KR20190070233A - Heat pump system, bidiectional injection operation method of the heat pump - Google Patents

Heat pump system, bidiectional injection operation method of the heat pump Download PDF

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Abstract

A heat pump system supplies heating or cooling to a load side operated by a condenser or an evaporator by refrigerant circulation, and comprises: a compressor to discharge a high-temperature high-pressure gaseous refrigerant through a first four-way valve whose direction is set in accordance with a heating/cooling operation mode, and suck the circulated refrigerant; a condenser to exchange heat of the refrigerant entering through the first four-way valve with a secondary working fluid, and then discharge the refrigerant releasing heat; an intermediate heat exchanger to exchange heat of the refrigerant entering through the condenser with a branching refrigerant, then discharge the refrigerant to a first expansion valve, and discharge the branching refrigerant to an inlet end of the compressor; an evaporator to exchange heat of the refrigerant expanded through the first expansion valve with the secondary working fluid, and then discharge the refrigerant absorbing heat to the compressor; a second four-way valve to switch a direction in accordance with the heating/cooling operation mode to discharge the refrigerant expanded by the first expansion valve to the evaporator; and a plurality of opening/closing valves opened and closed in accordance with the heating/cooling operation mode to discharge the refrigerant discharged by the condenser to the intermediate heat exchanger, and discharge the refrigerant expanded by the second four-way valve to the evaporator.

Description

히트펌프 시스템, 이의 양방향 인젝션 운전 방법{HEAT PUMP SYSTEM, BIDIECTIONAL INJECTION OPERATION METHOD OF THE HEAT PUMP}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat pump system, a bidirectional injection method,

본 발명은 히트펌프의 양방향 인젝션 운전에 관한 것이다.The present invention relates to a bidirectional injection operation of a heat pump.

히트펌프(냉동기)는 냉매가 압축기, 사방밸브, 응축기, 팽창밸브 그리고 증발기를 흐르도록 구성하여 부하측에 난방 또는 냉방을 제공한다.The heat pump (refrigerator) is configured so that the refrigerant flows through the compressor, the four-way valve, the condenser, the expansion valve, and the evaporator to provide heating or cooling to the load side.

최근 히트펌프에서는 출수온도 60℃ 이상을 요구하고 있다. 이와 같이 고온의 출수온도를 얻기 위해서는 히트펌프 응축기의 압력을 높게 유지함으로써, 상대적으로 높은 압력으로 유지된 응축기에서 고온의 냉매와 2차 작동유체와의 열교환이 일어나도록 하여 요구되는 고온의 2차 작동유체 출수온도를 만족시킬 수 있다. 그런데, 히트펌프 압축기의 압축비가 높아지면 히트펌프 효율이 낮아지고, 압축기의 수명이 단축되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 냉매를 분사(injection)하는 가스 인젝션 기술이 사용된다. 가스 인젝션 기술은 중간열교환기나 기액분리기를 사용할 수 있다. Recently, a heat pump requires an outflow temperature of 60 ° C or higher. In order to obtain such a high temperature outflow temperature, the pressure of the heat pump condenser is kept high so that the heat exchange between the high-temperature refrigerant and the secondary working fluid takes place in the condenser maintained at a relatively high pressure, The fluid outlet temperature can be satisfied. However, when the compression ratio of the heat pump compressor is increased, there is a problem that the efficiency of the heat pump is lowered and the service life of the compressor is shortened. To solve this problem, a gas injection technique for injecting a refrigerant is used. The gas injection technique may use an intermediate heat exchanger or a gas-liquid separator.

이처럼, 인젝션 기술이 난방 운전에서 출수온도를 높이기 위해 작동되도록 설계되므로, 실제로 냉방 운전에서는 냉매가 열교환없이 중간열교환기를 통과하도록 설계하고 있다. 하지만, 냉매가 중간열교환기를 통과할 때 압력강하로 인한 손실이 발생한다. 결국, 히트펌프는 가스 인젝션으로 인한 냉방효율 저하를 감수하면서도, 압축기 수명에 관계된 압축비 상승을 막기 위해 가스 인젝션 기술을 사용하고 있는 실정이다.In this way, since the injection technology is designed to operate in order to raise the outflow temperature in the heating operation, the refrigerant is actually designed to pass through the intermediate heat exchanger without heat exchange in the cooling operation. However, when the refrigerant passes through the intermediate heat exchanger, a loss due to the pressure drop occurs. As a result, the heat pump employs a gas injection technique to prevent an increase in the compression ratio related to the compressor life while reducing cooling efficiency due to gas injection.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중간열교환기로 냉매가 유입되는 경로를 냉방/난방 운전 모드에 따라 변경하는 히트펌프 시스템, 그리고 이의 양방향 인젝션 운전 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat pump system and a bidirectional injection operation method for changing a path through which refrigerant flows into an intermediate heat exchanger according to a cooling / heating operation mode.

한 실시예에 따라, 압축기, 응축기, 그리고 증발기의 냉매 순환을 통해 응축기 또는 증발기로 동작하는 부하측에 난방 또는 냉방을 제공하는 히트펌프 시스템으로서, 응축기로부터 유입된 냉매를 분기 냉매와 열교환한 후 유출하고, 상기 분기 냉매를 압축기의 흡입단으로 유출하는 중간열교환기, 상기 중간열교환기에서 유출된 냉매를 일정 비율로 분기하는 분기관, 상기 분기관에서 분기된 주 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 그리고 냉매 순환 경로에 위치하고, 난방 운전 모드인 경우, 부하측 열교환기에서 유출된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 열원측 열교환기로 유입되도록 설정되고, 냉방 운전 모드인 경우, 상기 열원측 열교환기에서 유출된 냉매가 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부로 유입되고, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 부하측 열교환기로 유입되도록 설정되는 경로 변경 시스템을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a heat pump system for providing heating or cooling to a load side that operates as a condenser or an evaporator through a refrigerant circulation of a compressor, a condenser, and an evaporator, An intermediate heat exchanger for discharging the branch refrigerant to the suction end of the compressor, a branch for branching the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger at a predetermined ratio, an expansion valve for expanding the main refrigerant branched from the branch, Side heat exchanger, the refrigerant flowing out of the load side heat exchanger is introduced into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger, the refrigerant expanded in the expansion valve is introduced into the heat source side heat exchanger, The refrigerant flowing out from the heat source side heat exchanger flows into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger And a path changing system in which the refrigerant expanded and inflated in the expansion valve is set to flow into the load side heat exchanger.

상기 경로 변경 시스템은 냉매 순환 경로에 위치하는 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 복수의 밸브들 각각은 각 운전 모드에서의 냉매 흐름에 따라 제어될 수 있다.The path changing system includes a plurality of valves located in a refrigerant circulation path, and each of the plurality of valves can be controlled according to a refrigerant flow in each operation mode.

상기 경로 변경 시스템은 제1포트가 상기 열원측 열교환기에 연결되고, 제2포트가 상기 팽창밸브에 연결되며, 상기 팽창밸브에서 팽창되어 유입된 냉매가 난방/냉방 운전 모드에 따라 증발기로 동작하는 상기 열원측 열교환기 또는 상기 부하측 열교환기로 유출되도록 방향 전환하는 사방밸브, 상기 부하측 열교환기와 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부를 연결하는 유로 상에 위치하고, 난방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 부하측 열교환기에서 상기 중간열교환기로 냉매가 흐르도록 제어하는 제1 개폐밸브, 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부와 상기 사방밸브의 제3포트를 연결하는 유로 상에 위치하고, 냉방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 열원측 열교환기에서 상기 사방밸브로 배출된 냉매가 상기 중간열교환기로 흐르도록 제어하는 제2 개폐밸브, 그리고 상기 부하측 열교환기와 상기 사방밸브의 제4포트를 연결하는 유로 상에 위치하고, 냉방 운전 모드에서 상기 팽창밸브에서 팽창되어 상기 사방밸브로 배출된 냉매가 증발기로 동작하는 상기 부하측 열교환기로 흐르도록 제어하는 제3 개폐밸브를 포함할 수 있다.Wherein the first path is connected to the heat source side heat exchanger, the second port is connected to the expansion valve, and the refrigerant expanded and inflowed from the expansion valve operates as an evaporator according to a heating / Side heat exchanger or the load side heat exchanger, a four-way valve which is arranged to flow out from the heat exchanger side heat exchanger or the load side heat exchanger, A first opening / closing valve for controlling the refrigerant to flow through the intermediate heat exchanger, a second opening / closing valve located on the flow path connecting the refrigerant inlet portion of the intermediate heat exchanger and the third port of the four- The refrigerant discharged from the side heat exchanger to the four-way valve flows into the intermediate heat exchanger Wherein the refrigerant discharged from the four-way valve, which is expanded in the expansion valve in the cooling operation mode, is operated as an evaporator, wherein the refrigerant discharged from the four- And a third open / close valve for controlling the flow of the heat to the load side heat exchanger.

난방 운전 모드에서, 상기 사방밸브는 상기 팽창밸브로부터 유입된 냉매가 상기 열원측 열교환기로 유출되도록 설정되고, 상기 제1 개폐밸브는 열리도록 설정되고, 상기 제2 개폐밸브 및 상기 제3 개폐밸브는 닫히도록 설정될 수 있다.Wherein in the heating operation mode, the four-way valve is set such that the refrigerant introduced from the expansion valve flows out to the heat source side heat exchanger, the first on-off valve is set to be open, and the second on- Can be set to be closed.

냉방 운전 모드에서, 상기 사방밸브는 상기 열원측 열교환기로부터 유입된 냉매가 상기 중간열교환기로 유출되도록 설정되고, 상기 팽창밸브로부터 유입된 냉매가 상기 부하측 열교환기로 유출되도록 설정되고, 상기 제1 개폐밸브는 닫히도록 설정되고, 상기 제2 개폐밸브 및 상기 제3 개폐밸브는 열리도록 설정될 수 있다.In the cooling operation mode, the four-way valve is set so that the refrigerant introduced from the heat source side heat exchanger flows out to the intermediate heat exchanger, the refrigerant introduced from the expansion valve flows out to the load side heat exchanger, And the second on-off valve and the third on-off valve may be set to be opened.

상기 냉매는 난방 운전 모드 및 냉방 운전 모드에 관계없이 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부로 유입될 수 있다.The refrigerant can be introduced into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger irrespective of the heating operation mode and the cooling operation mode.

상기 분기 냉매는 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매 중에서 분기된 후 팽창기구에 의해 팽창된 냉매로서, 상기 중간열교환기의 2차 작동유체로 유입되고 상기 압축기의 흡입단으로 배출될 수 있다.The branch refrigerant may be introduced into the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger and discharged to the suction end of the compressor as refrigerant expanded by the expansion mechanism after branched in the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger.

다른 실시예에 따라, 냉매 순환을 통해 응축기 또는 증발기로 동작하는 부하측에 난방 또는 냉방을 제공하는 히트펌프 시스템으로서, 고온고압의 기체 상태 냉매를 난방/냉방 운전 모드에 따라 방향 설정된 사방밸브를 통해 배출하고, 순환한 냉매를 흡입하는 압축기, 상기 사방밸브를 통해 유입된 냉매를 2차 작동유체와 열교환한 후 열을 방출한 냉매를 배출하는 응축기, 상기 응축기에서 배출된 냉매가 냉매 유입부로 유입되면, 유입된 냉매를 분기 냉매와 열교환한 후 팽창밸브로 배출하고, 상기 분기 냉매를 상기 압축기의 흡입단으로 배출하는 중간열교환기, 상기 팽창밸브를 거쳐 팽창된 냉매를 2차 작동유체와 열교환한 후, 열을 흡수한 냉매를 상기 압축기로 배출하는 증발기, 난방/냉방 운전 모드에 따라, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 증발기로 유입되도록 경로를 변경하는 방향 전환 장치, 그리고 난방/냉방 운전 모드에 따라, 상기 응축기에서 배출된 냉매가 상기 중간열교환기로 유입되고, 상기 방향 전환 장치를 통해 팽창된 냉매가 상기 증발기로 유입되도록 개폐되는 복수의 개폐밸브들을 포함한다. 상기 분기 냉매는 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매 중에서 분기된 후 팽창기구에 의해 팽창된 냉매로서, 상기 중간열교환기의 2차 작동유체로 유입된다.According to another embodiment, there is provided a heat pump system for providing heating or cooling to a load side operating as a condenser or an evaporator through a refrigerant circulation, comprising: a high-temperature and high-pressure gaseous-phase refrigerant discharged through four-way valves oriented according to a heating / A refrigerant circulation pump for circulating the refrigerant; a condenser for discharging refrigerant discharged from the refrigerant flowing through the four-way valve by heat-exchanging the refrigerant with the secondary working fluid; An intermediate heat exchanger for exchanging heat with the branch refrigerant, discharging the refrigerant to the expansion valve, and discharging the branch refrigerant to the suction end of the compressor; a heat exchanger for exchanging the refrigerant expanded through the expansion valve with the secondary working fluid, An evaporator for discharging the heat absorbed refrigerant to the compressor, and an evaporator for heating the refrigerant expanded in the expansion valve according to a heating / The refrigerant discharged from the condenser flows into the intermediate heat exchanger and the refrigerant expanded through the direction switching device flows into the evaporator in accordance with the heating / cooling operation mode, And includes a plurality of open / close valves that are opened and closed. The branch refrigerant is introduced into the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger as refrigerant expanded by the expansion mechanism after branched in the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger.

난방 운전 모드의 경우, 상기 방향 전환 장치는 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 증발기로 동작하는 열원측 열교환기로 유입되도록 설정되고, 상기 복수의 개폐밸브들 중에서, 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하는 개폐밸브는 열리도록 설정되고, 상기 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하지 않은 개폐밸브는 닫히도록 설정될 수 있다. 상기 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로는 상기 응축기로 동작하는 부하측 열교환기에서 배출된 냉매가 상기 중간열교환기, 상기 팽창 밸브, 그리고 상기 방향 전환 장치를 거쳐 상기 열원측 열교환기로 유입되는 경로일 수 있다.In the heating operation mode, the direction switching device is set so that the refrigerant expanded in the expansion valve flows into the heat source side heat exchanger that operates as the evaporator, and among the plurality of on-off valves, the refrigerant flow path in the heating operation mode And the open / close valve that is not located in the refrigerant flow path in the heating operation mode may be set to be closed. The refrigerant flow path in the heating operation mode may be a path through which the refrigerant discharged from the load side heat exchanger operating as the condenser flows into the heat source side heat exchanger through the intermediate heat exchanger, the expansion valve, and the direction changing device .

냉방 운전 모드의 경우, 상기 방향 전환 장치는 상기 응축기로 동작하는 열원측 열교환기로부터 배출된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 증발기로 동작하는 부하측 열교환기로 유입되도록 설정되고, 상기 복수의 개폐밸브들 중에서, 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하는 개폐밸브는 열리도록 설정되고, 상기 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하지 않은 개폐밸브는 닫히도록 설정될 수 있다. 상기 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로는 상기 열원측 열교환기에서 배출된 냉매가 상기 방향 전환 장치에서 상기 중간열교환기로 유입되고, 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매가 상기 팽창 밸브 그리고 상기 방향 전환 장치를 거쳐 상기 부하측 열교환기로 유입되는 경로일 수 있다.In the cooling operation mode, the direction switching device is configured such that the refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger operating as the condenser flows into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger, and the refrigerant expanded in the expansion valve flows to the load side Closing valve located in the refrigerant flow path in the cooling operation mode is set to be opened among the plurality of on-off valves, and the open / close valve not located in the refrigerant flow path in the cooling operation mode is set Can be set to be closed. Wherein the refrigerant flow path in the cooling operation mode is such that the refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger flows into the intermediate heat exchanger in the direction switching device and the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger flows into the expansion valve, To the load side heat exchanger.

또 다른 실시예에 따라, 냉매 순환을 통해 응축기 또는 증발기로 동작하는 부하측에 난방과 냉방 중 어느 하나를 제공하는 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법으로서, 운전 모드를 입력받는 단계, 난방 운전 모드의 경우, 부하측 열교환기에서 배출된 냉매가 중간열교환기 및 팽창밸브를 거쳐 열원측 열교환기로 유입되도록 경로 변경 시스템을 제1 조건으로 설정하는 단계, 그리고 냉방 운전 모드의 경우, 상기 열원측 열교환기에서 배출된 냉매가 상기 중간열교환기, 상기 팽창밸브를 거쳐 상기 부하측 열교환기로 유입되도록 상기 경로 변경 시스템을 제2 조건으로 설정하는 단계를 포함한다. 상기 중간열교환기는 난방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 부하측 열교환기 또는 냉방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 열원측 열교환기로부터 부터 유입된 냉매를 분기 냉매와 열교환한 후 배출하고, 상기 분기 냉매를 압축기의 흡입단으로 배출하며, 상기 분기 냉매는 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매 중에서 분기된 후 팽창기구에 의해 팽창된 냉매로서, 상기 중간열교환기의 2차 작동유체로 유입된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a bidirectional injection operation method of a heat pump system that provides either heating or cooling to a load side operating as a condenser or an evaporator through a refrigerant circulation, comprising: receiving an operation mode; , Setting the path changing system to a first condition such that the refrigerant discharged from the load side heat exchanger flows into the heat source side heat exchanger through the intermediate heat exchanger and the expansion valve, and in the case of the cooling mode, And setting the path changing system to the second condition so that the refrigerant flows into the load side heat exchanger through the intermediate heat exchanger and the expansion valve. The intermediate heat exchanger heat-exchanges the refrigerant introduced from the heat source side heat exchanger that operates as a condenser in the refrigerant operation mode or the load side heat exchanger that operates as a condenser in a heating operation mode with the branch refrigerant and discharges the branched refrigerant, And the branch refrigerant is introduced into the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger as refrigerant expanded by the expansion mechanism after branched in the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger.

상기 경로 변경 시스템은 상기 제1 조건이 설정되는 경우, 상기 부하측 열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 중간열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 팽창 밸브를 거쳐 상기 열원측 열교환기로 유입되는 냉매 흐름 경로를 생성할 수 있다.Wherein the refrigerant heat exchanged in the load side heat exchanger is introduced into the refrigerant inlet portion of the intermediate heat exchanger and the refrigerant heat exchanged in the intermediate heat exchanger is introduced into the refrigerant inlet portion of the intermediate heat exchanger through the expansion valve, It is possible to generate a refrigerant flow path to be introduced into the side heat exchanger.

상기 경로 변경 시스템은 상기 제2 조건이 설정되는 경우, 상기 열원측 열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 중간열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 팽창 밸브를 거쳐 상기 부하측 열교환기로 유입되는 냉매 흐름 경로를 생성할 수 있다.Wherein the refrigerant heat exchanged in the heat source side heat exchanger is introduced into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger when the second condition is set and the refrigerant heat exchanged in the intermediate heat exchanger is passed through the expansion valve, It is possible to generate a refrigerant flow path that flows into the load side heat exchanger.

상기 경로 변경 시스템은 냉매 순환 경로에 위치하는 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 복수의 밸브들 각각은 상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건으로 설정될 수 있다.The path changing system may include a plurality of valves located in a refrigerant circulation path, and each of the plurality of valves may be set to the first condition or the second condition.

실시예에 따르면 압축기 수명을 늘리기 위해 인젝션 기술을 사용하더라도, 냉매가 냉방 운전 모드에서 중간열교환기를 통과할 때 압력강하로 인한 손실을 방지하여 냉방 운전 모드에서도 충분한 과냉도(subcooling)를 확보할 수 있어서, 히트펌프 냉방 효율 및 열량을 높일 수 있다. 또한, 실시예에 따르면 난방 운전 모드뿐만 아니라 냉방 운전 모드에서도 충분한 과냉도의 확보와 압축기로 들어가는 냉매 온도를 상승시켜 전체적인 냉매 순환량을 높일 수 있어, 히트펌프 냉방 효율 및 열량을 높일 수 있다.According to the embodiment, it is possible to prevent a loss due to a pressure drop when the refrigerant passes through the intermediate heat exchanger in the cooling operation mode even if the injection technology is used to increase the life of the compressor, and sufficient subcooling can be ensured even in the cooling operation mode , Heat pump cooling efficiency and heat quantity can be increased. According to the embodiment, it is possible to secure sufficient subcooling as well as the heating operation mode as well as the cooling operation mode and to increase the refrigerant circulation amount by increasing the temperature of the refrigerant entering the compressor, thereby increasing the heat pump cooling efficiency and heat quantity.

실시예에 따르면 압축기 수명을 늘리면서도 운전 모드에 관계없이 인젝션 기술을 사용하여 히트펌프 효율을 높일 수 있다. 일반적으로 사용되는 감온식 팽창밸브는 양방향으로 운전하는 경우, 정방향에 비해 역방향은 약 80~85%의 성능을 발휘하여 히트펌프 성능을 낮추는 원인이 되는데, 실시예에 따르면 팽창밸브를 한 방향으로 운전시키므로, 결과적으로 히트펌프 효율을 높일 수 있다.According to the embodiment, the efficiency of the heat pump can be increased by using the injection technique regardless of the operation mode while increasing the life of the compressor. Generally, a sensible expansion valve used in a bidirectional operation has a performance in the reverse direction of about 80 to 85%, which is lower than that in a forward direction, thereby lowering the heat pump performance. According to the embodiment, As a result, the efficiency of the heat pump can be increased.

도 1은 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 2는 인젝션 기술을 위한 중간열교환기를 포함하는 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 양방향 인젝션 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 양방향 인젝션 히트펌프 시스템의 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름을 설명하는 도면이다.
도 5는 한 실시예에 따른 양방향 인젝션 히트펌프 시스템의 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름을 설명하는 도면이다.
도 6은 한 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법의 흐름도이다.1 is a configuration diagram of a heat pump system.
2 is a block diagram of a heat pump system including an intermediate heat exchanger for injection technology.
3 is a configuration diagram of a bidirectional injection heat pump system according to an embodiment.
4 is a view for explaining the flow of refrigerant in the heating operation mode of the bidirectional injection heat pump system according to one embodiment.
5 is a view for explaining the flow of refrigerant in the cooling operation mode of the bidirectional injection heat pump system according to one embodiment.
6 is a flowchart of a bidirectional injection operation method of a heat pump system according to an embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

열교환 시스템은 히트펌프와 냉동기 등을 포함할 수 있으나, 본 발명에서는히트펌프를 예로 들어 설명한다. 히트펌프 이외의 열교환 시스템에도 본 발명이 적용될 수 있다.The heat exchange system may include a heat pump and a freezer, but the present invention will be described by taking a heat pump as an example. The present invention can also be applied to a heat exchange system other than a heat pump.

도 1은 히트펌프 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a heat pump system.

도 1을 참고하면, 히트펌프(10a)는 압축기(11), 사방밸브(12), 부하측 열교환기(13), 팽창밸브(14), 그리고 열원측 열교환기(15)를 포함한다. 난방 운전 모드이면, 부하측 열교환기(13)는 응축기로 동작하고, 열원측 열교환기(15)는 증발기로 동작한다. 냉방 운전 모드이면, 부하측 열교환기(13)는 증발기로 동작하고, 열원측 열교환기(15)는 응축기로 동작한다.1, the heat pump 10a includes a compressor 11, a four-way valve 12, a load side heat exchanger 13, an expansion valve 14, and a heat source side heat exchanger 15. In the heating operation mode, the load side heat exchanger 13 operates as a condenser and the heat source side heat exchanger 15 operates as an evaporator. In the cooling operation mode, the load side heat exchanger 13 operates as an evaporator, and the heat source side heat exchanger 15 operates as a condenser.

사방밸브(12)는 난방/냉방 운전 모드에 따라, 압축기(11)에서 배출되는 냉매를 부하측 열교환기(13) 또는 열원측 열교환기(15)로 방향 전환한다. 즉, 사방밸브(12)는 난방 운전 모드이면 압축기(11)에서 배출되는 고온고압의 냉매를 응축기인 부하측 열교환기(13)로 유출하고, 냉방 운전 모드이면 압축기(11)에서 배출되는 고온고압의 냉매를 응축기인 열원측 열교환기(15)로 유출한다.Way valve 12 redirects the refrigerant discharged from the compressor 11 to the load side heat exchanger 13 or the heat source side heat exchanger 15 in accordance with the heating / cooling operation mode. That is, in the heating operation mode, the four-way valve 12 flows out the high-temperature high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 to the load-side heat exchanger 13 as the condenser. In the cooling operation mode, And the refrigerant flows out to the heat source side heat exchanger 15 as a condenser.

난방 운전 모드인 경우의 냉매 흐름은 다음과 같다. 냉매는 압축기(11)에서 고온고압의 기체 상태로 배출되어, 응축기로 동작하는 부하측 열교환기(13)로 유출된다. 냉매는 부하측 열교환기(13)에서 물이나 공기 등의 2차 작동유체로 열을 방출하여 고온고압의 액냉매로 변환된다. 액냉매는 팽창밸브(14)를 통과하면서 저온저압의 액체와 기체 상태의 냉매로 변환되어 증발기로 동작하는 열원측 열교환기(15)로 유출된다. 액체와 기체 상태의 냉매는 열원측 열교환기(15)를 지나는 동안 물이나 공기 등의 2차 작동유체로부터 열을 흡수하여 포화 기체 상태가 된다. 이후, 열원측 열교환기(15)에서 배출된 포화 기체 상태의 냉매는 추가적인 열을 흡수하여 과열 기체 상태가 되고, 압축기(11)에 흡입된다. 이러한, 냉매 흐름을 통해 부하측 열교환기(13)에서 출수되는 2차 작동유체는 냉매로부터 열을 흡수하고, 열원측 열교환기(15)에서 출수되는 2차 작동유체는 냉매로 열을 방출한다.The refrigerant flow in the heating operation mode is as follows. The refrigerant is discharged from the compressor 11 into the gas state of high temperature and high pressure and flows out to the load side heat exchanger 13 which operates as a condenser. The refrigerant discharges heat to the secondary working fluid such as water or air in the load-side heat exchanger 13 and is converted into high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. The liquid refrigerant passes through the expansion valve (14) and is converted into a low-temperature low-pressure liquid and a gaseous refrigerant, and flows out to a heat source side heat exchanger (15) serving as an evaporator. The liquid and gaseous refrigerant absorb heat from the secondary working fluid such as water or air while passing through the heat source side heat exchanger 15, and become a saturated gas state. Thereafter, the saturated gas state refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger 15 absorbs additional heat, becomes a superheated gas state, and is sucked into the compressor 11. The secondary working fluid discharged from the load side heat exchanger (13) through the refrigerant flow absorbs heat from the refrigerant, and the secondary working fluid discharged from the heat source side heat exchanger (15) releases heat to the refrigerant.

냉방 운전 모드인 경우, 냉매는 사방밸브(12)에 의해 응축기로 동작하는 열원측 열교환기(15)로 유출되고, 난방 운전 모드와 반대로 흘러 압축기(11)에 흡입된다.In the cooling operation mode, the refrigerant flows out to the heat source side heat exchanger 15 that operates as a condenser by the four-way valve 12, flows in the opposite direction to the heating operation mode, and is sucked into the compressor 11.

도 2는 인젝션 기술을 위한 중간열교환기를 포함하는 히트펌프 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a heat pump system including an intermediate heat exchanger for injection technology.

도 2를 참고하면, 히트펌프(10b)는 히트펌프(10a)에서 인젝션 기술을 적용하기 위한 중간열교환기(16), 분기관(17), 냉매량 조절 개폐밸브(18), 그리고 추가 팽창밸브(19)를 더 포함한다. 2, the heat pump 10b includes an intermediate heat exchanger 16 for applying injection technology in the heat pump 10a, a branch pipe 17, a coolant amount control opening / closing valve 18, and an additional expansion valve 19).

도 2의 (a)를 참고하면, 난방 운전 모드인 경우, 부하측 열교환기(13)로부터 유출된 냉매는 중간열교환기(16)로 들어간다. 분기관(17)은 중간열교환기(16)에서 유출된 냉매를 일정 비율로 분기하여 메인 팽창밸브(14)와 추가 팽창밸브(19)로 유출한다. 부하측 열교환기(13)로부터 유출된 냉매와 추가 팽창밸브(19) 방향으로 분기된 냉매 각각은 중간열교환기(16)를 거치면서 열교환이 진행된다. 즉, 추가 팽창밸브(19) 방향으로 분기된 냉매는 추가 팽창밸브(19)에 의해 팽창되어 온도가 낮아진 상태로 중간열교환기(16)로 유입되고, 부하측 열교환기(13)로부터 유출된 냉매의 열을 흡수한 후, 즉 과열상태의 냉매로 압축기(11)로 유입된다. 반대로, 부하측 열교환기(13)로부터 유출된 냉매는 중간열교환기(16)를 지나면서 분기된 냉매로 열을 방출하고 온도가 낮아진 상태, 즉 과냉상태의 냉매로 메인 팽창밸브(14)로 유출된다. 메인 팽창밸브(14)를 통과한 냉매는 저온 저압의 상태로 변경된 후 열원측 열교환기(15)를 거쳐 압축기(11)로 들어간다.2 (a), in the heating operation mode, the refrigerant flowing out from the load-side heat exchanger 13 enters the intermediate heat exchanger 16. The branch pipe (17) branches the refrigerant flowing out of the intermediate heat exchanger (16) at a certain ratio and flows out to the main expansion valve (14) and the additional expansion valve (19). The refrigerant flowing out of the load side heat exchanger 13 and the refrigerant branched in the direction of the additional expansion valve 19 are heat exchanged through the intermediate heat exchanger 16. That is, the refrigerant branched in the direction of the additional expansion valve 19 is expanded by the additional expansion valve 19 and flows into the intermediate heat exchanger 16 in a state in which the temperature is lowered, and the refrigerant flowing out of the refrigerant flowing out from the load side heat exchanger 13 After the heat is absorbed, that is, the refrigerant flows into the compressor 11 in a superheated state. On the other hand, the refrigerant flowing out of the load-side heat exchanger 13 passes heat through the intermediate heat exchanger 16 and discharges heat to the refrigerant branched, and is discharged to the main expansion valve 14 in a state of lowered temperature, . The refrigerant having passed through the main expansion valve 14 is changed to a low-temperature and low-pressure state, and then flows into the compressor 11 through the heat source side heat exchanger 15. [

이처럼, 중간열교환기(16)는 부하측 열교환기(13)로부터 유출된 냉매가 열을 방출할 수 있도록 하기도 하고, 동시에 분기된 냉매가 열을 흡수하도록 하기도 한다. 이러한 중간열교환기(16)에서의 열교환을 통하여 응축기에서 유출된 냉매는 과냉도가 증가하여 발생 열량이 증가되도록 하여 고온수를 생성할 때 발생되는 응축기 압력 상승에 의한 효율의 하락을 막을 수 있다.As described above, the intermediate heat exchanger 16 may allow the refrigerant discharged from the load side heat exchanger 13 to discharge heat, and at the same time, the refrigerant branched may absorb heat. The refrigerant flowing out of the condenser through the heat exchange in the intermediate heat exchanger (16) increases the degree of supercooling, thereby increasing the amount of generated heat, thereby preventing a decrease in efficiency due to a rise in pressure of the condenser, which is generated when hot water is generated.

하지만, 도 2의 (b)를 참고하면, 냉방 운전 모드인 경우, 메인 팽창밸브(14)에 의해 팽창된 냉매가 중간열교환기(16)로 들어간다. 따라서, 냉방 운전 모드에서는 냉매가 추가적인 열교환없이 중간열교환기를 통과하도록 분기관(17)에서 냉매를 분기하지 않는다. 결국, 히트펌프(10b)는 냉방 운전 모드에서 중간열교환기를 통과하는 냉매의 압력강하 손실로 인해 냉방 효율이 낮아지는 문제가 발생한다. However, referring to FIG. 2 (b), in the cooling operation mode, the refrigerant expanded by the main expansion valve 14 enters the intermediate heat exchanger 16. Therefore, in the cooling operation mode, the refrigerant does not branch off from branch pipe 17 so that the refrigerant passes through the intermediate heat exchanger without additional heat exchange. As a result, the heat pump 10b has a problem that the cooling efficiency is lowered due to the loss of the pressure drop of the refrigerant passing through the intermediate heat exchanger in the cooling operation mode.

한편, 중간열교환기를 통과하는 냉매의 압력강하에 의한 효율 저하를 막기 위해 팽창밸브를 두 개를 사용하기도 한다. 즉, 제1 메인 팽창밸브(14) 이외에, 중간열교환기(16)와 부하측 열교환기(13) 사이에 제2 메인 팽창밸브를 추가하고, 운전 모드에 따라 두 개의 팽창밸브 중 어느 하나를 동작시킨다. 즉, 운전 모드에 따라 중간열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브가 동작되도록 한다. 이때 두 개의 팽창밸브의 동작 여부는 체크 밸브에 의해 제어될 수 있다. 하지만 여전히 난방 운전 모드와 냉방 운전 모드에서의 효율 차이가 발생한다. On the other hand, two expansion valves may be used to prevent the efficiency drop due to the pressure drop of the refrigerant passing through the intermediate heat exchanger. That is, in addition to the first main expansion valve 14, a second main expansion valve is added between the intermediate heat exchanger 16 and the load side heat exchanger 13, and either of the two expansion valves is operated in accordance with the operation mode . That is, the expansion valve for expanding the refrigerant passing through the intermediate heat exchanger is operated in accordance with the operation mode. At this time, the operation of the two expansion valves can be controlled by the check valve. However, the efficiency difference still occurs between the heating operation mode and the cooling operation mode.

다음에서 중간열교환기로 냉매가 유입되는 경로를 냉방/난방 운전 모드에 따라 변경하는 히트펌프에 대해 설명한다.The following describes a heat pump that changes the path through which the refrigerant flows into the intermediate heat exchanger in accordance with the cooling / heating operation mode.

도 3은 한 실시예에 따른 양방향 인젝션 히트펌프 시스템의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a bidirectional injection heat pump system according to an embodiment.

도 3을 참고하면, 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)은 압축기(110), 제1 사방밸브(120), 부하측 열교환기(130), 팽창밸브(140), 열원측 열교환기(150), 중간열교환기(160), 분기관(162), 냉매량 조절 밸브(164), 팽창기구(166), 제2 사방밸브(170), 그리고 복수의 개폐밸브들(180, 182, 184)를 포함할 수 있다. 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)의 각 구성 요소는 제어기(200)에 의해 운전 모드, 사방밸브 방향 전환, 밸브 개폐 등이 제어될 수 있다. 본 발명에서, 제2 사방밸브(170), 그리고 복수의 개폐밸브들(180, 182, 184)은 각 운전 모드에서 냉매가 중간열교환기(160)의 냉매 유입부로 유입되도록 냉매 순환 경로를 변경하는 경로 변경 시스템의 예시이다. 즉, 제2 사방밸브(170)가 난방/냉방 운전 모드에 따라 냉매 흐름 방향을 가변하는 것으로 설명하나, 사방밸브 대신, 다양한 종류의 장치가 방향 전환 장치로 사용될 수 있다. 또한 본 발명에서는 복수의 개폐밸브들의 개폐에 따라 냉매 흐름을 제어하는 것으로 설명하나, 본 발명의 냉매 흐름을 제어하는 장치이면 족하고, 반드시 복수의 분리된 개폐밸브들일 필요는 없다. 개폐밸브는 예를 들면, 솔레노이드 밸브일 수 있다. 팽창기구는 냉매를 팽창시키는 용도의 다양한 장치일 수 있고, 예를 들면, 팽창밸브, 모세관 등일 수 있다. 3, the bidirectional injection heat pump system 100 includes a compressor 110, a first four-way valve 120, a load side heat exchanger 130, an expansion valve 140, a heat source side heat exchanger 150, And may include a heat exchanger 160, a branch pipe 162, a refrigerant amount control valve 164, an expansion mechanism 166, a second four-way valve 170, and a plurality of opening / closing valves 180, 182, have. Each component of the bidirectional injection heat pump system 100 can be controlled by the controller 200 in the operation mode, four-way valve direction switching, valve opening and closing, and the like. In the present invention, the second four-way valve 170 and the plurality of on-off valves 180, 182, and 184 change the refrigerant circulation path so that the refrigerant flows into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger 160 in each operation mode An example of a path change system. That is, it is described that the second four-way valve 170 changes the refrigerant flow direction according to the heating / cooling operation mode. However, instead of the four-way valve, various types of devices can be used as the direction changing device. In the present invention, it is explained that the refrigerant flow is controlled according to the opening / closing of the plurality of opening / closing valves. However, the apparatus for controlling the refrigerant flow of the present invention suffices, and it is not necessarily required to have a plurality of separate opening / closing valves. The opening / closing valve may be, for example, a solenoid valve. The expansion mechanism may be a variety of devices for expanding the refrigerant and may be, for example, an expansion valve, a capillary, and the like.

중간열교환기(160)는 응축기로부터 유입된 냉매를 열교환하여 배출한다. 난방 운전 모드에서의 응축기는 부하측 열교환기(130)이고, 냉방 운전 모드에서의 응축기는 열원측 열교환기(150)이다. 운전 모드에 따라 냉매가 부하측 열교환기(130)/열원측 열교환기(150)로부터 중간열교환기(160)로 유출되는 유로는 제2 사방밸브(170)의 방향 전환 및 복수의 개폐밸브들(180, 182, 184)의 개폐에 의해 결정된다.The intermediate heat exchanger 160 exchanges heat with the refrigerant introduced from the condenser. The condenser in the heating operation mode is the load side heat exchanger 130, and the condenser in the cooling operation mode is the heat source side heat exchanger 150. The flow path of the refrigerant from the load side heat exchanger 130 / heat source side heat exchanger 150 to the intermediate heat exchanger 160 according to the operation mode changes the direction of the second four-way valve 170 and the plurality of on- , 182, 184, respectively.

중간열교환기(160)에서 배출된 냉매는, 운전 모드에 상관없이 항상, 분기관(162)에서 분기되어 팽창밸브(140)와 팽창기구(166)로 유출된다. 냉매량 조절 밸브(164)에 의해 팽창기구(166)로 분기되는 냉매량이 조절될 수 있다. 중간열교환기(160)로 분기되어 들어온 냉매는 열교환 후 압축기(110)로 흡입된다. 이처럼, 중간열교환기(160)로 분기되어 들어온 분기 냉매가 중간열교환기(160)의 2차 작동유체로 동작한다.The refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger 160 is always branched from the branch pipe 162 and flows out to the expansion valve 140 and the expansion mechanism 166 regardless of the operation mode. The amount of refrigerant that is branched to the expansion mechanism 166 by the refrigerant amount control valve 164 can be adjusted. The refrigerant branched into the intermediate heat exchanger (160) is sucked into the compressor (110) after heat exchange. Thus, the branch refrigerant branched into the intermediate heat exchanger 160 operates as the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger 160.

중간열교환기(160)에서 팽창밸브(140)로 유입된 냉매는 제2 사방밸브(170)에 의해 방향 전환되어 열원측 열교환기(150)/부하측 열교환기(130)로 유출된다. 난방 운전 모드인 경우, 제2 사방밸브(170)는 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매를 열원측 열교환기(150)로 유출한다. 냉방 운전 모드인 경우, 제2 사방밸브(170)는 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매를 부하측 열교환기(130)로 유출한다.The refrigerant flowing into the expansion valve 140 from the intermediate heat exchanger 160 is diverted by the second four-way valve 170 and flows out to the heat source side heat exchanger 150 / the load side heat exchanger 130. In the heating operation mode, the second four-way valve 170 discharges the refrigerant expanded in the expansion valve 140 to the heat source side heat exchanger 150. In the cooling mode, the second four-way valve 170 discharges the refrigerant expanded in the expansion valve 140 to the load side heat exchanger 130.

복수의 밸브들의 위치는 본 발명의 동작에 따른 냉매 흐름을 만들기 위한 경로에 설치되고, 예를 들면 다음과 같이 설치될 수 있다. 개폐밸브1(180)은 부하측 열교환기(130)와 중간열교환기(160)를 연결하는 유로 상에 위치한다. 개폐밸브2(182)는 중간열교환기(160)와 제2 사방밸브(170)의 특정 포트(포트2)를 연결하는 유로 상에 위치한다. 개폐밸브3(184)은 부하측 열교환기(130)와 제2 사방밸브(170)의 특정 포트(포트3)를 연결하는 유로 상에 위치된다. 개폐밸브는 솔레노이드 밸브일 수 있고, 도 3과 같이, 개폐밸브2(182)를 지나는 유로는 개폐밸브1(180)과 중간열교환기(160)를 연결하는 유로에 접하도록 설계되고, 개폐밸브3(184)를 지나는 유로는 개폐밸브1(180)과 부하측 열교환기(130)를 연결하는 유로에 접하도록 설계될 수 있다. 개폐밸브들은 운전 모드에 따라 표 1과 같이 개폐된다. The positions of the plurality of valves are installed in the path for making the refrigerant flow according to the operation of the present invention, and can be installed, for example, as follows. The on-off valve 1 (180) is located on the flow path connecting the load side heat exchanger (130) and the intermediate heat exchanger (160). The on-off valve 2 182 is located on the flow passage connecting the specific heat exchanger 160 and the specific port (port 2) of the second four-way valve 170. The on-off valve 3 184 is located on the flow path connecting the specific heat exchanger 130 and the specific port (port 3) of the second four-way valve 170. 3, the flow path passing through the open / close valve 2 (182) is designed to be in contact with the flow path connecting the open / close valve 180 (180) and the intermediate heat exchanger (160), and the open / close valve (184) can be designed to be in contact with the flow path connecting the on-off valve 1 (180) and the load side heat exchanger (130). The opening and closing valves are opened and closed as shown in Table 1 according to the operation mode.

운전 모드Operation mode 개폐밸브1(180)The opening / closing valve 1 (180) 개폐밸브2(182)The opening / closing valve 2 (182) 개폐밸브3(184)The opening / closing valve 3 (184) 난방heating 열림Open 닫힘Closed 닫힘Closed 냉방cooling 닫힘Closed 열림Open 열림Open

난방 운전 모드에서, 개폐밸브1(180)이 열리고, 개폐밸브2(182) 및 개폐밸브3(184)이 닫히면, 부하측 열교환기(130)에서 유출된 냉매가 중간열교환기(160), 팽창밸브(140), 열원측 열교환기(150)를 거처 압축기(110)로 흡입된다. 또한, 중간열교환기(160)에서 분기된 냉매는 팽창기구(166), 중간열교환기(160)를 거쳐 압축기(110)로 흡입된다.In the heating operation mode, when the open / close valve 180 is opened and the open / close valve 182 and the open / close valve 184 are closed, the refrigerant flowing out of the load side heat exchanger 130 flows into the intermediate heat exchanger 160, (140) and the heat source side heat exchanger (150), and is sucked into the compressor (110). The refrigerant branched by the intermediate heat exchanger 160 is sucked into the compressor 110 via the expansion mechanism 166 and the intermediate heat exchanger 160.

냉방 운전 모드에서, 개폐밸브1(180)이 닫히고, 개폐밸브2(182) 및 개폐밸브3(184)이 열리면, 열원측 열교환기(150)에서 유출된 냉매가 중간열교환기(160), 팽창밸브(140), 부하측 열교환기(130)를 거처 압축기(110)로 흡입된다. 또한, 중간열교환기(160)에서 분기된 냉매는 팽창기구(166), 중간열교환기(160)를 거쳐 압축기(110)로 흡입된다.When the open / close valve 1 (180) is closed and the open / close valve 2 (182) and the open / close valve 3 (184) are opened in the cooling operation mode, the refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger (150) flows into the intermediate heat exchanger The valve 140, and the load side heat exchanger 130, and is sucked into the compressor 110. The refrigerant branched by the intermediate heat exchanger 160 is sucked into the compressor 110 via the expansion mechanism 166 and the intermediate heat exchanger 160.

따라서, 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)은 운전 모드에 상관없이 항상 중간열교환기(160)를 통한 양방향 인젝션을 수행하여 효율을 높일 수 있다. 한편, 냉매 순환 시, 닫혀있는 개폐밸브까지 일정량의 냉매가 채워질 수 있는데, 이를 고려하여 냉매량이 조절될 수 있다.Accordingly, the bidirectional injection heat pump system 100 can always perform bi-directional injection through the intermediate heat exchanger 160 to improve efficiency regardless of the operation mode. On the other hand, when the refrigerant circulates, a certain amount of refrigerant may be filled up to the closed on / off valve, and the amount of refrigerant can be controlled in consideration of this.

도 4는 한 실시예에 따른 양방향 인젝션 히트펌프 시스템의 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름을 설명하는 도면이고, 도 5는 한 실시예에 따른 양방향 인젝션 히트펌프 시스템의 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름을 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining a refrigerant flow in a heating operation mode of the bidirectional injection heat pump system according to one embodiment, and FIG. 5 is a view for explaining a refrigerant flow in a cooling operation mode of the bidirectional injection heat pump system according to an embodiment FIG.

도 4를 참고하면, 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)은 난방 운전 모드가 설정되면, 제1 사방밸브(120)는 압축기(110)에서 유출된 냉매를 부하측 열교환기(130)로 유출하는 유로 방향이 설정되고, 열원측 열교환기(150)에서 유입된 냉매를 압축기(110)의 냉매 흡입단으로 유출하는 유로 방향이 설정된다. 제2 사방밸브(170)는 팽창밸브(140)에서 유출된 냉매를 열원측 열교환기(150)로 유출하는 유로 방향이 설정된다. 그리고 개폐밸브1(180)이 열리고, 개폐밸브2(182) 및 개폐밸브3(184)이 닫히도록 설정된다.4, when the heating operation mode is set, the bidirectional injection heat pump system 100 is operated such that the first four-way valve 120 opens the refrigerant flowing out from the compressor 110 into the refrigerant flow direction And a flow direction in which the refrigerant introduced from the heat source side heat exchanger 150 flows out to the refrigerant suction end of the compressor 110 is set. The second four-way valve 170 sets the flow direction of the refrigerant flowing out of the expansion valve 140 to the heat source side heat exchanger 150. Then, the on-off valve 1 180 is opened and the on-off valve 2 182 and the on-off valve 3 184 are closed.

압축기(110)가 운전하면, 압축기의 고온고압 냉매가 제1 사방밸브(120)를 지나 응축기인 부하측 열교환기(130)로 유입된다. 고온고압 냉매는 부하측 열교환기(130)의 2차 작동유체와 열교환하여, 2차 작동유체를 요구된 출수온도로 상승시킨 후, 중간열교환기(160)로 유입된다. When the compressor 110 is operated, the high-temperature high-pressure refrigerant of the compressor flows into the load side heat exchanger 130, which is a condenser, through the first four-way valve 120. The high-temperature and high-pressure refrigerant undergoes heat exchange with the secondary working fluid of the load side heat exchanger 130, raises the secondary working fluid to the required outflow temperature, and then flows into the intermediate heat exchanger 160.

중간열교환기(160)에서 열교환 후 유출된 냉매는, 분기관(162)에서 주 냉매와 분기 냉매로 분기된다. 분기 냉매의 비율은 냉매량 조절 밸브(164)에 의해 조절될 수 있는데, 분기관(162)에 유입된 냉매의 5~20%를 분기할 수 있다. 분기 냉매는 팽창기구(166)를 통과하여 압력과 온도가 낮아지고, 다시 중간열교환기(160)에 유입된다. 중간열교환기(160)로 분기되어 유입된 분기 냉매는, 부하측 열교환기(130)에서 중간열교환기(160)로 유입되는 냉매와 열교환한 후, 압축기(110)로 유입된다. 분기 냉매는 중간열교환기(160)의 2차 작동유체로 동작한다.The refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger 160 after the heat exchange is branched into the main refrigerant and the branch refrigerant in the branch pipe 162. The ratio of the branch refrigerant can be adjusted by the refrigerant amount control valve 164 so that 5 to 20% of the refrigerant flowing into the branch pipe 162 can be branched. The branch refrigerant passes through the expansion mechanism 166 to lower the pressure and the temperature, and then flows into the intermediate heat exchanger 160 again. The branched refrigerant branched into the intermediate heat exchanger 160 is heat-exchanged with the refrigerant flowing into the intermediate heat exchanger 160 from the load side heat exchanger 130, and then flows into the compressor 110. The branch refrigerant acts as a secondary working fluid of the intermediate heat exchanger (160).

중간열교환기(160)를 통과한 주 냉매는 충분한 과냉각도를 획득한 후 팽창밸브(140)를 통과하면서 저온저압의 냉매가 되고, 제2 사방밸브(170)로 유입된다. 제2 사방밸브(170)는 팽창밸브(140)에서 열원측 열교환기(150)로 유로 방향이 설정되어 있으므로, 유입된 냉매를 열원측 열교환기(150)로 유출한다. 열원측 열교환기(150)로 유입된 냉매는 2차 작동유체로부터 열을 흡수하여 증발된 후, 압축기(110)의 냉매 흡입단으로 유입된다.The main refrigerant that has passed through the intermediate heat exchanger 160 obtains a sufficient degree of supercooling and then passes through the expansion valve 140 to be a low-temperature low-pressure refrigerant and flows into the second four-way valve 170. The second four-way valve 170 flows out the introduced refrigerant to the heat source side heat exchanger 150 since the flow direction is set from the expansion valve 140 to the heat source side heat exchanger 150. The refrigerant introduced into the heat source side heat exchanger 150 absorbs heat from the secondary working fluid and is evaporated, and then flows into the refrigerant suction end of the compressor 110.

주 냉매가 압축기(110)의 냉매 흡입단으로 유입되는 관과, 분기 냉매가 중간열교환기(160)로부터 유출되는 관이 연결되어, 최종적으로 주 냉매와 분기 냉매가 함께 압축기(110)에 흡입되어 다시 압축된다.A pipe through which the main refrigerant flows into the refrigerant suction end of the compressor 110 and a pipe through which the branch refrigerant flows out from the intermediate heat exchanger 160 are connected to each other and finally the main refrigerant and the branch refrigerant are sucked into the compressor 110 together And then compressed again.

도 5를 참고하면, 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)은 냉방 운전 모드가 설정되면, 제1 사방밸브(120)는 압축기(110)에서 유출된 냉매를 열원측 열교환기(150)로 유출하는 유로 방향이 설정되고, 부하측 열교환기(130)에서 유입된 냉매를 압축기(110)의 냉매 흡입단으로 유출하는 유로 방향이 설정된다. 제2 사방밸브(170)는 열원측 열교환기(150)에서 유출된 냉매를 중간열교환기(160)로 유출하는 유로 방향이 설정되고, 팽창밸브(140)에서 유입된 냉매를 부하측 열교환기(130)로 유출하는 유로 방향이 설정된다. 그리고 개폐밸브1(180)이 닫히고, 개폐밸브2(182) 및 개폐밸브3(184)이 열리도록 설정된다..5, when the bidirectional injection heat pump system 100 is set in the cooling operation mode, the first four-way valve 120 opens the refrigerant flowing out from the compressor 110 to the heat source side heat exchanger 150, Direction is set and a flow direction in which the refrigerant introduced from the load side heat exchanger 130 flows out to the refrigerant suction end of the compressor 110 is set. The second four-way valve 170 sets the flow direction of the refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 150 to the intermediate heat exchanger 160 and the refrigerant flowing in the expansion valve 140 to the load side heat exchanger 130 Is set to be the flow direction. Then, the on-off valve 1 180 is closed, and the on-off valve 2 182 and the on-off valve 3 184 are opened.

압축기(110)가 운전하면, 압축기의 고온고압 냉매가 제1 사방밸브(120)를 지나 응축기인 열원측 열교환기(150)로 유입된다. 고온고압 냉매는 열원측 열교환기(150)의 2차 작동유체와 열교환한 후, 제2 사방밸브(170)로 유입된다.When the compressor 110 is operated, the high-temperature and high-pressure refrigerant of the compressor flows into the heat source-side heat exchanger 150 through the first four-way valve 120 as a condenser. The high-temperature and high-pressure refrigerant undergoes heat exchange with the secondary working fluid of the heat source side heat exchanger (150), and then flows into the second four-way valve (170).

제2 사방밸브(170)로 유입된 냉매는 열려있는 개폐밸브2(182)를 지나 중간열교환기(160)로 유출된다. 이때, 개폐밸브1(180)은 닫혀있으므로, 열원측 열교환기(150)에서 유출된 냉매는 반드시 중간열교환기(160)로 유입된다. 중간열교환기(160)에서 열교환 후 유출된 냉매는, 난방 운전 모드와 동일하게 동작한다. 즉, 중간열교환기(160)에서 열교환 후 유출된 냉매는 분기관(162)에서 주 냉매와 분기 냉매로 분기된다. 분기 냉매의 비율은 냉매량 조절 밸브(164)에 의해 조절될 수 있다. 분기 냉매는 팽창기구(166)를 통과하여 압력과 온도가 낮아지고, 다시 중간열교환기(160)에 유입된다. 중간열교환기(160)에 분기되어 유입된 냉매는, 열원측 열교환기(150)에서 중간열교환기(160)로 유입되는 냉매와 열교환한 후, 압축기(110)로 유입된다.The refrigerant flowing into the second four-way valve 170 flows out to the intermediate heat exchanger 160 through the open / close valve 2 (182). At this time, since the opening and closing valve 180 is closed, the refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 150 necessarily flows into the intermediate heat exchanger 160. The refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger 160 after heat exchange operates in the same manner as in the heating operation mode. That is, the refrigerant flowing out of the intermediate heat exchanger 160 after the heat exchange is branched into the main refrigerant and the branch refrigerant in the branch pipe 162. The ratio of the branch refrigerant can be adjusted by the refrigerant amount control valve 164. The branch refrigerant passes through the expansion mechanism 166 to lower the pressure and the temperature, and then flows into the intermediate heat exchanger 160 again. The refrigerant branched and introduced into the intermediate heat exchanger 160 is heat-exchanged with the refrigerant flowing into the intermediate heat exchanger 160 from the heat source side heat exchanger 150 and then flows into the compressor 110.

중간열교환기(160)를 통과한 주 냉매는 팽창밸브(140)를 통과하면서 저온저압의 냉매가 되고, 제2 사방밸브(170)로 유입된다. 제2 사방밸브(170)는 팽창밸브(140)에서 유입된 냉매가 부하측 열교환기(130)로 유출하도록 유로 방향이 설정되어 있으므로, 냉매는 부하측 열교환기(130)로 흐른다. 개폐밸브1(180)은 닫혀있고, 개폐밸브3(184)는 열려있으므로, 제2 사방밸브(170)에서 유출된 냉매는 반드시 부하측 열교환기(130)로 유입된다. 부하측 열교환기(130)로 유입된 냉매는 2차 작동유체로부터 열을 흡수하여 증발된 후, 제1 사방밸브(120)를 지나 압축기(110)의 냉매 흡입단으로 유입된다.The main refrigerant that has passed through the intermediate heat exchanger 160 passes through the expansion valve 140 and becomes a low-temperature low-pressure refrigerant and flows into the second four-way valve 170. Since the second four-way valve 170 is set in the flow direction so that the refrigerant introduced from the expansion valve 140 flows out to the load side heat exchanger 130, the refrigerant flows to the load side heat exchanger 130. The refrigerant flowing out of the second four-way valve 170 flows into the load side heat exchanger 130 since the on-off valve 1 180 is closed and the on-off valve 3 184 is open. The refrigerant flowing into the load side heat exchanger 130 absorbs heat from the secondary working fluid and is evaporated and then flows into the refrigerant suction end of the compressor 110 through the first four-way valve 120.

주 냉매가 압축기(110)의 냉매 흡입단으로 유입되는 관과, 분기 냉매가 중간열교환기(160)로부터 유출되는 관이 연결되어, 최종적으로 주 냉매와 분기 냉매가 함께 압축기(110)에 흡입되어 다시 압축된다.A pipe through which the main refrigerant flows into the refrigerant suction end of the compressor 110 and a pipe through which the branch refrigerant flows out from the intermediate heat exchanger 160 are connected to each other and finally the main refrigerant and the branch refrigerant are sucked into the compressor 110 together And then compressed again.

도 6은 한 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a bidirectional injection operation method of a heat pump system according to an embodiment.

도 6을 참고하면, 제어기(200)는 운전 모드를 입력받는다(S110).Referring to FIG. 6, the controller 200 receives the operation mode (S110).

제어기(200)는 난방 운전 모드의 경우, 부하측 열교환기(130)에서 배출된 냉매가 중간열교환기(160), 팽창밸브(140)를 거쳐 열원측 열교환기(150)로 유입되도록 제1 사방밸브(120), 제2 사방밸브(170), 그리고 개폐밸브들(180, 182, 184)의 동작을 설정한다(S120). The controller 200 controls the refrigerant discharged from the load side heat exchanger 130 to flow into the heat source side heat exchanger 150 through the intermediate heat exchanger 160 and the expansion valve 140, The second four-way valve 170, and the on-off valves 180, 182, and 184 (S120).

제어기(200)는 냉방 운전 모드의 경우, 열원측 열교환기(150)에서 배출된 냉매가 중간열교환기(160), 팽창밸브(140)를 거쳐 부하측 열교환기(130)로 유입되도록 제1 사방밸브(120), 제2 사방밸브(170), 그리고 개폐밸브들(180, 182, 184)의 동작을 설정한다(S130). The controller 200 controls the refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger 150 to flow into the load side heat exchanger 130 through the intermediate heat exchanger 160 and the expansion valve 140, The second four-way valve 170, and the opening and closing valves 180, 182, and 184 (S130).

운전 모드에 따른 제1 사방밸브(120), 제2 사방밸브(170), 그리고 개폐밸브들(180, 182, 184)의 설정은 표 2와 같다. 제1 사방밸브(120)와 제2 사방밸브(170) 각각은 도 4 및 도 5와 같이 4개 포트들을 연결하여 냉매 흐름을 전환할 수 있다. 포트 번호는 도면을 참고로 유로를 설명하기 위해 사방밸브의 왼쪽이 포트1, 오른쪽의 위에서부터 아래로 포트2, 포트3, 포트4를 임의로 부여한 것으로서, 본 발명이 동작하도록 사방밸브를 설정하면 된다.The settings of the first four-way valve 120, the second four-way valve 170, and the opening and closing valves 180, 182, and 184 according to the operation mode are shown in Table 2. The first four-way valve 120 and the second four-way valve 170 may connect the four ports as shown in FIGS. 4 and 5 to switch the refrigerant flow. The port number is arbitrarily assigned to port 1 on the left side of the four-way valve, port 2, port 3, and port 4 from the upper right to the lower right in order to explain the flow path with reference to the drawing, and a four-way valve is set to operate the present invention .

운전 모드Operation mode 제1 사방밸브The first four- 제2 사방밸브The second four-way valve 개폐밸브1Opening and closing valve 1 개폐밸브2Opening and closing valve 2 개폐밸브3Opening and closing valve 3 난방heating 포트1관과 포트2관 연결
포트3관과 포트4관 연결Connect Port 1 and Port 2
Connect port 3 to port 4 포트1관과 포트4관 연결
포트2관과 포트3관 연결Connect port 1 to port 4
Connect Port 2 and Port 3 열림Open 닫힘Closed 닫힘Closed 냉방cooling 포트1관과 포트4관 연결
포트2관과 포트3관 연결Connect port 1 to port 4
Connect Port 2 and Port 3 포트1관과 포트2관 연결
포트3관과 포트4관 연결Connect Port 1 and Port 2
Connect port 3 to port 4 닫힘Closed 열림Open 열림Open

이와 같이, 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)은 운전 모드에 상관 없이 중간열교환기를 통한 열교환을 실시하여, 압축기 수명을 늘리면서도, 히트펌프 냉방 효율 및 열량을 높일 수 있다. 또한, 양방향 인젝션 히트펌프 시스템(100)은 운전 모드에 상관 없이 압축기(110)로 과열된 부분 냉매가 유입되므로, 압축기(110)로 유입되는 냉매 온도를 상승시켜 전체적인 냉매 순환량을 높일 수 있다. 팽창밸브(140)는 운전 모드에 상관 없이 한 방향으로 운전시키므로, 운전 모드에 따라 방향이 바뀌는 종래 기술에 비해 히트펌프 효율을 높일 수 있다.As described above, the bidirectional injection heat pump system 100 can perform heat exchange through the intermediate heat exchanger regardless of the operation mode, thereby increasing the heat pump cooling efficiency and heat quantity while increasing the life of the compressor. In addition, the bidirectional injection heat pump system 100 can increase the refrigerant circulation amount by raising the temperature of the refrigerant flowing into the compressor 110 because the partial refrigerant that is overheated by the compressor 110 flows into the compressor 110 regardless of the operation mode. Since the expansion valve 140 operates in one direction regardless of the operation mode, the efficiency of the heat pump can be increased as compared with the conventional technology in which the direction is changed according to the operation mode.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and method, but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (14)

압축기, 응축기, 그리고 증발기의 냉매 순환을 통해 응축기 또는 증발기로 동작하는 부하측에 난방 또는 냉방을 제공하는 히트펌프 시스템으로서,
응축기로부터 유입된 냉매를 분기 냉매와 열교환한 후 유출하고, 상기 분기 냉매를 압축기의 흡입단으로 유출하는 중간열교환기,
상기 중간열교환기에서 유출된 냉매를 일정 비율로 분기하는 분기관,
상기 분기관에서 분기된 주 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 그리고
냉매 순환 경로에 위치하고, 난방 운전 모드인 경우, 부하측 열교환기에서 유출된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 열원측 열교환기로 유입되도록 설정되고, 냉방 운전 모드인 경우, 상기 열원측 열교환기에서 유출된 냉매가 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부로 유입되고, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 부하측 열교환기로 유입되도록 설정되는 경로 변경 시스템
을 포함하는, 히트펌프 시스템.A heat pump system for providing heating or cooling to a load side operating as a condenser or an evaporator through refrigerant circulation of a compressor, a condenser, and an evaporator,
An intermediate heat exchanger for heat-exchanging the refrigerant introduced from the condenser with the branch refrigerant and flowing out, and for discharging the branch refrigerant to the suction end of the compressor,
A branch pipe for branching the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger at a predetermined ratio,
An expansion valve for expanding the main refrigerant branched from the branch pipe, and
The refrigerant flowing out of the load side heat exchanger is introduced into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger and the refrigerant expanded in the expansion valve is introduced into the heat source side heat exchanger in the heating operation mode, Side heat exchanger is set to flow into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger and the refrigerant expanded in the expansion valve to flow into the load side heat exchanger,
/ RTI > 제1항에서,
상기 경로 변경 시스템은
냉매 순환 경로에 위치하는 복수의 밸브들을 포함하고,
상기 복수의 밸브들 각각은 각 운전 모드에서의 냉매 흐름에 따라 제어되는, 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
The path change system
A plurality of valves located in the refrigerant circulation path,
Wherein each of the plurality of valves is controlled according to a refrigerant flow in each operation mode. 제2항에서,
상기 경로 변경 시스템은
제1포트가 상기 열원측 열교환기에 연결되고, 제2포트가 상기 팽창밸브에 연결되며, 상기 팽창밸브에서 팽창되어 유입된 냉매가 난방/냉방 운전 모드에 따라 증발기로 동작하는 상기 열원측 열교환기 또는 상기 부하측 열교환기로 유출되도록 방향 전환하는 사방밸브,
상기 부하측 열교환기와 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부를 연결하는 유로 상에 위치하고, 난방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 부하측 열교환기에서 상기 중간열교환기로 냉매가 흐르도록 제어하는 제1 개폐밸브,
상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부와 상기 사방밸브의 제3포트를 연결하는 유로 상에 위치하고, 냉방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 열원측 열교환기에서 상기 사방밸브로 배출된 냉매가 상기 중간열교환기로 흐르도록 제어하는 제2 개폐밸브, 그리고
상기 부하측 열교환기와 상기 사방밸브의 제4포트를 연결하는 유로 상에 위치하고, 냉방 운전 모드에서 상기 팽창밸브에서 팽창되어 상기 사방밸브로 배출된 냉매가 증발기로 동작하는 상기 부하측 열교환기로 흐르도록 제어하는 제3 개폐밸브를 포함하는, 히트펌프 시스템.3. The method of claim 2,
The path change system
Wherein the first port is connected to the heat source side heat exchanger and the second port is connected to the expansion valve and the refrigerant expanded and inflowed in the expansion valve operates as an evaporator in a heating / A four-way valve for changing direction to flow out to the load side heat exchanger,
A first on-off valve located on a flow path connecting the load side heat exchanger and the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger, the first on-off valve controlling the refrigerant to flow from the load side heat exchanger operating as a condenser in the heating operation mode to the intermediate heat exchanger,
Side heat exchanger operating as a condenser in the cooling operation mode, the refrigerant discharged to the four-way valve is placed in the intermediate heat exchanger A second on-off valve for controlling the flow of the fuel to the cylinder, and
And a control unit that is located on a flow path connecting the load side heat exchanger and the fourth port of the four-way valve and controls the refrigerant expanded in the expansion valve in the cooling operation mode to flow to the load side heat exchanger operating as an evaporator 3 < / RTI > open / close valve. 제3항에서,
난방 운전 모드에서, 상기 사방밸브는 상기 팽창밸브로부터 유입된 냉매가 상기 열원측 열교환기로 유출되도록 설정되고,
상기 제1 개폐밸브는 열리도록 설정되고, 상기 제2 개폐밸브 및 상기 제3 개폐밸브는 닫히도록 설정되는, 히트펌프 시스템.4. The method of claim 3,
In the heating operation mode, the four-way valve is set such that the refrigerant introduced from the expansion valve flows out to the heat source side heat exchanger,
The first on-off valve is set to be opened, and the second on-off valve and the third on-off valve are set to be closed. 제3항에서,
냉방 운전 모드에서, 상기 사방밸브는 상기 열원측 열교환기로부터 유입된 냉매가 상기 중간열교환기로 유출되도록 설정되고, 상기 팽창밸브로부터 유입된 냉매가 상기 부하측 열교환기로 유출되도록 설정되고,
상기 제1 개폐밸브는 닫히도록 설정되고, 상기 제2 개폐밸브 및 상기 제3 개폐밸브는 열리도록 설정되는, 히트펌프 시스템.4. The method of claim 3,
In the cooling mode, the four-way valve is set so that the refrigerant introduced from the heat source side heat exchanger flows out to the intermediate heat exchanger, the refrigerant introduced from the expansion valve flows out to the load side heat exchanger,
The first on-off valve is set to be closed, and the second on-off valve and the third on-off valve are set to be opened. 제1항에서,
상기 냉매는 난방 운전 모드 및 냉방 운전 모드에 관계없이 상기 중간열교환기의 상기 냉매 유입부로 유입되는, 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
Wherein the refrigerant flows into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger irrespective of the heating operation mode and the cooling operation mode. 제1항에서,
상기 분기 냉매는 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매 중에서 분기된 후 팽창기구에 의해 팽창된 냉매로서, 상기 중간열교환기의 2차 작동유체로 유입되고 상기 압축기의 흡입단으로 배출되는, 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
Wherein the branch refrigerant is branched from the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger and then expanded by the expansion mechanism and flows into the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger and is discharged to the suction end of the compressor. 냉매 순환을 통해 응축기 또는 증발기로 동작하는 부하측에 난방 또는 냉방을 제공하는 히트펌프 시스템으로서,
고온고압의 기체 상태 냉매를 난방/냉방 운전 모드에 따라 방향 설정된 사방밸브를 통해 배출하고, 순환한 냉매를 흡입하는 압축기,
상기 사방밸브를 통해 유입된 냉매를 2차 작동유체와 열교환한 후 열을 방출한 냉매를 배출하는 응축기,
상기 응축기에서 배출된 냉매가 냉매 유입부로 유입되면, 유입된 냉매를 분기 냉매와 열교환한 후 팽창밸브로 배출하고, 상기 분기 냉매를 상기 압축기의 흡입단으로 배출하는 중간열교환기,
상기 팽창밸브를 거쳐 팽창된 냉매를 2차 작동유체와 열교환한 후, 열을 흡수한 냉매를 상기 압축기로 배출하는 증발기,
난방/냉방 운전 모드에 따라, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 증발기로 유입되도록 경로를 변경하는 방향 전환 장치, 그리고
난방/냉방 운전 모드에 따라, 상기 응축기에서 배출된 냉매가 상기 중간열교환기로 유입되고, 상기 방향 전환 장치를 통해 팽창된 냉매가 상기 증발기로 유입되도록 개폐되는 복수의 개폐밸브들을 포함하고,
상기 분기 냉매는 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매 중에서 분기된 후 팽창기구에 의해 팽창된 냉매로서, 상기 중간열교환기의 2차 작동유체로 유입되는, 히트펌프 시스템.A heat pump system for providing heating or cooling to a load side operating as a condenser or an evaporator through refrigerant circulation,
A compressor for discharging a gaseous state refrigerant at a high temperature and a high pressure through a four-way valve oriented according to a heating / cooling operation mode and sucking the circulated refrigerant,
A condenser for exchanging heat between the refrigerant introduced through the four-way valve and the secondary working fluid,
An intermediate heat exchanger for discharging the refrigerant discharged from the condenser to the refrigerant inlet and discharging the refrigerant to the expansion valve after exchanging the refrigerant with the branch refrigerant and discharging the refrigerant to the suction end of the compressor,
An evaporator for exchanging heat between the refrigerant expanded through the expansion valve and the secondary working fluid and discharging the heat absorbed refrigerant to the compressor,
A direction changing device for changing the path so that the refrigerant expanded in the expansion valve flows into the evaporator in accordance with the heating / cooling operation mode, and
And a plurality of open / close valves that are opened and closed to allow the refrigerant discharged from the condenser to flow into the intermediate heat exchanger and the refrigerant expanded through the direction switching device to flow into the evaporator, in accordance with the heating / cooling operation mode,
Wherein the branch refrigerant is introduced into the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger as refrigerant expanded by the expansion mechanism after branched in the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger. 제8항에서,
난방 운전 모드의 경우, 상기 방향 전환 장치는 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 증발기로 동작하는 열원측 열교환기로 유입되도록 설정되고,
상기 복수의 개폐밸브들 중에서, 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하는 개폐밸브는 열리도록 설정되고, 상기 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하지 않은 개폐밸브는 닫히도록 설정되며,
상기 난방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로는 상기 응축기로 동작하는 부하측 열교환기에서 배출된 냉매가 상기 중간열교환기, 상기 팽창 밸브, 그리고 상기 방향 전환 장치를 거쳐 상기 열원측 열교환기로 유입되는 경로인, 히트펌프 시스템.9. The method of claim 8,
In the heating operation mode, the direction switching device is set so that the refrigerant expanded in the expansion valve flows into the heat source side heat exchanger which operates as the evaporator,
Wherein an open / close valve located in a refrigerant flow path in a heating operation mode is set to be opened, an open / close valve not set in a refrigerant flow path in the heating operation mode is set to be closed,
Wherein the refrigerant flow path in the heating operation mode is a path through which the refrigerant discharged from the load side heat exchanger operating as the condenser flows into the heat source side heat exchanger through the intermediate heat exchanger, Pump system. 제8항에서,
냉방 운전 모드의 경우, 상기 방향 전환 장치는 상기 응축기로 동작하는 열원측 열교환기로부터 배출된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 상기 증발기로 동작하는 부하측 열교환기로 유입되도록 설정되고,
상기 복수의 개폐밸브들 중에서, 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하는 개폐밸브는 열리도록 설정되고, 상기 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로에 위치하지 않은 개폐밸브는 닫히도록 설정되며,
상기 냉방 운전 모드에서의 냉매 흐름 경로는 상기 열원측 열교환기에서 배출된 냉매가 상기 방향 전환 장치에서 상기 중간열교환기로 유입되고, 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매가 상기 팽창 밸브 그리고 상기 방향 전환 장치를 거쳐 상기 부하측 열교환기로 유입되는 경로인, 히트펌프 시스템.9. The method of claim 8,
In the cooling operation mode, the direction switching device is configured such that the refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger operating as the condenser flows into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger, and the refrigerant expanded in the expansion valve flows to the load side Is set to flow into the heat exchanger,
Wherein the open / close valve located in the coolant flow path in the cooling operation mode is set to be open, the open / close valve not located in the coolant flow path in the cooling operation mode is set to close,
Wherein the refrigerant flow path in the cooling operation mode is such that the refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger flows into the intermediate heat exchanger in the direction switching device and the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger flows into the expansion valve, Side heat exchanger through the heat exchanger. 냉매 순환을 통해 응축기 또는 증발기로 동작하는 부하측에 난방과 냉방 중 어느 하나를 제공하는 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법으로서,
운전 모드를 입력받는 단계,
난방 운전 모드의 경우, 부하측 열교환기에서 배출된 냉매가 중간열교환기 및 팽창밸브를 거쳐 열원측 열교환기로 유입되도록 경로 변경 시스템을 제1 조건으로 설정하는 단계, 그리고
냉방 운전 모드의 경우, 상기 열원측 열교환기에서 배출된 냉매가 상기 중간열교환기, 상기 팽창밸브를 거쳐 상기 부하측 열교환기로 유입되도록 상기 경로 변경 시스템을 제2 조건으로 설정하는 단계를 포함하고,
상기 중간열교환기는 난방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 부하측 열교환기 또는 냉방 운전 모드에서 응축기로 동작하는 상기 열원측 열교환기로부터 부터 유입된 냉매를 분기 냉매와 열교환한 후 배출하고, 상기 분기 냉매를 압축기의 흡입단으로 배출하며,
상기 분기 냉매는 상기 중간열교환기에서 배출된 냉매 중에서 분기된 후 팽창기구에 의해 팽창된 냉매로서, 상기 중간열교환기의 2차 작동유체로 유입되는, 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법.A bidirectional injection operation method of a heat pump system that provides either heating or cooling to a load side operating as a condenser or an evaporator through refrigerant circulation,
Receiving an operation mode,
Setting the path changing system to the first condition such that the refrigerant discharged from the load side heat exchanger flows into the heat source side heat exchanger through the intermediate heat exchanger and the expansion valve in the case of the heating operation mode,
Setting the path changing system to a second condition such that the refrigerant discharged from the heat source side heat exchanger flows into the load side heat exchanger through the intermediate heat exchanger and the expansion valve in the cooling mode,
The intermediate heat exchanger heat-exchanges the refrigerant introduced from the heat source side heat exchanger that operates as a condenser in the refrigerant operation mode or the load side heat exchanger that operates as a condenser in a heating operation mode with the branch refrigerant and discharges the branched refrigerant, And then,
Wherein the branch refrigerant is introduced into the secondary working fluid of the intermediate heat exchanger as refrigerant expanded by the expansion mechanism after branched in the refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger. 제11항에서,
상기 경로 변경 시스템은
상기 제1 조건이 설정되는 경우, 상기 부하측 열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 중간열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 팽창 밸브를 거쳐 상기 열원측 열교환기로 유입되는 냉매 흐름 경로를 생성하는, 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법.12. The method of claim 11,
The path change system
When the first condition is set, the refrigerant heat-exchanged in the load side heat exchanger flows into the refrigerant inlet portion of the intermediate heat exchanger, and the refrigerant heat-exchanged in the intermediate heat exchanger flows into the heat source side heat exchanger through the expansion valve A method for bidirectional injection operation of a heat pump system that generates a refrigerant flow path. 제11항에서,
상기 경로 변경 시스템은
상기 제2 조건이 설정되는 경우, 상기 열원측 열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 중간열교환기의 냉매 유입부로 유입되고, 상기 중간열교환기에서 열교환된 냉매가 상기 팽창 밸브를 거쳐 상기 부하측 열교환기로 유입되는 냉매 흐름 경로를 생성하는, 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법.12. The method of claim 11,
The path change system
When the second condition is set, the refrigerant heat-exchanged in the heat source side heat exchanger flows into the refrigerant inflow portion of the intermediate heat exchanger, and the refrigerant heat-exchanged in the intermediate heat exchanger flows into the load side heat exchanger through the expansion valve A method for bidirectional injection operation of a heat pump system that generates a refrigerant flow path. 제11항에서,
상기 경로 변경 시스템은
냉매 순환 경로에 위치하는 복수의 밸브들을 포함하고,
상기 복수의 밸브들 각각은 상기 제1 조건 또는 상기 제2 조건으로 설정되는, 히트펌프 시스템의 양방향 인젝션 운전 방법.12. The method of claim 11,
The path change system
A plurality of valves located in the refrigerant circulation path,
Wherein each of the plurality of valves is set to the first condition or the second condition.
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