KR20140094673A

KR20140094673A - 히트 펌프

Info

Publication number: KR20140094673A
Application number: KR1020130006043A
Authority: KR
Inventors: 윤태철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-30
Also published as: KR102042218B1

Abstract

본 발명의 히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와; 압축기로 냉매를 흡입 안내하는 압축기 흡입유로와; 압축기에서 압축된 냉매가 토출 안내되는 압축기 토출유로와; 공기와 냉매를 열교환하는 제 1 열교환기와; 물과 냉매를 열교환하는 제 2 열교환기와; 열원과 냉매를 열교환하는 제 3 열교환기와; 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로와 연결되고 제 1 열교환기와 제 1 열교환기 연결유로로 연결된 제 1 사방밸브와; 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로와 연결되고 제 2 열교환기와 제 2 열교환기 연결유로로 연결된 제 2 사방밸브와; 제 3 열교환기를 제 1 사방밸브 및 제 2 사방밸브와 연결하는 사방밸브 연결유로와; 제 3 열교환기를 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와 연결하는 열교환기 연결유로를 포함하여, 제 1 사방밸브와 제 2 사방밸브의 간단한 구조로 공간 냉방 및 급탕 운전과, 공간 난방 및 급탕 운전과, 냉수 출수 운전과, 온수 출수 운전과, 공간 냉방 운전과, 공간 난방 운전을 필요에 따라 선택적으로 실시할 수 있는 이점이 있다.

Description

히트 펌프{Heat Pump}

본 발명은 히트 펌프에 관한 것으로서, 특히 복수개의 사방밸브가 복수개의 열교환기와 연결된 히트 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 히트 펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치이다.

히트 펌프는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기를 포함하고, 최근에는 화석 연료의 소비를 최소화하도록 냉매로 물을 가열하여 급탕에 이용할 수 있는 히트펌프식 급탕장치가 개발되는 추세이다.

JP 2001-263857 A (2001.9.26)

종래 기술에 따른 히트 펌프는 물이 고온의 냉매와 열교환되어, 급탕 열교환기가 냉수를 출수할 수 없고, 히트 펌프가 공간 냉난방이나 급탕에만 이용될 수 있어 활용도가 낮은 문제점이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기로 냉매를 흡입 안내하는 압축기 흡입유로와; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 토출 안내되는 압축기 토출유로와; 공기와 냉매를 열교환하는 제 1 열교환기와; 물과 냉매를 열교환하는 제 2 열교환기와; 열원과 냉매를 열교환하는 제 3 열교환기와; 상기 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로와 연결되고 상기 제 1 열교환기와 제 1 열교환기 연결유로로 연결된 제 1 사방밸브와; 상기 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로와 연결되고 상기 제 2 열교환기와 제 2 열교환기 연결유로로 연결된 제 2 사방밸브와; 상기 제 3 열교환기를 상기 제 1 사방밸브 및 제 2 사방밸브와 연결하는 사방밸브 연결유로와; 상기 제 3 열교환기를 상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와 연결하는 열교환기 연결유로를 포함한다.

상기 압축기 흡입유로는 상기 압축기에 연결된 제 1 흡입유로와; 상기 제 1 사방밸브와 제 1 흡입유로를 연결하는 제 2 흡입 유로와; 상기 제 2 사방밸브와 제 1 흡입유로를 연결하는 제 3 흡입 유로를 포함할 수 있다.

상기 압축기 토출유로는 상기 압축기에 연결된 제 1 토출유로와; 상기 제 1 토출유로와 제 1 사방밸브를 연결하는 제 2 토출유로와; 상기 제 1 토출유로와 제 2 사방밸브를 연결하는 제 3 토출유로를 포함할 수 있다.

상기 사방밸브 연결유로는 상기 제 1 열교환기에 연결된 제 1 연결유로와, 상기 제 1 연결유로와 상기 제 1 사방밸브를 연결하는 제 2 연결유로와; 상기 제 1 연결유로와 상기 제 2 사방밸브를 연결하는 제 3 연결유로를 포함할 수 있다.

상기 제 3 연결유로에 설치되어 제 2 연결유로의 냉매가 제 3 연결유로를 통해 제 2 사방밸브로 유동되는 것을 막는 일방향밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 열교환기 연결유로는 상기 제 1 열교환기에 연결된 제 1 열교환기 연결유로와; 상기 제 2 열교환기에 연결된 제 2 열교환기 연결유로와; 상기 제 1 열교환기 연결유로 및 제 2 열교환기 연결유로에 연결되고 상기 제 3 열교환기에 연결된 제 3 열교환기 연결유로를 포함할 수 있다.

상기 제 1 열교환기 연결유로에 설치된 제 1 팽창밸브와; 상기 제 2 열교환기 연결유로에 설치된 제 2 팽창밸브와; 상기 제 3 열교환기 연결유로에 설치된 제 3 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 제 1 사방밸브와 제 2 사방밸브의 간단한 구조로 공간 냉방 및 급탕 운전과, 공간 난방 및 급탕 운전과, 냉수 출수 운전과, 온수 출수 운전과, 공간 냉방 운전과, 공간 난방 운전을 필요에 따라 선택적으로 실시할 수 있는 이점이 있다.

또한, 물과 냉매를 열교환시키는 제 2 열교환기가 냉수를 출수할 수 있어, 히트 펌프를 난방이나 급탕 이외의 용도에도 사용 가능한 이점이 있다.

또한, 공간 냉방 부하와, 공간 난방 부하와, 냉수 출수 부하와, 온수 출수 부하를 고려하여, 효율적인 운전이 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 냉방 및 급탕 일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 난방 및 급탕 일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 냉수 출수일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 온수 출수일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 냉방 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 난방 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 냉방 및 급탕 일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 난방 및 급탕 일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 냉수 출수일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 온수 출수일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 냉방 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 히트 펌프 일실시예가 공간 난방 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 히트 펌프는 냉매를 압축하는 압축기(1)와; 압축기로 냉매를 흡입 안내하는 압축기 흡입유로(2)와; 압축기에서 압축된 냉매가 토출 안내되는 압축기 토출유로(3)와; 공기와 냉매를 열교환하는 제 1 열교환기(4)와; 물과 냉매를 열교환하는 제 2 열교환기(5)와; 열원과 냉매를 열교환하는 제 3 열교환기(6)와; 압축기 흡입유로(2) 및 압축기 토출유로(3)와 연결되고 제 1 열교환기(4)와 제 1 열교환기 연결유로(71)로 연결된 제 1 사방밸브(7)와; 압축기 흡입유로(2) 및 압축기 토출유로(3)와 연결되고 제 2 열교환기(5)와 제 2 열교환기 연결유로(81)로 연결된 제 2 사방밸브(8)와; 제 3 열교환기(6)를 제 1 사방밸브(7) 및 제 2 사방밸브(8)와 연결하는 사방밸브 연결유로(9)와; 제 3 열교환기(6)를 제 1 열교환기(4) 및 제 2 열교환기(5)와 연결하는 열교환기 연결유로(10)를 포함한다.

압축기(1)는 압축기 흡입유로(2)의 냉매를 흡입하여 압축할 수 있고, 압축된 냉매를 압축기 토출유로(3)로 토출할 수 있다.

압축기 흡입유로(2)는 냉매가 통과하는 흡입유로가 합지되게 구성될 수 있다. 압축기 흡입유로(2)는 압축기(1)에 연결된 제 1 흡입유로(21)와; 제 1 사방밸브(7)와 제 1 흡입유로(21)를 연결하는 제 2 흡입유로(22)와; 제 2 사방밸브(8)와 제 1 흡입유로(21)를 연결하는 제 3 흡입유로(23)를 포함할 수 있다. 압축기 흡입유로(2)는 제 1 흡입유로(21)가 제 2 흡입유로(22)와 제 3 흡입유로(23)로 분지될 수 있다. 제 1 사방밸브(7)에서 제 2 흡입유로(22)로 안내된 냉매는 제 1 흡입유로(21)를 통해 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 제 2 사방밸브(8)에서 제 3 흡입유로(23)로 안내된 냉매는 제 1 흡입유로(21)를 통해 압축기(1)로 흡입될 수 있다.

압축기 토출유로(3)는 냉매가 통과하는 토출유로가 분지되게 구성될 수 있다. 압축기 토출유로(3)는 압축기(1)에 연결된 제 1 토출유로(31)와; 제 1 토출유로(31)와 제 1 사방밸브(7)를 연결하는 제 2 토출유로(32)와; 제 1 토출유로(31)와 제 2 사방밸브(8)를 연결하는 제 3 토출유로(33)를 포함할 수 있다. 압축기 토출유로(3)는 제 2 토출유로(32)와 제 3 토출유로(33)가 제 1 토출유로(31)로 합지될 수 있다. 압축기(1)에서 토출된 냉매는 제 1 토출유로(31)와 제 2 토출 유로(32)를 순차적으로 통과하여 제 1 상방밸브(7)로 유입될 수 있다. 압축기(1)에서 토출된 냉매는 제 1 토출유로(31)와 제 3 토출 유로(33)를 순차적으로 통과하여 제 2 삼방밸브(8)로 유입될 수 있다.

제 1 열교환기(4)는 냉매를 이용하여 공기를 냉각하거나 가열하는 냉매-공기 열교환기로 구성될 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 냉난방하고자 하는 실내의 공기와 냉매를 열교환시키는 실내 열교환기일 수 있다. 히트 펌프는 냉난방하고자 하는 실내의 공기를 제 1 열교환기(4)로 유동시킨 후 실내로 다시 토출하는 실내팬(41)을 더 포함할 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 냉매가 통과하는 냉매 튜브를 포함할 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 냉매 튜브에 설치된 전열 핀을 더 포함할 수 있고, 핀-튜브형 열교환기로 구성될 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 실내팬(41)과 함께 실내기에 설치될 수 있다.

제 2 열교환기(5)는 냉매를 이용하여 물을 냉각하거나 가열하는 냉매-물 열교환기로 구성될 수 있다. 제 2 열교환기(5)는 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 물이 통과하는 물 유로를 포함할 수 있다. 제 2 열교환기(5)는 냉매 유로와 물 유로가 열전달부재를 사이에 두고 배치되는 판형 열교환기로 구성될 수 있다. 제 2 열교환기(5)는 물을 가열하여 급탕에 이용하는 급탕 열교환기일 수 있다. 히트 펌프는 제 2 열교환기(5)에서 냉매와 열교환된 물이 담겨지는 수조(51)를 포함할 수 있다. 제 2 열교환기(5)에는 물이 제 2 열교환기(5)의 물 유로로 입수되는 입수배관(52)과, 제 2 열교환기(4)의 물 유로에서 냉매와 열교환된 물이 출수되는 출수배관(53)이 연결될 수 있다. 입수배관(52)과 출수배관(53) 중 하나에는 물을 펌??시키는 물 펌프(54)가 설치될 수 있다. 입수배관(52)과 출수배관(53)은 수조(51)와 제 2 열교환기(4)의 물 유로를 연결할 수 있다. 물 펌프(54)의 구동시, 물은 입수배관(52)을 통해 제 2 열교환기(5)의 물 유로로 유입될 수 있고, 제 2 열교환기(5)의 물 유로를 통과하는 물은 냉매와 열교환되어 가열되거나 냉각되고, 이후 출수배관(53)을 통해 수조(51)로 이동될 수 있다. 수조(51)에는 수조(51)의 물이 욕실이나 부엌에서 사용되도록 안내하는 급수 유로에 연결되거나 수조(51)의 물이 바닥 배관으로 안내하는 급수 유로 등이 연결될 수 있다. 제 2 열교환기(5)가 냉매를 응축시키는 응축기로 기능할 때, 수조(51)에는 고온의 물인 급탕수가 담겨질 수 있고, 제 2 열교환기(5)가 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 때, 수조(51)에는 저온의 물인 냉각수가 담겨질 수 있다.

제 3 열교환기(6)는 냉매가 통과하는 냉매 유로가 형성될 수 있다. 히트 펌프는 제 1 열교환기(4) 및 제 2 열교환기(5)가 이용측 열교환기(즉, 부하측 열교환기)일 수 있고, 제 3 열교환기(6)가 비이용측 열교환기(즉, 열원측 열교환기)일 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 제 1 열교환기(4) 및 제 2 열교환기(5) 중 적어도 하나가 응축기로 기능할 때, 증발기로 기능할 수 있고, 제 1 열교환기(4) 및 제 2 열교환기(5) 중 적어도 하나가 증발기로 기능할 때, 응축기로 기능할 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 지열의 열원을 이용하는 지열 열교환기나 실외 공기를 열원으로 이용하는 실외 열교환기이거나 수열원을 열원으로 이용하는 수열원 열교환기로 구성되는 것이 가능하다. 제 3 열교환기(6)는 지열 열교환기로 구성될 경우, 지하에 매립되게 설치되어 지하의 열이 냉매로 흡열되게 하거나, 지하로 냉매의 열을 방열할 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 실외 열교환기로 구성될 경우, 히트 펌프는 실외 공기를 제 3 열교환기(6)로 통과시키는 실외팬(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 실외 열교환기로 구성될 경우, 실외 공기의 열이 냉매로 흡열되게 하거나 실외 공기로 냉매의 열을 방열할 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 수열원 열교환기로 구성될 경우, 수열원을 공급하는 냉각탑과 수배관으로 연결될 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 수열원의 열이 냉매로 흡열되게 하거나 수열원으로 냉매의 열을 방열할 수 있다. 제 3 열교환기(6)는 수열원 열교환기로 구성될 경우, 수열원이 통과하는 수열원 유로와 냉매가 통과하는 냉매 유로가 열전달부재를 사이에 두고 배치되는 판형 열교환기로 구성될 수 있다.

사방밸브 연결유로(9)는 열원 열교환기(6)에 연결된 제 1 연결유로(91)와; 제 1 연결유로(91)와 제 1 사방밸브(7)를 연결하는 제 2 연결유로(92)와; 제 1 연결유로(91)와 제 2 사방밸브(8)를 연결하는 제 3 연결유로(93)를 포함할 수 있다.

히트 펌프는 제 3 연결유로(93)에 설치되어 제 2 연결유로(92)의 냉매가 제 3 연결유로(93)를 통해 제 2 사방밸브(8)로 유동되는 것을 막는 일방향밸브(94)를 포함할 수 있다. 제 2 사방밸브(8)에서 제 3 연결유로(93)로 안내된 냉매는 일방향 밸브(94)를 통과하여 제 1 연결유로(91)로 유동될 수 있다.

열교환기 연결유로(10)는 제 1 열교환기(4)에 연결된 제 1 열교환기 연결유로(101)와; 제 2 열교환기(5)에 연결된 제 2 열교환기 연결유로(102)와; 제 1 열교환기 연결유로(101) 및 제 2 열교환기 연결유로(102)에 연결되고 제 3 열교환기(6)에 연결된 제 3 열교환기 연결유로(103)를 포함할 수 있다.

히트 펌프는 제 1 열교환기 연결유로(101)에 설치된 제 1 팽창밸브(104)와; 제 2 열교환기 연결유로(102)에 설치된 제 2 팽창밸브(105)와; 제 3 열교환기 연결유로(103)에 설치된 제 3 팽창밸브(106)를 포함할 수 있다.

제 1 사방밸브(7)는 제 2 토출유로(32)에서 유입된 냉매를 제 2 연결유로(92)로 안내함과 아울러 제 1 열교환기 연결유로(71)에서 유입된 냉매를 제 2 흡입유로(22)로 안내하는 제 1 모드를 갖을 수 있다. 제 1 사방밸브(7)는 제 2 토출유로(32)에서 유입된 냉매를 제 1 열교환기 연결유로(71)로 안내함과 아울러 제 2 연결유로(92)에서 유입된 냉매를 제 2 흡입유로(22)로 안내하는 제 2 모드를 갖을 수 있다. 제 1 사방밸브(7)는 제 1 모드와 제 2 모드 중 한 모드로 선택될 수 있다.

제 2 사방밸브(8)는 제 3 토출유로(33)에서 유입된 냉매를 제 2 열교환기 연결유로(81)로 안내함과 아울러 제 3 연결유로(93)에서 유입된 냉매를 제 3 흡입유로(23)로 안내하는 제 1 모드를 갖을 수 있다. 제 2 사방밸브(8)는 제 3 토출유로(33)에서 유입된 냉매를 제 3 연결유로(93)로 안내함과 아울러 제 2 열교환기 연결유로(81)에서 유입된 냉매를 제 3 흡입유로(23)로 안내하는 제 2 모드를 갖을 수 있다. 제 2 사방밸브(8)는 제 1 모드와 제 2 모드 중 한 모드로 선택될 수 있다.

이하, 히트 펌프의 각 운전 모드에 대해 설명하면 다음과 같다.

히트 펌프는 실내기의 냉방 부하가 있고, 수조(51)의 급탕 부하가 있으며, 공간 냉방 및 급탕 모드로 운전될 수 있다. 여기서, 냉방 부하는 실내기가 공조시키는 실내의 온도가 냉방 설정 온도 이상인 부하일 수 있고, 수조(51)에서 감지된 온도 또는 수조(51)에서 출수된 물의 온도가 설정 온도 이하인 부하일 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방 및 급탕일 때, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제 1 사방밸브(7)는 제 1 모드로 조절될 수 있고, 제 2 사방밸브(8)는 제 1 모드로 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방 및 급탕일 때, 실내팬(41)이 구동될 수 있고, 물 펌프(54)가 구동될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방 및 급탕일 때, 제 1 팽창밸브(104)가 냉매를 팽창시키는 개도로 개도 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방 및 급탕일 때, 제 2 팽창밸브(105)와 제 2 팽창밸브(106)가 풀 오픈되는 것이 가능하다.

공간 냉방 및 급탕일 때, 압축기(1)는 냉매를 압축할 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 사방밸브(7)와 제 2 사방밸브(8)로 분산될 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 일부는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 제 3 열교환기(6)로 유입될 수 있고, 제 3 열교환기(6)를 통과하면서 제 3 열교환기(6)에서 응축될 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 나머지는 제 2 사방밸브(8)를 통과하여 제 2 열교환기(5)로 유입될 수 있고, 제 2 열교환기(5)를 통과하면서 제 2 열교환기(5)를 통과하는 물과 열교환되어 응축될 수 있다. 제 3 열교환기(6)에서 응축된 냉매와 제 2 열교환기(5)에서 응축된 냉매는 제 1 열교환기 연결유로(101)에서 합쳐진 후 제 1 팽창밸브(104)에서 팽창될 수 있고, 제 1 팽창밸브(104)에서 팽창된 냉매는 제 1 열교환기(4)를 통과하면서 공기와 열교환되어 증발될 수 있다. 제 1 열교환기(4)에서 증발된 냉매는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 상기와 같은 공간 냉방 및 급탕시, 실내 공기는 제 1 열교환기(4)를 통과하는 냉매와 열교환되어 냉각될 수 있고, 실내로 송풍되어 실내 공간을 냉방시킬 수 있다. 상기와 같은 공간 냉방 및 급탕시, 수조(51)의 물은 제 2 열교환기(5)를 통과하는 냉매와 열교환되어 가열될 수 있고, 가열된 상태로 수조(51)로 유입되어 담겨질 수 있다. 즉, 공간 냉방 및 급탕시, 냉매는 제 2 열교환기(5) 및 제 3 열교환기(6)에서 응축될 수 있고, 제 1 열교환기(4)에서 증발될 수 있으며, 실내 공간 냉방과 급탕이 함께 실시될 수 있다.

히트 펌프는 실내기의 난방 부하가 있고, 수조(51)의 급탕 부하가 있으며, 공간 난방 및 급탕 모드로 운전될 수 있다. 여기서, 난방 부하는 실내기가 공조시키는 실내의 온도가 난방 설정 온도 이하인 부하일 수 있고, 수조(51)에서 감지된 온도 또는 수조(51)에서 출수된 물의 온도가 설정 온도 이하인 부하일 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방 및 급탕일 때, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제 1 사방밸브(7)는 제 2 모드로 조절될 수 있고, 제 2 사방밸브(8)는 제 1 모드로 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방 및 급탕일 때, 실내팬(41)이 구동될 수 있고, 물 펌프(54)가 구동될 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방 및 급탕일 때, 제 3 팽창밸브(106)가 냉매를 팽창시키는 개도로 개도 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방 및 급탕일 때, 제 1 팽창밸브(104)와 제 2 팽창밸브(105)가 풀 오픈되는 것이 가능하다.

공간 난방 및 급탕일 때, 압축기(1)는 냉매를 압축할 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 사방밸브(7)와 제 2 사방밸브(8)로 분산될 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 일부는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 제 1 열교환기(4)로 유동될 수 있고, 제 1 열교환기(4)를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 응축될 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 나머지는 제 2 사방밸브(8)를 통과하여 제 2 열교환기(5)로 유입될 수 있고, 제 2 열교환기(5)를 통과하면서 제 2 열교환기(5)를 통과하는 물과 열교환되어 응축될 수 있다. 제 1 열교환기(4)에서 응축된 냉매와 제 2 열교환기(4)에서 응축된 냉매는 제 3 열교환기 연결유로(103)에서 합쳐진 후 제 3 팽창밸브(106)에서 팽창될 수 있고, 제 3 팽창밸브(106)에서 팽창된 냉매는 제 3 열교환기(6)에서 증발될 수 있다. 제 3 열교환기(6)에서 증발된 냉매는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 상기와 같은 공간 난방 및 급탕시, 실내 공기는 제 1 열교환기(4)를 통과하는 냉매와 열교환되어 가열될 수 있고, 실내로 송풍되어 실내 공간을 난방시킬 수 있다. 상기와 같은 공간 난방 및 급탕시, 수조(51)의 물은 제 2 열교환기(5)를 통과하는 냉매와 열교환되어 가열될 수 있고, 가열된 상태로 수조(51)로 유입되어 담겨질 수 있다. 즉, 공간 난방 및 급탕시, 냉매는 제 1 열교환기(4) 및 제 2 열교환기(5)에서 응축될 수 있고, 제 3 열교환기(6)에서 증발될 수 있으며, 실내 공간 난방과 급탕이 함께 실시될 수 있다.

히트 펌프는 실내기의 난방 부하 및 냉방 부하가 없고, 수조(51)의 냉수 부하가 있으며, 냉수 출수 모드로 운전될 수 있다. 여기서, 난방 부하 및 냉방 부하가 없는 경우는 실내기가 오프인 경우이거나 실내 온도가 냉방 설정 온도 미만이면서 난방 설정 온도 초과인 경우 등일 수 있다. 냉수 부하는 수조(51)에서 감지된 온도 또는 수조(51)에서 출수된 물의 온도가 냉수 출수 설정 온도 이상인 부하일 수 있다. 히트 펌프는 냉수 출수일 때, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제 1 사방밸브(7)는 제 1 모드로 조절될 수 있고, 제 2 사방밸브(8)는 제 2 모드로 조절될 수 있다. 히트 펌프는 냉수 출수일 때, 실내팬(41)이 정지일 수 있고, 물 펌프(54)가 구동될 수 있다. 히트 펌프는 냉수 출수일 때, 공간 냉난방을 하지 않기 때문에 제 1 팽창밸브(104)는 클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 냉수 출수일 때, 제 2 팽창밸브(105)가 냉매를 팽창시키는 개도로 개도 조절될 수 있다. 히트 펌프는 냉수 출수일 때, 제 3 팽창밸브(106)가 풀 오픈되는 것이 가능하다.

냉수 출수일 때, 압축기(1)는 냉매를 압축할 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 사방밸브(7)와 제 2 사방밸브(8)로 분산될 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 일부는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 나머지는 제 2 사방밸브(8)와 일방향 밸브(94)를 통과하여 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있다. 제 1 사방밸브(7)에 의해 제 3 열교환기(6)로 유동되는 냉매와 제 2 사방밸브(8)에 의해 제 3 열교환기(6)로 유동되는 냉매는 제 1 연결유로(91)에서 합쳐진 후 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있고, 제 3 열교환기(6)를 통과하면서 응축될 수 있다. 제 3 열교환기(6)에서 응축된 냉매는 제 2 팽창밸브(105)로 유동되어 제 2 팽창밸브(105)에서 팽창될 수 있고, 이후 제 2 열교환기(5)로 유동될 수 있다. 제 2 열교환기(5)로 유동된 냉매는 제 2 열교환기(5)를 통과하면서 물과 열교환되어 증발될 수 있다. 제 2 열교환기(5)에서 증발된 냉매는 제 2 사방밸브(8)를 통과하여 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 상기와 같은 냉수 출수시, 수조(51)의 물은 제 2 열교환기(5)를 통과하는 냉매와 열교환되어 냉각될 수 있고, 냉각된 상태로 수조(51)로 유입되어 담겨질 수 있다. 즉, 냉수 출수시, 냉매는 제 3 열교환기(6)에서 응축될 수 있고, 제 2 열교환기(5)에서 증발될 수 있으며, 제 2 열교환기(5)에서는 냉수가 출수될 수 있다.

히트 펌프는 실내기의 난방 부하 및 냉방 부하가 없고, 수조(51)의 온수 출수 부하가 있으면, 온수 출수 모드(급탕 모드)로 운전될 수 있다. 여기서, 난방 부하 및 냉방 부하가 없는 경우는 실내기가 오프인 경우이거나 실내 온도가 냉방 설정 온도 미만이면서 난방 설정 온도 초과인 경우 등일 수 있다. 온수 출수 부하는 수조(51)에서 감지된 온도 또는 수조(51)에서 출수된 물의 온도가 온수 출수 설정 온도 이하인 부하일 수 있다.

히트 펌프는 온수 출수일 때, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제 1 사방밸브(7)는 제 2 모드로 조절될 수 있고, 제 2 사방밸브(8)는 제 1 모드로 조절될 수 있다. 히트 펌프는 온수 출수일 때, 실내팬(41)이 정지일 수 있고, 물 펌프(54)가 구동될 수 있다. 히트 펌프는 온수 출수일 때, 공간 냉난방을 하지 않기 때문에 제 1 팽창밸브(104)가 클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 온수 출수일 때, 액냉매 유입 방지를 위해 제 1 팽창밸브(104)가 최소 개도로 오픈되거나 최대 개도의 5~15% 개도의 설정 개도로 오픈되거나 설정 주기로 오픈/클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 온수 출수일 때, 제 2 팽창밸브(105)가 풀 오픈되는 것이 가능하다. 히트 펌프는 온수 출수일 때, 제 3 팽창밸브(106)가 냉매를 팽창시키는 개도로 개도 조절될 수 있다.

온수 출수일 때, 압축기(1)는 냉매를 압축할 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 사방밸브(8)를 통과하여 제 2 열교환기(5)로 유동될 수 있고, 제 2 열교환기(5)로 유동된 냉매는 제 2 열교환기(5)를 통과하면서 물과 열교환되어 응축될 수 있다. 제 2 열교환기(5)에서 응축된 냉매는 제 3 팽창밸브(106)에서 팽창될 수 있고, 제 3 팽창밸브(106)에서 팽창된 냉매는 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있다. 제 3 열교환기(6)로 유동된 냉매는 제 3 열교환기(6)를 통과하면서 증발될 수 있다. 제 3 열교환기(6)에서 증발된 냉매는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 상기와 같은 온수 출수시, 수조(51)의 물은 제 2 열교환기(5)를 통과하는 냉매와 열교환되어 가열될 수 있고, 가열된 상태로 수조(51)로 유입되어 담겨질 수 있다. 즉, 온수 출수시, 냉매는 제 2 열교환기(5)에서 응축될 수 있고, 제 3 열교환기(6)에서 증발될 수 있으며, 제 2 열교환기(5)에서는 온수가 출수될 수 있다.

히트 펌프는 실내기의 냉방 부하가 있고, 수조(51)의 온수 출수 부하나 냉수 출수 부하가 없으면, 공간 냉방 모드로 운전될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제 1 사방밸브(7)는 제 1 모드로 조절될 수 있으며, 제 2 사방밸브(8)는 제 2 모드로 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 실내팬(41)이 구동될 수 있고, 물 펌프(54)가 정지일 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 제 1 팽창밸브(104)가 냉매를 팽창시키는 개도로 개도 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 온수나 냉수를 출수하지 않기 때문에 제 2 팽창밸브(105)가 클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 액냉매 유입 방지를 위해 제 2 팽창밸브(105)가 최소 개도로 오픈되거나 최대 개도의 5~15% 개도의 설정 개도로 오픈되거나 설정 주기로 오픈/클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 제 3 팽창밸브(106)가 풀 오픈되는 것이 가능하다.

공간 냉방일 때, 압축기(1)는 냉매를 압축할 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 사방밸브(7)와 제 2 사방밸브(8)로 분산될 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 일부는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매 중 나머지는 제 2 사방밸브(8)와 일방향 밸브(94)를 통과하여 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있다. 제 1 사방밸브(7)에 의해 제 3 열교환기(6)로 유동되는 냉매와 제 2 사방밸브(8)에 의해 제 3 열교환기(6)로 유동되는 냉매는 제 1 연결유로(91)에서 합쳐진 후 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있고, 제 3 열교환기(6)를 통과하면서 응축될 수 있다. 제 3 열교환기(6)에서 응축된 냉매는 제 1 팽창밸브(104)에서 팽창될 수 있고, 제 1 팽창밸브(104)에서 팽창된 냉매는 제 1 열교환기(4)를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 증발될 수 있다. 제 1 열교환기(4)에서 증발된 냉매는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 즉, 공간 냉방시, 냉매는 제 3 열교환기(6)에서 응축될 수 있고, 제 1 열교환기(4)에서 증발될 수 있으며, 제 1 열교환기(5)와 열교환된 찬 공기는 공간으로 토출되어 실내를 냉방시킬 수 있다.

히트 펌프는 실내기의 난방 부하가 있고, 수조(51)의 온수 출수 부하나 냉수 출수 부하가 없으면, 공간 난방 모드로 운전될 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방일 때, 압축기(1)가 구동될 수 있고, 제 1 사방밸브(7)는 제 2 모드로 조절될 수 있고, 제 2 사방밸브(8)는 제 1 모드로 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방일 때, 실내팬(41)이 구동될 수 있고, 물 펌프(54)가 정지일 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방일 때, 제 3 팽창밸브(106)가 냉매를 팽창시키는 개도로 개도 조절될 수 있다. 히트 펌프는 공간 난방일 때, 온수나 냉수를 출수하지 않기 때문에 제 2 팽창밸브(105)가 클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 액냉매 유입 방지를 위해 제 2 팽창밸브(105)가 최소 개도로 오픈되거나 최대 개도의 5~15% 개도의 설정 개도로 오픈되거나 설정 주기로 오픈/클로즈될 수 있다. 히트 펌프는 공간 냉방일 때, 제 1 팽창밸브(104)가 풀 오픈되는 것이 가능하다.

공간 난방일 때, 압축기(1)는 냉매를 압축할 수 있고, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 제 1 열교환기(4)로 유동될 수 있고, 제 1 열교환기(4)로 유동된 냉매는 제 1 열교환기(4)를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 응축될 수 있다. 제 1 열교환기(4)에서 응축된 냉매는 제 3 팽창밸브(106)에서 팽창될 수 있고, 제 3 팽창밸브(106)에서 팽창된 냉매는 제 3 열교환기(6)로 유동될 수 있다. 제 3 열교환기(6)로 유동된 냉매는 제 3 열교환기(6)를 통과하면서 증발될 수 있다. 제 3 열교환기(6)에서 증발된 냉매는 제 1 사방밸브(7)를 통과하여 압축기(1)로 흡입될 수 있다. 즉, 공간 냉방시, 냉매는 제 1 열교환기(4)에서 응축될 수 있고, 제 3 열교환기(6)에서 증발될 수 있으며, 제 1 열교환기(4)와 열교환된 따뜻한 공기는 공간으로 토출되어 실내를 난방시킬 수 있다.

1: 압축기 2: 압축기 흡입유로
3: 압축기 토출유로 4: 제 1 열교환기
5: 제 2 열교환기 6: 제 3 열교환기
7: 제 1 사방밸브 8: 제 2 사방밸브
9: 사방밸브 연결유로 10: 압축기 연결유로
104: 제 1 팽창밸브 105: 제 2 팽창배브
106: 제 3 팽창밸브

Claims

냉매를 압축하는 압축기와;
상기 압축기로 냉매를 흡입 안내하는 압축기 흡입유로와;
상기 압축기에서 압축된 냉매가 토출 안내되는 압축기 토출유로와;
공기와 냉매를 열교환하는 제 1 열교환기와;
물과 냉매를 열교환하는 제 2 열교환기와;
열원과 냉매를 열교환하는 제 3 열교환기와;
상기 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로와 연결되고 상기 제 1 열교환기와 제 1 열교환기 연결유로로 연결된 제 1 사방밸브와;
상기 압축기 흡입유로 및 압축기 토출유로와 연결되고 상기 제 2 열교환기와 제 2 열교환기 연결유로로 연결된 제 2 사방밸브와;
상기 제 3 열교환기를 상기 제 1 사방밸브 및 제 2 사방밸브와 연결하는 사방밸브 연결유로와;
상기 제 3 열교환기를 상기 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와 연결하는 열교환기 연결유로를 포함하는 히트 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 흡입유로는
상기 압축기에 연결된 제 1 흡입유로와;
상기 제 1 사방밸브와 제 1 흡입유로를 연결하는 제 2 흡입 유로와;
상기 제 2 사방밸브와 제 1 흡입유로를 연결하는 제 3 흡입 유로를 포함하는 히트 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 토출유로는
상기 압축기에 연결된 제 1 토출유로와;
상기 제 1 토출유로와 제 1 사방밸브를 연결하는 제 2 토출유로와;
상기 제 1 토출유로와 제 2 사방밸브를 연결하는 제 3 토출유로를 포함하는 히트 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 사방밸브 연결유로는
상기 열원 열교환기에 연결된 제 1 연결유로와,
상기 제 1 연결유로와 상기 제 1 사방밸브를 연결하는 제 2 연결유로와;
상기 제 1 연결유로와 상기 제 2 사방밸브를 연결하는 제 3 연결유로를 포함하는 히트 펌프.
제 4 항에 있어서,
상기 제 3 연결유로에 설치되어 제 2 연결유로의 냉매가 제 3 연결유로를 통해 제 2 사방밸브로 유동되는 것을 막는 일방향밸브를 더 포함하는 히트 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환기 연결유로는
상기 제 1 열교환기에 연결된 제 1 열교환기 연결유로와;
상기 제 2 열교환기에 연결된 제 2 열교환기 연결유로와;
상기 제 1 열교환기 연결유로 및 제 2 열교환기 연결유로에 연결되고 상기 제 3 열교환기에 연결된 제 3 열교환기 연결유로를 포함하는 히트 펌프.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 열교환기 연결유로에 설치된 제 1 팽창밸브와;
상기 제 2 열교환기 연결유로에 설치된 제 2 팽창밸브와;
상기 제 3 열교환기 연결유로에 설치된 제 3 팽창밸브를 더 포함하는 히트 펌프.