KR102198332B1 - 공기 조화기 및 기액분리 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다. 일 측면에 따른 공기 조화기는, 압축기 및 실외 열교환기가 구비되는 실외기; 실내 열교환기가 구비되는 다수의 실내기; 상기 실외기의 외측에서 상기 실외기와 연결되며, 상기 실외기에서 배출된 냉매 중 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하기 위한 기액 분리기가 구비되는 기액분리 유닛; 및 상기 기액분리 유닛에 연결되며, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 기상 냉매 또는 액상 냉매를 상기 다수의 실내기로 분배하는 분배유닛을 포함하고, 상기 기액 분리기는, 2상 냉매가 유입될 수 있는 유입부와, 분리된 기상 냉매가 배출될 수 있는 제1배출부와, 분리된 액상 냉매가 배출될 수 있는 제2배출부와, 상기 제1배출부로 배출되기 전의 기상 냉매 및 액상 냉매 중 하나 이상, 또는 상기 제1배출부로 배출된 기상 냉매 및 액상 냉매 중 하나 이상을 가열하기 위한 히터를 포함한다.

Description

공기 조화기 및 기액분리 유닛{Air conditioner and gas-liguid separating unit}
본 발명은 공기 조화기 및 기액분리 유닛에 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.
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.
선행문헌인, 한국공개특허공보 제2012-0119688호(공개일 2012.10.31.)에는 멀티형 공기 조화기가 개시된다.
종래의 멀티형 공기 조화기는, 압축기 및 실외 열교환기가 구비되는 실외기와, 상기 실외기와 연결되는 분배기과, 상기 분배기에 연결되며 실내 열교환기가 구비되는 다수의 실내기를 포함한다.
상기 분배기는 상기 실외기에서 토출된 냉매를 상기 다수의 실내기로 분배하기 위한 장치로서, 배관을 통하여 상기 실외기 및 상기 다수의 실내기에 연결될 수 있다.
이 때, 상기 실외기와 분배기는 3개의 배관을 통하여 연결되고, 상기 분배기와 각각의실내기는 2개의 배관을 통하여 연결될 수 있다.
그러나, 이와 같이, 상기 실외기와 분배기가 3개의 배관을 통하여 연결되는 경우, 실외기와 분배유닛의 설치 및 조립이 복잡하고, 배관과 실외기(또는 분배기)을 연결하기 위한 용접부가 과다하게 구비되어야 하므로, 설치 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 구조가 간단하고 설치가 용이하며, 난방 성능이 향상되는 공기 조화기 및 공기 조화기에 적용될 수 있는 기액분리 유닛을 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 공기 조화기는, 압축기 및 실외 열교환기가 구비되는 실외기; 실내 열교환기가 구비되는 다수의 실내기; 상기 실외기의 외측에서 상기 실외기와 연결되며, 상기 실외기에서 배출된 냉매 중 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하기 위한 기액 분리기가 구비되는 기액분리 유닛; 및 상기 기액분리 유닛에 연결되며, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 기상 냉매 또는 액상 냉매를 상기 다수의 실내기로 분배하는 분배유닛을 포함하고, 상기 기액 분리기는, 2상 냉매가 유입될 수 있는 유입부와, 분리된 기상 냉매가 배출될 수 있는 제1배출부와, 분리된 액상 냉매가 배출될 수 있는 제2배출부와, 상기 제1배출부로 배출되기 전의 기상 냉매 및 액상 냉매 중 하나 이상, 또는 상기 제1배출부로 배출된 기상 냉매 및 액상 냉매 중 하나 이상을 가열하기 위한 히터를 포함한다.
다른 측면에 따른 기액분리 유닛은, 실외기로부터 배출된 2상 냉매가 유입될 수 있는 유입부와, 유입된 2상 냉매 중에서 기상 냉매가 배출될 수 있는 제1배출부와, 유입된 2상 냉매 중에서 액상 냉매가 배출될 수 있는 제2배출부를 가지는 기액 분리기; 및 상기 기액 분리기의 표면 또는 내부 공간을 가열하기 위한 히터를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 기액분리 유닛은, 실외기로부터 배출된 2상 냉매가 유입될 수 있는 유입부와, 유입된 2상 냉매 중에서 기상 냉매가 배출될 수 있는 제1배출부와, 유입된 2상 냉매 중에서 액상 냉매가 배출될 수 있는 제2배출부를 가지는 기액 분리기; 상기 제1배출부에 연결되며 기상 냉매가 유동할 수 있는 냉매배관; 및 상기 냉매배관 또는 상기 제1배출부에 감기는 히터를 포함한다.
본 발명에 의하면, 실외기와 분배유닛의 사이에 기액분리 유닛이 제공되고, 상기 실외기와 기액분리 유닛은 2배관에 의하여 연결됨으로써, 재료비가 절감되고 연결을 위한 용접부가 감소됨으로써 설치 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 기액분리 유닛이 제공됨으로써, 공기 조화기가 냉방 또는 난방운전이 동시에 구현되는 동시형 운전과, 냉방 또는 난방운전이 절환되어 운전되는 절환형 운전이, 동일한 실외기에 의해서 수행될 수 있다.
또한, 기액분리 유닛은 배관 접속부를 통하여 실외기 및 분배유닛에 분리 가능하게 결합될 수 있으므로, 기액분리 유닛의 설치 및 교환이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 기액분리 유닛 및 분배유닛을 제거하면, 실외기와 실내기를 통한 절환형 운전이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 기액 분리기에 히터가 구비됨에 따라서, 냉방주체 난방운전 시에 난방 실내기로 유동하는 냉매의 건도가 증가되어 난방 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 세부 구성을 보여주는 사이클 도면.
도 3은 본 실시 예에 따른 기액 분리기를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 난방전용 운전시의 냉매 흐름을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 과정에서 냉방운전이 추가되는 경우의 냉매 흐름을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방전용 운전시의 냉매 흐름을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 과정에서 난방운전이 추가되는 경우의 냉매 흐름을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기액 분리기를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기액 분리기를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기(10)는, 실외기(100)와, 기액분리 유닛(200)과, 분배유닛(300) 및 다수의 실내기(400)를 포함한다.
상세히, 상기 기액분리 유닛(200)은 상기 실외기(100)에 분리 가능하게 결합된다. 즉, 상기 기액분리 유닛(200)은 상기 실외기(100)의 외측에서 상기 실외기(100)에 연결된다.
상기 공기 조화기(10)는, 상기 실외기(100)와 상기 기액분리 유닛(200)을 연결하는 제1 및 제2연결 배관(191, 192)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 기액분리 유닛(200)는, 상기 제 1 연결배관(191) 및 제 2 연결배관(192)이 결합되기 위한 복수의 제 1 배관 접속부(201)가 구비된다. 즉, 상기 기액분리 유닛(200)은, 2개의 제 1 배관 접속부(201)를 포함한다.
상기 공기 조화기(10)는, 상기 기액분리 유닛(200)과 상기 분배유닛(300)을 연결하는 3개의 배관(193,194,195)을 더 포함할 수 있다. 상기 3개의 배관(193, 194, 195)은, 상기 기액분리 유닛(200)의 타측에 연결되는 제 3 연결배관(193)과, 제 4 연결배관(194) 및 제 5 연결배관(195)을 포함한다.
그리고, 상기 기액분리 유닛(200)에는, 상기 제 3 연결배관(193), 제 4 연결배관(194) 및 제 5 연결배관(195)이 분리 가능하게 결합되는 복수의 제 2 배관 접속부(205)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 기액분리 유닛(200)은, 3개의 제 2 배관 접속부(205)를 포함한다.
상기 공기 조화기(10)는, 상기 분배유닛(300)과 다수의 실내기(400)를 연결하는 다수의 분배배관(390)을 더 포함할 수 있다.
상기 분배유닛(300)과 일 실내기(400)를 연결하는 분배배관은, 상기 일 실내기(400)로 냉매의 유입을 가이드 하는 유입배관 및 상기 일 실내기(400)로부터 냉매의 유출을 가이드 하는 유출배관을 포함할 수 있다.
상기 다수의 실내기(400)는, 일 예로 제1실내기 내지 제3실내기(401, 402, 403)를 포함할 수 있으며, 본 실시 예에서 실내기의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
이하에서는, 상기 공기 조화기(10)의 세부구성에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 세부 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 다수의 실내기(400) 각각에는, 도면에 도시되지는 않았으나, 실내 공간의 공기와 열교환 되는 실내 열교환기 및 상기 실내 열교환기로 유입되는 냉매를 팽창하기 위한 팽창장치(이하, 실내 팽창장치)가 포함될 수 있다.
상기 실외기(10)는, 압축기(101) 및 상기 압축기(101)의 입구 측에 배치되는 실외 기액분리기(105)를 포함할 수 있다. 상기 기액분리기(105)는 유입된 냉매 중 액상 냉매와 기상 냉매를 분리한다. 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(101)로 유입될 수 있다.
상기 실외기(100)는, 상기 압축기(101)에서 압축된 냉매가 실외 열교환기(111, 112) 또는 기액분리 유닛(200) 측으로 유동하도록 유로를 전환시키는 유로 전환부(107)를 포함할 수 있다. 상기 유로 전환부(107)는, 일 예로 사방 밸브(four-way valve)를 포함할 수 있다.
상기 공기 조화기(10)가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유로 전환부(107)에 의해서 상기 실외 열교환기(111, 112)로 유동한다. 반면에, 상기 공기 조화기(10)가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유로 전환부(107)에 의해서 상기 기액분리 유닛(200)으로 유동한다.
상기 실외 열교환기(111, 112)는, 복수의 열교환부를 포함할 수 있다. 일 예로 상기 복수의 열교환부는, 병렬 연결되는 제 1 열교환부(111) 및 제 2 열교환부(112)를 포함할 수 있으며, 본 실시 예에서 열교환부의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
그리고, 냉방운전을 기준으로, 상기 실외기(100)는, 상기 제 1 열교환부(111)의 출구 측으로부터 상기 제 2 열교환부(112)의 입구 측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변유로(115) 및 상기 가변유로(115)에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 가변밸브(117)를 포함할 수 있다. 상기 가변밸브(117)의 온(on) 또는 오프(off) 여부에 따라, 상기 제 1 열교환부(111)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환부(112)에 선택적으로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 가변밸브(117)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환부(111)를 통과한 냉매는 상기 가변유로(115)를 거쳐 상기 제 2 열교환부(112)로 유입되며, 상기 제 2 열교환부(112)를 통과한 후 제 2 실외 배관(121b)을 유동한다. 반면에, 상기 가변밸브(117)가 오프 또는 폐쇄되면, 냉매는 상기 제 1 열교환부(111)를 통과한 후 제 1 실외 배관(121a)을 유동한다.
상기 실외기(100)는, 상기 제 1 열교환부(111)의 출구 측에 연장되는 제 1 실외 배관(121a) 및 상기 제 1 실외 배관(121a)에 제공되어 냉매의 유동을 조절하는 제 1 실외 팽창장치(118)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실외기(100)는, 상기 제 2 열교환부(112)의 출구 측에 연장되는 제 2 실외 배관(121b) 및 상기 제 2 실외 배관(121b)에 제공되어 냉매의 유동을 조절하는 제 2 실외 팽창장치(119)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 실외 팽창장치(118)가 개방되거나 개도가 커지면, 상기 제 1 열교환부(111) 및 제 1 실외 배관(121a)을 통하여 유동하는 냉매의 양이 증가된다. 그리고, 상기 제 2 실외 팽창장치(119)가 개방되거나 개도가 커지면, 상기 제 2 열교환부(112) 및 제 2 실외 배관(121b)을 통하여 유동하는 냉매의 양이 증가된다.
한편, 상기 제 1 실외 팽창장치(118)와 제 2 실외 팽창장치(119)는 병렬 연결될 수 있다. 상기 제 1 실외 팽창장치(118) 또는 제 2 실외 팽창장치(119)는 팽창밸브(Electronic Expansion Valve) 일 수 있으며, 난방 운전시 상기 실외 열교환기(111, 112)로 유입될 냉매를 팽창시킬 수 있다.
상기 실외기(100)는, 냉방운전시 상기 제 1 실외 팽창장치(118)와 제 2 실외 팽창장치(119)를 통과한 냉매를 합지하는 실외 합지부(120)를 포함할 수 있다. 상기 실외 합지부(120)에서 합지된 냉매는 상기 실외기(100)에서 배출되어 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입될 수 있다. 한편, 상기 실외 합지부(120)는, 난방운전시 냉매를 상기 제 1 실외 배관(121a) 또는 제 2 실외 배관(121b)를 분지하는 기능을 할 수 있다. 따라서, 상기 실외 합지부(120)를 "실외 분지부"라 이름할 수도 있을 것이다.
상기 실외기(100)는, 상기 제 1 실외 배관(121a) 또는 제 2 실외 배관(121b)을 유동할 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스 하기 위한 바이패스 배관(122, 123, 124)을 포함할 수 있다.
상기 바이패스 배관(122, 123, 124)은, 상기 실외 합지부(120)와 상기 제 2 열교환부(112)에 연결되는 제 1 바이패스 배관(122)을 포함할 수 있다. 일 예로, 난방을 주체로 냉방을 동시운전 하는 경우, 냉매는 상기 실외 합지부(120)로부터 상기 제 1 바이패스 배관(122)으로 바이패스된 후에 상기 제 2 실외 열교환부(112)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 바이패스 배관(122)에는, 상기 제 2 실외 열교환부(112)로 유입될 냉매의 양을 조절하는 제 1 바이패스 밸브(126)가 구비된다. 상기 제 1 바이패스 밸브(126)의 온 또는 오프 또는 개도에 따라 상기 제 1 바이패스 배관(122)을 유동하는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
상기 바이패스 배관(122, 123, 124)은, 상기 제 1 바이패스 배관(122) 및 상기 가변유로(115)에 연결되는 상기 제 1 실외 열교환부(111)에 연결되는 제 2 바이패스 배관(123)을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 난방을 주체로 냉방을 동시운전 하는 경우, 상기 제 1 바이패스 배관(122)을 유동하는 냉매는 상기 제 2 바이패스 배관(123) 및 가변유로(115)를 경유하여 상기 제 1 실외 열교환부(111)로 유입될 수 있다.
상기 제 2 바이패스 배관(123)에는, 상기 제 1 실외 열교환부(111)로 유입될 냉매의 양을 조절하는 제 2 바이패스 밸브(127)가 구비된다. 상기 제 2 바이패스 밸브(127)의 온 또는 오프 또는 개도에 따라 상기 제 2 바이패스 배관(123)을 유동하는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
상기 바이패스 배관(122, 123, 124)은, 상기 제 2 바이패스 배관(123)에 연결되는 제 3 바이패스 배관(124)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 3 바이패스 배관(124)은 상기 제 1 실외 열교환부(111)와 유로 전환부(107)를 연결하는 배관(이하, "유로전환 배관"이라 함)에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 바이패스 배관(124)에는, 냉매의 유동량을 조절하는 제 3 바이패스 밸브(128)가 구비된다. 상기 제 3 바이패스 밸브(128)는, 상기 압축기(101)에서 토출된 고압의 기상 냉매를 팽창하기 위한 팽창밸브일 수 있다.
일 예로, 냉방을 주체로 난방을 동시운전 하는 경우, 상기 유로 전환부(107)로부터 상기 제 1 실외 열교환부(111)로 유입될 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 제 3 바이패스 배관(124)으로 유동한다. 그리고, 상기 제 3 바이패스 배관(124)을 유동하는 기상의 냉매는 상기 제 3 바이패스 밸브(128)에 의해서 감압되어 2상 냉매로 상 변화될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)는, 상기 실외기(100)와 상기 기액분리 유닛(200)을 연결하는 제 1 연결배관(191) 및 제 2 연결배관(192)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 연결배관(191)은 상기 유로 전환부(107)로부터 연장되며, 상기 제 2 연결배관(192)은 상기 실외 합지부(120)로부터 연장된다.
상기 기액분리 유닛(200)은, 상기 제 1 연결배관(191) 또는 제 2 연결배관(192)을 통하여 상기 기액분리 유닛(200)에 유입된 냉매를 가이드 하는 브릿지 배관(221, 225)(bridge pipe)을 포함한다.
또한, 상기 기액분리 유닛(200)은 상기 제 2 연결배관(192)과 연통되는 제1냉매배관(260)과, 상기 제 1 연결배관(191)과 연통되는 제4냉매배관(263)을 포함할 수 있다. 상기 제1냉매배관(260)은 후술할 기액 분리기(210)에 연결된다.
상기 브릿지 배관(221, 225)은, 제 1 브릿지 배관(221) 및 제 2 브릿지 배관(225)을 포함한다.
상기 제 1 브릿지 배관(221)은 상기 제1냉매배관(260) 및 제4냉매배관(263)에 연결되며, 난방운전시, 상기 제4냉매배관(263)을 유동하는 냉매를 기액 분리기(210)로 가이드 한다.
상기 제 2 브릿지 배관(225)은 상기 제1냉매배관(260) 및 제4냉매배관(263)에 연결되며, 냉방운전시, 상기 제1냉매배관(260)을 유동하는 냉매를 상기 기액 분리기(210)로 가이드 한다.
상기 제 1 브릿지 배관(221)에는 제 1 체크밸브(221a)가 구비되고, 상기 제 2 브릿지 배관(225)에는 제 2 체크밸브(225a)가 구비된다. 상기 제 1 체크밸브(221a) 및 제 2 체크밸브(225a)는 각 브릿지 배관(221, 225)에서 냉매가 일방향으로만 유동하도록 한다.
상기 제4냉매배관(263) 중에서 상기 제 1 브릿지 배관(221)과 상기 제2브릿지 배관(225)이 연결되는 두 지점 사이의 배관에는 제 3 체크밸브(226)가 구비된다. 상기 제 3 체크밸브(226)는 상기 제 1 연결배관(191)을 통하여 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입된 냉매가 상기 제 1 브릿지 배관(221)으로 유입되도록 하는 반면, 제 3 연결배관(193)을 통하여 상기 기액분리 유닛(200)에서 배출되는 것을 방지한다.
상기 기액분리 유닛(200)은, 상기 제 1 브릿지 배관(221) 또는 상기 실외 합지부(120)에서 공급된 냉매가 유입되고, 유입된 냉매 중 기상 냉매 및 액상 냉매를 서로 분리하는 기액 분리기(210)를 포함한다.
상기 기액 분리기(210)에서 분리된 기상 냉매는 상기 분배유닛(300)으로 유입되며, 분리된 액상 냉매는 과냉각기(230)로 유입될 수 있다. 상기 과냉각기(230)는 상기 기액 분리기(210)의 출구 측에 배치된다. 상기 과냉각기(230)와 상기 기액 분리기(210)는 제3냉매배관(262)에 의해서 연결될 수 있다.
상기 과냉각기(230)는 상기 공기 조화기(10)를 순환하는 제 1 냉매와, 상기 제 1 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)를 분지시킨 후 서로 열교환시킨다.
상기 기액분리 유닛(200)은, 상기 제 2 냉매가 분지되는 과냉각 유로(231)를 포함한다. 그리고, 상기 과냉각 유로(231)에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(235)가 구비된다. 상기 과냉각 팽창장치(235)는, 일 예로 전자팽창밸브(EEV: Electric Expansion Valve)일 수 있다.
상기 과냉각기(230)의 출구 측에는, 과냉각 출구배관(245)이 구비된다. 상기 과냉각 출구배관(245)에는 제 1 유량 조절부(241)가 구비된다. 상기 제 1 유량 조절부(241)는 상기 과냉각기(230)를 통과하는 제 1 냉매의 양을 조절할 수 있다.
일 예로, 상기 제 1 유량 조절부(241)가 개방되면, 상기 과냉각기(230)에서 열교환이 이루어지고, 상기 과냉각기(230)를 통과한 냉매는 상기 분배유닛(300)으로 유입될 수 있다. 반면에, 상기 제 1 유량 조절부(241)가 폐쇄되면, 상기 과냉각기(230)에서의 열교환은 일어나지 않게 된다.
상기 기액분리 유닛(200)는, 상기 과냉각 출구배관(245)의 일 지점으로부터 연장되며, 난방운전이 수행되는 과정에서 상기 실내기(400)를 통과한 후 상기 기액분리 유닛(200)으로 복귀하는 냉매의 양을 조절하기 위한 제 2 유량 조절부(243)가 구비된다.
상기 제 1 유량 조절부(241) 또는 제 2 유량 조절부(243)는, 팽창장치 일례로 전자팽창밸브(EEV: Electric Expansion Valve)일 수 있다. 따라서, 상기 제 1 유량 조절부(241) 또는 제 2 유량 조절부(243)의 개도에 따라, 냉매의 감압정도가 조절될 수 있다.
상기 기액분리 유닛(200)의 3개의 제 2 배관 접속부(205)에는 제 3 연결배관(193)과, 제 4 연결배관(194) 및 제 5 연결배관(195)이 연결된다. 그리고, 상기 기액 분리기(210)는 상기 제 2 배관(205)에 연결된 제 5 연결배관(195)과 제2냉매배관(261)에 의해서 연결될 수 있다.
상기 기액분리 유닛(200)는, 냉매가 합지되는 기액분리 합지부(250)를 더 포함할 수 있다. 난방주체 냉방운전이 수행되는 경우, 제 1 및 2 실내기(401, 402)로부터 상기 제 2 유량조절부(243)를 통과한 냉매와, 상기 제 3 실내기(403)에서 증발된 냉매는 상기 기액분리 합지부(250)에서 합지될 수 있다(도 5 참조).
그리고, 냉방전용 운전이 수행되는 경우, 상기 과냉각기(230)를 통과한 제 2 냉매와, 상기 다수의 실내기(400)에서 증발된 냉매는 상기 기액분리 합지부(250)에서 합지될 수 있다(도 6 참조).
상기 분배유닛(300)은 상기 기액분리 유닛(200)에서 배출된 냉매를 다수의 실내기(400)로 분배한다.
상세히, 상기 분배유닛(300)은, 일 실내기(400)로의 냉매 유입 또는 상기 일 실내기(400)를 통과한 냉매의 배출을 가이드 하는 다수의 분배배관(310, 312, 314)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 분배 배관(310, 312, 314)은, 제 1 분배배관(310)과, 제 2 분배배관(312) 및 제 3 분배배관(314)을 포함할 수 있다.
상기 기액 분리기(210)에서 분리된 기상 냉매는 상기 제 1 분배배관(310)을 유동한다. 상기 제 2 분배배관(312)은 상기 제 3 연결배관(193)에 연결되고, 상기 제 3 분배배관(314)은 상기 과냉각 출구배관(245)에 연결된다.
그리고, 상기 제 1 분배배관(310)에는 냉매의 유동을 제어하는 제 1 분배밸브(321)가 구비되고, 상기 제 2 분배배관(312)에는 냉매의 유동을 제어하는 제 2 분배밸브(323)가 구비된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 다수의 분배배관(310, 312, 314) 및 분배밸브(321, 323)는 각 실내기에 대응하여 제공된다. 그리고, 일 실내기에 제공되는 다수의 분배배관(310, 312, 314)은 타 실내기에 제공되는 다수의 분배배관(310, 312, 314)으로부터 각각 분지되어 연장될 수 있다.
상기 다수의 실내기(400) 각각에는, 실내 열교환기 및 실내 팽창장치가 구비된다. 일 실내기가 냉방운전이 수행되는 경우, 상기 일 실내기로 유입된 냉매는 상기 실내 팽창장치에서 감압된 후 상기 실내 열교환기에서 증발될 수 있다.
도 3은 본 실시 예에 따른 기액 분리기를 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 본 실시 예에 따른 기액 분리기(210)는, 내부에 냉매가 유동할 수 있는 공간을 형성하는 바디(211)를 포함한다.
상기 바디(211)는, 상기 제1냉매배관(260)이 연결되는 유입부(213)와, 상기 제2냉매배관(261)이 연결되는 제1배출부(214)와, 상기 제3냉매배관(262)이 연결되는 제2배출부(215)를 포함할 수 있다. 상기 유입부(213) 및 제1 및 제2배출부(214, 215)는 상기 바디(211)에서 외측으로 연장될 수 있다.
이와 달리, 상기 상기 유입부(213) 및 제1 및 제2배출부(214, 215)는 홀로서, 상기 각 냉매배관(260, 261, 262)이 상기 각 홀에 끼워져 상기 바디(211)에 직접 연결될 수 있다.
상기 제2배출부(215)는 상기 유입부(213)와 동일한 높이 또는 낮은 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1배출부(214)는 상기 유입부(213) 및 상기 제2배출부(215) 보다 높게 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 유입부(213)는 상기 바디(211)의 측면에 배치될 수 있고, 상기 제1배출부(214)는 상기 바디(211)의 상면 또는 상기 바디(211)의 측면 상측부에 배치될 수 있다. 상기 제2배출부(215)는 상기 바디(211)의 측면 또는 하면에 배치될 수 있다.
냉방을 주체로 난방을 동시운전하는 경우, 상기 유입부(213)를 통하여 2상 냉매(기상 냉매와 액상 냉매가 혼재된 냉매)가 상기 바디(211)로 유입될 수 있다.
상기 바디(211)로 유입된 2상 냉매 중 기상 냉매는 상기 제1배출부(214)를 통하여 배출된 후에 난방 운전하는 실내기로 유동할 수 있고, 액상 냉매는 상기 제2배출부(215)를 통하여 배출된 후에 냉방 운전하는 실내기로 유동할 수 있다.
공기 조화기의 운전 조건이나 실외 온도 또는 실내 온도에 따라서, 상기 실외기(10)에서 2상 냉매가 과도하게 생성될 수 있다. 즉, 냉매 량에서 액상 냉매의 양이 많을 수 있다. 실외기(10)에서 2상 냉매가 형성되는 과정에 대해서는 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
이 경우, 상기 기액 분리기(210) 내에서 기상 냉매와 액상 냉매가 분리되더라도 상기 유입부(213)를 통하여 액상 냉매가 유입될 수 있다. 이 경우, 액상 냉매가 난방 운전하는 냉매로 유동할 수 있어 난방 성능이 저하될 수 있다. 즉, 상기 난방 실내기로 유동하는 냉매의 건도가 낮아져 난방 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시 예의 경우, 냉방을 주체로 난방을 동시운전하는 경우에, 상기 난방 실내기로 유동하는 냉매의 건도를 향상시키기 위하여, 상기 기액 분리기(210)에 히터(270)가 구비될 수 있다.
상기 히터(270)는 상기 바디(211)에 감길 수 있다. 즉, 상기 히터(270)는 상기 바디(211)의 표면을 가열함으로써, 상기 바디(210)의 내부가 가열된다. 상기 바디(211)로 유입된 2상 냉매 중에서 기상 냉매와 일부 액상 냉매는 상기 제1배출부(214)를 통하여 상승하므로, 상기 제1배출부(214)와 인접한 위치에서 상기 히터(270)가 바디에 감길 수 있다. 일 예로 상기 히터(270)의 일부 또는 전부는 상기 바디(211)에서 상기 제1배출부(214)와 상기 제2배출부(215) 사이 부분에 감길 수 있다. 즉, 상기 히터(270)는 상기 바디(211)에서 상기 제2배출부(215) 보다 높게 위치되는 부분에 감길 수 있다.
따라서, 상기 히터(270)가 온되면, 상기 기액 분리기(210)의 내부가 가열되고, 특히 상기 바디(211)에서 상기 제1배출부(214)와 인접한 부분이 가열되므로, 상기 제1배출부(214)를 유동하는 액생냉매의 양이 줄어들게 된다. 즉, 상기 제1배출부(214)를 유동하는 냉매의 건도가 증가하게 된다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 공기 조화기에서의 운전모드에 따른 작용 및 냉매 유동에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 난방전용 운전시의 냉매 흐름을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하여, 상기 공기 조화기(10)가 난방전용 운전하는 경우, 즉 모든 실내기가 난방을 수행하는 경우의 작용 및 냉매 유동에 대하여 설명한다.
상기 압축기(101)에서 압축된 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 통하여 상기 제 1 연결배관(191) 및 상기 제4냉매배관(263)을 유동하며, 상기 제 1 브릿지배관(221)으로 유입된다. 이 때, 상기 제 3 체크밸브(226)에 의하여, 냉매는 상기 제 1 브릿지 배관(221)으로 가이드 되며 상기 유입부(213)를 통하여 상기 기액 분리기(210)로 유입될 수 있다.
상기 기액 분리기(210)로 유입되는 냉매는 고압의 기상 냉매이다. 상기 기액 분리기(210)으로 유입된 기상 냉매는 상기 제1배출부(214)를 통하여 배출된 후에 제2냉매배관(261) 및 상기 제 5 연결배관(195)을 지나 상기 분배유닛(300)으로 유입된다. 한편, 상기 과냉각 팽창부(235) 및 제 1 유량 조절부(241)는 폐쇄되며, 이에 따라 냉매는 상기 과냉각기(230)로 유입되지 않는다. 그리고, 상기 히터(270)는 오프 상태가 된다.
상기 분배유닛(300)으로 유입된 냉매는 분지되어 각 실내기(400)에 대응하는 제 1 분배배관(310)을 유동하며, 상기 실내기(400)에 유입되어 응축될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 분배밸브(321)는 개방되고 상기 제 2 분배밸브(323)는 폐쇄된다. 따라서, 상기 다수의 실내기(400)를 통하여 난방 운전이 수행될 수 있다.
그리고, 상기 실내기(400)에서 응축된 냉매는 상기 실내기(400)에서 토출되어 상기 제 3 분배배관(314)을 유동하게 된다.
각 실내기(400)에 대응하는 제 3 분배배관(314)을 유동하는 냉매는 합지된 후 상기 제 4 연결배관(194)을 통하여 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입된다. 그리고, 상기 제 2 유량 조절부(243)를 통과하게 된다. 이 때, 상기 제 2 유량 조절부(243)는 완전 개방되며, 이에 따라 냉매의 감압효과는 발생되지 않을 수 있다.
상기 제 2 유량 조절부(243)를 통과한 냉매는 상기 제 2 브릿지 배관(225)을 유동한다. 이 때, 상기 제 3 체크밸브(226)의 입구 단의 압력 보다 출구 단의 압력이 크므로, 냉매가 상기 제 3 체크밸브(226)를 통과하지 못한다. 상기 제 2 브릿지 배관(225)을 유동한 냉매는 상기 제 2 연결배관(192)을 통하여 상기 실외기(100)로 유입된다.
상기 실외기(100)로 유입된 냉매는 상기 실외 분지부(120)에서 분지되며, 상기 제 1 실외 배관(121a) 및 제 2 실외 배관(121b)을 유동한 후에 상기 제 1 열교환부(111) 및 제 2 열교환부(112)에서 증발된다.
이 때, 상기 제 1 바이패스 밸브(126), 제 2 바이패스 밸브(127) 및 제 3 바이패스 밸브(128)는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 실외 분지부(120)로부터 상기 바이패스 배관(122, 123, 124)로의 냉매 유동은 방지될 수 있다.
그리고, 상기 가변밸브(117)는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 제 2 열교환부(112)에 유입되는 냉매는 상기 제 1 열교환부(111)로 유입되지 않고, 상기 제 1 열교환부(111)에서 토출된 냉매와 합지될 수 있다.
상기 실외 열교환기(111, 112)를 통과한 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 통하여 상기 압축기(101)로 유입될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 과정에서 냉방운전이 추가되는 경우의 냉매 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하여, 상기 공기 조화기(10)가 난방을 주체로 운전하고 일부의 실내기가 냉방을 수행하는 경우(난방주체 냉방운전)의 작용 및 냉매 유동에 대하여 설명한다.
여기서, "난방주체 냉방운전"이라 함은, 냉방 실내기 보다 난방 실내기의 수가 많은 것을 의미한다.
상기 압축기(101)에서 압축된 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 통하여 상기 제 1 연결배관(191)을 유동하며, 상기 제 1 브릿지배관(221)으로 유입된다. 이 때, 상기 제 3 체크밸브(226)에 의하여, 냉매는 상기 제 1 브릿지 배관(221)으로 가이드 되며 상기 기액 분리기(210)로 유입될 수 있다.
상기 기액 분리기(210)로 유입되는 냉매는 고압의 기상 냉매이다. 상기 기액 분리기(210)로 유입된 기상 냉매는 상기 제 5 연결배관(195)을 통하여 상기 분배유닛(300)으로 유입된다. 한편, 상기 과냉각 팽창부(235) 및 제 1 유량 조절부(241)는 폐쇄되며, 이에 따라 냉매는 상기 과냉각기(230)로 유입되지 않는다. 그리고, 상기 히터(270)는 오프 상태가 된다.
상기 분배유닛(300)으로 유입된 냉매는 제 1 실내기(401) 및 제 2 실내기(402)에 대응하는 제 1 분배배관(310)을 유동하며, 상기 제 1 실내기(401) 및 제 2 실내기(402)에 각각 유입되어 응축될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 실내기(401) 및 제 2 실내기(402)는 난방 운전될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 실내기(401) 및 제 2 실내기(402)에서 응축된 냉매 중 일부의 냉매는 합지되어 제 3 실내기(403)로 유입된다. 상기 제 3 실내기(403)로 유입된 냉매는 실내 팽창장치를 통과하면서 감압된 후 실내 열교환기에서 증발된다. 따라서, 상기 제 3 실내기(403)는 냉방 운전될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 실내기(403)에서 증발된 냉매는 상기 제 3 실내기(403)에서 토출되어 상기 제 2 분배배관(312)을 유동하며, 상기 제 3 연결배관(193)을 경유하여 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입된다.
한편, 상기 제 1 실내기(401) 및 제 2 실내기(402)에서 응축된 냉매 중 나머지 냉매는 상기 제 4 연결배관(194)을 경유하여 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입된다. 그리고, 상기 제 2 유량 조절부(243)를 통과하게 된다.
냉매는 상기 제 2 유량 조절부(243)를 통과하는 과정에서 감압될 수 있다. 일 예로, 상기 제 2 유량 조절부(243)의 개도가 작을수록 감압효과는 커질 수 있다.
그리고, 상기 제 2 유량 조절부(243)의 개도는 상기 제 3 실내기(403)로 유입되어야 할 냉매량에 따라 조절될 수 있다.
일 예로, 상기 제 2 유량 조절부(243)의 개도가 작게 되면, 상기 제 2 유량 조절부(243)로 유입되는 냉매량과 비교하여 상대적으로 상기 제 3 실내기(403)로 유입되는 냉매량이 많아질 수 있고, 저압(증발 압력)이 낮아지게 된다.
반면에, 상기 제 2 유량 조절부(243)의 개도가 크게 되면, 상기 제 2 유량 조절부(243)로 유입되는 냉매량과 비교하여 상대적으로 상기 제 3 실내기(403)로 유입되는 냉매량이 작게 되고, 저압(증발 압력)이 높아지게 된다.
따라서, 상기 제 2 유량 조절부(243)의 개도는 상기 제 3 실내기(403)의 냉방능력 또는 냉동 사이클의 신뢰도를 고려하여, 적절 수준의 개도로 제어됨으로서, 저압이 조절될 수 있다.
상기 제 2 유량 조절부(243)에서 감압된 냉매는, 상기 제 3 실내기(403)로부터 상기 제 3 연결배관(193)을 경유하여 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입된 냉매와 상기 기액분리 합지부(250)에서 합지된다.
그리고, 합지된 냉매는 상기 제 2 브릿지 배관(225)을 통하여 상기 실외기(100)로 유입된다. 이 때, 상기 합지된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 혼합된 2상 상태의 냉매일 수 있다.
상기 실외기(100)로 유입된 냉매는 상기 실외 분지부(120)에서 분지되며, 상기 제 1 실외 배관(121a) 및 제 2 실외 배관(121b)을 유동한 후 상기 제 1 열교환부(111) 및 제 2 열교환부(112)에서 증발된다. 그리고, 증발된 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 거쳐 상기 압축기(101)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 바이패스 밸브(126) 및 제 2 바이패스 밸브(127)는 개방되고 제 3 바이패스 밸브(128)는 폐쇄될 수 있다.
상기 제 1 바이패스 밸브(126)와 제 2 바이패스 밸브(127)가 개방됨으로써, 상기 실외기(100)로 유입된 냉매 중 일부의 냉매는 상기 실외 분지부(120)에서 분지되고, 분지된 냉매는 상기 제 1 바이패스 배관(122) 및 제 2 바이패스 배관(123)을 통하여 상기 제 1 열교환부(111) 및 제 2 열교환부(112)를 통과한 후 상기 압축기(101)로 유입될 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 및 제 2 바이패스 배관(122, 123)이 개방되어 냉매가 유동될 수 있으므로, 냉매의 압력이 실외기(100)에서 손실되는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 상기 실외 분지부(120)를 통과하는 냉매는 2상 냉매일 수 있고, 이 중 기상 냉매는 배관을 통과하는 과정에서 압력 손실이 클 수 있으나, 상기 제 1 및 제 2 실외배관(121a, 121b) 뿐만 아니라, 상기 제 1 및 제 2 바이패스 배관(122,123)을 개방함으로써 냉매의 유동공간이 확보되고 이에 따라 압력 손실을 저감시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 제 3 바이패스 밸브(128)는 폐쇄되고, 이에 따라 2상 냉매가 상기 실외 열교환기(111,112)를 거치지 않고 상기 압축기(101)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 가변밸브(117)는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 제 2 열교환부(112)에 유입되는 냉매는 상기 제 1 열교환부(111)로 유입되지 않고, 상기 제 1 열교환부(111)에서 토출된 냉매와 합지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방전용 운전시의 냉매 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하여, 상기 공기 조화기(10)가 냉방전용 운전하는 경우, 즉 모든 실내기가 냉방을 수행하는 경우의 작용 및 냉매 유동에 대하여 설명한다.
상기 압축기(101)에서 압축된 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 통하여 상기 제 1 실외 열교환부(111)로 유입되어 응축된다. 그리고, 상기 가변밸브(117)는 개방될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 실외 열교환부(111)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 제 1 실외 배관(121a)을 유동하며, 나머지 일부는 상기 가변밸브(117)를 경유하여 상기 제 2 실외 열교환부(112)로 유입되어 응축된다.
상기 제 2 실외 열교환부(112)에서 토출된 냉매는 상기 제 2 실외 배관(121b)을 경유하여 상기 실외기(100)에서 배출될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 바이패브 밸브(126), 제 2 바이패스 밸브(127) 및 제 3 바이패스 밸브(128)는 폐쇄되어, 냉매의 유동을 방지한다.
이와 같이, 냉방전용 운전일 경우에는, 상기 가변밸브(117)가 개방되어 냉매가 다수의 열교환부(111, 112)를 차폐로 통과하여 응축될 수 있다. 다만, 요구되는 냉방능력이 낮은 경우에는, 상기 가변밸브(117)가 폐쇄되어 냉매가 상기 제 1 열교환부(111) 만 통과하도록 제어될 수도 있을 것이다.
상기 실외기(100)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 연결배관(192) 및 상기 제1냉매배관(260)을 유동한 후에 상기 기액 분리기(210)로 유입될 수 있다.
상기 기액 분리기(210)로 유입되는 냉매는 응축 냉매로서 전부 또는 대부분이 액상 냉매로 형성된다. 상기 기액 분리기(210)로 유입된 냉매 중에서 액상 냉매는 상기 과냉각기(230) 및 상기 제 1 유량 조절부(241)를 통과하며 상기 제 4 연결배관(194)을 통하여 상기 분배유닛(300)으로 유입될 수 있다.
이 때, 상기 과냉각 팽창부(235) 및 상기 제 1 유량 조절부(241)는 개방되어 상기 과냉각기(230)에서 냉매의 과냉이 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 과냉각 팽창부(235)의 개도에 따라, 상기 과냉각기(230)에서의 제 1 냉매의 과냉도 또는 제 2 냉매의 과열도가 제어될 수 있다.
상기 과냉각기(230)를 통과한 냉매, 즉 제 1 냉매는 상기 제 4 연결배관(194)을 통하여 상기 제 3 분배배관(314)으로 유입되며 실내기(400)에서 증발된다. 본 실시예와 같이, 다수의 실내기(400)가 제공되는 경우, 냉매는 각 실내기(400)에 대응되는 제 3 분배배관(314)으로 분지되어 실내기(400)로 유입될 수 있다.
그리고, 다수의 실내기(400)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 분배배관(312)을 유동하여 합지되며, 상기 제 3 연결배관(193)을 통하여 상기 기액분리 유닛(200)으로 유입된다.
한편, 상기 실내기(400)에서 증발된 냉매는 상기 기액분리 합지부(250)에서, 상기 과냉각기(230)를 통과한 제 2 냉매와 합지된다.
합지된 냉매는 상기 제 1 연결배관(191)을 통하여 상기 실외기(100)로 유입된 후에 상기 압축기(101)로 유입된다.
한편, 상기 제 1 분배밸브(321)는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 기액 분리기(210) 로부터 상기 제 1 분배배관(310)으로의 냉매 유동은 제한된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 과정에서 난방운전이 추가되는 경우의 냉매 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하여, 상기 공기 조화기(10)가 냉방을 주체적으로 운전하고 일부의 실내기가 난방을 수행하는 경우(냉방주체 난방운전)의 작용 및 냉매 유동에 대하여 설명한다.
여기서, "냉방주체 난방운전"이라 함은, 난방 실내기 보다 냉방 실내기의 개수가 더 많은 것을 의미한다.
상기 압축기(101)에서 압축된 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 통하여 상기 제 1 실외 열교환부(111) 및 제 3 바이패스 배관(124)으로 분지되어 유동한다. 이 때, 상기 제 3 바이패스 밸브(128)는 개방된다.
상기 제 1 바이패스 밸브(126)와, 제 2 바이패스 밸브(127) 및 가변밸브(117)는 개방될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 실외 열교환부(111)를 통과한 냉매 중 일부의 냉매는 사기 제 1 실외 배관(121a)을 통하여 상기 제 1 실외 팽창장치(118)로 유입되며, 다른 일부의 냉매는 상기 가변밸브(117)를 경유하여 상기 제 2 실외 열교환부(112)로 유입되어 응축된다.
그리고, 나머지 냉매는 상기 제 2 바이패스 밸브(127)를 통하여 상기 제 2 바이패스 배관(123)으로 유동한다. 이 때, 상기 제 2 바이패스 밸브(127)를 통과한 냉매는 상기 제 3 바이패스 밸브(128)를 거친 냉매와 합지되어 상기 제 2 바이패스 배관(123)을 유동하게 된다.
그리고, 상기 제 2 실외 열교환부(112)에서 응축된 냉매 중 일부는 상기 제 1 바이패스 밸브(126)를 통하여 상기 제 1 바이패스 배관(123)으로 유동한다. 이 때, 상기 제 1 바이패스 밸브(126)를 통과한 냉매는 상기 제 2 바이패스 배관(123)을 유동하는 냉매와 합지되어, 상기 제 1 바이패스 배관(122)을 유동하게 된다.
상기 제 1 바이패스 배관(122)을 유동하는 냉매는 상기 실외 분지부(120)를 경유하여 상기 실외기(100)에서 배출된다.
이와 같이, 상기 압축기(101)에서 압축된 냉매 중 일부는 상기 제 3 바이패스 밸브(128)를 통하여 유동하고, 일부의 냉매는 실외 열교환기(111, 112)를 통과함으로써 상기 실외기(110)에서 배출되는 냉매는 일정 압력 이상의 2상 상태일 수 있다.
한편, 상기 제 3 바이패스 밸브(128)의 개도는, 일 예로 난방을 수행하는 제 1 실내기(401)에 유입되는 냉매의 양에 따라 조절될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 실내기(401)에 유입되는 냉매량의 부족여부는 냉동 사이클의 고압(응축압력)에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 제 1 실내기(401)의 냉매량이 부족하면 상기 고압은 낮아지게 될 것이다.
일 예로, 상기 제 1 실내기(401)에 유입되는 냉매가 충분한 경우에는 상기 제 3 바이패스 밸브(128)의 개도는 감소되며, 상기 제 1 실내기(401)에 유입되는 냉매가 부족한 경우에는 상기 제 3 바이패스 밸브(128)의 개도를 확대하여 고압의 기상 냉매가 상기 제 1 실내기(401)에 더 많이 유입될 수 있도록 제어할 수 있다.
상기 실외기(100)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 연결배관(192) 및 상기 제1냉매배관(213)을 경유하여 상기 기액 분리기(210)로 유입될 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 공기 조화기의 운전 조건이나 실외 온도 또는 실내 온도에 따라서, 상기 실외기(10)에서 2상 냉매가 과도하게 생성될 수 있다. 이 경우에는 상기 제 3 바이패스 밸브(128)의 개도를 증가시킬 수 있다. 일 예로 상기 제 3 바이패스 밸브(128)를 풀 오픈(full open)할 수 있다. 이 경우, 상기 기액 분리기(210)로 유입된 기상 냉매의 양이 증가되나, 이와 같은 경우에도 난방 성능이 확보되지 않는 경우에 상기 히터(270)가 온될 수 있다. 그리고, 상기 히터(270)가 온된 후에 난방 성능이 확보되면, 상기 제 3 바이패스의 밸브(128)를 감소시킨 후에 상기 히터(270)가 오프될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제 3 바이패스 밸브(128)의 개도 증가와 함께 상기 히터(270)가 일정 시간 온될 수 있고, 상기 히터(128)의 오프와 함께 상기 제 3 바이패스 밸브(128)의 개도를 줄일 수 있다.
상기 기액 분리기(210)로 유입된 냉매 중에서 분리된 기상 냉매는 상기 제1배출부(214)를 통하여 배출되고, 상기 제2냉매배관(261) 및 상기 제 5 연결배관(195)을 경유하여 상기 제 1 실내기(401)에 대응하는 제 1 분배배관(310)으로 유동되며, 상기 제 1 실내기(401)에 유입되어 응축될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 실내기(401)는 난방을 수행할 수 있다.
상기 제 1 실내기(401)에서 응축된 냉매는 상기 제 3 분배배관(314)을 통하여 제 2 실내기(402) 및 제 3 실내기(403)으로 분지되어 유동한다. 상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)로 유입된 냉매는 실내 팽창장치에서 팽창된 후 실내 열교환기에서 증발되어 냉방을 수행할 수 있다.
상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)에서 증발된 냉매는 합지되어 상기 제 3 연결배관(193)을 통하여 상기 기액분리 유닛(200)에 유입된다.
한편, 상기 기액 분리기(210)으로 유입된 냉매 중에서 액상 냉매는 선택적으로 상기 과냉각기(230)를 통과할 수 있다. 즉, 상기 액상 냉매는 상기 제2배출부(215)에서 배출된 후에 상기 제3냉매배관(262)을 지나 상기 과냉각기(230)로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 유량 조절부(241)는 상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)로 유입될 냉매량 부족여부에 따라 개도 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 및 제 3 실내기(402,403)로 유입될 냉매량이 부족하면, 저압이 상승될 것이다.
상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)로 유입될 냉매량이 부족하면, 상기 제 1 유량 조절부(241)의 개도는 증가되고, 이에 따라 상기 제 1 유량 조절부(241)로부터 상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)로 유입되는 냉매량은 증가하게 된다.
이 때, 상기 제 1 유량 조절부(241)를 통과한 냉매는 상기 제 1 실내기(401)를 통과한 냉매와 합지되어, 상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)로 유입될 수 있다.
이와 반대로, 상기 제 2 및 제 3 실내기(402, 403)로 유입될 냉매량이 충분하면, 상기 제 1 유량 조절부(241)의 개도는 감소되거나 폐쇄될 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 유량 조절부(241)로부터 상기 제 2 및 제 3 실내기(402,403)로 유입되는 냉매량은 감소될 수 있다.
상기 제 1 유량 조절부(241)가 개방되는 경우, 도 6에서 설명한 바와 같이, 상기 과냉각 팽창부(235)의 개도에 따라 제 1 냉매의 과냉도 또는 제 2 냉매의 과열도가 제어될 수 있을 것이다.
상기 제 2 및 제 3 실내기(402,403)에서 증발된 냉매와, 상기 과냉각기(230)를 통과한 제 2 냉매는 상기 기액분리 합지부(250)에서 합지되며, 합지된 냉매는 상기 제 1 연결배관(191)을 통하여 상기 실외기(100)로 유입된다.
상기 실외기(100)로 유입된 냉매는 상기 유로 전환부(107)를 거쳐 상기 압축기(101)로 유입된다.
본 발명에 의하면, 실외기와 분배유닛의 사이에 기액분리 유닛이 제공되고, 상기 실외기와 기액분리 유닛은 2배관에 의하여 연결됨으로써, 재료비가 절감되고 연결을 위한 용접부가 감소됨으로써 설치 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 기액분리 유닛이 제공됨으로써, 공기 조화기가 냉방 또는 난방운전이 동시에 구현되는 동시형 운전과, 냉방 또는 난방운전이 절환되어 운전되는 절환형 운전이, 동일한 실외기에 의해서 수행될 수 있다.
또한, 기액분리 유닛은 배관 접속부를 통하여 실외기 및 분배유닛에 분리 가능하게 결합될 수 있으므로, 기액분리 유닛의 설치 및 교환이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 기액분리 유닛 및 분배유닛을 제거하면, 실외기와 실내기를 통한 절환형 운전이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 기액 분리기에 히터가 구비됨에 따라서, 냉방주체 난방운전 시에 난방 실내기로 유동하는 냉매의 건도가 증가되어 난방 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기액 분리기를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시 예에 따른 히터(272)의 일부 또는 전부는 상기 기액 분리기(210)의 내부에 배치된다. 상기 히터(272)는 일 예로 상기 기액 분리기(210)의 외측에서 상기 기액 분리기(210)로 삽입될 수 있다.
이 때, 상기 기액 분리기(210) 내에 위치된 상기 히터(272)는 상기 제2배출부(215) 보다 높게 위치되고, 상기 제1배출부(214) 보다 낮게 위치될 수 있다. 즉, 상기 제1배출부와 제2배출부 사이에 상기 히터(272)의 일부 또는 전부가 배치될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기 히터(272)에 의해서 기액 분리기(210)의 내부 공간이 가열되고, 기상 냉매의 건도가 증가되고, 상기 히터와 접촉하는 액상 냉매는 증발되므로, 상기 제1배출부로 액상 냉매가 배출되는 것이 최소화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기액 분리기를 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 히터(274)는 기액 분리기(210)의 제1배출부(214)와 제2냉매배관(261) 중 하나 이상에 감길 수 있다. 이 때, 상기 제1배출부 또는 제2냉매배관(261)의 효과적인 가열을 위하여 상기 히터(274)는 제1배출부(214)와 제2냉매배관(261) 중 하나 이상에 다수 회 감길 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 액상 냉매가 상기 제1배출부(214)를 통하여 배출되더라도 액상 냉매가 유동하는 과정에서 가열되어 증발될 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 공기조화 시스템 100 : 실외기
101 : 압축기 105 : 실외 기액분리기
111 : 제 1 열교환부 112 : 제 2 열교환부
122 : 제 1 바이패스 배관 123 : 제 2 바이패스 배관
124 : 제 3 바이패스 배관 126 : 제 1 바이패스 밸브
127 : 제 2 바이패스 밸브 128 : 제 3 바이패스 밸브
191~195 : 제 1~5 연결배관 200 : 기액분리 유닛
201 : 제 1 배관접속부 205 : 제 2 배관접속부
210 : 기액 분리기 213 : 유입부
214 : 제1배출부 215 : 제2배출부
221 : 제 1 브릿지 배관 225 : 제 2 브릿지 배관
230 : 과냉각기 260 : 제1냉매배관
261 : 제2냉매배관 263 : 제3냉배배관
270, 272, 274 : 히터 300 : 분배유닛
400 : 실내기

Claims (10)

  1. 압축기 및 실외 열교환기가 구비되는 실외기;
    실내 열교환기가 구비되는 다수의 실내기;
    상기 실외기의 외측에서 상기 실외기와 제1 및 제2연결 배관으로 연결되며, 상기 실외기에서 배출된 냉매 중 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하기 위한 기액 분리기가 구비되는 기액분리 유닛; 및
    상기 기액분리 유닛에 연결되며, 상기 기액분리 유닛에서 분리된 기상 냉매 또는 액상 냉매를 상기 다수의 실내기로 분배하는 분배유닛을 포함하고,
    상기 기액분리 유닛은,
    상기 제 2 연결배관과 연결된 제1냉매배관과;
    상기 분배유닛과 연결된 제2냉매배관과;
    상기 다수의 실내기와 연결된 과냉각기와;
    상기 과냉각기와 연결된 제3냉매배관를 포함하고,
    상기 기액 분리기는,
    상기 제1냉매배관이 연결되고, 2상 냉매가 유입될 수 있는 유입부와,
    상기 제2냉매배관이 연결되고, 분리된 기상 냉매가 배출될 수 있는 제1배출부와,
    상기 제3냉매배관와 연결되고, 분리된 액상 냉매가 배출될 수 있는 제2배출부와,
    상기 제1배출부로 배출되기 전의 기상 냉매 및 액상 냉매 중 하나 이상, 또는 상기 제1배출부로 배출된 기상 냉매 및 액상 냉매 중 하나 이상을 가열하기 위한 히터를 포함하고,
    상기 실외기는
    상기 실외열교환기을 유동할 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 바이패스 하기 위한 바이패스 배관과,
    상기 바이패스 배관에 구비되어 냉매의 유동량을 조절하는 바이패스 밸브를 더 포함하고,
    상기 다수의 실내기 중 일부는 난방운전되고, 다른 일부는 냉방운전되며, 냉방으로 운전되는 실내기의 수가 난방으로 운전되는 실내기의 수 보다 많은 냉방주체 난방운전의 경우,
    난방으로 운전되는 실내기의 냉매량이 부족하면, 상기 바이패스 밸브의 개도가 증대되고, 상기 히터가 온되며,
    난방으로 운전되는 실내기의 냉매량이 충분하면, 상기 바이패스 밸브의 개도가 감소되고, 상기 히터가 오프되는
    공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기액 분리기는, 상기 유입부, 상기 제1 및 제2배출부를 구비하는 바디를 포함하고,
    상기 히터는 상기 바디의 둘레에 감기는 공기 조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 기액 분리기 내부에 위치되는 공기 조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 제2냉매배관과 제1배출부 중 적어도 하나와 접촉하는 공기 조화기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 바디에서 상기 제1배출부는 상기 제2배출부 보다 높게 위치되는 공기 조화기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 바디에서 상기 제2배출부는 상기 유입부와 동일한 높이에 배치되거나 상기 유입부 보다 낮게 배치되는 공기 조화기.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 히터의 일부 또는 전부는 상기 제1배출부와 상기 제2배출부 사이에 배치되는 공기 조화기.
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