KR101639814B1 - 냉장 및 냉동 복합 공조시스템 - Google Patents

냉장 및 냉동 복합 공조시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉장 및 냉동 복합 공조시스템에 관한 것이다. 본 발명에서는, 공조를 위한 냉매가 순환되는 공조용 압축기, 실외열교환기 및 실내열교환기를 포함하는 공조부; 냉장을 위한 냉매가 순환되는 냉장용 압축기, 냉장용 응축기 및 냉장용 증발기를 포함하는 냉장부; 냉동을 위한 냉매가 순환되는 냉동용 압축기, 냉동용 응축기 및 냉동용 증발기를 포함하는 냉동부; 상기 공조부의 냉매와 상기 냉장부의 냉매 사이의 열교환이 이루어지는 제1열교환부; 및 상기 냉장부의 냉매와 상기 냉동부의 냉매 사이의 열교환이 이루어지는 제2열교환부; 를 포함한다. 본 발명에 의하면, 보다 효율적으로 공조 및 냉장이 가능하게 되는 이점이 있다.
공조시스템, 공조부, 냉장부, 냉동부, 캐스캐이드 열교환기

Description

냉장 및 냉동 복합 공조시스템{Refrigerating and freezing combine air conditioning system}
본 발명은 공조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내공간의 냉난방, 및 물품의 냉장 및 냉동이 가능한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템에 관한 것이다.
공조시스템이란, 열교환사이클을 유동하는 냉매와 실내공기 및 실외공기와의 열교환에 의하여 실내공간을 냉난방하는 것이다. 최근에는, 실내공간의 공조뿐만 아니라 물품의 냉장 및 냉동을 위한 냉장기능을 포함하는 시스템이 요구되는 실정이다.
발 발명의 목적은, 실내공간의 공조 및 물품의 냉장 및 냉동이 가능하도록 구성되는 냉장 및 냉동 복합 공조시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일실시예는, 공조를 위한 냉매가 순환되는 공조용 압축기, 실외열교환기 및 실내열교환기를 포함하는 공조부; 냉장을 위한 냉매가 순환되는 냉장용 압축기, 냉장용 응축기 및 냉장용 증발기를 포함하는 냉장부; 냉동을 위한 냉매가 순환되는 냉동용 압축기, 냉동용 응축기 및 냉동용 증발기를 포함하는 냉동부; 상기 공조부의 냉매와 상기 냉장부의 냉매 사이의 열교환이 이루어지는 제1열교환부; 및 상기 냉장부의 냉매와 상기 냉동부의 냉매 사이의 열교환이 이루어지는 제2열교환부; 를 포함한다.
다른 실시예는, 공조를 위한 제1냉매가 순환하는 열교환사이클을 구성하는 부품을 포함하는 공조부; 냉장을 위한 제2냉매가 순환하는 열교환사이클을 구성하는 부품을 포함하는 냉장부; 냉동을 위한 제3냉매가 순환하는 열교환사이클을 구성하는 부품을 포함하는 냉동부; 상기 공조부의 열교환사이클로부터 상기 냉장부의 열교환사이클로 응축열을 회수하는 제1캐스캐이드 열교환기; 및 상기 냉장부의 열교환사이클로부터 상기 냉동부의 열교환사이클로 응축열을 회수하는 제2캐스캐이드 열교환기; 를 포함한다.
또 다른 실시예는, 공조를 위한 냉매가 순환되는 공조용 압축기, 실외열교환 기 및 실내열교환기를 포함하는 공조부; 냉장을 위한 냉매가 순환되는 냉장용 압축기, 냉장용 응축기 및 냉장용 증발기를 포함하는 냉장부; 냉동을 위한 냉매가 순환되는 냉동용 압축기, 냉동용 응축기 및 냉동용 증발기를 포함하는 냉동부; 및 상기 공조부의 냉매와 상기 냉장부의 냉매 사이 및 상기 냉장부의 냉매와 상기 냉동부의 냉매 사이의 열교환 중 적어도 1개가 이루어지는 열교환부; 를 포함하고, 상기 실외열교환기, 냉장용 응축기 및 냉동용 응축기는 1개의 실외기 유닛에 설치된다.
본 발명에 의하면, 보다 효율적으로 공조 및 냉장이 가능하게 되는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제1실시예를 보인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 제1실시예에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템은, 공조부(100), 냉장부(200) 및 냉동부(300)를 포함한다. 상기 공조부(100)는 실내공간을 공조, 즉 냉방 또는 난방시키고, 상기 냉장부(200) 및 냉동부(300)는 물품의 냉장 또는 냉동을 위한 냉기를 제공한다.
보다 상세하게는, 공조부(100)에는 공조용 압축기(110)가 구비된다. 상기 공조용 압축기(110)는 상기 공조부(100)를 유동하는 냉매를 압축시킨다. 상기 공 조용 압축기(110)의 입구측에는 어큐뮬레이터(111)가 구비된다. 상기 어큐뮬레이터(111)는 상기 공조용 압축기(110)로 흡입되는 냉매 중 액상의 냉매를 분리하는 역할을 한다.
또한 상기 공조부(100)에는 실외열교환기(120) 및 실내열교환기(130)가 구비된다. 상기 실외열교환기(120)에서는 냉매와 실외공기와의 열교환이 이루어진다. 그리고 상기 실내열교환기(130)에서는 냉매와 실내공기와의 열교환이 이루어진다. 상기 실외열교환기(120) 및 실내열교환기(130)는, 냉방모드에서는 각각 응축기 및 증발기의 역할을 하고, 난방모드에서는 각각 증발기 및 응축기의 역할을 한다.
상기 공조부(100)에는 제1 및 제2송풍팬(121)(131)이 구비된다. 상기 제1 및 제2송풍팬(121)(131)은, 각각 상기 실외열교환기(120) 및 실내열교환기(130)를 유동하는 냉매와 열교환되는 실외공기 또는 실내공기를 유동시키는 역할을 한다.
그리고 상기 공조부(100)에는 제1사방밸브(141)가 구비된다. 상기 제1사방밸브(141)는 냉방 또는 난방모드여부에 따라서 상기 공조용 압축기(110)에서 압축된 냉매를 상기 실외열교환기(120) 또는 실내열교환기(130)로 전달하는 역할을 한다. 보다 상세하게는, 상기 제1사방밸브(141)는, 냉방모드의 경우에는 상기 공조용 압축기(110)에서 압축된 냉매가 상기 실외열교환기(120)로 전달되도록 전환되고, 난방모드의 경우에는 상기 공조용 압축기(110)에서 압축된 냉매가 상기 실내열교환기(130)로 전달되도록 전환된다.
또한 상기 공조부(100)에는 제1 내지 제3팽창밸브(151)(153)(155)가 구비된다. 상기 제1 및 제2팽창밸브(151)(153)는, 상기 실외열교환기(120)와 실내열교환 기(130)를 연결하는 냉매관에 상기 실외열교환기(120) 또는 실내열교환기(130)에 인접되게 위치된다. 그리고 상기 제3팽창밸브(155)는, 상기 실외열교환기(120)와 실내열교환기(130)를 연결하는 냉매관 및 상기 공조용 압축기(110)의 입구측(실질적으로는 상기 어큐뮬레이터(111)의 입구측) 냉매관에 양단이 연결되는 냉매관에 위치된다. 이때 상기 제3팽창밸브(155)가 위치되는 냉매관의 일단은, 상기 제1 및 제2팽창밸브(151)(153) 사이에 해당하는 상기 실외열교환기(120) 및 실내열교환기(130)를 연결하는 냉매관에 연결된다.
한편 상기 냉장부(200)는, 냉장용 압축기(210), 냉장용 응축기(220) 및 냉장용 증발기(230)를 포함한다. 상기 냉장용 압축기(210)는 상기 냉장부(200)를 유동하는 냉매를 압축시키는 역할을 한다. 상기 냉장용 응축기(220)는 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매를 공기와의 열교환에 의하여 응축시킨다. 그리고 상기 냉장용 증발기(230)는 상기 냉장용 응축기(220) 또는/및 후술할 제2캐스캐이드 열교환기(500)에서 응축된 냉매를 공기와의 열교환에 의하여 증발시킨다.
그리고 상기 냉장부(200)에는 제3 및 제4송풍팬(221)(231)이 구비된다. 상기 제3 및 제4송풍팬(221)(231)은 상기 냉장용 응축기(220) 또는 냉장용 증발기(230)를 유동하는 냉매와의 열교환을 위하여 상기 냉장용 응축기(220) 또는 냉장용 증발기(230)를 향하여 공기를 유동시키는 역할을 한다. 실질적으로, 상기 제4송풍팬(231)에 의하여 상기 냉장용 증발기(230)를 향하여 유동되는 공기에 의하여 물품의 냉장이 이루어진다.
상기 냉장부(200)에는 제2 및 제3사방밸브(241)(243)가 구비된다. 상기 제2 사방밸브(241)는, 상기 공조부(100)의 모드에 따라서 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매가 상기 냉장용 응축기(220) 및 제1캐스캐이드 열교환기(400)를 유동하는 순서가 가변되도록 전환된다. 보다 상세하게는, 상기 공조부(100)가 냉방모드인 경우에는, 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매가 상기 냉장용 응축기(220) 및 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 순서로 유동되도록 상기 제2사방밸브(241)가 전환된다. 그리고 상기 공조부(100)가 난방모드인 경우에는, 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매가 제1캐스캐이드 열교환기(400) 및 상기 냉장용 응축기(220)의 순서로 유동되도록 상기 제2사방밸브(241)가 전환된다. 한편 상기 제3사방밸브(243)는, 외기조건에 따라서 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매가 상기 냉장용 응축기(220)를 선택적으로 유입되도록 한다. 보다 상세하게는, 상기 제3사방밸브(243)는, 실외공기의 온도가 현저히 낮은 경우에는, 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매가 상기 냉장용 응축기(220)로 유입되지 않고, 제1캐스캐이드 열교환기(400)로 유입되도록 한다.
또한 상기 냉장부(200)에는, 제4 및 제5팽창밸브(251)(253)가 구비된다. 상기 제4팽창밸브(251)는, 상기 냉장용 증발기(230)의 입구측의 냉매관에 위치된다. 그리고 상기 제5팽창밸브(253)는 상기 냉장용 증발기(230)의 입구측 및 출구측 냉매관에 그 양단이 연결되는 냉매관에 위치된다. 상기 제4 및 제5팽창밸브(251)(253)의 개도가 조절됨으로써, 제2캐스캐이드 열교환기(500)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
상기 냉동부(300)는, 냉동용 압축기(310), 냉동용 응축기(320) 및 냉동용 증 발기(330)를 포함한다. 상기 냉동용 압축기(310)에서는 상기 냉동부(300)를 순환하는 냉매의 압축이 이루어진다. 상기 냉동용 응축기(320)는 상기 냉동용 압축기(310)에서 압축된 냉매를 실외공기와의 열교환에 의하여 응축한다. 그리고 상기 냉동용 증발기(330)는 상기 냉동용 응축기(320)에서 응축된 냉매를 실내공기와의 열교환에 의하여 증발한다.
또한 상기 냉동부(300)에는 제5 및 제6송풍팬(321)(331)이 구비된다. 상기 제5 및 제6송풍팬(321)(331)은, 각각 상기 냉동용 응축기(320) 및 냉동용 증발기(330)를 향하여 공기를 유동시킨다. 그리고 상기 제6송풍팬(331)에 의하여 상기 냉동용 증발기(330)를 향하여 유동되어 상기 냉동용 증발기(330)를 유동하는 냉매와 열교환된 공기에 의하여 물품의 냉동이 이루어진다.
상기 냉동부(300)에는 제6팽창밸브(341)가 구비된다. 상기 제6팽창밸브(341)는 상기 냉동용 증발기(330)의 입구측의 냉매관에 위치된다.
한편 본 제1실시예에서는, 상기 공조부(100) 및 냉장부(200) 사이와 상기 냉장부(200) 및 냉동부(300) 사이에 각각 캐스캐이드 열교환기(400)(500)가 위치된다. 상기 캐스캐이드 열교환기(400)는, 상기 공조부(100), 냉장부(200) 및 냉동부(300) 전체의 효율의 증가 및 소비전력의 감소를 위하여, 상대적으로 성능계수(Coefficient Of Performance, COP)가 낮은 상기 냉장부(200) 또는 냉동부(300)가 상대적으로 COP가 높은 상기 공조부(100) 또는 냉장부(200)로부터 응축열을 회수한다.
상기 캐스캐이드 열교환기(400)(500)에는 각각 냉매가 유동되는 제1 및 제2 유로(410)(420)(510)(520)가 구비되고, 상기 유로를 유동하는 냉매 사이의 열전달이 열전달부재(미도시)에 의하여 이루어진다. 설명의 편의상, 상기 공조부(100) 및 냉장부(200) 사이의 것을 제1캐스캐이드 열교환기(400)라 칭하고, 상기 냉장부(200) 및 냉동부(300) 사이의 것을 제2캐스캐이드 열교환기(500)라 칭한다.
상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)는, 상기 공조부(100)의 냉매와 상기 냉장부(200)의 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 한다. 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)에서 열교환하는, 상기 공조부(100)의 냉매는 상기 냉장부(200)의 냉매에 비하여 상대적으로 저압이다. 따라서 상대적으로 저압인 상기 공조부(100)의 냉매는 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)에서의 열교환에 의하여 증발된다. 그리고 상대적으로 고압인 상기 냉장부(200)의 냉매는 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)에서의 열교환에 의하여 응축된다. 이와 같이 상기 냉장부(200)의 냉매가 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)에서의 열교환에 의하여 응축됨으로써, 상대적으로 COP가 높은 상기 공조부(100)로부터 상대적으로 COP가 낮은 상기 냉장부(200)로의 응축열의 회수가 이루어진다. 이를 위하여 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1 및 제2유로(410)(420)에는 상기 공조부(100)를 순환하는 냉매와 상기 냉장부(200)를 순환하는 냉매가 각각 유동되고, 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 열교환부재에 의하여 2개의 냉매 사이에 열교환이 이루어진다.
그리고 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)는, 상기 냉장부(200)의 냉매와 상기 냉동부(300)의 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 한다. 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)에서 열교환하는, 상기 냉장부(200)의 냉매는 상기 냉동부(300)의 냉 매에 비하여 상대적으로 저압이다. 따라서 상대적으로 저압인 상기 냉장부(200)의 냉매는 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)에서의 열교환에 의하여 증발된다. 그리고 상대적으로 고압인 상기 냉동부(300)의 냉매는 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)에서의 열교환에 의하여 응축된다. 이와 같이 상기 냉동부(300)의 냉매가 증발됨으로써, 상대적으로 COP가 높은 상기 냉장부(200)로부터 상대적으로 COP가 낮은 상기 냉동부(300)로의 응축열의 회수가 이루어진다. 이를 위하여 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제1 및 제2유로(510)(520)에는 상기 냉장부(200)를 순환하는 냉매와 상기 냉동부(300)를 순환하는 냉매가 유동되고, 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 열교환부재에 의하여 2개의 냉매 사이에 열교환이 이루어진다.
미설명 도면부호 430은 수액기이다. 상기 수액기(430)에는 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)를 통과한 상기 냉장부(200)의 냉매가 상기 제4 또는 제5팽창밸브(241)(243)를 통과하기 전에 액상의 상태로 저장된다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제1실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저 본 제1실시예에 의한 공조 및 냉장/냉동모드를 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제1실시예에 의한 냉방 및 냉장/냉동모드에서의 냉매의 흐름을 보인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 공조부(100)에서는, 냉방모드의 경우에 공조용 압축기(110)에서 제1사방밸브(141)에 의하여 압축된 냉매가 실외열교환기(120)로 전달된다. 상기 실외열교환기(120)로 전달된 냉매는 제1송풍팬(121)에 의하여 실외공 기와 열교환되어 응축된다.
그리고 상기 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매는 제2팽창밸브(153)에 의하여 팽창되어 실내열교환기(130)로 전달된다. 상기 실내열교환기(130)로 전달된 냉매는 제2송풍팬(131)에 의하여 상기 실내열교환기(130)를 향하여 유동되는 실내공기와 열교환하여 증발되고, 열교환된 실내공기가 실내로 전달되어 실내공간의 냉방이 이루어진다. 상기 실내열교환기(130)를 유동하여 증발된 냉매는 상기 공조용 압축기(110)로 전달된다.
한편 상기 실외열교환기(120)에서 응축된 냉매의 일부는 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)를 유동한다. 이때 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)는, 제3팽창밸브(155)에 의하여 팽창되는 상기 공조부(100)의 저압측 냉매가 유동된다.
냉장부(200)의 경우에는, 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매는 제2 및 제3사방밸브(241)(243)에 의하여 냉장용 응축기(220) 및 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 순서로 순환한다. 먼저 상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매는 상기 냉장용 응축기(220)로 전달된다. 상기 냉장용 응축기(220)로 전달된 냉매는 제3송풍팬(221)에 의하여 상기 냉장용 응축기(220)를 향하여 유동되는 공기와 열교환되어 응축된다.
다음으로 상기 냉장용 응축기(220)에서 응축된 냉매는 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동한다. 그리고 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)를 유동하는 상기 공조부(100)의 냉매와 상기 제1캐스캐이 드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매 사이에 열교환이 이루어진다. 그런데 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)를 유동하는 상기 공조부(100)의 냉매는, 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매에 비하여 상대적으로 저압이다. 따라서 상대적으로 저압인 상기 공조부(100)의 냉매는 증발되고, 상대적으로 고압인 상기 냉장부(200)의 냉매는 응축된다.
그리고 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)를 유동하면서 응축된 상기 냉장부(200)의 냉매는, 냉장용 증발기(230)로 전달되어 제3송풍팬(221)에 의하여 상기 냉장용 증발기(230)를 향하여 유동되는 공기와 열교환되어 증발되고, 증발된 공기에 의하여 냉장이 이루어진다. 상기 냉장용 증발기(230)에서 증발된 냉매는 상기 냉장용 압축기(210)로 전달된다.
한편 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동하여 응축된 상기 냉장부(200)의 냉매의 일부는, 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제1유로(510)로 유동된다. 이때 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제1유로(510)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매는 제5팽창밸브(253)에 의하여 팽창된다.
냉동부(300)의 경우에는, 냉동용 압축기(310)에서 압축된 냉매가 냉동용 응축기(320)로 유동된다. 상기 냉동용 응축기(320)로 유동된 냉매는, 제5송풍팬(321)에 의하여 상기 냉동용 응축기(320)를 향하여 유동되는 공기에 의하여 응축된다.
상기 냉동용 응축기(320)에서 응축된 냉매는, 상기 제2캐스캐이드 열교환 기(500)의 제2유로(520)를 유동한다. 그리고 상기 냉장부(200)의 냉매 및 냉동부(300)의 냉매는, 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)에 의하여 열교환된다. 그런데 상술한 바와 같이, 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제1유로(510)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매는, 상기 제5팽창밸브(253)에 의하여 팽창됨으로써, 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제2유로(520)를 유동하는 상기 냉동부(300)의 냉매에 비하여 상대적으로 저압이다. 따라서 상대적으로 저압인 상기 냉장부(200)의 냉매는 증발되고, 상대적으로 고압인 상기 냉동부(300)의 냉매는 응축된다.
그리고 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제2유로(520)를 유동하면서 응축된 상기 냉동부(300)의 냉매는 냉동용 증발기(330)로 전달된다. 상기 냉동용 증발기(330)로 전달된 냉매는, 제6송풍팬(331)에 의하여 상기 냉동용 증발기(330)를 향하여 유동되는 공기와의 열교환에 의하여 증발되고, 열교환된 공기에 의하여 냉동이 이루어진다.
다음으로 본 제1실시예에 의한 난방 및 냉장/냉동모드를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 난방 및 냉장/냉동모드에서의 냉매의 흐름을 보인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 공조부(100)에서는, 난방모드의 경우에 공조용 압축기(110)에서 제1사방밸브(141)에 의하여 압축된 냉매가 실내열교환기(130)로 전달된다. 상기 실내열교환기(130)로 전달된 냉매는 제2송풍팬(131)에 의하여 실내공기와 열교환되어 응축되고, 열교환된 공기에 의하여 실내의 난방이 이루어진다.
상기 실내열교환기(130)에서 응축된 냉매는 제1팽창밸브(151)에 의하여 팽창 되어 실외열교환기(120)로 전달된다. 상기 실외열교환기(120)로 전달된 냉매는, 제1송풍팬(121)에 의하여 유동되는 실외공기와 열교환되어 증발된다. 그리고 상기 실외열교환기(120)를 유동하여 증발된 냉매는 상기 공조용 압축기(110)로 전달된다.
한편 상기 실내열교환기(130)에서 응축된 냉매의 일부는 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)를 유동한다. 이때 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)에는, 제3팽창밸브(155)에 의하여 팽창된 상기 공조부(100)의 저압측 냉매가 유동된다.
냉장부(200)의 경우에는, 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매는 제2 및 제3사방밸브(241)(243)에 의하여 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400) 및 냉장용 응축기(220)의 순서로 순환한다. 이는 난방모드에 비하여 상대적으로 낮은 온도의 외기조건을 고려하여 상기 냉장부(200)의 냉매의 효율적인 응축을 위함이다. 보다 상세하게는, 난방모드는 외기의 온도가 낮은 경우에 수행된다. 따라서 외기에 비하여 상대적으로 고온인 상기 공조부(100)의 냉매와 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)에서 응축된 후에 상기 냉장용 응축기(220)에서 응축됨으로써, 상기 냉장부(200)의 냉매의 응축효율이 증진된다.
상기 냉장용 압축기(210)에서 압축된 냉매는 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동한다. 그런데 상술한 바와 같이, 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)를 유동하는 상기 공조부(100)의 냉매는 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매에 비하여 상대적으로 저압이다. 따라서 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제1유로(410)를 유동하는 상기 공조부(100)의 냉매는 증발되고, 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매는 응축된다.
그리고 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)를 유동하면서 응축된 냉매는, 상기 냉장용 응축기(220)로 전달된다. 상기 냉장용 응축기(220)로 전달된 냉매는 제3송풍팬(221)에 의하여 상기 냉장용 응축기(220)를 향하여 유동되는 공기와 열교환되어 응축된다.
상기 냉장용 응축기(220)를 유동하면서 응축된 냉매는, 냉장용 증발기(230)로 전달되어 제3송풍팬(221)에 의하여 상기 냉장용 증발기(230)를 향하여 유동되는 공기와 열교환되어 증발되고, 증발된 공기에 의하여 냉장이 이루어진다. 상기 냉장용 증발기(230)에서 증발된 냉매는 상기 냉장용 압축기(210)로 전달된다.
한편 상기 제1캐스캐이드 열교환기(400)의 제2유로(420)를 유동하여 응축된 상기 냉장부(200)의 냉매의 일부는, 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제1유로(510)로 유동된다. 이때 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)의 제1유로(510)를 유동하는 상기 냉장부(200)의 냉매는 제5팽창밸브(253)에 의하여 팽창된다.
또한 냉동부(300)의 경우 및 상기 제2캐스캐이드 열교환기(500)에서의 상기 냉장부(200) 및 냉동부(300)의 냉매 사이의 열교환은, 상술한 본 발명에 의한 냉방 및 냉장/냉동모드의 경우와 동일하다고 할 수 있다. 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제2실시예를 첨 부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제2실시예를 보인 구성도이다. 본 실시예의 구성요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성요소에 대해서는, 도 1 내지 도 3의 도면부호를 원용하여 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 공조부(100)의 실외열교환기(610), 냉장부(200)의 냉장용 응축기(620) 및 냉동부(300)의 냉동용 응축기(630)가 1개의 유닛, 즉 1개의 실외기(600)에 설치된다. 또한 상기 실외열교환기(120) 및 냉장용 응축기(220)에서의 냉매의 응축을 위한 공기의 흐름도 1개의 송풍팬(640)에 의하여 형성된다. 즉 본 발명의 제1실시예에서의, 제1, 제3 및 제5송풍팬(121)(221)(321) 중 2개가 삭제된다.
또한 본 실시예에서는, 상기 공조부(100)의 실내열교환기(130)(133)가 다수개로 구성된다. 따라서 서로 구획되는 다수개의 실내공간에 대한 개별적인 공조가 가능할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
이상에 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.
본 발명에서는, 실내공간의 공조 및 물품의 냉장/냉동이 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는, 공조부와 냉장부 사이 및 냉장부와 냉동부 사이의 응축열의 회수에 의하여 보다 효율적인 공조 및 냉장/냉동이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제1실시예를 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제1실시예에 의한 냉방 및 냉장/냉동모드에서의 냉매의 흐름을 보인 구성도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 난방 및 냉장/냉동모드에서의 냉매의 흐름을 보인 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 냉장 및 냉동 복합 공조시스템의 제2실시예를 보인 구성도.

Claims (17)

  1. 공조를 위한 제1냉매가 순환되는 공조용 압축기, 실외열교환기 및 실내열교환기를 포함하는 공조부;
    냉장을 위한 제2냉매가 순환되는 냉장용 압축기, 냉장용 응축기 및 냉장용 증발기를 포함하는 냉장부;
    냉동을 위한 제3냉매가 순환되는 냉동용 압축기, 냉동용 응축기 및 냉동용 증발기를 포함하는 냉동부;
    상기 공조부의 제1냉매와 상기 냉장부의 제2냉매 사이의 열교환이 이루어지는 제1열교환부;
    상기 냉장부의 제2냉매와 상기 냉동부의 제3냉매 사이의 열교환이 이루어지는 제2열교환부; 및
    상기 냉장부에 구비되어 상기 공조부의 운전모드에 따라 상기 냉장부의 제2냉매의 유동이 가변되도록 전환가능한 사방밸브를 포함하고,
    상기 사방밸브는,
    상기 공조부가 냉방모드인 경우, 상기 냉장부의 제2냉매가 상기 냉장용 응축기및 상기 제1 열교환부의 순서로 유동되도록 전환되고,
    상기 공조부가 난방모드인 경우, 상기 냉장부의 제2냉매가 상기 제1 열교환부및 상기 냉장용 응축기의 순서로 유동되도록 전환되는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 복합 공조시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉장부의 제2냉매는, 외기조건에 따라서 상기 냉장용 응축기에서의 응축과 상기 공조부의 제1냉매와의 열교환의 순서가 결정되는 냉장 및 냉동 복합 공조시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2열교환부는, 캐스캐이드 열교환기인 냉장 및 냉동 복합 공조시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열교환부에서는, 상대적으로 저압인 상기 공조부의 제1냉매와 상대적으로 고압인 상기 냉장부의 제2냉매 사이에서의 열교환이 이루어지는 냉장 및 냉동 복합 공조시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 열교환부에서는, 상대적으로 저압인 상기 냉장부의 제2냉매와 상대적으로 고압인 상기 냉동부의 제3냉매 사이에서의 열교환이 이루어지는 냉장 및 냉동 복합 공조시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외열교환기, 냉장용 응축기 및 냉동용 응축기는 1개의 실외기 유닛에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장 및 냉동 복합 공조시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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KR20210108812A (ko) 2020-02-26 2021-09-03 주식회사 이수에어텍 냉난방, 냉장 및 냉동 기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 기반 전기식 히트펌프 복합 시스템

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