KR101700043B1 - 공기조화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화 시스템에 관한 것으로, 액관과 저압기관 사이에 바이패스 유로 및 바이패스 밸브를 배치시킴으로써, 액관으로부터 유동하는 액냉매를 바로 저압기관으로 바이패스 시키는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM}

본 발명은 공기조화 시스템에 관한 것이다.

공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.

공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.

도 1은 종래의 공기 조화 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 공기 조화 시스템(10)은 냉방 또는 난방운전이 전용으로 수행되거나, 또는 냉방 및 난방운전이 동시에 수행될 수 있다. 상기 종래의 공기 조화 시스템(10)은, 압축기 및 실외 열교환기를 포함하는 실외기(11)와, 상기 실외기(11)와 연결되는 분배유닛(12) 및 상기 분배유닛(12)에 각각 연결되고, 실내 열교환기를 포함하는 하나 이상의 실내기(13, 14, 15)가 포함된다. 상세히, 상기 하나 이상의 실내기는 제1 실내기(13), 제2 실내기(14) 및 제3 실내기(15)를 포함할 수 있다.

여기서, 냉방 또는 난방운전이 전용으로 수행된다는 것은, 상기 하나 이상의 실내기가 모두 냉방 운전되거나, 난방 운전되는 것을 의미한다. 이러한 운전방식을 “냉방 전용운전” 또는 “난방 전용운전”으로 정의한다.

또한, 냉방 또는 난방운전이 동시에 수행될 수 있다는 것은, 상기 하나 이상의 실내기 중 일부의 실내기가 냉방 운전되고, 나머지 실내기는 난방 운전될 수 있는 것을 의미한다. 이러한 운전방식을 “냉난방 동시운전” 또는 “동시형” 운전이라 정의한다. 또한, “냉난방 동시운전”의 경우, 하나 이상의 실내기 중 더 많은 실내기가 냉방 운전을 하는 경우의 운전방식을 “냉방 주체운전”으로 정의하고, 하나 이상의 실내기 중 더 많은 실내기가 난방 운전을 하는 경우의 운전방식을 “난방 주체운전”으로 정의한다.

상기 분배유닛(12)은 상기 실외기(11)에서 토출된 냉매를 상기 하나 이상의 실내기(13, 14, 15)로 분배하거나, 상기 하나 이상의 실내기(13, 14, 15)로부터 토출된 냉매를 다시 상기 실외기(11)로 공급하기 위한 장치이다. 상세히, 상기 분배유닛(12)은 3개의 배관을 통해 상기 실외기에 연결될 수 있다.

상기 3개의 배관(16,17,18)은, 고압기관(16), 저압기관(17) 및 액관(18)을 포함할 수 있다.

상기 고압기관(16)은 냉매가 상기 압축기에서 압축된 이후 상기 응축기로 유입되기 전에 고온 고압의 기상상태로 유동하는 배관이다. 상기 저압기관(17)은 냉매가 증발기에서 증발된 이후, 저온 저압의 기상상태에서 압축기에 유입되기까지 유동하는 배관이다. 또한, 상기 액관(18)은 냉매가 응축기에 의해 응축된 고온 고압의 액체상태의 냉매가 유동되기 위한 배관이다.

이러한 공기 조화 시스템의 분배 유닛 구조가 공개된 선행기술문헌은 아래와 같다.

[선행문헌]

1. 출원번호 10-2003-0024916 (공개일자 : 2004년 10월 28일), 발명의 명칭 : 가정용 냉난방 동시형 멀티 에어컨

이와 같은, 종래의 공기조화 시스템의 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.

공기조화 시스템의 경우, 실외기(11)에 포함된 압축기의 원활한 구동을 위해 압축기가 사용된다. 그런데 압축기로부터 압축된 냉매가 이동하는 과정에서 냉매에 오일의 일부가 섞여 이동하는 경우가 발생한다. 또한, 이러한 오일이 압축기에 회수되는 과정에서, 길이가 길고 내부에 저압냉매가 통과하는 저압기관에 쌓여 있는 경우가 많다. 이에 따라 압축기에 사용되는 오일유량이 감소되기 때문에, 이동한 오일을 회수시키는 오일회수 동작이 필수적으로 필요하다.

또한, 겨울철 난방운전의 경우, 저온 저압의 액냉매가 실외 열교환기를 통과하기 때문에, 실외 열교환기에 성에가 발생하는 등의 문제가 생기고, 이에 따라 실외 열교환기의 제상운전이 필수적으로 필요하다.

상기한 오일회수 및 제상운전 사이클은 일반적으로 냉방운전 사이클과 동일하게 이루어진다. 즉, 냉방운전에서 액관을 통해 유입된 고압의 액상 냉매가 실내기에서 팽창 및 증발을 통해 저압의 기상 냉매로 변화하여 저압기관을 통해 실외기의 압축기로 유입되는 과정에서, 저압기관에 쌓인 오일 역시 냉매와 함께 이동하여 압축기로 유입되고, 실외 열교환기를 거치는 고압의 냉매에 의해 실외 열교환기의 성에가 제거되는 제상효과가 나타난다.

또한, 제상운전 역시 오일회수 동작과 동일하게 수행됨으로써, 실외 열교환기에 고온 고압의 냉매가 통과하면서 실외 열교환기를 제상시키는 역할을 한다.

그러나, 난방운전 상태에서 제상운전 또는 오일회수 동작을 위해 운전모드를 일시적으로 냉방운전 상태로 변환하는 경우, 다음과 같은 문제가 있다.

난방 운전 상태에서는 실내의 온도가 난방을 유지하도록 하기 위해서 실내기가 과열도를 제어하지 않기 때문에 실내 팽창장치가 오픈되어 있을 뿐만 아니라, 실내 열교환기에 연결된 송풍팬이 작동하지 않는다. 이 상태에서 난방 운전이 냉방 운전 상태로 변환되어 제상운전 및 오일회수 운전이 수행되면, 실내기의 실내 열교환기 및 실내 팽창장치를 통과하는 액냉매 및 오일에 의해 실내기 내부에서 냉매 소음이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 구성된다.

즉, 난방운전에서 제상운전 및 오일회수운전이 실행되는 경우, 냉매가 실내기를 거치면서 발생하는 소음을 해소하기 위해 구성된다.

또한, 이를 위해 실내기를 냉매가 통과하지 않는 경우, 후에 난방 또는 냉방사이클이 정상적으로 형성되지 않는 경우가 발생하는데, 이를 해결하기 위한 방법이 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템은 실외공간에 배치되며, 압축기 및 실외 열교환기가 구비되는 실외기, 실내공간에 배치되며, 실내 열교환기 및 실내 팽창장치가 구비되는 하나 이상의 실내기, 상기 하나 이상의 실내기로 냉매를 분배하는 분배유닛 및 상기 하나 이상의 실내기와 상기 분배유닛을 연결하는 하나 이상의 연결배관 중 하나 이상을 포함하고, 상기 하나 이상의 연결배관은 액냉매가 유동하는 액관과, 제1 기상냉매가 유동하는 저압기관 및 제2 기상냉매가 유동하는 고압기관을 포함하며, 상기 분배유닛은 상기 액관과 연결되는 제1 배관; 상기 저압기관과 연결되는 제2 배관; 및 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관 사이에 배치되어, 상기 액관을 통해 유입되는 액냉매의 상기 저압기간으로의 유동을 제어하는 바이패스유닛을 포함하고, 특수오일회수 및 제상운전 시, 상기 액관으로부터 공급된 액냉매는 상기 제1 배관, 상기 바이패스유닛 및 상기 제2 배관을 통과하여 상기 저압기관으로 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 난방운전에서 제상운전 및 오일회수운전이 실행되는 경우, 냉매가 실내기를 거치면서 발생하는 소음을 해소하는 효과가 있다.

둘째, 압축기에서 압축된 고압의 액냉매가 저압기관으로 바로 유입되기 때문에, 저압기관 내부에 쌓여있는 오일이 효과적으로 압축기에 회수될 수 있는 효과가 있다.

셋째, 특수제상운전 및 오일회수운전과 일반제상운전 및 오일회수운전이 교대로 수행될 수 있기 때문에, 냉방 및 난방의 정상적인 사이클이 가능하다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 공기조화 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성 중 실외기의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 냉방전용 운전상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 난방전용 운전상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 특수오일회수 및 제상운전상태를 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구조나 방법에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성 중 실외기의 구성을 도시한 도면.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템은 실외기(100), 분배유닛(300) 및 하나 이상의 실내기를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 하나 이상의 실내기는 제1 실내기 및 제2 실내기를 포함할 수 있다.

도면에 도시되지는 않았으나, 상기 실내기는, 실내 공간의 공기와 열교환되는 실내 열교환기 및 상기 실내 열교환기로 유입되는 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치(이하, 실내 팽창장치)가 포함될 수 있다. 상기 실내 팽창장치는 일 실시예로 솔레노이드 밸브 또는 EEV(Electric Expansion Valve)가 포함할 수 있다.

상기 실외기(100)는 복수의 압축기(101,102)와, 상기 복수의 압축기(101,102)의 출구측에 배치되며 상기 복수의 압축기(101,102)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(103,104)가 포함된다.

상기 복수의 압축기(101,102)에는 병렬 연결되는 제 1 압축기(101) 및 제 2 압축기(102)가 포함된다. 상기 제 1 압축기(101)는 메인 압축기이고, 상기 제 2 압축기(102)는 서브 압축기일 수 있다.

시스템의 능력에 따라, 상기 제 1 압축기(101)가 먼저 운전되고 상기 제 1 압축기(101)의 능력만으로 부족할 경우 상기 제 2 압축기(102)가 추가적으로 운전될 수 있다.

그리고, 상기 오일 분리기(103,104)에는, 상기 제 1 압축기(101)의 출구측에 배치되는 제 1 오일 분리기(103) 및 상기 제 2 압축기(102)의 출구측에 배치되는 제 2 오일 분리기(104)가 포함된다.

상기 오일 분리기(103,104)의 출구측에는, 상기 압축기(101,102)에서 토출된 냉매를 실외 열교환 장치(120) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(110)가 제공된다.

상기 공기 조화시스템이 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(110)로부터 상기 실외 열교환 장치(120)로 유입된다. 반면에, 상기 공기 조화시스템이 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(110)로부터 상기 실내기의 실내 열교환기측으로 유동한다.

상기 실외 열교환 장치(120)에는, 복수의 열교환부(121,122) 및 실외 팬(123)이 포함된다. 상기 복수의 열교환부(121,122)에는, 병렬 연결되는 제 1 열교환부(121) 및 제 2 열교환부(122)가 포함된다.

그리고, 상기 실외 열교환장치(120)에는, 상기 제 1 열교환부(121)의 출구측으로부터 상기 제 2 열교환부(122)의 입구측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변유로(124)가 포함된다. 상기 가변유로(124)는, 상기 제 1 열교환부(121)의 출구측 배관으로부터 상기 제 2 열교환부(122)의 입구측 배관으로 연장된다.

상기 실외 열교환장치(120)에는, 상기 가변유로(124)에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 가변 밸브(125)가 제공된다. 상기 가변 밸브(125)의 온/오프 여부에 따라, 상기 제 1 열교환부(121)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환부(122)에 선택적으로 유입될 수 있다.

상세히, 상기 가변 밸브(125)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환부(121)를 통과한 냉매는 상기 가변유로(124)를 거쳐 상기 제 2 열교환부(122)로 유입된다. 이 때, 상기 제 1 열교환부(121)의 출구측에 제공되는 제 1 실외밸브(126)는 폐쇄될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 열교환부(122)의 출구측에는 제 2 실외밸브(127)가 제공되며, 상기 제 2 열교환부(122)에서 열교환된 냉매는 개방된 제 2 실외밸브(127)를 통하여 과냉각 열교환기(130)로 유입될 수 있다.

반면에, 상기 가변 밸브(125)가 오프 또는 폐쇄되면, 상기 제 1 열교환부(121)를 통과한 냉매는 상기 제 1 실외밸브(126)를 거쳐 상기 과냉각 열교환기(130)로 유입될 수 있다.

여기서, 상기 제 1 실외밸브(126)와 제 2 실외밸브(127)는 상기 제 1,2 열교환부(121,122)의 배치에 대응하여, 병렬로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 실외밸브(126) 및 상기 제2 실외밸브(127)는 EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.

상기 실외 열교환 장치(120)의 출구측에는, 과냉각 열교환기(130)가 배치된다. 상기 공기 조화시스템이 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환 장치(120)를 통과한 냉매는 과냉각 열교환기(130)로 유입될 수 있다.

상기 과냉각 열교환기(130)는 냉매 시스템을 순환하는 액냉매와, 상기 냉매 중 일부의 냉매(분리냉매)가 분지된 후 열교환되는 중간 열교환기로서 이해될 수 있다.

상기 실외기(100)에는, 상기 분리냉매가 분지되는 과냉각도값 유로(131)가 포함된다. 그리고, 상기 과냉각도값 유로(131)에는, 상기 분리냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(133)가 제공된다. 상기 과냉각 팽창장치(133)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.

상기 과냉각도값 유로(131)에는, 복수의 과냉각도값센서(134,135)가 제공된다. 상기 복수의 과냉각도값센서(134,135)에는, 상기 과냉각 열교환기(130)로 유입되기 전의 냉매온도를 감지하는 제 1 과냉각도값 센서(134) 및 상기 과냉각 열교환기(130)를 통과한 후의 냉매온도를 감지하는 제 2 과냉각도값 센서(135)가 포함된다.

상기 제 1 과냉각도값 센서(134) 및 제 2 과냉각도값 센서(135)에서 각각 감지된 냉매의 온도값에 기초하여, "과냉각도값"이 인식될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 과냉각도값 센서(134)에서 감지된 온도값으로부터 상기 제 2 과냉각도값 센서(135)에서 감지된 온도값을 감한 값이 상기 "과냉각도값"로 인식될 수 있다.

상기 과냉각 열교환기(130)에서 열교환된 분리냉매는 기액 분리기(140) 또는 상기 압축기(101,102)로 유입될 수 있다.

상기 기액 분리기(140)는 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 하는 구성이다. 상세히, 저압 유로(164)를 통하여 상기 기액 분리기(140)로 유입된 냉매 중 기상 냉매는 흡입유로(149)를 경유하여 상기 압축기(101,102)로 흡입될 수 있다. 상기 압축기(101,102)로 흡입되는 냉매의 압력(이하, 흡입 압력)은 저압으로 형성된다.

한편, 상기 과냉각 열교환기(130)를 통과한 액냉매는 액관(210)을 통하여 실내기로 유입될 수 있다. 본 실시예는, 상기 공기조화 시스템이 냉난방 동시운전 및 냉난방 전용운전이 모두 가능한 경우의 상기 실외기(100) 및 분배유닛(300)의 구성을 보여준다.

상기 공기조화 시스템은, 상기 실외기(100)와 분배유닛(300)을 연결하는 3개의 연결배관을 더 포함할 수 있다. 상세히, 상기 3개의 연결배관은, 액관(210), 저압기관(220) 및 고압기관(230)을 포함할 수 있다.

상기 액관(210)은 상기 액냉매가 유동되는 배관이다. 상세히, 상기 하나 이상의 실내기 전부 또는 일부가 냉방운전 되는 경우, 상기 실외기(100)로부터 고압의 액냉매를 공급받아 유동하는 기능을 하고, 상기 하나 이상의 실내기 전부 또는 일부가 난방운전 되는 경우, 상기 실내기로부터 저압의 액냉매를 공급받아 실외기(100)로 공급하는 기능을 한다.

상기 저압기관(220)은 저압의 기상 냉매(제1 기상냉매)가 유동되는 배관이다. 상세히, 상기 하나 이상의 실내기 전부 또는 일부가 냉방운전 되는 경우, 상기 실내기의 증발기에서 증발된 냉매가 상기 실외기(100)의 압축기에 유입되기까지 기상상태로 유동하는 배관이다.

상기 고압기관(230)은 고압의 기상 냉매(제2 기상냉매)가 유동되는 배관이다. 상세히, 상기 하나 이상의 실내기 전부 또는 일부가 난방운전 되는 경우, 상기 실외기(100)에 형성된 압축기로부터 압축된 냉매가 상기 하나 이상의 실내기에 형성된 응축기로 유입되기 전에 기상상태로 유동하는 배관이다.

상기 분배유닛(300)은 상기 실외기(100)와 상기 하나 이상의 실내기 사이에 배치되어, 냉매를 상기 하나 이상의 실내기로 분배하여 유입시킬 수 있다. 아래에서는 하나 이상의 실내기가 제1 실내기 및 제2 실내기로 구분된 경우에 대해 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 실내기의 수는 변경될 수 있다.

아래에서는, 상기 분배유닛(300)의 구성을 상세히 살펴본다.

상기 분배유닛(300)은 액관(210)과 연결되어 내부에 액냉매가 유동하는 제1 배관(301)과, 저압기관(220)과 연결되어 내부에 저압의 가스 냉매가 유동하는 제2 배관(341)과, 상기 고압기관(230)과 연결되어 내부에 고압의 가스 냉매가 유동하는 제3 배관(351)을 포함하고, 상기 제1 배관(301) 및 상기 제2 배관(341) 사이에 배치되어 내부에 오일이 유동하는 바이패스 유닛(381, 382)을 포함한다. 또한, 상기 바이패스 유닛은 상기 제1 배관(301)과 상기 제2 배관(341)을 연결하는 바이패스 배관(381)과, 상기 바이패스 배관(381)에 연결되어, 상기 제1 배관(301) 및 상기 제2 배관(341) 사이에서 냉매 및 오일의 유동여부를 결정하는 바이패스 밸브(382)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분배유닛(300)은 공급되는 액냉매를 과냉각시킬 수 있는 하나 이상의 과냉각 열교환기 및 과냉각 팽창장치(310)를 더 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 과냉각 열교환기 및 과냉각 팽창장치(310)는 상기 제1 배관(301)과 상기 실내기 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 분배유닛(300)은 상기 제2 배관(341)과 상기 실내기 사이에 배치된 하나 이상의 저압밸브 및 상기 제3 배관(351)과 상기 실내기 사이에 배치된 하나 이상의 고압밸브를 포함할 수 있다.

상기한 하나 이상의 과냉각 열교환기, 하나 이상의 저압밸브 및 하나 이상의 고압밸브는 상기 하나 이상의 실내기의 숫자에 대응되는 숫자로 형성될 수 있다. 아래에서는 일 예로, 상기 하나 이상의 실내기가 제1 실내기 및 제2 실내기로 구성된 경우에 대해 설명하기 때문에, 상기 하나 이상의 과냉각 열교환기는 제1 과냉각 열교환기(320) 및 제2 과냉각 열교환기(330)로 구성되고, 하나 이상의 저압밸브 및 고압밸브는 각각 제1 저압밸브(344) 및 제2 저압밸브(345)와, 제1 고압밸브(346) 및 제2 고압밸브(347)로 구성된다.

상기 액관(210)을 통해 유입되는 액냉매는 상기 제1 배관(301)을 통해 상기 하나 이상의 과냉각 열교환기 및 상기 과냉각 팽창장치(310)로 분지되거나, 상기 바이패스 유닛을 통해 상기 제2 배관(341)으로 유동할 수 있다.

상세히, 상기 바이패스 밸브(382)가 클로징되고 상기 실내 팽창장치가 오픈된 경우, 액냉매는 상기 바이패스 유로(381)를 통과하지 않고, 상기 제1 배관(301)을 통해 제1 분리액관(303), 제2 분리액관(304) 및 제3 분리액관(302)으로 분지될 수 있다.

상기 제1 분리액관(303)은 상기 제1 과냉각 열교환기(320)의 입구측에 배치되어, 분지된 액냉매의 일부(제1 액냉매)를 상기 제1 과냉각 열교환기(320)로 공급할 수 있다.

상기 제2 분리액관(304)은 상기 제2 과냉각 열교환기(330)의 입구측에 배치되어, 분지된 액냉매(제2 액냉매)의 일부를 상기 제2 과냉각 열교환기(330)로 공급할 수 있다.

상기 제3 분리액관(302)은 상기 제1 액관(301)과 상기 과냉각 팽창장치(310)를 연결하여, 분지된 액냉매의 일부(감압액냉매)를 과냉각 팽창장치(310)로 공급할 수 있다.

또한, 특수오일회수 또는 제상운전 시에 상기 바이패스 밸브(382)는 오픈될 수 있고 상기 실내기에 배치된 상기 실내 팽창장치는 닫힐 수 있다. 상세히, 상기 실내 팽창장치가 솔레노이드 밸브인 경우, 상기 솔레노이드 밸브는 클로징 될 수 있다. 상기 바이패스 밸브(382)가 오픈되고 상기 실내기에 배치된 상기 실내팽창장치가 닫힌 경우, 상기 제1 배관(301)을 통해 유입된 고온 고압의 액냉매는 상기 바이패스 유로(381)를 통해 상기 제2 배관(341)으로 유입될 수 있다. 이에 따라, 고온고압의 액냉매는 상기 실내기로 유입되지 않고 상기 제1 배관(301)에서 바이패스 유로(381)를 따라 상기 제2 배관(341)으로 이동함으로써, 상기 저압기관(230)을 통해 상기 기액 분리기(140)로 유입될 수 있다.

상기 과냉각 팽창장치(310)는 상기 제3 분리액관(302)을 통해 분지된 액냉매의 일부(감압액냉매)를 감압할 수 있다. 상기 과냉각 팽창장치(310)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다. 상기 과냉각 팽창장치(310)는 실내기에 유입될 액냉매의 과냉각도값 정도를 조절할 수 있는 기능을 한다. 상세히, 상기 과냉각 팽창장치(310)는 통과하는 액냉매의 현재 과냉각도값이 목표 과냉각도값보다 큰 경우에는 개도를 감소시킴으로써 통과하는 감압액냉매의 유량을 줄여 상기 제1 과냉각 열교환기(320)를 통과하는 제1 액냉매 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)를 통과하는 제2 액냉매의 현재 과냉각도값을 줄이고, 통과하는 액냉매의 과냉각도값이 목표 과냉각도값보다 작은 경우에는 개도를 증가시킴으로써 통과하는 감압액냉매의 유량을 늘려 상기 제1 액냉매 및 상기 제2 액냉매의 현재 과냉각도값을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 과냉각 팽창장치(310)와 상기 하나 이상의 과냉각 열교환기를 연결하는 하나 이상의 감압유로가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 하나 이상의 감압유로는 상기 제1 과냉각 열교환기(320)와 상기 과냉각 팽창장치(310)를 연결하는 제1 감압유로(311) 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)와 상기 과냉각 팽창장치(310)를 연결하는 제2 감압유로(312)를 포함할 수 있다.

상기 제1 과냉각 열교환기(320)는 상기 제1 액냉매를 과냉각시키는 기능을 하고, 상기 제2 과냉각 열교환기(330)는 상기 제2 액냉매를 과냉각시키는 기능을 한다. 상세히, 상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)는 내부를 유동하는 상기 제1 액냉매 및 상기 제2 액냉매는 상기 과냉각 팽창장치(310)에 의해 감압된 분리액냉매와 열교환하여 과냉각될 수 있다.

상기 제1 과냉각 열교환기(320)와 상기 제2 과냉각 열교환기(330)를 통해 상기 제1 액냉매 및 상기 제2 액냉매를 과냉각하는 이유는, 과냉각도값이 잡히지 않은 액냉매가 실내기에 유입되는 경우, 팽창과정에서 액냉매의 일부가 기상상태로 존재하게 되고, 이에 따라 실내기의 냉방효율이 떨어짐과 동시에, 액냉매와 기상상태 냉매의 충돌에 의해 소음이 발생하기 때문이다. 즉, 냉방효율 증가와 소음감소 효과를 위해 실내기에 유입되는 액냉매의 과냉각도값을 잡아줄 수 있다.

상기 제1 과냉각 열교환기(320)와 상기 제1 실내기 사이에는 제1 액냉매가 유동할 수 있는 유로가 배치되고, 상기 제2 과냉각 열교환기(330)와 상기 제2 실내기 사이에는 제2 액냉매가 유동할 수 있는 유로가 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 과냉각 열교환기(320)와 상기 제2 과냉각 열교환기(330)에는 열교환된 상기 감압액냉매가 상기 저압기관(220)으로 유입될 수 있도록 하는 배출유로(305)가 형성될 수 있다.

상기 저압기관(220)과 연결된 상기 제2 배관과 상기 하나 이상의 실내기 사이에는 하나 이상의 저압밸브가 형성되어 있다. 상세히, 상기 하나 이상의 저압밸브는 제1 저압밸브(344) 및 제2 저압밸브(345)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 분배유닛(300)은 상기 저압기관(220)의 출구측으로부터 연장되어, 내부에 상기 제1 기상냉매가 흐르는 제2 배관(341), 상기 제2 배관으로부터 상기 제1 저압밸브(344)로 연장된 제1 저압유로(342) 및 상기 제2 배관으로부터 상기 제2 저압밸브(345)로 연장된 제2 저압유로(343)를 포함할 수 있다.

상기 제1 저압밸브(344)는 상기 제1 저압유로(342)와 상기 제1 실내기 사이에 배치되어, 상기 저압기관(220)과 상기 제1 실내기 사이를 유동하는 상기 제1 기상냉매의 유동을 제어할 수 있다.

상기 제2 저압밸브(345)는 상기 제2 저압유로(343)과 상기 제2 실내기 사이에 배치되어, 상기 저압기관(220)과 상기 제2 실내기(420) 사이를 유동하는 상기 제1 기상냉매의 유동을 제어할 수 있다.

상기 고압기관(230)과 연결된 상기 제3 배관(351)과 상기 하나 이상의 실내기 사이에는 하나 이상의 고압밸브가 형성되어 있다. 상세히, 상기 하나 이상의 고압밸브는 제1 고압밸브(346) 및 제2 고압밸브(347)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 분배유닛(300)은 상기 고압기관(230)의 출구측으로부터 연장되어, 내부에 상기 제2 기상냉매가 흐르는 제3 배관(351), 상기 제3 배관(351)으로부터 상기 제1 고압밸브(346)로 연장된 제1 고압유로(352) 및 상기 제3 배관(351)으로부터 상기 제2 고압밸브(347)로 연장된 제2 고압유로(353)를 포함할 수 있다.

상기 제1 고압밸브(346)는 상기 제1 고압유로(352)와 상기 제1 실내기(410) 사이에 배치되어, 상기 고압기관(230)과 상기 제1 실내기 사이를 유동하는 상기 제2 기상냉매의 유동을 제어할 수 있다.

상기 제2 고압밸브(347)는 상기 제2 고압유로(353)와 상기 제2 실내기(420) 사이에 배치되어, 상기 고압기관(230)과 상기 제2 실내기(420) 사이를 유동하는 상기 제2 기상냉매의 유동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 분배유닛(300)은 상기 제2 배관과 상기 제3 배관 사이에 배치되어, 내부에 흐르는 상기 제2 기상냉매에 일부 존재하는 액냉매를 제거하는 액냉매제거부를 더 포함할 수 있다. 이는, 난방운전 시 상기 제2 기상냉매에 액냉매가 존재하는 경우, 상기 실내기를 통한 제2 기상냉매의 난방효율이 떨어지기 때문에 이러한 문제를 해결하기 위함이다.

또한, 상기 분배유닛(300)은 상기 제1 저압유로(341)와 상기 실내기 사이에 배치되어, 특정상황에서 상기 제1 기상냉매가 상기 실내기로부터 상기 제1 저압유로(341)로 흐를 수 있도록 제어하는 하나 이상의 평압밸브(348, 349)를 포함할 수 있다. 상기 특정상황은 상기 실내기가 냉방운전에서 난방운전으로 운전모드를 변화시킨 경우를 의미하고, 이 경우, 상기 실내기에서 배출되는 저압의 제1 기상냉매와 상기 실내기로 유입되는 고압의 제2 기상냉매가 충돌하여 소음이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 소음문제를 방지하기 위해, 상기 평압밸브(348, 349)를 배치함으로써, 상기 저압밸브를 잠그고, 상기 평압밸브(348, 349)를 열어 상기 실내기에서 배출되는 저압의 제1 기상냉매의 유로를 변경하여 상기 실외기(100)로 유입시킴으로써, 상기 제1 기상냉매와 상기 제2 기상냉매의 충돌을 방지할 수 있다. 상세히, 상기 하나 이상의 평압밸브(348, 349)는 제1 평압밸브(349) 및 제2 평압밸브(348)를 포함할 수 있다.

상기 제1 평압밸브(349)는 상기 제1 실내기와 상기 제1 저압유로(341) 사이에 배치될 수 있고, 상기 제2 평압밸브(348)는 상기 제2 실내기와 상기 제1 저압유로(341) 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제1 평압밸브(349)의 출구측 및 상기 제2 평압밸브(348)의 출구측은 합지되어 상기 제1 저압유로(341)로 연결될 수 있다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 냉방전용 운전상태를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 냉방전용 운전상태를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 실외기(100)로부터 압축 및 응축이 일어난 고온고압의 액냉매가 액관(210)을 통해 상기 분배유닛(300)으로 유입된다. 도 4에서, 실선의 화살표는 액냉매, 제1 액냉매 및 제2 액냉매의 유동경로를 나타내고, 점선의 화살표는 상기 액냉매로부터 분지된 감압액냉매의 유동경로를 나타낸다.

상기 액관을 통해 상기 제1 배관(301)에 유입된 액냉매 중 제1 액냉매는 상기 제1 분리액관(303)을 통해 상기 제1 과냉각 열교환기(320)로 공급되고, 상기 액냉매 중 상기 제2 액냉매는 상기 제2 분리액관(304)을 통해 상기 제2 과냉각 열교환기(330)로 공급된다. 또한, 상기 액냉매 중 상기 제3 분리액관(302)을 통해 과냉각 팽창장치(310)로 감압액냉매가 공급되어, 상기 과냉각 팽창장치(310)를 통과하면서 감압된다. 이 경우, 상기 바이패스 유로(381)에 연결된 상기 바이패스 밸브(382)는 닫혀있기 때문에, 상기 바이패스 유로(381) 쪽으로 액냉매가 유입되지 않고 모든 액냉매가 상기 제1 분리액관(303), 제2 분리액관(304) 및 제3 분리액관(302)으로 분지되어 유입된다.

상기 과냉각 팽창장치(310)를 통과하여 압력 및 온도가 떨어진 감압액냉매는 상기 제1 감압유로(311) 및 상기 제2 감압유로(312)를 통해 상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)로 분지되어 공급된다.

상기 제1 과냉각 열교환기(320) 내에 공급된 상기 제1 액냉매와 감압액냉매 사이에 열교환이 일어난다. 상세히, 상기 감압액냉매가 상기 제1 액냉매에 비해 온도가 낮기 때문에, 상기 제1 액냉매의 온도는 낮아지고 상기 감압액냉매의 온도는 높아진다. 이에 따라 상기 제1 액냉매의 과냉각이 이루어진다.

또한, 상기 제2 과냉각 열교환기(330) 내에 공급된 상기 제2 액냉매와 감압액냉매 사이에 열교환이 일어난다. 상세히, 상기 감압액냉매가 상기 제2 액냉매에 비해 온도가 낮기 때문에, 상기 제2 액냉매의 온도는 낮아지고 상기 감압액냉매의 온도는 높아진다. 이에 따라 상기 제2 액냉매의 과냉각이 이루어진다.

상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)를 통해 과냉각이 이루어진 상기 제1 액냉매 및 상기 제2 액냉매는 상기 제1 실내기(410) 및 상기 제2 실내기(420)로 공급되어, 상기 제1 실내기(410) 및 상기 제2 실내기(420) 내부에서 팽창 및 증발이 일어남에 따라 소정의 공간을 냉각시킨다. 또한, 이와 동시에, 상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)를 통과한 상기 감압액냉매는 합지되어 상기 배출유로(305)를 통해 상기 저압기관(220)으로 배출되어, 상기 실외기(100)로 공급된다.

또한, 상기 제1 실내기(410) 및 상기 제2 실내기(420)로부터 증발된 저온 저압의 상기 제1 기상냉매가 배출된다. 상세히, 냉방운전 상태에서 상기 제1 저압밸브(344) 및 상기 제2 저압밸브(345)가 오픈되고, 상기 제1 고압밸브(346) 및 상기 제2 고압밸브(347)는 클로징(Closing)되어 있다. 이 경우, 상기 제1 실내기로부터 배출된 제1 기상냉매는 상기 제1 저압밸브(344)를 통과하여 상기 제1 저압유로(342)를 통해 상기 제2 배관(341)로 유동한다. 또한, 상기 제2 실내기로부터 배출된 제1 기상냉매를 상기 제2 저압밸브(345)를 통과하여 상기 제2 저압유로(343)를 통해 상기 제2 배관(341)로 유동한다. 즉, 상기 제1 실내기를 통과한 제1 기상냉매와 상기 제2 실내기를 통과한 제2 기상냉매는 합지되어 상기 제2 배관(341)으로 유동하고, 상기 저압기관(220)을 통해 상기 실외기(100)로 공급될 수 있다.

또한, 일반오일회수 및 제상운전의 경우, 상기 냉방전용 운전상태와 동일하게 작동하되, 실내기 내부의 실내 열교환기에 배치된 송풍팬 및 실내 팽창장치는 일정하게 열려있을 수 있다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 난방전용 운전상태를 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 난방전용 운전상태를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 실외기(100)로부터 압축된 고온고압의 제2 기상냉매가 고압기관을 통해 상기 분배유닛(300) 으로 유입된다. 상세히, 상기 고온고압의 기상냉매가 상기 제3 배관(351)으로 공급된다. 또한, 난방운전 상태에서 상기 제1 고압밸브(346) 및 상기 제2 고압밸브(347)는 오픈되고, 상기 제1 저압밸브(344) 및 상기 제2 저압밸브(345)는 클로징(Closing)되어 있다.

상기 제3 배관(351)으로 유동하는 제2 기상냉매는 상기 제1 고압유로(352) 및 상기 제2 고압유로(353)로 분지되고, 상기 제1 고압유로(352)로 유동된 제2 기상냉매는 상기 제1 고압밸브(346)를 통과하여 상기 제1 실내기로 공급된다. 또한, 상기 제2 고압유로(353)로 유동된 제2 기상냉매는 상기 제2 실내기로 공급된다. 상기 제2 기상냉매는 상기 제1 실내기 및 상기 제2 실내기에 유입되어, 각각 응축 및 팽창이 일어나 소정의 공간을 난방시킨다. 또한, 난방이 완료되면 상기 제1 실내기로부터 제1 액냉매가 배출되고, 상기 제2 실내기로부터 제2 액냉매가 배출된다.

상기 제1 실내기 및 제2 실내기로부터 배출된 제1 액냉매 및 제2 액냉매는 각각 상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 제2 과냉각 열교환기(330)로 유입된다. 이 경우, 상기 과냉각 팽창장치(310)는 작동하지 않기 때문에, 상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 상기 제2 과냉각 열교환기(330)는 통로역할만을 수행한다. 즉, 상기 제1 액냉매는 상기 제1 과냉각 열교환기(320) 및 상기 제1 분리액관(303)을 통과하고, 상기 제2 액냉매는 상기 제2 과냉각 열교환기(330) 및 상기 제2 분리액관(304)을 통과하며, 상기 제1 액냉매 및 상기 제2 액냉매는 상기 제1 배관(301)에서 합지되어 상기 액관(210)을 통과한 뒤, 실외기(100)로 유입된다.

도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 특수오일회수 및 제상운전상태를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 실외기(100)의 압축기(101,102)로부터 압축된 고온 고압의 액냉매가 액관(210)을 통해서 상기 분배유닛(300)으로 유입된다. 상세히, 상기 고온고압의 액냉매가 상기 제1 배관(301)을 통해 유입된다. 이 경우, 상기 바이패스 밸브(382)는 오픈 상태로 유지되고, 상기 실내기의 상기 실내 팽창장치는 완전히 클로징되어 있다. 상기 바이패스 밸브(382)는 오픈되고 상기 실내 팽창장치는 클로징되어 있기 때문에, 상기 고온고압의 액냉매는 상기 제1 배관(301)을 통해 유입된 뒤, 상기 실내기쪽으로 유입되지 않고 전부 상기 바이패스 밸브(382)가 형성된 상기 바이패스 유로(381)로 유동하게 된다. 상기 바이패스 유로(382)로 유동한 액냉매는 상기 제2 배관(341)을 통해 상기 저압기관(220)으로 유입됨으로써, 상기 고온고압의 액냉매는 기액 분리기(140)로 유입된다.

고온고압의 액냉매에는 상기 압축기(101, 1012)로부터 분리된 오일의 일부가 혼합되어 있다. 또한, 저압기관(220)에는 저압의 기상냉매가 유동하면서 많은 양의 오일이 회수되지 않고 쌓여있다. 이 경우, 상기 액냉매가 상기 저압기관(220)을 통해 기액 분리기(140)로 유입되는 과정에서, 배관에 형성되어 있던 오일이 모두 기액 분리기(140)로 회수된다. 상세히, 상기 액냉매가 상기 바이패스 밸브(382)를 통과하는 경우, 상기 액냉매가 감압되면서 상기 액냉매의 일부가 기상냉매로 변화한다. 변화한 기상냉매와 상기 액냉매의 혼합냉매가 상기 제2 배관(341)을 통해 상기 저압기관(220)으로 유동하면서, 상기 저압기관(220)에 쌓여있는 오일을 상기 기액 분리기(140)로 회수할 수 있다. 이 경우, 상기 혼합냉매는 상기 실내기를 통과하지 않기 때문에 상기 실내기로부터 소음이 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화시스템의 특수오일회수 및 제상운전은 기설정된 설정시간을 초과하면 자동적으로 일반오일회수 및 제상운전으로 변경된다. 상기 일반오일회수 및 제상운전의 동작에 대해서는 상술하였다. 상기 기 설정된 설정시간이란, 상기 특수오일회수 및 제상운전이 수행되면서 상기 실내기를 냉매가 통과하지 않음에 따라, 공기조화 시스템 내부의 냉매의 고압 또는 저압이 제대로 형성되지 않는 경우에 도달하는 시간을 의미한다. 즉, 공기조화 시스템 내부의 냉매가 적정한 고압 또는 저압이 잡히지 않는 경우에는, 상기 특수오일회수 및 제상운전을 멈추고, 동시에 일반오일회수 및 제상운전이 수행될 수 있다. 즉, 1차적으로 특수오일회수 및 제상운전이 수행되고, 기설정된 설정시간이 지났는데도 오일회수 또는 제상이 불완전하게 이루어진 경우, 일반오일회수 및 제상운전이 수행될 수 있다.

상기에서는 하나 이상의 실내기가 난방 또는 냉방전용 운전으로 동작하는 경우에 대해 설명하였으나, 실내기가 다 수개이고 냉난방 동시운전하는 경우에도 적용된다. 이 경우에는 냉방운전되는 실내기는 상기한 냉방전용 운전에서의 냉매흐름과 동일하게 냉매가 흐름으로써 냉매가 흐름으로써 운전되고, 난방운전되는 실내기는 상기한 난방전용 운전에서의 냉매흐름과 동일하게 냉매가 흐름으로써 운전될 수 있다.

Claims (6)

1. 실외공간에 배치되며, 압축기 및 실외 열교환장치가 구비되는 실외기;
   실내공간에 배치되며, 실내 열교환장치 및 실내 팽창장치가 구비되는 하나 이상의 실내기;
   상기 하나 이상의 실내기로 냉매를 분배하는 분배유닛; 및
   상기 실외기와 상기 분배유닛을 연결하는 하나 이상의 연결배관을 포함하고,
   상기 하나 이상의 연결배관은,
   액냉매가 유동하는 액관과, 제1 기상냉매가 유동하는 저압기관 및 제2 기상냉매가 유동하는 고압기관을 포함하고,
   상기 분배유닛은,
   상기 액관과 연결되는 제1 배관;
   상기 저압기관과 연결되는 제2 배관;
   상기 제1 배관 및 상기 제2 배관 사이에 배치되어, 상기 액관을 통해 유입되는 액냉매의 상기 저압기간으로의 유동을 제어하는 바이패스유닛;
   상기 제1 배관에서 분지된 일부 액냉매를 감압하여 감압액냉매를 생성하는 과냉각 팽창장치; 및
   상기 제1 배관의 액냉매가 유입되고, 유입된 액냉매를 과냉각하는 하나 이상의 과냉각 열교환기를 포함하고,
   냉방운전 시, 상기 액관을 통해 상기 과냉각 열교환기로 유입된 액냉매는 상기 감압액냉매와 열교환되어 과냉각된 상태로 상기 실내기로 유입되고,
   특수오일회수 및 제상운전 시, 상기 액관으로부터 공급된 액냉매는 상기 제1 배관, 상기 바이패스유닛 및 상기 제2 배관을 통과하여 상기 저압기관으로 유입되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바이패스 유닛은,
   상기 제1 배관 및 상기 제2 배관 사이를 연결하는 바이패스 유로; 및
   상기 바이패스 유로에 배치되어, 상기 바이패스 유로 내부의 액냉매 유동정도를 제어하는 바이패스 밸브를 포함하는 공기조화 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   특수오일회수 및 제상운전 시, 상기 실내 팽창장치는 풀 클로징(Full Closing)되고, 상기 바이패스 밸브는 오픈(Open)되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   일반오일회수 및 제상운전 시, 상기 액관으로부터 공급된 액냉매는 상기 제1 배관, 상기 하나 이상의 실내기 및 상기 제2 배관을 통과하여 상기 저압기관으로 유입되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 특수오일회수 및 제상운전이 기설정된 설정시간 이상 수행된 경우, 상기 특수오일회수 및 제상운전을 정지하고, 상기 일반오일회수 및 제상운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 일반오일회수 및 제상운전 시, 상기 실내 팽창장치는 오픈되고, 상기 바이패스 밸브는 클로징되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
   

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