KR200311409Y1 - 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기존의 냉방용 에어컨에 난방기능이 부가된 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프에 관한 것이다.

본 고안은 기존 에어컨에 냉난방 병행운전을 위한 4로밸브를 중심으로 실내기, 실외기, 단열이중관 열교환기, 압축기 등과 이들을 연결하는 냉매관으로 구성되어 있으며, 팽창밸브에 병렬로 결선된 역지밸브를 단열이중관 열교환기를 중심으로 실외기 사이와 실내기 사이에 각각 직렬로 결선하고, 4로밸브의 방향을 전환하면, 각각의 역지밸브와 팽창밸브의 개폐가 자동으로 역전되고 냉매의 흐름도 바뀌어 단열이중관 열교환기에서 회수되는 응축잔열과, 난방시 환기를 위해 배출되는 실내공기를 실외기로 공급함으로써, 겨울철 운전효율을 높일수 있는 에너지절약형 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프이다.

Description

단열이중관 열교환 방식의 히트펌프{insulator double tube heat condenser formula for heatpump}

본 고안은 히트펌프에 있어서의 냉난방 전환기술과 이중관식 열교환 방식을 이용한 에너지절약형 히트펌프에 관한 것으로서, 특히 입력대비 출력효율이 4이상으로 우수한 냉매를 매개체로 하여 절약적인 냉난방을 실현할 수 있도록 한 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 히트펌프는 추운겨울에 영하권으로 떨어지는 기온에 의해 실외기에 흡입되는 외기의 공기로는 충분한 증발잠열을 흡수하지 못하게 되므로, 히트펌프의 난방효율이 급격히 저하되고, 압축비가 증가하여 냉난방기 시스템 전체에 과부하로 인한 입력대비 출력효율이 급격히 낮아진다는 고질적인 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 환기를 위해 배출되는 실내공기를 겨울철 실외기에 필요한 증발잠열로 활용하고, 실외에서 유입되는 신선한 공기에 의해 실내기에서 발생되는 열을 방출시킴으로써, 기온이 많이 떨어지는 겨울에도 난방효율이 급격히 저하되지 않도록 한 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프를 제공함에 있다.또한, 본 고안은 응축기에서의 잔연을 단열이중관 열교환기로 회수하여 냉매의 유동성을 활성화함으로써, 냉난방시의 운전부하가 경감되도록 한 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 히트펌프에 있어서의 온풍기로 작동될 때의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 고안에 따른 히트펌프에 있어서의 냉풍기로 작동될 때의 구성을 나타낸 도면이다

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실내기 20 : 실외기

30 : 압축기 40 : 단열이중관 열교환기

50 : 4로밸브 60 : 제1팽창밸브70 : 제1역지밸브 80 : 제2팽창밸브

90 : 제2역지밸브 100 : 바이패스관

110 : 환기덕트 120,130 : 단열관

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 고온고압의 과열가스를 압축하여 배출하는 압축기와, 이 압축기로부터의 가열가스의 흐름을 제어하는 4로밸브와, 이 4로밸브의 제어에 의해 응축기 및 증발기로의 기능을 변환수행하는 실내/외기와, 상기 응축기로부터의 잔열을 회수하고 저온저압의 냉매가스를 활성화하는 단열이중관 열교환기와, 상기 응축된 고온고압의 냉매액을 교축하는 팽창밸브와, 이 팽창밸브에 병렬로 결선된 역지밸브와, 상기 압축기에 연결되어 난방시의 기화열을 보충하는 바이패스관과, 상기 실외기 측에 부설된 환기덕트를 구비하여 이루어진 것에 있다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 고안에 따른 히트펌프에 있어서의 온풍기 및 냉풍기로 작동될 때의 구성을 각각 나타낸 도면으로서, 이 히트펌프는 크게 실내기(10)와 실외기(20)로 구성되어 있으며, 이 실내/외기(10,20)는 냉난방의 상태에 따라서 각각 응축기 및 증발기로의 기능을 변환 수행하도록 되어 있다.또한, 상기 실내기(10)에는 서로 병렬로 결선된 제1팽창밸브(60)와 제1역지밸브(70)를 포함하고 있다.그리고, 상기 실외기(20)에는, 고온고압의 과열가스를 압축하여 배출해 내는 압축기(30)를 가지고 있으며, 이 압축기(30)로부터의 과열가스의 흐름을 제어하는 4로밸브(50)가 구비되어 있고, 이 4로밸브(50)의 제어에 의해 상기 실내/외기 (10,20)를 응축기 또는 증발기로의 기능을 변환하여 수행하도록 되어 있다.또한, 상기 응축기로부터의 잔열을 회수하고 저온저압의 냉매가스를 활성화하는 단열이중관 열교환기(40)가 설치되고, 상기 응축된 고온고압의 냉매액을 교축하는 제2팽창밸브(80)와, 이 팽창밸브(80)에 병렬로 결선된 제2역지밸브(90)를 가지고 있다.또, 상기 압축기(30)에는 그 배관에서 연결되는 바이패스관(100)이 설치되어 난방시의 기화열을 보충하도록 되어 있으며, 상기 실외기(20)에는 실내로부터 환기덕트(110)가 부설되어 있다.한편, 상기 4로밸브(50)로부터 실내기(10)로 연결되는 배관은 단열관(120)으로 이루어져 있으며, 서로 병렬로 결선된 제1팽창밸브(60) 및 제1역지밸브(70)로부터 상기 단열이중관 열교환기(40)로 연결되는 배관은 단열관(130)으로 이루어져 있다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 본 고안의 작용에 대하여 설명한다.먼저, 도 1은 본 고안에 따른 히트펌프가 온풍기로 작동될 때의 냉매흐름을 나타낸 도면으로서, 난방시에는 압축기(30)로부터 압출되는 고온고압의 과열가스 중에서 그 일부는 난방시에 기화열을 보충하는 가느다란 바이패스관(100)을 지나 실외기(증발기)(20)의 입구로 유입되고, 또한 대부분의 과열가스는 실내/외기 (10,20)의 기능을 증발기 및 응축기로 전환시키는 4로밸브(50)를 통과하여 실내기(10)로 유입된다.이때, 상기 과열가스가 4로밸브(50)와 실내기(10) 사이의 단열관(120)을 흐를때에 많은 에너지의 손실없이 실내기(10)로 유입되므로, 많은 난방열을 방출함과 동시에 고온고압의 액체로 응축된다.

그리고, 상기 응축된 고온고압의 냉매액은 제1팽창밸브(60)에 병렬로 결선된 순방향의 제1역지밸브(70)를 순조롭게 통과하여 단열관(130)을 지나 단열이중관 열교환기(40) 내의 액관 아래에서 위로 공급된다.따라서, 많은 에너지 손실없이 응축잔열을 저온저압의 가스관에 빼앗기고 과냉각된 고압액체의 상태로 제2역지밸브(90)와 병렬로 결선된 제2팽창밸브(80)에서 저온저압의 액체로 단열 팽창된다.

이 저온저압의 액체냉매는 실외기(20)를 지나는 동안 증발잠열을 흡수하여 기화하게 되는데, 환기덕트(110)로 유입되어 온 실내공기는 외기온도보다 상대적으로 높으므로, 증발잠열을 필요로 하는 실외기(20)에 이슬맺힘과 서리발생을 방지하거나 최소화 할 수 있게 된다.또한, 상기 실외기(20)를 통과하면서 기화된 저온저압의 가스냉매는 4로밸브 (50)를 통과해 단열이중관 열교환기(40) 내의 가스관을 지나는 동안 액관의 응축 잔열을 빼앗아 활성화된 과열증기 상태로 압축기(30)에 흡입되기 때문에, 압축부하가 경감되는 절약운전이 행할 수 있게 된다.

한편, 도 2는 본 고안에 따른 히트펌프가 냉풍기로 작동될 때의 냉매흐름을 나타낸 도면으로서, 압축기(30)에서 압출되는 고온고압의 과열가스는 4로밸브(50)를 통과하여 실외기(20)로 전달되고, 이 실외기(20)에서 많은 열을 방출함에 따라 고온고압의 액체로 응축된다.

이와 같이 응축된 고온고압의 액체는, 제2팽창밸브(80)에 병렬로 결선된 순방향의 제2역지밸브(90)를 순조롭게 통과하여 단열이중관 열교환기(40)의 액관 위에서 아래로 흐르면서 응축잔열을 저온저압의 가스관에 빼앗기고 과냉각된 고압냉매액은 실내기(10)로 향하여 단열관(130)을 지나면서 많은 에너지 손실없이 제1역지밸브(70)와 병렬로 결선된 제1팽창밸브(60)에서 저온저압의 액체로 단열 팽창된다.

또한, 상기 저온저압의 액체냉매는 실내기(10)를 지나는 동안 많은 증발잠열을 흡수하고, 기화된 저온저압의 가스냉매는 외기로 향하는 단열관(120)을 지나며 많은 에너지 손실없이 4로밸브(50)를 통과하여 단열이중관 열교환기(40) 내의 가스관으로 유입된다.따라서, 상기 액관의 응축잔열을 빼앗아 활성화된 과열증기 상태로 압축기(30)에 흡입되기 때문에 압축부하가 경감되는 절약운전을 행할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프에 의하면, 기존의 냉방전용의 에어컨을 겨울에는 입력대비 출력효율이 우수한 히트펌프의 발열로서 난방을 행할수 있도록 단열이중관 열교환기에서 낭비되는 응축잔열을 최대한 회수하여 에너지의 변환효율이 향상됨에 따라 압축부하를 경감시킬 수 있게 된다.또한, 환기를 위해 배출되는 실내공기를 증발잠열로 재활용할 수 있기 때문에, 겨울철에 발생하는 이슬맺힘과 서리발생을 방지하거나 최소화하여 공간에서 낭비되는 에너지를 효과적으로 이용할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 고온고압의 과열가스를 압축하여 배출하는 압축기(30)와, 이 압축기(30)로부터의 과열가스의 흐름을 제어하는 4로밸브(50)와, 이 4로밸브(50)의 제어에 의해 응축기 및 증발기로의 기능을 변환수행하는 실내/외기(10,20)와, 상기 응축기로부터의 잔열을 회수하고 저온저압의 냉매가스를 활성화하는 단열이중관 열교환기(40)와, 상기 응축된 고온고압의 냉매액을 교축하는 팽창밸브(60,80)와,이 팽창밸브 (60,80)에 병렬로 결선된 역지밸브(70,90)와, 상기 압축기(30)에 연결되어 난방시의 기화열을 보충하는 바이패스관(100)과, 상기 실외기(20) 측에 부설된 환기덕트 (110)를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단열이중관 열교환 방식의 히트펌프.