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KR20210098783A - 공기조화장치 - Google Patents

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KR20210098783A
KR20210098783A KR1020200012765A KR20200012765A KR20210098783A KR 20210098783 A KR20210098783 A KR 20210098783A KR 1020200012765 A KR1020200012765 A KR 1020200012765A KR 20200012765 A KR20200012765 A KR 20200012765A KR 20210098783 A KR20210098783 A KR 20210098783A
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KR
South Korea
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heat exchanger
pressure
refrigerant
pipe
valve
Prior art date
Application number
KR1020200012765A
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English (en)
Inventor
김각중
송치우
신일융
사용철
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Filing date
Publication date
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Priority to CN202080095293.XA priority patent/CN115038916B/zh
Priority to PCT/KR2020/015139 priority patent/WO2021157815A1/en
Priority to US17/089,855 priority patent/US11512881B2/en
Priority to EP21150923.7A priority patent/EP3859237A1/en
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치는, 냉매가 순환하는 실외기, 물이 순환하는 실내기 및 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기를 가지는 열교환장치를 포함하고, 상기 열교환장치는, 고압가이드관, 저압가이드관, 액가이드관, 실외기의 고압기관의 바이패스 분기점과 상기 액가이드관의 바이패스 합지점을 연결하여, 상기 고압기관에 존재하는 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스하는 바이패스 배관 및 상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브를 포함하고, 상기 실외기는, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 실외 열교환기로 가이드하는 제 1 밸브장치 및 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 열교환장치의 고액가이드관으로 가이드하는 제 2 밸브장치를 더 포함할 수 있다.

Description

공기조화장치 {An air conditioning apparatus}
본 발명은 공기조화장치에 관한 것이다.
공기조화장치는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화 장치는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함하며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 싸이클이 구동되어 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기조화장치가 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 소정공간은 가정 또는 사무 공간일 수 있다.
공기조화장치가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며, 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기조화장치가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며, 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
최근에는 환경규제 정책에 따라 공기조화장치에 사용되는 냉매의 종류를 제한하고, 냉매 사용량을 줄이는 경향이 나타나고 있다.
냉매 사용량을 줄이기 위하여, 냉매와 소정의 유체간에 열교환을 수행하여 냉방 또는 난방을 수행하는 기술이 제안되고 있다. 일례로, 상기 소정의 유체에는 물이 포함될 수 있다.
선행문헌인 미국특허 US 2015-0176864(공개일자: 2015년06월25일)에는 냉매와 물의 열교환을 통하여 냉방 또는 난방을 수행하는 공기조화장치가 개시된다.
상기 선행문헌에 개시된 공기조화장치는, 실외 열교환기가 구비되며 냉매가 순환하는 실외기와, 물이 순환하는 실내기, 및 냉매와 물이 열교환하는 다수의 열교환기가 구비된 열교환장치를 포함한다.
또한, 상기 열교환장치에는 각각의 열교환기가 증발기 또는 응축기로 작동하도록 냉매유로에 연결되는 두 개의 밸브장치가 구비된다. 즉, 종래의 공기조화장치는 상기 밸브장치의 제어를 통하여 상기 열교환기의 작동 모드를 결정할 수 있다.
한편, 외기온도가 낮은 겨울철의 경우 실내기의 난방 운전이 수행되면, 실외에 배치된 실외 열교환기 표면에 생성된 응축수가 결빙될 수 있다. 이 경우 실외 공기의 원활한 흐름 및 열교환이 방해되어 난방 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
따라서 착상된 응축수 또는 결빙을 제거하기 위하여 난방 운전 도중 난방 운전을 정지하고, 냉동싸이클을 역싸이클(즉, 냉방 운전)로 운전시키는 제상 운전을 수행할 수 있다. 그러면, 실외 열교환기로는 고온 고압의 냉매가 통과하고, 실외 열교환기 표면의 결빙은 이 냉매의 열에 의해 녹게 된다.
그러나 상술한 제상 운전을 수행하는 과정에서, 냉매와 물이 열교환하는 열교환기의 내부에는 차가운 냉매(0도 이하의 냉매)가 유입될 수 있고 그 결과, 열교환기를 흐르는 물이 얼어서 동파되는 문제점이 있다.
상기 열교환기가 동파되면, 내부 누설에 의하여 물과 냉매가 섞이게 되고 결과적으로 시스템의 큰 문제를 야기시킬 수 있다.
공개번호 (공개일자) : US 2015-0176864 (2015년 06월 25일).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 제상 운전 시, 냉매와 물이 열교환되는 열교환기가 동파되는 것을 방지할 수 있는 공기조화장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 실내기의 냉방 운전 또는 난방 운전의 절환이 가능하고, 다수의 열교환기 중 일부 열교환기만을 사용할 경우에도 해당 열교환기가 동파되는 것을 방지할 수 있는 공기조화장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 사용하지 않는 열교환기 측으로 냉매가 누설되더라도, 해당 열교환기에서의 냉매 흐름을 완전히 차단할 수 있는 공기조화장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치는, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기와, 물이 순환하는 실내기 및 상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기를 가지는 열교환장치를 포함한다.
상기 열교환장치는, 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 일측에 연결되는 고압가이드관, 상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 고압가이드관에 합지되는 저압가이드관, 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 타측에 연결되는 액가이드관, 상기 고압기관의 바이패스 분기점과 상기 액가이드관의 바이패스 합지점을 연결하여, 상기 고압기관에 존재하는 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스하는 바이패스 배관 및 상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브를 포함한다.
특히, 상기 실외기는, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 실외 열교환기로 가이드하는 제 1 밸브장치 및 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 열교환장치의 고액가이드관으로 가이드하는 제 2 밸브장치를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명은 실외기에 구비된 2개의 밸브장치를 이용하여 실내기의 냉방 운전 또는 난방 운전의 절환이 가능한 장점이 있다.
여기서, 상기 바이패스 밸브는 개폐 동작 가능한 솔레노이드밸브일 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 바이패스 밸브를 개방하여 상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스할 수 있으므로, 제상 운전에 따른 열교환기의 동파가 방지될 수 있다.
한편, 상기 실내기의 냉방 또는 난방 운전 시, 상기 바이패스 밸브는 폐쇄되어, 상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스하는 것을 제한할 수 있다.
상기 실내기의 냉방 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 거쳐 상기 실외 열교환기에서 응축되고, 응축된 냉매는 상기 열교환장치의 열교환기에서 증발될 수 있다.
또한, 상기 실내기의 난방 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 2 밸브장치를 거쳐 상기 열교환장치의 열교환기에서 응축되고, 응축된 냉매는 상기 실외 열교환기에서 증발된 후 상기 제 1 밸브장치를 거쳐 상기 압축기로 흡입될 수 있다.
상기 공기조화장치는 상기 고압가이드관에 설치되어 개폐 동작하는 고압밸브, 상기 저압가이드관에 설치되어 개폐 동작하는 저압밸브 및 상기 액가이드관에 설치되어 냉매의 유량을 조절하는 유량밸브를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 바이패스 합지점은, 상기 열교환기와 상기 유량밸브의 사이 지점에 형성될 수 있다.
상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 저압밸브, 상기 유량밸브 및 상기 바이패스 밸브는 개방되고, 상기 고압밸브는 폐쇄될 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매 중 일부는, 상기 제 1 밸브장치를 통해 상기 실외 열교환기로 유동하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매 중 나머지 일부는, 상기 제 2 밸브장치를 통해 상기 바이패스 배관으로 유동할 수 있다.
상기 열교환기는, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 포함하고, 상기 고압가이드관은, 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 일측에 연결되는 제 1 고압가이드관 및 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 일측에 연결되는 제 2 고압가이드관을 포함하고, 상기 액가이드관은, 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 타측에 연결되는 제 1 액가이드관 및 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 타측에 연결되는 제 2 액가이드관을 포함할 수 있다.
상기 바이패스 배관은, 상기 고압기관의 제 1 바이패스 분기점에서 분기되는 공통 배관, 상기 공통 배관의 제 2 바이패스 분기점으로부터 분기되어, 상기 제 1 액가이드관의 제 1 바이패스 합지점에 연결되는 제 1 바이패스 배관 및 상기 공통 배관의 제 2 바이패스 분기점으로부터 분기되어, 상기 제 2 액가이드관의 제 2 바이패스 합지점에 연결되는 제 2 바이패스 배관을 포함할 수 있다.
이때, 상기 바이패스 밸브는, 상기 공통 배관에 설치될 수 있다. 따라서, 상기 바이패스 밸브의 개방에 의하여, 상기 제 1 열교환기 및 상기 제 2 열교환기의 동파가 동시에 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기조화장치는, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기와, 물이 순환하는 실내기 및 상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 가지는 열교환장치를 포함한다.
상기 열교환장치는, 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 일측에 연결되는 제 1 고압가이드관, 상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 일측에 연결되는 제 2 고압가이드관, 상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 제 1 고압가이드관에 합지되는 제 1 저압가이드관, 상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 제 2 고압가이드관에 합지되는 제 2 저압가이드관, 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 타측에 연결되는 제 1 액가이드관, 상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 타측에 연결되는 제 2 액가이드관, 상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 제 1 액가이드관 또는 상기 제 2 액가이드관으로 바이패스 하는 바이패스 배관 및 상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브를 포함할 수 있다.
특히, 상기 실외기는, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 실외 열교환기로 가이드하는 제 1 밸브장치 및 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제 1 고액가이드관 또는 상기 제 2 고액가이드관으로 가이드하는 제 2 밸브장치를 더 포함할 수 있다.
따라서, 실외기에 구비된 2개의 밸브장치를 이용하여 실내기의 냉방 운전 및 난방 운전의 동시 운전이 가능하고, 냉매 운전 또는 난방 운전의 절환이 가능한 장점이 있다.
또한, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기 중 어느 하나의 열교환기만을 사용할 경우, 해당 열교환기에 해당하는 유량밸브에 냉매 누설이 발생하더라도, 해당 열교환기의 후단이 모두 차단될 수 있으므로, 해당 열교환기에서의 냉매 흐름이 발생되지 않는다. 다시 말하면, 유량밸브를 통해 사용하지 않는 열교환기로 소량의 냉매가 유입되더라도, 저압밸브 및 고압밸브의 폐쇄에 의해서 냉매의 흐름이 완전히 차단될 수 있다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 공기조화장치의 제상 운전 시, 냉매와 물이 열교환하는 열교환기가 동파되는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다.
특히, 난방 운전 도중 제상 운전이 시작되면, 고압기관과 액가이드관을 연결하는 바이패스 배관을 통하여 고압기관의 고온의 냉매가 액가이드관을 통해 열교환기로 유입되므로, 고온의 냉매로 인하여 열교환기의 내부온도가 증가될 수 있다.
둘째, 실외기에는 냉매의 유동방향을 제어하는 2개의 밸브장치가 구비되므로, 실내기의 냉방 운전 및 난방 운전의 동시 운전이 가능하고, 냉방 운전 또는 난방 운전의 절환이 가능한 장점이 있다.
셋째, 다수의 열교환기 중 일부 열교환기만을 사용할 경우에도 해당 열교환기가 동파되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 사용하지 않는 열교환기 측으로 냉매가 누설되더라도, 해당 열교환기에서의 냉매 흐름을 완전히 차단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열교환장치의 구성을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실내기의 난방 운전 시, 실외기에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 실내기의 난방 운전 시, 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제상 운전 시, 실외기에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제상 운전 시, 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치(1)는, 실외기(10), 실내기(60) 및 상기 실외기(10)와 상기 실내기(60)에 연결되는 열교환장치(100)를 포함할 수 있다.
상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)는 제 1 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매를 포함할 수 있다.
상기 냉매는 상기 열교환장치(100)에 구비되는 열교환기의 냉매측 유로 및 상기 실외기(10)를 유동할 수 있다.
상기 실외기(10)는, 압축기(11) 및 실외 열교환기(15)를 포함할 수 있다.
상기 실외 열교환기(15)의 일측에는 실외 팬(16)이 구비되어 외기를 상기 실외 열교환기(15) 측으로 불어주며, 상기 실외 팬(16)의 구동에 의하여 외기와 상기 실외 열교환기(15)의 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 실외기(10)는 메인 팽창밸브(18, EEV)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는, 상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)를 연결하는 3개의 배관(20, 25, 27)을 더 포함할 수 있다.
상기 3개의 배관(20, 25, 27)은, 고압의 기상 냉매가 유동하는 고압기관(20)과, 저압의 기상 냉매가 유동하는 저압기관(25) 및 액 냉매가 유동하는 액관(27)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)는 "3배관 연결구조"를 가지며, 냉매는 3개의 배관(20, 25, 27)에 의해서 상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)를 순환할 수 있다.
상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)는 제 2 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유체는 물을 포함할 수 있다.
상기 물은 상기 열교환장치(100)에 구비되는 열교환기의 물유로 및 상기 실내기(60)를 유동할 수 있다.
상기 열교환장치(100)는 다수의 열교환기(101, 102, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 일 예로 판형 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 실내기(60)는 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 실내기의 대수에는 제한이 없음을 밝혀두며, 도 1에서는 일 예로, 4개의 실내기(61, 62, 63, 64)가 열교환장치(100)에 연결된 것이 도시된다.
상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)는, 제 1 실내기(61), 제 2 실내기(62), 제 3 실내기(63) 및 제 2 실내기(64)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는, 상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)를 연결하는 배관(30, 31, 32, 33)을 더 포함할 수 있다.
상기 배관(30, 31, 32, 33)은, 상기 열교환장치(100)와 각 실내기(61, 62, 63, 64)를 연결하는 제 1 실내기 연결관(30) 내지 제 4 실내기 연결관(33)을 포함할 수 있다.
물은 상기 실내기 연결관들(30, 31, 32, 33)을 통하여 상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)를 순환할 수 있다. 물론, 상기 실내기의 대수가 증가하면, 상기 열교환장치(100)와 실내기를 연결하는 배관의 개수는 증가할 것이다.
이러한 구성에 의하면, 상기 실외기(10)와 상기 열교환장치(100)를 순환하는 냉매와, 상기 열교환장치(100)와 상기 실내기(60)를 순환하는 물은 상기 열교환장치(100)에 구비되는 열교환기(101, 102)를 통하여 열교환 된다.
상기 열교환을 통하여 냉각 또는 가열된 물은 상기 실내기(60)에 구비되는 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a, 도 3 참조)와 열교환 하여 실내공간의 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서 하나의 열교환기에 2대 이상의 실내기가 연결되는 것이 가능하다. 또는, 하나의 열교환기에 1대의 실내기가 연결될 수도 있다. 이 경우, 다수의 열교환기는 다수의 실내기의 개수와 동일한 수로 구비될 수 있다.
이하에서는 상기 실외기(10)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 2를 참조하면, 앞서 설명된 바와 같이 상기 공기조화장치(1)는, 실외에 배치되는 실외기(10)와 실내에 배치되는 실내기(60) 및 상기 실외기(10)와 실내기(60)에 연결되는 열교환장치(100)를 포함한다. 상기 실내기(60)는, 실내 공간의 공기와 열교환되는 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)를 포함한다.
상기 실외기(10)는, 복수의 압축기(110, 112)와, 상기 복수의 압축기(110, 112)의 출구측에 배치되며 상기 복수의 압축기(110, 112)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(113, 114)를 포함한다.
상기 복수의 압축기(110, 112)는 병렬 연결되는 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)를 포함한다. 상기 제 1 압축기(110)는 메인 압축기이고, 상기 제 2 압축기(112)는 서브 압축기일 수 있다.
시스템의 능력에 따라, 상기 제 1 압축기(110)가 먼저 운전되고 상기 제 1 압축기(110)의 능력만으로 부족할 경우 상기 제 2 압축기(112)가 추가적으로 운전될 수 있다.
그리고, 상기 오일 분리기(113, 114)는, 상기 제 1 압축기(110)의 출구측에 배치되는 제 1 오일 분리기(113) 및 상기 제 2 압축기(112)의 출구측에 배치되는 제 2 오일 분리기(114)를 포함한다.
상기 실외기(10)는, 상기 오일 분리기(113, 114)로부터 상기 압축기(110, 112)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(118, 119)를 포함한다.
즉, 상기 회수 유로(118, 119)는 상기 제 1 오일분리기(113)로부터 상기 제 1 압축기(110)로 연장되는 제 1 회수 유로(118) 및 상기 제 2 오일분리기(114)로부터 상기 제 2 압축기(112)로 연장되는 제 2 회수 유로(119)를 포함한다.
상기 오일 분리기(113, 114)의 출구측에는, 상기 압축기(110, 112)에서 토출된 냉매의 토출 고압을 감지하기 위한 고압 센서(미도시)가 제공된다.
상기 실외기(10)는 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매를 실외 열교환기(150)로 가이드 하는 제 1 밸브장치(130)를 포함한다.
상기 제 1 밸브장치(130)는 사방밸브(four-way valve) 또는 삼방밸브(three-way valve)로 이루어질 수 있다. 이하에서는 상기 제 1 밸브장치(130)가 사방밸브로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제 1 밸브장치(130)는, 상기 압축기(110, 112)에서 연장되는 배관에 접속되는 제 1 포트(130a)와, 실외 열교환기(150)에서 연장되는 배관에 접속되는 제 2 포트(130b) 및 기액 분리기(170)에서 연장되는 배관에 접속되는 제 3 포트(130c)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 4 포트는 폐쇄될 수 있다.
실내기의 냉방 운전 시, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매는, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a)로 유입된 후 상기 실외 열교환기(150)로 유동할 수 있다.
실내기의 난방 운전 시, 상기 실외 열교환기(150)에서 증발된 냉매는, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 2 포트(130b)로 유입된 후 상기 기액 분리기(170)로 유동할 수 있다.
또한, 상기 실외기(10)는 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매를 실내기(160)로 가이드 하는 제 2 밸브장치(133)를 더 포함한다.
상기 제 2 밸브장치(133)는 사방밸브(four-way valve) 또는 삼방밸브(three-way valve)로 이루어질 수 있다. 이하에서는 상기 제 2 밸브장치(133)가 사방밸브로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제 2 밸브장치(133)는, 상기 압축기(110, 112)에서 연장되는 배관에 접속되는 제 1 포트(133a)와, 상기 열교환장치(100)로 연장되는 배관에 접속되는 제 2 포트(133b) 및 상기 열교환장치(100)로 연장되는 배관에 접속되는 제 3 포트(133c)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 4 포트는 폐쇄될 수 있다.
상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)는, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a)와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a) 또는 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)로 유입될 수 있다.
이때, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a)와 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)의 사이에는 분기점(134)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매는 상기 분기점(134)을 통하여 상기 제 1 밸브장치(130) 또는 상기 제 2 밸브장치(133)로 분기될 수 있다.
상기 제 2 밸브장치(133)의 제 2 포트(133b)는, 상기 열교환장치(100)로 연장되는 고압기관(20)과 연결될 수 있다.
상기 제 2 밸브장치(133)의 제 3 포트(133c)는, 상기 열교환장치(100)로 연장되는 저압기관(25)과 연결될 수 있다.
실내기의 난방 운전 시, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매는, 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)로 유입된 후, 상기 고압기관(20)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유동할 수 있다.
실내기의 냉방 운전 시, 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(130a)는 폐쇄되고, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매가 상기 고압기관(20)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유동하는 것을 제한할 수 있다.
상기 실외기(10)는 실외 열교환기(150)를 포함한다.
상기 실외 열교환기(150)는 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 2 포트(130b)에 연결될 수 있다.
상기 실외 열교환기(150)는 복수의 열교환기(153, 155) 및 실외 팬(16)을 포함한다. 상기 복수의 열교환기(153, 155)는, 병렬 연결되는 제 1 열교환기(153) 및 제 2 열교환기(155)를 포함한다.
그리고 상기 실외 열교환기(150)는, 상기 제 1 열교환기(153)의 출구측으로부터 상기 제 2 열교환기(155)의 입구측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변 유로(156)를 포함한다. 상기 가변 유로(156)는, 상기 제 1 열교환기(153)의 출구측 배관으로부터 상기 제 2 열교환기(155)의 입구측 배관으로 연장된다.
상기 실외 열교환기(150)는, 상기 가변 유로(156)에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 가변 밸브(157)를 포함한다. 상기 가변 밸브(157)의 온/오프 여부에 따라, 상기 제 1 열교환기(153)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환기(155)에 선택적으로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 가변 밸브(157)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환기(153)를 통과한 냉매는 상기 가변 유로(156)를 거쳐 상기 제 2 열교환기(155)로 유입된다. 이때, 상기 제 1 열교환기(153)의 출구측에 제공되는 제 1 실외밸브(158)는 폐쇄될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 열교환기(155)의 출구측에는 제 2 실외밸브(159)가 제공되며, 상기 제 2 열교환기(155)에서 열교환된 냉매는 개방된 제 2 실외밸브(159)를 통하여 과냉각 열교환기(미도시)로 유입될 수 있다.
반면에, 상기 가변 밸브(157)가 오프 또는 폐쇄되면, 상기 제 1 열교환기(153)를 통과한 냉매는 상기 제 1 실외밸브(158)를 거쳐 상기 과냉각 열교환기로 유입될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 실외밸브(158)와 제 2 실외밸브(159)는 상기 제 1,2 열교환기(153,155)의 배치에 대응하여 병렬로 배치될 수 있다.
상기 실외 열교환기(150)의 출구측에는, 과냉각 열교환기(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 공기조화장치(1)가 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환기(150)를 통과한 냉매는 과냉각 열교환기로 유입될 수 있다.
상기 과냉각 열교환기는 냉매 시스템을 순환하는 제 1 냉매와, 상기 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)가 분기된 후 열교환되는 중간 열교환기로서 이해될 수 있다.
상기 실외기(10)는, 상기 제 2 냉매가 분기되는 과냉각 유로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 과냉각 유로에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 과냉각 팽창장치는 EEV(Electric Expansion Valve)를 포함할 수 있다.
상기 실외기(10)는 기액 분리기(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 기액 분리기(170)는 냉매가 상기 압축기(110, 112)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 하는 구성이다.
상세히, 저압 유로(177)를 통하여 상기 기액 분리기(170)로 유입된 냉매 중 기상 냉매는, 흡입 유로(169)를 경유하여 상기 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다. 상기 압축기(110, 112)로 흡입되는 냉매의 압력(이하, 흡입 압력)은 저압으로 형성된다.
상기 저압 유로(177)는, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 3 포트(130c)와 상기 기액 분리기(170)를 연결하는 배관일 수 있다. 상기 흡입 유로(169)는, 상기 기액 분리기(170)와 상기 압축기(110, 112)를 연결하는 배관일 수 있다.
상기 실외기(10)는 냉매를 저장하는 리시버(174)를 더 포함할 수 있다.
상기 리시버(174)는 상기 기액 분리기(170)와 결합될 수 있다. 상기 리시버(174)와 상기 기액 분리기(170)는 냉매 저장탱크의 내부에 구획되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 냉매 저장탱크의 상부에는 상기 기액 분리기(170)가 배치되고, 하부에는 상기 리시버(174)가 배치될 수 있다.
상기 리시버(174)에는 리시버 출구배관(175)이 연결된다.
상기 리시버 출구배관(175)은 상기 기액 분리기(170)로 연장될 수 있다. 상기 리시버(174)에 저장된 적어도 일부의 냉매는 상기 리시버 출구배관(175)을 통하여 상기 기액 분리기(170)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 리시버 출구배관(175)에는, 상기 리시버(174)로부터 배출되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버 출구밸브(176)가 제공된다. 상기 리시버 출구밸브(176)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(170)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
이하에서는 상기 열교환장치(100)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열교환장치의 구성을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 3을 참조하면, 상기 열교환장치(100)는 각 실내기(61, 62, 63, 64)와 유동적으로 연결되는 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)는 동일한 구조로 형성될 수 있다.
상기 각 열교환기(101, 102)는 일 예로 판형 열교환기를 포함할 수 있으며, 물유로와 냉매유로가 교번하여 적층되도록 구성될 수 있다.
상기 각 열교환기(101, 102)는, 냉매유로와 물유로를 포함할 수 있다.
각 냉매유로는 상기 실외기(10)와 유동적으로 연결되고, 상기 실외기(10)에서 배출된 냉매가 상기 냉매유로에 유입되거나 상기 냉매유로를 통과한 냉매가 상기 실외기(10)로 유입될 수 있다.
각 물유로는 각 실내기(61, 62, 63, 64)와 연결되며, 각 실내기(61, 62, 63, 64)에서 배출된 물이 상기 물유로에 유입되고, 상기 물유로를 통과한 물이 상기 각 실내기(61, 62, 63, 64)로 유입될 수 있다.
상기 열교환장치(100)는 상기 제 1 열교환기(101)와 상기 제 2 열교환기(102)를 출입하는 냉매의 유동 방향과 유량을 조절하기 위한 절환유닛(R)을 포함할 수 있다.
상세히, 상기 절환유닛(R)은 상기 열교환기(101,102)의 일측에 결합되는 냉매배관(110, 115) 및 상기 열교환기(101, 102)의 타측에 결합되는 액가이드관(141, 142)을 포함할 수 있다.
상기 냉매배관(110, 115)과 상기 액가이드관(141, 142)은, 상기 물과 열교환하기 위해 상기 열교환기(101, 102)에 구비되는 냉매유로와 연결될 수 있다.
상기 냉매배관(110, 115)과 상기 액가이드관(141, 142)은, 상기 냉매가 상기 열교환기(101, 102)를 통과할 수 있도록 가이드할 수 있다.
상세히, 상기 냉매배관(110, 115)은 상기 제 1 열교환기(101)의 일측에 결합되는 제 1 냉매배관(110) 및 상기 제 2 열교환기(102)의 일측에 결합되는 제 2 냉매배관(115)을 포함할 수 있다.
상기 액가이드관(141, 142)은 상기 제 1 열교환기(101)의 타측에 결합되는 제 1 액가이드관(141) 및 상기 제 2 열교환기(102)의 타측에 결합되는 제 2 액가이드관(142)을 포함할 수 있다.
일례로, 냉매는 상기 제 1 냉매배관(110) 및 상기 제 1 액가이드관(141)에 의하여, 상기 제 1 열교환기(101)를 순환할 수 있다. 그리고 냉매는 상기 제 2 냉매배관(115) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 의하여, 상기 제 2 열교환기(102)를 순환할 수 있다.
상기 액가이드관(141, 142)은 상기 액관(27)과 연결될 수 있다.
상세히, 상기 액관(27)은 상기 제 1 액가이드관(141)과 상기 제 2 액가이드관(142)으로 분기되는 액관 분기점(27a)을 형성할 수 있다.
즉, 상기 제 1 액가이드관(141)은 상기 액관 분기점(27a)으로부터 상기 제 1 열교환기(101)로 연장되며, 상기 제 2 액가이드관(142)은 상기 액관 분기점(27a)으로부터 상기 제 2 열교환기(102)로 연장될 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는, 상기 냉매배관(110, 115)에 설치되는 기상냉매 센서(111, 116) 및 상기 액가이드관(141, 142)에 설치되는 액냉매 센서(146, 147)를 더 포함할 수 있다.
상기 기상냉매 센서(111, 116) 및 상기 액냉매 센서(146, 147)는 “냉매센서”라 이름할 수 있다.
그리고 상기 냉매센서는, 상기 냉매배관(110, 115)과 상기 액가이드관(141, 142)을 유동하는 냉매의 상태를 감지할 수 있다. 일례로, 상기 냉매센서는 냉매의 온도와 압력을 감지할 수 있다.
상기 기상냉매 센서(111, 116)는 상기 제 1 냉매배관(110)에 설치되는 제 1 기상냉매센서(111) 및 상기 제 2 냉매배관(115)에 설치되는 제 2 기상냉매 센서(116)를 포함할 수 있다.
상기 액냉매 센서(146, 147)는 상기 제 1 액가이드관(141)에 설치되는 제 1 액냉매 센서(146) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 설치되는 제 2 액냉매 센서(147)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 액가이드관(141, 142)에 설치되는 유량밸브(143, 144)를 더 포함할 수 있다.
상기 유량밸브(143, 144)는 개도 조절을 통하여 냉매의 유량을 조절할 수 있다. 상기 유량밸브(143, 144)는 전자팽창밸브(EEV)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 유량밸브(143, 144)는 개도 조절을 통하여 통과하는 냉매의 압력을 조절할 수 있다.
상기 전자팽창밸브는 개도 조절을 통하여 상기 팽창밸브(143, 144)를 지나는 냉매의 압력을 강하시킬 수 있다. 일례로, 상기 전자팽창밸브(143, 144)가 완전히 개방되면(full-open 상태) 냉매는 감압 없이 통과될 수 있고, 상기 팽창밸브(143, 144)의 개도가 작아지면 냉매는 감압이 이루어질 수 있다. 상기 냉매의 감압되는 정도는 상기 개도가 작아질수록 커진다.
상기 유량밸브(143, 144)는 상기 제 1 액가이드관(141)에 설치되는 제 1 유량밸브(143) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 설치되는 제 2 유량밸브(144)를 포함할 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 유량밸브(143, 144)의 양측에 설치되는 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)를 더 포함할 수 있다.
상기 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)는 상기 액가이드관(141, 142)을 유동하는 냉매의 노폐물을 여과하기 위한 장치이다. 일례로, 상기 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)는 금속망으로 형성될 수 있다.
상기 스트레이너(148a, 148b, 149a. 149b)는 상기 제 1 액가이드관(141)에 설치되는 제 1 스트레이너(148a, 148b) 및 상기 제 2 액가이드관(142)에 설치되는 제 2 스트레이너(149a. 149b)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 스트레이너(148a, 148b)는 상기 제 1 유량밸브(143)의 일측에 설치되는 스트레이너(148a)와 상기 제 1 유량밸브(143)의 타측에 설치되는 스트레이너(148b)를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 냉매의 유동 방향이 전환되어도 상기 노폐물을 여과할 수 있는 장점이 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 스트레이터(149a, 149b)는 상기 제 2 유량밸브(144)의 일측에 설치되는 스트레이너(149a) 및 상기 제 2 유량밸브(144)의 타측에 설치되는 스트레이너(149b)를 포함할 수 있다.
상기 냉매배관(110, 115)은 상기 고압기관(20)과 상기 저압기관(25)에 연결될 수 있다. 그리고 상기 액가이드관(141, 142)은 상기 액관(27)과 연결될 수 있다.
상세히, 상기 냉매배관(110, 115)은 일측 단부에 냉매 분기점(112, 117)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 냉매 분기점(112, 117)에는 상기 고압기관(20)과 상기 저압기관(25)이 서로 합지되도록 연결될 수 있다.
즉, 상기 냉매배관(110, 115)의 일측 단부는 냉매 분기점(112, 117)이 형성되며, 타측 단부는 상기 열교환기(101, 102)의 냉매유로와 결합할 수 있다.
상기 절환유닛(R)은 상기 고압기관(20)으로부터 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장되는 고압가이드관(121, 122)을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 고압가이드관(121, 122)은 상기 고압기관(20)과 상기 냉매배관(110, 115)을 연결할 수 있다.
상기 고압가이드관(121, 122)은 상기 고압기관(20)의 고압 분기점(20a)으로부터 분기되어 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장될 수 있다.
상세히, 상기 고압가이드관(121, 122)은 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 1 냉매배관(110)으로 연장되는 제 1 고압가이드관(121) 및 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 2 냉매배관(115)으로 연장되는 제 2 고압가이드관(122)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 고압가이드관(121)은 상기 제 1 냉매 분기점(112)에 연결되며, 상기 제 2 고압가이드관(122)은 상기 제 2 냉매 분기점(117)에 연결될 수 있다.
즉, 상기 제 1 고압가이드관(121)은 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 1 냉매 분기점(112)까지 연장되며, 상기 제 2 고압가이드관(122)은 상기 고압 분기점(20a)으로부터 상기 제 2 냉매분기점(117)까지 연장될 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 고압가이드관(121, 122)에 설치되는 고압밸브(123, 124)를 더 포함할 수 있다.
상기 고압밸브(123, 124)는 개폐 동작을 통하여 상기 고압가이드관(121, 122)으로 냉매의 유동을 제한할 수 있다.
상기 고압밸브(123, 124)는 상기 제 1 고압가이드관(121)에 설치되는 제 1 고압밸브(123) 및 상기 제 2 고압가이드관(122)에 설치되는 제 2 고압밸브(124)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 고압밸브(123)는 상기 고압 분기점(20a)과 상기 제 1 냉매 분기점(112) 사이에 설치할 수 있다.
상기 제 2 고압밸브(124)는 상기 고압 분기점(20a)과 상기 제 2 냉매 분기점(117) 사이에 설치할 수 있다.
상기 제 1 고압밸브(123)는 상기 고압기관(20)과 상기 제 1 냉매배관(110) 사이의 냉매 유동을 제어할 수 있다. 그리고 상기 제 2 고압밸브(124)는 상기 고압기관(20)과 상기 제 2 냉매배관(115) 사이의 냉매 유동을 제어할 수 있다.
상기 절환유닛(R)은 상기 저압기관(25)으로부터 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장되는 저압가이드관(125, 126)을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 저압가이드관(125, 126)은 상기 저압기관(25)과 상기 냉매배관(110, 115)을 연결해줄 수 있다.
상기 저압가이드관(125, 126)은 상기 저압기관(25)의 저압 분기점(25a)으로부터 분기되어 상기 냉매배관(110, 115)으로 연장될 수 있다.
상세히, 상기 저압가이드관(125, 126)은, 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 1 냉매배관(110)으로 연장되는 제 1 저압가이드관(125) 및 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 2 냉매배관(115)으로 연장되는 제 2 저압가이드관(126)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 저압가이드관(125)은 상기 제 1 냉매 분기점(112)에 연결되며, 상기 제 2 저압가이드관(126)은 상기 제 2 냉매분기점(117)에 연결될 수 있다.
즉, 상기 제 1 저압가이드관(125)은 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 1 냉매 분기점(112)까지 연장되며, 상기 제 2 저압가이드관(126)은 상기 저압 분기점(25a)으로부터 상기 제 2 냉매 분기점(117)까지 연장될 수 있다. 따라서, 상기 냉매 분기점(115, 117)에서는, 상기 고압가이드관(121, 122) 및 상기 저압가이드관(125, 126)이 서로 합지되도록 연결될 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 저압가이드관(125, 126)에 설치되는 저압밸브(127, 128)를 더 포함할 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)는 개폐 동작을 통하여 상기 저압가이드관(125, 126)으로 냉매의 유동을 제한할 수 있다.
상기 저압밸브(127, 128)는 상기 제 1 저압가이드관(125)에 설치되는 제 1 저압밸브(127) 및 상기 제 2 저압가이드관(126)에 설치되는 제 2 저압밸브(128)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 저압밸브(127)는 상기 제 1 냉매분기점(112)과 후술할 제 1 평압배관(131)이 연결되는 지점 사이에 설치할 수 있다.
상기 제 2 저압밸브(128)는 상기 제 2 냉매분기점(117)과 후술할 제 2 평압배관(132)이 연결되는 지점 사이에 설치할 수 있다.
상기 절환유닛(R)은, 상기 제 1 냉매배관(110)으로부터 분기되어 상기 저압가이드관(125, 126)으로 연장되는 평압배관(131, 132)을 더 포함할 수 있다.
상기 평압배관(131, 132)은 상기 제 1 냉매배관(110)의 일 지점으로부터 분기되어 상기 제 1 저압가이드관(125)으로 연장되는 제 1 평압배관(131) 및 상기 제 2 냉매배관(115)의 일 지점으로부터 분기되어 상기 제 2 저압가이드관(126)으로 연장되는 제 2 평압배관(132)을 포함할 수 있다.
상기 평압배관(131, 132)과 상기 저압가이드관(125, 126)이 연결되는 지점은, 상기 저압 분기점(25a)과 상기 저압밸브(127,128) 사이에 위치할 수 있다.
즉, 상기 제 1 평압배관(131)은 상기 제 1 냉매배관(110)으로부터 분기되어 상기 저압 분기점(25a)과 상기 제 1 저압밸브(127) 사이에 위치하는 제 1 저압가이드관(125)으로 연장될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 평압배관(132)은, 상기 제 2 냉매배관(115)으로부터 분기되어 상기 저압 분기점(25a)과 상기 제 2 저압밸브(128) 사이에 위치하는 제 2 저압가이드관(126)으로 연장될 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 평압배관(131, 132)에 설치되는 평압밸브(135, 136) 및 평압 스트레이너(137, 138)를 더 포함할 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)는 개도 조절을 통하여 상기 냉매배관(110, 115)의 냉매를 상기 저압가이드관(125, 126)으로 바이패스 시킬 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)는 전자팽창밸브(EEV)를 포함할 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)는 상기 제 1 평압배관(131)에 설치되는 제 1 평압밸브(135) 및 상기 제 2 평압배관(132)에 설치되는 제 2 평압밸브(136)를 포함할 수 있다.
상기 평압 스트레이너(137, 138)는 상기 제 1 평압배관(131)에 설치되는 제 1 평압 스트레이너(137) 및 상기 제 2 평압배관(132)에 설치되는 제 2 평압 스트레이너(138)를 포함할 수 있다.
상기 평압 스트레이너(137, 138)는 상기 평압밸브(135, 136)와 상기 냉매배관(110,115)의 사이에 위치할 수 있다. 이에 의하면, 상기 냉매배관(110, 115)으로부터 상기 평압밸브(135,136)로 유동하는 냉매의 노폐물을 여과하거나 이물질을 방지할 수 있다.
한편, 상기 평압배관(131, 132) 및 상기 평압밸브(135, 136)는, “평압회로”라고 이름할 수 있다.
상기 평압회로는, 상기 열교환기(101, 102)의 작동 모드가 전환되는 경우에 상기 냉매배관(110, 115)의 고압 냉매와 저압 냉매의 압력 차를 감소시키도록 작동할 수 있다.
여기서, 상기 열교환기(101, 102)의 작동 모드는, 응축기로 작동하는 응축기 모드와 증발기로 작동하는 증발기 모드를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 열교환기(101, 102)가 응축기에서 증발기로 작동 모드를 전환하는 경우, 상기 고압밸브(123, 124)는 폐쇄(close)되고, 상기 저압밸브(127, 128)는 개방(open)될 수 있다.
상기 평압밸브(135, 136)의 개도 조절은 시간의 경과에 따라 서서히 진행될 수 있다. 이에 따라, 상기 고압밸브(123, 124)와 상기 저압밸브(127)의 개도 제어도 수행될 수 있다.
상기 평압배관(131, 132)으로 유입된 냉매에 의하여, 상기 냉매배관(110, 115)의 압력은 낮아질 수 있다.
이에 의하면, 상기 평압밸브(135, 136)의 개방에 의해, 상기 저압가이드관(125, 126)과 상기 냉매배관(110, 115)의 압력 차가 소정의 범위 내로 작아져 평압을 형성할 수 있다.
그리고 상기 평압밸브(135, 136)는 다시 폐쇄될 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(101, 102)를 통과한 저압 냉매는 큰 압력 차이 없이 상기 저압가이드관(125, 126)으로 유동할 수 있다.
결국, 상기 열교환기(101, 102)는 안정적으로 증발기로 작동이 전환되므로 상술한 압력 차에 기인하는 소음 발생 문제와 내구성 문제를 해결할 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 고압기관(20)과 상기 액관(27)을 연결하는 바이패스 배관(200, 210, 220)을 더 포함할 수 있다.
상기 바이패스 배관(200, 210, 220)은 상기 고압기관(20)을 흐르는 고압의 냉매를 상기 열교환기(101, 102) 측으로 바이패스 하여 상기 열교환기(101, 102)가 동파되는 것을 방지하는 기능을 한다.
예를 들어, 외기의 온도가 매우 낮거나 또는 실내기의 난방 운전이 수행되면, 실외에 구비된 실외 열교환기(150)에는 성에가 형성될 수 있다. 성에가 형성되면 열교환 성능이 저감되기 때문에, 상기 공기조화장치(1)는 일정시간 간격으로 제상운전을 수행할 수 있다.
여기서, "제상운전"은 실내기의 난방 운전 도중, 상기 실외 열교환기(150)에 형성된 성에를 제거하기 위하여, 일정시간 동안 실내기의 냉방 싸이클로 운전하는 것으로 이해할 수 있다.
상기 제상운전을 위하여 상기 열교환기(101, 102)는 증발기로 작동하고, 이때 상기 열교환기(101, 102)로 차가운 냉매(0도 이하의 냉매)가 유입될 경우, 상기 열교환기(101, 102)에 동파가 발생할 수 있다.
상기 열교환기(101, 102)가 동파되면, 내부 누설에 의하여 물과 냉매가 섞이게 되고 결과적으로 시스템의 큰 문제를 야기시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 열교환기의 동파를 방지하기 위하여, 제상 운전 시, 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)을 통하여 고온의 냉매를 상기 열교환기(101, 102)로 주입할 수 있다.
상세히, 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)은 상기 고압기관(20)의 일 지점으로부터 분기되는 공통 배관(200)과, 상기 공통 배관(200)으로부터 분기되어 상기 제 1 액가이드관(141)과 연결되는 제 1 바이패스 배관(210) 및 상기 공통 배관(200)으로부터 분기되어 상기 제 2 액가이드관(142)과 연결되는 제 2 바이패스 배관(220)을 포함할 수 있다.
상기 공통 배관(200)은, 상기 고압기관(20)의 제 1 바이패스 분기점(20b)으로부터 분기되어 연장될 수 있다. 상기 공통 배관(200)에는 상기 고압기관(20)의 고압의 냉매가 흐를 수 있다.
상기 제 1 바이패스 배관(210)은, 상기 공통 배관(200)의 제 2 바이패스 분기점(141b)으로부터 분기되어, 상기 제 1 액가이드관(141)의 제 1 바이패스 합지점(141a)으로 연장될 수 있다.
상기 제 1 바이패스 합지점(141a)은, 상기 제 1 액가이드관(141)에서 상기 제 1 유량밸브(143)와 상기 제 1 열교환기(101)의 사이 지점에 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 바이패스 합지점(141a)은 상기 제 1 유량밸브(143)와 상기 제 1 스트레이너(148b)의 사이에 해당하는 지점에 형성될 수 있다.
또는, 상기 제 1 바이패스 합지점(141a)은 상기 제 1 유량밸브(143)와 상기 제 1 액냉매 센서(146)의 사이에 해당하는 지점에 형성될 수 있다.
상기 제 2 바이패스 배관(220)은, 상기 공통 배관(200)의 제 2 바이패스 분기점(141b)으로부터 분기되어, 상기 제 2 액가이드관(141)의 제 2 바이패스 합지점(142a)으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 바이패스 합지점(142a)은, 상기 제 2 액가이드관(142)에서 상기 제 2 유량밸브(144)와 상기 제 2 열교환기(102)의 사이 지점에 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 2 바이패스 합지점(142a)은 상기 제 2 유량밸브(144)와 상기 제 2 스트레이너(149b)의 사이에 해당하는 지점에 형성될 수 있다.
또는, 상기 제 2 바이패스 합지점(142a)은 상기 제 2 유량밸브(144)와 상기 제 2 액냉매 센서(147)의 사이에 해당하는 지점에 형성될 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)에 설치되는 바이패스 밸브(230)를 더 포함할 수 있다.
상기 바이패스 밸브(230)는 개방(open) 또는 폐쇄(close)되어 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)의 냉매 이동을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 바이패스 밸브(230)는 개폐 동작 가능한 솔레노이드밸브를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 바이패스 밸브(230)는 상기 공통 배관(200)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제상 운전 시, 상기 바이패스 밸브(230)가 개방되면, 상기 고압기관(20)을 흐르는 고압의 냉매가 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)을 통하여 상기 제 1 열교환기(101) 및 상기 제 2 열교환기(102)로 제공될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 하나의 바이패스 밸브(230)의 제어를 통해 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)가 모두 동파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 공기조화장치(1)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)에서 요구하는 냉방 또는 난방 모드에 따라 열교환기(101, 102)의 작동 모드를 전환하도록 상술한 고압밸브(123, 124), 저압밸브(127, 128), 평압밸브(135, 136) 및 유량밸브(143, 144)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 제상 운전 여부에 따라서 상기 바이패스 밸브(230)를 개방시킬 수 있다.
상기 열교환장치(100)는, 상기 열교환기(101, 102)의 물유로에 연결되는 열교환기 유입관(161, 163)과, 열교환기 배출관(162, 164)을 더 포함할 수 있다.
상기 열교환기 유입관(161, 163)은 상기 제 1 열교환기(101)의 물유로 입구에 연결되는 제 1 열교환기 유입관(161)과, 상기 제 2 열교환기(102)의 물유로 입구에 연결되는 제 2 열교환기 유입관(163)을 포함한다.
상기 열교환기 배출관(162, 164)은 상기 제 1 열교환기(101)의 물유로 출구에 연결되는 제 1 열교환기 배출관(162)과, 상기 제 2 열교환기(102)의 물유로 출구에 연결되는 제 2 열교환기 배출관(164)을 포함한다.
상기 제 1 열교환기 유입관(161)에는 제 1 펌프(151)가 구비되고, 상기 제 2 열교환기 유입관(163)에는 제 2 펌프(152)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 열교환기 유입관(161)에는 제 1 합지관(181)이 연결될 수 있다. 상기 제 2 열교환기 유입관(163)에는 제 2 합지관(182)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 열교환기 배출관(162)에는 제 3 합지관(183)이 연결될 수 있다. 상기 제 2 열교환기 배출관(164)에는 제 4 합지관(184)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 합지관(181)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)에서 배출된 물이 유동하는 제 1 물 배출관(171)이 연결될 수 있다.
상기 제 2 합지관(182)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)에서 배출된 물이 유동하는 제 2 물 배출관(172)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 배출관(171) 및 상기 제 2 물 배출관(172)은 병렬로 배치되고, 상기 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)와 연통되는 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)에 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 배출관(171), 상기 제 2 물 배출관(172) 및 상기 각 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)은 일 예로 삼방 밸브(173)에 의해서 연결될 수 있다.
따라서, 상기 삼방 밸브(173)에 의해서 상기 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)의 물은 상기 제 1 물 배출관(171)과 상기 제 2 물 배출관(172) 중 어느 하나를 유동할 수 있다.
상기 공통 물 배출관(651, 652, 653, 654)은 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)의 배출 배관과 연결될 수 있다.
상기 제 3 합지관(183)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)로 유입될 물이 유동하는 제 1 물 유입관(165a, 165b, 165c, 165d)이 연결될 수 있다.
상기 제 4 합지관(184)에는 상기 각 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)로 유입될 물이 유동하는 제 2 물 유입관(167d)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 물 유입관(165a, 165b, 165c, 165d)과 상기 제 2 물 유입관(167d)은 병렬로 배치되며, 상기 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)와 연통되는 공통 유입관(611, 621, 631, 641)과 연결될 수 있다.
상기 각 제 1 물 유입관(165a, 165b, 165c, 165d)에는 제 1 밸브(166)가 구비되고, 상기 각 제 2 물 유입관(167d)에는 제 2 밸브(167)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)의 작동 모드가 모두 동일한 운전은 “전용운전”이라 이름한다. 상기 전용운전은 상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)의 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)가 오직 증발기로 작동하거나 또는 응축기로 작동하는 경우로 이해할 수 있다. 여기서, 상기 다수의 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a)는 정지(OFF)된 열교환기가 아니라 작동(ON)하는 열교환기를 기준으로 한다.
그리고 상기 다수의 실내기(61, 62, 63, 64)의 작동 모드가 서로 다른 운전은 “동시운전”이라 이름한다. 상기 동시운전은 상기 다수의 실내 열교환기(61a, 62a, 63a, 64a) 중 일부가 응축기로 작동하고, 나머지 일부가 증발기로 작동하는 경우로 이해할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실내기의 난방 운전 시, 실외기에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 실내기의 난방 운전 시, 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 공기조화장치(1)가 난방 운전되면(다수의 실내기가 난방 운전되면), 상기 실외기(10)의 압축기(110, 112)에서 압축된 고온의 기상 냉매는 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)로 유입된다. 그리고 제 2 포트(133b)로 토출된 후 상기 고압기관(20)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
상기 고압기관(20)으로 유입된 냉매는, 상기 제 1 고압가이드관(121) 및 상기 제 2 고압가이드관(122)을 통하여 상기 제 1 냉매배관(110) 및 상기 제 2 냉매배관(115)으로 유입된다. 이때, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 상기 제 2 고압밸브(124)는 개방되고, 상기 제 1 저압밸브(127), 상기 제 2 저압밸브(128) 및 상기 바이패스 밸브(230)는 폐쇄된다.
상기 제 1 냉매배관(110) 및 상기 제 2 냉매배관(115)으로 유입된 압축 냉매는 상기 제 1 열교환기(101) 및 상기 제 2 열교환기(102)로 유입되고 물과 열교환되어 응축될 수 있다.
여기서, 상기 냉매의 열을 흡수한 물은, 난방운전이 필요한 실내기(61, 62, 63, 64)를 순환할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101) 및 상기 제 2 열교환기(102)를 통과한 응축 냉매는, 상기 제 1 액가이드관(141) 및 상기 제 2 액가이드관(142)을 통해 상기 액관 분기점(27a)으로 유동할 수 있다.
이 과정에서, 상기 응축 냉매는 상기 제 1 유량밸브(143) 및 상기 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창될 수 있다. 그리고 팽창 냉매는 상기 액관 분기점(27a)에서 합쳐진 후 상기 액관(27)을 통해 상기 실외기(10)로 유입될 수 있다.
상기 실외기(10)로 유입된 팽창 냉매는 상기 실외기(10)의 실외 열교환기(150)에서 증발된 후 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 2 포트(130b)로 유입된다. 그리고 상기 제 1 팽창장치(130)의 제 3 포트(130c)로 토출되어 상기 저압 유로(177)를 유동한다.
그리고 상기 저압 유로(177)의 냉매는 상기 기액 분리기(160)로 유입된 후 상기 흡입유로(169)를 경유하여 상기 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 싸이클이 순환될 수 있다.
한편, 상기 공기조화장치(1)는 냉방 운전될 수 있다.
예를 들어, 상기 공기조화장치(1)가 냉방 운전되면(다수의 실내기가 냉방 운전되면), 상기 실외기(10)의 압축기(110, 112)에서 압축된 고온의 기상 냉매는 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a)로 유입된다. 그리고 제 2 포트(130b)로 토출된 냉매는 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되고, 응축된 냉매는 상기 액관(27)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
상기 액관(27)으로 유입된 냉매는, 상기 제 1 액관(141) 및 제 2 액관(142)에 구비된 제 1 유량밸브(143) 및 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창되고, 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)에서 증발될 수 있다.
증발된 냉매는 상기 제 1 저압가이드관(125) 및 제 2 저압가이드관(126)에 구비된 제 1 저압밸브(127) 및 제 2 저압밸브(128)를 통과하여 상기 저압기관(25)으로 유동한다. 그리고 상기 저압기관(25)의 냉매는, 상기 실외기(10)로 유입되어 상기 기액 분리기(170)를 거쳐 상기 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다.
이때, 상기 제 1 저압밸브(127) 및 상기 제 2 저압밸브(128)는 개방되고, 상기 제 1 고압밸브(123), 제 2 고압밸브(124) 및 상기 바이패스 밸브(230)는 폐쇄된다.
추가적으로, 상기 공기조화장치(1)는 냉방 운전 및 난방 운전이 동시에 수행되는 동시 운전으로 운전될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 열교환기(101)는 증발기로서 기능하고, 상기 제 2 열교환기(102)는 응축기로서 기능할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 상기 공기조화장치(1)가 동시 운전되면(다수의 실내기 중 일부는 냉방 운전되고, 다른 일부는 난방 운전되면), 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 고온의 기상 냉매는, 상기 제 2 밸브장치(133)를 통과하고 상기 고압기관(20)을 거쳐 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
상기 고압기관(20)으로 유입된 냉매는 상기 제 1 고압가이드관(121)을 통하여 상기 제 1 냉매배관(110)으로 유입된다. 이때, 상기 제 1 고압밸브(123)는 개방되고, 상기 제 1 저압밸브(127)는 폐쇄된다.
상기 제 1 냉매배관(110)으로 유입된 냉매는 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되고 물과 열교환되어 응축될 수 있다.
여기서, 상기 냉매의 열을 흡수한 물은, 난방 운전이 필요한 실내기를 순환할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101)에서 토출된 응축 냉매는, 상기 제 1 액가이드관(141)을 통해 상기 액관 분기점(27a)으로 유동할 수 있다. 그리고 상기 응축 냉매는 상기 제 2 액가이드관(142)으로 유동하고 상기 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창될 수 있다.
상기 제 2 유량밸브(144)를 통과한 팽창 냉매는, 상기 제 2 열교환기(102)를 통과하면서 물과 열교환하여 증발될 수 있다.
여기서, 상기 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은, 냉방 운전이 필요한 실내기를 순환할 수 있다.
상기 제 2 열교환기(102)에서 토출된 증발 냉매는, 제 2 냉매배관(115)을 거쳐 상기 제 2 저압가이드관(126)으로 유동할 수 있다.
이때, 상기 제 2 저압밸브(128)는 개방되고 상기 제 2 고압밸브(124)는 폐쇄된다.
그리고 상기 제 2 저압가이드관(126)을 흐르는 증발 냉매는, 상기 저압기관(25)으로 유입되어 상기 실외기(10)의 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 공기조화장치(1)는 상기 실외기(10)에 구비된 2개의 밸브장치(130, 133)의 제어를 통해, 냉방 운전, 난방 운전 및 동시 운전이 모두 가능한 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제상 운전 시, 실외기에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제상 운전 시, 열교환장치에서의 냉매의 유동 모습을 보여주는 싸이클 선도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 공기조화장치(1)는 실내기의 난방 운전을 수행하는 도중에 제상 운전을 수행할 수 있다.
여기서, "제상운전"은 실내기의 난방 운전 도중, 상기 실외 열교환기(150)에 형성된 응축수 또는 결빙을 제거하기 위하여, 일정시간 동안 냉동싸이클을 역싸이클(즉, 냉방 운전)로 운전하는 모드로 이해할 수 있다.
구체적으로, 상기 제상 운전이 수행되면, 상기 실외기(10)의 압축기(110, 112)에서 압축된 고온의 기상 냉매 중 일부의 냉매는, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a)로 유입된다. 상기 제 1 포트(130a)로 유입된 냉매는 제 2 포트(130b)로 토출되어 상기 실외 열교환기(150)에서 응축된다.
고온 고압의 기상 냉매는 상기 실외 열교환기(150)를 통과하는 과정에서 상기 실외 열교환기(150)에 형성된 응축수 또는 결빙을 제거하게 된다.
상기 실외 열교환기(150)에서 응축된 냉매는, 상기 액관(27)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
상기 액관(27)으로 유입된 냉매 중 일부의 냉매는, 상기 액관 분기점(27a)에서 분기되어 상기 제 1 액가이드관(141)으로 유입되며, 다른 일부의 냉매는 상기 액관 분기점(27a)에서 분기되어 상기 제 2 액가이드관(142)으로 유입된다.
상기 제 1 액가이드관(141) 및 상기 제 2 액가이드관(142)으로 유입된 응축 냉매는, 상기 제 1 유량밸브(143) 및 상기 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창될 수 있다. 그리고 상기 팽창 냉매는 상기 제 1 열교환기(101) 및 상기 제 2 열교환기(102)를 통과하면서 물의 열을 흡수하여 증발될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(101) 및 상기 제 2 열교환기(102)로부터 배출된 증발 냉매는, 상기 제 1 저압가이드관(125) 및 상기 제 2 저압가이드관(126)으로 유입되어 상기 저압기관(25)으로 유동할 수 있다.
이때, 상기 제 1 저압밸브(127) 및 상기 제 2 저압밸브(128)는 개방되고, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 상기 제 2 고압밸브(124)는 폐쇄된다.
상기 저압기관(25)으로 유입된 냉매는, 상기 실외기(10)의 기액 분리기(10)를 경유하여 상기 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다.
한편, 상기 실외기(10)의 압축기(110, 112)에서 압축된 고온의 기상 냉매 중 나머지 냉매는, 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)로 유입된다. 상기 제 1 포트(133a)로 유입된 냉매는 제 2 포트(133b)로 토출된 후 상기 고압기관(20)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
상기 열교환장치(100)로 유입된 고온 고압의 냉매는, 상기 고압기관(20)의 제 1 바이패스 분기점(20b)에서 분기되어 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)으로 유입된다.
이때, 상기 제 1 고압밸브(123) 및 상기 제 2 고압밸브(124)는 폐쇄된 상태이고, 상기 바이패스 밸브(230)는 개방된 상태이므로, 상기 고압기관(20)의 냉매는 오직 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)으로 흐를 수 있다.
자세히, 상기 고압기관(20)의 냉매는 상기 공통 배관(200)으로 유입된 후 상기 제 2 바이패스 분기점(141b)으로부터 분기되어, 상기 제 1 바이패스 배관(210) 및 상기 제 2 바이패스 배관(220)으로 각각 유동할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 바이패스 배관(210) 및 상기 제 2 바이패스 배관(220)을 통과한 고온 고압의 냉매는, 상기 제 1 열교환기(101) 및 상기 제 2 열교환기(102)의 냉매유로를 흐르면서, 열교환기가 동파되는 것을 방지한다.
즉, 제상 운전이 시작되면, 압축기(110, 112)에서 압축된 고온 고압의 냉매 중 일부("핫가스"라고도 함)를, 상기 바이패스 배관(200, 210, 230)을 통해 상기 열교환기(101, 102)로 주입함으로써 열교환기가 동파될 가능성을 현저히 낮출 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 제 2 열교환기(102)를 사용하지 않고, 상기 제 1 열교환기(101)만을 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 제 1 열교환기(101)에 해당하는 상기 제 1 고압밸브(123)는 폐쇄되고, 상기 제 1 저압밸브(127) 및 상기 제 1 유량밸브(143)가 개방될 수 있다.
반대로, 상기 제 2 열교환기(101)에 해당하는 상기 제 2 고압밸브(124)와, 상기 제 2 저압밸브(128) 및 상기 제 2 유량밸브(144)는 모두 폐쇄될 수 있다. 그러면, 상기 고압기관(20)의 냉매는, 상기 제 1 유량밸브(143)를 통하여 상기 제 1 열교환기(101)만을 통과할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 2 유량밸브(144)에 냉매 누설이 발생하더라도, 상기 제 2 열교환기(102)의 후단이 모두 차단되므로, 냉매 흐름이 발생되지 않는다. 다시 말하면, 상기 제 2 유량밸브(144)를 통해 상기 제 2 열교환기(102)로 소량의 냉매가 유입되더라도, 상기 제 2 저압밸브(124), 상기 제 2 고압밸브(128) 및 상기 제 2 평압밸브(136)의 폐쇄에 의해서 냉매의 흐름이 완전히 차단될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화장치의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 단계 S11에서 상기 공기조화장치(1)는 실내기의 난방 운전을 수행한다.
일례로, 재실자는 다수의 실내기(60) 중 적어도 어느 하나의 실내기를 작동시켜 난방 모드를 입력할 수 있다.
여기서, 상기 재실자의 입력은 다양한 입력수단으로 수행할 수 있다. 일례로, 상기 입력수단은 상기 공기조화장치(1)에 구비된 입력부 또는 리모컨, 휴대폰 등 다양한 통신기기를 포함할 수 있다.
실내기의 난방 운전이 수행되면, 상기 공기조화장치(1)는 상기 실외기(10)에 구비된 압축기(110, 112)를 구동시키고, 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 2 포트(130b)와 제 3 포트(130c) 및 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)와 제 2 포트(133b)를 개방시킨다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 열교환장치(100)에 구비된 제 1 고압밸브(123), 제 2 고압밸브(124), 제 1 유량밸브(143) 및 제 2 유량밸브(144)를 개방시킨다. 이때, 상기 제 1 저압밸브(127), 제 2 저압밸브(128) 및 바이패스 밸브(230)는 폐쇄된다.
이에 따라, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매는, 상기 제 2 밸브장치(133)를 거쳐서 상기 제 1 고압밸브(123) 및 제 2 고압밸브(124)를 통해 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)에서 응축될 수 있다.
또한, 응축된 냉매는 상기 제 1 유량밸브(143) 및 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창되고, 팽창된 냉매는 상기 실외 열교환기(150)에서 증발될 수 있다.
증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(130)를 거쳐서 상기 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다. 즉, 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)는 응축기로서 기능하고, 상기 실외 열교환기(150)는 증발기로서 기능한다.
단계 S12에서 상기 공기조화장치(1)는 제상운전이 필요한지 여부를 판단한다.
구체적으로, 외기온도가 낮은 겨울철의 경우, 실내기의 난방 운전이 수행되면, 상기 실외 열교환기(150) 표면에 응축수가 결빙될 수 있다. 이 경우 실외 공기의 원활한 흐름 및 열교환이 방해되어 난방 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
따라서 착상된 응축수 또는 결빙을 제거하기 위하여 난방 운전 도중 난방 운전을 정지하고, 냉동싸이클을 역싸이클(즉, 냉방 운전)로 운전시키는 제상 운전을 수행할 수 있다. 그러면, 실외 열교환기로는 고온 고압의 냉매가 통과하고, 실외 열교환기 표면의 결빙은 이 냉매의 열에 의해 녹게 된다.
따라서, 상기 공기조화장치(1)는 특정 시각 또는 일정시간 간격으로 제상 운전을 수행할 수 있다.
만일, 제상운전이 필요한 것으로 판단되면, 단계 S13에서 상기 공기조화장치(1)는 제상운전에 따른 밸브장치를 제어하고, 단계 S14에서 유량밸브 및 저압밸브를 개방하고, 단계 S15에서 바이패스 밸브를 개방한다.
구체적으로, 제상운전이 필요한 것으로 판단되면, 상기 공기조화장치(1)는 냉매싸이클을 역싸이클(즉, 냉방 운전)로 전환할 수 있다.
즉, 상기 공기조화장치(1)는 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 1 포트(130a)와 제 2 포트(130b) 및 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)와 제 2 포트(133b)를 개방시킨다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 열교환장치(100)에 구비된 제 1 저압밸브(127), 제 2 저압밸브(128), 제 1 유량밸브(143) 및 제 2 유량밸브(144)를 개방시킨다. 추가적으로, 상기 공기조화장치(1)는 상기 바이패스 배관(200, 210, 220)에 구비된 바이패스 밸브(230)를 개방시킨다. 이때, 상기 제 1 고압밸브(123)와 제 2 고압밸브(124)는 폐쇄된다.
이에 따라, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매 중 일부는, 상기 제 1 밸브장치(130)를 거쳐 상기 실외 열교환기(150)에서 응축되고, 응축된 냉매는 상기 액관(27)을 통하여 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
그리고 상기 열교환 장치(100)로 유입된 냉매는 상기 제 1 유량밸브(143) 및 제 2 유량밸브(144)를 통과하면서 팽창되고, 팽창된 냉매는 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)에서 증발될 수 있다. 증발된 냉매는 상기 제 1 저압밸브(127) 및 제 2 저압밸브(128)를 통과하여 상기 실외기(10)로 유입된다.
상기 실외기(10)로 유입된 증발 냉매는, 상기 기액 분리기(170)를 경유하여 상기 압축기(110, 112)로 흡입될 수 있다. 즉, 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)는 증발기로서 기능하고, 상기 실외 열교환기(150)는 응축기로서 기능하는 제상 운전이 수행될 수 있다.
한편, 상기 압축기(110, 112)에서 압축된 냉매 중 나머지 일부는, 상기 제 2 밸브장치(133)를 거쳐 상기 고압기관(20)을 통해 상기 열교환장치(100)로 유입된다.
상기 열교환 장치(100)로 유입된 고온 고압의 냉매는, 상기 고압기관(20)에 형성된 제 1 바이패스 분기점(20b)을 거쳐 상기 바이패스 배관의 공통 배관(200)으로 유입된다. 그리고 상기 공통 배관(200)으로 유입된 냉매는, 상기 제 2 바이패스 분기점(141b)에서 분기되어 상기 제 1 바이패스 배관(210) 및 제 2 바이패스 배관(220)으로 유동한다.
상기 제 1 바이패스 배관(210)을 흐르는 고온 고압의 냉매는, 상기 제 1 열교환기(101)를 통과하면서, 상기 제 1 열교환기(101)의 온도를 높여 상기 제 1 열교환기(101)가 동파되는 것을 방지한다.
또한, 상기 제 2 바이패스 배관(220)을 흐르는 고온 고압의 냉매는, 상기 제 2 열교환기(102)를 통과하면서, 상기 제 2 열교환기(102)의 온도를 높여 상기 제 1 열교환기(102)가 동파되는 것을 방지한다.
한편, 단계 S16에서 상기 공기조화장치(1)는 제상이 완료되었는지 여부를 판단한다.
예를 들어, 상기 공기조화장치(1)는 상술한 바와 같은 제상 운전을 일정시간 동안 지속할 수 있다. 또는 상기 공기조화장치(1)는 상기 실외 열교환기(150)에 구비된 제상 온도센서(미도시)에서 감지된 온도에 기초하여 제상 완료 시점을 판단할 수 있다.
제상이 완료된 것으로 판단되면, 단계 S17에서 상기 공기조화장치(1)는 난방운전에 따른 밸브장치를 제어하고, 단계 S18에서 저압밸브를 폐쇄하고 고압밸브를 개방하며, 단계 S19에서 바이패스 밸브를 폐쇄한다.
즉, 상기 공기조화장치(1)는 상기 제 1 밸브장치(130)의 제 2 포트(130b)와 제 3 포트(130c) 및 상기 제 2 밸브장치(133)의 제 1 포트(133a)와 제 2 포트(133b)를 개방시킨다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 열교환장치(100)에 구비된 제 1 고압밸브(123), 제 2 고압밸브(124), 제 1 유량밸브(143) 및 제 2 유량밸브(144)를 개방시키고, 상기 제 1 저압밸브(127), 제 2 저압밸브(128) 및 바이패스 밸브(230)를 폐쇄시킨다.
이에 따라, 냉매는 실내기의 난방 운전 싸이클을 순환하여 상기 제 1 열교환기(101) 및 제 2 열교환기(102)는 응축기로서 기능하고, 상기 실외 열교환기(150)는 증발기로서 기능한다.

Claims (20)

  1. 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기;
    물이 순환하는 실내기; 및
    상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 열교환기를 가지는 열교환장치를 포함하고,
    상기 열교환장치는,
    상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 일측에 연결되는 고압가이드관;
    상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 고압가이드관에 합지되는 저압가이드관;
    상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 열교환기의 타측에 연결되는 액가이드관;
    상기 고압기관의 바이패스 분기점과 상기 액가이드관의 바이패스 합지점을 연결하여, 상기 고압기관에 존재하는 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스하는 바이패스 배관; 및
    상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브를 포함하고,
    상기 실외기는,
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 실외 열교환기로 가이드하는 제 1 밸브장치; 및
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 열교환장치의 고액가이드관으로 가이드하는 제 2 밸브장치를 더 포함하는 공기조화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브는 개폐 동작 가능한 솔레노이드밸브인 공기조화장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 바이패스 밸브를 개방하여 상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스 하는 공기조화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기의 냉방 또는 난방 운전 시, 상기 바이패스 밸브는 폐쇄되어, 상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 액가이드관으로 바이패스하는 것을 제한하는 공기조화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기의 냉방 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 거쳐 상기 실외 열교환기에서 응축되고, 응축된 냉매는 상기 열교환장치의 열교환기에서 증발되는 공기조화장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기의 난방 운전 시, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 제 2 밸브장치를 거쳐 상기 열교환장치의 열교환기에서 응축되고, 응축된 냉매는 상기 실외 열교환기에서 증발된 후 상기 제 1 밸브장치를 거쳐 상기 압축기로 흡입되는 공기조화장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압가이드관에 설치되어 개폐 동작하는 고압밸브;
    상기 저압가이드관에 설치되어 개폐 동작하는 저압밸브; 및
    상기 액가이드관에 설치되어 냉매의 유량을 조절하는 유량밸브를 더 포함하는 공기조화장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 바이패스 합지점은, 상기 열교환기와 상기 유량밸브의 사이 지점에 형성되는 공기조화장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 저압밸브, 상기 유량밸브 및 상기 바이패스 밸브는 개방되고, 상기 고압밸브는 폐쇄되는 공기조화장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 제상 운전 시,
    상기 압축기에서 압축된 냉매 중 일부는, 상기 제 1 밸브장치를 통해 상기 실외 열교환기로 유동하고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매 중 나머지 일부는, 상기 제 2 밸브장치를 통해 상기 바이패스 배관으로 유동하는 공기조화장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 열교환기는, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기를 포함하고,
    상기 고압가이드관은,
    상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 일측에 연결되는 제 1 고압가이드관; 및
    상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 일측에 연결되는 제 2 고압가이드관을 포함하고,
    상기 액가이드관은,
    상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 타측에 연결되는 제 1 액가이드관; 및
    상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 타측에 연결되는 제 2 액가이드관을 포함하는 공기조화장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은,
    상기 고압기관의 제 1 바이패스 분기점에서 분기되는 공통 배관;
    상기 공통 배관의 제 2 바이패스 분기점으로부터 분기되어, 상기 제 1 액가이드관의 제 1 바이패스 합지점에 연결되는 제 1 바이패스 배관; 및
    상기 공통 배관의 제 2 바이패스 분기점으로부터 분기되어, 상기 제 2 액가이드관의 제 2 바이패스 합지점에 연결되는 제 2 바이패스 배관을 포함하는 공기조화장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브는, 상기 공통 배관에 설치되는 공기조화장치.
  14. 압축기 및 실외 열교환기를 포함하고, 냉매가 순환하는 실외기;
    물이 순환하는 실내기; 및
    상기 냉매와 물의 열교환을 수행하는 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 가지는 열교환장치를 포함하고,
    상기 열교환장치는,
    상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 일측에 연결되는 제 1 고압가이드관;
    상기 실외기의 고압기관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 일측에 연결되는 제 2 고압가이드관;
    상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 제 1 고압가이드관에 합지되는 제 1 저압가이드관;
    상기 실외기의 저압기관으로부터 연장되어, 상기 제 2 고압가이드관에 합지되는 제 2 저압가이드관;
    상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 1 열교환기의 타측에 연결되는 제 1 액가이드관;
    상기 실외기의 액관으로부터 연장되어, 상기 제 2 열교환기의 타측에 연결되는 제 2 액가이드관;
    상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 제 1 액가이드관 또는 상기 제 2 액가이드관으로 바이패스 하는 바이패스 배관; 및
    상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브를 포함하고,
    상기 실외기는,
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 실외 열교환기로 가이드하는 제 1 밸브장치; 및
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제 1 고액가이드관 또는 상기 제 2 고액가이드관으로 가이드하는 제 2 밸브장치를 더 포함하는 공기조화장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브는 개폐 동작 가능한 솔레노이드밸브인 공기조화장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 바이패스 밸브를 개방하여 상기 고압기관의 고압의 냉매를 상기 제 1 액가이드관 및 상기 제 2 액가이드관으로 바이패스 하는 공기조화장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은,
    상기 고압기관의 제 1 바이패스 분기점에서 분기되는 공통 배관;
    상기 공통 배관의 제 2 바이패스 분기점으로부터 분기되어, 상기 제 1 액가이드관의 제 1 바이패스 합지점에 연결되는 제 1 바이패스 배관; 및
    상기 공통 배관의 제 2 바이패스 분기점으로부터 분기되어, 상기 제 2 액가이드관의 제 2 바이패스 합지점에 연결되는 제 2 바이패스 배관을 포함하고,
    상기 바이패스 밸브는, 상기 공통 배관에 설치되는 공기조화장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 바이패스 합지점은, 상기 제 1 열교환기와 상기 제 1 유량밸브의 사이 지점에 형성되고,
    상기 제 2 바이패스 합지점은, 상기 제 2 열교환기와 상기 제 2 유량밸브의 사이 지점에 형성되는 공기조화장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 고압가이드관 및 상기 제 2 고압가이드관에 각각 설치되는 제 1 고압밸브와 제 2 고압밸브;
    상기 제 1 저압가이드관 및 상기 제 2 저압가이드관에 각각 설치되는 제 1 저압밸브와 제 2 저압밸브; 및
    상기 제 1 액가이드관 및 상기 제 2 액가이드관에 각각 설치되는 제 1 유량밸브와 제 2 유량밸브를 더 포함하는 공기조화장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 제상 운전 시, 상기 제 1,2 저압밸브, 상기 제 1,2 유량밸브 및 상기 바이패스 밸브는 개방되고, 상기 제 1,2 고압밸브는 폐쇄되는 공기조화장치.
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