KR200362874Y1 - 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템에 관한 것으로, 냉매를 단열상태에서 팽창시키는 팽창기(1)와, 열교환기를 갖는 실내기(2)와, 냉매를 단열상태에서 압축시키는 압축기(3) 및, 열교환기를 갖는 실외기(4)로 구성되어, 그 내부에서 열교환을 통하여 상기 압축기(3)의 흡입 온도를 상승시킬 수 있도록 된 액분리기를 포함한 열촉진 복합회로(5)가 상기 팽창기(1)와 실내기(2) 사이에 구성되고, 상기 압축기(3) 출구에 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)에 바이패스 팽창밸브(6)가 설치되며, 상기 압축기(3) 입구에 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)에 보조 팽창기(7)가 설치되고, 상기 실외기(증발기)에 액냉매가 유입되기 전 프레쉬 개스를 완전히 분리하기 위하여 상기 팽창기(1)와 실외기(증발기)(4) 사이에 프레쉬 개스 분리장치(8)가 설치된 구조로서, 상기 냉난방 시스템의 열촉진을 통해 압축기 흡입 온도의 상승으로 압축기 액냉매의 유입이 감소되고, 전체적인 난방 시스템이 안정됨과 더불어 온도를 상승시킬 수 있다.

Description

바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템{A heating and cooling system for bypass of a combined circuit}

본 고안은 히트 펌프를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것으로, 특히 외기 온도 또는 시스템상의 문제로 인해 액냉매 상태로 압축기에 유입되는 것을 방지함과 더불어 냉난방 장치의 운용시 극저온과 같은 혹독한 시스템의 환경변화에도 효율적으로 대응함으로써 전체 시스템의 안정을 도모할 수 있도록 한 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 히트 펌프 사이클은 압축기, 실내기(실내 열교환기), 팽창기 및, 실외기(실외 열교환기)를 기본 구성으로 하는 바, 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매가스를 실내기에서 응축하여 그 응축열을 난방 건조 등에 사용하고, 상기 실내기에서 응축된 냉매액을 상기 팽창기에서 팽창시키며, 상기 실외기에서 증발시킨 후 상기 압축기에 흡입되는 순환 사이클을 형성하는 것이다.

그런데, 상기와 같은 순환 사이클을 형성할 때 증발기로 작용하는 실외기에서 냉매액의 증발이 충분하지 못하여 습냉매 증기 상태로 상기 압축기에 흡입되면 액백현상이 일어나고, 상기 압축기의 실린더 내에서 냉매가 증발하면서 팽창함으로써 그 효율이 떨어지게 되며, 경우에 따라서는 액격이 발생하여 압축기가 손상을 입기도 하기 때문에 냉매액이 압축기에 흡입되는 것을 방지하기 위하여 실외기와 압축기 사이에 액분리기를 설치하고 있는 실정이다.

그러나, 상기 액분리기에 가열 유체실을 형성하고 이를 가열하여 기화시키는 방법이 존재하나 이는 또다른 외부의 에너지를 필요로 하는 단점이 있는 것이다.

여기서, 상기 액분리기 분체에 모인 냉매액을 가열증발시키기 위한 히트파이프 및 가열유체실을 사용하는 장치가 있고, 또는 상기 압축기에 흡입되는 냉매의 온도를 직접적으로 높이기 위하여 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매 중 일부를 다시 순환시켜 압축기에 유입되도록 하는 장치를 사용하기도 하는 것이다.

그러나, 상기한 액분리기는 통상적으로 실외기에 설치하는 것으로 외부 기온이 낮은 동절기에는 냉매액의 분리가 양호하지 못하고, 그 처리할 수 있는 용량에 한계가 있으며, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 다시 압축기로 유입시키는 방법은 즉각적인 유입온도과 압을 상승시키는 효과가 있으나 지속하지 않으면 그 효과가 즉각 소멸될 뿐아니라 이로 인해 난방시스템의 효율이 저하되어 난방시스템으로의 사용이 어려워지는 단점이 있었다.

또한, 상기 실외기(증발기)에 프레쉬 개스가 유입되어 증발 효율을 저하시키게 됨으로써 열교환 효과가 떨어지고, 난방회로상에 팽창기를 거친 저온저압의 액냉매에 포함된 프레쉬 개스를 제거할 수 있는 별도의 시스템이 없다는 문제가 있었다.

한편, 종래의 난방 사이클은 고온고압이면서 기체 상태인 냉매가 실내기에 유입되어 응축되면서 실내에 열을 방출하고, 상기 실내기에서 배출된 냉매가 팽창기에서 저온저압으로 팽창된 후 실외기로 배출되며, 상기 실외기는 유입된 저온저압의 냉매를 증발시켜 실외의 열을 빼앗아 압축기로 배출하고, 상기 압축기는 이러한 냉매를 고온고압으로 압축하여 실내기로 유입시키는 것이다.

그런데, 상기와 같은 난방 사이클은 과열증기 상태의 냉매가 압축기에 흡입되어 내부 구성품들을 열화시켜 수명을 저하시키게 되고, 압축기의 효율 또한 저하시키는 문제가 있었다.

그리고, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 다시 압축기로 유입시키는 방법은 즉각적인 유입온도와 압을 상승시키는 효과는 있으나 지속하지 않으면 그 효과가 즉각 소멸될 뿐아니라 이로 인해 난방시스템은 효율이 저하되어 난방시스템으로의사용이 어려워지는 것이다.

이에 본 고안은 상기한 바의 제반 사정을 감안하여 안출된 것으로, 외기 온도 또는 시스템상의 문제로 인해 액냉매 상태로 압축기에 유입되는 것을 방지함과 더불어 냉난방 장치의 운용시 극저온과 같은 혹독한 시스템의 환경변화에도 효율적으로 대응함으로써 전체 시스템의 안정을 도모할 수 있도록 한 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 냉매를 단열상태에서 팽창시키는 팽창기와, 열교환기를 갖는 실내기와, 냉매를 단열상태에서 압축시키는 압축기 및, 열교환기를 갖는 실외기로 구성되어, 상기 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매가스를 실내기에서 응축하고, 상기 실내기에서 응축된 냉매액을 상기 팽창기에서 팽창시키며, 상기 실외기에서 증발시킨 후 상기 압축기에 흡입되는 순환 사이클을 형성하도록 된 냉난방 시스템에 있어서, 그 내부에서 열교환을 통하여 상기 압축기의 흡입 온도를 상승시킬 수 있도록 된 액분리기를 포함한 열촉진 복합회로가 상기 팽창기와 실내기 사이에 구성되고, 상기 압축기 출구에 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)가 상기 실내기와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)에 바이패스 팽창밸브가 설치되며, 상기 압축기 입구에 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)가 상기 실내기와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)에 보조 팽창기가 설치되고, 상기 실외기(증발기)에 액냉매가 유입되기 전 프레쉬 개스를 완전히 분리하기 위하여 상기 팽창기와 실외기(증발기) 사이에 프레쉬 개스 분리장치가 설치된 구조이다.

따라서, 상기의 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템에 의해 외기 온도 저하시 액분리기가 포함된 열촉진 복합회로 내의 예열기능 증대로 열촉진 복합회로 출구 냉매의 온도가 상승하게 되고, 열촉진을 통해 압축기 흡입 온도의 상승으로 압축기 액냉매의 유입이 감소되며, 전체적인 난방 시스템이 안정됨과 더불어 온도를 상승시킬 수 있고, 실외기를 통해 냉매의 온도를 저하시킴으로써 압축기의 과부하 방지를 통해 압축을 증대시키며, 실외기로 유입되는 프레쉬 가스를 억제시켜 실외기의 일량을 증대시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템을 나타낸 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 팽창기 2 : 실내기

3 : 압축기 4 : 실외기

5 : 열촉진 복합회로 6 : 바이패스 팽창밸브

7 : 보조 팽창기 8 : 프레쉬 개스 분리장치

SV-4 : 액냉매 압축기 유입방지용 바이패스 회로

SV-2 : 압축기 과부하방지용 바이패스 회로

이하 본 고안을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템을 나타낸 구성도로서, 냉매를 단열상태에서 팽창시키는 팽창기(1)와, 열교환기를 갖는 실내기(2)와, 냉매를 단열상태에서 압축시키는 압축기(3) 및, 열교환기를 갖는 실외기(4)로 구성되어, 상기 압축기(3)에서 압축된 고온 고압의 냉매가스를 실내기(2)에서 응축하고, 상기 실내기(2)에서 응축된 냉매액을 상기 팽창기(1)에서 팽창시키며, 상기 실외기(4)에서 증발시킨 후 상기 압축기(3)에 흡입되는 순환 사이클을 형성하는 한편, 그 내부에서 열교환을 통하여 상기 압축기(3)의 흡입 온도를 상승시킬 수 있도록 된 액분리기를 포함하는 열촉진 복합회로(5)가 상기 팽창기(1)와 실내기(2) 사이에 구성되고, 상기 압축기(3) 출구에 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를갖는 회로(SV-4)에 바이패스 팽창밸브(6)가 설치되며, 상기 압축기(3) 입구에 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)에 보조 팽창기(7)가 설치되고, 상기 실외기(증발기)(4)에 액냉매가 유입되기 전 프레쉬 개스를 완전히 분리하기 위하여 상기 팽창기(1)와 실외기(증발기)(4) 사이에 프레쉬 개스 분리장치(8)가 설치된 구조이다.

여기서, 상기의 구조로 이루어진 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템은 상기 회로(SV-4)상의 바이패스와 그 시스템의 온도와 압력에 따라 시스템을 최적화하는 바이패스 팽창밸브(6)를 포함하는 것이다.

그러므로, 상기 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템은 외기 온도 저하시 상기 액분리기를 포함하는 열촉진 복합회로(5)의 예열기능이 증대되어 열촉진 복합회로(5) 출구 냉매의 온도가 대략 4℃ 상승하게 되고, 이와 같은 열촉진을 통해 상기 압축기(3)의 흡입온도를 상승시키도록 된 것이다.

한편, 상기 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템의 압축기(3) 입구에 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성되고, 상기 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)에 보조 팽창기(7)가 설치되어 상기 실내기(2)에서 토출되는 고온고압의 포화 액냉매의 일부를 보조 팽창기(7)를 통해 저온저압으로 변화시킨 후 압축기(3)의 입구로 전달할 수 있도록 된 것이다.

즉, 상기 보조 팽창기(7)를 통해 압축기(3)에 유입되는 냉매 온도를 저하시키고, 상기 실외기(4)를 통한 냉매의 온도를 저하시킴으로써 압축기(3)의 과부하방지를 통해 압축이 증대되며, 이는 상기 또다른 회로(SV-2)의 작동시 압축기(3) 토출 온도를 15℃ 가량 저하시킬 수 있는 것이다.

그리고, 상기 액분리기를 포함하는 열촉진 복합회로(5)는 그 내부에 상기 실내기(응축기)(2)로부터 토출된 고온고압의 냉매를 열교환이 용이하게 하고, 상기 실외기(증발기)(4)를 거쳐 열촉진 복합회로(5)에 유입되는 저온저압의 포화액이 그 내부에 축적되며, 이렇게 축적된 냉매액은 상기 열촉진 복합회로(5) 내부에서 증발되고, 상기 증발된 냉매개스는 압축기(3)로 유입되는 것이다.

또한, 상기 프레쉬 개스 분리장치(8)를 통해 액냉매의 실외기(증발기)(4) 유입전에 프레쉬 개스를 완전히 분리하여 순수한 액상 냉매를 실외기(증발기)(4)로 공급시킴으로써 열교환(증발) 효과를 상승시키는 바, 상기 프레쉬 개스 분리장치(8)의 설치 후 대략 3℃의 열교환 효과가 상승되는 것이다.

한편, 상기 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템을 이용한 냉방장치는 우선, 저압 기체 상태의 냉매가 상기 압축기(3)에서 압축된 다음 고온고압의 증기 상태로 상기 실내기(응축기)(2)에 전달되고, 여기서 열을 방출함으로써 냉매가 액상으로 응축되며, 이렇게 응축된 냉매는 상기 액분리기를 포함한 열촉진 복합회로(5)를 지나면서 열교환됨과 더불어 상기 팽창기(1)에서 감압팽창되어 실외기(증발기)(4)로 공급되는 바, 상기 냉매는 실외기(증발기)(4)에서 외부로부터 열을 흡수하여 증발된 후, 상기 압축기(3)로 다시 복귀하게 되는 것이다.

그리고, 상기 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템을 이용한 난방장치는 우선, 상기 실내기(2)로부터 배출된 냉매가 액분리기를 포함한 열촉진복합회로(5)에 전달되는 과정에서 상기 바이패스 회로(SV-4)의 바이패스 팽창밸브(6)가 작동하여 외기 온도 저하시 열촉진 복합회로(5) 내의 예열기능을 증대시켜 열촉진 복합회로(5) 출구 냉매의 온도를 상승시키게 되고, 이렇게 온도가 상승된 냉매가 팽창기(1)로 유입되며, 상기 팽창기(1)로 유입되는 고온고압의 포화 액냉매의 일부를 상기 또다른 바이패스 회로(SV-2)의 보조 팽창기(7)가 작동하여 저온저압으로 변화시킨 후, 상기 보조 팽창기(7)에서 배출된 냉매가 압축기(3)의 입구로 전달됨으로써 압축기(3)에 유입되는 냉매온도를 저하시키고, 상기 팽창기(1)와 실외기(증발기)(4) 사이에 설치된 상기 프레쉬 개스 분리장치(8)를 통해 실외기(증발기)(4)에 액냉매가 유입되기 전 프레쉬 개스를 완전히 분리하여 순수한 액상의 냉매를 실외기(증발기)(4)로 공급시키는 것이다.

따라서, 상기와 같이 압축기(3)로 유입되는 냉매의 온도를 저하시킴으로써 압축기(3)의 과부하를 방지함과 더불어 그 압축력을 증대시킬 수 있고, 열촉진을 통해 상기 압축기(3)의 흡입온도를 상승시켜 압축기(3)로 액냉매가 유입되는 것을 최소화할 수 있는 것이다.

또한, 상기 액분리기를 포함한 열촉진 복합회로(5)와 프레쉬 개스 분리장치(8)를 통해 실외기(4) 배관의 설계시 많은 여유 공간을 확보함으로써 실용적으로 이용할 수 있고, 효과적인 액분리를 위한 종래의 히트 파이프나 기타 보조 열원을 사용하지 않아 에너지 절감 효과가 매우 크며, 상기 열촉진 복합회로(5)를 통과하는 고온의 냉매를 활용하여 압축기(3) 내부로의 냉매액 유입을 완전히 차단할 수 있고, 상기 실외기(증발기)(4)로 유입되는 냉매의 온도를 저하시키고 프레쉬개스 발생을 억제하여 시스템의 효율성을 증대시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템에 의하면, 외기 온도 저하시 액분리기를 포함하는 열촉진 복합회로 내의 예열기능 증대로 열촉진 복합회로 출구 냉매의 온도가 상승하게 되고, 열촉진을 통해 압축기 흡입 온도의 상승으로 압축기 액냉매의 유입이 감소되며, 전체적인 난방 시스템이 안정됨과 더불어 온도를 상승시킬 수 있고, 실외기를 통해 냉매의 온도를 저하시킴으로써 압축기의 과부하 방지를 통해 압축을 증대시키며, 실외기로 유입되는 프레쉬 가스를 억제시켜 실외기의 일량을 증대시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 냉매를 단열상태에서 팽창시키는 팽창기(1)와, 열교환기를 갖는 실내기(2)와, 냉매를 단열상태에서 압축시키는 압축기(3) 및, 열교환기를 갖는 실외기(4)로 구성되어, 상기 압축기(3)에서 압축된 고온 고압의 냉매가스를 실내기(2)에서 응축하고, 상기 실내기(2)에서 응축된 냉매액을 상기 팽창기(1)에서 팽창시키며, 상기 실외기(4)에서 증발시킨 후 상기 압축기(3)에 흡입되는 순환 사이클을 형성하도록 된 냉난방 시스템에 있어서,

   내부에서 열교환을 통하여 상기 압축기(3)의 흡입 온도를 상승시킬 수 있도록 된 액분리기를 포함한 열촉진 복합회로(5)가 상기 팽창기(1)와 실내기(2) 사이에 구성되고, 상기 압축기(3) 출구에 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 회로(SV-4)에 바이패스 팽창밸브(6)가 설치되며, 상기 압축기(3) 입구에 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)가 상기 실내기(2)와 연결되도록 구성됨과 더불어 바이패스 구조를 갖는 또다른 회로(SV-2)에 보조 팽창기(7)가 설치되고, 상기 실외기(증발기)(4)에 액냉매가 유입되기 전 프레쉬 개스를 완전히 분리하기 위하여 상기 팽창기(1)와 실외기(증발기)(4) 사이에 프레쉬 개스 분리장치(8)가 설치된 것을 특징으로 하는 바이패스 복합회로가 적용된 냉난방 시스템.