KR101497215B1 - Cascaded heat pump boiler utilizing air heat - Google Patents

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KR101497215B1 KR20130069478A KR20130069478A KR101497215B1 KR 101497215 B1 KR101497215 B1 KR 101497215B1 KR 20130069478 A KR20130069478 A KR 20130069478A KR 20130069478 A KR20130069478 A KR 20130069478A KR 101497215 B1 KR101497215 B1 KR 101497215B1
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Abstract

본 발명은 히트펌프 축열 장치에 관한 것으로, 히트펌프 축열 장치를, 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 낮은 저단측 사이클과 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 높은 고단측 사이클로 구성하되, 상기 저단측 사이클은 저단 냉매가 저단 압축기->저단 판형열교환기->케스케이드 열교환기->저단 보조응축기->저단 실외 팽창밸브->저단 실외열교환기->저단 압축기를 순차적으로 순환하게 구성하고, 상기 고단측 사이클은 고단 냉매가 고단 압축기->고단 판형열교환기->고단 보조응축기->고단 팽창밸브->케스케이드 열교환기->고단 압축기를 순차적으로 순환한게 구성하여 저단측 사이클과 고단측 사이클이 케스케이드 열교환기에서 서로 열교환하게 하고, 상기 저단 압축기 저압단과 저단 실외열교환기 사이에 제상용 팽창밸브 및 제상용 증발코일을 마련하고, 제상 운전시 저단 압축기 고압측 핫가스를 저단 실외열교환기에 투입하여 저단 실외열교환기에 적상된 프로스트를 제거하고, 이 과정에서 액화된 저단 액냉매를 상기 제상용 팽창밸브 및 제상용 증발코일을 순차 통과시키면서 포화증기 상태로 만들어 저단 압축기에 회수하는 것을 특징으로 한다.The heat pump heat storage device comprises a low-stage side cycle having a relatively low critical temperature of the refrigerant used and a high-stage side cycle having a relatively high critical temperature of the refrigerant used, wherein the low- The low-stage refrigerant is configured to sequentially circulate the low-stage compressor, the low-stage plate heat exchanger, the cascade heat exchanger, the low-stage auxiliary condenser, the low-stage outdoor expansion valve, the low-stage outdoor heat exchanger, The high-stage refrigerant is circulated sequentially through a high-stage compressor, a high-stage plate heat exchanger, a high-stage auxiliary condenser, a high-stage expansion valve, a cascade heat exchanger, The expansion valve for purifying the product and the evaporation coil for purifying the product are placed between the low-stage compressor low-stage outdoor heat exchanger and the low- And the low-stage side hot gas is introduced into the low-stage outdoor heat exchanger during the defrosting operation to remove the frost adhering to the low-stage outdoor heat exchanger. In this process, the liquefied low-stage refrigerant is introduced into the defrosting valve for defrosting And is returned to the low-stage compressor.

Figure R1020130069478
Figure R1020130069478

Description

공기열원 히트펌프 축열 장치{CASCADED HEAT PUMP BOILER UTILIZING AIR HEAT}CASCADED HEAT PUMP BOILER UTILIZING AIR HEAT

본 발명은 히트펌프 축열 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 동절기에 제상운전을 하는 동안 압축기의 액해머 손상을 예방할 수 있고, 물탱크와 판형열교환기간을 순환하는 순환수의 온도가 고온으로 상승한 상태에서도 압축기 고압측의 압력 상승이나 압축기의 운전 중단 없이 지속적으로 물을 가열하여 고온수를 연속적으로 축열할 수 있는 공기열원 히트펌프 축열 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pump heat storage device, and more particularly, to a heat pump heat storage device capable of preventing a hammer damage of a compressor during a defrosting operation in a winter season, and a state in which a circulating water circulating in a water tank and a plate- The present invention relates to an air heat source heat pump heat storage device capable of continuously heating hot water to continuously heat water without increasing the pressure on the high pressure side of the compressor or stopping the operation of the compressor.

한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0044943호는 저단측 및 고단측의 2원으로 냉동사이클을 구성한 후 저단측의 응축열을 고단측의 증발열로 이용하면서, 저단측 응축기 및 고단측 응축기에서 순차적 및 누적적으로 물에 열량을 공급하여 고온수를 생성할 수 있는 멀티케스케이드 히프펌프 시스템을 개시하고 있습니다. 제10-2010-0044943호 발명은 저단측 사이클을 저단 냉매가 저단 압축기->저단측 제1응축기->케스케이드 열교환기->저단측 팽창밸브->저단측 증발기->저단 압축기로 순환하게 구성하고, 고단측 사이클을 고단 냉매가 고단 압축기->고단측 응축기->고단 팽창밸브->케스케이드 열교환기->고단 압축기로 순환한게 구성한 후, 저단측 제1응축기에 시수를 투입하여 저단 냉매와의 열교환으로 1차 가열되게 하고, 1차 가열된 시수를 다시 고단측 응축기에 투입하여 고단 냉매와의 열교환으로 2차 가열되게 하는 것을 특징으로 한다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0044943 discloses a refrigeration cycle in which a refrigeration cycle is constituted by two sources of a low-stage side and a high-stage side and then the condensation heat of the lower stage side is used as the evaporation heat of the high- And a multi-cascade bottom pump system capable of generating high-temperature water by cumulatively supplying heat to water. The present invention is characterized in that the low-stage refrigerant is circulated through the low-stage compressor, the low-stage first condenser, the cascade heat exchanger, the low-stage expansion valve, the low-stage evaporator, and the low- , The high-stage side refrigerant is circulated through the high-stage compressor, the high-stage condenser, the high-stage expansion valve, the cascade heat exchanger, and the high-stage compressor, and then the water is introduced into the low- , And the first heated water is again introduced into the high-stage side condenser and is heated by heat exchange with the high-stage refrigerant.

일본공개특허공보 평04-254156호에는 제1압축기로부터 토출되는 제1의 냉매 가스를 제1열교환기，제2열교환기，제1감압 장치，증발기를 순차로 경유하고 제1압축기에 순환시키는 저단측의 냉매 회로와, 제2압축기로부터 토출된 제2의 냉매가스를 응축기，제2감압 장치，제1열교환기를 순차 경유하고 제2압축기에 순환시키는 고단측의 냉매회로와, 급탕수를 제2열교환기 및 응축기를 순차적으로 통과시키는 급탕 경로를 구비한 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 급탕 장치가 개시되어 있다．이 일본공개특허공보 평04-254156호 회로에 의하면, 저단측의 냉매 회로와 고단측의 냉매 회로는 제1열교환기에서 서로 열교환하여 저단측의 열량 중 일부가 고단측에 전달된다.
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 04-254156 discloses a refrigerant compressor in which a first refrigerant gas discharged from a first compressor is circulated through a first heat exchanger, a second heat exchanger, a first decompressor, and an evaporator in sequence, Side refrigerant circuit that sequentially circulates the second refrigerant gas discharged from the second compressor through the condenser, the second decompressor, and the first heat exchanger and circulates the refrigerant gas to the second compressor; and a second- According to this Japanese Laid-Open Patent Publication No. 04-254156, there is provided a heat pump type hot water supply system comprising a low-stage side refrigerant circuit and a high-stage side heat exchanger Exchanges heat with each other in the first heat exchanger, and a part of the heat amount on the lower end side is transferred to the higher end side.

한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0044943호 발명과 일본공개특허공보 평04-254156호 발명은 모두 저단 증발기(실외열교환기)의 증발 열원으로 공기열원을 사용하고 동절기에 온수 생성이 주목적인 2원 히트펌프 시스템이다. 공기 열원을 증발 열원으로 사용하는 히트펌프에 의한 동절기 온수 축열의 제약 중 하나가 온수 축열 운전 중 실외열교환기(저단 증발기)에서 발생하는 적상(積霜) 또는 프로스트(frost) 문제이다. 기온이 하강하여 포화수증기압이 낮아지면 저단 증발기(실외열교환기) 주변의 공기 중에 존재하는 수증기는 기체 상태로 대기중에 존재하지 못하고 응결하여 액체상태인 물방울로 변하여 저단 증발기(실외열교환기) 표면에 쌓이고, 이렇게 쌓인 응결수는 외기 온도가 영하로 내려갈 경우, 저단 증발기(실외열교환기) 주변에 얼어붙어 성에 또는 얼음층을 형성하는데, 이러한 성에 또는 얼음층은 냉매가 외기로부터 냉매의 증발에 필요한 증발열의 흡수를 차단하게 된다.
The present invention relates to an evaporative heat source for an evaporator of an under-floor evaporator (an outdoor heat exchanger), an air heat source, and hot water generation in winter Two-way heat pump system. One of the limitations of the hot water heat storage by the heat pump using the air heat source as the evaporation heat source is the frost or frost problem which occurs in the outdoor heat exchanger (the lower evaporator) during the hot water storage operation. When the temperature falls and the saturated water vapor pressure decreases, the water vapor present in the air around the lower evaporator (outdoor heat exchanger) becomes gaseous and does not exist in the air. It condenses and becomes liquid droplets and accumulates on the surface of the lower evaporator (outdoor heat exchanger) This condensation water builds up a frost or ice layer around the lower evaporator (outdoor heat exchanger) when the outside air temperature falls below freezing. Such a frost or ice layer causes the refrigerant to absorb the evaporation heat necessary for evaporation of the refrigerant from the outside air .

증발열의 흡수가 차단되면 냉매는 저단 증발기(실외열교환기)에서 제대로 증발하지 못하고, 액냉매 상태로 저단 압축기의 흡입측에 유입되게 된다. 그러나, 저단 압축기에 액냉매가 흡입될 경우 여러가지 문제를 야기한다.
When absorption of evaporation heat is interrupted, the refrigerant can not evaporate properly in the low-stage evaporator (outdoor heat exchanger), and flows into the suction side of the low-stage compressor in the liquid refrigerant state. However, when the liquid refrigerant is sucked into the low-stage compressor, various problems arise.

저단 압축기에 흡입되는 액냉매는 저단 압축기 모터를 지나 크랭크 케이스에 흘러들어 크랭크 케이스내의 윤활유를 희석시켜 윤활유 점도를 떨어 뜨리고, 점도가 떨어진 윤활유는 오일펌프를 통해 모터 메인 베어링, 롯드 베어링 및 피스톤등 윤활부위로 공급되는데, 이는 마찰부위에 과열을 불러와 모터축, 피스톤 로드(piston rod), 크랭크 샤프트의 손상 및 마모 나아가서는 소착현상(눌러붙음 현상)을 일으킨다. 액냉매의 유입으로 점도가 떨어진 윤활유에 의하여 실린더 벽이나 피스톤, 피스톤 링 등이 마모되었을 때 예리한 해머(hammer)음이 나는데, 이를 액해머라고도 한다. 모터 센터 베어링과 모터 엔드 베어링이 심하게 마모되면 크랭크 샤프트가 내려앉게 되며 그 결과 모터의 로터(rotor)와 코아(core)와 접촉하게 되고 이 상태가 계속되면 모터가 소손되어 저단 압축기는 멈춘다. 이와 같이, 액냉매가 다량으로 저단 압축기에 흡입될 경우 단시간이라도 저단 압축기의 심각한 고장 결과를 초래할 수 있는 것이다. 2원 히트펌프에서 저단 운전이 저단 압축기의 고장으로 정지된 상태에서 고단 사이클만 동작할 경우, 고단 사이클의 증발 열량이 모자라게 되고, 이로 인해 고단 압축기에도 액냉매가 유입되어 고단 압축기도 손상된다. 이로 인해 히트펌프에 의한 동절기 온수 축열 운전은 원활하지 못하고, 수시로 정지될 수 있는 것이다.
The liquid refrigerant sucked into the low-stage compressor flows through the low-stage compressor motor to the crankcase to dilute the lubricating oil in the crankcase and lowers the viscosity of the lubricating oil. The lubricating oil having a low viscosity is lubricated through the oil pump such as the motor main bearing, the rod bearing and the piston Which leads to overheating of the friction region, resulting in damage to the motor shaft, piston rod, crankshaft, and wear and, hence, adherence (sticking). When the cylinder wall, the piston, and the piston ring are worn by the lubricating oil whose viscosity has fallen due to the inflow of the liquid refrigerant, a sharp hammer sound is generated, which is also referred to as a liquid hammer. If the motor center bearing and the motor end bearing are heavily worn out, the crankshaft will be lowered, resulting in contact with the rotor and core of the motor. If this condition persists, the motor will be destroyed and the low-stage compressor will stop. As described above, when the liquid refrigerant is sucked into the low-stage compressor in a large amount, the low-stage compressor can be seriously broken down even for a short time. When the low-stage operation of the two-way heat pump is stopped due to the failure of the low-stage compressor and only the high-stage cycle is operated, the heat of evaporation of the high-stage cycle becomes insufficient, thereby causing the liquid refrigerant to flow into the high- As a result, the hot water heat storage operation by the heat pump is not smooth and can be stopped at any time.

위 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0044943호 발명은 시수(市水)를 투입하여 고온수를 출수하는 시스템이다. 즉, 물탱크에 온수를 순환시키면서 축열하는 축열 장치가 아니다. 따라서, 제10-2010-0044943호 발명을 온수 축열 장치에 적용할 경우 다음과 같은 문제로 연속적인 온수 생성이 어려운 단점이 있다. 우선, 제10-2010-0044943호 발명을 온수 축열 장치로 사용할 경우, 고단측 응축기에서 토출된 온수를 물탱크에 보내고 물탱크의 물은 저단측 응축기에 입수되어 다시 가열된 후 고단측 응축기에 보내지게 되므로, 고단측 응축기에는 항상 저단측 응축기에서 1차 가열된 온수가 투입된다. 따라서, 고단 압축기에서 토출된 고온고압 가스는 고단측 응축기에서 제대로 응축되기 어려워, 고단 압축기의 압력이 수시로 제한 압력 이상의 고압으로 상승되어 압축기의 고압스위치 등에 의해 운전이 수시로 정지된다.
Korean Unexamined Patent Application Publication No. 10-2010-0044943 is a system for introducing high-temperature water by inputting city water. That is, it is not a heat storage device that circulates hot water in a water tank and accumulates heat. Accordingly, when the invention of No. 10-2010-0044943 is applied to a hot water storage device, continuous hot water generation is difficult due to the following problems. First, when using the invention as a hot water storage device, the hot water discharged from the high-stage condenser is sent to the water tank, the water in the water tank is received by the low-stage condenser, heated again and sent to the high- Therefore, the high-temperature side condenser always receives the hot water firstly heated by the low-stage condenser. Therefore, the high-temperature high-pressure gas discharged from the high-stage compressor is difficult to condense properly in the high-stage condenser, and the pressure of the high-stage compressor is raised to a high pressure higher than the limit pressure at any time, so that the operation is often stopped by the high-

이러한 응축불량으로 인한 압축기의 운전 중지는 고단 압축기에서만 일어나는 것이 아니다. 제10-2010-0044943호 발명을 물탱크에 온수를 순환시키면서 축열하는 축열 장치로 사용할 경우, 고단측 응축기에서 토출된 온수를 물탱크에 보내고 물탱크의 물은 저단측 응축기에 재입수되어 다시 가열된 후 고단측 응축기에 보내지게 되므로, 저단측 응축기에서도 응축이 제대로 되지 않아 저단 압축기의 압력이 수시로 제한 압력 이상의 고압으로 상승되어 압축기의 고압스위치 등에 의해 운전이 수시로 정지된다.
The stoppage of the compressor due to such poor condensation does not occur only in the high-stage compressor. When the invention is used as a heat storage device for storing heat while circulating hot water in a water tank, the hot water discharged from the high-stage condenser is sent to the water tank, the water in the water tank is re- The condenser is not properly condensed even in the low-stage condenser, so that the pressure of the low-stage compressor is raised to a high pressure higher than the limit pressure at any time, and the operation is frequently stopped by the high-pressure switch or the like of the compressor.

이러한 냉매 응축 불량 및 이로 인한 압축기의 이상 고압 상승에 따른 운정정지가 반복될 경우, 동절기에 적절하게 히트펌프를 이용하여 온수 축열을 할 수 없게 된다.
If the refrigerant condensation failure and the resulting abnormal rise of the compressor due to the abnormal high pressure are repeated, it becomes impossible to appropriately store the hot water by using the heat pump in the winter season.

위 일본공개특허공보 평04-254156호 역시, 급탕 경로가 저탕조와 냉매의 응축이 일어나는 저단측의 제2열교환기 및 고단측의 응축기를 경유하도록 하고 있으므로, 저탕조의 물의 온도가 일정한 온도 이상으로 가열되면 온수와 냉매간의 열교환이 어려워, 제1압축기 및 제2압축기가 쉽게 제한 범위를 벗어나는 고압 상태로 되고 압축기가 정지될 수 있다는 점에서 위 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0044943호와 차이가 없다. 따라서, 일본공개특허공보 평04-254156호에 의하는 경우에도 연속적인 온수 생성이 어려운 것이다.
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 04-254156 also discloses that since the hot water supply route is made to pass through the low-temperature side second heat exchanger and the high-stage side condenser where the hot water tank and the refrigerant are condensed, The heat exchanging between the hot water and the refrigerant is difficult and the first and second compressors can be easily put into a high pressure state out of the limit range and the compressor can be stopped. Thus, the difference between Korean Patent Publication No. 10-2010-0044943 There is no. Therefore, even in the case of Japanese Laid-Open Patent Publication No. 04-254156, continuous hot water generation is difficult.

1. 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0044943호1. Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2010-0044943 2. 일본공개특허공보 공개번호 평04-254156호2. Japanese Unexamined Patent Publication No. 04-254156

본 발명은 상술한 종래 히트펌프 시스템의 제상운전시 발생하는 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 별도의 히터를 사용하지 않고도 압축기에의 액냉매 유입 없이 냉동사이클 내에서 실외열교환기에 적상된 프로스트(frost)를 효과적으로 제거할 수 있는 공기열원 히트펌프 축열 장치를 제공하는 데 있다.
A first object of the present invention is to provide a heat pump system which is capable of operating in a freezing cycle without introducing liquid refrigerant into a compressor without using a separate heater. The present invention provides an air heat source heat pump heat storage device capable of effectively removing a frost that is adhered to an outdoor heat exchanger.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 고단측 또는 저단측 응축기에 온수가 투입되므로 인하여 응축불량이 발생하고 이로 인하여 고단측 또는 저단 압축기가 이상 고압으로 상승하여 압축기가 운전 정지되는 2원 히트펌프 급탕장치에서 고단측 또는 저단측의 압축기 토출압력이 일정 압력 이상으로 상승하는 것을 차단하여 동절기에 고온수 축열을 중단 없이 연속적으로 할 수 있는 공기열원 히트펌프 축열 장치를 제공하는 데 있다.
A second problem to be solved by the present invention is to provide a two-way heat pump hot water boiler in which condensation failure occurs due to hot water being introduced into a high-stage side or low-stage condenser, thereby causing the high- The present invention provides an air heat source heat pump heat storage device capable of preventing the compressor discharge pressure from rising in a high-stage side or a low-stage side from a predetermined pressure or higher in the apparatus, and continuously performing high temperature water heat storage and heating in the winter season without interruption.

상술한 본 발명의 제1과제는, 히트펌프 축열 장치를, 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 낮은 저단측 사이클과 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 높은 고단측 사이클로 구성하되, 상기 저단측 사이클은 저단 냉매가 저단 압축기->저단 판형열교환기->케스케이드 열교환기->저단 보조응축기->저단 실외 팽창밸브->저단 실외열교환기->저단 압축기를 순차적으로 순환하게 구성하고, 상기 고단측 사이클은 고단 냉매가 고단 압축기->고단 판형열교환기->고단 보조응축기->고단 팽창밸브->케스케이드 열교환기->고단 압축기를 순차적으로 순환한게 구성하여 저단측 사이클과 고단측 사이클이 케스케이드 열교환기에서 서로 열교환하게 하고, 상기 저단 압축기 저압단과 저단 실외열교환기 사이에 제상용 팽창밸브 및 제상용 증발코일을 마련하고, 제상 운전시 저단 압축기 고압측 핫가스를 저단 실외열교환기에 투입하여 저단 실외열교환기에 적상된 프로스트를 제거하고, 이 과정에서 액화된 저단 액냉매를 상기 제상용 팽창밸브 및 제상용 증발코일을 순차 통과시키면서 포화증기 상태로 만들어 저단 압축기에 회수함으로써 해결된다.
The first object of the present invention is to provide a heat pump heat storage device comprising a low-stage side cycle in which a critical temperature of a refrigerant is relatively low and a high-stage side cycle in which a critical temperature of the refrigerant is relatively high, The refrigerant is configured to be circulated sequentially in the order of a low-stage compressor, a low-stage plate heat exchanger, a cascade heat exchanger, a low-stage auxiliary condenser, a low-stage outdoor expansion valve, a low-stage outdoor heat exchanger, The refrigerant is circulated through the high-stage compressor, the high-stage plate heat exchanger, the high-stage auxiliary condenser, the high-stage expansion valve, the cascade heat exchanger, and the high-stage compressor, , And a defrosting valve for defrosting and a defrosting coil for defrosting are provided between the low-stage compressor low-pressure stage and the low-stage outdoor heat exchanger, Stage refrigerant discharged from the low-stage outdoor heat exchanger is introduced into the low-stage outdoor heat exchanger by introducing the high-pressure side hot gas into the low-stage outdoor heat exchanger, and the liquefied low-stage refrigerant is passed through the defrosting valve for vaporization and the evaporation coil for vaporization in this process, And recovering it to the low-stage compressor.

상술한 본 발명의 제1과제는, 상기 저단 압축기와 저단 실외열교환기 사이에 핫가스 코일을 더 마련하고, 제상운전시 상기 저단 실외열교환기에 투입되는 핫가스와 상기 제상용 증발코일을 통과하는 습냉매간에 열교환이 이루어지도록 함으로써 더 효과적으로 해결할 수 있다.
A first object of the present invention is to provide a hot gas coil further provided between the low-stage compressor and the low-stage outdoor heat exchanger, and a hot gas introduced into the low-stage outdoor heat exchanger during defrosting operation, So that heat exchange between the refrigerants can be more effectively solved.

상술한 본 발명의 제2과제는, 상기 저단 판형열교환기의 입수측에는 입수 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 구비하고, 상기 저단 압축기의 토출측에는 냉매 토출압력을 측정할 수 있는 저단 압력센서를 구비하고, 상기 고단 압축기의 토출측에는 냉매 토출압력을 측정할 수 있는 고단 제1압력센서를 구비하고, 상기 저단 보조응축기 인근에는 저단 냉매와 열교환할 수 있는 공기를 저단 보조응축기에 공급할 수 있는 저단 송풍기를 설치하고, 상기 고단 보조응축기 인근에는 고단 냉매와 열교환할 수 있는 공기를 고단 보조응축기에 공급할 수 있는 고단 송풍기를 설치하고, 상기 온도센서의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하거나, 상기 저단 압력센서의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 저단 송풍기를 상기 저단 압력센서의 압력값이 일정값 이하로 내려갈 때까지 가동하고, 상기 고단 제1압력센서의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 고단 송풍기를 상기 고단 제1압력센서의 압력값이 일정값 이하로 내려갈 때까지 가동함으로써 해결된다.
The second problem of the present invention described above is that the temperature sensor capable of measuring the intake temperature is provided on the intake side of the low plate heat exchanger and a low pressure sensor capable of measuring the refrigerant discharge pressure is provided on the discharge side of the low stage compressor And a high-stage first pressure sensor capable of measuring the refrigerant discharge pressure on the discharge side of the high-stage compressor, and a low-stage blower capable of supplying air to the low-stage auxiliary condenser near the low-stage auxiliary condenser, Stage condenser, and a high-stage blower capable of supplying air capable of performing heat exchange with the high-stage refrigerant to the high-stage auxiliary condenser is provided near the high-stage auxiliary condenser, and the temperature of the temperature sensor rises to a predetermined temperature or higher, When the value of the low-stage blower is higher than a predetermined value, Stage blower is operated until the pressure value of the high-stage first pressure sensor falls below a predetermined value when the pressure value of the high-stage first pressure sensor rises to a predetermined value or more .

상술한 본 발명의 제2과제는, 상기 케스케이드 열교환기와 고단 압축기 사이에는 상기 고단 보조응축기에 인접한 고단 보조증발기를 설치하고, 상기 고단 송풍기는 공기의 흐름을 상기 고단 보조응축기측에서 상기 고단 보조증발기측으로 발생하도록 설치하고, 상기 고단 압축기의 흡입측에는 냉매 흡입압력을 측정할 수 있는 고단 제2압력센서를 구비하고, 상기 고단 제2압력센서가 일정 압력 이하로 떨어질 경우, 상기 고단 송풍기를 상기 고단 제2압력센서의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 때까지 가동함으로써 더 효과적으로 해결할 수 있다.
A second problem of the present invention is that a high-stage auxiliary evaporator adjacent to the high-stage auxiliary condenser is installed between the cascade heat exchanger and the high-stage compressor, and the high-stage blower blows air flow from the high- Stage blower, and a high-stage second pressure sensor capable of measuring a refrigerant suction pressure at a suction side of the high-stage compressor, wherein when the high-stage second pressure sensor falls below a predetermined pressure, It can be solved more effectively by operating until the pressure value of the pressure sensor rises to a certain value or more.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 별도의 히터를 사용하지 않고도 저단 실외열교환기의 제상과정에서 액화된 냉매는 저단 압축기에 그대로 투입되지 않고, 제상용 팽창밸브 및 제상용 증발코일을 통과하면서 포화증기 또는 과열증기 상태로 저단 압축기에 투입되므로, 동절기 온수 축열 운전중 제상을 하더라도 압축기의 손상이나 정지 없이 원활하게 히트펌프를 가동할 수 있고, 물탱크에 저장되어 판형 열교환기를 순환하는 온수의 온도가 상승하는 경우, 판형 열교환기에서의 응축되지 못한 냉매를 저단 보조응축기 및 고단 보조응축기에서 응축시키게 됨으로, 저단 압축기 및 고단 압축기의 토출 압력이 과도하게 상승하지 않게 되고, 따라서, 동절기에 압축기의 잦은 중단없이 연속적으로 고온수를 생성할 수 있게 되는 효과가 있다.
According to the present invention having the above-described configuration, the refrigerant liquefied in the defrosting process of the low-stage outdoor heat exchanger is not directly introduced into the low-stage compressor without using a separate heater, and the refrigerant passes through the defrosting valve for defrosting and the evaporator for vaporization, It is possible to smoothly operate the heat pump without damaging or stopping the compressor even if the defrosting occurs during the cold water heat storage operation in the winter season and the temperature of the hot water circulating in the plate heat exchanger The refrigerant that has not been condensed in the plate heat exchanger is condensed in the low-stage auxiliary condenser and the high-stage auxiliary condenser, so that the discharge pressure of the low-stage compressor and the high-stage compressor is not excessively increased, and therefore, It is possible to continuously generate high-temperature water without any effect.

도 1은 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프 축열 장치의 온수 축열시 냉매흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프 축열 장치의 제상운전시 냉매흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프 축열 장치의 냉수 축냉시 냉매흐름도이다.FIG. 1 is a refrigerant flow chart of a heat storage device of an air heat source heat pump according to the present invention.
2 is a flow chart of the refrigerant flow during defrost operation of the air heat source heat pump storage device according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of a cold water-cooled refrigerant in an air heat source heat pump storage device according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프 축열 장치의 구체적인 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an air heat source heat pump heat storage device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제어는 마이크로 콘트롤러 또는 PLC(programmable logic controller) 등을 채용하여 냉동사이클을 제어하는 공지의 핫가스 콘트롤러(hot gas controller) 또는 히트펌프 제어부에 의하여 이루어진다.
The control of the present invention is performed by a known hot gas controller or a heat pump controller that controls a refrigeration cycle by employing a microcontroller or a programmable logic controller (PLC) or the like.

본 발명의 히트펌프 축열 장치는, 동절기에 물탱크(9)에 온수를 축열하거나(도 1), 하절기에 물탱크(9)에 냉수를 축냉(도 3)하는 데 사용한다.
The heat pump heat storage device of the present invention is used for storing hot water in the water tank 9 in the winter season (Fig. 1) or for cooling the cold water in the water tank 9 during the summer season (Fig. 3).

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 히트펌프 축열 장치를, 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 낮은 저단측 사이클(도 1에서 압축기 1a, 1b를 이용한 사이클)과 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 높은 고단측 사이클(도 1에서 압축기 7을 이용한 사이클)의 2원으로 구성한다. 예를 들어 저단 냉매로 R410A(임계온도:72.8℃)를 사용할 경우, 고단 냉매로 R134a(임계온도 101.06℃)를 사용할 수 있다. 저단 냉매로 R22를 사용할 경우, 고단 냉매로 R114 또는 R12를 사용할 수 있다.
As shown in FIGS. 1 to 3, the present invention can be applied to a heat pump heat storage device in which a heat pump heat storage device is installed in a low-stage side cycle (cycle using the compressors 1a and 1b in FIG. 1) Side cycle (the cycle using the compressor 7 in Fig. 1). For example, when R410A (critical temperature: 72.8 ℃) is used as the low-stage refrigerant, R134a (critical temperature 101.06 ℃) can be used as high-stage refrigerant. When R22 is used as the low-stage refrigerant, R114 or R12 can be used as the high-stage refrigerant.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 저단 사이클은 저단 압축기(1a, 1b), 저단 판형열교환기(PX1) 및 저단 실외열교환기(OX)를 포함하고, 고단 사이클은 고단 압축기(7), 고단 판형열교환기(PX2, PX3) 및 고단 팽창밸브(E3)를 포함하며, 저단측 사이클과 고단측 사이클은 케스케이드 열교환기(CX)에서 만나, 저단측 사이클은 저단 냉매 일부를 응축시키거나 과냉시키며 고단측 사이클은 고단 냉매를 증발시킨다. 이과정에서 저단 사이클의 열량이 고단 사이클에 전달된다.
1, the low-stage cycle includes low-stage compressors 1a and 1b, a low-stage heat exchanger PX1 and a low-stage outdoor heat exchanger OX. The high- Stage cycle includes a heat exchanger PX2 and a high-stage expansion valve E3, and the low-stage side cycle and the high-stage side cycle meet in the cascade heat exchanger CX, The cycle evaporates the high stage refrigerant. In this process, the heat of the low-stage cycle is transferred to the high-stage cycle.

도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프 축열 장치를 온수 축열 장치 뿐만아니라 냉수 축냉 장치로도 사용하기 위하여, 저단 압축기(1a, 1b)와 저단 판형열교환기(PX1) 및 저단 실외열교환기(OX) 사이에는 저단 압축기(1a, 1b) 토출 냉매를 저단 판형열교환기(PX1) 또는 저단 실외열교환기(OX)에 선택적으로 보내는 4방 밸브(3)를 설치한다. 또한, 저단 판형열교환기(PX1)와 저단 실외열교환기(OX) 사이에는 저단 실외열교환기(OX)에 유입되는 냉매를 교축시키는 저단 실외 팽창밸브(E1)와 저단 판형열교환기(PX1)에 유입되는 냉매를 교축시키는 저단 실내 팽창밸브(E2)를 설치하고, 상기 저단 실외 팽창밸브(E1)와 병렬로 저단 실외열교환기(OX)에서 배출되는 냉매는 소통하고 반대방향의 냉매는 차단하는 제1체크밸브(C1)를 설치하고, 상기 저단 실내 팽창밸브(E2)와 병렬로 저단 판형열교환기(PX1)에서 배출되는 냉매는 소통하고 반대방향의 냉매는 차단하는 제2체크밸브(C2)를 설치한다. 또한, 후술하는 바와 같이 저단 사이클에 제상회로를 부가하기 위하여, 저압 압축기(1a, 1b)와 4방 밸브(3) 사이에는 3방 밸브(5)를 설치한다. 상기 4방 밸브(3)의 고압단(H)은 3방 밸브(5)를 경유하여 저단 압축기(1a, 1b)의 고압단(토출단)에 연결되고, 4방 밸브(3)의 저압단(S)은 저단 압축기(1a, 1b)의 저압단(흡입단)에 연결되고, 제1선택단(C)은 저단 판형열교환기(PX1)에 연결되고, 제2선택단(E)은 제2전자밸브(S2) 및 제2전자밸브(S2)와 병렬 연결되고 저단 실내열교환기(OX) 방향으로 열리는 제5체크밸브(5)를 경유하여 저단 실내열교환기(OX)에 연결된다. 상기 3방 밸브(5)에 연결된 상기 4방 밸브(3)는 저단 압축기(1a, 1b)의 토출 가스를 온수 축열 운전시에는 도 1에 도시된 바와 같이, 저단 판형열교환기(PX1)측으로, 냉수 축냉 운전시에는 도 3에 도시된 바와 같이 저단 실외열교환기(OX)측으로 스위칭한다.
As shown in FIG. 1 or 3, in order to use the heat pump heat storage device according to the present invention not only as a hot water storage device but also as a cold water storage device, the low stage compressors 1a and 1b, the low plate heat exchanger PX1, A four-way valve (3) is provided between the low-stage outdoor heat exchanger (OX) for selectively delivering the refrigerant discharged from the low-stage compressors (1a, 1b) to the low-stage plate heat exchanger (PX1) or the low-stage outdoor heat exchanger (OX). Between the low-stage plate heat exchanger PX1 and the low-stage outdoor heat exchanger OX is introduced a low-stage outdoor expansion valve E1 and a low-stage plate heat exchanger PX1 for throttling the refrigerant flowing into the low-stage outdoor heat exchanger OX. And a refrigerant discharge line (E1) for discharging the refrigerant discharged from the low-stage outdoor expansion valve (E1) in parallel with the low-stage outdoor expansion valve (E1) A check valve C1 is installed and a second check valve C2 communicating with the refrigerant discharged from the low stage plate heat exchanger PX1 in parallel with the low stage indoor expansion valve E2 and blocking the refrigerant in the opposite direction is installed do. In order to add a defrosting circuit to the low-stage cycle as described later, a three-way valve 5 is provided between the low-pressure compressors 1a and 1b and the four-way valve 3. The high-pressure stage H of the four-way valve 3 is connected to the high-pressure stage (discharge end) of the low-stage compressors 1a and 1b via the three-way valve 5, (S) is connected to the low-pressure stage (suction end) of the low-stage compressors 1a and 1b, the first selected stage C is connected to the low-stage plate heat exchanger PX1, Stage indoor heat exchanger OX via a fifth check valve 5 connected in parallel to the first solenoid valve S2 and the second solenoid valve S2 and opened in the direction of the lower stage indoor heat exchanger OX. The four-way valve (3) connected to the three-way valve (5) connects the discharge gas of the low-stage compressors (1a, 1b) to the low-stage plate heat exchanger (PX1) During the cold water-cooling operation, the refrigerant is switched to the low-stage outdoor heat exchanger (OX) side as shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징 중 하나는 공기 중의 열량을 증발 열원으로 사용하는 저단 사이클과 저단측 응축열 또는 과냉열의 일부를 증발 열원으로 사용하는 고단측 사이클을 결합하면서, 공기 중의 열량을 증발 열원으로 사용하는 저단 사이클의 실외 열교환기(OX)가 동절기에 성애가 발생할 수 있음을 고려하여 이를 효과적으로 제거할 수 있는 제상회로를 마련한 데 있다. 즉 제상 운전을 위해 본 발명은, 상기 저단 압축기(1a, 1b) 저압단과 저단 실외열교환기(OX) 사이에 제상용 팽창밸브(E3) 및 제상용 증발코일(CO2)을 마련하고, 제상 운전시 저단 압축기(1a, 1b) 고압측 핫가스를 저단 실외열교환기(OX)에 직접 투입하여 저단 실외열교환기(OX)에 적상된 프로스트를 제거하고, 이 과정에서 액화된 저단 액냉매를 상기 제상용 팽창밸브(E3) 및 제상용 증발코일(CO2)을 순차 통과시키면서 포화증기 상태로 만들어 저단 압축기(1a, 1b)에 회수하는 데 특징이 있는 것이다. 상기 저단 압축기(1a, 1b) 또는 이에 연결된 상기 3방 밸브(5)와 저단 실외열교환기(OX) 사이에 핫가스 코일(CO1)을 더 마련하고, 제상운전시 상기 저단 실외열교환기(OX)에 투입되는 핫가스(저단 압축기 토출 가스)와 상기 제상용 증발코일(CO2)을 통과하는 습냉매간에 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 저단 압축기(1a, 1b)와 4방 밸브(3) 사이에 3방 밸브(5)를 구비하여 3방 밸브(5)가 저단 압축기 토출 냉매의 순환 방향을 결정하도록 하는데, 상기 3방 밸브(5)의 입력단(a)은 상기 저단 압축기(1a, 1b) 토출단에 연결하고, 저단 압축기(1a, 1b)의 토출 가스를 온수 축열 운전 및 냉수 축냉 운전시에는 제1출력단(b)을 통해 상기 4방 밸브(3)측으로, 제상운전시에는 제2출력단(c)을 통해 상기 핫가스 코일(CO1)측으로 스위칭하도록 한다. 상기 저단 실외열교환기(OX)와 제상용 증발코일(CO2) 사이에는 제상 운전시에만 열리는 제3전자밸브(S3)를 설치하고, 상기 제3전자밸브(S3)와 직렬로 상기 제상용 팽창밸브(E3)를 설치하여 제상용 팽창밸브(E3)에서 토출된 저압 냉매가 상기 제상용 증발코일(CO2)을 거쳐 저단 압축기(1a, 1b)의 흡입단에 유입되게 한다. 제상운전시, 상기 제상용 증발코일(CO2)의 출력단은 상기 4방 밸브(3)의 제2선택단(E)에 연결되고, 입력단은 제3팽창밸브(E3) 및 제3전자밸브(S3)를 경유하여, 저단 실외열교환기(OX)에 연결된다.
As shown in FIG. 2, one of the features of the present invention is to combine the low-stage cycle using the heat quantity in the air as the evaporation heat source and the high-stage cycle using the low-stage condensation heat or a part of the sub- (OX), which uses a low-stage cycle heat exchanger as an evaporation heat source, can prevent sexual intercourse in winter, thereby providing a defrosting circuit capable of effectively removing the defrosting cycle. That is, in order to perform the defrosting operation, the present invention is characterized in that a defrosting expansion valve E3 and a defrosting evaporation coil CO2 are provided between the low-pressure stage of the low-stage compressor 1a and the low-stage outdoor heat exchanger OX, Stage compressors (1a, 1b) directly into the low-stage outdoor heat exchanger (OX) to remove the frost adhering to the low-stage outdoor heat exchanger (OX), and in this process, liquefied low- And is made into a saturated vapor state while passing through the expansion valve E3 and the evaporation coil for CO2 production (CO2) in order, and is recovered to the low-stage compressors 1a and 1b. A hot gas coil CO1 is further provided between the three-way valve 5 and the low-stage outdoor heat exchanger OX connected to the low-stage compressors 1a and 1b and the low-stage outdoor heat exchanger OX, Heat exchange can be performed between the hot gas (low-stage compressor discharge gas) injected into the evaporator coil (CO 2) and the wet refrigerant passing through the evaporator coil for CO2 generation (CO 2). The three-way valve 5 is provided between the low-stage compressors 1a and 1b and the four-way valve 3 so that the three-way valve 5 determines the circulation direction of the low-stage compressor discharge refrigerant, The input end a of the three-way valve 5 is connected to the discharge end of the low-stage compressor 1a and 1b and the discharge gas of the low-stage compressor 1a or 1b is supplied to the first output end to the four-way valve (3) through the first output port (b) and to the hot gas coil (CO1) via the second output end (c) during the defrosting operation. A third solenoid valve S3 opened only during the defrosting operation is provided between the low-stage outdoor heat exchanger OX and the evaporator coil for CO2 generation, and the third solenoid valve S3 is opened in series with the third solenoid valve S3. (E3) is installed to allow the low-pressure refrigerant discharged from the third expansion valve (E3) to flow into the suction end of the first-stage compressors (1a, 1b) via the second evaporation coil (CO2). During the defrosting operation, the output end of the purge gas evaporator CO is connected to the second selected end E of the four-way valve 3 and the input end is connected to the third expansion valve E3 and the third solenoid valve S3 And is connected to the low-stage outdoor heat exchanger OX.

도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 이코노마이저(FX)를 구비하여, 상기 핫가스 코일(CO1)과 제상용 증발코일(CO2)이 이코노마이저(FX)를 통과하면서 서로 열교환하게 하면 더욱 효과적이다. 상기 이코노마이저(FX) 내에는 핫가스 코일(CO1)과 제상용 증발코일(CO2)의 2개의 코일이 교차되어 통과하면서, 각 코일 내의 냉매(고온고압 냉매와 저압 냉매)끼리 열교환한다. 상기 이코노마이저(FX)에 마련되는 핫가스 코일(CO1)의 일단은 상기 3방 밸브(5)를 경유하여 저단 압축기(1a, 1b)에 연결하고, 타단은 저단 실외열교환기(OX)의 일단에 연결한다. 상기 핫가스 코일(CO1)과 상기 저단 실외열교환기(OX)의 일단 및 상기 저단 실외 팽창밸브(E1) 및 제1체크밸브(C1)는 온수 축열 및 냉수 축냉시에는 열리고 제상운전시에는 닫히는 제1전자밸브(S1)를 경유하여 서로 연결한다. 상기 제1전자밸브(S1)는 제상운전시 상기 핫가스 코일(CO1)을 통과한 저압 냉매가 상기 저단 실외 팽창밸브(E1) 및 제1체크밸브(C1)에 진입하는 것을 차단하고, 저단 실외열교환기(OX)측으로만 흐르게 한다.
As can be seen from FIG. 2, it is more effective to provide the economizer FX so that the hot gas coils CO1 and the evaporative coils for CO2 production (CO.sub.2) exchange heat with each other while passing through the economizer FX. In the economizer FX, the two coils of the hot gas coil CO1 and the evaporation coil for CO2 production (CO 2) cross each other, and the refrigerant (high-temperature high-pressure refrigerant and low-pressure refrigerant) in the respective coils undergoes heat exchange. One end of the hot gas coil CO1 provided in the economizer FX is connected to the lower stage compressors 1a and 1b via the three-way valve 5 and the other end is connected to one end of the lower stage outdoor heat exchanger OX Connect. One end of the hot gas coil CO1 and one end of the low stage outdoor heat exchanger OX and the low stage outdoor expansion valve E1 and the first check valve C1 are opened for hot water storage and cold water cooling, 1 solenoid valve (S1). The first solenoid valve S1 blocks the low pressure refrigerant passing through the hot gas coil CO1 from entering the low stage outdoor expansion valve E1 and the first check valve C1 during the defrosting operation, And only flows toward the heat exchanger (OX) side.

다시 도 1을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 물탱크(9)의 물은 저단측 판형열교환기(PX1)에 투입되고, 고단측 판형열교환기(PX2, PX3)에서 회수된다. 물탱크(9) 물은 급탕수 또는 난방수로 사용된다. 도 1에서 고단 판형열교환기로 2개의 판형열교환기(PX2, PX3)가 연결된 예를 도시하였으나, 필요에 따라 1개의 판형열교환기 또는 3개의 판형열교환기를 채용할 수도 있다. 판형열교환기의 갯수가 늘어날수록, 냉매와 물간의 접촉 시간이 길어지고 열교환 열량도 커진다. 도 1에서 저단 압축기(1a, 1b)를 2대를 병렬로 연결하여, 상기 저단 판형열교환기(PX1)에의 온수 입수 온도가 일정온도(예를 들어 20℃) 이하일 때는 2대의 저단 압축기(1a, 1b)를 동시에 가동하고, 저단 판형열교환기(PX1)에의 온수 입수 온도가 일정온도(예를 들어 50℃) 이상일 때는 2대의 저단 압축기 중 1대만 가동하면, 히트펌프의 응축 능력에 따라 냉매 순환량을 조절하는 효과가 있다. 상기 저단 압축기(1a, 1b) 중 1대는 후술하는 저단 압력센서(13)의 출력값이 일정 압력(예를 들어 33Kgf/㎠)이상일 때 운전을 정지하고 일정 압력(예를 들어 27Kgf/㎠) 이하로 떨어질 때 운전을 재가동하여, 저단 냉매의 응축이 원활하지 않을 때 저단 압축기의 토출압력을 조절할 수 있다.
1, the water in the water tank 9 is introduced into the low-stage side plate heat exchanger PX1 and recovered in the high-stage side plate heat exchangers PX2 and PX3. Water tank (9) Water is used as hot water or heating water. Although FIG. 1 shows an example in which two plate heat exchangers PX2 and PX3 are connected to a high plate heat exchanger, one plate heat exchanger or three plate heat exchangers may be employed as needed. As the number of plate heat exchangers increases, the contact time between the refrigerant and water becomes longer and the heat exchange heat becomes larger. 1, two low-stage compressors 1a and 1b are connected in parallel and two low-stage compressors 1a and 1b are provided when the hot water intake temperature to the low-stage plate heat exchanger PX1 is a constant temperature (for example, 20 ° C) 1b are simultaneously operated and only one of the two low-stage compressors is operated when the temperature of the hot water entering the low-stage plate heat exchanger PX1 is equal to or higher than a certain temperature (for example, 50 ° C), the refrigerant circulation amount There is an effect to control. One of the low-stage compressors 1a and 1b stops operation when the output value of the low-stage pressure sensor 13 described later is equal to or higher than a certain pressure (for example, 33 Kgf / cm2) It is possible to regulate the discharge pressure of the low-stage compressor when the low-stage refrigerant is not smoothly condensed.

동절기에 급탕수 또는 난방수로 사용하기 위해서는 물탱크(9)의 온수 온도가 90℃전후로 유지되어야 한다. 동절기에는 물탱크(9)에서 종말 사용자에게 물이 이송되는 과정에서 열손실이 많이 발생하기 때문이다. 따라서, 동절기에 히트펌프에 의한 축열 장치에서 히트펌프의 중단없는 연속 동작은 히트펌프의 성적계수 이상으로 중요하다. 히트펌프가 동작중 압축기 등의 고장으로 자주 그 운전이 중단할 경우, 물탱크(9) 온도를 적절한 수준(90℃전후)으로 유지할 수 없기 때문이다. 특히 2원 히트펌프의 저단 사이클에서 상술한 제상운전이 이루어지고 있는 중에도 고단 사이클만으로도 온수 축열이 중단없이 이루어져야 한다.
In order to use water as hot water or heating water in winter, the hot water temperature of the water tank 9 should be maintained at about 90 캜. This is because during the winter season, a large amount of heat loss occurs in the process of water being transferred from the water tank 9 to the end user. Therefore, continuous operation without interruption of the heat pump in a heat storage device by a heat pump in the winter season is more important than the performance coefficient of the heat pump. This is because the temperature of the water tank 9 can not be maintained at an appropriate level (about 90 ° C) when the heat pump frequently stops its operation due to a failure of the compressor or the like during operation. In particular, even during the defrosting operation in the low-stage cycle of the two-way heat pump, the hot water storage must be performed without interruption even in a high-stage cycle.

상기 케이스케이드 열교환기(CX)에서는 저단 냉매가 응축 또는 과냉되고 고단 냉매는 증발된다. 이는 고단 판형열교환기(PX2, PX3)에서 방출할 일정량의 열량을 저단측에서 공급함을 의미하고, 고단 판형열교환기(PX2, PX3)에서 토출된 물의 온도가 높은 온도에 도달함을 의미한다. 물탱크(9)의 수온이 낮을 때는 저단측의 냉매의 대부분이 저단 판형열교환기(PX1)에서 응축되고 케이스케이드 열교환기(CX)에서 과냉된다. 그러나, 물탱크(9)의 수온이 상승하면서, 저단 냉매가 저단 판형열교환기(PX1)에서 응축되는 양은 점점 줄어들고, 케스케이드 열교환기(CX)에서 응축되는 냉매 양이 더 많아진다. 물탱크(9)의 수온이 일정온도(예를 들어 50℃) 이상으로 상승한 상태로 저단 판형열교환기(PX1)에 투입되면 저단 판형열교환기(PX1)에서의 저단 냉매 응축 및 물의 수온 상승은 현저하게 줄어 들고, 케스케이드 열교환기(CX)에서 많은 양의 저단 냉매 응축이 이루어져야 하지만, 이단계에서는 고단 판형열교환기(PX2, PX3)에서도 고온수가 통과하기 때문에 고단 냉매의 응축이 활발하지 못하고 따라서 케스케이드 열교환기(CX)에서의 고단 냉매 증발도 활발하지 못하다. 따라서, 저단 압축기(1a, 1b)에서 토출된 냉매는 응축이 원활하지 못하게 되고, 그 결과 저단 압축기(1a, 1b)의 토출압력이 급격히 상승하게 되어 저단 압축기(1a, 1b)의 운전이 정지되게 된다.
In the cascade heat exchanger (CX), the low-stage refrigerant is condensed or subcooled and the high-stage refrigerant is evaporated. This means that a certain amount of heat to be discharged from the high-stage plate heat exchanger (PX2, PX3) is supplied from the low-stage side, and the temperature of the water discharged from the high-stage plate heat exchanger (PX2, PX3) reaches a high temperature. When the water temperature of the water tank 9 is low, most of the refrigerant on the low-stage side is condensed in the low-stage plate heat exchanger PX1 and subcooled in the cascade heat exchanger CX. However, as the water temperature of the water tank 9 increases, the amount of condensation of the low-stage refrigerant in the low-stage plate heat exchanger PX1 is gradually reduced, and the amount of refrigerant condensed in the cascade heat exchanger CX is further increased. When the water temperature of the water tank 9 is increased to a predetermined temperature (for example, 50 ° C or more) and then introduced into the low plate heat exchanger PX1, the condensation of the low temperature refrigerant in the low plate heat exchanger PX1, (PX2, PX3), the condensation of the high-stage refrigerant is not actively activated because of the high-temperature water passing through the high-stage plate heat exchanger (PX2, PX3). Therefore, the cascade heat exchanger High-stage refrigerant evaporation in the CX is also not active. Therefore, the refrigerant discharged from the low-stage compressors 1a and 1b is not smoothly condensed. As a result, the discharge pressure of the low-stage compressors 1a and 1b rises sharply and the operation of the low-stage compressors 1a and 1b is stopped do.

본 발명의 다른 특징은, 저단 판형열교환기(PX1)의 입수 온도와, 저단 압축기(1a, 1b) 및 고단 압축기(7)의 토출 압력을 감지하여, 케스케이드 열교환기(CX)에서 토출되는 저단 냉매와 고단 판형열교환기(PX2, PX3)에서 토출되는 고단 냉매가 적절히 응축되지 못하는 상황이 된 것으로 판단될 때, 저단 냉매 및 고단 냉매를 저단 실외 팽창밸브(E1) 및 고단 팽창밸브(E4)에 투입하기 전에 재응축할 수 있는 저단 보조응축기(CC1)와 고단 보조응축기(CC2)를 마련하여, 저단 압축기(1a, 1b) 및 고단 압축기(7)의 냉매 토출압이 이상 상승하여 저단 압축기(1a, 1b) 및 고단 압축기(7)가 정지되는 것을 방지한 데 있다. 이를 위해, 상기 저단 판형열교환기(PX1)의 입수측에는 입수 온도를 측정할 수 있는 온도센서(19)를 구비하고, 상기 저단 압축기(1a, 1b)의 토출측에는 저단 냉매 토출압력을 측정할 수 있는 저단 압력센서(13)를 구비하고, 상기 고단 압축기(7)의 토출측에는 고단 냉매 토출압력을 측정할 수 있는 고단 제1압력센서(17)를 구비한다. 또한, 상기 저단 보조응축기(CC1) 인근에는 저단 냉매와 열교환할 수 있는 공기를 저단 보조응축기(CC1)에 공급할 수 있는 저단 송풍기(F1)를 설치하고, 상기 고단 보조응축기(CC2) 인근에는 고단 냉매와 열교환할 수 있는 공기를 고단 보조응축기(CC2)에 공급할 수 있는 고단 송풍기(F3)를 설치한다. 핫가스 콘트롤러는 상기 온도센서(19)의 온도가 일정 온도(예를 들어 50℃) 이상으로 상승하거나, 상기 저단 압력센서의 압력값이 일정값(예를 들어 30Kgf/㎠) 이상으로 올라갈 경우, 상기 저단 송풍기(F1)를 상기 저단 압력센서의 압력값이 일정값(예를 들어 28 Kgf/㎠) 이하로 내려갈 때까지 가동하고, 상기 고단 제1압력센서(17)의 압력값(예를 들어 32Kgf/㎠) 이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 고단 송풍기(F3)를 상기 고단 제1압력센서(17)의 압력값이 일정값(예를 들어 28Kgf/㎠)이하로 내려갈 때까지 가동한다. 이렇게 함으로써, 판형 열교환기(PX1, PX2, PX2)에서의 응축되지 못한 냉매를 저단 보조응축기(CC1) 및 고단 보조응축기(CC2)에서 송풍기(F1, F3)에 의하여 공급되는 공기와의 열교환으로 응축시키게 됨으로써, 저단 압축기(1a, 1b) 및 고단 압축기(7)의 토출 압력이 과도하게 상승하지 않게 되고, 따라서, 동절기에 압축기의 잦은 중단없이 연속적으로 고온수를 생성할 수 있게 되는 효과가 있다.
Another feature of the present invention is to detect the inlet temperature of the low plate heat exchanger PX1 and the discharge pressures of the low stage compressors 1a and 1b and the high stage compressor 7 and to supply the low stage refrigerant discharged from the cascade heat exchanger CX Stage refrigerant and the high-stage refrigerant are introduced into the low-stage outdoor expansion valve E1 and the high-stage expansion valve E4 when it is judged that the high-stage refrigerant discharged from the high-stage plate heat exchangers PX2 and PX3 is not properly condensed Stage auxiliary condenser CC1 and the high stage auxiliary condenser CC2 are provided so that the refrigerant discharge pressure of the low stage compressors 1a and 1b and the high stage compressor 7 rises abnormally, 1b and the high-stage compressor 7 are prevented from being stopped. To this end, a temperature sensor 19 capable of measuring the intake temperature is provided on the intake side of the low-stage plate heat exchanger PX1, and a low-stage refrigerant discharge pressure can be measured on the discharge side of the low- Stage pressure sensor (13), and a high-stage first pressure sensor (17) capable of measuring the high-stage refrigerant discharge pressure is provided on the discharge side of the high-stage compressor (7). In the vicinity of the low-stage auxiliary condenser (CC1), a low-stage blower (F1) capable of supplying air capable of exchanging heat with the low-stage refrigerant to the low-stage auxiliary condenser (CC1) And a high-stage blower F3 capable of supplying air capable of heat exchange with the high-stage auxiliary condenser CC2. When the temperature of the temperature sensor 19 rises above a certain temperature (for example, 50 ° C) or when the pressure value of the low pressure sensor rises to a certain value (for example, 30 Kgf / cm 2) The low-stage blower F1 is operated until the pressure value of the low-stage pressure sensor falls to a predetermined value (for example, 28 Kgf / cm2) or less and the pressure value of the high-stage first pressure sensor 17 Stage blower F3 is operated until the pressure value of the high-stage first pressure sensor 17 falls to a predetermined value (for example, 28 Kgf / cm2) or less. By doing this, the non-condensable refrigerant in the plate heat exchangers PX1, PX2 and PX2 is condensed by the heat exchange between the low-stage auxiliary condenser CC1 and the high-stage sub-condenser CC2 with the air supplied by the fans F1 and F3 The discharge pressure of the low-stage compressors 1a and 1b and the high-stage compressor 7 does not rise excessively, and consequently, the high-temperature water can be continuously generated without interruption of the compressor in the winter season.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 특징은, 상기 케스케이드 열교환기(CX)와 고단 압축기(7) 사이에, 상기 고단 보조응축기(CC2)에 인접한 고단 보조증발기(CE)를 설치하고, 상기 고단 송풍기(F3)는 공기의 흐름을 상기 고단 보조응축기(CC2)측에서 상기 고단 보조증발기(CE)측으로 발생하도록 설치하고, 상기 고단 압축기(7)의 흡입측에는 냉매 흡입압력을 측정할 수 있는 고단 제2압력센서(19)를 구비하고, 상기 고단 제2압력센서(19)가 일정 압력(예를 들어 2Kgf/㎠) 이하로 떨어질 경우, 상기 고단 송풍기(F3)를 상기 고단 제2압력센서(19)의 압력값이 일정값(예를 들어 5Kgf/㎠) 이상으로 올라갈 때까지 가동하는 데 있다. 이렇게 함으로써, 특히 제상 운전 중에 저단 사이클에서 케스케이드 열교환기(CX)에 냉매 공급을 중단하는 동안 증발 열량의 부족으로 고단 사이클의 증발 불량이 발생하는 것을 공기 열원 및 고단 사이클 내의 열량 순환에 의하여 해결하여, 저단 사이클의 제상 운전 중에도 온수 축열을 중단하지 않고 계속진행하게 한다. 이를 통해 동절기 온수 축열을 연속적으로 해 나갈 수 있는 것이다.
1, a high-stage auxiliary evaporator (CE) adjacent to the high-stage auxiliary condenser (CC2) is installed between the cascade heat exchanger (CX) and the high-stage compressor (7) Stage blower F3 is installed such that the flow of air is generated from the high-stage auxiliary condenser CC2 side to the high-stage auxiliary evaporator CE side, and the suction pressure of the refrigerant can be measured on the suction side of the high- Stage blower F3 is connected to the high-stage second pressure sensor 19 when the high-stage second pressure sensor 19 falls below a certain pressure (for example, 2 kgf / cm2) And operates until the pressure value of the sensor 19 rises to a predetermined value (for example, 5 Kgf / cm 2) or more. By doing so, it is possible to solve the problem of evaporation failure of the high-stage cycle due to insufficient evaporation heat during the interruption of the supply of the coolant to the cascade heat exchanger CX in the low-stage cycle during the defrosting operation by the heat source circulating in the air heat source and the high- Even during the defrosting operation of the low-stage cycle, the hot water storage is continued without interruption. This enables continuous hot water storage in the winter season.

이하, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프 축열 장치의 온수 축열 운전, 제상 운전 및 냉수 축냉 운전을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the hot water storage heat storage operation, the defrosting operation and the cold water storage operation of the air heat source heat pump storage device according to the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 온수 축열시 3방 밸브(5)의 a단과 b단은 연결되고, 4방 밸브(3)의 H단과 C단도 연결되고, 4방 밸브(3)의 E단과 S단도 연결되고, 제1전자밸브(S1)와 제2전자밸브(S2)는 열리고, 제3전자밸브(S3)는 닫힌다. 따라서, 저단측 사이클에서 저단 냉매는 저단 압축기(1a, 1b)->3방 밸브(5)->4방 밸브(3)->저단 판형열교환기(PX1)->제2체크밸브(C2)->케스케이드 열교환기(CX)->저단 보조응축기(CC1)->저단 실외 팽창밸브(E1)->저단 실외열교환기(OX)->4방 밸브(3)->저단 압축기(1a, 1b)를 순차적으로 순환하고, 상기 고단측 사이클은 고단 냉매가 고단 압축기(7)->고단 판형열교환기(PX2, PX3)->고단 보조응축기(CC2)->고단 팽창밸브(E3)->케스케이드 열교환기(CX)->고단 보조증발기(CE)->고단 압축기(7)를 순차적으로 순환한다. 물은 물탱크(9)->저단 판형열교환기(PX1)->고단 제1판형열교환기(PX2)->고단 제2판형열교환기(PX3)->물탱크(9)를 순차적으로 순환하면서 가열된다.
As shown in Fig. 1, the a-end and the b-end of the three-way valve 5 are connected at the time of hot water storage, the H-end and the C-end of the four-way valve 3 are also connected, The first solenoid valve S1 and the second solenoid valve S2 are opened and the third solenoid valve S3 is closed. Therefore, in the low-stage side cycle, the low-stage refrigerant flows through the low-stage compressors 1a and 1b, the three-way valve 5, the four-way valve 3, the low plate heat exchanger PX1, -> Cascade Heat Exchanger (CX) -> Lower Auxiliary Condenser (CC1) -> Lower Outside Expansion Valve (E1) -> Lower Outside Heat Exchanger (OX) -> 4-way valve (3) The high-stage refrigerant is circulated through the high-stage compressor 7, the high-stage plate heat exchanger PX2 and PX3, the high-stage auxiliary condenser CC2, the high-stage expansion valve E3, The heat exchanger (CX), the high-stage auxiliary evaporator (CE), and the high-stage compressor (7) are sequentially circulated. The water is circulated in sequence from the water tank 9 to the low plate heat exchanger PX1 to the high stage first plate heat exchanger PX2 to the high stage second plate heat exchanger PX3 to the water tank 9 And heated.

이 순환 과정에서, 저단 판형열교환기 직전에 설치된 온도센서(15)의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하거나, 저단 압축기(1a, 1b) 토출단에 설치된 저단 압력센서(13)의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 저단 송풍기(F1)를 상기 저단 압력센서(13)의 압력값이 일정값 이하로 내려갈 때까지 가동하고, 고단 압축기(7)의 토출단에 설치된 고단 제1압력센서(17)의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 고단 송풍기(F3)를 상기 고단 제1압력센서(17)의 압력값이 일정값 이하로 내려갈 때까지 가동한다.
In this circulation process, when the temperature of the temperature sensor 15 provided immediately before the low-stage plate heat exchanger rises to a predetermined temperature or higher and the pressure value of the low-stage pressure sensor 13 provided at the discharge end of the low-stage compressors 1a, Stage blower F1 is operated until the pressure value of the low-stage pressure sensor 13 falls below a predetermined value and the high-stage first pressure sensor 17 provided at the discharge end of the high-stage compressor 7 Stage blower F3 is operated until the pressure value of the high-stage first pressure sensor 17 falls below a predetermined value when the pressure value of the high-stage first pressure sensor 17 rises above a predetermined value.

동절기 본 발명의 히트펌프형 축열 장치는 주기적으로 또는 일정한 조건(외기 온도 조건, 저압가스 압력 또는 온도 조건 등)에 따라 제상운전을 하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 제상운전시에는, 3방 밸브(5)의 a단과 c단을 연결하여 저단 압축기(1a, 1b) 고압단과 이코노마이저(FX)에 연결하고, 4방 밸브(3)의 S단과 E단을 연결한다. 제1전자밸브(S1) 및 제2전자밸브(S2)는 닫고, 제3전밸브(S3) 연다. 따라서 저단 냉매는 저단 압축기(1a, 1b)->핫가스 코일(CO1)->저단 실외열교환기(OX)->제상용 팽창밸브(E3)->제상용 증발코일(CO2)->4방 밸브(3)->저단 압축기(1a, 1b)로 순환하면서, 저단 실외열교환기(OX)에 적상된 프로스트(frost)를 제거하고, 포화가스 상태로 압축기에 복귀한다. 따라서, 저압 압축기(1a, 1b)에 저단 액냉매가 유입될 가능성이 없으며, 액해머로 인한 압축기 손상도 예방할 수 있다. 이때 저단 판형열교환기(PX1) 및 케스케이드 열교환기(CX) 측으로는 저압 냉매가 흐르지 않기 때문에 저단 판형열교환기(PX1)에서 물의 가열이 없을 뿐만 아니라, 케이스케이드 열교환기(CX)에서 저단 냉매와 고단 냉매간의 열교환도 발생하지 않는다. 그러나, 이때도 고단 사이클은 중단하지 않고 계속 운전하게 하여 고단 판형열교환기(PX2, PX3)에서 물의 가열이 지속적으로 이루어지게 한다. 따라서, 이때는 고단 송풍기(F3)를 가동하여, 고단 냉매가 고단 보조증발기(CE)에서 공기열원 및 고단 사이클 자체 열원으로 증발하여 냉동사이클이 지속적으로 운전할 수 있게 한다.
The heat pump type heat storage device of the present invention periodically performs defrosting operation in accordance with a certain condition (outside air temperature condition, low pressure gas pressure or temperature condition, etc.). In the defrosting operation, as shown in FIG. 2, Connect the a-stage and c-stage of the valve 5 to the high-pressure stage of the low-stage compressors 1a and 1b and the economizer FX, and connect the S-stage and the E-stage of the four- The first solenoid valve S1 and the second solenoid valve S2 are closed and the third front valve S3 is opened. Therefore, the low-stage refrigerant flows through the low-stage compressor (1a, 1b), the hot gas coil (CO1), the low-stage outdoor heat exchanger (OX), the defrosting expansion valve (E3) The refrigerant circulates through the valve 3 to the lower stage compressors 1a and 1b to remove the frost which has been drawn into the lower stage outdoor heat exchanger OX and returns to the compressor in the saturated gas state. Therefore, there is no possibility that the low-stage refrigerant flows into the low-pressure compressors 1a and 1b, and damage to the compressor due to the liquid hammer can be prevented. Since no low-pressure refrigerant flows through the low plate heat exchanger (PX1) and the cascade heat exchanger (CX) at this time, there is no heating of water in the low plate heat exchanger (PX1) Heat exchange between the refrigerants does not occur either. At this time, however, the high-stage cycle is continued without stopping, and the heating of water is continuously performed in the high-stage plate heat exchangers PX2 and PX3. Accordingly, at this time, the high-stage blower F3 is operated to evaporate the high-stage refrigerant from the high-temperature auxiliary evaporator CE into the air heat source and the high-cycle self heat source, thereby enabling the refrigeration cycle to be continuously operated.

본 발명의 히트펌프형 축열 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 하절기 냉수 축냉 운전시 제1전자밸브(S1)는 열고 제2전자밸브(S2) 및 제3전자밸브(S3)는 닫으며, 상기 3방 밸브(5)는 압축기 고압단을 4방 밸브(3)에 연결한다. 따라서, 냉매가 저단 압축기(1a, 1b)->4방 밸브(3)->제5체크밸브(C5)->저단 실외열교환기(OX)->제1체크밸브(C1)->저단 실외 팽창밸브(E1)->저단 판형열교환기(PX1)->4방 밸브(3)->저단 압축기(1a, 1b)를 순환하면서, 저단 판형열교환기(PX1)에서 증발이 이루어져 냉수 축냉을 하게 된다. 냉수 축냉시에는 고단 사이클은 동작하지 않으며, 저단 사이클만 동작한다. 고온수 축열을 위해서는 물을 다단의 판형열교환기에 통과시키면서 열교환시켜야 하지만, 냉수 축냉을 위해서는 저단 판형열교환기(PX1)에서 냉각시키는 것만으로도 충분하기 때문이다.
3, in the heat pump type heat storage device of the present invention, the first solenoid valve S1 is opened and the second solenoid valve S2 and the third solenoid valve S3 are closed during the summer cold water cooling operation, The three-way valve (5) connects the compressor high-pressure end to the four-way valve (3). Therefore, the refrigerant is circulated through the low-stage compressors 1a and 1b, the four-way valve 3, the fifth check valve C5, the low-stage outdoor heat exchanger OX, the first check valve C1, The refrigerant is evaporated in the low plate heat exchanger PX1 while circulating through the expansion valve E1-> the low plate heat exchanger PX1-> the four-way valve 3-> the low stage compressors 1a and 1b, do. High-speed cycle does not work and only low-speed cycle operates in cold water cooling. In order to heat and heat the hot water, the water must be exchanged while passing water through the multi-stage plate heat exchanger. However, in order to cool the cold water, it is sufficient to cool it in the low plate heat exchanger PX1.

1a, 1b : 저단 압축기 3 : 4방 밸브
5 : 3방 밸브 7 : 고단 압축기
9 : 물탱크 11 : 물펌프
13, 17, 19 : 압력센서 15 : 온도센서
C1 ~ C5 : 체크밸브 CE : 고단 보조증발기
CC1, CC2 : 보조응축기 CX : 케스케이드 열교환기
E1 ~ E4 : 팽창밸브 F1, F2, F3 : 송풍기
FX : 이코노마이저 OX : 저단 실외열교환기
PX1 ~ PX3 : 판형열교환기 S1 ~ S3 : 전자밸브1a, 1b: low-stage compressor 3: four-way valve
5: 3-way valve 7: High-stage compressor
9: water tank 11: water pump
13, 17, 19: pressure sensor 15: temperature sensor
C1 ~ C5: Check valve CE: High-speed auxiliary evaporator
CC1, CC2: Auxiliary condenser CX: Cascade heat exchanger
E1 to E4: expansion valves F1, F2, F3: blower
FX: Economizer OX: Bottom Outdoor Heat Exchanger
PX1 to PX3: Plate heat exchanger S1 to S3: Solenoid valve

Claims (5)

히트펌프 축열 장치를, 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 낮은 저단측 사이클과 사용 냉매의 임계온도가 상대적으로 높은 고단측 사이클로 구성하되, 상기 저단측 사이클은 저단 냉매가 저단 압축기(1a, 1b), 저단 판형열교환기(PX1), 케스케이드 열교환기(CX), 저단 보조응축기(CC1), 저단 실외 팽창밸브(E1), 저단 실외열교환기(OX), 저단 압축기(1a, 1b)를 순차적으로 순환하게 구성하고, 상기 고단측 사이클은 고단 냉매가 고단 압축기(7), 고단 판형열교환기(PX2, PX3), 고단 보조응축기(CC2), 고단 팽창밸브(E3), 케스케이드 열교환기(CX), 고단 압축기(7)를 순차적으로 순환한게 구성하여 저단측 사이클과 고단측 사이클이 케스케이드 열교환기(CX)에서 서로 열교환하게 하고, 상기 저단 압축기(1a, 1b) 저압단과 저단 실외열교환기(OX) 사이에 제상용 팽창밸브(E3) 및 제상용 증발코일(CO2)을 마련하고, 제상 운전시 저단 압축기(1a, 1b) 고압측 핫가스를 저단 실외열교환기(OX)에 투입하여 저단 실외열교환기(OX)에 적상된 프로스트를 제거하고, 이 과정에서 액화된 저단 액냉매를 상기 제상용 팽창밸브(E3) 및 제상용 증발코일(CO2)을 순차 통과시키면서 포화증기 상태로 만들어 저단 압축기(1a, 1b)에 회수하는 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프 축열 장치.
Wherein the heat pump heat storage device comprises a low-stage side cycle having a relatively low critical temperature of the refrigerant used and a high-stage side cycle having a relatively high critical temperature of the refrigerant used, wherein the low- The low stage outdoor heat exchanger OX and the low stage compressors 1a and 1b are sequentially circulated through the low plate heat exchanger PX1, the cascade heat exchanger CX, the low stage auxiliary condenser CC1, the low stage outdoor expansion valve E1, Stage cycle is such that the high-stage refrigerant passes through the high-stage compressor 7, the high-stage plate heat exchangers PX2 and PX3, the high-stage auxiliary condenser CC2, the high-stage expansion valve E3, the cascade heat exchanger CX, Stage cycle and the high-stage side cycle are exchanged with each other in the cascade heat exchanger (CX), and the low-stage side cycle and the high-stage side cycle are exchanged between the low-stage compressor (1a, The commercial expansion valves (E3) and And the hot gas on the low-stage compressor (1a, 1b) is supplied to the low-stage outdoor heat exchanger (OX) to remove the frost adhering to the low-stage outdoor heat exchanger (OX) Stage liquefied refrigerant is discharged into the low-stage compressors (1a, 1b) by sequentially passing the liquefied low-stage refrigerant through the defrosting expansion valve (E3) and the evaporation coil (CO2) Heat pump accumulator.
제1항에 있어서,
상기 저단 압축기(1a, 1b)와 저단 실외열교환기(OX) 사이에 핫가스 코일(CO1)을 더 마련하고, 제상운전시 상기 저단 실외열교환기(OX)에 투입되는 핫가스와 상기 제상용 증발코일(CO2)을 통과하는 습냉매간에 열교환이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프 축열 장치.
The method according to claim 1,
A hot gas coil CO1 is further provided between the low-stage compressors 1a and 1b and the low-stage outdoor heat exchanger OX and the hot gas introduced into the low-stage outdoor heat exchanger OX during the defrosting operation, And heat exchange is performed between the wet refrigerant passing through the coil (CO 2) and the heat exchanger.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저단 판형열교환기(PX1)의 입수측에는 입수 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 구비하고, 상기 저단 압축기(1a, 1b)의 토출측에는 저단 냉매 토출압력을 측정할 수 있는 저단 압력센서(13)를 구비하고, 상기 고단 압축기(7)의 토출측에는 고단 냉매 토출압력을 측정할 수 있는 고단 제1압력센서(17)를 구비하고, 상기 저단 보조응축기(CC1) 인근에는 저단 냉매와 열교환할 수 있는 공기를 저단 보조응축기(CC1)에 공급할 수 있는 저단 송풍기(F1)를 설치하고, 상기 고단 보조응축기(CC2) 인근에는 고단 냉매와 열교환할 수 있는 공기를 고단 보조응축기(CC2)에 공급할 수 있는 고단 송풍기(F3)를 설치하고, 상기 온도센서(15)의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하거나, 상기 저단 압력센서(13)의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 저단 송풍기(F1)를 상기 저단 압력센서(13)의 압력값이 일정값 이하로 내려갈 때까지 가동하고, 상기 고단 제1압력센서(17)의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 경우, 상기 고단 송풍기(F3)를 상기 고단 제1압력센서(17)의 압력값이 일정값 이하로 내려갈 때까지 가동하는 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프 축열 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
A low-stage pressure sensor (13) capable of measuring the low-stage refrigerant discharge pressure is provided on the discharge side of the low-stage compressors (1a, 1b). The high- And a high-stage first pressure sensor (17) capable of measuring a high-stage refrigerant discharge pressure is provided on the discharge side of the high-stage compressor (7), and a high-stage first pressure sensor Stage blower fan F1 capable of supplying air to the low-stage auxiliary condenser CC1 and a high-stage blower F1 capable of supplying air to the high-stage auxiliary condenser CC2 near the high-stage auxiliary condenser CC2, When the temperature of the temperature sensor 15 rises to a predetermined temperature or more and the pressure value of the low pressure sensor 13 rises to a predetermined value or more, the low-stage blower F1 is supplied to the blower F3, that Stage blower F3 is operated until the pressure value of the pressure sensor 13 falls below a predetermined value and the pressure value of the high-stage first pressure sensor 17 rises above a predetermined value, , And operates until the pressure value of the pressure sensor (17) falls below a predetermined value.
제3항에 있어서,
상기 케스케이드 열교환기(CX)와 고단 압축기(7) 사이에는 상기 고단 보조응축기(CC2)에 인접한 고단 보조증발기(CE)를 설치하고, 상기 고단 송풍기(F3)는 공기의 흐름을 상기 고단 보조응축기(CC2)측에서 상기 고단 보조증발기(CE)측으로 발생하도록 설치하고, 상기 고단 압축기(7)의 흡입측에는 냉매 흡입압력을 측정할 수 있는 고단 제2압력센서(19)를 구비하고, 상기 고단 제2압력센서(19)가 일정 압력 이하로 떨어질 경우, 상기 고단 송풍기(F3)를 상기 고단 제2압력센서(19)의 압력값이 일정값 이상으로 올라갈 때까지 가동하는 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프 축열 장치.
The method of claim 3,
Stage auxiliary evaporator CE adjacent to the high-stage auxiliary condenser CC2 is installed between the cascade heat exchanger CX and the high-stage compressor 7 and the high-stage blower F3 is connected to the high- And a high-stage second pressure sensor (19) capable of measuring a refrigerant suction pressure is provided on the suction side of the high-stage compressor (7), and the high-stage second pressure sensor Stage blower (F3) is operated until the pressure value of the high-stage second pressure sensor (19) rises to a predetermined value or higher when the pressure sensor (19) falls below a predetermined pressure. Storage device.
제3항에 있어서,
상기 저단 압축기(1a, 1b)와 저단 판형열교환기(PX1) 및 저단 실외열교환기(OX) 사이에는 저단 압축기(1a, 1b) 토출 냉매를 저단 판형열교환기(PX1) 또는 저단 실외열교환기(OX)에 선택적으로 보내는 4방 밸브(3)를 설치하고, 저단 판형열교환기(PX1)와 저단 실외열교환기(OX) 사이에는 저단 실외열교환기(OX)에 유입되는 냉매를 교축시키는 저단 실외 팽창밸브(E1)와 저단 판형열교환기(PX1)에 유입되는 냉매를 교축시키는 저단 실내 팽창밸브(E2)를 설치하고, 상기 저단 실외 팽창밸브(E1)와 병렬로 저단 실외열교환기(OX)에서 배출되는 냉매는 소통하고 반대방향의 냉매는 차단하는 제1체크밸브(C1)를 설치하고, 상기 저단 실내 팽창밸브(E2)와 병렬로 저단 판형열교환기(PX1)에서 배출되는 냉매는 소통하고 반대방향의 냉매는 차단하는 제2체크밸브(C2)를 설치하여, 온수 축열시에는 저단 냉매를 저단 압축기(1a, 1b), 4방 밸브(3), 저단 판형열교환기(PX1), 제2체크밸브(C2), 케스케이드 열교환기(CX), 저단 보조응축기(CC1), 저단 실외 팽창밸브(E1), 저단 실외열교환기(OX), 4방 밸브(3), 저단 압축기(1a, 1b)로 순환시키고, 고단 냉매를 고단 압축기(7), 고단 판형열교환기(PX2, PX3), 고단 보조응축기(CC2), 고단 팽창밸브(E3), 케스케이드 열교환기(CX), 고단 보조증발기(CE), 고단 압축기(7)로 순차적으로 순환시키며, 냉수 축냉시에는 저단 냉매를 저단 압축기(1a, 1b), 4방 밸브(3), 저단 실외열교환기(OX), 제1체크밸브(C1), 저단 보조응축기(CC1), 케스케이드 열교환기(CX), 저단 실내 팽창밸브(E2), 저단 판형열교환기(PX1), 4방 밸브(3), 저단 압축기(1a, 1b)로 순차적으로 순환시키고, 고단 압축기(7)는 정지시키는 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프 축열 장치.The method of claim 3,
Stage refrigerant discharged from the low-stage compressors 1a and 1b to the low-stage plate heat exchanger PX1 or the low-stage outdoor heat exchanger OX is connected between the low-stage compressors 1a and 1b and the low-stage plate heat exchanger PX1 and the low- Stage outdoor expansion valve (OX) is provided between the low-stage plate heat exchanger (PX1) and the low-stage outdoor heat exchanger (OX), and a low-stage outdoor expansion valve Stage indoor expansion valve E2 for throttling the refrigerant flowing into the low-stage outdoor heat exchanger PX1 and the low-stage outdoor expansion valve E1 and the low-stage outdoor expansion valve E1 in parallel with the low- The refrigerant discharged from the low-stage plate heat exchanger (PX1) is communicated in parallel with the low-stage indoor expansion valve (E2), and the refrigerant discharged from the low- A second check valve C2 for shutting off the refrigerant is provided, Stage refrigerant is introduced into the low-stage compressors 1a and 1b, the four-way valve 3, the low plate heat exchanger PX1, the second check valve C2, the cascade heat exchanger CX, Stage outdoor heat exchanger OX, the four-way valve 3 and the low-stage compressors 1a and 1b, Stage condenser (PX3), a high-stage auxiliary condenser (CC2), a high-stage expansion valve (E3), a cascade heat exchanger (CX), a high-stage auxiliary evaporator (CE) The first and second check valves C1 and C2 and the cascade heat exchanger CX and the low stage indoor expansion valves E2 and E3 are connected to the compressors 1a and 1b, the four-way valve 3, the low stage outdoor heat exchanger OX, Stage heat exchanger PX1, the four-way valve 3 and the low-stage compressors 1a and 1b, and the high-stage compressor 7 is stopped. Chi.
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