KR101255766B1 - 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치 - Google Patents

공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101255766B1
KR101255766B1 KR1020120133519A KR20120133519A KR101255766B1 KR 101255766 B1 KR101255766 B1 KR 101255766B1 KR 1020120133519 A KR1020120133519 A KR 1020120133519A KR 20120133519 A KR20120133519 A KR 20120133519A KR 101255766 B1 KR101255766 B1 KR 101255766B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
hot water
heat
compressor
water supply
Prior art date
Application number
KR1020120133519A
Other languages
English (en)
Inventor
이달주
Original Assignee
이달주
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이달주 filed Critical 이달주
Priority to KR1020120133519A priority Critical patent/KR101255766B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101255766B1 publication Critical patent/KR101255766B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • F24D15/04—Other domestic- or space-heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

본 발명은 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치에 관한 것으로, 축열매체가 저장되는 축열탱크(10)와; 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하는 압축기(20)와; 상기 축열탱크(10)에 저장된 축열매체와 상기 압축기(20)에서 토출된 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기(30)와; 상기 열교환기(30)에서 토출된 응축 냉매를 저압으로 팽창시키기 위한 전자팽창변(40)과; 상기 전자팽창변(40)에서 팽창된 냉매를 증발시켜서 상기 압축기(20) 측으로 전달하게 되는 증발기(50)와; 상기 압축기(20)에서 토출된 냉매를 상기 열교환기(30)로 보내며 상기 증발기(50)에서 토출된 냉매를 상기 압축기(20) 측으로 전달하되, 제상운전 시에는 상기 압축기(20)에서 토출된 냉매를 상기 증발기(50) 측으로 전달이 가능한 사방밸브(60)를 포함하는 온수공급장치에 있어서, 상기 열교환기(30)와 상기 전자팽창변(40) 사이의 냉매라인 상에 응축 냉매가 임시 저장되도록 마련된 용기로써, 내측 상단에는 상기 사방밸브(60)를 통해 상기 압축기(20)로 전달되는 냉매가스가 경유되도록 마련되는 과열과냉 방지부(110)를 더 포함하여, 운전 효율을 개선하며 액압축 발생에 의한 압축기의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치{Apparatus for supplying warm water utilizing an air source heat pump}
본 발명은 공기열 히트펌프를 이용하여 온수를 공급하기 위한 온수공급장치에 관한 것이다.
기본적인 히트펌프 시스템은 외기, 저온수, 우물물 등의 저온 열원으로부터 열을 흡수하여 따뜻한 실내공기, 온수 등의 고온 열원을 만들어 열이 필요한 곳에서 열을 방출하는 장치로서, 이와 같이 저온부에서 고온부로 열을 이동시키기 위해서는 구동에너지가 필요하다. 열원측(히트펌프에서 열을 받는 부분)과 히트펌프에서 열을 방출하는 부분의 열 교환매체에 따라서 공기 대 공기, 공기 대 물, 물 대 공기 및 물 대물 방식으로 구분하는 것이 보통이다.
구동에너지로 가장 많이 사용되고 있는 것은 전기 에너지로서 히트펌프 시스템의 작동 유체인 냉매를 압축하기 위한 압축기의 구동에 사용된다. 전기 에너지 이외에도 열에너지를 이용한 구동을 들 수 있는데 증기, 고온수, 연소가스 등을 이용하는 흡수식 히트펌프가 대표적인 예이다.
히트펌프시스템의 가장 큰 특징은 구동에 필요한 에너지보다 더 많은 양의 에너지를 열에너지의 형태로 공급할 수 있다는 것이며, 이러한 점이 히트펌프를 사용할 때, 에너지를 합리적으로 이용하게 만드는 점이다.
본 발명은 공기열원을 이용한 히트펌프를 이용하여 온수를 공급할 수 있는 장치에 관한 것으로, 특히 운전 효율을 개선하며 압축기의 액압축을 방지할 수 있는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 온수공급장치는 최소 기본 용량의 운전으로 온수를 공급하게 되는 기본 온수공급모듈을 구성하며, 대용량의 온수 공급 시스템에서는 서로 독립 운전이 이루어지는 2 이상의 온수공급모듈로 구성되어 공통된 축열탱크에 온수를 공급할 수 있는 온수공급장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치는, 축열매체가 저장되는 축열탱크와; 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 축열탱크에 저장된 축열매체와 상기 압축기에서 토출된 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기와; 상기 열교환기에서 토출된 응축 냉매를 저압으로 팽창시키기 위한 전자팽창변과; 상기 전자팽창변에서 팽창된 냉매를 증발시켜서 상기 압축기 측으로 전달하게 되는 증발기와; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 열교환기로 보내며 상기 증발기에서 토출된 냉매를 상기 압축기 측으로 전달하되, 제상운전 시에는 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 증발기 측으로 전달이 가능한 사방밸브를 포함하는 온수공급장치에 있어서, 상기 열교환기와 상기 전자팽창변 사이의 냉매라인 상에 응축 냉매가 임시 저장되도록 마련된 용기로써, 내측 상단에는 상기 사방밸브를 통해 상기 압축기로 전달되는 냉매가스가 경유되도록 마련되는 과열과냉 방지부를 포함하여 달성된다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 과열과냉 방지부는, 상기 용기의 내측 상단으로 내부 용기가 마련되며, 이 내부 용기에는 사방밸브를 통해 압축기로 전달되는 냉매가스가 경유하게 되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 축열탱크에서 상기 열교환기 측으로 축열매체가 전달되는 입수라인에는 유량 제어가 가능한 전자유량 조절변이 마련되며, 상기 입수라인에는 전자변이 마련된 바이패스라인이 마련되되, 상기 전자유량 조절변 또는 전자변은 상기 축열탱크와 열교환기 사이를 순환하게 되는 축열매체의 입출력 온도를 검출하여 유량을 조절하게 되는 제어부에 의해 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 압축기의 입력단 또는 토출단 측의 압력을 검출하여 설정 압력 보다 크거나 작은 경우에는 압축기의 운전 상태를 정지 또는 감속 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 열교환기는, 축열매체가 순환하는 축열매체 순환라인과 냉매가 순환하게 되는 냉매라인이 2중관 코일구조인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 온수공급장치는 하나의 기본 온수공급모듈을 구성하되, 2 이상의 온수공급모듈이 서로 독립 운전이 이루어져 공통된 축열탱크에 온수를 공급하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치는, 열교환기와 전자팽창변 사이의 냉매라인 상에 응축 냉매가 임시 저장되도록 마련된 용기로써, 내측 상단에는 사방밸브를 통해 압축기로 전달되는 냉매가스가 경유되도록 마련되는 과열과냉 방지부를 포함하여 운전 효율을 개선하며 또한 압축기의 액압축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
다른 한편으로 본 발명에 따른 온수공급장치는, 서로 독립 운전이 이루어지는 기본 온수공급모듈을 결합하여 대용량의 온수공급장치를 제공하게 됨으로써, 하나의 대용량 압축기를 이용한 온수공급장치와 비교하여 운전 시 소음 발생의 저감과 설치비를 절감할 수가 있으며, 또한 서로 독립되어 운전이 이루어지게 되므로 유지, 관리가 용이하여 하나의 온수공급모듈에서 문제가 발생하더라도 해당 온수공급모듈만을 정지시키고 나머지 온수공급모듈만으로 운전이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치의 바람직한 실시예를 보여주는 구성도,
도 2는 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치의 다른 실시예를 보여주는 구성도.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 온수공급장치는 축열매체가 저장되는 축열탱크(10)와, 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하는 압축기(20)와, 축열매체와 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기(30)와, 응축 냉매를 저압으로 팽창시키기 위한 전자팽창변(40)과, 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기(50)와, 냉매의 흐름을 증발기에 대한 제상운전을 위하여 냉매 흐름을 전환시키기 위한 사방밸브(60)를 포함한다.
축열탱크(10)는 축열매체로서 온수가 저장되며, 축열매체는 열교환기(30)와의 열교환을 통하여 일정 수온의 온수 공급이 이루어질 수 있다.
축열탱크(10)는 출수라인(L1)과 입수라인(L2)이 마련되며, 온수는 입수라인(L2)과 열교환기(30)를 거쳐 출수라인(L1)을 통해 순환이 이루어져 승온이 이루어진다.
출수라인(L1)과 입수라인(L2)은 각각 수온을 검출하기 위한 제1,2수온센서(S1)(S2)가 마련되며, 제어부(200)는 제1,2수온센서(S1)(S2)에서 검출된 수온에 따라서 입수라인(L2)을 따라서 공급되는 온수의 유량 제어가 이루어질 수 있다.
구체적으로 입수라인(L2)은 유량을 조절하기 위한 전자유량 조절변(11)이 마련되며, 또한 전자변(12)이 마련된 바이패스라인(L3)을 포함한다. 전자유량 조절변(11)과 전자변(12)은 제어부(200)에 의해 제어가 이루어진다. 별도로 도시되지 않았으나, 본 실시예에서 수온센서를 포함한 각종 센서류와 전자변들은 제어부(200)와 주지의 유무선으로 연결되어 신호의 전달 또는 제어가 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.
예를 들어, 제어부(200)는 설정된 축열매체의 온도에 따라서 설정 온도가 되도록 출수라인(L1)에 설치된 제1수온센서(S1)에서 수온을 검출하여 전자유량 조절변(11)의 개폐 정도를 제어하여 신속히 설정 온도로 승온이 이루어질 수 있도록 유량을 제어할 수 있다. 한편, 전자유량 조절변(11)이 완전 개방된 상태에서 제1수온센서(S1)의 검출 온도가 설정온도 보다 높거나, 그 상태가 일정 시간 지속되는 경우에는 열교환기(30)로 공급되는 축열매체의 유량을 증가시키도록 바이패스라인(L3)의 전자변(12)을 개방하여 신속한 유량 증가를 유도할 수 있다.
한편, 입수라인(L2)에는 순환펌프(13)가 마련되어 입수라인(L2)으로 공급되는 유량의 조절이 이루어질 수가 있으며, 축열탱크(10)에는 수온을 검출하기 위한 제3수온센서(S3)가 마련될 수 있다.
압축기(20)는 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하게 되며, 냉매 입력단과 토출단에는 각각 압력을 검출할 수 있는 제1,2압력검출센서(P1)(P2)가 마련될 수 있다. 제1압력검출센서(P1)는 냉매 입력단에서 압력을 검출하여 일정 수준 이하의 저압이 검출되면 제어부(20)는 압축기 보호를 위하여 경고신호를 출력하거나 압축기(20)의 동작을 정지 또는 감속 제어할 수 있으며, 또한 제2압력검출센서(P2)는 냉매 토출단에서 압력을 검출하여 일정 수준 이상의 고압이 검출되면 제어부(20)는 경고신호를 출력하거나 압축기(20)의 동작을 정지 또는 감속 제어하여 압축기의 보호가 이루어질 수 있다.
또한 압축기(20)의 토출단에는 제1온도센서(S4)가 마련될 수 있으며, 제어부(200)는 온도센서(S4)의 검출신호에 따라서 일정 수준(약 120℃) 이상의 온도가 검출되면 압축기(20) 구동을 정지시켜서 압축기 과열을 방지할 수 있으며, 또한 전자팽창변(40)을 제어하여 냉매 순환 유량의 조절이 이루어질 수 있다.
열교환기(30)는 축열탱크(10)에 저장된 축열매체와 압축기(20)에서 토출된 냉매의 열교환이 이루어지는 것으로써, 바람직하게는 2중관 코일구조를 가지며 주지의 판형열교환기에서 스케일에 의한 열전달 효율의 저하와 유로의 좁아짐에 의한 압력손실을 방지할 수 있다.
전자팽창변(40)은 열교환기(30)에서 토출된 응축 냉매를 저압으로 팽창시키기 위한 것으로써, 온도를 검출하여 냉매 유량이 자동으로 제어가 이루어질 수 있다.
증발기(50)는 전자팽창변(40)에서 팽창된 냉매를 증발시켜 냉매가스를 압축기(20) 측으로 전달하게 되며, 코일온도센서(S5)와 외기온도센서(S6)가 마련되어 코일온도와 외기온도를 검출할 수 있다.
사방밸브(60)는 압축기(20)에서 토출된 냉매를 상기 열교환기(30)로 보내며 상기 증발기(50)에서 토출된 냉매를 상기 압축기(20) 측으로 전달하게 되며, 제상운전 시에는 상기 압축기(20)에서 토출된 냉매를 상기 증발기(50) 측으로 전달한다.
사방밸브(60)는 네 개의 포트(61)(62)(63)(64)가 마련되어 제1포트(61)와 제3포트(63)가 연결되면 제2포트(62)는 제4포트(64)와 연결되며, 제1포트(61)와 제2포트(62)가 연결되면 제3포트(63)는 제4포트(64)와 연결된다.
제1포트(61)는 압축기(20)의 토출단과 접속이 이루어지며, 제2포트(62)는 증발기(50)의 토출단과 접속이 이루어진다. 제3포트(63)는 열교환기(30)의 입력단과 접속하게 되며, 제4포트(64)는 압축기(20)의 입력 측으로 연결이 이루어진다.
도 1에서 도시된 것과 같이, 온수 공급 시에 제1포트(61)는 제3포트(63)와 연결되고 제2포트(62)는 제4포트(64)가 연결됨에 따라서 압축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 제1포트(61)와 제3포트(63)를 거쳐서 열교환기(30)로 전달되며, 한편 증발기(50)에서 토출된 저온 저압의 냉매가스는 제2포트(62)와 제4포트(64)를 거쳐서 압축기(20)로 전달될 수가 있다.
한편, 제상운전 시에는 제어부(200)에 의해 사방밸브(60)의 제1포트(61)는 제2포트(62)와 연결되어 압축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 증발기(50)로 전달되어 겨울철의 증발기(50)에 발생된 서리를 제거할 수 있다. 이러한 제상운전 시에는 열교환기(30)를 통한 축열매체의 열교환이 이루어지지 않으므로 효율적인 온수 생산을 위하여 제상운전은 현장 환경에 따라서 적절히 이루어질 필요가 있다.
본 발명에서 제안운전은 증발기(50)에 마련되는 코일온도센서(S5)가 이용될 수 있으며, 코일온도센서(S5)에서 검출된 코일온도가 일정 온도(약 -4 ℃) 이하에서 제상운전이 이루어질 수 있다.
다른 한편으로, 증발기(50)에서 사방밸브(60)로 냉매를 전달하게 되는 냉매라인에는 제2온도센서(S7)가 마련되어 제어부(200)는 제2온도센서(S7)에서 검출된 온도에 따라서 전자팽창변(40)을 제어하여 냉매 순환량을 조절할 수 있다.
특히, 본 발명은 과열과냉 방지부(110)가 마련됨을 주요 기술상의 특징 중의 하나로 하며, 과열과냉 방지부(110)는 열교환기(30)와 전자팽창변(40) 사이의 냉매라인 상에 응축 냉매가 임시 저장되도록 마련된 용기로써, 내측 상단에는 사방밸브(60)를 통해 상기 압축기(20)로 전달되는 냉매가스가 경유되도록 마련된다.
열교환기(30)에서 배출되는 응축 냉매 중에는 응축되지 못한 냉매가스가 포함될 수 있으며, 또한 증발기(50)에서 배출되는 저온 저압의 냉매가스는 과냉각에 의해 액상의 냉매가스를 포함할 수가 있다.
따라서 과열과냉 방지부(110)는 열교환기(30)에서 배출되는 냉매와 증발기(50)에서 배출되는 냉매가 열교환이 이루어지도록 함으로써, 열교환기(30)에서 배출되는 냉매 중의 응축되지 못한 냉매가스의 응축을 유도하고 증발기(50)에서 과냉각되어 발생할 수 있는 액상의 냉매가 열교환을 통해 가열되어 완전한 냉매 가스 상(phase)으로 압축기(20)에 투입될 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 기능을 수행하는 과열과냉 방지부(110)는 전자팽창변(40)으로 전달되는 냉매가 완전히 응축되어 액상의 냉매로 공급이 이루어지므로 냉매 사이클의 효율을 개선할 수 있으며, 한편 압축기(20)로 공급되는 냉매는 완전한 가스 상(phase)으로 공급이 이루어지게 되므로 압축기(20)로 액상의 냉매가 공급되어 발생할 수 있는 액압축에 의한 압축기 고장을 방지할 수 있다.
한편, 종래기술로서 열교환기와 전자팽창변 사이에 응축 냉매를 임시 저장하기 위한 수액기(또는 어큐뮬레이터)와, 압축기의 입력단에 마련되어 액분리가 이루어져 냉매가스만을 공급할 수 있도록 하는 액분리기가 나와 있으나, 종래의 수액기와 액분리기는 서로 열교환이 불가한 형태로써 각각 별개로 독립되어 마련된다.
반면에, 본 발명에서 과열과냉 방지부(110)는 하나의 용기 내에서 열교환기(30)에서 배출되는 냉매(고온)와, 증발기(50) 측에서 전달되는 냉매(저온)가 서로 열교환이 이루어져서 전자팽창변(40)으로 완전히 응축된 냉매가 전달되며 응축기(20)로는 냉매가스만이 전달될 수 있는 것이다.
과열과냉 방지부(110)는 단일 공간을 갖는 용기에 의해 제공될 수 있으나 고온의 응축 냉매와 저온의 냉매가스의 효과적인 열교환을 위하여 다양한 변형예가 있을 수 있다.
도 1에 예시된 것과 같이, 수직 형태의 용기(111)는 하단부에 제1냉매라인(RL1)과 제2냉매라인(RL2)이 마련되어 제1냉매라인(RL1)은 열교환기(30)의 냉매 토출단과 연결되며 제2냉매라인(RL2)은 전자팽창변(40)과 연결된다.
따라서, 열교환기(30)에서 배출된 응축 냉매는 용기(111) 임시로 저장되게 되며, 이때 열교환기(30)에서 배출된 응축 냉매는 열교환기를 경유하면서 축열매체와 열교환이 이루어진 상태이지만 증발기 측에서 배출되는 냉매가스보다는 상대적으로 고온 상태이다.
용기(111) 상단부에는 제3냉매라인(RL3)과 제4냉매라인(RL4)이 마련되며, 제3냉매라인(RL3)은 사방밸브(60)의 제4포트(64)와 연결되어 증발기(50)에서 배출된 냉매가스가 전달되고 제4냉매라인(RL4)은 압축기(20)의 입력단과 연결된다.
따라서, 증발기(50)에서 배출된 냉매가스는 제3냉매라인(RL3)을 통하여 용기(111)의 상단부로 공급되며, 용기(111) 상부의 냉매가스만이 제4냉매라인(RL4)을 따라서 압축기(20)로 공급된다. 용기(111) 내부의 제4냉매라인(RL4)은 냉매가스만이 유입될 수 있도록 U자 형상을 가질 수 있음은 주지의 사실이다.
한편, 용기(111) 내에는 하부의 고온 응축 냉매와 상부의 저온 냉매가스의 효과적인 열교환을 위하여 내부 용기(112)가 마련될 수 있으며, 내부 용기(112) 내에는 제3냉매라인(RL3)과 제4냉매라인(RL4)이 위치하게 된다. 내부 용기(112)는 밀폐될 형태일 수 있으나 다수의 통기공이 형성될 수도 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치의 다른 실시예를 보여주는 구성도로써, 대용량의 온수공급장치의 바람직한 예를 예시하고 있다.
본 발명의 온수공급장치는 대용량의 온수공급이 필요한 경우에 각 구성부품의 용량을 크게 하여 제공될 수 있을 것이며, 특히 하나의 대용량 압축기를 갖는 온수공급장치가 이용될 수가 있으나, 바람직하게는 본 발명의 온수공급장치는 소용량의 압축기를 포함하는 다수의 독립 운전이 이루어지는 온수공급모듈을 결합하여 대용량의 온수 공급이 이루어질 수 있다.
도 2에 예시된 것과 같이, 온수공급장치는 제1온수공급모듈(M1)과 제2온수공급모듈(M2)로 구성되며, 각 온수공급모듈은 앞서 설명한 실시예(도 1 참고)와 동일하게 구성될 수 있다.
한편, 제1,2온수공급모듈(M1)(M2)은 하나의 공통된 축열탱크(300)를 가지며, 각각의 제1,2온수공급모듈(M1)(M2)은 축열탱크(300)와 연결되어 온수를 공급하게 된다.
제1,2온수공급모듈(M1)(M2)은 각각 하나의 압축기(CP1)(CP2)가 마련되며, 서로 독립하여 온수공급 운전이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 5마력의 기본 온수공급모듈을 구성하며, 10마력의 온수공급장치는 5마력의 기본 온수공급모듈 2개에 의해 제공될 수 있다. 한편 추가적인 용량 증설이 필요한 경우에는 기본 온수공급모듈을 추가로 설치하여 제공될 수가 있다.
이와 같이 서로 독립 운전이 이루어지는 온수공급모듈을 결합하여 대용량의 온수공급장치를 제공하게 됨으로써, 하나의 대용량 압축기를 이용한 온수공급장치와 비교하여 운전 시 소음 발생의 저감과 설치비를 절감할 수가 있으며, 또한 서로 독립되어 운전이 이루어지게 되므로 유지, 관리가 용이하여 하나의 온수공급모듈에서 문제가 발생하더라도 해당 온수공급모듈만을 정지시키고 나머지 온수공급모듈만으로 운전이 가능한 잇점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10 : 축열탱크 20 : 압축기
30 : 열교환기 40 : 전자팽창변
50 : 증발기 60 : 사방밸브
61 : 제1포트 62 : 제2포트
63 : 제3포트 64 : 제4포트
110 : 과열과냉 방지부 111 : 용기
112 : 내부 용기 200 : 제어부
L1 : 출수라인 L2 : 입수라인
L3 : 바이패스라인 P1 : 제1압력검출센서
P2 : 제2압력검출센서 RL1 : 제1냉매라인
RL2 : 제2냉매라인 RL3 : 제3냉매라인
RL4 : 제4냉매라인 S1 : 제1수온센서
S2 : 제2수온센서 S3 : 제3수온센서
S4 : 제1온도센서 S5 : 코일온도센서
S6 : 외기온도센서 S7 : 제2온도센서

Claims (6)

  1. 축열매체가 저장되는 축열탱크와; 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 축열탱크에 저장된 축열매체와 상기 압축기에서 토출된 냉매의 열교환이 이루어지는 열교환기와; 상기 열교환기에서 토출된 응축 냉매를 저압으로 팽창시키기 위한 전자팽창변과; 상기 전자팽창변에서 팽창된 냉매를 증발시켜서 상기 압축기 측으로 전달하게 되는 증발기와; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 열교환기로 보내며 상기 증발기에서 토출된 냉매를 상기 압축기 측으로 전달하되, 제상운전 시에는 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 증발기 측으로 전달이 가능한 사방밸브를 포함하는 온수공급장치에 있어서,
    상기 열교환기와 상기 전자팽창변 사이의 냉매라인 상에 응축 냉매가 임시 저장되도록 마련된 용기로써, 내측 상단에는 상기 사방밸브를 통해 상기 압축기로 전달되는 냉매가스가 경유되도록 마련되는 과열과냉 방지부를 더 포함하는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과열과냉 방지부는,
    상기 용기의 내측 상단으로 내부 용기가 마련되며, 이 내부 용기에는 사방밸브를 통해 압축기로 전달되는 냉매가스가 경유하게 되는 것을 특징으로 하는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 축열탱크에서 상기 열교환기 측으로 축열매체가 전달되는 입수라인에는 유량 제어가 가능한 전자유량 조절변이 마련되며, 상기 입수라인에는 전자변이 마련된 바이패스라인이 마련되되,
    상기 전자유량 조절변 또는 전자변은 상기 축열탱크와 열교환기 사이를 순환하게 되는 축열매체의 입출력 온도를 검출하여 유량을 조절하게 되는 제어부에 의해 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는 압축기의 입력단 또는 토출단 측의 압력을 검출하여 설정 압력 보다 크거나 작은 경우에는 압축기의 운전 상태를 정지 또는 감속 제어하는 것을 특징으로 하는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는,
    축열매체가 순환하는 축열매체 순환라인과 냉매가 순환하게 되는 냉매라인이 2중관 코일구조인 것을 특징으로 하는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 온수공급장치는 하나의 기본 온수공급모듈을 구성하되, 2 이상의 온수공급모듈이 서로 독립 운전이 이루어져 공통된 축열탱크에 온수를 공급하게 되는 것을 특징으로 하는 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치.
KR1020120133519A 2012-11-23 2012-11-23 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치 KR101255766B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120133519A KR101255766B1 (ko) 2012-11-23 2012-11-23 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120133519A KR101255766B1 (ko) 2012-11-23 2012-11-23 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101255766B1 true KR101255766B1 (ko) 2013-04-17

Family

ID=48443357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120133519A KR101255766B1 (ko) 2012-11-23 2012-11-23 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101255766B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150141006A (ko) * 2014-06-09 2015-12-17 엘지전자 주식회사 냉매 시스템
CN108981185A (zh) * 2018-05-29 2018-12-11 合肥美的暖通设备有限公司 热水机及电子膨胀阀控制方法、控制装置、可读存储介质
CN111397209A (zh) * 2020-04-21 2020-07-10 儒竞艾默生环境优化技术（上海）有限公司 级联加热系统及方法
KR102237676B1 (ko) * 2019-11-05 2021-04-08 한국지역난방공사 축열조 기반 양방향 열거래용 배관시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101169706B1 (ko) 2012-03-14 2012-07-30 주식회사 신우종합에너지 급탕용 히트펌프 시스템
KR20120085119A (ko) * 2011-01-21 2012-07-31 엘지전자 주식회사 공기열원 급탕기 및 그의 운전제어방법
JP2012180945A (ja) 2011-02-28 2012-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 給湯システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120085119A (ko) * 2011-01-21 2012-07-31 엘지전자 주식회사 공기열원 급탕기 및 그의 운전제어방법
JP2012180945A (ja) 2011-02-28 2012-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 給湯システム
KR101169706B1 (ko) 2012-03-14 2012-07-30 주식회사 신우종합에너지 급탕용 히트펌프 시스템

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150141006A (ko) * 2014-06-09 2015-12-17 엘지전자 주식회사 냉매 시스템
KR102165353B1 (ko) * 2014-06-09 2020-10-13 엘지전자 주식회사 냉매 시스템
CN108981185A (zh) * 2018-05-29 2018-12-11 合肥美的暖通设备有限公司 热水机及电子膨胀阀控制方法、控制装置、可读存储介质
CN108981185B (zh) * 2018-05-29 2021-05-28 合肥美的暖通设备有限公司 热水机及电子膨胀阀控制方法、控制装置、可读存储介质
KR102237676B1 (ko) * 2019-11-05 2021-04-08 한국지역난방공사 축열조 기반 양방향 열거래용 배관시스템
CN111397209A (zh) * 2020-04-21 2020-07-10 儒竞艾默生环境优化技术（上海）有限公司 级联加热系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203323456U (zh) 热泵装置
JP6257801B2 (ja) 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の異常検知システム
US8984901B2 (en) Heat pump system
EP2397782B1 (en) Hot water supply device associated with heat pump
US8769974B2 (en) Heat pump system
US20110016897A1 (en) Air conditioning-hot water supply combined system
US9217574B2 (en) Hot water supply apparatus associated with heat pump
JP5447499B2 (ja) 冷凍装置
US20110314848A1 (en) Combined air-conditioning and hot-water supply system
US20110302947A1 (en) Heat pump system
EP3133357B1 (en) Heat pump system having structure for recovering waste heat by means of secondary evaporator
EP2532983A2 (en) Heat pump boiler and control method for the same
US8973384B2 (en) Heat pump apparatus
JP2008520944A (ja) 水の加熱を伴うヒートポンプシステムにおける冷媒充填制御
US20100243202A1 (en) Hot water circulation system associated with heat pump
KR101255766B1 (ko) 공기열 히트펌프를 이용한 온수공급장치
CN102734969A (zh) 冷冻循环装置和配备该冷冻循环装置的热水供暖装置
US10184695B2 (en) Heat pump system having controllable flow rate adjustment valves
KR20100097365A (ko) 냉매사이클 연동 물 순환 시스템
KR101454756B1 (ko) 이원냉동사이클을 갖는 축열장치 및 그 운전방법
CN105627472A (zh) 立体式冷暖浴冰柜一体化智能控制系统
CN107965853A (zh) 三管制多联机系统的室外机及控制方法
KR101105518B1 (ko) 친환경 에너지절약 사계절용 냉방시스템
KR20180123271A (ko) 공기조화시스템
JP2010060181A (ja) 冷凍装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160411

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170410

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180409

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 7