KR100210089B1

KR100210089B1 - 히트펌프 난방방식의 공기조화기

Info

Publication number: KR100210089B1
Application number: KR1019970004008A
Authority: KR
Inventors: 김동욱
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 1999-07-15
Also published as: JPH10220818A; KR19980067744A; CN1190721A

Abstract

본 발명은 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기에 관한 것으로서, 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하는 히터펌프 난방방식의 공기조화기에 있어서, 상기 실외열교환기(50)는, 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로(51)와, 상기 제1냉매통로(51)를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 다수의 냉매통로(52, 53)를 구비한 것을 특징으로 하며, 이와같이 구성되어 있으므로, 제상운전시 실외열교환기에 생긴 서리가 효율적으로 제거되므로 제상운전시간이 단축되어 난방효율을 향상할 수 있다는 효과가 있다.

Description

히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기

본 발명은 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 히터펌프 난방방식의 공기조화기는 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상·운전을 간헐적으로 하게된다.

종래 히터펌프 난방방식의 공기조화기는, 제1도에 도시한 바와 같이, 압축기(11)의 토출구측에는 난방, 제상운전에 따라 냉매의 흐릅방향을 바꾸도록 4방향밸브(13)가 배설되고, 상기 4방향밸브(13)의 일측포트에는 실내열교환기(20)가 연결되고, 상기 실내열교환기(20)의 일측에는 공기를 강제대류시켜 열교환효율을 높이도록 도시하지 않은 블로아가 배설되며, 상기 4방향밸브(13)의 타측포트에는 실외열교환기(30)가 연결되고, 상기 실외열교환기(30)의 일측에는 공기를 강제대류시켜 열교환효올을 높이도록 도시하지 않은 송풍기가 배설되며, 상기 실내열교환기(20)와 상기 실외열교환기(30)사이에는 냉매를 팽창시키는 괭창수단(40)이 냉매관을 매개로 연결된 구조로 되어 있다.

상기 4방향 밸브(13)에는 상기 압축기(11)의 출구에 연통된 제1포트(13a)와, 상기 실내열교환기(20)에 연통된 제2포트(13b)와, 상기 압축기(11)의 입구에 연통된 제3포트(13c)와, 상기 실외열교환기(30)에 연통된 제4포트(53d)가 형성 되어 있다.

상기 실내열교환기(20)와 실외열교환기(30)는 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이, 다수의 플레이트(P)가 일정한 간격으로 배설되고, 상기 플레이트(P)를 가로질러 다수의 튜브(T)가 열교환기의 길이방향으로 왕복되게 배설되어 다수의 냉매통로를 형성하는 구조로 되어 있고, 프레임(33)상에 설치되어 있다.

상기 실내열교환기(20)에는, 다수의 튜브(T)에 의해 4개의 냉매통로(21, 22,23, 24)가 형성되어 있고, 각 냉매통로(21, 22, 23, 24)에는 독립적인 냉매출입구(21a, 21b) (22a, 22b) (23a, 23b) (24a, 24b)가 형성되어 있다.

상기 실외열교환기(30)에는 다수의 튜브(T)에 의해 4방향밸브(13)의 제4포트(13d)측(열교환기의 상단부)에는 2개의 냉매출입구(31a, 31b)가 형성되고 팽창수단(40)측 (열교환기의 하단부)에는 합쳐진 하나의 냉매출입구(31c)가 형성되어, 제상운전시 냉매는 열교환기의 상단부에서 2개의 냉매출입구(31a, 31b)에서 유입하여 2개의 통로를 따라 하측으로 흐른 후 열교환기의 하단부에서 합쳐져 1개의 냉매출입구(31c)를 통해 팽창수단(40)으로 흐르는 냉매통로(31)가 형성되어 있다.

상기 팽창수단(40)은 상기 실내열교환기(20)와 실외열교환기(30)사이를 흐르는 냉매를 팽창하도록 제1모세관(41)이 배설되고, 제상운전시 상기 실외열교환기(30)에서 상기 제1모세관(41)으로만 대부분의 냉매가 흐르도록 상기 제1모세관(41)에 대해 직렬로 첵밸브(42)가 연결되며, 난방운전시 상기 제1모세관(41)에서 상기 실외열교환기(30)로 흐르는 냉매를 괭창시키도록 상기 첵밸브(42)에 대해 병혈로 제2모세관(43)이 연결된 구조로 되어 있다.

이와같이 구성된 종래 히터펌프 난방방식의 공기조화기에서 난방운전시에는, 제1도에서 실선의 화살표로 표시한 바와 같이 압축기(11)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 4방향밸브(13)의 제1포트(13a)와 제2포트(13b)를 통해 실내열교환기(20)내로 유입하여 냉각되어 응축되면서 실내공기를 온기로 바꾼다. 이때, 냉매는 냉매출입구(21a, 22a, 23a, 24a)로 분기하여 각 냉매통로(21, 22, 23, 24)로 흐른다.

상기 냉매통로(21, 22, 23, 24)를 지나면서 응축된 냉매는 각 냉매출입구(21b, 22b, 23b, 24b)를 통하여 유출하여 모인 후, 팽창수단(40)의 제1, 제2모세관(41, 43)을 순차적으로 지나면서 상기 모세관의 단열팽창효과에 의해 저압의 냉매액으로 변환된다. 이때, 첵밸브(42)로 냉매는 흐르지 않는다.

상기 괭창수단(40)을 지난 저압의 냉매액은 실외열교환기(30)내에 유입되고, 상기 실외열교환기(30)내의 냉매통로(31)에서 냉매액은 증발되면서 실외공기와 열교환되어 냉매가스로 변환된다. 이때, 냉매는 하나의 냉매출입구(31c)로 유입한 후 두 개의 통로로 나뉘어져 흘러 증발하게 되어 열을 흡수하면서 냉매가스로 변함에 따라, 실외공기중에 포함된 수분이 실외열교환기의 플레이트(P)표면에 얼어 붙어 서리가 생성된다.

상기 냉매통로(31)를 지나면서 가스로 된 냉매는 냉매출입구(31a, 31b)를 통하여 유출하여 모인 후, 4방향밸브(13)의 제4포트(13d)와 제3포트(13c)를 통해 압축기(11)내에 유입되어 상기 압축기(11)에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되는 사이클을 이루면서, 실내기가 설치된 각 실내공간을 난방한다.

일정시간이상 상기 난방운전을 하게 되면, 상기 실외열교환기(30)에 생성된 서리에 의해 열교환효율이 낮아져 난방효율이 떨어지므로, 상기 서리를 제거하는 제상운전을 하게 된다.

제상운전시에는, 제1도에서 점선의 화살표로 표시한 바와 같이 압축기(11)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 4방향밸브(13)의 제1포트(13a)와 제4포트(13d)를 통해 실외열교환기(30)의 냉매통로(31)내로 유입하여 냉각되어 응축되면서 열을 방출하게 되어, 실외열교환기(30)에 생긴 서리를 녹이게 된다. 이때, 냉매는 냉매출입구(31a, 31b)로 분기하여 흐른다

상기 냉매통로(31)를 분기하여 흐르면서 응축되는 냉매는 모여 하나의 냉매출입구(31c)를 통하여 유출하여, 괭창수단(40)의 첵밸브(42)와 제1모세관(41)을 순차적으로 지나면서 상기 제1모세관(41)의 단열팽창효과에 의해 저압의 냉매액으로 변환된다. 이때, 제2모세관(43)을 통과하는 냉매량은 극히 적으므로 무시될 수 있다.

상기 팽창수단(40)을 지난 저압의 냉매액은 실내열교환기(20)내로 유입되고, 상기 실내열교환기(20)내에서 냉매액은 증발되면서 실외공기와 열교환되어 냉매가스로 변환된다. 이때, 냉매는 냉매출입구(21b, 22b, 23b, 24b)로 분기하여 각 냉매통로(21, 22, 23, 24)로 흐른다.

상기 냉매통로(21, 22, 23, 24)를 지나면서 가스로 된 냉매는 각 냉매출입구(21a, 22a, 23a, 24a)를 통하여 유출하여 모인 후, 4방향밸브(13)의 제2포트(13b)와 제3포트(13c)를 통해 압축기(51)내에 유입되어 상기 압축기(51)에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되는 사이클을 이루게 된다.

그런데, 이와같이 구성된 종래의 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기는, 난방운전시 팽창수단(40)을 통과한 냉매가 실외열교환기(30)의 하단부에서 유입하여 실외열교환기(30)의 상단부로 유출하고, 제상운전시 압축기(11)에서 토출된 고온의 냉매가 실외열교환기(30)의 상단부에서 유입하여 하단부로 유출하는 구조로 되어 있다.

그러므로, 난방운전시 냉매가 실외열교환기(30)에 유입하는 하단부에는, 제2도에 도시한 바와 같이 실외열교환기(30)의 상측부에서 응축하여 화살표방향으로 낙하하는 응축수가 냉매중발초기의 많은 냉매증발량에 의해 대부분 얼게 되어, 생성되는 서리의 양이 많게 된다. 이러한 상태에서 제상운전시에 뜨거운 냉매는 실외열교환기(30)의 상단부에서 유입하여 실외공기와 열교환하면서 실외열교환기(30)의 하단부로 흐르므로, 실외열교환기(30)의 하단부에 이른 냉매는 온도가 낮아져 실외열교환기(30)의 하단부에 생긴 서리를 효과적으로 녹이지 못하게 된다. 이는 제상운전시간을 길게 한다.

따라서, 제상운전중에는 난방운전을 할 수 없고, 제상운전이 길게 되면 실내열교환기(20)에 의해 실내가 냉방되므로, 다시 난방운전을 하더라도 난방효율이 낮다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 제상운전시 실외열교환기에 생긴 서리를 효율적으로 제거하여 제상운전시간을 단축하므로써, 난방효율을 향상시키는 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기를 제공하는 데 있다.

제1도는 종래 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기를 나타내는 구성도,

제2도는 제1도의 실외열교환기의 하단부를 나타내는 사시도,

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기를 나타내는 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 압축기 13 : 4방향밸브

20 : 실내열교환기 40 : 팽창수단

50 : 실외열교환기 51 : 제1냉매통로

52,53 : 제2, 제3냉매통로

몬 발명은 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하는 히터펌프 난방방식의 공기조화기에 있어서, 상기 실외열교환기는, 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로와, 상기 제1냉매통로를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 다수의 냉매통로를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 의한 히터펌프 난방방식의 공기조화기의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한 제1도에 도시한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 중복되는 설명은 생략한다.

제3도에 도시한 바와 같이, 4방향밸브(13)와 괭창수단(40)사이에는 실외에 설치되어 그 내부에 흐르는 냉매와 실외공기가 열교환되는 실외열교환기(50)가 설치되어 있다.

상기 실외열교환기(50)에는 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기(50)의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로(51)와, 상기 제1냉매통로(51)를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 제1,제2냉매통로(52, 53)가 형성되어 있다.

상기 제1냉매통로(51)는 4방향밸브(13)의 제4포트(13d)측에 연통된 2개의 냉매출입구(51a, 51b)와, 상기 냉매출입구(51a, 51b)의 반대측에 형성된 1개의 냉매출입구(51c)를'구비하여, 실외열교환기의 하단부에 다수의 튜브(T)로 형성되어, 제상운전시 실외열교찬기의 하단부를 제상하게 되어 있다.

상기 제2냉매통로(52)는 다수의 튜브(T)에 의해 제1냉매통로(51)의 냉매출입구(51c)측 (실외열교환기의 상단부)에는 2개의 냉매출입구(52a, 52b)가 형성되고, 팽창수단(40)측 (실외열교찬기의 중간부)에는 합쳐진 하나의 냉매출입구(52c)가 형성되어, 제상운전시 냉매는 실외열교찬기의 상단부에서 2개의 냉매출입구(52a, 52b)에서 유입하여 2개의 통로를 따라 하측으로 흐른 후 실외열교환기의 증간부에서 합쳐져 1개의 냉매출입구(52c)를 통해 괭창수단(40)으로 흐르는 구조로 되어 있다.

상기 제3냉매통로(53)는 다수의 튜브(T)에 의해 제1냉매통로(51)의 냉매출입구(51c)측 (실외열교환기의 중간부)에는 2개의 냉매출입구(53a, 53b)가 형성되고, 팽창수단(40)측 (실외열교환기의 하측부)에는 합쳐진 하나의 냉매출입구(53c)가 형성되어, 제상운전시 냉매는 실외열교환기의 증간부에서 2개의 냉매출입구(53a, 53b)에서 유입하여 2개의 통로를 따라 하측으로 흐른 후 실외열교환기의 하측부에서 합쳐져 1개의 냉매출입구(53c)를 통해 괭창수단(40)으로 흐르는 구조로 되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기에서, 난방운전시는 팽창수단(40)을 통과한 냉매가, 실외열교환기(50)의 제2냉매통로(52)의 냉매출입구(52c) (실외열교환기의 중간부)와 실외열교환기(50)의 제3냉매통로(53)의 냉매출입구(53c) (실외열교환기의 하측부)로 유입하여, 제2냉매통로(52)의 냉매출입구(52a, 52b) (실외열교환기의 상단부)와 실외열교환기 (50)의 제3냉매통로(53)의 냉매출입구(53a, 53b) (실외열교환기의 중간부)로 유출한 후, 다시 제1냉매통로(51)의 냉매출입구(51c) (실외열교환기의 하단부)로 유입하여, 냉매출입구(51a, 51b)로 유출한다.

그러므로, 난방운전시 실외열교환기(50)의 하단부에는 냉매증발후기의 냉매가 유동하므로, 실외열교환기(50)의 상측부에서 응축하여 낙하하는 응축수의 과도한 결빙이 방지된다.

그리고, 제상운전시에 실외열교환기(50)의 내부에는 상기 난방운전시에 대해 반대방향으로 냉매가 흐른다. 즉, 압축기(11)에서 토출된 뜨거운 냉매는 실외열교환기(50)의 하단부에서 유입하여 유출한 후, 다시 실외열교환기(50)의 상단부와 중간부로 각각 유입하여 실외공기와 열교환하면서 실외열교환기(50)의 증간부와 하측부로 각각 흐르므로, 난방운전시 실외열교환기(50)의 하단부에 생긴 서리를 효과적으로 녹이게 되어 제상운전시간이 짧게 된다.

본 발명에 의한 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기에 의하면, 제상운전시간이 짧게 되므로, 실내열교환기에 의해 실내가 냉방되는 시간이 그만큽 짧아져, 동일한 난방운전시간에서 난방효율이 높아지게 된다.

Claims

실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하는 히터펌프 난방방식의 공기조화기에 있어서, 상기 실외열교환기(50)는, 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로(51)와, 상기 제1냉매통로를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 다수의 냉매통로(52, 53)를 구비한 것을 특징으로 하는 히터펌프(HEAT PUMP) 난방방식의 공기조화기.