KR20060039347A - 히터펌프 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기와, 실내측 열교환기와, 실외측 열교환기와, 사방밸브를 포함하는 히터펌프사이클을 가지는 히터펌프 공기조화기에 있어서, 상기 실내측 열교환기와 인접하게 구비되는 전기히터; 상기 실외측 열교환기에서 토출되는 냉매가 상기 사방밸브로 직접 유입되도록 유로를 제공하는 보조배관을 가지고, 상기 보조배관에는 상기 실외측 열교환기로 고온의 기체상태의 냉매를 유입시키는 보조열교환기가 구비되는 보조사이클; 상기 히터펌프사이클에서 상기 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기와, 상기 보조사이클 상에 각각 구비되는 개폐밸브; 및 상기 히터펌프 사이클이 난방모드에서 제상모드로 전환될 경우, 상기 히터펌프 사이클 상의 개폐밸브는 차단시키고, 상기 보조사이클 상의 개폐밸브는 개방시키도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제상모드 중에도 실내로 온기의 공급이 가능하도록 상기 제어부는 상기 실내측 열교환기에 구비된 송풍기를 가동시키도록 제어함과 동시에 상기 전기히터가 열을 발산하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

히터펌프공기조화기,전기히터,보조열교환기.

Description

히터펌프 공기조화기{Heat pump air-conditioner}

도 1은 일반적인 히터펌프 공기조화기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 히터펌프 공기조화기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1; 압축기 2; 사방밸브

3; 실내측 열교환기 4; 송풍기

5; 팽창밸브 6; 실외측 열교환기

7; 송풍기 10; 전기히터

11; 제 1개폐밸브 12; 제 2개폐밸브

13; 보조배관 14; 보조열교환기

15; 송풍기 100; 보조사이클

200; 히터펌프 사이클

본 발명은 히터펌프 공기조화기(heat pump air-conditioner)에 관한 것이다.

일반적으로, 열은 고온측에서 저온측으로는 자연히 이동하지만 저온측에서 고온측으로 열을 이동시키려면 외부에서 어떤 작용을 가하여야 한다. 이것이 히트펌프의 작용이다.

히트펌프 공기조화기는 냉매의 압축-응축-감압-증발로 이루어지는 냉동사이클로 이행되는 열에 대한 운반 메커니즘(mechanism)을 가역적으로 사용하여 냉방과 냉동을 겸하는 것이다.

종래의 냉난방 겸용 히트펌프 공기조화기는 도 1과 같이, 압축기(1), 사방밸브(2), 실내측 열교환기(3) 및 그의 송풍기(4), 팽창밸브(5), 실외측 열교환기(6) 및 그의 송풍기(7)로 구성되는 히터펌프 사이클(200)을 가진다.

이 히터펌프 사이클(200)의 압축기(1)는 흡입구(1b)와 토출구(1a)를 가지며 흡입구(1b)로부터 흡입되는 저온저압(低溫低壓) 기체상태의 냉매(冷媒)를 압축하여 고온고압(高溫高壓) 기체상태로 토출구(1a)을 통해 토출해 낸다.

사방밸브(2)는 압축기(1)의 토출구(1a)와 흡입구(1b)를 실내측 열교환기(3)와 실외측 열교환기(6)로 각각 연결시키는 두 개의 독립된 통로(2a,2b)를 가지며 사용자의 선택에 따른 냉방운전과 난방운전의 모드(mode)에 따라 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작된다.

실내측 열교환기(3)는 실내에 위치되며, 냉방운전 모드에서는 저온저압 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키는 증발기(evaporator)역할을 하고, 난방운전 모드에서는 고온고압 기체상태의 냉매를 상온(常溫)고압 액체상태로 응축시키는 응 축기(condenser)의 역할을 하여, 냉매의 엔탈피(enthalpy) 변화에 대응하여 주변 공기와 열교환하는 작용을 한다.

실내측 송풍기(4)는 실내측 열교환기(3)의 증발기 또는 응축기로서의 열교환 작용을 촉진시키는 동시에 실내에 필요한 냉풍 또는 온풍을 발생시키도록 작동된다.

팽창밸브(5)는 실내측 열교환기(3)와 실외측 열교환기(6) 사이에 연결되어 어느 일측에서 이송되어 오는 상온고압 액체상태 냉매를 저온저압의 액체상태로 감압하는 모세관(capillary)이다.

실외측 열교환기(6)는 상기 실내측 열교환기(3)와는 반대로 실외측에 위치되며, 냉방운전시는 응축기로서, 난방운전시는 증발기로서 주변공기와의 열교환 작용을 한다.

다음으로 실외측 송풍기(7)는 실외측 열교환기(6)의 열교환(응축기 또는 증발기로서의) 작용을 촉진시키도록 작동된다.

도 1에 있어서, 화살표는 냉매의 흐름을 표시하는데, 실선은 냉방운전시를 표현하고, 점선은 난방운전시의 각 냉매 흐름을 나타낸다.

냉방운전과 난방운전 모드는 사용자의 선택에 따른 사방밸브(2)의 절환으로 바뀌며 그때 냉매의 흐름도 바뀌게 된다.

도 1의 상태는 사방밸브(2)가 냉방운전 모드로 절환된 경우이다.

즉, 냉방운전 모드에서 냉매는 압축기(1)에서 토출된 후 사방밸브(2)를 경유하여 실외측 열교환기(6)로 이송되고, 실외측 열교환기(6)로부터 팽창밸브(5)를 통 해 실내측 열교환기(3)로 이송된 후 압축기(1)로 흡입된다. 난방운전 모드로 바뀌면 냉매의 흐름은냉방운전시와 거꾸로(점선 화살표 방향으로) 된다.

난방운전 모드에 있어서, 실외측 열교환기(6)로 유입되는 냉매는 액체상태이다. 액체상태의 냉매가 기체상태로 증발하는데 필요한 열은 외부의 공기로부터 취해진다.

따라서 외기온도가 낮아지면 증발작용이 원활하지 않게 되고, 이에 따라 실내측 열교환기(3)로 유입되는 냉매에는 액체 성분이 증가하게 되어 난방능력이 크게 저하된다.

실질적으로, 외기온도가 물이 어는 0℃ 이하로 내려가면 실외측 열교환기(6)에 성에가 부착되면서 난방운전이 거의 불가한 상태로되는 문제점이 있었다.

이러한 이유로, 히터펌프 사이클(200)은 난방모드 중에 실외측 열교환기(6)가 얼지 않도록 일정 주기로 히터펌프 사이클(200)을 냉방모드로 전환시키는 제상모드를 실시하게 된다.

그러나, 히터펌프 공기조화기의 제상모드시에는 실내측 열교환기(3)로 차가운 냉매가 흐르기 때문에, 송풍기(4)의 가동시 냉기가 실내기의 토출게이트(미도시)의 토출구(미도시)를 통해 실내에 공급되어 사용자가 원하지 않는 환경을 조성하게 되는 문제점이 있었다.

이 때문에 최근에는 히터펌프 공기조화기의 제상시간 동안에는 송풍기(4)을 정지시키는 방식을 채택하고 있지만, 이 역시 제상모드시에는 실내에 온기를 공급하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 제상모드시에도 지속적으로 온기를 실내에 공급할 수 있는 히터펌프 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 압축기와, 실내측 열교환기와, 실외측 열교환기와, 사방밸브를 포함하는 히터펌프사이클을 가지는 히터펌프 공기조화기에 있어서, 상기 실내측 열교환기와 인접하게 구비되는 전기히터; 상기 실외측 열교환기에서 토출되는 냉매가 상기 사방밸브로 직접 유입되도록 유로를 제공하는 보조배관을 가지고, 상기 보조배관에는 상기 실외측 열교환기로 고온의 기체상태의 냉매를 유입시키는 보조열교환기가 구비되는 보조사이클; 상기 히터펌프사이클에서 상기 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기와, 상기 보조사이클 상에 각각 구비되는 개폐밸브; 및 상기 히터펌프 사이클이 난방모드에서 제상모드로 전환될 경우, 상기 히터펌프 사이클 상의 개폐밸브는 차단시키고, 상기 보조사이클 상의 개폐밸브는 개방시키도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제상모드 중에도 실내로 온기의 공급이 가능하도록 상기 제어부는 상기 실내측 열교환기에 구비된 송풍기를 가동시키도록 제어함과 동시에 상기 전기히터가 열을 발산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 히터펌프 공기조화기를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히터펌프 공기조화기에 관한 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

우선, 히터펌프 공기조화기의 히터펌프 사이클(200)을 구성하는 실내측 열교환기(3)및 그의 송풍기(4), 실외측 열교환기(6) 및 그의 송풍기(7), 팽창밸브(5), 사방밸브(2), 및 압축기(1)에 대한 설명은 상기 '발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술'에 이미 기재되어 있으므로, 그들에 대한 상세한 설명은 여기서 생략하고 하기의 설명은 본 발명과 밀접한 관련이 있는 히터펌프 공기조화기의 구성요소를 위주로 설명될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 히터펌프 공기조화기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히터펌프 공기조화기는, 실내측 열교환기(3)및 그의 송풍기(4), 실외측 열교환기(6) 및 그의 송풍기(7), 팽창밸브(5), 사방밸브(2), 및 압축기(1)로 이루어지는 히터펌프 사이클(200)과, 전기히터(10)와, 보조사이클(100)과, 팽창밸브(11,12)와, 제어부(16)로 구성된다.

먼저, 상기 히터펌프 사이클(200)에서 각 구성요소의 기능 및 작용은 이미 종래기술에 기재되어 있으므로, 여기서는 생략한다.

상기 전기히터(10)는 실내측 열교환기(3)와 인접하게 구비되는 것이다. 도면에 별도로 도시되지 않았지만, 이 전기히터(10)는 실내측 열교환기(3)를 통해 열교환된 공기를 재가열시키며, 특히, 전기히터(10)는 난방모드시에 실내측 열교환기(3)와 열교환된 공기 즉, 온기의 온도를 더 높이기 위한 수단이다. 이러한 전기히터(10)는 전원부(미도시)로부터 전원의 공급과 동시에 다수의 전열선이 열을 발산하는 방식으로 작동하며, 실내기의 토출구와 경사지게 마주하도록 구비된다. 이 전 기히터(10)는 이미 널리 공지된 기술로서 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.

보조사이클(100)은 실외측 열교환기(6)에서 토출되는 냉매가 상기 사방밸브(2)로 직접 유입되도록 유로를 제공하는 보조배관(13)을 가지고, 상기 보조배관(13)에는 상기 실외측 열교환기(6)로 고온의 기체상태의 냉매를 유입시키는 보조열교환기(14)가 구비된다. 그리고 보조열교환기(14)에는 열교환용 송풍기(15)가 구비된다.

상기 보조배관(13)은 구체적으로, 일측이 실외측 열교환기(6)와 팽창밸브(5)를 연결하는 배관과 연결되고, 타측은 실외측 열교환기(6)와 사방밸브(2)를 연결하는 배관과 연결된다.

개폐밸브(11,12)는 상기 히터펌프사이클(200)에서 상기 실내측 열교환기(3) 및 실외측 열교환기(6)와, 상기 보조사이클(100) 상에 각각 구비된다.

실시예에서, 상기 개폐밸브(11,12)는 제 1개폐밸브(11)와 제 2개폐밸브(12)로 이루어지며, 제 1개폐밸브(11)는 상기 실외측 열교환기(6)와 팽창밸브(5)의 사이에 구비되되, 상기 보조사이클(100)의 보조배관(13)으로 실외측 열교환기(6)로부터 유출되는 냉매가 유입될 수 있게 팽창밸브(5)와 인접하게 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 제 2개폐밸브(12)는 실외측 열교환기(6)와 팽창밸브(5)를 연결하는 배관과 연결되는 보조배관(13)의 일측에 구비된다.

제어부(16)는 히터펌프 사이클(200)이 난방모드에서 제상모드로 전환될 경우, 히터펌프 사이클(200) 상의 제 1개폐밸브(11)는 차단시키고, 상기 보조사이클(100) 상의 제 2개폐밸브(12)는 개방시키도록 제어한다.

상기 제어부(16)는 제 1 및 제 2개폐밸브(11,12), 전기히터(10), 실내측 열교환기(3)의 송풍기(4), 실외측 열교환기(6)의 송풍기(7), 및 보조열교환기(14)의 송풍기(15)와 각각 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 히터펌프 공기조화기의 히터펌프 사이클(200)이 난방모드에서 제상모드로 전환되었을 경우 그 동작은 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 제어부(16)가 제 1개폐밸브(11)을 차단함과 동시에 제 2개폐밸브(12)를 개방한다.

이 후, 실외측 열교환기(6)의 냉매는 보조배관(13)을 따라 보조열교환기(14)를 통과하여 고온의 기체상태의 냉매가 되고, 이 냉매는 다시 사방밸브(2)로 유입되고, 이 사방밸브(1)에서 압축기(1)로 유입된다. 이 압축기(1)에서 고온고압의 기체상태로 변화한 냉매는 다시 실외측 열교환기(6)로 유입된다.

상기 실외측 열교환기(6)로 유입된 냉매는 히트펌프 공기조화기가 제상모드인 동안에는 상기와 같은 동작을 반복하게 된다.

이 때, 제어부(16)는 실외측 열교환기(6)의 송풍기(7), 및 보조열교환기(14)의 송풍기(15)를 계속 가동시키도록 제어한 상태에서, 상기 전기히터(10)에 전원을 인가하여 열을 발산시키도록 제어하고, 실내측 열교환기(3)의 송풍기(4)를 지속적으로 가동시킴으로써, 실내기로부터 온기를 지속적으로 토출시킬 수 있다.

본 발명은 종래와 달리 제상모드인 경우에도 실내에 온기를 토출할 수 있기 때문에, 사용자가 편리하게 히터펌프 공기조화기를 사용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 히터펌프 공기조화기에 관한 것으로, 공기조화기가 난방모드에서 제상모드로 전환할 경우, 전기히터와 보조사이클 상의 보조열교환기를 사용함으로써, 종래와 달리 전기히터에 의해 데워진 온기를 지속적으로 실내에 공급할 수 있어서 사용자가 항상 쾌적한 실내 생활을 할 수 있게 해주는 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 압축기와, 실내측 열교환기와, 실외측 열교환기와, 사방밸브를 포함하는 히터펌프사이클을 가지는 히터펌프 공기조화기에 있어서,

   상기 실내측 열교환기와 인접하게 구비되는 전기히터;

   상기 실외측 열교환기에서 토출되는 냉매가 상기 사방밸브로 직접 유입되도록 유로를 제공하는 보조배관을 가지고, 상기 보조배관에는 상기 실외측 열교환기로 고온의 기체상태의 냉매를 유입시키는 보조열교환기가 구비되는 보조사이클;

   상기 히터펌프사이클에서 상기 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기와, 상기 보조사이클 상에 각각 구비되는 개폐밸브; 및

   상기 히터펌프 사이클이 난방모드에서 제상모드로 전환될 경우, 상기 히터펌프 사이클 상의 개폐밸브는 차단시키고, 상기 보조사이클 상의 개폐밸브는 개방시키도록 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 제상모드 중에도 실내로 온기의 공급이 가능하도록 상기 제어부는 상기 실내측 열교환기에 구비된 송풍기를 가동시키도록 제어함과 동시에 상기 전기히터가 열을 발산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 히터펌프 공기조화기.

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