KR100595554B1

KR100595554B1 - 냉난방 겸용 에어콘

Info

Publication number: KR100595554B1
Application number: KR1020040027938A
Authority: KR
Inventors: 황윤제; 유윤호; 조은준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2006-07-03
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: KR20050102525A

Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 에어콘에 관한 것으로, 본 발명은 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기의 출구측에 연결하여 토출된 냉매의 순환방향을 실내측 또는 실외측으로 절환하는 제1 냉매절환밸브와, 냉매절환밸브의 실내측에 연결하여 실내 공기와 열교환하는 실내열교환기와, 실내열교환기의 타측에 개폐 가능하게 연결하여 냉매를 그대로 통과시키거나 감압 팽창하여 통과시키는 제1 팽창기구와, 제1 팽창기구의 타측에 연결하여 실외 공기와 열교환하는 제1 실외열교환기와, 제1 실외열교환기에 연결하여 함께 실외 공기와 열교환하도록 그 제1 실외열교환기에 근접하게 배치하는 제2 실외열교환기와, 제1 팽창기구와 제1 실외열교환기 또는 제1 팽창기구와 제2 실외열교환기 사이에 설치하여 냉매의 유동방향을 절환하도록 4방밸브로 된 제2 냉매절환밸브와, 제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기 사이에 병렬로 연결 설치하여 냉매를 감압 팽창시키는 제2 팽창기구와, 제2 팽창기구의 상류에서 상기한 제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기를 연결하는 바이패스관과, 바이패스관의 중간에 개폐 가능하게 설치하여 냉매를 선택적으로 통과 또는 차단하는 냉매관개폐밸브로 구성함으로써, 난방운전을 지속하면서도 실외열교환기의 결빙을 제거하여 난방운전시 잦은 운전 정지로 인한 사용자의 불쾌감을 없앨 수 있다.

Description

냉난방 겸용 에어콘{HEAT-PUMP TYPE AIRCONDITIONER}

도 1은 종래 냉난방 겸용 에어콘의 일례를 보인 계통도,

도 2는 본 발명 냉난방 겸용 에어콘의 일례를 보인 계통도,

도 3은 본 발명 냉난방 겸용 에어콘의 다른 실시예에 대한 계통도,

도 4는 본 발명 냉난방 겸용 에어콘의 p-h선도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 압축기 12 : 제1 냉매절환밸브

13 : 실내열교환기 14 : 제1 팽창기구

14 : 제1 실외열교환기 16 : 제2 실외열교환기

17 : 제2 팽창기구 18 : 바이패스관

19 : 냉매관개폐밸브 20 : 제2 냉매절환밸브

본 발명은 히트펌프형 에어콘에 관한 것으로, 특히 난방운전시 난방운전을 정지하지 않고 실외열교환기를 제빙할 수 있는 냉난방 겸용 에어콘에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨은 방, 거실 또는 사무실, 영업점포 등의 공간내에 배치되 어 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류를 조절하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 한 공기조화기이다.

통상 에어컨은 하절기에 실내의 냉방을 목적으로 하는 냉방기를 일컬으며, 이러한 에어컨 중에서 일부는 냉동사이클의 냉매의 흐름을 역전시켜 냉방기능 및 난방기능을 선택적으로 수행할 수 있도록 한 것으로 소위 히트펌프(Heat Pump) 또는 사계절용 에어컨 등으로 불리는 냉난방 겸용 에어컨이 있다.

도 1은 종래 냉난방 겸용 에어컨의 계통도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 냉난방 겸용 에어컨은, 실외기의 내부에 설치하여 냉매를 압축하는 압축기(1)와, 압축기(1)의 출구에 연결하여 냉매의 순환방향을 절환하도록 4방밸브로 된 냉매절환밸브(2)와, 냉매절환밸브(2)의 실외측에 연결하여 실외 공기와 열교환하도록 실외기의 내부에 압축기(1)와 함께 설치하는 실외열교환기(3)와, 실외열교환기(3)에 연결하여 냉매를 감압 팽창하도록 실외기의 내부에 함께 설치하는 팽창기구(4)와, 팽창기구(4)의 타측에 연결하여 냉매절환밸브(2)의 실내측에 연결하고 냉매가 실내 공기와 열교환되도록 실내기의 내부에 설치하는 실내열교환기(5)로 구성하고 있다.

냉매절환밸브(2)는 그 입구를 상기한 압축기(1)의 출구측에 연결하고, 출구는 상기한 압축기(1)의 입구측에 연결하며, 입구와 출구 사이에는 그 입구와 출구에 교번되면서 연통되도록 복수 개의 통구를 구비하여 각각 통구를 실외열교환기(3)와 실내열교환기(5)에 연결하고 있다.

한편, 실외열교환기(3)의 일측에는 실외의 공기를 흡입하여 상기한 실외열교 환기(3)와 열교환되도록 하는 실외 송풍팬(6)을 설치하고, 실내열교환기(5)의 일측에는 실내의 공기를 흡입하여 상기한 실내열교환기와 열교환되도록 하는 실내 송풍팬(7)을 설치하고 있다.

상기와 같은 종래 냉난방 겸용 에어콘은 다음과 같이 동작한다.

즉, 냉방운전시에는 냉매가 냉매절환밸브(2)에 의해 실외열교환기(3)로 이동하여 응축된 후 팽창기구를 거치면서 감압 팽창되고, 이후 실내열교환기(5)로 이동하여 증발되면서 냉기를 발생한 후 압축기(1)로 복귀하는 일련의 과정을 반복한다.

한편, 난방운전시에는 냉매가 냉매절환밸브(2)에 의해 실내열교환기(5)로 이동하여 응축되면서 더운 공기를 발생하고, 이 후 팽창기구(4)를 거치면서 감압 팽창되어 실외열교환기(3)로 이동하며, 이 실외열교환기(3)에서 증발되어 압축기(1)로 복귀하는 일련의 과정을 반복한다. 이때, 실외의 습기에 의해 실외열교환기(3)가 결빙될 경우 일정 시간 동안 냉매절환밸브(2)의 방향을 바꿔 냉매가 반대방향, 즉 냉방운전시의 유동방향으로 흐르도록 하여 실외열교환기(3)에서 증발열을 발생하면서 그 실외열교환기(3)의 결빙을 제거하는 소위 제빙운전을 실시하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 냉난방 겸용 에어콘에 있어서는, 전술한 바와 같이 제빙운전시에 일정 시간 동안 난방운전이 정지되어 사용자에게 불쾌감을 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 냉난방 겸용 에어콘이 가지는 문제점을 감안하 여 안출한 것으로, 난방운전을 지속하면서 실외열교환기의 결빙을 해소할 수 있는 냉난방 겸용 에어콘을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기의 출구측에 연결하여 토출된 냉매의 순환방향을 실내측 또는 실외측으로 절환하는 제1 냉매절환밸브와, 냉매절환밸브의 실내측에 연결하여 실내 공기와 열교환하는 실내열교환기와, 실내열교환기의 타측에 개폐 가능하게 연결하여 냉매를 그대로 통과시키거나 감압 팽창하여 통과시키는 제1 팽창기구와, 제1 팽창기구의 타측에 연결하여 실외 공기와 열교환하는 제1 실외열교환기와, 제1 실외열교환기에 연결하여 함께 실외 공기와 열교환하도록 그 제1 실외열교환기에 근접하게 배치하는 제2 실외열교환기와, 제1 팽창기구와 제1 실외열교환기 또는 제1 팽창기구와 제2 실외열교환기 사이에 설치하여 냉매의 유동방향을 절환하도록 4방밸브로 된 제2 냉매절환밸브와, 제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기 사이에 병렬로 연결 설치하여 냉매를 감압 팽창시키는 제2 팽창기구와, 제2 팽창기구의 상류에서 상기한 제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기를 연결하는 바이패스관과, 바이패스관의 중간에 개폐 가능하게 설치하여 냉매를 선택적으로 통과 또는 차단하는 냉매관개폐밸브로 구성한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘을 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 냉난방 겸용 에어콘을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 냉난방 겸용 에어콘의 일례를 보인 계통도이고, 도 3은 본 발명 냉난방 겸용 에어콘의 다른 실시예에 대한 계통도이며, 도 4는 본 발명 냉난방 겸용 에어콘의 p-h선도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 냉난방 겸용 에어콘은, 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)의 출구측에 연결하는 4방밸브로 된 냉매절환밸브(12)와, 냉매절환밸브(12)의 실내측에 연결하는 실내열교환기(13)와, 실내열교환기(13)의 타측에 개폐 가능하게 연결하는 제1 팽창기구(14)와, 제1 팽창기구(14)의 타측에 연결하는 제1 실외열교환기(15)와, 제1 실외열교환기(15)에 연결하여 한 개의 실외기에 함께 설치하는 제2 실외열교환기(16)와, 제1 실외열교환기(15)와 제2 실외열교환기(16) 사이에 병렬 연결 설치하는 제2 팽창기구(17)와, 제2 팽창기구(17)의 상류에서 상기한 제1 실외열교환기(15)와 제2 실외열교환기(16)를 연결하는 바이패스관(18)과, 바이패스관(18)의 중간에 개폐 가능하게 설치하는 냉매관개폐밸브(19)를 포함한다.

냉매절환밸브(12)는 전술한 바와 같이 4방밸브로 이루어져 그 입구를 상기한 압축기(11)의 출구측에 연결하고, 출구는 상기한 압축기(11)의 입구측에 연결하며, 입구와 출구 사이에는 그 입구와 출구에 교번되면서 연통되도록 복수 개의 통구를 구비하여 각각 통구를 제1 실외열교환기(15)와 실내열교환기(13)에 연결한다.

제1 팽창기구(14)는 제어부에 의해 그 개도를 임의로 조절하여 냉매를 그대로 통과시키거나 감압 팽창하여 통과시킬 수 있는 전자식 밸브로 형성하는 것이 바람직하다.

제1 실외열교환기(15)와 제2 실외열교환기(16)는 복열의 냉매관을 동일한 냉각핀으로 결합하여 그 중 전열에 위치하는 냉매관을 제1 실외열교환기으로, 후열에 위치하는 냉매관을 제2 실외열교환기로 구분하거나 또는 각 냉매관을 서로 상이한 냉각핀으로 결합하여 각각 제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기로 구분할 수 있다.

여기서, 난방운전중 제빙운전을 실시할 때 증발기로 활용하는 실외열교환기의 냉각핀을 다른 실외열교환기의 냉각핀 보다 그 표면적을 넓게 형성할 수도 있다.

제2 팽창기구(17)는 냉매를 감압 팽창시킬 수 있도록 통상의 오리피스관으로 형성하고, 냉매관개폐밸브(19)는 전원의 인가여부에 따라 개폐되면서 냉매를 선택적으로 통과 또는 차단시킬 수 있도록 솔레노이드와 같은 전자식 온/오프 밸브로 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 F1은 실외 송풍팬, F2는 실내 송풍팬이다.

상기와 같은 본 발명 냉난방 겸용 에어콘은 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 냉방운전시에는 냉매절환밸브(12)가 압축기(11)와 제1 실외열교환기(15)를 연통시키고, 이와 함께 냉매관개폐밸브(19)가 열리는 동시에 제1 팽창기구(14)가 냉매를 감압 팽창시킬 수 있는 적정 개도로 닫힌다.

이 상태에서 압축기가 구동하면 냉매는 냉매절환밸브(12)를 통과하여 제1 실외열교환기(15)와 바이패스관(18) 그리고 제2 실외열교환기(16)를 거치면서 응축된 후 제1 팽창기구(14)를 통과하면서 감압 팽창되고, 이어 실내열교환기(13)에서 증발되면서 냉기를 발생한 후 압축기(11)로 복귀하는 일련의 과정을 반복한다.

한편, 난방운전시에는 일반난방운전과 제빙난방운전으로 구분하여 동작한다.

먼저, 일반난방운전시에는 냉매절환밸브(12)가 압축기(11)와 실내열교환기(13)를 연통시키고, 이와 함께 제1 팽창기구(14)가 냉매를 감압 팽창시킬 수 있도록 적정 개도로 닫히는 동시에 냉매관개폐밸브(19)가 열린다.

이 상태에서 압축기가 구동하면 냉매는 냉매절환밸브(12)를 통과하여 실내열교환기(13)를 거치면서 응축되어 더운 공기를 생성하고, 이어 제1 팽창기구(14)를 거치면서 감압 팽창되어 제1 실외열교환기(15)와 바이패스관(18) 그리고 제2 열교환기(16)를 거치면서 증발된 후 압축기(11)로 복귀하는 일련의 과정을 반복한다.

반면, 제빙난방운전시에는 냉매절환밸브(12)가 압축기와 실내열교환기(13)를 연통시키고, 이와 함께 제1 팽창기구(14)가 완전히 열려 냉매를 그대로 통과시킬 수 있도록 하거나 또는 적정압력까지 강하시킬 수 있도록 절반 정도만 열리는 동시에 냉매관개폐밸브(19)가 닫혀 제1 실외열교환기(15)를 통과한 냉매가 제2 팽창기구(15)를 통과하도록 한다.

이 상태에서 압축기가 구동하면 냉매는 냉매절환밸브(12)를 통과하여 실내열교환기(13)를 거치면서 응축되어 더운 공기를 생성하고, 이어 제1 팽창기구(14)를 그대로 통과하거나 도 4에서와 같이 일차 팽창(EXP1)한 후 제1 실외열교환기(15)에서 계속 응축되어 응축열을 발생한다. 이어서 냉매는 제2 팽창기구(17)를 거치면서 팽창 또는 2차 팽창(EXP2)한 후 제2 실외열교환기(16)를 통과하면서 증발되어 압축기로 복귀한다. 이때, 제1 실외열교환기(15)에서 발생하는 응축열로 인해 제2 실외열교환기(16)의 표면에 맺힌 결빙을 녹여 제거할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 냉난방 겸용 에어콘의 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 제1 팽창기구(14)와 제1 실외열교환기(15)를 직접 연결하여 그 제1 실외열교환기(15)가 결빙되는 경우 응축열로 이를 해소하는 것이나, 본 실시예는 도 3에서와 같이 제2 실외열교환기(16)가 결빙되는 냉매를 먼저 제2 실외열교환기(16)로 흘러 보내 응축열로 이를 해소하도록 하는 것이다.

이를 위해, 제1 팽창기구(14)와 제1 실외열교환기(15)의 사이에 냉매의 유동방향을 절환시키기 위한 제2 냉매절환밸브(20)를 추가로 설치하여 상기한 제1 실외열교환기(15)와 제2 실외열교환기(16) 중에서 빨리 또는 많이 결빙된 실외열교환기로 냉매를 먼저 안내되도록 한다.

예컨대, 제1 실외열교환기(15)가 결빙되는 경우에는 제2 냉매절환밸브(20)가 제1 팽창기구(14)와 제1 실외열교환기(15)를 연통시켜 냉매가 제1 팽창기구(14)에서 1차 팽창한 후 제1 실외열교환기(15)로 유입되어 2차로 응축되도록 함으로써 이 응축열을 이용하여 제1 실외열교환기(15)의 결빙을 제거하는 반면, 제2 실외열교환기(16)가 결빙되는 경우에는 제2 냉매절환밸브(20)가 제1 팽창기구(14)와 제2 실외열교환기(16)를 연통시켜 냉매가 제1 팽창기구(14)에서 1차 팽창한 후 제2 실외열교환기(16)로 유입되어 2차 응축되도록 함으로써 이 응축열을 이용하여 제2 실외열교환기(16)의 결빙을 제거하도록 하는 것이다.

이렇게 하여, 난방운전을 지속하면서도 실외열교환기에 맺힌 결빙을 쉽게 제거할 수 있어 난방운전을 할 때 실외열교환기의 제빙을 위하여 자주 운전을 정지함 으로 발생하는 사용자의 불쾌감을 미연에 없앨 수 있다.

본 발명에 의한 냉난방 겸용 에어콘은, 제빙난방운전시 한 쪽은 응축기로 활용하여 실외열교환기의 표면 결빙을 해소하도록 실외열교환기를 분리함으로써, 난방운전을 지속하면서도 실외열교환기의 결빙을 제거하여 난방운전시 잦은 운전 정지로 인한 사용자의 불쾌감을 없앨 수 있다.

Claims

삭제
냉매를 압축하는 압축기와,

압축기의 출구측에 연결하여 토출된 냉매의 순환방향을 실내측 또는 실외측으로 절환하는 제1 냉매절환밸브와,

냉매절환밸브의 실내측에 연결하여 실내 공기와 열교환하는 실내열교환기와,

실내열교환기의 타측에 개폐 가능하게 연결하여 냉매를 그대로 통과시키거나 감압 팽창하여 통과시키는 제1 팽창기구와,

제1 팽창기구의 타측에 연결하여 실외 공기와 열교환하는 제1 실외열교환기와,

제1 실외열교환기에 연결하여 함께 실외 공기와 열교환하도록 그 제1 실외열교환기에 근접하게 배치하는 제2 실외열교환기와,

제1 팽창기구와 제1 실외열교환기 또는 제1 팽창기구와 제2 실외열교환기 사이에 설치하여 냉매의 유동방향을 절환하도록 4방밸브로 된 제2 냉매절환밸브와,

제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기 사이에 병렬로 연결 설치하여 냉매를 감압 팽창시키는 제2 팽창기구와,

제2 팽창기구의 상류에서 상기한 제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기를 연결하는 바이패스관과,

바이패스관의 중간에 개폐 가능하게 설치하여 냉매를 선택적으로 통과 또는 차단하는 냉매관개폐밸브로 구성한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.
제2항에 있어서,

제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기는 동일한 실외기 케이스의 내부에 설치하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.
제3항에 있어서,

제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기는 동일한 냉각핀에 냉매관을 결합하여 전열과 후열에 배치하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.
제3항에 있어서,

제1 실외열교환기와 제2 실외열교환기는 상이한 냉각핀에 각각 냉매관을 결합하여 전열과 후열에 배치하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.
제2항에 있어서,

냉매관개폐밸브는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.