KR20110072250A - 히트 펌프 장치 및 그 실외기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두 개의 사방밸브를 구비하여 난방과 급탕을 위한 온수를 동시에 공급할 수 있도록 제1열교환부와 제2열교환부를 포함하는 히트 펌프 장치 및 그 실외기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치는 압축기, 사방밸브들, 실외측 열교환기, 제1팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 열교환부들, 어큐뮬레이터가 순차적으로 냉매관에 의해 직렬 접속된 히트 펌프 장치에서, 상기 실외측 열교환기는 서로 분할 형성된 제1부분과 제2부분을 포함하며, 상기 사방밸브들은 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 연결되는 제1사방밸브와, 상기 제1사방밸브와 병렬 배치되어 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 연결되는 제2사방밸브를 포함하며, 상기 열교환부들은 상기 제1사방밸브에 연결되는 제1열교환부와, 제2사방밸브에 연결되는 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

히트 펌프 장치 및 그 실외기{Heat Pump Apparatus and Outdoor Unit thereof}
본 발명은 히트 펌프 장치 및 그 실외기에 관한 것으로, 특히 두 개의 사방밸브를 구비하여 난방과 급탕을 위한 온수를 동시에 공급할 수 있도록 제1열교환부와 제2열교환부를 포함하는 히트 펌프 장치 및 그 실외기에 관한 것이다.
일반적으로 히트 펌프 장치는 압축기, 냉난방 절환용 사방밸브, 팽창기구, 실외측 열교환기, 및 실내측 열교환기, 급탕용 열교환기로 이루어진 열교환부가 설치되어 있다.
이러한 히트펌프장치에서는 저장탱크 내의 물을 가열하려면 실내측 공기 열교환기와 병열로 설치된 급탕용 열교환기를 저장탱크 내에 삽입하고 저장탱크 내의 물을 급탕용 열교환기로 가열하도록 운전을 행하고 있으므로 실내측 공기 열교환기와 급탕용 열교환기를 동시에 운전할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 실내측 공기 열교환기의 냉방운전 시의 폐열을 회수하여 저장탱크 내의 물을 가열하는 운전이 불가능한 등의 단점이 있었다.
본 발명의 일측면은 두 개의 사방밸브를 구비하여 난방과 급탕을 위한 온수를 동시에 공급할 수 있도록 제1열교환부와 제2열교환부를 포함하는 히트 펌프 장치 및 그 실외기에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면은 냉방운전을 위한 제1열교환부에서 회수한 폐열을 제2열교환부의 난방운전에 이용할 수 있도록 하는 히트 펌프 장치 및 그 실외기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치는 압축기, 사방밸브들, 실외측 열교환기, 제1팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 열교환부들, 어큐뮬레이터가 순차적으로 냉매관에 의해 직렬 접속된 히트 펌프 장치에서, 상기 실외측 열교환기는 서로 분할 형성된 제1부분과 제2부분을 포함하며, 상기 사방밸브들은 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 연결되는 제1사방밸브와, 상기 제1사방밸브와 병렬 배치되어 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 연결되는 제2사방밸브를 포함하며, 상기 열교환부들은 상기 제1사방밸브에 연결되는 제1열교환부와, 제2사방밸브에 연결되는 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1사방밸브는 상기 압축기의 배출측에 연결된 제1포트와, 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 연결된 제2포트와, 상기 어큐뮬레이터에 연결된 제3포트와, 상기 제1열교환부에 연결된 제4포트를 포함하며, 상기 제2사방밸브는 상기 압축기의 배출측에 연결된 제1포트와, 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 연결된 제2포트와, 상기 어큐뮬레이터에 연결된 제3포트와, 상기 제2열교환부에 연결된 제4포 트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 및 제2사방밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하며, 상기 제어장치에 의해 상기 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제1포트와 제2포트가 연결되고 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제3포트와 제4포트가 연결되면, 냉매는 상기 압축기, 제1 및 제2사방밸브, 실외측 열교환기, 제1팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 제1열교환부 및 제2열교환부, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기를 차례대로 흐르게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 및 제2사방밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하며, 상기 제어장치에 의해 상기 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제1포트와 제4포트가 연결되고 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제2포트와 제3포트가 연결되면, 냉매는 상기 압축기, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 제1열교환부 및 제2열교환부, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 리시버, 제1팽창기구, 실외측 열교환기, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기를 차례대로 흐르게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 및 제2사방밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하며, 상기 제어장치에 의해 상기 제1사방밸브의 제1포트와 제2포트가 연결되고 제3포트와 제4포트가 연결되고, 제2사방밸브의 제1포트 및 제4포트가 연결되면, 냉매는 상기 압축기, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 실외측 열교환기의 제1부분 및 제2열교환부, 제1팽창기구 및 제3팽창기구, 리시버, 제2팽창기구, 제1열교환부, 제1사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기를 차례대로 흐르게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1열교환부는 상기 제2팽창기구 및 제1사방밸브의 제4포트에 서로 병 렬 배치되어 연결되는 제1A열교환부와 제1B열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1팽창기구는 상기 실외측 열교환기의 제1부분과 리시버 사이에 마련된 제1A팽창기구와, 상기 실외측 열교환기의 제2부분과 리시버 사이에 마련된 제1B팽창기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2팽창기구들은 상기 제1A열교환부와 리시버 사이에 마련된 제2A팽창기구와, 상기 제1B열교환부와 리시버 사이에 마련된 제2B팽창기구를 포함하며, 상기 제3팽창기구는 상기 제2열교환부와 리시버 사이에 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1열교환부는 냉매와 실내의 공기와 열교환되어 실내를 냉난방하는 실내측 공기 열교환기와, 냉매와 물이 열교환되어 실내를 냉난방하는 수냉매 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2열교환부는 냉매와 물이 열교환되어 실내를 냉난방하는 수냉매 열교환기와, 저장탱크 내의 물을 가열하는 급탕 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치를 다른 측면에서 본다면, 압축기와, 상기 압축기에 서로 병렬 연결된 제1 및 제2사방밸브와, 상기 제1사방밸브에 연결된 제1부분과, 상기 제2사방밸브에 연결된 제2부분을 포함하는 실외측 열교환기와, 상기 실외측 열교환기에 인접하여 마련되는 리시버와, 상기 리시버와 제1사방밸브 사이에 마련된 제1열교환부와, 상기 리시버와 제2사방밸브 사이에 마련된 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1열교환부는 냉매와 실내의 공기와 열교환되는 실내측 공기 열교환기로 이루어진 제1A열교환부와, 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기로 이루어진 제1B열교환부를 포함하며, 상기 제2열교환부는 저장탱크의 내의 물을 가열하는 급탕 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실외측 열교환기의 제1부분 및 제2부분과 리시버의 사이에 마련된 제1A 및 제1B팽창기구들과, 상기 리시버와 제1 및 제2열교환부의 사이에 마련된 제2팽창기구들을 포함하며, 상기 제1팽창기구는 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 접속되는 제1A팽창기구와, 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 접속되는 제1B팽창기구를 포함하며, 상기 제2팽창기구들은 상기 제1A열교환부에 접속되는 제2A팽창기구와, 상기 제1B열교환부에 접속되는 제2B팽창기구와, 상기 제2열교환부에 접속되는 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치를 또 다른 측면에서 본다면, 압축기, 제1 및 제2사방밸브, 실외측 열교환기의 제1부분 및 제2부분, 제1A팽창기구 및 제1B팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 제1열교환부 및 제2열교환부, 어큐뮬레이터가 순차적으로 냉매관에 의해 직렬 접속되고, 상기 제1사방밸브에는 상기 압축기, 실외측 열교환기의 제1부분, 제1열교환부, 어큐뮬레이터가 연결되며, 상기 제2사방밸브에는 상기 압축기, 실외측 열교환기의 제2부분, 제2열교환부, 어큐뮬레이터가 연결되며, 상기 제1 및 제2사방밸브에 의해 냉매가 상기 압축기, 제1사방밸브, 실외측 열교환기의 제1부분, 제1A팽창기구, 리시버, 제2팽창기구, 제1열 교환부, 제1사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기의 순서로 순환되는 제1순환회로와, 냉매가 상기 압축기, 제2사방밸브, 제2열교환부, 제3팽창기구, 리시버, 제2팽창기구, 제1열교환부, 제1사방밸브, 어큐뮬레이터의 순서로 순환되는 제2순환회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치의 실외기는 흡입측과 토출측을 가지는 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 서로 병렬로 접속된 제1 및 제2사방밸브와, 상기 제1사방밸브에 연결된 제1부분과, 상기 제2사방밸브에 연결된 제2부분을 포함하는 실외측 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 압축기의 흡입측에 연결되는 어큐뮬레이터와, 상기 실외측 열교환기의 제1부분과 제2부분에 각각 연결되는 제1팽창기구와, 상기 제1팽창기구에 연결되어 냉매를 일시적으로 저장하는 리시버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치에 사용되는 냉매회로를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 냉매회로를 제어하는 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치(1)는 실외기(2)와, 실외기(2)의 외부에서 설치되는 열교환부들(3,4)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치(1)의 실외기(2)는 압축기(10), 사 방밸브들(21,22), 실외측 열교환기(23), 제1팽창기구(24), 리시버(25), 어큐뮬레이터(26), 제2팽창기구(27), 제3팽창기구(28)를 포함할 수 있다.
압축기(10)는 흡입측(11)에서 흡입되는 저온저압 기체상태의 냉매를 압축하여 고온고압 기체상태로 토출측(12)으로 토출한다.
압축기(10)는 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인터버 압축기로 구성되는 것도 가능하고, 압축용량이 일정한 복수개의 정속 압축기의 조합으로 구성되는 것도 가능함은 물론이다.
압축기(10)의 흡입측(11)은 어큐뮬레이터(26)에 접속되고, 압축기(10)의 토출측(12)은 사방밸브들(21,22)에 접속되어 있다.
실외측 열교환기(23)는 후술하는 열교환부들(3,4)에서 냉방운전이 실행되면 응축기로서, 난방운전이 실행되면 증발기로서 주위의 공기와의 열교환 작용을 하는 공기 열교환기를 포함한다.
실외측 열교환기(23)에는 냉매와 실외의 공기를 열교환시키기 위해 실외 팬(미도시)이 설치될 수 있음은 물론이다.
실외측 열교환기(23)는 서로 독립적으로 작동되도록 분할 형성되는데, 이러한 실외측 열교환기(23)는 서로 구획된 제1부분(23A)과 제2부분(23B)을 포함한다.
실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)은 제1사방밸브(21)와 연결되어 압축기(10)와 접속되며, 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)은 제2사방밸브(22)와 연결되어 압축기(10)에 접속된다.
사방밸브들(21,22)은 압축기(10)에서 토출되는 냉매를 실외측 열교환기(23) 또는 열교환부들(3,4)로 이동시켜서, 사용자의 선택에 따라서 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작된다.
사방밸브들(21,22)은 압축기(10)에서 토출되는 냉매가 나누어져 이동되도록 서로 병렬적으로 연결되는 제1사방밸브(21)와 제2사방밸브(22)를 포함한다.
제1사방밸브(21)는 제1포트(21A)가 압축기(10)의 토출측(12)과, 제2포트(21B)가 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)과, 제3포트(21C)가 어큐뮬레이터(26)와, 제4포트(21D)가 제1열교환부(3)와 각각 연결된다.
제1사방밸브(21)는 제1포트(21A)와 제2포트(21B)가 연결되는 것과 동시에 제3포트(21C)와 제4포트(21D)가 연결되는 상태와, 제1포트(21A)와 제4포트(21D)가 연결되는 것과 동시에 제2포트(21B)와 제3포트(21C)가 연결되는 상태로 냉매의 흐름이 바뀌도록 구성된다.
즉, 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A)와 제2포트(21B)가 연결되고 제3포트(21C)와 제4포트(21D)가 연결되면 제1사방밸브(21)에서 유출되는 냉매는 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)으로 흐르게 되며, 제1사방밸브(21)로 유입되는 냉매는 어큐뮬레이터(26)로 흐르게 된다. 또한, 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A)와 제4포트(21D)가 연결되고 제2포트(21B)와 제3포트(21C)가 연결되면 제1사방밸브(21)에서 유출되는 냉매는 제1열교환부(3)로 흐르게 되며, 제1사방밸브(21)로 유입되는 냉매는 어큐뮬레이터(26)로 흐르게 된다.
제2사방밸브(22)는 제1포트(22A)가 압축기(10)의 토출측(12)과, 제2포트(22B)가 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)과, 제3포트(22C)가 어큐뮬레이 터(26)와, 제4포트(22D)가 제2열교환부(4)와 각각 연결된다.
제2사방밸브(22)는 제1포트(22A)와 제2포트(22B)가 연결되는 것과 동시에 제3포트(22C)와 제4포트(22D)가 연결되는 상태와, 제1포트(22A)와 제4포트(22D)가 연결되는 상태로 냉매의 흐름이 바뀌도록 구성된다.
즉, 제2사방밸브(22)의 제1포트(22A)와 제2포트(22B)가 연결되고 제3포트(22C)와 제4포트(22D)가 연결되면 제2사방밸브(22)에서 유출되는 냉매는 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)으로 흐르게 되며, 제2사방밸브(22)로 유입되는 냉매는 어큐뮬레이터(26)로 흐르게 된다. 또한, 제2사방밸브(22)의 제1포트(22A)와 제4포트(22D)가 연결되고 제2포트(22B)와 제3포트(22C)가 연결되면 제2사방밸브(22)에서 유출되는 냉매는 제2열교환부(4)로 흐르게 되며, 제1사방밸브(21)로 유입되는 냉매는 어큐뮬레이터(26)로 흐르게 된다.
제1팽창기구(24)은 실외측 열교환기(23)와 리시버(25)의 사이를 통과하는 냉매를 팽창하거나 차단하는 일종의 가변 팽창기구로서, 냉매량을 조절할 수 있도록 개도값이 가변되는 전자팽창밸브로 이루어질 수 있다.
제1팽창기구(24)는 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)에 직렬 접속되는 제1A팽창기구(24A)와, 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)에 직렬 접속되는 제1B팽창기구(24B)를 포함할 수 있다.
리시버(25)는 실외측 열교환기(23)와 열교환부들(3,4)의 사이에 구비되어 실외측 열교환기(23) 또는 열교환부들(3,4)로 유입되는 냉매를 일시적으로 저장한다. 리시버(25)의 내부에는 냉매와 더불어 불응축 가스가 수용되게 된다.
어큐뮬레이터(26)는 제1 및 제2사방밸브(21,22)에서 유입되는 냉매로부터 액체상태의 냉매를 걸러낸 냉매, 즉 기체상태의 냉매만을 압축기(10)로 제공하며, 내부에 수용된 오일을 냉매와 더불어 압축기(10)로 제공한다.
이러한 어큐뮬레이터(26)의 일측은 제1 및 제2사방밸브(21,22)와 접속되어 있으며, 어큐뮬레이터(26)의 타측은 압축기(10)의 흡입측(11)에 접속되어 있다.
열교환부들(3,4)은 히트 펌프 장치(1)의 실외기(2) 외부에 설치되는데, 이러한 열교환부들(3,4)이 냉방운전을 실행하면 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기 역할을 하고, 난방운전을 실행하면 고온고압 기체상태의 냉매를 상온고압 액체상태로 응축시키는 응축기의 역할을 하게 된다.
열교환부들(3,4)은 리시버(25)와 제1사방밸브(21)의 사이에 마련된 제1열교환부(3)와, 리시버(25)와 제2사방밸브(22)의 사이에 마련된 제2열교환부(4)를 포함한다. 이러한 제1열교환부(3)와 제2열교환부(4)는 각각 서로 병렬 배치되어 리시버(25)와 제1 및 제2사방밸브(21,22)에 연결된다.
제1열교환부(3)는 리시버(25)와 제1사방밸브(21)의 사이에서 서로 병렬 배치된 제1A열교환부(3A)와 제1B열교환부(3B)를 포함한다.
제1A열교환부(3A)와 제1B열교환부(3B)는 냉매와 실내의 공기와 열교환되는 실내측 공기 열교환기와, 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
즉, 제1A열교환부(3A)와 제1B열교환부(3B) 전부가 실내측 공기 열교환기로 이루어질 수도 있으며, 또한 제1A열교환부(3A)와 제1B열교환부(3B) 전부가 수냉매 열교환기로 이루어질 수도 있으며, 또한, 제1A열교환부(3A)는 실내측 공기 열교환기로 이루어지고 제1B열교환부(3B)는 수냉매 열교환기로 이루어질 수도 있다.
여기서, 제1A열교환부(3A)나 제1B열교환부(3B)가 실내측 공기 열교환기로 이루어진 경우에는 실내 공기를 냉난방하는 공기조화기의 실내기로서 동작하며, 제1A열교환부(3A)나 제1B열교환부(3B)가 수냉매 열교환기로 이루어진 경우에는 냉매와 열교환된 물을 라디에이터, 컨벡터, 팬코일 유닛 등으로 이송하여 대기 속으로 열을 방출하는 하이드로 유닛으로 동작할 수 있다.
한편, 도면에서는 제1열교환부(3)가 제1A열교환부(3A)와 제1B열교환부(3B)인 2개의 열교환부(3A,3B)로 도시되어 있으나, 3개 또는 그 이상의 열교환부를 포함할 수 있음은 물론이다.
제2열교환부(4)는 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기와, 저장탱크의 내의 물을 가열하는 가열코일(또는 나선형 열교환기)로 이루어진 급탕 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 제2열교환부(4)가 수냉매 열교환기로 이루어진 경우에는 냉매와 열교환된 물을 라디에이터, 컨벡터, 팬코일유닛 등으로 이송하여 대기 속으로 열을 방출하는 하이드로 유닛으로 동작할 수 있으며, 제2열교환부(4)가 급탕 열교환기로 이루어진 경우에는 저장탱크에 온수를 저장하였다가 목욕 또는 세안을 하기 위한 급탕유닛으로 동작할 수 있다.
리시버(25)와 제1열교환부(3) 사이에는 제2팽창기구(27)가 마련되고, 리시버(25)와 제2열교환부(4) 사이에는 제3팽창기구(28)가 마련될 수 있다.
제2팽창기구(27)는 제1열교환부(3)와 리시버(25)의 사이를 통과하는 냉매를 팽창하거나 차단하는 일종의 가변 팽창기구로서, 냉매량을 조절할 수 있도록 개도값이 가변되는 전자팽창밸브로 이루어질 수 있다.
이러한 제2팽창기구(27)는 제1A열교환부(3A)에 직렬 접속되는 제2A팽창기구(27A)와, 제1B열교환부(3B)에 직렬 접속되는 제2B팽창기구(27B)를 포함한다.
제3팽창기구(28)는 제2열교환부(4)와 리시버(25)의 사이를 통과하는 냉매를 팽창하거나 차단하는 일종의 가변 팽창기구이다.
한편, 제2 및 제3팽창기구(27,28)는 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치(1)의 실외기(2)에 포함된 것으로 도시되어 있으나, 제2 및 제3팽창기구(27,28)는 제1 및 제2열교환부(3,4)에 인접하도록 히트 펌프 장치(1)의 실외기(2) 외부에 설치될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치(1)는 제어장치(5)를 더 포함한다.
제어장치(5)는 리모컨, 센서 등으로부터 신호가 입력되고, 이들의 입력신호를 기초로 하여 압축기(10), 제1 내지 제3팽창기구(24,27,28), 제1사방밸브(21), 제2사방밸브(22) 등의 동작을 제어한다. 히트 펌프 장치(1)는 제어장치(5)에 의해 각 사방밸브들(21,22)이 조작됨으로써 다음과 같은 복수의 운전을 행할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 제어장치에 의해 히트 펌프 장치의 냉방 운전에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 3을 참조하여 히트 펌프 장치의 제1열교환부 및 제2열교환부에 서 냉방운전이 실행되는 경우에 대하여 살펴본다. 도 3은 히트 펌프 장치의 제1 및 제2열교환부에서 냉방운전이 실행될 때의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2열교환부(3,4)에서 냉방운전이 실행되면 제어장치(5)에 의해 제1사방밸브(21)는 제1포트(21A)와 제2포트(21B)가 연결되고 제3포트(21C)와 제4포트(21D)가 연결되며, 제2사방밸브(22)는 제1포트(22A)와 제2포트(22B)가 연결되고 제3포트(22C)와 제4포트(22D)가 연결된다.
이에 의해, 냉매는 도 3의 화살표와 같이 압축기(10)로부터 제1사방밸브(21) 및 제2사방밸브(22), 실외측 열교환기(23), 제1팽창기구(24), 리시버(25), 제2팽창기구(27) 및 제3팽창기구(28), 제1열교환부(3) 및 제2열교환부(4), 제1사방밸브(21) 및 제2사방밸브(22), 어큐뮬레이터(26), 압축기(10)를 차례대로 흐르게 된다.
특히, 냉매는 압축기(10)에서 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A) 측과 제2사방밸브(22)의 제1포트(21A) 측으로 분기되어 흐른 다음, 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A)로 유입된 냉매는 제1사방밸브(21)의 제2포트(21B)를 지나 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)으로 이동되고, 제2사방밸브(22)의 제1포트(22A)로 유입된 냉매는 제2사방밸브(22)의 제2포트(22B)를 지나 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)으로 이동된다.
그리고, 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)을 통과한 냉매는 제1A팽창기구(24A)를 통하여 리시버(25)로 이동되고, 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)을 통과한 냉매는 제1B팽창기구(24B)를 통하여 리시버(25)로 이동된다.
또한, 리시버(25)로 유입된 냉매는 각각 제1열교환부(3)와 제2열교환부(4)로 분기되어 흐른 다음 제1사방밸브(21) 및 제2사방밸브(22)를 통과하여 어큐뮬레이터(26)에서 압축기(10)의 흡입측(11)으로 이동된다.
즉, 리시버를 통과한 냉매는 제2A팽창기구(27A)를 지난 다음 제1A열교환부(3A)로 이동되고, 제2B팽창기구(27B)를 지난 다음 제1B열교환부(3B)로 이동된 다음 제2사방밸브(22)로 이동되고, 제3팽창기구(28)를 지난 다음 제2열교환부(4)로 이동된 다음 제1사방밸브(21)로 이동된다.
이때, 압축기(10)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)과 제2부분(23B)을 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 제1A 및 제1B팽창기구(24A,24B)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 리시버(25)에 일시적으로 저장된 다음 제2 및 제3팽창기구(27,28)를 통과하면서 팽창되고 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B), 제2열교환부(4)를 통과하면서 열을 흡수하게 된다.
따라서, 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B), 제2열교환부(4)에서는 주위의 열을 흡수하는 냉방운전이 실행될 수 있게 된다.
다음, 도 4를 참조하여 히트 펌프 장치의 제1열교환부 및 제2열교환부에 의해 실행되는 난방운전에 대하여 살펴본다. 도 4는 히트 펌프 장치의 제1 및 제2열교환부에서 난방운전이 실행될 때의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2열교환부(3,4)에서 난방운전이 실행되면 제어장치(5)에 의해 제1사방밸브(21)는 제1포트(21A)와 제4포트(21D)가 연결되 고 제2포트(21B)와 제3포트(21C)가 연결되며, 제2사방밸브(22)는 제1포트(22A)와 제4포트(22D)가 연결되고 제2포트(22B)와 제3포트(22C)가 연결된다.
이에 의해, 냉매는 도 4의 화살표와 같이 압축기(10)로부터 제1사방밸브(21) 및 제2사방밸브(22), 제1열교환부(3) 및 제2열교환부(4), 제2팽창기구(27) 및 제3팽창기구(28), 리시버(25), 제1팽창기구(24), 실외측 열교환기(23), 제1사방밸브(21) 및 제2사방밸브(22), 어큐뮬레이터(26), 압축기(10)를 차례대로 흐른다.
특히, 냉매는 압축기(10)에서 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A) 측과 제2사방밸브(22)의 제1포트(21A) 측으로 분기되어 흐른 다음, 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A)로 유입된 냉매는 제1사방밸브(21)의 제4포트(21D)를 지나 제1A열교환부(3A) 및 제1B열교환부(3B)로 이동되고, 제2사방밸브(22)의 제1포트(22A)로 유입된 냉매는 제2사방밸브(22)의 제2포트(22B)를 지나 제2열교환부(4)로 이동된다.
그리고, 제1A열교환부(3A)를 지난 냉매는 제2A팽창기구(27A)를 통하여 리시버(25)로 이동되고, 제1B열교환부(3B)를 지난 냉매는 제2B팽창기구(27B)를 통하여 리시버(25)로 이동되고, 제2열교환부(4)를 지난 냉매는 제3팽창기구(28)를 통하여 리시버(25)로 이동된다.
또한, 리시버(25)로 유입된 냉매는 각각 제1A팽창기구(24A) 및 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)과, 제2A팽창기구(27A) 및 실외측 열교환기(23)의 제2부분(23B)으로 분기되어 흐른 다음 제1사방밸브(21)의 제2 및 제3포트(21B,21C)와 제2사방밸브(22)의 제2 및 제3포트(22B,22C)를 통과하여 어큐뮬레이터(26)를 지나 압축기(10)의 흡입측(11)으로 이동된다.
이때, 압축기(10)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B), 제2열교환부(4)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 제2A팽창기구(27A), 제2B팽창기구(27B), 제3팽창기구(28)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 리시버(25)에 일시적으로 저장된 다음 제1A팽창기구(24A), 제1B팽창기구(24B)를 통과하면서 팽창되고 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A) 및 제2부분(23B)을 통과하면서 열을 흡수하게 된다.
따라서, 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B), 제2열교환부(4)에서는 주위에 열을 방출하는 난방운전이 실행될 수 있게 된다.
다음, 도 5를 참조하여 히트 펌프 장치의 제1열교환부 및 제2열교환부에 의해 실행되는 냉난방운전에 대하여 살펴본다. 도 5는 히트 펌프 장치의 제1 및 제2열교환부에서 냉난방운전이 실행될 때의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2열교환부(3,4)에 의해 냉난방운전이 실행되면 제어장치(5)에 의해 제1사방밸브(21)는 제1포트(21A)와 제2포트(21B)가 연결되고 제3포트(21C)와 제4포트(21D)가 연결되며, 제2사방밸브(22)는 제1포트(22A)와 제4포트(22D)가 연결된다.
이에 의해, 냉매는 도 5의 화살표와 같이 압축기(10)로부터 제1사방밸브(21) 및 제2사방밸브(22), 실외측 열교환기(23), 제1팽창기구(24), 리시버(25), 제2팽창기구(27) 및 제3팽창기구(28), 제1열교환부(3) 및 제2열교환부(4), 제1사방밸브(21), 어큐뮬레이터(26), 압축기(10)를 차례대로 흐르게 된다.
특히, 냉매는 압축기(10)에서 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A) 측과 제2사방 밸브(22)의 제1포트(21A) 측으로 분기되어 흐른 다음, 제1사방밸브(21)의 제1포트(21A)로 유입된 냉매는 제1사방밸브(21)의 제2포트(21B)를 지나 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)으로 이동되고, 제2사방밸브(22)의 제1포트(22A)로 유입된 냉매는 제2사방밸브(22)의 제4포트(22D)를 지나 제2열교환부(4)로 이동된다.
그리고, 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)을 통과한 냉매는 제1A팽창기구(24A)를 통하여 리시버(25)로 이동되고, 제2열교환부(4)를 통과한 냉매는 제3팽창기구(28)를 통하여 리시버(25)로 이동된다.
또한, 리시버(25)로 유입된 냉매는 제1A열교환부(3A) 및 제1B열교환부(3B)로 분기되어 흐른 다음 제1사방밸브(21)를 통과하여 어큐뮬레이터(26)에서 압축기(10)의 흡입측(11)으로 이동된다.
이때, 압축기(10)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 실외측 열교환기(23)의 제1부분(23A)과 제2열교환부(4)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 제1A팽창기구(24A) 및 제3팽창기구(28)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 리시버(25)에 일시적으로 저장된 다음 제2A팽창기구(27A) 및 제2B팽창기구(27B)를 통과하면서 팽창되고 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B)를 통과하면서 열을 흡수하게 된다.
따라서, 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B)에서는 주위의 열을 흡수하여 냉방운전이 실행되며, 제2열교환부(4)에서는 주위에 열을 방출하여 난방운전이 실행될 수 있게 된다. 여기서, 제2열교환부(4)에서 방출되는 열의 일부는 제1A열교환부(3A), 제1B열교환부(3B)에서 흡수된 열이므로 HEAT RECOVERY 시스템을 구축할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 장치에 사용되는 냉매회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉매회로를 제어하는 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 히트 펌프 장치의 제1 및 제2열교환부에서 냉방운전이 실행될 때의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 히트 펌프 장치의 제1 및 제2열교환부에서 난방운전이 실행될 때의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 히트 펌프 장치의 제1 및 제2열교환부에서 냉난방운전이 실행될 때의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1...히트 펌프 장치 2...실외기
3...제1열교환부 4...제2열교환부
5...제어장치 10...압축기
21...제1사방밸브 22...제2사방밸브
23...실외측 열교환기 24...제1팽창기구
25...리시버 26...어큐뮬레이터
27...제2팽창기구 28...제3팽창기구

Claims (16)

  1. 압축기, 사방밸브들, 실외측 열교환기, 제1팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 열교환부들, 어큐뮬레이터가 순차적으로 냉매관에 의해 직렬 접속된 히트 펌프 장치에 있어서,
    상기 실외측 열교환기는 서로 분할 형성된 제1부분과 제2부분을 포함하며,
    상기 사방밸브들은 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 연결되는 제1사방밸브와, 상기 제1사방밸브와 병렬 배치되어 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 연결되는 제2사방밸브를 포함하며,
    상기 열교환부들은 상기 제1사방밸브에 연결되는 제1열교환부와, 제2사방밸브에 연결되는 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1사방밸브는 상기 압축기의 배출측에 연결된 제1포트와, 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 연결된 제2포트와, 상기 어큐뮬레이터에 연결된 제3포트와, 상기 제1열교환부에 연결된 제4포트를 포함하며,
    상기 제2사방밸브는 상기 압축기의 배출측에 연결된 제1포트와, 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 연결된 제2포트와, 상기 어큐뮬레이터에 연결된 제3포트와, 상기 제2열교환부에 연결된 제4포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2사방밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하며,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제1포트와 제2포트가 연결되고 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제3포트와 제4포트가 연결되면,
    냉매는 상기 압축기, 제1 및 제2사방밸브, 실외측 열교환기, 제1팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 제1열교환부 및 제2열교환부, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기를 차례대로 흐르게 되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2사방밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하며,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제1포트와 제4포트가 연결되고 제1사방밸브 및 제2사방밸브의 제2포트와 제3포트가 연결되면,
    냉매는 상기 압축기, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 제1열교환부 및 제2열교환부, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 리시버, 제1팽창기구, 실외측 열교환기, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기를 차례대로 흐르게 되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2사방밸브를 제어하는 제어장치를 더 포함하며,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1사방밸브의 제1포트와 제2포트가 연결되고 제3포트와 제4포트가 연결되고, 제2사방밸브의 제1포트 및 제4포트가 연결되면,
    냉매는 상기 압축기, 제1사방밸브 및 제2사방밸브, 실외측 열교환기의 제1부분 및 제2열교환부, 제1팽창기구 및 제3팽창기구, 리시버, 제2팽창기구, 제1열교환부, 제1사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기를 차례대로 흐르게 되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1열교환부는 상기 제2팽창기구 및 제1사방밸브의 제4포트에 서로 병렬 배치되어 연결되는 제1A열교환부와 제1B열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1팽창기구는 상기 실외측 열교환기의 제1부분과 리시버 사이에 마련된 제1A팽창기구와, 상기 실외측 열교환기의 제2부분과 리시버 사이에 마련된 제1B팽창기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2팽창기구들은 상기 제1A열교환부와 리시버 사이에 마련된 제2A팽창 기구와, 상기 제1B열교환부와 리시버 사이에 마련된 제2B팽창기구를 포함하며,
    상기 제3팽창기구는 상기 제2열교환부와 리시버 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1열교환부는 냉매와 실내의 공기와 열교환되어 실내를 냉난방하는 실내측 공기 열교환기와, 냉매와 물이 열교환되어 실내를 냉난방하는 수냉매 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2열교환부는 냉매와 물이 열교환되어 실내를 냉난방하는 수냉매 열교환기와, 저장탱크의 내의 물을 가열하는 급탕 열교환기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  11. 압축기와,
    상기 압축기에 서로 병렬 연결된 제1 및 제2사방밸브와,
    상기 제1사방밸브에 연결된 제1부분과, 상기 제2사방밸브에 연결된 제2부분을 포함하는 실외측 열교환기와,
    상기 실외측 열교환기에 인접하여 마련되는 리시버와,
    상기 리시버와 제1사방밸브 사이에 마련된 제1열교환부와,
    상기 리시버와 제2사방밸브 사이에 마련된 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1열교환부는 냉매와 실내의 공기와 열교환되는 실내측 공기 열교환기로 이루어진 제1A열교환부와, 냉매와 물이 열교환되는 수냉매 열교환기로 이루어진 제1B열교환부를 포함하며,
    상기 제2열교환부는 물이 저장되는 저장탱크의 내의 물을 가열하는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 실외측 열교환기의 제1부분 및 제2부분과 리시버의 사이에 마련된 제1A 및 제1B팽창기구들과,
    상기 리시버와 제1 및 제2열교환부의 사이에 마련된 제2팽창기구들을 포함하며,
    상기 제1팽창기구는 상기 실외측 열교환기의 제1부분에 접속되는 제1A팽창기구와, 상기 실외측 열교환기의 제2부분에 접속되는 제1B팽창기구를 포함하며,
    상기 제2팽창기구들은 상기 제1A열교환부에 접속되는 제2A팽창기구와, 상기 제1B열교환부에 접속되는 제2B팽창기구와, 상기 제2열교환부에 접속되는 제2열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  14. 압축기, 제1 및 제2사방밸브, 실외측 열교환기의 제1부분 및 제2부분, 제1A팽창기구 및 제1B팽창기구, 리시버, 제2팽창기구 및 제3팽창기구, 제1열교환부 및 제2열교환부, 어큐뮬레이터가 순차적으로 냉매관에 의해 직렬 접속되고,
    상기 제1사방밸브에는 상기 압축기, 실외측 열교환기의 제1부분, 제1열교환부, 어큐뮬레이터가 연결되며,
    상기 제2사방밸브에는 상기 압축기, 실외측 열교환기의 제2부분, 제2열교환부, 어큐뮬레이터가 연결되며,
    상기 제1 및 제2사방밸브에 의해 냉매가 상기 압축기, 제1사방밸브, 실외측 열교환기의 제1부분, 제1A팽창기구, 리시버, 제2팽창기구, 제1열교환부, 제1사방밸브, 어큐뮬레이터, 압축기의 순서로 순환되는 제1순환회로와, 냉매가 상기 압축기, 제2사방밸브, 제2열교환부, 제3팽창기구, 리시버, 제2팽창기구, 제1열교환부, 제1사방밸브, 어큐뮬레이터의 순서로 순환되는 제2순환회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치.
  15. 흡입측과 토출측을 가지는 압축기와,
    상기 압축기의 토출측에 서로 병렬로 접속된 제1 및 제2사방밸브와,
    상기 제1사방밸브에 연결된 제1부분과, 상기 제2사방밸브에 연결된 제2부분을 포함하는 실외측 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치의 실외기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압축기의 흡입측에 연결되는 어큐뮬레이터와,
    상기 실외측 열교환기의 제1부분과 제2부분에 각각 연결되는 제1팽창기구와,
    상기 제1팽창기구에 연결되어 냉매를 일시적으로 저장하는 리시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 장치의 실외기.
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