KR101893155B1 - 히트펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트펌프에 관한 것으로서, 구체적으로, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기; 작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기 및 실외열교환기; 상기 실내열교환기 및 상기 실외열교환기 사이에 구비되는 하나 이상의 팽창밸브; 작동모드에 기초하여, 압축기로부터 토출되는 냉매를 상기 실내열교환기 및 상기 실외열교환기 중 적어도 하나로 선택적으로 안내하는 유로전환밸브; 및 난방제상모드에서, 압축기로부터 토출되는 고온 냉매의 일부를 실내열교환기로 안내하는 제1분지관 및 상기 고온 냉매의 나머지를 실외열교환기로 안내하는 제2분지관을 포함하는 히트펌프에 관한 것이다.

Description

히트펌프{Heat pump}
본 발명은 히트펌프에 관한 것으로서, 구체적으로, 난방운전 동안에 난방효율의 저하 없이 보다 효율적으로 제상운전을 수행할 수 있는 히트펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 히트펌프는 냉매를 압축하는 압축기, 실내공기와 열교환하는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실외공기와 열교환하는 실외열교환기를 포함한다.
상기 압축기 및 상기 실외열교환기는 실외기에 포함될 수 있고, 상기 팽창밸브 및 상기 실내열교환기는 실내기에 포함될 수 있다. 제품에 따라서, 상기 팽창밸브가 실외기에 포함되는 경우도 있다.
도 1은 이러한 종래의 히트펌프를 나타내는 도면이다. 도 1에서, "I"는 실내기를 나타내고 "O"는 실외기를 나타낼 수 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 히트펌프(1)는 압축기(2), 실내열교환기(3), 전자팽창밸브(4) 및 실외열교환기(5)를 포함한다.
작동모드에 기초하여, 압축기(2)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(3) 및 실외열교환기(4) 중 하나로 안내될 수 있다. 예를 들어, 압축기(2)로부터 토출되는 냉매는 사방밸브(6)를 통해 실내열교환기(3) 및 실외열교환기(4) 중 하나로 안내될 수 있다.
압축기(2)의 전단에는 어큐뮬레이터(7)가 구비되어, 압축기(2)로 유입되는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리한다. 상기 어큐뮬레이터(7)는 압축기(2)를 향해 기상 냉매만을 공급하도록 형성될 수 있다.
실내열교환기(3)의 일측에는 실내팬(8)이 구비되고, 실외열교환기(5)의 일측에는 실외팬(9)이 구비될 수 있다.
난방모드에서, 압축기(2)로부터 토출된 냉매는 실내열교환기(3)로 공급되고, 냉방모드에서, 압축기(2)로부터 토출된 냉매는 실외열교환기(5)로 공급된다.
즉, 난방모드에서, 실내열교환기(3)는 응축기로 작동하고, 실외열교환기(5)는 증발기로 작동할 수 있다. 이와 달리, 냉방모드에서, 실외열교환기(5)는 응축기로 작동하고 실내열교환기(3)는 증발기로 작동할 수 있다.
한편, 난방모드에서, 실외 공기가 차가운 경우, 실외열교환기(5)가 착상될 수 있다. 실외열교환기(5)가 착상되면, 실외열교환기(5)의 제상을 위해 히트펌프(1)가 제상모드로 구동될 수 있다.
종래의 히트펌프(1)의 경우, 제상모드에서, 실내열교환기(3)는 증발기로 작동하고 실외열교환기(5)는 응축기로 작동될 수 있다. 따라서, 종래의 히트펌프(1)는 난방모드에서 제상모드로 전환될 경우, 공조공간의 난방 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 난방효율을 고려하여 단시간 제상운전을 수행하는 경우에, 실외 열교환기(5)의 착상 및 결빙이 완전하게 제거되지 않아 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.
예를 들어, 한국등록특허공보 제10-0762513호는 종래의 히트펌프를 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 난방과 제상이 동시에 수행되는 난방제상모드로 작동될 수 있는 히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 히트펌프의 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 실외열교환기에 직접 공급하면서도, 실내공간의 난방을 유지할 수 있는 히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실외열교환기로 공급되는 고온의 냉매에 의한 1단계 제상 및 고온의 냉매와 열교환을 통해 가열된 외부 공기에 의한 2단계 제상을 통해 제상 효율을 증가시킬 수 있는 히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 냉매를 압축하도록 형성된 압축기; 작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기 및 실외열교환기; 상기 실내열교환기 및 상기 실외열교환기 사이에 구비되는 하나 이상의 팽창밸브; 작동모드에 기초하여, 압축기로부터 토출되는 냉매를 상기 실내열교환기 및 상기 실외열교환기 중 적어도 하나로 선택적으로 안내하는 유로전환밸브; 및 난방제상모드에서, 압축기로부터 토출되는 고온 냉매의 일부를 실내열교환기로 안내하는 제1분지관 및 상기 고온 냉매의 나머지를 실외열교환기로 안내하는 제2분지관을 포함하는 히트펌프를 제공한다.
이때, 상기 실외열교환기는 난방제상모드에서 상기 실내열교환기를 경유한 냉매가 유입되어 증발되는 제1실외열교환기 및 상기 제2분지관에 연결되어 상기 제2분지관을 통해 안내된 냉매가 응축되는 제2실외열교환기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 히트펌프는 상기 실외열교환기의 일측에 구비되는 실외팬을 더 포함하고, 상기 실외팬의 구동에 의해, 외부 공기는 상기 제2실외열교환기와 상기 제1실외열교환기를 순차적으로 경유하여 외부로 토출될 수 있다.
또한, 상기 실외팬과 상기 제2실외열교환기 사이에 상기 제1실외열교환기가 배치될 수 있다.
난방제상모드에서, 상기 실내열교환기 및 상기 제2실외열교환기는 응축기로 작동하고, 상기 제1실외열교환기는 증발기로 작동할 수 있다.
상기 제1실외열교환기 및 상기 제2실외열교환기는 일체로 형성되되, 서로 독립적인 냉매유로를 구비할 수 있다.
상기 제1실외열교환기 내의 제1냉매튜브를 지지하는 복수 개의 제1핀과 상기 제2실외열교환기 내의 제2냉매튜브를 지지하는 복수 개의 제2핀은 서로 일체로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2분지관에 제1유량조절밸브가 구비되고, 상기 제1유량조절밸브의 개도는 히트펌프의 작동모드 및 제상부하 중 적어도 하나에 기초하여 조절될 수 있다.
상기 제1유량조절밸브는 난방모드에서는 닫히고 난방제상모드 및 냉방모드에서는 개방될 수 잇다.
본 발명에 따른 히트펌프는 상기 실내열교환기와 상기 제1실외열교환기를 연결하는 제1연결배관; 및 난방제상모드에서 상기 제2실외열교환기를 통과한 냉매를 상기 제1연결배관에 구비된 합류부로 안내하는 제2연결배관을 더 포함할 수 있다.
상기 팽창밸브는 상기 제1연결배관에서 상기 합류부의 전단에 구비되는 제1팽창밸브 및 상기 제1연결배관에서 상기 합류부의 후단에 구비되는 제2팽창밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 히트펌프는 상기 제1연결배관과 상기 제2연결배관을 서로 연결하도록 형성된 제3연결배관을 더 포함하고, 상기 제2연결배관에는 상기 제1연결배관을 향하는 방향으로 형성된 제1체크밸브가 구비되고, 상기 제3연결배관에는 상기 제2연결배관을 향하는 방향으로 형성된 제2체크밸브가 구비될 수 있다.
상기 제1체크밸브는 상기 제2연결배관과 상기 제3연결배관 사이의 연결부 및 상기 합류부 사이에 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 히트펌프는 압축기의 전단에 구비되어 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하고, 기상 냉매만 압축기를 향해 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터; 및 난방모드에서 상기 제2실외열교환기에서 증발된 냉매를 상기 어큐뮬레이터를 향해 안내하기 위하여 상기 제2분지관으로부터 분지되는 제3분지관을 더 포함할 수 있다.
상기 제3분지관에는 제2유량조절밸브가 구비되고, 상기 제2유량조절밸브는 난방모드에서는 개방되고 냉방모드에서는 닫힐 수 있다.
본 발명에 따르면, 난방과 제상이 동시에 수행되는 난방제상모드로 작동될 수 있는 히트펌프를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 히트펌프의 압축기로부터 토출된 고온의 냉매를 실외열교환기에 직접 공급하여 실외열교환기를 제상하면서도, 실내공간의 난방을 유지할 수 있는 히트펌프를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 실외열교환기로 공급되는 고온의 냉매에 의한 1단계 제상 및 상기 고온의 냉매와 열교환을 통해 가열된 외부 공기에 의한 2단계 제상을 통해 제상 효율을 증가시킬 수 있는 히트펌프를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 히트펌프를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프를 나타내는 도면이다.
도 3은 난방제상모드에서 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 난방모드에서 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 냉방모드에서 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 히트펌프의 주요구성들의 연결관계를 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명에 따른 공기조화기를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 히트펌프(10)는 냉매를 압축하도록 형성된 압축기(100), 실내열교환기(200), 실외열교환기(300), 상기 실내열교환기(200)와 상기 실외열교환기(300) 사이에 구비되는 하나 이상의 팽창밸브(400), 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 유로를 결정하도록 형성된 유로전환밸브(500)를 포함할 수 있다.
압축기(100)는 냉매를 고압으로 압축하여 실내열교환기(200) 및 실외열교환기(300) 중 적어도 하나로 공급하도록 형성될 수 있다. 상기 압축기(100)는 주파수 가변 압축기로 형성될 수 있다. 따라서, 난방부하 또는 냉방부하에 기초하여, 상기 압축기(100)의 운전 주파수가 후술할 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 압축기(100)의 전단에는 어큐뮬레이터(600)가 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(600)는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하도록 형성된다. 또한, 상기 어큐뮬레이터(600)는 기상 냉매만 상기 압축기(100)로 공급하도록 형성될 수 있다.
압축기(100)로부터 토출된 냉매는 작동모드에 기초하여 실내열교환기(200) 및 실외열교환기(300)로 선택적으로 안내될 수 있다.
실내열교환기(200)는 공조공간의 공기와 냉매를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 난방모드에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 상기 실내열교환기(200)로 안내되며, 상기 실내열교환기(200)는 응축기로 작동할 수 있다. 이와 달리, 냉방모드에서, 실내열교환기(200)는 증발기로 작동될 수 있다.
상기 실내열교환기(200)의 일측에는 실내팬(201)이 구비될 수 있다. 상기 실내팬(201)의 구동에 의해 실내열교환기(200)를 유동하는 냉매와 공조공간의 공기 사이의 열교환이 촉진될 수 있다.
실외열교환기(300)는 실외 공기와 냉매를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 냉방모드에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 상기 실외열교환기(300)로 안내되며, 상기 실외열교환기(300)는 응축기로 작동할 수 있다. 이와 달리, 난방모드에서, 실외열교환기(300)는 증발기로 작동할 수 있다.
상기 실외열교환기(300)의 일측에는 실외팬(301)이 구비될 수 있다. 상기 실외팬(301)의 구동에 의해 실외열교환기(300)를 유동하는 냉매와 외부 공기 사이의 열교환기 촉진될 수 있다.
상기 실외열교환기(300)는 제1실외열교환기(310) 및 제2실외열교환기(320)를 포함할 수 있다. 상기 제1실외열교환기(310)는 난방모드 및 난방제상모드에서 증발기로 작동하고 냉방모드에서 응축기로 작동될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2실외열교환기(310)는 난방모드에서 증발기로 작동하고 냉방모드 및 난방제상모드에서 응축기로 작동할 수 있다.
상기 제1실외열교환기(310)와 상기 제2실외열교환기(320)는 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1실외열교환기(310)와 상기 제2실외열교환기(320)는 핀-튜브 형태의 열교환기로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1실외열교환기(310)는 복수 개의 제1튜브(311) 및 상기 제1튜브(311)를 지지하는 복수 개의 제1핀(312)을 구비할 수 있다. 상기 제2실외열교환기(320) 역시 복수 개의 제2튜브(321) 및 상기 제2튜브(321)를 지지하는 복수 개의 제2핀(322)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 제1핀(312) 및 상기 복수 개의 제2핀(322)은 서로 일체로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1실외열교환기(310) 및 상기 제2실외열교환기(320)는 서로 독립적인 냉매유로를 구비할 수 있다. 즉, 상기 제1실외열교환기(310) 내의 냉매유로와 상기 제2실외열교환기(320) 내의 냉매유로는 서로 독립적으로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제1실외열교환기(310)의 유입구 및 토출구와 상기 제2실외열교환기(320)의 유입구 및 토출구는 서로 독립적으로 제공될 수 있다.
팽창밸브(400)는 냉매를 감압하도록 형성될 수 있으며, 상기 실내열교환기(200)와 상기 실외열교환기(300) 사이에 하나 이상이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 팽창밸브(400)는 실내열교환기(200)와 실외열교환기(300) 중 증발기로 작동하는 열교환기로 안내되는 냉매를 팽창시키도록 형성될 수 있다.
상기 팽창밸브(400)는 실내기 측에 구비되는 제1팽창밸브(410) 및 실외기 측에 구비되는 제2팽창밸브(420)를 포함할 수 있다. 상기 제1팽창밸브(410) 및 상기 제2팽창밸브(420)는 모두 전자팽창밸브로 형성될 수 있다.
유로전환밸브(500)는 작동모드에 기초하여 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 유로를 결정하도록 형성될 수 있다. 상기 유로전환밸브(500)는 사방밸브로 형성될 수 있다.
예를 들어, 난방모드에서, 상기 유로전환밸브(500)는 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실내열교환기(200)를 향해 안내할 수 있다. 이와 달리, 냉방모드에서, 상기 유로전환밸브(500)는 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실외열교환기(300)를 향해 안내할 수 있다.
한편, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 제1분지관(710) 및 제2분지관(720)을 통해 분지될 수 있다.
제1분지관(710)은 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 유로전환밸브(500)를 향해 안내하도록 형성될 수 있다.
제2분지관(720)은 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 실외열교환기(300)를 향해 안내하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2분지관(720)은 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 제2실외열교환기(320)를 향해 안내하도록 형성될 수 있다.
이는, 난방제상모드에서 압축기(100)로부터 토출된 고온의 냉매를 이용하여 실내열교환기(200)를 응축기로 작동시킴과 동시에, 실외열교환기(300)를 제상하기 위함이다.
즉, 난방제상모드에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 일부는 제1분지관(710) 및 유로전환밸브(500)를 통해 실내열교환기(200)로 안내되고, 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 나머지는 제2분지관(720)을 통해 제2실외열교환기(320)로 안내될 수 있다. 따라서, 압축기(100)로부터 토출된 고온의 냉매에 의해 상기 제2실외열교환기(320)의 제상이 이루어질 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 복수 개의 제1핀(312) 및 상기 복수 개의 제2핀(322)이 서로 일체로 형성된다. 따라서, 냉매의 열이 복수 개의 제2핀(322)을 통해 복수 개의 제1핀(312)으로 전도되어 증발기로 작동하는 제1실외열교환기(310)의 제상이 함께 수행될 수 있다.
또한, 실외팬(310)의 작동하면, 제2실외열교환기(320)로 안내된 고온의 냉매에 의해 실외 공기가 가열된 후 상기 제1실외열교환기(310)를 경유하게 된다. 따라서, 가열된 실외 공기에 의해 제1실외열교환기(310) 및 제2실외열교환기(320)의 제상이 추가적으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 히트펌프(10)는 난방제상모드, 난방모드 및 냉방모드를 포함하는 다양한 작동모드를 포함할 수 있다. 이하, 다른 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 히트펌프(10)의 다양한 작동모드에 따른 냉매의 유동에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 난방제상모드에서 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다. 겨울철 난방모드 작동 중에 실외열교환기(300)가 착상되면, 히트펌프(10)를 난방제상모드로 작동시킴으로서 실내공간의 난방을 유지함과 동시에 실외열교환기(300)의 제상을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 난방제상모드에서, 압축기(100)로부터 토출되는 고온의 냉매의 일부는 제1분지관(710)을 통해 실내열교환기(200)로 안내될 수 있다. 구체적으로, 압축기(100)로부터 토출되는 고온의 냉매의 일부는 제1분지관(710) 및 유로전환밸브(500)를 순차적으로 경유하여 실내열교환기(200)로 안내될 수 있다. 이때, 실내열교환기(200)는 응축기로 작동하며, 공조 공간의 공기는 실내열교환기(200) 내의 냉매와 열교환하여 가열될 수 있다.
한편, 압축기(100)로부터 토출되는 고온의 냉매의 나머지는 제2분지관(720)을 통해 제2실외열교환기(320)로 안내될 수 있다. 따라서, 제2실외열교환기(320)는 고온의 냉매에 의해 제상될 수 있다. 또한, 제2실외열교환기(320)와 나란히 배치되는 제1실외열교환기(310) 역시 상기 제2실외열교환기(320)로부터의 열전도를 통해 제상될 수 있다.
이때, 제2실외열교환기(320)는 응축기로 작동될 수 있다. 따라서, 실외팬(301)의 작동을 통해 실외 공기가 제2실외열교환기(320) 내의 냉매와 열교환하여 가열될 수 있다. 그리고, 가열된 실외 공기에 의해 상기 제1실외열교환기(310) 및 상기 제2실외열교환기(320)는 추가적으로 제상될 수 있다.
또한, 상기 실외팬(301)의 구동에 의해, 외부 공기는 상기 제2실외열교환기(320)와 상기 제1실외열교환기(310)를 순차적으로 경유하여 외부로 토출될 수 있다. 즉, 실외팬(301)이 구동에 따라 외부 공기가 상기 제2실외열교환기(320)와 상기 제1실외열교환기(310)를 순차적으로 경유하도록 상기 제2실외열교환기(320) 및 상기 제1실외열교환기(310)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 실외팬(310)과 제2실외열교환기(320) 사이에 제1실외열교환기(310)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 실외팬(310)은 상기 실외팬(310)을 향해 외부 공기를 끌어당기도록 구동될 수 있다.
따라서, 실외팬(310)이 구동되면, 도면에서 화살표 "A"로 나타낸 방향을 따라서, 외부 공기가 상기 제2실외열교환기(320)와 상기 제1실외열교환기(310)를 순차적으로 통과할 수 있다.
한편, 제1실외열교환기(310)의 크기와 제2실외열교환기(320)의 크기는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1실외열교환기(310)는 상기 제2실외열교환기(320)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1실외열교환기(310)의 용량은 상기 제2실외열교환기(320)의 용량보다 클 수 있다. 이는, 난방제상모드에서, 증발기로 작동하는 제1실외열교환기(310)를 통한 난방성능을 유지하면서, 응축기로 작동하는 제2실외열교환기(320)를 통해 제상을 수행하기 위함이다.
상기 제2분지관(720)에는 제1유량조절밸브(721)가 구비될 수 있다. 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도는 히트펌프(10)의 작동모드 및 제상부하 중 적어도 하나에 기초하여 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1유량조절밸브(721)는 난방모드에서 닫히고, 난방제상모드 및 냉방모드에서 개방될 수 있다.
그리고, 제상부하가 기설정된 부하보다 크면 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도 역시 기설정된 개도보다 크게 조절될 수 있다.
난방제상모드에서, 실내열교환기(200) 및 제2실외열교환기(320)는 응축기로 작동하고, 제1실외열교환기(310)는 증발기로 작동될 수 있다.
본 발명에 따른 히트펌프(10)는 실내열교환기(200)와 제1실외열교환기(310)를 연결하는 제1연결배관(810), 및 난방제상모드에서 제2실외열교환기(320)를 통과한 냉매를 안내하는 제2연결배관(820)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2연결배관(820)의 일단은 상기 제2실외열교환기(320)에 연결되고, 상기 제2연결배관(820)의 타단은 상기 제1연결배관(810)에 구비되는 합류부(815)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 난방제상모드에서, 실내열교환기(200)를 통과한 냉매는 상기 제1연결배관(810)을 통해 제1실외열교환기(310)로 안내될 수 있고, 제2실외열교환기(320)를 통과한 냉매는 상기 제2연결배관(820)을 통해 상기 합류부(815(로 안내될 수 있다.
전술한 제1팽창밸브(410) 및 제2팽창밸브(420)는 모두 제1연결배관(810)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1팽창밸브(410)는 상기 제1연결배관(810)에서 상기 합류부(815)의 전단에 구비되고, 상기 제2팽창밸브(420)는 상기 제1연결배관(810)에서 상기 합류부(815)의 후단에 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1팽창밸브(410)는 상기 실내열교환기(200)와 상기 합류부(815) 사이에 구비되고, 상기 제2팽창밸브(420)는 상기 합류부(815)와 실외열교환기(즉, 제1실외열교환기) 사이에 구비될 수 있다.
따라서, 실내열교환기(200)를 통과한 냉매는 상기 제1팽창밸브(410)를 통해 감압된 후 상기 합류부(815)에서 상기 제2실외열교환기(320)를 통과한 냉매와 합류될 수 있다. 상기 합류부(815)에서 합류된 냉매는 상기 제2팽창밸브(420)를 통해 감압된 후에 제1실외열교환기(310)로 유입될 수 있다.
상기 제1실외열교환기(310)에서 증발된 냉매는 유로전환밸브(500) 및 어큐뮬레이터(600)를 순차적으로 경유하여 압축기(100)로 안내된다.
한편, 본 발명에 따른 히트펌프(10)는 상기 제1연결배관(810)과 상기 제2연결배관(820)을 서로 연결하기 위한 제3연결배관(830)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2연결배관(830)은 후술할 난방모드에서 냉매를 안내하기 위한 구성이다.
상기 제2연결배관(820)에는 제1체크밸브(821)가 구비되고, 상기 제3연결배관(830)에는 제2체크밸브(831)가 구비될 수 있다.
상기 제1체크밸브(821)는 제2연결배관(820)과 제3연결배관(830)의 연결부(825) 및 상기 합류부(815) 사이에 구비될 수 있다.
상기 제1체크밸브(821)는 상기 제1연결배관(810)을 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1체크밸브(821)는 상기 제1연결배관(810)을 향하는 방향으로만 냉매가 흐르도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1체크밸브(821)는 난방제상모드에서 제2실외열교환기(320)를 통과한 냉매가 상기 합류부(815)를 향하는 방향으로만 흐르도록 형성될 수 있다.
상기 제2체크밸브(831)는 상기 제2연결배관(820)을 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2체크밸브(831)는 상기 제2연결배관(820)을 향하는 방향으로만 냉매가 흐르도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2체크밸브(821)는 난방제상모드에서 제2실외열교환기(320)를 통과한 냉매가 상기 제3연결배관(830)을 통해 제1연결배관(810)으로 역류하는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 히트펌프(10)는 제2분지관(720)과 어큐뮬레이터(600)의 전단을 연결하는 제3분지관(730) 및 제1분지관(710)과 제1연결배관(810)을 연결하는 제4분지관(740)을 더 포함할 수 있다.
상기 제3분지관(730)은 상기 제2분지관(720)으로부터 분지되어, 상기 제2분지관(720)으로 안내되는 냉매의 적어도 일부를 어큐뮬레이터(600)를 향해 안내하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제3분지관(730)은 상기 제2분지관(720)으로 안내되는 냉매의 적어도 일부를 유로전환밸브(500)와 어큐뮬레이터(600) 사이로 안내하도록 형성될 수 있다.
상기 제3분지관(730)에는 제2유량조절밸브(731)가 구비될 수 있다. 상기 제2유량조절밸브(731)는 난방모드에서는 개방되고, 난방제상모드 및 냉방모드에서는 닫힐 수 있다.
상기 제4분지관(740)은 제1분지관(710)으로부터 분지되어, 제1연결배관(810)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제4분지관(740)은 제1분지관(710)으로부터 분지되어, 제1연결배관(810)에 구비되는 제2팽창밸브(420) 후단에 연결될 수 있다. 즉, 상기 제4분지관(740)은 상기 제1분지관(710)으로 안내되는 냉매의 일부를 상기 제1연결배관(810)으로 선택적으로 안내하도록 형성될 수 있다.
상기 제4분지관(740)에는 제3유량조절밸브(741)가 구비될 수 있다. 상기 제3유량조절밸브(741)는 난방모드 및 냉방모드에서는 닫히고, 난방제상모드에서는 난방부하에 기초하여 개도가 조절될 수 있다.
도 4는 난방모드에서 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 난방모드에서, 제1유로전환밸브(721)와 제3유로전환밸브(741)는 닫히고, 제2유로전환밸브(731)는 개방되어 그 개도가 조절될 수 있다.
압축기(100)로부터 토출된 냉매는 유로전환밸브(500)를 경유하여 실내열교환기(200)로 안내된다. 난방모드에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 모두 상기 실내열교환기(200)로 안내되어 상기 실내열교환기(200)에서 응축될 수 있다.
실내열교환기(200)를 통과한 냉매는 제1팽창밸브(410) 및 제2팽창밸브(420)를 순차적으로 경유하여, 제1실외열교환기(310) 및 제2실외열교환기(320)로 각각 안내될 수 있다. 즉, 제1팽창밸브(410) 및 제2팽창밸브(420) 중 적어도 하나에서 감압된 냉매는 제1실외열교환기(310) 및 제2실외열교환기(320)로 분지되어 공급될 수 있다.
제1실외열교환기(310)에서 증발된 냉매는 유로전환밸브(500) 및 어큐뮬레이터(600)를 순차적으로 경유하여 압축기(100)로 안내될 수 있다.
제2실외열교환기(320)에서 증발된 냉매는 제2분지관(720), 제3분지관(730) 및 어큐뷸레이터(600)를 순차적으로 경유하여 압축기(100)로 안내될 수 있다.
이때, 상기 제1실외열교환기(310)에서 증발된 냉매와 상기 제2실외열교환기(320)에서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(600) 전단에서 합류하여 상기 어큐뮬레이터(600)로 유입될 수 있다.
상기와 같이, 난방모드에서, 제1실외열교환기(310) 및 제2실외열교환기(320)는 모두 증발기로 작동될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 제1실외열교환기(310)는 상기 제2실외열교환기(320)보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 난방 부하 및 히트펌프(10)의 효율 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제2유량조절밸브(731)의 개도가 조절될 수 있다. 상기 제2유량조절밸브(731)의 개도 조절을 통해 상기 제2실외열교환기(320)를 통과하는 냉매의 양이 조절될 수 있다. 즉, 상기 제2유량조절밸브(731)의 개도 조절을 통해, 상기 제1실외열교환기(310)와 상기 제2실외열교환기(320)를 통과하는 냉매의 양이 각각 조절될 수 있다.
도 5는 냉방모드에서 냉매의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 냉방모드에서, 제2유로전환밸브(731)와 제3유로전환밸브(741)는 닫히고, 제1유로전환밸브(721)는 개방되어 그 개도가 조절될 수 있다.
다만, 냉방모드에서, 냉방 부하 및 히트펌프(10)의 효율 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제2유로전환밸브(731)가 개방되어 그 개도가 조절될 수도 있다. 예를 들어, 제2실외열교환기(320)로 안내되는 냉매의 유량을 조절할 필요가 있을 때, 상기 제2유로전환밸브(731)의 개도가 조절될 수 있다.
압축기(100)로부터 토출된 냉매는 실외열교환기(300)로 공급될 수 있다. 구체적으로, 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 일부는 제1분지관(710) 및 유로전환밸브(500)를 순차적으로 경유하여 제1실외열교환기(310)로 공급될 수 있다. 또한, 압축기(100)로부터 토출된 냉매의 나머지는 제2분지관(720)을 경유하여 제2실외열교환기(320)로 공급될 수 있다.
제1실외열교환기(310)에서 응축된 냉매는 제1연결배관(810)을 통해 안내될 수 있다. 이때, 제1연결배관(810)을 유동하는 냉매는 제2팽창밸브(420) 및 제1팽창밸브(410) 중 적어도 하나를 통해 감압될 수 있다.
제2실외열교환기(320)에서 응축된 냉매는 제2연결배관(820)을 통해 안내될 수 있다. 이때, 상기 제2연결배관(820)을 통해 안내되는 냉매는 제2연결배관(820)과 제1연결배관(810)의 합류부(815)에서 제1연결배관(810)을 통해 안내되는 냉매와 합류될 수 있다.
합류뷰(815)에서 합류된 냉매는 제1팽창밸브(410)를 통해 감압된 후, 제1연결배과(810)을 따라서 실내열교환기(200)로 안내될 수 있다.
실내열교환기(200)에서 증발된 냉매는 유로전환밸브(500) 및 어큐뮬레이터(600)를 순차적으로 경유하여 압축기(100)로 공급될 수 있다.
한편, 일반적인 냉방 모드에서, 제3분지관(730)에 구비되는 제2유량조절밸브(731)는 닫히도록 제어될 수 있다. 다만, 냉방 부하 및 히트펌프(10)의 효율 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제2유량조절밸브(731)가 선택적으로 개방되고 그 개도가 조절될 수 있다.
상기와 같이, 냉방모드에서, 제1실외열교환기(310) 및 제2실외열교환기(320)는 모두 응축기로 작동될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 제1실외열교환기(310)는 상기 제2실외열교환기(320)보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 냉방 부하 및 히트펌프(10)의 효율 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도가 조절될 수 있다. 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도 조절을 통해 상기 제2실외열교환기(320)를 통과하는 냉매의 양이 조절될 수 있다. 즉, 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도 조절을 통해, 상기 제1실외열교환기(310)와 상기 제2실외열교환기(320)를 통과하는 냉매의 양이 각각 조절될 수 있다.
이하, 다른 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 히트펌프(10)에 구비되는 주요 구성들과 제어부의 연결관계에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 히트펌프의 주요구성들의 연결관계를 나타내는 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 히트펌프(10)는 상기 히트펌프(10)를 전반적으로 제어하기 위한 제어부(C)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(C)는 히트펌프(10)에 구비되는 작동모드 입력부(910)를 통해 신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 상기 작동모드 입력부(910)를 통해 히트펌프(10)의 작동모드를 입력할 수 있다. 구체적으로, 상기 작동모드 입력부(910)를 통해 입력된 난방모드, 냉방모드 및 난방제상모드 중 하나의 신호가 제어부(C)로 전달될 수 있다.
이때, 상기 제어부(C)는 상기 작동모드 입력부(910)로부터 전달된 신호에 기초하여, 압축기(100), 유로전환밸브(500), 제1팽창밸브(410), 제2팽창밸브(420), 제1유량조절밸브(721), 제2유량조절밸브(731) 및 제3유량조절밸브(741) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 압축기(100)는 히트펌프(10)의 온(ON) 신호에 기초하여 구동되도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 히트펌프(10)를 순환하는 냉매의 고압 및 저압과, 난방부하 또는 냉방부하에 기초하여 상기 제1팽창밸브(410) 및 상기 제2팽창밸브(420)의 개도가 조절될 수 있다.
상기 제1유량조절밸브(721)는 난방제상모드와 냉방모드에서 개방되어 그 개도가 조절될 수 있고, 난방모드에서는 닫히도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제2유량조절밸브(731)는 난방제상모드에서 닫히고, 난방모드에서 개방되어 그 개도가 조절되도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다. 한편, 상기 제2유량조절밸브(731)는 냉방모드에서 냉방부하 및 히트펌프(10)의 효율 중 적어도 하나에 기초하여 선택적으로 개방될 수 있다.
상기 제3유량조절밸브(741)는 난방제상모드에서 개방되어 그 개도가 조절되고, 난방모드와 냉방모드에서는 닫히도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 상기 제어부(C)는 실외 온도를 감지하도록 형성된 실외온도센서(920) 및 실내 온도를 감지하도록 형성된 실내온도센서(830)로부터 신호를 전달받을 수 있다.
이때, 상기 제어부(C)는 상기 실외온도센서(920) 및 상기 실내온도센서(930)로부터의 신호에 기초하여, 압축기(100), 유로전환밸브(500), 제1팽창밸브(410), 제2팽창밸브(420), 제1유량조절밸브(721), 제2유량조절밸브(731) 및 제3유량조절밸브(741) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(C)는 상기 실외온도센서(920) 및 상기 실내온도센서(930)로부터의 신호를 통해 난방부하 또는 냉방부하 또는 제상부하를 판단할 수 있다. 여기서 난방부하, 냉방부하 및 제상부하는 상기 실외온도센서(920) 및 상기 실내온도센서(930)에서 감지된 값 이외에도, 이미 공지된 다양한 냉매 온도 센서 및 냉매 압력 센서에서 감지된 값에 기초하여 판단될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(C)는 상기 실외온도센서(920) 및 상기 실내온도센서(930)로부터의 신호를 통해 판단된 난방부하 또는 냉방부하 또는 제상부하에 기초하여, 제1유량조절밸브(721), 제2유량조절밸브(731) 및 제3유량조절밸브(741) 중 적어도 하나의 개도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 난방제상모드에서, 제상부하에 기초하여, 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도가 조절되도록 제어부(C)에 의해 상기 제1유량조절밸브(721)가 제어될 수 있다. 또한, 냉방모드에서 냉방부하에 기초하여, 상기 제1유량조절밸브(721)의 개도가 조절되도록 제어부(C)에 의해 상기 제1유량조절밸브(721)가 제어될 수 있다.
난방모드에서, 난방부하에 기초하여, 제2유량조절밸브(731)의 개도가 조절되도록 제어부(C)에 의해 상기 제2유량조절밸브(731)가 제어될 수 있다. 냉방모드에서, 상기 제2유량조절밸브(731)는 냉방부하 및 히트펌프(10)의 효율 중 적어도 하나에 기초하여 선택적으로 개방되고 그 개도가 조절되도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 상기 제3유량조절밸브(741)는 난방제상모드에서만 개방되도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다. 난방제상모드에서, 상기 제3유량조절밸브(741)는 난방부하 및 제상부하 중 적어도 하나에 기초하여 그 개도가 조절되도록 제어부(C)에 의해 제어될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 압축기 200 실내열교환기
310 제1실외열교환기 320 제2실외열교환기
400 팽창밸브 500 유로전환밸브
600 어큐뮬레이터 710 제1분지관
720 제2분지관 730 제3분지관
740 제4분지관 810 제1연결배관
820 제2연결배관 830 제3연결배관

Claims (15)

  1. 냉매를 압축하도록 형성된 압축기;
    작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기 및 실외열교환기;
    상기 실외열교환기의 일측에 구비되는 실외팬;
    상기 실내열교환기 및 상기 실외열교환기 사이에 구비되는 하나 이상의 팽창밸브;
    작동모드에 기초하여, 압축기로부터 토출되는 냉매를 상기 실내열교환기 및 상기 실외열교환기 중 적어도 하나로 선택적으로 안내하는 유로전환밸브;
    난방제상모드에서, 압축기로부터 토출되는 고온 냉매의 일부를 실내열교환기로 안내하는 제1분지관 및 상기 고온 냉매의 나머지를 실외열교환기로 안내하는 제2분지관;
    압축기의 전단에 구비되어 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하고, 기상 냉매만 압축기를 향해 공급하도록 형성된 어큐뮬레이터;
    난방모드에서 상기 실외열교환기에서 증발된 냉매를 상기 어큐뮬레이터를 향해 안내하기 위하여 상기 제2분지관으로부터 분지되는 제3분지관;
    상기 실내열교환기와 제1 실외열교환기를 연결하는 제1연결배관; 및
    상기 제1분지관으로부터 분지되어 상기 제1연결배관에 연결되는 제4분지관을 포함하고,
    상기 실외열교환기는 난방제상모드에서 상기 실내열교환기를 경유한 냉매가 유입되어 증발되는 제1실외열교환기 및 상기 제2분지관에 연결되고, 상기 압축기로부터 토출되어 상기 제2분지관을 통해 안내된 냉매가 응축되는 제2실외열교환기를 포함하며,
    상기 제1실외열교환기 내의 제1냉매튜브를 지지하는 복수 개의 제1핀과 상기 제2실외열교환기 내의 제2냉매튜브를 지지하는 복수 개의 제2핀은 서로 일체로 형성되고,
    상기 실외팬과 상기 제2실외열교환기 사이에 상기 제1실외열교환기가 배치되어, 상기 실외팬이 구동될 때, 외부 공기는 응축기로 기능하는 상기 제2실외열교환기와 증발기로 기능하는 상기 제1실외열교환기를 순차적으로 경유하여 외부로 토출되며,
    상기 제2분지관에 제1유량조절밸브가 구비되고, 상기 제1유량조절밸브의 개도는 난방모드에서는 닫히고 난방제상모드 및 냉방모드에서는 개방되며,
    상기 제3분지관에는 제2유량조절밸브가 구비되고, 상기 제2유량조절밸브는 난방모드에서는 난방부하에 기초하여 개도가 조절되고 난방제상모드 및 냉방모드에서는 닫히며,
    상기 제4분지관에는 제3유량조절밸브가 구비되고, 상기 제3유량조절밸브는 난방모드 및 냉방모드에서는 닫히고, 난방제상모드에서는 난방부하 및 제상부하 중 적어도 하나에 기초하여 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    난방제상모드에서, 상기 실내열교환기 및 상기 제2실외열교환기는 응축기로 작동하고, 상기 제1실외열교환기는 증발기로 작동하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1실외열교환기 및 상기 제2실외열교환기는 일체로 형성되되, 서로 독립적인 냉매유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    난방제상모드에서 상기 제2실외열교환기를 통과한 냉매를 상기 제1연결배관에 구비된 합류부로 안내하는 제2연결배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 팽창밸브는 상기 제1연결배관에서 상기 합류부의 전단에 구비되는 제1팽창밸브 및 상기 제1연결배관에서 상기 합류부의 후단에 구비되는 제2팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1연결배관과 상기 제2연결배관을 서로 연결하도록 형성된 제3연결배관을 더 포함하고,
    상기 제2연결배관에는 상기 제1연결배관을 향하는 방향으로 형성된 제1체크밸브가 구비되고, 상기 제3연결배관에는 상기 제2연결배관을 향하는 방향으로 형성된 제2체크밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1체크밸브는 상기 제2연결배관과 상기 제3연결배관 사이의 연결부 및 상기 합류부 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  14. 삭제
  15. 삭제
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