KR101440777B1

KR101440777B1 - 히트펌프를 이용한 온수생산장치

Info

Publication number: KR101440777B1
Application number: KR1020120065991A
Authority: KR
Inventors: 김봉석
Original assignee: 김봉석
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-09-17
Also published as: KR20130142626A

Abstract

본 발명은 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 관한 것으로, 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브, 증발기, 액분리기의 구성요소로 냉동사이클이 구성되며, 상기 응축기에서 방출되는 열을 이용하여 물을 가열하도록 구성되는 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 있어서, 상기 응축기를 냉매투입구로 투입되어 냉매토출구를 통해 토출되는 냉매와 온수투입구로 투입되어 온수토출구를 통해 토출되는 온수가 서로 섞이지 않고 서로 교차하도록 형성된 냉매순환통로 및 온수순환통로를 따라 교호로 순환하면서 열교환작용을 하는 복수의 판형열교환기 또는 복수의 이중관식 열교환기 또는 복수의 쉘엔튜브식 열교환기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

히트펌프를 이용한 온수생산장치{Hot water producing device using heat pump}

본 발명은 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 판형열교환기에 냉동사이클의 압축기에서 압축된 고온고안의 기체냉매와 물을 동시에 순환시키는 방법으로 고온의 온수를 생산하거나 또는 이중관 구조로 구성된 냉매순환관 및 온수순환관 각각에 고온고압의 기체냉매 및 물을 동시에 순환시키는 방법으로 고온의 온수를 생산할 수 있도록 구성된 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프는 증발기에 공급된 안개상태의 냉매가 상기 증발기 주위의 열을 빼앗아 증발하여 기체가 되며, 증발된 냉매를 압축기에서 고온고압으로 압축하여 응축기로 보내어 외부의 열원(공기, 물 등)과 열교환작용으로 열을 방출하여 액화하는 냉동사이클로서, 증발기에서 열을 빼앗아 냉방이나 냉각에 이용하거나 응축기에서 방출되는 열을 난방이나 가열에 이용하는 냉동기를 말한다.

종래 기술의 히트펌프를 이용한 온수 생산시스템의 경우는 온수탱크 내부에 응축기를 설치하는 구조로 온수를 생산하도록 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 단일구조로 된 온수탱크에 설치된 응축기에 고온고압의 기체냉매를 순환시키는 방법으로 기체냉매가 온수탱크에 저장되어 있는 물과의 열교환작용으로 물을 가열하여 온수를 생산하게 되므로 온수를 생산하는데 많은 시간이 소요될 뿐 아니라 온수탱크에 설치된 응축기에 고온고압의 기체냉매를 한차례 순환시키는 방법으로 60°이상 고온의 온수를 생산하기가 매우 어렵다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 판형열교환기, 복수의 이중관식 열교환기, 복수의 쉘엔튜브식 열교환기 각각에 압축기에서 고온고압으로 압축된 기체냉매와 물이 서로 섞이지 않도록 공급하여 순환시키도록 하되, 상기한 각 열교환기 각각에 동시 공급되는 냉매와 물이 서로 반대방향으로 순환하도록 공급하는 방법으로 고온의 온수를 생산할 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,

<히트펌프의 응축기를 판형열교환기로 구성한 실시예>

압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브, 증발기, 액분리기의 구성요소로 냉동사이클이 구성되며, 상기 응축기에서 방출되는 열을 이용하여 물을 가열하도록 구성되는 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 있어서,

상기 응축기는,

냉매투입구로 투입되어 냉매토출구를 통해 토출되는 냉매와 온수투입구로 투입되어 온수토출구를 통해 토출되는 온수가 서로 섞이지 않고 서로 교차하도록 형성된 냉매순환통로 및 온수순환통로를 따라 교호로 순환하면서 열교환작용을 하는 복수의 판형열교환기로 구성되어 있되,

상기 복수의 판형열교환기들 중 제1 판형열교환기의 냉매투입구 및 제4 판형열교환기의 냉매토출구는 압축기의 출구라인 및 수액기의 입구라인에 각각 연결되어 있으며, 상기 제1 판형열교환기의 냉매토출구와 제2 판형열교환기의 냉매투입구, 상기 제2 판형열교환기의 냉매토출구와 제3 판형열교환기의 냉매투입구, 상기 제3 판형열교환기의 냉매토출구와 제4 판형열교환기의 냉매투입구 각각은 제1 내지 제3 냉매연결라인으로 연결되어 상기 압축기에서 고온고압으로 압축된 기체냉매가 제1 판형열교환기에서부터 제4 판형열교환기를 향해 순차적으로 순환한 후에 수액기에 냉매를 공급하도록 구성되어 있으며,

상기 복수의 판형열교환기들 중 제1 판형열교환기의 온수토출구 및 제4 판형열교환기의 온수투입구는 각각 배수관 및 급수관이 각각 연결되어 있으며, 상기 제1 판형열교환기의 온수투입구와 제2 판형열교환기의 온수토출구, 상기 제2 판형열교환기의 온수투입구와 제3 판형열교환기의 온수토출구, 상기 제3 판형열교환기의 온수투입구와 제4 판형열교환기의 온수토출구 각각은 제1 내지 제3 온수연결라인으로 연결되어 상기 급수관을 통해 공급되는 온수는 제4 판형열교환기에서부터 제1 판형열교환기를 향해 역순으로 순환한 후 제1 판형열교환기의 온수토출구에 연결된 배수관으로 배출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내지 제3 온수연결라인 각각에는 제1 내지 제3 바이패스배수관이 하나씩 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

<히트펌프의 응축기를 이중관식 열교환기로 구성한 실시예>

압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브, 증발기, 액분리기의 구성요소로 냉동사이클이 구성되며, 상기 응축기에서 방출되는 열을 이용하여 수조에 저장되는 물을 가열하도록 구성되는 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 있어서,

상기 응축기는,

냉매투입단으로 투입되어 냉매토출단으로 토출되는 냉매와 온수투입단으로 투입되어 온수토출단으로 토출되는 온수가 서로 섞이지 않고 교차하는 상태로 순환하면서 열교환작용을 하는 복수의 이중관식 열교환기로 구성되어 있되,

상기 복수의 이중관식 열교환기들 중 제1 이중관식 열교환기의 냉매투입단 및 제4 이중관식 열교환기의 냉매토출단은 압축기의 출구라인 및 수액기의 입구라인에 각각 연결되어 있으며, 상기 제1 이중관식 열교환기의 냉매토출단과 제2 이중관식 열교환기의 냉매투입단, 상기 제2 이중관식 열교환기의 냉매토출단과 제3 이중관식 열교환기의 냉매투입단, 상기 제3 이중관식 열교환기의 냉매토출단과 제4 이중관식 열교환기의 냉매투입단 각각은 제1 내지 제3 냉매연결라인으로 연결되어 상기 압축기에서 고온고압으로 압축된 기체냉매가 제1 이중관식 열교환기에서부터 제4 이중관식 열교환기를 향해 순차적으로 순환한 후에 수액기의 입구라인을 통해 수액기에 냉매를 공급하도록 구성되어 있으며,

상기 복수의 이중관식 열교환기들 중 제1 이중관식 열교환기의 온수토출단 및 온수투입단은 제4 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되어 있으며, 제2 이중관식 열교환기의 온수토출단 및 온수투입단은 제3 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되어 있고, 제3 이중관식 열교환기의 온수토출단 및 온수투입단은 제2 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되어 있으며, 제4 이중관식 열교환기의 온수토출단 및 온수투입단은 제1 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되는 구조로서, 급수관을 통해 공급되어 제1 수조에 저장되는 온수는 상기 제4 이중관식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환관을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 1차 가열되고, 제2 수조에 저장되는 온수는 상기 제3 이중관식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환관을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 2차 가열되고, 제3 수조에 저장되는 온수는 상기 제2 이중관식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환관을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 3차 가열되고, 제4 수조에 저장되는 온수는 상기 제1 이중관식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환관을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 하는 4차 가열되어 배수관으로 배출되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내지 제4 수조와 상기 제1 내지 제4 이중관식 열교환기의 온수순환관의 각 온수투입단을 연결하는 온수공급라인 각각에는 각 수조에 저장되어 있는 온수를 펌핑하여 강제 순환시키는 순환펌프가 장설되어 있는 것을 특징으로 한다.

<히트펌프의 응축기를 쉘엔튜브식 열교환기로 구성한 실시예>

상기 응축기는,

냉매투입구로 투입되어 냉매토출구로 토출되는 냉매와 온수투입구로 투입되어 온수토출구로 토출되는 온수가 서로 섞이지 않고 교차하는 상태로 순환하면서 열교환작용을 하는 복수의 쉘엔튜브식 열교환기로 구성되어 있되,

상기 복수의 쉘엔튜브식 열교환기들 중 제1 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매투입구 및 제4 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매토출구는 압축기의 출구라인 및 수액기의 입구라인에 각각 연결되어 있으며, 상기 제1 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매토출구와 제2 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매투입구, 상기 제2 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매토출구와 제3 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매투입구, 상기 제3 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매토출구와 제4 쉘엔튜브식 열교환기의 냉매투입구 각각은 제1 내지 제3 냉매연결라인으로 연결되어 상기 압축기에서 고온고압으로 압축된 기체냉매가 제1 쉘엔튜브식 열교환기에서부터 제4 쉘엔튜브식 열교환기를 향해 순차적으로 순환한 후에 수액기의 입구라인을 통해 수액기에 냉매가 공급되도록 구성되어 있으며,

상기 복수의 쉘엔튜브식 열교환기들 중 제1 쉘엔튜브식 열교환기의 온수토출구 및 온수투입구는 제4 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되어 있으며, 제2 쉘엔튜브식 열교환기의 온수토출구 및 온수투입구는 제3 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되어 있고, 제3 쉘엔튜브식 열교환기의 온수토출구 및 온수투입구는 제2 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되어 있으며, 제4 쉘엔튜브식 열교환기의 온수토출구 및 온수투입구는 제1 수조의 온수회수라인 및 온수공급라인에 각각 연결되는 구조로서, 급수관을 통해 공급되어 제1 수조에 저장되는 온수는 상기 제4 쉘엔튜브식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환통로를 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 1차 가열되고, 제2 수조에 저장되는 온수는 상기 제3 쉘엔튜브식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환통로를 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 2차 가열되고, 제3 수조에 저장되는 온수는 상기 제2 쉘엔튜브식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환통로를 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 3차 가열되고, 제4 수조에 저장되는 온수는 상기 제1 쉘엔튜브식 열교환기의 온수순환관을 순환하면서 냉매순환통로를 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 하는 4차 가열되어 배수관으로 배출되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내지 제4 수조와 상기 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기의 온수순환관의 각 온수투입구를 연결하는 온수공급라인 각각에는 각 수조에 저장되어 있는 온수를 펌핑하여 강제 순환시키는 순환펌프가 장설되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 히트펌프의 압축기에서 고온고압으로 압축된 기체냉매는 응축기의 기능을 하는 복수의 판형열교환기, 이중관식 열교환기, 쉘엔튜브식 열교환기(대표적으로 설명할 때에는 '열교환기'로 통칭하여 표기함)들 중 제1 열교환기의 냉매순환통로(또는 냉매순환관)로 먼저 공급되고, 이어서 제2, 제3, 제4 열교환기 각각의 냉매순환통로(또는 냉매순환관)를 순차적으로 순환하도록 구성되어 있는 한편, 급수관으로 공급되는 물(온수)은 복수의 열교환기들 중 제1 열교환기의 온수순환통로(또는 온수순환관)로 공급되고 이어서 제2 내지 제4 열교환기 각각의 온수순환통로(또는 온수순환관)를 순차적으로 순환하도록 구성되어 있으므로 상기 급수관으로 공급되는 물(온수)는 제4 열교환기를 순환하는 동안 1차적으로 가열된 후 이어서 제3, 제2, 제1 열교환기를 순차적으로 순환하는 동안 2차, 3차, 4차적으로 점점더 높은 온도로 가열되므로 상기 제1 열교환기를 통해서는 가장 뜨겁게 가열된 온수를 공급할 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다. 예를 들어, 제4 열교환기에서는 급수관으로 공급되는 물을 1차적으로 가열하여 대략 25∼35℃ 정도의 온수를 공급할 수 있다고 가정할 경우에는 상기 제4 열교환기에서 1차 가열된 온수를 공급받아 가열하게 되는 제3 열교환기의 경우는 대략 35∼45℃ 정도로 가열된 온수를 공급할 수 있으며, 제2 열교환기의 경우는 대략 45∼55℃ 정도로 가열된 온수를 할 수 있는 것이며, 제1 열교환기의 경우는 55∼65℃ 또는 65℃보다 더 높게 가열된 온수를 공급할 수 있게 하는 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 히트펌프의 응축기를 복수의 판형열교환기로 구성한 실시예의 온수생산장치의 회로도
도 2는 본 발명의 히트펌프의 응축기를 복수의 이중관식 열교환기로 구성한 실시예의 온수생산장치의 회로도
도 3은 도 2 실시예의 복수의 이중관식 열교환기 연결상태 확대도
도 4는 본 발명의 히트펌프의 응축기를 복수의 쉘엔튜브식 열교환기로 구성한 실시예의 온수생산장치의 회로도
도 5는 도 4 실시예의 쉘엔튜브식 열교환기의 단면 구조도

본 발명에 의한 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 본 발명의 온수생산장치는 히트펌프의 응축기를 복수의 판형열교환기로 구성한 실시예를 나타낸 것으로, 상기한 히트펌프는 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(5), 상기 압축기에서 공급되는 고온고압의 기체냉매를 온수와 열교환시키는 작용으로 액상으로 응축시키는 응축기, 상기 응축기에서 응축된 액상냉매를 일시 저장하는 수액기(6), 상기 수액기에서 공급되는 액상냉매를 안개상태로 급속 팽창시키는 팽창밸브(9), 상기 팽창밸브에서 급속 팽창된 안개상태의 냉매를 증발시키기 위해 외부로부터 열을 빼앗아 냉각시키는 증발기(8), 상기 증발기에서 증발된 냉매가스를 일시 저장하여 수액기(6)에 저장되는 액상냉매와 열교환시켜서 냉매가스에 포함되어 있는 증발되지 아니한 안개상태의 냉매를 증발시켜서 압축기(5)로 이송시키는 액분리기(7) 등의 요소로 구성되어 잇다.

상기한 히트펌프의 응축기는 복수의 판형열교환기로 구성되어 있다.

즉, 상기 복수의 판형열교환기는 제1 내지 제4 판형열교환기(1a,1b,1c,1d)로 구성되어 있으며, 상기 제1 내지 제4 판형열교환기는 냉매투입구(11)와 냉매토출구(12) 및 온수투입구(13)와 온수토출구(14)가 각각 형성되어 있으며, 또한 상기 제1 내지 제4 판형열교환기 각각은 냉매투입구(11)를 통해 투입되는 냉매와 온수투입구(13)로 투입되는 온수는 다수의 격판에 의해 교차하는 상태로 형성되어 있는 냉매순환통로 및 온수순환통로를 따라 서로 섞이지 않도록 교호로 흐르면서 열교환작용이 진행된 후 냉매토출구(12) 및 온수토출구(14)를 통해 따로따로 토출되는 구조로 구성되어 있는데, 이러한 구성은 기존에 사용되고 있는 판형열교환기의 구조와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 복수의 판형열교환기들 중 제1 판형열교환기(1a)의 냉매투입구(11)에는 압축기(5)의 출구라인(52)이 연결되어 있으며, 제4 판형열교환기(1d)의 냉매토출구(12)에는 수액기(6)의 입구라인(61)이 연결되어 있다.

상기 제1 판형열교환기(1a)의 냉매토출구(12)와 제2 판형열교환기(1b)의 냉매투입구(11)는 제1 냉매연결라인(10a)으로 연결되어 있으며, 상기 제2 판형열교환기(1b)의 냉매토출구(12)와 제3 판형열교환기(1c)의 냉매투입구(11)는 제2 냉매연결라인(10b)으로 연결되어 있고, 상기 제3 판형열교환기(1c)의 냉매토출구(12)와 제4 판형열교환기(1d)의 냉매투입구(11)는 제3 냉매연결라인(10c)으로 연결되어 있다.

상기 수액기(6)의 출구라인(62)은 증발기(8)의 입구라인(81)에 연결되는데, 상기 수액기의 출구라인(62)과 증발기의 입구라인(81) 사이에는 전자밸브(90)와 팽창밸브(9)가 각각 장설되어 있다.

상기 수액기(6)의 내부에 이중관 구조로 내설되는 액분리기(7)의 입구라인(71)에는 증발기(8)의 출구라인(82)이 연결되어 있으며, 상기 액분리기(7)의 출구라인(72)은 압축기(5)의 입구라인(51)에 연결되어 있다.

그리고 상기 제4 판형열교환기(1d)의 온수투입구(13)에는 외부로부터 물을 공급받기 위한 급수관(41)이 연결되어 있으며, 상기 제1 판형열교환기(1a)의 온수토출구(14)에는 온수사용처에 온수를 공급하기 위한 배수관(42)이 연결되어 있다.

상기 급수관(41)에는 급수를 조절 및 차단하기 위한 급수밸브가 장설되어 있으며, 상기 배수관(42)에는 배수를 조절 및 차단하기 위한 배수밸브가 장설되어 있다.

상기 제4 판형열교환기(1d)의 온수토출구(14)와 제3 판형열교환기(1c)의 온수투입구(13)는 제1 온수연결라인(10e)으로 연결되어 있으며, 상기 제3 판형열교환기(1c)의 온수토출구(14)와 제2 판형열교환기(1b)의 온수투입구(13)는 제2 온수연결라인(10f)으로 연결되어 있고, 상기 제2 판형열교환기(1b)의 온수토출구(14)와 제1 판형열교환기(1a)의 온수투입구(13)는 제3 온수연결라인(10g)으로 연결되어 있다.

한편, 상기 제1 내지 제4 판형열교환기(1a,1b,1c,1d) 각각에는 동절기에 온수를 생산하지 아니할 경우 동파를 방지하기 위해 단열재가 충진되어 있거나 또는 히터가 내장되는 보온케이스(10)가 장착되어 있다.

또한 상기 제1 내지 제3 온수연결라인(10e,10f,10g) 각각에는 제4, 제3, 제2 판형열교환기(1d,1c,1b) 각각에서 가열된 온수를 온수사용처에 공급하기 위하여 배수밸브가 장설되어 있는 제1 내지 제3 바이패스배수관(42a,42b,42c)이 하나씩 배관 연결되어 있다.

이와 같이 히트펌프의 응축기를 복수의 판형열교환기로 구성한 온수생산장치로 온수를 생산하는데 따른 작용을 설명한다.

히트펌프의 압축기(5)에서 압축되어 출구라인(52)으로 공급될 때의 기체냉매는 온도 및 압력이 가장 높은 상태로 제1 판형열교환기(1a)의 냉매투입구(11)로 투입되어 상기 제1 판형열교환기(1a)의 온수투입구로(13)로 투입되는 온수와 열교환을 하는 것이며, 상기 제1 판형열교환기(1a)에서 온수와의 열교환작용을 한 후 냉매토출구(12)으로 토출되는 냉매는 제1 냉매연결라인(10a)을 통해 이송되어 제2 판형열교환기(1b)의 냉매투입구(11)로 투입되어 상기 제2 판형열교환기(1b)의 온수순환통로를 순환하는 온수와 열교환작용을 하게 되는데, 이와 같이 제1 판형열교환기(1a)에 투입되어 온수와 열교환을 한 후 다시 제2 판형열교환기(1b)로 투입되는 냉매의 온도는 상기 제1 판형열교환기(1a)로 투입될 때의 온도보다 낮아진 상태가 되며, 또한 상기 제2 판형열교환기(1b)의 냉매순환통로를 순환하는 냉매는 온수순환통로로 순환하는 온수와 열교환작용한 후 제3 판형열교환기(1c)로 이송되므로 상기 제3 판형열교환기(1c)로 투입되는 냉매의 온도는 제2 판형열교환기(1b)로 공급되는 냉매보다 낮은 상태가 되며, 상기 제3 판형열교환기(1c)의 냉매순환통로를 순환한 후 제4 판형열교환기(1d)로 공급되는 냉매의 온도는 상기 제3 판형열교환기(1c)를 순환하는 냉매보다 낮은 상태가 된다.

따라서 상기 압축기(5)에서 고온고압으로 압축되어 제1 판형열교환기(1a)로 공급되는 냉매의 온도가 가장 높은 상태이며, 제2 판형열교환기(1b)로 공급되는 냉매의 온도는 제1 판형열교환기(1a)에 공급되는 냉매보다 낮고, 제3 판형열교환기(1c)에 공급되는 냉매의 온도는 제2 판형열교환기(1b)에 공급되는 냉매보다 낮으며, 제4 판형열교환기(1d)로 공급되는 냉매의 온도는 제3 판형열교환기(1c)를 순환하는 냉매보다 낮은 상태이다. 즉, 제1 판형열교환기(1a)에 공급되는 냉매의 온도가 가장 높고 제4 판형열교환기(1d)로 갈수록 냉매의 온도가 점차적으로 낮아지게 되는 것이다.

한편, 물을 공급하는 급수관(41)은 제4 판형열교환기(1d)의 온수투입구(13)를 통해 공급되어 온수순환통로를 순환하는 동안 제4 판형열교환기(1d)의 냉매순환통로를 순환하는 냉매로부터 열을 빼앗는 열교환작용에 의해 1차적으로 가열된 후 온수토출구(13)에 연결된 제1 온수연결라인(10e)을 통해 제3 판형열교환기(1c)의 온수투입구(13)로 이송 공급되는 것이며, 상기 제3 판형열교환기(1c)의 온수투입구(13)로 공급되어 온수순환통로를 순환하는 온수는 제3 판형열교환기(1c)의 냉매순환통로를 순환하는 냉매로부터 열을 빼앗는 열교환작용에 의해 2차적으로 가열된 후 온수토출구(14)에 연결된 제2 온수연결라인(10f)을 통해 제2 판형열교환기(1b)로 이송 공급되고, 상기 제2 판형열교환기(1b)의 온수투입구(13)로 공급되어 온수순환통로를 순환하는 온수는 제2 판형열교환기(1b)의 냉매순환통로를 순환하는 냉매로부터 열을 빼앗는 열교환작용에 의해 3차적으로 가열된 후 제1 판형열교환기(1a)로 이송 공급되며, 상기 제1 판형열교환기(1a)의 온수투입구(13)로 공급되어 온수순환통로를 순환하는 온수는 제1 판형열교환기(1a)의 냉매순환통로를 순환하는 냉매와의 열교환작용에 의해 4차적으로 가열된 후 온수토출구(14)에 연결된 배수관(42)을 통해 배출되는 것인데, 이와 같이 급수관(41)을 통해 공급되는 온수는 앞에서 설명한 압축기(5)에서 고온고압으로 압축되어 수액기(6)측으로 순환하는 냉매와는 반대방향으로 순환하면서 냉매와의 열교환작용으로 가열되는 것이므로, 상기 급수관(41)으로 공급되어 온수는 압축기(5)에서 고온고압으로 압축되어 제1 판형열교환기(1a)에서부터 제4 판형열교환기(1d)의 순서로 순환하는 냉매의 순환방향과는 반대방향인 제4 판형열교환기(1d)→제3 판형열교환기(1c)→제2 판형열교환기(1b)→제1 판형열교환기(1a)의 역순으로 순환하면서 가열되므로 배수관(42)을 통해서는 가장 뜨겁게 가열된 온수를 공급할 수 있는 것이다.

예를 들어, 상기 급수관(41)으로 공급되는 물(온수)의 온도가 15∼20℃ 정도라고 가정할 경우 제4 판형열교환기(1d)의 온수토출구(14)로 토출되는 온수는 대략 25∼35℃ 정도로 가열되어 배출되는 것이며, 제 3 판형열교환기(1c)의 온수토출구(14)를 통해서는 대략 35∼45℃ 정도로 가열된 온수가 배출되는 것이고, 제2 판형열교환기(1b)의 온수토출구(14)를 통해서는 대략 45∼55℃ 정도로 가열된 온수가 배출되는 것이며, 제1 판형열교환기(1a)의 온수토출구(14)를 통해서는 대략 55∼65℃ 정도로 가열된 온수가 배출되는 것이다.

또한, 상기와 같이 제1 내지 제4 판형열교환기(1a,1b,1c,1d)를 구성한 실시예의 경우는 제1 판형열교환기(1a)의 온수토출구(14)에 연결된 배수관(42)을 통해 온수를 공급받을 수 있을 뿐 아니라 제1 내지 제3 온수연결라인(10e,10f,10g)에 연결된 제1 내지 제3 바이패스배수관(42a,42b,42c) 각각을 통해서도 온수를 따로따로 공급받을 수 있는 것이다.

도 2에 도시된 본 발명의 온수생산장치는 히트펌프의 응축기를 복수의 이중관식 열교환기로 구성한 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대하여서는 같은 명칭, 같은 부호를 사용하여 설명한다.

상기한 히트펌프 역시 전술한 실시예와 마찬가지로 압축기(5), 응축기, 수액기(6), 팽창밸브(9), 증발기(8), 액분리기(7) 등의 구성요소를 구비하고 있으며, 상기 응축기는 복수의 이중관식 열교환기로 구성되어 있다.

상기 응축기를 구성하는 복수의 이중관식 열교환기는, 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d)로 형성되어 있으며, 또한 상기 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d) 각각은 도 3의 도시와 같이 냉매순환관(21)과 상기 냉매순환관 내부에 온수순환관(22)이 삽입 설치된 상태에서 나선상으로 형성된 이중관 구조로 구성되어 있다.

상기 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)의 냉매투입단(21a)에는 압축기(5)의 출구라인(52)이 연결되어 있으며, 상기 제4 이중관식 열교환기(21d)의 냉매순환관(21)의 냉매토출단(21b)에는 수액기(6)의 입구라인(61)이 연결되어 있다.

그리고 상기 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)의 냉매토출단(21b)과 제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)의 냉매투입단(21a)은 제1 냉매연결라인(20a)으로 연결되어 있으며, 상기 제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)의 냉매토출단(21b)과 제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)의 냉매투입단(21a)은 제2 냉매연결라인(20b)으로 연결되어 있고, 상기 제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)의 냉매토출단(21b)과 제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)의 냉매투입단(21a)은 제3 냉매연결라인(20c)으로 연결되어 있다.

또한 상기 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d) 각각은 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각에 저장되는 온수를 개별적으로 가열할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 상기 제1 이중관식 열교환기(2a)의 온수순환관(22)은 그 온수투입단(22a) 및 온수토출단(22b)이 제4 수조(4d)에 온수공급관(23)과 온수회수관(24)으로 연결되어 상기 제4 수조(4c)에 저장되는 온수를 가열할 수 있도록 구성되어 있으며, 상기 제2 이중관식 열교환기(2b)의 온수순환관(22)의 온수투입단(22a) 및 온수토출단(22b) 각각은 온수공급관(23)과 온수회수관(24)에 의해 제3 수조(4c)에 연결되어 있으며, 상기 제3 및 제4 이중관식 열교환기(2c,2d) 각각의 온수순환관(22)의 온수투입단(22a) 및 온수토출단(22b)들 역시 온수공급관(23) 및 온수회수관(24)에 의해 제2 수조(4 b) 및 제1 수조(4a)에 연결되어 있다.

따라서 상기 압축기(5)에서 고온고압으로 압축되는 냉매는 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)→제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)→제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)→제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)을 차례로 순환한 후 수액기의 입구라인(61)을 통해 수액기(6)로 이송되는 것이다.

한편, 상기 제1 수조(4a) 내지 제4 수조(4d)를 구획하는 격벽(43,44,45) 각각에는 연결공(46,47,48)이 형성되어 있으므로 상기 급수관(41)으로 공급되는 물(온수)은 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각에 동일한 수위로 저장되는 것이며, 또한 상기 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각에 저장되는 물(온수)은 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d) 각각의 온수순환관(22)을 개별적으로 순환하는 과정에서 각 냉매순환관(21)을 순환하게 되는 냉매와의 열교환작용으로 가열되는 것이다. 즉, 상기 급수관(41)으로 공급되는 물이 저장되는 제4 수조(4a)의 온수는 제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 가열되어 저장되는 것이며, 상기 제2 수조(4b)에 저장되는 온수는 제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 가열되면서 저장되고, 상기 제3 수조(4c)에 저장되는 온수는 제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 가열되면서 저장되며, 상기 제4 수조(4d)에 저장되는 온수는 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 가열되면서 저장되는 것이다.

그리고 상기 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d) 각각의 온수순환관(22)으로 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각에 저장된 온수를 공급하도록 연결되어 있는 각 온수공급관(23)에는 순환펌프(25)가 하나씩 장설되어 있다.

이와 같이 히트펌프의 응축기를 복수의 이중관식 열교환기로 구성한 실시예의 온수생산장치로 온수를 생산하는데 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기한 실시예 역시 복수의 판형열교환기로 구성된 전술한 실시예와 마찬가지로 압축기(5)에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)→제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)→제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)→제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)의 순서로 순환하게 된다.

그리고 급수관(41)을 통해 공급되는 물(온수)은 제1 수조(4a)로 저장된 후 복수의 격벽(43,44,45) 각각에 형성된 연결공(46,47,48)에 의해 상기 제1 수조(4a)에 저장되는 물(온수)은 제2 내지 제4 수조(4b,4c,4d) 각각에 동일한 수위로 저장되는 것이며, 상기 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각 저장된 물(온수)은 제1 내지 제4 수조 각각에 연결되어 있는 온수공급관(23)에 장설된 순환펌프(25)의 펌핑작동으로 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d) 각각의 온수순환관(22)을 순환한 후 온수회수관(24)을 통해 각 수조(4a,4b,4c,4d)에 저장되는데, 이때 상기 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a,2b,2c,2d) 각각의 냉매순환관(21)을 순환하게 되는 냉매의 온도가 조금씩 다르므로 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d)에 저장되는 온수의 온도도 각기 다르게 나타난다.

즉, 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)에는 압축기(5)에서 압축된 고온고압의 기체냉매가 순환하게 되며, 제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)에는 상기 제1 이중관식 열교환기(2a)의 온수순환관(22)으로 흐르는 온수와 1차적으로 열교환을 한 냉매가 순환하게 되고, 제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)에는 상기 제2 이중관식 열교환기(2c)의 온수순환관(22)으로 흐르는 온수와 2차적으로 열교환을 한 냉매가 순환하게 되며, 제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)에는 상기 제3 이중관식 열교환기(2c)의 온수순환관(22)으로 흐르는 온수와 3차적으로 열교환을 한 냉매가 순환하게 되는 것이다.

상기와 같이 압축기(5)에 압축된 고온고압의 기체냉매가 순환하는 상기 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매가 첫번째로 가장 높은 온도를 가지고 있으며, 상기 제1 이중관식 열교환기(2a)를 순환한 다음 제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21)으로 순환하게 되는 냉매가 두번째로 높은 온도를 가지고 있고, 상기 제2 이중관식 열교환기(2b)를 순환한 후 제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21)으로 순환하게 되는 냉매가 세번째로 높은 온도를 가지고 있으며, 상기 제3 이중관식 열교환기(2c)를 순환한 후 제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)으로 순환하게 되는 냉매가 네번째로 높은 온도를 가지고 있게 된다.

따라서 상기 급수관(41)을 통해 제1 수조(4a)에 저장되어 제4 이중관식 열교환기(2d)의 온수순환관(22)을 순환하는 온수는 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매와 열교환작용으로 가열되므로 급수관(41)으로 공급되는 물(온수)의 온도보다 조금 높은 온도로 가열되어 제1 수조(4a)에 저장되는 것이고, 제2 수조(4b)에 저장되어 제3 이중관식 열교환기(2c)의 온수순환관(22)을 순환하는 온수는 제1 수조(4a)에 저장되는 온수의 온도보다 조금 높은 온도로 가열되는 것이며, 제3 수조(4c)에 저장되어 제2 이중관식 열교환기(2b)의 온수순환관(22)을 순환하는 온수는 제2 수조(4b)의 온수보다 조금 높은 온도로 가열되는 것이고, 제4 수조(4d)에 저장되어 제1 이중관식 열교환기(2a)의 온수순환관(22)을 순환하는 온수는 제3 수조(4c)의 온수보다 조금더 높은 온도로 가열되는 것이다.

예를 들어, 상기 급수관(41)으로 공급되는 물(온수)의 온도가 15∼20℃ 정도라고 가정할 경우 제4 이중관식 열교환기(2d)의 온수순환관(22)을 순환하는 동안 냉매순환관(21)을 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 가열되어 제1 수조(4a)에 저장되는 온수는 25∼35℃ 정도로 가열된 상태이며, 제3 이중관식 열교환기(2c)의 온수순환관(22)을 순환한 후 제2 수조(4b)에 저장되는 온수는 35∼45℃ 정도로 가열된 상태이며, 제2 이중관식 열교환기(2b)의 온수순환관(22)을 순환한 후 제3 수조(4c)에 저장되는 온수는 45∼55℃ 정도로 가열된 상태이고, 제1 이중관식 열교환기(2a)의 온수순환관(22)을 순한한 후 제4 수조(4d)에 저장되는 온수는 55∼65℃ 정도로 가열된 상태가 되는 것이다.

그러므로 상기 제4 수조(4d)의 배수관(42)을 통해서는 55∼65℃ 정도로 뜨겁게 가열된 온수를 공급할 수 있게 되는 것이다.

도 4에 도시된 본 발명의 온수생산장치는 히트펌프의 응축기를 복수의 쉘엔튜브식 열교환기로 구성한 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예들과 동일한 구성요소에 대하여서는 같은 명칭, 같은 부호를 사용하여 설명한다.

상기한 히트펌프 역시 전술한 실시예들과 마찬가지로 압축기, 응축기, 수액기, 팽창밸브, 증발기, 액분리기 등의 구성요소를 구비하고 있으며, 상기 응축기는 복수의 쉘엔튜브식 열교환기로 구성되어 있다.

상기 응축기를 구성하는 복수의 쉘엔튜브식 열교환기는, 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3a,3b,3c,3d)로 형성되어 있으며, 또한 상기 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기 각각은 도 5의 도시와 같이 튜브본체(30)의 내부에는 복수의 온수순환관(31)이 지그재그상으로 연결된 상태로 배관되어 있으며, 상기 복수의 온수순환관(31)들 사이사이에는 지그재그상으로 연결되는 냉매순환통로(32)가 형성되어 있으며, 또한 상기 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3a,3b,3c,3d) 각각의 튜브본체(30)에는 냉매투입구(33)와 냉매토출구(34) 및 온수투입구(35)와 온수토출구(36)가 형성되어 있다.

상기 냉매투입구(33)와 냉매토출구(34)는 튜브본체(30) 내부에 지그재그상으로 형성된 냉매순환통로(32)의 투입구 및 토출구 각각에 연결되어 있으며, 상기 온수투입구(35)와 온수토출구(36)는 튜브본체(30)의 내부에 지그재그상으로 연결되어 있는 온수순환관(31)의 투입구와 토출구 각각에 연결되어 있다.

그리고 상기 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 냉매투입구(33)는 압출기의 출구라인(52)이 연결되어 있으며, 상기 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d)의 냉매토출구(34)는 수액기의 입구라인(61)에 연결되어 있다.

또한 상기 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 냉매토출구(34)와 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)의 냉매투입구(33), 상기 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 냉매투입구(33)와 제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)의 냉매투입구(33), 상기 제3 쉘엔튜브식 열교호나기(3c)의 냉매토출구(34)와 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d)의 냉매투입구(33) 각각은 제1 내제 제3 냉매연결라인(37a,37b,37c)으로 연결되어 있으며, 상기 제1 내지 제4 쉘앤튜브식 열교환기(3a,3b,3c,3d) 각각에 형성된 온수투입구(35) 및 온수토출구(36) 각각은 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d)에 개별적으로 배관되어 있는 온수공급라인(38a) 및 온수회수라인(38b)에 연결되어 있으며, 상기 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d)와 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3a,3b,3c,3d) 각각을 연결하는 온수공급라인(38a)에는 순환펌프(39)가 각각 장설되어 있다.

상기 제1 수조(4a)에는 외부로부터 물(온수)을 공급하기 위한 급수관(41)이 설치되어 있으며, 상기 제4 수조(4d)에는 온수를 사용처에 공급하기 위한 배수관(42)에 설치되어 있다.

이와 같이 히트펌프의 응축기를 복수의 쉘엔튜브식 열교환기로 구성한 실시예의 온수생산장치로 온수를 생산하는데 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기한 실시예 역시 복수의 판형열교환기 및 이중관식 열교환기로 구성된 전술한 실시예들과 마찬가지로 압축기에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 냉매순환통로(32)→제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)의 냉매순환통로(32)→제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)의 냉매순환통로(32)→제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d)의 냉매순환통로(32)의 순서로 순환하게 된다.

그리고 상기 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각은 복수의 격벽(43,44,45)에 의해 구획된 상태에서 각 격벽에 형성된 연결공(46.47,48)에 의해 연통하는 상태이므로 급수관(41)을 통해 공급되는 물(온수)은 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각에 동일한 수위로 저장되며, 또한 상기 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d) 각각에 저장된 물(온수)은 제1 내지 제4 수조 각각에 연결되어 있는 온수공급라인(38a)에 장설되어 있는 순환펌프(25)의 펌핑작동으로 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3a,3b,3c,3d) 각각의 온수순환관(31)을 순환한 후 온수회수라인(38b)을 통해 각 수조(4a,4b,4c,4d)에 저장되는데, 이때 상기 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3a,3b,3c,3d) 각각의 냉매순환통로(32)를 순환하게 되는 냉매의 온도는 전술한 실시예에 설명되어 있는 바와 같이 조금씩 다르게 되며, 이에 따라 제1 내지 제4 수조(4a,4b,4c,4d)에 저장되는 온수의 온도도 각기 다르게 나타나게 된다.

따라서 압축기에 압축된 고온고압의 기체냉매가 순환하는 상기 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 냉매순환통로(32)를 순환하는 냉매가 가장 높은 온도이며, 상기 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)를 순환한 다음 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)의 냉매순환통로(32)를 순환하게 되는 냉매의 온도는 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 냉매순환통로(32)를 순환하는 냉매보다 조금 낮은 상태이고, 상기 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)를 순환한 후 제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)의 냉매순환통로(32)로 순환하게 되는 냉매의 온도는 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)를 순환하는 냉매보다 조금 낮은 상태이며, 상기 제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)를 순환한 후 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d)의 냉매순환통로(32)를 순환하게 되는 냉매의 온도는 제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)를 순환하는 냉매보다 조금 낮은 상태이다.

그러므로 상기 급수관(41)을 통해 제1 수조(4a)에 저장되어 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d)의 온수순환관(31)을 순환하는 온수는 냉매순환통로(32)를 순환하는 냉매와 열교환작용으로 가열되므로 급수관(41)으로 공급되는 물(온수)의 온도보다 조금 높은 온도로 가열되어 제1 수조(4a)에 저장되는 것이고, 제2 수조(4b)에 저장되어 제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)의 온수순환관(31)을 순환하는 온수는 제1 수조(4a)에 저장되는 온수의 온도보다 조금 높은 온도로 가열되는 것이며, 제3 수조(4c)에 저장되어 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)의 온수순환관(31)을 순환하는 온수는 제2 수조(4b)의 온수보다 조금 높은 온도로 가열되는 것이고, 제4 수조(4d)에 저장되어 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 온수순환관(31)을 순환하는 온수는 제3 수조(4c)의 온수보다 조금더 높은 온도로 가열되는 것이다.

예를 들어, 상기 급수관(41)으로 공급되는 물(온수)의 온도가 15∼20℃ 정도라고 가정할 경우 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d)의 온수순환관(31)을 순환하는 동안 냉매순환통로(32)를 순환하는 냉매와의 열교환작용으로 가열되어 제1 수조(4a)에 저장되는 온수는 25∼35℃ 정도로 가열된 상태이며, 제3 쉘엔튜브식 열교환기(3c)의 온수순환관(31)을 순환한 후 제2 수조(4b)에 저장되는 온수는 35∼45℃ 정도로 가열된 상태이며, 제2 쉘엔튜브식 열교환기(3b)의 온수순환관(31)을 순환한 후 제3 수조(4c)에 저장되는 온수는 45∼55℃ 정도로 가열된 상태이고, 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)의 온수순환관(31)을 순한한 후 제4 수조(4d)에 저장되는 온수는 55∼65℃ 정도로 가열된 상태가 되는 것이다.

따라서 상기 제4 수조(4d)의 배수관(42)을 통해서는 55∼65℃ 정도로 뜨겁게 가열된 온수를 공급할 수 있게 되는 것이다.

1a,1b,1c,1d : 제1 내지 제4 판형열교환기
10 : 보온케이스 10a,10b,10c : 제1 내지 제3 냉매연결라인
10e,10f,10g : 제1 내지 제3 온수연결러인
11,33 : 냉매투입구 12,34 : 냉매토출구
13,35 : 온수투입구 14,36 : 온수토출구
21 : 냉매순환관 22,31 : 온수순환관
30 : 튜브본체 32 : 냉매순환통로
37a,37b,37c : 제 내지 제3 냉매연결라인
38a : 온수공급라인 38b : 온수회수라인
25,39 : 순환펌프 41 : 급수관
42 : 배수관 42a,42b,42c : 제1 내지 제3 바이패스배수관
43,44,47 : 격벽 46,47,48 : 연결공
5 : 압축기 6 : 수액기
7 : 액분리기 8 : 증발기
9 : 팽창밸브 90 : 전자밸브

Claims

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압축기(5), 응축기, 수액기(6), 팽창밸브(9), 증발기(8), 액분리기(7)의 구성요소로 냉동사이클이 구성되어 있으며, 상기 응축기를 구성하는 제1 내지 제4 이중관식 열교환기(2a∼2d) 각각에서 방출되는 열을 이용하여 상기 이중관식 열교환기 각각의 냉매순환관(21) 내부에 설치되는 각 온수순환관(22)으로 순환하도록 공급되는 물을 가열하도록 구성되는 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 있어서,
상기 압축기(5)에서 압축되어 공급되는 고온고압의 냉매는 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21)에서부터 제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21)를 순차적으로 순환한 후 수액기(6)로 공급되는 순환작용을 반복하도록 구성되어 있으며,
외부에서 급수관(41)을 통해 공급되는 물은 제1 수조(4a)로 공급 및 저장되면서 상기 제4 이중관식 열교환기(2d)의 냉매순환관(21) 내부에 삽입 설치된 온수순환관(22)을 순환한 후 다시 상기 제1 수조(4a)에 저장되고, 제2 수조(4b)에 저장되는 온수는 상기 제3 이중관식 열교환기(2c)의 냉매순환관(21) 내부에 삽입 설치된 온수순환관(22)을 순환한 후 다시 상기 제2 수조(4b)에 저장되며, 제3 수조(4c)에 저장되는 온수는 상기 제2 이중관식 열교환기(2b)의 냉매순환관(21) 내부에 삽입 설치된 온수순환관(22)을 순환한 후 다시 상기 제3 수조(4c)에 저장되고, 제4 소조(4d)에 저장되는 온수는 상기 제1 이중관식 열교환기(2a)의 냉매순환관(21) 내부에 삽입 설치된 온수순환관(22)을 순환한 후 다시 상기 제4 수조(4c)에 저장되는 순환구조로 구성되어 있으며,
상기 제1 수조(4a) 내지 제4 수조(4d) 각각을 구획하는 격벽(43,44,45) 각각에는 각 수조를 연결시키는 연결공(46,47,48)이 형성되어 있어 상기 제1 수조(4a)에 저장되는 온수가 상기한 연결공(46,47,48)에 의하여 순차적으로 제2, 제3, 제4 수조(4d)의 순서로 이동 저장되면서 상기 제4 수조(4d)에 형성되어 있는 배수관(42)을 통해 배출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 온수생산장치.
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압축기(5), 응축기, 수액기(6), 팽창밸브(9), 증발기(8), 액분리기(7)의 구성요소로 냉동사이클이 구성되어 있으며, 상기 응축기를 구성하는 제1 내지 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3a∼3d) 각각에서 방출되는 열을 이용하여 상기 쉘엔튜브식 열교환기 각각에 배관되어 있는 온수순환관(31)을 순환하는 물을 가열하도록 구성되는 히트펌프를 이용한 온수생산장치에 있어서,
상기 압축기(5)에서 압축되어 공급되는 고온고압의 냉매는 제1 쉘엔튜브식 열교환기(3a)에서부터 제4 쉘엔튜브식 열교환기(3d) 각각의 냉매순환통로(32)를 순차적으로 순환한 후 수액기(6)로 공급되는 순환작용을 반복하도록 구성되어 있으며,
외부에서 급수관(41)을 통해 공급되는 물은 제1 수조(4a)로 공급 및 저장되면서 제4 쉘엔튜브식 열교환기(2d)에 배관되어 있는 온수순환관(31)을 순환한 후 다시 상기 제1 수조(4a)에 저장되고, 제2 수조(4b)에 저장되는 온수는 상기 제3 쉘엔튜브식 열교환기(2c)에 배관되어 있는 온수순환관(31)을 순환한 후 다시 상기 제2 수조(4b)에 저장되며, 제3 수조(4c)에 저장되는 온수는 제2 쉘엔튜브식 열교환기(2b)에 배관되어 있는 온수순환관(31)을 순환한 후 다시 상기 제3 수조(4c)에 저장되고, 제4 소조(4d)에 저장되는 온수는 제1 쉘엔튜브식 열교환기(2a)에 배관되어 있는 온수순환관(31)을 순환한 후 다시 상기 제4 수조(4c)에 저장되는 순환구조로 구성되어 있으며,
상기 제1 수조(4a) 내지 제4 수조(4d) 각각을 구획하는 격벽(43,44,45) 각각에는 각 수조를 연결시키는 연결공(46,47,48)이 형성되어 있어 상기 제1 수조(4a)에 저장되는 온수가 상기한 연결공(46,47,48)에 의하여 순차적으로 제2, 제3, 제4 수조(4d)의 순서로 이동 저장되면서 배수관(42)을 통해 배출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 온수생산장치.
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