KR101383244B1 - 핫가스 제상식 히트펌프장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫가스 제상식 히트펌프장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제상 회로에 의해 난방시, 발생하는 제 2 열교환기의 서리를 원활하게 제상하제상하고, 상기 제 2 열교환기를 제상한 뒤, 응축된 냉매를 어큐뮬레이터부에 의해 증발시켜 압축기에 전달하여 제상 중에도 냉매 순환 사이클이 정상적으로 형성됨으로써 압축기의 손상이 발생하지 않으며, 제상 주기를 단축하게 되어 히트펌프 효율이 증가하고, 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이에 연결되는 이코노마이저에 의해 동절기에 외기의 저온으로 압축비가 상승함에 따라 발생하게 되는 토출 온도의 과열을 방지하고, 동시에 다단 압축 효과로 인한 사이클의 효율이 증가하는 특징이 있다.

Description

핫가스 제상식 히트펌프장치{Heat pump system with effective defrosting circuit using hot gas bypass method}
본 발명은 핫가스 제상식 히트펌프장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제상 회로에 의해 난방시, 발생하는 제 2 열교환기의 서리를 원활하게 제상하고, 상기 제 2 열교환기를 제상한 뒤, 응축된 냉매를 어큐뮬레이터부에 의해 증발시켜 압축기에 전달하여 제상 중에도 냉매 순환 사이클이 정상적으로 형성됨으로써 압축기의 손상이 발생하지 않으며, 제상 주기를 단축하게 되어 히트펌프 효율이 증가하고, 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이에 연결되는 이코노마이저에 의해 동절기에 외기의 저온으로 압축비가 상승함에 따라 발생하게 되는 토출 온도의 과열을 방지하고, 동시에 다단 압축 효과로 인한 사이클의 효율이 증가하는 핫가스 제상식 히트펌프장치에 관한 것이다.
상기 히트 펌프식 냉ㆍ난방장치는 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 감압기구, 실외 열교환기를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 냉매회로에 있어서, 상기 압축기와 4방밸브 사이의 도관에 설치한 제 2 가열회로와, 상기 제 2 가열회로에 연결되고 상기 실외 열교환기의 적어도 1측면에 설치한 보조 열교환기를 구비하여서, 외기온도가 노점온도 이하로 하강하여 실외 열교환기에 착상이 진행되어 히트펌프의 성능이 크게 저하되면, 압축기에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매가스의 응축열에 의하여 제 2 가열회로의 열매체를 가열하고, 상기 열매체를 실외 열교환기의 측면에 설치한 보조 열교환기에 순환함으로써 실외 열교환기에 붙어있는 서리를 완전히 제거함으로써, 겨울철 난방운전이 정상적으로 이루어지도록 한 것이다.
그리고 상기 히트 펌프 시스템은 압축기, 4방밸브, 실내 열교환기, 냉각용 팽창밸브, 가열용 팽창밸브, 실외 열교환기 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 흡입도관으로 연결한 기본 냉동회로와; 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결한 온수가열회로와; 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치하여 열매체를 충전하고, 잠열축열재와 상기 온수가열회로에 연결한 가열 열교환기 및 상기 도관의 냉각용 팽창밸브와 가열용 팽창밸브 사이에 설치한 재응축 열교환기를 내장한 축열조와; 상기 축열조에 공급관 및 순환펌프가 설치된 귀환관으로 연결되고, 상기 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기로 구성하여서, 축열조에 충전한 열매체를 재응축 열교환기와 가열 열교환기에 의하여 설정온도를 유지토록하고, 상기 설정온도를 유지한 열매체를 실외 열교환기의 흡입측에 설치한 열교환기에 공급하여 외기온도가 노점이하의 가열운전시에는 외기를 예열하고 외기온도가 높은 냉각운전시에는 외기를 냉각하도록 한 것이다.
상기 요청에 부응하기 위한 히트 펌프식 냉ㆍ난방장치와 히트 펌프 시스템이 특허 제 367176 호 및 특허 제486095 호 공보에 각각 개시되어 있다.
그러나, 상기 히트 펌프식 냉ㆍ난방장치 및 히트 펌프 시스템은 보조 열교환기 또는 열교환기를 실외 열교환기의 흡입 측에 배치하고, 흡입팬에 의하여 보조 열교환기 또는 열교환기에서 예열 또는 냉각된 외기를 실외 열교환기 측으로 흡입하는 것임으로 실외 열교환기의 핀(fin) 사이에 생성된 서리의 제상이 양호하지 못할 뿐 아니라 제상시간이 오래 걸리고, 또한 냉각된 공기가 핀을 통과할 때 재가열됨으로 냉매증기의 응축이 양호하지 못한 것이다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
제상 회로에 의해 난방시, 발생하는 제 2 열교환기의 서리를 원활하게 제상하여 히트펌프 효율이 증가하고, 상기 제 2 열교환기를 제상한 뒤, 응축된 냉매를 어큐뮬레이터부에 의해 증발시켜 압축기에 전달하여 제상 중에도 냉매 순환 사이클이 정상적으로 형성됨으로써 압축기의 손상이 발생하지 않으며, 제상 주기를 단축하게 되어 히트펌프 효율이 증가되는 핫가스 제상식 히트펌프장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이에 연결되는 이코노마이저에 의해 동절기에 외기의 저온으로 압축비가 상승함에 따라 발생하게 되는 토출 온도의 과열을 방지하고, 동시에 다단 압축 효과로 인한 사이클의 효율이 증가하는 핫가스 제상식 히트펌프장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 증기냉매를 고온,고압으로 압축시키는 압축기와;
상기 압축기의 입,출구 측에 연결되어 냉매를 원하는 유로에 선택적으로 이송시키는 사방밸브와;
난방시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되고, 냉방시 제 2 열교환기를 통해 이송된 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되는 제 1 열교환기와;
난방시, 상기 제 1 열교환기를 통해 이송된 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되고, 냉방시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되는 제 2 열교환기와;
제상시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 제 2 열교환기에 바로 전달하는 제상식 관과;
제상시, 상기 제 2 열교환기를 제상하여 응축된 냉매를 증발시켜 압축기에 전달하는 어큐뮬레이터부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 핫가스 제상식 히트펌프장치는 제상 회로에 의해 난방시, 발생하는 제 2 열교환기의 서리를 원활하게 제상하여 제상 주기를 단축시킴으로써 히트펌프 효율이 증가하고, 상기 제 2 열교환기를 제상한 뒤, 응축된 냉매를 어큐뮬레이터부에 의해 증발시켜 압축기에 전달하여 압축기로의 액냉매 유입을 방지하는 효과가 있다.
또한, 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이에 연결되는 이코노마이저에 의해 동절기에 외기의 저온으로 압축비가 상승함에 따라 발생하게 되는 토출 온도의 과열을 방지하고, 동시에 다단 압축 효과로 인한 사이클의 효율이 증가하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉방시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 난방시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 제상운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 제상운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이코노마이저 운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액분사 사이클 운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 증기냉매를 고온,고압으로 압축시키는 압축기와;
상기 압축기의 입,출구 측에 연결되어 냉매를 원하는 유로에 선택적으로 이송시키는 사방밸브와;
난방시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되고, 냉방시 제 2 열교환기를 통해 이송된 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되는 제 1 열교환기와;
난방시, 상기 제 1 열교환기를 통해 이송된 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되고, 냉방시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되는 제 2 열교환기와;
제상시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 제 2 열교환기에 바로 전달하는 제상식 관과;
제상시, 상기 제 2 열교환기를 제상하여 응축된 냉매를 증발시켜 압축기에 전달하는 어큐뮬레이터부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉방시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 난방시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 제상운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제 2 제상운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이코노마이저 운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액분사 사이클 운전시 핫가스 제상식 히트펌프장치를 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 핫가스 제상식 히트펌프장치는 증기냉매를 고온,고압으로 압축시키는 압축기(10)와; 상기 압축기(10)의 입,출구 측에 연결되어 냉매를 원하는 유로에 선택적으로 이송시키는 사방밸브(40)와; 도 3의 난방시, 상기 압축기(10)를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되고, 도 2의 냉방시 제 2 열교환기(30)를 통해 이송된 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되는 제 1 열교환기(20)와; 도 3의 난방시, 상기 제 1 열교환기(20)를 통해 이송된 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되고, 도 2의 냉방시, 상기 압축기(10)를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되는 제 2 열교환기(30)와; 도 4 및 도 5의 제상시, 상기 압축기(10)를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 제 2 열교환기(30)에 바로 전달하는 제상식 관(70)과; 도 4 및 도 5의 제상시, 상기 제 2 열교환기(30)를 제상하여 응축된 냉매를 증발시켜 압축기(10)에 전달하는 어큐뮬레이터부(50)로 구성된다.
여기서, 상기 압축기(10)와 사방밸브(40) 사이에는 압축기(10)에서 토출되는 냉매 내에 압축기(10)의 오일이 같이 이송되지 않도록 오일분리기(11)가 더 설치되고, 상기 오일분리기(11)가 압축기(10)의 오일을 필터링해서 오일을 다시 압축기(10)에 전달하는 방식이다.
또한, 상기 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이를 관에 의해 연결하는데, 도 2와 도 3에서처럼, 냉방시와 난방시에 맞춰 증발기와 응축기로 변환되도록 각각의 연결된 관 측에는 바이패스(BY-PASS) 관으로 형성되고, 상기 바이패스 관에는 도 1에서처럼, 솔레노이드밸브(V2, V4, SOLENOID VALVE)와 팽창밸브(EEV1, EEV3, 명세서 전반에 걸쳐 기술된 팽창밸브는 전자식 팽창밸브(Electronic Expansion Valve))가 각각 형성된다.
상기 제상식 관(70)은 도 1 및 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 동절기에 제 2 열교환기(30)에서 발생되는 서리를 제상하기 위해 상기 압축기(10)를 통해 이송된 고온,고압의 냉매가 제 2 열교환기(30)에 바로 전달되도록 사방밸브(40)와 제 1 열교환기(20) 사이에 연결되는 관에 일측이 연통되고, 타측은 제 2 열교환기(30)의 바이패스 관에 연결되어 압축기(10)의 고온,고압 냉매가 직접 전달된다. 이때, 상기 제상식 관(70)의 타측은 솔레노이드밸브(V4)가 형성된 바이패스 관에 연결되며, 상기 제상식 관(70)에는 제어부(미도시)의 제어에 의해 내부를 개폐하는 솔레노이드밸브(V10)이 더 설치된다.
상기 어큐뮬레이터부(50)는 도 1 및 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 제 2 열교환기(30)의 제상시에 작동하는데, 상기 제 2 열교환기(30)의 출구 측 관에 연결되어 제 2 열교환기(30)를 제상한 냉매를 어큐뮬레이터(52)에 이송하는 유입관(51)과; 상기 유입관(51)의 일측에 연결되어 이송된 냉매와 내부에 임시 저장된 냉매를 열교환시켜 내부에 저장된 냉매를 증발시키는 어큐뮬레이터(ACCUMULATOR)와; 상기 어큐뮬레이터(52)에서 증발된 냉매를 압축기(10)에 이송하도록 제 2 열교환기(30)의 출구 측 관에 연결되는 배출관(53)으로 구성된다. 이때, 상기 유입관(51)과 배출관(53)이 연결되는 제 2 열교환기(30)의 출구 측 관에는 유입관(51)과 배출관(53)의 역할을 각각 수행할 수 있도록 유입관(51)과 배출관(53) 사이에 솔레노이드밸브(V5)가 더 설치되며, 상기 배출관(53)에도 솔레노이드밸브(V9)가 더 설치되어 내부를 개폐한다.
여기서, 상기 어큐뮬레이터(52)에 연결되는 유입관(51)에는 도 4와 도 5에서처럼, 설정된 조건에 따라 이송되는 냉매에 변화를 주기 위해 바이패스 관이 형성되고, 상기 유입관(51)과 바이패스 관에는 각각 솔레노이드 밸브(V7)와 팽창밸브(EEV5)가 설치된다.(설정된 조건에 따른 이송방식 및 제어는 이하에서 상세히 기술한다.)
그리고, 상기 어큐뮬레이터(52)의 내부에는 외측에 연결된 유입관(51)과 연통되는 나선형 형태의 코일관(54)이 형성되고, 상기 코일관(54)의 끝단부는 어큐뮬레이터(52)의 내부면에 관통 형성되어 바이패스 이송관(55)과 연통된다.
이렇듯, 상기 코일관(54)은 도 4와 도 5에서처럼, 유입관(51)을 통해 이송되는 냉매가 코일관(54)을 통과하면서 어큐뮬레이터(52)의 내부에 저장된 냉매와 열교환되는데, 상기 코일관(54)은 도 5에서처럼, 이중관으로 형성되어 외측 관에 냉매가 이송되고, 내측 관은 외부의 가열수단(미도시)과 연결되어 고온 열원이 공급됨으로써, 외측 관에 이송되는 냉매에 열원을 공급하는 것이다.
한편, 상기 어큐뮬레이터(52)의 외측에는 도 1에서처럼, 내부에 형성된 코일관(54)의 끝단부와 연통되어 코일관(54)에서 열교환된 냉매가 어큐뮬레이터(52)의 내부에 유입되도록 바이패스 이송관(55)이 더 형성되고, 상기 바이패스 이송관(55)은 일측은 코일관(54)과 연통되고, 타측은 어큐뮬레이터(52)의 상측 외부면에 연통되도록 형성된다.
그리고, 상기 바이패스 이송관(55)에는 도 4와 도 5에서처럼, 설정된 조건에 따라 냉매에 변화를 주기 위해 보조용 바이패스 관(56)이 형성되고, 상기 바이패스 이송관(55)과 보조용 바이패스 관(56)에는 각각 솔레노이드 밸브(V8)와 팽창밸브(EEV4)가 설치된다.(설정된 조건에 따른 이송방식 및 제어는 이하에서 상세히 기술한다.)
한편, 상기 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이에는 외기(제 2 열교환기(30)와 열교환되는 외부 온도)의 저온(설정된 온도보다 이하)시, 제 1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매의 일부 열원을 다시 압축기에 전달하도록 이코노마이저(ECONOMIZER)가 더 구성된다.
여기서, 상기 이코노마이저(60)는 도 1 및 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이를 상호 이송하는 냉매와 제 1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매의 일부를 열교환하는 것으로, 상기 제 1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매의 일부가 이코노마이저(60)에 전달되도록 제 1 열교환기(20)와 연결되는 관에 다수개의 바이패스 관(61)이 형성된다. 이때, 상기 다수개의 바이패스 관(61)에는 설정된 조건에 따라 냉매에 변화를 주기 위해 솔레노이드밸브(V3)과 팽창밸브(EEV2)가 각각 설치된다.(설정된 조건에 따른 이송방식 및 제어는 이하에서 상세히 기술한다.)
그리고, 상기 이코노마이저(60)에는 도 6과 도 7에서처럼, 바이패스 관(61)을 통해 이송되어 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이의 냉매와 상호 열교환된 냉매의 열원을 압축기(10)에 전달하도록 압축기 연결관(62)이 더 형성된다.
이렇듯, 상기 이코노마이저(60)를 통해 제 1 열교환기(20)에서 제 2 열교환기(30)로 이송되는 냉매의 일부 열원을 압축기(10)에 전달함으로써, 외기의 저온에 의해 압축기(10)의 토출 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지하는 동시에 다단 압축 효과로 인해 압축기(10)의 효율이 증가한다.
이하에서는 상기에서 기술한 핫가스 제상식 히트펌프장치의 설정 조건에 따른 운전방법 및 제어에 대해 도면을 참고하여 기술한다.
(냉방시)
도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 냉방 사이클로써, 간단히 설명하면, 압축기(10)의 냉매가 사방밸브(40)에 의해 제 2 열교환기(30)에 이송되고, 상기 제 2 열교환기(30)는 외부의 열원과 열교환하여 냉매를 응축시키며, 상기 응축된 냉매는 제 1 열교환기(20)에 이송되어 실내 측 열원과 열교환을 통해 증발됨으로써, 냉열을 실내 측에 전달한다.
그런 다음, 증발된 냉매는 다시 사방밸브(40)를 통해 압축기(10)에 전달되는 사이클이다.
(난방시)
도 3에 도시한 바와 같이, 일반적인 난방 사이클로써, 간단히 설명하면, 압축기(10)의 냉매가 사방밸브(40)를 통해 제 1 열교환기(20)에 이송되고, 상기 제 1 열교환기(20)는 실내 측 열원과 열교환하여 냉매가 응축되면서 냉매의 열원을 실내 측에 전달하며, 상기 응축된 냉매는 제 2 열교환기(30)에 이송되어 외부의 열원과 열교환하여 냉매를 증발시킨다.
그런 다음, 증발된 냉매는 제 2 열교환기(30)에서 사방밸브(40)를 통해 압축기(10)에 전달되는 사이클이다.
(제상운전시)
도 4에 도시한 바와 같이, 제 1제상운전 사이클로써, 저온의 외기에 의해 제 2 열교환기(30)에 서리가 발생되면 압축기(10)의 고온,고압 냉매가 솔레노이드밸브(V10)가 개방되면서 제상식 관(70)을 통해 제 2 열교환기(30)에 전달되고, 상기 고온,고압의 냉매에 의해 제 2 열교환기(30)의 서리가 제상된다. 이때, 솔레노이드밸브(V4)도 개방되어 고온,고압의 냉매가 제 2 열교환기(30)에 전달되는 것이다.
그런 다음, 상기 제 2 열교환기(30)를 제상한 냉매는 어큐뮬레이터부(50)의 유입관(51)을 통해 이송되어 어큐뮬레이터(52) 내의 코일관(54)을 통과하여 어큐뮬레이터(52) 내에 유입된다. 이때, 상기 유입관의 솔레노이드밸브(V7)가 개방되면서 냉매가 이송된다.
여기서, 상기 코일관(54)을 이송하는 냉매와 어큐뮬레이터(52) 내의 냉매가 상호 열교환되어 상기 어큐뮬레이터(52) 내의 냉매가 증발된다. 즉, 상기 코일관(54)에서 이송된 냉매가 바이패스 이송관(55)을 통과하면서 팽창밸브(EEV4)에 의해 저온,저압으로 팽창됨으로써, 같은 냉매라도 코일관(54)을 이송하는 냉매와 어큐뮬레이터(52) 내의 냉매 온도차가 발생하여 열교환이 가능하다.
그렇게, 상기 어큐뮬레이터(52)에서 증발된 냉매는 솔레노이드밸브(V9)가 개방된 배출관(53)을 통해 배출되어 압축기(10)로 전달되는 사이클이다.
이때, 상기에서 기술한 개방된 밸브 이외에 다른 밸브(솔레노이드밸브 및 팽창밸브 등)는 차단(CLOSE)되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 2제상운전 사이클로써, 저온의 외기에 의해 제 2 열교환기(30)에 서리가 발생되면 압축기(10)의 고온,고압 냉매가 솔레노이드밸브(V10)가 개방되면서 제상식 관(70)을 통해 제 2 열교환기에 전달되고, 상기 고온,고압의 냉매에 의해 제 2 열교환기(30)의 서리가 제상된다. 이때, 솔레노이드밸브(V4)도 개방되어 고온,고압의 냉매가 제 2 열교환기(30)에 전달되는 것이다.
그런 다음, 상기 제 2 열교환기(30)를 제상한 냉매는 어큐뮬레이터부(50)의 유입관(51)을 통해 이송되면서 일부가 유입관(51)의 바이패스 관을 통해 어큐뮬레이터(52) 내로 유입되고, 이때, 상기 바이패스 관의 팽창밸브(EEV5)가 개방되어 저온,저압의 냉매로 어큐뮬레이터(52) 내에 유입시킨다.
그리고, 나머지 냉매는 유입관(51)을 통해 어큐뮬레이터(52) 내의 코일관(54)을 통과하는데, 이때, 상기 코일관(54)은 이중관으로 외부의 가열수단(온수 또는 전기 등)에 의해 이송되는 냉매에 열원을 공급하여 어큐뮬레이터(52) 내의 냉매와 열교환한다. 이때, 상기 유입관(51)의 솔레노이드밸브(V7)가 개방되면서 냉매가 이송된다.
이렇게, 상기 코일관(54)을 이송하는 냉매와 어큐뮬레이터(52) 내의 냉매가 상호 열교환되어 상기 어큐뮬레이터(52) 내의 냉매가 증발되는데, 상기 코일관(54)에서 이송된 냉매는 바이패스 이송관(55)에 형성된 보조용 바이패스 관(56)을 통과하여 어큐뮬레이터(52) 내의 유입되는 것이다. 이때, 상기 보조용 바이패스 관(56)의 솔레노이드밸브(V8)가 개방되는 것이다.
그렇게, 상기 어큐뮬레이터(52)에서 증발된 냉매는 솔레노이드밸브(V9)가 개방된 배출관(53)을 통해 배출되어 압축기(10)로 전달되는 사이클이다.
이때, 상기에서 기술한 개방된 밸브 이외에 다른 밸브(솔레노이드밸브 및 팽창밸브 등)는 차단(CLOSE)되어 있다.
(이코노마이저 운전시)
도 6에 도시한 바와 같이, 일반적인 난방 사이클에서 외기의 기온이 저온으로써 제 2 열교환기(30)의 냉매와 열교환시, 낮은 기온으로 인해 열교환된 냉매가 증발되지 않고, 액상상태로 압축기(10)에 전달시에 이코노마이저(60)를 운전한다.
여기서, 상기 이코노마이저(60) 운전을 살펴보면, 제 1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매가 제 2 열교환기(30)에 이송되기 전에 이코노마이저(60)를 관통한 후, 이송된다. 이때, 상기 제 1 열교환기(20)와 이코노마이저(60) 사이를 연결하는 관에 형성된 다수개의 바이패스 관 중 팽창밸브(EEV2)가 설치된 바이패스 관을 통해 제 1 열교환기(20)에서 제 2 열교환기(30)로 이송되는 냉매 중 일부가 이코노마이저(60)에 전달된다.
그래서, 상기 이코노마이저(60)는 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이에 이송되는 냉매와 바이패스 관을 통해 유입된 냉매를 상호 열교환한 뒤, 냉매를 압축기 연결관(62)을 통해 압축기(10)에 전달하는 것이다. 이때, 상기 압축기 연결관(62)을 통해 유입된 냉매와 제 2 열교환기(30)에서 액상으로 유입된 냉매가 압축기(10) 내에서 열교환되어 적정온도의 냉매가 되는 것이다.
(액분사 사이클 운전시)
도 7에 도시한 바와 같이, 일반적인 난방 사이클에서 외기의 기온이 저온으로써 제 2 열교환기(30)의 냉매와 열교환시, 낮은 기온으로 인해 열교환된 냉매가 증발되지 않고, 액상상태로 압축기(10)에 전달되는데, 상기 제 1 열교환기(20)와 이코노마이저(60) 사이를 연결하는 관에 형성된 다수개의 바이패스 관 중 솔레노이드밸브(V3)가 설치된 바이패스 관을 통해 제 1 열교환기(20)에서 제 2 열교환기(30)로 이송되는 냉매 중 일부가 이코노마이저(60)에 전달되고, 상기 이코노마이저(60)는 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이에 이송되는 냉매와 바이패스 관을 통해 유입된 냉매를 상호 열교환한 뒤, 냉매를 압축기 연결관(62)을 통해 압축기(10)에 전달하는 것이다.
여기서, 상기 압축기(10)는 액상의 냉매가 유입되어도 압축기(10)가 손상되지 않는 제품으로 별도의 이코노마이저(60)에서 압축기 연결관(62)을 통해 냉매가 유입됨으로써, 압축기(10)의 토출 온도가 과열되지 않으면서 압축기(10)의 작동 한계 온도가 낮아지는 것이다.
10 : 압축기 11 : 오일분리기
20 : 제 1 열교환기 30 : 제 2 열교환기
40 : 사방밸브 50 : 어큐뮬레이터부
51 : 유입관 52 : 어큐뮬레이터
53 : 배출관 54 : 코일관
55 : 바이패스 이송관 56 : 보조용 바이패스 관
60 : 이코노마이저 61 : 바이패스 관
62 : 압축기 연결관 70 : 제상식 관

Claims (8)

  1. 증기냉매를 고온,고압으로 압축시키는 압축기(10)와;
    상기 압축기(10)의 입,출구 측에 연결되어 냉매를 원하는 유로에 선택적으로 이송시키는 사방밸브(40)와;
    난방시, 상기 압축기(10)를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되고, 냉방시 제 2 열교환기(30)를 통해 이송된 냉매를 실내의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되는 제 1 열교환기(20)와;
    난방시, 상기 제 1 열교환기(20)를 통해 이송된 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 증발기로 사용되고, 냉방시, 상기 압축기를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 실외의 열원과 열교환시켜 응축기로 사용되는 제 2 열교환기(30)와;
    제상시, 상기 압축기(10)를 통해 이송된 고온,고압의 냉매를 제 2 열교환기(30)에 바로 전달하는 제상식 관(70)과;
    제상시, 상기 제 2 열교환기(30)를 제상하여 응축된 냉매를 증발시켜 압축기(10)에 전달하는 어큐뮬레이터부(50);를 포함하여 구성되고,
    상기 어큐뮬레이터부(50)는 제 2 열교환기(30)의 제상시에 작동되되,
    상기 제 2 열교환기(30)의 출구 측 관에 연결되어 제 2 열교환기(30)를 제상한 냉매를 어큐뮬레이터(52)에 이송하는 유입관(51)과;
    상기 유입관(51)의 일측에 연결되어 이송된 냉매와 내부에 임시 저장된 냉매를 열교환시켜 내부에 저장된 냉매를 증발시키는 어큐뮬레이터(52)와;
    상기 어큐뮬레이터(52)에서 증발된 냉매를 압축기(10)에 이송하도록 제 2 열교환기(30)의 출구 측 관에 연결되는 배출관(53);을 포함하여 구성되고,
    상기 어큐뮬레이터(52)의 내부에는 유입관(51)과 연통되는 코일관(54)이 형성되어 유입관(51)을 통해 이송되는 냉매가 코일관(54)을 통과하면서 어큐뮬레이터(52)의 내부에 저장된 냉매와 열교환되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이에 연결되어 외기의 저온시, 제 1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매의 일부 열원을 다시 압축기(10)에 전달하는 이코노마이저(60)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이코노마이저(60)는 제 1 열교환기(20)와 제 2 열교환기(30) 사이에 상호 이송되는 냉매와 제 1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매의 일부를 열교환하도록 제 1 열교환기(20)와 연결되는 관에 다수개의 바이패스 관(61)이 형성되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이코노마이저(60)에는 바이패스 관(61)을 통해 이송되어 상호 열교환된 냉매의 열원을 압축기에 전달하도록 압축기 연결관(62)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터(52)의 외측에는 내부에 형성된 코일관(54)의 끝단부와 연통되어 코일관(54)에서 열교환된 냉매가 어큐뮬레이터(52)의 내부에 유입되도록 바이패스 이송관(55)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치.
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 코일관(54)은 이중관으로 형성되어 외측 관에 냉매가 이송되고, 내측 관은 외부의 가열수단과 연결되어 고온 열원이 공급됨으로써, 외측 관에 이송되는 냉매에 열원을 공급하며, 상기 외측 관의 냉매는 어큐뮬레이터(52)의 냉매와 열교환되는 것을 특징으로 하는 핫가스 제상식 히트펌프장치.
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