KR20010102808A - 히트 펌프식 냉·난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 펌프식 냉·난방장치에 관한 것이며, 상세하게는 히트 펌프 시스템에 복사난방 및 급탕용 등의 온수 가열수단을 결합한 히트 펌프식 냉·난방장치에 관한 것으로서, 대류난방과 복사난방을 함께 함으로서 쾌적한 난방을 할 수 있고, 계절에 불구하고 목욕용 등의 온수를 양호하게 생성할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 압축기(1), 4방밸브(2), 실내열교환기(3), 냉방용 감압기구(4), 난방용 감압기구(5) 및 상기 4방밸브(2)를 도관(7)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(2)와 압축기(1)를 냉매가스 유입도관(7')으로 연결한 냉매회로에 있어서, 상기 도관(7)의 압축기(1)와 4방밸브(2) 사이에 연결되고 열교환기(9)를 설치한 바이패스관(8)과, 상기 열교환기(9)와 열교환관계를 이루는 제 2 열교환기(11)가 일측에 설치되고 타측에 복사열 발생수단(12)을 설치한 온수가열회로(10)를 구비하여서 된 것이다.

Description

히트 펌프식 냉·난방장치 {HEAT PUMP TYPE AIR CONDITIONING APPARATUS}

본 발명은 히트 펌프식 냉·난방장치에 관한 것이며, 상세하게는 히트 펌프 시스템에 복사난방 및 급탕용 등의 온수 가열수단을 결합한 히트 펌프식 냉·난방장치에 관한 것이다.

히트 펌프식 냉·난방장치는 도 1에서 참조되는 바와 같이 압축기(1), 4방밸브(2), 실내열교환기(3), 냉방용 감압기구(4), 난방용 감압기구(5), 실외열교환기 (6) 및 상기 4방밸브(2)를 도관(7)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(2)와 압축기(1)를 냉매가스 유입도관(7')으로 연결하여서 냉매회로를 형성한 것이다.

상기한 냉·난방장치는 난방시에는 4방밸브(2)를 조작하여 냉매가스를 화살표 실선 방향으로 흐르도록 하면 압축기(1)에서 압축된 고온·고압의 냉매가스는 실내열교환기(3)에서 응축되고 그 잠열을 실내공기에 전달하여 대류난방기능을 수행하고, 저온이 된 고압의 냉매액은 난방용 감압기구(5)에서 감압·팽창된 후 실외열교환기(6)에서 외기의 열원에 의하여 증발되어 저온·저압의 냉매가스로 된 후 압축기(1)에 유입되고, 냉방시에는 4방밸브(2)를 조작하여 냉매를 화살표 점선 방향으로 흐르도록 하면 압축기(1)에서 압축된 고온·고압의 냉매가스는 실외열교환기 (6)에서 응축되고 저온이 된 고압의 냉매액은 냉방용 감압기구(4)에서 감압된 후 실내열교환기(3)에서 증발되면서 실내공기의 열을 흡수하여 냉방기능을 수행하고 저온·저압의 냉매가스로 된 후 압축기(1)에 유입되는 것이다.

한편 우리 나라 주택의 전통적인 난방은 구들난방에 의한 복사난방방식이었으나 산업사회가 진전됨에 따라 방바닥에 난방코일을 설치한 온수 복사난방방식이 널리 채용하고 있으며, 또한 계절에 불구하고 목욕용 및 급탕용 온수의 사용이 일반화되고 있다.

그러나 상기한 히트 펌프식 냉·난방장치는 실내열교환기(3)를 냉방 및 난방기능에 겸용하도록 되어 있으므로 온수의 생성이 불가능하고 대류난방방식이기 때문에 복사난방방식인 구들난방 또는 온수난방방식에 비하여 실내 상하의 온도차가 크고, 소음이 심하며, 기류가 거주자의 피부에 닿게 되어 쾌적감이 떨어지게 되는 것이다.

한편 본 발명자는 히트 펌프식 냉·난방장치에서 온수를 생성하기 위하여 히트 펌프식 냉매회로의 제 1 도관에 실내열교환기를 바이패스하는 제 3 도관을 연결함과 동시에 제 3 도관에 응축기를 설치하고, 그 주위에 온수가열조를 형성한 것을 1998년 특허출원 제 13445 호로 제안한 바 있다.

그러나 상기한 선출원은 온수가열조를 4방밸브의 후방에 설치하였으므로 온수는 난방시에만 생성할 수 있고 냉방시에는 불가능하고, 또한 온수의 가열효율이 낮은 문제점이 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 대류난방과 복사난방을 함께 함으로서 쾌적한 난방을 할 수 있고, 계절에 불구하고 목욕용 등의 온수를 양호하게 생성할 수 있는 히트 펌프식 냉·난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 압축기, 4방밸브, 실내열교환기, 냉방용 감압기구, 난방용 감압기구 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 냉매가스 유입도관으로 연결한 냉매회로에 있어서, 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결되고 열교환기를 설치한 바이패스관과, 상기 열교환기와 열교환관계를 이루는 제 2 열교환기가 일측에 설치되고 타측에 복사열 발생수단을 설치한 온수가열회로를 구비하여서 된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도

〈도면의 주요부분에 대한 부호 설명〉

1: 압축기 2: 4방밸브 3: 실내열교환기

6: 실외열교환기 7,7': 도관 8: 바이패스관

9: 열교환기 10: 온수가열회로 11: 제 2 열교환기

12: 복사열 발생수단 14: 급수관 15: 온수공급관

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도로서, 압축기(1), 4방밸브(2), 실내열교환기(3), 냉방용 감압기구(4), 난방용 감압기구(5), 실외열교환기(6) 및 상기 4방밸브(2)를 도관(7)으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브(2)와 압축기(1)를 냉매가스유입도관(7')으로 연결하여 난방운전시에는 냉매를 화살표 실선으로, 냉방운전시에는 냉매를 화살표 점선으로 순환시키며, 상기와 같이 냉매를 순환시킬 때 실내열교환기(3)는 난방시에는 응축기로 작용하고 냉방시에는 증발기로 작용토록 한 것이다.

8은 바이패스관으로서, 상기 바이패스관(8)은 상기 도관(7)의 압축기(1)와 4방밸브(2) 사이에 연결하고 상기 바이패스관(8)에 응축기로 작용하는 열교환기(9)를 설치한 것이다.

10은 온수가열회로로서, 상기 온수가열회로(10)는 일측에 상기 열교환기(9)와 열교환관계를 이루는 제 2 열교환기(11)를 설치하고, 타측에 바닥에 매설하는 방열코일 또는 방열기 등의 복사열 발생수단(12)을 설치하여서 상기 열교환기(9)에서 냉매의 응축열에 의하여 제 2 열교환기(11)에서 생성된 온수를 순환펌프(13)로서 복사열 발생수단(12)에 순환시키도록 한 것이다.

또한 상기한 온수가열회로(10)에는 급수관(14)과 온수공급관(15)을 연결하여서 급수관(14)으로 급수하여 제 2 열교환기(11)에서 가열된 온수를 온수공급관(15)을 통하여 목욕용 또는 급탕용 온수로서 사용할 수 있도록 한 것이다.

미설명부호 16, 17은 첵크 밸브이고, 18, 19, 20은 밸브이다.

이상과 같은 본 발명은 난방운전시에 밸브(18)(19)를 개방하고, 4방밸브(2)를 냉매가 화살표 실선으로 흐르도록 조작한 후 압축기(1)를 구동하면 압축기(1)에서 압축된 고온·고압의 냉매가스는 응축기로 작용하는 실내열교환기(3)에서 응축되며 그 응축열을 실내공기에 전달하여 대류난방을 하고, 저온이 된 고압의 냉매액은 첵크 밸브(16)를 경유하여 난방용 감압기구(5)에서 감압·팽창된 후 증발기로 작용하는 실외열교환기(6)에서 외기를 열원으로 증발되어 저온·저압의 냉매가스로 되어 압축기(1)에 유입되는 것이다.

한편 압축기(1)에서 압축된 고온·고압의 냉매가스는 바이패스관(8)을 흐르면서 열교환기(9)와 열교환관계에 있는 제 2 열교환기(11)를 흐르는 급수를 가열하고 가열된 온수는 순환펌프(13)에 의하여 복사열 발생수단(12)에 순환하면서 복사열을 방출하여 실내를 복사난방하게 되는 것이므로 즉 실내를 난방할 때 대류난방을 함과 동시에 복사난방을 함으로서 실내의 온도차가 없게 되는 것이다.

상기와 같이 실내를 대류난방과 복사난방을 겸할 때 밸브(19)의 개방도를 크게 하여 바이패스관(8)을 흐르는 냉매가스량을 증대함으로서 복사열 발생수단(12)에서의 복사열을 증대하고, 실내열교환기(3)를 흐르는 냉매가스량을 감소하여 실내열교환기(3)에서의 방열량을 감소함과 동시에 팬(미도시)의 회전수를 감소시키면 소음이 감소되고 기류가 거주자의 피부에 닿게 되는 양이 적게 되어 쾌적한 난방을 할 수 있는 것이다.

또한 상기와 같이 난방을 할 때 밸브(20)를 개방하고 온수가열회로에 급수를 하여 제 2 열교환기(11)에서 가열된 온수를 온수공급관(15)을 통하여 목욕용 및 급탕용에 사용할 수 있는 것이다.

그리고 냉방운전시에는 밸브(18)를 개방하고 밸브(19)를 폐쇄하며 4방밸브(2)를 냉매가 화살표 점선으로 흐르도록 조작한 후 압축기(1)를 구동하면 압축기(1)에서 압축된 고온·고압의 냉매가스는 응축기로 작용하는 실외열교환기(6)에서 응축되고 저온이 된 고압의 냉매액은 첵크 밸브(17)를 경유하여 냉방용 감압기구(4)에서 감압·팽창된 후 증발기로 작용하는 실내열교환기(3)에서 증발되면서 실내공기의 열을 흡수하여 실내를 냉방하고 압축기(1)에 유입되는 것이다.

상기와 같이 냉방을 할 때 밸브(19)(20)를 개방하여 압축기(1)에서 압축된 고온·고압의 냉매가스의 일부를 바이패스관(8)으로 흐르게 함과 동시에 온수가열회로(10)에 급수를 하면 열교환기(9)와 열교환관계에 있는 제 2 열교환기(11)에서 급수가 가열되므로서 냉방과 동시에 온수를 사용할 수 있으며, 이때 열교환기(9)는 실외열교환기(6)와 함께 응축기의 기능을 함으로서 냉매가스의 응축이 양호하기 때문에 냉방효율을 증대할 수 있게 된다.

또한 바이패스관(8)은 도관(7)의 압축기(1)와 4방밸브(2) 사이에 연결함으로서 압축기(1)에서 토출되는 고온·고압의 냉매가스에 의하여 온수를 가열할 수 있기 때문에 온수가열효율이 양호하고, 종래 4방밸브 후방에 온수가열조를 설치한 것에 비하여 배관을 단순화 할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 히트 펌프 시스템의 압축기와 4방밸브 사이에 온수가열회로를 연결하여 대류난방과 복사난방을 함께 할 수 있기 때문에 실내의 온도차가 없고, 소음이 감소되며, 기류가 거주자의 피부에 닿게 되는 양이 적게 되어 쾌적한 난방을 할 수 있는 것이다.

또한 냉·난방시에 온수를 사용할 수 있을 뿐 아니라 온수가열효율이 양호하고, 냉방시 냉매가스의 응축이 양호함으로서 냉방효율이 증대되는 것이다.

Claims (3)

1. 압축기, 4방밸브, 실내열교환기, 냉방용 감압기구, 난방용 감압기구 및 상기 4방밸브를 도관으로 순서대로 연결하고, 상기 4방밸브와 압축기를 냉매가스 유입도관으로 연결한 냉매회로에 있어서, 상기 도관의 압축기와 4방밸브 사이에 연결되고 열교환기를 설치한 바이패스관과, 상기 열교환기와 열교환관계를 이루는 제 2 열교환기가 일측에 설치되고 타측에 복사열 발생수단을 설치한 온수가열회로를 구비하여서 된 히트 펌프식 냉·난방장치.
2. 제 1 항에 있어서, 온수가열회로에 급수관 및 온수공급관을 연결한 히트 펌프식 냉·난방장치
3. 제 1 항에 있어서, 복사열 발생수단은 바닥에 매설하는 방열코일 또는 방열기 중에서 선택되는 히트 펌프식 냉·난방장치.