KR100504479B1 - 공기조화기용 실내열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전체 구성을 컴팩트화시킴과 함께 정온제습 운전시 토출공기의 온도를 정확하고 용이하게 정온화시킬 수 있는 공기조화기용 실내열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명은, 냉방 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 및 정온제습 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제1 열교환부와; 상기 제1 열교환부와 연결배관에 의해 연결되어, 냉방 및 정온제습 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제2 열교환부와; 상기 연결배관에 구비되어, 냉/난방 운전시에는 냉매의 흐름을 방해하지 않도록 그 개도가 완전개방되고, 정온제습 운전시에는 상기 제1 열교환부의 응축열과 상기 제2 열교환부의 증발열이 상호 일치되도록 그 개도량이 조절되는 전자팽창밸브가 포함되어 이루어진 공기조화기용 실내열교환기를 제공한다.

Description

공기조화기용 실내열교환기{Indoor unit for air conditioner}

본 발명은 공기조화기용 실내열교환기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전체 구성을 컴팩트화시킴과 함께 정온제습 운전시 토출공기의 온도를 정확하고 용이하게 정온화시킬 수 있는 공기조화기용 실내열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는, 상점 및 사무실 또는 가정 등의 실내의 한 공간 또는 벽 등에 설치하여 실내냉방 또는 실내난방을 이루도록 한 냉/난방기기로서, 압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어져 일련의 냉동사이클을 이루는 기기이다.

특히, 공기조화기는, 실외기와 실내기로 나뉘는데, 통상적으로 상기 실외기는 압축기와 실외열교환기(냉/난방 운전에 따라 냉방시 응축기로, 난방시 증발기로 그 역할을 수행하는 열교환기) 등으로 이루어지고, 상기 실내기는 실내열교환기(냉/난방 운전에 따라 냉방시 증발기로, 난방시 응축기로 그 역할을 수행하는 열교환기) 등으로 이루어진다.

이하, 도 1을 참조하여, 종래의 공기조화기용 실내열교환기의 구성 및 동작을 살펴본다.

설명에 앞서, 종래의 실내열교환기는, 정온제습이 가능한 실내열교환기로서, 실내냉방시에는 증발기의 역할을 수행하고 실내난방시에는 응축기의 역할을 수행하며 실내정온제습시에는 응축기와 증발기의 역할을 동시에 수행하게 된다.

이를 참조로, 종래의 실내열교환기는, 제1 열교환부(HE1)와, 제2 열교환부(HE2)와, 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부를 상호 연결하는 연결배관(3)과, 상기 연결배관상에 구비되어 실내냉난방시 상기 제1 열교환부(HE1) 및 제2 열교환부(HE2) 전체를 증발기 또는 응축기 중 어느 하나로 그 역할을 수행시키고 실내정온제습운전시 상기 제1 열교환부(HE1)는 응축기의 역할을 상기 제2 열교환부(HE2)는 증발기의 역할을 수행시키기 위한 온/오프밸브(4) 및 상기 연결배관과 병렬되게 구비되는 모세관(5)으로 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 종래의 공기조화기용 실내열교환기는 다음과 같은 동작을 수행한다.

첫째, 제1 열교환부(HE1)와 제2 열교환부(HE2)가 모두 증발기 역할을 수행하는 실내냉방운전시, 압축기(미도시)에서 토출된 냉매가 실외열교환기(미도시, 응축기 역할을 수행함) 및 팽창장치(미도시)를 거쳐 제1 열교환부(HE1)로 유입되고, 제1 열교환부로 유입된 냉매는 개방된 온/오프밸브(4)를 통과하여 제2 열교환부(HE2)로 유입되며, 이후, 제2 열교환부측 외부배관(7)을 따라 압축기로 흡입되게 된다.

여기서, 제1 열교환부(HE1)로 유입된 냉매가 모세관(5)을 거치지 않고 개방된 온/오프밸브(4)로만 유입되는 이유는, 모세관(5)의 특성상 그 저항이 커 냉매의 유동을 방해하기 때문이다.

둘째, 제1 열교환부(HE1)와 제2 열교환부(HE2)가 모두 응축기 역할을 수행하는 실내난방운전시, 압축기에서 토출된 냉매가 제2 열교환부(HE2)로 유입되고, 제2 열교환부로 유입된 냉매는 개방된 온/오프밸브(4)를 통과하여 제1 열교환부(HE1)로 유입되며, 이후, 제1 열교환부측 외부배관(6)을 따라 팽창장치 및 실외열교환기(증발기 역할을 수행함)을 거쳐 압축기로 흡입되게 된다.

여기서, 제1 열교환부(HE1)로 유입된 냉매가 모세관(5)을 거치지 않고 개방된 온/오프밸브(4)로만 유입되는 이유는, 상술한 바와 동일하다.

셋째, 제1 열교환부(HE1)는 응축기 역할을 제2 열교환부(HE2)는 증발기 역할을 수행하는 실내정온제습운전시, 압축기에서 토출된 냉매가 실외열교환기(응축기 역할을 수행함) 및 완전개방된 팽창장치를 거쳐 제1 열교환부(HE1, 응축기 역할을 수행함)로 유입되고, 제1 열교환부로 유입된 냉매는 온/오프밸브(4)의 폐쇄로 모세관(5)을 통과하면서 팽창되어 제2 열교환부(HE2, 증발기 역할을 수행함)로 유입되며, 이후, 제2 열교환부측 외부배관(7)을 따라 압축기로 흡입되게 된다.

여기서, 실내정온제습운전이란, 실내온도는 정온상태를 유지하면서 실내에 존재하는 습기를 제거하는 운전으로서, 특히 실내에 습기가 많을 경우에 이 운전을 수행하게 되면, 제2 열교환부(HE2)와 실내공기와의 온도차로 인해 실내공기중에 포함된 습기가 제2 열교환부(HE2)의 표면에 응축되고 이에 응축된 습기(또는 응축수라 함)는 배수장치(미도시)에 의해 외부로 배출되어 제거됨과 동시에, 실내기에서 토출되는 토출공기의 온도는 응축기 역할을 수행하는 제1 열교환부(HE1)의 응축열과 증발기 역할을 수행하는 제2 열교환부(HE2)의 증발열에 의해 정온을 유지하게 된다.

그러나, 상술한 종래의 공기조화기용 실내열교환기는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 일반적으로, 모세관(5)은 그 특성상 길이 및 관경이 하나로 정해져 있음에 따라, 이로써, 다양한 운전조건에서 상기 제1 열교환부(HE1)의 응축열과 상기 제2 열교환부(HE2)의 증발열을 정확하게 일치시키는 것이 사실상 불가능하다. 즉, 각 운전조건마다 토출공기의 온도를 정온화시키는데 많은 문제점을 안고 있었다.

둘째, 일반적으로, 모세관(5)은 그 관경이 매우 작으므로 오염물질의 유입을 차단시키기 위해 별도의 거름망(5a)이 전단과 후단이 장착되는 등 구조가 번잡하였다.

셋째, 냉난방 운전시 모세관(5)을 거치지 않도록 하고 정온제습 운전시에는 모세관을 거치도록 하기 위해 별도의 온/오프밸브(4)가 사용되는 등 구성이 번잡하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 전체 구성을 컴팩트화시킴과 함께 정온제습 운전시 토출공기의 온도를 정확하고 용이하게 정온화시킬 수 있는 공기조화기용 실내열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 냉방 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 및 정온제습 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제1 열교환부와; 상기 제1 열교환부와 연결배관에 의해 연결되어, 냉방 및 정온제습 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제2 열교환부와; 상기 연결배관에 구비되어, 냉/난방 운전시에는 냉매의 흐름을 방해하지 않도록 그 개도가 완전개방되고, 정온제습 운전시에는 상기 제1 열교환부의 응축열과 상기 제2 열교환부의 증발열이 상호 일치되도록 그 개도량이 조절되는 전자팽창밸브가 포함되어 이루어진 공기조화기용 실내열교환기를 제공한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 종래의 모세관 및 이에 부속하는 거름망 그리고 온/오프밸브 등을 사용하지 않고 하나의 전자팽창밸브를 사용함에 띠라, 전체 구성이 컴팩트화 되어 제조공정을 단순화시킬 수 있게 된다. 이와 함께, 일정한 길이 및 관경을 갖는 모세관이 아닌 가변되는 전자팽창밸브가 사용됨에 따라, 여러 가지 운전조건마다 제1 열교환부의 응축열과 제2 열교환부의 증발열이 서로 정확히 일치되도록 그 개도량을 가변시킬 수 있어 정온제습 운전시 토출공기의 온도를 정확하고 용이하게 정온화시키는 것이 가능하게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기용 실내열교환기를 나타낸 요부도이다.

그리고, 도 3a는 냉방 운전시 동작상태를 나타낸 도 2의 동작도이고, 도 3b는 난방 운전시 동작상태를 나타낸 도 2의 동작도이며, 도 4는 정온제습 운전시 동작상태를 나타낸 도 2의 동작도이다.

본 발명에 따른 공기조화기용 실내열교환기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉방 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 및 정온제습 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제1 열교환부(HE1)와, 상기 제1 열교환부와 연결배관(3)에 의해 연결되어 냉방 및 정온제습 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제2 열교환부(HE2)와, 상기 연결배관(3)에 구비되어 냉/난방 운전시에는 냉매의 흐름을 방해하지 않도록 그 개도가 완전개방되고, 정온제습 운전시에는 상기 제1 열교환부의 응축열과 상기 제2 열교환부의 증발열이 상호 일치되도록 그 개도량이 조절되는 전자팽창밸브(10)가 포함되어 이루어진다.

여기서, 정온제습 운전시 전자팽창밸브(10)의 개도량은, 제1 열교환부(HE1)의 응축열과 제2 열교환부(HE2)의 증발열이 상호 일치될 때의 개도된 량을 나타내는 것으로서, 이는 시스템(공기조화기) 전체를 고려하여 실험에 의해 얻을 수 있으며, 특히 압축기(미도시)의 주파수와 실외팬(미도시)의 풍량을 서로 다르게 변화시키면서 각각에 따라 응축열과 증발열이 일치되는 전자팽창밸브(10)의 개도량을 찾으면 이 값들이 바로 실험에 의해 얻은 개도량이 된다.

덧붙여, 전자팽창밸브(10)는, 이러한 값들이 기입력된 마이콤(미도시)에 의해 제어되며, 예를들어 압축기의 주파수가 αHz이고 실외팬의 풍량이 β라고 가정하면, 전자팽창변의 개도량은 이 조건에 의해 이미 기입력된 θ만큼 열리게 된다.

이하, 도 3a와 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 공기조화기용 실내열교환기의 동작을 설명한다.

첫째, 도 3a와 도 3b를 참조하여, 냉난방 운전시 실내열교환기의 동작을 설명한다.

먼저, 냉방 운전시, 도 3a에 도시된 바와 같이, 외부[냉동사이클에서의 실내열교환기 외부를 의미하며, 팽창장치(미도시)가 됨]의 냉매가 제1 열교환부측 외부배관(6)을 따라 제1 열교환부(HE1)로 유입되고, 제1 열교환부로 유입된 냉매는 연결배관(3)을 따라 계속해서 이동되어 완전 개방된 전자팽창밸브(10)를 통과하여 제2 열교환부(HE2)로 유입되고, 이후, 제2 열교환부를 거친 냉매는 제2 열교환부측 외부배관(7)을 따라 외부[냉동사이클에서의 실내열교환기 외부를 의미하며, 압축기(미도시)가 됨]로 토출되게 된다.

그리고, 난방 운전시, 도 3b에 도시된 바와 같이, 외부('압축기'를 의미함)의 냉매는 제2 열교환부측 외부배관(7)을 따라 이동하면서 제2 열교환부(HE2)로 유입되고, 제2 열교환부로 유입된 냉매는 연결배관(3)을 따라 완전히 개방된 전자팽창밸브(4)를 통과하여 제1 열교환부(HE1)로 유입되고, 이후, 제1 열교환부를 거쳐 냉매는 제1 열교환부측 외부배관(6)을 따라 외부('팽창장치'를 의미함)로 토출되게 된다.

이에 따라, 실내공기는, 응축기 또는 증발기 중 어느 하나의 역할을 수행하는 제1, 2 열교환부(HE1, HE2) 전체와 열교환을 수행하게 된다.

둘째, 정온제습 운전시, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기에서 토출된 냉매가 실외열교환기(응축기 역할을 수행함) 및 완전개방된 팽창장치를 거쳐서 제1 열교환부(HE1, 응축기 역할을 수행함)로 유입되고, 제1 열교환부로 유입된 냉매는 연결배관(3)을 따라 계속해서 이동되며, 이후 냉매는 개도량이 최적 조절된 전자팽창밸브(10)를 통과하면서 최적 팽창되어 제2 열교환부(HE2, 증발기 역할을 수행함)로 유입되고, 이후, 제2 열교환부를 거친 냉매는 제2 열교환부측 외부배관(6)을 따라 압축기로 흡입되게 된다. 여기서, 상기 전자팽창밸브의 개도량은 상술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

이에 따라, 실내공기의 습기는 제2 열교환부(HE2)에 의해 제거되고, 토출공기의 온도는 개도량이 최적화된 전자팽창밸브(10)에 의해 제1 열교환부(HE1)의 응축열과 제2 열교환부(HE2)의 증발열이 상호 일치되어 결국 정온화되게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 공기조화기용 실내열교환기를 제공함에 따라, 종래의 모세관(도 1의 5참조) 및 이에 부속하는 거름망(도 1의 5a참조) 그리고 온/오프밸브(도 1의 4참조) 등을 사용하지 않고도 하나의 전자팽창밸브(10)에 의해 모든 동작이 수행되므로, 전체 구성이 컴팩트화 되어 제조공정을 단순화시킬 수 있게 된다. 이와 함께, 일정한 길이 및 관경을 갖는 모세관(5)이 아닌 가변되는 전자팽창밸브(10)가 사용되므로 제1 열교환부(HE1)의 응축열과 제2 열교환부(HE2)의 증발열이 서로 정확히 일치되도록 그 개도량을 가변시킬 수 있어 여러 가지 운전조건에서 정온제습 운전시 토출공기의 온도를 정확하고 용이하게 정온화시키는 것이 가능하게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은, 공기조화기용 실내열교환기를 제공함에 따라 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 의하면, 일정한 길이 및 관경을 갖는 모세관이 아닌 가변되는 전자팽창밸브가 사용됨에 따라, 제1 열교환부의 응축열과 제2 열교환부의 증발열이 서로 정확히 일치되도록 그 개도량을 가변시킬 수 있으므로 여러 가지 운전조건마다 정온제습 운전시 토출공기의 온도를 정확하고 용이하게 정온화시킬 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 의하면, 종래의 모세관 및 이에 부속하는 거름망 그리고 온/오프밸브 등을 사용하지 않고 단 하나의 전자팽창밸브만이 사용됨에 따라, 전체 구성이 컴팩트화 됨은 물론 이로 인해 제조공정이 단순화되는 이점이 있다.

도 1은 종래의 공기조화기용 실내열교환기를 나타낸 요부도.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기용 실내열교환기를 나타낸 요부도.

도 3a는 냉방 운전시 동작상태를 나타낸 도 2의 동작도.

도 3b는 난방 운전시 동작상태를 나타낸 도 2의 동작도.

도 4는 정온제습 운전시 동작상태를 나타낸 도 2의 동작도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

HE1: 제1 열교환부 HE2: 제2 열교환부

6: 제1 열교환부측 외부배관 7: 제2 열교환부측 외부배관

3: 연결배관 10: 전자팽창밸브

Claims (1)

1. 냉방 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 및 정온제습 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제1 열교환부와;

   제1 열교환부와 연결배관에 의해 연결되어, 냉방 및 정온제습 운전시 증발기의 역할을 수행하고 난방 운전시 응축기의 역할을 수행하는 제2 열교환부와;

   상기 연결배관에 구비되어, 냉/난방 운전시에는 냉매의 흐름을 방해하지 않도록 그 개도가 완전개방되고, 정온제습 운전시에는 상기 제1 열교환부의 응축열과 상기 제2 열교환부의 증발열이 상호 일치되도록 그 개도량이 조절되는 전자팽창밸브가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기용 실내열교환기.