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公開番号2025124574
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024168183
出願日2024-09-27
発明の名称室内機内に除湿ユニットを備えた冷暖房ヒートポンプシステム及びその制御方法
出願人ナウイエルカンパニー,リミテッド
代理人個人,個人
主分類F25B 13/00 20060101AFI20250819BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】本発明は、ヒートポンプシステム及びその制御方法に関する。
【解決手段】冷房ライン100と、除湿ライン200とからなり、制御部400が冷房モードに切り替わると、除湿弁230が閉じられると共に、冷暖房弁60が開かれ、除湿モードに切り替わると、除湿弁230が開かれると共に、冷暖房弁60が閉じられるように形成され、冷房除湿モードに切り替わると、除湿弁230が開くと共に、冷暖房弁60も開くように形成され、圧縮機10から吐出された冷媒は、予め設定された割合で冷房ライン100と除湿ライン200に分配供給され、圧縮機の前端に設けられた受液分離器80に相互に流入され、圧縮機10に循環されるように形成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ヒートポンプシステムにおいて、
圧縮機（１０）の吐出側（１１）から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁（２０）、室外ユニット（３０）、第１の膨張弁（４０）を順に通過して低温低圧の冷媒となり、室内ユニット（５０）に設置された室内熱交換器（５１）を経て四方弁（２０）に流入し、再び圧縮機（１０）の吸入側（１２）に循環される冷房ライン（１００）と、
前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）から吐出された高温高圧の冷媒は、吐出側（１１）と四方弁（２０）との間に形成された除湿ライン（２００）に吐出され、前記室内ユニット（５０）の室内熱交換器（５１）の下部と離間して平行に設置された除湿熱交換器（２１０）の上部冷媒ライン（２１０ａ）を通過した高温高圧の冷媒は、第２の膨張弁（２２０）を通過して、
低温低圧の冷媒となり、再び前記除湿熱交換器（２１０）の下部冷媒ライン（２１０ｂ）に流入し、通過した冷媒は、前記圧縮機（１０）の吸入側（１２）を経て圧縮機（１０）に循環される除湿ライン（２００）と、からなり、
前記室内ユニット（５０）の前方に流入された室内空気は、前記除湿熱交換器（２１０）の下部冷媒ライン（２１０ｂ）の熱交換器を通過する際に冷却除湿され、冷却除湿された空気は、上部冷媒ライン（２１０ａ）の熱交換器を通過する際に空気温度が上昇し、その後、前記室内熱交換器（５１）を通過して冷却除湿され、室内に供給されるように形成され、
制御部（４００）が冷房モードに切り替わると、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）の除湿ライン（２００）に形成された除湿弁（２３０）が閉じられると共に、冷暖房弁（６０）が開かれ、
除湿モードに切り替わると、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）の除湿ライン（２００）に形成された除湿弁（２３０）が開かれると共に、冷暖房弁（６０）が閉じられるように形成され、
冷房除湿モードに切り替わると、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）の除湿ライン（２００）に形成された除湿弁（２３０）が開かれると共に、冷暖房弁（６０）も開くように形成され、
前記圧縮機（１０）から吐出された冷媒は、予め設定された割合で前記冷房ライン（１００）と除湿ライン（２００）とに分配供給され、圧縮機（１０）の前端に設けられた受液分離器（８０）に相互に流入され、圧縮機（１０）に循環されるように形成され、
前記除湿ライン（２００）を備え、
圧縮機（１０）の吐出側（１１）から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁（２０）、室内ユニット（５０）に設置された室内熱交換器（５１）、第１の膨張弁（４０）を順に通過して低温低圧の冷媒となり、室外ユニット（３０）、四方弁（２０）を順に通過して、再び圧縮機（１０）の吸入側（１２）に循環する暖房ライン（３００）をさらに備え、
前記暖房ライン（３００）の室外ユニット（３０）の流入側には、電気ヒータ棒（７１）を備えた再熱管（７０）が複数形成され、前記室外ユニット（３０）の室外熱交換器（３１）の表面温度と室外ユニット（３０）に流入する流入空気の湿度温度とを測定し、前記制御部（４００）は、除霜を行うか否かを決定し、除霜条件を満たすと、
前記電気ヒータ棒（７１）が作動し、複数本同時に選択的に作動するように形成され、
前記制御部（４００）が暖房モードに切り替わると、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）の除湿ライン（２００）に形成された除湿弁（２３０）が閉じられると共に、冷暖房弁（６０）が開かれ、
除湿モードに切り替わると、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）の除湿ライン（２００）に形成された除湿弁（２３０）が開かれると共に、冷暖房弁（６０）が閉じられるように形成され、
暖房除湿モードに切り替わると、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）の除湿ライン（２００）に形成された除湿弁（２３０）が開かれると共に、冷暖房弁（６０）も開くように形成され、
前記圧縮機（１０）から吐出された冷媒は、予め設定された割合で前記暖房ライン（３００）と除湿ライン（２００）とに分配供給され、圧縮機（１０）の前端に設けられた受液分離器（８０）に相互に流入され、圧縮機（１０）に循環されるように形成され、
前記室外ユニット（３０）の室外熱交換器（３５）の複数の冷媒分岐路は、
上部路部（３５ａ）、中部路部（３５ｂ）、及び下部路部（３５ｃ）からなり、
前記上部路部（３５ａ）は、冷媒が上部から流入して事前設定された冷媒流路を形成し、上部から流出して、前記室外熱交換器（３５）の外側下部に位置する室外冷媒液回収部（３８）に流入し、
前記中部路部（３５ｂ）は、冷媒が中部から流入して事前設定された冷媒流路を形成し、中部から流出して、前記室外冷媒液回収部（３８）に流入し、
前記下部路部（３５ｃ）は、冷媒が下部から流入して事前設定された冷媒流路を形成し、下部から流出して、前記室外冷媒液回収部（３８）に流入し、
前記室外冷媒液回収部（３８）で混合された冷媒は、再び室外熱交換器（３５）に流入され、熱交換された後、再び室外熱交換器（３５）から流出することを特徴とする、室内機内に除湿ユニットを備えた冷暖房ヒートポンプシステム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記除湿熱交換器（２１０）の凝縮器機能を果たす上部冷媒ライン（２１０ａ）を形成する冷媒管の数が、蒸発器機能を果たす下部冷媒ライン（２１０ｂ）を形成する冷媒管の数よりも多く形成されることを特徴とする、請求項１に記載の室内機内に除湿ユニットを備えた冷暖房ヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記除湿熱交換器（２１０）の熱容量が、室内熱交換器（５１）よりも少ないことを特徴とする、請求項１または２に記載の室内機内に除湿ユニットを備えた冷暖房ヒートポンプシステム。
【請求項４】
ヒートポンプの制御方法において、
室内ユニット（５０）には、室内熱交換器（５１）と、それと離間して下部に対応して取り付けられた除湿熱交換器（２１０）とが別個に備えられ、
室外ユニット（３０）の室外熱交換器（３１）に結合され、室内熱交換器（５１）と室外熱交換器（３１）とが相互に結合されてなる冷房ライン（１００）及び暖房ライン（３００）と、
前記冷房ライン（１００）と暖房ライン（３００）とは別に、除湿熱交換器（２１０）において凝縮器機能を果たす上部冷媒ライン（２１０ａ）と蒸発器機能を果たす下部冷媒ライン（２１０ｂ）とによる除湿ライン（２００）からなる、冷暖房ヒートポンプの制御部（４００）を形成し、
圧縮機（１０）の吐出側（１１）から吐出された高温高圧の冷媒は、吐出側（１１）と四方弁（２０）との間に形成された除湿ライン（２００）に吐出され、前記室内ユニット（５０）の室内熱交換器（５１）の下部と離間して平行に設置された除湿熱交換器（２１０）の上部冷媒ライン（２１０ａ）を通過した高温高圧の冷媒は、第２の膨張弁（２２０）を通過して
低温低圧の冷媒となり、再び前記除湿熱交換器（２１０）の下部冷媒ライン（２１０ｂ）に流入し、通過した冷媒は、前記圧縮機（１０）の吸入側（１２）を経て圧縮機（１０）に循環される除湿ライン（２００）と、からなり、
前記室内ユニット（５０）の前方に流入された室内空気は、前記除湿熱交換器（２１０）の下部冷媒ライン（２１０ｂ）の熱交換器を通過する際に冷却除湿され、冷却除湿された空気は、上部冷媒ライン（２１０ａ）の熱交換器を通過する際に空気温度が上昇し、その後、前記室内熱交換器（５１）を通過して冷却除湿され、室内に供給されるように形成され、
前記制御部（４００）は、室内供給先でリアルタイムに測定された温度及び湿度と、前記室外熱交換器（３１）の表面温度と、室外熱交換器（３１）に流入された湿度とを受信し、事前設定値に制御するように形成され、
冷房運転モードでは、除湿ライン（２００）をＯＦＦにし、前記室内熱交換器（５１）を蒸発器機能に転換し、冷媒を供給して、室内供給先の事前設定温度及び湿度を制御する冷房ライン（１００）の制御方法と、
除湿運転モードでは、冷房ライン（１００）及び暖房ライン（３００）をＯＦＦにし、冷媒を前記除湿熱交換器（２１０）に供給して、室内供給先の事前設定温度及び湿度を制御する除湿ライン（２００）の制御方法と、
暖房運転モードでは、除湿ライン（２００）をＯＦＦにし、前記室内熱交換器（５１）を凝縮器機能に転換し、冷媒を供給して、室内供給先の事前設定温度及び湿度を制御する暖房ライン（３００）の制御方法と、
冷房と除湿の同時運転モードでは、前記冷房ライン（１００）と除湿ライン（２００）が同時に作動するように制御され、
暖房と除湿の同時運転モードでは、前記暖房ライン（３００）と除湿ライン（２００）が同時に作動するように制御され、
ヒートポンプを構成する１つの圧縮機（１０）の吐出側（１１）を２つの冷媒供給に分枝し、一方は、前記冷房ライン（１００）と暖房ライン（３００）に高温高圧の冷媒を供給するように制御され、他方は、除湿ライン（２００）に高温高圧の冷媒を供給するように各弁が開閉制御されるように形成され、
前記制御部（４００）は、
前記室外熱交換器（３１）の表面温度と流入空気の湿度温度とを測定して、除霜が必要か否かを判断し、除霜条件を満たすと、
室外ユニット（３０）の流入側に設置された電気ヒータ棒（７１）を備えた複数の再熱管（７０）を、複数本同時に選択的に作動するように形成され、
前記制御部（４００）は、
冷房と除湿の同時運転モード及び暖房と除湿の同時運転モードにおいて、
室内供給先のリアルタイムの温度及び湿度に基づいて、事前設定温度及び湿度に達するように、前記圧縮機（１０）の吐出側（１１）から分岐される各冷媒供給量を制御調整することを特徴とする、室内機内に除湿ユニットを備えた冷暖房ヒートポンプの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内機内に除湿ユニットを備えた冷暖房ヒートポンプシステム及びその制御方法であって、冷房運転時及び暖房運転時に除湿を別々にまたは同時に行うシステムを有し、通常の冷媒サイクル運転とは別に室内機内に除湿用熱交換器を備えた冷暖房ヒートポンプシステム及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
一般にヒートポンプ（ｈｅａｔｐｕｍｐ）とは、冷媒の発熱または凝縮熱を利用して低温熱源を高温に、または高温熱源を低温に伝達する冷暖房装置であり、駆動方式により電気式とエンジン式に分類され、現在では冷房と暖房の両方を行う構成となっているものがほとんどである。
【０００３】
このようなヒートポンプ式冷暖房装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を含む冷却サイクルで構成され、四方弁または電子弁を用いて、凝縮器を蒸発器として、蒸発器を凝縮器として相互に逆作動させて冷暖房を行う。
【０００４】
これらのヒートポンプを用いた冷暖房装置は、各種施設の冷暖房に用いられているほか、果物、野菜、特殊作物などの農作物栽培施設でも栽培温度を適切に制御し、栽培条件を最適化するために用いられている。
【０００５】
しかしながら、従来のヒートポンプを用いた冷暖房装置は、湿度制御機能が弱いため、温度制御だけでなく湿度制御にも敏感な農作物栽培施設に適用する場合、別途の除湿装置を設置しなければならないという問題がある。
【０００６】
また、これら従来の除湿暖房装置は、寒い冬季の冷媒凝縮現象による冷媒不足や暑い夏季の冷媒飽和により冷暖房・除湿効率が低く、そのことから、夏季にはエアコンの追加運転が、冬季には電気ヒーターと温風送風機の別運転が必要となり、不便であり、設備設置費用も高額となるといった問題があった。
【０００７】
さらに、夏季に冷暖房負荷ポンプから供給される冷水は、冷温水熱交換器によって温室内に換気される空気を冷却・除湿する。だが、一般的な栽培温室の場合、湿度負荷が一般的な空調空間よりもはるかに高いため、大量の除湿が必要となる。しかしながら、大量の除湿を行うと、冷温水熱交換器で温度だけでなく湿度も低下し、温室に供給される空気の温度が過度に低くなる現象が生じる。
【０００８】
温室内の平均温度よりも過度に低い温度の空気を温室内に供給すると、作物の生育不良や着花不良などの好ましくない結果が生じる。
【０００９】
しかしながら、このような生育不良や着花不良を防ぐために、換気と給気の温度差を小さくすると、温室の冷却負荷を担うために非常に大量の空気を循環させなければならないため、エアコンのファンが大きくなり、ファン動力も大きくなる。また、空気の回転速度が速すぎると、冷温水熱交換器をバイパスする空気量が多くなり、コイルに結露する時間が短くなるため、適切に除湿できないというデメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
韓国登録特許第１０－１３３６４６号公報
韓国登録特許第１０－２０２１５２５号公報
韓国登録特許第１０－２０５０６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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