KR100662126B1 - Thermal storage airconditioner - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 축열식 공기조화 시스템의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a conventional heat storage air conditioning system.
도 2는 본 발명에 의한 축열 공기조화 장치의 바람직한 실시예의 사용 상태를 보인 건물 조감도.Figure 2 is a building bird's eye view showing a state of use of the preferred embodiment of the heat storage air-conditioning apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 축열 공기조화 장치의 바람직한 실시예의 구성도.3 is a block diagram of a preferred embodiment of the heat storage air conditioner according to the present invention.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 축열조의 단면도.4 is a cross-sectional view of a heat storage tank constituting an embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명 실시예가 '축열모드'로 사용되는 경우의 냉매 흐름을 보인 구성도.Figure 5a is a block diagram showing a refrigerant flow when the embodiment of the present invention is used in the 'heat storage mode'.
도 5b는 본 발명 실시예가 '축열냉방모드'로 사용되는 경우의 냉매 흐름을 보인 구성도.Figure 5b is a block diagram showing a refrigerant flow when the embodiment of the present invention is used in the 'heat storage cooling mode'.
도 5c는 본 발명 실시예가 '직접냉방모드'로 사용되는 경우의 냉매 흐름을 보인 구성도.Figure 5c is a block diagram showing a refrigerant flow when the embodiment of the present invention is used in the 'direct cooling mode'.
도 6은 본 발명 실시예가 '냉방모드'로 사용되는 경우의 p-h선도.Figure 6 is a p-h diagram when the embodiment of the present invention is used in the 'cooling mode'.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100. 실외유니트 110. 압축기100.
120. 실외열교환기 130. 어큐뮬레이터120.
140. 사방밸브 150. 실외팽창장치140. Four-
200. 기능유니트 210. 보조유로200.
212. 보조열교환기 214. 보조펌프212.
216. 제1밸브 218. 제2밸브216.
220. 기능저압연결부 222. 기능고압연결부220. Functional
240. 액유로 244. 드라이어240.
246. 액펌프 248. 리시버246.Pump 248. Receiver
250. 고압축열연결부 252. 제5밸브250. High pressure
300. 축열유니트 310. 축열조300.
320. 축열교환기 322. 제1축열교환기320.
324. 제2축열교환기 330. 제1축열팽창장치324. Second
332. 제2축열팽창장치 400. 실내유니트332. Second heat
410. 실내고압유로 412. 실내저압유로410. Indoor
420. 실내열교환기 430. 실내팽창장치420.
450. 분배헤드 500. 고정수단450. Distribution head 500. Fastening means
510. 해빙수단510. Thawing means
본 발명은 공기조화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지를 저장하는 축열유니트 내부에 축열물질을 녹이는 해빙수단이 더 구비되는 축열식 공기조화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning apparatus, and more particularly, to a regenerative air conditioning system further comprising a thawing means for melting a heat storage material in a heat storage unit for storing energy.
일반적으로, 공기조화 장치로는 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환한 후 이를 실내로 토출하는 반복작용에 의해 실내를 냉방시키거나, 반대작용에 의해 실내를 난방시키는 냉/난방 시스템이 주로 사용되며, 이러한 공기조화 장치는 압축기-응축기-팽창장치-증발기로 이루어져 일련의 사이클을 형성한다.In general, an air conditioner includes a cooling / heating system that cools a room by a repetitive action of inhaling hot air in a room, exchanging heat with a low-temperature refrigerant, and then discharging it into the room. Mainly used, this air conditioner consists of a compressor-condenser-expansion-evaporator to form a series of cycles.
그리고 근래에는 전기료 절감 등을 위하여, 야간(전력 사용이 적을 때)에 제빙한 얼음을 주간(전력 사용이 많을 때)에 응축열원으로 이용하여 실내를 냉방하는 축열식 공기조화 시스템이 사용되기도 한다.Recently, a regenerative air conditioning system is used to cool the room by using ice iced at night (when the power is low) as a condensation heat source during the daytime (when the power is used) to reduce electricity costs.
도 1에는 종래의 축열식 공기조화 시스템의 일례가 도시되어 있다.Figure 1 shows an example of a conventional heat storage air conditioning system.
이에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(1)와, 압축기(1)에 의해 압축되어 유동하는 냉매가 열교환을 일으키는 실외열교환기(2) 등이 구비되는 실외유니트(3)가 일측에 구비된다.As shown therein, an
그리고 상기 실외유니트(3)의 일측에는 에너지를 일시적으로 저장하는 축열유니트(10)가 구비된다. 상기 축열유니트(10)는 축열물질이 내부에 저장되는 축열조(11)와, 상기 축열조(11) 내부의 물을 순환시키는 물펌프(12), 그리고 상기 물과 냉매의 열교환이 일어나는 열교환기(13) 및 액냉매의 유동을 강제하는 냉매액펌프(14) 등이 구비된다.One side of the
한편, 상기 축열유니트(10)의 일측에는 하나 이상의 실내유니트(20)가 설치되는데, 이러한 실내유니트(20)에는 열교환이 일어나는 실내열교환기(21)와, 상기 실내열교환기(21)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 실내팽창장치(22)가 구비된다.Meanwhile, at least one
상기와 같은 구성을 가지는 종래의 축열식 공기조화 시스템은, 야간에는 상기 축열유니트(10)의 축열조(11) 내부에 얼음이 얼도록 한 다음, 전력 소모가 많은 주간(예로, 13:00 ~ 16:00시)에 상기 축열조(11)에 제빙된 얼음을 이용하여 실내 냉방을 수행한다.In the conventional heat storage air-conditioning system having the above-described configuration, ice is frozen inside the
이때에는 상기 압축기(1)는 정지하고, 상기 냉매액펌프(14)를 이용하여 냉매를 순환시킨다. 따라서 이때의 냉동사이클은, 상기 냉매액펌프(14)에 의해 냉매가 공급되어, 상기 실내팽창장치(22)를 거쳐 증발기 역할을 하는 상기 실내열교환기(21)에서 열교환이 일어난다. 즉 상기 실내열교환기(21)에서는 실내공간의 열을 흡수하게 되므로, 실내는 냉방이 된다.At this time, the
상기 실내열교환기(21)에서 열을 흡수한 냉매는 상기 열교환기(13)로 유동하여, 상기 축열조(11) 내부에 결빙된 얼음과 열교환을 하여 다시 차거운 냉매로 된다. 그리고 이러한 차가운 냉매가 상기 냉매액펌프(14)로 이동되어 사이클을 완성하게 된다.The refrigerant absorbing heat from the
한편, 상기 열교환기(13)에는 상기 축열조(11)의 일단이 연결되어 있으며, 이러한 열교환기(13)에는 상기 물펌프(12)에 의해 상기 축열조(11) 내부의 냉수가 공급되어 순환된다.Meanwhile, one end of the
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the prior art as described above has the following problems.
상기와 같은 종래기술에 의한 축열식 공기조화 시스템은, 상기 축열조(11) 내부의 물이 결빙된 상태에서 축열조(11) 내부를 애프터서비스할 필요가 있거나, 축열조(11)의 점검 또는 축열조(11)를 이동하고자 하는 경우에는 이러한 작업이 어 려운 문제점이 있다.The heat storage air conditioning system according to the related art needs to service the inside of the
즉, 상기 축열조(11)를 점검하거나 이동하기 위해서는 상기 축열조(11) 내부에 결빙된 얼음을 녹여야 한다. 따라서 얼음이 녹는 동안 기다려야 하므로, 작업시간이 길어지는 문제점이 있는 것이다.That is, in order to check or move the
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축열식 공기조화 시스템를 구성하는 축열유니트의 축열조 내부에 결빙된 물(축열물질)을 녹이는 해빙수단을 구비하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and has a thawing means for melting water (heat storage material) frozen in the heat storage tank of the heat storage unit constituting the heat storage air conditioning system.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 축열식 공기조화 시스템은, 열교환이 일어나는 실외열교환기와, 냉매를 압축하는 압축기가 구비되는 실외유니트; 상기 실외유니트의 일측에 설치되며, 열교환이 일어나는 실내열교환기가 구비되는 실내유니트; 축열물질이 저장되는 축열조와, 열교환이 일어나는 축열교환기와, 축열교환기를 고정하는 고정수단이 각각 구비되고, 에너지를 축적하는 축열유니트; 그리고 상기 실외유니트의 일측에 설치되어, 운전조건에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 기능유니트를 포함하는 구성을 가지며; 상기 축열유니트에는, 제빙된 축열물질을 녹이는 해빙수단이 더 구비됨을 특징으로 한다.The heat storage air-conditioning system according to the present invention for achieving the object as described above, the outdoor unit is provided with an outdoor heat exchanger and a compressor for compressing the refrigerant; An indoor unit installed at one side of the outdoor unit and provided with an indoor heat exchanger in which heat exchange occurs; A heat storage unit configured to store a heat storage material, a heat storage exchanger for performing heat exchange, and fixing means for fixing the heat storage exchanger, and accumulating energy; And is installed on one side of the outdoor unit, and has a configuration including a functional unit for controlling the flow of the refrigerant in accordance with the operating conditions; The heat storage unit is characterized in that it further comprises a thawing means for melting the ice storage material.
상기 해빙수단은 상기 축열유니트의 축열교환기 외주면에 설치됨을 특징으로 한다.The thawing means is installed on the outer circumferential surface of the heat storage exchanger of the heat storage unit.
상기 해빙수단은 상기 축열유니트의 고정수단에 설치됨을 특징으로 한다.The thawing means is installed on the fixing means of the heat storage unit.
상기 해빙수단은 상기 축열유니트의 축열조 내면에 설치됨을 특징으로 한다.The thawing means is installed on the heat storage tank inner surface of the heat storage unit.
상기 해빙수단은, 상기 축열조 내부의 바닥면 또는 측면에 부착 설치됨을 특징으로 한다.The thawing means is characterized in that attached to the bottom surface or the side of the heat storage tank.
상기 해빙수단은 열선(熱線)으로 이루어짐을 특징으로 한다.The thawing means is characterized in that consisting of a hot wire (熱線).
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 축열식 공기조화 시스템에 의하면, 애프터서비스 등의 작업능률이 향상되는 이점이 있다.According to the heat storage type air conditioning system according to the present invention having such a configuration, there is an advantage that the work efficiency such as after-sales service is improved.
이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 의한 축열식 공기조화 시스템이 건물에 설치된 개략적인 상태가 조감도로 도시되어 있다.2 is a bird's eye view of a schematic state in which a heat storage air conditioning system according to the present invention is installed in a building.
이에 도시된 바와 같이, 건물의 외측에는 본 발명을 구성하는 실외유니트(100) 및 기능유니트(200) 그리고 축열유니트(300)가 각각 별개로 설치되며, 이러한 각각의 유니트는 건물의 내부에 설치되는 실내유니트(400)와 연결된다.As shown in the figure, the
상기 실내유니트(400)는 하나 또는 다수개가 구비되며, 실내의 각 공간마다 다양한 형태의 실내유니트(400)가 각각 설치되어 개별적으로 또는 일체로 작동한다. 따라서, 건물 내부에는 상기와 같은 다수의 실내유니트(400)로 냉매를 분배하는 분배헤드(450)가 내장되기도 한다.The
도 3에는 본 발명에 의한 축열식 공기조화 시스템의 구성도가 도시되어 있다.3 is a block diagram of a heat storage air conditioning system according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 상기 실외유니트(100)에는 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 냉매와 주위 공기와 열교환이 일어나도록 하는 실외열교환기(120) 등이 구비된다. As shown in the figure, the
상기 압축기(110)는 냉매를 압축하여 고온고압이 되도록 하는 것으로, 하나 또는 다수개가 구비된다. 즉, 하나의 압축기(110)가 설치되어 냉매를 압축하는 외에, 정속운전을 하는 정속압축기와 가변속 열펌프(Variable Speed Heat Pump)인 인버터압축기가 쌍으로 설치되어 부하에 따라 작동되도록 설치되기도 한다.The
상기 압축기(110)의 일측에는 어큐뮬레이터(130)가 설치된다. 상기 어큐뮬레이터(130)는 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매 중 액체 냉매를 축적하여 기체 냉매만이 상기 압축기(110)로 유입되도록 한다.An
보다 상세하게는 상기 어큐뮬레이터(130) 내부로 유입된 냉매 중 미처 증발되지 못하고 액상으로 남아있는 냉매는 기상의 냉매보다 상대적으로 무겁기 때문에 어큐뮬레이터(130)의 하부에 저장되고, 상부의 기체상태 냉매만 상기 압축기(110)로 유입된다. In more detail, the refrigerant remaining in the liquid phase without being evaporated among the refrigerant introduced into the
이와 같이, 상기 어큐뮬레이터(130)에 의해 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 이유는, 냉매 중 기체로 증발되지 못하고 액상으로 남아있는 냉매가 상기 압축기(110)에 직접적으로 유입되면, 냉매를 고온,고압의 기체상태 냉매로 압축시키는 압축기(110)에 부하가 증가되어 압축기(110)의 손상을 가져오기 때문이다.As such, the reason for separating the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant by the
상기 실외유니트(100)에는 사방밸브(140)가 구비된다. 상기 사방밸브(140)에는 다수의 배관이 연통되게 연결 설치된다. 상기 사방밸브(140)는 냉,난방 운전에 따라 냉매의 흐름 방향을 바꾸어 주도록 배설되는 것으로, 각각의 포트는 압축기(110)의 출구, 어큐뮬레이터(130)의 입구, 실외열교환기(120) 그리고 기능유니트(200) 또는 실내유니트(400)에 각각 연결 설치된다.The
상기 실외열교환기(120)의 출구측에는 상기 실외열교환기(120)를 통과한 냉매의 이동량을 제어하는 실외팽창장치(150)가 더 구비된다.An
그리고 상기 실외유니트(100)는 상기 기능유니트(200)와 결합된다. 따라서 상기 사방밸브(140)와 연결되는 배관에는 실외저압연결부(160)가 형성되고, 상기 실외팽창장치(150)의 일측에는 실외고압연결부(162)가 형성된다. The
물론 상기 실외유니트(100)가 상기 실내유니트(400)에 직접 연결되는 것도 가능하다. 즉, 상기 실외저압연결부(160)는 아래에서 설명할 실내저압유로(412)와 연결되고, 상기 실외고압연결부(162)는 아래에서 설명할 실내고압유로(410)와 연결되도록 하는 것도 가능하다.Of course, it is also possible that the
상기 기능유니트(200)는 상기 실외유니트(100)의 일측에 설치되며, 운전조건에 따라 냉매의 흐름을 제어하게 된다.The
상기 기능유니트(200)에는 냉매를 안내하는 보조유로(210)가 형성되며, 이러한 보조유로(210)에는 열교환이 일어나는 보조열교환기(212)와, 상기 보조열교환기(212)의 일측에 설치되어 냉매의 유동을 강제하는 보조펌프(214)가 구비된다. An
상기 보조열교환기(212)는 상기 실외열교환기(120)와 같이 냉매와 외부 공기와의 사이에서 열교환이 일어나도록 하는 것으로, 상기 축열유니트(300)가 사용되는 경우에 선택적으로 작동된다. 즉, 상기 축열유니트(300)에 저장된 에너지를 사 용하는 경우에 상기 실내유니트(400)의 용량 또는 요구온도에 따라 필요한 경우에만 사용된다.The
상기 보조펌프(214)는 상기 보조유로(210) 및 보조열교환기(212)로 냉매가 유입되도록 냉매의 흐름을 강제하고, 냉매를 압축하는 역할을 한다. 그리고 상기 보조열교환기(212)와 보조펌프(214) 사이에는 제1사방밸브(215)가 설치된다.The
상기 보조유로(210)의 양단에는 제1밸브(216)와 제2밸브(218)가 각각 설치되어, 상기 보조유로(210)를 개폐한다.First and
상기 기능유니트(200)의 일단은 상기 실외유니트(100)와 서로 연통되게 연결된다. 보다 상세하게는 상기 기능유니트(200)의 일단에 형성되는 기능저압연결부(220)는 상기 실외유니트(100)의 실외저압연결부(160)와 연결되고, 상기 기능유니트(200)의 기능고압연결부(222)는 상기 실외유니트(100)의 실외고압연결부(162)와 각각 연결된다.One end of the
상기 기능유니트(200)에는 제3밸브(224)와 제4밸브(226)가 각각 설치된다. 상기 제3밸브(224)와 제4밸브(226) 사이에는 액유로(240)가 분지되어 형성된다. 즉, 상기 액유로(240)의 양단에 상기 제3밸브(224)와 제4밸브(226)가 각각 구비되어 냉매의 흐름을 제어하게 된다. 상기 제3밸브(224)는 상기 기능고압연결부(222)에 연결 설치된다.The
상기 액유로(240)는 상기 축열유니트(300)를 이용하여 공기조화 장치가 가동되는 경우에 상기 축열유니트(300)로부터 유동되는 냉매를 안내하는 통로가 된다. 그리고 이러한 액유로(240)의 입구와 출구측은 제2사방밸브(242)에 의해 유로가 제 어되도록 구성된다.The
상기 액유로(240)에는 드라이어(244)가 설치된다. 상기 드라이어(244)는 상기 액유로(240)를 유동하는 냉매중의 수분을 제거하기 위한 것이다.The
상기 드라이어(244)의 일측에는 액펌프(246)가 설치된다. 상기 액펌프(246)는 상기 액유로(240)를 유동하는 냉매의 흐름을 강제하는 것으로, 특히 상기 축열유니트(300)에 의해 공기조화 장치가 가동되는 경우에 냉매의 유동을 강제하게 된다.A
상기 액펌프(246)의 일측에는 리시버(248)가 설치된다. 상기 리시버(248)는 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하는 것이다. The
보다 상세하게는, 상기 리시버(248)는 상기 실외유니트(100)로부터 유동되어 오는 냉매 중 잉여냉매를 저장함과 동시에 액체 냉매만이 유동되도록 한다. 즉 '축열모드'시에는 상기 축열유니트(300)로 액체 냉매만이 전달되도록 한다.More specifically, the
상기 제4밸브(226)의 일측에는 고압축열연결부(250)가 형성된다. 따라서, 이러한 고압축열연결부(250)에는 상기 축열유니트(300)의 배관 일단이 연결 설치된다.One side of the
한편, 상기 기능유니트(200)에는 제5밸브(252)가 더 설치되며, 이러한 제5밸브(252)에서는 아래에서 설명할 실내유니트(400)의 실내고압유로(410)가 분지되어 연결된다.On the other hand, the
상기 기능유니트(200)는 상기 실내유니트(400)와도 연결된다. 따라서 이러한 기능유니트(200)의 일단에는 실내저압연결부(260)와 실내고압연결부(262)가 각각 형성된다. The
상기 실내저압연결부(260)는 냉방운전시 상대적으로 저압 냉매가 유동되는 실내유니트(400)의 배관과 연결되는 부분이며, 상기 실내고압연결부(262)는 냉방운전시 상대적으로 고압 냉매가 유동되는 실내유니트(400)의 배관과 연결되는 부분이다.The indoor low
상기 실내저압연결부(260)의 일측에는 상기 실내유니트(400)와 상기 기능유니트(200) 사이를 유동하는 냉매를 선택적으로 차단하기 위한 차폐밸브(270)가 더 설치된다.One side of the indoor low
그리고 상기 기능유니트(200)에는 상기 축열유니트(300)로부터 냉매가 유입되는데, 이러한 축열유니트(300)로부터 유입되는 냉매는 상기 제2밸브(218)와 연결되어 있는 저압축열연결부(272)를 통해 기능유니트(200)로 유동하게 된다.In addition, the coolant flows into the
상기 축열유니트(300)는 상기 기능유니트(200)에 연결 설치되며, 상기 축열유니트(300)와 기능유니트(200) 사이의 냉매 흐름은 상기 제2밸브(218)와 상기 제4밸브(226)에 의해 제어된다.The
상기 축열유니트(300)에는 내부에 축열물질이 저장되는 축열조(310)가 구비된다. 따라서 상기 축열조(310) 내부에 저장되는 축열물질이 가열되거나 냉각되어 열량을 저장하게 된다. 상기 축열조(310) 내부에 저장되는 축열물질은 (열)에너지를 축적하는 것으로, 비중이 높은 물(H2O) 등으로 이루어짐이 바람직하다.The
상기 축열조(310)에는 축열교환기(320)가 설치된다. 상기 축열교환기(320)는 2개가 구비되며, 내부를 유동하는 냉매와 외부의 축열물질 사이에서 열교환이 일어나도록 한다. 즉 상기 축열교환기(320)는 제1축열교환기(322)와 제2축열교환기(324)로 이루어지며, 이러한 축열교환기(320) 내부의 냉매 온도에 따라 상기 축열조(310)에 저장된 축열물질이 데워지거나 차가워지게 된다.The
상기 제1축열교환기(322)의 일측에는 제1축열팽창장치(330)가 설치되고, 상기 제2축열교환기(324) 일측에는 제2축열팽창장치(332)가 설치된다. 상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)는 상기 축열유니트(300)로 유입되는 냉매량을 조절하고, 냉매가 팽창에 의해 저온저압으로 되도록 한다.A first heat
상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)로는 엘이브이(LEV:linear expansion valve)라고도 불리는 전자팽창밸브나 솔레노이드밸브 등 다양한 밸브가 사용될 수 있다.As the first
따라서 이러한 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)는 '축열모드'시 상기 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매를 단열적으로 팽창하여 냉매의 온도와 압력을 떨어뜨리거나, 부하에 알맞은 냉매량을 축열교환기(320)로 보내주는 역할을 하게 된다. Accordingly, the first heat
상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)는 밸브의 개도를 조정하여 감압된 냉매 토출량을 능동적으로 조절할 수 있도록 구성됨이 보다 바람직하다.More preferably, the first heat
상기 실내유니트(400)는 상기 기능유니트(200)에 연결된다. 보다 상세하게는 상기 기능유니트(200)의 실내고압연결부(262)는 실내유니트(400)의 실내고압유로(410)와 연결되고, 상기 기능유니트(200)의 실내저압연결부(260)는 실내유니트 (400)의 실내저압유로(412)와 연결된다.The
상기 실내유니트(400)는 열교환이 일어나는 실내열교환기(420)와, 냉매를 팽창시키고 냉매량을 조절하는 실내팽창장치(430) 등으로 이루어진다. The
상기 실내유니트(400)는 하나 또는 2이상이 구비되며, 각각 실내공간의 냉방 또는 난방에 적합한 용량을 가진다. The
상기 실내팽창장치(430)는 상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)와 같이 전자팽창장치(LEV)로 이루어진다. 따라서, 이러한 실내팽창장치(430)는 '직접냉방모드'시 상기 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매를 단열적으로 팽창하여 냉매의 온도와 압력을 떨어뜨리며, 부하에 알맞은 냉매량을 상기 실내열교환기(420)로 보내주는 역할을 하게 된다. The
도 4에는 상기 축열조(310) 내부의 구성이 보다 구체적으로 도시되어 있다.4 illustrates the configuration of the
이에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(310) 내부에는 소정량의 축열물질(W)이 저장되어 있다. 그리고 이러한 축열물질(W)은 도시되지는 않았지만, 그 저장량이 부족한 경우에는 외부로부터 자동적으로 보충되도록 구성됨이 보다 바람직하다.As shown therein, a predetermined amount of heat storage material W is stored in the
상기 축열조(310) 내부에는 고정수단(500)이 가로질러 설치된다. 상기 고정수단(500)은 상기 축열교환기(320)가 일정 위치에 고정되도록 지지하기 위한 것으로, 다수개가 구비되며 상기 축열조(310)의 내면에 고정 설치된다.The fixing means 500 is installed across the
상기 축열조(310) 내부에 구비되는 상기 축열교환기(320)는 상기 축열물질(W)에 잠기도록 설치된다. 그리고, 이러한 축열교환기(320) 외주면에는 해빙수단(510)이 더 설치된다. The
상기 해빙수단(510)은 외부로부터 인가되는 전원에 의해 열을 발생하여 상기 축열물질(W)을 녹이는 역할을 한다. 즉, 상기 축열물질(W)이 결빙된 상태에서 필요에 의해 상기 축열물질(W)을 급속히 해빙할 필요가 발생하는 경우, 상기 해빙수단(510)이 작동하여 축열물질(W)을 녹이게 된다. The thawing means 510 generates heat by power applied from the outside to melt the heat storage material (W). That is, when a necessity of rapidly thawing the heat storage material W occurs as necessary in the state where the heat storage material W is frozen, the thawing means 510 operates to melt the heat storage material W. .
따라서 상기 해빙수단(510)은 열선(熱線)으로 이루어짐이 바람직하다. 즉, 전기에 의해 열을 발생하는 열선(熱線)이 상기 축열교환기(320) 외주면을 감싸도록 설치됨이 바람직하다.Therefore, the thawing means 510 is preferably made of a hot wire (熱線). That is, it is preferable that a heating wire generating heat by electricity surrounds the outer circumferential surface of the
이하 상기와 같은 구성을 가지는 축열식 공기조화 시스템의 작용을 냉방을 위한 경우를 예로 들어 설명한다.Hereinafter, the operation of the regenerative air conditioning system having the configuration as described above will be described taking an example for cooling.
먼저 도 5a를 참조하여 본 발명에 의한 축열식 공기조화 시스템이 '축열모드'로 동작하는 경우를 살펴본다. First, a case in which the heat storage air conditioning system according to the present invention operates in the 'heat storage mode' will be described with reference to FIG. 5A.
'축열모드'는 야간에, 즉 전력사용량이 적은 시간대에 미리 상기 축열유니트(300)에 에너지를 저장하고자 하는 것으로, 구체적으로는 상기 축열유니트(300)의 축열조(310) 내부에 저장되는 축열물질을 상변화(축열물질이 물인 경우에는 제빙)시키고자 하는 것이다.The 'heat storage mode' is to store energy in the
이때에는 상기 실외유니트(100)와 기능유니트(200) 및 축열유니트(300)가 작동된다. 즉 이때에는 상기 기능유니트(200)에는 상기 실외유니트(100)와 상기 축열유니트(300)가 서로 연통되고, 상기 실내유니트(400)로는 냉매의 유동이 차단된다.At this time, the
보다 상세하게는 상기 차폐밸브(270)와 상기 제5밸브(252)에 의해 냉매의 유동이 차단되어 상기 실내유니트(400)와 상기 기능유니트(200) 사이에는 냉매 유동 이 중단된다.In more detail, the flow of the refrigerant is blocked by the shielding
따라서 상기 압축기(110)의 작용에 의해 냉매는 고압으로 압축되어 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 사방밸브(140)를 거쳐 상기 실외열교환기(120)로 유입된다. Therefore, by the action of the
상기 실외열교환기(120)는 일반적으로 실외에 설치되어 있으므로, 이러한 실외열교환기(120) 내부를 유동하는 냉매는 건물 외부의 공기와 열교환을 일으킨다. Since the
이때에는 '축열모드'이므로 상기 실외열교환기(120) 내부의 냉매는 외부로 열을 빼앗기게 된다. 즉 상기 실외열교환기(120)는 응축기로 작용하므로, 냉매는 외부공기와의 열교환을 통해 냉각되어 액냉매(물론, 완전한 액냉매는 아님)가 된다. At this time, since the heat storage mode, the refrigerant inside the
상기 실외열교환기(120)로부터 배출되는 냉매는 상기 실외팽창장치(150)를 통과하여, 상기 기능유니트(200)로 유입된다.The refrigerant discharged from the
상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 다시 상기 축열유니트(300)로 유입된다. 즉, 상기 제3밸브(224)와 제4밸브(226)에 의해 상기 액유로(240)는 차단되어 있으므로, 상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 상기 고압축열연결부(250)를 통해 바로 상기 축열유니트(300)로 흘러가게 된다.The refrigerant introduced into the
상기 축열유니트(300)로 유입된 냉매는 2갈래로 나뉘어져, 상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)를 통과한다. 상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)를 통과하는 냉매는 팽창에 의해 상대적으로 저온 저압의 냉매가 되며, 보다 바람직하게는 냉매의 온도는 영하의 온도가 된다.The refrigerant introduced into the
상기 제1축열팽창장치(330)와 제2축열팽창장치(332)를 통과한 냉매는 상기 제1축열교환기(322)와 제2축열교환기(324)를 거치면서 열교환을 하게 된다. 이때 상기 제1축열교환기(322)와 제2축열교환기(324)는 증발기의 역할을 하여, 상기 축열조(310) 내부에 저장되어 있는 축열물질의 온도를 낮추게 되어 결국, 상기 축열조(310) 내부의 축열물질이 상변화(제빙)된다. 즉 상기 축열조(310) 내부의 축열물질은 온도가 저하되어 축열교환기(320) 주변부터 점차 상변화(결빙)된다.The refrigerant passing through the first heat
상기 축열교환기(320)를 통과하면서 열을 빼앗긴 냉매는 증발에 의해 기체상태가 되고, 이러한 냉매는 상기 저압축열연결부(272)를 통해 상기 기능유니트(200)로 유입된다. 이때 상기 제2밸브(218)는 상기 보조유로(210)로 냉매가 유동하지 않도록 차단한다.The refrigerant deprived of heat while passing through the
상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 상기 기능저압연결부(220)와 실외저압연결부(160)를 통해 상기 실외유니트(100)로 유입된다. 상기 실외유니트(100)로 유입된 냉매는 상기 사방밸브(140)를 거쳐 상기 어큐뮬레이터(130)로 안내된다.The refrigerant introduced into the
상기 어큐뮬레이터(130)에서는 액체 상태의 냉매가 걸러진다. 따라서 상기 압축기(110)로는 기체 상태의 냉매만이 유입된다. In the
이와 같은 과정에 의해 '축열모드'의 사이클이 완성되며, 이러한 '축열모드'에 의해 상기 축열유니트(300) 내부의 축열조(310)에는 상변화가 진행된다(축열물질이 물인 경우에는 얼음이 얼게 된다).The cycle of the 'heat storage mode' is completed by this process, and the phase change proceeds to the
도 5b에는 '축열냉방모드'일 때의 냉매 유동 상태가 도시되어 있다. 즉 상기와 같은 '축열모드'에 의해 저장된 에너지를 이용하여 실내를 냉방하는 과정이 도 시되어 있다.5B shows a refrigerant flow state in the 'heat storage cooling mode'. That is, the process of cooling the room using the energy stored in the 'heat storage mode' as described above is shown.
'축열냉방모드'는 주간, 즉 전력사용량이 많은 낮시간대에 주로 사용되는 방법으로, 야간에 저장된 에너지를 이용하여 냉방을 실시하는 것이다.The 'regenerative cooling mode' is mainly used during the daytime, that is, during the daytime when the power usage is high, and the cooling is performed by using the stored energy at night.
이때 상기 기능유니트(200)와 축열유니트(300) 및 실내유니트(400)를 통해서는 냉매가 유동하게 되며, 상기 실외유니트(100)에서의 냉매 유동은 정지된다. 즉 상기 제1밸브(216)와 제3밸브(224)에 의해 상기 실외유니트(100)로의 냉매 유동은 차단된다.At this time, the refrigerant flows through the
먼저, 상기 고압축열연결부(250)를 통해 상기 기능유니트(200)로 유입되는 냉매부터 살펴본다.First, the refrigerant flowing into the
이때, 상기 제3밸브(224)와 제4밸브(226)에 의해 상기 액유로(240)가 개방된다. 따라서, 상기 축열유니트(300)로부터 상기 기능유니트(200)로 유입되는 냉매는 상기 액유로(240)를 통해 유동하게 된다.At this time, the
상기 액유로(240) 내부를 유동하는 냉매는 상기 액펌프(246)에 의해 흐름이 강제된다. 따라서 상기 액유로(240)를 흐르는 냉매는 상기 리시버(248)와 액펌프(246)를 통과하면서 수분과 기체 냉매가 제거된다.The refrigerant flowing in the
보다 상세히 살펴보면, 상기 리시버(248)에서는 기체 냉매가 걸러지고, 상기 드라이어(244)에서는 냉매속의 수분이 제거된다.In more detail, the gas coolant is filtered in the
따라서, 상기 액유로(240)를 통과한 액체 냉매는 상기 제2사방밸브(242)와 제3밸브(224) 그리고 제5밸브(252)를 차례로 거친 다음, 상기 실내고압연결부(262)를 통해 상기 실내유니트(400)로 유입된다.Accordingly, the liquid refrigerant passing through the
상기 실내유니트(400)는 다수개가 구비되어 있으므로, 상기 기능유니트(200)로부터 공급되는 냉매는 각각의 실내유니트(400)로 분배된다. 상기 실내유니트(400)로 유입된 냉매는 상기 다수의 실내팽창장치(430)를 통과한다.Since the
상기 실내팽창장치(430)를 통과하는 냉매는 저압으로 되어 상기 실내열교환기(420)로 유입되며, 이러한 실내열교환기(420)에서는 열교환이 일어난다. 즉 상기 실내열교환기(420) 내부를 유동하는 냉매와 실내공간의 공기 사이에 열교환이 일어나게 되며, 이때 상기 실내열교환기(420)는 증발기의 역할을 하게 되므로, 상기 냉매는 실내 공기의 열을 빼앗게 된다.The refrigerant passing through the
이와 같이 상기 실내열교환기(420)를 통과하면서 냉매는 증발하여 기체 상태로 되고, 실내공간은 열을 빼앗겨 냉방된다.As such, while passing through the
상기 실내열교환기(420)에서 토출되는 냉매는 상기 실내저압유로(412)에 의해 안내되어 상기 실내저압연결부(260)를 통해 상기 기능유니트(200)로 유입된다. 이때 상기 차폐밸브(270)는 개방되어 있으며, 상기 제1밸브(216)는 냉매가 상기 실외유니트(100)로 유입되지 않도록 차단한다.The refrigerant discharged from the
따라서 상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 상기 보조유로(210)를 통해 유동된다. 상기 보조유로(210)로 유입되는 냉매는 상기 보조펌프(214)에 의해 흐름이 강제되고, 상기 보조열교환기(212)로 유입된다.Therefore, the refrigerant introduced into the
상기 보조열교환기(212)는 소형의 열교환기로 이루어져, 응축기의 역할을 한다. 따라서 상기 보조열교환기(212)를 통과하는 냉매는 상기 보조열교환기(212)에 의해 온도가 떨어지게 된다.The
상기 보조열교환기(212)를 통과한 냉매는 상기 저압축열연결부(272)를 통해 상기 축열유니트(300)로 유입된다. 상기 축열유니트(300)로 유입된 냉매는 상기 축열교환기(320)를 통과한다.The refrigerant passing through the
상기 축열교환기(320)에서는 열교환이 일어난다. 즉 상기 축열교환기(320) 내부의 냉매와 상기 축열조(310) 내부의 축열물질(얼음) 사이에서 열교환이 일어난다. 따라서 상기 축열조(310) 내부의 축열물질(얼음)은 상기 축열교환기(320) 내부의 냉매로부터 열을 빼앗아 녹게 되며, 이러한 과정에 의해 상기 축열교환기(320) 내부를 통과한 냉매는 저온이 된다.Heat exchange occurs in the heat storage exchanger (320). That is, heat exchange occurs between the refrigerant in the
상기 축열교환기(320)에서 토출되는 냉매는 상기 고압축열연결부(250)를 통해 상기 기능유니트(200)로 유입된다.The refrigerant discharged from the
상기와 같은 과정에 의해 '축열 냉방모드'의 사이클이 완료되며, 실내의 냉방이 이루어진다.By the above process, the cycle of the 'heat storage cooling mode' is completed, and the room is cooled.
도 5c는 일반적인 냉방모드가 도시되어 있다. 즉 상기 축열유니트(300)가 사용되지 않는 일반적인 공기조화 장치에 의해 실내의 냉방이 이루어지는 '직접냉방모드'가 도시되어 있다.5c shows a general cooling mode. That is, the 'direct cooling mode' is shown in which the cooling of the room is performed by a general air conditioner in which the
상기 압축기(110)의 작동에 의해 고압의 냉매가 상기 사방밸브(140)를 거쳐 상기 실외열교환기(120)로 유입된다. 상기 실외열교환기(120)는 응축기의 역할을 하게 되므로, 실외의 공기에 열을 빼앗겨 냉매는 저온의 액냉매가 된다.The high pressure refrigerant is introduced into the
상기 실외열교환기(120)를 통과한 냉매는 상기 실외팽창장치(150)를 거쳐, 상기 기능유니트(200)로 유입된다.The refrigerant passing through the
상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 상기 실내유니트(400)로 바로 흘러가게 된다. 즉, 상기 제3밸브(224)와 제5밸브(252)에 의해 상기 축열유니트(300)로의 냉매 유입은 차단된다. 따라서, 상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 상기 제5밸브(252)를 거쳐 상기 실내고압연결부(262)를 통해 상기 실내유니트(400)로 유입된다.The refrigerant introduced into the
상기 실내유니트(400)는 다수개가 구비되어 있으므로, 상기 기능유니트(200)로부터 공급되는 냉매는 각각의 실내유니트(400)로 분배된다. 상기 실내유니트(400)로 유입된 냉매는 상기 다수의 실내팽창장치(430)를 통과한다.Since the
상기 실내팽창장치(430)를 통과하는 냉매는 저압으로 되어 상기 실내열교환기(420)로 유입되며, 이러한 실내열교환기(420)에서는 열교환이 일어난다. 즉 상기 실내열교환기(420) 내부를 유동하는 냉매와 실내공간의 공기 사이에 열교환이 일어나게 되며, 이때 상기 실내열교환기(420)는 증발기의 역할을 하게 되므로, 상기 냉매는 실내 공기의 열을 빼앗게 된다.The refrigerant passing through the
이와 같이 상기 실내열교환기(420)를 통과하면서 냉매는 증발하여 기체 상태로 되고, 실내공간은 열을 빼앗겨 냉방된다. 이는 상기에서 설명한 '축열냉방모드'시의 실내유니트(400)에서의 작용과 동일하다.As such, while passing through the
상기 실내열교환기(420)에서 토출되는 냉매는 상기 실내저압유로(412)에 의해 안내되어 상기 실내저압연결부(260)를 통해 상기 기능유니트(200)로 유입된다. The refrigerant discharged from the
이때 상기 차폐밸브(270)는 개방되어 있으며, 상기 제1밸브(216)는 냉매가 상기 보조유로(210)로 흘러가지 않도록 차단한다. 따라서 상기 기능유니트(200)로 유입된 냉매는 상기 기능저압연결부(220)와 실외저압연결부(160)를 통해 상기 실외유니트(100)로 유입된다.In this case, the shielding
상기 실외유니트(100)로 유입된 냉매는 상기 사방밸브(140)를 거쳐 상기 어큐뮬레이터(130)로 안내된다. 상기 어큐뮬레이터(130)에서는 액체 상태의 냉매가 걸러진다. 따라서 상기 압축기(110)로는 기체 상태의 냉매만이 유입된다. The refrigerant introduced into the
이와 같은 과정에 의해 '직접냉방모드'의 사이클이 완성된다.By this process, the cycle of 'direct cooling mode' is completed.
한편, 상기와 같은 구성에서 필요시 상기 해빙수단(510)이 작동한다. 즉, 상기 축열조(310)를 애프터서비스하거나, 내부를 점검 또는 축열조(310)를 이동할 필요가 있는 경우에 상기 축열조(310) 내부가 결빙된 상태에서는 이러한 작업이 불가능하게 된다.On the other hand, the thawing means 510 is operated when necessary in the above configuration. That is, when the after-
따라서 외부로부터 전원을 인가하여 상기 해빙수단(510)을 작동시킨다. 이렇게 되면, 상기 해빙수단(510)을 이루는 열선(熱線)에서 발생되는 열에 의해 상기 축열조(310) 내부의 축열물질(W)이 녹게 되는 것이다. 이처럼 상기 축열조(310) 내부의 축열물질(W)이 녹으면, 상기 축열조(310)의 점검 및 이동이 신속하게 가능하게 된다.Therefore, the thawing means 510 is operated by applying power from the outside. In this case, the heat storage material W inside the
도 6에는 도 5c에 도시된 바와 같은 일반적인 냉방모드에서의 p-h선도가 개략적으로 도시되어 있다.FIG. 6 schematically shows a p-h diagram in a general cooling mode as shown in FIG. 5C.
여기서 ①과 ②는 상기 압축기(110) 전후의 상태를 나타내고 있으며, ③과 ④는 응축기 역할을 하는 상기 실외열교환기(120)의 입구와 출구의 상태를 나타낸다. 즉 상기 압축기(110)에서는 냉매의 압력이 상승하게 되며, 상기 실외열교환기 (120)에서는 열교환이 일어나는 동안 압력의 변화는 없으며, 온도 변화에 의해 엔탈피(h)가 변화된다.Here, ① and ② represent states before and after the
부호 ⑤는 도시된 바와 같이, 상기 기능유니트(200)로 유입되는 냉매의 상태를 나타내고 있으며, ⑥과 ⑦은 상기 실내열교환기(420) 전후의 상태이다. As shown in FIG. 5, the state of the refrigerant flowing into the
보다 상세히 살펴보면, 상기 실내팽창장치(430)를 통과하면서 냉매는 압력이 저하된다. 그리고 증발기의 역할을 하는 상기 실내열교환기(420)에서는 압력의 변화는 일어나지 않게 되며, 이 과정에서는 냉매의 온도 증가에 의해 엔탈피(h)가 증가한다. 미설명 부호 ⑧은 상기 기능유니트(200)로부터 나와서 상기 실외유니트(100)에 유입되는 냉매의 상태이다.Looking in more detail, the pressure of the refrigerant is lowered while passing through the indoor expansion device (430). In the
한편, 상기의 설명에서는 본 발명에 의한 축열 공기조화 장치가 냉방을 위해 사용되는 경우를 예로 설명하였으나, 이러한 냉방을 위한 경우 외에 난방을 위해서도 사용 가능하다.On the other hand, in the above description has been described a case where the heat storage air conditioner according to the present invention is used for cooling, it can be used for heating in addition to the case for such cooling.
즉 상기의 예에서는 냉방을 위해 야간에 상기 축열유니트(300)의 축열조(310)를 냉방축열조로 사용하여 축열물질을 상변화(제빙)하는 경우를 예시하고 있으나, 냉매의 흐름을 반대로 하여 상기 축열조(310)가 난방축열조로 이용되도록 할 수 있다.That is, the above example illustrates the case where the phase change (de-icing) of the heat storage material is performed by using the
이렇게 되면, 상기 축열조(310) 내부의 축열물질은 야간에는 고온으로 온도가 상승되어 열에너지를 축적하고, 주간에는 이러한 열에너지를 사용하여 실내공간을 난방하게 된다. In this case, the heat storage material inside the
또한 상기 축열조(310)를 냉방용과 난방용으로 구분하여 각각 설치한 다음, 냉방시에는 냉방용축열조를 사용하고 난방시에는 난방용축열조를 사용하도록 구성할 수도 있다.In addition, the
이와 같은, 냉방 및 난방 시스템의 작동원리는 일반적인 냉난방 에어콘의 사용원리와 동일하므로 여기서는 상세한 설명은 생략한다.As such, the operating principle of the cooling and heating system is the same as the principle of use of a general air-conditioning air conditioner, and thus detailed description thereof will be omitted.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the above technical scope.
예를 들어, 상기의 실시예에서는 상기 해빙수단(510)이 상기 축열유니트(300)의 축열교환기(320) 외주면에 부착 설치되는 경우를 예시하고 있으나, 이러한 축열교환기(320)의 외주면 외에 다양한 장소에 부착될 수 있음은 물론이다.For example, in the above embodiment, the thawing means 510 is attached to the outer circumferential surface of the
보다 상세하게 살펴보면, 상기 해빙수단(510)은 상기 축열유니트(300)의 고정수단(500)에 설치될 수 있다. 즉, 상기 고정수단(500)의 외면에 부착 설치되건, 고정수단(500)에 고정 설치될 수 있을 것이다.In more detail, the thawing means 510 may be installed in the fixing means 500 of the
또한, 상기 해빙수단(510)은 상기 축열유니트(300)의 축열조(310) 내면에 설치되는 것도 가능하다. 즉, 상기 축열조(310) 내부의 바닥면이나 측면에 부착 설치될 수 있음은 물론이다.In addition, the thawing means 510 may be installed on the inner surface of the
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 축열식 공기조화 시스템에서는, 실외유니트와, 실내유니트, 축열유니트 그리고 기능유니트가 각각 별개로 구성되어 서로 연결된다. 뿐만 아니라, 축열유니트에는 해빙수단이 구비되어 필요시 축열조 내부의 축열물질(물)을 녹이게 된다.As described above, in the heat storage air conditioning system according to the present invention, the outdoor unit, the indoor unit, the heat storage unit, and the functional unit are separately configured and connected to each other. In addition, the heat storage unit is provided with a thawing means to melt the heat storage material (water) inside the heat storage tank if necessary.
따라서, 축열조 내부의 축열물질이 결빙된 상태에서도 축열조의 점검이나 이동과 같은 작업이 신속하게 가능해지는 장점이 있다. 즉 애프터서비스 등이 작업능률이 향상되는 효과가 있다.Therefore, there is an advantage that the operation such as inspection or movement of the heat storage tank can be quickly performed even when the heat storage material inside the heat storage tank is frozen. In other words, after-sales service has an effect of improving work efficiency.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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2005
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