KR101015307B1 - 공기열원 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한냉지에서 냉,난방 효율이 뛰어난 장치에 관한 것으로, 후레쉬

탱크(5)에서 증발된 중온중압의 냉매를 압축하는 부스터압축기(11)의 토출부와 실

외측 열교환기(9)에서 증발된 저온저압의 냉매를 압축하는 메인압축기(1)의 토출부

가 서로 접속 되어 상호 압출 작용에 의해 상기 판형 열교환기(3)의 응축기 냉매순

환량을 증가 시켜 난방효율을 높이는 장치로서, 난방시에는 증발기로 전환되어 저

온의 외부공기를 이용하여 제2팽창변(8)을 통과한 저온저압의 액냉매를 증발시키고

냉방시에는 응축기로 전환되어 고온고압가스의 냉매를 응축시키며, 외측에는 송풍

팬(10)이 장착되는 실외측 열교환기(9)와; 난방시 응축기로 전환되어 급탕탱크(미

도시)의 온수를 가열하여 고온수를 공급하며, 냉방시에는 증발기로 전환되어 냉수

를 공급하게 되는 판형 열교환기(3)와; 상기 판형 열교환기(3) 출구 배관열과 제1

팽창변(7)을 통과한 액냉매와의 열교환에 의한 증발로 중온중압을 발생시키는 후레

쉬탱크(5)와; 상기 후레쉬탱크(5)에서 증발된 중온중압의 냉매증기를 중압관(MP)을

통해 흡입하여 판형 열교환기(3)로 공급하는 중압측 부스터압축기(11)와; 상기 제2

팽창변(8)을 통과한 후 외기에 의해 실외측 열교환기(9)에서 증발이 된 저온저압의

가스를 흡입하여 판형 열교환기(3)로 공급하는 저압측 메인압축기(1); 상기 실외측

열교환기(9)에서 미증발된 액냉매는 다시 후레쉬탱크(5)에서 과열을 시켜 메인 압

축기(1)의 액압축을 방지 후, 상기 판형 열교환기(3)로의 냉매 공급량을 증가 시켜난방효율을 높이는 냉난방 장치이다.

부스터 압축기, 메인 압축기, 중압관, 후레쉬 탱크, 3way 열교환기, 사방밸브, 제1팽창변, 제2팽창변

Description

공기열원 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템{System of heat pump for cooling and heating of middle pressure cycle for air heat source}

본 발명은 외부의 온도가 영하 15℃ 정도의 낮은 한냉지에서도 시스템 내부

의 온수 온도를 60℃ 이상의 고온수로 유지시키며, 오랜 작동시간 동안에도 온수의

온도를 고온으로 유지시키도록 함으로써 난방 및 냉방시 안정성과 효율성을 동시에

극복할 수 있도록 하기 위한 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템에 관한

발명이다.

일반적으로 냉난방 히트펌프 시스템은 냉매의 선택적 양방향 흐름을 통해 난

방계절 동안은 고압측(응축기)에서의 방출열을 활용하여 난방 및 온수를 제공하고

냉방계절 동안은 저압측(증발기)에서의 주변열 흡수를 활용하여 냉기를 제공할 수

있도록 하는 것이다.

이와 같은 냉난방 히트펌프 시스템은 그 적용환경에 따라 다양한 구조로 응

용되어 사용되고 있으나 기본적으로 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기 등 4개의 기

본요소로 이루어져 시스템 내부의 냉매가 압축기에서 응축기로, 응축기에서 팽창변

으로, 팽창변에서 증발기로, 증발기에서 다시 압축기로 순환되도록 하는 사이클을

형성하게 되는데, 이러한 사이클은 열역학 제2법칙을 이용하여 압축기로 하여금 소

정의 일을 수행시킴으로써 저열원(低熱源)에서 열을 흡수하여 온도가 높은 고열원

(高熱源)으로 열을 이동하는 것을 목적으로 한다.

이때, 냉매는 증발기에서 저온 증발하여 주위의 열을 흡수하게 되며, 압축기

에서는 상기 증발기로부터 유입된 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로

승온시켜 응축기로 보내고, 상기 응축기는 상기 압축기로부터 유입되는 고온의 고

압가스와 온수탱크에서 유입되는 온수를 열교환시켜 승온시키며 고온의 고압가스는

중온의 액냉매로 상변환되어 팽창변으로 보내게 된다.

그리고, 팽창변은 응축기로부터 유입되는 중온의 액냉매를 팽창시켜 저온의

냉매로 변환시킨 다음 증발기로 공급하게 되며, 상기 증발기에서는 상기 응축기에

서 팽창변을 거쳐 유입되는 저온냉매로 냉수탱크와 순환되는 물배관과 열교환시켜

저온냉수를 생산하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 순환 사이클의 조합에 냉매의 유동방향을 전환하여 냉방

또는 난방기기로의 선택적 활용이 가능하도록 사방밸브를 포함시켜, 상기 증발기가

고온부의 열을 흡수하도록 활용하면 에어컨 또는 냉장고와 같은 냉방운전을 실시할

수 있는 냉방기기로 이용할 수 있고, 상기 응축기가 저온부로 열을 방출하도록 활

용하면 난방운전을 실시할 수 있는 난방기기로 이용될 수도 있다.

이처럼, 증발기와 응축기는 일종의 열교환기이므로 압축기, 증발기, 응축기

및 팽창변을 구성하고, 냉매의 흐름을 선택적으로 바꾸어주면 냉방운전과 난방운전

을 하나의 장치로 결합한 냉난방 히트펌프 시스템을 구현할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 히트펌프는 냉방 및 난방이 선택적으로 이루어짐이 가능하도록

한 공기조화기로서, 상기 냉방모드나 난방모드를 선택함에 따라 냉매의 흐름이 서

로 역방향으로 행하여지면서 선택된 모드에 따라 냉방이 실행되거나 난방이 실행되

도록 하는 것이다.

한편, 현재까지 냉매를 직접 이용한 냉난방기기에 있어 기존의 냉난방 히트

펌프 방식에는 전기 이용 압축기 구동방식과 가스, 유류 등을 연료로 하는 엔진구

동형 압축방식이 출시되어 사용되고 있다.

그러나 이러한 종래의 제품들과 현재 출시된 제품들은 난방운전시 외기온도

가 점점 낮아지면 난방부하가 커져 에너지(전기, 가스, 유류 등) 소모가 많아지고

제품 성능 차이에 따라서 외기온도가 영상 3℃ ∼ 영하 15℃ 부근에서부터는 실외

측 증발기가 냉매액의 증발이 원활하게 일어나지 않게 되어 외기로부터 냉매의 상

변화에 따른 증발잠열을 충분히 흡수하기 못하기 때문에 고압측으로 가는 냉매순환

량의 감소로 응축기의 발열량이 낮아져 급격한 난방효율저하 현상이 발생하며, 과

부하 운전으로 인한 소음발생이 크고, 실외기 압축기에서의 압축비가 커져 투입되

는 운전에너지에 비해 실내에서 얻는 열량이 상대적으로 적은 비효율적 현상인 한

계치 운전에 이르게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템에 관한 것으로서,

특히 외부의 온도가 영하 15℃의 낮은 한냉지에서도 시스템 내부의 온수 온도를 60

℃ 이상의 고온수로 유지시키며, 오랜 작동시간 동안에도 온수의 온도를 고온으로

유지시키도록 함으로써 난방 및 냉방시 안정성과 효율성을 동시에 극복할 수 있도

록 하기 위한 것을 목적으로 한다.

후레쉬탱크에서 증발된 중온중압의 냉매를 압축하는 부스터압축기는 실외측

열교환기에서 증발된 저온저압의 냉매를 압축하는 메인압축기와 상호 압출작용을

하여, 판형 열교환기의 응축기 냉매순환량을 증가 시켜 난방효율을 높이는 장치로

서, 난방시 증발기로 전환되어 저온의 외부공기를 이용하여 제2팽창변을 통과한 저

온저압의 액냉매를 증발시키고 냉방시 에는 응축기로 전환되어 고온고압가스의 냉

매를 응축시키며, 외측에는 송풍팬이 장착되는 실외측 열교환기와; 난방시 응축기

로 전환되어 고온고압 가스의 응축열을 흡수한 다음 급탕탱크(미도시)의 온수를 가

열하여 고온수를 공급하며, 냉방시에는 증발기로 전환되어 냉수를 공급하게 되는

판형 열교환기와; 상기 판형 열교환기 출구열과 제1팽창변을 통과한 액냉매와의 열

교환에 의한 증발로 중온중압을 발생시키는 후레쉬탱크와; 상기 후레쉬탱크에서 증

발된 중온중압의 냉매증기를 압축하여 판형 열교환기 공급하는 중압측 부스터압축

기와; 상기 제2팽창변을 통과한 후 외기에 의해 실외측 열교환기에서 증발이 된 저

온저압의 가스를 저압관을 통해 흡입하여 상기 판형 열교환기로 공급하는 저압측

메인압축기와; 상기 실외측 열교환기에서 미증발된 액냉매는 다시 후레쉬탱크에서

과열을 시켜 메인압축기의 액압축을 방지 후, 상기 판형 열교환기(3)로의 냉매 공급량을 증가 시킨다.

이상과 같은 본 발명은 저온의 한냉지에서는 실외측 증발기의 냉매액 증발이

원활하지 못해 고압측으로 공급되는 냉매순환량이 감소됨에 따라 응축기의 방열량

이 낮아져 난방효율이 감소되는 현상을 방지하기 위해 후레쉬탱크를 이용하여 중온

중압의 가스를 발생시켜 부스터압축기로 압축하여 응축기 방열량을 증가시키고, 외

기에 의해 실외측 열교환기에서 증발이 되고 남은 액냉매는 다시 후레쉬탱크에서

과열시켜 메인압축기의 액압축을 방지 후, 상기 판형 열교환기(3)로의 냉매 공급량의 증가로 효율성을 향상시켜 난방 및 냉방효율을 증대시키고 비용은 절감시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템에

관한 것으로, 도 1은 난방모드를 도시하는 도이며, 도 2는 냉방모드 또는 제상모드

를 도시하는 도이다. 본 발명의 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같

다. 후레쉬탱크(5)에서 증발된 중온중압의 냉매를 압축하는 부스터압축기(11)의 토

출부와 실외측 열교환기(9)에서 증발된 저온저압의 냉매를 압축하는 메인압축기(1)

의 토출부가 서로 접속 되어 상호 압출 작용을 하여, 상기 판형 열교환기(3)의 응축기 냉매순환량을 증가 시켜 난방효율을 높이는 장치로서, 난방시에는 증발기로 전환되어 저온의 외부공기를 이용하여 제2팽창변(8)을 통과한 저온저압의 액냉매를 증발시키고 냉방시에는 응축기로 전환되어 고온고압가스의 냉매를 응축시키며, 외측에는 송풍팬(10)이 장착되는 실외측 열교환기(9)와; 난방시 응축기로 전환되어 고온고압 가스의 응축열을 흡수한 다음 급탕탱크(미도시)의 온수를 가열하여 고온수를 공급하며, 냉방시에는 증발기로 전환되어 냉수를 공급하게 되는 판형 열교환기(3)와; 상기 판형 열교환기(3) 출구 배관열과 제1팽창변(7)을 통과한 액냉매와의 열교환에 의한 증발로 중온중압을 발생시키는 후레쉬탱크(5)와; 상기 후레쉬탱크(5)의 상부는 중압관(MP)과 중압관의 중단에 마련된 전자변(4)을 통해

부스터 압축기(11)와 연결되어, 후레쉬탱크(5)에서 증발된 중온중압의 가스를 중압

관(MP)을 통해 흡입하여 판형 열교환기(3)로 공급하는 중압측 부스터압축기(11)와;

상기 제2팽창변(8)을 통과한 후 외기에 의해 실외측 열교환기(9)에서 증발이 된 저

온저압의 가스를 저압관을 통해 흡입하여 판형 열교환기(3)로 공급하는 저압측 메

인압축기(1); 상기 실외측 열교환기(9)에서 미증발된 액냉매는 다시 후레쉬탱크(5)

에서 과열이 된 후 메인압축기(1)로 과열증기가 흡입되어 액압축을 방지하는 구성

으로, 저온의 한냉지에서는 실외측 증발기의 냉매액 증발이 원활하지 못해 고압측

으로 전송되는 냉매순환량이 감소됨에 따라 응축기의 방열량이 낮아져 난방효율이

감소되는 현상을 방지하기 위해 중압 사이클을 작동함에 따라, 성능계수를 높이는

동시에 효율성을 향상시켜 냉방 및 난방효율은 증대시키고 비용은 절감시킬 수 있

도록 하는 것을 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 발명의 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템에 대한 각 구

성요소를 첨부한 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

우선 본 발명은 , 후레쉬탱크(5)에서 증발된 중온중압의 냉매를 압축하는 부

스터압축기(11)와, 실외측 열교환기(9)에서 증발된 저온저압의 냉매를 압축하는 메

인압축기(1), 난방시 증발기로 전환되어 저온의 외부공기를 이용하여 액냉매를 증

발시키며 냉방시 응축기로 전환되는 실외측 열교환기(9)와, 난방시 응축기로 전환

되며 냉방시에는 증발기로 전환되는 판형 열교환기(3)와, 열교환에 의한 증발과 과

냉각으로 중온중압을 발생시키는 후레쉬탱크(5)로 이루어진다.

판형 열교환기(3)는 외기의 온도 및 운전조건에 따라 냉수 또는 온수의 생산

이 가능하도록 마련되어, 난방시에는 응축기로 전환되어 고온고압 가스의 응축열을

흡수한 다음 급탕탱크(미도시)의 온수를 55℃에서 60℃로 가열하여 고온수를 공급

하게 되며, 냉방시에는 증발기로 전환되어 냉수를 공급할 수 있도록 한다.

또한, 후레쉬탱크(5)의 상부는 중압관(MP)과 중압관 중단에 마련된 전자

변(4)을 통해 상기 부스터압축기(11)와 연결되며, 하부는 상기 제2팽창변(8)을 통

해 상기 실외측 증발기(9)와 연결되되, 상기 후레쉬탱크(5)의 일측은 상기 판형 열

교환기(3)와 연결되고, 타측은 상기 메인압축기(1)및 사방변(2)과 연결되어 상기

판형 열교환기(3)의 출구 배관열로 부터 열교환에 의한 증발과 과냉각으로 중압을

발생시키도록 후레쉬탱크(5)의 내부에 3way열교환기(6)이 내장되어있어, 좌측1way

의 일측은 판형 열교환기(3)와 연결되고 타측은 제1팽창변(7)과 연결되고, 중앙

1way의 일측은 제1팽창변(7)과 연결되고 타측은 후레쉬탱크(5)하부로 진행되며, 우

측1way의 일측은 사방변(2)과 연결되고 타측은 메인압축기(1)와 연결되어 있어, 응

축기 출구 배관열로부터 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 실외측 증발기(9)는 영하 15℃ 정도인 저온의 외부공기를 실외

측 열교환기(9)를 이용하여 액냉매를 증발시키도록 한다.

이때, 실외측 열교환기(9)에는 송풍팬(10)이 마련되어 열교환을 촉진시킬 수

있도록 한다.

이때, 부스터압축기(11)의 흡입측은 중온중압의 후레쉬탱크(5)의 상부와 연

결되고, 상기 부스터압축기(11)의 토출측은 메인압축기(1)의 토출측과 접속되어 고

압관을 통해 상기 판형열교환기(3)로 압송 된다.

그 결과, 판형열교환기(3)로 가는 냉매순환량이 많아져 응축능력이 현저하게

증가되어 난방능력이 증가 하게 된다.

제1팽창변(7)은 부스터압축기(11)와 메인압축기(1)로 부터 압송되어 판형열

교환기(3)를 통과한 중온고압의 과냉각액을 팽창시켜 중온중압으로(증발압력

7kg/cm2, 증발온도 15℃) 변환시킨다.

제2팽창변(8)은 후레쉬탱크(5)의 하부 액냉매를 저온저압으로 팽창(증발압력

1.5kg/cm2, 증발온도 -20℃)하여 실외측 열교환기(9)로 전송하게 된다.

또한, 실외측 열교환기(9)에는 송풍팬(10)이 마련되되, 상기 실외측 열교환

기(9) 일측은 메인압축기(1)와 연결되고 타측은 후레쉬탱크(5)와 연결되고, 상기

메인 압축기(1)의 흡입부는 저압측의 실외측 열교환기(9)와 연결되고, 토출부는 부

스터압축기(11)토출측 및 판형 열교환기(3)와 연결된다.

사방밸브(2)는 메인압축기(1)로부터 토출된 고온고압 가스가 판형 열교환

기(3)로 압송되는 고압관의 중단에 마련되어 냉방 및 난방에 따라 냉매의 유로 흐

름을 전환시킬 수 있게 된다.

이때, 난방 및 냉방에 따라 판형 열교환기(3)가 응축기 또는 증발기로 전환

되거나, 실외측 열교환기(9)가 증발기 또는 응축기로 전환되는 것은 이미 공지된

기술로써, 상기와 같은 전환작동은 사용자가 외부에 마련되는 냉난방 전환용 셀렉

터 스위치(미도시) 동작을 통해 실시된다.

냉방시나 제상시, 부스터압축기(11)와 중압관(MP)의 중단에 마련된 S/V(4)

는 (도2 에 ------(은선)으로 표시된 부분) 작동 OFF 상태가 되며, 난방시에는 부

스터압축기(11)와 중압관(MP)의 중단에 마련된 S/V(4)는 작동 ON 상태가 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 난방시 응축기로 전환되며 냉방시 또는제

상시에는 증발기로 전환되는 판형 열교환기(3)와, 열교환에 의한 증발과 과냉각으

로 중온중압을 발생시키는 후레쉬탱크(5)와, 난방시 증발기로 전환되며 냉방시 또

는 제상시에는 응축기로 전환되는 실외측 열교환기(9)와 판형 열교환기(3)의 난방

효율을 증대 시키는 부스터 압축기(11)및 메인 압축기(1)로 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 냉방 및 난방 작동시 사용자가 원하는 모드로 전환하여

작동하게 되며, 외기온도가 영하 15℃ 정도의 한냉지에서도 난방효과가 절감되지

않도록 하는 것으로, 본 발명인 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템의

난방모드 작동과, 냉방모드 작동에 대한 실시예를 설명하면 아래와 같다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 히트펌프 시스템의 난방모드 작동 중 중압

사이클에 대한 작용을 살펴보면, 부스터압축기(11)에는 흡입부인 중압측은 후레쉬

탱크(5)와 연결되고, 토출부는 메인압축기(1)출구측 및 고압측의 판형열교환기(3)

와 연결된다.

이때, 고압측의 판형열교환기(3)의 난방모드에서 응축기 역할을 하게 되는

데, 고압측의 판형열교환기(3)의 출구 배관을 통과한 중온고압의 냉매액은 후레쉬

탱크(5)내에 내장된 3way열교환기(6)를 통과하면서 제1팽창변(7)을 통해 팽창된 중

온중압(증발압력 7kg/cm2, 증발온도 15℃)의 냉매액과 열교환하게 된다.

한편, 제1팽창변(5)을 통과한 냉매액은, 후레쉬탱크(5)내에 내장된 3way열교

환기(6)내에서 열교환이 일어나 1차 증발이 발생하게 되면서 7kg/cm2 (R-22 증발온

도 : 15℃)의 중온중압 가스를 후레쉬탱크(5) 내에서 발생시켜 상기 후레쉬탱크(5)

의 상부와 연결된 중압관(MP)과 중압관(MP)의 중단에 마련된 전자변(4)을 통해 부

스터압축기(11)의 흡입측으로 중온중압 가스로 흡입되어 부스터압축기(11)에서 압

축된 고온고압 가스와, 메인압축기(1)에서 압축된 고온고압 가스와 함께 고압관을

통해 응축기 역할을 하는 상기 판형열교환기(3)로 보내지게 되는데, 2기의 압축기

로 인해 냉매의 순환량이 증가하여 응축기의 방열량이 증가하게 되는 것이다.

이때, 후레쉬탱크(5)에서 열교환을 의한 1차 냉매증발로 인해 제2팽창변(8)

으로 연결되는 고압액관의 온도가 15℃까지 과냉각 되는데, 과냉각이 된 액냉매는

상기 제2팽창변(8)에서 1.5kg/cm2 (증발온도 -20℃)로 2차 감압을 실시한 후 실외측 증발기(9)로 전송되며, 상기 실외측 증발기(9)로 전송된 액냉매는 저온의 외기공기(영하 15℃)를 이용하여 상기 실외측 열교환기(9)에서 증발작용이 일어나고, 증발이 되고 남은 액냉매는 다시 후레쉬탱크(5)에서 과열이 된 후, 흡입관을 통해 메인압축기(1)로 기체 상태로 흡입된다.

따라서, 2차적으로 실외측 열교환기(9)에서 증발시켜야 할 저온저압의 액냉

매량이 크게 감소되기 때문에 성애 발생률을 감소시켜, 성능계수를 높이고 난방효

율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 히트펌프 시스템의 난방모드 작동 중 메인

압축기(1)에 대한 작용을 살펴보면, 메인압축기(1)의 상기 흡입부는 실외측 열교

환기(9)와 연결되고, 상기 토출부는 부스터압축기(11)의 토출부및 상기 판형열교환

기(3)와 연결되며,상기 메인압축기(1)에서 토출되는 고온고압의 가스는 사방밸

브(2)의 유로를 따라 난방시 응축기로 전환되는 판형 열교환기(3)를 통과하면서 온

수 입구온도 50℃에서 온수 출구온도 55℃로 상승하게 된다.

그리고, 상기 판형 열교환기(도면부호 3, or 응축기)의 응축온도는 55℃이

고, 상기 판형 열교환기(도면부호 3, or 응축기)의 출구 배관의 온도는 45℃이므

로, 상기 출구 배관열을 활용하기 위해 상기 판형 열교환기(도면부호 3, or 응축

기)와 제1팽창변(7) 사이에 후레쉬탱크(5)를 설치하여 상기 판형 열교환기(도면부

호 3, or 응축기) 출구의 중고온 액냉매(45℃)와 제1팽창변(7)을 통과한 중온 액냉

매(15℃)가 상호 열교환하여 제2팽창변(8)으로 가는 액관이 45℃에서 15℃로 과냉

각이 이루어짐과 동시에 1차증발이 일어나 중온중압의 가스가 된다.

한편, 과냉각된 냉매액은 제2팽창변(8)을 통해 (증발압력 1.5kg/cm2, 증발온

도 -20℃) 팽창이 된 후에 실외측 열교환기(9)에서 외기(-15℃)와 열교환이 일어난

후, 흡입관을 통해 메인압축기(1)로 다시 흡입되어 재차 고압으로 압축하는 사이클

이 순환되도록 유지하게 된다.

그리고, 실외측 열교환기(9)에 적상이 있을시에는 냉방모드로 전환되어 제

상작용을 한다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 히트펌프 시스템의 냉방모드(제상모드) 작

동에 대한 작용을 살펴보면, 메인압축기(1)에서 토출된 고온고압의 가스는 사방밸

브(2)의 전환으로 난방모드일 때와는 다른 방향의 유로를 따라 이동하게 되어 냉방

시 응축기로 전환되는 실외측 열교환기(9)로 전송된다.

이에 따라, 실외측 열교환기(9)에서 응축이 일어나게 된 후에는 제1팽창

변(8)에서 고온고압의 가스가 중온중압으로 팽창되고, 제2팽창변에서 저온저압의

팽창이 된 후에, 냉방시 증발기로 전환되는 판형 열교환기(3)에서 냉수와 열교환이

된 후 메인 압축기(1)로 다시 흡입되어 재차 고압으로 압축하는 사이클이 순환되도

록 유지하게 되며 이때, 부스터압축기(11)와 중압관(MP)의 중단에 마련된 S/V(4)는

( 도2 에 ------(은선)으로 표시된 부분) 작동 OFF 상태가 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스

템은 부스터압축기와 메인압축기가 상호 작용을 하며, 난방시 응축기로 전환되며

냉방시에는 증발기로 전환되는 판형 열교환기와, 열교환에 의한 증발과 과냉각으로

중압을 발생시키는 후레쉬탱크와, 난방시 증발기로 전환되며 냉방시에는 응축기로

전환되는 실외측 열교환기로 이루어져, 저온의 한냉지에서는 실외측 증발기의 냉매

액 증발이 발생되지 못해 고압측으로 전송되는 냉매순환량이 감소됨에 따라 응축기

의 방열량이 낮아져 난방효율이 감소되는 현상을 방지하기 위해 중압 사이클을 적

용하면, 실외측 증발기로 가는 냉매순환량이 감소 되어 성애 발생률을 감소시켜 성

능계수를 높이는 동시에 효율성을 향상시켜 난방효율은 증대시키고 난방비용은 저

감시키는데 탁월한 이점을 가진 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로

서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템의 난방모드를 도시하는 도,

도 2는 본 발명의 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템의

냉방모드(제상모드)를 도시하는 도.

( ------ 선 으로 표시된 부분은 작동OFF 상태임)

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 메인 압축기 2 : 사방밸브

3 : 판형 열교환기 4 : 전자변(중압관용)

5 : 후레쉬 탱크 6 : 3way 열교환기

7 : 제1 팽창변 8 : 제2 팽창변

9 : 실외측 열교환기 10 : 실외측 열교환기 팬

11 : 부스터 압축기 MP : 중압관

Claims (5)

1. 후레쉬탱크(5)에서 증발된 중온중압의 냉매를 압축하는 부스터압축기(11)의 토출부

   와 실외측 열교환기(9)에서 증발된 저온저압의 냉매를 압축하는 메인압축기(1)의

   토출부가 서로 접속 되어 상호 압출작용에 의해 판형 열교환기(3)의 응축기

   냉매순환량을 증가 시켜 난방효율을 높이는 장치로서; 난방시에는 증발기로 전환되

   어 저온의 외부공기를 이용하여 제2팽창변(8)을 통과한 저온저압의 액냉매를 증발

   시키고 냉방시에는 응축기로 전환되어 고온고압가스의 냉매를 응축시키며, 외측에

   는 송풍팬(10)이 장착되는 실외측 열교환기(9)와; 난방시 응축기로 전환되어 급탕

   탱크(미도시)의 온수를 가열하여 고온수를 공급하며, 냉방시에는 증발기로 전환되

   어 냉수를 공급하게 되는 판형 열교환기(3)와; 상기 판형 열교환기(3) 출구 배관열

   과 제1팽창변(7)을 통과한 액냉매와의 열교환에 의한 증발로 중온중압을 발생시키

   는 후레쉬탱크(5)와; 상기 후레쉬탱크(5)에서 증발된 중온중압의 냉매증기를 중압

   관(MP)과 중압관(MP) 중단에 마련된 전자변(4)을 통해 흡입하여 판형 열교환기(3)

   로 공급하는 중압측 부스터압축기(11)와; 상기 제2팽창변(8)을 통과한 후 외기에

   의해 실외측 열교환기(9)에서 증발이 된 저온저압의 가스를 흡입관을 통해 흡입하

   여 상기 판형 열교환기(3)로 공급하는 저압측 메인압축기(1); 상기 실외측 열교환

   기(9)에서 미증발된 액냉매는 다시 후레쉬탱크(5)에서 과열을 시켜 액압축을 방지

   후, 상기 판형 열교환기(3)로의 냉매 공급량을 증가 시키는 것을 특징으로 하는 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 부스터압축기(11)의 흡입부의 중압측은 상기 후레쉬탱크(5)

   의 상부와 중압관(MP)을 통해 연결되고, 상기 토출부의 고압측은 상기 메인압축

   기(1)의 토출측과 접속이 된 후 고압관을 통해 상기 판형 열교환기(3)의 입구측과

   연결되는 것을 특징으로 하는 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 부스터압축기(11)와 메인압축기(1)로 부터 압출되어 상기 판형열교환기(3)를

   통과한 중온고압의 과냉각액을 팽창시켜 중온중압으로 변환시키는 후레쉬탱크(5)내

   부에 설치된 제1팽창변(7)과; 상기 후레쉬탱크(5)의 하부 냉매액을 실외측 열교환

   기(9)로 전송하여 저온저압으로 팽창시키는 제2팽창변(8)과; 상기 실외측 열교환

   기(9)로부터 미증발된 액냉매를 과열시켜 상기 메인압축기(1)로 흡입관을 통해 과

   열증기만을 흡입하도록 하는 후레쉬탱크(5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 한냉

   지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 후레쉬탱크(5)내부에는 3way열교환기(6)이 내장되어있어,

   좌측1way의 일측은 판형 열교환기(3)와 연결되고 타측은 제1팽창변(7)과 연결되고,

   중앙1way의 일측은 제1팽창변(7)과 연결되고 타측은 후레쉬탱크(5)하부로 지향하

   며, 우측1way의 일측은 사방변(2)과 연결되고 타측은 메인압축기(1)와 연결되는 것

   을 특징으로 하는 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 후레쉬탱크(5)의 상부는 중압관(MP)과 중압관의 중단에 마련

   된 전자변(4)을 통해 상기 부스터압축기(11)의 흡입측과 연결되며, 하부는 상기 제

   2팽창변(8)을 통해 상기 실외측 증발기(9)와 연결되되, 상기 후레쉬탱크(5)의 일측

   은 상기 판형 열교환기(3)와 연결되고, 타측은 상기 메인압축기(1)및 사방변(2)과

   연결되는 것을 특징으로 하는 한냉지용 중압 사이클 냉난방 히트펌프 시스템.

Images