KR20180107935A - Air heat pump system having dual heat exchanger - Google Patents

Air heat pump system having dual heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
KR20180107935A
KR20180107935A KR1020170036883A KR20170036883A KR20180107935A KR 20180107935 A KR20180107935 A KR 20180107935A KR 1020170036883 A KR1020170036883 A KR 1020170036883A KR 20170036883 A KR20170036883 A KR 20170036883A KR 20180107935 A KR20180107935 A KR 20180107935A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
air
cold
hot water
Prior art date
Application number
KR1020170036883A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102019678B1 (en
Inventor
신두국
Original Assignee
신두국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신두국 filed Critical 신두국
Priority to KR1020170036883A priority Critical patent/KR102019678B1/en
Publication of KR20180107935A publication Critical patent/KR20180107935A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102019678B1 publication Critical patent/KR102019678B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/05—Cost reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

The present invention relates to an air heat pump system composed of a dual heat exchanger. More specifically, the present invention diagnoses degradation of performance and efficiency in maintenance and improves performance in accordance with original purpose of energy saving. Therefore, the present invention definitely indicates maintenance time to always operate the system at the best condition.

Description

2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템{AIR HEAT PUMP SYSTEM HAVING DUAL HEAT EXCHANGER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an air heat pump system comprising a two-stage heat exchanger,

본 발명은 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지절감의 본래 취지를 살려 성능이 개선되고 유지부분에 있어서 성능 및 효율이 저하되는 것을 진단하여 유지보수 시점을 확실하게 알 수 있도록 하여 항상 최고의 상태로 운전할 수 있도록 하고, 실시예에 따라, 선택적인 열교환기 사용으로 다양한 운전이 가능토록 한 공기열 히트펌프에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to an air-to-heat heat pump system comprising a two-stage heat exchanger, and more particularly, The present invention relates to an air heat-transfer type heat pump, and more particularly, to an air-to-air heat pump capable of various operations by using an optional heat exchanger according to an embodiment.

현재 국내에 신재생 에너지인 공기열히트펌프의 보급이 꾸준하게 이루어지고 있는 상태에서 무수히 많은 메이커에서 공기열히트펌프를 생산하여 공급함으로써 성능 및 품질보다는 가격적인 부분에 초점이 맞춰져 실 사용자가 장비를 사용함에 있어서 애초 사용목적인 에너지절감에 대한 취지를 살리지 못하고 있는 것이 현재 가장 큰 문제점이다.Currently, the supply of air-to-air heat pump, which is a new and renewable energy in Korea, is steadily being supplied, and a lot of manufacturers produce and supply air-to-heat heat pumps, so that focusing on price and quality rather than performance and quality, Currently, the biggest problem is not being able to save the energy conservation intention.

이에 에너지절감의 본래 취지를 살려 성능이 개선되고 유지부분에 있어서 성능 및 효율이 저하되는 것을 진단하여 유지보수 시점을 확실하게 알 수 있도록 하여 항상 최고의 상태로 운전할 수 있는 공기열 히트펌프를 생산하는 것이 시급한 실정이다. Therefore, it is urgent to produce air-to-air heat pumps that can always operate in the best condition by improving the performance by utilizing the original purpose of energy saving and diagnosing that the performance and efficiency of the maintenance part are deteriorated, It is true.

이렇듯, 도 1에서처럼, 현재 보급되고 있는 일반적인 공기열히트펌프의 기본 구성은 1단의 열교환기가 채택되어 사용되는데, 1단열교환기 채택 시 판형열교환기의 특성 상수배관 입출구 가까운 쪽으로 유량흐름이 대부분 이루어지는 현상이 있어 수배관 반대쪽에는 물이 정체되거나 소량만 흐르는 경우가 발생한다. As shown in FIG. 1, the basic configuration of a general air heat pump is one in which a single-stage heat exchanger is employed. When a single-stage heat exchanger is adopted, a phenomenon that most of the flow of the air flows near the inlet / There is a case where the water is stagnant or only a small amount flows on the opposite side of the water pipe.

또한, 열교환기 용량이 커질수록 채널의 수는 늘어나며 채널이 많아질수록 이런 현상이 두드러져 실제 판형열교환기의 전열면적대비 용량에 크게 못 미치는 성능을 발휘한다.Also, as the capacity of the heat exchanger increases, the number of channels increases. As the number of channels increases, this phenomenon becomes prominent, which is far below the capacity of the actual plate heat exchanger.

그리고, 미세한 이물질이 열교환기에 유입되었을 때 정체구간에서 이물질이 통과하지 못하고 쌓이는 현상이 발생하여 효율저하 및 열교환기 동파가 발생한다.Also, when fine foreign substances are introduced into the heat exchanger, foreign substances can not pass through the stagnant region and accumulation occurs. As a result, efficiency deterioration and heat exchanger wave are generated.

이렇듯, 통상적으로 1개의 열교환기 설치 시 온수의 온도는 응축온도보다 약 5℃정도 낮은 온수를 생산할 수 있다. As such, the temperature of the hot water can be generally about 5 ° C lower than the condensation temperature when one heat exchanger is installed.

즉, 50℃의 온수를 생산할 때 냉매의 응축온도는 55℃ 이하로 유지하기 어려우며 온수온도를 올리게 되면 그만큼 냉매의 응축온도가 상승하여 소비동력이 상승하고 고압압력이 동반상승하여 장비의 성능을 저하하는 결과를 가져온다. That is, it is difficult to keep the condensation temperature of the refrigerant below 55 ° C when hot water of 50 ° C is produced. As the temperature of the hot water increases, the condensation temperature of the refrigerant increases to increase the consumption power and the high pressure pressure to increase. Results.

또한 응축기 내부의 응축된 냉매액은 압축기에서 토출되어 응축기로 유입되는 냉매가스의 압력과 온도의 영향을 직접 받기 때문에 낮은 온도의 물이 공급되더라도 응축된 냉매액의 과냉 효과를 기대할 수 없다. 이는 냉동능력의 저하로 이어진다.
Also, since the condensed refrigerant liquid in the condenser is directly influenced by the pressure and temperature of the refrigerant gas discharged from the compressor and flowing into the condenser, the supercooling effect of the condensed refrigerant liquid can not be expected even if the low temperature water is supplied. This leads to a reduction in the refrigerating capacity.

대한민국 등록특허공보 제10-1151006호Korean Patent Publication No. 10-1151006

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems,

동일 순환수량에서 열교환기를 2개로 나누어 직렬로 순환할 때 개별 열교환기에 순환되는 물의 양보다 늘어나서 정체구간이 없어지고, 열교환기 내부에 흐르는 유속이 고르게 형성되어 전체 열교환기 전열면적을 모두 사용할 수 있어 효율이 증대되며, 열교환기 전열면적을 줄일 수 있어 생산원가를 줄일 수 있는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템을 제공하는데 목적이 있다.When the heat exchanger is divided into two in the same circulating water and circulated in series, the amount of water circulated in the individual heat exchanger is increased to eliminate the stagnation region, the flow rate in the heat exchanger is uniformly formed, And a second heat exchanger capable of reducing the heat transfer area of the heat exchanger and thus reducing the production cost.

더불어, 사용자의 실시예에 따라, 복수개로 이루어지는 열교환기를 선택적으로 구동할 수 있도록 바이패스부를 더 구비하여, 효율적인 다양한 운전이 가능토록 한 목적이 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided a bypass unit for selectively driving a plurality of heat exchangers, thereby enabling various efficient operation.

또한, 2단의 열교환기를 통해 현열이 제거된 냉매가스는 쉽게 응축이 가능하며, 열교환기 전체면적을 응축면적으로 활용할 수 있으므로 응축효율이 증대되어 응축열교환기로 유입되는 입수온도와 거의 동일한 응축온도를 얻을 수 있고, 따라서 고압압력이 낮아져 소비동력 감소 및 장비의 안정화가 가능하며, 2단 측 열교환기를 순수하게 응축열교환기로 사용할 경우 입수온도가 낮을 때 냉매액의 과냉이 가능하며 냉매액의 과냉 정도에 따라 냉동능력을 증가시킬 수 있으므로 전체적인 시스템의 효율을 증대시킬 수 있는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, since the refrigerant gas with sensible heat removed through the two-stage heat exchanger can be easily condensed and the entire area of the heat exchanger can be utilized as the condensation area, the condensation efficiency is increased, and the condensation temperature, which is almost the same as the input temperature, If the two-stage heat exchanger is used purely as a condensing heat exchanger, supercooling of the refrigerant liquid can be performed when the inlet temperature is low, and the supercooling degree of the refrigerant liquid can be reduced. The present invention also provides a heat pump system comprising a two-stage heat exchanger capable of increasing the efficiency of the system as a whole.

또한, 열교환기를 증발기로 사용할 때는 팽창변을 통과한 냉매가 첫 번째 열교환기로 유입되고, 열교환기 전체에 액상태의 냉매가 체류하면서 만액식 증발기의 역할을 함으로써 열교환 효율을 증대시키고 첫 번째 열교환기에서 증발된 냉매가스가 두 번째 열교환기로 유입되어 상대적으로 높은 온도의 물과 열교환하여 냉매의 과열도를 증가시켜 냉동능력을 증가시킬 수 있는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
In addition, when the heat exchanger is used as an evaporator, the refrigerant passing through the expansion valve flows into the first heat exchanger and functions as a liquid evaporator only when the liquid refrigerant stays in the entire heat exchanger, thereby increasing heat exchange efficiency, And a second-stage heat exchanger capable of increasing the degree of superheat of the refrigerant by increasing the degree of superheat of the refrigerant by exchanging the refrigerant gas with the second heat exchanger and exchanging heat with water at a relatively high temperature. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, as a means for solving the above problems,

냉매를 고온,고압으로 압축하는 압축기(10)와; 상기 압축기(10)의 토출구 측에 관으로 연결되어 냉매의 이송방향을 선택적으로 전환시키는 사방밸브(20)와; 상기 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로, 하절기에는 증발기로 사용되는 제 1 냉,온수 열교환기(30)와; 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 직렬로 연결되어 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 냉매와 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로, 하절기에는 증발기로 사용되는 제 2 냉,온수 열교환기(40)와; 상기 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로, 동절기에는 증발기로 사용되는 제 1 공기열 열교환기(50)와; 상기 제 1 공기열 열교환기(50)와 직렬로 연결되어 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 냉매와 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로, 동절기에는 증발기로 사용되는 제 2 공기열 열교환기(60)와; 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)와 제 2 공기열 열교환기(60) 사이에 연결되는 관에 형성되어 이송되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(70); 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 사이 연결부위에 설치되어, 상기 사용처의 축열조 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어가능토록 하는 제 1 바이패스부(80); 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 사이 연결부위에 설치되어, 공기열 전달매체의 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어가능토록 하는 제 2 바이패스부(90); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
A compressor (10) for compressing refrigerant at a high temperature and a high pressure; A four-way valve (20) connected to the discharge port side of the compressor (10) by a pipe to selectively switch a direction of transferring the refrigerant; A first cold / hot water heat exchanger (30) used as a condenser in the winter season and an evaporator in the summer season; The refrigerant heat-exchanged in the first cold / hot water heat exchanger (30) in series with the first cold / hot water heat exchanger (30) and water used in the heat exchanged in the first cold / hot water heat exchanger (30) A second cold / warm water heat exchanger (40) used as a condenser in the winter season and an evaporator in the summer season; A first air heat exchanger (50) is connected to the four-way valve (20) and exchanges heat between the refrigerant and the air heat transfer medium. The first air heat exchanger (50) is used as a condenser in summer and as an evaporator in winter. The refrigerant heat-exchanged in the first air heat exchanger (50) and the air heat transfer medium heat exchanged in the first air heat exchanger (50) are connected to each other in series with the first air heat exchanger (50) A second air heat exchanger (60) used as an evaporator in the winter season; An expansion valve (70) formed in a pipe connected between the second cold / hot water heat exchanger (40) and the second air heat exchanger (60) and expanding the refrigerant transferred; Hot water heat exchangers 30 and 40 so that the refrigerant is sequentially introduced into the first and second cold and hot water heat exchangers 30 and 40 in accordance with the temperature of the storage tank of the use place, A first bypass unit (80) for allowing the refrigerant to be moved only to one of the first and second hot / cold water heat exchangers (30, 40); The heat exchanger is installed at a connection portion between the first and second air heat exchangers (50, 60) so that refrigerant is sequentially moved to the first and second air heat exchangers (50, 60) A second bypass unit (90) for controlling the refrigerant to be moved to only one of the first and second air heat exchangers (50, 60); And a control unit.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템은 동일 순환수량에서 열교환기를 2개로 나누어 직렬로 순환할 때 개별 열교환기에 순환되는 물의 양보다 늘어나서 정체구간이 없어지고, 열교환기 내부에 흐르는 유속이 고르게 형성되어 전체 열교환기 전열면적을 모두 사용할 수 있어 효율이 증대되며, 열교환기 전열면적을 줄일 수 있어 생산원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, in the air heat pump system constituted by the two-stage heat exchanger of the present invention, when the heat exchanger is divided into two heat exchangers in the same circulation quantity and circulated in series, the amount of water circulated in the individual heat exchanger is increased, The flow rate inside the heat exchanger is uniformly formed, and the heat transfer area of the entire heat exchanger can be used, thereby increasing the efficiency, reducing the heat transfer area of the heat exchanger, and reducing the production cost.

또한, 복수개로 나뉘어 순차적으로 사용되어지는 열교환기를 사용자의 다양한 실시예에 따라 선택적으로 사용이 가능하여, 효율적인 시스템 구동이 가능해지는 효과가 있다.Further, the heat exchanger, which is divided into a plurality of units and used sequentially, can be selectively used according to various embodiments of the user, thereby enabling efficient system operation.

또한, 2단의 열교환기를 통해 현열이 제거된 냉매가스는 쉽게 응축이 가능하며, 열교환기 전체면적을 응축면적으로 활용할 수 있으므로 응축효율이 증대되어 응축열교환기로 유입되는 입수온도와 거의 동일한 응축온도를 얻을 수 있고, 따라서 고압압력이 낮아져 소비동력 감소 및 장비의 안정화가 가능하며, 2단 측 열교환기를 순수하게 응축열교환기로 사용할 경우 입수온도가 낮을 때 냉매액의 과냉이 가능하며 냉매액의 과냉 정도에 따라 냉동능력을 증가시킬 수 있으므로 전체적인 시스템의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the refrigerant gas with sensible heat removed through the two-stage heat exchanger can be easily condensed and the entire area of the heat exchanger can be utilized as the condensation area, the condensation efficiency is increased, and the condensation temperature, which is almost the same as the input temperature, If the two-stage heat exchanger is used purely as a condensing heat exchanger, supercooling of the refrigerant liquid can be performed when the inlet temperature is low, and the supercooling degree of the refrigerant liquid can be reduced. Accordingly, the refrigeration capacity can be increased, so that the efficiency of the overall system can be increased.

또한, 열교환기를 증발기로 사용할 때는 팽창변을 통과한 냉매가 첫 번째 열교환기로 유입되고, 열교환기 전체에 액상태의 냉매가 체류하면서 만액식 증발기의 역할을 함으로써 열교환 효율을 증대시키고 첫 번째 열교환기에서 증발된 냉매가스가 두 번째 열교환기로 유입되어 상대적으로 높은 온도의 물과 열교환하여 냉매의 과열도를 증가시켜 냉동능력을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
When the heat exchanger is used as an evaporator, the refrigerant passing through the expansion valve flows into the first heat exchanger and serves as a liquid evaporator only when the liquid refrigerant stays in the entire heat exchanger, thereby increasing heat exchange efficiency. The refrigerant gas flowing into the second heat exchanger is heat-exchanged with water at a relatively high temperature to increase the degree of superheat of the refrigerant, thereby increasing the refrigerating capacity.

도 1은 종래의 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉방시의 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 난방시의 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a view showing a conventional air heat pump system,
FIG. 2 is a view illustrating a configuration of an air heat pump system according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a view illustrating a configuration of an air-conditioner heat pump system for cooling according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a view illustrating a configuration of a heat-pump air-conditioner heat pump system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.
Before describing in detail several embodiments of the invention, it will be appreciated that the application is not limited to the details of construction and arrangement of components set forth in the following detailed description or illustrated in the drawings. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front,""back,""up,""down,""top,""bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left,"" right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used in this specification and the appended claims for the purpose of description and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.The present invention has the following features in order to achieve the above object.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면, According to one embodiment of the present invention,

냉매를 고온,고압으로 압축하는 압축기(10)와; 상기 압축기(10)의 토출구 측에 관으로 연결되어 냉매의 이송방향을 선택적으로 전환시키는 사방밸브(20)와; 상기 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로, 하절기에는 증발기로 사용되는 제 1 냉,온수 열교환기(30)와; 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 직렬로 연결되어 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 냉매와 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로, 하절기에는 증발기로 사용되는 제 2 냉,온수 열교환기(40)와; 상기 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로, 동절기에는 증발기로 사용되는 제 1 공기열 열교환기(50)와; 상기 제 1 공기열 열교환기(50)와 직렬로 연결되어 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 냉매와 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로, 동절기에는 증발기로 사용되는 제 2 공기열 열교환기(60)와; 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)와 제 2 공기열 열교환기(60) 사이에 연결되는 관에 형성되어 이송되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(70); 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 사이 연결부위에 설치되어, 상기 사용처의 축열조 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어가능토록 하는 제 1 바이패스부(80); 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 사이 연결부위에 설치되어, 공기열 전달매체의 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어가능토록 하는 제 2 바이패스부(90); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A compressor (10) for compressing refrigerant at a high temperature and a high pressure; A four-way valve (20) connected to the discharge port side of the compressor (10) by a pipe to selectively switch a direction of transferring the refrigerant; A first cold / hot water heat exchanger (30) used as a condenser in the winter season and an evaporator in the summer season; The refrigerant heat-exchanged in the first cold / hot water heat exchanger (30) in series with the first cold / hot water heat exchanger (30) and water used in the heat exchanged in the first cold / hot water heat exchanger (30) A second cold / hot water heat exchanger (40) used as a condenser in the winter season and an evaporator in the summer season; A first air heat exchanger (50) is connected to the four-way valve (20) and exchanges heat between the refrigerant and the air heat transfer medium. The first air heat exchanger (50) is used as a condenser in summer and as an evaporator in winter. The refrigerant heat-exchanged in the first air heat exchanger (50) and the air heat transfer medium heat exchanged in the first air heat exchanger (50) are connected to each other in series with the first air heat exchanger (50) A second air heat exchanger (60) used as an evaporator in the winter season; An expansion valve (70) formed in a pipe connected between the second cold / hot water heat exchanger (40) and the second air heat exchanger (60) and expanding the refrigerant transferred; Hot water heat exchangers 30 and 40 so that the refrigerant is sequentially introduced into the first and second cold and hot water heat exchangers 30 and 40 in accordance with the temperature of the storage tank of the use place, A first bypass unit (80) for allowing the refrigerant to be moved only to one of the first and second hot / cold water heat exchangers (30, 40); The heat exchanger is installed at a connection portion between the first and second air heat exchangers (50, 60) so that refrigerant is sequentially moved to the first and second air heat exchangers (50, 60) A second bypass unit (90) for controlling the refrigerant to be moved to only one of the first and second air heat exchangers (50, 60); And a control unit.

또한, 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 제 1 공기열 열교환기(50)는 응축기로 사용시, 1차 열교환되고, 상기 1차 열교환을 통해 냉매의 현열이 제거되는 것을 특징으로 한다.The first cold / warm water heat exchanger (30) and the first air / air heat exchanger (50) are subjected to primary heat exchange when used as a condenser, and the sensible heat of the refrigerant is removed through the primary heat exchange.

또한, 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30) 및 제 1 공기열 열교환기(50)를 통해 현열이 제거된 냉매가 제 2 냉,온수 열교환기(40) 및 제 2 공기열 열교환기(60)를 통해 2차 열교환되어 수월하게 응축되는 것을 특징으로 한다.The refrigerant whose sensible heat has been removed through the first cold water heat exchanger 30 and the first air heat exchanger 50 flows through the second cold water heat exchanger 40 and the second air heat exchanger 60 And is condensed easily.

또한, 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40) 및 제 2 공기열 열교환기(60)는 증발기로 사용시, 팽창밸브(70)를 통과한 냉매가 제 1 냉,온수 열교환기(30) 및 제 1 공기열 열교환기(50)에 전달되기 전에 체류하면서 만액식 증발기의 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
The second cold / warm water heat exchanger 40 and the second air / air heat exchanger 60 are arranged such that the refrigerant passing through the expansion valve 70 flows through the first cold / hot water heat exchanger 30 and the first cold / And serves as a liquid evaporator only while staying before being transferred to the air heat exchanger (50).

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉방시의 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 난방시의 공기열 히트펌프시스템을 나타낸 구성도이다.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an air-to-air heat pump system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a heat and air heat pump system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a configuration of an air heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템은 압축기(10)와, 사방밸브(20)와, 제 1,2 냉,온수 열교환기(30,40)와, 제 1,2 공기열 열교환기(50,60)와, 팽창밸브(70)로 구성된다.
2 to 4, the air-to-heat heat pump system constituted by the two-stage heat exchanger of the present invention includes a compressor 10, a four-way valve 20, first and second cold and hot water heat exchangers 30, 40, first and second air heat exchangers (50, 60), and an expansion valve (70).

상기 압축기(10)는 냉매를 고온,고압으로 압축하는 압축기(10)로써, 통상의 압축기와 동일하기에 그 원리 및 구조에 대한 기술은 생략하기로 한다.
The compressor 10 is a compressor 10 for compressing a refrigerant at a high temperature and a high pressure. The compressor 10 is the same as that of a conventional compressor, and a description of its principle and structure will be omitted.

상기 사방밸브(20)는 압축기(10)의 토출구 측에 관으로 연결되어 냉매의 이송방향을 선택적으로 전환시키는 밸브로써, 상기 사방밸브(20)는 압축기(10)의 토출구와 입구 측 관과 각각 연결되고, 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30) 및 제 1 공기열 열교환기(50)와 관에 의해 각각 연결되어 상기 압축기(10)의 냉매를 설정된 상황에 따라 제 1 냉,온수 열교환기(30) 또는 제 1 공기열 열교환기(50)에 선택적으로 이송시킨다. 이때, 상기 사방밸브(20)는 통상의 사방밸브이기 때문에 내부 구조 및 원리는 더 기술하지 않는다.
The four-way valve 20 is connected to the discharge port side of the compressor 10 to selectively switch the direction of transfer of the refrigerant. The four-way valve 20 is connected to the discharge port of the compressor 10 and the inlet- And connected to the first cold / hot water heat exchanger (30) and the first air / air heat exchanger (50) by pipes, and the refrigerant of the compressor (10) is connected to the first cold / hot water heat exchanger 30) or the first air heat exchanger (50). At this time, since the four-way valve 20 is a normal four-way valve, its internal structure and principle are not described further.

상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 사방밸브(20)와 관으로 연결되어 압축기(10)에서 전달된 냉매와 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로 사용되고, 하절기에는 증발기로 사용된다.As shown in FIGS. 2 to 4, the first cold / hot water heat exchanger 30 is connected to the four-way valve 20 through a pipe, and the refrigerant transferred from the compressor 10 and the water used therein are heat- It is used as a condenser in winter and as an evaporator in summer.

여기서, 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)는 도 2에서처럼, 사방밸브(20) 이외에도 제 2 냉,온수 열교환기(40)와도 관으로 연결되어 도 3의 하절기에는 제 2 냉,온수 열교환기(40)에서 열교환된 냉매가 전달되고, 도 4의 동절기에는 압축기(10)에서 냉매가 전달된다.2, the first cold / hot water heat exchanger 30 is connected to the second cold / hot water heat exchanger 40 in addition to the four-way valve 20, and the second cold / hot water heat exchanger 30 is connected to the second cold / Exchanged in the compressor 40, and the refrigerant is delivered to the compressor 10 in the winter season of FIG.

그리고, 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)는 도 4에서처럼, 응축기로 사용시, 1차 열교환되고, 상기 1차 열교환을 통해 냉매의 현열이 제거되며, 상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)를 통해 현열이 제거된 냉매가 제 2 냉,온수 열교환기(40)를 통해 2차 열교환됨으로써, 결과적으로 2단 열교환기를 채택하여 열교환기 효율을 극대화시키고 온수측 열교환기를 통과하는 물의 입출구 온도차를 키울 수 있어 상대적으로 높은 온도(60℃)의 온수를 생산하는 것이 가능하다.
4, the first cold / hot water heat exchanger 30 is subjected to primary heat exchange when used as a condenser, sensible heat of the refrigerant is removed through the primary heat exchange, and the first cold / hot water heat exchanger 30 The refrigerant whose sensible heat has been removed through the second cold / hot water heat exchanger 40 is subjected to the second heat exchange through the second cold / hot water heat exchanger 40, thereby maximizing the efficiency of the heat exchanger by adopting the two-stage heat exchanger and reducing the temperature difference between the inlet and outlet of the water passing through the hot water side heat exchanger It is possible to produce hot water of a relatively high temperature (60 ° C).

상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 관에 의해 직렬로 연결되어 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 냉매와 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로 사용되고, 하절기에는 증발기로 사용된다.As shown in FIGS. 2 to 4, the second cold / hot water heat exchanger 40 is connected in series to the first cold / hot water heat exchanger 30 through a pipe, and is connected to the first cold / hot water heat exchanger 30 Exchanges the heat of the refrigerant exchanged in the first and second hot and cold water heat exchangers 30 with each other, and is used as a condenser in the winter season and as an evaporator in the summer season.

여기서, 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)는 도 3에서처럼, 제 2 공기열 열교환기(60)에서 열교환되어 팽창밸브(70)를 통과한 냉매와 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 사용처의 물이 상호 열교환되어 사용처의 물을 냉각시킨다.As shown in FIG. 3, the second cold / hot water heat exchanger 40 exchanges heat between the refrigerant passing through the expansion valve 70 and the first cold / hot water heat exchanger 30 in the second air heat exchanger 60, The heat exchanged water of use is mutually heat exchanged to cool the water used.

그리고, 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)는 도 3에서처럼, 증발기로 사용시, 팽창밸브(70)를 통과한 냉매가 제 1 냉,온수 열교환기(30)에 전달되기 전에 체류하면서 만액식 증발기의 역할을 하고, 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)가 만액식 증발기의 역할을 함으로써, 열교환 효율을 증대시키고 첫 번째 열교환기(제 1 냉,온수 열교환기(30))에서 증발된 냉매가스가 두 번째 열교환기(제 2 냉,온수 열교환기(40))로 유입되어 상대적으로 높은 온도의 물과 열교환하여 냉매의 과열도를 증가시켜 냉동능력을 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 3, the second cold / hot water heat exchanger 40, when used as an evaporator, is configured such that refrigerant having passed through the expansion valve 70 remains before being transferred to the first cold / hot water heat exchanger 30, And the second cold / hot water heat exchanger (40) serves as an evaporator, thereby enhancing the heat exchange efficiency and improving the efficiency of evaporation of the refrigerant in the first heat exchanger (first cold / hot water heat exchanger (30) The refrigerant gas is introduced into the second heat exchanger (second cold / hot water heat exchanger 40) and heat-exchanged with water at a relatively high temperature, thereby increasing the degree of superheat of the refrigerant, thereby increasing the refrigerating capacity.

또한, 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)는 현열이 제거된 냉매가스를 쉽게 응축 가능하여 열교환기 전체면적을 응축면적으로 활용할 수 있으므로 응축효율이 증대되어 응축열교환기로 유입되는 입수온도와 거의 동일한 응축온도를 얻을 수 있다. 따라서 고압압력이 낮아져 소비동력 감소 및 장비의 안정화가 가능하다. 상기의 효과 외에 이런 2단 형식의 열교환기를 배치함으로써 추가적인 효과로 냉매의 과냉효과를 가져올 수 있다.The second cold / warm water heat exchanger (40) can easily condense the refrigerant gas from which the sensible heat has been removed to utilize the entire area of the heat exchanger as a condensation area. Therefore, the condensation efficiency is increased, The same condensation temperature can be obtained. As a result, the high pressure is lowered and the consumption power can be reduced and the equipment can be stabilized. By arranging such a two-stage type heat exchanger in addition to the above effect, the subcooling effect of the refrigerant can be brought about as an additional effect.

따라서, 상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)의 2단 측 열교환기를 순수하게 응축열교환기로 사용할 경우 입수온도가 낮을 때 냉매액의 과냉이 가능하며 냉매액의 과냉정도에 따라 냉동능력을 증가시킬 수 있으므로 전체적인 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.
Accordingly, when the two-stage heat exchanger of the second cold / hot water heat exchanger 40 is used as a pure heat exchanger, it is possible to supercool the refrigerant liquid when the inlet temperature is low and to increase the refrigerating capacity according to the supercooling degree of the refrigerant liquid The efficiency of the overall system can be increased.

상기 제 1 공기열 열교환기(50)는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 공기열 전달매체(공기열 전달매체이 이송되는 배관은 축열조 또는 별도의 열교환기와 연결되어 있고, 상기 축열조 또는 별도의 열교환기에는 외부공기열을 공급하기 위해 사용하기 팬(Fan, F)이 장착되어 있어야 함은 당연할 것이다.)가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로 사용되고, 상사 동절기에는 증발기로 사용된다.As shown in FIGS. 2 to 4, the first air heat exchanger 50 is connected to the four-way valve 20, and the refrigerant and the air heat transfer medium (the heat transfer medium) (Fan, F) must be installed to supply the outside air heat to the heat storage tank or the separate heat exchanger) are mutually heat exchanged. In summer, they are used as a condenser, Is used as an evaporator.

여기서, 상기 제 1 공기열 열교환기(50)는 도 2에서처럼, 사방밸브(20) 이외에도 제 2 공기열 열교환기(60)와도 관으로 연결되어 도 3의 하절기에는 압축기(10)에서 냉매가 전달되고, 도 4의 동절기에는 제 2 공기열 열교환기(60)에서 냉매가 전달된다.2, the first air heat exchanger 50 is also connected to the second air heat exchanger 60 in addition to the four-way valve 20, so that refrigerant is delivered from the compressor 10 in the summer of FIG. 3, In the winter season of FIG. 4, the refrigerant is delivered to the second air heat exchanger (60).

그리고, 상기 제 1 공기열 열교환기(50)는 도 3에서처럼, 응축기로 사용시, 1차 열교환되고, 상기 1차 열교환을 통해 냉매의 현열이 제거되며, 상기 제 1 공기열 열교환기(50)를 통해 현열이 제거된 냉매가 제 2 공기열 열교환기(60)를 통해 2차 열교환됨으로써, 결과적으로 2단 열교환기를 채택하여 열교환기 효율을 극대화시키고 온수측 열교환기를 통과하는 물의 입출구 온도차를 키울 수 있어 상대적으로 높은 온도(60℃)의 온수를 생산하는 것이 가능하다.
3, the first air heat exchanger 50 is subjected to primary heat exchange when used as a condenser, the sensible heat of the refrigerant is removed through the primary heat exchange, and the sensible heat of the refrigerant through the first air heat exchanger 50 As a result, the removed refrigerant is subjected to the second heat exchange through the second air heat exchanger 60, so that the efficiency of the heat exchanger is maximized by adopting the two-stage heat exchanger and the temperature difference between the inlet and outlet of the water passing through the hot water side heat exchanger can be raised, It is possible to produce hot water at a temperature (60 DEG C).

상기 제 2 공기열 열교환기(60)는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 제 1 공기열 열교환기(50)와 직렬로 연결되어 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 냉매와 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 도 3의 하절기에는 응축기로 사용되고, 도 4의 동절기에는 증발기로 사용된다.2 to 4, the second air heat exchanger 60 is connected to the first air heat exchanger 50 in series, so that the refrigerant heat-exchanged in the first air heat exchanger 50 and the first air heat exchanger The heat exchanged air heat transfer medium in the heat exchanger 50 is heat-exchanged with each other. The heat exchanger is used as a condenser in the summer in FIG. 3, and as an evaporator in the winter in FIG.

여기서, 상기 제 2 공기열 열교환기(60)는 도 4에서처럼, 제 2 냉,온수 열교환기(40)에서 열교환되어 팽창밸브(70)를 통과한 냉매와 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 공기열 전달매체가 상호 열교환되어 냉매가 증발된다.4, the second air heat exchanger 60 exchanges heat between the refrigerant passing through the expansion valve 70 and the heat exchanged in the second cold / warm water heat exchanger 40, The heat transfer medium is mutually heat exchanged to evaporate the refrigerant.

그리고, 상기 제 2 공기열 열교환기(60)는 도 4에서처럼, 증발기로 사용시, 팽창밸브(70)를 통과한 냉매가 제 1 공기열 열교환기(50)에 전달되기 전에 체류하면서 만액식 증발기의 역할을 하고, 상기 제 2 공기열 열교환기(60)가 만액식 증발기의 역할을 함으로써, 열교환 효율을 증대시키고 첫 번째 열교환기(제 1 공기열 열교환기(50))에서 증발된 냉매가스가 두 번째 열교환기(제 2 공기열 열교환기(60))로 유입되어 상대적으로 높은 온도의 물과 열교환하여 냉매의 과열도를 증가시켜 냉동능력을 증가시킬 수 있다.4, the second air heat exchanger 60 functions as a liquid evaporator only when the refrigerant passing through the expansion valve 70 is retained before being transferred to the first air heat exchanger 50 when the evaporator is used as shown in FIG. And the second air heat exchanger 60 serves as a baffle type evaporator to increase the heat exchange efficiency and increase the efficiency of the refrigerant vapor evaporated from the first heat exchanger (first air heat exchanger 50) to the second heat exchanger The second air heat exchanger (60)) and exchanges heat with water having a relatively high temperature, thereby increasing the degree of superheat of the refrigerant, thereby increasing the refrigerating capacity.

또한, 상기 제 2 공기열 열교환기(60)는 도 3에서처럼, 현열이 제거된 냉매가스를 쉽게 응축 가능하여 열교환기 전체면적을 응축면적으로 활용할 수 있으므로 응축효율이 증대되어 응축열교환기로 유입되는 입수온도와 거의 동일한 응축온도를 얻을 수 있다. 따라서 고압압력이 낮아져 소비동력 감소 및 장비의 안정화가 가능하다. 상기의 효과 외에 이런 2단 형식의 열교환기를 배치함으로써 추가적인 효과로 냉매의 과냉효과를 가져올 수 있다.3, the second air heat exchanger 60 can easily condense the refrigerant gas from which the sensible heat is removed so that the entire area of the heat exchanger can be utilized as a condensation area. Therefore, the condensation efficiency is increased, Can be obtained. As a result, the high pressure is lowered and the consumption power can be reduced and the equipment can be stabilized. By arranging such a two-stage type heat exchanger in addition to the above effect, the subcooling effect of the refrigerant can be brought about as an additional effect.

따라서, 상기 제 2 공기열 열교환기(60)의 2단 측 열교환기를 순수하게 응축열교환기로 사용할 경우 입수온도가 낮을 때 냉매액의 과냉이 가능하며 냉매액의 과냉정도에 따라 냉동능력을 증가시킬 수 있으므로 전체적인 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.Accordingly, when the two-stage heat exchanger of the second air heat exchanger (60) is used as a pure heat exchanger, it is possible to supercool the refrigerant liquid when the inlet temperature is low and to increase the refrigerating capacity according to the supercooling degree of the refrigerant liquid The overall system efficiency can be increased.

상기 팽창밸브(70)는 도 2 내지 도 4에서처럼, 제 2 냉,온수 열교환기(40)와 제 2 공기열 열교환기(60) 사이를 연결하는 관에 형성되어 도 3 또는 도 4에서처럼 이송되는 냉매를 팽창시키는 밸브로써, 통상의 팽창밸브(70)와 동일하기에 원리 및 구조에 대한 설명은 생략한다.
2 to 4, the expansion valve 70 is formed in a pipe connecting between the second cold / warm water heat exchanger 40 and the second air heat exchanger 60, Which is the same as that of the conventional expansion valve 70, and thus the description of the principle and structure is omitted.

상기 제 1 바이패스부(80)는 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 사이 연결부위에 설치되는 것으로, 이러한 제 1 바이패스부(80)는 사용처의 물이 저장되어 있는 축열조의 온도에 맞춰 작동이 되는 것이다.The first bypass unit 80 is installed at a connection site between the first and second cold and hot water heat exchangers 30 and 40. The first bypass unit 80 is connected to the first bypass unit 80, It is operated in accordance with the temperature of the liquid.

즉, 상기에서는 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 모두를 사용하는 것이지만, 사용자의 실시예에 따라서는, 상기 제 1 바이패스부(80)가 축열조에 설치된 온도센서와 연결되어, 상기 축열조의 온도가 사용자의 사전설정온도에 해당될시, 이에 맞춰, 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40)를 모두 사용하는 기본적인 사용 외에, 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 중 어느 하나만을 사용하도록 제어할 수도 있음이다.That is, although the first and second hot and cold water heat exchangers 30 and 40 are all used in the above description, according to the embodiment of the present invention, the first bypass unit 80 is connected to the temperature sensor installed in the heat storage tank Hot water heat exchanger (30, 40) in accordance with the user's predetermined temperature when the temperature of the heat storage tank is equal to the preset temperature of the user. In addition to the basic use of the first and second hot water heat exchangers (30, 40).

즉, 축열조의 온도가 사용자의 사전설정온도에 해당되어 해당될 시 이러한 제어한 것인데, 냉방시에는 제 2 냉,온수 열교환기(40)만을 사용한 후, 제 1 냉,온수 열교환기(30)와는 열교환되지 않도록 지나가도록(제 1 냉,온수 열교환기(30)는 사용되지 않음) 할 수 있으며,That is, when the temperature of the heat storage tank corresponds to the preset temperature of the user, the control is performed. In cooling, only the second cold / warm water heat exchanger 40 is used and then the first cold / hot water heat exchanger 30 (The first cold / hot water heat exchanger 30 is not used) so as not to be heat-exchanged,

난방시에도, 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 중 첫번째로 거치게 되는 제 1 냉,온수 열교환기(30)만을 사용하여 냉매가 열교환 되도록 한 후, 제 2 냉,온수 열교환기(40)는 냉매가 거치지 않아 사용되지 않도록 바이패스시킬 수 있음이다.
Hot water heat exchanger 30 that is the first of the first and second cold and hot water heat exchangers 30 and 40 so that the refrigerant can be heat-exchanged, (40) can be bypassed so that the refrigerant is not used and is not used.

상기 제 2 바이패스부(90) 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 사이 연결부위에 설치되는 것으로, 공기열 전달매체의 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어하는 것이다.The first and second air heat exchangers (50, 60) are installed in the second bypass unit (90) at a connection site between the first and second air heat exchangers (50, 60) And the refrigerant is controlled to be moved to only one of the first and second air heat exchangers (50, 60).

즉, 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 공기열 전달매체가 최초 유입되는 열교환기 입구측(냉방시에는 제 2 공기열 열교환기(60), 난방시에는 제 1 공기열 열교환기(50)가 이에 해당된다.)에서 공기열 전달매체의 온도를 측정하고, 이러한 공기열 전달매체의 온도가 사용자의 사전설정온도에 해당될시, 냉방시에는 제 1 공기열 열교환기(50)만을 사용한 후, 제 2 공기열 열교환기(60)와는 열교환되지 않도록 지나가도록(제 2 공기열 열교환기(60)는 사용되지 않음) 할 수 있으며,That is, the inlet side of the first and second air heat exchangers (50, 60) (the second air heat exchanger (60) for cooling and the first air heat exchanger (50) When the temperature of the air heat transfer medium corresponds to the preset temperature of the user, only the first air heat exchanger 50 is used for cooling, and the second air heat exchanger (The second air heat exchanger 60 is not used) so as not to be heat-exchanged with the air heat exchanger 60,

난방시에도, 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 첫번째로 거치게 되는 제 2 공기열 열교환기(60)만을 사용하여 냉매가 열교환 되도록 한 후, 제 1 공기열 열교환기(50)는 냉매가 거치지 않아 사용되지 않도록 바이패스시키는 선택이 가능토록 한다.The first air-to-air heat exchanger 50 is provided with a first air-to-air heat exchanger 50 and a second air-to-air heat exchanger 50. The first air-to- It is possible to select bypass by not using it.

다시말해, 제 1, 2 바이패스부(80, 90)의 경우, 더이상의 열교환이 필요없거나, 2개의 열교환기 중 하나만을 사용해도 가능한 경우, 이를 축열조의 온도나 공기열 전달매체의 온도를 별도의 제어부가 감지하여, 제 1 바이패스부(80) 또는 제 2 바이패스부(90)를 작동시킴으로써, 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 중 어느 하나의 열교환기만을 사용하거나, 또는 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 어느 하나의 열교환기만을 사용하는 형태를 선택할 수 있음이다. In other words, in the case of the first and second bypass units 80 and 90, when it is not necessary to perform further heat exchange or if only one of the two heat exchangers can be used, the temperature of the heat storage tank and the temperature of the heat transfer medium are separately The control unit detects the operation of the first bypass unit 80 or the second bypass unit 90 so that only the heat exchanger of either the first or second cold or hot water heat exchanger 30 or 40 is used, Or the first and second air heat exchangers (50, 60).

더불어, 이러한 제 1 바이패스부(80)는 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40)에 밸브(4방밸브(four-way valve) 등, V)로 연결되어 있도록 하거나 또는 사용자의 실시예에 따라 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 제 2 냉,온수 열교환기(40)에 각각 3방 밸브로 연결되어, 하나의 제 1 바이패스부(80)를 이루는 형태가 되도록 할 수도 있음이다.The first bypass unit 80 may be connected to the first and second cold and hot water heat exchangers 30 and 40 by a valve such as a four-way valve, The first and second hot and cold water heat exchangers 30 and 40 are connected to each other by a three-way valve so as to form a single first bypass unit 80 It is also possible.

이러한 상기의 제 1 바이패스부(80)의 밸브 연결구조는 제 2 바이패스부(90)에도 동일하게 적용되는 것으로, 전술된 냉, 난방시의 제 1, 2 바이패스부(80, 90) 작동과 동일하다면, 사용자의 실시예에 따라 다양한 밸브연결 및 구조가 있을 수 있음은 당연하다.
The valve connection structure of the first bypass unit 80 is also applied to the second bypass unit 90. The first bypass bypass unit 80 and the second bypass unit 90 in the cooling / If it is the same as operation, it is of course possible to have various valve connections and structures depending on the embodiment of the user.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

10 : 압축기 20 : 사방밸브
30 : 제 1 냉,온수 열교환기 40 : 제 2 냉,온수 열교환기
50 : 제 1 공기열 열교환기 60 : 제 2 공기열 열교환기
70 : 팽창밸브 80 : 제 1 바이패스부
90 : 제 2 바이패스부10: compressor 20: four-way valve
30: first cold / hot water heat exchanger 40: second cold / hot water heat exchanger
50: first air heat exchanger 60: second air heat exchanger
70: expansion valve 80: first bypass section
90: second bypass section

Claims (4)

냉매를 고온,고압으로 압축하는 압축기(10)와;
상기 압축기(10)의 토출구 측에 관으로 연결되어 냉매의 이송방향을 선택적으로 전환시키는 사방밸브(20)와;
상기 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로, 하절기에는 증발기로 사용되는 제 1 냉,온수 열교환기(30)와;
상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 직렬로 연결되어 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 냉매와 제 1 냉,온수 열교환기(30)에서 열교환된 사용처의 물이 상호 열교환되는데, 동절기에는 응축기로, 하절기에는 증발기로 사용되는 제 2 냉,온수 열교환기(40)와;
상기 사방밸브(20)와 연결되어 전달된 냉매와 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로, 동절기에는 증발기로 사용되는 제 1 공기열 열교환기(50)와;
상기 제 1 공기열 열교환기(50)와 직렬로 연결되어 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 냉매와 제 1 공기열 열교환기(50)에서 열교환된 공기열 전달매체가 상호 열교환되는데, 하절기에는 응축기로, 동절기에는 증발기로 사용되는 제 2 공기열 열교환기(60)와;
상기 제 2 냉,온수 열교환기(40)와 제 2 공기열 열교환기(60) 사이에 연결되는 관에 형성되어 이송되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(70);
상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 사이 연결부위에 설치되어, 상기 사용처의 축열조 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 냉,온수 열교환기(30, 40) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어가능토록 하는 제 1 바이패스부(80);
상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 사이 연결부위에 설치되어, 공기열 전달매체의 온도에 맞춰, 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60)에 냉매가 순차적으로 이동되도록 하거나, 또는 상기 제 1, 2 공기열 열교환기(50, 60) 중 어느 하나로만 냉매가 이동되도록 제어가능토록 하는 제 2 바이패스부(90);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템.
A compressor (10) for compressing refrigerant at a high temperature and a high pressure;
A four-way valve (20) connected to the discharge port side of the compressor (10) by a pipe to selectively switch a direction of transferring the refrigerant;
A first cold / hot water heat exchanger (30) used as a condenser in the winter season and an evaporator in the summer season;
The refrigerant heat-exchanged in the first cold / hot water heat exchanger (30) in series with the first cold / hot water heat exchanger (30) and water used in the heat exchanged in the first cold / hot water heat exchanger (30) A second cold / warm water heat exchanger (40) used as a condenser in the winter season and an evaporator in the summer season;
A first air heat exchanger (50) is connected to the four-way valve (20) and exchanges heat between the refrigerant and the air heat transfer medium. The first air heat exchanger (50) is used as a condenser in summer and as an evaporator in winter.
The refrigerant heat-exchanged in the first air heat exchanger (50) and the air heat transfer medium heat exchanged in the first air heat exchanger (50) are connected to each other in series with the first air heat exchanger (50) A second air heat exchanger (60) used as an evaporator in the winter season;
An expansion valve (70) formed in a pipe connected between the second cold / hot water heat exchanger (40) and the second air heat exchanger (60) and expanding the refrigerant transferred;
Hot water heat exchangers 30 and 40 so that the refrigerant is sequentially introduced into the first and second cold and hot water heat exchangers 30 and 40 in accordance with the temperature of the storage tank of the use place, A first bypass unit (80) for allowing the refrigerant to be moved only to one of the first and second hot / cold water heat exchangers (30, 40);
The heat exchanger is installed at a connection portion between the first and second air heat exchangers (50, 60) so that refrigerant is sequentially moved to the first and second air heat exchangers (50, 60) A second bypass unit (90) for controlling the refrigerant to be moved to only one of the first and second air heat exchangers (50, 60);
And a second heat exchanger connected to the second heat exchanger.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 냉,온수 열교환기(30)와 제 1 공기열 열교환기(50)는 응축기로 사용시, 1차 열교환되고, 상기 1차 열교환을 통해 냉매의 현열이 제거되는 것을 특징으로 하는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first cold / hot water heat exchanger (30) and the first air / air heat exchanger (50) are subjected to primary heat exchange when used as a condenser, and the sensible heat of the refrigerant is removed through the primary heat exchange. A configured air heat pump system.
제 2항에 있어서,
상기 제 1 냉,온수 열교환기(30) 및 제 1 공기열 열교환기(50)를 통해 현열이 제거된 냉매가 제 2 냉,온수 열교환기(40) 및 제 2 공기열 열교환기(60)를 통해 2차 열교환되어 수월하게 응축되는 것을 특징으로 하는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템.
3. The method of claim 2,
The refrigerant whose sensible heat has been removed through the first cold water heat exchanger 30 and the first air heat exchanger 50 is discharged through the second cold water heat exchanger 40 and the second air heat exchanger 60 And the air is heat-exchanged to be easily condensed.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 냉,온수 열교환기(40) 및 제 2 공기열 열교환기(60)는 증발기로 사용시, 팽창밸브(70)를 통과한 냉매가 제 1 냉,온수 열교환기(30) 및 제 1 공기열 열교환기(50)에 전달되기 전에 체류하면서 만액식 증발기의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 2단 열교환기로 구성되는 공기열 히트펌프시스템.
The method according to claim 1,
The second cold / hot water heat exchanger (40) and the second air / air heat exchanger (60) are arranged such that the refrigerant passing through the expansion valve (70) flows through the first cold / hot water heat exchanger (30) Stage heat exchanger is configured to function as a liquid-state evaporator only when it is stagnated before being transferred to the unit (50).
KR1020170036883A 2017-03-23 2017-03-23 Air heat pump system having dual heat exchanger KR102019678B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170036883A KR102019678B1 (en) 2017-03-23 2017-03-23 Air heat pump system having dual heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170036883A KR102019678B1 (en) 2017-03-23 2017-03-23 Air heat pump system having dual heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180107935A true KR20180107935A (en) 2018-10-04
KR102019678B1 KR102019678B1 (en) 2019-09-09

Family

ID=63862789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170036883A KR102019678B1 (en) 2017-03-23 2017-03-23 Air heat pump system having dual heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102019678B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10176867A (en) * 1996-12-13 1998-06-30 Toshiba Corp Air conditioner
JP2009275970A (en) * 2008-05-14 2009-11-26 Daikin Ind Ltd Refrigerating apparatus
JP2012013350A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Panasonic Corp Hot-water heater
KR101151006B1 (en) 2010-03-15 2012-06-01 한밭대학교 산학협력단 Heat pump system using ground heat source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10176867A (en) * 1996-12-13 1998-06-30 Toshiba Corp Air conditioner
JP2009275970A (en) * 2008-05-14 2009-11-26 Daikin Ind Ltd Refrigerating apparatus
KR101151006B1 (en) 2010-03-15 2012-06-01 한밭대학교 산학협력단 Heat pump system using ground heat source
JP2012013350A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Panasonic Corp Hot-water heater

Also Published As

Publication number Publication date
KR102019678B1 (en) 2019-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9316421B2 (en) Air-conditioning apparatus including unit for increasing heating capacity
KR101343711B1 (en) Air conditioning／hot­water supply system and heat pump unit
JP6644154B2 (en) Air conditioner
US10619892B2 (en) Air conditioning system
JP5455521B2 (en) Air conditioning and hot water supply system
US9885504B2 (en) Heat pump with water heating
CN102753914B (en) Air conditioner and air-conditioning hot-water-supplying system
US20220011014A1 (en) Air conditioning system
WO2011108068A1 (en) Air-conditioning hot-water-supplying system
KR101454756B1 (en) Heat storaging apparatus having cascade cycle and Control process of the same
US11578898B2 (en) Air conditioning apparatus
KR101196505B1 (en) Heat pump using two stage compressors
KR101325887B1 (en) warm water system of cascade cycle heat pump
KR101188258B1 (en) Heat-pump system
KR20100046365A (en) Heat pump system
KR101713543B1 (en) Heat recovery heat-pump cooling/heating device having hot water supplinh function
CN101235992A (en) Two pipe heating pump, hot water three-purpose central air-conditioning system
KR102061757B1 (en) Module type hybrid outdoor unit for air conditioning apparatus
CN101122433A (en) Four-pipe heating pump central air conditioner system
KR20100005736U (en) Heat pump system
KR100946381B1 (en) Hybrid heat pump type cooling and heating apparatus
CN101235993B (en) Four pipe heating pump, hot water three-purpose central air-conditioning system
JP5333557B2 (en) Hot water supply air conditioning system
KR20180107935A (en) Air heat pump system having dual heat exchanger
KR20100072926A (en) The ice-cycle system of waste heat recovery system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant