KR20030018352A

KR20030018352A - 냉,난방 겸용 히트펌프

Info

Publication number: KR20030018352A
Application number: KR1020010052051A
Authority: KR
Inventors: 임형수; 최정일
Original assignee: 임형수; 최정일
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-03-06

Abstract

본 발명은 냉,난방 겸용 히트펌프에 관한 것으로, 압축기에서 자동고압센서와 수동고압센서에 의해 작동하는 고압 게이지가 설치된 제1 연결관을 통하여 사방변에 연결하고,

상기 사방변에 제2 연결관을 통하여 연결된 실내열교환기에서 제3 연결관을 통하여 실외열교환기에 연결하고,

상기의 제3 연결관에는 제1 체크밸브에 병렬로 연결된 제1 팽창 밸브 및 제1 필터 드라이어의 접속과, 수액기와, 제2 체크밸브에 병렬로 연결된 제2 팽창 밸브 및 제2 필터 드라이어의 접속 그리고 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 통하여 냉매의 흐르는 상태가 조절되도록 하고,

상기 실외열교환기에 제4 연결관을 통하여 연결된 상기의 사방변에서 자동저압센서와 수동저압센서에 의해 작동하는 저압 게이지 및 액체 분리기가 설치된 제5 연결관을 통하여 압축기의 입구에 연결하고,

상기 실내열교환기 쪽의 제3 연결관에서 자동고압센서에 의해 온/오프되는 제3 솔레노이드 밸브와 고압·저압 팽창탱크와 자동저압센서에 의해 온/오프되는 제4 솔레노이드 밸브 및 모세관이 설치된 제6 연결관을 통하여 사방변에 연결하고,

상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브의 양단에는 제5 솔레노이드 밸브와 열교환기 및 제3 체크밸브를 연결하여 탱크의 데워진 부동액이 워터 펌프에 의해 강제로 순환하는 중에 상기 열교환기의 냉매관의 외부에 형성된 수관을 역류하면서 흐르는중에 냉매관을 흐르는 액체냉매를 기화시키도록 한 후 다시 상기의 실외열교환기를 통과하여 탱크로 순환되도록 하고,

상기 실내열교환기 및 실외열교환기는 각각 다수의 방열핀이 소정의 간격을 두고 적층된 내부를 10열 이상과 10열 이하의 냉매관이 지그재그의 형태로 내장되도록 구성함으로써 하절기의 냉방은 물론, 겨울철의 난방시에도 실내와 실외의 온도차이로 인해 열교환이 제대로 이루어지지 않으면서 미처 증발하지 못한 냉매 가스로 인해 압축기의 온도가 낮아져 손상을 입게 되는 현상을 방지하도록 한 것이다.

Description

냉,난방 겸용 히트펌프{Air cooling and heating combination heat pump}

본 발명은 냉,난방 겸용 히트펌프에 관한 것으로, 특히 실내열교환기가 실외에 위치하고 실외열교환기가 실내에 위치하는 상태에서 하절기의 냉방은 물론, 겨울철의 난방시에도 실내와 실외의 온도차이로 인해 열교환이 제대로 이루어지지 않으면서 미처 증발하지 못한 냉매 가스로 인해 압축기의 온도가 낮아져 손상을 입게 되는 현상을 방지하도록 한 냉,난방 겸용 히트펌프에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프(Heat Pump)는 냉방 및 난방이 선택적으로 이루어짐이 가능하도록 한 공기조화기로서, 상기 냉방모드나 난방모드를 선택함에 따라 냉매의 흐름이 서로 역방향으로 행하여지면서 상기 선택된 모드에 따라 냉방이 행하여지거나 난방이 행하여지도록 한 것임은 이미 주지된 사실이다.

그리고 이러한 히트펌프의 종래 사이클 구성은 도 1에 도시한 것과 같이 압축기(1)의 출구와 사방변(2)이 제1 연결관(3)에 의해 연결되도록 하고,

상기 사방변(2)과 실내열교환기(4)는 제2 연결관(5)에 의해 연결되도록 하고,

상기 실내열교환기(4)와 실외열교환기(6)는 제3 연결관(7)에 의해 상호 연결되도록 하고,

상기 실외열교환기(6)와 사방변(2)은 제4 연결관(8)에 의해 연결되도록 하고,

상기 사방변(2)과 압축기(1)의 입구는 제5 연결관(9)에 의해 연결되도록 하고,

상기 제1 연결관(3)과 제5 연결관(9)은 바이패스관(10)으로 연결하고,

상기 실내열교환기(4)의 근접부에는 실내열교환기(4) 쪽으로 바람을 불어주도록 실내팬(11)을 설치하고,

상기 실외열교환기(6)의 근접부에는 실외열교환기(6) 쪽으로 바람을 불어주도록 실외팬(12)을 설치하고,

상기 제1연결관(3)의 바이패스관(10) 연결부분과 사방변(2) 사이에는 역지변(13)을 설치하고,

상기 제3 연결관(7)에는 팽창변(14)을 설치하고,

상기 제5연결관(9)에는 기액분리기(15)를 설치하고,

상기 바이패스관(10)에는 전자변(16)을 설치하여 구성하였다.

이와 같이 구성된 종래 히트펌프에 의해 냉방과 난방이 행하여지는 과정을 구체적으로 설명하면,

스톱모드가 선택된 상태(파워는 온되어 있지만 냉방모드나 난방모드가 선택되지 않은 상태)에서는 압축기(1)는 정지상태에 있고, 사방변(2)의 관로상태는 도 1에 실선으로 도시한 것과 같이 바뀌어 있으며, 실내팬(11)과 실외팬(12)은 정지상태에 있고, 바이패스관(10)에 설치된 전자변(16)은 닫혀있다.

상기한 스톱상태에서 냉방모드를 선택하면 콘트롤러의 제어신호를 받아 압축기(1)가 작동하여 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하고, 사방변(2)의 관로방향은 도 1의 실선과 같이 그대로 있게 되며, 바이패스관(10)에 설치된 전자변(16)은 콘트롤러의 제어신호를 받아 닫힘과 함께 제3연결관(7)에 설치된 팽창변(14)은 콘트롤러의 제어신호를 받아 열리므로 상기 압축기(1)에 의해 압축된 냉매가 제1 연결관(3)을 통해 사방변(2)으로 들어간 다음 계속해서 제4 연결관(8)을 통해 실외열교환기(6)로 들어가 고온고압의 액체냉매로 응축되면서 외부로 열을 발산하게 된다.

상기 실외열교환기(6)에 의해 응축된 고온고압의 액체냉매는 제3 연결관(7)에 설치된 팽창변(14)을 통과하면서 온도와 압력이 급격히 떨어진 저온저압의 2상 냉매(액체와 기체의 혼합냉매)로 바뀐 다음 계속해서 실내열교환기(4)로 들어가 기체상태로 증발되면서 외부의 열을 흡수하게 되고, 상기 실내열교환기(4)를 통과한 저온저압의 기체냉매는 제2 연결관(5)을 통해 사방변(2)으로 들어간 다음 계속해서 제5 연결관(9)을 통해 다시 압축기(1)로 들어가 고온고압의 기체냉매로 압축되는 냉방싸이클을 이루는데, 상기 저온저압의 기체냉매가 제5 연결관(9)을 통해 압축기(1)로 들어가는 과정에서 기액분리기(15)를 통과하게 되므로 기체냉매에 포함된 소량의 액체냉매가 상기 기액분리기(15)에 의해 분리된다.

한편 상기한 냉방싸이클 동작시 실내열교환기(4)의 근접부에 설치된 실내팬(11) 및 실외열교환기(6)의 근접부에 설치된 실외팬(12)이 각각 콘트롤러의 제어신호를 받아 회전하면서 바람을 발생시키는데, 이때 상기 실외팬(12)에 의해 발생된 바람은 실외열교환기(6)를 지나면서 더운공기로 바뀌어져 계속 외부로 배출되고, 상기 실내팬(11)에 의해 발생된 바람은 실내열교환기(4)를 지나면서 열교환되어 찬공기로 바뀌어져 계속 실내로 배출되므로 상기 실내가 찬공기에 의해 냉방이 되는 것이다.

또한 사용자가 스톱상태에서 난방모드를 선택하면, 압축기(1)가 콘트롤러의 제어신호를 받아 작동하여 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하고, 사방변(2)의 관로방향은 도 1의 일점쇄선과 같이 바뀌게 되며, 바이패스관(10)에 설치된 전자변(16)은 콘트롤러의 제어신호를 받아 열림과 함께 제3 연결관(7)에 설치된 팽창변(14)은 콘트롤러의 제어신호를 받아 열리므로 상기 압축기(1)에 의해 압축된 고온고압의 기체냉매 중 대부분의 냉매는 제1 연결관(3)→전자변(16)이 설치된 바이패스관(10)→기액분리기(15)가 설치된 제5 연결관(9)을 연속적으로 통해 바이패스되어 다시 압축기(1)로 들어가는 순환작용을 행함과 함께, 상기 압축기(1)에 의해 압축된 고온고압의 기체냉매 중 일부의 냉매는 역지변(13)이 설치된 제1 연결관(3)을 통해 사방변(2)으로 들어간 다음 계속해서 제2 연결관(5)을 통해 실내열교환기(4)→팽창변(14)이 설치된 제3 연결관(7)을 통해 실외열교환기(6)→제4 연결관(8)을 통해 사방변(2)→기액분리기(15)가 설치된 제5 연결관(9)을 통해 압축기(1)로 들어가는 순환을 행한다.

상기한 작용이 일정시간 동안 행하여지면 바이패스관(10)에 설치된 전자변(16)이 콘트롤러의 제어신호를 받아 닫히므로 이때부터는 상기 압축기(1)에 의해 압축된 고온고압의 기체냉매가 역지변(13)이 설치된 제1 연결관(3)을 통해 사방변(2)으로 들어간 다음 계속해서 제2 연결관(5)을 통해 실내열교환기(4)로 들어가 고온고압의 액체냉매로 응축되면서 외부로 열을 발산하게 된다.

상기 실내열교환기(4)에 의해 응축된 고온고압의 액체냉매는 제3 연결관(7)에 설치된 팽창변(14)을 통과하면서 온도와 압력이 급격히 떨어진 저온저압의 2상 냉매(액체와 기체의 혼합냉매)로 바뀐 다음 계속해서 실외열교환기(6)로 들어가 기체상태로 증발되면서 외부의 열을 흡수하게 되고, 상기 실외열교환기(6)를 통과한저온저압의 기체냉매는 계속해서 제4 연결관(8)을 통해 사방변(2)으로 들어간 다음 제5 연결관(9)을 통해 다시 압축기(1)로 들어가 고온고압의 기체냉매로 압축되는 난방싸이클을 이루는데, 상기 저온저압의 기체냉매가 제5 연결관(9)을 통해 압축기(1)로 들어가는 과정에서 기액분리기(15)를 통과하게 되므로 기체냉매에 포함된 소량의 액체냉매가 상기 기액분리기(15)에 의해 분리된다.

한편 상기한 난방싸이클 동작시 실내열교환기(4)의 근접부에 설치된 실내팬(11) 및 실외열교환기(6)의 근접부에 설치된 실외팬(12)이 각각 콘트롤러의 제어신호를 받아 회전하면서 바람을 발생시키는데, 이때 상기 실외팬(12)에 의해 발생된 바람은 실외열교환기(6)를 지나면서 찬공기로 바뀌어 진 다음 계속해서 외부로 배출되고, 상기 실내팬(11)에 의해 발생된 바람은 실내열교환기(4)를 지나면서 열교환되어 더운공기로 바뀌어 진 다음 계속해서 실내로 배출되므로 상기 실내가 더운공기에 의해 난방이 되는 것이다.

이상에서와 같은 난방운전시 초기상태에서 압축기(1)에 의해 압축된 고온고압의 기체냉매를 곧바로 정상적인 사이클로 순환시키지 않고 일정시간 동안 바이패스시켜 상기 고온고압의 기체냉매가 압축기(1)로 다시 되돌아가도록 하는 것은, 난방운전이 통상 겨울철에 이루어지고 있는 관계로 인하여 외기의 낮은 온도로 인해 상기 압축기(1)내의 냉매가 오일중의 용해되어 액체상태에 있음을 감안할 때 상기 용해된 오일중의 액체냉매를 고온에 의해 가급적 신속히 증발시켜 난방모드 선택에 따른 초기 기동시 오일거품의 형성 방지에 의한 냉매부족 현상이 발생되지 않도록 하기 위함인데, 이는 상기 난방모드선택에 따른 초기 기동시에 냉매부족 현상이 발생되지 않으면 압축기(1)의 토출량이 증가되어 난방사이클이 정상상태로 신속히 도달되기 때문이다.

한편 난방운전이 행하여지는 도중 난방정지모드가 선택되면 압축기(1)의 작동은 콘트롤러의 제어신호에 의해 중단되고, 제3연결관(7)에 설치된 팽창변(14)은 콘트롤러의 제어신호에 의해 닫히므로 이때부터는 냉매가 실외열교환기(6)로 흘러 들어가지 못함과 함께 제1연결관(3)에 설치되어 있는 역지변(13)에 의해 다시 압축기(1)로 역류되지 못함에 따라 결국 냉매는 상기 역지변(13)에서 팽창변(14) 사이의 고온부에 그대로 머물러 있게 되는데, 이는 압축기(1)의 정지시 상기 압축기내로 들어가 오일에 용해되어 쌓이는 액체냉매의 양을 줄여줌에 따라 난방운전이 다시 행하여 질 때 난방운전상태가 정상상태로 신속하게 도달되도록 하기 위함이다.

즉, 안정된 평행상태를 유지하기까지 걸리는 시간이 매우 길어지게 되는 단점이 있었다.

그리고 상기의 히트 펌프에 냉,난방을 하는 중에 여름철에는 응축기가 실외에 있고 증발기가 실내에 위치하고 있어 냉방을 필요로 하는 데에는 이상이 없으나, 겨울철 난방을 필요로 하는 데에 있어서 응축기는 실내에 증발기는 실외에 위치하고 있어 실외온도가 낮기 때문에 정상적인 운전이 어려운 문제점이 있게 된다.

즉, 증발기가 실외에 위치하고 있어 외부공기와 열교환이 원활하게 이루어져 정상적인 운전이 원활히 이루어지도록 하지만, 실외온도가 영하의 온도로 낮아지면 응축기는 실내에 위치하고 있으므로 저압압력이 매우 낮아진 상태로 운전이 된다.

이런 조건으로 운전이 지속되면 실외의 온도가 낮기 때문에 실내의 응축기토출온도도 상승시키기 어렵다. 토출압력과 토출온도도 낮기 때문에 팽창변을 통하는 증발온도는 정상적인 증발이 어려운 상태의 온도가 된다.

그러므로 증발기의 코일에 성애가 차게 되고, 운전이 지속될수록 증발기는 더욱 더 얼게된다. 이 때문에 공기의 순환량이 감소하여 냉매와 실외온도의 열교환이 원활히 이루어지지 않아 관내의 냉매를 전부 증발시키지 못하기 때문에 아주 낮은 흡입 가스와 저온저압의 냉매와 실외의 낮은 온도와 열교환이 잘 이루어지지 않아 미처 증발하지 못한 액체냉매를 흡입하여 압축기가 얼게되면서 액햄머 현상이 초래되어 압축기가 파손될 위험이 매우 높게 된다.

단, 액체 냉매는 비압축성이기 때문에 순수한 낮은 가스냉매가 부족하여 압축후 토출가스의 압력과 온도를 정상적으로 유지하기가 어렵다.

방의 차가운 온도를 올리려면 응축기의 공기 순환에 의한 토출온도가 40℃ 이상의 높은 온도가 되어야만 서서히 주위의 온도가 상승하게 되고, 방의 온도를 상승시키려면 압축기의 토출온도를 고온으로 올려줘야 하지만 증발하지 못한 액체냉매를 흡입하게 되므로 손상을 입게 될 수 있다.

이에 따라 본 발명은 실내열교환기가 실외에 위치하고 실외열교환기가 실내에 위치하는 상태에서 하절기의 냉방은 물론, 겨울철의 난방시에도 실내와 실외의 온도차이로 인해 열교환이 제대로 이루어지지 않으면서 미처 증발하지 않은 냉매 가스에 의해 압축기의 온도가 낮아져 손상을 입게 되는 현상을 방지하도록 한 냉,난방 겸용 히트펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압축기에서 자동고압센서와 수동고압센서에 의해 작동하는 고압 게이지가 설치된 제1 연결관을 통하여 사방변에 연결하고,

상기 실내열교환기 쪽의 제2 연결관에서 자동고압센서에 의해 온/오프되는 제3 솔레노이드 밸브와 고압·저압 팽창탱크와 자동저압센서에 의해 온/오프되는 제4 솔레노이드 밸브 및 모세관이 설치된 제6 연결관을 통하여 사방변에 연결하고,

상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브의 양단에는 제5 솔레노이드 밸브와 열교환기 및 제3 체크밸브를 연결하여 탱크의 데워진 부동액이 워터 펌프에 의해 강제로 순환하는 중에 상기 열교환기의 냉매관의 외부에 형성된 수관을 역류하면서 흐르는 중에 냉매관을 흐르는 액체냉매를 기화시키도록 한 후 다시 상기의 실외열교환기를 통과하여 탱크로 순환되도록 하고,

상기 실내열교환기는 다수의 방열핀이 소정의 간격을 두고 적층된 내부를 10열 이상의 냉매관이 지그재그의 형태로 내장되도록 하면서 상기 실외열교환기는 다수의 방열핀이 소정의 간격을 두고 적층된 내부를 10열 이하의 냉매관이 지그재그의 형태로 내장되도록 구성함으로써 하절기의 냉방은 물론, 겨울철의 난방시에도 실내와 실외의 온도차이로 인해 열교환이 제대로 이루어지지 않으면서 미처 증발하지 못한 냉매 가스로 인해 압축기의 온도가 낮아져 손상을 입게 되는 현상을 방지하도록 한 것이다.

도 1은 종래 일반적인 히트 펌프의 구성을 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 열교환기의 나타낸 상세도.

도 4는 본 발명의 실내열교환기 및 실외열교환기의 구성을 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

21 : 압축기 22 : 사방변

24 : 자동고압센서 26 : 고압 게이지

27 : 실내열교환기 31, 35 : 팽창밸브

33 : 수액기 39 : 실외열교환기

41 : 자동저압센서 43 : 저압 게이지

44 : 액체분리기 47 : 저압·고압 팽창탱크

52 : 열교환기 54 : 탱크

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 기술하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 구성을 도시한 것으로서,

압축기(21)의 출구에서 자동고압센서(24)와 수동고압센서(25)에 의해 작동하는 고압 게이지(26)가 설치된 제1 연결관(23)을 통하여 사방변(22)에 연결하고,

상기 사방변(22)에서 제2 연결관(28)을 통하여 실내열교환기(27)에 연결하고,

상기의 실내열교환기(27)에서 제3 연결관(29)을 통하여 실외열교환기(39)에 연결하고,

상기의 제3 연결관(29)에는 실내로의 역류방지용 제1 체크밸브(30)에 병렬로 연결된 제1 팽창 밸브(31) 및 제1 필터 드라이어(32)의 직렬접속과, 수액기(33)와, 실외로의 역류방지용 제2 체크밸브(34)에 병렬로 연결된 제2 팽창 밸브(35) 및 제2 필터 드라이어(36)의 직렬접속 그리고 반대방향의 제1 및 제2 솔레노이드밸브(37)(38)의 병렬접속을 설치하여 냉매의 흐르는 상태가 조절되도록 하고,

상기 실외열교환기(39)에서 제4 연결관(40)을 통하여 사방변(22)에 연결하고,

상기 사방변(22)에서 자동저압센서(41)와 수동저압센서(42)에 의해 작동하는 저압 게이지(43) 및 액체 분리기(44)가 설치된 제5 연결관(45)을 통하여 압축기(21)의 입구에 연결하고,

상기 실내열교환기(27) 쪽의 제2 연결관(28)에서 자동고압센서(24)에 의해 온/오프되는 제3 솔레노이드 밸브(46)와 고압·저압 팽창탱크(47)와 자동저압센서(41)에 의해 온/오프되는 제4 솔레노이드 밸브(48) 및 모세관(49)이 설치된 제6 연결관(50)을 통하여 사방변(22)에 연결하고,

상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(37)(38)의 양단에는 제5 솔레노이드 밸브(51)와 열교환기(52) 및 제3 체크밸브(53)를 연결하여 탱크(54)에서 히터(63)에 의해 데워진 부동액이 워터 펌프(55)에 의해 강제로 순환하는 중에 상기 열교환기(52)의 냉매관(56)의 외부에 형성된 수관(57)을 역류하면서 흐르는 중에 냉매관(56)을 흐르는 액체냉매를 기화시키도록 한 후 다시 상기의 실외열교환기(39)를 통과하여 탱크(54)로 순환되도록 하고,

상기 실내열교환기(27)의 근접부에는 실내열교환기(27) 쪽으로 바람을 불어주도록 실내팬(58)을 설치하고,

상기 실외열교환기(39)의 근접부에는 실외열교환기(39) 쪽으로 바람을 불어주도록 실외팬(59)을 설치하고,

상기 열교환기(52)의 외부에는 다수의 방열핀(60)을 설치하여 효율적인 열교환이 이루어지도록 하고,

상기 실내열교환기(27)는 다수의 방열핀(61)이 소정의 간격을 두고 적층된 내부를 10열 이상의 냉매관(62)이 지그재그의 형태로 내장되도록 하면서 상기 실외열교환기(39)는 다수의 방열핀(61)이 소정의 간격을 두고 적층된 내부를 10열 이하의 냉매관(62)이 지그재그의 형태로 내장되도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성한 본 발명의 냉,난방 겸용 히트펌프는 사용자가 하절기에 전원코드를 접속하여 동작을 위한 전원이 공급되도록 한 상태에서 냉방모드로 선택하게 되면, 도면에 도시하지 않은 콘트롤러의 제어신호를 받아 압축기(21)가 작동하여 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하여 제1 연결관(23)을 통해 사방변(22)으로 보낸다.

상기 사방변(22)에서 제4 연결관(40)을 거쳐 실외열교환기(39)로 유입되어 고온고압의 액체냉매로 응축되면서 실외팬(59)에 의해 외부로 열을 발산하도록 한다.

상기 실외열교환기(39)를 경유한 고온고압의 액체냉매는 제3 연결관(29)의 제2 솔레노이드 밸브(38)를 거쳐 제2 체크밸브(34)를 통과한 후 수액기(33)에서 액체의 흐름이 원활해지도록 한다.

그리고 상기의 수액기(33)를 통과한 고온고압의 액체냉매는 제1 필터 드라이어(32)와 제1 팽창밸브(31)를 통과하는 중에 팽창을 하는 중에 온도와 압력이 급격히 떨어지도록 한다.

상기의 제1 팽창밸브(31)를 경유한 저온저압의 액체냉매는 다음의 실내열교환기(27)에서 기체상태로 변화하는 중에 주위의 열을 흡수하게 된다.

그리고 상기의 실내열교환기(27)에서 주위의 열을 흡수하는 상태로 인해 실내팬(58)에 의해 낮은 온도의 공기가 계속 새로운 공기로 바뀌게 되고 이로 인해 실내의 온도가 낮아지도록 한다.

그리고 상기 실내열교환기(27)를 통과한 저온저압의 냉매는 제2 연결관(28)을 거쳐 사방변(22)으로 이동한 후 다시 제5 연결관(45)의 액체분리기(44)를 통하여 액체냉매가 분리되도록 한 후 다시 압축기(21)로 공급되어 고온고압의 기체 상태로 압축되는 과정을 반복하도록 한다.

그리고 상기의 냉방을 하는 중에는 외기의 온도와 실내의 온도차에 의한 영향을 거의 받지 않으므로 과도하게 가동시키는 경우를 제외하면 정상적인 운전이 가능하게 된다.

또한 사용자가 동절기에 난방모드를 선택하면, 압축기(21)가 콘트롤러의 제어신호를 받아 작동하여 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축하여 제1 연결관(23)을 통하여 사방변(22)으로 공급한다.

상기의 사방변(22)에서 제2 연결관(28)을 통하여 실내열교환기(27)로 공급되는 고온고압의 냉매는 내부에서 응축되면서 외부로 열을 발생하게 되므로 실내팬(58)으로 인해 실내열교환기(27)에서 발생되는 열을 전달받은 공기가 실내의 온도를 높여주는 작용이 계속 이루어지게 되므로 난방이 이루어지게 된다.

상기의 실내열교환기(27)를 통과한 고온저온의 냉매는 제3 연결관(29)을 거쳐 실외열교환기(39)로 이동하게 된다.

그리고 상기의 실외열교환기(39)로 이동하는 냉매는 실내로의 유입이 방지되는 제1 체크밸브(30)를 거치고, 수액기(33)와 제2 필터 드라이어(36) 및 제2 팽창 밸브(35)를 경유하는 중에 팽창을 하여 저온저압의 액체냉매로 된다.

상기 저온저압의 액체냉매가 제1 솔레노이드 밸브(37)를 거쳐 실외열교환기(39)로 공급되어 저온저압의 기체냉매로 되도록 한다.

그리고 상기 고온고압의 기체냉매는 제4 연결관(40)과 사방변(22) 및 제 5연결관(45)을 거쳐 압축기(21)로 순환되는 과정을 반복함으로써 난방이 지속적으로 이루어지게 된다.

상기의 난방을 수행하는 중에 실외의 온도가 영하의 온도 이하로 낮아져 실외열교환기(39)에서의 증발작용이 원활히 이루어지지 않을 경우에는 저압이 낮아지면서 성애가 발생하여 열교환이 제대로 행하여지지 않으므로 액체냉매가 압축기(21)로 흡입되어 액햄머 현상이 발생하게 되면서 압축기(21)가 파손되는 현상이 발생하게 된다.

그러므로 상기의 제2 팽창밸브(35)를 거치는 중에 팽창된 저온저압의 액체냉매가 제 1 및 제2 솔레노이드 밸브(37)(38)를 통과하지 않도록 한 상태에서 제5 솔레노이드 밸브(51)를 거쳐 열교환기(52)의 냉매관(56)으로 이동하도록 한다.

이때에는 콘트롤러에 의해 작동하는 워터펌프(55)가 탱크(54)의 상온 이상으로 데워진 부동액이 강제로 이동하도록 하여 상기 열교환기(52)의 냉매관(56)의 외부에 형성된 수관(57)으로 역류하면서 흐르는 중에 냉매관(56)을 흐르는 액체냉매를 거의 기화시킨 후 다시 상기의 실외열교환기(39)를 통과하여 탱크(54)로 순환되도록 한다.

상기의 실외열교환기(39)를 통과하는 소량의 액체냉매가 부동액의 잔열에 의해 온도와 압력이 상승되어 증발되도록 함으로써 순수한 기체냉매만 상기의 압축기(21)로 흡입되도록 한다.

즉, 상기의 열교환기(52)의 냉매관(56)을 통과하는 저온저압의 액체냉매가 수관(57)을 따라 역류하면서 흐르는 따뜻한 부동액과 충분한 열교환이 이루어지도록 함으로서 저온저압의 액체냉매의 절반이상이 증발되어 제3 체크밸브(53)를 거쳐 실외열교환기(39)로 이동하도록 함으로써 나머지 액체냉매를 완전히 기화시킨 후 사방변(22)을 거쳐 압축기(21)로 순환시키도록 하여 액햄머 현상이나 동절기에 압축기(21)가 얼게되는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 여름철의 냉방운전, 겨울철의 난방운전을 하거나, 일부를 수냉식 실내열교환기를 이용하여 온수나 보일러를 사용할 경우 또는 냉방운전, 난방운전, 공랭식 증발기 수냉식 실내열교환기 겸용으로 운전할 때 실외의 온도가 일정하지 않고 수냉식 공랭식 조건이 틀려져 고압이나 저압의 압력이 수시로 변하게 되고, 때로는 고압이 상승하거나 저압 부족 현상을 초래하게 된다.

이때에는 제1 연결관(23)의 자동고압센서(24)가 고압의 상태를 인식하여 고압 게이지(26)를 통하여 표시하는 동시에 콘트롤러에 전달하고, 상기의 콘트롤러의 제어에 의해 상기 실내열교환기(27) 쪽의 제2 연결관(28)과 사방변(22)의 사이에 설치된 제3 솔레노이드 밸브(46)를 개방하여 정상보다 높아진 압력을 해소하기 위한 만큼의 냉매가 고압·저압 팽창탱크(47)에 저장되도록 함으로써 압력의 조절이 행하여진다.

그리고 상기의 고압을 해소한 상태에서 저압으로 인한 비정상적인 상태를 인식하게 되면 제5 연결관(45)에 설치된 자동저압센서(41)가 이를 인식하여 저압 게이지(43)를 통하여 표시하는 동시에 콘트롤러에 전달하고, 상기의 콘트롤러의 제어에 의해 제4 솔레노이드 밸브(48)가 온되면서 상기의 고압·저압 팽창탱크(47)에 저장된 냉매가 모세관(49)을 거쳐 사방변(22) 및 압축기(21)로 순환됨으로써 냉매의 저압으로 인한 현상을 해소할 수 있게 된다.

상기 고압·저압 팽창탱크(47)에서 제4 솔레노이드 밸브(48)를 거쳐 나오는 냉매가 고온고압의 기체냉매인 경우에는 모세관(49)을 경유하는 중에 저온저압의 기체냉매로 되어 직접 사방변(22)과 제5 연결관(45)을 거쳐 압축기(21)로 순환된다.

만약, 상기의 고압·저압 팽창탱크(47)에서 나오는 냉매가 상온의 액체냉매인 경우에는 모세관(49)에 의해 압력과 온도가 낮아진 상태에서 제5 연결관(45)의 액체 분리기(44)로 공급되므로 상술한 실외열교환기(39)에서 증발된 기체냉매의 온도에 의해 서서히 증발되어 기체냉매가 압축기(21)로 공급되도록 한다.

즉, 냉매의 고압이나 저압으로 인해 압축기가 파열되거나 액햄머 현상이 일어나는 현상을 방지할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 의한 냉,난방 겸용 히트펌프에 의하여서는 압축기에서 자동고압센서와 수동고압센서에 의해 작동하는 고압 게이지가 설치된 제1 연결관을 통하여 사방변에 연결하고,

상기 실내열교환기 및 실외열교환기는 다수의 방열핀이 소정의 간격을 두고적층된 내부를 10열 이상의 냉매관이 지그재그의 형태로 내장되도록 구성함으로써 하절기의 냉방은 물론, 겨울철의 난방시에도 실내와 실외의 온도차이로 인해 열교환이 제대로 이루어지지 않으면서 미처 증발하지 못한 냉매 가스로 인해 압축기의 온도가 낮아져 손상을 입게 되는 현상을 방지하도록 한 것이다.

Claims

압축기(21)의 출구와 사방변(22)은 제1 연결관(23)을 통하여 연결하고,

상기 사방변(22)과 실내열교환기(27)는 제2 연결관(28)을 통하여 연결하고,

상기의 실내열교환기(27)와 실외열교환기(39)는 제3 연결관(29)을 통하여 연결하고,

상기의 제3 연결관(29)에는 제1 체크밸브(30)에 병렬로 연결된 제1 팽창 밸브(31) 및 제1 필터 드라이어(32)의 직렬접속과, 수액기(33)와, 제2 체크밸브(34)에 병렬로 연결된 제2 팽창 밸브(35) 및 제2 필터 드라이어(36)의 직렬접속을 차례로 연결하고,

상기 실외열교환기(39)와 사방변(22)은 제4 연결관(40)을 통하여 연결하고,

상기 사방변(22)과 압축기(21)의 입구는 액체 분리기(44)가 설치된 제5 연결관(45)을 통하여 연결한 냉,난방 겸용 히트펌프에 있어서,

압축기(21)의 출구와 사방변(22)의 사이의 제1 연결관에 설치되어 냉매의 고압상태를 인식하는 고압검출부와,

상기의 제3 연결관(29)에 설치되어 난방시와 냉방시에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 밸브와,

상기 사방변(22)과 압축기(21)의 사이에 설치되어 냉매의 저압상태를 인식하는 저압검출부와,

상기 실내열교환기(27)와 사방변(22)의 사이에 설치되어 냉매의 압력을 조절하는 냉매조절부와,

상기 밸브의 양단에 설치되어 저온저압의 냉매가 기화되도록 하는 열교환부들로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 냉,난방 겸용 히트펌프.
제 1 항에 있어서, 상기의 고압검출부는 제1 연결관(23)에 자동고압센서(24)와 수동고압센서(25)에 의해 작동하는 고압 게이지(26)를 설치하고,

상기의 저압검출부는 제5 연결관(45)에 자동저압센서(41)와 수동저압센서(42)에 의해 작동하는 저압 게이지(43)를 설치하고,

상기의 냉매조절부는 상기 실내열교환기(27) 쪽의 제2 연결관(28)과 사방변(22)의 사이의 제6 연결관(50)에 자동고압센서(24)에 의해 온/오프되는 제3 솔레노이드 밸브(46)와 고압·저압 팽창탱크(47)와 자동저압센서(41)에 의해 온/오프되는 제4 솔레노이드 밸브(48) 및 모세관(49)을 설치하여 고압이나 저압 시에 냉매의 양에 의한 압력을 조절할 수 있도록 한 냉,난방 겸용 히트펌프.
제 1 항에 있어서, 상기의 밸브는 제3 연결관(29)의 제2 필터 드라이어(36)와 실외열교환기(39)의 사이에 반대방향의 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(37)(38)의 병렬접속을 설치하고,

상기의 열교환부는 상기 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(37)(38)의 양단에 제5 솔레노이드 밸브(51)와 열교환기(52) 및 제3 체크밸브(53)를 연결하고,

탱크(54)의 데워진 부동액이 워터 펌프(55)에 의해 강제로 순환하는 중에 상기 열교환기(52)의 냉매관(56)의 외부에 형성된 수관(57)을 역류하면서 흐른 후 상기의 실외열교환기(39)를 통과하여 탱크(54)로 순환되도록 하여 외부의 온도가 낮을 때 열교환부에서 데워진 부동액에 의해 냉매의 일부를 기화시키도록 한 냉,난방 겸용 히트펌프.
제 1 항에 있어서, 상기의 실내열교환기(27) 및 실외열교환기(39)는 각각 다수의 방열핀(61)이 소정의 간격을 두고 적층된 내부를 10열 이상의 냉매관(62) 및 10열 이하의 냉매관(62)이 지그재그의 형태로 내장되도록 한 냉,난방 겸용 히트펌프.