KR20130079990A - 히트 펌프 및 그 제어 방법 - Google Patents

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김성구
신세훈
이욱진
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Abstract

본 발명은 히트 펌프 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 히트 펌프는, 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와; 실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와; 급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과; 사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 실내기와 하이드로 유닛을 통한 난방과 냉방의 병행 운전 또는 냉방과 난방의 병행 운전 가운데 적어도 하나의 병행 운전이 이루어지도록 압축기와 실외 열 교환기, 실내기, 하이드로 유닛 사이의 냉매 유로를 전환하는 냉매 유로 전환 부재와; 열 회수 모드일 때 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 냉매 유로 전환 부재를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

히트 펌프 및 그 제어 방법{HEAT PUMP AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로, 공기 조화기와 친환경 냉방/난방 장치가 결합된 히트 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 히트 펌프는 실외기(압축기와, 단일의 냉방/난방 절환용 냉매 유로 전환 장치, 팽창 장치, 실외 열 교환기), 실내기, 하이드로 유닛(Hydro Unit)(급탕용 열 교환기)으로 구성된다.
이와 같은 히트 펌프에서는 실내기와 병열로 설치된 하이드로 유닛으로 저장 탱크 내의 물을 가열하기 때문에 열 회수 모드에서 실내기와 하이드로 유닛을 함께 운전할 수 없는 문제가 있다.
또한, 실내기를 이용한 냉방/난방과 하이드로 유닛을 이용한 냉방/난방의 독립된 운전이 어려운 문제가 있다.
또한, 운전하지 않는 실내기의 냉매 고임으로 인한 하이드로 유닛의 성능이 저하되는 단점도 존재한다.
일 측면에 따르면, 히트 펌프의 열 회수 모드에서 실내기를 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Air 모드와 하이드로 유닛을 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Water 모드의 동시 구현이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
다른 측면에 따르면, 히트 펌프에서 열 회수 모드와는 별개로 실내기를 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Air 모드와 하이드로 유닛을 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Water 모드 각각의 독립적인 냉방/난방 운전이 가능하도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
또 다른 측면에 따르면, 히트 펌프에서 열 회수 모드와는 별개로 하이드로 유닛을 이용한 난방 모드인 Air to Water 난방 모드를 수행할 때 운전되지 않는 실내기의 냉매 유입 문제를 해소하는데 또 다른 목적이 있다.
또 다른 측면에 따르면, 하이드로 유닛을 이용한 Air to Water 모드에서, 냉방 운전을 배제하고 난방 운전만이 이루어지도록 하되, 이를 위해 하이드로 유닛과 압축기 사이에 마련되는 냉매 유로 전환 부재를 일방 밸브로 구성하여 단가를 줄이고 구성을 단순화할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 히트 펌프는, 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와; 실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와; 급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과; 사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 실내기와 하이드로 유닛을 통한 난방과 냉방 가운데 적어도 하나의 운전이 이루어지도록 압축기와 실외 열 교환기, 실내기, 하이드로 유닛 사이의 냉매 유로를 전환하는 냉매 유로 전환 부재와; 열 회수 모드일 때 난방과 냉방 가운데 적어도 하나의 운전이 수행되도록 냉매 유로 전환 부재를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 냉매 유로 전환 부재는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와; 압축기의 토출구와 실내기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와; 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하기 위한 제 3 밸브를 포함한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 냉매 유로 전환 부재는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와; 압축기의 토출구와 실내기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와; 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하기 위한 일방 밸브를 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 히트 펌프는, 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와; 실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와; 급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과; 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하며 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와, 압축기의 토출구와 실내기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실내기 사이에 유로를 형성하며 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하며 유로를 상호 전환하기 위한 제 3 밸브를 갖는 냉매 유로 전환 부재와; 사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 냉매 유로 전환 부재의 제 1 내지 제 3 밸브의 유로를 전환하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 하이드로 유닛을 거쳐 실내 열 교환기와 실내기에 모두 전달되도록 함으로써 하이드로 유닛에서의 난방(Air to Water 난방)과 실내기에서의 냉방(Air to Air 냉방)이 함께 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 실외기에 마련되는 제 1 팽창 밸브와 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 실외기와 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 하이드로 유닛의 난방 능력과 실내기의 냉방 능력 각각을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실내기를 거쳐 실외 열 교환기와 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 실내기에서의 난방(Air to Air 난방)과 하이드로 유닛에서의 냉방(Air to Water 냉방)이 함께 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 실외기에 마련되는 제 1 팽창 밸브와 하이드로 유닛에 마련되는 제 2 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 실외기와 하이드로 유닛 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 실내기의 난방 능력과 하이드로 유닛의 냉방 능력 각각을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 실내기에 전달되도록 하고 압축기에서 토출되는 냉매가 하이드로 유닛에 직접 전달되도록 함으로써 실내기에서의 냉방과 하이드로 유닛에서의 난방이 함께 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 실외기에 마련되는 제 1 팽창 밸브와 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브, 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 하이드로 유닛과 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 하이드로 유닛의 난방 능력과 실내기의 냉방 능력 각각을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 하이드로 유닛에 전달되도록 하고 압축기에서 토출되는 냉매가 실내기에 직접 전달되도록 함으로써 하이드로 유닛에서의 냉방과 실내기에서의 난방이 함께 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 실외기에 마련되는 제 1 팽창 밸브와 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브, 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 하이드로 유닛과 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 하이드로 유닛의 냉방 능력과 실내기의 난방 능력 각각을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하되, 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브를 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실내기를 거쳐 실외기로 회수되도록 함으로써 실내기에서의 난방이 단독으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하되, 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브를 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 하이드로 유닛을 거쳐 실외기로 회수되도록 함으로써 하이드로 유닛에서의 난방이 단독으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어함으로써, 압축기에서 토출되는 냉매가 실내기와 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 실내기와 하이드로 유닛 모두에서 난방이 이루어지도록 하되, 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브와 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 실내기의 난방 능력과 하이드로 유닛의 난방 능력을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 하이드로 유닛에서 요구하는 난방 능력과 실내기에서 요구하는 난방 능력의 합이 실외기 능력의 100% 범위를 초과하면, 제 2 밸브를 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 유지한 채 제 3 밸브의 유로를 모두 차단하여 하이드로 유닛으로의 냉매 공급을 차단함으로써 실내기의 난방에 우선권을 주고, 실내기의 난방이 목적하는 수준까지 이루어지면 제 2 밸브의 모든 유로를 차단하고 제 3 밸브를 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제어함으로써 하이드로 유닛의 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하되, 하이드로 유닛의 제 3 팽창 밸브를 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 실내기에 전달되도록 함으로써 실내기의 냉방이 독립적으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하되, 실내기의 제 2 팽창 밸브를 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 하이드로 유닛에 전달되도록 함으로써 하이드로 유닛의 냉방이 독립적으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제 3 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 실내기와 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 실내기와 하이드로 유닛 모두에서 냉방이 이루어지도록 한다.
본 발명에 따른 히트 펌프의 제어 방법은, 실외기와, 실내기와, 냉매와 물의 열 교환을 통해 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛을 구비하는 히트 펌프의 제어 방법에 있어서, 제 1 밸브를 제어하여 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하고; 제 2 밸브를 제어하여 압축기의 토출구와 실내기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하며; 제 3 밸브를 제어하여 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하고; 사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 냉방과 난방의 병행 운전과 난방과 냉방의 병행 운전 가운데 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 제 1 밸브와 제 2 밸브, 제 3 밸브의 유로를 전환한다.
본 발명에 따른 또 다른 히트 펌프는, 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와; 실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와; 급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과; 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하며 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와, 압축기의 토출구와 실내기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실내기 사이에 유로를 형성하며 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하며 유로를 상호 전환하기 위한 일방 밸브를 갖는 냉매 유로 전환 부재와; 사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 냉매 유로 전환 부재의 제 1 밸브와 일방 밸브의 유로를 전환하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 일방 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 하이드로 유닛을 거쳐 실내 열 교환기와 실내기에 모두 전달되도록 함으로써 하이드로 유닛에서의 난방(Air to Water 난방)과 실내기에서의 냉방(Air to Air 냉방)이 함께 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 실외기에 마련되는 제 1 팽창 밸브와 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 실외기와 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 하이드로 유닛의 난방 능력과 실내기의 냉방 능력 각각을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 일방 밸브를 제어하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 실내기에 전달되도록 하고 압축기에서 토출되는 냉매가 하이드로 유닛에 직접 전달되도록 함으로써 실내기에서의 냉방(Air to Air 냉방)과 하이드로 유닛에서의 난방(Air to Water 난방)이 함께 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 실외기에 마련되는 제 1 팽창 밸브와 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브, 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 하이드로 유닛과 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 하이드로 유닛의 난방 능력과 실내기의 냉방 능력 각각을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되지 않도록 일방 밸브를 폐쇄하고, 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브도 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실내기를 거쳐 실외기로 회수되도록 함으로써 실내기에서의 난방(Air to air 난방)이 단독으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 일방 밸브를 제어하되, 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브를 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 하이드로 유닛을 거쳐 실외기로 회수되도록 함으로써 하이드로 유닛에서의 난방(Air to water 난방)이 단독으로 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 일방 밸브를 제어함으로써, 압축기에서 토출되는 냉매가 실내기와 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 실내기와 하이드로 유닛 모두에서 난방(Air to Air 난방 + Air to Water 난방)이 이루어지도록 하되, 실내기에 마련되는 제 2 팽창 밸브와 하이드로 유닛에 마련되는 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 실내기의 난방 능력과 하이드로 유닛의 난방 능력을 조절한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 하이드로 유닛에서 요구하는 난방 능력과 실내기에서 요구하는 난방 능력의 합이 실외기 능력의 100% 범위를 초과하면, 제 2 밸브를 압축기의 토출구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 유지한 채 일방 밸브의 유로를 모두 폐쇄하여 하이드로 유닛으로의 냉매 공급을 차단함으로써 실내기의 난방에 우선권을 주고, 실내기의 난방이 목적하는 수준까지 이루어지면 제 2 밸브의 모든 유로를 차단하고 일방 밸브를 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제어함으로써 하이드로 유닛의 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 히트 펌프에서, 제어부는, 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 제 1 밸브를 제어하고, 압축기의 흡입구와 실내기 사이의 유로가 형성되도록 제 2 밸브를 제어하며, 압축기의 흡입구와 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 일방 밸브를 폐쇄하고, 하이드로 유닛의 제 3 팽창 밸브도 폐쇄하여, 압축기에서 토출되는 냉매가 실외 열 교환기를 거쳐 실내기에 전달되도록 함으로써 실내기의 냉방(Air to Air 냉방)이 독립적으로 이루어지도록 한다.
본 발명에 따른 또 다른 히트 펌프의 제어 방법은, 실외기와, 실내기와, 냉매와 물의 열 교환을 통해 물을 가열하는 하이드로 유닛을 구비하는 히트 펌프의 제어 방법에 있어서, 제 1 밸브를 제어하여 압축기의 토출구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하고; 제 2 밸브를 제어하여 압축기의 토출구와 실내기 사이에 유로를 형성하고 압축기의 흡입구와 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 상호 전환하며; 일방 밸브를 제어하여 압축기의 토출구와 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 유로를 형성하고; 사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 냉방과 난방의 병행 운전이 수행되도록 제 1 밸브와 제 2 밸브, 일방 밸브의 유로를 전환한다.
일 측면에 따르면, 히트 펌프의 열 회수 모드에서 실내기를 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Air 모드와 하이드로 유닛을 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Water 모드의 동시 구현이 가능하다.
다른 측면에 따르면, 히트 펌프에서 열 회수 모드와는 별개로 실내기를 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Air 모드와 하이드로 유닛을 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Water 모드 각각의 독립적인 냉방/난방 운전이 가능하다.
또 다른 측면에 따르면, 히트 펌프에서 열 회수 모드와는 별개로 하이드로 유닛을 이용한 냉방/난방 모드인 Air to Water 난방 모드를 수행할 때 운전되지 않는 실내기의 냉매 유입 문제를 해소함으로써, 향후 실내기를 사용하는 모드로 전환했을 때 실내기에 고여있는 냉매로 인해 발생할 수 있는 실내기에서의 효율 저하 문제를 개선할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 하이드로 유닛을 이용한 Air to Water 모드에서, 냉방 운전을 배제하고 난방 운전만이 이루어지도록 하되, 이를 위해 하이드로 유닛과 압축기 사이에 마련되는 냉매 유로 전환 부재를 일방 밸브로 구성하여 단가를 줄이고 구성을 단순화할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 펌프를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 히트 펌프의 제어 계통을 나타낸 도면.
도 3은 열 회수 난방 모드일 때 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력이 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력보다 클 때(Air to Water 난방 > Air to Air 냉방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 4는 열 회수 난방 모드일 때 Air to Air 난방 모드에서 요구되는 난방 능력이 Air to Water 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력보다 클 때(Air to Air 난방 > Air to Water 냉방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 5는 열 회수 냉방 모드일 때 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력이 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력보다 클 때(Air to Air 냉방 > Air to Water 난방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 6은 열 회수 냉방 모드일 때 Air to Water 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력이 Air to Air 난방 모드에서 요구되는 난방 능력보다 클 때(Air to Water 냉방 > Air to Air 난방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 7은 실내기를 통해 공조 공간의 공기를 가열하는 난방 모드(Air to Air 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 8은 하이드로 유닛의 가열된 물을 이용하여 난방을 수행하는 난방 모드(Air to Water 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 9는 Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드가 함께 수행되는 혼합 난방 모드를 나타낸 도면.
도 10은 실내기를 통해 공조 공간의 공기를 냉각시켜 온도를 낮추는 냉방 모드(Air to Air 냉방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 11은 하이드로 유닛의 냉각된 물을 이용하여 냉방 운전을 수행하는 냉방 모드(Air to Water 냉방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 12는 Air to Air 냉방 모드와 Air to Water 냉방 모드가 함께 수행되는 혼합 냉방 모드를 나타낸 도면.
도 13은 도 3 내지 도 12에 나타낸 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 각 운전 모드에서 제 1 사방 밸브와 제 2 사방 밸브, 제 3 사방 밸브 각각의 유로 전환 상태를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프를 나타낸 도면.
도 15는 도 14에 나타낸 히트 펌프의 제어 계통을 나타낸 도면.
도 16은, 도 14에 나타낸 히트 펌프에서, 열 회수 난방 모드일 때 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력이 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력보다 클 때(Air to Water 난방 > Air to Air 냉방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 17은, 도 14에 나타낸 히트 펌프에서, 열 회수 냉방 모드일 때 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력이 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력보다 클 때(Air to Air 냉방 > Air to Water 난방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면.
도 18은, 도 14에 나타낸 히트 펌프에서, 실내기를 통해 공조 공간의 공기를 가열하는 난방 모드(Air to Air 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 19는, 도 14에 나타낸 히트 펌프에서, 하이드로 유닛의 가열된 물을 이용하여 난방을 수행하는 난방 모드(Air to Water 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 20은, 도 14에 나타낸 히트 펌프에서, Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드가 함께 수행되는 혼합 난방 모드를 나타낸 도면.
도 21은, 도 14에 나타낸 히트 펌프에서, 실내기를 통해 공조 공간의 공기를 냉각시켜 온도를 낮추는 냉방 모드(Air to Air 냉방 모드라 칭함)를 나타낸 도면.
도 22는 도 16 내지 도 21에 나타낸 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 각 운전 모드에서 제 1 사방 밸브와 제 2 사방 밸브, 일방 밸브 각각의 유로 전환 상태를 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 펌프를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프(100)는 실외기(102)와 실내기(104), 하이드로 유닛(hydro unit)(106)을 포함한다. 히트 펌프(100)의 실외기(102)와 실내기(104), 하이드로 유닛(106)은 냉매관을 통해 서로 연결되어 냉매 사이클을 구성한다.
실외기(102)는, 압축기(108)와 어큐뮬레이터(110), 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c), 실외 열 교환기(114), 제 1 팽창 장치(116)를 포함한다. 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c)은 제 1 사방 밸브(112a)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)로 구성된다. 제 1 팽창 장치(116)는 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve)로 구현하되, 냉매를 팽창시키고, 냉매의 유량을 조절하며, 필요한 경우 냉매의 유동을 차단하기 위한 것으로서, 이와 같은 기능을 수행하는 다른 구조의 팽창 장치로 대체될 수 있다.
압축기(108)는 흡입구(108a)를 통해 흡입되는 저온 저압의 냉매를 압축하여 고온 고압의 냉매를 토출구(108b)로 토출한다. 압축기(108)는 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인버터 압축기로 구성할 수도 있고, 압축 용량이 일정한 복수의 정속 압축기의 조합으로 구성할 수도 있다. 압축기(108)의 흡입구(108a)는 어큐뮬레이터(110)에 연결되고, 압축기(108)의 토출구(108b)는 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)에 연결된다. 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)는 어큐뮬레이터(110)에도 연결된다.
냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c)은, 제 1 사방 밸브(112a)와 제 2 사방 밸브(112b) 제 3 사방 밸브(112c)로 구성되며, 열 회수 모드와 난방 모드, 냉방 모드 각각에서 선택적으로 냉매 유로를 전환함으로써, 해당 모드의 운전에 필요한 냉매 유로가 확보되도록 한다. 여기서 열 회수 모드(Heat Recovery Mode)는 사용되고 남은 열을 그대로 대기로 방출하지 않고 회수하여 재사용하는 동작 모드로서, 열 회수를 위해 열 교환기가 사용된다.
제 1 사방 밸브(112a)는 압축기(108)의 토출구(108b)와 실외 열 교환기(114) 사이의 유로(a1-a3) 및 압축기(108)의 흡입구(108a)와 실외 열 교환기(114) 사이의 유로(a1-a2)를 상호 전환하도록 마련된다.
제 2 사방 밸브(112b)는 상기 압축기(108)의 토출구(108b)와 상기 실내기(104) 사이의 유로(b1-b3) 및 상기 압축기(108)의 흡입구(108a)와 상기 실내기(104) 사이의 유로(a1-a2)를 상호 전환하도록 마련된다.
제 3 사방 밸브(112c)는 상기 압축기(108)의 토출구(108b)와 상기 하이드로 유닛(106) 사이의 유로(c1-c2) 및 상기 압축기(108)의 흡입구(108a)와 상기 하이드로 유닛(106) 사이의 유로(c1-c3)를 상호 전환하도록 마련된다.
제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c) 각각은 네 개의 포트(냉매가 출입하는 통로)를 갖는데, 본 발명의 실시 예에서는 네 개의 포트 가운데 하나를 폐쇄하고 나머지 세 개의 포트만을 사용한다. 도 1에서, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c) 각각에서 ‘X’ 표시된 포트가 폐쇄된 포트이다. 따라서 본 발명의 일 실시 예를 구현함에 있어서, 사방 밸브 대신, 세 개의 포트를 가진 삼방 밸브(3 way valve)를 사용할 수도 있고, 또는 삼방 밸브처럼 동작하는 다른 밸브류의 조합도 사용할 수 있다. 이와 같은 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c)은 실외기(102) 내부는 물론 그 밖의 다른 곳에 마련될 수도 있다.
실외 열 교환기(114)는 냉방 모드에서는 응축기로 동작하고, 난방 모드에서는 증발기로 동작한다. 실외 열 교환기(114)의 일 측에는 제 1 팽창 장치(116)가 연결된다. 실외 열 교환기(114)에는 냉매와 실외 공기 사이의 열 교환 효율을 높이기 위한 실외 팬(미도시)이 설치될 수 있다.
실내기(104)는 실내 열 교환기(118)와 제 2 팽창 장치(120)를 포함한다. 실내 열 교환기(118)는 냉방 모드에서는 증발기로 동작하고, 난방 모드에서는 응축기로 동작한다. 실내 열 교환기(118)의 일 측에는 제 2 팽창 장치(120)가 연결된다. 제 2 팽창 장치(120)는 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve)로 구현하되, 냉매를 팽창시키고, 냉매의 유량을 조절하며, 필요한 경우 냉매의 유동을 차단하기 위한 것으로서, 이와 같은 기능을 수행하는 다른 구조의 팽창 장치로 대체될 수 있다. 실내 열 교환기(118)에는 냉매와 실내 공기 사이의 열 교환 효율을 높이기 위한 실내 팬(미도시)이 설치될 수 있다. 이와 같은 실내기(104)는 필요에 따라 두 개 이상 마련될 수도 있다.
하이드로 유닛(106)은 냉매와 물 사이의 열 교환을 통해 물을 가열/냉각하여 난방/냉방에 이용하도록 하는 장치이다. 하이드로 유닛(106)은 급탕 열 교환기(122)와 제 3 팽창 장치(124)를 포함한다. 급탕 열 교환기(122) 내부에는 냉매가 통과하는 열 교환 판과 물이 통과하는 열 교환 판이 서로 교대로 다수 설치되며, 냉매가 통과하는 열 교환 판과 물이 통과하는 열 교환 판 사이의 열 교환을 통해 냉수/온수가 생성된다. 하이드로 유닛(106)의 급탕 열 교환기(122)에는 압축기(108)에서 압축된 냉매가 직접 전달되거나, 실외기(102) 또는 실내기(104)를 거친 냉매가 전달된다. 하이드로 유닛(106)에서 생성된 냉수/온수는 급수 탱크(126)와 팬 코일 유닛(fan coil unit)(128), 바닥 냉방/난방 장치(130) 등에 제공되어 냉수/온수 공급과 냉방/난방에 사용된다. 제 3 팽창 장치(124)는 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve)로 구현하되, 냉매를 팽창시키고, 냉매의 유량을 조절하며, 필요한 경우 냉매의 유동을 차단하기 위한 것으로서, 이와 같은 기능을 수행하는 다른 구조의 팽창 장치로 대체될 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 히트 펌프의 제어 계통을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어부(202)는 센서(204)와 리모컨(206) 등으로부터 신호를 입력받아 입력된 신호에 기초하여 압축기(108)와 제 1 팽창 장치(116), 제 2 팽창 장치(120), 제 3 팽창 장치(124), 제 1 사방 밸브(112a), 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)의 동작을 제어한다. 히트 펌프(100)는, 제어부(202)의 제어 동작에 의해 난방 모드(Heating Mode)와 냉방 모드(Cooling Mode), 열 회수 모드(Heat Recovery Mode)의 운전을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서 언급되는 Air to Air 모드는 실내기(104)를 이용한 냉방/난방 모드로서, 실내기(104)에서의 냉매와 공기 사이의 열 교환을 통해 냉방/난방을 수행하는 운전 모드이다. 또한 본 발명의 실시 예에서 언급되는 Air to Water 모드는 하이드로 유닛(106)을 이용한 냉방/난방 모드로서, 하이드로 유닛(106)의 급탕 열 교환기(122)에서의 냉매와 물 사이의 열 교환을 통해 냉방/난방을 수행하는 운전 모드이다. Air to Water 모드에서는 냉매와의 열 교환이 이루어진 물과 공기 사이에 또 다시 열 교환을 수행하여 냉방/난방을 수행할 수도 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 열 회수 난방/냉방 모드를 나타낸 도면이다. 도 3과 도 4는 열 회수 난방 모드를 나타낸 도면이고, 도 5와 도 6은 열 회수 냉방 모드를 나타낸 도면이다. 좀 더 구체적으로는, 도 3은 열 회수 난방 모드일 때 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력이 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력보다 클 때(Air to Water 난방 > Air to Air 냉방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면이고, 도 4는 열 회수 난방 모드일 때 Air to Air 난방 모드에서 요구되는 난방 능력이 Air to Water 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력보다 클 때(Air to Air 난방 > Air to Water 냉방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다. 도 5는 열 회수 냉방 모드일 때 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력이 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력보다 클 때(Air to Air 냉방 > Air to Water 난방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면이고, 도 6은 열 회수 냉방 모드일 때 Air to Water 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력이 Air to Air 난방 모드에서 요구되는 난방 능력보다 클 때(Air to Water 냉방 > Air to Air 난방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다. 도 3 내지 도 6에 나타낸 열 회수 모드일 때, 제어부(202)는 실내기(104)와 하이드로 유닛(106)을 통한 난방과 냉방의 병행 운전 또는 냉방과 난방의 병행 운전 가운데 적어도 하나의 병행 운전이 이루어지도록 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c)을 제어하여 압축기(108)와 실외 열 교환기(114), 실내기(104), 하이드로 유닛(106) 사이의 냉매 유로가 전환되도록 한다.
<열 회수 난방 모드 : Air to Water 난방 > Air to Air 냉방>
도 3에 나타낸 열 회수 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에 제공되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 이루어지면서, 이 과정에서 하이드로 유닛(106)에서 열 교환을 거친 냉매가 실내기(104)에 제공되어 Air to Air 냉방 모드를 수행하는데 이용된다.
도 3에 나타낸 것처럼, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)의 제어를 통해 열 회수 난방 모드에서도 Air to Water 난방과 Air to Air 냉방을 함께 병행할 수 있다. 또한, 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120)의 개도 조절을 통해 실외기(102)와 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절할 수 있는데, 이를 통해 하이드로 유닛(106)에서의 Air to Water 난방 능력과 실내기(104)에서의 Air to Air 냉방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다(도 3의 경우는 Air to Water 난방 > Air to Air 냉방). 또한, Air to Water 모드를 위한 별도의 실내기를 필요로 하지 않고 Air to Air 모드를 위한 실내기(104)를 그대로 사용할 수 있어서 제품 단가를 크게 낮출 수 있음은 물론, 설치에 드는 비용과 시간 및 인력을 크게 줄일 수 있다.
<열 회수 난방 모드 : Air to Air 난방 > Air to Water 냉방>
도 4에 나타낸 열 회수 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르지 않도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)에 제공되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 난방이 이루어지면서, 이 과정에서 실내기(104)의 난방 운전에 의해 온도를 잃은 냉매가 하이드로 유닛(106)에 제공되어 Air to Water 냉방 모드를 수행하는데 이용된다.
도 4에 나타낸 것처럼, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)의 제어를 통해 열 회수 난방 모드에서도 Air to Air 난방과 Air to Water 냉방을 함께 병행할 수 있다. 또한, 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 하이드로 유닛(106)에 마련되는 제 3 팽창 장치(124)의 개도 조절을 통해 실외기(102)와 하이드로 유닛(106) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 Air to Air 난방 능력과 Air to Water 냉방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다(도 4의 경우는 Air to Air 난방 > Air to Water 냉방). 또한, Air to Water 모드를 위한 별도의 실내기를 필요로 하지 않고 Air to Air 모드를 위한 실내기(104)를 그대로 사용할 수 있어서 제품 단가를 크게 낮출 수 있음은 물론, 설치에 드는 비용과 시간 및 인력을 크게 줄일 수 있다.
<열 회수 냉방 모드 : Air to Air 냉방 > Air to Water 난방>
도 5에 나타낸 열 회수 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되어 실외 열 교환기(114)에서 응축된 냉매가 실내기(104)에 제공되어 Air to Air 냉방이 이루어진다. 또한, 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에도 제공되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 이루어지면서, 이 과정에서 하이드로 유닛(106)에서 온도를 잃은 냉매는 실내기(104)를 거쳐 압축기(108)로 회수된다.
도 5에 나타낸 것처럼, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)의 제어를 통해 열 회수 냉방 모드에서도 Air to Air 냉방과 Air to Water 난방을 함께 병행할 수 있다. 또한, 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120), 하이드로 유닛(106)에 마련되는 제 3 팽창 장치(124)의 개도 조절을 통해 하이드로 유닛(106)과 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 Air to Water 난방 능력과 Air to Air 냉방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다(도 5의 경우는 Air to Air 냉방 > Air to Water 난방). 또한, Air to Water 모드를 위한 별도의 실내기를 필요로 하지 않고 Air to Air 모드를 위한 실내기(104)를 그대로 사용할 수 있어서 제품 단가를 크게 낮출 수 있음은 물론, 설치에 드는 비용과 시간 및 인력을 크게 줄일 수 있다.
<열 회수 냉방 모드 : Air to Water 냉방 > Air to Air 난방>
도 6에 나타낸 열 회수 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르지 않도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)에 제공되어 Air to Air 난방이 이루어진다. 또한, 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실외 열 교환기(114)를 거치면서 응축되어 하이드로 유닛(106)에 제공되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 냉방이 이루어지면서, 이 과정에서 실내기(104)에서 온도를 잃은 냉매는 하이드로 유닛(106)을 거쳐 압축기(108)로 회수된다.
도 6에 나타낸 것처럼, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c)의 제어를 통해 열 회수 냉방 모드에서도 Air to Water 냉방과 Air to Air 냉방을 함께 병행할 수 있다. 또한, 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120), 하이드로 유닛(106)에 마련되는 제 3 팽창 장치(124)의 개도 조절을 통해 실외기(102)와 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 Air to Water 냉방 능력과 Air to Air 난방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다(도 6의 경우는 Air to Water 냉방 > Air to Air 난방). 또한, Air to Water 모드를 위한 별도의 실내기를 필요로 하지 않고 Air to Air 모드를 위한 실내기(104)를 그대로 사용할 수 있어서 제품 단가를 크게 낮출 수 있음은 물론, 설치에 드는 비용과 시간 및 인력을 크게 줄일 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 난방 모드를 나타낸 도면이다. 도 7은 실내기(104)를 통해 공조 공간의 공기를 가열하는 난방 모드(Air to Air 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다. 도 8은 하이드로 유닛(106)의 가열된 물을 이용하여 난방을 수행하는 난방 모드(Air to Water 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다. 도 9는 Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드가 함께 수행되는 혼합 난방 모드를 나타낸 도면이다.
<Air to Air 난방 모드>
도 7에 나타낸 Air to Air 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c3 유로가 형성되도록 전환하여 실외기(102)와 실내기(104) 사이에 냉매 순환이 이루어지도록 하되, 하이드로 유닛(106)의 제 3 팽창 밸브(124)는 폐쇄함으로써 실내기(104)를 거친 냉매가 하이드로 유닛(106)으로는 흐르지 않도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)에만 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 난방이 독립적으로 이루어진다.
도 7에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 난방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
<Air to Water 난방 모드>
도 8에 나타낸 Air to Water 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에만 흐르게 되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 독립적으로 이루어진다.
도 8에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Water 난방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
이 Air to Water 난방 모드는 하이드로 유닛(122)을 이용한 난방이 이루어지기 때문에 실내기(104)는 사용되지 않는다. 도 8에서, 제 2 사방 밸브(112b)에서 b1-b3 유로가 형성되지 않기 때문에 이로 인해 압축기(108)에서 토출되는 냉매가 사용되지 않는 실내기(104)로 유입되지 않게 된다. 만약, 사용되지 않는 실내기(104)로 냉매가 유입되면 Air to Water 난방에 사용되는 냉매의 양은 유입량만큼 감소하기 때문에 Air to Water 난방 효율은 감소한다. 따라서 Air to Water 난방 모드가 단독으로 수행되는 경우에도 제 2 사방 밸브(112b)의 작용에 의해 실내기(104)로의 냉매 유입이 원천적으로 차단됨으로써, Air to Water 난방의 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
<Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드의 혼합 난방 모드>
도 9에 나타낸 Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드가 함께 수행되는 혼합 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에도 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)와 하이드로 유닛(106)에 모두 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 난방과 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 함께 이루어진다.
도 9에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드의 혼합 난방 모드를 함께 수행할 수도 있다. 이 경우 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120)의 개도 조절을 통해 실외기(102)와 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 Air to Water 난방 능력과 Air to Air 난방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다. 만약 Air to Water 난방에서 요구하는 난방 능력과 Air to Air 난방에서 요구하는 난방 능력의 합이 실외기(102) 능력의 100% 범위를 초과하면, 제어부(202)는 제 2 사방 밸브(112b)의 b1-b3 유로가 형성되도록 유지한 채 제 3 사방 밸브(112c)의 유로를 모두 차단하여 하이드로 유닛(106)으로의 냉매 공급을 차단함으로써 Air to Air 난방에 우선권을 주고, Air to Air 난방이 목적하는 수준까지 이루어지면 제 2 사방 밸브(112b)의 모든 유로를 차단하고 제 3 사방 밸브(112c)의 c1-c2 유로를 형성시킴으로써 Air to Water 난방이 이루어지도록 한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 냉방 모드를 나타낸 도면이다. 도 10은 실내기(104)를 통해 공조 공간의 공기를 냉각시켜 온도를 낮추는 냉방 모드(Air to Air 냉방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다. 도 11은 하이드로 유닛(106)의 냉각된 물을 이용하여 냉방 운전을 수행하는 냉방 모드(Air to Water 냉방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다. 도 12는 Air to Air 냉방 모드와 Air to Water 냉방 모드가 함께 수행되는 혼합 냉방 모드를 나타낸 도면이다.
<Air to Air 냉방 모드>
도 10에 나타낸 Air to Air 냉방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르지 않도록 한다. 이 때 하이드로 유닛(124)의 제 3 팽창 장치(124)의 개도를 완전히 폐쇄하면, 압축기(108)에서 토출되어 실외 열 교환기(114)를 거치면서 응축된 냉매가 실내기(104)에만 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 냉방이 독립적으로 이루어진다.
도 10에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 냉방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
<Air to Water 냉방 모드>
도 11에 나타낸 Air to Water 냉방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르지 않도록 한다. 이 때 실내기(104)의 제 2 팽창 장치(120)의 개도를 완전히 폐쇄하면, 압축기(108)에서 토출되어 실외 열 교환기(114)를 거치면서 응축된 냉매가 하이드로 유닛(106)에만 흐르게 되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Air 냉방이 독립적으로 이루어진다.
도 11에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Water sod방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
<Air to Air 냉방 모드와 Air to Water 냉방 모드의 혼합 냉방 모드>
도 12에 나타낸 Air to Air 냉방 모드와 Air to Water 냉방 모드가 함께 수행되는 혼합 냉방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 제 3 사방 밸브(112c)를 c1-c3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되어 실외 열 교환기(114)를 거치면서 응축된 냉매가 하이드로 유닛(106)에도 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)와 하이드로 유닛(106)에 모두 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 냉방과 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 냉방이 함께 이루어진다.
도 12에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 냉방 모드와 Air to Water 냉방 모드의 혼합 냉방 모드를 함께 수행할 수도 있다.
도 13은 도 3 내지 도 12에 나타낸 본 발명의 실시 예에 따른 히트 펌프의 각 운전 모드에서 제 1 사방 밸브(112a)와 제 2 사방 밸브(112b), 제 3 사방 밸브(112c) 각각의 유로 전환 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프를 나타낸 도면이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프(100)는 실외기(102)와 실내기(104), 하이드로 유닛(hydro unit)(106)을 포함한다. 히트 펌프(100)의 실외기(102)와 실내기(104), 하이드로 유닛(106)은 냉매관을 통해 서로 연결되어 냉매 사이클을 구성한다.
실외기(102)는, 압축기(108)와 어큐뮬레이터(110), 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c), 실외 열 교환기(114), 제 1 팽창 장치(116)를 포함한다. 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(112c)은 제 1 사방 밸브(112a)(4 Way Valve)와 제 2 사방 밸브(112b), 일방 밸브(112d)(1 Way Valve)로 구성된다. 제 1 팽창 장치(116)는 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve)로 구현하되, 냉매를 팽창시키고, 냉매의 유량을 조절하며, 필요한 경우 냉매의 유동을 차단하기 위한 것으로서, 이와 같은 기능을 수행하는 다른 구조의 팽창 장치로 대체될 수 있다. 일방 밸브(112d)는 반드시 한 쪽 방향으로만 유체의 흐름이 이루어지는 밸브로 제한되지 않으며, 이방 밸브나 삼방 밸브, 사방 밸브 등 다수의 출입구를 가진 밸브의 필요치 않은 출입구를 폐쇄하여 일방 밸브처럼 사용할 수도 있다.
압축기(108)는 흡입구(108a)를 통해 흡입되는 저온 저압의 냉매를 압축하여 고온 고압의 냉매를 토출구(108b)로 토출한다. 압축기(108)는 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인버터 압축기로 구성할 수도 있고, 압축 용량이 일정한 복수의 정속 압축기의 조합으로 구성할 수도 있다. 압축기(108)의 흡입구(108a)는 어큐뮬레이터(110)에 연결되고, 압축기(108)의 토출구(108b)는 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 일방 밸브(112d)에 연결된다. 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b)는 어큐뮬레이터(110)에도 연결된다.
냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(113)은, 제 1 사방 밸브(112a)와 제 2 사방 밸브(112b) 일방 밸브(112d)로 구성되며, 열 회수 모드와 난방 모드, 냉방 모드 각각에서 선택적으로 냉매 유로를 전환함으로써, 해당 모드의 운전에 필요한 냉매 유로가 확보되도록 한다.
제 1 사방 밸브(112a)는 압축기(108)의 토출구(108b)와 실외 열 교환기(114) 사이의 유로(a1-a3) 및 압축기(108)의 흡입구(108a)와 실외 열 교환기(114) 사이의 유로(a1-a2)를 상호 전환하도록 마련된다.
제 2 사방 밸브(112b)는 상기 압축기(108)의 토출구(108b)와 상기 실내기(104) 사이의 유로(b1-b3) 및 상기 압축기(108)의 흡입구(108a)와 상기 실내기(104) 사이의 유로(a1-a2)를 상호 전환하도록 마련된다.
일방 밸브(112d)는 상기 압축기(108)의 토출구(108b)와 상기 하이드로 유닛(106) 사이의 유로(d1-d2)를 형성 또는 폐쇄하도록 마련된다.
제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 각각은 네 개의 포트(냉매가 출입하는 통로)를 갖는데, 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 네 개의 포트 가운데 하나를 폐쇄하고 나머지 세 개의 포트만을 사용한다. 도 14에서, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b) 각각에서 ‘X’ 표시된 포트가 폐쇄된 포트이다. 따라서 본 발명의 일 실시 예를 구현함에 있어서, 사방 밸브 대신, 세 개의 포트를 가진 삼방 밸브(3 way valve)를 사용할 수도 있고, 또는 삼방 밸브처럼 동작하는 다른 밸브류의 조합도 사용할 수 있다. 이와 같은 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b) 및 일방 밸브(112d)는 실외기(102) 내부는 물론 그 밖의 다른 곳에 마련될 수도 있다.
실외 열 교환기(114)는 냉방 모드에서는 응축기로 동작하고, 난방 모드에서는 증발기로 동작한다. 실외 열 교환기(114)의 일 측에는 제 1 팽창 장치(116)가 연결된다. 실외 열 교환기(114)에는 냉매와 실외 공기 사이의 열 교환 효율을 높이기 위한 실외 팬(미도시)이 설치될 수 있다.
실내기(104)는 실내 열 교환기(118)와 제 2 팽창 장치(120)를 포함한다. 실내 열 교환기(118)는 냉방 모드에서는 증발기로 동작하고, 난방 모드에서는 응축기로 동작한다. 실내 열 교환기(118)의 일 측에는 제 2 팽창 장치(120)가 연결된다. 제 2 팽창 장치(120)는 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve)로 구현하되, 냉매를 팽창시키고, 냉매의 유량을 조절하며, 필요한 경우 냉매의 유동을 차단하기 위한 것으로서, 이와 같은 기능을 수행하는 다른 구조의 팽창 장치로 대체될 수 있다. 실내 열 교환기(118)에는 냉매와 실내 공기 사이의 열 교환 효율을 높이기 위한 실내 팬(미도시)이 설치될 수 있다. 이와 같은 실내기(104)는 필요에 따라 두 개 이상 마련될 수도 있다.
하이드로 유닛(106)은 냉매와 물 사이의 열 교환을 통해 물을 가열하여 난방에 이용하도록 하는 장치이다. 하이드로 유닛(106)은 급탕 열 교환기(122)와 제 3 팽창 장치(124)를 포함한다. 급탕 열 교환기(122) 내부에는 냉매가 통과하는 열 교환 판과 물이 통과하는 열 교환 판이 서로 교대로 다수 설치되며, 냉매가 통과하는 열 교환 판과 물이 통과하는 열 교환 판 사이의 열 교환을 통해 온수가 생성된다. 하이드로 유닛(106)의 급탕 열 교환기(122)에는 압축기(108)에서 압축된 냉매가 직접 전달된다. 하이드로 유닛(106)에서 생성된 온수는 급수 탱크(126)와 팬 코일 유닛(fan coil unit)(128), 바닥 난방 장치(130) 등에 제공되어 온수 공급과 난방에 사용된다. 제 3 팽창 장치(124)는 전자 팽창 밸브(Electronic Expansion Valve)로 구현하되, 냉매를 팽창시키고, 냉매의 유량을 조절하며, 필요한 경우 냉매의 유동을 차단하기 위한 것으로서, 이와 같은 기능을 수행하는 다른 구조의 팽창 장치로 대체될 수 있다.
도 15는 도 14에 나타낸 히트 펌프의 제어 계통을 나타낸 도면이다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 제어부(202)는 센서(204)와 리모컨(206) 등으로부터 신호를 입력받아 입력된 신호에 기초하여 압축기(108)와 제 1 팽창 장치(116), 제 2 팽창 장치(120), 제 3 팽창 장치(124), 제 1 사방 밸브(112a), 제 2 사방 밸브(112b), 일방 밸브(112d)의 동작을 제어한다. 히트 펌프(100)는, 제어부(202)의 제어 동작에 의해 난방 모드(Heating Mode)와 냉방 모드(Cooling Mode), 열 회수 모드(Heat Recovery Mode)의 운전을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서 언급되는 Air to Air 모드는 실내기(104)를 이용한 냉방/난방 모드로서, 실내기(104)에서의 냉매와 공기 사이의 열 교환을 통해 냉방/난방을 수행하는 운전 모드이다. 또한 본 발명의 실시 예에서 언급되는 Air to Water 모드는 하이드로 유닛(106)을 이용한 난방 모드로서, 하이드로 유닛(106)의 급탕 열 교환기(122)에서의 냉매와 물 사이의 열 교환을 통해 난방을 수행하는 운전 모드이다. Air to Water 모드에서는 냉매와의 열 교환이 이루어진 물과 공기 사이에 또 다시 열 교환을 수행하여 난방을 수행할 수도 있다.
도 16 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프의 열 회수 난방/냉방 모드를 나타낸 도면이다. 도 16은 열 회수 난방 모드를 나타낸 도면이고, 도 17는 열 회수 냉방 모드를 나타낸 도면이다. 좀 더 구체적으로는, 도 16은 열 회수 난방 모드일 때 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력이 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력보다 클 때(Air to Water 난방 > Air to Air 냉방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면이고, 도 17은 열 회수 냉방 모드일 때 Air to Air 냉방 모드에서 요구되는 냉방 능력이 Air to Water 난방 모드에서 요구되는 난방 능력보다 클 때(Air to Air 냉방 > Air to Water 난방)의 냉매 사이클을 나타낸 도면이고, 도 16에 나타낸 열 회수 모드일 때, 제어부(202)는 실내기(104)와 하이드로 유닛(106)을 통한 냉방과 난방의 병행 운전이 이루어지도록 냉매 유로 전환 수단(112a)(112b)(113)을 제어하여 압축기(108)와 실외 열 교환기(114), 실내기(104), 하이드로 유닛(106) 사이의 냉매 유로가 전환되도록 한다.
<열 회수 난방 모드 : Air to Water 난방 > Air to Air 냉방>
도 16에 나타낸 열 회수 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 일방 밸브(112d)를 d1-d2 유로가 형성되도록 함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에 제공되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 이루어지면서, 이 과정에서 하이드로 유닛(106)에서 열 교환을 거친 냉매가 실내기(104)에 제공되어 Air to Air 냉방 모드를 수행하는데 이용된다.
도 16에 나타낸 것처럼, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 일방 밸브(112d)의 제어를 통해 열 회수 난방 모드에서도 Air to Water 난방과 Air to Air 냉방을 함께 병행할 수 있다. 또한, 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120)의 개도 조절을 통해 실외기(102)와 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절할 수 있는데, 이를 통해 하이드로 유닛(106)에서의 Air to Water 난방 능력과 실내기(104)에서의 Air to Air 냉방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다(도 16의 경우는 Air to Water 난방 > Air to Air 냉방). 또한, Air to Water 모드를 위한 별도의 실내기를 필요로 하지 않고 Air to Air 모드를 위한 실내기(104)를 그대로 사용할 수 있어서 제품 단가를 크게 낮출 수 있음은 물론, 설치에 드는 비용과 시간 및 인력을 크게 줄일 수 있다.
<열 회수 냉방 모드 : Air to Air 냉방 > Air to Water 난방>
도 17에 나타낸 열 회수 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 일방 밸브(112d)를 d1-d2 유로가 형성되도록 함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되어 실외 열 교환기(114)에서 응축된 냉매가 실내기(104)에 제공되어 Air to Air 냉방이 이루어진다. 또한, 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에도 제공되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 이루어지면서, 이 과정에서 하이드로 유닛(106)에서 온도를 잃은 냉매는 실내기(104)를 거쳐 압축기(108)로 회수된다.
도 17에 나타낸 것처럼, 제 1 사방 밸브(112)와 제 2 사방 밸브(112b), 일방 밸브(112d)의 제어를 통해 열 회수 냉방 모드에서도 Air to Air 냉방과 Air to Water 난방을 함께 병행할 수 있다. 또한, 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120), 하이드로 유닛(106)에 마련되는 제 3 팽창 장치(124)의 개도 조절을 통해 하이드로 유닛(106)과 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 Air to Water 난방 능력과 Air to Air 냉방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다(도 18의 경우는 Air to Air 냉방 > Air to Water 난방). 또한, Air to Water 모드를 위한 별도의 실내기를 필요로 하지 않고 Air to Air 모드를 위한 실내기(104)를 그대로 사용할 수 있어서 제품 단가를 크게 낮출 수 있음은 물론, 설치에 드는 비용과 시간 및 인력을 크게 줄일 수 있다.
도 18 내지 도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프의 난방 모드를 나타낸 도면이다. 도 18은 실내기(104)를 통해 공조 공간의 공기를 가열하는 난방 모드(Air to Air 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다. 도 19는 하이드로 유닛(106)의 가열된 물을 이용하여 난방을 수행하는 난방 모드(Air to Water 난방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다. 도 20은 Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드가 함께 수행되는 혼합 난방 모드를 나타낸 도면이다.
<Air to Air 난방 모드>
도 18에 나타낸 Air to Air 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르도록 하여 실외기(102)와 실내기(104) 사이에 냉매 순환이 이루어지도록 하되, 일방 밸브(112d)를 폐쇄하고, 하이드로 유닛(106)의 제 3 팽창 밸브(124)도 폐쇄함으로써 실내기(104)를 거친 냉매가 하이드로 유닛(106)으로는 흐르지 않도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)에만 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 난방이 독립적으로 이루어진다.
도 18에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 난방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
<Air to Water 난방 모드>
도 19에 나타낸 Air to Water 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 일방 밸브(112d)를 d1-d2 유로가 형성되도록 함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에만 흐르게 되어 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 독립적으로 이루어진다.
도 19에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Water 난방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
이 Air to Water 난방 모드는 하이드로 유닛(122)을 이용한 난방이 이루어지기 때문에 실내기(104)는 사용되지 않는다. 도 19에서, 제 2 사방 밸브(112b)에서 b1-b3 유로가 형성되지 않기 때문에 이로 인해 압축기(108)에서 토출되는 냉매가 사용되지 않는 실내기(104)로 유입되지 않게 된다. 만약, 사용되지 않는 실내기(104)로 냉매가 유입되면 Air to Water 난방에 사용되는 냉매의 양은 유입량만큼 감소하기 때문에 Air to Water 난방 효율은 감소한다. 따라서 Air to Water 난방 모드가 단독으로 수행되는 경우에도 제 2 사방 밸브(112b)의 작용에 의해 실내기(104)로의 냉매 유입이 원천적으로 차단됨으로써, Air to Water 난방의 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
<Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드의 혼합 난방 모드>
도 20에 나타낸 Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드가 함께 수행되는 혼합 난방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a2 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 난방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b3 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르도록 하고, 일방 밸브(112d)를 d1-d2 유로가 형성되도록 함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)에도 흐르도록 한다. 이렇게 되면 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)와 하이드로 유닛(106)에 모두 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 난방과 하이드로 유닛(106)을 통한 Air to Water 난방이 함께 이루어진다.
도 20에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 난방 모드와 Air to Water 난방 모드의 혼합 난방 모드를 함께 수행할 수도 있다. 이 경우 실외기(102)에 마련되는 제 1 팽창 장치(116)와 실내기(104)에 마련되는 제 2 팽창 장치(120)의 개도 조절을 통해 실외기(102)와 실내기(104) 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 Air to Water 난방 능력과 Air to Air 난방 능력 각각을 실외기(102) 능력의 100% 범위에서 손실없이 필요한 크기로 자유롭게 조합할 수 있다. 만약 Air to Water 난방에서 요구하는 난방 능력과 Air to Air 난방에서 요구하는 난방 능력의 합이 실외기(102) 능력의 100% 범위를 초과하면, 제어부(202)는 제 2 사방 밸브(112b)의 b1-b3 유로가 형성되도록 유지한 채 일방 밸브(112d)의 유로를 모두 차단하여 하이드로 유닛(106)으로의 냉매 공급을 차단함으로써 Air to Air 난방에 우선권을 주고, Air to Air 난방이 목적하는 수준까지 이루어지면 제 2 사방 밸브(112b)의 모든 유로를 차단하고 일방 밸브(112d)의 d1-d2 유로를 형성시킴으로써 Air to Water 난방이 이루어지도록 한다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프의 냉방 모드를 나타낸 도면이다. 도 22는 실내기(104)를 통해 공조 공간의 공기를 냉각시켜 온도를 낮추는 냉방 모드(Air to Air 냉방 모드라 칭함)를 나타낸 도면이다.
<Air to Air 냉방 모드>
도 21에 나타낸 Air to Air 냉방 모드에서 히트 펌프(100)의 제어부(202)는, 제 1 사방 밸브(112a)를 a1-a3 유로가 형성되도록 전환함으로써 히트 펌프(100)를 냉방 모드로 전환한다. 또한 제어부(202)는, 제 2 사방 밸브(112b)를 b1-b2 유로가 형성되도록 전환함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 실내기(104)로 흐르지 않도록 하고, 일방 밸브(112d)를 폐쇄함으로써 압축기(108)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 하이드로 유닛(106)으로 흐르지 않도록 한다. 이 때 하이드로 유닛(124)의 제 3 팽창 장치(124)의 개도도 완전히 폐쇄하면, 압축기(108)에서 토출되어 실외 열 교환기(114)를 거치면서 응축된 냉매가 실내기(104)에만 흐르게 되어 실내기(104)를 통한 Air to Air 냉방이 독립적으로 이루어진다.
도 21에 나타낸 것처럼, 열 회수 냉방/난방 모드와는 별개로, Air to Air 냉방 모드만을 독립적으로 수행할 수도 있다.
도 22는 도 16 내지 도 21에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트 펌프의 각 운전 모드에서 제 1 사방 밸브(112a)와 제 2 사방 밸브(112b), 일방 밸브(112d) 각각의 유로 전환 상태를 나타낸 도면이다.
102 : 실외기
104 : 실내기
106 : 하이드로 유닛
108 : 압축기
110 : 어큐뮬레이터
112a : 제 1 사방 밸브
112b : 제 2 사방 밸브
112c : 제 3 사방 밸브
112d : 일방 밸브
114 : 실외 열 교환기
116 : 제 1 팽창 장치(실외기)
118 : 실내 열 교환기
120 : 제 2 팽창 장치(실내기)
122 : 급탕 열 교환기
124 : 제 3 팽창 장치(하이드로 유닛)
126 : 급수 탱크
128 : 팬 코일 유닛
130 : 바닥 냉방/난방 장치

Claims (31)

  1. 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와;
    실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와;
    급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 상기 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과;
    사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛을 통한 난방과 냉방 가운데 적어도 하나의 운전이 이루어지도록 상기 압축기와 상기 실외 열 교환기, 상기 실내기, 상기 하이드로 유닛 사이의 냉매 유로를 전환하는 냉매 유로 전환 부재와;
    상기 열 회수 모드일 때 상기 난방과 냉방 가운데 적어도 하나의 운전이 수행되도록 상기 냉매 유로 전환 부재를 제어하는 제어부를 포함하는 히트 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유로 전환 부재는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와;
    상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와;
    상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 3 밸브를 포함하는 히트 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유로 전환 부재는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와;
    상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와;
    상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하기 위한 일방 밸브를 포함하는 히트 펌프.
  4. 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와;
    실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와;
    급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 상기 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과;
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하며 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하며 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하며 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 3 밸브를 갖는 냉매 유로 전환 부재와;
    사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 상기 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 상기 냉매 유로 전환 부재의 제 1 내지 제 3 밸브의 유로를 전환하는 제어부를 포함하는 히트 펌프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 하이드로 유닛을 거쳐 상기 실내 열 교환기와 상기 실내기에 모두 전달되도록 함으로써 상기 하이드로 유닛에서의 난방(Air to Water 난방)과 상기 실내기에서의 냉방(Air to Air 냉방)이 함께 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실외기에 마련되는 상기 제 1 팽창 밸브와 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 실외기와 상기 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 상기 하이드로 유닛의 난방 능력과 상기 실내기의 냉방 능력 각각을 조절하는 히트 펌프.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실내기를 거쳐 상기 실외 열 교환기와 상기 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 상기 실내기에서의 난방(Air to Air 난방)과 상기 하이드로 유닛에서의 냉방(Air to Water 냉방)이 함께 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실외기에 마련되는 상기 제 1 팽창 밸브와 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 실외기와 상기 하이드로 유닛 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 상기 실내기의 난방 능력과 상기 하이드로 유닛의 냉방 능력 각각을 조절하는 히트 펌프.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 실내기에 전달되도록 하고 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 하이드로 유닛에 직접 전달되도록 함으로써 상기 실내기에서의 냉방과 상기 하이드로 유닛에서의 난방이 함께 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실외기에 마련되는 상기 제 1 팽창 밸브와 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브, 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 하이드로 유닛과 상기 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 상기 하이드로 유닛의 난방 능력과 상기 실내기의 냉방 능력 각각을 조절하는 히트 펌프.
  11. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 하이드로 유닛에 전달되도록 하고 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실내기에 직접 전달되도록 함으로써 상기 하이드로 유닛에서의 냉방과 상기 실내기에서의 난방이 함께 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실외기에 마련되는 상기 제 1 팽창 밸브와 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브, 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 하이드로 유닛과 상기 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 상기 하이드로 유닛의 냉방 능력과 상기 실내기의 난방 능력 각각을 조절하는 히트 펌프.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하되, 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브를 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실내기를 거쳐 상기 실외기로 회수되도록 함으로써 상기 실내기에서의 난방이 단독으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  14. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하되, 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브를 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 하이드로 유닛을 거쳐 상기 실외기로 회수되도록 함으로써 상기 하이드로 유닛에서의 난방이 단독으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  15. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어함으로써, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛 모두에서 난방이 이루어지도록 하되, 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브와 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 실내기의 난방 능력과 상기 하이드로 유닛의 난방 능력을 조절하는 히트 펌프.
  16. 제 15 항에서, 상기 제어부는,
    상기 하이드로 유닛에서 요구하는 난방 능력과 상기 실내기에서 요구하는 난방 능력의 합이 상기 실외기 능력의 100% 범위를 초과하면, 상기 제 2 밸브를 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 유지한 채 상기 제 3 밸브의 유로를 모두 차단하여 상기 하이드로 유닛으로의 냉매 공급을 차단함으로써 상기 실내기의 난방에 우선권을 주고, 상기 실내기의 난방이 목적하는 수준까지 이루어지면 상기 제 2 밸브의 모든 유로를 차단하고 상기 제 3 밸브를 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제어함으로써 상기 하이드로 유닛의 난방이 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  17. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하되, 상기 하이드로 유닛의 상기 제 3 팽창 밸브를 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 실내기에 전달되도록 함으로써 실내기의 냉방이 독립적으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  18. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하되, 상기 실내기의 상기 제 2 팽창 밸브를 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 하이드로 유닛에 전달되도록 함으로써 상기 하이드로 유닛의 냉방이 독립적으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  19. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 3 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛 모두에서 냉방이 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  20. 실외기와, 실내기와, 냉매와 물의 열 교환을 통해 상기 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛을 구비하는 히트 펌프의 제어 방법에 있어서,
    제 1 밸브를 제어하여 상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하고;
    제 2 밸브를 제어하여 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하며;
    제 3 밸브를 제어하여 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하고;
    사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 냉방과 난방의 병행 운전과 난방과 냉방의 병행 운전 가운데 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브의 유로를 전환하는 히트 펌프의 제어 방법.
  21. 압축기와, 실외 열 교환기, 제 1 팽창 밸브를 구비하는 실외기와;
    실내 열 교환기와 제 2 팽창 밸브를 구비하는 실내기와;
    급탕 열 교환기와 제 3 팽창 밸브를 구비하고, 냉매와 물의 열 교환을 통해 상기 물을 가열 또는 냉각하는 하이드로 유닛과;
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하며 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 1 밸브와, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하며 상기 유로를 상호 전환하기 위한 제 2 밸브와, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하며 상기 유로를 상호 전환하기 위한 일방 밸브를 갖는 냉매 유로 전환 부재와;
    사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 상기 적어도 하나의 병행 운전이 수행되도록 상기 냉매 유로 전환 부재의 제 1 밸브와 일방 밸브의 유로를 전환하는 제어부를 포함하는 히트 펌프.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 일방 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 하이드로 유닛을 거쳐 상기 실내 열 교환기와 상기 실내기에 모두 전달되도록 함으로써 상기 하이드로 유닛에서의 난방(Air to Water 난방)과 상기 실내기에서의 냉방(Air to Air 냉방)이 함께 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실외기에 마련되는 상기 제 1 팽창 밸브와 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 실외기와 상기 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 상기 하이드로 유닛의 난방 능력과 상기 실내기의 냉방 능력 각각을 조절하는 히트 펌프.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 일방 밸브를 제어하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 실내기에 전달되도록 하고 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 하이드로 유닛에 직접 전달되도록 함으로써 상기 실내기에서의 냉방(Air to Air 냉방)과 상기 하이드로 유닛에서의 난방(Air to Water 난방)이 함께 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 실외기에 마련되는 상기 제 1 팽창 밸브와 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브, 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 하이드로 유닛과 상기 실내기 각각으로 유입되는 냉매량을 조절함으로써 상기 하이드로 유닛의 난방 능력과 상기 실내기의 냉방 능력 각각을 조절하는 히트 펌프.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되지 않도록 상기 일방 밸브를 폐쇄하고, 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브도 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실내기를 거쳐 상기 실외기로 회수되도록 함으로써 상기 실내기에서의 난방(Air to air 난방)이 단독으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 일방 밸브를 제어하되, 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브를 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 하이드로 유닛을 거쳐 상기 실외기로 회수되도록 함으로써 상기 하이드로 유닛에서의 난방(Air to water 난방)이 단독으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 일방 밸브를 제어함으로써, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛 모두에 전달되도록 함으로써 상기 실내기와 상기 하이드로 유닛 모두에서 난방(Air to Air 난방 + Air to Water 난방)이 이루어지도록 하되, 상기 실내기에 마련되는 상기 제 2 팽창 밸브와 상기 하이드로 유닛에 마련되는 상기 제 3 팽창 밸브의 개도 조절을 통해 상기 실내기의 난방 능력과 상기 하이드로 유닛의 난방 능력을 조절하는 히트 펌프.
  29. 제 28 항에서, 상기 제어부는,
    상기 하이드로 유닛에서 요구하는 난방 능력과 상기 실내기에서 요구하는 난방 능력의 합이 상기 실외기 능력의 100% 범위를 초과하면, 상기 제 2 밸브를 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 유지한 채 상기 일방 밸브의 유로를 모두 폐쇄하여 상기 하이드로 유닛으로의 냉매 공급을 차단함으로써 상기 실내기의 난방에 우선권을 주고, 상기 실내기의 난방이 목적하는 수준까지 이루어지면 상기 제 2 밸브의 모든 유로를 차단하고 상기 일방 밸브를 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 제어함으로써 상기 하이드로 유닛의 난방이 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  30. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 1 밸브를 제어하고, 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이의 유로가 형성되도록 상기 제 2 밸브를 제어하며, 상기 압축기의 흡입구와 상기 하이드로 유닛 사이의 유로가 형성되도록 상기 일방 밸브를 폐쇄하고, 상기 하이드로 유닛의 상기 제 3 팽창 밸브도 폐쇄하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 실외 열 교환기를 거쳐 상기 실내기에 전달되도록 함으로써 실내기의 냉방(Air to Air 냉방)이 독립적으로 이루어지도록 하는 히트 펌프.
  31. 실외기와, 실내기와, 냉매와 물의 열 교환을 통해 상기 물을 가열하는 하이드로 유닛을 구비하는 히트 펌프의 제어 방법에 있어서,
    제 1 밸브를 제어하여 상기 압축기의 토출구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실외 열 교환기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하고;
    제 2 밸브를 제어하여 상기 압축기의 토출구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하고 상기 압축기의 흡입구와 상기 실내기 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 상호 전환하며;
    일방 밸브를 제어하여 상기 압축기의 토출구와 상기 하이드로 유닛 사이에 유로를 형성하되, 운전 모드에 따라 상기 유로를 형성하고;
    사용되고 남은 열을 회수하여 재사용하는 열 회수 모드일 때 냉방과 난방의 병행 운전이 수행되도록 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브, 상기 일방 밸브의 유로를 전환하는 히트 펌프의 제어 방법.
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