KR101177474B1 - High efficiency heat pump system - Google Patents

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KR101177474B1 KR1020100047978A KR20100047978A KR101177474B1 KR 101177474 B1 KR101177474 B1 KR 101177474B1 KR 1020100047978 A KR1020100047978 A KR 1020100047978A KR 20100047978 A KR20100047978 A KR 20100047978A KR 101177474 B1 KR101177474 B1 KR 101177474B1
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Abstract

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 고비용의 냉난비용을 절감하며 탁월한 냉난방 효율을 구현할 수 있도록 한 고효율 히트펌프 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 압축기와 연결되는 사방밸브에 의해 제공되는 냉난방 사이클에 따라 냉방 혹은 난방운전을 수행하는 고효율 히트펌프 시스템에 있어서, 사방밸브와 연결관으로 연결되어, 압축기에서 압축된 냉매가 유입되어 냉방운전시 응축 행정을 수행하고, 난방운전시 증발행정을 수행하는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기와 연결관으로 연결된 역지변 밸브 및 수액기를 통해 이송되는 냉매를 냉방운전시에 기화 및 팽창시켜 관외부를 결빙시키는 빙축조; 난방운전시 압축기, 유분리기 및 사방밸브 순으로 연결된 연결관을 통해 이송되어 유입되는 압축된 냉매를 특정 온도이상이 되도록 가열하는 가열기; 난방운전시 응축행정을 수행하여 가열기에 의해 가열된 냉매와 난방수와의 열교환을 수행하는 제2 열교환기; 및 난방운전시 제2 열교환기에 의해 가열된 냉매에 대해 응축 공정을 수행하여 제1 열교환기로 열원을 공급하고, 냉매를 제1 열교환기로 이송하는 제3 열교환기를 포함하되, 냉방운전시에 가열기와 제2, 제3 열교환기측으로 냉매가 이송되지 않도록 하고, 난방운전시에 빙축조로 냉매가 이송되지 않도록 바이패스관과 전자제어밸브를 이용하는 고효율 히트펌프 시스템을 제공한다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a high-efficiency heat pump system capable of reducing costly heating and cooling costs and realizing excellent cooling and heating efficiency. The present invention is a high efficiency heat pump system for performing cooling or heating operation according to the cooling and heating cycle provided by the four-way valve connected to the compressor, connected to the four-way valve and the connecting pipe, the refrigerant compressed in the compressor is introduced A first heat exchanger performing a condensation stroke during the cooling operation and an evaporation stroke during the heating operation; An ice storage tank configured to freeze the outside of the tube by evaporating and expanding the refrigerant transferred through the reverse valve and the receiver connected to the first heat exchanger through a receiver; A heater for heating the compressed refrigerant flowing through the connecting pipe connected to the compressor, the oil separator, and the four-way valve in order to be heated at a specific temperature or more during a heating operation; A second heat exchanger performing heat exchange between the refrigerant heated by the heater and the heating water by performing a condensation stroke during the heating operation; And a third heat exchanger configured to perform a condensation process on the refrigerant heated by the second heat exchanger during the heating operation to supply a heat source to the first heat exchanger, and to transfer the refrigerant to the first heat exchanger. 2, to provide a high-efficiency heat pump system using a bypass tube and an electronic control valve so that the refrigerant is not transferred to the third heat exchanger side, and the refrigerant is not transferred to the ice storage tank during the heating operation.

Figure R1020100047978
Figure R1020100047978

Description

고효율 히트펌프 시스템{HIGH EFFICIENCY HEAT PUMP SYSTEM}High efficiency heat pump system {HIGH EFFICIENCY HEAT PUMP SYSTEM}

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 고비용의 냉난비용을 절감하며 탁월한 냉난방 효율을 구현할 수 있도록 한 고효율 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a high-efficiency heat pump system capable of reducing costly heating and cooling costs and realizing excellent cooling and heating efficiency.

일반적으로 히트 펌프는 히트펌프식 공기조화기에 적용되어 외부로부터 열을 흡수하거나 또는 외부로 열을 방출하여 실내를 냉난방시켜 실내 환경을 쾌적하게 유지하여 주는 장치이다.In general, the heat pump is a device that is applied to the heat pump type air conditioner to absorb heat from the outside or to release the heat to the outside to cool and heat the room to maintain a comfortable indoor environment.

이러한 히트펌프에 의하면 냉매 사이클을 전환시킴으로 하나의 유닛(또는 시스템)으로 히팅과 쿨링이 모두 가능하므로 별도로 히팅 장치와 쿨링 장치를 각각 설치할 때보다 경제적인 이점을 제공한다.According to the heat pump, both heating and cooling can be performed in one unit (or system) by switching the refrigerant cycle, thereby providing an economical advantage when separately installing the heating device and the cooling device.

현재의 냉/온수 히트펌프 시스템은 에너지 절감효과나 기계운행의 안정성을 막론하고 전기 보조 가열식을 채택하는 경우가 많아 동절기 저압장애와 하절기 고압장애를 야기하여 에너지와 효율의 비례(COP)는 일반적으로 2.5 - 3 범위에 불과할 뿐 아니라 에너지원 이용률은 50% 정도밖에 되지 않는다.Current cold / hot water heat pump systems often adopt electric assisted heating regardless of energy saving effect or stability of machine operation, which causes winter low pressure failure and summer high pressure failure. In addition to being in the 3rd range, the use of energy sources is only about 50%.

최근에 화석에너지의 가격상승과 그에 수반되는 고비용이 우려되는 상황에서 저비용의 냉난방 수단이 점차 부각되고 있는 상황이다.Recently, the low-cost heating and cooling means are emerging in the context of rising prices of fossil energy and the high costs associated with them.

그러나, 종래 히트 펌프의 경우 생산되는 냉방수의 경우 7℃ - 12℃ 난방수의 경우 45℃ - 50℃ 정도 생산하는 것이 시중에 운용되는 히트펌프 시스템에 대부분이므로, 냉방의 효율은 어느 정도 해결이 가능하나 난방의 경우 효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the case of conventional heat pumps, the production of cooling water is about 7 ° C-12 ° C, and the production of 45 ° C-50 ° C for heating water is mostly used in commercially available heat pump systems. Possible, but there is a problem that the efficiency is lowered in the case of heating.

따라서 현재 사용 중인 히트펌프 온수기 유닛은 고유가와 자원고갈로 인한 에너지 절약이 시급한 시대적 요구에 대응하지 못하고 있으며, 특히, 난방수요가 큰 동절기에 효율이 떨어지는 단점이 있어 효율이 높고 고온과 저온에서도 안정적으로 가동되는 고효율 히트펌프 시스템의 보급이 시급한 실정이다.
Therefore, the heat pump water heater unit currently in use does not meet the urgent demand for energy saving due to high oil prices and resource depletion. In particular, the efficiency of the heat pump is low in winter, when heating demand is high. It is urgent to supply high efficiency heat pump systems that operate.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 고비용의 냉난비용을 절감 및 탁월한 냉난방 효율을 구현할 수 있도록 한 고효율 히트펌프 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a high-efficiency heat pump system capable of reducing high-cost cooling and heating costs and realizing excellent cooling and heating efficiency.

본 발명의 다른 목적은 냉방시 심야전기를 이용해 빙축조에 냉열을 얼음형태로 저장해빙하여 냉방사이클을 수행하고, 난방시 열교환기와 2차 제1열교환기를 통해 난방싸이클을 수행하여 기계적 안정성을 개선할 수 있도록 한 고효율 히트펌프 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to perform the cooling cycle by storing the ice heat in the ice storage tank in the ice form using the night time electricity during cooling, and to improve the mechanical stability by performing the heating cycle through the heat exchanger and the secondary first heat exchanger during heating. To provide a high efficiency heat pump system.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 고효율 히트펌프 시스템은, 압축기와 연결되는 사방밸브에 의해 제공되는 냉난방 사이클에 따라 냉방 혹은 난방운전을 수행하는 고효율 히트펌프 시스템에 있어서, 사방밸브와 연결관으로 연결되어, 압축기에서 압축된 냉매가 유입되어 냉방운전시 응축 행정을 수행하고, 난방운전시 증발행정을 수행하는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기와 연결관으로 연결된 역지변 밸브 및 수액기를 통해 이송되는 냉매를 냉방운전시에 기화 및 팽창시켜 관외부를 결빙시키는 빙축조; 난방운전시 압축기, 유분리기 및 사방밸브 순으로 연결된 연결관을 통해 이송되어 유입되는 압축된 냉매를 특정 온도이상이 되도록 가열하는 가열기; 난방운전시 응축행정을 수행하여 가열기에 의해 가열된 냉매와 난방수와의 열교환을 수행하는 제2 열교환기; 및 난방운전시 제2 열교환기에 의해 가열된 냉매에 대해 응축 공정을 수행하여 제1 열교환기로 열원을 공급하고, 냉매를 제1 열교환기로 이송하는 제3 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.High efficiency heat pump system according to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the high efficiency heat pump system to perform the cooling or heating operation in accordance with the cooling and heating cycle provided by the four-way valve connected to the compressor, four-way valve A first heat exchanger connected to a connection pipe and configured to flow a refrigerant compressed by a compressor to perform a condensation stroke during a cooling operation and to perform an evaporation stroke during a heating operation; An ice storage tank configured to freeze the outside of the tube by evaporating and expanding the refrigerant transferred through the reverse valve and the receiver connected to the first heat exchanger through a receiver; A heater for heating the compressed refrigerant flowing through the connecting pipe connected to the compressor, the oil separator, and the four-way valve in order to be heated at a specific temperature or more during a heating operation; A second heat exchanger performing heat exchange between the refrigerant heated by the heater and the heating water by performing a condensation stroke during the heating operation; And a third heat exchanger configured to perform a condensation process on the refrigerant heated by the second heat exchanger to supply a heat source to the first heat exchanger, and to transfer the refrigerant to the first heat exchanger.

바람직하게, 상기 제2 열교환기는, 가열된 냉매와 난방수와의 열교환을 수행하여 60℃의 난방수를 70℃이상의 난방수를 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the second heat exchanger is characterized in that it is possible to obtain a heating water of 70 ℃ or more heating water of 60 ℃ by performing heat exchange between the heated refrigerant and the heating water.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 기존 히트펌프 보다 더욱 개선된 냉난방 수의 온도를 얻을 수 있으며 시스템의 안정성도 얻을 수 있는 효과가 있다. The present invention by the above-mentioned problem solving means can obtain the temperature of the heating and cooling water more improved than the existing heat pump and there is an effect that can also obtain the stability of the system.

또한 탁월한 냉난방 효과가 있으며 냉난방 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, it has an excellent heating and cooling effect, and has the effect of reducing cooling and heating costs.

또한 기존의 히트펌프 시스템의 난방수 온도가 45℃ - 50℃(△+5℃)에 비해 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 시스템은 45℃ - 70℃(△+25℃)까지 구현가능하며 겨울철의 -10℃의 사용환경에서도 안정적으로 사용할 수 있어, 사용자의 편의성을 증대시키는 효과가 있다.In addition, the heating water temperature of the existing heat pump system is 45 ℃-50 ℃ (△ + 5 ℃) high efficiency heat pump system according to the present invention can be implemented up to 45 ℃-70 ℃ (△ + 25 ℃) and winter It can be used stably in the environment of -10 ℃, and has the effect of increasing user convenience.

또한 기존의 히트펌프 시스템의 냉방수 온도가 7℃ - 12℃에 비해 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 시스템은 별도의 빙축조의 사용으로 0℃ - 12℃(△+12℃)까지 매우 차가운 냉방수의 사용이 가능하여 기존의 히트펌프 시스템의 냉방성능보다 매우 탁월한 성능 구현이 가능한 효과가 있다.
In addition, the cooling water temperature of the existing heat pump system is 7 ℃-12 ℃ high efficiency heat pump system according to the present invention is very cold cooling water to 0 ℃-12 ℃ (△ + 12 ℃) by using a separate ice storage tank It can be used to realize a very superior performance than the cooling performance of the conventional heat pump system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 히트펌프 시스템의 냉방운전을 설명하기 위한 구성도.
도 2는 도 1에 있어, 역지변 밸브의 상세도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 히트펌프 시스템의 난방운전을 설명하기 위한 구성도.
1 is a configuration for explaining the cooling operation of the high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of the check valve in FIG. 1; FIG.
Figure 3 is a block diagram for explaining the heating operation of the high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서 본 발명의 고효율 히트펌프 시스템의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.In the following description specific details of the high efficiency heat pump system of the present invention are presented to provide a more comprehensive understanding of the present invention, which is understood that the present invention may be readily practiced without these specific details and by modification thereof. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전에 대해서 우선 설명하고, 난방 운전에 대해 설명하도록 한다. In the following description, first, the cooling operation of the high efficiency heat pump system according to the present invention will be described, and the heating operation will be described.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다. 참고로 본 발명에 첨부된 도면에 도시된 화살표는 냉방, 난방의 냉매 흐름을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the parts necessary for understanding the operation and operation according to the present invention. For reference, arrows shown in the accompanying drawings of the present invention indicate the refrigerant flow of cooling and heating.

본 발명에 첨부된 도면에서 냉방운전과 관련된 도면은 냉방운전의 동작에 따른 이해를 돕고자 난방운전시에만 동작하는 가열기, 제2 열교환기, 제3 열교환기를 도시하지 않았다. 이를 위해서 난방운전시에 동작하는 구성요소들로 냉매가 유입되지 않도록 바이패스(by pass)관과 전자제어밸브를 이용하여 제어한다. The drawings related to the cooling operation in the accompanying drawings of the present invention do not show a heater, a second heat exchanger, and a third heat exchanger which operate only during the heating operation to help understanding the operation of the cooling operation. To this end, by using a bypass tube and an electronic control valve so that refrigerant does not flow into the components operating during the heating operation.

또한 난방운전과 관련된 도면은 난방운전의 동작에 따른 이해를 돕고자 냉방운전을 설명하기 위한 도면에 추가적으로 난방운전시에 동작하는 가열기, 제2 열교환기, 제3 열교환기를 도시하였다.
그리고, 가열기, 제1열교환기, 제2열교환기, 제3열교환기 및 빙축조 등이 속해 있는 냉매 회로상에는 다수의 전자제어밸브(체크밸브) 수단이 설치되어 있어서, 냉매의 흐름이 난방시 및 냉방시의 각 운전조건에 따라 적절히 제어될 수 있게 된다.
In addition, the drawings related to the heating operation has shown a heater, a second heat exchanger, a third heat exchanger that is operated during the heating operation in addition to the drawings for explaining the cooling operation to help understanding according to the operation of the heating operation.
In addition, a plurality of electronic control valve (check valve) means are provided on the refrigerant circuit to which the heater, the first heat exchanger, the second heat exchanger, the third heat exchanger, the ice storage tank, and the like belong, so that the flow of the refrigerant is heated and It can be appropriately controlled according to each operating condition at the time of cooling.

이에, 냉방운전의 설명을 위한 도 1에서는 열교환기와 가열기를 도시하지 않고 생략하였음을 인지해야 한다.Thus, it should be noted that the heat exchanger and the heater are omitted in FIG. 1 for the description of the cooling operation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 히트펌프 시스템의 냉방운전을 설명하기 위한 구성도이다. 1 is a configuration for explaining the cooling operation of the high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 냉방운전을 수행하는 고효율 히트펌프 시스템(100)은 압축기(11), 유분리기(13), 사방 밸브(4-way 밸브, 사방변)(a), 제1 열교환기(냉방시: 제1열교환기(응축기)로 동작)(16), 역지변 밸브(체크 밸브)(17), 수액기(19), 제1 팽창변(21), 빙축조(23) 및 액분리기(25)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 1, the high efficiency heat pump system 100 for performing the cooling operation according to the present invention is a compressor (11), oil separator (13), four-way valve (4-way valve, four sides) (a), 1 Heat exchanger (at the time of cooling: operates as a first heat exchanger (condenser)) 16, check valve (check valve) 17, receiver 19, first expansion valve 21, ice tank 23 And a liquid separator 25.

이러한 고효율 히트펌프 시스템(100)의 구성을 통한 냉방운전에 대해서 살펴보면, 우선 냉방 사이클은 압축기(11)-->유분리기(13)-->사방 밸브(a)-->제1 열교환기(16)-->역지변 밸브(17)-->수액기(19)-->역지변 밸브(17)-->제1 팽창변(21)-->빙축조(a)->사방 밸브(a)-->액분리기(25)-->압축기(11) 순으로 순환한다. Looking at the cooling operation through the configuration of the high-efficiency heat pump system 100, first, the cooling cycle is the compressor (11)-> oil separator (13)-> four-way valve (a)-> first heat exchanger ( 16)-> Reverse valve (17)-> Receiver (19)-> Reverse valve (17)-> First expansion valve (21)-> Ice tank (a)-> River valve ( a)-> Circuit separator (25)-> Compressor (11).

압축기(11)는 저온저압의 냉매를 고압고압 가스로 압축하는 기능을 갖는 기체 출입구가 있는 냉매 콤프레서(compressor)이다.The compressor 11 is a refrigerant compressor having a gas inlet and outlet having a function of compressing a low temperature low pressure refrigerant into a high pressure high pressure gas.

유분리기(13)는 압축기(11)로부터 입력되는 고압고압 가스의 냉매에 포함되어 있는 압축기 오일을 분리하여 회수하고, 오일이 회수되어 획득되는 고압고압 가스를 사방 밸브(a)를 통해 제1 열교환기(16)측으로 제공한다. The oil separator 13 separates and recovers the compressor oil contained in the refrigerant of the high pressure high pressure gas input from the compressor 11, and collects the high pressure high pressure gas obtained by recovering the oil through the four-way valve (a). It is provided to the group 16 side.

여기서 사방 밸브(a)는 냉방 사이클과 난방 사이클에 따라 냉방로와 난방로를 제공할 수 있도록 그에 대응하는 밸브 동작을 수행한다. Here, the four-way valve (a) performs a valve operation corresponding to the cooling path and the heating path in accordance with the cooling cycle and the heating cycle.

제1 열교환기(16)는 유분리기(13)를 통해 고압고압 가스의 냉매를 저온고압의 냉매로 전환시킨다. The first heat exchanger 16 converts the refrigerant of the high pressure and high pressure gas into the refrigerant of the low temperature and high pressure through the oil separator 13.

역지변 밸브(17)는 제1열교환기(16)로부터 유입되는 저온고압의 냉매를 수액기(19)로 이송하여 팽창변(21)과 빙축조(23)로 이송될 수 있도록 연결관(흐름)을 제공한다. 여기서 역지변 밸브(17)의 상세한 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.The reverse valve 17 is a connection pipe (flow) to transfer the low-temperature, high-pressure refrigerant flowing from the first heat exchanger 16 to the receiver 19 to be transferred to the expansion valve 21 and the ice storage tank (23). To provide. Here, the detailed configuration of the check valve 17 is as shown in FIG.

수액기(19)는 제1열교환기(16)에서 식혀진 저온고압의 냉매를 일시저장 후 열교환기를 거쳐 제1 팽창변(21)으로 제공한다.The receiver 19 temporarily stores the coolant of the low temperature and high pressure cooled by the first heat exchanger 16 and then supplies the refrigerant to the first expansion valve 21 through a heat exchanger.

제1 팽창변(21)은 수액기(19)에서 공급된 냉매를 냉열을 얻기위한 빙축조(증발기)(23) 내부관에 분사한다.The first expansion valve 21 injects the refrigerant supplied from the receiver 19 into the inner tube of the ice storage tank (evaporator) 23 for obtaining cooling heat.

빙축조(증발기)(23)는 빙축조내에 설치된 증발기에서는 제1 팽창변(21)이 분사한 냉매가 기화 및 팽창되어 관외부에 얼음이 결빙되며 냉방에 필요한 얼음이 형성된다.(해빙시 0℃ - 12℃ 사용가능) 이러한 빙축조(23)에 의해 기화 및 팽창된 냉매는 사방밸브(a)를 통해 액분리기(25)측으로 이송된다.In the evaporator 23 installed in the ice storage tank, the ice storage tank (evaporator) 23 vaporizes and expands the refrigerant injected by the first expansion valve 21 to freeze ice on the outside of the tube to form ice required for cooling. 12 ° C. available) The refrigerant vaporized and expanded by this ice storage tank 23 is transferred to the liquid separator 25 through the four-way valve (a).

액분리기(25)는 빙축조(23)에 의해 팽창된 냉매에 수분이 포함되어 있을 수 있으므로, 수분을 분리한 냉매를 압축기(11)와 연결된 관을 통해 압축기(11)로 이송한다.Since the liquid separator 25 may contain water in the refrigerant expanded by the ice storage tank 23, the liquid separator 25 transfers the refrigerant from which the water is separated to the compressor 11 through a pipe connected to the compressor 11.

도 1을 참조하여 전술한 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 시스템(100)의 냉방운전에 대한 동작 및 작용을 상세히 설명하도록 한다.With reference to Figure 1 will be described in detail the operation and operation of the cooling operation of the high-efficiency heat pump system 100 according to the present invention described above.

압축기(11)에서 압축한 고온고압의 냉매를 유분리기(13)로 보내어 오일 제거 후 사방 밸브(a)을 통하여 제1 열교환기(16)로 보내어 응축 공정에 의해 저온고압의 냉매 상태로 만들어 역지변 밸브(17)를 통해 수액기(19)로 보내어 일시저장 및 보관한 후 팽창변(21)으로 보낸다. 여기서 수액기(19)는 또한 압축기 오일을 2차적으로 회수하는 기능을 수행한다.The high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor (11) is sent to the oil separator (13), and after the oil is removed, the refrigerant is sent to the first heat exchanger (16) through the four-way valve (a) to make a low temperature and high pressure refrigerant state by the condensation process. It is sent to the receiver 19 through the valve 21, temporarily stored and stored and then sent to the expansion valve (21). The receiver 19 here also serves to recover the compressor oil secondaryly.

이후 팽창변(21)은 냉매를 빙축조(23)내에 증발 코일 관내에 분사하여 팽창 및 기화시켜 부하측에 필요한 냉열을 만드는 동시에 부하측의 냉방수와 열교환을 하여 냉방을 실현한다. 이때 만들어지는 냉수의 온도는 0℃ - 12℃가 된다.Then, the expansion valve 21 injects the refrigerant into the evaporation coil tube in the ice storage tank 23, expands and vaporizes to create cooling heat necessary for the load side, and at the same time, exchanges cooling water with the load side to realize cooling. The temperature of the cold water produced at this time is 0 ℃-12 ℃.

다음은 전술한 냉방운전의 냉방 사이클과는 역순환되는 난방 사이클의 난방운전에 대해서 설명하도록 한다.Next, the heating operation of the heating cycle reversely circulated with the cooling cycle of the above-described cooling operation will be described.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 히트펌프 시스템의 난방운전을 설명하기 위한 구성도이다.3 is a configuration diagram for explaining the heating operation of the high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 난방운전을 수행하는 고효율 히트펌프 시스템(100)은 압축기(11), 유분리기(13), 사방 밸브(4-way 밸브, 사방변)(a), 가열기(31), 제2 열교환기(33), 제3 열교환기(35), 역지변 밸브(체크 밸브)(17), 수액기(19), 제2 팽창변(37), 제1 열교환기(16), 빙축조(23) 및 액분리기(25)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 3, the high-efficiency heat pump system 100 to perform the heating operation according to the present invention is a compressor 11, oil separator 13, four-way valve (4-way valve, four sides) (a), heater 31, the second heat exchanger 33, the third heat exchanger 35, the check valve (check valve) 17, the receiver 19, the second expansion valve 37, the first heat exchanger 16 ), The ice storage tank 23 and the liquid separator 25 are configured.

우선, 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 시스템은 냉방운전의 냉방 사이클과는 역순환의 난방 사이클을 통해 난방운전을 수행해야 한다. First, the high efficiency heat pump system according to the present invention should perform the heating operation through the heating cycle of the reverse circulation and the cooling cycle of the cooling operation.

이를 위해 사방 밸브(a)와 역지변 밸브(17)는 냉방 사이클의 역순환의 난방 사이클을 제공할 수 있도록 이송로를 선택적으로 차단 및 개방하여 제공한다.To this end, the four-way valve (a) and the reverse valve 17 is provided to selectively block and open the transfer path to provide a heating cycle of the reverse circulation of the cooling cycle.

이에 난방 사이클은 압축기(11)-->유분리기(13)-->사방 밸브(a)-->가열기(31)-->제2 열교환기(33)-->제3 열교환기(35)-->역지변 밸브(17)-->수액기(19)-->제2 팽창변(37)-->제1 열교환기(16)-->사방 밸브(a)->액분리기(25)-->압축기(11) 순으로 순환한다. Thus, the heating cycle of the compressor (11)-> oil separator (13)-> four-way valve (a)-> heater (31)-> second heat exchanger (33)-> third heat exchanger (35) )-> Reverse valve (17)-> Receiver (19)-> Secondary expansion valve (37)-> First heat exchanger (16)-> Square valve (a)-> Liquid separator ( 25)-> Compressor (11).

이러한 고효율 히트펌프 시스템(100)의 구성을 통한 난방운전에 대해서 살펴보면, 우선 냉방운전시 기술한 각 구성요소의 동작 및 작용은 난방운전시에도 동일한 기능을 수행한다.Looking at the heating operation through the configuration of the high-efficiency heat pump system 100, first, the operation and action of each component described in the cooling operation performs the same function even during the heating operation.

다만, 제1 열교환기(16)(난방시: 증발기로 동작)는 냉방운전시 제1열교환기(응축기)로 동작하여 응축 공정을 수행하지만, 난방시 증발기로 동작한다는 차이점을 갖는다.However, the first heat exchanger 16 (operating as an evaporator when heating) performs a condensation process by operating as a first heat exchanger (condenser) during cooling operation, but operates as an evaporator when heating.

또한 난방운전시에 동작하는 가열기(31)는 압축기(11)에서 압축된 냉매를 한번 더 가열하는 장치로서, 냉매의 온도를 120℃이상이 되도록 한다.In addition, the heater 31 operating during the heating operation is a device for heating the refrigerant compressed by the compressor 11 once more, so that the temperature of the refrigerant is 120 ° C. or more.

제2 열교환기(33)는 가열기(31)에서 가열된 냉매와 난방수와의 열교환이 이루어져 일정 온도 이상으로 상승한 난방수를 얻도록 한다. 이에 의해 난방수의 온도를 60℃에서 70℃로 상승시켜 부하측으로 공급할 수 있게 된다.The second heat exchanger 33 performs heat exchange between the refrigerant heated in the heater 31 and the heating water to obtain heating water that rises above a predetermined temperature. As a result, the temperature of the heating water can be increased from 60 deg. C to 70 deg. C and supplied to the load side.

제3 열교환기(35)는 제1 열교환기(16)에 열을 공급하여 지속적인 난방 운전이 가능하게 함과 동시에 증발기의 동작을 수행하는 제1 열교환기(16)의 주변에 발생한 결빙을 제상하는 기능을 수행한다.The third heat exchanger 35 supplies heat to the first heat exchanger 16 to allow continuous heating operation and at the same time to defrost ice generated around the first heat exchanger 16 performing the operation of the evaporator. Perform the function.

도 3을 참조하여 전술한 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 시스템(100)의 난방운전에 대한 동작 및 작용을 상세히 설명하도록 한다.Referring to Figure 3 will be described in detail the operation and operation of the heating operation of the high-efficiency heat pump system 100 according to the present invention described above.

압축기(11)에서 압축한 고온고압의 냉매를 유분리기(13)로 보내어 오일 제거 후 사방 밸브(a)을 통하여 가열기(31)로 이송한다. 그러면, 가열기(31)는 압축기(11)에서 압축된 냉매의 온도가 일정 온도(예컨대, 120℃) 이상이 되도록 냉매를 한번 더 가열한 후, 제2 열교환기(25)로 보내어 1차적인 응축 공정에 의해 저온고압의 냉매 상태로 만들어 제3 열교환기(35)로 이송한다.The high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor (11) is sent to the oil separator (13), and after oil removal, the refrigerant is transferred to the heater (31) through the four-way valve (a). Then, the heater 31 heats the refrigerant once more so that the temperature of the refrigerant compressed by the compressor 11 is equal to or higher than a predetermined temperature (eg, 120 ° C.), and then sends it to the second heat exchanger 25 to condense the primary. By the process, the refrigerant is made into a low-temperature high-pressure refrigerant state and transferred to the third heat exchanger 35.

이때 부하측의 난방수를 제2 열교환기(25)에 흘려보내 열교환을 하면 70℃이상의 난방수를 얻을 수 있게 된다.At this time, when the heating water on the load side is flowed to the second heat exchanger 25 to perform heat exchange, heating water of 70 ° C. or more can be obtained.

이후 제3 열교환기(35)는 2차적으로 응축 공정을 수행하여 제1 열교환기(16)측으로 열원을 공급하며 냉매를 역지변 밸브(17)로 이송한다. 이에 제1 열교환기(16)의 결빙이 제상되며 지속적인 난방운전이 가능하게 된다.Thereafter, the third heat exchanger 35 performs a condensation process secondarily to supply a heat source to the first heat exchanger 16 and to transfer the refrigerant to the reverse valve 17. This freezes the first heat exchanger 16 and enables continuous heating operation.

역지변 밸브(17)는 냉매가 수액기(19)로 유입되도록 이송로를 제공하며, 드라이어와 중간밸브를 거쳐 다시 역지변 밸브(17)를 통해 제2 팽창변(37)으로 이송되도록 한다.The reverse valve 17 provides a transfer path for the refrigerant to flow into the receiver 19, and is then transferred to the second expansion valve 37 through the reverse valve 17 through the dryer and the intermediate valve.

이에 제2 팽창변(37)에 공급된 냉매는 냉열을 얻기 위해 제1 열교환기(16)의 내부관에 냉매를 분사한다.Accordingly, the refrigerant supplied to the second expansion valve 37 injects the refrigerant into the inner tube of the first heat exchanger 16 to obtain cooling heat.

그러면 제1 열교환기(16)는 증발 행정을 수행하여 냉매를 기화 팽창시킨다. 이때 제1 열교환기(16)는 제3 열교환기(35)로부터 필요한 열원을 공급받아 냉매의 지속적이며 안정된 팽창이 가능하게 된다.The first heat exchanger 16 then performs an evaporation stroke to vaporize and expand the refrigerant. At this time, the first heat exchanger 16 is supplied with the necessary heat source from the third heat exchanger 35 to enable continuous and stable expansion of the refrigerant.

이후 팽창된 냉매는 사방 밸브(a)에 이송로에 의해 액분리기(25)로 이송되고, 액분리기(25)에 의해 팽창된 냉매에 포함된 수분을 분리하고, 수분이 분리된 냉매를 압축기(11)로 이송한다.Thereafter, the expanded refrigerant is transferred to the liquid separator 25 by the transfer path to the four-way valve a, and the water contained in the expanded refrigerant is separated by the liquid separator 25, and the refrigerant from which the water is separated is compressed into a compressor ( To 11).

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

Claims (2)

압축기와 연결되는 사방밸브에 의해 제공되는 냉난방 사이클에 따라 냉방 혹은 난방운전을 수행하는 고효율 히트펌프 시스템에 있어서,
사방밸브와 연결관으로 연결되어, 압축기에서 압축된 냉매가 유입되어 냉방운전시 응축 행정을 수행하고, 난방운전시 증발행정을 수행하는 제1 열교환기;
상기 제1 열교환기와 연결관으로 연결된 역지변 밸브 및 수액기를 통해 이송되는 냉매를 냉방운전시에 기화 및 팽창시켜 관외부를 결빙시키는 빙축조;
난방운전시 압축기, 유분리기 및 사방밸브 순으로 연결된 연결관을 통해 이송되어 유입되는 압축된 냉매를 특정 온도이상이 되도록 가열하는 가열기;
난방운전시 응축행정을 수행하여 가열기에 의해 가열된 냉매와 난방수와의 열교환을 수행하는 제2 열교환기; 및
난방운전시 제2 열교환기에 의해 가열된 냉매에 대해 응축 공정을 수행하여 제1 열교환기로 열원을 공급하고, 냉매를 제1 열교환기로 이송하는 제3 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 시스템.
In the high efficiency heat pump system to perform cooling or heating operation according to the cooling and heating cycle provided by the four-way valve connected to the compressor,
A first heat exchanger connected to the four-way valve and the connection pipe, the refrigerant compressed in the compressor is introduced to perform a condensation stroke during the cooling operation, and perform an evaporation stroke during the heating operation;
An ice storage tank configured to freeze the outside of the tube by evaporating and expanding the refrigerant transferred through the reverse valve and the receiver connected to the first heat exchanger through a receiver;
A heater for heating the compressed refrigerant flowing through the connecting pipe connected to the compressor, the oil separator, and the four-way valve in order to be heated at a specific temperature or more during a heating operation;
A second heat exchanger performing heat exchange between the refrigerant heated by the heater and the heating water by performing a condensation stroke during the heating operation; And
And a third heat exchanger configured to perform a condensation process on the refrigerant heated by the second heat exchanger to supply a heat source to the first heat exchanger, and to transfer the refrigerant to the first heat exchanger.
제1 항에 있어서, 상기 제2 열교환기는,
가열된 냉매와 난방수와의 열교환을 수행하여 60℃의 난방수를 70℃이상의 난방수를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 시스템.
The method of claim 1, wherein the second heat exchanger,
A high-efficiency heat pump system, characterized in that to perform a heat exchange between the heated refrigerant and the heating water to obtain a heating water of 60 ℃ or more heating water of 60 ℃.
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