KR101200503B1 - Triple complex heat pump system - Google Patents

Triple complex heat pump system Download PDF

Info

Publication number
KR101200503B1
KR101200503B1 KR1020120106590A KR20120106590A KR101200503B1 KR 101200503 B1 KR101200503 B1 KR 101200503B1 KR 1020120106590 A KR1020120106590 A KR 1020120106590A KR 20120106590 A KR20120106590 A KR 20120106590A KR 101200503 B1 KR101200503 B1 KR 101200503B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
heat
way valve
compressor
Prior art date
Application number
KR1020120106590A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김재웅
Original Assignee
김재웅
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 김재웅 filed Critical 김재웅
Priority to KR1020120106590A priority Critical patent/KR101200503B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101200503B1 publication Critical patent/KR101200503B1/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
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • 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
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • 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
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers
    • 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
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02731—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one three-way valve
    • 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
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2515—Flow valves
    • 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
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2103—Temperatures near a heat exchanger

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE: A threefold complex heat pump system is provided to control overheat optimally by controlling the temperature of coolant flowed into a compressor. CONSTITUTION: A threefold complex heat pump system comprises a compressor(102), a four way valve(105), a first heat exchanger(104), a second heat exchanger(200), a third heat exchanger(109), a first expansion valve(211), a receiver tank(206), and a three way valve(204). The four way valve is arranged on a coolant passage connected to the compressor. The first and the second heat exchangers perform heat exchange between water flowed from outside and coolant.

Description

삼중 복합 히트펌프 시스템{Triple complex heat pump system}Triple complex heat pump system

본 발명은 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서 더 구체적으로는 최적의 열효율을 얻을 수 있도록 과열도와 과냉각도를 조절하는 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly to a heat pump system for adjusting the superheat and supercooling degree to obtain the optimum thermal efficiency.

일반적으로 히트펌프는 열을 온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 이동시킬 수 있는 장치를 의미하는데, 사이클의 구성과 작동방법은 냉동기와 같으며 단지 저온 열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 냉동기가 되고, 고온열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 히트펌프가 되는 것이다. In general, a heat pump means a device capable of moving heat from a low temperature to a high temperature. The structure and operation of a cycle are the same as those of a freezer. In the case of using high temperature heat, it becomes a heat pump.

히트펌프 사이클의 기본적인 구성요소는 압축기, 고온부 열교환기인 제1열교환기, 팽창밸브, 저온부 열교환기인 제2열교환기의 4개 요소로 구분되며 냉매는 압축, 응축, 팽창, 증발의 변화를 계속하면서 순환한다.The basic components of the heat pump cycle are divided into four components: the compressor, the first heat exchanger, which is a high temperature heat exchanger, the expansion valve, and the second heat exchanger, which is a low temperature heat exchanger. The refrigerant is circulated while continuing to change the compression, condensation, expansion, and evaporation. do.

상기의 히트펌프의 원리를 이용하여 목욕탕, 공장, 산업 전반 등에서 사용하는 온수 및 냉수를 생성할 수 있는 냉난방 냉온수 복합 시스템은 상기 고온부 열교환기에 외부로부터 유입된 물과 냉매를 열교환시켜 온수를 얻을 수 있고 이를 이용하여 난방기능도 수행할 수 있다.Cooling and heating cold and hot water composite system that can generate hot water and cold water used in bathrooms, factories, industries, etc. by using the principle of the heat pump can heat the water and refrigerant introduced from the outside to the high temperature heat exchanger to obtain hot water The heating function can also be performed using this.

이러한 냉난방 냉온수 복합 시스템은 냉매의 열에너지로 외부로부터 유입된 물을 가열시키고, 외부 공기로부터 열에너지를 공급받아 상기 냉매를 증발시켜 사이클을 순환하도록 되어 있다. 이러한 히트 펌프 시스템의 일 예가 등록특허 제0789436호에 개시되어 있다.The air conditioning hot and cold water composite system is to heat the water introduced from the outside by the heat energy of the refrigerant, and receives the heat energy from the outside air to evaporate the refrigerant to circulate the cycle. An example of such a heat pump system is disclosed in registered patent number 089436.

그런데, 종래의 히트 펌프 시스템은 압축기에 회수되는 냉매의 과열도나 팽창 밸브에 유입되는 냉매의 과냉각도가 일정하지 않아 최적의 열 효율을 얻을 수 없는 단점에 있었다. 이와 같이 냉매의 과열도나 과냉각도를 정밀하게 조절할 수 없는 경우에는 최적의 열효율을 얻을 수 없어서 히트 펌프 시스템의 성능이 열화 되며 시스템을 구성하는 부품의 내구성이 나빠지는 문제점이 있다.However, the conventional heat pump system has a disadvantage in that the optimum superheat efficiency cannot be obtained because the superheat degree of the refrigerant recovered in the compressor or the supercooling degree of the refrigerant flowing into the expansion valve is not constant. As such, when the superheat degree or the supercooling degree of the refrigerant cannot be precisely adjusted, the optimum thermal efficiency cannot be obtained, thereby degrading the performance of the heat pump system and deteriorating the durability of the components constituting the system.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 압축기에 유입되는 냉매의 온도를 정밀하게 조절함으로써 과열도를 최적으로 제어하고, 더불에 팽창 밸브에 유입되는 냉매의 과냉각도를 정밀하게 조절함으로써 최적의 열 효율을 얻을 있도록 구조가 개선된 삼중 복합 히트 펌프 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, to precisely control the superheat degree by precisely adjusting the temperature of the refrigerant flowing into the compressor, and to precisely control the supercooling degree of the refrigerant flowing into the expansion valve The present invention provides a triple composite heat pump system with an improved structure to obtain an optimal thermal efficiency by adjusting the same.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 삼중 복합 히트펌프 시스템은, 기체 상태의 냉매를 고온 고압 상태로 압축하는 압축기;Triple composite heat pump system according to an embodiment of the present invention to achieve the above object, the compressor for compressing the refrigerant in the gas state to a high temperature and high pressure state;

상기 압축기에서 토출된 냉매 유로 상에 배치되는 사방 밸브;A four-way valve disposed on the refrigerant passage discharged from the compressor;

상기 사방 밸브와 냉매 유로로 연결되며 외부로부터 유입된 물과 냉매 간 열교환을 행하는 제1열교환기;A first heat exchanger connected to the four-way valve and the refrigerant passage and performing heat exchange between the water introduced from the outside and the refrigerant;

상기 사방 밸브와 냉매 유로로 연결되며 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 제2열교환기;A second heat exchanger connected to the four-way valve and the refrigerant passage and performing heat exchange between the external heat source and the refrigerant;

상기 사방 밸브와 냉매 유로로 연결되며 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 제3열교환기;A third heat exchanger connected to the four-way valve and the refrigerant passage and performing heat exchange between an external heat source and the refrigerant;

상기 제2열교환기와 상기 제3열교환기를 연결하는 유로 상에 배치된 제1팽창 밸브;A first expansion valve disposed on a flow path connecting the second heat exchanger and the third heat exchanger;

상기 제2열교환기 및 상기 제1열교환기와 냉매 유로로 연결된 리시버 탱크;A receiver tank connected to the second heat exchanger and the first heat exchanger and a refrigerant passage;

상기 리시버 탱크와 상기 제1팽창 밸브를 연결하는 유로 상에 배치된 삼방 밸브;A three-way valve disposed on a flow path connecting the receiver tank and the first expansion valve;

상기 제3열교환기와 상기 압축기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치되며, 상기 삼방 밸브를 매개로 상기 리시버 탱크에 연결되고, 상기 압축기로 유입되는 냉매와 상기 삼방 밸브로부터 유입되는 냉매 간 자체 열교환을 행하는 과열도 조절용 열교환기;Is disposed on the refrigerant flow path connecting the third heat exchanger and the compressor, connected to the receiver tank via the three-way valve, the overheating to perform self-heat exchange between the refrigerant flowing into the compressor and the refrigerant flowing from the three-way valve Heat control heat exchanger;

상기 삼방 밸브와 상기 제1팽창 밸브를 연결하는 냉매 유로 상에 배치되며 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 과냉각도 조절용 열교환기;A heat exchanger for controlling supercooling degree disposed on a refrigerant passage connecting the three-way valve and the first expansion valve and performing heat exchange between an external heat source and the refrigerant;

상기 과냉각도 조절용 열교환기와 상기 제2열교환기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된 제2팽창 밸브;A second expansion valve disposed on a refrigerant passage connecting the subcooling degree heat exchanger and the second heat exchanger;

상기 삼방 밸브와 상기 제1열교환기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된 제3팽창 밸브; 및A third expansion valve disposed on a refrigerant passage connecting the three-way valve and the first heat exchanger; And

상기 리시버 탱크와 상기 압축기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된 제4팽창 밸브;를 포함하며,And a fourth expansion valve disposed on a refrigerant passage connecting the receiver tank and the compressor.

상기 과열도 조절용 열교환기를 통해 상기 압축기로 유입되는 냉매 흐름 상 상기 과냉각도 조절용 열교환기를 사이에 두고 상류 쪽에 배치된 제1온도 센서 및 상기 과열도 조절용 열교환기를 사이에 두고 하류 쪽에 배치된 제2온도 센서; 및A first temperature sensor disposed on an upstream side with the supercooling degree controlling heat exchanger interposed therebetween on a refrigerant flow flowing into the compressor through the superheat degree controlling heat exchanger, and a second temperature sensor disposed downstream with the superheat degree controlling heat exchanger interposed therebetween. ; And

상기 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서에서 측정된 온도 값을 기초로 상기 삼방 밸브의 개폐를 비례 제어하는 과열도 제어기;를 포함한 점에 특징이 있다.And a superheat controller configured to proportionally control the opening and closing of the three-way valve based on the temperature values measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor.

상기 과냉각도 조절용 열교환기에서 유출되는 냉매의 온도를 측정하는 제3온도 센서; 및 상기 제3온도 센서에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과냉각도 조절용 열교환기로 유입되는 외부 열원의 유입량을 제어하는 과냉각도 제어기;를 포함한 것이 바람직하다.A third temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant flowing out of the supercooling degree adjusting heat exchanger; And a supercooling controller configured to control an inflow amount of an external heat source introduced into the subcooling heat control heat exchanger based on the temperature value measured by the third temperature sensor.

상기 과냉각도 조절용 열교환기로부터 상기 제2팽창 밸브로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제4온도 센서; 및A fourth temperature sensor measuring a temperature of a refrigerant flowing into the second expansion valve from the subcooling heat control heat exchanger; And

상기 제4온도 센서에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과냉각도 조절용 열교환기로부터 상기 제2팽창 밸브로 유입되는 냉매의 일부를 바이패스하여 상기 제2열교환기를 통해 열교환 후 상기 제2팽창 밸브로 유입시키도록 냉매 유로를 개폐하는 보조 과냉각도 제어기;를 포함한 것이 바람직하다.Bypassing a part of the refrigerant flowing into the second expansion valve from the subcooling control heat exchanger based on the temperature value measured by the fourth temperature sensor and heat exchanges through the second heat exchanger and then flows into the second expansion valve. It is preferable to include; an auxiliary supercooling degree controller for opening and closing the refrigerant passage to be.

상기 제2열교환기는 외부 열원으로서 공기, 지열, 폐수열, 태양열을 혼합하여 사용할 수 있는 하이브리드형 열교환기이며, 상기 냉매와 열교환 하도록 독립된 복수의 외부 열원과 냉매가 열교환 되도록 다중 관으로 구성된 것이 바람직하다.The second heat exchanger is a hybrid heat exchanger that can be used by mixing air, geothermal heat, wastewater heat, and solar heat as an external heat source, and it is preferable that the second heat exchanger is composed of multiple pipes such that a plurality of independent external heat sources and refrigerants exchange heat with the refrigerant.

본 발명에 따른 삼중 복합 히트펌프 시스템은, 압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 최적으로 조절하도록 제1온도 센서와, 제2온도 센서와, 과열도 제어기에 의해 과열도 조절용 열교환기에서 냉매 간 자체 열교환 할 수 있도록 구성함으로써 최대의 냉각 성능을 도출하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바림직한 실시 예에서와 같이 과열도 조절용 열교환기와 과냉각도 제어기가 구비된 경우에는 팽창 밸브로 유입되는 냉매의 과냉각도를 최적으로 제어할 수 있으므로 시스템의 냉각 성능을 더욱 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이 외부 열원을 공기, 지열, 폐수열, 태양열 등과 같은 복합 열원을 혼합적으로 사용할 수 있도록 제2열교환기를 구성한 경우에는 시스템의 활용성이 더욱 넓게 확장되는 효과가 있다. 본 발명에 따른 삼중 복합 사이클 히트 펌프 시스템은 건물, 농가 비닐하우스 시설물, 공장, 주택 등 대부분의 시설에 적용이 가능하다.The triple combined heat pump system according to the present invention includes a first temperature sensor, a second temperature sensor, and a superheat between the refrigerants in the heat exchanger for controlling the superheat degree by the superheat degree controller to optimally adjust the superheat degree of the refrigerant flowing into the compressor. By configuring heat exchange, it is effective to derive maximum cooling performance. In addition, as in the preferred embodiment of the present invention, when the heat exchanger for controlling the superheat degree and the supercooling controller are provided, the supercooling degree of the refrigerant flowing into the expansion valve can be optimally controlled, thereby further improving the cooling performance of the system. It can be effected. In addition, when the second heat exchanger is configured to use a mixed heat source such as air, geothermal heat, wastewater heat, solar heat, and the like as an external heat source in a preferred embodiment of the present invention, the utility of the system can be expanded more widely. have. The triple combined cycle heat pump system according to the present invention is applicable to most facilities, such as buildings, farmhouse vinylhouse facilities, factories, homes.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 삼중 복합 히트펌프 시스템의 개략적 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템에서 냉난방을 동시에 하는 경우 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 시스템에서 온수를 전용으로 생성하는 경우 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 시스템에서 냉수를 전용으로 생성하는 경우 냉매의 흐름을 표시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 시스템에서 제상 사이클이 가동되는 경우 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 시스템에 포함된 제2열교환기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram of a triple combined heat pump system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a view showing the flow of the refrigerant when the heating and cooling at the same time in the system shown in FIG.
3 is a view showing the flow of the refrigerant when the hot water is generated exclusively in the system shown in FIG.
4 is a view showing the flow of the refrigerant when the cold water is generated exclusively in the system shown in FIG.
5 is a view for explaining the flow of the refrigerant when the defrost cycle is operated in the system shown in FIG.
6 is a view for explaining the structure of the second heat exchanger included in the system shown in FIG.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 삼중 복합 히트펌프 시스템의 개략적 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 시스템에서 냉난방을 동시에 하는 경우 냉매의 흐름을 표시한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 시스템에서 온수를 전용으로 생성하는 경우 냉매의 흐름을 표시한 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 시스템에서 냉수를 전용으로 생성하는 경우 냉매의 흐름을 표시한 도면이다. 도 5는 도 1에 도시된 시스템에서 제상 사이클이 가동되는 경우 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 1에 도시된 시스템에 포함된 제2열교환기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram of a triple combined heat pump system according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a view showing the flow of the refrigerant when the heating and cooling at the same time in the system shown in FIG. 3 is a view showing the flow of the refrigerant when the hot water is generated exclusively in the system shown in FIG. 4 is a view showing the flow of the refrigerant when the cold water is generated exclusively in the system shown in FIG. 5 is a view for explaining the flow of the refrigerant when the defrost cycle is operated in the system shown in FIG. 6 is a view for explaining the structure of the second heat exchanger included in the system shown in FIG.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시 예의 삼중 복합 히트펌프 시스템(10)은 압축기(102)와, 사방 밸브(105)와, 제1열교환기(104)와, 제2열교환기(200)와, 제3열교환기(109)와, 제1팽창 밸브(211)와, 리시버 탱크(206)와, 삼방 밸브(204)와, 과열도 조절용 열교환기(107)와, 과냉각도 조절용 열교환기(108)와, 제2팽창 밸브(212)와, 제3팽창 밸브(213)와, 제4팽창 밸브(214)와, 제1온도 센서(100)와, 제2온도 센서(101)와, 과열도 제어기(205)와, 제3온도 센서(300)와, 과냉각도 제어기(208)와, 제4온도 센서(301)와, 보조 과냉각도 제어기(209)를 포함한다.1 to 6, a triple combined heat pump system 10 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a compressor 102, a four-way valve 105, a first heat exchanger 104, and a second heat exchange. , The third heat exchanger 109, the first expansion valve 211, the receiver tank 206, the three-way valve 204, the heat exchanger 107 for adjusting the superheat degree, and the supercooling degree. The regulating heat exchanger 108, the second expansion valve 212, the third expansion valve 213, the fourth expansion valve 214, the first temperature sensor 100, and the second temperature sensor 101. ), A superheat degree controller 205, a third temperature sensor 300, a subcooling controller 208, a fourth temperature sensor 301, and an auxiliary subcooling controller 209.

상기 압축기(102)는 기체 상태의 냉매를 고온 고압의 상태로 압축하는 장치이다. 상기 압축기(102)에는 기체 상태의 냉매만 유입되어야 하며, 액체 상태의 냉매가 유입되는 경우 압축기(102)의 구성요소가 손상될 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 상기 압축기(102)에서 토출되는 냉매 유로에는 오일 분리기(103)가 설치된다. 상기 오일 분리기(103)에서 냉매 가스와 분리된 오일을 상기 압축기(102)로 회수하는 유로에는 제8전자 밸브(408)가 설치된다.The compressor 102 is a device for compressing a refrigerant in a gas state into a state of high temperature and high pressure. Only the refrigerant in the gaseous state should be introduced into the compressor 102, and when the refrigerant in the liquid state is introduced, components of the compressor 102 may be damaged. Therefore, an oil separator 103 is installed in the refrigerant passage discharged from the compressor 102. An eighth solenoid valve 408 is installed in the flow path for recovering the oil separated from the refrigerant gas in the oil separator 103 to the compressor 102.

본 발명에서는 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매의 상태가 기체 상태로 유지되는 것은 물론이고 압축기(102)가 최대의 성능을 발휘할 수 있도록 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 구성을 특징으로 한다. 상기 압축기(102)에 사용될 수 있는 냉매는 프레온계, 탄화수소계, 이산화탄소 등 공지된 냉매가 채용될 수 있다. In the present invention, not only the state of the refrigerant flowing into the compressor 102 is maintained in a gaseous state, but also precisely controlling the temperature of the refrigerant flowing into the compressor 102 so that the compressor 102 can exhibit maximum performance. It is characterized by the configuration which can be performed. As the refrigerant that may be used in the compressor 102, a known refrigerant such as a freon, hydrocarbon, carbon dioxide may be employed.

상기 사방 밸브(105)는 상기 압축기(102)에서 토출된 냉매 유로 상에 배치된다. 상기 사방 밸브(105)는 냉매의 흐름을 3가지 방향으로 분기하는 밸브 장치이다. 상기 사방 밸브(105)는 공지된 구조를 채용할 수 있으므로 밸브 자체의 구체에 대한 상세한 서술은 생략하기로 한다.The four-way valve 105 is disposed on the refrigerant passage discharged from the compressor 102. The four-way valve 105 is a valve device for branching the flow of the refrigerant in three directions. Since the four-way valve 105 may adopt a known structure, a detailed description of the concrete sphere of the valve itself will be omitted.

상기 제1열교환기(104)는 상기 사방 밸브(105)와 냉매 유로로 연결된다. 상기 제1열교환기(104)는 외부로부터 유입된 물과 냉매 간 열교환을 행하는 장치이다. 상기 제1열교환기(104)로 유입되는 물의 양을 제어하기 위해 상기 제1열교환기(104)로 유입되는 물의 통로에는 순환 펌프(202)가 설치될 수 있다.The first heat exchanger 104 is connected to the four-way valve 105 and the refrigerant passage. The first heat exchanger 104 is a device that performs heat exchange between the water introduced from the outside and the refrigerant. In order to control the amount of water flowing into the first heat exchanger 104, a circulation pump 202 may be installed in a passage of the water flowing into the first heat exchanger 104.

상기 제2열교환기(200)는 상기 사방 밸브(105)와 냉매 유로로 연결된다. 상기 제2열교환기(200)는 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 장치다. 상기 제2열교환기(200)에서 사용되는 외부 열원은 예컨대 공기 열원, 지열, 폐수열, 태양열이 혼합적으로 사용될 수 있다. 상기 제2열교환기(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 다중관 구조로 이루어져 있다. 도 6을 참조하면, 상기 제2열교환기(200)를 구성하는 이중관의 외부에 배치된 관에는 냉매가 흐른다. 그리고, 상기 제2열교환기(200)를 구성하는 이중관의 내부에 배치된 관에는 브라인(Brine)이 흐른다. 한편, 상기 제2열교환기(200)를 구성하는 이중관의 내부에 배치된 관에는 냉매가 흐르도록 하여 냉매 간에 열교환이 이루어지도록 구성할 수 있다. 상기 제2열교환기(200)에서 다수의 외부 열원이 혼합적으로 채용된 경우에 외부 열원에 따라 독립적으로 냉매와 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 상기 제2열교환기(200)는 냉매와 열교환되는 외부 열원이 통과하는 관은 지열, 폐수열, 태양열에 따라 각각 독립적으로 구성할 수 있으며, 각각의 열교환 영역을 분리하여 구성할 수 있다. 즉, 본 실시 예에서는, 상기 제2열교환기(200)는 외부 열원으로서 공기, 지열, 폐수열, 태양열을 혼합하여 사용할 수 있는 하이브리드형 열교환기가 채용되었다. 그리고, 상기 제2열교환기(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 냉매와 열교환 하도록 독립된 복수의 외부 열원과 냉매가 열교환 되도록 다중 관으로 구성된다.The second heat exchanger 200 is connected to the four-way valve 105 and the refrigerant passage. The second heat exchanger 200 is a device that performs heat exchange between the external heat source and the refrigerant. As the external heat source used in the second heat exchanger 200, for example, an air heat source, geothermal heat, wastewater heat, and solar heat may be mixed. The second heat exchanger 200 has a multi-pipe structure as shown in FIG. 6. Referring to FIG. 6, a coolant flows in a tube disposed outside the double tube constituting the second heat exchanger 200. Then, brine flows through the tube disposed inside the double tube constituting the second heat exchanger 200. On the other hand, the tube disposed inside the double tube constituting the second heat exchanger 200 may be configured to allow the refrigerant to flow through the heat exchange between the refrigerant. When a plurality of external heat sources are mixed in the second heat exchanger 200, heat exchange with the refrigerant may be performed independently according to the external heat source. That is, the second heat exchanger 200 may be configured independently of each other according to geothermal heat, wastewater heat, and solar heat, and each heat exchange area may be configured by a tube through which an external heat source that exchanges heat with a refrigerant passes. That is, in the present embodiment, the second heat exchanger 200 employs a hybrid heat exchanger that can mix air, geothermal heat, wastewater heat, and solar heat as an external heat source. In addition, the second heat exchanger 200 is configured as a plurality of pipes such that the plurality of external heat sources and the refrigerant to heat exchange with each other to exchange heat with the refrigerant, as shown in FIG.

상기 제3열교환기(109)는 사방 밸브(105)와 냉매 유로로 연결된다. 상기 제3열교환기(109)와 상기 사방 밸브(105)를 연결하는 냉매 유로 상에는 제5전자 밸브(405)와 체크 밸브(505)가 설치된다.The third heat exchanger 109 is connected to the four-way valve 105 and the refrigerant passage. A fifth solenoid valve 405 and a check valve 505 are installed on the refrigerant flow path connecting the third heat exchanger 109 and the four-way valve 105.

상기 제3열교환기(109)는 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 장치이다. 상기 제3열교환기(109)에 채용될 수 있는 외부 열원은 물, 폐수열원 등이다. 상기 제3열교환기(109)로 유입되는 외부 열원의 유동량을 조절할 수 있도록 순환 펌프(207)가 구비된다. 상기 제3열교환기(109)는 상기 제2열교환기(200)와 냉매 유로로 연결되어 있다.The third heat exchanger 109 is a device that performs heat exchange between the external heat source and the refrigerant. External heat sources that may be employed in the third heat exchanger 109 are water, wastewater heat sources, and the like. A circulation pump 207 is provided to adjust the flow rate of the external heat source flowing into the third heat exchanger 109. The third heat exchanger 109 is connected to the second heat exchanger 200 through a refrigerant passage.

상기 제1팽창 밸브(211)는 상기 제2열교환기(200)와 상기 제3열교환기(109)를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된다. 상기 제1팽창 밸브(211)는 기체 상태 또는 기체와 액체 상태의 냉매를 단열 팽창하여 저온의 액체와 기체 상태의 혼합액으로 변환하는 장치다. 상기 제1팽창 밸브(211)의 상류에는 냉매의 흐름을 개폐하기 위한 제1전자 밸브(401)가 설치된다.The first expansion valve 211 is disposed on a refrigerant passage connecting the second heat exchanger 200 and the third heat exchanger 109. The first expansion valve 211 is a device for adiabatic expansion and expansion of the refrigerant in the gaseous state or gas and liquid state to a low temperature liquid and gaseous mixture. Upstream of the first expansion valve 211 is provided with a first solenoid valve 401 for opening and closing the flow of the refrigerant.

상기 리시버 탱크(206)는 상기 제2열교환기(200)와 냉매 유로로 연결되어 있다. 상기 리시버 탱크(206)와 상기 제2열교환기(200)를 연결하는 냉매 유로에는 체크 밸브(502)가 설치되어 냉매가 상기 제2열교환기(200)로부터 상기 리시버 탱크(206) 쪽으로만 흐르도록 허용한다. 또한, 상기 리시버 탱크(206)는 상기 제1열교환기(104)와 냉매 유로로 연결된다. 상기 리시버 탱크(206)와 상기 제1열교환기(104)를 연결하는 냉매 유로에는 체크 밸브(503)가 설치되어 상기 제1열교환기(104)로부터 상기 리시버 탱크(206) 쪽으로만 냉매가 흐르도록 허용한다. 상기 리시버 탱크(206)은 냉매를 일정량 저장하는 구성요소로 출구로는 액상의 냉매만 유출되고 기체 상태의 냉매는 용기 상부에 존재하도록 하는 공지된 장치다.The receiver tank 206 is connected to the second heat exchanger 200 through a refrigerant passage. A check valve 502 is installed in the refrigerant passage connecting the receiver tank 206 and the second heat exchanger 200 so that the refrigerant flows only from the second heat exchanger 200 toward the receiver tank 206. Allow. In addition, the receiver tank 206 is connected to the first heat exchanger 104 by a refrigerant passage. A check valve 503 is installed in the refrigerant passage connecting the receiver tank 206 and the first heat exchanger 104 so that the refrigerant flows only from the first heat exchanger 104 toward the receiver tank 206. Allow. The receiver tank 206 is a component that stores a certain amount of refrigerant to the outlet is a known device so that only the liquid refrigerant flows out and the gaseous refrigerant is present in the upper portion of the container.

상기 삼방 밸브(204)는 상기 리시버 탱크(206)와 상기 제1팽창 밸브(211)를 연결하는 유로 상에 배치된다. 상기 리시버 탱크(206)와 상기 삼방 밸브(204)를 연결하는 냉매 유로에는 드라이어(601)와 사이트 글라스(602)와 같은 부대 장치가 설치될 수 있다. 상기 드라이어(601)는 냉매에 포함된 이물질을 걸러 주는 일종의 필터이다. 상기 사이트 글라스(602)는 냉매 유로에 흐르는 유체의 흐름을 관찰할 수 있도록 설치하는 구성요소이다.The three-way valve 204 is disposed on a flow path connecting the receiver tank 206 and the first expansion valve 211. An auxiliary device such as a dryer 601 and a sight glass 602 may be installed in the refrigerant passage connecting the receiver tank 206 and the three-way valve 204. The dryer 601 is a kind of filter that filters foreign substances contained in the refrigerant. The sight glass 602 is a component installed to observe the flow of the fluid flowing in the refrigerant passage.

상기 삼방 밸브(204)는 상기 제1열교환기(104) 및 후술하는 과열도 조절용 열교환기(107)와 각각 냉매 유로로 연결된다. 한편, 제1열교환기(104)와 상기 삼방 밸브(204)를 연결하는 냉매 유로에는 순차적으로 제3팽창 밸브(213)와, 제3전자 밸브(403)와 체크 밸브(504)가 설치된다. 따라서, 상기 삼방 밸브(204)로부터 상기 제1열교환기(104) 쪽으로만 냉매가 흐를 수 있다. 상기 제3전자 밸브(403)는 필요에 따라 상기 제3팽창 밸브(213)로 냉매가 흐를 수 있도록 냉매 유로를 개폐한다.The three-way valve 204 is connected to the first heat exchanger 104 and the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree, which will be described later, in a refrigerant passage. Meanwhile, a third expansion valve 213, a third solenoid valve 403, and a check valve 504 are sequentially provided in the refrigerant path connecting the first heat exchanger 104 and the three-way valve 204. Therefore, the refrigerant may flow only from the three-way valve 204 toward the first heat exchanger 104. The third solenoid valve 403 opens and closes the refrigerant passage so that the refrigerant flows to the third expansion valve 213 as necessary.

상기 과열도 조절용 열교환기(107)는 상기 제3열교환기(109)와 상기 압축기(102)를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된다. 또한 상기 과열도 조절용 열교환기(107)는 상기 삼방 밸브(204)를 매개로 상기 리시버 탱크(206)에 연결된다. 그리고, 상기 과열도 조절용 열교환기(107)는 상기 제3열교환기(109)로부터 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매와 상기 삼방 밸브(204)로부터 유입되는 냉매 간 자체 열교환을 행한다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)의 전단에는 기액 분리기(accumulator)가 설치될 수 있다.The superheat degree heat exchanger 107 is disposed on a refrigerant flow path connecting the third heat exchanger 109 and the compressor 102. In addition, the superheat degree heat exchanger 107 is connected to the receiver tank 206 via the three-way valve 204. In addition, the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree performs internal heat exchange between the refrigerant flowing from the third heat exchanger 109 into the compressor 102 and the refrigerant flowing from the three-way valve 204. A gas-liquid separator may be installed at the front end of the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree.

상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)는 상기 삼방 밸브(204)와 상기 제1팽창 밸브(211)를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)는 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행함으로써 상기 제1팽창 밸브(211) 또는 상기 제2팽창 밸브(212)로 유입되는 냉매의 온도(더 구체적으로는 엔탈피)를 낮춤으로써 단열팽창시 효율을 높이는 역할을 한다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)는 후술하는 과냉각도 제어기(208)에 의해 외부 열원의 유입량을 비례 제어함으로써 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)를 통과한 냉매의 온도를 정밀하게 조절할 수 있다.The subcooling control heat exchanger 108 is disposed on a refrigerant passage connecting the three-way valve 204 and the first expansion valve 211. The heat exchanger 108 for supercooling degree control performs a heat exchange between the external heat source and the refrigerant to thereby control the temperature (more specifically, enthalpy) of the refrigerant flowing into the first expansion valve 211 or the second expansion valve 212. By lowering it increases the efficiency of thermal insulation expansion. The subcooling control heat exchanger 108 may precisely control the temperature of the refrigerant passing through the subcooling control heat exchanger 108 by proportionally controlling the inflow amount of the external heat source by the subcooling controller 208 to be described later.

상기 제1온도 센서(100)는 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통해 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매 흐름 상 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 사이에 두고 상류 쪽에 배치된다. 상기 제1온도 센서(100)는 상기 과열도 조절용 열교환기(107)로부터 유출되어 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매의 온도를 측정한다. 상기 제2온도 센서(101)는 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통해 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매 흐름 상 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 사이에 두고 하류 쪽에 배치된다. 상기 제2온도 센서(101)는 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매 중 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에 유입되기 직전의 냉매의 온도를 측정한다.The first temperature sensor 100 is disposed upstream with the superheat control heat exchanger 107 on the refrigerant flow flowing into the compressor 102 through the superheat control heat exchanger 107. The first temperature sensor 100 measures the temperature of the refrigerant flowing out of the superheat degree heat exchanger 107 and introduced into the compressor 102. The second temperature sensor 101 is disposed downstream with the superheat control heat exchanger 107 interposed on the refrigerant flow flowing into the compressor 102 through the superheat control heat exchanger 107. The second temperature sensor 101 measures the temperature of the refrigerant immediately before flowing into the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree among the refrigerant flowing into the compressor 102.

상기 과열도 제어기(205)는 상기 제1온도 센서(100) 및 상기 제2온도 센서(101)에서 측정된 온도 값을 기초로 상기 삼방 밸브(204)의 개폐를 비례 제어한다. 상기 과열도 제어기(205)는 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매의 온도를 최적으로 제어하도록 하는 작용을 한다. 즉, 상기 삼방 밸브(204)의 개폐를 비례적으로 제어함으로써 상기 압축기(102)로 유입되는 온도를 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서 조절할 수 있도록 한다.The superheat controller 205 proportionally controls the opening and closing of the three-way valve 204 based on the temperature values measured by the first temperature sensor 100 and the second temperature sensor 101. The superheat controller 205 serves to optimally control the temperature of the refrigerant flowing into the compressor 102. That is, by controlling the opening and closing of the three-way valve 204 proportionally, the temperature entering the compressor 102 can be adjusted by the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree.

상기 제3온도 센서(300)는 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서 유출되는 냉매의 온도를 측정하는 센서이다.The third temperature sensor 300 is a sensor for measuring the temperature of the refrigerant flowing out of the supercooling degree adjusting heat exchanger 108.

상기 과냉각도 제어기(208)는 상기 제3온도 센서(300)에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)로 유입되는 외부 열원의 유입량을 제어한다. 더 구체적으로 상기 과냉각도 제어기(208)는 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)로 유입되는 외부 열원의 유입량을 제어하는 순환 펌프(203)의 작동을 제어한다. The subcooling controller 208 controls the inflow rate of the external heat source flowing into the subcooling control heat exchanger 108 based on the temperature value measured by the third temperature sensor 300. More specifically, the subcooling controller 208 controls the operation of the circulation pump 203 for controlling the flow rate of the external heat source flowing into the subcooling control heat exchanger 108.

상기 제2팽창 밸브(212)는 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)와 상기 제2열교환기(200)를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)와 상기 제2팽창 밸브(212)를 연결하는 냉매 유로에는 제6전자 밸브(406)와 체크 밸브(501)와 제2전자 밸브(402)가 배치되어 있다. 따라서, 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)로부터 상기 제2팽창 밸브(212) 쪽으로만 냉매의 흐름이 필요에 따라 허용된다. 상기 제2전자 밸브(402)와 상기 제2팽창 밸브(212) 사이의 유로에는 제4온도 센서(301)가 설치된다. 상기 제4온도 센서(301)는 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)로부터 상기 제2팽창 밸브(212)로 유입되는 냉매의 온도를 측정한다. 상기 제4온도 센서(301)에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)로부터 상기 제2팽창 밸브(212)로 유입되는 냉매의 일부를 바이패스하여 상기 제2열교환기(200)를 통해 열교환 후 상기 제2팽창 밸브(212)로 유입시키도록 냉매 유로를 개폐하는 보조 과냉각도 제어기(209)가 설치되어 있다. 상기 보조 과냉각도 제어기(209)는 상기 제4온도 센서(301)에 연동하여 도 1에 도시된 제6전자 밸브(406)와 제7전자 밸브(407)를 비례적으로 개폐하는 역할을 한다.The second expansion valve 212 is disposed on a refrigerant passage connecting the subcooling degree heat exchanger 108 and the second heat exchanger 200. A sixth solenoid valve 406, a check valve 501, and a second solenoid valve 402 are disposed in the refrigerant passage connecting the supercooling degree control heat exchanger 108 and the second expansion valve 212. Therefore, only the flow of the refrigerant from the subcooling heat exchanger 108 toward the second expansion valve 212 is allowed as necessary. A fourth temperature sensor 301 is installed in the flow path between the second solenoid valve 402 and the second expansion valve 212. The fourth temperature sensor 301 measures the temperature of the refrigerant flowing into the second expansion valve 212 from the subcooling control heat exchanger 108. On the basis of the temperature value measured by the fourth temperature sensor 301, a part of the refrigerant flowing into the second expansion valve 212 from the subcooling control heat exchanger 108 is bypassed to the second heat exchanger ( An auxiliary subcooling controller 209 is provided to open and close the refrigerant flow path so as to flow into the second expansion valve 212 after heat exchange. The auxiliary subcooling controller 209 serves to proportionally open and close the sixth solenoid valve 406 and the seventh solenoid valve 407 shown in FIG. 1 in association with the fourth temperature sensor 301.

상기 제3팽창 밸브(213)는 상기 삼방 밸브(204)와 상기 제1열교환기(104)를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된다. 상기 제3팽창 밸브(213)는 상기 제1팽창 밸브(211)와 유사한 역할을 하므로 상세한 서술은 생략하기로 한다. 상기 제3팽창 밸브(213)로 유입되는 냉매의 흐름을 개폐하기 위해 제3전자 밸브(403)가 설치된다.The third expansion valve 213 is disposed on a refrigerant passage connecting the three-way valve 204 and the first heat exchanger 104. Since the third expansion valve 213 plays a role similar to that of the first expansion valve 211, a detailed description thereof will be omitted. A third solenoid valve 403 is installed to open and close the flow of the refrigerant flowing into the third expansion valve 213.

상기 제4팽창 밸브(214)는 상기 리시버 탱크(206)와 상기 압축기(102)를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된다. 상기 제4팽창 밸브(214)로 유입되는 냉매를 선택적으로 개폐할 수 있도록 제4전자 밸브(404)가 설치되어 있다.The fourth expansion valve 214 is disposed on the refrigerant passage connecting the receiver tank 206 and the compressor 102. A fourth solenoid valve 404 is provided to selectively open and close the refrigerant flowing into the fourth expansion valve 214.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 포함한 삼중 복합 히트펌프 시스템(10)의 사이클을 냉난방 동시 사이클, 온수전용 사이클, 냉수전용 사이클, 제상 사이클 순으로 서술하고자 한다.Hereinafter, the cycle of the triple combined heat pump system 10 including the above-described configuration will be described in the order of simultaneous heating and cooling cycle, hot water cycle, cold water cycle, and defrost cycle.

먼저, 도 2를 참조하면서 냉난방 동시 사이클을 서술하기로 한다.First, the simultaneous cooling and heating cycle will be described with reference to FIG. 2.

상기 압축기(102)에서 고온 고압의 냉매 가스가 형성되어 오일 분리기(103)에 유입된다. 상기 오일 분리기(103)에서는 고온 고압의 냉매 가스와 냉매 가스 중에 혼합된 오일을 분리하여 제8전자 밸브(408)를 통해 상기 압축기(102)로 회수한다. 상기 압축기(102)에서 토출된 고온 고압의 냉매 가스는 상기 사방 밸브(105)를 통해 ⓐ-->ⓓ 방향으로 유동하여 상기 제1열교환기(104)에 유입된다. 상기 제1열교환기(104)에서는 고온 고압의 냉매 가스와 외부에서 순환 펌프(202)에 의해 유입된 물과 열 교환이 이루어져서 온수가 생성된다. 생성된 온수는 난방용으로 사용될 수 있다. 상기 제1열교환기(104)를 통과한 냉매는 온도가 낮아져 ⑧번 분기점을 지나 체크 밸브(503)를 통과하여 ⑦번 분기점에 도달하여 상기 리시버 탱크(206)으로 유입된다. 상기 리시버 탱크(206)에서 일정량의 냉매량이 유지되며 상기 리시버 탱크(206)에서 유출된 냉매는 드라이어와 사이트 글라스를 지나 상기 삼방 밸브(204)에 도달한다. 상기 삼방 밸브(204)는 상기 제1온도 센서(100) 및 상기 제2온도 센서(101)에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과열도 제어기(205)기에 의해 비례적으로 개폐되어 냉매의 일부가 ⓐ-->ⓑ 방향으로 통과한다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서는 상기 삼방 밸브(204)에서 유입된 냉매와 상기 제3열교환기(109) 쪽에서 유입된 냉매 간에 열교환이 일어난다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통과하여 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매는 상기 삼방 밸브(204)에서 유입된 냉매와 열교환하여 온도가 상승하여 최적의 과열도를 가진 상태에서 상기 압축기(102)로 유입된다. 이 과정에서 상기 제1온도 센서(100)와 상기 제2온도 센서(101)와 상기 과열도 제어기(205)는 유기적으로 연동하여 상기 삼방 밸브(204)의 개폐량을 제어한다. 또한, 상기 삼방 밸브(204)로부터 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통과한 냉매는 열교환에 의해 온도가 낮아져서 과냉각도가 증가한다. 즉, 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서는 ⑩번 분기점에서 혼합되는 냉매의 과냉각도를 향상시키는 1차적인 작용도 수행한다. 이와 동시에 상기 삼방 밸브(204)를 통과하는 일부의 냉매는 ⓐ-->ⓒ 방향으로 유동하여 ⑤번 분기점을 통과해 ⑩번 분기점에서 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통해 온 냉매와 혼합된다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 ⑩번 분기점에서 유입된 냉매가 외부의 열원과 열교환 한다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 상기 제3온도 센서(300)에서 측정된 냉매의 온도 값에 기초하여 외부의 열원의 유입량을 상기 과냉각도 제어기(208)가 제어하여 순환 펌프(203)를 작동한다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 냉매가 외부 열원에 열을 전달하여 온도가 더욱 낮아져 과냉각도가 증가한다. 이 과정에서 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에 유입되는 외부 열원은 상기 제3열교환기(109)에서 생성된 저온의 브라인(Brine)이나 상기 제2열교환기(200)에서 형성된 브라인을 사용할 수 있다. 순환 펌프(203)에 의해 브라인을 순환 시킬 수 있다. 냉매의 과냉각도는 상기 과냉각도 제어기(208)와 상기 제3온도 센서(300)에 의하여 순환 펌프(203)을 제어함으로써 수행될 수 있다. 과냉각도 조절이 끝난 냉매는 제1전자 밸브(401)에 의해 상기 제1팽창 밸브(211)를 통과하여 단열팽창(교축작용) 하여 저온의 습포화 증기로 변환한다. 상기 제3열교환기(109)에서는 냉매와 외부 열원(브라인)이 열교환을 행하여 냉매의 온도가 상승하고 외부 열원은 온도가 낮아져서 냉수가 생성된다. 생성된 냉수는 냉방에 사용될 수 있다. 이때 브라인은 순환 펌프(207)에 의해 순환 유동될 수 있다. 상기 제3열교환기(109)를 통과한 냉매는 과열도가 증가하여 제5전자 밸브(405)를 통과하여 ⑨번 분기점을 통과하여 기액 분리기(106)에 도달한다. 상기 기액 분리기(106)에서 분리된 습포화 증기 중의 냉매 액을 제4팽창 밸브(214)에서 2차 증발한 후 상기 기액 분리기(106)에서 분리된 저온의 과열 증기 냉매가스와 ⑪번 분기점에서 합류하여 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에 유입하여 상기 삼방 밸브(204)로부터 유입된 냉매 가스와 열교환하여 과열도를 최적으로 조절한 상태에서 상기 압축기(102)로 유입됨으로써 냉난방 동시 사이클 사이클이 완성된다.In the compressor 102, a refrigerant gas having a high temperature and high pressure is formed and introduced into the oil separator 103. The oil separator 103 separates the refrigerant gas of the high temperature and high pressure and the oil mixed in the refrigerant gas and recovers the oil mixed with the refrigerant gas to the compressor 102 through the eighth solenoid valve 408. The high temperature and high pressure refrigerant gas discharged from the compressor 102 flows in the direction ⓐ-> ⓓ through the four-way valve 105 and flows into the first heat exchanger 104. In the first heat exchanger (104), heat exchange is performed with the refrigerant gas of high temperature and high pressure and water introduced by the circulation pump (202) from the outside to generate hot water. The generated hot water can be used for heating. The refrigerant passing through the first heat exchanger 104 is lowered in temperature, passes through the branch point ⑧, passes through the check valve 503, reaches the branch point ⑦, and enters the receiver tank 206. A certain amount of refrigerant is maintained in the receiver tank 206 and the refrigerant flowing out of the receiver tank 206 reaches the three-way valve 204 through the dryer and the sight glass. The three-way valve 204 is proportionally opened and closed by the superheat controller 205 based on the temperature values measured by the first temperature sensor 100 and the second temperature sensor 101 so that a part of the refrigerant is closed. Pass in the direction ⓐ-> ⓑ. In the superheat degree heat exchanger 107, heat exchange occurs between the refrigerant introduced from the three-way valve 204 and the refrigerant introduced from the third heat exchanger 109. The refrigerant flowing into the compressor 102 through the superheat degree heat exchanger 107 is heat-exchanged with the refrigerant introduced from the three-way valve 204 to increase in temperature to have an optimum degree of superheat. 102). In this process, the first temperature sensor 100, the second temperature sensor 101, and the superheat controller 205 work together to control the opening and closing amount of the three-way valve 204. In addition, the refrigerant passing from the three-way valve 204 through the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree decreases in temperature due to heat exchange, thereby increasing the supercooling degree. That is, the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree also performs a primary function of improving the supercooling degree of the refrigerant mixed at the branch point # 9. At the same time, some of the refrigerant passing through the three-way valve 204 flows in the direction ⓐ-> © and passes through the branch point ⑤, and is mixed with the refrigerant introduced through the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree at the branch point ⑩. . In the supercooling degree control heat exchanger (108), the refrigerant introduced at the branch point N exchanges heat with an external heat source. In the supercooling degree control heat exchanger (108), the supercooling controller (208) controls the inflow of an external heat source based on the temperature value of the refrigerant measured by the third temperature sensor (300) to operate the circulation pump (203). Works. In the supercooling degree control heat exchanger (108), the refrigerant transfers heat to an external heat source, thereby lowering the temperature, thereby increasing the supercooling degree. In this process, the external heat source flowing into the heat exchanger 108 for supercooling degree control may use a low temperature brine generated by the third heat exchanger 109 or a brine formed by the second heat exchanger 200. have. The brine can be circulated by the circulation pump 203. Subcooling of the refrigerant may be performed by controlling the circulation pump 203 by the subcooling controller 208 and the third temperature sensor 300. After the supercooling degree adjustment is completed, the refrigerant passes through the first expansion valve 211 by the first solenoid valve 401 and is adiabaticly expanded (throttled) to be converted into low-temperature wet saturated steam. In the third heat exchanger 109, the refrigerant and the external heat source (brain) exchange heat to increase the temperature of the refrigerant, and the temperature of the external heat source is lowered to generate cold water. The resulting cold water can be used for cooling. In this case, the brine may be circulated by the circulation pump 207. The refrigerant passing through the third heat exchanger 109 is increased in superheat, passes through the fifth solenoid valve 405, passes through branch point ⑨, and reaches the gas-liquid separator 106. The refrigerant liquid in the wetted vapor separated in the gas-liquid separator 106 is secondly evaporated by the fourth expansion valve 214 and then merged with the low temperature superheated steam refrigerant gas separated in the gas-liquid separator 106 at the branch point. The heat exchanger 107 is introduced into the heat exchanger 107 to exchange heat with the refrigerant gas introduced from the three-way valve 204 to enter the compressor 102 in a state in which the superheat degree is optimally adjusted. do.

이제 온수 사이클을 설명하기로 한다.The hot water cycle will now be described.

도 3을 참조하면, 상기 압축기(102)에서 고온 고압의 냉매 가스가 형성되어 상기 오일 분리기(103)에 유입하여 냉매 가스 중에 혼합된 오일을 분리하여 제8전자 밸브(408)를 통해 압축기(102)로 회수된다. 이와 동시에 상기 압축기(102)에서 토출된 고온 고압의 냉매 가스는 상기 사방 밸브(105)를 통해 ⓐ-->ⓓ 방향으로 유동하여 상기 제1열교환기(104)에 유입된다. 상기 제1열교환기(104)에서는 고온 고압의 냉매 가스와 외부에서 순환 펌프(202)에 의해 유입된 물과 열 교환이 이루어져서 온수가 생성된다. 상기 제1열교환기(104)를 통과한 냉매는 온도가 낮아져 ⑧번 분기점을 지나 체크 밸브(503)를 통과하여 ⑦번 분기점에 도달하여 상기 리시버 탱크(206)으로 유입된다. 상기 리시버 탱크(206)에서 일정량의 냉매량이 유지되며 상기 리시버 탱크(206)에서 유출된 냉매는 드라이어와 사이트 글라스를 지나 상기 삼방 밸브(204)에 도달한다. 상기 삼방 밸브(204)는 상기 제1온도 센서(100) 및 상기 제2온도 센서(101)에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과열도 제어기(205)기에 의해 비례적으로 개폐되어 냉매의 일부가 ⓐ-->ⓑ 방향으로 통과한다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서는 상기 삼방 밸브(204)에서 유입된 냉매와 상기 제2열교환기(200) 쪽에서 유입된 냉매 간에 열교환이 일어난다. 이때 상기 제1전자 밸브(401)는 폐쇄되어 냉매는 상기 제1팽창 밸브(211) 및 상기 제3열교환기(109)로 유입되지 않는다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통과하여 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매는 상기 삼방 밸브(204)에서 유입된 냉매와 열교환하여 온도가 상승하여 최적의 과열도를 가진 상태에서 상기 압축기(102)로 유입된다. 이 과정에서 상기 제1온도 센서(100)와 상기 제2온도 센서(101)와 상기 과열도 제어기(205)는 유기적으로 연동하여 상기 삼방 밸브(204)의 개폐량을 제어한다. 또한, 상기 삼방 밸브(204)로부터 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통과한 냉매는 열교환에 의해 온도가 낮아져서 과냉각도가 증가한다. 즉, 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서는 ⑩번 분기점에서 혼합되는 냉매의 과냉각도를 향상시키는 1차적인 작용도 수행한다. 이와 동시에 상기 삼방 밸브(204)를 통과하는 일부의 냉매는 ⓐ-->ⓒ 방향으로 유동하여⑤번 분기점을 통과해 ⑩번 분기점에서 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 통해 온 냉매와 혼합된다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 ⑩번 분기점에서 유입된 냉매가 외부의 열원과 열교환 한다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 상기 제3온도 센서(300)에서 측정된 냉매의 온도 값에 기초하여 외부의 열원의 유입량을 상기 과냉각도 제어기(208)가 제어하여 순환 펌프(203)를 작동한다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 냉매가 외부 열원에 열을 전달하여 온도가 더욱 낮아져 과냉각도가 증가한다. 또한, 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)를 통과한 냉매는 분기점 ②를 지나 제6전자 밸브(406) 및 제7전자 밸브(407)에 도달한다. 상기 제4온도 센서(301) 및 상기 보조 과냉각도 제어기(209)에 의해 3차로 냉매액 가스의 과냉각도를 조절한다. 상기 제4온도 센서(301)에서 측정된 온도가 어느 일정 세팅 온도보다 높을 경우에는 상기 제6전자 밸브(406)를 폐쇄하고 제7전자 밸브(407)를 개방하여 상기 제2열교환기(200)로 냉매액을 바이패스 하여 외부 열원과 열교환 함으로써 과냉각도를 조절한다. 그리고, 상기 제2열교환기(200)로 바이패스한 냉매를 분기점 ③에 도달하게 한다. 한편, 상기 제4온도 센서(301)에서 측정된 온도가 어느 일정 세팅 온도보다 낮을 경우에는 상기 제6전자 밸브(406)가 개방되고 상기 제7전자 밸브(407)가 폐쇄되어 냉매는 과냉각도를 조절하도록 한 후 분기점 ③에 도달하게 한 후, 상기 제2전자 밸브(402)를 개방하여 상기 제2팽창 밸브(212)에서 단열팽창하여 저온의 습포화 증기로서 상기 제2열교환기(200)에 유입되어 외부의 공기와 열교환 함으로써 냉매의 온도를 높인다. 그리고, 상기 제2팽창 밸브(212)와 상기 제2열교환기(200)를 통과한 냉매는 상기 사방 밸브(105)를 통해 ⓑ-->ⓒ 방향으로 유동하여 분기점 ⑨를 통과한 후 액분리기(106)에 유입된다. 상기 기액 분리기(106)에서 분리된 저온의 냉매가스는 상기 제4팽창 밸브(214)에서 2차 증발을 완료하여 기액 분리기(106)에서 분리된 저온의 과열증기 냉매와 분기점 ⑪에서 합류하여 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에 유입된다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서는 상기 삼방 밸브(204)로부터 유입된 냉매와 열교환이 일어나서 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매 가스의 과열도가 최적으로 조절된다. 이 과정에서 상기 제1온도 센서(100)와 상기 제2온도 센서(101)와 상기 과열도 제어기(205)는 유기적으로 작용하여 상기 삼방 밸브(204)의 개폐를 제어한다. 이와 같이 최적의 과열도로 유지된 냉매가 상기 압축기(102)로 유입되면 온수 전용 사이클이 완성된다.Referring to FIG. 3, a refrigerant gas of high temperature and high pressure is formed in the compressor 102, flows into the oil separator 103, separates oil mixed in the refrigerant gas, and uses the compressor 102 through an eighth solenoid valve 408. ) Is recovered. At the same time, the high temperature and high pressure refrigerant gas discharged from the compressor 102 flows in the direction ⓐ-> ⓓ through the four-way valve 105 and flows into the first heat exchanger 104. In the first heat exchanger (104), heat exchange is performed with the refrigerant gas of high temperature and high pressure and water introduced by the circulation pump (202) from the outside to generate hot water. The refrigerant passing through the first heat exchanger 104 is lowered in temperature, passes through the branch point ⑧, passes through the check valve 503, reaches the branch point ⑦, and enters the receiver tank 206. A certain amount of refrigerant is maintained in the receiver tank 206 and the refrigerant flowing out of the receiver tank 206 reaches the three-way valve 204 through the dryer and the sight glass. The three-way valve 204 is proportionally opened and closed by the superheat controller 205 based on the temperature values measured by the first temperature sensor 100 and the second temperature sensor 101 so that a part of the refrigerant is closed. Pass in the direction ⓐ-> ⓑ. In the superheat degree heat exchanger 107, heat exchange occurs between the refrigerant introduced from the three-way valve 204 and the refrigerant introduced from the second heat exchanger 200. At this time, the first solenoid valve 401 is closed so that the refrigerant does not flow into the first expansion valve 211 and the third heat exchanger 109. The refrigerant flowing into the compressor 102 through the superheat degree heat exchanger 107 is heat-exchanged with the refrigerant introduced from the three-way valve 204 to increase in temperature to have an optimum degree of superheat. 102). In this process, the first temperature sensor 100, the second temperature sensor 101, and the superheat controller 205 work together to control the opening and closing amount of the three-way valve 204. In addition, the refrigerant passing from the three-way valve 204 through the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree decreases in temperature due to heat exchange, thereby increasing the supercooling degree. That is, the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree also performs a primary function of improving the supercooling degree of the refrigerant mixed at the branch point # 9. At the same time, a part of the refrigerant passing through the three-way valve 204 flows in the direction ⓐ-> © and passes through the branch point ⑤ and is mixed with the refrigerant introduced through the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree at the branch point ⑩. . In the supercooling degree control heat exchanger (108), the refrigerant introduced at the branch point N exchanges heat with an external heat source. In the supercooling degree control heat exchanger (108), the supercooling controller (208) controls the inflow of an external heat source based on the temperature value of the refrigerant measured by the third temperature sensor (300) to operate the circulation pump (203). Works. In the supercooling degree control heat exchanger (108), the refrigerant transfers heat to an external heat source, thereby lowering the temperature, thereby increasing the supercooling degree. In addition, the refrigerant passing through the supercooling degree adjusting heat exchanger 108 reaches the sixth solenoid valve 406 and the seventh solenoid valve 407 through the branch point ②. The fourth cooling sensor 301 and the auxiliary subcooling controller 209 adjust the subcooling of the refrigerant liquid gas in a third order. When the temperature measured by the fourth temperature sensor 301 is higher than a certain set temperature, the sixth solenoid valve 406 is closed and the seventh solenoid valve 407 is opened to open the second heat exchanger 200. The supercooling degree is controlled by bypassing the refrigerant liquid to heat exchange with an external heat source. Then, the refrigerant bypassed by the second heat exchanger 200 reaches the branch point ③. On the other hand, when the temperature measured by the fourth temperature sensor 301 is lower than a certain set temperature, the sixth solenoid valve 406 is opened and the seventh solenoid valve 407 is closed so that the coolant is supercooled. After adjusting to reach the branch point ③, the second solenoid valve 402 is opened and adiabatic expansion in the second expansion valve 212 to the second heat exchanger 200 as a low-temperature wet saturated steam. The temperature of the refrigerant is increased by flowing heat exchange with the outside air. Then, the refrigerant passing through the second expansion valve 212 and the second heat exchanger 200 flows in the ⓑ-> ⓒ direction through the four-way valve 105 to pass through the branch point ⑨ and then the liquid separator ( 106). The low temperature refrigerant gas separated by the gas-liquid separator 106 completes the second evaporation in the fourth expansion valve 214 and joins the low temperature superheated steam refrigerant separated by the gas-liquid separator 106 at the branch point ⑪ to overheat the refrigerant. It flows into the heat control heat exchanger 107. In the superheat degree heat exchanger 107, the superheat degree of the refrigerant gas flowing into the compressor 102 is optimally adjusted by heat exchange with the refrigerant introduced from the three-way valve 204. In this process, the first temperature sensor 100, the second temperature sensor 101, and the superheat controller 205 work organically to control the opening and closing of the three-way valve 204. In this way, when the refrigerant maintained at the optimum superheat flows into the compressor 102, the hot water cycle is completed.

이제, 냉수 전용 사이클을 설명하기로 한다.The cold water only cycle will now be described.

도 4를 참조하면, 상기 압축기(102)에서 형성된 고온 고압의 냉매 가스는 상기 사방 밸브(105)에서 ⓐ-->ⓑ 방향으로 유동하여 상기 제2열교환기(200)로 유입된다. 상기 제2열교환기(200)에서는 외부의 열원과 냉매간 열교환이 일어나서 냉매의 온도가 낮아진다. 상기 제2열교환기(200)를 통과한 냉매는 분기점 ④를 지나 ⓐ 방향으로 유동하여 분기점 ⑥을 통과하여 상기 리시버 탱크(206)에 도달한다. 상기 리시버 탱크(206)에서 유출된 냉매는 상기 삼방 밸브(204)에 도달한다. 이때 상기 과열도 제어기(205)는 상기 제1온도 센서(100) 및 상기 제2온도 센서(101)에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 삼방 밸브(204)를 개폐를 비례적으로 제어함으로써 일부의 냉매가 상기 삼방 밸브(204)의 ⓐ-->ⓑ 방향으로 유동하여 상기 과열도 조절용 열교환기(107)로 유입되도록 한다. 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서는 상기 압축기(102)로 유입되는 냉매 가스의 과열도를 최적으로 유지하도록 열교환이 이루어진다. 한편, 상기 삼방 밸브(204)에서 ⓐ-->ⓒ 방향으로 유동하여 분기점 ⑤에서 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 지나 분기점 ⑩을 통과한 냉매의 일부와 합해진다. 분기점 ⑤에서 합해진 냉매는 분기점 ⑧을 향해 유동한다. 이 과정에서 냉매는 체크 밸브(504)를 통과하여 상기 제3전자 밸브(403)를 통과한 후 상기 제3팽창 밸브(213)에서 단열팽창하여 저온의 습포화 증기로 변환된다. 상기 제1열교환기(104)에서 냉매는 외부에서 유입된 열원 즉 물과 같은 브라인으로부터 열을 흡수하여 과열도가 증가하고 물은 냉매에 열을 빼앗겨 온도가 낮아짐으로써 냉수가 생성된다. 상기 제1열교환기(104)에서 열교환이 끝난 냉매는 상기 사방 밸브(105)를 통해 ⓓ-->ⓒ 방향으로 유동하여 분기점 ⑨를 지나 기액 분리기(106)에 도달한다. 한편, 분기점 ⑩을 통과한 냉매의 일부는 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)로 유입된다. 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서는 상기 제3온도 센서(300) 및 상기 과냉각도 제어기(208)에 의해 외부 열원을 순환 펌프(203)을 작동시킴으로써 냉매와 열교환하여 냉매의 과냉각도를 조절한다. 이때 외부 열원은 상기 제3열교환기(109)에서 열교환에 의해 냉각된 냉수 브라인을 사용할 수 있으므로 외부 열원인 냉수 브라인은 더욱 낮은 온도가 된다. 그리고, 상기 과냉각도 조절용 열교환기(108)에서 열교환을 끝낸 냉매는 분기점 ①을 통과하여 상기 제1전자 밸브(401)를 통해 상기 제1팽창 밸브(211)에서 단열팽창하여 저온의 습포화 증기로 변환된다. 상기 제1팽창 밸브(211)를 통과한 냉매는 상기 제3열교환기(109)에서 외부 열원과 열교환함으로써 과열도가 증가하여 상기 제5전자 밸브(405)를 통해 분기점 ⑨를 지나 기액 분리기(106)으로 유입된다. 상기 기액 분리기(106)에 유입된 냉매는 상기 과열도 조절용 열교환기(107)에서 과열도 조절이 된 상태로 상기 압축기(102)로 유입된다. 이상과 같은 사이클에서 상기 제1열교환기(104)와 상기 제3열교환기(109)에서 서로 온도가 다른 냉수를 얻을 수 있다. 한편, 이 사이클에서 상기 제6전자 밸브(406) 및 상기 제7전자 밸브(407)는 폐쇄된다.Referring to FIG. 4, the high temperature and high pressure refrigerant gas formed in the compressor 102 flows from the four-way valve 105 in the direction ⓐ-> ⓑ and flows into the second heat exchanger 200. In the second heat exchanger 200, heat exchange between an external heat source and the refrigerant occurs, thereby lowering the temperature of the refrigerant. The refrigerant passing through the second heat exchanger 200 flows in the direction ⓐ after the branch point ④ and passes through the branch point ⑥ to reach the receiver tank 206. The refrigerant flowing out of the receiver tank 206 reaches the three-way valve 204. In this case, the superheat degree controller 205 controls the opening and closing of the three-way valve 204 proportionally by controlling the opening and closing of the three-way valve 204 based on the temperature values measured by the first temperature sensor 100 and the second temperature sensor 101. Refrigerant flows in the direction ⓐ-> ⓑ of the three-way valve 204 to flow into the heat exchanger 107 for controlling the superheat. In the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree, heat exchange is performed to optimally maintain the superheat degree of the refrigerant gas flowing into the compressor 102. On the other hand, the three-way valve 204 flows in the direction ⓐ-> ⓒ and merges with a part of the refrigerant passing through the branch point 지나 through the superheat degree adjusting heat exchanger 107 at the branch point ⑤. The refrigerant combined at the branch point ⑤ flows toward the branch point ⑧. In this process, the refrigerant passes through the check valve 504, passes through the third solenoid valve 403, and is thermally expanded by the third expansion valve 213 to be converted into low-temperature wet saturated steam. In the first heat exchanger 104, the coolant absorbs heat from a heat source introduced from the outside, that is, brine such as water, and thus the superheat is increased. The refrigerant having been heat exchanged in the first heat exchanger 104 flows through the four-way valve 105 in the direction ⓓ-> ⓒ and reaches the gas-liquid separator 106 through the branch point ⑨. On the other hand, a portion of the refrigerant passing through the branch point 된다 is introduced into the heat exchanger 108 for subcooling degree control. In the supercooling degree control heat exchanger (108), the third temperature sensor (300) and the subcooling controller (208) operate an external heat source to operate the circulation pump (203) to exchange heat with the refrigerant to control the supercooling degree of the refrigerant. . At this time, since the external heat source may use cold water brine cooled by heat exchange in the third heat exchanger 109, the cold water brine, which is the external heat source, becomes even lower. In addition, the refrigerant having completed the heat exchange in the supercooling degree control heat exchanger 108 passes through a branching point ① to adiabaticly expands in the first expansion valve 211 through the first solenoid valve 401 to obtain a low temperature wetted vapor. Is converted. The refrigerant passing through the first expansion valve 211 is increased in superheat by heat exchange with an external heat source in the third heat exchanger 109, passing through the branch point ⑨ through the fifth solenoid valve 405, and gas-liquid separator 106. Inflow). The refrigerant introduced into the gas-liquid separator 106 is introduced into the compressor 102 in a state where the superheat degree is controlled by the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree. In the cycle as described above, cold water having different temperatures may be obtained in the first heat exchanger 104 and the third heat exchanger 109. On the other hand, in this cycle, the sixth solenoid valve 406 and the seventh solenoid valve 407 are closed.

이제, 제상 사이클에 대해 설명한다.Now, the defrost cycle will be described.

온수를 생성하는 사이클이 반복되고 외부의 온도가 낮을 경우에 상기 제2열교환기에 성에가 발생하여 열교환기로서의 기능이 현저하게 떨어지는 경우에 제2열교환기(200)에 발생된 성에(서리)를 제거할 필요가 있다.When the cycle of generating hot water is repeated and the external temperature is low, frost is generated in the second heat exchanger, and when the function as a heat exchanger is significantly reduced, frost (frost) generated in the second heat exchanger 200 is removed. Needs to be.

도 5를 참조하면, 상기 압축기(102)에서 형성된 고온 고압의 냉매 가스는 상기 사방 밸브(105)를 통하여 ⓐ-->ⓑ 방향으로 유동한다. 상기 사방 밸브(105)를 통과한 고온 고압의 냉매 가스는 상기 제2열교환기(200)로 유입되어 제2열교환기(200)의 방열핀에 생성된 성에를 제거한다. 이 과정에서 냉매는 성에와의 열교환에 의해 온도가 낮아진다. 냉각된 냉매는 분기점 ④를 지나 ⓐ 방향으로 유동하여 체크 밸브(502)를 지나 상기 리시버 탱크(206)에 도달한다. 상기 리시버 탱크(206)에서 유출된 냉매는 드라이어와 사이트 글라스를 지나 상기 삼방 밸브(204)에 도달한다. 상기 삼방 밸브(204)에서 냉매는 ⓐ-->ⓒ 방향으로 유동하여 분기점 ⑤를 통과한 후 체크 밸브(504)와, 제3제3전자 밸브(403) 및 상기 제3팽창 밸브(213)를 통과하여 단열팽창함으로써 저온의 습포화 증기가 된다. 그리고, 냉매는 분기점 ⑧을 지나 상기 제1열교환기(104)에서 외부의 열원과 열교환 함으로써 과열도가 증가된다. 상기 제1열교환기(104)에서 열교환을 끝낸 냉매는 상기 사방 밸브(105)의 ⓓ-->ⓒ 방향으로 통과하여 분기점 ⑨를 지나 상기 기액 분리기(106) 및 상기 과열도 조절용 열교환기(107)를 거쳐 상기 압축기(102)로 유입된다. 이와 같은 제상 사이클은 상기 제2열교환기(200)에 부착된 제상 온도 센서(501) 및 제상 온도 제어기(502)의 세팅 온도 값을 조절함으로써 종료할 수 있다. 또한, 지정된 제상 타입에 의해 제상을 진행할 수 있다.Referring to FIG. 5, the high temperature and high pressure refrigerant gas formed in the compressor 102 flows in the direction ⓐ-> ⓑ through the four-way valve 105. The high temperature and high pressure refrigerant gas passing through the four-way valve 105 is introduced into the second heat exchanger 200 to remove frost generated in the heat radiation fins of the second heat exchanger 200. In this process, the refrigerant is lowered in temperature by heat exchange with frost. The cooled refrigerant flows in the direction ⓐ past the branch point ④ to reach the receiver tank 206 through the check valve 502. The refrigerant flowing out of the receiver tank 206 reaches the three-way valve 204 through the dryer and the sight glass. In the three-way valve 204, the refrigerant flows in the direction ⓐ-> © and passes through the branch point ⑤, and then the check valve 504, the third third solenoid valve 403, and the third expansion valve 213 are closed. It passes through the adiabatic expansion and becomes a low-temperature wet saturated vapor. In addition, the superheat is increased by exchanging heat with an external heat source in the first heat exchanger 104 through the branch point ⑧. After the heat exchange in the first heat exchanger 104, the refrigerant passes in the direction ⓓ-> ⓒ of the four-way valve 105, passes through the branch point ⑨, and the gas-liquid separator 106 and the heat exchanger 107 for controlling the superheat degree. It is introduced into the compressor 102 via. This defrost cycle may be terminated by adjusting the set temperature values of the defrost temperature sensor 501 and the defrost temperature controller 502 attached to the second heat exchanger 200. In addition, defrosting can be performed by a designated defrost type.

이상과 같이 본 발명에 따른 삼중 복합 사이클 히트 펌프 시스템은 압축기로 유입되는 냉매의 과열도를 최적으로 조절하도록 제1온도 센서와, 제2온도 센서와, 과열도 제어기에 의해 과열도 조절용 열교환기에서 냉매 간 자체 열교환 할 수 있도록 구성함으로써 최대의 냉각 성능을 도출하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바림직한 실시 예에서와 같이 과열도 조절용 열교환기와 과냉각도 제어기가 구비된 경우에는 팽창 밸브로 유입되는 냉매의 과냉각도를 최적으로 제어할 수 있으므로 시스템의 냉각 성능을 더욱 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이 외부 열원을 공기, 지열, 폐수열, 태양열 등과 같은 복합 열원을 혼합적으로 사용할 수 있도록 제2열교환기를 구성한 경우에는 시스템의 활용성이 더욱 넓게 확장되는 효과가 있다. 본 발명에 따른 삼중 복합 사이클 히트 펌프 시스템은 건물, 농가 비닐하우스 시설물, 공장, 주택 등 대부분의 시설에 적용이 가능하다.As described above, the triple combined cycle heat pump system according to the present invention includes a first temperature sensor, a second temperature sensor, and a superheat degree control heat exchanger in order to optimally control the superheat degree of the refrigerant flowing into the compressor. By configuring the heat exchange between the refrigerant itself has the effect of deriving the maximum cooling performance. In addition, as in the preferred embodiment of the present invention, when the heat exchanger for controlling the superheat degree and the supercooling controller are provided, the supercooling degree of the refrigerant flowing into the expansion valve can be optimally controlled, thereby further improving the cooling performance of the system. It can be effected. In addition, when the second heat exchanger is configured to use a mixed heat source such as air, geothermal heat, wastewater heat, solar heat, and the like as an external heat source in a preferred embodiment of the present invention, the utility of the system can be expanded more widely. have. The triple combined cycle heat pump system according to the present invention is applicable to most facilities, such as buildings, farmhouse vinylhouse facilities, factories, homes.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not to be limited by the example, and various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 삼중 복합 히트펌프 시스템
100 : 제1온도 센서
101 : 제2온도 센서
102 : 압축기
103 : 오일 분리기
104 : 제1열교환기
105 : 사방 밸브
106 : 기액 분리기
107 : 과열도 조절용 열교환기
108 : 과냉각도 조절용 열교환기
200 : 제2열교환기
201, 202, 203 207 : 순환 펌프
204 : 삼방 밸브
205 : 과열도 제어기
206 : 리시버 탱크
208 : 과냉각도 제어기
209 : 보조 과냉각도 제어기
211 : 제1팽창 밸브
212 : 제2팽창 밸브
213 : 제3팽창 밸브
214 : 제4팽창 밸브
300 : 제3온도 센서
301 : 제4온도 센서
401 : 제1전자 밸브
402 : 제2전자 밸브
403 : 제3전자 밸브
404 : 제4전자 밸브
405 : 제5전자 밸브
406 : 제6전자 밸브
407 : 제7전자 밸브
408 : 제8전자 밸브
501, 502, 503, 504, 505 : 체크 밸브
521 : 제상 온도 센서
522 : 제상 제어기
601 : 드라이어
602 : 사이트 글라스10: triple combined heat pump system
100: first temperature sensor
101: second temperature sensor
102: compressor
103: oil separator
104: first heat exchanger
105: Four-way Valve
106: gas-liquid separator
107: heat exchanger for superheat control
108: heat exchanger for supercooling degree control
200: second heat exchanger
201, 202, 203 207: Circulation Pump
204: three way valve
205: superheat controller
206: Receiver Tank
208: Supercooling degree controller
209 Auxiliary Subcooling Controller
211: first expansion valve
212: 2nd expansion valve
213: third expansion valve
214: fourth expansion valve
300: third temperature sensor
301: fourth temperature sensor
401: first solenoid valve
402: second solenoid valve
403: third solenoid valve
404: fourth solenoid valve
405: fifth solenoid valve
406: sixth solenoid valve
407: 7th solenoid valve
408: 8th solenoid valve
501, 502, 503, 504, 505: check valve
521 defrost temperature sensor
522: defrost controller
601: Dryer
602: sight glass

Claims (4)

기체 상태의 냉매를 고온 고압 상태로 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 토출된 냉매 유로 상에 배치되는 사방 밸브;
상기 사방 밸브와 냉매 유로로 연결되며 외부로부터 유입된 물과 냉매 간 열교환을 행하는 제1열교환기;
상기 사방 밸브와 냉매 유로로 연결되며 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 제2열교환기;
상기 사방 밸브와 냉매 유로로 연결되며 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 제3열교환기;
상기 제2열교환기와 상기 제3열교환기를 연결하는 유로 상에 배치된 제1팽창 밸브;
상기 제2열교환기 및 상기 제1열교환기와 냉매 유로로 연결된 리시버 탱크;
상기 리시버 탱크와 상기 제1팽창 밸브를 연결하는 유로 상에 배치된 삼방 밸브;
상기 제3열교환기와 상기 압축기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치되며, 상기 삼방 밸브를 매개로 상기 리시버 탱크에 연결되고, 상기 압축기로 유입되는 냉매와 상기 삼방 밸브로부터 유입되는 냉매 간 자체 열교환을 행하는 과열도 조절용 열교환기;
상기 삼방 밸브와 상기 제1팽창 밸브를 연결하는 냉매 유로 상에 배치되며 외부 열원과 냉매 간 열교환을 행하는 과냉각도 조절용 열교환기;
상기 과냉각도 조절용 열교환기와 상기 제2열교환기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된 제2팽창 밸브;
상기 삼방 밸브와 상기 제1열교환기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된 제3팽창 밸브; 및
상기 리시버 탱크와 상기 압축기를 연결하는 냉매 유로 상에 배치된 제4팽창 밸브;를 포함하며,
상기 과열도 조절용 열교환기를 통해 상기 압축기로 유입되는 냉매 흐름 상 상기 과냉각도 조절용 열교환기를 사이에 두고 상류 쪽에 배치된 제1온도 센서 및 상기 과열도 조절용 열교환기를 사이에 두고 하류 쪽에 배치된 제2온도 센서; 및
상기 제1온도 센서 및 상기 제2온도 센서에서 측정된 온도 값을 기초로 상기 삼방 밸브의 개폐를 비례 제어하는 과열도 제어기;를 포함한 것을 특징으로 하는 삼중 복합 히트 펌프 시스템.A compressor for compressing a refrigerant in a gas state into a high temperature and high pressure state;
A four-way valve disposed on the refrigerant passage discharged from the compressor;
A first heat exchanger connected to the four-way valve and the refrigerant passage and performing heat exchange between the water introduced from the outside and the refrigerant;
A second heat exchanger connected to the four-way valve and the refrigerant passage and performing heat exchange between the external heat source and the refrigerant;
A third heat exchanger connected to the four-way valve and the refrigerant passage and performing heat exchange between an external heat source and the refrigerant;
A first expansion valve disposed on a flow path connecting the second heat exchanger and the third heat exchanger;
A receiver tank connected to the second heat exchanger and the first heat exchanger and a refrigerant passage;
A three-way valve disposed on a flow path connecting the receiver tank and the first expansion valve;
Is disposed on the refrigerant flow path connecting the third heat exchanger and the compressor, connected to the receiver tank via the three-way valve, the overheating to perform self-heat exchange between the refrigerant flowing into the compressor and the refrigerant flowing from the three-way valve Heat control heat exchanger;
A heat exchanger for controlling supercooling degree disposed on a refrigerant passage connecting the three-way valve and the first expansion valve and performing heat exchange between an external heat source and the refrigerant;
A second expansion valve disposed on a refrigerant passage connecting the subcooling degree heat exchanger and the second heat exchanger;
A third expansion valve disposed on a refrigerant passage connecting the three-way valve and the first heat exchanger; And
And a fourth expansion valve disposed on a refrigerant passage connecting the receiver tank and the compressor.
A first temperature sensor disposed on an upstream side with the supercooling degree controlling heat exchanger interposed therebetween on a refrigerant flow flowing into the compressor through the superheat degree controlling heat exchanger, and a second temperature sensor disposed downstream with the superheat degree controlling heat exchanger interposed therebetween. ; And
And a superheat controller configured to proportionally control the opening and closing of the three-way valve based on the temperature values measured by the first temperature sensor and the second temperature sensor. 제1항에 있어서,
상기 과냉각도 조절용 열교환기에서 유출되는 냉매의 온도를 측정하는 제3온도 센서; 및 상기 제3온도 센서에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과냉각도 조절용 열교환기로 유입되는 외부 열원의 유입량을 제어하는 과냉각도 제어기;를 포함한 것을 특징으로 하는 삼중 복합 히트 펌프 시스템. The method of claim 1,
A third temperature sensor for measuring a temperature of the refrigerant flowing out of the supercooling degree adjusting heat exchanger; And a subcooling controller configured to control an inflow rate of an external heat source introduced into the subcooling heat control heat exchanger based on the temperature value measured by the third temperature sensor. 제1항에 있어서,
상기 과냉각도 조절용 열교환기로부터 상기 제2팽창 밸브로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제4온도 센서; 및
상기 제4온도 센서에서 측정된 온도 값에 기초하여 상기 과냉각도 조절용 열교환기로부터 상기 제2팽창 밸브로 유입되는 냉매의 일부를 바이패스하여 상기 제2열교환기를 통해 열교환 후 상기 제2팽창 밸브로 유입시키도록 냉매 유로를 개폐하는 보조 과냉각도 제어기;를 포함한 것을 특징으로 하는 삼중 복합 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
A fourth temperature sensor measuring a temperature of a refrigerant flowing into the second expansion valve from the subcooling heat control heat exchanger; And
Bypassing a part of the refrigerant flowing into the second expansion valve from the subcooling control heat exchanger based on the temperature value measured by the fourth temperature sensor and heat exchanges through the second heat exchanger and then flows into the second expansion valve. And a subcooling controller configured to open and close the refrigerant passage so as to allow the refrigerant to flow. 제1항에 있어서,
상기 제2열교환기는 외부 열원으로서 공기, 지열, 폐수열, 태양열을 혼합하여 사용할 수 있는 하이브리드형 열교환기이며, 상기 냉매와 열교환 하도록 독립된 복수의 외부 열원과 냉매가 열교환 되도록 다중 관으로 구성된 것을 특징으로 하는 삼중 복합 히트 펌프 시스템. The method of claim 1,
The second heat exchanger is a hybrid heat exchanger that can be used by mixing air, geothermal heat, wastewater heat, and solar heat as an external heat source, and comprises a plurality of tubes to exchange heat with the plurality of external heat sources independent of the refrigerant to exchange heat with the refrigerant. Triple composite heat pump system.
KR1020120106590A 2012-09-25 2012-09-25 Triple complex heat pump system KR101200503B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120106590A KR101200503B1 (en) 2012-09-25 2012-09-25 Triple complex heat pump system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120106590A KR101200503B1 (en) 2012-09-25 2012-09-25 Triple complex heat pump system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101200503B1 true KR101200503B1 (en) 2012-11-16

Family

ID=47564521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120106590A KR101200503B1 (en) 2012-09-25 2012-09-25 Triple complex heat pump system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101200503B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101361682B1 (en) * 2013-12-30 2014-02-12 주식회사 우성에이스 A solar air hybrid heat pump system
KR102033589B1 (en) * 2019-04-19 2019-10-18 주식회사 엘케이에스 High Efficiency heating, cooling, and hot water continuous composite heat pump system with non-azeotropic refrigerant mixtures and Lorentz pre-cooling cycle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848838B1 (en) 2007-02-27 2008-07-28 주식회사 탑솔 Geothmal heat-pump system of setting the degree of superheat and supercooled maintain control system and control method for the same
KR101184336B1 (en) 2010-12-13 2012-09-20 (주)신세계엔지니어링 Hybrid type heating system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848838B1 (en) 2007-02-27 2008-07-28 주식회사 탑솔 Geothmal heat-pump system of setting the degree of superheat and supercooled maintain control system and control method for the same
KR101184336B1 (en) 2010-12-13 2012-09-20 (주)신세계엔지니어링 Hybrid type heating system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101361682B1 (en) * 2013-12-30 2014-02-12 주식회사 우성에이스 A solar air hybrid heat pump system
KR102033589B1 (en) * 2019-04-19 2019-10-18 주식회사 엘케이에스 High Efficiency heating, cooling, and hot water continuous composite heat pump system with non-azeotropic refrigerant mixtures and Lorentz pre-cooling cycle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3517861A1 (en) Air conditioner and defrosting system thereof
CN107178833B (en) Heat recovery external machine system and air conditioning system
CN105674621A (en) Domestic energy comprehensive utilization system with carbon dioxide as refrigerant
CN102435004A (en) Multifunctional high-temperature water outlet air conditioner heat pump unit
KR101142914B1 (en) Hot water and cool water product system using 2-steps heat pump cycles
KR101351525B1 (en) Integrated heat pump system provided with cooling, heating, hot water and defrosting function
KR101200503B1 (en) Triple complex heat pump system
CN106123396A (en) The heat pump that a kind of solar energy heating/vaporizer is combined with finned evaporator
CN207006398U (en) Heat recovery outer unit system and air conditioning system
CN109000414A (en) Refrigeration system and refrigerator for refrigerator
JP6016603B2 (en) Air conditioner and heating unit
CN112710100B (en) Air conditioner and control method thereof
CN205783983U (en) The heat high efficiente callback device of air source handpiece Water Chilling Units
CN107101417B (en) Preposition four mode changes in temperature hot water three-way set of water- to-water heat exchanger
CN105115089B (en) air conditioning system
CN101799223B (en) Entire-year three-use air source heat pump unit and method for operating same
CN205655524U (en) Utilize domestic energy comprehensive utilization system of carbon dioxide as refrigerant
CN206755650U (en) A kind of heat pump system with dual-temperature heat sources
JP2016148475A (en) Hybrid air conditioning system
CN104344592A (en) Condenser unit with injector for steam compression refrigeration
CN201034394Y (en) Air-conditioning hot pump hot-water machine set
CN105698303A (en) Cooling system for aging room
KR101269843B1 (en) Refrigerant condensing temperature adjustable heat pump system based on ambient temperature and evaporating temperature
CN202382477U (en) Multifunctional air conditioning heat pump unit capable of discharging high temperature water
CN211177490U (en) Air conditioner

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150824

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161019

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181008

Year of fee payment: 7