KR20130116360A - 이원 냉동 사이클 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 이원 냉동 사이클 장치는, 외부 열원으로부터 열을 흡수하는 열원측 열교환기와 저온측 압축기를 구비하는 저온측 냉동 사이클과, 이용측에 열을 공급하는 이용측 열교환기와 고온측 압축기를 구비하는 고온측 냉동 사이클과, 상기 저온측 냉동 사이클과 상기 고온측 냉동 사이클의 냉매를 열교환시키기 위한 중간 열교환기와, 적어도 상기 이용측 열교환기를 탑재하는 하우징과, 상기 하우징에 탑재되고, 상기 이용측 열교환기에 접속되며, 유통되는 이용측 유체와 고온측 냉동 사이클의 냉매를 열교환시켜서 이용측에 공급하는 이용측 배관과, 상기 이용측 배관에 이용측 열교환기와 병렬로 접속되고, 이용측 배관의 이용측 열교환기 출구측의 이용측 유체를 이용측 열교환기 입구측으로 송류시키는 바이패스 통로와, 상기 바이패스 통로 내를 유통하는 이용측 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 수단을 갖는다.

Description

이원 냉동 사이클 장치{BINARY REFRIGERATION CYCLE DEVICE}
본 발명의 실시 형태는 이원 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.
공기 조화기나 히트 펌프 온수기 등의 냉동 사이클 장치에는 열 이용 기기에 고온의 열을 공급하기 위해서 저온측 냉동 사이클과 고온측 냉동 사이클을 구비한 이원 냉동 사이클 장치가 사용되는 경우가 있다.
이원 냉동 사이클 장치의 저온측 냉동 사이클과 고온측 냉동 사이클은, 각각 압축기나 팽창 장치를 갖고 있으며, 중간 열교환기에 의해 열교환 가능하게 접속되어 있다. 그리고, 저온측 냉동 사이클에 설치된 저온측 증발기인 열원측 열교환기에 의해 추출된 고온의 열을, 고온측 냉동 사이클에 설치된 고온측 응축기인 이용측 열교환기를 통하여 열 이용 기기에 공급한다.
일본 특허 공개 평08-189714호 공보
그러나, 열 이용 기기로부터 이용측 열교환기에 유입되는 (이용측) 유체의 온도가 낮은 경우, 고온측 냉동 사이클에서의 압축비가 저하되어, 압축기의 신뢰성이 저하되고, 이에 따라 냉동 사이클 장치 자체의 신뢰성이 저하되는 것이 알려져 있다.
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 실시 형태에 따르면, 압축기의 신뢰성, 나아가서는 냉동 사이클 장치의 신뢰성 저하의 문제를 해결한 이원 냉동 사이클 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 이원 냉동 사이클 장치는, 외부 열원으로부터 열을 흡수하는 저온측 냉동 사이클과, 이용측에 열을 공급하는 고온측 냉동 사이클과, 저온측 냉동 사이클과 상기 고온측 냉동 사이클의 냉매를 열교환시키기 위한 중간 열교환기를 구비하고 있다.
이용측 열교환기에는, 이용측 유체와 고온측 냉동 사이클의 냉매를 열교환시켜서 이용측에 공급하는 이용측 배관이 설치되어 있다. 또한, 적어도 이용측 열교환기를 탑재하는 하우징이 설치되어 있다. 이 하우징에는 이용측 배관에 이용측 열교환기와 병렬로 접속되어, 이용측 배관의 이용측 열교환기 출구측의 이용측 유체를 이용측 열교환기 입구측에 유통시키는 바이패스 통로가 탑재되어 있다. 또한, 바이패스 통로 내를 유통하는 이용측 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 수단이 설치되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 이원 냉동 사이클 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 제어기 및 그 주변 기기의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 제어의 흐름도.
도면을 사용해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태에 대해서 도 1을 사용해서 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 이원 냉동 사이클 장치(100)는 저온측 냉동 사이클(6a)과, 고온측 냉동 사이클(6b)이 중간 열교환기(5)에 의해 열교환 가능하게 구성되어 있다.
이원 냉동 사이클 장치(100)는 제1 하우징(8a)과 제2 하우징(8b)을 갖고 있다.
제1 하우징(8a) 내에는 저온측 압축기(1a)와, 저온측 압축기(1a)에 냉매 배관을 통해서 접속된 저온측 사방 밸브(2a)와, 외기(외부 열원)와 열교환하는 열원측 열교환기(3)와, 저온측 팽창 장치(4a)가 차례로 냉매 배관으로 접속되어 설치되어 있다. 또한, 저온측 사방 밸브(2a)와 저온측 팽창 장치(4a)에는 각각 연결 배관(9a, 9b)이 접속되어 있고, 이 연결 배관(9a, 9b)은 제2 하우징(8b)에 설치된 중간 열교환기(5)에 접속되어 있다.
열원측 열교환기(3)에는 송풍기(11)가 설치되어 있어, 외기와의 열교환을 촉진시키게 되어 있다. 또한, 열원측 열교환기(3)에는 외부 열원 온도 검지 수단인, 외기 온도 센서(16)가 설치되어 있어, 송풍기(11)에 의해 열원측 열교환기(3)에 공급되는 외기의 온도를 검지하게 되어 있다.
제2 하우징(8b) 내에는 고온측 압축기(1b)와, 고온측 압축기(1b)에 접속된 고온측 사방 밸브(2b)와, 중간 열교환기(5)와, 고온측 팽창 장치(4a)와, 이용측 열교환기(7)가 차례로 냉매 배관으로 접속되어, 고온측 냉동 사이클(6b)을 구성하고 있다.
이용측 열교환기(7)의 냉매 배관의 입구측과 출구측에는 냉매 온도 검지 수단인 고온측 냉매 온도 센서(17a, 17b)가 설치되어 있어, 이용측 열교환기(7)에 유입되는 냉매 온도와 유출되는 냉매 온도를 검지하게 되어 있다.
여기서, 중간 열교환기(5)에는 연결 배관(9a, 9b)에 접속 가능한 패킹식(packed) 밸브(21a, 21b)가 접속되어 있고, 이 패킹식 밸브(21a, 21b)에 연결 배관(9a, 9b)이 접속됨으로써, 저온측 냉동 사이클(6a)이 구성되고, 중간 열교환기(5)를 통해서 저온측 냉동 사이클(6a)과 고온측 냉동 사이클(6b)이 열교환 가능하게 된다.
저온측 냉동 사이클(6a)과 고온측 냉동 사이클(6b)에는 각각 특성이 상이한 냉매가 봉입되어 있다.
봉입되는 냉매의 종류는 이원 냉동 사이클 장치(100)의 용도에 따라 상이한데, 예를 들어 이용측 열교환기(7)를 수열 교환기로 하여 90℃에 가까운 뜨거운 물을 생성하기 위한 고온 히트 펌프 온수기일 경우, 저온측 냉동 사이클(6a)에 사용되는 저온측 냉매에, R410A와 같은 저외기온(-15℃ 정도)에서도 양호한 성능을 갖는 작동 냉매가 바람직하고, 고온측 냉동 사이클(6b)에 사용되는 고온측 냉매에는 R134a와 같은 고온(95℃ 정도)에서 양호한 성능을 갖는 작동 냉매가 바람직하다.
이용측 열교환기(7)에는 이원 냉동 사이클 장치(100)에 의해 추출된 열을 이용하는 열 이용 기기에 공급하기 위한 이용측 유체 배관(18)이 접속되어 있다.
이용측 배관(18)은, 열 이용 기기에 접속되기 위한 접속구체(23a, 23b)와, 이용측 유체 배관(18) 내의 이용측 유체를 송류하는 송류 펌프(10)를 갖고 있으며, 접속구체(23a)와, 입구측 분기부(12a)와, 송류 펌프(10)와, 이용측 열교환기(7)와, 출구측 분기부(12b)와 접속구체(23b)는, 차례로 이용측 배관(18)에 의해 접속되어 있다.
또한, 입구측 분기부(12a)와 출구측 분기부(12b)는 바이패스 통로(13)에 의해 직접 접속되어 있고, 바이패스 통로(13)는 이용측 배관(18)에 대하여 이용측 열교환기(7)와 병렬로 접속되어 있다. 바이패스 통로(13)의 중도부에는 유량 제어 밸브(14)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서의 유체 제어 수단은 유량 제어 밸브(14)의 개방도를 제어함으로써, 바이패스 통로(13) 내를 유통하는 이용측 유체의 유량을 제어하는 것이다.
이용측 유체의 송류 시에, 입구측 분기부(12a)와 이용측 열교환기(7)의 사이에 설치된 송류 펌프(10)가 운전을 행하면, 접속구체(23a)로부터 입구측 분기부(12a), 이용측 열교환기(7), 출구측 분기부(12b)를 차례로 통하여 접속구체(23b)로 이용측 유체를 송류하게 되어 있다. 이용측 유체의 흐름 방향을 도 1의 파선 화살표로 나타낸다.
입구측 분기부(12a)와 이용측 열교환기(7) 사이의 구간에 송류 펌프(10)가 설치되어 있기 때문에, 유량 제어 밸브(14)가 개방되었을 경우의 바이패스 통로(13) 내의 이용측 유체의 흐름 방향은, 출구측 분기부(12b)로부터 입구측 분기부(12a)의 방향이 된다. 또한, 입구측 분기부(12a), 출구측 분기부(12b)와 송류 펌프(10)와 바이패스 통로(13)는 제2 하우징(8b)에 탑재되어 있다.
이용측 유체 배관(18)의 송류 펌프(10)와 이용측 열교환기(7) 사이의 구간에는 이용측 유체 온도 검지 수단인 수온 센서(15)가 설치되어 있어, 이용측 열교환기(7)에 유입되는 이용측 유체의 온도를 검지하게 되어 있다.
이용측 유체 배관(18) 내에는 열 이용 기기에 열을 공급하기 위한 온수나 브라인(brine) 등이 봉입되어, 유통되게 되어 있다.
외기 온도 센서(16)와 고온측 냉매 온도 센서(17a, 17b)와 수온 센서(15)는 제어기(23)에 접속되어 있어, 외기 온도와 고온측 냉동 사이클의 냉매 온도와 이용측 열교환기(7)에 유입되는 온수나 브라인 등의 이용측 유체의 온도를 검지하게 되어 있다.
제2 하우징(8b)에는 이원 냉동 사이클 장치(100)의 운전을 제어하기 위한 전기 부품 상자(22)가 구비되어 있다.
전기 부품 상자(22)에는 저온측 압축기(1a) 및 고온측 압축기(1b)를 구동하는 도시하지 않은 인버터 회로와, 저온측 팽창 장치(4) 및 고온측 팽창 장치(10)의 개방도나, 저온측 사방 밸브 및 고온측 사방 밸브(9)의 전환을 제어하는 제어기(23)가 구비되어 있다. 이들 인버터 회로 및 제어기(23)에 의해, 저온측 냉동 사이클(7)과 고온측 냉동 사이클(13)은 최적의 운전 조건으로 운전되도록 제어된다.
이원 냉동 사이클 장치(100)의 가열 운전 시의 냉매의 흐름을 도 1에 실선 화살표로 나타낸다.
우선, 저온측 냉동 사이클(7)에서는 저온측 냉매가 저온측 압축기(1a)로부터 저온측 사방 밸브(2), 중간 열교환기(5)의 저온측 유로, 저온측 팽창 장치(4a) 및 열원측 열교환기(3)를 차례로 통과하고, 저온측 사방 밸브(2)로부터 저온측 압축기(1a)에 복귀된다. 마찬가지로 고온측 냉동 사이클(6b)에서는, 고온측 압축기(1b)에서 압축된 고온측 냉매가, 고온측 사방 밸브(2b), 이용측 열교환기(7), 고온측 팽창 장치(4b) 및 중간 열교환기(5)의 고온측 유로를 차례로 통과하고, 고온측 사방 밸브(2b)로부터 고온측 압축기(1b)로 복귀된다.
이때, 저온측 냉매는 열원측 열교환기(3)에서 증발하고, 중간 열교환기(5)의 저온측에서 응축한다. 또한, 고온측 냉매는 이용측 열교환기(7)에서 응축하고, 이용측인 이용측 배관(18) 내의 온수 또는 브라인에 온열을 공급하며, 중간 열교환기(5)의 고온측 유로에서는 고온측 팽창 장치(4b)에 의해 감압된 액상의 냉매가 증발하고, 증발열로서 저온측 냉매의 응축 열을 흡수한다.
이용측 배관(18) 내에는 송류 펌프(10)에 의해 송류되고 있는 이용측 유체가 유동하고 있다.
여기서, 이용측 열교환기(7)에 유입되는 이용측 유체의 온도가 현저하게 낮은 경우, 이용측 열교환기(7)의 고온측 냉매의 온도가 소정 온도 Tb1보다도 낮아져, 고온측 압축기(1b)에서의 압축비가 저하된다. 압축비가 저하된 상태에서 압축기의 운전을 행하면 압축기의 신뢰성이 저하된다.
이원 냉동 사이클 장치(100)의 전기 부품 상자(22) 내에 설치된 제어기(23)에는 도 2의 블록도에 도시한 바와 같이, 수온 센서(15)와, 외기 온도 센서(16)와, 고온측 냉매 온도 센서(17a, 17b)와, 유량 제어 밸브(14)가 접속되어 있다.
열 이용 기기로부터 이용측 열교환기(7)에 공급되는 이용측 유체의 온도가 낮은 경우에는, 바이패스 통로(13)의 유량 제어 밸브(14)를 개방하고, 이용측 열교환기(7)로부터 유출된 이용측 유체를 출구측 분기부(12b)로부터 바이패스 통로(13)를 통해서 입구측 분기부(12a)로 송류하고, 새로이 접속구체(23a)로부터 이용측 열교환기(7)에 유입되는 이용측 유체와 혼합함으로써, 중간 온도의 이용측 유체로서 이용측 열교환기(7)에 유입시킨다.
계속해서, 제어기(23)에 의한 유량 제어 밸브(14)의 제어를 도 3의 흐름도를 참조하여 설명한다.
우선, 이원 냉동 사이클 장치(100)의 운전 중에 있어서, 제어기(23)는 실외 온도 센서(16)에 의해 검지된 외기 온도 T0와, 이용측 열교환기(7)의 입구측에 설치된 이용측 유체 온도 센서(15)에 의해 검지된 이용측 유체의 온도 Tw와의 차(Tw-T0)가 소정 온도 Ta 이하인지 여부의 판단을 행한다(스텝 S201).
여기서, 검지된 외기 온도 T0와 이용측 유체의 온도 Tw와의 차가 소정 온도 Ta보다 큰 경우(스텝 S201의 "아니오"), 바이패스 회로(13)의 유량 제어 밸브(14)가 폐쇄되어(스텝 S205), 이용측 열교환기(7)로부터 유출된 이용측 유체는 모두 열 이용 기기로 송류된다.
한편, 외기 온도 T0와 이용측 유체의 온도 Tw와의 차가 소정 온도 Ta 이하로 된 경우(스텝 S201의 "예"), 바이패스 회로(13)의 유량 제어 밸브(14)를 소정의 개방도만큼 개방하고(스텝 S202), 이용측 열교환기(7)로부터 유출된 이용측 유체의 일부를, 바이패스 회로(13)를 통해서 이용측 열교환기(7)의 이용측 유체 입구로 송류시킨다. 이에 의해, 이용측 열교환기(7)로부터 유출된 고온의 이용측 유체가, 열 이용 기기로부터 공급되는 저온의 이용측 유체와 혼합되고, 중간 온도가 되어 이용측 열교환기(7)에 유입된다.
이어서, 두개의 고온측 냉매 온도 센서(17a, 17b)로 검지된 이용측 열교환기(7)에 유입측 및 유출측의 고온측 냉매 온도 Ts1, Ts2의 평균 온도를 산정하고, 이 평균 온도를 고온측 냉매의 응축 온도 Ts의 개산(槪算)으로 한다. 그리고, 응축 온도 Ts가 소정의 온도 Tb1 내지 Tb2(단, Tb1<Tb2)의 범위 내인지 여부의 판단이 행해진다(스텝 S203, S204).
즉, 고온측 냉매의 응축 온도 Ts가 Tb1 이상인지 여부의 판단이 행해지고(스텝 S203), 고온측 냉매의 응축 온도 Ts가 Tb1보다도 낮은 경우(스텝 S203의 "아니오"), 유량 제어 밸브(14)의 개방도를 증가시키고(스텝 S206), 그 후, 스텝 S203으로 복귀된다.
한편, 고온측 냉매의 응축 온도 Ts가 Tb1 이상인 경우(스텝 S203의 "예"), 고온측 냉매의 응축 온도 Ts가 Tb2 이하인지 여부의 판단이 행해진다(스텝 S204). 고온측 냉매의 응축 온도 Ts가 Tb2보다도 높은 경우(스텝 S204의 "아니오"), 유량 제어 밸브(14)의 개방도를 감소시키고(스텝 S207), 스텝 S203으로 복귀된다.
그 후, 이용측 열교환기(7)의 고온측 냉매의 응축 온도 Ts가 소정 온도 Tb1 내지 Tb2의 범위 내에 있는 경우(스텝 S203의 "예" 및 스텝 S204의 "예"), 유량 제어 밸브(14)의 개방도를 유지하면서, 스텝 S201로 복귀된다.
상기한 바와 같이 외부 열원인 실외 공기 온도와, 이용측 열교환기에 유입되는 이용측 유체 온도의 온도차로부터, 저압축비로 운전되는 온도 조건이 되었을 경우에는 유량 제어 밸브(14)를 개방하고, 이용측 열교환기(7)에 공급되는 이용측 유체에 가온 후의 이용측 유체를 혼합하고, 이용측 열교환기에 유입되는 이용측 유체의 온도를 높게 함으로써, 저압축비로 운전되는 온도 조건을 피할 수 있다.
또한, 이용측 열교환기(7) 내의 고온측 냉매의 온도를 검지함으로써, 저압축비로 운전되고 있는지를 판단하여, 바이패스 통로(13)에 설치된 유량 제어 밸브(14)의 개방도를 제어함으로써, 이용측 열교환기(7)에 공급되는 이용측 유체의 온도를, 저압축비로 운전되지 않는 최적의 온도까지 상승시킬 수 있다.
상기와 같은 구성으로 제어를 행함으로써, 이용측 열교환기(7)의 응축 온도의 저하를 억제할 수 있고, 압축비의 저하를 억제할 수 있다. 이에 의해, 저압축비 상태에서 일어나는 압축기의 신뢰성의 저하를 방지할 수 있고, 나아가서는 이원 냉동 사이클 장치(100)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
상기 실시 형태와 같이, 제1 하우징과 제2 하우징을 나누어서 이원 냉동 사이클 장치(100)를 구성함으로써, 설치 장소의 상태에 유연하게 대응할 수 있다. 예를 들어, 옥외의 설치 스페이스를 충분히 확보할 수 없을 경우에는 열원측 열교환기(3)를 갖는 제1 하우징을 옥외에 배치하고, 이용측 열교환기를 갖는 제2 하우징을 옥내에 배치할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 저온측 하우징(8a)과 고온측 하우징(8b)을 각각 구성했지만, 이에 한정하지 않고 하나의 하우징 내에 고온측 냉동 사이클과 저온측 냉동 사이클을 구비한 구성으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 바이패스 통로(13)를 유통하는 이용측 유체의 유량을 제어하는 유체 제어 수단을, 유량 제어 밸브(14)의 개방도의 제어로 했지만, 그 밖의 제어 수단을 사용해도 좋다. 예를 들어, 입구측 분기부(12a) 및 출구측 분기부(12b) 중, 적어도 한쪽을 3방 밸브로 하고, 유량 제어 밸브로서 3방 밸브의 개방도를 제어해도 좋다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합함으로써 여러 가지 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 형태에 나타내지는 전체 구성 요소로부터 몇가지 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 관한 구성 요소를 적절히 조합해도 좋다.
1a: 저온측 압축기
1b: 고온측 압축기
2a: 저온측 사방 밸브
2b: 고온측 사방 밸브
3: 열원측 열교환기
4a: 저온측 팽창 장치
4b: 고온측 팽창 장치
5: 중간 열교환기
6a: 저온측 냉동 사이클
6b: 고온측 냉동 사이클
7: 이용측 열교환기
8a: 저온측 하우징
8b: 고온측 하우징
9a, 9b: 연결 배관
10: 송류 펌프
12a: 입구측 분기부
12b: 출구측 분기부
13: 바이패스 통로
22: 전기 부품 상자
15: 이용측 온도 검지 수단
16: 실외 공기 온도 센서
17a, 17b: 고온측 냉매 온도 센서
18: 이용측 배관
100: 이원 냉동 사이클 장치

Claims (4)

  1. 이원 냉동 사이클 장치로서,
    외부 열원으로부터 열을 흡수하는 열원측 열교환기와 저온측 압축기를 구비하는 저온측 냉동 사이클과,
    이용측에 열을 공급하는 이용측 열교환기와 고온측 압축기를 구비하는 고온측 냉동 사이클과,
    상기 저온측 냉동 사이클과 상기 고온측 냉동 사이클의 냉매를 열교환시키기 위한 중간 열교환기와,
    적어도 상기 이용측 열교환기를 탑재하는 하우징과,
    상기 하우징에 탑재되고, 상기 이용측 열교환기에 접속되며, 유통되는 이용측 유체와 고온측 냉동 사이클의 냉매를 열교환시켜서 이용측에 공급하는 이용측 배관과,
    상기 이용측 배관에 이용측 열교환기와 병렬로 접속되고, 이용측 배관의 이용측 열교환기 출구측의 이용측 유체를 이용측 열교환기 입구측으로 송류시키는 바이패스 통로와,
    상기 바이패스 통로 내를 유통하는 이용측 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 사이클 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 제어 수단은, 상기 고온측 냉동 사이클의 냉매의 응축 온도가 저하되어, 고온측 압축기가 저압축비로 운전되지 않도록, 상기 바이패스 통로 내를 유통하는 이용측 유체의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 사이클 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체 제어 수단은, 상기 이용측 열교환기에 유입되는 이용측 유체 온도를 검지하는 이용측 유체 온도 검지 수단과, 상기 열원측 열교환기에 설치되고, 외부 열원의 온도를 검지하는 외부 열원 온도 검지 수단과, 상기 바이패스 통로 내의 유량을 변화시키는 유량 제어 밸브를 구비하며, 상기 이용측 유체 온도 검지 수단으로 검지된 이용측 유체 온도와, 상기 외부 열원 온도 검지 수단으로 검지된 외부 열원의 온도의 차가 소정의 값 이하로 되었을 때, 상기 유량 제어 밸브를 개방시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 사이클 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유체 제어 수단은, 상기 이용측 열교환기에 유입되는 고온측 냉동 사이클의 냉매 온도를 검지하는 냉매 온도 검지 수단과, 상기 바이패스 통로 내의 유량을 변화시키는 유량 제어 밸브를 구비하고, 상기 냉매 온도 검지 수단에 의해 검지된 고온측 냉동 사이클의 냉매의 응축 온도가 소정 온도보다도 낮은 경우에, 상기 유량 제어 밸브의 개방도를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이원 냉동 사이클 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103528188B (zh) * 2013-11-04 2016-09-21 Tcl空调器(中山)有限公司 空气源热水机系统及其控制方法
JP6910210B2 (ja) * 2017-02-03 2021-07-28 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 空気調和装置
FR3082606B1 (fr) * 2018-06-13 2020-07-03 Lacaze Energies Module de transfert thermique pour la production d'eau chaude
CN111595000B (zh) * 2020-05-18 2022-03-29 广东美的暖通设备有限公司 空调系统及其水力模块的控制方法、装置和存储介质
JP7265193B2 (ja) * 2021-09-30 2023-04-26 ダイキン工業株式会社 カスケードユニットおよび冷凍サイクル装置
JP7235998B1 (ja) * 2021-09-30 2023-03-09 ダイキン工業株式会社 カスケードユニットおよび冷凍サイクル装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2552555B2 (ja) * 1989-11-02 1996-11-13 大阪府 ヒートポンプの作動方法
JPH08189714A (ja) 1995-01-13 1996-07-23 Daikin Ind Ltd 二元冷凍装置
JP2000018712A (ja) * 1998-06-30 2000-01-18 Kyocera Corp 給湯装置
JP2002048398A (ja) * 2000-07-31 2002-02-15 Daikin Ind Ltd ヒートポンプ式給湯装置
JP4029957B2 (ja) * 2001-02-09 2008-01-09 東芝キヤリア株式会社 ヒートポンプ給湯器
JP2009085476A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Panasonic Corp ヒートポンプ給湯装置
KR20110125234A (ko) * 2009-03-27 2011-11-18 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 히트 펌프식 급탕기
JP5585003B2 (ja) * 2009-05-27 2014-09-10 三洋電機株式会社 冷凍装置
KR101175516B1 (ko) * 2010-05-28 2012-08-23 엘지전자 주식회사 히트펌프 연동 급탕장치

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