KR20150026499A - Hybrid Type heat-Pump System using air heat - Google Patents

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KR20150026499A KR20130105444A KR20130105444A KR20150026499A KR 20150026499 A KR20150026499 A KR 20150026499A KR 20130105444 A KR20130105444 A KR 20130105444A KR 20130105444 A KR20130105444 A KR 20130105444A KR 20150026499 A KR20150026499 A KR 20150026499A
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(주) 지산에너텍
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Abstract

The present invention relates to a hybrid heat pump system. The hybrid heat pump system according to the present invention comprises: a heat pump unit including a circulation pipe connecting an evaporator, a first heat exchanger, and first and second compressors and forming a closed loop, and an expansion valve installed at the circulation pipe between the first heat exchanger and the evaporator to control the flow of a refrigerant; a defrosting unit removing the frost in the evaporator by heating a heat exchange medium supplied to the evaporator through the second heat exchanger and generating overheated steam, and including a second heat exchanger installed between the evaporator and the first heat exchanger at the circulation pipe in a row; and a hot water supply unit having a heat exchanger for a heat exchange with the first heat exchanger and a storage tank wherein hot water is stored while connected to the heat exchanger.

Description

하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템 {Hybrid Type heat-Pump System using air heat}[0001] Hybrid type heat pump system [0002]

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로 특히, 열원으로서 공기열과 수열을 이용하여 필요 시 냉,온수를 동시에 생산할 수 있으며, 제상모드 시에도 온수를 생산 할 수 있는 소위 연속 냉, 온수 생산형 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system capable of simultaneously producing cold and hot water by using air heat and hydrothermal source as a heat source, and also capable of producing hot water even in a defrosting mode, To a heat pump system.

일반적으로 히트펌프란 공기, 지하수, 저장수 등으로부터 열을 펌핑하는 것으로, 주로 건축물이나 시설재배 하우스, 산업시설 등의 냉·난방, 냉·온수 공급, 기타 열교환 등의 목적으로 사용되는 것이다. 이 용도의 히트펌프는 기본적으로는 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브 등을 포함하여 구성되며, 작동유체인 열매체는 각 요소를 회로적으로 순환하면서 필요에 따라 흡열 및 방열을 수행하게 되어 있다.Generally, a heat pump is used for pumping heat from air, ground water, stored water, and the like, and is mainly used for the purpose of cooling / heating of buildings, facilities, industrial facilities, The heat pump for this purpose basically comprises an evaporator, a compressor, a condenser, an expansion valve, and the like, and the heat medium oil heat exchanger circulates the elements in a circuit, and performs heat absorption and heat dissipation as needed.

특히, 공기열 히트펌프는 공기열을 이용하여 온수 또는 냉수중 한가지만 생산하고 그중 한가지 열은 대기중으로 버리는 장비로 냉, 온수를 동시에 생산하지 못하는 단점이 있다.In particular, the air-to-heat heat pump produces only one of hot water or cold water using air heat, and one of the heat is discharged into the air, which can not simultaneously produce cold and hot water.

또한 종래의 공기열 히트펌프는 주로 핫가스 제상으로 운전 중 증발기에 적상이 생기면 냉동 싸이클의 냉매순환을 변환시켜 증발기에 핫가스를 공급함으로써 적상을 제거하므로 냉동 싸이클의 고압과 저압의 바란스 변화로 압축기 소손의 원인이 되고 있으며, 제상 시 온수를 생산하여야 하는 상황에서 냉수가 발생되므로 연속 난방에 문제가 발생될 수 있다. 이로인한 장비의 성능 저하 및 압축기 소손을 초래하는 결과가 발생한다.Also, in the conventional air heat pump, when hot air is defrosted during operation due to hot gas defrosting, hot gas is supplied to the evaporator by converting refrigerant circulation in the refrigerant cycle, And the cold water is generated in a situation in which hot water is to be produced when defrosting, so that a problem may occur in continuous heating. Resulting in deterioration of equipment performance and decompression of the compressor.

대한민국 실용등록 제339347호에는 수열과 공기열을 이용하는 하이브리드 히트펌프가 개시되어 있다. 이 장치는 낮에는 폐온수를 이용하고 밤에는 공기열을 이용하여 열교환이 이루어지도록 함으로써, 지속적인 열교환에 의한 히트펌프의 기계효율을 향상시키고 동시에 에너지 비용을 절감한다는 것이다.Korean Utility Registration No. 339347 discloses a hybrid heat pump using hydrothermal and air heat. The device uses the hot water during the day and the heat exchange at night using the air heat to improve the mechanical efficiency of the heat pump by continuous heat exchange and at the same time to reduce the energy cost.

그러나 이 구조는 수열과 공기열이 적절하게 혼용되는 것이 아니라, 단지 선택적으로 사용되도록 구성되어 있다. 따라서 이는 종래의 단일 열원을 이용하는 장치에 비하여 실질적으로 다를 바가 없다고 할 수 있다.However, this structure is not designed to mix the heat and air heat properly, but is designed to be used selectively. Therefore, it can be said that this is substantially different from a device using a conventional single heat source.

대한민국 특허 제1093211호에는 공기열 및 수열원을 이용한 히트펌프들을 이용한 하이브리드형 냉·온수 시스템이 개시되어 있다. 게시된 냉.온수 시스템은 각각 공기열과 수열을 이용하는 두 개의 히트펌프 유닛을 결합함으로써 열원의 지속적인 공급, 기계적 안정 및 열원 상호간의 교차이용 등이 가능하다는 것이다.Korean Patent No. 1093211 discloses a hybrid type cold / hot water system using heat pumps using air heat and hydrothermal sources. The published cold and hot water systems are capable of continuous supply of heat sources, mechanical stability and mutual use of heat sources by combining two heat pump units, each using air heat and heat.

그러나 이 시스템은 두 개의 히트펌프 유닛 및 또 하나의 제상 유닛을 결합하는 구조이며 이 경우 각 히트펌프 유닛 역시 많은 구성요소들을 포함함에 따라, 규모가 크고 복잡하여 실제로 적용하기에는 실용적이지 못하다. 더욱이 상기 제상 유닛이 가동되는 경우 히트펌프 사이클 운전 중 순간적인 고저압 변환에 따른 압축기에 순간적으로 큰 부하가 걸리게 됨으로써 압축기 손상의 주요원인이 된다.However, this system is a structure that combines two heat pump units and another defrost unit, and in this case, each heat pump unit also includes many components, so that it is large and complicated and is not practical for practical application. Further, when the defrosting unit is operated, a large load instantaneously is applied to the compressor due to the instantaneous high-to-low pressure change during the operation of the heat pump cycle, which is a major cause of damage to the compressor.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기열과 수열을 이용하여 에너지효율 및 가동효율을 효율을 향상시킬 수 있으며, 운전중 증발기의 적층된 성에의 제거가 가능한 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템을 제공함에 있다. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a hybrid air-conditioner heat-up device capable of improving efficiency of energy efficiency and operation efficiency by using air heat and hydrothermal heat, Pump system.

본 발명의 다른 목적은 증발기 측으로 공급되는 열교환매체인 냉매의 냉매가스의 온도를 높여 증발기의 표면에 부착된 성에를 제거할 수 있는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a hybrid air-conditioner heat pump system capable of increasing the temperature of a refrigerant gas as a heat exchange medium supplied to an evaporator, thereby removing the adherence to the surface of the evaporator.

본 발명의 또 다른 목적은 증발기의 성에를 제거하면서 냉수 또는 온수의 생산이 가능한 하이브리드형 공기열 히트 펌프 시스템를 제공함에 있다. It is still another object of the present invention to provide a hybrid air-conditioner heat pump system capable of producing cold water or hot water while eliminating the property of the evaporator.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은 증발기와 제 1열교환기 및 제 1, 제 2 압축기를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관과, 상기 제 1열교환기와 증발기의 사이에 설치되어 순환관에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 팽창밸브를 구비하는 히트펌프유닛과, 상기 증발기와 제1열교환기의 사이의 구간의 상기 순환관에 병열로 연결괴는 제 2열교환기를 구비하고, 상기 제 2열교환기를 통해 증발기로 공급되는 냉매를 가열하여 과열증기화시킴으로써 증발기의 성에를 제거하는 제상유닛과, 상기 제 1열교환기와의 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부와 연결되어서 온수가 저장되는 저장탱크를 구비하는 온수 공급부를 포함한다.In order to achieve the above object, a system of the present invention includes a circulation pipe connecting an evaporator, a first heat exchanger, and first and second compressors to constitute a closed circuit, and a circulation pipe installed between the first heat exchanger and the evaporator, And a second heat exchanger connected in parallel to the circulation pipe in a section between the evaporator and the first heat exchanger, wherein the second heat exchanger is connected to the second heat exchanger through the second heat exchanger A heating unit connected to the heat exchanging unit to store the hot water, a heating unit connected to the heat exchanging unit to store the hot water, and a heating unit connected to the heat exchanging unit to heat the refrigerant supplied to the evaporator to superheat the evaporator, And a supply section.

상기 제상유닛은 상기 순환관과 제 2열교환기를 병렬로 연결하는 제 1,2분기관을 구비하며, 상기 온수 공급부와 연결되어서 상기 제 2열교환기와 열교환이 이루어질 수 있도록 설치되는 열교환부와, 상기 온수 공급부와 상기 열교환부를 연결하는 온수공급관 및 온수리턴관을 구비한다.The defrosting unit includes a heat exchanging unit connected to the hot water supply unit and installed to be heat-exchanged with the hot water supply unit, the hot water supply unit having a first and second branch pipes connecting the circulation pipe and the second heat exchanger in parallel, And a hot water supply pipe and a hot water return pipe connecting the supply unit and the heat exchange unit.

상기 두 분기관 중 상기 증발기와 상대적으로 가깝게 위치하는 분기관은 3웨이 밸브에 의해 상기 순환관과 연결된다.A branch pipe located relatively close to the evaporator of the two branch pipes is connected to the circulation pipe by a three-way valve.

상기 히트펌프유닛은 상기 증발기와 압축기 사이의 순환관로에 설치되어 증발기와 제1열교환기로의 냉매의 흐름을 절환시키기 위한 상기 제 1 압축기에 대응하여 설치되는 제 1 사방밸브와 상기 제 2 압축기에 대응하여 설치되는 제 2 사방밸브를 더 구비한다.The heat pump unit includes a first four-way valve installed in a circulation conduit between the evaporator and the compressor, the first four-way valve corresponding to the first compressor for switching the flow of the refrigerant to the evaporator and the first heat exchanger, And a second four-way valve installed in the second direction.

본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템은 공기열과 수열원을 함께 이용하되 하나의 히트펌프 유닛을 적용하면서 온수생산, 냉수생산, 제상운전이 동시에 이루어질 수 있어 히트펌프 시스템의 가동율을 높일 수 있으며, 나아가서는 설계자유도를 높일 수 있다. The hybrid type air-to-air heat pump system according to the present invention can utilize the heat source and the heat source together and can simultaneously generate hot water, cold water, and defrost while applying one heat pump unit, The degree of freedom of design can be increased.

그리고 본 발명은 운전효율 및 기계가동 효율을 향상시키는 한편, 제상 시에도 저압과 고압의 절환에 따른 냉동사이클의 변화가 없이 제상이 가능하므로 압력차에 의한 장비의 손상을 방지 할 수 있으며, 그 구조가 상대적으로 간단하다.In addition, while the present invention improves the operation efficiency and the machine operation efficiency, the defrosting can be performed without changing the refrigeration cycle due to the switching between the low pressure and the high pressure even during the defrosting, Is relatively simple.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 일실시예를 나타내 보인 도면이고,
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 다른 실시예들을 나타내 보인 도면이며,
도 7 내지도 11은 본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 운전모드를 나타내 보인 도면이고,
도 12 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 운전모드를 나타내 보인 도면이다.FIG. 1 is a view showing an embodiment of a hybrid air-to-air heat pump system according to the present invention,
2 to 6 are views showing another embodiment of the hybrid air-to-air heat pump system according to the present invention,
7 to 11 are diagrams showing operation modes of the hybrid air-conditioner heat pump system according to the present invention,
12 to 15 are diagrams showing operation modes of a hybrid air-conditioner heat pump system according to another embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템은 온수 또는 냉수의 생산 및 냉,온수를 동시에 생산하거나 팬코일 유닛을 시설재배지, 건축물 등을 냉난방할 수 있는 것으로, 실시예를 도 1에 나타내 보였다. The hybrid air-to-air heat pump system according to the present invention can produce hot water or cold water at the same time and simultaneously produce cold and hot water, or the fan coil unit can cool and heat facilities, buildings and the like.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템(10)은 증발기(25)와 제 1열교환기(22) 및 압축기(21)를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관(30)과, 상기 제1열교환기(22)와 증발기(25)의 사이에 설치되어 순환관(30)에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 팽창밸브(24)와, 상기 증발기(25)와 압축기(21) 사이의 순환관(30)에 설치되어 증발기(25)와 제1열교환기(22)로의 냉매의 흐름을 절환시키기 위한 사방밸브(26)를 구비한 히트펌프유닛(20)을 구비한다. 상기 순환관(30)은 수액기(29)와 팽창밸브(24)가 설치되며 이들과 증발기(25)를 연결하는 제 1순환관(31)과, 상기 증발기(25)와, 사방밸브(26), 압축기(21) 및 제 1열교환기(22)를 연결하는 제 2순환관(32)으로 이루어질 수 있다. 상기 제 1,2순환관(31)(32)으로 이루어진 순환관(30)은 증발기(25), 사방밸브(26), 압축기(21),제 1열교환기(22), 수액기(29)들 및 팽창밸브(24)를 연결하는 폐회로를 구성하게 되며, 상기 사방밸브(26)에 의한 절환으로 상기 열교환매체인 냉매를 방향을 절환하여 증발기(25)와 제 1열교환기(22)측으로 냉매를 선택적으로 절환하여 공급(순환)될 수 있도록 이루어질 수 있다. 상기 히트펌프유닛의 구성은 공지의 구성으로 이루어질 수 있다.A hybrid type air heat pump system 10 according to the present invention includes a circulation pipe 30 connecting an evaporator 25 with a first heat exchanger 22 and a compressor 21 to form a closed circuit, An expansion valve 24 provided between the first heat exchanger 22 and the evaporator 25 and provided in the circulation pipe 30 to control the flow of the refrigerant and an expansion valve 24 disposed between the evaporator 25 and the compressor 21, And a four-way valve (26) provided in the circulation pipe (30) for switching the flow of the refrigerant to the evaporator (25) and the first heat exchanger (22). The circulation pipe 30 is provided with a first circulation pipe 31 provided with a receiver 29 and an expansion valve 24 and connecting the evaporator 25 and the first circulation pipe 31 to the evaporator 25, And a second circulation pipe 32 connecting the compressor 21 and the first heat exchanger 22. The circulation pipe 30 including the first and second circulation pipes 31 and 32 includes an evaporator 25, a four-way valve 26, a compressor 21, a first heat exchanger 22, a receiver 29, And the refrigerant as the heat exchange medium is switched in direction by switching by the four-way valve 26 so that refrigerant is supplied to the evaporator 25 and the first heat exchanger 22 side, To be supplied (circulated) selectively. The structure of the heat pump unit may be a well-known structure.

한편, 상기 히트펌프유닛(20)은 증발기(25)와 제1열교환기(22)의 사이에 설치되는 제 2열교환기(201)와, 상기 제 2열교환기(201)를 통하여 증발기(25)로 공급되는 열교환매체인 냉매를 가열하여 과열증기화시킴으로써 증발기(25)의 표면에 적층된 성에를 제거하는 제상유닛(200)을 구비하다.The heat pump unit 20 includes a second heat exchanger 201 installed between the evaporator 25 and the first heat exchanger 22 and an evaporator 25 through the second heat exchanger 201. [ And a defrosting unit (200) for removing superimposed gaps on the surface of the evaporator (25) by heating the refrigerant as a heat exchange medium supplied to the evaporator (25).

상기 제상유닛(200)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제 2열교환기(201)는 제 1분기관(202)과 제 2분기관(203)에 의해 팽창밸브(24)와 증발기(25) 사이의 순환관(30) 즉, 제 1순환관(31)과 병렬로 연결되며, 제1 순환관(31) 상에서 제 1분기관(202)은 3웨이 밸브인 제 1밸브(V1)에 의해 연결된다. 제 1 밸브(V1) 대신 도 3에 도시된 바와 같이 제 1순환관(31)에서 두 분기관(202, 203)의 사이의 구간에 위치하는 제 1밸브(V1)와, 제1 분기관(202) 상에 위치하는 제 2밸브(V2)가 사용될 수도 있다. 그리고 제상유닛(200)은 상기 제 2열교환기(201)를 통과하는 열교환매체인 냉매를 과열증기화 또는 가열하기 위한 열공급부(210)를 구비한다. 상기 열공급부(210)는 상기 제 2열교환기(201)와 인접되게 설치되거나 이를 감싸 제 2열교환기(201)와의 열교환을 위한 열교환부(211)와 연결되는 것으로, 상기 압축기(21)와 제 1열교환기(22) 사이의 순환관(30) 즉, 제 2순환관(32)와 연결되어 가열된 열교환매체인 냉매의 가스를 공급하는 위한 제 1공급가스관(212)과 제1리컨가스관(213)을 구비하며, 제2 순환관(32) 상에서 제 1공급가스관(212)은 3웨이 밸브인 제 2밸브(V2)에 의해 연결된다. 1, the second heat exchanger 201 is connected to an expansion valve 24 and an evaporator 25 by a first branch pipe 202 and a second branch pipe 203, The first branch pipe 202 is connected to the circulation pipe 30 between the first circulation pipe 31 and the first circulation pipe 31 by a first valve V1 . A first valve V1 located in a section between the two branch pipes 202 and 203 in the first circulation pipe 31 as shown in Fig. 3 instead of the first valve V1, 202 may be used as the second valve V2. The defrosting unit 200 includes a heat supply part 210 for superheating or heating the refrigerant as a heat exchange medium passing through the second heat exchanger 201. The heat radiating part 210 is connected to the heat exchanging part 211 for heat exchange with the second heat exchanger 201. The heat exchanging part 210 is provided adjacent to the second heat exchanger 201, A first supply gas pipe 212 connected to the circulation pipe 30 between the first heat exchanger 22 and the second circulation pipe 32 for supplying the gas of the refrigerant as the heated heat exchange medium, And the first supply gas pipe 212 is connected to the second circulation pipe 32 by a second valve V2 which is a three-way valve.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제 1열교환기(22)는 이와의 열교환에 의해 온수를 생산하는 온수생산부(40)를 구비하는데, 이 온수생산부(40)는 제 1열교환기(22)와 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 열교환부(41)와 제 1공급수라인(42)과 제 1환수라인(43)에 의해 연결되는 제 1저장탱크(44)가 설치된다. 상기 제 1공급라인(42) 또는 제1환수라인(43)의 적어도 일측에는 제1펌프(45)가 설치된다. 상기 온수생산부(40)는 사방밸브(26)에 절환으로 제 1열교환기가 증발기로 이용될 경우, 냉수가 생산될 수도 있다. 1, the first heat exchanger 22 includes a hot water producing unit 40 for producing hot water by heat exchange with the first heat exchanger 22 and the first heat exchanger 22, A first storage tank 44 connected by a first water supply line 42 and a first water return line 43 is installed. A first pump (45) is installed on at least one side of the first supply line (42) or the first water return line (43). When the first heat exchanger is used as an evaporator by switching to the four-way valve (26), the hot water producing unit (40) may produce cold water.

한편, 상술한 바와 같은 제상유닛에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제 2열교환기(201)에 열을 공급하기 위한 열공급부(220)는 온수가 저장되는 온수탱크(221)와, 상기 제 2열교환기(201)와 열교환이 이루어질 수 있도록 설치되는 열교환부(511)와 온수탱크(221)를 연결하는 온수공급관(223) 및 온수리턴관(224)과, 상기 온수공급관(223) 또는 온수리턴관(224)에 설치되는 제2펌프(225)를 구비한다. 상기 제 2열교환기(201)에 열을 공급하기 위한 열공급부는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 전열히터로 이루어질 수도 있다. 2, the heat supply unit 220 for supplying heat to the second heat exchanger 201 includes a hot water tank 221 in which hot water is stored, A hot water supply pipe 223 and a hot water return pipe 224 for connecting the hot water tank 221 to the heat exchange unit 511 installed for heat exchange with the second heat exchanger 201 and the hot water supply pipe 223 or And a second pump 225 installed in the hot water return pipe 224. The heat supply unit for supplying heat to the second heat exchanger 201 is not limited to the above-described embodiment, and may be an electric heater.

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 열공급부(230)는 제 1,2분기관(202)(203)에 의해 연결된 제2열교환기(201)와 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 열교환부(211)와 상기 제 1공급수라인(42)과 제 1환수라인(43)를 연결하는 는 제상수공급관(231)과 제상수리턴관(232)을 구비할 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, the heat supply unit 230 includes a heat exchange unit 211 for performing heat exchange with the second heat exchanger 201 connected by the first and second branch pipes 202 and 203, And may include a dewatering water supply pipe 231 and a dewatering water return pipe 232 connecting the first water supply line 42 and the first water return line 43.

도 2, 3에 도시된 바와 같이 제 1열교환기의 설치부위에 팬코일유닛(300)들이 설치되어 온풍을 발생시킬 수도 있다. As shown in FIGS. 2 and 3, the fan coil units 300 may be installed at the installation site of the first heat exchanger to generate hot wind.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 온수를 생산하기 위해서는 압축기(21)로부터 압축된 기상의 열교환매체인 냉매는 제 1열교환기(22)를 통과하면서 열을 방출하고 액화된 후 수액기(29)에 저장된다. 이 액상의 냉매는 팽창밸브(24)와 제 1순환관(31)을 통하여 증발기(25)를 통과하면서 증발잠열을 흡수한 후 기화되고, 기화된 냉매는 압축기(21)로 유입된다. 이러한 과정에서 상기 제 1밸브(V1)은 제 2열교환기(201)와 연결된 제 1분기관(202)로의 냉매공급을 차단하게 된다. 그리고 제 1저장탱크(44)의 물은 제 1공급수라인(42)을 통해 제 1열교환기(22)로 유입되어 가열된 후 제 1환수라인(43)을 거쳐서 복귀한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제 1열교환기의 설치위치에 팬코일 유닛(300)이 설치되는 경우 온풍을 생산할 수 있다.1, in order to produce hot water, the refrigerant, which is a gas-phase heat exchange medium compressed from the compressor 21, is supplied to the first heat exchanger 22 And is stored in the receiver (29) after liquefied. The liquid refrigerant passes through the evaporator 25 through the expansion valve 24 and the first circulation pipe 31, absorbs the latent heat of evaporation and is vaporized, and the vaporized refrigerant flows into the compressor 21. In this process, the first valve (V1) blocks the refrigerant supply to the first branch pipe (202) connected to the second heat exchanger (201). The water in the first storage tank 44 flows into the first heat exchanger 22 through the first supply water line 42 and is heated and then returned via the first water return line 43. As shown in FIGS. 2 and 3, when the fan coil unit 300 is installed at the installation position of the first heat exchanger, hot air can be produced.

그리고 상기 증발기(25)에 적상되어 제상이 필요한 경우, 상기 제 1밸브(V1)는 팽창밸브(24)를 통과한 액상의 냉매가 제 2열교환기(201)를 통과한 후 증발기(25)로 공급되도록 조작된다. 그리고 열공급부(210)는 압축기(21)에 의해 압축되는 핫가스를 상기 제 1공급가스관(212)과 순환관(30)의 연결부위에 설치된 제 2밸브(V2)에 의해 제 1공급 가스관(212)을 통하여 열교환부(211)로 우회된 후 제 2열교환기(201)를 통과하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 한다. 이와 같이 하면, 상기 증발기(25)에는 상대적으로 높은 온도의 냉매가 공급되게 되므로 증발기(25)의 표면에 적상된 성에를 제거하게 된다. 이러한 제상작업은 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템이 정상적으로 작동된 상태에서 이루어지게 된다. 따라서 종래와 같이 핫가스제상을 위해 사방밸브를 절환함으로써 압축기에 가하여지는 충격 및 제상이 이루어지는 동안 정상적인 구동이 이루어지지 않은 것을 근본적으로 방지할 수 있다. When the evaporator 25 is defrosted and defrost is required, the first valve V1 is opened when the liquid refrigerant having passed through the expansion valve 24 passes through the second heat exchanger 201 and then flows into the evaporator 25 . The hot gas supply unit 210 supplies the hot gas compressed by the compressor 21 to the first supply gas pipe (not shown) by the second valve V2 installed at the connection portion between the first supply gas pipe 212 and the circulation pipe 30 212 to the heat exchanging unit 211 and then heat-exchanged with the refrigerant passing through the second heat exchanger 201. In this case, since the refrigerant having a relatively high temperature is supplied to the evaporator 25, it is possible to remove the property of the surface of the evaporator 25. This defrosting operation is performed in a state in which the hybrid air-to-air heat pump system is normally operated. Therefore, by switching the four-way valve for hot gas defrosting as in the conventional art, it is possible to fundamentally prevent normal driving from occurring during the shock and defrosting applied to the compressor.

상기 제상모드 시 상기 제 2열교환기(201)를 통과한 후 증발기로 공급되는 냉매의 가열은 도 2에 도시된 바와 같이 온수탱크(222)의 물을 온수공급관(223)과 온수리턴관(224)를 통하여 제 2열교환기측으로 순환시킴으로써 이루어질 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 온수를 생산하기 위한 제 1공급수라인(42)와 제 1환수라인(43)과 연결된 제 1제 상수공급라인(231)과 제1 제상수리턴라인(232)을 통하여 생산된 온수를 제 2열교환기(201)와 인접된 열교환부(211)로 순환시킴으로써 이루어질 수 있다. The heating of the refrigerant supplied to the evaporator after passing through the second heat exchanger 201 in the defrosting mode is performed by supplying water from the hot water tank 222 to the hot water supply pipe 223 and the hot water return pipe 224 4, the first water supply line 42 for producing hot water and the first dehydrated water supply line 42 connected to the first water return line 43, as shown in FIG. 4, And circulating hot water produced through the first eliminator return line 231 and the first eliminator return line 232 to the heat exchanger 211 adjacent to the second heat exchanger 201.

도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 다른 실시예들을 나타내 보였다. 상기 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 가리킨다. 5 and 6 show other embodiments of the hybrid air-to-air heat pump system according to the present invention. The same reference numerals as those in the above-mentioned embodiments indicate the same components.

도면을 참조하면, 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템(10)은 증발기(25)와 제 1열교환기(22) 및 압축기(21)를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관(30)과, 상기 제1열교환기(22)와 증발기(25)의 사이의 순환관(30)에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 팽창밸브(24)와, 상기 증발기(25)와 압축기(21) 사이의 순환관(30)에 설치되어 증발기(25)와 제1열교환기(22)로의 냉매의 흐름을 절환시키기 위한 사방밸브(26)를 구비한 히트펌프유닛(20)을 구비한다. Referring to the drawings, a hybrid-type air-to-air heat pump system 10 includes a circulation pipe 30 connecting an evaporator 25, a first heat exchanger 22 and a compressor 21 to constitute a closed circuit, An expansion valve 24 installed in the circulation pipe 30 between the evaporator 25 and the evaporator 25 to control the flow of the refrigerant and a circulation pipe 30 between the evaporator 25 and the compressor 21, And a four-way valve (26) for switching the flow of the refrigerant to the evaporator (25) and the first heat exchanger (22).

상기 히트펌프유닛(20)은 증발기(25)와 제1열교환기(22)의 사이에 병렬로 설치되는 제 2열교환기(201)를 포함하는 제상유닛(200)을 구비한다. 상기 제상유닛(200)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제 2열교환기(201)가 제 1분기관(202)과 제 2분기관(203)에 의해 팽창밸브(24)와 증발기(25) 사이의 순환관(30) 즉, 제 1순환관(31)과 병렬로 연결되며, 상기 제 1분기관(202)과 순환관(30)사이의 연결부에는 제 1밸브(V1)가 설치된다. 그리고 제상유닛(200)은 상기 제 2열교환기(201)를 통과하는 열교환매체인 냉매를 과열증기화 또는 가열하기 위한 열공급부(220)를 구비한다. 상기 열공급부(220)는 온수탱크(221)와, 상기 제 2열교환기(201)와 열교환이 이루어질 수 있도록 설치되는 열교환부(211)와 온수탱크(222)를 연결하는 온수공급관(223) 및 온수리턴관(224)과, 상기 온수공급관(223) 또는 온수리턴관(224)에 설치되는 제2펌프(225)를 구비한다. The heat pump unit 20 includes a defrosting unit 200 including a second heat exchanger 201 installed between the evaporator 25 and the first heat exchanger 22 in parallel. 5, the second heat exchanger 201 is connected to the expansion valve 24 and the evaporator 25 by the first branch pipe 202 and the second branch pipe 203, The first valve V1 is connected to the circulation pipe 30 between the first branch pipe 202 and the circulation pipe 30 in parallel with the first circulation pipe 31. The defrosting unit 200 includes a heat supply part 220 for superheating or heating the refrigerant as a heat exchange medium passing through the second heat exchanger 201. The hot air supply unit 220 includes a hot water tank 221, a hot water supply pipe 223 connecting the hot water tank 222 with a heat exchange unit 211 installed to allow heat exchange with the second heat exchanger 201, A hot water return pipe 224 and a second pump 225 installed in the hot water supply pipe 223 or the hot water return pipe 224.

상기 제 2열교환기(201)를 연결하는 순환관 즉, 제 1순환관을 연결하는 제 1분기관(202)과 제 2분기관(203)은 제 3분기관(203)과 제 4분기관(204)에 의해 제 2순환관(32)과 각각 연결된다. 상기 제 1분기관(202)과 제 3분기관(204)의 연결부위에는 제 3밸브(V3)가 설치되고, 상기 제 2분기관(202)와 제 4분기관(205)의 접속부에는 제 4밸브(V4)가 설치되며, 제 4분기관과 제 3순환관(32)의 접속부위에는 제 5밸브(V5)가 설치된다. 밸브들은 3웨이밸브가 이용된다. The first branch pipe 202 and the second branch pipe 203 connecting the circulation pipe connecting the second heat exchanger 201 to the first circulation pipe are connected to the third branch pipe 203 and the fourth branch pipe 203, And is connected to the second circulation pipe 32 by the second circulation pipe 204. A third valve V3 is provided at a connection portion between the first branch pipe 202 and the third branch pipe 204 and a second valve V2 is provided at a connection portion between the second branch pipe 202 and the fourth branch pipe 205. [ And a fifth valve V5 is installed at a connection portion between the fourth branch pipe and the third circulation pipe 32. [ The valves are three-way valves.

그리고 상기 제 1열교환기(22)는 상술한 바와 같이 제 1열교환기(22)와 열교환이 이루어져 온수를 생산하는 온수생산부(40)를 구비하는데, 이 온수생산부(40)는 제 1열교환기(22)와 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 제 1열교환기(22)에 설치되는 열교환부(41)와 제 1공급수라인(42)과 제 1환수라인(43)에 의해 연결되는 제 1저장탱크(44)가 설치된다. 상기 제 1공급수라인(42) 또는 제1환수라인(43)의 적어도 일측에는 제1펌프(45)가 설치된다. 상기 온수생산부(40)는 사방밸브(26)에 절환으로 제 1열교환기가 증발기로 이용될 경우, 냉수가 생산될 수도 있다. The first heat exchanger 22 includes a hot water producing unit 40 for producing hot water by performing heat exchange with the first heat exchanger 22 as described above. The hot water producing unit 40 includes a first heat exchanger A first storage tank (not shown) connected by a first water supply line 42 and a first water return line 43, a heat exchange unit 41 installed in a first heat exchanger 22 for performing heat exchange with the first water supply line 42, 44 are installed. A first pump (45) is installed on at least one side of the first supply water line (42) or the first water return line (43). When the first heat exchanger is used as an evaporator by switching to the four-way valve (26), the hot water producing unit (40) may produce cold water.

그리고 상기 히트펌프 시스템은 상기 제 2열교환기(201)와 열교환이 이루어져 냉수를 생산하는 냉수생산부(50)를 구비하는데, 냉수 생산부(50)는 상기 온수공급관(223)와 제 2저장탱크(53)의 상부측을 연결하는 제 2환수라인(51)과 상기 온수리턴관(224)와 제 2저장탱크(53)의 하부를 연결하는 제 2공급수라인(52)를 구비한다. 상기 냉수냉산부(50)는 온수리턴관(224)와 제 2공급수라인(52)의 연결부와 온수탱크(221) 사이의 온수리턴관(224)에 제 6밸브(V6)가 설치되고, 제 2공급수라인(52)에는 제 7밸브(V7)가 설치된다. The heat pump system includes a cold water production unit 50 for producing cold water through heat exchange with the second heat exchanger 201. The cold water production unit 50 is connected to the hot water supply pipe 223 and the second storage tank 53 And a second supply water line 52 connecting the hot water return pipe 224 and the lower part of the second storage tank 53. The second water supply line 52 connects the upper side of the hot water return pipe 224 and the upper side of the hot water return pipe 224, The sixth valve V6 is installed in the hot water return pipe 224 between the connection part of the hot water return pipe 224 and the second supply water line 52 and the hot water tank 221, A seventh valve (V7) is provided in the second supply water line (52).

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 온수탱크(221)의 내부에 보조 열교환기(250)가 설치되고, 상기 보조열교환기(250)는 상기 압축기(21)로부터 토출되어 제 1열교환기(22)로 공급되는 가열된 열교환매체가 가스가 공급되는 순환관(30)과 제2 공급가스관(251)과 제2리턴가스관(252)에 의해 연결된다. 그리고 상기 제 2공급가스관(251)과 순환관(30) 즉, 제 2순환관(32)의 접속부위에는 제 8밸브(V8)가 설치된다. 상기 온수탱크 내의 제상을 위한 온수의 가열은 실시예에 의해 한정되지 않고, 물을 가열할 수 있는 수단 즉, 히터로 이루어질 수 있다. 6, an auxiliary heat exchanger 250 is installed in the hot water tank 221 and the auxiliary heat exchanger 250 is discharged from the compressor 21 and is supplied to the first heat exchanger 22 Is connected to the circulation pipe 30 through which the gas is supplied, the second supply gas pipe 251 and the second return gas pipe 252. An eighth valve (V8) is installed at the connection point between the second supply gas pipe (251) and the circulation pipe (30), that is, the second circulation pipe (32). The heating of hot water for defrosting in the hot water tank is not limited to the embodiment, but may be a means for heating water, that is, a heater.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 히트펌프 시스템(10)이, 비교적 간단한 구성에 의하여, 필요에 따라 온수생산, 냉수생산, 제상운전 등의 필요한 운전을 효율적으로 수행할 수 있다. 본 발명의 히트펌프 시스템(10)을 통하여 제상운전모드를 포함하는 제어 및 수행될 수 있는 운전모드를 상세하게 설명하면 다음과 같다. The heat pump system 10 of the present invention configured as described above can efficiently perform necessary operations such as hot water production, cold water production, and defrosting operation, if necessary, by a relatively simple structure. The operation modes including the defrost operation mode through the heat pump system 10 of the present invention will be described in detail as follows.

1)공기열 제상운전 모드1) Air defrost operation mode

도 5를 참조하면, 예컨대 온수생산 운전 중 증발기(25)에 일정량 적상되면, 제2저장탱크(53)로부터 급수를 제어하는 제 7밸브(V7)는 폐쇄되고, 제상부(200)의 제 6밸브(V6)가 개방되면서 온수탱크(221)의 물이 온수공급관(223)과 온수리턴관(224) 및 열교환부(221)를 순환한다. 이때 제2열교환기(201)에서 저압의 열매체와 열교환이 이루어진다. 당연히, 제1순환관(31)의 제 1밸브(V1)는 폐쇄되고 제1분기관(202)의 제 3밸브(V3)와 제2분기관(203)의 제 4전환밸브(V4)는 개방된다. 따라서 제 2열교환기(201)를 통과하면서 가열된 냉매는 증발기(25)를 통과하면서 이의 표면의 성에를 제거하게 된다. 5, the seventh valve V7, which controls the water supply from the second storage tank 53, is closed, and the seventh valve V7, which controls the water supply from the second storage tank 53, The water in the hot water tank 221 circulates through the hot water supply pipe 223, the hot water return pipe 224 and the heat exchange unit 221 while the valve V6 is opened. At this time, the second heat exchanger 201 performs heat exchange with the low-pressure heat medium. Naturally, the first valve V1 of the first circulation pipe 31 is closed and the third valve V3 of the first branch pipe 202 and the fourth switching valve V4 of the second branch pipe 203 are closed Is opened. Therefore, the refrigerant heated while passing through the second heat exchanger 201 passes through the evaporator 25 and removes the surface of the refrigerant.

이때 제상시간을 단축하기 위하여 제2팽창밸브(V9)를 개방하여 냉매 공급량을 증가하여 제상시간을 단축하는 운전이 가능 할 것이다. 이 열매체는 기화된 후 변화하며, 제 2순환관(32)를 사방밸브(26)를 통하여 압축기(21)로 흡입된다. 이러한 제상작업은 히트펌프의 냉동사이클에 따른 구동이 지속적으로 일어지게 된다. 상기 온수탱크(221)내의 물은 제 2저장탱크(53)으로부터 공급될 수 있는데, 도 6에 도시된 바와 같이 온수탱크(221)에 설치된 보조열교환기(250)에 상기 압축기로부터 토출되어 제 1열교환기(22)로 공급되는 가열된 열교환매체가 가스가 공급되는 순환관과 연결된 제2 공급가스관(251)과 제2리턴 가스관(252)에 의해 압축된 핫가스가 순환됨으로써 가열된다. At this time, the second expansion valve V9 may be opened to shorten the defrost time by shortening the defrost time by increasing the refrigerant supply amount. The heating medium is changed after being vaporized, and the second circulation pipe (32) is sucked into the compressor (21) through the four-way valve (26). In this defrosting operation, driving according to the refrigeration cycle of the heat pump is continuously performed. The water in the hot water tank 221 may be supplied from the second storage tank 53 and may be supplied to the auxiliary heat exchanger 250 provided in the hot water tank 221 as shown in FIG. The heated heat exchange medium supplied to the heat exchanger 22 is heated by circulating the hot gas compressed by the second supply gas pipe 251 connected to the circulation pipe to which the gas is supplied and the second return gas pipe 252.

2)공기열 - 온수생산 운전 모드2) Air heat - hot water production operation mode

도 7를 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 온수생산부(40)의 제 1 공급라인(42)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 제 1환수라인(43)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다. 7, when the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 passes through the first heat exchanger 22, heat exchange with water supplied to the first supply line 42 of the hot water producing unit 40 . Therefore, the hot water can be output through the first water return line 43.

도면에서 제1순환관(31)의 제1 밸브(V1)는 개방되고, 제1분기관(202)의 제 3밸브(V3) 및 제 2분기관로(203)의 제 4밸브(V4)는 폐쇄되며 제 5밸브(V5)는 제 2순환관(32)을 연통시킨다. 따라서 열교환 후 열교환매체는 수액기(29)-팽창밸브(24)-증발기(25)를 차례로 거쳐 저압상태로 압축기(21)에 흡입된다. 그리고 다시 제1열교환기(22)를 통과하게 되는 사이클로 순환하면서, 계속하여 온수생산이 가능하게 된다.The first valve V1 of the first circulation pipe 31 is opened and the third valve V3 of the first branch pipe 202 and the fourth valve V4 of the second branch passage 203 are opened, And the fifth valve (V5) communicates with the second circulation pipe (32). Accordingly, the heat exchange medium after the heat exchange is sucked into the compressor 21 through the receiver 29, the expansion valve 24 and the evaporator 25 in this order. Then, the hot water is continuously circulated while being circulated through the first heat exchanger (22).

3)수열 - 온수/냉수생산 운전3) Hydrothermal - Production of hot / cold water

도 8을 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 온수생산부(40)의 제1공급라인(42)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 제1환수라인(43)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다.8, when the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 passes through the first heat exchanger 22, heat exchange with water supplied to the first supply line 42 of the hot water producing unit 40 . Therefore, the hot water can be output through the first water return line 43.

도면에서 순환관(31)의 제1밸브(V1)는 폐쇄이고, 제1분기관(202)의 제3밸브(V3)를 통하여 제2열교환기(201)로 공급되고, 제2열교환기 출구와 제 4분기관(205)의 제 5밸브(V5)에 의해 제2순환관(32)을 통하여 압축기(21)로 연결된다.In the figure, the first valve V1 of the circulation pipe 31 is closed and supplied to the second heat exchanger 201 through the third valve V3 of the first branch pipe 202, And the fifth valve (V5) of the fourth branch pipe (205) to the compressor (21) through the second circulation pipe (32).

따라서 열교환 후 열매체는 수액기(29)-팽창밸브(24)를 통과한 후, 저온저압의 상태로 제2열교환기(201)로 공급되는데, 이때 냉수생산부(50)의 제1공급라인(52)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 제 2환수라인(51)을 통하여 냉수가 출력될 수 있는 것이다.After the heat exchange, the heat medium is supplied to the second heat exchanger 201 in a low-temperature and low-pressure state after passing through the receiver (29) -expansion valve (24) ) Is exchanged with the water supplied. Therefore, the cold water can be output through the second water return line 51.

그 후 저압의 냉매는 그 제4밸브(V4)와 증발기(25)를 거치는 제 2분기관(203) 또는 증발기(25)를 거치지 않는 제4분기관(205) 및 그 제5밸브(V5)를 거쳐, 압축기(21)에 흡입된다. 그리고 다시 제1열교환기(22)를 통과하게 되는 사이클로 순환하면서, 계속하여 온수 및 냉수의 생산이 가능하게 되는 것이다.The low pressure refrigerant then flows through the fourth branch valve 205 and the fifth valve V5 which do not pass through the fourth branch valve V4 and the second branch pipe 203 passing through the evaporator 25 or the evaporator 25, And is sucked into the compressor 21. Then, the hot water and cold water can be continuously produced while circulating through the first heat exchanger (22).

4)공기열-온수/냉수생산 운전4) Air heat - Hot / cold water production operation

도 9를 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제1열교환기(22)를 통과하면서, 온수생산부(40)의 제1공급라인(42)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 제1환수라인(43)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다.9, when the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 passes through the first heat exchanger 22, heat exchange with water supplied to the first supply line 42 of the hot water producing unit 40 . Therefore, the hot water can be output through the first water return line 43.

도면에서 제 1순환관(31)의 제1밸브(V1)는 통하여 증발기(25)로 공급하여 공기열과 열교환하여 저압의 저온가스로 상태변화를 가스 상태로 압축기로 흡인되는데, 외기 온도가 낮거나, 증발기에 적상이 많을 경우 저압의 가스에 액이 존재하여 히트펌프 성능이 저하하여 진다.In the figure, the first valve V1 of the first circulation pipe 31 is supplied to the evaporator 25 to heat-exchange with the air heat, and the state of the refrigerant is changed into a low-temperature and low-temperature gas and is sucked into the compressor in a gaseous state. , When the evaporator has a large number of defects, the liquid is present in the low-pressure gas and the performance of the heat pump is deteriorated.

이때 증발기(25)의 출구의 저압 저온의 냉매가스를 제 5밸브(V5)를 통하여 제 2순환관(32)와 제 4분기관(205)을 통하여 제2열교환기(201)로 공급하여 저압 저온과 열교환한 가스를 제3밸브(V3)에 연결된 제 3분기관(204)과 제 2순환관(32)을 통하여 압축기(21)로 흡입되어진다.At this time, the low-pressure low-temperature refrigerant gas at the outlet of the evaporator 25 is supplied to the second heat exchanger 201 through the fifth valve V5 through the second circulation pipe 32 and the fourth branch pipe 205, Exchanged gas is sucked into the compressor 21 through the third branch pipe 204 and the second circulation pipe 32 connected to the third valve V3.

따라서 열교환 후 열매체는 수액기(29)-팽창밸브(24)를 통과하여 증발기에서 증발한 저온저압의 상태로 제2열교환기(201)로 공급되는데, 이때 냉수생산부(50)의 제2공급라인(52)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 제2환수라인(51)을 통하여 냉수가 출력될 수 있는 것이다.Accordingly, the heat medium after the heat exchange is supplied to the second heat exchanger 201 in a low-temperature and low-pressure state evaporated in the evaporator through the receiver (29) -expansion valve (24) Heat exchange with the water supplied to the heat exchanger 52 is performed. Therefore, the cold water can be output through the second water return line 51.

그 후 저압의 열매체는 증발기(25)를 거친 후 제2열교환기(201)에서 재 증발하여 흡입가스의 온도를 높여 히트펌프의 성능을 향상시키며, 압축기(21)로 액이 흡입되지 않아 압축기 소손을 방지하면서 계속하여 온수 및 냉수의 생산이 가능하게 되는 것이다.After that, the low-pressure heat medium is re-evaporated in the second heat exchanger 201 after passing through the evaporator 25 to improve the performance of the heat pump by raising the temperature of the suction gas, and the liquid is not sucked into the compressor 21, The hot water and the cold water can be continuously produced.

5)공기열 - 냉수생산 운전5) Operation of air-cold water production

도 10을 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 증발기(25)에서 공기와 열교환한 후 수액기(29)로 유입되고 팽창밸브(24)를 거치면서 저온저압으로 제1열교환기(22)를 통과한다. 이때 온수생산부(40)의 제1공급라인(42)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 그 제1환수라인(43)을 통하여 냉수가 출력될 수 있는 것이다. 단지 냉수생산을 필요로 하는 경우, 제2순환관(32)의 제5밸브(V5)가 열리고, 제1순환관(31)의 제1밸브(V1)는 개방이고, 제3,4밸브(V3, V4)는 폐쇄이다. 10, the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 is heat-exchanged with air in the evaporator 25, then flows into the receiver 29, passes through the expansion valve 24, Passes through the heat exchanger (22). At this time, heat exchange with water supplied to the first supply line 42 of the hot water production unit 40 is performed. Therefore, the cold water can be output through the first water return line 43. The fifth valve V5 of the second circulation pipe 32 is opened and the first valve V1 of the first circulation pipe 31 is opened and the third and fourth valves V3, V4) are closed.

6)공기열 - 냉/온수생산 운전6) Air heat - Cool / hot water production operation

도 11을 참조하면, 압축기(21)를 통하여 공급된 고온고압의 열매체가 제 4밸브(V4)와 제3밸브(V3)를 통하여 제2열교환기(201)에서 냉수생산부(50)의 제2공급수라인(52)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 제2환수라인(51)을 통하여 온수가 출력될 수 있는 것이다.11, the high-temperature and high-pressure heat medium supplied through the compressor 21 is supplied to the second heat exchanger 201 from the second heat exchanger 201 through the fourth valve V4 and the third valve V3, Heat exchange with the water supplied to the feed water line 52 is effected. Therefore, hot water can be output through the second water return line 51.

수열과 열교환한 후 수액기(29)로 유입되고 팽창밸브(24)를 거치면서 저온저압으로 제1열교환기(22)를 통과한다. Exchanges heat with the hydrothermal fluid, flows into the receiver (29), passes through the first heat exchanger (22) at low temperature and low pressure while passing through the expansion valve (24).

이때 온수생산부(40)의 제1공급라인(42)으로 공급된 물과 열교환이 이루어진다. 따라서 그 제1환수라인(43)을 통하여 냉수가 출력될 수 있는 것이다.At this time, heat exchange with water supplied to the first supply line 42 of the hot water production unit 40 is performed. Therefore, the cold water can be output through the first water return line 43.

여기에서 온수 사용량에 따라 증발기(25)로 냉매 순환 여부가 결정되어진다.Here, the refrigerant circulation is determined by the evaporator 25 according to the amount of hot water used.

위와 같이 온수생산에 사용된 열매체는 다시 수액기(29)-팽창밸브(24)를 거쳐 제1열교환기(22)를 통과하면서 위와 같이 냉수를 생산하게 되며, 그 후 저압상태로 압축기에 흡입되고 다시 냉수생산부(50)에서 온수, 온수생산부(40)에서 냉수의 생산 사이클로 순환하면서, 계속하여 온수 및 냉수의 생산이 가능하게 되는 것이다.The heating medium used for hot water production passes through the first heat exchanger 22 through the receiver 29 and the expansion valve 24 to produce cold water as described above and then sucked into the compressor at a low pressure The hot water and cold water can be continuously produced while circulating from the hot water producing unit 50 to the hot water producing unit 40 to the cold water producing cycle.

이상 설명한 운전상태 또는 방법에서 알 수 있듯이, 본 발명의 히트펌프 시스템(10)은 공기열과 수열을 적절히 이용하고, 회로를 필요에 따라 효율적으로 이용할 수 있도록 설계함으로써, 운전상태에 대응하여 최적으로 작동하여 온수생산, 냉수생산, 제상 등의 목적으로 가동될 수 있는 장점이 있는 것이다.
As can be seen from the above-described operating state or method, the heat pump system 10 of the present invention is designed to appropriately use the air heat and the heat heat and to use the circuit efficiently as required, And can be operated for purposes such as hot water production, cold water production, and defrosting.

도 12 내지 도 15에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 운전모드가 각각 도시되어 있다. 먼저, 도 12를 참조하여, 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템의 구성을 설명한다. 도 12를 참조하면, 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템(100)은 히트펌프유닛(110)과, 냉온수 공급부(120)와, 제상유닛(130)을 포함한다.
12 to 15 show the operation modes of the hybrid air-conditioner heat pump system according to another embodiment of the present invention, respectively. First, the configuration of the hybrid-type air heat-transfer heat pump system will be described with reference to Fig. Referring to FIG. 12, the hybrid air-to-air heat pump system 100 includes a heat pump unit 110, a cold / hot water supply unit 120, and a defrost unit 130.

히트펌프유닛(110)은 증발기(25)와, 제1, 제2 압축기(21a, 21b)와, 제 1열교환기(22), 팽창밸브(24)와, 순환관(30)와, 순환관(30)에서 냉매의 흐름 방향을 조절하는 제1, 제2 사방밸브(26a, 26b)를 구비한다. 냉매가 흐르는 순환관(30) 상에서 일측 순환방향을 따라서 증발기(25), 제1 압축기(21a), 제2 압축기(21b), 제 1열교환기(22), 팽창밸브(24)가 차례대로 배치된다. 제1 사방 밸브(26a)은 제1 압축기(21a)에 대응하여 설치되고, 제2 사방 밸브(26b)는 제2 압축기(21b)에 대응하여 설치된다. 두 사방 밸브(26a, 26b)의 위치에 따라서 제 1열교환기(22)에는 고온 또는 저온의 냉매가 흐르게 된다.
The heat pump unit 110 includes an evaporator 25, first and second compressors 21a and 21b, a first heat exchanger 22, an expansion valve 24, a circulation pipe 30, (26a, 26b) for regulating the flow direction of the refrigerant in the first and second four-way valves (30, 30). The evaporator 25, the first compressor 21a, the second compressor 21b, the first heat exchanger 22 and the expansion valve 24 are arranged in order along one circulation direction on the circulation pipe 30 through which the refrigerant flows do. The first four-way valve 26a is provided corresponding to the first compressor 21a and the second four-way valve 26b is provided corresponding to the second compressor 21b. The high-temperature or low-temperature refrigerant flows through the first heat exchanger 22 depending on the position of the two-way valves 26a and 26b.

냉온수 공급부(120)는 제 1열교환기(22)와 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 제 1열교환부(41)와, 제 1열교환부(41)와 연결되는 제 1공급수라인(42) 및 제 1환수라인(43)과, 제 1저장탱크(44)와, 제1펌프(45)를 구비한다. 제 1열교환부(41)에서 제 1열교환기(22)와의 열교환이 이루어진다. 제 1공급라인(42)을 통해 제 1저장탱크(44)에 저장된 물이 제 1열교환부(41)로 공급된다. 제 1환수라인(43)을 통해 제 1열교환부(41)를 거친 물이 제 1저장탱크(44)로 복귀한다. 제1펌프(45)에 의해 냉온수 공급부(120)에서 물이 흐른다.
The cold / hot water supply unit 120 includes a first heat exchanging unit 41 for performing heat exchange with the first heat exchanger 22, a first supply water line 42 connected to the first heat exchanging unit 41, A water return line 43, a first storage tank 44, and a first pump 45. Heat exchange with the first heat exchanger (22) is performed in the first heat exchanging part (41). The water stored in the first storage tank 44 is supplied to the first heat exchanger 41 through the first supply line 42. [ The water that has passed through the first heat exchange section 41 through the first water return line 43 returns to the first storage tank 44. Water flows from the cold / hot water supply unit 120 by the first pump 45.

제상유닛(130)은 제 2열교환기(201)을 구비한다. 제상유닛(130)은 증발기(25)로 공급되는 냉매를 가열하여 과열증기화시킴으로써 증발기(25)의 표면에 적층된 성에를 제거한다. The defrost unit (130) has a second heat exchanger (201). The defrost unit (130) heats the refrigerant supplied to the evaporator (25) and superheats the evaporated refrigerant, thereby removing the laminated film on the surface of the evaporator (25).

제 2열교환기(201)는 순환관(30)에서 팽창밸브(24)와 증발기(25)의 사이 구간에 병렬로 연결된다. 제 2열교환기(201)와 순환관(30)은 제 1분기관(202)와 제 2분기관(203)에 의해 병렬로 연결된다. 제 1분기관(202)은 순환관(30)에서 제 2분기관(203)에 비해 상대적으로 팽창밸브(24)에 가까운 위치에 순환관(30)에 연결되며, 제 2분기관(203)은 순환관(30)에서 제 1분기관(202)에 비해 상대적으로 증발기(25)에 가까운 위치에 순환관(30)에 연결된다. 제 2분기관(203)과 순환관(30)은 3웨이 밸브인 조절밸브(V)에 의해 연결된다. 제 2열교환기(201)에는 제 2열교환기(201)를 통과하는 냉매와의 열교환이 이루어지는 열교환부(211)가 구비된다. 열교환부(211)는 제1공급라인(42)과 제상수공급관(231)에 의해 연결되고 제1환수라인(43)과 제상수리턴관(232)에 의해 연결된다.
The second heat exchanger (201) is connected in parallel between the expansion valve (24) and the evaporator (25) in the circulation pipe (30). The second heat exchanger 201 and the circulation pipe 30 are connected in parallel by the first branch pipe 202 and the second branch pipe 203. The first branch pipe 202 is connected to the circulation pipe 30 at a position close to the expansion valve 24 relative to the second branch pipe 203 in the circulation pipe 30, Is connected to the circulation pipe (30) at a position near the evaporator (25) relative to the first branch pipe (202) in the circulation pipe (30). The second branch pipe 203 and the circulation pipe 30 are connected by a control valve V, which is a three-way valve. The second heat exchanger (201) is provided with a heat exchanging part (211) for exchanging heat with the refrigerant passing through the second heat exchanger (201). The heat exchange unit 211 is connected to the first supply line 42 and the dehydrated water supply pipe 231 and is connected to the first water return line 43 and the dehydrated water return pipe 232.

도 12에는 한냉운전 모드가 도시되어 있다. 한냉운전 모드에서는 냉매가 제1 압축기(21a), 제2 압축기(21b), 제 1열교환기(22), 팽창밸브(24), 증발기(25)를 차례대로 지나게 된다. 이러한 냉매의 순환 방향은 두 사방밸브(26a, 26b)에 의해 제어된다. 조절밸브(V10)는 냉매가 제 2열교환기(201)를 거치지 않고 순환관(30)을 통과하도록 흐름을 조절한다.
12 shows a cold operation mode. In the cold operating mode, the refrigerant passes through the first compressor 21a, the second compressor 21b, the first heat exchanger 22, the expansion valve 24, and the evaporator 25 in turn. The circulation direction of the refrigerant is controlled by the two-way valves 26a and 26b. The regulating valve V10 regulates the flow so that the refrigerant passes through the circulation pipe 30 without passing through the second heat exchanger 201. [

도 13에는 독립 냉수운전 모드가 도시되어 있다. 독립 냉수운전 모드에서는 냉매가 제2 압축기(21b), 제1 압축기(21a), 증발기(25), 팽창밸브(24), 제 1열교환기(22)를 차례대로 지나게 된다. 이러한 냉매의 순환 방향은 두 사방밸브(26a, 26b)에 의해 제어된다. 조절밸브(V10)는 냉매가 제 2열교환기(201)를 거치지 않고 순환관(30)을 통과하도록 흐름을 조절한다. 제 1열교환기(22)에서의 열교환에 의해 저장탱크(44)에는 냉수가 공급된다.
13 shows the independent cold water operation mode. In the independent cold water operation mode, the refrigerant passes through the second compressor 21b, the first compressor 21a, the evaporator 25, the expansion valve 24, and the first heat exchanger 22 in turn. The circulation direction of the refrigerant is controlled by the two-way valves 26a and 26b. The regulating valve V10 regulates the flow so that the refrigerant passes through the circulation pipe 30 without passing through the second heat exchanger 201. [ The cold water is supplied to the storage tank (44) by heat exchange in the first heat exchanger (22).

도 14에는 독립 온수운전 모드가 도시되어 있다. 독립 온수운전 모드에서는 냉매가 제1 압축기(21a), 제2 압축기(21b), 제 1열교환기(22), 팽창밸브(24), 증발기(25)를 차례대로 지나게 된다. 이러한 냉매의 순환 방향은 두 사방밸브(26a, 26b)에 의해 제어된다. 조절밸브(V10)는 냉매가 제 2열교환기(201)를 거치지 않고 순환관(30)을 통과하도록 흐름을 조절한다. 제 1열교환기(22)에서의 열교환에 의해 저장탱크(44)에는 온수가 공급된다.
14 shows an independent hot water operation mode. In the independent hot water operation mode, the refrigerant passes through the first compressor 21a, the second compressor 21b, the first heat exchanger 22, the expansion valve 24, and the evaporator 25 in turn. The circulation direction of the refrigerant is controlled by the two-way valves 26a and 26b. The regulating valve V10 regulates the flow so that the refrigerant passes through the circulation pipe 30 without passing through the second heat exchanger 201. [ Hot water is supplied to the storage tank (44) by heat exchange in the first heat exchanger (22).

도 15에는 제상 운전 모드가 도시되어 있다. 제상 운전 모드에서는 냉매가 제1 압축기(21a), 제2 압축기(21b), 제 1열교환기(22), 팽창밸브(24), 제 2열교환기(201), 증발기(25)를 차례대로 지나게 된다. 이러한 냉매의 순환 방향은 두 사방밸브(26a, 26b)에 의해 제어된다. 조절밸브(V10)는 냉매가 제 2열교환기(201)를 거치도록 흐름을 조절한다. 냉매는 제 2열교환기(201)에서 온수가 공급되는 열교환부(211)와의 열교환을 통해 가열되어서 증발기(25)로 공급되므로 증발기(25)의 표면에 적상된 성에가 효과적으로 제거된다.
Fig. 15 shows a defrost operation mode. In the defrosting operation mode, the refrigerant passes through the first compressor 21a, the second compressor 21b, the first heat exchanger 22, the expansion valve 24, the second heat exchanger 201 and the evaporator 25 in order do. The circulation direction of the refrigerant is controlled by the two-way valves 26a and 26b. The regulating valve V10 regulates the flow so that the refrigerant passes through the second heat exchanger 201. [ The refrigerant is heated by heat exchange with the heat exchanging part 211 to which the hot water is supplied in the second heat exchanger 201 and is supplied to the evaporator 25, so that the property imposed on the surface of the evaporator 25 is effectively removed.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

본 발명의 하이브리드 공기열 히트펌프 시스템은 온수 및 냉수를 생산하는 장치 뿐만아니라 냉동사이클에 의해 구동되는 장치의 제상을 위한 장치로 널리 사용가능하다. The hybrid air-to-air heat pump system of the present invention can be widely used not only as an apparatus for producing hot water and cold water but also as an apparatus for defrosting an apparatus driven by a refrigeration cycle.

21a : 제1 압축기 21b : 제2 압축기
24 : 팽창밸브 25 : 증발기
26a : 제1 사방밸브 26b : 제 사방밸브
22 : 제 1열교환기
100 : 하이브리드 공기열 히트펌프 시스템
110 : 히트펌프유닛 120 : 냉온수 공급부
130 : 제상유닛 201 : 제 2열교환기21a: first compressor 21b: second compressor
24: expansion valve 25: evaporator
26a: first four-way valve 26b: fourth four-way valve
22: first heat exchanger
100: Hybrid air heat pump system
110: Heat pump unit 120: Hot /
130 defrost unit 201 second heat exchanger

Claims (4)

증발기와 제 1열교환기 및 제 1, 제 2 압축기를 연결하여 폐회로를 구성하는 순환관과, 상기 제 1열교환기와 증발기의 사이에 설치되어 순환관에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 팽창밸브를 구비하는 히트펌프유닛과,
상기 증발기와 제1열교환기의 사이의 구간의 상기 순환관에 병열로 연결괴는 제 2열교환기를 구비하고, 상기 제 2열교환기를 통해 증발기로 공급되는 냉매를 가열하여 과열증기화시킴으로써 증발기의 성에를 제거하는 제상유닛과,
상기 제 1열교환기와의 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부와 연결되어서 온수가 저장되는 저장탱크를 구비하는 온수 공급부를 구비하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.A circulation pipe connecting the evaporator, the first heat exchanger and the first and second compressors to constitute a closed circuit; and an expansion valve installed between the first heat exchanger and the evaporator and provided in the circulation pipe to control the flow of the refrigerant A heat pump unit,
And a second heat exchanger connected to the circulation pipe in a section between the evaporator and the first heat exchanger, wherein the refrigerant supplied to the evaporator through the second heat exchanger is heated to superheat the evaporator, A defrosting unit,
A heat exchanger for heat exchange with the first heat exchanger; and a hot water supply unit connected to the heat exchanger and having a storage tank for storing hot water. 제1항에 있어서,
상기 제상유닛은 상기 순환관과 제 2열교환기를 병렬로 연결하는 제 1,2분기관을 구비하며,
상기 온수 공급부와 연결되어서 상기 제 2열교환기와 열교환이 이루어질 수 있도록 설치되는 열교환부와, 상기 온수 공급부와 상기 열교환부를 연결하는 온수공급관 및 온수리턴관을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the defrosting unit includes first and second branch pipes connecting the circulation pipe and the second heat exchanger in parallel,
And a hot water supply pipe and a hot water return pipe connecting the hot water supply unit and the heat exchange unit, wherein the hot water supply unit and the hot water return pipe are connected to the hot water supply unit so that heat exchange can be performed with the second heat exchanger. . 제1항에 있어서,
상기 두 분기관 중 상기 증발기와 상대적으로 가깝게 위치하는 분기관은 3웨이 밸브에 의해 상기 순환관과 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
And a branch pipe positioned relatively close to the evaporator of the two branch pipes is connected to the circulation pipe by a three-way valve. 제1항에 있어서,
상기 히트펌프유닛은 상기 증발기와 압축기 사이의 순환관로에 설치되어 증발기와 제1열교환기로의 냉매의 흐름을 절환시키기 위한 상기 제 1 압축기에 대응하여 설치되는 제 1 사방밸브와 상기 제 2 압축기에 대응하여 설치되는 제 2 사방밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 공기열 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The heat pump unit includes a first four-way valve installed in a circulation conduit between the evaporator and the compressor, the first four-way valve corresponding to the first compressor for switching the flow of the refrigerant to the evaporator and the first heat exchanger, Further comprising: a second four-way valve installed in the second heat exchanger.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106907854A (en) * 2017-04-21 2017-06-30 黄安东 Without the efficient increasing enthalpy air-source water heater of automatically controlled valve member formula and its method of work

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106907854A (en) * 2017-04-21 2017-06-30 黄安东 Without the efficient increasing enthalpy air-source water heater of automatically controlled valve member formula and its method of work

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