KR101225935B1 - Sigle cycle heat pump accumulating water of high temperature - Google Patents

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KR101225935B1
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Abstract

PURPOSE: A single stage heat pump storing the heat of a high temperature water is provided to supply the heat amount of an auxiliary air heat exchanger to a main air heat exchanger in case that the small heat amount of an air source heat is supplied to a evaporator in the winter of a low outdoor temperature, thereby automatically removing frost which occurs in a main air heat exchanger. CONSTITUTION: A main air heat exchanger(21) and a second water heat exchanger(7) are connected to the auxiliary air heat exchanger(19) of a single stage heat pump storing the heat of a high temperature water. Through a four-way valve(27), air is supplied to the main air heat exchanger(21) by a main blowing fan(25). Water in a second heat storage tank(15) is circulated in the second water heat exchanger(7). A coolant, which has passed through the auxiliary air heat exchanger(19), is selectively supplied to the main air heat exchanger(21) or the second water heat exchanger(7) by the four-way valve(27). Expansion valves(E1,E2) are formed between the main air heat exchanger(21) and the second water heat exchanger(7). The coolant, which has been discharged from the auxiliary air heat exchanger(19), passes through the main air heat exchanger(21), the expansion valve(E1,E2), the second water heat exchanger(7), and then is inhaled into a compressor(1) by switching the four-way valve(27) so that hot water and cold water are respectively generated in a first water heat exchanger(5) and the second water heat exchanger(7) at the same time, or hot water is generated in both of the first water heat exchanger(5) and the second water heat exchanger(7).

Description

고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프{SIGLE CYCLE HEAT PUMP ACCUMULATING WATER OF HIGH TEMPERATURE}Single stage heat pump capable of high temperature water storage {SIGLE CYCLE HEAT PUMP ACCUMULATING WATER OF HIGH TEMPERATURE}

본 발명은 냉동 사이클을 이용한 온수 생성 히트펌프에 관한 것으로, 더 상세하게는 단단(單段) 냉동사이클로 고온수 축열을 할 수 있는 히트펌프에 관한 것이다.
The present invention relates to a hot water generating heat pump using a refrigeration cycle, and more particularly to a heat pump capable of heat storage of high temperature water in a single stage refrigeration cycle.

온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 열량을 이동시키는 것을 히트펌프라고 한다. CFC계 냉매 또는 HFC계 냉매를 압축하여 순환시키면서 열교환하게 하는 압축냉매순환회로는 냉매의 상변화를 통해 간단하게 온도가 낮은 곳의 열량을 높은 곳으로 이동시킬 수 있으므로 히트펌프로 널리 사용되고 있다. 히트펌프를 이용하면 압축기에 의한 압축열(압축기에서 전력 소모에 따른 열)뿐만 아니라 건물 외부 공기 또는 건물 외부 물탱크 등에 포함된 열량(공기열원 또는 수열원)을 건물 내부 난방이나 온수의 열원으로 사용할 수 있기 때문에 압축기에서 소모되는 전력 이상의 열량을 얻게 되며, 이러한 점에서 히트펌프는 전열 히터보다 훨씬 효율적임은 잘 알려져 있다.
Heat pumps move heat from a low temperature to a high temperature. A compressed refrigerant circulation circuit that compresses and circulates CFC refrigerants or HFC refrigerants and heat exchanges them, is widely used as a heat pump because it is possible to simply move the heat of a low temperature to a high place through phase change of the refrigerant. With the heat pump, not only the heat of the compressor (heat due to power consumption in the compressor) but also the amount of heat (air heat source or water heat source) included in the building's air or outside the building's water tank can be used as a heat source for the building's heating or hot water. It is well known that heat pumps are much more efficient than electrothermal heaters in this regard, as they yield more heat than the power consumed by the compressor.

근래, 주야간의 전력소요량 불균형을 시정하고 화력발전의 효율을 놓이는 방법의 하나로 전력소요량이 적은 시간대에 냉동회로을 가동하여 축열조에 온열 또는 냉열을 축열하거나, 빙축조에 빙축한 후 이를 전력소요량이 많은 시간대에 사용하는 방법이 권장되면서, 다양한 구조의 수축열 히트펌프가 널리 보급되고 있다. 수축열(水蓄熱) 히트펌프는 압축냉매순환회로에서 냉매가 응축하거나 증발하면서 발생되는 온열이나 냉열을 열용량이 매우 큰 물로 회수하여 축열조에 저장한 후 이를 사후에 온수, 난방수, 냉방수 등으로 사용하는 시스템이다.
In recent years, one of the methods of correcting the unbalanced power demand between day and night and reducing the efficiency of thermal power generation is to operate a refrigeration circuit during a time when power consumption is low, and to heat or cool heat in a heat storage tank, or after ice storage in an ice storage tank, and then this is a time when power demand is high. As the method used in the present invention is recommended, shrinkage heat pumps having various structures are widely used. Shrinkage heat heat pump recovers the heat or cold heat generated by the condensation or evaporation of refrigerant in a compressed refrigerant circulation circuit as water with a very large heat capacity and stores it in a heat storage tank, which is then used as hot water, heating water, cooling water, etc. This is your system.

요양 병원, 노인 요양원, 산후 조리원, 어린이집, 기도원, 기숙사, 복지시설 등과 같은 도시에서 벗어난 교외의 단체기숙시설에서는 동절기에 난방 열원 및 온수 열원이 필요하고, 하절기에 냉수 열원(냉방용 및 냉수용) 및 온수 열원이 필요하지만, 이러한 단체기숙시설에 난방용 및 온수용 보일러와 냉수 설비를 모두 갖추는 것은 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 설치 공간상의 제약이 따른다. 히트펌프는 동절기에 난방용 또는 온수생성용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 냉매의 순환 방향을 바꾸면 하절기에 냉수 및 온수를 동시에 생성할 수 있기 때문에 이들 단체기숙시설에 사용할 경우, 설치 비용 및 설치 공간상의 이점이 크다.
In suburban group boarding facilities such as nursing homes, nursing homes, postpartum cooking centers, day care centers, prayer houses, dormitories, and welfare facilities, heating and hot water sources are required in winter, and cold water sources (for cooling and cold water) in summer. And a hot water heat source is required, but it is not only expensive to install both heating and hot water boilers and cold water facilities in these group accommodation facilities, but also constrains the installation space. Heat pumps can be used not only for heating or hot water generation in winter, but also for cold water and hot water at the same time in the summer when changing the circulation direction of the coolant. This is big.

히트펌프에 의한 온열 축열은 증발기에서 냉매의 증발에 의하여 흡수한 열량과 압축기에서 냉매 압축에 의하여 생성된 열량을 수(水)열교환기에서 물과 열교환(잠열 교환 및 현열 교환)하고, 수열교환기에서 가열된 물을 축열조에 순환하게 함으로써 달성되는데, 이때 물은 수열교환기와 축열조 간을 계속적으로 순환하면서 수열교환기에서 얻은 열량을 축열조에 조금씩 축적하게 된다.
The heat storage heat generated by the heat pump exchanges the amount of heat absorbed by the evaporation of the refrigerant in the evaporator and the amount of heat generated by the refrigerant compression in the compressor to exchange heat with water in a water heat exchanger (latent heat exchange and sensible heat exchange), and in the water heat exchanger. This is accomplished by circulating the heated water in the heat storage tank, where water continuously accumulates between the heat exchanger and the heat storage tank, and gradually accumulates the amount of heat obtained from the heat exchanger in the heat storage tank.

일반적으로, 히트펌프는 성적계수가 적어도 2~4(응축기에서 방출되는 열량이 압축기에서 가해지는 열량의 2~4배)를 유지해야 경제성이 있다고 알려져 있다. 히트펌프의 에너지 효율 또는 성적 계수(응축기에서 방출되는 열량/압축기에서 가해지는 열량)는 증발기에서 흡수한 열량에 의하여 결정된다. 그러나, 수축열에 사용되는 히트펌프는 성적계수만을 그 효용 지표로 사용할 수 없다. 즉, 히트펌프 생성하여 축열조에 저장할 수 있는 물의 최대 온도도 역시 히트펌프의 매우 중요한 효용 지표가 된다. 목욕 또는 난방 등의 용도로 사용할 수 있는 온수의 온도는, 온수 사용 중 배관 등에서 상실하는 열량을 감안할 때, 축열조에서 적어도 70℃이상이 되어야 한다. 따라서, 냉동사이클을 이용한 히트펌프를 기존의 난방용 또는 온수 생성용 보일러 대체용으로 사용하기 위하여는 적어도 70℃ 이상의 물을 축열할 수 있어야 한다.
In general, heat pumps are known to be economical if they maintain at least 2 to 4 (2-4 times the amount of heat released by the compressor). The energy efficiency or grade factor (heat output from the condenser / heat output from the compressor) of the heat pump is determined by the heat absorbed by the evaporator. However, heat pumps used for shrinkage heat cannot use only the coefficient of performance as an indicator of their utility. In other words, the maximum temperature of the water that can be generated and stored in the heat storage tank is also a very important utility index of the heat pump. The temperature of hot water that can be used for bathing or heating should be at least 70 ° C. in the heat storage tank, considering the amount of heat lost in the piping or the like during hot water use. Therefore, in order to use a heat pump using a refrigeration cycle as a replacement for a boiler for heating or hot water generation, it must be able to accumulate water of at least 70 ° C or higher.

일반적으로 압축기에는 고압스위치를 마련하여 냉매 토출압력(고압측 압력)이 일정 압력(CFC계 냉매 또는 HFC계 냉매를 사용하는 압축기는 통상 23Kg/㎠ 또는 25Kg/㎠)이상으로 올라가면 자동으로 압축기 전원을 차단하도록 하고 있다. 토출압력이 커지면 압축기 모터 부하가 커져 압축기 모터가 소손될 수 있기 때문이다. 또한, 일반적으로 압축기에는 저압스위치를 마련하여 흡입냉매 압력(저압측 압력)이 일정 압력(CFC계 냉매 또는 HFC계 냉매를 사용하는 압축기는 통상 2Kg/㎠ 내외) 이하로 떨어지면 자동으로 압축기 전원을 차단하도록 하고 있다. 흡입압력이 지나치게 떨어지면 압축기 실린더가 과열되어 손상될 수 있기 때문이다.
In general, the compressor is provided with a high pressure switch so that the compressor power is automatically turned off when the refrigerant discharge pressure (high pressure side pressure) rises above a certain pressure (normally 23 Kg / cm 2 or 25 Kg / cm 2 for a compressor using a CFC refrigerant or an HFC refrigerant). I'm blocking it. This is because the larger the discharge pressure, the greater the compressor motor load and the compressor motor may be burned out. In general, the compressor is provided with a low pressure switch to automatically shut off the compressor when the suction refrigerant pressure (low pressure side pressure) drops below a certain pressure (normally, about 2 Kg / cm 2 for compressors using CFC refrigerants or HFC refrigerants). I'm trying to. If the suction pressure drops too much, the compressor cylinder may overheat and be damaged.

따라서, 일반적인 단단 히트펌프에 의하여는 축열조의 물을 70℃ 이상으로 축열하는 것이 물리적으로 거의 불가능하다. 수축열 히트펌프는 수열교환기(주로 냉매와 물이 교차하여 흐르는 판형 열교환기가 사용됨)에서 고온고압 증기 냉매와 물간의 잠열교환 뿐만 아니라 액 냉매와 물간의 현열 교환이 이루어지는데, 이렇게 열교환 되어 가열된 물이 축열조와 수열교환기를 순환하게 되므로, 수열교환기에 입수되는 물의 온도는 축열조의 물의 온도와 거의 같게 되는데, 축열조에 어느 정도의 축열이 이루어지면, 수열교환기로 입수되는 물의 온도도 높아지게 되어, 수열교환기에서 냉매의 응축불량이 야기되고, 이에 따라 압축기의 토출 압력이 지나치게 높아지게 되어 압축기의 모터가 과부하로 소손(燒損)되거나 고압 스위치의 작동으로 압축기의 운전이 정지하게 되기 때문이다. 일반적으로 물의 온도가 50℃ 이상이 되면, 수열교환기에서의 냉매 응축량은 현저하게 떨어지는 것으로 알려져 있다. 그 결과 냉동사이클 자체의 계속적인 운전이 불가능하게 되고 계속적인 축열도 이루어질 수 없게 되는 것이다. 따라서, 일반적인 단단 히트펌프에 의하여 축열조에 저장할 수 있는 온수의 온도는 50℃ 미만에 지나지 않는 것이다.
Accordingly, it is physically almost impossible to thermally accumulate the water in the heat storage tank to 70 ° C. or more by a general single stage heat pump. Shrinkage heat pumps are used in the heat exchanger (usually a plate heat exchanger, in which refrigerant and water cross), as well as latent heat exchange between high-temperature, high-pressure steam refrigerant and water as well as sensible heat exchange between liquid refrigerant and water. Since the heat storage tank and the heat exchanger are circulated, the temperature of the water obtained in the heat exchanger becomes almost the same as the temperature of the water in the heat storage tank. When the heat storage tank has a certain amount of heat storage, the temperature of the water obtained by the heat exchanger is also increased. This is because the condensation defect of the refrigerant is caused, and thus the discharge pressure of the compressor is excessively high so that the motor of the compressor is damaged due to overload or the operation of the compressor is stopped by the operation of the high pressure switch. In general, when the temperature of the water is 50 ℃ or more, it is known that the amount of refrigerant condensation in the water heat exchanger is significantly reduced. As a result, the continuous operation of the refrigeration cycle itself is impossible and continuous heat storage cannot be achieved. Therefore, the temperature of the hot water that can be stored in the heat storage tank by a general single stage heat pump is only less than 50 ℃.

동절기에 수축열 히트펌프는 증발기에서 외기로부터 열량을 끌어들여 성적계수를 얻는다. 겨울철에 공기열원 수축열식 히트펌프를 운전할 경우, 증발기에서 냉매 증발에 필요한 열량을 원할히 공급 받을 수 없기 때문에 증발기 토출 압력이 현저히 떨어진다. 특히 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어져 증발기에 응축수증기에 의한 착상이 진행되면 코일 내를 통과하는 풍량이 감소하고, 냉매로의 공기 열량 전달이 차단되는데, 이에 따라 냉매의 열 흡수 능력 및 증발 능력이 저하하게 되며, 그 결과 실외 증발기에서 토출되는 증기 압력(또는 압축기 흡입 압력) 및 과열도가 현격히 떨어지고, 히트펌프의 성적계수도 현저히 낮아지게 된다. 냉매의 증발 압력이 과도하게 떨어진 상태로 압축기에 흡입되면 압축기에서 토출 냉매의 온도가 과도하게 상승하고 압축기의 실린더가 과열될 뿐만 아니라 윤활유가 열화 및 탄화되고, 피스톤이 단기간에 마모되어 압축기가 파손된다. 따라서, 상술한 바와 같이 냉매 증발 압력 또는 압축기 흡입 압력이 지나치게 낮아질 경우, 저압 스위치를 마련하여 자동으로 압축기 운전을 정지시킨다. 그 결과 냉동 사이클 자체의 계속적인 운전이 불가능하게 되고 축열이 이루어질 수 없게 되는 것이다.
In winter, shrinkage heat pumps draw heat from the outside air in the evaporator to obtain grade coefficients. When operating an air heat source shrinkage heat pump in winter, the evaporator discharge pressure drops considerably because the evaporator cannot supply the heat required for evaporation of the refrigerant. In particular, when the outside air temperature drops to below zero degrees Celsius, the evaporation of condensed water vapor in the evaporator decreases the amount of air passing through the coil, and the heat transfer to the refrigerant is blocked. Accordingly, the heat absorption capacity and evaporation capacity of the refrigerant decrease. As a result, the steam pressure (or compressor suction pressure) and the superheat degree discharged from the outdoor evaporator are drastically reduced, and the heat coefficient of the heat pump is also significantly lowered. If the refrigerant is sucked into the compressor with excessively low evaporation pressure, the temperature of the discharged refrigerant in the compressor is excessively increased, the cylinder of the compressor is not overheated, the lubricant is degraded and carbonized, the piston is worn in a short time, and the compressor is damaged. . Therefore, as described above, when the refrigerant evaporation pressure or the compressor suction pressure becomes too low, a low pressure switch is provided to automatically stop the compressor operation. As a result, continuous operation of the refrigeration cycle itself is impossible and heat storage cannot be achieved.

그러나, 축열조의 온도가 50℃ 이상으로 상승하는 경우에도 다른 수단에 의하여 압축기 토출 압력을 적정하게 유지하여 히트펌프 운전이 정지되지 않고 지속되게 할 수 있다면, 수열교환기에서 냉매와 물간의 열교환이, 비록 열교환 효율은 약간 떨어지지만 계속적으로 일어날 수 있으므로, 축열조에 70℃ 이상의 고온수 축열을 할 수 있게 되어 히트펌프를 가스 보일러 등 기존 보일러의 대용으로 쓸 수 있게 된다. 또한, 외기 온도가 낮은 동절기에 증발기에 공급되는 공기열원 열량이 적은 경우에도 다른 수단에 의하여 압축기 흡입 압력을 적정하게 유지하여 히트펌프 운전이 정지되지 않고 지속되게 할 수 있다면, 약간의 성적계수 저하는 발생할 수 있지만, 축열조에 70℃ 이상의 고온수 축열을 할 수 있게 되어 히트펌프를 가스 보일러 등 기존 보일러의 대용으로 쓸 수 있게 된다.
However, even if the temperature of the heat storage tank rises above 50 ° C., if the compressor discharge pressure can be properly maintained by other means so that the heat pump operation can be continued without stopping, the heat exchange between the refrigerant and the water in the water heat exchanger, Since the heat exchange efficiency is slightly lowered, but may occur continuously, the heat storage tank may be heated to 70 ° C. or higher, so that the heat pump may be used as a substitute for a conventional boiler such as a gas boiler. In addition, even if the amount of heat source of air supplied to the evaporator is low in winter when the outside air temperature is low, if the compressor suction pressure is properly maintained by other means to maintain the heat pump operation without stopping, a slight decrease in the coefficient of performance Although it may occur, it is possible to accumulate high temperature water of 70 ° C. or higher in the heat storage tank, and thus the heat pump may be used as a substitute for a conventional boiler such as a gas boiler.

종래, 히트펌프를 이용한 고온수 생성방법으로 2개의 냉동사이클을 케스케이드(cascade)하는 방법이 한국 공개특허 제10-2010-0044943호, 한국 등록특허공보 제10-0677934호, 한국 공개특허공보 제10-2010-0064751호 등에 개시되어 있다. 이들 시스템은 2개의 냉동사이클을 이용한 2단 히트펌프로, 부품수가 많아 장치가 커지고, 제조 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있다.
Conventionally, a method of cascading two refrigeration cycles by a method of generating hot water using a heat pump is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2010-0044943, Korean Patent Publication No. 10-0677934, and Korean Patent Publication No. 10 -2010-0064751 and the like. These systems are two-stage heat pump using two refrigeration cycles, the number of parts is large, the device is large, the manufacturing cost is excessively disadvantageous.

본 발명은 상술한 종래 수축열 히트펌프의 단점을 개선하고자 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 수열교환기에서 축열조를 순환하는 물의 온도가 올라가더라도 압축기의 토출 압력이 올라가지 않고 히트펌프의 운전이 계속되게 함으로써 고온수 축열을 하는 단단 히트펌프를 제공하는 데 있다.
The present invention was made to improve the disadvantages of the above-described conventional shrinkage heat pump, and the first problem to be solved by the present invention is that the discharge pressure of the compressor does not increase even if the temperature of the water circulating in the heat storage tank increases in the heat exchanger. It is to provide a single stage heat pump that generates high temperature water by allowing operation to continue.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 하절기에 수열원으로부터 열량을 흡수하여 냉수 및 온수를 동시에 생성하고, 동절기에 공기열원으로부터 열량을 흡수하여 난방 및 급탕용 온수를 생성하는 단단 히트펌프를 제공하는 데 있다.
The second problem to be solved by the present invention is to provide a single-stage heat pump that absorbs heat from the heat source in summer to generate cold water and hot water at the same time, and absorbs heat from the air heat source in winter to generate hot water for heating and hot water supply. There is.

본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 동절기에 공기열원을 사용하는 증발기에 냉매 증발에 필요한 열량 및 성애 제거용 열을 단일 냉동사이클 자체 내에서 발생한 열량으로 공급하여 증발기의 증발 압력 또는 압축기의 흡입 압력을 적정수준으로 유지하면서 히트펌프의 운전을 계속함으로써 고온수 축열을 하는 단단 히트펌프를 제공하는 데 있다.
The third problem to be solved by the present invention is to supply the amount of heat required for evaporation of the refrigerant and the amount of defrosting heat generated in the single refrigeration cycle itself to the evaporator using the air heat source in winter, evaporation pressure of the evaporator or suction pressure of the compressor. The present invention provides a single-stage heat pump that generates high temperature water by continuing to operate the heat pump while maintaining the proper level.

상술한 본 발명의 제1과제 및 제2과제는, 히트펌프의 압축기 고온 고압 냉매 토출단에 제1축열조의 물이 순환하는 제1수열교환기를 연결하고, 상기 제1수열교환기의 냉매 토출단에 보조송풍기에 의하여 공기가 공급되는 보조공기열교환기를 직렬로 연결하여 상기 압축기에서 토출된 고온 고압의 가스 냉매가 항상 상기 제1수열교환기에서 응축된 후 다시 보조공기열교환기를 통과하게 하고, 상기 보조공기열교환기에는, 사방밸브를 경유하여, 메인송풍기에 의하여 공기가 공급되는 메인공기열교환기 및 제2축열조의 물이 순환하는 제2수열교환기를 연결하여, 상기 보조공기열교환기를 통과한 냉매가 상기 사방밸브에 의하여 상기 메인공기열교환기 또는 상기 제2수열교환기에 선택적으로 공급되게 하고, 상기 메인공기열교환기와 제2수열교환기 사이에는 팽창 밸브를 마련하여, 상기 사방밸브의 절환에 따라, 상기 보조공기열교환기에서 토출된 냉매가 상기 메인공기열교환기, 팽창 밸브 및 제2수열교환기를 경유하여 상기 압축기에 흡입되면서 상기 제1수열교환기 및 제2수열교환기에서 각각 온수 및 냉수가 동시에 생성되고 하거나, 상기 보조공기열교환기에서 토출된 냉매가 상기 제2수열교환기, 팽창 밸브 및 메인공기열교환기를 거쳐 상기 압축기로 흡입되면서 상기 제1수열교환기 및 제2수열교환기 모두에서 온수가 생성되게 하되, 상기 제1축열조의 물 온도가 일정 온도 이상으로 상승하고 이로 인해 상기 제1수열교환기에서 냉매의 응축량이 줄어 상기 압축기의 토출 압력이 제1설정 압력 이상으로 상승하면, 상기 보조송풍기를 가동하여 상기 보조공기열교환기에서 냉매와 공기의 열교환으로 냉매의 응축이 이루어져 상기 압축기 토출 압력이 상기 제1설정 압력 미만으로 떨어지게 함으로써 해결된다.
The first object and the second object of the present invention described above connect a first water heat exchanger through which water of the first heat storage tank circulates to the compressor high temperature and high pressure refrigerant discharge end of the heat pump, and to the refrigerant discharge end of the first water heat exchanger. The secondary air heat exchanger supplied with air by the secondary blower is connected in series so that the high temperature and high pressure gas refrigerant discharged from the compressor is always condensed in the first water heat exchanger, and then passes through the auxiliary air heat exchanger again. The four-way valve connects a main air heat exchanger supplied with air to the main blower and a second water heat exchanger through which water in the second heat storage tank circulates through the four-way valve. Selectively supplying the main air heat exchanger or the second water heat exchanger, and between the main air heat exchanger and the second water heat exchanger. Providing an expansion valve, the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger is sucked into the compressor via the main air heat exchanger, expansion valve and the second water heat exchanger in accordance with the switching of the four-way valve and the first water heat exchanger and Hot water and cold water are simultaneously generated in the second water heat exchanger, or the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger is sucked into the compressor through the second water heat exchanger, the expansion valve, and the main air heat exchanger, and the first water heat exchanger and the first The hot water is generated in both of the two heat exchangers, but the water temperature of the first heat storage tank rises above a predetermined temperature, thereby reducing the amount of refrigerant condensation in the first water heat exchanger. When rising, the auxiliary blower is operated to cool down by heat exchange between the refrigerant and the air in the auxiliary air heat exchanger. This consists of the condensation is the compressor discharge pressure is solved by drops to less than the first set pressure.

상술한 본 발명의 제3과제는, 상기 보조공기열교환기와 메인공기열교환기를, 상기 보조송풍기에 의하여 형성된 공기의 흐름이 상기 보조공기열교환기와 메인공기열교환기 모두를 경유할 수 있는 단일의 하우징에 설치하고, 동절기에 압축기의 흡입 압력이 제3설정 압력 이하로 낮아질 때 상기 보조송풍기를 가동하여 보조공기열교환기에서 방출된 열량이 상기 메인공기열교환기의 냉매 증발 열량으로 공급되게 함으로써 해결할 수 있다.
The third object of the present invention described above is that the auxiliary air heat exchanger and the main air heat exchanger are installed in a single housing in which the flow of air formed by the auxiliary blower can pass through both the auxiliary air heat exchanger and the main air heat exchanger. In the winter, when the suction pressure of the compressor is lowered below the third set pressure, the auxiliary blower may be operated to supply the amount of heat emitted from the auxiliary air heat exchanger as the amount of refrigerant evaporation heat of the main air heat exchanger.

상술한 본 발명의 구성에 의하면, 제1축열조의 온도가 50℃ 이상으로 상승하는 경우에도 제1수열교환기에 직렬로 연결된 보조공기열교환기에서 냉매와 공기의 열교환으로 냉매의 응축이 이루어지므로, 압축기 토출 압력을 적정하게 유지할 수 있고, 히트펌프 운전이 정지되지 않고 지속되므로, 50℃ 이상의 물이 순환하는 제1수열교환기에서 냉매와 물간의 열교환이, 비록 열교환 효율은 약간 떨어지지만 계속적으로 일어나고, 냉매에 축적된 열량이 지속적으로 물에 공급되어 축열조에 70℃ 이상의 고온수 축열을 할 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 외기 온도가 낮은 동절기에 증발기에 공급되는 공기열원 열량이 적은 경우에도 보조공기열교환기의 열량이 메인공기열교환기에 공급될 수 있으므로, 메인공기열교환기에 발생하는 성애를 자동으로 제거할 수 있게 되고 압축기 흡입 압력을 적정하게 유지하여 히트펌프 운전이 정지되지 않고 지속되게 할 수 있으므로 , 약간의 성적계수 저하는 발생할 수 있지만, 축열조에 70℃ 이상의 고온수 축열을 할 수 있게 되는 효과가 있다.
According to the above-described configuration of the present invention, even when the temperature of the first heat storage tank rises to 50 ° C. or more, since the refrigerant is condensed by heat exchange between the refrigerant and the air in the auxiliary air heat exchanger connected in series with the first water heat exchanger, the compressor is discharged. Since the pressure can be properly maintained and the heat pump operation is continued without stopping, heat exchange between the refrigerant and water in the first water heat exchanger in which water of 50 ° C. or more is circulated continuously occurs even though the heat exchange efficiency is slightly lowered. Accumulated heat is continuously supplied to the water, it is possible to heat storage of high temperature water of 70 ℃ or more in the heat storage tank. In addition, according to the present invention, even if the heat amount of the air source heat supplied to the evaporator during the low winter outside temperature is small, the heat amount of the auxiliary air heat exchanger can be supplied to the main air heat exchanger, thereby eliminating the frost generated in the main air heat exchanger automatically It is possible to maintain the compressor suction pressure properly so that the heat pump operation can be continued without stopping, so that a slight decrease in the coefficient of performance may occur, but it is possible to accumulate high temperature water of 70 ° C or higher in the heat storage tank. have.

도 1은 본 발명의 고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프에 의하여 하절기에 냉온수를 동시 생성하는 경우의 작용도이다.
도 1은 본 발명의 고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프에 의하여 동절기에 온수만을 생성할 경우의 작용도이다.1 is an operation diagram when the simultaneous production of cold and hot water in the summer by a single stage heat pump capable of heat storage of hot water of the present invention.
1 is a functional diagram when only hot water is produced in winter by a single stage heat pump capable of storing high temperature water.

이하, 본 발명에 따른 고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of a single-stage heat pump capable of high temperature water heat storage according to the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 가장 큰 특징은, 히트펌프 압축기(1)의 고온 고압 냉매 토출단에 제1축열조(9)의 물이 순환하는 제1수열교환기(5)를 연결하고, 상기 제1수열교환기(5)의 냉매 토출단에 보조송풍기(23)에 의하여 공기가 공급되는 보조공기열교환기(19)를 직렬로 연결하여 상기 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 가스 냉매가 항상 상기 제1수열교환기(5)에서 응축된 후 다시 보조공기열교환기(19)를 통과하게 한 데 있다. 즉, 압축기(1) 토출 냉매가 사방밸브(27)를 경유하기 이전에 제1수열교환기(5) 및 보조공기열교환기(19)를 통과하게 하고, 제1수열교환기(5)를 순환하는 순환수의 온도가 올라갈 경우, 냉매 응축량 및 과열도 조절을 보조공기열교환기(19)에 의하여 할 수 있게 한 데 본 발명의 특징이 있는 것이다.
As shown in FIG. 1, the biggest feature of the present invention is to connect the first water heat exchanger 5 through which water of the first heat storage tank 9 circulates to the high temperature and high pressure refrigerant discharge end of the heat pump compressor 1, A high temperature and high pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 is always connected by connecting an auxiliary air heat exchanger 19 in which air is supplied by the auxiliary blower 23 to the refrigerant discharge end of the first water heat exchanger 5 in series. After condensing in the first water heat exchanger (5) is to pass through the auxiliary air heat exchanger (19) again. That is, the circulating water circulating through the first water heat exchanger 5 and allowing the refrigerant discharged from the compressor 1 to pass through the first water heat exchanger 5 and the auxiliary air heat exchanger 19 before passing through the four-way valve 27. When the temperature is increased, it is possible to control the refrigerant condensation amount and superheat degree by the auxiliary air heat exchanger 19 is a feature of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(1)와 제1수열교환기(5) 사이에는 오일분리기(3)를 구비하여 냉매에 혼합하여 토출 된 오일을 회수한 후 압축기(1)로 복귀시킬 수 있다.
As shown in FIG. 1, an oil separator 3 is provided between the compressor 1 and the first water heat exchanger 5 to recover oil discharged by mixing in a refrigerant and then return to the compressor 1. have.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1수열교환기(5)는 수관(WP1, WP2)에 의하여 제1축열조(9)와 연결되고, 수관(WP1, WP2)에는 물 순환용 제1펌프(11)가 마련된다. 물은 제1수열교환기(5)에서 냉매와 열교환하면서 축열조(9)와 제1수열교환기(5) 사이를 계속 순환하여 열량을 축열조(9)에 축적한다.
As shown in FIG. 1, the first water heat exchanger 5 is connected to the first heat storage tank 9 by water pipes WP1 and WP2, and the first pump 11 for water circulation in the water pipes WP1 and WP2. ) Is provided. Water continues to circulate between the heat storage tank 9 and the first water heat exchanger 5 while exchanging heat with the refrigerant in the first water heat exchanger 5 to accumulate heat in the heat storage tank 9.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 보조공기열교환기(19)에는, 사방밸브(27)를 경유하여, 메인송풍기(25)에 의하여 공기가 공급되는 메인공기열교환기(21) 및 제2축열조(15)의 물이 순환하는 제2수열교환기(7)를 연결한다. 상기 사방밸브(27)의 절환에 의하여 상기 보조공기열교환기(19)는 도 1에 도시된 바와 같이 메인공기열교환기(21)에 연결되기도 하고, 도 2에 도시된 바와 같이 제2수열교환기(7)에 연결되기도 한다. 즉, 상기 보조공기열교환기(19)를 통과한 냉매가 상기 사방밸브(27)에 의하여 상기 메인공기열교환기(21) 또는 상기 제2수열교환기(7)에 선택적으로 공급되는 것이다. 상기 메인공기열교환기(21)와 제2수열교환기(7) 사이에는 팽창 밸브(E1, E2)를 마련한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 팽창밸브는 액냉매가 상기 제2수열교환기(7)측으로 유입될 때 액냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브(E1)와 액냉매가 상기 메인공기열교환기(21)측으로 유입될 때 액냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브(E2)를 포함한다. 상기 메인공기열교환기(21)측 제2팽창밸브(E2)에는 제2수열교환기(7)측으로 흐르는 냉매를 차단하는 제1체크밸브(C1)를 제2팽창밸브(E2)와 직렬로 마련하고, 제1체크밸브(C1) 및 제2팽창밸브(E2)와 병렬로 제2수열교환기(7)측으로 흐르는 냉매가 바이패스 될 수 있게 제2체크밸브(C2)를 마련한다. 상기 제2수열교환기(7)측 제1팽창밸브(E1)에는 메인공기열교환기(21)측으로 흐르는 냉매를 차단하는 제3체크밸브(C3)를 제1팽창밸브(E1)와 직렬로 마련하고, 제3체크밸브(C3) 및 제1팽창밸브(E1)와 병렬로 메인공기열교환기(21)측으로 흐르는 냉매가 바이패스 될 수 있게 제4체크밸브(C4)를 마련한다. 바이패스용 체크밸브인 제2체크밸브(C2) 및 제4체크밸브(C4) 사이에는 수액기(29)를 마련하여 액냉매가 수액기에 저장되게 한다.
As shown in FIG. 1, the auxiliary air heat exchanger 19 includes a main air heat exchanger 21 and a second heat storage tank 15 in which air is supplied by the main blower 25 via a four-way valve 27. Connect the second water heat exchanger (7) through which water is circulated. By the switching of the four-way valve 27, the auxiliary air heat exchanger 19 is also connected to the main air heat exchanger 21 as shown in FIG. 1, and the second water heat exchanger 7 as shown in FIG. It is also connected to. That is, the refrigerant passing through the auxiliary air heat exchanger 19 is selectively supplied to the main air heat exchanger 21 or the second water heat exchanger 7 by the four-way valve 27. Expansion valves E1 and E2 are provided between the main air heat exchanger 21 and the second water heat exchanger 7. As shown in FIG. 1, the expansion valve includes a first expansion valve E1 that expands the liquid refrigerant when the liquid refrigerant flows into the second water heat exchanger 7 and the main air heat exchanger 21 of the liquid refrigerant. It includes a second expansion valve (E2) for expanding the liquid refrigerant when introduced to the side. In the second expansion valve E2 on the main air heat exchanger 21 side, a first check valve C1 for blocking refrigerant flowing to the second water heat exchanger 7 side is provided in series with the second expansion valve E2. The second check valve C2 is provided to allow the refrigerant flowing to the second water heat exchanger 7 to be bypassed in parallel with the first check valve C1 and the second expansion valve E2. In the first expansion valve E1 on the second water heat exchanger 7 side, a third check valve C3 for blocking the refrigerant flowing to the main air heat exchanger 21 side is provided in series with the first expansion valve E1. The fourth check valve C4 is provided to allow the refrigerant flowing to the main air heat exchanger 21 to be bypassed in parallel with the third check valve C3 and the first expansion valve E1. A receiver 29 is provided between the second check valve C2 and the fourth check valve C4, which are bypass check valves, so that the liquid refrigerant is stored in the receiver.

상기 상방밸브(27)의 냉매 회수포트는 상기 제2수열교환기(7) 또는 상기 메인공기열교환기(21)를 축열기(31)를 경유하여 압축기(1)에 연결한다. 축열기(31)는 액냉매가 압축기(1) 유입되는 것을 차단한다.
The refrigerant recovery port of the upper valve 27 connects the second water heat exchanger 7 or the main air heat exchanger 21 to the compressor 1 via the heat storage 31. The heat accumulator 31 blocks the liquid refrigerant from flowing into the compressor 1.

상기 제2수열교환기(7)는 수관(WP3, WP4)에 의하여 제2축열조(15)와 연결되고, 수관(WP3, WP4)에는 물 순환용 제2펌프(13)가 마련된다. 물은 제2수열교환기(7)에서 냉매와 열교환하면서 축열조(15)와 제2수열교환기(7) 사이를 계속 순환하여 냉열(도 1과 같이 증발기로 작용할 경우) 또는 온열(도 2와 같이 응축기로 작용할 경우)을 축열조(9)에 축적한다.
The second water heat exchanger 7 is connected to the second heat storage tank 15 by water pipes WP3 and WP4, and a second pump 13 for water circulation is provided in the water pipes WP3 and WP4. Water continues to circulate between the heat storage tank 15 and the second water heat exchanger 7 while exchanging heat with the refrigerant in the second water heat exchanger 7 to cool down (when acting as an evaporator as shown in FIG. 1) or to heat (condenser as shown in FIG. 2). ), And accumulate in the heat storage tank 9.

이러한 구성에 의하여, 상기 사방밸브(27)의 절환에 따라, 상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 메인공기열교환기(21)->팽창 밸브(E1)->제2수열교환기(7)->축열기(31)->압축기(1)를 순환하게 되고, 이 과정에서 상기 제1수열교환기(5) 및 제2수열교환기(7)에서 각각 온수 및 냉수가 동시에 생성된다. 이러한 냉매 순환 방향은 도 1에 도시된 냉매 순환 방향으로, 하절기에 사용될 수 있다.
By this configuration, the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger 19 is transferred to the main air heat exchanger 21-> expansion valve E1-> second water heat exchanger 7 according to the switching of the four-way valve 27. The heat storage 31 and the compressor 1 are circulated, and hot and cold water are simultaneously generated in the first water heat exchanger 5 and the second water heat exchanger 7, respectively. This refrigerant circulation direction may be used in the summer, in the refrigerant circulation direction shown in FIG.

또한, 상기 사방밸브(27)의 절환에 따라, 상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 제2수열교환기(7)->팽창 밸브(E2)->메인공기열교환기(21)->축열기(31)->압축기(1)를 거쳐 순환하면서 상기 제1수열교환기(5) 및 제2수열교환기(7) 모두에서 온수가 생성된다. 이러한 냉매 수환 방향은 도 2에 도시된 냉매 순환 방향으로, 동절기에 사용될 수 있다.
In addition, according to the switching of the four-way valve 27, the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger 19, the second water heat exchanger (7)-> expansion valve (E2)-> main air heat exchanger (21)-> Hot water is generated in both the first heat exchanger 5 and the second heat exchanger 7 while circulating through the heat storage 31-> compressor 1. This refrigerant receiving direction may be used in the winter in the refrigerant circulation direction shown in FIG.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 제1축열조(9)의 물 온도가 일정 온도(대개 50℃) 이상으로 상승하고 이로 인해 상기 제1수열교환기(5)에서 냉매의 응축량이 줄어 상기 압축기(1)의 토출 압력이 제1설정 압력(예를 들어 12kg/㎠) 이상으로 상승하면, 상기 보조송풍기(23)를 가동하여 상기 보조공기열교환기(19)에서 냉매와 공기의 열교환으로 냉매의 응축이 이루어져 상기 압축기(1) 토출 압력이 상기 제1설정 압력 미만으로 떨어지게 한 데 있다. 상기 보조송풍기(23)의 온오프 제어는 도 1에 도시된 바와 같이 공지의 고압스위치(HS)에 의하여 구현할 수도 있고, 별도의 압력트랜스미터와 콘트롤러에 의하여 구현할 수도 있다. 이렇게 할 경우, 제1수열교환기가 일정 온도(대개 50℃)이상에서 압축기 및 증발기(제2수열교환기 또는 메인공기열교환기)에서 흡수한 냉매의 열량을 모두 물과 열교환하지 못하지만, 냉동사이클이 정지하고 계속적으로 운전하게 되므로, 보조공기열교환기(19)에서 배출되는 열량을 제외한 나머지 열량은 모두 제1수열교환기(5)에서 물을 가열하는 데 사용할 수 있게 되어, 제1축열조(9)에 고온수가 축적되게 되는 것이다.
Another feature of the present invention is that the water temperature of the first heat storage tank 9 rises above a predetermined temperature (usually 50 ° C.), thereby reducing the amount of refrigerant condensation in the first water heat exchanger (5). When the discharge pressure of the pressure rises above the first set pressure (eg, 12 kg / cm 2), the auxiliary blower 23 is operated to condense the refrigerant by heat exchange between the refrigerant and the air in the auxiliary air heat exchanger 19. The discharge pressure of the compressor 1 is lowered below the first set pressure. On-off control of the auxiliary blower 23 may be implemented by a known high-pressure switch (HS), as shown in Figure 1, or may be implemented by a separate pressure transmitter and a controller. In this case, the heat exchanger of the refrigerant absorbed from the compressor and the evaporator (the second water heat exchanger or the main air heat exchanger) above the predetermined temperature (usually 50 ° C.) cannot exchange heat with water, but the refrigeration cycle is stopped. Since it is continuously operated, all of the remaining heat except for the heat discharged from the auxiliary air heat exchanger 19 can be used to heat water in the first water heat exchanger 5, so that hot water accumulates in the first heat storage tank 9. It will be.

도 1에 도시된 바와 같이, 하절기에 상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 메인공기열교환기(21), 팽창 밸브(E1) 및 제2수열교환기(7)를 경유하여 상기 압축기(1)에 흡입될 때, 상기 보조송풍기(23)의 가동에 의하여도 압축기(1)의 토출 압력이 상기 제1설정 압력(예를 들어 12kg/㎠) 미만으로 떨어지지 않고 제1설정 압력보다 높게 설정된 제2설정 압력(예를 들어 15kg/㎠) 이상으로 상승할 경우, 상기 메인송풍기(25)를 가동하여 상기 메인공기열교환기(21)에서 냉매와 공기의 열교환으로 냉매의 응축이 이루어져 압축기(1) 토출 압력이 제2설정 압력 미만으로 떨어지게 하는 것이 바람직하다. 상기 메인송풍기(25)의 온오프 제어도 도 1에 도시된 바와 같이 공지의 고압스위치(HS)에 의하여 구현할 수도 있고, 별도의 압력트랜스미터와 콘트롤러에 의하여 구현할 수도 있다.
As shown in FIG. 1, the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger 19 in the summer passes through the main air heat exchanger 21, the expansion valve E1, and the second water heat exchanger 7. ), The discharge pressure of the compressor 1 is set higher than the first set pressure without falling below the first set pressure (for example, 12 kg / cm 2) by the operation of the auxiliary blower 23. When the pressure rises above two set pressures (eg, 15 kg / cm 2), the main blower 25 is operated to condense the refrigerant through heat exchange between the refrigerant and the air in the main air heat exchanger 21, thereby discharging the compressor 1. It is desirable to cause the pressure to fall below the second set pressure. On-off control of the main blower 25 may also be implemented by a known high-pressure switch (HS), as shown in Figure 1, or may be implemented by a separate pressure transmitter and controller.

도 2에 도시된 바와 같이, 동절기에 상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 제2수열교환기(7), 팽창 밸브(E2) 및 메인공기열교환기(21)를 거쳐 상기 압축기(1)로 흡입될 경우, 상기 보조공기열교환기(19)와 메인공기열교환기(21)는, 상기 보조송풍기(23)에 의하여 형성된 공기의 흐름이 상기 보조공기열교환기(19)와 메인공기열교환기(21) 모두를 경유할 수 있는 단일의 하우징(17)에 설치하고, 상기 압축기(1)의 흡입 압력이 제3설정 압력(예를 들어 1.6kg/㎠) 이하로 낮아질 때 상기 보조송풍기(23)를 가동하여 보조공기열교환기(19)에서 방출된 열량이 상기 메인공기열교환기(21)의 냉매 증발 열량 및 성애 방지 열량으로 공급되게 함으로써, 증발 열량 부족 또는 성애로 인한 증발 불량시 발생할 수 있는 압축기 흡입 압력 저하를 조정할 수 있다. 상기 보조송풍기(23)의 온오프 제어는 도 1에 도시된 바와 같이 공지의 저압스위치(LS)에 의하여 구현할 수도 있고, 별도의 압력트랜스미터와 콘트롤러에 의하여 구현할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 압축기의 정지 없이 동절기에도 지속적으로 히트펌프를 가동하여 제1수열교환기(5)에서 고온수를 생성할 수 있게 된다.
As shown in FIG. 2, the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger 19 during the winter passes through the second water heat exchanger 7, the expansion valve E2, and the main air heat exchanger 21 to the compressor 1. When the secondary air heat exchanger (19) and the main air heat exchanger (21), the flow of air formed by the secondary blower (23) is the secondary air heat exchanger (19) and the main air heat exchanger (21). It is installed in a single housing 17 which can be passed through, and when the suction pressure of the compressor 1 is lowered below a third set pressure (for example, 1.6 kg / cm 2), the auxiliary blower 23 is operated to assist. Since the amount of heat released from the air heat exchanger 19 is supplied as the amount of refrigerant evaporation and anti-freeze of the main air heat exchanger 21, the compressor suction pressure drop which may occur in the case of insufficient evaporation heat or poor evaporation due to frost can be adjusted. have. On-off control of the auxiliary blower 23 may be implemented by a known low pressure switch (LS) as shown in FIG. 1, or may be implemented by separate pressure transmitters and controllers. By doing so, it is possible to continuously generate the hot water in the first water heat exchanger 5 by continuously operating the heat pump even in winter without stopping the compressor.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2수열교환기(7) 또는 메인공기열교환기(21)를 증발기로 사용하는 경우, 성애 제거를 위하여, 압축기(1)의 고압측으로부터 제2수열교환기(7) 입구까지 연결된 관(P1, P3)과, 압축기(1)의 고압측으로부터 메인공기열교환기(21) 입구까지 연결된 관(P1, P2)을 마련하고, 각각의 관(P3, P2)에 전자밸브(S1, S2)를 설치하여, 전자밸브(S1, S2)의 개방시 고온 고압의 핫가스가 제2수열교환기(7) 또는 메인공기열교환기(21)로 주입되게 할 수 있다. 하절기 제2수열교환기(7)가 증발기로 사용되는 경우 또는 동절기 메인공기열교환기(21)가 증발기로 사용되는 경우에 필요하다. 핫가스 바이패스관의 전자밸브(S1, S2)는 제2수열교환기(7) 또는 메인공기열교환기(21)의 냉매 토출 온도가 일정 온도(예를 들어 1℃) 이하로 떨어지면 일정한 주기(예를 들어 1시간)로 일정 기간(예를 들어 3분)씩 개방할 수 있다. 이를 위하여, 제2수열교환기(7) 냉매 토력단 및 메인공기열교환기(21) 냉매 토출단에는 각각 온도센서(T4, T3)를 구비할 수 있다.
As shown in FIG. 1, when the second water heat exchanger 7 or the main air heat exchanger 21 is used as an evaporator, the inlet of the second water heat exchanger 7 from the high pressure side of the compressor 1 is removed for defrosting. Pipes P1 and P3 connected up to and pipes P1 and P2 connected from the high pressure side of the compressor 1 to the inlet of the main air heat exchanger 21 are provided, and the solenoid valves S1 are provided in the respective pipes P3 and P2. , S2 may be provided to allow hot gas of high temperature and high pressure to be injected into the second water heat exchanger 7 or the main air heat exchanger 21 when the solenoid valves S1 and S2 are opened. It is necessary when the summer second water heat exchanger 7 is used as an evaporator or when the winter main air heat exchanger 21 is used as an evaporator. The solenoid valves S1 and S2 of the hot gas bypass pipe have a constant cycle (for example, when the refrigerant discharge temperature of the second water heat exchanger 7 or the main air heat exchanger 21 drops below a predetermined temperature (for example, 1 ° C)). For example, one hour can be opened for a certain period (for example, three minutes). To this end, the second water heat exchanger 7 may be provided with temperature sensors T4 and T3 at the refrigerant torsion stage and the main air heat exchanger 21, respectively.

도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)의 고압측으로부터 압축기 저압측으로 연결된 관(P1, P4)을 마련하고, 특히 동절기 압축기 흡입가스의 온도가 이상 저온(예를 들면 -5℃ 이하)으로 떨어질 경우, 압축기(1) 보호를 위하여 전자밸브(S3)를 열어 고온고압의 가스가 압축기 저압측에 투입되도록 할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 수액기(29) 부근에서 액냉매를 압축기(1)의 저압측으로 팽창시켜 투입할 수 있는 모세관을 가진 액냉매 교축관(P5)을 마련하고, 특히 동절기 압축기 흡입가스의 온도가 저온(예를 들면 0℃ 이하)으로 떨어질 경우, 전자밸브(S4)를 열어 압축기(1) 저압단의 압력을 신속히 보상할 수 있다. 이들 전자밸브(S3, S4)를 온도를 기초로 제어하기 위하여 압축기(1)의 저압측에는 온도센서(T1)를 구비할 수 있다.
As shown in FIG. 1, the pipes P1 and P4 connected from the high pressure side of the compressor 1 to the low pressure side of the compressor 1 are provided, and in particular, the temperature of the winter compressor suction gas is at least low temperature (for example, -5 ° C. or lower). When falling, the solenoid valve S3 may be opened to protect the compressor 1 so that the gas of high temperature and high pressure may be introduced into the compressor low pressure side. In addition, as shown in FIG. 1, a liquid refrigerant throttle tube P5 having a capillary tube capable of expanding the liquid refrigerant toward the low pressure side of the compressor 1 in the vicinity of the receiver 29 is provided, and in particular, a winter compressor. When the temperature of the suction gas drops to a low temperature (for example, 0 ° C. or less), the solenoid valve S4 may be opened to quickly compensate the pressure in the low pressure stage of the compressor 1. In order to control these solenoid valves S3 and S4 based on temperature, the temperature sensor T1 may be provided in the low pressure side of the compressor 1.

1 : 압축기 3 : 오일분리기
5 : 제1수열교환기 7 : 제2수열교환기
9 : 제1축열조 11 : 제1펌프
13 : 제2펌프 15 : 제2축열조
17 : 하우징 19 : 보조공기열교환기
21 : 메인공기열교환기 23 : 보조송풍기 25 : 메인송풍기 27 : 사방밸브
29 : 수액기 31 : 액분리기
33 : 압력게이지 C1 ~ C6 : 체크밸브
E1, E2 : 팽창밸브 HS : 고압스위치
LS : 저압스위치 P1 ~ P3 : 핫가스 바이패스관
P5 : 액냉매 교축관 S1 ~ S4 : 솔레노이드 밸브
T1 ~ T4 : 온도센서 WP1 ~ WP4 : 수관(水管)1: Compressor 3: Oil Separator
5: first water heat exchanger 7: second water heat exchanger
9: first heat storage tank 11: first pump
13: second pump 15: second heat storage tank
17 housing 19 auxiliary air heat exchanger
21 main air heat exchanger 23 auxiliary blower 25 main blower 27 four-way valve
29: receiver 31: liquid separator
33: pressure gauge C1 ~ C6: check valve
E1, E2: Expansion valve HS: High pressure switch
LS: Low pressure switch P1 ~ P3: Hot gas bypass pipe
P5: Liquid refrigerant throttle tube S1 ~ S4: Solenoid valve
T1 ~ T4: Temperature sensor WP1 ~ WP4: Water pipe

Claims (3)

히트펌프 압축기(1)의 고온 고압 냉매 토출단에 제1축열조(9)의 물이 순환하는 제1수열교환기(5)를 연결하고, 상기 제1수열교환기(5)의 냉매 토출단에 보조송풍기(23)에 의하여 공기가 공급되는 보조공기열교환기(19)를 직렬로 연결하여 상기 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 가스 냉매가 항상 상기 제1수열교환기(5)에서 응축된 후 다시 보조공기열교환기(19)를 통과하게 하고,
상기 보조공기열교환기(19)에는, 사방밸브(27)를 경유하여, 메인송풍기(25)에 의하여 공기가 공급되는 메인공기열교환기(21) 및 제2축열조(15)의 물이 순환하는 제2수열교환기(7)를 연결하여, 상기 보조공기열교환기(19)를 통과한 냉매가 상기 사방밸브(27)에 의하여 상기 메인공기열교환기(21) 또는 상기 제2수열교환기(7)에 선택적으로 공급되게 하고, 상기 메인공기열교환기(21)와 제2수열교환기(7) 사이에는 팽창 밸브(E1, E2)를 마련하여, 상기 사방밸브(27)의 절환에 따라, 상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 메인공기열교환기(21), 팽창 밸브(E1) 및 제2수열교환기(7)를 경유하여 상기 압축기(1)에 흡입되면서 상기 제1수열교환기(5) 및 제2수열교환기(7)에서 각각 온수 및 냉수가 동시에 생성되고 하거나, 상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 제2수열교환기(7), 팽창 밸브(E2) 및 메인공기열교환기(21)를 거쳐 상기 압축기(1)로 흡입되면서 상기 제1수열교환기(5) 및 제2수열교환기(7) 모두에서 온수가 생성되게 하되,
상기 제1축열조(9)의 물 온도가 일정 온도 이상으로 상승하고 이로 인해 상기 제1수열교환기(5)에서 냉매의 응축량이 줄어 상기 압축기(1)의 토출 압력이 제1설정 압력 이상으로 상승하면, 상기 보조송풍기(23)를 가동하여 상기 보조공기열교환기(19)에서 냉매와 공기의 열교환으로 냉매의 응축이 이루어져 상기 압축기(1) 토출 압력이 상기 제1설정 압력 미만으로 떨어지게 하는 것을 특징으로 하는 고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프.
The first water heat exchanger 5 through which the water in the first heat storage tank circulates is connected to the high temperature and high pressure refrigerant discharge end of the heat pump compressor 1, and the auxiliary blower is connected to the refrigerant discharge end of the first water heat exchanger 5. Auxiliary air heat exchanger (19) supplied with air in series is connected in series so that the high temperature and high pressure gas refrigerant discharged from the compressor (1) is always condensed in the first water heat exchanger (5), and then again the auxiliary air heat. Pass through the exchanger (19),
The auxiliary air heat exchanger (19), through the four-way valve 27, the second water heat circulated through the water of the main air heat exchanger (21) and the second heat storage tank (15) supplied with air by the main blower (25) By connecting the exchanger (7), the refrigerant passing through the auxiliary air heat exchanger 19 is selectively supplied to the main air heat exchanger (21) or the second water heat exchanger (7) by the four-way valve (27). Expansion valves E1 and E2 are provided between the main air heat exchanger 21 and the second water heat exchanger 7, and are discharged from the auxiliary air heat exchanger 19 according to the switching of the four-way valve 27. Refrigerant is sucked into the compressor (1) via the main air heat exchanger (21), expansion valve (E1), and second water heat exchanger (7) while the first water heat exchanger (5) and the second water heat exchanger (7). In the hot water and cold water are respectively generated at the same time, or the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger (19) Hot water in both the first water heat exchanger 5 and the second water heat exchanger 7 while being sucked into the compressor 1 through the second water heat exchanger 7, the expansion valve E2, and the main air heat exchanger 21. To be created,
When the water temperature of the first heat storage tank (9) rises above a certain temperature and the condensation amount of the refrigerant in the first water heat exchanger (5) is reduced, the discharge pressure of the compressor (1) rises above the first set pressure. And operating the auxiliary blower 23 to condense the refrigerant by heat exchange between the refrigerant and the air in the auxiliary air heat exchanger 19 so that the discharge pressure of the compressor 1 drops below the first set pressure. Single stage heat pump capable of heat storage.
제 1 항에 있어서,
상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 메인공기열교환기(21), 팽창 밸브(E1) 및 제2수열교환기(7)를 경유하여 상기 압축기(1)에 흡입될 때, 상기 보조송풍기(23)의 가동에 의하여도 압축기(1)의 토출 압력이 상기 제1설정 압력 미만으로 떨어지지 않고 제1설정 압력보다 높게 설정된 제2설정 압력 이상으로 상승할 경우, 상기 메인송풍기(25)를 가동하여 상기 메인공기열교환기(21)에서 냉매와 공기의 열교환으로 냉매의 응축이 이루어져 압축기(1) 토출 압력이 제2설정 압력 미만으로 떨어지게 하는 것을 특징으로 하는 고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프.
The method of claim 1,
When the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger (19) is sucked into the compressor (1) via the main air heat exchanger (21), the expansion valve (E1), and the second water heat exchanger (7), the auxiliary blower ( When the discharge pressure of the compressor 1 does not drop below the first set pressure but rises above the second set pressure set higher than the first set pressure even by the operation of 23), the main blower 25 is operated. The heat exchanger of the refrigerant and the air in the main air heat exchanger 21 is condensation of the refrigerant so that the discharge pressure of the compressor (1) is lower than the second set pressure, single stage heat pump capable of heat storage.
제 1 항에 있어서,
상기 보조공기열교환기(19)에서 토출된 냉매가 상기 제2수열교환기(7), 팽창 밸브(E2) 및 메인공기열교환기(21)를 거쳐 상기 압축기(1)로 흡입될 경우, 상기 보조공기열교환기(19)와 메인공기열교환기(21)는, 상기 보조송풍기(23)에 의하여 형성된 공기의 흐름이 상기 보조공기열교환기(19)와 메인공기열교환기(21) 모두를 경유할 수 있는 단일의 하우징(17)에 설치하고, 상기 압축기(1)의 흡입 압력이 제3설정 압력 이하로 낮아질 때 상기 보조송풍기(23)를 가동하여 보조공기열교환기(19)에서 방출된 열량이 상기 메인공기열교환기(21)의 냉매 증발 열량 및 성애 방지 열량으로 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 고온수 축열이 가능한 단단 히트펌프.
The method of claim 1,
When the refrigerant discharged from the auxiliary air heat exchanger 19 is sucked into the compressor 1 through the second water heat exchanger 7, the expansion valve E2, and the main air heat exchanger 21, the auxiliary air heat exchanger ( 19 and the main air heat exchanger 21 is a single housing 17 through which the flow of air formed by the auxiliary blower 23 can pass through both the auxiliary air heat exchanger 19 and the main air heat exchanger 21. And the amount of heat released from the auxiliary air heat exchanger (19) by operating the auxiliary blower (23) when the suction pressure of the compressor (1) is lowered below the third set pressure. A single stage heat pump capable of accumulating high temperature water, characterized by supplying heat of evaporation and anti-frost.
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