KR100504881B1 - 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨에 관한 것으로서, 냉방 운전 및 난방 운전을 선택적으로 수행할 수 있는 냉난방 겸용 에어컨에 있어서, 난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 일측은 실내유니트의 하류측에 연결되고 타측은 어큐뮬레이터의 유입측에 연결되는 우회유로와; 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 구비하여 상기 우회유로중에 배치되어 상기 우회유로를 따라 유동하는 냉매를 가열하는 냉매가열유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 열교환 효율이 향상될 뿐만 아니라 콤팩트한 구성이 가능하고 낮은 외기 온도 조건에서도 실내 토출 온도를 충분히 상승시킬 수 있는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨이 제공된다.

Description

냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨{HEAT PUMP WITH REFRIGERANT HEATING UNIT}

본 발명은, 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열교환 효율이 향상될 뿐만 아니라 콤팩트한 구성이 가능하고 낮은 외기 온도 조건에서도 실내 토출 온도를 충분히 상승시킬 수 있도록 한 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨에 관한 것이다.

도 1은 종래의 냉난방 겸용 에어컨의 냉동사이클 구성도이고, 도 2는 도 1의 어큐뮬레이터의 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 냉난방 겸용 에어컨은, 냉방 또는 난방하고자 하는 실내에 배치되는 실내열교환기(112)를 구비한 실내유니트(111)와, 실외에 배치되어 냉매를 압축하여 순환되도록 하는 실외유니트(121)로 구성된다.

실외유니트(121)는, 냉매를 압축하는 압축기(122)와, 압축기(122)의 토출측에 배치되어 유로를 절환하는 사방밸브(124)와, 압축기(122)의 일측에 배치되는 실외열교환기(126)와, 냉매가 감압팽창될 수 있도록 실외열교환기(126)의 일측에 배치되는 팽창장치(128)를 구비하고 있다. 압축기(122)의 일측에는 압축기(122)로 기체상태의 냉매가 흡입될 수 있도록 어큐뮬레이터(130)가 배치되어 있다. 어큐뮬레이터(130)는 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(131)과, 케이싱(131)의 내부로 냉매가 유입되는 유입관(132)과, 냉매가 유출되는 유출관(133)을 구비하고 있다.

압축기(122)의 토출측에는 사방밸브(124)가 연결되어 있으며, 사방밸브(124)의 일 토출부에는 실외열교환기(126)가 상호 연통되게 연결되어 있다. 사방밸브(124)의 다른 토출부에는 실내열교환기(112)가 상호 연통되게 연결되어 있으며, 사방밸브(124)의 또 다른 토출부에는 측에는 실외열교환기(126)가 연결되어 있다. 사방밸브(124)의 다른 토출부에는 어큐뮬레이터(130)의 유입관(132)이 연결되어 있으며, 어큐뮬레이터(130)의 유출관(133)은 압축기(122)의 흡입측에 연결되어 있다.

한편, 어큐뮬레이터(130)의 케이싱(131)의 내부에는 실외측 외기 온도가 너무 낮은 경우, 또는 한냉지에서의 난방 운전시, 냉매가 충분히 증발함과 아울러 토출되는 냉매의 온도가 상승될 수 있도록 냉매를 가열하는 히터(135)가 구비되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 냉난방 겸용 에어컨에 있어서는, 유입관(132)을 통해 케이싱(131)의 내부로 유입되어 히터(135)와 직접 접촉되어 열교환되는 냉매는 거의 가스상태로서 열전달율이 낮기 때문에 히터(135)의 열이 냉매로 전달되어 난방능력의 상승에 기여하지지 못하고 대부분 외부로 방출된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 히터(135)의 열이 냉매로 충분히 전달되지 못함에 기인하여 히터(135)의 표면이 국부적으로 과도하게 온도가 상승하게 되어 냉매와 함께 유동되는 오일이 열화 및/또는 탄화되어 오일리턴홀 등의 막힘 현상, 오일 부족 현상 등을 유발시킬 뿐만 아니라, 히터(135)의 과도한 온도 상승으로 히터(135) 자체가 소손될 수도 있다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열교환 효율이 향상될 뿐만 아니라 콤팩트한 구성이 가능하고 낮은 외기 온도 조건에서도 실내 토출 온도를 충분히 상승시킬 수 있는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 냉방 운전 및 난방 운전을 선택적으로 수행할 수 있는 냉난방 겸용 에어컨에 있어서, 난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 일측은 실내유니트의 하류측에 연결되고 타측은 어큐뮬레이터의 유입측에 연결되는 우회유로와; 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 구비하여 상기 우회유로중에 배치되어 상기 우회유로를 따라 유동하는 냉매를 가열하는 냉매가열유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨에 의해 달성된다.

여기서, 상기 열교환부의 입구측에 배치되는 팽창장치를 더 포함하는 것이 효과적이다.

삭제

상기 열교환부의 입구측 및 출구측에 각각 배치되어 온도를 검출하는 입구배관온도센서 및 출구배관온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 열교환부는 열교환면적이 증대되도록 상호 연통되게 분기 형성되는 것이 효과적이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨의 냉동사이클 구성도이고, 도 4는 도 3의 냉매가열유니트의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 도 3의 냉매가열유니트의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨은, 실내열교환기(12)를 구비하여 실내 공간에 배치되는 실내유니트(11)와, 압축기(23)를 구비하여 실외에 배치되는 실외유니트(21)와, 난방시 냉매의 흐름방향을 따라 일측은 실내유니트(11)의 하류측에 연결되고 타측은 압축기(23)의 흡입측에 연결되도록 형성되는 우회유로(40)와, 우회유로(40)중에 배치되어 우회유로(40)를 따라 유동하는 냉매를 가열하는 냉매가열유니트(41)를 포함하여 구성되어 있다.

실외유니트(21)는, 냉매를 압축하는 압축기(23)와, 압축기(23)의 토출측에 배치되는 사방밸브(25)와, 사방밸브(25)의 토출측에 연결되는 실외열교환기(27)와, 실외열교환기(27)의 일측에 배치되는 실외팽창장치(31)를 구비하고 있다. 압축기(23)의 일측에는 압축기(23)에 기체상태의 냉매가 흡입될 수 있도록 어큐뮬레이터(24)가 배치되어 있으며, 압축기(23)의 토출측에는 사방밸브(25)가 연결되어 있다. 사방밸브(25)의 일 토출부에는 실외열교환기(27)가 연결되어 있으며, 사방밸브(25)의 다른 토출부에는 실내유니트(11)가 연결되어 있다. 사방밸브(25)의 또 다른 토출부는 어큐뮬레이터(24)의 흡입측과 연결되어 있다. 실외열교환기(27)의 일측에는 실외열교환기(27)의 열교환이 촉진될 수 있도록 송풍하는 송풍팬(28)이 구비되어 있다.

한편, 난방시 냉매의 흐름방향을 따라 실내유니트(11)의 하류측에는 실내열교환기(12)를 경유한 냉매중 일부가 어큐뮬레이터(24)의 흡입측으로 유동할 수 있도록 우회유로(40)가 형성되어 있으며, 우회유로(40)에는 우회유로(40)를 따라 유동하는 냉매를 가열할 수 있도록 냉매가열유니트(41)가 설치되어 있다.

냉매가열유니트(41)는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(42)과, 케이싱(42)의 내부에 수용되는 냉매응축액(44)과, 케이싱(42)의 내부에 냉매응축액(44)의 액면 위에 배치되고 내부에 냉매가 유동되는 열교환부(45)와, 냉매응축액(44)의 액면 아래에 냉매응축액(44)과 열교환가능하게 배치되어 냉매응축액(44)을 가열하는 히터(47)를 포함하여 구성되어 있다.

열교환부(45)는 열교환면적이 증대되도록 분기관의 형태로 형성되어 있으며, 열교환부(45)의 입구측에는 냉매를 감압팽창시킬 수 있도록 팽창장치(46)가 구비되어 있다. 열교환부(45)의 입구 및 출구 영역에는 냉매의 과열도를 제어할 수 있도록 입구배관온도센서(51) 및 출구배관온도센서(52)가 각각 구비되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 낮은 외기 온도 조건에서 난방운전을 실시하여 실내유니트(11)의 토출 온도가 낮은 경우, 도시 않은 제어부는 히터(47)에 전원이 인가되도록 한다. 압축기(23)에서 압축된 고압의 기체 상태의 냉매는 실내열교환기(12)로 유입되어 난방 기능을 수행하게 된다. 실내열교환기(12)를 경유한 냉매중 일부는 실외팽창장치(31)를 거치면서 감압팽창된 후 실외열교환기(27)로 유입되어 잠열을 흡수하고, 어큐뮬레이터(24)로 유동하게 된다.

한편, 실내열교환기(12)를 경유한 냉매중 일부는 우회유로(40)를 따라 유동되어 팽창장치(46)를 거치면서 감압팽창됨과 아울러 온도가 낮아진 상태로 열교환부(45)로 유입된다.

히터(47)에 전원이 인가되어 히터(47)의 표면 온도가 상승되면 냉매응축액(44)은 활발하게 증발되어 케이싱(42)의 내부 상부영역으로 유동하게 된다. 상부영역으로 유동된 냉매는 저온의 냉매가 유동되는 열교환부(45)의 표면에 접촉되어 응축되고 다시 케이싱(42)의 내부 하부영역으로 낙하되는 과정을 반복하면서 히터(47)의 열이 열교환부(45)를 따라 유동하는 냉매로 전달되도록 한다.

열교환부(45)에서 열을 흡수하여 온도가 상승된 냉매는 어큐뮬레이터(24)의 유입 전에 실외열교환기(27)를 경유한 냉매와 혼합되어 어큐뮬레이터(24)로 유입된다. 어큐뮬레이터(24) 내부의 냉매는 다시 압축기(23)로 흡입되어 압축 토출되는 과정을 반복하게 된다. 이 때, 열교환부(45)에서 열을 흡수하여 온도가 상승된 냉매에 의해 압축기(23)의 흡입측의 비체적이 감소되어 냉매의 순환량이 증대되고 응축압력이 상승됨으로써, 실내열교환기(12)와 열교환되어 토출되는 실내유니트(11)의 공기의 온도가 상승하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 일측은 실내유니트의 하류측에 연결되고 타측은 어큐뮬레이터의 유입측에 연결되는 우회유로와; 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 구비하여 상기 우회유로중에 배치되어 상기 우회유로를 따라 유동하는 냉매를 가열하는 냉매가열유니트를 포함하도록 함으로써, 열교환 효율이 향상될 뿐만 아니라 콤팩트한 구성이 가능하고 낮은 외기 온도 조건에서도 실내 토출 온도를 충분히 상승시킬 수 있는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨이 제공된다.

삭제

또한, 본 발명에 따르면, 히터와 가스상태의 냉매가 서로 접촉되어 열교환되어 히터의 열이 충분히 방열되지 못함에 기인한 히터의 과도한 온도상승으로 히터가 소손되던 종래와는 달리 히터가 소손될 염려가 없을 뿐만 아니라, 히터와 냉동사이클을 순환하는 오일이 서로 직접 접촉되지 아니하므로 오일의 탄화 또는 열화에 기인한 오일리턴홀의 막힘 등 오일문제를 방지할 수 있는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉매가열유니트의 추가 장착이 가능하므로 외기 온도가 낮은 소위 극한냉지와 상대적으로 외기 온도가 높은 지역의 온도 특성에 따른 실외기의 구분없이 실외유니트를 공용화할 수 있는 제조상의 이점이 있다.

도 1은 종래의 냉난방 겸용 에어컨의 냉동사이클 구성도,

도 2는 도 1의 어큐뮬레이터의 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨의 냉동사이클 구성도,

도 4는 도 3의 냉매가열유니트의 구성을 도시한 도면,

도 5는 도 3의 냉매가열유니트의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 실내유니트 12 : 실내열교환기

21 : 실외유니트 23 : 압축기

24 : 어큐뮬레이터 27 : 실외열교환기

31 : 실외팽창장치 40 : 우회유로

41 : 냉매가열유니트 42 : 케이싱

44 : 냉매응축액 45 : 열교환부

46 : 팽창장치 47 : 히터

51 : 입구배관온도센서 52 : 출구배관온도센서

Claims (5)

1. 냉방 운전 및 난방 운전을 선택적으로 수행할 수 있는 냉난방 겸용 에어컨에 있어서,

   난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 일측은 실내유니트의 하류측에 연결되고 타측은 어큐뮬레이터의 유입측에 연결되는 우회유로와;

   내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 구비하여 상기 우회유로중에 배치되어 상기 우회유로를 따라 유동하는 냉매를 가열하는 냉매가열유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 열교환부의 입구측에 배치되는 팽창장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용 에어컨.
4. 제1항에 있어서,

   상기 열교환부의 입구측 및 출구측에 각각 배치되어 온도를 검출하는 입구배관온도센서 및 출구배관온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용에어컨.
5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열교환부는 열교환면적이 증대되도록 상호 연통되게 분기 형성되는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 겸용에어컨.