KR100521851B1 - 물탱크가 구비된 히트펌프시스템 - Google Patents

물탱크가 구비된 히트펌프시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 히트펌프에 관한 것으로, 압축기; 내부열교환기; 외부열교환기; 사방제어밸브; 난방팽창밸브 및 냉방팽창밸브; 및 바이패스배관에 각각 설치된 난방체크밸브 및 냉방체크밸브를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서, 상기 내부열교환기가 물에 잠긴상태에서 물과 열교환되도록 하고 상기 외부열교환기에 의하여 응축된 응축수를 저장하기 위하여 물탱크가 구비되고, 상기 외부열교환기에 의하여 열교환된 공기를 송풍하기 위하여 일측에 송풍기가 구비되어 히트펌프가 구성되며, 냉방시 응축기로 난방시 증발기로 사용되는 내부열교환기를 물탱크 내에 위치시켜 수냉식으로 열교환이 이루어지도록 하여 냉각효과를 크게 향상시키고, 이로 인하여 시스템 전체의 운전 성능을 향상시키기 위한 냉난방 시스템을 구성하고, 부가적으로 냉방시 얻어진 응축열 또는 난방시 얻어진 증발열이 축열된 상기 물탱크의 물을 사용하기 위하여 펌프와 보조열교환기 또는 보조물탱크를 결합하여 시스템을 구성하여 폐열을 이용하기 위한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 관한 것이다.

Description

물탱크가 구비된 히트펌프시스템{HEAT PUMP SYSTEM HAVING WATER TANK}
본 발명은 냉난방 겸용 히트펌프에 관한 것으로, 특히 냉방시 응축기로 난방시 증발기로 사용되는 내부열교환기를 물탱크 내에 위치시켜 수냉식으로 열교환이 이루어지도록 하여 냉각효과를 크게 향상시키고, 이로 인하여 시스템 전체의 운전 성능을 향상시키기 위한 냉난방 시스템을 구성하고, 부가적으로 냉방시 얻어진 응축열 또는 난방시 얻어진 증발열이 축열된 상기 물탱크의 물을 사용하기 위하여 펌프와 보조열교환기 또는 보조물탱크를 결합하여 시스템을 구성하여 폐열을 이용하기 위한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프시스템은 하절기에는 냉방용으로 그 외의 계절에는 난방용으로 사용할 수 있는 냉난방 겸용 공조기를 칭하는 것으로, 에어컨의 냉각사이클에서 냉매의 흐름을 역전시킴으로써 냉방과 난방을 겸할 수 있어서 계절에 상관없이 사용할 수 있는 장점이 있다.
상기 히트펌프는 냉매를 압축하여 순환시켜주기 위한 압축기; 압축기로부터 토출된 냉매의 흐름방향을 냉방 또는 난방으로 변환시켜주는 사방제어밸브; 냉방 또는 난방을 위한 응축기 또는 증발기로서의 실외측 열교환기; 냉방 또는 난방을 위한 증발기 또는 응축기로서의 실내측 열교환기; 실외측 및 실내측 열교환기 사이에 설치된 수액기; 실외측 및 실내측 열교환기 사이에서 수액기의 입구측 및 출구측 배관 상에 장착되는 두개의 팽창밸브로 구성되어 있다.
상기 히트펌프의 작동원리를 설명하면, 먼저 냉방운전의 경우 냉매가 압축기와 사방제어밸브 및 실외측 열교환기를 거쳐 이동한 후, 체크밸브를 통해 수액기로 유입되고, 다시 상기 수액기의 출구측에서 팽창밸브를 통과하면서 팽창이 이루어지며, 이후 실내측 열교환기를 통과하여 압축기로 순환 유입되면서 외부와의 열교환을 하게된다. 또한, 난방운전의 경우 냉매가 압축기와 사방제어밸브 및 실내측 열교환기를 거쳐 이동한 후, 체크밸브를 통해 수액기로 유입되고, 상기 수액기의 출구측 팽창밸브를 통과하면서 팽창이 이루어지며, 다시 체크밸브를 통해 실외측 열교환기를 통과하여 압축기로 순환 유입되면서 외부와의 열교환을 하게된다.
종래의 일반적인 히트펌프에 있어서 공냉식 실외측 열교환기가 갖는 열교환 온도범위인 상온 이하로 냉각시킬 수 없는 한계성을 극복하여 결과적으로 히트펌프의 성능을 향상시키기 위하여 상기 실외측 열교환기의 열교환방식을 수냉식으로 제작하여 사용한 종래의 수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 대한민국 실용신안등록 제191303호에 게재되어 있으며, 도 5에 도시되어 있다.
히트펌프 부착형 냉난방 장치에 있어서, 저압상태의 냉매를 압축하여 고압상태로 변화시키는 압축기(110); 냉매라인(111)의 응축기(112)에 연결되어 냉매로부터 토출되는 열을 이용하여 물을 가열시키기 위한 온수통(120); 온수통(120)에 연결되어 온수의 열을 방출시기기 위한 방열기(150); 온수통(120)을 거친 냉매라인(111)의 증발기(114)에 설치되는 냉수통(130); 증발기(114)의 팽창밸브(113) 전에 설치되어 냉수통(130)을 가열시키기 위한 과냉각기(160); 및 온수통(120)과 냉수통(130)에 연결설치되어 온수와 냉각수를 유통시키기 위한 온,냉수 유통라인과 각 라인에 설치되는 순환펌프(123,133,154)로 수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 구성하며, 히트펌프에 의하여 가열된 물을 비닐하우스 등에 설치된 배관(140)으로 순환시킴으로써 비닐하우스 등의 내부온도를 일정하게 유지시켜주는 것을 특징으로 한다.
상기 수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 증발기(114)에 설치된 냉수통(130)이 냉방운전시 외에는 밀폐된 상태로 운전되므로 냉수통(130) 내의 온도가 빙점 이하로 떨어지는 문제점이 있으며, 이를 방지하기 위해서는 온수통(120)을 거친 일측을 분기하여 냉수통(130) 내부로 유입되는 별도의 과냉매라인(161)을 형성하고, 과냉각기(160)를 설치하여 사용해야 하므로 시스템의 구성 및 라인이 복잡해질 뿐만 아니라 상기 과냉각기(160)를 작동하기 위해서는 다수의 차단밸브(162,163)를 구비하고, 이를 조작해야 하는 불편함이 있다. 또한, 상기 수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치의 온수통(120) 및 냉수통(130)의 용량이 결정된 상태에서 가열 또는 냉각된 물을 순환시켜 냉난방을 행하기 위해서는 냉난방 부하의 증가에 따라서 시스템의 규모가 대형화 되어야 하므로 운전에 필요한 동력이 많이 요구되는 문제점이 있다.
한편, 최근들어 가정에 널리 보급되고 있는 히트펌프는 난방운전을 위하여 에어컨의 증발기 부분에 전기히터를 설치하여 발생된 열을 송풍기로 송풍하여 난방을 행하도록 되어있어서 상기 전기히터의 용량에 비례하여 전기료가 발생되며, 상기 히트펌프의 경우에는 전기에너지가 히터의 가열에만 사용되므로 효율적인 에너지사용이 이루어지지 못하고 있으며, 상기 에어컨의 운전시 증발기에서 발생되는 응축수를 처리하기 위해 드레인설비를 추가해야 하는 불편함이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 본 발명의 목적은 히트펌프를 구성함에 있어서 구성요소인 압축기, 내부열교환기, 외부열교환기 및 팽창밸브를 케이스 내부에 위치시켜 패키지형태의 유닛으로 형성하여 실내에서 이동시키면서 사용가능하도록 하고, 상기 내부열교환기가 물탱크에 담겨진 물에 잠긴 상태에서 수냉식으로 열교환이 이루어지도록 하며, 상기 외부열교환기는 공냉식으로 열교환이 이루어지도록 하면서 여기서 발생되는 열을 냉난방에 사용하도록 하고 이때 열교환기에서 발생되는 응축수를 수집할 수 있는 수단을 제공하며, 히트펌프의 운전시 물탱크 내의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 보조열교환기, 보조히터 또는 보조히터 등을 부가하여 연속적으로 운전이 가능하도록 하고 상기 물탱크에 물의 보충 및 사용이 용이하도록 순환수단을 내장시켜 가정 또는 특정의 장소에서 편리하게 사용할 수 있는 히트펌프시스템을 제공하는 것이다.
이와 같은 본발명의 목적은, 압축기; 내부열교환기; 외부열교환기; 냉매의 흐름을 내부열교환기 또는 외부열교환기로 전환시켜주는 사방제어밸브; 냉매의 압력을 저하시켜주기 위한 난방팽창밸브 및 냉방팽창밸브; 및 시스템의 운전모드에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 유도하기 위하여 상기 난방팽창밸브 및 상기 냉방팽창밸브에 병렬로 형성된 바이패스배관에 각각 설치된 난방체크밸브 및 난방체크밸브를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서, 상기 내부열교환기가 물에 잠긴상태에서 물과 열교환되도록 하고 상기 외부열교환기에 의하여 응축된 응축수를 저장하기 위하여 물탱크가 구비되고, 상기 외부열교환기에 의하여 열교환된 공기를 송풍하기 위하여 일측에 송풍기가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
바람직하게는, 상기 히트펌프의 냉방운전시 내부열교환기에 의하여 기준온도까지 가열된 물을 냉각시켜 상기 히트펌프의 냉방성능을 향상시키기 위하여 물탱크의 일측에 보조열교환기가 결합되고, 상기 물탱크의 물을 상기 보조열교환기로 순환시켜주기 위하여 입구 또는 출구에 펌프가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
또한, 상기 히트펌프의 냉방운전 또는 난방운전시 가열된 물탱크의 물을 저장하거나 사용하기 위하여 상기 물탱크의 일측에 보조물탱크가 결합되고, 상기 물탱크의 물을 상기 보조물탱크로 순환시켜주기 위하여 입구 또는 출구에 펌프가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
상기 물탱크에 보조열교환기 또는 보조물탱크가 용이하게 착탈되도록 상기 물탱크의 입구와 출구에 커플러 및 개폐밸브가 각각 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
상기 히트펌프의 난방운전시 내부열교환기에 의하여 냉각된 물을 예열하여 상기 히트펌프의 난방성능을 향상시키기 위하여 물탱크의 내부에 보조히터가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
상기 히트펌프시스템의 구성요소, 상기 물탱크 및 상기 송풍기가 케이스 내에 설치되고, 상기 케이스가 용이하게 이동되도록 상기 케이스에 바퀴가 부착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
상기 케이스의 측면으로 공기를 유입시켜 외부열교환기와 열교환을 행한 후 송풍하기 위하여 케이스의 측면에 흡기구를 형성하고, 상기 흡기구에 에어필터가 내장되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 의하여 달성된다.
이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 물탱크(9)가 구비된 히트펌프시스템의 개략도이며, 상기 히트펌프시스템은 일반적으로 히트펌프를 이루고 있는 구성요소인 압축기(1); 외부열교환기(응축기 또는 증발기)(2); 내부열교환기(응축기 또는 증발기)(3); 냉,난방체크밸브(6,6'); 냉,난방팽창밸브(5,5'); 및 사방제어밸브(4)가 냉방 및 난방배관 상에 배열되어 운전모드에 따라 냉매를 정방향 또는 역방향으로 순환시켜 냉방 또는 난방을 행하도록 히트펌프시스템이 구성되어 있다.
냉방시스템의 경우를 기준으로 냉매가 순환되는 순서에 의거하여 본 발명의 제1실시예에 의한 구성요소가 연결되는 순서를 설명하면, 상기 압축기(1)의 토출부에는 냉매의 흐름을 전환시켜주기 위한 사방제어밸브(4)가 위치되고, 상기 압축기(1)로부터 이송된 냉매를 증발 또는 응축시켜 흡수 또는 방출에 의하여 열교환을 수행하기 위한 내부열교환기(3)가 위치되며, 상기 내부열교환기(3)의 냉각방식을 수냉식으로 하여 보다 높은 열량의 물의 잠열 및 현열에 의하여 열교환이 이루어지도록 물(90)이 채워진 물탱크(9)에 상기 내부열교환기(3)를 잠기게 위치시키며, 상기 내부열교환기(3)의 출구측에는 열교환된 냉매를 단열팽창시켜주기 위한 냉방팽창밸브(5)가 냉매의 흐름을 우회시켜 주도록 형성된 바이패스배관(8) 상에 위치되어 있다. 상기 냉방팽창밸브(5)와 병렬로 형성된 메인배관 상에는 난방운전시 유입되는 냉매의 역류를 방지하기 위한 난방체크밸브(6')가 형성되어 있다. 상기 냉방팽창밸브(5)를 지나온 냉매가 외부열교환기(2)로 유입될때 역류되지 않도록 냉방체크밸브(6)가 메인배관과 병렬로 형성된 바이패스배관(8) 상에 형성되어 있고, 역시 상기 냉방체크밸브(6)와 병렬되는 메인배관 상에는 난방운전시 유입되는 냉매를 단열팽창시켜주기 위한 난방팽창밸브(5')가 위치되어 있으며, 상기 냉방체크밸브(6)를 지나온 냉매가 실내공기와 열교환을 행하여 이송된 냉매를 증발 또는 응축시켜 주기 위한 외부열교환기(2)가 위치되어 있으며, 상기 외부열교환기(2)의 출구측은 상기 사방제어밸브(4)의 입구측과 연결되어 수냉식 히트펌프시스템이 형성된다. 또한, 상기 외부열교환기(2)의 일측에는 상기 외부열교환기(2)에 의하여 열교환된 공기를 송풍하여 실내 또는 냉난방이 필요한 장소에 냉방 또는 난방을 행하기 위하여 송풍기(7)가 마련되어 있다. 여기서, 상기 물탱크(9)에 잠겨진 상기 내부열교환기(3)는 유지보수가 용이하도록 입구측 및 출구측에 각각 분리형밸브(13)를 형성하여 상기 내부열교환기(3)가 히트펌프시스템으로부터 착탈가능하도록 하고, 보다 신속하게 착탈될 수 있도록 연결부에 커플러를 형성하여 실시하는 것도 가능하다.
상기 물탱크(9)가 구비된 히트펌프의 제1실시예를 설명하면 다음과 같다.
냉방운전시 상기 압축기(1)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 사방제어밸브(4)에 의하여 냉매의 흐름방향이 내부열교환기(3)측으로 전환되어 순환되고, 상기 냉매가스는 내부열교환기(3)를 지나면서 상기 물탱크(9)에 담겨진 물(90)과 접촉되어 열교환이 이루어져 고온고압의 냉매가스가 저온고압의 냉매액으로 응축된다. 상기 내부열교환기(3)를 지나온 냉매는 냉방팽창밸브(5)를 지나면서 단열팽창되어 상기 냉매액이 저온저압의 기체상태로 상변화가 이루어지고, 냉방체크밸브(6)를 통과한 저온저압의 냉매가스는 외부열교환기(2)에서 증발되면서 실내공기로부터 열을 흡수하여 냉방을 행하며, 이후 상기 냉매가스는 사방제어밸브(4)를 통하여 압축기(1)로 유입되어 냉방사이클을 이루게 된다. 이때, 송풍기(7)의 흡입력에 의하여 흡기구(17)를 통해 유입된 실내공기는 외부열교환기(2)를 통과하면서 열교환됨과 동시에 송풍되어 냉방을 행하고, 상기 외부열교환기(2)의 표면에서 발생되는 응축수는 상기 외부열교환기(2) 바로 밑에 위치되어 있는 물탱크(9)로 떨어짐으로써 응축수가 수집된다.
난방운전시 상기 압축기(1)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 사방제어밸브(4)에 의하여 외부열교환기(2)에서 실내공기와 열교환되면서 저온고압의 냉매액으로 응축되고, 상기 외부열교환기(2)를 지나온 냉매액은 난방팽창밸브(5')를 지나면서 단열팽창되어 상기 냉매액이 저온저압의 기체상태로 상변화가 이루어지며, 이후 난방체크밸브(6')를 통과한 저온저압의 냉매가스는 물탱크(9)의 물(90) 속에 잠겨있는 내부열교환기(3)에서 물(90)로부터 열을 흡수하여 증발된다. 상기 내부열교환기(3)를 지나온 냉매는 다시 사방제어밸브(4)를 통하여 압축기(1)로 유입되어 난방사이클을 이루게 된다. 여기서, 송풍기(7)의 흡입력에 의하여 흡기구(17)를 통해 유입된 실내공기는 외부열교환기(2)를 통과하면서 열교환됨과 동시에 송풍되어 난방을 행하게 된다.
도 2은 본 발명의 제1실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템 요부의 배치도이며, 도 1에 도시된 구성요소들이 케이스(10) 내에 위치되어 패키지로 형성된 상태가 도시되어 있다. 여기서, 상기 패키지는 실내에서 이동가능하도록 하부에 이동수단으로 다수의 바퀴(19)가 부착되어 있다.
먼저, 상기 케이스(10)의 중앙부 저면에는 물(90)이 채워진 물탱크(9)가 위치되어 있고, 상기 물탱크(9) 내부에는 내부열교환기(3)의 배관이 물(90)과의 접촉면적을 최대로 갖도록 하기 위하여 나선형 또는 지그재그형태로 형성되어 있으며, 상기 물탱크(9)의 상부는 외부열교환기(2)로부터 응축된 응축수가 떨어져 수집되도록 개방되어 있다. 상기 케이스(10)의 중앙 상부 즉, 상기 물탱크(9)의 상부에는 실내공기와 열교환을 행하여 난방 또는 냉방을 행하기 위한 외부열교환기(2)가 위치되어 있고, 상기 외부열교환기(2)가 응축 또는 증발을 행하면서 발생되는 응축수는 하측에 위치된 물탱크(9)로 자유낙하되어 수집되도록 되어 있다. 상기 케이스(10)의 전면 또는 후면에 형성된 흡기구(17)로 유입된 실내공기는 에어필터(18)에서 부유물 또는 먼지가 여과되어 외부열교환기(2)로 공급되고, 상기 외부열교환기(2)에 의하여 가열 또는 냉각된 실내공기는 상기 외부열교환기(2)의 전측 또는 후측에 설치된 송풍기(7)에 의하여 실내로 공급된다.
상기 케이스(10)의 일측 상부에는 본 발명의 구성요소인 압축기(1), 사방제어밸브(4), 냉/난방팽창밸브(5,5'), 냉/난방체크밸브(6,6') 등이 위치되도록 냉동기계부(Ⅲ)가 마련되어 있고, 일측 하부에는 보조열교환기(11) 또는 보조물탱크(12) 등이 착탈되기 위한 연결부(Ⅱ)가 마련되어 있으며, 또한 상기 케이스(10)의 타측에는 상기 물탱크(9)에 배수 또는 물보충을 위한 물보충부(Ⅰ)가 마련되어 있다. 상기 연결부(Ⅱ)에는 상기 물탱크(9)에 결합되는 다른 구성요소에 물을 공급 또는 순환시키기 위한 펌프(14)가 위치되어 있고, 입/출구(A/B)에는 순환되는 물(90)을 단속하기 위한 개폐밸브(15)가 형성되어 있으며, 다른 구성요소와 연결시켜 주기 위한 배관의 단부에는 착탈이 용이하도록 커플러(미도시됨)가 형성되어 있으며, 상기 커플러에는 상기 물탱크(9)에 다른 구성요소가 착탈될때 물의 유출을 방지하기 위한 체크밸브가 내장되어 있다. 상기 냉동기계부(Ⅲ)에는 히트펌프의 조작을 위한 제어장치(20)가 형성되어 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 보조열교환기가 결합된 상태의 개략도이며, 상기 물탱크(9)로부터 공급되는 물(90)을 순환시켜주기 위하여 입구(A) 또는 출구(B)에 펌프(14)가 설치되며, 상기 보조열교환기(11)의 착탈시 물(90)을 차단하기 위한 개폐밸브(15)가 입구(A) 및 출구(B)에 각각 형성되어 있는 상태가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 히트펌프시스템의 냉방운전으로 인하여 가열된 물(90)은 물탱크(9) 내에서 일정 온도까지는 자연대류에 의하여 열교환이 이루어지지만 설정온도를 벗어나면 더 이상 열교환이 이루어지지 않기 때문에 계속적으로 운전을 행하기 위해서는 가열된 물(90)을 냉각시킬 필요가 있다. 따라서, 도 3과 같은 보조열교환기(11)를 결합하여 가열된 물(90)을 순환시키면서 냉각을 행한다. 또한, 상기 히트펌프시스템의 난방운전시 과냉된 냉매를 예열하여 시스템의 운전성능을 향상시켜주기 위하여 상기 물탱크(9)의 내부에 보조히터(16)를 설치하여 물탱크(9) 내의 물(90)의 온도가 설정온도 이하로 떨어질 경우 물(90)을 일정온도까지 가열해주도록 되어 있다.
부가적으로, 하절기 장마철에 실내의 습도를 조절하기 위하여 상기 보조열교환기(11)를 본 발명에 의한 히트펌프와 함께 실내에 설치하여 냉방운전을 행하는데, 먼저 외부열교환기(2)를 통과하는 냉매가 증발되면서 실내공기의 온도가 감소되면서 상기 외부열교환기(2)의 표면에 결로가 발생되어 실내공기 중의 수분이 감소되며, 이후 내부열교환기(3)에 의하여 가열된 물탱크(9)의 물(90)을 보조열교환기(11)로 순환시켜 실내공기와 열교환시켜 냉각시키면 상대적으로 실내공기는 재열되어 저습도의 실내공기를 얻을 수 있어서 냉방운전과 함께 제습운전을 수행하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 히트펌프는 내부열교환기(3)의 상부가 개방되어 있으므로 실내의 습도를 일정하게 유지시켜주는 가습기 역할도 함께 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 보조물탱크가 결합된 상태의 개략도이며, 상기 내부열교환기(3)에 의하여 가열된 물(90)을 급수로 사용하기 위한 보조물탱크(12)가 결합된 상태가 도시되어 있다.
상기 물탱크(9)의 입구(A) 또는 출구(B)에는 상기 보조물탱크(12)로 물(90)을 공급하기 위한 펌프(14)가 설치되어 있고, 상기 보조물탱크(12)에 저장된 물(90)을 목욕물 또는 세탁물로 사용하기 위하여 일측에 급수밸브(21)가 형성되어 있다. 상기 보조물탱크(12)에 저장된 물(90)의 온도가 사용하고자 하는 온도에 미치지 못할 경우에는 물탱크(9)에 설치된 보조히터(16)를 작동시켜 물(90)을 가열하거나 또는 상기 보조물탱크(12) 내에 별도의 히터를 설치하여 사용하는 것도 가능하다. 여기서, 상기 보조물탱크(12)로부터 급수를 목적으로 배출된 물(90)은 도 2에 도시된 물보충부(Ⅰ)를 통하여 일정 수준으로 유지되도록 보충된다.
상기 물탱크의 입구(A) 또는 출구(B)에 각각 연결되는 배관으로 통상의 호스 또는 튜브를 사용하여 착탈되도록 하고, 상기 물탱크(9)와 상기 보조열교환기(11) 또는 상기 보조물탱크(12)를 분리한 상태에서 상기 호스 또는 상기 튜브를 감거나 포개어서 보관하기 용이하도록 유연한 플라스틱재질 또는 고무재질의 호스 또는 튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명에 의한 물탱크(9)가 부착된 히트펌프시스템은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환과 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 물탱크, 내부열교환기, 외부열교환기, 압축기, 팽창밸브, 체크밸브 등을 케이스 내부에 설치하여 실외기를 외부에 설치하지 않고도 가정이나 사무실, 상기 등에서 히트펌프로 냉난방을 행할 수 있을 뿐만 아니라 내부열교환기의 열교환방식을 수냉식으로 채택하여 대기온도 이하로 냉매를 냉각시킴으로써 공냉식의 경우 보다 시스템의 성능 및 에너지 효율이 크게 향상되었으며, 상기 외부열교환기에 의하여 발생된 응축수를 내부열교환기에 수집되도록 하여 냉각수로 재사용이 가능하도록 하여 별도의 드레인설비를 하지 않아도 되며, 또한 내부열교환기에 의하여 가열된 물탱크의 물을 직접사용하거나 목욕물 또는 세탁물 등의 급수로 사용함으로써 에너지 이용도를 더욱 높혔다. 난방운전시 본 발명에 의한 히트펌프사이클의 경우 압축기가 하는 일에 냉방능력이 합쳐져서 전체 난방능력이 됨으로써 동일 전기사용량을 기준으로 하였을때 기존의 전기 히터에 의하여 난방을 행한 경우 보다 실제로 3~4배 이상의 효율을 얻을 수 있었다. 또한 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 히트펌프는 일반 가정에서 가습기, 제습기, 빨래건조기 등으로도 사용되도록 패키지형태로 제작된 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템의 개략도,
도 2은 본 발명의 제1실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템 요부의 배치도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 보조열교환기가 결합된 상태의 개략도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 물탱크가 구비된 히트펌프시스템에 보조물탱크가 결합된 상태의 개략도,
도 5는 종래의 수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 압축기 2: 외부열교환기
3: 내부열교환기 4: 사방제어밸브
5: 냉방팽창밸브 5': 난방팽창밸브
6: 냉방체크밸브 6': 난방체크밸브
7: 송풍기 8: 바이패스배관
9: 물탱크 10: 케이스
11: 보조열교환기 12: 보조물탱크
13: 분리형밸브 14: 펌프
15: 개폐밸브 16: 보조히터
17: 흡기구 18: 에어필터
19: 바퀴 20: 제어장치
21: 급수밸브 90: 물
(Ⅰ): 물보충부 (Ⅱ): 연결부
(Ⅲ): 냉동기계부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 압축기(1); 내부열교환기(3); 외부열교환기(2); 냉매의 흐름을 내부열교환기(3) 또는 외부열교환기(2)로 전환시켜주는 사방제어밸브(4); 냉매의 압력을 저하시켜주기 위한 난방팽창밸브(5') 및 냉방팽창밸브(5); 및 시스템의 운전모드에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 유도하기 위하여 상기 난방팽창밸브(5') 및 상기 냉방팽창밸브(5)에 병렬로 형성된 바이패스배관(8)에 각각 설치된 난방체크밸브(6') 및 난방체크밸브(6)를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서,
    상기 내부열교환기(3)가 물(90)에 잠긴상태에서 물(90)과 열교환되도록 하고 상기 외부열교환기(2)에 의하여 응축된 응축수를 저장하기 위하여 물탱크(9)가 구비되고,
    상기 외부열교환기(2)에 의하여 열교환된 공기를 송풍하기 위하여 일측에 송풍기(8)가 구비되어 이루어지며,
    상기 히트펌프의 냉방운전 또는 난방운전시 가열된 물탱크(9)의 물(90)을 저장하거나 사용하기 위하여 상기 물탱크(9)의 일측에 보조물탱크(12)가 결합되고, 상기 물탱크(9)의 물(90)을 상기 보조물탱크(12)로 순환시켜주기 위하여 입구 또는 출구에 펌프(14)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 물탱크(9)에 보조열교환기(11) 또는 보조물탱크(12)가 용이하게 착탈되도록 상기 물탱크(9)의 입구와 출구에 커플러 및 개폐밸브(15)가 각각 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템.
  5. 압축기(1); 내부열교환기(3); 외부열교환기(2); 냉매의 흐름을 내부열교환기(3) 또는 외부열교환기(2)로 전환시켜주는 사방제어밸브(4); 냉매의 압력을 저하시켜주기 위한 난방팽창밸브(5') 및 냉방팽창밸브(5); 및 시스템의 운전모드에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 유도하기 위하여 상기 난방팽창밸브(5') 및 상기 냉방팽창밸브(5)에 병렬로 형성된 바이패스배관(8)에 각각 설치된 난방체크밸브(6') 및 난방체크밸브(6)를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서,
    상기 내부열교환기(3)가 물(90)에 잠긴상태에서 물(90)과 열교환되도록 하고 상기 외부열교환기(2)에 의하여 응축된 응축수를 저장하기 위하여 물탱크(9)가 구비되고,
    상기 외부열교환기(2)에 의하여 열교환된 공기를 송풍하기 위하여 일측에 송풍기(8)가 구비되어 이루어지며,
    상기 히트펌프의 난방운전시 내부열교환기(3)에 의하여 냉각된 물(90)을 예열하여 상기 히트펌프의 난방성능을 향상시키기 위하여 물탱크(9)의 내부에 보조히터(16)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템.
  6. 압축기(1); 내부열교환기(3); 외부열교환기(2); 냉매의 흐름을 내부열교환기(3) 또는 외부열교환기(2)로 전환시켜주는 사방제어밸브(4); 냉매의 압력을 저하시켜주기 위한 난방팽창밸브(5') 및 냉방팽창밸브(5); 및 시스템의 운전모드에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 유도하기 위하여 상기 난방팽창밸브(5') 및 상기 냉방팽창밸브(5)에 병렬로 형성된 바이패스배관(8)에 각각 설치된 난방체크밸브(6') 및 난방체크밸브(6)를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서,
    상기 내부열교환기(3)가 물(90)에 잠긴상태에서 물(90)과 열교환되도록 하고 상기 외부열교환기(2)에 의하여 응축된 응축수를 저장하기 위하여 물탱크(9)가 구비되고,
    상기 외부열교환기(2)에 의하여 열교환된 공기를 송풍하기 위하여 일측에 송풍기(8)가 구비되어 이루어지며,
    상기 히트펌프시스템의 구성요소, 상기 물탱크(9) 및 상기 송풍기(7)가 케이스(10) 내에 설치되어지며, 상기 케이스(10)가 용이하게 이동되도록 상기 케이스(10)에 바퀴(19)가 부착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스(10)의 측면으로 공기를 유입시켜 외부열교환기(2)와 열교환을 행한 후 송풍하기 위하여 케이스(10)의 측면에 흡기구(17)를 형성하고, 상기 흡기구(17)에 에어필터(18)가 내장되어 이루어진 것을 특징으로 하는 물탱크가 구비된 히트펌프시스템.
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