KR20010007804A

KR20010007804A - 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR20010007804A
Application number: KR1020000056282A
Authority: KR
Inventors: 홍한의; 왕화식; 신현채; 이장민
Original assignee: 홍한의; 주식회사 에절
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2001-02-05

Abstract

본 발명은 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템에 관한 것으로, 실외기에서 배출되는 폐열을 하나의 폐열교환부를 통하여 열교환이 이루어지게 하여 시스템의 구성이 단순화 할 수 있도록 하며, 관로상에 바이패스회로를 구비하여 관로 막힘등으로 인한 관로의 파손 또는 콤프레셔의 과부하를 방지할 수 있도록 하며, 냉난방의 절환을 위한 각각의 밸브를 일체로 형성하여 하나의 구동원으로 냉난방의 절환이 명확하게 이루어지도록 한 것이다.

Description

단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템{Regeneration-compound cooling and heating system by one cycle}

본 발명은 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외기에서 배출되는 폐열을 하나의 폐열교환부를 통하여 열교환이 이루어지게 하여 시스템의 구성이 단순화 할 수 있도록 하며, 관로상에 바이패스회로를 구비하여 관로 막힘등으로 인한 관로의 파손 또는 콤프레셔의 과부하를 방지할 수 있도록 하며, 냉난방의 절환을 위한 각각의 밸브를 일체로 형성하여 하나의 구동원으로 냉난방의 절환이 명확하게 이루어지도록 함을 목적으로 한 것이다.

일반적으로, 하절기와 같이 무더운 계절에는 실내의 온도를 낮추어 쾌적한 실내환경을 확보하기 위하여 냉방장치를 사용하고, 동절기와 같은 추운 계절에는 실내의 온도를 높여 쾌적한 실내환경을 확보하기 위하여 난방장치를 사용하고 있다.

한편, 각 가정과 사무실 또는 공장 등에서는 냉방장치와 난방장치는 각각 구비하여 사용하고 있는 실정이지만, 근래에 들어 냉방과 난방을 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있으며 설치공간과 소요비용이 적은 복합 냉난방장치의 사용이 많아지고 있는 실정이다.

일반적으로, 상기한 바와 같은 냉난방장치는 종래의 냉방장치에 냉매의 가열을 위한 히터를 구비하거나 별도의 버너를 구비한 것으로, 계절에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하고 있으나, 상기한 바와 같은 종래의 냉난방장치는 별도의 히터 또는 버너를 구비하여야 하므로 난방과정에 있어 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.

이에 실내기에 배출되는 냉매의 폐열을 활용하여 냉·난방 효율을 높일 수 있도록 한 냉난방시스템이 개발되어 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 폐열의 활용율을 높인 냉난방시스템은 실내에 설치되는 실내기와, 실외 설치되는 실외기와, 냉매를 압송하는 콤프레셔와, 실내기에서 배출되는 폐열과 열교환을 이루어 냉, 난방능력을 향상시키는 냉방폐열교환부와, 난방폐열교환부 및 냉난방에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 밸브로 구성된 것이다.

상기한 바와 같은 종래의 냉난방시스템은 냉방작동시 콤프레셔에서 압송되어 실외기에서 냉각된 냉매를 냉방폐열교환부에서 실내기로부터 배출되는 냉매의 폐열을 이용하여 재차 냉각하여 실내기로 공급되는 냉매의 온도를 최대한으로 낮추어 냉방효율을 향상시키는 것이고, 난방작동시는 실외기에 외부로부터 열을 흡수하여 콤프레셔로 공급되는 냉매를 난방폐열교환부에서 실내기로부터 배출되는 냉매의 폐열을 이용하여 재차 가열하여 콤프레셔로 공급하여서 콤프레셔로 공급된 냉매의 온도를 높이므로 콤프레셔에서 배출되는 냉매의 온도를 최대한으로 높여 난방효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 폐열을 이용한 종래의 냉난방시스템은 실내기에서 배출되는 폐열을 이용하는 폐열교환부가 냉방과 난방에 따라 별도 구비되어 있어 그 관로의 구성이 복잡하여 생산원가 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 냉난방라인상에 관로의 막힘 등에 의한 바이패스관로가 구성되지 않아 관로가 막힐 경우 시스템의 파손 또는 콤프레셔의 고장 등을 초래하게 되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 종래의 냉난방시스템은 냉난방의 절환을 위한 다수의 밸브가 각각 독립적으로 시그널을 전달받는 구동원에 의하여 동작되게 구성되어 있어 그 동작이 획일적으로 이루어지지 않고, 일부 밸브 구동원의 고장 또는 시그널선의 훼손시는 냉난방의 절환이 명확하게 이루어지지 않아 시스템의 고장 등과 같은 문제를 야기 시키며 밸브가 분산되어 있어 관로가 복잡하게 구성되며 그로 인해 생산원가가 증가되는 등의 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 하나의 폐열교환부로 폐열의 열교환이 이루어지게 하여 관로의 구성이 단순화되게 하며, 로상에 바이패스회로를 구비하여 관로 막힘등으로 인한 관로의 파손 또는 콤프레셔의 과부하를 방지할 수 있게 하며, 냉난방의 절환을 위한 각각의 밸브를 일체로 형성하여 하나의 구동원으로 냉난방의 절환이 명확하게 이루어지게 한 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 냉난방시스템에 있어서

냉방작동상태를 보인 주요 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 냉난방시스템에 있어서

난방작동상태를 보인 주요 구성도.

도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른

냉난방시스템에 있어서 냉방작동상태를 보인 주요 구성도.

도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른

냉난방시스템에 있어서 난방작동상태를 보인 주요 구성도.

도 5 는 본 발명에 따른 밸브의 실시예를 보인 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 콤프레셔 20 : 실내기 30 : 실외기

41 : 폐열교환부 42 : 팽창열교환부

43 : 방열 확장부 44 : 흡열 확장부

50 : 열교환촉진부

61 : 냉난방 선택밸브 62 : 방열라인 입구 선택밸브

63 : 방열라인 입구 선택밸브 64 : 흡열라인 선택밸브

65 : 구동부

70 : 바이패스부

71 : 솔레노이드밸브 72 : 냉각부

81 : 냉매방열라인 82 : 냉매흡열라인 90 : 온도센서

이하, 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 냉난방의 폐열교환부를 하나의 폐열교환부로 구성하여 시스템의 구성을 단순화하며, 바이패스회로를 구성하여 시스템의 안전성을 확보할 수 있도록 하며, 다수의 밸브를 일체화하여 냉난방의 절환이 명확하게 이루어지도록 한 것으로, 실내기와, 실외 설치되는 실외기와, 냉매를 압송하는 콤프레셔와, 냉난방에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 밸브로 구성된 냉난방시스템에 있어서; 냉매를 압송하는 콤프레셔(10)와, 냉방시는 유입된 냉매와의 열교환을 통하여 실내공기를 냉각하고 난방시는 유입된 냉매와의 열교환을 통하여 실내공기를 가열하는 실내기(20)와, 냉방시는 실외공기와의 열교환을 통하여 유입된 냉매를 냉각하고 난방시는 실외공기와의 열교환을 통하여 유입된 냉매를 가열하는 실외기(30)와, 냉난방에 따라 콤프레셔(10)에서 실내기(20)와 실외기(30)로의 냉매흐름을 제어하여 냉난방이 선택적으로 이루어지게 하는 냉난방 선택밸브(61)와, 냉매중에 포함된 열에너지를 방열하는 냉매방열라인(81)과, 상기 냉매방열라인으로부터 방열되는 열을 흡열하는 냉매흡열라인(82)과, 상기 냉매방열라인(81)의 냉매와 냉매흡열라인(82)의 냉매 사이에 열교환이 이루어지게 하는 폐열교환부(41)와, 상기 실내기(20)에서 냉매방열라인(81) 입구측으로의 냉매흐름과 실외기(30)에서 냉매방열라인(81) 입구측으로의 냉매흐름을 냉난방에 따라 선택적으로 제어하는 방열라인 입구 선택밸브(62)와, 상기 냉매방열라인(81)의 출구측에서 실내기(20)로의 냉매흐름과 냉매방열라인(81)의 출구측에서 실외기(30)로의 냉매흐름을 냉난방에 따라 선택적으로 제어하는 방열라인 출구 선택밸브(63)와, 상기 실내기(20)에서 냉매흡열라인(82)으로의 냉매흐름과 실외기(30)에 냉매흡열라인(82)으로의 냉매흐름을 냉난방에 따라 선택적으로 제어하는 흡열라인 선택밸브(64)로 구성한 것이다.

여기서, 상기 냉난방 선택밸브(61)와 방열라인 입구 선택밸브(62)와 방열라인 출구 선택밸브(63) 및 흡열라인 선택밸브(64)는 통상의 컨트롤러에 의하여 제어되는 하나의 구동부(65)에 의하여 구동되게 일체로 구성하여 실시할 수 있는 것으로 냉난방의 절환이 명확하고 신속하게 이루어지는 것이며, 상기 폐열교환부(41)는 냉매방열라인(81)의 냉매가 순환되는 하나 이상의 열교환관과 상기 열교환관이 수납되며 냉매흡열라인(82)의 냉매가 순환되는 하우징으로 이루어진 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로는 냉매방열라인(81)에 냉매의 냉각을 촉진하기 위한 다수의 열교환관으로 이루어진 팽창열교환부(42)를 구비하여 실시할 수 있는 것으로, 상기 팽창열교환부(42)의 열교환관 주위에 냉매흡열라인(82)의 냉매를 순환되게 형성하여 실시하므로서 냉매의 냉각효과를 증대시킬 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예로는 폐열교환부(41)의 전단에 냉매를 확장시키는 방열 확장부(43)를 형성하고, 상기 폐열교환부(41)와 상기 방열 확장부(43) 사이의 냉매방열라인(81)으로부터 냉매를 인출하여 다수의 모세관으로 이루어진 열교환부를 통하여 냉각하여서 방열 확장부(43)로 공급하여 상기 방열 확장부(43)에서 확장된 냉매를 냉각하는 열교환촉진부(50)를 구비하여 실시할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예로는 냉매방열라인(81)에서 냉매흡열라인(82)으로 연결되게 구비되어 콤프레셔(10)에 구비된 온도센서(90)의 온도에 연동하여 동작되는 바이패스부(70)를 구비하되, 상기 바이패스부(70)는 콤프레셔(10)의 온도센서(90)에 의하여 동작되는 솔레노이드밸브(71)와, 상기 솔레노이드밸브(71)를 통과한 냉매를 냉각하기 위한 다수의 모세관으로 이루어진 냉각부(72)로 구하여 실시할 수 있는 것이다.

한편, 상기 바이패스부(70)를 구비함에 있어 냉매흡열라인(82)에 냉매를 확산시키는 흡열 확장부(44)를 구비하고 상기 흡열 확장부(44)에 바이패스부(70)가 연결되게 구성하여 실시할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 냉방과정과 난방과정을 설명하면 다음과 같다.

상기한 바와 같이 실내기(20)와, 실외기(30)와, 냉난방 선택밸브(61), 폐열교환부(41), 냉매방열라인(81)과 냉매흡열라인(82)과 방열라인 입구 선택밸브(62)와 방열라인 출구 선택밸브(63) 및 흡열라인 선택밸브(64)로 이루어진 본 발명에 따른 냉방과정을 설명하면 다음과 같다.

통상의 컨트롤러에 의하여 냉방을 선택하게 되면, 상기 컨트롤러가 시스템이 냉방으로 동작되도록 구동부(65)를 제어하므로서 일체로 형성된 냉난방 선택밸브(61)와, 방열라인 입구 선택밸브(62)와 방열라인 출구 선택밸브(63) 및 흡열라인 선택밸브(64)가 냉방상태로 절환되게 된다.

이상과 같이 밸브(61,62,63,64)가 냉방상태로 절환된 상태에서 시스템을 작동시키게되면, 콤프레셔(10)에서 압축된 냉매는 냉난방 선택밸브(61)를 통하여 실외기(30)로 공급되어서 실외공기와의 열교환과정을 통하여 냉각되고, 상기 실외기(30)에서 냉각된 냉매는 실외기(30)에서 냉매방열라인(81)측으로 개방된 방열라인 입구 선택밸브(62)를 통하여 냉매방열라인(81)으로 공급되고, 상기 냉매방열라인(81)으로 공급된 냉매는 폐열교환부(41)에서 실내기(20)로부터 배출되어 냉매흡열라인(82)으로 순환되는 냉매와의 열교환을 통하여 열을 발산하여 냉각되고, 냉각된 냉매는 냉매방열라인(81)에서 실내기(20)측으로 개방된 방열라인 출구 선택밸브(63)를 통하여 실내기(20)에 공급되고, 상기 폐열교환부(41)에서 냉각된 냉매는 실내기(20)에서 실내공기와의 열교환과정을 통하여 실내공기를 냉각하여 실내환경이 쾌적하게 유지되게 하는 것이다.

상기한 바와 같이 실내기(20)에서 실내공기와의 열교환과정을 통하여 실내공기를 냉각한 냉매는 실내기(20)에서 냉매흡열라인(82)측으로 개방된 흡열라인 선택밸브(64)를 통하여 냉매흡열라인(82)으로 공급되어 폐열교환부(41)에서의 열교환과정을 통하여 냉매방열라인(81)의 냉매를 냉각한 후 콤프레셔(10)로 공급되므로서 냉방을 위한 하나의 싸이클이 완료되는 것이다.

이하, 본 발명을 이용한 난방과정을 설명하면 다음과 같다.

통상의 컨트롤러에 의하여 난방을 선택하게 되면, 상기 컨트롤러가 시스템이 난방으로 동작되도록 구동부(65)를 제어하므로서 일체로 형성된 냉난방 선택밸브(61)와, 방열라인 입구 선택밸브(62)와 방열라인 출구 선택밸브(63) 및 흡열라인 선택밸브(64)가 난방상태로 절환되게 된다.

이상과 같이 밸브(61,62,63,64)가 난방상태로 절환된 상태에서 시스템을 작동시키게되면, 콤프레셔(10)에서 압축된 냉매는 냉난방 선택밸브(61)를 통하여 실내기(20)로 공급되어서 실내공기와의 열교환과정을 통하여 실내공기를 가열하여 실내환경이 쾌적하게 유지되게 하는 것이다.

상기한 바와 같이 실내기(20)에서 실내공기와의 열교환과정을 통하여 실내공기를 가열한 냉매는 실내기(20)에서 냉매방열라인(81)측으로 개방된 방열라인 입구 선택밸브(62)를 통하여 냉매방열라인(81)으로 공급되고, 상기 냉매방열라인(81)으로 공급된 냉매는 폐열교환부(41)에서 실내기(20)로부터 배출되어 냉매흡열라인(82)으로 순환되는 냉매와의 열교환을 통하여 열을 발산하여 상기 냉매흡열라인(82)의 냉매를 가열하고, 상기 냉매흡열라인(82)의 냉매를 가열한 냉매는 냉매방열라인(81)에서 실외기(30)측으로 개방된 방열라인 출구 선택밸브(63)를 통하여 실외기(30)에 공급되어 실외공기와의 열교환과정을 통하여 가열되고, 상기 실외기(30)에서 가열된 냉매는 실외기(30)에서 냉매흡열라인(82)으로 개방된 흡열라인 선택밸브(64)를 통하여 냉매흡열라인(82)에 공급되고, 실외기(30)에서 냉매흡열라인(82)으로 공급된 냉매는 폐열교환부(41)에서의 열교환과정을 통하여 가열된 상태로 콤프레셔(10)로 공급되므로 난방을 위한 하나의 싸이클이 완료되는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예와 같이 냉매방열라인(81) 상에 팽창열교환부(42)를 구비하므로서 냉매방열라인(81)에서 냉매의 방열이 원활하게 이루어지고, 상기 팽창열교환부(42)에 냉매흡열라인(82)의 냉매가 순환되게 하므로서 냉매흡열라인(82)의 냉매의 가열이 원활하게 이루어지는 것이다.

또한, 냉매방열라인(81)상에 열교환촉진부(50)에서 냉각된 냉매와 확산 믹싱되게 구성하므로서 그 냉매의 방열이 더욱 원활하게 이루지는 것이다.

또한 , 냉매방열라인(81)에서 냉매흡열라인(82)으로 연결되는 바이패스부(70)를 구비하므로서 관로의 막힘등으로 인하여 콤프레셔(10)의 온도가 상승되게 되면 상기 콤프레셔(10)에 구비된 온도센서(90)에 의하여 바이패스부(70)의 솔레노이드밸브(71)가 동작되어 냉매방열라인(81)의 냉매가 냉매흡열라인(82)으로 직접공급되어 과부하로 인한 콤프레셔(10)의 파손이 방지되며, 이때, 냉각부(72)를 통하여 냉매가 냉각되어 콤프레셔(10)로 공급되게 되는 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시예와 같이 냉매흡열라인(82)상에 흡열 확장부(44)를 구비하여 바이패스부(70)를 통한 냉매가 공급되게 하므로서 그 냉각이 더욱 원활하게 이루어지는 것이다.

따라서, 본 발명은 실외기에서 배출되는 폐열을 하나의 폐열교환부를 통하여 열교환이 이루어지게 하여 시스템의 구성을 단순화하므로서 시스템의 크기를 소형화할 수 있으며, 생산공정과 생산원가를 절감할 수 있는 것이다.

그리고, 냉매방열라인에서 냉매흡열라인으로 연결되는 바이패스부를 구비하고 상기 바이패스부에 냉각부를 구비하므로서 시스템의 동작과정에 있어 관로의 막힘등으로 인한 콤프레셔의 파손을 방지하여 시스템의 안전성을 확보한 것이다.

또한, 냉난방시스템 상에 냉난방의 절환을 위한 냉난방 선택밸브와, 방열라인 입구 선택밸브와 방열라인 출구 선택밸브 및 흡열라인 선택밸브를 일체로 형성하여 하나의 구동부에 의하여 획일적으로 동작되게 하므로서 통상의 컨트롤러에 의한 한번의 제어를 통하여 냉난방의 절환이 명확하게 이루어지며 각각의 라인마다 별도의 밸브를 구비하지 않으므로 관로의 라인 간소화되어 생산성 및 생산원가와 규모의 콤팩트화가 이루어지는 매우 유용한 것이다.

Claims

실내기와, 실외 설치되는 실외기와, 냉매를 압송하는 콤프레셔와, 냉난방에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 밸브로 구성된 냉난방시스템에 있어서;

냉매를 압송하는 콤프레셔(10)와;

냉방시는 유입된 냉매와의 열교환을 통하여 실내공기를 냉각하고 난방시는 유입된 냉매와의 열교환을 통하여 실내공기를 가열하는 실내기(20)와;

냉방시는 실외공기와의 열교환을 통하여 유입된 냉매를 냉각하고 난방시는 실외공기와의 열교환을 통하여 유입된 냉매를 가열하는 실외기(30)와;

냉난방에 따라 콤프레셔(10)에서 실내기(20)와 실외기(30)로의 냉매흐름을 제어하여 냉난방이 선택적으로 이루어지게 하는 냉난방 선택밸브(61)와;

냉매중에 포함된 열에너지를 방열하는 냉매방열라인(81)과;

상기 냉매방열라인(81)으로부터 방열되는 열을 흡열하는 냉매흡열라인(82)과;

상기 냉매방열라인(81)의 냉매와 냉매흡열라인(82)의 냉매 사이에 열교환이 이루어지게 하는 폐열교환부(41)와;

상기 냉매방열라인(81)에 냉매의 냉각을 촉진하기 위한 다수의 열교환관으로 이루어진 팽창열교환부(42)와,

상기 실내기(20)에서 냉매방열라인(81) 입구측으로의 냉매흐름과 실외기(30)에서 냉매방열라인(81) 입구측으로의 냉매흐름을 냉난방에 따라 선택적으로 제어하는 방열라인 입구 선택밸브(62)와;

상기 냉매방열라인(81)의 출구측에서 실내기(20)로의 냉매흐름과 냉매방열라인(81)의 출구측에서 실외기(30)로의 냉매흐름을 냉난방에 따라 선택적으로 제어하는 방열라인 출구 선택밸브(63)와;

상기 실내기(20)에서 냉매흡열라인(82)으로의 냉매흐름과 실외기(30)에 냉매흡열라인(82)으로의 냉매흐름을 냉난방에 따라 선택적으로 제어하는 흡열라인 선택밸브(64)로 구성한 것을 특징으로 하는 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서;

상기 냉난방 선택밸브(61)와 방열라인 입구 선택밸브(62)와 방열라인 출구 선택밸브(63) 및 흡열라인 선택밸브(64)는 통상의 컨트롤러에 의하여 제어되는 하나의 구동부(65)에 의하여 구동되게 일체로 구성한 것을 특징으로 하는 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서;

상기 팽창열교환부(42)의 열교환관 주위에 냉매흡열라인(82)의 냉매를 순환되게 형성한 것을 특징으로 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서;

상기 폐열교환부(41)의 전단에 냉매를 확장시키는 방열 확장부(43)를 형성하고, 상기 폐열교환부(41)와 상기 방열 확장부(43) 사이의 냉매방열라인(81)으로부터 냉매를 인출하여 다수의 모세관으로 이루어진 열교환부를 통하여 냉각하여서 방열 확장부(43)로 공급하여 상기 방열 확장부(43)에서 확장된 냉매를 냉각하는 열교환촉진부(50)를 구비한 것을 특징으로 하는 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서;

상기 냉매방열라인(81)에서 냉매흡열라인(82)으로 연결되게 구비되어 콤프레셔(10)에 구비된 온도센서(90)의 온도에 연동하여 동작되는 바이패스부(70)를 구비하되,

상기 바이패스부(70)는 콤프레셔(10)의 온도센서(90)에 의하여 동작되는 솔레노이드밸브(71)와, 상기 솔레노이드밸브(71)를 통과한 냉매를 냉각하기 위한 다수의 모세관으로 이루어진 냉각부(72)로 구성한 것을 특징으로 하는 단일 회로에 의한 재생 복합 냉난방 시스템.