KR101169438B1

KR101169438B1 - 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR101169438B1
Application number: KR1020090115775A
Authority: KR
Inventors: 김상원; 오원길
Original assignee: 오원길; 김상원
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2012-07-27
Also published as: KR20100096996A

Abstract

본 발명은, 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

이는 특히, 냉,온수를 동시에 생산하도록 설치되는 냉난방시스템에서 열전달 또는 열취득사이클만을 선택적으로 구동하도록 하고,

냉수 또는 온수생산 모드에서는 열취득사이클과 열전달 사이클을 동시 또는 선택적으로 구동되도록 하는 것이다.

이에 따라서, 냉,온수의 생산시 초절전을 하도록 함과 아울러 냉수 또는 온수의 생산이 풍부하게 되는 것이다.

열전달 사이클, 열취득 사이클, 케스케이드 열교환기, 온수탱크, 냉수탱크

Description

케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템{A heating and cooling system using a cascade heat exchanger}

본 발명은 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 냉,온수를 동시에 생산하도록 설치되는 냉난방기에서 열전달 또는 열취득사이클중 선택되는 하나 이상을 구동하도록 하여 냉수 또는 온수의 생산이 풍부하게 이루어지도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 케스케이드 열교환기는 온수를 생산하기 위한 열전달 사이클과 냉수를 생산하기 위한 열취득 사이클에서 공유되는 구성으로 열전달 사이클에서는 증발기로 사용되고, 열취득 사이클에서는 응축기로 사용되는 것이다.

상기와 같이 케이스케이드 열교환기를 사용하는 냉난방기의 일예로서는 본 출원인이 선출원한 대한민국 특허 출원번호 제2007-0042436호 에서 찾아 볼 수 있다.

이를 도1에 나타난 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 계통도에 의해 상세하게 설명하면, 열전달 사이클(1)과 열취득 사이클(2) 및 상기 열전달 사이 클(1)과 열취득 사이클(2)에 공유되는 케스케이드 열교환기(3)로서 냉난방기가 이루어 진다.

그리고, 상기 열전달 사이클(1)은, 상기 케스케이드 열교환기(3)의 고온측 출구와 연통된 고온측 압축기(1a)와, 상기 고온측 압축기(1a)의 출구에 일측이 연통되는 고온측 응축기(1b)와, 상기 고온측 응축기(1b)의 수측 입구 및 출구에 각각 연통되는 온수탱크(1c) 및 상기 고온측 응축기(1b) 출구와 일측이 연통되고, 상기 케스케이드 열교환기(3)의 고온측 입구에 타측이 연통된 팽창밸브(1d)를 포함한다.

또한, 상기 열취득 사이클(2)은, 상기 케스케이드 열교환기(3)의 저온측 입구와 연통된 저온측 압축기(2a)와, 상기 케스케이드 열교환기(3)의 저온측 출구로 연통되는 제1팽창밸브(2b)와, 상기 제1팽창밸브(2b) 출구에 일측이 연통되며, 상기 저온측 압축기(2a) 입구에 타측이 연통되는 저온측 증발기(2c)와, 상기 저온측 증발기(2c)의 수측입구 및 출구와 각각 연통되는 냉수탱크(2d)와, 상기 저온측 압축기(2a) 출구와 일측이 연통되고, 상기 저온측압축기(2a) 입구 및 상기 제1팽창밸브(2b)의 입구에 타측이 연통된 증발/응축기(2d) 및 상기 케스케이드 열교환기(3)의 저온측 출구와 일측이 연통되고, 상기 증발/응축기(2d)의 입구에 타측이 연통되는 제2팽창밸브(2b)를 포함하는 것이다.

더하여, 상기 케스케이드 열교환기(3)의 저온측 출구 및 상기 저온측 압축기(2a)의 입구에 일측이 각각 연통되고, 타측은 상기 제1팽창밸브(2b)의 입구 및 상기 증발/응축기(2b)의 출구에 타측이 각각 연통되는 과냉/과열 열교환기(2e)가 설치되며, 상기 과냉/과열 열교환기(2e)의 출구와 상기 제1팽창밸브(2b) 입구 사이 에는 수액기(2f)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기는, 냉수와 온수를 동시생산하기 위한 열전달 사이클(1)과 열취득 사이클(2) 모두 구동되며, 이때 열전달 사이클(1)은 열매가 고온측 압축기(1a), 고온측 응축기(1b), 팽창밸브(1d), 케스케이드 열교환기(3)를 경유하여 고온측 압축기(1a)로 다시 유입하여 사이클을 반복한다.

그리고, 상기 열취득 사이클(2)에서는 저온측 압축기(2a), 케스케이드 열교환기(3), 과냉/과열 열교환기(2e), 수액기(2f), 제1팽창밸브(2b), 저온측 증발기(2c), 과냉/과열 열교환(2e)를 경유하여 저온측 압축기(2a)로 다시 유입되어 사이클을 반복하게 된다.

또한, 상기 고온측 응축기(1b)에서는 온수탱크(1c)의 물과 열교환이 되면서 온수가 생산이 되며, 상기 저온측 증발기(2c)에서는 냉수탱크(2d)의 물과 열교환이 되면서 냉수가 생산이 되는 것이다.

계속하여, 온수를 생산하기 위해서는 열전달 사이클(1)은 상기와 동일한 사이클을 형성하고, 열취득 사이클(2)은 저온측 압축기(2a), 케스케이드 열교환기(3), 과냉/과열 열교환(2e), 수액기(2f), 제2팽창밸브(2b), 증발/응축기(2d) 및 과냉/과열 열교환(2e)를 경유하여 다시 저온측 압축기(2a)로 유입되는 사이클을 반복하여 고온측 응축기(1b)에서 온수가 생산된다.

또한, 냉수을 생산하기 위해서는 열전달 사이클(1)은 운전이 불필요하고, 열취득 사이클(2)은 저온측 압축기(2a), 증발/압축기(2d), 수액기(2f), 제1팽창밸 브(2b), 저온측 증발기(2c)를 경우하여 다시 저온측 압축기(2a)로 유입되어 사이클을 반복하며, 이때 저온측 증발기(2c)에서는 냉수생산이 이루어지게 된다.

그러나, 상기와 같은 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기는, 냉,온수를 동시에 생산하기 위해서는 열전달 사이클과 열취득 사이클을 동시에 구동하도록 하여 전력 소모가 많은 문제점이 있다.

즉, 냉,온수 동시 생산 모드는, 춘추(봄, 가을)절기에 사용되는 모드로서, 냉방 또는 난방 및 급탕을 필요에 따라 사용가능하지만 필요이상의 높은 온도나 낮은 온도는 필요없게 되는데 불필요하게 열전달 사이클과 열취득 사이클을 동시에 운전되도록 하여 불필요한 전력소모가 발생되는 것이다.

또한, 종래에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기는 냉수을 생산하기 위해 열전달 사이클의 운전을 하지 않고, 열취득 사이클만 구동시키게 되는데 냉수의 생산되는 양이 부족한 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉,온수를 동시에 생산되도록 하는 모드에서는 열전달 사이클만을 구동하도록 하여 초절전을 하도록 함과 아울러 냉수 또는 온수의 생산 모드에서는 열취득사이클과 열전달 사이클을 동시 또는 선택적으로 구동되도록 하여 냉수 또는 온수의 생산이 풍부하게 이루어지도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 온수를 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 의하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

열취득사이클과 열전달 사이클을 동시 또는 선택적으로 구동되도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달되는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제1팽창밸브를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고, 고온측 팽창밸브와 고온측압축기 사이에 구비되는 고온축증발기를 통하여 팽창되는 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하도록 이루어지도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은 상기 열전달 사이클이, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달이 이루어 지는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제2팽창밸브를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고, 고온측 제2팽창밸브와 고온측압축기 사이에 구비되는 고온축증발기를 통하여 팽창되는 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하도록 설치되고,

상기 열취득 사이클이, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기와 저온측 증발기, 저온측 응축기 및 케스케이드 열교환기와 제1팽창밸브, 냉수탱크와 열전달이 이루어지는 저온측증발기, 저온측압축기를 순환하면서 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하도록 설치되는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템을 제공한다.

더하여, 본 발명은 상기 열전달 사이클이, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달이 이루어 지는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제1팽창밸브, 케스케이드 열교환기를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고,

상기 열취득 사이클이, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기와 케스케이드 열교환기 및 제2팽창밸브, 저온측 증발밸브, 저온측 팽창밸브, 저온측압축기를 통과하면서 열전달 사이클로의 열교환이 이루어지도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 열전달 사이클이, 온수탱크가 연결되는 고온측 응축기의 일측에 실외측 열교환기가 연결되고, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달이 이루어 지는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제1팽창밸브, 케스케이드 열교환기를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고,

이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기는, 열전달 사이클상에 냉수 탱크와 열교환되는 고온측 증발기를 설치함과 아울러 냉수 생산시 구동되는 실외측 열교환기를 설치함으로서, 냉,온수를 동시에 생산하는 모드에서는 열전달 사이클만을 구동하여 초절전이 가능함은 물론 냉수생산 모드에서는 열취득사이클과 열전달 사이클을 동시에 구동하여 냉수의 생산이 풍부하게 이루어지도록 할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도이다. 설명에 앞서 본 발명의 열전달(고온측) 사이클의 열매는 제 1열매로 표현하고, 열취득(저온측) 사이클의 열매는 제2열매로 표현한다.

본 발명의 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기는, 온수를 생산하기 위한 열전달 사이클(100)과, 냉수를 생산하기 위한 열취득 사이클(200)과, 상호 공유되어 상기 열전달 사이클(100)에서 증발기로 아울러 열취득 사이클에서는 응축기로 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기(300)와, 상기 열전달 사이클(100)에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크(400)와, 상기 열취득 사이클(200)에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크(500)를 포함한다.

이때, 상기 열전달 사이클(100)과 열취득 사이클(200)은 동시에 또는 선택적으로 사용토록 된다.

그리고, 상기 열전달 사이클(100)은, 제1열매를 압축하는 고온측압축기(110), 온수탱크(400)와 열전달을 수행하는 고온측 응축기(120) 또는 외부 공기와 열전달을 수행하는 실외측 열교환기(160)중 선택되는 어느 하나 이상, 제1열매를 팽창시키도록 설치되는 고온측 제1팽창밸브(130) 내지 제3팽창밸브(150a)중 선택되는 어느 하나이상, 냉수탱크(500)와 열전달을 수행하는 고온측 증발기(140) 또는 열취득 사이클과 열전달을 수행하는 케이케이스 열교환기(300)중 선택되는 어느 하나이상을 순차로 순환하도록 설치된다.

또한, 상기 열전달 사이클(100)은, 실외측 열교환기(160)가 온수탱크(400)와 고온측 응축기(120) 사이 또는 고온측 압축기(110)와 고온측 응축기(120) 사이에서 선택적으로 연결된다.

더하여, 상기 고온측 증발기(140)의 일측는, 열취득 사이클의 케이케이드 열 교환기를 통과한 제2열매와 열교환기 이루어지도록 하는 하나 이상의 보조열교환기가 직렬 또는 병렬 연결된다.

상기 열전달 사이클(100)은, 제1열매가 압축되는 고온측 압축기(110)와, 상기 고온측 압축기(110)의 출구에 일측이 연결되는 고온측 응축기(120)와, 상기 고온측 응축기(120)에 출구에 일측이 연통되어 상기 고온측 응축기(120)에서 토출된 제1열매를 팽창시키는 고온측 제1팽창밸브(130)와, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)의 출구와 상기 고온측 압축기(110) 사이에 설치되어 상기 고온측 제1팽창밸브(130)에서 팽창된 제1열매를 증발시키도록 하는 케스케이드 열교환기(300)와, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)의 입구 측과 상기 케스케이드 열교환기(300) 출구측에 배관연결되면서 상기 냉수탱크(500)와 열교환되도록 하는 고온측 증발기(140)와, 상기 고온측 증발기(140)의 입구측에 설치된 고온측 제2팽창밸브(150)와, 입구는 상기 고온측 압축기(110)의 출구에 연결되면서 출구는 상기 고온측 응축기(120)의 입구에 연결되어 냉수 생산모드에서 응축기 열할을 하는 실외측 열교환기(160)를 포함한다.

또한, 상기 고온측 증발기(140)에는 도시하지는 않았지만, 냉수탱크(500)와 배관연결되어 저온저압 상태의 기상열매와 냉수탱크(500)의 냉수를 상호 열교환시켜 냉온수 동시 생산모드에서 냉수 생산은 물론 냉수생산 모드에서 냉수의 생산을 풍부하게 할 수 있다.

또한, 상기 실외측 열교환기(160)는, 온수탱크(400) 또는 고온측 압축기(110)의 출구측에 연결되어 냉수 생산모드에서 응축기 열활을 하여 실외측 공기 와 제1열매를 상호 열교환시키도록 하게 된다.

한편, 상기 고온측 응축기(120)와 고온측 제1팽창밸브(130) 사이에는 제1보조열교환기(170)가 설치되어 상기 고온측 응축기(120)에서 토출된 제1열매의 온도를 낮추도록 설치된다.

그리고, 도 13 내지 도 16에서와 같이, 상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 고온측 제3열팽창밸브(150a)를 통과한 후 제1보조열교환기(170)를 거쳐 고온측 압축기(110)에 공급토록 설치된다.

더하여, 도 12b에서와 같이, 상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 제1보조열교환기(170)를 통과한 후 그 일측에 직렬 연결되면서 제3팽창밸브(150a)가 개재되는 다른 하나 이상의 제n보조열교환기(170a)를 통과하여 고온측 제1팽창밸브(130)를 통과하지 않고 고온측 압축기(110)에 공급토록 설치된다.

그리고, 상기 고온측 압축기(110)에서 고온측 응축기(120)와 실외측 열교환기(160)로 열매를 선택적으로 유동시키기 위하여 고온측 제1전자밸브(180)와 고온측 제2전자밸브(181)가 배관라인 상에 설치된다.

또한, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)와 고온측 제2팽창밸브(150)로 열매를 선택적으로 유동시키기 위하여 고온측 제3전자밸브(182)와 고온측 제4전자밸브(183)가 배관라인 상에 각각 설치된다.

이때, 상기 온수탱크(400)는, 온수를 유동하는 배관라인이 연결되어 고온측 제1팽창밸브(130)와 실외측 열교환기(160)사이를 연결하는 배관라인과 고온측 응축기(120)에서 열교환 하도록 설치된다.

그리고, 도 13 내지 도 16에서와 같이, 상기 고온측압축기(110)에 연결되는 고온측응축기(120), 고온측제1순환관(501), 케스케이드 열교환기(300)의 열매 순환을 제어토록 제1사방변(A)이 더 설치된다.

또한, 상기 고온측응축기(120)와 연결되는 제1보조열교환기(170)의 일측에는 제3팽창밸브(150a)로 향하는 유로를 선택하는 고온측 제2순환관(미도시)이, 실외측열교환기(160)에서 고온측증발기(140)로 직접 제1열매를 공급하는 고온측 제3순환관(미도시)이, 케스케이드 열교환기(300)의 일측에는 제1팽창밸브(130)로 향하는 유로를 선택하는 고온측 제4순환관(미도시)이 각각 설치된다.

한편, 상기 열취득 사이클(200)은, 제2열매를 압축시키는 저온측 압축기(210)와, 상기 저온측 압축기(210)에 연통되어 제2열매를 응축시키는 상기 케스케이드 열교환기(300)와, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매를 팽창시키는 저온측 제1팽창밸브(220)와, 상기 저온측 제1팽창밸브(220)와 연통되면서 상기 냉수탱크(500)의 냉수와 열교환되도록 하는 저온측 증발기(230)와, 상기 저온측 압축기(210)의 토출구 및 입구측에 배관연결되면서 냉수를 생성 시킬때는 응축기로, 온수를 생성 시킬때는 증발기의 역활을 수행하는 저온측 증발/응축기(240)와, 상기 저온측 증발/응축기(240)의 입구측에 설치되어 온수를 생성시킬 때 제2열매를 팽창시키도록 설치되는 저온측 제2팽창밸브(250)를 포함한다.

또한, 상기 저온측 압축기(210)와 저온측 제1팽창밸브(220) 사이에 저온측 제2열매라인(260)을 설치하되 상기 저온측 제2열매라인(260)이 상기 보조열교환기(170)를 통과하도록 하여 제1열매와 제2열매를 상호 열교환시켜 상기 보조열교환 기(170)를 통과한 제1열매의 온도는 낮추도록 함으로써 열전달 사이클(100)의 증발기 역활을 하는 케스케이드 열교환기(300)에서 증발효율이 용이하게 이루어지게 하고, 열취득 사이클은 제1열매의 냉각된 열량만큼을 열매가 흡수하여 열효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1보조열교환기(170)와 고온측 응축기(120) 사이의 배관라인 상에 센서(270)를 설치하고, 상기 저온측 제2열매라인(260) 상에 유로를 개폐시키는 제2열매라인용 전자밸브(280)를 설치하여 상기 센서(270)에 의해 일정온도 이상이 감지되면 상기 제2열매라인용 전자밸브(280)를 개방시키도록 하여 상기 제1보조열교환기(170)에서 열교환이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 열전달 사이클(100)의 보조열교환기(130)와 고온측 응축기(120) 사이의 배관라인 온도에 따라 제2열매라인용 전자밸브(280)를 개폐하도록 하여 일정온도의 이하에서는 상기 저온측 제2열매라인(260)을 개방시키지 않도록 하는 것이다.

또한, 상기 저온측 제2열매라인(260) 상에 저온측 제3팽창밸브(290)를 더 설치하도록 하여 저온측 제2열매라인(260)으로 유동되는 제2열매를 저온저압의 열매 상태로 상변화시켜 제1보조열교환기(170)의 열교환 효율을 향상시키도록 하는 것이 더 바람직하다.

그리고, 저온측 압축기(210)에서 케스케이드 열교환기(300)와 저온측 증발/응축기(240)로 열매를 선택적으로 유동시키기 위하여 저온측 제1전자밸브(281)와 저온측 제2전자밸브(282)가 배관라인 상에 설치된다.

또한, 케스케이드 열교환기(300)에서 저온측 증발기(230)와 저온측 증발/응축기(240)로 열매를 선택적으로 유동시키기 위하여 저온측 제3전자밸브(283)와 저온측 제4전자밸브(284)가 배관라인 상에 설치된다.

또한, 저온측 증발/응축기(240)에서 케스케이드 열교환기(300)와 저온측 압축기(210)로 열매를 선택적으로 유동시키기 위하여 저온측 제5전자밸브(285)와 저온측 제6전자밸브(286)가 배관라인 상에 설치된다.

다른 한편, 도6은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서 본 발명은, 온수탱크(400)의 온수를 유동하는 배관라인이 고온측 압축기(110)와 고온측 제1팽창밸브(130)등을 연결하는 고온측 응축기(120)와 열교환 하도록 설치될 때 상기 온수를 유동하는 배관라인에 실외측 열교환기(160)가 연결 설치된다.

즉, 실외측 열교환기가 제1열매로 열교환되지 않고, 온수탱크의 온수와 열교환시키는 구성에 차이가 있다.

또 다른 한편, 도10에서와 같이 본 발명의 실외측 열교환기(160) 또는 증발/응축기(240), 고온측 증발기(140), 고온측응축기(120), 저온측 증발기(230)는 일정하거나 상이한 용량별로 구분되는 제1단위유니트(A), 제2단위유니트(B), 제N단위유니트(C)로 분할 설치된 후 직렬 연결되거나 병렬 연결되는 구성으로 이루어 진다.

이때, 상기 실외측 열교환기(160) 또는 증발/응축기(240), 고온측 증발기(140), 고온측응축기(120), 저온측 증발기(230)는 3방밸브나 첵밸브가 연결되어 그 흐름을 제어토록 설치된다.

다른 한편, 상기 저온측압축기(210)에 연결되는 증발/응축기(240), 케스케이드 열교환기(300), 저온측 제1순환관(503)으로의 열매 순환을 제어토록 제2사방변(B)이 더 설치된다.

그리고, 상기 케스케이스 열교환기(300)를 통과한 제2열매는 제1보조열교환기(170)를 통과한 후 저온측 제1팽창밸브(220)나 저온측 제2팽창밸브(250)로 향하도록 설치된다.

또한, 상기 열전달사이클(100)의 제1보조열교환기(170) 및 제n보조열교환기(170a)와 열교환 하도록 설치되는 열취득 사이클(200)은, 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매가 제n보조열교환기(170a), 증발/응축기(240), 제1보조열교환기(170), 증발/응축기(240)가 순차로 연결되도록 설치되어 증발/응축기를 반복하여 순환토록 설치된다.

이때, 상기 제1보조열교환기(170)와 저온측 제2팽창밸브(250) 또는 저온측 제1팽창밸브(220)로 향하는 유로상에 저온측 제3팽창밸브(220a)가 연결된다.

또한, 상기 제1팽창밸브(220)에 연결되는 케스케이드열교환기(300)의 일측에는 저온측 제3팽창밸브(150a)로 향하는 유로를 선택하는 저온측 제2순환관(504)이, 증발/응축기(240)와 저온측 제2팽창밸브(250) 사이에 저온측 제2팽창밸브(250)로 향하는 유로를 선택하는 저온측 제3순환관(506)이 각각 설치된다.

상기와 같이 구성으로 이루어진 본 발명의 케스케이드 열교환기 동작상태를 설명한다.

이하에서 본 발명의 냉난방기를, 냉,온수 동시 생산, 온수 생산 및 냉수 생 산 등의 모드로 구분해 설명한다.

[냉,온수 동시 생산모드]

도 3은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도서, 냉,온수 동시 생산모드를 나타낸 계통도이다.

냉,온수 동시 생산 모드는, 춘추(봄, 가을)절기에 사용되는 모드로서, 냉방 또는 난방 및 급탕을 필요에 따라 사용가능하도록 하는 것이다.

즉, 열전달 사이클(100)만이 운전되는 경우로, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 고온고압의 액상의 열매로 상변화되어 온수탱크(400)의 온수와 상호 열교환되어 온수를 생산하게 된다.

이때, 고온측 제2전자밸브(181)는 폐쇄되고, 고온측 제1전자밸브(180)는 개방되어지는 것이다.

상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 고온측 제2팽창밸브(150)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제2팽창밸브(150)를 통과한 제1열매는 고온측 증발기(140)를 통과하면서 냉수탱크(500)의 냉수와 상호 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

이때, 고온측 제3전자밸브(182)는 개방되고, 고온측 제4전자밸브(183)는 폐쇄되는 것이다.

상기 고온측 증발기(140)를 통과한 저온 저압의 기상의 열매는 다시 고온측 압축기(110)로 유입되어 고온 고압의 기상 열매로 상변화되도록 압축되는 것이다.

또한, 상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 보조열교환기(170)를 거쳐 고온측 제2팽창밸브(150)로 유동되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 보조열교환기(170)를 통하여 미동작되는 열취득 사이클(200)과 열교환이 이루어져 제1열매의 온도를 저하시킴으로써 종래와는 달리 냉,온수 생산모드에서 열전달 사이클(100)만을 구동시키도록 하여도 냉수 및 온수의 생산이 가능토록 되어 전력을 소모를 줄일 수 있다.

한편, 도11은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉온동시 생산모드를 나타낸 계통도로서 본 발명은 냉,온동시와 냉수생산을 수행할 수 있게 된다.

열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 고온고압의 액상의 열매로 상변화되어 온수탱크(400)의 온수와 상호 열교환되어 온수를 생산하게 된다.

상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 제1보조열교환기(170)를 통하여 열교환을 수행한 후 고온측 제2팽창밸브(150)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제2팽창밸브(150)를 통과한 제1열매는 고온측 증발기(140)를 통과하면서 냉수탱크(500)의 냉수와 상호 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

이때, 상기 열전달 사이클(100)과 연동되는 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 저온측 증발/응축기(240)를 통과 하면서 열취득을 수행한 후 케스케이드 열교환기(300)에서 열전달 사이클(100)의 저온상태인 제1열매와의 열전달에 의해 고온고압의 액상의 열매로 상변화가 용이하게 이루어진다.

이때, 배관라인 상의 저온측 제1전자밸브(281)는 폐쇄되고, 저온측 제2전자밸브(282)는 개방되어진다.

또한, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매는 저온측 제1팽창밸브(220)로 유입되어 저온저압의 열매로 상변화되어 저온측 증발기(230)에서 냉수탱크(500)의 냉수와 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

이때, 저온측 증발/응축기를 통과한 열매는 개방된 저온측 제6전자밸브(286)를 통해 유동되고, 저온측 제5전자밸브(285)는 폐쇄되는 것이다.

또한, 상기 저온측 증발기(230)를 통과한 저온저압의 기상의 열매는 다시 저온측 압축기(210)로 유입되어 열매를 고온고압의 기상의 열매로 상변화시키게 된다.

이때, 배관라인 상의 제3전자밸브(283)는 개방되고, 제4전자밸브(284)는 폐 쇄되어진다.

더하여, 열취득 사이클(100)에 설치된 센서(270)의 온도가 일정온도 이상인 경우에 제2열매라인용 전자밸브(280)을 개방하여 저온측 제2열매라인(260)으로 제2열매를 유동시켜 보조열교환기(170)에서 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

다른 한편, 도17은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉온동시 생산모드를 나타낸 계통도로서 본 발명은 냉,온동시와 온수생산을 수행할 수 있게 된다.

상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 제1보조열교환기(170)를 통하여 열교환을 수행한 후 고온측 제1팽창밸브(130)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)를 통과한 제1열매는 케스케이드 열교환기(300)에서 증발이 이루어지게 되며, 상기 케스케이드 열교환기(300)의 반대측에서는 열취득 사이클(200)이 접촉되도록 하여 열교환이 이루어짐으로써 열전달 사이클(100)의 증발이 용이하게 이루어지게 된다.

이때, 고온측 제3전자밸브(182)는 폐쇄되고, 고온측 제4전자밸브(183)는 개 방되는 것이다.

상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 저온 저압의 기상의 열매는 다시 고온측 압축기(110)로 유입되어 고온고압의 기상 열매로 상변화 되도록 압축되는 것이다.

한편, 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 케스케이드 열교환기(300)에서 열전달 사이클(100)의 저온상태인 제1열매와의 열전달에 의해 고온고압의 액상의 열매로 상변화가 용이하게 이루어진다.

이때, 배관라인 상의 저온측 제1전자밸브(281)는 개방되고, 저온측 제2전자밸브(282)는 폐쇄되어진다.

이때, 배관라인 상의 제3전자밸브(283)는 개방되고, 제4전자밸브(284) 및 제5전자밸브(285)는 폐쇄되어진다.

[온수 생산모드]

도 4는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예 를 나타낸 계통도서, 온수 생산모드를 나타낸 계통도이다.

온수 생산 모드는, 동절기에 사용되는 모드로서, 난방과 급탕이 필요한 것이다.

이는, 전달 사이클(100)과 열취득 사이클(200)이 모두 운전이 되는 경우로, 상기 열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 고온고압의 액상의 열매로 상변화되어 온수탱크(400)의 온수와 상호 열교환되어 온수를 생산하게 된다.

상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 보조열교환기(170)를 통과하면서 열취득 사이클(200)의 제2열매에 의해 다시 열교환이 이루어지도록 하여 고온측 제1팽창밸브(130)에서 팽창시키기 전에 제1열매의 온도를 낮출 수 있는 것이다.

또한, 상기 보조열교환기(170)를 통과한 제1열매는 고온측 제1팽창밸브(130)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 액상열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)를 통과한 제1열매는 케스케이드 열교환기(300)에서 증발이 이루어지게 되며, 상기 케스케이드 열교환기(300)의 반대측에서는 열취득 사이클(200)이 접촉되도록 하여 열교환이 이루어짐으로써 열전달 사이클(100)의 증발이 용이하게 이루어지게 된다.

또한, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매는 저온측 제2팽창밸브(250)에서 팽창되어 저온저압의 상태로 상변화되어 저온측 증발/응축기(240)에서 증발이 이루어진 후 다시 저온측 압축기(210)로 유입되어 열매를 고압고압의 기상 열매로 상변화시키게 된다.

이때, 배관라인 상의 제3전자밸브(283)는 폐쇄되고, 제4전자밸브(284)는 개방되어지며, 상기 저온측 증발/응축기(240)의 열매는 개방된 제5전자밸브(285)통해 저온측 압축기로 유입됨과 아울러 제6전자밸(286)은 폐쇄되는 것이다.

또한, 상기 저온측 제2열매라인(260) 상에 저온측 제3팽창밸브(290)에 의해 제2열매를 저온저압의 열매 상태로 상변화시켜 보조열교환기(170)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

[냉수 생산모드]

도 5는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도로서, 냉수 생산모드를 나타낸 계통도이다.

냉수 생산 모드는, 하절기에 사용되는 모드로서, 냉방만이 필요한 것이다.

이때는, 종래와는 달리 열취득 사이클(200)과 열전달 사이클(100)이 동시에 구동된다.

상기 열취득 사이클(200)은 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축되어 저온측 증발/응축기(240)로 이송되어 고온고압의 액상의 열매로 상변화된다.

이때, 저온측 제1전자밸브(281)는 폐쇄되고, 저온측 제2전자밸브(282)는 개방되어진다.

상기 저온측 증발/응축기(240)에서 액상의 열매로 유입된 열매는 케스케이드 열교환기(300)를 통과하여 저온측 제1팽창밸브(220)로 유입되어 저온저압의 열매로 상변화되어 저온측 증발기(230)에서 냉수탱크(500)의 냉수와 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

한편, 열전달 사이클(100)은 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 실외측 열교환기(160)로 이송되고, 상기 실외측 열교환기(160)의 제1열매는 실외 공기와 열교환되어 고온고압의 액상의 열매로 상변화된다.

이때, 고온측 제1전자밸브(180)는 폐쇄되고, 고온측 제2전자밸브(181)는 개방되어진다.

상기 실외측 열교환기(160)를 통과한 제1열매는 고온측 응축기(120)와 보조열교환기(170)를 통과하여 고온측 제2팽창밸브(150)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 열매가 되고, 상기 고온측 제2팽창밸브(150)를 통과한 제1열매는 고온측 증발기(140)를 통과하면서 냉수탱크(500)의 냉수와 상호 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

이때, 고온측 제3전자밸브(182)는 개방되고, 고온측 제4전자밸브(183)는 폐쇄되어진다.

즉, 열전달 사이클(100)과 열취득 사이클(200) 모두에서 냉수를 생산하여 냉수가 많이 필요한 하절기에 풍부한 냉수의 제공이 가능하게 되는 것이다.

다른 한편, 도6은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서 본 발명의 실외측 열교환기(160)가 제1열매로 열 교환되지 않고, 온수탱크(400)의 온수와 열교환시키는 구성이 나타나 있다.

상기와 같이 구성된 다른 실시예에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기 역시, 냉,온수 동시 생산, 온수 생산 및 냉수 생산 등의 모드로 구분해 볼 수 있는데,

일실시예와 냉,온수 동시 생산 및 온수 생산은 작용이 동일함으로 도 7 및 도 8도에 설명은 생략하고, 도 9도에 도시한 냉수 생산 모드만 설명한다.

[냉수 생산모드]

도 9는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉수 생산모드를 나타낸 계통도이다.

본 발명의 냉난방기는, 종래와는 달리 열취득 사이클(200)과 열전달 사이클(100)이 동시에 구동된다.

열취득 사이클(200)은 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축되어 저온측 증발/응축기(240)로 이송되어 고온고압의 액상의 열매로 상변화된다.

상기 저온측 증발/응축기(240)에서 액상의 열매로 유입된 열매는 케스케이드 열교환기(300)를 통과하여 저온측 제1팽창밸브(220)로 유입되어 저온저압의 열매로 상변화되어 저온측 증발기(230)에서 냉수탱크(500)의 냉수와 열교환되어 냉수를 생 산하게 된다.

이때, 저온측 증발/응축기를 통과한 열매는 개방된 저온측 제6전자밸브(286)을 통해 유동되고, 저온측 제5전자밸브(285)는 폐쇄되는 것이다.

한편, 열전달 사이클(100)은 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 온수탱크와 열교환되어 고온 고압의 액상의 열매로 상변화된다.

또한, 상기 온수탱크의 온수는 실외측 열교환기에 연통되어 열교환이 이루어짐으로 고온측 응축기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 보조열교환기(170)를 통과하여 고온측 제2팽창밸브(150)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 열매가 되고, 상기 고온측 제2팽창밸브(150)를 통과한 제1열매는 고온측 증발기(140)를 통과하면서 냉수탱크(500)의 냉수와 상호 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

즉, 열전달 사이클(100)과 열취득 사이클(200) 모두에서 냉수를 생산하여 냉수가 많이 필요한 하절기에 풍부한 냉수의 제공이 가능하게 된다.

또 다른 한편, 도10에서와 같이, 실외측 열교환기(160) 또는 증발/응축기(240), 고온측 증발기(140), 고온측응축기(120), 저온측 증발기(230)는 일정하거나 상이한 용량별로 구분되는 제1단위유니트(A), 제2단위유니트(B), 제N단위유니트(C)로 분할 설치된 후 직렬 연결되거나 병렬 연결될 때 원하는 용량의 단위유니트만을 가동하여 에너지 활용을 효율적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

이하에서 본 발명의 냉난방기에 사방밸브가 추가된 구성의 동작을 설명하는 것으로서 냉,온수 동시 생산, 온수 생산 및 냉수 생산 등의 모드로 구분해 설명한다.

도13a,b,c는 각각 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 냉온동시, 온수, 냉수 생산모드를 나타낸 계통도이다.

[냉,온수 동시 생산모드]

이때, 상기 열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 제1사방변(A)의 밸브조작에 의해 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 고온고압의 액상의 열매로 상변화되어 온수탱크(400)의 온수와 상호 열교환되어 온수를 생산하게 된다.

상기 고온측 응축기(120)를 통과한 제1열매는 고온측 응축기(120)와 제1보조열교환기(170) 사이에 위치하는 고온측 제3팽창밸브(150a)를 통과하지 않고 고온측 제2순환관(505)을 통하여 제1보조열교환기(170)에 공급되어 열취득 사이클(200)의 제2열매에 의해 다시 열교환이 이루어지도록 함으로써 고온측 제1팽창밸브(130)에서 팽창시키기 전에 제1열매의 온도를 낮출 수 있는 것이다.

또한, 상기 제1보조열교환기(170)를 통과한 제1열매는 고온측 제1팽창밸브(130)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 액상열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)를 통과한 제1열매는 케스케이드 열교환기(300)에서 증발이 이루어지게 되며, 상기 케스케이드 열교환기(300)의 반대측에서는 열취득 사이클(200)이 접촉되도록 하여 열교환이 이루어짐으로써 열전달 사이클(100)의 증발이 용이하게 이루어지게 된다.

상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 저온 저압의 기상의 제1열매는 제1사방변(A)에 공급된 후 조작된 밸브의 동작에 의해 고온측 제1순환관(501)을 통하여 고온측 응축기(120)로 이송된다.

한편, 상기 열전달 사이클의 수행시 동시에 동작되는 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 케스케이드 열교환기(300)에서 전달되어 열전달 사이클(100)의 저온상태인 제1열매와의 열전달에 의해 고온고압의 액상의 열매로 상변화가 용이하게 이루어진다.

또한, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매는 케스케이드 열교환기(300)와 저온측 제1팽창밸브(220) 사이에 위치하는 저온측 제3팽창밸브(220a)를 통과하지 않고 저온측 제2순환관(504)을 통하여 저온측 제1팽창밸브(220)로 유입되어 저온저압의 열매로 상변화되어 저온측 증발기(230)에서 냉수탱크(500)의 냉 수와 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

[온수 생산모드]

전달 사이클(100)과 열취득 사이클(200)이 모두 운전이 되는 경우로, 상기 열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 제1사방변(A)의 밸브조작에 의해 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 고온고압의 액상의 열매로 상변화되어 온수탱크(400)의 온수와 상호 열교환되어 온수를 생산하게 된다.

또한, 상기 제1보조열교환기(170)를 통과한 제1열매는 고온측 제1팽창밸브(130)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 액상열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제1팽창밸브(130)를 통과한 제1열매는 케스케이드 열교환기(300)에서 증발이 이루어지게 되며, 상기 케스케이드 열교환기(300)의 반대측에서는 열취득 사이클(200)이 접촉되도록 하여 열교환이 이루어짐으로써 열전달 사이클(100)의 증발이 용이하 게 이루어지게 된다.

또한, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매는 케스케이드 열교환기(300)와 저온측 제1팽창밸브(220) 사이에 위치하는 저온측 제3팽창밸브(220a)를 통과하지 않고 저온측 제2순환관(504)을 통하여 저온측 제3팽창밸브(250)로 유입되어 저온저압의 열매로 상변화된다.

또한, 상기 저온측 제2팽창밸브(250)에서 팽창되어 저온저압의 상태로 상변화되어 저온측 증발/응축기(240)에서 증발이 이루어진 후 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 저온측 제1순환관(503)을 통하여 다시금 저온측 압축기(210)로 유입되어 열매를 고압고압의 기상 열매로 상변화시키게 된다.

[냉수 생산모드]

열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 그 일측에 연결되는 제1사방변(A)의 밸브조작에 의해 고온측 응축기(120)로 이송되고, 상기 고온측 응축기(120)의 제1열매는 고온고압의 액상의 열매로 상변화되어 온수탱크(400)의 온수와 상호 열교환되어 온수를 생산하게 된다.

또한, 상기 제1보조열교환기(170)를 통과한 제1열매는 고온측 제2팽창밸브(150)에서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 액상열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제2팽창밸브(150)를 통과한 제1열매는 고온측 증발기(140)를 통과하면서 냉수탱크(500)의 냉수와 상호 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

이때, 상기 제1사방변(A)는, 유로가 조절되어 케스케이드 열교환기(300)에 연결되는 관로가 고온측 제1순환관(501)과 연결되어 고온측 압축기(110)로 제1열매를 공급하도록 설치된다.

이하에서 본 발명의 냉난방기에 사방밸브가 추가된 구성의 동작을 설명하는 것으로서 제상모드를 설명한다.

도16은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 제상모드를 나타낸 계통도이다.

[제상모드]

상기 열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 제1사방변(A)의 밸브조작에 의해 케스케이드 열교환기(300)에 전달되어 열취득 사이클(200)이 접촉되도록 하여 열교환이 이루어짐으로써 열전달 사이클(100)의 증발이 용이하게 이루어지게 된다.

그리고, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제1열매는 고온측 제1팽창밸브(130)를 통과하지 않고 그 일측에 설치되는 고온측 제3순환관(502)을 통하여 제1보조열교환기(170)에 전달되어 열취득 사이클(200)의 제2열매에 의해 다시 열교환이 이루어지도록 함으로써 제1열매의 온도를 다시 한번 낮출 수 있는 것이다.

계속하여, 상기 제1보조열교환기(170)를 통과한 제1열매는 고온측 제3팽창밸브(150a)을 통과하면서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 액상열매가 되도록 하고, 상기 고온측 제3팽창밸브(130)를 통과한 제1열매는 고온측 응축기(120)를 통과하면서 고온고압의 액상의 열매로 상변화되고, 상기 제1열매는 유로가 조절되는 제1사방변(A)을 통과하면서 고온측 제1순환관(501)과 연결되어 고온측 압축기(110)로 제1열매를 공급하게 된다.

이때, 상기 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압 축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 증발/응축기(240)로 연결되어 증발이 이루어진 후 케스케이드 열교환기(300)와 저온측 제1팽창밸브(220) 사이에 위치하는 저온측 제3팽창밸브(220a)에 전달되어 저온저압의 열매로 상변화 된다.

그리고, 저온조압의 열매로 상변화되는 제2열매는 케이케이드 열교환기(300)에 전달되어 열전달 사이클(100)의 저온상태인 제1열매와의 열전달에 의해 고온고압의 액상의 열매로 상변화가 용이하게 이루어진다.

또한, 상기 케스케이드 열교환기(300)를 통과한 제2열매는 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 저온측 제1순환관(501)을 통하여 다시금 저온측 압축기(210)로 유입되어 열매를 고압고압의 기상 열매로 상변화시키게 된다.

이상과 같이 일반적인 사이클과 반대의 흐름을 갖도록 하여 제상효과를 가져오는 것이다.

이하에서 본 발명의 냉난방기에 사방밸브가 추가된 구성의 동작을 설명하는 것으로서 냉수 생산모드를 설명한다.

도14a,b,c는 각각 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 냉수 생산모드를 나타낸 계통도이다.

[냉수탱크만 적용된 경우]

열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 제1사방변(A)의 밸브조작에 의해 케스케이드 열교환 기(300)에 전달되어 열취득 사이클(200)이 접촉되도록 하여 열교환이 이루어짐으로써 열전달 사이클(100)의 증발이 용이하게 이루어지게 된다.

이때, 상기 고온측 응축기(120)는, 열매탱크(500)의 냉수가 유동하여 열교환 되도록 설치된다.

한편, 상기 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 증발/응축기(240)로 연결되어 증발이 이루어진 후 케스케이드 열교환기(300)와 저온측 제1팽창밸브(220) 사이에 위치하는 저온측 제3팽창밸브(220a)에 전달되어 저온저압의 열매로 상변화 된다.

그리고, 저온조압의 열매로 상변화되는 제2열매는 케이케이드 열교환기(300) 에 전달되어 열전달 사이클(100)의 저온상태인 제1열매와의 열전달에 의해 고온고압의 액상의 열매로 상변화가 용이하게 이루어진다.

[열취득 사이클만 적용된 경우]

상기 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 증발/응축기(240)로 연결되어 증발이 이루어진 후 저온측 제1팽창밸브(220)에 전달되어 저온저압의 열매로 상변화 된다.

그리고, 상기 저온측 제1팽창밸브(220)로 유입되어 저온저압의 열매로 상변화된 후 저온측 증발기(230)에서 냉수탱크(500)의 냉수와 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

[실외측 열교환기를 적용한 열전달 사이클에 적용된 냉수생산 모드]

열전달 사이클(100)은, 기상으로 이루어진 제1열매가 고온측 압축기(110)에서 고온고압으로 압축되어 제1사방변(A)의 밸브조작에 의해 실외측 열교환기(160)에 전달되어 열교환이 이루어지고, 상기 실외측 열교환기(160)를 통과한 제1열매는 고온측 제2팽창밸브(150)를 통과하면서 급속으로 팽창시켜 저온저압의 액상열매가 되도록 한다.

그리고, 상기 제2팽창밸브(150)를 통과한 제1열매는 고온측 증발기(140)를 통과하면서 냉수탱크(500)의 냉수와 상호 열교환되어 냉수를 생산하게 된다.

계속하여, 상기 고온측 증발기(140)를 통과한 제1열매는 고온측 압축기(110)로 다시금 공급된다.

한편, 상기 열취득 사이클(200)은, 기상으로 이루어진 제2열매가 저온측 압축기(210)에 고온고압으로 압축된 후 제2사방변(B)의 밸브조작에 의해 증발/응축기(240)로 연결되어 증발이 이루어진 후 저온측 제1팽창밸브(220)에 전달되어 저온저압의 열매로 상변화 된다.

또한, 상기 저온측 증발기(230)를 통과한 저온저압의 기상의 열매는 다시 저온측 압축기(210)로 유입되어 열매를 고온고압의 기상의 열매로 상변화시키게 되는 것이다.

도1은 종래에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 계통도.

도2는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도.

도3은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도로서, 냉,온수 동시 생산모드를 나타낸 계통도.

도4는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도로서, 온수 생산모드를 나타낸 계통도.

도5는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 일실시예를 나타낸 계통도로서, 냉수 생산모드를 나타낸 계통도.

도6은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도.

도7은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉,온수 동시 생산모드를 나타낸 계통도.

도8는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 온수 생산모드를 나타낸 계통도.

도9는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉수 생산모드를 나타낸 계통도.

도10은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 다른 실시예에 의한 요부 설치상태도.

도11은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉온동시 및 냉수 생산모드를 나타낸 계통도.

도12a,b는 각각 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 보조열교환기의 동작상태를 나타낸 계통도.

도13a,b는 각각 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 냉온동시 생산모드를 나타낸 계통도.

도14a,b,c는 각각 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 냉수 생산모드를 나타낸 계통도.

도15는 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 온수 생산모드를 나타낸 계통도.

도16은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 사방변을 활용한 제상모드를 나타낸 계통도.

도17은 본 발명에 따른 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방기의 또 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 냉온동시 및 온수 생산모드를 나타낸 계통도.

*도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 열전달 사이클 110: 고온측 압축기

120: 고온측 응축기 130: 고온측 제1팽창밸브

140: 고온측 증발기 150: 고온측 제2팽창밸브

160: 실외측 열교환기 170: 보조열교환기

200: 열취득 사이클 210: 저온측 압축기

220: 저온측 제1팽창밸브 230: 저온측 증발기

240: 저온측 증발/응축기 250: 저온측 제2팽창밸브

260: 저온측 제2열매라인 270: 센서

Claims

온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은,

a). 제1열매를 압축하는 고온측압축기

b). 온수탱크와 열전달을 수행하는 고온측 응축기 또는 외부 공기와 열전달을 수행하는 실외측 열교환기중 선택되는 어느 하나 이상

c). 제1열매를 팽창시키도록 설치되는 고온측 제1팽창밸브 내지 제3팽창밸브중 선택되는 어느 하나 이상

d). 냉수탱크와 열전달을 수행하는 고온측 증발기 또는 열취득 사이클과 열전달을 수행하는 케이케이스 열교환기중 선택되는 어느 하나를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고,

상기 열취득사이클과 열전달 사이클은 동시 또는 선택적으로 구동되도록 하는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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제1항에 있어서, 상기 열전달 사이클은, 실외측 열교환기가 온수탱크와 고온측 응축기 사이 또는 고온측 압축기와 고온측 응축기 사이에서 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
제1항에 있어서, 상기 고온측 증발기는, 열취득 사이클의 케이케이드 열교환기를 통과한 제2열매와 열교환기 이루어지도록 하는 하나 이상의 보조열교환기가 직렬 또는 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달을 수행하는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제2팽창밸브를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고, 고온측 제2팽창밸브와 고온측압축기 사이에 구비되는 고온측증발기를 통하여 팽창되는 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하도록 설치되는 구성으로 냉온수를 동시에 생산하도록 설치되고,

상기 온수탱크는, 고온측응축기의 입구측에 실외측 열교환기가 연결되어 고온측압축기를 통과한 물에 열을 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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제5항에 있어서, 상기 고온측 응축기를 통과한 제1열매는 고온측 제3열팽창밸브를 통과한 후 제1보조열교환기 또는 제1보조열교환기에 연결되는 다른 하나 이상의 제n보조열교환기중 어느 하나 이상을 통과하여 고온측 압축기에 공급토록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달이 이루어 지는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제2팽창밸브를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고, 고온측 제2팽창밸브와 고온측압축기 사이에 구비되는 고온측증발기를 통하여 팽창되는 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하도록 설치되고,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기와 저온측 응축기 및 케스케이드 열교환기와 저온측 제1팽창밸브, 냉수탱크와 열전달이 이루어지는 저온측증발기, 저온측압축기를 순차로 순환하면서 제1열매와 제2열매가 열교환 되도록 설치되며,

상기 온수탱크는, 고온측응축기의 입구측에 실외측 열교환기가 연결되어 고온측압축기를 통과한 물에 열을 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달을 수행하도록 설치되는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제1팽창밸브, 케스케이드 열교환기를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기와 케스케이드 열교환기 및 저온측 제2팽창밸브, 저온측 증발기, 저온측압축기를 순차로 통과하면서 제1열매와 제2열매 사이에 열교환이 이루어져 온수를 생산하도록 지도록 설치되고,

상기 온수탱크는, 고온측응축기의 입구측에 실외측 열교환기가 연결되어 고온측압축기를 통과한 물에 열을 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
제13항에 있어서, 상기 제2팽창밸브의 일측에는 저온측압축기의 출구측과 연결되는 관로가 설치되어 저온압축기에서 공급되는 제2열매가 저온측 증발기에 공급토록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 온수탱크가 연결되는 고온측 응축기의 일측에 실외측 열교환기가 연결되고, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달이 이루어지는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제1팽창밸브, 케스케이드 열교환기를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기와 케스케이드 열교환기 및 제2팽창밸브, 저온측 증발기, 저온측압축기를 통과하면서 열전달 사이클로의 열교환이 이루어져 온수를 생산하도록 하는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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제18항에 있어서, 상기 케스케이드 열교환기의 일측은 관로를 통하여 열전달 사이클과 연결되는 제1보조열교환기에 연결된 후 저온측압축기의 입구측으로 제2열매가 공급토록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 상기 온수탱크가 연결되는 고온측 응축기의 일측에 실외측 열교환기가 연결되고, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달을 수행하는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제2팽창밸브를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고, 고온측 제2팽창밸브와 고온측압축기 사이에 구비되는 고온측증발기를 통하여 팽창되는 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하여 온수 및 냉수를 동시에 생산하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
제23항에 있어서, 상기 고온측응축기와 고온측 제2팽창밸브 사이에는 제1보조열교환기가 설치되어 열취득 사이클과 열교환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
제24항에 있어서, 상기 제1보조열교환기와 고온측 응축기 사이의 배관라인 상에 센서를 설치한 후 감지되는 온도에 따라 제1보조열교환기에 열취득 사이클의 제2열매가 유동하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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제23항에 있어서, 상기 고온측 응축기를 통과한 제1열매는 제1보조열교환기 또는 제1보조열교환기에 연결되면서 제3팽창밸브가 개재되는 다른 하나 이상의 제n보조열교환기중 선택되는 어느 하나 이상을 통과하여 고온측 압축기에 공급토록 설치되고,

상기 제1보조열교환기에는 케스케이드를 통과한 제2열매가 순환토록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 온수탱크가 연결되는 고온측 응축기의 일측에 실외측 열교환기가 연결되고, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기와 온수탱크와 열전달이 이루어 지는 고온측응축기 및 제1열매를 팽창시키는 고온측 제2팽창밸브를 순환하면서 온수탱크의 물에 열전달이 이루어지도록 설치되고, 고온측 제2팽창밸브와 고온측압축기 사이에 구비되는 고온측증발기를 통하여 팽창되는 제1열매와 냉수탱크의 물이 열교환 하도록 설치되고,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기와 저온측 응축기 및 케스케이드 열교환기와 저온측 제1팽창밸브, 냉수탱크와 열전달이 이루어지는 저온측증발기, 저온측압축기를 순차로 순환하면서 제1열매와 제2열매가 열교환 되도록 하여 냉수를 생산하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기를 통과한 후 케스케이드 열교환기로 향하도록 유로가 조절되는 4방밸브를 통과한 후 케이스케이드 열교환기와 제1보조열교환기를 순차로 통과한 후 고온측 제3팽창밸브가 개재되는 고온측 응축기를 통과한 제1열매는 제1사방밸브와 고온측 제1순환관을 통하여 고온측 압축기로 순환하도록 할 때

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기를 통과한 후 저온측 증발/응축기로 향하도록 유로가 조절되는 제24방밸브를 통과하여 열전달 사이클과 열전달이 이루어 지면서 저온측 제3팽창밸브가 개재되는 케이케이스 열교환기를 순차로 통과한 후 제2사방밸브와 저온측 제1순환관(501)을 통하여 저온측 압축기로 순환될 때 역 사이클을 이루어 제상기능을 수행토록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기를 통과한 후 케스케이드 열교환기로 향하도록 유로가 조절되는 4방밸브를 통과한 후 케이스케이드 열교환기와 제1보조열교환기를 순차로 통과한 후 고온측 제3팽창밸브가 개재되면서 냉수탱크와 열교환이 이루어지도록 설치되는 고온측 응축기를 통과하여 제1사방밸브와 고온측 제1순환관을 통하여 고온측 압축기로 순환하도록 할 때,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기를 통과한 후 저온측 증발/응축기로 향하도록 유로가 조절되는 제2사방밸브를 통과하여 열전달 사이클과 열전달이 이루어 지면서 저온측 제3팽창밸브가 개재되는 케이케이스 열교환기를 순차로 통과하여 제2사방밸브와 저온측 제1순환관을 통하여 저온측 압축기로 순환하여 냉수를 생산하도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
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온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열전달 사이클은, 기상의 제1열매가 이를 압축하는 고온측압축기를 통과한 후 실외측 열교환기로 향하도록 유로가 조절되는 제1사방밸브를 통과한 후 고온측 증발기를 통하여 고온측 압축기로 순환되도록 할 때,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기를 통과한 후 저온측 증발/응축기로 향하도록 유로가 조절되는 제2사방밸브를 통과하여 냉수탱크와 열전달을 수행하는 저온측 증발기를 통하여 저온측 압축기로 순환하여 냉수를 생산하도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템
온수 생산을 위해 물에 열을 전달하도록 설치되는 열전달 사이클과, 냉수 생산을 위하여 물로부터 열을 취득하는 열취득 사이클과, 상기 열전달 사이클에서 증발기로 열취득 사이클에서 응축기로 동시 사용토록 설치되는 케스케이드 열교환기와, 상기 열전달 사이클에 의해 생산된 온수를 저장하는 온수탱크와, 상기 열취득 사이클에 의해 생산된 냉수를 저장하는 냉수탱크를 포함하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템에 있어서,

상기 열취득 사이클은, 기상의 제2열매가 이를 압축하는 저온측압축기를 통과한 후 저온측 증발/응축기로 향하도록 유로가 조절되는 제2사방밸브를 통과하여 냉수탱크와 열전달을 수행하면서 그 전방에 저온측 제1팽창밸브가 개재되는 저온측 증발기를 통하여 저온측 압축기로 순환하도록 하여 냉수를 생산하도록 하는 케스케이드 열교환기를 이용한 냉난방 시스템