KR101176498B1 - 공기조화기 - Google Patents

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하심복
황윤제
김철민
최창민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에 연결되는 실내열교환기 및 실외열교환기와; 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 유로를 실내열교환기 또는 실외열교환기로 유로를 전환하는 유로전환수단과; 상기 실내열교환기와 실내열교환기의 유로 사이에 구비되어 냉매를 팽창시키는 팽창기와; 상기 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 유로전환수단, 팽창기로 연결되는 유로 상에 냉방 운전시와 난방 운전시에 잉여 냉매를 각각 저장하는 복수개의 리시버를 포함하여 구성됨으로써 공기조화기에 장배관의 사용에 대비하여 필요한 냉매를 봉입하고 이를 복수의 리시버에 각각 저장할 수 있도록 하여, 특히 냉매를 많이 필요로 하는 난방 운전시에는 압축기의 입력 소전의 효율을 상승시키는 효과가 있다.
공기조화기, 실내기, 실외기, 장배관, 리시버

Description

공기조화기{Air Conditioner}
도 1은 종래 기술에 따른 분리형 공기조화기의 사이클 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 사이클 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
3a~3n : 실내기 4 : 실외기
31 : 전자팽창밸브 32a~32n : 실내열교환기
35 : 냉매배관 42 : 실외열교환기
43 : 어큐뮬레이터 44 : 오일분리기
45 : 냉방용 리시버 46 : 팽창기
47 : 난방용 리시버 48 : 사방밸브
49 : 압축기
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 공기조화기에 장배관의 사용에 대비하여 필요한 냉매를 봉입하고 이를 복수의 리시버에 각각 저장할 수 있도록 하여, 특히 냉매를 많이 필요로 하는 난방 운전시에는 압축기의 입력 소전(消電)의 효율이 상승하는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 실내 공기를 쾌적하게 유지하기 위한 장치로써, 최근 큰 건물에는 실내열교환기가 내장된 실내기가 실내의 천정 또는 벽에 삽입되어 설치되고, 실외열교환기 및 압축기가 내장된 실외기는 실외에 설치되는 분리형 공기조화기가 많이 사용된다.
도 1은 종래기술에 따른 분리형 공기조화기의 사이클 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분리형 공기조화기는 복수의 실내 열교환기(12a~12n)를 구비하여 실내 공간에 배치하여 각각 냉방 또는 난방시킬 수 있도록 배치된 실내기(1a~1n)와, 실외에 배치되고 상기 실내기(1a~1n)와 상호 연통 가능하게 연결되는 실외기(2)와, 상기 실내기(1a~1n)와 실외기(2)를 연결하는 냉매배관(15)으로 구성된다.
또한 상기 실외기(2)에는 냉매를 압축하는 압축기(29)와, 상기 압축기(29)로 기체 냉매만이 유입될 수 있도록 액체 냉매를 축적하는 어큐뮬레이터(23)와, 상기 압축기(29)와 연통되어 압축기에서 냉매와 함께 토출된 오일을 분리하는 오일분리기(24)와, 상기 압축기(29)와 연통되고 실외송풍기(미도시)에 의하여 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하는 실외 열교환기(22)를 포함한다.
그리고 상기 오일분리기(24)를 통과한 냉매를 상기 실내 열교환기(12a~12n)와 실외 열교환기(22) 중 어느 일측으로 보내도록 유로를 절환하는 사방밸브(28)와, 상기 실내 열교환기(12a~12n)와 실외 열교환기(22) 사이에 실내 열교환기(12a~12n) 또는 실외 열교환기(22)를 통과한 냉매를 저온, 저압으로 팽창시키는 팽창기(26)와, 상기 팽창기(26)의 일측에는 내부에 잉여 냉매를 수용할 수 있도록 하는 리시버(25)를 포함한다.
그리고 상기 순환하는 냉매는 전자팽창밸브(11)에 의하여 상기 실내열교환기(32a~32n)의 평균온도와 과냉각도 및 과열도 등과 같은 종합적인 데이터에 의해 제어됨으로 냉매의 유량이 조절된다.
상기와 같이 구성된 종래의 분리형 공기조화기는 상기 실내기(1a~1n)가 냉방 운전되면, 상기 압축기(29)에서 나온 고온, 고압의 냉매는 실외 열교환기(22)로 보내지고, 상기 실외 열교환기(22)를 통과하는 냉매는 주변 공기와의 열교환으로 고온, 고압의 기체 상태에서 액 냉매로 응축된 후, 상기 리시버(25)를 거쳐 상기 팽창기(26)를 지나면서 저온, 저압으로 팽창된다. 이러한 저온, 저압의 액체는 상기 실내 열교환기(12a~12n)로 유입되고, 상기 실내 열교환기(12a~12n)를 통과하는 도중에 기체 상태로 증발되면서 주변의 열을 흡수함으로써, 상기 복수개의 실내기(1a~1n) 각각이 냉방기로서의 기능을 수행하도록 한다. 한편, 상기 실내 열교환기(12a~12n)를 통과한 냉매는 상기 사방밸브(28)를 지나, 상기 어큐뮬레이터(23)로 보내어진 후 상기 압축기(29)로 순환되어 냉방 사이클을 형성 하게 된다. 그리고 난방 운전시에는 상기와 같은 냉동 사이클에서 냉매가 반대로 순환하고, 상기 전자팽창밸브(11)에 의하여 냉방시보다 많은 양의 냉매가 순환하게 된다.
상기와 같이 구성된 분리형 공기조화기는 실내기(1a~n)와 실외기(2)를 연결하는 냉매배관이 통상 10m이내이나 설치 조건에 따라 상기 냉매배관(15)의 길이가 상당히 길어지는 경우가 있다. 특히 최근에는 고층 건물에는 실내기와 실외기가 먼 거리에 설치되는 경우에는 상기 냉매배관(15)이 30m 이상인 장배관이 설치된다.
그러나, 종래 기술에 따른 공기조화기는 공기조화기의 설치 조건에 따라 실내기 및 실외기가 표준배관이 아닌 장배관으로 연결되는 경우에는 공기조화기 운전시 상기 압축기(29)에서 토출되는 냉매가 원활하게 순환하기 위해서는 압축기에서 과도한 토출압이 요구됨으로 압축기에 과도한 부하가 요구될 뿐만 아니라 유입되는 냉매량이 줄어들어 시스템 전체의 냉각효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
또한 장배관으로 연결되는 경우에 줄어드는 냉매량을 보충하기 위하여 냉매를 추가로 봉입하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실내기 및 실외기가 표준배관이 아닌 장배관으로 연결되는 경우에 추가로 냉매를 봉입하지 않고 공기조화기에 장배관의 사용에 대비하여 필요한 냉매를 봉입하고 이를 저장할 수 있으며, 특히 냉매를 많이 필요로 하는 난방 운전시에는 압축기의 효율이 상승하는 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에 연결되는 실내열교환기 및 실외열교환기와; 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 유로를 실내열교환기 또는 실외열교환기로 유로를 전환하는 유로전환수단과; 상기 실내열교환기와 실내열교환기의 유로 사이에 구비되어 냉매를 팽창시키는 팽창기와; 상기 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 유로전환수단, 팽창기로 연결되는 유로 상에 냉방 운전시와 난방 운전시에 잉여 냉매를 각각 저장하는 복수개의 리시버를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 냉방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버는 냉방 운전시 상기 실외열교환기를 통과한 냉매가 리시버를 거쳐 상기 팽창기로 유입되도록 설치되고, 상기 난방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버는 공기조화기가 난방 운전시 상기 실내열교환기를 통과한 냉매가 리시버를 거쳐 상기 팽창기로 유입되도록 설치되도록 구성된다.
또한, 상기 난방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버는 상기 냉방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버보다 냉매 저장 용량이 작도록 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 사이클 구성도이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 각각의 실내기(3a~3n)는 도 2에 도시된 바와 같이, 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하여 가열 또는 냉각시키는 실내열교환기(32a~32n)와 일측에 순환하는 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브(31)를 포함하여 구성되고 이는 냉매배관(35)에 의하여 연결된다.
그리고 실외기(4)는 냉매를 압축하는 압축기(49)와, 상기 압축기(49)로 기체 냉매만이 유입될 수 있도록 하는 어큐뮬레이터(43)와, 상기 압축기(49)에서 냉매와 함께 토출된 오일을 분리하는 오일분리기(44)와, 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하는 실외 열교환기(42)를 포함한다.
그리고 상기 오일분리기(44)를 통과한 냉매를 상기 실내 열교환기(32a~32n)와 실외 열교환기(42) 중 어느 일측으로 보내도록 유로를 절환하는 사방밸브(48)와, 상기 실내 열교환기(32a~32n)와 실외 열교환기(42) 사이에 실내 열교환기(32a~32n) 또는 실외 열교환기(42)를 통과한 냉매를 저온, 저압으로 팽창시키는 팽창기(46)와, 공기조화기가 냉방 운전시 상기 실외열교환기(42)를 통과한 냉매가 상기 팽창기(46)로 유입되기 전에 냉매가 저장되는 리시버(이하 냉방용 리시버라고 한다)(45)와 공기조화기가 난방 운전시 상기 실내열교환기(32a~32n)를 통과한 냉매가 상기 팽창기(46)로 유입되기 전에 냉매가 저장되는 리시버(이하 난방용 리시버라고 한다)(47)을 포함한다.
여기서 난방 운전시에는 냉방 운전시보다 더 많은 냉매가 사이클을 순환하기 때문에 난방 운전시 상기 난방용 리시버(47)에 저장되는 냉매량이 냉방 운전시 상기 냉방용 리시버(45)에 저장되는 냉매량보다 적으므로, 상기 난방용 리시버가 상기 냉방용 리시버보다 냉매 저장 용량이 작도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기와 같이 구성된 분리형 공기조화기는 상기 실내기(3a~3n)가 냉방 운전되면, 상기 압축기(49)에서 나온 고온, 고압의 냉매는 실외 열교환기(42)로 보내지고, 상기 실외 열교환기(42)를 통과하는 냉매는 주변 공기와의 열교환으로 고온, 고압의 기체 상태에서 액 냉매로 응축된 후, 상기 냉방용 리시버(45)로 유입된다. 여기서 상기 전자 팽창밸브(31)에 의하여 조절되는 냉매량보다 공기조화기에 많은 냉매가 순환하는 경우에는 상기 냉방용 리시버(45)에 액체의 냉매가 저장된다. 이때에 상기 냉방용 리시버(45)에서는 유입되는 액 냉매가 저장되어 있는 액 냉매와 열교환을 하게 되므로 과냉각하게 된다. 그리고 상기 냉방용 리시버(45)를 통과한 냉매는 상기 팽창기(46)를 지나면서 저온, 저압으로 팽창된다. 이러한 저온, 저압의 냉매는 상기 난방용 리시버(47)을 거쳐 상기 실내 열교환기(32a~32n)로 유입되고, 상기 실내 열교환기(32a~32n)를 통과하는 도중에 기체 상태로 증발되면서 주변의 열을 흡수함으로써, 상기 복수개의 실내기(3a~3n) 각각이 냉방기로서의 기능을 수행하도록 한다. 한편, 상기 실내 열교환기(32a~32n)를 통과한 냉매는 상기 사방밸브(48)를 지나, 상기 어큐뮬레이터(43)로 보내어진 후 상기 압축기(49)로 순환되어 냉방 사이클을 형성하게 된다.
그리고 상기 실내기(3a~3n)가 난방 운전되면, 상기 압축기(49)에서 나온 고온, 고압의 냉매는 상기 실내기(3a~3n)의 실내 열교환기(32a~32n)로 보내진다. 상기 실내 열교환기(32a~32n)는 고온, 고압의 기체 냉매가 액냉매로 응축되면서 주변으로 냉매의 열을 방열하여 실내기(4)가 난방기로서의 기능을 수행하도록 한다. 그런 다음, 상기 실내 열교환기(32a~32n)를 지난 액 냉매는 상기 난방용 리시버(47)로 유입된다. 여기서 상기 전자 팽창밸브(31)에 의하여 조절되는 냉매량보다 공기조화기에 많은 냉매가 순환하는 경우에는 상기 난방용 리시버(47)에 액 냉매가 저장된다. 이때에 상기 난방용 리시버(47)에서는 유입되는 냉매가 저장되어 있는 냉매와 열교환을 하게 되므로 과냉각하게 된다. 그리고 상기 난방용 리시버(47)를 통과한 냉매는 상기 팽창기(46)를 지나면서 저온, 저압으로 팽창되어 상기 냉방용 리시버(45)를 거쳐 상기 실외열교환기(42)로 유입되고, 상기 실외열교환기(42)를 통과하는 냉매는 주변 공기와의 열교환에 의해 기체 상태로 증발되어, 상기 압축기(49)로 순환되어 난방 사이클을 형성하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의한 공기조화기는 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예와 도면에 한정되지 않고, 그 당업자의 기술적 사상 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에 연결되는 실내열교환기 및 실외열교환기와; 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 유로를 실내열교환기 또는 실외열교환기로 유로를 전환하는 유로전환수단과; 상기 실내열교환기와 실내열교환기의 유로 사이에 구비되어 냉매를 팽창시키는 팽창기와; 상기 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 유로전환수단, 팽창기로 연결되는 유로 상에 냉방 운전시와 난방 운전시에 잉여 냉매를 각각 저장하는 복수개의 리시버를 포함하여 구성되는 공기조화기는 공기조화기의 설치 위치에 따라 실내기 및 실외기가 장배관으로 연결되는 경우에도 추가로 냉매를 봉입하지 않고 공기조화기에 장배관의 사용에 대비하여 필요한 냉매를 봉입하고 이를 저장함으로써 냉방 및 난방 능력은 동등하면서도 특히 냉매를 많이 필요로 하는 난방 운전시에는 압축기의 효율이 5~7% 상승하는 이점이 있다.
또한, 상기 냉방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버는 냉방 운전시 상기 실외열교환기를 통과한 냉매가 리시버를 거쳐 상기 팽창기로 유입되도록 설치되고, 상기 난방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버는 공기조화기가 난방 운전시 상기 실내열교환기를 통과한 냉매가 리시버를 거쳐 상기 팽창기로 유입되도록 설치되도록 구성되는 공기조화기는 냉방 운전시에는 실외열교환기에서 냉각된 냉매가 냉방용 리시버에서 과냉각할 수 있고, 난방 운전시에는 실내열교환기에서 냉각된 냉매가 난방용 리시버에서 과냉각할 수 있게 되어 공기조화기의 효율이 더욱 상승하는 이점이 있다.
또한, 상기 난방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버는 상기 냉방 운전시 잉여 냉매를 저장하는 리시버보다 냉매 저장 용량이 작도록 구성되는 공기조화기는 난방 운전시에는 냉방 운전시보다 더 많은 냉매가 사이클을 순환하기 때문에 난방 운전시 상기 난방용 리시버에 저장되는 냉매량이 냉방 운전시 상기 냉방용 리시버에 저장되는 냉매량보다 적게 되므로, 난방용 리시버는 냉방용 리시버보다 작게 설계가 가능하여 난방용 리시버와 냉방용 리시버를 동일한 용량의 리시버로 사용할 때보다 재료비용을 줄이는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 냉매를 압축하는 압축기(49)와; 상기 압축기(49)에 연결되는 실내열교환기(32a～32n) 및 실외열교환기(42)와; 냉매의 양을 조절하는 전자팽창밸브(31)와; 상기 압축기(49)에서 토출되는 냉매의 유로를 실내열교환기(32a～32n) 또는 실외열교환기(42)로 유로를 전환하는 유로전환수단(48)과; 상기 실내열교환기(32a～32n)와 실외열교환기(42)의 유로 사이에 구비되어 냉매를 팽창시키는 팽창기(46)와; 상기 실내열교환기(32a～32n)와 실외열교환기(42)의 유로 사이에 구비되어 냉방 운전시와 난방 운전시에 잉여 냉매를 각각 저장하는 복수개의 리시버(45)(47)를 포함하고,
    상기 복수개의 리시버(45)(47)는 냉방 운전시에 잉여 냉매를 저장하는 냉방용 리시버(45)와, 난방 운전시에 잉여 냉매를 저장하는 난방용 리시버(47)를 포함하며,
    상기 냉방용 리시버(45)는 냉방 운전시 상기 실외열교환기(42)를 통과한 냉매가 상기 냉방용 리시버(45)를 거쳐 상기 팽창기(46)로 유입되게 설치되고,
    상기 난방용 리시버(47)는 난방 운전시 상기 실내열교환기(32a～32n)를 통과한 냉매가 상기 난방용 리시버(47)를 거쳐 상기 팽창기(46)로 유입되게 설치되는 공기조화기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 난방용 리시버(47)는 상기 냉방용 리시버(45)보다 냉매 저장 용량이 작도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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Citations (3)

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KR19980076725A (ko) * 1997-04-14 1998-11-16 윤종용 냉난방겸용 공조기기 및 냉난방겸용 공조기기의 제어방법
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KR20030023077A (ko) * 2001-09-11 2003-03-19 주식회사 엘지이아이 공기조화기의 냉/난방 사이클

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