KR20100034282A

KR20100034282A - 공기열원을 이용한 히트펌프시스템

Info

Publication number: KR20100034282A
Application number: KR1020080093328A
Authority: KR
Inventors: 강인구; 이기승
Original assignee: 강인구; 이기승
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2010-04-01
Also published as: KR101019169B1

Abstract

본 발명은 CO₂가스를 냉매가스로 이용하는 히트펌프시스템에 관한 것으로, 압축기(1)와, 열교환응축기(3)와, 증발기(5)와, 서브쿨러(6)로 연결되는 폐회로로 이루어지는 CO₂히트펌프시스템에 있어서, 상기 열교환응축기(3)를 열기사용처로 하되, 열교환응축기(3)의 출구측 관로에 온도센서(21)를 설치하고 분기점(J1)을 두어 두 개의 관로(L1)(L2)로 분기한 다음, 온도센서(21)의 냉매가스의 온도가 35℃ 이하일 경우에는 관로(L1)를 열어 곧바로 서브쿨러(6)를 통과하도록 하여 서브쿨러(6)에서 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하고, 상기 온도센서(21)의 냉매가스의 온도가 35℃ 이상일 경우에는 관로(L2)를 열어 증발기(5)에 의해 냉각되는 서브콘덴서(4)를 통과시켜 소정의 온도로 냉각한 다음 상기의 서브쿨러(6)로 보내 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하는 특징이 있다.

급탕, 히트펌프, CO₂가스, 냉동사아클, 난방

Description

공기열원을 이용한 히트펌프시스템{HEAT PUMP SYSTEM USING AIR HEAT SOURCE}

본 발명은 공기열원을 이용한 CO₂ 히트펌프시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CO₂ 냉매가스를 임계온도 31℃ 이하의 온도로 과열도를 낮추어 히팅 및 쿨링효율을 향상시키는 CO₂히트펌프시스템에 관한 것이다.

종래에도 증기압축식 냉동사이클에 사용되는 냉매로 CO₂를 사용한 증기압축식 냉동사이클이 다수 제안된 바 있다.

이 CO₂ 사이클의 작동은 압축기에서 기상상태의 CO₂냉매를 압축하고 이 고온의 압축된 기상상태의 냉매를 방열기에 의해 냉각하며 감압기에 의해 감압하며 기액2상 상태로 된 CO₂를 증발시켜 증발잠열을 공기 등의 외부 유체로 부터 받아 들인다.

이미 주지된 바와같이 CO₂의 임계온도는 약 31℃로 종래의 프레온의 임계점 온도와 비교해서 낮기 때문에 여름철 등 외기의 온도가 높을 때는 방열기 측에서의 CO₂온도가 CO₂의 임계점 온도보다도 높아진다. 즉, 방열기의 출구측에서 CO₂는 응축하지 않는다. 또한 방열기 출구측의 상태는 압축기의 토출압력과 방열기의 출구측에서의 CO₂온도에 의해서 결정되고 방열기 출구측에서의 CO₂온도는 방열기의 방열능력과 외기온도에 따라서 결정되기 때문에 방열기 출구에서의 온도는 실질적으로는 제어할 수가 없다. 따라서 방열기 출구측의 상태는 압축기의 토출압력(방열기 출구측 압력)을 제어함으로서 제어가 가능해진다. 즉, 여름철과 같이 외기온도가 높은 경우에는 충분한 냉각능력(엔탈피 차이)을 확보하기 위해서는 방열기의 출구측 냉매온도를 임계점 이하로 낮추어야 한다.

그러나 방열기의 출구측 냉매온도를 낮추기 위해서는 압축기의 토출압력을 높이지 않으면 안된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 요구조건에 부합하기 위하여 압축기의 효율을 높여 줄 수 있는 공기열원을 이용한 CO₂히트펌프시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기와, 열교환응축기와, 증발기와, 서브쿨러의 폐회로로 이루어지는 히트펌프 시스템에 있어서,

상기 열교환응축기의 출구측에 온도센서와 분기점을 두어 온도센서의 설정온도에 따라 냉매가스 온도가 35℃ 이하일 경우에는 곧바로 서브쿨러를 통과하도록하여 서브쿨러에서 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기에서 증발이 이루어지도록 하고, 상기 열교환응축기의 출구측의 냉매가스 온도가 35℃ 이상일 경우에는 증발기에 의해 냉각된 공기를 서브콘덴서에 통과시켜 소정의 온도로 냉각한 다음 상기의 서브쿨러로 보내 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기에서 증발이 이루어지도록 하는 특징과, 상기 서브콘덴서에는 서브콘덴서의 출구온도로 제어되는 냉각수 스프레이 노즐을 설치하여 서브콘덴서의 출구온도가 희망하는 온도 이하로 냉각되지 않 을 경우 냉각수 스프레이 노즐을 작동하여 물의 증발잠열을 이용하여 냉매가스의 과열도를 낮춘 다음 서브 쿨러에 공급되게 하는 다른 특징과, 상기 증발기의 서리를 제거하기 위하여 상기 압축기와 열교환응축기의 사이에 삼방밸브를 설치하여 이로부터 뜨거운 냉매가스를 공급하는 관로를 형성하고 이 관로에 압력조절밸브를 설치하며 이 압력조절밸브를 통과한 관로는 증발기의 입구측에 연결하여 증발기의 서리를 뜨거운 냉매가스로 제상할 수 있게 하고, 증발기의 출구측 관로는 삼방밸브에서 곧바로 서브쿨러에 연결하여 서브쿨러에서 냉매의 과열도가 조절되게 한 다음, 별도의 온수관에 의해 열교환되는 제상용 증발기에 연결하여 증발시킴으로써 서리제거사이클이 구비되는 또 다른 특징과, 상기 서브콘덴서와 상기 증발기는 하나의 어셈블리로 이루어지도록 하여 증발기를 통과하면서 냉각된 바람과 스프레이 노즐에서 분사되는 물에 의해 서브콘덴서를 냉각하도록 구성되는 또 다른 특징이 있다.

상기와 같은 해결 수단을 지닌 본 발명은 친환경적인 자연냉매인 CO₂를 이용한 히트펌프로서 압축기의 효율을 크게 증가시키고 공기중의 자연열을 효과적으로 흡수하는 등의 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다 음과 같다.

도 1은 본 발명의 히트펌프시스템의 기본 계통도이고, 도 2는 본 발명이 채용된 바람직한 실시 예에 따른 히트펌프시스템의 계통도이며, 도 3은 CO₂ 냉동사이클의 p-H선도이다.

도면에 도시한 바와 같이 본 발명의 압축식 냉동사이클은 CO₂ 사이클로서,

도면부호 1은 기상 상태의 자연냉매 CO₂를 초 임계압력과 고온으로 압축하는 압축기이다.

도면부호 2는 유분리기로서, CO₂ 냉매가스와 냉동오일을 분리하여 냉동오일은 다시 압축기로 보내는 역할을 한다.

도면부호 3은 고온의 CO₂ 냉매가스의 열기를 사용하는 열기사용처인 열교환응축기로서, 마이크로 튜브 타입으로 구성하는 것이 바람직하다.

이 열교환응축기(3)는 예로서 난방. 급탕시스템의 온수관(20)을 순환하는 온수를 가열하는 역할을 한다.

도면부호 4와 5와 30은 일체형 서브콘덴서(sub-condenser)와 증발기 및 스프레이 노즐로서, 증발기(5)에 의해 냉각된 차가운 공기에 의해 서브콘덴서(4)를 통과하는 CO₂ 냉매가스를 임계온도 이하로 냉각하여 주며, 경우에 따라 상기의 냉각작용이 충분하지 않을 경우에는 스프레이 노즐에서 물을 분사하여 물의 증발잠열로도 서브콘덴서(4)를 냉각시켜 응축과열도를 낮추어 준다.

도면부호 6은 서브쿨러(sub-cooler)로서, 압축기(1)로 유입되는 냉매가스의 과열도(수퍼 히트값)를 높여주어 압축기(1)의 성능을 향상시키며 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와 열교환이 되도록 함으로서 냉매의 과열도를 낮추어 효율을 높여준다.

도면부호 7은 인터쿨러(intercooler)로서, 냉매를 25℃ 이하의 포화액 상태로 상 변화(狀變化) 하여 팽창밸브(Ex2)의 냉매순환량을 증대시킨다.

도면부호 8은 기액분리기로서, 기체상태의 냉매와 액체상태의 냉매를 분리하여 기체상태의 저온의 습포화증기는 서브 쿨러(6)에 보내지며 냉매액은 재 팽창 증발시켜 서브 쿨러(6)에 보낸다.

도면부호 9는 제상용(除霜用) 증발기로서, 증발열원은 급탕탱크의 온수를 순환시켜 열교환이 되게 한 것이다.

상기 구성 요소들을 기본으로 하여 본 발명의 구성을 좀더 구체적으로 설명한다.

압축기(1)에서 고온.고압상태로 압축된 냉매가스는 열기사용처인 열교환응축기(3)로 들어가 열을 방출한 뒤 온도센서(21)가 설치된 출구측 관로로 나온다.

출구측 관로는 온도센서(21)를 지나 분기점(J1)에서 관로(L1)(L2)로 분기되어 관로(L1)는 전자밸브(SV1)를 거쳐 서브 콘덴서(4)와 서브 쿨러(6) 사이의 관로(L3)에 연결되고, 다른 관로(L2)는 전자밸브(SV2)를 거쳐 관로(L3)와 연결된 서브콘덴서(4)에 연결된다.

상기 전자밸브(SV1)(SV2)는 열교환응축기(3)의 출구측에 설치되어 있는 온도 센서(21)에 의해 제어된다. 즉, 온도센서(21)를 통과하는 냉매가스의 온도가 미리 설정된 소정의 온도인 35℃ 이하일 경우에는 전자밸브(SV1)가 열리고, 35℃ 이상일 경우에는 전자밸브(SV2)가 열리도록 되어 있다.

상기 증발기(5)의 출구측과 기액분리기(8)의 입구측을 연결하는 관로에 삼방밸브(12)가 설치되는데,

여기서 a-c방향은 정상 사이클이고, a-b방향은 제상 사이클로서, a-b방향으로 분기된 냉매 라인은 서브콘덴서(4)에서 나오는 관로(L3)에 연결된다.

상기 제상용 증발기(9)의 출구측은 기액분리기(8)에 연결되고 입구측은 서브쿨러(6)와 인터쿨러(7) 사이의 관로(L3)의 분기점(J2)에 연결되어 있다.

상기 제상용 증발기(9)에는 별도의 급탕. 난방시스템의 온수관(20a)의 온수와 열교환이 이루어지도록 구성된다.

상기 서브콘덴서(4)에는 냉매 응축온도를 낮추기 위하여 서브콘덴서(4)의 출구측 온도센서(11)에 의해 제어되는 가압펌프(31)와 전자밸브(SV7)가 구비된 냉각수 스프레이 노즐(30)이 설치되어 있다.

따라서 도면 상에서의 히트펌프 가열사이클을 설명하면,

압축기(1)→ 삼방밸브(10)→ 급탕,난방용 온수 등을 가열하는데 사용하는 열교환응축기(3)→ 온도센서(21)→ 분기점(J1)→ 전자밸브(SV1)[또는 전자밸브(SV2)→ 서브콘덴서(4)→ 온도센서(11)]→ 서브쿨러(6)→ 인터쿨러(7)→ 증발기(5)→ 삼방밸브(12)→ 기액분리기(8)→ 서브쿨러(6)→ 압축기(1)로 이루어진다.

즉, 상기 열교환응축기(3)에서 나오는 냉매가스의 온도를 온도센서(21)로 체 크하여 35℃ 이하일 경우에는 전자밸브(SV2)를 차단하고 전자밸브(SV1)를 열어 곧바로 서브쿨러(6)로 공급하고, 35℃ 이상일 경우에는 전자밸브(SV1)를 차단하고 전자밸브(SV2)를 열어 서브콘덴서(4)에서 냉각한 다음 서브쿨러(6)로 공급한다.

또, 인터쿨러(7)와 증발기(5)의 사이의 분기점(J2)에서 분기된 관로(L4)는 전자밸브(SV4)와, 팽창밸브(EX1)를 거쳐 다시 인터쿨러(7)를 통과한 후 기액분리기(8)와 서브쿨러(6) 사이의 관로에 연결된다. 이는 팽창밸브(EX1)의 작용에 의해 인터쿨러(7)의 출구측 냉매가스 온도를 25℃이하로 조절할 수 있어 압축기의 효율을 높여주기 위한 것이다.

상기 압축기(1)와 열교환응축기(3)의 사이의 관로에는 삼방밸브(10)가 설치되어 여기서 a-c방향으로 분기된 관로(L5)는 증발기(5)의 서리제거용으로서, 증발기(5)의 입구측에 연결된다. 이는 열교환응축기(3)로부터 나오는 고온.고압의 냉매가스를 다이렉트로 증발기(5)에 공급하여 증발기(5)에 착상된 서리를 제거하기 위한 것이다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면,

제상 사이클은, 압축기(1)→ 유분리기(2)→ 삼방밸브(10)의 a-c방향→ 압력조절밸브(PM)→ 증발기(5)→ 삼방밸브(12)a-b방향→ 서브쿨러(6)→ 전자밸브(SV5)→ 팽창밸브(Ex3)→ 제상용 증발기(9)→ 기액분리기(8)→ 서브쿨러(6)→ 압축기(1)로 이루어진다.

다음 냉매과열도 사이클을 설명하면,

온도센서(21)의 온도가 미리 설정된 소정의 온도, 예로서 35℃ 이하일 경우 에는 열교환응축기(3)→ 온도센서(21)→ 분기점(J1)→ 전자밸브(SV1)→ 서브쿨러(6)→ 인터쿨러(7)로 이루어지고,

온도센서(21)의 온도가 미리 설정된 소정의 온도, 예로서 35℃ 이상일 경우에는 열교환응축기(3)→ 온도센서(21)→ 분기점(J1)→ 전자밸브(SV2)→ 서브콘덴서(4)→ 온도센서(11)→ 서브쿨러(6)→ 인터쿨러(7)로 이루어진다.

상기 냉매과열도 사이클은 열교환응축기(3)를 통과한 냉매가스의 과열도를 조절하여 가열능력을 향상시키는 것으로, 냉매가스는 온도센서(21)의 설정온도에 따라 전자밸브(SV1) 또는 전자밸브(SV2)를 거쳐 서브쿨러(6)를 통과하면서 증발기(5)를 통과한 저온의 습포화증기 냉매와 열교환을 형성하므로 전자밸브(SV1)(SV2)를 통과한 냉매가스는 임계온도(31.1℃) 이하의 포화액 냉매상태로 상변화가 이루어져 증발이 끝난 저압축의 습포화 증기 또한 고온의 냉매액과 열교환으로 인한 냉매 흡입가스의 과열도(수퍼히트 값)를 높임으로서 압축기의 성능을 최대한 높여주어 가열능력(COP)을 향상시킬 수가 있다.

상기와 같은 본 발명은 압축기(1)로 부터 배출되는 고온, 고압의 냉매가스는 삼방밸브(10)를 거쳐 열교환응축기(3)에 유입되어 온수관(20)을 순환하는 온수와 열교환하여 65~90℃의 고온의 온수로 가열하고 열교환응축기(3)에서 나온 냉매가스는 임계온도 이상의 포화증기 상태로서 임계압력이 74bar이고 임계온도가 31.1℃로 냉매가스는 저온의 열원인 임계온도 이하에서 증발과정이 일어나게 되므로 열교환응축기(3)의 출구측 냉매가스 온도가 35℃ 이하 일 경우에는 전자밸브(SV1)를 거쳐 서브 쿨러(6)로 유입되며, 35℃이상 일 경우에는 전자밸브(SV2)를 거쳐 서브콘덴서(4)를 통과하여 냉매가스의 과열온도를 증발기의 차가운 공기에 의해 냉각하게 되며, 또한 서브콘덴서(4)의 출구측 온도센서(11)의 설정온도에 따라 가압펌프(31) 및 전자밸브(SV7)를 가동하여 스프레이 노즐(30)에 의하여 서브콘덴서(4)에 냉각수를 분사하여 과열도를 조절하며 상기의 전자밸브(SV1)(SV2)는 서브 콘덴서(4)의 출구의 온도센서(11)로 감지되는 온도에 의해 제어된다.

서브 콘덴서(4)를 냉각시키는 수단으로 증발기에서 나오는 찬 공기로도 냉각시킬수 있으나, 물이 증발할 때 발생하는 잠열을 이용하는 냉각방식으로 스프레이 노즐(30)을 설치하여 이에 냉수를 펌프(31)로 공급하여 냉각시키는 방법도 있다. 상기 냉각수단을 병설하는것이 바람직하다. 물의 흐름을 제어하는 전자밸브(SV7)는 온도센서(11)에 의해 제어된다.

또, 과열도 조절에 따른 냉매가스는 전자밸브(SV1)(SV2)를 거쳐 서브쿨러(6)를 통과하면서 증발기(5)를 통과한 저온의 습포화증기 냉매와 열교환을 형성하므로 전자밸브(SV1)(SV2)를 통과한 냉매가스는 임계온도(31.1℃) 이하의 포화액 냉매상태로 상변화가 이루어져 저압축의 습포화 증기 또한 고온의 냉매액과 열교환으로 인한 냉매 흡입가스의 과열도(수퍼히트 값)을 높임으로서 암축기의 성능을 최대한 높일 수가 있으므로 가열능력(COP)을 향상시킬 수가 있으며 서브쿨러(6)를 통과한 냉매액은 전자밸브(SV3)와 액면계(SG)를 통과하여 인터쿨러(7)에서 최종 냉매액의 과열온도를 조절할 수가 있으며 이때 전자밸브(SV4), 팽창밸브(EX.1)의 작동에 따라서 인터쿨러(7) 출구액 온도를 25℃ 이하로 조절할 수가 있으므로 냉매 순환량에 따른 증발능력을 향상시킬 수가 있다.

다음, 인터쿨러(7)에서 임계온도 25℃ 이하의 포화액 상태로 상변화하여 증발기(5)에서 증발기용 송풍기(F)의 공기 강제순환으로 대기 중의 공기열원과 증발기 내부의 저온의 습포화 증기와의 열교환이 이루어지므로 공기 중의 자연 열원을 얻을 수가 있다.

이때 대기중의 공기열원과 증발기에서 열교환이 끝난 CO₂습포화증기와 건포화증기로 이루어진 CO₂냉매가스는 삼방밸브(12)에서 a-c방향으로 순환하여 기액분리기(8)에서 기체냉매와 액체냉매를 분리하여 기체상태 저온의 습포화증기는 서브쿨러(6)에 보내지며 액체냉매는 전자밸브(SV6)을 통과하여 팽창밸브(EX4)에서 재 팽창 증발하여 서브쿨러(6)에 보내지며 여기에서 전자밸브(SV1)(SV2)를 통과한 고온의 냉매액과 열교환하여 흡입가스 냉매 과열도(수퍼히트값)를 증대시키므로 압축기(1)의 성능을 향상시킨다.

이러한 CO₂냉매의 사이클 변화로서 구성되어지는 본 발명은 동절기 가동시에는 증발기(5)에 외부공기순환 열교환으로 외부공기 중의 습도와 증발기(5)의 CO₂냉매 증발 온도차에 의하여 증발기에 서리가 착상되어 외부공기와의 열교환이 원활하게 이루어지지 않아 증발효율이 저하되므로 이때의 제상방법으로 삼방밸브(10)의 유로를 a-c방향으로 조작하여 급탕, 온수 사이클은 중단하고 고온,고압의 가스냉매가 곧바로 압력조절밸브(PM)을 거쳐 증발기(5)에 공급되어지도록 하여 제상사이클이 행하여진다.

이때 증발기(5)에 공급되는 냉매가스의 압력은 제상용 증발기(9)의 총입 압 력에 따라서 비례 조정되며 증발기에 착상된 얼음과 냉매가스의 열교환으로 인하여 냉매가스가 냉매액 상태로 상변화 되므로 재 증발이 필요하기 때문에 증발기(5)의 액상태의 냉매액을 삼방밸브(12)의 a-b방향으로 순환하여 서브쿨러(6)를 통과하여 흡입가스의 과열도를 향상시켜 주며, 서브쿨러(6)를 통과한 냉매액은 전자밸브(SV5)와 팽창밸브(EX3)를 통과하여 압력강화로 인한 저온의 습포화증기 상태로 상변화하여 제상용 증발기(9)를 통과하며, 이때 제상용 온수를 온수관(20a)으로 순환시키면 온수와 팽창밸브(EX3)를 통과한 저온의 습포화증기의 열교환으로 제상용 냉매가스의 증발이 발생하고 열교환이 끝난 냉매가스는 서브쿨러(6)로 보내지고, 서브쿨러(6)에 보내진 저온의 습포화증기 CO₂ 냉매가스는 증발기(5)에서 액화된 고온의 냉매액과 열교환하여 흡입가스의 과열도를 높여줌으로 압축기(1)의 성능을 향상시키며 압축기로 재 순환되어 주어진 시간 동안 제상 사이클을 형성하며 시간이 지나면 다시 열기 사용처인 열교환응축기로 냉매가스가 공급되어 급탕,온수등을 생산하게 된다.

도 1은 본 발명의 히트펌프시스템의 기본 계통도

도 2는 본 발명이 채용된 바람직한 실시 예에 따른 히트펌프시스템의 계통도

도 3은 본 발명의 작용효과를 보여주는 CO₂ 냉동사이클의 p-H선도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

1; 압축기 3; 열교환응축기 4; 서브콘덴서 5; 증발기

6; 서브쿨러 7; 인터쿨러 9; 제상용 증발기

10, 12; 삼방밸브 11, 21; 온도센서 30; 분사노즐

31; 가압펌프 SV1~7; 전자밸브 EX1~4; 팽창밸브

Claims

압축기(1)와, 열교환응축기(3)와, 증발기(5)와, 압축기 흡입측 서브 쿨러(6)의 폐회로로 이루어지는 CO₂히트펌프시스템에 있어서,

상기 열교환응축기(3)를 열기사용처로 하되, 열교환응축기(3)의 출구측 관로에 온도센서(21)를 설치하고 분기점(J1)을 두어 두 개의 관로(L1)(L2)로 분기한 다음, 온도센서(21)의 냉매가스의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이하일 경우에는 관로(L1)를 열어 곧바로 서브쿨러(6)를 통과하도록 하여 서브쿨러(6)에서 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하고, 상기 온도센서(21)의 냉매가스의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상일 경우에는 관로(L2)를 열어 증발기(5)에 의해 냉각되는 서브콘덴서(4)를 통과시켜 소정의 온도로 냉각한 다음 상기의 서브쿨러(6)로 보내 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 CO₂ 히트펌프시스템.
제1항에 있어서,

상기 서브콘덴서(4)에는 서브콘덴서(4)의 출구온도로 제어되는 냉각수 스프레이 노즐(30)을 설치하여 서브콘덴서(4)의 출구온도가 희망하는 온도 이하로 냉각되지 않을 경우 냉각수 스프레이 노즐(30)을 작동하여 냉매가스의 과열도를 낮춘 다음 서브 쿨러(6)에 공급되게 함을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 CO₂ 히트펌프시스템.
제1항에 있어서,

상기 증발기(5)의 서리를 제거하기 위하여 상기 압축기(1)와 열교환응축기(3)의 사이에 삼방밸브(10)를 설치하여 이로부터 뜨거운 냉매가스를 공급하는 관로(L5)를 형성하고 이 관로(L5)에 압력조절밸브(PM)를 설치하며 이 압력조절밸브(PM)를 통과한 관로는 증발기(5)의 입구측에 연결하여 증발기(5)의 서리를 뜨거운 냉매가스로 제상할 수 있게 하고, 증발기(5)의 출구측 관로는 삼방밸브(12)에서 곧바로 서브쿨러(6)에 연결하여 서브쿨러(6)에서 냉매의 과열도가 조절되게 한 다음, 별도의 온수관(20a)에 의해 열교환되는 제상용 증발기(9)에 연결하여서된 서리제거사이클이 구비됨을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 CO₂ 히트펌프시스템.
제1항에 있어서,

상기 서브콘덴서(4)와 상기 증발기(5)는 스프레이 노즐(30)과 함 게 하나의 어셈블리로 이루어지도록 하여 증발기(5)를 통과하면서 냉각된 바람으로 서브콘덴서(4)를 냉각하도록 하되, 이 방식으로 충분한 냉각이 이루어지지 않을 경우 스프레이 노즐(30)의 냉각수로 냉각하도록 구성됨을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 CO₂ 히트펌프시스템.