KR20100054245A - Heat pump apparatus - Google Patents

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KR20100054245A KR1020080113074A KR20080113074A KR20100054245A KR 20100054245 A KR20100054245 A KR 20100054245A KR 1020080113074 A KR1020080113074 A KR 1020080113074A KR 20080113074 A KR20080113074 A KR 20080113074A KR 20100054245 A KR20100054245 A KR 20100054245A
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Abstract

PURPOSE: A hybrid heat pump system is provided to stably drive a circulating cycle and to reduce heat loss by including antifreeze vaporization unit using antifreezing solution with high specific gravity. CONSTITUTION: A hybrid heat pump system comprises: an antifreeze tank(7) which contains antifreeze; and an antifreeze circulating pump(8) which vaporizes refrigerant while circulating the antifreeze in the antifreeze tank to a cascade heat exchanger(6). The antifreeze being loose the heat in the evaporation process forms a circulation cycle by re-entering to the antifreeze tank after getting the outdoor air heat while passing through a spiral coil tube of an antifreezing solution heat exchanger(10). An auxiliary heat exchanger(10a) is installed between the antifreeze tank and the antifreezing solution heat exchanger. The antifreeze acquires the heat of the auxiliary heat exchanger in the coldest season.

Description

하이브리드 히트펌프장치{Heat pump apparatus}Hybrid heat pump apparatus

본 발명은 공냉식 히트펌프장치에 있어서, 증발 유니트에 부동액을 순환시켜 겨울철 외기로부터 냉매의 증발에 필요한 공기열을 취득하게 하고 증발 유니트의 적상율이 감소되어 빈번한 제상운전이 감소되며, 특히 영하 15℃이하 혹한기에 공기열만으론 냉매의 증발열량이 부족할 경우 지열, 수열 및 폐열을 선택적으로 이용하여 부족열량이 보충되도록 함으로써, 전기히터의 사용에 따른 전력비용을 절감할 수 있는 하이브리드 히트펌프장치에 관한 것이다.In the air-cooled heat pump device, the antifreeze is circulated through the evaporation unit to obtain the heat of air necessary for evaporation of the refrigerant from the outside air in winter, and the defrost rate of the evaporation unit is reduced, thereby reducing frequent defrosting operations, in particular, below -15 ° C. When the heat of evaporation of the refrigerant is not enough heat in the cold season, the present invention relates to a hybrid heat pump device which can reduce the power cost according to the use of an electric heater by selectively using the geothermal, hydrothermal and waste heat.

종래에 특허출원 제10-2003-0053324호 및 제10-2003-0066432호에서 보면 히트펌프 냉,난방기에 있어서 대체로 냉방의 수행은 원활하나 난방 시엔 외기의 습도가 특별히 많은 날씨와 외기가 영하와 영상을 반복하는 이슬점의 기후에는 온도차에 의해 외부 증발기(열교환기)에 과다한 적상이 발생되어 이를 제거하기 위한 과다 에너지 낭비를 가져왔고, 특히 외기가 영하 5℃ 이하로 내려가면 냉매의 비등점 영향으로 증발이 원활하게 일어나지않아 효율이 저감되고 사이클 구성요소인 밸브등 부속품이 과다하게 사용되어 결국 히트펌프의 효율과 경제성 저하의 불신을 초래하였다.Conventionally, Patent Application Nos. 10-2003-0053324 and 10-2003-0066432 show that heat pump cooling and heating are generally performed smoothly, but during heating, the weather and the outside air are particularly high in humidity and image. In the climate of the dew point repeatedly, excessive dropping occurs in the external evaporator (heat exchanger) due to the temperature difference, which causes excessive energy waste to remove it.In particular, when the outside air falls below -5 ℃, evaporation is caused by the boiling point effect of the refrigerant. It did not occur smoothly, reducing efficiency and excessively using accessories such as valves, which are cycle components, resulting in distrust of heat pump efficiency and economic efficiency.

종래 히트펌프 시스템은 제상시 수세식 제상 및 핫가스 제상을 수행하고 있으며 수세식 제상의 경우 효율은 양호하나 설비비가 다소 증가되고 다량의 물이 소비되는 단점이 있었으며, 물을 증발기 상부에서 증발관에 뿌려주다 보니 핀에 적상이 누적되어 빙결되면 운전을 중단하게 되고 이는 결국 열손실로 이어지는 문제가 있었다. 그리고 핫가스 제상시엔 고온, 고압의 가스를 통해 제상이 되므로 이 또한 제상은 양호하나 사방변 혹은 자동밸브 등 부속이 증가하여 시스템이 복잡하게 되고 역리턴 액냉매의 순환이 원활하지못해 설계가 까다롭고 냉매 유로를 잘못 구성하면 제상운전시 압축기가 진공 상태로 되어 기관소손의 우려가 있어 이 역시 어려움이 있었다.The conventional heat pump system performs flush defrost and hot gas defrost at the time of defrosting, and in the case of flush defrost, the efficiency is good, but the cost of equipment is slightly increased and a large amount of water is consumed, and water is sprayed on the evaporator at the top of the evaporator. When the accumulation of ice on the pin caused the freezing, the operation was stopped, which resulted in heat loss. And defrosting through hot and high-pressure gas during hot gas defrosting is good, but defrosting is good, but the system is complicated by the increase of accessories such as four-way valve or automatic valve, and it is difficult to design reverse circulation liquid refrigerant. In addition, if the refrigerant path is incorrectly configured, the compressor may be in a vacuum state during defrost operation, which may cause engine damage.

또한 단일 및 이원냉동사이클 공랭식 히트펌프 에서의 증발기의 작용은 응축된 냉매를 항상 외기 온도보다 -10℃이상 낮게 팽창시켜 증발기로 보내 져야만 요구되는 공기열이 취득되어 냉매가 증발 하게 되므로 과다한 델타t에 의해 적상이 쉽게 유발되는 단점이 있었다. 이는 열 취득 매체인 공기가 비열 및 비중이 낮은 관계로 충분한 열량을 취득하기 위해선 델타t가 상호 커져야만 더 많은 공기열을 취득할 수 있었다.In addition, the action of the evaporator in the single- and dual-cooling cycle air-cooled heat pumps always expands the condensed refrigerant below -10 ° C below the outside temperature and sends it to the evaporator. There was a drawback that the injuries were easily induced. This is because air, which is a heat acquisition medium, has a low specific heat and a low specific gravity, so that more air heat can be obtained only when the deltas are larger.

이런 단점을 가진 종래의 히트펌프 냉,난방기 특히 바닥 난방 및 급탕용에 있어서 증발기의 전열 면적이 1RT 냉동 톤당 18 ∼ 22㎡ 정도로 크게 설계되어야만 히트펌프 효율이 토출 되었다. 이는 증발기가 크게 되다 보니 아웃케이싱 전체 사이즈가 크게 되어 장비의 볼륨이 과대하게 커졌고 이는 일반 전력을 수전받는 가정용 장비를 소형화하는데도 제약이 뒤따랐다. 또한 운반비, 설치비용 등이 증가하여 경쟁력을 약화시키는 중요한 요인이 되는 단점이 있었다.In the conventional heat pump cooling and heating device having such a disadvantage, especially for floor heating and hot water supply, the heat pump efficiency was discharged only when the heat transfer area of the evaporator was designed to be about 18 to 22 m 2 per ton of 1RT refrigeration. As the evaporator became larger, the overall size of the outcasing became larger, resulting in an excessive volume of equipment, which was also constrained by the miniaturization of household equipment receiving general power. In addition, the transport cost, installation cost, etc. was increased, there was a disadvantage that becomes an important factor to weaken the competitiveness.

본 발명자는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 부동수조 증발유니트 내부에 열교환기를 담가 외기온도가 낮은 혹한기에도 얼지 않고 안정적으로 공기열을 취득할 수 있는 연속 제상운전이 가능한 히트펌프장치를 특허출원 제2007-0037002호로 출원중에 있다.The present inventors have applied for a heat pump apparatus capable of continuously defrosting to stably obtain air heat without freezing even in a cold weather having a low outside temperature by immersing a heat exchanger in a floating water tank evaporation unit to solve the above conventional problems. Pending as 2007-0037002.

그리고 본 발명자는 히트펌프 사이클을 순환하는 냉매가스와 부동수조에 담긴 부동액이 케스케이드 열교환기에서 서로 열교환되어 냉매가스가 증발되도록 하고 상기 부동액은 부동액 열교환기의 코일관으로 순환되면서 공냉되도록 하되, -37℃에서도 얼지않는 부동액으로 인하여 혹한기에도 항상 일정한 공기열을 취득할 수 있으며, 상기 부동액이 외기와 직접 접촉되는 열교환 방식이 아니고 폐회로를 순환하는 방식으로 구성하여 사이클 순환과정에서 대기중으로 방출되는 소모량이 감소되어 시스템 운전을 안정적으로 구성할 수 있으며 냉, 난방, 고온 급탕 및 바닥난방을 가능하게 한 부동수조 증발유니트를 갖는 냉,난방 히트펌프장치를 특허출원 제2008-0047786호로 출원중에 있다.In addition, the inventors of the present invention allow the refrigerant gas circulating in the heat pump cycle and the antifreeze contained in the antifreeze tank to exchange heat with each other in the cascade heat exchanger so that the refrigerant gas is evaporated and the antifreeze is circulated to the coil pipe of the antifreeze heat exchanger. Due to the antifreeze that does not freeze even in ℃ can always obtain a constant air heat even in cold weather, the antifreeze is not a heat exchange method in direct contact with the outside air, but configured in a way that circulates in a closed circuit to reduce the consumption of air released into the atmosphere during the cycle circulation Patent application No. 2008-0047786 discloses a cooling and heating heat pump device having a floating water tank evaporation unit that can stably configure system operation and enable cooling, heating, hot water supply and floor heating.

본 발명은 본 발명자의 두번째 특허출원 제2008-0047786호의 개선에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 증발 유니트에 부동액을 순환시켜 겨울철 외기로부터 냉매의 증발에 필요한 공기열을 취득하게 하고 증발 유니트의 적상율이 감소되어 빈번한 제상운전이 감소되도록 하였으며, 특히 영하 15℃이하 혹한기에 공기열만으론 냉매의 증발열량이 부족할 경우 지열, 수열 및 폐열을 선택적으로 이용하여 부족열량이 보충되도록 함으로써, 전기히터의 사용에 따른 전력비용을 절감할 수 있는 하이브리드 히트펌프장치에 관한 것이다.The present invention relates to an improvement of the inventor's second patent application No. 2008-0047786, and an object of the present invention is to circulate an antifreeze in an evaporation unit so as to obtain the heat of air necessary for evaporation of the refrigerant from outside air in winter and Reduced the frequent defrosting operation, especially when the heat of evaporation of the refrigerant is insufficient only in the cold below 15 ℃ ℃ cold heat by selectively using the geothermal, hydrothermal and waste heat to compensate for the lack of power, using the electric heater The present invention relates to a hybrid heat pump apparatus capable of reducing costs.

본 발명의 다른 목적은 히트펌프의 증발에 필요한 부족 열량을 지열로 이용할 경우 지하 순환 파이프를 매설하기 위한 천공 개수를 종래 지열식 히트펌프장치에 비하여 30% 정도만 필요로 하므로 파이프 매설을 위한 천공비용을 절감할 수 있으며, 상기 지열의 경우 증발에 필요한 공기열의 부족시에만 사용하는 것이므로 지형적 특성상 넓은 호수가 있거나 폐열원을 이용하기 용이한 경우 천공할 필요가 없는 수열 또는 폐열을 이용하면 되므로 운전 선택의 폭이 넓은 하이브리드 히트펌프장치에 관한 것이다.Another object of the present invention is that when using the insufficient heat amount required for evaporation of the heat pump as geothermal heat only about 30% of the number of perforations for embedding underground circulation pipes compared to the conventional geothermal heat pump device, so the cost of drilling for pipe laying The geothermal heat is used only when there is a lack of air heat necessary for evaporation. Therefore, when there is a wide lake or easy to use waste heat source due to the topography, it is possible to use water or waste heat that does not need to be drilled. The present invention relates to a wide hybrid heat pump apparatus.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 부동수조 증발유니트를 갖는 이원 사이클 히트펌프장치의 경우에 3단계로 구분할 수 있는데 첫째 공기열 취득 사이클(A), 둘째 저단측 열취득 사이클(B), 셋째 고단측 열전달 사이클(C)로 구분하였다.In order to achieve this purpose, the present invention can be divided into three stages in the case of a two-cycle heat pump having a floating water tank evaporation unit, the first air heat acquisition cycle (A), the second low stage heat acquisition cycle (B), and the third high stage side. Divided by heat transfer cycle (C).

도 1에서와 같이 첫째 공기열 취득사이클(A)은 에틸렌 글리콜과 혼합물이 희석된 부동액을 사용하는데 이 부동액을 부동액 열교환기(10) 내에 있는 코일관(9)으로 순환시키면서 상기 코일관(9)으로 외기를 송풍하면 공기와 간접적인 접촉에 의해 공기열량을 취득하여 부동수조(7)에 저장되며, 상기 부동수조(7)에 저장된 부동액을 케스케이드 열교환기(6)로 순환시키면 압축기(1) 가동에 의한 저단측 열취 득 사이클(B) 운전에 의해 부동액은 열량을 빼앗기고 다시 부동액 열교환기(10)의 코일관(9)을 통과하면서 팬(11)의 가동에 의한 외부 공기열과 열교환 되며 부동액은 3 ∼ 4℃정도 다시 흡열된 후 상기 부동수조(7)에 저장되는 순환사이클을 형성한다. 이 순환되는 공기열 취득 사이클은(A) 저단측 열취득 사이클(B)이 운전되면 자동으로 가동되어 사이클 상에서 필요한 만큼의 외부 공기열을 안정적으로 취득하게 되며, 상기 부동액은 -37℃에서도 얼지 않으므로 별도의 제상운전이 불필요하고, 폐회로를 순환하는 것이므로 자연증발되는 량이 줄어 부동액을 자주 보충하지 않아도 되므로 신뢰성이 향상된다.As shown in FIG. 1, the first air heat acquisition cycle (A) uses an antifreeze diluted with a mixture of ethylene glycol and the antifreeze to the coil pipe (9) while circulating the antifreeze to the coil pipe (9) in the antifreeze heat exchanger (10). When the outside air is blown, the amount of air heat is obtained by indirect contact with the air and stored in the floating water tank (7). The antifreeze liquid stored in the floating water tank (7) is circulated to the cascade heat exchanger (6) to operate the compressor (1). By the low stage side heat acquisition cycle (B) operation, the antifreeze loses heat and passes through the coil tube 9 of the antifreeze heat exchanger 10, and then heat exchanges with the external air heat caused by the operation of the fan 11. After the endotherm is about 4 ℃ again to form a circulating cycle stored in the floating water tank (7). This circulating air heat acquisition cycle (A) is automatically operated when the low stage heat acquisition cycle (B) is operated to stably acquire as much external air heat as necessary on the cycle, and the antifreeze does not freeze at -37 ° C. Defrosting operation is unnecessary, and because it circulates in a closed circuit, the amount of spontaneous evaporation decreases, so it is not necessary to replenish antifreeze frequently, thereby improving reliability.

그리고 영하 15℃이하 혹한기에 공기열만으론 저단측 열취득 사이클(B)을 순환하는 냉매의 증발열량이 부족할 경우 지열, 수열 및 폐열(이하 보조 열원이라 함)을 선택적으로 이용하여 부족열량이 보충되도록 한 특징이 있다. 이를 위하여 케스케이드 방식의 보조 열교환기(10a)를 상기 부동액 열교환기(10)에 연결하고 상기 보조 열교환기(10a)는 보조 열원(10b)과 순환관(10c)으로 연결하여 필요시 상기 부동액 열교환기(10)를 순환하는 부동액이 공기열 뿐만 아니라 보조 열원을 추가적으로 받을 수 있도록 하여 종래 보조 열원을 전기 히터로 사용할 때 보다 에너지 효율이 높은 히트펌프를 제공한 것이다.If the heat of the air is low at below 15 ℃ and the heat of the refrigerant circulating in the low stage heat acquisition cycle (B) is insufficient, it is possible to supplement the insufficient heat by selectively using geothermal, hydrothermal and waste heat (hereinafter referred to as auxiliary heat source). There is a characteristic. To this end, a cascade-type auxiliary heat exchanger (10a) is connected to the antifreeze heat exchanger (10), and the auxiliary heat exchanger (10a) is connected to an auxiliary heat source (10b) and a circulation pipe (10c) by the antifreeze heat exchanger if necessary. The antifreeze circulating 10 can additionally receive not only air heat but also an auxiliary heat source, thereby providing a heat pump with higher energy efficiency when using the conventional auxiliary heat source as an electric heater.

둘째 저단측 열취득 사이클(B)에서는 1기압 하에서 -42.7℃로 비교적 낮은 비등점을 갖는 EP-290 냉매를 사용하게 되는데, 이는 혹한기 외부 기온이 -15℃ 이하로 내려가면 -19℃이하에서 증발이 일어나 저단측에 부동액으로부터 공급된 열을 취득하고 압축기(1)로 흡입되어 압축되면 15.5KG/㎠정도의 압력에서 냉매 KG당 68Kcal의 열량을 케스케이드 열교환기(3)로 보내 응축된 후 팽창 증발 압축과정의 안정적인 사이클로 순환되며 이 사이클은 고단측 열전달 사이클(C)과 연동되게 자동으로 작동한다.  Secondly, in the low stage heat acquisition cycle (B), EP-290 refrigerant, which has a relatively low boiling point of -42.7 ° C. at 1 atm, is used. When the heat is supplied from the antifreeze to the lower stage, and is sucked by the compressor (1) and compressed, the amount of heat of 68Kcal per kg KG of refrigerant at the pressure of about 15.5KG / ㎠ to the cascade heat exchanger (3) to condense It cycles through a stable cycle of the process, which automatically operates in conjunction with the high-side heat transfer cycle (C).

셋째 고단측 열전달 사이클(C)은 고온수를 생산 하는 사이클 이며 1기압하에서 -11.7℃에서 비등되는 600a 냉매를 사용하는데 케스케이드 열교환기(3)에서 흡열한 후 고단측 압축기(12)에서 10KG/㎠미만으로 압축되어 냉매 KG당 64 Kcal 열량으로 토출되면 고단측 케스케이드 열교환기(14)에서 응축된 후 팽창 증발 압축으로 이어지는 사이클로 순환되며, 이때 응축열을 축열조(17)의 물과 열교환하여 저장하면 대체로 낮은 압력하에서도 70℃이상의 고온수를 COP 3.0정도의 경제적인 효율로 저장할 수 있다. 이때 압축기(12)의 토출 고압이 낮아 정격 소비전력 미만으로도 압축기(12)가 매우 안정적으로 가동되며, 고단측 열전달 사이클(C)은 축열조(17)의 물 온도를 감지하여 자동으로 연동 작동된다.Third, the high stage side heat transfer cycle (C) is a cycle for producing hot water and uses a 600a refrigerant boiled at -11.7 ° C under 1 atm, and after absorbing heat in the cascade heat exchanger (3), 10KG / ㎠ in the high stage compressor (12). When compressed to less than 64 Kcal calories per KG, the refrigerant is condensed in the high cascade heat exchanger (14) and then circulated in a cycle leading to expansion evaporation compression, where the heat of condensation is stored as heat exchange with water in the heat storage tank (17). Even under pressure, hot water above 70 ° C can be stored at an economical efficiency of around COP 3.0. At this time, the discharge high pressure of the compressor 12 is low, the compressor 12 is operated very stably even under the rated power consumption, and the high stage heat transfer cycle C is automatically interlocked by sensing the water temperature of the heat storage tank 17. .

또한 본 발명은 도 2에서와 같이 부동수조 증발유니트를 갖는 단일 사이클 히트펌프 시스템으로도 구성하여 첫째 공기열 취득 사이클(A)과 둘째 열전달 사이클(D)로 구분하고 이러한 목적을 달성하기 위해 냉동용 밸브 등 압력 드롭이 생길 수있는 요인을 최대한 줄일 수 있는 단순한 사이클로 구성할 수 있도록 개선 되었다.In addition, the present invention is configured as a single cycle heat pump system having a floating water tank evaporation unit as shown in Figure 2 divided into the first air heat acquisition cycle (A) and the second heat transfer cycle (D) and to achieve this purpose Back pressure has been improved so that it can be configured as a simple cycle to minimize the potential for pressure drop.

단일 사이클 히트펌프는 주로 R-22냉매를 사용해 왔으나 2020년도에는 규제 대상 냉매로 되었고 1기압 하에서 비등점이 -40.6℃인 냉매특성상 비등점이 42.7℃인 EP-290에 비해 비등점이 다소 높아 증발효율이 5%정도 감소 됨을 알 수 있다. 본 발명에서 부동수조 증발 유니트(도 3)를 갖는 단일 사이클 히트펌프장치에서는 EP-290 천연 냉매를 사용하여 냉매 KG당 응축 비열이 높은 점을 이용하고 있으며 도 2의 압축기(1) 토출 압력이 실 가동시 23KG/㎠정도에서 65℃이상의 고온수를 취할 수 있는데 이는 부동수조 증발유니트(도 3)의 장점인 공기에 비해 높은 비중 및 비열을 이용 공기열을 일정하게 취득 후 하이댄시티 열량을 냉매 증발시 충분하게 케스케이드 열교환기(6)에 공급할 수 있었기에 가능해졌다.Single-cycle heat pumps have mainly used R-22 refrigerants, but in 2020 they became regulated refrigerants and their boiling point was slightly higher than that of EP-290, which has a boiling point of 42.7 ° C due to the characteristic of a -40.6 ° C boiling point under 1 atm. It can be seen that the percentage decreases. In the present invention, the single cycle heat pump apparatus having the floating water tank evaporation unit (FIG. 3) utilizes a high condensation specific heat per KG of the refrigerant using EP-290 natural refrigerant, and the discharge pressure of the compressor 1 of FIG. When operating, it can take high temperature water above 65 ℃ at 23KG / ㎠, which uses high specific gravity and specific heat as compared to air, which is the advantage of the floating water tank evaporation unit (Fig. 3). It was possible to supply the cascade heat exchanger 6 with sufficient time.

특히 고온수 생산시 R-22 혹은 R-134냉매와 R-410냉매를 조합 사용하는 일반적인 이원냉동 사이클 히트펌프보다 포화증기 압력이 낮은 상태에서 상기 냉매가 지닌 불안정한 요소들을 천연 냉매로 충족시켜 보다 안정적인 사이클을 운용할 수 있으며 이는 부동수조 증발 유니트를 이용 하기에 가정용 히트펌프를 3RT 이하로 소형 제작할 수 있게 되었다.Particularly, it is more stable by satisfying the unstable elements of the refrigerant with natural refrigerant at a lower saturated steam pressure than a general dual-cooling cycle heat pump using a combination of R-22 or R-134 refrigerant and R-410 refrigerant when producing hot water. The cycle can be operated, which makes it possible to build small household heat pumps of less than 3RT using the float tank evaporation unit.

본 발명은 냉, 난방 및 바닥 난방과 고온급탕을 비열,비중이 높은 부동액을 이용한 부동수조 증발유니트를 갖는 히트펌프장치로 구성함으로써, 장비를 소형화하기 용이하며 혹한기에도 사이클이 보다 안정적으로 운전될 수 있으며 부동액이 외부 공기에서 취득하는 열량의 델타t가 5℃이하로 낮아 증발기핀 및 코일관에 적상이 현저히 줄어드는 결과를 가져와 제상 작업이 거의 일어 나지 않게 되므로 열손실을 10%이상 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention consists of a heat pump device having a floating water tank evaporation unit using anti-heating and high-heating hot water for cooling, heating and floor heating and hot water supply, so that the equipment can be miniaturized and the cycle can be operated more stably even in cold weather. In addition, the delta t of the amount of heat obtained by the antifreeze from the outside air is less than 5 ° C, which results in a significant drop in the vaporization pin and coil pipe, resulting in almost no defrosting work. Therefore, heat loss can be reduced by more than 10%. have.

혹한기에 온돌용 바닥 난방수의 생산 온도는 70℃ 가까이 되어야 하는데 본 발명에선 고온,고압 토출압력이 15kg/㎠ 이하에서도 70℃ 고온수의 생산이 용이하 므로 20%이상의 기관의 내구성 증가와 전력 소비율 감소 효과가 있다.In the cold season, the production temperature of the floor heating water for ondol should be close to 70 ° C. In the present invention, since the production of hot water at 70 ° C is easy even when the high-temperature and high-pressure discharge pressure is less than 15kg / ㎠, the durability and power consumption rate of the engine are increased by 20% or more. It has a reducing effect.

또한 영하 15℃이하 혹한기에 공기열만으론 저단측 열취득 사이클을 순환하는 냉매의 증발열량이 부족할 경우 지열, 수열 및 폐열을 선택적으로 이용하여 부족 열량이 보충되도록 한 것이므로 종래 전기히터를 사용할 때 보다 전력비를 절감할 수 있다. 그리고 지열을 이용할 경우 열매체 순환관을 지하에 매설하기 위해 다수개의 구멍을 천공하여야 되나, 본 발명의 경우 지열을 보조 열원으로 이용하므로 순수 지열식 히트펌프장치에 비하여 30% 정도만 구멍을 천공하면 되므로 천공에 따른 비용을 절감할 수 있는 등의 이점이 있다.In addition, when the heat of the air is low at below 15 ℃ and the heat of the refrigerant circulates in the low stage heat acquisition cycle, the amount of evaporation heat is selectively supplemented by using geothermal, hydrothermal and waste heat. Can be saved. And if geothermal heat is used to drill a plurality of holes in order to bury the heat medium circulation pipe underground, in the case of the present invention, because the geothermal heat is used as an auxiliary heat source only about 30% of the hole compared to the pure geothermal heat pump device because the perforation There is an advantage such as to reduce the cost.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 부동수조 증발유니트를 갖는 이원사이클 히트펌프장치 블록도로써, 공기열 취득 사이클(A), 저단측 열취득 사이클(B) 및 고단측 열전달 사이클(C)로 구성된다.Fig. 1 is a block diagram of a binary cycle heat pump apparatus having a floating water tank evaporation unit, which is composed of an air heat acquisition cycle (A), a low stage side heat acquisition cycle (B), and a high stage side heat transfer cycle (C).

상기 저단측 열취득 사이클(B)은 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(1), 압축된 냉매의 열기를 고단측 열전달 사이클(C)로 방열하는 케스케이드 열교환기(3), 방열과정에서 응축된 냉매가스를 팽창시키는 팽창밸브(5) 및 팽창과정에서 액상으로 변한 냉매를 공기열 취득 사이클(A)에서 열 취득하여 증발시키는 케스케이드 열교환기(6)로 구성된다.The low stage heat acquisition cycle (B) is a compressor (1) for compressing a refrigerant at a high temperature and high pressure, a cascade heat exchanger (3) for radiating heat of the compressed refrigerant to a high stage heat transfer cycle (C), An expansion valve (5) for expanding the refrigerant gas and a cascade heat exchanger (6) for obtaining heat by evaporating the refrigerant, which has changed to the liquid phase in the expansion process, in the air heat acquisition cycle (A).

상기 고단측 열전달 사이클(C)은 냉매를 고온고압으로 압축하는 고단측 압축 기(12), 압축된 냉매의 열기를 축열조(17)로 방열하는 고단측 케스케이드 열교환기(14), 방열과정에서 응축된 냉매가스를 팽창시키는 고단측 팽창밸브(16) 및 팽창과정에서 액상으로 변한 냉매를 저단측 열취득 사이클(B)과 연결된 케스케이드 열교환기(3)에서 증발시켜 재차 고단측 압축기(12)로 순환시키는 구성이다.The high stage heat transfer cycle (C) is a high stage compressor (12) for compressing the refrigerant at a high temperature and high pressure, a high stage cascade heat exchanger (14) for radiating heat of the compressed refrigerant to the heat storage tank (17), condensation in the heat dissipation process The high stage expansion valve 16 for expanding the refrigerant gas and the refrigerant changed into the liquid phase in the expansion process are evaporated in the cascade heat exchanger 3 connected to the low stage heat acquisition cycle (B) and circulated again to the high stage compressor (12). It is a structure to let.

공기열 취득 사이클(A)은 부동수조 증발유니트를 갖는 것으로서, 부동액이 담긴 부동수조(7), 부동액을 상기 저단측 열취득 사이클(B)의 케스케이드 열교환기(6)로 순환시키는 부동액 순환펌프(8), 상기 케스케이드 열교환기(6)를 거친 부동액이 폐회로를 구성하며 나선형으로 흐르도록 코일관(9)을 갖는 부동액 열교환기(10)로 구성된다. 상기 부동액 열교환기(10)는 외기를 상기 코일관(9) 외주연으로 통과시켜 상기 코일관(9) 내부를 흐르는 부동액이 공기열을 취득할 수 있도록 해주는 팬(11)이 상부에 구비된다. 따라서 부동액은 외기와 직접 접촉되는 것이 아니므로 자연 증발이 감소되어 보충 주기를 길게 할 수 있으므로 신뢰성이 향상된다.The air heat acquisition cycle (A) has an antifreeze tank evaporation unit, an antifreeze tank (7) containing an antifreeze, and an antifreeze circulation pump (8) for circulating the antifreeze to the cascade heat exchanger (6) of the low stage side heat acquisition cycle (B). ), An antifreeze heat exchanger (10) having a coil tube (9) so that the antifreeze passing through the cascade heat exchanger (6) forms a closed circuit and flows helically. The antifreeze heat exchanger (10) is provided with a fan (11) at the top to allow the outside air to pass through the coil tube (9) outer periphery so that the antifreeze flowing in the coil tube (9) to obtain the air heat. Therefore, since the antifreeze is not in direct contact with the outside air, the natural evaporation can be reduced to increase the replenishment cycle, thereby improving reliability.

상기 부동액은 에틸렌 글리콜과 혼합물이 희석된 것으로서, 초저온에서 부동액이 유빙화되면 비중이 1.25이상 높아지므로 부동액 순환펌프(8)에 무리를 주고 펌프 슬립이 발생되어 기기 효율이 떨어지므로 이를 방지하고자 혼합물이 사용된다.The antifreeze is a mixture of ethylene glycol and dilution. When the antifreeze is frosted at ultra low temperature, the specific gravity is increased by 1.25 or more. Therefore, the antifreeze circulates the antifreeze circulating pump (8) and the pump slip is generated. do.

이를 위해 상기 부동액은 에틸렌 글리콜 : 열매체유 : 계면활성제를 0.7 : 0.29 : 0.01의 비율로 혼합 사용한다.To this end, the antifreeze is used by mixing ethylene glycol: heater oil: surfactant in a ratio of 0.7: 0.29: 0.01.

그리고 영하 15℃이하 혹한기에 공기열만으론 냉매의 증발열량이 부족할 경 우 보조 열원(10b)을 사용하기 위해 상기 부동액 열교환기(10)와 부동수조(7) 사이에 케스케이드 방식의 보조 열교환기(10a)를 설치하고 상기 보조 열교환기(10a)와 보조 열원(10b)은 순환관(10c)으로 연결하여 열매체가 순환되도록 한 것이다. 그리고 상기 순환관(10c)에는 개폐밸브(10e)를 설치하여 보조 열원(10b)이 필요치 않을 경우 순환관(10c)을 폐쇄하고 펌프(10d)의 작동을 중지시킬 수 있도록 하였다.When the heat of evaporation of the refrigerant is insufficient only in the heat of air at -15 ° C. or less during the cold season, the auxiliary heat exchanger 10a of the cascade type between the antifreeze heat exchanger 10 and the floating water tank 7 is used to use the auxiliary heat source 10b. Install and the auxiliary heat exchanger (10a) and the auxiliary heat source (10b) is connected to the circulation pipe (10c) to the heat medium is circulated. In addition, an on-off valve 10e is installed in the circulation pipe 10c to close the circulation pipe 10c and stop the operation of the pump 10d when the auxiliary heat source 10b is not required.

도 2는 부동수조를 증발 유니트를 갖는 단일 사이클 히트펌프장치 블록도 로써, 상기 도 1의 이원 사이클 히트펌프장치에서 고단측이 생략된 것을 제외하곤 동일하므로 그 구성 설명을 생략한다.FIG. 2 is a block diagram of a single cycle heat pump apparatus having an evaporation unit having an evaporation unit, and the description thereof is omitted since the high stage side of the dual cycle heat pump apparatus of FIG. 1 is omitted.

이처럼 구성된 본 발명은 다음과 같은 운전 특성을 갖는다.The present invention configured as described above has the following operating characteristics.

도 1을 참조하여 압축기(1)가 가동을 시작하면 냉매는 15KG/㎠정도로 압축되고 고압 라인으로 토출되며 유분리기(2)를 거쳐 케스케이드 열교환기(3)에서 5℃로 응축된 후 수액기 및 필터 드라이어(4)를 거쳐 교축장치인 팽창밸브(5)를 통해 압력이 낮아져 케스케이드 열교환기(6)에서 냉매는 증발되고 압축기(1)로 흡입되어 사이클이 순환된다. 이때 케스케이드 열교환기(6) 이면 측에는 열량이 저장되어 졌던 부동수조(7)의 부동액이 부동액 순환펌프(8) 가동으로 공급되어 증발에 필요한 열량을 공급하고 약 3℃내지 4℃ 낮아진 부동액은 다시 부동액 열교환기(10) 로 보내져 코일관(9)을 통해 순환되어 부동수조(7)로 저장된다. 또한 코일관(9) 순환 과정에서 팬(11)의 가동에 의해 외부공기와 부동액은 간접 열교환 되고 실험적으로 보면 외기 온도보다 약 3℃ 내지 5℃ 낮지만 열량이 충분히 채워진 부동액으로 변해 부동수조(7)에 저장 된다.Referring to FIG. 1, when the compressor 1 starts to operate, the refrigerant is compressed to about 15KG / cm 2, discharged into a high pressure line, condensed at 5 ° C. in the cascade heat exchanger 3 via an oil separator 2, The pressure is lowered through the expansion valve 5 which is the throttling device through the filter drier 4 so that the refrigerant is evaporated in the cascade heat exchanger 6 and sucked into the compressor 1 to circulate the cycle. At this time, the antifreeze of the antifreeze tank 7 in which the heat amount was stored is supplied to the antifreeze circulation pump 8 at the back side of the cascade heat exchanger 6 to supply the amount of heat required for evaporation, and the antifreeze having about 3 ° C. to 4 ° C. lowers the antifreeze again. It is sent to the heat exchanger (10) is circulated through the coil pipe (9) and stored in the floating water tank (7). In addition, the outside air and the antifreeze are indirectly heat exchanged by the operation of the fan 11 during the circulation of the coil tube 9, and experimentally, the antifreeze tank changes to an antifreeze filled with sufficient calories, although it is about 3 ° C. to 5 ° C. lower than the outside temperature. Will be saved.

그리고 혹한기 공기열 만으론 부동액의 열 취득량이 부족할 경우 펌프(10d)가 작동되어 순환관(10c) 내부의 열매체가 보조 열원(10b)으로 순환된다. 따라서 지열, 수열 및 폐열의 열량이 열매체에 흡수되어 상기 보조 열교환기(10a)로 순환되면 이를 거쳐 부동수조(7)에 저장되는 부동액이 간접 가열 방식으로 보조 열원의 열을 취득하게 되므로 저단측 열취득 사이클(B)을 순환하는 냉매의 증발이 효율적으로 이뤄진다.When the heat acquisition amount of the antifreeze is insufficient only in the cold air heat, the pump 10d is operated so that the heat medium inside the circulation pipe 10c is circulated to the auxiliary heat source 10b. Therefore, the heat of geothermal, hydrothermal and waste heat is absorbed by the heat medium and circulated to the auxiliary heat exchanger (10a) so that the antifreeze stored in the floating water tank (7) obtains the heat of the auxiliary heat source by indirect heating. Evaporation of the refrigerant circulating through the acquisition cycle (B) takes place efficiently.

또한 고단측열전달 사이클(C) 에서의 케스케이드 열교환기(3)에서는 고단측 팽창밸브(16)를 통과한 냉매가 5℃정도로 증발하게 되는데 이때 증발 온도는 매우 중요하게 제어되며, 증발이 끝난 냉매는 약 8 ∼ 9℃정도의 온도로 고단측 압축기(12)로 흡입되고 12 ∼ 13KG/㎠로 압축되어 고단측 케스케이드 열교환기(14)에서 축열조(17)의 온수와 열교환 되어 응축된 후 수액기 및 필터 드라이어(15)를 거쳐 교축장치인 고단측 팽창밸브(16)를 통해 팽창되면 압력이 낮아져 케스케이드 열교환기(3)에서 증발과정을 거쳐 고단측 압축기(12)로 다시 흡입되는 연속 사이클이 형성된다.In addition, in the cascade heat exchanger (3) in the high stage side heat transfer cycle (C), the refrigerant passing through the high stage side expansion valve 16 evaporates to about 5 ° C. At this time, the evaporation temperature is very importantly controlled. It is sucked into the high stage compressor 12 at a temperature of about 8 to 9 ° C., compressed to 12 to 13 KG / cm 2, and condensed by heat exchange with hot water of the heat storage tank 17 in the high stage cascade heat exchanger 14. When expanded through the high stage expansion valve 16, which is the throttling device through the filter drier 15, the pressure is lowered to form a continuous cycle that is sucked back into the high stage compressor 12 through the evaporation process in the cascade heat exchanger (3). .

생산 목적인 고온수는 축열조(17) 하단부의 온도가 상부보다 5℃정도 낮은점을 감안하여 하단부에 설치된 축열 순환펌프(18)를 가동하면 배관 라인(18-a)은 제상용 열교환기(19)를 경유하여 고단측 케스케이드 열교환기(14)에서 고온의 가스와 열교환하여 델타t 5℃정도로 상승되어 축열조(17)로 다시 들어가는 순환사이클로 운전되어 70℃이상의 고열 난방 및 급탕 온수로 저장된다.In consideration of the fact that the temperature of the high temperature water for the purpose of production is that the temperature of the lower end of the heat storage tank 17 is about 5 ° C. lower than the upper part, the heat storage circulation pump 18 installed at the lower end operates the piping line 18-a to the defrost heat exchanger 19. Heat exchange with the high temperature gas in the high stage cascade heat exchanger 14 via the to rise to about 5 ℃ deltat is operated in a circulation cycle to enter the heat storage tank 17 is stored as high temperature heating and hot water of hot water of 70 ℃ or more.

본 발명은 단일 혹은 이원냉동 사이클 하에서 부동수조 증발 유니트를 갖는 것이 특징이며 이에 따른 사용 냉매의 특성상 기존의 장치보다 압축기 가동 압력이 평균 5 ∼ 10kg/㎠ 낮게 운전되므로 전체 장치가 정격 소비 전력 범위 내에서 고온수를 생산하게 되어 경제성이 매우 높고 겨울철 40평 바닥 난방,급탕시 도시가스 대비 35% 이내의 비용으로 운전되는 획기적인 결과를 가져왔다.The present invention is characterized by having a floating water tank evaporation unit under a single or two-way refrigeration cycle, and as a result, the operating pressure of the compressor is 5 to 10 kg / cm2 lower than the conventional device due to the characteristics of the refrigerant used. As it produces hot water, it is very economical and has drastically resulted in operating at less than 35% of city gas in winter when heating 40 pyeong of floor and heating.

중요한 것은 장치의 가동시 부동액 열교환기(10)의 코일관(9)에 적상이 될 경우엔 제상 작업이 필요한데, 이 경우 고단측 압축기(12)와 압축기(1)를 정지시킨 후에 제상제어 자동변(106)은 닫고 제상제어 자동변(107)은 오픈 상태에서 부동액 순환 펌프(8)를 가동시키면 온도가 낮은 부동액은 제상용 열교환기(19)를 통과하여 순환 되는 제상 작업이 시작 된다. 한편 이때 축열조(17)와 연결된 축열 순환펌프(18)가 동시에 작동하여 제상용 열교환기(19) 이면에 공급하면 부동액은 제상에 필요한 50℃의 고온수로 열교환 되어 부동액 코일관(9)을 흐르게 되므로 핀과 코일관(9)에 부착된 서리를 1 ∼ 2분 이내에 간단하게 제거할 수 있으며, 이 경우 축열 조(17)는 60℃ 약 40리터의 온수를 공급하므로 축열조(17) 용량에 따라 다소 차이는 있으나 500리터 축열 저장조인 경우 전체온도는 약1℃ 하강 되어 전체 난방에는 큰 영향을 주지않게 된다.Importantly, when the device is in operation, the defrosting operation is required in case of dropping the coil tube 9 of the antifreeze heat exchanger 10. In this case, the defrost control automatic valve is stopped after the high stage compressor 12 and the compressor 1 are stopped. When 106 is closed and the defrost control automatic valve 107 operates the antifreeze circulation pump 8 in the open state, the defrosting operation where the low temperature antifreeze passes through the defrost heat exchanger 19 is started. Meanwhile, when the heat storage circulation pump 18 connected to the heat storage tank 17 is operated at the same time and supplied to the back surface of the defrost heat exchanger 19, the antifreeze is heat-exchanged with the hot water of 50 ° C. required for the defrost to flow the antifreeze coil pipe 9. Therefore, the frost attached to the fin and the coil pipe 9 can be easily removed within 1 to 2 minutes. In this case, the heat storage tank 17 supplies about 40 liters of hot water at 60 ° C., according to the capacity of the heat storage tank 17. Although somewhat different, in the case of a 500 liter heat storage tank, the total temperature is lowered by about 1 ° C., which does not significantly affect the entire heating.

냉방 사이클 운전은 이원 사이클 히트펌프장치인 경우 고단측 열전달 사이클(C)은 가동하지 않고 용량이 적은 저단측 열취득 사이클(B)과 공기열 취득 사이클(A)만을 가동하게 되는데 냉방으로 전환되어 냉방 실내기(21)에서 냉방 공급 시그널이 동작되면 삼방 자동변(101)이 냉방 모드로 전환되고 냉방 자동변(102)이 열리고 또한 난방 자동변(103)은 닫히게 되며 고압 자동변(104)과 냉방 자동변(105) 이 오픈 되면 압축기(1)가 가동되어 압축된 냉매는 삼방 자동변(101)과 냉방 자동변(102)을 지나 케스케이드 열교환기(6)에서 중온 고압의 냉매는 20℃ 정도로 응축되어 액상의 냉매 상태로 고압 자동변(104)을 통과하여 교축장치인 냉방용 팽창밸브(20)에서 팽창 과정을 거쳐 0℃ ∼ -5℃정도로 냉방 실내기(21)로 공급되면 저온의 냉매는 실내 공기의 열량을 흡수 증발하여 냉방 자동변(105)을 통과 압축기(1)로 흡입되어 다시 압축, 응축, 팽창 및 증발의 순환 사이클로 운전되어 냉방일을 수행한다. In the case of the cooling cycle operation, the dual-cycle heat pump system does not operate the high stage heat transfer cycle (C), but operates only the low stage side heat acquisition cycle (B) and the air heat acquisition cycle (A) which have a small capacity. When the cooling supply signal is operated at 21, the three-way automatic valve 101 is switched to the cooling mode, the cooling automatic valve 102 is opened, and the heating automatic valve 103 is closed, and the high pressure automatic valve 104 and the cooling automatic valve are closed. When the compressor 105 is opened, the compressor 1 is operated and the compressed refrigerant passes through the three-way automatic valve 101 and the cooling automatic valve 102, and the medium-high pressure refrigerant in the cascade heat exchanger 6 is condensed at about 20 ° C. After passing through the high-pressure automatic valve 104 in the refrigerant state of the cooling unit is supplied to the cooling indoor unit 21 through the expansion process in the cooling expansion valve 20, the throttling device to 0 ℃ ~ -5 ℃ degree low temperature refrigerant of the indoor air Absorb calories evaporate Open cooling automatically changed is drawn to pass through the compressor (1) to (105) are re-compressed, driving rotation cycle of condensation, expansion and evaporation performs cooling days.

한편 공기열 취득 사이클(A)의 냉방 모드시 케스케이드 열교환기(6) 이면에는 10 ∼ 15℃의 부동수조(7)의 부동액을 부동액 순환펌프(8)로 순환시켜 고온 고압의 냉매를 열교환 응축시킨 후 가열된 부동액은 부동액 열교환기(10)에서 팬(11)의 가동에 의한 공기접촉으로 냉각되어 부동수조(7)에 저장되고 냉매의 응축에 필요한 냉각된 부동액을 공급하여 냉방 사이클이 원활하게 운전 되도록 한다.On the other hand, in the cooling mode of the air heat acquisition cycle (A), the antifreeze of the antifreeze tank 7 of 10 to 15 ° C. is circulated to the antifreeze circulation pump 8 on the back side of the cascade heat exchanger 6 to heat exchange and condense the high temperature and high pressure refrigerant. The heated antifreeze is cooled by air contact by the operation of the fan 11 in the antifreeze heat exchanger 10, stored in the antifreeze tank 7, and supplied with a cooled antifreeze required for condensation of the refrigerant so that the cooling cycle is smoothly operated. do.

본 발명은 냉방시에도 높은 비열 및 비중의 부동액을 순환시켜 고온의 냉매를 응축 냉각시키므로 냉방 효율이 20% 이상 증가하게 되는데 이는 응축 후 냉매 온도가 20℃ 이하로 냉각되어 사이클이 낮은 온도에서 형성되기 때문이다.The present invention condenses and cools high-temperature refrigerants by circulating antifreeze of high specific heat and specific gravity even during cooling, thereby increasing the cooling efficiency by 20% or more. This is because the refrigerant temperature is cooled to 20 ° C. or lower after condensation and the cycle is formed at a low temperature. Because.

도 3의 부동수조 증발 유니트에서 부동액 열교환기(10)는 냉동용 실외기 표준품을 사용해도 되지만 부동액 순환 효율을 높이려면 코일관(9)은 도 4에서와 같이 코일관(9-1) 외경 9.8mm ~ 12.7mm를 주로로 사용하며 중요한 것은 공급 분기관(9-2)을 일반 냉동에서는 냉매가스가 순환되므로 6.4mm관을 주로 사용하게 되지만 본 발명에선 부동액의 흐름을 원활히 하기 위해서 9.8mm 이상의 공급 분기관(9- 2)을 사용해야 한다. 또한 회수관도 같은 굵기의 동관을 사용하고 유체의 유로 방향은 부동액이므로 도 4의 도시된 바와같이 하단으로 부동액이 공급되고 상단부로 회수되는 상향식 유로로 배관을 구성해야 효율이 양호하며, 도 4와 같이 코일관(9-1) 4가닥을 1개 그룹으로 설계하고 부동액이 공급되어 공기열을 흡열 후 회수되는 배관 길이는 약5M 이내가 좋으며 이는 설계시 부동액의 유속을 고려 결정한다.In the anti-freeze tank evaporation unit of FIG. 3, the antifreeze heat exchanger 10 may use a refrigeration outdoor unit standard, but to increase the antifreeze circulation efficiency, the coil pipe 9 has an outer diameter of 9.8 mm as shown in FIG. 4. ~ 12.7mm is mainly used, and importantly, the supply branch pipe (9-2) is a refrigerant gas is circulated in the general refrigeration, so the 6.4mm pipe is mainly used in the present invention, in order to smoothly flow the antifreeze, An engine (9-2) should be used. In addition, since the return pipe uses a copper pipe of the same thickness and the flow path of the fluid is antifreeze, the pipe is composed of an upward flow path through which an antifreeze is supplied to the bottom and recovered to the upper end as shown in FIG. The four lengths of coiled pipe (9-1) are designed in one group, and the length of pipe that is recovered after absorbing air heat by antifreeze is good within 5M.

도 4에서 본 발명은 플레이트 핀(9-3)을 2mm 간격으로 설치 하는데, 일반적인 기존의 공랭식 증발기는 핀 간격을 이 정도로 하면 적상시 쉽게 공기 흐름을 막아 효율이 저하 되기에 3mm 정도로 설치하게 되는데 이는 핀 간격이 넓으면 증발기 전열 면적 대비 장비 부피가 커지는 결과를 초래하게 된다. 본 발명에서는 증발 델타t가 크지 않아 적상이 잘 되지 않으므로 2mm이내의 간격으로 설치하여 전체 증발기의 부피를 약30% 줄이게 된다.In the present invention in FIG. 4, the plate fins 9-3 are installed at 2 mm intervals. In general, the conventional air-cooled evaporator is installed at about 3 mm because the fin spacing prevents the air flow easily when appropriately. Large fin spacing results in a larger equipment volume relative to the evaporator heat transfer area. In the present invention, since the evaporation deltat is not large, the dropping is not good, it is installed at intervals of less than 2mm to reduce the volume of the entire evaporator by about 30%.

부동수조 증발유니트는 폐쇄 회로이며 부동수조(7)에 한번 보충하여 공기 빼기가 조립된 마개를 막아두면 6개월 간격으로 약 0.1 리터 정도 용량만 보충하면 되므로 유니트를 초기에 제작시 누설 확인을 정확히 하게 되면 방출 손실이 없어 누설에 의한 환경 영향이 거의 발생하지 않는다.The float tank evaporation unit is a closed circuit, and once it is replenished in the float tank (7), it is necessary to replenish the capacity of about 0.1 liters every six months if the stopper is assembled. In this case, there is no emission loss, so the environmental effect of leakage is hardly generated.

부동액 순환펌프(8)는 탱크보다 낮은 위치에 설치되므로 자흡 기능이 불필요하여 저렴한 비용의 일반 순환 펌프를 사용하여도 무방하나 부동액 100% 용액을 부득이 사용할 경우에는 내산 순환 펌프를 사용하는 경우도 있다.Since the antifreeze circulation pump 8 is installed at a lower position than the tank, it is not necessary to use a low-cost general circulation pump because the self-suction function is unnecessary. However, an acid resistant circulation pump may be used when an antifreeze 100% solution is inevitably used.

도 1은 부동수조 증발유니트를 갖는 이원사이클 히트펌프장치 블록도1 is a block diagram of a binary cycle heat pump having a floating water tank evaporation unit

도 2는 부동수조를 증발 유니트를 갖는 단일 사이클 히트펌프장치 블록도FIG. 2 is a block diagram of a single cycle heat pump apparatus having an evaporation unit for a floating water tank. FIG.

도 3은 부동수조 증발 유니트를 나타낸 장치의 블록도3 is a block diagram of an apparatus showing a float tank evaporation unit;

도 4는 코일 상세도4 is a coil detail view

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

1 : 압축기 2 : 유분리기 3 : 케스케이드 열교환기1: compressor 2: oil separator 3: cascade heat exchanger

4 : 필터 드라이어 5 : 저단측 팽창밸브 6 : 케스케이드 열교환기4 filter drier 5 low stage expansion valve 6 cascade heat exchanger

7 : 부동수조 8 : 부동액 순환펌프 9 : 코일관7: antifreeze tank 8: antifreeze circulation pump 9: coil pipe

10 : 부동액 열교환기 10a : 보조 열교환기 10b : 보조 열원10: antifreeze heat exchanger 10a: auxiliary heat exchanger 10b: auxiliary heat source

10c : 순환관 10d : 펌프 10e : 개폐밸브10c: circulation pipe 10d: pump 10e: on-off valve

11 : 팬 12 : 고단측 압축기11: fan 12: high stage compressor

13 : 유분리기 14 : 고단측 케스케이드 열교환기13: oil separator 14: high stage cascade heat exchanger

15 : 필터 드라이어 16 : 고단 팽창밸브 17 : 축열조15 filter dryer 16 high stage expansion valve 17 heat storage tank

18 : 축열 순환펌프 19 : 제상용 열교환기 20 : 냉방 팽창밸브18: heat storage circulation pump 19: defrost heat exchanger 20: cooling expansion valve

21 : 냉방 실내기 101 : 삼방 자동변 102 : 냉방 자동변21: cooling indoor unit 101: three-way automatic valve 102: cooling automatic valve

103 : 난방 자동변 104 : 고압자동변 105 : 냉방 자동변103: automatic heating valve 104: high pressure automatic valve 105: cooling automatic valve

106 : 제상제어 자동변 107 : 제상제어 자동변106: automatic defrost control valve 107: automatic defrost control valve

Claims (3)

압축기에서 고온고압으로 압축된 냉매의 열기로 축열조를 가열시키고, 팽창밸브를 지나 액상으로 변한 냉매는 케스케이드 열교환기에서 증발되어 다시 상기 압축기로 순환되는 히트펌프장치에 있어서,In a heat pump apparatus in which a heat storage tank is heated by heat of a refrigerant compressed at high temperature and high pressure in a compressor, and the refrigerant changed into a liquid phase through an expansion valve is evaporated in a cascade heat exchanger and circulated back to the compressor. 부동액이 담긴 부동수조가 구비되고,It is equipped with an anti-freeze tank containing an antifreeze, 상기 부동수조의 부동액을 상기 케스케이드 열교환기로 순환시켜 냉매를 증발시키는 부동액 순환펌프가 구비되며,An antifreeze circulation pump for circulating the antifreeze of the antifreeze tank to the cascade heat exchanger to evaporate the refrigerant, 상기 냉매의 증발과정에서 열을 뺏긴 부동액은 부동액 열교환기의 나선형 코일관을 통과하면서 외부 공기열을 취득한 뒤 다시 부동수조에 들어가는 순환사이클이 형성되고,The antifreeze deprived of heat during the evaporation of the refrigerant passes through the spiral coil pipe of the antifreeze heat exchanger to acquire external air heat and then enters a float tank again. 상기 부동수조와 부동액 열교환기의 사이에는 보조 열교환기가 구비되어 영하 15℃이하 혹한기에 공기열만으론 부동액의 냉매 증발열량이 부족할 경우 보조 열원 열량을 상기 부동액이 취득하도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 히트펌프장치.An auxiliary heat exchanger is provided between the antifreeze tank and the antifreeze heat exchanger, so that the antifreeze amount of the auxiliary heat source is obtained by the antifreeze when the amount of refrigerant evaporation of the antifreeze by air heat is not enough in the cold temperature below 15 ° C. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조 열교환기는 상기 보조 열원과 순환관으로 연결되어 내부의 열매체가 순환되도록 한 것이며,The auxiliary heat exchanger is connected to the auxiliary heat source and the circulation pipe so that the heat medium therein is circulated. 상기 보조 열원은 지열, 수열 및 폐열중 하나임을 특징으로 하는 하이브리드 히트펌프장치.The auxiliary heat source is a hybrid heat pump device, characterized in that one of geothermal, hydrothermal and waste heat. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 부동액 열교환기에는 상기 코일관으로 외기 바람을 송풍하는 팬이 구비되어 부동액과 외기의 열교환이 적극적으로 일어나도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 히트펌프장치.The antifreeze heat exchanger is provided with a fan for blowing the outside air to the coil pipe is a hybrid heat pump device, characterized in that the heat exchange between the antifreeze and the outside air occurs actively.
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