KR100686583B1 - 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트파이프를 부착한 히트펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 팬 모터의 외표면에 부착하여 히트파이프 증발부를 형성하고, 상기 히트파이프를 길게 연장하여 타측은 실외기의 하측면에 부착하거나, 실외기 코일의 공기배출방향으로 외측에 부착하여 히트파이프 응축부를 형성하도록 이루어진 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프에 관한 것이다.

이는 팬모터의 내부의 열을 외부로 방열하기 위하여 히트파이프를 팬 모터의 외표면에 히트파이프 증발부를 형성하며, 타측은 실외기에 부착하여 히트파이프 응축부를 형성함으로써, 팬 모터부의 발열에 의해 과열되는 것을 방지하며, 실외기의 하측면 또는 외측면에 부착하여 히트파이프 응축부의 응축열을 이용하여 동계시에 실외기 코일에 형성되는 결빙을 미연에 방지하며, 히트펌프의 열효율을 상승시키는 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프를 제공하는 것이다.

히트펌프, 팬 모터, 히트파이프,

Description

팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프{ Heat Pump with Defrosting Function using Heat Pipe to be attached on the Fan Motor }

도 1은 일반적인 히트펌프를 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프를 나타낸 제1실시예,

도 3은 본 발명에 따른 히트펌프를 나타낸 제2실시예,

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프를 나타낸 제3실시예,

도 5는 본 발명에 따른 히트펌프를 나타낸 제4실시예,

도 6은 본 발명에 따른 히트파이프의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 압축기 2: 4방변

3: 실외기 코일 4: 팽창밸브

5: 실내기 코일 6: 히트파이프

7: 히트파이프 증발부 8: 히트파이프 응축부

9: 토출배관 10: 팬 모터

본 발명은 히트파이프를 부착한 히트펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 팬 모터의 외표면에 부착하여 히트파이프 증발부를 형성하고, 상기 히트파이프를 길게 연장하여 타측은 실외기의 하측면에 부착하거나, 실외기 코일의 공기배출방향으로 외측에 부착하여 히트파이프 응축부를 형성하도록 이루어진 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 히트펌프를 나타낸 개략도로서, 일반적으로 히트펌프식 공기조화기등에 적용되어 외부로부터 열을 흡수하거나 또는 외부로 열을 방출하여 실내를 냉난방시켜 실내환경을 쾌적하게 유지하기도 한다.

이러한 일반적인 히트펌프의 공조사이클을 살펴보면 먼저, 저온저압의 기체냉매는 압축기(1)에서 압축되면서, 고온고압의 기체냉매가 되어 4방변(2)을 통하여 실내기 코일(5)로 이송되고 실내기 코일(5) 에서는 이러한 고온고압의 기체냉매가 고온고압의 액체냉매로 전환된다. 다음, 실내기 코일(5)로부터 이송되는 고온고압의 액체냉매는 팽창밸브(4)를 통과하면서 팽창되어 저온저압의 액체냉매로 전환되어 증발기로 유입되고 실외기 코일(3)로 유입되는 저온저압의 액체냉매는 주위의 열을 흡수하여 증발함으로써 실내공간을 냉각시킨다.

상기 히트펌프의 난방사이클에서 팽창밸브(4)는 고압의 냉매를 저압의 냉매로 팽창시키는 장치로서, 일반적으로 공기조화기에는 팽창밸브(4)가 적용되고 있는 실정이다.

이러한 공기조화기는 모터부의 발열에 의해 모터효율이 감소되며, 더나아가, 과열시에 모터동작이 정지되는 문제점을 안고 있으며, 또한 실외기 유니트에 함께 장착된 압축기의 외표면을 증가시켜 히트펌프의 효율을 감소시키는 문제점을 안고 있으며, 상기 히트펌프식 공기조화기는 동계시에 실외기 코일의 외주면에 결빙이 형성되어 공기조화기의 효율이 급격히 저하되거나, 심지어는 동작이 중단되는 경우가 발생하게 되는 심각한 문제점을 안고 있는 것이다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 팬 모터의 외표면에 히트파이프를 부착하여 히트파이프 증발부를 형성하고, 타측은 실외기에 부착하여 히트파이프 응축부를 형성함으로써, 모터부의 발열에 의해 과열되는 것을 방지하며, 실외기의 하측면 또는 외측면에 부착하여 히트파이프 응축부의 응축열을 이용하여 동계시에 실외기 코일에 형성되는 결빙을 미연에 방지하며, 실외기의 열효율을 증가하도록 하는 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 히트펌프의 제1실시예 및 제2실시예를 도 2 및 도 3에 의하여 설명하면, 팬모터(10)의 외표면에 1개 이상의 히트파이프(6)를 부착하여 히트파이프 증발부(7)를 형성하고, 상기 각각의 히트파이프(6)를 길게 연장하여 타측은 실외기 코일(3)의 하측면에 부착하여 히트파이프 응축부(8)를 형성하도록 이루어진 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프에 관한 것이다.

이는 팬 모터의 외측면에 히트 파이프를 부착하여, 히트파이프 증발부(7)를 형성하고, 타단은 길게 연장하여 실외기의 하측면에 부착하도록 하는 것이다.

이로 인하여, 동계시에 실외기 코일(3)에 형성되는 결빙을 무동력으로 제상시켜, 히트펌프의 작동 정지를 미연에 방지하며, 히트펌프의 효율을 증가시키는 것이다.

본 발명에 사용된 히트파이프(6)의 작동원리와 구조를 도 6A 및 도 6B에 의해 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시한 바와 같이 히트파이프의 작동원리를 보면, 증발부(EVAPORATOR), 단열부(ADRIATIC SECTION), 응축부(CONDENSER)는 반경 방향으로 열이 흡수 또는 방출되는 부분을 나타내며, 각각의 길이는 작동조건에 따라 달라질 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이 상기 히트파이프의 구조는 안쪽으로 열이 흡수 또는 방출되는 통로(105)와, 상기 통로(105)를 감싸고 있는 모세관(106)내에는 압력에 따라 액체상태의 작동유체를 응축부에서 증발부로 귀환시키는 구동력으로 작용하므로 작동유체의 순환이 이루어지게 되고, 상기 모세관(106)의 외부는 튜브(107)로 둘러싸여 있다.

이와 같은 구성상태에서 열이 상기 증발부에 가해지면, 열전도에 의해 외벽을 통해 내부에 있는 액체상태의 작동유체로 전달된다.

그러면, 평형상태에 있던 작동유체의 액체-증기 경계면에서 증발이 일어나, 경계면이 오목하게 낮아지면서 반달의 곡률반경이 낮아진다.

이 때, 상기 증발부 내부의 증기영역은 새로 발생한 증기량에 의해 국부적인 밀도와 압력이 증가한다.

즉, 온도차에 의해 압력구배가 유발되며 이에 의해 증기는 응축부쪽으로 이동한다.

한편, 상기 응축부의 액체와 벽 외부에 냉각원(HEAT SINK)이 존재하는데, 증발부에서 이동된 증기의 온도가 응축부의 액체와 벽의 온도보다 높은 상태에 있으므로 증기는 열을 방출한 후 액체 상태로 응축된다.

이 때, 상기 응축부의 액체-증기면이 높아지면서 반달의 곡률반경이 커진다.

상기 증발부와 응축부간 액체-증기 경계면에서의 곡률 반경차이가 액체의 표면 장력에 의해 모세관(9) 압력을 유발하는데 이는 라플레스 영(Laplace-Young)의 식으로 다음과 같이 표현된다.

ΔPcap = σ(1/R1 + 1/R2) 여기서, ΔPcap는 모세관 압력, σ는 액체의 표면장력, 그리고 R1 및 R2는 반달면에서 서로 직각 방향으로 잰 곡률반경이다.

이 모세관 압력은 액체 상태의 작동유체를 응축부에서 증발부로 귀환시키는 구동력으로 작용하므로 작동유체의 순환이 이루어지게 된다.

상기 증발부로 귀환된 액체는 다시 위의 과정을 반복하여 그 기능을 수행하게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 히트펌프를 나타낸 제3실시예 및 제4실시예로서, 이를 설명하면, 팬 모터(10)의 외표면에 1개 이상의 히트파이프(6)를 부착 하여 히트파이프 증발부(7)를 형성하고, 히트파이프 응축부(7)는 상기 각각의 히트파이프(6)를 길게 연장하여 타측은 실외기 코일(3)의 공기배출방향으로 외측에 부착하여 히트파이프 응축부(8)를 형성하도록 이루어진 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프에 관한 것이다.

이는 동계시에 실외기 코일(3)표면에 형성되는 결빙은 주위공기온도가 영하의 온도로 감소됨으로 인하여 발생하는 것이다. 상기 히트파이프 응축부(8)에서 발생되는 방출열은 주위의 낮은 공기온도와 혼합되어 실외기 코일(3)로 공급되며, 이로 인하여 동계시 실외기 코일(3)에 형성되는 결빙현상이 미연에 방지되는 것이다.

본 발명은 팬 모터의 외표면에 히트파이프를 부착하여 히트파이프 증발부를 형성하고, 타단은 실외기 코일의 주위에 위치하는 실시예로서, 이로 인하여, 동계시에 결빙을 미연에 방지하며, 실외기의 열교환능력을 증가시키는 히트펌프를 제공하는 것이다.

Claims (2)

1. 히트펌프에 있어서,

   팬모터(10)의 외표면에 1개 이상의 히트파이프(6)를 부착하여 히트파이프 증발부(7)를 형성하고, 상기 각각의 히트파이프(6)를 길게 연장하여 타측은 실외기 코일(3)의 하측면에 부착하고, 상기 각각의 히트파이프(6)를 길게 연장하여 타측은 실외기 코일(3)의 공기배출방향으로 외측에 부착하여 히트파이프 응축부(8)를 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 팬 모터를 이용한 히트파이프 제상 고효율 히트펌프.
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