KR100486095B1 - 히트 펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기를 열원으로 하는 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서, 가열운전시 외기온이 낮을 경우에도 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하며, 냉각운전시 외기온이 높을 경우에도 실외 열교환기에서 냉매증기의 응축을 양호하게 하여 성적계수를 증대하고, 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열 증기화하여 성적계수를 추가 증대할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 압축기(2), 4방밸브(3), 실내 열교환기(4), 냉각용 팽창밸브(5), 가열용 팽창밸브(6), 실외 열교환기(7) 및 상기 4방밸브(3)를 도관(8)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(3)와 압축기(2)를 흡입도관(9)으로 연결한 기본 냉동회로(1)와; 상기 도관(8)의 압축기(2)와 4방밸브(3) 사이에 연결한 온수가열 회로(10)와; 상기 도관(8)의 냉각용 팽창밸브(5)와 가열용 팽창밸브(6) 사이에 설치하여 열매체(21)를 충전하고, 잠열 축열재(26)와 상기 온수가열회로(10)에 연결한 가열 열교환기(23) 및 상기 도관(8)의 냉각용 팽창밸브(5)와 가열용 팽창밸브(6) 사이에 설치한 재응축 열교환기(22)를 내장한 축열조(20)와; 상기 축열조(20)에 공급관(31) 및 순환펌프(33)가 설치된 귀환관(32)으로 연결되고 상기 실외 열교환기(7)의 흡입측에 설치한 열교환기(30)와; 상기 흡입도관(9)에 병렬설치하여 그 중 1개는 상기 축열조(20)의 외면에 접촉 설치하고, 다른 1개는 축열조(20)에 내장하여 압축기에 흡입되는 냉매증기의 온도에 따라 선택적으로 작용하는 제 1 및 제 2 흡열 열교환기(40)(41)로 구성한 것이다.

Description

히트 펌프 시스템 {HEAT PUMP SYSTEM}

본 발명은 히트 펌프 시스템에 관한 것이며, 상세하게는 공기를 열원으로 이용하는 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 히트 펌프 시스템은 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결하여서, 가열운전시에는 4방밸브를 압축기에 서 압축된 고온·고압의 냉매증기가 실내 열교환기 측으로 흐르도록 조작하여서 고온·고압의 냉매증기를 응축기로 작용하는 실내 열교환기에서 응축하여 그 응축열을 유체와 열교환시킴으로써 온수를 생성하거나 실내공기를 가열하여서 난방 또는 건조기능을 수행하고, 상기 실내 열교환기에서 응축된 고온·고압의 냉매액을 팽창밸브에서 팽창시킨 후 증발기로 작용하는 실외 열교환기에서 공기(외기)를 열원으로 하여 증발시켜 저온·저압의 냉매증기가 되게 한 후 압축기에 흡입되어 상기한 사이클을 반복하는 것이다.

그리고 냉각운전시에는 4방밸브를 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기가 실외 열교환기 측으로 흐르도록 조작하여서 고온·고압의 냉매증기를 응축기로 작용하는 실외 열교환기에서 공기를 열원으로 하여 응축시키고, 상기 실외 열교환기에서 응축된 고온·고압의 냉매액을 팽창밸브에서 팽창시킨 후 증발기로 작용하는 실내 열교환기에서 냉매액을 증발시켜 유체에서 증발열을 흡수함으로써 냉수를 생성하거나 실내공기를 냉각하여 냉방 등을 하며, 실내 열교환기에서 증발된 저온·저압의 냉매증기는 압축기에 흡입되어 상기한 사이클을 반복하는 것이다.

상기한 히트 펌프 시스템은 가열운전시에 실외 열교환기에서 외기를 열원으로 하여 냉매액을 증발시킬 때 외기온도가 낮을 때에는 실외 열교환기의 표면에 서리가 맺힘으로써 냉매액의 증발이 양호하지 못하여 가열능력이 현저하게 떨어지기 때문에 증발기에서의 냉매액의 증발을 조장하거나 압축기에 흡입되는 습냉매증기의 증발 촉진에 많은 노력을 하고 있다.

그 일례로서 일본국 특허 출원공개 소 54-45949 호 공보에는 난방회로 중에 냉매가열기를 설치하여 난방운전시에 증발기로 겸용하도록 하여 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기를 실내 열교환기에서 응축하여 실내를 난방한 다음 난방용 감압기구에서 감압된 냉매액을 냉매 가열기에서 증발시킴으로써 외기온도가 낮을 때에도 난방능력이 저하되지 않도록 한 냉·난방장치가 개시되어 있고, 일본국 특허 출원공고 소 55-5017 호 공보에는 실외측 열교환기를 복수개 설치하여 냉방시에 상기 복수개의 실외측 열교환기를 동시에 응축기로 작용하게 하고 난방시에 증발기로 작용하게 하는 제 1 사이클과, 압축기로부터 실내측 열교환기에 흐르는 고온·고압의 냉매증기의 일부를 분류시켜 상기 복수개의 실외 열교환기에 직접 도입하여 상기 실외 열교환기의 일방을 응축기로 타방을 증발기로서 교대로 작용시키는 제 2 사이클을 절환하는 유로 절환장치를 구비한 히트 펌프식 냉·난방장치가 개시되어 있으며, 또한 본 발명자는 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉방용 감압기구, 난방용 감압기구 및 실외 열교환기를 제 1 도관과 냉매증기 흡입관으로 연결한 냉매회로에 있어서, 상기 제 1 도관의 상기 실내 열교환기와 난방용 감압기구 사이에 설치한 제 1 열교환기와, 상기 제 1 도관의 상기 실외 열교환기와 4방밸브 사이에 상기 제 1 열교환기보다 상방에 설치되며 상기 제 1 열교환기와 밸브가 설치된 연결관으로 폐회로가 형성되게 연결한 제 2 열교환기를 구비함과 동시에 상기 제 1 및 제 2 열교환기에 작동유체를 충전하여서 상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매액을 열원으로 하여 압축기에 흡입되는 냉매액 및 냉매증기의 증발을 촉진토록 한 히트 펌프식 공기 조화기를 특허 제 289751 호로 제안한 바 있다.

한편 상기한 히트 펌프 시스템은 실외 열교환기에서 외기를 열원으로 하여 냉매액을 증발시키거나 냉매증기를 응축시키는 것임으로 그 용량은 방출하는 열량에 의하여 결정되며, 통상 실내 열교환기의 열전달면적의 1.2 ~ 1.4 배로 설계하는 것이 당업계에서 알려진 사실이다.

그러나 상기한 일본국 특허 출원공개 소 54-45949 호는 난방운전시에 냉매가 열기를 증발기로 겸용하도록 되어 있지만 그 냉매 가열기의 구체적인 기술수단이 기재되어 있지 않은 바, 증발기의 구조상 부피가 작고 설치가 용이한 전열을 이용할 수밖에 없음으로 유지비가 많이 들 수밖에 없으며, 일본국 특허 출원공고 소 55-5017 호는 난방시에 외기온도가 저하하여 실외측 열교환기에 서리가 맺혔을 때 압축기에서 압축된 고온·고압의 냉매증기의 일부를 분류하여 사용하기 때문에 압축기의 용량을 크게 하여야 함으로써 설비비와 유지비가 많이 들며, 본 발명자의 선특허도 외기온도가 낮을 때 실외 열교환기에서 냉매액의 증발이 충분하지 못 하고, 혹한기에는 보조 가열수단을 이용하여야 함으로써 구조가 복잡하고 유지비가 많이 들며, 난방운전시에 실외 열교환기에 서리가 맺히는 것을 방지하지 못하는 문제점이 있는 것이다. 그뿐 아니라 상기한 것들은 혹한기에 실외 열교환기에서 냉매액의 증발이 저조하기 때문에 성적계수가 저하되어 가열효율이 낮은 문제점이 있는 것이다.

그리고 냉각운전시에 외기온이 높을 때에는 실외 열교환기에서 응축되는 냉매증기와 외기와의 온도차가 작아짐으로써 냉매증기의 응축이 불완전하게 됨에 따라 냉각부하가 감소되는 경우 등에는 실내 열교환기에서 냉매액의 증발이 완전하게 되지 못 하기 때문에 습냉매증기 상태로 압축기에 흡입됨으로써 액백(liquid back)이 발생하여 압축기의 밸브를 손상시키는 원인이 되며, 액압축으로 인한 액격(liquid hammer)이 발생하여 압축기가 손상되는 경우가 있을 뿐아니라 성적계수가 저하되는 것이다.

상기한 문제점을 시정하기 위하여서는 실외 열교환기의 용량을 크게 하는 것을 고려할 수 있으나 재료비가 고가로 되고 설치 면적을 크게 차지하는 등의 다른 문제점이 발생하는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 가열운전시 외기온이 낮을 경우에도 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하고, 냉각운전시 외기온이 높을 경우에도 실외 열교환기에서 냉매증기의 응축을 양호하게 하여 성적계수를 증대할 수 있도록 한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열 증기화하여 성적계수를 추가 증대할 수 있도록 한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉각용 팽창밸브, 가열용 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 기본 냉동회로와; 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결한 온수가열회로와; 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치하여 열매체를 충전하고, 잠열 축열재와 상기 온수가열회로에 연결한 가열 열교환기 및 상기 도관의 냉각용 팽창밸 브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치한 재응축 열교환기를 내장한 축열조와; 상기 축열조에 공급관 및 순환펌프가 설치된 귀환관으로 연결되고 상기 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기로 구성한 것이다.

또한 본 발명은 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉각용 팽창밸브, 가열용 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 기본 냉동회로와; 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결한 온수가열회로와; 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치하여 열매체를 충전하고, 잠열 축열재와 상기 온수가열회로에 연결한 가열 열교환기 및 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치한 재응축 열교환기를 내장한 축열조와; 상기 축열조에 공급관 및 순환펌프가 설치된 귀환관으로 연결되고 상기 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기와; 상기 흡입도관에 병렬설치하여 그 중 1개는 축열조의 외면에 접촉 설치하고 다른 1개는 축열조에 내장하여 압축기에 흡입되는 냉매증기의 온도에 따라 선택적으로 작용하는 제 1 및 제 2 흡열 열교환기로 구성한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 구성도로서, 1은 기본 냉동회로로서, 상기 기본 냉동회로(1)는 압축기(2)의 토출구, 4방밸브(3), 실내 열교환기(4), 냉각용 팽창밸브(5), 가열용 팽창밸브(6), 실외 열교환기(7) 및 상기 4방밸브(3)를 도관(8)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(3)와 압축기(2)의 흡입구를 흡입도관(9)으로 연결하여서, 가열운전시에는 실내 열교환기(4)를 응축기로 실외 열교환 기(7)를 증발기로 작용하게 하고, 냉각운전시에는 실외 열교환기(7)를 응축기로 실내 열교환기(4)를 증발기로 작용하게 한 것이다.

10은 온수가열회로로서, 상기 온수가열회로(10)는 도관(8)의 압축기(2)와 4방밸브(3) 사이에 냉매 바이패스관(11)의 양단을 연결하여 응축기(12)를 설치하고, 상기 응축기(12)와 열교환 관계를 가진 온수열교환기(13)를 일측에, 타측에 상기 실내 열교환기(4)설치 바닥에 매설하는 방열 코일 또는 라디에이터 등의 복사열 발생수단(14)을 순환펌프(16)가 설치된 온수 순환관(15)으로 연결 설치하며, 상기 온수순환관(15)에 급수관(17) 및 급탕관(18)을 연결한 것으로서, 상기 응축기(12)에서 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기의 일부가 응축될 때 그 응축열에 의하여 온수열교환기(13)에서 온수를 생성하여서 복사열 발생수단(14)에서 복사난방을 하거나 목욕용 또는 급탕용 온수로 사용하도록 한 것이다.

20은 축열조로서, 상기 축열조(20)는 상기 도관(8)의 상기 냉각용 팽창밸브(5)와 가열용 팽창밸브(6) 사이에 설치하여 열매체(21)를 충전하고, 상기 축열조(20)내에는 상기 도관(8)을 관통시켜 상기 도관(8)에 설치한 재응축 열교환기(22)와, 상기 온수순환관(15)에 온수공급관(24) 및 귀환관(25)으로 연결된 가열 열교환기(23)를 내장하여서 된 것이다. 그리고 상기 축열조(20)에 잠열 축열재(26)를 내장하여 열매체(12)의 온도를 일정하게 유지하고 그 온도를 일정하게 유지하며, 축열조(20)의 측벽에는 히터(27)를 설치하여 가열운전 초기에 열매체(21)를 가열하거나 상기 온수가열회로(10)를 가동하지 않을 때 가열 열교환기(23)의 대체기능을 할 수 있도록 한 것이다.

상기한 잠열 축열재(26)는 황산염, 질산염, 인산염, 탄산염 등 공지한 것을 1종 이상 혼합 사용하여 27 ~ 30℃에서 전이(상변화)를 일으키도록 한 것이다.

30은 열교환기로서, 상기 열교환기(30)는 상기 축열조(20)와 공급관(31) 및 귀환관(32)으로 연결하여 상기 실외 열교환기(7)의 흡입측에 일체로 형성하거나 근접되게 설치하고, 상기 귀환관(32)에는 순환펌프(33)를 설치한 것으로서, 상기 열교환기(30)는 가열운전시 외기온이 5℃ 이하일 경우에 냉매액 재응축 열교환기(22)의 방열에 의하여 열매체(21)를 가열함과 동시에 잠열 축열재(26)의 전이에 의하여 일정온도를 유지한 열매체(21)를 순환시켜 실외 열교환기(7)에 흡입되는 외기를 예열하여서 실외 열교환기(7)에 공급함으로써 실외 열교환기(7)에 서리가 맺히는 것을 방지하거나 부착된 서리를 제상하고, 또한 냉각운전시에는 외기온이 설정온도(예 30℃ 내외) 이상일 경우 상기 열매체(21)를 순환시켜서 실외 열교환기(7)에 흡입되는 외기를 냉각하여서 냉각공기를 실외 열교환기(7)에 공급함으로써 냉매증기의 응축을 양호하게 한 것이다.

상기한 순환펌프(33)의 제어회로는 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 실외 열교환기(7)의 흡입측에 설치하여 신호를 출력하는 고온센서(133) 및 저온센서(134)와, 고온(예 30℃)기준전압을 “-”단자에 입력받고 상기 고온센서(133)의 출력신호를 “+”단자에 입력받아 그 두 단자에 입력되는 전압의 크기를 비교하여 그 비교치를 논리신호로 출력하는 제 1 비교기(135)와, 저온(5℃)기준전압을 “+”단자에 입력받고 상기 저온센서(134)의 출력 신호를 “-”단자에 입력받아 그 두 단자에 입력되는 전압의 크기를 비교하여 그 비교치를 논리신호로 출력하는 제 2 비교기(136)와, 상기 제 2 비교기(136)의 출력신호를 입력받아 논리상태를 반전시켜 출력하는 인버터(137)와, 상기 제 1 비교기(135)와 인버터(137)의 출력신호를 입력받아 논리 합 연산을 수행하고 그 연산결과를 출력하는 OR게이트(138)와, 상기 OR게이트(138)의 연산결과가 논리 하이 레벨인 경우 턴온동작하여 순환펌프(33)에 전원을 공급하는 스위치(139)로 구성한 것이다.

미설명부호 51은 팬이고, 52, 53은 체크 밸브이며, 54 내지 58은 밸브이다.

이상과 같은 본 발명의 제 1 실시예는 가열운전시에는 밸브(54)를 개방하고 4방밸브(3)를 냉매가 화살표 실선으로 흐르도록 조작한 후 압축기(2)를 구동하면, 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기는 응축기로 작용하는 실내 열교환기(4)에 유입되어 응축되면서 그 응축열에 의하여 유체를 가열시킴으로써, 온수를 생성하거나 공기조화(난방) 기능 등을 수행하며, 상기 실내 열교환기(4)에서 응축된 고온·고압의 냉매액은 체크 밸브(52)를 경유하여 축열조(20)에 내장된 재응축 열교환기(22)에서 재응축되면서 그 재응축열에 의하여 열매체(21)를 가열하면서 그 냉매액은 과냉각되는 것이다. 상기 과냉각된 냉매액은 가열용 팽창밸브(6)에서 팽창된 후 증발기로 작용하는 실외 열교환기(7)에서 외기를 열원으로 하여 증발되며, 상기 실외 열교환기(7)에서 증발된 저온·저압의 냉매증기는 4방밸브(3)를 경유한 후 흡입도관(9)을 경유하면서 건포화 또는 과열 증기화 상태로 압축기(2)에 흡입되어 상기 사이클을 반복하는 것이다.

그리고 상기와 같이 가열운전을 할 때 실내 열교환기(4)로서 대류난방운전을 할 경우에는 밸브(55) 및 밸브(57)를 추가 개방하고 압축기(2)에서 압축된 고온· 고압의 냉매증기의 일부를 냉매 바이패스관(21)으로 흐르게 하여 응축기(12)에서 응축시키고, 상기 응축기(12)의 응축열에 의하여 온수열교환기(13)를 흐르는 온수를 가열하여 순환펌프(16)를 구동하여서 복사열 발생수단(14)에서 복사난방을 함으로써 대류난방과 복사난방을 함께 할 수 있고, 상기와 같이 복사난방과 대류난방을 함께 할 때 밸브(55)의 개방도를 크게 하고 밸브(54)의 개방도를 감소시킴과 동시에 실내 열교환기(4) 부설 팬(미도시)의 회전수를 감소시키면 복사난방을 주로하게 되어 기류가 거주가에 닿는 양이 적어 쾌적한 난방을 할 수 있고 소음도 저감되는 것이다. 또한 밸브(58)를 개방하고 급수관(17)으로 급수하면 급탕관(18)에서 목욕용 또는 급탕용 온수도 함께 얻을 수 있는 것이다.

그리고 냉각운전시에는 밸브(54)만을 개방하고 4방밸브(3)를 냉매가 화살표 점선으로 흐르도록 조작한 후 압축기(2)를 구동하면, 압축기(2)에서 압축된 고온·고압의 냉매증기는 응축기로 작용하는 실외 열교환기(7)에서 유입되어 응축되고, 상기 실외 열교환기(7)에서 응축된 고온·고압의 냉매액은 체크밸브(53)를 경유하여 냉각용 팽창밸브(5)에서 팽창된 후 증발기로 작용하는 실내 열교환기(4)에 유입되어 실내 열교환기(4) 주위의 유체에서 증발열을 흡수함으로써 냉수를 생성하거나 공기조화(냉방) 기능 등을 수행하고, 상기 실내 열교환기(4)에서 증발된 저온·저압의 냉매 증기는 4방밸브(3) 및 흡입 도관(9)을 경유하여 압축기(2)에 흡입되어 상기 사이클을 반복하는 것이다.

또한 이 냉각운전시에도 상기 난방운전시와 동일하게 급수관(17)으로 급수하면 목욕용 또는 급탕용 온수도 함께 얻을 수 있는 것이다.

한편 상기와 같이 가열 또는 냉각운전시에 재응축 열교환기(22)에서 냉매액이 과냉각될 때 그 재응축열을 방열하여 열매체(21)가 가열되며, 상기 열매체(21)의 온도가 잠열 축열재(26)의 전이 온도인 27 ~ 30℃ 이상이 되면 잠열 축열재(26)가 액체로 되면서 열매체(21)에서 융해열을 흡수 저장하고, 전이 온도 이하가 되면 고체로 되면서 열매체(21)에 응고열을 방출함으로써 열매체(21)는 거의 일정한 온도를 유지하는 것이다.

상기한 상태에서 가열운전시에 외기온이 5℃ 이하가 되면 저온센서(134)의 출력 신호는 제 2 비교기(136)의 “-”단자에 유입되어 “+”단자와 “-”단자에 유입되는 전압의 크기를 비교하여 로우 레벨의 논리신호 “0”을 출력하고, 상기 제 2 비교기(136)의 출력 신호는 인버터(137)를 통하여 반전되며, OR게이트(138)에서 그 연산결과에 의하여 스위치(139)를 “온”시킴으로써 순환펌프(33)가 구동되어 축열조(20)에 저장되고 잠열 축열재(26)의 응고열에 의하여 가열된 열매체(21)를 열교환기(30)에 공급하여 실외 열교환기(7)의 흡입부 주위의 외기를 예열한 후 실외 열교환기(7)에 흡입되게 하였기 때문에 외기온이 낮을 때에도 실외 열교환기(7)에 서리가 맺히지 않거나 맺힌 서리를 제상하기 때문에 즉 제상운전을 함으로써 실외 열교환기(7)에서 냉매액의 증발이 양호하게 되는 것이고, 외기온이 5℃ 이상이 되면 순환펌프(33)는 정지함으로써 실외 열교환기(7)의 흡입부의 외기 예열은 중지되는 것이다.

그리고 상기와 같이 제상운전을 할 때 열매체(21)의 온도가 27 ~ 30℃ 이하로 저하되어 제상운전 효율이 낮아질 경우에는 상기 복사난방을 할 경우와 같이 온 수가열회로(10)를 가동하여서 밸브(57)를 폐쇄하고 밸브(56)를 개방하여 온수열교환기(13)에서 가열된 온수를 축열조(20)에 내장된 가열 열교환기(23)에서 열매체에 방열하여 열매체의 온도를 높임으로써 양호한 제상운전을 할 수 있는 것이다.

또한 냉각운전시에 외기온이 30℃ 이상이 되면 고온센서(133)의 출력 신호는 제 1 비교기(135)의 “+”단자에 유입되어 “+”단자와 “-”단자에 유입되는 전압의 크기를 비교하여 하이 레벨의 논리신호 “1”을 출력하고, 상기 제 1 비교기(135)의 출력 신호는 OR게이트(138)에서 그 연산 결과에 의하여 스위치(139)를 “온”시킴으로써 순환펌프(33)가 구동되어 축열조(20)에 저장된 열매체를 열교환기(30)에 공급하여 실외 열교환기(7) 주위의 외기를 냉각시킨 후 실외 열교환기(7)에 흡입되게 하였기 때문에 냉매증기의 응축 온도와 외기의 온도차를 크게 함으로써 냉매 증기의 응축이 양호하게 되며, 외기온이 30℃ 미만이 되면 순환펌프(33)는 정지하는 것이다.

상기한 냉각운전시 고온센서(133)의 출력 신호 온도는 30℃를 예로 들었으나, 실외 열교환기(7)의 열전달 면적 또는 외기 기후조건 등에 따라 상승 또는 하강시킬 수 있고, 이 경우 잠열 축열재(26)의 전이 온도도 변경하는 것이다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예의 구성도로서, 상기 제 1 실시예와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략하며, 차이되는 점은 축열조(20)에 제 1 흡열 열교환기(40) 및 제 2 흡열 열교환기(41)를 추가 설치한 것이다.

상기 제 1 흡열교환기(40) 및 제 2 흡열 열교환기(41)는 상기 흡입도관(9)에 병렬설치하여 제 1 흡열 열교환기(40)는 상기 축열조(20)의 외면에 접촉되게 설치하고, 제 2 흡열 열교환기(41)는 상기 축열조(10)에 내장하며, 상기 제 1 및 제 2 흡열 열교환기(40)(41)의 입구측에는 흡입도관(9)의 압축기(2)의 흡입측에 설치한 온도센서(42)의 출력신호에 의하여 선택적으로 개방되는 솔레노이드 밸브(43)(44)를 설치한 것이다.

상기 제 1 흡열 및 제 2 흡열 열교환기(40)(41)는 상기한 제 1 실시예의 가열 또는 냉각운전시에 실외 열교환기(7) 또는 실내 열교환기(4)에서 증발된 냉매 증기의 온도가 적정온도 예를 들어 12℃ 이하 일 경우에는 흡입도관(9)의 압축기(2)의 흡입측에 설치한 온도센서(42)의 출력 신호에 의하여 솔레노이드 밸브(44)를 개방시킴으로써 압축기(2)에 흡입되는 습냉매증기는 제 2 흡열 열교환기(41)를 경유하면서 열매체에 의하여 가열됨으로써 큰 온도로 승온되고, 12℃ 이상일 경우에는 솔레노이드 밸브(43)가 개방되어 압축기(2)에 흡입되는 습냉매증기는 축열조(20)에 충전한 열매체의 전도열에 의하여서만 가열됨으로써 작은 온도만 승온됨으로 압축기(2)에는 항상 적정 온도의 건포화 또는 과열증기만 흡입되기 때문에 압축기의 액백 및 액격이 발생되지 않게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 기본 냉동회로의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 축열조를 설치하고 응축기로 작용하는 실내 또는 실외 열교환기에서 배출되는 냉매액이 상기 축열조에 내장한 재응축 열교환기에서 재응축될 때 그 응축열에 의하여 열매체를 일정온도가 유지되게 가열하여, 상기 일정온도의 열매체를 실외 열교환기의 흡입부에 설치한 열교환기에 공급하여서 실외 열교환기에 흡입되는 외기를 가열 또는 냉각하도록 하였기 때문에 외기온이 낮은 가열운전시 실외 열교환기에서 냉매액의 증발을 양호하게 하고, 외기온이 높은 냉각운전시에 냉매증기의 응축을 양호하게 하며, 상기 열매체에 의하여 압축기에 흡입되는 습냉매증기를 건포화 또는 과열증기화 함으로써 압축기의 액백 및 액격의 발생을 방지하였기 때문에 성적계수가 향상되고, 외기온이 낮거나 높을 때에도 성적계수가 향상됨으로써 계절에 불구하고 효율을 양호하게 유지할 수 있는 것이다.

또한 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 온수가열회로를 설치하여 대류난방과 복사난방을 겸할 수 있도록 함으로써 쾌적한 난방을 할 수 있고 소음도 저감함과 동시에 항상 온수도 생성할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 구성도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 순환펌프의 제어 회로도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1 : 기본 냉동회로 4 : 실내 열교환기 7 : 실외 열교환기

10 : 온수가열회로 20 : 축열조 22 : 재응축 열교환기

23 : 가열 열교환기 26 : 잠열 축열재 30 : 열교환기

40, 41 : 제 1 및 제 2 흡열 열교환기

Claims (7)

1. 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉각용 팽창밸브, 가열용 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 기본 냉동회로와; 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결한 온수가열회로와; 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치하여 열매체를 충전하고, 잠열 축열재와 상기 온수가열회로에 연결한 가열 열교환기 및 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치한 재응축 열교환기를 내장한 축열조와; 상기 축열조에 공급관 및 순환펌프가 설치된 귀환관으로 연결되고 상기 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기로 구성한 히트 펌프 시스템.
2. 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉각용 팽창밸브, 가열용 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 기본 냉동회로와; 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결한 온수가열회로와; 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치하여 열매체를 충전하고, 잠열 축열재와 상기 온수가열회로에 연결한 가열 열교환기 및 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치한 재응축 열교환기를 내장한 축열조와; 상기 축열조에 공급관 및 순환펌프가 설치된 귀환관으로 연결되고 상기 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기와; 상기 흡입도관 에 병렬설치하여 그 중 1개를 상기 축열조의 외면에 접촉설치하고, 다른 1개는 축열조에 내장하여 압축기에 흡입되는 냉매증기의 온도에 따라 선택적으로 작용하는 제 1 및 제 2 흡열 열교환기로 구성한 히트 펌프 시스템.
3. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 순환펌프는 외기온이 5℃ 이하이거나 30℃ 이상일 때 구동되는 히트 펌프 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 순환펌프는 실외 열교환기의 흡입측에 설치하여 신호를 출력하는 고온센서 및 저온센서와; 고온기준전압을 “-”단자에 입력받고 상기 고온센서의 출력신호를 “+”단자에 입력받아 그 두 단자에 입력되는 전압의 크기를 비교하여 그 비교치를 논리신호로 출력하는 제 1 비교기와; 저온기준전압을 “+”단자에 입력받고 상기 저온센서의 출력 신호를 “-”단자에 입력받아 그 두 단자에 입력되는 전압의 크기를 비교하여 그 비교치를 논리신호로 출력하는 제 2 비교기와; 상기 제 2 비교기의 출력신호를 입력받아 논리상태를 반전시켜 출력하는 인버터와; 상기 제 1 비교기와 인버터의 출력신호를 입력받아 논리 합 연산을 수행하고 그 연산결과를 출력하는 OR게이트와; 상기 OR게이트의 연산결과가 논리 하이 레벨인 경우 턴온동작하여 순환펌프에 전원을 공급하는 스위치로 구성한 제어 회로에 의하여 제어되는 히트 펌프 시스템.
5. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 축열조에 히터를 부설한 히트 펌프 시스템.
6. 제 2 항에 있어서, 제 1 흡열 열교환기 및 제 2 흡열 열교환기의 입구측에 솔레노이드 밸브를 설치하여 흡입도관의 압축기의 흡입측에 설치한 온도센서에 의하여 선택적으로 개방하는 히트 펌프 시스템.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 온수가열회로는 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 냉매 바이패스관의 양단을 연결하여 응축기를 설치하고, 상기 응축기와 열교환 관계를 가진 온수열교환기를 일측에, 타측에 상기 실내 열교환기와 동일 실내에 설치하는 복사열 발생수단을 순환펌프가 설치된 온수순환관으로 연결 설치하며, 상기 온수순환관에 급수관 및 급탕관을 연결한 히트 펌프 시스템.