KR20030088919A - 응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 공기조화기에 관한 것으로, 히트펌프 시스템의 실외기에 응축액 조절이 가능한 실내기를 연결하여 운전시킴으로써, 모든 외기조건과 실내온도조건에서 압축기에 대한 응축열 및 토출온도를 상승.유지시키고, 그에 따라 냉,난방 모두에 대한 높은 효율과 함께 안정적인 사이클의 운전을 도모할 수 있도록 한 것이다.

상기 응축액 조절 수단은 실내기의 열교환기에서 응축되어 나오는 냉매가 역지변으로 통과하지 못하는 모세관, 수동팽창밸브, 솔레노이드밸브, 볼밸브 등을 사용 한다.

따라서, 동일한 냉매량을 적용한 히트펌트 사이클에서 냉방운전시의 과열도와 난방운전시의 과열도를 적절하게 유지하고, 이로 인해 최대의 성능을 냉,난방 모드에서 동시에 만족할 수 있도록 한 것이다.

Description

응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 공기조화기{The Air Conditioner of Combined Cooling and Heating Heat Pump System with a Condensing Liquid Control functional}

본 발명은 응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실외기와 실내기가 구비되는 히트펌프시스템에서 있어, 상기 실내기는 응축액 조절기능을 갖는 실내기가 사용됨으로써, 모든 외기조건 및 실내온도조건에서 압축기에 대한 응축열 및 토출온도를 상승.유지시키고, 이에 따라 안정적인 사이클의 운전 함께 냉,난방능력과 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 히트펌프는 냉매가 정상적인 흐름일 경우에 냉방기가 되고 냉매를 역으로 흐르게 할 경우에는 난방기가 되는 원리를 이용하여 냉동사이클에 의한 냉방시스템과 그 역사이클에 의한 난방시스템을 겸용으로 사용할 수 있도록 함으로써, 냉,난방을 모두 수행할 수 있는 것이다.

이러한, 상기 냉,난방 겸용 히트펌프는 첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 그 구성요소를 살펴보면, 우선 냉동사이클에 의한 냉방시스템과 그 역사이클 의한 난방시스템을 모두 실현할 수 있는 실외기와 실내기로 나뉘어진다.

먼저, 실외기의 구성요소를 살펴보면, 증발된 기체냉매를 압축하기 위한 가스압축기(10)와, 냉동사이클 또는 난방사이클의 작동에 따라 냉매의 흐름방향을 제어하는 4방밸브(12)와, 냉매를 열교환시키기 위한 열교환기(14)로 구성된다.

상기 가스압축기(10)의 유입측에는 냉매액이 가스압축기(10) 속으로 들어가지 않도록 걸러주는 어큐뮤레이터(16)가 설치되고, 토출측에는 고압스위치(18)와 소음기(20)가 각각 구비된다.

상기 4방밸브(12)에는 열교환기 배관(14)과 배관열교환기(22)가 연결되고, 이 열교환기(14)에는 냉매액을 분배하기 위한 분배기(24)와, 이 냉매액에 포함된 불순물을 여과하기 위한 스트레이너(26)가 설치되고, 이 스트레이너(26)와 연결되는 이중관(28)에는 상기 열교환기(14)로부터 공급되는 냉매액에 대한 역류를 방지하고자 첵크밸브(30)가 설치되며, 아울러 이중압력제어기(32)가 갖추어져 있다.

상기 실내기는 실내에 설치되어 열교환 작용에 의한 실질적인 냉,난방이 이루어지도록 분배기(34)와 스트레이너(36) 및 첵크밸브(38)를 갖춘 열교환기(40)가 구비되어 있고, 상기 실내기와 실외기간에는 냉매를 순환시키기 위해 배관(42,44)이 각각 연결되어 있다.

우선, 상기 4방밸브(12)와 직접 연결되는 배관(42)은 실내기의 스트레이너(36)와 첵크밸브(38)에 분기되는 상태로 연결되고, 실내기의열교환기(40)와 연결된 배관(44)은 실내기의 열교환기(40)에 직접 연결되어 있다.

그러나, 상기와 같은 냉,난방 겸용 히트펌프시스템은 겨울철 한냉지형 기후에서의 난방저온조건이 약 -15??이하일 경우, 과냉각으로 인해 압축기의 토출온도를 높일 수 없는 문제가 있었다.

또한, 상기와 같이 과냉각된 낮은 온도의 냉매가 액관을 통하여 실외기의 열교환기로 유입될때 증발압력과 온도가 낮아져 습압축 요인이 형성되고, 외기가 낮으면 압축기의 액압축에 의한 사이클상의 불안정한 요소로 인해 압축기의 손상이 야기되는 문제가 있었다.

따라서, 동일한 냉매량을 적용한 히트펌트 사이클에서 냉방운전시의 과열도와 난방운전시의 과열도를 적절하게 유지하지 못하여 최대의 성능을 냉난방 모드 동시에 만족할 수 있는 최적의 상태를 도출하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 개선하기 위한 것으로, 히트펌프시스템에 응축액 조절기능을 갖는 실내기를 사용하여 모든 외기조건과 실내온도조건에서 압축기에 대한 응축열 및 토출온도를 상승 유지시키고, 이에 따라 궁극적으로 안정적인 사이클의 운전은 물론, 냉,난방에 대하여 효율을 높일 수 있도록 하는 점에 그 목적이 있다.

특히, 국내의 겨울철 난방저온조건인 최저기온까지 설정하여 운전을 할 수있도록 한 냉,난방 겸용 히트펌프의 응축액 조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 냉,난방 겸용 히트펌프시스템을 나타낸 계통도

도 2는 본 발명의 응축액 조절기능이 구비된 냉,난방 겸용 실내기를 나타낸 계통도

도 3은 본 발명에 대한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 냉,난방능력 및 소비전력을 나타낸 비교도

도 4는 본 발명에 따른 응축액 조절수단의 다른 실시예를 나타낸 계통도

도 5는 본 발명에 따른 응축액 조절수단의 다른 실시예를 나타낸 계통도

도 6은 본 발명에 따른 응축액 조절수단의 다른 실시예를 나타낸 계통도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 가스압축기 12 : 4방밸브

14,40 : 열교환기 16 : 어큐뮤레이터

18 : 고압스위치 20 : 소음기

22,42,44 : 배관 24,34 : 분배기

26,36 : 스트레이너 28,51 : 이중관

30,38,50 : 첵크밸브 32 : 이중압력제어기

52 : 모세관 54 : 수동팽창밸브

56 : 솔레노이드밸브 58 : 볼밸브

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 첵크밸브 및 스트레이너 연결되는 배관의 입구측에 설치되는 첵크밸브와; 상기 첵크밸브를 포함하는 상태로 갖추어지는 이중관과; 상기 이중관에 응축온도 및 토출온도를 상승.유지시키기 위해 응축액 조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 응축액 조절 기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템

모든 외기조건과 실내온도조건에서 안정적이면서 높은 효율과 함께 냉,난방의 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 점에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다. 첨부된 예시도면 도 2는 본 발명의 응축액 조절 기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 공기조화기를 나타낸 계통이고, 도 3은 본 발명의 냉,난방능력 및 소비전력을 나타낸 비교도를 나타낸 것으로, 첨부된 예시도면 도 1과 동일한 참조번호는 동일한 부품을 표시하므로 이에 대한 설명은 생략하고 도 1과 상이한 점에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명의 응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 계통도를 도시한 것으로, 실외기와 연결되는 실내기의 배관(44)에 별도의 첵크밸브(50)가 설치되어 있고, 여기에 첵크밸브(50)를 포함시킨 상태로 이중관(51)이 설치되며, 상기 이중관(51)에는 응축액 조절수단이 갖추어져 있다.

상기 응축액 조절수단의 하나인 모세관(52)이 설치된 실내기를 사용하게 되면, 우선 난방모드시에 실내기의 열교환기에서 응축되어 나오는 냉매가 역지변으로 지나지 못하게 하면서 모세관(52)의 냉매흐름에 대한 유량에 대하여 저항을 주게 된다.

이는 첨부된 예시도면 도 3에 도시된 바와 같이 실내기의 열교환기에서 냉매순환량이 고압의 압력정도에 따라 선형적으로 변화하여 낮은 실내온도에도 응축열 및 토출온도를 상승.유지시키고, 그에 따라 냉,난방에 대한 모두의 능력을 극대화시킨다.

실외기측에는 외기의 온도가 낮거나 착상이 심하여 미쳐 증발이 일어나지 않거나 풍량이 1/4로 줄어도 액압축 현상이 발생되지 않아 압축기의 손상을 방지하고, 나아가 실외온도 -15??에서 60?? 이상의 토출온도를 상승 및 유지시켜 냉,난방 운전시 히트펌프시스템의 효율을 높일 수 있는 것이다.

즉, 동일한 냉매를 적용하여 냉방과부하에서 부터 저온조건과 난방과부하에서 부터 난방 저온조건 및 임의 저온조건(약-15??)까지 안정적이고 높은 성능을 유지킴을 알 수 있다.

한편 첨부된 예시도면 도 4는 본 발명에 따른 응축액 조절장치의 다른 실시예를 나타낸 계통도로써, 도 2의 응축액 조절용 모세관(52)을 대신하여 동일한 작용을 갖는 수동팽창밸브(54)로 대체 사용할 수 있다.

첨부된 예시도면 도 5는 본 발명에 따른 응축액 조절장치의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 도 2의 응축액 조절용 모세관(52)을 대신하여 동일한 작용을 갖는 솔레노이드밸브(56)로 대체 사용할 수 있다.

첨부된 예시도면 도 6은 본 발명에 따른 응축액 조절장치의 다른 실시예를 나타낸 계통도로서, 도 2의 응축액 조절을 위한 모세관(52)을 대신하여 동일한 작용을 하는 볼밸브(58)로 대체 사용할 수 있다.

즉, 본 발명의 모세관(52)을 대신하여 수동팽창밸브(54), 솔레노이드밸브(56), 볼밸브(58) 중 어느 하나로 대체 사용이 가능하고, 나아가 이에 한정되지 않고 오리피스장치를 사용할 수 있다.

본 발명은 모든 외기조건과 실내온도조건에서 안정적이면서 높은 효율을 유지할 수 있도록 하고, 특히 국내의 겨울철 난방저온조건인 최저기온까지 설정하여 운전이 가능한 효과가 있으며, 아울러 사이클의 안정으로 인해 압축기의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 동일한 냉매량을 적용한 히트펌트 사이클에서 냉방운전시의 과열도와 난방운전시의 과열도를 적절하게 유지하고, 그에 따라 냉,난방에 대하여 최대의 성능과 최적의 효율을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스트레이너(36), 분배기(34), 첵크밸브(38)를 연결시킨 열교환기(40)가 내장되는 실내기와; 상기 실내기에 냉매를 순환시키기 위한 배관(42,44)을 통해 실외기가 연결되는 냉,난방 겸용 히트펌프의 실내기에 있어서,

   상기 첵크밸브(38) 및 스트레이너(36) 연결되는 배관(44)의 입구측에 설치되는 첵크밸브(50)와; 상기 첵크밸브(50)를 포함하는 상태로 갖추어지는 이중관(51)과; 상기 이중관(51)에 응축온도 및 토출온도를 상승.유지시키기 위해 응축액 조절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 응축액 조절수단은 모세관(52), 수동팽창밸브(54), 솔레노이드밸브(56), 볼밸브 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 응축액 조절기능을 구비한 냉,난방 겸용 히트펌프시스템의 공기조화기.