KR100479609B1 - 제상수단이 구비된 히트펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 히트펌프는 실내기와, 실외 열교환기(10) 및 공기유동을 위한 송풍팬(12), 냉매의 압축을 위한 압축기(14)로 구성된 실외기와, 실내외 열교환기의 작동전환을 위해 사방밸브(16)와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창장치(18)와, 실외 열교환기(10)와 근접되어 전부위에 걸쳐 겹치도록 다수회 절곡된 구조로 이루어지며, 압축기(14)로부터 고온의 냉매를 공급받아 발열됨으로써 실외 열교환기(10)에 대한 제상작용을 수행하는 제상튜브(20)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제상튜브(20)는 압축기(14)의 토출측에 설치된 소음기(15)와 연결되어 소음기(15)로 유입되는 냉매의 일부가 순환되도록 하며, 실외 열교환기(10)에 앞서 송풍팬(12)에 의해 유동되는 공기와 접하도록 실외 열교환기(10)의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하여 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 히트펌프에 의하면 제상튜브의 위치상 유동되는 공기가 제상튜브를 거쳐 가열된 다음, 실외 열교환기와 접하게 됨으로써 가열공기의 대류열에 의해서도 실외 열교환기에서 생성된 서리가 녹기 때문에 제상효과가 향상된다.
따라서, 종래와 같은 제상작동을 위하여 히트펌프의 작동모드를 난방모드에서 냉방모드로 전환할 필요가 없기 때문에, 제상작동에 소요되는 에너지(압축기 가동 전력)의 낭비를 줄일 수 있게 된다.

Description

제상수단이 구비된 히트펌프{Heat pump with defroster}
본 발명은 히트펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외 열교환기에 대한 제상작용을 수행하는 제상수단이 구비된 히트펌프에 관한 것이다.
히트펌프는 냉방 및 난방작용을 함께 행하는 열교환 시스템으로서, 실내기와 실외기로 구성되는데, 실내기에는 열교환기 및 열교환기 측으로의 공기유동을 위한 송풍팬이 장착되어 있으며, 실외기에는 도 1, 2에 나타난 것과 같이 실외 열교환기(10)와 공기유동을 위한 송풍팬(12) 및 냉매의 압축을 위한 압축기(14), 실내외 열교환기의 작동전환을 위한 사방밸브(16)와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창장치(18)를 포함하여 이루어진다.
히트펌프에 의하면 실내기의 사용목적에 따라, 증발기와 응축기의 역할이 바뀌게 된다. 즉, 히트펌프를 냉방기로 사용할 때는 실내기의 열교환기가 증발기의 역할을 하게 되며, 실외기의 열교환기가 응축기 역할을 하게되는 반면, 난방기로 사용할 때는 그 반대가 되는 것이다.
이러한, 히트펌프의 냉 난방 전환작용은 사방밸브(16)에 의해 압축기(14) 및 각 열교환기를 연결하는 냉매관을 통한 냉매의 유동방향을 달리하는 방식으로 이루어진다.
한편, 히트펌프가 난방기로 사용될 경우에 증발기로 작동되는 실외 열교환기(10)는 외부와의 온도차이로 인해 서리가 생성되는데, 착상현상에 의해 상기 실외 열교환기(10) 표면이 서리로 덮히면 열교환효율이 떨어지기 때문에, 다음과 같은 일정수준의 열교환효율을 만족해야 한다.
실외 기온이 7℃ 인 조건에서 히프펌프가 작동할 경우에 실외 열교환기(10)에 착상현상이 발생하지 않아야 하며, 실외 기온이 2℃인 조건에서 히트펌프 작동시, 착상이 되더라도 50분 운전후 최대 10분간의 제상작동으로 서리가 제거되어야 한다.
즉, 전체 운전시간(냉방운전시간 + 제상운전시간) 중, 제상운전시간이 20% 이하가 되도록 규정되어 있다.(KS 규격)
여기서, 히트펌프의 제상작용은, 사방밸브(16)를 제어하여 난방모드를 냉방모드로 전환하는 이른바 냉난방 전환방식으로 이루어지는데, 이에 따르면 압축기(14)에서 토출되는 고온의 냉매가스가 실외 열교환기(10)로 바로 유입됨으로써 상기 실외 열교환기(10) 표면의 서리가 증발 제거되도록 하는 방식으로 이루어진다.
제상작용 시에는 냉방운전과 마찬가지로 실내 열교환기(10)가 증발기 역할을 하여 실내기에서 찬바람이 나오기 때문에, 실내기온이 저하되는 것을 방지하기 위해 송풍팬(12)은 작동되지 않는다.
이와 같은 종래의 제상작용에 의하면 실외 열교환기(10)가 고온의 냉매에 의해 가열되기 때문에 서리가 비교적 쉽게 녹아 내린다는 이점이 있다.
그러나, 이러한 종래의 냉난방 전환방식의 제상작용에 의하면 서리를 제거할 수 있지만, 제상작용 시에는 난방 작용이 이루어지지 않기 때문에 제상작동 시간만큼 전력이 낭비된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 냉난방 모드 전환없이 제상작용을 수행함으로써 불필요한 에너지 소비를 방지할 수 있는 히트펌프의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 히트펌프는 실내 열교환기 및 공기유동을 위한 송풍팬으로 구성된 실내기와, 실외 열교환기 및 공기유동을 위한 송풍팬, 냉매의 압축을 위한 압축기로 구성된 실외기와, 실내외 열교환기의 작동전환을 위해 사방밸브와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창장치와, 실외 열교환기와 근접되어 전부위에 걸쳐 겹치도록 다수회 절곡된 구조로 이루어지며, 압축기로부터 고온의 냉매를 공급받아 발열됨으로써 실외 열교환기에 대한 제상작용을 수행하는 제상튜브를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제상튜브는 압축기의 토출측에 설치된 소음기와 연결되어 소음기로 유입되는 냉매의 일부가 순환되도록 하며, 실외 열교환기에 앞서 송풍팬에 의해 유동되는 공기와 접하도록 실외 열교환기의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 3부터 도 5까지 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프는 도 3에 나타난 것과 같이 실외 열교환기(10)에 대한 제상작용을 수행하는 제상튜브(20)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제상튜브(20)는 도 4에 나타난 것과 같이 실외 열교환기(10)와 근접되어 전부위에 걸쳐 겹치도록 다수회 절곡된 구조로서, 압축기(14)의 토출측에 설치된 소음기(15)의 전후단에 흡입 토출구가 연결된다.
그리고, 상기 제상튜브(20)는 실외 열교환기(10)에 앞서 송풍팬(12)(도 1 참조)에 의해 유동되는 공기와 접하도록 실외 열교환기(10)의 전방에 배치된다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 히트펌프에 의하면 압축기(14)에서 배출되어 소음기로 유입된 고온(60 ~ 80℃)의 냉매가 일부 분기되어 제상튜브(20)로 유입되고, 히트펌프가 난방작동을 수행하여 실외 열교환기(10)가 증발기로 작동되는 경우, 실외 열교환기(10)에 생성되는 서리가 가열된 제상튜브(20)의 열에 의해 녹게 된다.
또한, 본 실시예에 의하면, 제상튜브(20)의 위치상 유동되는 공기가 제상튜브(20)를 거쳐 가열된 다음, 실외 열교환기(10)와 접하게 됨으로써 가열공기의 대류열에 의해서도 실외 열교환기(10)에서 생성된 서리가 녹기 때문에 제상효과가 향상된다.
즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 종래와 같은 제상작동을 위하여 히트펌프의 작동모드를 난방모드에서 냉방모드로 전환할 필요가 없기 때문에, 제상작동에 소요되는 에너지(압축기 가동 전력)의 낭비를 줄일 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 의한 히트펌프는, 일단이 실외 열교환기(10)와 결속되고, 타단이 제상튜브(20)와 결속됨으로써 실외 열교환기(10)와 제상튜브(20)의 간격을 견고하게 유지하는 결속부재(22)를 더욱 포함하여 구성될 수 도 있다.
상기 결속부재(22)는, 도 5에 나타난 것과 같이 양단에 부분절개된 링형의 클립부(221)(222)가 구비된 구조로서, 일측의 대구경 클립부(221)는 실외 열교환기(10)의 냉매튜브 직경에 대응되는 크기로 이루어지며, 타측의 소구경 클립부(222)는 제상튜브(20)의 직경에 대응되는 크기로 이루어진다.
따라서, 상기 결속부재(22)가 적용되는 경우에는, 결속부재(22)의 대구경 클립부(221)를 실외 열교환기(10)의 냉매튜브에 끼움연결하고, 소구경 클립부(222)를 제상튜브(20)에 끼움연결하는 방식으로 실외 열교환기(10)와 제상튜브(20)를 간단하고 견고하게 결속할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 히트펌프에 의하면, 난방작용 시, 실외 열교환기에 생성되는 서리가 제상튜브에 의해 상시 제거됨으로써 냉 난방모드 전환을 통한 제상작용에 비해 불필요한 에너지 소비가 감소된다는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 히트펌프의 실외기 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 일반적인 히트펌프의 실외기 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프의 요부구조를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프에 적용되는 제상튜브의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 실시예에서 결속부재의 설치상태를 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 실외 열교환기 12: 송풍팬
14: 압축기 15: 소음기
16: 사방밸브 18: 팽창장치
20: 제상튜브 22: 결속부재
221: 대구경 클립부 222: 소구경 클립부

Claims (4)

  1. 실내 열교환기 및 공기유동을 위한 송풍팬으로 구성되는 실내기;
    실외 열교환기 및 공기유동을 위한 송풍팬, 냉매의 압축을 위한 압축기로 구성되는 실외기;
    실내외 열교환기의 작동전환을 위한 사방밸브;
    응축된 냉매를 팽창시키는 팽창장치;
    상기 실외 열교환기와 근접되어 전부위에 걸쳐 겹치도록 다수회 절곡된 구조로 이루어지며, 상기 압축기로부터 고온의 냉매를 공급받아 발열됨으로써 상기 실외 열교환기에 대한 제상작용을 수행하는 제상튜브; 및
    일단이 상기 실외 열교환기의 냉매튜브와 결속되고, 타단이 상기 제상튜브와 결속됨으로써 상기 실외 열교환기와 상기 제상튜브의 간격을 견고하게 유지하는 적어도 하나 이상의 결속부재;가 포함되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제상튜브는
    압축기의 토출측에 설치된 소음기와 연결되어 소음기로 유입되는 냉매의 일부가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제상튜브는
    실외 열교환기에 앞서 송풍팬에 의해 유동되는 공기와 접하도록 실외 열교환기의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결속부재는 상기 실외 열교환기의 상기 냉매튜브 및 상기 제상튜브와 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
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