KR101680095B1 - 일체형 히트펌프 공조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로, 열교환기를 거친 실내공기가 냉방시 응축기 역할을 하고 난방시 증발기 역할을 하는 실외기를 거치도록 함으로써 냉,난방 효율을 높이도록 하는 일체형 히트펌프 공조기에 관한 것이다.
본 발명은 내부 중앙에 격벽이 설치되고 양쪽으로 실외기와 실내기가 설치되는 바디를 구비하고, 상기 실외기와 실내기의 전방으로 송풍팬을 설치하는 한편 격벽에는 댐퍼를 설치하고, 상기 바디에는 열교환기를 거친 공기가 유입될 수 있도록 하되 상기 열교환기의 내부에는 열교환 필터를 설치하는 한편 열교환 필터를 통과하는 공기가 섞이지 않도록 하는 차단벽을 설치하고, 상기 열교환기에는 차단벽에 막힌 공간으로 공기를 유입하는 댐퍼를 설치하고, 상기 열교환기의 유입되는 공기는 실외기 또는 실내기를 통하게 설치함으로써 이루어진다.

Description

일체형 히트펌프 공조기{One body type heat-pump air-conditioner}

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로, 열교환기를 거친 실내공기가 냉방시 응축기 역할을 하고 난방시 증발기 역할을 하는 실외기를 거치도록 함으로써 냉,난방 효율을 높이도록 하는 일체형 히트펌프 공조기에 관한 것이다.

히트 펌프는 에어컨의 냉각 사이클(cooling cycle)에서 냉매의 흐름을 변환시켜 냉방과 난방을 겸할 수 있는 것으로, 냉매를 압축시키는 압축기, 냉방시 응축기 역할을 하고 난방시 증발기 역할을 하는 실외기, 팽창밸브, 냉방시 증발기 역할을 하고 난방시 응축기 역할을 하는 실내기를 구비하는 한편 실내에서 외부로 배출되는 공기와 외부에서 실내로 공급되는 공기를 서로 교차시켜 열교환이 이루어지게 하는 열교환기를 구비하여 이루어지게 된다.

이러한 히트펌프의 실외기는 난방시 차가운 외부공기로 인하여 가끔씩 제상이 필요하게 되고, 제상을 위해서는 난방 운전을 중단하고 냉방 운전을 하거나 난방운전을 중단한 상태에서 실외기에 별도로 설치된 전기히터를 구동시켜 제상이 이루어지게 하고 있는 것으로, 난방운전이 일정시간 중단되는 문제나 전기히터를 사용하는 경우 전력 사용량이 증가하여 운전비용과 함께 전력 설비를 증가시켜야 하는 문제도 나타나게 된다.

이와 같은 문제점은 외기의 온도가 차가우면 차가울수록 그 정도가 더욱 심하며, 외기의 기온이 영하 10도 이하로 내려갈 경우 그 빈도는 더욱 잦아져 난방을 하는 시간보다 제상을 하는 시간이 많아져 결국 난방 효과를 보지 못하는 경우가 허다하다.

그리고, 냉방 운전시에는 실외기의 뜨거운 외부 공기로 인하여 실외기의 온도가 높아지게 되고, 이로 인하여 냉매를 충분히 냉각시키지 못하게 되므로, 냉방 효과를 높일 수 없게 된다.

그리고, 종래에는 실외기와 실내기를 일체형으로 제작하지 않고, 서로 분리하여 제작 설치되기 때문에 실외기와 실내기 사이를 배관으로 연결하게 되므로, 배관 작업의 어려움과 비용 및 시간을 필요로 하게 된다.

대한민국 특허 공개 10-2007-0059495호(2007.06.12. 공개) 대한민국 특허 등록 10-0983325호(2010.09.14. 등록) 대한민국 특허 공개 10-2013-0039582호(2013.04.22. 공개) 대한민국 특허 공개 10-2012-0098557호(2012.09.05. 공개)

본 발명은 히트펌프의 실외기와 실내기가 구분 되어 설치되기 때문에 배관을 필요로 하는 문제와 함께 실외기가 외기 온도에 그대로 노출되기 때문에 여름철에는 더운 공기로 인하여 냉매 냉각효과가 떨어지는 한편 겨울철에는 차가운 공기로 인하여 증발 역할을 하는 실외기 코일에 서리가 형성되어 공기의 흐름이 이루어지지 않기 때문에 난방 운전을 중단하여 냉방(제상) 운전을 하거나 별도의 전기히터를 구동시켜 제상이 이루어지게 하는 문제를 해결하기 위한 것으로, 열교환기를 통하여 외부로 배출되는 실내공기가 실외기를 통하여 배출되게 함으로써, 여름철 냉방 효과를 높이는 한편 겨울철에는 제상 운전을 할 필요가 없게 하는 것이다.

본 발명은 외부공기와 열교환이 이루어진 실내공기가 실외기를 통하여 배출되게 하는 것으로, 내부 중앙에 격벽이 설치되고 양쪽으로 실외기와 실내기가 설치되는 바디를 구비하고, 상기 실외기와 실내기의 전방으로 송풍팬을 설치하는 한편 격벽에는 댐퍼를 설치하고, 상기 바디에는 열교환기를 거친 공기가 유입될 수 있도록 하되 상기 열교환기의 내부에는 열교환 필터를 설치하는 한편 열교환 필터를 통과하는 공기가 섞이지 않도록 하는 차단벽을 설치하고, 상기 열교환기에는 차단벽에 막힌 공간으로 공기를 유입하는 댐퍼를 설치하고, 상기 열교환기의 유입되는 공기는 실외기 또는 실내기를 통하게 설치함으로써 이루어지게 되는 것으로, 실내에서 배출되는 공기는 열교환 필터를 거친 후 실외기를 통하여 배출되게 함으로써 냉방 운전시는 실내의 차가운 공기로 실외기를 냉각시켜 냉방 효율을 높이도록 하고, 난방 운전시는 실내의 더운 공기로 실외기를 가열시켜 서리가 형성되지 않도록 제상기능을 수행하는 것이다.

본 발명은 열교환기를 통하여 외부로 배출되는 실내공기가 실외기를 통과하게 함으로써 실내온도에 따라 실외기를 가열하거나 냉각시킴으로써 난방 운전시 제상이 자동으로 이루어지게 하는 한편 냉방 운전시 냉매 냉각 효과를 높이게 된다.

그리고, 본 발명은 실외기와 실내기가 일체로 구성되기 때문에 별도의 배관 작업을 필요로 하지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 난방시 공기 흐름도
도 2는 본 발명의 열교환 필터를 통한 난방시 공기 흐름도
도 3은 본 발명의 열교환 필터를 통과하지 않는 난방시 공기 흐름도
도 4는 본 발명의 실내공기로 실외기 제상시의 공기 흐름도
도 5는 본 발명의 냉방시 공기 흐름도
도 6은 본 발명의 열교환 필터를 통한 냉방시 공기 흐름도
도 7은 본 발명의 열교환 필터를 통과하지 않는 냉방시 공기 흐름도
도 8은 본 발명의 실내공기로 실외기 온도를 낮추는 상태의 공기 흐름도

본 발명은 실외기와 실내기가 하나의 바디에 설치되는 일체형 히트펌프 공조기에 관한 것으로, 실외기와 실내기를 연결하는 별도의 배관을 필요로 하지 않고, 열교환기에서 외부로 배출되는 실내공기가 실외기를 통하여 배출되게 함으로써 겨울철에는 실내의 따뜻한 공기와 접촉하여 실외기의 냉각핀에 서리가 형성되지 않게 하는 한편 여름철에는 실내의 차가운 공기와 접촉하여 실외기의 냉각 효과를 높이도록 하는 것이다.

본 발명은 실외기와 실내기가 양분되어 설치되는 바디를 구비하되 상기 바디의 중앙에는 댐퍼가 구비된 격벽으로 막아주는 한편 실외기와 실내기를 거친 공기를 실외 또는 실내로 배출시키는 팬을 구비하게 되고, 상기 바디의 실외기 설치공간 또는 실내기 설치공간으로 공기를 공급하는 열교환기를 설치하되 상기 열교환기에는 열교환 필터를 설치한다.

본 발명에서 냉매를 압축하는 압축기는 실외기 설치공간에 설치하고, 팽창밸브 등의 구조는 냉매 싸이클을 구성하는 공지의 구성이므로 별도의 도시를 하지 않고, 실내공기와 실외공기의 흐름을 위주로 설명한다.

본 발명에서는 실내공기가 열교환 필터를 통한 후 실외기를 통하여 배출되거나 실내공기가 다시 실내기를 통하여 실내로 공급되거나 실내공기가 열교환 필터를 통과하지 않고 실외기를 통하여 배출되게 하고, 실외공기는 열교환 필터를 통한 후 실내기를 통하여 실내로 공급되거나 열교환 필터를 거치지 않고 실외기를 통하여 외부로 배출되게 되며, 이러한 공기 흐름은 댐퍼를 조절하여 이루어지게 된다.

본 발명은 실외기와 실내기가 하나의 바디에 구비되고 열교환기가 일체로 구비된 히트펌프 공조기에 관한 것으로, 실내공기가 실외기를 통하여 배출되게 함으로써, 냉방 운전시 냉매 냉각 효과를 높이는 한편 난방 운전시 별도의 제상 운전을 필요로 하지 않는 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 내부에 실외기(20)와 실내기(30)가 격벽(11)에 의해 양쪽으로 설치되는 바디(10)를 구비하되 상기 격벽(11)은 공기 흐름을 단속하는 댐퍼(12)를 설치하고, 상기 실외기(20)와 실내기(30)를 거친 공기는 각각의 팬(21)(31)에 의해 실외로 배출되거나 실내로 공급되며, 압축기(40)는 실외기 설치공간에 설치되는 것이 적합하며, 팽창밸브는 그 도시를 생략하는 한편 실외기(20)와 실내기(30) 및 압축기(40)와의 배관도 상세 도시를 생략한다.

실내기(30)의 전방에는 공기 중의 미세먼지를 제거하는 필터(32)를 설치한다.

본 발명의 열교환기(50)는 바디(10)의 상측에 설치하고, 상기 열교환기(50)의 내부에는 공지된 열교환 필터(60)를 설치하되 4구역으로 차단벽(51)을 설치하여 실내공기가 열교환 필터(60)를 통한 후 실외기(20)로 공급되게 하거나 열교환 필터(60)를 거치지 않고 실내기(30)를 거친 후 실내로 공급되게 하는 한편 실외공기는 열교환 필터(60)를 거친 후 실내기(30)로 공급되거나 열교환 필터(60)를 거치지 않고 실외기(20)를 통하여 외부로 배출된다.

본 발명은 실내공기가 열교환 필터(60)를 거치지 않고 바디(10)의 댐퍼(12)를 통한 후 실외기(20)를 거쳐 외부로 배출되게 한다.

본 발명의 열교환기(50)에는 실내공기 유입과 실외공기 유입을 선택하기 위한 댐퍼(61-64)가 설치되며, 상기 댐퍼(61-64)의 조작에 따라 실내공기와 실외공기가 열교환 필터(60)를 통과하느냐 그렇지 않느냐가 결정된다.

그리고, 본 발명은 냉방 운전시 실내기(30)에서 발생되는 응축수는 바디(10)의 바닥에서 모아준 후 도시되지 아니한 분무기를 이용하여 실외기(20)에 분무시킴으로써 여름철 냉방 능력을 향상시키는 한편 응축수를 배출시키기 위한 드레인 배관을 필요로 하지 않는다.

이러한 구성의 본 발명에서, 냉방운전을 위해서는 실외기(20)를 응축기로 사용하고 실내기(30)는 증발기로 사용하면 되고, 난방 운전을 위해서는 실외기(20)를 증발기로 사용하고 실내기(30)는 응축기로 사용하면 되는 것으로, 압축기(40)는 냉매 압축에 사용되는 도시되지 아니한 팽창밸브는 냉매를 팽창시킨 후 역시 도시되지 아니한 사방밸브를 거쳐 실외기(20) 또는 실내기(30)에서 팽창이 이루어지게 하며, 이러한 냉난방 운전의 선택은 공지된 사항이다.

본 발명은 실외기(20)와 실내기(30)가 격벽(11)을 사이에 두고 하나의 바디(10)에 설치되고, 격벽(11)에는 댐퍼(12)가 설치되며, 상기 바디(10)의 상측으로 열교환 필터(60)가 내장된 열교환기(50)가 설치되어 실내공기나 외부공기가 선택적으로 열교환 필터(60)를 거친 후 실외기(20)또는 실내기(30)를 통과하게 되고, 열교환기(50)에 설치된 댐퍼(61-64)를 이용하여 실내공기와 실외공기의 유입과 배출을 선택하게 된다.

먼저, 난방 운전시를 살펴본다.

난방 운전을 위해서는 실외기(20)가 증발기로 작동하고, 실내기(30)는 응축기로 작동함으로써 실내기(30)를 통과할 때 공기를 가열하여 실내온도를 높이게 되는 것이다.

이러한 난방 운전시, 실내공기는 도 2에 도시된 바와 같이 댐퍼(61)와 열교환 필터(60)를 거친 후 실외기(20)를 거쳐 외부로 배출되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 댐퍼(62)를 거치고 열교환필터(60)는 거치지 않은 채로 실내기(30)를 통하여 실내로 공급되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 열교환기(50)의 댐퍼(62)와 격벽(11)의 댐퍼(12)를 거친 후 실외기(20)를 통하여 외부로 배출되며, 실외공기는 도 2에 도시된 바와 같이 댐퍼(63)와 열교환 필터(60)를 거친 후 실내기(30)를 거쳐 실내로 공급되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 댐퍼(64)를 거치고 열교환 필터(60)는 거치지 않은 채로 실외기(20)를 통하여 외부로 배출된다.

실내외 공기가 열교환 필터(60)를 거치도록 하는 것은 실내공기와 실외공기의 열교환이 이루어져, 여름철에는 외부공기 온도를 낮추어 주고, 겨울철에는 외부공기 온도를 높여서 실내로 공급되게 함으로써, 최대한 열손실을 줄이고, 실내온도의 급격한 변화를 방지하기 위함이다.

실내공기가 열교환 필터(60)를 통과하는 것과 실내 또는 실외로 배출하는 것은 필요에 따라선택하거나, 내외부 온도와 습도 등을 체크하여 자동 조절되게 할 수 있으며, 본 발명에서는 난방 운전시 실외기(20)의 제상이 불필요하도록 난방시 열교환 필터(60)를 통하여 배출되는 실내공기나 열교환 필터(60)를 거치지 않고 격벽(11)의 댐퍼(12)를 통하여 배출되는 실내공기가 실외기(20)를 통하여 배출되게 함으로써, 난방시 온도가 높은 실내공기가 실외기(20)를 통과하면서 제상이 자동으로 이루어지게 하는 것이다.

본 발명은 난방 운전시 실내의 더운 공기가 실외기(20)를 통과하면서 난방 운전의 중단과 전기히터를 사용하지 않고도 제상이 이루어지게 되므로, 연속적인 난방운전이 가능하고, 별도의 전기가 불필요한 이점이 있다.

즉, 난방 운전시 실외기(20)에는 서리가 발생하게 되나, 본 발명에서는 따뜻한 실내공기가 실외기(20)를 통과하면서 외부로 배출되게 함으로써 실내공기를 이용한 자동 제상이 이루어지게 되는 것이다.

다음으로, 냉방 운전시를 살펴본다.

냉방 운전을 위해서는 실외기(20)가 응축기로 작동하고, 실내기(30)는 증발기로 작동함으로써 실내기(30)를 통과할 때 공기 온도가 낮춰지면서 냉방이 이루어지는 것이다.

이러한 냉방 운전시에도 난방 운전시와 동일하게 실내공기는 도 6에 도시된 바와 같이 댐퍼(61)와 열교환 필터(60)를 거친 후 실외기(20)를 거쳐 외부로 배출되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 댐퍼(62)를 거치고 열교환 필터(60)는 거치지 않은 채로 실내기(30)를 통하여 실내로 공급되거나, 도 8에 도시된 바와 같이 열교환기(50)의 댐퍼(62)와 격벽(11)의 댐퍼(12)를 거친 후 실외기(20)를 통하여 외부로 배출되며, 실외공기는 도 6에 도시된 바와 같이 댐퍼(63)와 열교환 필터(60)를 거친 후 실내기(30)를 거쳐 실내로 공급되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 댐퍼(64)를 거치고 열교환 필터(60)는 거치지 않은 채로 실외기(20)를 통하여 외부로 배출된다.

실내외 공기가 열교환 필터(60)를 거치도록 하는 것은 실내공기와 실외공기의 열교환이 이루어져, 여름철에는 외부공기 온도를 낮추어 주고, 겨울철에는 외부공기 온도를 높여서 실내로 공급되게 함으로써, 최대한 열손실을 줄이고, 실내온도의 급격한 변화를 방지하기 위함이며, 실내공기가 열교환 필터(60)를 통과하는 것과 실내 또는 실외로 배출하는 것은 필요에 따라 수동으로 선택하거나, 내외부 온도와 습도 등을 체크하여 자동 조절되게 할 수 있다.

본 발명에서는 냉방 운전시 실외기(20)의 온도를 낮춤으로써 냉방 효과를 높이는 것으로, 냉방시 실외기(20)의 온도를 낮추어주도록 냉방시 열교환 필터(60)를 통하여 배출되는 실내공기나 열교환 필터(60)를 거치지 않고 격벽(11)의 댐퍼(12)를 통하여 배출되는 실내공기가 실외기(20)를 통하여 배출되게 함으로써, 냉방에 의해 온도가 낮아진 실내공기가 실외기(20)를 통과하면서 실외기(20)의 온도를 낮추게 되고, 이로 인하여 실외기(20)의 효율이 높아져 냉방 효율이 높아지게 된다.

즉, 냉방 운전시 실외기(20)는 온도가 높아지게 되나, 본 발명에서는 차가운 실내공기가 실외기(20)를 통과하면서 외부로 배출되게 함으로써 실외기(20)의 온도를 낮추어 냉방 효율을 높이는 것이다.

본 발명은 실외기(20)와 실내기(30)가 일체로 구비되기 때문에 분리되어 설치되는 기존 방식에 비하여 배관이 불필요한 이점이 있고, 실내기(30)에서 발생하는 결로에 의한 응축수는 바디(10)의 바닥에서 모아준 후 도시되지 아니한 분무기를 이용하여 실외기(20)에 분사함으로써 분무된 응축수가 실외기(20)의 온도를 낮추며 기화가 이루어지게 되므로, 별도의 드레인 배관을 설치할 필요가 없고, 응축수의 기화로 인하여 실외기(20)의 온도를 낮출 수 있어, 냉방 효과를 높일 수 있다.

10 : 바디 11 : 격벽
12 : 댐퍼 20 : 실외기
30 : 실내기 40 : 압축기
50 : 열교환기 60 : 열교환 필터
61-64 : 댐퍼

Claims (4)

1. 실외기(20)와 실내기(30)로 공급되는 냉매의 흐름 방향을 변환시켜 실내 냉난방을 하는 히트펌프 공조기에서,
   상기 실외기(20)와 실내기(30)는 중앙을 가로막는 격벽(11)이 형성된 바디(10)의 양쪽으로 설치하되 상기 격벽(11)에는 개폐가 가능한 댐퍼(12)를 설치하고,
   상기 바디(10)의 내부에서 격벽(11)에 의해 구분되는 실외기(20)가 설치된 공간과 실내기(30)가 설치된 공간으로 실내공기와 실외공기의 열교환이 이루어진 후 실내공기는 실외기(20)를 거쳐 외부로 배출되는 한편 실외공기는 실내기(30)를 거쳐 실내로 공급되게 하거나 실내공기와 실외공기가 열교환이 이루어지지 않고 실내공기는 실내기(30)를 거쳐 실내로 공급되는 한편 실외공기는 실외기(20)를 거쳐 외부로 배출되게 하는 열교환기(50)를 설치하고,
   상기 열교환기(50)에서 열교환 필터(60)를 거치지 않은 실내공기는 격벽(11)에 형성된 댐퍼(12)를 통한 후 실외기(20)를 거치면서 난방시는 실외기(20)의 제상이 이루어지게 하는 한편 냉방시는 실외기(20)를 냉각시키게 하고,
   냉방 운전시 실내기(20)에서 결로된 응축수는 바디(10)의 바닥에서 모아준 후 실외기(20)로 분무하여 기화되게 하는 것을 특징으로 하는 일체형 히트펌프 공조기.
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