KR20240041486A - 성에가 발생되지 않는 히트펌프 냉동싸이클 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성에가 발생되지 않는 히트펌프 냉동싸이클에 관한 것으로, 냉매순환라인의 도중에 마련된 압축기와, 압축기에서 압축되는 고온고압의 냉매 기체를 실내기와 실외기 중 어느 한곳을 향해 선택적으로 보내기 위한 사방밸브와, 실외에 설치되는 실외기와, 실내에 설치되는 실내기와, 냉매액을 일시 저장하는 수액기를 구비하고 있도록 구성되는 히트펌프 냉동싸이클에 있어서,
상기 냉매순환라인의 도중에 냉매액이 순환되는 복수의 냉매액 순환용 판형열교환판과 냉매가스가 순환되는 복수의 냉매가스 순환용 판형열교환판이 서로 교대적으로 적층 조립되는 판형열교환기와, 상기 수액기에 저장되는 냉매액을 실외기측으로 펌핑 공급하는 냉매유량 증압펌프를 추가하는 구성과; 냉방운전시에는 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 사방밸브의 작동에 의해 판형열교환기의 냉매기체 순환용 열교환판으로 이송되어 실외기에서 열교환작용을 수행한 후 판형열교환기의 냉매액 순환용 열교환판을 순환하는 냉매액과의 열교환작용으로 응축 액화되어 배출되며, 상기 냉매기체 순환용 열교환판을 순환하는 과정에서 액화되어 배출되는 냉매액은 제1 바이패스라인에 장설된 제1 체크밸브와 개방된 제1 전자밸브를 차례로 통과하여 제3 입출구라인을 통해 수액기에 저장되며, 상기 수액기에 저장되는 냉매액은 냉매유량 증압펌프에 의해 펌핑되어 실외기에 공급되는 한편, 수액기에 저장되어 있는 냉매액은 제2 입출구라인을 통해 제2 전자밸브 측으로 공급되어 제2 팽창밸브로 유입되며, 상기 제2 팽창밸브에 유입되는 냉매액은 안개상태의 냉매로 급속 팽창되어 실내기에 공급되어 실내의 열을 흡수하는 작용으로 실내를 냉방하는 구성; 및 난방운전시 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체가 사방밸브의 작동에 의해 실내기로 이송되어 실내에 열을 방출하는 작용으로 실내를 난방하게 되며, 상기 실내기에서 난방작용을 수행하는 과정에서 응축 액화되는 냉매액은 제2 바이패스라인에 장설된 제2 체크밸브와 개방된 제2 전자밸브를 통과하여 제2 입출구라인을 통해 수액기에 저장되는 한편, 제3 입출구라인을 통해 제1 전자밸브를 통과하는 냉매액은 제1 팽창밸브에서 급속 팽창되어 안개상태의 냉매로 판형열교환기의 냉매기체 순환용 열교환판으로 공급되며, 이같이 냉매기체 순환용 열교환판으로 공급되는 안개상태의 냉매는 실외기에서 열교환작용을 수행하고 판형열교환기의 냉매액 순환용 열교환판으로 이송되는 냉매액과의 열교환작용을 수행한 후 압축기로 유입되는 구성을 포함하고 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

성에가 발생되지 않는 히트펌프 냉동싸이클{Heat pump refrigeration cycle that does not generate frost}

본 발명은 성에가 발생되지 않는 히트펌프 냉동싸이클에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉동싸이클의 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매를 사방밸브로 실내기와 판형열교환기 중 어느 곳을 향해 선택적으로 배출시킴에 따라 냉방 시스템이나 난방 시스템으로 사용할 수 있으며, 또한 기존의 히트펌프 냉동싸이클을 냉매 순환구조를 일부 개선하는 수단으로 난방 시스템으로 사용하게 될 경우 외기 온도가 10℃ 이하의 동절기에도 실외기에 성에가 발생되지 않도록 함으로써 냉동싸이클의 냉동효율을 증대시킬 수 있으며, 냉동싸이클의 소비전력을 절약할 수 있도록 구성되는 히트펌프 냉동싸이클에 관한 것이다.

히트펌프 냉동싸이클은 기본적으로 압축기의 토출구, 응축기, 감압수단, 증발기 본체 및 압축기의 흡입부를 도관의 순서대로 연결하며, 압축기에서 압축된 고온고압의 냉매 기체를 응축기에서 응축시키고, 그 응축열을 유체와 열교환시킴으로써 온수를 생산하거나 실내공기를 가열하여서 난방 등을 수행하고, 응축기에서 응축된 고온고압의 냉매액은 팽창밸브에서 급속 팽창되어 저온저압의 냉매액으로 액화된 후 증발기 본체에 유입되어 열교환매체(공기, 물 등)와의 열교환작용에 의하여 증발되어 저온저압의 냉매 기체가 되며, 증발기 본체에서 증발된 저온저압의 냉매 기체는 압축기에 흡입되어 고온고압으로 압축되는 순환과정을 반복 되풀이하도록 구성되어 있다.

따라서, 상기와 같은 히트펌프 냉동싸이클을 냉방운전으로 가동시켜 실내를 냉방하거나, 난방운전으로 가동시켜 실내를 난방하게 된다.

종래 기술의 히트펌프 냉동싸이클을 냉방운전으로 가동시킬 때에는 도 3의 도시와 같이 냉동싸이클의 냉매순환라인의 도중에 설치되는 압축기(100)에서 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체를 실외기(110)로 보내는데, 이때 상기 압축기(100)에서 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체는 사방밸브(200)를 회전 조작하는 수단으로 실외기(110)쪽으로 배출되도록 하며, 이같이 압축기(100)에서 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체가 유입되는 실외기(110)에서는 고온고압의 냉매 기체를 외부의 열교환매체와의 열교환작용으로 열을 방출시키게 되며, 이로 인해 고온고압의 냉매 기체는 응축 액화되어 냉매액으로 변하게 되며, 상기 실외기(110)에서 액화된 냉매액은 제1 팽창밸브(120a)쪽으로 이송되지 못하고 제1 바이패스라인(111)에 장설되어 있는 일방향 체크밸브(113a)를 통과하여 제1 전자밸브(130a)쪽으로 이송되는데, 이때 제1 전자밸브(130a)는 개방된 상태이므로, 결국 상기 실외기(110)에서 열을 방출하고 액화되는 냉매액은 일방향 체크밸브(113a)와 제1 전자밸브(130a)를 통과한 후 수액기(140)의 일측 입출구라인(141)을 통해 수액기(140)에 유입되어 저장된다.

상기 수액기(140)에 저장되는 냉매액은 타측 입출구라인(142)를 통해 유출되어 냉매순환라인을 따라 이송되어 개방되어 있는 제2 전자밸브(130b)를 통과하여 팽창밸브(120b)를 통과하게 되는데, 이때 상기 팽창밸브(120b)는 냉매액을 안개상태로 급속 팽창시켜서 실내기(150)로 공급하게 되며, 상기 실내기(150)에 안개상태로 공급되는 실내의 열교환매체(공기, 물 등)와의 열교환작용으로 열을 흡수하여 기화되는 과정에서 실내의 열을 빼앗는 작용으로 실내를 냉방하게 된다.

상기 실내기(150)에서 열을 흡수하여 기화되는 냉매는 저온저압의 기체 상태로 배출되어 사방밸브(200)쪽으로 이송되며, 상기한 사방밸브(200)는 기체 상태의 냉매를 압축기(100)로 이송시키게 되며, 상기 압축기(100)로 이송되는 기체 상태의 냉매는 압축기(100)에서 고온고압으로 압축되어 실외기(110)로 토출되는 작동을 반복하도록 구성된다.

상기와는 달리 종래 기술의 히트펌프 냉동싸이클을 난방운전으로 가동시킬 때에는 도 4의 도시와 같이 냉동싸이클의 냉매순환라인의 도중에 설치되는 압축기(100)에서 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체는 사방밸브(200)에 의하여 실내기(150)로 이송되며, 상기 실내기(150)로 유입되는 고온고압의 냉매 기체는 실내의 열교환매체(공기, 물 등)와의 열교환작용으로 열을 흡수하게 되며, 열을 흡수하는 냉매 기체는 응축 액화하여 냉매액으로 변하게 되며, 상기 실내기(150)에서 유출되는 냉매액은 제2 팽창밸브(120b)로 흐르지 못하고 제2 바이패스라인(112)에 장설된 상태에서 개방되어 있는 일방향 체크밸브(113b)를 통과한 후 냉매순환라인에 장설되어 있는 제2 전자밸브(130b)를 통과하게 되며, 상기 제2 전자밸브(113b)를 통과하는 냉매액은 타측 입출구라인(142)를 통해 수액기(140)에 저장된다.

상기 수액기(140)에 저장되는 냉매액은 일측 입출구라인(141)을 통해 제2 팽창밸브(120a)로 유입되어 안개상태로 급속 팽창되며, 이와 같이 제2 팽창밸브(120a)에서 급속 팽창되어 실외기(110)로 공급되는 안개상태의 냉매는 실외의 열교환매체(공기, 물 등)와의 열교환작용으로 열을 빼앗는 과정에서 기화하여 저온저압의 냉매 기체로 증발하게 되며, 이같이 증발하는 냉매 기체는 사방밸브(200)에 의해 압축기(100)로 유입되어 고온고압으로 압축되어 토출되는 작동을 반복 되풀이하게 된다.

상기와 같이 종래 기술의 히트펌프 냉동싸이클은 사방밸브(200)를 이용하여 압축기(100)에서 압축되는 고온고압의 냉매 기체를 실외기(110)로 보내거나 또는 실내기(150)로 보내는 작용으로 실내를 냉방 및 난방하는 장점을 가지고 있다.

그런데, 종래 기술의 히트펌프 냉동싸이클은 난방운전시 실외기(110)에 성에가 착상되는 문제점이 나타나고 있으며, 이러한 문제점은 냉동싸이클의 소요동력을 증가시킬 뿐 아니라 성적계수(COP)를 떨어뜨리게 된다. 왜냐하면, 히트펌프 냉동싸이클은 동절기에 난방운전으로 가동하게 되는데, 이 경우 압축기(100)에서 압축되는 고온고압의 냉매 기체는 사방밸브(200)의 작동에 의해 실내기(150)으로 보내져 실내를 난방하게 되는 반면에, 수액기(140)에 저장되는 냉매액은 개방된 제1 전자밸브(130a)를 통해 제1 팽창밸브(120a)에 유입되며, 상기 제1 팽창밸브(120a)는 냉매액을 안개상태로 급속 팽창시켜 실외기(110)로 공급하게 되며, 상기 실외기(110)로 공급되는 안개상태의 냉매는 외부 열원과의 열교환작용으로 열을 빼앗는 작용으로 기화하게 되는 한편, 열을 빼앗긴 열원에 존재하는 수분은 실외기(110)에 착상하게 되는데, 이때 외부 온도가 10℃ 이하일 경우에는 실외기(110)에 착상되는 수분은 제거되지 않고 성에로 착상되고 시간이 경과하게 될수록 점점 더 두텁게 적상되는 상태가 되며, 이로 인해 실외기(110)로 공급되는 안개상태의 냉매는 외부 열원과의 열교환작용이 원활하게 이루어지지 않게 되어 결과적으로 히트펌프 냉동싸이클의 난방운전이 정상적으로 가동되지 않게 되는 문제점이 발생하게 되며, 심한 경우 히트펌프 냉동싸이클의 고장원인이 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제10-1280211호(2013. 06. 28. 공고)의 선행기술이 제안되어 있다.

상기한 선행기술은 히트펌프 시스템에서 실내기 측의 제2 냉매의 열을 흡수한 저장수 일부를 실외기의 제1 증발기 측으로 유입하여 제1 냉매와 열교환을 하게 됨으로써 착상을 방지할 수 있도록 하는 히트펌프 작동방법을 제공하고 있다.

그러나 상기한 선행기술은 히트펌프 시스템의 구성이 복잡하고, 구성부품이 많아 설치비용과 운전비용이 많이 소요된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

등록특허공보 제10-1280211호(2013. 06. 28. 공고)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 감안하여 제안된 것으로, 기존의 히트펌프 냉동싸이클에 판형열교환기와 냉매유량 증압펌프를 추가하는 간단한 구성으로 난방운전시 실외기에 성에가 발생되지 않도록 함으로써 냉동싸이클의 효율을 증대시키는 동시에 소요동력을 절감시킬 수 있도록 하는 히트펌프 냉동싸이클을 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

냉매순환라인의 도중에 마련된 압축기와, 압축기에서 압축되는 고온고압의 냉매 기체를 실내기와 실외기 중 어느 한곳을 향해 선택적으로 보내기 위한 사방밸브와, 실외에 설치되는 실외기와, 실내에 설치되는 실내기와, 냉매액을 일시 저장하는 수액기를 구비하고 있도록 구성되는 히트펌프 냉동싸이클에 있어서,

상기 냉매순환라인의 도중에 냉매액이 순환되는 복수의 냉매액 순환용 판형열교환판과 냉매 기체가 순환되는 복수의 냉매기체 순환용 판형열교환판이 서로 교대적으로 적층 조립되어 있는 판형열교환기와, 상기 수액기에 저장되는 냉매액을 실외기 측으로 펌핑 공급하는 냉매유량 증압펌프를 추가하는 구성과;

냉방운전시에는 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 사방밸브의 작동에 의해 판형열교환기의 냉매기체 순환용 열교환판으로 이송되어 실외기에서 열교환작용을 수행한 후 판형열교환기의 냉매액 순환용 열교환판을 순환하는 냉매액과의 열교환작용으로 응축 액화되어 배출되며, 상기 냉매기체 순환용 열교환판을 순환하는 과정에서 액화되어 배출되는 냉매액은 제1 바이패스라인에 장설된 제1 체크밸브와 개방된 제1 전자밸브를 차례로 통과하여 제3 입출구라인을 통해 수액기에 저장되며, 상기 수액기에 저장되는 냉매액은 냉매유량 증압펌프에 의해 펌핑되어 실외기에 공급되는 한편, 수액기에 저장되어 있는 냉매액은 제2 입출구라인을 통해 제2 전자밸브 측으로 공급되어 제2 팽창밸브로 유입되며, 상기 제2 팽창밸브에 유입되는 냉매액은 안개상태의 냉매로 급속 팽창되어 실내기에 공급되어 실내의 열을 흡수하는 작용으로 실내를 냉방하도록 하는 구성; 및

난방운전시 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체가 사방밸브의 작동에 의해 실내기로 이송되어 실내에 열을 방출하는 작용으로 실내를 난방하게 되며, 상기 실내기에서 난방작용을 수행하는 과정에서 응축 액화되는 냉매액은 제2 바이패스라인에 장설된 제2 체크밸브와 개방된 제2 전자밸브를 통과하여 제2 입출구라인을 통해 수액기에 저장되는 한편, 제3 입출구라인을 통해 제1 전자밸브를 통과하는 냉매액은 제1 팽창밸브에서 급속 팽창되어 안개상태의 냉매로 판형열교환기의 냉매기체 순환용 열교환판으로 공급되며, 상기 냉매기체 순환용 열교환판으로 공급되는 안개상태의 냉매는 실외기에서 열교환작용을 수행하고 판형열교환기의 냉매액 순환용 열교환판으로 이송되는 냉매액과의 열교환작용을 수행한 후 압축기로 유입되도록 하는 구성;

으로 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트펌프 냉동싸이클은 난방운전시 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 판형열교환기의 냉매기체 순환용 열교환판으로 이송되어 냉매액 순환용 열교환판을 순환하는 냉매액과 열교환작용으로 응축 액화되어 수액기에 저장되도록 하며, 상기 수액기에 저장되는 냉매액은 냉매유량 증압펌프에 의해 펌핑하여 실외기로 공급하여 외부 열을 흡수하는 열교환작용을 수행토록 함으로써 외부 온도가 10℃ 이하인 동절기에도 실외기에 성에가 발생되지 않도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하여 히트펌프 냉동싸이클에 판형열교환기와 냉매유량 증압펌프를 추가하는 간단한 구성으로 냉방운전시에는 압축기에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체를 판형열교환기로 보내어 실외기에서 이송되는 냉매액과의 열교환작용으로 응축시켜 수액기에 저장하도록 하는 한편, 난방운전시에는 수액기에 저장된 냉매액을 냉매유량 증압펌프로 펌핑하여 실외기로 공급함으로써 외부 온도가 10℃ 이하의 동절기에도 실외기에 성에가 착상되지 않도록 하며, 상기 수액기에 저장되는 냉매액은 제1 팽창밸브에서 급속 팽창시켜 안개상태의 냉매를 판형열교환기로 공급하여 실외기에서 이송되는 냉매액과의 열교환작용으로 기화되어 압축기로 유입되도록 함으로써 냉매의 순환작용이 정상적으로 이루어지도록 하는 효과가 있으며, 특히 외부 온도가 10℃ 이하의 동절기에 히트펌프 냉동싸이클을 난방운전으로 가동시킬 경우 수액기에 저장되는 냉매액을 실외기에 공급함으로써 상기 실외기에 성에가 발생되지 않도록 하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 히트펌프 냉동싸이클의 냉방운전시 회로 구성도.
도 2은 본 발명의 히트펌프 냉동싸이클의 난방운전시 회로 구성도.
도 3은 종래 기술의 히트펌프 냉동싸이클의 냉방운전시 회로 구성도.
도 4는 종래 기술의 히트펌프 냉동싸이클의 난방운전시 회로 구성도.

본 발명에 의한 히트펌프 냉동싸이클의 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 히트펌프 냉동싸이클을 냉방운전으로 가동하게 될 경우에는 도 1의 도시와 같이 폐회로를 구성하는 냉매순환회로(1)의 도중에 마련된 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 사방밸브(10)를 거치게 되며, 상기 사방밸브(10)는 히트펌프 냉동싸이클의 운전조건에 따라 압축기(2)에서 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체를 판형열교환기(3) 또는 실내기(4a) 중 어느 한 곳을 선택하여 배출시키도록 구성되어 있다.

따라서 도 1의 도시와 같이 히트펌프 냉동싸이클을 냉방운전으로 가동하도록 구성하게 될 경우, 상기 사방밸브(10)는 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매 기체를 판형열교환기(3)쪽으로 이송되도록 조절되는 한편, 실내기(4a)에서 배출되는 냉매 기체는 압축기(2)로 유입되도록 조절된다.

상기 사방밸브(10)의 조절 작동에 의해 압축기(2)에 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체가 판형열교환기(3)쪽으로 이송되는데, 이때 상기 판형열교환기(3)에는 냉매 기체가 순환하는 복수의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)과 냉매액이 순환하는 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)이 서로 교대적으로 적층 조립되어 상기 복수의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 냉매 기체와 상기 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하는 냉매액은 서로 열교환하면서 순환하도록 구성되어 있다.

따라서 히트펌프 냉동싸이클이 도 1의 도시와 같이 냉방운전으로 가동될 때에는 상기 사방밸브(10)의 조절 작동에 의해 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매 기체가 판형열교환기(3)쪽으로 이송되어 복수의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하게 되는 한편, 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액은 냉매유량 증압펌프(6)에 의해 펌핑되어 실외기(4b)에 공급되어 외부의 열원과 열교한작용을 수행한 후 판형열교환기(3)에 형성되어 있는 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하게 된다. 이에 따라 상기 판형열교환기(3)에 형성된 복수의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 냉매 기체와 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하는 냉매액은 서로 열교환하는 작용을 수행하면서 순환하게 된다.

상기와 같이 압축기(2)에서 토출되어 판형열교환기(3)에 적층 조립되어 있는 복수의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 냉매 기체는 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하는 냉매액과의 열교환작용으로 응축되는데, 이때 상기 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 냉매 기체는 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하는 냉매액과의 열교환작용으로 액상으로 응축되며, 이같이 액상으로 응축되는 냉매액은 제1 바이패스라인(7a)에 장설되어 있는 제1 체크밸브(8a)와 제1 전자밸브(9a)를 차례대로 통과하고 제3 입출구라인(5c)을 통해 수액기(5)에 저장된다.

또한 상기 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액은 제2 입출구라인(5b)를 통해 제2 전자밸브(9b)쪽으로 공급되어 제2 팽창밸브(10b)로 유입되며, 상기 제2 팽창밸브(10b)로 유입되어 급속 팽창되는 안개상태의 냉매는 실내기(4a)로 유입되어 열을 흡수하는 작용으로 실내를 냉방하게 되며, 상기 실내기(4a)에서 열을 흡수하여 냉방작용을 수행하는 과정에서 기화되는 냉매 기체는 실내기(4a)에서 배출되어 사방밸브(10)를 통해 압축기(2)로 유입되어 고온고압으로 압축되어 토출되는 작용을 반복 되풀이하게 된다.

한편, 상기 수액기(5)에 저장되는 냉매액은 냉매유량 증압펌프(6)에 의해 펌핑되어 실외기(4b)로 이송되어 외부의 열원과 열교환작용을 수행한 후 판형열교환기(3)에 형성되어 있는 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하면서 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 냉매 기체와의 열교환작용을 수행한 후 제1 입출구라인(5a)을 통해 수액기(5)에 저장된다.

상기와 같이 히트펌프 냉동싸이클은 냉방운전시에는 사방밸브(10)의 조절작동으로 압축기(2)에 토출되는 고온고압의 냉매 기체를 판형열교환기(3)쪽으로 공급하며, 상기 판형열교환기(3)로 공급되는 냉매 기체는 실외기(4b)에서 외부 열원과 열교환작용을 수행한 후 이송되는 냉매액과의 열교환하는 작용으로 응축 액화되어 수액기(5)에 저장되도록 하며, 상기 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액은 제2 전자밸브를 통해 제2 팽창밸브(10b)로 유입되어 안개상태의 냉매로 급속 팽창되어 실내기(4a)에 공급되며, 상기 실내기(4a)로 공급되는 안개상태의 냉매는 열을 흡수하는 작용으로 실내를 냉방하는 과정에서 기화하여 사방밸브(10)를 통해 압축기(2)로 유입되는 작동을 반복 되풀이하게 된다.

본 발명의 히트펌프 냉동싸이클을 난방운전으로 가동하게 될 경우에는 도 2의 도시와 같이 폐회로를 구성하는 냉매순환회로(1)의 도중에 마련된 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 사방밸브(10)의 조절작동에 의하여 압축기(2)에서 토출되는 고온고압의 냉매 기체를 실내기(4a)쪽으로 이송되도록 조절되는 한편, 판형열교환기(3)에서 배출되는 냉매 기체는 압축기(2)로 유입되도록 조절된다.

상기 사방밸브(10)의 조절 작동에 의해 압축기(2)에 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체가 실내기(4a)쪽으로 이송되면 상기 실내기(4a)로 공급되는 냉매기체가 열을 흡수하는 작용으로 실내를 냉방하게 된다.

상기 실내기(4a)로 공급되는 고온고압의 냉매 기체는 열을 흡수하는 과정에서 응축 액화되어 액상으로 변하게 되며, 액상으로 변하는 냉매액은 실내기(4a)에서 배출되어 제2 바이패스라인(7b)에 장설되어 있는 제2 체크밸브(8b)와 제2 전자밸브(9b)를 통과하여 제2 입출구라인(5b)를 통해 수액기(5)에 저장된다.

한편, 상기 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액은 냉매유량 증압펌프(6)의 펌핑작동으로 펌핑되어 실외기(4b)로 이송 공급되며, 상기 실외기(4b)로 공급되는 냉매액은 외부 열원과의 열교환작용으로 열을 흡수하게 되며, 상기 실외기(4b)에서 열을 흡수하는 작용을 수행한 냉매액은 판형열교환기(3)에 적층조립되어 있는 복수의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하면서 복수의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 냉매 기체와 열교환을 수행하고 판형열교환기(3)에서 배출되어 제1 입출구라인(5a)을 통해 수액기(5)에 저장된다.

상기와 같이 히트펌프 냉동싸이클은 난방운전시에는 사방밸브(10)의 조절작동으로 압축기(2)에서 압축되어 토출되는 고온고압의 냉매 기체를 실내기(4a)로 공급하게 되며, 상기 실내기(4a)로 공급되는 냉매 기체는 실내의 열을 흡수하는 작용으로 냉방하게 되며, 실내를 냉방하는 냉매 기체는 열을 흡수하는 과정에서 응축 액화되어 수액기(5)에 저장되며, 상기 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액은 냉매유량 증압펌프(6)에 의해 펌핑되어 실외기(4b)에 공급되어 외부 열원과 열교환하게 되는데, 이때 상기 실외기(4b)에는 수액기(5)에서 공급되는 냉매액이 순환하게 되므로 외부 온도가 10℃ 이하로 내려가는 동절기에도 성에가 착상되지 않도록 하면서 히트펌프 냉동싸이클을 난방운전으로 가동시킬 수 있으므로 냉동효율을 증대시킬 뿐 아니라 소비전력을 절감시키는 등 매우 경제적으로 히트펌프 냉동싸이클을 난방운전으로 가동시킬 수 있게 된다.

또한 히트펌프 냉동싸이클이 난반운전으로 가동하게 될 때에는 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액이 제1 팽창밸브(10a)에서 급속 팽창되어 냉매기체 순환용 열교환판(3a)으로 공급되는 안개상태의 냉매는 실외기(4b)에서 이송되어 냉매액 순환용 열교환판(3b)으로 공급되어 순환하는 냉매액과의 열교환작용으로 기화하여 압축기(2)로 유입되어 고온고압으로 압축되므로 냉매의 순환작동은 정상적으로 반복하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 히트펌프 냉동싸이클을 냉방운전 및 난방운전을 선택하여 운전할 수 있으며, 특히 냉동싸이클을 난방운전으로 가동하게 될 때 외부 온도가 10℃ 이하로 내려가는 동절기에도 실외기에 성에가 착상되는 현상이 발생되지 않도록 하여 냉동효율을 증대시키고, 전기에너지를 절감시키는 등의 효과를 기대할 수 있게 된다.

1 : 냉매순환라인 2 : 압축기
3 : 판현열교환기 3a : 냉매기체 순환용 열교환판
3b : 냉매액 순환용 열교환판 4a : 실내기
4b : 실외기 5 : 수액기
5a,5b,5c : 제1, 제2, 제3 입출구라인
6 : 냉매유량 증압펌프 7a,7b : 제1, 제2 바이패스라인
8a,8b : 제1, 제2 체크밸브 9a,9b : 제1, 제2 전자밸브
10 : 사방밸브 10a,10b : 제1, 제2 팽창밸브

Claims (2)

1. 냉매순환라인(1)의 도중에 마련된 압축기(2)와, 압축기에서 압축되는 고온고압의 냉매 기체를 실내기(4a)와 실외기(4b) 중 어느 한곳을 선택하여 보내기 위한 사방밸브(10)와, 실외에 설치되는 실외기(4b)와, 실내에 설치되는 실내기(4a)와, 냉매액을 일시 저장하는 수액기(5)를 구비하고 있도록 구성되는 히트펌프 냉동싸이클에 있어서,
   상기 냉매순환라인(10)의 도중에 냉매액이 순환되는 복수의 냉매액 순환용 판형열교환판(3b)과 냉매가스가 순환되는 복수의 냉매가스 순환용 판형열교환판(3a)이 서로 교대적으로 적층 조립되는 판형열교환기(3)와, 상기 수액기(5)에 저장되는 냉매액을 실외기 측으로 펌핑 공급하는 냉매유량 증압펌프(6)를 추가하는 구성과;
   냉방운전시에는 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 사방밸브(10)의 작동에 의해 판형열교환기(3)의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)으로 이송되어 실외기(4b)에서 열교환작용을 수행한 후 판형열교환기(3)의 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하는 냉매액과의 열교환작용으로 응축 액화되어 배출되며, 상기 냉매기체 순환용 열교환판(3a)을 순환하는 과정에서 액화되어 배출되는 냉매액은 제1 바이패스라인(7a)에 장설된 제1 체크밸브(8a)와 개방된 제1 전자밸브(9a)를 차례로 통과하여 제3 입출구라인(5c)을 통해 수액기(5)에 저장되며, 상기 수액기(5)에 저장되는 냉매액은 냉매유량 증압펌프(6)에 의해 펌핑되어 실외기(4b)에 공급되는 한편, 수액기(5)에 저장되어 있는 냉매액은 제2 입출구라인(5b)을 통해 제2 전자밸브(9b)측으로 공급되어 제2 팽창밸브(10b)로 유입되며, 상기 제2 팽창밸브(10b)에 유입되는 냉매액은 안개상태의 냉매로 급속 팽창되어 실내기(4a)에 공급되어 실내의 열을 흡수하는 작용으로 실내를 냉방하도록 하는 구성; 및
   난방운전시 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체가 사방밸브(10)의 작동에 의해 실내기(4a)로 이송되어 실내에 열을 방출하는 작용으로 실내를 난방하게 되며, 상기 실내기(4a)에서 난방작용을 수행하는 과정에서 응축 액화되는 냉매액은 제2 바이패스라인(7b)에 장설된 제2 체크밸브(8b)와 개방된 제2전자밸브(9b)를 통과하여 제2 입출구라인(5b)을 통해 수액기(5)에 저장되는 한편, 제3 입출구라인(5c)을 통해 제1 전자밸브(9a)를 통과하는 냉매액은 제1 팽창밸브(10a)에서 급속 팽창되어 안개상태의 냉매로 판형열교환기(3)의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)으로 공급되며, 이같이 냉매기체 순환용 열교환판(3a)으로 공급되는 안개상태의 냉매는 실외기(4b)에서 열교환작용을 수행하고 판형열교환기(3)의 냉매액 순환용 열교환판(3b)으로 이송되는 냉매액과의 열교환작용을 수행한 후 압축기(2)로 유입되도록 하는 구성;
   을 포함하고 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 성에가 발생되지 않는 히트펌프 냉동싸이클.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 히트펌프 냉동싸이클은 난방운전시 압축기(2)에서 고온고압으로 압축되어 토출되는 냉매 기체는 판형열교환기(3)의 냉매기체 순환용 열교환판(3a)으로 이송되어 냉매액 순환용 열교환판(3b)을 순환하는 냉매액과 열교환작용으로 응축 액화되어 수액기(5)에 저장되도록 하며, 상기 수액기(5)에 저장되는 냉매액은 냉매유량 증압펌프(6)에 의해 펌핑하여 실외기(4b)로 공급하여 외부 열을 흡수하는 열교환작용을 수행토록 함으로써 외부 온도가 10℃ 이하인 동절기에도 실외기(4b)에 성에가 발생되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 성에가 발생되지 않는 히트펌프 냉동싸이클.