KR20060030445A

KR20060030445A - Heat pump system

Info

Publication number: KR20060030445A
Application number: KR1020040079298A
Authority: KR
Inventors: 류경륜; 류옥란; 백현정
Original assignee: 류경륜; 류옥란; 백현정
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-10

Abstract

본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로, 그 목적은 고압측 냉매와 저압 측 냉매의 비공비(증발온도 및 응축온도가 다름) 혼합 냉매를 사용하여서 히트 펌프의 증발 압력 저하 및 응축압력 상승시에도 성능향상 및 압축기의 소요동력을 절감시켜 주기 위하여 고압 냉매와 저압 냉매를 선택적으로 주 냉매 회로에 공급 해주는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump, the object of which is to improve the performance even when the evaporation pressure drop and the condensation pressure of the heat pump by using azeotropic (different evaporation temperature and condensation temperature) mixed refrigerant of the high-pressure refrigerant and low-pressure refrigerant The present invention relates to a device for selectively supplying a high pressure refrigerant and a low pressure refrigerant to the main refrigerant circuit in order to reduce the power required of the compressor.

이를 위해, 냉매 제어 장치(10, 11, 12)에는 냉매 냉각 열 교환기(31)가 부착되어 있으며, 냉매 탱크(7)에는 열 교환기(7)가 부착되어 있고, 열 교환기(30) 내부로 혼합 냉매를 인 입후 비등 분리하고, 제어 신호에 의해 개폐 밸브(43, 44)를 동작 시켜, 주 냉매 회로의 냉매의 조성을 조절하여 냉동 시스템(히트 펌프 시스템 포함)의 능력을 제어하도록 구성되어 있다.To this end, a refrigerant cooling heat exchanger 31 is attached to the refrigerant control devices 10, 11, and 12, and a heat exchanger 7 is attached to the refrigerant tank 7, and mixed into the heat exchanger 30. It is configured to control the capacity of the refrigerating system (including the heat pump system) by boiling-separating the refrigerant after the inlet and operating the opening / closing valves 43 and 44 by a control signal to adjust the composition of the refrigerant in the main refrigerant circuit.

Description

Heat pump system

도 1은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 계통도로서, 난방 시를 나타낸 도면1 is a system diagram of a heat pump system according to the present invention, showing the heating time

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 계통도로서, 냉방 시를 나타낸 도면Figure 2 is a system diagram of a heat pump system according to the present invention, showing the cooling time

도 3은 본 발명에 관한 냉매 제어부의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면3 is a view showing another embodiment of a refrigerant control unit according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 난방 사이클 도면4 is a heating cycle diagram of a heat pump system according to the present invention

도 5는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 냉방 사이클 도면5 is a cooling cycle diagram of a heat pump system according to the present invention.

도 6은 종래의 냉매 제어 히트펌프 시스템의 계통도를 나타낸 도면6 is a schematic diagram of a conventional refrigerant control heat pump system.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1 - 압축기 2 - 응축기1-compressor 2-condenser

3 - 증발기 4 - 사방변3-Evaporator 4-Quadrilateral

5 - 팽창변 6 - 부 팽창변5-expansion valve 6-secondary expansion valve

10 - 혼합 냉매 제어장치 11 - 고압 냉매 제어장치10-Mixed refrigerant control unit 11-High pressure refrigerant control unit

12 - 저압 냉매 제어장치12-Low Pressure Refrigerant Control

본 발명은 고압 냉매와 저압 냉매의 비공비(증발 온도 다름) 혼합 냉매를 사용하여서 히트펌프의 증발압력 저하 및 응축압력 상승 시에도 성능향상 및 압축기의 소요동력을 절감시켜 줄 수 있고, 겨울철 외기 온도 저 하시 및 여름철 외기 온도 상승시 냉방 능력 및 난방능력의 저하를 방지하기 위하여 운전 중 냉매 유량의 최적 제어로 응축압력의 상승 및 압축기 입구의 냉매 증기의 과열도를 최적으로 제어하며, 비공비 혼합 냉매를 선택적으로 조절하여 성능 향상 및 압축기의 소손을 방지하여 주도록 한 것이다.The present invention can improve the performance and reduce the power required of the compressor even when the evaporation pressure of the heat pump is lowered and the condensation pressure is increased by using a non-azeotropic (different evaporation temperature) mixed refrigerant of the high pressure refrigerant and low pressure refrigerant, the winter outside temperature Optimal control of refrigerant flow rate during operation to optimally control the rise of condensing pressure and superheat of refrigerant vapor at the compressor inlet to prevent cooling and heating deterioration at low temperatures and during summer outside temperature rises. By selectively adjusting the to improve the performance and to prevent damage to the compressor.

비공비 혼합냉매를 사용하여 히트 펌프의 주 회로를 흐르는 냉매 조성을 변화 시켜 능력을 변화시키는 종래의 히트 펌프로서는, 특허 공개 번호 특2001-0052480호 가 개시된 것이다. 이하, 도면을 참조하여 종래의 히트펌프 시스템에 관해서 설명한다.Patent Publication No. 2001-0052480 discloses a conventional heat pump that uses a non-azeotropic mixed refrigerant to change the refrigerant composition flowing through the main circuit of the heat pump to change its capacity. Hereinafter, a conventional heat pump system will be described with reference to the drawings.

도 6 상기 공개에 개시된 종래의 히트펌프 장치에 있어서의 냉동 사이클을 나타내는 시스템 구성도 이다.It is a system block diagram which shows the refrigeration cycle in the conventional heat pump apparatus disclosed by the said publication.

도 6 있어서, 종래의 히트 펌프장치에는 비공비 혼합 냉매가 봉입되어 있고, 압축기(110) 사방밸브(113), 실외 열 교환기(1111), 주 팽창 장치(114), 및 실내 열 교환기(112)가 고리형상으로 배관 접속되어 냉동사이클의 주 회로를 구성하고 있다.In FIG. 6, a non-azeotropic mixed refrigerant is sealed in a conventional heat pump apparatus, and the compressor 110 is a four-way valve 113, an outdoor heat exchanger 1111, a main expansion device 114, and an indoor heat exchanger 112. The pipes are connected in a ring shape to form a main circuit of the refrigeration cycle.

히트 펌프장치에는 주 팽창 장치(114)를 바이 패스하는 배관이 설치되어 있고, 그 배관 상에 부 팽창 장치(115)와 부 팽창 장치(117)가 직렬로 접속되어 있 다. 부 팽창 장치(115)와 부 팽창 장치(116)를 접속하는 배관에는 개폐밸브(120)를 통해 정류 분리기(117)의 바닥부가 접속되어 있다.A pipe for bypassing the main expansion device 114 is provided in the heat pump device, and the secondary expansion device 115 and the secondary expansion device 117 are connected in series on the piping. The bottom of the rectifier separator 117 is connected to a pipe connecting the sub-expansion device 115 and the sub-expansion device 116 via an open / close valve 120.

정류 분리기(117)는 연직 방향으로 긴 직관으로 구성되어 있고, 정류 분리기(117)의 정점 부는 냉각기(130)를 통해 저류기(118)의 정점부와 연통하고 있다. 그리고 저류기(118)는 고리형상으로 접속되고 폐회로가 형성되어 있다.The rectifier separator 117 is constituted by a straight tube extending in the vertical direction, and the apex portion of the rectifier separator 117 communicates with the apex portion of the reservoir 118 through the cooler 130. The reservoir 118 is connected in a ring shape and a closed circuit is formed.

저류기(118)는 그 정점부가 정류 분리기(117)의 정점 부보다 높은 위치가 되도록 배치되어 있다. 또한 냉각기(130)는 저류기(118)의 정점 부보다 높은 위치가 되도록 배치되어있다.The reservoir 118 is arranged such that its peak is higher than the peak of the rectifier separator 117. In addition, the cooler 130 is disposed to be at a position higher than the apex portion of the reservoir 118.

냉각기(130)에 있어서 정류 분리기(117)의 바닥 부로부터 부 팽창 장치(119)를 거쳐 압축기(110)의 흡입배관에 향하는 냉매와 정류 분리기(117)의 정점 부의 냉매와가 간접적으로 열 교환하도록 구성되어 있다.In the cooler 130 to indirectly heat exchange between the refrigerant from the bottom of the rectifier separator 117 to the suction pipe of the compressor 110 from the bottom of the rectifier separator 117 to the suction pipe of the compressor 110. Consists of.

부하의 조건에 따라 개폐 밸브(120)를 개폐하여 정류 분류기(117)에 액냉매 및 혼합(기상 + 액상)을 유입하여 혼합 냉매(고압 냉매 + 저압 냉매) 및 저압 냉매를 저압부로 유입 시키는 구조이다.By opening and closing the opening and closing valve 120 according to the load conditions, the liquid refrigerant and mixed (gas + liquid) flows into the rectifier classifier 117 to introduce the mixed refrigerant (high pressure refrigerant + low pressure refrigerant) and low pressure refrigerant into the low pressure portion. .

그렇지만, 상기 종래의 히트 펌프 장치에 있어서는, 정류 분류기(117)에서 저압 냉매(고비점)와 고압 냉매(저 비점)가 분류되나, 고압 냉매 및 저압 냉매의 단독으로의 유입이 불가능하여서 냉매의 혼합비(고압 냉매 + 저압 냉매)의 제어 폭이 적어 난방 및 냉방 능력의 제어 폭이 적으며, 하계의 응축기(112)의 고압 상승시의 문제점이 있고, 비공비 혼합 냉매의 분류에 의한 단일 냉매 운전이 불가능하고, 저류기(118)가 정류기(117)의 정점 위에 위치해야 하며, 냉각기(130)가 저류기(118) 위쪽에 위치해야 하므로 장치의 높이가 커지는 단점이 있고, 부팽창(115, 116, 119) 장치가 너무 많아 부하 변동 및 외기 온도 변동 시에 사이클 밸런스의 문제가 있으며, 정류기(117)의 하부의 저압 냉매(고비점 냉매)만이 냉각기(130)에 인입 되므로 사이클에서 저압 냉매의 제거가 불가능하여서 동계 외기 온도 저 하시 압축기(110) 입구의 냉매의 비체적 증가로 냉매 순환 량의 감소로 급격한 난방 능력의 저하를 초래하는 단점이 있다.However, in the conventional heat pump apparatus, the low pressure refrigerant (high boiling point) and the high pressure refrigerant (low boiling point) are classified in the rectifier classifier 117, but the mixing ratio of the refrigerant is impossible because the high pressure refrigerant and the low pressure refrigerant cannot be introduced alone. (High pressure refrigerant + low pressure refrigerant) has a small control width of the heating and cooling ability is small, there is a problem in the high pressure rise of the condenser 112 in the summer, a single refrigerant operation is impossible due to the classification of non-azeotropic mixed refrigerant And, the reservoir 118 must be located above the apex of the rectifier 117, the cooler 130 must be located above the reservoir 118 has the disadvantage that the height of the device is increased, and the inflation (115, 116, 119) There are so many devices that there is a problem of cycle balance during load fluctuations and outside temperature fluctuations, and only the low pressure refrigerant (high boiling point refrigerant) at the bottom of the rectifier 117 enters the cooler 130, thus eliminating the low pressure refrigerant in the cycle.Available hayeoseo has the disadvantage of increase in the specific volume of the refrigerant in the winter season outside temperature that you like the compressor 110 to the inlet reduction in refrigerant circulation amount results in a decrease in the rapid heating capacity.

본 발명의 목적은 고압 냉매와 저압 냉매의 비공비(증발 온도의 다름) 혼합 냉매의 조성비를 조절하여서 히트펌프의 증발압력 저하 및 응축압력 상승 시에도 성능향상 및 압축기의 소요동력을 절감시켜 주고, 고압 냉매와 저압 냉매를 선택적(0 ～ 100%)으로 주 회로에 공급하여서 고압 냉매 또는 저압 냉매의 단일 사이클(cycle) 또는 혼합 냉매 사이클을 형성 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to adjust the composition ratio of the azeotrope (different evaporation temperature) mixed refrigerant of the high pressure refrigerant and low pressure refrigerant to improve the performance and the required power of the compressor even when the evaporation pressure of the heat pump is lowered and the condensation pressure is increased, It is an object to supply a high pressure refrigerant and a low pressure refrigerant to the main circuit selectively (0 to 100%) to form a single cycle or a mixed refrigerant cycle of the high pressure refrigerant or low pressure refrigerant.

또한, 겨울철 외기 온도 저 하시 및 여름철 외기 온도 상승시 냉방 능력 및 난방능력의 저하를 방지하며, 운전 중 냉매 유량 및 냉매 조성비의 최적 제어로 응축압력의 상승 및 압축기 입구의 냉매 증기의 과열 도를 최적으로 제어하여 압축기의 과부하를 방지하여 성능 향상 및 압축기의 소손을 방지하여 주며, 냉매 제어 장치부로 원활한 냉매의 인입을 위하여 열 교환기를 부착한 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.In addition, it prevents the cooling and heating deterioration when the outdoor air temperature is lowered in winter and the outdoor air temperature rises in summer, and the optimum control of the refrigerant flow rate and refrigerant composition ratio during operation increases the condensation pressure and the superheat degree of the refrigerant vapor at the inlet of the compressor. It is to provide a heat pump system with a heat exchanger to prevent the compressor from overloading to improve the performance and to prevent the burner of the compressor, and to smoothly draw refrigerant into the refrigerant control unit.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉동시스템은, 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어지는 냉동시스템에 있어서,In order to achieve the above object, a refrigeration system according to the present invention, a compressor for compressing and discharging the refrigerant gas in a high temperature and high pressure state, a condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor in the liquid phase, the high temperature condensed in the condenser An expansion valve for expanding the high pressure liquid refrigerant into a low pressure liquid refrigerant, and evaporating while achieving a refrigerating effect by heat exchange with the object to be cooled using the latent heat of evaporation of the refrigerant evaporated from the expansion valve. A refrigeration system comprising an evaporator for returning a refrigerant gas of low temperature and low pressure to a compressor,

상기 응축기와 증발기 사이의 냉매 탱크에서 냉매(단일 냉매 또는 혼합 냉매)를 열교환기에 유입 시켜 증발 후 습증기(기체+액체) 상태로 혼합 냉매 제어 장치에 인 입후 저압 냉매와 고압 냉매를 분류하여 저장하고, 필요시 선택적으로 주 냉매 회로로의 유입을 제어하는 냉매 제어 장치부;In the refrigerant tank between the condenser and the evaporator, the refrigerant (single refrigerant or mixed refrigerant) is introduced into the heat exchanger, and after evaporation, the low pressure refrigerant and the high pressure refrigerant are classified and stored in the mixed refrigerant control device in a wet vapor (gas + liquid) state. A refrigerant control unit for selectively controlling the inflow into the main refrigerant circuit if necessary;

상기 냉매 탱크 또는 저압 냉매 제어 장치(저압 냉매)의 액 냉매를 냉매 제어 변을 제어 하여 선택적으로 팽창변 및 열교환기에 유입 하여, 냉매를 냉각시키는 열교 환부;A heat exchanger for cooling the refrigerant by selectively introducing liquid refrigerant in the refrigerant tank or the low pressure refrigerant control device (low pressure refrigerant) into the expansion valve and the heat exchanger by controlling the refrigerant control valve;

상기 냉매 탱크, 냉매 제어 장치(혼합, 고압, 저압) 및 열교환부 내부로의 냉매의 인입 및 유출을 냉매 제어 변으로 제어하는 냉매 유 출 제어부;A refrigerant outflow control unit configured to control the inlet and outflow of the refrigerant into the refrigerant tank, the refrigerant control device (mixing, high pressure, low pressure), and a heat exchanger by using a refrigerant control valve;

상기 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기 및 사방 변을 연결 하는 주 냉매 회로 부를 특징으로 한다.The compressor, the condenser, the expansion valve, the evaporator and the main refrigerant circuit portion connecting the four sides is characterized by.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되 며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiments based on the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors will appropriately introduce the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined.

이하, 본 발명에 의한 히트펌프의 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a heat pump according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1은 난방시의 계통도로서 실내기는 응축기(2), 실외기는 증발기(3)인 사이클이다.1 is a system diagram when heating, in which the indoor unit is a condenser 2 and the outdoor unit is a cycle of an evaporator 3.

참조부호 (1)는 압축기로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다.Reference numeral 1 denotes a compressor, which is used to inhale refrigerant gas, compress it at high temperature and high pressure, and discharge it, and various forms such as reciprocating type, crank type, swash plate type, wobble plate type, rotary type, and scroll type depending on the purpose of use. Compressor can be applied.

이 압축기(1)의 토출라인은 응축기(2)와 연결되며, 이 응축기(2)는 상기 압축기(1)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(2)는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입 출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 응축기(2) 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다.The discharge line of the compressor (1) is connected to the condenser (2), the condenser (2) is condensed into a liquid refrigerant of high temperature and high pressure by radiating the refrigerant gas compressed and discharged from the compressor (1). Although not shown in detail here, the condenser 2 is laminated with a plurality of tubes forming a predetermined flow path by connecting the inlet header, the outlet header, and the inlet outlet header so that they communicate with each other, and between the tubes. Conventional forms with corgate heat transfer fins can be applied. Therefore, the air blown by the cooling fan passes through the heat transfer fins between the tubes, and in this process, the refrigerant flowing in the condenser 2 is deprived of heat to the blower air to condense the refrigerant.

한편, 압축기(1)의 입구 라인 쪽에는 후술하는 팽창밸브(5)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이 때의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열 교환시켜 냉동효과를 달성하는 증발기(3)가 연결된다. 상기 증발기(3)는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 증발기(3) 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기의 온도(열량)를 빼앗아 냉매의 증발 작용이 수행된다.On the other hand, the inlet line side of the compressor (1) by evaporating the refrigerant flowing from the expansion valve (5) to be described later by using the latent heat of evaporation at this time evaporator (3) to heat exchange the object to be cooled and the refrigerant to achieve the freezing effect (3) ) Is connected. The evaporator 3 includes a plurality of tubes forming a predetermined flow path by connecting an inlet header and an outlet header and the inlet / outlet headers so as to communicate with each other, and a corgate heat transfer fin stacked between the tubes. With conventional forms may be applied. Therefore, the air blown by the cooling fan passes through the heat transfer fins between the tubes, and in this process, the refrigerant flowing in the evaporator 3 takes the temperature (heat amount) of the blowing air, and the refrigerant evaporates.

그리고 증발기(3)의 입구 단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(3)로 공급하기 위한 팽창밸브(5)가 설치된다. 이 팽창밸브(5)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 내부 균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 괘도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라하는 감온식 팽창변 또는 전자식 팽창변등의 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다.At the inlet end of the evaporator 3, an expansion valve 5 for supplying the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state to the low pressure state refrigerant by the throttling action to supply the evaporator 3 so that the evaporation is easily performed is provided. Is installed. Although not shown in detail here, the expansion valve (5) has an internal pressure equalizing, capillary tube for controlling the trajectory of the high-pressure refrigerant flow path through the pressure transfer rod by the expansion displacement of the diaphragm according to the temperature inside the thermostat chamber. Various types of thermostatic expansion valves, such as TEV, or electronic expansion valves, which are generally called TEV, may be used, such as an external pressure control method for adjusting the trajectory of the high-pressure refrigerant flow path by the expansion displacement of the diaphragm.

이하, 본 발명에 의한 히트펌프의 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명 한다.Hereinafter, an embodiment of a heat pump according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1에 따른 주 냉매 회로의 냉매의 흐름은 압축기(1)에서 고온 고압의 냉매 가스로 압축되고 사방변(4)을 거처 응축기(2)에서 열교환후 기상에서 액상으로 변 환후 냉매 탱크(7)에서 냉각 된후 팽창변(5)을 지나면서 감압되어서 증발기(3)를 거처 사방변(4)을 지나 압축기(1)의 흡입부로 인입 된다.The refrigerant flow in the main refrigerant circuit according to FIG. 1 is compressed into a refrigerant gas of high temperature and high pressure in the compressor 1, passes through the four sides 4, and is converted from the gas phase to the liquid phase after heat exchange in the condenser 2. After being cooled in the air, the pressure is reduced by passing through the expansion valve (5), passing through the evaporator (3), and passing through the four sides (4) to the suction of the compressor (1).

또한, 냉매 제어 장치부(92)는 고압 열교환부(90) 및 냉매 제어부(91)로 구성 되며, 냉매 제장치부(92)의 냉매의 흐름은 냉매 탱크(7)에서 냉매 인입 제어 변(41)을 지나 부 팽창변(6)을 지나면서 감압 후 열교환기(30)에서 고압 냉매는 액상에서 기상으로 증발 하고, 저압 냉매는 액상 상태의 습증기(기상 + 액상) 형태로 혼합 냉매 제어 장치(10)에 유입 되고, 혼합 냉매 제어 장치(10)의 내부에서 기체 상태의 고압 냉매는 상부측 연결 회로(14)를 거처 고압 냉매 제어 장치(11)에 인입 후 기체 및 액체 상태로 존재 하며, 액체 상태의 저압 냉매는 연결 회로(16)를 거처 저압 냉매 제어 장치(12)에 인입 된다.In addition, the refrigerant control unit 92 is composed of a high pressure heat exchange unit 90 and the refrigerant control unit 91, the flow of the refrigerant in the refrigerant control unit 92 is the refrigerant inlet control valve 41 in the refrigerant tank (7) After the decompression through the secondary expansion valve (6), the high pressure refrigerant evaporates from the liquid phase to the gaseous phase in the heat exchanger (30), and the low pressure refrigerant is mixed refrigerant control device (10) in the form of wet steam (gas phase + liquid phase) in the liquid state. Flows into the mixed refrigerant control device 10, the gaseous high-pressure refrigerant is introduced into the high-pressure refrigerant control device 11 via the upper connection circuit 14, and then exists in the gas and liquid state. The low pressure refrigerant is introduced into the low pressure refrigerant control device 12 via the connection circuit 16.

이때, 동계의 고압 냉매 사이클에서는 고압 냉매 제어 변(43)의 열림 작동시 고압 냉매 제어 장치(11)의 기체상태 또는 액체 상태의 냉매가 주 냉매 회로의 저압부로 인입 되며, 하계의 저압 냉매 사이클에서는 저압 냉매 제어 변(44)의 열림 작동시 저압 냉매 제어 장치(12)의 저압 냉매가 부 팽창변(8)에서 감압 된후 열교환기(31)에서 액상에서 기상으로 변환후 주 냉매 회로의 저압부로 인입 된다.At this time, in the high pressure refrigerant cycle of the winter season, the gaseous state or liquid state refrigerant of the high pressure refrigerant control device 11 is introduced into the low pressure part of the main refrigerant circuit during the opening operation of the high pressure refrigerant control valve 43. When the low pressure refrigerant control valve 44 is opened, the low pressure refrigerant of the low pressure refrigerant control device 12 is decompressed in the secondary expansion valve 8, and then converted into the low pressure portion of the main refrigerant circuit after the liquid phase is converted from the liquid phase to the gas phase in the heat exchanger 31. .

상기 고압 열교환부(90)는 응축기(2)와 증발기(3)사이의 고압 냉매 액을 저장 하는 냉매 탱크(7)와 냉매 탱크(7)의 내부 또는 외부에 열교환기(30)가 부착 되어 있으며, 냉매 탱크(7)의 하부에는 냉매 인입 제어 변(41)에 연결 배관이 접속 되어 있는 형태로서, 냉매 탱크(7) 및 열교환기(30)는 판형 열교환기 또는 셀 앤드 튜브형 열교환기 또는 이중관식 열 교환기 등으로 제작 할 수 있다. The high pressure heat exchanger 90 has a refrigerant tank 7 for storing the high pressure refrigerant liquid between the condenser 2 and the evaporator 3 and a heat exchanger 30 inside or outside the refrigerant tank 7. The lower part of the refrigerant tank 7 is connected to the refrigerant inlet control valve 41, and the refrigerant pipe 7 and the heat exchanger 30 have a plate heat exchanger or a cell and tube heat exchanger or a double pipe type. It can be produced by heat exchanger.

냉매 인입 제어변(41)은 주 냉매 회로의 냉매 조성비(혼합비율)의 변경시 열림 작동으로 냉매 탱크(7)의 액 냉매를 부 팽창변(6)에서 감압후 열교환기(30)에 유입 되도록 제어 한다.The refrigerant inlet control valve 41 controls the liquid refrigerant in the refrigerant tank 7 to flow into the heat exchanger 30 after decompression at the secondary expansion valve 6 by an opening operation when the refrigerant composition ratio (mixing ratio) of the main refrigerant circuit is changed. do.

이때, 부 팽창변(6)은 기계식 또는 모세관 또는 전자식 평창변을 사용 할 수 있으며, 전자식 팽창변 사용 시에는 온도 센서(57, 58) 및 압력센서(67)로 과열도 조정으로 열교환기 출구의 냉매를 습증기(기체 + 액체) 상태로 제어 한다.At this time, the sub-expansion side 6 may use a mechanical or capillary tube or an electronic flat window side, and when using the electronic expansion side, the refrigerant at the heat exchanger outlet by adjusting the superheat with the temperature sensor (57, 58) and the pressure sensor (67). Controlled by wet steam (gas + liquid).

냉매 제어부(91)는 혼합 냉매 제어 장치(10), 고압 냉매 제어 장치(11), 저압 냉매 제어 장치(12), 열교환기(31) 및 제어변(43, 44)으로 구성 되어 지고, 혼합 냉매 제어 장치(10)는 열교환기(30)의 출구의 습증기를 인입하여서 내부의 흐름 제어판(17)에 의하여 습증기 상태의 냉매는 하부의 액 냉매(저압 냉매)와 상부의 기체 상태의 냉매(고압 냉매)로 분리 된다.The refrigerant control unit 91 is composed of a mixed refrigerant control device 10, a high pressure refrigerant control device 11, a low pressure refrigerant control device 12, a heat exchanger 31, and control valves 43 and 44. The controller 10 draws in the wet steam at the outlet of the heat exchanger 30, and the coolant in the wet steam state is controlled by the flow control panel 17 therein, and the lower liquid refrigerant (low pressure refrigerant) and the upper gas refrigerant (high pressure refrigerant). ) Are separated.

고압 냉매 제어 장치(11)는 혼합 냉매 제어 장치(10)와 상부측 연결 회로(14) 및 하부측 연결 회로(15)로 연결 되어 있고, 고압 냉매 제어 장치(11)의 내부에는 열교환기(31)가 있으며, 혼합 냉매 분리 장치(10)의 고압 냉매 가스는 상부측 연결 회로(14)로 고압 냉매 제어 장치(11)에 유입 된다.The high pressure refrigerant control device 11 is connected to the mixed refrigerant control device 10, the upper connection circuit 14, and the lower connection circuit 15, and a heat exchanger 31 is formed inside the high pressure refrigerant control device 11. ), The high pressure refrigerant gas of the mixed refrigerant separation device 10 is introduced into the high pressure refrigerant control device 11 to the upper connection circuit (14).

고압 냉매 제어 장치(11)에는 냉매 제어 변(43)을 지나 주 냉매 회로의 저압 측으로 인입 되는 회로가 연결되어 있다.The high pressure refrigerant control device 11 is connected to a circuit drawn through the refrigerant control valve 43 to the low pressure side of the main refrigerant circuit.

저압 냉매 제어 장치(12)는 혼합 냉매 제어 장치(10)와 연결회로(16) 및 연결회로(20)로 접속되어 있고, 저압 냉매 제어 장치(12)와 열교환기(31)의 연결 배관 회로 상에는 저압 냉매 제어 변(44) 및 부 평창변(8)을 포함 하고, 열교환기(31)의 출구의 냉매는 주 냉매 회로의 저압 측으로 인입 되도록 하는 냉매 배관 회로가 연결되어 있다.The low pressure refrigerant control device 12 is connected to the mixed refrigerant control device 10 with the connection circuit 16 and the connection circuit 20, and is connected to the low pressure refrigerant control device 12 and the heat exchanger 31 on the connection piping circuit. A refrigerant piping circuit including a low pressure refrigerant control side 44 and a sub flat window side, and allowing the refrigerant at the outlet of the heat exchanger 31 to be drawn to the low pressure side of the main refrigerant circuit, is connected.

그러므로 냉매 제어 장치부(92)는 고압 열교환부(90) 및 냉매 제어 부(91)로 구성 되며, 냉매 제어 변(41, 43, 44)의 작동으로 고압 냉매와 저압 냉매를 선택적으로 주 냉매 회로의 저압부에 공급 하고, 냉매 탱크(7)의 냉매 액을 인입 및 분리 저장으로 냉매의 정제 과정뿐만 아니라 냉매의 순환량 제어를 겸하고 있으며, 작동 사이클은 동계 및 하계의 냉매 순환 사이클로 구분되며, 동계의 냉매 순환 사이클은 냉매 탱크(7)의 고압의 냉매 액을 냉매 제어 변(41)이 개(OPEN)시 부 팽창변(6)에서 감압 되어서 열교환기(30)에서 고압 냉매는 증발하여서 가스 상태가 되고, 저압 냉매는 액상인 습증기(기체 + 액체) 상태로 냉매 제어부(9)의 혼합 냉매 제어 장치(10)의 내부에 인입 되고, 저 비점(고압 냉매) 냉매는 낮은 밀도 및 저 비등온도로 상부 측에 액상 및 기상으로 존재 한다. 이때, 고압 냉매 제어 장치(11)의 내부의 냉매 가스 또는 냉매 액은 냉매 제어 변(43)의 개(OPEN)시 냉매 액 또는 냉매 가스 상태로 주 냉매 회로의 저압 측으로 인입 된다.Therefore, the refrigerant control unit 92 is composed of a high pressure heat exchanger 90 and a refrigerant control unit 91, and the high pressure refrigerant and the low pressure refrigerant selectively operate the main refrigerant circuit by the operation of the refrigerant control valves 41, 43, 44. It is supplied to the low pressure part of the refrigerant, and the refrigerant liquid of the refrigerant tank (7) serves as the refining process of the refrigerant as well as control the circulation amount of the refrigerant by the refining process of the refrigerant, and the operating cycle is divided into the winter and summer refrigerant circulation cycle, The refrigerant circulation cycle depressurizes the high pressure refrigerant liquid of the refrigerant tank 7 at the secondary expansion side 6 when the refrigerant control valve 41 opens, and the high pressure refrigerant in the heat exchanger 30 evaporates to a gas state. The low pressure refrigerant is introduced into the mixed refrigerant control device 10 of the refrigerant control unit 9 in a liquid wet steam (gas + liquid) state, and the low boiling point (high pressure refrigerant) refrigerant has a low density and low boiling temperature at the upper side. In liquid and vapor phase do. At this time, the refrigerant gas or the refrigerant liquid inside the high pressure refrigerant control device 11 is introduced into the low pressure side of the main refrigerant circuit in the state of the refrigerant liquid or the refrigerant gas at the opening of the refrigerant control valve 43.

이때, 혼합 냉매 제어 장치(10)와 고압 냉매 제어 장치(11)의 연결 회로(15)는 고압 냉매 제어 장치(11)의 하부의 고밀도와 저압 냉매를 혼합 냉매 제어 장치(10)로 순환 시키는 구조 이다.At this time, the connection circuit 15 of the mixed refrigerant control device 10 and the high pressure refrigerant control device 11 circulates the high density and low pressure refrigerant in the lower portion of the high pressure refrigerant control device 11 to the mixed refrigerant control device 10. to be.

한편, 하계의 냉매의 순환 사이클은 냉매 탱크(7)의 내부의 혼합 냉매 액을 냉매 제어 변(41)이 개(OPEN)시 부 팽창변(6)에서 감압 되어서 열교환기(30)에서 고압 냉매는 증발하여서 가스 상태가 되고, 저압 냉매는 액상인 습증기(기체 + 액 체) 상태로 냉매 제어부(91)의 혼합 냉매 제어 장치(10)의 내부에 인입 되고, 저 비점(고압 냉매) 냉매는 낮은 밀도 및 저 비등온도로 상부 측에 액상 및 기상으로 존재 하고, 고밀도의 고 비점(저압 냉매) 냉매는 하부에 존재 하며, 저압 냉매 제어 장치(12)와 혼합 냉매 제어 장치의 연결 회로(16)에 의해 혼합 냉매 제어 장치(10)의 하부의 저압 냉매가 저압 냉매 제어 장치(12) 내부로 인입 되고, 냉매 제어 변(44)에 의해 부 팽창변(8) 및 열교환기(31)에 인입 후 주 냉매 회로의 저압 측에 흡입 된다.On the other hand, in the circulation cycle of the coolant in the summer, the mixed refrigerant liquid in the coolant tank 7 is depressurized in the secondary expansion valve 6 when the coolant control valve 41 is opened, so that the high pressure refrigerant in the heat exchanger 30 Evaporated to a gaseous state, the low pressure refrigerant is introduced into the mixed refrigerant control device 10 of the refrigerant control unit 91 in a liquid wet steam (gas + liquid) state, and the low boiling point (high pressure refrigerant) refrigerant has a low density. And a high boiling point (low pressure refrigerant) refrigerant having a high density and a low boiling point (low pressure refrigerant) refrigerant at a lower side at a lower boiling temperature, and connected by the low pressure refrigerant control device 12 and the mixed circuit control device 16. The low pressure refrigerant in the lower portion of the mixed refrigerant control device 10 is introduced into the low pressure refrigerant control device 12, and the main refrigerant circuit is introduced into the sub expansion valve 8 and the heat exchanger 31 by the refrigerant control valve 44. Is sucked to the low pressure side.

이때, 열교환기(30)는 혼합 냉매 액을 부 팽창변(6)에서 감압 된후 기체 및 액체의 습증기를 연속 적으로 만들어 주며, 열교환기(31)는 고압 냉매 제어 장치(11)의 내부의 고압 냉매를 연속적으로 냉각 응축시키는 작용을 한다.At this time, the heat exchanger (30) is to reduce the pressure of the mixed refrigerant liquid in the secondary expansion valve (6) and continuously make the wet steam of the gas and liquid, the heat exchanger (31) is a high-pressure refrigerant inside the high-pressure refrigerant control device (11) It acts to continuously condense cooling.

상기의 사이클을 반복하여서 냉매의 정류 작용을 연속해서 할 수 있다.The above cycle can be repeated to continuously rectify the refrigerant.

또한, 혼합 냉매 제어 장치(10), 고압 냉매 제어 장치(11) 및 저압 냉매 제어 장치(12)의 내부에는 냉매의 흐름을 제어 하는 제어 판(17, 18, 19)이 삽입 되어 있으며, 제어 판(17, 18, 19)에 의하여 냉매의 흐름은 안정화 되어서 성층 화를 이룬다.In addition, control plates 17, 18, and 19 for controlling the flow of the refrigerant are inserted into the mixed refrigerant control device 10, the high pressure refrigerant control device 11, and the low pressure refrigerant control device 12. By (17, 18, 19), the flow of refrigerant is stabilized to form a stratification.

또한, 냉매 제어부(91)는 혼합 냉매 제어 장치(10), 고압 냉매 제어 장치(11) 및 저압 냉매 제어 장치(12)로 구성 되어 지며, 도1과 같이 고압 냉매 제어 장치(11) 와 저압 냉매 제어 장치(12)는 분리판(13)으로 차단형태로 제작 가능하다.In addition, the refrigerant control unit 91 is composed of a mixed refrigerant control device 10, a high pressure refrigerant control device 11 and a low pressure refrigerant control device 12, as shown in Figure 1 the high pressure refrigerant control device 11 and low pressure refrigerant The control device 12 can be manufactured in a blocking form by the separating plate 13.

냉매 제어부(91)의 다른 형태로는 도 3와 같이 단일 냉매 제어 장치(20)로 서, 냉매 제어부(91)의 혼합 냉매 제어 장치(10), 고압 냉매 제어 장치(11) 및 저압 냉매 제어 장치(12)를 생략한 형태로서, 냉매 제어 장치(20)에 열교환기(31) 및 제어 변(43, 44)으로 구성되어 있으며, 열교환기(31)는 냉매 제어 장치(20)의 내부 및 외부에 부착되어진 형태로서, 고압 열교환기(90)의 출구 측과 냉매 제어 장치(20)가 연결 되어 있고, 냉매 제어 장치(20)의 내부에는 냉매의 흐름을 제어 하는 제어판(17) 또는 스크린 또는 충진물 또는 제어판 및 충진물등으로 구성되어 지고, 냉매 제어 장치(20)의 상부측과 주 냉매 회로의 저압부를 연결 하는 배관 회로 상에 고압 냉매 제어 변(43) 있고, 냉매 제어장치(20)의 하부에서 열교환기(31)를 연결하는 배관 회로 상에 저압 냉매 제어 변(44) 및 부 팽창변(8)이 있고, 열교환기(31)와 주 냉매 회로의 저압부를 연결 하는 배관 회로 구성 된다.Another form of the refrigerant control unit 91 is a single refrigerant control device 20, as shown in FIG. 3, the mixed refrigerant control device 10, the high pressure refrigerant control device 11 and the low pressure refrigerant control device of the refrigerant control unit 91. (12) is omitted, the refrigerant control device 20 is composed of a heat exchanger 31 and control sides 43, 44, the heat exchanger 31 is the inside and outside of the refrigerant control device 20. It is attached to the outlet side of the high pressure heat exchanger (90) and the refrigerant control device (20) is connected, the inside of the refrigerant control device (20) control panel (17) or screen or filler to control the flow of the refrigerant Or a high pressure refrigerant control valve 43 on a piping circuit connecting the upper side of the refrigerant control device 20 and the low pressure portion of the main refrigerant circuit, and a lower portion of the refrigerant control device 20. A low pressure refrigerant control valve 44 on the piping circuit connecting the heat exchanger 31 and Expansion valve (8), and it is a heat exchanger 31 and the main refrigerant circuit to the low-pressure pipe connecting the configuration of the circuit.

상기 냉매 제어 사이클은 동계 및 하계에 단일 냉매(고압 냉매) 또는 혼합비 조절 사이클로 운전 된다.The refrigerant control cycle is operated as a single refrigerant (high pressure refrigerant) or a mixing ratio adjustment cycle in winter and summer.

먼저, 외기 온도 저 하시 증발기(3)의 증발 압력저하로 비공비 혼합 냉매의 비체적이 증가하여 냉매 순환 량의 감소로 실내 응축기(2)의 난방능력이 감소하면, 실내 온도 센서(55)가 실내 공기 온도의 저하를 감지하여서, 고압측 냉매 제어 밸브(43) 및 저압 측 냉매 제어 밸브(44)의 개,폐비(open&close rate)를 조절하여, 고압측 냉매 제어 밸브(43)의 개, 폐비를 증가하여서 난방 사이클 상의 고압 냉매의 순환 비를 증가 시켜서 증발기(3)의 증발 압력의 상승 및 비체적의 감소로 냉매 순환 량의 증가 및 난방 능력이 증가를 가져온다.First, if the heating capacity of the indoor condenser 2 decreases due to a decrease in the amount of circulation of the azeotropic mixed refrigerant due to a decrease in the amount of non-azeotropic mixed refrigerant due to a decrease in the evaporation pressure of the evaporator 3 at a decrease in the outside temperature, the indoor temperature sensor 55 is The opening and closing ratio of the high pressure side refrigerant control valve 43 is adjusted by adjusting the open and close ratios of the high pressure side refrigerant control valve 43 and the low pressure side refrigerant control valve 44 by detecting a decrease in air temperature. Increasing the circulation ratio of the high-pressure refrigerant on the heating cycle to increase the evaporation pressure of the evaporator (3) and decrease the specific volume leads to an increase in the refrigerant circulation amount and the heating capacity.

다음으로, 외기 온도 상승 시에는 증발기(3)의 증발 압력이 상승하여 압축기(1)의 입구의 냉매의 비체적이 감소하여서 냉매 순환 량의 증가로 압축기(1)의 부하가 증가하고, 실내 응축기(2)의 난방능력이 증가하면, 실내 온도 센서(55)가 실내 공기 온도의 상승을 감지하여서, 고압측 냉매 제어 밸브(43) 및 저압 측 냉매 제어 밸브(44)의 개,폐비(open&close rate)를 조절하여, 저압 측 냉매 제어 밸브(44)의 개, 폐비를 증가하여서 난방 사이클 상의 저압 냉매의 순환 비를 증가 시켜서 증발기(3)의 증발 압력의 저하 및 비체적의 증가로 냉매 순환 량의 감소 및 난방 능력의 감소를 가져온다.Next, when the outside air temperature rises, the evaporation pressure of the evaporator 3 rises and the specific volume of the refrigerant at the inlet of the compressor 1 decreases, so that the load of the compressor 1 increases due to the increase of the refrigerant circulation, and the indoor condenser ( When the heating capacity of 2) increases, the room temperature sensor 55 detects an increase in the indoor air temperature, so that the open / close ratio of the high pressure side refrigerant control valve 43 and the low pressure side refrigerant control valve 44 is increased. To reduce the circulation rate of the low pressure refrigerant on the heating cycle by increasing the opening and closing ratio of the low pressure side refrigerant control valve 44 to decrease the amount of refrigerant circulation due to a decrease in the evaporation pressure of the evaporator 3 and an increase in specific volume. And a reduction in heating capacity.

그러므로 비공비(증발 온도 및 응축온도가 다른 냉매) 혼합 냉매 사용 시 겨울철 외기온 저하에 의한 증발기(3)에서의 증발 온도 및 압력 저하에 의한 압축기(1)의 흡입 냉매 가스의 비체적이 커져 급격한 냉방능력 및 난방능력 저 하시 냉매 제어 장치부(92)에 의하여 비공비 혼합 냉매를 분류하여서 고압 냉매 단독 또는 혼합 냉매가 냉동 사이클을 순환하도록 하여서 냉방 및 난방 능력을 향상 시켜 주도록 한다.Therefore, when using a mixed azeotropy (a refrigerant having a different evaporation temperature and a condensation temperature), the specific volume of the refrigerant refrigerant intake of the compressor (1) increases due to the evaporation temperature and the pressure drop in the evaporator (3) due to the decrease in the external air temperature during the winter season, thereby rapidly cooling And classifying the azeotropic mixed refrigerant by the refrigerant control unit 92 at the time of lowering the heating capacity so that the high-pressure refrigerant alone or the mixed refrigerant circulates the refrigerating cycle to improve the cooling and heating capability.

도 2는 본 발명의 계통도중 냉방 시로서, 이때에는 상기 증발기(3)가 응축기로 사용되며, 상기 응축기(2)는 증발기로 사용되고, 사방변(4)의 접속은 압축기(1)의 토출 라인이 증발기(3)에 연결되고, 상기 응축기(2)는 압축기(1)의 입구 측과 연결되도록 한 상태이다. 상기 냉방 사이클 때는 비공비 혼합 냉매중 저압 냉매위주의 사이클이다.2 is a cooling diagram of the present invention, wherein the evaporator 3 is used as a condenser, the condenser 2 is used as an evaporator, and the four sides of the connection 4 are connected to a discharge line of the compressor 1. The condenser 2 is connected to the inlet side of the compressor 1. The cooling cycle is a low pressure refrigerant-oriented cycle among the azeotropic mixed refrigerants.

외기 온도 상승 또는 실내 부하 증가 시에는 실외기인 응축기(3)의 응축압력이 상승하여 압력 센서(61)의 작동에 의하여 저압 냉매 제어 밸브(44)를 열어서 냉 매 액을 부 팽창변(8)을 통해서 감압 시켜서 열교환기(31)인 입시키며, 고압 냉매 제어 장치(11)의 내부의 냉매를 냉각 및 감압 시키고, 열교환기(31)의 내부의 냉매는 증발하여 주 냉매 회로의 저압 측으로 유입되어 진다.When the outside air temperature rises or the indoor load increases, the condenser pressure of the outdoor unit condenser 3 rises, and the low pressure refrigerant control valve 44 is opened by the operation of the pressure sensor 61 to transfer the refrigerant liquid through the secondary expansion valve 8. The pressure of the heat exchanger 31 is reduced, and the refrigerant inside the high pressure refrigerant control device 11 is cooled and decompressed, and the refrigerant inside the heat exchanger 31 evaporates and flows into the low pressure side of the main refrigerant circuit.

그러므로 주 냉매 사이클의 고압 냉매의 혼합 비율을 낮추고 저압 냉매의 비율을 향상 시키므로 서 압축기의 과부하 운전을 방지 할 수 있다.Therefore, the overload operation of the compressor can be prevented by lowering the mixing ratio of the high pressure refrigerant in the main refrigerant cycle and improving the ratio of the low pressure refrigerant.

본 발명에서 냉매 제어 장치부(92)는 실외기 또는 실내기에 부착 가능하며, 응축기(2) 및 증발기(3)의 열 교환기의 형태는 판형(Plate), 쉘앤튜브(shell and tube) 또는 다통 크로스 핀 튜브(Cross fin and tube)등이 사용 될 수 있다.In the present invention, the refrigerant control unit 92 may be attached to an outdoor unit or an indoor unit, and the heat exchanger of the condenser 2 and the evaporator 3 may have a plate, a shell and tube, or a multi-pin cross pin. Cross fins and tubes can be used.

또한, 본 발명은 비공비 혼합 냉매 또는 단일 냉매가 사용 될 수 있고, 단일 냉매 사용 시에는 최적의 냉매 순환량 제어 및 압축기(1)의 입구측 냉매의 과열 도를 제어한다.In addition, the present invention can be used azeotropic mixed refrigerant or a single refrigerant, and when using a single refrigerant, the optimum refrigerant circulation amount control and superheat degree of the inlet refrigerant of the compressor (1).

또한, 열교 환부(30, 31)의 형태로는 튜브형태(tube type) 또는 핀 튜브(fin tube) 형태 또는 판 형태(plate type) 또는 쉘앤드 튜브(shell and tube)형태 등으로 냉매 탱크(7) 및 냉매 제어 장치(10, 11, 20)의 내부 또는 외부에 일체형 또는 분리 형태로도 가능하고, 팽창변(5, 6, 8)은 모세관형 또는 온 도식 팽창변 또는 전자식 팽창 등으로 이루어진다.In addition, the heat exchange parts 30 and 31 may be in the form of a tube or a fin tube or a plate or a shell and tube. ) And the inside or outside of the refrigerant control device (10, 11, 20) may be integrated or separated, and the expansion valve (5, 6, 8) is made of a capillary or temperature expansion valve or electronic expansion.

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 난방시의 선도로서 단일 냉매 사이클(i1', i2', i3)은 고압(P2') 및 저압(P1')으로 작동하고, 혼합 냉매 사이클(i1, i2, i3)은 고압(P2) 및 저압(P1)으로 작동하는 시스템에서 냉매 순환 량은 냉매 비체적 (v1, v1')에 반비례 하므로 v1이 v1'보다 적으므로 냉매 순환 량 은 혼합 냉매가 더 많고, 토출 온도는 i2'가 i2보다 크므로 i2'가 고온 이 되고, 일량(i2'-i1')이 일량(i2-i1)보다 크므로 단일 냉매 사이클이 더 많은 일 량과 적은 냉매 순환 량 높은 토출온도 특성을 보인다.4 is a diagram of the heating of the heat pump system according to the present invention, wherein the single refrigerant cycles i1 ′, i2 ′, i3 operate at high pressure P2 ′ and low pressure P1 ′, and the mixed refrigerant cycle i1, i2, i3) in the system operating at high pressure (P2) and low pressure (P1), the refrigerant circulation is inversely proportional to the refrigerant specific volume (v1, v1 '), so that v1 is less than v1', so the refrigerant circulation is more mixed. The discharge temperature is higher than i2 'and i2' is higher than i2 ', and i2' becomes high temperature, and since the amount of work (i2'-i1 ') is greater than one (i2-i1), a single refrigerant cycle has more work and less refrigerant circulation. High discharge temperature characteristics.

도 5는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 냉방시의 선도로서 단일 냉매 사이클(i1', i2', i3)은 고압(P2') 및 저압(P1')으로 작동하고, 혼합 냉매 사이클(i1, i2, i3)은 고압(P2) 및 저압(P1)으로 작동하는 시스템에서 토출 온도는 i2'가 i2보다 크므로 i2'가 고온 이 되고, 일량 (i2'-i1')이 일량(i2-i1)보다 크므로 단일 냉매 사이클이 더 많은 일 량과 높은 토출온도 특성을 보인다.5 is a diagram of a cooling time of the heat pump system according to the present invention, wherein the single refrigerant cycles i1 ', i2', i3 operate at high pressure P2 'and low pressure P1', and the mixed refrigerant cycles i1, i2, i3 is the discharge temperature in the system operating at high pressure (P2) and low pressure (P1), i2 'is higher than i2, i2' is a high temperature, work (i2'-i1 ') is a quantity (i2-i1) Greater than), a single refrigerant cycle shows more work and higher discharge temperature characteristics.

전술한 기술 내용으로부터 자명하듯이, 본 발명은 고압측 냉매와 저압 측 냉매의 비공비(증발 온도 및 응축온도가 다름) 혼합 냉매를 사용하여서 히트펌프의 증발압력 저하 및 응축압력 상승시에도 성능향상 및 압축기의 소요동력을 절감시켜 줄 수 있고, 겨울철 외기 온도 저 하시 및 여름철 외기 온도 상승시 냉방 능력 및 난방능력의 저하를 방지하며, 운전 중 냉매 유량의 최적 제어로 응축압력의 상승 및 압축기 입구의 냉매 증기의 과열 도를 최적으로 제어하여 압축기의 과부하를 방지하여 성능 향상 및 압축기의 소손을 방지하여 주도록 한 장치로서 기존 냉동기, 에어컨, 히트 펌프 등의 냉동기기에 부착하여 성능 향상 및 동력에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.As will be apparent from the above description, the present invention improves performance even when the evaporation pressure decreases and the condensation pressure of the heat pump is increased by using azeotropic (different evaporation temperature and condensation temperature) mixed refrigerant of the high pressure refrigerant and the low pressure refrigerant. It can reduce the power required of the compressor, prevent the decrease of cooling capacity and heating capacity in case of decrease of outdoor air temperature in winter and increase of outdoor air temperature in summer, and increase of condensation pressure and refrigerant at compressor inlet by optimal control of refrigerant flow rate during operation. This device is designed to prevent the overload of the compressor by controlling the superheat degree of steam optimally to improve the performance and to prevent the burner from being burned.It is attached to existing refrigerators, air conditioners, heat pumps, etc. It can be effective.

Claims

A compressor for compressing and discharging the refrigerant gas to a high temperature and high pressure state, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor to a liquid phase, and an expansion for expanding the high temperature and high pressure liquid refrigerant condensed in the condenser into a low pressure liquid refrigerant A valve and an evaporator for evaporating the refrigerant gas of low temperature and low pressure to return to the compressor while achieving a refrigeration effect by heat exchange with the object to be cooled using the latent heat of evaporation while evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve. In a heat pump system made of,

A refrigerant control unit (92) including a high pressure heat exchanger (90) and a refrigerant control unit (91) to control a mixed refrigerant (high pressure refrigerant + low pressure refrigerant) composition or a refrigerant circulation amount of the heat pump cycle;

The high pressure heat exchanger 90 includes a refrigerant tank 7, a control valve 41, a sub expansion valve 6, and a heat exchanger 30 for separating the mixed refrigerant of the main refrigerant circuit into a wet steam (gas + liquid) state. );

The mixed refrigerant control device 10, the high pressure refrigerant control device 11, the low pressure refrigerant control device 12, and the heat exchanger to separate, store and selectively supply the wet steam at the outlet of the high pressure heat exchanger 90 to the main refrigerant circuit. A heat pump system characterized by a refrigerant control unit (91) composed of (31) and control sides (43, 44).

The refrigerant control unit (91) of claim 1, wherein the refrigerant control unit (91) includes a mixed refrigerant control device (10), a high pressure refrigerant control device (11), a low pressure refrigerant control device (12), a heat exchanger (31), and a control valve (43, 44). The heat exchanger 31 is attached to the inside and outside of the high pressure refrigerant control device 11, the outlet side of the high pressure heat exchanger 90 and the mixed refrigerant control device 10 is connected, The connecting pipes 14, 15, 16, and 20 of the mixed refrigerant control device 10 and the high and low pressure refrigerant control devices 11 and 12 are attached, and the refrigerant is inside the refrigerant control device (mixed, high pressure, low pressure). Control panel (17, 18, 19) to control the flow of the high pressure refrigerant control on the piping circuit consisting of the screen or the filling or control panel and the filling material, connecting the high pressure refrigerant control device 11 and the low pressure portion of the main refrigerant circuit Piping circuit having a side 43 and connecting the heat exchanger 31 in the low-pressure refrigerant control device 12 And a low pressure refrigerant control side (44) and a sub-expansion side (8) thereon, and a piping circuit connecting the heat exchanger (31) and the low pressure portion of the main refrigerant circuit.

The method of claim 1, wherein the high pressure heat exchanger 90 and the heat exchanger 31 are in the form of a tube or fin tube or a plate or shell and tube. It may be configured in the form of (tube) form, the secondary expansion valve is a heat pump system, characterized in that consisting of capillary or temperature expansion valve or electronic expansion.

The heat exchanger according to claim 2, wherein the mixed refrigerant control device 10, the high pressure refrigerant control device 11, and the low pressure refrigerant control device 12 of the refrigerant control unit 91 are omitted. And 31 and control valves 43 and 44. The heat exchanger 31 is attached to the inside and the outside of the refrigerant control device 20, and the outlet side of the high pressure heat exchanger 90 and the refrigerant control. The device 20 is connected, and the inside of the refrigerant control device 20 is composed of a control panel 17 or a screen or a filler or a control panel and a filler to control the flow of the refrigerant, the upper portion of the refrigerant control device 20 The high pressure refrigerant control valve 43 is provided on the piping circuit connecting the low pressure part of the main refrigerant circuit to the side, and the low pressure refrigerant control valve 44 is connected to the heat exchanger 31 at the lower part of the refrigerant controller 20. ) And secondary expansion valve (8), the low pressure of the heat exchanger (31) and the main refrigerant circuit Heat pump apparatus characterized by a circuit pipe to connect.