KR20060039339A - 히트펌프의 제상시간단축 사이클 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하는 히터펌프의 사이클에 있어서, 상기 실외열교환기는, 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로와, 상기 제1냉매통로를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 다수의 냉매통로를 구비하며, 상기 실외열교환기의 일측에 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서에 의해 검출된 온도가 일정온도 이하인 경우 제상운전을 실시함과 동시에 실외기팬의 작동을 중단하여 실외열교환기측으로 열교환된 찬공기가 토출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

히트펌프, 압축기, 열교환기, 팽창밸브, 서리, 난방, 제상, 냉매

Description

히트펌프의 제상시간단축 사이클{Cycle for shorting defrosting time in heatpump}

도 1은 본 발명에 따른 히트펌프의 냉매과열도 개선구조를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11: 압축기 13: 4방향밸브

20: 실내열교환기 40: 팽창수단

50: 실외열교환기 51: 제1냉매통로

52,53: 제2냉매통로 60: 온도센서

70: 실외기팬 80: 실내기팬

본 발명은 겨울철 외기 온도의 저하시 실외열교환기에 서리의 착상이 심하여 미처 증발이 일어나지 않을 경우 제상운전을 하게 되는데, 이때 히트펌프의 제상시간을 단축하기 위한 히트펌프의 제상시간단축 사이클에 관한 것이다.

일반적으로 히터펌프 난방방식의 공기조화기는 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내 를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하게된다.

종래 히터펌프 난방방식의 공기조화기는, 압축기의 토출구측에는 난방, 제상운전에 따라 냉매의 흐름방향을 바꾸도록 4방향밸브가 배설되고, 상기 4방향밸브의 일측포트에는 실내열교환기가 연결되고, 상기 실내열교환기의 일측에는 공기를 강제대류시켜 열교환효율을 높이도록 실내기팬이 배설되며, 상기 4방향밸브의 타측포트에는 실외열교환기가 연결되고, 상기 실외열교환기의 일측에는 공기를 강제대류시켜 열교환효율을 높이도록 실외기팬이 배설되며, 상기 실내열교환기와 상기 실외열교환기사이에는 냉매를 팽창시키는 팽창수단이 냉매관을 매개로 연결된 구조로 되어 있다.

이러한 히트펌프는 냉매 순환 사이클 동안 상기 냉매가 기체→액체 및 액체→기체로 연속적으로 상태변화하며, 난방 및 냉방 운전의 전환을 사방변으로 전환하게 된다.

난방운전시 팽창수단을 통과한 냉매가 실외열교환기의 하단부에서 유입하여 실외열교환기의 상단부로 유출하고, 제상운전시 압축기에서 토출된 고온의 냉매가 실외열교환기의 상단부에서 유입하여 하단부로 유출하는 구조로 되어 있다.

하지만, 종래 이러한 히트펌프는 난방운전시 팽창수단을 통과한 냉매가 실외열교환기의 하단부에서 유입하여 실외열교환기의 상단부로 유출하고, 제상운전시 압축기에서 토출된 고온의 냉매가 실외열교환기의 상단부에서 유입하여 하단부로 유출하는 구조로 되어 있다. 따라서, 난방운전시 냉매가 실외열교환기에 유입하는 하단부에는, 실외열교환기의 상측부에서 응축하여 낙하하는 응축수가 냉매증발초기의 많은 냉매증발량에 의해 대부분 얼게 되어, 생성되는 서리의 양이 많게 된다. 이러한 상태에서 제상운전시에 뜨거운 냉매는 실외열교환기의 상단부에서 유입하여 실외공기와 열교환하면서 실외열교환기의 하단부로 흐르므로, 실외열교환기의 하단부에 이른 냉매는 온도가 낮아져 실외열교환기의 하단부에 생긴 서리를 효과적으로 녹이지 못하게 되어 결과적으로 제상운전시간이 길어지게 된다.

또한, 종래 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하게 되는데, 이때 실외기팬이 계속적으로 작동하기 때문에 실외열교환기측으로 차가운 공기가 공급되게 되고, 특히 실외열교환기를 흐르는 냉매의 온도를 떨어뜨려 제상기능이 현저히 떨어져 제상운전시간이 길어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 제상운전시 실외열교환기에 생긴 서리를 효율적으로 제거하여 제상운전시간을 단축함으로써, 난방효율을 향상시키는 히트펌프의 제상시간단축 사이클을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표 면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하는 히터펌프의 사이클에 있어서, 상기 실외열교환기는, 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로와, 상기 제1냉매통로를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 다수의 냉매통로를 구비하며, 상기 실외열교환기의 일측에 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서에 의해 검출된 온도가 일정온도 이하인 경우 제상운전을 실시함과 동시에 실외기팬의 작동을 중단하여 실외열교환기측으로 열교환된 찬공기가 토출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트펌프의 제상시간단축 사이클을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 히트펌프의 제상시간단축 사이클을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 4방향밸브(13)와 팽창수단(40)사이에는 실외에 설치되어 그 내부에 흐르는 냉매와 실외공기가 열교환되는 실외열교환기(50)가 설치되어 있다.

상기 실외열교환기(50)에는 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기(50)의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로(51)와, 상기 제1냉매통로(51)를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기(50)의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 제1,제2냉매통로(52, 53)가 형성되어 있다.

상기 제1냉매통로(51)는 4방향밸브(13)의 제4포트(13d)측에 연통된 2개의 냉매출입구(51a, 51b)와, 상기 냉매출입구(51a, 51b)의 반대측에 형성된 1개의 냉매출입구(51c)를 구비하여, 제상운전시 실외열교환기(50)의 하단부를 제상하게 되어 있다.

상기 제2냉매통로(52)는 제1냉매통로(51)의 냉매출입구(51c)측 (실외열교환기의 상단부)에 2개의 냉매출입구(52a, 52b)가 형성되고, 팽창수단(40)측 (실외열교환기의 중간부)에는 합쳐진 하나의 냉매출입구(52c)가 형성되어, 제상운전시 냉매는 실외열교환기(50)의 상단부에서 2개의 냉매출입구(52a, 52b)에서 유입하여 2개의 통로를 따라 하측으로 흐른 후 실외열교환기(50)의 중간부에서 합쳐져 1개의 냉매출입구(52c)를 통해 팽창수단(40)으로 흐르는 구조로 되어 있다.

상기 제3냉매통로(53)는 제1냉매통로(51)의 냉매출입구(51c)측 (실외열교환기의 중간부)에 2개의 냉매출입구(53a, 53b)가 형성되고, 팽창수단(40)측 (실외열교환기의 하측부)에는 합쳐진 하나의 냉매출입구(53c)가 형성되어, 제상운전시 냉매는 실외열교환기(50)의 중간부에서 2개의 냉매출입구(53a, 53b)에서 유입하여 2개의 통로를 따라 하측으로 흐른 후 실외열교환기(50)의 하측부에서 합쳐져 1개의 냉매출입구(53c)를 통해 팽창수단(40)으로 흐르는 구조로 되어 있다.

한편, 상기 실외열교환기(50)의 외측에는 온도센서(60)가 구비되어 상기 실외열교환기(50)의 온도를 측정하여 상기 실외열교환기(50)의 온도가 대략 -18℃ 이하일 경우 제상운전을 시작하게 되고, 상기 실외열교환기(50)의 온도가 대략 12℃ 이상 또는 제상기동후 대략 10분 경과시 제상운전을 중지하여 난방운전으로 전환하 게 된다. 이때, 종래에는 난방운전시 실외기팬(70)도 작동하지만, 본 발명에서는 제상운전을 하는 동안에 실외기팬(70)의 가동을 중지시켜 압축기에서 토출된 고온의 냉매가 고온으로 장시간 유지되도록 함과 동시에 실외기팬(70)의 중단으로 인해 열교환된 찬공기가 실외열교환기측으로 토출되지 않는다. 여기서, 미설명부호 도면부호 '20'과 '80'은 실내열교환기와 실내기팬을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 히터펌프 사이클에서, 난방운전시는 팽창수단(40)을 통과한 냉매가, 실외열교환기(50)의 제2냉매통로(52)의 냉매출입구(52c) (실외열교환기의 중간부)와 실외열교환기(50)의 제3냉매통로(53)의 냉매출입구(53c) (실외열교환기의 하측부)로 유입하여, 제2냉매통로(52)의 냉매출입구(52a, 52b) (실외열교환기의 상단부)와 실외열교환기 (50)의 제3냉매통로(53)의 냉매출입구(53a, 53b) (실외열교환기의 중간부)로 유출한 후, 다시 제1냉매통로(51)의 냉매출입구(51c) (실외열교환기의 하단부)로 유입하여, 냉매출입구(51a, 51b)로 유출한다.

그러므로, 난방운전시 실외열교환기(50)의 하단부에는 냉매증발후기의 냉매가 유동하므로, 실외열교환기(50)의 상측부에서 응축하여 낙하하는 응축수의 과도한 결빙이 방지된다.

그리고, 제상운전시에 실외열교환기(50)의 내부에는 상기 난방운전시에 대해 반대방향으로 냉매가 흐른다. 즉, 압축기(11)에서 토출된 뜨거운 냉매는 실외열교환기(50)의 하단부에서 유입하여 유출한 후, 다시 실외열교환기(50)의 상단부와 중간부로 각각 유입하여 실외공기와 열교환하면서 실외열교환기(50)의 중간부와 하측부로 각각 흐르므로, 난방운전시 실외열교환기(50)의 하단부에 생긴 서리를 효과적 으로 녹이게 되어 제상운전시간이 짧게 된다.

특히, 온도센서(60)에 의해 제상운전 여부를 판단하여 제상운전시 실외기팬(70)을 제상운전기간동안 정지시켜 실외열교환기측으로 차가운 공기가 토출되는 것을 방지하고, 특히 실외기팬(70)의 송풍력으로 인한 열전달을 최소화시켜 압축기에서 토출된 뜨거운 냉매가 고온을 계속적으로 유지하게 하여 제상운전시간을 단축시킨다.

상기된 바와 같은 본 발명은 제상운전시 실외열교환기에 생긴 서리를 효율적으로 제거하여 제상운전시간을 단축함으로써, 난방효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제상운전시 실외기팬이 정지하기 때문에 실외열교환기측으로 차가운 공기가 공급되지 않아 실외열교환기의 제상효율을 증대시키게 된다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 실외에 설치된 실외열교환기에서 열을 얻어 실내에 설치된 실내열교환기에서 열을 방출하는 냉매에 의해 실내를 난방하는 난방운전을 하는 한편, 상기 난방운전중에 상기 실외열교환기의 표면에 생기는 서리를 제거하도록 상기 난방운전시의 냉매흐름방향에 대해 반대방향으로 냉매가 흐르는 제상운전을 간헐적으로 하는 히터펌프의 사이클에 있어서,

   상기 실외열교환기는, 제상운전시 최초로 냉매가 통과하여 실외열교환기의 하단부를 제상하도록 그 하단부에 형성된 제1냉매통로와, 상기 제1냉매통로를 통과한 냉매가 나뉘어져 실외열교환기의 상측부를 제상하도록 그 상측부에 형성된 다수의 냉매통로를 구비하며, 상기 실외열교환기의 일측에 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서에 의해 검출된 온도가 일정온도 이하인 경우 제상운전을 실시함과 동시에 실외기팬의 작동을 중단하여 실외열교환기측으로 열교환된 찬공기가 토출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 제상시간단축 사이클.

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