KR101286597B1 - 공기조화기 - Google Patents

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KR101286597B1
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Abstract

본 발명의 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기와; 냉매가 응축되거나 증발되는 열교환기와; 제 1 냉매유로의 냉매가 제 1 물유로의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 1 판형 열교환기와; 제 2 냉매유로의 냉매가 제 2 물유로의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 2 판형 열교환기와; 냉매를 팽창시키는 팽창기구와; 냉방 운전과 난방 운전을 절환하는 절환밸브와; 냉방 운전시 팽창기구에서 팽창된 냉매가 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로 중 제 1 냉매유로만을 통과 한 후 절환밸브로 유동되게 하고 난방 운전시 상기 절환밸브에서 유동된 냉매가 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로를 순차적으로 통과한 후 팽창기구로 유동되게 하는 유로가변수단을 포함하여, 냉방 운전시 1개의 판형 열교환기로만 냉매가 통과하므로 냉매의 유속이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 냉방 성능 및 냉동능력이 향상될 수 있는 이점이 있다.

Description

공기조화기{An air conditioner}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 복수개의 판형 열교환기를 갖는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기로 이루어지는 냉매의 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시킬 수 있다.
상기와 같은 공기조화기는 응축기 또는 증발기가 냉매와 물을 열교환시키는 판형 열교환기로 구성될 수 있고, 물이 판형 열교환기를 통과하면서 판형 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환되어 냉각 또는 가열될 수 있다.
종래 기술에 따른 공기조화기는 복수개의 판형 열교환기가 병렬로 연결될 수 있는데, 냉방 운전시 냉매가 복수개의 판형 열교환기의 내부에서 냉매의 유속이 느려져서 냉동능력이 낮아질 수 있는 문제점이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기와; 냉매가 응축되거나 증발되는 열교환기와; 제 1 냉매유로의 냉매가 제 1 물유로의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 1 판형 열교환기와; 제 2 냉매유로의 냉매가 제 2 물유로의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 2 판형 열교환기와; 냉매를 팽창시키는 팽창기구와; 냉방 운전과 난방 운전을 절환하는 절환밸브와; 냉방 운전시 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 상기 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로 중 제 1 냉매유로만을 통과 한 후 상기 절환밸브로 유동되게 하고 난방 운전시 상기 절환밸브에서 유동된 냉매가 상기 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로를 순차적으로 통과한 후 상기 팽창기구로 유동되게 하는 유로가변수단을 포함한다.
상기 유로가변수단은 상기 제 1 냉매유로 일단과 상기 절환밸브를 연결하는 제 1 유로와; 상기 제 1 냉매유로 타단에 연결되는 제 2 유로와; 상기 제 2 냉매유로 일단과 상기 제 2 유로를 연결하는 제 3 유로와; 상기 제 2 냉매유로 타단에 연결되는 제 4 유로와; 상기 제 2 유로 및 제 4 유로를 상기 팽창기구와 연결하는 제 5 유로를 포함할 수 있다.
상기 유로가변수단은 상기 제 2 유로에 설치된 제 1 밸브와; 상기 제 3 유로에 설치된 제 2 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 밸브는 상기 제 5 유로에서 상기 제 2 유로로 유입된 냉매가 상기 제 1 냉매유로로 유동되게 통과시키고, 상기 제 1 냉매유로에서 상기 제 2 유로로 유출된 냉매가 상기 제 4 유로와 제 5 유로로 유동되지 않게 막는 체크밸브일 수 있다.
상기 제 2 밸브는 상기 제 2 유로에서 상기 제 3 유로로 유입된 냉매가 상기 제 2 냉매유로로 유동되게 통과시키고 상기 제 2 냉매유로에서 상기 제 3 유로로 유출된 냉매가 상기 제 2 유로로 유동되지 않게 막는 체크밸브일 수 있다.
본 발명은 냉방 운전시 1개의 판형 열교환기로만 냉매가 통과하므로 냉매의 유속이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 냉방 성능 및 냉동능력이 향상될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전시 냉매 흐름이 도시된 도,
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 난방 운전시 냉매 흐름이 도시된 도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉방 운전시 냉매 흐름이 도시된 도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 난방 운전시 냉매 흐름이 도시된 도이다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기(2)와; 냉매가 응축되거나 증발되는 열교환기(4)와; 제 1 냉매유로(6)의 냉매가 제 1 물유로(8)의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 1 판형 열교환기(10)와; 제 2 냉매유로(7)의 냉매가 제 2 물유로(9)의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 2 판형 열교환기(11)와; 냉매를 팽창시키는 팽창기구(12)와; 냉방 운전과 난방 운전을 절환하는 절환밸브(30)를 포함한다.
압축기(2)는 스크롤 압축기로 이루어질 수 있다.
압축기(2)는 외관을 형성하는 쉘과, 쉘 내부에 배치되고 냉매를 압축하는 압축부와, 압축부를 작동시키는 모터부를 포함할 수 있다.
압축기(2)에는 냉매가 압축기(2)로 흡입되는 흡입 유로(22)가 연결될 수 있고, 압축기(2)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출 유로(24)가 연결될 수 있다.
열교환기(4)는 압축기(2)에서 압축된 냉매를 냉각수나 실외공기 등의 유체와 열교환시켜 응축시키는 응축기로 기능하는 것이 가능하다. 열교환기(4)는 팽창기구(12)에서 팽창된 냉매를 냉각수 또는 실외공기 등의 유체와 열교환시켜 증발시키는 증발기로 기능하는 것이 가능하다.
열교환기(4)는 냉매와 냉각수를 열교환시킬 경우, 냉각탑(미도시)와 냉각수 유로로 연결되고 냉매가 통과하는 냉매유로와 냉각수가 통과하는 냉각수 유로를 포함할 수 있다.
열교환기(4)는 냉매와 실외공기를 열교환시킬 경우, 냉매가 통과하는 냉매유로를 포함할 수 있고, 열교환기(4)로 실외공기를 송풍시키는 실외팬(5)에 의해 냉매와 실외공기를 열교환시킬 수 있다.
제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)는 둘 중 하나가 팽창기구(12)에서 팽창된 냉매를 물과 열교환시켜 증발시키는 증발기로 기능하는 것이 가능하고, 둘 모두가 압축기(2)에서 압축된 냉매를 물과 열교환시켜 응축시키는 응축기로 기능하는 것이 가능하다.
제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)는 제 1 물유로(8)와 제 2 물유로(9)가 병렬로 연결될 수 있다.
제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)에는 물을 제 1 물유로(8)와 제 2 물유로(9)로 입수시키는 입수유로(14)가 연결될 수 있다.
제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)에는 제 1 물유로(8)의 물과 제 2 물유로(9)의 물이 출수되는 출수유로(16)가 연결될 수 있다.
입수유로(16)와 출수유로(16)는 제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)를 물 수요처(미도시)와 연결할 수 있다.
물 수요처의 물은 입수유로(14)와 제 1, 2 판형 열교환기(10)(11)와 출수유로(16)와 물 수요처를 순환하면서 물 수요처를 냉각 또는 가열시킬 수 있다.
물 수요처는 실내공기와 실외공기의 혼합공기를 제 1, 2 판형 열교환기(10)(11) 중 적어도 하나를 통과한 물과 열교환시킨 후 실내로 토출하는 에어 핸들링 유닛(AHU: Air Handing Unit)으로 구성되는 것이 가능하다.
에어 핸들링 유닛은 입수유로(14)와 출수유로(16)가 연결되고 출수유로(16)의 물이 통과한 후 입수유로(14)로 배출되는 물-공기 열교환기와, 물-공기 열교환기로 실내공기와 실외공기의 혼합공기를 송풍시키는 팬을 포함할 수 있다.
물 수요처는 실내 공기를 제 1, 2 판형 열교환기(10)(11) 중 적어도 하나를 통과한 물과 열교환시킨 후 실내로 토출하는 팬 코일 유닛(FCU: Fan Coil Unit)으로 구성되는 것이 가능하다.
팬 코일 유닛은 입수유로(14)와 출수유로(16)가 연결되고 출수유로(16)의 물이 통과한 후 입수유로(14)로 배출되는 코일과, 실내 공기를 코일로 송풍시킨 후 실내로 토출시키는 팬을 포함할 수 있다.
물 수요처는 제 1, 2 판형 열교환기(10)(11) 중 적어도 하나를 통과한 물이 통과하는 코일유닛으로 구성되는 것이 가능하고, 코일유닛은 입수유로(14)와 출수유로(16)가 연결되고 실내에 설치되어 실내의 공기를 직접 냉각하거나 가열할 수 있다.
입수유로(14)는 제 1 판형 열교환기(10)의 제 1 물유로(8)에 연결되는 제 1 물유로 입수유로(14a)와, 제 2 판형 열교환기(11)의 제 2 물유로(9)에 연결되는 제 2 물유로 입수유로(14b)와, 제 1 물유로 입수유로(14a)와 제 2 물유로 입수유로(14b)가 연결되는 공통 입수유로(14c)를 포함할 수 있다.
출수유로(16)는 제 1 판형 열교환기(10)의 제 1 물유로(8)에 연결되는 제 1 물유로 출수유로(16a)와, 제 2 판형 열교환기(11)의 제 2 물유로(9)에 연결되는 제 2 물유로 출수유로(16b)와, 제 1 물유로 출수유로(16a)와 제 2 물유로 출수유로(16b)가 연결되는 공통 출수유로(16c)를 포함할 수 있다.
입수유로(14)와 출수유로(16) 중 적어도 하나에는 물을 펌핑시키는 물 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.
공기조화기는 냉매가 압축기(2)와 열교환기(4)와 팽창기구(12)와 제 1 판형 열교환기(10)와 압축기(2)의 순서로 순환될 경우, 열교환기(4)가 응축기로 기능하고 제 1 판형 열교환기(10)가 증발기로 기능하면서, 제 1 물 유로(8)의 물을 냉각시킬 수 있고, 제 1 물유로(8)에서 냉각된 물은 물 수요처에서 냉방에 이용될 수 있다.
공기조화기는 냉매가 압축기(2)와 제 2,3 열교환기(10)(11)와 팽창기구(12)와 열교환기(4)와 압축기(2)의 순서로 순환될 경우, 제 2,3 열교환기(10)(11)가 응축기로 기능하고 열교환기(4)가 증발기로 기능하면서, 제 1,2 물유로(8)(9)의 물을 가열시킬 수 있고, 제 1,2 물유로(8)(9)에서 가열된 물은 물 수요처에서 난방에 이용될 수 있다.
팽창기구(12)는 캐필러리 튜브나 전자팽창밸브(EEV, electronic expansion valves)로 이루어진다.
팽창기구(12)는 열교환기(4)에서 응축된 후 제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시킬 수 있다. 팽창기구(12)는 제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)에서 응축된 후 열교환기(4)를 향해 유동되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.
팽창기구(12)는 열교환기(4)와 열교환기 연결유로(26)로 연결될 수 있고, 제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11) 모두와 유로가변수단(50)으로 연결될 수 있다. 이하, 유로가변수단(50)에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다.
절환밸브(30)에는 흡입 유로(22)와 토출 유로(24)가 연결될 수 있다.
절환밸브(30)는 열교환기(4)와 열교환기 연결유로(32)로 연결될 수 있고, 제 1, 2 판형 열교환기(10)(11)와 유로가변수단(50)으로 연결될 수 있다.
절환밸브(30)는 냉방 운전시, 토출 유로(24)에서 유입된 냉매를 열교환기 연결유로(32)로 안내함과 아울러 유로가변수단(50)에서 유입된 냉매를 흡입 유로(22)로 안내할 수 있다.
절환밸브(30)는 난방 운전시, 토출 유로(24)에서 유입된 냉매를 유로가변수단(50)으로 안내함과 아울러 열교환기 연결유로(32)에서 유입된 냉매를 흡입 유로(22)로 안내할 수 있다.
유로가변수단(50)은 냉방 운전시 도 1에 도시된 바와 같이, 팽창기구(12)에서 팽창된 냉매가 제 1 냉매유로(6)와 제 2 냉매유로(7) 중 제 1 냉매유로(6)만을 통과 한 후 절환밸브(30)로 유동되게 하고 난방 운전시 도 2에 도시된 바와 같이, 절환밸브(30)에서 유동된 냉매가 제 1 냉매유로(6)와 제 2 냉매유로(7)를 순차적으로 통과한 후 팽창기구(12)로 유동되게 한다.
유로가변수단(50)은 제 1 냉매유로(6) 일단과 절환밸브(30)를 연결하는 제 1 유로(52)와, 제 1 냉매유로(6) 타단에 연결되는 제 2 유로(54)와; 제 2 냉매유로(7) 일단과 제 2 유로(54)를 연결하는 제 3 유로(56)와; 제 2 냉매유로(7) 타단에 연결되는 제 4 유로(58)와; 제 2 유로(54) 및 제 4 유로(58)를 팽창기구(12)와 연결하는 제 5 유로(60)를 포함할 수 있다.
유로가변수단(50)은 제 2 유로(54)에 설치된 제 1 밸브(62)와; 제 3 유로(56)에 설치된 제 2 밸브(64)를 포함할 수 있다.
제 1 밸브(62)는 제 5 유로(60)에서 제 2 유로(54)로 유입된 냉매가 제 1 냉매유로(6)로 유동되게 통과시키고 제 1 냉매유로(6)에서 제 2 유로(54)로 유출된 냉매가 제 4 유로(58)와 제 5 유로(60)로 유동되지 않게 막는 체크밸브로 이루어질 수 있다.
제 1 밸브(60)는 냉방 운전시 온되어 제 5 유로(60)에서 제 2 유로(54)로 유입된 냉매가 제 1 냉매유로(6)로 유동되게 통과시키고 난방 운전시 오프되어 제 1 냉매유로(6)에서 제 2 유로(54)로 유출된 냉매가 제 4 유로(58)와 제 5 유로(60)로 유동되지 않게 막는 전자밸브로 이루어지는 것이 가능하다.
제 2 밸브(62)는 제 2 유로(54)에서 제 3 유로(56)로 유입된 냉매가 제 2 냉매유로(7)로 유동되게 통과시키고 제 2 냉매유로(7)에서 제 3 유로(56)로 유출된 냉매가 제 2 유로(54)로 유동되지 않게 막는 체크밸브로 이루어질 수 있다.
제 2 밸브(62)는 난방 운전시 온되어 제 2 유로(54)에서 제 3 유로(56)로 유입된 냉매가 제 2 냉매유로(7)로 유동되게 통과시키고 냉방 운전시 오프되어 제 2 냉매유로(7)에서 제 3 유로(56)로 유출된 냉매가 제 2 유로(54)로 유동되지 않게 막는 전자밸브로 이루어지는 것이 가능하다.
이하, 제 1 밸브(60)와 제 2 밸브(62) 모두가 체크밸브인 예로 본 발명의 작용을 설명한다.
먼저, 냉방 운전시, 압축기(2)는 구동되고, 절환밸브(30)는 냉방 운전 모드로 제어된다.
압축기(2)의 구동시, 압축기(2)에서는 냉매가 토출되고, 토출된 냉매는 절환밸브(30)를 통과한 후 열교환기(4)로 유입된다. 열교환기(4)로 유입된 냉매는 실외팬(5)에 의해 송풍된 실외공기와 열교환되어 응축된다. 응축된 냉매는 팽창기구(12)를 통과하면서 팽창된다. 팽창된 냉매는 제 5 유로(60)로 유입되고, 이후 제 2 유로(54) 및 제 1 밸브(60)를 통과하여 제 1 판형 열교환기(10)의 제 1 냉매유로(6)로 유입된다. 제 1 냉매유로(6)로 유입된 냉매는 제 1 물유로(8)의 물과 열교환되어 증발되고, 이후 제 1 유로(52)로 유출된다. 제 1 유로(52)의 냉매는 절환밸브(30)를 통과한 후 압축기(2)로 흡입된다.
즉, 냉매는 냉방 운전시 압축기(2)와 열교환기(4)와 팽창기구(12)와 제 1 판형 열교환기(10)를 순환하고, 냉매가 제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기를 모두 통과하는 경우 보다 냉매의 유속이 빠르게 되며, 냉방 성능이 높아질 수 있다.
난방 운전시, 압축기(2)는 구동되고, 절환밸브(30)는 난방 운전 모드로 제어된다.
압축기(2)의 구동시, 압축기(2)에서는 냉매가 토출되고, 토출된 냉매는 절환밸브(30)를 통과한 후 제 1 유로(52)로 유입되고 제 1 판형 열교환기(10)의 제 1 냉매유로(6)로 유입된다. 제 1 냉매유로(6)의 냉매는 제 1 물유로(8)의 물과 열교환되어 응축되고, 이후 제 2 유로(54)로 유입된다. 제 2 유로(54)로 유입된 냉매는 제 1 밸브(60)에 막혀 제 4 유로(58) 및 제 5 유로(60)로 유입되지 못하고 제 3 유로(56) 및 제 2 밸브(64)를 통과하며 제 2 판형 열교환기(11)의 제 2 냉매유로(7)로 유입된다. 제 2 냉매유로(7)의 냉매는 제 2 물유로(9)의 물과 열교환되어 응축되고, 이후 제 4 유로(58)로 유입되고, 제 5 유로(60)를 통과하여 팽창기구(12)로 유입된다. 팽창기구(12)로 유입된 냉매는 팽창기구(12)를 통과하면서 팽창되고, 이후 응축기(4)로 유입된다. 응축기(4)로 유입된 냉매를 실외공기와 열교환되면서 증발되고, 절환밸브(30)를 통과한 후 압축기(2)로 흡입된다.
즉, 냉매는 난방 운전시 압축기(2)와 제 1 판형 열교환기(10)와 제 2 판형 열교환기(11)와 팽창기구(12)와 열교환기(4)를 순환한다.
2: 압축기 4: 열교환기
6: 제 1 냉매유로 7: 제 2 냉매유로
8: 제 1 물유로 9: 제 2 물유로
10: 제 1 판형 열교환기 11: 제 2 판형 열교환기
12: 증발기구 50: 유로가변수단
52: 제 1 유로 54: 제 2 유로
56: 제 3 유로 58: 제 4 유로
60: 제 5 유로 62: 제 1 밸브
64: 제 2 밸브

Claims (5)

  1. 냉매를 압축하는 압축기와;
    냉매가 응축되거나 증발되는 열교환기와;
    제 1 냉매유로의 냉매가 제 1 물유로의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 1 판형 열교환기와;
    제 2 냉매유로의 냉매가 제 2 물유로의 물과 열교환되어 증발되거나 응축되는 제 2 판형 열교환기와;
    냉매를 팽창시키는 팽창기구와;
    냉방 운전과 난방 운전을 절환하는 절환밸브와;
    냉방 운전시 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 상기 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로 중 제 1 냉매유로만을 통과 한 후 상기 절환밸브로 유동되게 하고 난방 운전시 상기 절환밸브에서 유동된 냉매가 상기 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로를 순차적으로 통과한 후 상기 팽창기구로 유동되게 하는 유로가변수단을 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로가변수단은 상기 제 1 냉매유로 일단과 상기 절환밸브를 연결하는 제 1 유로와,
    상기 제 1 냉매유로 타단에 연결되는 제 2 유로와;
    상기 제 2 냉매유로 일단과 상기 제 2 유로를 연결하는 제 3 유로와;
    상기 제 2 냉매유로 타단에 연결되는 제 4 유로와;
    상기 제 2 유로 및 제 4 유로를 상기 팽창기구와 연결하는 제 5 유로를 포함하는 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유로가변수단은 상기 제 2 유로에 설치된 제 1 밸브와;
    상기 제 3 유로에 설치된 제 2 밸브를 더 포함하는 공기조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브는 상기 제 5 유로에서 상기 제 2 유로로 유입된 냉매가 상기 제 1 냉매유로로 유동되게 통과시키고, 상기 제 1 냉매유로에서 상기 제 2 유로로 유출된 냉매가 상기 제 4 유로와 제 5 유로로 유동되지 않게 막는 체크밸브인 공기조화기.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브는 상기 제 2 유로에서 상기 제 3 유로로 유입된 냉매가 상기 제 2 냉매유로로 유동되게 통과시키고 상기 제 2 냉매유로에서 상기 제 3 유로로 유출된 냉매가 상기 제 2 유로로 유동되지 않게 막는 체크밸브인 공기조화기.
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KR100818760B1 (ko) 2007-06-18 2008-04-02 왕화식 병렬연결방식의 히트펌프를 이용한 냉난방 겸용 시스템
KR100853282B1 (ko) 2006-11-22 2008-08-20 이상훈 축열식 냉난방 장치

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