KR101203104B1 - 다목적 히트펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴프레셔와 응축열교환기와 팽창밸브와 냉매증발기가 냉매배관으로 연결 설치된 히트펌프 시스템에 있어, 컴프레셔와 응축열교환기의 사이에 해당하는 냉매배관상에 1차 응축열교환기를 설치하거나, 또는 제 1열교환기와 제 2열교환기를 냉매응축기로 설치함으로서, 각각의 열교환기에서 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 가온수와 20~25℃의 열원수를 생성시키는 한편, 이와 같이 생성된 고온수와 가온수와 열원수를 해당 사용처로 각각 나누어 분배시킬 수 있도록 하고, 삼방밸브나 사방밸브와 같은 유로전환밸브를 사용하여 응축열교환기에서의 냉각작업 또한 가능토록 함으로서, 하나의 히트펌프 시스템만으로도 2~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시켜 매우 다양한 용도로 사용할 수 있도록 하며, 특히 어류의 양식과 치어의 부화와 사료의 배양 및 사육사 실내의 냉,난방과 결로(結露: 이슬맺힘) 제거 등의 다양한 요구조건이 수반되는 양어장에 가장 적합하게 사용할 수 있는 히트펌프 시스템을 제공함으로서, 부화조나 배양조와 같은 지수식 수조에 저장된 사육수의 수온유지와 사육사의 냉,난방 등을 위하여 별도의 보일러나 냉난방기기를 설치하지 않더라도 양어장의 전반적인 운용이 가능토록 한 획기적이고 경제적이며 친환경적인 방식의 다목적 히트펌프 시스템에 관한 것이다.

Description

다목적 히트펌프 시스템{Multipurpose heat-pump system}

본 발명은 컴프레셔와 응축열교환기의 사이에 해당하는 냉매배관상에 1차 응축열교환기를 설치하거나, 또는 제 1열교환기와 제 2열교환기를 냉매응축기로 설치함으로서, 각각의 열교환기에서 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 가온수와 20~25℃의 열원수를 생성시키는 한편, 이와 같이 생성된 고온수와 가온수와 열원수를 해당 사용처로 각각 나누어 분배시킬 수 있도록 하고, 삼방밸브나 사방밸브와 같은 유로전환밸브를 사용하여 응축열교환기에서의 냉각작업 또한 가능토록 함으로서, 하나의 히트펌프 시스템만으로도 2~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시켜 매우 다양한 용도로 사용할 수 있도록 하며, 특히 어류의 양식과 치어의 부화와 사료의 배양 및 사육사 실내의 냉,난방과 결로(結露: 이슬맺힘) 제거 등의 다양한 요구조건이 수반되는 양어장에 가장 적합하게 사용할 수 있도록 한 다목적 히트펌프 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 어류나 갑각류 등의 종묘배양장에서는 부화된 어린 치어들의 성장속도에 맞추어 수조와 주위환경을 지속적으로 변화시켜 주는 것이 필요하며, 대부분의 어류나 갑각류 등은 그 부화초기에 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 크기를 가지기 때문에, 사육수를 교환하는 유수식(流水式) 양식수조에서는 어린 치어를 사육시키는 것이 불가능하게 된다.

즉, 사육수를 교환하는 유수식 양식수조에서는 물살에 의한 스트레스로 말미암아 어린 치어들이 병들거나 죽게 됨은 물론이고, 유영능력이 극히 미약한 어린 치어들이 물살의 흐름에 휩쓸려 수조밖으로 빠져나가기 때문에, 통상적으로는 일정량의 사육수를 저장시킨 지수식(止水式) 수조로서의 부화조나 배양조에서 20~25℃의 온도조건으로 20~30일간 사육시켜 어느 정도의 크기로 성장시킨 다음, 유수식 으로 사육하게 된다.

또한, 산란을 위한 어류의 어미수조와 갑각류의 모패 관리수조는 어종에 따라 소용량이지만 고온수를 요구하며, 산란을 유도하기 위해서는 수 개월 이전부터 가온을 하여 산란시기를 조절해야 하므로, 이런 경우 별도의 사육수가 필요하지만 대용량의 히트펌프장치를 작동시켜 직수로 공급하기보다는 경제적인 축열조를 이용하여 공급하는 측면이 바람직하다.

상기와 같이 지수식 수조인 부화조나 배양조에 저장된 사육수의 온도를 20~ 25℃의 수준으로 유지시킬 수 있도록, 해당 수조의 바닥에 XL파이프나 스테인레스 파이프 또는 티타늄 파이프 등을 이용하여 열교환라인을 설치한 다음, 이 열교환라인을 온수보일러와 연결시킴으로서, 온수보일러에서 가열된 65~75℃ 정도의 온수를 열교환라인을 통하여 해당 수조로 유동시키는 방식이 사용되었다.

그러나, 온수보일러에서 가열된 65~75℃의 고온수에 의한 직접적인 가온방식을 적용시키게 되면, 수조의 바닥부에 설치된 열교환라인용 파이프 주변의 온도가 50~60℃ 정도로 매우 높게 되고, 수조에서 사육되는 어린 치어는 수온과 주위환경에 아주 민감하기 때문에, 열교환라인용 파이프 주변으로 근접한 어린 치어들이 파이프 주변의 50~60℃의 높은 온도로 인하여 화상을 입거나 기형이 되거나 심한 스트레스를 받아 병들어 죽게 된다.

또한, 겨울철에는 외부온도가 +15℃에서 -20℃의 영하까지 내려가기 때문에, 육상수조의 보온을 위하여 양어장에 비닐하우스 등을 설치하게 되는 바, 비닐하우스의 실내온도가 사육수의 증발온도에 의하여 상승하게 되면, 실내온도의 상승에 빼앗긴 열량만큼 보일러에서 추가적인 가열이 이루어져야 되고, 수조로부터 증발된 사육수의 수분이 외부의 차가운 날씨에 의하여 비닐하우스의 실내천정에 물방울 형태로 맺혀 있다가 5~8m 아래의 수조로 다시 떨어지게 된다.

상기와 같이 천정에서 떨어진 물방울이 수조에 저장된 사육수의 표면과 부딪히면서 발생하는 충격은 어린 치어들에게 극심한 스트레스를 주는 요인이 됨은 물론이고, 물방울이 떨어진 주변에 있던 어린 치어가 충격으로 인하여 죽거나 기형으로 변하게 되며, 이를 해결할 수 있도록 별도의 온풍난방기를 비닐하우스에 비치하여 실내와 천정측으로 온풍을 공급함으로서, 실내의 온도를 높여서 사육수조의 수온 하락을 방지하는 동시에 수분의 증발을 억제하여 비닐하우스 내부의 결로(結露: 이슬맺힘)를 방지토록 하고 있다.

또한, 굴 또는 새우 등의 패류나 갑각류의 부화 또는 양식에 있어서도 25~28℃의 사육수를 수조에 받아 놓고, 이를 관리하기 위하여 온풍난방기로 사육사의 실내 공기 온도를 30~40℃까지 올려서 수온을 보존시키도록 하고 있다.

한편, 양어장의 사육사에는 부화조나 배양조와 같은 지수식 수조와 함께 어류의 사육을 위한 유수식, 또는 지수식과 유수식 겸용의 양식수조가 설비되어 있고, 유수식 양식수조로 공급되는 사육수의 온도 역시 겨울철에는 가열을 통하여, 여름철에는 냉각을 통하여 20~25℃ 수준으로 유지시키는 것이 필요하며, 이러한 사육수의 온도조절을 위하여 히트펌프 시스템이 사용된다.

상기 히트펌프 시스템은 컴프레셔와 응축열교환기(해수가열기)와 팽창밸브와 증발열교환기(해수냉각기)를 냉매배관으로 연결시킨 상태에서, 해수열원이나 공기열원을 냉매의 증발 또는 응축열원으로 사용토록 한 공지의 장치이며, 유류비용의 10% 수준에 해당하는 적은 비용만으로도 20~25℃의 사육수를 공급할 수 있는 경제적이고 친환경적인 장치가 된다.

또한, 겨울철에는 응축열교환기에서 가열된 사육수를 양식수조로 공급시키고, 여름철에는 증발열교환기에서 냉각된 사육수를 양식수조로 공급시키는 배관 및 유로조정 작업을 수행하는 대신에, 삼방밸브 또는 사방밸브와 같은 유로전환밸브를 이용하여 응축열교환기와 증발열교환기로의 냉매유동경로를 선택적으로 전환시키도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템 역시 널리 사용되고 있다.

그러나, 양어장에서 사용하는 기존의 히트펌프 시스템은 우수한 경제적,환경적 잇점에도 불구하고, 양어장으로 유입되는 원수를 20~25℃의 사육수로 조성하여 양식수조로 공급시키는 데에만 국한되어 사용되었고, 산란을 위한 어류의 어미사육수조나 갑각류의 모패수조 또는 부화조나 배양조 등의 열교환 파이프로 온수를 공급하여 해당 수조에 저장된 사육수를 가온시키거나, 사육사의 실내온도를 높이는 등의 용도에는 사용하지 못하고 있는 실정이며, 여름철 냉방의 차원에서도 이와 동일한 상황이 유발되었다.

이로 인하여, 상기 히트펌프 시스템과 함께 위에서 설명되어진 바와 같은 온수보일러나 난방온풍기 또는 냉방기 등을 양어장에 추가로 설치하여 사용함으로서, 양어장의 설비에 따른 전체적인 비용이 과도하게 소요됨은 물론이고, 양어장의 운영 과정에서 불필요한 에너지의 낭비를 유발시키는 한편, 사육수의 온도유지와 사육사의 냉,난방에 투입되는 비용에도 불구하고 어린 치어가 수조내의 급격한 온도변화 등으로 인한 스트레스로 기형이 되거나 폐사율이 높기 때문에 막대한 경제적 손실을 야기시키는 문제점이 있었다.

이와 더불어, 상기 히트펌프 시스템은 주택이나 빌딩 또는 공장 등의 냉난방 설비로도 널리 적용되고 있는 바, 이러한 냉난방 설비용 히트펌프 시스템에 있어서도, 냉매의 유동경로를 조정하고 응축열교환기와 증발열교환기에서의 열회수율 및 성적계수를 향상시키도록 하는 다양한 방식이 적용되고는 있으나, 응축열교환기에서 발생한 열기를 난방이나 온수에 이용하고, 증발열교환기에서 발생한 냉기를 냉방에 이용하는 1차원적인 적용에서 벗어나지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허: 10-1024879호(공고일자: 2011년 03월 31일) 대한민국 등록특허: 10-1038558호(공고일자: 2011년 06월 02일) 대한민국 공개특허: 10-2011-0017941호(공개일자: 2011년 02월 23일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 컴프레셔와 응축열교환기의 사이에 해당하는 냉매배관상에 1차 응축열교환기를 설치하거나, 또는 제 1열교환기와 제 2열교환기를 냉매응축기로 설치함으로서, 각각의 열교환기에서 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 가온수와 20~25℃의 열원수를 생성시키는 한편, 이와 같이 생성된 고온수와 가온수 및 열원수를 해당 사용처로 각각 나누어 분배시킬 수 있도록 하고, 삼방밸브나 사방밸브와 같은 유로전환밸브를 사용하여 응축열교환기에서의 냉각작업 또한 가능토록 함으로서, 하나의 히트펌프 시스템만으로도 2~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시켜 매우 다양한 용도로 사용할 수 있도록 하며, 특히 어류의 양식과 치어의 부화와 사료의 배양 및 사육사 실내의 냉,난방과 결로(結露: 이슬맺힘) 제거 등의 다양한 요구조건이 수반되는 양어장에 가장 적합하게 사용할 수 있고, 부화조나 배양조와 같은 지수식 수조에 저장된 사육수의 수온유지와 사육사의 냉,난방 등을 위하여 별도의 보일러나 냉난방기기를 설치하지 않더라도 양어장의 전반적인 운용이 가능토록 한 획기적이고 경제적이며 친환경적인 방식의 다목적 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 컴프레셔와 응축열교환기와 팽창밸브와 냉매증발기가 냉매배관으로 연결 설치되고, 상기 냉매증발기는 열원수를 냉매증발에 이용하는 증발열교환기 또는 공기열원을 냉매증발에 이용하는 대기열교환기 중에서 택일한 것이 되는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 컴프레셔와 응축열교환기의 사이에 해당하는 냉매배관에는 1차 응축열교환기가 설치되고, 상기 히트펌프 시스템은 컴프레셔로부터 1차 응축열교환기를 거쳐 공급되는 냉매의 유동경로를 유로전환밸브에 의하여 응축열교환기 또는 냉매증발기측으로 조정시킬 수 있도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템이 되는 것을 특징으로 하며, 상기 응축열교환기에 상온수공급관과 열원수배출관이 연결 설치되고, 상기 열원수배출관이 열원수사용처와 연결 설치되며, 상기 1차 응축열교환기는 순환펌프를 구비하는 제 1순환배관에 의하여 가온수사용처와 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

보다 더 바람직하게는, 상기 1차 응축열교환기는 순환펌프를 구비하는 제 1순환배관에 의하여 축열조와 연결 설치되고, 상기 축열조가 분배펌프를 구비하는 제 1순환분배관에 의하여 가온수사용처와 연결 설치되며, 상기 제 1순환배관은 순환펌프가 설치된 공급관과 회수관으로 이루어지고, 상기 제 1순환분배관은 분배펌프가 설치된 공급관과 회수관으로 이루어지도록 한 것이며, 상기 제 1순환분배관의 회수관은 순환펌프와 축열조의 사이에 해당하는 위치에서 제 1순환배관의 공급관과 연결 설치되는 것을 특징으로 하고, 축열조에 저장된 축열수를 가열시키는 보조보일러를 추가로 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 순환펌프의 출구측에 해당하는 제 1순환배관의 공급관으로부터 밸브기구를 구비하는 연결관이 분기되어 상온수공급관과 연결 설치되고, 상기 제 1순환배관의 회수관은 밸브기구를 구비하는 연결관에 의하여 열원수배출관과 연결 설치되며, 상기 상온수공급관과 열원수배출관과 제 1순환배관의 공급관과 회수관에는 유로조정용 밸브기구가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 컴프레셔와 응축열교환기의 사이에 해당하는 냉매배관상에 제 1열교환기와 제 2열교환기가 냉매응축기로서 설치되고, 상기 히트펌프 시스템은 컴프레셔로부터 제 1열교환기와 제 2열교환기를 거쳐 공급되는 냉매의 유동경로를 유로전환밸브에 의하여 응축열교환기 또는 냉매증발기측으로 조정시킬 수 있도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템이 되는 것을 특징으로 하며, 상기 응축열교환기에는 상온수공급관과 열원수배출관이 연결 설치되고, 상기 열원수배출관이 열원수사용처와 연결 설치되며, 상기 제 1열교환기는 순환펌프를 구비하는 제 1순환배관에 의하여 고온수사용처와 연결 설치되는 한편, 상기 제 2열교환기는 순환펌프를 구비하는 제 2순환배관에 의하여 축열사용처와 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 1열교환기는 순환펌프를 구비하는 제 1순환배관에 의하여 보일러기구의 온수탱크와 연결 설치되고, 상기 온수탱크가 분배펌프를 구비하는 제 1순환분배관에 의하여 고온수사용처와 연결 설치되며, 상기 제 2열교환기는 순환펌프를 구비하는 제 2순환배관에 의하여 축열조와 연결 설치되고, 상기 축열조가 분배펌프를 구비하는 제 2순환분배관에 의하여 축열사용처와 연결 설치되며, 상기 제 1순환배관과 제 2순환배관은 순환펌프가 설치된 공급관과 회수관으로 이루어지고, 상기 제 1순환분배관과 제 2순환분배관은 분배펌프가 설치된 공급관과 회수관으로 이루어지도록 한 것이다.

이와 더불어, 상기 순환펌프의 출구측에 해당하는 제 2순환배관의 공급관으로부터 밸브기구를 구비하는 연결관이 분기되어 상온수공급관과 연결 설치되고, 상기 제 2순환배관의 회수관은 밸브기구를 구비하는 연결관에 의하여 열원수배출관과 연결 설치되며, 상기 상온수공급관과 열원수배출관과 제 2순환배관의 공급관과 회수관에는 유로조정용 밸브기구가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1순환분배관의 회수관은 순환펌프와 온수탱크의 사이에 해당하는 위치에서 제 1순환배관의 공급관과 연결 설치되고, 상기 제 2순환분배관의 회수관은 순환펌프와 축열조의 사이에 해당하는 위치에서 제 2순환배관의 공급관과 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 축열조에 저장된 축열수를 가열시키는 보조보일러를 추가로 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하고, 각 실시예에 있어 상기 응축열교환기는, 냉매와 상온수의 열교환을 위한 다수 개의 열교환유닛과, 1차 응축열교환기 또는 제 2열교환기를 거쳐 공급되는 냉매를 각각의 열교환유닛으로 분배시키는 분배헤드와, 상기 각각의 열교환유닛으로부터 배출된 냉매를 회수하는 회수챔버로 이루어지며, 상기 분배헤드의 하측에는 열교환유닛의 개수에 해당하는 "U"자형 냉매트랩이 설치되고, 상기 각각의 냉매트랩이 분배관에 의하여 열교환유닛과 연결 설치되며, 상기 상온수공급관과 열원수배출관은 리버스리턴 방식에 의하여 각각의 열교환유닛으로 나뉘어 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템에 의하면, 하나의 히트펌프 시스템만으로도 2~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시켜 매우 다양한 용도로 사용할 수 있는 효과를 제공함은 물론이고, 특히 어류의 양식과 치어의 부화와 사료의 배양 및 사육사 실내의 냉,난방과 결로(結露: 이슬맺힘) 제거 뿐만 아니라, 어류의 어미사육수조나 갑각류의 모패수조 가온 등과 같이 양어장에 요구되는 다양한 목적에 맞추어 매우 적합하게 사용할 수 있는 히트펌프 시스템을 제공하는 효과를 가지며, 이로 인하여 부화조나 배양조와 같은 지수식 수조에 저장된 사육수의 수온유지와 사육사의 냉,난방 등을 위하여 별도의 보일러나 냉난방기기를 설치하지 않더라도 양어장의 운용이 가능한 획기적이고 경제적이며 친환경적인 방식의 히트펌프 시스템을 제공하는 효과가 있다.

다시 말해서, 유수식 수조인 양식수조로 20~25℃의 사육수를 공급하는 목적으로만 사용되었던 기존의 히트펌프 시스템을, 어류의 어미사육수조 또는 갑각류의 모패수조에서 산란유도를 위한 90~120일 간의 가온 및 지수식 수조에서 어린 치어를 부화 및 생장시키는 20~30일 정도의 기간에도 이용 가능토록 함으로서, 해당 수조에 저장된 사육수를 가온시킬 수 있고, 어린 치어의 생장과정에 맞추어 지수식이 끝난 이후에 유수식으로 사육환경이 바뀌거나, 다른 수조에서 또 다른 부화를 시작하여 20~25℃의 사육수와 고온의 난방용 온수가 동시에 필요한 경우, 지수식 수조의 가온을 위한 40~45℃의 가온용 온수와 유수식 수조에 공급할 20~25℃의 사육수를 동시에 생산할수 있는 한편, 각 배관에 설치된 밸브기구를 조작하여 또 다른 부화조와 냉,난방기기 등으로 고온수와 축열수를 공급시키는 방식으로, 양어장의 전반적인 운용을 하나의 히트펌프 시스템으로 달성할 수 있다는 것이다.

뿐만 아니라, 1차 응축열교환기 또는 제 2열교환기에서 가열된 온수가 완충보온탱크로서의 축열조를 거쳐 지수식 수조에 설치된 열교환라인으로 공급됨으로서, 어린 치어의 생장에 거의 영향을 미치지 아니하는 간접적인 저온가열방식을 적용하여 어린 치어의 폐사를 방지하고 원활한 생장을 도모할 수 있는 한편, 지수식 수조에서의 사육수 증발 및 결로(結露: 이슬맺힘)에 따른 악영향 역시 최소화시키는 효과가 있으며, 이로 인하여 치어단계로부터 성체단계에 이르기까지 각종 어류를 질병이나 기형없이 최고의 상품으로 사육시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이와 더불어, 고온수용 제 1열교환기를 보일러용 온수탱크와 연계시켜 설치함으로서, 양식장의 주택이나 사육사의 난방기능을 추가로 제공할 수 있고, 최적의 사료로서 새우의 일종인 알테미아(Artemia)나 식물성,동물성 플랑크톤의 배양에 사용되는 먹이배양조용 온수 또한 충분하게 공급시킬 수 있으며, 이로 인하여 주택이나 사육사의 난방과 각종 사료의 배양을 유류보일러 등과 같은 별도의 열원에 전적으로 의존하지 않고 에너지 절감장치인 히트펌프로 수행할 수 있도록 함으로서, 양어장의 운용에 따른 비용을 한층 더 절감시키고 양식어류를 보다 더 건강하게 사육시킬 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 6은 본 발명의 제 6실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 7은 본 발명의 제 7실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 8은 본 발명의 제 8실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템의 배관도.
도 9는 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템을 양식장에 적용시킨 상태를 나타내는 배관도.
도 10은 도 9의 변형된 적용례를 나타내는 배관도.
도 11은 본 발명에 사용되는 응축열교환기의 최적 실시예를 나타내는 요부 발췌 배관도.
도 12는 본 발명에 사용되는 축열조의 구조를 나타내는 요부 발췌 배관도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다목적 히트펌프 시스템(10)은 도 1 및 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)와 팽창밸브(3)와 냉매증발기가 냉매배관(5)으로 연결 설치된 공지의 히트펌프 시스템을 기초로 하여 구축되는 것이며, 상기 냉매증발기는 도 1에 도시된 제 1실시예에서와 같이 열원수를 냉매증발에 이용하는 증발열교환기(4) 또는 도 2에 도시된 제 2실시예에서와 같이 공기열원을 냉매증발에 이용하는 대기열교환기(4a) 중에서 택일한 것이 된다.

상기 증발열교환기(4)에 사용되는 열원수(熱源水)는 열원수사용처(6)로부터 배출된 열원수, 예를 들어 양어장의 양식수조로부터 열원수공급관(13)을 통하여 공급되는 폐사육수가 바람직하지만, 지하수 또는 자연해수와 같이 냉매의 증발열원을 포함하는 것이라면 어떠한 종류의 열원수를 사용하더라도 무방함을 밝혀두는 바이며, 상기 응축열교환기(2) 또한 상온수의 가열에 사용되는 열교환기 대신에, 도 2에 도시된 대기열교환기(4a)처럼 방열팬을 구비하는 방열기로 설치하여 온풍공급용으로도 사용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

본 발명의 요부에 해당하는 구성요소로서는, 상기 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)의 사이에 해당하는 냉매배관(5)에 1차 응축열교환기(2')를 설치한 것이며, 상기 1차 응축열교환기(2')에서 냉매가스(핫가스)와의 열교환에 의하여 생성된 가온수 및 응축열교환기(2)에서 생성된 열원수를 요구하는 목적에 각각 사용토록 한 것이다.

상기 1차 응축열교환기(2')에서는 컴프레셔(1)로부터 토출된 냉매가스와의 열교환을 통하여 60~65℃ 또는 40~45℃의 가온수를 생성시키고, 응축열교환기(2)에서는 1차 응축열교환기(2')를 거쳐 배출된 냉매가스와의 열교환을 통하여 40~45℃ 또는 20~25℃의 열원수를 생성시키게 된다.

따라서, 각각의 응축열교환기(2)(2')는 냉매가스와의 열교환을 통하여 가온수와 열원수를 생성시킬 수 있는 것이라면, 어떠한 종류의 열교환기를 적용시키더라도 무방하지만, 판형열교환기 또는 쉘엔튜브(Shell & Tube)형 열교환기가 가장 바람직하며, 쉘엔튜브형 열교환기는 열교환탱크인 쉘(Shell)의 내부에서 냉매배관(5)이 열교환튜브를 형성하는 것이 일반적이다.

상기와 같이 1차 응축열교환기(2')와 응축열교환기(2)에서 생성된 가온수와 열원수를 다양한 용도에 맞추어 사용할 수 있도록, 상기 응축열교환기(2)에는 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)이 연결 설치되고, 상기 열원수배출관(12)이 열원수사용처(6)와 연결 설치되며, 상기 1차 응축열교환기(2')는 순환펌프(15)를 구비하는 제 1순환배관(16)에 의하여 가온수사용처(6')와 연결 설치된다.

보다 더 바람직하게는, 상기 1차 응축열교환기(2')를 순환펌프(15)가 구비된 제 1순환배관(16)에 의하여 축열조(8)와 연결 설치하고, 상기 축열조(8)가 분배펌프(17)를 구비하는 제 1순환분배관(18)에 의하여 가온수사용처(6')와 연결 설치되도록 한 것이다.

상기 제 1순환배관(16)은 순환펌프(15)가 설치된 공급관(16a)과 회수관(16b)으로 이루어지고, 상기 제 1순환분배관(18)은 분배펌프(17)가 설치된 공급관(18a)과 회수관(18b)으로 이루어지며, 상기 상온수공급관(11)과 열원수공급관(13)에도 상온수와 열원수의 공급을 위하여 미도시된 펌프기구가 설치됨은 물론이다.

상기와 같이 1차 응축열교환기(2')에서 생성된 가온수를 해당 사용처로 직접 공급시키지 않고 축열조(8)를 거쳐 해당 사용처로 공급시키게 되면, 축열조(8)의 내부에서 가온수의 온도를 일정한 수준으로 유지시키는 한편, 가온수사용처(6')로 가온수를 균일하게 분배시키는 측면에서 보다 유리한 잇점을 제공할 수 있다.

상기 축열조(8)는 외부와의 단열처리가 이루어진 밀폐형 보온탱크로 하는 것이 바람직하고, 축열조(8)에 저장되는 가온수는 담수를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 가온수사용처(6')와 열원수사용처(6)는 가온수와 열원수를 난방이나 가열, 건조나 보온, 사육수 등의 목적에 사용할 수 있는 건물이나 설비 또는 장치나 기구 등이 될 것이며, 이러한 사용목적별로 하여 각각의 사용처마다 여러 개소(個所)의 건물이나 설비 또는 장치나 기구 등이 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 더불어, 1차 응축열교환기(2')를 통한 냉매가스의 유동경로를 선택적으로 조정시킬 수 있도록 한 수단으로서, 컴프레셔(1)의 토출측에 해당하는 냉매배관(5)으로부터 바이패스관(5a)이 분기되고, 상기 바이패스관(5a)이 응축열교환기(2)의 입구측에 해당하는 냉매배관(5)과 연결 설치되는 한편, 1차 응축열교환기(2')의 입구측과 바이패스관(5a)에 밸브기구(V)가 각각 설치됨으로서, 해당 밸브기구(V)의 조작에 의하여 컴프레셔(1)로부터 토출된 냉매가스를 1차 응축열교환기(2') 또는 응축열교환기(2)를 통하여 선택적으로 유입시킬 수 있게 된다.

이로 인하여, 1차 응축열교환기(2')의 가동이 필요하지 않은 경우, 해당 열교환기로 냉매가스가 유입되지 않도록 함으로서, 불필요한 가열에 따른 에너지 손실을 최소화시킬 수 있고, 열교환기의 내압 상승을 방지하여 보다 안전한 시스템의 가동을 수행할 수 있는 바, 냉매배관(5)과 바이패스관(5a)에 설치되는 밸브기구(V)는 자동제어식 전동밸브가 바람직하다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제 3 및 제 4실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템(10)을 나타내는 배관도로서, 삼방밸브 또는 사방밸브와 같은 유로전환밸브(9)를 이용하여 컴프레셔(1)로부터 1차 응축열교환기(2')를 거친 냉매가스의 유동경로를 응축열교환기(2) 또는 증발열교환기(4)나 대기열교환기(4a)로 조정시키도록 하거나, 동절기시 증발열교환기(4) 또는 대기열교환기(4a)로 핫가스를 공급시켜 제상(除霜: 서리제거) 작업을 수행할 수 있도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템을 본 발명에 적용시킨 것이다.

상기와 같은 유로전환식 히트펌프 시스템은 유로전환밸브(9)를 이용하여 상기 응축열교환기(2)를 필요시 증발열교환기로 전환시킬 수 있으므로, 해당 응축열교환기(2)에서 상온수의 가열과 냉각이 모두 가능한 방식이 된다.

상기와 같이 유로전환밸브(9)를 설치하여 응축열교환기(2)에서의 가열과 냉각이 모두 가능하게 되므로, 이러한 잇점을 보다 더 유용하게 활용할 수 있도록, 순환펌프(15)의 출구측에 해당하는 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)으로부터 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)이 분기되어 상온수공급관(11)과 연결 설치되고, 상기 제 1순환배관(16)의 회수관(16b)은 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)에 의하여 열원수배출관(12)과 연결 설치된다.

그리고, 상기 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)과 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 회수관(16b)에는 유로조정용 밸브기구(V)가 각각 설치되는 바, 해당 배관을 통한 유체의 유동경로를 기준으로 하여, 상온수공급관(11) 및 제 1순환배관(16)의 회수관(16b)에 설치되는 밸브기구(V)의 위치는 연결관(19)이 연결되기 이전 위치가 되고, 열원수배출관(12) 및 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)에 설치되는 밸브기구(V)의 위치는 연결관(19)이 연결된 부분을 지난 위치가 된다.

상기와 같이 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 회수관(16b)을 연결관(19)에 의하여 상온수공급관(11) 및 열원수배출관(12)과 연계시키게 되면, 1차 응축열교환기(2')에서 생성된 가온수를 난방이나 가열 등의 목적으로 사용할 수도 있고, 유로전환밸브(9)를 이용하여 응축열교환기(2)를 증발열교환기로 전환시킨 상태에서, 축열조(8)에 저장된 가온수를 응축열교환기(2)로 순환 및 냉각시킨 다음, 이를 가온수사용처(6')로 공급시켜 필요시 냉방이나 냉각 등의 목적으로도 사용할 수 있는 것이다.

이와 더불어, 본 발명의 제 3 및 제 4실시예에서는, 상기 제 1순환분배관(18)의 회수관(18b)이 순환펌프(15)와 축열조(8)의 사이에 해당하는 위치에서 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 연결 설치되어 있는 바, 이러한 방식에 의하면, 가온수사용처(6')를 거쳐 낮은 온도로 회수되는 가온수를 1차 응축열교환기(2')로 직접 보냄으로서, 1차 응축열교환기(2')에서의 냉매응축이 보다 원활하게 이루어지도록 하여 컴프레셔(1)의 과부하를 방지하고 히트펌프 시스템(10)의 가동에 따른 에너지 효율을 높이는 측면에서 유리한 잇점을 제공할 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 제 3 및 제 4실시예에서는, 축열조(8)에 저장된 가온수를 가열시키는 보조보일러(40)가 추가로 포함되는 바, 상기 보조보일러(40)는 히트펌프 시스템(10)의 고장이나 오작동시 또는 1차 응축열교환기(2')에서의 가열량이 부족할 경우, 축열조(8)에 저장된 가온수를 가열시키거나 부족한 열량만큼을 추가로 보충하는 보조가열수단이 되며, 도면상 보일러펌프(41)를 구비하는 보조순환배관(42)에 의하여 축열조(8)와 직접 연결 설치되어 있다.

그리고, 본 발명의 제 3 및 제 4실시예에서도 1차 응축열교환기(2') 또는 응축열교환기(2)를 통한 냉매유동경로를 조정시킬 수 있도록 바이패스관(5a)이 냉매배관(5)과 연계되어 설치되는 바, 제 3 및 제 4실시예에서는 상기 바이패스관(5a)이 컴프레셔(1)의 토출측에 해당하는 냉매배관(5)으로부터 분기되어 유로전환밸브(9)의 입구측에 해당하는 냉매배관(5)과 연결 설치된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제 5 및 제 6실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템(10)을 나타내는 것으로서, 상기 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)의 사이에 해당하는 냉매배관(5)에 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)가 냉매응축기로 설치된 것이다.

상기 제 1열교환기(2a)에서는 컴프레셔(1)로부터 토출된 75~100℃의 냉매가스(핫가스)와의 열교환을 통하여 60~65℃의 고온수를 생성시키고, 상기 제 2열교환기(2b)에서는 제 1열교환기(2a)를 거쳐 배출된 냉매가스와의 열교환을 통하여 40~ 45℃의 가온수를 생성시키며, 상기 응축열교환기(2)에서는 제 2열교환기(2b)를 거쳐 배출된 냉매가스와의 열교환을 통하여 20~25℃의 열원수를 생성시키게 된다.

따라서, 상기 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b) 또한 냉매가스와의 열교환을 통하여 고온수와 가온수를 생성시킬 수 있는 것이라면, 어떠한 종류의 열교환기를 적용시키더라도 무방하고, 앞선 설명에서와 같이 판형열교환기 또는 쉘엔튜브(Shell & Tube)형 열교환기가 가장 바람직하며, 쉘엔튜브형 열교환기는 열교환탱크인 쉘(Shell)의 내부에서 냉매배관(5)이 열교환튜브를 형성하는 것이 일반적이다.

상기와 같이 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)에서 생성된 고온수와 가온수를 다양한 용도에 맞추어 사용할 수 있도록, 상기 제 1열교환기(2a)는 순환펌프(15)를 구비하는 제 1순환배관(16)에 의하여 고온수사용처(20)와 연결 설치되고, 상기 제 2열교환기(2b)는 순환펌프(15)를 구비하는 제 2순환배관(16')에 의하여 축열사용처(30)와 연결 설치된다.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 1열교환기(2a)를 순환펌프(15)가 구비된 제 1순환배관(16)에 의하여 보일러기구(7)의 온수탱크(7b)와 연결 설치하고, 상기 온수탱크(7b)가 분배펌프(17)를 구비하는 제 1순환분배관(18)에 의하여 고온수사용처(20)와 연결 설치되도록 한 것이다.

또한, 상기 제 2열교환기(2b)는 순환펌프(15)가 구비된 제 2순환배관(16')에 의하여 축열조(8)와 연결 설치하고, 상기 축열조(8)가 분배펌프(17)를 구비하는 제 2순환분배관(18')에 의하여 축열사용처(30)와 연결 설치되도록 한 것이며, 제 2열교환기(2b)에서 가열된 가온수는 축열조(8)의 내부에 축열수로서 저장된다.

상기 제 1순환배관(16)과 제 2순환배관(16')은 순환펌프(15)가 설치된 공급관(16a)과 회수관(16b)으로 이루어지고, 상기 제 1순환분배관(18)과 제 2순환분배관(18')은 분배펌프(17)가 설치된 공급관(18a)과 회수관(18b)으로 이루어진다.

상기와 같이 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)에서 생성된 고온수와 가온수를 해당 사용처로 직접 공급시키지 않고, 보일러기구(7)의 온수탱크(7b)와 축열조(8)를 거쳐 해당 사용처로 공급시키게 되면, 온수탱크(7b)와 축열조(8)의 내부에서 고온수와 가온수(축열수)의 온도를 일정한 수준으로 유지시키는 한편, 각각의 사용처로 고온수와 축열수를 균일하게 분배시키는 측면에서 보다 유리한 잇점을 제공할 수 있다.

통상적으로 보일러기구(7)는 고온수의 가열을 위한 보일러(7a)와, 상기 보일러(7a)에서 가열된 고온수를 저장하는 온수탱크(7b)가 미도시된 순환장치와 함께 설치된 구성으로 이루어지는 바, 본 발명에서는 제 1열교환기(2a)를 보일러기구(7)의 온수탱크(7b)와 연결시켜 사용하되, 상기 보일러(7a)는 제 1열교환기(2a)에서의 가열량이 부족한 경우 이를 보충하는 역할을 수행하게 된다.

필요에 따라서는, 제 1열교환기(2a)를 보일러기구(7)의 온수탱크(7b)와 연계시키지 않고, 제 2열교환기(2b)에 적용된 방식처럼 축열조와 연계시켜 사용하는 것도 가능하며, 상기 온수탱크(7b)와 축열조(8) 역시 외부와의 단열처리가 이루어진 밀폐형 보온탱크로 하는 것이 바람직하고, 온수탱크(7b)와 축열조(8)에 저장되는 고온수 및 축열수 또한 담수를 사용하는 것이 바람직하다.

도 12에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 축열조(8)의 상단측과 하단측에는 축열수의 보충과 배수를 위하여 밸브기구(V)가 구비된 보충수공급관(8a)과 드레인배관(8c)이 각각 연결 설치되어 있으며, 상기 보충수공급관(8a)의 밸브기구는 플로팅스위치(Floating switch)를 이용한 수위밸브(8b)가 바람직하고, 이러한 보충수공급관(8a)과 드레인배관(8c)이 보일러기구(7)의 온수탱크(7b)와 1차 응축열교환기(2')용 축열조(8)에도 적용될 수 있다.

한편, 상기 고온수사용처(20)와 축열사용처(30) 및 열원수사용처(6)는 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 축열수(가온수) 및 20~25℃의 열원수를 난방이나 가열, 건조나 보온, 사육수 등의 목적에 사용할 수 있는 건물이나 설비 또는 장치나 기구 등이 될 것이며, 이러한 사용목적별로 하여 각각의 사용처마다 여러 개소(個所)의 건물이나 설비 또는 장치나 기구 등이 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 더불어, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b) 및 응축열교환기(2)를 통한 냉매가스의 유동경로를 선택적으로 조정시킬 수 있도록 한 수단으로서, 컴프레셔(1)의 토출측에 해당하는 냉매배관(5)으로부터 바이패스관(5a)이 연장되고, 상기 바이패스관(5a)이 응축열교환기(2)의 입구측에 해당하는 냉매배관(5)과 연결 설치되며, 상기 바이패스관(5a)으로부터 분기관(5b)이 분기되어 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b) 사이의 냉매배관(5)과 연결 설치되어 있다.

또한, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)의 입구측에 밸브기구(V)가 각각 설치되고, 분기관(5b)이 분기되는 지점을 기준으로 하여 양측으로 나뉘어지는 바이패스관(5a)에도 밸브기구(V)가 각각 설치됨으로서, 해당 밸브기구(V)의 조작에 의하여 컴프레셔(1)로부터 토출된 냉매가스를 제 1열교환기(2a)나 제 2열교환기(2b) 또는 응축열교환기(2)를 통하여 선택적으로 유입시킬 수 있게 된다.

이로 인하여, 제 1열교환기(2a)나 제 2열교환기(2b)의 가동이 필요하지 않은 경우, 해당 열교환기로 냉매가스가 유입되지 않도록 함으로서 불필요한 가열에 따른 에너지 손실을 최소화시킬 수 있고, 열교환기의 내압 상승을 방지하여 보다 안전한 시스템의 가동을 수행할 수 있는 바, 냉매배관(5)과 바이패스관(5a)에 설치되는 밸브기구(V)는 자동제어식 전동밸브가 바람직하다.

상기와 같이 본 발명의 제 5실시예와 제 6실시예는 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b) 및 응축열교환기(2)에서 고온수와 가온수 및 열원수의 가열작업이 이루어지도록 하였는 바, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)에서의 가열작업으로 냉매가 100% 응축될 수도 있지만, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)에서 냉매가 100% 응축이 되지 않을 경우, 제 2열교환기(2b)를 거쳐 응축열교환기(2)로 배출되는 냉매는 액상의 응축냉매와 냉매가스(핫가스)가 혼합되어 있는 상태가 되며, 이는 제 1 내지 제 4실시예에 의한 경우에도 마찬가지이다.

상기와 같이 액체와 기체가 혼합된 상태의 냉매를 응축열교환기(2)로 투입시킬 경우, 쉘엔튜브형 열교환기나 판형열교환기와 같이 하나의 입구와 출구를 가지는 응축열교환기(2)에서는 크게 문제가 되지 아니하지만, 이중관 열교환기와 같은 다수 개의 소형열교환기를 수평 또는 수직 방향으로 연결시켜 응축열교환기(2)로 사용할 경우에는, 각각의 열교환기로 액상의 응축냉매와 기체 상태의 냉매가스를 균등하게 분배시키는 수단이 필요하게 된다.

이를 위하여, 도 11에 도시된 바와 같이 냉매와 상온수의 열교환을 위한 다수 개(도면상 4개)의 열교환유닛(26)이 높이 방향을 따라 적층식으로 설치되는 한편, 1차 응축열교환기(2') 또는 제 2열교환기(2b)를 거쳐 공급되는 냉매(액상의 응축냉매+핫가스)를 각각의 열교환유닛(26)으로 분배시키는 분배헤드(27)가 수평 방향으로 설치되고, 각각의 열교환유닛(26)으로부터 배출된 냉매를 회수하는 파이프 형상의 회수챔버(28)가 수직 방향으로 설치되어 있다.

이와 더불어, 도면상 제 2열교환기(2b)로부터 분배헤드(27)측으로 연장되는 냉매배관(5)은 일부 응축된 냉매가 고이지 않도록 그 길이를 짧게 한 상태에서, 상기 분배헤드(27)의 하측부에 열교환유닛(26)의 개수만큼 "U"자형 밴드로 형성되는 냉매트랩(29)이 연결 설치되고, 각각의 냉매트랩(29)이 분배관(27a)에 의하여 열교환유닛(26)의 입구와 연결 설치되어 있다.

상기와 같은 방식에 의하면, 액상의 응축냉매는 분배헤드(27)의 내측 하부와 "U"자형 냉매트랩(29)에 균일하게 저장되고, 기체상태의 냉매가스는 분배헤드(27)의 내측 상부에 균일하게 저장됨으로서, 액상의 응축냉매와 기체상태의 냉매가스가 각각의 분배관(27a)을 거쳐 해당 열교환유닛(26)으로 골고루 분산 공급될 수 있으며, 이로 인하여 각각의 열교환유닛(26)이 이루는 응축열교환기(2) 전체에 걸쳐 상온수의 가열성능을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

상기와 같이 분배헤드(27)의 하측에 연결된 각각의 냉매트랩(29)에 의하여 액상의 응축냉매와 기체상태의 냉매가스가 균등하게 분배된 상태로 열교환유닛(26)의 입구로 유입되도록 하는 한편, 증발열교환기(4)로 연장되는 냉매배관(5)은 회수챔버(28)의 하단측에 연결시키는 것이 가장 바람직하며, 상기 열교환유닛(26)은 이중관형 열교환기가 될 수도 있고, 소형의 쉘엔튜브형 열교환기 또는 판형열교환기가 될 수도 있다.

상기와 같은 응축열교환기(2)의 구조에 맞추어, 상온수공급관(11) 및 열원수배출관(12) 또한 각각의 열교환유닛(26)마다 리버스리턴(Reverse-return) 방식으로 연결 설치하게 되면, 다수 개의 열교환유닛(26)을 통하여 공급되는 상온수의 유량을 동일한 수준으로 유지시켜 열교환 효율을 높일 수 있다.

주)리버스리턴(Reverse-return) : 각각의 지관에서 유체(온수)의 순환을 균일하게 하기 위하여, 즉 배관에서 발생하는 마찰저항을 균일하게 하여 열원으로부터 각 지관의 공급개소까지 유체의 공급관과 배출관이 형성하는 배관길이를 동일하게 설비하는 공지의 방식임.

상기와 같이 각각의 열교환유닛(26)에서 상온수의 가열에 사용된 냉매는 해당 집액관(28a)을 거쳐 회수챔버(28)로 일괄 회수되고, 이 과정에서 응축냉매와 잔여 냉매가스가 회수챔버(28)의 내부에서 상,하로 분리된 다음, 액상의 응축냉매가 팽창밸브(3)를 거쳐 증발열교환기(4) 또는 대기열교환기(4a)로 공급되는 것이며, 증발열교환기(4) 또는 대기열교환기(4a)로의 안정된 냉매공급을 위하여 미도시된 수액기(Receiver tank)를 회수챔버(28)와 팽창밸브(3)의 사이에 설치할 수도 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제 7 및 제 8실시예에 따른 다목적 히트펌프 시스템(10)을 나타내는 배관도로서, 삼방밸브 또는 사방밸브와 같은 유로전환밸브(9)를 이용하여 컴프레셔(1)로부터 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)를 거친 냉매가스의 유동경로를 응축열교환기(2) 또는 증발열교환기(4)나 대기열교환기(4a)로 조정시키도록 하거나, 동절기시 증발열교환기(4) 또는 대기열교환기(4a)로 핫가스를 공급시켜 제상(除霜: 서리제거) 작업을 수행할 수 있도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템을 적용시킨 것이다.

상기와 같은 유로전환식 히트펌프 시스템은 유로전환밸브(9)를 이용하여 상기 응축열교환기(2)를 필요시 증발열교환기로 전환시킬 수 있으므로, 해당 응축열교환기(2)에서 상온수의 가열과 냉각이 모두 가능한 방식이 된다.

상기와 같이 유로전환밸브(9)를 설치함으로서, 응축열교환기(2)에서의 가열과 냉각이 모두 가능하게 되므로, 이러한 잇점을 보다 더 유용하게 활용할 수 있도록, 순환펌프(15)의 출구측에 해당하는 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)으로부터 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)이 분기되어 상온수공급관(11)과 연결 설치되고, 상기 제 2순환배관(16')의 회수관(16b)은 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)에 의하여 열원수배출관(12)과 연결 설치된다.

그리고, 상기 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)과 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)과 회수관(16b)에는 유로조정용 밸브기구(V)가 각각 설치되는 바, 해당 배관을 통한 유체의 유동경로를 기준으로 하여, 상온수공급관(11) 및 제 2순환배관(16')의 회수관(16b)에 설치되는 밸브기구(V)의 위치는 연결관(19)이 연결되기 이전 위치가 되고, 열원수배출관(12) 및 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)에 설치되는 밸브기구(V)의 위치는 연결관(19)이 연결된 부분을 지난 위치가 된다.

상기와 같이 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)과 회수관(16b)을 연결관(19)에 의하여 상온수공급관(11) 및 열원수배출관(12)과 연계시키게 되면, 제 2열교환기(2b)에서 축열수를 가열시켜 이를 난방이나 가열 등의 목적으로 사용할 수도 있고, 유로전환밸브(9)를 이용하여 응축열교환기(2)를 증발열교환기로 전환시킨 상태에서, 축열조(8)에 저장된 축열수를 응축열교환기(2)로 순환시켜 축열수를 냉각시킨 다음, 이를 축열사용처(30)로 공급시켜 냉방이나 냉각 등의 목적으로도 사용할 수 있는 것이다.

이와 더불어, 본 발명의 제 7 및 제 8실시예에서는, 상기 제 1순환분배관(18)의 회수관(18b)이 순환펌프(15)와 온수탱크(7b)의 사이에 해당하는 위치에서 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 연결 설치되고, 상기 제 2순환분배관(18')의 회수관(18b)은 순환펌프(15)와 축열조(8)의 사이에 해당하는 위치에서 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)과 연결 설치되어 있다.

상기와 같은 방식에 의하면, 고온수사용처(20)와 축열사용처(30)를 거쳐 약 50℃와 30℃ 정도의 낮은 온도로 회수되는 온수와 축열수를 해당 열교환기로 직접 보냄으로서, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)에서의 냉매응축이 보다 원활하게 이루어지도록 하며, 이로 인하여 컴프레셔(1)의 과부하를 방지하고 히트펌프 시스템(10)의 가동에 따른 에너지 효율을 높이는 측면에서 유리한 잇점을 제공할 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 제 7 및 제 8실시예에서는, 축열조(8)에 저장된 축열수를 가열시키는 보조보일러(40)가 추가로 포함되는 바, 상기 보조보일러(40)는 히트펌프 시스템(10)의 고장이나 오작동시 또는 제 2열교환기(2b)에서의 가열량이 부족할 경우, 축열조(8)에 저장된 축열수를 가열시키거나 부족한 열량만큼을 추가로 보충하는 축열수의 보조가열수단이 되며, 도면상 보일러펌프(41)를 구비하는 보조순환배관(42)에 의하여 축열조(8)와 직접 연결 설치되어 있다.

이와는 달리, 도 12에서와 같이 상기 보조보일러(40)가 밸브기구(V)를 구비하는 보조순환배관(42)에 의하여 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)이나 회수관(16b) 또는 제 2순환분배관(18')의 공급관(18a)이나 회수관(18b)에 연결 설치될 수도 있으며, 이 경우 해당 배관에 설치된 밸브기구(V)의 입구측과 출구측에 보조순환배관(42)이 각각 연결 설치되는 한편, 해당 밸브기구(V)의 입구측과 연결된 보조순환배관(42)에 보조보일러(40)를 통한 축열수의 유입을 제어하는 밸브기구(V)가 설치된다.

그리고, 본 발명의 제 7 및 제 8실시예에서도 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b) 및 응축열교환기(2)를 통한 냉매유동경로를 조정시킬 수 있도록 바이패스관(5a) 및 분기관(5b)이 냉매배관(5)과 연계되어 설치되는 바, 제 7 및 제 8실시예에서는 상기 바이패스관(5a)이 컴프레셔(1)의 토출측에 해당하는 냉매배관(5)으로부터 연장되어 유로전환밸브(9)의 입구측에 해당하는 냉매배관(5)과 연결 설치되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)은 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)의 사이에 1차 응축열교환기(2')를 설치하거나, 또는 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)를 냉매응축기로 설치함으로서, 각각의 열교환기에서 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 가온수와 20~25℃의 열원수를 생성시킬 수 있고, 유로전환밸브(9)를 사용하여 응축열교환기(2)에서의 냉각작업 또한 가능토록 함으로서, 하나의 히트펌프 시스템(10)만으로도 2~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시킬 수 있는 한편, 이를 해당 사용처로 각각 나누어 분배시켜 매우 다양한 용도로 사용할 수 있다.

특히, 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)은 어류의 양식과 치어의 부화와 사료의 배양 및 사육사 실내의 냉,난방과 결로(結露: 이슬맺힘) 제거 등의 다양한 요구조건이 수반되는 양어장에 가장 적합하게 사용할 수 있는 최적의 시스템을 제공할 수 있는 바, 이와 같이 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)을 양어장에 적용시킨 일례를 도 9에 도시하였다.

도 9에서와 같이, 응축열교환기(2)로부터 연장되는 열원수배출관(12)이 열원수사용처(6)로서의 양식수조(6a)와 연결 설치되고, 상기 양식수조(6a)에서 사용된 후 사육수배출관(6b)을 통하여 배출된 폐사육수는 집수조(13a)에 저장되고, 상기 집수조(13a)로부터 배출펌프(13b)를 거쳐 연장되는 열원수공급관(13)이 증발열교환기(4)와 연결 설치된다.

또한, 취수원으로부터 양어장으로 펌핑되는 상온수, 즉 원수(原水)를 열원수(폐사육수)와 1차적으로 열교환시킬 수 있도록 하는 폐열회수기(25)가 상온수공급관(11) 및 열원수공급관(13)에 걸쳐 설치되어 있으며, 상기 증발열교환기(4)로부터는 냉매의 증발열원으로 사용된 폐사육수의 배출을 위한 처리수배출관(14)이 연결 설치되어 있다.

위에서 설명되어진 구성은 각종 양어장에 통상적으로 적용되는 사항이며, 필요에 따라서는 도 10에 도시된 방식과 같이 공기열원을 회수하는 대기열교환기(4a)를 설치하는 한편, 폐열회수기(25)와 열원수공급관(13)을 설치하지 않고 집수조(13a) 자체에 드레인배관(13c)을 설치하는 방식이 적용될 수도 있으며, 도 9 및 도 10에 도시된 방식 이외의 다른 여러 가지 방식으로 양식수조(6a)와 집수조(13a) 및 배관구조가 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)와 함께 설비될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

또한, 도 9 및 도 10에서와 같이 유로전환밸브(9)를 이용하는 유로전환방식이 적용될 수도 있고, 도 5 및 도 6에서와 같이 유로전환밸브(9)가 사용되지 않은 방식이 적용될 수도 있으나, 3~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시킬 수 있도록 유로전환방식을 적용하는 것이 가장 바람직하며, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예 또한 양어장에 적용이 가능함은 물론이고, 상기 가온수사용처(6')는 고온수사용처(20) 또는 축열사용처(30)가 되거나, 이들을 적절히 혼합시킨 방식의 사용처가 될 수도 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 유로전환방식의 경우, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)는 유로전환밸브(9)의 이전에 설치되어 가열전용으로 사용되고, 응축열교환기(2)는 유로전환밸브(9)의 이후에 설치되어 가열 또는 냉각용으로 사용되며, 도 5 및 도 6에 도시된 방식을 적용한 경우는, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b) 및 응축열교환기(2)에서 모두 가열작업이 수행되므로 상기 연결관(19)은 적용할 필요가 없게 된다.

본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)을 양어장에 적용시킬 경우, 상기 고온수사용처(20)에는 주택난방기와 사육사난방기와 먹이배양조가 포함되도록 하고, 상기 축열사용처(30)에는 어미사육수조와 모패관리조와 부화조와 배양조와 냉난방 공조기기가 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 고온수사용처(20)에 포함되는 주택은 양어장의 관리인들이 거주하는 건물이 되고, 사육사는 양식용 수조시설이 설비된 공간이 되는 바, 주택이나 사육사 또는 비닐하우스 등의 실내난방에 사용되는 장치로서, 송풍팬이 장착된 팬코일형 온풍기를 대표적인 예로 들 수 있고, 해당 사용처에 설비된 난방배관으로 고온수를 공급시키는 것도 가능하며, 상기 먹이배양조는 알테미아(Artemia)와 같은 사료용 새우나 식물성,동물성 플랑크톤의 배양을 위한 지수식 수조로서, 고온수가 공급되는 배관라인이 해당 수조의 벽체나 바닥측에서 열교환라인을 형성하게 된다.

이와 더불어, 상기 축열사용처(30)에 포함되는 어미사육수조와 모패관리조는 산란을 유도하기 위한 지수식 또는 유수식 수조가 되고, 부화조 및 배양조는 치어나 치패의 부화 및 배양에 사용되는 지수식 수조가 되며, 냉난방 공조기기는 주택이나 사육사 또는 비닐하우스 등의 실내 냉난방에 사용되는 장치로서, 송풍팬이 장착된 팬코일형 냉온풍기를 대표적인 예로 들 수 있으며, 해당 수조와 공조기기에도 축열수의 공급을 위한 배관라인이 열교환라인과 공조라인을 이루도록 설치된다.

상기와 같은 고온수사용처(20)나 축열사용처(30) 이외에도 굴 또는 새우 등의 패류나 갑각류의 부화 또는 양식을 위하여 25~28℃의 사육수를 수조에 받아 놓고, 온풍난방기로 사육사의 실내 공기 온도를 30~40℃까지 올려서 수온을 보존시키는 등 양어장의 기능이나 목적에 따라 다른 여러 가지의 고온수사용처(20) 및 축열사용처(30)가 존재할 수 있음을 밝혀두는 바이며, 온수탱크(7b)에 저장된 고온수와 축열조(8)에 저장된 축열수를 해당 사용처에서 활용한 다음, 이를 온수탱크(7b)와 축열조(8)로 다시 회수할 수 있도록, 고온수와 축열수의 분배 및 회수에 적합한 배관라인을 추가적으로 구축하는 것이 필요하다.

이를 위하여, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제 1순환분배관(18)의 공급관(18a)에는 분배기(21)가 설치되고, 상기 분배기(21)로부터 밸브기구(V)를 구비하는 다수 개의 공급라인(22)이 연장되어 각각의 고온수사용처(20)로 분배 설치되고, 각각의 고온수사용처(20)로부터 연장되는 회수라인(23)이 회수기(24)를 거쳐 제 1순환분배관(18)의 회수관(18b)과 연결 설치된다.

또한, 상기 제 2순환분배관(18')의 공급관(18a)에도 분배기(31)가 설치되고, 상기 분배기(31)로부터 밸브기구(V)를 구비하는 다수 개의 공급라인(32)이 연장되어 각각의 축열사용처(30)로 분배 설치되고, 각각의 축열사용처(30)로부터 연장되는 회수라인(33)이 회수기(34)를 거쳐 제 2순환분배관(18')의 회수관(18b)과 연결 설치되어 있다.

상기 공급라인(22)(32)과 회수라인(23)(33)은 종래의 기술내용에서 설명되어진 바와 같이, XL파이프나 스테인레스 파이프 또는 티타늄 파이프 등을 이용한 배관라인으로 구축되는 한편, 해당 사용처의 난방기와 연결되거나 해당 사용처인 수조 또는 공조기기에서 열교환라인 또는 공조라인용 파이프를 형성하며, 상기 냉난방 공조기기는 공조라인에서 발생한 열기 또는 냉기를 송풍팬을 이용하여 요구하는 장소, 예를 들어 주택이나 사육사의 실내 또는 비닐하우스의 내부공간나 천정으로 송풍시킬 수 있도록 이루어진다.

또한, 상기 분배기(21)(31)는 고온수사용처(20)와 축열사용처(30)로 고온수와 축열수가 균일하게 분배되도록 하는 기능을 수행하고, 상기 회수기(24)(34)는 각각의 고온수사용처(20)와 축열사용처(30)로부터 배출되는 고온수와 축열수를 일괄적으로 회수할 수 있도록 하는 완충공간을 제공하는 것으로서, 이러한 분배기(21)(31)와 회수기(24)(34)는 중앙집중식 냉난방설비에 널리 적용되는 공지의 부품이며, 각각의 사용처로 고온수와 축열수의 공급을 선택적으로 제어하거나 고온수와 축열수의 공급량을 조절하는 것은 공급라인(22)(32)에 설치된 밸브기구(V)를 통하여 수행할 수 있다.

상기와 같이 공급라인(22)(32)에 설치된 밸브기구(V)의 조작은 수동으로도 수행이 가능하고, 온수탱크(7b)와 축열조(8) 및 각각의 사용처에 온도센서 등을 설치하여, 해당 센서로부터 입력된 값을 CPU에서 연산처리토록 한 다음, 이와 같이 처리된 데이터를 기초로 하여 각 밸브기구(V)의 개폐작동 및 개방조작(유량조절)을 자동제어방식으로 수행하는 것도 가능하다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 작용관계를 도 9를 참조하여 상세하게 설명하며, 이후의 작용관계에 대한 설명은 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)이 양어장에 설치된 것을 기준으로 할 것이지만, 양어장 이외의 다른 시설에 본 발명의 다목적 히트펌프 시스템(10)을 적용한 경우에 있어서도, 1차 응축열교환기(2') 또는 제 1열교환기(2a) 및 제 2열교환기(2b)와, 응축열교환기(2)에서 생성된 고온수와 가온수 및 열원수(온수 또는 냉수)를 가온수사용처(6') 또는 고온수사용처(20) 및 축열사용처(30)와, 열원수사용처(6)로 각각 분배 및 회수토록 하는 원리는 동일하게 이루어짐을 밝혀두는 바이다.

최초 사육의 초기단계, 즉 어린 치어의 부화 및 생장단계에서는, 제 2순환배관(16')에 설치된 밸브기구(V)를 개방시키는 한편, 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12) 및 바이패스관(5a)에 설치된 밸브기구(V)를 잠근 상태에서, 컴프레셔(1)와 제 1순환배관(16) 및 제 2순환배관(16')의 순환펌프(15)를 가동시키게 된다.

이로 인하여, 컴프레셔(1)로부터 토출된 냉매가스가 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)를 거쳐 공급되는 한편, 온수탱크(7b)와 축열조(8)로부터 해당 공급관(16a)을 거쳐 배출된 저장수가 제 1열교환기(2a) 및 제 2열교환기(2b)에서 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 가온수로 각각 가열된 다음, 해당 회수관(16b)을 통하여 온수탱크(7b)와 축열조(8)에 다시 저장된다.

상기와 같이 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)를 거쳐 온수탱크(7b)와 축열조(8)에 저장된 고온수와 축열수를 분배펌프(17)가 구비된 제 1순환분배관(18)과 제 2순환분배관(18')의 공급관(18a) 및 해당 공급관(18a)과 연결된 공급라인(22)(32)을 이용하여 각각의 고온수사용처(20)와 축열사용처(30)로 분배 및 공급시킬 수 있게 된다.

따라서, 고온수를 이용한 주택이나 사육사의 난방을 수행할 수 있음은 물론이고, 유수식 수조인 양식수조(6a)에서 어류를 사육하지 않는 기간, 즉 어류의 어미사육수조 또는 갑각류의 모패수조에서 산란유도를 위한 90~120일 간의 가온 및 지수식 수조인 부화조나 배양조에서 어린 치어를 부화 및 생장시키는 20~30일 정도의 기간에도 히트펌프 시스템(10)을 이용하여 해당 수조에 저장된 사육수를 20~25℃로 유지시킬 수 있으며, 송풍팬이 장착된 공조기기를 사용하여 요구하는 실내공간으로 난방용 또는 결로방지용 온풍을 공급할 수 있다.

또한, 여름철에는 유로전환밸브(9)를 이용하여 응축열교환기(2)를 증발열교환기로 세팅하여 놓은 다음, 축열조(8)로부터 배출된 축열수를 연결관(19)을 이용하여 응축열교환기(2)로 순환시킴으로서, 응축열교환기(2)에서 축열수를 냉각시키고, 이와 같이 냉각된 축열수를 축열사용처(30)로 공급하여 필요시 사육수의 수온조절에 사용함은 물론, 송풍팬이 장착된 공조기기를 사용하여 주택이나 사육사 실내의 냉방 또한 가능하게 되며, 이 경우 제 2순환배관(16')에 설치된 밸브기구(V)는 폐쇄된다.

한편, 어린 치어의 생장과정에 맞추어 지수식 수조와 유수식 수조를 병행하여 사용코자 할 경우, 상온수공급관(11) 및 열원수배출관(12)에 설치된 밸브기구(V)를 개방시킴과 동시에 미도시된 원수펌프를 가동시키게 되면, 응축열교환기(2)에서 가열된 사육수가 양식수조(6a)로 공급됨으로서, 양식수조(6a)에서의 어류양식 또한 가능하게 되며, 여름철에는 유로전환밸브(9)를 이용하여 응축열교환기(2)에서 사육수의 냉각 또한 가능하게 된다.

그리고, 어느 정도의 사육기간이 경과하여 모든 어류를 유수식 양식수조(6a)에서 사육시키는 경우에는, 제 2순환배관(16')과 제 2순환분배관(18')에 설치된 밸브기구(V)를 잠그고, 해당 배관에 설치된 순환펌프(15) 및 분배펌프(17)의 가동을 중지시킬 수도 있고, 축열조(8)로부터 어미사육수조와 모패관리조와 부화조와 배양조로 축열수를 공급하는 공급라인(32)의 밸브기구(V)만을 잠금으로서, 나머지 축열사용처(30), 즉 냉난방 공조기기 등은 가동되도록 할 수도 있다.

또한, 겨울철에는 모든 고온수사용처(20)로 고온수가 공급될 것이며, 여름철에는 고온수사용처(20) 중에서 주택난방기와 사육사난방기를 통한 고온수의 공급을 중단시키고, 먹이배양조는 지속적으로 가동되도록 할 수도 있으며, 경우에 따라서는 여름철에 고온수사용처(20)로의 고온수 공급을 모두 중단시킴으로서 제 1열교환기(2a)를 사용하지 않을 수도 있다.

상기와 같이 제 1열교환기(2a)가 사용되지 않을 경우, 제 1순환배관(16)의 순환펌프(15)와 제 1순환분배관(18)의 분배펌프(17)는 그 가동이 중지됨은 물론이고, 제 1열교환기(2a)의 입구측에 설치된 밸브기구(V)와, 도면상 분기관(5b)의 우측에 해당하는 바이패스관(5a)의 밸브기구(V)가 폐쇄되어 제 1열교환기(2a)를 통한 냉매가스의 공급 역시 차단될 것이다.

이와 더불어, 제 2열교환기(2b)까지 사용하지 않을 경우에는, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)의 입구측에 설치된 밸브기구(V)가 폐쇄되고, 바이패스관(5a)에 설치된 밸브기구(V)가 개방됨으로서, 컴프레셔(1)로부터 토출된 냉매가스가 유로전환밸브(9)를 거쳐 응축열교환기(2) 또는 증발열교환기(4)로 직접 유입된다.

다른 한편으로, 지수식이 끝난 이후에 유수식으로 사육환경이 바뀐 다음에도, 다른 수조에서 또 다른 부화를 시작하여 20~25℃의 사육수와 60~65℃의 고온수와 40~45℃의 가온수가 동시에 필요한 경우, 지수식 수조와 유수식 수조를 병행하여 사용하는 한편, 각 배관에 설치된 밸브기구(V)를 조작하여 또 다른 부화조와 냉,난방용 공조기기 등으로 고온수와 축열수를 공급시키는 것과 같이, 양어장의 전반적인 운용을 하나의 히트펌프 시스템(10)만으로 달성할 수 있는 것이다.

특히, 제 2열교환기(2b)에서 가열된 가온수가 완충보온탱크로서의 축열조(8)를 거쳐 부화조와 배양조에 설치된 열교환용 파이프라인으로 공급됨으로서, 어린 치어의 생장에 거의 영향을 미치지 아니하는 간접적인 저온가열방식을 적용하여 어린 치어의 폐사를 방지하고 원활한 생장을 도모할 수 있고, 사육수의 과도한 증발 및 대량 결로(結露: 이슬맺힘)에 따른 악영향 역시 최소화시킬 수 있으며, 이로 인하여 치어단계로부터 성체단계에 이르기까지 각종 어류를 질병이나 기형없이 최고의 상품으로 사육시킬 수 있다.

또 다른 한편으로, 제 1열교환기(2a)에서 생성된 고온수를 이용하여, 최적의 사료로서 새우의 일종인 알테미아(Artemia)나 식물성,동물성 플랑크톤의 배양에 사용되는 먹이배양조용 온수 또한 충분하게 공급시킬 수 있으며, 이로 인하여 양식에 필요한 각종 사료 또한 유류보일러 등과 같은 별도의 열원을 사용하지 않고 에너지 절감장치인 히트펌프로 양어장내에서 자체적으로 배양하여 공급시킬 수 있도록 함으로서, 양어장의 운용에 따른 비용을 한층 더 절감시키고 양식어류를 보다 더 건강하게 사육시킬 수 있다.

상기와 같이 하나의 히트펌프 시스템(10)만으로도 2~4가지 종류의 온수와 냉수를 동시에 생성시켜 어류의 양식과 치어의 부화와 사료의 배양 및 사육사 실내의 냉,난방과 결로(結露: 이슬맺힘) 제거 뿐만 아니라, 어류의 어미사육수조나 갑각류의 모패수조 가온 등의 다양한 목적에 맞추어 적합하게 사용할 수 있도록 함으로서, 부화조나 배양조와 같은 지수식 수조에 저장된 사육수의 수온유지와 사육사의 냉,난방 등을 위하여 별도의 보일러나 냉난방기기를 설치하지 않더라도 양어장의 운용이 가능한 획기적이고 경제적이며 친환경적인 방식의 다목적 히트펌프 시스템(10)을 제공할 수 있는 것이다.

마지막으로, 본 발명에서는 히트펌프 시스템(10)을 이루는 냉동싸이클의 필수요소로서 컴프레셔(1)와, 냉매배관(5)이 형성하는 응축기 및 증발기 부분과, 팽창밸브(3)만을 도시하였으나, 냉동싸이클의 효율을 높이기 위한 수단으로서, 2단 압축기(컴프레셔)의 적용을 포함하여, 컴프레셔(1)용 진동감쇄기, 리시버탱크(Receiver tank: 수액기), 드라이필터(Dry filter), 유수분리기, 어큐뮬레이터(Accumulator: 축압기)와 같이 냉동싸이클에 널리 사용되는 공지의 부품이 히트펌프 시스템(10)에 추가로 포함될 수 있음은 물론이고, 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)를 모두 적용시키지 않고 이 중 하나의 열교환기를 택일하여 적용시키는 것도 가능함을 밝혀두는 바이다.

1 : 컴프레셔 2 : 응축열교환기 2' : 1차 응축열교환기
2a : 제 1열교환기 2b : 제 2열교환기 3 : 팽창밸브
4 : 증발열교환기 4a : 대기열교환기 4b : 송풍팬
5 : 냉매배관 5a : 바이패스관 5b : 분기관
6 : 열원수사용처 6' : 가온수사용처 6a : 양식수조
6b : 사육수배출관 7 : 보일러기구 7a : 보일러
7b : 온수탱크 8 : 축열조 8a : 보충수공급관
8b : 수위밸브 8c,13c : 드레인배관 9 : 유로전환밸브
10 : 히트펌프 시스템 11 : 상온수공급관 12 : 열원수배출관
13 : 열원수공급관 13a : 집수조 13b : 배출펌프
14 : 처리수배출관 15 : 순환펌프 16 : 제 1순환배관
16a,18a : 공급관 16b,18b : 회수관 16' : 제 2순환배관
17 : 분배펌프 18 : 제 1순환분배관 18' : 제 2순환분배관
19 : 연결관 20 : 고온수사용처 21,31 : 분배기
22,32 : 공급라인 23,33 : 회수라인 24,34 : 회수기
25 : 폐열회수기 26 : 열교환유닛 27 : 분배헤드
27a : 분배관 28 : 회수챔버 28a : 집액관
29 : 냉매트랩 30 : 축열사용처 40 : 보조보일러
41 : 보일러펌프 42 : 보조순환배관 V : 밸브기구

Claims (16)

1. 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)와 팽창밸브(3)와 냉매증발기가 냉매배관(5)으로 연결 설치되고, 상기 냉매증발기는 열원수를 냉매증발에 이용하는 증발열교환기(4) 또는 공기열원을 냉매증발에 이용하는 대기열교환기(4a) 중에서 택일한 것이 되는 히트펌프 시스템(10)에 있어서,
   상기 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)의 사이에 해당하는 냉매배관(5)에는 1차 응축열교환기(2')가 설치되며,
   상기 히트펌프 시스템(10)은 컴프레셔(1)로부터 1차 응축열교환기(2')를 거쳐 공급되는 냉매의 유동경로를 유로전환밸브(9)에 의하여 응축열교환기(2) 또는 냉매증발기측으로 조정시킬 수 있도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템이 되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 응축열교환기(2)에는 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)이 연결 설치되고, 상기 열원수배출관(12)이 열원수사용처(6)와 연결 설치되며,
   상기 1차 응축열교환기(2')는 순환펌프(15)를 구비하는 제 1순환배관(16)에 의하여 가온수사용처(6')와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 1차 응축열교환기(2')는 순환펌프(15)를 구비하는 제 1순환배관(16)에 의하여 축열조(8)와 연결 설치되고, 상기 축열조(8)가 분배펌프(17)를 구비하는 제 1순환분배관(18)에 의하여 가온수사용처(6')와 연결 설치되며,
   상기 제 1순환배관(16)은 순환펌프(15)가 설치된 공급관(16a)과 회수관(16b)으로 이루어지고, 상기 제 1순환분배관(18)은 분배펌프(17)가 설치된 공급관(18a)과 회수관(18b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서, 상기 순환펌프(15)의 출구측에 해당하는 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)으로부터 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)이 분기되어 상온수공급관(11)과 연결 설치되고, 상기 제 1순환배관(16)의 회수관(16b)은 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)에 의하여 열원수배출관(12)과 연결 설치되며,
   상기 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)과 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 회수관(16b)에는 유로조정용 밸브기구(V)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축열교환기(2)는, 냉매와 상온수의 열교환을 위한 다수 개의 열교환유닛(26)과, 1차 응축열교환기(2')를 거쳐 공급되는 냉매를 각각의 열교환유닛(26)으로 분배시키는 분배헤드(27)와, 상기 각각의 열교환유닛(26)으로부터 배출된 냉매를 회수하는 회수챔버(28)로 이루어지며,
   상기 분배헤드(27)의 하측에는 열교환유닛(26)의 개수에 해당하는 "U"자형 냉매트랩(29)이 설치되고, 상기 각각의 냉매트랩(29)이 분배관(27a)에 의하여 열교환유닛(26)과 연결 설치되며, 상기 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)은 리버스리턴(Reverse-return) 방식에 의하여 각각의 열교환유닛(26)으로 나뉘어 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
7. 제 3항에 있어서, 상기 제 1순환분배관(18)의 회수관(18b)은 순환펌프(15)와 축열조(8)의 사이에 해당하는 위치에서 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
8. 제 3항에 있어서, 상기 히트펌프 시스템(10)은 축열조(8)에 저장된 축열수를 가열시키는 보조보일러(40)를 추가로 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
9. 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)와 팽창밸브(3)와 냉매증발기가 냉매배관(5)으로 연결 설치되고, 상기 냉매증발기는 열원수를 냉매증발에 이용하는 증발열교환기(4) 또는 공기열원을 냉매증발에 이용하는 대기열교환기(4a) 중에서 택일한 것이 되는 히트펌프 시스템(10)에 있어서,
   상기 컴프레셔(1)와 응축열교환기(2)의 사이에 해당하는 냉매배관(5)에는 또 다른 냉매응축기로서의 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)가 설치되며,
   상기 히트펌프 시스템(10)은 컴프레셔(1)로부터 제 1열교환기(2a)와 제 2열교환기(2b)를 거쳐 공급되는 냉매의 유동경로를 유로전환밸브(9)에 의하여 응축열교환기(2) 또는 냉매증발기측으로 조정시킬 수 있도록 한 유로전환식 히트펌프 시스템이 되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
10. 제 9항에 있어서, 상기 응축열교환기(2)에는 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)이 연결 설치되고, 상기 열원수배출관(12)이 열원수사용처(6)와 연결 설치되며,
    상기 제 1열교환기(2a)는 순환펌프(15)를 구비하는 제 1순환배관(16)에 의하여 고온수사용처(20)와 연결 설치되며,
    상기 제 2열교환기(2b)는 순환펌프(15)를 구비하는 제 2순환배관(16')에 의하여 축열사용처(30)와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1열교환기(2a)는 순환펌프(15)를 구비하는 제 1순환배관(16)에 의하여 보일러기구(7)의 온수탱크(7b)와 연결 설치되고, 상기 온수탱크(7b)가 분배펌프(17)를 구비하는 제 1순환분배관(18)에 의하여 고온수사용처(20)와 연결 설치되며,
    상기 제 2열교환기(2b)는 순환펌프(15)를 구비하는 제 2순환배관(16')에 의하여 축열조(8)와 연결 설치되고, 상기 축열조(8)가 분배펌프(17)를 구비하는 제 2순환분배관(18')에 의하여 축열사용처(30)와 연결 설치되며,
    상기 제 1순환배관(16)과 제 2순환배관(16')은 순환펌프(15)가 설치된 공급관(16a)과 회수관(16b)으로 이루어지고, 상기 제 1순환분배관(18)과 제 2순환분배관(18')은 분배펌프(17)가 설치된 공급관(18a)과 회수관(18b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서, 상기 순환펌프(15)의 출구측에 해당하는 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)으로부터 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)이 분기되어 상온수공급관(11)과 연결 설치되고, 상기 제 2순환배관(16')의 회수관(16b)은 밸브기구(V)를 구비하는 연결관(19)에 의하여 열원수배출관(12)과 연결 설치되며,
    상기 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)과 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)과 회수관(16b)에는 유로조정용 밸브기구(V)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
14. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축열교환기(2)는, 냉매와 상온수의 열교환을 위한 다수 개의 열교환유닛(26)과, 제 2열교환기(2b)를 거쳐 공급되는 냉매를 각각의 열교환유닛(26)으로 분배시키는 분배헤드(27)와, 상기 각각의 열교환유닛(26)으로부터 배출된 냉매를 회수하는 회수챔버(28)로 이루어지며,
    상기 분배헤드(27)의 하측에는 열교환유닛(26)의 개수에 해당하는 "U"자형 냉매트랩(29)이 설치되고, 상기 각각의 냉매트랩(29)이 분배관(27a)에 의하여 열교환유닛(26)과 연결 설치되며, 상기 상온수공급관(11)과 열원수배출관(12)은 리버스리턴(Reverse-return) 방식에 의하여 각각의 열교환유닛(26)으로 나뉘어 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
15. 제 11항에 있어서, 상기 제 1순환분배관(18)의 회수관(18b)은 순환펌프(15)와 온수탱크(7b)의 사이에 해당하는 위치에서 제 1순환배관(16)의 공급관(16a)과 연결 설치되며,
    상기 제 2순환분배관(18')의 회수관(18b)은 순환펌프(15)와 축열조(8)의 사이에 해당하는 위치에서 제 2순환배관(16')의 공급관(16a)과 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.
16. 제 11항에 있어서, 상기 히트펌프 시스템(10)은 축열조(8)에 저장된 축열수를 가열시키는 보조보일러(40)를 추가로 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 다목적 히트펌프 시스템.

Images