KR100712192B1 - 냉난방 겸용 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로서, 1차 및 2차 열교환기와 보조 팽창밸브를 사용하여 실외 온도가 영하로 내려가는 동절기에도 착상현상 발생 없이 안정적으로 난방회로를 가동할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것이다.

본 발명의 냉난방 겸용 공기조화기는 실외온도를 감지하여 설정온도 이하면 회로를 개방하는 전자밸브, 고온의 액냉매와 실외기를 통과 후 보조 팽창밸브를 거친 냉매와 열교환이 이루어지는 1차 열교환기, 실외기 전방에 위치하여 고온의 액냉매가 유입되는 2차 열교환기를 포함하며, 실외기 전방에 부착되어 고온의 액냉매가 유입되는 2차 열교환기는 영하의 실외공기와 열교환을 통해 실외공기를 가열시킨 후 실외기로 보내므로 실외기는 안정적으로 증발이 일어날 수 있어 착상을 방지함은 물론, 끊임없이 지속적으로 난방을 할 수 있다.

공기조화기, 1차 열교환기, 2차 열교환기, 보조 팽창밸브, 전자밸브

Description

냉난방 겸용 공기조화기 {Multi type air conditioner having cooling and heating function}

도 1은 종래 기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 작동원리에 관한 흐름도.

<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명>

1, 100: 실내기 2, 200: 실외기

3, 300: 실외기 코일 4, 400: 압축기

5: 팽창밸브 500: 전자밸브

510: 1차 열교환기 520: 2차 열교환기
530: 보조 팽창밸브 540: 흡입 라인

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로서, 1차 및 2차 열교환기와 보조 팽창밸브를 사용하여 실외 온도가 영하로 내려가는 동절기에도 실외기 코일에 착상현상 발생 없이 혹한기에도 안정적으로 난방을 공급할 수 있는 냉난방 겸용 공 기조화기에 관한 것이다.

이하 종래 기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 개략도이다.

종래의 통상적인 공기조화기는 난방시 유입되는 고온고압의 냉매와 실내 공기를 열교환시켜 실내 공기를 가열하기 위한 실내기(1), 난방시 유입되는 팽창된 냉매와 외기를 열교환시켜 대기 중에 열을 방출하기 위한 실외기(2) 및 실외기 코일(3), 그리고 냉매를 단열 상태에서 고온고압으로 압축하여 실내기(1)로 제공하기 위한 압축기(4)를 포함한다.

난방 모드 동작시, 압축기(4)에서 압축된 고온고압의 냉매 가스를 실내기(1)에서 응축하고, 실내기(1)에서 응축된 액냉매를 팽창밸브(5)를 이용하여 팽창시켜 팽창된 냉매를 실외기(2)에서 실외기 코일(3)을 통해 증발시킨 후 다시 압축기(4)로 흡입시킨다.

그런데 난방을 목적으로 공기조화기를 가동할 때, 실외기(2)로 유입되는 공기의 온도가 낮으면 실외기 코일(3)의 냉매와 온도차가 작아 증발이 원활히 일어나지 않으며, 경우에 따라 실외기 코일(3)에 착상이 발생하여 실외기(2)는 열교환기로서의 기능을 상실하게 된다.

이때 실외기 코일(3)의 제상이 요구되며, 일반적으로 제상을 하기 위해서는 공기조화기를 일종의 냉방 모드인 제상 모드로 가동해 실외기(2)에 고온고압의 액냉매가 흘러가도록 하여 실외기 코일(3)에 부착된 서리를 제거하게 되는데, 이러한 경우 실내기(1)는 증발기가 되어 더 이상의 난방을 공급할 수 없게 된다.

종래에 이러한 문제점을 해결하기 위해 제상 모드에서 작동 중일 때, 보조 전기히터를 사용하는 방법이 있으나, 이로 인해 전력소비가 급격히 증가하는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 동절기에 공기조화기의 가동 시, 실외 공기온도가 영하 이하의 온도가 되면 실외기 표면에 착상현상이 일어나거나, 또한 착상 유무를 떠나 실외 공기 온도가 낮아서 냉매와의 온도차가 감소하여 증발이 불완전하여 전체 난방 사이클은 매우 불안정하게 되는 경우의 문제점을 해소하기 위해, 동절기 증발기로 유입되는 외부공기 온도가 영하로 내려가더라도 안정적으로 난방 사이클이 작동될 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 1차 및 2차 열교환기와 보조 팽창밸브를 사용하여 실외 온도가 영하로 내려가는 동절기에도 착상현상 발생 없이, 안정적으로 난방회로를 가동할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 실내기, 실외기, 압축기 및 팽창밸브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 상기 실외기 외부의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 실외기 외부의 온도 값에 따라 개방되는 전자밸브; 상기 전자밸브를 통해 유입된 고온고압의 액냉매와 2차 열교환기 및 보조 팽창밸브를 통과한 저온저압의 냉매 사이에 열교환을 수행하는 1차 열교환기; 상기 실외기 주변에 장착되며, 상기 1차 열교환기를 통과한 냉매가 유입되어 외기와의 열교환을 통해 상기 실외기 주변 외기의 온도를 상승시키는 상기 2차 열교환기; 및 상기 2차 열교환기를 통과한 냉매를 감압시켜 상기 1차 열교환기로 공급하는 보조 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기 및 동작 순서를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화장치의 개략도이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 공기조화기는, 팽창밸브(5), 실내기(100), 실외기(200) 및 압축기(400)를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서, 실외기(200) 외부의 온도가 설정 값 이하가 되면 개방되어 1차 열교환기(510)로 고온고압의 액냉매가 흘러갈 수 있도록 하는 전자밸브(500)와, 상기 전자밸브(500)를 통해 유입된 고온고압의 액냉매와 2차 열교환기(520) 및 보조 팽창밸브(530)를 통과한 저온저압의 냉매 사이에 열교환을 수행하는 1차 열교환기(510)와, 난방 운전 시 실외기(200)에서 증발이 안정적으로 일어날 수 있도록 하며 또한 실외기 코일(300)에 서리가 착상되지 않도록 실외기(200) 외부의 공기 온도를 상승시키는 역할을 하는 2차 열교환기(520)와, 2차 열교환기(520)를 통과한 액냉매가 1차 열교환기(510)에서 쉽게 냉매 가스로 변환될 수 있도록 냉매의 압력을 강하시키는 역할을 하는 보조 팽창밸브(530)를 포함하여 구성된다. 실외기(200) 외부의 온도는 실외기(200)의 입출구의 온도 차에 의해 측정되며, 이를 위해 실외기(200) 입출구의 온도를 감지하는 온도 센서(미도시)가 제공된다.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 동작을 도 3을 통해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 작동원리에 대한 흐름도이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 먼저 온도 센서(미도시)를 이용하여 실외기(200)의 입구온도와 출구온도를 감지하여 온도 차가 설정한 값보다 작은지를 판단한다(단계 600).

온도 차가 설정한 값보다 작지 않으면 실외기(200)가 원활한 동작을 하고 있는 상황이므로, 전자밸브(500)는 개방되지 않는다(단계 605). 이 경우, 액냉매는 통상적인 공기조화기와 같이 실내기(100)로부터 팽창밸브(5)를 거쳐 실외기(200)로 유입된다.

그러나 온도 차가 설정한 값보다 작으면 실외기(200)가 외기와 열교환을 하지 못하는 것이므로 증발이 원활히 수행될 수 없으며, 실외기 코일(300)에 제상이 필요한 상황일 수도 있다. 따라서 이러한 조건 하에서는 전자밸브(500)를 개방하여(단계 610), 고온고압의 액냉매가 1차 열교환기(510)로 유입되도록 한다(단계 620).

1차 열교환기(510)로부터의 액냉매는 실외기(200) 전방에 위치한 2차 열교환기(520)로 유입되며(단계 630), 2차 열교환기(520)에 고온의 냉매가 흐르면 2차 열교환기(520)를 통과하는 외기는 가열되어 온도가 상승한다. 이렇게 가열된 외기가 실외기(200) 주변에 유입되면 실외기 코일(300)의 착상이 방지되어 실외기(200)는 안정적으로 냉매를 증발시킬 수 있게 된다.

2차 열교환기(520)를 통과한 냉매는 액냉매 상태이므로 압축기(400)로 보내기 전에 냉매 가스로 변환시켜야 한다. 따라서 이러한 작용은 보조 팽창밸브(530)와 1차 열교환기(510)에서 수행된다.

이어서, 액냉매는 보조 팽창밸브(530)를 통과하면서 증발되기 쉽도록 감압되고(단계 640), 1차 열교환기(510)에서 전자밸브(500)를 통과한 액냉매와의 열교환을 통해 열을 수수하여 기체 상태의 냉매로 변환된다(단계 650).

이후, 냉매 가스는 흡입 라인(540)으로 유입되어(단계 660), 실외기(200)에서 실내기(100)로 향하는 주 냉매흐름과 합쳐진다(단계 670).

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 냉난방 겸용 공기조화장치에 실외기 입출구의 온도차에 의해서 개폐되는 전자밸브를 설치하여, 실외기가 냉매를 안정적으로 증발시키지 못하는 경우 2차 열교환기에 고온의 냉매를 보내, 외기와 열교환시킨 후 더워진 외기가 실외기로 공급되어 증발을 원활하게 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명에 따르면, 외기온도가 낮아져 실외기의 냉매가 원활하게 증발할 수 없는 상황이 전개될 경우, 실외기 입출구에 설치된 온도차로서 이 상황을 감지하 고, 이 신호에 따라 2차 열교환기로 냉매가 흐를 수 있도록 전자밸브를 개방하여 실외기에 공급되는 외기온도를 상승시켜 안정적으로 증발 과정을 수행함으로써, 동절기에도 공기조화 장치의 안정적 운전이 가능하며, 연속적으로 실내공간에 난방을 할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기가 제공된다.

본 발명에 따르면, 1차 및 2차 열교환기와 보조 팽창밸브를 사용하여 실외 온도가 영하로 내려가는 동절기에도 착상현상 발생 없이, 안정적으로 난방회로를 가동할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화장치가 제공된다.

Claims (4)

1. 실내기, 실외기, 압축기 및 팽창밸브를 구비한 냉난방 겸용 공기조화기에 있어서,

   상기 실외기 외부의 온도를 감지하는 온도센서;

   상기 실외기 외부의 온도 값에 따라 개방되는 전자밸브;

   상기 전자밸브를 통해 유입된 고온고압의 액냉매와 2차 열교환기 및 보조 팽창밸브를 통과한 저온저압의 냉매 사이에 열교환을 수행하는 1차 열교환기;

   상기 실외기 주변에 장착되며, 상기 1차 열교환기를 통과한 냉매가 유입되어 외기와의 열교환을 통해 상기 실외기 주변 외기의 온도를 상승시키는 상기 2차 열교환기;

   상기 2차 열교환기를 통과한 냉매를 감압시켜 상기 1차 열교환기로 공급하는 보조 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실외기 외부 온도는 상기 실외기의 입구와 출구의 온도차에 의해 결정되며, 상기 온도차가 설정된 값 이하로 될 때 상기 전자밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 보조 팽창 밸브를 통해 저온저압 상태로 상기 1차 열교환기로 공급되어 상기 1차 열교환기에서 상기 전자밸브를 통해 유입된 고온고압의 액냉매와 열교환된 냉매를 상기 압축기로 제공하기 위한 흡입 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기.
4. 삭제

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