KR101175635B1

KR101175635B1 - 무제상 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR101175635B1
Application number: KR1020110063434A
Authority: KR
Inventors: 안동철
Original assignee: 안동철
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2012-08-21

Abstract

본 발명은 팽창변을 통과한 저온냉매를 열교환기를 통과한 저온고압의 냉매와 열교환하도록 하고, 열교환되는 저온의 냉매에 열량을 공급토록 한후 압축기에 공급토록 하는 구성으로 팽창변의 일측에서 고온고압관과 열전달을 이루도록 설치하여 제상기능을 구현하도록 하는 무제상 냉난방 시스템에 관한 것이다.

Description

무제상 냉난방 시스템{an air conditioning system with non-defrost}

히트 펌프는 에어컨의 냉각 사이클(cooling cycle)에서 냉매의 흐름을 역전환(逆轉換)시킴으로써 냉방(冷房)과 난방(煖房)을 겸할 수 있는 공기 조절장치의 하나로써 특히 계절에 구애받지 않고 사용할 수 있는 장점에 따라 점차적으로 그 사용영역이 확대되고 있다.

일반적인 히트펌프에 있어서 공냉식 실외측 열교환기가 갖는 열교환 온도범위인 상온 이하로 냉각시킬 수 없는 한계성을 극복하여 결과적으로 히트펌프의 성능을 향상시키기 위하여 상기 실외측 열교환기의 열교환방식을 수냉식으로 제작하여 사용한 종래의 수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치가 특허등록 제547670호에 게재되어 있으며 그 구성은 도 1에 도시한 바와같이, 히트펌프는 압축기(1),사방밸브(4), 실내 열교환기(3), 냉방팽창관(10), 열교환용 수액분리기(20), 난방팽창관(30), 실외 열교환기(40), 이중관(50) 및 열교환관(60)으로 크게 구성된다.

이때, 상기 압축기(1)와 사방밸브(4) 및 실내 열교환기(3)는 제 1냉매관(11)으로 연결되어 있고, 상기 실내 열교환기(3)와 열교환용 수액분리기(20)는 제 2냉매관(12)으로 연결되며, 상기 열교환용 수액분리기(20)와 난방팽창관(30)은 제 3냉매관(13)으로 연결된다.

그리고, 상기 난방팽창관(30)과 실외 열교환기(40)는 제 4냉매관(14)으로 연결되며, 상기 실외 열교환기(40)와 이중관(50)과 사방밸브(4) 및 열교환용 수액분리기(20)는 제 5냉매관(15)으로 연결되고, 상기 열교환용 수액분리기(20)와 압축기(1)는 제 6냉매관(16)으로 연결되며, 상기 냉방팽창관(10)은 제 2냉매관(12)에서 분지되면서 분지되는 지점에 체크밸브(80)가 구비되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 압축기(1)는 냉매를 압축하여 고온 고압 상태로 변환하는 기능을 수행하고, 상기 사방밸브(4)는 압축기(1)의 출구측에 형성되어 냉매를 난방시 실내 열교환기(3) 방향으로 냉방시 이중관(50) 방향으로 흐름을 전환시키며, 상기 실내 열교환기(3)는 난방운전시 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하고, 냉방운전시 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 하며 방출 또는 흡수에 의하여 열교환을 수행한다.

또한, 상기 냉방팽창관(10)은 난방시 실내 열교환기(3)의 토출측과 연결되고, 고온 고압 상태의 냉매를 안내하는 제 1냉매관(11)에 감김으로써 실내 열교환기(3)에서 응축되며 열을 방출함에 따라 온도가 저하된 냉매의 온도를 보상하고 냉방시 열교환된 냉매를 팽창시키며, 상기 열교환용 수액분리기(20)는 난방시 제 2냉매관(12)을 통해 이동하는 응축된 냉매를 통과시켜 제 3냉매관(13)을 통해 난방팽창관(30)으로 안내함과 동시에 실외 열교환기(40) 및 사방밸브(4)를 통과한 2상의 저온 저압 상태인 냉매를 제 5냉매관(15)을 통해 유입하면서 상호 냉매를 열교환시키는 것이다.

그러나, 상기와 같은 히트펌프는, 액상의 냉매가 압축기에 공급되어 압축기의 효율을 저하시키게 되고, 겨울철 증발기를 통과한 냉매의 과냉각에 의한 난방효율이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 압축기를 최적의 상태로 운전할 수 있도록 되며, 에너지 낭비를 줄일 수 있도록 하면서 무제상 운전 및 냉매를 일정한 상태로서 순환하여 냉난방 시스템의 효율을 높일 수 있도록 하고, 냉매를 원하는 온도 및 압력조건으로 변화시킴으로써 운전 비용의 절감을 구현할 수 있으면서 최적운전이 가능토록 하는 무제상 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 압축기와 팽창변 및 복수의 열교환기를 순환하는 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서,

팽창변을 통과한 저온냉매를 열교환기를 통과한 저온고압의 냉매와 열교환하도록 하고, 열교환되는 저온의 냉매에 열량을 공급토록 한후 압축기에 공급토록 하는 구성으로 팽창변의 일측에서 고온고압관과 열전달을 이루도록 설치하여 제상기능을 구현하도록 하는 무제상 냉난방 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은, 난방시 압축기를 통과한 고온고압의 냉매가 제1실내측열교환기를 통과하면서 온돌난방유니트등에 열량을 공급한 후 이중관열교환기를 통과하여 저온고압으로 되고, 저온고압의 냉매가 제1팽창변에 공급되어 저온저압의 냉매로 변화되고, 저온저압의 냉매가 실외측열교환기를 통과한 후 압축기에 리턴토록 되는 무제상 냉난방 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 압축기를 통과한 고온고압의 냉매열량을 응축기를 통과한 냉매에 전달하도록 하는 무제상 냉난방 시스템을 제공한다.

더하여, 본 발명의 이중관열교환기는, 실내측열교환기를 통과한 냉매가 내관에 팽창변을 통과한 냉매가 외관을 통과토록 설치되는 무제상 냉난방 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은 냉방시, 압축기를 통과한 고온고압의 냉매가 실외측열교환기를 통과하면서 저온고압의 냉매로 변화된 후 제2팽창변을 통과하여 제2실내측열교환기에 전달되어 저온저압의 냉매로 변화되고, 상기 저온저압의 냉매는 압축기에 리턴되도록 설치되는 무제상 냉난방 시스템을 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 압축기를 최적의 상태로 운전하며, 에너지 낭비를 줄이면서 무제상 운전 및 냉매를 일정한 상태로서 순환하여 냉난방 시스템의 효율을 높이고, 냉매를 원하는 온도 및 압력조건으로 변화시킴으로써 운전 비용의 절감하면 최적운전이 가능한 효과가 있는 것이다.

도1은 종래의 냉난방장치를 도시한 회로도이다.
도2는 본 발명에 따른 냉난방시스템을 도시한 회로도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 냉난방시스템을 도시한 회로도이다.

본 발명의 히트펌프냉,난방기(100)는, 압축기(110)와 제1,2실내측열교환기(130)(150) 및 제1,2팽창변(161)(165)과 실외측열교환기(170)가 사방밸브(500)를 통하여 연결되어 냉매가 정방향 또는 역방향으로 순환하도록 설치된다.

상기 제1팽창변(161)을 통과한 저온냉매를 제1실내측열교환기(130)를 통과한 저온고압의 냉매와 열교환하도록 이중관열교환기(400)가 설치된다.

그리고, 상기 제1실내측열교환기(130)를 통과한 저압상태의 냉매 열량을 압축기(110)에 리턴되는 냉매라인 즉 실외측열교환기에서 압축기에 냉매를 공급하는 라인에 제1열량공급라인(610)이 구비된다.

또한, 상기 압축기(110)를 통과한 고온고압의 냉매열량을 실외측열교환기(170)를 통과한 냉매에 전달하도록 보조히터(635)를 개재한 제2열량공급라인(630)이 구비된다.

그리고, 상기 압축기(110)를 통과한 고온고압의 냉매열량을 압축기에 리턴되는 냉매에 전달하도록 제3열량공급라인(650)이 구비된다.

상기 이중관열교환기(400)는, 제1실내측열교환기(130)를 통과한 냉매가 내관(410)에 제1팽창변(610)을 통과한 저온저압의 냉매가 외관(430)을 통과토록 설치된다.

더하여, 상기 제1실내측열교환기(130)는, 탄소히터(710)를 구비하면서 순환모터(730)를 갖는 탱크(750)가 연결되는 열량사용부(700)가 연결되어 열교환하도록 설치된다.

그리고, 상기 제1실내측열교환기(130)의 고압 및 저압측 냉매량을 일정하게 유지토록 고압측수액기(133)와 저압측수액기(135)가 각각 구비된다.

또한, 상기 압축기(110)의 투입전에 압축기의 손상을 방지토록 액분리기(175)가 구비된다.

더하여, 본 발명은 난방시, 압축기(110)를 통과한 고온고압의 냉매가 제1실내측열교환기(130)를 통과하면서 온돌난방유니트(770)등에 열량을 공급한 후 이중관열교환기(400)를 통과하여 저온고압으로 되고, 저온고압의 냉매가 제1팽창변(161)에 공급되어 저온저압의 냉매로 변화되고, 저온저압의 냉매가 실외측열교환기(170)를 통과한 후 압축기에 리턴토록 설치된다.

그리고, 본 발명은 냉방시, 압축기(110)를 통과한 고온고압의 냉매가 실외측열교환기(170)를 통과하면서 저온고압의 냉매로 변화된 후 제2팽창변(165)을 통과하여 제2실내측열교환기(150)에 전달되어 저온저압의 냉매로 변화되고, 상기 저온저압의 냉매는 압축기(110)에 리턴되도록 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2에서 도시한 바와같이 본 발명의 히트펌프냉,난방기(100)는, 폐회로를 형성하도록 연결되는 압축기(110)와 제1,2실내측열교환기(130)(150) 및 제1,2팽창변(161)(165)과 실외측열교환기(170)를 통하여 냉매가 흐르도록 설치될 때 사방밸브(500)를 통하여 냉매의 흐름이 정방향 또는 역방향으로 순환하면서 실내에 열량을 공급하거나 실내의 열을 흡수토록 하는 열교환이 이루어 진다.

즉, 난방시, 압축기(110)를 통과한 고온고압의 냉매가 제1실내측열교환기(130)를 통과하면서 온돌난방유니트(770)등에 열량을 공급한 후 저온고압의 냉매로 변화되고, 상기 저온고압의 냉매는 제1팽창변(161)이 연장되면서 일체로 연결되는 이중관열교환기(400)를 통과하면서 저온냉매와 중고압 냉매가 열교환을 수행하여 저온저압의 냉매가 실외측열교환기(170)에 공급될 때 발생되는 제상등의 문제점을 해소토록 한다.

그리고, 냉방시, 압축기(110)를 통과한 고온고압의 냉매가 실외측열교환기(170)를 통과하면서 상대적으로 저온인 외부의 공기와 열교환하여 저온고압의 냉매로 변화된 후 제2팽창변(165)을 통과하여 팽창하면서 저온저압으로 변화되어 제2실내측열교환기(150)에 실내의 더운 공기와 열교환 하도록 한다.

더하여, 상기 압축기(110)에서 공급되는 고온고압의 냉매 열량은 보조히터(635)를 개재한 제2열량공급라인(630)을 통하여 실외측열교환기(170)에서 압축기(110)로 향하는 라인에 열량을 공급토록 하여 겨울철 운전시 제상등의 문제점을 해소토록 한다.

이때, 상기 제2열량공급라인(630)의 일측에 구비되는 보조히터(635)를 통하여 열량조절이 가능토록 되어 압축기(110)가 동일한 압축효율을 유지할 수 있도록 한다.

상기 제1실내측열교환기(130)를 통과한 냉매의 열량 일부를 압축기(110)에 리턴되는 냉매에 공급하는 제1과열방지라인(610)이 구비되어 적은 용량의 압축기(110)를 사용할 때 발생되는 과열현상을 방지하여 적은 용량의 압축기(110)를 사용하여도 필요로 하는 냉,난방시스템의 구현이 가능토록 된다.

더하여, 상기 제3과열방지라인(630)은 압축기에서 공급되는 고온고압 냉매의 열량을 실외측열교환기(170)를 통과한 냉매를 공급하도록 설치되어 무제상 운전이 가능토록 된다.

그리고, 상기 제1실내측열교환기(130)는, 탄소히터(710)를 구비하면서 순환모터(730)를 갖는 탱크(750)가 연결되는 열량사용부(700)가 연결되어 제1실내측열교환기(130)로 부터 열량을 공급받아 온돌난방유니트(770)이나 온수등으로 사용토록 하고, 열량 부족시 탄소히터(710)를 통하여 가열토록 하여 급탕 등 다영한 용도로 사용토록 된다.

그리고, 상기 제1실내측열교환기(130)의 고압 및 저압측 냉매량을 일정하게 유지토록 고압측수액기(133)와 저압측수액기(135)가 각각 구비되는 구성으로 압력상태에 상관없이 냉매의 량을 일정하게 유지하여 공급토록 한다.

또한, 상기 압축기(110)의 투입전에 압축기의 손상을 방지토록 액분리기(175)가 구비되어 액상의 냉매가 압축기에 공급되어 발생되는 문제점을 해소토록 하는 것이다.

110...압축기 130...실내기
161...제1팽창변 170...실외기
500...사방변

Claims

압축기와 제1,2팽창변 및 제1,2실내측열교환기를 냉매가 사방밸브의 개폐동작에 의해 정방향 또는 역방향으로 순환하는 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서,
상기 제1팽창변을 통과한 저온냉매를 제1실내측열교환기를 통과한 저온고압의 냉매와 열교환하도록 설치되고,
상기 제1실내측열교환기를 통과한 냉매가 내관에 제1팽창변을 통과한 냉매가 외관을 통과토록 이중관열교환기가 설치되며,
상기 제1실내측열교환기를 통과한 저압상태의 냉매 열량을 압축기에 리턴되는 냉매라인에 전달하도록 제1열량공급라인이 구비되고,
상기 압축기를 통과한 고온고압의 냉매열량을 응축기를 통과한 냉매에 전달하도록 보조히터를 개재한 제2열량공급라인이 구비되며,
상기 압축기를 통과한 고온고압의 냉매열량을 압축기에 리턴되는 냉매에 전달하도록 제3열량공급라인이 구비되는 것을 특징으로 하는 무제상 냉난방 시스템.
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제1항에 있어서, 상기 냉난방시스템은, 난방시 압축기를 통과한 고온고압의 냉매가 제1실내측열교환기를 통과하면서 온돌난방유니트등에 열량을 공급한 후 이중관열교환기를 통과하여 저온고압으로 되고, 저온고압의 냉매가 제1팽창변에 공급되어 저온저압의 냉매로 변화되고, 저온저압의 냉매가 실외측열교환기를 통과한 후 압축기에 리턴토록 설치되는 것을 특징으로 하는 무제상 냉난방 시스템.
제1항에 있어서, 상기 냉난방시스템은, 냉방시, 압축기를 통과한 고온고압의 냉매가 실외측열교환기를 통과하면서 저온고압의 냉매로 변화된 후 제2팽창변을 통과하여 제2실내측열교환기에 전달되어 저온저압의 냉매로 변화되고, 상기 저온저압의 냉매는 압축기에 리턴되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 무제상 냉난방 시스템.