KR101105160B1 - 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로 이를 더욱 상세히 설명하면 공기열원에 태양열원을 부가하여 열전달매체를 히트펌프에 순환시킬 수 있어 열효율이 우수하고, 이러한 태양열원을 열전달매체에 공급하는 태양열공급기에 별도의 축열조 등에 의한 간접 열전달과정 없이 태양열을 공급받은 열전달매체를 직접 순환시킴으로써 열손실을 방지할 수 있는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프에 관한 것이다.

Description

공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프{A Heatpump using solar-heat and air-heat}

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로 이를 더욱 상세히 설명하면 공기열원에 태양열원을 부가하여 열전달매체를 히트펌프에 순환시킬 수 있어 열효율이 우수하고, 이러한 태양열원을 열전달매체에 공급하는 태양열공급기에 별도의 축열조 등에 의한 간접 열전달과정 없이 태양열을 공급받은 열전달매체를 직접 순환시킴으로서 열손실을 방지할 수 있는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프에 관한 것이다.

일반적으로 건물, 공장 등을 냉.난방하기 위하여 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다. 그러나 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인해 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계가 있다. 따라서, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다.

이러한 대체 에너지로서 제시되는 것 중에는 전기적, 화학적 작용에 의하여 열에너지를 얻는 방법이 제시되고 있는 바, 이는 가연 물질을 연소시키는 방법에 비하여 오염물질의 생성이 현저하게 적게 되지만, 상기한 전기적, 화학적 방법 등은 이들 반응을 위한 물질이나 장치를 필요로 하기 때문에 많은 양의 열에너지를 얻고자 할 때에는 이에 따른 장치의 부피가 방대하게 되는 폐단이 있고, 상기 장치는 안전성을 구비해야 함으로써 이를 위한 장치가 열에너지를 얻기 위한 장치보다 방대해지는 결점이 있으며, 상기 장치에 비하여 얻어지는 열은 그 다지 많지 않으므로 시설투자에의 어려움이 많게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 히트펌프가 제시된다. 상기 히트펌프는 열을 온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 이동시킬 수 있는 장치를 의미하는데, 사이클의 구성과 작동방법은 냉동기와 같으며, 저온열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 냉동기가 되고, 고온열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 히트펌프가 되는 것이다. 히트펌프는 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브로 구성되는 일반적인 사이클을 갖고 있으며, 이를 순환하는 열전달매체가 증발, 압축, 응축, 팽창의 변화를 계속하면서 순환한다. 이러한 과정에서 열을 흡수 또는 방출함으로써 냉방 또는 난방이 가능하게 되는 것이다. 그러나 히트펌프는 동절기 등 외기 온도가 너무 낮은 경우 증발 잠열이 양호하지 못하므로 열효율이 저하되는 단점이 있다.

한편 대체에너지로서 태양열공급기(장치)는 일반적으로 태양열 집열판을 통해 태양열을 집열하고 별도로 축열탱크를 구성하여 상기 집열판과 상기 축열탱크 사이에 순환펌프를 가동시킴으로써 집열판에 집열된 태양열을 순환펌프를 통해 축열탱크로 전달하고 축열탱크에서는 별도의 순환라인을 통해 열전달객체에 열을 전달하는 바, 이렇게 기존의 태양열공급기는 간접 열전달방식에 의해 열손실이 발생하는 문제가 있었다.

따라서, 상기 언급한 문제점들을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 히트펌프가 외기온도가 낮은 경우 열효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 태양열공급기를 증발기와 더불어 구성하여 열효율을 높이고, 태양열공급기로부터 열전달을 받은 열전달매체를 직접 압축기로 전달함으로써 간접열전달에 의한 열손실을 방지할 수 있는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프는 외부로부터 공기열원을 흡수하는 증발기와; 전면이 개구된 하우징과 상기 하우징의 내부에 안치되며 일단이 상기 증발기와 연통하는 열전달매체유동관과; 상기 하우징의 전면에 장착되는 커버로 구성되는 태양열공급기와; 상기 태양열공급기와 연통하며 유입된 열전달매체를 고온.고압의 기체상태로 변환시키는 압축기와; 상기 압축기와 연통하며 열전달매체를 고온.고압의 액체상태로 변환시키는 응축기와; 상기 응축기와 연통하며 열전달매체를 저압가스로 변환시키는 팽창밸브와; 상기 응축기와 상기 팽창밸브 사이에 구성되는 병렬라인과; 상기 병렬라인 상에 구성되며, 상기 병렬라인과 연통하는 유입관이 일측에 형성되어 열전달매체가 회류되는 회류챔버와, 상기 회류챔버의 하면에 형성되는 이물질유출부와, 상기 회류챔버의 상부에 형성되는 여과챔버와, 상기 여과챔버의 일측에 형성되며 상기 병렬라인과 연통하는 열전달매체유출관과, 상기 회류챔버와 상기 여과챔버를 구획하는 챔버막과, 상기 챔버막에 형성되어 상기 회류챔버와 연통되어 상기 회류챔버 내에서 회류하는 열전달매체가 유입되어 상기 여과챔버로 열전달매체가 월류될 수 있는 원형막으로 구성되는 여과기;로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양열공급기에는, 하우징의 측면 및 하면에 단열재가 구성되고, 상기 단열재 외측면에 방열판이 구성되며, 상기 방열판의 외측면에는 복수의 지지대가 구성되고, 상기 지지대에는 상기 열전달매체유동관의 내측면이 부착되며 상기 열전달매체의 양단은 각각 하우징의 외부에서 상기 증발기 및 상기 압축기에 연결되고, 상기 열전달매체의 전면에는 복수의 흡수핀이 부착됨이 타당하다.

또한, 상기 방열판의 전면에는 복수의 방열날개가 돌출 형성되어 방열효과를 극대화시킴이 타당하다.

또한, 상기 병렬라인에는 삼방밸브가 형성되어 응축기에서 선택적으로 팽창밸브 또는 여과기로 열전달매체가 유동하도록 구성됨이 타당하다.

또한, 상기 여과챔버의 측벽과 상기 원형막의 외주연 사이에는 복수의 메쉬가 형성되는 여과망이 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 여과망은 복수의 층으로 구성되되, 각각의 여과망에 형성된 메쉬가 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 작아지는 것이 바람직하다.

본 발명은 공기열원에 태양열원을 부가하여 열전달매체를 히트펌프에 순환시킬 수 있으므로 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 태양열공급기에 별도의 축열조 등에 의한 열전달과정 없이 태양열을 공급받은 열전달매체를 직접 순환시킴으로써 별도의 열전달과정을 통한 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 히트펌프 순환과정에서 열전달매체에 혼합되는 이물질을 선택적으로 걸러낼 수 있으므로 열전달효율을 증대시키며 기기고장을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 구성인 태양열 공급기를 나타내는 분해사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 구성인 태양열 공급기의 측단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 구성인 여과기를 나타내는 절개사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 구성인 태양열 공급기를 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 구성인 태양열 공급기의 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 구성인 여과기를 나타내는 절개사시도이다.

본 발명의 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프는 도 1에서 보는 바와 같이 외부 공기열과 내부를 따라 흐르는 열전달매체가 열교환에 의해 공기열로부터 열을 회수하는 증발기(100)와 상기 증발기(100)와 연통하는 열전달매체유동관에 추가로 열을 가하도록 하는 태양열 공급기(200)와 상기 태양열 공급기(200)와 연통하며 유입된 열전달매체를 고온.고압의 기체상태로 변환시키는 압축기(300)와 상기 압축기(300)와 연통하며 열전달매체를 고온.고압의 액체상태로 변환시키는 응축기(400)와 상기 응축기(400)와 연통하며 열전달매체를 저압가스로 변환시키는 팽창밸브(600)로 이어지는 사이클을 갖도록 구성된다. 이에 더하여 본 발명에서는 상기 응축기(400)와 상기 팽창밸브(600) 사이에 병렬라인(800)을 더 구성하고, 상기 병열라인(800) 상에 여과기(500)를 구성함으로써 열전달매체에 함유된 이물질을 제거하도록 한다.

상기에서 보는 바와 같이 본 발명은 기존의 히트펌프에 있어 공지의 구성인 공기열원을 흡수하는 증발기(100), 고압의 기체상태로 변환시키는 압축기(300), 압축기(300)로부터 열전달매체를 고온.고압의 액체상태로 변환시키는 응축기(400), 상기 응축기(400)와 연통하며 열전달매체를 저압가스로 변환시키는 팽창밸브(600)로 이어지는 사이클을 그대로 차용하면서, 외기온도가 낮은 경우 등에 열효율이 낮은 점을 보완하기 위해 상기 증발기(100)에 더하여 태양열공급기(200)가 더 구성되는 것으로 이하에서는 상기 공지의 히트펌프 구성요소에 대해서는 그 설명을 생략한다.

상기 태양열 공급기(200)는 도 2에서 보는 바와 같이 전면이 개구된 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내부로 측면 및 하면에 구성되는 단열재(220)와, 상기 단열재(220) 외측면에 구성되는 방열판(230)과, 상기 방열판(230)의 외측면에 구성되는 복수의 지지대(240)와, 상기 지지대(240)에 부착되는 열전달매체유동관(250)과, 상기 열전달매체유동관의 외측에 부착되는 복수의 흡수핀(260)과, 상기 개구된 하우징(210)의 개구면에 부착되는 커버(270)로 구성되어 상기 증발기(100)로부터 1차적으로 열원이 흡수된 열전달매체가 상기 태양열공급기(200)를 통과하면서 태양열에 의해 열전달매체에 2차적으로 열원이 흡수되도록 하여 외기온도가 낮을 경우 등에 있어 증발기(100)만에 의해 열원의 흡수가 부족한 것을 상기 태양열공급기(200)를 통해 보충함으로써 충분한 열원의 흡수가 가능하도록 하는 것이며, 상기 태양열공급기(200)에 직접적으로 열전달매체를 전달시켜 이를 통해 압축기(300)로 1,2차에 걸친 열원의 흡수가 된 열전달매체를 전달시킴으로써 별도의 축열기 등에 의해 간접열교환의 필요가 없게 됨으로서 열손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기 하우징(210)은 전면이 개구된 박스형상으로 도면에는 사각형상을 도시하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 하우징(210)의 내부로 측면 및 하면에는 단열재(220)가 구성되는 바, 상기 단열재(220)의 구성에 기해 본 태양열공급기(200)에 공급된 태양열에 의한 열원이 외부로 유출되어 열손실이 발생하지 않도록 하는 것이다. 상기 단열재(220)는 스티로폼 등 공지의 재질이 사용될 수 있다.

상기 방열판(230)은 상기 단열재(220) 외측면에 구성되는 것으로 상기 하우징(210)의 전면을 제외한 측면 및 하면에 단열재(220)를 사이에 두고 구성이 된다. 상기 방열판(230)은 알루미늄, 마그네슘, 아연재질 등 다양한 재질이 사용될 수 있는 바, 그 기능은 상기 방열판(230)으로 전달된 태양열을 복사나 대류현상을 이용하여 열을 방출토록 함으로서 방출된 열이 상기 열전달매체유동관(250)으로 전달되도록 하는 것으로 이러한 작용에 기해 전달된 태양열이 외부로 유출됨 없이 그대로 열전달매체유동관(250)으로 전달되도록 하여 열전달매체에 2차적으로 태양열이 용이하게 전달될 수 있도록 하는 것이다.

한편 상기 단열재(220)는 도면에 도시된 바는 없으나, 상기 하우징(210)과 상기 방열판(230) 사이에 황토 모르타르를 충진하여 구성될 수 있다. 상기 황토 모르타르는 황토와 바텀애쉬를 포함하는 고형물에 물을 배합하여 구성되는 것으로, 황토 30 내지 70중량%에 바텀애쉬 30 내지 70중량%로 고형물을 혼합하고, 이에 물을 배합하여 구성되는 것으로, 황토와 바텀애쉬의 배합비는 강도가 요구되는 경우에 바텀애쉬의 배합비중을 늘리고, 강도가 요구되지 않는 경우 바텀애쉬의 배합비중을 줄이는 것이 타당한 것이다.

황토는 황색의 흙으로, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 철분, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 카리 등 수많은 무기질이 함유된 미세입자로, 원적외선을 다량 방사하고, 주위의 습도에 따라 쾌적한 습도를 유지해 주는 습도조절기능과 단열 및 축열로 열의 손실을 줄이는 단열보온 기능이 있음은 공지의 사실이다. 그러나 황토만으로 모르타르를 구성하는 경우에 있어 황토는 건조수축이 커서 균열저항성이 떨어지고 강도도 일반 시멘트에 비해 떨어지는 문제점이 있다. 이에 본 발명에서는 바텀애쉬를 첨가하도록 하여 단열기능을 보완하고, 바텀애쉬의 공극에 황토가 충진되도록 하여 균열을 잡아주고 강도를 보강하고 있다. 여기서 바텀애쉬는 고온의 연소과정에서 생성되어 고온에서 안정한 화합물이기 때문에 내화성이 있으며 기공률이 기타 골재에 비해 현저히 높아서 단열성이 우수하고, 기존에 단열골재로 사용되는 퍼라이트, 질석에 비해 강도가 우수하기 때문에 일반 모르타르와 유사한 강도특성을 발휘할 수 있다.

이렇게 본 발명에서는 상기 하우징(210)과 상기 방열판(230) 사이에 바텀애쉬를 포함하는 황토 모르타르를 충진하여 단열재(220)로 사용함으로써 단열성을 향상시키면서 강도를 보강하도록 하여 결국 열전달매체로 태양열이 열손실 없이 전달될 수 있도록 하는 것이다.

이에 더하여 본 발명에서는 상기 방열판(230)의 외측면에 복수의 방열날개(231)를 구성하는 바, 상기 방열날개(231)는 상기 방열판(230)에 돌출되는 형상으로 이러한 방열날개(231)가 복수로 구성됨에 의해 그만큼 공기와 접하는 면적을 늘림으로써 대류 및 복사가 더욱 활발히 이루어지도록 하여 결국 열전달매체유동관(250)으로 태양열에 의한 대류열 및 복사열이 효율적으로 전달되도록 하는 것이다.

상기 방열판(230)의 외측면에 구성되는 복수의 지지대(240)가 구성되는 바, 상기 지지대(240)에 의해 상기 방열판(230)과 상기 열전달매체유동관(250)이 일정 이격을 두고 구성되도록 함으로서 상기 방열판(230)에 의한 복사 및 대류가 상기 지지대(240)에 의해 형성되는 일정 이격공간에서 발생되도록 하는 것이다. 상기 지지대(240)의 경우도 열전달효율이 우수한 금속 등의 재질로 구성하여 지지대(240)에 의해서도 열전달매체유동관(250)으로 열전달이 이루어지도록 하는 것이 타당하다.

상기 지지대(240)에는 내부로 열전달매체가 유동하는 열전달매체유동관(250)이 구성되는 바, 상기 열전달매체유동관(250)은 지그재그로 곡관을 형성하도록 하여 상기 하우징(210)의 노출면에서 최대한 노출면적을 늘림으로서 그 내부의 열전달매체에 충분한 태양열이 전달되도록 하는 것이다. 상기 열전달매체유동관(250)은 일단이 상기 증발기(100)와 연결되고, 타단이 상기 압축기(300)와 연결이 되도록 상기 하우징(210)을 관통한다. 상기 열전달매체유동관(250)은 태양열을 흡수하도록 하는 것이 타당한 바, 이를 위해 색상의 경우도 검은색으로 구성하는 것이 타당하고, 재질적인 면에서도 구리 등 열흡수율이 우수한 금속재질로 사용되는 것이 타당하다.

상기 열전달매체유동관(250)의 외측에는 복수의 흡수핀(260)이 구성되는 바, 상기 흡수핀(260)은 태양열의 직접적인 흡수를 통해 상기 열전달매체유동관(250)으로 열을 전달하고, 이렇게 전달된 열이 결국 열전달매체로 전달되도록 하는 것이다. 상기 흡수핀(260)의 경우도 알루미늄, 동 등 태양열을 흡수할 수 있는 재질로 구성되어야 한다.

상기 커버(270)는 상기 하우징(210)의 개구면에 부착되는 구성으로 이를 통해 태양열이 내부로 전달되도록 하는 것으로 내부로 전달된 열이 외부유출을 방지하기 위해 투명 복층유리, 2중 사출 진공 투명렉산, 아크릴 등의 재질로 구성되고, 더욱 바람직하게는 표면에 연잎효과 제품으로 처리함으로서 먼지 등 이물질에 의한 태양빛의 투과율 저하를 방지한다.

상기에서 언급한 바와 같이 본 발명은 증발기(100), 태양열공급기(200), 압축기(300), 응축기(400), 팽창밸브(600)로 이어지는 사이클을 순환하면서 열교환 및 열전달이 이루어지도록 하는 것으로 이러한 순환과정에 있어 열전달매체에는 이물질이 축적되게 되며 이러한 이물질은 결국 열교환효율을 저감시키는 원인이 되며 기기고장의 원인이 된다. 이에 본 발명에서는 상기 응축기(400)와 상기 팽창밸브(600) 사이에 병렬라인(800)을 더 구성하고, 상기 병렬라인(800)에 여과기(500)를 구성하는 바, 상기 병렬라인(800)에는 도 1에서 보는 바와 같이 3방밸브(V)가 구성되어 도면에 도시된 바는 없으나 제어부의 제어에 의해 상기 응축기(400)를 경유하는 열전달매체가 그대로 팽창밸브(600)로 유입되도록 하거나 상기 병렬라인(800)을 통해 여과기(500)를 거쳐 상기 팽창밸브(600)로 유입되도록 한다.

상기 여과기(500)는 열전달매체가 회류되는 회류챔버(510)와, 상기 회류챔버(510)의 일측에 형성되는 유입관(520)과, 상기 회류챔버(510)의 하면에 형성되는 이물질유출부(530)와, 상기 회류챔버(510)의 상부에 형성되는 여과챔버(540)와, 상기 여과챔버(540)의 일측에 형성되는 유출관(550)과, 상기 회류챔버(510)와 상기 여과챔버(540)를 구획하는 챔버막(560)과, 상기 챔버막(560)에 형성되어 상기 회류챔버(510)와 연통되어 상기 회류챔버(510) 내에서 회류하는 열전달매체가 유입되어 상기 여과챔버(540)로 열전달매체가 월류될 수 있는 원형막(570)으로 구성된다.

상기 여과기(500)의 구성요소를 상세히 설명하면, 상기 회류챔버(510)는 원통형으로서 그 내부에서 열전달매체가 회류하게 된다. 상기 유입관(520)은 상기 회류챔버(510)의 일측에 형성되는데 상기 회류챔버(510)의 접선방향에 구성되는 것이 바람직할 것이다. 이렇게 구성됨으로써 유입관(520)으로의 열전달매체가 회류챔버(510) 내에서 회류하게 됨으로써 유체회전운동(hydrocyclon)과 소용돌이(vortex)가 발생하게 되는 것이다. 상기 유입관(520)은 상기 병렬라인(800)과 연통하도록 구성되어 응축기(400)로부터 열전달매체가 전달되도록 하는 것이다.

또한, 도 4에서 보는 바와 같이 회류챔버(510)의 하면은 중심으로 갈수록 직경이 좁아지도록 경사구배를 형성함이 바람직한데 이는 회류에 의한 원심력에 의해 회류챔버 측벽 쪽에서 하강하는 입자가 이하에서 설명할 이물질유출부(530) 방향으로 용이하게 미끄러지게 하는 것 뿐만 아니라 직경이 작아짐에 따라 그 유속이 커짐을 이용하여 회류챔버(510)의 하방향으로 갈수록 소용돌이 속도를 크게 하여 입자가 이물질유출부(530)로 용이하게 유출될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 이물질유출부(530)는 회류챔버의 하면의 중심부에 형성되는 것으로서 이 또한 하방향으로 갈수록 직경이 작아지는 역원추형의 형상으로서 상기 이물질 유출부(530) 상부에서는 소용돌이의 중앙의 코어를 잡아주는 역할을 하게 되는 것이다.

상기 여과챔버(540)는 원통형으로 구성하되, 상기 회류챔버(510) 상부에 구성되는 것으로 별도의 공간으로 구성할 수 있으나, 도 4에서는 일체형으로 구성하되 이하에서 설명할 챔버막(560)에 의해 분할되는 것이다. 상기 여과챔버(540) 내부에는 상기 회류챔버(510)와 연통되어 상기 회류챔버(510) 내에서 회류하는 열전달매체가 유입되어 상기 여과챔버(540)로 열전달매체가 월류될 수 있는 원형막(570)이 구성되며, 상기 원형막(570)의 외주연과 상기 여과챔버(540)의 내주연 사이에는 여과망(580)이 다단으로 구성된다. 상기 여과망(580)은 복수의 메쉬가 형성되어 상기 원형막(570)을 월류하는 열전달매체에 혼합된 이물질을 걸러내도록 하는 것이다. 또한 도면에 도시된 바는 없으나 상기 여과망(580)은 다단으로 구성하되, 상단에서 하단방향으로 메쉬가 적어지도록 구성됨이 타당하다. 이는 상단방향의 여과망(580)을 통해 입자가 큰 이물질을 걸러내고 하단방향의 여과망(580)에 의해 입자가 작은 이물질을 걸러내도록 함으로서 열전달매체 여과속도를 증진시키고 여과효율을 높이기 위함이다.

이렇게 여과망(580)을 통과한 이물질이 걸러진 열전달매체는 유출관(550)을 통해 팽창밸브(600)로 유출되는 것이다.

상기 여과챔버(540)와 상기 회류챔버(510)를 구획하는 것으로서 챔버막(560)이 구성되는데, 상기 챔버막(560)의 중심부에는 상기 원형막(570)이 구성되어 상기 원형막(570)과 상기 회류챔버(510)가 연통되도록 구성된다. 상기 챔버막(560)은 중심방향 즉 원형막이 구성된 방향으로 상향경사구배가 형성되는 원추형으로 구성됨이 바람직하다. 이렇게 구성됨으로써 여과망(580)를 통과한 열전달매체가 상기 챔버막(560)을 타고 유출관(550)으로 유출되기 용이하도록 하는 것이며, 회류챔버(510)에서는 원추형의 챔버막(560)에 의해 상방향으로 갈수록 직경이 작아지고, 이러한 형상으로 인해 회류의 속도가 빨라져서 원형막(570) 내주연에서 회류속도가 빨라짐에 따라 열전달매체의 처리속도도 빨라지는 것이다.

상기 유출관(550)은 상기 여과챔버(540)의 일측에 구성되는 것으로 여과된 열전달매체가 외부로 유출되는 구성으로서 상기 챔버막(560)의 끝단과 유출관(550)의 하면이 접하도록 구성함으로써 열전달매체가 챔버막(560)의 경사면을 타고 용이하게 유출관(550)을 통해 팽창밸브(600)로 유출될 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

이하에서는 여과기(500)의 작동상태를 설명한다.

상기 유입관(520)은 회류챔버(510)의 접선방향으로 구성됨에 의해 유입관(520)을 통해 입수된 열전달매체는 어떠한 동력도 없이 자연스럽게 회류를 형성한다. 이러한 회류에 의해 열전달매체보다 비중이 큰 입자의 이동경로는 원심력에 의해 회류챔버(510)의 측벽으로 이동하여 회류챔버(510)의 하면을 타고 이물질유출부(530)로 유출된다.

이러한 회류는 소용돌이를 발생시키고 이러한 소용돌이의 중앙에는 접선유속보다 2배 이상의 속도로 회전하는 코어부분이 발생하게 되는 바, 이러한 코어는 원형막(570)의 상면으로부터 이물질유출부(530)까지 연결되는 공동구로서 하방향으로 강력한 흡입력이 발생되는 부분이다. 그러므로 비중이 열전달매체보다 작은 입자의 이동경로의 경우에는 비중이 열전달매체보다 큰 입자의 이동경로와 반대로 구심력에 의해 중앙으로 이동하면서 수면을 향하게 되는데 결국 코어에 도달하여 하방향 흡입력에 의해 이물질유출부(530)로 유출되는 것이다.

또한, 비중이 열전달매체와 비슷한 입자의 이동경로는 열전달매체의 흐름에 따라 이동하게 되는데, 원형막(570)을 월류하여 여과챔버(540)로 유입되어 열전달매체의 흐름에 따라 여과망(580)을 통과하면서 최종적으로 여과를 통해 이물질이 걸러지게 되는 것이다.

상기에서 보듯이 상기 여과기(500)는 무동력의 회류를 통해 입자의 비중이 열전달매체보다 큰 경우 유체회전운동(hydrocyclon)에 의한 원심력과 중력에 의해 입자를 열전달매체로부터 분리하고, 비중이 열전달매체보다 작은 경우에는 구심력과 소용돌이(vortex)에 의한 하방향의 흡입력을 이용하여 입자를 열전달매체로부터 분리하며, 비중이 열전달매체와 비슷하여 열전달매체와 함께 이동하는 입자의 경우에는 여과망를 통해 입자를 열전달매체로부터 분리하는 것이다.

이렇게 여과기(500)를 통과하여 입자가 분리된 열전달매체는 병렬라인(800)을 통해 팽창밸브(600)로 전달되는 것이며, 병렬라인(800)을 통해 선택적으로 순환하는 열전달매체를 여과시킴으로써 이물질에 의해 열전달효율이 저하되는 것을 방지하고 기기고장을 방지하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

100 : 증발기 200 : 태양열공급기
300 : 압축기 400 : 응축기
500 : 여과기 600 : 팽창밸브

Claims (7)

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4. 외부의 공기열원을 흡수하는 증발기와; 전면이 개구된 하우징과 상기 하우징의 내부에 안치되며 일단이 상기 증발기와 연통하는 열전달매체유동관과; 상기 하우징의 전면에 장착되는 커버로 구성되는 태양열공급기와; 상기 태양열공급기와 연통하며 유입된 열전달매체를 고온.고압의 기체상태로 변환시키는 압축기와; 상기 압축기와 연통하며 열전달매체를 고온.고압의 액체상태로 변환시키는 응축기; 및 상기 응축기와 연통하며 열전달매체를 저압가스로 변환시키는 팽창밸브;를 포함하는 히트펌프에 있어서,
   상기 응축기와 상기 팽창밸브 사이에 구성되는 병렬라인; 및 상기 병렬라인 상에 구성되며 상기 열전달매체의 순환 시 이물질을 여과하기 위한 여과기;를 더 포함하되,
   상기 여과기는 상기 병렬라인과 연통하는 유입관이 일측에 형성되어 열전달매체가 회류되는 회류챔버와, 상기 회류챔버의 하면에 형성되는 이물질유출부와, 상기 회류챔버의 상부에 형성되는 여과챔버와, 상기 여과챔버의 일측에 형성되며 상기 병렬라인과 연통하는 열전달매체유출관과, 상기 회류챔버와 상기 여과챔버를 구획하는 챔버막과, 상기 챔버막에 형성되어 상기 회류챔버와 연통되어 상기 회류챔버 내에서 회류하는 열전달매체가 유입되어 상기 여과챔버로 열전달매체가 월류될 수 있는 원형막으로 구성됨을 특징으로 하는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 병렬라인에는 삼방밸브가 형성됨을 특징으로 하는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 여과챔버의 측벽과 상기 원형막의 외주연 사이에는 복수의 메쉬가 형성되는 여과망이 형성됨을 특징으로 하는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 여과망은 복수의 층으로 구성되되, 각각의 여과망에 형성된 메쉬가 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 공기열 및 태양열을 이용한 히트펌프.

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