KR20010074221A - 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템 - Google Patents

공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동절기에 예열 및 제상작동이 우수한 새로운 구조의 공기조화시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 격벽(18)에 의해 구획되거나 별체로 이루어진 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23)에 각각 배치된 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)와, 압축기, 팽창밸브 또는 캐필러리튜브, 및 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관, 상기 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23) 내의 열교환기(2,3)의 일측에 구비되는 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 설치된 팬(10,10)과, 상기 열교환실(22,23)의 열교환기(2,3)의 타측에 형성되어 이들 열교환기(2,3)에 공히 연통되는 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)와, 상기 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 각각 연결된 실내측 및 실외측 토출덕트(51,52)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)에 각각 연결되는 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14) 또는 상기 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)에 설치되어 이들과 제1 및 제2열교환실(22,23) 사이의 통로를 개폐하거나 개도조절하는 댐퍼(31,32,33,34)와, 상기 실내측 토출덕트(51)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제1바이패스덕트(55) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제1바이패스댐퍼(35)와, 상기 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제2바이패스덕트(56) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제2바이패스댐퍼(36)와, 상기 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)의 어느 일측에 각각 구비되는 보조히터(61,62)를 포함하는것을 특징으로 하는 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템이 제공된다.

Description

공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템{air cycling pre-heating and frost removing type air conditioning system}
본 발명은 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템에 대한 것으로서, 좀 더 상세히는 동절기에 예열 및 제상작동이 우수한 새로운 구조의 공기조화시스템에 관한 것이다.
히트펌프식 난방싸이클은 실외기인 증발기에서 열을 빼앗아 실내기인 응축기에서 열을 방출하는 난방 방식을 말하며, 실외기가 응축기이고 실내기가 증발기인 일반적인 냉방 싸이클과 반대로 동작된다. 그런데, 종래의 히트펌프식 열교환기의 가장 큰 문제점은, 난방시에 실내기인 응축기가 난방작동 초기에는 냉매의 온도가 낮고 냉매의 증기압도 낮아지므로 충분한 효율을 발할 수 없는데, 이를 소망하는 수준으로 상승시키는데는 많은 시간이 소요되고, 난방 작동 중에는 추운 외기에 노출되는 실외기인 증발기에 성애가 생성되어 증발기에서의 열효율을 저하시키고, 심하면 장치의 고장을 일으키는 것이다.
이에 따라, 종래에는 히트펌프의 실외기나 실내기에 보조히터를 부설하여, 난방작동 초기에는 실내기인 응축기를 예열시키고, 난방작동 중에는 실외기인 증발기에 끼인 성애를 제거하는 제상작용을 수행하고 있다. 그러나 이와 같이, 응축기와 증발기에 보조히터를 부설하는 것은 장치의 구조를 복잡하게 하고, 보조히터에서 발생한 열이 곧 외부로 확산되어 버리므로, 보조히터의 열효율이 매우 낮아서예열 및 제상에 소요되는 에너지의 양이 많고, 예열이나 제상에 소요되는 시간이 길다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 히트펌프식 난방장치의 예열 및 제상작동에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 보조히터에 의해 가열된 더운 공기를 바이패스시켜서 응축기 또는 증발기로 리턴시킴으로써, 예열 및 제상에 소요되는 시간과 열효율을 증대시킬 수 있는 새로운 구조의 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략 정단면도
도 2는 상기 실시예의 개략 평면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 개략 사시도
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 개략 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2. 제1열교환기 3. 제2열교환기
10. 팬 11,13. 토출구
12,14. 흡입구 18. 격벽
22. 제1열교환실 23. 제2열교환실
31,32,33,34. 댐퍼 35. 제 1바이패스댐퍼
36. 제2바이패스댐퍼 51,52. 토출덕트
53,54. 흡입덕트 55. 제1바이패스덕트
56. 제2바이패스덕트 61,62. 보조히터
본 발명의 한 특징에 따르면, 격벽(18)에 의해 구획되거나 별체로 이루어진 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23)에 각각 배치된 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)와, 압축기, 팽창밸브 또는 캐필러리튜브, 및 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관, 상기 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23) 내의 열교환기(2,3)의 일측에 구비되는 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 설치된 팬(10,10)과, 상기 열교환실(22,23)의 열교환기(2,3)의 타측에 형성되어 이들 열교환기(2,3)에 공히 연통되는 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)와, 상기 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 각각 연결된 실내측 및 실외측 토출덕트(51,52)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)에 각각 연결되는 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)와, 상기 실내측 및실외측 흡입구(12,14) 또는 상기 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)에 설치되어 이들과 제1 및 제2열교환실(22,23) 사이의 통로를 개폐하거나 개도조절하는 댐퍼(31,32,33,34)와, 상기 실내측 토출덕트(51)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제1바이패스덕트(55) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제1바이패스댐퍼(35)와, 상기 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제2바이패스덕트(56) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제2바이패스댐퍼(36)와, 상기 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)의 어느 일측에 각각 구비되는 보조히터(61,62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 격벽(18)에 의해 구획되거나 별체로 이루어진 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23)에 각각 배치된 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)와, 압축기, 팽창밸브 또는 캐필러리튜브, 및 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관, 상기 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23) 내의 열교환기(2,3)의 일측에 구비되는 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 설치된 팬(10,10)과, 상기 열교환실(22,23)의 열교환기(2,3)의 타측에 형성되어 이들 열교환기(2,3)에 공히 연통되는 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)와, 상기 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 각각 연결된 실내측 및 실외측 토출덕트(51,52)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)에 각각 연결되는 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14) 또는 상기 실내측 및 실외측흡입덕트(53,54)에 설치되어 이들과 제1 및 제2열교환실(22,23) 사이의 통로를 개폐하거나 개도조절하는 댐퍼(31,32,33,34)와, 상기 실내측 토출덕트(51)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제1바이패스덕트(55) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제1바이패스댐퍼(35)와, 상기 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제2바이패스덕트(56) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제2바이패스댐퍼(36)와, 상기 실내측 흡입덕트(53)와 댐퍼(31,33) 사이에 배치된 보조히터(63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템이 제공된다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주는 개략 정단면도 및 평면도이다. 도시된 바와 같이, 단일의 케이스(1)의 중앙 격벽(18)에 의해 제1 열교환실(22)과 제2열교환실(23)이 구획되어 구비되고, 이들 속에는 각각 제1열교환기(2)와, 제2 열교환기(3)가 배치된다. 그리고, 도시되지 않았으나, 압축기와 팽창밸브 또는 캐필러리튜브와 이들을 연결하는 냉매관 등이 구비되어 통상적인 히트펌프 냉난방시스템을 구성하게 된다. 필요에 따라, 상기 열교환실들(22,23)은 단일의 케이스(1)를 구획하여 구성하는 대신에, 별도의 케이스로 분리제작할 수 있을 것이다.
제1열교환실(22)과 제2열교환실(23)의 일측, 도시된 실시예에서는 열교환기(2,3)의 외측, 케이스상면에는 각각 실내측 토출구(11)와 실외측 토출구(13)가 구비되고, 이들에는 실내측 토출덕트(51)와 실외측 토출덕트(52)가각각 연결된다. 이들 실내외측 토출구(11,13)에는 팬(10,10)이 열교환실 내의 공기를 토출하게 된다. 그리고, 제1열교환실(22)과 제2열교환실(23)의 타측, 도시된 실시예에서는 열교환기(2,3)의 내측의 케이스(1) 상면에는 각각 실내측 흡입구(12)와 실외측 흡입구(14)가 양측의 열교환실(22,23)에 공통으로 통하도록 형성되고, 이들에는 실내측 흡입덕트(53)와 실외측 흡입덕트(54)가 각각 연결된다.
그리고, 상기 실내측 흡입구(12)와 실외측 흡입구(14)에는 각각 댐퍼(31,32,33,34)가 연결된다. 댐퍼(31)는 실내측 흡입구(12)와 제2열교환실(23)의 통로를 개폐 또는 개도조절하고, 댐퍼(32)는 실외측 흡입구(14)와 제2열교환실(23)의 통로를 개폐 또는 개도조절한다. 댐퍼(33)는 실내측 흡입구(12)와 제1열교환실(22)의 통로를 개폐 또는 개도조절하고,댐퍼(34)는 실외측 흡입구(14)와 제1열교환실(22)의 통로를 개폐 또는 개도조절한다.
그리고, 본 실시예에 따르면, 상기 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)의 일측에 각각 보조히터(61,62)가 설치된다. 이 보조히터는 전기히터나 스팀, 온수히터 기타 적절한 가열수단이 채용될 수 있다.
그리고, 상기 실내측 토출덕트(51)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제1바이패스덕트(55)가 구비되고, 이 덕트(55)를 개폐 또는 개도조절하는 제1바이패스댐퍼(35)가 구비된다. 이와 유사하게, 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제2바이패스덕트(56) 와 이를 개폐 또는 개도조절하는 제2바이패스댐퍼(36)가 구비된다.
이러한 구성에 따른 작동을 설명하면 다음과 같다. 난방모드에서 제1열교환기(2)가 증발기로 기능하고, 제2열교환기(3)가 응축기로 기능하도록 설정되면, 초기 난방작동 초기에는 응축기인 제2열교환기(3)의 온도가 낮으므로, 제2열교환기(3)를 통과하는 냉매의 온도나 압력이 낮아서 정상적인 난방작용을 행하지 못하므로, 제2열교환기(3)에 인접된 보조히터(62)를 가동하여 제2열교환기(3)를 예열시킨다. 이 때, 실내공기는 실내측 흡입덕트(53)와 댐퍼(31)를 거쳐 제2열교환실(23)로 유입되어, 보조히터(62)에 의해 예열되고 응축기로 기능하는 제2열교환기(3)를 거치면서 가열되어 실내측 토출구(11)와 실내측 토출덕트(51)를 통해 실내로 복귀한다. 이때, 이러한 실내순환공기는 실내의 난방부하에 의해 실내(R)에서 온도가 많이 저하되므로, 난방초기에 응축기가 신속히 예열되지 못하게 된다. 따라서, 제1바이패스댐퍼(35)를 적절히 개방하여, 실내측 토출구(11)를 통해 토출된 예열된 공기의 적어도 일부를 실내(R)로 보내지 않고 바이패스시켜서 다시 제2열교환기(3)로 보낸다. 그러면, 난방초기에 제2열교환기(3)나 보조히터(62)에서 발생한 열량이 제2열교환기(3)의 예열에 더욱 많이 사용될 수 있어서 예열효과가 증대되어 단시간 내에 응축기인 제2열교환기(3)가 정상적인 작동을 행할 수 있다.
한편, 동절기의 난방작동시에, 증발기로 작동하는 제1열교환기(2)에 차가운 실외공기가 통과되면서 성애가 끼게 된다. 그러면, 이를 녹이기 위해, 제1열교환기(2)에 인접 배치된 보조히터(61)를 작동하게 된다. 그런데, 보조히터(61)에 의해 가열된 실외공기가 그대로 실외측 토출구(13)를 통해 외부로 방출되면 열손실이 심하여 제1열교환기(2)에 대한 가열효과가 낮으므로 제상동작이 신속하고 충분하게 이루어질 수 없다. 따라서, 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53) 사이를 연결하는 제2바이패스덕트(56)의 댐퍼(36)를 적절히 개방하여, 보조히터(61)에 의해 가열된 실외공기를 부분적으로 바이패스시켜서 제1열교환기(2)로 리턴시킨다. 그러면, 보조히터(61)에 의해 가열되어 실외측 토출덕트(52)를 통해 토출되던 실외공기가 제2바이패스덕트(56)를 통해 다시 제1열교환기(2)를 지나게 되므로, 제1열교환기(2)의 제상효과가 증대된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 전술한 실시예와 보조히터의 배치형태만 다르고 나머지는 동일하다. 즉, 본 실시예에서는 두 개의 보조히터(61,62)를 각각의 열교환실(22,23)에 배치하는 대신에, 하나의 보조히터(63)를 실내측 흡입덕트(53)와 댐퍼(31,33) 사이에 배치한 것이다. 이 보조히터(63)는 실내공기 순환경로와 실외공기 순환경로가 인접하여 지나는 부위에 설치하여 응축기의 예열이나 증발기의 제상작동에 겸용으로 사용할 수 있도록 한 것이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 히트펌프식 공기조화기의 난방작동시에 응축기의 예열이나 제상용 보조히터에 의해 가열된 실내공기나 실외공기를 바이패스시켜서 재차 응축기 또는 증발기로 리턴시킴으로써, 열효율을 증대시켜서 예열시간을 줄이고, 제상효율을 증대시킬 수 있는 탁월한 공기조화기를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 격벽(18)에 의해 구획되거나 별체로 이루어진 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23)에 각각 배치된 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)와, 압축기, 팽창밸브 또는 캐필러리튜브, 및 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관, 상기 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23) 내의 열교환기(2,3)의 일측에 구비되는 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 설치된 팬(10,10)과, 상기 열교환실(22,23)의 열교환기(2,3)의 타측에 형성되어 이들 열교환기(2,3)에 공히 연통되는 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)와, 상기 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 각각 연결된 실내측 및 실외측 토출덕트(51,52)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)에 각각 연결되는 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14) 또는 상기 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)에 설치되어 이들과 제1 및 제2열교환실(22,23) 사이의 통로를 개폐하거나 개도조절하는 댐퍼(31,32,33,34)와, 상기 실내측 토출덕트(51)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제1바이패스덕트(55) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제1바이패스댐퍼(35)와, 상기 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제2바이패스덕트(56) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제2바이패스댐퍼(36)와, 상기 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)의 어느 일측에 각각 구비되는 보조히터(61,62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템.
  2. 격벽(18)에 의해 구획되거나 별체로 이루어진 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23)에 각각 배치된 제1열교환기(2)와 제2열교환기(3)와, 압축기, 팽창밸브 또는 캐필러리튜브, 및 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관, 상기 제1열교환실(22) 및 제2열교환실(23) 내의 열교환기(2,3)의 일측에 구비되는 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 설치된 팬(10,10)과, 상기 열교환실(22,23)의 열교환기(2,3)의 타측에 형성되어 이들 열교환기(2,3)에 공히 연통되는 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)와, 상기 실내측 및 실외측 토출구(11,13)에 각각 연결된 실내측 및 실외측 토출덕트(51,52)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14)에 각각 연결되는 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)와, 상기 실내측 및 실외측 흡입구(12,14) 또는 상기 실내측 및 실외측 흡입덕트(53,54)에 설치되어 이들과 제1 및 제2열교환실(22,23) 사이의 통로를 개폐하거나 개도조절하는 댐퍼(31,32,33,34)와, 상기 실내측 토출덕트(51)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제1바이패스덕트(55) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제1바이패스댐퍼(35)와, 상기 실외측 토출덕트(52)와 실내측 흡입덕트(53)를 중간에서 연결하는 제2바이패스덕트(56) 및 이를 개폐 또는 개도조절하는 제2바이패스댐퍼(36)와, 상기 실내측 흡입덕트(53)와 댐퍼(31,33) 사이에 배치된 보조히터(63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기순환식 예열 및 제상방식 공기조화시스템.
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