KR101288884B1 - 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치 - Google Patents

히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉방 및 난방 운전 시에 냉매량의 밸런스를 조절할 수 있고, 또한 동절기 난방 운전시에 실외기로 사용되는 열교환기의 결빙 현상을 없앨 수 있는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에 관한 것이다.
본 발명은 순환하는 물과 열교환하는 제1열교환기와 상기 팽창밸브 사이에 수액기를 설치하여, 난방운전시에는 응축기의 역할을 하는 제1열교환기에서 응축된 냉매가 상기 수액기에 일시 저장되면서 상기 팽창밸브 측으로 흐르고, 냉방운전시에는 상기 수액기에 저장된 냉매가 증발기의 역할을 하는 제1열교환기로 보충된다.
그리고, 수액기와 팽창밸브 사이에 액열기를 설치하여 난방운전시에 응축기의 역할을 하는 제1열교환기에서 응축된 냉매가수액기를 거쳐서 액열기를 통과되고, 외기 공기는 상기 액열기와 열교환된 이후에 재차 액열기 후방에 설치된 제2열교환기와 열교환된다.

Description

히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치{Heat pump type cool and hot water supply device}
본 발명은 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉방 및 난방 운전 중에 냉매량의 밸런스를 조절할 수 있고, 또한 동절기 난방 운전 중에 실외기로 사용되는 열교환기의 결빙 현상을 없앨 수 있는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치는 액체가 기화할 때 기화열을 흡수하고, 역으로 기체가 응축되어 액화할 때는 열을 방출하는 원리를 이용하여 냉수 및 온수를 공급하는 장치이다.
보통 히트펌프의 운영방식에는 공기 열원, 폐열, 지열, 태양열, 태양광 등을 이용하는 다양한 방법들이 있으나, 현재 히트펌프의 운영방식으로는 공기열원을 흡수하는 공랭식 히트펌프가 주종을 이루고 있다.
이러한 히트펌프의 원리를 이용한 냉ㆍ온수 공급장치는 공급되는 냉매를 기체 냉매로 압축시키는 압축기, 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 기체 냉매를 중온 고압의 액체 냉매로 액화시키는 제1 열교환기, 상기 응축기로부터 토출되는 액화된 액냉매를 저온 저압으로 감압시켜 액상으로 만드는 팽창밸브, 상기 팽창밸브를 통해 저온 저압의 상태로 감압된 액체 냉매를 공급되는 유체로부터 열을 빼앗아 증발시켜 기체상태로 상 변화시키는 제2 열교환기 등을 포함하는 기본적인 냉동사이클을 갖는다.
여기서, 제1 및 제2 열교환기는 냉방 및 난방 운전에 따라 각각 증발기와 응축기의 역할을 선택적으로 수행하며, 제1 열교환기는 냉방 및 난방 운전 시에 물과 열교환함으로써 물을 가열(난방운전) 및 냉각(냉방운전)하는 역할을 하며, 제2 열교환기는 송풍팬으로 도입한 외부 공기와 열교환을 하게 된다.
예를 들면, 난방 운전의 경우, 고온/고압의 냉매 증기가 제1 열교환기측으로 흐르도록 조작하여 그 응축열을 물과 열교환시킴으로써, 온수를 만들고, 제1 열교환기에서 응축된 고온/고압의 냉매를 팽창밸브에서 팽창시킨 후, 증발기로 작용하는 제2 열교환기에서 외기를 열원으로 하여 증발시켜서 저온/저압의 냉매증기가 되게 한 다음, 압축기로 흡입되게 하는 사이클이 반복적으로 이루어지게 된다.
한편, 냉방 운전의 경우, 고온/고압의 냉매가 제2 열교환기측으로 흐르도록 조작하여 압축기에서 압축된 고온/고압의 냉매증기를 응축기로 작용하는 제2 열교환기에서 응축시키고, 제2 열교환기에서 응축된 고온/고압의 냉매 액을 팽창밸브에서 팽창시킨 후, 증발기로 작용하는 제1 열교환기에서 냉매 액을 증발시켜 그 증발열을 물과 열교환시킴으로써 냉수를 만든 후에, 제1 열교환기에서 증발된 저온/저압의 냉매증기는 압축기로 흡입되게 하는 사이클이 반복적으로 이루어지게 된다.
이렇게 히트펌프의 원리를 이용한 냉ㆍ온수 공급장치는 냉/난방의 순환 사이클을 정/역으로 순환시키면서 필요한 냉수와 온수를 각각 용도에 맞게 얻은 후, 이를 필요로 하는 장소에 공급하는 보편적인 장치이다.
이러한 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치는 냉방 운전시에 응축기 역할을 하는 제2 열교환기는 외부에 설치되어 외기 공기와 열교환을 하게 되고(공기 대 냉매 열교환기), 난방 운전시에 응축기의 역할을 하는 제1 열교환기는 순환하는 물과 열교환을 하게 된다(물 대 냉매 열교환기).
그런데 냉방 운전시의 응축기(제2 열교환기)가 난방 운전시의 응축기(제1 열교환기)보다 내부 냉매 체적량이 커서 냉방 운전시에는 냉매량이 부족하고 난방 운전시에는 냉매량이 과다하게 된다. 따라서 냉방 운전시에는 운전 전에 냉매의 보충을 수행하여야 하고 또한 난방 운전시에는 운전 전에 일정량의 냉매 제거를 수행해야 하는 번거로움이 발생되는 문제점이 있다.
한편, 제2 열교환기는 외기 공기와 열교환을 하기 위해 실외에 설치되기 때문에 동절기 난방 운전시에 증발기로 작동하는 경우에 외기와의 온도 차가 크지 않아 열교환 능력이 감소하고, 특히 제2 열교환기에 성에가 발생하는 경우에 이러한 성에를 제거하기 위한 제상운전이 수행되어야 한다.
제2 열교환기에 형성된 성에를 제거하기 위한 제상 방법은 보통 수세기 제상과 핫가스(hot gas) 제상이 사용되는데, 수세식 제상의 경우 다량의 물이 소비되고 열손실이 발생하는 단점이 있으며, 핫가스 제상의 경우 고온, 고압의 가스를 통해 제상되므로 밸브 등 기기의 고장이 발생하고 열손실이 발생하는 문제점이 있으며, 특히 이러한 방법들에 의하면 별도의 제상운전에 의해 메인 사이클이 정지되므로, 열 생산을 위한 가동 시간이 축소되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 공개번호 제10-2011-0031547호(2011. 03. 29. 공개)
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 고안된 것으로, 냉방 및 난방 운전에 따른 적정 냉매의 양을 냉방 및 난방 운전 중에 히트펌프를 이루는 냉매 사이클 내에서 적절하게 조절할 수 있는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 동절기 난방 운전시에 실외에 설치되는 실외 열교환기기의 냉동능력을 향상시킴과 동시에 제상운전을 냉매 사이클을 순환하는 냉매를 이용하는 방식을 채택함으로써 난방 운전 중에 메인 사이클의 가동을 멈추지 않고서도 성에를 제거할 수 있어 별도의 제상작업이 불필요한 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치를 공급하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명에서 상술한 과제를 해결하기 위한 수단은 다음과 같다.
저온 및 저압의 기체상태의 냉매를 고온 및 고압의 기체상태 냉매로 변환시키는 압축기와, 응축기 역할 또는 증발기 역할을 선택적으로 수행하는 것으로 순환하는 물과 열교환하는 제1열교환기 및 외기 공기와 열교환하는 제2열교환기와, 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기에서 고온 및 고압의 액체상태 냉매를 저온 및 저압의 액체상태 냉매로 변환시키는 팽창밸브와, 냉방 또는 난방 운전 전환을 위한 사방밸브를 포함하는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에 있어서, 상기 제1열교환기와 상기 팽창밸브 사이의 냉매라인으로부터 분지되는 냉매보충라인에 연결된 수액기가 더 포함되어, 난방운전시에는 응축기의 역할을 하는 제1열교환기에서 응축된 냉매가 상기 수액기에 일시 저장되면서 상기 팽창밸브 측으로 흐르고, 냉방운전시에는 상기 수액기에 저장된 냉매가 증발기의 역할을 하는 제1열교환기로 보충되어, 냉방 및 난방 운전에 따른 냉매량의 밸런스를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 수액기로부터 연장되어 상기 팽창밸브로 연결되는 냉매라인상에 설치되고 상기 제2열교환기의 전방에 위치되는 액열기를 더 포함하여, 난방운전시에 응축기의 역할을 하는 제1열교환기에서 응축된 냉매가 상기 수액기를 거쳐서 상기 액열기를 통과되고, 외기 공기는 상기 액열기와 열교환된 이후에 상기 제2열교환기로 유입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치는 다음과 효과가 있다.
첫째, 난방 운전 중에 제1열교환기에서 응축된 냉매가 수액기에 일시 저장되어 냉매 과다에 의한 내동부하를 줄일 수 있고, 냉방 운전 중에 부족한 냉매를 난방운전시에 수액기에 저장된 냉매가 제1열교환기를 포함하는 전체 사이클 내부로 유입됨으로써 종래와 같이 냉방 운전 전에 별도로 냉매를 보충해야하는 번거로움이 없게 되는 효과가 있다.
둘째, 온도가 낮은 외부 공기는 중온 고압의 냉매가 경유하는 액열기와 열교환되어 어느 정도 온도가 상승한 상태에서 제2열교환기로 유입됨으로써 난방 운전 중에 메인 사이클의 가동을 멈추지 않고서도 성에를 제거할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 난방 운전시에 액열기를 통과하는 중온 고압의 냉매는 온도가 낮은 외부 공기와 열교환되어 과냉각됨으로써 증발기 역할을 하는 제2열교환기에서의 열교환능력이 향상되어 전체 사이클 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에서 난방시 냉매의 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에서 냉방시 냉매의 흐름을 나타내는 회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치는 냉동 사이클을 구성하기 위한 기본적인 구성요소, 예를 들면 저온 및 저압의 기체상태의 냉매를 고온 및 고압의 기체상태 냉매로 변환시키는 압축기(10), 고온 및 고압의 기체상태 냉매를 고온 및 고압의 액체상태 냉매로 변환시키면서 내부로 열을 방출하는 응축기 역할이나 저온 및 저압의 액체/기체상태 냉매를 저온 및 저압의 기체상태로 변환시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기 역할을 선택적으로 수행하는 제1열교환기(11) 및 제2열교환기(13), 고온 및 고압의 액체상태 냉매를 저온 및 저압의 액체/기체상태 냉매로 변환시키는 팽창밸브(12), 냉방 또는 난방 전환을 위한 사방밸브(14) 등을 포함한다.
제1열교환기(11)는 실내에 설치되어 순환하는 물을 직접 냉각 및 가열하기 위해 물과 열교환하는 열교환기로, 박스 형상으로 내부에 냉매가 흐르는 냉매라인과 물공급원(미도시)과 물저장탱크(26)를 연결하는 물라인이 서로 대향하면서 비접촉식으로 열교환하게 된다.
그리고 제2열교환기(13)는 냉매라인이 방열판을 관통하는 방식으로 실외에 설치되어 외기 공기와 열교환하는 구성이다.
여기서, 상기 압축기(10)의 토출측 및 흡입측은 사방밸브(14)의 공급측 포트(14a) 및 회수측 포트(14b)와 각각 연결되어, 냉매를 압축 토출하는 동시에 회수되는 냉매를 흡입하게 된다.
그리고, 상기 사방밸브(14)에 있는 2개의 흡입 및 토출측 포트(14a)(14b)는 제1열교환기(11) 및 제2열교환기(13)에 있는 각각의 입구 및 출구 헤더와 각 냉매라인을 통해 각각 연결된다.
또한, 제1열교환기(11)와 제2열교환기(13) 사이의 냉매라인 상에는 팽창밸브(12)가 설치된다.
여기서, 팽창밸브(12)와 제1열교환기(11) 사이의 냉매라인에는 일단이 수액기(15)와 연결된 냉매보충라인(16)이 분지되어 난방 운전시에 제1열교환기(11)에서 순환하는 물과 열교환하여 응축된 냉매가 액화되면서 냉매보충라인(16)으로 바이 패스된 후에 수액기(15)를 지나면서 냉매액이 수액기(15)에 일시 저장된다.
이때, 팽창밸브(12)와 제1열교환기(11) 사이의 냉매라인에는 냉방운전시에만 팽창밸브(12)를 통과한 저온 저압의 액체가 증발기의 역할을 하는 제1열교환기(11)로 유입될 수 있도록 제1체크밸브(18)가 설치된다. 이러한 제1체크밸브(18)에 의해 냉방운전시에만 냉매가 팽창밸브(12)를 통해 제1열교환기(11)로 유입되고, 난방운전시에는 제1열교환기(11)를 통과한 냉매는 팽창밸브(12)로 유입되지 않고 후술하는 액열기(17)로 유입하게 된다.
한편, 수액기(15)와 팽창밸브(12) 사이의 제1냉매라인(22)에는 액열기(17)가 설치된다. 액열기(17)는 제2열교환기(13)와 함께 실외에 설치되는 것으로 제2열교환기(13)의 전방에 설치된다.
액열기(17)가 설치된 제2열교환기(13)의 반대편에는 외기 공기를 제2열교환기(13) 측으로 유입될 수 있도록 송풍력을 제공하는 송풍팬(25)이 설치된다.
이로 인해 동절기 난방운전시에 온도가 낮은 외기 공기는 제1열교환기(11)에서 응축되어 수액기(15)를 거쳐서 액열기(17)를 통과하는 고온의 냉매와 열교환된 후에 어느 정도 온도가 상승한 상태로 증발기 역할을 하는 제2열교환기(13)로 유입되기 때문에 제2열교환기(13)에서 성애가 발생하지 않게 된다.
그리고 액열기(17)를 통과하는 고온의 냉매는 온도가 낮은 외기 공기와 열교환되어 어느 정도 과냉각된 상태로 팽창밸브(12) 및 제2열교환기(13)로 유입되기 때문에 제2열교환기(13)에서의 열교환 능력이 향상됨으로써 전체 사이클의 냉동능력이 향상될 수 있다.
한편, 액열기(17)와 팽창밸브(12) 사이에는 제1냉매라인(22)으로 연결되어 있어 난방 운전시에 액열기(17)를 통과하여 차가운 외기 공기와 열교환되어 과냉각된 냉매는 팽창밸브(12)를 통과하면서 저온 저압의 액체 냉매로 변환된다.
그리고, 난방운전시에 팽창밸브(12)에서 팽창된 냉매가 제2열교환기(13)로 공급될 수 있도록 팽창밸브(12)와 제1체크밸브(18) 사이의 냉매라인에서 분지되어 팽창밸브(12)와 제2열교환기(13)를 연결하는 제2냉매라인(23)이 구비된다.
여기서 팽창밸브(12)와 제2열교환기(13) 사이의 제2냉매라인(23)에는 난방운전시에만 팽창밸브(12)를 통과한 저온 저압의 액체가 증발기의 역할을 하는 제2열교환기(13)로 유입될 수 있도록 제2체크밸브(19)가 설치된다. 이러한 제2체크밸브(19)에 의해 난방운전시에만 냉매가 팽창밸브(12)를 통해 제2열교환기(13)로 유입되고, 냉방운전시에는 응축기의 역할을 하는 제2열교환기(13)를 통과한 냉매는 증발기의 역할을 하는 제1열교환기(11)로 바로 유입되지 않게 된다.
한편, 액열기(17)와 팽창밸브(12) 사이의 제1냉매라인(22)과 팽창밸브(12)와 제2열교환기(13) 사이의 제2냉매라인(23)은 제3냉매라인(24)의 의해 서로 병렬 연결된다.
제3냉매라인(24)에는 팽창밸브(12)와 제2열교환기(13) 사이의 제2냉매라인(23)에서 액열기(17)와 팽창밸브(12) 사이의 제1냉매라인(22)으로만 냉매가 흐를 수 있도록 제3체크밸브(20)가 설치된다.
이러한 제3냉매라인(24)과 제3체크밸브(20)에 의해 냉방운전시에는 응축기의 역할을 하는 제2열교환기(13)를 통과한 냉매가 제3냉매라인(24)을 통해 팽창밸브(12)로 순환할 수 있고, 또한 난방운전시에는 팽창밸브(12)를 통과한 냉매가 증발기의 역할을 하는 제2열교환기(13)로 순환될 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성되는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치의 난방시 및 냉방시 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에서 난방시 냉매의 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 온수를 생산하는 난방 운전시에는 압축기(10)의 작동에 의해 냉매가 화살표 방향의 흐름에 따라 압축기(10)→사방밸브(14)→제1열교환기(11)→냉매보충라인(16)→수액기(15)→액열기(17)→팽창밸브(12)→제2열교환기(13)→사방밸브((14)→압축기(10)의 순서를 거치면서 진행된다.
이때, 냉매의 흐름은 ① 에서부터 ⑭ 순서의 화살표 방향으로 흐르게 된다.
여기서, 실내에 설치되는 제1열교환기(11)는 응축기의 역할을 하고 실외에 설치되는 제2열교환기(13)는 증발기의 역할을 하면서, 제1열교환기(11)에서 발생하는 냉매의 응축열을 순환하는 물과 열교환시킴으로써 온수를 생성하게 된다.
그리고, 제1열교환(11)기에서 응축 액화된 냉매는 팽창밸브(12)로 보내기 전에 냉매보충라인(16)을 통해 수액기(15)로 유입되어 일시 저장되어 냉동부하를 줄이면서 적절한 냉매의 양이 순환되게 된다.
또한, 제1열교환기(11)에서 응축된 중온 고압의 냉매는 수액기(15)를 경유한 후 팽창밸브(12)로 보내기 전에 실외에 설치된 제2열교환기(13)의 전방에 설치된 액열기(17)를 통과하게 된다. 이때, 동절기시 온도가 낮은 외부 공기는 액열기(17)로 통과하면서 액열기(17)와 열교환하게 되어 온도가 어느 정도 상승한 상태에서 증발기 역할을 하는 제2열교환기(13)로 측으로 유입된다.
그리고 액열기(17)를 통과하는 중온 고압의 냉매는 온도가 낮은 외부 공기와 열교환되어 과냉각됨으로써 제2열교환기(13)에서의 냉동 능력, 즉 열교환능력이 향상된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치는 난방 운전 중에 제1열교환기(11)에서 응축된 냉매가 수액기(15)에 일시 저장되어 냉매 과다에 의한 내동부하를 줄일 수 있고, 또한 온도가 낮은 외부 공기는 중온 고압의 냉매가 경유하는 액열기(17)와 열교환되어 어느 정도 온도가 상승한 상태에서 제2열교환기(13)로 유입됨으로써 종래와 같이 제2열교환기(13)에서 온도가 낮은 외부 공기와 직접 열교환하는 것에 비해 성애가 발생하는 것이 방지된다.
한편, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에서 냉방시 냉매의 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 냉방 운전시에는 압축기(10)의 작동에 의해 냉매가 화살표 방향의 흐름에 따라 압축기(10)→사방밸브(14)→제2열교환기(13)→팽창밸브(12)→제1열교환기(11)→사방밸브(14)→압축기(10)의 순서를 거치면서 진행된다.
이때, 냉매의 흐름은 ① 에서부터 ⑪ 순서의 화살표 방향으로 흐르게 된다.
여기서, 실내에 설치되는 제1열교환기(11)는 증발기의 역할을 하고 실외에 설치되는 제2열교환기(13)는 응축기의 역할을 하면서, 제1열교환기(11)에서 발생하는 냉매의 증발열을 순환하는 물과 열교환시킴으로써 냉수를 생성하게 된다.
이러한 냉방 운전시에는 응축기의 역할을 하는 제2열교환기(13)가 하절기 온도가 높은 외기 공기와 열교환 함으로써 냉매의 비체적량이 커지게 되어 사이클을 순환하는 냉매의 양이 부족하게 되는데, 본 발명에서는 제1열교환기(11)가 냉매보충라인(16)을 통해 수액기(15)와 연결되어 있어 난방 운전시에 수액기(15)에 저장된 냉매가 냉매보충라인(16)을 통해 증발기의 역할을 하는 제1열교환기(11)로 보충된다.
이때, 제1열교환기(11)에는 팽창밸브(12)에 의해 저압의 액체 냉매가 저압의 기체 냉매로 증발되는 저압부를 형성하고, 수액기(15)는 상대적으로 고압부로 형성되기 때문에 수액기(15)에 저장된 냉매는 수액기(15)과 제1열교환기(11)의 압력차에 의해 냉매보충라인(16)을 따라 제1열교환기(11)로 공급된다.
따라서, 본 발명에 의한 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치는 냉방 운전 중에 부족한 냉매를 난방운전시에 수액기(15)에 저장된 냉매가 제1열교환기(11)를 포함하는 전체 사이클 내부로 유입됨으로써 종래와 같이 냉방 운전 전에 별도로 냉매를 보충해야하는 번거로움이 없게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 압축기 11 : 제1열교환기
12 : 팽창밸브 13 : 제2열교환기
14 : 사방밸브 15 : 수액기
16 : 냉매보충라인 17 : 액열기
18 : 제1체크밸브 19 : 제2체크밸브
20 : 제3체크밸브 25 : 송풍팬
26 : 물저장탱크

Claims (5)

  1. 저온 및 저압의 기체상태의 냉매를 고온 및 고압의 기체상태 냉매로 변환시키는 압축기(10)와, 응축기 역할 또는 증발기 역할을 선택적으로 수행하는 것으로 순환하는 물과 열교환하는 제1열교환기(11) 및 외기 공기와 열교환하는 제2열교환기(13)와, 상기 제1열교환기(11) 또는 제2열교환기(13)에서 고온 및 고압의 액체상태 냉매를 저온 및 저압의 액체상태 냉매로 변환시키는 팽창밸브(12)와, 냉방 또는 난방 운전 전환을 위한 사방밸브(14)를 포함하는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치에 있어서,
    상기 제1열교환기(11)와 상기 팽창밸브(12) 사이의 냉매라인으로부터 분지되는 냉매보충라인(16)에 연결된 수액기(15)와, 상기 냉매보충라인(16)이 분지되는 지점과 상기 팽창밸브(12) 사이의 냉매라인에 설치되는 제1체크밸브(18)와, 상기 수액기(15)로부터 연장되어 상기 팽창밸브(12)로 연결되는 제1냉매라인(22)에 설치되고 상기 제2열교환기(13)의 전방에 위치되는 액열기(17)와, 상기 팽창밸브(12)와 제1체크밸브(18) 사이의 냉매라인에서 분지되어 상기 제2열교환기(13)로 연결되는 제2냉매라인(23)에 설치되는 제2체크밸브(19)와, 상기 액열기(17)와 상기 팽창밸브(12) 사이의 제1냉매라인(22)과 상기 제2체크밸브(19)와 상기 제2열교환기(13) 사이의 제2냉매라인(23)을 연결하는 제3냉매라인(24)에 설치되는 제3체크밸브(20);를 포함하여
    난방운전시에는 냉매가 압축기(10)→사방밸브(14)→제1열교환기(11)→냉매보충라인(16)→수액기(15)→액열기(17)→팽창밸브(12)→제2열교환기(13)→사방밸브((14)→압축기(10)로 흐르면서 응축기의 역할을 하는 제1열교환기(11)에서 응축된 냉매가 상기 수액기(15)에 일시 저장되면서 상기 팽창밸브(12) 측으로 흐르고,
    냉방운전시에는 냉매가 압축기(10)→사방밸브(14)→제2열교환기(13)→팽창밸브(12)→제1열교환기(11)→사방밸브(14)→압축기(10)로 흐르면서 상기 수액기(15)에 저장된 냉매가 증발기의 역할을 하는 제1열교환기(11)로 보충되어, 냉방 및 난방 운전에 따른 냉매량의 밸런스를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 열교환기(11)는 박스 형상 내부에 냉매라인과 물라인 서로 대향되게 배치되면서 냉매와 물이 비접촉식으로 열교환되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉ㆍ온수 공급장치.


  5. 삭제
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KR101524862B1 (ko) * 2014-11-11 2015-06-02 삼화주철공업 주식회사 착상 예방과 증발효율을 향상한 히트펌프 시스템
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100885061B1 (ko) * 2008-10-13 2009-02-25 한국공조기술개발(주) 냉, 난방 및 제습기능을 가진 항온항습장치
KR20090104201A (ko) * 2008-03-31 2009-10-06 로인테크(주) 증발기 제상 시스템이 구비된 냉각장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090104201A (ko) * 2008-03-31 2009-10-06 로인테크(주) 증발기 제상 시스템이 구비된 냉각장치
KR100885061B1 (ko) * 2008-10-13 2009-02-25 한국공조기술개발(주) 냉, 난방 및 제습기능을 가진 항온항습장치

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