KR101321549B1 - Heat pump - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 히트 펌프는 냉매가 압축되는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 제 1 열교환기와, 상기 제 1 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 증발되는 제 2 열교환기를 갖는 냉동 사이클 유닛과; 상기 냉동 사이클 유닛에 연결되어 상기 제 1 열교환기에서 팽창기구로 유동되는 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 압축한 후 상기 압축기와 제 1 열교환기의 사이로 유동시키거나 상기 제 2 열교환기에서 증발된 냉매를 압축한 후 상기 압축기와 제 1 열교환기의 사이로 유동시키는 부스터 모듈을 포함하여, 난방능력을 간편하게 높일 수 있고, 냉동 사이클 유닛의 압축기만으로 대응하기 어려운 다양한 부하 조건에 따라 최적의 성능을 발휘할 수 있는 이점이 있다.
히트 펌프, 압축기, 제 1 열교환기, 팽창기구, 제 2 열교환기, 냉동 사이클 유닛, 부스터 모듈
The heat pump according to the present invention includes a compressor in which a refrigerant is compressed, a first heat exchanger in which the refrigerant compressed in the compressor is condensed, an expansion mechanism in which the refrigerant condensed in the first heat exchanger is expanded, and an expansion in the expansion mechanism. A refrigeration cycle unit having a second heat exchanger through which the refrigerant is evaporated; The refrigerant connected to the refrigeration cycle unit is separated and compressed from the refrigerant flowing from the first heat exchanger to the expansion mechanism, and then flows between the compressor and the first heat exchanger or evaporates the refrigerant evaporated in the second heat exchanger. Including a booster module that flows between the compressor and the first heat exchanger after compression, the heating capacity can be easily increased, and the optimum performance can be achieved according to various load conditions that are difficult to cope only with the compressor of the refrigeration cycle unit. There is this.
Heat pump, compressor, first heat exchanger, expansion mechanism, second heat exchanger, refrigeration cycle unit, booster module
Description
본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로서, 특히 냉매가 순환되는 압축기와 제 1 열교환기와 팽창기구와 제 2 열교환기로 갖고 제 1 열교환기가 열수요처로 열을 공급할 수 있는 히트 펌프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 히트 펌프는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 압축기, 제 1 열교환기, 팽창기구, 제 2 열교환기로 이루어지는 냉동 사이클 유닛을 이용하여 실내를 냉/난방시키는 기기이다.In general, a heat pump is a device for cooling / heating a room using a refrigeration cycle unit including a compressor, a first heat exchanger, an expansion mechanism, and a second heat exchanger to create a more comfortable indoor environment for a user.
상기와 같은 히트 펌프는 실내의 공기를 제 1 열교환기나 제 2 열교환기에 의해 가열/냉각시킨 후 실내로 토출하는 것에 의해 실내를 난방/냉방시킨다.The heat pump as described above heats / cools the room by discharging the air in the room by the first heat exchanger or the second heat exchanger and then discharging the air into the room.
그러나, 종래 기술에 따른 히트 펌프는 기온 변화나 주변 환경의 변화로 인해 히트 펌프가 충분한 냉/난방 능력을 발휘하지 못하는 경우가 있고, 사용자는 기존 설치된 히트 펌프를 보다 대용량의 히트 펌프로 교체하거나 새로운 히트 펌프를 추가로 설치하는 문제점이 있다. However, the heat pump according to the prior art may not be able to achieve sufficient cooling / heating capability due to temperature change or changes in the surrounding environment, and the user may replace the existing installed heat pump with a larger capacity heat pump or replace a new one. There is a problem of installing an additional heat pump.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉동 사이클 유닛에 성능을 보강하는 부스터 모듈이 연결되는 히트 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a heat pump that is connected to the booster module to enhance the performance of the refrigeration cycle unit.
본 발명의 다른 목적은 부스터 모듈의 부스터 압축기로 냉매 가스가 인젝션 되어 저온 조건에서의 난방 성능을 높일 수 있는 히트 펌프를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a heat pump capable of injecting refrigerant gas into a booster compressor of a booster module to increase heating performance at low temperature conditions.
본 발명이 또 다른 목적은 부하에 따른 다양한 운전이 가능하여 소비전력을 최소화하면서 부하에 효율적으로 대응할 수 있는 히트 펌프를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a heat pump capable of efficiently responding to a load while minimizing power consumption by enabling various operations according to the load.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 펌프는 냉매가 압축되는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 제 1 열교환기와, 상기 제 1 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 증발되는 제 2 열교환기를 갖는 냉동 사이클 유닛과; 상기 냉동 사이클 유닛에 연결되어 상기 제 1 열교환기에서 팽창기구로 유동되는 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 압축한 후 상기 압축기와 제 1 열교환기의 사이로 유동시키거나 상기 제 2 열교환기에서 증발된 냉매를 압축한 후 상기 압축기와 제 1 열교환기의 사이로 유동시키는 부스터 모듈을 포함한다.According to an aspect of the present invention, a heat pump includes: a compressor in which a refrigerant is compressed, a first heat exchanger in which a refrigerant compressed in the compressor is condensed, and an expansion mechanism in which the refrigerant condensed in the first heat exchanger is expanded; A refrigeration cycle unit having a second heat exchanger through which the refrigerant expanded in the expansion mechanism is evaporated; The refrigerant connected to the refrigeration cycle unit is separated and compressed from the refrigerant flowing from the first heat exchanger to the expansion mechanism, and then flows between the compressor and the first heat exchanger or evaporates the refrigerant evaporated in the second heat exchanger. It includes a booster module for compressing and flowing between the compressor and the first heat exchanger.
상기 부스터 모듈은 상기 제 1 열교환기에서 유동된 냉매를 팽창하는 제 1 부스터 팽창기구와, 상기 제 1 부스터 팽창기구에서 팽창된 냉매 중 액냉매와 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기와, 상기 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매를 팽창하는 제 2 부스터 팽창기구와, 상기 제 2 부스터 팽창기구에서 팽창된 냉매를 압축하는 부스터 압축기를 포함한다.The booster module includes a first booster expansion mechanism for expanding the refrigerant flowing in the first heat exchanger, a gas-liquid separator for separating a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant among the refrigerants expanded in the first booster expansion mechanism, and the gas-liquid separator in the booster module. And a second booster expansion mechanism for expanding the separated gaseous refrigerant, and a booster compressor for compressing the refrigerant expanded in the second booster expansion mechanism.
상기 부스터 모듈은 상기 제 2 열교환기에서 증발된 냉매가 상기 부스터 압축기로 흡입되게 안내하는 부스터 흡입배관을 더 포함한다.The booster module further includes a booster suction pipe for guiding the refrigerant evaporated in the second heat exchanger to be sucked into the booster compressor.
상기 부스터 모듈은 제 1 부스터 팽창기구와 상기 기액 분리기를 연결하는 기액 분리기 흡입배관과, 상기 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매가 상기 제 2 부스터 팽창기구로 안내되는 기상 냉매 토출배관과, 상기 제 2 부스터 팽창기구에서 팽창된 냉매가 상기 부스터 압축기로 흡입되는 부스터 압축기 흡입배관과, 상기 부스터 압축기에서 토출된 냉매가 상기 압축기와 제 1 열교환기의 사이로 안내되는 부스터 압축기 토출배관을 더 포함하고, 상기 부스터 흡입배관은 상기 제 2 열교환기와 압축기의 사이와 상기 부스터 압축기 흡입배관을 연결한다.The booster module includes a gas-liquid separator suction pipe connecting the first booster expansion mechanism and the gas-liquid separator, a gaseous-phase refrigerant discharge pipe through which the gaseous refrigerant separated from the gas-liquid separator is guided to the second booster expansion mechanism, and the second booster. And a booster compressor suction pipe through which the refrigerant expanded in the expansion mechanism is sucked into the booster compressor, and a booster compressor discharge pipe through which the refrigerant discharged from the booster compressor is guided between the compressor and the first heat exchanger. The pipe connects the booster compressor suction pipe between the second heat exchanger and the compressor.
상기 부스터 모듈은 상기 부스터 흡입배관에 설치되어 상기 부스터 압축기 흡입배관의 냉매가 상기 부스터 흡입배관을 통해 상기 압축기로 흡입되는 것을 막는 체크밸브를 더 포함한다.The booster module further includes a check valve installed in the booster suction pipe to prevent refrigerant of the booster compressor suction pipe from being sucked into the compressor through the booster suction pipe.
상기 제 1 부스터 팽창기구는 상기 제 1 열교환기와 제 1 부스터 팽창기구 흡입배관으로 연결된다.The first booster expansion mechanism is connected to the first heat exchanger and the first booster expansion mechanism suction pipe.
상기 기액 분리기는 상기 팽창기구와 기액분리기 출구배관으로 연결된다.The gas-liquid separator is connected to the expansion mechanism and the gas-liquid separator outlet pipe.
상기 압축기는 용량 가변 압축기이고, 상기 부스터 압축기는 정속 압축기이다.The compressor is a variable displacement compressor, and the booster compressor is a constant speed compressor.
상기 부스터 압축기는 상기 압축기 보다 용량이 작다.The booster compressor has a smaller capacity than the compressor.
상기 히트 펌프는 운전 모드에 따라 상기 압축기와 부스터 압축기와 제 2 부스터 팽창기구를 제어하는 제어부를 포함한다.The heat pump includes a control unit for controlling the compressor, the booster compressor, and the second booster expansion mechanism according to an operation mode.
상기 제어부는 일반 부하 모드시 상기 압축기를 구동시키고, 상기 부스터 압축기를 정지시키며, 상기 제 2 부스터 팽창기구를 밀폐시킨다.The control unit drives the compressor in the normal load mode, stops the booster compressor, and seals the second booster expansion mechanism.
상기 제어부는 부분 부하 모드시 상기 압축기를 오프시키고, 상기 부스터 압축기를 구동시키며, 상기 제 2 부스터 팽창기구를 밀폐시킨다. The control unit turns off the compressor in the partial load mode, drives the booster compressor, and seals the second booster expansion mechanism.
상기 제어부는 멀티 운전 모드시 상기 압축기와 부스터 압축기를 구동시키고, 상기 제 2 부스터 팽창기구를 밀폐시킨다. The control unit drives the compressor and the booster compressor in the multi operation mode, and seals the second booster expansion mechanism.
상기 제어부는 가스 인젝션 모드시 상기 압축기와 부스터 압축기를 구동시키고, 상기 제 2 부스터 팽창기구를 개방시킨다.The control unit drives the compressor and the booster compressor in the gas injection mode, and opens the second booster expansion mechanism.
본 발명에 따른 히트 펌프는 냉매가 압축되는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 제 1 열교환기와, 상기 제 1 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 증발되는 제 2 열교환기를 갖는 냉동 사이클 유닛과; 상기 냉동 사이클 유닛에 선택적으로 장착되는 부스터 모듈을 포함하고, 상기 부스터 모듈은 상기 제 1 열교환기에서 유동된 냉매를 팽창하는 제 1 부스터 팽창기구와, 상기 제 1 부스터 팽창기구에서 팽창된 냉매 중 액냉매와 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기와, 상기 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매를 팽창하는 제 2 부스터 팽창기구와, 상기 제 2 부스터 팽창기구에서 팽창된 냉매를 압축하는 부스터 압축기를 포함하고, 실내 부하에 대응되어 선택적으로 운 전된다.The heat pump according to the present invention includes a compressor in which a refrigerant is compressed, a first heat exchanger in which the refrigerant compressed in the compressor is condensed, an expansion mechanism in which the refrigerant condensed in the first heat exchanger is expanded, and an expansion in the expansion mechanism. A refrigeration cycle unit having a second heat exchanger through which the refrigerant is evaporated; And a booster module selectively mounted to the refrigeration cycle unit, wherein the booster module includes: a first booster expansion mechanism for expanding the refrigerant flowing in the first heat exchanger; and a liquid of the refrigerant expanded in the first booster expansion mechanism; A gas-liquid separator for separating a refrigerant and a gaseous refrigerant, a second booster expansion mechanism for expanding the gaseous refrigerant separated by the gas-liquid separator, and a booster compressor for compressing the refrigerant expanded in the second booster expansion mechanism, and an indoor load. It is selectively operated in correspondence with.
상기 부스터 모듈은 제 1 부스터 팽창기구와 상기 기액 분리기를 연결하는 기액 분리기 흡입배관과, 상기 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매가 상기 제 2 부스터 팽창기구로 안내되는 기상 냉매 토출배관과, 상기 제 2 부스터 팽창기구에서 팽창된 냉매가 상기 부스터 압축기로 흡입되는 부스터 압축기 흡입배관과, 상기 부스터 압축기에서 토출된 냉매가 상기 압축기와 제 1 열교환기의 사이로 안내되는 부스터 압축기 토출배관을 더 포함한다.The booster module includes a gas-liquid separator suction pipe connecting the first booster expansion mechanism and the gas-liquid separator, a gaseous-phase refrigerant discharge pipe through which the gaseous refrigerant separated from the gas-liquid separator is guided to the second booster expansion mechanism, and the second booster. And a booster compressor suction pipe through which the refrigerant expanded by the expansion mechanism is sucked into the booster compressor, and a booster compressor discharge pipe through which the refrigerant discharged from the booster compressor is guided between the compressor and the first heat exchanger.
상기 제 1 부스터 팽창기구는 상기 제 1 열교환기와 제 1 부스터 팽창기구 흡입배관으로 연결된다.The first booster expansion mechanism is connected to the first heat exchanger and the first booster expansion mechanism suction pipe.
상기 기액 분리기는 상기 팽창기구와 기액분리기 출구배관으로 연결된다. The gas-liquid separator is connected to the expansion mechanism and the gas-liquid separator outlet pipe.
상기 압축기는 용량 가변 압축기이고, 상기 부스터 압축기는 상기 압축기 보다 용량이 작은 정속 압축기이다. The compressor is a variable displacement compressor, and the booster compressor is a constant speed compressor having a smaller capacity than the compressor.
상기 제 1 열교환기는 냉매와 물을 열교환시키는 수냉매 열교환기이고, 실내를 난방시키는 난방 유닛 및 온수를 공급하는 급탕 유닛과 물 순환 유로로 연결된다.The first heat exchanger is a water refrigerant heat exchanger for exchanging refrigerant and water, and is connected to a heating unit for heating a room and a hot water supply unit for supplying hot water and a water circulation passage.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트 펌프는 부스터 모듈이 냉동 사이클 유닛에 추가로 결합 가능하므로, 난방 능력이 부족하거나 한랭지에서 난방능력을 간편하게 높일 수 있고, 냉동 사이클 유닛의 압축기만으로 대응하기 어려운 다 양한 부하 조건에 대응할 수 있어 최적의 성능을 발휘할 수 있으며, 최소한의 비용으로 성능을 향상시킬 수 있어 이점이 있다.Heat pump according to the present invention configured as described above can be further coupled to the booster module refrigeration cycle unit, the heating capacity is insufficient or can easily increase the heating capacity in cold districts, it is difficult to cope only with the compressor of the refrigeration cycle unit. It can cope with various load conditions for optimal performance, and can improve performance at minimal cost.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치되기 전의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치된 후의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 냉동 사이클 유닛에 급탕 유닛과 난방 유닛이 연결된 구성도이고, 1 is a configuration diagram before the booster module is installed in a refrigeration cycle unit of a heat pump according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a configuration diagram after the booster module is installed in a refrigeration cycle unit of a heat pump according to an embodiment of the present invention. 3 is a configuration diagram in which a hot water supply unit and a heating unit are connected to a refrigeration cycle unit of an embodiment of a heat pump according to the present invention;
본 실시예에 따른 히트 펌프는 냉동 사이클 유닛(1)과, 부스터 모듈(2)을 포함한다. The heat pump according to the present embodiment includes a
냉동 사이클 유닛(1)은 실내의 냉/난방과 급탕 등에 이용된다. The
부스터 모듈(2)은 사용자가 실내의 냉/난방 용량과 급탕 용량을 높이기를 희망하거나 냉동 사이클 유닛(1)이 실내의 냉/난방과 급탕 용량에 충분히 대응되지 못하는 경우 실내의 냉/난방 용량과 급탕 용량을 추가로 높이기 위해 설치된다. The booster module (2) is to increase the cooling / heating capacity of the room and the hot water supply capacity, or if the refrigeration cycle unit (1) does not sufficiently correspond to the cooling / heating and hot water capacity of the room, Installed to further increase the hot water capacity.
냉동 사이클 유닛(1)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 압축기(10)에서 압축된 냉매가 응축되는 제 1 열교환기(14)와, 제 1 열교환기(14)에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구(16)와, 팽창기구(16)에서 팽창된 냉매가 증발되는 제 2 열교환기(18)를 포함한다.The
냉동 사이클 유닛(1)은 냉방용으로 설치되는 것도 가능하고, 난방용으로 설치되는 것도 가능하며, 냉/난방 겸용으로 설치되는 것도 가능하다.The
냉동 사이클 유닛(1)은 제 1 열교환기(14)와 제 2 열교환기(18) 중 하나로 실내 공기가 송풍된 후 실내로 다시 토출되어 제 1 열교환기(14)에 의해 가열된 실내 공기가 실내로 토출되어 실내를 난방시키거나 제 2 열교환기(18)에 의해 냉각된 실내 공기가 실내로 토출되어 실내를 냉방시키는 것이 가능하다. The
즉, 냉동 사이클 유닛(1)은 실내 공기를 제 1 열교환기(14)와 제 2 열교환기(18) 중 하나와 직접 열교환시키는 것이 가능하고, 냉동 사이클 유닛(1)은 제 1 열교환기(14)와 제 2 열교환기(18) 중 하나로 실내 공기를 순환시키는 실내 팬을 포함한다.That is, the
냉동 사이클 유닛(1)은 제 1 열교환기(14)와 제 2 열교환기(18) 중 하나가 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기로 구성됨과 아울러 수냉매 물 순환 유로가 연결되고, 물 순환 유로가 실내 공기와 실외 공기의 혼합 공기가 통과하면서 가열 또는 냉각되는 냉각/가열 코일에 연결되어, 물이 수냉매 열교환기와 냉각/가열 코일을 순환하면서 냉각/가열 코일을 냉각/가열시키고, 실내 공기와 실외 공기의 혼합 공기가 냉각/가열 코일에 의해 냉각/가열된 후 실내로 토출되는 것이 가능하다. The
즉, 냉동 사이클 유닛(1)에서 냉매와 열교환된 물은 실내 공기와 실외 공기의 혼합 공기가 물에 의해 냉각/가열된 후 실내로 토출되는 에어 핸들링 유닛(AHU: Air Handling Unit)에서 이용된다.That is, the water heat-exchanged with the refrigerant in the
냉동 사이클 유닛(1)은 제 1 열교환기(14)와 제 2 열교환기(18) 중 하나가 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기로 구성됨과 아울러 수냉매 물 순환 유로가 연결되고, 수냉매 열교환기에서 가열 또는 냉각된 물이 실내의 냉/난방이나 급탕에 이용되는 것이 가능하다. The
냉동 사이클 유닛(1)은 냉방용으로 설치되는 경우, 제 2 열교환기(18)가 수냉매 열교환기로 구성됨과 아울러 물 순환 유로가 연결되어 냉매가 물을 냉각시키고 냉각된 물이 실내를 냉방시키고, 난방용으로 설치되는 경우, 제 1 열교환기(14)가 수냉매 열교환기로 구성됨과 아울러 물 순환유로가 연결되어 냉매가 물을 가열시키며 가열된 물이 실내를 난방시킴과 아울러 급탕에 이용되게 하며, 냉/난방 겸용으로 설치되는 경우 제 2 열교환기(18)와 제 1 열교환기(14) 중 하나가 수냉매 열교환기로 구성됨과 아울러 물 순환 유로가 연결되어 냉매가 물을 냉각시키고 냉각된 물이 실내를 냉방시키거나 냉매가 물을 가열시키고 가열된 물이 실내를 난방시킴과 아울러 급탕에 이용된다.When the
즉, 냉동 사이클 유닛(1)에서 냉매와 열교환된 물은 급탕 유닛에서 이용되거나 실내를 냉/난방시키는 냉/난방 유닛에서 이용된다.That is, the water heat-exchanged with the refrigerant in the
이하, 냉동 사이클 장치(1)는 제 1 열교환기(14)가 수냉매 열교환기로 구성되고, 제 1 열교환기(14)에서 가열된 물이 급탕 유닛(4)에서 이용되고, 제 1 열교환기(14)에서 가열 되거나 냉각된 물이 냉/난방 유닛(5)에서 이용되는 것으로 설명한다.Hereinafter, in the refrigerating
본 실시예에 따른 히트 펌프는 압축기(10)와 제 1 열교환기(14)와 팽창기 구(16)와 제 2 열교환기(18)가 냉동 사이클 유닛(1)에 설치되고, 냉동 사이클 유닛(1)은 냉/난방을 절환할 수 있는 냉/난방 절환 밸브(12)를 더 포함한다. In the heat pump according to the present embodiment, the
여기서, 냉/난방 절환 밸브(12)는 난방 모드시 제 1 열교환기(14)에서 냉매가 응축되고 제 2 열교환기(18)에서 냉매가 증발되도록 압축기(10)에서 압축된 냉매를 제 1 열교환기(14)로 유동시킴과 아울러 제 2 열교환기(18)에서 증발된 냉매를 압축기(10)로 유동시킨다. Here, the cooling /
그리고, 냉/난방 절환 밸브(12)는 냉방 모드이거나 제상 모드시 제 1 열교환기(14)에서 냉매가 증발되고, 제 2 열교환기(18)에서 냉매가 응축되도록 압축기(10)에서 압축된 냉매를 제 2 열교환기(18)로 유동됨과 아울러 제 1 열교환기(14)에서 증발된 냉매가 압축기(10)로 유동시킨다.The cooling /
냉동 사이클 유닛(1)은 하나의 유닛으로 구성되는 것도 가능하고, 실내기(6)와 실외기(7)로 구성되는 것도 가능하다.The
냉동 사이클 유닛(1)은 하나의 유닛으로 구성될 경우 압축기(10)와 냉/난방 절환 밸브(12)와 응축기(14)와 팽창기구(16)와 제 2 열교환기(18)가 하나의 케이스 내부에 설치된다.When the
냉동 사이클 유닛(1)은 실내기(6)와 실외기(7)로 구성될 경우 실외기(7)가 압축기(10)와 냉/난방 절환 밸브(12)와 팽창기구(16)와 제 2 열교환기(18)를 포함하고, 실내기(6)가 제 1 열교환기(14)를 포함하며, 실외기(7)와 실내기(6)가 냉매 배관으로 연결된다.When the
압축기(10)는 냉/난방 절환 밸브(12)와 압축기 토출배관(11)으로 연결된다.The
압축기 토출배관(11)에는 후술하는 부스터 압축기(90)에서 토출된 냉매가 압축기(10)로 유입되는 것을 막는 체크밸브(11′)가 설치된다.The
냉/난방 절환밸브(12)는 제 1 열교환기(14)와 제 1 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(13)으로 연결되고, 압축기(10)와 압축기 흡입배관(20)으로 연결된다. The cooling /
제 1 열교환기(14)는 팽창기구(16)와 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15)으로 연결된다. The
제 1 열교환기(14)는 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기로 구성되고, 냉매가 통과하면서 방열되는 방열 유로와, 물이 통과하면서 흡열되는 흡열 유로를 갖으며, 방열 유로와 흡열 유로의 사이에는 열을 전달하는 열전달부재가 설치된다. The
제 1 열교환기(14)에는 급탕 유닛(4) 및 난방 유닛(5)과 폐회로를 형성하는 물 순환 유로(22)가 연결된다. The
팽창기구(16)는 제 2 열교환기(18)와 팽창기구-제 2 열교환기 연결배관(17)으로 연결된다.The
팽창기구(16)는 전자 팽창밸브로 이루어진다.The
제 2 열교환기(18)는 냉/난방 절환밸브(12)와 제 2 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(19)로 연결된다.The
제 2 열교환기(18)는 실외 공기를 제 2 열교환기(18)로 송풍시켜 냉매가 실외 공기에 의해 증발되는 공랭식 열교환기로 구성되고, 냉동 사이클 유닛(1)은 실외 공기를 제 2 열교환기(18)로 송풍시키는 실외팬(미도시)을 더 포함한다.The
물 순환 유로(22)는 제 1 열교환기(14)에서 냉매와 열교환된 물이 급탕 유 닛(4)과 난방 유닛(5) 중 적어도 하나를 통과한 후 제 1 열교환기(14)로 회수되게 제 1 열교환기(14)와 급탕 유닛(4)과 난방 유닛(5)을 연결한다.The
물 순환 유로(22)는 냉동 사이클 유닛(1) 내부에 위치하는 냉동 사이클 유닛 배관(23)과, 제 1 열교환기(14)에서 가열된 물이 급탕 유닛(4)을 통과하는 급탕 배관(24)과, 제 1 열교환기(14)에서 가열된 물이 냉/난방 유닛(5)을 통과하는 냉/난방 배관(25)과, 냉동 사이클 유닛 배관(23)을 급탕 배관(24) 및 냉/난방 배관(25)에 연결하는 연결 배관(27)을 포함한다.The
연결 배관(27)에는 제 1 열교환기(14)에서 가열되거나 냉각된 물을 급탕 배관(24)과 냉/난방 배관(25) 중 적어도 하나로 안내하는 물 조절밸브(28)가 설치되고, 급탕 배관(24)과 난방 배관(25)은 연결배관(27)을 통해 물 조절밸브(28)에 연결된다.The
이하, 냉동 사이클 유닛(1)과, 급탕 유닛(4)과, 난방 유닛(5)에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the
냉동 사이클 유닛(1)은 공기열원 히트펌프 냉/난방기(AWHP: air to water heat pump )로서, 냉동 사이클 유닛 배관(23)을 통과하는 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(32)와, 냉동 사이클 유닛 배관(23) 중 플로우 스위치(31)와 이격된 위치에 설치된 팽창탱크(33)와, 냉동 사이클 유닛 배관(23)이 연결되고 내부에 보조 히터(35)가 설치된 집수 탱크(34)와, 냉동 사이클 유닛 배관(23)에 설치되어 물이 순환되게 펌핑시키는 순환 펌프(36)가 설치된다. The
팽창 탱크(33)는 제 1 열교환기(14)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준이상으로 팽창되었을 때 이를 흡수하는 일종의 완충기로서, 그 내부에는 질소가 충전됨과 아울러 물의 부피에 대응하여 움직이는 다이어플램이 설치된다.The expansion tank 33 is a type of buffer that absorbs when the volume of the heated water passes through the
집수 탱크(34)는 물이 집수되는 것으로서, 제상 운전이나 제 1 열교환기(14)의 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 보조 히터(35)가 선택적으로 작동된다. The collecting
워터 펌프(36)는 물이 냉동 사이클 유닛(1)와 급탕 유닛(4)과 난방 유닛(5)을 순환되게 하는 것으로서, 냉동 사이클 유닛 배관(23) 중 집수 탱크(34)의 이후에 설치된다.The
급탕 유닛(4)은 사용자가 세면, 목욕 또는 설거지 등에 필요한 온수를 공급하는 것으로서, 물이 담겨지는 급탕 탱크(41)와, 급탕 탱크(41)에 설치된 급탕용 보조 히터(42)를 포함한다.The hot
급탕 탱크(41)에는 냉수가 급탕 탱크(41)로 급수되는 냉수 입수부(43)와, 급탕 탱크(41)의 온수가 출수되는 온수가 출수되는 온수 출수부(44)가 연결된다.The hot
급탕 탱크(41)에는 급탕 배관(24)이 설치되어 급탕 탱크(41) 내의 물을 가열한다.The hot
온수 출수부(44)에는 샤워기와 같은 온수 출수기구(45)가 연결된다.The
온수 출수부(44)에는 온수 출수기구(45)로 냉수가 출수될 수 있게 냉수 입수부(46)가 연결된다.The cold
난방 유닛(5)은 실내의 바닥을 냉/난방시키는 바닥 냉/난방 유닛(51)과, 실내의 공기를 냉/난방시키는 공기 냉/난방 유닛(52)을 포함한다.The
바닥 냉/난방 유닛(51)은 실내 바닥에 미앤더라인(meander line)으로 매설될 수 있다.The floor cooling /
공기 냉/난방 유닛(52)은 팬 코일 유닛(Fan coil unit) 또는 라디에이터(Radiator) 등으로 구성될 수 있다.The air cooling /
냉/난방 배관(25)에는 물을 바닥 냉/난방 유닛(51)과 공기 냉/난방 유닛(52) 중 적어도 하나로 안내하는 물 조절밸브(53)(54)가 설치되고, 바닥 냉/난방 유닛(51)은 물 조절밸브(53)(54)와 공기 냉/난방 배관(55)으로 연결되며, 바닥 냉/난방 유닛(51)은 물 조절밸브(53)(54)와 바닥 냉/난방 배관(56)으로 연결된다.The cooling /
순환 펌프(36)의 구동시, 물 조절밸브(28)가 급탕 모드이면, 제 1 열교환기(14)에서 가열된 물은 냉동 사이클 유닛 배관(23)과 연결 배관(27)을 차례로 통과하여 급탕 배관(24)으로 유입되고, 급탕 탱크(41) 내의 물을 가열시킨 후 연결배관(27)과 냉동 사이클 유닛 배관(23)을 차례로 통과하여 제 1 열교환기(14)로 회수된다.When the
순환 펌프(36)의 구동시, 물 조절밸브(28)가 냉/난방 모드이면, 제 1 열교환기(14)에서 가열되거나 냉각된 물은 냉동 사이클 유닛 배관(23)과 연결 배관(27)을 차례로 통과하여 냉/난방 배관(25)으로 유입되고, 바닥 냉/난방 유닛(51)과 공기 냉/난방 유닛(52) 중 적어도 하나를 가열시거나 냉각시킨 후 냉/난방 배관(25)과 연결배관(27)과 냉동 사이클 유닛 배관(23)을 차례로 통과하여 제 1 열교환기(14)로 회수된다. When the
이때, 물 조절밸브(55)(56)가 공기 냉/난방 모드이면, 제 1 열교환기(14)에 서 가열되거나 냉각된 물은 공기 냉/난방 배관(25)과 공기 냉/난방 유닛(52)과 공기 냉/난방 배관(55) 차례로 통과하여 냉/난방 배관(25)으로 출수되고, 바닥 냉/난방 모드이면, 제 1 열교환기(14)에서 가열된 물은 바닥 냉/난방 배관(56)과 바닥 냉/난방 유닛(51)과 바닥 냉/난방 배관(56) 차례로 통과하여 냉/난방 배관(25)으로 출수된다.At this time, when the
부스터 모듈(2)은 냉동 사이클 유닛(1)이 설치된 후 필요에 따라 냉동 사이클 유닛(1)에 부가적으로 설치된다.The
부스터 모듈(2)은 냉동 사이클 유닛(1)에 연결되어 제 1 열교환기(14)에서 팽창기구(16)로 유동되는 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 압축한 후 압축기(10)와 제 1 열교환기(14)의 사이로 유동시킨다.The
부스터 모듈(2)은 후술하는 부스터 압축기(90)가 냉동 사이클 유닛(1)의 압축기(10)와 별도로 냉매를 압축하고 제 1 열교환기(14)의 응축압 보다 높고 제 2 열교환기(18)의 증발압 보다 낮은 중간압의 기상 냉매를 부스터 압축기(90)로 인젝션하여 운전 효율을 높인다.The
부스터 모듈(2)은 제 1 열교환기(14)에서 응축된 냉매를 팽창하는 제 1 부스터 팽창기구(62)와, 제 1 부스터 팽창기구(62)에서 팽창된 냉매 중 액냉매와 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기(70)와, 기액 분리기(70)에서 분리된 기상 냉매를 팽창하는 제 2 부스터 팽창기구(80)와, 제 2 부스터 팽창기구(80)에서 팽창된 냉매를 압축하는 부스터 압축기(90)를 포함한다.The
본 실시예에 따른 히트 펌프는 부스터 모듈(2)의 설치시, 제 1 열교환기-냉/ 난방 절환밸브 연결배관(13)과 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15) 각각이 분리되고, 부스터 모듈(2)은 분리된 제 1 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(13A)(13B)과 연결되며, 분리된 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15A)(15B)과 연결된다.In the heat pump according to the present embodiment, when the
제 1 부스터 팽창기구(62)는 제 1 열교환기(14)와 제 1 부스터 팽창기구 흡입배관(64)으로 연결되고, 분리된 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15A)(15B) 중 어느 하나(15A)와 연결된다.The first
제 1 부스터 팽창기구(62)는 전자 팽창밸브로 이루어진다.The first
기액 분리기(70)는 제 1 열교환기(14)에서 응축된 냉매 중 기상 냉매를 액 냉매와 분리하는 것으로서, 팽창기구(16)와 기액분리기 출구배관(72)으로 연결되고, 분리된 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15A)(15B) 중 다른 하나(15B)와 연결된다. The gas-
제 2 부스터 팽창기구(80)는 개방시 기액 분리기(70)의 기상 냉매가 부스터 압축기(90)로 유동되게 하고, 밀폐시 기액 분리기(70)의 기상 냉매가 부스터 압축기(90)로 유동되지 않게 하며, 개도 조절시 기액 분리기(70)에서 부스터 압축기(90)로 유동되는 기상 냉매를 팽창시킨다. The second
제 1 부스터 팽창기구(62)는 전자 팽창밸브로 이루어진다.The first
부스터 모듈(2)은 제 1 부스터 팽창기구(62)와 기액 분리기(70)를 연결하는 기액 분리기 흡입배관(74)을 포함한다. The
즉, 제 1 열교환기(14)와 팽창기구(16)는 부스터 모듈(2)이 설치되기 전에 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15)으로 연결되고, 부스터 모듈(2)의 설치된 후에 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15A)(15B) 중 어느 하나(15A)와, 제 1 부스터 팽창기구 흡입배관(64)과 제 1 부스터 팽창기구(62)와, 기액 분리기 흡입배관(74)과, 기액 분리기(70)와, 기액분리기 출구배관(72)과 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15A)(15B) 중 다른 하나(15B)로 연결된다.That is, the
부스터 모듈(2)은 기액 분리기(70)에서 분리된 기상 냉매가 제 2 부스터 팽창기구(80)로 안내되는 기상 냉매 토출배관(76)과, 제 2 부스터 팽창기구(80)에서 팽창된 냉매가 부스터 압축기(90)로 흡입되는 부스터 압축기 흡입배관(92)과, 부스터 압축기(90)에서 토출된 냉매가 냉동 사이클 유닛(1)의 압축기(10)와 제 1 열교환기(14) 사이로 안내되는 부스터 압축기 토출배관(94)(95)을 더 포함한다.The
부스터 압축기 토출배관(94)(95)은 분리된 제 1 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(13A)(13B)의 어느 하나(13A)와 다른 하나(13B)를 연결하는 제 1 부스터 압축기 토출 배관(94)과, 부스터 압축기(90)에서 토출된 냉매를 제 1 부스터 압축기 토출 배관(94)으로 안내하는 제 2 부스터 압축기 토출 배관(95)를 포함한다.The booster compressor discharge pipe (94, 95) is a first booster compressor for connecting any one (13A) and the other (13B) of the separated first heat exchanger-cooling / heating switching valve connecting pipe (13A) (13B) The
즉, 냉/난방 절환 밸브(12)와 제 1 열교환기(14)는 부스터 모듈(2)이 설치되기 전에 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(13)으로 연결되고, 부스터 모듈(2)의 설치된 후에 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(13A)(13B)의 어느 하나(13A)와 제 1 부스터 압축기 토출 배관(94)와 제 1 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결배관(13A)(13B)의 다른 하나(13B)로 연결된다.That is, the cooling /
부스터 압축기 토출배관(94)(95)에는 압축기(10)에서 압축된 냉매가 부스터 압축기(90)으로 흐르는 것을 막는 체크 밸브(95′)가 설치되는 바, 체크 밸브(95′)는 제 2 부스터 압축기 토출 배관(95)에 설치된다.The booster
부스터 모듈(2)은 기액 분리기(70)에서 기액 분리기 출구 배관(72)으로 유동된 냉매가 제 1 부스터 팽창기구 흡입배관(64)으로 흐르게 하는 바이패스 배관(99)을 더 포함한다. 바이패스 배관(99)에는 제 1 부스터 팽창기구 흡입배관(64)의 냉매가 바이패스 배관(99)을 통해 기액 분리기 출구 배관(72)으로 흐르지 않게 막는 체크밸브(99′)가 설치되고, 기액분리기(70)에서 부스터 압축기 흡입배관(92)으로 유동되는 기상 냉매는 최대화될 수 있다. The
부스터 모듈(2)은 제 2 열교환기(18)에서 증발된 냉매를 부스터 압축기(90)에서 압축한 후 압축기(10)와 제 1 열교환기(14)의 사이로 유동시킨다.The
부스터 모듈(2)은 기액 분리기(70)에서 분리된 기상 냉매와 제 2 열교환기(18)에서 증발된 냉매가 부스터 압축기(90)로 함께 혹은 선택적으로 흡입되는 구조로 이루어진다.The
부스터 모듈(2)은 제 2 열교환기(18)와 압축기(10)의 사이와 부스터 압축기 흡입배관(92)을 부스터 흡입배관(96)으로 연결하여 제 2 열교환기(18)에서 증발된 냉매 중 일부를 부스터 압축기 흡입배관(92)으로 안내한다.The
부스터 흡입배관(96)은 일단이 압축기 흡입배관(20)에 연결되고 타단이 부스터 압축기 흡입배관(92)으로 연결된다.One end of the
부스터 흡입배관(96)은 압축기 흡입배관(20)에 연결되게 냉동 사이클 유닛(1)에 설치된 제 1 부스터 흡입배관(97)과, 부스터 압축기 흡입배관(92)에 연결되게 부스터 모듈(2)에 설치된 제 2 부스터 흡입배관(98)과, 제 1 부스터 흡입배관(97)과 제 2 부스터 흡입배관(98)를 연결하는 제 3 부스터 흡입배관(99)을 포함한다.The
부스터 모듈(2)은 부스터 흡입배관(96)에 설치되어 부스터 압축기 흡입배관(92)의 냉매가 부스터 흡입배관(96)을 통해 압축기(10)로 흡입되는 것을 막는 체크밸브(96′)를 더 포함한다. The
체크밸브(96′)는 제 2 부스터 흡입배관(98)에 설치된다.The check valve 96 'is provided in the second
도 4는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부스터 모듈이 냉동 사이클 유닛과 분리되게 설치되었을 때의 정면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부스터 모듈이 냉동 사이클 유닛에 장착 되었을 때의 정면도이다. 4 is a front view when the booster module of one embodiment of the heat pump according to the present invention is installed to be separated from the refrigeration cycle unit, and FIG. 5 is the booster module of the embodiment of the heat pump according to the present invention to the refrigeration cycle unit. Front view.
부스터 모듈(2)은 냉동 사이클 유닛(1)이 하나의 유닛으로 구성되는 경우, 냉동 사이클 유닛(1)과 이격되게 설치되거나 냉동 사이클 유닛(1)에 체결되게 설치된다. The
부스터 모듈(2)은 냉동 사이클 유닛(1)이 실내기(6)와 실외기(7)로 구성될 경우, 실내기(6)와 실외기(7)와 이격되게 설치되거나 실내기(6)와 실외기(7) 중 하나에 체결되게 설치된다.The
부스터 모듈(5)은 도 4에 도시된 바와 같이, 실외기(7)와 이격되게 설치되 어 냉동 사이클 유닛(1)과 분리형으로 구성하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 실외기(7)와 일체화되게 실외기(7)에 장착되어 냉동 사이클 유닛(1)을 일체형으로 구성한다. As shown in FIG. 4, the
즉, 부스터 모듈(5)은 실외기(O)에 선택적으로 장착될 수 있다.In other words, the
도 6은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부스터 모듈이 설치되지 않을 때와 부스터 모듈이 설치되었을 때를 비교한 P-h 선도이다. Figure 6 is a P-h diagram comparing the time when the booster module is not installed when the booster module of the heat pump according to an embodiment of the present invention.
부스터 모듈(2)이 설치되지 않은 경우 냉매는 통상적인 압축,응축,팽창,증발 과정을 거치면서 도 4에 점선으로 도시된 바와 같이, a->b′->c′->f′->a의 과정이 진행된다.When the
반면에, 냉매는 부스터 모듈(2)이 추가 설치된 경우 냉매는 압축,응축,팽창,팽창,증발 과정을 거치면서 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이, 냉a->b->c->d->e->f->a의 과정으로 진행되고, 제 1 열교환기(14)에서 유출된 냉매 중 일부가 부스터 모듈(2)에서 팽창, 압축 과정을 거치면서 도 6의 d->g->h->b의 과정으로 진행되며, 히트 펌프는 부스터 모듈(2)이 설치되지 않는 경우 보다 전체적으로 효율이 상승되면서 압축일이 감소된다.On the other hand, when the
즉, 압축기(10)와 부스터 압축기(90)로 공급되는 전체 소비전력은 감소되고, 특히 실외가 저온인 저온 난방 능력이 향상된다. 그리고, 부스터 모듈(2)의 설치된 경우는 부스터 모듈(2)이 설치되지 않는 경우 보다 압축기(10)의 최대 관리 온도는 상대적으로 낮게 되고, 압축기(10)의 신뢰성은 향상된다.That is, the total power consumption supplied to the
도 7은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 제어 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 일반 부하 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도이며, 도 9는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부분 부하 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도이고, 도 10은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 멀티 운전 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도이며, 도 11은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 가스 인젝션 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도이다.Figure 7 is a control block diagram of one embodiment of a heat pump according to the present invention, Figure 8 is a schematic block diagram showing the refrigerant flow in the normal load mode of an embodiment of the heat pump according to the invention, Figure 9 is in accordance with the
본 실시예에 따른 히트 펌프는, 히트 펌프의 운전/정지 등의 각종 명령을 입력하는 조작부(100)와, 히트 펌프의 부하를 감지하는 부하 감지 센서(110)와, 조작부(100)의 조작과 부하 감지 센서(110)의 감지 결과에 따라 압축기(10)와 팽창기구(16)와 실외팬(22)과 제 1 부스터 팽창기구(62)와 제 2 부스터 팽창기구(80)와 부스터 압축기(90) 등을 제어하는 제어부(120)를 더 포함한다.The heat pump according to the present embodiment includes an
부하 감지 센서(110)는 급탕 유닛(4)과 난방 유닛(5)의 부하를 감지하는 물 온도 센서를 포함한다.The
물 온도 센서는 급탕 유닛(4)과 난방 유닛(5) 중 적어도 하나와 제 1 열교환기(14)를 순환하는 물의 온도를 감지하도록 물 순환 유로(22) 일측에 설치된다.The water temperature sensor is installed at one side of the
물 온도 센서는 급탕 유닛(4)과 난방 유닛(5) 중 적어도 하나를 통과한 후 제 1 열교환기(14)로 회수되는 물의 온도를 감지하게 설치되고, 냉동 사이클 유닛 배관(23)에 설치되는 것이 바람직하다.The water temperature sensor is installed to detect the temperature of the water recovered to the
부하 감지 센서(110)는 실외의 저온 여부를 감지하는 실외 온도 센서를 포함 한다.The
실외 온도 센서는 실외에서 제 2 열교환기(18)를 향해 송풍되는 실외 공기의 온도를 감지하도록 제 2 열교환기(18)에 설치된다.The outdoor temperature sensor is installed in the
제어부(120)는 부하 감지 센서(110)에서 부하를 감지하면, 부분 부하 모드와, 일반 부하 모드와, 멀티 운전 모드로 제어하고, 부하 감지 센서(110)에서 실외 저온 부하를 감지하면 가스 인젝션 모드로 제어한다.When the
제어부(120)는 부하 감지 센서(110)에서 감지된 물의 온도가 제 1 설정온도 미만이면, 히트 펌프의 부하를 부분 부하로 판단하고, 부하 감지 센서(110)에서 감지된 물의 온도가 제 1 설정온도 이상이고 제 1 설정 온도 보다 소정온도 높은 제 2 설정 온도 미만이면, 히트 펌프의 부하를 일반 부하로 판단하며, 부하 감지 센서(110)에서 감지된 물의 온도가 제 2 설정 온도 이상이면, 히트 펌프의 부하를 멀티 운전 부하(즉, 과부하)로 판단한다. If the temperature of the water detected by the
제어부(120)는 부하 감지 센서(110)에서 감지된 실외의 온도가 설정 온도 이하이면, 히트 펌프의 부하를 실외 저온 부하로 판단한다.The
제어부(120)는 운전 모드에 따라 압축기(10)와 부스터 압축기(90)와 제 2 부스터 팽창기구(80)를 함께 제어할 수 있는 바, 부하에 따라 운전 모드를 다양하게 구성할 수 있고, 부하가 일반 부하 보다 작은 경우 압축기(10)와 부스터 압축기(90)와 제 2 부스터 팽창기구(80)를 부분 부하 모드로 운전시키고, 부하가 일반 부하인 경우 압축기(10)와 부스터 압축기(90)와 제 2 부스터 팽창기구(80)를 일반 부하 모드로 운전시키며, 부하가 일반 부하 보다 큰 경우 압축기(10)와 부스터 압 축기(90)와 제 2 부스터 팽창기구(80)를 멀티 운전 모드로 운전시키고, 저온 부하인 경우 압축기(10)와 부스터 압축기(90)와 제 2 부스터 팽창기구(80)를 가스 인젝션 모드로 운전한다.The
본 실시예에 따른 히트 펌프는 보다 다양한 부하에 효율적으로 대응하기 위해 압축기(10)가 용량 가변 압축기이고, 부스터 압축기(90)가 정속 압축기로 이루어지며, 부스터 압축기(90)는 압축기(10) 보다 용량이 작게 형성되는 것이 바람직하다. In the heat pump according to the present embodiment, the
제어부(120)는 부분 부하 모드시 압축기(10)를 오프시키고, 부스터 압축기(90)를 구동시키며, 제 2 부스터 팽창기구(80)를 밀폐시킨다. 그리고, 제어부(120)는 제 1 부스터 팽창기구(62)를 풀 오픈시키고, 팽창기구(16)가 냉매를 팽창시키게 팽창기구(16)를 설정 개도로 개도 조절한다. The
이때, 제어부(120)는 부스터 압축기(90)의 흡입과열도가 설정과열도(예를들면, 5℃)에 이르게 팽창기구(16)의 개도를 제어한다.At this time, the
상기와 같은 제어시 압축기 흡입 배관(19)의 냉매는 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 압축기(10)로 유입되지 않고, 부스터 흡입배관(96)과 부스터 압축기 흡입배관(92)을 차례로 통과한 후 부스터 압축기(90)로 흡입되어 압축되고, 이후 부스터 압축기 토출배관(94)과 압축기 토출배관(13)을 차례로 통과하여 제 1 열교환기(14)로 유동된다. 2 and 8, the refrigerant of the
제 1 열교환기(14)로 유동된 냉매는 제 1 열교환기(14)에서 응축되면서 제 1 열교환기(14)를 통과하는 물을 가열하고, 이후 제 1 부스터 팽창기구(62)와 기액 분리기(70)를 차례로 통과하며, 팽창기구(16)에서 팽창된 후 제 2 열교환기(18)로 유동된다.The refrigerant flowing into the
제 2 열교환기(18)로 유동된 냉매는 실외 팬(22)에서 송풍되는 실외 공기에 의해 증발되고, 이후 압축기 흡입 배관(19)으로 회수된다.The refrigerant flowing into the
즉, 히트 펌프는 냉매가 부스터 압축기(90)와 제 1 열교환기(14)와 팽창기구(16)와 제 2 열교환기(18)를 순환하면서 압축,응축,팽창,증발되고, 압축기(10)를 구동하는 경우 보다 적은 소비전력으로 부분 부하에 대응할 수 있게 된다.That is, the heat pump is compressed, condensed, expanded, and evaporated while the refrigerant circulates through the
제어부(120)는 일반 부하 모드시 압축기(10)를 구동시키고, 부스터 압축기(90)를 정지시키며, 제 2 부스터 팽창기구(80)를 밀폐시킨다. 그리고, 제어부(120)는 제 1 부스터 팽창기구(62)를 풀 오픈시키고, 팽창기구(16)가 냉매를 팽창시키게 팽창기구(16)를 설정 개도로 개도 조절한다. The
이때, 제어부(120)는 압축기(10)의 흡입과열도가 설정과열도(예를 들면, 5℃)에 이르게 팽창기구(16)의 개도를 제어한다.At this time, the
상기와 같은 제어시 압축기 흡입 배관(19)의 냉매는 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 부스터 압축기(90)로 유입되지 않고, 압축기(10)로 흡입되어 압축되고, 이후 압축기 토출배관(13)을 차례로 통과하여 제 1 열교환기(14)로 유동된다. 2 and 9, the refrigerant in the
제 1 열교환기(14)로 유동된 냉매는 제 1 열교환기(14)에서 응축되면서 제 1 열교환기(14)를 통과하는 물을 가열하고, 이후 제 1 부스터 팽창기구(62)와 기액 분리기(70)를 차례로 통과하며, 팽창기구(16)에서 팽창된 후 제 2 열교환기(18)로 유동된다.The refrigerant flowing into the
제 2 열교환기(18)로 유동된 냉매는 실외 팬(22)에서 송풍되는 실외 공기에 의해 증발되고, 이후 압축기 흡입 배관(19)으로 회수된다.The refrigerant flowing into the
즉, 히트 펌프는 냉매가 압축기(10)와 제 1 열교환기(14)와 팽창기구(16)와 제 2 열교환기(18)를 순환하면서 압축,응축,팽창,증발되고, 부스터 압축기(90)의 구동의 경우 보다 큰 일반 부하에 대응할 수 있게 된다.That is, the heat pump is compressed, condensed, expanded, and evaporated while the refrigerant circulates through the
제어부(120)는 멀티 운전 모드시 압축기(10)와 부스터 압축기(90)를 구동시키고, 제 2 부스터 팽창기구(80)를 밀폐시킨다. 그리고, 제어부(120)는 제 1 부스터 팽창기구(62)를 풀 오픈시키고, 팽창기구(16)가 냉매를 팽창시키게 팽창기구(16)를 설정 개도로 개도 조절한다. The
이때, 제어부(120)는 압축기(10)의 흡입과열도가 설정과열도(예를들면, 5℃)에 이르게 팽창기구(16)의 개도를 제어한다.At this time, the
상기와 같은 제어시 압축기 흡입 배관(19)의 냉매는 도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이, 일부가 압축기(10)로 흡입되어 압축된 후 압축기 토출배관(13)으로 토출되고 나머지가 부스터 흡입배관(96)과 부스터 압축기 흡입배관(92)을 차례로 통과한 후 부스터 압축기(90)로 흡입되어 압축된 후 압축기 토출배관(13)으로 토출되어 압축기(10)에서 토출된 냉매와 합쳐진다.As shown in FIGS. 2 and 10, the refrigerant in the
압축기 토출배관(13)으로 토출된 냉매는 제 1 열교환기(14)로 유동되어 제 1 열교환기(14)에서 응축되면서 제 1 열교환기(14)를 통과하는 물을 가열하고, 이후 제 1 부스터 팽창기구(62)와 기액 분리기(70)를 차례로 통과하며, 팽창기구(16)에서 팽창된 후 제 2 열교환기(18)로 유동된다.The refrigerant discharged into the
제 2 열교환기(18)로 유동된 냉매는 실외 팬(22)에서 송풍되는 실외 공기에 의해 증발되고, 이후 압축기 흡입 배관(19)으로 회수된다.The refrigerant flowing into the
즉, 히트 펌프는 냉매가 압축기(10) 및 부스터 압축기(90)와 제 1 열교환기(14)와 팽창기구(16)와 제 2 열교환기(18)를 순환하면서 압축,응축,팽창,증발되고, 부스터 압축기(90)의 단독 구동과 압축기(10)의 단독 구동의 경우 보다 큰 대부하에 대응할 수 있게 된다.That is, the heat pump is compressed, condensed, expanded, and evaporated while the refrigerant circulates through the
제어부(120)는 가스 인젝션 모드시 압축기(10)와 부스터 압축기(90)를 구동시키고, 제 2 부스터 팽창기구(80)를 개방시킨다. 그리고, 제어부(120)는 제 1 부스터 팽창기구(62)를 개방시키고, 팽창기구(16)가 냉매를 팽창시키게 팽창기구(16)를 설정 개도로 개도 조절한다. The
이때, 제어부(120)는 부스터 압축기(90)로 흡입되는 냉매의 압력이 제 2 열교환기(18)의 증발압 보다 낮고, 제 1 열교환기(14)의 응축압보다 높은 중간압이 되게 제 1 부스터 팽창기구(80)의 개도와 제 2 부스터 팽창기구(80)의 개도를 제어하고, 압축기(10)의 흡입과열도가 설정과열도(예를들면, 5℃)에 이르게 팽창기구(16)의 개도를 제어한다.At this time, the
상기와 같은 제어시 압축기 흡입 배관(19)의 냉매는 도 2 및 도 11에 도시된 바와 같이, 압축기(10)로 흡입되어 압축된 후 압축기 토출배관(13)으로 토출되고 이후 제 1 열교환기(14)로 유동되어 제 1 열교환기(14)에서 응축되면서 제 1 열교환기(14)를 통과하는 물을 가열하고, 이후 제 1 부스터 팽창기구(62)에서 팽창된 후 기액 분리기(70)로 유입된다. 기액 분리기(70)로 유입된 냉매는 기상 냉매와 액 냉매가 분리되어, 기상 냉매가 기상 냉매 토출배관(76)을 토출되고, 액냉매가 팽창기구 입구배관(72)을 통해 팽창기구(16)로 유동되어 팽창된다.As shown in FIGS. 2 and 11, the refrigerant in the
팽창기구(16)에서 팽창된 냉매는 제 2 열교환기(18)로 유동되어 증발되고, 이후 압축기 흡입 배관(19)으로 회수되며, 압축기(10)에서 압축된 후 압축기 토출 배관(13)으로 토출된다.The refrigerant expanded in the expansion mechanism (16) flows to the second heat exchanger (18), is evaporated, and then recovered to the compressor suction pipe (19), compressed in the compressor (10) and then discharged to the compressor discharge pipe (13). do.
한편, 기상 냉매 토출배관(76)으로 토출된 냉매는 제 2 부스터 팽창기구(80)에서 팽창된 후 부스터 압축기 흡입배관(92)으로 유동되고, 이후 부스터 압축기(90)에서 압축된다. 부스터 압축기(90)에서 압축된 냉매는 부스터 압축기 토출배관(94)으로 토출된 후 압추기 토출 배관(13)으로 유동되어 압축기(10)에서 토출된 냉매와 혼합된다.Meanwhile, the refrigerant discharged into the gaseous phase
즉, 히트 펌프는 냉매가 압축기(10) 및 제 1 열교환기(14)와 제 1 부스터 팽창기구(62)와, 팽창기구(16)와 제 2 열교환기(18)를 순환하면서 압축,응축,팽창,팽창, 증발되고, 제 1 열교환기(14)에서 응축된 냉매 중 기상 냉매가 팽창된 후 부스터 압축기(90)로 가스 인젝션되며, 히트 펌프는 가스 인젝션 없이 부스터 압축기(90)와 압축기(10)를 구동하는 경우 보다 효율이 상승되면서 압축일이 감소된다. 특히 실외가 저온인 저온 난방 능력이 향상된다.That is, the heat pump is compressed, condensed while the refrigerant circulates the
도 12는 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치된 후의 구성도이고, 도 13은 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 일반 부하 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도, 도 14는 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 가스 인젝션 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도이다.12 is a configuration diagram after a booster module is installed in a refrigeration cycle unit of another embodiment of a heat pump according to the present invention, and FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a refrigerant flow in a normal load mode of another embodiment of the heat pump according to the present invention; 14 is a schematic block diagram showing a refrigerant flow in the gas injection mode of another embodiment of the heat pump according to the present invention.
본 실시예에 따른 히트 펌프는 본 발명 일실시예의 부스터 흡입배관(96)과 체크 밸브(96′)가 설치되지 않고, 기타의 구성은 본 발명 일실시예와 동일하거나 유사하게 구성된다.In the heat pump according to the present embodiment, the
본 실시예에 따른 히트 펌프는 도 12에 도시된 바와 같이 압축기(10)가 구동되고 부스터 압축기(90)가 구동되지 않으며 제 2 부스터 팽창기구(80)가 기상 냉매를 통과시키지 않는 일반 부하 모드를 갖고, 도 14에 도시된 바와 같이 압축기(10)와 부스터 압축기(90)가 구동되고 제 2 부스터 팽창기구(80)가 기상 냉매를 통과시키는 가스 인젝션 모드를 갖는다. As shown in FIG. 12, the heat pump according to the present embodiment has a general load mode in which the
즉, 부하 감지 센서(110)에서 저온 부하가 감지되면, 압축기(10)와 부스터 압축기(90)가 구동되고 제 2 부스터 팽창기구(80)가 기상 냉매를 통과시키게 제어되어, 압축기(10)는 증발기(18)에서 증발된 냉매를 압축하고, 부스터 압축기(90)는 기액 분리기(70)에서 분리된 기상 냉매를 압축한다. That is, when the low temperature load is detected by the
반면에, 부하 감지 센서(110)에서 저온 부하가 감지되지 않으면, 압축기(10)가 구동되고 부스터 압축기(90)가 구동되지 않으며 제 2 부스터 팽창기구(80)가 기상 냉매를 통과시키지 않게 제어되어, 압축기(10)는 증발기(10)에서 증발된 냉매를 압축한다.On the other hand, when the low temperature load is not detected by the
도 15는 본 발명에 따른 히트 펌프 또 다른 실시예의 냉동 사이클 유닛에 부 스터 모듈이 설치되기 전의 구성도이고, 도 16은 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치된 후의 구성도이다.15 is a configuration diagram before the booster module is installed in the refrigeration cycle unit according to another embodiment of the heat pump according to the present invention, and FIG. 16 is a configuration after the booster module is installed in the refrigeration cycle unit according to another embodiment of the heat pump according to the present invention. It is also.
본 실시예에 따른 히트 펌프는 난방 전용으로서, 본 발명 일실시예의 냉/난방 절환밸브(12)를 포함하지 않고, 기타의 구성은 본 발명 일실시예와 동일하거나 유사하게 구성된다.The heat pump according to the present embodiment is for heating purposes only, and does not include the cooling /
냉동 사이클 유닛(1)은 압축기(10)가 제 1 열교환기(14)와 압축기 토출배관(11)으로 연결되고, 제 1 열교환기(14)가 팽창기구(16)와 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15)으로 연결되며, 팽창기구(16)가 제 2 열교환기(18)와 팽창기구-제 2 열교환기 연결배관(17)으로 연결되며, 제 2 열교환기(18)가 압축기(10)와 압축기 흡입배관(20′)으로 연결된다.In the
본 실시예에 따른 히트 펌프는 부스터 모듈(2)의 설치시, 압축기 토출배관(11)과, 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15) 각각이 분리되고, 부스터 모듈(2)은 분리된 압축기 토출배관(11A)(11B)과 연결되며, 분리된 제 1 열교환기-팽창기구 연결배관(15A)(15B)과 연결된다.In the heat pump according to the present embodiment, when the
부스터 모듈(2)은 부스터 압축기 토출배관(94)(95)이 분리된 압축기 토출배관(11A)(11B)의 어느 하나(11A)와 다른 하나(11B)를 연결하는 제 1 부스터 압축기 토출 배관(94)과, 부스터 압축기(90)에서 토출된 냉매를 제 1 부스터 압축기 토출 배관(94)으로 안내하는 제 2 부스터 압축기 토출 배관(95)를 포함한다. The
즉, 압축기(10)와 제 1 열교환기(14)는 부스터 모듈(2)이 설치되기 전에 도 14에 도시된 바와 같이, 압축기 토출배관(11)으로 연결되고, 부스터 모듈(2)의 설 치된 후에 도 15에 도시된 바와 같이, 압축기 토출배관(11)의 어느 하나(11A)와 제 1 부스터 압축기 토출 배관(94)와 압축기 토출배관(11)의 다른 하나(11B)로 연결된다.That is, the
부스터 흡입배관(96)은 일단이 압축기 흡입배관(20′)에 연결되고 타단이 부스터 압축기 흡입배관(92)에 연결된다. One end of the
도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치되기 전의 구성도,1 is a configuration diagram before a booster module is installed in a refrigeration cycle unit of an embodiment of a heat pump according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치된 후의 구성도,2 is a configuration diagram after the booster module is installed in the refrigeration cycle unit of the heat pump according to the embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 냉동 사이클 유닛에 급탕 유닛과 난방 유닛이 연결된 구성도,3 is a configuration diagram in which a hot water supply unit and a heating unit are connected to a refrigeration cycle unit of an embodiment of a heat pump according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부스터 모듈이 냉동 사이클 유닛과 분리되게 설치 되었을 때의 정면도,4 is a front view when the booster module of one embodiment of the heat pump according to the present invention is installed to be separated from a refrigeration cycle unit,
도 5는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부스터 모듈이 냉동 사이클 유닛에 장착 되었을 때의 정면도,5 is a front view when the booster module of one embodiment of the heat pump according to the present invention is mounted on a refrigeration cycle unit,
도 6은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부스터 모듈이 설치되지 않을 때와 부스터 모듈이 설치되었을 때를 비교한 P-h 선도,6 is a P-h diagram comparing a time when a booster module is not installed and a booster module of an embodiment of the heat pump according to the present invention;
도 7는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 제어 블록도,7 is a control block diagram of an embodiment of a heat pump according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 일반 부하 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도,8 is a schematic structural diagram showing a refrigerant flow in a normal load mode of a heat pump according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 부분 부하 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도,9 is a schematic structural diagram showing a refrigerant flow in a partial load mode of an embodiment of a heat pump according to the present invention;
도 10은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 멀티 운전 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도,10 is a schematic configuration diagram showing a refrigerant flow in a multi-operation mode of a heat pump according to an embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예의 가스 인젝션 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도,11 is a schematic configuration diagram showing a refrigerant flow in the gas injection mode of an embodiment of a heat pump according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치된 후의 구성도,12 is a configuration diagram after the booster module is installed in a refrigeration cycle unit according to another embodiment of the heat pump according to the present invention;
도 13은 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 일반 부하 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도, 13 is a schematic configuration diagram showing a refrigerant flow in a normal load mode of another embodiment of a heat pump according to the present invention;
도 14는 본 발명에 따른 히트 펌프 다른 실시예의 가스 인젝션 모드시 냉매 흐름이 도시된 개략 구성도,14 is a schematic configuration diagram showing a refrigerant flow in the gas injection mode of another embodiment of the heat pump according to the present invention;
도 15는 본 발명에 따른 히트 펌프 또 다른 실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치되기 전의 구성도,15 is a configuration diagram before the booster module is installed in the refrigeration cycle unit according to another embodiment of the heat pump according to the present invention;
도 16은 본 발명에 따른 히트 펌프 또 다른 실시예의 냉동 사이클 유닛에 부스터 모듈이 설치된 후의 구성도이다.16 is a configuration diagram after the booster module is installed in the refrigeration cycle unit according to another embodiment of the heat pump according to the present invention.
Claims (20)
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