KR20020017456A - 공기조화기의 히트 펌프 시스템 - Google Patents

공기조화기의 히트 펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난방 운전시 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력을 높게 하여 실내 열교환기의 온도를 높게 함으로써, 풍량이 많은 경우에도 실내로 토출되는 공기의 온도를 높게 할 수 있고, 난방효율을 향상시킬 수 있는 공기 조화기의 히트펌프 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이러한 히트 펌프 시스템은 실외에 위치되는 실외 열교환기와, 상기 실내에 위치되는 실내 열교환기와, 상기 실외 열교환기 및 실내 열교환기로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기와 실내 열교환기 또는 실내 열교환기 사이의 냉매 흐름방향을 결정하는 사방밸브와, 실외 열교환기에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실내 팽창기구와, 실내 열교환기에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실외 팽창기구와, 난방 운전시 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력을 높게 할 수 있도록 실내 열교환기에 형성되는 냉매압력 증대수단을 포함하여 이루어진다.

Description

공기 조화기의 히트 펌프 시스템 { Heat pump system of air conditioner }
본 발명은 냉방기능과 난방기능을 동시에 수행할 수 있는 히트 펌프식 공기 조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난방 기능시 응축기의 압력을 높여 취출되는 공기의 온도를 높일 수 있는 공기 조화기의 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기의 히트 펌프 시스템은 냉방 성능과 난방 성능을 동시에 구비하기 위해 냉방 사이클에 사방밸브를 적용하여 냉방 또는 난방 조건에 따라 냉매의 흐름을 변경함으로써 각각의 운전 조건에 맞는 냉방 또는 난방 사이클이 구성되는 방식을 취하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 히트펌프 시스템이 도시된 구성도이다.
종래의 공기조화기의 히트펌프 시스템은 공기조화기의 냉방(또는 난방) 운전에 따라서 냉매를 응축(또는 증발)시키는 실외 열교환기(102) 및 냉매를 증발(또는 응축)시키는 실내 열교환기(104)와, 상기 실외 열교환기(102) 또는 실내 열교환기(104)로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축기(106)와, 상기 압축기(106)와 실외 열교환기(102) 그리고 압축기(106)와 실내 열교환기(104) 사이의 냉매 흐름 방향을 결정하는 사방밸브(108)와, 실외 열교환기(102)를 거친 냉매를 팽창시켜 실내 열교환기(104)로 유입시키거나 실내 열교환기(104)를 거친 냉매를 팽창시켜 상기 실외 열교환기(102)로 유입시키는 실내 및 실외 팽창기구(110,112)로 구성된다.
이러한 히트 펌프 시스템은 난방 운전시 실내 열교환기(104)로는 고온, 고압의 기체상태의 냉매가 유입되고, 실외 열교환기(102)로는 저온, 저압의 액체상태의 냉매가 유입되는 난방 사이클이 형성된다.
이때, 실외 열교환기(102)를 통과한 냉매는 실내 팽창기구(110)를 통과하면서 1차로 감압되고, 다시 실외 팽창기구(112)를 통과하면서 2차로 감압된다.
이와 같은 종래의 히트 펌프 시스템은 난방 운전시 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력이 저하되어 많은 풍량을 필요로 하는 경우 토출되는 공기의 취출온도가 저하되어 난방효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 난방 운전시 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력을 높게 하여 실내 열교환기의 온도를 높게 함으로써, 풍량이 많은 경우에도 실내로 토출되는 공기의 온도를 높게 할 수 있고, 난방효율을 향상시킬 수 있는 공기 조화기의 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 히트 펌프 시스템을 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 히트 펌프 시스템을 나타낸 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 실외 열교환기 4 : 실내 열교환기
6 : 압축기 8 : 사방밸브
10 : 실내 팽창기구 12 : 실외 팽창기구
24 : 제1냉매 파이프 26 : 냉매유로
28 : 제2냉매 파이프 34 : 제1체크밸브
38 : 제2체크밸브
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 공기 조화기의 히트펌프 시스템은 실외에 위치되는 실외 열교환기와, 상기 실내에 위치되는 실내 열교환기와, 상기 실외 열교환기 및 실내 열교환기로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기와 실내 열교환기 또는 실내 열교환기 사이의 냉매 흐름방향을 결정하는 사방밸브와, 실외 열교환기에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실내 팽창기구와, 실내 열교환기에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실외 팽창기구와, 난방 운전시 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력을 높게 할 수 있도록 실내 열교환기에 형성되는 냉매압력 증대수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 구성도이다.
본 발명의 히트펌프 시스템은 냉방(또는 난방) 운전에 따라서 냉매를 응축(또는 증발)시키는 실외에 위치되는 실외 열교환기(2)와, 상기 실내에 위치되어 냉기를 증발(또는 응축)시켜 실내로 냉각된 공기 또는 데워진 공기를 공급하는 실내 열교환기(4)와, 상기 실외 열교환기(2) 및 실내 열교환기(4)로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축기(6)와, 상기 압축기(6)와 실외 열교환기(2) 또는 실내 열교환기(4) 사이의 냉매 흐름방향을 결정하는 사방밸브(8)와, 냉방 운전시 실외 열교환기(2)에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실내 팽창기구(10)와, 난방 운전시 실내 열교환기(4)에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실외 팽창기구(12)와, 난방 운전시 실내 열교환기(4)를 통과하는 냉매의 압력을 높게 하기 위한 냉매압력 증대수단 등으로 구성된다.
그리고, 냉방 운전시 실외 열교환기(2)를 거친 냉매가 실외 팽창기구(12)를 통과하지 않고 바로 실내 팽창기구(10)로 이동되도록 실외 열교환기(2)와 실내 팽창기구(10) 사이는 실외 연결파이프(14)가 연결되고, 난방 운전시 실내 열교환기(4)를 거친 냉매가 실내 팽창기구(10)를 통과하지 않고 바로 실외 팽창기구(12)로 이동되도록 실내 열교환기(4)와 실외 팽창기구(12) 사이에 실내 연결파이프(16)가 연결된다.
상기 실외 연결파이프(14) 상에는 실외 열교환기(2)에서 실내 팽창기구(10)로의 흐름만을 개방하는 실외 체크밸브(18)가 설치되고 상기 실내 연결파이프(16) 상에는 실내 열교환기(4)에서 실외 팽창기구(12)로의 흐름만을 개방하는 실내 체크밸브(20)가 설치된다.
상기 실내 열교환기(4)의 전방측에는 압축기(6)로부터 토출된 냉매가 실내 열교환기(4)로 유입되는 제1냉매 파이프(24)가 설치되고, 이 제1냉매 파이프(24) 상에는 다수개로 분할된 실내 열교환기로 각각 냉매가 유입되는 다수개의 냉매유로(26)가 형성되며, 상기 실내 열교환기(4)의 후방측에는 열교환이 완료된 냉매가 배출되는 제2냉매 파이프(28)가 설치되고, 이 제2냉매 파이프(28) 상에는 각각 열교환이 완료된 냉매가 배출되는 다수개의 냉매유로(30)가 형성된다.
상기 냉매압력 증대수단은 난방 운전시 실내 열교환기(4)를 흐르는 냉매의 압력을 높이기 위한 것으로, 상기 다수개의 냉매유로(26) 중 일부 냉매유로(32)로의 냉매가 유입되는 것을 차단하도록 제1냉매 파이프(24) 상에 설치되는 제1체크밸브(34)와, 상기 다수개의 배출유로 중 일부 배출유로로부터 토출되는 냉매를 다시 제1냉매 파이프(24)의 냉매를 흡입되지 못한 냉매유로(32)로 안내하도록 제2냉매 파이프(28)와 제1냉매 파이프(24) 사이에 형성되는 바이패스 통로(36)와 상기 바이패스 통로(24)상에 설치되어 제2냉매 파이프(28)에서 제1냉매 파이프(24)로의 흐름만을 개방하는 제2체크밸브(38)로 이루어진다.
즉, 이와 같은 냉매 압력 증대수단은 압축기(6)로부터 토출된 냉매는 실내 열교환기(4)의 다수개의 냉매유로(26) 중 제1체크밸브(34)에 의해 폐쇄되지 않은 일부 냉매유로로만 흐르게 되면서 열교환 작용을 수행하고, 열교환이 완료된 냉매는 다수개의 배출유로(28) 중 일부 배출유로만 배출되어 제2냉매 파이프(28) 상으로 배출된다. 이때 제2냉매 파이프(28)로 배출된 냉매는 바이패스 통로(36)를 통해다시 제1냉매 파이프(26)의 제1체크밸브(34)에 의해 폐쇄된 냉매유로(32)로 다시 흐르면서 2차 열교환이 이루어지고 실내 연결파이프(16)를 통해 실외 팽창기구(12)로 유입된다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 히트 펌프 시스템의 작용을 다음에서 설명한다.
먼저 냉방 운전시 압축기(6)에서 압축된 고온 고압의 기체상태의 냉매가 사방밸브(8)에 의해 실외 열교환기(2)로 유입되고, 이렇게 실외 열교환기(2)로 유입된 냉매는 열교환을 통해 저온, 저압의 액체상태로 변환된다. 이후 실외 열교환기(2)를 통해 저온, 고압의 액체상태로 변환된 냉매는 실외 팽창기구(12)를 거치지 않고 실외 연결파이프(14)에 의해 실내 팽창기구(10)로 이동되고, 이 실내 팽창기구(10)를 통과하면서 저온, 저압의 액체상태로 변화된 냉매는 전부 실내 열교환기(4)를 통과하면서 열교환이 이루어진다.
그리고, 난방 운전시에는 사방밸브(8)에 의해 냉매의 흐름이 반대로 되어 압축기(6)에서 압축된 고온, 고압의 기체상태의 냉매가 실내 열교환기(4)로 유입된다. 이때 압축기(8)에서 압축된 냉매는 제1체크밸브(34)의 차단작용에 의해 냉매유로(26) 중 일부 냉매유로만 흡입되면서 열교환이 이루어지고, 실내 열교환기(4)로부터 배출되는 냉매는 바이패스 통로(36)를 통해 다시 제1체크밸브(34)에 의해 차단되어 냉매가 흡입되지 못한 냉매유로 상으로 유입되면서 2차 열교환 작용을 수행하고 실내 연결파이프(16)를 통해 실내 팽창기구(10)를 거치지 않고 곧바로 실외 팽창기구(12)로 이동된다.
따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 난방 운전시 실내 열교환기의 다수개의 냉매유로 중 일부 냉매유로로만 통과하여 열교환이 완료된 냉매를 다시 2차로 나머지 유입유로로 통과시키도록 하여, 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력을 높여 실내 열교환기의 온도를 상승시키고, 이로 인하여 풍량이 많은 경우에도 실내로 토출되는 공기의 취출온도를 충분히 높일 수 있어 난방효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 실외에 위치되는 실외 열교환기와, 상기 실내에 위치되는 실내 열교환기와, 상기 실외 열교환기 및 실내 열교환기로 유입되는 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기와 실내 열교환기 또는 실내 열교환기 사이의 냉매 흐름방향을 결정하는 사방밸브와, 실외 열교환기에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실내 팽창기구와, 실내 열교환기에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 실외 팽창기구와, 난방 운전시 실내 열교환기를 통과하는 냉매의 압력을 높게 할 수 있도록 실내 열교환기에 형성되는 냉매압력 증대수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기 조화기의 히트 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매압력 증대수단은 상기 실내 열교환기로 냉매가 유입되는 다수개의 냉매유로 중 일부 냉매유로로 냉매가 유입되는 것을 차단하도록 제1냉매 파이프 상에 설치되는 제1체크밸브와, 상기 실내 열교환기에서 냉매가 배출되는 다수개의 냉매유로 중 일부 냉매유로로부터 토출되는 냉매를 다시 제1냉매 파이프의 냉매가 흡입되지 못하는 측으로 안내하도록 제2냉매 파이프와 제1냉매 파이프 사이에 형성되는 바이패스 통로와, 상기 바이패스 통로상에 설치되어 제2냉매 파이프에서 제1냉매 파이프로의 흐름만을 개방하는 제2체크밸브로 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 히트 펌프 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101224647B1 (ko) * 2008-10-06 2013-01-21 위니아만도 주식회사 멀티형 히트 펌프 시스템의 사방밸브 제어 방법
US11065981B2 (en) 2018-07-25 2021-07-20 Hyundai Motor Company Air-conditioning apparatus for electric vehicle and method of controlling same

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