KR101282565B1 - 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기에 관한 것으로서, 상세하게는 냉난방 동시 운전시 냉난방 비율이 변경시 냉방 성능 또는 난방 성능이 연속적으로 유지될 수 있는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기는, 하나 이상의 실내기; 상기 실내기와 연결되는 실외기; 상기 실외기와 실내기가 연결되도록 하며, 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실 또는 난방전실 또는 냉방주체동시 또는 난방주체동시 운전 조건에 따라 상기 하나 이상의 실내기로 냉매를 분배하는 분배기;가 포함되고, 상기 실외기는, 하나 이상의 실외 열교환기가 포함되며, 냉난방 비율에 따라 상기 각 실외 열교환기는 개별적으로 응축기 또는 증발기로 작동 가능한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 복수 개의 실외 열교환기가 냉난방 비율에 따라 응축기 또는 증발기로 별개 동작되도록 구성됨에 따라, 냉난방 비율이 변화되더라도 냉난방 성능이 저하되는 것이 방지되는 효과가 있다.
Figure R1020060071811
실외 열교환기, 절환 유닛

Description

냉난방 동시형 멀티 공기 조화기{Multi-type air conditioner for cooling/heating the same time}
도 1은 본 발명의 사상에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기의 구성도.
도 2는 상기 공기 조화기의 냉방전실 운전시의 동작 상태도.
도 3은 상기 공기 조화기의 절환 유닛의 제 1 동작 상태도.
도 4는 상기 공기 조화기의 냉방주체동시운전시의 동작 상태도.
도 5는 상기 공기 조화기가 냉방전실 또는 냉방주체운전중에 냉난방 비율이 변경된 경우의 동작 상태도.
도 6은 상기 공기 조화기의 절환 유닛의 제 2 동작 상태도.
도 7은 상기 공기 조화기의 난방전실 운전시의 동작 상태도.
도 8은 상기 공기 조화기의 난방주체동시운전시의 동작 상태도.
도 9는 상기 공기 조화기가 난방전실 또는 난방주체운전중에 냉난방 비율이 변경된 경우의 동작 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 실외기 20 : 분배기
30 : 실내기 120a : 제 1 절환 유닛
120b : 제 2 절환 유닛 130a : 제 1 실외 열교환기
130b : 제 2 실외 열교환기
본 발명은 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기에 관한 것으로서, 상세하게는 냉난방 동시 운전시 냉난방 비율이 변경시 냉방 성능 또는 난방 성능이 연속적으로 유지될 수 있는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 조화기는 건물 등의 내부 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치로서, 오늘날에는 다수 개의 룸으로 구획된 실내 공간을 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키기 위하여 각 룸을 냉방 또는 난방 운전시키는 멀티 공기 조화기의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
이러한 멀티 공기 조화기는, 한 대의 실외기에 다수 대의 실내기가 연결되어 각각의 실내기가 각 룸에 설치되는 형태로 이루어져, 난방과 냉방 중 어느 하나의 운전모드로 동작되어 실내를 공기 조화시키게 된다.
그러나, 종래의 멀티 공기 조화기의 경우 냉방모드 또는 난방모드로만 기기가 운전되기 때문에, 실내에 구획된 다수의 룸 중, 어느 룸은 난방이 필요하고 다른 어느 룸은 냉방이 필요한 경우 이를 충족시키지 못하는 문제가 있었다.
결국, 이러한 필요성에 따라 기기 동작 중 동시에 각 룸을 개별적으로 공기 조화시킬 수 있는 즉, 난방이 요구되는 룸의 경우 이에 설치된 실내기가 난방 모드로 작동되도록 하고 이와 동시에 냉방이 요구되는 룸의 경우 이에 설치된 실내기에 냉방모드가 작동되도록 하는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 배경하게 제안된 것으로서, 난방 운전과 냉방 운전이 동시에 수행될 수 있도록 하는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉난방 동시 운전되는 중에 냉난방 비율이 변경되더라도 냉방 성능 및 난방 성능이 일정하게 유지될 수 있는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기는, 하나 이상의 실내기; 상기 실내기와 연결되는 실외기; 상기 실외기와 실내기가 연결되도록 하며, 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실 또는 난방전실 또는 냉방주체동시 또는 난방주체동시 운전 조건에 따라 상기 하나 이상의 실내기로 냉매를 분배하는 분배기;가 포함되고, 상기 실외기는, 하나 이상의 실외 열교환기가 포함되며, 냉난방 비율에 따라 상기 각 실외 열교환기는 개별적으로 응축기 또는 증발기로 작동 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기는, 압축기와 복수 개의 실외 열교환기가 포함되는 실외기; 상기 실외기와 연결되는 하나 이상의 실내기; 상기 실외기와 실내기가 연결되도록 하며, 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실 또는 난방전실 또는 냉방주체동시 또는 난방주체동시 운전 조건에 따 라 상기 하나 이상의 실내기로 냉매를 분배하는 분배기; 및 상기 각 실외 열교환기와 압축기가 선택적으로 연결되도록 하는 복수 개의 절환 유닛이 포함되며, 상기 운전 조건에 따라 상기 실외 열교환기의 전부가 증발기 또는 응축기로 작동되는 중에 냉난방 비율이 변화되는 경우, 상기 실외 열교환기의 일부는 응축기로 작동되고, 다른 일부는 증발기로 작동되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 사상에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기는 모든 룸이 냉방 또는 난방으로 운전되도록 하는 외에 일부 룸이 냉방으로 운전됨과 동시에 다른 룸이 난방으로 운전될 수 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 사상에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기는 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과, 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과, 각 룸 전체 중 일부는 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하도록 구성된다.
이와 같은 운전이 가능하도록 하기 위하여 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기는 실외에 설치되는 실외기(10)와, 실내 각 룸에 설치되는 다수 개 의 실내기(30)와, 상기 실외기(10)와 상기 실내기(30)를 연결시키는 분배기(20)가 포함된다.
그리고, 상기 실외기(10)에는 압축기(110)와 실외 열교환기(130) 등이 구비되고, 상기 분배기(20)에는 상기 실외기(10)와 실내기(30)를 연결시키는 안내배관부와, 상기 안내배관부의 냉매 유동을 조절하는 밸브부가 구비되고, 상기 각 실내기(30)에는 실내 열교환기(310)와, 전자팽창밸브(320) 등이 구비된다.
이하에서는 상기 실외기(10), 분배기(20) 및 실내기(30)의 각 구성 및 기능에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 상기 실외기(10)는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)로 기상 냉매가 유입되도록 하는 어큐물레이터(119)와, 상기 압축기(110)로부터 토출되는 냉매와 오일에서 오일을 분리하여 다시 압축기(110)로 회수되도록 하는 오일 분리기(116)와, 상기 압축기(110)에 연결되어 냉매를 상기 분배기(20)로 안내하거나 상기 분배기(20)의 냉매를 상기 압축기(110)로 안내하는 배관 유닛과, 상기 실외기(10) 내 배관 유닛 상에 구비되어 공기 조화기의 작동 상태에 따라 냉매의 흐름을 절환시키는 절환 유닛(120)이 포함된다.
상세히, 상기 압축기(110)는 가변속 운전하는 인버터 압축기(112)와 정속 운전을 하는 정속 압축기(114)가 포함된다.
따라서, 소수의 실내기(30)가 사용되어 부하 용량이 적은 경우에는 먼저 상기 인버터 압축기(112)가 가동되며, 점차 부하 용량이 증가하여 상기 인버터 압축기(112)의 용량을 초과하는 경우에는 상기 정속 압축기(114)가 가동된다.
상기 배관 유닛은, 상기 압축기(110)의 토출단과 상기 실외 열교환기(130)를 연결시킴과 동시에 상기 실외 열교환기(130)와 상기 분배기(20)를 연결시키는 제 1 연결 배관(140)과, 상기 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)과 상기 분배기(20)를 연결하여 고압의 기체 상태의 냉매만을 안내하는 제 2 연결 배관(150)과, 상기 압축기(110)의 흡입단과 상기 분배기(20)를 연결시키는 제 3 연결 배관(160)으로 구성된다.
한편, 상기 실외 열교환기(130)는, 병렬로 연결되는 제 1 실외 열교환기(130a)와 제 2 실외열교환기(130b)가 포함된다. 이에 따라 상기 절환 유닛(120) 또한 제 1 절환 유닛(120a)과 제 2 절환 유닛(120b)이 포함된다.
즉, 상기 제 1 절환 유닛(120a)은 상기 제 1 실외 열교환기(130a)와 압축기(110)가 선택적으로 연결되도록 하고, 상기 제 2 절환 유닛(120b)은 제 2 실외 열교환기(130b)와 압축기(110)가 선택적으로 연결되도록 한다.
이와 같이 상기 복수 개의 실외 열교환기(130) 및 절환 유닛(120)이 구비됨에 따라 이를 연결하는 상기 제 1 연결 배관(140)은 분지된다.
상세히, 상기 압축기(110)의 토출단에 연결된 상기 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)은 두 개의 관으로 분지되어 상기 각 절환 유닛(120a, 120b) 및 각 실외 열교환기(130a, 130b)와 연결되며, 상기 각 실외 열교환기(130a, 130b)의 토출단에서 합지된다.
여기서, 복수 개의 실외 열교환기(130)와 복수 개의 절환 유닛(120)이 구비되는 이유는, 공기 조화기가 특정 모드로 운전되는 중에 냉난방 비율이 변경되는 경우, 요구되는 냉난방 비율을 맞추기 위하여 상기 복수 개의 실외 열교환기(130)의 기능이 변화되도록 함으로써, 냉난방 성능이 일정하게 유지되고 냉난방이 연속적으로 이루어지도록 하기 위함이다.
즉, 냉난방 비율에 따라 상기 복수 개의 실외 열교환기(130)가 전부 증발기 또는 응축기로 작동하도록 하거나, 어느 실외 열교환기는 응축기로 작동되고, 다른 실외 열교환기는 증발기로 작동되도록 한다. 이에 대한 자세한 설명은 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 상기 절환 유닛(120)은, 상기 제 1 연결 배관(140) 중에서 상기 제 2 연결 배관(150)과 실외 열교환기(130) 사이 구간 상에 구비되는 사방 밸브(122)와, 상기 사방 밸브(122)와 상기 제 3 연결 배관(160)을 연결시키는 보조 연결관(124)과, 상기 사방 밸브(122)에 구비되어 난방전실 또는 난방주체동시운전시 내부의 밸브체(도 3의 128참조)의 일측이 계속해서 가압되도록 냉매를 소정량 안내하여 차단시키는 가압용 폐쇄관(126)으로 구성된다. 상기 밸브체(도 3의 128참조)의 작동에 대해서는 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
이와 같은 상기 배관 유닛과 절환 유닛(120)의 구조에 의해서, 상기 제 1 연결 배관(140) 중 상기 실외 열교환기(130)와 상기 분배기(20) 사이의 구간(143)은 상기 실외 열교환기(130)의 내부를 유동하면서 상기 실외기(10) 내로 흡입된 외부 공기와 열교환을 이루어 고압의 액상 상태로 변화된 냉매가 흐르는 "고압액상냉매구간"으로 특정된다.
그리고, 상기 제 2 연결 배관(150)은 상기 압축기(110)를 통과함에 따라 고 압의 기상 상태로 변화된 냉매가 흐르는 "고압기상냉매구간"으로 특정된다.
또한, 상기 제 3 연결 배관(160)은 상기 실내 열교환기(310)의 내부를 유동하면서 상기 실내기(30) 내로 흡입된 공기와 열교환을 이루어 저압의 기체 상태로 변화된 냉매가 흐르는 "저압기상냉매구간"으로 특정된다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하는 동작 설명을 통해 명확하게 이해될 수 있다.
한편, 상기 실외 열교환기(130)가 응축기로 작용하는 경우에는 상기 실외 열교환기(130)에서 토출되는 냉매가 계속해서 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)을 따라 상기 분배기(20)로 유입되도록 하고, 상기 실외 열교환기(130)가 증발기로 작용하는 경우에는 상기 실외 열교환기(130)로 유입되는 냉매가 팽창되어 유입되도록 함이 바람직하다.
이를 위하여, 본 발명은 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)에 구비되어 상기 실외 열교환기(130)가 증발기로 작용하는 경우에는 냉매의 흐름을 차단시키고, 응축기로 작용하는 경우에는 냉매가 통과되도록 하는 체크 밸브(172)와, 상기 체크 밸브(172)를 경계로 상기 고압액상냉매구간(143)에 병렬되게 구비되어 상기 실외 열교환기(130)가 증발기로 작용시에 냉매의 유동을 안내하는 병렬 배관(174)과, 상기 병렬 배관(174)에 구비되어 상기 실외 열교환기(130)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 실외 전자팽창밸브(176)가 더 포함되어 구성된다.
한편, 상기 분배기(20)는, 상기 실외기(10)의 제 1 연결 배관(140) 또는 제 2 연결 배관(150)을 따라 유입된 냉매를 상기 각 실내기(30)로 안내함과 함께 상기 각 실내기(30)에서 열교환된 냉매를 상기 실외기(10)의 제 1 연결 배관(140) 또는 제 3 연결 배관(160)으로 재안내하는 안내배관부(210 내지 230)와, 공기 조화기의 운전 조건에 따라 상기 다수 개의 실내기(30)에 선택적으로 냉매가 유입되도록 상기 안내배관부(210 내지 230)의 냉매 흐름을 제어하는 밸브부(240)로 구성된다.
상세히, 상기 안내 배관부(210 내지 230)는 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)에 연결되어 고압의 액상 냉매를 안내하는 고압액상냉매연결관(210)과, 상기 고압액상냉매연결관(210)에서 분지되어 상기 각 실내기(30)와 연결되는 고압액상냉매분지관(211, 212, 213)과, 상기 제 2 연결 배관(150)에 연결되어 고압의 기상 냉매를 안내하는 고압기상냉매연결관(230)과, 상기 고압기상냉매연결관(230)에서 분지되어 상기 각 실내기(30)와 연결되는 고압기상냉매분지관(231, 232, 233)과, 상기 고압기상냉매분지관(231, 232, 233)과 병렬로 연결되어 저압의 기상 냉매를 안내하는 저압기상냉매분지관(221, 222, 223)과, 상기 각 저압기상냉매분지관(221, 222, 223)을 하나로 합지시켜 상기 제 3 연결 배관(160)에 연결시키는 저압기상냉매연결관(220)이 포함된다.
그리고, 상기 밸브부(240)는, 상기 각 고압기상냉매분지관(231, 232, 233)에 형성되는 고압 밸브부(241, 242, 243)와, 상기 각 저압기상냉매분지관(221, 222, 223)에 각각 구비되는 저압 밸브부(244, 245, 246)가 포함되며, 상기 공기 조화기의 운전 조건에 따라 각각 선택적으로 온/오프된다.
한편, 상기 각 실내기(30)는 상기 고압액상냉매분지관(211, 212, 213)과 상기 기상냉매분지관 사이에 구비되는 실내 열교환기(310) 및 실내 전자팽창밸브(320)와, 상기 실내 열교환기(310)로 실내 공기가 강제 송풍되도록 하는 실내팬 (미도시)이 포함된다.
이와 같은 구성에 의해서 냉방전실 운전시에는 저압기상냉매관을 통하여 냉매가 유동되고, 난방전실 운전시에는 고압기상냉매관을 통하여 냉매가 유동된다.
즉, 냉방전실 운전시에는 상기 고압 밸브부(241, 242, 243)가 폐쇄되고, 상기 저압 밸브부(244, 245, 246)가 개방되어 상기 저압기상냉매관으로 냉매가 유동되고, 난방전실 운전시의 경우에는 상기 저압 밸브부(244, 245, 246)가 폐쇄되고, 상기 고압 밸브부(241, 242, 243)가 개방되어 상기 고압기상냉매관으로 냉매가 유동된다.
이하에서는 본 발명의 사상에 따른 냉난형 동시형 멀티 공기 조화기의 동작에 대해서 설명한다.
도 2는 상기 공기 조화기의 냉방전실 운전시의 동작 상태도이고, 도 3은 상기 공기 조화기의 절환 유닛의 제 1 동작 상태도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 공기 조화기가 냉방전실 운전시에는 상기 고압기상냉매분지관(231, 232, 233)의 고압 밸브부(241, 242, 243)는 폐쇄되고, 상기 저압기상냉매분지관(221, 222, 223)의 저압 밸브부(244, 245, 246)는 개방된다.
상기 압축기(110)에서 토출된 고압의 기상 냉매는 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)을 따라 흐르다가 상기 각 절환 유닛(120)에 의해서 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)으로 유입된다.
그리고, 상기 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)으로 유입된 냉매는 상기 각 실외 열교환기(130)를 거치면서 응축된다. 즉, 상기 각 실외 열교환기(130)는 응축기로 작용한다. 그리고, 상기 각 실외 열교환기(130)를 거치면서 응축된 냉매는 상기 각 체크 밸브(172)를 거쳐 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)을 따라 상기 분배기(20)로 유입된다. 이 때, 상기 각 실외 전자팽창밸브(176)는 폐쇄된 상태임은 물론이다.
그리고, 상기 분배기(20)로 유입된 냉매는 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 유입되고, 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 유입된 냉매는 상기 고압액상냉매분지관(211, 212, 213)으로 분지된 후, 상기 각 실내 전자팽창밸브(320)를 거치면서 팽창되고 상기 각 실내 열교환기(310)를 거치면서 증발됨과 함께 각 룸을 냉방시키게 된다.
이후, 증발된 냉매는 각 저압기상냉매분지관(221, 222, 223)을 거치면서 상기 저압기상냉매연결관(220)에서 합지된 후 상기 어큐물레이터(119)를 지나 상기 압축기(110)로 흡입된다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 절환 유닛(120) 내부의 밸브체(128)는 전기적 힘(미도시, 밸브체를 초기 동작시키기 위하여 사용되는 힘)에 의해서 우측으로 이동되고, 이와 동시에 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 압력에 의해서 상기 밸브체(128)가 일측으로 이동되면서 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)과 후단측(142)이 연결된다. 이와 동시에 냉매가 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)으로 토출되면서 지속적으로 상기 밸브체(128)를 일측으로 가압하면서 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)에 위치한 상기 실외 열교환기(130) 측으로 냉매가 유동되도록 한다.
한편, 상기 밸브체(128)가 우측으로 이동됨에 따라 상기 밸브체(128) 내의 유로(129)에 의해서 상기 보조 연결관(124)과 상기 가압용 폐쇄관(126)이 연결되어 냉매가 유동되지 못하게 된다. 따라서, 상기 제 3 연결 배관(160)으로 소정량 유입되는 냉매는 상기 압축기(110)의 흡입단으로 원활하게 안내된다.
도 4는 상기 공기 조화기의 냉방주체동시운전시의 동작 상태도이다.
도 4를 참조하면, 냉방주체동시운전시에 있어서, 냉방운전이 요구되는 룸의 경우에는 저압기상냉매분지관(221, 222)의 저압 밸브부(244, 245)가 개방되어 상기 저압기상냉매분지관(221, 222)으로 냉매가 유동되고, 난방운전이 요구되는 룸의 경우에는 상기 고압기상냉매분지관(233)의 고압 밸브부(243)가 개방되어 상기 고압기상냉매분지관(233)으로 냉매가 유동된다.
상세히, 상기 압축기(110)에서 토출된 고압의 기상 냉매는 상기 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)을 따라 흐르다가 일부는 상기 제 2 연결 배관(150)을 따라 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된다. 반면, 나머지 일부는 각 절환 유닛(120)의 절환에 의해서 계속해서 상기 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)으로 따라 흐르다가 상기 각 실외 열교환기(130)로 유입되어 응축된다. 즉, 상기 각 실외 열교환기(130)는 응축기로 작용한다.
그리고, 응축된 고압의 냉매는 상기 각 체크 밸브(172)를 통과하여 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)을 따라 상기 분배기(20)의 고압액상냉매연결관(210)으로 유입된다.
그리고, 상기 분배기(20)의 고압액상냉매연결관(210)으로 유입된 냉매는 제 1, 2 고압액상냉매분지관(211, 212)으로 분지된 후 제 1, 2 실내 전자팽창밸브(321, 322)를 거치면서 팽창되고, 제 1, 2 실내 열교환기(311, 312)를 거치면서 증발됨과 함께 각각의 룸을 냉방시키게 된다.
이 후 증발된 냉매는 제 1, 2 저압기상냉매분지관(221, 222)을 따라 흐르다가 상기 저압기상냉매연결관(220)으로 모이게 되고, 이후 상기 압축기(110)로 흡입된다.
이와 동시에 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된 냉매는 제 3 고압기상냉매분지관(233)으로 유입된 후 제 3 실내 열교환기(313)를 거치면서 난방을 요하는 룸을 난방시킨 후, 개방된 제 3 실내 전자팽창밸브(323)와 제 3 고압액상냉매분지관(213)을 거쳐 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 합류된다.
즉, 난방에 사용된 냉매는 상기 제 1, 2 고압액상냉매분지관(211, 212)으로 필요에 따라 분지된 후 각각의 룸을 냉방시키는데 사용된다.
도 5는 상기 공기 조화기가 냉방전실 또는 냉방주체운전중에 난방 비율이 증가된 경우의 동작 상태도이고, 도 6은 상기 공기 조화기의 절환 유닛의 제 2 동작 상태도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 공기 조화기가 냉방전실 또는 냉방주체운전 중에 난방 비율이 증가된 경우, 상기 복수 개의 실외 열교환기(130) 중 일부는 원래의 기능인 응축기로 작동되고, 다른 일부는 증발기로 작동된다.
즉, 본 발명의 일 실시예와 같이 복수 개의 실내기가 구비되는 공기 조화기가 냉방전실 운전모드 또는 냉방주체동시 운전모드로 작동되면, 도 2 및 도 4에서 설명한 바와 같이 상기 각 실외 열교환기(130)는 응축기로 작동된다. 그리고, 냉방으로 운전되는 룸의 실내 열교환기는 증발기로 작동되고, 난방으로 운전되는 룸의 실내 열교환기는 응축기로 작동된다.
이와 같은 상태에서 난방으로 작동되는 룸의 비율이 증가되면, 실질적으로 증발기로 작동되는 실내 열교환기가 줄어들게 되어, 결국 증발 성능이 저하되고, 이는 난방 성능 및 냉방 성능의 저하를 초래하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 성능 저하를 방지하기 위하여 응축기로 작동하는 복수 개의 실외 열교환기(130) 중에서 일부가 증발기로 작동되도록 한다.
상세히, 상기 압축기(110)에서 토출된 고압의 기상 냉매는, 상기 제 1 연결 배관의 제 1 전단측(141a), 제 2 전단측(141b) 및 제 2 연결 배관(150)으로 분지되어 흐른다.
상기 제 1 연결 배관(140)의 제 1 전단측(141a)으로 유입된 냉매는 상기 제 1 절환 유닛(120a)에 의해서 제 1 연결 배관(140)의 제 1 후단측(142a)으로 유입된다. 반면, 상기 제 1 연결 배관(140)의 제 2 전단측(141b)으로 유입된 냉매는, 상기 제 2 절환 유닛(120b)의 의해서 상기 제 2 전단측(141b)과 제 2 가압용 폐쇄관(126b)이 연결됨에 따라 더이상 유동되지 못한다. 그리고, 상기 제 2 연결 배관(150)으로 유입된 냉매는 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된다.
그리고, 상기 제 1 연결 배관(140)의 제 1 후단측(142a)으로 유입된 냉매는 제 1 실외 열교환기(130a)를 거치면서 응축된다. 즉, 상기 제 1 실외 열교환 기(130a)는 응축기로 작용한다.
그리고, 상기 제 1 실외 열교환기(130a)를 거치면서 응축된 냉매는 제 1 체크 밸브(172a)를 거쳐 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)을 따라 상기 분배기(20)로 유입된다. 이 때, 상기 제 1 실외 전자팽창밸브(176a)는 폐쇄된 상태임은 물론이다.
그리고, 상기 분배기(20)의 고압액상냉매연결관(210)으로 유입된 냉매는 제 1 고압액상냉매분지관(211)으로 분지된 후 제 1 실내 전자팽창밸브(321)를 거치면서 팽창되고, 제 1 실내 열교환기(311)를 거치면서 증발됨과 함께 냉방이 요구되는 룸을 냉방시키게 된다.
이 후 증발된 냉매는 제 1 저압기상냉매분지관(221)을 따라 흐르다가 상기 저압기상냉매연결관(220)으로 모이게 되고, 이후 상기 압축기(110)로 흡입된다.
이와 동시에 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된 냉매는 제 2, 3 고압기상냉매분지관(232, 233)으로 유입된 후 제 2, 3 실내 열교환기(312, 313)를 거치면서 난방을 요하는 룸을 난방시킨 후, 개방된 제 2, 3 실내 전자팽창밸브(322, 323)와 제 2, 3 고압액상냉매분지관(213)을 거쳐 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 합류된다.
즉, 난방에 사용된 냉매는 냉방이 요구되는 룸의 고압액상냉매분지관으로 유입된 후 룸을 냉방시키는데 사용된다.
한편, 상기 제 1 실외 열교환기(130a) 및 제 1 체크 밸브(172a)를 거쳐 상기 고압액상냉매구간(143)으로 유입된 냉매의 일부는 분지되어, 제 2 실외 전자팽창밸 브(176b)를 지나면서 팽창되고, 상기 제 2 실외 열교환기(130b)를 지나면서 증발된다. 즉, 상기 제 2 실외 열교환기(130b)는 증발기로 작용한다.
그리고, 상기 제 2 실외 열교환기(130b)를 거치면서 증발된 냉매는 상기 제 1 연결 배관(140)의 제 2 후단측(142b)을 따라 흐르다가 이미 절환된 제 2 사방 밸브(122b)에 의해 제 2 보조 연결관(124b)과 제 3 연결 배관(저압기상냉매구간 : 160)을 순차적으로 거쳐 상기 압축기(110)로 유입된다.
여기서, 상기 제 2 실외 열교환기(130b)가 증발기로 작용하도록 하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제 2 절환 유닛(120b)의 밸브체(128)는 전기적 힘에 의해서 좌측으로 소정량 이동되고, 이와 동시에 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 압력에 의해서 상기 밸브체(128)가 좌측으로 이동되면서 상기 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)과 상기 가압용 폐쇄관(126)이 연결된다. 이와 동시에 냉매가 상기 가압용 폐쇄관(126)으로 소정량 이동되어 차단되면서 압력을 계속 유지하여 지속적으로 밸브체(128b)를 좌측으로 가압하게 된다.
한편, 상기 밸브체(128)가 좌측으로 이동됨에 따라 상기 밸브체(128) 내의 유로(129)에 의해서 상기 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)과 상기 보조 연결관(124) 연결되어 상기 제 2 실외 열교환기(130b)에서 유입되는 저압의 기상 냉매는 상기 압축기(110)의 흡입측으로 이동하게 된다.
이와 같이 복수 개의 실외 열교환기(130)가 냉난방 비율에 따라 응축기 또는 증발기로 별개 동작되도록 구성됨에 따라, 냉난방 비율이 변화되더라도 냉난방 성능이 저하되는 것이 방지된다.
또한, 복수 개의 실외 열교환기(130)가 냉난방 비율에 따라 응축기 또는 증발기로 별개 동작되도록 구성됨에 따라, 운전 모드 변경시 시스템의 정지없이 연속적인 냉난방 운전이 가능하게 된다.
도 7은 상기 공기 조화기의 난방전실 운전시의 동작 상태도이다.
도 7을 참조하면, 공기 조화기가 난방전실 운전시에는 상기 저압기상냉매분지관(221, 222, 223)의 저압 밸브부(244, 245, 246)는 폐쇄되고, 상기 고압기상냉매분지관(231, 232, 233)의 고압 밸브부(241, 242, 243)는 개방된다.
상기 압축기(110)에서 토출된 고압의 기상 냉매는 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)을 따라 흐르다가 상기 절환 유닛(120)의 절환에 의해서 상기 실외 열교환기(130)를 거치지 않고, 고압의 기체 상태로 상기 제 2 연결 배관(150)을 지나 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된다.
그리고, 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된 냉매는 상기 고압기상냉매분지관(231, 232, 233)으로 유입된 후 각 실내 열교환기(310)를 거치면서 각 룸을 난방시킴과 함께 응축된다.
이 후 응축된 냉매는 개방된 실내 전자팽창밸브(320)를 거친 후, 상기 고압액상냉매분지관(211, 212, 213)을 따라 흐르다가 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 모이게 된다.
그리고, 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 모인 냉매는, 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)을 따라 흐르다가 상기 체크 밸브(172)의 차단으로 상기 실외 전자팽창밸브(176)를 거치면서 팽창되고, 상기 각 실외 열교환 기(130)를 거치면서 증발된다. 즉, 상기 각 실외 열교환기(130)는 증발기로 작용한다.
그리고, 증발된 냉매는 상기 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)을 따라 흐르다가 이미 절환된 사방 밸브(122)에 의해 보조 연결관(124)과 제 3 연결 배관(저압기상냉매구간 : 160)을 순차적으로 거쳐 상기 압축기(110)로 유입된다.
여기서, 상기 절환 유닛(120)의 작동은 도 6에 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 상기 공기 조화기의 난방주체동시운전시의 동작 상태도이다.
도 8을 참조하면, 난방주체동시운전시에 있어서, 냉방운전이 요구되는 룸의 경우에는 저압기상냉매분지관(223)의 저압 밸브부(246)가 개방되어 상기 저압기상냉매분지관(223)으로 냉매가 유동되고, 난방운전이 요구되는 룸의 경우에는 상기 고압기상냉매분지관(231, 232)의 고압 밸브부(241, 242)가 개방되어 상기 고압기상냉매분지관(231, 232)으로 냉매가 유동된다.
상기 압축기(110)에서 토출된 고압의 기상 냉매는 제 1 연결 배관(140)의 전단측(141)을 따라 흐르다가 상기 절환 유닛(120)의 절환에 의해서 실외 열교환기(130)를 거치지 않고, 고압의 기체 상태로 상기 제 2 연결 배관(150)을 지나 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된다.
그리고, 상기 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된 냉매는 제 1, 2 고압기상냉매분지관(231, 232)으로 분지된 후 제 1, 2 실내 열교환기(311, 312)를 각각 거치면서 각각의 룸을 난방시킴과 함께 응축된다.
이후 응축된 냉매는 개방된 제 1, 2 실내 전자팽창밸브(321, 322)를 거친 후 제 1, 2 고압액상냉매분지관(211, 212)으로 따라 흐르다가 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 모이게 된다. 이때, 응축된 냉매의 일부는 상기 고압액상냉매연결관(210)을 따라 흐르다가 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)으로 유입된 후 상기 체크 밸브(172)의 차단으로 상기 실외 전자팽창밸브(176)를 거치면서 팽창되고 상기 각 실외 열교환기(130)를 거치면서 증발된다.
그리고, 증발된 냉매는 상기 제 1 연결 배관(140)의 후단측(142)으로 유입되고, 이미 절환된 사방밸브(122)에 의해서 보조 연결관(124)과 제 3 연결 배관(저압기상냉매구간 : 160)을 순차적으로 거치면서 상기 압축기(110)로 유입된다.
한편, 상기 응축된 냉매의 나머지 일부는 제 3 고압액상냉매분지관(213)으로 유입되고, 제 3 실내 전자팽창밸브(323)를 거치면서 팽창된 후, 상기 제 3 실내 열교환기(313)을 거치면서 증발되어 냉방을 요하는 룸을 냉방시킨다. 이후 증발된 냉매는 제 3 저압기상냉매분지관(223)을 거쳐 상기 저압기상냉매연결관(220)으로 유입된다. 이후, 상기 저압기상냉매연결관(220)으로 유입된 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입된다.
도 9는 상기 공기 조화기가 난방전실 또는 난방주체운전중에 냉방 비율이 증가된 경우의 동작 상태도이다.
도 9를 참조하면, 상기 공기 조화기가 난방전실 또는 난방주체운전 중에 냉냉방 비율이 증가된 경우, 상기 복수 개의 실외 열교환기(130) 중 일부는 원래의 기능인 증발기로 작동되고, 다른 일부는 응축기로 작동된다.
즉, 본 발명의 일 실시예와 같이 복수 개의 실내기가 구비되는 공기 조화기가 난방전실 운전모드 또는 난방주체동시 운전모드로 작동되면, 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같이 상기 각 실외 열교환기(130)는 증발기로 작동된다. 그리고, 냉방으로 운전되는 룸의 실내 열교환기는 증발기로 작동되고, 난방으로 운전되는 룸의 실내 열교환기는 응축기로 작동된다.
이와 같은 상태에서 냉방으로 작동되는 룸의 비율이 증가되면, 실질적으로 응축기로 작동되는 실내 열교환기가 줄어들게 되어 결국, 응축 성능이 저하되고, 이는 난방 성능 및 냉방 성능의 저하를 초래하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 성능 저하를 방지하기 위하여 증발기로 작동하는 복수 개의 실외 열교환기 중에서 일부가 응축기로 작동되도록 한다.
상세히, 상기 압축기(110)에서 토출된 고압의 기상 냉매는, 상기 제 1 연결 배관의 제 1 전단측(141a), 제 2 전단측(141b) 및 제 2 연결 배관(150)으로 분지되어 흐른다.
상기 제 1 연결 배관(140)의 제 1 전단측(141a)으로 유입된 냉매는, 상기 제 1 절환 유닛(120a)의 의해서 상기 제 1 전단측(141a)과 제 2 가압용 폐쇄관(126a)이 연결됨에 따라 더이상 유동되지 못한다. 반면, 상기 제 1 연결 배관(140)의 제 2 전단측(141b)으로 유입된 냉매는 상기 제 2 절환 유닛(120b)에 의해서 제 1 연결 배관(140)의 제 2 후단측(142b)으로 유입된다. 그리고, 상기 제 2 연결 배관(150)으로 유입된 냉매는 상기 분배기(20)의 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된다.
그리고, 상기 고압기상냉매연결관(230)으로 유입된 냉매는 제 1 고압기상냉 매분지관(231)으로 분지된 후 제 1 실내 열교환기(311)를 거치면서 난방이 요구되는 룸을 난방시킴과 함께 응축된다.
이 후 응축된 냉매는 제 1 실내 전자팽창밸브(321)를 거친 후 제 1 고압액상냉매분지관(211)을 따라 흐르다가 상기 고압액상냉매연결관(210)으로 모이게 된다.
이때, 응축된 냉매의 일부는 상기 고압액상냉매연결관(210)을 따라 흐르다가 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)으로 유입된 후, 상기 제 1 체크 밸브(172a)의 차단으로 상기 제 1 실외 전자팽창밸브(176a)를 거치면서 팽창되고 상기 제 1 실외 열교환기(130a)를 거치면서 증발된다. 즉, 상기 제 1 실외 열교환기(130a)는 증발기로 작용한다.
그리고, 증발된 냉매는 제 1 연결 배관(140)의 제 1 후단측(142a)으로 유입되고, 이미 절환된 제 1 사방밸브(122a)에 의해서 제 1 보조 연결관(124a)과 제 3 연결 배관(저압기상냉매구간 : 160)을 순차적으로 거치면서 상기 압축기(110)로 유입된다.
한편, 상기 응축된 냉매의 나머지 일부는 제 2, 3 고압액상냉매분지관(212, 213)으로 유입되고, 제 2, 3 실내 전자팽창밸브(322, 323)를 거치면서 팽창된 후, 상기 제 2, 3 실내 열교환기(312, 313)을 거치면서 증발되어 냉방을 요하는 룸을 냉방시킨다.
이후 증발된 냉매는 제 2, 3 저압기상냉매분지관(222, 223)을 거쳐 상기 저압기상냉매연결관(220)으로 유입된다. 이후, 상기 저압기상냉매연결관(220)으로 유입된 냉매는 상기 압축기(110)로 흡입된다.
한편, 상기 압축기(110)에서 토출되어 상기 제 2 절환 유닛(120b)에 의해서 제 1 연결 배관(140)의 제 2 후단측(142b)으로 유입된 냉매는 상기 제 2 실외 열교환기(130b)를 지나면서 응축된다. 즉, 상기 제 2 실외 열교환기(130b)는 응축기로 작용한다.
그리고, 상기 제 2 실외 열교환기(130b)를 거치면서 응축된 냉매는 상기 제 2 체크 밸브(172b)를 거쳐 상기 제 1 연결 배관(140)의 고압액상냉매구간(143)으로 유입된 후 상기 제 1 실외 열교환기(130a) 측으로 유동된다. 이 때, 상기 제 2 실외 전자팽창밸브는 폐쇄된 상태임은 물론이다.
따라서, 본 발명에 따른 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기에 의해서, 각 룸의 환경에 따라 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과, 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과, 각 룸 전체 중 일부를 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하게 된다.
제안되는 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과, 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과, 각 룸 전체 중 일부를 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하게 됨에 따라 각 룸의 환경에 최적 대응이 가능한 효과가 있다.
둘째, 복수 개의 실외 열교환기가 냉난방 비율에 따라 응축기 또는 증발기로 별개 동작되도록 구성됨에 따라, 냉난방 비율이 변화되더라도 냉난방 성능이 저하 되는 것이 방지되는 효과가 있다.
셋째, 복수 개의 실외 열교환기가 냉난방 비율에 따라 응축기 또는 증발기로 별개 동작되도록 구성됨에 따라, 운전 모드 변경시 시스템의 정지없이 연속적인 냉난방 운전이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 하나 이상의 실내기;
    상기 실내기와 연결되며, 압축기 및 하나 이상의 실외 열교환기가 포함되는 실외기;
    상기 실외기와 실내기가 연결되도록 하며, 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 냉방전실 또는 난방전실 또는 냉방주체동시 또는 난방주체동시 운전 조건에 따라 상기 하나 이상의 실내기로 냉매를 분배하는 분배기;
    상기 압축기의 토출단과 상기 실외 열교환기를 연결하는 제 1 연결배관;
    상기 제 1 연결배관과 분배기를 연결하여, 고압의 기상냉매를 안내하는 제 2 연결배관; 및
    상기 실외 열교환기와 대응되는 수로 구비되며, 상기 압축기의 토출냉매가 상기 각 실외 열교환기로 선택적으로 유입되도록 하는 절환 유닛이 포함되며,
    냉난방 비율에 따라 상기 각 실외 열교환기는 개별적으로 응축기 또는 증발기로 작동 가능하며,
    상기 절환 유닛에는,
    상기 제 2 연결배관과 실외 열교환기의 사이 구간에 배치되는 사방밸브;
    상기 사방밸브의 내부에 이동 가능하게 제공되는 밸브체; 및
    상기 사방밸브의 내부에 구비되며, 상기 밸브체의 일측을 가압하여 설정량의 냉매를 안내하여 흐름을 차단시키는 가압용 폐쇄관이 포함되는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉방전실 또는 냉방주체동시운전 모드로 작동되는 중에 난방 비율이 증가되면, 응축기로 작동되는 상기 각 실외 열교환기 중 일부는 증발기로 작동되는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 난방전실 또는 냉방주체동시운전 모드로 작동되는 중에 냉방 비율이 증가되면, 증발기로 작동되는 상기 각 실외 열교환기 중 일부는 응축기로 작동되는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 실외 열교환기 중 응축기로 작동되는 실외 열교환기에서 토출된 냉매는 증발기로 작동되는 실외 열교환기로 유입되는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 실외 열교환기는 병렬로 연결되는 냉난방 동시형 멀티 공기 조화기.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기의 흡입단과 상기 분배기를 연결시키는 제 3 연결배관; 및
    상기 사방밸브와 제 3 연결배관을 연결시키는 보조 연결관이 더 포함되며,
    상기 가압용 폐쇄관은, 상기 보조 연결관 또는 상기 제 1 연결배관의 제 1 전단측에 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 냉난방 동시형 멀티 공기조화기.
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