KR20030044452A - 히프 펌프식 공기조화기의 제상장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치는 공기조화기의 냉방 운전시 응축기로 작용하고 난방 운전시 증발기로 작용하는 실외 열교환기와, 저온저압의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기의 열을 실외 열교환기에 전달하는 것에 의해 실외 열교환기의 제상작용을 하는 전열수단을 포함하여 구성되고, 상기 전열수단이 상기 압축기가 작동될 때 발생되는 열을 상기 실외 열교환기로 전달하여, 상기 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 작동될 때 상기 실외 열교환기에 생성되는 서리를 제거하게 되는 이점이 있고, 난방운전 중에 이러한 서리를 제거하기 위해 냉방운전을 하여야 할 필요가 없게 되어, 찬 바람이 토출되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.

Description

히프 펌프식 공기조화기의 제상장치{ Frost elimination apparatus of heat pump air conditioner }
본 발명은 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치에 관한 것으로서, 특히 실외기에 내장된 압축기나 실외 송풍모터의 열을 이용하여 실외 열교환기에 착상된 서리를 제거하는 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치에 관한 것이다.
일반적으로 히트 펌프식 공기조화기는 여름에는 냉방기로 사용되고 겨울에는 난방기로 사용되는 냉난방기기로서, 실내 열교환기와 실내 팬 및 모터 등이 포함된실내기와, 압축기와 실외 열교환기와 실외 팬 및 모터 등이 포함된 실외기로 이루어진다.
도 1은 일반적인 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 운전될 때의 주요부 개략도이고, 도 2는 일반적인 히트 펌프식 공기조화기가 냉방기로 운전될 때의 주요부 개략도이다.
일반적인 히트 펌프식 공기조화기는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 변화시키는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에서 나온 냉매를 냉방시에는 실외 열교환기(13)로 난방시에는 실내 열교환기(15)로 보내는 사방 밸브(12)와, 고온 고압의 기체 냉매를 액냉매로 응축시키는 응축수단(냉방시 실외 열교환기(13), 난방시 실내 열교환기(15))과, 상기 응축수단에 의해 응축된 액냉매를 기체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창 기구(14)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발수단(냉방시 실내 열교환기(15), 난방시 실외 열교환기(13)와, 상기 실외 열교환기(13)의 근방에 설치되어 열교환기쪽으로 공기를 송풍하여 열교환 효율을 상승시키는 실외 팬(17) 및 모터(18)와, 상기 실내 열교환기(15)의 근방에 설치되어 열교환을 통해 더워지거나 차가워진 공기를 실내로 토출시키는 실내 팬(19) 및 모터(20)로 구성된다.
도 3은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기 실외기의 주요부 구성이 도시된 단면도로서, 실외기(21)는 흡입구(22a)와 토출구(22b)가 대향되게 형성된 실외 케이스(22) 내에 상기 실외 열교환기(13)와 실외 팬(17) 및 모터(18)가 설치되고, 상기 압축기(11)가 칸막이(23)를 사이에 두고 실외 열교환기(13) 등과 구획 설치된다.
이와 같은 히트 펌프식 공기조화기는 겨울철 난방기로 작동될 때, 실외의 온도가 7℃ 정도이면 실외 열교환기(13)의 표면에 서리가 착상되지 않아야 하고, 실외의 온도가 2℃ 정도이면 운전시 약 1 시간 정도 서리가 착상되는 중에도 운전이 가능해야 하며 그 이후 약 10분 동안 제상운전에 들어가게 된다.
이러한 제상운전은 상기 사방밸브(12)를 절환하는 것에 의해 냉매의 흐름을 냉방 운전시와 같이 변경하고, 상기 압축기(11)에서 토출되는 고온의 냉매 증기가 실외 열교환기(13)로 유입되도록 하여 실외 열교환기(13)에 착상된 서리를 제거 한 후, 다시 난방 운전 상태로 절환시켜 실내에 난방을 하게 된다.
이렇게 난방 운전 도중에 약 10분 동안 냉방 운전으로 절환하게 되면, 실내에 따뜻한 바람이 나오다가 차가운 바람이 나오게 되어 사용자에게 불쾌함을 주는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 난방 운전시 도 4에 도시된 바와 같이, 실외 열교환기(13)를 제 1 열교환부(13a)와 제 2 열교환부(13b)로 구분하고, 제 1 열교환부(13a)의 튜브에 냉매가 흐르도록 한 후 난방 운전용 팽창기구(13c)를 거쳐 제 2 열교환부(13b)의 튜브로 유입되도록 하여 서리의 착상을 막는 제상장치가 있다.
즉, 이러한 제상장치는 난방 운전시에, 도 4에 도시된 바와 같이, 실내 열교환기(15)에서 나온 냉매가 제 1 첵밸브(13d)를 지나 제 1 열교환부(13a)의 튜브로유입되도록 하고 상기 제 1 열교환부(13a)의 튜브를 통과한 냉매가 제 2 열교환부(13b)로 바로 들어가지 않고 난방운전용 팽창기구(13c)를 지난 후 상기 제 2 열교환부(13b)의 튜브로 유입되도록 하고, 냉방 운전시에, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 압축기(11)에서 나온 냉매가 제 2 열교환부(13b)의 튜브를 모두 통과한 후, 상기 제 2 첵밸브(13e)를 지나 제 1 열교환부(13a)의 튜브로 유입되도록 하고 상기 제 1 열교환부(13a)의 튜브를 통과한 냉매가 상기 냉방운전용 팽창기구(13f)를 지난 후 실내 열교환기(15)로 유입되도록 한다.
그러나, 종래의 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치는 실외 열교환기(13)의 착상을 막기 위해 2개의 첵밸브(13d,13e)를 설치하여야 하기 때문에 제조 비용이 커지게 되고 실외기의 내부 구조도 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 난방운전 중에 찬 바람이 토출되는 것을 막을 수 있고 제조비용을 줄일 수 있는 히트 펌프식 천정형 공기조화기의 제상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 일예가 난방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도,
도 2는 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 일예가 냉방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도,
도 3은 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기 실외기의 주요부 구성이 도시된 단면도,
도 4는 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 다른 예가 난방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도,
도 5는 종래 기술에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 다른 예가 냉방기로 운전될 때 냉매 흐름도이 도시된 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기가 냉방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기 실외기의 일실시예가 도시된 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기 실외기의 다른 실시예가 도시된 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
51: 압축기 52: 사방 밸브
53: 실내 열교환기54: 팽창기구
55: 실내 열교환기 57: 실외 팬
58: 실외 모터59: 실내 팬
60: 실내 모터62: 첵밸브
80: 전열수단
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치는 공기조화기의 냉방 운전시 응축기로 작용하고 난방 운전시 증발기로 작용하는 실외 열교환기와; 저온저압의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기와; 상기 압축기의 열을 실외 열교환기에 전달하는 것에 의해 실외 열교환기의 제상작용을 하는 전열수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치는 공기조화기의 냉방 운전시 응축기로 작용하고 난방 운전시 증발기로 작용하는 실외 열교환기와; 상기 실외 열교환기에 외부의 공기를 공급하는 실외 팬을 구동시키는 실외 모터와; 상기 실외 모터의 열을 실외 열교환기에 전달하는 것에 의해 실외 열교환기의 제상작용을 하는 전열수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도이고, 도 7은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기가 냉방기로 운전될 때 냉매의 흐름이 도시된 개략도이다.
본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기는 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 변화시키는 압축기(51)와, 상기 압축기(51)에서 나온 냉매를 냉방시에는 실외 열교환기(53)로 난방시에는 실내 열교환기(55)로 보내는 사방 밸브(52)와, 고온 고압의 기체 냉매를 액냉매로 응축시키는 응축수단(냉방시 실외 열교환기(53), 난방시 실내 열교환기(55))과, 상기 응축수단에 의해 응축된 액냉매를 기체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창 기구(54)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발수단(냉방시 실내 열교환기(55), 난방시 실외 열교환기(53)와, 상기 실외 열교환기(13)의 근방에 설치되어 열교환기쪽으로 공기를 송풍하여 열교환 효율을 상승시키는 실외 팬(57) 및 모터(58)와, 상기 실내 열교환기(55)의 근방에 설치되어 열교환을 통해 더워지거나 차가워진 공기를 실내로 토출시키는 실내 팬(59) 및 모터(60) 등으로 구성된다.
상기 팽창기구(54)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 실내 열교환기(55)와 실외 열교환기(53)를 통하는 냉매의 순환을 위한 주 냉매유로(61)에 설치된 제 1 팽창기구(54a)와, 상기 주 냉매유로(61)를 통하는 냉매를 우회시키는 우회유로(63)에 설치된 제 2 팽창기구(54b)로 이루어지고, 상기 우회유로(54b)의 양측이 분기되는 안쪽에는 난방운전시 실내 열교환기에서 나오는 냉매가 제 2 팽창기구를 거쳐 제 1 팽창기구로 유입되도록 하면서 냉방운전시 실외 열교환기에서 나오는 냉매가 제 1 팽창기구를 거친 후 제 2 팽창기구를 거치지 않고 실내 열교환기로 유입될 수 있도록 첵밸브(62)가 설치된다.
여기서, 상기 실내 열교환기(55), 실내 팬(59) 및 모터(60)는 냉방 또는 난방 하고자 하는 실내에 설치되는 실내기(미도시)에 포함되고, 상기 실외 열교환기(53), 압축기(51), 사방 밸브(52), 제 1,2 팽창기구(54a,54b), 첵밸브(62), 실외 팬(57) 및 모터(58)는 실외에 설치되는 실외기(미도시)에 포함된다.
도 8은 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기 실외기의 일실시예가 도시된 단면도이다.
상기 실외기는 흡입구(66a)와 토출구(66b)가 대향되게 형성된 실외 케이스(66)에 내부의 공간을 두 부분으로 구획하는 칸막이(67)가 설치되고, 그 내부 일측 공간(A)에는 상기 실외 열교환기(53)와 실외 팬(57)과 실외 모터(58)가 내장되며, 내부 타측 공간(B)에는 상기 압축기(51)가 내장된다.
상기 압축기(51)와 실외 열교환기(53)의 사이에는 히트 펌프식 공기조화기의 난방 운전시 실외 열교환기(53)에 형성되는 서리를 제거하도록 하기 위해 상기 압축기(51)의 구동시 발생된 열을 상기 실외 열교환기(53)로 전달하는 전열수단이 설치된다.
상기 전열수단은 상기 압축기(51)에서 발생된 열이 전도에 의해 상기 실외 열교환기(53)에 전달될 수 있도록 열전도율이 높은 금속부재(80)인 것으로, 일단이 상기 압축기(51)의 측면에 구멍(미도시)을 뚫어 연결되고 타단이 상기 실외 열교환기(53) 일측에 연결되며 실외 열교환기(53)와 동일한 재질인 동으로 이루어진다.
한편, 상기 칸막이(67)에는 상기 금속부재(80)가 관통될 수 있도록 홀부(67a)가 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 작동되는 경우, 상기 압축기(51)에서 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 사방밸브(52)에 의해 상기 실내 열교환기(55)로 유입되고, 상기 실내 열교환기(55)를 지나면서 실내측에서 흡입된 공기와의 열교환으로 액화됨으로서, 방출된 열에 의해 난방작용을 수행하게 된다. 이러한 냉매는 상기 제 2 팽창기구(54b)와 제 1 첵밸브(54a)를 차례로 지나면서 저압으로 변화되고, 상기 실외 열교환기(53)에서 외기와의 열교환에 의해 증발되어 상기 사방밸브(52)를 통해 다시 상기 압축기(51)로 유입된다.
여기서, 상기 압축기(51)는 사방밸브를 통해 들어오는 냉매를 고온 고압으로 변화시키면서 많은 열이 발생하게 되고, 이러한 열은 상기 금속부재(80)를 통해 상기 실외 열교환기(53)의 일측 전달되어 실외의 온도가 낮을 때 상기 실외 열교환기(55)에 생성되는 서리를 제거하게 된다.
한편, 상기 히프 펌프식 공기조화기가 냉방기로 작동되는 경우, 압축기(51)에서 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 사방밸브(52)에 의해 상기 실외 열교환기(53)로 유입되고, 외기와의 열교환에 의해 방열됨으로서 액화된다. 이 액화된 냉매는 상기 제 1 팽창기구(54a)를 지나면서 저압으로 변화되고 상기 첵밸브(62)를 지나 상기 실내 열교환기로 유입되어 실내의 공기와의 열교환으로 증발됨으로서 냉각작용을 수행한 후, 상기 사방밸브(52)를 통해 다시 압축기(51)로 유입된다.
도 9는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기 실외기의 다른 실시예가 도시된 단면도이다.
본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 전열수단(90)이 상기 압축기(51)와 실외 열교환기(53)의 사이에 설치되지 않고, 실외 팬(57)을 회전시키는 실외 모터(58)와 실외 열교환기(53)의 사이에 설치되며, 그 이외의 구성은 본 발명의 일실시예와 동일하다.
즉, 본 실시예에서의 전열수단(90)은 상기 실외 모터(58)의 구동시 발생되는 열을 이용하여 난방운전시 상기 실외 열교환기(53)에 생성되는 서리를 제거하는 것으로, 일단이 상기 실외 모터(58)에 연결되고 타단이 상기 실외 열교환기(53) 일측에 연결되며, 상기 압축기의 구동시 발생한 열을 전도에 의해 실외 열교환기(53)로 전달할 수 있도록 상기 실외 열교환기(53)와 동일한 재질인 동으로 이루어진 금속부재이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 히트 펌프식 공기조화기가 난방기 또는 냉방기로 작동되는 경우, 냉매의 흐름은 본 발명 일 실시예의 경우와 같게 된다.
여기서, 상기 실외 모터(58)는 상기 실외 팬(57)을 회전시켜 실외의 공기를 상기 외부 케이스(66) 내부로 흡입되도록 하는 것으로, 상기 실외 팬(57)을 회전시키는 구동이 이루어지는 동안 열이 발생하게 된다. 이러한 열은 금속부재(90)를 통해 상기 실외 열교환기(53)의 일측에 전달되어 공기조화기가 난방기로 작동되고 실외의 온도가 낮을 때 상기 실외 열교환기(55)에 생성되는 서리를 제거하게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치는 압축기와 실외 열교환기의 사이에 설치된 금속부재가 압축기의 구동시 발생된 열을 실외 열교환기로 전도시켜, 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 작동될 때 상기 실외 열교환기에 생성되는 서리를 제거하는 이점이 있다.
그리고, 실외 모터와 실외 열교환기의 사이에 설치된 금속부재가 실외 모터의 구동시 발생된 열을 실외 열교환기로 전도시켜, 히트 펌프식 공기조화기가 난방기로 작동될 때 상기 실외 열교환기에 생성되는 서리를 제거하는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 공기조화기의 냉방 운전시 응축기로 작용하고 난방 운전시 증발기로 작용하는 실외 열교환기와;
    저온저압의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기와;
    상기 압축기의 열을 실외 열교환기에 전달하는 것에 의해 실외 열교환기의 제상작용을 하는 전열수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열수단은 상기 압축기에서 발생된 열이 전도에 의해 상기 실외 열교환기에 전달될 수 있도록 열전도율이 높은 금속부재인 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속부재는 일단이 상기 압축기의 측면에 구멍을 뚫어 연결되고 타단이 상기 실외 열교환기 일측에 연결되며 실외 열교환기와 동일한 재질인 동으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치.
  4. 공기조화기의 냉방 운전시 응축기로 작용하고 난방 운전시 증발기로 작용하는 실외 열교환기와;
    상기 실외 열교환기에 외부의 공기를 공급하는 실외 팬을 구동시키는 실외 모터와;
    상기 실외 모터의 열을 실외 열교환기에 전달하는 것에 의해 실외 열교환기의 제상작용을 하는 전열수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전열수단은 상기 실외 모터에서 발생된 열이 전도에 의해 상기 실외 열교환기에 전달될 수 있도록 일단이 상기 실외 모터에 연결되고 타단이 상기 실외 열교환기 일측에 연결되며 상기 실외 열교환기와 동일한 재질인 동으로 이루어진 금속부재인 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화기의 제상장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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