KR100188036B1 - 히트펌프 - Google Patents

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오상수
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Abstract

본 발명은 히트펌프를 개시한다. 본 발명은, 제1 열교환기와 제1 체크밸브사이에 설치되며 냉방모드시에는 폐쇄되고 난방모드시에만 개방되어 제1 열교환기와 함께 냉매를 방열시키는 제3 열교환기와; 상기 제2 열교환기와 제2 체크밸브 사이에 설치되며 난방모드시에는 폐쇄되고 냉방모드시에만 개방되어 제2 열교환기와 함께 냉매를 방열시키는 제4열교환기가 구비되는 것을 특징으로 한다. 따라서 압축기의 용량을 동일하게 유지하면서도 난방효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

히트펌프
제1도는 종래의 히트펌프의 부품 구성과 냉매의 흐름을 도시한 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 히트펌프의 부품 구성과 냉매의 흐름을 도시한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 제1열교환기 31 : 제3열교환기
32 : 제1체크밸브 33 : 제1모세관
40 : 제2열교환기 41 : 제4열교환기
42 : 압축기 43 : 4방 전환밸브
44 : 제2체크밸브 45 : 제2모세관
본 발명은 히트펌프(heat pump)에 관한 것이다.
주지하다시피, 히트펌프는 에어컨의 냉각사이클에서 냉매의 흐름을 역전환시킴으로써 냉방과 난방을 겸할 수 있는 공기조절장치로, 계절에 구애받지 않고 사용할 수 있는 장점에 따라 점차 그 사용영역이 확대되고 있다.
제1도에는 이러한 종래 히트펌프의 구성을 개략적으로 도시하였다. 실선은 냉방사이클을 나타내고 점선은 난방사이클 나타낸다.
압축기(21)에서 고압의 증기냉매로 압축된 냉매는 4방 전환밸브(22)로 유입된다. 4방 전환밸브(22)는 냉방모드시 압축기(21)에서 유입된 냉매를 제2열교환기(20)으로 분기시키고 난방모드시에는 제1열교환기(10)로 분기시킨다.
냉방모드시, 제2열교환기(20)로 유입된 냉매는 방열되어 고압의 냉매로 변화된다. 제2체크밸브(24)에 의해 제어된 냉매는 제2모세관(25)으로 유입되지 않고 제1모세관(12)으로 유입되어 저압의 냉매로 변화된다. 이 저압의 액체 냉매는 제1열교환기(10)에서 기화하여 주위의 열을 흡수하고 4방 전환밸브(22)로 유입된다.
이어서 어큐뮬레이터(23)는 4방 전환밸브(22)에서 압축기(21)로 유입되는 미량의 액체상태 냉매를 걸르게 된다.
한편 난방모드시, 제1열교환기(10)로 유입된 냉매는 방열되어 실내를 난방하고 고압의 액체 냉매로 변화된다. 제1 체크밸브(11)에 의해 제어된 냉매는 제1모세관(12)로 유입되지 않고 제2모세관(25)으로 유입되어 저압의 냉매로 변화되며 제2열교환기(20)를 경유하여 4방 전환밸브(22)로 유입된다.
이와 같이 히트펌프로 실내를 냉방하거나 난방하는 과정은, 실내기에 설치된 제1열교환기(10)에서 흡수 또는 방열하는 열량을 Q라 하고, 실외기에 설치된 제2열교환기(20)에서 방열 또는 흡열하는 열량을 Q'라 하고, 압축기(21)의 압축일을 W라 하면, 냉방모드시의 설계조건인 Q+W =Q' 만을 만족시키고, 히트펌프로 실내를 난방하는 과정은 Q≠W+Q'가 된다.
종래 히트펌프의 사이클에서 실내를 적절한 온도로 냉방하기 위해서 제1 열교환기(10)보다 제2열교환기(20)가 열전달량이 크게 제작되어(Q'Q) 난방모드시 제1열교환기(10)에 의해 실내를 난방할 때 적절히 난방을 못시키게 된다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 동일한 압축기의 용량으로 난방 효율을 향상시키는 히트펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 냉매를 압축시키는 압축기와, 실내기에 설치되는 제1 또는 제2 열교환기와, 압축된 냉매를 냉·난방모드 변화에 따라 선택적으로 상기 제1 또는 제2열교환기로 분기시키는 4방 전환밸브와, 냉·난방모드 변화에 의해 상기 제1 또는 제2 열교환기로 흐르는 냉매를 각각 팽창시키는 제1 또는 제2 모세관과, 냉·난방 모드 변화에 따라 상기 제1 또는 제2 열교환기로 흐르는 냉매를 대응하는 모세관으로 유도하는 제1 체크밸브 또는 제2 체크밸브를 구비하는 히트펌프에 있어서,
상기 제1 열교환기와 제1 체크밸브 사이에 설치되며 냉방모드시에는 폐쇄되고 난방모드시에만 개방되어 제1열교환기 함께 냉매를 방열시키는 제3열교환기와; 상기 제2 열교환기와 제2 체크밸브 사이에 설치되며 난방모드시에는 폐쇄 되고 냉방모드시에만 개방되어 제2 열교환기와 함께 냉매를 방열시키는 제4열교환기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 의한 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도를 참조하면, 압축기(42)에서 고압의 증기 냉매로 압축된 냉매는 4방 전환밸브(43)로 유입된다. 그리고 4방 전환밸브(43)에서는 냉방모드시에는 압축기(42)에서 유입된 냉매를 제2열교환기(40)로 분기시키고, 반대로 난방모드시에는 제1열교환기(30)로 분기시킨다.
그리고 냉방모드시에는 냉매가 제2열교환기(40)으로 유입되어 1차로 방열되고, 제2 열교환기(40)를 거친 냉매는 제2 모세관(45)으로 유입되지 않고 제4열교환기(41)로 유입되어 2차로 방열된 후, 개방된 제2 체크밸브(44)를 통해 제1모세관(33)으로 유입되어 저압의 냉매로 변화된 냉매는 제1열교환기(30)에서 기화하여 실내를 냉각시키고 4방 전환밸브(22)로 유입된다.
이어서 어큐뮬레이터(46)는 4방 전환밸브(43)에서 압축기(42)로 유입되는 미량의 액체상태 냉매를 걸르게 된다.
한편, 난방모드시에는 냉매가 제1열교환기(30)로 유입되어 1차로 방열되어 실내를 난방하고, 제1 열교환기(30)를 거친 냉매는 제1 모세관(33)으로 유입되지 않고 제3열교환기(31)로 유입되어 2차로 방열된 후, 제1 체크밸브(32)를 통해 제2 모세관(45)를 경유하고 제2 열교환기(40)에서 주위의 열을 흡수한 저압의 증기냉매는 다시 4방 전환밸브(43)를 경유하여 압축기(42)로 유입되는 사이클이 된다.
그리고 냉매의흐름은 난방시에만 개방되고 냉방시에는 폐쇄되는 제1 체크밸브(33)와, 냉방시에만 개방되고 난방시에는 폐쇄되는 제2 체크밸브(44)에 의해 제어된다.
이에 따라 실내기의 제1 열교환기(30)에서 발생하는 열량을 QC라 하고, 제3 열교환기(31)에서 발생하는 열량을 QE라 한다. 실외기의 제2 열교환기(40)에서 발생하는 열량을 QD라 하고, 제4 열교환기(41)에서 발생하는 열량을 QF라 하고, 압축기(42)의 압축일을 W라 정의한다.
이때의 설계조건은, W = QE= QF와 QC= QD이며, 따라서 실내를 냉방할 때에는 QC+ W= QF+ QD의 열평형식을 만족하게 되고, 실내를 난방할 때에는 QE+ QC= W + QD의 열평형식을 만족하게 된다.
이와 같은 열평형식에 의한 본 발명의 구성은 실내기의 제1열교환기(30)와 제3열교환기(31)에 의한 방열효과가 실외기에 설치된 제2열교환기(40)에서 흡수한 열로 방열이 되므로 난방효율이 높아지게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 히트펌프는 압축기의 용량을 동일하게 유지하면서도 난방효율을 향상시킨다. 따라서 본 발명은 종래의 제품에비해 사용의 편의성이 크게 향상된다.

Claims (3)

  1. 냉매를 압축시키는 압축기와, 실내기에 설치되는 제1 열교환기 및 실외기에 설치되는 제2 열교환기와, 압축된 냉매를 냉·난방모드 변화에 따라 선택적으로 상기 제1 또는 제2 열교환기로 분기시키는 4방 전환밸브와, 냉·난방 모드 변화에 의해 상기 제1 또는 제2 열교환기로 흐르는 냉매를 각각 팽창시키는 제1 또는 제2 모세관과, 냉·난방 모드 변화에 따라 상기 제1 또는 제2 열교환기로 흐르는 냉매를 대응되는 모세관으로 유도하는 제1 또는 제2 체크밸브가 구비되는 히트펌프에 있어서, 상기 제1 열교환기(30)와 제1 체크밸브(32)사이에 설치되며 냉방모드시에는 폐쇄되고 난방모드시에만 개방되어 상기 제1 열교환기(30)와 함께 냉매를 방열시키는 제3열교환기(31)와; 상기제2열교환기(40)와 제2 체크밸브(44) 사이에 설치되며 난방모드시에는 폐쇄되고 냉방모드시에만 개방되어 상기 제2 열교환기(40)와 함께 냉매를 방열시키는 제4 열교환기(41)가 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 열교환기(30)와 제2 열교환기(40)는 동일한 열량이 발생되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3 열교환기(31)와 제4 열교환기(41)는 동일한 열량이 발생되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
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