KR100845554B1

KR100845554B1 - 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기

Info

Publication number: KR100845554B1
Application number: KR1020070055291A
Authority: KR
Inventors: 김종남
Original assignee: (주) 쁘레
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2008-07-10

Abstract

본 발명은 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기에 관한 것으로, 제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->제1열교환기용 팽창밸브(E1) 및 바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3) 및 바이패스용 제3체크밸브(C3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제1냉매순환회로; 제2압축기(CO2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2열교환기용 팽창밸브(E2) 및 바이패스용 제2체크밸브(C2)->제4열교환기용 팽창밸브(E4) 및 바이패스용 제4체크밸브(C4)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->제2압축기(CO2) 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제2냉매순환회로; 및 상기 제1열교환기(HE1), 제3열교환기(HE2), 제1압축기(CO1) 사이와 상기 제2열교환기(HE2), 제4열교환기(HE4), 제2압축기(CO2) 사이의 냉매 흐름 방향을 제어할 수 있는 방향제어밸브를 구비하여, 냉방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시키거나, 제1냉매순환회로의 냉방운전과 동시에 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->바이패스용 제2체크밸브(C2)->제4열교환기용 팽창밸브(E4)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시키고, 난방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->바이패스용 제3체크밸브(C3)->제1열교환기용 팽창밸브(E1)->제1실외기의 제1열교환기(HE1)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시키거나, 제1냉매순환회로의 난방운전과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->바이패스용 제4체크밸브(C4)->제2열교환기용 팽창밸브(E2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시키며, 제습시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시킴과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->바이패스용 제4체크밸브(C4)->제2열교환기용 팽창밸브(E2)->실외기의 제2열교환기(HE2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시킴을 특징으로 한다.

이중 회로, 히트 펌프, 항온항습기, 열교환기

Description

절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기{POWER SAVING HEAT PUMP THERMOHYGROSTAT USING DUAL CIRCULATIONS}

도 1은 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 냉방운전시 냉매 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 난방운전시 냉매 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 제습운전시 냉매 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1a ~ 9a, 1b ~ 9b : 배관 11, 13 : 실외기

15a, 15b : 냉각팬 17 : 실내기

19 : 송풍기 AC1, AC2 : 액분리기

C1 ~ C4 : 체크밸브 CO1, CO2 : 압축기

E1, E2, E3, E4 : 팽창밸브 F1, F2 : 필터드라이어

G1, G3 : 고압게이지 G2, G4 : 저압게이지

HE1, HE2, HE3, HE4 : 열교환기 P1, P3 : 고저압스위치

P2, P4 : 고압스위치 S1, S2 : 사방밸브

본 발명은 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기에 관한 것으로, 실내기에 2개의 열교환기를 인접 설치하고 실외기는 2개로 분할하여 각 실외기에 각각 1개씩의 열교환기를 설치하여, 이들 열교환기 및 2개의 압축기 간에 2중 냉매 순환 회로를 구성한 후 이를 간편하게 절환하면서 냉방운전, 난방운전 및 제습운전을 저전력 및 저소음으로 수행할 수 있는 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기에 관한 것이다.

히트펌프를 이용한 항온항습기는 일반적으로 실내기에 증발기 및 재열응축기를 구비하고, 실외기에는 응축기를 구비하여, 냉방운전시에는 냉매를 압축기->실외기의 응축기->팽창밸브->실내기의 증발기->압축기 순으로 순환시키면서 실내를 냉방하고, 난방운전시에는 냉매를 압축기->실내기의 증발기 또는 재열응축기->팽창밸브->실외기의 응축기 순으로 순환시키면서 실내를 난방하며, 제습운전시에는 냉매를 압축기->실내기의 재열응축기->팽창밸브->실내기의 증발기->압축기 순으로 순환시키 면서 실내 제습을 한다. 히트펌프에서 냉매의 순환 방향을 절환하는 절환 수단으로는 통상 4방변을 사용하며, 각 열교환기(증발기, 재열응축기 또는 응축기)는 냉매 순환 방향에 따라 응축잠열을 방출하는 응축기로 작용하기도 하고 증발잠열을 흡수하는 증발기로 작용하기도 한다.

제습기능이 필요없는 냉난방기와 달리 습도 조절기능을 수행해야 하는 항온항습기에 있어서는, 제습운전시 실내기에서 응축 및 증발이 모두 이루어지는 데 특징이 있다. 제습을 위해서는 실내 공기를 항온항습기의 증발기를 통과시키면서 수분을 응축시키는 데, 이 때 실내 공기가 지나치게 냉각되어 실내에 투입될 경우 실내 공기가 항온 범위를 벗어난 온도까지 떨어질 수 있다. 따라서, 특히 온도에 민감한 의료 장비 등 고가 장비가 설치된 룸의 항온항습기에서는 온도를 일정하게 유지하면서 제습만을 할 필요가 있는 것이다. 이를 위하여 증발기에서의 제습 중에 냉각된 공기를 재열응축기에서 재가열(이를 통상 "재열(reheating)이라고 함)하여 실내에 투입한다. 이를 위하여 실내기에서 응축 및 증발을 모두 수행하게 하는 것이다.

그러나, 이러한 구성 및 작용을 갖는 히트펌프를 이용한 종래 항온항습기는 다음과 같은 단점이 있어 개선이 필요하다.

종래 히트펌프를 이용한 항온항습기는 각 운전모드에서 2개의 열교환기와 압축기를 연결하여 냉매 순환 경로를 만들어 주는 데, 이 것은 각 운전모드에서 3개의 열교 환기 중 1개의 열교환기가 냉매순환사이클에서 일시적으로 배제됨을 의미한다. 즉, 냉방운전시에는 실내기의 증발기와 실외기의 응축기가 냉매순환사이클에 연결되고 실내기의 재열응축기는 배제된다. 또한, 난방운전시에는 실내기의 증발기와 실외기의 응축기가 냉매순환사이클에 연결되고 실내기의 재열응축기는 배제되거나, 실내기의 재열응축기와 실외기의 응축기가 냉매순환사이클에 연결되고 실내기의 증발기가 배제된다. 또한, 제습운전시에는 실내기의 증발기와 재열응축기만 사용되고 실외기의 응축기는 배제된다.

이 처럼 3개의 열교환기가 서로 연결된 상태에서 각 운전모드에서 사용되는 열교환기가 교체되고 사용되지 않는 열교환기가 냉매순환사이클로 부터 일시 배제될 경우, 각 운전모드의 냉매순환사이클에 이용되는 냉매량이 일정하지 않아 히트펌프의 효율이 크게 떨어진다. 이 것은 각 운전모드에서 냉매순환사이클로 부터 배제되는 열교환기에 냉매가 잔류하게 되고, 배제되는 열교환기마다 그 잔류량이 일정하지 않기 때문이다. 특히 제습운전에서 냉방운전이나 난방운전으로 절환되는 과정에서, 증발기의 냉기에 의하여 응축이 매우 활발하게 일어난 재열응축기 내의 냉매가 냉방운전 또는 난방운전의 냉매순환사이클에 유입되지 못하고 재열응축기에 잔류하게 되면, 냉방운전 또는 난방운전시 냉매의 부족현상을 초래하여 냉방효율 또는 난방효율을 크게 떨어 뜨리고 전력소모를 키우는 요인이 된다.

본 출원 발명의 발명자는 이러한 문제점을 해결하는 발명을 특허출원 10-2006-63211호로 출원하여 특허결정 받았다. 그러나, 10-2006-63211호 발명은 1개의 압축기에 2개의 냉매 순환회로를 연결하여 4개의 열교환기에 냉매를 동시에 순환시켜야 하므로, 필연적으로 대용량의 압축기를 사용하여야 하고, 이로 인하여, 낮은 정도의 냉방 운전 또는 난방 운전이 필요한 경우에도 대용량의 압축기를 가동하게 되어 전력 소모가 많고 소음이 커지는 단점이 있다. 본 발명은 10-2006-63211호 발명의 이러한 단점을 개선한 것이다.

따라서, 본 발명은 이중 냉매순환회로를 이용하여 냉방, 난방 및 재열 제습을 하면서도 전력소모 및 소음 발생을 최소화 할 수 있는 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하고자 하는 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기는 제1압축기->제1실외기의 제1열교환기->제1열교환기용 팽창밸브 및 바이패스용 제1체크밸브->제3열교환기용 팽창밸브 및 바이패스용 제3체크밸브->실내기의 제3열교환기->압축기 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제1냉매순환회로; 제2압축기->제2실외기의 제2열교환기->제2열교환기용 팽창밸브 및 바이패스용 제2체크밸브->제4열교환기용 팽창밸브 및 바이패스용 제4체크밸브->실내기의 제4열교환기->압축기 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제2냉매순환회로; 및 상기 제1열교환기, 제3열교환기, 제1압축기 사이와 상기 제2열교환기, 제4열교환기, 제2압축기 사이의 냉매 흐름 방향을 제어할 수 있는 방향제어밸브를 구비하여, 냉방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기->제1실외기의 제1열교환기->바이패스용 제1체크밸브->제3열교환기용 팽창밸브->실내기의 제3열교환기->제1압축기 순으로 순환시키거나, 제1냉매순환회로의 냉방운전과 동시에 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기->제2실외기의 제2열교환기->바이패스용 제2체크밸브->제4열교환기용 팽창밸브->실내기의 제4열교환기->제2압축기 순으로 순환시키고, 난방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기->실내기의 제3열교환기->바이패스용 제3체크밸브->제1열교환기용 팽창밸브->제1실외기의 제1열교환기->제1압축기 순으로 순환시키거나, 제1냉매순환회로의 난방운전과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기->실내기의 제4열교환기->바이패스용 제4체크밸브->제2열교환기용 팽창밸브->제2실외기의 제2열교환기->제2압축기 순으로 순환시키며, 제습시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기->제1실외기의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브->제3열교환기용 팽창밸브->실내기의 제3열교환기->압축기 순으로 순환시킴과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기->실내기의 제4열교환기->바이패스용 제4체크밸브->제2열교환기용 팽창밸브->실외기의 제2열교환기->압축기 순으로 순환시킴을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 구성도를, 도 2는 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 냉방운전시 냉매 흐름도를, 도 3은 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 난방운전시 냉매 흐름도를, 도 4는 본 발명에 따른 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기의 제습운전시 냉매 흐름도를 각각 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 항온항습기는 실내기(17)와 2개의 실외기(11, 13)로 나누어 지고, 실내기(17)에 2개의 열교환기(HE3, HE4)가 배치되며, 2개의 실외기(11, 13)에 각각 1개의 열교환기(HE1, HE2)가 배치된다. 실내기(17)의 배기측에는 송풍기(19)가 마련된다.

상기 2개의 실외기(11, 13)에는 냉각팬(15a, 15b)이 각각 1개씩 마련되어 실외기(11, 13)에 마련된 열교환기(HE1, HE2)의 냉각을 돕는다.

압축기(CO1, CO2), 액분리기(AC1, AC2), 사방밸브(S1, S2) 등의 다른 부품은 도 1에 도시된 바와 같이 실내기(17)나 실외기(11, 13) 외부에 설치될 수도 있고, 실내기(17) 또는 실외기(11, 13) 중의 어느 하나에 실장될 수도 있다. 여기에서 액분리기(AC1, AC2)는 압축기(CO1, CO2)에 회수되는 저압 가스 냉매 중에 썩인 액냉매를 분리하는 데 사용된다. 액분리기(AC1, AC2)의 출력은 필터드라이더(F1, F2)를 더 통과시켜 수분등을 제거하는 것이 바람직하다.

상기 압축기(CO1, CO2), 냉각팬(15a, 15b), 송풍기(19) 및 사방밸브(S1, S2) 등의 제어는 통상의 항온항습기용 핫가스 콘트롤러(편의상 도면에는 도시하지 않았음)에 의하여 수행된다. 상기 압축기(CO1, CO2)의 고압관(1a, 1b)에는 고압스위치(P2, P4)를 구비하여 압축기(CO1, CO2))의 고압관(1a, 1b) 압력이 설정 압력 이상이 되면 상기 냉각팬(15a, 15b) 속도를 가속시키는데 사용할 수 있고, 상기 압축기(CO1, CO2)의 고압관 및 저압관에는 고압관(1a, 1b) 및 저압관(9a, 9b)의 압력을 상기 핫가스 콘트롤러에 전압 신호로 출력하는 고저압스위치(P1, P3)를 구비하고, 상기 핫가스 콘트롤러는 압축기(CO1, CO2)의 고압관 압력이 설정치 이상으로 올라가거나, 압축기(CO1, CO2)의 저압관 압력이 설정치 이하로 내려갈 경우 상기 압축기(CO1, CO2)의 전원을 오프시키게 구성할 수 있다. 또한, 상기 압축기(CO1, CO2)의 고압관(1a, 1b) 및 저압관(9a, 9b)에는 육안으로 고압관 및 저압관의 압력을 확인할 수 있는 고압게이지(G1, G3) 및 저압게이지(G2, G4)를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징은 서로 분리되어 독립적으로 제어되는 송풍기(15a, 15b)를 갖는 제1실외기(11) 및 제2실외기(13)에 각각 제1열교환기(HE1) 및 제2열교환기(HE2)를 설치하고, 실내기(17)에는 제3열교환기(HE3) 및 제4열교환기(HE4)의 2개의 열교환기를 설치하며, 이들 열교환기(HE1, HE2, HE3, HE4)에 2개의 압축기(CO1, CO2)를 연결하여 이중의 냉매순환회로를 구성한 데 있다. 이들 이중의 냉매순환회로는 항온 제습 운전(재열이 이루어지는 제습 운전)에는 모두 운전되어야 하지만, 냉방운전 및 난방운전시에는 1개의 냉매순환회로를 선택하여 운전하거나 2개의 냉매순환회로를 동시에 운전할 수 있다. 이렇게 함으로써, 소형의 압축기를 사용할 수 있고, 절전이 가능하며, 소음을 줄일 수 있다. 또한, 2개의 냉매순환회로가 서로 독립적으로 분리되어 있으므로, 모든 운전모드(냉방운전, 난방운전 및 제습운전)에서 냉매순환회로에 포함된 냉매량이 항상 일정하게 유지되어 냉동효율을 개선한다.

본 발명의 다른 특징은 제습 운전시 응축 잠열 및 증발 잠열간의 열균형을 이뤄 냉동효율을 개선하기 위하여 실외기를 제1실외기(11) 및 제2실외기(13)로 분할하고 각 실외기에 독립적으로 제어되는 송풍기(15a, 15b)를 구비한 점에 있다.

상기 제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)와 실내기(17)의 제3열교환기(HE3)는 배관(5a)에 의하여 연결되고 이 배관(5a)에는 제1열교환기(HE1)측으로 흐르는 냉매를 팽창시키고 반대방향의 냉매를 차단하는 제1열교환기용 팽창밸브(E1) 및 상기 제1열교환기용 팽창밸브(E1)와 병렬로 연결되어 상기 제1열교환기(HE1)로부터 토출된 냉매를 상기 제3열교환기(HE3)측으로 바이패스 시키는 바이패스용 제1체크밸브(C1)가 설치된다. 또한, 상기 제1열교환기(HE1)와 제3열교환기(HE3)를 연결하는 배관(5a)에는 제3열교환기(HE3)측으로 흐르는 냉매를 팽창시키고 반대방향의 냉매를 차단하는 제3열교환기용 팽창밸브(E3) 및 상기 제3열교환기용 팽창밸브(E3)와 병렬로 연결되어 상기 제3열교환기(HE3)로부터 토출된 냉매를 제1열교환기(HE1)측으로 바이패스 시키는 제3체크밸브(C3)가 설치된다. 또한, 상기 제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)와 실내기(17)의 제4열교환기(HE4)는 배관(5b)에 의하여 연결되고 이 배관(5b)에는 제2열교환기(HE2)측으로 흐르는 냉매를 팽창시키고 반대방향의 냉매를 차단하는 제2열교환기용 팽창밸브(E2) 및 상기 제2열교환기용 팽창밸브(E2)와 병렬로 연결되어 상기 제2열교환기(HE2)로부터 토출된 냉매를 상기 제4열교환기(HE4)측으로 바이패스 시키는 바이패스용 제2체크밸브(C2)가 설치된다. 또한, 상기 제2열교환기(HE2)와 제4열교환기(HE4)를 연결하는 배관(5b)에는 제4열교환기(HE4)측으로 흐르는 냉매를 팽창시키고 반대방향의 냉매를 차단하는 제4열교환기용 팽창밸브(E4) 및 상기 제4열교환기용 팽창밸브(E4)와 병렬로 연결되어 상기 제4열교환기(HE4)로부터 토출된 냉매를 제2열교환기(HE2)측으로 바이패스 시키는 제4체크밸브(C4)가 설치된다.

상기 제1열교환기(HE1), 제3열교환기(HE3) 및 제1압축기(CO1) 사이와 제2열교환기(HE2), 제4열교환기(HE4) 및 제2압축기(CO2) 사이에는 열교환기(HE1, HE2, HE3, HE4)와 압축기(CO1, CO2)사이의 냉매 흐름 방향을 제어할 수 있는 방향제어밸브(S1, S2)가 설치된다. 상기 방향제어밸브로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 사방밸브(S1, S2)를 사용하는 것이 구성을 단순하게 할 뿐만 아니라, 고장이 적고, 제어의 확실성을 보장하여 바람직하다. 이 때, 제1사방밸브(S1)의 제1포트(a)는 상기 제1열교환기(HE1)에, 제2포트(b)는 상기 제1압축기(CO1)의 저압관(9a)에, 제3포트(c)는 상기 제3열교환기(HE3)에, 제4포트(d)는 제1압축기(CO1)의 고압관(1a)에 연결한다. 또한, 제2사방밸브(S2)의 제1포트(a)는 상기 제2열교환기(HE2)에, 제2포트(b)는 상기 제2압축기(CO2)의 저압관(9b)에, 제3포트(c)는 상기 제4열교환기(HE4)에, 제4포트(d)는 제2압축기(CO2)의 고압관(1b)에 연결한다.

이렇게 함으로써, 제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->제1열교환기용 팽창밸브(E1) 및 바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3) 및 바이패스용 제3체크밸브(C3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제1냉매순환회로와, 제2압축기(CO2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2열교환기용 팽창밸브(E2) 및 바이패스용 제2체크밸브(C2)->제4열교환기용 팽창밸브(E4) 및 바이패스용 제4체크밸브(C4)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->제2압축기(CO2) 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제2냉매순환회로가 형성된다.

본 발명에 따른 항온항습기는 상술한 이중의 냉매순환회로에 의하여 다음과 같이 냉방, 난방 및 제습 운전을 수행하게 된다.

도 2를 참조하면, 냉방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1사방밸브(S1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1사방밸브(S1)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시키거나, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->제2사방밸브(S2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->바이패스용 제2체크밸브(C2)->제4열교환기용 팽창밸브(E4)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->제2사방밸브(S2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시켜, 실외기(11, 13)의 제1열교환기(HE2) 또는 제2열교환기(HE2)에서 응축이 일어나고, 실내기(17)의 제3열교환기(HE3) 또는 제4열교환기(HE4)에서 증발이 일어나게 한다. 이 때, 제1냉매순환회로에서는 제1사방밸브(S1)의 제1포트(a)가 제4포트(d)에, 제2포트(b)가 제3포트(c)에 각각 연결되고, 제2냉매순환회로에서는 제2사방밸브(S2)의 제1포트(a)가 제4포트(d)에, 제2포트(b)가 제3포트(c)에 각각 연결된다. 제1냉매순회회로와 제2냉매순환회로는 선택적으로 위와 같은 냉방 운전을 할 수 있으며, 동시에 할 수도 있다. 비교적 덜 더운 날씨에는 2개의 냉매순환회로중 1개를 사용하게 되며 매우 더운 날씨에는 2개냉매순환회로를 모두 가동하게 된다. 이렇게 함으로써, 저용량의 압축기를 사용할 수 있게 되고, 전력 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 항온항습기의 소음을 줄일 수 있게 된다.

도 3을 참조하면, 난방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1사방밸브(S1)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->바이패스용 제3체크밸브(C3)->제1열교환기용 팽창밸브(E1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->제1사방밸브(S1)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시키거나, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->제2사방밸브(S2)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->바이패스용 제4체크밸브(C4)->제2열교환기용 팽창밸브(E2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2사방밸브(S2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시켜, 실내기(17)의 제3열교환기(HE3) 또는 제4열교환기(HE4)에서 응축이 일어나고, 실외기(33)의 제1열교환기(HE2) 또는 제2열교환기(HE2)에서 증발이 일어나게 한다. 이 때, 제1냉매순환회로에서는 상기 제1사방밸브(S1)의 제1포트(a)가 제2포트(b)에, 제3포트(c)가 제4포트(d)에 각각 연결되고, 제1냉매순환회로에서는 제2사방밸브(S2)의 제1포트(a)가 제2포트(b)에, 제3포트(c)가 제4포트(d)에 각각 연결된다. 제1냉매순회회로와 제2냉매순환회로는 선택적으로 위와 같은 난방 운전을 할 수 있으며, 동시에 할 수도 있다. 비교적 덜 추운 날씨에는 2개의 냉매순환회로중 1개를 사용하게 되며 매우 추운 날씨에는 2개냉매순환회로를 모두 가동하게 된다. 이렇게 함으로써, 저용량의 압축기를 사용할 수 있게 되고, 전력 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 항온항습기의 소음을 줄일 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 제습시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1사방밸브(S1)->제1실외기의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시켜 제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)에서 응축이 일어나고 실내기(17)의 제3열교환기(HE3)에서 증발이 일어나게 함과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->제2사방밸브(S2)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->바이패스용 제4체크밸브(C4)->제2열교환기용 팽창밸브(E2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2사방밸브(S2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시켜 실내기(17)의 제4열교 환기(HE4)에서 응축이 일어나고 제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)에서 증발이 일어나게 한다. 이 때, 제1냉매순환회로에서는 상기 제1사방밸브(S1)의 제1포트(a)가 제4포트(d)에, 상기 제2포트(b)가 상기 제3포트(c)에 각각 연결하고, 제2냉매순환회로에서는 상기 제2사방밸브(S2)의 제1포트(a)가 제2포트(b)에, 제3포트(c)가 제4포트(d)에 각각 연결된다. 제습운전시에는 실내공기가 증발 작용을 하는 제3열교환기(HE3)를 통과하면서 제습이 되고, 제4열교환기(HE4)를 통과하면서 재열이 되어 실내에 토출된다.

상기 제1실외기(11)의 송풍기(15a)의 풍속은 제2실외기(13)의 풍속보다 약 4배 정도 빠르게 회전시킨다. 실내기에서 응축이 일어나는 제4열교환기(HE4)와 증발이 일어나는 제3열교환기(HE3)에 동일한 풍속이 가해지면, 제4열교환기(HE4)에 연결되어 증발이 일어나는 제2열교환기(HE2)에는 제4열교환기(HE4)보다 1/2정도의 풍속이 가해져야 열평형이 유지되고, 제3열교환기(HE3)에 연결되어 응축이 일어나는 제1열교환기(HE1)에는 제3열교환기(HE3)보다 2배의 풍속이 가해져야 열평형이 유지되기 때문이다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 운전 모드를 절환하는 경우에도 순환 냉매량의 변화 없이 히트 펌프에 의한 냉방, 난방 및 재열 제습을 효율적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 이중 냉매순환회로를 구성하면서도 저용량의 압축기를 사용 할 수 있고, 전력소모 및 소음 발생을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->제1열교환기용 팽창밸브(E1) 및 바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3) 및 바이패스용 제3체크밸브(C3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제1냉매순환회로; 제2압축기(CO2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2열교환기용 팽창밸브(E2) 및 바이패스용 제2체크밸브(C2)->제4열교환기용 팽창밸브(E4) 및 바이패스용 제4체크밸브(C4)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->제2압축기(CO2) 순 또는 그 역순으로 냉매를 순환시키는 제2냉매순환회로; 및 상기 제1열교환기(HE1), 제3열교환기(HE2), 제1압축기(CO1) 사이와 상기 제2열교환기(HE2), 제4열교환기(HE4), 제2압축기(CO2) 사이의 냉매 흐름 방향을 제어할 수 있는 방향제어밸브를 구비하여,

냉방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시키거나, 제1냉매순환회로의 냉방운전과 동시에 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->바이패스용 제2체크밸브(C2)->제4열교환기용 팽창밸브(E4)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시키고,

난방시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->바이패스용 제3체크밸브(C3)->제1열교환기용 팽창밸브(E1)->제1실외기의 제1열교환기(HE1)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시키거나, 제1냉매순환회로의 난방운전과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->바이패스용 제4체크밸브(C4)->제2열교환기용 팽창밸브(E2)->제2실외기(13)의 제2열교환기(HE2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시키며,

제습시에는 상기 제1냉매순환회로에서 냉매를 제1압축기(CO1)->제1실외기(11)의 제1열교환기(HE1)->바이패스용 제1체크밸브(C1)->제3열교환기용 팽창밸브(E3)->실내기(17)의 제3열교환기(HE3)->제1압축기(CO1) 순으로 순환시킴과 동시에, 상기 제2냉매순환회로에서 냉매를 제2압축기(CO2)->실내기(17)의 제4열교환기(HE4)->바이패스용 제4체크밸브(C4)->제2열교환기용 팽창밸브(E2)->실외기의 제2열교환기(HE2)->제2압축기(CO2) 순으로 순환시킴을 특징으로 하는 절전형 이중 회로 히트 펌프 항온항습기.