KR101403768B1 - 히트펌프의 이단 증발용 진공박스 - Google Patents

Abstract

본발명은 히트펌프의 이단 증발용 진공박스에 관한 것으로, 내부의 증발기를 외부에서 가열하여 응축된 냉매의 증발효율을 높이는 진공박스(10)에 있어서, 상기 진공박스(10)는 상부에 설치되는 상부증발기(20)와, 하부에 설치되는 하부증발기(40)와, 상기 상부증발기(20)와 하부증발기(40)에 각각 연결된 냉매 인입관 및 인출관이 외부로 연결되는 가열케이스(11)와; 상기 가열케이스(11) 하부에 저장되는 증류수와 알콜의 혼합액(12)과, 상기 혼합액(12)에 잠겨 있는 전기히트(30)로 이루어지는 것으로,
본발명은 진공박스가 증발기 역할을 하므로, 핫가스 제거에 필요한 보조응축기가 불필요하며, 버리던 핫가스를 증발열원으로 사용함으로써 기기효율이 향상되고 액압축, 습압측의 문제를 해결하여 고온수 생산이 가능하며 제상용 히트 사용시간을 줄여주는 현저한 효과가 있다.

Description

히트펌프의 이단 증발용 진공박스{vacuum box of two stage evaporating heat pump}

본발명은 히트펌프의 이단 증발용 진공박스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공박스 내부의 증발기를 외부에서 추가로 가열하여 응축된 냉매의 증발효율을 높이는 히트펌프의 이단 증발용 진공박스에 관한 것이다.

종래기술인 등록특허공보 10-0712196호에는 종래의 배경기술로서 일반적인 히트펌프 시스템의 개략도가 기재되어 있고, 상기 일반적인 히트펌프 시스템은 실내용 열교환기인 실내기, 액화된 냉매를 감압시키는 팽창밸브, 실외용 열교환기인 실외기, 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기, 및 냉방 회로와 난방 회로의 전환을 위한 사방밸브를 포함하도록 구성된다. 그 외에 어큐뮬레이터(미도시), 실내기 팬(미도시), 실외기 팬(미도시) 등의 구성요소가 포함된다.

히트펌프 시스템은 난방 회로로 동작하고 있는데, 이때 실외기로 유입되는 공기의 온도가 0~5℃ 범위가 되면 실외기 코일에 적상이 발생하게 되고 이에 따라 실외기는 열교환기로서의 기능을 상실하게 된다.

그러므로 이러한 경우 제상이 필요하면, 사방밸브의 전환에 의해 히트펌프를 냉방 회로로 가동하여, 실외기를 응축기로 운전하고 실내기를 증발기로 운전하게 된다. 이에 따라 고온 고압의 액체 냉매가 실외기로 흘러가면서 실외기 코일에 부착된 서리가 제거되는 시스템이 종래기술로 기재되어 있다.

한편, 상기 등록특허공보 10-0712196호에는 냉매를 압축하는 압축기와, 동작 모드의 전환을 위한 사방밸브와, 실외 공기와 냉매의 열교환을 수행하는 실외기 주코일과, 실외기 팬과, 실내 공기와의 냉매의 열교환을 수행하는 실내기 코일과, 실내기 팬과, 냉매를 감온 및 감압시키는 팽창밸브를 포함하여 구성되는 히트펌프 시스템에 있어서, 제상 운전시 상기 압축기로부터의 상기 실내기 코일로의 냉매 유입을 차단하고 상기 압축기로부터의 냉매를 실외기 보조코일로 유입시키도록 동작하는 제어밸브와, 상기 제상 운전시 증발기로 동작하는 실외기 보조코일을 포함하는 제상 회로를 구비하며, 상기 제상회로는, 상기 제상 운전시 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 실내기 코일로 공급함으로써 상기 실내기 코일이 응축기로 동작하도록 냉매를 순환시키기 위한 적어도 하나의 제 2 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템이 공개되어 있다.

또한, 공개특허공보 공개번호 10-2010-0102860호에는 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기 및 냉,난방 절환을 위한 사방변를 포함하여 이루어지는 멀티 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기, 제어변, 사방변, 실외기, 팽창변, 팽창변 및 주제어 장치로 이루어지는 실외기 시스템; 상기 실내기, 팽창변 및 실내 제어장치로 이루어지는 실내기 시스템; 상기 급탕열교환기, 난방 온수 열교환기, 물 펌프, 물탱크 및 수제어 장치로 급탕 및 난방 온수를 축열 저장 하는 시스템으로, 필요시 선택적으로 운전 되어 지는 열저장 시스템을 특징으로 하는 히트펌프 시스템이 공개되어 있다.

그리고 통상, 압축기에서 압축된 냉매증기는 보편적으로 팽창밸브 직전온도인 응축온도 25 ~ 40℃ 사이에 액체로 된다.

현재의 히트펌프는 소비자가 온수온도를 높게 사용함으로 인해 완전 응축이 안된 상태로 팽창밸브를 통과하므로 팽창밸브에 냉매액과 증기가 같이 통과됨으로 냉매량의 조절이 증기때문에 불가능하고 팽창밸브를 통과한 냉매증기는 증발기의 저온에서 응축이 일어나 증발기에 냉매가 점점 쌓여 액압축-습압축이 일어난다.

종래에는 이러한 경우 열교환기(응축기)를 추가하여 고열의 냉매를 버린후 팽창밸브로 보냄으로 기기의 효율저하와 구조의 복잡성 및 제작비용의 상승을 초래하였다.

따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 진공박스가 증발기 역할을 하므로, 핫가스 제거에 필요한 보조응축기가 불필요하며, 버리던 핫가스를 증발열원으로 사용함으로써 기기효율이 향상되고 액압축, 습압측의 문제를 하여 고온수 생산이 가능하며 제상용 히트 사용시간을 줄여주는 히트펌프용 진공박스를 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 히트펌프의 이단 증발용 진공박스에 관한 것으로, 내부의 증발기를 외부에서 가열하여 응축된 냉매의 증발효율을 높이는 진공박스(10)에 있어서, 상기 진공박스(10)는 상부에 설치되는 상부증발기(20)와, 하부에 설치되는 하부증발기(40)와, 상기 상부증발기(20)와 하부증발기(40)에 각각 연결된 냉매 인입관 및 인출관이 외부로 연결되는 가열케이스(11)와; 상기 가열케이스(11) 하부에 저장되는 증류수와 알콜의 혼합액(12)과, 상기 혼합액(12)에 잠겨 있는 전기히트(30)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 진공박스가 증발기 역할을 하므로, 핫가스 제거에 필요한 보조응축기가 불필요하며, 버리던 핫가스를 증발열원으로 사용함으로써 기기효율이 향상되고 액압축, 습압측의 문제를 해결하여 고온수 생산이 가능하며 제상용 히트 사용시간을 줄여주는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명 진공박스의 사시도
도 2는 본발명 진공박스의 단면도
도 3은 본발명 진공박스의 진공박스 정면 사진
도 4는 본발명 진공박스의 진공박스 평면 사진
도 5는 본발명 진공박스의 증발기 사진
도 6은 본발명 히트펌프의 냉매 흐름도

본발명은 히트펌프의 이단 증발용 진공박스에 관한 것으로, 내부의 증발기를 외부에서 가열하여 응축된 냉매의 증발효율을 높이는 진공박스(10)에 있어서, 상기 진공박스(10)는 상부에 설치되는 상부증발기(20)와, 하부에 설치되는 하부증발기(40)와, 상기 상부증발기(20)와 하부증발기(40)에 각각 연결된 냉매 인입관 및 인출관이 외부로 연결되는 가열케이스(11)와; 상기 가열케이스(11) 하부에 저장되는 증류수와 알콜의 혼합액(12)과, 상기 혼합액(12)에 잠겨 있는 전기히트(30)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증류수와 알콜의 혼합비는 중량비로 9 : 1인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가열케이스(11) 상부 공간에도 상부 전기히트(40)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본발명 진공박스의 사시도, 도 2는 본발명 진공박스의 단면도, 도 3은 본발명 진공박스의 진공박스 정면 사진, 도 4는 본발명 진공박스의 진공박스 평면 사진, 도 5는은 본발명 진공박스의 증발기 사진, 도 6은 본발명 히트펌프의 냉매 흐름도이다.

상기 히트펌프용 진공박스의 가열케이스 하부에는 가열액이 채워져 있고 가열액 내부에 전기히트가 설치된다.

가열액은 증류수와 알콜의 혼합액이며, 상기 증류수와 알콜 혼합액을 가열케이스내부에 채우면, 하부로부터 채워지며, 상기 가열액에 전기히트가 잠기게 한다. 상기 증류수와 알콜의 혼합비는 중량비로 9 : 1이다. 이후 내부를 진공한다.

이 경우 전기히트로부터 가해지는 열이 가열액을 통해 하부증발기에 전달되는 열전도가 구리의 500배 정도 빨라진다.

한편, 상기 가열케이스 상부 공간에도 상부증발기를 설치한다.

그러므로 본발명 히트펌프의 냉매흐름도를 보면, 압축기에 의해 압축된 냉매는 실내응축기를 통과하여 열교환되며, 팽창밸브를 통과하여 실외증발기에서 열교환된다. 상기 실외증발기를 통과한 냉매는 진공박스내부의 상부열교환기를 통과한다. 상기 상부열교환기는 실외증발기에서 미증발한 냉매를 기화시킨다. 상부열교환기에서 열교환된 냉매는 다시 압축기로 돌아간다.

그리고 상기 실내응축기에서 나온 냉매의 온도가 40℃ 이하일때에는 냉매가 진공박스내부의 하부열교환기로 인입된다. 그리고 전기히트에 의해 가열된 진공박스 내부의 가열액에 의해 열교환된 후, 팽창밸브로 들어간다.

전기히트는 외기온도가 10℃ 이하일때 가동되며, 또한 진공박스 온도가 일정온도 이하일때도 가열될 수 있다.

한편, 상기 실내응축기에서 나온 냉매의 온도가 40℃를 초과할 때에는 냉매가 진공박스내부의 상부열교환기로 인입된다. 그리고 열교환된 후, 팽창밸브로 들어간다. 상기 냉매 온도는 필요에 따라서 40 ~ 50℃로 설정할 수 있다.

따라서 본발명은 진공박스가 증발기 역할을 하므로, 핫가스 제거에 필요한 보조응축기가 불필요하며, 버리던 핫가스를 증발열원으로 사용함으로써 기기효율이 향상되고 액압축, 습압측의 문제를 해결하여 고온수 생산이 가능하며 제상용 히트 사용시간을 줄여주는 현저한 효과가 있다.

10 : 진공박스 20 : 상부증발기
11 : 가열케이스 12 : 혼합액
30 : 전기히트 40 : 하부증발기

Claims (2)

1. 내부의 증발기를 외부에서 가열하여 응축된 냉매의 증발효율을 높이는 히트펌프의 이단 증발용 진공박스에 있어서, 상기 진공박스(10)는 상부에 설치되는 상부증발기(20)와, 하부에 설치되는 하부증발기(40)와, 상기 상부증발기(20)와 하부증발기(40)에 각각 연결된 냉매 인입관 및 인출관이 외부로 연결되는 가열케이스(11)와; 상기 가열케이스(11) 하부에 저장되는 증류수와 알콜의 혼합액(12)과, 상기 혼합액(12)에 잠겨 있는 전기히트(30)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 이단 증발용 진공박스
2. 제1항에 있어서, 상기 증류수와 알콜의 혼합비는 중량비로 9 : 1인 것을 특징으로 하는 히트펌프의 이단 증발용 진공박스

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