KR101873594B1 - A cascade heat pump - Google Patents

A cascade heat pump Download PDF

Info

Publication number
KR101873594B1
KR101873594B1 KR1020110134311A KR20110134311A KR101873594B1 KR 101873594 B1 KR101873594 B1 KR 101873594B1 KR 1020110134311 A KR1020110134311 A KR 1020110134311A KR 20110134311 A KR20110134311 A KR 20110134311A KR 101873594 B1 KR101873594 B1 KR 101873594B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat
storage tank
cycle
heat exchanger
Prior art date
Application number
KR1020110134311A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130067383A (en
Inventor
박종호
하태규
박노마
신정섭
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020110134311A priority Critical patent/KR101873594B1/en
Publication of KR20130067383A publication Critical patent/KR20130067383A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101873594B1 publication Critical patent/KR101873594B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00Compression machines, plant, or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plant, or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plant, or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02731Compression machines, plant, or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one three-way valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/24Storage receiver heat

Abstract

본 발명은 캐스케이드 히트펌프 장치에 관한 것이다.
일 측면에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치는, 제1 냉매를 사용하는 제1 냉매 사이클; 및 상기 제1 냉매와 열교환하는 제2 냉매를 사용하는 제2 냉매 사이클을 포함하고, 상기 제1 냉매 사이클 또는 제2 냉매 사이클은, 다수의 열교환기; 및 상기 제1 냉매가 일 방향으로 순환할 경우 응축되는 상기 제1 냉매로부터 열을 받아 저장하고, 상기 제1 냉매가 타 방향으로 순환할 경우 과냉각되는 상기 제1 냉매로부터 열을 받아 저장하며, 상기 저장된 열을 상기 제2 냉매에 공급하는 축열조를 포함한다.
The present invention relates to a cascade heat pump apparatus.
A cascade heat pump apparatus according to one aspect, comprising: a first refrigerant cycle using a first refrigerant; And a second refrigerant cycle using a second refrigerant that exchanges heat with the first refrigerant, wherein the first refrigerant cycle or the second refrigerant cycle includes a plurality of heat exchangers; And a heat exchanger for receiving and storing heat from the first refrigerant that is condensed when the first refrigerant circulates in one direction and storing the heat from the first refrigerant that is supercooled when the first refrigerant circulates in the other direction, And a heat storage tank for supplying the stored heat to the second refrigerant.

Description

캐스케이드 히트펌프 장치{A cascade heat pump}A cascade heat pump < RTI ID = 0.0 >
본 발명은 캐스케이드 히트펌프 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cascade heat pump apparatus.
일반적으로 히트펌프 장치는, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 팽창되는 팽창기와, 상기 팽창기에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기를 포함하여 냉매 사이클을 구성하며, 냉매 사이클을 순환하는 냉매를 이용하여 실내를 냉난방 하거나 물을 가열하는 장치이다.Generally, the heat pump apparatus includes a compressor for compressing refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant discharged from the compressor, an expander for expanding the refrigerant passing through the condenser, and an evaporator for evaporating the refrigerant expanded in the expander And constitutes a refrigerant cycle, and uses the refrigerant circulating in the refrigerant cycle to cool or heat the room or to heat the water.
최근에는 시스템의 효율을 높이기 위하여, 제1 냉매를 순환시키는 제1 냉매 사이클과, 제2 냉매를 순환시키는 제2 냉매 사이클을 포함하고, 열교환기를 통해 제1 냉매와 제2 냉매가 열교환되도록 하는 캐스케이드 히트펌프 장치가 개발되었다.In recent years, in order to increase the efficiency of the system, a refrigerant cycle including a first refrigerant cycle for circulating the first refrigerant and a second refrigerant cycle for circulating the second refrigerant, and a cascade for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant through a heat exchanger A heat pump device was developed.
이 경우 실외기는 실외 압축기, 실외 열교환기, 실외 팽창기, 냉매 열교환기를 포함하여 제1 냉매 사이클을 구성하고, 실내기는 실내 압축기, 상기 냉매 열교환기, 실내 팽창기, 실내 열교환기를 포함하여 제2 냉매 사이클을 구성한다. 이때 냉매 열교환기는, 제1 냉매 사이클과 제2 냉매 사이클에서 모두 사용되며, 상기 냉매 열교환기에서 제1 냉매와 제2 냉매의 열교환이 이루어진다.In this case, the outdoor unit includes a first refrigerant cycle including an outdoor compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor expansion unit, and a refrigerant heat exchanger, and the indoor unit includes an indoor compressor, the refrigerant heat exchanger, the indoor expansion unit, and the indoor heat exchanger, . In this case, the refrigerant heat exchanger is used in both the first refrigerant cycle and the second refrigerant cycle, and heat exchange is performed between the first refrigerant and the second refrigerant in the refrigerant heat exchanger.
즉 냉매 열교환기가 실내기에서 응축기로 사용될 경우 실외기에서는 증발기로 사용되며, 상기 냉매 열교환기가 실내기에서 증발기로 사용될 경우 실외기에서는 응축기로 사용된다.That is, when the refrigerant heat exchanger is used as a condenser in an indoor unit, it is used as an evaporator in an outdoor unit, and when the refrigerant heat exchanger is used as an evaporator in an indoor unit, it is used as a condenser in an outdoor unit.
따라서 냉매 열교환기가 제1 냉매 사이클의 응축기로 사용된다면, 실외기를 순환하는 제1 냉매는 냉매 열교환기에서 열을 방출하여 응축된다. 이때 실내기의 제2 냉매 사이클을 순환하는 제2 냉매는, 냉매 열교환기를 통과하면서 제1 냉매가 방출한 열을 획득하여 증발된다. 반면 냉매 열교환기가 제1 냉매 사이클의 증발기로 사용될 경우에는, 일련의 과정이 반대로 이루어지게 된다.Therefore, if the refrigerant heat exchanger is used as the condenser of the first refrigerant cycle, the first refrigerant circulating through the outdoor unit is condensed by releasing heat from the refrigerant heat exchanger. At this time, the second refrigerant circulating in the second refrigerant cycle of the indoor unit passes through the refrigerant heat exchanger and acquires the heat emitted by the first refrigerant, and is evaporated. On the other hand, when the refrigerant heat exchanger is used as the evaporator of the first refrigerant cycle, a series of processes are reversed.
그러나 종래의 캐스케이드 히트펌프 장치는, 제1 냉매가 냉매 열교환기에서 배출하는 열과, 제2 냉매가 냉매 열교환기로부터 획득하는 열이 매칭 되어야만, 두 냉매 사이클이 원활하게 구동될 수 있기 때문에, 배출 또는 획득되는 열의 양이 불일치할 경우, 시스템 전체 효율이 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.However, since the conventional cascade heat pump apparatus can smoothly drive the two refrigerant cycles only when the heat discharged from the refrigerant heat exchanger by the first refrigerant and the heat obtained from the refrigerant heat exchanger by the second refrigerant are matched, There is a problem that if the amount of heat acquired is inconsistent, the overall efficiency of the system may deteriorate.
또한 종래의 캐스케이드 히트펌프 장치는, 제1 냉매와 제2 냉매의 열교환을 위해서 항상 두 냉매 사이클을 동시에 운전하여야만 하므로, 전력 소비가 크다는 문제점이 있다. Further, in the conventional cascade heat pump apparatus, since two refrigerant cycles must be operated simultaneously for heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant, there is a problem that the power consumption is large.
뿐만 아니라 종래의 캐스케이드 히트펌프 장치는, 실외기를 제상운전시킬 경우, 제1 냉매가 냉매 열교환기에서 열을 흡수하여야 하기 때문에, 실내기를 반드시 냉방 모드로 구동하여야 하므로 운전 모드가 제한된다는 문제점이 있다.In addition, in the conventional cascade heat pump apparatus, when the outdoor unit is defrosted, the first refrigerant must absorb heat in the refrigerant heat exchanger. Therefore, the indoor unit must be driven in the cooling mode.
마지막으로, 종래의 캐스케이드 히트펌프 장치는, 냉매 열교환기 및 실내 열교환기에 물을 통과시켜서 가열하는 급탕 사이클을 더 포함할 수 있는데, 만약 실내기를 냉방으로 운전할 경우, 제2 냉매가 실내 열교환기에서 열을 흡수하여 증발하기 때문에, 고온수의 생성이 불가하다는 문제점이 있다.Finally, the conventional cascade heat pump apparatus may further include a hot water supply cycle for heating water passing through the refrigerant heat exchanger and the indoor heat exchanger. If the indoor unit is operated in the cooling mode, the second refrigerant flows through the indoor heat exchanger So that it is impossible to generate high temperature water.
본 발명의 목적은 냉매 열교환기 대신 축열조를 구비하여, 제1 냉매와 제2 냉매의 열이 원활하게 순환되도록 하고, 동시운전의 필요성을 제거하며, 실외기의 제상운전 시 실내기의 운전 모드를 자유롭게 선택할 수 있도록 하는 캐스케이드 히트펌프 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a heat storage tank in place of a refrigerant heat exchanger so that the heat of the first refrigerant and the second refrigerant can be circulated smoothly and the necessity of simultaneous operation is eliminated and the operation mode of the indoor unit can be freely selected To provide a cascade heat pump device that allows the heat pump device to operate.
또한 본 발명의 목적은 제1 냉매 사이클에 냉난방을 수행하는 제1 실내기를 연결하여, 제1 실내기의 냉방 운전 시 폐응축열을 회수하여 축열조에 열을 저장하고, 제1 실내기 난방 운전 시 냉매가 축열조에서 과냉각되도록 하여, 축열조에 충분한 열을 저장할 수 있는 캐스케이드 히트펌프 장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is also achieved by connecting a first indoor unit for performing cooling and heating to a first refrigerant cycle to recover heat in a heat storage tank by recovering the waste heat of condensation during a cooling operation of the first indoor unit, So that sufficient heat can be stored in the heat storage tank.
일 측면에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치는, 제1 냉매를 사용하는 제1 냉매 사이클; 및 상기 제1 냉매와 열교환하는 제2 냉매를 사용하는 제2 냉매 사이클을 포함하고, 상기 제1 냉매 사이클 또는 제2 냉매 사이클은, 다수의 열교환기; 및 상기 제1 냉매가 일 방향으로 순환할 경우 응축되는 상기 제1 냉매로부터 열을 받아 저장하고, 상기 제1 냉매가 타 방향으로 순환할 경우 과냉각되는 상기 제1 냉매로부터 열을 받아 저장하며, 상기 저장된 열을 상기 제2 냉매에 공급하는 축열조를 포함한다.A cascade heat pump apparatus according to one aspect, comprising: a first refrigerant cycle using a first refrigerant; And a second refrigerant cycle using a second refrigerant that exchanges heat with the first refrigerant, wherein the first refrigerant cycle or the second refrigerant cycle includes a plurality of heat exchangers; And a heat exchanger for receiving and storing heat from the first refrigerant that is condensed when the first refrigerant circulates in one direction and storing the heat from the first refrigerant that is supercooled when the first refrigerant circulates in the other direction, And a heat storage tank for supplying the stored heat to the second refrigerant.
본 발명에 의하면, 축열조를 이용하여 제1 냉매의 열을 저장해둔 뒤 제2 냉매에 열을 공급함으로써, 제1 냉매로부터 배출되는 열과 제2 냉매가 획득하는 열이 다르더라도, 두 냉매 사이클이 원활하게 구동되도록 할 수 있다.According to the present invention, by storing the heat of the first refrigerant using the heat storage tank and supplying heat to the second refrigerant, even if the heat discharged from the first refrigerant and the heat acquired by the second refrigerant are different, .
또한 본 발명에 의하면, 제1 냉매 사이클이 구동되지 않더라도 축열조에 저장된 열을 이용하여 제2 냉매 사이클을 구동할 수 있으므로, 두 냉매 사이클이 동시에 운전되어야 하는 필요성을 제거하여 전력 소비량을 절감할 수 있다.Also, according to the present invention, since the second refrigerant cycle can be driven using the heat stored in the heat storage tank even if the first refrigerant cycle is not driven, the necessity of simultaneously operating the two refrigerant cycles can be eliminated to reduce power consumption .
또한 본 발명에 의하면, 제상을 위하여 제1 냉매 사이클을 반대 방향으로 순환시킬 경우, 축열조에 저장되어 있던 열을 제1 냉매에 공급하면 되므로, 제2 냉매 사이클의 운전 모드와 상관없이 실외기의 제상운전이 가능하다.According to the present invention, when the first refrigerant cycle is circulated in the opposite direction for defrosting, the heat stored in the heat storage tank can be supplied to the first refrigerant. Therefore, regardless of the operation mode of the second refrigerant cycle, This is possible.
또한 본 발명에 의하면, 제1 냉매 사이클에 냉난방을 담당하는 제1 실내기를 연결하고, 제1 실내기의 냉방 운전 시 또는 정지 시에는 제1 냉매가 축열조에서 응축되도록 하여 열을 저장하고, 제1 실내기의 난방 운전 시에는 제1 냉매가 축열조에서 과냉각되도록 하여 열을 저장한 뒤, 축열조에 저장된 열을 이용하여 제상 운전 또는 급탕 운전을 수행할 수 있다.According to the present invention, the first indoor unit for cooling and heating is connected to the first refrigerant cycle, and the first refrigerant is condensed in the heat storage tank to store heat when the first indoor unit is in the cooling operation or when the first indoor unit is stopped, The first refrigerant is supercooled in the heat storage tank to store heat, and then the defrosting operation or the hot water supply operation can be performed using the heat stored in the heat storage tank.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 냉방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 난방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 운전 정지 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제2 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 물이 가열되는 모습을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제상 운전 시 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치의 구성도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 냉방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제2 냉매가 순환하고 물이 가열되는 모습을 보여주는 도면.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치의 구성도.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 냉방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제2 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 물이 가열되는 모습을 보여주는 도면.
1 is a configuration diagram of a cascade heat pump apparatus according to a first embodiment of the present invention;
2 is a view showing a circulation of a first refrigerant in a cooling operation of a first indoor unit in a cascade heat pump apparatus according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view showing a circulation of the first refrigerant in the heating operation of the first indoor unit in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view showing a circulation of the first refrigerant when the first indoor unit is stopped in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a circulation of a second refrigerant in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention.
6 is a view showing how water is heated in a cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention.
7 is a view showing a circulation of the refrigerant in the defrosting operation in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram of a cascade heat pump apparatus according to a second embodiment of the present invention;
9 is a view showing a circulation of the first refrigerant in the cooling operation of the first indoor unit in the cascade heat pump apparatus according to the second embodiment of the present invention.
10 is a view showing a state in which a second refrigerant circulates and water is heated in a cascade heat pump apparatus according to a second embodiment of the present invention.
11 is a configuration diagram of a cascade heat pump apparatus according to a third embodiment of the present invention.
12 is a view showing a circulation of a first refrigerant in a cooling operation of a first indoor unit in a cascade heat pump apparatus according to a third embodiment of the present invention.
13 is a view showing a circulation of the second refrigerant in the cascade heat pump apparatus according to the third embodiment of the present invention.
14 and 15 are diagrams showing how water is heated in a cascade heat pump apparatus according to a third embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Incidentally, in the entire specification, when a part is connected to another part, it includes not only a direct connection but also a case where the other part is indirectly connected with another part in between. Also, to include an element means that it may include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a cascade heat pump apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치(1)는, 제1 냉매 사이클(10), 제2 냉매 사이클(20), 급탕 사이클(30), 온수난방 사이클(40)을 포함한다.1, a cascade heat pump apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention includes a first refrigerant cycle 10, a second refrigerant cycle 20, a hot water supply cycle 30, a hot water heating cycle 40).
상기 제1 냉매 사이클(10)은, 제1 냉매를 사용하는 냉매 사이클이다. 상기 제1 냉매 사이클(10)은, 실외 압축기(12)와, 실외 열교환기(13)와, 실외 팽창기(14)와, 축열조(25)와, 제1 실내 팽창기(15)와, 제1 실내 열교환기(16)와, 제1 냉매 배관(17)을 포함하여 냉매 사이클을 구성한다. The first refrigerant cycle (10) is a refrigerant cycle using a first refrigerant. The first refrigerant cycle 10 includes an outdoor compressor 12, an outdoor heat exchanger 13, an outdoor inflator 14, a heat storage tank 25, a first indoor inflator 15, A heat exchanger 16, and a first refrigerant pipe 17 to constitute a refrigerant cycle.
상기 제1 냉매 사이클(10)에서, 실외 압축기(12), 실외 열교환기(13), 실외 팽창기(14)는 실외기(11)에 배치될 수 있고, 제1 실내 팽창기(15), 제1 실내 열교환기(16)는 제1 실내기(18)에 배치될 수 있다. 상기 제1 냉매 배관(17)은, 상기 실외기(11)와 제1 실내기(18)를 연결하여 상기 제1 냉매가 순환되도록 할 수 있다. 이때 상기 제1 실내기(18)는, 실내의 냉난방을 담당할 수 있다.In the first refrigerant cycle 10, the outdoor compressor 12, the outdoor heat exchanger 13, and the outdoor inflator 14 can be disposed in the outdoor unit 11, and the first indoor inflator 15, The heat exchanger 16 may be disposed in the first indoor unit 18. The first refrigerant pipe (17) connects the outdoor unit (11) and the first indoor unit (18) to circulate the first refrigerant. At this time, the first indoor unit 18 can take charge of cooling and heating the room.
상기 실외 압축기(12)는 냉매를 압축하고, 상기 실외 열교환기(13)는 냉매를 응축 또는 증발시키며, 상기 실외 팽창기(14)는 냉매를 팽창시킨다. 상기 각 구성은 공지의 구성을 사용할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다. 다만 상기 축열조(25)는 제2 냉매 사이클(20)에서 자세히 설명하도록 한다.The outdoor compressor (12) compresses the refrigerant, the outdoor heat exchanger (13) condenses or evaporates the refrigerant, and the outdoor inflator (14) expands the refrigerant. Since each configuration described above can use a known configuration, a detailed description thereof will be omitted. However, the heat storage tank 25 will be described in detail in the second refrigerant cycle 20.
상기 제1 실내 팽창기(15)는 냉매를 팽창시키며, 상기 제1 실내 열교환기(16)는 냉매를 응축 또는 증발시킨다. 즉 본 실시예의 제1 냉매 사이클(10)은, 2개의 팽창기와 2개의 열교환기 및 축열조(25)를 구비할 수 있다.The first indoor inflator (15) expands the refrigerant, and the first indoor heat exchanger (16) condenses or evaporates the refrigerant. That is, the first refrigerant cycle 10 of the present embodiment may include two expanders, two heat exchangers, and a heat storage tank 25.
상기 제1 냉매 사이클(10)에 포함되는 열교환기와 팽창기는, 필요에 따라 단순히 냉매를 가이드 하는 역할만 수행할 수 있다. 즉 상기 실외 열교환기(13)와 상기 제1 실내 열교환기(16)는, 냉매와 외부 공기를 열교환시키지 않고 냉매를 압축기 또는 팽창기로 가이드 할 수 있다. 상기 실외 팽창기(14)와 상기 제1 실내 팽창기(15) 또한, 개도를 제어하여 냉매를 팽창시키지 않고, 냉매를 그대로 열교환기 또는 축열조(25)에 공급할 수 있다. 이는 제1 냉매 사이클(10)의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 제어될 수 있다.The heat exchanger and the expander included in the first refrigerant cycle 10 may merely serve to guide the refrigerant as needed. That is, the outdoor heat exchanger (13) and the first indoor heat exchanger (16) can guide the refrigerant to the compressor or the inflator without exchanging the refrigerant and the outside air. The outdoor inflator (14) and the first indoor inflator (15) can also control the opening degree to supply the refrigerant directly to the heat exchanger or the storage tank (25) without expanding the refrigerant. Which can be controlled by a control unit (not shown) of the first refrigerant cycle 10. [
제1 실내기(18)가 냉방 모드로 가동될 경우, 제1 냉매는 축열조(25)에서 응축된 뒤 제1 실내 열교환기(16)에서 증발된다. 이때 상기 제어부는, 실외 열교환기(13)와 실외 팽창기(14)의 구동을 정지시켜서, 상기 실외 압축기(12)로부터 토출된 제1 냉매가 상변화되지 않은 고온고압의 상태로 축열조(25)에 공급되도록 할 수 있다. 따라서 상기 축열조(25)에는 상기 제1 냉매로부터 배출된 열이 저장될 수 있다.When the first indoor unit 18 is operated in the cooling mode, the first refrigerant is condensed in the heat storage tank 25 and then evaporated in the first indoor heat exchanger 16. At this time, the control unit stops the driving of the outdoor heat exchanger 13 and the outdoor inflator 14 so that the first refrigerant discharged from the outdoor compressor 12 is supplied to the storage tank 25 in a state of high temperature and high pressure, . Therefore, the heat discharged from the first refrigerant can be stored in the heat storage tank 25.
반면 제1 실내기(18)가 난방 모드로 가동될 경우, 제1 냉매는 제1 실내 열교환기(16)에서 응축되고, 축열조(25)에서 과냉각되며, 실외 열교환기(13)에서 증발된다. 이때 상기 제어부는, 제1 실내 팽창기(15)의 구동을 정지시킬 수 있다. 즉 상기 실외 압축기(12)로부터 토출된 고온고압의 냉매는, 상기 제1 실내 열교환기(16)에서 응축된 뒤, 축열조(25)에서 다시 열을 방출하여 과냉각될 수 있다. 이후 과냉각된 제1 냉매는, 실외 팽창기(14)를 거치면서 팽창된 후, 실외 열교환기(13)에서 증발될 수 있다.On the other hand, when the first indoor unit 18 is operated in the heating mode, the first refrigerant is condensed in the first indoor heat exchanger 16, supercooled in the heat storage tank 25, and evaporated in the outdoor heat exchanger 13. At this time, the control unit may stop driving the first indoor inflator (15). That is, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the outdoor compressor (12) is condensed in the first indoor heat exchanger (16) and then reheated in the heat storage tank (25) The first supercooled refrigerant is expanded through the outdoor inflator (14) and then evaporated in the outdoor heat exchanger (13).
반면 상기 제어부가 제1 실내 열교환기(16) 및 제1 실내 팽창기(15)의 가동을 모두 정지시킬 경우에는, 상기 실외 압축기(12)로부터 토출된 냉매가 축열조(25)에서 응축되며, 실외 팽창기(14)에서 팽창되고, 실외 열교환기(13)에서 증발될 수 있다.On the other hand, when the control unit stops all operations of the first indoor heat exchanger 16 and the first indoor inflator 15, the refrigerant discharged from the outdoor compressor 12 is condensed in the heat storage tank 25, (14) and can be evaporated in the outdoor heat exchanger (13).
따라서 본 실시예는, 제1 실내기(18)를 냉난방 운전할 경우 및 정지시킬 경우, 모두 상기 축열조(25)에 열이 저장되도록 할 수 있다. 즉 제1 실내기(18)의 운전 모드와는 상관없이, 상기 축열조(25)에는 항상 열이 저장될 수 있다. 이를 통하여 본 실시예는, 축열조(25)에 충분한 열을 저장해둘 수 있으며, 저장된 열을 통해 급탕 또는 온수난방을 수행함으로써, 실내를 냉난방하는 동시에 고온수를 제공할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, heat can be stored in the thermal storage tank 25 when the first indoor unit 18 is operated for cooling / heating operation or stopped. That is, regardless of the operation mode of the first indoor unit 18, the heat can be always stored in the heat storage tank 25. Accordingly, in the present embodiment, enough heat can be stored in the thermal storage tank 25, and hot water or hot water heating is performed through the stored heat, so that the room can be cooled and heated and hot water can be provided.
상기 제2 냉매 사이클(20)은, 상기 제1 냉매와 열교환하는 제2 냉매를 사용하는 냉매 사이클이다. 상기 제2 냉매 사이클(20)은, 실내 압축기(22)와, 상기 축열조(25)와, 제2 실내 팽창기(24)와, 고온 축열조(23)와, 제2 냉매 배관(26)을 포함하여 냉매 사이클을 구성할 수 있다. 상기 제2 냉매 사이클(20)은, 제2 실내기(21)에 구성될 수 있으며, 상기 제2 실내기(21)는 급탕과 온수난방을 수행하는 실내기일 수 있다.The second refrigerant cycle (20) is a refrigerant cycle using a second refrigerant that exchanges heat with the first refrigerant. The second refrigerant cycle 20 includes the indoor compressor 22, the heat storage tank 25, the second indoor expansion unit 24, the high temperature storage tank 23, and the second refrigerant pipe 26 A refrigerant cycle can be constituted. The second refrigerant cycle 20 may be configured in the second indoor unit 21 and the second indoor unit 21 may be an indoor unit performing hot water supply and hot water heating.
이때 상기 제1 냉매와 상기 제2 냉매는, 서로 상이한 종류의 냉매일 수 있다. 일례로, 상기 제1 냉매는 R410A 냉매를 포함하고, 상기 제2 냉매는 R134A 냉매를 포함할 수 있다.At this time, the first refrigerant and the second refrigerant may be different kinds of refrigerant. For example, the first refrigerant may include R410A refrigerant, and the second refrigerant may comprise R134A refrigerant.
상기 실내 압축기(22)와 상기 제2 실내 팽창기(24) 및 상기 제2 냉매 배관(26)은, 공지의 구성을 사용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. 다만 상기 제2 냉매 배관(26)은, 상기 실내 압축기(22), 축열조(25), 제2 실내 팽창기(24), 고온 축열조(23)를 연결하여 상기 제2 냉매가 순환되도록 할 수 있다.The indoor compressor (22), the second indoor inflator (24), and the second refrigerant pipe (26) can be of a known construction, and thus a detailed description thereof will be omitted. The second refrigerant pipe 26 may be connected to the indoor compressor 22, the heat storage tank 25, the second indoor expansion unit 24, and the high temperature storage tank 23 to circulate the second refrigerant.
상기 축열조(25)는, 상기 제1 냉매가 일 방향으로 순환할 경우 상기 제1 냉매를 응축시켜 열을 저장하고, 상기 제1 냉매가 타 방향으로 순환할 경우 상기 제1 냉매를 과냉각시켜 열을 저장하며, 상기 저장된 열을 상기 제2 냉매에 공급한다. 이때 상기 축열조(25)에 저장되는 열은, 응축되거나 과냉각되는 상기 제1 냉매가 방출하는 열이다. 따라서 상기 축열조(25)는, 제1 냉매와 제2 냉매의 열교환을 담당하는 열교환기의 역할을 수행하는 동시에, 냉매로부터 배출되는 열을 저장해두는 역할을 한다. When the first refrigerant circulates in one direction, the heat storage tank (25) condenses the first refrigerant to store heat. When the first refrigerant circulates in the other direction, the first refrigerant is supercooled to heat And supplies the stored heat to the second refrigerant. At this time, the heat stored in the heat storage tank 25 is the heat released by the first refrigerant that is condensed or supercooled. Therefore, the heat storage tank 25 serves as a heat exchanger for heat exchange between the first refrigerant and the second refrigerant, and also serves to store heat discharged from the refrigerant.
구체적으로 상기 축열조(25)는, 상기 제1 실내 열교환기(16)에서 증발된 상기 제1 냉매를 응축시켜서 상기 실외 열교환기(13)에 공급하거나, 또는 상기 제1 실내 열교환기(16)에서 응축된 상기 제1 냉매를 과냉각시켜서 상기 실외 열교환기(13)에 공급하여, 상기 제1 냉매 사이클(10)에서의 응축기 또는 과냉각기 역할을 수행한다.Specifically, the heat storage tank 25 condenses the first refrigerant evaporated in the first indoor heat exchanger 16 and supplies the condensed refrigerant to the outdoor heat exchanger 13, or the refrigerant in the first indoor heat exchanger 16 The condensed first refrigerant is supercooled and supplied to the outdoor heat exchanger (13) to perform a condenser or a supercooler in the first refrigerant cycle (10).
물론, 상기 축열조(25)가 상기 제1 냉매를 응축시킬 경우와 상기 제1 냉매를 과냉각시킬 경우의 상기 제1 냉매의 순환 방향이 항상 반대인 것은 아니다. 일례로, 상기 제1 실내기(18)를 정지시킬 경우와 상기 제1 실내기(18)를 난방 운전할 경우에는, 상기 제1 냉매의 순환 방향이 동일할 수 있다.Of course, the circulation direction of the first refrigerant when the storage tank 25 condenses the first refrigerant and when the first refrigerant is supercooled is not always opposite. For example, when the first indoor unit 18 is stopped and the first indoor unit 18 is heated, the circulation directions of the first refrigerant may be the same.
상기 축열조(25)는, 상기 제1 냉매로부터 배출되는 열을 저장하여 상기 제1 냉매를 응축시키고, 저장된 열을 상기 제2 냉매에 공급하여 상기 제2 냉매를 증발시켜서, 상기 제1 냉매 사이클(10)에서의 응축기 및 상기 제2 냉매 사이클(20)에서 증발기 역할을 수행할 수 있다.The heat storage tank 25 stores heat discharged from the first refrigerant to condense the first refrigerant and supply the stored heat to the second refrigerant to evaporate the second refrigerant, 10 and the second refrigerant cycle 20, respectively.
또는 상기 축열조(25)는, 상기 제2 냉매로부터 배출되는 열을 저장하여 상기 제2 냉매를 응축시키고, 저장된 열을 상기 제1 냉매에 공급하여 상기 제1 냉매를 증발시켜서, 상기 제2 냉매 사이클(20)에서의 응축기 및 상기 제1 냉매 사이클(10)에서 증발기 역할을 수행할 수 있다.Or the heat storage tank 25 stores heat discharged from the second refrigerant to condense the second refrigerant and supply the stored heat to the first refrigerant to evaporate the first refrigerant, The condenser in the first refrigerant cycle 20 and the evaporator in the first refrigerant cycle 10.
이때 상기 축열조(25)는, 실시간으로 제1 냉매와 제2 냉매를 열교환 시키는 것이 아니라, 어느 하나의 냉매로부터 열을 저장한 뒤, 저장된 열을 다른 냉매에 공급하는 방식으로 냉매 간의 열교환을 수행한다. 즉 상기 축열조(25)는, 제1 냉매로부터 배출되는 열을 저장해둔 뒤 제2 냉매에 공급하거나, 또는 제2 냉매로부터 배출되는 열을 저장해둔 후 제1 냉매에 공급한다.At this time, the heat storage tank 25 performs heat exchange between refrigerants by storing the heat from one of the refrigerants and supplying the stored heat to the other refrigerant instead of exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant in real time . That is, the heat storage tank 25 stores the heat discharged from the first refrigerant and then supplies it to the second refrigerant, or stores the heat discharged from the second refrigerant, and then supplies the heat to the first refrigerant.
즉 상기 제1 냉매 및 제2 냉매 중 어느 하나의 냉매로부터 상기 축열조(25)에 열이 저장되는 시간과, 저장된 열을 상기 제1 냉매 및 제2 냉매 중 어느 하나의 냉매에 공급하는 시간은 이격될 수 있다.That is, the time during which heat is stored in the heat storage tank 25 from any one of the first and second refrigerants, and the time during which the stored heat is supplied to one of the first and second refrigerants, .
이를 통해 본 실시예는, 제1 냉매 사이클(10)과 제2 냉매 사이클(20)을 동시에 구동할 필요가 없으므로 전력 소모를 절감할 수 있다. 또한 본 실시예는, 제1 냉매 사이클(10)을 순환하는 제1 냉매로부터 배출되는 열의 양이, 제2 냉매 사이클(20)을 순환하는 제2 냉매가 획득하여야 하는 열의 양과 동일할 필요가 없기 때문에, 시스템을 효율적으로 구동할 수 있다.Accordingly, since the present embodiment does not need to simultaneously drive the first refrigerant cycle 10 and the second refrigerant cycle 20, power consumption can be reduced. This embodiment is also characterized in that the amount of heat discharged from the first refrigerant circulating in the first refrigerant cycle 10 does not need to be equal to the amount of heat that the second refrigerant circulating in the second refrigerant cycle 20 must acquire Therefore, the system can be efficiently driven.
또한 상기 축열조(25)는, 미리 저장된 열을 상기 제1 냉매 및 제2 냉매에 각각 공급하여 상기 제1 냉매 및 제2 냉매를 증발시켜서, 상기 제1 냉매 사이클(10)에서의 증발기 및 상기 제2 냉매 사이클(20)에서의 증발기 역할을 수행할 수 있다.In addition, the heat storage tank 25 supplies the stored heat to the first refrigerant and the second refrigerant to evaporate the first refrigerant and the second refrigerant, respectively, so that the evaporator and the evaporator in the first refrigerant cycle (10) 2 < / RTI > refrigerant cycle (20).
종래의 캐스케이드 히트펌프 장치는, 제상을 위하여 어느 하나의 냉매 사이클을 반대로 순환시킬 경우, 냉매 간의 열교환을 위하여 다른 하나의 냉매 사이클의 운전 모드를 자동으로 결정할 수밖에 없다.In the conventional cascade heat pump apparatus, when one refrigerant cycle is reversely circulated for defrosting, the operation mode of another refrigerant cycle must be automatically determined for heat exchange between the refrigerants.
그러나 본 실시예의 경우, 일례로 제1 냉매 사이클(10)의 순환 방향을 반대로 전환시킬 시, 상기 축열조(25)는, 제1 냉매에 열을 공급하여 제1 냉매 사이클(10)이 원활하게 구동되도록 하는 동시에, 제2 냉매에 열을 공급하거나 또는 제2 냉매로부터 배출되는 열을 저장할 수 있다. 즉 제1 냉매 사이클(10)을 제상 운전하더라도, 제2 냉매 사이클(20)은 운전 모드가 구속되지 않고 자유롭게 구동될 수 있다.However, in the case of this embodiment, for example, when the circulation direction of the first refrigerant cycle 10 is reversely reversed, the heat storage tank 25 supplies heat to the first refrigerant so that the first refrigerant cycle 10 is smoothly driven , While simultaneously supplying heat to the second refrigerant or storing heat discharged from the second refrigerant. That is, even if the first refrigerant cycle 10 is defrosted, the second refrigerant cycle 20 can be freely driven without restraining the operation mode.
상기 고온 축열조(23)는, 상기 제2 냉매로부터 배출되는 열을 저장한다. 상기 실내 압축기(22)를 통과한 고온고압의 냉매는, 상기 고온 축열조(23)에 열을 배출한 뒤 상기 제2 실내 팽창기(24)에 유입된다. 즉 상기 고온 축열조(23)는, 응축기의 역할을 수행할 수 있다.The high temperature heat storage tank (23) stores heat discharged from the second refrigerant. The high-temperature, high-pressure refrigerant that has passed through the indoor compressor (22) discharges heat to the high-temperature storage tank (23) and then flows into the second indoor inflator (24). That is, the high temperature heat storage tank 23 can serve as a condenser.
본 실시예가 상기 고온 축열조(23)를 구비하여 열을 이중으로 저장하여 두는 것은, 고온수를 효과적으로 생성하기 위함이다. 이는 이하 급탕 사이클(30)을 통하여 설명하도록 한다.The present embodiment is provided with the high-temperature heat storage tank 23 to store heat in a double manner in order to effectively generate high-temperature water. This will be described below through the hot water supply cycle 30.
상기 급탕 사이클(30)은, 상기 축열조(25)에 저장된 열 또는 상기 고온 축열조(23)에 저장된 열을 이용하여 물을 가열한다. 상기 급탕 사이클(30)은, 물이 상기 축열조(25)에서 1차로 가열된 후 상기 고온 축열조(23)에서 2차로 가열되도록, 상기 물을 가이드 할 수 있다. The hot water supply cycle 30 heats water using the heat stored in the heat storage tank 25 or the heat stored in the high temperature storage tank 23. The water supply cycle 30 can guide the water so that the water is firstly heated by the heat storage tank 25 and then heated by the high temperature storage tank 23 by the second order.
이는 상기 축열조(25)의 경우, 상기 제1 냉매로부터 배출되는 열 중에서 일부가 상기 제2 냉매에 공급될 수 있는 반면, 상기 고온 축열조(23)의 경우, 상기 제2 냉매로부터 배출되는 열을 그대로 저장해 둘 수 있기 때문이다. 즉 상기 물은 상기 축열조(25)를 통과하면서 중온수로 변화하고, 상기 고온 축열조(23)를 통과하면서 고온수로 변화할 수 있다.In the case of the heat storage tank 25, part of the heat discharged from the first refrigerant may be supplied to the second refrigerant, while in the case of the high temperature storage tank 23, It can be saved. That is, the water changes into the middle-temperature water while passing through the thermal storage tank 25, and can be changed to the high-temperature water while passing through the high-temperature storage tank 23.
물론 상기 급탕 사이클(30)은, 상기 물이 상기 축열조(25)만을 통과한 뒤 중온수 상태로 사용자에게 공급되도록 할 수 있으며, 또는 상기 물이 상기 고온 축열조(23)만을 통과한 뒤 상기 고온 축열조(23)에 저장된 열에 의해서 가열된 상태로 사용자에게 공급되도록 할 수 있다.Of course, the hot water supply cycle 30 may be configured such that the water is supplied to the user in a middle-temperature water after passing through only the heat storage tank 25, or the water passes through only the high temperature storage tank 23, It can be supplied to the user in a heated state by the heat stored in the heat exchanger 23.
상기 급탕 사이클(30)은, 급수 배관(31), 출수 배관(32), 물 저장부(33), 가열 배관(34)을 포함할 수 있다.The hot water supply cycle 30 may include a water supply pipe 31, an outflow pipe 32, a water storage 33, and a heating pipe 34.
상기 급수 배관(31)은, 상수도 등으로부터 물을 공급받아 상기 물 저장부(33)에 전달하고, 상기 출수 배관(32)은, 상기 물 저장부(33)에 저장된 물을 사용자에게 공급한다. 상기 급수 배관(31)과 상기 출수 배관(32)은 공지의 구성을 사용할 수 있다.The water supply pipe 31 receives water from a water supply or the like and transfers the water to the water storage unit 33. The water supply pipe 32 supplies water stored in the water storage unit 33 to the user. The water supply pipe (31) and the water supply pipe (32) can be of known configurations.
상기 물 저장부(33)는, 상기 급수 배관(31)으로부터 공급된 물을 저장하고, 상기 축열조(25) 또는 상기 고온 축열조(23)를 통해 가열된 물을 저장한다. 이때 상기 물 저장부(33)의 내부는 단열 구획되어, 상기 급수 배관(31)으로부터 공급된 물과, 상기 축열조(25) 등을 통해 가열된 물이 서로 열교환되지 않도록 할 수 있다.The water storage section 33 stores the water supplied from the water supply pipe 31 and stores the heated water through the heat storage tank 25 or the high temperature storage tank 23. At this time, the inside of the water storage part 33 is adiabatically divided so that the water supplied from the water supply pipe 31 and the water heated through the storage tank 25 can not be exchanged with each other.
상기 가열 배관(34)은, 상기 물 저장부(33)에 저장된 물을 상기 축열조(25) 또는 상기 고온 축열조(23)로 가이드 한다. 상기 가열 배관(34)은, 상기 물이 상기 축열조(25)를 통과한 뒤 상기 고온 축열조(23)를 통과하도록 상기 물을 가이드 할 수 있다.The heating pipe 34 guides the water stored in the water storage part 33 to the heat storage tank 25 or the high temperature storage tank 23. The heating pipe 34 can guide the water through the high temperature heat storage tank 23 after the water passes through the heat storage tank 25.
즉 상기 급수 배관(31)을 통해 상기 물 저장부(33)에 유입된 물은, 상기 가열 배관(34)을 따라서 상기 축열조(25)에서 1차로 가열된다. 이후 가열된 물은 상기 고온 축열조(23)를 통과하면서 2차로 가열되어 고온수가 되고, 상기 가열 배관(34)을 따라 상기 물 저장부(33)에 다시 유입되어 저장된다. 이때 상기 고온수는, 상기 출수 배관(32)을 통하여 사용자에게 공급될 수 있다. 따라서 본 실시예는, 상기 물을 2중으로 가열함으로써 효과적으로 고온수를 획득할 수 있다.That is, the water introduced into the water storage part 33 through the water supply pipe 31 is first heated by the heat storage tank 25 along the heating pipe 34. Thereafter, the heated water passes through the high-temperature heat storage tank 23 and is heated by the secondarily heated high-temperature water. The heated water flows into the water storage unit 33 again along the heating pipe 34 and is stored. At this time, the hot water can be supplied to the user through the outflow pipe (32). Therefore, this embodiment can effectively obtain high-temperature water by heating the water in a double manner.
상기 온수난방 사이클(40)은, 상기 고온 축열조(23)에 저장된 열을 이용하여 물을 가열하고, 상기 가열된 물을 이용하여 실내를 난방할 수 있다. 즉 상기 온수난방 사이클(40)은, 실내 공간을 순환하는 물에, 상기 고온 축열조(23)에 저장된 열을 공급함으로써, 실내가 난방되도록 할 수 있다.The hot water heating cycle 40 can heat the water using the heat stored in the high temperature storage tank 23 and heat the room using the heated water. That is, the hot water heating cycle 40 can heat the room by supplying heat stored in the high temperature heat storage tank 23 to water circulating the indoor space.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예에서의 냉매 또는 물의 흐름에 대하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the flow of the refrigerant or water in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 냉방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 난방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 운전 정지 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a circulation of the first refrigerant in the cooling operation of the first indoor unit in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view showing a state where the first refrigerant circulates in the heating operation of the first indoor unit in the pump apparatus. FIG. Circulation.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제2 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 물이 가열되는 모습을 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제상 운전 시 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a view showing a circulation of a second refrigerant in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view showing a circulation of the refrigerant in the defrosting operation in the cascade heat pump apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG.
이때 제1 냉매의 흐름은 실선, 제2 냉매의 흐름은 일정한 점선, 물의 흐름은 불규칙한 점선으로 표시하였다.The flow of the first refrigerant is indicated by a solid line, the flow of the second refrigerant is indicated by a constant dotted line, and the flow of water is indicated by an irregular dotted line.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치(1)에서, 제1 실내기(18)를 냉방 모드로 구동할 경우, 상기 제1 냉매는 실외 압축기(12), 실외 열교환기(13), 실외 팽창기(14), 축열조(25), 제1 실내 팽창기(15), 제1 실내 열교환기(16)를 따라 순환하게 된다. Referring to FIG. 2, in the cascade heat pump apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, when the first indoor unit 18 is driven in the cooling mode, the first refrigerant passes through the outdoor compressor 12, And circulates along the heat exchanger 13, the outdoor inflator 14, the heat storage tank 25, the first indoor inflator 15, and the first indoor heat exchanger 16.
이때 상기 제어부는, 상기 실외 열교환기(13)와 실외 팽창기(14)의 구동을 정지시킬 수 있다. 즉 상기 실외 열교환기(13)와 실외 팽창기(14)는, 제1 냉매의 상태를 변화시키지 않고 단순히 상기 제1 냉매를 가이드 할 수 있다. 따라서 상기 실외 압축기(12)에서 토출된 고온고압의 제1 냉매는 상기 축열조(25)에서 응축하게 되며, 제1 냉매로부터 배출되는 열은 상기 축열조(25)에 저장될 수 있다.At this time, the control unit may stop driving the outdoor heat exchanger (13) and the outdoor inflator (14). That is, the outdoor heat exchanger (13) and the outdoor inflator (14) can simply guide the first refrigerant without changing the state of the first refrigerant. Accordingly, the first refrigerant discharged from the outdoor compressor (12) is condensed in the storage tank (25), and the heat discharged from the first refrigerant can be stored in the storage tank (25).
도 3을 참조하면, 제1 실내기(18)를 난방 모드로 구동할 경우, 상기 제1 냉매는, 실외 압축기(12), 제1 실내 열교환기(16), 제1 실내 팽창기(15), 축열조(25), 실외 팽창기(14), 실외 열교환기(13)를 따라 순환하게 된다.Referring to FIG. 3, when the first indoor unit 18 is driven in a heating mode, the first refrigerant passes through the outdoor compressor 12, the first indoor heat exchanger 16, the first indoor inflator 15, The outdoor inflator 14, and the outdoor heat exchanger 13, as shown in Fig.
이때 상기 제어부는, 상기 제1 실내 팽창기(15)의 구동을 정지시킬 수 있다. 따라서 상기 실외 압축기(12)에서 토출된 고온고압의 제1 냉매는, 상기 제1 실내 열교환기(16)에서 응축되고, 상기 축열조(25)에서 과냉각되며, 상기 실외 열교환기(13)에서 증발될 수 있다. 즉 상기 제1 실내기(18)를 난방 모드로 구동하더라도, 상기 축열조(25)에는 상기 제1 냉매로부터 배출되는 열이 저장될 수 있다. 물론 이 경우 상기 제1 실내기(18)를 냉방 모드로 구동하는 경우보다, 상기 축열조(25)에 저장되는 열의 양은 적을 수 있다.At this time, the control unit may stop driving the first indoor inflator (15). Accordingly, the first refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the outdoor compressor (12) is condensed in the first indoor heat exchanger (16), supercooled in the heat storage tank (25), and evaporated in the outdoor heat exchanger . That is, even if the first indoor unit 18 is driven in the heating mode, the heat discharged from the first refrigerant can be stored in the heat storage tank 25. In this case, the amount of heat stored in the thermal storage tank 25 may be smaller than when the first indoor unit 18 is driven in the cooling mode.
도 4를 참조하면, 제1 실내기(18)를 정지시킬 경우, 상기 제1 냉매는, 실외 압축기(12), 제1 실내 열교환기(16), 제1 실내 팽창기(15), 축열조(25), 실외 팽창기(14), 실외 열교환기(13)를 따라 순환하게 된다.4, when the first indoor unit 18 is stopped, the first refrigerant passes through the outdoor compressor 12, the first indoor heat exchanger 16, the first indoor inflator 15, the heat storage tank 25, The outdoor inflator 14, and the outdoor heat exchanger 13, as shown in Fig.
이때 상기 제어부는, 상기 제1 실내 열교환기(16)와 상기 제1 실내 팽창기(15)를 포함하는 상기 제1 실내기(18)의 구동을 정지시킬 수 있다. 따라서 상기 실외 압축기(12)에서 토출된 고온고압의 제1 냉매는 상기 축열조(25)에서 응축하게 되고, 제1 냉매로부터 배출되는 열은 상기 축열조(25)에 저장될 수 있다. At this time, the control unit may stop the driving of the first indoor unit 18 including the first indoor heat exchanger 16 and the first indoor inflator 15. Accordingly, the first refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the outdoor compressor (12) is condensed in the storage tank (25), and the heat discharged from the first refrigerant can be stored in the storage tank (25).
제1 실내기(18)를 냉방 운전시키거나 또는 정지시킬 경우, 상기 축열조(25)에서 상기 제1 냉매가 응축하는 것은 동일하나, 상기 제어부가 구동을 정지시키는 각 구성이 상이하며, 제1 냉매의 순환이 서로 반대 방향일 수 있다.When the first indoor unit 18 is cooled or stopped, the first refrigerant condenses in the heat storage tank 25, but the control unit stops the driving of the first indoor unit 18, Circulation can be in opposite directions.
본 실시예는, 제1 실내기(18)를 냉방 운전하거나 난방 운전할 때 모두 상기 축열조(25)에 열을 저장할 수 있으며, 또한 제1 실내기(18)의 구동을 정지시킬 경우에도 열을 저장할 수 있다. 이때 상기 축열조(25)에 저장된 열은, 제1 냉매 사이클(10)의 제상 운전 및 제2 냉매 사이클(20)의 구동에 사용될 수 있다.In this embodiment, heat can be stored in the heat storage tank 25 when the first indoor unit 18 is operated for cooling or heating operation, and heat can be stored even when driving of the first indoor unit 18 is stopped . At this time, the heat stored in the heat storage tank 25 can be used for defrosting the first refrigerant cycle 10 and driving the second refrigerant cycle 20.
도 5를 참조하면, 상기 제2 냉매는, 실내 압축기(22), 고온 축열조(23), 제2 실내 팽창기(24), 축열조(25)를 따라 순환하게 된다. 이 경우 제2 냉매는 축열조(25)에 저장된 열을 공급받아 증발하고, 고온 축열조(23)에서 응축한다. 상기 제2 냉매가 응축하는 과정에서 배출되는 열은, 상기 고온 축열조(23)에 저장된다.5, the second refrigerant circulates along the indoor compressor 22, the high temperature storage tank 23, the second indoor inflator 24, and the storage tank 25. In this case, the second refrigerant is supplied with the heat stored in the heat storage tank 25, evaporates, and is condensed in the high temperature heat storage tank 23. The heat discharged during the condensation of the second refrigerant is stored in the high temperature heat storage tank (23).
즉 상기 축열조(25)는, 상기 제1 냉매 사이클(10)의 응축기 및 상기 제2 냉매 사이클(20)의 증발기의 역할을 수행할 수 있다. 또한 상기 축열조(25)는, 제1 냉매로부터 배출되는 열을 저장해 둔 후 제2 냉매에 공급하여, 제1 냉매와 제2 냉매가 열교환되도록 함으로써, 냉매 사이클을 원활하게 구동시킬 수 있다.That is, the heat storage tank 25 may serve as a condenser of the first refrigerant cycle 10 and an evaporator of the second refrigerant cycle 20. In addition, the heat storage tank 25 stores the heat discharged from the first refrigerant, supplies the heat to the second refrigerant, and allows the first refrigerant and the second refrigerant to heat-exchange, thereby smoothly driving the refrigerant cycle.
따라서 본 실시예는, 제1 냉매 사이클(10)과 제2 냉매 사이클(20)을 동시에 구동할 필요가 없으며, 제1 냉매로부터 배출되는 열의 양이 제2 냉매의 증발에 필요한 열의 양과 다르더라도, 냉매 사이클의 효율을 최적으로 유지할 수 있다.Therefore, in this embodiment, it is not necessary to simultaneously drive the first refrigerant cycle 10 and the second refrigerant cycle 20, and even if the amount of heat discharged from the first refrigerant is different from the amount of heat required for evaporating the second refrigerant, The efficiency of the refrigerant cycle can be maintained at an optimal level.
도 6을 참조하면, 급탕 사이클(30)을 따라 순환하는 물은, 급수 배관(31), 물 저장부(33), 가열 배관(34), 물 저장부(33), 출수 배관(32)을 따라 유동할 수 있다. 이때 상기 물은, 상기 축열조(25)에 저장된 열을 공급받아 중온수로 변화한 뒤, 상기 고온 축열조(23)에 저장된 열을 공급받아 고온수로 변화한다. 이후 상기 고온수는 상기 물 저장부(33)에 저장된 뒤, 상기 출수 배관(32)을 따라서 사용자에게 공급될 수 있다.6, the water circulating along the hot water supply cycle 30 is circulated through the water supply pipe 31, the water storage unit 33, the heating pipe 34, the water storage unit 33, and the outflow pipe 32 It can flow along. At this time, the water is supplied to the heat stored in the heat storage tank (25) and converted into the medium temperature water, and then the heat stored in the high temperature storage tank (23) is supplied to the high temperature water. Thereafter, the hot water may be stored in the water reservoir 33 and then supplied to the user along the outflow pipe 32.
온수난방 사이클(40)을 순환하는 물은, 고온 축열조(23)에 저장된 열을 통해 가열되어, 실내를 난방할 수 있다. 즉 본 실시예는, 제1 냉매 및 제2 냉매를 순환시키지 않고, 축열조(25)와 고온 축열조(23)에 저장된 열만을 사용하여, 원활하게 물을 가열할 수 있다. The water circulating in the hot water heating cycle 40 can be heated by the heat stored in the high temperature storage tank 23 to heat the room. That is, in this embodiment, the water can be heated smoothly by using only the heat stored in the heat storage tank 25 and the high temperature storage tank 23 without circulating the first refrigerant and the second refrigerant.
도 7을 참조하면, 제1 냉매 사이클(10)을 제상 운전할 경우, 제1 냉매는 실외 압축기(12), 실외 열교환기(13), 실외 팽창기(14), 축열조(25), 제1 실내 팽창기(15), 제1 실내 열교환기(16)를 따라 순환한다. 이 경우 제1 실내기(18)의 구동은 상기 제어부에 의하여 정지될 수 있다.Referring to FIG. 7, when the first refrigerant cycle 10 is defrosted, the first refrigerant flows through the outdoor compressor 12, the outdoor heat exchanger 13, the outdoor inflator 14, the storage tank 25, (15) and the first indoor heat exchanger (16). In this case, the driving of the first indoor unit 18 may be stopped by the control unit.
제상을 위하여 제1 냉매는 축열조(25)에서 열을 공급받아야 하는데, 만약 축열조(25)가 아닌 열교환기를 사용하여 제1 냉매와 제2 냉매를 열교환시킬 경우, 제2 냉매는 반드시 축열조(25)에서 응축되어야 한다. 즉 제2 냉매 사이클(20)의 운전 모드가 제한될 수밖에 없다.The first refrigerant must be supplied with heat from the heat storage tank 25. If the heat exchanger is used instead of the heat storage tank 25 to exchange heat between the first refrigerant and the second refrigerant, Lt; / RTI > The operation mode of the second refrigerant cycle 20 is limited.
그러나 본 실시예는, 제1 냉매 또는 제2 냉매로부터 제공받은 열을 축열조(25)가 미리 저장해둘 수 있고, 제2 냉매의 순환과는 상관없이, 축열조(25)에 저장되어 있던 열이 제1 냉매에 공급될 수 있다. 따라서 본 실시예는 제2 냉매의 운전 모드를 제한하지 않고 제1 냉매 사이클(10)의 제상 운전을 수행할 수 있다.However, in the present embodiment, the heat provided from the first refrigerant or the second refrigerant can be stored in advance in the heat storage tank 25, and the heat stored in the heat storage tank 25 1 refrigerant. Therefore, the present embodiment can perform the defrosting operation of the first refrigerant cycle 10 without limiting the operation mode of the second refrigerant.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a cascade heat pump apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치(1)는, 제1 실시예와 대비할 때, 고온 축열조(23) 대신 제2 실내 열교환기(27)를 포함할 수 있다.8, the cascade heat pump apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention can include a second indoor heat exchanger 27 instead of the hot storage tank 23 in comparison with the first embodiment. have.
상기 제2 실내 열교환기(27)는, 상기 실내 압축기(22)로부터 토출되는 고온고압의 냉매를 응축시키거나, 또는 상기 축열조(25)에서 응축된 냉매를 증발시킨다. 상기 제2 실내 열교환기(27)를 통과하는 냉매는, 외부 공기와 열교환할 수 있고, 온수난방 사이클(40)을 순환하는 물과도 열교환할 수 있다.The second indoor heat exchanger 27 condenses the refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the indoor compressor 22 or evaporates the refrigerant condensed in the heat storage tank 25. The refrigerant passing through the second indoor heat exchanger 27 can be heat-exchanged with the outside air and also with the water circulating in the hot water heating cycle 40.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 실시예에서의 냉매 또는 물의 흐름에 대하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the flow of refrigerant or water in this embodiment will be described in detail with reference to Figs. 9 and 10. Fig.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 냉방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제2 냉매가 순환하고 물이 가열되는 모습을 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view showing a circulation of the first refrigerant in the cooling operation of the first indoor unit in the cascade heat pump apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the cascade heat pump apparatus according to the second embodiment of the present invention. And the second refrigerant circulates in the pump device and the water is heated.
이때 제1 냉매의 흐름은 실선, 제2 냉매의 흐름은 일정한 점선, 물의 흐름은 불규칙한 점선으로 표시하였다.The flow of the first refrigerant is indicated by a solid line, the flow of the second refrigerant is indicated by a constant dotted line, and the flow of water is indicated by an irregular dotted line.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치(1)에서, 제1 실내기(18)를 냉방 모드로 구동할 경우, 상기 제1 냉매는 실외 압축기(12), 실외 열교환기(13), 실외 팽창기(14), 축열조(25), 제1 실내 팽창기(15), 제1 실내 열교환기(16)를 따라 순환하게 된다. 이때 실외 열교환기(13)와 실외 팽창기(14)는 상기 제어부에 의하여 구동이 정지될 수 있다. 도 9에 도시된 상기 제1 냉매의 순환은, 제1 실시예에서의 냉매 순환과 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 9, in the cascade heat pump apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention, when the first indoor unit 18 is driven in the cooling mode, the first refrigerant flows through the outdoor compressor 12, And circulates along the heat exchanger 13, the outdoor inflator 14, the heat storage tank 25, the first indoor inflator 15, and the first indoor heat exchanger 16. At this time, the outdoor heat exchanger (13) and the outdoor inflator (14) can be stopped by the control unit. The circulation of the first refrigerant shown in FIG. 9 is the same as the circulation of the refrigerant in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
도 10을 참조하면, 상기 제2 냉매는, 실내 압축기(22), 제2 실내 열교환기(27), 제2 실내 팽창기(24), 축열조(25)를 따라 순환하게 된다. 이 경우 제2 냉매는 축열조(25)에 저장된 열을 공급받아 증발하고, 제2 실내 열교환기(27)에서 응축한다.Referring to FIG. 10, the second refrigerant circulates along the indoor compressor 22, the second indoor heat exchanger 27, the second indoor inflator 24, and the heat storage tank 25. In this case, the second refrigerant is supplied with heat stored in the heat storage tank 25, evaporates, and is condensed in the second indoor heat exchanger 27.
본 실시예의 경우, 제1 실시예와 마찬가지로 축열조(25)를 사용하기 때문에, 제1 냉매 사이클(10)과 제2 냉매 사이클(20)을 동시에 운전할 필요는 없다. 다만 고온수가 필요하거나 또는 온수난방이 요구되는 경우, 급탕 사이클(30)과 온수난방 사이클(40)은, 제2 냉매 사이클(20)과 동시에 구동되어야 한다. 이는 온수난방 사이클(40)을 순환하는 물과 축열조(25)를 통과한 중온수는, 제2 실내 열교환기(27)를 통과하는 제2 냉매로부터 열을 공급받아야 하기 때문이다.In this embodiment, since the heat storage tank 25 is used as in the first embodiment, it is not necessary to operate the first refrigerant cycle 10 and the second refrigerant cycle 20 at the same time. However, when hot water is required or hot water heating is required, the hot water supply cycle 30 and the hot water heating cycle 40 must be driven simultaneously with the second refrigerant cycle 20. This is because the water circulating in the hot water heating cycle 40 and the intermediate water having passed through the heat storage tank 25 must receive heat from the second refrigerant passing through the second indoor heat exchanger 27.
만약 온수난방 사이클(40)과 급탕 사이클(30)이 구동될 때, 제2 냉매 사이클(20)이 구동되지 않는다면, 온수난방 사이클(40)을 순환하는 물은 제2 냉매로부터 열을 받지 못하므로, 온수난방을 구현할 수 없다. 다만 급탕 사이클(30)을 순환하는 물은, 축열조(25)에 저장된 열을 공급받기 때문에, 중온수로 변화하여 사용자에게 공급될 수 있다.If the second refrigerant cycle 20 is not driven when the hot water heating cycle 40 and the hot water supply cycle 30 are driven, the water circulating in the hot water heating cycle 40 does not receive heat from the second refrigerant , You can not implement hot water heating. However, since the water circulating in the hot water supply cycle 30 is supplied with the heat stored in the heat storage tank 25, it can be changed into the medium temperature water and supplied to the user.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치의 구성도이다.11 is a configuration diagram of a cascade heat pump apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치(1)에서, 상기 제2 냉매 사이클(20)은, 상기 제2 냉매를 응축 또는 증발시키는 제2 실내 열교환기(27)와, 상기 고온 축열조(23)를 모두 포함하여 냉매 사이클을 구성한다. 상기 제2 실내 열교환기(27)는, 제2 실시예에서 설명한 것과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.11, in the cascade heat pump apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention, the second refrigerant cycle 20 includes a second indoor heat exchanger 27 for condensing or evaporating the second refrigerant, And the high temperature heat storage tank 23 constitute a refrigerant cycle. Since the second indoor heat exchanger 27 is the same as that described in the second embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
상기 제2 냉매 사이클(20)은, 상기 제2 냉매를 상기 고온 축열조(23) 또는 상기 제2 실내 열교환기(27)로 가이드 하는 유량 조절부(28)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 유량 조절부(28)는, 상기 고온 축열조(23)와 상기 제2 실내 열교환기(27)가 연결되는 부분에 구비되며, 삼방밸브일 수 있다. The second refrigerant cycle 20 may further include a flow rate regulator 28 for guiding the second refrigerant to the high temperature heat storage tank 23 or the second indoor heat exchanger 27. At this time, the flow rate regulator 28 is provided at a portion where the high temperature heat storage tank 23 and the second indoor heat exchanger 27 are connected, and may be a three-way valve.
즉 상기 유량 조절부(28)는, 상기 제2 냉매 배관(26)에서, 상기 실내 압축기(22)를 통과한 냉매가 상기 고온 축열조(23) 또는 상기 제2 실내 열교환기(27)로 각각 유입되도록 분지되는 부분에 구비되어, 상기 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 물론 상기 유량 조절부(28)는, 상기 제2 냉매 배관(26)에서, 상기 제2 실내 팽창기(24)를 통과한 냉매가 상기 고온 축열조(23) 또는 상기 제2 실내 열교환기(27)로 각각 유입되도록 분지되는 부분에 구비될 수도 있다.That is, the flow rate control unit 28 controls the flow rate of the refrigerant passing through the indoor compressor 22 in the second refrigerant pipe 26 to flow into the high temperature heat storage tank 23 or the second indoor heat exchanger 27 So that the flow of the refrigerant can be controlled. Of course, the flow rate regulator 28 may be configured such that in the second refrigerant pipe 26, the refrigerant that has passed through the second indoor expansion device 24 flows into the high temperature heat storage tank 23 or the second indoor heat exchanger 27 Or may be provided at the branching portions to be respectively introduced.
이때 상기 온수난방 사이클(40)은, 상기 제2 실내 열교환기(27)를 통과하는 냉매로부터 열을 공급받아 물을 가열하고, 상기 가열된 물을 이용하여 실내를 난방할 수 있다. 이 경우 온수난방을 구동하기 위해서는, 제2 냉매 사이클(20)의 동시운전이 요구된다.At this time, the hot water heating cycle 40 may heat the water by receiving heat from the refrigerant passing through the second indoor heat exchanger 27, and may heat the indoor space by using the heated water. In this case, simultaneous operation of the second refrigerant cycle 20 is required to drive hot water heating.
이하에서는 도 12 내지 도 15를 참조하여, 본 실시예에서의 냉매 또는 물의 흐름에 대하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the flow of the refrigerant or water in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 15. FIG.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제1 실내기의 냉방 운전 시 제1 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이고, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 제2 냉매가 순환하는 모습을 보여주는 도면이다. FIG. 12 is a view showing a circulation of the first refrigerant in the cooling operation of the first indoor unit in the cascade heat pump apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the cascade heat pump apparatus according to the third embodiment of the present invention. And the second refrigerant circulates in the pump device.
또한 도 14 및 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치에서 물이 가열되는 모습을 보여주는 도면이다.14 and 15 are views showing how water is heated in the cascade heat pump apparatus according to the third embodiment of the present invention.
이때 제1 냉매의 흐름은 실선, 제2 냉매의 흐름은 일정한 점선, 물의 흐름은 불규칙한 점선으로 표시하였다.The flow of the first refrigerant is indicated by a solid line, the flow of the second refrigerant is indicated by a constant dotted line, and the flow of water is indicated by an irregular dotted line.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 캐스케이드 히트펌프 장치(1)에서, 제1 실내기(18)를 냉방 모드로 구동할 경우, 상기 제1 냉매는 실외 압축기(12), 실외 열교환기(13), 실외 팽창기(14), 축열조(25), 제1 실내 팽창기(15), 제1 실내 열교환기(16)를 따라 순환하게 된다. 이때 실외 열교환기(13)와 실외 팽창기(14)는 상기 제어부에 의하여 구동이 정지될 수 있다. 도 12에 도시된 상기 제1 냉매의 순환은, 제1 실시예에서의 냉매 순환과 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 12, in the cascade heat pump apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention, when the first indoor unit 18 is driven in the cooling mode, the first refrigerant flows through the outdoor compressor 12, And circulates along the heat exchanger 13, the outdoor inflator 14, the heat storage tank 25, the first indoor inflator 15, and the first indoor heat exchanger 16. At this time, the outdoor heat exchanger (13) and the outdoor inflator (14) can be stopped by the control unit. The circulation of the first refrigerant shown in FIG. 12 is the same as the circulation of the refrigerant in the first embodiment, and thus a detailed description thereof will be omitted.
도 13을 참조하면, 상기 제2 냉매는, 실내 압축기(22), 제2 실내 열교환기(27), 제2 실내 팽창기(24), 축열조(25)를 따라 순환하게 된다. 이때 상기 유량 조절부(28)는, 상기 제2 냉매를 고온 축열조(23)로 가이드 할 수 있다.Referring to FIG. 13, the second refrigerant circulates along the indoor compressor 22, the second indoor heat exchanger 27, the second indoor inflator 24, and the heat storage tank 25. At this time, the flow rate regulator 28 can guide the second refrigerant to the high temperature heat storage tank 23.
이 경우 제2 냉매는 축열조(25)에 저장된 열을 공급받아 증발하고, 고온 축열조(23)에서 응축한다. 상기 제2 냉매가 응축하는 과정에서 배출되는 열은, 상기 고온 축열조(23)에 저장된다. 도 13에 도시된 상기 제2 냉매의 순환은, 제1 실시예에서의 냉매 순환과 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.In this case, the second refrigerant is supplied with the heat stored in the heat storage tank 25, evaporates, and is condensed in the high temperature heat storage tank 23. The heat discharged during the condensation of the second refrigerant is stored in the high temperature heat storage tank (23). The circulation of the second refrigerant shown in FIG. 13 is the same as the circulation of the refrigerant in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
도 14를 참조하면, 급탕 사이클(30)을 따라 순환하는 물은, 상기 축열조(25)에 저장된 열을 공급받아 중온수로 변화한 뒤, 상기 고온 축열조(23)에 저장된 열을 공급받아 고온수로 변화한다. 도 14에 도시된 물의 순환은, 제1 실시예에서의 물 순환과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.14, the water circulating along the hot water supply cycle 30 is supplied with the heat stored in the heat storage tank 25 and is converted into the medium temperature water. Then, the heat stored in the high temperature storage tank 23 is supplied to the high temperature water . The circulation of water shown in FIG. 14 is the same as the circulation of water in the first embodiment, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.
도 15를 참조하면, 상기 유량 조절부(28)는, 상기 제2 냉매를 제2 실내 열교환기(27)로 가이드 할 수 있다. 이 경우 상기 제2 냉매는, 실내 압축기(22), 제2 실내 열교환기(27), 제2 실내 팽창기(24), 축열조(25)를 따라 순환하게 된다.Referring to FIG. 15, the flow rate regulator 28 may guide the second refrigerant to the second indoor heat exchanger 27. In this case, the second refrigerant is circulated along the indoor compressor 22, the second indoor heat exchanger 27, the second indoor inflator 24, and the heat storage tank 25.
이때 온수난방을 위해서, 온수난방 사이클(40)은 제2 냉매 사이클(20)과 동시에 구동되어야 한다. 다만 본 실시예는 제2 실시예와는 달리, 고온수 생성을 위해 급탕 사이클(30)과 제2 냉매 사이클(20)이 동시에 구동될 필요는 없다. 이는 급탕 사이클(30)을 순환하는 물의 경우, 축열조(25)와 고온 축열조(23)를 통과하면서 충분히 가열될 수 있기 때문이다.At this time, for hot water heating, the hot water heating cycle 40 must be driven simultaneously with the second refrigerant cycle 20. However, unlike the second embodiment, the present embodiment does not require the hot water supply cycle 30 and the second refrigerant cycle 20 to be driven simultaneously for generating hot water. This is because, in the case of water circulating through the hot water supply cycle 30, it can be sufficiently heated while passing through the heat storage tank 25 and the high temperature storage tank 23.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
1: 캐스케이드 히트펌프 장치 10: 제1 냉매 사이클
11: 실외기 12: 실외 압축기
13: 실외 열교환기 14: 실외 팽창기
15: 제1 실내 팽창기 16: 제1 실내 열교환기
17: 제1 냉매 배관 18: 제1 실내기
20: 제2 냉매 사이클 21: 제2 실내기
22: 실내 압축기 23: 고온 축열조
24: 제2 실내 팽창기 25: 축열조
26: 제2 냉매 배관 27: 제2 실내 열교환기
28: 유량 조절부 30: 급탕 사이클
31: 급수 배관 32: 출수 배관
33: 물 저장부 34: 가열 배관
40: 온수난방 사이클
1: Cascade heat pump device 10: First refrigerant cycle
11: outdoor unit 12: outdoor compressor
13: outdoor heat exchanger 14: outdoor inflator
15: first indoor inflator 16: first indoor heat exchanger
17: first refrigerant pipe 18: first indoor unit
20: second refrigerant cycle 21: second indoor unit
22: indoor compressor 23: high temperature heat storage tank
24: second indoor inflator 25:
26: second refrigerant pipe 27: second indoor heat exchanger
28: Flow control unit 30: Hot water supply cycle
31: water supply pipe 32: outflow pipe
33: water storage part 34: heating pipe
40: Hot water heating cycle

Claims (12)

  1. 제1 냉매를 압축하는 실외 압축기와, 상기 제1냉매를 응축 또는 과냉각시켜 상기 제1냉매로부터 배출되는 열을 저장하는 축열조와, 상기 제1 냉매를 응축 또는 증발시키는 실외 열교환기 및 제1 실내 열교환기와, 상기 제1 냉매를 가이드 하는 제1 냉매 배관을 포함하는 제1 냉매 사이클;
    제2 냉매를 압축하는 실내 압축기와, 압축된 제2 냉매를 응축시켜 상기 제2 냉매로부터 배출되는 열을 저장하는 고온 축열조와, 응축된 냉매를 증발시키는 상기 축열조와, 상기 제2 냉매가 상기 실내 압축기, 상기 고온 축열조 및 상기 축열조를 순환하도록 가이드 하는 제2 냉매 배관을 포함하는 제2 냉매 사이클; 및
    상기 축열조에 저장된 열과 상기 고온 축열조에 저장된 열을 이용하여 물을 가열하는 급탕 사이클을 포함하고,
    상기 급탕 사이클은,
    급수 배관;
    상기 급수 배관으로부터 공급된 물을 저장하는 물 저장부; 및
    상기 물 저장부에 저장된 물을 상기 축열조 및 상기 고온 축열조를 통과하도록 가이드하는 가열 배관을 포함하고,
    상기 급탕 사이클을 순환하는 물은, 상기 축열조를 통과하여 1차로 가열되고, 상기 고온 축열조를 통과하여 2차로 가열되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    An outdoor heat exchanger for condensing or evaporating the first refrigerant and a first indoor heat exchanger for condensing or evaporating the first refrigerant; a second indoor heat exchanger for condensing or evaporating the second refrigerant; A first refrigerant cycle including a tile and a first refrigerant pipe for guiding the first refrigerant;
    A high temperature heat storage tank for condensing the compressed second refrigerant and storing heat discharged from the second refrigerant; a heat storage tank for evaporating the condensed refrigerant; A second refrigerant cycle including a compressor, the high temperature heat storage tank and a second refrigerant pipe for guiding the circulation of the heat storage tank; And
    And a water heating cycle for heating the water by using the heat stored in the heat storage tank and the heat stored in the high temperature storage tank,
    In the hot water supply cycle,
    Water supply piping;
    A water storage part for storing water supplied from the water supply pipe; And
    And a heating pipe for guiding the water stored in the water storage unit to pass through the heat storage tank and the high temperature storage tank,
    Wherein water circulating through the hot water supply cycle is firstly heated by passing through the heat storage tank and is heated by the second heat passing through the high temperature heat storage tank.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축열조는, 상기 실외 열교환기 및 제1 실내 열교환기 중 어느 하나의 열교환기에서 증발된 상기 제1 냉매를 응축시켜서 다른 하나의 열교환기에 공급하거나, 또는 상기 어느 하나의 열교환기에서 응축된 상기 제1 냉매를 과냉각시켜서 다른 하나의 열교환기에 공급하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    The method according to claim 1,
    The heat storage tank condenses the first refrigerant evaporated in the heat exchanger of any one of the outdoor heat exchanger and the first indoor heat exchanger and supplies the condensed first refrigerant to the other heat exchanger, 1 refrigerant is supercooled and supplied to the other heat exchanger.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 냉매 사이클은,
    상기 제1 냉매가 일 방향으로 순환할 경우 상기 실외 열교환기의 가동을 정지시켜서, 상기 제1 냉매가 상기 축열조에서 응축되도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    The refrigerant cycle system according to claim 2,
    Further comprising a control unit for stopping the operation of the outdoor heat exchanger when the first refrigerant circulates in one direction so that the first refrigerant is condensed in the heat storage tank.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 축열조는,
    상기 제1 냉매로부터 배출되는 열을 저장하여 상기 제1 냉매를 응축시키고, 저장된 열을 상기 제2 냉매에 공급하여 상기 제2 냉매를 증발시켜서, 상기 제1 냉매 사이클에서의 응축기 및 상기 제2 냉매 사이클에서 증발기 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    The apparatus according to claim 1,
    The first refrigerant is condensed by storing heat discharged from the first refrigerant, and the stored heat is supplied to the second refrigerant to evaporate the second refrigerant, so that the condenser and the second refrigerant in the first refrigerant cycle Wherein the cascade heat pump device performs an evaporator function in the cycle.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 축열조는,
    상기 제2 냉매로부터 배출되는 열을 저장하여 상기 제2 냉매를 응축시키고, 저장된 열을 상기 제1 냉매에 공급하여 상기 제1 냉매를 증발시켜서, 상기 제2 냉매 사이클에서의 응축기 및 상기 제1 냉매 사이클에서 증발기 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    The apparatus according to claim 1,
    The first refrigerant is condensed by storing the heat discharged from the second refrigerant, and the stored heat is supplied to the first refrigerant to evaporate the first refrigerant, so that the condenser and the first refrigerant in the second refrigerant cycle Wherein the cascade heat pump device performs an evaporator function in the cycle.
  6. 삭제delete
  7. 삭제delete
  8. 삭제delete
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고온 축열조에 저장된 열을 이용하여 물을 가열하고, 상기 가열된 물을 이용하여 실내를 난방하는 온수난방 사이클을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    The method according to claim 1,
    Further comprising a hot water heating cycle for heating the water using the heat stored in the high temperature heat storage tank and heating the room using the heated water.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 냉매 사이클은,
    상기 제2 냉매를 응축 또는 증발시키는 제2 실내 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    The refrigerant cycle system according to claim 1,
    And a second indoor heat exchanger for condensing or evaporating the second refrigerant.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제2 냉매 사이클은,
    상기 제2 냉매를 상기 고온 축열조 또는 상기 제2 실내 열교환기로 가이드 하는 유량 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    11. The method of claim 10, wherein the second refrigerant cycle comprises:
    Further comprising a flow rate regulator for guiding the second refrigerant to the high temperature heat storage tank or the second indoor heat exchanger.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 유량 조절부는,
    상기 고온 축열조와 상기 제2 실내 열교환기가 연결되는 부분에 구비되며, 삼방밸브인 것을 특징으로 하는 캐스케이드 히트펌프 장치.
    12. The apparatus according to claim 11,
    Wherein the first heat exchanger and the second heat exchanger are provided at a portion where the high temperature heat storage tank and the second indoor heat exchanger are connected, and are three-way valves.
KR1020110134311A 2011-12-14 2011-12-14 A cascade heat pump KR101873594B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134311A KR101873594B1 (en) 2011-12-14 2011-12-14 A cascade heat pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134311A KR101873594B1 (en) 2011-12-14 2011-12-14 A cascade heat pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130067383A KR20130067383A (en) 2013-06-24
KR101873594B1 true KR101873594B1 (en) 2018-07-02

Family

ID=48863224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110134311A KR101873594B1 (en) 2011-12-14 2011-12-14 A cascade heat pump

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101873594B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210364208A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 Goodman Global Group, Inc. Heating, Ventilation, and Air-Conditioning System with a Thermal Energy Storage Device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2554208B2 (en) * 1991-02-18 1996-11-13 関西電力株式会社 Heat pump water heater
JP3858919B2 (en) 2004-09-13 2006-12-20 株式会社日立製作所 Heat pump water heater
JP3966889B2 (en) 2005-12-28 2007-08-29 シャープ株式会社 Heat pump water heater
JP4088790B2 (en) 2003-12-17 2008-05-21 日立アプライアンス株式会社 Heat pump type water heater and its operating method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2554208B2 (en) * 1991-02-18 1996-11-13 関西電力株式会社 Heat pump water heater
JP4088790B2 (en) 2003-12-17 2008-05-21 日立アプライアンス株式会社 Heat pump type water heater and its operating method
JP3858919B2 (en) 2004-09-13 2006-12-20 株式会社日立製作所 Heat pump water heater
JP3966889B2 (en) 2005-12-28 2007-08-29 シャープ株式会社 Heat pump water heater

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130067383A (en) 2013-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101155496B1 (en) Heat pump type speed heating apparatus
KR101192346B1 (en) Heat pump type speed heating apparatus
JP2005249319A (en) Heat pump hot water supply air-conditioner
JP6883186B2 (en) Heat pump system
KR101337712B1 (en) A cascade heat pump
EP2522934A2 (en) Heat storing apparatus having cascade cycle and control process of the same
JP2012247081A (en) Composite system cum power generation and heat pump
JP2006003023A (en) Refrigerating unit
KR20150043873A (en) Air Conditioner and Controlling method for the same
JP6433422B2 (en) Refrigeration cycle equipment
KR101873594B1 (en) A cascade heat pump
KR100613502B1 (en) Heat pump type air conditioner
KR101653567B1 (en) A Duality Cold Cycle Heatpump System Recovering Heat
US9810457B2 (en) Air conditioner
KR20190043987A (en) air-conditioning and heating system using multiple heat-source
JP2007155203A (en) Air conditioner
KR20140059008A (en) A combined refrigerating and air conditioning system
KR101524862B1 (en) Heat pump system for preventing adhere and improving evaporation
KR101852797B1 (en) A cascade heat pump
KR101658021B1 (en) A Heatpump System Using Duality Cold Cycle
KR101212686B1 (en) Heat pump type speed heating apparatus
KR102260447B1 (en) Air conditioning system for refrigerating and freezing
KR20180097039A (en) Air conditioner and control method therefor
KR101945464B1 (en) Hybrid heat pump providing both hot and cool water
KR20200112205A (en) Air contioner

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant