KR20050093722A - 양방향 순환식 히트펌프의 증발기 구조 - Google Patents

Abstract

상부에 리시버탱크와 연결되는 주입구가 형성되며 하부에 토출구가 형성되어 냉매가스관이 사행으로 교차되어 냉매가스의 열을 방열핀으로 발산시키는 증발기와, 상기 증발기의 주입구측으로 제1팽챙밸브와 제1역류방지밸브 및 제1전자변이 설치되어 4방밸브에 연결된 공급배관과, 상기 공급배관의 제1팽챙밸브와 제1역류방지밸브 및 제1전자변을 우회하도록 제2전자변과 제2역류방지밸브가 설치된 우회배관과, 상기 4방밸브의 일측은 리시버탱크로 연결되고, 타측은 압축기로 연결되며, 상기 증발기 하부의 토출구가 4방밸브의 또 다른 일측으로 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 순환식 히트펌프의 증발기 구조에 의하여 히트펌프 사이클이 역방향으로 순환되어도 냉매가스가 증발기의 상부로만 공급되어 하부로 토출되기 때문에 자연증발된 냉매가스의 재보충이 필요 없으며, 압축기의 부하를 미연에 방지하게 된다.

Description

양방향 순환식 히트펌프의 증발기 구조{BIDIRECTIONAL CIRCLE FOR HEAT PUMP OF EVAPORATION STRUCTURE}

본 발명은 히트펌프용 액열기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가스를 고온의 냉매가스와 열교환시켜 기화된 냉매가스가 압축기로 흡입됨으로 히트펌프의 효율을 증대시키는 히트펌프용 액열기에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프의 원리는 도1에 도시된 바와 같이, 액체가 기화할 때 기화열을 흡수하고, 역으로 기체가 응축되어 액화할 때는 열을 방출하는 성질을 갖는다.

이러한 성질을 이용하여 압축-응축-팽창-증발의 사이클을 순환시키면 필요한 냉/난방 열을 얻게 되는데 압축기(10)에서 압축된 가스냉매를 응축기(20)에서 액화시킨 뒤, 팽창밸브(30)를 통해 팽창시켜 저압으로 만든 후 증발기(60)에서 기화시켜 흡수되는 냉매의 기화열에 의해 증발기(60) 주위에 대하여 냉각작용을 수행하게 되는 것이다.

그리고, 응축기(20)의 출구 측에는 건조제를 봉입하여 냉매 속의 수분을 흡수하도록 하는 드리어어와, 응축기에서 과응축된 여분의 냉매를 일시 저장하여 팽창기로의 과도한 냉매유입을 방지하는 리시버탱크(40)가 설치된다.

리시버탱크(40)에 저장된 냉매가스는 증발기(60)로 공급되는데, 상기 증발기(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 방열핀(63)을 형성하여 냉매가스가 방열핀(60)의 상부에 형성된 주입관(61)로 공급되어 사행으로 지나는 배관을 따라 흐르게 된다. 이러한 배관을 흐르는 냉매가스가 방열핀(63)과 열교환을 이루고 증발기(60)의 하부에 형성된 토출구(62)로 배출된다. 그리고 증발기(60)를 빠져나간 냉매가스는 다시 압축기(10)로 공급된다. 이러한, 증발기(60)는 액체가 위에서 아래로 흐르는 원리에 따른 것으로 냉매가스가 방열핀(63)에 사행으로 형성된 배관의 상부로 공급되어 중력작용방향인 하부로 흘러 토출된다.

근래에 들어서는 이러한 원리를 이용하여 양방향으로 냉난방을 얻을 수 있는 히트펌프등이 발명되고 있으나, 이러한 양방향의 냉난방을 얻기 위해서는 별도의 설비를 필요로 하게 됨에 따라, 냉매가스의 흐름을 배관에서 역방향으로 흐르게 하여 양방향으로 냉매가스가 흐르도록 하여 냉난방을 얻을 수 있는 사이클이 적용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 구조를 갖는 증발기(60)는, 양방향 순환 히트펌프와 같은 냉매가스가 역방향으로 순환될 경우 증발기의 하부에에 형성된 토출구(62) 공급되어 상부에 형성된 주입구(61)로 토출되어 리시버탱크(40)로 유입하게 된다.

이러한 경우, 냉매가스는 하부에서 상부로 냉매가 토출되어야 하기 때문에 리시버탱크로 공급되는 냉매가스의 유량이 일정하지 않고, 배관에는 항시 냉매가스가 만액되어 있어야 하므로, 자연증발되는 냉매가스를 일정시간이 지나면 보충해야 했다. 또한 증발기 상부로 냉매가스를 토출시키기 위하여 압축기에서 높은 압력으로 공급해야 하기 때문에 압축기의 부하가 발생하게 되어 냉/난방의 효율이 저하 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리시버탱크에서 증발기를 지나 압축기로 흐르는 냉매가스가 압축기에서 리시버탱크로 역순환되어도 증발기에서 냉매가스는 항상 상부로 공급되어 하부로 토출되는 구조를 갖는 증발기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로서, 고온/고압으로 냉매가스를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 발생된 고온/고압의 냉매가스를 대기와 열교환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 공급되는 냉매가스를 저장하여 액화시키는 리시버탱크와, 상기 리시버탱크에서 공급되는 냉매가스를 팽창시켜 저온/저압으로 변환하는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 공급되는 저온의 냉매가스를 대기와 열교환 시키는 증발기로 구성되어 압축-응축-팽창-증발의 사이클을 4방밸브에 의하여 양방향으로 순환시켜 필요한 냉/난방을 얻는 양방향 순환 히트펌프용 증발기의 구조에 있어서, 상부에 리시버탱크와 연결되는 주입구가 형성되며 하부에 토출구가 형성되어 냉매가스관이 사행으로 교차되어 냉매가스의 열을 방열핀으로 발산시키는 증발기와, 상기 증발기의 주입구측으로 제1팽챙밸브와 제1역류방지밸브 및 제1전자변이 설치되어 4방밸브에 연결된 공급배관과, 상기 공급배관의 제1팽챙밸브와 제1역류방지밸브 및 제1전자변을 우회하도록 제2전자변과 제2역류방지밸브가 설치된 우회배관과, 상기 4방밸브의 일측은 리시버탱크로 연결되고, 타측은 압축기로 연결되며, 상기 증발기 하부의 토출구가 4방밸브의 또 다른 일측으로 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 순환식 히트펌프의 증발기 구조에 의해 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

이하의 설명에서, 본 발명의 보다 철저한 이해를 위해 도면을 통한 설명이 추가되나 당업자에게는 본 발명이 이들의 상세한 설명이 없이도 실시될 수도 있다는 사실이 명백할 것이다. 경우에 따라서는, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리게 할 수 있는 공지된 특징부 내지 요소들에 대해서는 그 설명을 생략하였다. 이것은 본 발명의 개시를 불필요하게 애매하게 하는 것을 피하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 증발기가 적용된 양방향 순환식 히트펌프를 나타낸 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 증발기(600)의 주입구(610)측으로 제1팽챙밸브(501)와 제1역류방지밸브(502) 및 제1전자변(503)이 설치되어 4방밸브(700)에 연결된 공급배관(500)이 설치된다.

상기한 공급배관(500)으로는 리시버탱크(400)에서 공급되는 냉매가스가 제1변자변(503)의 온/오프에 의해 배관이 개폐되어 제1역류방지밸브(502)를 지나 제1팽창밸브(501)를 지나 증발기(600)의 상부에 위치한 주입구(610)로 공급된다. 그리고 증발기(600)의 방열핀(630)과 열교환된 냉매가스는 증발기 하부의 토출구(620)를 통해 압축기(100)로 공급된다.

그리고, 히트펌프의 사이클이 역방향으로 순환되면, 제1전자변(503) 전에서 분기되는 우회배관(550)으로 냉매가스가 공급되어 증발기(600)로 공급되는데, 이때, 증발기(600)는 응축기(200)와 같은 역활을 하게 됨으로 제1팽창밸브(501)의 냉매가스를 기화시킬 필요없기 때문에 제2전자변(553)의 온/오프에 따라 증발기 상부의 주입구(610)로 냉매가스가 공급되는 우회배관(550)이 설치된다. 상기 주입구(610)로 공급된 냉매가스는 증발기 하부의 토출구(620)를 통해 리시버탱크(400)로 공급된다.

여기서, 상기 공급배관(500)과 토출구(620)측의 배관, 그리고, 리시버탱크(400)와 압축기(100)로 연결되는 배관은 4방밸브(700)로 연결된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 양방향 순환식 히트펌프의 증발기 구조는 히트펌프 사이클이 역방향으로 순환되어도 냉매가스가 증발기의 상부로만 공급되어 하부로 토출되기 때문에 자연증발된 냉매가스의 재보충이 필요 없으며, 압축기의 부하를 미연에 방지하게 된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다

도 1은 냉매가스의 양방향 순환 사이클을 갖는 히트펌프의 흐름을 나타낸 개략도이며,

도 2는 종래의 증발기를 나타낸 개략도이고,

도 3은 본 발명에 따른 증발기가 적용된 양방향 순환식 히트펌프를 나타낸 개략도이다.

-도면 주요부분에 대한 부호의 설명-

100 : 압축기 200 : 응축기

400 : 리시버탱크 500 : 공급배관

501 : 제1팽창밸브 502 : 제1역류방지밸브

503 : 제1전자변 550 : 우회배관

552 : 제2역류방지밸브 553 : 제2전자변

600 : 증발기 610 : 주입관

620 : 토출구 630 : 방열핀

700 : 4방밸브

Claims (1)

1. 고온/고압으로 냉매가스를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 발생된 고온/고압의 냉매가스를 대기와 열교환시키는 응축기와, 상기 응축기에서 공급되는 냉매가스를 저장하여 액화시키는 리시버탱크와, 상기 리시버탱크에서 공급되는 냉매가스를 팽창시켜 저온/저압으로 변환하는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 공급되는 저온의 냉매가스를 대기와 열교환 시키는 증발기로 구성되어 압축-응축-팽창-증발의 사이클을 4방밸브에 의하여 양방향으로 순환시켜 필요한 냉/난방을 얻는 양방향 순환 히트펌프용 증발기의 구조에 있어서,

   상부에 리시버탱크와 연결되는 주입구가 형성되며 하부에 토출구가 형성되어 냉매가스관이 사행으로 교차되어 냉매가스의 열을 방열핀으로 발산시키는 증발기와;

   상기 증발기의 주입구측으로 제1팽챙밸브와 제1역류방지밸브 및 제1전자변이 설치되어 4방밸브에 연결된 공급배관과;

   상기 공급배관의 제1팽챙밸브와 제1역류방지밸브 및 제1전자변을 우회하도록 제2전자변과 제2역류방지밸브가 설치된 우회배관과;

   상기 4방밸브의 일측은 리시버탱크로 연결되고, 타측은 압축기로 연결되며, 상기 증발기 하부의 토출구가 4방밸브의 또 다른 일측으로 연결되는 것을 특징으로 하는 양방향 순환식 히트펌프의 증발기 구조.