KR100625751B1

KR100625751B1 - 냉난방 겸용 에어컨

Info

Publication number: KR100625751B1
Application number: KR1020040100010A
Authority: KR
Inventors: 홍종희
Original assignee: 중앙냉동기 주식회사
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20060061126A

Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 에어컨에 관한 것으로, 냉매를 고온고압으로 압축하여 순환시키는 압축기; 공기가 냉각 또는 히팅되도록 증발기 또는 응축기 역할을 하는 제1열교환기와, 공기를 히팅하는 히팅장치 및, 제1열교환기와 히팅장치에 의해서 냉각 또는 히팅된 공기를 외부로 송풍하는 송풍기를 구비하는 냉온풍기; 공기가 히팅 또는 냉각되도록 응축기 또는 증발기 역할을 하는 제2열교환기; 압축기에서 압축된 냉매를 싸이클의 종류에 따라 제1열교환기로 순환시키거나 제2열교환기로 순환시키는 사방밸브; 제1열교환기와 제2열교환기 중 어느 하나의 열교환기로부터 응축되어 유입되는 냉매를 저압으로 단열팽창시킨 후 다른 하나의 열교환기로 제공하는 팽창밸브; 및, 사방밸브와 열교환기들과 히팅장치를 선택적으로 구동하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 별도의 히팅장치와 함께 히트펌프의 냉난방싸이클을 이용하여 냉방기능과 난방기능을 수행하기 때문에 보다 빠르고 그 성능 및 효율이 개선된 냉ㆍ난방을 수행할 수 있다.

히트펌프, 냉난방, 에어컨

Description

냉난방 겸용 에어컨{Air-conditioner for cooling and heating}

도 1은 본 발명의 일실시예인 냉난방 겸용 에어컨의 난방싸이클을 도시한 개념도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 냉난방 겸용 에어콘의 냉방싸이클을 도시한 개념도이다.

도 3은 도 1에 도시한 에어컨 중 냉온풍기의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시한 냉온풍기의 종단면도이다.

도 5는 도 3에 도시한 냉온풍기의 히팅장치를 도시한 사시도이다.

도 6은 도 1에 도시한 에어컨 중 냉온풍기의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6에 도시한 냉온풍기의 히팅장치의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 8은 도 6에 도시한 냉온풍기의 히팅장치의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 9는 도 1에 도시한 에어컨 중 보조히터의 일실시예를 도시한 사시도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

210 : 압축기

230 : 실외열교환기

250,350 : 냉온풍기

252 : 실내열교환기

255 : 히팅장치

256 : 송풍기

270 : 보조히터

본 발명은 냉난방 겸용 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트펌프의 냉난방싸이클과 별도의 히팅장치를 이용한 냉난방 겸용 에어컨에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨이라 함은 하절기에 실내의 냉방을 목적으로 하는 냉방기기를 일컬는데, 이러한 에어컨 중 일부는 냉동싸이클의 냉매의 흐름을 역전시켜 냉방기능 뿐만 아니라 난방기능까지 선택적으로 수행하고 있다. 이와 같은 냉난방이 가능한 에어컨이 바로 히트펌프라 불리우는 냉난방 겸용 에어컨이다.

이와 같은 종래 냉난방 겸용 에어컨은 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기로부터 압축된 냉매를 액냉매 상태로 응축하기 위한 실내열교환기(또는 실외열교환기)와, 실내열교환기(또는 실외열교환기)를 통해 응축된 액냉매를 2상의 냉매(기상+액상)로 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브를 통해 팽창된 2상 냉매를 기상 냉매로 증발시키는 실외열교환기(실내열교환기)와, 전원의 인가 유무 등에 따라 압축기로 부터 압축된 냉매를 실내열교환기 또는 실외열교환기 측으로 보내기 위한 사방밸브 등으로 구성되어 있다.

그리고, 이와 같은 냉난방 겸용 에어컨의 실내열교환기 및 실외열교환기에는 외부 공기를 실내열교환기 또는 실외열교환기 측으로 강제 유입시키도록 실내팬 및 실외팬이 구비되어 있다.

따라서, 종래 냉난방 겸용 에어컨은 다음과 같이 동작되며, 난방기능 또는 냉방기능을 수행한다.

먼저, 난방싸이클에 대해 설명하면, 냉매는 압축기로 유입되어 압축된 후 사방밸브의 개방 방향에 따라 실내열교환기로 유입되어 액냉매 상태로 응축된다.

이후, 실내열교환기로부터 응축된 액냉매는 팽창밸브를 거치면서 2상의 냉매로 팽창된 다음 실외열교환기로 유입되어 기상으로 증발되어지고, 증발된 후에는 다시 압축기로 유입됨으로써 난방싸이클을 계속 반복하게 된다.

따라서, 실내팬에 의해 실내열교환기로 강제 유입된 실내의 찬 공기는 실내열교환기를 유동하는 냉매로부터 응축열을 흡수하여 다시 실내로 토출됨으로써, 난방을 실시하게 되고, 실외팬에 의해 실외열교환기로 강제 유입된 실외의 공기는 실외열교환기를 유동하는 냉매에 그 열을 빼앗겨 온도가 강하된 상태로 다시 실외로 토출되는 것이다.

한편, 냉방싸이클에 대해 설명하면, 사방밸브는 난방싸이클과는 달리 실외열교환기 측으로 개방되는 바, 냉매는 압축기→실외열교환기→팽창밸브→실내열교환기 등의 순으로 순환하게 된다.

따라서, 실내팬에 의해 실내열교환기로 강제 유입된 실내의 따뜻한 공기는 실내열교환기를 유동하는 냉매에 그 열을 빼앗겨 온도가 강하된 상태로 다시 실내로 토출됨으로써 냉방을 실시하게 되고, 실외팬에 의해 실외열교환기로 강제 유입된 실외의 공기는 실외열교환기를 유동하는 냉매로부터 응축열을 흡수하여 다시 실외로 토출되는 것이다.

즉, 냉난방 겸용 에어컨이 냉방중일 경우에는 실내열교환기가 증발기의 역할을 하게 되는 반면에 난방중일 경우에는 실내열교환기가 응축기의 역할을 하게 된다. 그리고 이때의 실외열교환기는 냉방중일 경우 응축기의 역할을 하게 되는 반면에 난방중일 경우에는 증발기의 역할을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래 냉난방 겸용 에어컨은 하나의 기기로 냉방과 난방을 모두 실시할 수 있다는 장점이 있지만, 그 난방의 경우에는 난방성능 및 효율이 비교적 약한 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 히트펌프의 냉난방싸이클을 이용하여 냉방과 난방을 모두 수행함과 아울러 그 난방성능 및 효율을 개선한 냉난방 겸용 에어컨을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 냉난방 겸용 에어컨은 냉매를 고온고압으로 압축하여 순환시키는 압축기; 공기가 냉각 또는 히팅되도록 증발기 또는 응축기 역할을 하는 제1열교환기와, 고온의 열을 방열하여 공기를 히팅하는 히팅장치 및, 제1열교환기와 히팅장치에 의해서 냉각 또는 히팅된 공기를 외부로 송풍하는 송풍기를 구비하는 냉온풍기; 제1열교환기와 소정간격 이격되게 설치되며, 공기가 히팅 또는 냉각되도록 응축기 또는 증발기 역할을 하는 제2열교환기; 압축기에 연결되며, 압축기에서 압축된 냉매를 싸이클의 종류에 따라 제1열교환기로 순환시키거나 제2열교환기로 순환시키는 사방밸브; 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 설치되며, 제1열교환기와 제2열교환기 중 어느 하나의 열교환기로부터 응축되어 유입되는 냉매를 저압으로 단열팽창시킨 후 다른 하나의 열교환기로 제공하는 팽창밸브; 및, 사방밸브와 열교환기들과 히팅장치를 선택적으로 구동하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 히팅장치는 내부에 열매체유가 충전되며 소정길이를 갖는 중공의 열교환 튜브와, 열교환 튜브의 외측면에 형성된 다수의 방열핀과, 열교환 튜브에 충전되는 열매체유를 가열하도록 열교환 튜브에 내설된 전열히터 및, 열교환 튜브의 열매체유가 입출되도록 열교환 튜브에 연결되며 열교환 튜브의 내부 압력을 조절해주는 압력조절관을 구비한다.

이때, 상기 사방밸브와 압축기의 사이에는 제1열교환기와 제2열교환기 중 어느 하나의 열교환기로부터 제공되는 냉매를 다시 한번 가열하여 기화시킨 후 압축기로 제공하는 보조히터가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 사방밸브를 개폐하여 냉매의 순환방향을 제어하는 제1제어기와, 히팅장치의 온/오프를 제어하는 제2제어기 및, 제1제어기와 제2제어기가 상호간 시그날을 송수신할 수 있도록 마련된 송수신기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 제1열교환기로 순환되도록 제1제어기가 사방밸브를 제어할 경우, 제2제어기는 히팅장치를 온시킴이 바람직하다.

그리고, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 제2열교환기로 순환되도록 제1제어기가 사방밸브를 제어할 경우, 제2제어기는 히팅장치를 오프시킴이 바람직하다.

삭제

그리고, 상기 보조히터는 진공상태에서 기밀적으로 밀폐되는 케이싱과, 케이싱 내에 소정의 높이로 충진되는 열전달매체와, 케이싱의 내부로 연장되어 열전달매체를 가열하는 전열체와, 케이싱 내부로 유입되어 열전달매체 내로 침수된 후 케이싱의 외부로 각각 빠져나오는 열전달냉매관 및, 케이싱 상에 설치되어 열전달매체의 온도를 검출하는 온도센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 열전달냉매관의 일단은 사방밸브에 연결되고, 열전달냉매관의 타단은 압축기에 연결됨이 바람직하다.

한편, 상기 제1열교환기는 실내열교환기일 수 있다. 그리고, 상기 제2열교환기는 실외열교환기일 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명 냉난방 겸용 에어컨의 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. (이때, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번 호는 동일한 부재를 지칭한 것이다.)

도 1은 본 발명의 일실시예인 냉난방 겸용 에어컨의 난방싸이클을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예인 냉난방 겸용 에어콘의 냉방싸이클을 도시한 개념도이며, 도 3은 도 1에 도시한 에어컨 중 냉온풍기의 일실시예를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시한 냉온풍기의 종단면도이고, 도 5는 도 3에 도시한 냉온풍기의 히팅장치를 도시한 사시도이며, 도 6은 도 1에 도시한 에어컨 중 냉온풍기의 다른 실시예를 도시한 사시도이다. 또한, 도 7은 도 6에 도시한 냉온풍기의 히팅장치의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 6에 도시한 냉온풍기의 히팅장치의 다른 실시예를 도시한 사시도이며, 도 9는 도 1에 도시한 에어컨 중 보조히터의 일실시예를 도시한 사시도이다.

먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 에어컨(200)은 실외에 배치되며 응축기 또는 증발기 역할을 수행하는 실외열교환기(230)와, 실내에 배치되며 증발기 또는 응축기 역할을 수행하는 실내열교환기(252,352)를 포함하는 냉온풍기(250,350)와, 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(210)와, 압축기(210)에 의해 압축된 냉매를 싸이클(Cycle)의 종류에 따라 실외열교환기(230)나 실내열교환기(252,352)로 순환되게 하는 사방밸브(220)와, 압축기(210)에 연결되며 실외열교환기(230) 또는 실내열교환기(252,352)를 거쳐 압축기(210)로 유입되는 냉매를 다시한번 가열해주는 보조히터(270)와, 실외열교환기(230)와 실내열교환기(252,352)의 사이에 배치되며 실외열교환기(230)와 실내열교환기(252,352) 중 어느 하나에 의해 응축된 냉매를 저압으로 단열팽창시킨 후 이를 다른 하나로 제공하는 팽창밸브(240) 및, 냉난방 겸용 에어콘(200)을 전반적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

보다 구체적으로 설명하면, 실외열교환기(230)는 실외에 설치되며, 진행되는 싸이클의 종류에 따라 응축기의 역할이나 증발기의 역할을 수행한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 난방싸이클이 진행될 경우, 실외열교환기(230)는 유입되는 냉매를 기상으로 증발시키는 증발기의 역할을 수행하게 되며, 도 2에 도시한 바와 같이 냉방싸이클이 진행될 경우에는 유입되는 냉매를 액상으로 응축시키는 응축기 역할을 수행한다.

냉온풍기(250,350)는 증발기 또는 응축기 역할을 수행하는 실내열교환기(252,352)를 포함하며, 냉풍 및 온풍을 송풍하는 역할을 하고, 실내에 설치된다. 이때, 냉온풍기(250,350)는 스탠드형(350)이나 벽걸이형(250) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.

우선, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예인 냉온풍기(250)는 벽걸이형으로 구현된다.

구체적으로, 벽걸이형 냉온풍기(250)는 공기유입구(258)와 공기유출구(257)가 각각 그 전면과 밑면 등에 마련된 함체 형상의 냉온풍기 몸체(251)와, 냉온풍기 몸체(251)의 내부 중 공기유입구(258) 측에 설치되며 싸이클의 종류에 따라 증발기 또는 응축기 역할을 수행하는 실내열교환기(252)와, 냉온풍기 몸체(251)의 내부 중 공기유출구(257)의 내측에 설치되며 공기를 히팅하는 히팅장치(255)와, 냉온풍기 몸체(251)의 내부 중 실내열교환기(252)와 히팅장치(255)의 사이에 설치되며 외부 공기를 공기유입구(258) 측으로 흡입한 다음 이를 다시 공기유출구(257) 측으로 송풍하는 송풍기(256) 및, 송풍기(256)에 의해 공기유입구(258) 측으로 유입된 공기가 실내열교환기(252)와 히팅장치(255)를 거쳐 공기유출구(257) 측으로 통풍되도록 통풍되는 공기를 가이드하는 공기 가이드부재(259)로 구성된다.

이때, 실내열교환기(252)는 진행되는 싸이클의 종류에 따라 증발기의 역할이나 응축기의 역할을 수행한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 난방싸이클이 진행될 경우, 실내열교환기(252)는 유입되는 냉매를 액상으로 응축시키는 응축기 역할을 수행하게 되며, 도 2에 도시한 바와 같이 냉방싸이클이 진행될 경우에는 유입되는 냉매를 기상으로 증발시키는 증발기의 역할을 수행한다. 여기서, 실내열교환기(252)는 냉매가 순환되는 냉매배관(252b)과, 냉매배관(252b)에 결합되어 냉매배관(252b)과 외부 공기와의 열교환을 촉진시키는 다수의 냉각핀(252a)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 송풍기(256)에 의해 냉온풍기 몸체(251) 내부로 유입된 공기는 이 냉매배관(252b)과 냉각핀(252a)에 의해 빠르게 냉각 또는 히팅되어지는 것이다.

그리고, 히팅장치(255)는 고온으로 가열된 다음 이 고온의 열을 외부로 방열하여 외부로부터 유입된 공기를 한번 더 히팅하는 역할을 하는 바, 냉온풍기 몸체(251) 내부로 유입된 공기를 빠르게 히팅할 수 있는 장치이면 다양한 형태가 모두 가능하다. 예를 들면, 히팅장치(255)는 도 5에 도시한 바와 같이 구성될 수 있다.

즉, 히팅장치(255)는 내부에 열매체유(255g)가 충전되며 소정길이를 갖는 중공의 열교환 튜브(255a)와, 열교환 튜브(255a)의 외측면에 형성된 다수의 방열핀 (255d)과, 열교환 튜브(255a)에 충전되는 열매체유(255g)를 가열하도록 열교환 튜브(255a)에 내설된 전열히터(255e)와, 열교환 튜브(255a)의 열매체유(255g)가 입출되도록 열교환 튜브(255a)에 상부로 연결되며 열교환 튜브(255a)의 내부 압력을 조절해주는 압력조절관(255h) 및, 전열히터(255e)에 의해 가열되는 열매체유(255g)의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 전열히터(255e)에 인가되는 전원을 자동 차단하는 과열방지센서(255c)로 구성될 수 있다. 이때, 압력조절관(255h)은 도 5에 도시된 바와 같이 열교환 튜브(255a)의 일측에 하나만 설치될 수도 있고, 열교환 튜브(255a)의 양측에 각각 하나이상씩 설치될 수도 있다. 그리고, 이때의 열매체유(255g)는 압력조절관(255h)의 1/3지점 정도까지 채워지도록 충전됨이 바람직하다. 이와 같은 이유는 열매체유(255g)가 전열히터(255e)의 히팅으로 그 부피가 팽창될 경우에도 압력조절관(255h) 내부에서 원활하게 압력조절될 수 있도록 하기 위함이다.

따라서, 히팅장치(255)의 구동시 송풍기(256)에 의해 냉온풍기 몸체(251) 내부로 유입된 공기는 이 전열히터(255e)와 열교환 튜브(255a) 및 방열핀(255d) 등에 의해 빠르게 히팅된 후 외부로 배출되어지는 것이다. 이때, 열교환 튜브(255a)와 전열히터(255e)는 일실시예로 하나만을 도시하였는데, 이는 꼭 하나로만 한정되는 것이 아니라 다수개로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 열교환 튜브(255a)와 전열히터(255e)는 다수개로 구현되어 상하로 배열될 수도 있고, 좌우로 배열될 수도 있다.

한편, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예인 스탠드형 냉온 풍기(350)에 대해 구체적으로 설명하면, 스탠드형 냉온풍기(350)는 공기유입구(358)가 전면 하측에 마련되고 공기유출구(357)가 전면 상측에 마련된 직육면체 타입의 냉온풍기 몸체(351)와, 냉온풍기 몸체(351)의 내부 중 공기유입구(358) 측에 설치되며 외부 공기를 냉온풍기 몸체(351)의 내부로 흡입하여 이를 공기유출구(357) 측으로 송풍하는 송풍기(356)와, 냉온풍기 몸체(351)의 내부 중 공기유출구(357)의 내측에 설치되며 공기를 히팅하는 히팅장치(355,355')와, 냉온풍기 몸체(351)의 내부 중 히팅장치(355,355')의 후방에 설치되며 싸이클의 종류에 따라 증발기 또는 응축기 역할을 수행하는 실내열교환기(352) 및, 송풍기(356)에 의해 공기유입구(358) 측으로 유입된 공기가 실내열교환기(352)와 히팅장치(355,355')를 거쳐 공기유출구(357) 측으로 통풍되도록 통풍되는 공기를 가이드하는 공기 가이드덕트(359)로 구성된다.

이때, 실내열교환기(352)는 진행되는 싸이클의 종류에 따라 증발기의 역할이나 응축기의 역할을 수행한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 난방싸이클이 진행될 경우, 실내열교환기는(352) 유입되는 냉매를 액상으로 응축시키는 응축기 역할을 수행하게 되며, 도 2에 도시한 바와 같이 냉방싸이클이 진행될 경우에는 유입되는 냉매를 기상으로 증발시키는 증발기의 역할을 수행한다. 여기서, 실내열교환기(352)는 냉매가 순환되는 냉매배관과, 냉매배관에 결합되어 냉매배관과 외부 공기와의 열교환을 촉진시키는 다수의 냉각핀을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 송풍기(356)에 의해 냉온풍기 몸체(351) 내부로 유입된 공기는 이 냉매배관과 냉각핀에 의해 빠르게 냉각 또는 히팅되어지는 것이다.

그리고, 히팅장치(355,355')는 고온으로 가열된 다음 이 고온의 열을 외부로 방열하여 공기를 히팅하는 역할을 하며, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 히팅장치(355,355')는 도 7에 도시한 일실시예(355) 또는 도 8에 도시한 다른 실시예(355')로 구현될 수 있다.

먼저, 도 7을 참조하면, 일실시예인 히팅장치(355)는 진공상태를 유지하도록 밀봉되고 열매체유가 충전되는 헤더(355b)와, 열교환 면적을 증대시키도록 일단이 헤더(355b)와 연통되고 타단은 헤더(355b) 외부로 연장형성된 다수의 열교환 튜브(355a)와, 열교환 튜브(355a)의 외측면에 형성된 다수의 방열핀(355d)과, 헤더(355b)와 열교환 튜브(355a)에 충전되는 열매체유를 가열하도록 열교환 튜브(355a)에 내설된 전열히터(355e) 및, 전열히터(355e)에 의해 가열되는 열매체유의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 전열히터(355e)에 인가되는 전원을 자동 차단하는 과열차단용 스위치(355c)로 구성될 수 있다.

따라서, 히팅장치(355)의 구동시 송풍기(356)에 의해 냉온풍기 몸체(351) 내부로 유입된 공기는 이 전열히터(355e)와 열교환 튜브(355a) 및 방열핀(355d) 등에 의해 빠르게 히팅된 후 외부로 배출되어지는 것이다. 이때, 열교환 튜브(355a)와 전열히터(355e)는 일실시예로 상하로 배열되는 형태만 도시하였는데, 이는 꼭 이런 형태로만 한정되는 것이 아니라 다른 형태로도 구현될 수 있다. 예를 들면, 열교환 튜브(355a)와 전열히터(355e)는 다수개로 구현되어 좌우로 배열될 수도 있다.

도 8에는 다른 실시예의 히팅장치(355')가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 다른 실시예의 히팅장치(355')는 일실시예에서 설명한 히팅장치(355)의 제반 구성 요소 외에 별도의 헤더(355b)를 더 포함하고 있다. 즉, 다른 실시예의 히팅장치(355')는 적어도 2개이상의 헤더(355b)를 포함하여 구성되는 것이다. 따라서, 다른 실시예의 히팅장치(355')에 따르면, 히팅장치(355')는 다수개의 헤더(355b)로 인하여 전체적으로 보다 균일한 가열을 이룰 수 있는 것이다. 이와 같은 경우, 헤더(355b)는 열교환 튜브(355a)의 양측단에 각각 배치되거나 상호 소정간격 이격되게 배치됨이 바람직하다.

한편, 보조히터(270)는 실외열교환기(230) 또는 실내열교환기(252,352)를 거쳐 압축기로 유입되는 냉매를 다시한번 가열해주어 냉매가 모두 기화되도록 하는 역할을 하며, 압축에 연결된다. 따라서, 보조히터(270)는 실외열교환기(230) 또는 실내열교환기(252,352)를 거쳐 압축기(210)로 유입되는 냉매에 열을 가할 수 있는 형태이면 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 보조히터(270)는 도 9에 도시한 바와 같이 구성될 수 있다.

즉, 보조히터(270)는 진공상태에서 기밀적으로 밀폐되는 케이싱(271)과, 케이싱(271) 내에 소정의 높이로 충진되는 열전달매체(276)와, 케이싱(271)의 내부로 연장되어 열전달매체(276)를 가열하는 전열체(274)와, 케이싱(271) 내부로 유입되어 열전달매체(276) 내로 침수된 후 케이싱(271)의 외부로 각각 빠져나오는 열전달냉매관(275) 및, 케이싱(271) 상에 설치되어 열전달매체(276)의 온도를 검출하는 온도센서(272)로 구성될 수 있다. 이때, 열전달냉매관(275)에는 싸이클의 진행에 따라 실외열교환기(230)로부터 제공되는 냉매가 유입될 수도 있고, 실내열교환기(252,352)로부터 제공되는 냉매가 유입될 수도 있다. 따라서, 각 열교환기 (230,252,352)로부터 보조히터(270)로 제공되는 냉매는 전열체(274)의 가열에 의해 모두 기화되어지고, 기화된 다음에는 압축기(210)로 제공되어지는 것이다.

또한, 제어부에 대해 설명하면, 제어부는 냉매의 순환 여부를 제어하는 제1제어기(260)와, 히팅장치(255)의 발열 여부를 제어하는 제2제어기(253) 및, 제1제어기(260)와 제2제어기(253)가 상호간 소정 시그날을 송수신할 수 있도록 마련된 송수신기(254)를 포함하며, 냉난방 겸용 에어컨(200)을 전반적으로 제어하는 역할을 한다.

구체적으로, 제1제어기(260)는 압축기(210)와 사방밸브(220)와 보조히터(270)의 전열체(274) 등을 온/오프하며, 냉방싸이클과 난방싸이클의 구동여부를 제어하게 된다. 그리고, 제2제어기(253)는 히팅장치(255)의 전열히터(255e) 등을 온/오프하여 그 발열을 제어하게 된다. 또한, 제1제어기(260)와 제2제어기(253,353)는 송수신기(254)에 의해 상호 송수신할 수 있게 된다. 따라서, 제1제어기(260)에 의해 난방싸이클이 진행될 경우, 실내열교환기(252,352)는 응축기의 역할을 하게 되는 바, 제2제어기(253)는 실내열교환기의(252,352) 난방성능 및 효율이 더 개선되도록 히팅장치(255)를 온시키게 된다. 그러나 만일, 제1제어기(260)에 의해 냉방싸이클이 진행될 경우, 실내열교환기(252,352)는 증발기의 역할을 하게 되는 바, 제2제어기(253,353)는 실내열교환기(252,352)의 냉방성능이 극대화되도록 히팅장치(255,355)를 오프시키게 된다. 이에, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 에어컨(200)은 이와 같은 제어기들(260,253)의 제어에 의해 냉난방이 보다 효율적으로 실시되어지는 것이다.

미설명부호 235는 체크밸브를 지칭한 것이고, 미설명부호 245는 필터드라이어를 지칭한 것이며, 미설명부호 255f는 전열히터(255e)에 연결되는 전선을 지칭한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 에어컨(200)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하여 난방을 실시하는 경우를 설명하면, 냉난방 겸용 에어콘(200)의 제1제어기(260)는 압축기(210)에서 압축된 냉매가 실내열교환기(252,352) 측으로 순환되도록 그리고, 순환된 다음 다시 사방밸브(220)로 유입된 냉매는 보조히터(270) 측으로 순환되도록 사방밸브(220)를 개폐하게 된다.

따라서, 압축기(210)에서 압축된 냉매는 사방밸브(220)를 경유한 다음 실내열교환기(252,352)로 유입되어 액냉매 상태로 응축되고, 응축된 후에는 팽창밸브(240)→실외열교환기(230)→사방밸브(220) 측으로 순환하게 된다. 즉, 실내열교환기(252,352)로부터 응축된 액냉매는 팽창밸브(240)를 거치면서 2상의 냉매로 팽창된 다음 실외열교환기(230)로 유입되어 기상으로 증발되어지고 증발된 후에는 다시 사방밸브(220)로 유입되어진다.

이후, 사방밸브(220)로 다시 유입되어진 냉매는 보조히터(270) 측으로 순환되어지는 바, 이 순환되는 냉매는 보조히터(270)에서 다시 한번 가열된 다음 다시 압축기(210)로 유입됨으로써 난방싸이클 1회를 완료하게 된다.

이와 동시에, 제2제어기(253,353)는 냉온풍기(250,350)의 히팅장치(255,355)를 온시킴과 아울러 실내의 공기를 순환시키는 송풍기(256,356)를 구동하게 된다.

따라서, 송풍기(256,356)에 의해 냉온풍기(250,350)의 내부로 강제 유입된 실내의 찬 공기는 실내열교환기(252,352)를 경유하는 냉매로부터 응축열을 흡수함과 아울러 히팅장치(255,355)에 의해 소정온도로 히팅된 후 다시 실내로 토출되어진다. 이에 따라, 실내의 찬 공기는 이와 같은 난방싸이클과 히팅장치(255,355)의 동시구동에 의해 빠르게 가열되어지는 것이다.

한편, 도 2를 참조하여 냉방을 실시하는 경우를 설명하면, 냉난방 겸용 에어콘(200)의 제1제어기(260)는 압축기(210)에서 압축된 냉매가 실외열교환기(230) 측으로 순환되도록 그리고, 순환된 다음 다시 사방밸브(220)로 유입된 냉매는 보조히터(270) 측으로 순환되도록 사방밸브(220)를 개폐하게 된다.

따라서, 압축기(210)에서 압축된 냉매는 사방밸브(220)를 경유한 다음 실외열교환기(230)→팽창밸브(240)→실내열교환기(252,352)→사방밸브(220) 측으로 순환하게 된다. 그리고, 사방밸브(220)로 다시 유입되어진 냉매는 보조히터(270)에 의해 다시 한번 가열되도록 보조히터(270) 측으로 순환되어지고, 보조히터(270)에서 가열된 후에는 다시 압축기(210)로 유입됨으로써 냉방싸이클 1회를 완료하게 된다.

이와 동시에, 제2제어기(253,353)는 냉온풍기(250,350)의 히팅장치(255,355)를 오프시킴과 아울러 실내의 공기를 순환시키는 송풍기(256,356)를 구동하게 된다.

따라서, 송풍기(256,356)에 의해 냉온풍기(250,350)의 내부로 강제 유입된 실내의 따뜻한 공기는 실내열교환기(252,352)를 경유하는 냉매에 그 열을 빼앗겨 온도가 강하된 상태로 다시 실내로 토출되어진다. 이에 따라, 실내의 따뜻한 공기는 이와 같은 냉방싸이클의 구동에 의해 빠르게 냉각되어지는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방 겸용 에어컨은 별도의 히팅장치와 함께 히트펌프의 냉난방싸이클을 이용하여 냉방기능과 난방기능을 수행하기 때문에 보다 빠르고 그 성능 및 효율이 개선된 냉ㆍ난방을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

냉매를 고온고압으로 압축하여 순환시키는 압축기;

공기를 냉각 또는 히팅하도록 증발기 또는 응축기 역할을 하는 제1열교환기와, 고온의 열을 방열하여 공기를 히팅하는 히팅장치 및, 상기 제1열교환기와 히팅장치에 의해서 냉각 또는 히팅되는 공기를 외부로 송풍하는 송풍기를 구비하는 냉온풍기;

상기 제1열교환기와 소정간격 이격되며, 공기를 히팅 또는 냉각하도록 응축기 또는 증발기 역할을 하는 제2열교환기;

상기 압축기에 연결되며, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 싸이클의 종류에 따라 상기 제1열교환기로 순환시키거나 상기 제2열교환기로 순환시키는 사방밸브;

상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 설치되며, 상기 제1열교환기와 제2열교환기 중 어느 하나의 열교환기로부터 응축되어 유입되는 냉매를 저압으로 단열팽창시킨 후 다른 하나의 열교환기로 제공하는 팽창밸브; 및,

상기 사방밸브와 열교환기들과 히팅장치를 선택적으로 구동하는 제어부를 포함하되,

상기 히팅장치는 내부에 열매체유가 충전되며 소정길이를 갖는 중공의 열교환 튜브와, 상기 열교환 튜브의 외측면에 형성된 다수의 방열핀과, 상기 열교환 튜브에 충전되는 열매체유를 가열하도록 상기 열교환 튜브에 내설된 전열히터 및, 상기 열교환 튜브의 열매체유가 입출되도록 상기 열교환 튜브에 연결되며 상기 열교환 튜브의 내부 압력을 조절해주는 압력조절관을 구비한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.
제 1항에 있어서, 상기 사방밸브와 상기 압축기의 사이에는 상기 제1열교환기와 제2열교환기 중 어느 하나의 열교환기로부터 제공되는 냉매를 다시 한번 가열하여 기화시킨 후 상기 압축기로 제공하는 보조히터가 설치된 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어컨.
제 2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 사방밸브를 개폐하여 상기 냉매의 순환방향을 제어하는 제1제어기와, 상기 히팅장치의 온/오프를 제어하는 제2제어기 및, 상기 제1제어기와 상기 제2제어기가 상호간 시그날을 송수신할 수 있도록 마련된 송수신기를 포함한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어컨.
제 3항에 있어서, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 제1열교환기로 순환되도록 상기 제1제어기가 상기 사방밸브를 제어할 경우, 상기 제2제어기는 상기 히팅장치를 온시키게 되고, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 제2열교환기로 순환되도록 상기 제1제어기가 상기 사방밸브를 제어할 경우, 상기 제2제어기는 상기 히팅장치를 오프시키는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.
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제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조히터는 진공상태에서 기밀적으로 밀폐되는 케이싱과, 상기 케이싱 내에 소정의 높이로 충진되는 열전달매체와, 상기 케이싱의 내부로 연장되어 상기 열전달매체를 가열하는 전열체와, 상기 케이싱 내부로 유입되어 상기 열전달매체 내로 침수된 후 상기 케이싱의 외부로 각각 빠져나오는 열전달냉매관 및, 상기 케이싱 상에 설치되어 상기 열전달매체의 온도를 검출하는 온도센서를 포함한 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어컨.
제 7항에 있어서, 상기 열전달냉매관의 일단은 상기 사방밸브에 연결되고, 상기 열전달냉매관의 타단은 상기 압축기에 연결된 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어컨.
제 1항에 있어서, 상기 제1열교환기는 실내열교환기이고, 상기 제2열교환기는 실외열교환기인 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어콘.