KR102066694B1 - 히트펌프 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 전환밸브를 이용하여 운전모드 별로 실외 열교환기와 방열기의 상대적인 위치를 전환할 수 있는 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템은, 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기를 포함하는 냉매 회로; 상기 실외 열교환기로 실외 공기를 안내하는 실외 팬; 상기 압축기를 구동하는 엔진; 상기 엔진을 냉각하는 냉각수가 흐르는 수배관; 및 상기 수배관에 연결되는 방열기를 포함하고, 상기 실외 열교환기가 응축기로 작용할 때, 실외 공기는 상기 실외 열교환기를 통과한 뒤에, 상기 방열기의 냉각수와 열교환되고, 상기 실외 열교환기가 증발기로 작용할 때, 실외 공기는 상기 방열기의 냉각수와 열교환된 뒤에 상기 실외 열교환기를 통과하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전환밸브를 이용하여 운전모드 별로 실외 열교환기와 방열기의 상대적인 위치를 전환할 수 있다. 이를 통해, 냉방운전시 응축효율이 저하되는 것을 방지하고, 난방운전시 엔진폐열을 활용하여 증발효율을 증대시키고, 증발기에 착상현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 난방 운전시 제상운전이 별도로 필요하지 않으므로, 연속 난방운전을 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

히트펌프 시스템{An engine-driven heat pump system}
본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래의 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 히트펌프 시스템(1)은 실외기(2), 실내기(3) 및 제어 장치(도시 생략)를 구비하여 이루어지고, 실외기(2)의 실외 냉매 배관(4)과 실내기(3)의 실내 냉매 배관(5)이 연결되어 있다.
실외기(2)는 실외에 배치되고, 실외 냉매 배관(4)에는 압축기(21)가 배치되는 동시에, 이 압축기(21)의 토출측에 사방 밸브(6)가 배치되어 있다. 이 사방 밸브(6)측에 실외 열교환기(7), 실외 팽창 밸브(8)가 차례로 배치되어 있다. 실외 열교환기(7)에는 이 실외 열교환기(7)를 향해 송풍하는 실외 팬(9)이 인접하여 배치되어 있다. 또한, 압축기(21)는 타이밍 벨트 등의 동력 전달 수단(10)을 거쳐서 엔진(11)에 연결되어, 이 엔진(11)에 의해 구동된다.
그리고 상기 엔진(11)을 냉각 시키기 위하여 냉각수가 순환되는 배기 가스 열교환기(16), 냉매 열교환기(20), 방열기(26) 등이 포함된다.
종래의 히트펌프 시스템(1)에 의하면, 냉난방 모드의 전환에 관계없이, 실외 팬(9)을 통과한 실외 공기는 실외 열교환기(7)를 통과한 뒤에 방열기(26)를 통과하게 된다.
따라서, 난방 운전시에, 엔진의 폐열을 활용하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전환밸브를 이용하여 운전모드 별로 실외 열교환기와 방열기의 상대적인 위치를 전환할 수 있는 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템은, 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기를 포함하는 냉매 회로; 상기 실외 열교환기로 실외 공기를 안내하는 실외 팬; 상기 압축기를 구동하는 엔진; 상기 엔진의 일측에 배치되며, 상기 엔진과 열교환하는 엔진 열교환기; 상기 엔진을 냉각하는 냉각수가 흐르는 수배관; 상기 수배관에 연결되며, 상기 실외 팬의 일측에 설치되는 제1,2방열기; 상기 수배관의 일부를 구성하며, 상기 엔진 열교환기에서 상기 제1,2방열기로 연장되는 유입배관; 상기 유입배관에 설치되며, 상기 제1방열기 및 제2방열기를 흐르는 냉각수의 유동을 조절하는 밸브; 상기 엔진 열교환기와 상기 밸브 사이에 위치하도록 상기 유입배관에 설치되는 제1전환밸브; 상기 제1전환밸브로부터 연장되며, 상기 제1방열기 또는 제2방열기의 토출측 수배관에 연결되는 제1바이패스 배관; 및 상기 유입배관에 설치되며, 상기 엔진 열교환기를 통과한 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서; 상기 제1전환밸브 및 상기 밸브 사이에 위치하도록 상기 유입배관에 설치되는 제2전환밸브; 상기 제2전환밸브로부터 연장되며, 상기 제1방열기 또는 제2방열기의 토출측 수배관에 연결되는 제2바이패스 배관; 상기 제2전환밸브 및 상기 제2바이패스 배관 사이에 위치되며, 상기 실내 열교환기 또는 실외 열교환기를 통과한 냉매와 상기 냉각수가 열교환하는 냉매 열교환기; 및 상기 밸브, 상기 제1,2전환밸브의 전환 방향을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉각수 온도 센서에서 측정된 냉각수의 온도에 따라 상기 제1전환밸브 및 제2전환밸브의 전환 방향을 제어하고, 상기 냉각수 온도 센서에 의해 측정된 냉각수의 온도가 설정 기준보다 낮은 경우, 상기 엔진 열교환기를 통과한 냉각수는 상기 제1전환밸브에서 상기 제1바이패스 배관으로 유동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전환밸브를 이용하여 운전모드 별로 실외 열교환기와 방열기의 상대적인 위치를 전환할 수 있다.
이를 통해, 냉방운전시 응축효율이 저하되는 것을 방지하고, 난방운전시 엔진폐열을 활용하여 증발효율을 증대시키고, 증발기에 착상현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 난방 운전시 제상운전이 별도로 필요하지 않으므로, 연속 난방운전을 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래의 히트펌프 공기조화기의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 블록도.
도 4는 냉방모드에서의 냉매 및 냉각수의 유동을 나타낸 구성도.
도 5는 난방모드에서의 냉매 및 냉각수의 유동을 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어방법에 관한 순서도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기조화기의 구성도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 냉매가 순환되는 순환배관(101)과, 유동전환부(102)와, 실내기(110)와, 실외 열교환기(120)와, 압축기(140)와, 팽창장치(150)와, 리시버(160)와, 어큐뮬레이터(170)와, 오일분리기(180)와, 엔진(190)과, 엔진 냉각장치(200)를 포함한다.
그리고 상기 유동전환부(102)와, 실내기(110)와, 실외 열교환기(120)와, 압축기(140)와, 팽창장치(150)와, 리시버(160)와, 어큐뮬레이터(170)와, 오일분리기(180)는 순환배관(101)에 연결될 수 있다.
상기 유동전환부(102)는 전환방향에 따라, 냉매의 순환방향을 변경시킬 수 있다. 냉매의 순환방향에 따라, 상기 공기조화기(100)는 냉방 운전을 하거나, 난방 운전을 할 수 있다. 상기 유동전환부(102)는 일례로, 사방밸브(4-way valve)가 사용될 수 있다.
상기 실내기(110)는, 상기 유동전환부(102)의 전환방향에 따라, 냉방 운전 시 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기의 역할을 하며, 난방 운전 시 고온고압 기체상태의 냉매를 상온고압 액체상태로 응축시키는 응축기의 역할을 한다. 상기 실내기(110)는 다수의 실내 열교환기(111)를 포함할 수 있다. 후술할 하나의 실외 열교환기(120)에 복수 개의 실내 열교환기(111)가 대응될 수 있다.
상기 실외 열교환기(120)는, 상기 유동전환부(102)의 전환방향에 따라, 냉방 운전 시 고온고압 기체상태의 냉매를 상온고압 액체상태로 응축시키는 응축기의 역할을 하며, 난방 운전 시 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기의 역할을 한다. 냉매의 순환에 따라 실내기(110)와 정반대로 구동함으로써 사용자가 원하는 대로 공기 조화가 이루어지도록 한다.
상기 실외 열교환기(120)의 일측에는 실외 팬(125)이 구비될 수 있다. 상기 실외 팬(125)은 실외 공기를 상기 실외 열교환기(120)로 안내한다. 상기 실외 팬(125)에 의해 강제 유동되는 공기는 상기 실외 열교환기(120)의 내부를 흐르는 냉매와 열교환하게 된다.
상기 압축기(140)는, 저온저압의 기체 냉매를 고온고압으로 압축하여 응축기에 공급한다. 압축기(140)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 운전주파수의 변환이 가능한 인버터 압축기(141) 및/또는 고정 운전 주파수를 사용하는 정속 압축기(142)가 사용될 수 있다.
상기 팽창장치(150)는, 응축기를 통과한 상온고압의 액냉매를 팽창시켜서 저온저압의 액냉매로 증발기에 공급한다. 상기 팽창장치(150)는, 상기 실내기(110)의 일측에 구비되는 실내 팽창장치(151)와, 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 구비되는 실외 팽창장치(152)를 포함할 수 있다. 상기 실내 팽창장치(151) 또는 실내 팽창장치(152)는 전자 팽창밸브(Electric Expansion Valve) 등을 사용할 수 있다.
상기 리시버(160)는 상기 실외 열교환기(120) 및 실내기(110) 사이에 구비될 수 있다. 상기 리시버(160)는 순환배관에 흐르는 냉매를 선택적으로 유입하여 임시적으로 저장할 수 있는 공간으로, 공기조화기(100)의 내부에서 순환되는 냉매의 양을 조절한다.
상기 어큐뮬레이터(170)는 상기 유동전환부(102)와 압축기(140)의 흡입측 배관 사이에 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(170)는, 상기 실내 열교환기(111) 또는 실외 열교환기(120)로부터 냉매를 전달받고, 냉매를 기체 및 액체 상태로 분리하여, 기체 상태의 냉매만을 압축기(140)로 공급한다.
상기 오일분리기(180)는 상기 압축기(140)의 토출측 배관과 유동전환부(102) 사이에 구비될 수 있다. 상기 오일분리기(180)는, 상기 압축기(140)로부터 토출된 냉매 중에 포함되어 있는 오일을 분리한다. 그리고 상기 오일분리기(180)에서 분리된 오일은 상기 압축기(140)로 회수될 수 있다.
상기 엔진(190)은 상기 압축기(140)를 구동하는 동력을 제공한다. 일례로, 상기 엔진(190)에서 발생된 동력은 벨트(191)를 통해 상기 압축기(140)에 전달될 수 있다. 상기 엔진(190)은 가스를 연료로 하여 연료에너지를 운동에너지로 전환하는 가스엔진일 수 있다. 연료를 태우는 과정에서 상기 엔진(190)은 고열을 발생하게 되므로, 상기 엔진(190)은 상기 엔진 냉각장치(200)을 필요로 하게 된다.
상기 엔진 냉각장치(200)는, 수배관(201)과, 냉각수 탱크(210)와, 펌프(220)와, 엔진 열교환기(230)와, 냉각수 전환밸브(240)와, 복수의 방열기(250)를 포함한다.
그리고 상기 펌프(220)와, 엔진 열교환기(230)와, 냉각수 전환밸브(240)와, 방열기(250)는 상기 수배관(201)에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 수배관(201)에는, 수배관(201)의 일부를 구성하며, 상기 엔진 열교환기(230)에서 상기 방열기(250)로 연장되어 냉각수가 흐르는 유입배관(263)이 포함될 수 있다.
상기 냉각수 탱크(210)는 상기 수배관(201)에 흐르는 냉각수를 공급 또는 회수한다. 상기 냉각수 탱크(210)는 상기 수배관(201)의 일측에서 연장되는 냉각수 조절배관(202) 상에 구비될 수 있다.
상기 냉각수 조절배관(202)은 상기 냉각수 탱크(210) 및 수배관(201) 사이에 냉각수를 안내하는 역할을 한다. 그리고 상기 냉각수 조절배관(202) 상에는 냉각수 조절 밸브(203)가 구비될 수 있다.
상기 펌프(220)는 상기 수배관(201)에 흐르는 냉각수가 일정한 방향으로 유동할 수 있도록 압력을 제공한다.
상기 엔진 열교환기(230)는 상기 엔진(190)의 일측에 구비될 수 있다. 상기 엔진 열교환기(230)의 내부를 흐르는 냉각수는 상기 엔진(190)의 열을 흡수하여 상기 엔진(190)의 온도가 과열되는 것을 방지한다.
상기 엔진 열교환기(230)는 상기 엔진(190)에서 배출된 배기가스와 열교환하거나, 상기 엔진(190)의 내외부 공기 또는 연료와 열교환 할 수 있다. 구체적으로, 상기 엔진 열교환기(230)는 상기 엔진(190)의 외부에 배기가스가 배출되는 배관에 설치되거나, 상기 엔진(190)의 내부에 형성될 수도 있다.
상기 냉각수 전환밸브(240)는 상기 수배관(201) 중 유입배관(263)에 흐르는 냉각수를 상기 복수의 방열기(250) 중 적어도 하나 이상의 방열기(250)로 안내한다. 상기 냉각수 전환밸브(240)는 후술할 제 1 방열기(252) 또는 제 2 방열기(254)로 냉각수를 선택적으로 안내할 수 있다.
상기 방열기(250)는 상기 실외 열교환기(120)의 일측에 배치된다. 상기 방열기(250)는 상기 실외 팬(125)에 의한 공기 유동을 기준으로 실외 열교환기(120)의 전방에 배치되는 제 1 방열기(252)와, 상기 실외 열교환기(120)의 후방에 배치되는 제 2 방열기(254)를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1 방열기(252) 및 제 2 방열기(254)는 상기 실외 열교환기(120)의 양측에 배치될 수 있다.
상기 제 1 방열기(252)는 상기 실외 열교환기(120) 및 실외 팬(125)의 사이에 구비될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1 방열기(252)는 상기 실외 열교환기(120)의 실외 공기 유입 측 방향에 배치될 수 있다. 상기 구조를 통하여, 실외 공기는 상기 제 1 방열기(252)를 통과한 뒤에 상기 실외 열교환기(120)를 통과할 수 있다.
상기 제 2 방열기(254)는 상기 실외 열교환기(120)를 기준으로 상기 실외 팬(125)이 구비되는 방향의 반대방향에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 2 방열기(254)는 상기 실외 열교환기(120)의 실외 공기 토출 측 방향에 배치될 수 있다. 상기 구조를 통하여, 실외 공기는 상기 실외 열교환기(120)를 통과한 뒤에 상기 제 2 방열기(254)를 통과할 수 있다.
한편, 상기 엔진 냉각장치(200)는 냉각수 온도센서(262)와, 제 1 전환밸브(260)와, 제 1 바이패스 배관(265)과, 제 2 전환밸브(270)와, 제 2 바이패스 배관(275)과, 냉매 열교환기(272)를 더 포함할 수 있다. 다만, 상기 제 1 전환밸브(260)와, 제 1 바이패스 배관(265)과, 제 2 전환밸브(270)와, 제 2 바이패스 배관(275)과, 냉매 열교환기(272)는 필수적으로 구비되어야 하는 것은 아니다.
상기 냉각수 온도센서(262)는 상기 엔진 열교환기(230)를 통과한 냉각수의 온도를 측정할 수 있다. 상기 냉각수 온도센서(262)에서 감지된 냉각수의 온도를 기초로 후술할 제 1 전환밸브(260) 또는 제 2 전환밸브(270)의 전환방향을 제어할 수 있다.
상기 제 1 전환밸브(260)는 상기 엔진 열교환기(230) 및 냉각수 전환밸브(240) 사이에 위치하는 상기 유입배관(263)의 어느 지점에 구비될 수 있다. 상기 제 1 전환밸브(260)는 전환방향에 따라 상기 엔진 열교환기(230)를 통과한 냉각수를 상기 제 1 바이패스 배관(265)으로 안내할 수 있다. 그리고 상기 제 1 바이패스 배관(265)은 냉각수를 상기 수배관(201)으로 안내한다. 다시 말하면, 상기 제 1 전환밸브(260)의 전환방향에 따라 냉각수는 상기 냉매 열교환기(272) 및 방열기(250)를 순환하지 않을 수 있다. 상기 제 1 전환밸브(260)로는 삼방밸브(3-way valve)가 사용될 수 있다.
상기 제 2 전환밸브(270)는 상기 제 1 전환밸브(260) 및 냉각수 전환밸브(240) 사이에 위치하는 상기 유입배관(263)의 어느 지점에 구비될 수 있다. 상기 제 2 전환밸브(270)는 전환방향에 따라 상기 제 1 전환밸브(260)를 통과한 냉각수를 상기 냉매 열교환기(272)로 안내할 수 있다. 그리고 상기 냉매 열교환기(272)를 통과한 냉각수는 상기 제 2 바이패스 배관(275)를 통과하여 상기 수배관(201)으로 유입된다. 다시 말하면, 상기 제 2 전환밸브(270)의 전환방향에 따라 냉각수는 상기 방열기(250)를 순환하지 않을 수 있다. 상기 제 2 전환밸브(270)로는 삼방밸브(3-way valve)가 사용될 수 있다.
상기 냉매 열교환기(272)에서는 상기 엔진 열교환기(230)를 통과한 냉각수 와, 상기 실내 열교환기(111) 또는 실외 열교환기(120)를 통과한 냉매가 서로 열교환 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기(100)는, 제어부(500)와, 상기 제어부(500)에 소정의 정보를 제공하는 모드 입력부(510), 냉각수 온도센서(262) 및 메모리부(520)와, 상기 제어부(500)에 의해 제어되는 유동전환부(102)와, 냉각수 전환밸브(240)와, 제 1 전환밸브(260)와, 제 2 전환밸브(270)를 포함할 수 있다.
상기 모드 입력부(510)에는 사용자의 명령 또는 실내공간의 상태에 따라 상기 공기조화기(100)의 운전모드가 입력될 수 있다. 상기 운전모드는 냉방모드 또는 난방모드일 수 있다. 상기 모드 입력부(510)에 입력된 운전모드 정보는 상기 제어부(500)에 전달될 수 있다.
상기 냉각수 온도센서(262)는 상기 유입배관(263) 중 상기 엔진 열교환기(230)의 토출측 배관을 흐르는 냉각수의 온도를 측정한다.
상기 제어부(500)는 상기 모드 입력부(510)에서 입력된 운전모드에 따라서, 상기 유동전환부(102) 및 냉각수 전환밸브(240)의 전환방향을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(500)는 상기 냉각수 온도센서(262)에서 감지된 냉각수의 온도와 상기 메모리부(520)에 저장된 기준온도를 비교한 결과에 따라서, 상기 제 1 전환밸브(260) 및 제 2 전환밸브(270)의 전환방향을 제어할 수 있다.
도 4는 냉방모드에서의 냉매 및 냉각수의 유동을 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 냉방모드에서 상기 유동전환부(102)는 상기 압축기(140)에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기(120)로 안내한다.
상세히, 냉매는 상기 압축기(140), 유동전환부(102), 실외 열교환기(120), 팽창장치(150), 실내 열교환기(111), 유동전환부(102), 압축기(140)를 순차적으로 순환하게 된다.
이 경우, 냉방 사이클에서, 상기 실외 열교환기(120)는 응축기로 기능하며, 상기 실외 열교환기(120)를 통과하는 냉매는 외부로 열을 방출하게 된다. 상기 실외 열교환기(120)의 응축효율을 높이기 위하여, 상기 실외 열교환기(120)를 통과하는 실외 공기는 온도가 낮을 필요가 있다.
한편, 상기 냉각수 전환밸브(240)는 상기 엔진 열교환기(230)에서 토출된 냉각수를 상기 제 2 방열기(254)로 안내한다.
상세히, 냉각수는 상기 펌프(220), 엔진 열교환기(230), 냉각수 전환밸브(240), 제 2 방열기(254), 펌프(220)를 순차적으로 순환하게 된다.
상기 제 2 방열기(254)는 상기 실외 열교환기(120)의 후방에 구비되므로, 상기 실외 팬(125)을 통해서 유입된 실외 공기는, 상기 제 2 방열기(254)를 통과하기 전에 먼저 상기 실외 열교환기(120)를 통과하게 된다.
따라서, 상기 제 2 방열기(254)에서 방출되는 열에 의해 상기 실외 열교환기(120)의 응축효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 난방모드에서의 냉매 및 냉각수의 유동을 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 난방모드에서 상기 유동전환부(102)는 상기 압축기(140)에서 토출된 냉매를 상기 실내 열교환기(111)로 안내한다.
상세히, 냉매는 상기 압축기(140), 유동전환부(102), 실내 열교환기(111), 팽창장치(150), 실외 열교환기(120), 유동전환부(102), 압축기(140)를 순차적으로 순환하게 된다.
이 경우, 난방 사이클에서, 상기 실외 열교환기(120)는 증발기로 기능하며, 상기 실외 열교환기(120)를 통과하는 냉매는 외부의 열을 흡수하여 증발하게 된다. 상기 실외 열교환기(120)의 증발효율을 높이고, 증발현상에 따른 착상현상을 방지하기 위하여, 상기 실외 열교환기(120)를 통과하는 실외 공기는 온도가 높을 필요가 있다.
한편, 상기 냉각수 전환밸브(240)는 상기 엔진 열교환기(230)에서 토출된 냉각수를 상기 제 1 방열기(252)로 안내한다.
상세히, 냉각수는 상기 펌프(220), 엔진 열교환기(230), 냉각수 전환밸브(240), 제 1 방열기(252), 펌프(220)를 순차적으로 순환하게 된다.
상기 제 1 방열기(252)는 상기 실외 열교환기(120)의 전방에 구비되므로, 상기 실외 팬(125)을 통해서 유입된 실외 공기는, 상기 제 1 방열기(252)를 통과한 뒤에 상기 실외 열교환기(120)를 통과하게 된다.
따라서, 상기 제 1 방열기(252)에서 방출되는 열이 상기 실외 열교환기(120)로 효율적으로 전달될 수 있다. 다시 말하면, 상기 구조를 통하여, 난방 모드에서 발생되는 상기 엔진(190)의 폐열을 실외 열교환기(120)에 효율적으로 전달할 수 있게 된다. 이를 통하여, 상기 실외 열교환기(120)의 증발효율을 높이고, 증발현상에 따른 착상현상을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기(100)의 제어방법은, 상기 엔진 열교환기(230)의 토출측 냉각수의 온도를 측정하고, 상기 냉각수의 온도(t)가 기준온도(t1)를 초과하는지 결정하는 단계를 포함할 수 있다(S100).
상기 S100단계에서, 냉각수의 온도(t)가 기준온도(t1)를 초과하지 않으면, 상기 제어부(500)는 상기 제 1 전환밸브(260)를 바이패스 모드로 전환할 수 있다(S110).
여기서 '바이패스 모드'란, 상기 제 1 전환밸브(260)가 상기 유입배관(263) 중 상기 엔진 열교환기(230)의 토출측 배관과 상기 제 1 바이패스 배관(265)을 연통되게 하는 모드를 의미한다. 냉각수의 온도(t)가 충분히 낮은 경우, 냉각수가 상기 냉매 열교환기(272)나, 방열기(250)를 통과하지 않고, 빠르게 상기 수배관(201)을 순환하게 할 수 있다.
상기 S100단계에서, 냉각수의 온도(t)가 기준온도(t1)를 초과하면, 상기 냉각수의 온도를 낮추어 줄 필요가 있다. 따라서 상기 제 1 전환밸브(260)를 냉각 모드로 전환할 수 있다(S115).
여기서 '냉각 모드'란, 상기 제 1 전환밸브(260)가 상기 유입배관(263) 중 상기 엔진 열교환기(230)의 토출측 배관과 상기 방열기(250)를 연통되게 하는 모드를 의미한다.
상기 제 1 전환밸브(260)가 냉각 모드로 전환되면, 상기 제어부(500)는 공기조화기(100)의 운전모드가 냉방모드인지 결정한다(S120).
공기조화기(100)의 운전모드가 냉방모드인 경우, 상기 냉각수 전환밸브(240)는 냉방 모드로 전환된다(S130). 상세히, 상기 냉각수 전환밸브(240)는 상기 엔진 열교환기(230)에서 토출된 냉각수를 상기 제 2 방열기(254)로 안내하고, 상기 제 1 방열기(252)로는 냉각수가 유입되지 않도록 한다.
다시 말하면, 공기조화기(100)의 운전모드가 냉방모드인 경우, 상기 실외 팬(125)에 의해 유입된 공기는 상기 실외열교환기(120)를 흐르는 냉매와 열교환 된 후에, 상기 방열기(250)를 통과하게 된다.
공기조화기(100)의 운전모드가 난방모드인 경우, 상기 냉각수 전환밸브(240)는 난방 모드로 전환된다(S140). 상세히, 상기 냉각수 전환밸브(240)는 상기 엔진 열교환기(230)에서 토출된 냉각수를 상기 제 1 방열기(252)로 안내하고, 상기 제 2 방열기(254)로는 냉각수가 유입되지 않도록 한다.
다시 말하면, 공기조화기(100)의 운전모드가 난방모드인 경우, 상기 실외 팬(125)에 의해 유입된 공기는 상기 방열기(250)를 흐르는 냉각수와 열교환된 후에, 상기 실외열교환기(120)를 통과하게 된다.
한편, 도시한 바와 달리, 상기 냉각수 전환밸브(240) 대신, 상기 제 1 방열기(252) 및 제 2 방열기(254)의 유입측에 각각 차단 밸브(미도시)를 구비할 수도 있을 것이다.
구체적으로, 상기 차단 밸브는, 상기 수배관(201) 중 상기 유입배관에 흐르는 냉각수를 상기 제 1 방열기(252)로 안내하기 위한 제 1 밸브와, 상기 수배관(201) 중 상기 유입배관(263)에 흐르는 냉각수를 제 2 방열기(254)로 안내하기 위한 제 2 밸브를 포함할 수도 있을 것이다.
그리고 상기 실외 열교환기(120)가 응축기로 작용할 때, 상기 제 2 밸브가 온(ON)되고, 제 1 밸브는 오프(OFF)되고, 상기 실외 열교환기가 증발기로 작용할 때, 상기 제 1 밸브가 온(ON)되고, 상기 제 2 밸브는 오프(OFF)될 수 있다.
한편, 상기 방열기(250)를 통한 열교환 효과를 증대시키기 위하여 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 모두 온(ON)하여 상기 수배관(201) 중 상기 유입배관(263)에 흐르는 냉각수를 상기 제 1 방열기(252) 및 제 2 방열기(254)로 모두 안내할 수도 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기조화기의 구성도이다. 상기한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 2 내지 6에서 사용되는 도면 부호는 특별한 설명이 없는 이상 도 7에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기조화기(100)는, 하나의 방열기(250)와, 복수의 실외 열교환기(120), 냉매 전환밸브(123a, 123b)를 포함할 수 있다.
상기 냉매 전환밸브(123a, 123b)는 상기 순환배관(101)에 흐르는 냉매를 상기 복수의 실외 열교환기(120) 중 적어도 하나 이상의 실외 열교환기(120)로 안내한다. 상기 냉매 전환밸브(123)는 후술할 제 1 실외 열교환기(121) 또는 제 2 실외 열교환기(122)로 냉매를 선택적으로 안내할 수 있다.
상기 실외 열교환기(120)는 상기 방열기(250)의 일측에 배치된다. 상기 실외 열교환기(120)는 상기 방열기(250)의 전방에 배치되는 제 1 실외 열교환기(121)와, 상기 방열기(250)의 후방에 배치되는 제 2 실외 열교환기(122)를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 제 1 실외 열교환기(121) 및 제 2 실외 열교환기(122)는 상기 방열기(250)의 양측에 배치될 수 있다.
상기 제 1 실외 열교환기(121)는 상기 방열기(250) 및 실외 팬(125)의 사이에 구비될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1 실외 열교환기(121)는 상기 방열기(250)의 실외 공기 유입 측 방향에 배치될 수 있다. 상기 구조를 통하여, 실외 공기는 상기 제 1 실외 열교환기(121)를 통과한 뒤에 상기 방열기(250)를 통과할 수 있다.
상기 제 2 실외 열교환기(122)는 상기 방열기(250)를 기준으로 상기 실외 팬(125)이 구비되는 방향의 반대방향에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 2 실외 열교환기(122)는 상기 방열기(250)의 실외 공기 토출 측 방향에 배치될 수 있다. 상기 구조를 통하여, 실외 공기는 상기 방열기(250)를 통과한 뒤에 상기 제 2 실외 열교환기(122)를 통과할 수 있다.
본 발명의 두가지 실시 예의 작용은 서로 유사하다. 방열기를 복수로 가지느냐, 실외 열교환기를 복수로 가지느냐의 차이가 있다. 다만, 제조비용 및 노력 면에 있어서, 냉각수의 전환구조(일 실시 예)가 냉매의 전환구조(다른 실시 예)보다 유리할 것이다.
본 발명에 따르면, 전환밸브를 이용하여 운전모드 별로 실외 열교환기와 방열기의 상대적인 위치를 전환할 수 있다. 이를 통해, 냉방운전시 응축효율이 저하되는 것을 방지하고, 난방운전시 엔진폐열을 활용하여 증발효율을 증대시키고, 증발기에 착상현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한, 난방 운전시 제상운전이 별도로 필요하지 않으므로, 연속 난방운전을 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 압축기, 실외 열교환기, 팽창장치, 실내 열교환기를 포함하는 냉매 회로;
    상기 실외 열교환기로 실외 공기를 안내하는 실외 팬;
    상기 압축기를 구동하는 엔진;
    상기 엔진의 일측에 배치되며, 상기 엔진과 열교환하는 엔진 열교환기;
    상기 엔진을 냉각하는 냉각수가 흐르는 수배관;
    상기 수배관에 연결되며, 상기 실외 팬의 일측에 설치되는 제1,2방열기;
    상기 수배관의 일부를 구성하며, 상기 엔진 열교환기에서 상기 제1,2방열기로 연장되는 유입배관;
    상기 유입배관에 설치되며, 상기 제1방열기 및 제2방열기를 흐르는 냉각수의 유동을 조절하는 밸브;
    상기 엔진 열교환기와 상기 밸브 사이에 위치하도록 상기 유입배관에 설치되는 제1전환밸브;
    상기 제1전환밸브로부터 연장되며, 상기 제1방열기 또는 제2방열기의 토출측 수배관에 연결되는 제1바이패스 배관;
    상기 유입배관에 설치되며, 상기 엔진 열교환기를 통과한 냉각수의 온도를 측정하는 냉각수 온도 센서;
    상기 제1전환밸브 및 상기 밸브 사이에 위치하도록 상기 유입배관에 설치되는 제2전환밸브;
    상기 제2전환밸브로부터 연장되며, 상기 제1방열기 또는 제2방열기의 토출측 수배관에 연결되는 제2바이패스 배관;
    상기 제2전환밸브 및 상기 제2바이패스 배관 사이에 위치되며, 상기 실내 열교환기 또는 실외 열교환기를 통과한 냉매와 상기 냉각수가 열교환하는 냉매 열교환기; 및
    상기 밸브, 상기 제1,2전환밸브의 전환 방향을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 냉각수 온도 센서에서 측정된 냉각수의 온도에 따라 상기 제1전환밸브 및 제2전환밸브의 전환 방향을 제어하고,
    상기 냉각수 온도 센서에 의해 측정된 냉각수의 온도가 설정 기준보다 낮은 경우, 상기 엔진 열교환기를 통과한 냉각수는 상기 제1전환밸브에서 상기 제1바이패스 배관으로 유동하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1방열기 및 제2방열기는 상기 실외 열교환기의 양측에 배치되는 히트펌프 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1방열기는 상기 실외 열교환기 및 실외 팬의 사이에 배치되고,
    상기 제2방열기는 상기 실외 열교환기를 기준으로 상기 실외 팬이 구비되는 방향의 반대방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는, 상기 냉각수를 상기 제1방열기 및 제2방열기 중 하나의 방열기로 선택적으로 안내하는 냉각수 전환밸브를 포함하는 히트펌프 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각수 전환밸브는, 상기 실외 열교환기가 응축기로 작용할 때, 상기 제 2 방열기로 냉각수가 유동하도록 작동하는 히트펌프 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각수 전환밸브는, 상기 실외 열교환기가 증발기로 작용할 때, 상기 제 1 방열기로 냉각수가 유동하도록 작동하는 히트펌프 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상기 수배관에 흐르는 냉각수를 상기 제 1 방열기로 안내하기 위한 제 1 밸브; 및
    상기 수배관에 흐르는 냉각수를 제 2 방열기로 안내하기 위한 제 2 밸브를 포함하는 히트펌프 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기가 응축기로 작용할 때, 제 2 밸브가 온(ON)되고, 제 1 밸브는 오프(OFF)되고, 상기 실외 열교환기가 증발기로 작용할 때, 상기 제 1 밸브가 온(ON)되고, 상기 제 2 밸브는 오프(OFF)되는 히트펌프 시스템.
  9. 삭제
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101866211B1 (ko) * 2015-10-27 2018-06-12 박종근 공기조화기
GB201611435D0 (en) * 2016-06-30 2016-08-17 Cassells Jason B C Heat pump and drive system for a heat pump

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000301935A (ja) * 1999-04-21 2000-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヒートポンプ式車両用空気調和装置
JP2004042759A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Hitachi Ltd 自動車用空気調和機
JP2006248359A (ja) 2005-03-10 2006-09-21 Mazda Motor Corp 車両用空調装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5633737B2 (ja) * 2010-09-22 2014-12-03 アイシン精機株式会社 空気調和装置
KR20120084485A (ko) * 2011-01-20 2012-07-30 한라공조주식회사 차량용 히트 펌프 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000301935A (ja) * 1999-04-21 2000-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヒートポンプ式車両用空気調和装置
JP2004042759A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Hitachi Ltd 自動車用空気調和機
JP2006248359A (ja) 2005-03-10 2006-09-21 Mazda Motor Corp 車両用空調装置

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