KR102410830B1 - A heat-pump system for preventing efficiency decline of heat-pump in freeze-up weather - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉방과 난방 기능을 겸하는 히트 펌프에 있어서, 혹한기와 같이 외부 온도가 급격히 하강하는 겨울철에 히트펌프 효율(압축 효율)이 떨어지는 단점을 개선하기 위해 난방을 위해 사용된 후 압축기로 유입되는 저온/저압의 가스를 보조 열원을 이용해 일정 온도로 가열한 후 압축기로 공급하여 히트펌프의 압축 효율을 상승시키는 발명으로, 히트 펌프부(100), 냉난방수 처리부(200), 컨트롤러(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a heat pump that has both cooling and heating functions. In order to improve the disadvantage that the heat pump efficiency (compression efficiency) decreases in winter when the external temperature drops rapidly, such as in severe cold, the low temperature introduced into the compressor after being used for heating / An invention that increases the compression efficiency of a heat pump by heating low-pressure gas to a certain temperature using an auxiliary heat source and then supplying it to a compressor characterized in that

Description

혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템{A heat-pump system for preventing efficiency decline of heat-pump in freeze-up weather}A heat-pump system for preventing efficiency decline of heat-pump in freeze-up weather

본 발명은 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 냉방과 난방 기능을 겸하는 히트 펌프에 있어서, 난방 모드 시에는 난방용 열원을 이용해 난방수를 생성하고, 냉방 모드 시에는 냉매를 이용해 냉방수를 생성하며, 혹한기와 같이 외부 온도가 급격히 하강하는 겨울철에 히트펌프 효율(압축 효율)이 떨어지는 단점을 개선하기 위해 난방을 위해 사용된 후 압축기로 유입되는 저온/저압의 가스를 보조 열원을 이용해 일정 온도로 가열한 후 압축기로 공급하여 히트펌프의 압축 효율을 상승시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system that prevents a decrease in the efficiency of a heat pump during a cold season, and more particularly, in a heat pump having both cooling and heating functions, in heating mode, generating heating water using a heat source for heating, and in cooling mode Cooling water is generated using refrigerant, and low-temperature/low-pressure gas that flows into the compressor after being used for heating is used for heating to improve the disadvantage that the heat pump efficiency (compression efficiency) decreases in winter when the external temperature drops rapidly, such as in severe cold. It relates to a technology for increasing the compression efficiency of a heat pump by heating it to a certain temperature using an auxiliary heat source and supplying it to a compressor.

최근 냉방과 난방을 위해 환경오염이 적고 전기 소모가 적어 에너지 절감성이 우수한 냉난방 겸용 히트펌프가 많이 사용되고 있다.Recently, for cooling and heating, heat pumps for heating and cooling have been widely used because of low environmental pollution and low electricity consumption, which has excellent energy saving properties.

냉난방 겸용 히트펌프는 냉방 장치 또는 난방 장치에 모두 이용할 수 있는 장점을 갖고 있으며, 냉난방 겸용 히트펌프가 이용되는 대표적 가전제품으로는 온풍기, 냉장고, 에어컨 등이 있다.Heat pumps for heating and cooling have the advantage that they can be used for both cooling and heating devices, and typical home appliances that use a combined heating and cooling heat pump include heaters, refrigerators, and air conditioners.

냉난방 겸용 히트펌프는 난방 시, 압축기에서 생성된 고온/고압의 가스를 난방수 생성에 필요한 열원으로 이용하고, 냉방 시, 압축기에서 생성된 고온/고압의 가스를 급속 팽창시킨 저온/저압의 가스를 냉방수 생성에 필요한 냉매로 이용하는 장치이다.Heat pumps for heating and cooling use the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor as a heat source for generating heating water during heating. It is a device used as a refrigerant required to generate cooling water.

종래의 냉난방 겸용 히트펌프는 환경오염이 적고 전기 소모가 적어 에너지 절감성이 우수한 장점이 있는 반면, 겨울철 혹한기와 같이 외부 온도가 낮을 때에는 히트펌프의 효율이 급격히 떨어진다는 단점이 있다.The conventional heat pump for heating and cooling has the advantage of excellent energy saving due to less environmental pollution and less electricity consumption, but has a disadvantage in that the efficiency of the heat pump rapidly decreases when the external temperature is low, such as during a severe cold in winter.

따라서 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 난방 모드 시에는 난방용 열원을 이용해 난방수를 생성하고, 냉방 모드 시에는 냉매를 이용해 냉방수를 생성하며, 혹한기와 같이 외부 온도가 급격히 하강하는 겨울철에 히트펌프 효율(압축 효율)이 떨어지는 단점을 개선하기 위해 난방을 위해 사용된 후 압축기로 유입되는 저온/저압의 가스를 보조 열원을 이용해 일정 온도로 가열한 후 압축기로 공급하여 히트펌프의 압축 효율을 상승시키는 기술을 제안하고자 한다. 다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다. Therefore, in order to solve the conventional problems, the present invention generates heating water using a heat source for heating in the heating mode, and generates cooling water using a refrigerant in the cooling mode, and in winter when the external temperature rapidly drops such as in severe cold. To improve the disadvantage of low heat pump efficiency (compression efficiency), the low-temperature/low-pressure gas flowing into the compressor after being used for heating is heated to a certain temperature using an auxiliary heat source and then supplied to the compressor to improve the compression efficiency of the heat pump. We would like to propose a technique to elevate it. The following are prior art related to this.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-1454558호 2중 전극을 갖는 히트파이프 열교환기 및 이를 이용한 전기 보일러1. Republic of Korea Patent Publication No. 10-1454558 Heat pipe heat exchanger with double electrode and electric boiler using same 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1516882호 하이브리드 히트펌프 보일러 시스템2. Republic of Korea Patent Publication No. 10-1516882 Hybrid Heat Pump Boiler System

본 발명은 난방 모드 시에는 난방용 열원을 이용해 난방수를 생성하고, 냉방 모드 시에는 냉매를 이용해 냉방수를 생성하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to generate heating water using a heat source for heating in a heating mode, and generate cooling water using a refrigerant in a cooling mode.

또한, 본 발명은 혹한기와 같이 외부 온도가 급격히 하강하는 겨울철에 히트펌프 효율(압축 효율)이 떨어지는 단점을 개선하기 위해 난방을 위해 사용된 후 압축기로 유입되는 저온/저압의 가스를 보조 열원을 이용해 일정 온도로 가열한 후 압축기로 공급하여 히트펌프의 압축 효율을 상승시키는 것을 목적으로 한다.In addition, in order to improve the disadvantage that the heat pump efficiency (compression efficiency) decreases in winter when the external temperature drops rapidly, such as in severe cold, the low-temperature/low-pressure gas flowing into the compressor after being used for heating is used as an auxiliary heat source. It aims to increase the compression efficiency of the heat pump by heating it to a certain temperature and then supplying it to the compressor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 히트펌프 시스템은,In order to achieve the above object, the heat pump system of the present invention,

컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 냉난방수 처리부(200)가 공급한 물을 가열하여 난방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하고, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 냉난방수처리부(200)가 공급한 물을 냉각시켜 냉방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하는 히트 펌프부(100)와;In the heating mode according to the control of the controller 300, the heating and cooling water processing unit 200 heats the supplied water to supply the heating water to the heating and cooling water processing unit 200, and in the cooling mode according to the control of the controller 300, a heat pump unit 100 for cooling the water supplied by the heating/cooling water treatment unit 200 and supplying cooling water to the cooling/heating water treatment unit 200;

급수된 물을 히트 펌프부(100)로 공급하고, 히트 펌프부(100)가 공급하는 난방수 또는 냉방수를 외부의 사용처로 공급하는 냉난방수 처리부(200)와;a heating/cooling water treatment unit 200 that supplies the supplied water to the heat pump unit 100 and supplies heating or cooling water supplied by the heat pump unit 100 to an external user;

사용자가 난방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 난방 모드로 동작하도록 제어하고, 사용자가 냉방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 냉방 모드로 동작하도록 제어하는 컨트롤러(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.When the user selects the heating mode, the heat pump unit 100 controls to operate in the heating mode, and when the user selects the cooling mode, the controller 300 controls the heat pump unit 100 to operate in the cooling mode. characterized in that

본 발명은 난방 모드 시에는 난방용 열원을 이용해 난방수를 생성하고, 냉방 모드 시에는 냉매를 이용해 냉방수를 생성하여 하나의 히트 펌프 시스템으로 냉난방을 겸할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention provides an effect of generating heating water using a heat source for heating in a heating mode, and generating cooling water using a refrigerant in a cooling mode to serve as both heating and cooling with one heat pump system.

또한 본 발명은 혹한기와 같이 외부 온도가 급격히 하강하는 겨울철에 히트펌프 효율(압축 효율)이 떨어지는 단점을 개선하기 위해 난방을 위해 사용된 후 압축기로 유입되는 저온/저압의 가스를 보조 열원을 이용해 일정 온도로 가열한 후 압축기로 공급하여 히트펌프의 압축 효율을 상승시키기 때문에 혹한기에도 효율 저하 없이 사용할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, in order to improve the disadvantage that the heat pump efficiency (compression efficiency) falls in winter when the external temperature drops rapidly, such as in severe cold, the low-temperature/low-pressure gas flowing into the compressor after being used for heating is constant using an auxiliary heat source. After heating to temperature, it is supplied to the compressor to increase the compression efficiency of the heat pump, so it can be used even in the cold season without reducing the efficiency.

도 1은 본 발명의 전체 구성도
도 2는 본 발명의 구성 블록도
도 3은 본 발명의 제1 열교환기 구조도
도 4는 본 발명의 제2 열교환기 구조도
도 5는 본 발명의 냉방모드 제어 상태도
도 6은 본 발명의 난방모드 제어 상태도
도 7은 본 발명의 혹한기 제어 상태도
도 8은 본 발명의 온수모드 제어 상태도
1 is an overall configuration diagram of the present invention;
2 is a block diagram of the present invention;
3 is a structural diagram of a first heat exchanger of the present invention;
4 is a structural diagram of a second heat exchanger of the present invention;
5 is a cooling mode control state diagram of the present invention;
6 is a heating mode control state diagram of the present invention;
7 is a cold control state diagram of the present invention
8 is a state diagram of the hot water mode control of the present invention;

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명인 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템(이하 '본 발명')은 난방 모드 시에는 난방용 열원을 이용해 난방수를 생성하고, 냉방 모드 시에는 냉매를 이용해 냉방수를 생성하여 하나의 히트 펌프 시스템으로 냉난방을 겸할 수 있는 효과와 혹한기와 같이 외부 온도가 급격히 하강하는 겨울철에 히트펌프 효율(압축 효율)이 떨어지는 단점을 개선하기 위해 난방을 위해 사용된 후 압축기로 유입되는 저온/저압의 가스를 보조 열원을 이용해 일정 온도로 가열한 후 압축기로 공급하여 히트펌프의 압축 효율을 상승시키기 때문에 혹한기에도 효율 저하 없이 사용할 수 있는 효과를 제공하는 발명으로, 도 1, 2와 같이, 히트펌프부(100), 냉난방수 처리부(200), 컨트롤러(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present inventor's heat pump system (hereinafter 'the present invention') for preventing a decrease in heat pump efficiency during cold season generates heating water using a heat source for heating in heating mode, and generates cooling water using a refrigerant in cooling mode to generate one heat Low-temperature/low-pressure gas that flows into the compressor after being used for heating in order to improve the effect that the pump system can serve as both heating and cooling and the disadvantage that the heat pump efficiency (compression efficiency) decreases in winter when the external temperature drops rapidly such as in severe cold It is an invention that provides an effect that can be used without a decrease in efficiency even in a cold season because it is heated to a certain temperature using an auxiliary heat source and then supplied to a compressor to increase the compression efficiency of the heat pump. 100), the heating and cooling water treatment unit 200, characterized in that it includes a controller (300).

구체적으로, 본 발명인 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템은,Specifically, the heat pump system for preventing a decrease in the efficiency of the cold season heat pump of the present invention,

컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 냉난방수 처리부(200)가 공급한 물을 가열하여 난방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하고, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 냉난방수처리부(200)가 공급한 물을 냉각시켜 냉방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하는 히트 펌프부(100)와;In the heating mode according to the control of the controller 300, the heating and cooling water processing unit 200 heats the supplied water to supply the heating water to the heating and cooling water processing unit 200, and in the cooling mode according to the control of the controller 300, a heat pump unit 100 for cooling the water supplied by the cooling/heating water treatment unit 200 and supplying cooling water to the cooling/heating water treatment unit 200;

급수된 물을 히트 펌프부(100)로 공급하고, 히트 펌프부(100)가 공급하는 난방수 또는 냉방수를 외부의 사용처로 공급하는 냉난방수 처리부(200)와;a heating/cooling water treatment unit 200 that supplies the supplied water to the heat pump unit 100 and supplies heating or cooling water supplied by the heat pump unit 100 to an external user;

사용자가 난방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 난방 모드로 동작하도록 제어하고, 사용자가 냉방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 냉방 모드로 동작하도록 제어하는 컨트롤러(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.When the user selects the heating mode, the heat pump unit 100 controls to operate in the heating mode, and when the user selects the cooling mode, the controller 300 controls the heat pump unit 100 to operate in the cooling mode. characterized in that

도 1을 참조하면, 상기 히트펌프부(100)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 냉난방수 처리부(200)가 공급한 물을 가열하여 난방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하고, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 냉난방수처리부(200)가 공급한 물을 냉각시켜 냉방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하는 구성으로, 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이,Referring to FIG. 1 , the heat pump unit 100 heats the water supplied by the heating and cooling water processing unit 200 in the heating mode under the control of the controller 300 and supplies the heating water to the heating and cooling water processing unit 200 . and, in the cooling mode according to the control of the controller 300, cooling the water supplied by the heating and cooling water processing unit 200 to supply cooling water to the cooling and cooling water processing unit 200. Specifically, as shown in FIG. As,

저온/저압의 가스를 압축하여 고온/고압의 가스를 생성하는 압축기(110)와,A compressor 110 that compresses low-temperature/low-pressure gas to generate high-temperature/high-pressure gas;

컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하고, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 공급하며, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 라디에이터(140)로 공급하고, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 공급하는 사방 밸브(121)와,In the heating mode under the control of the controller 300 , the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the first heat exchanger 131 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 is compressed In the cooling mode under the control of the controller 300, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the radiator 140 and supplied from the first heat exchanger 131. A four-way valve 121 for supplying low-temperature/low-pressure gas to the compressor 110, and

컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 사방 밸브(121)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 이용해 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물을 가열하고, 가열 과정을 통해 온도가 내려간 고온/고압의 가스를 팽창밸브(150)로 제공하며, 냉방 모드 시, 팽창밸브(150)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 이용해 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물을 냉각시키고, 냉각 과정을 통해 온도가 상승한 저온/저압의 가스를 사방 밸브(121)로 공급하는 제1 열교환기(131)와;In the heating mode under the control of the controller 300, the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 is heated using the high-temperature/high-pressure gas supplied from the four-way valve 121, and the high-temperature/high-temperature/ High-pressure gas is provided to the expansion valve 150, and in the cooling mode, the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 is cooled using the low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 150, and through the cooling process a first heat exchanger 131 for supplying a low-temperature/low-pressure gas whose temperature has risen to the four-way valve 121;

난방 모드 시, 팽창밸브(150)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 주변 온도를 이용해 온도를 상승시켜 사방 밸브(121)로 공급하고, 냉방 모드 시, 사방 밸브(121)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 주변 온도를 이용해 온도를 하강시켜 팽창밸브(150)로 공급하는 라디에이터(140)와,In the heating mode, the low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 150 is supplied to the four-way valve 121 by increasing the temperature using the ambient temperature, and in the cooling mode, the high-temperature/high pressure gas supplied from the four-way valve 121 is supplied. A radiator 140 for supplying the gas to the expansion valve 150 by lowering the temperature using the ambient temperature;

난방 모드 시, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 팽창시켜 저온/저압의 가스를 생성하고, 생성된 저온/저압의 가스를 라디에이터(150)로 공급하며, 냉방 모드 시, 라디에이터(150)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 팽창시켜 저온/저압의 가스를 생성하고, 생성된 저온/저압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하는 팽창밸브(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In heating mode, high-temperature/high-pressure gas supplied from the first heat exchanger 131 is expanded to generate low-temperature/low-pressure gas, and the generated low-temperature/low-pressure gas is supplied to the radiator 150, and in cooling mode , by expanding the high-temperature/high-pressure gas supplied from the radiator 150 to generate low-temperature/low-pressure gas, and an expansion valve 150 for supplying the generated low-temperature/low-pressure gas to the first heat exchanger 131 . characterized in that

상기 압축기(110)는 저온/저압의 가스를 압축하여 고온/고압의 가스를 생성하는 구성으로, 생성된 고온/고압의 가스는 사방 밸브(121) 측으로 전달된 후, 난방수 생성을 위한 난방용 열원으로 사용하기 위해 사방 밸브(121)에서 제1 열교환기(131)로 공급되거나 냉방수 생성을 위한 냉매 생성을 위해 사방 밸브(121)에서 라디에이터(140)로 공급된다.The compressor 110 is configured to generate high-temperature/high-pressure gas by compressing low-temperature/low-pressure gas. The generated high-temperature/high-pressure gas is delivered to the four-way valve 121, and then a heating heat source for generating heating water. It is supplied from the four-way valve 121 to the first heat exchanger 131 to be used as an air conditioner, or is supplied to the radiator 140 from the four-way valve 121 to generate refrigerant for cooling water generation.

상기 압축기(110)가 생성하는 고온/고압의 가스 온도는 일반적으로 80℃ 이상(80~90℃)이며, 80℃ 이상인 고온/고압의 가스가 압축기(110)에서 사방 밸브(121) 측으로 전달된다. 압축기(110)에서 압축에 사용되는 가스는 프레온 가스이거나 프레온 이외의 다른 가스를 사용할 수도 있다.The high temperature/high pressure gas temperature generated by the compressor 110 is generally 80° C. or higher (80 to 90° C.), and the high temperature/high pressure gas 80° C. or higher is transferred from the compressor 110 to the four-way valve 121 side. . The gas used for compression in the compressor 110 may be a Freon gas or a gas other than Freon.

상기 사방밸브(120)는 난방 모드 또는 냉방 모드에 따라 압축기(110)에서 생성된 고온/고압의 가스가 제1 열교환기(131) 또는 라디에이터(140) 측으로 전달되도록 하여, 난방수 생성을 위한 난방용 열원 또는 냉방수 생성을 위한 냉매로 사용될 수 있도록 컨트롤러(300)의 제어에 따라 고온/고압의 가스의 공급 방향을 절환하는 방향 조절 밸브이다.The four-way valve 120 transmits the high-temperature/high-pressure gas generated in the compressor 110 to the first heat exchanger 131 or the radiator 140 according to the heating mode or the cooling mode, so as to be used for heating for generating heating water. It is a directional control valve that switches the supply direction of high-temperature/high-pressure gas according to the control of the controller 300 so that it can be used as a heat source or a refrigerant for generating cooling water.

구체적으로, 사방밸브(120)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하고, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 공급하며, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 라디에이터(140)로 공급하고, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 공급한다.Specifically, the four-way valve 120 supplies the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 to the first heat exchanger 131 in the heating mode under the control of the controller 300, and in the radiator 140 The supplied low-temperature/low-pressure gas is supplied to the compressor 110, and in the cooling mode under the control of the controller 300, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the radiator 140, 1 The low-temperature/low-pressure gas supplied from the heat exchanger 131 is supplied to the compressor 110 .

즉, 사방밸브(120)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스가 난방수 생성을 위한 난방용 열원으로 사용되도록 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하고, 제1 열교환기(131)에서 난방용 열원으로 사용된 고온/고압의 가스가 후술할 팽창 밸브(150)와 라디에이터(140)를 거쳐 저온/저압화 되어 순환 회귀되면 저온/저압의 가스가 고온/고압의 가스 생성용으로 사용되도록 순환 회귀된 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 다시 공급한다.That is, when the four-way valve 120 is in the heating mode under the control of the controller 300, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is used as a heat source for heating for generating heating water. High-temperature/high-pressure gas is supplied to the first heat exchanger 131 , and the high-temperature/high-pressure gas used as a heat source for heating in the first heat exchanger 131 passes through an expansion valve 150 and a radiator 140 to be described later. When the low-temperature/low-pressure gas is circulated and returned, the low-temperature/low-pressure gas returned to the circulation is supplied back to the compressor 110 so that the low-temperature/low-pressure gas is used for generating the high-temperature/high pressure gas.

또한, 사방밸브(120)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스가 냉방수 생성을 위한 냉매로 변환되도록 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 라디에이터(140)로 공급하고, 고온/고압의 가스는 후술할 팽창 밸브(150)와 라디에이터(140)를 거쳐 저온/저압의 가스로 변환되고, 저온/저압의 가스는 제1 열교환기(131)에서 냉방수 생성을 위한 냉매로 사용된다. 사방밸브(120)는 제1 열교환기(131)에서 냉매로 사용된 저온/저압의 가스가 순환 회귀되면 저온/저압의 가스가 고온/고압의 가스 생성용으로 사용되도록 순환 회귀된 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 다시 공급한다.In addition, the four-way valve 120 is configured to convert the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 into a refrigerant for cooling water generation in the cooling mode under the control of the controller 300 , the high temperature generated by the compressor 110 . / High-pressure gas is supplied to the radiator 140, and the high-temperature/high-pressure gas is converted into low-temperature/low-pressure gas through the expansion valve 150 and the radiator 140 to be described later, and the low-temperature/low-pressure gas is the first It is used as a refrigerant for generating cooling water in the heat exchanger 131 . When the low-temperature/low-pressure gas used as a refrigerant in the first heat exchanger 131 circulates and returns, the four-way valve 120 circulates the low-temperature/low-pressure gas so that the low-temperature/low-pressure gas is used for generating high-temperature/high-pressure gas. The gas is fed back to the compressor 110 .

상기 제1 열교환기(131)는 난방 모드시에는 고온/고압의 가스를 이용하여 난방수가 생성되도록 하고, 냉방 모드시에는 저온/저압의 가스를 이용하여 냉방수가 생성되도록 하는 구성이다.The first heat exchanger 131 is configured to generate heating water using high-temperature/high-pressure gas in the heating mode and to generate cooling water using low-temperature/low-pressure gas in the cooling mode.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 열교환기(131)는 난방 모드 시, 사방 밸브(121)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 이용해 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물을 가열하여 난방수가 생성되도록 하고, 난방수 생성용 열원으로 사용된 고온/고압의 가스(압축기에서 공급된 고온/고압의 가스보다는 온도가 내려간 가스)를 팽창밸브(150)로 공급하며, 냉방 모드 시, 팽창밸브(150)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 이용해 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물을 냉각시켜 냉방수가 생성되도록 하고, 냉방수 생성용 냉매로 사용된 저온/저압의 가스를 사방 밸브(121)로 공급한다.Specifically, as shown in FIG. 3 , the first heat exchanger 131 heats the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 using the high-temperature/high-pressure gas supplied from the four-way valve 121 in the heating mode. to generate heating water, and supply high-temperature/high-pressure gas used as a heat source for heating water generation (a gas whose temperature has decreased rather than the high-temperature/high-pressure gas supplied from the compressor) to the expansion valve 150, and in cooling mode, The low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 150 is used to cool the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 to generate cooling water, and the low-temperature/low-pressure gas used as a refrigerant for cooling water generation is discharged from the four-way valve. (121) is supplied.

도 3을 참조하면, 상기 제1 열교환기(131)는 외부 순환관(1311)과 외부 순환관(1311) 내부에 형성된 내부 순환관(1312)에 의한 2중관 방식으로 형성된다.Referring to FIG. 3 , the first heat exchanger 131 is formed in a double tube type by an external circulation pipe 1311 and an internal circulation pipe 1312 formed inside the external circulation pipe 1311 .

따라서 상기 외부 순환관(1311)에는 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물이 흐르게 되고, 내부 순환관(1312)에는 난방 모드시에는 난방수 생성용 열원인 고온/고압의 가스가 흐르게 되고, 냉방 모드시에는 냉방수 생성을 위한 냉매인 저온/저압의 가스가 흐르게 된다.Accordingly, the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 flows through the external circulation pipe 1311, and in the internal circulation pipe 1312, high-temperature/high-pressure gas, which is a heat source for generating heating water, flows through the heating mode in the heating mode. In mode, low-temperature/low-pressure gas, which is a refrigerant for cooling water generation, flows.

따라서 난방 모드 시, 내부 순환관(1312)에 흐르는 고온/고압의 가스에 의해 냉난방수 처리부(200)에서 공급되어 외부 순환관(1311)에 흐르는 물이 가열되어 난방수가 생성되고, 생성된 난방수는 냉난방수 처리부(200)로 공급되고, 냉방 모드 시, 내부 순환관(1312)에 흐르는 냉매인 저온/저압의 가스에 의해 냉난방수 처리부(200)에서 공급되어 외부 순환관(1311)에 흐르는 물이 냉각되어 냉방수가 생성되고, 생성된 냉방수는 냉난방수 처리부(200)로 공급된다.Therefore, in the heating mode, the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 by the high-temperature/high-pressure gas flowing through the internal circulation pipe 1312 and flowing through the external circulation pipe 1311 is heated to generate heating water, and the generated heating water is supplied to the heating and cooling water processing unit 200, and in the cooling mode, the water flowing through the external circulation pipe 1311 is supplied from the heating and cooling water processing unit 200 by the low-temperature/low-pressure gas that is the refrigerant flowing through the internal circulation pipe 1312 This cooling water generates cooling water, and the generated cooling water is supplied to the cooling/heating water treatment unit 200 .

상기 라디에이터(140)는 내부에 유체가 흐를수 있는 관로로, 내부에 흐르는 유체의 온도를 외부 온도를 이용해 내리거나 올리는 구성이다.The radiator 140 is a conduit through which a fluid can flow therein, and is configured to lower or raise the temperature of the fluid flowing therein by using the external temperature.

구체적으로, 라디에이터(140)는 난방 모드 시, 팽창밸브(150)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 주변 온도를 이용해 온도를 상승시켜 사방밸브(121)로 공급하고, 냉방 모드 시, 사방밸브(121)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 주변 온도를 이용해 온도를 하강시켜 팽창밸브(150)로 공급한다.Specifically, in the heating mode, the radiator 140 increases the temperature of the low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 150 using the ambient temperature to supply it to the four-way valve 121, and in the cooling mode, the four-way valve ( 121) is supplied to the expansion valve 150 by lowering the temperature of the gas supplied from the high temperature/high pressure using the ambient temperature.

예를 들어, 난방 모드 시(겨울철), 팽창밸브(150)에서는 영하 15℃ 이하의 저온/저압의 가스가 공급되는데, 영하 15℃ 이하의 저온/저압의 가스는 라디에이터(140)를 통과하면서 주변 온도(예:영하 10℃ 이상의 온도)에 의해 온도가 상승한다.For example, in the heating mode (winter), low-temperature/low-pressure gas of -15°C or less is supplied from the expansion valve 150, and the low-temperature/low-pressure gas of -15°C or less passes through the radiator 140 while passing through the surrounding area. The temperature rises due to the temperature (eg, a temperature of minus 10°C or higher).

또한, 냉방 모드 시(여름철), 사방밸브(121)에서는 80℃ 이상의 고온/고압의 가스가 공급되는데, 80℃ 이상의 고온/고압의 가스는 라디에이터(140)를 통과하면서 주변 온도(예:20℃ 이상의 온도)에 의해 온도가 하강한다.In addition, in the cooling mode (summer), high-temperature/high-pressure gas of 80°C or higher is supplied from the four-way valve 121, and the high-temperature/high-pressure gas of 80°C or higher passes through the radiator 140 at the ambient temperature (eg, 20°C). temperature), the temperature decreases.

상기 팽창밸브(150)(모세관 팽창튜브라고도 함)는 난방 모드 시, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 팽창시켜 저온/저압의 가스를 생성하고, 생성된 저온/저압의 가스를 라디에이터(140)로 공급하며, 냉방 모드 시, 라디에이터(140)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 팽창시켜 저온/저압의 가스를 생성하고, 생성된 저온/저압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하는 구성이다.The expansion valve 150 (also referred to as capillary expansion tube) expands the high-temperature/high-pressure gas supplied from the first heat exchanger 131 in the heating mode to generate low-temperature/low-pressure gas, and the generated low-temperature/low-pressure gas of gas is supplied to the radiator 140, and in the cooling mode, high-temperature/high-pressure gas supplied from the radiator 140 is expanded to generate low-temperature/low-pressure gas, and the generated low-temperature/low-pressure gas is first heat exchanged It is configured to be supplied to the group 131 .

상기 팽창밸브(150)는 미세한 직경의 복수의 관이 형성된 구성으로, 모세관 현상을 이용해 고온/고압의 가스를 저온/저압의 가스로 만든다.The expansion valve 150 has a configuration in which a plurality of fine-diameter tubes are formed, and uses a capillary phenomenon to convert high-temperature/high-pressure gas into low-temperature/low-pressure gas.

예를 들어, 상기 팽창밸브(150)는 난방 모드 시, 난방수 생성을 위해 난방용 열원으로 사용된 제1 열교환기(131)에서 공급되는 40~60℃의 고온/고압의 가스를 모세관 현상을 이용해 -15℃ 이하의 저온/저압의 가스로 만들어 라디에이터(140)로 공급되도록 하고, 냉방 모드 시, 라디에이터(140)에서 공급되는 40~60℃의 고온/고압의 가스를 모세관 현상을 이용해 -15℃ 이하의 저온/저압의 가스로 만들어 냉방수 생성을 위한 냉매로 사용되도록 제1 열교환기(131)로 공급되도록 한다.For example, when the expansion valve 150 is in the heating mode, the high temperature/high pressure gas of 40 to 60° C. supplied from the first heat exchanger 131 used as a heat source for heating to generate heating water is used through capillary action. Make a low-temperature/low-pressure gas of -15°C or less and supply it to the radiator 140, and in cooling mode, 40-60°C high-temperature/high-pressure gas supplied from the radiator 140 is -15°C using capillary action The following low-temperature/low-pressure gas is made to be supplied to the first heat exchanger 131 to be used as a refrigerant for cooling water generation.

본 발명의 히트 펌프부(100)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 부동액을 가열하여 제2 열교환기(132)로 공급하는 인버터 방식의 보조 보일러(160)와 보조 보일러(160)에서 공급되는 가열된 부동액을 이용하여 사방 밸브(121)에서 공급된 저온/저압의 가스를 가열하여 온도를 상승시켜 압축기(110)로 공급하는 제2 열교환기(132)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The heat pump unit 100 of the present invention heats the antifreeze under the control of the controller 300 and supplies it to the second heat exchanger 132 by heating the inverter-type auxiliary boiler 160 and the heating supplied from the auxiliary boiler 160 . It may further include a second heat exchanger 132 for heating the low-temperature/low-pressure gas supplied from the four-way valve 121 using the antifreeze solution to increase the temperature and supplying the low-temperature/low-pressure gas to the compressor 110 .

본 발명이 인버터 방식의 보조 보일러(160)와 제2 열교환기(132)를 더 포함하여 구성되는 경우, 상기 사방 밸브(121)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110) 대신 제2 열교환기(132)로 공급하는 것을 특징으로 한다.When the present invention is configured to further include an inverter-type auxiliary boiler 160 and a second heat exchanger 132 , the four-way valve 121 is a low temperature supplied from the radiator 140 under the control of the controller 300 . / It is characterized in that the low pressure gas is supplied to the second heat exchanger 132 instead of the compressor 110 .

본 발명의 상술한 히트 펌프부(100)는 여름철 냉방 모드 시, 압축기(110)에서 발생된 고온/고압의 가스는 사방밸브(121) → 라디에이터(140) → 팽창밸브(150) → 제1 열교환기(131) → 사방밸브(120) → 압축기(110)의 순환 과정을 거치면서 냉방수를 생성한다.In the above-described heat pump unit 100 of the present invention, in the summer cooling mode, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is discharged from the four-way valve 121 → the radiator 140 → the expansion valve 150 → the first heat exchange. Cooling water is generated through the circulation process of the unit 131 → four-way valve 120 → compressor 110 .

또한, 겨울철 난방 모드 시, 압축기(110)에서 발생된 고온/고압의 가스는 사방밸브(121) → 제1 열교환기(131) → 팽창밸브(150) → 라디에이터(140) → 사방밸브(121) → 압축기(110)의 순환 과정을 거치면서 난방수를 생성한다.In addition, in the winter heating mode, the high-temperature/high-pressure gas generated in the compressor 110 is discharged from the four-way valve 121 → the first heat exchanger 131 → the expansion valve 150 → the radiator 140 → the four-way valve 121. → Generates heating water through the circulation process of the compressor (110).

상기 순환 과정 중, 겨울철 난방 모드 시, 팽창밸브(140)에서 라디에이터(140)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도는 일반적으로 -15 ~ -30℃ 정도이고, -15 ~ -30℃ 정도의 저온/저압의 가스는 라디에이터(140)를 통과하면서 외부 공기로부터 열이 흡수되어 일정 온도 상승한 상태인 타켓 온도(예: 0 ~ -10℃) 상태가 되어 사방밸브(120)를 경유해 압축기(110)로 공급된다. During the circulation process, in the winter heating mode, the temperature of the low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 140 to the radiator 140 is generally about -15 to -30°C, and a low temperature of about -15 to -30°C. / The low-pressure gas passes through the radiator 140 and absorbs heat from the outside air to reach the target temperature (eg 0 ~ -10℃), which is a state in which the temperature has risen, and passes through the four-way valve 120 to the compressor 110 is supplied with

그러나 외부 온도가 낮은 혹한기의 경우(예: 외부 온도가 -15℃ 이하인 경우), 라디에이터(140)를 통과하는 저온/저압의 가스(-15 ~ -30℃ 정도의 저온/저압의 가스)는 외부 공기로부터의 열 흡수가 작아(외부 공기가 차가울수록 열 흡수가 작음) 타겟 온도(예: 0 ~ -10℃)보다 낮은 상태(예: -15 ~ -20℃)로 사방밸브(121)를 경유해 압축기(110)로 공급된다. However, in the case of a cold season when the external temperature is low (eg, when the external temperature is -15°C or less), the low-temperature/low-pressure gas (low-temperature/low-pressure gas of about -15 to -30°C) passing through the radiator 140 is The heat absorption from the air is small (the colder the outside air, the smaller the heat absorption) is lower than the target temperature (eg 0 ~ -10℃) (eg -15 ~ -20℃) via the four-way valve 121 It is supplied to the compressor (110).

일반적으로 압축기(110)로 공급되는 압축 대상 가스의 온도는 타켓 온도(예:0 ~ -10℃) 이상일 때, 정상적인 압축 효율이 발생한다. 즉, 압축기(110)가 정상적으로 압축 동작하기 위해서는 압축기로 유입되는 압축 대상 가스의 온도는 타켓 온도(예: 0 ~ -10℃) 이상이어야 한다.In general, when the temperature of the compression target gas supplied to the compressor 110 is higher than the target temperature (eg, 0 to -10°C), normal compression efficiency occurs. That is, in order for the compressor 110 to perform a normal compression operation, the temperature of the compression target gas flowing into the compressor must be greater than or equal to the target temperature (eg, 0 to -10°C).

상기 타겟 온도는 압축 효율 저하 없이 고온/고압의 가스 생성이 될 수 있도록 압축기(110)로 유입되는 저온/저압의 가스 온도를 의미한다.The target temperature refers to the temperature of the low-temperature/low-pressure gas flowing into the compressor 110 so that high-temperature/high-pressure gas can be generated without reduction in compression efficiency.

그러나 혹한기의 경우, 상술한 바와 같이, 압축기(110)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도가 타켓 온도(예: 0 ~ -10℃) 이하가 되고, 이로 인한 압축 효율 저하로 적정한 고온/고압의 가스를 생성할 수 없게 된다.However, in the case of a cold season, as described above, the temperature of the low-temperature/low-pressure gas supplied to the compressor 110 is below the target temperature (eg, 0 to -10°C), and due to this decrease in compression efficiency, an appropriate high-temperature/high-pressure gas cannot be produced.

따라서 혹한기때 압축기 효율 저하를 방지하기 위해, 라디에이터(140)에서 배출되어 사방밸브(121)를 경유해 압축기(110)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도가 타켓 온도(예: 0 ~ -10℃) 이하인 경우, 저온/저압의 가스를 타켓 온도(예: 0 ~ -10℃)가 되도록 가열한 후, 압축기(110)로 공급하게 되는데, 이를 위한 구성이 보조 보일러(160)와 제2 열교환기(132)이다.Therefore, in order to prevent a decrease in compressor efficiency during the cold season, the low-temperature/low-pressure gas temperature discharged from the radiator 140 and supplied to the compressor 110 via the four-way valve 121 is adjusted to the target temperature (eg 0 ~ -10℃). ) or less, the low-temperature/low-pressure gas is heated to the target temperature (eg, 0 to -10°C) and then supplied to the compressor 110, and the configuration for this is the auxiliary boiler 160 and the second heat exchanger. (132).

도 1을 참조하면, 상기 보조보일러(160)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라(컨트롤러(300)에서 제4 제어 신호가 수신되면) 부동액을 목표 온도로 가열하여 제2 열교환기(132)로 공급하는 인버터 방식의 보일러이다.Referring to FIG. 1 , the auxiliary boiler 160 heats the antifreeze to a target temperature according to the control of the controller 300 (when the fourth control signal is received from the controller 300 ) to the second heat exchanger 132 . It is an inverter type boiler that supplies.

이때, 컨트롤러(300)에서 제공되는 제4 제어 신호는 부동액이 목표 온도로 가열되도록 하는 제어 신호이고, 목표 온도는 제2 열교환기(132)에서 저온/저압의 가스 온도가 압축에 적정한 타겟 온도가 되도록 하기 위해 필요한 부동액의 가열 온도이다.At this time, the fourth control signal provided from the controller 300 is a control signal for heating the antifreeze to the target temperature, and the target temperature is the low/low pressure gas temperature in the second heat exchanger 132 is the target temperature suitable for compression. It is the heating temperature of the antifreeze required to make it possible.

따라서, 컨트롤러(300)로부터 제4 제어 신호를 수신한 보조보일러(160)는 제4 제어 신호에 해당하는 목표 온도로 부동액이 가열되도록 한다.Accordingly, the auxiliary boiler 160 receiving the fourth control signal from the controller 300 causes the antifreeze to be heated to a target temperature corresponding to the fourth control signal.

상기 보조보일러(160)는 인버터 방식어서, 각기 다른 목표 온도에 해당하는 각기 다른 제4 제어 신호에 의해 발열량이 제어된다. 즉, 제4 제어 신호에 해당하는 각기 다른 목표 온도로 부동액이 가열되도록 발열량이 제어된다. The auxiliary boiler 160 is an inverter type, so that the amount of heat generated is controlled by different fourth control signals corresponding to different target temperatures. That is, the amount of heat generated is controlled so that the antifreeze is heated to different target temperatures corresponding to the fourth control signals.

또한, 보조보일러(160)는 혹한기에 사용되는 구성이서 만약, 가열체로 물을 사용하게 되면 혹한기시, 물이 얼게 될 수 있기 때문에 혹한기에도 얼지 않는 부동액을 사용하는 것이다.In addition, since the auxiliary boiler 160 is configured to be used in the cold season, if water is used as the heating element, the water may be frozen during the cold season, so an antifreeze that does not freeze even in the cold season is used.

도 1을 참조하면, 상기 제2 열교환기(132)는 보조 보일러(160)에서 공급되는 목표 온도로 가열된 부동액을 이용하여 사방 밸브(121)에서 공급된 저온/저압의 가스가 타켓 온도가 되도록 하는 구성이다.Referring to FIG. 1 , the second heat exchanger 132 uses antifreeze heated to a target temperature supplied from the auxiliary boiler 160 so that the low-temperature/low-pressure gas supplied from the four-way valve 121 becomes the target temperature. is a configuration that

이때, 상기 제2 열교환기(132)는 도 3에 도시된 바와 같은 제1 열교환기(131)와 마찬가지로, 외부 순환관(1321)과 외부 순환관(1321) 내부에 설치된 내부 순환관(1322)으로 구성될 수 있다.At this time, the second heat exchanger 132 has an external circulation pipe 1321 and an internal circulation pipe 1322 installed inside the external circulation pipe 1321 like the first heat exchanger 131 as shown in FIG. 3 . can be composed of

이 경우, 외부 순환관(1321)에는 사방 밸브(120)에서 공급된 저온/저압의 가스가 흐르고, 내부 순환관(1322)에는 보조보일러(160)에서 공급된 가열된 부동액이 흘러, 외부 순환관(1321)에 흐르는 저온/저압의 가스가 가열된다.In this case, the low-temperature/low-pressure gas supplied from the four-way valve 120 flows to the external circulation pipe 1321 , and the heated antifreeze supplied from the auxiliary boiler 160 flows to the internal circulation pipe 1322 , the external circulation pipe The low-temperature/low-pressure gas flowing through 1321 is heated.

또한, 제2 열교환기(132)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 순환관(1321), 제1 순환관(1321)에 근접 배치된 제2 순환관(1322), 제1 순환관(1321)과 제2 순환관(1322)에 각각 접촉되는 전도성매질(1323)로 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4 , the second heat exchanger 132 includes a first circulation pipe 1321, a second circulation pipe 1322 disposed close to the first circulation pipe 1321, a first circulation pipe ( 1321) and the second circulation pipe 1322 may be composed of a conductive medium 1323 in contact with each other.

이 경우, 제1 순환관(1321)의 일측은 사방 밸브(121)에, 타측은 압축기(110)에 연결되어, 사방 밸브(121)에서 공급된 저온/저압의 가스가 흐르게 되고, 제2 순환관(1322)에는 보조보일러(160)에서 공급되는 가열된 부동액이 흐르게 되어, 전도성매질(1323)을 통해 제2 순환관(1322)의 열이 제1 순환관(1321)으로 전달되어 제1 순환관(1321) 내부를 흐르는 저온/저압의 가스가 가열되는 것이다.In this case, one side of the first circulation pipe 1321 is connected to the four-way valve 121 and the other end is connected to the compressor 110 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the four-way valve 121 flows, and the second circulation The heated antifreeze supplied from the auxiliary boiler 160 flows in the tube 1322 , and the heat of the second circulation tube 1322 is transferred to the first circulation tube 1321 through the conductive medium 1323 to the first circulation The low-temperature/low-pressure gas flowing through the tube 1321 is heated.

이를 통해, 라디에이터(140)를 경유해 사방 밸브(121)에서 공급된 저온/저압의 가스는 제2 열교환기(132)를 통해 가열된 후, 압축기(110)로 공급되어 압축기의 효율 저하가 방지되는 것이다.Through this, the low-temperature/low-pressure gas supplied from the four-way valve 121 via the radiator 140 is heated through the second heat exchanger 132 and then supplied to the compressor 110 to prevent a decrease in the efficiency of the compressor. will become

본 발명의 히트 펌프부(100)는 상기 제2 열교환기(132)에서 압축기(110)로 공급되는 가열된 저온/저압의 가스에 포함된 기름 성분을 제거하는 제1 유액 분리기(171)와 압축기(110)에서 사방 밸브(121)로 공급되는 고온/고압의 가스에 포함된 기름 성분을 제거하고, 제거 과정을 통해 획득된 기름 성분을 압축기(110)로 다시 공급하는 제2 유액 분리기(172)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The heat pump unit 100 of the present invention includes a first oil separator 171 that removes oil components contained in the heated low-temperature/low-pressure gas supplied from the second heat exchanger 132 to the compressor 110 and the compressor. A second oil separator 172 that removes the oil component contained in the high-temperature/high-pressure gas supplied to the four-way valve 121 in 110 and supplies the oil component obtained through the removal process back to the compressor 110 . It may be configured to further include.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 열교환기(132)와 압축기(110) 사이에 제1 유액 분리기(171)가 설치되고, 압축기(110)와 사방 밸브(121) 사이에 제2 유액 분리기(172)가 설치된다.As shown in FIG. 1 , a first oil separator 171 is installed between the second heat exchanger 132 and the compressor 110 , and a second oil separator 171 is installed between the compressor 110 and the four-way valve 121 . 172) is installed.

압축기(110)로 공급될 저온/저압의 가스를 제2 열교환기(132)를 통해 가열하는 과정에서 저온/저압의 가스에 제2 열교환기(132)에 흐르는 부동액에 포함된 기름 성분이 유입될 수 있는데, 저온/저압의 가스에 유입된 기름 성분은 압축기(110)의 압축 공정에서 압축을 방해하는 성분으로 작용할 수 있어 제거되어야 한다.In the process of heating the low-temperature/low-pressure gas to be supplied to the compressor 110 through the second heat exchanger 132, the oil component contained in the antifreeze flowing through the second heat exchanger 132 is introduced into the low-temperature/low-pressure gas. However, the oil component introduced into the low-temperature/low-pressure gas may act as a component that interferes with the compression in the compression process of the compressor 110 and must be removed.

따라서 제1 유액 분리기(171)는 기름 성분이 포함된 저온/저압의 가스가 압축기(110)로 공급되기 전, 저온/저압의 가스에 포함된 기름 성분을 제거하는 기능을 하게 된다.Therefore, the first oil separator 171 functions to remove the oil component contained in the low-temperature/low-pressure gas before the low-temperature/low-pressure gas containing the oil component is supplied to the compressor 110 .

또한, 압축기(110)를 통한 고온/고압의 가스 생성 과정에서 기름 성분이 생성된 고온/고압의 가스에 포함될 수 있다. 압축기(110)는 고온/고압의 가스 생성 시, 유압을 이용하게 되고, 이 과정에서 고온/고압의 가스에 기름 성분이 유입되게 된다.In addition, the oil component may be included in the generated high-temperature/high-pressure gas during the high-temperature/high-pressure gas generation process through the compressor 110 . The compressor 110 uses hydraulic pressure when generating high-temperature/high-pressure gas, and in this process, an oil component is introduced into the high-temperature/high-pressure gas.

고온/고압의 가스에 포함된 기름 성분은 상술한 사방 밸브(121), 제1 열교환기(131), 라디에이터(140), 팽창 밸브(150)을 순환하는 과정에서 순환 계통에 문제를 일으킬 수 있어 제거되어야 한다.The oil component contained in the high-temperature/high-pressure gas may cause a problem in the circulation system in the process of circulating the four-way valve 121, the first heat exchanger 131, the radiator 140, and the expansion valve 150. should be removed

따라서 제2 유액 분리기(172)는 기름 성분이 포함된 고온/고압의 가스가 사방 밸브(121)로 공급되기 전, 고온/고압의 가스에 포함된 기름 성분을 제거하는 기능을 하게 된다. 또한, 제2 유액 분리기(172)는 고온/고압의 가스에서 제거된 기름 성분을 압축기(110)로 다시 공급하여 재 사용될 수 있도록 한다.Therefore, the second oil separator 172 functions to remove the oil component contained in the high temperature/high pressure gas before the high temperature/high pressure gas containing the oil component is supplied to the four-way valve 121 . In addition, the second oily liquid separator 172 supplies the oil component removed from the high-temperature/high-pressure gas back to the compressor 110 so that it can be reused.

본 발명의 히트펌프 시스템(10)은 여름철에는 거의 매일 냉방 모드로 동작하여 외부의 사용처로 냉방수를 제공하고, 겨울철에는 거의 매일 난방 모드로 동작하여 외부의 사용처로 난방수를 제공하게 된다.The heat pump system 10 of the present invention operates in a cooling mode almost every day in summer to provide cooling water to an external use, and operates in a heating mode almost every day in winter to provide heating water to an external use.

봄이나 가을과 같이 냉방 또는 난방이 필요하지 않은 계절에도 난방수가 아닌 생활 온수가 필요한 상황이 가끔 발생한다. 봄이나 가을과 같이 냉방 또는 난방이 필요하지 않은 계절에 가끔 필요한 온수 생성을 위해, 히트펌프부(100)의 압축기(110), 제1 열교환기(131), 라디에이터(140), 팽창 밸브(150)를 동작시키는 것은 불필요한 전력 낭비의 요인으로 작용한다.Even in seasons that do not require cooling or heating, such as spring or autumn, there are occasions when domestic hot water is needed instead of heating water. In order to generate hot water that is occasionally needed in a season that does not require cooling or heating, such as spring or autumn, the compressor 110 , the first heat exchanger 131 , the radiator 140 , and the expansion valve 150 of the heat pump unit 100 . ) act as a factor of unnecessary power wastage.

따라서 여름이나 겨울에는 냉방 모드 또는 난방 모드를 위해, 거의 매일 히트펌프부(100)의 압축기(110), 제1 열교환기(131), 라디에이터(140), 팽창 밸브(150)가 작동하도록 하고, 히트펌프부(100)의 압축기(110), 제1 열교환기(131), 라디에이터(140), 팽창 밸브(150)가 작동하지 않도록 하면서 냉방이나 난방이 필요치 않은 봄이나 가을에 가끔씩의 온수 모드를 위해, 본 발명의 히트펌프부(100)는 제1 삼방밸브(122), 제2 삼방밸브(123), 제3 열교환기(133)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Therefore, for the cooling mode or heating mode in summer or winter, the compressor 110, the first heat exchanger 131, the radiator 140, and the expansion valve 150 of the heat pump unit 100 are operated almost every day, The compressor 110, the first heat exchanger 131, the radiator 140, and the expansion valve 150 of the heat pump unit 100 do not operate, and the occasional hot water mode is turned on in spring or autumn when cooling or heating is not required. To this end, the heat pump unit 100 of the present invention may further include a first three-way valve 122 , a second three-way valve 123 , and a third heat exchanger 133 .

구체적으로, 상기 히트 펌프부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이,Specifically, as shown in Fig. 1, the heat pump unit 100

컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉난방수 처리부(200)에서 공급되는 물을 제1 열교환기(131)로 공급하거나 제3 열교환기(133)로 공급하는 제1 삼방 밸브(122)와,A first three-way valve 122 for supplying water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 to the first heat exchanger 131 or to the third heat exchanger 133 under the control of the controller 300;

컨트롤러(300)의 제어에 따라 제1 열교환기(131)에서 가열된 물을 냉난방수 처리부(200)로 공급하거나 제3 열교환기(133)에서 가열된 물을 냉난방수 처리부(200)로 공급하는 제2 삼방 밸브(123)와,According to the control of the controller 300, the water heated in the first heat exchanger 131 is supplied to the cooling/heating water treatment unit 200 or the water heated by the third heat exchanger 133 is supplied to the cooling/heating water treatment unit 200. The second three-way valve 123, and

인버터 방식의 보조 보일러(160)에서 공급되는 가열된 부동액을 이용하여 제1 삼방밸브(122)에서 공급된 물을 가열하여 제2 삼방밸브(123)로 공급하는 제3 열교환기(133)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A third heat exchanger 133 that heats the water supplied from the first three-way valve 122 using the heated antifreeze supplied from the inverter-type auxiliary boiler 160 and supplies it to the second three-way valve 123 is further added. characterized by including.

상기 제1 삼방밸브(122)는 유속방향을 3방향으로 조절하는 3-way 밸브로, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 또는 난방 모드 시에는 냉난방수 처리부(200)에서 공급되는 물을 제1 열교환기(200)로 공급되도록 유속방향을 제어하고, 온수 모드 시에는 냉난방수 처리부(200)에서 공급되는 물을 제3 열교환기(133)로 공급되도록 유속방향을 제어한다.The first three-way valve 122 is a 3-way valve that controls the flow direction in three directions, and controls the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 in the cooling mode or heating mode according to the control of the controller 300 . 1 The flow velocity direction is controlled so that it is supplied to the heat exchanger 200 , and in the hot water mode, the flow velocity direction is controlled so that the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 is supplied to the third heat exchanger 133 .

상기 제2 삼방밸브(123)도 제1 삼방밸브(122)와 같이 유속방향을 3방향으로 조절하는 3-way 밸브로, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 또는 난방 모드 시에는 제1 열교환기(131)에서 공급되는 가열된 물을 냉난방수 처리부(200)로 공급되도록 유속방향을 제어하고, 온수 모드 시에는 제3 열교환기(133)에서 공급되는 가열된 물을 냉난방수 처리부(200)로 공급되도록 유속방향을 제어한다.The second three-way valve 123 is also a three-way valve that adjusts the flow direction in three directions like the first three-way valve 122, and in the cooling mode or heating mode according to the control of the controller 300, the first heat exchange The flow rate direction is controlled so that the heated water supplied from the unit 131 is supplied to the heating/cooling water treatment unit 200, and in the hot water mode, the heated water supplied from the third heat exchanger 133 is treated by the heating/cooling water treatment unit 200. The flow direction is controlled so that the

상기 제3 열교환기(133)는 보조보일러(160)에서 공급되는 가열된 부동액을 이용하여 제1 삼방밸브(122)를 통해 공급된 물을 가열하고, 가열된 물이 제2 삼방밸브(123)로 공급되도록 한다.The third heat exchanger 133 uses the heated antifreeze supplied from the auxiliary boiler 160 to heat the water supplied through the first three-way valve 122 , and the heated water is heated to the second three-way valve 123 . to be supplied with

상기 제3 열교환기(133)는 상술한 제2 열교환기(132)와 동일 구조로 구성되는바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.The third heat exchanger 133 has the same structure as the above-described second heat exchanger 132 , and a detailed description thereof will be omitted.

상기 냉난방수 처리부(200)는 급수된 물을 히트 펌프부(100)로 공급하고, 히트 펌프부(100)가 공급하는 난방수 또는 냉방수를 외부의 사용처로 공급하는 구성이다.The heating and cooling water treatment unit 200 is configured to supply supplied water to the heat pump unit 100 , and to supply heating water or cooling water supplied by the heat pump unit 100 to an external user.

구체적으로, 상기 냉난방수 처리부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이,Specifically, as shown in FIG. 1 , the heating and cooling water treatment unit 200 is

외부에서 급수된 물이 저장되는 급수 탱크(210)와,A water supply tank 210 in which water supplied from the outside is stored, and

급수 탱크(210)에 저장된 물이 히트 펌프부(100)로 공급되도록 하는 제1 순환 펌프(220)와,a first circulation pump 220 for supplying water stored in the water supply tank 210 to the heat pump unit 100;

히트 펌프부(100)에서 공급되는 난방수 또는 냉방수가 저장되는 냉온수 탱크(230)와,a cold/hot water tank 230 in which heating water or cooling water supplied from the heat pump unit 100 is stored;

냉온수 탱크(230)에 저장된 난방수 또는 냉방수가 외부의 사용처로 공급되도록 하는 제2 순환 펌프(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes a second circulation pump 240 for supplying the heating or cooling water stored in the cold and hot water tank 230 to an external use.

상기 급수탱크(210)는 외부에서 공급되는 물이 저장되는 구성으로, 급수탱크(210)에 저장된 물은 제1 순환펌프(220)를 통해 히트 펌프부(100)의 제1 삼방밸브(122)로 전달된 후, 난방 모드 또는 냉방 모드 시에는 제1 삼방밸브(122)에서 제1 열교환기(131)로 공급되고, 온수 모드 시에는 제1 삼방밸브(122)에서 제3 열교환기(133)로 공급된다. The water supply tank 210 is configured to store water supplied from the outside, and the water stored in the water supply tank 210 is a first three-way valve 122 of the heat pump unit 100 through the first circulation pump 220 . After being transferred to, in the heating mode or cooling mode, the first three-way valve 122 is supplied to the first heat exchanger 131, and in the hot water mode, the third heat exchanger 133 from the first three-way valve 122 is supplied with

상기 냉온수 탱크(230)는 제1 열교환기(131)에서 공급되는 난방수 또는 냉방수가 저장되거나(난방 모드 또는 냉방 모드 시) 또는 제3 열교관기(133)에서 공급되는 온수가 저장되는(온수 모드 시) 구성으로, 냉온수 탱크(230)에 저장된 난방수, 냉방수, 온수는 제2 순환펌프(240)를 통해 외부의 사용처로 공급된다.The cold and hot water tank 230 stores heating water or cooling water supplied from the first heat exchanger 131 (in heating mode or cooling mode) or storing hot water supplied from the third heat exchanger 133 (hot water mode) city) configuration, the heating water, cooling water, and hot water stored in the cold and hot water tank 230 are supplied to an external place of use through the second circulation pump 240 .

상기 컨트롤러(300)는 사용자가 난방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 난방 모드로 동작하도록 제어하고, 사용자가 냉방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 냉방 모드로 동작하도록 제어하거나 사용자가 온수 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 온수 모드로 동작하도록 제어하는 구성이다.The controller 300 controls the heat pump unit 100 to operate in the heating mode when the user selects the heating mode, and controls the heat pump unit 100 to operate in the cooling mode when the user selects the cooling mode or controls the user to operate in the cooling mode. When the heated hot water mode is selected, the heat pump unit 100 is configured to control to operate in the hot water mode.

즉, 사용자가 난방 모드 선택 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스가 제1 열교환기(131)로 공급되도록 하고, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스가 압축기(110)로 공급되도록 하는 제1 제어 신호를 사방 밸브(121)로 제공한다.That is, when the user selects the heating mode, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the first heat exchanger 131 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 is converted into the compressor 110 . ) provides a first control signal to be supplied to the four-way valve 121 .

또한, 사용자가 냉방 모드 선택 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스가 라디에이터(140)로 공급되도록 하고, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 저온/저압의 가스가 압축기(110)로 공급되도록 하는 제2 제어 신호를 사방 밸브(121)로 제공한다.In addition, when the user selects the cooling mode, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the radiator 140 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the first heat exchanger 131 is converted into the compressor 110 . ) provides a second control signal to be supplied to the four-way valve 121 .

또한, 사용자가 난방 모드 선택 시, 외부 온도가 설정 온도 이하인 혹한기인 경우, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스가 압축기(110) 대신 제2 열교환기(132)로 공급되도록 하는 제3 제어 신호를 사방 밸브(121)로 제공함과 동시에 압축기(110)로 공급될 저온/저압의 가스가 제2 열교환기(132)에서 압축에 적정한 타겟 온도가 되도록 하는 제4 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공한다.In addition, when the user selects a heating mode, when the external temperature is less than or equal to the set temperature in the cold season, the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 is supplied to the second heat exchanger 132 instead of the compressor 110 . A fourth control signal for providing a control signal to the four-way valve 121 and at the same time allowing the low-temperature/low-pressure gas to be supplied to the compressor 110 to reach a target temperature suitable for compression in the second heat exchanger 132 is transmitted to the auxiliary boiler 160 ) is provided.

또한, 사용자가 온수 모드 선택 시, 보조 보일러(160)가 부동액을 가열하도록 하는 제5 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공함과 동시에 냉난방수 처리부(200)에서 공급되는 물이 제3 열교환기(133)로 공급되도록 하는 제6 제어 신호를 제1 삼방 밸브(122)로 제공하고, 제3 열교환기(133)에서 가열된 물이 냉난방수 처리부(200)로 공급되도록 하는 제7 제어 신호를 제2 삼방 밸브(123)로 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the user selects the hot water mode, the auxiliary boiler 160 provides a fifth control signal to the auxiliary boiler 160 to heat the antifreeze, and at the same time, the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 is transferred to the third heat exchanger ( 133) provides a sixth control signal to the first three-way valve 122, and provides a seventh control signal for supplying water heated by the third heat exchanger 133 to the heating and cooling water treatment unit 200 It is characterized in that it is provided as a two-way valve (123).

특히, 상기 컨트롤러(300)는 사방 밸브(121)를 통해 제2 열교환기(132)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도가 압축에 적정한 타겟 온도 이하이면, 저온/저압의 가스 온도가 타겟 온도가 되도록 하기 위해 필요한 부동액의 가열 온도인 목표 온도를 결정하고, 결정된 목표 온도로 부동액이 가열되도록 하는 제4 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공하는 것을 특징으로 한다.In particular, when the temperature of the low-temperature/low-pressure gas supplied to the second heat exchanger 132 through the four-way valve 121 is below the target temperature suitable for compression, the controller 300 determines that the low-temperature/low-pressure gas temperature is the target temperature. It is characterized in that it determines a target temperature, which is a heating temperature of the antifreeze necessary to make it possible, and provides a fourth control signal to the auxiliary boiler 160 so that the antifreeze is heated to the determined target temperature.

구체적으로, 컨트롤러(300)는 사방 밸브(121)를 통해 제2 열교환기(132)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도를 파악한다. 온도 파악은 라디에이터(140)와 사방 밸브(121)를 연결하는 연결관의 온도를 이용해 파악할 수 있다. 이를 위해 라디에이터(140)와 사방 밸브(121)를 연결하는 연결관에는 온도 감지 센서가 설치될 수 있다. 즉, 라디에이터(140)와 사방 밸브(121)를 연결하는 연결관에는 사방 밸브(121)를 통해 제2 열교환기(132)로 공급되는 저온/저압의 가스가 흐르기 때문에 라디에이터(140)와 사방 밸브(121)를 연결하는 연결관의 온도는 사방 밸브(121)를 통해 제2 열교환기(132)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도에 해당하게 된다.Specifically, the controller 300 detects a low-temperature/low-pressure gas temperature supplied to the second heat exchanger 132 through the four-way valve 121 . The temperature can be grasped using the temperature of the connector connecting the radiator 140 and the four-way valve 121 . To this end, a temperature sensor may be installed in a connection pipe connecting the radiator 140 and the four-way valve 121 . That is, since low-temperature/low-pressure gas supplied to the second heat exchanger 132 through the four-way valve 121 flows through the connection pipe connecting the radiator 140 and the four-way valve 121, the radiator 140 and the four-way valve The temperature of the connecting pipe connecting the 121 corresponds to the low-temperature/low-pressure gas temperature supplied to the second heat exchanger 132 through the four-way valve 121 .

제2 열교환기(132)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도가 파악되면, 파악된 온도가 타겟 온도 이하인지를 판단한다. 판단 결과, 타겟 온도 이하이면, 저온/저압의 가스 온도가 타겟 온도가 되도록 하기 위해 필요한 부동액의 가열 온도인 목표 온도를 결정한다. When the temperature of the low-temperature/low-pressure gas supplied to the second heat exchanger 132 is grasped, it is determined whether the detected temperature is equal to or less than the target temperature. As a result of the determination, if the target temperature is less than the target temperature, the target temperature, which is the heating temperature of the antifreeze required to make the low-temperature/low-pressure gas temperature become the target temperature, is determined.

즉, 타겟 온도 이하인 저온/저압의 가스는 가열된 부동액이 흐르는 제2 열교환기(132)에서 덥혀지게 되는데, 타겟 온도 이하인 저온/저압의 가스가 제2 열교환기(132)에서 타겟 온도가 되도록 하는데 필요한 제2 열교환기(132)에 흘릴 부동액 의 온도인 목표 온도를 결정하는 것이다.That is, the low-temperature/low-pressure gas below the target temperature is heated in the second heat exchanger 132 through which the heated antifreeze flows, and the low-temperature/low-pressure gas below the target temperature becomes the target temperature in the second heat exchanger 132. It is to determine the target temperature, which is the temperature of the antifreeze to flow to the required second heat exchanger (132).

결정된 부동액의 가열 온도인 목표 온도가 결정되면, 결정된 목표 온도로 부동액이 가열되도록 하는 제4 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공하여, 보조 보일러(160)가 결정된 목표 온도로 부동액을 가열하도록 한다.When the target temperature that is the determined heating temperature of the antifreeze is determined, a fourth control signal for heating the antifreeze to the determined target temperature is provided to the auxiliary boiler 160 so that the auxiliary boiler 160 heats the antifreeze to the determined target temperature .

이하에서는, 냉방 모드, 난방 모드(혹한기 모드 포함), 온수 모드에 따른 컨트롤러(300)의 제어 특징과 전체 시스템 동작 특징을 설명한다.Hereinafter, the control characteristics of the controller 300 according to the cooling mode, the heating mode (including the cold season mode), and the hot water mode, and the overall system operation characteristics will be described.

도 5를 참조하여, 여름철 냉방 모드의 동작 특징을 설명한다.With reference to FIG. 5 , the operating characteristics of the cooling mode in summer will be described.

① 압축기(110)에서 발생한 고온/고압의 가스는 사방 밸브(121)를 통해 라디에이터(140)로 공급되고, ② 라디에이터(140)를 통과한 고온/고압의 가스는 팽창 밸브(150)로 공급되고, ③ 팽창 밸브(150)로 공급된 고온/고압의 가스는 저온/저압의 가스로 변환되어 제1 열교환기(131)로 공급되고, ④ 제1 열교환기(131)에서 냉방수 생성용 냉매로 사용된 저온/저압의 가스는 사방밸브(121)를 통해 압축기(110)로 다시 공급된다.① The high-temperature/high-pressure gas generated in the compressor 110 is supplied to the radiator 140 through the four-way valve 121, and ② the high-temperature/high-pressure gas that has passed through the radiator 140 is supplied to the expansion valve 150 and , ③ The high-temperature/high-pressure gas supplied to the expansion valve 150 is converted into low-temperature/low-pressure gas and supplied to the first heat exchanger 131 , ④ as a refrigerant for cooling water generation in the first heat exchanger 131 . The used low-temperature/low-pressure gas is supplied back to the compressor 110 through the four-way valve 121 .

도 6을 참조하여 겨울철 난방 모드의 동작 특징을 설명한다.An operation characteristic of the winter heating mode will be described with reference to FIG. 6 .

① 압축기(110)에서 발생한 고온/고압의 가스는 사방 밸브(121)를 통해 제1 열교환기(131)로 공급되고, ② 제1 열교환기(131)에서 난방수 생성용 열원으로 사용된 고온/고압의 가스는 팽창 밸브(150)로 공급되고, ③ 팽창 밸브(150)로 공급된 고온/고압의 가스는 저온/저압의 가스로 변환되어 라디에이터(140)로 공급되고, ④ 라디에이터(140)를 통과하면서 온도가 상승한 저온/저압의 가스는 사방밸브(121)를 통해 압축기(110)로 다시 공급된다.① The high-temperature/high-pressure gas generated in the compressor 110 is supplied to the first heat exchanger 131 through the four-way valve 121, and ② the high-temperature/high-pressure gas used as a heat source for generating heating water in the first heat exchanger 131 The high-pressure gas is supplied to the expansion valve 150, ③ the high-temperature/high-pressure gas supplied to the expansion valve 150 is converted into low-temperature/low-pressure gas and supplied to the radiator 140, ④ the radiator 140 The low-temperature/low-pressure gas whose temperature rises while passing through is supplied back to the compressor 110 through the four-way valve 121 .

도 7을 참조하면, 겨울철 혹한기 모드의 동작 특징을 설명한다.Referring to FIG. 7 , the operating characteristics of the winter cold season mode will be described.

① 압축기(110)에서 발생한 고온/고압의 가스는 사방 밸브(121)를 통해 제1 열교환기(131)로 공급되고, ② 제1 열교환기(131)에서 난방수 생성용 열원으로 사용된 고온/고압의 가스는 팽창 밸브(150)로 공급되고, ③ 팽창 밸브(150)로 공급된 고온/고압의 가스는 저온/저압의 가스로 변환되어 라디에이터(140)로 공급되고, ④ 라디에이터(140)를 통과한 저온/저압의 가스는 사방밸브(121)를 통해 제2 열교환기(132)로 공급되고, ⑤ 제2 열교환기(132)로 공급된 저온/저압의 가스는 보조보일러(160)가 제공한 가열된 부동액에 의해 가열된 후 압축기(110)로 다시 공급된다.① The high-temperature/high-pressure gas generated in the compressor 110 is supplied to the first heat exchanger 131 through the four-way valve 121, and ② the high-temperature/high-pressure gas used as a heat source for generating heating water in the first heat exchanger 131 The high-pressure gas is supplied to the expansion valve 150, ③ the high-temperature/high-pressure gas supplied to the expansion valve 150 is converted into low-temperature/low-pressure gas and supplied to the radiator 140, ④ the radiator 140 The low-temperature/low-pressure gas that has passed is supplied to the second heat exchanger 132 through the four-way valve 121, and ⑤ the low-temperature/low-pressure gas supplied to the second heat exchanger 132 is provided by the auxiliary boiler 160. After being heated by one heated antifreeze, it is supplied back to the compressor 110 .

도 8을 참조하여 봄, 가을철 온수 모드의 동작 특징을 설명한다.The operation characteristics of the spring and autumn hot water mode will be described with reference to FIG. 8 .

① 제1 삼방밸브(122)를 통해 급수탱크(210)에 저장된 물이 제3 열교환기(133)로 공급되고, ② 제3 열교환기(133)로 공급된 물은 보조보일러(160)가 제공한 가열된 부동액에 의해 가열되고,제3 열교환기(133)에서 가열된 물은 제2 삼방밸브(123)를 통해 냉온수탱크(230)로 공급된다.① The water stored in the water supply tank 210 through the first three-way valve 122 is supplied to the third heat exchanger 133, ② the water supplied to the third heat exchanger 133 is provided by the auxiliary boiler 160 The water heated by the heated antifreeze and heated in the third heat exchanger 133 is supplied to the cold/hot water tank 230 through the second three-way valve 123 .

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the present invention has been described together with the accompanying drawings in the above, the preferred embodiment of the present invention is exemplarily described and does not limit the present invention. In addition, it is a clear fact that various modifications and imitations are possible without departing from the scope of the technical spirit of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

100 : 히트펌프부
200 : 냉난방수 처리부
300 : 컨트롤러
100: heat pump unit
200: heating and cooling water treatment unit
300 : controller

Claims (8)

혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템에 있어서,
컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 냉난방수 처리부(200)가 공급한 물을 가열하여 난방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하고, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 냉난방수처리부(200)가 공급한 물을 냉각시켜 냉방수를 냉난방수 처리부(200)로 공급하는 히트 펌프부(100)와;
급수된 물을 히트 펌프부(100)로 공급하고, 히트 펌프부(100)가 공급하는 난방수 또는 냉방수를 외부의 사용처로 공급하는 냉난방수 처리부(200)와;
사용자가 난방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 난방 모드로 동작하도록 제어하고, 사용자가 냉방 모드 선택 시, 히트 펌프부(100)가 냉방 모드로 동작하도록 제어하는 컨트롤러(300)를 포함하고,

상기 컨트롤러(300)는,
사용자가 난방 모드 선택 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스가 제1 열교환기(131)로 공급되도록 하고, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스가 압축기(110)로 공급되도록 하는 제1 제어 신호를 사방 밸브(121)로 제공하고,
사용자가 냉방 모드 선택 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스가 라디에이터(140)로 공급되도록 하고, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 저온/저압의 가스가 압축기(110)로 공급되도록 하는 제2 제어 신호를 사방 밸브(121)로 제공하고,
사용자가 난방 모드 선택 시, 외부 온도가 설정 온도 이하인 혹한기인 경우, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스가 압축기(110) 대신 제2 열교환기(132)로 공급되도록 하는 제3 제어 신호를 사방 밸브(121)로 제공함과 동시에 압축기(110)로 공급될 저온/저압의 가스가 제2 열교환기(132)에서 압축에 적정한 타겟 온도가 되도록 하는 제4 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공하고,
사용자가 온수 모드 선택 시, 보조 보일러(160)가 부동액을 가열하도록 하는 제5 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공함과 동시에 냉난방수 처리부(200)에서 공급되는 물이 제3 열교환기(133)로 공급되도록 하는 제6 제어 신호를 제1 삼방 밸브(122)로 제공하고, 제3 열교환기(133)에서 가열된 물이 냉난방수 처리부(200)로 공급되도록 하는 제7 제어 신호를 제2 삼방 밸브(123)로 제공하는 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.
In the heat pump system to prevent a decrease in the efficiency of the heat pump in the cold season,
In the heating mode according to the control of the controller 300, the heating and cooling water processing unit 200 heats the supplied water to supply the heating water to the heating and cooling water processing unit 200, and in the cooling mode according to the control of the controller 300, a heat pump unit 100 for cooling the water supplied by the cooling/heating water treatment unit 200 and supplying cooling water to the cooling/heating water treatment unit 200;
a heating/cooling water treatment unit 200 that supplies the supplied water to the heat pump unit 100 and supplies heating water or cooling water supplied by the heat pump unit 100 to an external user;
When the user selects the heating mode, the heat pump unit 100 controls to operate in the heating mode, and when the user selects the cooling mode, includes a controller 300 for controlling the heat pump unit 100 to operate in the cooling mode, ,

The controller 300,
When the user selects the heating mode, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the first heat exchanger 131 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 is transferred to the compressor 110 . Provides a first control signal to be supplied to the four-way valve 121,
When the user selects the cooling mode, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the radiator 140 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the first heat exchanger 131 is transferred to the compressor 110 . Provides a second control signal to be supplied to the four-way valve 121,
When the user selects the heating mode, when the external temperature is below the set temperature in the cold season, the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 is supplied to the second heat exchanger 132 instead of the compressor 110. A third control signal is provided to the four-way valve 121 and at the same time, a fourth control signal for allowing the low-temperature/low-pressure gas to be supplied to the compressor 110 to reach a target temperature suitable for compression in the second heat exchanger 132 is sent to the auxiliary boiler 160 provide,
When the user selects the hot water mode, the auxiliary boiler 160 provides a fifth control signal to the auxiliary boiler 160 to heat the antifreeze, and at the same time, the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 is transferred to the third heat exchanger 133 . provides a sixth control signal to be supplied to the first three-way valve 122, and a seventh control signal to supply water heated in the third heat exchanger 133 to the heating and cooling water treatment unit 200 is provided to the second three-way A heat pump system to prevent a decrease in the efficiency of the heat pump in the cold season, characterized in that provided by the valve (123).
청구항 1에 있어서,
상기 히트 펌프부(100)는,
저온/저압의 가스를 압축하여 고온/고압의 가스를 생성하는 압축기(110)와,
컨트롤러(300)의 제어에 따라 난방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하고, 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 공급하며, 컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉방 모드 시, 압축기(110)가 생성한 고온/고압의 가스를 라디에이터(140)로 공급하고, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110)로 공급하는 사방 밸브(121)와,
난방 모드 시, 사방 밸브(121)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 이용해 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물을 가열하여 난방수가 생성되도록 하고, 난방수 생성용 열원으로 사용된 고온/고압의 가스를 팽창밸브(150)로 공급하며, 냉방 모드 시, 팽창밸브(150)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 이용해 냉난방수 처리부(200)에서 공급된 물을 냉각시켜 냉방수가 생성되도록 하고, 냉방수 생성용 냉매로 사용된 저온/저압의 가스를 사방 밸브(121)로 공급하는 제1 열교환기(131)와;
난방 모드 시, 팽창밸브(150)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 주변 온도를 이용해 온도를 상승시켜 사방 밸브(121)로 공급하고, 냉방 모드 시, 사방 밸브(121)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 주변 온도를 이용해 온도를 하강시켜 팽창밸브(150)로 공급하는 라디에이터(140)와,
난방 모드 시, 제1 열교환기(131)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 팽창시켜 저온/저압의 가스를 생성하고, 생성된 저온/저압의 가스를 라디에이터(140)로 공급하며, 냉방 모드 시, 라디에이터(150)에서 공급되는 고온/고압의 가스를 팽창시켜 저온/저압의 가스를 생성하고, 생성된 저온/저압의 가스를 제1 열교환기(131)로 공급하는 팽창밸브(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The heat pump unit 100,
A compressor 110 that compresses low-temperature/low-pressure gas to generate high-temperature/high-pressure gas;
In the heating mode under the control of the controller 300 , the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the first heat exchanger 131 , and the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 is compressed In the cooling mode under the control of the controller 300, the high-temperature/high-pressure gas generated by the compressor 110 is supplied to the radiator 140 and supplied from the first heat exchanger 131. A four-way valve 121 for supplying low-temperature/low-pressure gas to the compressor 110, and
In the heating mode, the high-temperature/high-pressure gas supplied from the four-way valve 121 is used to heat the water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 to generate heating water, and the high-temperature/high-pressure The gas is supplied to the expansion valve 150, and in the cooling mode, the water supplied from the cooling/heating water treatment unit 200 is cooled using the low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 150 so that cooling water is generated, and cooling water is generated. a first heat exchanger 131 for supplying a low-temperature/low-pressure gas used as a refrigerant for water generation to the four-way valve 121;
In the heating mode, the low-temperature/low-pressure gas supplied from the expansion valve 150 is supplied to the four-way valve 121 by increasing the temperature using the ambient temperature, and in the cooling mode, the high-temperature/high pressure gas supplied from the four-way valve 121 is supplied. A radiator 140 for supplying the gas to the expansion valve 150 by lowering the temperature using the ambient temperature;
In heating mode, high-temperature/high-pressure gas supplied from the first heat exchanger 131 is expanded to generate low-temperature/low-pressure gas, and the generated low-temperature/low-pressure gas is supplied to the radiator 140, and in cooling mode , by expanding the high-temperature/high-pressure gas supplied from the radiator 150 to generate low-temperature/low-pressure gas, and an expansion valve 150 for supplying the generated low-temperature/low-pressure gas to the first heat exchanger 131 . A heat pump system to prevent a decrease in the efficiency of the heat pump in the cold season, characterized in that
청구항 2에 있어서,
상기 히트 펌프부(100)는,
컨트롤러(300)의 제어에 따라 부동액을 목표 온도로 가열하여 제2 열교환기(132)로 공급하는 인버터 방식의 보조 보일러(160)와,
보조 보일러(160)에서 공급되는 목표 온도로 가열된 부동액을 이용하여 사방 밸브(121)에서 공급된 저온/저압의 가스가 타켓 온도가 되도록 하는 제2 열교환기(132)를 더 포함하되,
상기 사방 밸브(121)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 라디에이터(140)에서 공급되는 저온/저압의 가스를 압축기(110) 대신 제2 열교환기(132)로 공급하고,
상기 목표 온도는 제2 열교환기(132)에서 저온/저압의 가스 온도가 압축에 적정한 타겟 온도가 되도록 하기 위해 필요한 부동액의 가열 온도이고,
상기 타겟 온도는 압축 효율 저하 없이 고온/고압의 가스 생성이 될 수 있도록 압축기(110)로 유입되는 저온/저압의 가스 온도인 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.
3. The method according to claim 2,
The heat pump unit 100,
An inverter-type auxiliary boiler 160 that heats the antifreeze to a target temperature under the control of the controller 300 and supplies it to the second heat exchanger 132;
A second heat exchanger 132 for allowing the low-temperature/low-pressure gas supplied from the four-way valve 121 to become a target temperature using antifreeze heated to a target temperature supplied from the auxiliary boiler 160,
The four-way valve 121 supplies the low-temperature/low-pressure gas supplied from the radiator 140 to the second heat exchanger 132 instead of the compressor 110 under the control of the controller 300,
The target temperature is the heating temperature of the antifreeze required to make the gas temperature of low temperature/low pressure in the second heat exchanger 132 become a target temperature suitable for compression,
The target temperature is a low-temperature/low-pressure gas temperature introduced into the compressor 110 so that high-temperature/high-pressure gas can be generated without reducing compression efficiency.
청구항 3에 있어서,
상기 히트 펌프부(100)는,
상기 제2 열교환기(132)에서 압축기(110)로 공급되는 가열된 저온/저압의 가스에 포함된 기름 성분을 제거하는 제1 유액 분리기(171)와,
압축기(110)에서 사방 밸브(121)로 공급되는 고온/고압의 가스에 포함된 기름 성분을 제거하고, 제거 과정을 통해 획득된 기름 성분을 압축기(110)로 다시 공급하는 제2 유액 분리기(172)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.
4. The method according to claim 3,
The heat pump unit 100,
a first oil separator 171 for removing oil components contained in the heated low-temperature/low-pressure gas supplied from the second heat exchanger 132 to the compressor 110;
The second oil separator 172 that removes the oil component contained in the high-temperature/high-pressure gas supplied from the compressor 110 to the four-way valve 121 and supplies the oil component obtained through the removal process back to the compressor 110 . ) Heat pump system to prevent a decrease in the efficiency of the heat pump in the cold season, characterized in that it further comprises.
청구항 3에 있어서,
상기 히트 펌프부(100)는,
컨트롤러(300)의 제어에 따라 냉난방수 처리부(200)에서 공급되는 물을 제1 열교환기(131)로 공급하거나 제3 열교환기(133)로 공급하는 제1 삼방 밸브(122)와,,
컨트롤러(300)의 제어에 따라 제1 열교환기(131)에서 가열된 물을 냉난방수 처리부(200)로 공급하거나 제3 열교환기(133)에서 가열된 물을 냉난방수 처리부(200)로 공급하는 제2 삼방 밸브(123)와,
인버터 방식의 보조 보일러(160)에서 공급되는 가열된 부동액을 이용하여 제1 삼방밸브(122)에서 공급된 물을 가열하여 제2 삼방밸브(123)로 공급하는 제3 열교환기(133)를 더 포함하고,

상기 보조보일러(160)는 컨트롤러(400)의 제어에 따라 부동액을 가열하여 제3 열교환기(133)로 공급하는 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.
4. The method according to claim 3,
The heat pump unit 100,
A first three-way valve 122 for supplying water supplied from the heating and cooling water treatment unit 200 to the first heat exchanger 131 or to the third heat exchanger 133 under the control of the controller 300;
According to the control of the controller 300, the water heated in the first heat exchanger 131 is supplied to the cooling/heating water treatment unit 200 or the water heated by the third heat exchanger 133 is supplied to the cooling/heating water treatment unit 200. The second three-way valve 123, and
A third heat exchanger 133 that heats the water supplied from the first three-way valve 122 using the heated antifreeze supplied from the inverter-type auxiliary boiler 160 and supplies it to the second three-way valve 123 is further added. including,

The auxiliary boiler 160 heats the antifreeze according to the control of the controller 400 and supplies it to the third heat exchanger 133.
청구항 1에 있어서,
상기 냉난방수 처리부(200)는,
외부에서 급수된 물이 저장되는 급수 탱크(210)와,
급수 탱크(210)에 저장된 물이 히트 펌프부(100)로 공급되도록 하는 제1 순환 펌프(220)와,
히트 펌프부(100)에서 공급되는 난방수 또는 냉방수가 저장되는 냉온수 탱크(230)와,
냉온수 탱크(230)에 저장된 난방수 또는 냉방수가 외부의 사용처로 공급되도록 하는 제2 순환 펌프(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The heating and cooling water treatment unit 200,
A water supply tank 210 in which water supplied from the outside is stored, and
a first circulation pump 220 for supplying water stored in the water supply tank 210 to the heat pump unit 100;
a cold/hot water tank 230 in which heating water or cooling water supplied from the heat pump unit 100 is stored;
A heat pump system for preventing a decrease in efficiency of a heat pump in the cold season, characterized in that it includes a second circulation pump 240 for supplying the heating or cooling water stored in the cold and hot water tank 230 to an external use place.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러(300)는,
사방 밸브(121)를 통해 제2 열교환기(132)로 공급되는 저온/저압의 가스 온도가 압축에 적정한 타겟 온도 이하이면, 저온/저압의 가스 온도가 타겟 온도가 되도록 하기 위해 필요한 부동액의 가열 온도인 목표 온도를 결정하고, 결정된 목표 온도로 부동액이 가열되도록 하는 제4 제어 신호를 보조 보일러(160)로 제공하는 것을 특징으로 하고,
상기 목표 온도는 제2 열교환기(132)에서 저온/저압의 가스 온도가 압축에 적정한 타겟 온도가 되도록 하기 위해 필요한 부동액의 가열 온도이고,
상기 타겟 온도는 압축 효율 저하 없이 고온/고압의 가스 생성이 될 수 있도록 압축기(110)로 유입되는 저온/저압의 가스 온도인 것을 특징으로 하는 혹한기 히트펌프 효율 저하를 방지하는 히트펌프 시스템.

The method according to claim 1,
The controller 300,
If the temperature of the low-temperature/low-pressure gas supplied to the second heat exchanger 132 through the four-way valve 121 is below the target temperature suitable for compression, the heating temperature of the antifreeze required to make the low-temperature/low-pressure gas temperature become the target temperature A fourth control signal for determining the phosphorus target temperature and heating the antifreeze to the determined target temperature is provided to the auxiliary boiler 160,
The target temperature is the heating temperature of the antifreeze required to make the gas temperature of low temperature/low pressure in the second heat exchanger 132 become a target temperature suitable for compression,
The target temperature is a low-temperature/low-pressure gas temperature introduced into the compressor 110 so that high-temperature/high-pressure gas can be generated without reducing compression efficiency.

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