KR101164360B1

KR101164360B1 - 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치

Info

Publication number: KR101164360B1
Application number: KR1020100111507A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 박찬호
Original assignee: 이상훈; (주) 앤씨티
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-08-02
Also published as: KR20120050143A

Abstract

증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치가 개시된다.
개시되는 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치는 냉매의 순환에 따라 응축기 또는 증발기로 기능하고, 외부 온수가 경유되면서 냉매와 열교환될 수 있도록 외부 온수 유입관 및 외부 온수 유출관이 연결되는 제 1 2패스 열교환기; 냉매의 순환에 따라 상기 제 1 2패스 열교환기와 반대로 증발기 또는 응축기로 기능하는 제 2 2패스 열교환기; 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기와 연결되는 팽창 밸브; 상기 팽창 밸브와 다른 측에서 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기와 연결되어 냉동 사이클을 이루고, 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이의 냉매가 증기 상태로 그 내부에 분사될 수 있는 2개의 증기 분사 압축기; 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 팽창 밸브와 각각 연결되는 2개의 1패스 열교환기; 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기 중 증발기로 기능하는 2패스 열교환기에 외부 열을 공급하는 열 공급 부재; 및 상기 외부 열이 상기 열 공급 부재에서 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되도록, 상기 열 공급 부재와 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기를 연결하는 열 공급관 부재;를 포함하고,
상기 열 공급관 부재는 상기 열 공급 부재와 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기를 연결하는 열 공급관과, 상기 2개의 1패스 열교환기와 상기 열 공급관을 연결하는 열 회수관을 포함하여, 상기 2개의 1패스 열교환기의 열이 상기 열 회수관과 상기 열 공급관을 통해 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되는 것을 특징으로 한다.
개시되는 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치에 의하면, 2개의 1패스 열교환기의 열이 열 공급 부재의 외부 열과 함께, 열 회수관과 열 공급관을 통해 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달될 수 있고, 그에 따라 증발기로 기능하는 2패스 열교환기에서의 증발량이 증가되어, 증기 분사 압축기의 소비 전력이 감소되면서도, 외부 온수 유출관을 통해 유출되는 고온수가 요구되는 온도, 예를 들어 60 내지 65℃ 이상으로 안정적으로 수득될 수 있다. 따라서, 요구되는 온도로 수득된 고온수가 외부 온수 유출관과 연결되는 수요처 온수 공급 시스템에 안정적으로 공급될 수 있는 장점이 있다.

Description

증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치{Heat pump apparatus comprising vapor injection compressor}

본 발명은 히트 펌프 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치에 관한 것이다.

히트 펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방 장치를 말한다. 현재 대부분의 히트 펌프가 냉방과 난방을 겸용하는 구조를 이루고 있다.

히트 펌프, 특히 공기를 열원으로 하는 히트 펌프에서는 증발기에 성에가 형성되어 열교환 효율이 저하될 수 있고, 그에 따라 압축기에서 액 압축 현상이 발생되어 압축기가 손상될 수 있는데, 이러한 압축기 손상을 방지하기 위한 성에 제거와 함께, 히트 펌프의 작동 효율을 향상시키기 위하여 히트 펌프의 개량이 있어 왔다.

그러한 개량의 일환으로, 압축기에서의 액 압축 현상을 억제하고자, 팽창 밸브의 팽창량을 저감시키는 방식이 제시되었는데, 이러한 팽창 밸브의 팽창량 저감 방식에 의하면, 증발기 및 압축기로의 냉매 유입량이 저감되고, 그에 따라 압축기에서 정상치 이상의 고온의 압축 가스가 발생될 수 있다.

이러한 압축기에서의 고온이 압축 가스 발생 문제를 해결하기 위하여, 압축기 토출측보다 상대적으로 저온인 액상의 냉매, 예를 들어 응축기와 팽창 밸브 사이의 액상의 냉매를 압축기 내부로 분사하는 액 분사 방식이 제시되었다.

그러나, 이러한 액 분사 방식에 의하면, 응축기에서 열교환을 통해 수득하고자 하는 고온수의 온도를 일정 범위, 예를 들어 50 내지 55℃ 이상 올리기가 곤란한 한계가 있었다.

이러한 액 분사 방식의 단점을 해결하기 위하여, 응축기와 팽창 밸브 사이의 액상의 냉매를 기화시켜, 그 기화된 냉매를 압축기에 분사하는 증기 분사 방식의 증기 분사 압축기(vapor injection compressor)가 제시되었다.

그러나, 이러한 증기 분사 압축기를 이용하여도, 응축기에서 열교환을 통해 수득하고자 하는 고온수의 온도를 요구되는 범위, 예를 들어 60 내지 65℃ 이상 안정적으로 올리기가 곤란할 수 있다.

본 발명은 요구되는 온도, 예를 들어 60 내지 65℃ 이상의 고온수를 안정적으로 수득할 수 있는 구조를 가진 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치는 냉매의 순환에 따라 응축기 또는 증발기로 기능하고, 외부 온수가 경유되면서 냉매와 열교환될 수 있도록 외부 온수 유입관 및 외부 온수 유출관이 연결되는 제 1 2패스 열교환기; 냉매의 순환에 따라 상기 제 1 2패스 열교환기와 반대로 증발기 또는 응축기로 기능하는 제 2 2패스 열교환기; 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기와 연결되는 팽창 밸브; 상기 팽창 밸브와 다른 측에서 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기와 연결되어 냉동 사이클을 이루고, 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이의 냉매가 증기 상태로 그 내부에 분사될 수 있는 2개의 증기 분사 압축기; 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 팽창 밸브와 각각 연결되는 2개의 1패스 열교환기; 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기 중 증발기로 기능하는 2패스 열교환기에 외부 열을 공급하는 열 공급 부재; 및 상기 외부 열이 상기 열 공급 부재에서 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되도록, 상기 열 공급 부재와 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기를 연결하는 열 공급관 부재;를 포함하고,

상기 열 공급관 부재는 상기 열 공급 부재와 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기를 연결하는 열 공급관과, 상기 2개의 1패스 열교환기와 상기 열 공급관을 연결하는 열 회수관을 포함하여, 상기 2개의 1패스 열교환기의 열이 상기 열 회수관과 상기 열 공급관을 통해 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치에 의하면, 2개의 1패스 열교환기의 열이 열 공급 부재의 외부 열과 함께, 열 회수관과 열 공급관을 통해 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달될 수 있고, 그에 따라 증발기로 기능하는 2패스 열교환기에서의 증발량이 증가되어, 증기 분사 압축기의 소비 전력이 감소되면서도, 외부 온수 유출관을 통해 유출되는 고온수가 요구되는 온도, 예를 들어 60 내지 65℃ 이상으로 안정적으로 수득될 수 있다. 따라서, 요구되는 온도로 수득된 고온수가 외부 온수 유출관과 연결되는 수요처 온수 공급 시스템에 안정적으로 공급될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치의 구성을 보이는 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치의 구성을 보이는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 히트 펌프 장치(100)는 제 1 증기 분사 압축기(110), 제 2 증기 분사 압축기(115), 제 1 2패스 열교환기(120), 제 1 1패스 열교환기(140), 제 2 1패스 열교환기(145), 제 1 팽창 밸브(150), 제 2 팽창 밸브(155), 제 2 2패스 열교환기(170), 열 공급관 부재(260)와, 열 공급 부재(280)를 포함한다.

상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 제 1 1패스 열교환기(140) 사이에는 제 1 수액기(receiver tank)(130)가 연결될 수 있고, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 제 2 1패스 열교환기(145) 사이에는 제 2 수액기(135)가 연결될 수 있다.

상기 제 1 1패스 열교환기(140)와 상기 제 1 팽창 밸브(150) 사이에는 제 1 바이패스 관(208)이 분지되고, 상기 제 1 바이패스 관(208)에는 제 1 바이패스 팽창 밸브(160)가 연결될 수 있고, 상기 제 2 1패스 열교환기(145)와 상기 제 2 팽창 밸브(155) 사이에는 제 2 바이패스 관(228)이 분지되고, 상기 제 2 바이패스 관(228)에는 제 2 바이패스 팽창 밸브(165)가 연결될 수 있다.

상기 제 2 2패스 열교환기(170)와 상기 제 1 증기 분사 압축기(110) 사이에는 제 1 기액 분리기(180)가 연결될 수 있고, 상기 제 2 2패스 열교환기(170)와 상기 제 2 증기 분사 압축기(115) 사이에는 제 2 기액 분리기(185)가 연결될 수 있다.

도면 번호 190은 외부 온수 유동을 위한 외부 온수 유동 펌프이고, 도면 번호 270은 상기 열 공급 부재(280)와 상기 증발기로 기능하는 제 2 2패스 열교환기(170) 사이에서 냉매를 순환시키는 열 공급 냉매 순환 펌프이다.

상기 제 1 2패스 열교환기(120)는 냉매의 순환에 따라 응축기 또는 증발기로 기능한다. 즉, 상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115)에서 압축된 냉매가 상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유하면, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)는 응축기로 기능할 수 있고, 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)에서 팽창된 냉매가 상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유하면, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)는 증발기로 기능할 수 있다.

상기 제 2 2패스 열교환기(170)는 냉매의 순환에 따라 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 반대로 증발기 또는 응축기로 기능한다. 즉, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)가 응축기로 기능하면, 상기 제 2 2패스 열교환기(170)는 증발기로 기능할 수 있고, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)가 증발기로 기능하면, 상기 제 2 2패스 열교환기(170)는 응축기로 기능할 수 있다.

여기서, 응축기로 기능하는 2패스 열교환기에서는 냉매와 열교환되는 대상이 물, 예를 들어 외부 온수일 수 있다.

상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)는 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 제 2 2패스 열교환기(170), 상세히는 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)와 상기 제 2 2패스 열교환기(170)와 각각 연결되어, 냉매를 팽창시킨다.

여기서, 상기 팽창 밸브(150, 155)는 2개가 적용되는 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 팽창 밸브와 연결되어 냉매가 유동되는 배관의 합지 및 분지를 통해 단수 개의 팽창 밸브가 적용될 수도 있다.

상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115)는 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)와 다른 측에서 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 제 2 2패스 열교환기(170)와 연결되어, 냉매를 압축함으로써 냉동 사이클을 이룬다.

상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115)에는 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155) 사이의 냉매가 증기 상태로 그 내부에 분사될 수 있다.

상기와 같은 증기 분사를 위하여, 상기 제 1 2패스 열교환기(120), 상세히는 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)와 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)를 연결하는 각 냉매 배관(204, 224)에서 상기 2개의 바이패스 관(208, 228)이 각각 분지되고, 상기 2개의 바이패스 관(208, 228)을 따라 각각 상기 바이패스 팽창 밸브(160, 165)와 바이패스 증발관(210, 230)이 각각 배치된다.

상기 바이패스 증발관(210, 230)은 상기 냉매 배관(204, 224)을 소정 횟수로 감은 형태를 이루는 것으로, 이러한 바이패스 증발관(210, 230)이 형성됨에 따라, 상기 냉매 배관(204, 224)을 유동하는 냉매 중 상기 2개의 바이패스 관(208, 228)으로 유입되는 냉매가 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)에서 각각 팽창된 후, 상기 2개의 바이패스 증발관(210, 230)을 각각 경유하면서 증발하게 된다.

상기와 같이 증기 상태로 된 냉매는 상기 2개의 바이패스 증발관(210, 230)과 각각 연결된 2개의 증기 분사관(209, 229)을 통해 상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115) 내부로 각각 분사된다.

여기서, 상기 증기 분사 압축기(110, 115)로 증기를 분사하기 위하여 제시된 방식은 예시적인 것이고, 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)는 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)와 각각 연결되어, 그를 경유하는 냉매와 온수를 열교환시킨다.

상기 2개의 수액기(130, 135)는 상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유한 냉매를 일시 저장하는 것으로, 이러한 2개의 수액기(130, 135)에 의해, 증발기에서의 소비 냉매량이 변하더라도, 냉동 사이클의 운전이 안정적으로 이루어질 수 있다.

상기 제 1 2패스 열교환기(120)에는 상기 외부 온수 유동 펌프(190)의 작동에 의해 외부 온수가 유입되는 외부 온수 유입관(251, 252)과, 상기 외부 온수 유입관(251, 252)을 통해 유입된 외부 온수가 상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유하면서 상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유하는 냉매와 열교환된 후 외부로 유출되는 외부 온수 유출관(250)이 연결된다.

여기서, 상기 외부 온수 유입관(251, 252)을 통해 유입된 외부 온수가 상기 제 1 2패스 열교환기(120)에서 열교환되면서 그 온도가 상승되어 고온수가 되어야 하는 경우, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)는 응축기로 기능하는 것이 바람직하다.

상기 열 공급 부재(280)는 상기 제 1 2패스 열교환기(120)와 상기 제 2 2패스 열교환기(170) 중 증발기로 기능하는 2패스 열교환기, 본 실시예에서는 예시적으로 상기 제 2 2패스 열교환기(170)에 외부 열을 공급하는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 열 공급 부재(280)는 지중에 설치되어, 증발기로 기능하는 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 전달되는 외부 열로서 지열(地熱)을 공급한다.

상기 열 공급관 부재(260)는 상기 외부 열이 상기 열 공급 부재(280)에서 증발기로 기능하는 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 전달되도록, 상기 열 공급 부재(280)와 상기 제 2 2패스 열교환기(170)를 연결한다.

상세히, 상기 열 공급관 부재(260)는 상기 열 공급 부재(280)를 경유한 냉매를 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 공급하는 지열 공급관(267)과, 상기 지열 공급관(267)을 통해 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 공급되어 상기 제 2 2패스 열교환기(170)를 경유하면서 열교환된 냉매를 상기 열 공급 부재(280)로 환원하는 지열 환원관(268)을 포함한다. 상기 열 공급 냉매 순환 펌프(270)는 예시적으로 상기 열 환원관(268) 상에 설치된다.

상기 지열 공급관(267)과 상기 지열 환원관(268)은 상기 열 공급 부재(280)와 증발기로 기능하는 상기 제 2 2패스 열교환기(170)를 연결하여 상기 열 공급 부재(280)의 외부 열, 즉 여기서는 지열을 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 공급하는 것으로, 이러한 측면에서 상기 지열 공급관(267)과 상기 지열 환원관(268)은 열 공급관으로 정의될 수 있다.

또한, 상기 열 공급관 부재(260)는 상기 지열 공급관(267)을 통해 유동하는 냉매 중 일부를 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)로 공급하는 열 회수 냉매 공급관(261)과, 상기 열 회수 냉매 공급관(261)을 통해 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)로 공급되어 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)를 경유하면서 열교환된 냉매를 상기 지열 환원관(268)으로 환원하는 열 회수 냉매 환원관(262)을 포함한다.

여기서, 상기 열 회수 냉매 공급관(261)이 상기 지열 공급관(267)과 연결되고, 상기 열 회수 냉매 환원관(262)이 상기 지열 환원관(268)과 연결되는 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 그 반대로 연결될 수도 있다.

또한, 상기 열 공급관 부재(260) 내를 유동하는 냉매는 상기 제 1 증기 분사 압축기(110), 상기 제 2 증기 분사 압축기(115), 상기 제 1 2패스 열교환기(120), 상기 제 1 1패스 열교환기(140), 상기 제 2 1패스 열교환기(145), 상기 제 1 팽창 밸브(150), 상기 제 2 팽창 밸브(155), 상기 제 2 2패스 열교환기(170) 등으로 구성된 본 사이클 내를 유동하는 냉매와 서로 혼합되지 아니하도록 구성된다.

상기 열 회수 냉매 공급관(261)과 상기 열 회수 냉매 환원관(262)은 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)와 상기 지열 공급관(267) 및 상기 지열 환원관(268)을 연결하여, 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)에서 열교환을 통해 수득된 열을 상기 지열 공급관(267) 및 상기 지열 환원관(268)을 거쳐, 상기 열 공급 부재(280)의 지열과 함께 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 공급하는 것으로, 이러한 측면에서 상기 열 회수 냉매 공급관(261)과 상기 열 회수 냉매 환원관(262)은 열 회수관으로 정의될 수 있다.

여기서, 예시적으로 상기 열 회수 냉매 공급관(261)은 각 분지관(264, 266)을 통해 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)와 연결되고, 상기 열 회수 냉매 환원관(262)도 각 분지관(263, 265)을 통해 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)와 연결될 수 있다.

상기와 같이 구성되면, 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)의 열이 상기 열 공급 부재(280)의 외부 열인 지열과 함께 상기 열 회수관과 상기 열 공급관을 통해 증발기로 기능하는 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 전달될 수 있고, 그에 따라 제 2 2패스 열교환기(170)에서의 증발량이 증가되어, 상기 제 1 증기 분사 압축기(110) 및 상기 제 2 증기 분사 압축기(115)의 소비 전력이 감소되면서도, 상기 외부 온수 유출관(250)을 통해 유출되는 고온수가 요구되는 온도, 예를 들어 60 내지 65℃ 이상으로 안정적으로 수득될 수 있다. 따라서, 요구되는 온도로 수득된 고온수가 상기 외부 온수 유출관(250)과 연결되는 수요처 온수 공급 시스템에 안정적으로 공급될 수 있다.

이하에서 상기 히트 펌프 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행하면서, 상기 제 1 2패스 열교환기(120)는 응축기로, 상기 제 2 2패스 열교환기(170)는 증발기로 기능하는 경우를 예를 들어 설명한다.

먼저, 상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115)를 경유하면서 압축된 냉매는 상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유하면서 응축된다.

상기 제 1 2패스 열교환기(120)에서는 그를 경유하는 냉매와, 상기 외부 온수 유입관(251, 252)을 통해 유입된 온수 중 일부가 열교환되면서, 상기 온수가 고온수로 변하게 된다. 이러한 고온수는 상기 외부 온수 유출관(250)을 통해 외부로 유출된다.

상기 제 1 2패스 열교환기(120)를 경유하면서 응축된 냉매는 상기 2개의 수액기(130, 135)를 경유하여, 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)를 경유한다.

상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)에서는 그를 경유하는 냉매와, 상기 열 회수 냉매 공급관(261)을 통해 유입된 냉매가 열교환되면서, 상기 열 회수 냉매 공급관(261)을 통해 유입된 냉매가 열을 수득하게 된다.

상기와 같이 열을 수득한 냉매는 상기 열 회수 냉매 환원관(262)을 통해 상기 지열 환원관(268)로 공급되어, 상기 지열 환원관(268)을 따라 유동하는 냉매와 혼합된다.

상기와 같이 혼합되어 상기 지열 환원관(268)을 따라 유동된 냉매는 상기 열 공급 부재(280)를 경유하면서 지중과 열교환되면서, 지열을 수득하게 된다.

상기와 같이 지열을 수득한 냉매는 상기 지열 공급관(267)을 통해 증발기로 기능하는 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 공급된다. 그러면, 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)에서 수득된 열과 지열이 함께 상기 제 2 2패스 열교환기(170)로 공급될 수 있다.

여기서, 상기 지열 공급관(267)을 경유하는 냉매 중 일부는 상기 열 회수 냉매 공급관(261)을 통해 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)로 향하게 된다.

상기와 같이 냉매가 순환됨으로써, 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145), 증발기로 기능하는 상기 제 2 2패스 열교환기(170) 및 상기 열 공급 부재(280) 사이의 열전달이 지속적으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 2개의 1패스 열교환기(140, 145)를 경유한 냉매는 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)를 경유한다.

이 때, 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)로 향하는 냉매 중 일부가 상기 2개의 바이패스 관(208, 228)을 통해 유동되면서, 상기 2개의 바이패스 팽창 밸브(160, 165)와 상기 2개의 바이패스 증발관(210, 230)을 경유하게 되고, 그러한 경유 과정에서 증기 상태로 상변화하게 된다. 그러한 증기 상태의 냉매는 상기 2개의 증기 분사관(209, 229)을 통해 상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115) 내부로 각각 분사된다.

한편, 상기 2개의 팽창 밸브(150, 155)를 경유하면서 팽창된 냉매는 상기 제 2 2패스 열교환기(170)를 경유하면서 증발된다. 그러한 증발된 냉매는 상기 2개의 기액 분리기(180, 185)를 경유하면서 완전한 기체 상태로 상기 2개의 증기 분사 압축기(110, 115)로 각각 유입된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치의 구성을 보이는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 히트 펌프 장치(300)에서는 열 공급 부재(480)로 폐열조가 적용되어, 상기 열 공급 부재(480)는 증발기로 기능하는 제 2 2패스 열교환기(370)로 전달하는 외부 열로서 폐열(廢熱)을 공급할 수 있다.

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 증기 분사 압축기를 포함하는 히트 펌프 장치에 의하면, 요구되는 온도, 예를 들어 60 내지 65℃ 이상의 고온수를 안정적으로 수득할 수 있으므로, 그 산업상 이용 가능성이 높다고 하겠다.

Claims

냉매의 순환에 따라 응축기 또는 증발기로 기능하고, 외부 온수가 경유되면서 냉매와 열교환될 수 있도록 외부 온수 유입관 및 외부 온수 유출관이 연결되는 제 1 2패스 열교환기;
냉매의 순환에 따라 상기 제 1 2패스 열교환기와 반대로 증발기 또는 응축기로 기능하는 제 2 2패스 열교환기;
상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기와 연결되는 팽창 밸브;
상기 팽창 밸브와 다른 측에서 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기와 연결되어 냉동 사이클을 이루고, 상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이의 냉매가 증기 상태로 그 내부에 분사될 수 있는 2개의 증기 분사 압축기;
상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 팽창 밸브와 각각 연결되는 2개의 1패스 열교환기;
상기 제 1 2패스 열교환기와 상기 제 2 2패스 열교환기 중 증발기로 기능하는 2패스 열교환기에 외부 열을 공급하는 열 공급 부재; 및
상기 외부 열이 상기 열 공급 부재에서 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되도록, 상기 열 공급 부재와 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기를 연결하는 열 공급관 부재;를 포함하고,
상기 열 공급관 부재는 상기 열 공급 부재와 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기를 연결하는 열 공급관과, 상기 2개의 1패스 열교환기와 상기 열 공급관을 연결하는 열 회수관을 포함하여, 상기 2개의 1패스 열교환기의 열이 상기 열 회수관과 상기 열 공급관을 통해 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 공급 부재는 지중에 설치되어, 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달되는 외부 열로서 지열(地熱)을 공급하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 열 공급 부재는 상기 증발기로 기능하는 2패스 열교환기로 전달하는 외부 열로서 폐열(廢熱)을 공급하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.