KR200257255Y1 - 냉동/열펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(100)와, 상기 압축기(100)에서 나오는 고온고압의 냉매를 응축시키면서 외부와의 열교환을 하는 응축기(110)와, 상기 응축기(110)를 거친 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 회수하는 내부열교환기(120)와, 상기 내부열교환기(120)를 거친 냉매를 저압으로 팽창시키는 팽창밸브(130)와, 상기 팽창밸브(130)를 거친 저압의 냉매를 증발시키면서 외부열교환기(150)를 거친 냉매를 내부열교환시키는 증발기 겸용 내부열교환기(140)와, 상기 증발기 겸용 내부열교환기(140)를 거친 저온저압의 냉매가 외기와 열교환되도록 하는 외부열교환기(150)를 포함하여 이루어지며,

증발기 대신에 별도의 외부열교환기를 추가하여 상기한 외부열교환기에서 외기와의 열교환이 이루어지도록 하면서, 이러한 열교환으로 더워진 냉매가 증발기 겸용 내부열교환기를 지나면서 증발기에 필요한 증발열을 공급하면서 차가와져서, 응축기에서 나와 내부열교환기로 들어온 더운 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 효과적으로 회수함과 동시에, 상기 내부열교환기에서 나오는 액체상태의 냉매의 온도를 더욱 낮추어 팽창밸브로 들어가게 함으로써 전체 시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있는 냉동/열펌프 시스템을 제공한다.

Description

냉동/열펌프 시스템{refrigerator/heat pump system}

이 고안은 냉동/열펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 증발기 대신에 별도의 외부열교환기를 추가하여 상기한 외부열교환기에서 외기와의 열교환이 이루어지도록 하면서, 이러한 열교환으로 더워진 냉매가 증발기 겸용 내부열교환기를 지나면서 증발기에 필요한 증발열을 공급하면서 차가와져서, 응축기에서 나와 내부열교환기로 들어온 더운 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 효과적으로 회수함과 동시에, 상기 내부열교환기에서 나오는 액체상태의 냉매의 온도를 더욱 낮추어 팽창밸브로 들어 가게 함으로써 전체 시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있도록 한 냉동/열펌프 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 열펌프(heat pump) 시스템은 지하수, 표면수, 흙, 외부공기, 환기된 공기와 같은 저급의 열원으로부터 냉매로 열을 전달하고 기계적 에너지와 같은 고급 에너지를 응용함으로써 고온측에서 열을 방출하기 이전에 냉매의 온도를 높이거나 열함량을 증가시키는 시스템으로서, 냉동 시스템에도 동일한 원리가 적용된다.

종래의 냉동/열펌프 시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 압축기(10)와, 상기한 압축기(10)에 연결되어 있는 응축기(20)와, 상기한 응축기(20)에 연결되어 있는 내부열교환기(30)와, 상기한 내부열교환기(30)에 연결되어 있는 팽창밸브(40)와, 상기한 팽창밸브(40)에 연결되어 있는 증발기(50)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 구조를 갖는 종래의 냉동/열펌프 시스템은, 압축기(10)에 의해 압축되어 고온고압의 기체상태인 냉매가 응축기(20)로 유입되어 응축되면서 외부와 열교환을 하여 열이 방출되도록 하고, 이 응축기(20)에서 나온 액체상태의 냉매가 팽창밸브(40)에서 저온 저압으로 팽창되고, 이 팽창밸브(40)에서 나온 액체상태의 냉매가 증발기(50)로 가서 증발되면서 외부와의 열교환을 통해 외부의 열을 뺏으면서 기체상태로 되어 압축기(10)로 가서 다시 고온 고압으로 압축되는데, 이때 상기한 응축기(20)와 팽창밸브(40)의 사이에는 내부열교환기(30)가 설치되어 증발기(50)에서 나오는 차가운 기체상태의 냉매를 이용하여 응축기(20)에서 나오는 더운 액체상태의 냉매의 잠열을 회수하여 효율이 높아지도록 한다.

그러나, 상기한 종래의 냉동/열펌프 시스템은, 외기 온도가 높아서 증발기에서 나와 내부열교환기로 들어가는 차가운 기체상태의 냉매의 온도가 응축기에서 나와 내부열교환기로 들어오는 더운 액체상태의 냉매의 온도와 비교하여 볼 때 온도 차이가 크지 않아서, 응축기에서 나오는 더운 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 내부열교환기에서 효과적으로 회수할 수가 없어서 잠열회수 능력이 상대적으로 낮은 문제점이 있다.

이 고안의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증발기 대신에 별도의 외부열교환기를 추가하여 상기한 외부열교환기에서 외기와의 열교환이 이루어지도록 하면서, 이러한 열교환으로 더워진 냉매가 증발기 겸용 내부열교환기를 지나면서 증발기에 필요한 증발열을 공급하면서 차가와져서, 응축기에서 나와 내부열교환기로 들어온 더운 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 효과적으로 회수함과 동시에, 상기 내부열교환기에서 나오는 액체상태의 냉매의 온도를 더욱 낮추어 팽창밸브로 들어 가게 함으로써 전체 시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있도록 한 냉동/열펌프 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 냉동/열펌프 시스템의 구성도이다.

도 2는 이 고안의 실시예에 따른 냉동/열펌프 시스템의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 압축기 110 : 응축기

120 : 내부열교환기 130 : 팽창밸브

140 : 증발기 겸용 내부열교환기 150 : 외부열교환기

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 고안의 구성은,

냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(compressor)와,

상기 압축기에서 나오는 고온고압의 냉매를 응축시키면서 외부와의 열교환을 하는 응축기(condenser)와,

상기 응축기를 거친 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 회수하는 내부열교환기와,

상기 내부열교환기를 거친 냉매를 저압으로 팽창시키는 팽창밸브(expansion valve)와,

상기 팽창밸브를 거친 저압의 냉매를 증발시키면서 외부열교환기를 거친 냉매를 내부열교환시키는 증발기 겸용 내부열교환기와,

상기 증발기 겸용 내부열교환기를 거친 저온저압의 냉매가 외기와 열교환되도록 하는 외부열교환기를 포함하여 이루어진다.

이하, 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 고안의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 고안의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 고안의 실시예에 따른 냉동/열펌프 시스템의 구성은, 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(100)와, 상기 압축기(100)에서 나오는 고온고압의 냉매를 응축시키면서 외부와의 열교환을 하는 응축기(110)와, 상기 응축기(110)를 거친 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 회수하는 내부열교환기(120)와, 상기 내부열교환기(120)를 거친 냉매를 저압으로 팽창시키는 팽창밸브(130)와, 상기 팽창밸브(130)를 거친 저압의 냉매를 증발시키면서 외부열교환기(150)를 거친 냉매를 내부열교환시키는 증발기 겸용 내부열교환기(140)와, 상기 증발기 겸용 내부열교환기(140)를 거친 저온저압의 냉매가 외기와 열교환되도록 하는 외부열교환기(150)를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 고안의 실시예에 따른 냉동/열펌프 시스템의 작용은 다음과 같다.

동작이 시작되면, 압축기(100)는 냉매를 고온고압으로 압축하여 응축기(110)로 출력한다.

응축기(110)는 상기한 압축기(100)에서 나오는 고온고압의 냉매를 외부와의 열교환에 의하여 액체상태로 응축시켜서 내부열교환기(120)로 냉매를 출력하게 되는데, 이때 응축기(110)에서는 외부의 기체, 액체 등과 같은 유체에 의하여 열교환이 이루어지도록 함으로써 외부에서 뜨거운 온도를 이용할 수가 있게 된다.

내부열교환기(120)는 상기한 응축기(110)를 거친 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 회수하여 엔탈피(enthalpy)를 낮추어 줌으로써 성능이 높아지도록 한다. 이때, 상기한 응축기(110)에서 나와 내부열교환기(120)로 들어오는 냉매의 온도와 증발기 겸용 내부 열교환기(140)에서 나와 내부열교환기(120)로 들어오는 냉매의 온도의 차이가 높을수록 잠열의 회수효율이 높아지게 된다.

팽창밸브(130)는 상기한 내부열교환기(120)를 거친 냉매를 팽창시킴으로써 저압이 되도록 한다.

증발기 겸용 내부열교환기(140)는 상기한 팽창밸브(130)를 거친 저압의 냉매를 증발시킴으로써 기화열에 의해 주변의 열을 빼앗아 가도록 하는데, 이때 외부와 열교환이 이루어지도록 하는 것이 아니고 외부열교환기(150)를 거쳐서 나오는 더워진 냉매와 열교환이 이루어지도록 함으로써 내부열교환기(120)로 들어가는 냉매의 온도를 더욱 떨어뜨림으로써 내부열교환기(120)에서의 잠열의 회수효율이 높아지도록 한다.

열교환기(150)에서는 상기한 증발기 겸용 내부열교환기(140)를 거친 저온저압의 냉매가 외부의 기체, 액체 등과 같은 유체에 의하여 열교환이 이루어지도록 함으로써 외부에서 차가운 온도를 이용할 수가 있게 된다.

이상의 설명에서와 같이 이 고안의 실시예에서, 증발기 대신에 별도의 외부열교환기를 추가하여 상기한 외부열교환기에서 외기와의 열교환이 이루어지도록 하면서, 증발기를 이용하여 상기한 외부열교환기에서 나와 내부 열교환기로 들어가는 차가운 기체상태의 냉매를 더욱 차거워지도록 하여 응축기에서 나와 내부열교환기로 들어오는 더운 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 효율적으로 회수함과 동시에, 상기 내부열교환기에서 나오는 액체상태의 냉매의 온도를 더욱 낮추어 팽창밸브로 들어가게 함으로써 전체 시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 냉동/열펌프 시스템을 제공할 수가 있다. 이 고안의 이와 같은 효과는 냉동기, 열펌프, 냉장고, 냉방기, 난방기, 온수기, 냉수기등의 분야에서 이 고안의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 응용되어 이용될 수가 있다.

Claims (1)

1. 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(100)와,

   상기 압축기(100)에서 나오는 고온고압의 냉매를 응축시키면서 외부와의 열교환을 하는 응축기(110)와,

   상기 응축기(110)를 거친 액체상태의 냉매에 포함되어 있는 잠열을 회수하는 내부열교환기(120)와,

   상기 내부열교환기(120)를 거친 냉매를 저압으로 팽창시키는 팽창밸브(130)와,

   상기 팽창밸브(130)를 거친 저압의 냉매를 증발시키면서 외부열교환기(150)를 거친 냉매를 내부열교환시키는 증발기 겸용 내부열교환기(140)와,

   상기 증발기 겸용 내부열교환기(140)를 거친 저온저압의 냉매가 외기와 열교환되도록 하는 외부열교환기(150)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동/열펌프 시스템.