KR20140112928A - Two stage heat pump cooling and heating apparatus using air heat source - Google Patents

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KR20140112928A
KR20140112928A KR1020130027630A KR20130027630A KR20140112928A KR 20140112928 A KR20140112928 A KR 20140112928A KR 1020130027630 A KR1020130027630 A KR 1020130027630A KR 20130027630 A KR20130027630 A KR 20130027630A KR 20140112928 A KR20140112928 A KR 20140112928A
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이병길
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이병길
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Abstract

The present invention provides a two stage heat pump cooling and heating device comprising a fourth heat exchanger (104) connected between a first heat exchanger (102) and a first expansion valve (105) on one side; a fifth heat exchanger (217) connected between an air evaporator (205) and a second compressor (203) on one side; and a heat medium circulation unit which transfers heat to a low-temperature cycle (200) by forming a closed loop in connection between the other side of the fourth exchanger (104) and the other side of the fifth heat exchanger (217) or transfers heat to the air evaporator (205) through the closed loop in connection with the fourth exchanger (104) and circulates a heat medium accommodated inside selected closed loop.

Description

공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치 {Two stage heat pump cooling and heating apparatus using air heat source}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a two-stage heat pump cooling and heating apparatus using an air heat source,

이 발명은 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온 사이클에서 응축되고 남은 열을 저온 사이클에 지속적으로 되돌리거나 외기 증발기를 가열하여 난방 효율을 높이면서 외부 온도의 저하에도 안정적인 난방을 할 수 있는 한편, 고온 사이클에서 응축되고 남은 열을 외기 증발기를 통해 방출하여 냉방 효율을 높이면서 전체 용량의 최적 설계가 가능하게 하는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a heat pump cycle heat pump for heating and cooling the air heat cycle cycle heat pump. More particularly, the present invention relates to a heat pump cycle heat pump for heating and cooling a high- The present invention also relates to a heat and air-conditioning unit for a heat pump cycle heat pump which is capable of optimizing the overall capacity while increasing the efficiency of cooling by discharging heat remaining after being condensed in a high-temperature cycle through an outside-air evaporator.

계절에 구분 없이 온수나 냉난방을 동시에 또는 선택적으로 사용할 수 있어 다양한 공간 열 부하에 부합되는 운전을 할 수 있는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치는, 공기 등의 열원으로부터 열을 취득하는 쪽은 저온 특성이 양호한 냉매를 사용한 저온 사이클로 운영하고, 온수 및 난방을 위한 고온의 열을 전달하는 쪽은 고온 특성이 양호한 냉매를 사용한 고온 사이클로 운영된다.It is possible to simultaneously or selectively use hot water or cooling and heating without regard to seasons, and thus can operate in accordance with various spatial heat loads. In the two-cycle heat pump heating and cooling apparatus, heat is taken from a heat source such as air, The low temperature cycle using refrigerant and the high temperature heat transfer for hot water and heating are operated with a high temperature cycle using a refrigerant having good high temperature characteristics.

그러나 외부 공기로부터 열을 공급받는 방식의 히트펌프에서 최대 단점이 혹한기 외부 온도가 낮아지면서 외기 증발기가 얼어 외부 공기와의 열 교환이 되지 않는 것이고, 이는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에서도 같아 외기증발기 제상 사이클을 운영하고 있었다.However, the maximum disadvantage of the heat pump that receives heat from the outside air is that the outside air evaporator is free from heat exchange with the outside air as the outside temperature becomes cold, which is the same in the dual cycle heat pump air conditioner. .

특허 제0796452호(발명의 명칭 : 히트펌프 및 이를 이용한 제상 방법)에서는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 난방 운전 시 열전달 사이클(1')에서 고온 측 압축기(10)에서 배출된 냉매가 고온 측 응축 열교환기(11)로 이동하며, 바이패스 제상라인(41)을 통해 저온 측 증발기(22)를 지나면서 응축열을 이용하여 저온 측 증발기(22)의 성에를 제거하고, 고온 측 팽창밸브(14)와 중간 열교환기(15)를 통과하여 고온 측 압축기(10)로 유입되게 하는 제상 방법을 제안하고 있다.1, the refrigerant discharged from the high-temperature side compressor 10 in the heat transfer cycle 1 'during the heating operation is at a high temperature (for example, Side evaporator 22 through the bypass defrost line 41 and removes the property of the low-temperature evaporator 22 by using the condensation heat, and the high-temperature expansion valve 14 and the intermediate heat exchanger 15 and flows into the high-temperature side compressor 10.

또한 특허 제0796452호에서는, 냉방 운전 시 열전달 사이클(1')의 작동은 멈추고 열취득 사이클(2')만 작동하여 저온 측 압축기(20)에서 배출된 냉매는 저온 측 증발기(22)를 통과하고, 저온 측 팽창밸브(23)로 이동하여 저온 측 열교환기(24)를 통해 빙축을 이루고 증발압력 조절밸브(26)를 통해 저온 측 압축기(20)로 유입되는 내용도 개시되어 있다.In the case of Patent No. 0796452, the operation of the heat transfer cycle 1 'is stopped and only the heat acquisition cycle 2' is performed in the cooling operation, so that the refrigerant discharged from the low temperature side compressor 20 passes through the low temperature side evaporator 22 Temperature side expansion valve 23 and flows into the low temperature side compressor 20 via the low temperature side heat exchanger 24 and the evaporation pressure regulating valve 26. [

그러나 특허 제0796452호에서는 전체 구성이 복잡해져 제작 및 설치비용이 증가할 뿐만 아니라 고장 원인이 되기도 하며, 난방 운전 시 제상라인(41)이 손상되는 경우에는 전체 작동이 정지될 수도 있는 문제점이 있었다.However, in the patent application No. 0796452, the entire construction is complicated and not only the manufacturing and installation cost increases but also causes a failure, and when the defrosting line 41 is damaged in the heating operation, the entire operation may be stopped.

그리고 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치는 열전달 사이클(1') 및 열취득 사이클(2')이 전체로서 작동하면서 난방과 냉방을 모두 만족하도록 두 사이클 간의 압축기 용량을 조정하여 최적으로 설계하여야 하지만, 특허 제0796452호에서는 냉방 운전 시 열전달 사이클(1')의 작동이 멈추고 열취득 사이클(2')만 작동하므로, 열전달 사이클(1')과 열취득 사이클(2)이 모두 작동하는 경우와 달리 냉방 용량과 난방 용량의 불균형에 따른 전체 용량의 최적 설계가 어려워지는 문제점도 있었다.In the two-cycle heat pump system, the heat transfer cycle (1 ') and the heat acquisition cycle (2') operate as a whole and the compressor capacity between two cycles is adjusted to satisfy both heating and cooling. 0796452 discloses a cooling system in which the cooling cycle 1 'is stopped and only the heat-acquisition cycle 2' is activated in the cooling operation so that the cooling capacity 1 ' There is a problem that it becomes difficult to optimize the design of the total capacity due to the unbalance of the heating capacity.

또한 열전달 사이클 및 열취득 사이클이 모두 작동하는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 냉방 운전 시에도, 열전달 사이클과 열취득 사이클이 모두 작동하면서 냉수를 생산하는 것뿐만 아니라 여기서 발생하는 열을 온수 생산에 투입하지만, 열전달 사이클의 온수 탱크에 열전달이 필요 없어지게 되면 남은 열이 그대로 고온 측 냉매에 실려 순환하면서 열취득 사이클의 저온 측 냉매와의 열 교환이 제대로 이루어지지 않아 냉수 생산이 효율적이지 못하게 되는 문제점도 발생한다.In addition, even in the cooling operation of the two-cycle heat pump heating and cooling apparatus in which both the heat transfer cycle and the heat acquisition cycle are operated, not only the heat transfer cycle and the heat acquisition cycle operate while producing cold water, , When the heat transfer to the hot water tank of the heat transfer cycle becomes unnecessary, the heat remaining in the hot water circulates on the hot side refrigerant as it is, and heat exchange with the low temperature side refrigerant in the heat acquisition cycle is not properly performed, do.

이로부터 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에서, 고온 사이클의 응축하고 남은 열이 배출되지 않고 순환하면서 냉매 간 열전달 특성이 나빠져 효율이 저하되며, 특히 난방 운전 시 외부 온도가 낮아지면서 외부에 노출된 외기 증발기 작동이 원활하지 못하게 되거나 냉방 용량과 난방 용량의 불균형에 따른 전체 용량의 최적 설계가 어려워지는 문제점을 해결할 필요가 있게 된다.From this, in the two-cycle heat pump heating and cooling apparatus, condensation of a high-temperature cycle is circulated without discharging the remaining heat to deteriorate heat transfer characteristics between the refrigerants, resulting in deterioration of the efficiency. Especially, when the outside temperature is lowered during heating operation, It is necessary to solve the problem that the optimum design of the entire capacity becomes difficult due to the imbalance of the cooling capacity and the heating capacity.

특허 제0796452호(발명의 명칭 : 히트펌프 및 이를 이용한 제상 방법)Patent No. 0796452 (entitled " Heat pump and defrosting method using the same)

이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고온 사이클에서 응축되고 남은 열의 지속적 배출로 냉매 간 열전달 특성이 좋아지면서 효율을 높이고, 특히 난방 운전 시 고온 사이클에서 응축되고 남은 열을 저온 측에 직접 전달하여 효율을 더욱 높이거나 또는 외기 증발기를 가열하여 외부에 노출된 외기 증발기 작동이 원활한 상태를 유지하게 하며, 냉방 용량과 난방 용량의 균형에 따른 전체 용량의 최적 설계가 가능하게 하는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve the efficiency of heat transfer between refrigerant by continuously discharging heat remaining after being condensed in a high temperature cycle and to transfer the heat left after being condensed in a high temperature cycle, The air heat source cycle heat pump which makes the efficiency of the outdoor air evaporator more efficient or the outside air evaporator is heated to maintain smooth operation of the outside air evaporator exposed to the outside and the optimum capacity of the total capacity according to the balance of the cooling capacity and the heating capacity The object of the present invention is to provide an air conditioner.

상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 제 1압축기(101), 제 1열 교환기(102), 제 1팽창밸브(105) 그리고 제 2열 교환기(106)로 폐 루프를 형성하여 고온 측 냉매가 순환하면서, 상기 제 2열 교환기(106)에서 흡수한 상기 고온 측 냉매의 열을 상기 제 1열 교환기(102)를 통해 온수 탱크(103)로 전달하는 고온 사이클(100)과; 제 2압축기(203)와 상기 제 2열 교환기(106)에 제 2팽창밸브(204)와 외기 증발기(205)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 난방 운전을 하거나, 또는 제 2압축기(203)와 상기 제 2열 교환기(106)에 제 3팽창밸브(213)와 냉수 탱크(215)에 연결된 제 3열 교환기(214)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 냉방 운전을 하게 선택할 수 있으며, 선택에 의해 난방 또는 냉방 운전을 할 때 상기 외기 증발기(205) 또는 제 3열 교환기(214)에서 흡수한 상기 저온 측 냉매의 열을 상기 제 2열 교환기(106)를 통해 상기 고온 측 냉매로 전달하는 저온 사이클(200);로 이루어지는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 있어서, 상기 제 1열 교환기(102)와 제 1팽창밸브(105) 사이에 일 측이 연결되는 제 4열 교환기(104)와; 상기 외기 증발기(205)와 제 2압축기(203) 사이에 일 측이 연결되는 제 5열 교환기(217); 및, 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하여 저온 사이클(200)에 열을 전달하거나, 또는 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 형성되는 폐 루프를 통해 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 선택하고, 선택되는 폐 루프로 내부에 수용하는 열매체를 순환시키는 열매체 순환부;를 더 포함하고, 상기 열매체 순환부는, 상기 제 4열 교환기(104)를 통해 흡수한 상기 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을, 난방 운전을 할 때에는 외부 온도가 높아지면 상기 제 5열 교환기(217)로 열을 전달하고 외부 온도가 낮아지면 상기 외기 증발기(205)를 가열하게 열을 전달하도록 선택되는 한편, 냉방 운전을 할 때에는 상기 외기 증발기(205)를 작동시키고 이를 통해 외부로 신속하게 방출시키게 선택되는 것을 특징으로 하는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치를 제공한다.In order to achieve the above-described object, the present invention provides a refrigeration cycle in which a closed loop is formed by a first compressor (101), a first heat exchanger (102), a first expansion valve (105) and a second heat exchanger (106) A hot cycle 100 for circulating the heat of the hot side refrigerant absorbed by the second heat exchanger 106 to the hot water tank 103 through the first heat exchanger 102 while circulating the hot refrigerant; A closed loop is formed in the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 by the second expansion valve 204 and the ambient air evaporator 205 to perform the heating operation while circulating the low temperature side refrigerant, And a third heat exchanger 214 connected to the third heat exchanger 106 and the third expansion valve 213 and the cold water tank 215 to form a closed loop so that the low temperature side refrigerant circulates, Side refrigerant absorbed by the outside-air evaporator 205 or the third heat exchanger 214 when the heating or cooling operation is performed by the selection, through the second heat exchanger 106, And a low-temperature cycle (200) for transferring the high-temperature side refrigerant to the high-temperature side refrigerant, wherein the fourth heat exchanger (102) and the first expansion valve (105) An exchange 104; A fifth heat exchanger (217) having one side connected between the outside air evaporator (205) and the second compressor (203); And the other side of the fourth heat exchanger 104 and the other side of the fifth heat exchanger 217 are connected to form a closed loop to transfer heat to the low temperature cycle 200, Further comprising a heat medium circulation unit for selecting heat to be transmitted to the outside air evaporator (205) through a closed loop formed by being connected to the other side of the indoor heat exchanger (104), and circulating the heat medium contained in the selected closed loop, The heat medium circulation unit circulates the heat of the high temperature side refrigerant condensed in the first heat exchanger 102 absorbed through the fourth heat exchanger 104 to the fifth heat Exchanger 217. When the outside temperature is lowered, the outside air evaporator 205 is selected to transmit heat to heat the outside air evaporator 205. On the other hand, when the cooling operation is performed, the outside air evaporator 205 is operated, When released And the heat exchanger is selected so as to be able to cool the heat exchanger.

상기의 구성을 갖는 이 발명의 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 의하면, 제 4열 교환기를 통해 흡수한 제 1열 교환기에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을, 난방 운전을 할 때에는 외부 온도가 높아지면 제 5열 교환기로 열을 전달하고 외부 온도가 낮아지면 외기 증발기를 가열하게 열을 전달하도록 선택되는 한편, 냉방 운전을 할 때에는 상기 외기 증발기를 작동시키고 이를 통해 외부로 신속하게 방출시키도록 선택되게 함으로써, 고온 사이클에서 응축하고 남은 열을 지속적으로 배출하여 서로 다른 특성의 냉매 간 열 교환을 최대로 하면서 냉난방 운전을 할 때 효율을 높이며, 더하여 냉방 용량과 난방 용량의 균형을 통해 전체 용량의 최적 설계를 가능하게 하고, 또한 난방 운전 시 고온 사이클에서 응축되고 남은 열을 직접 저온 사이클로 전달 또는 외기 증발기를 가열하여 외부 온도가 낮아지더라도 외부에 노출된 외기 증발기 작동이 원활한 상태를 유지하도록 하여 안정적인 난방을 할 수 있는 효과도 있게 된다.According to the air conditioner of the second aspect of the present invention, the heat of the high-temperature side refrigerant, which is condensed in the first heat exchanger absorbed through the fourth heat exchanger, is heated to a high temperature And the heat is transferred to heat the outside air evaporator when the outside temperature is lowered. On the other hand, when the cooling operation is performed, the outside air evaporator is operated to be selected to rapidly discharge the outside air through the outside air evaporator The efficiency of cooling and heating operation is maximized while heat is exchanged between refrigerants of different characteristics by continuously discharging the remaining heat by condensing in a high temperature cycle. In addition, by optimizing the cooling capacity and the heating capacity, And the heat remaining after being condensed in the high-temperature cycle during the heating operation, It is also possible to heat the evaporator for circulation or the outside air to lower the outside temperature, but also to maintain the smooth operation of the outside air evaporator exposed to the outside, thereby achieving stable heating.

도 1은 종래 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3a 및 도 3b는 도 2의 장치에서 외부 온도의 높고 낮음에 따라 선택되는 난방 운전 과정을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2의 장치에서 냉방 운전 과정을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a configuration of a conventional dual cycle heat pump cooling / heating apparatus,
FIG. 2 is a view showing a configuration of a heat and air-conditioning cycle heat pump heating and air-conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a heating operation process selected according to the high and low external temperatures in the apparatus of FIG. 2,
FIG. 4 is a view showing a cooling operation process in the apparatus of FIG. 2. FIG.

이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be described in detail in order to facilitate a person skilled in the art to which the present invention belongs. And does not mean that the technical idea and scope of the present invention are limited.

도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a configuration of a heat and air-conditioning cycle heat pump heating and air-conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 기본적으로 고온 측 냉매가 순환하는 고온 사이클(100)과 저온 측 냉매가 순환하는 저온 사이클(200)에, 고온 사이클(100)의 응축 후 남은 열을 저온 사이클(200)에 직접 전달 또는 외기증발기로 전달하는 열매체 순환부를 추가하는 구성으로 되어 있다.As shown in FIG. 2, the air-conditioning dual cycle heat pump cooling / heating apparatus according to an embodiment of the present invention basically includes a high-temperature cycle 100 in which high-temperature refrigerant circulates and a low-temperature cycle 200 in which low- Temperature circulation unit that transfers the remaining heat after the condensation of the high-temperature cycle 100 to the low-temperature cycle 200 or to the outside-air evaporator.

고온 사이클(100)은, 고온 측 압축기로서 제 1압축기(101)가 설치되고, 제 1압축기(101)의 출구에는 고온 측 응축 열교환기로서 제 1열 교환기(102) 타 측의 입구가 연결된다.The high-temperature cycle 100 is provided with a first compressor 101 as a high-temperature side compressor and an inlet at the other side of the first heat exchanger 102 as a high-temperature side condensing heat exchanger is connected to an outlet of the first compressor 101 .

일 측에 온수 탱크(103)가 연결되는 제 1열 교환기(102)는, 고온 측 냉매로부터 열을 전달받아 온수 탱크(103)에 저장된 물과 열 교환하여 온수 및 난방용수를 생산하게 한다.The first heat exchanger 102 connected to the hot water tank 103 on one side receives heat from the hot side refrigerant and exchanges heat with water stored in the hot water tank 103 to produce hot water and heating water.

제 1열 교환기(102) 타 측의 출구에는, 응축되고 남은 열을 교환하는 열 교환기로서 제 4열 교환기(104) 일 측의 입구가 연결된다. 그리고 제 4열 교환기(104)의 타 측에는 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 열매체를 매개로 전달받아 저온 측에서 흡수하게 순환시키는 열매체 순환부일 측이 연결된다.At the outlet of the other side of the first heat exchanger (102), the inlet of one side of the fourth heat exchanger (104) is connected as a heat exchanger for exchanging the condensed remaining heat. The other side of the fourth heat exchanger 104 is connected to a heat medium circulation part side through which the heat remaining after being condensed in the first heat exchanger 102 is transferred through the heat medium and absorbed at the low temperature side.

제 4열 교환기(104) 일 측의 출구에는 고온 측 팽창밸브로서 제 1팽창밸브(105)가 연결된다. 제 1팽창밸브(105)의 출구에는 제 2열 교환기(106) 일 측의 입구가 연결되며, 제 2열 교환기(106)는 일 측의 출구가 제 1압축기(101)의 입구와 연결되면서, 고온 측 냉매가 순환하는 압축, 응축, 팽창, 증발 과정의 고온 사이클(100)을 구성한다.A first expansion valve (105) is connected to the outlet of one side of the fourth heat exchanger (104) as a high temperature side expansion valve. The inlet of one side of the second heat exchanger 106 is connected to the outlet of the first expansion valve 105. The outlet of the one side of the second heat exchanger 106 is connected to the inlet of the first compressor 101, Temperature cycle 100 of the compression, condensation, expansion, and evaporation processes in which the hot side refrigerant circulates.

제 2열 교환기(106)는 타 측이 저온 사이클(200)과 연결되면서, 고온 사이클(100)의 증발기 및 저온 사이클(200)의 응축기로 사용되는데, 저온 사이클(200)의 증발기에서 흡수한 열을 고온 사이클(100)에 전달하여, 고온 측 냉매와 저온 측 냉매 간 열 교환이 이루어지게 한다.The second heat exchanger 106 is used as an evaporator in the hot cycle 100 and as a condenser in the cold cycle 200 while the other side is connected to the cold cycle 200. The heat absorbed in the evaporator of the cold cycle 200 To the high temperature cycle (100), so that heat exchange is performed between the high temperature side refrigerant and the low temperature side refrigerant.

그리고 저온 사이클(200)에는 저온 측 압축기로서 제 2압축기(203)가 설치되고, 제 2압축기(203)의 출구는 제 2열 교환기(106) 타 측의 입구와 연결되고, 제 2열 교환기(106) 타 측의 출구는 제 2팽창밸브(204)와 연결되는데, 제 2열 교환기(106)와 제 2팽창밸브(204) 사이에는 전자밸브(202)가 설치된다.In the low-temperature cycle 200, a second compressor 203 is installed as a low-temperature side compressor, an outlet of the second compressor 203 is connected to an inlet of the other side of the second heat exchanger 106, And an electromagnetic valve 202 is installed between the second heat exchanger 106 and the second expansion valve 204. The second heat exchanger 106 and the second expansion valve 204 are connected to each other.

제 2팽창밸브(204)의 출구는 외기 증발기(205)의 입구에 연결되고, 외기 증발기(205)의 출구는 제 5열 교환기(217) 일 측의 입구와 연결되며, 제 5열 교환기(217) 일 측의 출구는 액 분리기(206)의 입구와 연결된다. 이때, 제 5열 교환기(217)와 액 분리기(206) 사이에는 전자밸브(201)가 설치된다. 여기서 외기 증발기(205)에는 온도 센서(216)를 설치한다.The outlet of the second expansion valve 204 is connected to the inlet of the ambient air evaporator 205 and the outlet of the ambient air evaporator 205 is connected to the inlet of the one side of the fifth heat exchanger 217 and the outlet of the fifth heat exchanger 217 ) Outlet of the one side is connected to the inlet of the liquid separator 206. At this time, a solenoid valve 201 is provided between the fifth heat exchanger 217 and the liquid separator 206. Here, the outside-air evaporator 205 is provided with a temperature sensor 216.

일 측이 제 4열 교환기(104)의 타 측에 연결되는 열매체 순환부는, 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)의 조작에 의해, 상기 제 4열 교환기(104) 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하거나, 또는 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 형성되는 폐 루프를 통해 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 선택되면서 타 측이 연결되어, 폐 루프로 내부에 수용하는 열매체를 순환시킨다.The heat medium circulation part whose one side is connected to the other side of the fourth heat exchanger 104 is connected to the other side of the fourth heat exchanger 104 and the fifth heat exchanger 104 by the operation of the three- The other side of the exchanger 217 is connected to form a closed loop or is selected to transmit heat to the outside air evaporator 205 through a closed loop formed by connecting with the other side of the fourth heat exchanger 104 And the other side is connected to circulate the heat medium accommodated in the closed loop.

한편 액 분리기(206)의 입구와 제 2열 교환기(106) 타 측의 출구 사이에는 별도의 라인이 형성되며, 여기에는 전자밸브(211)와 전자밸브(212)가 설치되고, 전자밸브(211)와 전자밸브(212) 사이에는 제 3열 교환기(214)의 일 측과 제 3팽창밸브(213)가 연결된다. 제 3열 교환기(214)의 타 측에는 냉수 탱크(215)가 연결된다.A separate line is formed between the inlet of the liquid separator 206 and the outlet of the other side of the second heat exchanger 106. A solenoid valve 211 and a solenoid valve 212 are provided, And the solenoid valve 212 are connected to one side of the third heat exchanger 214 and the third expansion valve 213. A cold water tank 215 is connected to the other side of the third heat exchanger 214.

그리고 별도로 구비되는 컨트롤러(도면에 도시하지 않음)의 제어에 의해, 외부 온도의 상황에 따라 즉, 온도 센서(216)의 검출에 의해 외기 증발기(205)의 결빙이 발생하지 않는 정도의 온도인 경우에는, 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 상기 제 4열 교환기(104) 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하게 선택하면서 전자밸브(201)와 전자밸브(202)를 열고 전자밸브(211)와 전자밸브(212)를 닫아, 제 2압축기(203), 제 2열 교환기(106), 전자밸브(202), 제 2팽창밸브(204), 외기 증발기(205), 제 5열 교환기(217), 전자밸브(201) 그리고 액 분리기(206)로 이루어지는 폐 루프에 의해 형성되는 저온 사이클(200)의, 외기 증발기(205)로부터 증발을 통해 공기에서 흡수한 열과, 열매체 순환부를 통해 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열이 더해지면서 전달받은 저온 측 냉매의 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 고온 사이클(100)의 고온 측 냉매로 전달하여 온수 탱크(103)에 온수를 생산 저장하는 난방을 하게 된다.In a case where the temperature of the outside air evaporator 205 is such that freezing of the outside air evaporator 205 does not occur due to the detection of the temperature sensor 216 by the control of the separately provided controller (not shown) Way valve 114 and the three-way valve 115 so that the other side of the fourth heat exchanger 104 and the other side of the fifth heat exchanger 217 are connected to form a closed loop while the solenoid valve 201 and the electromagnetic valve 202 are opened and the electromagnetic valve 211 and the electromagnetic valve 212 are closed so that the second compressor 203, the second heat exchanger 106, the electromagnetic valve 202, the second expansion valve Temperature cycle of the low-temperature cycle 200 formed by the closed loop of the outdoor heat exchanger 204, the outdoor heat exchanger 205, the fifth heat exchanger 217, the solenoid valve 201 and the liquid separator 206, And the heat of the high-temperature side refrigerant remaining in the first heat exchanger (102) through the heat medium circulation unit The heat of the low-temperature side refrigerant is transferred through the second heat exchanger 106 to the high-temperature side refrigerant of the high-temperature cycle 100, and the hot water is produced and stored in the hot water tank 103.

또한 온도 센서(216)의 검출에 의해 외기 증발기(205)의 결빙이 발생하는 정도의 온도인 경우에는, 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 형성되는 폐 루프를 통해 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 선택하면서 전자밸브(201)와 전자밸브(202)를 열고 전자밸브(211)와 전자밸브(212)를 닫아, 제 2압축기(203), 제 2열 교환기(106), 전자밸브(202), 제 2팽창밸브(204), 외기 증발기(205), 전자밸브(201) 그리고 액 분리기(206)로 이루어지는 폐 루프에 의해 형성되는 저온 사이클(200)의, 열매체 순환부를 통해 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을 외기 증발기(205)에 전달하여 제상하면서 외기 증발기(205)의 증발을 통해 공기에서 흡수한 열에서 전달받은 저온 측 냉매의 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 고온 사이클(100)의 고온 측 냉매로 전달하여 온수 탱크(103)에 온수를 생산 저장하는 난방을 하게 된다.Way valve 114 and the three-way valve 115 to operate the first heat exchanger 104 and the second heat exchanger 104 when the temperature of the outside air evaporator 205 is freezing by the detection of the temperature sensor 216. [ The solenoid valve 201 and the solenoid valve 202 are opened and the solenoid valve 211 and the solenoid valve 212 are closed while selecting heat to be transmitted to the outside air evaporator 205 through a closed loop formed while being connected to the other side The second compressor 203, the second heat exchanger 106, the solenoid valve 202, the second expansion valve 204, the outside air evaporator 205, the solenoid valve 201 and the liquid separator 206 Temperature cycle of the low-temperature cycle 200 formed by the loop is transferred to the outside-air evaporator 205 by defrosting the heat of the high-temperature side refrigerant condensed in the first heat exchanger 102 through the heating medium circulation unit, Side refrigerant transferred from the heat absorbed in the air through the second heat exchanger 106 to the high- Passed to the high temperature-side refrigerant cycle 100 and the heating is to produce hot water storage in the hot water tank 103.

그리고 컨트롤러의 제어에 의해, 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 형성되는 폐 루프를 통해 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 선택하면서 전자밸브(201)와 전자밸브(202)를 닫고 전자밸브(211)와 전자밸브(212)를 열어, 제 2압축기(203), 제 2열 교환기(106), 전자밸브(212), 제 3팽창밸브(213), 제 3열 교환기(214), 전자밸브(201) 그리고 액 분리기(206)로 이루어지는 폐 루프에 의해 형성되는 저온 사이클(200)의, 저온 측 냉매가 제 3열 교환기(214)에서 증발하면서 냉수 탱크(215)의 물로부터 열을 얻어, 액 분리기(206)를 거쳐 제 2압축기(203)에 흡입되고 제 2열 교환기(106)에서 응축하여 응축열을 고온 사이클(100)로 전달함으로써 열을 빼앗긴 냉수탱크(215)의 물은 냉방수로 사용하게 되며, 냉방과 동시에 저온 사이클(200)로부터 얻은 열로 데워진 고온 사이클(100)의 온수 탱크(103)의 물은 온수로 사용된다.Then, the three-way valve 114 and the three-way valve 115 are operated under the control of the controller to heat the outside air evaporator 205 through the closed loop formed by connecting to the other side of the fourth heat exchanger 104 The second solenoid valve 201 and the solenoid valve 202 are closed while the solenoid valve 211 and the solenoid valve 212 are opened to select the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 and the solenoid valve 212 Temperature side refrigerant of the low-temperature cycle 200 formed by the closed loop consisting of the third expansion valve 213, the third heat exchanger 214, the solenoid valve 201 and the liquid separator 206, Heat is taken from the water in the cold water tank 215 while being evaporated in the heat exchanger 214 and is sucked into the second compressor 203 through the liquid separator 206 and condensed in the second heat exchanger 106 to heat the condensation heat in the high- The water in the cold water tank 215, which has been taken away by heat, is used as cooling water, 00), the water in the hot water tank 103 of the hot cycle 100 heated by the heat is used as hot water.

이러한 난방 운전뿐만 아니라 냉방 운전 과정에서, 제 1열 교환기(102)를 통해 고온 측 냉매의 열이 전부 온수 탱크(103)에 전달되어야만, 제 1팽창밸브(105)를 거쳐 제 2열 교환기(106)에서 저온 측 냉매와의 열 교환도 제대로 이루어지면서 난방과 냉방 효율이 높아지게 된다.In the cooling operation as well as the heating operation, only the heat of the high-temperature side refrigerant is transferred to the hot water tank 103 through the first heat exchanger 102, the second heat exchanger 106 ), The heat exchange with the low-temperature side refrigerant is properly performed, and the heating and cooling efficiency becomes high.

따라서 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에서는, 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 나온 고온 측 냉매에 열이 남아 있는 경우에 열전달 효율이 그만큼 떨어지는 것을 방지하기 위해, 외기 증발기(205)를 작동시키고, 열매체 순환부가 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)의 조작에 의해 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 형성되는 폐 루프를 통해 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하여 외부로 신속하게 방출시킨다.Therefore, in order to prevent the heat transfer efficiency from being lowered so much when heat is left in the high-temperature side refrigerant condensed in the first heat exchanger 102 in the air-heat dual cycle heat pump cooling / heating apparatus according to the embodiment of the present invention, The outdoor heat exchanger 205 is operated and the heat medium circulation part is connected to the other side of the fourth heat exchanger 104 by the operation of the three-way valve 114 and the three-way valve 115, ) To quickly discharge it to the outside.

이러한 열매체 순환부는, 부동액, 식염수, 브라인과 같은 응고점이 낮은 열매체가 내부에 수용되어 순환하면서 제 4열 교환기(104) 일 측을 통해 흡수한 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 선택되는 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 사이클(200)로 직접 전달 또는 외기 증발기(205)로 전달하기 위해, 열매체 순환관(111), 열매체 저장탱크(112) 그리고 열매체 순환펌프(113)로 구성될 수 있다.This heat medium circulation section is a heat medium circulation section which is formed by circulating a heat medium having a low freezing point such as an antifreeze, saline solution, brine and the like, which is condensed in the first heat exchanger 102 absorbed through one side of the fourth heat exchanger 104, To circulate the heat of the heat medium circulation pipe 210 directly to the low temperature cycle 200 or to the outside air evaporator 205 through the fifth heat exchanger 217 selected by operating the three way valve 114 and the three way valve 115, A heating medium storage tank 112 and a heating medium circulation pump 113. [

열매체 순환관(111)은, 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)의 조작에 의해, 관 형태로 개방된 양단이 제 4열 교환기(104)의 타 측에 연결되어 폐 루프를 이룬 상태에서 외기 증발기(205)에 열 전달하기 좋은 형태로 위치하거나 또는 제 4열 교환기(104)의 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측을 연결하여 폐 루프를 형성하고, 내부에 수용되는 열매체가 순환하면서 제 4열 교환기(104)의 일 측으로부터 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을 외기 증발기(205) 또는 제 5열 교환기(217)의 타 측에 전달하게 한다.The heat medium circulation pipe 111 is connected to the other side of the fourth heat exchanger 104 at both ends opened in a tube shape by the operation of the three-way valve 114 and the three-way valve 115, Or the other side of the fourth heat exchanger 104 is connected to the other side of the fifth heat exchanger 217 to form a closed loop, Exchanges the heat of the high-temperature side refrigerant condensed in the first heat exchanger 102 from one side of the fourth heat exchanger 104 to the other side of the outside-air evaporator 205 or the fifth heat exchanger 217 do.

그리고 열매체 순환관(111) 내부에 수용되어 순환하는 열매체를 저장하면서 외기 증발기(205)에 열을 전달할 때 완충 역할도 하는 열매체 저장탱크(112)와, 열매체의 순환이 원활하도록 하는 열매체 순환펌프(113)가 열매체 순환관(111)에 연결된다.A heating medium storage tank 112 which is accommodated in the heating medium circulation pipe 111 and serves as a buffer when transferring heat to the outside-air evaporator 205 while storing the circulating heating medium, a heating medium circulation pump 112 for smoothly circulating the heating medium 113 are connected to the heat medium circulation pipe 111.

이로부터 열매체 순환부가 추가되는 최소의 구성으로 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에서는, 난방 운전을 할 때에는 열매체 순환관(111)을 통해 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을 외기 증발기(205) 또는 제 5열 교환기(217)의 타 측에 지속적으로 전달하여 외부 온도의 상황에 따라 저온 측 냉매로의 열전달을 크게 하여 효율을 높이거나, 외부 온도가 낮아지면서 발생하는 성에 제거도 원활하게 하고 저온 측 냉매의 증발을 도와 난방 효율이 높아지게 하며, 또한 냉방 운전을 할 때에는 상기 외기 증발기(205)를 작동시키고 이를 통해 제 4열 교환기(104)에서 응축하고 남은 열을 모두 외기 증발기(205)를 통해 외부로 신속하게 방출시켜 온수 탱크(103)의 온수를 사용하지 않는 경우에도 냉방 효율을 높게 유지할 수 있으면서 두 사이클을 모두 사용하여 냉방 용량과 난방 용량의 균형을 최적으로 유지하게 된다.In the air-heating dual cycle heat pump cooling / heating apparatus, the heat of the high-temperature side refrigerant, which is condensed in the first heat exchanger (102) through the heat medium circulation pipe (111) The heat is continuously transmitted to the other side of the outside air evaporator 205 or the fifth heat exchanger 217 to increase efficiency by increasing the heat transfer to the low temperature side refrigerant according to the external temperature condition, And the cooling efficiency is increased. In addition, when the cooling operation is performed, the outside air evaporator 205 is operated, and the heat remaining after condensation in the fourth heat exchanger 104 is discharged to the outside air evaporator So that the cooling efficiency can be maintained high even when the hot water in the hot water tank 103 is not used, Using all of the cycles to thereby maintain an optimum balance of the cooling capacity and heating capacity.

상기와 같은 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 히트펌프 냉난방 장치의 작동 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the air conditioner according to the present invention will be described in detail.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 장치에서 외부 온도의 높고 낮음에 따라 선택되는 난방 운전 과정을 나타낸 도면이다.FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a heating operation process selected according to the high and low external temperatures in the apparatus of FIG. 2. FIG.

먼저 컨트롤러에서 온도 센서(216)의 검출에 의해 외기 증발기(205)의 결빙이 발생하지 않는 정도의 온도인 경우에는 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 열매체 순환부가 제 4열 교환기(104) 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하고, 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)에 제 2팽창밸브(204)와 외기 증발기(205) 그리고 제 5열 교환기(217)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 외기 증발기(205)와 제 5열 교환기(217)를 통해 흡수한 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 상기 고온 측 냉매로 전달하는 난방 운전을 하게 제어하는 과정을 도 3a를 참조하여 설명한다.When the temperature of the outside air evaporator 205 is not high enough to cause freezing of the outside air evaporator 205 by the detection of the temperature sensor 216 in the controller, the three-way valve 114 and the three-way valve 115 are operated, The other side of the second heat exchanger 104 and the other side of the fifth heat exchanger 217 are connected to form a closed loop and the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 form a second expansion valve 204, The first heat exchanger 205 and the fifth heat exchanger 217 form a closed loop to circulate the heat absorbed through the outside air evaporator 205 and the fifth heat exchanger 217 while the low temperature side refrigerant circulates through the second heat exchanger 106 The operation of controlling the heating operation to transfer the refrigerant to the high-temperature side refrigerant will be described with reference to FIG. 3A.

저온 사이클(200)의 전자밸브(201)와 전자밸브(202)는 열리고, 전자밸브(211)와 전자밸브(212)는 닫히면서 고온 사이클(100)과 저온 사이클(200)이 작동한다.The solenoid valve 201 and the solenoid valve 202 of the low temperature cycle 200 are opened and the high temperature cycle 100 and the low temperature cycle 200 are operated while the solenoid valve 211 and the solenoid valve 212 are closed.

고온 사이클(100)에서는, 제 1압축기(101)에서 배출된 고온 측 냉매는 제 1열 교환기(102)에서 응축되고, 여기서 남은 열은 제 4 열교환기(104)를 통해 열매체를 매개로 고온 사이클(100)로부터 배출시킨다.In the high temperature cycle 100, the high temperature side refrigerant discharged from the first compressor 101 is condensed in the first heat exchanger 102, and the remaining heat is passed through the fourth heat exchanger 104 via the heating medium to the high temperature cycle (Not shown).

여기서, 제 1열 교환기(102)에는 온수 탱크(103)의 물이 순환하게 되며, 제 1열 교환기(102)를 통해 고온 측 냉매로부터 열을 취득한 물은 온수가 되어 온수 탱크(103)에 저장되는데, 온수 자체로도 사용되고 공조 설비 파이프를 통해 순환하면서 난방을 하게 된다.The water in the hot water tank 103 is circulated in the first heat exchanger 102 and the water obtained from the hot side refrigerant through the first heat exchanger 102 becomes hot water and stored in the hot water tank 103 It is also used as hot water and circulates through the air conditioning equipment pipe to heat it.

그리고 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 전부 배출시킨 고온 측 냉매는 제 1팽창밸브(105)를 거친 후, 제 2열 교환기(106)를 통과하면서 저온 사이클(200)의 저온 측 냉매 열을 최대한 교환받아 다시 제 1압축기(101)로 유입된다.The high-temperature side refrigerant, which has been completely condensed in the first heat exchanger 102 and has been completely exhausted, passes through the first expansion valve 105, passes through the second heat exchanger 106, The refrigerant heat is exchanged as much as possible and flows into the first compressor 101 again.

한편, 저온 사이클(200)에서는 제 2압축기(203)에서 배출된 저온 측 냉매가 제 2열 교환기(106)를 통해 전자밸브(202)를 거쳐 제 2팽창밸브(204)로 이동하고, 그 후 외기 증발기(205)를 지나 전자밸브(201)를 통과하여 액 분리기(206)를 거친 후 제 2압축기(203)로 유입된다.On the other hand, in the low-temperature cycle 200, the low-temperature side refrigerant discharged from the second compressor 203 moves through the second heat exchanger 106 to the second expansion valve 204 via the solenoid valve 202, Passes through the outside air evaporator 205, the electromagnetic valve 201, the liquid separator 206, and then flows into the second compressor 203.

이때, 제 2열 교환기(106)에서는 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 전부 배출시킨 고온 측 냉매와, 외기 증발기(205)로부터 열을 흡수한 저온 측 냉매가 열 교환을 최대로 하므로 난방 효율이 높아지게 된다.At this time, in the second heat exchanger (106), the high temperature side refrigerant in which the heat remaining after being condensed in the first heat exchanger (102) is completely discharged and the low temperature side refrigerant absorbing heat from the outside air evaporator (205) So that the heating efficiency is increased.

또한 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열은 제 4 열교환기(104)와 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 측 냉매에 전달되면서 난방 효율을 더욱 높이게 된다.In addition, the heat remaining after being condensed in the first heat exchanger 102 is transferred to the low-temperature side refrigerant through the fourth heat exchanger 104 and the fifth heat exchanger 217, thereby further increasing the heating efficiency.

다음으로 컨트롤러에서 온도 센서(216)의 검출에 의해 외기 증발기(205)의 결빙이 발생하는 정도의 온도인 경우에는 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 열매체 순환부가 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 폐 루프를 형성하고 외기 증발기(205)로 열을 전달하여 제상하면서 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)에 제 2팽창밸브(204)와 외기 증발기(205)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 외기 증발기(205)에서 흡수한 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 상기 고온 측 냉매로 전달하는 난방 운전을 하게 제어하는 과정을 도 3b를 참조하여 설명한다.Next, in the case where the temperature is such a level as to cause freezing of the outside air evaporator 205 by detection of the temperature sensor 216 in the controller, the three-way valve 114 and the three-way valve 115 are operated, The second expansion valve 204 and the second expansion valve 204 are connected to the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 while the second compressor 203 and the other side of the expansion valve 104 form a closed loop and heat is transferred to the ambient air evaporator 205, And a heating operation for transferring the heat absorbed by the outside air evaporator 205 to the high temperature side refrigerant through the second heat exchanger 106 while the low temperature side refrigerant circulates while forming a closed loop by the evaporator 205 Will be described with reference to FIG.

외부 온도가 낮아짐에 따라 성에 등이 발생하여 외기 증발기(214)의 원활한 작동을 위한 제상이 필요하게 되는데, 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열로 상기 외기 증발기(214)를 지속적으로 가열하여 외부 온도가 낮아 외기 증발기(214)에 성에가 끼면서 작동이 멈추거나 원활하지 못한 상황이 발생하지 않도록 한다.As the outside temperature is lowered, defrosting occurs and defrosting for smooth operation of the outside-air evaporator 214 is required. The defrosting of the outside-air evaporator 214 with the heat of the high-temperature side refrigerant remaining after being condensed in the first heat exchanger 102 And the outside temperature is low due to continuous heating so that the outside air evaporator 214 is prevented from stalling or becoming unstable.

또한 지속적인 가열에 의해 외기 증발기(205)를 통과하는 저온 측 냉매는 증발이 잘 된 상태에서 전자밸브(201)와 액 분리기(206)를 거친 후 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)를 통해 고온 측 냉매와 열 교환을 최대로 한 후 전자밸브(202)를 거쳐 제 2팽창밸브(204)로 이동한다.The low-temperature side refrigerant passing through the outside-air evaporator 205 by continuous heating passes through the solenoid valve 201 and the liquid separator 206 in a well-evaporated state and then flows through the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 To the second expansion valve 204 via the solenoid valve 202 after the heat exchange with the high-temperature side refrigerant is maximized.

도 4는 도 2의 장치에서 냉방 운전 과정을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view showing a cooling operation process in the apparatus of FIG. 2. FIG.

컨트롤러에서 삼방밸브(114)와 삼방밸브(115)를 조작하여 열매체 순환부가 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 폐 루프를 형성하고 외기 증발기(205)로 열을 전달하여 외부로 배출하게 선택하면서 난방 운전할 때 증발기로 작동하던 외기 증발기(205)를 별도로 작동시키고, 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)에 제 3팽창밸브(213)와 냉수 탱크(215)에 연결된 제 3열 교환기(214)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 제 3열 교환기(214)에서 흡수한 저온 측 냉매의 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 상기 고온 측 냉매로 전달하는 냉방 운전을 하게 제어할 때 작동하는 과정을, 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.Way valve 114 and the three-way valve 115 are operated so that the heat medium circulation part is connected to the other side of the fourth heat exchanger 104 to form a closed loop and heat is transferred to the outside air evaporator 205, The second compressor 203 and the second heat exchanger 106 are connected to the third expansion valve 213 and the cold water tank 215. The second expansion valve 213 and the cold water tank 215 are connected to the second compressor 203 and the second heat exchanger 106, The third heat exchanger 214 forms a closed loop to circulate the heat of the low temperature side refrigerant absorbed by the third heat exchanger 214 while circulating the low temperature side refrigerant to the high temperature side refrigerant through the second heat exchanger 106 The operation of controlling the cooling operation to be performed in the cooling operation will be described in detail with reference to FIG.

저온 사이클(200)의 전자밸브(201)와 전자밸브(202)는 닫히고, 전자밸브(211)와 전자밸브(212)는 열리면서 고온 사이클(100)과 저온 사이클(200)이 작동한다.The solenoid valve 201 and the solenoid valve 202 in the low temperature cycle 200 are closed and the solenoid valve 211 and the solenoid valve 212 are opened to operate the high temperature cycle 100 and the low temperature cycle 200.

제 2압축기(203)에서 배출된 저온 측 냉매는 제 2열 교환기(106)와 전자밸브(212)를 지나 제 3팽창밸브(213)로 이동하고, 그 후 제 3열 교환기(214)를 통해 냉수 탱크(215)의 열을 전달받아 액 분리기(206)를 거쳐 제 2압축기(203)로 유입하게 된다.The low-temperature side refrigerant discharged from the second compressor 203 flows through the second heat exchanger 106 and the electromagnetic valve 212 to the third expansion valve 213 and then flows through the third heat exchanger 214 And the heat of the cold water tank 215 is transferred to the second compressor 203 through the liquid separator 206.

여기서, 제 3열 교환기(214)를 순환하도록 설치된 냉수 탱크(215)에 저장된 물은, 제 3열 교환기(214)를 통해 열을 전달하고 냉수 탱크(20)로 복귀하면서 저장되는데, 냉수 탱크(20)에 저장되는 냉수는 공조 설비 파이프를 통해 순환하면서 냉방을 하게 된다.The water stored in the cold water tank 215 installed to circulate the third heat exchanger 214 is stored while transferring heat to the cold water tank 20 through the third heat exchanger 214, 20 is circulated through the air conditioning equipment pipe and cooled.

그리고 고온 사이클(100)에서는 제 1압축기(101)에서 배출된 고온 측 냉매가 제 1열 교환기(102)를 거치고, 여기서 응축되고 남은 열을 제 4열 교환기(104)를 통해 상기 열매체 순환부로 전달한 후 제 1팽창밸브(105)로 이동하므로, 고온 측 냉매는 제 2열 교환기(106)를 지나면서 저온 사이클(200)의 저온 측 냉매로부터 열 교환을 최대로 끌어낸 후 제 1압축기(101)로 유입된다.In the high-temperature cycle 100, the high-temperature side refrigerant discharged from the first compressor 101 passes through the first heat exchanger 102, where the remaining heat is transferred to the heat medium circulation unit through the fourth heat exchanger 104 Temperature side refrigerant passes through the second heat exchanger 106 to maximally draw heat exchange from the low temperature side refrigerant in the low temperature cycle 200 and then flows into the first compressor 101. [ Lt; / RTI >

한편 저온 사이클(200)의 제 2압축기(203)에서 배출된 저온 측 냉매는 제 2열 교환기(106)를 거칠 때 상기 고온 측 냉매로 열을 최대한 전달한 후에 전자밸브(212)를 통과하고, 그 후 제 3팽창밸브(213)로 이동하여 제 3열 교환기(214)를 통해 냉수 탱크(215)의 열을 최대로 전달받아 최적의 냉장 상태를 유지하게 하면서 제 2압축기(203)로 유입된다.On the other hand, the low-temperature side refrigerant discharged from the second compressor 203 in the low-temperature cycle 200 passes through the electromagnetic valve 212 after passing the heat to the high-temperature side refrigerant as much as possible when passing through the second heat exchanger 106, And then flows into the second compressor 203 while the refrigerant is transferred to the third expansion valve 213 and the heat of the cold water tank 215 is maximally received through the third heat exchanger 214 to maintain an optimal refrigerated state.

여기서 제 1열 교환기(102)를 거치면서 응축되고 남은 고온 측 냉매 열을 제 4열 교환기(104)와 열매체 순환부를 통해 작동중인 외기 증발기(205)에서 신속하게 외부로 방출시켜, 냉방에 따라 발생되는 열을 온수 탱크(103)로 공급하는데 있어서 만일 온수를 사용하지 않아 온수 탱크(103)로의 열 공급이 되지 않은 경우에도 항상 최적의 난방 상태를 유지하게 할 수 있으며, 고온 사이클(100)의 작동을 멈추지 않아 난방 용량과의 균형을 고려하여 설계한 냉방 용량으로 사용할 수 있어 최적의 설비 이용이 가능하고, 난방 운전에 사용하는 외기 증발기(205)를 최적의 냉방으로 유지하는데 사용하여 전체 구성도 복잡하지 않게 할 수 있다.Here, the high-temperature side refrigerant condensed while passing through the first heat exchanger 102 is quickly discharged to the outside through the fourth heat exchanger 104 and the heat medium evaporator 205, which is operating through the heat medium circulation unit, Even if the heat is not supplied to the hot water tank 103 because the hot water is not used and the heat is supplied to the hot water tank 103, it is possible to always maintain the optimum heating state, and the operation of the hot cycle 100 So that it is possible to use the optimum facility and to use the outside air evaporator 205 used for heating operation to maintain the optimal cooling, You can not.

이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and such modifications are also included in the scope of the invention.

100 : 고온 사이클 101 : 제 1압축기
102 : 제 1열 교환기 103 : 온수 탱크
104 : 제 4열 교환기 105 : 제 1팽창밸브
106 : 제 2열 교환기 111 : 열매체 순환관
112 : 열매체 저장탱크 113 : 열매체 순환펌프
114, 115 : 삼방밸브 200 : 저온 사이클
201, 202, 211, 212 : 전자밸브 203 : 제 2압축기
204 : 제 2팽창밸브 205 : 외기 증발기
206 : 액 분리기 213 : 제 3팽창밸브
214 : 제 3열 교환기 215 : 냉수 탱크
216 : 온도 센서 217 : 제 5열 교환기100: high temperature cycle 101: first compressor
102: first heat exchanger 103: hot water tank
104: fourth heat exchanger 105: first expansion valve
106: second heat exchanger 111: heat medium circulation tube
112: Heating medium storage tank 113: Heat medium circulation pump
114, 115: Three-way valve 200: Low temperature cycle
201, 202, 211, 212: Solenoid valve 203: Second compressor
204: second expansion valve 205: outdoor evaporator
206: liquid separator 213: third expansion valve
214: third heat exchanger 215: cold water tank
216: temperature sensor 217: fifth heat exchanger

Claims (1)

제 1압축기(101), 제 1열 교환기(102), 제 1팽창밸브(105) 그리고 제 2열 교환기(106)로 폐 루프를 형성하여 고온 측 냉매가 순환하면서, 상기 제 2열 교환기(106)에서 흡수한 상기 고온 측 냉매의 열을 상기 제 1열 교환기(102)를 통해 온수 탱크(103)로 전달하는 고온 사이클(100)과; 제 2압축기(203)와 상기 제 2열 교환기(106)에 제 2팽창밸브(204)와 외기 증발기(205)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 난방 운전을 하거나, 또는 제 2압축기(203)와 상기 제 2열 교환기(106)에 제 3팽창밸브(213)와 냉수 탱크(215)에 연결된 제 3열 교환기(214)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 냉방 운전을 하게 선택할 수 있으며, 선택에 의해 난방 또는 냉방 운전을 할 때 상기 외기 증발기(205) 또는 제 3열 교환기(214)에서 흡수한 상기 저온 측 냉매의 열을 상기 제 2열 교환기(106)를 통해 상기 고온 측 냉매로 전달하는 저온 사이클(200);로 이루어지는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 있어서,
상기 제 1열 교환기(102)와 제 1팽창밸브(105) 사이에 일 측이 연결되는 제 4열 교환기(104)와; 상기 외기 증발기(205)와 제 2압축기(203) 사이에 일 측이 연결되는 제 5열 교환기(217); 및, 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하여 저온 사이클(200)에 열을 전달하거나, 또는 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 형성되는 폐 루프를 통해 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 선택하고, 선택되는 폐 루프로 내부에 수용하는 열매체를 순환시키는 열매체 순환부;를 더 포함하고,
상기 열매체 순환부는, 상기 제 4열 교환기(104)를 통해 흡수한 상기 제 1열 교환기(102)에서 응축하고 남은 고온 측 냉매의 열을, 난방 운전을 할 때에는 외부 온도가 높아지면 상기 제 5열 교환기(217)로 열을 전달하고 외부 온도가 낮아지면 상기 외기 증발기(205)를 가열하게 열을 전달하도록 선택되는 한편, 냉방 운전을 할 때에는 상기 외기 증발기(205)를 작동시키고 이를 통해 외부로 신속하게 방출시키게 선택되는 것을 특징으로 하는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치.The first heat exchanger 102, the first heat exchanger 102, the first heat exchanger 105 and the second heat exchanger 106 form a closed loop so that the high-temperature side refrigerant circulates while the second heat exchanger 106 A high temperature cycle (100) for transferring the heat of the high temperature side refrigerant absorbed by the first heat exchanger (102) to the hot water tank (103); A closed loop is formed in the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 by the second expansion valve 204 and the ambient air evaporator 205 to perform the heating operation while circulating the low temperature side refrigerant, And a third heat exchanger 214 connected to the third heat exchanger 106 and the third expansion valve 213 and the cold water tank 215 to form a closed loop so that the low temperature side refrigerant circulates, Side refrigerant absorbed by the outside-air evaporator 205 or the third heat exchanger 214 when the heating or cooling operation is performed by the selection, through the second heat exchanger 106, And a low temperature cycle (200) for transferring the high temperature side refrigerant to the high temperature side refrigerant. In the air heat dual cycle heat pump cooling /
A fourth heat exchanger (104) having one side connected between the first heat exchanger (102) and the first expansion valve (105); A fifth heat exchanger (217) having one side connected between the outside air evaporator (205) and the second compressor (203); And the other side of the fourth heat exchanger 104 and the other side of the fifth heat exchanger 217 are connected to form a closed loop to transfer heat to the low temperature cycle 200, Further comprising a heat medium circulation unit for selecting heat to be transmitted to the outside air evaporator (205) through a closed loop formed by being connected to the other side of the indoor heat exchanger (104), and circulating the heat medium contained in the selected closed loop,
The heat medium circulation unit circulates the heat of the high temperature side refrigerant condensed in the first heat exchanger 102 absorbed through the fourth heat exchanger 104 to the fifth heat Exchanger 217. When the outside temperature is lowered, the outside air evaporator 205 is selected to transmit heat to heat the outside air evaporator 205. On the other hand, when the cooling operation is performed, the outside air evaporator 205 is operated, The heat exchanger being configured to radiate heat to the heat exchanger.
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