KR101255130B1 - Arctic ship with heat pump system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매순환시스템을 갖는 극지용 선박에 관한 것으로서, 냉매순환시스템에서 발생하는 폐열을 회수하여 냉각과 동시에 난방 또는 방빙(anti-icing)이 가능하도록 하여 냉매순환시스템이 히트펌프로서 기능하는 히트펌프를 갖는 극지용 선박에 관한 것이다.
본 발명에 따른 극지용 선박은, 압축기(11), 응축기(1), 팽창밸브(1), 증발기(1)의 내부를 냉매가 순환하는 냉매순환시스템(10)을 갖는 극지용 선박에 있어서, 상기 응축기(12)로부터 폐열을 회수하는 폐열회수회로(100);를 포함하되, 상기 폐열회수회로(100)는, 상기 응축기(12)를 통과하면서 상기 응축기(12)의 내부를 흐르는 냉매로부터 폐열을 흡수하는 냉각수; 상기 냉각수가 흐르는 냉각수 라인(110); 상기 냉각수가 상기 냉각수 라인(110)을 순환하도록 하는 냉각수 펌프(120); 및 상기 냉각수 펌프(120)에 의해 순환하는 냉각수로부터 열을 흡수하여 상기 폐열회수회로(100)의 외부로 열을 전달하는 열교환기(130);로 구성되는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polar vessel having a refrigerant circulation system, which recovers waste heat generated from the refrigerant circulation system and enables heating or anti-icing at the same time as cooling, thereby allowing the refrigerant circulation system to function as a heat pump. A polar vessel having a pump.
The polar vessel according to the present invention, in the polar vessel having a refrigerant circulation system 10 through which the refrigerant circulates inside the compressor 11, the condenser 1, the expansion valve 1, the evaporator 1, A waste heat recovery circuit (100) for recovering waste heat from the condenser (12), wherein the waste heat recovery circuit (100) includes waste heat from a refrigerant flowing inside the condenser (12) while passing through the condenser (12). Cooling water to absorb; A coolant line 110 through which the coolant flows; A coolant pump (120) for allowing the coolant to circulate in the coolant line (110); And a heat exchanger 130 which absorbs heat from the cooling water circulated by the cooling water pump 120 and transfers heat to the outside of the waste heat recovery circuit 100.

Figure R1020110048668
Figure R1020110048668

Description

히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박{ARCTIC SHIP WITH HEAT PUMP SYSTEM}Polar ship with heat pump system {ARCTIC SHIP WITH HEAT PUMP SYSTEM}

본 발명은 냉매순환시스템을 갖는 극지용 선박에 관한 것으로서, 냉매순환시스템에서 발생하는 폐열을 회수하여 냉각과 동시에 난방 또는 방빙(anti-icing)이 가능하도록 하여 냉매순환시스템이 히트펌프로서 기능하는 히트펌프를 갖는 극지용 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polar vessel having a refrigerant circulation system, which recovers waste heat generated from the refrigerant circulation system and enables heating or anti-icing at the same time as cooling, thereby allowing the refrigerant circulation system to function as a heat pump. A polar vessel having a pump.

일반적으로 선박에는 선원, 승조원들의 거주를 위한 식료품 저장고(냉동고)가 필요하며, 이러한 식료품 저장고를 적절한 온도로 유지하기 위해서 냉매순환시스템을 가지고 있다. In general, ships need food storage (freezer) for crew and crew's residence, and has a refrigerant circulation system to maintain the food storage at an appropriate temperature.

냉매순환시스템(refrigeration system)이란 냉매가 기화와 액화를 반복적으로 수행하는 과정을 말하며, 주로 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성된다. Refrigerant circulation system (refrigeration system) refers to a process in which the refrigerant is repeatedly carried out vaporization and liquefaction, mainly composed of a compressor, a condenser, expansion valve, evaporator.

냉매순환시스템에서 압축기는 기화된 상태인 냉매를 고온·고압의 상태로 만들어 응축기로 전달하며, 응축기는 고온의 열을 방출하면서 냉매는 액화된다. 그리고, 응축기를 통과하여 액화된 상태인 저온·고압의 냉매는 팽창밸브를 통과하면서 감압되어 저온·저압의 액화상태로 되고, 다시 증발기로 들어가서 기화되면서 열을 흡수하여 고온·저압의 기화상태로 되며, 이러한 사이클이 계속 반복된다. In the refrigerant circulation system, the compressor converts the vaporized refrigerant into a high temperature and high pressure state and transfers the refrigerant to the condenser. The condenser releases high temperature heat and the refrigerant is liquefied. The low temperature and high pressure refrigerant, which is liquefied through the condenser, is decompressed while passing through the expansion valve to become a low temperature and low pressure liquefied state, and then enters the evaporator to evaporate to absorb heat and vaporize into a high temperature and low pressure vaporized state. This cycle is repeated continuously.

냉매순환시스템의 응축기에서 발생하는 고온의 열(폐열)은 에너지의 효율을 높이기 위해 회수할 수도 있으나 고온의 열(폐열)을 회수하는 장치가 고가이므로 종래의 선박에서는 응축기에서 발생하는 폐열을 해수를 이용하여 냉각하고, 폐열을 흡수한 해수는 바다로 배출하여 처리해 왔다. The high temperature heat (waste heat) generated in the condenser of the refrigerant circulation system may be recovered to improve energy efficiency, but since the high temperature heat (waste heat) is recovered, the waste water generated in the condenser is used to recover the seawater. The seawater that has been cooled by use and absorbed the waste heat has been discharged to the sea for treatment.

그러나, 냉매순환시스템으로부터 고온의 해수가 배출되는 것은 해양오염의 원인이 될 수 있고, 에너지의 낭비도 초래하게 된다. However, the discharge of high temperature seawater from the refrigerant circulation system may cause marine pollution and cause waste of energy.

한편, 극지를 운항하는 극지용 선박은 외기가 극저온이므로 난방 부하 및 방빙(anti-icing)에 이용되는 전력부하가 상당히 높아, 이러한 전력부하를 절감할 필요성이 있다. On the other hand, polar ships that operate the polar polar air temperature is very low, so the power load used for heating loads and anti-icing is significantly high, there is a need to reduce this power load.

따라서, 냉매순환시스템에서의 폐열을 회수하여 난방 부하 및 방빙에 필요한 전력부하의 일정부분을 담당케 한다면 극지용 선박의 에너지 효율을 상당히 높일 수 있으므로, 냉매순환시스템이 이러한 기능을 갖도록 하는 데 많은 연구가 필요하다. Therefore, if the waste heat is recovered from the refrigerant circulation system to cover a certain portion of the electric load required for heating load and ice protection, the energy efficiency of the polar vessel can be significantly increased. Therefore, much research has been made to make the refrigerant circulation system have such a function. Is needed.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉매순환시스템의 효율을 높이면서 응축기에서 배출되는 폐열을 회수할 수 있도록 하는 데 본 발명의 목적이 있다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, it is an object of the present invention to recover the waste heat discharged from the condenser while improving the efficiency of the refrigerant circulation system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 압축기(11), 응축기(12), 팽창밸브(13), 증발기(14)의 내부를 냉매가 순환하는 냉매순환시스템(10)을 갖는 극지용 선박에 있어서, 상기 응축기(12)로부터 폐열을 회수하는 폐열회수회로(100);를 포함하되, 상기 폐열회수회로(100)는, 상기 응축기(12)를 통과하면서 상기 응축기(12)의 내부를 흐르는 냉매로부터 폐열을 흡수하는 냉각수; 상기 냉각수가 흐르는 냉각수 라인(110); 상기 냉각수가 상기 냉각수 라인(110)을 순환하도록 하는 냉각수 펌프(120); 및 상기 냉각수 펌프(120)에 의해 순환하는 냉각수로부터 열을 흡수하여 상기 폐열회수회로(100)의 외부로 열을 전달하는 열교환기(130);로 구성되는 것;을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a polar having a refrigerant circulation system 10 through which the refrigerant circulates inside the compressor 11, the condenser 12, the expansion valve 13, the evaporator 14. In the vessel, waste heat recovery circuit 100 for recovering waste heat from the condenser 12, including, the waste heat recovery circuit 100, while passing through the condenser 12, the inside of the condenser 12 Cooling water to absorb waste heat from the refrigerant flowing through; A coolant line 110 through which the coolant flows; A coolant pump (120) for allowing the coolant to circulate in the coolant line (110); And a heat exchanger (130) for absorbing heat from the cooling water circulated by the cooling water pump (120) to transfer heat to the outside of the waste heat recovery circuit (100). It provides a polar vessel having.

상기 극지용 선박으로 해수를 공급하기 위한 해수펌프(160); 및 상기 해수펌프(160)로부터 공급되는 해수가 흐르는 해수라인(170);를 더 포함하되, 상기 열교환기(130)는 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132)로 구성되며, 상기 제1 열교환기(131)가 흡수한 열은 난방, 방빙 또는 축열을 위한 장치로 전달되고, 상기 제2 열교환기(132)가 흡수한 열은 상기 해수라인(170)을 흐르는 해수로 전달되어 상기 극지용 선박 외부로 배출되는 것;을 특징으로 한다.Sea water pump 160 for supplying sea water to the polar vessel; And a seawater line 170 through which seawater supplied from the seawater pump 160 flows, wherein the heat exchanger 130 includes a first heat exchanger 131 and a second heat exchanger 132. Heat absorbed by the first heat exchanger 131 is transferred to a device for heating, ice protection or heat storage, and heat absorbed by the second heat exchanger 132 is transferred to seawater flowing through the seawater line 170. Characterized in that discharged to the outside of the polar vessel.

상기 냉매순환시스템(10)은, 상기 팽창밸브(13)를 나온 냉매의 일부를 상기 해수라인(170)을 흐르는 해수와 열교환시킨 후 상기 압축기(11)로 공급하는 제3 열교환기(133);를 더 포함하되, 열교환된 상기 해수는 상기 해수라인(170)을 따라 상기 극지용 선박 외부로 배출되는 것;을 특징으로 한다.The refrigerant circulation system 10 includes: a third heat exchanger 133 which heat-exchanges a portion of the refrigerant exiting the expansion valve 13 with seawater flowing through the seawater line 170 and then supplies the refrigerant to the compressor 11; Further comprising, the heat exchanged sea water is discharged to the outside of the polar vessel along the sea water line 170;

상기 폐열회수회로(100)는, 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서(141);를 더 포함하되, 상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 상기 제1 열교환기(131)를 사용하고, 상기 설정온도를 초과하는 경우에는 상기 제2 열교환기(132)를 사용하는 것;을 특징으로 한다.The waste heat recovery circuit 100 further includes an outside air temperature sensor 141 for measuring the temperature of the outside air, when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 is less than or equal to a set temperature. And using the second heat exchanger 132 when the temperature exceeds the set temperature.

상기 냉매순환시스템(10)은, 상기 냉매순환시스템(10)의 부하 크기를 측정하는 부하센서(142);를 더 포함하되, 상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에 상기 제3 열교환기(133)를 사용하는 것;을 특징으로 한다.The refrigerant circulation system 10 further includes a load sensor 142 for measuring a load size of the refrigerant circulation system 10, wherein the third heat exchanger is performed when the load of the refrigerant circulation system 10 is small. Using group 133;

상기 부하센서(142)는, 상기 압축기(11) 입구로 들어오는 냉매의 압력을 측정하는 압축기입구 냉매압력센서(143) 및 상기 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도를 측정하는 열원온도센서(144) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것;을 특징으로 한다.The load sensor 142 is a compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 for measuring the pressure of the refrigerant entering the inlet of the compressor 11 and a heat source temperature sensor 144 for measuring the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14. It is characterized by consisting of any one or more of).

상기 폐열회수회로(100)는, 상기 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132) 전단에 위치하여 상기 냉각수의 흐름을 제어하는 제1 3방향밸브(151); 및 상기 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132) 후단에 위치하여 상기 냉각수의 흐름을 제어하는 제2 3방향 밸브(152);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The waste heat recovery circuit 100 includes: a first three-way valve 151 positioned in front of the first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132 to control the flow of the cooling water; And a second three-way valve 152 positioned at the rear ends of the first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132 to control the flow of the cooling water.

상기 폐열회수회로(100)는, 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서(141)를 더 포함하되, 상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 제1 3방향밸브(151)는 상기 냉각수를 상기 제1 열교환기(131)로 흐르게 하고, 상기 제2 3방향밸브(152)는 상기 제1 열교환기(131)로부터 상기 냉각수를 받아 상기 응축기(12)로 흐르게 하며, 상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 상기 설정온도를 초과하는 경우에는, 상기 제1 3방향밸브(151)는 상기 냉각수를 상기 제2 열교환기(132)로 흐르게 하고, 상기 제2 3방향밸브(152)는 상기 제2 열교환기(132)로부터 상기 냉각수를 받아 상기 응축기(12)로 흐르게 하는 것;을 특징으로 한다.The waste heat recovery circuit 100 further includes an outside air temperature sensor 141 for measuring the temperature of the outside air, when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 is less than or equal to a set temperature, the first three-way valve 151 causes the cooling water to flow to the first heat exchanger 131, and the second three-way valve 152 receives the cooling water from the first heat exchanger 131 and flows to the condenser 12. When the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 exceeds the set temperature, the first three-way valve 151 causes the cooling water to flow to the second heat exchanger 132, and The two-way valve 152 receives the cooling water from the second heat exchanger 132 and flows it to the condenser 12.

상기 냉매순환시스템(10)은, 상기 팽창밸브(13)를 나온 냉매를 상기 해수라인(170)을 흐르는 해수와 열교환시킨 후 상기 압축기(11)로 공급하는 제3 열교환기(133); 상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14) 전단에 위치하여 상기 냉매의 흐름을 제어하는 제3 3방향밸브(153); 및 상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14) 후단에 위치하여 상기 냉매의 흐름을 제어하는 제4 3방향밸브(154);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The refrigerant circulation system 10 includes: a third heat exchanger 133 which heat-exchanges refrigerant from the expansion valve 13 with seawater flowing through the seawater line 170 and then supplies the refrigerant to the compressor 11; A third three-way valve 153 positioned at the front end of the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 to control the flow of the refrigerant; And a fourth three-way valve 154 positioned at the rear ends of the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 to control the flow of the refrigerant.

상기 냉매순환시스템(10)은, 상기 냉매순환시스템(10)의 부하 크기를 측정하는 부하센서(142);를 더 포함하되, 상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우, 상기 제3 3방향밸브(153)는 상기 냉매를 상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14)로 흐르게 하고, 상기 제4 3방향밸브(154)는 상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14)로부터 상기 냉매를 받아 상기 압축기(11)로 흐르게 하며, 상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우, 상기 제3 3방향밸브(153)는 상기 냉매를 상기 증발기(14)로 흐르게 하고, 상기 제4 3방향밸브(154)는 상기 증발기(14)로부터 상기 냉매를 받아 상기 압축기(11)로 흐르게 하는 것;을 특징으로 한다.The refrigerant circulation system 10 further includes a load sensor 142 that measures the load size of the refrigerant circulation system 10, but when the load of the refrigerant circulation system 10 is small, the third 3. Directional valve 153 flows the refrigerant to the third heat exchanger 133 and the evaporator 14, the fourth three-way valve 154 from the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 When the refrigerant is received and flows to the compressor 11, and the load of the refrigerant circulation system 10 is large, the third three-way valve 153 causes the refrigerant to flow to the evaporator 14, and The four-way valve 154 receives the refrigerant from the evaporator 14 and flows it to the compressor 11.

상기 부하센서(142)는, 상기 압축기(11) 입구로 들어오는 냉매의 압력을 측정하는 압축기입구 냉매압력센서(143) 및 상기 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도를 측정하는 열원온도센서(144) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것;을 특징으로 한다.The load sensor 142 is a compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 for measuring the pressure of the refrigerant entering the inlet of the compressor 11 and a heat source temperature sensor 144 for measuring the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14. It is characterized by consisting of any one or more of).

상기 해수펌프(160) 후단에 위치하여 상기 해수의 흐름을 제어하는 제5 3방향밸브(155)를 더 포함하되, 상기 제5 3방향밸브(155)는, 상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우, 해수를 상기 제3 열교환기(133)로 흐르게 하고, 상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 상기 설정온도 이상인 경우, 해수를 제2 열교환기(132)로 흐르게 하는 것;을 특징으로 한다.A fifth three-way valve 155 is located at the rear end of the sea water pump 160 to control the flow of the seawater, wherein the fifth three-way valve 155 is a load of the refrigerant circulation system 10. Is small, the seawater flows to the third heat exchanger 133, and when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 is equal to or higher than the set temperature, the seawater flows to the second heat exchanger 132. It is characterized by;

상기 냉매는 이산화탄소를 사용하는 것;을 특징으로 한다.The refrigerant is characterized by using carbon dioxide.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 압축기(11), 응축기(12), 팽창밸브(13), 증발기(14)의 내부를 냉매가 순환하는 냉매순환시스템(10)을 갖는 극지용 선박에 있어서, 상기 증발기로 공급되는 냉매의 일부가 공급되어 해수와의 열교환이 일어나는 열교환기; 및 상기 증발기 및 상기 열교환기로부터 열교환에 의해 기화된 냉매는 압축기(11)로 통과한 후 상기 응축기로 공급되고, 상기 응축기에서 상기 냉매가 가지고 있는 폐열이 회수되는 폐열회수회로(100);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in the polar vessel having a refrigerant circulation system 10 through which the refrigerant circulates inside the compressor 11, the condenser 12, the expansion valve 13, the evaporator 14, A heat exchanger in which a portion of the coolant supplied to the evaporator is supplied to exchange heat with seawater; And a waste heat recovery circuit (100) through which the refrigerant evaporated by heat exchange from the evaporator and the heat exchanger passes through the compressor (11), is supplied to the condenser, and the waste heat of the refrigerant is recovered from the condenser. It is characterized by including.

본 발명에 따르면, 냉매순환시스템에 폐열회수회로를 추가한 히트펌프 시스템을 구성할 수 있으므로 폐열을 효율적으로 이용하는 에너지 절약형 극지용 선박을 제공할 수 있다. According to the present invention, since a heat pump system in which a waste heat recovery circuit is added to a refrigerant circulation system can be configured, an energy-saving polar vessel using waste heat efficiently can be provided.

또한, 폐열을 회수할 수 있으므로 해양생태계를 보호하는 친환경적인 극지용 선박을 제공할 수 있다. In addition, it is possible to recover the waste heat can provide an environmentally friendly polar vessel to protect the marine ecosystem.

또한, 냉매의 증발을 위한 열원으로서 해수, 선박엔진의 폐열, 보일러의 폐열 등을 이용할 수 있도록 하여 히트펌프 시스템의 효율을 높여 극지용 선박의 에너지 효율을 증대할 수 있다. In addition, it is possible to use the sea water, waste heat of the ship engine, waste heat of the boiler, etc. as a heat source for evaporation of the refrigerant to increase the efficiency of the heat pump system can increase the energy efficiency of the polar vessel.

또한, 냉매를 CO2로 사용하여 친환경·고효율의 히트펌프 시스템을 구성할 수 있으므로 극지용 선박의 에너지 효율 증대 및 지구환경을 보호할 수 있다. In addition, since the refrigerant can be used as CO 2 to form an environment-friendly and high efficiency heat pump system, it is possible to increase the energy efficiency of polar ships and protect the global environment.

또한, 난방 및 방빙을 위한 에너지 공급용 장비를 추가설치하지 않아도 난방 및 방빙 능력의 증대효과를 달성할 수 있다. In addition, it is possible to achieve an effect of increasing the heating and ice-breaking capacity without installing additional equipment for supplying energy for heating and ice-breaking.

도 1은 본 발명에 따른 극지용 선박의 히트펌프 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 극지용 선박의 히트펌프 시스템에서 외기온도가 설정온도 이하인 경우를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 극지용 선박의 히트펌프 시스템에서 외기온도가 설정온도 이상인 경우를 개략적으로 도시한 도면. 1 is a view schematically showing a heat pump system of a polar vessel according to the present invention.
Figure 2 schematically shows a case where the outside air temperature is less than the set temperature in the heat pump system of the polar vessel according to the present invention.
3 is a view schematically showing a case where the outside air temperature is higher than the set temperature in the heat pump system of the polar vessel according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following examples can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals in the drawings denote like elements throughout the drawings.

일반적으로, 히트펌프(heat pump)란 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나, 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치를 말한다. In general, a heat pump refers to a cooling and heating device that transfers a low temperature heat source to a high temperature or heats a high temperature heat source to a low temperature by using heat of a refrigerant or heat of condensation.

이러한 히트펌프로서의 기능을 갖는 냉매순환시스템(refrigeration system)을 극지용 선박에 장착한다면 상기에서 설명한 다양한 효과를 볼 수 있는데, 히트펌프(heat pump)로서의 기능을 갖는 냉매순환시스템은 냉매순환시스템 고유의 냉각기능을 유지하면서 냉매순환시스템에서 버려지는 폐열을 회수하여 온풍·온수 등을 생산하고, 이를 난방이나 방빙에 사용할 수 있게 한다. If a refrigeration system having a function as a heat pump is mounted on a polar vessel, the various effects described above can be seen. A refrigerant circulation system having a function as a heat pump has a unique refrigerant circulation system. While maintaining the cooling function, the waste heat discarded from the refrigerant circulation system is recovered to produce hot air, hot water, etc., which can be used for heating or ice protection.

도 1은 본 발명에 따른 극지용 선박의 히트펌프 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 극지용 선박의 히트펌프 시스템에서 외기온도가 설정온도 이하인 경우를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 극지용 선박의 히트펌프 시스템에서 외기온도가 설정온도 이상인 경우를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a heat pump system of a polar vessel according to the present invention, Figure 2 is a view schematically showing a case where the outside air temperature is less than the set temperature in the heat pump system of the polar vessel according to the present invention. 3 is a view schematically showing a case where the outside air temperature is higher than the set temperature in the heat pump system of the polar vessel according to the present invention.

본 발명에 따른 극지용 선박은 압축기(11), 응축기(12), 팽창밸브(13), 증발기(14)의 내부를 냉매가 순환하는 냉매순환시스템(10)을 갖되, 폐열회수회로(100)를 포함한다. The polar vessel according to the present invention has a refrigerant circulation system 10 through which refrigerant circulates inside the compressor 11, the condenser 12, the expansion valve 13, and the evaporator 14, and the waste heat recovery circuit 100. It includes.

냉매순환시스템(10)은 일반적으로 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다. Since the refrigerant circulation system 10 is generally well known, detailed description thereof will be omitted.

폐열회수회로(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(12)로부터 폐열을 회수하며, 냉각수, 냉각수 라인(110), 냉각수 펌프(120), 열교환기(130)로 구성된다. As shown in FIG. 1, the waste heat recovery circuit 100 recovers waste heat from the condenser 12 and includes a cooling water, a cooling water line 110, a cooling water pump 120, and a heat exchanger 130.

냉각수는 응축기(12)를 통과하면서 응축기(12)의 내부를 흐르는 냉매로부터 폐열을 흡수하는 열전달매체로서, 고온·고압의 냉매를 냉각시켜 저온·고압의 냉매로 변화시킨다. The cooling water is a heat transfer medium that absorbs waste heat from the refrigerant flowing through the condenser 12 while passing through the condenser 12. The cooling water is cooled to change the refrigerant at high temperature and high pressure into a low temperature and high pressure refrigerant.

냉각수로는 일반적인 물 또는 해수 등을 사용할 수 있으나, 배관 등의 부식, 관막힘 등을 막기 위해 청수를 사용하는 것이 바람직할 것이다. As the cooling water, general water or seawater may be used, but it may be preferable to use fresh water to prevent corrosion of pipes and the like.

냉각수 라인(110)은 냉각수가 폐열회수회로(100)를 흐를 수 있도록 한다. The coolant line 110 allows the coolant to flow in the waste heat recovery circuit 100.

냉각수 펌프(120)는 냉각수가 냉각수 라인(110)을 순환하도록 하며, 냉각수 라인(110)에 압력을 가하여 냉각수가 원활히 순환할 수 있도록 한다. The coolant pump 120 allows the coolant to circulate the coolant line 110, and applies pressure to the coolant line 110 to allow the coolant to circulate smoothly.

열교환기(130)는 냉각수 펌프(120)에 의해 순환되는 냉각수로부터 열을 흡수하여 폐열회수회로(100)의 외부로 열을 전달하며, 제1 열교환기(131), 제2 열교환기(132)로 구성될 수 있다. The heat exchanger 130 absorbs heat from the coolant circulated by the coolant pump 120 to transfer heat to the outside of the waste heat recovery circuit 100, and the first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132. It can be configured as.

제1 열교환기(131)는 응축기(12)로부터 흡수된 열을 난방, 방빙 또는 축열을 위한 장치로 전달되고, 제2 열교환기(132)는 응축기(12)로부터 흡수된 열을 해수로 전달하여 극지용 선박 외부로 배출된다. The first heat exchanger 131 transfers the heat absorbed from the condenser 12 to the device for heating, ice protection or heat storage, and the second heat exchanger 132 transfers the heat absorbed from the condenser 12 to the seawater. Ejected out of polar ships.

본 발명에 따른 히트펌프 시스템(1)은 해수펌프(160), 해수라인(170)을 더 포함할 수 있다. Heat pump system 1 according to the present invention may further include a seawater pump 160, seawater line 170.

해수펌프(160)는 극지용 선박으로 해수를 공급하며, 해수라인(170)은 해수펌프(160)로부터 공급되는 해수가 흐를 수 있도록 한다. The seawater pump 160 supplies the seawater to the polar vessel, and the seawater line 170 allows the seawater supplied from the seawater pump 160 to flow.

해수는 해수라인(170)을 따라 제2 열교환기(132) 또는 후술할 제3 열교환기(133)으로 공급되고, 제2 열교환기(132) 또는 후술할 제3 열교환기(133)를 통과한 해수는 해수라인(170)을 따라 극지용 선박의 외부로 배출된다. The seawater is supplied to the second heat exchanger 132 or the third heat exchanger 133 to be described later along the seawater line 170, and passes through the second heat exchanger 132 or the third heat exchanger 133 to be described later. Seawater is discharged to the outside of the polar vessel along the seawater line 170.

본 발명에 따른 히트펌프 시스템(1)을 구성하는 냉매순환시스템(10)은 제3 열교환기(133)를 더 포함할 수 있다. The refrigerant circulation system 10 constituting the heat pump system 1 according to the present invention may further include a third heat exchanger 133.

제3 열교환기(133)는 팽창밸브(13)를 나온 저온·저압의 액체 냉매 일부를 해수라인(170)을 흐르는 해수와 열교환시켜 고온·고압의 기체 냉매로 변화시킨 후 압축기(11)로 공급한다. The third heat exchanger 133 exchanges a part of the low temperature and low pressure liquid refrigerant from the expansion valve 13 with the seawater flowing through the seawater line 170 to change the gas refrigerant into a high temperature and high pressure gas refrigerant, and then supplies it to the compressor 11. do.

이는 냉매의 기화(증발)를 위해 별도의 에너지를 사용하지 않고, 풍부한 해수를 냉매 기화(증발)의 열원으로 이용하도록 하여 에너지의 낭비를 막기 위함이다. This is to prevent waste of energy by using abundant seawater as a heat source of the refrigerant vaporization (evaporation) without using a separate energy for vaporization (evaporation) of the refrigerant.

본 발명의 히트펌프 시스템(1)에 사용되는 냉매는 할로카본(halo-carbon) 계열(CFC, HCFC, HFC 등)의 냉매, 자연냉매 등 사용 냉매의 종류에 제한이 없으나, 해수를 이용하여 냉매를 기화(증발)시키는 제3 열교환기를 추가할 경우에는 열원으로 사용되는 해수의 온도보다 기화온도가 낮아야 해수와의 열교환으로 냉매과 기화될 수 있으므로 냉매의 선택을 신중히 하여야 할 것이다. The refrigerant used in the heat pump system 1 of the present invention is not limited to the types of refrigerants such as refrigerants of halocarbon series (CFC, HCFC, HFC, etc.), natural refrigerants, etc. In the case of adding a third heat exchanger to vaporize (evaporate), the vaporization temperature must be lower than the temperature of the seawater used as a heat source, so that the refrigerant must be carefully selected because it can be vaporized with the refrigerant by heat exchange with seawater.

또한, 친환경성과 효율성을 고려한다면 이산화탄소를 냉매로 사용하는 것이 바람직하며, 냉매로서의 이산화탄소가 오존파괴지수(ODP)가 0이고, 지구온난화지수(GWP)가 1(프레온의 1/1700)이며, 독성이 없고, 냉동능력이 우수하며, 응축기에서의 방열도 일반 냉매에 비해 고온이기 때문이다. In addition, in consideration of environmental friendliness and efficiency, it is preferable to use carbon dioxide as a refrigerant, and carbon dioxide as a refrigerant has an ozone depletion index (ODP) of 0, a global warming index (GWP) of 1 (1/1700 of Freon), and toxicity. This is because there is no freezing capacity, and the heat dissipation in the condenser is higher than that of the general refrigerant.

이산화탄소를 사용하여 본 발명의 히트펌프 시스템(1)을 구성한다면, 냉동·냉방·방빙 능력이 우수하고, 에너지 효율도 높으며, 친환경적인 히트펌프 시스템(1)의 구축이 가능할 것이다. If carbon dioxide is used to configure the heat pump system 1 of the present invention, it will be possible to construct a heat pump system 1 that is excellent in refrigeration, cooling, and ice making ability, has high energy efficiency, and is environmentally friendly.

본 발명의 히트펌프 시스템(1)을 구성하는 폐열회수회로(100)는 외기온도센서(141)를 더 포함할 수 있다. The waste heat recovery circuit 100 constituting the heat pump system 1 of the present invention may further include an outside air temperature sensor 141.

외기온도센서(141)는 외기의 온도를 측정하며, 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 제1 열교환기(131)를 사용하고, 설정온도를 초과하는 경우에는 제2 열교환기(132)를 사용한다. The outside temperature sensor 141 measures the temperature of the outside air. When the outside temperature measured by the outside temperature sensor 141 is less than or equal to the set temperature, the first heat exchanger 131 is used. 2 heat exchanger 132 is used.

설정온도는 계절별, 지역별, 해상기후별로 달리 설정할 수 있도록 하여 다양한 조건에서도 선원·승조원 등의 난방수요를 만족할 수 있는 폐열회수회로(100)를 구성할 수 있도록 한다. The set temperature can be set differently according to seasons, regions, and after seas, so that the waste heat recovery circuit 100 can be configured to satisfy the heating demands of the crew and the crew in various conditions.

즉, 외기 온도가 설정온도 이하인 경우에는 극지용 선박에서 난방이나 온수의 수요가 발생할 수 있으므로 제1 열교환기(131)를 사용하여 응축기(12)에서 회수된 폐열을 온풍이나 온수 등의 난방에 이용할 수 있도록 한다. That is, when the outside air temperature is lower than the set temperature, the demand for heating or hot water may occur in the polar vessel, so that the waste heat recovered from the condenser 12 using the first heat exchanger 131 may be used for heating such as warm air or hot water. To help.

또한, 외기 온도가 설정온도를 초과하는 경우에는 극지용 선박에 난방이 필요 없으므로 응축기(12)에서 회수된 폐열을 제2 열교환기(132)를 이용하여 해수와 열교환시켜 냉각시키도록 한다. In addition, when the outside air temperature exceeds the set temperature, since the polar vessel does not require heating, the waste heat recovered by the condenser 12 is cooled by heat-exchanging with seawater using the second heat exchanger 132.

본 발명의 히트펌프 시스템(1)을 구성하는 냉매순환시스템(10)은 부하센서(142)를 더 포함할 수 있다. The refrigerant circulation system 10 constituting the heat pump system 1 of the present invention may further include a load sensor 142.

부하센서(142)는 냉매순환시스템(10)의 부하 크기를 측정하고, 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에 제3 열교환기(133)를 사용하여 에너지효율을 높이도록 한다. The load sensor 142 measures the load size of the refrigerant circulation system 10 and increases the energy efficiency by using the third heat exchanger 133 when the load of the refrigerant circulation system 10 is small.

부하센서(142)는 냉매순환시스템(10)의 부하를 측정할 수 있는 센서이므로, 냉매시스템의 부하를 직접 측정할 수 있거나, 간접적으로 측정할 수 있는 모든 센서를 포함할 수 있다. Since the load sensor 142 is a sensor capable of measuring the load of the refrigerant circulation system 10, the load sensor 142 may directly measure the load of the refrigerant system or may include all sensors that can be indirectly measured.

예를 들어, 도 1 내지 도3에서는 간접적으로 냉매순환시스템(10)의 부하를 측정하는 부하센서(142)를 예시하였으며, 압축기입구 냉매압력센서(143) 및 열원온도센서(144) 중 어느 하나 이상을 부하센서(142)로 사용할 수 있다. For example, FIGS. 1 to 3 illustrate a load sensor 142 indirectly measuring the load of the refrigerant circulation system 10, and any one of the compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 and the heat source temperature sensor 144. The above can be used as the load sensor 142.

압축기입구 냉매압력센서(143)는 압축기(11) 입구로 들어오는 냉매의 압력을 측정하여 냉매순환시스템(10)의 부하크기를 판단할 수 있게 한다. The compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 measures the pressure of the refrigerant entering the compressor 11 inlet to determine the load size of the refrigerant circulation system 10.

냉매순환시스템(10)의 부하가 크다는 것은 증발기(14)에서 많은 열원이 공급됨을 의미하며, 그 결과 많은 양의 냉매가 기화되어 압축기(11)로 공급되고 압축기(11) 입구의 냉매 압력은 커지게 된다. The large load of the refrigerant circulation system 10 means that a large amount of heat is supplied from the evaporator 14, and as a result, a large amount of refrigerant is vaporized and supplied to the compressor 11, and the refrigerant pressure at the inlet of the compressor 11 is large. You lose.

또, 냉매순환시스템(10)의 부하가 작다는 것은 증발기(14)에서 적은 열원이 공급됨을 의미하며, 그 결과 적은 양의 냉매가 기화되어 압축기(11)로 공급되고 압축기(11) 입구의 냉매 압력은 적어지게 된다. In addition, a small load of the refrigerant circulation system 10 means that a small heat source is supplied from the evaporator 14, and as a result, a small amount of refrigerant is vaporized and supplied to the compressor 11, and the refrigerant at the inlet of the compressor 11 is supplied. The pressure will be less.

따라서, 압축기입구 냉매압력센서(143)로 압축기(11) 입구의 냉매압력을 측정함으로써 냉매순환시스템(10)의 부하크기를 감지할 수 있게 된다. Accordingly, the load size of the refrigerant circulation system 10 may be sensed by measuring the refrigerant pressure at the inlet of the compressor 11 with the compressor inlet refrigerant pressure sensor 143.

열원온도센서(144)는 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도를 측정한다. The heat source temperature sensor 144 measures the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14.

냉매순환시스템(10)의 부하가 크다는 것은 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도가 높다는 것을 의미하고, 냉매순환시스템(10)의 부하가 작다는 것은 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도가 낮다는 것을 의미하므로, 열원온도센서(144)로 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도를 측정함으로써 냉매순환시스템(10)의 부하크기를 감지할 수 있게 된다. The large load of the refrigerant circulation system 10 means that the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14 is high, and the small load of the refrigerant circulation system 10 means that the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14 is high. Since it means low, it is possible to detect the load size of the refrigerant circulation system 10 by measuring the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14 by the heat source temperature sensor 144.

좀 더 정확한 부하크기의 측정을 위해 압축기입구 냉매압력센서(143)와 열원온도센서(144)를 동시에 설치하여 각각 측정된 값의 상호연관관계의 분석을 하여 정밀한 히트펌프 시스템을 구성하게 할 수도 있을 것이다. In order to more accurately measure the load size, the compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 and the heat source temperature sensor 144 may be installed at the same time to analyze the correlation between the measured values, thereby configuring a precise heat pump system. will be.

냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우란 그다지 큰 냉동능력이 필요치 않아 적은 냉동력만으로도 선원·승조원 등의 거주를 위한 식료품 저장고의 적절한 온도유지가 가능한 경우를 말하며, 예를 들어 냉동고의 경우에는 -18℃ ~ -21℃ 정도를 유지할 수 있도록 해야 한다. When the load of the refrigerant circulation system 10 is small, a large freezing capacity is not required, and a low freezing force means that a proper temperature holding of the food storage for residence of the crew and the crew is possible. For example, in the case of a freezer The temperature should be maintained between -18 ℃ and -21 ℃.

냉매순환시스템(10)에서 큰 냉동능력이 필요하지 않다면, 많은 양의 냉매를 증발기(14)로 공급하여 냉매를 기화시키는 데 사용하는 동력을 불필요하게 많이 사용할 필요는 없으므로, 증발기로 들어가는 냉매의 양을 줄일 수 있게 된다. If a large refrigeration capacity is not required in the refrigerant circulation system 10, the amount of refrigerant entering the evaporator is not necessary because a large amount of refrigerant is supplied to the evaporator 14 so that the power used to vaporize the refrigerant is unnecessary. Can be reduced.

이때 냉매순환시스템(10)의 부하에 따라 냉매의 양을 줄이거나 주입하여 냉매의 기화를 위한 동력사용을 효율적으로 조절할 수도 있으나, 냉매의 양을 일일이 변화시키는 불편을 방지하기 위해 제3 열교환기(133)를 설치할 수 있다. At this time, by reducing or injecting the amount of the refrigerant in accordance with the load of the refrigerant circulation system 10 may be efficiently adjusted the use of power for the vaporization of the refrigerant, but in order to prevent the inconvenience of changing the amount of refrigerant every third heat exchanger ( 133) can be installed.

냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우란 큰 냉동능력을 보유하여야만 선원·승조원 등의 거주를 위한 식료품 저장고의 적절한 온도유지가 가능한 경우를 말한다. The case where the load of the refrigerant circulation system 10 is large means that the proper temperature maintenance of the food storage for living by the crew, the crew, etc. is possible only when the refrigerant has a large freezing capacity.

냉매순환시스템(10)에서 큰 냉동능력이 필요하다면, 많은 양의 냉매를 증발기(14)로 공급하여 냉매를 기화시켜야 하므로 냉매순환시스템(10)에서 사용되는 냉매를 전부 증발기로 공급하여 큰 냉동력을 발휘할 수 있도록 해야하며, 따라서, 제3 열교환기를 사용하지 않고 종래의 증발기(14)만을 사용하도록 한다. If a large freezing capacity is required in the refrigerant circulation system 10, a large amount of refrigerant must be supplied to the evaporator 14 to vaporize the refrigerant, so that all the refrigerant used in the refrigerant circulation system 10 is supplied to the evaporator to provide a large freezing force. Therefore, only the conventional evaporator 14 is used without using the third heat exchanger.

본 발명의 히트펌프 시스템을 구성하는 폐열회수회로(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 3방향밸브(151), 제2 3방향밸브(152)를 더 포함할 수 있다. The waste heat recovery circuit 100 constituting the heat pump system of the present invention may further include a first three-way valve 151 and a second three-way valve 152 as shown in FIG. 1.

제1 3방향밸브(151)는 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132) 전단에 위치하여 냉각수의 흐름을 제어하고, 제2 3방향 밸브(152)는 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132) 후단에 위치하여 냉각수의 흐름을 제어한다. The first three-way valve 151 is positioned in front of the first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132 to control the flow of cooling water, and the second three-way valve 152 is the first heat exchanger 131. ) And the second heat exchanger 132 at the rear end to control the flow of the cooling water.

또한, 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서(141)를 추가할 수 있으며, 측정된 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는, 도2에 도시된 바와 같이, 제1 3방향밸브(151)는 냉각수를 제1 열교환기(131)로 흐르게 하고, 제2 3방향밸브(152)는 제1 열교환기(131)로부터 냉각수를 받아 응축기(12)로 흐르게 한다. In addition, an outside air temperature sensor 141 for measuring the temperature of the outside air may be added. When the measured outside air temperature is less than or equal to the set temperature, as shown in FIG. The second three-way valve 152 receives the coolant from the first heat exchanger 131 and flows to the condenser 12.

상술하였듯이, 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 폐열회수회로(100)의 제1 열교환기(131)가 응축기(12)로부터의 폐열을 처리하므로, 제1 3방향밸브(151)는 제2 열교환기(132) 측의 포트를 닫고 제1 열교환기(131) 측의 포트를 열어 응축기(12)의 폐열을 흡수한 냉각수를 제1 열교환기(131)로 보내도록 한다. As described above, when the outside air temperature is lower than the set temperature, since the first heat exchanger 131 of the waste heat recovery circuit 100 processes waste heat from the condenser 12, the first three-way valve 151 is a second heat exchanger. The port on the side of 132 is closed and the port on the side of the first heat exchanger 131 is opened so that the cooling water absorbing the waste heat of the condenser 12 is sent to the first heat exchanger 131.

제2 3방향밸브(152)는 냉각수가 흐르지 않는 제2 열교환기(132) 측의 포트를 닫고, 제1 열교환기(131) 측의 포트를 열어 제1 열교환기(131)를 통과한 저온의 냉각수를 받아 응축기(12)로 보내도록 한다. The second three-way valve 152 closes the port on the second heat exchanger 132 side where the coolant does not flow and opens the port on the first heat exchanger 131 side to pass through the first heat exchanger 131. Take the coolant and send it to the condenser (12).

외기 온도가 설정온도를 초과하는 경우에는, 도3에 도시된 바와 같이, 제1 3방향밸브(151)는 냉각수를 제2 열교환기(132)로 흐르게 하고, 제2 3방향밸브(152)는 제2 열교환기(132)로부터 냉각수를 받아 응축기(12)로 흐르게 한다. When the outside air temperature exceeds the set temperature, as shown in FIG. 3, the first three-way valve 151 flows cooling water to the second heat exchanger 132, and the second three-way valve 152 is Cooling water is received from the second heat exchanger 132 and flows to the condenser 12.

상술하였듯이, 외기 온도가 설정온도를 초과하는 경우에는 폐열회수회로(100)의 제2 열교환기가 응축기(12)로부터의 폐열을 처리하므로, 제1 3방향밸브(151)는 제1 열교환기(131) 측의 포트를 닫고 제2 열교환기(132) 측의 포트를 열어 응축기(12)의 폐열을 흡수한 냉각수를 제2 열교환기(132)로 보내도록 한다. As described above, when the outside air temperature exceeds the set temperature, since the second heat exchanger of the waste heat recovery circuit 100 processes the waste heat from the condenser 12, the first three-way valve 151 is the first heat exchanger 131. ) Port is closed and the port on the second heat exchanger 132 side is opened so that the coolant absorbing the waste heat of the condenser 12 is sent to the second heat exchanger 132.

제2 3방향밸브(152)는 냉각수가 흐르지 않는 제1 열교환기(131) 측의 포트를 닫고, 제2 열교환기(132) 측의 포트를 열어 제2 열교환기(132)를 통과한 저온의 냉각수를 받아 응축기(12)로 보내도록 한다. The second three-way valve 152 closes the port on the side of the first heat exchanger 131 where the coolant does not flow, and opens the port on the side of the second heat exchanger 132 to pass through the second heat exchanger 132. Take the coolant and send it to the condenser (12).

본 발명의 히트펌프 시스템을 구성하는 폐열회수회로(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제3 열교환기(133), 제3 3방향밸브(153), 제4 3방향밸브(154)를 더 포함할 수 있다. Waste heat recovery circuit 100 constituting the heat pump system of the present invention, as shown in Figure 1, the third heat exchanger 133, the third three-way valve 153, the fourth three-way valve 154 It may further include.

제3 열교환기(133)는 팽창밸브(13)를 나온 저온·저압의 액체냉매를 해수라인을 흐르는 해수와 열교환시킨 후 압축기(11)로 공급하며, 자세한 설명은 상술한 바와 같으므로 생략한다. The third heat exchanger 133 heat-exchanges the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant from the expansion valve 13 with the seawater flowing through the seawater line, and then supplies the same to the compressor 11.

제3 3방향밸브(153)는 제3 열교환기(133) 및 증발기(14) 전단에 위치하여 냉매의 흐름을 제어하고, 제4 3방향밸브(154)는 제3 열교환기(133) 및 증발기(14) 후단에 위치하여 냉매의 흐름을 제어한다. The third three-way valve 153 is located in front of the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 to control the flow of the refrigerant, and the fourth three-way valve 154 is the third heat exchanger 133 and the evaporator (14) Located at the rear end to control the flow of refrigerant.

또한, 냉매순환시스템(10)의 부하크기를 측정하는 부하센서(142)를 추가할 수도 있으며, 부하센서(142)는 압축기입구 냉매압력센서(143) 및 열원온도센서(144) 중 어느 하나 이상이 될 수 있다. In addition, a load sensor 142 for measuring the load size of the refrigerant circulation system 10 may be added, and the load sensor 142 is at least one of the compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 and the heat source temperature sensor 144. This can be

냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 3방향밸브(153)는 냉매를 제3 열교환기(133) 및 증발기(14)로 흐르게 하고, 제4 3방향밸브(154)는 제3 열교환기(133) 및 증발기(14)로부터 냉매를 받아 압축기(11)로 흐르게 한다. When the load of the refrigerant circulation system 10 is small, as shown in FIG. 2, the third three-way valve 153 causes the refrigerant to flow to the third heat exchanger 133 and the evaporator 14, and the fourth The three-way valve 154 receives the refrigerant from the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 and flows it to the compressor 11.

상술하였듯이, 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에는 작은 양의 냉매로도 충분히 식료품 저장고의 온도유지를 할 수 있으므로 증발기(14)에서의 냉매 기화에 필요한 동력을 절감하기 위해 제3 3방향밸브(153)는 증발기측 및 제3 열교환기측 포트를 각각 열어 증발기(14)로 냉매의 일부를 보내고, 나머지를 제3 열교환기(133)로 보내도록 한다. As described above, when the load of the refrigerant circulation system 10 is small, the temperature of the food storage can be sufficiently maintained even with a small amount of refrigerant, so that the third third direction may be used to reduce power required for refrigerant vaporization in the evaporator 14. The valve 153 opens ports on the evaporator side and the third heat exchanger side, respectively, to send a part of the refrigerant to the evaporator 14 and to send the rest to the third heat exchanger 133.

제4 3방향밸브(154)는 증발기측 및 제3 열교환기측 포트를 열어 증발기(14) 및 제3 열교환기(133)를 통과한 냉매를 압축기(11) 측으로 보내도록 한다. The fourth three-way valve 154 opens ports on the evaporator side and the third heat exchanger side to send the refrigerant passing through the evaporator 14 and the third heat exchanger 133 to the compressor 11 side.

냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 3방향밸브(153)는 냉매를 증발기(14)로 흐르게 하고, 제4 3방향밸브(154)는 증발기(14)로부터 냉매를 받아 압축기(11)로 흐르게 한다. When the load of the refrigerant circulation system 10 is large, as shown in FIG. 3, the third three-way valve 153 flows the refrigerant to the evaporator 14, and the fourth three-way valve 154 is the evaporator. The refrigerant is received from 14 and flows to the compressor 11.

상술하였듯이, 냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우에는 많은 양의 냉매로 증발기(14)에서 많은 양의 열을 흡수하여야 하므로 제3 3방향밸브(153)는 제3 열교환기측 포트를 닫고, 증발기측 포트를 열어 전체 냉매를 모두 증발기(14)로 보내도록 한다. As described above, when the load of the refrigerant circulating system 10 is large, the third three-way valve 153 closes the third heat exchanger side port because a large amount of refrigerant must absorb a large amount of heat from the evaporator 14. Open the evaporator side port to send all the refrigerant to the evaporator (14).

제4 3방향밸브(154)는 증발기(14)를 통과한 냉매를 압축기(11)로 보내도록 한다. The fourth three-way valve 154 sends the refrigerant passed through the evaporator 14 to the compressor 11.

본 발명의 히트펌프 시스템은, 도1에 도시된 바와 같이, 제5 3방향밸브(155)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the heat pump system of the present invention may further include a fifth three-way valve 155.

제5 3방향밸브는 해수펌프(160) 후단에 위치하여 해수의 흐름을 제어하며, 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에는 해수를 제3 열교환기(133)로 흐르게 하고, 냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우에는 해수를 제2 열교환기(132)로 흐르게 한다. The fifth three-way valve is located at the rear end of the seawater pump 160 to control the flow of seawater, and when the load of the refrigerant circulation system 10 is small, the seawater flows to the third heat exchanger 133 and the refrigerant circulation system. If the load of (10) is large, the seawater flows to the second heat exchanger (132).

상술하였듯이, 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매의 일부를 제3 열교환기(133)로 보내어 해수를 냉매의 기화를 위한 열원으로 사용하므로 제5 3방향밸브(155)는 해수펌프(160)로부터 공급되는 해수를 제3 열교환기(133)로 보내도록 한다. As described above, when the load of the refrigerant circulation system 10 is small, as shown in FIG. 2, a portion of the refrigerant is sent to the third heat exchanger 133 so that seawater is used as a heat source for vaporization of the refrigerant. The three-way valve 155 sends the seawater supplied from the seawater pump 160 to the third heat exchanger 133.

그러나, 냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우에는 제3 열교환기(133)로 냉매가 흐르지 않으므로 냉매와의 열교환을 위한 해수는 공급할 필요가 없어 제5 3방향밸브(155)는 제3 열교환기측 포트를 닫게 된다. However, when the load of the refrigerant circulation system 10 is large, since the refrigerant does not flow to the third heat exchanger 133, the seawater for heat exchange with the refrigerant does not need to be supplied. The aircraft port will be closed.

또한, 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 설정온도 이상인 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 난방을 위한 열교환이 필요없으므로 냉각수는 제2 열교환기(132)로 공급되고, 해수는 냉각수가 흡수한 응축기의 폐열을 선외로 배출하기 위해 제2 열교환기(132)로 보내져서냉각수의 폐열을 흡수하여 선외로 배출된다. In addition, when the outside air temperature measured from the outside air temperature sensor 141 is equal to or higher than the set temperature, as shown in FIG. 3, since no heat exchange for heating is required, the cooling water is supplied to the second heat exchanger 132, and the seawater is In order to discharge the waste heat of the condenser absorbed by the cooling water to the outboard, it is sent to the second heat exchanger 132 to absorb the waste heat of the cooling water and discharged to the outboard.

그러나, 외기 온도가 설정온도 이하인 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 난방을 위해 냉각수가 제1 열교환기(131)로 공급되므로 냉각수의 냉각을 위한 해수는 제2 열교환기(132)에 공급될 필요가 없어진다. However, when the outside air temperature is lower than the set temperature, as shown in FIG. 2, since the cooling water is supplied to the first heat exchanger 131 for heating, the seawater for cooling the cooling water is supplied to the second heat exchanger 132. There is no need to be.

따라서, 이 경우에는 제5 3방향밸브(155)는 제2 열교환기측 포트를 닫게 된다. In this case, the fifth three-way valve 155 closes the second heat exchanger side port.

본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 외기온도센서(141) 및 부하센서(142)에 의해 각각 측정된 값으로부터 다수의 3방향밸브(151, 152, 153, 154, 155)의 동작을 각각 제어하므로, 다수의 3방향밸브(151, 152, 153, 154, 155)의 정밀한 동작을 가능케하는 알고리즘을 장착한 제어장치(미도시)를 추가한다면, 보다 정밀하고, 다양한 상황에 따른 다수의 3방향밸브 동작을 달성할 수 있을 것이다. Since the heat pump system according to the present invention controls the operation of the plurality of three-way valves (151, 152, 153, 154, 155, respectively) from the values measured by the ambient temperature sensor 141 and the load sensor 142, If you add a control device (not shown) equipped with an algorithm that enables precise operation of a plurality of three-way valves 151, 152, 153, 154, and 155, the operation of a plurality of three-way valves is more precise and according to various situations. Will be able to achieve.

본 실시예에서는 냉매순환시스템의 부하가 작은 경우 제3 열교환기에서 사용하는 냉매를 기화시키는 열원으로 해수를 사용하는 경우를 설명하였으나, 극지용 선박에서 발생하여 버려지는 다양한 종류의 폐열(엔진의 폐열, 보일러의 폐열 등)을 열원으로 이용할 수도 있다. In the present embodiment, when the load of the refrigerant circulation system is small, the seawater is used as a heat source for vaporizing the refrigerant used in the third heat exchanger, but various types of waste heat generated by the polar vessels (waste heat of the engine) are described. , Waste heat of a boiler, etc.) may be used as a heat source.

이하, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 흐름을 도 2 및 도 3 실시예를 근거로 하여 냉매순환시스템의 부하 크기에 따라 설명하도록 한다. Hereinafter, the flow of the heat pump system according to the present invention will be described according to the load size of the refrigerant circulation system based on the embodiment of FIGS. 2 and 3.

냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 해수는 제3 열교환기(133)로 공급되어 냉매를 기화시키는 열원으로 이용된 후 해수라인(170)을 따라 선외로 배출되고, 증발기(14) 및 제3 열교환기(133)를 통과한 고온·저압의 기체냉매는 제4 방향밸브(154)를 거쳐 압축기(11)로 공급된다. When the load of the refrigerant circulation system 10 is small, as shown in FIG. 2, seawater is supplied to the third heat exchanger 133 and used as a heat source for vaporizing the refrigerant, followed by outboard along the seawater line 170. The high temperature and low pressure gas refrigerant passing through the evaporator 14 and the third heat exchanger 133 is supplied to the compressor 11 via the fourth directional valve 154.

압축기(11)를 통과한 고온·고압의 기체냉매는 응축기(12)에서 폐열회수회로(100)의 냉각수와 열교환되어 저온·고압의 액체냉매로 되어 팽창밸브(13)로 보내지며, 팽창밸브(13)를 통과하여 저온·저압의 액체냉매로 변한 냉매는 제3 3방향밸브(153)에 의해 일부의 냉매는 증발기(14)로, 나머지는 제3 열교환기(133)로 공급된다. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant passing through the compressor 11 is exchanged with the cooling water of the waste heat recovery circuit 100 in the condenser 12 to be a low-temperature, high-pressure liquid refrigerant and is sent to the expansion valve 13. The refrigerant, which has passed through 13) and is converted into a low-temperature / low-pressure liquid refrigerant, is supplied to the evaporator 14 and part of the refrigerant to the third heat exchanger 133 by the third three-way valve 153.

응축기(12)로부터 폐열을 공급받은 냉각수는 냉각수 펌프(120)에 의해 폐열회수회로(100)를 순환하며, 제1 3방향밸브(151)에 의해 제1 열교환기(131)로 보내진 냉각수는 다시 열교환된 후 제2 3방향밸브(152)를 거쳐 응축기(12)로 보내진다. The coolant supplied with waste heat from the condenser 12 circulates through the waste heat recovery circuit 100 by the coolant pump 120, and the coolant sent to the first heat exchanger 131 by the first three-way valve 151 is again. After the heat exchange, it is sent to the condenser 12 via the second three-way valve 152.

냉각수로부터 회수된 열은 축열장치(미도시)에 축열되거나, 난방, 방빙 등에 사용된다. Heat recovered from the cooling water is stored in a heat storage device (not shown), or used for heating, ice protection, and the like.

냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 증발기(14)를 통과한 고온·저압의 기체냉매는 제4 방향밸브(154)를 거쳐 압축기(11)로 공급된다. When the load of the refrigerant circulation system 10 is large, as shown in FIG. 3, the gas refrigerant having high temperature and low pressure passing through the evaporator 14 is supplied to the compressor 11 via the fourth directional valve 154. do.

압축기(11)를 통과한 고온·고압의 기체냉매는 응축기(12)에서 폐열회수회로(100)의 냉각수와 열교환되어 저온·고압의 액체냉매로 되어 팽창밸브(13)로 보내지며, 팽창밸브(13)를 통과하여 저온·저압의 액체냉매로 변한 냉매는 제3 3방향밸브(153)에 의해 증발기(14)로 공급된다. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant passing through the compressor 11 is exchanged with the cooling water of the waste heat recovery circuit 100 in the condenser 12 to be a low-temperature, high-pressure liquid refrigerant and is sent to the expansion valve 13. The refrigerant, which has passed through 13) and is converted into a low-temperature / low-pressure liquid refrigerant, is supplied to the evaporator 14 by the third three-way valve 153.

응축기(12)로부터 폐열을 공급받은 냉각수는 냉각수 폄프(120)에 의해 폐열회수회로(100)를 순환하며, 제1 3방향밸브(151)에 의해 제2 열교환기(132)로 보내진 냉각수는 다시 열교환된 후 제2 3방향밸브(152)를 거쳐 응축기(12)로 보내진다. The cooling water supplied with the waste heat from the condenser 12 circulates the waste heat recovery circuit 100 by the cooling water pump 120, and the cooling water sent to the second heat exchanger 132 by the first three-way valve 151 is again. After the heat exchange, it is sent to the condenser 12 via the second three-way valve 152.

해수펌프(160)에 의해 공급되는 해수는 제2 열교환기(132)로 보내져서 열함량도가 높은 냉각수와 열교환한 후 해수라인(170)을 따라 선외로 배출된다.
The seawater supplied by the seawater pump 160 is sent to the second heat exchanger 132 to exchange heat with cooling water having a high heat content, and then discharged outboard along the seawater line 170.

본 발명은 상기의 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments and can be implemented in various modifications or variations without departing from the technical spirit of the present invention in one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is self-evident.

1: 히트펌프 시스템 10: 냉매순환시스템
11: 압축기 12: 응축기
13: 팽창밸브 14: 증발기
100: 폐열회수회로 110: 냉각수 라인
120: 냉각수 펌프 130: 열교환기
131: 제1 열교환기 132: 제2 열교환기
133: 제3 열교환기 141: 외기온도센서
142: 부하센서 143: 압축기입구 냉매압력센서
144: 열원온도센서 151: 제1 3방향밸브
152: 제2 3방향밸브 153: 제3 3방향밸브
154: 제4 3방향밸브 155: 제5 3방향밸브
160: 해수펌프 170: 해수라인1: heat pump system 10: refrigerant circulation system
11: compressor 12: condenser
13: expansion valve 14: evaporator
100: waste heat recovery circuit 110: cooling water line
120: coolant pump 130: heat exchanger
131: first heat exchanger 132: second heat exchanger
133: third heat exchanger 141: outside temperature sensor
142: load sensor 143: compressor inlet refrigerant pressure sensor
144: heat source temperature sensor 151: first three-way valve
152: second three-way valve 153: third three-way valve
154: fourth three-way valve 155: fifth three-way valve
160: seawater pump 170: seawater line

Claims (14)

압축기(11), 응축기(12), 팽창밸브(13), 증발기(14)의 내부를 냉매가 순환하는 냉매순환시스템(10)을 갖는 극지용 선박에 있어서,
상기 응축기(12)로부터 폐열을 회수하는 폐열회수회로(100);를 포함하되, 상기 폐열회수회로(100)는 상기 응축기(12)를 통과하면서 상기 응축기(12)의 내부를 흐르는 냉매로부터 폐열을 흡수하는 냉각수, 상기 냉각수가 흐르는 냉각수 라인(110), 상기 냉각수가 상기 냉각수 라인(110)을 순환하도록 하는 냉각수 펌프(120), 및 상기 냉각수 펌프(120)에 의해 순환하는 냉각수로부터 열을 흡수하여 상기 폐열회수회로(100)의 외부로 열을 전달하는 열교환기(130)로 구성되며,
상기 극지용 선박으로 해수를 공급하기 위한 해수펌프(160), 및 상기 해수펌프(160)로부터 공급되는 해수가 흐르는 해수라인(170)를 더 포함하되, 상기 열교환기(130)는 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132)로 구성되며, 상기 제1 열교환기(131)가 흡수한 열은 난방, 방빙 또는 축열을 위한 장치로 전달되고, 상기 제2 열교환기(132)가 흡수한 열은 상기 해수라인(170)을 흐르는 해수로 전달되어 상기 극지용 선박 외부로 배출되며,
상기 폐열회수회로(100)는 상기 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132) 전단에 위치하여 상기 냉각수의 흐름을 제어하는 제1 3방향밸브(151), 및 상기 제1 열교환기(131) 및 제2 열교환기(132) 후단에 위치하여 상기 냉각수의 흐름을 제어하는 제2 3방향 밸브(152)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.In a polar vessel having a refrigerant circulation system (10) in which a refrigerant circulates inside the compressor (11), the condenser (12), the expansion valve (13), and the evaporator (14),
A waste heat recovery circuit (100) for recovering waste heat from the condenser (12), wherein the waste heat recovery circuit (100) passes waste heat from a refrigerant flowing inside the condenser (12) while passing through the condenser (12). Absorbs heat from the cooling water to be absorbed, the cooling water line 110 through which the cooling water flows, the cooling water pump 120 allowing the cooling water to circulate the cooling water line 110, and the cooling water circulated by the cooling water pump 120. Consists of a heat exchanger 130 for transferring heat to the outside of the waste heat recovery circuit 100,
The seawater pump 160 for supplying seawater to the polar vessel, and the seawater flowing through the seawater supplied from the seawater pump 160, 170, the heat exchanger 130 is a first heat exchanger 131 and a second heat exchanger 132, the heat absorbed by the first heat exchanger 131 is transferred to a device for heating, ice protection or heat storage, the second heat exchanger 132 is absorbed. One heat is delivered to the seawater flowing through the seawater line 170 is discharged to the outside of the polar vessel,
The waste heat recovery circuit 100 is positioned in front of the first heat exchanger 131 and the second heat exchanger 132 to control the flow of the coolant, and includes a first three-way valve 151 and the first heat exchanger. And a second three-way valve (152) positioned at the rear end of the heat exchanger (132) and controlling the flow of the cooling water. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 냉매순환시스템(10)은,
상기 팽창밸브(13)를 나온 냉매의 일부를 상기 해수라인(170)을 흐르는 해수와 열교환시킨 후 상기 압축기(11)로 공급하는 제3 열교환기(133);를 더 포함하되,
열교환된 상기 해수는 상기 해수라인(170)을 따라 상기 극지용 선박 외부로 배출되는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method according to claim 1,
The refrigerant circulation system 10,
And a third heat exchanger 133 which heat-exchanges a portion of the refrigerant exiting the expansion valve 13 with the seawater flowing through the seawater line 170 and supplies it to the compressor 11.
The heat exchanged sea water is discharged to the outside of the polar vessel along the sea water line (170);
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 청구항 3에 있어서,
상기 폐열회수회로(100)는,
외기의 온도를 측정하는 외기온도센서(141);를 더 포함하되,
상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 상기 제1 열교환기(131)를 사용하고, 상기 설정온도를 초과하는 경우에는 상기 제2 열교환기(132)를 사용하는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method according to claim 3,
The waste heat recovery circuit 100,
Further including; outside air temperature sensor 141 for measuring the temperature of the outside air,
When the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 is less than or equal to the set temperature, the first heat exchanger 131 is used. When the outside air temperature is exceeded, the second heat exchanger 132 is used. ;
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 청구항 4에 있어서,
상기 냉매순환시스템(10)은,
상기 냉매순환시스템(10)의 부하 크기를 측정하는 부하센서(142);를 더 포함하되,
상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우에 상기 제3 열교환기(133)를 사용하는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method of claim 4,
The refrigerant circulation system 10,
Further comprising; a load sensor 142 for measuring the load size of the refrigerant circulation system 10,
Using the third heat exchanger (133) when the load of the refrigerant circulation system (10) is small;
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 청구항 5에 있어서,
상기 부하센서(142)는,
상기 압축기(11) 입구로 들어오는 냉매의 압력을 측정하는 압축기입구 냉매압력센서(143) 및 상기 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도를 측정하는 열원온도센서(144) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method according to claim 5,
The load sensor 142,
Compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 for measuring the pressure of the refrigerant entering the inlet 11 and the heat source temperature sensor 144 for measuring the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14 that;
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 폐열회수회로(100)는,
외기의 온도를 측정하는 외기온도센서(141)를 더 포함하되,
상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 제1 3방향밸브(151)는 상기 냉각수를 상기 제1 열교환기(131)로 흐르게 하고, 상기 제2 3방향밸브(152)는 상기 제1 열교환기(131)로부터 상기 냉각수를 받아 상기 응축기(12)로 흐르게 하며,
상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 상기 설정온도를 초과하는 경우에는, 상기 제1 3방향밸브(151)는 상기 냉각수를 상기 제2 열교환기(132)로 흐르게 하고, 상기 제2 3방향밸브(152)는 상기 제2 열교환기(132)로부터 상기 냉각수를 받아 상기 응축기(12)로 흐르게 하는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method according to claim 1,
The waste heat recovery circuit 100,
Further includes an outside temperature sensor 141 for measuring the temperature of the outside air,
When the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 is less than or equal to a set temperature, the first three-way valve 151 flows the cooling water to the first heat exchanger 131, and the second three-way valve ( 152 receives the cooling water from the first heat exchanger 131 and flows it to the condenser 12,
When the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 exceeds the set temperature, the first three-way valve 151 causes the cooling water to flow to the second heat exchanger 132, and the second A three-way valve 152 receives the cooling water from the second heat exchanger 132 and flows it to the condenser 12;
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 청구항 8에 있어서,
상기 냉매순환시스템(10)은,
상기 팽창밸브(13)를 나온 냉매를 상기 해수라인(170)을 흐르는 해수와 열교환시킨 후 상기 압축기(11)로 공급하는 제3 열교환기(133);
상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14) 전단에 위치하여 상기 냉매의 흐름을 제어하는 제3 3방향밸브(153); 및
상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14) 후단에 위치하여 상기 냉매의 흐름을 제어하는 제4 3방향밸브(154);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method according to claim 8,
The refrigerant circulation system 10,
A third heat exchanger 133 which heat-exchanges the refrigerant exiting the expansion valve 13 with the seawater flowing through the seawater line 170 and then supplies the refrigerant to the compressor 11;
A third three-way valve 153 positioned at the front end of the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 to control the flow of the refrigerant; And
A fourth three-way valve 154 positioned at a rear end of the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 to control the flow of the refrigerant;
Polar ship having a heat pump system, characterized in that it further comprises. 청구항 9에 있어서,
상기 냉매순환시스템(10)은,
상기 냉매순환시스템(10)의 부하 크기를 측정하는 부하센서(142);를 더 포함하되,
상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우, 상기 제3 3방향밸브(153)는 상기 냉매를 상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14)로 흐르게 하고, 상기 제4 3방향밸브(154)는 상기 제3 열교환기(133) 및 증발기(14)로부터 상기 냉매를 받아 상기 압축기(11)로 흐르게 하며,
상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 큰 경우, 상기 제3 3방향밸브(153)는 상기 냉매를 상기 증발기(14)로 흐르게 하고, 상기 제4 3방향밸브(154)는 상기 증발기(14)로부터 상기 냉매를 받아 상기 압축기(11)로 흐르게 하는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method according to claim 9,
The refrigerant circulation system 10,
Further comprising; a load sensor 142 for measuring the load size of the refrigerant circulation system 10,
When the load of the refrigerant circulation system 10 is small, the third three-way valve 153 flows the refrigerant to the third heat exchanger 133 and the evaporator 14, and the fourth three-way valve ( 154 receives the refrigerant from the third heat exchanger 133 and the evaporator 14 and flows it to the compressor 11,
When the load of the refrigerant circulation system 10 is large, the third three-way valve 153 flows the refrigerant to the evaporator 14, and the fourth three-way valve 154 is the evaporator 14. Receiving the refrigerant from the stream and flowing it to the compressor (11);
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 청구항 10에 있어서,
상기 부하센서(142)는,
상기 압축기(11) 입구로 들어오는 냉매의 압력을 측정하는 압축기입구 냉매압력센서(143) 및 상기 증발기(14)로 공급되는 열원의 온도를 측정하는 열원온도센서(144) 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박. The method of claim 10,
The load sensor 142,
Compressor inlet refrigerant pressure sensor 143 for measuring the pressure of the refrigerant entering the inlet 11 and the heat source temperature sensor 144 for measuring the temperature of the heat source supplied to the evaporator 14 that;
Polar ship having a heat pump system, characterized in that. 청구항 11에 있어서,
상기 해수펌프(160) 후단에 위치하여 상기 해수의 흐름을 제어하는 제5 3방향밸브(155)를 더 포함하되,
상기 제5 3방향밸브(155)는,
상기 냉매순환시스템(10)의 부하가 작은 경우, 해수를 상기 제3 열교환기(133)로 흐르게 하고,
상기 외기온도센서(141)로부터 측정된 외기온도가 상기 설정온도 이상인 경우, 해수를 제2 열교환기(132)로 흐르게 하는 것;
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 갖는 극지용 선박.The method of claim 11,
Located at the rear end of the sea water pump 160 further includes a fifth three-way valve 155 for controlling the flow of sea water,
The fifth three-way valve 155 is,
When the load of the refrigerant circulation system 10 is small, the sea water flows to the third heat exchanger 133,
Flowing sea water to the second heat exchanger 132 when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor 141 is equal to or higher than the set temperature;
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