KR20230120202A

KR20230120202A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20230120202A
Application number: KR1020220016040A
Authority: KR
Inventors: 김범찬; 김주수; 양동근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2022-02-08
Publication date: 2023-08-17

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명의 공기조화기는, 실외공기가 실내로 유입되는 공급유로가 내부에 형성된 케이스와, 상기 공급유로 상에 배치되고, 냉매가 유동하며, 유동하는 공기와 냉매를 열교환하는 제1열교환기와, 상기 공급유로 상에 상기 제2열교환기의 하류에 배치되고, 선택적으로 냉매가 유동하며, 유동하는 공기와 냉매를 열교환하는 제2열교환기, 및 유동하는 냉매를 상기 제1열교환기 또는 상기 제2열교환기로 보내는 냉매분배기를 포함한다.

Description

공기조화기{Air Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 냉매관으로 실외기와 연결되는 실내기를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.

환기장치의 경우, 실외로 배출되는 실내공기와 실내로 공급되는 실외공기간의 열교환을 통하여, 실내로 공급되는 공기의 온도를 조절하거나, 추가적인 히터를 장착하여, 내부로 유입되는 공기를 가열할 수 있다.

따라서, 냉방모드시 외부에서 유입되는 공기를 냉방하거나 제습하여, 실내공간으로 냉방제습된 공기를 공급할 수 있다.

등록특허 제10-1782839호는, 별도의 히터를 이용하여, 실내로 유입되는 공기를 재가열하는 구조를 개시하고 있다. 이는, 별도의 전력을 소모하는 히터를 사용하여, 유동하는 공기의 온도를 조절하는 경우, 많은 전력소모가 이루어짐에 따라 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 100% 외기를 도입하여 제습, 냉방, 난방을 진행하는 100% 외기도입 공조시스템의 경우, 내기를 도입하거나, 내기와 외기를 함께 도입하는 공조시스템보다 훨씬 더 큰 부하를 요구한다. 특히, 100% 외기도입 공조시스템의 경우, 냉방의 부하가 클 경우, 열교환기가 부족한 현상이 발생하고 목표하는 실내온도에 도달하지 못하는 현상이 발생한다. 마찬가지로, 난방의 부하가 클 경우, 열교환기가 부족한 현상이 발생하고 목표하는 실내온도에 도달하지 못하는 현상이 발생한다.

한국등록특허 제10-1782839호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실내로 공급되는 공기가 복수의 열교환기를 통해 온도조절 및 습도조절을 수행할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다. 또한, 상기 복수의 열교환기로 공급되는 냉매를 조절하는 구조를 통해, 실 내기의 전력소모를 최소화하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 냉매의 유동에 따른 압손을 최소화하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 증발기의 성능을 최대화하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 복수의 열교환기를 병렬로 배치하고, 복수의 열교환기를 증발기로 사용하여 냉방성능을 최대화할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 복수의 열교환기 중 일부는 증발기로 사용하고, 나머지 일부는 응축기로 사용하여, 증발기를 통과한 공기를 쾌적한 조건의 온도도 가열하거나, 제습한 뒤 실내로 공급할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 실외공기가 실내로 유입되는 공급유로가 내부에 형성된 케이스와, 상기 공급유로 상에 배치되고, 냉매가 유동하며, 유동하는 공기와 냉매를 열교환하는 제1열교환기와, 상기 공급유로 상에 상기 제2열교환기의 하류에 배치되고, 선택적으로 냉매가 유동하며, 유동하는 공기와 냉매를 열교환하는 제2열교환기 및 유동하는 냉매를 상기 제1열교환기 또는 상기 제2열교환기로 보내는 냉매분배기를 포함하는 실내기를 적어도 하나 구비한다.

상기 냉매분배기는, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기 각각에 병렬로 연결되고 액냉매가 유동하는 액관과, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기 각각에 병렬로 연결되고, 기상냉매가 유동하는 고압기관과, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에서 배출되는 기체냉매가 유동하는 저압기관을 포함한다.

냉방모드 또는 난방모드에서, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 병렬로 연결된다.

상기 고압기관에 배치되고, 상기 고압기관을 유동하는 냉매를 상기 제1열교환기 또는 상기 제2열교환기로 보내는 고압기관밸브, 및 상기 저압기관에 배치되고, 상기 저압기관을 개폐하는 저압기관밸브를 포함한다.

냉방모드에서, 상기 제1열교환기와 제2열교환기는 증발기로 동작한다.

난방모드에서, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 응축기로 동작한다.

냉방제습모드에서, 상기 제1열교환기는 증발기로 동작하고, 상기 제2열교환기는 응축기로 동작한다.

상기 제1열교환기로 냉매가 유동하면서, 상기 제1열교환기가 응축기 또는 증발기로 동작할 때, 상기 제2열교환기에는 냉매의 유동이 차단된다.

상기 액관은, 상기 제1열교환기와 연결되는 제1액관과, 상기 제2열교환기와 연결되는 제2액관으로 분지된다.

상기 고압기관은, 상기 제1열교환기와 연결되는 제1고압기관과, 상기 제2열교환기와 연결되는 제2고압기관으로 분지된다.

상기 제2고압기관에서 분지된 후, 상기 저압기관으로 합지되는 중간기관을 포함한다.

상기 중간기관에는 제3팽창밸브가 설치된다.

냉방모드에서, 상기 액관의 냉매는 제1액관과 제2액관으로 유동하고, 상기 제1액관으로 유입된 냉매는 제1열교환기를 통과한 뒤 저압기관으로 유동하고, 상기 제2액관으로 유입된 냉매는 제2열교환기와 중간기관을 통과한 뒤 저압기관으로 유동한다.

난방모드에서, 상기 제1고압기관의 냉매는 상기 제1열교환기로 유동한 뒤, 상기 액관으로 유동하고, 상기 제1고압기관의 냉매는, 상기 제1고압기관에서 분지된 중간기관을 통해서 상기 제2열교환기로도 유동한 뒤, 상기 액관으로 유동한다.

냉방제습모드에서, 상기 액관의 냉매는 상기 제1액관 및 제1열교환기를 유동한 뒤, 저압기관으로 유동하고, 상기 고압기관의 냉매는 상기 제2고압기관 및 상기 제2열교환기를 유동한 뒤, 제2액관을 통해서, 제1액관으로 합류되어 상기 제1열교환기로 유동한다.

상기 저압기관은, 상기 냉매분배기 내부에서 분지되고 합지되는 제1병렬기관과 제2병렬기관을 포함하고, 상기 저압기관밸브는, 상기 제1병렬기관을 개폐하는 제1병렬기관밸브과, 상기 제2병렬기관을 개폐하는 제2병렬기관밸브를 포함한다.

상기 제1열교환기는, 상기 제2열교환기보다 유로면적이 크게 형성된다.

상기 액관에는, 상기 액관을 유동하는 냉매의 일부를 팽창 및 열교환하여 상기 액관을 유동하는 냉매를 과냉각하는 과냉각기를 포함한다.

냉매를 압축하는 압축기와 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외열교환기를 구비한 실외기를 더 포함하고, 상기 실내기는 복수 구비되어, 복수의 냉매관으로 상기 실외기와 연결되고, 실내공간으로 유동하는 공기의 온도를 조절한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 실내기 내부에 복수의 열교환기와, 복수의 열교환기로 냉매의 공급을 조절하는 냉매분배기를 포함하여, 별도의 전력을 소모하지 않고, 실내로 공급되는 공기의 온도 및 습도를 조절할 수 있다. 이는, 전력소모를 최소화하며, 사용자에게 쾌적한 공기를 제공할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 제1열교환기에서 배출되는 냉매를 2개의 병렬구조를 가지는 유로를 통해 냉매의 유동을 형성시켜, 열교환기에서 배출되는 저압의 냉매에서 발생하는 압손을 최소화할 수 있는 장점도 있다.

셋째, 액관을 유동하는 냉매를 2개의 과냉각기를 순차적으로 유동하게 하여, 제1열교환기의 성능을 극대화할 수 있는 장점도 있다.

넷째, 복수의 열교환기를 병렬로 배치하고, 복수의 열교환기를 증발기로 사용하여 냉방성능을 최대화할 수 있는 장점도 있다.

다섯째, 복수의 열교환기 중 일부는 증발기로 사용하고, 나머지 일부는 응축기로 사용하여, 증발기를 통과한 공기를 쾌적한 조건의 온도도 가열하거나, 제습한 뒤 실내로 공급할 수 있는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기와 복수의 실내기가 건물 등에 배치된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 내부구성을 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방제습모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방제습모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 난방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 난방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 블럭도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기와 복수의 실내기가 건물 등에 배치된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 내부구성을 설명하기 위한 측면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는, 건물 등의 외부공간에 배치되는 실외기(1)와, 건물 등의 실내공간에 배치되는 실내기(10a, 10b,10c, 10d)를 포함할 수 있다. 본 발명의 공기조화기는, 적어도 하나의 실외기(1)와 복수개의 실내기(10a, 10b, 10c, 10d)를 포함할 수 있다.

실외기(1)와 실내기(10a, 10b, 10c, 10d)는 복수의 냉매관으로 연결될 수 있다. 본 발명의 실외기(1)는, 3개의 냉매관(30, 40, 50, 도 4참조)으로 실내기와 연결될 수 있다. 본 발명의 실내기는, 외기를 유입하고, 열교환기를 통해 온도를 조절하여 실내로 공급하는 환기장치일 수 있다.

이하에서는, 도 2 내지 도 8을 참조하여, 복수의 실내기 중 하나의 실내기(10)의 구성을 통해, 실내기(10) 내부의 구성 및 유로를 설명한다. 따라서, 도 2 내지 도 8을 참조하여, 설명되는 하나의 실내기(10)는, 다른 복수의 실내기에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실내기(10)는, 외형을 형성하고 내부에 공기가 유동하는 공간을 형성하는 케이스(12), 케이스(12) 내측에 배치되고, 공기의 유동을 형성하는 송풍팬(14), 케이스(12) 내부에 형성되는 공간에 배치되고, 냉매와 공기를 열교환하는 제1열교환기(16), 케이스(12) 내부에 형성되는 공간에 배치되고, 냉매와 공기를 열교환하는 제2열교환기(18), 복수의 냉매관(30, 40, 50)과 연결되어, 실외기로부터 유입되는 냉매를 제1열교환기(16) 또는 제2열교환기(18)로 보내는 냉매분배기(20)를 포함한다.

케이스(12)는, 일측으로 흡입구(12a)와 배출구(12b)가 형성된다. 케이스(12)는, 내부에는 실내에서 유입된 공기가 유동하는 공급유로(12c, 12d)가 형성된다. 상기 공급유로는, 케이스(12) 내부의 공기가 외부로 배출되는 배출챔버(12d)와 외부공기가 케이스(12) 내부로 유입되는 흡입챔버(12c)를 포함할 수 있다.

또한, 케이스(12) 내측에는, 흡입챔버(12c)와 배출챔버(12d)를 구획하는 격벽(13)이 형성된다. 격벽(13)에는, 흡입챔버(12c)의 공기가 배출챔버(12d)로 유동하도록 형성되는 연통홀이 형성된다.

상기 공급유로 상에는, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)가 배치된다.

제2열교환기(18)는, 공급유로 상에서 제1열교환기(16)의 하류에 배치된다. 즉 공기의 유동 방향을 기준으로, 제1열교환기(16)가 먼저 배치되고, 제2열교환기(18)가 나중에 배치된다.

흡입챔버(12c)에는, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)가 배치된다. 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)는, 격벽(13)과 흡입구(12a) 사이에 배치된다. 제1열교환기(16)는, 흡입구(12a)에 인접하게 배치되고, 제2열교환기(18)는 격벽(13)에 인접하게 배치된다. 따라서, 흡입구(12a)를 통해 흡입챔버(12c)로 유입된 공기는 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)를 거쳐, 배출챔버(12d)로 유동할 수 있다.

본 발명의 주요 구성요소인 제1열교환기(16)를 유동하는 냉매의 유량은 제2열교환기(18)를 유동하는 냉매의 유량보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 제1열교환기(16)의 유로 면적이 제2열교환기(18)의 유로 면적보다 크게 형성된다.

따라서, 제2열교환기(18)에서보다 제1열교환기(16)에서 공기의 온도가 크게 변화될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1열교환기(16)의 냉방성능이 제2열교환기(18)의 난방성능보다 크게 형성되므로, 공기가 제1열교환기(16)를 거쳐 냉각되고, 제2열교환기(18)를 거쳐 제습되어, 냉각 및 제습된 공기가 실내로 유입될 수 있다.

배출챔버(12d)에는, 송풍팬(14)과 송풍팬(14)을 회전시키는 팬모터(15)가 배치된다. 배출챔버(12d)에는, 송풍팬(14)과 팬모터(15)를 지지하는 팬서포터(15a)가 배치될 수 있다. 송풍팬(14)은, 회전축이 형성되는 방향으로 흡입구를 형성하고, 회전축에 수직한 방향으로 토출구를 형성하는 플러그팬을 사용할 수 있다.

케이스(12)는, 내부에 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)와 연결되는 냉매분배기(20)가 배치되는 공간을 형성할 수 있다. 냉매분배기(20)가 배치되는 영역은, 흡입챔버(12c)의 일측에 배치될 수 있다.

냉매분배기(20)는, 케이스(12) 내측에 배치되고, 실외기(1)와 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)를 연결한다.

냉매분배기(20)는 복수의 냉매관(30, 40, 50)과 복수의 밸브로 구성될 수 있다.

냉매분배기(20)는, 실외기(1)와 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)를 연결하고, 액냉매가 유동하는 액관(30), 실외기(1)와 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)를 연결하고, 기상냉매가 유동하는 고압기관(40), 실외기(1)와 제1열교환기(16)를 연결하는 저압기관(50)을 포함한다. 냉매분배기(20)는, 고압기관(40)에 배치되고, 고압기관(40)을 유동하는 냉매를 제1열교환기(16) 또는 제2열교환기(18)로 보내는 고압기관밸브(44, 48)와, 저압기관(50)에 배치되고, 저압기관(50)을 개폐하는 저압기관밸브(54, 58)를 포함한다.

액관(30)에는, 액관(30)을 유동하는 냉매의 일부를 팽창 및 열교환하여 액관(30)을 유동하는 냉매를 과냉각하는 과냉각기(70)가 배치된다.

액관(30)에서 분지되어 팽창된 냉매는, 분지관(74)을 통해 유동한다. 분지관(74)을 따라 유동하는 냉매는, 과냉각팽창밸브(76)를 통과한 후, 제1과냉각기(70)와 제2과냉각기(72)를 순차적으로 통과하도록 유로를 형성한다. 분지관(74)은, 과냉각기(70)를 통과한 냉매가 저압기관(50)으로 유동하도록 유로를 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 실외기(1)에서 실내기(10)로 기상냉매가 흐르는 고압기관(40)을 기준으로, 제1열교환기(16)는 제2열교환기(18)는 병렬로 배치될 수 있다.

고압기관(40)을 유동하는 냉매는, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)로 각각 분지되어 유동할 수 있다.

고압기관(40)은, 제1열교환기(16)와 연결되는 제1고압기관(42)과, 제2열교환기(18)와 연결되는 제2고압기관(46)으로 분지된다. 제1고압기관(42) 상에는, 제1고압기관(42)을 개폐하는 제1고압기관밸브(44)가 배치된다. 그리고, 제2고압기관(46) 상에는, 제2고압기관(46)을 개폐하는 제2고압기관밸브(48)가 배치된다.

저압기관(50)은, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 포함한다. 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)은, 냉매분배기(20) 내측에서 병렬로 분지되고 합지된다. 제1열교환기(16)에서 배출되는 냉매는, 저압의 냉매로 압력손실이 발생한다. 따라서, 2개의 병렬기관(52, 56)으로 냉매의 유동을 분지 및 합지하여, 저압의 냉매에서 발생하는 압력손실을 저감할 수 있다.

제1병렬기관(52)에는, 제1병렬기관(52)을 개폐하는 제1병렬기관밸브(54)가 배치된다. 제2병렬기관(56)에는 제2병렬기관(56)을 개폐하는 제2병렬기관밸브(58)가 배치된다.

저압기관(50)은, 제1병렬기관(52) 및 제2병렬기관(56) 상류에서 분지되고, 제1병렬기관(52) 및 제2병렬기관(56) 하류에서 합지되는 압력조정기관(60)을 더 포함한다. 압력조정기관(60) 상에는, 압력조정기관(60)을 개폐하는 압력조정기관밸브(62)가 배치된다.

제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 유동하는 냉매는, 압축기(미도시)가 정지될 때, 제1병렬기관밸브(54)과 제2병렬기관밸브(58)에 압력이 발생할 수 있다. 압축기의 정지로, 냉매의 유동이 정지될 때, 제1병렬기관밸브(54)과 제2병렬기관밸브(58)를 통해 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 폐쇄하고, 압력조정기관밸브(62)를 통해 압력조정기관(60)을 개방하면, 저압기관(50)의 양단의 압력을 맞출 수 있다.

냉매분배기(20)는, 고압기관(40)과 저압기관(50)을 연결하는 연결기관(64)과, 연결기관(64)을 개폐하는 연결기관밸브(66)를 포함한다. 고압의 냉매가 유동하는 고압기관(40)에 냉매의 응축으로 인한 액냉매가 발생하는 경우, 연결기관밸브(66)를 통해 연결기관(64)을 개방하여, 응축된 냉매를 저압의 냉매가 유동하는 저압기관(50)으로 보낼 수 있다.

도 4를 참조하면, 연결기관(64)은, 제1고압기관(42)과 저압기관(50)을 연결한다.

도 4를 참조하면, 제1병렬기관(52)은, 제1고압기관(42)과 연결될 수 있다.

도 4를 참조하면, 냉매분배기(20)의 액관(30)은, 제1액관(32)과 제2액관(34)으로 분지되어 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)로 연결될 수 있다.

제1액관(32)은, 제1열교환기(16)와 연결된다. 제1액관(32) 상에는, 제1열교환기(16)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브(36)가 배치된다.

제2액관(34)은, 제2열교환기(180)와 연결된다. 제2액관(34) 상에는, 제2열교환기(18)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브(38)가 배치된다.

즉, 실외기(1)에서 실내기(10)로 액냉매가 흐르는 액관(30)을 기준으로, 제1열교환기(16)는 제2열교환기(18)는 병렬로 배치될 수 있다.

그리고, 액관(30)을 유동하는 냉매는, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)로 각각 분지되어 유동할 수 있다.

이하에서는, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 공기조화기의 모드에 따른 냉매의 유동을 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 공기조화기는, 하나의 실외기(1)가 복수의 실내기(10)로 연결된다. 본 발명의 공기조화기는, 복수의 실내기(10)가 모두 냉방으로 사용되는 냉방모드(M1, all cooling mode), 복수의 실내기(10) 중 일부만이 냉방으로 사용되는 냉방제습모드(M2, individual cooling mode), 복수의 실내기(10)가 모두 난방으로 사용되는 난방모드(M3, all heating mode)로 사용될 수 있다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 냉방모드(M1)를 설명한다. 냉방모드(M1)에서는, 액관(30)과 저압기관(50)만이 사용되고, 고압기관(40)으로는, 냉매가 유동하지 않을 수 있다.

냉방모드(M1)에서, 액관(30)을 통해 실외기(1)로부터 냉매가 실내기(10)로 유입되고, 저압기관(50)을 통해 실내기(10)의 냉매가 실외기(1)로 유동한다.

냉방모드(M1)에서는, 제1열교환기(16)로 냉매가 유동하고, 제2열교환기(18)로도 냉매가 유동한다.

냉방모드(M1)에서는, 압축기에서 배출된 냉매가 실외열교환기(응축기)를 거쳐, 액관(30)을 통해 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)로 유동한다. 이때, 상기 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)는 병렬로 배치된 상태이다. 따라서, 액관(30)의 냉매는 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)로 분지되어 유동하고, 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)를 통과한 냉매는 다시 합지되어, 상기 저압기관(50)을 통해서 실외기(1)로 유동한다.

액관(30)을 유동하는 냉매는, 제1액관(32)으로 유동하여, 제1팽창밸브(36)를 거쳐 제1열교환기(16)로 유동한다. 그리고, 액관(30)을 유동하는 냉매는, 제2액관(34)으로 유동하여, 제2팽창밸브(38)를 거쳐 제2열교환기(18)로 유동한다.

이때, 상기 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)는, 액상의 냉매를 저압의 기상냉매로 상변화시키는 증발기로 사용될 수 있다.

그리고, 제1열교환기(16)에서 배출된 냉매는, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56), 및 저압기관(50)을 통해서 실외기(1)로 유동한다.

이때, 상기 제1병렬기관(52)을 개폐하는 제1병렬기관밸브(54), 및 제2병렬기관(56)을 개폐하는 제2병렬기관밸브(58)는 개방된다.

반면, 제1고압기관(42)을 개폐하는 제1고압기관밸브(44)는 닫힌 상태이다.

이때 상기 제2열교환기(18)에서 배출된 냉매 역시, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56), 및 저압기관(50)을 통해서 실외기(1)로 유동한다.

이를 위해서, 상기 제2고압기관(46)에서 분지된 후, 상기 제1열교환기(16)의 출구측 유로에 합지되는 중간기관(82)이 형성되고, 상기 중간기관(82)에는 제3팽창밸브(84)가 설치된다.

상기 중간기관(82)은 상기 제2열교환기(18)와 제2고압기관밸브(48)를 연결하는 제2고압기관(46)에서 분지된다. 그리고, 상기 제1열교환기(16)와 제1병렬기관(52)을 연결하는 배관으로 합지된다.

따라서, 제2열교환기(18)에서 배출된 냉매는, 중간기관(82) 및 완전 개방(full open)된 제3팽창밸브(84)을 통해서, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)으로 유동한 뒤, 저압기관(50)을 통해서 실외기(1)로 유동한다.

도 5를 참조하면, 냉방모드(M1)에서 실외기(1)의 압축기에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매는 실외기 열교환기(응축기)를 통해 응축된 고압의 액상 냉매가 되고, 액관(30)을 통해 실내기로 유동한다.

그리고, 액관(30)의 냉매는 제1액관(32)과 제2액관(34)으로 분지되어 유동한다.

제1액관(32)의 냉매는 제1팽창밸브(36)를 통과하면서 팽창하여, 저온 저압의 기상 냉매로 제1열교환기(16)로 유동하게 되고, 제1열교환기(16)에서 증발이 일어난 뒤, 제1열교환기(16)의 출구로 배출된다. 그리고, 제1열교환기(16)에서 배출된 냉매는, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56), 및 저압기관(50)을 통해서 실외기(1)로 유동한다.

또한, 제2액관(34)의 냉매는 제2팽창밸브(38)를 통과하면서 팽창하여, 저온 저압의 기상 냉매로 제2열교환기(18)로 유동하게 되고, 제2열교환기(18)에서 증발이 일어난 뒤, 제2열교환기(18)의 출구로 배출된다.

그리고, 제2열교환기(18)에서 배출된 냉매는 중간기관(82) 및 완전 개방(full open)된 제3팽창밸브(84)을 통해서, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)으로 유동한 뒤, 저압기관(50)을 통해서 실외기(1)로 유동한다.

참고로, 냉방모드(M1)에서, 제1팽창밸브(36), 제2팽창밸브(38), 제3팽창밸브(84), 제1병렬기관밸브(54) 및 제2병렬기관밸브(58)는 개방되고, 나머지 밸브는 닫힌 상태일 수 있다.

상기와 같이, 냉방모드(M1)에서, 병렬로 배치된 제1열교환기와 제2열교환기에 냉매가 동시에 유동하면, 증발기로 사용할 수 있는 열교환기 전열면적 증가하면서, 냉방 성능이 향상되어 더 낮은 이슬점 온도 확보 가능한 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방제습모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 냉방제습모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 블럭도이다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 냉방제습모드(M2)를 설명한다. 냉방제습모드(M2)에서, 액관(30), 고압기관(40), 및 저압기관(50)으로 냉매가 유동한다.

액관(30)과 고압기관(40)을 통해 실외기(1)로부터 냉매가 실내기(10)로 유입되고, 저압기관(50)을 통해 실내기(10)의 냉매가 실외기(1)로 유동한다.

이때, 제1고압기관밸브(44)는 제1고압기관(42)을 폐쇄하고, 제2고압기관밸브(48)는 제2고압기관(46)을 개방한다. 따라서, 고압기관(40)을 따라 유동하는 고압의 냉매는, 제2열교환기(18)로 유동한다. 제2열교환기(18)는 응축기로 사용되어, 유동하는 공기를 가열할 수 있다.

제2열교환기(18)에서 배출된 냉매는, 완전 개방(full open)된 제2팽창밸브(38) 및 제2액관(34)을 따라 유동하다가, 제1액관(32)으로 합류하여 제1열교환기(16)로 유동한다.

액관(30)을 따라 유동하는 냉매는, 제1액관(32)을 따라 유동하여 제1열교환기(16)로 유동한다. 이때, 액관(30)을 따라 유동하는 냉매의 일부는, 분지관(74)을 따라 유동하여, 과냉각팽창밸브(76) 및 과냉각기(70)를 통과하면서, 액관(30)을 유동하는 냉매를 과냉각할 수도 있다.

액관(30)을 따라 유동하는 냉매는, 제1액관(32)을 따라 제1열교환기(16)로 유동한다. 이때, 제1열교환기(16)는, 증발기로 사용될 수 있다.

제1열교환기(16)로부터 유동하는 냉매는, 저압기관(50)을 따라 유동한다. 도 6을 참조하면, 압축기가 구동할 때, 제1병렬기관밸브(54)와 제2병렬기관밸브(58)가 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 개방하고, 압력조정기관밸브(62)가 압력조정기관(60)을 폐쇄한다. 따라서, 제1열교환기(16)로부터 유동하는 냉매는, 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 따라 유동한다.

제1열교환기(16)로부터 배출된 냉매는 저압의 냉매로 하나의 기관을 통해 유동하는 경우, 기상냉매의 압력손실이 크게 작용할 수 있다. 본 발명에서는, 저압기관(50)을 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)으로 분지 및 합지하여, 제1열교환기(16)로부터 유동하는 냉매의 압력손실 발생을 저감시킬 수 있다.

저압기관(50)을 유동하는 냉매는 실외기(1)의 압축기로 유동할 수 있다.

다만, 압축기의 작동이 정지되는 경우, 제1병렬기관밸브(54) 및 제2병렬기관밸브(58)가 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 폐쇄하고, 압력조정기관밸브(62)가 압력조정기관(60)을 개방한다.

압축기가 정지될 때, 제1병렬기관밸브(54) 및 제2병렬기관밸브(58)가 제1병렬기관(52)과 제2병렬기관(56)을 폐쇄하면, 제1병렬기관밸브(54)와 제2병렬기관밸브(58)에 압력이 발생할 수 있다. 이때, 압력조정기관밸브(62)를 통해 압력조정기관(60)을 개방하면, 저압기관(50)의 양단의 압력을 맞출 수 있다.

참고로, 냉방제습모드(M2)에서, 제1팽창밸브(36), 제2팽창밸브(38), 제2고압기관밸브(48), 제1병렬기관밸브(54) 및 제2병렬기관밸브(58)는 개방되고, 나머지 밸브는 닫힌 상태일 수 있다.

도 7을 참조하면, 냉방제습모드(M2)에서 제1열교환기(16)는 증발기로 동작하고, 제2열교환기(18)는 응축기로 동작한다.

먼저, 제1열교환기(16) 기준 냉매의 유동을 설명한다.

실외기(1)의 압축기에서 토출된 고온 고압의 기상냉매는 실외기 열교환기(응축기)를 통과하면서 응축되고, 고압의 액상 냉매로 상변화된다. 그리고, 액관(30)을 거쳐 제1팽창밸브(36)를 통해 냉매가 팽창하여 저온 저압의 냉매가 형성되고, 제1열교환기(16)로 유입된다.

이후, 제1열교환기(16)에서 증발이 일어난 냉매는, 제1병렬기관밸브(54)와 제2병렬기관밸브(58)를 통과한 뒤, 저압기관(50)을 통해 실외기(1)로 유동한다.

이때, 상기 액관(30)의 냉매는 압축기에서 토출된 상태로, 제1열교환기(16)로 유입될 수 있다.

또한, 압축기에서 토출된 냉매는, 적어도 일부가 분지관(74)을 따라 유동하여, 과냉각팽창밸브(76) 및 과냉각기(70)를 통과하면서, 과냉각된 상태로, 제1열교환기(16)로 유입될 수도 있다.

다음으로, 제2열교환기(18) 기준 냉매의 유동을 설명한다.

실외기(1)의 압축기에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매는 제2고압기관(46)을 통해 유동하고, 개방된 제2고압기관밸브(48)를 통해서, 제2열교환기(18)로 유입된다.

제2열교환기(18)로 고온 고압의 기상냉매가 유입되면서, 응축이 발생하여 중온 고압의 액상 냉매가 만들어 진다. 제2열교환기(18)에서 토출된 냉매는 완전 개방(full open)된 제2팽창밸브(38) 통해서 제2액관 (34)을 유동하고, 제2액관(34)과 합지된 제1액관(32)으로 합류된다.

이에 따라, 제2액관(34)의 냉매는 제1팽창밸브(36) 전단의 제1액관(32)의 냉매와 합쳐진다. 그리고 합쳐진 냉매는 함께 제1팽창밸브(36)를 통과하면서 팽창되고, 팽창된 냉매는 제1열교환기(16)로 유입된다.

상기와 같은, 냉방제습모드(M2)에서 제1열교환기(16)를 통과하여 냉각되고 습도가 낮아진 공기는, 제2열교환기(18)를 통과하면서 일부 가열되어 상대습도가 낮아진 상태로 실내로 유입될 수 있다. 따라서, 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)를 통과한 공기는 냉각 및 제습된 상태로 실내로 유입될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 난방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 배관도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내기의 난방모드에서 냉매유동을 설명하기 위한 블럭도이다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 난방모드(M3)를 설명한다. 난방모드(M3)에서는, 액관(30)과 고압기관(40)만이 사용되고, 저압기관(50)으로는, 냉매가 유동하지 않을 수 있다. 난방모드(M3)에서 고압기관(40)을 통해 실외기(1)로부터 냉매가 실내기(10)로 유입되고, 액관(30)을 통해 실내기(10)의 냉매가 실외기(1)로 유동한다.

이때, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18) 중 어느 하나만 응축기로 사용되고, 나머지 하나는 냉매가 유동하지 않고, 동작하지 않을 수 있다. 일 예로, 난방모드(M3)에서, 제1열교환기(16)로 냉매가 유동하고, 제2열교환기(18)로는 냉매가 유동하지 않을 수 있다.

또한, 병렬로 배치된 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18) 양측에 냉매가 유동하고, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18) 모두가 응축기로 동작할 수 있다.

난방모드(M3)에서는, 압축기(미도시)에서 배출된 냉매가 고압기관(40) 및 제1고압기관(42)을 통해 제1열교환기(16)로 유동한다. 따라서, 제1고압기관밸브(44)가 제1고압기관(42)을 개방한다.

그리고, 제1고압기관밸브(44)를 통과한 냉매의 일부는 중간기관(82) 및 완전 개방(full open)된 제3팽창밸브(84)을 통해서, 제2열교환기(18)로 유동한다.

이때, 제2고압기관밸브(48)는 제2고압기관(46)을 폐쇄한 상태이다.

상기와 같이, 제1열교환기(16)와 제2열교환기(18)로 냉매가 유동하면, 제1열교환기(16) 및 제2열교환기(18)는 고압의 기상냉매를 액상으로 열교환하는 응축기로 사용될 수 있다.

제1열교환기(16)에서 배출된 냉매는, 제1액관(32) 및 완전 개방(full open)된 제1팽창밸브(36)를 통과한 뒤, 액관(30)을 따라 실외기(1)로 유동할 수 있다. 이때, 액관(30) 상에 배치된 과냉각기(70)는 별도로 작동을 하지 않는다.

또한, 제2열교환기(18)에서 배출된 냉매는, 제2액관(34) 및 완전 개방(full open)된 제2팽창밸브(38)를 통과한 뒤, 액관(30)을 따라 실외기(1)로 유동할 수 있다. 이때, 액관(30) 상에 배치된 과냉각기(70)는 별도로 작동을 하지 않는다.

참고로, 난방모드에서, 제1팽창밸브(36)와 제2팽창밸브(38), 제3팽창밸브(84)는 완전 개방(full open)되고, 제1고압기관밸브(44) 역시 개방된다. 그리고, 나머지 밸브는 차단된 상태일 수 있다.

또한, 제1열교환기(16)만 동작하는 일부난방모드에서, 제1팽창밸브(36)는 완전 개방(full open)되고, 제1고압기관밸브(44) 역시 개방된다. 그리고, 제2팽창밸브(38) 및 제3팽창밸브(84)를 포함한 나머지 밸브는 차단된 상태일 수 있다.

상기와 같이, 난방모드(M3)에서, 병렬로 배치된 제1열교환기와 제2열교환기에 냉매가 동시에 유동하면, 응축기로 사용할 수 있는 열교환기 전열면적 증가하면서, 난방 성능이 향상되어 높은 실내기온이 확보될 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1 : 실외기 10 : 실내기
12 : 케이스 12c : 흡입챔버
12d : 배출챔버 13 : 격벽
14 : 송풍팬 16 : 제1열교환기
18 : 제2열교환기 20 : 냉매분배기
30 : 액관 32 : 제1액관
34 : 제2액관 36 : 제1팽창밸브
38 : 제2팽창밸브 40 : 고압기관
42 : 제1고압기관 44 : 제1고압기관밸브
46 : 제2고압기관 48 : 제2고압기관밸브
50 : 저압기관 52 : 제1병렬기관
54 : 제1병렬기관밸브 56 : 제2병렬기관
58 : 제2병렬기관밸브 60 : 압력조정기관
62 : 압력조정기관밸브 64 : 연결기관
66 : 연결기관밸브 70 : 과냉각기
74 : 분지관 76 : 과냉각팽창밸브
82 : 중간기관 84 : 제3팽창밸브

Claims

실외공기가 실내로 유입되는 공급유로가 내부에 형성된 케이스;
상기 공급유로 상에 배치되고, 냉매가 유동하며, 유동하는 공기와 냉매를 열교환하는 제1열교환기;
상기 공급유로 상에 상기 제2열교환기의 하류에 배치되고, 선택적으로 냉매가 유동하며, 유동하는 공기와 냉매를 열교환하는 제2열교환기; 및
유동하는 냉매를 상기 제1열교환기 또는 상기 제2열교환기로 보내는 냉매분배기를 포함하고,
상기 냉매분배기는,
상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기 각각에 연결되고 액냉매가 유동하는 액관;
상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기 각각에 연결되고, 기상냉매가 유동하는 고압기관;
상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에서 배출되는 기체냉매가 유동하는 저압기관을 포함하고,
냉방모드 또는 난방모드에서, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 병렬로 연결되는 실내기를 적어도 하나 구비하는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
냉방모드에서, 상기 제1열교환기와 제2열교환기는 증발기로 동작하는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
난방모드에서, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기는 응축기로 동작하는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
냉방제습모드에서, 상기 제1열교환기는 증발기로 동작하고, 상기 제2열교환기는 응축기로 동작하는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
상기 제1열교환기로 냉매가 유동하면서, 상기 제1열교환기가 응축기 또는 증발기로 동작할 때, 상기 제2열교환기에는 냉매의 유동이 차단되는 공기 조화기.
제 1항에 있어서,
상기 액관은, 상기 제1열교환기와 연결되는 제1액관과, 상기 제2열교환기와 연결되는 제2액관으로 분지되는 공기 조화기.
제 6항에 있어서,
상기 고압기관은, 상기 제1열교환기와 연결되는 제1고압기관과, 상기 제2열교환기와 연결되는 제2고압기관으로 분지되는 공기 조화기.
제 7항에 있어서,
상기 제2고압기관에서 분지된 후, 상기 저압기관으로 합지되는 중간기관을 포함하는 공기 조화기.
제 8항에 있어서,
상기 중간기관에는 제3팽창밸브가 설치되는 공기 조화기.
제 9 항에 있어서,
냉방모드에서,
상기 액관의 냉매는 제1액관과 제2액관으로 유동하고,
상기 제1액관으로 유입된 냉매는 제1열교환기를 통과한 뒤 저압기관으로 유동하고,
상기 제2액관으로 유입된 냉매는 제2열교환기와 중간기관을 통과한 뒤 저압기관으로 유동하는 공기 조화기.
제 9 항에 있어서,
난방모드에서,
상기 제1고압기관의 냉매는 상기 제1열교환기로 유동한 뒤, 상기 액관으로 유동하고,
상기 제1고압기관의 냉매는, 상기 제1고압기관에서 분지된 중간기관을 통해서 상기 제2열교환기로도 유동한 뒤, 상기 액관으로 유동하는 공기 조화기.
제 9 항에 있어서,
냉방제습모드에서,
상기 액관의 냉매는 상기 제1액관 및 제1열교환기를 유동한 뒤, 저압기관으로 유동하고,
상기 고압기관의 냉매는 상기 제2고압기관 및 상기 제2열교환기를 유동한 뒤, 제2액관을 통해서, 제1액관으로 합류되어 상기 제1열교환기로 유동하는 공기 조화기.
제 1항에 있어서,
상기 저압기관은, 상기 냉매분배기 내부에서 분지되고 합지되는 제1병렬기관과 제2병렬기관을 포함하고,
상기 저압기관밸브는, 상기 제1병렬기관을 개폐하는 제1병렬기관밸브과, 상기 제2병렬기관을 개폐하는 제2병렬기관밸브를 포함하는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
상기 제1열교환기는, 상기 제2열교환기보다 유로면적이 크게 형성되는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
상기 액관에는, 상기 액관을 유동하는 냉매의 일부를 팽창 및 열교환하여 상기 액관을 유동하는 냉매를 과냉각하는 과냉각기를 포함하는 공기조화기.
제 1항에 있어서,
냉매를 압축하는 압축기와 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외열교환기를 구비한 실외기를 더 포함하고,
상기 실내기는 복수 구비되어, 복수의 냉매관으로 상기 실외기와 연결되고, 실내공간으로 유동하는 공기의 온도를 조절하는 공기조화기.