상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매입구를 구비한 적어도 1개 이상의 입구 열교환부와, 상기 각각의 입구 열교환부에 연결되고 냉방시 냉매를 분배하고 난방시 냉매를 집중시키는 적어도 1개 이상의 분기관과, 일단이 상기 각각의 분기관의 일측에 연결되고 타단에 상기 냉매출구가 각각 형성된 복수개의 분기 열교환부로 구성되어 있다.
본 발명은 냉방운전을 기준으로 냉매입구수 보다 냉매출구수가 많고, 난방운전 기준으로는 냉매입구수 보다 냉매출구수가 적게 되어 난방운전시 실내 열교환기는 응축기로 동작하므로 과냉각 영역이 더 증가하게 되고, 그로 인해 냉매유량이 증가하여 냉방 및 난방시 유량이 유사하게 됨으로써 냉난방 운전이 가능하게 된다.
상기 입구 열교환부와 분기관 및 분기 열교환부는 하나의 열교환 유니트를 형성하여 실내열교환기나 실외열교환기의 역할을 수행하게 되고, 실내열교환기의 역할을 수행할 경우 실외열교환기 역할을 하는 다른 열교환기 및 팽창기구와 함께 냉동싸이클을 형성할 수 있으며, 상기 입구 열교환부와 분기관 및 분기 열교환부로 구성된 열교환 유니트를 복수개 구비할 수도 있다.
또한, 본 발명의 열교환기는 전체의 냉동싸이클과는 별도로 내부의 팽창변을 더 구비하여 내부적으로 냉동싸이클을 형성함으로써 제습기능이나 제상기능을 수행할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 공조기의 열교환기의 일실시예를 설명한다.
본 실시예의 열교환기는 실내열교환기로, 제1열교환부(100)와 제2열교환부(200)로 구성되어 있다.
상기 제1열교환부(100)는 1개의 제1냉매입구(111)를 구비한 제1입구 열교환부(110)와, 상기 제1입구 열교환부(110)에 연결되고 냉방시 냉매를 분배하고 난방시 냉매를 집중시키는 제1분기관(120)과, 일단이 상기 제1분기관(120)의 일측에 연결되고 타단에 제1냉매출구(131)가 각각 구비된 1쌍의 제1분기 열교환부(130)로 구성되어 있다.
상기 제2열교환부(200)는 1개의 제2냉매입구(211)를 구비한 제2입구 열교환부(210)와, 상기 제2입구 열교환부(210)에 연결되고 냉방시 냉매를 분배하고 난방 시 냉매를 집중시키는 제2분기관(220)과, 일단이 상기 제2분기관(220)의 일측에 연결되고 타단에 제2냉매출구(231)가 각각 구비된 1쌍의 제2분기 열교환부(230)로 구성되어 있다.
상기 1쌍의 제1분기 열교환부(130)는 상기 제1분기관(120)의 일측에 서로 병렬로 연통되어 연결되고, 상기 1쌍의 제2분기 열교환부(230)는 상기 제2분기관(220)의 일측에 서로 병렬로 연통되어 연결된다.
상기 제1냉매입구(111)와 제2냉매입구(211)는 제1입구 열교환부(110)와 제2입구 열교환부(210)의 선단에 1개씩 구비되어 냉매입구의 총 갯수가 2개이고, 상기 제1냉매출구(131)와 제2냉매출구(231)는 제1분기 열교환부(130)와 제2분기 열교환부(230)에 각각 1쌍씩 구비되어 냉매출구의 총 갯수가 4개이다. 즉, 냉매출구의 갯수가 냉매입구의 갯수 보다 더 많게 구비되어 있다.
상기 제1분기관(120)과 제2분기관(220)은 'T'자형 3분지관으로 형성되고, 일단에 상기 제1입구 열교환부(110)가 연결되며, 나머지 2개의 선단에 2개의 제1분기 열교환부(130)가 각각 연결되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1냉매입구(111)와 제2냉매입구(211)는 압축기(COMP)와 배관으로 연결되고, 상기 제1냉매출구(131)와 제2냉매출구(231)는 팽창기구(EXP)와 배관으로 연결된다.
즉, 상기 압축기(COMP)로부터 실내열교환기로 연결되는 배관은 복관으로 구비되어 하나의 배관은 제1냉매입구(111)에 연결되고 다른 하나는 제2냉매입구(211)에 연결되며, 상기 1쌍의 제1냉매출구(131)는 실내열교환기의 외부에서 하나의 배 관으로 합쳐지고 이와 함께 상기 1쌍의 제2냉매출구(231)도 실내열교환기의 외부에서 하나의 배관으로 합쳐지며 제1냉매출구(131)의 합관과 제2냉매출구(231)의 합관이 다시 하나의 배관으로 합쳐져 팽창기구(EXP)로 연결된다.
상기와 같은 구조에서 냉방운전시 냉매흐름을 보면, 상기 압축기(COMP)로부터 나오는 고온고압의 냉매는 사방밸브(V)를 통해 제1냉매입구(111)와 제2냉매입구(211)로 공급되고, 제1냉매입구(111)와 제2냉매입구(211)로 유입된 냉매는 제1입구 열교환부(110)와 제2입구 열교환부(210)를 각각 통과한 후 제1분기관(120)과 제2분기관(220)으로 각각 유입된다. 상기 제1분기관(120)으로 유입된 냉매는 1쌍의 제1분기 열교환부(130)로 분배되어 공급되고, 각각의 제1분기 열교환부(130)를 통과한 냉매는 2개의 제1냉매출구(131)를 각각 통과하여 외부로 토출되며, 상기 제2분기관(220)으로 유입된 냉매는 1쌍의 제2분기 열교환부(230)로 분배되어 공급되고, 각각의 제2분기 열교환부(230)를 통과한 냉매는 2개의 제2냉매출구(231)를 각각 통과하여 외부로 토출되며, 상기 제1냉매출구(131)와 제2냉매출구(231)를 통과한 냉매는 하나의 배관으로 모아진 후 팽창기구(EXP)로 진행하게 된다. 상기 팽창기구(EXP)로 토출된 냉매는 실외열교환기(Hout)를 통과하여 압축기(COMP)로 보내짐으로써 실내측을 냉방하는 싸이클을 이루게 된다.
이때, 상기 실내열교환기(Hin)는 증발기의 역할을 하게 되고, 실외열교환기(Hout)는 응축기의 역할을 하게 됨으로써 실내측을 냉방시킬 수 있게 된다.
여기서, 본 실시예는 냉방운전기준으로 냉매입구수 보다 냉매출구수가 많고, 난방시에는 이와 반대로 냉매가 흐르므로 난방운전기준으로는 냉매입구수 보다 냉매출구수가 적게 된다.
난방운전시 실내 열교환기는 응축기로 동작하므로 냉매입구수 보다 냉매출구수가 적게 되고, 상기 제1분기관(120)과 제2분기관(220)에서 과냉각 영역이 발생하여 전체적으로 과냉각 영역이 증가하게 되며, 그로 인해 냉매유량이 증가하여 냉방 및 난방시 유량이 유사하게 되어 냉난방 운전이 가능하게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 실내열교환기의 다른 연결상태를 설명하면,
상기 제1열교환부(100)의 제1냉매입구(111)는 압축기(COMP)와 연결되며, 상기 제1열교환부(100)의 제1냉매출구(131)는 상기 제2열교환부(200)의 제2냉매입구(211)로 연결되며, 상기 제2열교환부(200)의 제2냉매출구(231)는 팽창기구(EXP)로 연결되어 있다.
상기 제1열교환부(100)의 제1냉매출구(131)와 제2열교환부(200)의 제2냉매입구(211)를 연결하는 내부배관(340)상에는 팽창변(EXV)이 구비되어 있다.
상기 팽창변(EXV)은 전자팽창변으로 상기 제1열교환부의 응축열과 상기 제2열교환부의 증발열이 일치되게 개도량을 조절하여 냉방운전시 실내열교환기의 표면에 형성된 습기를 제거하는 제습운전을 가능하게 한다.
상기 제1냉매입구(111)는 압축기(COMP)와 배관으로 연결되고, 상기 1쌍의 제 1냉매출구(131)는 실내열교환기(Hin)의 외부에서 하나로 합쳐져 상기 팽창변(EXV)을 통과한 후 상기 제2냉매입구(211)로 유입되며, 상기 1쌍의 제2냉매출구(231)는 실내열교환기(Hin)의 외부에서 하나로 합쳐져 팽창기구(EXP)로 연결된다.
상기와 같은 구조에서 냉방운전시 냉매흐름을 보면, 상기 압축기(COMP)로부터 나오는 고온고압의 냉매는 사방밸브(V)를 통해 제1냉매입구(111)로 공급되고, 제1냉매입구(111)로 유입된 냉매는 제1입구 열교환부(110)를 통과한 후 제1분기관(120)으로 유입되며, 상기 제1분기관(120)으로 유입된 냉매는 1쌍의 제1분기 열교환부(130)로 분배되어 공급되고, 각각의 제1분기 열교환부(130)를 통과한 냉매는 상기 팽창변(EXV)을 통과한 후 상기 제2입구 열교환부(210)의 제2냉매입구(211)로 유입된다. 상기 제2냉매입구(211)로 유입된 냉매는 제2입구 열교환부(210)를 통과한 후 제2분기관(220)으로 유입되고, 상기 제2분기관(220)으로 유입된 냉매는 1쌍의 제2분기 열교환부(230)로 분배되어 공급되며, 각각의 제2분기 열교환부(230)를 통과한 냉매는 각각의 제2냉매출구(231)를 통과하여 외부로 토출되며, 상기 제2냉매출구(231)를 통과한 냉매는 하나의 배관으로 모아진 후 팽창기구(EXP)로 진행하게 된다.
본 실시예에서도 냉방운전기준으로 냉매입구수 보다 냉매출구수가 많고 난방운전기준으로는 냉매입구수 보다 냉매출구수가 적으므로 난방운전시 상기 제1분기관(120)과 제2분기관(220)에 냉각 영역이 발생하여 전체 냉각량이 증가함으로써 냉방 및 난방시 유량이 유사하게 되어 냉난방 운전이 가능하게 된다.
아래의 [표 1]은 본 실시예의 사용예를 통해 냉난방시 전자팽창변의 개도를 비교하여 나타낸 것이다.
[표 1]
|
냉방운전 |
난방운전 |
냉매량 (g) |
930 |
930 |
전자팽창변 개도 (pulse) |
158 |
163 |
능력 (Btu/h) |
12,197 |
13,000 |
COP (W/W) |
2.98 |
3.38 |
도 9 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 공조기의 열교환기의 다른 일실시예를 설명한다.
본 실시예의 열교환기는 1개의 냉매입구(311)를 구비한 입구 열교환부(310)와, 상기 입구 열교환부(310)에 연결되고 냉방시 냉매를 분배하고 난방시 냉매를 집중시키는 1개의 분기관(320)과, 일단이 상기 분기관(320)의 일측에 연결되고 타단에 냉매출구(331)가 각각 구비된 1쌍의 분기 열교환부(330)로 구성되어 있다.
상기 1쌍의 분기 열교환부(330)는 상기 분기관(320)의 일측에 서로 병렬로 연통되어 연결되어 있다.
상기 냉매입구(311)는 입구 열교환부(310)의 선단에 1개 구비되고, 상기 냉매출구(331)는 1쌍의 분기 열교환부(330)에 각각 하나씩 구비되어 냉매출구의 총 갯수는 2개가 된다. 즉, 냉매출구의 갯수가 냉매입구의 갯수 보다 더 많게 구비되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 냉매입구(311)는 압축기(COMP)와 배관으로 연결되고, 상기 1쌍의 냉매출구(331)는 팽창기구(EXP)와 배관으로 연결된다.
즉, 상기 압축기(COMP)로부터 실내열교환기로 연결되는 배관은 냉매입구(311)에 연결되고, 상기 1쌍의 냉매출구(331)는 실내열교환기의 외부에서 하나의 배관으로 합쳐져 팽창기구(EXP)로 연결된다.
상기와 같은 열교환기의 구조에서 냉방운전시 냉매흐름을 보면, 상기 압축기(COMP)로부터 나오는 고온고압의 냉매는 사방밸브(V)를 통해 냉매입구(311)로 공급되고, 상기 냉매입구(311)로 유입된 냉매는 입구 열교환부(310)를 통과한 후 분기관(320)으로 유입된다. 상기 분기관(320)으로 유입된 냉매는 1쌍의 분기 열교환부(330)로 분배되어 공급되고, 각각의 분기 열교환부(330)를 통과한 냉매는 2개의 냉매출구(331)를 각각 통과하며, 상기 1쌍의 냉매출구(331)를 통과한 냉매는 하나의 배관으로 모아진 후 팽창기구(EXP)로 진행하게 된다. 상기 팽창기구(EXP)로 토출된 냉매는 실외열교환기(Hout)를 통과하여 압축기(COMP)로 보내짐으로써 실내측을 냉방하는 싸이클을 이루게 된다.
본 실시예에서도 냉방운전기준으로 냉매입구수 보다 냉매출구수가 많고 난방운전기준으로는 냉매입구수 보다 냉매출구수가 적으므로 난방운전시 상기 분기관(320)에 냉각 영역이 발생하여 전체 냉각량이 증가함으로써 냉방 및 난방시 유량이 유사하게 되어 냉난방 운전이 가능하게 된다.