KR101500737B1 - 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체 - Google Patents

히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발열 용량이 가변되고 히터가 선택적으로 분리 가능하도록 구성된 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체에 관한 것이다.
히트 펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 가열된 물을 재가열하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체에 있어서, 상기 히터조립체는, 수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환된 물을 삼방 밸브(three-way valve)로 안내하는 히터 보관통과, 상기 히터 보관통 일측에 선택적으로 분리 가능하게 결합되어 발열하는 보조 히터와, 상기 보조 히터가 안전온도 이상일 때 전원 공급을 선택적으로 차단하는 과열방지수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 전력 소비량이 감소하며 발열체의 과열을 미연에 차단하여 파손이 방지되는 이점이 있다.
히트펌프, 온수, 히터조립체, 과열방지

Description

히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체{Heater assembly for Hot water circulation system associated with heat pump}
본 발명은 발열 용량이 가변되고 히터가 선택적으로 분리 가능하도록 구성하여 에너지 효율 및 서비스성이 향상되도록 한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체에 관한 것이다.
히트 펌프와 연동하는 온수 공급 및 난방 장치는, 히트 펌프 사이클과 온수 순환 사이클이 결합된 장치로서, 히트 펌프 냉매 회로를 구성하는 압축기로부터 토출되는 냉매와 물이 열교환하도록 하여 온수 공급 및 바닥 난방이 이루어지도록 하는 장치이다.
그리고, 냉매와 물을 열교환하기 위한 수냉매 열교환기는 열교환 효율이 낮아서 온수 공급 또는 바닥 난방시 충분한 열량을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
이를 보완하기 위하여 전원 공급시 발열하는 보조 히터가 더 구비되며, 이러한 보조 히터는 물과 함께 히터 보관통 내부에 수용된다. 그리고, 상기 히터 보관통 내부는 수냉매 열교환기의 출수부 일측에 연통되게 결합된다.
또한, 상기 보조 히터 내부에는 물과 접촉하여 물을 재가열하기 위한 다수 발열체가 구비된다.
그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 상기 다수 발열체는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템이 동작시에 연동하여 발열하게 된다.
따라서, 불필요한 전원 공급이 이루어져 전력 소비 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 장시간 발열로 인하여 파손 및 고장이 빈번하게 발생하게 되는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 상기 보조 히터는 히터 보관통 내부에 내장되어 있으므로, 보조 히터 교체를 위해서는 히터 보관통과 함께 분리해야만 하므로 서비스성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 다수 발열체가 데우고자 하는 물의 양 및 수온에 따라 선택적으로 발열하여 용량 가변이 가능하도록 구성된 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 발열체가 히터 보관통으로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성하여 서비스성이 향상되도록 한 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
히트 펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 가열된 물을 재가열하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체에 있어서, 상기 히터조립체는, 수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환된 물을 삼방 밸브(three-way valve)로 안내하는 히터 보관통과, 상기 히터 보관통 일측에 선택적으로 분리 가능하게 결합되어 발열하는 보조 히터와, 상기 보조 히터가 안전온도 이상일 때 전원 공급을 선택적으로 차단하는 과열방지수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 보조 히터에는, 발열체가 다수 구비되며, 상기 다수 발열체는 동일한 발열용량을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 과열방지수단은 바이메탈(bimetal)이 적용됨을 특징으로 한다.
상기 다수 발열체는 방사상으로 배치됨을 특징으로 한다.
상기 보조 히터와 히터 보관통 중 어느 하나의 일측에는, 상기 히터 보관통 내부의 물이 누설되지 않도록 차단하는 씰러가 구비됨을 특징으로 한다.
상기 과열방지수단은, 상기 보조 히터의 전류량이 안전전류 이상일 때 상기 히터 조립체에 제공하는 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 과열방지수단은, 상기 보조 히터의 온도를 측정하기 위한 온도센서와, 상기 온도센서와 연동하여 상기 히터 조립체에 전원 공급을 선택적으로 차단하는 스위치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터 조립체에서는, 다수 발열체가 데우고자 하는 물의 양 및 수온에 따라 선택적으로 발열하여 용량 가변이 가능하도록 구성하였다.
따라서, 불필요한 전력 소모량이 감소하게 되어 전력 소비효율이 향상되는 이점이 있다.
또한, 발열체의 과열을 방지할 수 있게 되므로, 수명이 연장되며 화재 등의 안전 사고가 미연에 방지되는 이점이 있다.
그리고, 본 발명에서는 발열체가 히터 보관통으로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성하였다.
따라서, 히터 조립체의 서비스성이 향상되는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 사상이 구현되는 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설 명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)에는, 히트 펌프 냉매 사이클이 포함되는 실외기(2)와, 상기 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 물이 가열되도록 하는 실내기(3)와, 상기 실내기(3)의 어느 부분에서 열교환 가능하게 연결되어 온수를 공급하는 급탕부(hot water supply part)(4)와, 상기 실내기(3)로부터 연장되는 수배관(water pipe)으로 구성되는 난방부(5)가 포함된다.
상세히, 상기 히트펌프 냉매 사이클은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 흐름 방향을 조절하는 사방 밸브(four-way valve)(22)와, 상기 사방 밸브(22)를 통과한 고온 고압의 냉매가 상기 실내기(3)의 수배관을 따라 흐르는 물과 열교환하는 수냉매 열교환기(water-refrigerant heat exchanger)(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 냉매가 저온 저압으로 팽창되도록 하는 팽창부(expansion part)(24) 및 상기 팽창부(24)를 통과한 냉매가 실외 공기와 열교환하도록 하는 실외 열교환기(23)로 이루어진다. 그리고, 상기 부품들은 냉매 배관(25)에 의하여 연결되어 폐회로를 구성한다. 그리고, 상기 실외기(2)에는, 상기 압축기(21), 사방 밸브(22), 팽창부(24) 및 실외 열교환기(23)가 포함된다. 그리고, 상기 실외기(2)가 냉방 모드로 운전되는 경우에는 상기 실외 열교환기(23)가 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드로 운전되는 경우에는 응축기의 기능을 수행하게 된다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 냉매 배관과 출구측 냉매 배관에는 각각 온도 센서(TH1,TH2)가 장착될 수 있다.
이하에서는, 제상 운전의 경우를 제외하고 난방 모드로 운전되는 것으로 한정하여 설명하도록 한다.
한편, 상기 실내기(3)에는, 상기 수냉매 열교환기(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측에 연장되는 수배관에 장착되어, 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(flow switch)(32)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물이 흐르는 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(expansion tank)(33)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측으로부터 연장되는 수배관의 단부가 삽입되며, 내부에 보조 히터(344)가 제공되는 히터조립체(34)와, 상기 히터조립체(34)의 출구측 수배관의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(water pump)(36)가 포함된다.
상세히, 상기 수냉매 열교환기(31)는 상기 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 흐르는 냉매와 상기 수배관을 따라 흐르는 물이 열교환하는 부분으로서, 판형 열교환기가 적용 가능하다. 상기 수냉매 열교환기(31)에서는, 상기 압축기(21)를 통과한 고온 고압의 기체 냉매로부터 상기 수배관을 따라 흐르는 물로 열(QH)이 전달된다. 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입되는 물은 급탕 과정 또는 난방 과정을 통하여 미지근하게 식은 상태이다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 수배관과 출구측 수배관에도 온도 센서(TH3,TH4)가 각각 장착될 수 있다.
또한, 상기 팽창 탱크(33)는, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과하면서 가열 된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다. 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 다이아프램이 들어 있어 수배관 내부의 물의 부피 변화에 대응하여 움직이게 된다. 그리고, 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 질소 가스가 충전되어 있다.
또한, 상기 히터조립체(34)는 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 물이 보조 히터(344)에 의해 가열되도록 하는 구성이며, 제상 운전 과정 또는 수냉매 열교환기(31)를 통한 흡입 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 상기 보조 히터(344)는 선택적으로 동작하게 된다.
그리고, 상기 히터조립체(34)의 상측에는 에어 벤트(air vent)(343)가 형성되어, 상기 히터조립체(34) 내에 존재하는 과열 상태의 공기가 배출되도록 한다. 그리고, 상기 히터조립체(34)의 어느 일측에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 히터조립체(34) 내부의 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 게이지(341)를 통해서 표시되는 상기 히터 보관통(347) 내부 수압이 과도하게 높을 때에는, 상기 릴리프 밸브(342)가 개방되도록 하여 탱크 내 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 히터 보관통(347)의 일측에도 물의 온도를 측정하는 온도 센서(TH5)가 장착될 수 있다.
또한, 상기 워터 펌프(36)는, 상기 히터 조립체(34)의 출구측에서 연장되는 수배관을 통해서 토출되는 물을 펌핑하여, 급탕부(4)와 난방부(5)로 공급되도록 한다.
또한, 상기 실내기(3)의 내부 일측에는 각종 전장 부품이 저장되는 컨트롤 박스(38)가 장착되고, 상기 실내기(3)의 전면에는 컨트롤 패널(37)이 제공된다. 상세히, 상기 컨트롤 패널(37)에는 LCD 패널과 같은 디스플레이부와, 각종 입력 버튼이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 디스플레이부를 통해서 상기 실내기(3)의 운전 상태 또는 실내기(3)를 통과하는 물의 온도 등과 같은 운전 정보와 기타 메뉴 등을 확인할 수 있다.
한편, 상기 급탕부(4)는, 사용자가 세면 또는 설거지 등과 같은 작업에 필요한 물을 데워서 공급하는 부분이다.
상세히, 상기 워터 펌프(36)로부터 물의 흐름 방향으로 이격된 어느 지점에는 물의 흐름을 제어하는 삼방 밸브(three-way valve)(71)가 제공된다. 상기 삼방 밸브(71)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕부(4) 또는 상기 난방부(5)로 흐르도록 하는 방향 전환 밸브이다. 따라서, 상기 삼방 밸브(71)의 출구측에는 급탕부로 연장되는 급탕 배관(48)과, 상기 난방부(5)로 연장되는 난방 배관(53)이 각각 연결된다. 그리고, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑되는 물은 상기 삼방 밸브(71)의 제어에 따라 상기 급탕 배관(48) 또는 난방 배관(53) 중 어느 한 쪽으로 선택적으로 흐르게 된다.
상기 급탕부(4)에는, 외부로부터 공급되는 물을 저장하고, 저장된 물이 데워지도록 하는 급탕 탱크(41)와, 상기 급탕 탱크(41)의 내부에 제공되는 보조 히터(42)가 포함된다. 그리고, 설치 형태에 따라 상기 급탕 탱크(41)에 열을 공급하는 보조 열원이 더 추가될 수 있다. 그리고, 제시 가능한 보조 열원으로서는 태양열을 이용한 축열조(43)가 가능하다. 그리고, 상기 급탕부(4)의 일측면에는 냉수가 유입되기 위한 입수부(411)와, 가열된 물이 토출되는 출수부(412)가 구비된다.
상세히, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 급탕 배관의 일부는 상기 급탕 탱크(41)로 인입되어, 상기 급탕 탱크(41) 내부에 저장된 물을 가열한다. 즉, 상기 급탕 배관(48) 내부를 따라 흐르는 고온의 물로부터 상기 급탕 탱크(41)에 저장된 물로 열이 전달된다. 그리고, 특정한 경우에는 상기 보조 히터(42)와 상기 보조 열원이 동작하여 추가적인 열을 더 공급할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 목욕을 하기 위하여 온수를 많이 필요로 하는 경우와 같이, 단시간에 물이 데워져야 하는 경우에 동작할 수 있다. 그리고, 상기 급탕 탱크(41)의 일측에는 물의 온도를 감지하는 온도 센서(TH6)가 장착될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출수부(412)에는 샤워기(45)와 같은 온수 토출 장치 또는 가습기(46)와 같은 가전 장치가 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 보조 열원으로서 태양열을 이용한 축열조(43)가 사용되는 경우, 상기 축열조(43)로부터 연장되는 축열 배관(47)이 상기 급탕 탱크(41) 내부로 삽입될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 축열 배관(47) 상에는 축열 배관 폐회로 내부의 유속을 제어하는 보조 펌프(44)가 장착되고, 상기 축열 배관(47) 내부의 물의 흐름 방향을 제어하기 위한 방향 절환 밸브(VA)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 축열 배관(47)의 어느 일측에도 물의 온도를 측정하는 온도 센서(TH7)가 장착될 수 있다.
상기에서 제시된 태양열을 이용한 축열부와 같은 보조 열원 구조는 제시된 실시예에 제한되지 아니하고, 다양한 형태를 가지고 다른 위치에 장착 가능함을 밝혀 둔다.
한편, 상기 난방부(5)에는, 상기 난방 배관(53)의 일부가 실내 바닥에 매설되어 형성되는 바닥 난방부(51)와, 상기 난방 배관(53)의 어느 지점으로부터 분지되어 상기 바닥 난방부(51)와 병렬 연결되는 공기 난방부(52)가 포함된다.
상세히, 상기 바닥 난방부(51)는 도시된 바와 같이 실내 바닥에 미앤더 라인(meander line) 형태로 매설될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방부(52)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit) 또는 라디에이터(Radiator)등이 될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방부(52)에는 상기 난방 배관(53)으로부터 분지되는 공기 난방 배관(54) 일부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 삼방 밸브와 같은 유로 전환 밸브(55,56)가 설치되어, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 냉매가 상기 바닥 난방부(51)와 공기 난방부(52)로 나뉘어 흐르거나 어느 한 쪽으로만 흐르도록 할 수 있다.
또한, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 상기 급탕 배관(48)의 단부는 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단으로부터 물의 흐름 방향으로 이격되는 지점에서 합지된다. 따라서, 급탕 모드에서는 상기 급탕 배관(48)을 따라 흐르는 냉매는 상기 난방 배관(53)으로 다시 합쳐진 후에 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입된다.
여기서, 상기 급탕 배관(48)이 상기 난방 배관(53)과 합쳐지는 지점과 같이, 역류 차단을 필요로 하는 지점에는 역지 밸브(V)가 설치되어, 물의 역류가 방지되도록 할 수 있다. 같은 맥락으로, 상기 유로 전환 밸브(56)가 설치되는 방법 외에, 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단과 상기 바닥 난방부(51)의 출구단에 역지 밸브가 각각 설치되는 것도 가능할 것이다.
이하에서는 본 발명의 요부 구성인 히트조립체의 상세 구성을 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 요부 구성인 히터조립체를 보인 저면 분해 사시도이다.
도 3과 같이 상기 히터조립체(344)는 원통 형상의 외형을 가지는 히터 보관통(347)과, 상기 히터보관통의 하측에서 내부로 삽입 고정되어 선택적으로 발열하는 보조 히터(344)를 포함하여 구성된다.
상기 히터 보관통(347)은 수냉매 열교환기(31)로부터 토출된 물을 내부로 경유시켜 상기 보조 히터(344)로 재가열되도록 하는 구성으로, 상기 히터 보관통(347)의 내부는 외부와 차폐된 상태가 된다.
그리고, 상기 히터 보관통(347)의 내부는 삼방 밸브(71) 및 수냉매 열교환기(31)와 연통되도록 구성된다.
따라서, 상기 수냉매 열교환기(31)로부터 토출된 물은 히터 보관통(347) 내부로 유입된 후 상기 삼방 밸브(71)로 유동 가능하다.
상기 히터 보관통(347)의 상면에는 도 2와 같이 보조 히터(344)에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하기 위한 과열방지수단(348)이 구비된다.
즉, 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)가 과열된 경우 전원 공급을 차단하여 미연에 보조 히터(344)의 파손이 방지되도록 하는 구성이다. 이를 위해 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)의 전류값이 설정된 전류값 이상일 때 전원 공급을 차단하도록 구성된다.
그리고, 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)의 온도가 안전 온도 이상일 때 보조 히터(344)에 공급되는 전원을 차단하도록 구성할 수도 있으며, 이러한 보조 히터(344)의 동작은 온도센서(TH5)에서 측정된 온도와 연동 가능하며, 상기 히터 보관통(347) 내부에 별도의 온도센서를 구비하여 보조 히터(344)의 동작이 제어되도록 구성할 수도 있을 것이다.
또한, 상기 과열방지수단(348)은 온도 변화에 따라 휘어지는 정도가 가변되는 바이메탈의 적용도 가능하다.
즉, 바이메탈(bimetal)은 열팽창계수가 서로 다른 두 종류의 얇은 금속판을 포개어 붙여 한 장으로 만든 막대 형태의 부품으로서, 열을 가했을 때 상대적으로 열팽창계수가 작은 금속판 쪽으로 휘는 성질을 이용하여 스위치 접점의 오프(OFF)가 가능하다.
물론 바이메탈은 일정 온도 이하로 냉각되었을 때에는 휘어진 반대방향으로 복귀되어 스위치 접점을 온(ON) 시켜 상기 보조 히터(344)에 전원이 공급되도록 유도할 수도 있다.
상기 히터조립체(34)는 보조 히터(344)와 히터 보관통(347)이 서로 분리 가능하도록 결합된다. 즉, 상기 보조 히터(344)는 소모성 부품이므로 장기간 사용시 발열 성능이 저하되거나 수명이 다 했을 경우 교체가 필요하다.
따라서, 상기 보조 히터(344)는 히터 보관통(347)으로부터 선택적으로 분리 가능하도록 구성된다.
이를 위해 상기 보조 히터(344)의 하부에는 나사부(345)가 구비되며, 상기 히터 보관통(347)의 하단부 중앙에는 상기 나사부(345)와 체결하기 위한 체결부(346)가 천공 형성된다.
따라서, 도 3과 같은 상태에서 상기 나사부(345)와 체결부(346)를 접촉한 후 회전시키게 되면, 상기 나사부(345)와 체결부(346)는 서로 나사 결합된다.
그리고, 상기 보조 히터(344)와 히터 보관통(347) 중 어느 하나의 일측에는 히터 보관통(347) 내부의 물이 외부로 누설되지 않도록 차단하는 씰러(348)가 구비된다.
보다 상세하게는 상기 히터 보관통(347)의 하면에는 고무부재로 형성된 씰러(348)가 구비되며, 상기 히터 보관통(347)과 보조 히터(344)가 나사부(345)와 체결부(346)의 체결에 의해 결합되면, 상기 씰러(348)는 압착되어 누수를 방지하게 된다.
상기 씰러(348)는 히터 보관통(347) 내부의 물이 누설되지 않도록 하는 범위 내에서 다양하게 실시 가능하다. 즉, 상기 씰러(348)는 링(ring) 또는 개스킷(gasket) 형상을 갖도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 보조 히터(344)는 히터 보관통(347)으로 유입된 물의 양과 수온에 따라 발열량이 가변되도록 구성된다.
즉 상기 보조 히터(344)는 다수 개의 발열체(349)로 이루어지고 상기 다수 발열체(349)는 각각 동일한 발열량을 가지며 선택적으로 발열하도록 구성된다.
도 4를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 발열체(349)는 직선 봉을 구부려 양단부가 동일 방향에 위치하게 되며, 본 발명의 실시예에서 상기 발열 체(349)는 3개가 적용되었다.
그리고, 상기 발열체(349)는 서로 다른 높이를 갖도록 구성되어 접촉하지 않은 상태로 교차하게 되며, 상기 보조 히터(344)의 중심을 기준으로 방사상 배치 구조를 갖는다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 다수 발열체(349)는 동일한 발열량을 가지고 독립적으로 작동 가능하도록 구성된다.
따라서, 상기 히터 보관통(347) 내부로 유입된 물의 양이 적은 경우 상기 발열체(349) 중 어느 하나에만 전원이 인가되어 발열하게 되며, 점차적으로 물의 유입량이 증가하거나 수온이 낮아지는 경우에는 발열체(349)의 작동 개수를 늘릴 수 있도록 구성된다.
이하에서는 상기 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템에서 일어나는 물의 흐름에 대하여 운전 모드 별로 나누어 설명하도록 한다.
먼저 급탕 모드가 선택되는 경우에는, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 급탕 배관(48)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 히터 조립체(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 급탕 배관(48)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 이러한 순환 과정에서 상기 급탕 탱크(41)의 입수부(411)로 유입되는 냉수가 가열된 다음 상기 출수부(412)를 통하여 외부로 토출되어 사용자에게 공급된다.
또한, 난방 모드에서는, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 난방 배관(53)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 히터 조립 체(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 난방 배관(53)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 그리고, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 물은 상기 공기 난방부(52) 또는 바닥 난방부(51)로 흐르게 된다.
그리고, 난방 모드에서 상기 히터 보관통(347) 내부로 유입된 물의 양이 적거나 수온이 높은 경우 상기 발열체(349)는 모두 발열하지 않고 1개 또는 2개만 선택적으로 발열하게 되며, 물의 양이 증가하거나 상기 온도센서(TH5)에서 감지된 수온이 낮아지는 경우 상기 발열체(349)의 작동 개수를 증가시켜 수온을 높일 수 있게 된다.
또한, 상기 발열체(349)의 온도 또는 전류값이 안전온도 또는 설정전류값 이상인 경우 상기 과열방지수단(348)은 보조 히터(344)에 공급되는 전원을 차단하여 더 이상 보조 히터(344)가 과열되지 않도록 제한하게 된다.
한편, 상기 발열체(349)의 사용 연한이 오래되어 발열 성능이 저하되거나, 고장이 발생한 경우, 상기 히터 보관통(347)으로부터 보조 히터(344)를 분리하여 교체할 수 있다.
즉, 상기 보조 히터(344)의 나사부(345)와 히터보관통(347)의 체결부(346)의 결합을 해지하여 상기 보조 히터(344)의 교체가 가능하게 된다.
도 1 은 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면.
도 2 는 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도.
도 3 은 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 요부 구성인 히터조립체를 보인 저면 분해 사시도.
도 4 는 본 발명에 의한 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 요부 구성인 히터조립체에서 발열체의 배치 상태를 보인 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1. 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 2. 실외기
3. 실내기 4. 급탕부
5. 난방부 34. 히터조립체
344. 보조 히터 345. 나사부
346. 체결부 347. 히터 보관통
348. 과열방지수단 349. 발열체

Claims (7)

  1. 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 가열된 물을 재가열하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체에 있어서,
    상기 히터조립체는,
    수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환된 물을 삼방 밸브(three-way valve)로 안내하는 히터 보관통;
    상기 히터 보관통 일측에 선택적으로 분리 가능하게 결합되어 발열하는 보조 히터;
    상기 보조 히터가 안전온도 이상일 때 전원 공급을 선택적으로 차단하는 과열방지수단;
    상기 보조 히터가 삽입되도록 상기 히터 보관통의 하면으로부터 상방을 향해 연장된 홀의 내주면에 형성되는 체결부; 및
    상기 보조 히터의 일면으로부터 상방으로 연장되어 상기 체결부에 나사 결합되기 위한 나사부를 포함하며,
    상기 체결부와 상기 나사부의 나사 결합을 통해 상기 보조히터가 상기 히터 보관통과 분리가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 히터에는, 발열체가 다수 구비되며, 상기 다수 발열체는 동일한 발열용량을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 과열방지수단은 바이메탈(bimetal)이 적용됨을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 다수 발열체는 방사상으로 배치됨을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 히터와 히터 보관통 중 어느 하나의 일측에는, 상기 히터 보관통 내부의 물이 누설되지 않도록 차단하는 씰러가 구비됨을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 과열방지수단은, 상기 보조 히터의 전류량이 안전전류 이상일 때 상기 히터 조립체에 제공하는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 과열방지수단은,
    상기 보조 히터의 온도를 측정하기 위한 온도센서와,
    상기 온도센서와 연동하여 상기 히터 조립체에 전원 공급을 선택적으로 차단하는 스위치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 히터조립체.
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