KR20180113478A - 열펌프 장치 - Google Patents

Abstract

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매를 기체에서 액체로 액화시키는 응축기(20)와 상기 응축기(20)와 유체 연통되며 상기 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(40), 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 통해 액체에서 기체로 되면서 열을 흡수하는 증발기(30)와, 상기 증발된 냉매를 압축시키는 압축기(10)로 이루어지는 열펌프 장치에 있어서, 상기 응축기(20)는 제1응축기(21)와 제2응축기(22)로 분리되어 이루어지고 상기 제2응축기(22)는 상기 증발기(30)에서 나오는 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

Description

열펌프 장치{Heat pump device}

본 발명은 열펌프 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열펌프 장치 내에 응축기가 더 구비되어 증발기에서 나오는 냉매와 열교환하는 열펌프 장치에 관한 것이다.

종래의 열펌프 시스템은 응축기로 유입된 고온고압의 과열증기상태의 냉매는 응축잠열을 방출시키며 고온고압의 포화액체상태의 냉매로 되어 팽창밸브로 유입된다.

그리고 고온고압의 포화액체상태의 냉매는 팽창밸브에서 등엔탈피 팽창을 하고 저온저압의 습증기상태의 냉매로 증발기로 유입된다.

일반적으로 저온부 열교환기인 증발기는 실외에 설치되며, 고온부 열교환기인 응축기는 실내에 설치된다.

따라서 증발기는 실외에 설치되어 주변에서 열을 흡수하게 되며, 응축기는 실내에 설치되어 주변으로 열을 방출하여 난방에 사용하게 된다.

그러나 증발기측(실외)의 공기온도가 -5℃ 이하로 떨어지면 증발기로부터의 흡수열이 감소하면서 난방성능이 급격히 떨어져 기화되지 못한 액체냉매가 압축기로 유입되면서 과부하가 발생하여 압축기의 고장 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증발기에 별도의 열원을 제공하여 증발기에서 열교환을 발생시켜 압축기의 과부하를 방지하는 열펌프 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매를 기체에서 액체로 액화시키는 응축기(20)와 상기 응축기(20)와 유체 연통되며 상기 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(40), 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 통해 액체에서 기체로 되면서 열을 흡수하는 증발기(30)와, 상기 증발된 냉매를 압축시키는 압축기(10)로 이루어지는 열펌프 장치에 있어서, 상기 응축기(20)는 제1응축기(21)와 제2응축기(22)로 분리되어 이루어지고 상기 제2응축기(22)의 냉매는 상기 증발기(30)에서 나오는 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

또한, 상기 증발기(30)는 제1증발기(31)와 제2증발기(32)로 이루어지고 상기 제2응축기(22)와 상기 제2증발기(32)는 동일한 공간에 배치되어 제2응축기(22)로 흐르는 냉매와 상기 제2증발기(32)에 흐르는 냉매는 서로 열교환을 통해 열을 주고받는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

그리고 상기 제2응축기(22)를 통해 열교환된 냉매는 상기 팽창밸브(40)로 공급되어 상기 팽창밸브(40)에 의해 팽창되는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

또한, 상기 제2증발기(32)를 통해 열교환된 냉매는 상기 압축기(10)로 공급되어 냉매를 압축하는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

또한, 상기 제2응축기(22)에 공급되는 냉매는 상기 제1응축기(21)로부터 공급되는 냉매이고, 상기 제2증발기(32)에 공급되는 냉매는 상기 제1증발기(31)로부터 공급되는 냉매인 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

또한, 상기 제2응축기(22)와 상기 제2증발기(32)는 이중관 또는 별도의 관으로 형성되는 냉각핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치가 제공된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 에 따르면, 압축기의 과부하를 방지하여 압축기의 기계적 손상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이다.

첨부된 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 열펌프 장치는 냉매를 기체에서 액체로 액화시키는 응축기(20)와 상기 응축기(20)와 유체 연통되며 상기 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(40), 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 통해 액체에서 기체로 되면서 열을 흡수하는 증발기(30)와, 상기 증발된 냉매를 압축시키는 압축기(10)로 이루어진다.

이때, 상기 응축기(20)는 제1응축기(21)와 제2응축기(22)로 분리되어 이루어지고 상기 제2응축기(22)의 냉매는 상기 증발기(30)에서 나오는 냉매와 열교환한다.

그리고 상기 제2응축기(22)를 통해 증발기(30)의 냉매와 열교환된 냉매는 상기 팽창밸브(40)로 공급되어 상기 팽창밸브(40)에 의해 팽창되어 상기 증발기(30)로 냉매가 공급된다.

즉, 제1응축기(21)로 유입된 고온고압의 냉매는 제2응축기(22)의 a측으로 유입되어, 상기 증발기(30)에서 나오는 냉매와 열교환된 후, 제2응축기(22)의 a`으로 배출되어 상기 팽창밸브(40)로 냉매가 공급된다.

또한, 팽창밸브(40)를 거친 냉매는 증발기(30)의 b측으로 유입되고 b`측으로 배출되어 압축기(10)로 공급된다.

따라서 제2응축기(22)의 고온고압의 냉매로부터 열원을 받아 증발기(30)에서 냉매가 원활하게 기화되어 압축기(10)로 제공됨으로써 압축기(10)의 과부하를 방지할 수 있다.

이에 따라 압축기(10)의 부담을 줄일 수 있어 압축기(10)의 기계적 손상을 방지하여 유지보수 비용이 줄어들며 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.

또한, 증발기측(실외)의 공기온도가 -5℃ 이하로 떨어지는 경우에 증발기에 발생하는 성애를 제2응축기(22)에 의해 공급되는 냉매의 열원으로 제거할 수 있어 난방효율의 저하를 방지할 수 있다.

한편, 첨부된 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이며, 제2실시예에 따른 열펌프 장치의 증발기(30)는 제1증발기(31)와 제2증발기(32)로 이루어진다.

이때, 상기 제2응축기(22)와 상기 제2증발기(32)는 동일한 공간에 배치되어 제2응축기(22)로 흐르는 냉매와 상기 제2증발기(32)에 흐르는 냉매는 서로 열교환을 통해 열을 주고받는다.

그리고 상기 제2응축기(22)의 a측으로 유입되어 a`로 배출되는 냉매는 상기 팽창밸브(40)로 공급되어 상기 팽창밸브(40)에 의해 팽창되어 상기 제1증발기(31)로 냉매가 공급된다.

또한, 상기 제2증발기(32)의 b측으로 유입되어 b`로 배출되는 냉매는 상기 압축기(10)로 공급되어 냉매를 압축하는 것으로 하나의 열펌프 사이클을 이룰 수 있게 된다.

즉, 상기 제2응축기(22)에 공급되는 냉매는 상기 제1응축기(21)로부터 공급되는 냉매이고, 상기 제2증발기(32)에 공급되는 냉매는 상기 제1증발기(31)로부터 공급되는 냉매이다.

따라서 동일한 공간에 제2응축기(22)와 제2증발기(32)가 구비되어 제2응축기(22)의 고온고압의 냉매로부터 열원을 받아 제2증발기(32)에서 냉매가 원활하게 기화되어 압축기(10)로 제공됨으로써 압축기(10)의 과부하를 방지할 수 있다.

이에 따라 압축기(10)의 부담을 줄일 수 있어 압축기(10)의 기계적 손상을 방지하여 유지보수 비용이 줄어들며 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.

또한, 증발기측(실외)의 공기온도가 -5℃ 이하로 떨어지는 경우에 증발기에 발생하는 성애를 제2응축기(22)에 의해 공급되는 냉매의 열원으로 제거할 수 있어 난방효율의 저하를 방지할 수 있다.

한편, 도면에 의해 예시해 보이지는 않았으나 상기 제2응축기(22)와 상기 제2증발기(32)는 이중관 또는 별도의 관으로 형성되는 냉각핀(미도시)이 구비되어 설치될 수 있으며, 상기 냉각핀은 열교환 면을 확장시켜 열교환 효율을 상승시킬 수 있다.

첨부된 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이이며, 제3실시예에 따른 열펌프 장치는 냉매를 기체에서 액체로 액화시키는 응축기(20)와 상기 응축기(20)와 유체 연통되며 상기 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(40), 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 통해 액체에서 기체로 되면서 열을 흡수하는 증발기(30)와, 상기 증발된 냉매를 압축시키는 압축기(10)로 이루어진다.

이때, 상기 증발기(30)는 제1증발기(31)와 제2증발기(32)로 분리되어 이루어지고 상기 제2증발기(32)의 냉매는 상기 응축기(20)의 냉매와 열교환한다.

그리고 상기 제2증발기(32)를 통해 응축기(20)의 냉매와 열교환된 냉매는 상기 압축기(10)로 공급되어 냉매를 압축하는 것으로 하나의 열펌프 사이클을 이룰 수 있게 된다.

즉, 상기 응축기(20)로 유입된 고온고압의 냉매는 응축기(20)의 a측으로 유입되어 제2증발기(32)의 냉매와 열교환된 후, 응축기(20) a`측으로 배출되어 상기 팽창밸브(40)로 냉매가 공급된다.

또한, 제1증발기(31)를 거친 냉매는 제2증발기(32)의 b측으로 유입되고 b`측으로 배출되어 압축기(10)로 공급된다.

따라서 응축기(22)의 고온고압의 냉매로부터 열원을 받아 제2증발기(32)에서 냉매가 원활하게 기화되어 압축기(10)로 제공됨으로써 압축기(10)의 과부하를 방지할 수 있다.

이에 따라 압축기(10)의 부담을 줄일 수 있어 압축기(10)의 기계적 손상을 방지하여 유지보수 비용이 줄어들며 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 열펌프 장치를 나타낸 개략도이며, 상기에서 설명한 제3실시예와 동일한 설명은 생략한다.

도 4에 도시된 바와 같이 팽창밸브(40)를 거친 냉매를 제1증발기(31)로 공급되기 전에 바이패스관(50)을 통해 제2증발기(32)와 압축기(10)를 연결하는 공급관에 바이패스 시킬 수 있다.

즉, 응축기(20)와 제2증발기(32) 내에서 발생되는 열교환에 의해 제2증발기(32)에서 압축기(10)로 공급되는 냉매 온도가 높을 때, 저온의 냉매를 바이패스관(50)을 통해 제2증발기(32)와 압축기(10)를 연결하는 공급관에 바이패스 시킬 수 있다.

따라서 상기 압축기(10)로 공급되는 냉매 온도를 적정온도로 낮춰 줌으로써 압축기(10)의 부담을 줄일 수 있어 압축기(10)의 기계적 손상을 방지하여 유지보수 비용이 줄어들며 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 압축기(10)로 공급되는 냉매의 온도를 적정온도로 낮출 수 있는 바이패스관(50)을 형성하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

10 : 압축기 20 : 응축기
21 : 제1응축기 22 : 제2응축기
30 : 증발기 31 : 제1증발기
32 : 제2증발기 40 : 팽창밸브
50 : 바이패스관

Claims (6)

1. 냉매를 기체에서 액체로 액화시키는 응축기(20)와 상기 응축기(20)와 유체 연통되며 상기 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(40), 상기 팽창밸브(40)에서 팽창된 냉매를 통해 액체에서 기체로 되면서 열을 흡수하는 증발기(30)와, 상기 증발된 냉매를 압축시키는 압축기(10)로 이루어지는 열펌프 장치에 있어서,
   상기 응축기(20)는 제1응축기(21)와 제2응축기(22)로 분리되어 이루어지고 상기 제2응축기(22)의 냉매는 상기 증발기(30)에서 나오는 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치.
   
2. 제1항에 있어서
   상기 증발기(30)는 제1증발기(31)와 제2증발기(32)로 이루어지고 상기 제2응축기(22)와 상기 제2증발기(32)는 동일한 공간에 배치되어 제2응축기(22)로 흐르는 냉매와 상기 제2증발기(32)에 흐르는 냉매는 서로 열교환을 통해 열을 주고받는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치.
   
3. 제2항에 있어서
   상기 제2응축기(22)를 통해 열교환된 냉매는 상기 팽창밸브(40)로 공급되어 상기 팽창밸브(40)에 의해 팽창되는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치.
   
4. 제2항에 있어서
   상기 제2증발기(32)를 통해 열교환된 냉매는 상기 압축기(10)로 공급되어 냉매를 압축하는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치.
   
5. 제2항에 있어서
   상기 제2응축기(22)에 공급되는 냉매는 상기 제1응축기(21)로부터 공급되는 냉매이고, 상기 제2증발기(32)에 공급되는 냉매는 상기 제1증발기(31)로부터 공급되는 냉매인 것을 특징으로 하는 열펌프 장치.
   
6. 제5항에 있어서
   상기 제2응축기(22)와 상기 제2증발기(32)는 이중관 또는 별도의 관으로 형성되는 냉각핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 열펌프 장치.

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