KR100664843B1 - Heating Heat Pump - Google Patents

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KR100664843B1
KR100664843B1 KR1020060027188A KR20060027188A KR100664843B1 KR 100664843 B1 KR100664843 B1 KR 100664843B1 KR 1020060027188 A KR1020060027188 A KR 1020060027188A KR 20060027188 A KR20060027188 A KR 20060027188A KR 100664843 B1 KR100664843 B1 KR 100664843B1
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heat
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KR1020060027188A
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이준형
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이준형
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Abstract

A heat pump is provided to heat water by using the refrigerant which is compressed into a high temperature high pressure condition during process of compressing the refrigerant in a compression chamber. A heat pump comprises a compressor(11) in which a valve body(15) is arranged so that the valve body expands or contracts by the pressure applied from the working fluid in a compression chamber; an automatic channel converting valve(17) communicated to the valve body; a working fluid circulation pipe(23) connected to an inlet port(18a) and an outlet port(18b) of the automatic channel converting valve; a first circulation pump(24) arranged on the working fluid circulation pipe so as to press a working fluid; a pressure tank(27) arranged on an extension pipe(26) branched from the working fluid circulation pipe so that pressure is applied to the working fluid; a refrigerant circulation pipe(16) which is connected to the installation areas of an inlet valve(28a) and an outlet valve(28b) of the compressor, and has a path on which a bellows pipe(30) is arranged; a pressure reduction valve(31) arranged on the refrigerant circulation pipe so as to convert the refrigerant into a low temperature low pressure liquid refrigerant; a first heat exchanger(32) which accommodates the bellows pipe of the refrigerant circulation pipe so that heating water is heat exchanged with a high temperature high pressure refrigerant; a heating water circulation pipe(33) connected to an inlet side and an outlet side of the first heat exchanger so as to form a closed circuit; a second circulation pump(35) arranged on the heating water circulation pipe so as to circulate heating water; and a fan coil(39) arranged on the heating water circulation pipe so as to generate hot air in accordance with the operation of a heating fan(40).

Description

난방용 히트펌프{omitted}Heat pump for heating {omitted}

도 1은 종래의 난방용 히트펌프를 나타낸 구성도1 is a configuration diagram showing a conventional heat pump for heating

도 2는 본 발명의 난방용 히트펌프를 나타낸 구성도Figure 2 is a block diagram showing a heat pump for heating of the present invention

도 3은 본 발명에 적용되는 유로 자동 변환밸브의 구성을 나타낸 종단면도Figure 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the automatic flow path switching valve applied to the present invention

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

11 : 압축기 13 : 압축실11: compressor 13: compression chamber

15 : 밸브체 17 : 유로 자동 변환밸브15 valve body 17 flow path automatic switching valve

21 : 회전체 23 : 작동유체 순환관21: rotating body 23: working fluid circulation pipe

25 : 제1순환펌프 27 : 압력탱크25: first circulation pump 27: pressure tank

30 : 벨로우즈관 31 : 감압밸브30: bellows pipe 31: pressure reducing valve

32 : 제1열교환기 33 : 난방수 순환관32: first heat exchanger 33: heating water circulation pipe

35 : 제2순환펌프 36 : 제2열교환기35: second circulation pump 36: second heat exchanger

37 : 제3열교환기 38 : 보조가열수단37: third heat exchanger 38: auxiliary heating means

39 : 팬 코일 41 : 제4열교환기39: fan coil 41: fourth heat exchanger

본 발명은 실내의 난방은 물론이고 온수를 생산할 수 있도록 하는 난방용 히트펌프에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 기계식 압축기를 사용하지 않고도 튜브식 압축기를 이용하여 난방수는 물론이고 온수를 생산할 수 있도록 하는 난방용 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a heating heat pump capable of producing hot water as well as heating in a room. More specifically, a heating heat for producing hot water as well as heating water using a tubular compressor without using a mechanical compressor. It is about a pump.

도 1은 종래의 난방용 히트펌프를 나타낸 구성도로서, 압축기(1), 제1열교환기(3), 팽창밸브(5) 및 제2열교환기(6)가 연결관(7)으로 연결되어 이들 사이를 냉매가 순환하면서 열 교환을 하여 난방수를 생산하게 된다.FIG. 1 is a block diagram showing a conventional heat pump for heating, in which a compressor (1), a first heat exchanger (3), an expansion valve (5), and a second heat exchanger (6) are connected to a connecting pipe (7). The refrigerant circulates through the heat exchange to produce the heating water.

이 때, 상기 제1열교환기(3)에는 온수탱크(8)가 연결되어 온수탱크(8)에서 상대적으로 낮은 온도의 물이 제1열교환기(3)로 공급되어 냉매와 열 교환하여 온수가 되어 다시 온수탱크(8)로 전달된다.At this time, the first heat exchanger (3) is connected to the hot water tank (8) so that the water of a relatively low temperature from the hot water tank (8) is supplied to the first heat exchanger (3) to exchange heat with the refrigerant to provide hot water Then it is delivered to the hot water tank (8) again.

그리고, 제2열교환기(6)에는 냉매의 증발을 위한 열을 상기 온수탱크(8)의 온수가 사용되어 버려지는 폐 온수로부터 공급받도록 도관(10)이 연결되어 있다.In addition, a conduit 10 is connected to the second heat exchanger 6 so as to receive heat for evaporation of the refrigerant from waste hot water in which the hot water of the hot water tank 8 is used.

여기서 상기 제2열교환기(6)는 일반적으로 셀 앤 튜브(Cell and Tube)방식이 사용된다.In this case, the second heat exchanger 6 generally uses a cell and tube method.

도면 부호 (2)는 냉매 중의 오일을 분리하기 위한 유수 분리기이고, (4)는 액체상태의 냉매만이 팽창밸브(5)로 전달되도록 하는 수액기이다.Reference numeral 2 denotes an oil / water separator for separating oil in the refrigerant, and 4 denotes a receiver for allowing only the refrigerant in the liquid state to be delivered to the expansion valve 5.

이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에서는 압축기(1)에서 압축된 고온, 고압의 기체상태의 냉매가 제1열교환기(3)로 공급되어 온수탱크(8)에서 전달된 냉수로 열을 전달하여 온수를 만들어 내는데, 이 때, 상기 냉매는 응축되어 저온, 고압의 액체상태이다.In the prior art having such a configuration, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor 1 is supplied to the first heat exchanger 3 to transfer heat to the cold water transferred from the hot water tank 8 to supply hot water. At this time, the refrigerant is condensed and is in a low temperature, high pressure liquid state.

이와 같이 응축된 냉매는 수액기(4)로 전달되고 상기 수액기(4)에서 액체상태의 냉매만이 팽창밸브(5)로 전달되어 제2열교환기(6)에서 증발되기 쉽도록 팽창되어 상대적으로 저온, 저압의 액체상태가 된다.The refrigerant condensed as described above is transferred to the receiver 4, and only the liquid refrigerant in the receiver 4 is transferred to the expansion valve 5 so that the refrigerant is expanded to be easily evaporated in the second heat exchanger 6 so as to be relatively expanded. This results in a low temperature, low pressure liquid state.

상기 팽창된 냉매는 제2열교환기(6)에서 폐 온수의 열을 전달받아 증발되어 상대적으로 고온, 저압의 기체상태로 된다.The expanded refrigerant is evaporated by receiving the heat of the waste hot water from the second heat exchanger 6 to a gas state of relatively high temperature and low pressure.

그후 상기 제2열교환기(6)를 나온 냉매는 압축기(1)로 전달되어 순환하면서 온수탱크(8)로부터 공급되는 물을 가열하게 된다.After that, the refrigerant exiting the second heat exchanger 6 is transferred to the compressor 1 to circulate and heat the water supplied from the hot water tank 8.

그러나 이러한 종래의 히트펌프는 작동유체가 폐 온수로부터 열을 공급받아야만 전체 사이클이 동작하도록 되어 있지만, 폐 온수는 언제나 일정한 양이 공급되지 않을 뿐만 아니라 제2열교환기로 공급되는 폐 온수의 공급 및 배출을 제어할 수 없어 항상 필요한 만큼의 열량을 제2열교환기에 공급할 수 없으므로 제 기능을 발휘하지 못해 실용화되지 못하고 있는 실정이다.However, such a conventional heat pump is designed to operate the entire cycle only when the working fluid receives heat from the waste hot water, but the waste hot water is not always supplied in a constant amount, and the supply and discharge of the waste hot water supplied to the second heat exchanger is prevented. Since it is impossible to control and cannot supply the amount of heat required to the second heat exchanger at all times, it is not practically used because it does not function properly.

또한, 공급되는 폐 온수의 온도가 지나치게 낮으면 압축기의 작동이 제대로 되지 않게 되므로 온수를 제대로 생산할 수 없게 된다.In addition, when the temperature of the supplied waste hot water is too low, the operation of the compressor is not properly performed, and thus the hot water cannot be produced properly.

그리고 폐 온수의 공급량이 적은 경우에는 사이클의 동작이 원활하지 않게 되어 온수의 생산이 불가능해지게 되고, 이에 따라 재기동시 압축기에 부하가 걸려 전력을 과다하게 소비하게 되는 단점을 갖는다.In addition, when the supply amount of the waste hot water is small, the operation of the cycle is not smooth, and the production of the hot water is impossible. Accordingly, a load is applied to the compressor when restarting, thereby consuming excessive power.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 원심압축기 또는 스크롤 압축기와 같은 기존의 기계식 압축기를 사용하지 않고도 작동 유체의 가압에 따라 밸브체를 팽창 또는 수축시키면서 압축실 내의 냉매를 지속적으로 압축하는 과정에서 고온, 고압으로 압축된 냉매를 이용하여 물을 고온으로 가열시켜 난방수를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and continuously maintains the refrigerant in the compression chamber while expanding or contracting the valve body according to the pressure of the working fluid without using a conventional mechanical compressor such as a centrifugal compressor or a scroll compressor. The purpose is to obtain a heating water by heating the water to a high temperature by using a refrigerant compressed at high temperature, high pressure in the compression process.

본 발명의 다른 목적은 난방수 순환관을 순환하는 고온의 난방수가 냉수와 열 교환이 지속적으로 이루어지도록 하여 온수를 얻을 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to obtain hot water by allowing the high temperature heating water circulating in the heating water circulation pipe to continuously exchange heat with cold water.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 압축실의 내부에 작동유체의 가압에 의해 팽창 또는 수축하는 밸브체가 설치된 압축기와, 상기 압축기에 설치된 밸브체와 통하여지게 설치되어 유로를 개폐하는 유로 자동 변환밸브와, 상기 유로 자동 변환밸브의 흡입구 및 토출구에 각각 연결되어 폐 회로를 구성하는 작동유체 순환관과, 상기 작동유체 순환관 상에 설치되어 작동유체를 가압하는 제1순환펌프와, 상기 작동유체 순환관으로부터 분기된 연장관 상에 설치되어 작동유체에 압력이 작용되도록 하는 압력탱크와, 상기 압축기의 흡입밸브 및 토출밸브의 설치부위에 각각 연결됨과 동시에 경로 상에 벨로우즈관을 구비하며 폐 회로를 구성하는 냉매 순환관과, 상기 냉매 순환관 상에 설치되어 냉매를 저온, 저압의 액체 냉매로 감압시키는 감압밸브와, 상기 냉매 순환관의 벨로우즈관이 수용되도록 하여 난방수가 고온, 고압의 냉매와 열 교환이 이루어지도록 하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기의 인입 측과 토출 측에 각각 연결되어 폐 회로를 구성하는 난방수 순환관과, 상기 난방수 순환관 상에 설치되어 난방수를 순환시키는 제2순환펌프와, 상기 난방수 순환관 상에 설치되어 난방 팬의 구동에 따라 뜨거운 공기가 발생되도록 하는 팬 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 히트펌프가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a flow path for opening and closing the flow path is provided through the compressor and the valve body is expanded or contracted by the pressure of the working fluid in the compression chamber, and the valve body provided in the compressor An automatic switching valve, a working fluid circulation pipe connected to an inlet and a discharge port of the flow path automatic switching valve, respectively, to form a closed circuit, a first circulation pump installed on the working fluid circulation pipe and pressurizing the working fluid; A pressure tank installed on an extension pipe branched from a working fluid circulation pipe and connected to an installation portion of a suction valve and a discharge valve of the compressor, and a bellows pipe on a path, and a closed circuit And a refrigerant circulation pipe constituting the cooling medium, and installed on the refrigerant circulation pipe to reduce the refrigerant to a low temperature, low pressure liquid refrigerant. A first heat exchanger for receiving a pressure reducing valve and a bellows pipe of the refrigerant circulation pipe to exchange heat with the refrigerant having a high temperature and a high pressure, and connected to an inlet side and an outlet side of the first heat exchanger, respectively, and closed. A heating water circulation pipe constituting the circuit, a second circulation pump installed on the heating water circulation pipe to circulate the heating water, and installed on the heating water circulation pipe so that hot air is generated in accordance with driving of the heating fan. Provided is a heat pump for heating, comprising a fan coil.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 2 및 도 3을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to Figures 2 and 3 showing the present invention as an embodiment in more detail as follows.

도 2는 본 발명의 난방용 히트펌프를 나타낸 구성도이고 도 3은 본 발명에 적용되는 유로 자동 변환밸브의 구성을 나타낸 종단면도로서, 본 발명에 적용되는 압축기(11)는 기계식 압축기가 아닌 튜브식 압축기이다.Figure 2 is a configuration diagram showing a heat pump for heating of the present invention and Figure 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the flow path automatic conversion valve applied to the present invention, the compressor 11 is applied to the present invention is not a mechanical compressor tubular compressor to be.

즉, 양측으로 볼록하게 분할 형성되어 패킹(도시는 생략함)에 의해 기밀을 유지하며 압축실(13)을 형성하는 압축탱크(12)의 내부에는 작동유체(14)의 가압에 의해 팽창 또는 수축하는 튜브식의 밸브체(15)가 설치된 형태이다.That is, the condensation is formed convexly on both sides to maintain airtightness by packing (not shown) and expand or contract by pressurization of the working fluid 14 in the compression tank 12 forming the compression chamber 13. A tubular valve body 15 is provided.

이 때, 밸브체(15)의 재질은 냉매의 압축에 따라 냉매가 고온, 고압의 기체로 상 변화를 하므로 고온, 고압에도 견딜 수 있는 고무재질로 이루어져야 한다.At this time, the material of the valve body 15 should be made of a rubber material that can withstand high temperature and high pressure because the refrigerant changes phase into a gas of high temperature and high pressure according to the compression of the refrigerant.

상기 압축기(11)의 용량은 난방시설의 규모에 따라 적절한 크기로 제작할 수 있고 또는 용량이 작은 압축기(11)를 여러 대 병렬로 연결하여 고온, 고압으로 압축된 냉매를 1개의 냉매 순환관(16)을 통해 순환시킬 수도 있다.The capacity of the compressor 11 can be produced in an appropriate size according to the size of the heating facility, or by connecting several small compressors 11 in parallel to the refrigerant compressed at high temperature and high pressure in one refrigerant circulation tube 16. You can also cycle through).

상기 압축기(11)에 설치된 밸브체(15)의 하부에는 유로를 개폐하는 유로 자동 변환밸브(17)가 통하여지게 설치되어 있는데, 상기 유로 자동 변환밸브(17)는 도 3에 나타낸 바와 같이 흡입구(18a) 및 토출구(18b)가 격리되게 형성된 하우징(18)과, 상기 하우징에 형성된 흡입구 및 토출구에 위치되어 로드(19)로 연결된 흡입밸브(20a) 및 토출밸브(20b)와, 모터(도시는 생략함)의 구동에 따라 그 회전수가 감속기에 의해 감속되어 회전하는 회전체(21)와, 상기 로드의 일단과 회전체에 편 심되게 힌지 결합된 컨넥팅로드(22)로 구성되어 있다.A lower flow path automatic switching valve 17 for opening and closing a flow path is provided at a lower portion of the valve body 15 installed in the compressor 11, and the flow path automatic switching valve 17 has a suction port ( 18a and the discharge port 18b are separated from the housing 18, the suction and discharge ports formed in the housing and the suction valve 20a and the discharge valve 20b connected to the rod 19 and the motor (not shown) It is composed of a rotating body 21, the rotational speed is reduced by the reducer in accordance with the driving of the drive), and the connecting rod 22 hinged eccentrically to one end of the rod and the rotating body.

따라서 모터의 구동으로 회전체(21)가 반복적으로 회전함에 따라 회전운동이 컨넥팅로드(22)에 의해 직선 왕복운동으로 변환되어 로드(19)에 전달되므로 흡입구(18a) 및 토출구(18b)가 반복적으로 개폐된다.Therefore, as the rotating body 21 is repeatedly rotated by the driving of the motor, the rotational motion is converted into a linear reciprocating motion by the connecting rod 22 and transmitted to the rod 19, so that the inlet port 18a and the outlet port 18b are It is opened and closed repeatedly.

상기 유로 자동 변환밸브(17)의 흡입 측 및 토출 측에 폐 회로를 구성하는 작동유체 순환관(23)이 각각 연결되어 있고 상기 작동유체 순환관 상에는 모터(25)의 구동에 따라 작동유체(14)를 가압하는 제1순환펌프(24)가 설치되어 있으며 상기 작동유체 순환관으로부터 분기된 연장관(26) 상에는 작동유체에 압력(약 15kg/cm2 정도)이 작용되도록 하는 압력탱크(27)가 설치되어 있다.A working fluid circulation pipe 23 constituting a closed circuit is connected to the suction side and the discharge side of the flow path automatic switching valve 17, and the working fluid 14 is driven on the working fluid circulation pipe by the operation of the motor 25. The first circulation pump 24 for pressurizing () is installed, and on the extension pipe 26 branched from the working fluid circulation pipe, a pressure tank 27 for applying pressure (about 15 kg / cm 2 ) to the working fluid is provided. It is installed.

물론, 압축기(11)를 여러 대 병렬로 설치할 경우에는 각각의 밸브체(15) 하부에 유로 자동 변환밸브(17)를 각각 설치하여 제1순환펌프(24)의 구동에 따라 공급되는 작동유체가 작동유체 순환관(23)으로부터 분기되어 밸브체(15)로 유입되도록 하여야 된다.Of course, when a plurality of compressors 11 are installed in parallel, operating fluids supplied by driving of the first circulation pump 24 are installed by installing flow path automatic conversion valves 17 under each valve body 15. It is to be branched from the working fluid circulation pipe 23 to be introduced into the valve body (15).

또한, 압축기(11)의 흡입밸브(28a) 및 토출밸브(28b)의 설치부위에 냉매가 순환하는 냉매 순환관(16)이 각각 연결되어 있는데, 상기 냉매 순환관 상에는 난방수(29)와 열 교환이 이루어지도록 벨로우즈관(30)이 구비되어 있고 벨로우즈관의 후단에는 저온, 저압의 액체 냉매를 감압시키는 감압밸브(31)가 설치되어 있다.In addition, the refrigerant circulation pipe 16 through which the refrigerant circulates is connected to the installation portions of the suction valve 28a and the discharge valve 28b of the compressor 11, respectively, and the heating water 29 and the heat on the refrigerant circulation pipe. The bellows pipe 30 is provided so that exchange | exchange is possible, and the pressure reducing valve 31 which pressure-reduces low temperature, low pressure liquid refrigerant | coolant is provided in the rear end of the bellows pipe.

상기 냉매 순환관(16)에 형성된 벨로우즈관(30)의 외부에는 벨로우즈관이 수용되도록 하여 난방수(29)가 고온, 고압의 냉매와 열 교환이 이루어지도록 하는 제 1열교환기(32)가 감싸지게 설치되어 있고 상기 제1열교환기의 인입 측과 토출 측에는 폐 회로를 구성하여 난방수가 순환되도록 하는 난방수 순환관(33)이 각각 연결되어 있으며 상기 난방수 순환관 상에는 모터(34)의 구동에 따라 난방수(29)를 순환시키는 제2순환펌프(35)가 설치되어 있다.Outside the bellows pipe 30 formed in the coolant circulation pipe 16, the bellows pipe is accommodated so that the first heat exchanger 32 is formed to allow the heating water 29 to exchange heat with the refrigerant having a high temperature and high pressure. Is installed in the fork and the discharge side of the first heat exchanger is connected to the heating water circulation pipe 33 to form a closed circuit to circulate the heating water, respectively, and the driving of the motor 34 on the heating water circulation pipe. Accordingly, a second circulation pump 35 for circulating the heating water 29 is provided.

상기 냉매 순환관(16) 상에 설치되는 감압밸브(31)의 후단에 제2열교환기(36)를 더 구비할 경우에는 감압밸브(31)에 의해 감압되어 저온, 저압으로 변한 액체 냉매를 가열하여 저온, 저압의 기체냉매로 변환시킬 수 있게 되는데, 상기 제2열교환기(36)로는 지열, 태양열, 기타 폐열을 이용할 수 있다.In the case where the second heat exchanger 36 is further provided at the rear end of the pressure reducing valve 31 installed on the refrigerant circulation pipe 16, the liquid refrigerant that has been decompressed by the pressure reducing valve 31 and changed to low temperature and low pressure is heated. It can be converted to a low-temperature, low-pressure gas refrigerant, the second heat exchanger 36 may be used geothermal heat, solar heat, other waste heat.

또한, 난방수 순환관(33) 상에 사용하고 난 난방수의 폐열을 이용할 수 있도록 제3열교환기(37)를 구비할 경우에는 제2열교환기(36)에 의해 저온, 저압으로 변한 기체냉매를 가열하여 고온, 저압의 기체냉매로 상 변화시키게 되므로 압축기(11)에서 냉매의 압축효율을 극대화시킬 수 있게 된다.In addition, when the third heat exchanger 37 is provided to use the waste heat of the heating water used on the heating water circulation pipe 33, the gas refrigerant changed to low temperature and low pressure by the second heat exchanger 36. It is possible to maximize the compression efficiency of the refrigerant in the compressor (11) because the phase is changed to a gas refrigerant of high temperature, low pressure by heating.

그리고 제1열교환기(32)로부터 가열된 고온의 난방수 순환경로 상에 전기보일러 또는 가스보일러와 같은 보조가열수단(38)을 더 구비할 경우에는 제1열교환기(32)에서 열 교환된 고온의 난방수(29)의 온도를 더욱 높일 수 있게 되므로 난방효과를 극대화시킬 수 있게 된다.In addition, when the auxiliary heating means 38 such as an electric boiler or a gas boiler is further provided on the high temperature heating water circulation path heated from the first heat exchanger 32, the high temperature heat exchanged by the first heat exchanger 32 is performed. Since the temperature of the heating water 29 can be further increased, the heating effect can be maximized.

상기 난방수 순환관(33)의 소정의 위치에는 고온의 난방수를 이용하여 뜨거운 공기를 얻을 수 있도록 팬 코일(39)이 설치되어 있고 상기 팬 코일의 후방에는 뜨거운 공기를 불어내는 난방 팬(40)이 설치되어 있다.At a predetermined position of the heating water circulation pipe 33, a fan coil 39 is installed to obtain hot air by using high temperature heating water, and a heating fan 40 blowing hot air at the rear of the fan coil. ) Is installed.

이 때, 상기 고온의 난방수 순환경로 상에 제4열교환기(41)를 더 구비하여 상기 제4열교환기의 내부로 냉수를 공급하면 제4열교환기를 통과하는 난방수(29)와 냉수가 열 교환을 하여 뜨거워지게 되므로 온수를 얻을 수 있게 되는 장점을 갖는다.At this time, the fourth heat exchanger 41 is further provided on the high temperature heating water circulation path to supply the cold water into the fourth heat exchanger. The heating water 29 and the cold water passing through the fourth heat exchanger are heated. The hot water is exchanged to obtain hot water.

도면 중 미설명 부호, (42)는 압력탱크(27) 내에 있는 작동유체(14)의 압력을 나타내는 압력계이고, (43)은 압력탱크(27) 내의 압력이 설정된 압력이상으로 상승하지 않도록 하는 과압 방지밸브이다.In the drawing, reference numeral 42 denotes a pressure gauge indicating a pressure of the working fluid 14 in the pressure tank 27, and 43 denotes an overpressure for preventing the pressure in the pressure tank 27 from rising above a set pressure. It is a prevention valve.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 도 2와 같은 상태는 밸브체(15)가 수축되어 압축실(13)의 압력이 떨어져 흡입밸브(28a)는 열리고, 배기밸브(28b)는 닫힌 상태이므로 고온, 저압의 기체냉매가 압축실(13)의 내부로 유입되는 상태이다.First, as shown in FIG. 2, since the valve body 15 is contracted and the pressure in the compression chamber 13 is reduced, the intake valve 28a is opened and the exhaust valve 28b is closed. It is a state which flows into the inside of the chamber 13.

이 때, 유로 자동 변환밸브(17)의 흡입밸브(20a)는 닫히고, 토출밸브(20b)는 열린 상태이므로 제1순환펌프(24)의 구동에 따라 밸브체(15) 내의 작동유체(14)가 토출구(18b)를 통해 빠져나가 밸브체(15)는 수축된 상태를 유지하고 있다.At this time, since the intake valve 20a of the flow path automatic switching valve 17 is closed and the discharge valve 20b is open, the working fluid 14 in the valve body 15 is driven by the first circulation pump 24. Is escaped through the discharge port 18b, and the valve body 15 is kept in a contracted state.

이러한 상태에서 유로 자동 변환밸브(17)를 구성하는 모터의 구동으로 회전체(21)가 회전하면 회전체의 회전운동이 컨넥팅로드(22)에 의해 직선운동으로 변환되어 로드(19)를 당기게 되므로 폐쇄되어 있던 흡입밸브(20a)가 열리고, 개방되었던 토출밸브(20b)는 닫히게 된다.In this state, when the rotating body 21 is rotated by the driving of the motor constituting the flow path automatic switching valve 17, the rotating motion of the rotating body is converted into a linear motion by the connecting rod 22 to pull the rod 19. Therefore, the intake valve 20a which was closed is opened, and the discharge valve 20b which was opened is closed.

이와 같이 흡입밸브(20a)가 열리고 토출밸브(20b)는 닫힌 상태에서 제1순환펌프(34)가 지속적으로 작동하면 일정 압력을 갖는 작동유체(14)가 밸브체(15)의 내부로 유입되어 밸브체(15)를 팽창시키게 되므로 압축실(13)의 내부로 유입되어 있던 고온, 저압의 기체냉매가 점진적으로 압축되는데, 상기 압축실(13) 내의 냉매가 압축되어 설정 압력에 도달하면 개방되었던 흡입밸브(28a)는 닫히고, 닫혀있던 배기밸브(28b)가 개방되므로 고온, 고압으로 압축된 기체냉매가 냉매 순환관(16)을 통해 화살표방향으로 이동하게 된다.In this way, if the inlet valve 20a is opened and the discharge valve 20b is closed, the first circulation pump 34 continuously operates, and a working fluid 14 having a predetermined pressure is introduced into the valve body 15. Since the valve body 15 is expanded, the high temperature and low pressure gas refrigerant introduced into the compression chamber 13 is gradually compressed. When the refrigerant in the compression chamber 13 reaches the set pressure, the refrigerant is opened. Since the intake valve 28a is closed and the closed exhaust valve 28b is opened, the gas refrigerant compressed to high temperature and high pressure is moved in the direction of the arrow through the refrigerant circulation pipe 16.

상기한 바와 같은 동작은 모터의 구동으로 회전체(21)가 지속적으로 회전하고 제1순환펌프(24)가 작동하는 동안에는 반복적으로 이루어지게 되므로 압축실(13) 내의 냉매가 고온, 고압으로 압축되어 냉매 순환관(16)을 순환하게 된다.As described above, since the rotating body 21 is continuously rotated by the driving of the motor and the first circulation pump 24 is operated, the refrigerant in the compression chamber 13 is compressed to high temperature and high pressure. The refrigerant circulation tube 16 is circulated.

이와 같은 동작으로 압축실(13)에서 고온, 고압의 기체냉매로 압축되어 냉매 순환관(16)을 통해 순환하는 과정에서 제1열교환기(32)의 내부에 수용되어 있는 벨로우즈관(30)을 통과하면 상기 제1열교환기의 내부에는 난방수 순환관(33)에 설치된 제2순환펌프(35)의 구동에 따라 난방수(29)가 통과하고 있으므로 고온, 고압의 기체냉매가 난방수와 열 교환을 하게 되고, 이에 따라 난방수가 뜨거워지게 된다.The bellows pipe 30 accommodated in the first heat exchanger 32 in the process of being circulated through the refrigerant circulation pipe 16 by being compressed into gas refrigerant of high temperature and high pressure in the compression chamber 13 by the above operation. When passing through, the heating water 29 passes through the second circulation pump 35 installed in the heating water circulation pipe 33 inside the first heat exchanger, so that the gas refrigerant of high temperature and high pressure is heated with the heating water. It will be replaced, and the heating water will become hot.

이 때, 상기 벨로우즈관(30)을 통과하는 고온, 고압의 기체냉매는 난방수와 열 교환을 함에 따라 저온, 고압의 액체냉매로 상 변화를 일으키게 된다.At this time, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant passing through the bellows pipe 30 causes a phase change to a low-temperature, high-pressure liquid refrigerant by heat exchange with the heating water.

이와 같이 저온, 고압의 액체냉매로 상 변화된 냉매는 감압밸브(31)를 통과하면서 저온, 저압의 액체냉매로 변하게 된다.As described above, the refrigerant changed into a low temperature and high pressure liquid refrigerant is changed into a low temperature and low pressure liquid refrigerant while passing through the pressure reducing valve 31.

상기한 바와 같은 동작으로 제1열교환기(32)에서 고온, 고압의 기체냉매와 열 교환을 하여 난방수(29)가 뜨거워지고 나면 제2순환펌프(35)의 구동으로 난방수 순환관(33)을 순환하는 과정에서 난방 팬(40)이 구동하여 팬 코일(39)로부터 뜨거운 바람을 불어내게 되므로 실내의 난방이 가능해지게 된다.After the heating water 29 is heated by exchanging heat with a high-temperature, high-pressure gas refrigerant in the first heat exchanger 32 by the operation as described above, the heating water circulation pipe 33 is driven by the driving of the second circulation pump 35. In the process of circulating), the heating fan 40 is driven to blow hot wind from the fan coil 39, thereby enabling indoor heating.

이 때, 제1열교환기(32)에서 고온, 고압의 기체냉매와 열 교환하여 뜨거워진 상태로 난방수 순환관(33)을 통해 토출되는 과정에서 보조가열수단(38)에 의해 뜨거워진 난방수(29)를 더 가열할 경우에는 보다 큰 난방효율을 얻을 수 있게 된다.At this time, the heating water heated by the auxiliary heating means 38 in the process of being discharged through the heating water circulation pipe 33 in a hot state by heat exchange with the high-temperature, high-pressure gas refrigerant in the first heat exchanger (32) In the case of further heating (29), a greater heating efficiency can be obtained.

한편, 제1열교환기(32)에서 난방수(29)와 열 교환하여 저온, 고압의 액체냉매로 상 변화되었다가 감압밸브(31)에 의해 저온, 저압의 액체냉매로 변한 냉매를 지열, 태양열, 폐열 등을 이용한 제2열교환기(36)에 의해 가열할 경우에는 저온, 저압의 액체냉매가 저온, 저압의 기체냉매로 변하게 된다.On the other hand, the first heat exchanger (32) is heat-exchanged with the heating water 29, the phase change to a low-temperature, high-pressure liquid refrigerant, and the refrigerant that is changed to a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant by the pressure reducing valve 31 geothermal and solar heat In the case of heating by the second heat exchanger 36 using waste heat or the like, the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant turns into a low-temperature, low-pressure gas refrigerant.

또한, 난방수의 역할을 다하고 제2순환펌프(35)의 구동으로 제1열교환기(32) 측으로 이동하는 난방수 순환관(33)의 외측에 저온, 저압의 기체냉매가 통과하는 제3열교환기(37)를 설치할 경우에는 저온, 저압의 기체냉매가 난방수에 의해 재차 가열되어 고온, 저압의 기체냉매로 변하게 되므로 압축기(11)에 의해 압축효율을 극대화시키게 된다.In addition, the third heat exchange in which low-temperature, low-pressure gas refrigerant passes outside the heating water circulation pipe 33 that serves as the heating water and moves to the first heat exchanger 32 by driving the second circulation pump 35. When the gas 37 is installed, the low-temperature, low-pressure gas refrigerant is heated again by the heating water to be converted into a high-temperature, low-pressure gas refrigerant to maximize the compression efficiency by the compressor (11).

지금까지 설명한 것은 튜브식 압축기(11)에 의해 냉매를 고온, 고압의 기체냉매로 압축하고, 고온, 고압으로 압축된 냉매가 제1열교환기(32)를 통과하는 물과 열 교환이 이루어지도록 하여 난방수를 얻어 난방을 실시하는 과정을 설명하였으나, 고온의 난방수 순환 경로 상에 제4열교환기(41)를 구비하여 상기 제4열교환기의 내부로 냉수를 공급할 경우에는 냉수가 난방수와 열 교환을 하여 뜨거워지게 되므로 난방수는 물론이고 온수를 동시에 얻을 수 있게 되는 것이다.As described above, the tubular compressor 11 compresses the refrigerant into gas refrigerant of high temperature and high pressure, and heats the refrigerant compressed at high temperature and high pressure to exchange heat with water passing through the first heat exchanger 32. Although the process of heating by obtaining water has been described, in the case where cold water is supplied into the fourth heat exchanger by providing a fourth heat exchanger 41 on a high temperature heating water circulation path, the cold water exchanges heat with the heating water. Because it becomes hot, you can get hot water as well as heating water at the same time.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 히트펌프는 종래에 비하여 다음과 같 은 여러 가지 장점을 갖는다.As described above, the heat pump of the present invention has various advantages as follows.

첫째, 순환펌프의 구동에 따라 폐 회로를 순환하는 난방수가 제1열교환기에서 고온, 고압의 냉매와 열 교환을 하여 뜨거워지게 되므로 압축기의 용량 및 설치 개수에 따라(병렬 설치) 난방수의 온도를 원하는 온도까지 손쉽게 조절할 수 있게 된다.First, the heating water circulating in the closed circuit is heated by heat exchange with the refrigerant of high temperature and high pressure in the first heat exchanger according to the operation of the circulation pump, so the temperature of the heating water is changed according to the capacity of the compressor and the number of installation (parallel installation). You can easily adjust to the desired temperature.

둘째, 2개의 순환펌프의 구동에 따라 냉매의 압축은 물론이고 난방수의 순환이 가능해지게 되므로 히트펌프의 가동에 따른 소비전력을 대폭 절감시킬 수 있게 된다.Second, as the two circulation pumps are driven, the refrigerant can be compressed as well as the circulation of the heating water can significantly reduce power consumption due to the operation of the heat pump.

셋째, 난방수가 제 기능을 다하고 순환하는 과정에서 제3열교환기에 의해 냉매를 고온, 저압의 기체상태로 상 변화시키게 되므로 냉매의 압축효율을 극대화하게 된다.Third, in the process of circulating the heating water to its full function, the refrigerant is changed into a gas state of high temperature and low pressure by the third heat exchanger, thereby maximizing the compression efficiency of the refrigerant.

넷째, 고온의 난방수 순환경로 상에 제4열교환기를 설치할 경우에는 온수를 얻을 수 있게 된다.Fourth, when the fourth heat exchanger is installed on the high temperature heating water circulation path, hot water can be obtained.

다섯째, 감압밸브의 후단에 위치하는 냉매의 순환경로 상에 지열, 태양열, 폐열 등을 이용한 열원을 이용하여 저온, 저압의 액체냉매를 가열하거나, 난방수의 기능을 다하고 난 폐열을 이용하여 저온, 저압의 기체냉매를 가열할 경우에는 히트펌프의 기능을 배가시키게 된다.Fifth, the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant is heated by using a heat source using geothermal heat, solar heat, waste heat, etc. on the circulation path of the refrigerant located at the rear end of the pressure reducing valve, or low-temperature, The heating of the low pressure gas refrigerant doubles the function of the heat pump.

Claims (5)

압축실의 내부에 작동유체의 가압에 의해 팽창 또는 수축하는 밸브체가 설치된 압축기와, 상기 압축기에 설치된 밸브체와 통하여지게 설치되어 유로를 개폐하는 유로 자동 변환밸브와, 상기 유로 자동 변환밸브의 흡입구 및 토출구에 각각 연결되어 폐 회로를 구성하는 작동유체 순환관과, 상기 작동유체 순환관 상에 설치되어 작동유체를 가압하는 제1순환펌프와, 상기 작동유체 순환관으로부터 분기된 연장관 상에 설치되어 작동유체에 압력이 작용되도록 하는 압력탱크와, 상기 압축기의 흡입밸브 및 토출밸브의 설치부위에 각각 연결됨과 동시에 경로 상에 벨로우즈관을 구비하며 폐 회로를 구성하는 냉매 순환관과, 상기 냉매 순환관 상에 설치되어 냉매를 저온, 저압의 액체 냉매로 감압시키는 감압밸브와, 상기 냉매 순환관의 벨로우즈관이 수용되도록 하여 난방수가 고온, 고압의 냉매와 열 교환이 이루어지도록 하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기의 인입 측과 토출 측에 각각 연결되어 폐 회로를 구성하는 난방수 순환관과, 상기 난방수 순환관 상에 설치되어 난방수를 순환시키는 제2순환펌프와, 상기 난방수 순환관 상에 설치되어 난방 팬의 구동에 따라 뜨거운 공기가 발생되도록 하는 팬 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 히트펌프.A compressor provided with a valve body that expands or contracts by pressurizing a working fluid in the compression chamber, a flow path automatic switching valve installed through the valve body installed in the compressor to open and close the flow path, a suction port of the flow path automatic switching valve, A working fluid circulation pipe connected to the discharge port and constituting a closed circuit, a first circulation pump installed on the working fluid circulation pipe to pressurize the working fluid, and installed on an extension pipe branched from the working fluid circulation pipe. A pressure tank for applying pressure to the fluid, a refrigerant circulation pipe having a bellows pipe on the path and connected to the installation portions of the suction valve and the discharge valve of the compressor, and constituting a closed circuit; A pressure reducing valve installed in the chamber to reduce the refrigerant to a low temperature, low pressure liquid refrigerant, and a bellows pipe of the refrigerant circulation pipe. A first heat exchanger configured to exchange heat with the refrigerant having high temperature and high pressure, a heating water circulation pipe connected to an inlet side and an outlet side of the first heat exchanger to form a closed circuit, and the heating water And a second circulation pump installed on the circulation pipe to circulate the heating water, and a fan coil installed on the heating water circulation pipe to generate hot air according to the driving of the heating fan. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉매 순환관 상에 설치되는 감압밸브의 후단에 제2열교환기를 구비하여 저온, 저압의 액체냉매를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 히트펌프.And a second heat exchanger at a rear end of the pressure reducing valve installed on the refrigerant circulation pipe, to heat the low temperature and low pressure liquid refrigerant. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 난방수 순환관 상에 제3열교환기를 구비하여 사용하고 난 난방수의 폐열을 이용하여 저온, 저압의 기체냉매를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 난방용 히트펌프.And a third heat exchanger on the heating water circulation pipe to heat the low-temperature, low-pressure gas refrigerant using the waste heat of the heating water. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1열교환기로부터 가열된 고온의 난방수 순환경로 상에 보조가열수단을 더 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 난방용 히트펌프.The heating heat pump of claim 1, further comprising an auxiliary heating means on the high temperature heating water circulation path heated from the first heat exchanger. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고온의 난방수 순환경로 상에 제4열교환기를 더 구비하여 온수를 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 난방용 히트펌프.And a fourth heat exchanger on the high temperature heating water circulation path to obtain hot water.
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