KR101126675B1 - Heat pump system using secondary condensation heat - Google Patents
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Abstract
난방 운전 시 2차 응축열을 증발기의 표면에 제공하여 증발기에 이슬맺힘 또는 성에의 착상이 발생하지 않도록 하는 히트펌프 시스템이 개시된다. 이를 위하여 제1열교환기와 팽찰밸브를 연결하는 순환배관이 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 표면을 연결하는 제1배관, 및 상기 제2열교환기 표면과 팽창밸브를 연결하는 제2배관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 제공한다. 본 발명에 의하면, 외기 온도가 저하되는 경우에도 증발기에 이슬이 맺히거나 성에가 착상되는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 실내외 기온차가 극심한 겨울철에도 별도의 보조가열기 없이 응축기로부터 발생된 기화열을 이용하여 증발기의 표면에 제상작업을 수행할 수 있다. A heat pump system is disclosed that provides secondary condensation heat to the surface of the evaporator during heating operation so that dew condensation or frosting on the evaporator does not occur. To this end, a circulation pipe connecting the first heat exchanger and the expansion valve is composed of a first pipe connecting the surface of the first heat exchanger and the second heat exchanger, and a second pipe connecting the expansion valve with the surface of the second heat exchanger. It provides a heat pump system, characterized in that. According to the present invention, even when the outside air temperature is lowered, dew condensation or frost formation on the evaporator can be prevented. And even in winter, when the indoor and outdoor temperature difference is severe, defrosting can be performed on the surface of the evaporator using the vaporization heat generated from the condenser without a separate auxiliary heater.
Description
본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방 운전 시 2차 응축열을 증발기의 표면에 제공하여 증발기에 이슬맺힘 또는 성에의 착상이 발생하지 않도록 하는 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system that provides secondary condensation heat to the surface of the evaporator during heating operation so that dew condensation or frosting on the evaporator does not occur.
일반적으로 히트펌프 시스템의 냉매 순환 사이클은 냉매가스를 고온고압의 상태로 응축 압력까지 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 공랭식의 경우 공기에 의한 방열에 의하여 액상으로 응축하는 실외열교환기와, 상기 실외열교환기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 기상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 그리고 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 송풍기에 의하여 송풍되는 공기를 열교환에 의하여 냉각함과 아울러 상기 압축기로 냉매가스를 복귀시키는 실내열교환기로 이루어진다.In general, a refrigerant circulation cycle of a heat pump system includes a compressor for compressing a refrigerant gas to a condensation pressure in a state of high temperature and high pressure, and an outdoor heat exchanger for condensing the refrigerant compressed in the compressor to a liquid phase by heat dissipation by air in the case of air cooling; An expansion valve for expanding the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state condensed in the outdoor heat exchanger to gaseous refrigerant in the low pressure state by throttling action, and using the latent heat of evaporation of the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve. It consists of an indoor heat exchanger for cooling the air blown by the heat exchange and also return the refrigerant gas to the compressor.
이러한 히트펌프 시스템은 냉매 순환 사이클 동안 상기 냉매가 기체→액체 및 액체→기체로 연속적으로 상태변화하며, 난방 및 냉방 운전의 전환을 사방변으로 전환하는 시스템으로 히트펌프류는 난방열원으로서 고온의 열원을 만드는 시스템이다.This heat pump system is a system in which the refrigerant is continuously changed from gas to liquid and liquid to gas during the refrigerant circulation cycle, and the heating and cooling operation is switched to all directions. The heat pump is a heating heat source. It is a system to make.
도 1은 종래 히트펌프 사이클 실외기의 냉매순환구조를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 2는 종래 히트펌프 사이클 실외기의 배관구조를 나타내는 도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a refrigerant circulation structure of a conventional heat pump cycle outdoor unit, and FIG. 2 is a view illustrating a piping structure of a conventional heat pump cycle outdoor unit.
도시된 바와 같이, 종래 히트펌프 사이클의 실외기는 내부에 냉매가 흐르면서 열교환되도록 주름지게 구비된 냉매관(10), 상기 냉매관(10) 외주에 구비되어 열전달 면적을 증대시키는 방열핀(20), 및 상기 냉매관(10)의 입,출구에 각각 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매유입관(31)과 냉매유출관(32)으로 구성된다. 여기서, 압축기, 어큐뮬레이터, 사방밸브 등의 구성은 일반적인 구성이므로 생략한다.As shown, the outdoor unit of the conventional heat pump cycle is provided with a
한편, 통상 히트펌프 시스템은 난방모드에서 실외온도가 -5℃이하로 내려가게 되면 실외열교환기가 얼어붙게 되므로, 실내난방 능력이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있었다. 이러한 이유로, 히트펌프 시스템은 난방모드 중에 실외열교환기가 얼지 않도록 일정 주기로 사이클을 역으로 전환시키는 제상모드를 반드시 실시하게 된다. 이 경우, 제상모드 시 압축기에서 토출된 냉매가 냉매유입관(31)으로 유입되고, 이후 주름진 냉매관(10)을 통과하면서 열교환된 후 냉매유출관(32)을 통해 다시 실내열교환기로 순환하면서 제상기능을 수행하게 된다.On the other hand, in the heat pump system, the outdoor heat exchanger is frozen when the outdoor temperature falls below -5 ° C. in the heating mode, and thus, the indoor heating ability is significantly reduced. For this reason, the heat pump system necessarily implements a defrost mode that reverses the cycle at regular intervals so that the outdoor heat exchanger does not freeze during the heating mode. In this case, the refrigerant discharged from the compressor in the defrost mode flows into the
이와 같이, 종래의 히트펌프 시스템은 실외열교환기에 발생된 성에를 제거하기 위해 히트펌프의 운전을 중단하고 전기제상(Electric defrost) 혹은 고압냉매제상(Hot gas defrost)등의 방법을 사용하고 있다. 이러한 제상방법은 모두 제상작업을 하기 위해 히트펌프 운전을 정지하는 등 정상적 운전을 불가능하게 하기 때문에 연속적이고 안정적인 운전이 불가능하며, 운전효율이 나빠지는 문제점이 있다.
As described above, the conventional heat pump system stops the operation of the heat pump to remove frost generated in the outdoor heat exchanger and uses a method such as an electric defrost or a hot gas defrost. All of these defrosting methods do not allow normal operation such as stopping the heat pump operation to perform defrosting, so that continuous and stable operation is impossible, and there is a problem in that operating efficiency is deteriorated.
따라서, 본 발명의 목적은 겨울철에도 별도의 보조가열기 없이 응축기로부터 발생된 기화열인 2차 응축열을 직접 이용하여 증발기에 대한 제상작업을 수행함으로서 상기 증발기에 이슬맺힘이나 성에가 착상되는 것을 방지하는 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to prevent defrosting and frost on the evaporator by performing defrosting operation on the evaporator by directly using the secondary condensation heat, which is the heat of vaporization generated from the condenser, without a separate auxiliary heater in winter. To provide a pump system.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 압축기, 상기 압축기에 연결된 제1열교환기, 상기 제1열교환기에 연결된 팽창밸브, 상기 팽창밸브에 연결된 제2열교환기를 포함하여 이루어지는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 제1열교환기와 팽찰밸브를 연결하는 순환배관이 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 표면을 연결하는 제1배관, 및 상기 제2열교환기 표면과 팽창밸브를 연결하는 제2배관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 제공한다. In order to achieve the above object of the present invention, an embodiment of the present invention comprises a compressor, a first heat exchanger connected to the compressor, an expansion valve connected to the first heat exchanger, a second heat exchanger connected to the expansion valve. In the heat pump system, a circulation pipe connecting the first heat exchanger and the expansion valve is connected to the first pipe connecting the surface of the first heat exchanger and the second heat exchanger, and to connect the expansion valve to the surface of the second heat exchanger. Provided is a heat pump system comprising a second pipe.
이때, 상기 제1배관에는 자동제어밸브가 설치되고, 상기 자동제어밸브로부터 배출된 냉매를 팽창밸브로 유동시킬 수 있도록 자동제어밸브와 팽창밸브 사이에 제3배관이 설치될 수 있다.
In this case, an automatic control valve may be installed in the first pipe, and a third pipe may be installed between the automatic control valve and the expansion valve to flow the refrigerant discharged from the automatic control valve into the expansion valve.
본 발명에 의하면, 외기 온도가 저하되는 경우에도 증발기에 이슬이 맺히거나 성에가 착상되는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라, 공기 중에 수분이 많은 지역에서도 히트펌프 시스템을 사용할 수 있다. According to the present invention, even when the outside air temperature is lowered, dew condensation or frost formation on the evaporator can be prevented. Accordingly, the heat pump system can be used even in areas where there is a lot of moisture in the air.
그리고 본 발명은 실내외 기온차가 극심한 겨울철에도 별도의 보조가열기 없이 응축기로부터 발생된 기화열을 이용하여 증발기의 표면에 제상작업을 수행할 수 있다. 이에 따라, 별도의 제상작업을 수행함에 따라 난방효율이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 운전소요비용의 절감효과를 극대화할 수 있다.
In addition, the present invention can perform a defrosting operation on the surface of the evaporator using the vaporization heat generated from the condenser without a separate auxiliary heater even in winter when the indoor and outdoor temperature difference is extreme. Accordingly, by performing a separate defrosting operation can be prevented from lowering the heating efficiency, it is possible to maximize the savings of operating costs.
도 1은 종래의 히트펌프 시스템의 사이클을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 종래의 히트펌프 시스템의 증발기의 배관을 나타내는 도이다.
도 3 는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 3에 따른 히트펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트펌프 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a flowchart illustrating a cycle of a conventional heat pump system.
2 is a view showing the piping of the evaporator of the conventional heat pump system.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining a heat pump system according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram illustrating a heat pump system according to FIG. 3.
5 is a schematic view for explaining a heat pump system according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 2차 응축열을 활용한 히트펌프 시스템(이하, '히트펌프 시스템'이라 한다.)을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a heat pump system (hereinafter, referred to as a "heat pump system") using secondary heat of condensation according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 3 is a schematic view for explaining a heat pump system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 히트펌프 시스템은 기체상태의 냉매를 압축기(100)로 고압 압축한 후 상기 고압의 냉매를 선택적으로 정?역방향 순환가동시킴으로써 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 반복 수행하도록 냉동사이클장치로서, 압축기(100)와, 제1열교환기(200)와, 팽창밸브(300)와, 제2열교환기(400), 및 제1열교환기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 제1배관(210)과 제2배관(220)을 포함한다. 이때, 압축기(100)와 제1열교환기(200)의 사이, 팽창밸브(300)와 제2열교환기(400)의 사이, 제2열교환기(400)와 압축기(100)의 사이에는 순환배관(P)이 설치된다. 여기서, 순환배관으로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 배관이라면 어떠한 배관을 사용하여도 무방하다.
Referring to FIG. 3, a heat pump system according to an embodiment of the present invention compresses, condenses, and expands gas refrigerant by high pressure compression with a
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, each component will be described in more detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 압축기(100)를 포함한다. First, the heat pump system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 압축기(100)는 흡열작용을 의해 냉매를 고온고압의 상태로 압축하여 제1열교환기(200)로 배출하는 것으로서, 압축기(100)에 의하여 생성된 냉매 증기는 실린더 내에서 압축된다. The
필요에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 압축기(100)의 입구 측에는 기수분리기(accumulator, 110)가 순환배관으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 기수분리기(110)는 냉매가 압축기(100)에 유입되기 전에 냉매를 기체와 액체로 분리시킨 뒤, 기체만을 압축기(100)에 이송시키는 역할을 수행한다. If necessary, as shown in Figure 4, the inlet side of the
그리고 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 제1열교환기(200)를 포함한다.And the heat pump system according to the present invention includes a first heat exchanger (200).
상기 제1열교환기(200)는 난방 운전 시 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매 증기를 물 또는 공기 등의 2차 유체로 냉각하여 액상으로 응축하는 응축기 역할을 수행하는 것으로서, 냉매 증기는 응축하면서 발생된 기화열 중 일부 기화열(이하, '1차 응축열'이라 한다.)을 실내 공기나 물 등의 2차 유체에 전달한다. The
이에 따라, 제1열교환기(200)를 통과하는 냉매는 실내 공기나 물 등의 2차 유체에 팬 등의 1차 응축열 교환수단(미도시)을 통해 1차 응축열을 제공함으로, 상기 기화열 중 1차 응축열을 제외한 일부 기화열(이하, '2차 응축열'이라 한다.)을 가진다. Accordingly, the refrigerant passing through the
보다 구체적으로, 상기 제1열교환기(200)는 팬에 의해 실내 공기가 통과하면서 제1열교환기(200)를 통과하는 냉매와 열교환되는 구조를 갖거나, 제1열교환기(200)의 냉매와 간접 열교환되도록 물을 순환시키는 수배관이 설치될 수 있다. More specifically, the
한편, 상기 제1열교환기(200)는 냉방 운전 시 냉매를 증발시키는 증발기의 역할을 한다. 즉, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 냉방 또는 난방의 경우에 따라 각각 냉매의 순환방향이 역전된다.
On the other hand, the
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 제1배관(210) 및 제2배관(220)을 포함한다. In addition, the heat pump system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 제1배관(210) 및 제2배관(220)은 외기 온도가 저하되어도 제2열교환기(400)의 표면에 이슬이 맺히거나 성에의 착상이 발생되지 않도록 제1열교환기(200)로부터 발생되는 2차 응축열을 상기 제2열교환기(400)의 표면으로 제공하는 것으로서, 제1열교환기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 순환배관이다.The
구체적으로, 제1배관(210)은 상기 제1열교환기(200)를 통해 배출된 냉매가 제2열교환기(400)의 표면과 간접 열교환할 수 있도록 상기 제1열교환기(200)와 제2열교환기(400)의 표면을 연결한다.In detail, the
그리고 제2배관(220)은 상기 제2열교환기(400)를 통해 간접 열교환된 냉매가 상기 팽창밸브(300)로 배출될 수 있도록 제2열교환기(400) 표면과 팽창밸브(300)를 연결한다.The
여기서, 제1배관(210) 및 제2배관(220)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 배관이라면 어떠한 배관을 사용하여도 무방하다.
Here, the
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1배관(210)에는 자동제어밸브(230)가 설치될 수 있고, 상기 자동제어밸브(230)와 팽창밸브(300) 사이에는 제3배관(240)이 설치될 수 있다. 그리고 상기 자동제어밸브(230)와 전기적으로 연결된 제어부(미도시)가 설치될 수 있다. As shown in FIG. 5, an
구체적으로, 상기 자동제어밸브(230)는 제어부에 전기적으로 연결되어 상기 제어부에 의해 제1배관(210)을 통해 유입된 냉매를 제2배관(220) 또는 제3배관(240) 중 어느 한 방향으로 배출시키는 역할을 수행하며, 삼방 밸브 등을 사용할 수 있다.Specifically, the
필요에 따라, 상기 제3배관(240)은 제2배관(220)과 별도로 팽창밸브(300)에 직접적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2배관(220)을 통해 간접적으로 연결될 수도 있다. 상기 제3배관(240)이 제2배관(220)에 연결된 경우에는 상기 제2배관(220)으로 유입된 냉매가 제2열교환기(400) 방향으로 이동하지 않도록 차단시키는 제2자동제어밸브(미도시)가 더 설치될 수 있다. 이때, 상기 제2자동제어밸브는 제어부에 전기적으로 연결된다. 여기서, 자동제어밸브(230)를 통과한 냉매가 제3배관(240)으로 유입되면 제2자동제어밸브는 제어부에 의해 밀폐된다. If necessary, the
이와 같이, 자동제어밸브(230)는 유입된 냉매를 제2열교환기(400)를 거쳐 팽창밸브(300)에 도달하도록 제2배관(220)으로 배출하거나, 곧바로 팽창밸브(300)에 도달하도록 제3배관(240)으로 배출하도록 동작한다.
As such, the
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 팽창밸브(300)를 포함한다. In addition, the heat pump system according to an embodiment of the present invention includes an expansion valve (300).
상기 팽창밸브(300)는 상기 제1열교환기(200)에서 응축된 액상 냉매를 증발하기 쉬운 상태로 만드는 장치로서, 상기 액상 냉매를 스로틀링(throttling) 과정을 거치게 하여 증발하기 쉬운 상태까지 감압시킨다. 이에 따라, 제1열교환기(200)로부터 배출된 액상 냉매는 저온, 저압상태의 액상 냉매로 팽창된다.The
상기 팽창밸브(300)는 스로틀 밸브의 일종이며, 감압 작용과 냉매의 유량 제어 작용의 두 가지 기능을 가지고 있다.The
상기 팽창밸브(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 냉방 운전 시 응축기 역할을 수행하는 제2열교환기(400)에서 응축된 액상 냉매가 유입되는 제1팽창밸브(310)와 난방 운전 시 제1열교환기(200)에서 응축된 액상 냉매가 유입되는 제2팽창밸브(320)로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 4, the
구체적으로, 상기 팽창밸브(310)는 냉방 운전 시 사용되는 것으로써, 제1열교환기(200)의 입구 측에 관으로 연결되어 상기 제2열교환기(400)를 통해 이송된 냉매를 팽창시켜 상기 제1열교환기(200)에 유입시킨다. 이때, 상기 제1팽창밸브(310)의 양측으로 관 내부를 개폐하는 솔레노이드 밸브와 체크밸브가 설치되며, 상기 제1팽창밸브(310)가 설치된 관에는 바이패스 관이 더 설치된다. 여기서, 바이패스 관은 일단부에 체크밸브가 설치되어 역방향으로 이송되는 냉매를 차단하는 동시에 제1팽창밸브(310)를 사용하지 않을 때 냉매가 이송되도록 한다. 그리고 제2팽창밸브(320)는 난방 운전 시 사용되는 것으로써, 제2열교환기(400)의 입구 측에 관으로 연결되어 상기 제1열교환기(200)를 통해 이송된 냉매를 팽창시켜 상기 제2열교환기(400)에 유입시킨다. 이때, 상기 제2팽창밸브(320)의 양측으로 관 내부를 개폐하는 솔레노이드 밸브와 체크밸브가 설치되며, 제2팽창밸브(320)가 설치된 관에는 바이패스 관이 더 설치된다. 여기서, 상기 바이패스 관은 일단부에 체크밸브가 설치되어 역방향으로 이송되는 냉매를 차단하는 동시에 제2팽창밸브(320)를 사용하지 않을 때 냉매가 이송되도록 한다.
Specifically, the
아울러, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 제2열교환기(400)를 포함한다. In addition, the heat pump system according to an embodiment of the present invention includes a second heat exchanger (400).
상기 제2열교환기(400)는 난방 운전 시 상기 팽창밸브(300)에서 팽창된 저온저압 상태의 액상 냉매를 흡열 작용을 하여 저온저압 상태의 기상 냉매로 증발시키는 증발기의 역할을 하며, 상기 냉매를 압축기(100)로 복귀시킨다. 이때, 제2열교환기(400)의 내부에 있는 냉매는 주위로부터 증발에 필요한 잠열을 흡수하여 연속적으로 증발한다. 따라서, 제2열교환기(400) 속에는 냉매 액체와 냉매 증기가 공존한다.The
상기 제2열교환기(400)는 냉방 운전 시 압축기(100)를 통해 이송된 고온고압의 냉매증기를 실외의 외기와 열교환시키는 응축기의 역할을 수행한다. The
특정 양태로서, 본 발명에 따른 제2열교환기(400)는 서로 간접 열교환하는 제1코일(미도시)과 제2코일(미도시)을 갖는다. 여기서, 상기 제1코일은 팽창밸브(300)에 연결된 순환배관(P)을 통해 냉매를 공급받고, 압축기(100)로 냉매를 배출시킨다. 그리고 제2코일은 제1배관(210)을 통해 냉매를 공급받고, 제2배관(220)으로 냉매를 배출시킨다.
In a particular embodiment, the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1열교환기(200)와 제2팽창밸브(320)의 사이 및 상기 제2열교환기(400)와 제1팽창밸브(310)의 사이에는 수액기(receiver, 800)가 설치될 수 있다. 다시 말해, 수액기(800)는 냉동 사이클에서 냉매의 흐름상 팽창밸브(310, 320)를 통과하기 전에 설치한다.
As shown in FIG. 4, a receiver is disposed between the
구체적으로, 상기 수액기(800)는 제1열교환기(200)와 제2열교환기(400)를 통해 유입된 냉매를 내부에 일시 저장하면서 부족한 냉매를 보충해주고, 상기 수액기(800)의 내부에서 일시 저장하면서 보충 및 냉매만을 분리하여 팽창밸브(310, 320)에 이송시키는 일종의 안전장치 역할을 수행한다. 따라서, 수액기(800)의 사용은 냉동 사이클의 위험도를 줄여준다. 이러한 수액기(800)는 대부분의 저압측 부자형이나 팽창밸브형 냉매 조절장치가 있는 냉동 장치에 사용된다.
Specifically, the
선택적으로, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 분기관(900)을 더 포함할 수 있다. Optionally, the heat pump system according to an embodiment of the present invention may further include a branch pipe (900).
도 4에 도시된 바와 같이, 수액기(800)의 출구 측과 기수분리기(110) 사이에 연결된 관의 일단부에는 상기 관보다 관경이 작은 분기관(900)이 분기 형성되고, 상기 분기관(900)의 타측은 압축기(100)의 입구 측에 연결된 관의 일단부에 연결된다. 이때, 분기관(900)의 일단부에는 상기 분기관(900)의 내부를 제어부의 신호에 의해 개폐하도록 솔레노이드 밸브(910)가 더 설치된다.As shown in FIG. 4, at one end of the pipe connected between the outlet side of the
여기서, 상기 분기관(900)의 역할은 냉방 운전 시 이송되는 냉매의 소정량을 분기시켜 과부하를 방지하는 안전장치이고, 난방 운전 시 제2열교환기(400)에 많은 양의 냉매가 유입되어 결빙이 빠르게 진행되는 것을 방지하는 안전장치이다.
Here, the role of the
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템은 온도센서(미도시) 및 차압센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the heat pump system according to an embodiment of the present invention may further include a temperature sensor (not shown) and a differential pressure sensor (not shown).
상기 온도센서는 난방 운전 시 외기 온도 또는 제2열교환기(400) 표면온도를 측정하는 것으로서, 제어부에 전기적으로 연결되어 상기 제어부에 측정된 온도를 제공한다.The temperature sensor measures an outside air temperature or a surface temperature of the
상기 차압센서는 제2열교환기(400)의 내부압력을 측정하는 것으로서, 제어부에 전기적으로 연결되어 상기 제어부에 측정된 압력을 제공한다.The differential pressure sensor measures an internal pressure of the
상기 온도센서로부터 측정된 온도와 차압센서로부터 측정된 압력이 제어부로 입력되면, 상기 제어부는 측정된 온도와 측정된 압력을 분석하여 자동제어밸브(230)를 제어한다. 이때, 차압센서로부터 입력된 압력이 제어부에 기 설정된 압력 이상으로 분석되면, 상기 제어부는 제1열교환기(200)에 설치된 1차 응축열 교환수단을 정지시킨다. 이는, 실내 공기나 물 등의 2차 유체가 순환되지 않도록 하여 상기 2차 유체와 제1열교환기(200)가 열교환이 발생하지 않도록 한다. 이에 따라, 제1열교환기(200)를 통과한 냉매는 1차 응축열과 2차 응축열을 갖게 되어 제2열교환기(400)의 표면에 상기 1차 응축열과 2차 응축열을 제공할 수 있게 된다. 다시 말해, 차압센서는 2차 응축열만으로 제2열교환기(400)의 표면에 이슬맺힘이나 성에의 착상이 방지되지 않는 경우에 제2열교환기(400)의 표면에 1차 응축열을 추가로 제공하는 역할을 한다.When the temperature measured from the temperature sensor and the pressure measured from the differential pressure sensor are input to the controller, the controller controls the
한편, 제어부는 전술한 각 장치와 전기적으로 연결되며, 전원수단을 통해 작동명령이 입력되면 상기 압축기(100), 제1열교환기(200), 팽창밸브(300), 제2열교환기(400)를 동작시킨다. 그리고 제어부는 온도센서로부터 외기 온도가 입력되거나 차압센서로부터 제2열교환기(400)의 내부압력이 입력되면 설정된 내용에 따라 자동제어밸브(230)를 개폐시킨다. On the other hand, the control unit is electrically connected to each of the above-described devices, when the operation command is input through the power supply means the
이에 따라, 냉매는 순환배관(P)을 따라 순차적으로 압축기(100), 제1열교환기(200), 팽창밸브(300), 제2열교환기(400)를 통과하며, 상기 제1열교환기(200)와 팽창밸브(300)의 사이에서 제2열교환기(400)의 표면과 간접 열교환을 한다. Accordingly, the refrigerant passes through the
필요에 따라, 순환배관(P)의 일측에는 상기 순환배관(P)을 통해 냉매를 순환시키는 순환펌프(600)가 설치될 수 있다.
If necessary, one side of the circulation pipe (P) may be provided with a
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도센서를 통해 제어부로 입력된 외기 온도가 약 0℃ 이하로 분석되거나 차압센서를 통해 제어부로 입력된 압력이 기준압력의 10% 이상으로 분석되면, 상기 제어부는 자동제어밸브(230)을 제어하여 상기 자동제어밸브(230)를 통과하는 냉매가 제3배관(240)이 아닌 제1배관(210)으로 배출되도록 한다. 다시 말해, 차압센서를 통해 제어부로 입력된 압력이 기준압력의 10% 이하로 분석되면, 상기 제어부는 자동제어밸브(230)을 제어하여 상기 자동제어밸브(230)를 통과하는 냉매가 제3배관(240)으로 배출되도록 한다. As shown in FIG. 5, when the outside air temperature inputted to the controller through the temperature sensor according to the present invention is analyzed to be about 0 ° C. or less, or the pressure inputted to the controller through the differential pressure sensor is analyzed to 10% or more of the reference pressure. The control unit controls the
이에 따라, 냉매는 2차 응축열을 제2열교환기(400)의 표면에 제공하여 성에를 효과적으로 제거한다. 이와 같은 작동으로 기후조건이 불리한 경우에도 히트펌프 시스템은 그 운전이 가능하게 된다.Accordingly, the coolant effectively removes frost by providing secondary condensation heat to the surface of the
즉, 2차 응축열을 가지는 냉매를 제2열교환기(400)의 표면과 간접 열교환시킴으로써, 냉매의 증발작용 시 제2열교환기(400) 표면과 외기 온도와의 차가 큼으로 인해 발생되는 이슬맺힘과 성에 착상을 차단하거나 최소화 할 수 있다.That is, by indirect heat exchange of the refrigerant having secondary heat of condensation with the surface of the
따라서, 본 발명은 제2열교환기(400)의 표면에 생성된 이슬이나 성에를 제거하기 위한 별도의 제상작업이 필요하지 않으며, 이에 따라 히트펌프 시스템의 운전이 중단되지 않으므로, 우수한 난방효율을 제공한다.
Therefore, the present invention does not require a separate defrosting operation to remove dew or frost generated on the surface of the
전술한 구성요소를 갖는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 난방 사이클을 설명하면 다음과 같다. Referring to the heating cycle of the heat pump system according to the present invention having the above components are as follows.
먼저, 압축기(100)로 공급되어 압축된 후 제1열교환기(200)를 향하여 배출된 냉매는 순환배관(P)을 따라 제1열교환기(200)에 공급된다. First, the refrigerant supplied to the
그 다음, 상기 제1열교환기(200)에 공급된 고온고압의 기체 상태인 냉매는 실내 공기 및/또는 수배관을 따라 순환하는 물에 열을 배출하면서 응축되어 제1배관(210)으로 배출된다. 즉, 압축기(100)로부터 배출된 고온고압의 냉매는 제1열교환기(200)를 지나는 도중에 공기 또는 물과 열교환되면서 응축되며, 이것에 의해 실내는 난방이 이루어진다.Then, the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant supplied to the
그 다음, 제1배관(210)을 통과하는 냉매는 제2열교환기(400)와 간접적으로 열교환되어진 후 제2배관(220)을 따라 팽창밸브(300)로 배출된다. Then, the refrigerant passing through the
그 다음, 팽창밸브(300)로 공급된 냉매는 팽창된 후 제2열교환기(400)를 향하여 배출된다. Then, the refrigerant supplied to the
상기 팽창밸브(300)를 통과한 냉매는 팽창밸브(300)와 제2열교환기(400) 사이에 설치된 순환배관(P)을 따라 상기 제2열교환기(400)로 공급되어 실외 공기의 열을 흡수하면서 증발된 후 압축기(100)를 향하여 배출된다.The refrigerant having passed through the
이와 같이, 제1열교환기(200)로부터 2차 응축열을 흡수한 냉매가 제1배관(210) 및 제2배관(220)을 따라 유동되는 과정에서 제2열교환기(400)의 표면에 2차 응축열을 제공하기 때문에 상기 표면에는 이슬맺힘이나 성에가 발생될 염려가 없다.
As such, the refrigerant absorbing the secondary condensation heat from the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that it is possible.
100 : 압축기 110 : 기수분리기
200 : 제1열교환기 210 : 제1배관
220 : 제2배관 230 : 자동제어밸브
240 : 제3배관 300 : 팽창밸브
310 : 제1팽창밸브 320 : 제2팽창밸브
400 : 제2열교환기 800 : 수액기
900 : 분기관 910 : 솔레노이드 밸브
P : 순환배관100: compressor 110: separator
200: first heat exchanger 210: first piping
220: second piping 230: automatic control valve
240: third pipe 300: expansion valve
310: first expansion valve 320: second expansion valve
400: second heat exchanger 800: receiver
900: branch pipe 910: solenoid valve
P: Circulation piping
Claims (4)
상기 제1열교환기와 팽창밸브를 연결하는 순환배관은 기화열 중 상기 1차 응축열을 제외한 2차 응축열을 가지는 냉매를 제2열교환기로 제공할 수 있도록 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 표면을 연결하는 제1배관, 및 상기 제2열교환기 표면과 팽창밸브를 연결하는 제2배관으로 이루어지고,
상기 팽창밸브는 냉방 운전 시 사용되며 제1열교환기의 입구 측에 관으로 연결되어 상기 제2열교환기를 통해 이송된 냉매를 팽창시켜 상기 제1열교환기에 유입시키는 제1팽창밸브, 및 난방 운전 시 사용되며 제2열교환기의 입구 측에 관으로 연결되어 상기 제1열교환기를 통해 이송된 냉매를 팽창시켜 상기 제2열교환기에 유입시키는 제2팽창밸브로 이루어지며,
외기 온도를 측정하는 온도센서, 상기 제2열교환기의 내부 압력을 측정하는 차압센서, 및 상기 온도센서로부터 측정된 온도와 차압센서로부터 측정된 압력을 분석하여 차압센서로부터 입력된 압력이 기 설정된 압력 이상으로 분석되면 상기 1차 응축열 교환수단을 정지시켜 1차 응축열 및 2차 응축열을 제2열교환기로 제공하는 제어부와,
상기 제2열교환기와 압축기를 연결하는 순환배관에 연결되며 상기 압축기의 입구 측에 구비되는 기수분리기와,
상기 제1열교환기와 제2팽창밸브의 사이 및 상기 제2열교환기와 제1팽창밸브의 사이에 구비되는 수액기, 및
상기 수액기의 출구 측과 기수분리기 사이에 연결된 관의 일단부에 일측이 연결되고, 압축기의 입구 측에 연결된 관의 일단부에 타측이 연결되며, 상기 수액기의 출구 측과 기수분리기 사이에 연결된 관보다 관경이 작게 형성된 분기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템. A compressor, a first heat exchanger having a primary condensation heat exchange means connected to the compressor and providing primary condensation heat to a secondary fluid in the room, an expansion valve connected to the first heat exchanger, and a second heat exchanger connected to the expansion valve. In the heat pump system comprising:
The circulation pipe connecting the first heat exchanger and the expansion valve connects the surfaces of the first heat exchanger and the second heat exchanger to provide a second heat exchanger with a refrigerant having secondary condensation heat except the primary condensation heat. A first pipe and a second pipe connecting the surface of the second heat exchanger to the expansion valve,
The expansion valve is used in a cooling operation and is connected to an inlet side of the first heat exchanger by a pipe to expand the refrigerant transferred through the second heat exchanger and introduce the first expansion valve into the first heat exchanger, and to use the heating operation. And a second expansion valve connected to an inlet of the second heat exchanger by a pipe and expanding the refrigerant transferred through the first heat exchanger to flow into the second heat exchanger.
The pressure input from the differential pressure sensor by analyzing the temperature sensor for measuring the outside temperature, the differential pressure sensor for measuring the internal pressure of the second heat exchanger, and the temperature measured from the temperature sensor and the pressure measured from the differential pressure sensor is a preset pressure If it is analyzed above, the control unit for stopping the primary condensation heat exchange means to provide the primary and secondary condensation heat to the second heat exchanger,
A separator connected to a circulation pipe connecting the second heat exchanger and the compressor and provided at an inlet side of the compressor;
A receiver provided between the first heat exchanger and the second expansion valve and between the second heat exchanger and the first expansion valve, and
One end is connected to one end of the pipe connected between the outlet side and the separator of the receiver, the other end is connected to one end of the pipe connected to the inlet side of the compressor, connected between the outlet side and the separator of the receiver And a branch pipe having a smaller diameter than the pipe.
상기 제1배관에는 자동제어밸브가 설치되고, 상기 자동제어밸브로부터 배출된 냉매를 팽창밸브로 유동시킬 수 있도록 자동제어밸브와 팽창밸브 사이에 제3배관이 설치되며,
상기 제어부는 온도센서로부터 측정된 온도와 차압센서로부터 측정된 압력을 분석하여 상기 자동제어밸브를 개폐시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
The first pipe is provided with an automatic control valve, and a third pipe is installed between the automatic control valve and the expansion valve to flow the refrigerant discharged from the automatic control valve to the expansion valve,
The control unit is configured to open and close the automatic control valve by analyzing the temperature measured from the temperature sensor and the pressure measured from the differential pressure sensor.
상기 제어부는 차압센서로부터 입력된 압력이 기준압력의 10% 이하로 증가된 것으로 분석되면, 냉매가 제3배관으로 유입되도록 자동제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.The method of claim 2,
And the control unit controls the automatic control valve so that the refrigerant flows into the third pipe when the pressure input from the differential pressure sensor is increased to 10% or less of the reference pressure.
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