KR100486098B1 - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기를 열원으로 하는 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서, 가열운전시 외기온이 낮을 경우에도 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하여 성적계수를 증대할 수 있도록 하고, 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열 증기화하여 성적계수를 추가 증대할 수 있도록 한 것이다. The present invention relates to a heat pump system using air as a heat source, so that even when the outside air temperature is low during the heating operation, the evaporation of the refrigerant liquid is improved in the outdoor heat exchanger to increase the coefficient of performance, and the wet refrigerant sucked into the compressor. The steam was dried or superheated to further increase the grade factor.
본 발명은 압축기(2), 4방밸브(3), 실내 열교환기(4), 냉각용 팽창밸브(5), 가열용 팽창밸브(6), 실외 열교환기(7) 및 상기 4방밸브(3)를 도관(8)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(3)와 압축기(2)를 흡입도관(9)으로 연결한 기본 냉동회로(1)와; 상기 도관(8)의 압축기(2)와 4방밸브(3) 사이에 연결한 온수가열회로(10)와; 상기 도관(8)의 냉각용 팽창밸브(5)와 가열용 팽창밸브(6) 사이에 설치하여 열매체(21)를 충전하고, 상기 온수가열회로(10)에 연결한 가열 열교환기(23)와, 상기 도관(8)의 냉각용 팽창밸브(5)와 가열용 팽창밸브(6) 사이에 설치한 재응축 열교환기(22)를 내장한 축열조(20)와; 상기 축열조(20)에 공급관(31) 및 순환펌프(33)가 설치된 귀환관(32)으로 연결되고 상기 실외 열교환기(7)의 흡입측에 설치한 열교환기(30)와; 상기 재응축 열교환기(22)의 외주에 증발부(41)가 설치되고 상기 증발부(41)에 연결관(43)으로 연결된 방열부(42)를 축열조(20)의 외부에 위치시킨 히트 파이프(40)와; 상기 흡입도관(9)에 병렬설치되고 상기 방열부(42) 및 축열조(20)에 내장하여 압축기에 흡입되는 냉매증기의 온도에 따라 선택적으로 작용하는 제 1 및 제 2 흡열 열교환기(50)(51)로 구성한 것이다. The present invention is a compressor (2), four-way valve (3), indoor heat exchanger (4), cooling expansion valve (5), heating expansion valve (6), outdoor heat exchanger (7) and the four-way valve ( 3) a basic refrigeration circuit (1) connecting the conduit (8) in order and connecting the four-way valve (3) and the compressor (2) to the suction conduit (9); A hot water heating circuit (10) connected between the compressor (2) and the four-way valve (3) of the conduit (8); A heating heat exchanger 23 installed between the cooling expansion valve 5 and the heating expansion valve 6 of the conduit 8 to charge the heat medium 21 and connected to the hot water heating circuit 10; A heat storage tank (20) having a recondensing heat exchanger (22) installed between the cooling expansion valve (5) of the conduit (8) and the heating expansion valve (6); A heat exchanger 30 connected to the heat storage tank 20 by a return pipe 32 provided with a supply pipe 31 and a circulation pump 33 and installed on the suction side of the outdoor heat exchanger 7; Evaporator 41 is installed on the outer periphery of the recondensing heat exchanger 22 and the heat pipe having a heat dissipation unit 42 connected to the evaporator 41 by a connection pipe 43 located outside the heat storage tank 20. 40; First and second endothermic heat exchangers 50 installed in parallel to the suction conduit 9 and selectively acting according to the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor by being embedded in the heat dissipation unit 42 and the heat storage tank 20 ( 51).
Description
본 발명은 히트 펌프 시스템에 관한 것이며, 상세하게는 공기를 열원으로 이용하는 히트 펌프 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system using air as a heat source.
주지하는 바와 같이 히트 펌프 시스템은 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결하여서, 가열운전시에는 4방밸브를 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기가 실내 열교환기 측으로 흐르도록 조작하여서 고 온·고압의 냉매증기를 응축기로 작용하는 실내 열교환기에서 응축하여 그 응축열을 유체와 열교환시킴으로써 온수를 생성하거나 실내공기를 가열하여서 난방 또는 건조기능을 수행하고, 상기 실내 열교환기에서 응축된 고온·고압의 냉매액을 팽창밸브에서 팽창시킨 후 증발기로 작용하는 실외 열교환기에서 공기(외기)를 열원으로 하여 증발시켜 저온·저압의 냉매증기가 되게 한 후 압축기에 흡입되어 상기한 사이클을 반복하는 것이다. As is well known, the heat pump system connects the compressor, the four-way valve, the indoor heat exchanger, the expansion valve, the outdoor heat exchanger, and the four-way valve in order with conduits, and connects the four-way valve and the compressor with the suction conduits, During the heating operation, the 4-way valve is operated by operating the high-temperature / high-pressure refrigerant vapor compressed by the compressor to flow to the indoor heat exchanger. The hot and high pressure refrigerant vapor is condensed in an indoor heat exchanger acting as a condenser, and the heat of condensation is exchanged with the fluid to generate hot water or to heat indoor air to perform a heating or drying function, and the high temperature condensed in the indoor heat exchanger. After expanding the high-pressure refrigerant liquid in the expansion valve and evaporating the air (outer air) as a heat source in the outdoor heat exchanger acting as an evaporator, the refrigerant vapor of low temperature and low pressure is sucked into the compressor and the above cycle is repeated. .
그리고 냉각운전시에는 4방밸브를 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기가 실외 열교환기 측으로 흐르도록 조작하여서 고온·고압의 냉매증기를 응축기로 작용하는 실외 열교환기에서 공기를 열원으로 하여 응축시키고, 상기 실외 열교환기에서 응축된 고온·고압의 냉매액을 팽창밸브에서 팽창시킨 후 증발기로 작용하는 실내 열교환기에서 냉매액을 증발시켜 유체에서 증발열을 흡수시킴으로써 냉수를 생성하거나 실내공기를 냉각하여 냉방 등을 하며, 상기 실내 열교환기에서 증발된 저온·저압의 냉매증기는 압축기에 흡입되어 상기한 사이클을 반복하는 것이다. During the cooling operation, the 4-way valve is operated so that the high-temperature / high-pressure refrigerant vapor compressed by the compressor flows to the outdoor heat exchanger side, and condenses the air as a heat source in the outdoor heat-exchanger acting as a condenser. After expanding the high temperature and high pressure refrigerant liquid condensed in the outdoor heat exchanger in the expansion valve, the refrigerant liquid is evaporated in the indoor heat exchanger acting as an evaporator to absorb the heat of evaporation from the fluid to generate cold water or to cool the indoor air to cool it. The low temperature and low pressure refrigerant vapor evaporated from the indoor heat exchanger is sucked into the compressor and the above cycle is repeated.
상기한 히트 펌프 시스템은 가열운전시에 실외 열교환기에서 외기를 열원으로 하여 냉매액을 증발시킬 때 외기온도가 낮을 때에는 실외 열교환기의 표면에 서리가 맺힘으로써 냉매액의 증발이 양호하지 못하여 가열능력이 현저하게 떨어지기 때문에 증발기에서의 냉매액의 증발을 조장하거나 압축기에 흡입되는 습냉매증기의 증발 촉진에 많은 노력을 하고 있다. In the heat pump system, when the outdoor air is used as a heat source in the outdoor heat exchanger during the heating operation, when the external air temperature is low, frost forms on the surface of the outdoor heat exchanger, so that the evaporation of the refrigerant is not good. Because of this drastic fall, much effort has been made to promote the evaporation of the refrigerant liquid in the evaporator or to promote the evaporation of the wet refrigerant vapor sucked into the compressor.
그 일례로서 일본국 특허 출원공개 소 54-45949 호 공보에는 난방회로 중에 냉매가열기를 설치하여 난방운전시에 증발기로 겸용하도록 하여 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기를 실내 열교환기에서 응축하여 실내를 난방한 다음 난방용 감압기구에서 감압된 냉매액을 냉매 가열기에서 증발시킴으로써 외기온도가 낮을 때에도 난방능력이 저하되지 않도록 한 냉·난방장치가 개시되어 있고, 일본국 특허 출원공고 소 55-5017 호 공보에는 실외측 열교환기를 복수개 설치하여 냉방시에 상기 복수개의 실외측 열교환기를 동시에 응축기로 작용하게 하고 난방시에 증발기로 작용하게 하는 제 1 사이클과, 압축기로부터 실내측 열교환기에 흐르는 고온·고압의 냉매증기의 일부를 분류시켜 상기 복수개의 실외 열교환기에 직접 도입하여 상기 실외 열교환기의 일방을 응축기로 타방을 증발기로서 교대로 작용시키는 제 2 사이클을 절환하는 유로 절환장치를 구비한 히트 펌프식 냉·난방장치가 개시되어 있으며, 또한 본 발명자는 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉방용 감압기구, 난방용 감압기구 및 실외 열교환기를 제 1 도관과 냉매증기 흡입관으로 연결한 냉매회로에 있어서, 상기 제 1 도관의 상기 실내 열교환기와 난방용 감압기구 사이에 설치한 제 1 열교환기와, 상기 제 1 도관의 상기 실외 열교환기와 4방밸브 사이에 상기 제 1 열교환기보다 상방에 설치되며 상기 제 1 열교환기와 밸브가 설치된 연결관으로 폐회로가 형성되게 연결한 제 2 열교환기를 구비함과 동시에 상기 제 1 및 제 2 열교환기에 작동유체를 충전하여서 상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매액을 열원으로 하여 압축기에 흡입되는 냉매액 및 냉매증기의 증발을 촉진토록 한 히트 펌프식 공기 조화기를 특허 제 289751 호로 제안한 바 있다. As an example, Japanese Patent Application Laid-open No. 54-45949 discloses a refrigerant heater installed in a heating circuit so that the compressor can be used as an evaporator during heating operation. Cooling and heating system is started to condense high-temperature and high-pressure refrigerant vapor in an indoor heat exchanger to heat the room, and then evaporate the refrigerant liquid decompressed in the heating decompression mechanism in the refrigerant heater to prevent the heating capacity from deteriorating even when the outside air temperature is low. Japanese Patent Application Laid-open No. 55-5017 has a first cycle in which a plurality of outdoor side heat exchangers are installed so that the plurality of outdoor side heat exchangers act as a condenser at the time of cooling and act as an evaporator during heating. A second cycle of classifying a part of the high-temperature / high-pressure refrigerant vapor flowing from the compressor to the indoor heat exchanger and directly introducing it to the plurality of outdoor heat exchangers to alternately operate one of the outdoor heat exchangers as a condenser and the other as an evaporator. A heat pump type cooling and heating device having a flow path switching device is disclosed. In one aspect of the present invention, there is provided a refrigerant circuit in which a compressor, a four-way valve, an indoor heat exchanger, a cooling decompression device, a heating decompression device, and an outdoor heat exchanger are connected to a first conduit and a refrigerant vapor suction pipe. A closed circuit is formed between the first heat exchanger installed between the pressure reducing mechanism for heating and the first heat exchanger between the outdoor heat exchanger and the four-way valve of the first conduit, and the first heat exchanger and the valve are connected to each other. A second heat exchanger is connected to each other and a working fluid is charged to the first and second heat exchangers to promote evaporation of the refrigerant liquid and the refrigerant vapor sucked into the compressor using the refrigerant liquid condensed in the indoor heat exchanger as a heat source. An ever heat pump type air conditioner has been proposed in patent 289751.
한편 상기한 히트 펌프 시스템은 실외 열교환기에서 외기를 열원으로 하여 냉매액을 증발시키거나 냉매증기를 응축시키는 것임으로 그 용량은 방출하는 열량 에 의하여 결정되며, 통상 실내 열교환기의 열전달면적의 1.2 ~ 1.4 배로 설계하는 것이 당업계에서 알려진 사실이다. On the other hand, the heat pump system is to evaporate the refrigerant liquid or to condense the refrigerant vapor by using the outdoor air as a heat source in the outdoor heat exchanger. It is determined by the design, it is usually known in the art to design 1.2 ~ 1.4 times the heat transfer area of the indoor heat exchanger.
그러나 상기한 일본국 특허 출원공개 소 54-45949 호는 난방운전시에 냉매가 열기를 증발기로 겸용하도록 되어 있지만 그 냉매 가열기의 구체적인 기술수단이 기재되어 있지 않은 바, 증발기의 구조상 부피가 작고 설치가 용이한 전열을 이용할 수밖에 없음으로 유지비가 많이 들 수밖에 없으며, 일본국 특허 출원공고 소 55-5017 호는 난방시에 외기온도가 저하하여 실외측 열교환기에 서리가 맺혔을 때 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기의 일부를 분류하여 사용하기 때문에 압축기의 용량을 크게 하여야 함으로써 설비비와 유지비가 많이 들며, 본 발명자의 선특허도 외기온도가 낮을 때 실외 열교환기에서 냉매액의 증발이 충분하지 못 하고, 혹한기에는 보조 가열수단을 이용하여야 함으로써 구조가 복잡하고 유지비가 많이 들며, 난방운전시에 실외 열교환기에 서리가 맺히는 것을 방지하지 못하는 문제점이 있는 것이다. 그뿐 아니라 상기한 것들은 혹한기에 실외 열교환기에서 냉매액의 증발이 저조하기 때문에 성적계수가 저하되어 가열효율이 낮고, 실외 열교환기에서 냉매액의 증발이 완전하게 되지 못 하기 때문에 습냉매증기 상태로 압축기에 흡입됨으로써 액백(liquid back)이 발생하여 압축기의 밸브를 손상시키는 원인이 되며, 액압축으로 인한 액격(liquid hammer)이 발생하여 압축기가 손상되는 경우가 있을 뿐아니라 성적계수가 저하되는 것이다. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-45949 mentioned above does not disclose the specific technical means of the refrigerant heater, although the refrigerant uses heat as an evaporator during the heating operation. Maintenance costs are inevitably high due to easy heat transfer, and Japanese Patent Application Publication No. 55-5017 discloses a high temperature and high pressure compressed by a compressor when frost is formed in an outdoor heat exchanger due to a decrease in outside temperature during heating. Since the part of refrigerant vapor is classified and used, the capacity of the compressor must be increased to increase the installation cost and maintenance cost. The patent of the inventors also does not have sufficient evaporation of the refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger when the outside air temperature is low. In cold weather, the auxiliary heating means must be used, which makes the structure complicated and expensive to maintain. Heat other groups will have a problem does not prevent the frost temperature may cause problems. In addition, the above-mentioned ones have low heating efficiency due to low evaporation of the refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger during the cold weather, and thus the heating efficiency is low. Since the evaporation of the refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger is not completed, the compressor is in the wet refrigerant vapor state. The suction back causes liquid back to cause damage to the valves of the compressor, and a liquid hammer occurs due to the liquid compression, resulting in damage to the compressor.
상기한 문제점을 시정하기 위하여서는 실외 열교환기의 용량을 크게 하는 것 을 고려할 수 있으나 재료비가 고가로 되고 설치 면적을 크게 차지하는 등의 다른 문제점이 발생하는 것이다. In order to correct the above problems, the capacity of the outdoor heat exchanger is increased. It can be considered, but other problems such as material costs become expensive and occupy a large installation area.
본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 가열운전시 외기온이 낮을 경우에도 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하여 성적계수를 증대할 수 있도록 하고, 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열 증기화하여 성적계수를 추가 증대할 수 있도록 한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것이다. The present invention is to correct the above problems, even when the outdoor air temperature is low during the heating operation to improve the evaporation of the refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger to increase the coefficient of performance, and to dry the wet refrigerant vapor sucked into the compressor or It is to provide a heat pump system that can superheat and vaporize to further increase the coefficient of performance.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉각용 팽창밸브, 가열용 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 기본 냉동회로와; 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결한 온수가열회로와; 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치하여 열매체를 충전하고, 상기 온수가열회로에 연결한 가열 열교환기와, 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치한 재응축 열교환기를 내장한 축열조와; 상기 축열조에 공급관 및 순환펌프가 설치된 귀환관으로 연결되고 상기 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기와; 상기 재응축 열교환기의 외주에 증발부를 설치하고 상기 증발부에 연결관으로 연결된 방열부를 축열조의 외부에 위치시킨 히트 파이프와; 상기 흡입도관에 병렬설치되고 상기 방열부 및 축열조에 내장하여 압축기에 흡입되는 냉매증기의 온도에 따라 선택적으로 작용하는 제 1 및 제 2 흡열 열교환기로 구성한 것이다. In order to achieve the above object, the present invention connects the compressor, four-way valve, indoor heat exchanger, cooling expansion valve, heating expansion valve, outdoor heat exchanger and the four-way valve in order to the conduit, the four way A basic refrigeration circuit connecting the valve and the compressor by suction conduits; A hot water heating circuit connected between the compressor of the conduit and the four-way valve; It is installed between the cooling expansion valve and the heating expansion valve of the conduit to fill the heat medium, the heat exchanger connected to the hot water heating circuit, and the recondensation provided between the cooling expansion valve and the heating expansion valve of the conduit. A heat storage tank having a heat exchanger; A heat exchanger connected to the heat storage tank by a return pipe having a supply pipe and a circulation pump installed on the suction side of the outdoor heat exchanger; A heat pipe provided at an outer circumference of the recondensing heat exchanger and having a heat dissipation part connected to the evaporation part by a connection pipe outside the heat storage tank; The first and second endothermic heat exchangers are installed in parallel to the suction conduit and selectively act according to the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor by being built in the heat dissipation unit and the heat storage tank.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 구성도로서, 1은 기본 냉동회로로서, 상기 기본 냉동회로(1)는 압축기(2)의 토출구, 4방밸브(3), 실내 열교환기(4), 냉각용 팽창밸브(5), 가열용 팽창밸브(6), 실외 열교환기(7) 및 상기 4방밸브(3)를 도관(8)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(3)와 압축기(2)의 흡입구를 흡입도관(9)으로 연결하여서, 가열운전시에는 실내 열교환기(4)를 응축기로 실외 열교환기(7)를 증발기로 작용하게 하고, 냉각운전시에는 실외 열교환기(7)를 응축기로 실내 열교환기(4)를 증발기로 작용하게 한 것이다. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention, 1 is a basic refrigeration circuit, the basic refrigeration circuit 1 is a discharge port of the compressor (2), a four-way valve (3), an indoor heat exchanger (4), A cooling expansion valve (5), a heating expansion valve (6), an outdoor heat exchanger (7) and the four-way valve (3) in order to the conduit (8), the four-way valve (3) and the compressor The suction port of (2) is connected to the suction conduit (9) so that during the heating operation, the indoor heat exchanger (4) acts as the condenser and the outdoor heat exchanger (7) acts as the evaporator, and during the cooling operation, the outdoor heat exchanger (7). ) And the indoor heat exchanger (4) to act as an evaporator.
10은 온수가열회로로서, 상기 온수가열회로(10)는 도관(8)의 압축기(2)와 4방밸브(3) 사이에 냉매 바이패스관(11)의 양단을 연결하여 응축기(12)를 설치하고, 상기 응축기(12)와 열교환 관계를 가진 온수열교환기(13)를 일측에, 타측에 상기 실내 열교환기(4)설치 바닥에 매설하는 방열 코일 또는 라디에이터 등의 복사열 발생수단(14)을 순환펌프(16)가 설치된 온수순환관(15)으로 연결 설치하며, 상기 온수순환관(15)에 급수관(17) 및 급탕관(18)을 연결한 것으로서, 상기 응축기(12)에서 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기의 일부가 응축될 때 그 응축열에 의하여 온수열교환기(13)에서 온수를 생성하여서 복사열 발생수단(14)에서 방열시킴으로써 복사난방을 하거나 목욕용 또는 급탕용 온수로 사용하도록 한 것이다. 10 is a hot water heating circuit, wherein the hot water heating circuit 10 connects both ends of the refrigerant bypass pipe 11 between the compressor 2 of the conduit 8 and the four-way valve 3 to connect the condenser 12. And radiant heat generating means (14) such as a radiating coil or a radiator for embedding a hot water heat exchanger (13) having a heat exchange relationship with the condenser (12) on one side and on the bottom of the indoor heat exchanger (4) on the other side. Connected to the hot water circulation pipe 15 is installed with a circulation pump 16, the water supply pipe 17 and the hot water supply pipe 18 is connected to the hot water circulation pipe 15, the compressor (2) in the condenser 12 When a part of the high-temperature, high-pressure refrigerant vapor compressed in the condensation is condensed, hot water is generated in the hot water heat exchanger 13 by the heat of condensation and radiated by the radiant heat generating means 14 to radiate heat or to provide hot water for bathing or hot water. It is intended to be used.
20은 축열조로서, 상기 축열조(20)는 상기 도관(8)의 상기 냉각용 팽창밸브(5)와 가열용 팽창밸브(6) 사이에 설치하여 열매체(21)를 충전하고, 상기 축열조(20)내에는 상기 도관(8)을 관통시켜 상기 도관(8)에 설치한 재응축 열교환기(22)와, 상기 온수순환관(15)에 온수공급관(24) 및 귀환관(25)으로 연결된 가열 열교환기(23)를 내장하여서 된 것이다. 20 is a heat storage tank. The heat storage tank 20 is installed between the cooling expansion valve 5 and the heating expansion valve 6 of the conduit 8 to fill the heat medium 21, and the heat storage tank 20 The condensation heat exchanger 22 installed in the conduit 8 by penetrating the conduit 8 therein, and a hot water supply pipe 24 and a return pipe 25 connected to the hot water circulation pipe 15. The heat exchanger 23 is built in.
그리고 상기 축열조(20)에 잠열 축열재(26)를 내장하여 열매체의 보유열을 축열저장하여 사용하고, 축열조(20)의 측벽에는 히터(27)를 설치하여 가열운전 초기에 열매체를 가열하거나 상기 온수가열회로(10)를 가동하지 않을 때 가열 열교환기(23)의 대체기능을 하는 것이다. In addition, the latent heat storage material 26 is built into the heat storage tank 20 to store and use the heat of storage of the heat medium, and a heater 27 is installed on the side wall of the heat storage tank 20 to heat the heat medium at the beginning of the heating operation. When the hot water heating circuit 10 does not operate, it is to replace the heating heat exchanger (23).
상기한 잠열 축열재(26)는 황산염, 질산염, 인산염, 탄산염 파라핀 등 공지한 것을 사용한 것이다. The latent heat storage material 26 is a known one, such as sulfate, nitrate, phosphate, carbonate paraffin.
30은 열교환기로서, 상기 열교환기(30)는 상기 축열조(20)와 공급관(31) 및 귀환관(32)으로 연결하여 상기 실외 열교환기(7)의 흡입측에 일체로 형성하거나 근접되게 설치하고, 상기 귀환관(32)에는 순환펌프(33)를 설치한 것으로서, 상기 열교환기(30)는 가열운전시 외기온이 5℃ 이하일 경우에 실외 열교환기(7) 부근에 설치한 온도센서(미도시)의 출력신호에 의하여 순환펌프(33)를 구동하여서 축열조(20)에 내장된 재응축 열교환기(22)에서 냉매액이 재응축될 때의 응축열에 의하여 가열됨과 동시에 잠열 축열재(26)에 축열 저장된 열에 의하여 가열되는 열매체(21)를 순환시켜 실외 열교환기(7)에 흡입되는 외기를 예열하여 실외 열교환기(7)에 공급함으로써 실외 열교환기(7)에 서리가 맺히는 것을 방지하거나 부착된 서리를 제상하여 실외 열교환기(7)에서 냉매액의 증발을 양호하게 한 것이다. 30 is a heat exchanger, the heat exchanger 30 is connected to the heat storage tank 20 and the supply pipe 31 and the return pipe 32 integrally formed on the suction side of the outdoor heat exchanger (7) or installed close to In addition, the return pipe 32 is provided with a circulation pump 33, the heat exchanger 30 is a temperature sensor installed near the outdoor heat exchanger (7) when the outside air temperature is 5 ℃ or less during the heating operation (not shown) The latent heat storage material 26 is heated by the condensation heat when the refrigerant liquid is recondensed in the recondensation heat exchanger 22 built in the heat storage tank 20 by driving the circulation pump 33 according to the output signal of By circulating the heat medium 21 heated by the heat stored in the heat preheating, the outside air sucked by the outdoor heat exchanger 7 is preheated and supplied to the outdoor heat exchanger 7 to prevent or attach frost to the outdoor heat exchanger 7. The defrosted frost to cool the liquid in the outdoor heat exchanger (7) It will allow the good evaporation.
40은 히트 파이프로서, 상기 히트 파이프(40)는 증발부(41)와 방열부(42)를 연결관(43)으로 연결하여 증발부(41)는 상기 재응축 열교환기(22)의 외주에 설치하 고, 방열부(42)는 상기 축열조(20)의 외부에 위치시킴과 동시에 내부에 증류수, 알콜 등과 같은 작동유체를 진공 충전하여서 된 것이다. 40 is a heat pipe, and the heat pipe 40 connects the evaporator 41 and the heat dissipation unit 42 to the connecting pipe 43 so that the evaporator 41 is formed on the outer circumference of the recondensing heat exchanger 22. Installing The heat dissipation unit 42 is located at the outside of the heat storage tank 20 and vacuum filling a working fluid such as distilled water and alcohol therein.
50은 제 1 흡열 열교환기이고, 51은 제 2 흡열 열교환기로서, 상기 제 1 흡열 열교환기(50) 및 제 2 흡열 열교환기(51)는 상기 흡입도관(9)에 병렬설치하여 제 1 흡열 열교환기(50)는 상기 방열부(42)에 내장하고, 제 2 흡열 열교환기(51)는 상기 축열조(20)에 내장하며, 상기 제 1 및 제 2 흡열 열교환기(50)(51)의 입구측에는 흡입도관(9)의 압축기(2)의 흡입측에 설치한 온도센서(52)의 출력신호에 의하여 개방되는 솔레노이드 밸브(53)(54)를 설치하여 압축기(2)에 흡입되는 냉매증기의 온도가 적정온도(예 12℃) 이상일 경우에는 솔레노이드 밸브(53)를 개방하여 압축기(2)에 흡입되는 냉매증기를 방열부(42)에서 작동유체의 응축열에 의하여 가열하여 작은 온도만을 승온시키고, 적정온도 이하일 때에는 솔레노이드 밸브(54)를 개방하여 제 2 흡열 열교환기(51)에서 열매체의 보유열로 가열하여 큰 온도를 승온시킴으로써 압축기(2)에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열 증기화 하는 것이다. 50 is a first endothermic heat exchanger, 51 is a second endothermic heat exchanger, and the first endothermic heat exchanger 50 and the second endothermic heat exchanger 51 are installed in parallel with the suction conduit 9 so as to obtain a first endothermic heat exchanger. The heat exchanger 50 is embedded in the heat dissipation unit 42, and the second endothermic heat exchanger 51 is embedded in the heat storage tank 20, and the first and second endothermic heat exchangers 50, 51 are formed. On the inlet side, the solenoid valves 53 and 54 which are opened by the output signal of the temperature sensor 52 installed on the suction side of the compressor 2 of the suction conduit 9 are provided with refrigerant vapor sucked into the compressor 2. When the temperature is above the proper temperature (eg 12 ° C.), the solenoid valve 53 is opened, and the refrigerant vapor sucked into the compressor 2 is heated by the condensation heat of the working fluid in the heat dissipation unit 42 to raise only a small temperature. When the temperature is lower than the proper temperature, the solenoid valve 54 is opened to protect the heat medium in the second endothermic heat exchanger 51. By heating with oil heat and raising a large temperature, the wet refrigerant vapor sucked into the compressor 2 is dried or superheated.
미설명부호 61은 팬이고, 62, 63은 체크 밸브이며, 64 내지 68은 밸브이다. Reference numeral 61 is a fan, 62, 63 are check valves, and 64 to 68 are valves.
이상과 같은 본 발명은 가열운전시에는 4방밸브(3)를 냉매가 화살표 실선으로 흐르도록 조작한 후 압축기(2)를 구동하면, 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기는 응축기로 작용하는 실내 열교환기(4)에 유입되어 응축되면서 그 응축열에 의하여 유체를 가열시킴으로써, 온수를 생성하거나 공기조화(난방) 기능 등을 수행하고, 상기 실내 열교환기(4)에서 응축된 고온·고압의 냉매액은 체크 밸브(62)를 경유하여 축열조(20)에 내장된 재응축 열교환기(22)에서 히트 파이프(40)의 증발부(41) 내의 작동유체를 증발시킴과 동시에 열매체(21)를 가열하고 그 냉매액은 과냉각되는 것이다. 상기 과냉각된 냉매액은 가열용 팽창밸브(6)에서 팽창된 후 증발기로 작용하는 실외 열교환기(7)에서 외기를 열원으로 하여 증발되며, 상기 실외 열교환기(7)에서 증발된 저온·저압의 냉매증기는 4방밸브(3)를 경유한 후 흡입도관(9)에 설치한 온도센서(42)의 출력신호에 의하여 압축기(2)에 흡입되는 냉매증기의 온도가 12℃ 이상일 경우에는 밸브(53)가 개방되고 12℃ 이하일 경우에는 밸브(54)가 개방되어 흡입도관(9)에 병렬설치하여 히트 파이프(40)의 방열부(42) 및 축열조(20)에 내장된 제 1 흡열 열교환기(50) 또는 제 2 흡열 열교환기(51)를 선택적으로 경유하면서 건포화 또는 과열 증기화 상태로 압축기(2)에 흡입되어 상기 사이클을 반복하는 것이다. According to the present invention as described above, when the four-way valve 3 is operated in a solid line with a refrigerant in the heating operation, and the compressor 2 is driven, the high-temperature and high-pressure refrigerant vapor compressed by the compressor 2 is condenser. By heating the fluid by the heat of condensation while entering and condensing into the indoor heat exchanger (4), which generates hot water, performs air conditioning (heating), and the like, and the high temperature condensed by the indoor heat exchanger (4). High pressure refrigerant liquid is checked The recondensing heat exchanger 22 incorporated in the heat storage tank 20 via the valve 62 evaporates the working fluid in the evaporation part 41 of the heat pipe 40, and simultaneously heats the heat medium 21 and the refrigerant thereof. The liquid is supercooled. The supercooled refrigerant liquid is expanded by the expansion valve (6) for heating and then evaporated using the outdoor air as a heat source in the outdoor heat exchanger (7) serving as an evaporator, and the low-temperature and low pressure evaporated in the outdoor heat exchanger (7). After the refrigerant vapor passes through the four-way valve (3) and the temperature of the refrigerant vapor sucked into the compressor (2) by the output signal of the temperature sensor 42 installed in the suction conduit (9), the valve ( When the 53 is opened and the temperature is 12 ° C. or less, the first endothermic heat exchanger built in the heat dissipation part 42 and the heat storage tank 20 of the heat pipe 40 by installing the valve 54 in parallel to the suction conduit 9 is opened. The above cycle is repeated by being sucked into the compressor 2 in a dry or superheated vaporized state while selectively passing through the 50 or the second endothermic heat exchanger 51.
그리고 상기와 같이 가열운전을 할 때 실내 열교환기(4)로서 대류난방운전을 할 경우에는 밸브(65) 및 밸브(67)를 추가 개방하고 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기의 일부를 냉매 바이패스관(21)으로 흐르게 하여 응축기(12)에서 응축시키고, 상기 응축기(12)의 응축열에 의하여 온수열교환기(13)를 흐르는 온수를 가열하여 순환펌프(16)를 구동하여서 복사열 발생수단(14)에서 방열시켜 복사난방을 함으로써 대류난방과 복사난방을 함께 할 수 있고, 상기와 같이 복사난방과 대류난방을 함께 할 때 밸브(65)의 개방도를 크게 하고 밸브(64)의 개방도를 감소시킴과 동시에 실내 열교환기(4) 부설 팬(미도시)의 회전수를 감소시키면 복사난방을 주로하게 되어 기류가 거주가에 닿는 양이 적어 쾌적한 난방을 할 수 있고 소음 도 저감되는 것이다. 또한 밸브(58)를 개방하고 급수관(17)으로 급수하면 급탕관(18)에서 목욕용 또는 급탕용 온수도 함께 얻을 수 있는 것이다. When the convection heating operation is performed as the indoor heat exchanger 4 during the heating operation as described above, the valve 65 and the valve 67 are additionally opened and the refrigerant vapor of the high temperature / high pressure refrigerant compressed by the compressor 2 is removed. Part of the refrigerant flows through the bypass pipe 21 to condense in the condenser 12, and heats the hot water flowing through the hot water heat exchanger 13 by the condensation heat of the condenser 12 to drive the circulation pump 16 to radiate heat. By radiating heat from the generating means 14 to radiate heating, convection heating and radiant heating can be performed together. When the radiating heating and convection heating are performed as described above, the opening degree of the valve 65 is increased, and In addition to reducing the opening degree and reducing the number of revolutions of the indoor heat exchanger (4) fan (not shown), radiant heating is mainly used. It is also reduced. In addition, when the valve 58 is opened and water is supplied to the water supply pipe 17, hot water for bathing or hot water supply can also be obtained from the hot water supply pipe 18.
그리고 냉각운전시에는 4방밸브(3)를 냉매가 화살표 점선으로 흐르도록 조작한 후 압축기(2)를 구동하면, 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기는 응축기로 작용하는 실외 열교환기(7)에서 유입되어 응축되고, 상기 실외 열교환기(7)에서 응축된 고온·고압의 냉매액은 체크밸브(63)를 경유하여 냉각용 팽창밸브(5)에서 팽창된 후 증발기로 작용하는 실내 열교환기(4)에 유입되어 증발하면서 유체에서 증발열을 흡수함으로써 냉수를 생성하거나 공기조화(냉방) 기능 등을 수행하고, 상기 실내 열교환기(4)에서 증발된 저온·저압의 냉매 증기는 4방밸브(3) 및 흡입도관(9)을 경유하여 압축기(2)에 흡입되어 상기 사이클을 반복하는 것이다. 상기한 냉각 사이클을 반복할 때 재응축 열교환기(22), 제 1 흡열 열교환기(50) 및 제 2 흡열 열교환기(51)는 상기 가열운전과 동일한 기능을 수행하며, 목욕용 또는 급탕용 온수도 함께 얻을 수 있는 것이다. During the cooling operation, if the four-way valve 3 is operated to flow the refrigerant in the dotted line, and then the compressor 2 is driven, the high-temperature / high-pressure refrigerant vapor compressed by the compressor 2 serves as a condenser. The refrigerant liquid of high temperature and high pressure condensed by flowing from the gas (7) and condensed in the outdoor heat exchanger (7) is expanded by the expansion valve (5) for cooling via the check valve (63) and then acts as an evaporator. By entering the indoor heat exchanger 4 and evaporating while absorbing the heat of evaporation from the fluid to generate cold water or air conditioning (cooling) function, the low-temperature, low-pressure refrigerant vapor evaporated in the indoor heat exchanger (4) is 4 The cycle is repeated by being sucked into the compressor (2) via the room valve (3) and the suction conduit (9). When the cooling cycle is repeated, the recondensing heat exchanger 22, the first endothermic heat exchanger 50, and the second endothermic heat exchanger 51 perform the same functions as the heating operation, and the hot water for bathing or hot water supply is also used. You can get it together.
한편 상기와 같이 가열 또는 냉각운전시에 재응축 열교환기(22)에서 냉매액이 과냉각될 때 그 응축열을 방열하여 히트 파이프(40)의 증발부(41)에 충전된 작동유체를 증발시킴과 동시에 열매체(21)가 가열되며, 축열조(20)에는 가열된 열매체(21)가 잠열 축열재(26)에 축열된 상태로 저장되는 것이다. 상기한 상태에서 가열운전시에 외기온이 5℃ 이하가 되면 실외 열교환기(7) 부근에 설치한 온도센서의 출력 신호에 의하여 순환펌프(33)가 구동되어 축열조(20)에 저장되고 잠열 축열재(26)의 방열에 의하여 가열된 열매체(21)를 열교환기(30)에 공급하여 실외 열교환기(7)의 흡입부 주위의 외기를 예열한 후 실외 열교환기(7)에 흡입되게 하였기 때문에 외기온이 낮을 때에도 실외 열교환기(7)에 서리가 맺히지 않거나 맺힌 서리를 제상하기 때문에 즉 실외 열교환기(7)의 제상운전을 함으로 실외 열교환기(7)에서 냉매액의 증발이 양호하게 되는 것이고, 외기온이 5℃ 이상이 되면 순환펌프(33)는 정지함으로써 실외 열교환기(7)의 흡입부의 외기 예열은 중지되는 것이다. 그리고 잠열 축열재(26)의 축열이 소진되면 히터(27)에 의하여 가열할 수도 있는 것이다. On the other hand, when the refrigerant liquid is supercooled in the recondensation heat exchanger 22 during the heating or cooling operation as described above, the heat of condensation is dissipated to evaporate the working fluid charged in the evaporator 41 of the heat pipe 40. The heat medium 21 is heated, and in the heat storage tank 20, the heated heat medium 21 is stored in the heat storage state in the latent heat storage material 26. In the above state, when the outside air temperature is 5 ° C. or lower during the heating operation, the circulation pump 33 is driven by the output signal of the temperature sensor installed near the outdoor heat exchanger 7, stored in the heat storage tank 20, and the latent heat storage material. The heat medium 21 heated by the heat radiation of the 26 is supplied to the heat exchanger 30, Since the outdoor air around the suction part of the heat exchanger 7 is preheated and sucked into the outdoor heat exchanger 7, the outdoor heat exchanger 7 does not have frost or defrosts the frost even when the outdoor air temperature is low. The defrosting operation of the machine 7 results in good evaporation of the refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger 7, and when the outside air temperature is 5 ° C. or more, the circulation pump 33 is stopped to stop the suction part of the outdoor heat exchanger 7. Fresh air preheating is stopped. And when the heat storage of the latent heat storage material 26 is exhausted, it may be heated by the heater 27.
그리고 상기와 같이 제상운전을 할 때 열매체(21)의 온도가 점점 저하되어 제상운전 효율이 낮아질 경우에는 상기 복사난방을 할 경우와 같이 온수가열회로(10)를 가동하여서 밸브(57)를 폐쇄하고 밸브(56)를 개방하여 온수열교환기(13)에서 가열된 온수를 축열조(20)에 내장된 가열 열교환기(23)에 순환시켜 열매체를 가열함으로써 양호한 제상운전을 할 수 있는 것이다. When the temperature of the heat medium 21 decreases gradually during the defrosting operation as described above, and the defrosting operation efficiency is lowered, the valve 57 is closed by operating the hot water heating circuit 10 as in the case of the radiant heating. By opening the valve 56 and circulating the hot water heated in the hot water heat exchanger 13 to the heating heat exchanger 23 built in the heat storage tank 20, a good defrosting operation can be performed by heating the heat medium.
본 발명은 상기와 같이 외기온이 낮은 가열운전시에 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하고, 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열증기화 함으로써 압축기의 액백 및 액격이 발생되지 않아 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 것이다. The present invention improves the evaporation of the refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger during the heating operation with low outside air temperature as described above, and does not generate liquid back and liquid drop of the compressor by making the wet refrigerant vapor sucked into the compressor dry or superheated. It is possible to secure the reliability of the compressor.
이상과 같이 본 발명은 기본 냉동회로의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 열매체를 충전하고 재응축 열교환기, 히트 파이프 및 가열 열교환기를 내장한 축열조를 설치하여 응축기로 작용하는 실내 또는 실외 열교환기에서 배출되는 냉매액으로 열매체를 가열하여, 상기 열매체를 실외 열교환기의 흡입부에 설치한 열교환기에 공급함으로써 실외 열교환기에 흡입되는 외기를 가열하도록 하였기 때문에 외기온이 낮은 가열운전시 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하고, 상기 열매체 및 히트 파이프의 작동유체에 의하여 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열증기화 함으로써 압축기의 액백 및 액격의 발생을 방지하였기 때문에 외기온이 낮을 때에도 성적계수가 향상됨으로써 계절에 불구하고 효율을 양호하게 유지할 수 있는 것이다. As described above, the present invention provides a heat exchanger between a cooling expansion valve and a heating expansion valve of a basic refrigeration circuit, and installs a heat storage tank having a recondensing heat exchanger, a heat pipe, and a heat exchanger to act as a condenser. Discharged from the flag Since the heat medium is heated by the coolant liquid and the heat medium is supplied to the heat exchanger installed at the suction part of the outdoor heat exchanger, the outdoor air sucked into the outdoor heat exchanger is heated. By satisfactory, the liquid refrigerant and the superheated vapor of the wet refrigerant vapor sucked into the compressor by the working fluid of the heat medium and the heat pipe are prevented from generating liquid back and liquid droplets of the compressor, thereby improving the coefficient of performance even when the outside air temperature is low. Despite this, the efficiency can be maintained well.
또한 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 온수가열회로를 설치하여 대류난방과 복사난방을 겸할 수 있도록 함으로써 쾌적한 난방을 할 수 있고 소음도 저감함과 동시에 항상 온수도 생성할 수 있는 것이다. In addition, by installing a hot water heating circuit between the conduit's compressor and the four-way valve to enable both convective heating and radiant heating, comfortable heating can be achieved and noise can be produced at the same time.
도 1은 본 발명의 실시예의 구성도. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
1 : 기본 냉동회로 4 : 실내 열교환기 7 : 실외 열교환기 1: basic refrigeration circuit 4: indoor heat exchanger 7: outdoor heat exchanger
10 : 온수가열회로 20 : 축열조 22 : 재응축 열교환기 10: hot water heating circuit 20: heat storage tank 22: recondensation heat exchanger
23 : 가열 열교환기 30 : 열교환기 40 : 히트 파이프 23 heat exchanger 30 heat exchanger 40 heat pipe
41 : 증발부 42 : 방열부 41: evaporator 42: heat radiator
50, 51 : 제 1 및 제 2 흡열 열교환기 50, 51: first and second endothermic heat exchanger
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