KR100224271B1 - Outdoor heat exchanging device for heat pump type air conditioner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트펌프식 공기조화기의 실외 열교환장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 난방운전시 태양집열기로 사용하여 외기의 온도가 낮을때에도 효과적으로 난방 운전을 할 수 있으며 냉방운전시는 야간의 방열기 역할을 동시에 수행할 수 있는 구성이 간단한 실외 열교환 장치에 관한 것으로서, 난방과 온소를 공급하기 위한 열원으로서 태양열 뿐만 아니라 대기열, 주병으로부터의 적외선 방사와 물의 잠열과 같은 다수의 자연 에너지를 이용하여 0℃ 이하에서도 최대의 착상시보다도 핀 핏치를 크게해서 착상에 의한 성능저하를 방지하고, 별도의 제상운전을 해주지 않아도 효과적인 난방운전을 할 수 있도록 하며 냉방운전시는 대개로의 적외선 방출을 이용하여 방열기 역할을 하는 실외 열교환장치를 제공하고자 하는 발명이다.The present invention relates to an outdoor heat exchanger of a heat pump type air conditioner, and more particularly, by using a solar collector during heating operation, it is possible to effectively perform heating operation even when the temperature of the outside air is low, and act as a radiator at night during cooling operation. The present invention relates to an outdoor heat exchanger having a simple configuration that can be performed at a temperature below 0 ° C by using a large number of natural energy such as solar heat, infrared radiation from a queue, a main bottle, and latent heat of water as a heat source for supplying heating and heating elements. Its pin pitch is larger than that of maximum implantation to prevent performance deterioration and it is possible to perform effective heating operation without additional defrosting operation. The present invention is to provide an outdoor heat exchanger.
Description
본 발명은 히트펌프식 공기조화기의 실외 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방운전시 태양집열기로 사용하여 외기의 온도가 낮을때에도 효과적으로 난방운전을 할 수 있으며 냉방운전시는 야간의 방열기 역할을 동시에 수행할 수 있는 구성이 간단한 실외 열교환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an outdoor heat exchanger of a heat pump type air conditioner, and more particularly, by using a solar collector during heating operation, it is possible to effectively perform heating operation even when the temperature of the outside air is low, and act as a radiator at night during cooling operation. The present invention relates to a simple outdoor heat exchanger that can perform simultaneously.
종래의 히트펌프식 열교환 장치의 싸이클은 도 3에 표시되어 있는 바와 같이 냉매를 압축하는 압축기(11)와 이 압축기(11)에 연결되는 사방 밸브(14)가 갖추어져 있고, 상기 실내 열교환기(12)와 실외 열교환기(13) 사이에는 냉매를 감압시켜 주는 모세관(15)이 연결 설치된 구조로 되어 있다. 그리고 상기 실외 열교환기(13)는 도 4에 표시되어 있는 바와 같이 그 내부에 냉매가 흐르는 다수개의 전열관(16)과 이 전열관(16)에 수직으로 형성된 다수의 냉각핀(17)으로 구성되어 실외팬(18)에 의해 대기의 공기와 냉매와의 열교환을 행하게 된다.The cycle of the conventional heat pump type heat exchanger is provided with a compressor 11 for compressing a refrigerant and a four-way valve 14 connected to the compressor 11, as shown in FIG. ) And the outdoor heat exchanger 13 has a structure in which a capillary tube 15 for reducing the refrigerant is connected. The outdoor heat exchanger 13 is composed of a plurality of heat transfer tubes 16 through which refrigerant flows therein and a plurality of cooling fins 17 formed perpendicular to the heat transfer tubes 16, as shown in FIG. 4. The fan 18 exchanges heat between atmospheric air and the refrigerant.
이러한 종래의 히트펌프 열교환 장치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 난방운전일 경우 냉매가 화살표(가) 방향으로 흐르게 된다. 즉 압축기(11)를 통하여 압축된 고온 고압의 냉매는 사방 밸브(14)를 거쳐 실내 열교환기(12)에서 실내팬(19)에서 불어오는 공기와 열교환을 하여 실내를 난방시켜 주고 난 다음 냉매는 상기 모세관(15)을 통하여 감압되고 실외 열교환기(13)에서 실외팬(18)에 의해 불어주는 공기와 열교환을 하여 냉매는 증발되고 다시 이 냉매는 사방밸브(14)를 통하여 압축기(11)로 들어가 계속 순환되는 반면, 냉방 운전시에는 사방밸브(14)의 작용으로 냉매가 화살표(나) 방향으로 흐르게 된다.In the conventional heat pump heat exchanger, as shown in FIG. 3, the refrigerant flows in the direction of the arrow when the heating operation is performed. That is, the refrigerant of the high temperature and high pressure compressed by the compressor 11 heats the room by heat exchange with the air blown from the indoor fan 19 in the indoor heat exchanger 12 through the four-way valve 14, and then the refrigerant is The refrigerant is decompressed through the capillary tube 15 and exchanges heat with the air blown by the outdoor fan 18 in the outdoor heat exchanger 13 to evaporate the refrigerant, and then the refrigerant passes through the four-way valve 14 to the compressor 11. While entering and circulating continuously, during the cooling operation, the refrigerant flows in the direction of the arrow (b) by the action of the four-way valve 14.
즉 냉매가 압축기(11)에서 실외 열교환기(13)와 모세관을 거쳐 실내 열교환(12)를 지나 압축기로 순환된다.That is, the refrigerant is circulated from the compressor 11 through the outdoor heat exchanger 13 and the capillary tube and through the indoor heat exchange 12 to the compressor.
이러한 종래의 실외 열교환기는 증발기의 역할을 할 경우 실외 열교환기의 실외팬(18)에서 공급되는 공기의 온도가 낮을 경우 즉 0℃이하일 경우, 공기중의 수분이 핀에 얼어붙게 되어 서리가 형성된다. 이와 같이 핀에 서리가 생기게 되면 공기에 대한 압력손실을 초래하여 실외 열교환기의 전열능력을 감소시키게 된다.When the conventional outdoor heat exchanger acts as an evaporator, when the temperature of the air supplied from the outdoor fan 18 of the outdoor heat exchanger is low, that is, 0 ° C. or less, moisture in the air freezes to the fins to form frost. . In this way, the frost generated in the fin causes a pressure loss to the air, thereby reducing the heat transfer capacity of the outdoor heat exchanger.
따라서, 난방운전을 하게 될 경우 실외 열교환기에 서리가 결빙되기 때문에 이 실외 열교환기에 별도로 온도 감지 센서를 설치하여 외기 온도가 일정온도(0℃)이하가 되면 제상운전을 하여 준 후 난방운전을 해주어야 하기 때문에 난방 운전 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.Therefore, when heating operation, the frost freezes on the outdoor heat exchanger. Therefore, if the outside air temperature is below a certain temperature (0 ℃) by installing a temperature sensor separately for this outdoor heat exchanger, defrost operation should be performed before heating operation. Therefore, there was a problem in that the heating operation efficiency is lowered.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로서, 난방과 온수를 공급하기 위한 열원으로서 태양열 뿐만 아니라 대기열, 주변으로부터의 적외선 방사와 물의 잠열과 같은 다수의 자연 에너지를 이용하여 0℃이하에서도 최대의 착상시 보다도 핀 핏치를 크게해서 착상에 의한 성능저하를 방지하고, 별도의 제상운전을 해주지 않아도 효과적인 난방운전을 할 수 있도록 하며 냉방운전시는 대기로의 적외선 방출을 이용하여 방열기 역할을 하는 실외 열교환장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, using not only solar heat as a heat source for supplying heating and hot water, but also using a plurality of natural energy such as queue, infrared radiation from the surroundings and latent heat of water, even below 0 ° C. The pin pitch is larger than that of maximum implantation to prevent performance deterioration due to implantation, and it is possible to perform effective heating operation without performing additional defrosting operation, and it acts as a radiator by using infrared emission to the atmosphere during cooling operation. The purpose is to provide an outdoor heat exchanger.
또한 팬에 의한 소음문제 해소와 팬에 의한 부가적인 동력 소비를 줄이고자 하는 목적을 가지고 있다.It also aims to solve noise problems caused by fans and to reduce additional power consumption by fans.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 압축기에 사방밸브를 연결하고, 상기 사방밸브에 실외 열교환기, 액분리기 및 축열조를 각각 연결하며, 상기 액분리기와 상기 압축기를 연결하며, 상기 축열조와 실외 열교환기사이에 팽창밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기 조화기의 실외 열교환 장치를 제공한다. 그리고 상기 팽창밸브는 개스트랩인 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기 조화기의 실외 열교환 장치를 제공하며, 상기 실외 열교환기는 태양열원형 실외 열교환기로서, 일사집열판과 그 이면에 열을 방출 또는 흡열하는 확대 전열핀이 형성되어 있으며, 집열시 냉매의 증발과 방열시 냉매의 응축을 위하여 동관을 확관시킨 냉매통로를 갖춘 알루미늄 핀 튜브를 병렬로 접속시킨 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기 조화기의 실외 열교환 장치를 제공한다. 한편 상기 실외 열교환기는 공기열원형 실외 열교환기로서, 열을 방출 또는 흡열하는 확대전열핀이 대칭으로 형성되어 있으며, 집열시 냉매의 증발과 방열시 냉매의 응축을 위하여 동관을 확관시킨 냉매통로를 갖춘 알루미늄 핀 튜브를 병렬로 접속시킨 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기 조화기의 실외 열교환 장치를 제공한다. 그리고 상기 태양열원형 실외 열교환기는 정남향으로 수평면에서 태양집열량이 최대가 되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기 조화기의 실외 열교환 장치를 제공한다. 한편 상기 공기 열원식 실외 열교환기는 수평면에서 수직이 되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기 조화기의 실외 열교환 장치를 제공한다. 그리고 상기 태양열원형 실외 열교환기는 정남향으로 수평면에서 60°가 되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기의 실외 열교환 장치를 제공한다.The present invention is to connect the four-way valve to the compressor, the outdoor heat exchanger, the liquid separator and the heat storage tank to the four-way valve, respectively, to connect the liquid separator and the compressor, the heat storage tank and the outdoor heat exchange to achieve the above object Provided is an outdoor heat exchanger of a heat pump type air conditioner, characterized in that an expansion valve is installed in the operator. And the expansion valve is an outdoor heat exchanger of the heat pump type air conditioner, characterized in that the gas trap, the outdoor heat exchanger is a solar heat source type outdoor heat exchanger, the solar heat sink and the heat dissipation heat absorbing on the back surface and the expansion Heat exchanger fin is formed, and the outdoor heat exchanger of the heat pump type air conditioner, characterized in that connected in parallel the aluminum fin tube having a refrigerant passage through which the copper pipe is expanded for evaporation of the refrigerant during heat collection and condensation of the refrigerant during heat dissipation To provide. On the other hand, the outdoor heat exchanger is an air heat source type outdoor heat exchanger, in which an enlarged heat transfer fin for releasing or absorbing heat is formed symmetrically, and aluminum having a refrigerant passage extending the copper pipe for evaporation of refrigerant during condensation and condensation of refrigerant during heat dissipation. An outdoor heat exchanger for a heat pump type air conditioner, wherein the fin tubes are connected in parallel. The solar heat source type outdoor heat exchanger provides an outdoor heat exchanger of a heat pump type air conditioner, which is installed so as to maximize the amount of solar heat collection in the horizontal plane toward the south. On the other hand, the air heat source type outdoor heat exchanger provides an outdoor heat exchanger of a heat pump type air conditioner, characterized in that installed in the vertical in the horizontal plane. And the solar heat source type outdoor heat exchanger provides an outdoor heat exchanger of a heat pump type air conditioner, characterized in that it is installed so as to be 60 ° in the horizontal plane toward the south.
도 1은 본 고안에 따른 열교환 장치의 싸이클 구성도.1 is a cycle configuration diagram of a heat exchange device according to the present invention.
도 2a는 본 발명의 태양열원형 실외 열교환기의 요부 개략도.Figure 2a is a schematic view of the main part of the solar heat source outdoor heat exchanger of the present invention.
도 2b는 본 발명의 공기열원형 실외 열교환기를 나타낸 개략도.Figure 2b is a schematic view showing an air heat source outdoor heat exchanger of the present invention.
도 3은 종래의 싸이클 구성도.3 is a conventional cycle configuration diagram.
도 4는 도 3의 요부 개략도.4 is a schematic diagram of the main parts of FIG. 3;
도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명Brief description of symbols for the main parts of the drawings
1 : 압축기 2 : 축열조1: compressor 2: heat storage tank
3 : 실외 열교환기 4 : 사방밸브3: outdoor heat exchanger 4: four-way valve
5 : 액분리기 6 : 개스 트랩(Gas trap)5: liquid separator 6: gas trap
7 : 체크밸브 8 : 확대 전열핀7: check valve 8: expansion heating pin
9 : 동관 10 : 알루미늄 핀 튜브9: copper tube 10: aluminum fin tube
21 : 일사집열판21: solar collector plate
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 싸이클 구성도는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 냉매를 압축하는 압축기(1)의 한쪽에 사방밸브(4)를 통하여 축열조(2)를 연결시키며, 상기 축열조는 난방시에 공조기에 공급될 온수를 만드는 열교환기의 역할과 축열기능을 가지고, 냉방시에는 제빙을 수행하여 공조기에 공급될 냉수를 만든다. 그리고 상기 사방밸브(4)에는 실외 열교환기(3)가 연결되며, 또한 압축기(1)와 사방밸브(4)의 사이에는 액분리기(5)가 연결되어 있다. 상기 축열조(2)는 냉매가 흐르는 코일이 있고 그 코일 주위로 물이 차 있어서 냉매와 물간의 열교환이 이루어지게 된다.The cycle configuration diagram of the present invention connects the heat storage tank 2 to the one side of the compressor 1 for compressing the refrigerant through the four-way valve 4 as shown in Figs. It has the role of heat exchanger and heat storage function to make hot water to be supplied to the air conditioner. When cooling, ice making is performed to make cold water to be supplied to the air conditioner. The outdoor heat exchanger 3 is connected to the four-way valve 4, and the liquid separator 5 is connected between the compressor 1 and the four-way valve 4. The heat storage tank 2 has a coil through which a refrigerant flows, and water is filled around the coil so that heat exchange between the refrigerant and water is performed.
상기 축열조(2)와 실외열교환기(3) 사이에는 팽창밸브가 연결되어 있으며 이러한 팽창밸브의 역할을 하는 것으로 여기서는 개스트랩(6)이 연결되어 있다. 이러한 개스트랩(6)은 기상의 냉매를 막고 액상의 냉매를 빠르게 방출시키는 역할과 냉매를 감압시켜주는 역할을 한다. 그리고 상기 액분리기(5)의 다른쪽은 압축기(1)에 연결되어 있어서, 흡입가스중에 냉매액을 분리해서 가스만을 압축기에 흡입시켜 액압축을 방지함으로써 압축기 보호 역할을 한다.An expansion valve is connected between the heat storage tank 2 and the outdoor heat exchanger 3 and serves as the expansion valve, and the gas trap 6 is connected here. The gas trap 6 serves to block the refrigerant in the gas phase and to quickly release the refrigerant in the liquid phase and to reduce the refrigerant. The other side of the liquid separator 5 is connected to the compressor 1 to separate the refrigerant liquid from the suction gas and suck only the gas into the compressor to prevent liquid compression.
또한 실외 열교환기(3)는 도 2a에서 도시한 바와 같이 태양열원형 실외 열교환기(3-1)와 도 2b에서 도시한 바와 같은 공기 열원형 실외 열교환기(3-2)가 있다. 상기 태양 열원형 실외 열교환기(3-1)는 도 2a와 같이 태양열을 집열하는 일사집열판(21)과 그 이면에 열을 방출 또는 흡열하는 확대 전열핀(8)으로 구성되어 있으며, 집열시 냉매의 증발과 방열시 냉매의 응축을 위하여 동관(9)을 확관시킨 냉매통로를 갖춘 알루미늄 핀 튜브(10)를 10열 병렬로 접속시켜 구성하였다 그리고 상기 태양열원형 실외 열교환기(3-1)의 설치는 태양집열량이 최대가 되도록 정남향으로 수평면에서 60°가 되도록 설치한다.In addition, the outdoor heat exchanger 3 includes a solar heat source outdoor heat exchanger 3-1 as shown in FIG. 2A and an air heat source outdoor heat exchanger 3-2 as shown in FIG. 2B. The solar heat source type outdoor heat exchanger (3-1) is composed of a solar heat collecting plate 21 for collecting solar heat as shown in Figure 2a and an enlarged heat transfer fin (8) for dissipating or absorbing heat on the back surface, In order to condense the refrigerant during evaporation and heat dissipation, an aluminum fin tube (10) having a refrigerant passage extending through the copper pipe (9) was connected in parallel in ten rows, and the solar heat source type outdoor heat exchanger (3-1) The installation should be 60 ° in the horizontal plane in the south direction to maximize solar heat collection.
공기 열원형 실외 열교환기(3-2)는 태양열의 흡수를 줄이고 핀의 방열효과를 높이기 위하여 열을 방출 또는 흡열하는 확대 전열핀(8)을 대칭으로 형성하여 설치하며 집열시 냉매의 증발과 방열시 냉매의 응축을 위하여 동관(9)을 확관시킨 냉매통로를 갖춘 알루미늄핀 튜브(10)를 10열 병렬로 접속시켜 구성하였다. 그리고 이와 같은 공기열원형 실외 열교환기(3-2)는 수평면에서 수직이 되도록 설치하는 것이 바람직하다.The air heat source type outdoor heat exchanger (3-2) is installed by symmetrically forming an enlarged heat transfer fin (8) for releasing or absorbing heat in order to reduce the absorption of solar heat and increase the heat dissipation effect of the fin. In order to condense the refrigerant, an aluminum fin tube 10 having a refrigerant passage in which the copper tube 9 was expanded was connected in parallel in ten rows. And such an air heat source type outdoor heat exchanger (3-2) is preferably installed to be vertical in the horizontal plane.
이와같이 구성된 본 발명의 히트펌프 시스템으로 난방운전을 하는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 화살표(나) 방향으로 냉매가 흐르게 된다. 즉, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 사방밸브(4)를 거쳐 축열조에서 응축작용으로 물과의 열교환을 하여 온수를 만들며 이어 개스트랩(Gas trap)(6)을 통해 감압된 다음 체크 밸브(7)를 거쳐서 실외 열교환기(3)로 유입된다.When the heating operation of the heat pump system of the present invention configured as described above is shown in Figure 1, the refrigerant flows in the direction of the arrow (b). That is, the refrigerant compressed by the compressor (1) passes through the four-way valve (4) to condense in the heat storage tank to exchange heat with water to produce hot water, and then decompress through the gas trap (6) and then check valve ( 7) flows into the outdoor heat exchanger (3).
이 때 실외 열교환기(3)로 유입된 냉매는 맑은날의 경우 태양으로부터 일사 에너지를 흡입하여 증발되고 흐린날의 경우 즉 태양에너지를 사용할 수 없는 날에는 패널의 온도가 외기온도보다도 대략 7℃ 낮게 되어 대기열과 구름으로부터 방사된 적외선 열을 흡열하여 증발되어 다시 사방밸브(4)를 통하여 액분리기로 유입된다. 그러므로 액분리기에서 분리된 가스만이 압축기에 들어가 순환된다. 냉방운전시에는 다시 사방밸브(4)의 작용으로 화살표 (가)의 방향으로 냉매가 흐르게된다. 즉 압축기(1)에서 압축된 냉매는 실외 열교환기(3)에서 대기로 열을 방출하고 개스트랩(6)을 통해 감압된 다음 체크밸브(7)를 거쳐 축열조(2)에서 증발작용으로 물과 열교환을 하여 코일에 착빙을 하고 이어 액분리기(5)를 거쳐 압축기(1)로 들어가 순환한다. 이때 실외 열교환기(3)는 주로 야간에 자연대류로 열을 방출하는 것외에 실외 열교환기 표면에서의 장파장 방사도 병용한다. 냉방시에는 태양열을 이용하지 않으나 대신에 야간방사냉각을 이용한다. 이 때문에 결과적으로 오프 피크 전력이용의 축열식 공조설비가 된다.At this time, the refrigerant introduced into the outdoor heat exchanger (3) is evaporated by inhaling solar energy from the sun on a sunny day, and on a cloudy day, that is, on days when solar energy is not available, the panel temperature is approximately 7 ° C lower than the outside temperature. After absorbing the infrared heat radiated from the queue and the cloud is evaporated and flows back into the liquid separator through the four-way valve (4). Therefore, only gas separated in the liquid separator enters the compressor and circulates. During the cooling operation, the refrigerant flows in the direction of the arrow (A) again by the action of the four-way valve (4). That is, the refrigerant compressed by the compressor 1 discharges heat to the atmosphere in the outdoor heat exchanger 3, is decompressed through the gas trap 6, and then evaporates in the heat storage tank 2 via the check valve 7. The heat exchange causes the coil to ice, and then enters the compressor 1 through the liquid separator 5 and circulates. In this case, the outdoor heat exchanger 3 mainly uses long-wavelength radiation on the surface of the outdoor heat exchanger in addition to releasing heat through natural convection at night. Cooling does not use solar heat, but instead uses night radiative cooling. As a result, the result is a heat storage air conditioner using off-peak power.
이상과 같이 태양 및 공기열등 다수의 자연에너지를 이용하는 실외 교환기를 설치시켜 줌으로써 냉매 증발과 응축이 쉽게 이루어져 적은 동력으로도 난방운전 및 냉방운전이 가능하게되고 또 대기의 온도가 매우 낮은 상태에서도 제상운전이 전혀 필요없게 되는 잇점이 있다.As described above, by installing an outdoor exchanger that uses a large number of natural energy such as solar and air heat, evaporation and condensation of the refrigerant can be easily performed, enabling heating and cooling operations with low power and defrosting even in a very low air temperature. This has the advantage of not being necessary at all.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20020715 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |