KR100613502B1 - 히트 펌프식 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 냉방시에는 실외 열교환기로부터 나온 냉매를 리시버로 보내고, 난방시에는 실내 열교환기로부터 나온 냉매를 리시버로 보내도록 냉매의 흐름을 바꾸는 제 2방향절환수단이 구비됨으로써, 상기 리시버에는 항상 응축기를 통과한 액체 상태의 냉매만이 저장되기 때문에, 상기 리시버가 잉여 냉매를 효율적으로 저장할 수 있으므로 시스템의 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
히트 펌프, 공기조화기, 리시버, 응축기, 사방 밸브

Description

히트 펌프식 공기조화기 {Heat pump type air conditioner}
도 1은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 난방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 난방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 실내 열교환기 52: 실외 열교환기
54: 압축기 56: 리시버
58: 팽창기구 60: 제 1사방밸브
62: 제 2사방밸브
본 발명은 히트 펌프식 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 냉난방 운전시 모두 리시버에는 응축기를 통과한 액체 상태의 냉매가 저장되도록 구성함으로써, 리시버에 잉여 냉매의 저장이 원활하게 이루어질 수 있는 히트 펌프식 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 히트 펌프식 공기조화기는 여름에는 냉방기로 사용되고, 겨울에는 난방기로 사용되는 냉난방기기로서, 실내 열교환기와 실내 팬 및 모터 등이 포함된 실내기와, 압축기와 실외 열교환기와 실외 팬 및 모터 등이 포함된 실외기로 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 난방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도이다.
종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 변화시키는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)에서 나온 냉매를 냉방시에는 실외 열교환기(4)로 보내고 난방시에는 실내 열교환기(6)로 보내는 사방 밸브(8)와, 고온 고압의 기체 냉매를 액냉매로 응축시키는 응축기(냉방시에는 실외 열교환기(4), 난방시에는 실내 열교환기(6))와, 상 기 응축기에 의해 응축된 액냉매를 기체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창기구(10)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발수단(냉방시에는 실내 열교환기(6), 난방시에는 실외 열교환기(4))와, 상기 실외 열교환기(4)의 측면에 설치되어 열교환기쪽으로 공기를 송풍하여 열교환 효율을 상승시키는 실외 팬(미도시) 및 모터(미도시)로 이루어진 실외 송풍기(미도시)와, 상기 실내 열교환기(6)에서 실내의 공기를 송풍하는 실내 팬(미도시) 및 모터(미도시)로 이루어진 실내 송풍기(미도시)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 실외 열교환기(4)와 팽창기구(10)사이에는 상기 응축기를 통과한 액체 상태의 잉여냉매를 저장하는 리시버(12)가 설치된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 냉방작동시는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사방밸브(8)가 냉방 모드로 전환되어, 상기 압축기(2)에서 나온 고온, 고압의 냉매를 상기 실외 열교환기(4)로 보내고, 상기 실외 열교환기(4)는 응축기로 작용하여 냉매의 열을 외부로 방출한다.
상기 실외 열교환기(4)를 통과한 냉매는 상기 팽창기구(10)를 지나면서 저온, 저압으로 팽창되어 상기 실내 열교환기(6)로 유입된다.
상기 실내 열교환기(6)로 유입된 냉매는 실내의 열을 흡수함으로써, 냉방작동을 수행하게 된다.
여기서, 상기 실외 열교환기(4)를 통과한 냉매 중 잉여 냉매는 상기 리시버(12)에서 액체 상태로 저장되게 된다.
한편, 난방 작동시에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 사방밸브(8)가 난방 모드로 전환되어, 냉방모드와는 반대 방향으로 냉매의 흐름을 절환하는 바, 상기 압축기(2)에서 나온 냉매는 상기 실내 열교환기(6)로 보내지고, 상기 실내 열교환기(6)는 응축기로 작용하며, 상기 실내 열교환기(6)를 통과한 냉매는 상기 팽창기구(10)를 지나 상기 실외 열교환기(4)로 유입된다.
여기서, 난방 작동시에는 상기 리시버(12)가 상기 팽창기구(10)와 증발 수단사이에 위치하게 되므로, 상기 팽창기구(10)를 통과한 냉매가 저장되게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 히트 펌프식 공기조화기는 냉방시에는 상기 응축기를 통과한 액체 상태의 냉매가 상기 리시버에 저장될 수 있으나, 난방시에는 상기 팽창기구(10)를 통과하여 기체상태와 액체 상태가 공존하는 2상 냉매가 상기 리시버(12)로 유입되기 때문에, 상기 리시버(12)는 기체상태의 냉매로 대부분 충진되게 되어 액체상태의 냉매를 저장할 수 없게 되므로, 시스템의 내부에 적정 유량보다 초과된 유량의 냉매가 흐르게 되어 시스템 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉방 및 난방 운전시에도 리시버에서 액체 상태의 냉매를 저장할 수 있도록 하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 히트 펌프식 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 실내 열교환기와; 상기 실내 열교환기가 냉방기로 작동되면 응축기로 작용하고, 난방기로 작동하면 증발기로 작용하는 실외 열교환기와; 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 나온 냉매를 냉방시에는 실외 열교환기로 보내고, 난방시에는 실내 열교환기로 보내는 제 1 사방밸브와; 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 순환하는 냉매 중 잉여 냉매를 저장하는 리시버와; 상기 리시버를 통과한 냉매를 팽창시키도록 연결된 팽창기구와; 냉방시 실외 열교환기를 통과한 냉매가 리시버와 팽창기구를 통과한 후 실내 열교환기로 유입되고, 난방시 실내 열교환기를 통과한 냉매가 리시버와 팽창기구를 통과한 후 실외 열교환기로 유입될 수 있도록 상기 실내 열교환기, 실외 열교환기, 리시버의 입구, 팽창기구의 출구와 각각 냉매배관을 통해 연결된 제 2 사방밸브를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 냉방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 난방 작동시의 냉매 흐름이 도시된 주요부 구성도이다.
본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 실내 열교환기(50)와, 상기 실내 열교환기(50)가 냉방기로 작동되면 응축기로 작용하고, 난방기로 작동하면 증발기로 작용하는 실외 열교환기(52)와, 상기 실내 열교환기(50)와 실외 열교환기(52)를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기(54)와, 상기 압축기(54)에서 나온 냉매가 실내 열교환기(50) 또는 실외 열교환기(52)로 유입 되도록 냉매의 순환방향을 바꾸는 제 1방향절환수단과, 상기 실내 열교환기(50)와 실외 열교환기(52)를 순환하는 냉매 중 잉여 냉매를 저장하는 리시버(56)와, 상기 실내 열교환기(50) 또는 실외 열교환기(52)로부터 나온 냉매가 상기 리시버(56)로 유입되도록 냉매의 순환방향을 바꾸는 제 2방향절환수단과, 상기 리시버(56)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창기구(58)를 포함하여 구성된다.
상기 압축기(54)는 저온 저압의 기체상태의 냉매를 고온 고압의 액체 상태의 냉매로 압축하여, 상기 실내 열교환기(50) 또는 실외 열교환기(52)로 보내도록 상기 제 1방향절환수단에 연결된다.
상기 제 1방향절환수단과 제 2방향절환수단은 사방밸브로 이루어지는 바, 상기 제 1방향절환수단은 제 1사방밸브(60)이고, 상기 제 2방향절환수단은 제 2사방밸브(62)이다.
상기 제 1사방밸브(60)는 상기 실내 열교환기(50), 실외 열교환기(52)와 냉매 배관을 통해 연결되고, 상기 압축기(54)의 입구 및 출구가 각각 연결된다.
상기 제 1사방밸브(60)는 상기 압축기(54)의 출구로부터 나온 냉매를 냉방시에는 상기 실외 열교환기(52)로 보내고, 난방시에는 상기 실내 열교환기(50)로 보내도록 구성된다.
즉, 상기 제 1사방밸브(60)는 항상 상기 압축기(54)와 응축기(냉방시에는 실외 열교환기(52), 난방시에는 실내 열교환기(50))사이에 위치되게 된다.
그리고, 상기 제 2사방밸브(62)는 상기 실내 열교환기(50), 실외 열교환기(52), 리시버(56)의 입구, 팽창기구(58)의 출구와 각각 냉매배관을 통해 연결된다.
상기 제 2사방밸브(62)는 냉방시에는 상기 실외 열교환기(52)로부터 나온 냉매를 상기 리시버(56)로 보내고, 상기 팽창기구(58)로부터 나온 냉매는 상기 실내 열교환기(50)로 보내며, 난방시에는 상기 실내 열교환기(50)로부터 나온 냉매를 상기 리시버(56)로 보내고, 상기 팽창기구(58)로부터 나온 냉매는 상기 실외 열교환기(52)로 보내도록 구성된다.
따라서, 상기 리시버(56)는 항상 상기 응축기로부터 나온 액체 상태의 냉매만을 저장할 수 있도록 상기 응축기(냉방시에는 실외 열교환기(52), 난방시에는 실내 열교환기(50))와 팽창기구(58) 사이에 설치된다.
그리고, 상기 제 2사방밸브(62)는 항상 상기 응축기(냉방시에는 실외 열교환기(52), 난방시에는 실내 열교환기(50))와 리시버(56) 사이에 위치되게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 냉방 작동시에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1사방밸브(60)가 냉방 모드로 전환되어, 상기 압축기(54)에서 고온, 고압의 기체 상태로 압축되어 나온 냉매는 상기 실외 열교환기(52)로 보내지게 된다.
여기서, 냉방 작동시에는 상기 실외 열교환기(52)가 고온, 고압의 기체 냉매를 액체 냉매로 응축시키는 응축기 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 제 2사방밸브(62)도 냉방 모드로 전환되어, 상기 실외 열교환기(52)를 통과한 냉매는 상기 제 2사방밸브(62)를 통해 상기 리시버(56)로 들어가 게 된다.
상기 리시버(56)에서는 상기 냉매 배관상에서 순환되는 냉매 중 액체 상태의 잉여냉매가 저장되게 되고, 상기 리시버(56)에서 저장되지 않는 냉매는 상기 팽창기구(58)로 들어가게 된다.
상기 팽창기구(58)로 유입된 냉매는 기체 상태와 액체 상태가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창된 후, 상기 제 2사방밸브(62)를 통해 상기 실내 열교환기(50)로 유입되게 된다.
여기서, 냉방 작동시에는 상기 실내 열교환기(50)가 실내 공기의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발기 역할을 하게 된다.
즉, 상기 실내 열교환기(50)에서 실내 공기와의 열교환을 하면서, 실내 공기의 열을 흡수함으로써, 실내의 냉방이 이루어지게 된다.
상기 실내 열교환기(50)를 통과한 냉매는 상기 제 1사방밸브(60)를 거쳐 상기 압축기(54)로 다시 유입되어, 계속해서 순환되면서 상기와 같은 과정을 반복하게 된다.
한편, 난방 작동시에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1사방밸브(60)가 난방모드로 전환되어, 상기 압축기(54)에서 압축된 고온,고압의 기체 상태의 냉매는 상기 실내 열교환기(50)로 유입되게 된다.
여기서, 난방 작동시에는 상기 실내 열교환기(50)가 고온, 고압의 기체 냉매를 액체 냉매로 응축시키는 응축기 역할을 하게 된다.
즉, 상기 실내 열교환기(50)는 실내 공기와의 열교환을 하면서, 실내 공기로 열을 방출함으로써, 실내의 난방이 이루어지게 된다.
상기 실내 열교환기(50)로부터 나온 냉매는 상기 제 2사방밸브(62)를 통과하게 되는 바, 상기 제 2사방밸브(62)도 난방 모드로 전환되어, 상기 실내 열교환기(50)로부터 나온 냉매를 상기 리시버(56)로 보내게 된다.
상기 리시버(56)에서는 상기 냉매 배관상에서 순환되는 냉매 중 액체 상태의 잉여냉매가 저장되게 되고, 상기 리시버(56)에서 저장되지 않는 냉매는 상기 팽창기구(58)로 들어가게 된다.
상기 팽창기구(58)로 유입된 냉매는 기체 상태와 액체 상태가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창된 후, 상기 제 2사방밸브(62)를 통해 상기 실외 열교환기(52)로 유입되게 된다.
여기서, 난방 작동시에는 상기 실외 열교환기(52)가 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발기 역할을 하게 된다.
상기 실외 열교환기(52)를 통과한 냉매는 상기 제 1사방밸브(60)를 거쳐 상기 압축기(54)의 내부로 다시 유입되게 되어, 계속해서 순환하게 된다.
따라서, 상기 리시버(56)에는 항상 상기 응축기(냉방시에는 실외 열교환기, 난방시에는 실내 열교환기)를 빠져 나온 액체 상태의 잉여 냉매만이 저장되기 때문에, 적절한 냉매 유량으로 시스템이 운전하게 될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 리시버(56)에 기체상태의 냉매가 유입되는 것이 방지되므로 상기 리시버(56)에 잉여 냉매의 저장이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 냉방시에는 실외 열교환기로부터 나온 냉매를 리시버로 보내고, 난방시에는 실내 열교환기로부터 나온 냉매를 리시버로 보내도록 냉매의 흐름을 바꾸는 제 2방향절환수단이 구비됨으로써, 상기 리시버에는 항상 응축기를 통과한 액체 상태의 냉매만이 저장되기 때문에, 상기 리시버가 잉여 냉매를 효율적으로 저장할 수 있으므로 시스템의 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
또한, 제 1방향절환수단과 제 2방향절환수단은 사방밸브로 이루어짐으로써, 장착이 간편하면서도 냉매의 흐름의 절환이 용이한 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 실내 열교환기와;
    상기 실내 열교환기가 냉방기로 작동되면 응축기로 작용하고, 난방기로 작동하면 증발기로 작용하는 실외 열교환기와;
    상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 순환하는 냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 압축기에서 나온 냉매를 냉방시에는 실외 열교환기로 보내고, 난방시에는 실내 열교환기로 보내는 제 1 사방밸브와;
    상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 순환하는 냉매 중 잉여 냉매를 저장하는 리시버와;
    상기 리시버를 통과한 냉매를 팽창시키도록 연결된 팽창기구와;
    냉방시 실외 열교환기를 통과한 냉매가 리시버와 팽창기구를 통과한 후 실내 열교환기로 유입되고, 난방시 실내 열교환기를 통과한 냉매가 리시버와 팽창기구를 통과한 후 실외 열교환기로 유입될 수 있도록 상기 실내 열교환기, 실외 열교환기, 리시버의 입구, 팽창기구의 출구와 각각 냉매배관을 통해 연결된 제 2 사방밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기.
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