KR20040106089A - 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치 - Google Patents

난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치 Download PDF

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KR20040106089A
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Abstract

본 발명은 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치에 관한 것으로, 기계실의 흡입구에 연결되어 실외공기를 흡입하는 흡기라인과, 상기 기계실의 배기구에 연결되어 기계실로부터 상기 제 1 열교환기와 열교환된 공기를 실외로 배출하는 배기라인과, 일단과 타단이 각각 상기 흡기라인 및 배기라인 중간에 교차연결되어 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 상기 기계실로 흡입되게 하는 순환라인과, 상기 흡기라인에 설치되되 상기 순환라인이 연결된 이후 위치에 설치되어 상기 흡기라인을 개폐하는 제 1 개폐밸브와, 상기 배기라인에 설치되되, 상기 순환라인이 연결된 이후 위치에 설치되어 상기 배기라인을 개폐하는 제 2 개폐밸브와, 상기 순환라인에 설치되고, 상기 제 1 개폐밸브 및 제 2 개폐밸브가 열리면 닫히고, 상기 제 1 개폐밸브 및 제 2 개폐밸브가 닫히면 열리도록 동작되면서 상기 순환라인을 개폐하는 제 3 개폐밸브를 포함하여 구성되어, 난방시에는 상기 제 1 열교환기를 가열하기 위해 실외공기보다 높은 온도를 갖는 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 재흡입하여 사용함으로써, 고온의 난방을 실현하면서도 전기소비량은 급격히 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

Description

난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치{An out door machine unifying type air-cooling and heating apparatus raising the heating efficiency}
본 발명은 실외기 일체형 냉난방장치에 관한 것으로, 특히, 난방시 증발기 역할을 하고 있는 제 1 열교환기를 가열하기 위해 실외공기보다 높은 온도를 갖는 기계실의 열교환된 공기를 재사용함으로써 간단한 구성만으로도 고온의 난방을 실현하면서도 전기소비량은 급격히 감소시키는데 적당하도록 한 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉난방장치는 압축기와 응축기의 역할을 교대로 수행하는 2 개의 열교환기에 의해 냉난방을 실현하는 장치이다.
여기서, 상기 냉난방장치는 구비되는 제 1 열교환기와 제 2 열교환기가 각각 응측기와 증발기의 역할을 교대로 수행하고, 압축-응축-팽창-증발의 연속적인 과정을 갖는 냉난방 사이클에 따라 냉매가 순환 또는 역순환되면서 냉방 및 난방을 실현하게 되는 것이다.
이와 같은 냉난방장치는 냉방시에는 상기 제 1 열교환기를 얼마나 효과적으로 냉각하는가에 따라 냉방효율이 좌우되고, 난방시에는 상기 제 1 열교환기를 얼마나 효과적으로 가열하는가에 따라 난방효율이 좌우된다고 할 수 있다.
이에, 도 1 은 종래에 기술에 따른 냉난방장치의 참조도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 냉난방장치는 냉매를 압축하는 압축기(107)와, 냉방시 응축기 역할을 하고 난방시 증발기 역할을 하는 제 1 열교환기(109)와, 고압의 액체냉매를 저압의 액체냉매로 압력강하시키는 팽창밸브(111)와, 송풍실(105) 내에 설치되며 냉방시 증발기 역할을 하고 난방시 응축기 역할을 하는 제 2 열교환기(113)와, 상기 기계실(103)로부터 열교환된 공기를 배출하는 배기라인(117)과, 실외공기를 상기 기계실(103)로 흡입하는 흡기라인(115)을 포함하여 구성되었다.
이로써, 냉난방시 상기 기계실(103) 내에 설치된 상기 제 1 열교환기(109)와 열교환하기 위하여, 실외공기가 상기 흡기라인(115)을 통하여 상기 기계실(103) 내로 유입되고 배기라인(117)을 통하여 배출되었다.
그러나, 종래에는 냉난방에 구별없이 상기 제 1 열교환기(109)와의 열교환을 위하여 실외공기를 동일하게 사용하도록 구성되었기 때문에 난방효율이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.
이는, 난방시에는 상기 제 1 열교환기(109)가 증발기 역할을 하면서 열을 흡수하여 냉매를 증발시켜야 하는 관계로 가열되어야 하는데, 난방이 필요할 정도로 기온이 낮은 날에 실외공기를 사용해서는 상기 제 1 열교환기(109)를 충분히 가열할 수 없었기 때문이었다.
더욱이, 이같은 문제는 기온이 낮을수록 심해지고 난방효율은 급격히 떨어져서, 일정 정도의 온도로 실내를 난방하기 위해서 전기의 소비량만 급격히 증가하게 되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 난방시 증발기 역할을 하고 있는 제 1 열교환기를 가열하기 위해 실외공기보다 높은 온도를 갖는 기계실의 열교환된 공기를 재사용함으로써 간단한 구성만으로도 고온의 난방을 실현하면서 전기소비량은 급격히 감소시키는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치를 제공하는데 있다.
도 1 은 종래에 기술에 따른 냉난방장치의 참조도.
도 2 는 본 발명에 따른 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 3 은 제 1 실시예에 따른 본 발명의 구성을 설명하기 위한 부분단면도.
도 4 는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 가열수단을 설명하기 위한 구성도.
도 5 는 냉방시에 제 1 실시예에 따른 본 발명의 동작되는 상태를 설명하기 위한 구성도.
도 6 은 제 1 실시예에 따른 본 발명의 난방시 동작되는 상태를 설명하기 위한 구성도.
도 7 은 제 1 실시예에 따른 본 발명이 난방시 실외공기의 온도가 높을 경우 동작되는 형태를 설명하기 위한 구성도.
도 8 은 제 2 실시예에 따른 본 발명의 구성을 설명하기 위한 부분단면도.
도 9 는 제 2 실시예에 따른 본 발명의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 케이싱 3 : 기계실
5 : 송풍실 9 : 제 1 열교환기
11 : 팽창밸브 13 : 제 2 열교환기
15 : 흡기라인 17 : 배기라인
19 : 순환라인 21 : 제 1 개폐밸브
23 : 제 2 개폐밸브 25 : 제 3 개폐밸브
27 : 가열수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치는, 실외기 일체형 냉난방장치로써, 하부에는 흡기구와 배기구를 갖는 기계실이 형성되고, 상부에는 상기 기계실과 격리된 송풍실이 형성되는 케이싱과, 상기 기계실에 설치되고, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 기계실 내에 설치되며, 냉방시 응축기 역할을 하고, 난방시 증발기 역할을 하는 제 1 열교환기와, 고압의 액체냉매를 저압의 액체냉매로 압력강하시키는 팽창밸브와, 상기 송풍실 내에 설치되며, 냉방시 증발기 역할을 하고, 난방시 응축기 역할을 하는 제 2 열교환기와, 상기 기계실의 흡입구에 연결되어 실외공기를 흡입하는 흡기라인과, 상기 기계실의 배기구에 연결되어 기계실로부터 상기 제 1 열교환기와 열교환된 공기를 실외로 배출하는 배기라인과, 일단과 타단이 각각 상기 흡기라인및 배기라인 중간에 교차연결되어 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 상기 기계실로 흡입되게 하는 순환라인과, 상기 흡기라인에 설치되되 상기 순환라인이 연결된 이후 위치에 설치되어 상기 흡기라인을 개폐하는 제 1 개폐밸브와, 상기 배기라인에 설치되되, 상기 순환라인이 연결된 이후 위치에 설치되어 상기 배기라인을 개폐하는 제 2 개폐밸브와, 상기 순환라인에 설치되고, 상기 제 1 개폐밸브 및 제 2 개폐밸브가 열리면 닫히고, 상기 제 1 개폐밸브 및 제 2 개폐밸브가 닫히면 열리도록 동작되면서 상기 순환라인을 개폐하는 3 개폐밸브를 포함하여 구성되어, 냉방시에는 상기 흡기라인 및 배기라인은 개방하고 상기 순환라인은 폐쇄하여 상기 기계실에 새로운 실외공기를 흡입하고, 난방시에는 선택적으로, 상기 흡기라인 및 배기라인은 개방하고 상기 순환라인은 폐쇄하여 상기 기계실에 새로운 실외공기를 흡입하거나, 상기 흡기라인 및 배기라인은 폐쇄하고 상기 순환라인은 개방하여 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 재흡입하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 기계실로부터 배출되는 공기의 온도를 측정하는 제 1 온도감지센서와, 실외공기의 온도를 측정하는 제 2 온도감지센서를 더욱 포함하고, 난방시 상기 제 1 온도감지센서에서 측정된 온도가 상기 제 2 온도감지센서에서 측정된 온도보다 높으면 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 상기 기계실에 재흡입하고, 상기 제 1 온도감지센서에서 측정된 온도가 상기 제 2 온도감지센서에서 측정된 온도보다 낮으면 상기 기계실로 새로운 실외공기를 흡입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡기라인에는 난방시 상기 기계실로 흡입되는 공기를 가열하는 가열수단이 더욱 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가열수단은, 가스보일러의 배기관에 설치되고, 상기 배기관을 흐르는 배기가스로부터 열을 수집하는 집열기와, 상기 집열기가 수집한 열을 전달하는 열전달기와, 상기 흡기라인에 설치되고, 상기 열전달기에 의해 전달된 열을 상기 기계실로 흡입되는 공기로 배출하는 열배출기로 구성되어, 배기가스와 함께 실외로 배출되는 상기 가스보일러의 열을 이용하여 기계실로 흡입되는 공기를 가열하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 실외기 일체형 냉난방장치로써, 하부에는 흡기구와 배기구를 갖는 기계실이 형성되고, 상부에는 상기 기계실과 격리된 송풍실이 형성되는 케이싱과, 상기 기계실에 설치되고, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 기계실 내에 설치되며, 냉방시 응축기 역할을 하고, 난방시 증발기 역할을 하는 제 1 열교환기와, 고압의 액체냉매를 저압의 액체냉매로 압력강하시키는 팽창밸브와, 상기 송풍실 내에 설치되며, 냉방시 증발기 역할을 하고, 난방시 응축기 역할을 하는 제 2 열교환기와, 상기 기계실의 흡입구에 연결되어 실외공기를 흡입하는 흡기라인과, 상기 기계실의 배기구에 연결되어 기계실로부터 상기 제 1 열교환기와 열교환된 공기를 실외로 배출하는 배기라인과, 상기 흡기라인에 설치되고, 상기 기계실로 흡입되는 실외공기를 가열하는 가열수단을 포함하여 구성되어, 난방시 상기 기계실로 흡입되는 실외공기를 가열하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 가열수단은, 가스보일러의 배기관에 설치되고, 상기 배기관을 흐르는 배기가스로부터 열을 수집하는 집열기와, 상기 집열기가 수집한 열을 전달하는 열전달기와, 상기 흡기라인에 설치되고, 상기 열전달기에 의해 전달된 열을상기 기계실로 흡입되는 공기로 배출하는 열배출기로 구성되어, 배기가스와 함께 실외로 배출되는 상기 가스보일러의 열을 이용하여 기계실로 흡입되는 공기를 가열하는 것일 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
본 발명의 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치는 냉방 및 난방 모두 가능하다.
우선, 본 발명의 냉방시에는 제 1 열교환기(9) 및 제 2 열교환기(13)가 각각 응축기 및 증발기의 역할을 수행하며, 냉매는 도시된 화살표(1-2-3-4-5-6)와 같이 의 압축기(7), 제 1 열교환기(9), 팽창밸브(11), 제 2 열교환기(13) 및 압축기(7) 순으로 순환되면서 압축-응축-팽창-증발의 연속적인 과정을 거치게 된다.
한편, 난방시에는 상기 제 1 열교환기(9) 및 제 2 열교환기(13)가 각각 증발기 및 응축기의 역할을 수행하며, 도시된 화살표(11-12-13-14-15-16)와 같이사방밸브(29)에 의해 흐름방향이 전환된 냉매는 압축기(7), 제 2 열교환기(13), 팽창밸브(11), 제 1 열교환기(9) 및 압축기(7)의 순으로 역순환되면서 역시 압축-응축-팽창-증발의 연속적인 과정을 거치게 된다.
여기서, 난방시에는 상기 제 1 열교환기(9)가 상기 팽창밸브(11)에서 압력강하된 저압의 액체냉매를 기화시키는 역할을 하게 되며, 이 과정에서 상기 제 1 열교환기(9)는 냉매를 증발시키기 위한 다량의 열을 필요로 하게 된다.
본 발명은 이같은 난방시에 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하기 위해 차가운 실외공기 대신 상기 제 1 열교환기와 열교환된 후 기계실로부터 배출되는 비교적 고온인 공기를 재사용할 수 있도록 구성됨으로써, 난방효율을 크게 높일 수 있게 된다.
또한, 난방시 가열수단에 의해 상기 기계실로 흡입되는 공기를 가열할 수 있도록 구성되어, 적은 양의 에너지만을 사용하는 것으로 난방효율을 높이고 전기소비량은 줄일 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 제 1 실시예에 따른 본 발명의 구성을 설명한다.
도 3 은 제 1 실시예에 따른 본 발명의 구성을 설명하기 위한 부분단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 케이싱(1)과, 압축기(7)와, 제 1 열교환기(9)와, 팽창밸브(11)와, 제 2 열교환기(13)와, 흡기라인(15)과, 배기라인(17)과, 순환라인(19)과, 제 1 개폐밸브(21)와, 제 2 개폐밸브(23)와, 제 3 개폐밸브(25)와, 제 1 온도감지센서(26)와 제 2 온도감지센서(28)를 포함하여 구성된다.
이에, 상기 케이싱(1)은 하부에는 흡기구와 배기구를 갖는 기계실(3)이 형성되고, 상부에는 상기 기계실(3)과 격리된 송풍실(5)이 형성된다.
여기서, 상기 기계실(3)에는 상기 압축기(7)와 제 1 열교환기(9)가 설치되고, 상기 송풍실(5)에는 상기 제 2 열교환기(13)가 설치되며, 상기 제 2열교환기(13) 인근에는 상기 팽창밸브(11)가 설치된다.
또한, 상기 송풍실(5)에는 송풍기(31)가 설치되며, 상기 송풍기(31)는 상기 송풍실(5)로 실내공기를 흡입하여 상기 제 2 열교환기(13)와 열교환되게 한 후, 이를 다시 실내로 송풍함으로써 실내를 냉방 또는 난방시킨다.
또한, 상기 압축기(7)는 통상 상당한 하중을 갖는 관계로 상기 기계실(3) 저면부에 안정되게 설치되며, 순환되는 냉매를 압축하는 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 제 1 열교환기(9)는 상기 기계실(3) 내에 설치되고, 냉방시에는 상기 압축기(7)에서 압축된 증기냉매를 고압의 액체냉매로 전환하는 응축기 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 제 1 열교환기는 난방시에는 증발기 역할을 하도록 전환되어 상기 팽창밸브(11)에서 압력강하된 저압의 액체냉매를 기화시키게 된다.
또한, 상기 팽창밸브(11)는 상기 제 1 열교환기(9)와 상기 제 2 열교환기(13)를 연결하는 중간부에 위치하며, 통상 상기 송풍실(5) 내 적절한 곳에 설치된다.
이로써, 상기 팽창밸브(11)는 응축기 역할을 할 때의 상기 제 1 열교환기(9) 또는 상기 제 2 열교환기(13)에서 전환된 고압의 액체냉매를 저압의 액체냉매로 압력강하시키는 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 제 2 열교환기(13)는 상기 송풍실(5) 내에 설치되고, 난방시에는 상기 압축기(7)에서 압축된 증기냉매를 고압의 액체냉매로 전환하는 응축기 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 제 2 열교환기는 냉방시에는 증발기 역할을 하도록 전환되어 상기 팽창밸브(11)에서 압력강하된 저압의 액체냉매를 기화시키게 된다.
또한, 상기 흡기라인(15)은 상기 기계실(3)의 흡기구에 연결되고, 그 끝단이 실외까지 연장설치된다.
이로써, 상기 흡기라인(15)에 의해 실외공기가 기계실(3)로 흡입 가능하게 된다.
또한, 상기 배기라인(17)은 상기 기계실(3)의 배기구에 연결되고, 그 끝단이 실외까지 연장설치된다.
이로써, 상기 배기라인(17)에 의해 상기 제 1 열교환기(9)와 열교환된 공기를 상기 기계실(3)로부터 실외로 배출할 수 있게 된다.
또한, 상기 순환라인(19)은 일단과 타단이 각각 상기 흡기라인(15) 및 배기라인(17) 중간에 교차연결된다.
이로써, 상기 기계실(3)로부터 배출되어 상기 배기라인(17)을 타고 흐르는 공기의 방향을 상기 흡기라인(15)을 향하도록 전환시켜, 배출되는 공기를 상기 기계실(3)로 다시 흡입할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 1 개폐밸브(21)는 상기 흡기라인(15)에 설치되되, 상기 순환라인(19)이 연결된 이후 위치에 설치된다.
이로써, 상기 제 1 개폐밸브(21)를 사용하여 상기 흡기라인(15)을 선택적으로 개폐할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 2 개폐밸브(23)는 상기 배기라인(17)에 설치되되, 상기 순환라인(19)이 연결된 이후 위치에 설치된다.
이로써, 상기 제 2 개폐밸브(23)를 사용하여 상기 배기라인(17)을 선택적으로 개폐할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 3 개폐밸브(25)는 상기 순환라인(19)에 설치된다.
이로써, 상기 제 3 개폐밸브(25)를 사용하여 상기 순환라인(19)을 선택적으로 개폐할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제 3 개폐밸브(25)는 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)가 열리면 닫히고, 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)가 닫히면 열리도록 구성된다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)를 열고 상기 제 3 개폐밸브(25)를 닫으면, 상기 흡기라인(15) 및 배기라인(17)이 개방되어 상기 기계실(3) 내로 새로운 실외공기가 흡입된다.
반대로, 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)를 닫고 상기 제 3 개폐밸브(25)를 열면, 상기 흡기라인(15) 및 배기라인(17)의 외부와의 연결은 폐쇄되고, 상기 순환라인(19)이 개방된다.
이로써, 새로운 실외공기가 상기 기계실(3) 내로 흡입되는 대신, 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기가 실외로 배출되지 않고 상기 순환라인(19) 의해 순환되면서 상기 기계실(3)로 재흡입된다.
또한, 상기 제 1 온도감지센서(26)는 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도를 측정할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 제 1 온도감지센서(26)는 상기 배기라인(17)에 설치되되, 상기 순환라인(19)이 연결되기 이전 위치에 설치될 수 있다.
이로써, 상기 제 1 온도감지센서(26)는 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도를 실시간으로 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 2 온도감지센서(28)는 실외공기의 온도를 측정할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 제 2 온도감지센서(28)는 상기 흡기라인(15)에 설치되되, 실외로 연장된 끝단부에 설치되는 것이 바람직하다.
이로써, 상기 제 2 온도감지센서(28)는 실외공기의 온도를 실시간 측정할 수 있게 된다.
이처럼, 상기 제 1 온도감지센서(26) 및 제 2 온도감지센서(28)가 설치되면, 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도와 실외공기의 온도를 실시간 비교할 수 있게 된다.
이로써, 난방시에 상기 기계실(3)로 새로운 실외공기를 흡수하여 사용할 것인지, 기계실(3)로부터 배출되는 공기를 재흡입하여 사용할 것인지 적절하게 결정할 수 있게 된다.
즉, 난방시 상기 제 1 온도감지센서(26)에서 측정된 온도가 상기 제 2 온도감지센서(28)에서 측정된 온도보다 높으면 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기를 상기 기계실(3)에 재흡입하고, 상기 제 1 온도감지센서(26)에서 측정된 온도가 상기 제 2 온도감지센서(28)에서 측정된 온도보다 낮으면 상기 기계실(3)로 새로운실외공기를 흡입하여, 가열을 필요로 하는 상기 제 1 열교환기(9)에 보다 높은 온도를 갖는 공기를 공급할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 흡기라인(15)에는 상기 기계실(3)로 흡입되는 공기를 가열하는 가열수단(27)이 더욱 설치된다.
여기서, 상기 가열수단(27)은 상기 순환라인(19)이 연결된 이전 위치에 설치되며, 이로써 상기 기계실(3)로 흡입되는 공기가 실외공기이든 상기 순환라인(19)에 의해 재흡입되는 것이든 모두 적절한 온도로 가열할 수 있게 된다.
또한, 상기 가열수단(27)은 통상의 전기코일로 간단하게 구비되어 상기 흡기라인(15) 외주면에 감겨지거나 상기 흡기라인(15) 내부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 가열수단(27)은 가스를 연소시켜 열을 발생시키는 소정의 가스장치로 구비될 수 있다.
또한, 상기 가열수단(27)은 동일 건물 내에 많이 설치되는 가스보일러(35)의 폐열을 이용하도록 구성될 수 있다.
이에, 도 4 는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 가열수단을 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 가열수단(27)은 집열기(39)와, 열전달기(41)와, 열배출기(43)를 포함하여 구성된다
여기서, 상기 집열기(39)는 가스보일러(35)의 배기관(37)에 설치되고 상기 배기관(37) 내를 흐르는 배기가스로부터 열을 수집하는 역할을 수행하도록 구성된다.
또한, 상기 열전달기(41)는 상기 집열기(39)가 수집한 열을 상기 열배출기(43)로 전달하도록 구성된다.
또한, 상기 열배출기(43)는 상기 흡기라인(15)에 설치되고, 상기 열전달기(41)에 의해 전달되는 열을 상기 흡기라인(15)에 흐르는 공기로 배출하도록 구성된다.
이로써, 상기 가스보일러(35)에서 배출되는 열을 상기 기계실(3)로 흡입되는 공기를 가열하는데 사용함으로서 낭비되는 에너지를 대폭 절약할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 각 상황에 맞도록 바람직하게 운용되면서, 난방효율은 높이고 에너지 소비를 절감할 수 있게 된다.
이에, 도 5 는 냉방시에 제 1 실시예에 따른 본 발명의 동작되는 상태를 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 냉방시에 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)는 열고, 상기 제 3 개폐밸브(25)는 닫는 것이 바람직하다.
이러한 동작에 의해, 실외공기가 상기 흡기라인(15)을 통해 상기 기계실(3)로 흡입되며, 흡입된 실외공기는 상기 제 1 열교환기(9)에 접촉되어 열교환된 후 상기 배기라인(17)에 의해 실외로 배출된다.
이는, 냉방시에는 응축기 역할을 하는 상기 제 1 열교환기(9)를 냉각하기 위하여 온도가 낮은 실외공기를 상기 기계실(3) 내로 흡입하기 위함이다.
즉, 냉방시에는 상기 제 1 열교환기(9)가 응축기 역할을 수행하면서 상기 압축기(7)에서 압축된 증기냉매를 고압의 액체냉매로 액화하게 되며 이 과정에서 응축열이 발산된다.
따라서, 본 발명은 냉방시에 상기 제 1 열교환기(9)를 효과적으로 냉각하기 위하여, 비교적 온도가 낮고 신선한 실외공기를 흡입하여 사용하게 된다.
도 6 은 제 1 실시예에 따른 본 발명의 난방시 동작되는 상태를 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 난방시에 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)는 닫고, 상기 제 3 개폐밸브(25)는 여는 것이 바람직하다.
이러한 동작에 의해, 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기가 실외로 배출되지 않고 상기 순환라인(19)을 통해 순환되면서 상기 기계실(3)로 재흡입된다.
이는, 난방시 증발기 역할을 하는 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하기 위하여 상기 기계실(3) 내로 온도가 낮은 실외공기 대신 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기를 재흡입하기 위함이다.
즉, 난방시에는 상기 제 1 열교환기(9)가 증발기 역할을 하면서 팽창밸브(11)에서 압력강하된 저압의 액체냉매를 기화시키게 되며, 이 과정에서 상기 냉매를 증발시키기 위해 소비되는 증발열을 흡수해야만 한다.
따라서, 본 발명은 상기 제 1 열교환기(9)를 효과적으로 가열하기 위하여 기온이 낮은 실외로부터 저온의 공기를 흡입하지 않고 기계실(3)로부터 배출되는 비교적 온도가 높은 공기를 재흡입하여 사용할 수 있도록 동작되는 것이다.
이처럼, 본 발명은 난방시 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하기 위하여 온도가 낮은 실외공기를 사용하지 않고, 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기를 재사용함으로써 난방효율을 크게 높일 수 있게 된다.
도 7 은 제 1 실시예에 따른 본 발명이 난방시 실외공기의 온도가 높을 경우 동작되는 형태를 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 난방시일지라도 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)는 열리고, 상기 제 3 개폐밸브(25)는 닫히도록 동작될 수 있다.
본 발명이 이렇게 동작하게 되면, 실외공기가 상기 기계실(3)로 흡입되면서 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하게 된다.
이는, 날씨가 따뜻하여 실외공기의 온도가 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도보다 높은 경우를 위한 동작이다.
여기서, 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도와 실외공기를 측정하여 비교하는 것은 상기 제 1 온도감지센서(26) 및 제 2 온도감지센서(28)가 각각 담당하게 된다.
이로써, 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도가 실외공기의 온도보다 낮은데도 불구하고 분별없이 재흡입하여 난방효율을 떨어뜨리게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 난방시 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하기 위하여 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기 및 실외공기 중 온도가 높은 어느 하나를 흡입하여 사용할 수 있도록 구성되어 난방효율을 크게 높일 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 제 1 실시예에 따른 본 발명의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명은 냉방시, 제 1 열교환기(9) 및 제 2 열교환기(13)가 각각 응축기 및 증발기의 역할을 수행하며, 냉매는 압축기(7), 제 1 열교환기(9), 팽창밸브(11), 제 2 열교환기(13) 및 압축기(7)순으로 순환되면서 압축-응축-팽창-증발의 연속적인 과정을 거치게 된다.
이때, 본 발명은 냉매를 응축시키면서 응축열을 발산하는 상기 제 1 열교환기(9)를 냉각시키기 위하여 신선한 실외공기를 흡입하여야 한다.
이를 위해, 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)는 열고 제 3 개폐밸브(25)를 닫으면, 흡기라인(15) 및 배기라인(17)은 개방되고 순환라인(19)은 폐쇄된다.
이로써, 신선한 실외공기가 상기 흡기라인(15)을 통해 기계실(3)로 흡입되어 상기 제 1 열교환기(9) 표면에 접촉되면서 상기 제 1 열교환기(9)를 냉각시키게 된다.
이후, 상기 제 1 열교환기(9)와 열교환된 공기는 상기 배기라인(17)을 통해 실외로 배출된다.
한편, 난방시에는 상기 제 1 열교환기(9) 및 제 2 열교환기(13)가 냉방시와 반대로 각각 증발기 및 응축기의 역할을 수행하며, 사방밸브(29)에 의해 흐름방향이 전환된 냉매는 압축기(7), 제 2 열교환기(13), 팽창밸브(11), 제 1 열교환기(9) 및 압축기(7) 순으로 역순환되면서 압축-응축-팽창-증발의 연속적인 과정을 거치게 된다.
이때, 본 발명은 냉매를 증발시키기 위해 증발열을 흡수해야 하는 상기 제 1열교환기(9)를 가열해야 한다.
이를 위해, 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)는 닫고 제 3 개폐밸브(25)를 열면, 흡기라인(15) 및 배기라인(17)은 폐쇄되는 대신 순환라인(19)은 개방된다.
이로써, 실외공기 보다 상기 기계실(3) 내에서 배출되는 비교적 고온인 공기가 상기 순환라인(19)을 통하여 상기 기계실(3)로 재흡입되면서 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하게 된다.
이처럼, 보다 높은 온도의 공기가 상기 제 1 열교환기(9)를 가열하게 되면, 작은 온도 변화에도 민감하게 반응하는 냉매의 특성으로 인해 난방효율을 크게 높일 수 있게 되는 것이다.
그러나 만일, 제 1 온도감지센서(26) 및 제 2 온도감지센서(28)에 의해 실외공기의 온도가 상기 기계실(3)로부터 배출되는 공기의 온도보다 높게 측정되는 경우에는, 상기 제 1 개폐밸브(21) 및 제 2 개폐밸브(23)는 열고 상기 제 3 개폐밸브(25)는 닫아 보다 따뜻한 실외공기가 상기 기계실(3)로 흡입되게 함으로써 난방효율이 감소되는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명은 난방시 모든 경우에 가열수단(27)을 사용하여 흡입되는 공기를 가열할 수 있다.
이처럼 가열수단(27)을 사용하게 되면 상기 기계실(3)로 흡입되는 공기가 보다 높은 온도로 상기 제 1 열교환기(9)에 접촉될 수 있게 되며, 이로써 난방효율을 크게 높일 수 있게 되어 전체적으로는 에너지를 크게 절감할 수 있게 된다.
계속해서, 제 2 실시예에 따른 본 발명을 설명한다.
도 8 은 제 2 실시예에 따른 본 발명의 구성을 설명하기 위한 부분단면도이고, 도 9 는 제 2 실시예에 따른 본 발명의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 본 발명은 케이싱(1)과, 압축기(7)와, 제 1 열교환기(9)와, 팽창밸브(11)와, 제 2 열교환기(13)와, 흡기라인(15)과, 배기라인(17)과, 가열수단(27)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제 2 실시예는 상기 제 1 실시예와 비교하여 상기 케이싱(1)과, 압축기(7)와, 제 1 열교환기(9)와, 팽창밸브(11)와, 제 2 열교환기(13)와, 흡기라인(15)과, 배기라인(17)과 가열수단(27)의 구성이 거의 같지만, 상기 제 1 실시예의 순환라인(19), 제 1 개폐밸브(21), 제 2 개폐밸브(23), 제 3 개폐밸브(25)는 구성에 포함되지 않는 특징적인 구성을 갖는다.
따라서, 제 2 실시예에 따른 본 발명은 상기 흡기라인(15)에 상기 가열수단(27)을 설치함으로써 난방시 상기 기계실(3)로 흡입되는 실외공기를 가열하고자 하는 보다 단순화된 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이처럼, 상기 가열수단(27)에 적은 에너지만을 사용하여 상기 기계실(3)로 흡입되는 실외공기를 가열하면, 난방효율은 크게 상승되며, 이로써 동일 수준의 열량으로 실내를 난방하는데 있어서 전체적으로 소모되는 에너지를 대폭 절감할 수 있게 된다.
여기서, 제 2 실시예에 따른 본 발명의 동작 설명은 제 1 실시예와 대동소이하므로 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나. 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치는 간단한 구성만으로도 난방시 고온의 난방을 실현하면서 전기소비량은 급격히 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (6)

  1. 실외기 일체형 냉난방장치로써,
    하부에는 흡기구와 배기구를 갖는 기계실이 형성되고, 상부에는 상기 기계실과 격리된 송풍실이 형성되는 케이싱과;
    상기 기계실에 설치되고, 냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 기계실 내에 설치되며, 냉방시 응축기 역할을 하고, 난방시 증발기 역할을 하는 제 1 열교환기와;
    고압의 액체냉매를 저압의 액체냉매로 압력강하시키는 팽창밸브와;
    상기 송풍실 내에 설치되며, 냉방시 증발기 역할을 하고, 난방시 응축기 역할을 하는 제 2 열교환기와;
    상기 기계실의 흡입구에 연결되어 실외공기를 흡입하는 흡기라인과;
    상기 기계실의 배기구에 연결되어 기계실로부터 상기 제 1 열교환기와 열교환된 공기를 실외로 배출하는 배기라인과;
    일단과 타단이 각각 상기 흡기라인 및 배기라인 중간에 교차연결되어 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 상기 기계실로 흡입되게 하는 순환라인과;
    상기 흡기라인에 설치되되 상기 순환라인이 연결된 이후 위치에 설치되어 상기 흡기라인을 개폐하는 제 1 개폐밸브와;
    상기 배기라인에 설치되되, 상기 순환라인이 연결된 이후 위치에 설치되어 상기 배기라인을 개폐하는 제 2 개폐밸브와;
    상기 순환라인에 설치되고, 상기 제 1 개폐밸브 및 제 2 개폐밸브가 열리면 닫히고, 상기 제 1 개폐밸브 및 제 2 개폐밸브가 닫히면 열리도록 동작되면서 상기 순환라인을 개폐하는 3 개폐밸브를 포함하여 구성되어,
    냉방시에는 상기 흡기라인 및 배기라인은 개방하고 상기 순환라인은 폐쇄하여 상기 기계실에 새로운 실외공기를 흡입하고,
    난방시에는 선택적으로, 상기 흡기라인 및 배기라인은 개방하고 상기 순환라인은 폐쇄하여 상기 기계실에 새로운 실외공기를 흡입하거나, 상기 흡기라인 및 배기라인은 폐쇄하고 상기 순환라인은 개방하여 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 재흡입하는 것을 특징으로 하는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계실로부터 배출되는 공기의 온도를 측정하는 제 1 온도감지센서와, 실외공기의 온도를 측정하는 제 2 온도감지센서를 더욱 포함하고,
    난방시 상기 제 1 온도감지센서에서 측정된 온도가 상기 제 2 온도감지센서에서 측정된 온도보다 높으면 상기 기계실로부터 배출되는 공기를 상기 기계실에 재흡입하고, 상기 제 1 온도감지센서에서 측정된 온도가 상기 제 2 온도감지센서에서 측정된 온도보다 낮으면 상기 기계실로 새로운 실외공기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡기라인에는 난방시 상기 기계실로 흡입되는 공기를 가열하는 가열수단이 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가열수단은,
    가스보일러의 배기관에 설치되고, 상기 배기관을 흐르는 배기가스로부터 열을 수집하는 집열기와;
    상기 집열기가 수집한 열을 전달하는 열전달기와;
    상기 흡기라인에 설치되고, 상기 열전달기에 의해 전달된 열을 상기 기계실로 흡입되는 공기로 배출하는 열배출기로 구성되어,
    배기가스와 함께 실외로 배출되는 상기 가스보일러의 열을 이용하여 기계실로 흡입되는 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치.
  5. 실외기 일체형 냉난방장치로써,
    하부에는 흡기구와 배기구를 갖는 기계실이 형성되고, 상부에는 상기 기계실과 격리된 송풍실이 형성되는 케이싱과;
    상기 기계실에 설치되고, 냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 기계실 내에 설치되며, 냉방시 응축기 역할을 하고, 난방시 증발기 역할을 하는 제 1 열교환기와;
    고압의 액체냉매를 저압의 액체냉매로 압력강하시키는 팽창밸브와;
    상기 송풍실 내에 설치되며, 냉방시 증발기 역할을 하고, 난방시 응축기 역할을 하는 제 2 열교환기와;
    상기 기계실의 흡입구에 연결되어 실외공기를 흡입하는 흡기라인과;
    상기 기계실의 배기구에 연결되어 기계실로부터 상기 제 1 열교환기와 열교환된 공기를 실외로 배출하는 배기라인과,
    상기 흡기라인에 설치되고, 상기 기계실로 흡입되는 실외공기를 가열하는 가열수단을 포함하여 구성되어, 난방시 상기 기계실로 흡입되는 실외공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가열수단은,
    가스보일러의 배기관에 설치되고, 상기 배기관을 흐르는 배기가스로부터 열을 수집하는 집열기와;
    상기 집열기가 수집한 열을 전달하는 열전달기와;
    상기 흡기라인에 설치되고, 상기 열전달기에 의해 전달된 열을 상기 기계실로 흡입되는 공기로 배출하는 열배출기로 구성되어,
    배기가스와 함께 실외로 배출되는 상기 가스보일러의 열을 이용하여 기계실로 흡입되는 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 난방효율을 높인 실외기 일체형 냉난방장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101031337B1 (ko) * 2009-05-14 2011-04-29 (주)유천써모텍 혼합형 공기조화기

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