KR100551771B1 - 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프는, 난방운전을 하는 히트 펌프에 있어서, 특히 난방운전시 실외기의 방열 핀 표면에 생성되는 서리를 제거하기 위한 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프는, 실외기에 실외팬과 열교환기가 구비된 히트 펌프식 냉난방 장치에 있어서, 상기 열교환기의 표면에 착상된 서리를 주기적으로 떨어냄으로써 서리를 제거 시키기 위한 제상 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프는, 방열 핀 표면에 생성되는 서리의 착상을 저지하므로써, 소비 전력을 감소시키고 방열 핀사이의 공기 유로를 확보할 수 있어서 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 효과로서 종전의 서리 제거를 위한 난방 운전 정지 시간이 불필요하므로 연속 운전이 가능하여 사용자로 하여금 쾌적감을 지속적으로 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.

열교환기, 난방, 제상, 히트 펌프, 스크래퍼

Description

무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프{Heat pump}

도 1은 히트 펌프식 냉난방 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2은 종래 기술에 따른 실외기의 주요 구성품을 나타내는 배치도.

도 3는 핀 표면에 서리가 착상한 것을 나타내는 도면.

도 4은 실외기 운전시 착상에 따른 난방 열량과 소비 전력량을 나타낸 그래프.

도 5는 실외기 운전시 제상에 따른 소비 전력량과 착상 열량의 관계를 나타낸 그래프.

도 6는 열교환기의 착상 진행 모습을 나타낸 개략도.

도 7은 본 발명에 따른 무착상 운전 장치를 나타낸 개략도.

도 8은 본 발명에 따른 제상 장치를 상세히 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 따른 스크래퍼 브러쉬를 가열하는 장치를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명에 따른 스크래퍼 브러쉬가 회전과 동시에 이송되는 것을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명에 따른 무착상 운전 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 압축기 2 : 오일분리기 3 : 사방밸브

4 : 실외기 5 : 팽창밸브 6 : 실내 열교환기

7 : 축압기 8 : 열교환기 9 : 팬

10 : 튜브 11 : 핀 12 : 스크래퍼 축

13 : 스크래퍼 브러쉬 14 : 스크래퍼 가이드 15 : 가이드 축

16 : 가이드 이송체인 17 : 체인 기어 18 : 축 결합부

19 : 접점 20 : 접점용 브러쉬 21 : 열선

22 : 스크래퍼축 지지부 23 : 모터 24 : 동력 전달 기어

25 : 랙 26 : 피니언

본 발명은, 난방운전을 하는 히트 펌프에 관한 것으로서, 특히 난방운전시 실외기의 방열 핀 표면에 생성되는 서리를 제거하기 위한 장치에 관한 것으로서, 방열 핀의 표면에 생성되는 서리의 형성을 저지하므로써 방열 핀사이의 공기 유로를 확보하여 열교환 성능을 최적의 상태로 유지토록 하고, 종전의 서리 제거를 위한 난방 운전 정지 시간이 불필요하여 연속 운전이 가능하므로써 사용자로 하여금 쾌적감을 지속적으로 느끼게 할 수 있도록 하는 히트 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 열펌프식 냉난방 장치는 실내 온도가 고온일 경우에는 냉방기로 사용하게 되고, 반대로 실내 온도가 저온일 경우에는 난방기로 사용케 되어 난방 운전을 하게 된다. 이때 난방 운전을 하는 경우에는 실외기의 열교환기는 증발기로 서 작동하게 된다.

도 1은 열펌프식 냉난방 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 열펌프식 냉난방 장치가 냉방 운전되는 때에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가스가 오일 분리기(2)에서 오일과 분리되며, 이렇게 분리된 냉매 가스는 사방 밸브(3)를 지나 실외기(4)로 유입된 후, 팽창 밸브(5)를 거치면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실내 열교환기(6)로 유입된다. 그리고, 상기 실내 열교환기(6)에서 증발된 냉매 가스는 실내 공기와 열 교환된 후, 사방 밸브(3)를 통해 축압기(7)로 유입되며, 이렇게 축압기(7)로 유입된 냉매 가스는 압축기(1)로 흡입되면서 연속적으로 순환하게 된다.

다음, 열펌프식 냉난방 장치가 난방 운전되는 때에는 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매 가스가 오일 분리기(2)를 지나면서 오일과 분리되며, 이 냉매 가스는 사방 밸브(3)를 거쳐 실내 열교환기(6)로 지나면서 응축되어 실내 공기와 열 교환되고, 이후 냉매는 팽창 밸브(5)를지나면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실외기(4)를 지나면서 증발된다. 이렇게 증발된 냉매 가스는 사방 밸브(3)를 거쳐 축압기(7)로 유입된 후, 압축기(1)로 흡입되면서 순환하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 실외기의 주요 구성품을 나타내는 배치도이고, 도 3은 핀 표면에 서리가 착상한 것을 나타내는 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 실외기(4)는 냉매와 외부 공기사이에 열교환을 하는 열교환기(8), 상기 열교환기(8)의 열교환을 원활히 하도록 상기 열교환기(8)에 외부 공기를 공급해주는 팬(9)등으로 구성된다.

이때 상기의 팬(9)에서 공급되는 외부 공기는 열교환기(8)의 튜브(10)상에 고정된 핀(11)과 핀(11) 사이의 유로를 통과하게 된다. 이때 상기의 실외기가 난방 운전 모드로 작동되는 때에는 상기 열교환기(8)의 튜브(10)에 부착 고정되어 있는 핀(11)의 표면에는 서리가 생성되게 된다.

도 4는 실외기 운전시 착상에 따른 난방 열량과 소비 전력량을 나타낸 그래프이고, 도 5는 실외기 운전시 제상에 따른 소비 전력량과 착상 열량의 관계를 나타낸 그래프이다.

이들 도면을 참조하면, 상기와 같이 핀(11)의 표면에 서리가 생성되게 되면 핀(11)사이의 유로가 좁아지게 되는데, 운전 시간이 점점 지나면서 그 두께는 점점 두꺼워지게 되고, 이로 인하여 열교환기(8)의 열교환 능력이 떨어지게 된다. (도 4의 20분 ~ 40분 구간) 더나아가 결국은 상기의 난방 운전을 정지 시키고 냉방 운전으로 전환시켜서 제상 운전을 하게 된다.고(도 4의 40분 지점)

즉, 상기 실외기(4)의 열교환기(8)를 응축기로 사용하므로써 응축기에서 생성되는 열을 이용하여 상기 핀(11) 표면에 형성된 서리를 녹이게 되고, 제상이 완료된 후(도 4의 50분 지점) 다시 최초의 난방 운전 모드로 전환되어 작동을 계속 하게 된다.

여기서, 상기 난방 운전과 제상 운전간에 시간대비 열량과의 관계를 살펴 보면, 난방운전 시간동안에는 착상에 의하여 열전달이 발생하게 되고 그 열량은 난방 열량을 100으로 한 경우 약 8% 정도에 해당한다. 그리고, 제상 냉방 운전시에 소비되는 전력량은 난방 운전 열량의 약 40% 정도 수준이다. 따라서 서리를 융해시키는 데 필요한 적산 열량은 8%열량 x 80%시간 이고, 제상시 적산열량은 40%열량 x 20%시간으로서 그 적산열량의 비율은 거의 유사한 수준이다.

도 6은 열교환기의 착상 진행 모습을 나타낸 개략도이다.

도 6을 참조하면, 핀(11)의 표면에 서리가 생성되게 되면 핀(11)의 엣지 (edge)에서부터 서리의 착상이 진행되게 되는데, 특히 핀(11)의 전반부 즉 외부 공기 유입측의 엣지(edge)에 많이 생성되고 핀의 후반부에는 상대적으로 서리가 적게 생성된다.

따라서, 운전 시간이 점점 지나면서 핀(11)의 전반부쪽 엣지 (edge)에서는 서리가 점점 성장하게 되어 공기 유로가 패쇄되게 되는데, 이로써 난방 운전이 불가하게 되는 등 문제가 발생하게 된다.

그리고 상기의 서리를 제거하기 위하여 제상 운전을 작동해야 하므로 해당하는 시간 만큼(총 운전 시간의 대략 20% 정도) 난방 운전이 정지되게 되어 난방 쾌적감이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 제상에 의하여 유로 패쇄를 방지하여 난방 운전 시간을 늘이고 실내 취출 공기 온도의 저하를 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프는, 실외기에 실외팬과 열교환기가 구비된 히트 펌프식 냉난방 장치에 있어서, 상기 열교환기의 표면에 착상된 서리에 접촉하는 다수개의 스크래퍼 브러쉬 및 상기 스크래퍼 브러쉬가 지지 고정되는 스크래퍼축을 구비하고, 상기 열교환기의 표면에 착상된 서리에 접촉하여 상기 서리를 떨어내는 스크래퍼 기구;상기 스크래퍼 기구를 이송시켜주는 스크래퍼 이송 기구; 상기 스크래퍼축의 양 측부에 배치되어, 상기 스크래퍼축이 회전 가능하게 각각 결합되는 복수 개의 스크래퍼 가이드; 및 상기 스크래퍼 가이드의 내부에 삽입되어, 상기 스크래퍼 가이드가 안정적으로 가이드될 수 있도록 그 삽입 방향에 대하여 상기 스크래퍼 가이드와 소정의 접촉면을 가지는 가이드축;을 포함하고, 상기 열교환기의 표면에 착상된 서리를 주기적으로 떨어냄으로써 서리를 제거 시키는 제상 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 무착상 운전 장치를 나타낸 개략도이고, 도 8은 본 발명에 따른 제상 장치를 상세히 나타낸 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 무착상 운전 장치는 튜브(10)에 부착 /고정되어 있는 핀(11)의 표면에 생성된 서리를 스크래퍼축(12)에 고정된 스크래퍼 브러쉬(13)로써 주기적으로 떨어내는 것이 그 특징이다.

이를 좀더 상세히 살펴보면, 상기 핀(11)과 핀사이의 틈새에서 상기 스크래퍼 브러쉬(13)가 작동을 하면서 상기 핀(11)의 표면에 생성된 서리를 떨어내게 되는데, 상기 스크래퍼축(12)은 스크래퍼 가이드(14)에 각각 그 일측이 결합되고, 상기 스크래퍼 가이드(14)는 가이드축(15)상에서 가이드되면서 상/하로 이동하게 되면서, 상기 스크래퍼 브러쉬(13)의 작동에 의하여 상기 핀(11)의 전반에 걸쳐서 서리를 떨어내게 된다. 더욱 상세히, 도시된 바와 같이, 상기 스크래퍼 가이드(14)는 상기 스크래퍼축(12)의 양 측부에 배치되어, 상기 스크래퍼축(12)이 회전 가능하게 각각 결합된다. 그리고, 상기 가이드축(15)은 상기 스크래퍼 가이드(14)의 내부에 삽입되어, 상기 스크래퍼 가이드(14)가 안정적으로 가이드될 수 있도록 그 삽입 방향에 대하여 상기 스크래퍼 가이드(14)와 소정의 접촉면을 가진다.

이때, 상기 스크래퍼축의 일단은 축 결합부(18)에 의하여 이송수단인 가이드 이송체인(16)에 결합되고, 상기 가이드 이송체인(16)은 동력(미도시)에 의하여 회전하는 체인 기어(17)에 맞물리어 회전하게 된다. 따라서, 동력원의 회전력에 의하여 상기 스크래퍼축(12)은 핀(11)의 상측에서부터 하측에 이르기까지 전반적으로 이동하게 되고, 상기 스크래퍼축(12)의 이송에 의하여 상기 스크래퍼 브러쉬(13)는 상기 핀(11)의 전반에 걸쳐서 서리를 떨어내게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 스크래퍼 브러쉬를 가열하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 무착상 운전 장치는 서리를 더욱 신속하게 떨어내기 위하여 스크래퍼 브러쉬(13)를 고온으로 할 필요가 있는데, 이는 스크래퍼축(12)내에 구비된 열선(21)이 가열되므로써 달성되게 된다. 이때 상기 열선(21)에 공급되는 전원의 경로는 열선(21)의 각 끝단에 연결된 접점(19)에 접점용 브러쉬(20)가 접촉하면서 외부로부터 공급되는 전원이 연결되므로써 이루어 지게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 스크래퍼 브러쉬가 회전과 동시에 이송되는 것을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 무착상 운전 장치는 핀(11)표면에 붙어있는 서리를 효율적으로 제거하기 위하여 상기 스크래퍼 브러쉬(13)를 상/하로 이송시킴은 물론 스크래퍼 브러쉬(13) 자체를 회전시키게 되는데, 이는 스크래퍼축(12)의 일단부에 동력원인 모터(23)로부터의 회전력을 전달받을 수 있는 동력 전달 기어(24)를 구비함으로써 달성하게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 무착상 운전 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 11에 따르면, 본 발명에 따른 무착상 운전 장치는 스크래퍼축을 상/하로 이송시킴에 있어서 랙(25), 피니언(26) 기구를 채용하는 것도 가능함을 알 수있다.

따라서, 본 발명에 따른 무착상 운전 장치는 작동하는 스크래퍼 브러쉬(13) 에 의하여 열교환기(8)의 핀(11) 표면에 생성된 서리를 효과적으로 떵구어 내어 제거 시키므로써, 핀(11)사이의 유로의 패쇄를 방지하고 연속 난방 운전을 할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프는, 방열 핀 표면에 생성되는 서리의 착상을 저지하므로써, 소비 전력을 감소시키고 방열 핀사이의 공기 유로를 확보할 수 있어서 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 효과로서 종전의 서리 제거를 위한 난방 운전 정지 시간이 불필요하므로 연속 운전이 가능하여 사용자로 하여금 쾌적감을 지속적으로 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 실외기에 실외팬과 열교환기가 구비된 히트 펌프식 냉난방 장치에 있어서,

   상기 열교환기의 표면에 착상된 서리에 접촉하는 다수개의 스크래퍼 브러쉬 및 상기 스크래퍼 브러쉬가 지지 고정되는 스크래퍼축을 구비하고, 상기 열교환기의 표면에 착상된 서리에 접촉하여 상기 서리를 떨어내는 스크래퍼 기구;

   상기 스크래퍼 기구를 이송시켜주는 스크래퍼 이송 기구;

   상기 스크래퍼축의 양 측부에 배치되어, 상기 스크래퍼축이 회전 가능하게 각각 결합되는 복수 개의 스크래퍼 가이드; 및

   상기 스크래퍼 가이드의 내부에 삽입되어, 상기 스크래퍼 가이드가 안정적으로 가이드될 수 있도록 그 삽입 방향에 대하여 상기 스크래퍼 가이드와 소정의 접촉면을 가지는 가이드축;을 포함하고, 상기 열교환기의 표면에 착상된 서리를 주기적으로 떨어냄으로써 서리를 제거 시키는 제상 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제상 장치는, 상기 스크래퍼 기구를 회전시키는 스크래퍼 회전 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 스크래퍼 이송 기구는, 상기 스크래퍼 지지대를 이송시키는 이송 기구; 상기 이송 기구에 동력을 전달 하는 동력부로 이루어진 것을 특징으로 하는 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 스크래퍼 이송 기구는, 동력부에 의하여 회전하는 기어와 상기 기어에 의하여 이송되는 체인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 스크래퍼 이송 기구는, 동력부에 의하여 회전하는 피니언과 랙 기구인 것을 특징으로 하는 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제상 장치는, 스크래퍼 브러쉬를 고온으로 가열하는 스크래퍼 축내에 구비된 열선 및 상기 열선에 전원을 공급하는 전원장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무착상 연속 운전이 가능한 히트 펌프.

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