KR200270430Y1 - Heat pump system - Google Patents

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KR200270430Y1 KR2020010039396U KR20010039396U KR200270430Y1 KR 200270430 Y1 KR200270430 Y1 KR 200270430Y1 KR 2020010039396 U KR2020010039396 U KR 2020010039396U KR 20010039396 U KR20010039396 U KR 20010039396U KR 200270430 Y1 KR200270430 Y1 KR 200270430Y1
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류옥란
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

본 고안은 히트펌프에 관한 것으로, 그 목적은 고온용 열원(온수등)을 안정적으로 공급하여 주며, 증발압력 저하 및 응축압력 상승 시에도 성능저하 및 압축기의 소요동력을 증가가 없고, 겨울철 실외 기온 저하 시에도 고온의 열원을 연속적으로 공급하여 주기 위하여 저온용 및 고온용 히트펌프로 구성되어 고온용 히트 펌프의 증발압을 일정하게 유지하여 외기 온도에 상관없이 고온의 열원을 공급하여 주고, 저온용 히트 펌프 시스템의 제상 시에도 중온 탱크의 축열 열량으로 고온의 히트펌프 시스템을 안정적으로 운전함으로서 성능향상 및 동력을 절감 시켜 주도록 한 히트펌프시스템을 제공하는데 있다.The present invention relates to a heat pump, the purpose of which is to stably supply a high temperature heat source (hot water, etc.), and even when the evaporation pressure decreases and the condensation pressure rises, there is no performance degradation and increase the power consumption of the compressor, winter outdoor temperature It is composed of low temperature and high temperature heat pump to continuously supply high temperature heat source even in case of decrease, and maintains evaporation pressure of high temperature heat pump to supply high temperature heat source regardless of outside temperature. Even when the heat pump system is defrosted, it is possible to provide a heat pump system that improves performance and reduces power by stably operating a high temperature heat pump system using heat storage heat of a medium temperature tank.

Description

히트 펌프 시스템{Heat pump system}Heat pump system

본 고안은 겨울철 외기 온도의 저하시 및 제상 운전 중에도 히트 펌프의 성능저하 없이 고온의 열원(온수등을 칭함)을 얻기 위하여 저온용 및 고온용 히트펌프로 구성되어서 중온 탱크 및 고온 탱크의 온도을 일정하게 유지 시켜주면서 높은 온도의 열원을 연속적으로 공급하여 주도록 한 히트펌프에 관한 것으로, 특히 외기온도 저하시에도 고온용 히트펌프 시스템의 증발압 및 응축압을 일정하게 유지하며, 제상 시에도 중온 탱크의 축열량으로 안정적인 운전을 하여 압축기의 동력을절감하며 난방능력을 향상시켜 주도록 한 것이다.The present invention is composed of a low temperature and high temperature heat pump to obtain a high temperature heat source (called hot water, etc.) without degrading the performance of the heat pump even when the outside air temperature decreases during winter and during defrosting operation. The present invention relates to a heat pump that continuously supplies a high temperature heat source while maintaining the evaporation pressure and condensation pressure of a high temperature heat pump system even when the outside temperature decreases. It is designed to reduce the power of the compressor and improve the heating capacity by operating stably with heat.

통상의 히트펌프 시스템은, 냉매가스를 고온고압의 상태로 응축 압력까지 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 냉각수(공랭식의 경우 물이 아닌공기이며 기타 다른 냉각제나 기기가 사용되며 설명상 물로 한다)에 의한 방열에 의하여 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 기상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 그리고 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 송풍기(피 냉각물체에따라 액체나 우유 기타 냉동장치의 종류나 구조에 따라 증발기의 종류가 많으나 여기서는 설명상 공기로 한다)에 의하여 송풍되는 공기를 열교환에 의하여 냉각함과 아울러 상기 압축기로 냉매가스를 복귀시키는 증발기로 이루어진 냉매 순환 사이클이다.A typical heat pump system includes a compressor for compressing a refrigerant gas at a high temperature and high pressure to a condensation pressure, and a refrigerant compressed in the compressor using coolant (air, not water, in the case of air cooling, and other coolants or devices are used. A condensate condensed into the liquid phase by heat dissipation, an expansion valve for expanding the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state condensed in the condenser into a gaseous refrigerant in the low pressure state by the throttling action, and the refrigerant expanded in the expansion valve. The air blown by the blower by using the latent heat of evaporation of the refrigerant, depending on the type or structure of the liquid, milk or other refrigeration system depending on the object to be cooled, but there are many types of evaporator is used here for explanation) Between refrigerant circulation consisting of an evaporator for cooling and returning refrigerant gas to the compressor. A.

이러한 히트펌프 시스템은, 냉동사이클 동안 기체→액체 및 액체→기체로 연속적으로 상태변화 하며, 난방 및 냉방 운전의 전환을 사방변으로 전환하는 시스템으로 히트 펌프류는 난방열원으로서 고온의 열원(온수등)을 만드는 시스템이다. 통상의 히트 펌프류는 고온의 열원(온수등)을 생성 시키기 어렸고 생성시킨다 해도 간헐적으로 소량만을 생성하였다. 또한 겨울철의 외기 온도 저하 시에는 그 성능이 급격히 저하하여 열원온도의 저하 발생하고, 증발 압력 및 압축기 흡입 냉매의 비체적이 커져서 압축기의 토출 압력과의 비인 압력비가 커져서 압축효율이 저하하며 과다한 토출온도의 상승으로 압축기의 소손을 일으킨다. 또한 높은 열원온도를 만들기 위하여 응축기의 압력이 높은 고온 고압으로 운전되므로 압축기의 과부하를일으켜 소손의 원인이 된다. 그러나, 상기한 바와 같은 종래 히트펌프 시스템에 있어서는, 증발 압력 저하 및 응축압 상승이 급격한 성능저하 및 압축기의 운전동력이 증가하여 압축기의 소손을 발생하며 에너지의 낭비가 심하며, 겨울철에 외기온도의 저하 시 낮은 증발온도로 인한 비체적 및 효율 저하로 낮은 성능과 높은 에너지 손실이 발생하는 실정이다. 또한, 통상적인 히트펌프 시스템에서는 하나의 히트펌프 시스템으로 운전됨으로 외기온도 저하시 응축압과 증발압의 비인 압축비가 커서 압축기의 효율의 저하 및 성능저하 발생하는 단점이 있다.This heat pump system is a system that continuously changes the state from gas to liquid and liquid to gas during the refrigeration cycle, and converts heating and cooling operations to four-sided. Heat pumps are a heat source of high temperature (hot water, etc.) as a heating heat source. Is a system that creates. Conventional heat pumps have been difficult to produce high temperature heat sources (hot water, etc.) and have produced only a small amount intermittently. In addition, when the outside air temperature decreases during the winter, the performance decreases rapidly and the heat source temperature decreases. The evaporation pressure and the specific volume of the compressor suction refrigerant increase, and the pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure of the compressor, increases, thereby reducing the compression efficiency. The lift causes burnout of the compressor. In addition, since the condenser pressure is operated at high temperature and high pressure to make a high heat source temperature, it causes overload of the compressor, causing damage. However, in the conventional heat pump system as described above, the evaporation pressure drop and the condensation pressure rise drastically decrease the performance, and the driving power of the compressor increases, causing the compressor to burn out and wasting energy, and reducing the outside air temperature in winter. Low performance and high energy loss occur due to the decrease in specific volume and efficiency caused by low evaporation temperature. In addition, the conventional heat pump system is operated as a single heat pump system, so that the compression ratio, which is the ratio of the condensation pressure and the evaporation pressure, is large when the outside air temperature decreases, resulting in a decrease in the efficiency and performance degradation of the compressor.

본 고안의 목적은 히트펌프의 열원 출력으로서 고온의 열원을 안정적으로 공급하여 주며, 고온용 히트펌프 시스템의 증발압 및 응축압을 항상 일정하게 유지하며, 년간 높은 성능계수(COP)로 운전되며, 저온용 히트펌프의 제상 시에도 고온용 히트펌프 시스템의 증발압 및 응축압을 일정하게 유지하며, 낮은 압축 비에 의한 압축기의 효율 향상에 의한 성능향상 및 겨울철 외기 온도 저하 시에도 안정적인 사이클을 형성하여 성능 향상 및 동력을 절감시켜 주도록 한 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to stably supply high temperature heat source as heat source output of heat pump, to maintain constant evaporation pressure and condensation pressure of high temperature heat pump system at all times, and to operate with high coefficient of performance (COP) for a year, When defrosting the low temperature heat pump, the evaporation pressure and condensation pressure of the high temperature heat pump system are kept constant, and a stable cycle is formed even when the performance is improved by improving the efficiency of the compressor due to the low compression ratio and when the outside air temperature is decreased in winter. To provide a heat pump system to improve performance and save power.

도 1은 본 고안에 따른 히트 펌프 시스템의 계통도를 나타낸 도면.1 is a schematic diagram of a heat pump system according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1, 51 - 저온 및 고온측 압축기 2, 52 - 저온 및 고온측 응축기1, 51-cold and hot side compressors 2, 52-cold and hot side condensers

4, 54 - 저온 및 고온측 팽창밸브 3, 53 - 저온 및 고온측 증발기4, 54-cold and hot side expansion valves 3, 53-cold and hot side evaporators

30 - 핫가스 열교환기 5, 55 - 수액기30-hot gas heat exchanger 5, 55-receiver

7 - 열교환기 6 - 사방 변7-heat exchanger 6-four sides

56 - 고온 탱크 11 - 중온 탱크56-High Temperature Tank 11-Medium Temperature Tank

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 히트펌프시스템은, 저온용 히트펌프 시스템, 고온용 히트 펌프 시스템, 중온 탱크, 고온 탱크 및 순환 펌프로 구성되어 있다.In order to achieve the above object, the heat pump system according to the present invention is composed of a low temperature heat pump system, a high temperature heat pump system, a medium temperature tank, a high temperature tank and a circulation pump.

저온용 히트 펌프 시스템은 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에 설치되어 액상 냉매만을 팽창밸브로 공급하도록 하는 수액기와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어지는 히트펌프시스템에 있어서, 상기 증발기에 순차적으로 설치한 핫가스 열교환기와 증발기로 이루어지며, 외기와 직접열교환을 하는 증발 열교환부; 상기 응축기에서 고온 고압의 냉매 증기와 중온 탱크의 열매(온수등)가 열교환하여 냉매증기는 고압의 액으로 변화하고 열매는 온도가 상승하는 응축부; 압축기의 토출라인에서 핫가스를 분기하여 일정 시간 마다 핫가스 제어밸브를 제어하여 고온 고압의 냉매증기를 응축기를 거치지 안고 핫가스 열교환기로 공급하여 제상을 하는 제상부를 특징으로 한다.The low temperature heat pump system includes a compressor for compressing and discharging a refrigerant gas at a high temperature and high pressure, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor in a liquid phase, and a liquid refrigerant in a high pressure, high pressure state condensed in the condenser at a low pressure. An expansion valve for expanding the liquid refrigerant, a receiver installed between the condenser and the expansion valve to supply only the liquid refrigerant to the expansion valve, and an object to be cooled using the latent heat of evaporation of the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve. In the heat pump system comprising an evaporator for evaporation while achieving a refrigeration effect by heat exchange to return the refrigerant gas of low temperature and low pressure to the compressor, the heat pump system comprising a hot gas heat exchanger and an evaporator sequentially installed in the evaporator An evaporative heat exchanger for direct heat exchange with outside air; A condenser in which the refrigerant vapor of the high temperature and high pressure and the fruit (hot water, etc.) of the medium temperature tank heat exchange in the condenser so that the refrigerant vapor is changed into a high pressure liquid and the fruit rises in temperature; Hot air is branched from the discharge line of the compressor to control the hot gas control valve every predetermined time, characterized in that the defrosting unit to defrost by supplying a high-temperature, high-pressure refrigerant vapor to the hot gas heat exchanger without passing through the condenser.

고온용 히트 펌프 시스템은 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에 설치되어 액상 냉매만을 팽창밸브로 공급하도록 하는 수액기와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여이루어지는 히트펌프시스템에 있어서, 상기 증발기는 중은 탱크의 온수와 열교환에 의하여 냉매 액을 증기로 증발시키는 증발기와 열원순환 펌프의 증발 열교환부; 상기 응축기에서 고온 고압의 냉매 증기와 고온 탱크에서 순환 펌프에 의해 순환되는 열 매체와 열 교환하여 냉매 증기는 고압의 액으로 변화하고 열 매체는 고온으로 변환하는 응축부구성 하는 것을 특징으로 한다.The high temperature heat pump system includes a compressor for compressing and discharging a refrigerant gas at a high temperature and high pressure, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor into a liquid phase, and a liquid refrigerant in a high pressure, high pressure state condensed in the condenser at a low pressure. An expansion valve for expanding the liquid refrigerant, a receiver installed between the condenser and the expansion valve to supply only the liquid refrigerant to the expansion valve, and an object to be cooled using the latent heat of evaporation of the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve. And an evaporator which evaporates and achieves a low temperature and low pressure gaseous refrigerant gas to the compressor by evaporating while achieving a refrigerating effect by heat exchange, wherein the evaporator is configured to exchange refrigerant liquid by heat exchange with hot water of a heavy tank. An evaporative heat exchanger of the evaporator and the heat source circulation pump for evaporating to steam; It is characterized in that the condenser is configured to heat exchange with the refrigerant medium of high temperature and high pressure and the heat medium circulated by the circulation pump in the high temperature tank so that the refrigerant vapor is converted into a high pressure liquid and the heat medium is converted into high temperature.

중온 탱크는 저온용 히트펌프의 응축기와 연결되어서 중온의 열 매체(온수등)를 만들고, 고온용 히트펌프의 증발기의 증발 열원을 공급 하며, 고온 탱크의 보충수 탱크의 역할을 겸하며, 중온 탱크의 보충수는 자동으로 급수되어 지며 시수등으로 한다.The medium temperature tank is connected to the condenser of the low temperature heat pump to create a medium temperature medium (hot water, etc.), supplies the evaporating heat source of the evaporator of the high temperature heat pump, and serves as a supplement water tank of the high temperature tank. The replenishment water of water is supplied automatically and it is the time water.

고온 탱크는 고온용 히트펌프의 응축기의 응축열을 회수 하여 고온으로 승온되어 난방 및 급탕의 열원등으로 사용되어 진다.The high temperature tank recovers the heat of condensation in the condenser of the high temperature heat pump and the temperature is elevated to high temperature and used as a heat source for heating and hot water supply.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiments based on the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors will properly interpret the concept of terms in order to best explain their own design. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

도 1을 참조하면서 본 고안에 따른 히트펌프시스템에 대하여 저온용 히트펌프 시스템, 고온용 히트펌프 시스템, 중온 탱크 및 고온 탱크순으로 설명한다.Referring to FIG. 1, a heat pump system according to the present invention will be described in order of a low temperature heat pump system, a high temperature heat pump system, a medium temperature tank, and a high temperature tank.

저온용 히트펌프는 도1의 압축기(참조 부호1)로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다. 이 압축기(1)의 토출라인은 응축기(2)와 연결되며, 이 응축기(2)는 상기 압축기(1)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(2)는 판형 열교환기, 셀앤튜브 및 튜브 인 튜브등의 형태로 적용 될 수 있다. 따라서, 중온 탱크(11)의 열매체 순환 펌프(16)에의해 응축기(2)의 내부로 순환되며 이 과정에서 응축기(2) 내부를 유동하는 냉매는 열매체에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다. 한편, 압축기(1)의 입구라인쪽에는 후술하는 팽창밸브(4)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이 때의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열교환시켜 냉동효과를 달성하는 하는 증발기(3)가 연결되고, 상기 증발기(3)와 압축기(1)와의 사이에는 증발기(3)로부터 배출되는 냉매가스에 함유된 액냉매를 분리하여 냉매가스만을 압축기(1)로 복귀시키기 위한 액분리기가 설치된다. 그리고, 증발기(3)의 입구단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(3)로 공급하기 위한 팽창밸브(4)가 설치된다. 이 팽창밸브(4)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 개도를 조절하는 내부균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 개도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라하는 감온식 팽창변을 사용하며 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다. 상기 팽창밸브(4)의 입구단측에는 액상 냉매만을 팽창밸브(4)로 공급하기 위한 수액기(5)가 설치된다. 이 수액기(5)는 냉동사이클의 부하변동에 대응하여 냉매를 일시 저장함과 아울러 액냉매에 함유된 미 응축냉매나 불응축가스를 분리하는 작용을 한다.The low temperature heat pump is a compressor (reference numeral 1) of FIG. 1, which sucks refrigerant gas, compresses it to high temperature and high pressure, and discharges it. The reciprocating type, crank type, swash plate type, wobble plate type, and rotary type according to the purpose of use thereof. Various types of compressors, such as a scroll type and a scroll type, may be applied. The discharge line of the compressor (1) is connected to the condenser (2), the condenser (2) is condensed into a liquid refrigerant of high temperature and high pressure by radiating the refrigerant gas compressed and discharged from the compressor (1). Although not shown in detail here, the condenser 2 may be applied in the form of a plate heat exchanger, a cell-and-tube and a tube-in tube. Accordingly, the refrigerant circulated into the condenser 2 by the heat medium circulation pump 16 of the medium temperature tank 11, and in this process, the refrigerant flowing in the condenser 2 is deprived of heat to the heat medium, thereby condensing the refrigerant. . On the other hand, the inlet line side of the compressor (1) by evaporating the refrigerant flowing from the expansion valve (4) to be described later by using the latent heat of evaporation at this time evaporator (3) to heat exchange the object to be cooled and the refrigerant to achieve a freezing effect (3) And a liquid separator is installed between the evaporator 3 and the compressor 1 to separate the liquid refrigerant contained in the refrigerant gas discharged from the evaporator 3 and return only the refrigerant gas to the compressor 1. do. In addition, at the inlet end of the evaporator 3, the expansion valve 4 for supplying the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state to the refrigerant in the low pressure state by the throttling action to supply the evaporator 3 so that the evaporation is easily performed. Is installed. Although not shown in detail here, the expansion valve 4 has an internal pressure equalization, capillary tube for controlling the opening degree of the high pressure refrigerant flow path through the pressure transfer rod by the expansion displacement of the diaphragm according to the temperature inside the temperature reduction chamber. The thermostatic expansion valve, generally called TEV, is used, such as external pressure control to control the opening degree of the high pressure refrigerant flow path by the expansion displacement of the diaphragm. The inlet end side of the expansion valve 4 is provided with a receiver 5 for supplying only the liquid refrigerant to the expansion valve 4. The receiver 5 temporarily stores the refrigerant in response to load fluctuations of the refrigerating cycle, and also serves to separate uncondensed refrigerant or non-condensed gas contained in the liquid refrigerant.

본 고안에 따르면, 상기 증발기(3)에는 열교환부가 설치되는데, 이 열교환부는 상기 증발기(3)와 핫가스 열교환기(30)로 구성되며, 외기의 공기와 냉매 액과의 열교환으로 증발기(3)의 냉매 액은 액상에서 증기로 증발하며 공기를 냉각 한다.According to the present invention, the evaporator (3) is provided with a heat exchanger, which comprises the evaporator (3) and the hot gas heat exchanger (30), the evaporator (3) by heat exchange between the outside air and the refrigerant liquid Refrigerant liquid evaporates from the liquid phase to vapor and cools the air.

핫가스 열교환기(30)은 제상시 및 냉매 액의 예냉시 증발기 입구의 공기를 가열 한다. 상기 핫가스 열교환기(30)는 압축기(1)의 토출라인에서 분기한 핫가스밸브(10)를 통과한 핫가스에 의해 제상시의 열원으로 쓰이는 것으로 주기 적인 신호에 의해 작동된다. 또한, 응축기(2)의 출구에서 분기된 냉열원 증발기(9)는 응축기(2)에서 응축된 냉매를 팽창변(8)을 지나 면서 압력이 강하시켜서 냉열원 증발기(9)에서 증발하여 냉열원(물, 브라인등)을 냉각시키고 증발하여 압축기(1)로 흡입된다.The hot gas heat exchanger 30 heats the air at the inlet of the evaporator during defrosting and precooling of the refrigerant liquid. The hot gas heat exchanger 30 is used as a heat source during defrosting by hot gas passing through the hot gas valve 10 branched from the discharge line of the compressor 1 and is operated by a periodic signal. In addition, the cold heat source evaporator 9 branched from the outlet of the condenser 2 lowers the pressure of the refrigerant condensed in the condenser 2 as it passes through the expansion valve 8 to evaporate in the cold heat source evaporator 9, Water, brine, etc.) are cooled, evaporated and sucked into the compressor (1).

본 고안에 따르면, 상기 압축기(1)의 입구단측에는 액분리기(31)와 열교환기(7)를 거친 냉매증기를 직접 흡입되도록 연결한다.According to the present invention, the inlet end side of the compressor 1 is connected to direct suction of the refrigerant vapor passed through the liquid separator 31 and the heat exchanger (7).

고온용 히트펌프는 압축기 도1의 압축기(51)로서, 냉매가스를 흡입하여 고온 고압으로 압축하며, 이 압축기(51)의 토출라인은 응축기(52)와 연결되며, 이 응축기(52)는 상기 압축기(51)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(52)는 판형 열교환기, 셀앤튜브 및 튜브 인 튜브등의 형태로 적용될 수 있다. 따라서, 열원 탱크(56)의 열매체는 순환 펌프(59)에의해 응축기(52)의 내부로 순환되며, 이 과정에서 응축기(52) 내부를 유동하는 냉매의 온도가 열매체에 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다.The high temperature heat pump is a compressor 51 of FIG. 1, which sucks refrigerant gas and compresses the refrigerant gas to high temperature and high pressure. The discharge line of the compressor 51 is connected to the condenser 52, and the condenser 52 is The refrigerant gas compressed and discharged by the compressor 51 is radiated to condense into a liquid refrigerant having a high temperature and high pressure. Although not illustrated in detail, the condenser 52 may be applied in the form of a plate heat exchanger, a cell-and-tube, and a tube-in tube. Therefore, the heat medium of the heat source tank 56 is circulated into the condenser 52 by the circulation pump 59, and in this process, the temperature of the refrigerant flowing in the condenser 52 is lost to the heat medium, and condensation of the refrigerant is prevented. Is performed.

한편, 압축기(51)의 입구라인쪽에는 후술하는 팽창밸브(54)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이 때의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열교환시켜 냉동효과를 달성하는 하는 증발기(54)가 연결되고, 상기 증발기(53)와 압축기(51)와의 사이에는 증발기(53)로부터 배출되는 냉매가스에 함유된 액냉매를 분리하여 냉매가스만을 압축기(51)로 복귀시키기 위한 액분리기가 설치된다.On the other hand, the inlet line side of the compressor 51 by evaporating the refrigerant flowing from the expansion valve 54 to be described later by using the latent heat of evaporation at this time evaporator 54 to achieve a refrigeration effect by heat-exchanging the object to be cooled with the refrigerant. Is connected, and a liquid separator is installed between the evaporator 53 and the compressor 51 to separate the liquid refrigerant contained in the refrigerant gas discharged from the evaporator 53 and return only the refrigerant gas to the compressor 51. do.

그리고, 증발기(53)의 입구단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(53)로 공급하기 위한 팽창밸브(54)가 설치된다.In addition, an expansion valve 54 for supplying the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state supplied to the inlet end of the evaporator 53 to the evaporator 53 so that the evaporation is easily performed by expanding the liquid refrigerant in the low pressure state by the throttling action. Is installed.

또한, 상기 팽창밸브(54)의 입구단측에는 액상 냉매만을 팽창밸브(54)로 공급하기 위한 수액기(55)가 설치된다.In addition, the inlet end side of the expansion valve 54 is provided with a receiver 55 for supplying only the liquid refrigerant to the expansion valve 54.

본 고안에 따르면, 상기 증발기(53)에는 중온 탱크(11)의 열매체가 냉매액과의 열교환으로 증발기(53)의 냉매 액은 액상에서 증기로 증발하며 열매체는 냉각되어 중온 탱크(11)로 순환펌프(12)에 의하여 순환된다. 중온 탱크(11)는 저온용 히트펌프의 응축기(2)와 열교환하여 승온하고, 고온용 히트펌프의 증발기(53)과 열교환하여 냉각된다. 보조탱크(11)는 일정온도를 유지하기 위해 온도 센서(60)에 의해 압축기(1)을 제어 한다. 또한 저온용 히트펌프의 증발기(3)의 제상시에도 안정적으로 고온용 히트펌프의 증발기(53)에 열을 공급한다. 고온 탱크(56)는 고온용 히트펌프의 응축기(52)와 열교환 하여 고온으로 승온 한다. 이때 열매체의 순환은 순환펌프(59)에 의하며, 고온 탱크(56)의 열매체 보충은 중온 탱크의 밸브(58) 및 체크밸브(57)에 의해 자동으로 공급된다.According to the present invention, in the evaporator 53, the heat medium of the medium temperature tank 11 is heat-exchanged with the refrigerant liquid, and the refrigerant liquid of the evaporator 53 evaporates from the liquid phase to the vapor, and the heat medium is cooled and circulated to the medium temperature tank 11. It is circulated by the pump 12. The medium temperature tank 11 heats up by heat-exchanging with the condenser 2 of the low temperature heat pump, and cools by heat-exchanging with the evaporator 53 of the high temperature heat pump. The auxiliary tank 11 controls the compressor 1 by the temperature sensor 60 to maintain a constant temperature. In addition, heat is stably supplied to the evaporator 53 of the high temperature heat pump even when the evaporator 3 of the low temperature heat pump is defrosted. The high temperature tank 56 heats up with the condenser 52 of the high temperature heat pump, and heats up to high temperature. At this time, the circulation of the heat medium is by the circulation pump 59, and the heat medium refill of the high temperature tank 56 is automatically supplied by the valve 58 and the check valve 57 of the medium temperature tank.

전술한 기술 내용으로부터 자명하듯이, 본 고안은 히트펌프의 열원 출력으로서 고온의 열매체를 안정적으로 공급하여 주며, 고온용 히트펌프 시스템의 증발압 및 응축압을 항상 일정하게 유지 하며, 년간 높은 성능계수(COP)로 운전 되며, 저온용 히트펌프의 제상시에도 고온용 히트 펌프 시스템의 증발압 및 응축압을 일정하게 유지하며, 낮은 압축비에 의한 압축기의 효율 향상에 의한 성능향상 및 겨울철 외기 온도 저하시에도 안정적인 사이클을 형성하여 성능 향상 및 동력을 절감시켜 주도록 한 히트 펌프 시스템 장치로서 기존 히트 펌프 등의 냉동기기에 부착하여 성능 향상 및 동력에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.As apparent from the above description, the present invention stably supplies the high temperature heat medium as the heat source output of the heat pump, maintains the constant evaporation pressure and condensation pressure of the high temperature heat pump system at all times, and has high performance coefficient for a year. (COP) and keeps the evaporation and condensing pressure of the high temperature heat pump system constant even when defrosting the low temperature heat pump, and improves performance by improving the efficiency of the compressor due to the low compression ratio and decreases the outside air temperature in winter. Equipped with a stable cycle to improve the performance and power saving, the heat pump system device is attached to the refrigeration equipment, such as the existing heat pump has the effect of improving the performance and energy saving.

Claims (1)

냉매가스를 이용한 히트 펌프 시스템에서 저온용 히트펌프 시스템, 고온용히 트펌프 시스템, 중온 탱크, 고온 탱크 및 순환펌프로 이루어지는 히트펌프시스템에 있어서, 외기의 열원과 냉매와 열 교환하여 열을 흡수하는 증발기, 압축기 출구의 고온 고압의 냉매 가스와 중온 탱크의 열 매체와 열 교환을 하여 열 매체를 승온시키고 냉매 증기는 응축하는 응축기, 증발기 출구의 저압의 냉매를 압축하여 고온고압으로 하여주는 압축기, 증발기의 서리제거시 핫가스의 바이 패스 밸브 및 핫가스 열교환기 및 냉열원을 만들기위한 냉열원용 증발기로 구성되며 중온 탱크의 온도센서에 의하여 제어 되어지는 저온용 히트펌프 시스템; 중온 탱크의 열매체와 열교환하여 흡수한 열로 냉매를 증발시키고 열매체를 냉각시키는 증발기, 압축기의 고온 고압의 냉매 가스를 고온 탱크의 열매체와 열교환후 고온 탱크의 열매체를 승온시키고 냉매 증기는 응축하는 응축기, 증발기 출구의 저압의 냉매를 압축하여 고온고압으로 하여주는 압축기등으로 구성되며 고온 탱크의 온도 센서에 의해 제어되어 지는 고온용 히트펌프 시스템; 저온용 히트펌프의 응축기와 순환용 펌프에 의한 열매체의 순환에의한 열교환을 하여 열매체를 승온 시키며, 고온용 히트 펌프의 증발기의 열원으로서 순환 펌프에 의한 열매체의 순환에의한 열교환을 하여 안정적인 열을 공급하며, 저온용 히트펌프의 제상시에도 안정적으로 고온용 히트펌프의 증발기에 열을 공급하며, 외부에서 자동 보충되어 지며 동시에 고온 탱크의 급수원으로 사용되어 지는 중온 탱크; 고온용 히트펌프의 응축기와 순환용 펌프에 의한 열 매체의 순환에 의한 열 교환을 하여 열 매체를 승온 시키며, 중온용 탱크에서 자동 급수되는 고온탱크를 특징으로 하는 히트펌프시스템.A heat pump system consisting of a low temperature heat pump system, a high temperature heat pump system, a medium temperature tank, a high temperature tank, and a circulation pump in a heat pump system using a refrigerant gas. An evaporator that absorbs heat by exchanging heat with a heat source and a refrigerant of an outside air. To heat the medium by exchanging heat with the high temperature and high pressure refrigerant gas at the compressor outlet and the heat medium of the medium temperature tank, and condenser condensing the refrigerant vapor, and compressing the low pressure refrigerant at the outlet of the evaporator to high temperature and high pressure. A low temperature heat pump system comprising a bypass valve of a hot gas and a hot gas heat exchanger and an evaporator for a cold source for defrosting and controlled by a temperature sensor of a medium temperature tank during defrosting; An evaporator that evaporates the refrigerant with heat absorbed by heat exchange with heat medium of medium temperature tank, and cools the heat medium. A high temperature heat pump system composed of a compressor for compressing a low pressure refrigerant at an outlet to a high temperature and high pressure and controlled by a temperature sensor of a high temperature tank; It heats up the heat medium by the heat exchange by the circulation of the heat medium by the condenser and the circulation pump of the low temperature heat pump, and the heat exchange by the circulation of the heat medium by the circulation pump as a heat source of the evaporator of the high temperature heat pump. A medium temperature tank that supplies heat to the evaporator of the high temperature heat pump stably even when defrosting the low temperature heat pump, and is automatically replenished from the outside and used as a water supply source of the high temperature tank; A heat pump system for heating a heat medium by heat exchange by circulation of a heat medium by a condenser and a circulation pump of a high temperature heat pump, and automatically supplying water from a medium temperature tank.
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