KR20060012519A - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트펌프시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기 --> 응축기 --> 팽창변 --> 증발기 --> 압축기로 이루어지는 히트펌프시스템에서, 응축기 다음에 코일형의 제2응축기를 위치시키고, 생성되는 응축열을 증발기로 공급하며, 응축기의 출구로부터 일부의 액상냉매를 인출하여 압축기에 유입되는 건조포화증기에 혼합시키는 액열기가 추가로 구성된 히트펌프시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, in a heat pump system consisting of a compressor-> condenser-> expansion valve-> evaporator-> compressor, a second condenser of a coil type is placed after the condenser. The present invention relates to a heat pump system further configured to supply a condensation heat generated to an evaporator, and to extract a part of liquid refrigerant from an outlet of the condenser and to mix dry saturated steam introduced into a compressor.
이러한 본 발명은, 응축기 다음에 코일형의 제2응축기를 위치시키고, 생성되는 응축열을 증발기로 공급하며, 응축기의 출구로부터 일부의 액상냉매를 인출하여 압축기에 유입되는 건조포화증기에 혼합시키는 액열기가 추가로 구성되므로서, 극히 미미한 에너지도 낭비하지 않고 사용하며, 전체 히트펌프시스템의 안정을 기하고, 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 높여 압축기의 부하를 줄이는 효과가 있다.In the present invention, a coil condenser is placed next to the condenser, and the condenser heat is supplied to the evaporator, and the liquid condenser for extracting a part of the liquid refrigerant from the outlet of the condenser and mixing the dry saturated steam introduced into the compressor. Since the additional configuration is used without wasting very little energy, to ensure the stability of the entire heat pump system, there is an effect of reducing the load of the compressor by increasing the temperature of the refrigerant flowing into the compressor.
히트펌프, 열량흡수, 프레온, 열원, 에너지, 수액기, 액열기Heat Pump, Heat Absorption, Freon, Heat Source, Energy
Description
도1은 종래기술에 있어서 히트펌프시스템 개략도.1 is a schematic diagram of a heat pump system in the prior art;
도2는 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 히트펌프시스템 개략도.Figure 2 is a schematic diagram of a heat pump system showing one embodiment according to the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ****** Explanation of main parts of drawing ***
10. 압축기 20. 응축기 22. 보조탱크10.
24. 온수탱크 30. 팽창변 40. 증발기24.
42. 팬 50. 제2응축기 60. 액열기42.
62. 센서62. Sensor
본 발명은 히트펌프시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기 --> 응축기 --> 팽창변 --> 증발기 --> 압축기로 이루어지는 히트펌프시스템에서, 응축기 다음에 코일형의 제2응축기를 위치시키고, 생성되는 응축열을 증발기로 공급하며, 응축기의 출구로부터 일부의 액상냉매를 인출하여 압축기에 유입되는 건조포화증기에 혼합시키는 액열기가 추가로 구성되므로서, 극히 미미한 에너지도 낭비하지 않고 사용하며, 전체 히트펌프시스템의 안정을 기하고, 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 높여 압축기의 부하를 줄이는 효과가 있는 히트펌프시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, in a heat pump system consisting of a compressor-> condenser-> expansion valve-> evaporator-> compressor, a second condenser of a coil type is placed after the condenser. In addition, the condensation heat is supplied to the evaporator, and a liquid heater for extracting a part of the liquid refrigerant from the outlet of the condenser and mixing it with the dry saturated steam introduced into the compressor is used, so that very little energy is used without wasting. The present invention relates to a heat pump system that has the effect of reducing the load on the compressor by increasing the temperature of the refrigerant flowing into the compressor and stabilizing the entire heat pump system.
도1은 통상적인 종래의 히트펌프시스템이다.1 is a typical conventional heat pump system.
도1을 살펴보면, 히트펌프시스템에서 냉매는 압축기(10), 응축기(20), 팽창변(30), 증발기(40)을 경유하여 다시 압축기(10)로 인입되는 과정을 거친다.Referring to FIG. 1, the refrigerant is introduced into the
압축기(10)에서는 냉매를 압축하여야 하므로 압축모타를 구동하기 위하여 전기가 소비되며, 증발기(40)에서는 외부의 열을 공급하기 위하여 팬(42)을 설치하여야 하며 외부공기를 불어넣기 위해 팬(42)을 돌릴 때 전기가 소비된다.Since the
압축기(10)를 거친 과열증기는 열교환기인 응축기에서 액상으로 전환되며 잠열을 방출하고, 응축기(20)를 경유하는 온수라인과 열교환 되어 열교환된 뜨거운 물이 온수탱크에 채워지게 된다. 보조탱크(22)는 온수라인과 연결되어 있으며, 원수인 수도관이 직접연결될 수도 있다.The superheated steam passed through the
대한민국 등록실용신안 제20-281266호(출원번호 20-2002-4826호)에는, 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 각각 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 각각 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브; 상기 응축기와 팽창 밸브 사이 및 제2응축기와 팽창밸브의 사이에 각각 설치되어 액상 냉매만을 팽창밸브로 각각 공급하도록 하는 수액기; 상기 팽창밸브에서 각각 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온 저압의 기상의 냉매가스를 압축기로 각각 복귀시키는 증발기; 상기 응축기에서 응축된 고온의 냉매액에서 열을 회수하는 보조응축기; 증발기에서 증발한 냉매 증기를 이젝터를 통하여 승압시켜서 압축기 입구의 비체적을 적게하여 냉매 순환량을 증가시켜 주는 이젝터; 상기 압축기 입구의 냉매 증기의 과열도를 자동 조절하는 과열도 조절 장치; 냉매 유량을 자동으로 제어하여 용량을 제어하는 용량 제어 장치; 응축 압력을 다단으로 제어하는 다단 응축압력 제어변; 고온 및 중온 온수를 만들어 주는 고온 응축기와 저온 응축기 시스템; 포함하는 히트펌프시스템이 개시되어 있다.Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-281266 (Application No. 20-2002-4826), Compressor for compressing the refrigerant gas in a state of high temperature and high pressure discharge; A condenser condensing the refrigerant compressed by the compressor into the liquid phase; An expansion valve for expanding the liquid refrigerant in a high temperature and high pressure state condensed in the condenser into a liquid refrigerant in a low pressure state; A receiver installed between the condenser and the expansion valve and between the second condenser and the expansion valve to supply only the liquid refrigerant to the expansion valve, respectively; An evaporator which evaporates each of the refrigerants expanded by the expansion valve while evaporating while achieving a refrigerating effect by heat exchange with the object to be cooled using latent heat of evaporation of the refrigerant; An auxiliary condenser recovering heat from the high temperature refrigerant liquid condensed in the condenser; An ejector which boosts the refrigerant vapor evaporated in the evaporator through the ejector to increase the refrigerant circulation by reducing the specific volume of the compressor inlet; A superheat degree adjusting device for automatically adjusting the superheat degree of the refrigerant vapor at the compressor inlet; A capacity control device for automatically controlling the flow rate of the refrigerant to control the capacity; A multi-stage condensation pressure control valve for controlling the condensation pressure in multiple stages; Hot condenser and cold condenser systems to produce hot and moderate hot water; A heat pump system is disclosed.
그러나, 상기한 종래의 히트펌프시스템의 과열도 조절장치는 응축기를 통과한 냉매와 압축기 입구의 냉매 증기의 열교환을 위한 열교환장치가 추가로 필요하며, 팽창밸브(팽창변)로 유입되는 냉매의 지나친 온도저하로 팽창변을 경유한 냉매가 습증기 상태로 전환되지 않는 등의 문제점이 있었다. 또한, 종래의 히트펌프시스템의 보조응축기는 물을 이용한 것으로서 주 응축기의 용량이 낮아 부득이하게 설치한 것에 불과한 것이며, 냉매로부터 충분하게 에너지를 뽑아내지 못하는 문제점이 있었다. However, the conventional superheat control device of the heat pump system requires a heat exchanger for heat exchange between the refrigerant passing through the condenser and the refrigerant vapor at the compressor inlet, and the excessive temperature of the refrigerant flowing into the expansion valve (expansion valve). There was a problem such that the refrigerant through the expansion valve is not converted to the wet steam state due to degradation. In addition, the auxiliary condenser of the conventional heat pump system, which uses water as the capacity of the main condenser, is inevitably installed, and has a problem in that it cannot sufficiently extract energy from the refrigerant.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 응축기 다음에 코일형의 제2응축기를 위치시키고, 생성되는 응축열을 증발기로 공급하며, 응축기의 출구로부터 일부의 액상냉매를 인출하여 압축기에 유입되는 건조포화증기에 혼합시키는 액열기를 추가로 구성하므로서, 전체 히트펌프시스템의 안정을 기하고, 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 높여 압축기의 부하를 줄이는 효과가 있는 히트펌프시스템를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to place the second condenser of the coil type next to the condenser, supply the generated heat of condensation to the evaporator, and extracts a part of the liquid refrigerant from the outlet of the condenser compressor By further configuring a liquid heater to mix the dry saturation steam flowing into the, to provide a heat pump system that has the effect of reducing the load on the compressor by increasing the temperature of the refrigerant flowing into the compressor to stabilize the entire heat pump system For that purpose.
본 발명에 의한 히트펌프시스템은, 하기 증발기로부터 전달된 건조포화증기상태의 냉매를 고온의 포화증기상태로 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 전달된 냉매를 액상으로 상변환하여 응축시키며 외부와 열교환을 이루는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉매를 추가적으로 응축시켜 그 열원을 증발기로 인입시키는 제2응축기와, 상기 제2응축기를 거친 냉매를 팽창시켜 습증기로 변환시키는 팽창변과, 상기 팽창변을 경유한 냉매를 증발시켜 건조포화증기상태로 변환시키는 증발기와, 상기 응축기 또는 제2응축기의 출구로부터 일부의 액상냉매를 인출하여 상기 압축기에 유입되는 건조포화증기에 혼합시키는 액열기를 갖는다.The heat pump system according to the present invention comprises a compressor for compressing a refrigerant in a dry saturated vapor state delivered from an evaporator to a saturated steam state at a high temperature, and condensing the refrigerant delivered from the compressor by converting the refrigerant into a liquid phase. A condenser, a second condenser for additionally condensing the refrigerant passing through the condenser, and introducing the heat source into the evaporator, an expansion valve for expanding the refrigerant passing through the second condenser and converting it into wet steam, and a refrigerant passing through the expansion valve. And an evaporator for converting into a dry saturated vapor state, and a liquid heater for extracting a part of the liquid refrigerant from the outlet of the condenser or the second condenser and mixing the dry saturated steam introduced into the compressor.
상기 액열기는, 상기 압축기의 출구에 설치된 센서로부터 검출되는 냉매의 온도에 따라 상기 응축기의 출구로부터 전달되는 냉매의 양이 조절되는 것이 바람직하다.It is preferable that the amount of the coolant delivered from the outlet of the condenser is adjusted according to the temperature of the coolant detected from the sensor installed at the outlet of the compressor.
상기 액열기는, 상기 응축기의 출구로부터 전달되는 냉매를 증발시켜 상기 압축기에 유입되는 건조포화증기와 혼합시키는 것이 바람직하다.The liquid heater is preferably mixed with the dry saturated vapor introduced into the compressor by evaporating the refrigerant delivered from the outlet of the condenser.
상기 제2응축기는 상기 증발기의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.Preferably, the second condenser is located inside the evaporator.
이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 이들 도면은 예시적인 목적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail. However, these drawings are for illustrative purposes only and the present invention is not limited thereto.
도2는 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 히트펌프시스템 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a heat pump system showing one embodiment according to the present invention.
도2를 살펴보면, 본 발명에 따른 히트펌프시스템은, 압축기(10), 응축기(20), 보조탱크(22), 온수탱크(24), 팽창변(30), 증발기(40), 냉각팬(42), 제2응축기(50), 액열기(60), 센서(62)로 구성된다.2, the heat pump system according to the present invention, the
히트펌프시스템에서 냉매는 압축기(10), 응축기(20), 제2응축기(50), 팽창변(30), 증발기(40)을 경유하여 다시 압축기(10)로 인입되는 과정을 거치며, 응축기(20)의 출구의 냉매의 일부는 액열기(60)를 경유하여 압축기(10)로 인입된다. 액열기(60)로 인입되는 라인은 제2응축기(50)의 출구로부터 인출될 수도 있다.In the heat pump system, the refrigerant passes through the
본 발명의 일실시예에서 냉매는 R22프레온가스를 사용한다.In one embodiment of the present invention, the refrigerant uses R22 freon gas.
압축기(10)에서는 증발기(40)로부터 전달된 건조포화상태의 냉매를 압축하여 과열증기상태로 전환시킨다.The
압축기(10)를 거친 과열증기는 열교환기인 응축기(20)에서 액상으로 전환되며 잠열을 방출한다. 응축기(20)를 경유하는 온수라인과 열교환 되어 열교환된 뜨거운 물이 온수탱크에 채워지게 된다. 보조탱크(22)는 온수라인과 연결되어 있으며, 원수인 수도관이 직접연결될 수도 있다.The superheated steam passed through the
본 발명의 일실시예에서는 응축기(20)는 판형열교환기를 사용하였으나, 경우에 따라서 다양한 형태의 열교환기를 사용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
응축기(20)를 거친 냉매는 제2응축기(50)를 거친다. 제2응축기(50)는 코일형응축기를 사용한다. 제2응축기(50)는 응축기(20)을 거친 냉매로부터 추가적으로 열원을 뽑기 위한 것으로 상기 코일형응축기를 증발기(40)에 위치시켜 목적을 달성한다. 제2응축기(50)에서 생성된 열은 증발기(40)의 열원으로 사용된다.The refrigerant passing through the
제2응축기(50)를 경유한 냉매는 팽창변(30)으로 인입되며 습증기로 변환된다.The refrigerant passing through the
도시되지는 않았지만, 팽창변(30)의 전단계에 경유하는 냉매 중 액상으로 변되지 않은 것을 액상으로 변환시키는 수액기가 추가로 포함될 수 있다. 수액기는 제2응축기(50)의 출구의 라인을 증발기(40)를 경유하도록 하므로써 온도를 낮추어 기체상태의 냉매를 액체상태로 바꾼다.Although not shown, a receiver for converting a liquid that is not changed into a liquid phase from the refrigerant passing through the previous stage of the
팽창변(30)을 경유한 습증기상태의 냉매는 증발기(40)로 인입된다. 증발기(40)로 인입된 습증기는 순간적으로 -20 ~ -30℃로 온도가 급강하하며 외부와의 열교환되며 온도가 상승한다. 순간적인 온도강하를 고려하지 않고 외적인 부분만 살펴보면, 팬(42)에 의한 바람에 의해 증발기(40)로 인입되는 대략 15℃의 저온저압습증기는 증발기(40)를 경유하여 0~5℃의 저온저압건조포화증기로 변환된다.The refrigerant in the wet steam state via the
증발기(40)를 경유한 저온저압 건조포화증기는 상기 압축기(10)로 인입되어 압축된다.The low temperature low pressure dry saturated vapor passing through the
외기의 온도가 5℃이하 또는 영하로 떨어지는 경우에, 증발기(42)를 경유한 저온저압 건조포화증기의 온도는 0~5℃보다 낮게 되며, 온도가 낮은 냉매가 압축기(10)로 인입되면 압축기(10)의 출구의 온도가 낮아 응축기(20)에서 온수의 온도를 제대로 높일 수 없게 된다. 따라서, 응축기(20) 또는 제2응축기(50)의 출구에서 냉매를 소량 인출하여 압축기(10)의 입구로 주입시키는 액열기(60)를 개재시키므로써, 압축기(10)로 인입되는 저온저압 건조포화증기의 온도를 상승시킨다. 액열기는 필요에 따라 응축기(20) 또는 제2응축기(50)의 출구에서 인출하는 냉매의 양을 조절할 수 있는 밸브구조로 형성되어 있다. 액열기(60)의 밸브는 압축기(10)의 출구에 장착된 센서(62)에서 검출된 냉매의 온도에 따라 개폐 또는 개폐의 정도가 조절된다. 액열기(60)에 의해 압축기(10)의 출구로 나오는 냉매의 온도를 조절하여 적절한 온도가 되도록 할 수 있다.When the temperature of the outside air falls below 5 ° C or below freezing, the temperature of the low temperature low pressure dry saturated vapor passing through the
압축기(10)를 경유한 냉매는 응축기(20)로 인입되며, 새로운 사이클을 형성한다.Refrigerant via
기존의 히트펌프는 압축시 저압이 6~7kgf/㎠, 고압이 15kgf/㎠이며, 이때 냉매의 압축온도가 54.5℃를 기준으로 설계가 되어 있었다. 더군다나, 외기온도의 변화에 따른 조절의 기능이 거의 없어 냉매의 흐름이 계속적으로 일정하게 유지될 수 없었다. 외기온도의 변화에 따른 냉매의 온도의 조절이 없이 압축기의 압력을 더 높이는 것은 히트펌프시스템에 급격한 부하를 초래하여 시스템이 견디지 못하므로 상기와 같이 15kgf/㎠을 적절한 설계압력으로 하고 있는 것이다.Conventional heat pump has a low pressure of 6 ~ 7kgf / ㎠ and a high pressure of 15kgf / ㎠ at the time of compression, the refrigerant compression temperature was designed based on 54.5 ℃. Moreover, there was little function of regulation according to the change of the outside temperature, and thus the flow of the refrigerant could not be kept constant. Increasing the pressure of the compressor without adjusting the temperature of the refrigerant according to the change in the outside temperature causes a sudden load on the heat pump system, so that the system cannot tolerate as described above. Thus, 15 kgf / cm 2 is an appropriate design pressure.
본 발명의 히트펌프에서는 압축기로 인입되는 냉매가스의 온도를 직접조절하 여 압축기의 압력을 15kgf/㎠에서 21kgf/㎠로 올리면서 R22프레온가스의 임계온도인 97.8℃까지 성능을 발휘하게 하므로써, 성능계수를 극도로 높이며, 외기의 온도가 영하로 떨어져도 B80~90%이상 작동된다.In the heat pump of the present invention, by directly controlling the temperature of the refrigerant gas flowing into the compressor, the pressure of the compressor is increased from 15 kgf / cm 2 to 21 kgf / cm 2, thereby performing the performance up to 97.8 ° C., which is the critical temperature of the R22 freon gas. It raises the coefficient to the extreme and operates more than B80 ~ 90% even if the outside temperature drops below zero.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 응축기 다음에 코일형의 제2응축기를 위치시키고, 생성되는 응축열을 증발기로 공급하며, 응축기의 출구로부터 일부의 액상냉매를 인출하여 압축기에 유입되는 건조포화증기에 혼합시키는 액열기가 추가로 구성되므로서, 극히 미미한 에너지도 낭비하지 않고 사용하며, 전체 히트펌프시스템의 안정을 기하고, 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 높여 압축기의 부하를 줄이는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the second condenser of the coil type is placed after the condenser, the generated condensation heat is supplied to the evaporator, and a part of the liquid refrigerant is extracted from the outlet of the condenser and mixed with the dry saturated steam introduced into the compressor. Since the heat sink is configured to be additionally used, it is possible to use very little energy without wasting, to stabilize the entire heat pump system, and to increase the temperature of the refrigerant flowing into the compressor, thereby reducing the load on the compressor.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101029522B1 (en) * | 2008-11-19 | 2011-04-18 | (주)저스틴비디앤엘 | A photo reit custody device |
-
2004
- 2004-08-03 KR KR1020040061233A patent/KR20060012519A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101029522B1 (en) * | 2008-11-19 | 2011-04-18 | (주)저스틴비디앤엘 | A photo reit custody device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |