KR20110074214A - 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기 - Google Patents

냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 실내공기의 냉난방운전과 동시에 바닥의 난방 등에 이용할 수 있도록 물을 가열할 수 있는 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 사이클 장치는 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브, 실내측 공기 열교환기가 순차적으로 접속된 냉매관과, 제1삼방밸브를 수냉매 열교환기와 제5삼방밸브 사이의 냉매관에 연결하는 제1바이패스관과, 제2삼방밸브와 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과, 제4삼방밸브와 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과, 제2바이패스관과 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기{Refrigerating Cycle Apparatus, Heat Pump Type Hot Water Supply Air conditioner and Outdoor Unit thereof}
본 발명은 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기에 관한 것으로서, 특히 실내공기의 냉방운전 시의 폐열을 급탕 등 물을 가열하는데 이용할 수 있는 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기에 관한 것이다.
일반적으로 히트 펌프 급탕기는 압축기, 실외측 공기 열교환기, 팽창기구, 수냉매 열교환기로 이루어진 히트 펌프의 열을 실내의 바닥 난방 등에 이용하는 것이다. 또한 히트 펌프 에어컨은 압축기, 실외측 공기 열교환기, 팽창기구, 실내측 공기 열교환기로 이루어진 히트 펌프의 열을 실내공기의 냉난방 등에 이용하는 것이다.
현재, 히트 펌프 급탕기와 히트 펌프 에어컨은 따로 나누어져 개별적인 시스템으로 이용되고 있다. 따라서, 소비자가 두 가지 방식을 동시에 운행하기를 원할 경우에 각각의 시스템을 구매할 수 밖에 없는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 실내공기의 냉난방운전과 동시에 바닥의 난방 등에 이용할 수 있도록 물을 가열할 수 있는 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면은 실내공기의 냉방운전 시의 폐열을 급탕 등 물을 가열하는데 이용할 수 있는 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 사이클 장치는 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브, 실내측 공기 열교환기가 순차적으로 접속된 냉매관과, 제1삼방밸브를 수냉매 열교환기와 제5삼방밸브 사이의 냉매관에 연결하는 제1바이패스관과, 제2삼방밸브와 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과, 제4삼방밸브와 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과, 제2바이패스관과 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 내지 제5삼방밸브가 오프 상태로 되면, 냉매는 냉매관으로 지나되 제1 내지 제4바이패스관 중 어느 하나의 바이패스관으로도 지나지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1삼방밸브, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 온 상태로 되고 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 오프 상태로 되면, 냉매는 냉매관과 제1 내지 제4바이패스관을 지나는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제3삼방밸브가 오프 상태로 되고, 제4삼방밸브, 제5삼방밸브가 온 상태로 되면 냉매는 제3바이패스관을 지나 실내측 공기 열교환기로 이동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1삼방밸브, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 온 상태로 되고, 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 오프 상태로 되면 냉매는 제1바이패스관을 지나 수냉매 열교환기로 이동된 다음 제4삼방밸브, 전자팽창밸브, 제3삼방밸브, 제2바이패스관, 제4바이패스관, 제3바이패스관을 순차적으로 지나 실내측 공기 열교환기로 이동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 온 상태로 되고, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 오프 상태로 되면 냉매는 제1바이패스관을 지나 수냉매 열교환기로 이동된 다음 제4삼방밸브, 전자팽창밸브, 제3삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제2삼방밸브, 제2바이패스관, 제4바이패스관, 제3바이패스관을 순차적으로 지나 실내측 공기 열교환기로 이동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨은 실외기와 실내기 및 급탕유닛을 포함하는 히트 펌프 급탕 에어컨에 있어서, 실외기는 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브가 순차적으로 접속된 제1냉매관과, 제1삼방밸브를 수냉매 열교환기와 제5삼방밸브 사이의 제1냉매관에 연결하는 제1바이패스관과, 제2삼방밸브와 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과, 제4삼방밸브와 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과, 제2바이패스관과 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관과, 수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환되는 제1물순환관을 포함하며, 실내기는 실내측 공기 열교환기와, 실내측 공기 열교환기를 제5삼방밸브와 제3바이패스관에 연결하는 제2냉매관들을 포함하며, 급탕유닛은 제1물순환관에 연결되는 제2물 순환관과, 제2물 순환관에 연결되는 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 내지 제5삼방밸브의 온 오프 상태를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치에 의해 제1 내지 제3삼방밸브가 오프 되고, 제4 및 제5삼방밸브를 온 되면 실내공기의 단독 냉방운전 또는 실내공기의 단독 난방운전이 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치에 의해 제1 내지 제5삼방밸브가 오프되면 급탕 단독운전 또는 냉수공급 단독운전이 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치에 의해 제1삼방밸브, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 온 되고 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 오프 되면 실내공기 냉방운전 겸용 급탕운전이 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치에 의해 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 온 되고, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브를 오프 되면 실내공기 냉방운전 겸용 급탕운전이 실행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨을 다른 측면에서 본다면, 히트 펌프 급탕 에어컨을 다른 측면에서 본다면, 압축기, 실외측 공기 열교환기, 팽창기구, 수냉매 열교환기, 수냉매 열교환기를 포함하는 실외기, 실외측 공기 열교환기와 열교환되는 실내측 열교환기를 포함하는 실내기와, 수냉매 열교환기와 열교환되는 급탕유닛을 포함하며, 실외기는 압축기와 실외측 공기 열교환기를 연결하는 제1A냉매관과, 실외측 공기 열교환기와 팽창기구를 연결하는 제1B냉매관과, 팽창기구와 수냉매 열교환기를 연결하는 제1C냉매관과, 수냉매 열교환기와 압축기를 연결하는 제1D냉매관과, 제1A냉매관에 마련된 제1삼방밸브와, 제1삼방밸브와 실외측 공기 열교환기 사이에 마련된 제2삼방밸브와, 제1C냉매관에 마련된 제3삼방밸브와, 제1D냉매관에 마련된 제4삼방밸브와, 제1B냉매관에 마련된 제5삼방밸브와, 제2삼방밸브와 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과, 제4삼방밸브와 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과, 제2바이패스관과 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관과, 수냉매 열교환기를 통과하는 제1물순환관을 포함하며, 실내기는 실내측 공기 열교환기를 제5삼방밸브에 연결하는 제2A냉매관과, 실내측 공기 열교환기를 제3바이패스관에 연결하는 제2B냉매관들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 내지 제5삼방밸브의 온 오프 상태를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치가 제1삼방밸브를 온 시키면 제1A냉매관은 제1바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치가 제2삼방밸브를 온 시키면 제1A냉매관은 제2바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치가 제3삼방밸브를 온 시키면 제1C냉매관은 제2 내지 제4바이 패스관과 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치가 제4삼방밸브를 온 시키면 제1D냉매관은 제3바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치가 제5삼방밸브를 온 시키면 제1B냉매관은 제2A냉매관과 연통되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기는 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기에서, 실외기는 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브가 순차적으로 접속된 제1냉매관과, 제1삼방밸브를 수냉매 열교환기와 제5삼방밸브 사이의 제1냉매관에 연결하는 제1바이패스관과, 제2삼방밸브와 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과, 제4삼방밸브와 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과, 제2바이패스관과 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관과, 수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환되는 물순환관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제5삼방밸브에 연결되어 외부로 노출되는 서브냉매관을 더 포함하며, 제3바이패스관은 상기 서브냉매관의 위쪽에 마련되어 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 물순환관은 제3바이패스관 및 서브냉매관의 아래쪽에 마련되되 수냉매 열교환기를 통과하도록 서로 상하방향으로 마련되어 외부로 노출되는 제1A출입구관 및 제1B출입구관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 냉동 사이클 장치, 히트 펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기는 실내공기의 냉난방운전과 동시에 바닥의 난방 등에 이용할 수 있도록 물을 가열할 수 있으며, 또한, 실내공기의 냉방운전 시의 폐열을 급탕 등 물을 가열하는데 이용할 수 있도록 한다.
이하 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨을 나타낸 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 히트 펌프 급탕 에어컨에 사용되는 냉동 사이클과 물 순환관을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 냉동 사이클 장치의 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨(1)은 실외기(10)와 실내기(20)가 구비된 냉동 사이클 장치(2)를 포함하는데, 냉동 사이클 장치(2)는 급탕유닛(3)에 저장된 물을 열교환시켜 바닥의 난방, 온수 공급 등에 이용될 수 있도록 한다.
냉동 사이클 장치(2)는 실내공기 냉방운전, 실내공기 난방운전, 온수 공급운전(이하 '급탕 공급운전'이라 한다.), 냉수 공급운전을 선택적으로 실행할 수 있게 한 냉동 사이클을 구비하고 있다.
냉동 사이클 장치(2)는 실내에 배치되는 실외기(10)와 실내에 배치되는 실내기(20)를 구비하고 있다.
실외기(10)에는 폐 루프를 형성하는 제1냉매관(11)과, 제1냉매관(11) 상에 설치되는 압축기(12), 실외측 공기 열교환기(13), 팽창기구(14), 수냉매 열교환 기(15), 삼방밸브들(16A-16E)과, 제1냉매관(11) 사이를 바이패스하는 바이패스관들(17A-17D)이 구비되어 있다. 또한, 실내기(20)에는 제2냉매관(22A,22B)을 통하여 삼방밸브(16E) 및 바이패스관(17C)에 연결되는 실내측 공기 열교환기(21)가 구비되어 있다.
압축기(12)는 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 것으로서, 급탕 부하에 따라 압축 용량이 가변될 수 있는 용량 가변 압축기로 이루어질 수 있다.
압축기(12)는 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인터버 압축기로 구성되는 것도 가능하고, 압축용량이 일정한 복수개의 정속 압축기의 조합으로 구성되는 것도 가능함은 물론이다.
압축기(12)는 제1A냉매관(11A)에 의해 실외측 공기 열교환기(13)와 연결되며, 제1B냉매관(11B)에 의해 수냉매 열교환기(15)와 연결된다.
실외측 공기 열교환기(13)는 냉매가 실외의 공기와 열교환되는 열교환기로 구성된다. 실외측 공기 열교환기(13)에는 냉매와 실외의 공기를 열교환시키기 위해 실외측 공기 열교환기(13)에 송풍하도록 실외 팬(미도시)이 설치될 수 있음은 물론이다. 이러한 실외측 공기 열교환기(13)는 도 4에 도시된 바와 같이 압축기(12) 측과 제1A냉매관(11A)에 의해 연결되고, 제1C냉매관(11C)에 의해 팽창기구(14)와 연결된다.
팽창기구(14)는 실외측 공기 열교환기(13)와 수냉매 열교환기(15) 사이를 통과하는 냉매를 팽창하거나 차단하는 일종의 가변 팽창기구로서, 냉매량을 조절할 수 있도록 개도값이 가변되는 전자팽창밸브로 이루어진다.
팽창기구(14)는 실외측 공기 열교환기(13)와 제1C냉매관(11C)에 의해 연결되고, 수냉매 열교환기(15)와 제1D냉매관(11D)에 의해 연결된다.
수냉매 열교환기(15)는 압축기(12)에서 압축된 고온 고압의 기상 냉매와 물 순환관(19A,19B,31A,31B)의 물이 열교환되거나 팽창기구(14)에서 팽창된 저온 저압의 냉매가 물 순환관(19A,19B,31A,31B)을 흐르는 물이 열교환되는 열교환기이다.
수냉매 열교환기(15)는 제1B냉매관(11B)에 의해 압축기(12)와 연결되며, 제1D냉매관(11D)에 의해 팽창기구(14)와 연결된다.
또한, 수냉매 열교환기(15)에는 수냉매 열교환기(15)를 통과하는 제1물 순환관(19A,19B)이 연결되어 있다. 제1물 순환관(19A,19B)은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 상하방향으로 마련되어 외부로 노출되는 제1A출입관(19A) 및 제1B출입관(19B)을 포함하는데, 제1A출입관(19A) 및 제1B출입관(19B)은 후술하는 급탕유닛(3)의 제2물 순환관(31A,31B)의 제2A출입관(31A) 및 제2B출입관(31B)에 연결되어 물이 냉매와 서로 열교환될 수 있도록 한다.
한편, 급탕유닛(3)은 실외기(10)의 수냉매 열교환기(15) 및 제1물 순환관(19A,19B)과 열교환될 수 있도록 제2물 순환관(31A,31B)을 포함한다. 또한, 급탕유닛(3)은 제2물 순환관(31A,31B)에 연결되어 열교환된 물이 저장되는 저장탱크(32)를 포함할 수 있다. 이렇게 저장탱크(32)에 저장된 물은 바닥의 난방 또는 온수 공급 등에 이용될 수 있게 된다.
실내측 공기 열교환기(21)는 실내의 공기와 냉매가 열교환을 실행한다. 실내 측 공기 열교환기(21)에는 냉매와 실내의 공기를 열교환시키기 위해 실내측 공기 열교환기(21)에 송풍하도록 실내 팬(미도시)이 설치될 수 있음은 물론이다.
실내측 공기 열교환기(21)는 제2A냉매관(22A)을 통하여 후술하는 제5삼방밸브(16E)에 연결된 서브냉매관(18)에 연결되며, 제2B냉매관(22B)을 통하여 후술하는 제3바이패스관(17C)에 연결되어 있다.
제1냉매관(11)에는 냉동 사이클 장치(2)에서 냉매의 흐름이 조절될 수 있도록 삼방밸브들(16A-16E)과 바이패스관들(17A-17D)이 마련되어 있다.
삼방밸브들(16A-16E)은 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 변경되면 유로를 전환하여 냉매가 제1냉매관(11) 또는 제2냉매관(22A,22B)에서 바이패스관들(17A-17D)로 흐르게 할 수 있다.
이러한 삼방밸브들(16A-16E)은 압축기(12)와 실외측 공기 열교환기(13)를 연결하는 제1A냉매관(11A)에 마련된 제1삼방밸브(16A)와, 제1삼방밸브(16A)와 실외측 공기 열교환기(13) 사이에 마련된 제2삼방밸브(16B)와, 실외측 공기 열교환기(13)와 팽창기구(14)를 연결하는 제1C냉매관(11C)에 마련된 제3삼방밸브(16C)와, 팽창기구(14)와 수냉매 열교환기(15)를 연결하는 제1D냉매관(11D)에 마련된 제4삼방밸브(16D)와, 수냉매 열교환기(15)와 압축기(12)를 연결하는 제1B냉매관(11B)에 마련된 제5삼방밸브(16E)를 포함한다.
바이패스관들(17A-17D)은 제1삼방밸브(16A)와 제1B냉매관(11B)을 연결하는 제1바이패스관(17A)과, 제2삼방밸브(16B)와 제3삼방밸브(16C)를 연결하는 제2바이패스관(17B)과, 제4삼방밸브(16D)와 실내측 공기 열교환기(21)를 연결하는 제3바이 패스관(17C)과, 제2바이패스관(17B)과 제3바이패스관(17C)을 연결하는 제4바이패스관(17D)을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨(1)은 제어장치(4)를 더 포함한다.
제어장치(4)는 리모컨, 센서 등으로부터 신호가 입력되고, 이들의 입력신호를 기초로 하여 압축기(12), 팽창기구(14), 제1삼방밸브(16A), 제2삼방밸브(16B), 제3삼방밸브(16C), 제4삼방밸브(16D), 제5삼방밸브(16E) 등의 동작을 제어한다. 히트 펌프 급탕 에어컨(1)은 제어장치(4)에 의해 각 삼방밸브들(16A-16E)이 조작됨으로써 다음과 같은 복수의 운전을 행할 수 있다.
먼저, 히트 펌프 급탕 에어컨(1)의 냉동 사이클 장치(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)와 팽창기구(14)와 실내측 공기 열교환기(21)와 압축기(12)를 순서로 순환하여 실내공기 단독 냉방운전을 실행하고, 압축기(12)에서 압축된 냉매가 실내측 공기 열교환기(21)와 팽창기구(14)와 실외측 공기 열교환기(13)와 압축기(12)를 순서로 순환하여 실내공기 단독 난방운전을 실행한다.
또한, 히트 펌프 급탕 에어컨(1)의 냉동 사이클 장치(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)와 팽창기구(14)와 수냉매 열교환기(15)와 압축기(12)를 순서로 순환하여 냉수 공급운전을 실행하고, 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(15)와 실외측 공기 열교환기(13)와 압축기(12)를 순서로 순환하여 급탕 단독운전을 실행한다.
또한, 히트 펌프 급탕 에어컨(1)의 냉동 사이클 장치(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(15)와 팽창기구(14)와 실내측 공기 열교환기(21)와 압축기(12)의 순서로 순환하여 제1실내공기 냉방운전 겸용 급탕운전을 실행하고, 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(15)와 팽창기구(14)와 실외측 공기 열교환기(13)와 실내측 공기 열교환기(21)와 압축기의 순서로 순환하는 제2실내공기 냉방 겸용 급탕운전을 실행한다.
여기서, 센서(미도시)의 입력신호를 기초로 제어장치(4)에서 급탕운전의 열원을 확보하기에 실내측 공기 열교환기(21)만으로 충분하다고 판단하면 제1실내공기 냉방운전 겸용 급탕운전을 실행하게 되며, 급탕운전의 열원을 확보 하기에 실내측 공기 열교환기(21)만이 충분하지 않다고 판단하면 실외측 공기 열교환기(13)를 더 이용하는 제2실내공기 겸용 급탕운전을 실행하게 된다.
이하 도 5 내지 도 10을 참조하여 제어장치(4)에 의한 삼방밸브들(16A-16E)의 온 오프 상태에 따라서 히트 펌프 급탕 에어컨(1)의 단독운전 및 병용운전에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 5을 참조하여 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 실내공기 냉방 단독운전에 대하여 살펴본다. 도 5는 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 실내공기 냉방 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실내공기 냉방 단독운전이 실행되면 제어장치(4)에 의해 제1 내지 제3삼방밸브(16A-16C)는 오프 상태로 되고, 제4 및 제5삼방밸브(16D,16E)를 온 상태로 된다.
이에 의해, 냉매는 도 5의 화살표와 같이 압축기(12)로부터 제1삼방밸브(16A), 제2삼방밸브(16B), 실외측 공기 열교환기(13), 제3삼방밸브(16C), 팽창기구(14), 제4삼방밸브(16D), 실내측 공기 열교환기(21), 압축기(12)로 차례대로 흐른다.
특히, 냉매는 제4삼방밸브(16D)가 온 상태로 되어 제3바이패스관(17C)과 제2B냉매관(22B)을 통해 실내측 공기 열교환기(21)로 이동되도록 하며, 제5삼방밸브(16E)가 온 상태로 되어 제2A냉매관(22A) 및 서브냉매관(18)에서 유입된 냉매가 제5삼방밸브(16E)에서 제1B냉매관(11B)을 따라서 압축기(12) 측으로 이동되도록 한다.
이때, 압축기(12)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 팽창기구(14)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 실내측 공기 열교환기(21)를 통과하면서 열을 흡수하여 실내공기의 냉방운전을 실행할 수 있게 된다. 여기서, 제4삼방밸브(16D)와 제5삼방밸브(16E)는 온 상태로 되어 있어서 수냉매 열교환기(15)에는 냉매가 흐르지 않으므로 급탕유닛(3)은 작용하지 않게 된다.
도 6을 참조하여 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 실내공기 난방 단독운전에 대하여 살펴본다. 도 6은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 실내공기 난방 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실내공기 난방 단독운전이 실행되면 제어장치(4)에 의해 제1 내지 제3삼방밸브(16A-16C)는 오프 상태로 되고 제4 및 제5삼방밸 브(16D,16E)는 온 상태로 된다.
이에 의해, 냉매는 도 6의 화살표와 같이 압축기(12)로부터 제5삼방밸브(16E), 실내측 공기 열교환기(21), 제4삼방밸브(16D), 팽창기구(14), 제3삼방밸브(16C), 실외측 공기 열교환기(13), 제2삼방밸브(16B), 제1삼방밸브(16A), 압축기(12)로 차례대로 흐른다.
특히, 냉매는 제5삼방밸브(16E)가 온 상태로 되어 제1B냉매관(11B)에서 유입된 냉매는 제5삼방밸브(16E)에서 서브냉매관(18) 및 제2A냉매관(22A)을 통해 실내측 공기 열교환기(21)로 이동되도록 하며, 제4삼방밸브(16D)가 온 상태로 되어 제3바이패스관(17C)에서 유입되는 냉매가 제4삼방밸브(16D)에서 제1D냉매관(11D)을 따라서 팽창기구(14) 측으로 이동되도록 한다.
이때, 압축기(12)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 실내측 공기 열교환기(21)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 팽창기구(14)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)를 통과하면서 열을 흡수하여 실내공기 난방 단독운전을 실행할 수 있게 된다. 여기서, 제4삼방밸브(16D) 및 제5삼방밸브(16E)는 오프 상태로 되어 있어 수냉매 열교환기(15)에는 냉매가 흐르지 않으므로 급탕유닛(3)은 작용하지 않게 된다.
도 7을 참조하여 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 급탕 단독운전에 대하여 살펴본다. 도 7은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 급탕 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 급탕 단독운전이 실행되면 제어장치에 의해 제1 내지 제5삼방밸브(16A-16E)는 오프 상태로 된다.
이에 의해, 냉매는 도 7의 화살표와 같이 압축기(12)로부터 제5삼방밸브(16E), 수냉매 열교환기(15), 제4삼방밸브(16D), 팽창기구(14), 제3삼방밸브(16C), 실외측 공기 열교환기(13), 제2삼방밸브(16B), 제1삼방밸브(16A), 압축기(12)로 차례대로 흐른다.
특히, 냉매는 제5삼방밸브(16E)가 오프 상태로 되어 제1B냉매관(11B)을 따라서 압축기(12)에서 수냉매 열교환기(15)로 이동되도록 하며, 이 경우 냉매는 제1냉매관(11)만을 통과하게 되며 제2냉매관(22A,22B) 또는 바이패스관들(17A-17D)은 통과하지 않게 된다.
이때, 압축기(12)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(15)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 팽창기구(14)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)를 통과하면서 열을 흡수하여 급탕 단독운전을 실행할 수 있게 된다.
도 8을 참조하여 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 냉수공급 단독운전에 대하여 살펴본다. 도 8은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 냉수공급 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 냉수공급 단독운전이 실행되면 제어장치(4)에 의해 제1 내지 제5삼방밸브(16A-16E)는 오프 상태로 된다.
이에 의해, 냉매는 도 8의 화살표와 같이 압축기(12)로부터 제1삼방밸브(16A), 제2삼방밸브(16B), 실외측 공기 열교환기(13), 제3삼방밸브(16C), 팽창기 구(14), 제4삼방밸브(16D), 수냉매 열교환기(15), 제5삼방밸브(16E), 압축기(12)로 차례대로 흐른다.
특히, 냉매는 제5삼방밸브(16E)가 오프 상태로 되어 제1B냉매관(11B)을 따라서 수냉매 열교환기(15)에서 압축기로 이동될 수 있도록 하며, 이 경우 냉매는 제1냉매관(11)만을 통과하게 되며 제2냉매관(22A,22B) 또는 바이패스관들(17A-17D)은 통과하지 않게 된다.
이때, 압축기(12)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 팽창기구(14)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 수냉매 열교환기(15)를 통과하면서 열을 흡수하여 냉수공급 단독운전을 실행할 수 있게 된다.
도 9 및 도 10을 참조하여 실내공기 냉방 겸용 급탕운전에 대하여 살펴본다.
도 9는 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 일례에 따른 실내공기 냉방 겸용 급탕운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 예에 따른 실내공기 냉방 겸용 급탕운전이 실행되면 제어장치(4)에 의해 제1삼방밸브(16A), 제3삼방밸브(16C), 제4삼방밸브(16D)는 온 상태로 되고, 제2삼방밸브(16B), 제5삼방밸브(16E)는 오프 상태로 된다.
이에 의해, 냉매는 도 9의 화살표와 같이 압축기(12)로부터 제1삼방밸브(16A), 수냉매 열교환기(15), 제4삼방밸브(16D), 팽창기구(14), 제3삼방밸브(16C), 실내측 공기 열교환기(21), 압축기(12)로 차례대로 흐른다.
특히, 냉매는 제1삼방밸브(16A)가 온 상태이므로 제1바이패스관(17A)으로 전환되어 수냉매 열교환기(15)로 이동되며, 또한 제3삼방밸브(16C)가 온 상태이므로 제2바이패스관(17B)으로 전환된 다음, 제2삼방밸브(16B)가 오프 상태이므로 제4바이패스관(17D)을 지난 다음 제3바이패스관(17C), 제2B냉매관(22B)을 따라서 실내측 공기 열교환기(21) 측으로 이동된다.
이때, 압축기(12)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(15)를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 팽창기구(14)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 실내측 공기 열교환기(21)를 통과하면서 열을 흡수하여 실내공기 냉방 겸용 급탕운전을 실행할 수 있게 된다.
도 10은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 다른 예에 따른 실내공기 냉방 겸용 급탕운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 예에 따른 실내공기 냉방 겸용 급탕운전이 실행되면 제어장치(4)에 의해 제1삼방밸브(16A), 제2삼방밸브(16B), 제5삼방밸브(16E)는 온 상태로 되고, 제3삼방밸브(16C), 제4삼방밸브(16D)는 오프 상태로 된다.
이에 의해, 냉매는 도 10의 화살표와 같이 압축기(12)로부터 제1삼방밸브(16A), 수냉매 열교환기(15), 제4삼방밸브(16D), 팽창기구(14), 제3삼방밸브(16C), 실외측 공기 열교환기(13), 제2삼방밸브(16B), 실내측 공기 열교환기(21), 압축기(12)로 차례대로 흐른다.
이때, 압축기(12)에서 냉매가 압축되고, 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(15) 를 통과하면서 열을 방출하면서 응축되며, 응축된 냉매가 팽창기구(14)를 통과하면서 팽창되고 팽창된 냉매가 실외측 공기 열교환기(13)와 실내측 공기 열교환기(21)를 통과하면서 열을 흡수하여 실내공기 냉방 겸용 급탕운전을 실행할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨은 실내공기 냉방운전, 실내공기 난방운전, 급탕 공급운전, 냉수 공급운전을 선택적으로 실행할 수 있게 하며, 실내공기 냉방운전에 따른 폐열을 급탕 공급운전에 이용할 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 급탕 에어컨을 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 히트 펌프 급탕 에어컨에 사용되는 냉동 사이클과 물 순환관을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 냉동 사이클 장치의 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기를 나타낸 도면이다.
도 5는 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 실내공기 냉방 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 실내공기 난방 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 급탕 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 냉수공급 단독운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 9는 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 일례에 따른 실내공기 냉방 겸용 급탕운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 10은 히트 펌프 급탕 에어컨이 실행하는 다른 예에 따른 실내공기 냉방 겸용 급탕운전에서의 냉매의 흐름을 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1...히트 펌프 급탕 에어컨 2...냉동 사이클 장치
3...급탕유닛 4...제어장치
10...실외기 20...실내기
11...제1냉매관 12...압축기
13...실외측 공기 열교환기 14...팽창기구
15...수냉매 열교환기 16A-16D...제1 내지 제5삼방밸브
17A-17D...제1 내지 제4바이패스관

Claims (22)

  1. 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브, 실내측 공기 열교환기가 순차적으로 접속된 냉매관과,
    상기 제1삼방밸브를 상기 수냉매 열교환기와 제5삼방밸브 사이의 상기 냉매관에 연결하는 제1바이패스관과,
    상기 제2삼방밸브와 상기 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과,
    상기 제4삼방밸브와 상기 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과,
    상기 제2바이패스관과 상기 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 사이클 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5삼방밸브가 오프 상태로 되면, 냉매는 상기 냉매관으로 지나되 상기 제1 내지 제4바이패스관 중 어느 하나의 바이패스관으로도 지나지 않는 것을 특징으로 하는 냉각 사이클 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1삼방밸브, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 온 상태로 되고 상기 제2삼 방밸브, 제5삼방밸브가 오프 상태로 되면, 냉매는 상기 냉매관과 상기 제1 내지 제4바이패스관을 지나는 것을 특징으로 하는 냉각 사이클 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제3삼방밸브가 오프 상태로 되고, 상기 제4삼방밸브, 제5삼방밸브가 온 상태로 되면 냉매는 상기 제3바이패스관을 지나 상기 실내측 공기 열교환기로 이동되는 것을 특징으로 하는 냉각 사이클 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1삼방밸브, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 온 상태로 되고, 상기 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 오프 상태로 되면 냉매는 상기 제1바이패스관을 지나 상기 수냉매 열교환기로 이동된 다음 상기 제4삼방밸브, 상기 전자팽창밸브, 상기 제3삼방밸브, 상기 제2바이패스관, 상기 제4바이패스관, 상기 제3바이패스관을 순차적으로 지나 상기 실내측 공기 열교환기로 이동되는 것을 특징으로 하는 냉각 사이클 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 온 상태로 되고, 상기 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 오프 상태로 되면 냉매는 상기 제1바이패스관을 지나 상기 수냉매 열교환기로 이동된 다음 상기 제4삼방밸브, 상기 전자팽창밸브, 상기 제3삼 방밸브, 상기 실외측 공기 열교환기, 상기 제2삼방밸브, 상기 제2바이패스관, 상기 제4바이패스관, 상기 제3바이패스관을 순차적으로 지나 상기 실내측 공기 열교환기로 이동되는 것을 특징으로 하는 냉각 사이클 장치.
  7. 실외기와 실내기 및 급탕유닛을 포함하는 히트 펌프 급탕 에어컨에 있어서,
    상기 실외기는 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브가 순차적으로 접속된 제1냉매관과,
    상기 제1삼방밸브를 상기 수냉매 열교환기와 상기 제5삼방밸브 사이의 상기 제1냉매관에 연결하는 제1바이패스관과,
    상기 제2삼방밸브와 상기 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과,
    상기 제4삼방밸브와 상기 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과,
    상기 제2바이패스관과 상기 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관과,
    상기 수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환되는 제1물순환관을 포함하며,
    상기 실내기는 실내측 공기 열교환기와, 상기 실내측 공기 열교환기를 상기 제5삼방밸브와 제3바이패스관에 연결하는 제2냉매관들을 포함하며,
    상기 급탕유닛은 상기 제1물순환관에 연결되는 제2물 순환관과, 상기 제2물 순환관에 연결되는 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어 컨.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5삼방밸브의 온 오프 상태를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1 내지 제3삼방밸브가 오프 되고, 상기 제4 및 제5삼방밸브를 온 되면 실내공기의 단독 냉방운전 또는 실내공기의 단독 난방운전이 실행되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1 내지 제5삼방밸브가 오프되면 급탕 단독운전 또는 냉수공급 단독운전이 실행되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1삼방밸브, 제3삼방밸브, 제4삼방밸브가 온 되고 상기 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 오프 되면 실내공기 냉방운전 겸용 급탕운전이 실행되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어장치에 의해 상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제5삼방밸브가 온 되고, 상기 제3삼방밸브, 제4삼방밸브를 오프 되면 실내공기 냉방운전 겸용 급탕운전이 실행되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  13. 압축기, 실외측 공기 열교환기, 팽창기구, 수냉매 열교환기, 수냉매 열교환기를 포함하는 실외기, 상기 실외측 공기 열교환기와 열교환되는 실내측 열교환기를 포함하는 실내기와, 상기 수냉매 열교환기와 열교환되는 급탕유닛을 포함하며,
    상기 실외기는 상기 압축기와 실외측 공기 열교환기를 연결하는 제1A냉매관과,
    상기 실외측 공기 열교환기와 팽창기구를 연결하는 제1B냉매관과,
    상기 팽창기구와 수냉매 열교환기를 연결하는 제1C냉매관과,
    상기 수냉매 열교환기와 압축기를 연결하는 제1D냉매관과,
    상기 제1A냉매관에 마련된 제1삼방밸브와,
    상기 제1삼방밸브와 실외측 공기 열교환기 사이에 마련된 제2삼방밸브와,
    상기 제1C냉매관에 마련된 제3삼방밸브와,
    상기 제1D냉매관에 마련된 제4삼방밸브와,
    상기 제1B냉매관에 마련된 제5삼방밸브와,
    상기 제2삼방밸브와 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과,
    상기 제4삼방밸브와 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과,
    상기 제2바이패스관과 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관과,
    상기 수냉매 열교환기를 통과하는 제1물순환관을 포함하며,
    상기 실내기는 상기 실내측 공기 열교환기를 상기 제5삼방밸브에 연결하는 제2A냉매관과, 상기 실내측 공기 열교환기를 상기 제3바이패스관에 연결하는 제2B냉매관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5삼방밸브의 온 오프 상태를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어장치가 상기 제1삼방밸브를 온 시키면 상기 제1A냉매관은 상기 제1바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제어장치가 상기 제2삼방밸브를 온 시키면 상기 제1A냉매관은 상기 제2바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제어장치가 상기 제3삼방밸브를 온 시키면 상기 제1C냉매관은 상기 제2 내지 제4바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제어장치가 상기 제4삼방밸브를 온 시키면 상기 제1D냉매관은 상기 제3바이패스관과 연통되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제어장치가 상기 제5삼방밸브를 온 시키면 상기 제1B냉매관은 상기 제2A냉매관과 연통되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨.
  20. 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기에 있어서,
    상기 실외기는 압축기, 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 실외측 공기 열교환기, 제3삼방밸브, 전자팽창밸브, 제4삼방밸브, 수냉매 열교환기, 제5삼방밸브가 순차적으로 접속된 제1냉매관과,
    상기 제1삼방밸브를 상기 수냉매 열교환기와 상기 제5삼방밸브 사이의 상기 제1냉매관에 연결하는 제1바이패스관과,
    상기 제2삼방밸브와 상기 제3삼방밸브를 연결하는 제2바이패스관과,
    상기 제4삼방밸브와 상기 실내측 공기 열교환기를 연결하는 제3바이패스관과,
    상기 제2바이패스관과 상기 제3바이패스관을 연결하는 제4바이패스관과,
    상기 수냉매 열교환기에서 냉매와 열교환되는 물순환관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제5삼방밸브에 연결되어 외부로 노출되는 서브냉매관을 더 포함하며,
    상기 제3바이패스관은 상기 서브냉매관의 위쪽에 마련되어 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 물순환관은 상기 제3바이패스관 및 서브냉매관의 아래쪽에 마련되되 상기 수냉매 열교환기를 통과하도록 서로 상하방향으로 마련되어 외부로 노출되는 제1A출입구관 및 제1B출입구관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 급탕 에어컨의 실외기.
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