KR100921208B1 - 주택 보급용 일체형 지열히트펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매를 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달하는 지열을 이용한 히트펌프에 관한 것으로, 상세하게는 지열수와 냉온수 순환을 위한 각 펌프를 히트펌프가 내장된 하우징에 함께 내장시켜 설치를 용이하게 하고, 별도의 기계실이 마련될 필요가 없으며,

에어컨이나 보일러의 운전시 초기에 사용자가 원하는 설정 온도의 냉온수 및 냉난방이 이루어질 수 있도록 한 주택 보급용 일체형 지열히트펌프에 관한 것이다.

이를 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 주택 보급용 일체형 지열히트펌프는 지열파트부, 부하파트부 및 중계파트부로 이루어진 히트유닛이 하우징에 내장되어 있고, 상기 지열파트부를 위한 지열순환펌프와 상기 부하파트부를 위한 냉온수순환펌프가 상기 하우징에 함께 내장되고,

지열순환펌프와 냉온수순환펌프를 먼저 가동시키고 나서 이후에 제어반에 포함된 딜레이 타이머부를 통해 중계파트부를 가동시키는 것을 특징으로 한다.

지열, 히트펌프, 열교환, 히트유닛, 순환펌프, 제어반, 컨트롤러, 주택, 가정

Description

주택 보급용 일체형 지열히트펌프{GEOTHERMAL HEAT PUMP}

본 발명은 냉매를 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달하는 지열을 이용한 히트펌프에 관한 것으로, 상세하게는 지열수와 냉온수 순환을 위한 각 펌프를 히트펌프가 내장된 하우징에 함께 내장시켜 설치를 용이하게 하고, 별도의 기계실이 마련될 필요가 없으며,

에어컨이나 보일러의 운전시 초기에 사용자가 원하는 설정 온도의 냉온수 및 냉난방이 이루어질 수 있도록 한 주택 보급용 일체형 지열히트펌프에 관한 것이다.

공해를 발생시키지 않으면서 화석연료의 연소에 의한 냉난방 효과와 거의 동등한 수준의 에너지를 얻을 수 있도록 냉매의 압축, 증발, 응축의 순환 과정에서 발생 및 회수되는 열을 이용하여 냉난방 및 냉온수 시스템을 사용할 수 있게 하는 지열히트펌프에 관한 기술인 본 발명에 따른 지열히트펌프는

본 출원인의 특허등록 제10-0506488호(2005.07.28.자 등록) 『지열을 이용한 히트펌프시스템 및 그 제어장치』에 사용되는 히트펌프와 연결되는 것으로 본 명세 서에서 상세히 설명되지 않는 기술적 사상은 특허등록 제10-0506488호에 개시되어 있다.

대한민국 공개특허 제2000-63299호(이하에서는 '선행기술 1'이라 함) 『냉난방 열교환 시스템은 지열을 이용한 냉난방 열교환 시스템』은 대지 내에 포함된 지열과 지하수 또는 개방된 수역에 존재하는 일정한 온도의 지열을 순환시키는 지열교환기와; 상기 지열교환기에 의해 지상으로 끌어올려진 지열을 순환시키는 냉방사이클 및 난방사이클과; 상기 난방사이클과 연설되어 실내의 온수를 가열하는 실내용 온수사이클을 포함하여 이루어진다.

또한, 대한민국 공개특허 제2004-106826호(이하에서는 '선행기술 2'라 함) 『지열 및 폐열을 이용한 히트펌프시스템』은 폐열을 갖는 생활배수를 저장하는 폐수조로부터 폐열회수 열교환기를 통하여 회수한 폐열을 급탕용 히트펌프의 증발기에서 열원으로 사용하고 히트펌프의 컴프레셔에서 온열을 생산하여 급탕을 공급하게 한 폐열 회수부와; 지중에 매설된 다수개의 지열교환 파이프를 구비하여 난방시 이 지열교환 파이프로부터의 지열을 냉난방용 히트펌프 증발기의 열원으로 사용하고 히트펌프의 컴프레셔에서 생산한 온수를 공급하게 하며, 냉방시 냉난방용 히트펌프에서 발생되는 컴프레셔의 배열을 이 지열교환 파이프를 통하여 지중으로 배출하게 한 지열 교환부와; 상기 폐열 회수부의 급탕용 히트펌프 증발기의 입구측 및 상기 지열 교환부의 냉난방용 히트펌프 증발기의 입구측에 연결된 제1삼방밸브와; 상기 폐열 회수부의 급탕용 히트펌프 증발기의 출구측 및 상기 지열 교환부의 냉난 방 히트펌프 증발기의 출구측에 연결된 제2삼방밸브;를 구비하여 상기 지열 교환부의 지열교환 파이프로부터의 지열 또는 냉난방 히트펌프 컴프레셔로부터의 배열을 상기 제1 및 제2 삼방밸브들을 통해 상기 폐열회수부의 급탕용 히트펌프 증발기의 열원으로 더 사용하게 하여 안정된 온도의 급탕을 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 구성이다.

상기 선행기술 1 및 2는 지열순환펌프와 냉온수순환펌프가 지열히트펌프와는 별개로 설치되어 있어 이를 시공하는 데에 어려움이 있고, 또 별도의 기계실을 마련하야 하는 등의 문제점이 있었다.

또한 지열히트펌프에 대한 조작 또는 운전이 복잡하고, 보일러나 에어컨 사용시 바로 사용자가 원하는 설정 온도의 냉난방이나 냉온수가 공급되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 지열히트펌프가 내장된 하우징에 지열순환펌프와 냉온수순환펌프를 함께 내장시켜 설치를 용이하게 하고, 원터치 스냅 방식의 록킹수단을 통해 도어의 잠금 및 해제가 간편한 주택 보급용 일체형 지열히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 냉난방 및 냉온수시스템 운전시 지열순환펌프와 냉온수순환펌프를 먼저 가동시키고, 딜레이 타이머부를 통해 일정 시간이 지나면 중계파트부를 가동시켜 열교환이 이루어지도록 한 주택 보급용 일체형 지열히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 제어반에 대한 원격 제어용 조작컨트롤러를 구비하여 실내에서 간편하게 조작할 수 있도록 한 주택 보급용 일체형 지열히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 순환하는 지열수 및 냉온수에 대한 각각의 스트레이너(strainer)를 배열하여 이물질을 제거하여 열교환 성능을 향상시킨 주택 보급용 일체형 지열히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 주택 보급용 일체형 지열히트펌프는,

수납부를 갖고 단열을 위한 이중관 형태로 이루어진 몸체, 그리고 상기 몸체에 대한 도어를 포함하는 하우징;

중심에 삽입공과 상기 삽입공 주변에 배열된 탄성편을 갖고 상기 몸체에 구비되는 장착부재, 그리고

나선부와 비나선부를 갖고 상기 도어에 끼워져 상기 나선부가 상기 장착부재의 탄성편에 걸려 고정되는 볼트를 포함하여 상기 도어의 잠금 및 해제를 위한 록킹수단;
지열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 지열교환기와,

상기 하우징의 수납부에 내장되는 제1열교환기, 상기 제1열교환기에 연결되는 제1내부연결라인, 상기 하우징의 외부로 노출되는 것으로 상기 제1내부연결라인과 커플링에 의해서 결합되고 상기 지열교환기와 연결되는 제1외부연결라인으로 이루어진 지열파트부,

상기 하우징의 수납부에 내장되는 제2열교환기, 상기 제2열교환기에 연결되는 제2내부연결라인, 상기 제2내부연결라인과 커플링에 의해서 연결되고 상기 하우징의 외부로 노출되는 제2외부연결라인으로 이루어진 부하파트부,

상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 위한 중계파트부와,
상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 제1내부연결라인에 배열되는 것으로 지열수 순환을 위한 지열순환펌프와, 그리고
상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 제2내부연결라인에 배열되는 것으로 냉온수순환을 위한 냉온수순환펌프를 포함하는 히트유닛; 및

상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 히트유닛의 제어를 담당하는 제어반;

을 포함하여 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

삭제

삭제

여기서, 상기 히트유닛의 중계파트부는 컴프레셔, 상기 컴프레셔 입출구와 연결되고 상기 제1 및 제2열교환기와 연결된 4방변(4-way V/V), 그리고 상기 제1 및 제2 열교환기와 연결되고 압축된 냉매의 압력 및 온도를 낮추기 위한 팽창밸브로 이루어지고

상기 제어반은 상기 지열순환펌프와 상기 냉온수순환펌프가 가동된 이후에 상기 중계파트부의 가동 타이밍을 조절하는 딜레이 타이머부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 실내에 설치되고 상기 제어반에 대한 원격 제어용 조작컨트롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제1내부연결라인 및 상기 제2내부연결라인 각각에 스트레이너(strainer)가 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 주택 보급용 일체형 지열히트펌프는,

지열히트펌프가 내장된 하우징에 지열순환펌프와 냉온수순환펌프를 함께 내장시켜 별도의 기계실 마련없이 설치가 용이하고,

또 냉난방 및 냉온수시스템 운전시 지열순환펌프와 냉온수순환펌프를 먼저 가동시키고, 딜레이 타이머부를 통해 일정 시간이 지나면 중계파트부를 가동시켜 열교환이 이루어지도록 하여 바로 사용자가 원하는 설정 온도의 냉난방 및 냉온수를 공급할 수 있으며,

또 제어반에 대한 원격 제어용 조작컨트롤러를 구비하여 실내에서 간편하게 조작할 수 있고,

또 순환하는 지열수 및 냉온수에 대한 각각의 스트레이너(strainer)를 배열하여 이물질을 제거하여 열교환 성능을 향상시키며,

또 하우징의 도어에 대한 원터치 스냅방식의 록킹수단을 마련하여 도어의 잠금 및 해제가 간편한 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 지열히트펌프 시스템을 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 히트펌프 내부 구성도이며, 도 3은 도 1의 히트펌프가 내장되는 하우징 및 이의 도어를 위한 록킹수단을 나타낸 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 록킹수단 작동 상태도이다.

도 1에서와 같이 본 발명에 따른 지열히트펌프가 사용되는 시스템은,

냉매를 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달하는 다수개의 히트펌프(30);

지열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 지열교환기(10);

상기 히트펌프(30)와 상기 지열교환기(10)를 연결하는 파이프 내의 냉매를 원활하게 유통시키는 지열순환펌프(400) 등을 하나의 시스템으로 구성한 N개의 히트유닛; 및

상기 유닛에는 각 유닛을 유닛별로 제어할 수 있고, 내부에 에너지 소모량 및 에너지 비용을 측정할 수 있는 측정기가 설치된 N 개의 제어반(300);

을 포함하여 이루어지고,

여기서 상기 측정기에 나타난 것을 외부로 전시할 수 있는 엘씨디와, 상기 제어반(300)을 중앙에서 제어하는 메인컴퓨터가 더 구비될 수 있다.

상기 히트펌프(30)는 응축기, 컴프레셔, 팽창밸브 등으로 구성되어 있고, 지열수가 지열교환기(10)를 통해 지열을 흡수하여 히트펌프(30)로 유입되면 히트펌프(30)에서 냉매가 흡수한 지열을 열원으로 하여 상기 히트펌프(30)와 연결되어 있는 냉난방부(70)를 통해 냉난방 기능, 급탕기능 및 침출수 처리공정의 가온용으로 활용한다.

상기 히트펌프에 대한 구성은 후에 상술하기로 한다.

상기 지열교환기(10)는 쓰레기 매립장 혹은 지중에 설치되며, 상기 지열교환기(10)는 지열수의 유통경로가 되는 파이프가 지중에 매설되어 있는 것으로서 그 형태는 코일형태, U자형 등 다양한 형태로 제작될 수 있으며 설치방식도 쓰레기 매 립장에 수직 또는 수평하게 설치할 수 있다.

상기 지열순환펌프(400)는 히트펌프(30)와 지열교환기(10)를 연결하는 파이프 내의 지열수 흐름을 원활하게 한다.

쓰레기 매립장의 바닥지면은 평균온도가 15℃정도이나 그 상부는 쓰레기의 분해열로 평균온도가 25℃ 이상이어서 파이프 내에 있는 5℃~10℃의 지열수는 지열교환기를 통과하면서 지열을 흡수하여 20℃~25℃의 지열수로 되어 지열순환펌프를 통해 열교환기로 들어가고, 상기 지열수는 컴프레셔를 거치면서 쓰레기 매립장에서 취출한 고온의 온도를 전달하고, 팽창밸브를 거치게 된다. 상기 팽창밸브는 쓰로틀 밸브 또는 모세관이 사용될 수 있다.

쓰레기 매립장은 쓰레기의 분해과정에서 발생하는 열로 인하여 지중열이 평균 25℃ 이상에 달한다. 이는 보통 지중열이 평균 15℃인 것에 비하면 상당히 높은 온도로서, 지열시스템은 지중과 파이프내의 냉매와의 열교환 방식에 의해 에너지를 얻는 방식이므로 온도차가 클수록 효율은 커진다.

또한, 쓰레기 매립장은 지열교환기를 지하 깊이 매설할 필요가 없고 천공과정 없이도 지열교환기의 설치가 가능하므로 초기 설치투자비가 획기적으로 감소하므로 경제적이다.

본 발명에서는 유닛을 다수 개를 설치하여 각각의 유닛이 냉난방부(70)에 필 요한 열원을 모두 각각 제공할 수도 있지만, 냉난방부(70)의 급탕기능과 냉난방기능을 분리하여 각각의 히트펌프가 이를 전담하게 할 수도 있으며, 또한 침출수 처리공정의 가온을 전담하게 할 수도 있다.

상기 냉난방부(70)는 냉매의 순환을 원활히 하기 위한 순환펌프, 실내 냉난방을 위한 순환펌프, 실내 냉난방을 위한 냉온수탱크, 샤워 및 온수제공을 위한 급탕탱크 등으로 구성할 수 있다.

일반적으로 수요자가 원하는 냉동톤을 얻기 위하여 대개 여러 개의 히트펌프를 사용하는 것이 일반적인바, 종래에는 여러 개의 히트펌프시스템을 하나로 보고 지열순환펌프를 하나 설치하고, 시스템을 컨트롤러 하나로 제어하였지만, 본 발명에서는 다수개의 히트펌프(30); 지열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 지열교환기(10); 상기 히트펌프(30)와 상기 지열교환기(10)를 연결하는 파이프 내의 지열수를 원활하게 유통시키는 지열순환펌프(400) 등을 하나의 시스템으로 구성한 N개의 히트유닛으로 구성하였다.

또한, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 상기 히트유닛을 제어할 수 있는 제어반(300)을 유닛마다 설치를 하는데, 상기와 같이 각 유닛별로 제어반(300)을 설치함으로서 부하에 따른 장비의 순차 및 댓수를 제어할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프(30)는

하우징(100);

제1열교환기(211), 상기 제1열교환기(211)에 연결되고 상기 하우징(100) 외부로 노출된 제1내부연결라인(212), 상기 제1내부연결라인(212)과 커플링(C)에 의해서 연결되고 지열교환기(10)와 연결된 제1외부연결라인(213)으로 이루어진 지열파트부(210),

제2열교환기(221), 상기 제2열교환기(221)에 연결되고 상기 하우징(100) 외부로 노출된 제2내부연결라인(222), 상기 제2내부연결라인(222)과 커플링(C)에 의해서 연결되고 냉난방 및 냉온수시스템(70)과 연결된 제2외부연결라인(223)으로 이루어진 부하파트부(220),

상기 제1열교환기(211)와 상기 제2열교환기(221)를 위한 중계파트부(230)를 포함하고 상기 하우징(100)에 내장되는 히트유닛(200); 및

상기 하우징(100)에 내장되고 상기 히트유닛(200)의 제어를 담당하는 제어반(300);

을 포함하여 이루어지는데,

이때, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1내부연결라인(212)에 배열되어 상기 하우징(100)의 수납부(111)에 내장되는 지열순환펌프(400)가 구비되고, 또 상기 제2내부연결라인(222)에 배열되어 상기 하우징(100)의 수납부(111)에 내장되는 냉온수순환펌프(500)가 구비된다.

그리고 상기 히트유닛(200)의 중계파트부(230)는
고온고압의 냉매가스를 토출하게 되는 컴프레셔(231),
상기 컴프레셔(231) 입출구와 연결되고 상기 제1 및 제2 열교환기(211, 221)와 연결된 4방변(232: 4-way V/V), 그리고
상기 제1 및 제2 열교환기(211, 221)와 연결되고 상기 컴프레셔(231)에 의해서 압축된 냉매의 압력 및 온도를 낮추기 위한 팽창밸브(233)로 이루어진다.

상기 제어반(300)은 상기 지열순환펌프(400)와 상기 냉온수순환펌프(500)가 가동된 이후에 상기 중계파트부(230)의 가동 타이밍을 조절하는 딜레이 타이머부(310)를 포함한다.
사용자의 조작에 의해 히트펌프(30) 가동시 지열순환펌프(400)는 가동되고, 이로 인해 지열교환기(10)에서는 지열을 흡수하게 되며, 지열을 흡수한 지열수는 제1내부 및 외부 연결라인(212, 213)을 통해 제1열교환기(211)를 거쳐 순환하게 되고,
또 냉온수순환펌프(500) 또한 가동되어 냉난방부(70)와 연결된 제2내부 및 외부 연결라인(222, 223)을 통해 제2열교환기(221)를 거쳐 순환하게 된 상태에서,
상기 딜레이 타이머부(310)에 의해서 설정 시간이 지나면 중계파트부(230)의 각 장치(컴프레셔, 4방변, 팽창밸브)가 작동하게 되어 제1 및 제2 열교환기(211, 221)에서 열교환이 이루어져 사용자가 원하는 적정 온도의 냉난방 및 냉온수의 공급이 가능하게 된다.

또 실내에 설치되고 상기 제어반(300)에 대한 원격 제어용 조작컨트롤러(600)가 구비되고,

상기 제1내부연결라인(212) 및 상기 제2내부연결라인(222) 각각에 스트레이너(700 : strainer)가 배열되어 있다.

상기 제1,2내부연결라인(212, 222)은 동관을 사용하고, 상기 제1,2외부연결라인(213, 223)은 PE(polyethylene)관을 사용하며, 동관과 PE관의 결합은 커플링(C)에 의해서 이루어지게 되고, 상기 PE관에는 별도의 열선을 설치할 수 있다.

상기 지열순환펌프(400)와 상기 냉온수순환펌프(500)에 의해서 순환하는 지열수 및 냉온수는 상기 스트레이너(700)를 통해 이물질이 제거됨으로써 열교환 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

또 상기 스트레이너(700)는 40메쉬 미만의 메쉬망을 선택 적용하여 불순물을 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 조작컨트롤러(600)는 실내의 벽면 등에 설치되는 것으로, 각종 작동 정보를 표시하는 디스플레이부와, 각종 조작버튼 등이 배열될 수 있고, 실내에서 간단한 조작으로 원격에 위치한 상기 제어반(300)으로 조작 신호를 전달하여 제어반(300)으로 하여금 상기 히트유닛(200)의 제어를 담당하게 한다.

예를 들어, 각종 조작버튼으로는 가동 및 정지 버튼, 온도 세팅 버튼, 계절 전환 버튼 등이 구비될 수 있고, 이러한 버튼에 의해서 제어반은 가동 및 정지, 온도 조절, 온도에 의한 가동정지, 계절전환(냉방<->난방), 고저압, 과전류에 대한 경보, 경보 원인 확인, 리셋 등의 제어를 할 수 있다.

한편, 상기 히트유닛(200), 제어반(300), 지열순환펌프(400), 냉온수순환펌프(500) 및 스트레이너(700)가 내장되는 상기 하우징(100)은

수납부(111)를 갖고, 단열을 위한 이중관 형태로 이루어진 몸체(110),

상기 몸체(110)에 힌지 결합되고 힌지 결합 반대편에 개폐 손잡이(121)가 구비된 도어(120), 그리고

상기 도어(120)의 잠금 및 해제를 위한 록킹수단(130)

을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 록킹수단(130)에 대해 도 3 및 도 4를 참고하여 상세히 살펴보면,

상기 몸체(110)에 설치되고 중심에 삽입공(131a) 그리고 상기 삽입공(131a) 주변에 배열된 탄성편(131b)을 갖는 장착부재(131),

나선부(132a)와 비(非)나선부(132b) 그리고 파지부(132c)를 갖는 볼트(132)

로 이루어지고,

이를 위하여 상기 도어(120)에는 상기 장착부재(131)의 삽입공(131a)과 대응되는 위치에 상기 볼트(132)가 끼워지기 위한 대응삽입공(122)이 형성된다.

그리고 상기 장착부재(131)의 탄성편(131b)은 상기 볼트(132)가 진입하는 방향으로 경사져 있는 것이 바람직하고,

또 상기 장착부재(131)의 탄성편(131b)의 수는 상기 볼트(132)의 나선부(132a) 수와 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에서는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 탄성편(131b)과 나선부(132a)의 수는 각각 2개인 것으로 도시하였으나,

예를 들어, 상기 볼트(132)의 단면 형상이 육각형일 경우 각 면을 따라 나선부(132a)와 비나선부(132b)를 번갈아 형성하여 결국, 나선부(132a)의 수가 3개이고, 이에 상응하게 상기 장착부재(131)의 탄성편(131b) 또한 3개인 것으로 형성할 수 있다.

이상의 구성으로 상기 록킹수단(130)의 작동 상태에 대해 살펴보면,

상기 대응삽입공(122)으로 상기 볼트(132)를 끼우게 되면,

상기 볼트(132)는 상기 장착부재(131)의 삽입공(131a)으로 진입하게 되고,

도 4b에서와 같이 볼트(132)를 일측으로 90도 회전시켜 나선부(132a)가 탄성편(131b)에 위치하게 됨으로써, 결국 나선부(132a)가 탄성편(131b)에 걸려 고정된 다.(이때 나선부(132a)와 탄성편(131b)의 수가 3개일 경우에는 상기 볼트(132)를 60도 회전시키게 된다.)

도 4a 및 도 4b의 작동 상태 외에도, 상기 볼트(132)의 나선부(132a)가 상기 탄성편(131b)과 대응되게 위치시킨 상태에서 상기 대응삽입공(122) 및 상기 장착부재(131)의 삽입공(131a)에 순차적으로 진입시키게 되면,

별도의 회전 동작 없이 바로 탄성편(131b)에 걸려 고정될 수 있는 것이다.

특히 상기 몸체(110)에 대한 상기 도어(120)의 밀폐성을 요하는 패킹이 구비되어 있는 경우, 상기 도어(120)를 상기 몸체(110)의 닫힘 방향으로 힘껏 밀어 패킹을 가압하여 밀폐성을 마련한 상태에서 상기 볼트(132)를 장착부재(131)에 끼워 고정시킴으로써,

상기 몸체(110)에 대한 상기 도어(120)의 잠금시 유격 없이 완전 잠금이 가능하게 되고,

또한 잠금 해제시 간편하게 상기 볼트(132)를 일측으로 돌려 탄성편(131b)으로부터 걸림 해제만 하면 바로 도어(120)를 개폐할 수 있는 등,

본 발명은 신속하고 간편한 원터치 스냅 타입의 록킹수단을 제공하게 된다.

한편, 유체의 압력 조절을 위하여 상기 히트유닛의 컴프레셔(231) 유입구에는 저압스위치, 컴프레셔(231)의 유출구에는 고압스위치를 장착할 수 있고, 또 상기 유체의 압력이 고압이거나 저압의 경우에는 상기 제어반(300)에 의하여 히트펌프(30)의 가동이 정지될 수 있다.

그리고 상기 제1내부연결라인(212)과 상기 제2내부연결라인(222)에는 각각 지열수 및 냉온수를 위한 저장 탱크(T)가 배열될 수 있다.

이상의 구성으로 살펴본 본 발명에 따른 주택 보급용 일체형 지열히트펌프는

히트펌프(30) 가동시 지열순환펌프(400)와 냉온수순환펌프(500)가 먼저 가동되고,

상기 각 순환펌프(400, 500)에 의해서 지열수와 냉온수가 순환하게 되며,

제어반(300)의 딜레이 타이머부(310)에 의해서 적정 시간(예로 10초 정도)이 지나면 중계파트부(230)의 컴프레셔(231), 4방변(232), 팽창밸브(233)를 가동시키게 된다.

즉, 지열순환펌프(400)가 먼저 가동되어 지열교환기(10)를 통한 열교환에 의해서 지열수는 가온되고, 냉온수순환펌프(500) 또한 지열순환펌프(400)와 함께 가동되어 냉온수를 순환시키게 되는 준비 동작을 거쳐, 딜레이 타이머부(310)에 의해서 적정 시간이 지나면 중계파트부(230)가 가동되고,
중계파트부(230)의 컴프레셔(231)에서 토출된 고온 고압의 냉매가스는 4방변(232)을 거쳐 제1열교환기(211)로 유입되고,
유입된 냉매는 제1열교환기(211)를 통해 지열을 흡수하고, 팽창밸브(233)를 통해 제2열교환기(221)로 유입되며,
냉매가 흡수한 지열을 열원으로 하여 제2열교환기(221)와 연결된 냉난방부(70)를 통해 냉난방 기능, 급탕기능의 가온용으로 활용한다.
그리고 제2열교환기(221)에서 열교환이 이루어진 냉매는 4방변(232)을 거쳐 컴프레셔(231)로 유입된다.

제1 및 제2 열교환기(211, 221)를 통해 열교환이 이루어지게 되어 사용자가 원하는 적정 온도의 냉난방 및 냉온수의 공급이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "주택 보급용 일체형 지열히트펌프"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 지열히트펌프 시스템을 나타낸 실시도,

도 2는 도 1의 지열히트펌프 내부 구성도,

도 3은 도 1의 지열히트펌프가 내장되는 하우징 및 이의 도어를 위한 록킹수단을 나타낸 도면,

도 4a 및 도 4b는 도 3의 록킹수단 작동 상태도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 하우징

110 : 몸체

111 : 수납부

120 : 도어

121 : 개폐 손잡이 122 : 대응삽입공

130 : 록킹수단

131 : 장착부재 131a : 삽입공

131b : 탄성편 132 : 볼트

132a : 나선부 132b : 비나선부

132c : 파지부

200 : 히트유닛

210 : 지열파트부

211 : 제1열교환기 212 : 제1내부연결라인

213 : 제1외부연결라인

220 : 부하파트부

221 : 제2열교환기 222 : 제2내부연결라인

223 : 제2외부연결라인

230 : 중계파트부

231 : 컴프레셔 232 : 4방변

233 : 팽창밸브

300 : 제어반

310 : 딜레이 타이머부

400 : 지열순환펌프

500 : 냉온수순환펌프

600 : 조작컨트롤러

700 : 스트레이너

Claims (4)

1. 수납부를 갖고 단열을 위한 이중관 형태로 이루어진 몸체, 그리고 상기 몸체에 대한 도어를 포함하는 하우징;

   중심에 삽입공과 상기 삽입공 주변에 배열된 탄성편을 갖고 상기 하우징의 몸체에 구비되는 장착부재, 그리고

   나선부와 비나선부를 갖고 상기 하우징의 도어에 끼워져 상기 나선부가 상기 장착부재의 탄성편에 걸려 고정되는 볼트를 포함하여 상기 도어의 잠금 및 해제를 위한 록킹수단;

   지열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 지열교환기와,

   상기 하우징의 수납부에 내장되는 제1열교환기, 상기 제1열교환기에 연결되는 제1내부연결라인, 상기 하우징의 외부로 노출되는 것으로 상기 제1내부연결라인과 커플링에 의해서 결합되고 상기 지열교환기와 연결되는 제1외부연결라인으로 이루어진 지열파트부와,

   상기 하우징의 수납부에 내장되는 제2열교환기, 상기 제2열교환기에 연결되는 제2내부연결라인, 상기 제2내부연결라인과 커플링에 의해서 연결되고 상기 하우징의 외부로 노출되는 제2외부연결라인으로 이루어진 부하파트부와,

   상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 위한 중계파트부와,

   상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 제1내부연결라인에 배열되는 것으로 지열수 순환을 위한 지열순환펌프와, 그리고

   상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 제2내부연결라인에 배열되는 것으로 냉온수순환을 위한 냉온수순환펌프를 포함하는 히트유닛;

   상기 하우징의 수납부에 내장되고 상기 히트유닛의 제어를 담당하는 제어반; 및

   상기 제2외부연결라인과 연결되어 주택으로의 냉난방 또는 냉온수 또는 이들 모두의 공급을 위한 냉난방부;을 포함하여 이루어지되,

   상기 히트유닛의 중계파트부는 컴프레셔, 상기 컴프레셔 입출구와 연결되고 상기 제1 및 제2열교환기와 연결된 4방변(4-way V/V), 그리고 상기 제1 및 제2 열교환기와 연결되고 압축된 냉매의 압력 및 온도를 낮추기 위한 팽창밸브로 이루어지고,

   상기 히트유닛은 둘 이상 구성되고, 상기 히트유닛의 제어를 담당하는 상기 제어반은 상기 히트유닛마다 설치되어 부하에 따른 장비의 순차 및 댓수 제어가 가능하도록 하고,

   상기 제어반은 상기 지열순환펌프와 상기 냉온수순환펌프가 가동된 이후에 상기 중계파트부의 가동 타이밍을 조절하는 딜레이 타이머부를 더 포함하며,

   상기 제1, 2 내부연결라인은 동관으로 이루어지고, 제1, 2 외부연결라인은 PE(polyethylene)관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주택보급용 일체형 지열히트펌프.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   실내에 설치되고 상기 제어반에 대한 원격 제어용 조작컨트롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 주택보급용 일체형 지열히트펌프.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1내부연결라인 및 상기 제2내부연결라인 각각에 스트레이너(strainer)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 주택보급용 일체형 지열히트펌프.

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