KR102261131B1 - 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기 - Google Patents

제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난방시와 제상시에 동작하는 열교환기와 냉방시에만 동작하는 냉방쿨러가 실내에 설치되고, 상기 열교환기 및 냉방쿨러의 냉매가 유동하도록 압축기와 실외기 및 팽창밸브가 구비되며, 상기 열교환기에는 제상파이프가 더 연결되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기에 관한 것이다.

Description

제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기{Heat pump air-conditioner having defrosting}
본 발명은 난방시와 제상시에 동작하는 열교환기와 냉방시에만 동작하는 냉방쿨러가 실내에 설치되고, 상기 열교환기 및 냉방쿨러의 냉매가 유동하도록 압축기와 실외기 및 팽창밸브가 구비되며, 상기 열교환기에는 제상파이프가 더 연결되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프식 공기조화장치는 사방밸브를 통해 냉매의 순환경로를 역으로 변경시켜 냉방과 난방을 겸할 수 있도록 된 것으로, 이러한 히트펌프식 공기조화장치를 좀 더 자세히 살펴보면, 냉매 가스를 고온ㆍ고압의 상태로 응축 압력까지 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액체 상태로 응축하면서 열교환이 이루어지는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기에서 응축된 고온ㆍ고압 상태의 액체 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 기체 냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 열교환이 이루어지는 실내 열교환기와, 냉매의 흐름을 전환시키는 사방밸브 및 이물질 등을 여과하며 액체 냉매가 상기 압축기로 흡입되는 것을 방지하는 액분리기(Accumulator)로 이루어진다.
그리고, 이러한 히트펌프식 공기조화장치는, 냉매가 순환되는 동안 기체→액체 및 액체→기체로 연속적으로 상태 변화되는 한편, 상기 사방밸브를 통해 난방 및 냉방 운전으로 전환할 수 있게 된다.
이와같은 기술과 관련되어 종래의 특허 제762513호에 히트펌프 공기조화기의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 히트펌프 공기조화기는 압축기(10), 실내측 열교환기(20), 실외측 열교환기(30), 팽창기구(40), 사방밸브(50), 어큐뮬레이터(60), 및 바이패스 수단을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 압축기(10)는 흡입구(11)로부터 흡입되는 저온, 저압의 기체 상태의 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출구(12)를 통해 토출하고, 상기 실내측 송풍기(21)는 실내측 열교환기(20)의 증발기 또는 응축기로서의 열교환 작용을 촉진시키는 동시에 실내에 필요한 냉풍 또는 온풍을 발생시키도록 작동되며, 상기 팽창기구(40)는 실내측 열교환기(20)와 실외측 열교환기(30) 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태의 냉매를 저온저압의 액체 상태로 감압하고, 상기 실외측 열교환기(30)애 연결되는 실외측 송풍기(31)는 실외측 열교환기(30)의 열교환기의 작용을 촉진시키도록 작동된다.
또한, 상기 바이패스 수단은 상기 압축기(10)에서 토출되는 고온의 냉매가 바로 실외측 열교환기(30)로 유입될 수 있도록 함으로써, 히트펌프 공기조화기의 난방운전을 수행하는 동시에 제상작업을 수행하는 것으로 일측이 상기 압축기(10)와 사방밸브(50)를 연결하는 배관에 연결되고 타측은 상기 실외측 열교환기(30)의 입구측 배관과 연결한 1차 제상 배관(70)으로 구성된다.
그리고, 상기 실외측 열교환기(30)의 냉매관 내부에 삽입되는 분사모세관(81)을 포함하는 2차 제상 배관(80)으로 구성되며, 1차 제상 배관(70) 및 2차 제상 배관(80)을 구비함으로써, 히트펌프의 난방운전시에 실외측 열교환기(30)를 제상하기 위하여 냉매 사이클을 역으로 순환시켜 난방성능의 저하되는 것을 방지하고, 상기 1차 제상 배관(70) 및 2차 제상 배관(80)은 각각 제 1팽창기구(72) 및 제 2팽창기구(82)를 포함하여 압축기(10)로부터 토출되는 냉매를 감압하여 실외측 열교환기(30)로 유입되도록 설치되고, 상기 1차 제상 배관(70) 및 2차 제상 배관(80)은 각각 제 1솔레노이드 밸브(83) 및 제 2솔레노이드 밸브(73)를 포함하여 상기 1차 제상 배관(70) 및 2차 제상 배관(80)이 동시 또는 선택적으로 개폐될 수 있도록 구성된다.
그러나, 상기와 같은 히트펌프 공기조화기는, 단일체의 실외측 열교환기(30)및 실내측 열교환기(20)만을 구비하여 에너지의 효율적인 활용이 힘들게 되고, 실외측 열교환기(30)의 제상을 위하여 1,2차제상배관(70)(80)을 구비하여야 하여 구조가 복잡하게 되는 단점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 제상 및 난방의 효율적인 활용이 가능하도록 하고, 실내의 바닥난방은 물론 공간난방을 통하여 에너지의 낭비를 방지하도록 하며, 실내의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 바닥 및 공간에서의 냉난방이 가능하도록 하며, 외부 온도조건에 따라 제상의 효율적인 동작이 가능토록 하는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 난방시와 제상시에 동작하는 열교환기와 냉방시에만 동작하는 냉방쿨러가 실내에 설치되고, 상기 열교환기 및 냉방쿨러의 냉매가 유동하도록 압축기와 실외기 및 팽창밸브가 구비되며, 상기 열교환기에는 제상파이프가 더 연결되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기를 제공한다.
그리고, 상기 냉방쿨러는 냉방시 냉매가 유입되는 입구측에 팽창변을 통과한 냉매가 냉방시에만 유동토록 제1전자변이 연결되고, 출구측에 난방시 냉매의 유입을 방지토록 제1첵밸브가 구비되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기를 제공한다.
더하여, 상기 열교환기는 난방시에만 동작토록 제2전자변이 구비되고, 열교환된 냉매의 액화를 최소화 토록 드라이필터가 출구측에 구비되며, 냉방시 냉매의 열교환기 유입을 방지토록 제2첵밸브가 구비되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기를 제공한다.
또한, 상기 실내에는 바닥난방을 위한 난방파이프와 실내난방을 위한 히팅파이프가 일체로 설치되고, 온도 및 습도센서가 더 설치되어 실내의 온도 및 습도조건에 따라 바닥난방 및 실내난방을 선택적으로 수행하며, 상기 히팅파이프에는 송풍팬 및 윙을 갖는 히팅유닛이 일체로 연결되고, 상기 히팅파이프 및 난방파이프는 열교환기에 연결되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기를 제공한다.
계속하여, 상기 열교환기 또는 제상파이프의 일측에는 열교환기 또는 외부온도에 따라 동작하는 열전소자가 일체로 구비되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 제상 및 난방의 효율적인 활용이 가능하도록 하고, 실내의 바닥난방은 물론 공간난방을 통하여 에너지의 낭비를 방지하도록 하며, 실내의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 바닥 및 공간에서의 냉난방이 가능하도록 하며, 외부 온도조건에 따라 제상의 효율적인 동작이 가능토록 하는 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 히트펌프 공기조화기를 도시한 동작상태도이다.
도2는 본 발명에 따른 공기조화기를 도시한 회로도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 회로도이다.
도4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 공기조화기를 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 공기조화기를 도시한 회로도이고, 도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 회로도이며, 도4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 공기조화기를 도시한 회로도이다.
본 발명의 공기조화기(100)는, 난방시와 제상시에 동작하는 열교환기(110)와 냉방시에만 동작하는 냉방쿨러(130)가 실내에 설치되고, 상기 열교환기(110) 및 냉방쿨러(130)의 냉매가 유동하도록 압축기(120)와 실외기(150) 및 팽창밸브(170)가 구비된다.
또한, 상기 열교환기(110)에는 제상파이프(310)가 더 연결된다.
그리고, 상기 냉방쿨러(130)는 냉방시 냉매가 유입되는 입구측에 팽창변을 통과한 냉매가 냉방시에만 유동토록 제1전자변(131)이 연결되고, 출구측에는 난방시 냉매의 유입을 방지토록 제1첵밸브(133)가 구비된다.
더하여, 상기 열교환기(110)는, 난방시에만 동작토록 제2전자변(111)이 구비되고, 열교환된 냉매의 액화를 최소화 토록 제1드라이필터(112)가 출구측에 구비된다.
또한, 팽창밸브를 통과한 냉매의 액화를 최소화 토록 제2드라이필터(114)가 구비된다.
이때, 상기 열교환기는, 냉방시 냉매의 열교환기 유입을 방지토록 제2첵밸브(113)가 구비된다.
또한, 상기 실내에는 바닥난방을 위하여 지그재그로 배치되는 난방파이프(140)와 실내의 공간난방을 위한 히팅파이프가 일체로 설치된다.
이때, 상기 히팅파이프는, 냉방쿨러(130)를 병행사용토록 하여도 좋다.
더하여, 상기 실내에는 온도 및 습도를 감지하는 감지센서(160)가 더 설치되어 실내의 온도 및 습도조건에 따라 바닥난방 및 실내난방을 선택적으로 수행토록 설치된다.
계속하여, 상기 열교환기 또는 제상파이프의 일측에는 열교환기 또는 외부온도에 따라 동작하는 열전소자(450)가 일체로 구비되어도 좋다.
또한, 상기 열교환기(110)의 일측에는 온수탱크(400)가 더 구비되어 급탕의 용도로 사용되어도 좋으며, 상기 온수탱크(400) 또는 열교환기의 열을 제1열전달코일(710)에 의해 냉방쿨러에 전달하여 공간난방으로 활용토록 설치되어도 좋다.
더하여, 상기 냉방쿨러(130)에는 일측이 난방파이프와 교변적으로 배치되는 제2열전달코일(730)이 연결되어도 좋다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도4에서 도시한 바와같이 본 발명의 공기조화기(100)는, 바닥난방시및 제상시에 동작하는 열교환기(110)와 바닥냉방 및 공간냉방시에 동작하는 냉방쿨러(130)가 실내에 설치되어 실내의 바닥과 공간을 난방 또는 내방함으로써 효율적인 활용이 가능토록 한다.
이때, 상기 열교환기(110) 및 냉방쿨러(130)는 냉매가 유동하도록 압축기(120)와 실외기(150) 및 팽창밸브(170)를 통과하면서 가열 또는 냉각된 냉매가 전달되어 열전달토록 된다.
또한, 상기 열교환기(110)에는 제상파이프(310)가 더 연결되어 겨울철 팽창밸브를 통과한 후 압축기에 전달되는 냉매의 기화를 촉진하는 제상기능을 수행토록 한다.
그리고, 상기 냉방쿨러(130)는 냉방시 냉매가 유입되는 입구측에 팽창변을 통과한 냉매가 냉방시에만 유동토록 제1전자변(131)이 연결되고, 출구측에는 난방시 냉매의 유입을 방지토록 제1첵밸브(133)가 구비된다.
더하여, 상기 열교환기(110)는, 난방시에만 동작토록 제2전자변(111)이 구비되어 제1첵밸브(133)와의 상호 동작으로 가열된 냉매가 냉방쿨러(130)에 전달되지 않고 열교환기에 전달되어 난방시에만 사용토록 한다.
이때, 상기 열교환기는, 열교환후 배출되는 냉매의 출구측에 냉방시 냉매의 열교환기 유입을 방지토록 제2첵밸브(113)가 구비되어 냉각되 냉매가 열교환기에 유입되는 것을 방지한다.
또한, 상기 실내에는 바닥난방을 위하여 지그재그로 배치되는 난방파이프(140)와 실내의 공간난방을 위한 히팅파이프가 일체로 설치되어 바닥난방 및 공간난방을 동시에 수행하게 된다.
이때, 상기 히팅파이프는, 냉방쿨러(130)를 병행사용토록 하여 냉각되는 냉매의 유입을 제1전자변에 의해 차단한 후 열교환기 또는 온수탱크에 연결되는 제1열전달코일(710)을 통하여 열을 냉방쿨러에 전달하여 고온의 공기를 배출토록 한다.
그리고, 상기 냉방쿨러는 열전달이 이루어지는 코일과 팬으로 이루어져 가열 또는 냉각되는 공기를 공간에 배출토록 한다.
더하여, 상기 실내에는 온도 및 습도를 감지하는 감지센서(160)가 더 설치되어 실내의 온도 및 습도조건에 따라 바닥난방 또는 실내난방을 자동 수행한다.
계속하여, 상기 열교환기 또는 제상파이프의 일측에는 열교환기 또는 외부온도에 따라 동작하는 열전소자(450)가 일체로 구비되어 제상조건에 따라 선택적으로 사용토록 한다.
또한, 상기 열교환기(110)의 일측에는 온수탱크(400)가 더 구비되어 급탕의 용도로 사용되어도 좋다.
더하여, 상기 냉방쿨러(130)에는 일측이 난방파이프와 교변적으로 배치되는 제2열전달코일(730)이 연결되어 냉방시 공간은 물론 바닥 냉방을 동시에 수행할 수 있게 되는 것이다.
110...열교환기 120...압축기
130...냉방쿨러 150...실외기
160...감지센서 170...팽창밸브
310...제상파이프 450...열전소자
400...온수탱크

Claims (4)

  1. 난방시와 제상시에 동작하는 열교환기와 냉방시에 동작하는 냉방쿨러가 실내에 설치되며,
    바닥난방을 위해 바닥에 지그재그로 배치되는 난방파이프와 공간난방을 위한 히팅파이프가 실내에 설치되고,
    상기 열교환기 및 냉방쿨러의 냉매가 유동하도록 압축기와 실외기 및 팽창밸브가 구비되며,
    상기 열교환기에는 난방시 냉매가 유동하는 팽창밸브 출구측에 제상파이프가 더 연결되고,
    상기 냉방쿨러는, 냉방시 냉매가 유입되는 입구측에 팽창밸브를 통과한 냉매가 냉방시에만 유동토록 제1전자변이 연결되고, 출구측에는 난방시 냉매의 유입을 방지토록 제1첵밸브가 구비되며,
    상기 열교환기는, 난방시에만 동작토록 제2전자변이 구비되고, 냉방시 냉매의 열교환기 유입을 방지토록 제2첵밸브가 구비되고,
    상기 열교환기는, 실내의 바닥난방을 위한 난방파이프와 실내의 공간난방을 위한 히팅파이프가 일체로 연결되고, 온도 및 습도감지를 위한 감지센서가 더 설치되어 실내의 온도 및 습도조건에 따라 바닥난방 및 실내난방을 선택적으로 수행하며,
    상기 히팅파이프는, 열교환기의 냉매가 유동토록 설치되는 냉방쿨러가 사용되고,
    상기 열교환기 및 제상파이프에 열전달토록 열전소자가 일체로 더 구비되며,
    상기 열교환기는, 급탕의 용도로 사용되는 온수탱크가 더 구비되며,
    상기 온수탱크 또는 열교환기의 열을 제1열전달코일에 의해 냉방쿨러에 전달하여 공간난방으로 활용토록 설치되고,
    상기 냉방쿨러는, 일측이 난방파이프와 교변적으로 배치되는 제2열전달코일이 연결되는 제상과 바닥 및 공간의 냉,난방기능을 갖는 히트펌프 공기조화기.
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