KR100642989B1 - aid heater for HEAT PUMP - Google Patents
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Abstract
본 발명은 4계절용 히트펌프의 난방 운전시 냉매를 압축하는 콤프레서(17); 압축된 고온, 고압의 냉매를 발열시키는 실내응축기(2); 응축기 발열을 통해 저온 고압으로 응축된 액체 냉매를 확산시킬 수 있는 팽창장치(4); 또 팽창된 저온,저압 가스 냉매가 주변의 증발잠열을 회수할 수 있도록 실외증발기(12)를 갖춘 기존의 히트 펌프에서 난방 능력을 증대 필요시 추가적으로 열량을 증가시키는 난방증대장치를 결합한 EHP(Electric Heat Pump)에 관한 것으로The present invention is a compressor (17) for compressing the refrigerant during the heating operation of the four-season heat pump; An indoor condenser (2) generating heat of a compressed high-temperature and high-pressure refrigerant; An expansion device (4) capable of diffusing the condensed liquid refrigerant at low temperature and high pressure through heat of the condenser; In addition, EHP (Electric Heat) is combined with a heating increaser that increases the heating capacity in the existing heat pump equipped with an outdoor evaporator 12 so that the expanded low-temperature and low-pressure gas refrigerant can recover the latent heat of evaporation. Pump)
실내 열량 부족시 실내 열교환기(2)는 2개의 입,출구를 구성할 수 있도록 하여 한개 유로는 1차냉매사이클로 입출구를 보조가열장치(5)의 1차냉매출구(47)와 팽창변(4) 사이에 연결하고 나머지 1개 유로는 2차냉매사이클로 보조가열장치(5)의 2차냉매입구(46),출구(45)를 연결, 2개의 폐쇄유로를 구성한다.When the indoor heat is insufficient, the indoor heat exchanger (2) allows two inlets and outlets to be configured so that one flow path is a primary refrigerant cycle and the primary refrigerant outlet (47) and the expansion valve (4) of the auxiliary heating device (5). The remaining one flow path connects the secondary refrigerant inlet 46 and the outlet 45 of the auxiliary heating device 5 to the second refrigerant cycle, thereby forming two closed flow paths.
또 보조가열장치의 내부는 진공으로 유지시키고 1차냉매입출구는 사방변(13)과 실내열교환기(2) 사이에 위치하며 그 하부에 히터(41)와 콤프레서에서 압축된 고온 고압의 냉매가스가 경유하여 실내열교환기로 가도록 하여 히터 또는 고온의 1차냉매열을 이용한 히트파이프를 구성하여 실내기에서 보조가열 역할수행 함으로써 난방증대 기능을 수행한다. 이렇게 함으로써 난방증대 목적을 달성할 수 있는 히트펌프를 구현한다.In addition, the inside of the auxiliary heating device is maintained in a vacuum, and the primary refrigerant inlet and outlet is located between the four sides (13) and the indoor heat exchanger (2), and the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the heater (41) and the compressor is located below. The heating pipe function is performed by going to the indoor heat exchanger and constructing a heat pipe using a heater or high temperature primary refrigerant heat to perform a secondary heating role in the indoor unit. This implements a heat pump that can achieve the purpose of increasing heating.
Description
도1 발명의 히트펌프의 난방운전시(2차열매체:스팀)사이클을 도시한 개략도1 is a schematic diagram showing a cycle (secondary heat medium: steam) during heating operation of the heat pump of the present invention
도2 발명의 히트펌프의 난방운전시(2차열매체:액체)사이클을 도시한 개략도2 is a schematic diagram showing a cycle (secondary heat medium: liquid) during heating operation of the heat pump of the present invention;
도3 기체를 이용한 보조가열장치의 개략도 3 is a schematic diagram of an auxiliary heating apparatus using a gas
도4 액체를 이용한 보조가열장치의 개략도 4 is a schematic diagram of an auxiliary heating apparatus using a liquid
여기서는 난방운전을 기준으로 설명하도록 한다.Here, the description will be based on the heating operation.
도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명 (난방운전시를 기준으로 표기)Explanation of the protection of the main parts of the drawings (marked based on heating operation)
1. 실내 FAN 2. 실내 열교환기1.
3. check valve 4. 팽창변3.
5. 보조가열장치 6. 펌프5.
11. 실외 FAN 12. 실외 열교환기11. Outdoor FAN 12. Outdoor Heat Exchanger
13. 사방변 15. 수액기13. Four
16. 액분리기 17. 압축기16. Liquid Separator 17. Compressor
41. 히터 42. 격막41. Heater 42. Diaphragm
43. 2차냉매유입구 44. 2차냉매43.
45. 2차냉매출구 46. 2차냉매입구45.
47. 1차냉매출구 48. 1차냉매입구47.
49. 외부케이스49. Outer Case
본 발명은 실내기 난방 증대 시킬 수 있는 히트펌프에 관한 것으로 구체적으로 냉매의 압축-응축-팽창-증발의 4단계의 반복을 통해 이뤄지는 난방운전은 고온, 고압으로 압축된 냉매의 응축과정에서 실내 열교환기를 통한 방열로 이뤄진다.The present invention relates to a heat pump that can increase the heating of the indoor unit. Specifically, the heating operation, which is performed through four steps of compression, condensation, expansion, and evaporation of the refrigerant, is performed in the condensation process of the refrigerant compressed to high temperature and high pressure. Heat dissipation through.
종전에 사용했던 보조가열장치로는 전기코일이 주종을 이룬다. 문제점으로는 많은 전기소모에따른 전력수전설비 및 공사가 선행되야하며 사용비용으로 높은 전기요금을 부담해야하고 직접 공기와 열교환함에 따라 부품이상시 과열로 인한 화재의 우려도 내포되 있다.Electric coil is mainly used as auxiliary heating device used in the past. As a problem, electric power receiving facilities and construction should be preceded by a lot of electricity consumption, high electric charges should be paid for the use cost, and there is a concern of fire due to overheating when parts are abnormally heat exchanged with air.
이와같은 문제점들을 해결하기 위해 본 발명에서는 난방만을 위한 열량의 증대 목적시 시스템 자체를 증가시키지 않고 난방열량을 늘림으로서 전체적으로 많은 비용의 절감을 이룰 수 있다. 따라서 경제적으로 운전이 가능한 본 발명의 보조가열장치(5)를 부착함으로서 추가적인 설비나 고유지비용 없이 간단히 해결할 수 있다.In order to solve these problems, the present invention can achieve a large cost reduction by increasing the heating calories without increasing the system itself for the purpose of increasing the calories for heating only. Therefore, by attaching the
앞서 언급한 보조가열장치는 사이클 내에 순회되는 냉매의 라인의 열원과 보조히터를 병행시켜 부하에 따라 조절이 가능하도록 하고 2차 라인을 구성하여 순환 하도록 함으로서 열회수에 유리하도록 하며 2차라인 내를 진공으로 유지하여 가열시킴으로서 낮은 열량으로 사용가능한 열매체(스팀또는 고온액체)를 만들 수 있어 빠른 응답성과 경제성을 갖도록 고안한다.The above-mentioned auxiliary heating device allows the heat source and the auxiliary heater of the refrigerant line that is circulated within the cycle to be adjusted according to the load, and configures the secondary line to circulate so that it is advantageous for heat recovery and vacuum in the secondary line. It is designed to have quick response and economical efficiency by making it possible to make heating medium (steam or high temperature liquid) usable with low calorie by heating it.
즉 1차냉매가 압축되어 고온,고안의 가스상태에서 보조가열장치 내를 경유하여 2차냉매인 열매체(스팀 또는 액체)를 가열하고 응축과정인 실내열교환기에서 열을 방출하고 팽창 및 증발과정을 거쳐 재압축되도록 시스템을 고안함으로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.That is, the primary refrigerant is compressed to heat the heat medium (steam or liquid), which is the secondary refrigerant, through the auxiliary heating device in the gas state at high temperature and high temperature, and releases heat from the indoor heat exchanger, which is a condensation process, and expands and evaporates. By devising a system to be recompressed over, the object of the present invention can be achieved.
여기서 보조가열장치는 2차냉매와 그 용기와 1차,2차 냉매가 드나들 수 있는 입출구가 구비된 구조이며 이것과 연결되는 실내열교환기의 일부가 1차냉매라인과, 일부는 2차냉매라인과 각각 폐쇄라인을 구성하여 진공으로 유지되도록 한다. 즉 보조가열장치와 실내열교환기가 연결되어 1차냉매 또는 히터를 열원으로 하는 히트파이프가 되며 1차냉매에 의한 난방이 부족할 때 부가적인 가열수단으로 작동하도록 한다.Here, the auxiliary heating device has a structure having a secondary refrigerant, its container, and an inlet and outlet through which primary and secondary refrigerants can enter, and a part of the indoor heat exchanger connected thereto is a primary refrigerant line and a portion of a secondary refrigerant. Lines and closed lines are each configured to maintain vacuum. That is, the auxiliary heating device and the indoor heat exchanger are connected to become a heat pipe using a primary refrigerant or a heater as a heat source, and operate as an additional heating means when heating by the primary refrigerant is insufficient.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 개선된 냉난방 장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to provide an improved heating and cooling device to solve the above problems.
첫째. 에너지 절약형 가열장치(5)로 낮은 에너지소비로 높은 열량을 공급할 수 있도록 한다. 그러기 위해 2차 냉매유로 <열교환기(2)-펌프(6) - 가열장치(5)>내의 압력을 진공으로 유지하여 사용하고자 하는 온도의 열매체(액체나 스팀)를 쉽고, 빠르게 만들 수 있게 한다. first. Energy-saving heating device (5) to supply a high amount of heat with low energy consumption. To this end, the pressure in the heat exchanger (2) -pump (6) -heater (5) is maintained in a vacuum so that the heat medium (liquid or steam) of the temperature to be used can be easily and quickly made. .
둘째, 가열장치 내에 1차냉매 유로를 경유시켜 히터의 작동없이도 열매체(스팀)를 증발시키거나 열매체(액체)를 가열할 수 있도록 하여 불필요한 전기의 낭비를 막고 난방 부하에 따른 단계별 콘트롤이 가능하게 되며 1차사이클 내에 응축작용 배가시킬 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수도 있다.Second, it is possible to evaporate the heating medium (steam) or heat the heating medium (liquid) without the operation of the heater via the primary refrigerant flow path in the heating device to prevent unnecessary waste of electricity and to control step by step according to the heating load. Condensation may be doubled in the first cycle, increasing overall system efficiency.
셋째, 가열장치(5) 내의 전기 히터(41)는 봉의 형태를 갖추어 그 외부를 파이프(42)가 감싸는 구조로 만들어 파이프가 가열할 냉매의 격막 역할을 수행하여 가열시 히터(41)와 격막(42)사이에 있는 2차 냉매(44)만 가열할 수 있는 구조로 고안하여 전체를 가열할 때보다 빠른 응답성을 갖도록한다. 2치냉매유입구(43)에서부터 조금씩 온도가 증가하여 히터상부에서 열교환기(2)가 필요로하는 온도와 유량이 되도록 히터 길이와 유로 사이즈를 설계하여 미리 데워서 사용함으로써 낭비되어질 수도 있는 열량을 없애도록 한다.Third, the
본 발명의 상기한 목적 및 특성을 달성키 위한 구성내역을 도면을 통해 난방의 경우를 기준으로 설명하면 다음과 같다.The configuration for achieving the above objects and characteristics of the present invention will be described with reference to the case of heating through the drawings.
일반적으로 히트펌프는 냉매를 압축시키는 콤프레서(17); 실내기 열교환기에서 응축시키는 실내열교환기(2); 응축된 액체 냉매를 저압으로 팽창시키는 팽창장치(4); 팽창된 냉매를 증발시키는 실외열교환기(12)로 구성되있다.In general, the heat pump comprises a
본 발명에서 외기가 심하게 내려가 시스템 자체에서 실내온도를 유지시키기 어려울 경우 보조가열장치(5),펌프(6,액체열매체 순환 시에만 적용),2개의 독립된 유로를 가진 실내열교환기(2)를 구성하여 실내온도를 유지하도록 고안하되 In the present invention, if the outside air is severely lowered and it is difficult to maintain the room temperature in the system itself, an
보조가열장치(5,도4)는 내외부 압력에 견고한 케이스(49)에 1차냉매입출구(47,48)가 그 내부를 경유하도록 되있고 2차냉매 입구(46)는 하부에,출구(45)는 상부에 위치하도록하며 바닥에는 히터(41),히터주위에 격막(42),격막 하부에 2차냉매유입구(43)이 위치하여 보조가열목적으로 1차냉매가 장치 내에 고여있는 2차냉매(44) 주위로 경유하면서 가열시키고 (스팀의 경우엔 증발) 이것으로 부족할 경우엔 전기가 인가되고 1차냉매 열원에 부가적으로 히팅할 수 있도록 고안한다.Auxiliary heating device (5, Fig. 4) is a
장치 내에서 가열된 2차냉매는 펌프(액체일 경우) 또는 자체증발(스팀일경우)되도록 고안하여 실내열교환기(2)에서 홴(1)의 기류에의해 실내로 열을 방출하고 다시 보조가열장치(5)의 2차냉매입구(46)을 통해 회수되어 재가열한다.The secondary refrigerant heated in the unit is designed to be pumped (if liquid) or self-evaporated (if steam), dissipating heat from the indoor heat exchanger (2) to the room by the air stream of (1) and back heating Recovered through the
냉방의 경우 압축기(17)의 고온, 고압의 냉매가 사방변(13)의 위치가 난방과 반대가 되어 실외열교환기(12)에서 응축작용을 하고 수액기(15)을 거쳐 실내 팽창밸브(4)를 통과하면서 저온, 저압의 냉매액으로 변한 상태로 냉방용 증발기 동관 내부로 흐르며 증발잠열을 빼앗는 기존의 에어컨 역할을 수행하게 된다.In the case of cooling, the high-temperature, high-pressure refrigerant of the
이렇게 함으로서 동일 조건(전기소비) 내에서 기존의 방법보다 향상된 보조조가열기능 수행할 수 있게 된다.By doing so, it is possible to perform an improved auxiliary heating function than the existing method in the same conditions (electrical consumption).
이상에서와 같이 본 4계절용 냉난방기는 열매체를 공급하는 데 있어 가열장치 내부를 진공으로 만들어 가열함으로써 적은 열량으로 빨리 열매체를 만들고 순환펌프나 자연증발을 통해 열교환기로 순환시켜 열량을 공기 중으로 확산시킴으로 서 공기를 히터로 데워 열교환하는 기존의 난방기보다 높은 효과를 나타낼 수 있게 된다. 또 토출되어 공기를 데우고 다시 기내로 들어오는 과정은 기존의 전기히터와 동일하기 때문에 훨씬 많은 열량을 절약할 수 있게 된다.As described above, this four season air conditioner is made by heating the inside of the heating device to supply the heat medium by heating it to make heat medium quickly with small amount of heat, and by circulating the heat exchanger through circulation pump or natural evaporation to spread the heat amount into the air. By heating the air with a heater it is possible to exhibit a higher effect than the conventional heater to heat exchange. In addition, the process of discharging, warming the air and returning to the cabin is the same as that of a conventional electric heater, thus saving much more heat.
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