KR100364535B1 - 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기 - Google Patents

냉난방 겸용 멀티형 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기에 관한 것으로서, 복수의 실내열교환기와; 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기 및 상기 각 실내열교환기와 상호 연통되도록 연결되는 실외열교환기와; 상기 압축기의 흡입측 및 토출측 냉매배관에 연결되어 냉방기능수행시 및 난방기능수행시 냉매의 유로를 절환하는 유로절환밸브와; 상기 압축기의 토출측과 상기 실외열교환기 및 상기 실내열교환기사이에 형성되는 유로를 상호 연통되도록 연결하는 우회유로와; 상기 우회유로중에 설치되어 상기 우회유로를 개폐하는 우회유로개폐밸브와; 상기 유로절환밸브의 난방회로구성시 냉매의 흐름방향을 따라 상기 우회유로개폐밸브의 하류측에 배치되어 냉매의 수용공간을 형성하는 저장탱크와; 상기 유로절환밸브의 난방회로구성시 상기 실내열교환기의 유출측 냉매온도와 상기 실내열교환기를 통과하면서 열교환된 공기의 온도중 적어도 어느 하나의 온도를 검출하는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단의 온도검출신호에 기초하여 상기 우회유로를 개폐하도록 상기 우회유로개폐밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 압축기의 흡입측과 토출측 냉매의 상대용량을 적절히 조절하여 원활한 운전이 가능하도록 한 멀티형 공기조화기가 제공된다.

Description

냉난방 겸용 멀티형 공기조화기{COOLING AND HEATING MULTI AIR CONDITIONER}
본 발명은, 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 실내유니트중 일부만 운전되어 난방기능을 수행하는 경우, 압축기의 흡입측과 토출측 냉매의 상대용량을 적절히 조절하여 원활한 운전이 가능하도록 한 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기의 냉동사이클 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기는, 상호 다른 실내공간에 설치되는 복수의 실내유니트(101a~101c)와, 단일의 실외유니트(107)와, 유로절환밸브(109)를 가지고 냉매의 유로를 절환함으로써, 난방 및 냉방기능을 선택적으로 수행할 수 있도록 한 소위 히트펌프(Heat Pump)라고도 한다.
각 실내유니트(101a~101c)에는 실내열교환기(103a~103c)가 설치되어 있으며, 각 실내열교환기(103a~103c)의 일측에는 실내열교환기(103a~103c)를 통과하면서 열교환된 공기를 실내로 송풍할 수 있도록 실내송풍팬(105a~105c)이 구비되어 있다.
실외유니트(107)는 냉매을 압축하는 압축기(111)와, 압축기(111)의 흡입측에 배치되어 기체상태의 냉매가 흡입되도록 하는 어큐물레이터(113)와, 압축기(111) 및 실내열교환기(103a~103c)와 냉매배관에 의해 상호 연통되도록 연결되는 실외열교환기(115)와, 실외열교환기(115)의 일측에 배치되어 송풍함으로써 실외열교환기(115)의 열교환작용을 촉진시키는 실외팬(117)을 가진다.
냉방기능수행시 냉매의 흐름방향을 따라 실외열교환기(115)의 하류측에는 냉매의 수용공간을 형성하는 수액기(119)가 설치되어 있으며, 수액기(119)의 하류측에는 분기된 유로를 형성하며 각 실내열교환기(103a~103c)로 냉매가 제공될 수 있도록 하는 제1분기관(121)이 설치되어 있다. 제1분기관(121)에 접속된 각 실내열교환기(103a~103c)의 냉매배관에는 각 실내열교환기(103a~103c)로 유입되는 냉매가 감압팽창할 수 있도록 제1 내지 제3전자팽창밸브(123a~123c)가 각각 설치되어 있다. 각 실내열교환기(103a~103c)의 하류측에는 열교환작용을 수행한 냉매가 합류할 수 있도록 제2분기관(125)이 마련되어 있으며, 이들 제1분기관(121)의 상류측 및 제2분기관(125)의 하류측에는 외부와 연통될 수 있도록 서비스포트(127a,127b)가 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 냉방기능수행시 유로절환밸브(109)는 압축기(111)로부터 압축되어 토출되는 냉매가 실외열교환기(115)로 유동할 수 있도록 유로가 형성되도록 하고, 실외열교환기(115)에서 방열되어 응축된 냉매는 수액기(119)를 거쳐 제1분기관(121)으로 유입된다. 제1분기관(121)으로 유입된 냉매는 운전되는 각 실내유니트(101a~101c)의 전동팽창밸브를 통과하면서 감압팽창되어 해당 실내열교환기(103a~103c)로 유입된다. 해당 실내열교환기(103a~103c)로 유입된 냉매는 주위의 증발잠열을 흡수하는 냉각작용을 수행하고, 이 때, 해당 실내열교환기(103a~103c)를 통과하면서 열교환된 공기는 실내송풍팬(105a~105c)에 의해 실내로 송풍된다. 실내열교환기(103a~103c)를 거치면서 냉각작용을 수행한 냉매는 제2분기관(125)에 의해 합류되어 유로절환밸브(109)에 의해 형성된 유로를따라 어큐물레이터(113)의 흡입측으로 유입된다.
한편, 난방기능수행시에는 압축기(111)로부터 압축되어 토출된 냉매는 유로절환밸브(109)에 의해 형성된 유로를 따라 제2분기관(125)으로 유입되고, 제2분기관(125)에 의해 분기되어 운전되는 실내유니트(101a~101c)를 거치면서 응축되고, 해당 전동팽창밸브를 지나면서 감압팽창된 다음, 수액기(119) 및 실외열교환기(115)를 거쳐 어큐물레이터(113)의 흡입측으로 유입된다.
그런데, 이러한 종래의 멀티형 공기조화기에 있어서는, 복수의 실내유니트중 일부만이 운전되어 난방기능을 수행할 경우에는, 압축기(111)에 의해 토출되는 냉매용량과, 해당 실내유니트를 거치면서 난방기능을 수행한 냉매간의 용량차가 발생하게 된다. 이러한 냉매용량의 차가 심하게 될 경우에는 압축기(111)의 흡입측 압력이 상대적으로 저하되어 압축기(111)의 운전효율을 저해할 뿐만 아니라, 실내유니트의 난방작용이 충분히 수행될 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 압축기의 흡입측과 토출측 냉매의 상대용량을 적절히 조절하여 원활한 운전이 가능하도록 한 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기의 냉동사이클 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기의 냉동사이클 구성도,
도 3은 도 2의 멀티형 공기조화기의 개략적인 제어블럭도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기의 개략적인 냉동사이클 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1a~1c : 실내유니트 3a~3c : 실내열교환기
7 : 실외유니트 9 : 유로절환밸브
11,12 : 압축기 15 : 실외열교환기
19 : 수액기 37 : 우회유로
39 : 우회유로개폐밸브 41 : 저장탱크
43a~43c : 온도검출센서 45 : 제어부
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수의 실내열교환기와; 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기 및 상기 각 실내열교환기와 상호 연통되도록 연결되는 실외열교환기와; 상기 압축기의 흡입측 및 토출측 냉매배관에 연결되어 냉방기능수행시 및 난방기능수행시 냉매의 유로를 절환하는 유로절환밸브와; 상기 압축기의 토출측과 상기 실외열교환기 및 상기 실내열교환기사이에 형성되는 유로를 상호 연통되도록 연결하는 우회유로와; 상기 우회유로중에 설치되어 상기 우회유로를 개폐하는 우회유로개폐밸브와; 상기 유로절환밸브의 난방회로구성시 냉매의 흐름방향을 따라 상기 우회유로개폐밸브의 하류측에 배치되어 냉매의 수용공간을 형성하는 저장탱크와; 상기 유로절환밸브의 난방회로구성시 상기 실내열교환기의 유출측 냉매온도와 상기 실내열교환기를 통과하면서 열교환된 공기의 온도중 적어도 어느 하나의 온도를 검출하는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단의 온도검출신호에 기초하여 상기 우회유로를 개폐하도록 상기 우회유로개폐밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기에 의해 달성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기의 냉동사이클 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 멀티형 공기조화기는, 종래의 멀티형 공기조화기와 마찬가지로, 실내열교환기(3a~3c)와 실내송풍팬(5a~5c)을 갖는 복수의 실내유니트(1a~1c)와, 각 실내유니트(1a~1c)와 상호 연통되도록 설치되어 냉매를 압축시키는 단일의 실외유니트(7)와, 냉방기능 및 난방기능시 냉매의 유동경로를 절환하는 유로절환밸브(9)를 가진다.
실외유니트(7)는 인버터형 전동모터부에 의해 구동되며 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11) 및 각 실내열교환기(3a~3c)와 상호 연통되도록 냉매배관에 의해 상호 연결되는 실외열교환기(15)와, 실외열교환기(15)의 일측에 배치되어 실외열교환기(15)의 열교환작용을 촉진시키는 실외팬(17)을 가진다.
냉방기능수행시 냉매의 흐름방향을 따라 실외열교환기(15)의 유출측에는 냉매의 수용공간을 형성하는 수액기(19)가 설치되어 있으며, 수액기(19)의 하류측에는 제1분기관(21)이 설치되어 있다. 제1분기관(21)에 접속된 각 실내열교환기(3a~3c)의 냉매배관에는 냉매가 통과하면서 감압팽창될 수 있도록 제1 내지 제3전자팽창밸브(23a~23c)가 마련되어 있으며, 각 실내열교환기(3a~3c)를 통과한 냉매는 제2분기관(25)에 의해 합류된다. 제1 및 제2분기관(25)의 일측에는 각각 외부와 연통될 수 있도록 하는 서비스포트(27a,27b)가 각각 형성되어 있다.
한편, 압축기(11)의 토출측에는 난방기능수행시, 압축기(11)에 의해 압축되어 토출되는 냉매의 일부가 실내열교환기(3a~3c)를 통과한 냉매와 합류될 수 있도록 우회유로(37)가 형성되어 있다. 이 우회유로(37)에는 우회유로(37)를 개폐할 수 있도록 우회유로개폐밸브(39)가 설치되어 있으며, 우회유로개폐밸브(39)의 하류측에는 냉매의 저장공간을 형성하는 저장탱크(41)가 마련되어 있다. 각 실내열교환기(3a~3c)의 유출측에는 각 실내열교환기(3a~3c)를 통과하면서 열교환된 공기의 온도를 검출할 수 있도록 제1 내지 제3온도검출센서(43a~43c)가 각각 설치되어 있다.
도 3은 도 2의 멀티형 공기조화기의 개략적인 제어블럭도이다. 도시된 바와같이, 제어프로그램이 내장된 마이컴 등으로 구성되는 제어부(45)에는 각 실내열교환기(3a~3c)를 통과하면서 열교환된 공기의 온도를 검출할 수 있도록 각 실내유니트(1a~1c)에 각각 구비된 제1 내지 제3온도검출센서(43a~43c)를 가지고, 우회유로(37)를 개폐할 수 있도록 우회유로개폐밸브(39)가 연결되어 있다. 또한, 제어부(45)에는 냉방 및 난방기능수행시 냉매의 유동경로를 절환할 수 있도록 유로절환밸브(9)와, 각 실내열교환기(3a~3c)의 전자팽창밸브(5a~5c)가 각각 연결되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 난방기능수행시 제어부(45)는, 압축기(11)로부터 토출되는 냉매가 각 운전되는 실내열교환기(3a~3c)로 유동할 수 있게 냉매의 유로가 형성되도록 유로절환밸브(9)를 제어하고, 운전되는 각 실내열교환기(3a~3c)의 유입로가 개방될 수 있도록 전자팽창밸브(5a~5c)를 각각 제어한다. 다음, 제어부(45)는 각 실내열교환기(3a~3c)에 마련된 제1 내지 제3온도검출센서(43a~43c)로부터의 신호에 기초하여 검출된 온도변화값이 소정 이상인 경우 우회유로(37)가 개방되도록 함으로써, 압축기(11)의 토출측으로부터의 냉매와 저장탱크(41)의 내부에 수용된 냉매가 압축기(11)의 흡입측으로 제공될 수 있도록 우회유로개폐밸브(39)를 제어한다. 우외유로개폐밸브(39)가 개방되면 저장탱크(41)를 경유한 냉매가 수액기(19) 및 실외열교환기(15)를 경유하여 압축기(11)의 흡입측으로 제공됨으로써 압축기(11)의 운전이 원활하게 이루어진다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 공기조화기의 개략적인 냉동사이클 구성도이다. 도 2 및 도 3과 관련하여 설명한 실시예는 인버터형 전동모터부를 갖는 압축기(11)의 경우를 예를 들어 설명하였으나, 본 실시예에서는, 전술한 인버터형 전동모터부를 갖는 압축기와는 달리, 일정한 회전수로 구동되는 전동모터부를 가지고 냉매를 압축하는 소위 정속형 압축기를 채택한 경우를 예를 들어 설명한다. 전술한 실시예와 동일 및 동일상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 멀티형 공기조화기는, 복수의 실내열교환기(3a~3c)및 실내송풍팬(5a~5c)과, 실내열교환기(3a~3c)를 통과한 공기의 온도를 검출하는 제1 내지 제3온도검출센서(43a~43c)를 갖는 복수의 실내유니트(1a~1c)와, 냉매를 압축하여 각 실내유니트(1a~1c)로 제공하는 실외유니트(7)및 실내유니트(1a~1c)와 실외유니트(7)사이에 개재되어 냉매의 유동경로를 절환하는 유로절환밸브(9)를 가진다.
실외유니트(7)는 일정한 회전속도를 가지고 운전되는 정속형 전동모터부(미도시)에 의해 구동되는 압축부(미도시)를 가지고 냉매를 압축하는 압축기(12)와, 실외열교환기(15) 및 실외팬(17)을 가진다.
냉방기능수행시 냉매의 흐름방향을 따라 수액기(19)의 하류측에는 일단이 어큐물레이터(13)의 흡입측에 연결되어 수액기(19)를 통과한 냉매중 일부가 어큐물레이터(13)의 흡입측으로 유입되도록 하는 제1우회유로(29)와, 압축기(12)의 토출측과 어큐물레이터(13)의 흡입측을 연결하여 어큐물레이터(13)의 흡입측의 냉매가 과냉각 되는 것을 방지할 수 있도록 하는 제2우회유로(33)가 각각 형성되어 있다. 제1우회유로(29)에는 제1우회유로(29)를 통과한 냉매가 감압팽창될 수 있도록 제4전자팽창밸브(31)가 마련되어 있으며, 제2우회유로(33)에는 제2우회유로(33)의 개도를 조절할 수 있도록 개도조절밸브(35)가 마련되어 있다.
한편, 난방기능수행시 각 실내열교환기(3a~3c)를 통과한 냉매가 합류되는 제1분기관(21)의 하류측에는 일단이 압축기(12)의 토출측에 상호 연통되도록 연결되어 압축기(12)에 의해 압축된 냉매가 수액기(19)로 제공될 수 있도록 제3우회유로(37)가 형성되어 있다. 제3우회유로(37)에는 제3우회유로(37)를 개폐할 수 있도록 우회유로개폐밸브(39)가 구비되어 있으며, 우회유로개폐밸브(39)의 하류측에는 냉매의 수용공간을 형성하는 저장탱크(41)가 설치되어 있다.
전술 및 도시한 실시예에서는, 각 실내유니트의 실내열교환기를 통과하면서 열교환된 공기의 온도를 검출하는 온도검출센서를 마련하고, 검출된 온도신호에 기초하여 우회유로가 개폐되도록 구성하여 설명하고 있지만, 각 실내열교환기의 유출측 냉매배관의 온도를 검출하여 검출된 온도값에 기초하여 우회유로가 개폐되도록 구성할 수 있음은 물론이다.
그리고, 전술 및 도시한 실시예에 있어서는, 실내유니트를 3개인 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 실내유니트의 수는 경우에 따라 달리 구성될 수 있다.
전술 및 도시한 실시예에 있어서는, 검출된 온도조건에 기초하여 우회유로개폐밸브를 조작하여 단순히 우회유로를 개폐하는 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 각 실내유니트의 부하조건에 따라 우회유로의 개도를 적절히 조절할 수 있도록 하는 전자팽창밸브로 구성할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 난방기능수행시 압축기의 토출측과 실내열교환기의 하류측을 상호 연통되도록 연결하는 냉매의 우회유로를 형성하고, 우회유로를 개폐하는 우회유로개폐밸브 및 냉매를 저장하는 저장탱크와, 각 실내열교환기의 온도를 검출하는 온도검출수단과, 온도검출수단의 검출결과에 기초하여 우회유로개폐밸브를 제어하는 제어부를 마련하여 상호 작용하도록 함으로써, 흡입측과 토출측 냉매의 상대용량을 적절히 조절하여 압축기의 원활한 운전이 가능하도록 한 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기가 제공된다.

Claims (3)

  1. 복수의 실내열교환기와; 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기 및 상기 각 실내열교환기와 상호 연통되도록 연결되는 실외열교환기와; 상기 압축기의 흡입측 및 토출측 냉매배관에 연결되어 냉방기능수행시 및 난방기능수행시 냉매의 유로를 절환하는 유로절환밸브와; 상기 압축기의 토출측과 상기 실외열교환기 및 상기 실내열교환기사이에 형성되는 유로를 상호 연통되도록 연결하는 우회유로와; 상기 우회유로중에 설치되어 상기 우회유로를 개폐하는 우회유로개폐밸브와; 상기 유로절환밸브의 난방회로구성시 냉매의 흐름방향을 따라 상기 우회유로개폐밸브의 하류측에 배치되어 냉매의 수용공간을 형성하는 저장탱크와; 상기 유로절환밸브의 난방회로구성시 상기 실내열교환기의 유출측 냉매온도와 상기 실내열교환기를 통과하면서 열교환된 공기의 온도중 적어도 어느 하나의 온도를 검출하는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단의 온도검출신호에 기초하여 상기 우회유로를 개폐하도록 상기 우회유로개폐밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 멀티형 공기조화기.
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