KR102289373B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

대형 실외 열교환기(24)의 경우라도 제상 효과를 저하하지 않고 확실하게 서리를 제거할 수 있다.
실외 열교환기(24) 및 팽창 밸브(26) 간에 설치된 분배기(25)와 일단이 분배기(25)에 연결되고 타단이 실외 열교환기(24)가 가지는 복수의 전열관(241)에 연결되는 복수의 분배관(252)과 일단이 압축기(23)에 연결되고 도중에 분기됨과 동시에 복수의 각 타단이 분배관(252)과 전열관(241)과의 연결부 또는 그 근처에 연결되는 바이패스관(30)을 구비하도록 했다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

본 발명은 제상(除霜) 기능을 가지는 공기조화기에 관한 것이다.

종래의 이와 같은 종류의 공기조화기로서는 난방을 계속하면서 압축기로부터 토출되는 고온 가스 냉매를 실외 열교환기에 공급하여 서리를 제거하도록 구성된 것이 있다.

구체적인 구성으로는 일본출원공개공보 2009－85484호에 나타낸 바와 같이 압축기, 실외 열교환기, 팽창 밸브 및 실내 열교환기를 구비하며 압축기의 토출 측 배관과 실외 열교환기 및 팽창 밸브를 연결하는 배관을 연결하는 바이패스관이 설치되어 있다. 본 구성으로 서리 제거 시에 압축기로부터의 고온 가스 냉매를 상기 바이패스관을 통하여 실외 열교환기 전열관에 공급함으로써 제상 기능을 구현할 수 있도록 하였다.

그런데 실외 열교환기는 대형일수록 긴 전열관이 필요하게 되고 그만큼 유로 저항에 의한 압력 손실이 커진다. 여기서 통상적으로 대형 실외 열교환기를 이용하는 경우는 전열관을 여러 개로 분할하고 실외 열교환기와 팽창 밸브와의 사이에 분배기를 설치함과 동시에 상기 분배기와 각 전열관을 분배관에서 연결할 수 있도록 구성하고 있다.

그러나 상기와 같은 대형 실외 열교환기에서 서리를 제거할 경우 압축기로부터의 고온 가스 냉매가 분배관을 흘러 각 전열관에 공급되므로 분배관의 유로 저항 때문에 고온 가스 냉매 유량이 감소하게 된다. 이것에 의해 대형 실외 열교환기에서는 제상 능력이 저하하여 제상 시간이 길어져 충분하게 서리가 제거될 수 없는 경우에는 잔상(殘霜) 하는 문제가 발생한다.

여기서 본 발명은 대형 실외 열교환기의 경우라도 제상 효과를 저하하지 않고 확실하게 서리를 제거하는 것을 주된 과제로 한다.

즉 본 발명에 의한 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창 밸브 및 실내 열교환기가 환상(環狀)으로 연결된 냉매 회로를 가지는 공기정화기로서 상기 실외 열교환기 및 상기 팽창 밸브 간에 설치된 분배기와 일단이 상기 분배기에 연결되어 타단이 상기 실외 열교환기가 가지는 복수의 전열관에 연결되는 복수의 분배관과 일단이 상기 압축기에 연결되고 도중에 분기됨과 동시에 복수의 각 타단이 상기 분배관과 상기 전열관의 연결부 또는 그 근처에 연결되는 바이패스관을 한층 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 공기조화기일 경우에 바이패스관의 각 타단이 분배관과 전열관의 연결부 또는 그 근처에 연결되어 있으므로 분배관의 유로 저항을 거의 받지 않고 고온 가스 냉매를 전열관으로 공급할 수 있다. 이것에 의해 대형 실외 열교환기의 경우라도 고온 가스 냉매의 유량 감소 없이 제상 효과도 저하하지 않고 확실하게 서리를 제거할 수 있다.

복수의 상기 전열관이 연결된 보조 분배기를 한층 더 구비하고 상기 분배관의 상기 일단이 상기 보조 분배기를 통하여 복수의 상기 전열관에 연결되고 상기 바이패스관의 상기 각 타단이 상기 보조 분배기에 연결되는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 바이패스관의 각 타단이 보조 분배기에 연결되므로 바이패스관의 분기를 줄일 수 있고 비용 절감이나 경량화를 도모할 수 있다.

구체적인 실시 양태로서는 상기 실외 열교환기가 복수 설치되고 상기 각 실외 열교환기에 대응하여 상기 분배기, 상기 분배관 및 상기 바이패스관이 각각 설치된 것을 들 수 있다.

또 상기 실외 열교환기가 복수의 열교환 요소를 가지며 상기 열교환 요소를 개별적으로 서리를 제거하여 서리가 제거되는 상기 열교환 요소를 전환하는 제상 제어부를 또한 구비하고 상기 제상 제어부가 1개의 열교환 요소의 서리 제거를 시작하여 종료하기 전에 다른 열교환 요소의 서리 제거를 시작하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 공기조화기일 경우에 제상 제어부가 1개의 열교환 요소의 서리 제거를 시작하여 종료하기 전에 다른 열교환 요소의 서리 제거를 시작하므로 서리가 제거된 열교환 요소에서 생긴 물이 다른 열교환 요소에서 동결하는 것을 방지할 수 있고 난방 운전을 계속하면서도 각 열교환 요소를 확실하게 서리 제거할 수 있다.

상기 복수의 열교환 요소가 상하 방향에 따라 설치되고 상기 제상 제어부가 서리 제거되는 상기 열교환 요소를 위쪽의 열교환 요소로부터 아래쪽의 열교환 요소를 향해 차례로 전환되는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 위쪽의 열교환 요소를 서리 제거하여 생긴 물이 아래쪽의 열교환 요소에서 동결하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

상기 실외 열교환기가 상부 열교환 요소, 중앙 열교환 요소 및 하부 열교환 요소를 가지며 상기 중앙 열교환 요소 용적이 상기 상부 열교환 요소 용적 및 상기 하부 열교환 요소 용적보다 작은 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 중앙 열교환 요소 용적이 작아서 중앙 열교환 요소가 고온으로 되기 쉽고 상부 열교환 요소의 서리 제거로 생긴 물이 중앙 열교환 요소에서 동결하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또 중앙 열교환 요소 용적이 작아서 중앙 열교환 요소의 서리 제거로 생기는 물량이 적게 되고 하부 열교환 요소에는 서리가 생기기 어렵게 되고 결과적으로 하부 열교환 요소의 제상 시간을 짧게 할 수 있다.

상기 제상 제어부가 상기 상부 열교환 요소와 상기 중앙 열교환 요소를 동시에 서리 제거하고 서리 제거되는 상기 열교환 요소를 상기 상부 열교환 요소로부터 상기 하부 열교환 요소로 전환하여 상기 중앙 열교환 요소와 상기 하부 열교환 요소를 동시에 서리 제하는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 상부 열교환 요소의 서리 제거로 생기는 물이 중앙 열교환 요소에서 동결하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있고 각 열교환 요소를 보다 확실하게 서리 제거할 수 있다.

상기 제상 제어부가 상기 상부 열교환 요소의 서리 제거를 시작하여 종료할 때까지의 사이에 상기 중앙 열교환 요소를 서리 제거함과 동시에 상기 하부 열교환 요소의 서리 제거를 시작하여 종료할 때까지의 사이에 상기 중앙 열교환 요소를 서리 제거하는 것이 바람직하다.

상기 압축기의 열을 축열(蓄熱)하는 축열조(蓄熱槽)를 한층 더 구비하고 상기 축열조에 축열된 열로 냉매를 가열함과 동시에 상기 냉매를 상기 바이패스 관을 통하여 상기 실외 열교환기로 흘릴 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 압축기로부터 방열된 열을 이용하여 냉매를 가열할 수 있고어 제상 운전을 고효율로 할 수 있다. 이것에 의해 제상 운전시의 난방 능력의 저하를 저감 할 수 있고 제상 운전시 사용자의 쾌적함을 손상시키지 않는다.

상기 축열조에서 유출된 냉매가 상기 압축기에 유입된 다음 상기 바이패스관을 통하여 상기 실외 열교환기로 흐르도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 축열조에서 유출된 냉매가 압축기에서 한층 더 고온으로 되어 제상 시간을 단축시킬 수 있다.

이와 같이 함으로써 상부 열교환 요소와 중앙 열교환 요소와의 사이에 생기는 잔빙(殘氷)이나 하부 열교환 요소와 중앙 열교환 요소와의 사이에 생기는 잔빙을 확실하게 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성한 본 발명에 의하면 대형 실외 열교환기의 경우라도 제상 효과를 저하하지 않고 확실하게 서리 제거할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에서의 공기조화기의 개요 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에서의 전열관 및 분배관 연결부의 개요 구성도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 변형 예에서의 공기조화기의 개요 구성도이다.
도 4는 제2 실시 형태에서의 공기조화기의 개요 구성도이다.
도 5는 제2 실시 형태에서의 제상 운전을 설명하는 도면이다.
도 6은 제2 실시 형태의 변형 예에서의 공기조화기의 개요 구성도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 변형 예에서의 제상 운전을 설명하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태의 변형 예에서의 바이패스관의 구성을 나타낸 개요 구성도이다.
도 9는 제2 실시 형태의 변형 예에서의 공기 조화기의 개략 구성도이다.

＜제1 실시 형태＞

이하에 본 발명에 의한 공기조화기의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하고 설명한다. 또한, 제1 실시 형태에서 참조 부호는 도 1 내지 도 3에서만 사용하는 참조 부호이다.

본 실시 형태에 의한 공기조화기(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이 실내 유닛(10)과 실외 유닛(20)과 상기 실내 유닛(10) 및 실외 유닛(20)에 냉매가 유통할 수 있도록 구성된 히트 펌프 사이클(200)을 구비한다.

실내 유닛(10)에는 서로 병렬 연결된 감압 수단(11A, 11B)과 상기 감압 수단(11A, 11B)에 각각 직렬로 연결된 실내 열교환기(12A, 12B)와 실내 송풍기(13A, 13B)가 설치된다.

실외 유닛(20)에는 사방 밸브(21)와 어큐뮬레이터(22)와 압축기(23)와 실외 열교환기(24)와 분배기(25)와 팽창 밸브(26)와 실외 송풍기(27)가 설치된다.

히트 펌프 사이클(200)은 감압 수단(11A, 11B), 실내 열교환기(12A, 12B), 사방 밸브(21), 실외 열교환기(24), 분배기(25), 팽창 밸브(26)를, 상기 순서로 연결된 메인 회로(201)와 어큐뮬레이터(22), 압축기(23)의 순서로 연결되고 사방 밸브(21)에 연결되는 압축 회로(202)로 구성된다.

히트 펌프 사이클(200)은 사방 밸브(21)에서의 4개 포트의 개폐를 제어함에 따라 메인 회로(201)에서의 냉매 흐름을 반전시키고 냉방 운전과 난방 운전을 전환할 수 있게 구성되어 있다. 구체적으로 사방 밸브(21)는 냉방 운전을 할 경우에는 압축기(23)로부터 토출된 고온 가스 냉매를 실외 열교환기(24)에 도입하도록 하고 난방 운전을 할 경우에는 압축기(23)로부터 토출된 고온 가스 냉매를 실내 열교환기(12A 및 12B)에 도입하도록 구성되어 있다.

여기서 본 실시 형태에서는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 실외 열교환기(24) 및 분배기(25) 간에 복수의 보조 분배기(251) 및 복수의 분배관(252)이 설치되어 있다.

보조 분배기(251)는 실외 열교환기(24) 근처에 배치됨과 동시에 해당 실외 열교환기(24)가 가지는 복수의 전열관(241)이 연결되어 있다. 도 1에는 3개의 보조 분배기(251)가 설치되고 각 보조 분배기(251)에 3개의 전열관(241)이 연결된 구성을 나타내고 있으나 보조 분배기(251)의 개수나 각 보조 분배기(251)에 연결되는 전열관(241)의 개수는 상기의 개수에 한정되는 것은 아니다.

분배관(252)은 분배기(25)와 실외 열교환기(24)를 연결함과 동시에 분배기(25)로부터 실외 열교환기(24)로 흐르는 냉매를 분배하여 각 전열관(241)으로 공급한다. 보다 구체적으로 상기 분배관(252)은 일단이 분배기(25)로 연결되고 타단이 보조 분배기(251)로 연결됨과 동시에 상기 보조 분배기(251)를 통하여 전열관(241)으로 연결되어 있다.

즉, 분배관(252) 및 전열관(241)은 이들 간에 개재하는 보조 분배기(251)를 통하여 연결되어 있다.

그리고, 본 실시 형태에서의 공기조화기(100)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 일단이 압축기(23)의 토출 측 배관(231)에 연결되고 도중에 분기됨과 동시에 복수의 타단이 분배관(252)과 전열관(241)과의 연결부 또는 그 근처에 연결되는 바이패스관(30)이 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는 상술한 바와 같이 분배관(252)과 전열관(241)과의 사이(상기 연결부)에는 보조 분배기(251)가 개재되고 바이패스관(30)의 각 타단은 보조 분배기(251)에 연결되어 있다.

구체적으로 상기 바이패스관(30)은 압축기(23)의 토출 측 배관(231)에 연결된 주관(主管; 31)과 주관(31)에 설치된 기점(P)으로부터 분기하는 복수의 지관(枝管; 32)을 가진다. 지관(32)의 개수는 보조 분배기(251)가 설치된 개수와 동수이고 본 실시 형태에서는 3개이다. 그리고 이들 지관(32)의 단부 즉, 바이패스관(30)의 각 타단은 각각 다른 보조 분배기(251)에 연결되도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 바이패스관(30)에서의 일단으로부터 분기점(P)까지의 사이 즉 주관(31)상에 바이패스관(30)을 개폐하는 이방(二方) 밸브(33)가 설치되어 있다. 상기 이방 밸브(33)는 서리 제거 시에 미 도시된 제어부로부터 신호를 받아 바이패스관(30)을 개방 상태로 하고 압축기(23)로부터 실외 열교환기(24)에 고온 가스 냉매가 흘러가도록 구성되어 있다. 이것에 의해 난방 운전을 계속하면서 실외 열교환기(24)의 서리를 제거할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 의한 공기조화기(100)에 의하면 바이패스관(30)의 각 타단이 보조 분배기(251)로 연결되어 있으므로 분배관(252)의 유로 저항을 거의 받지 않으며 고온 가스 냉매를 전열관(241)에 공급할 수 있다. 이것에 의해 대형 실외 열교환기(24)의 경우라도 고온 가스 냉매 유량은 감소하지 않으며 제상 효과의 감소함이 없이 확실하게 실외 열교환기(24)의 서리를 제거할 수 있고 결과적으로 서리 제거 시에 고온 가스 냉매를 분배관에 흐르는 제상 시간을 종래보다 짧게 하면서 잔상도 방지할 수 있다.

또 바이패스관(30)의 각 타단이 보조 분배기(251)에 연결되므로 바이패스관(30)의 지관(32) 개수를 줄일 수 있어 비용 삭감이나 경량화를 도모할 수 있다.

또한 바이패스관(30)에서의 일단으로부터 분기점(P)까지의 사이에 이방 밸브(33)가 설치되어 있으므로 상기 이방 밸브(33)에 의해 바이패스관(30)을 개방 상태로 하면 난방 운전을 하면서 제상 기능을 구현할 수 있다.

항상 바이패스관(30)의 각 타단을 보조 분배기(251)와 분배관(252)과의 사이의 보조 분배기(251) 근처에 연결하여도 동일한 효과를 얻을 수 있음은 자명하다.

＜제1 실시 형태의 변형예＞

또한 본 발명은 상기 제1 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 실시 형태의 공기조화기(100)는 단일의 실외 열교환기(24)를 구비하는 것이었으나 도 3에 나타낸 바와 같이 복수의 실외 열교환기(24A, 24B)를 구비하도록 구성할 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 공기조화기(100)는 각 실외 열교환기(24A, 24B)에 대응하여 분배기(25A, 25B), 보조 분배기(251A, 251B), 분배관(252A, 252B) 및 바이패스관(30A, 30B)이 설치되어 있다.

구체적으로 상기 공기조화기(100)는 제1 실외 열교환기(24A) 및 제2 실외 열교환기(24B)를 구비하고 이들 각 실외 열교환기(24A, 24B)에 대응하여 제1 분배기(25a) 및 제2 분배기(25b)와 제1 팽창 밸브(26A) 및 제2 팽창 밸브(26B)가 설치되어 있다.

더욱 상세하게는 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 실외 열교환기(24A)와 제1 분배기(25a)와의 사이에는 제1 보조 분배기(251A) 및 복수의 제1 분배관(252A)이 설치되고 제2 실외 열교환기(24B)와 제2 분배기(25b)와의 사이에는 제2 보조 분배기(251B) 및 복수의 제2 분배관(252B)이 설치되어 있다.

또한, 이들 보조 분배기(251A, 251B) 및 분배관(252A, 252B)은 상기 실시 형태의 보조 분배기(251) 및 분배관(252)과 동일한 구성을 한다.

또 도 3에 나타낸 바와 같이 각 실외 열교환기(24A, 24B)에 대응하여 제1 바이패스관(30A) 및 제2 바이패스관(30B)이 설치되어 있다. 본 제1 바이패스관(30A)은 상기 실시 형태의 바이패스관(30)과 동일한 구성을 한다. 제2 바이패스관(30B)은 제1 바이패스관(30A)의 제1 주관(31A)에서 분기한 제2 주관(31B)과 제2 주관(31B)에 설치된 분기점(P2)에서 분기하는 복수의 지관(32B)을 가진다.

또한, 제1 주관(31A)에는 제1 이방 밸브(33A)가 설치되고 제2 주관(31B)에는 제2 이방 밸브(33B)가 설치되어 있다.

상술한 구성으로 대형 실외 열교환기(24A, 24B)의 경우라도 제상 효과의 감소 없이 확실하게 서리를 제거할 수 있고 한쪽의 실외 열교환기(24A, 24B)에서 서리를 제거할 때 다른 쪽의 실외 열교환기(24B, 24A)를 증발기로서 기능시킬 수 있으므로 서리 제거할 때 난방 능력의 저하를 억제할 수 있다.

또한 바이패스관(30A, 30B)의 각 타단이 분배기(25A, 25B)와 팽창 밸브(26A, 26B)와의 사이에 연결된 종래 구성에서는 서리 제거에 13분 필요로 한 것에 비해 바이패스관(30A, 30B)의 각 타단이 보조 분배기(251A, 251B)에 연결된 상술의 구성에서는 서리 제거에 걸린 시간은 5분으로 종래보다 제상 시간을 짧게 할 수 있다.

또 상기 실시 형태의 공기조화기는 복수의 보조 분배기를 구비하였으나 보조 분배기의 구비 없이 분배관의 각 타단이 전열관에 직접 연결될 수 있다. 이 경우에는 분배관과 전열관의 연결부 또는 그 근처에 바이패스관의 각 타단이 연결되는 것이 바람직하다.

단 상술에서의 근처란 연결부에서 상류측 또는 하류측(즉, 연결부로부터 열교환기측 또는 그 반대측)에 예를 들면 분배관 전체 길이의 1/10 미만 떨어진 길이의 위치를 말한다.

＜제2 실시 형태＞

이하에 본 발명에 의한 공기조화기의 제2 실시 형태에 대하여 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서의 참조 부호는 도 4~도 9에서만 사용하는 참조 부호이다.

본 실시 형태에 의한 공기조화기(100)는 도 4에 나타낸 바와 같이 실내 유닛(10)과 실외 유닛(20)과 상기 실내 유닛(10) 및 실외 유닛(20)에 고온 가스 냉매를 유통할 수 있도록 구성된 히트 펌프 사이클(200)을 구비한다.

실내 유닛(10)에는 서로 병렬 연결된 감압 수단(11A, 11B)과 상기 감압 수단(11A, 11B)에 각각 직렬로 연결된 실내 열교환기(12A, 12B)와 실내 송풍기(13A, 13B)가 설치되어 있다.

실외 유닛(20)에는 사방 밸브(21)와 어큐뮬레이터(22)와 압축기(23)와 실외 열교환기(24)와 분배기(25)와 팽창 밸브(26)와 실외 송풍기(27)가 설치되어 있다.

실외 열교환기(24)는 복수의 열교환 요소를 가지고 있으며 본 실시 형태에서는 도 4에 나타낸 바와 같이 상하 방향에 따라 설치된 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242)를 가진다.

이들 열교환 요소(241, 242)는 각각 분배관(251)을 통해 분배기(25)에 연결되고 각 열교환 요소(241, 242)에는 각각 미 도시된 온도 센서가 설치되어 있다.

히트 펌프 사이클(200)은 감압 수단(11A, 11B), 실내 열교환기(12A, 12B), 사방 밸브(21), 실외 열교환기(24), 분배기(25), 팽창 밸브(26)를, 상기 순서로 연결된 메인 회로(201)와 어큐뮬레이터(22), 압축기(23)의 순서로 연결되고 사방 밸브(21)에 연결되는 압축 회로(202)로 구성된다.

상기 히트 펌프 사이클(200)은 사방 밸브(21)에서의 4개 포트 개폐를 제어함으로써 메인 회로(201)에서의 고온 가스 냉매의 흐름을 반전시키고 냉방 운전과 난방 운전을 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로 사방 밸브(21)는 냉방 운전을 할 경우에는 압축기(23)에서 토출되는 고온 가스 냉매를 실외 열교환기(24)에 도입할 수 있도록 하고 난방 운전을 할 경우에는 압축기(23)에서 토출되는 고온 가스 냉매를 실내 열교환기(12A 및 12B)에 도입할 수 있도록 구성되어 있다.

여기서 본 실시 형태의 공기조화기(100)에는 일단이 압축기(23) 토출 측 배관(231)에 연결되고 도중에 분기하면서 복수의 타단이 분배관(251)에 연결되는 바이패스관(30)이 설치되어 있다. 구체적으로 상기 바이패스관(30)은 압축기(23) 토출 측 배관(231)에 연결된 주관(31)과 주관(31)으로부터 분기하여 각각 분배관(251)에 연결되는 복수의 지관인 제1 지관(321) 및 제2 지관(322)을 가진다.

상술한 바이패스관(30)은 제1 지관(321)에 제1 이방 밸브(331)가 설치되고 제2 지관(322)에 제2 이방 밸브(332)가 설치되고 이들 이방 밸브(331, 332)가 개방 상태가 되면 대응하는 지관(321, 322)에 고온 가스 냉매가 흐르도록 구성되어 있다. 상기 고온 가스 냉매는 각 지관(321, 322)이 연결되는 분배관(251)을 거쳐 각 열교환 요소(241, 242)에 공급되고 이것에 의해 해당 각 열교환 요소(241, 242)의 서리가 제거된다.

그리고 본 실시 형태에서의 공기조화기(100)는 각 열교환 요소(241, 242)를 개별적으로 서리 제거하고 서리가 제거된 열교환 요소(241, 242)를 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242)로 전환하는, 미 도시된 제상 제어부가 설치되어 있다.

구체적으로 상기 제상 제어부는 상기 각 이방 밸브(331, 332)를 개방 상태 및 폐쇄 상태로 전환함으로써 서리가 제거되는 열교환 요소(241, 242)를 전환할 수 있도록 구성되고 본 실시 형태에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 일방의 열교환 요소(241, 242)의 서리 제거를 시작하여 종료하기 전에, 타방의 열교환 요소(242, 241)를 시작할 수 있도록 구성되어 있다.

더욱 상세하게는 상기 제상 제어부는 상부 열교환 요소(241)에 설치된 미 도시된 온도 센서로부터 신호를 받아 상기 온도 센서값이 소정의 제1 하한치 이하가 되면 즉 상부 열교환 요소(241)의 온도가 소정의 제1 하한 온도 이하가 되면 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거를 시작하도록 구성되어 있다. 또, 상기 제상 제어부는 상기 온도 센서값이 소정의 제2 하한치 이상이 되면 즉 상부 열교환 요소(241)의 온도가 소정의 제2 하한 온도 이상이 되면 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거를 시작하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서 제1 하한 온도는 제2 하한 온도보다 낮은 값으로 설정되어 있다.

구체적으로 상기 제상 제어부는 상부 열교환 요소(241)의 온도가 -5도 이하가 되면 제1 이방 밸브(331)를 개방 상태로 하여 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거를 시작하고 상부 열교환 요소(241)의 온도가 0도 이상이 되면 제2 이방 밸브(332)를 개방 상태로 하여 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거를 시작하도록 설정되어 있다.

또 본 제상 제어부는 각 열교환 요소(241, 242)에 설치된 미 도시된 온도 센서의 값이 각각 소정 상한치 이상이 되면 즉, 각 열교환 요소(241, 242)의 온도가 각각 소정 상한 온도 이상이 되면 열교환 요소(241, 242)의 서리 제거를 종료하도록 구성되어 있다. 구체적으로 본 제상 제어부는 각 열교환 요소(241, 242)의 온도가 각각 2도 이상이 되면 각 이방 밸브(331, 332)를 폐쇄 상태로 하여 각 열교환 요소(241, 242)의 서리 제거를 종료하도록 설정되어 있다.

또한, 각 열교환 요소(241, 242)의 상한 온도는 서로 동일한 값으로 설정할 필요 없이 자유롭게 변경할 수 있다.

상술한 설정으로 제상 제어부는 도 5에 나타낸 바와 같이 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거를 시작하여 종료하기 전에 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거를 시작하게 되고 본 실시 형태에서 상기 제상 제어부는 각 열교환 요소(241, 242)를 각각 약 7분간 서리 제거함과 동시에 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242)를 약 2분간 동시에 서리 제거한다.

또한, 상술한 하한 온도 및 상한 온도를 변경함으로써 각 열교환 요소(241, 242)의 서리 제거 시간을 자유롭게 변경할 수 있다.

여기서 각 열교환 요소(241, 242)를 각각 서리 제거하는 제상 시간은 난방 운전 시간과 제상 시간의 합계에 대해 난방 운전 시간이 차지하는 비율에 따라 산출되고 본 실시 형태에서는 난방 운전 시간이 난방 운전 시간과 제상 시간의 합계의 80% 이상이 되도록 산출된다. 다만, 상술한 것처럼 산출된 제상 시간(본 실시 형태에서는 7분) 이내에 서리가 녹는 경우에는 각 온도 센서값이 상승하므로 이 경우에는 제상 시간 이내에 서리 제거가 종료하게 된다.

또 상술한 각 열교환 요소(241, 242)를 각각 서리 제거하는 제상 시간(본 실시 형태에서는 7분)에는 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242)를 동시에 서리 제거하는 시간(본 실시 형태에서는 2분)이 포함되도록 할 수 있고 포함되지 않도록 할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 공기조화기(100)에 의하면 제상 제어부가 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거를 시작하여 종료하기 전에 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거를 시작하므로 처음으로 서리 제거되는 상부 열교환 요소(241)에서 생긴 물이 하부 열교환 요소(242)에서 동결하는 것을 방지할 수 있고 공기조화기(100)의 난방 능력 저하를 방지할 수 있다.

또 일방의 열교환 요소(241, 242)를 서리 제거하면서 타방의 열교환 요소(242, 241)를 증발기로서 움직이게 함에 따라 난방 운전을 계속하면서 각 열교환 요소(241, 242)를 확실하게 서리 제거할 수 있다.

또한 열교환 요소(241, 242)가 상하 방향에 따라 설치되고 제상 제어부가 서리 제거되는 열교환 요소(241, 242)를 위쪽의 상부 열교환 요소(241)로부터 아래쪽의 하부 열교환 요소(242)를 향해 차례로 전환되므로 상부 열교환 요소(241)를 서리 제거함에 따라 생긴 물이 하부 열교환 요소(242)에서 동결하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

＜제2 실시 형태의 변형예＞

또한 본 발명은 상기 제2 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면 상기 실시 형태의 공기조화기(100)는 실외 열교환기(24)가 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242)를 가지지만 열교환 요소의 개수는 한정되지 않고 예를 들면 도 6의 상단에 나타낸 바와 같이 상부 열교환 요소(241), 하부 열교환 요소(242) 및 중앙 열교환 요소(243)를 가질 수 있다.

더욱 상세하게는 상기 실외 열교환기(24)는 중앙 열교환 요소(243)의 용적이 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242)의 용적보다 작도록 구성되어 있다.

구체적으로 이들 각 열교환 요소(241, 242, 243)는 각각 분배관(251)을 통해 분배기(25)에 연결되고 상기 분배관(251)에는 바이패스관(30)의 주관(31)으로부터 분기하는 복수의 지관인 제1 지관(321), 제2 지관(322) 및 제3 지관(323)이 연결되어 있다. 또, 이들의 각 지관(321, 322, 323)에는 각각 제1 이방 밸브(331), 제2 이방 밸브(332) 및 제3 이방 밸브(333)가 설치되어 있다.

그리고 미 도시된 제상 제어부가 상기 각 이방 밸브(331, 332, 333)를 개방 상태 및 폐쇄 상태로 전환함에 따라 서리 제거되는 열교환 요소(241, 242, 243)를 전환하도록 구성되어 있다. 더욱 상세하게는 본 제상 제어부는 도 6의 하단에 나타낸 바와 같이 초기에 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거를 시작하여 해당 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거가 종료하기 전에 중앙 열교환 요소(243)의 서리 제거를 시작하고 해당 중앙 열교환 요소(243)의 서리 제거가 종료하기 전에 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거를 시작하도록 구성되어 있다.

또한, 제상 제어부가 각 열교환 요소(241, 242, 243)의 서리 제거를 시작 및 종료하는 타이밍은 상기 실시 형태와 같이 각 열교환 요소(241, 242, 243)에 설치된 미 도시된 온도 센서값에 의해 제어된다.

상술한 구성에 의하면 중앙 열교환 요소(243) 용적이 상부 열교환 요소(241) 및 하부 열교환 요소(242) 용적보다 작아서 중앙 열교환 요소(243)가 고온으로 되기 쉽고 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거로 생긴 물이 중앙 열교환 요소(243)에서 동결하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또 중앙 열교환 요소(243)의 용적이 작아서 중앙 열교환 요소(243)의 서리 제거로 생긴 물량이 감소하고 이것에 의해 하부 열교환 요소(242)로 흐르는 물량이 적게 됨으로써 하부 열교환 요소(242)의 제상 시간을 짧게 할 수 있다.

또한, 중앙 열교환 요소(243)의 용적이 작아서 서리 제거 중에 증발기의 능력을 확보할 수 있고 실내 송풍 온도가 저하하는 것을 방지함으로써 연속 난방에 의한 불쾌감을 덜어 줄 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 상부 열교환 요소(241), 중앙 열교환 요소(243) 및 하부 열교환 요소(242)를 가지는 구성에서 제상 제어부는 상부 열교환 요소(241)와 중앙 열교환 요소(243)의 서리 제거를 동시에 시작하게 하고 중앙 열교환 요소(242)와 하부 열교환 요소(243)을 동시에 종료하도록 구성할 수도 있다.

즉 본 제상 제어부는 상부 열교환 요소(241)와 중앙 열교환 요소(243)의 서리 제거를 동시에 시작하고 중앙 열교환 요소(243)의 서리 제거는 계속하여 서리 제거되는 열교환 요소를 상부 열교환 요소(241)에서 하부 열교환 요소(242)로 전환하여 중앙 열교환 요소(243)와 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거를 동시에 종료하도록 구성되어 있다.

본 구성으로 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거로 생기는 물이 중앙 열교환 요소(243)에서 동결하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있고 난방 운전을 계속하면서 각 열교환 요소(241, 242, 243)를 보다 확실하게 서리 제거할 수 있다.

상술한 제어를 구현하기 위한 구체적인 구성으로서는 도 8에 나타낸 구성을 들 수 있다.

즉 여기서 공기조화기(100)는 분배관(251)과 각 열교환 요소(241, 242, 243)의 전열관(24a~c)과의 사이에 개재하는 보조 분배기(25a~c)를 한층 더 구비하고 본 보조 분배기(25a~c)에 주관(31)으로부터 분기하는 제1 지관(321) 및 제2 지관(322)이 연결된다.

보다 구체적으로 제1 지관(321)은 도중에 한층 더 2개로 분기하여 일방이 상부 열교환 요소(241)에 대응하여 설치된 보조 분배기(25a)에 연결되고 타방이 중앙 열교환 요소(243)에 대응하여 설치된 보조 분배기(25c)에 연결된다.

또 제2 지관(322)은 도중에 한층 더 2개로 분기하여 일방이 하부 열교환 요소(242)에 대응하여 설치된 보조 분배기(25b)에 연결되고 타방이 중앙 열교환 요소(243)에 대응하여 설치된 보조 분배기(25c)에 연결된다.

그리고 제1 지관(321) 및 제2 지관(322)은 분기한 뒤에 다시 합류하여 보조 분배기(25c)에 연결되고 본 합류점(X)과 각 지관(321, 322)에 설치된 분기점(P1, P2)과의 사이에 각각 역지(逆支) 밸브(V1, V2)가 설치되어 있다.

상술한 구성으로 고온 가스 냉매를 제1 지관(321)에서 상부 열교환 요소(241) 및 중앙 열교환 요소(243)에 동시에 공급할 수 있고 또 고온 가스 냉매를 제2 지관(322)에서 하부 열교환 요소(242) 및 중앙 열교환 요소(243)에 동시에 공급할 수 있다.

또 상기 실시 형태에서는 제상 제어부가 온도 센서값에 의해 각 열교환 요소의 서리 제거를 시작 및 종료하고 있었으나 미 도시된 타이머 등의 값에 의해 각 열교환 요소를 소정 시간에 서리 제거하도록 구성함과 동시에 각 열교환 요소의 제상 시간을 소정 시간에 중복하도록 구성할 수도 있다.

통상적으로 제1 지관(321) 및 제2 지관(322)을 보조 분배기(25a, 25b, 25c)와 분배관(251)과의 사이의 보조 분배기(25a, 25b, 25c) 근처에 연결해도 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것은 자명한 사실이다.

또한 공기 조화기(100)는 도 9에 나타낸 바와 같이 압축기(23)를 축열하는 축열조(40)를 한층 더 구비하고 상기 축열조(40)에 축열된 열에 의해 가열된 냉매가 바이패스관(30)을 통하여 실외 열교환기(24)로 흐르도록 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 축열조(40)는 압축기(23) 주위에 설치되어 있고 압축기(23)에서 방열되는 열을 압축기(23)와의 접촉면을 통해 축열하는 것으로써 예를 들면 액체 등의 축열재와 내부로 냉매가 흐름과 동시에 상기 냉매에 축열된 열을 공급하는 축열 열교환기(41)와 축열조의 온도(이하, 축열 온도라고도 한다)를 검출하는 축열 온도 센서(42)를 가진다.

단, 축열조(40)는 반드시 압축기(23)와 접촉되어 있을 필요가 없고 압축기(23)의 근처에 설치될 수 있다.

더욱 상세하게 상기 공기 조화기(100)는 축열조(40)에서 유출된 냉매가, 압축기(23)로 유입된 다음 바이패스관(30)을 통하여 각 실외열교환 요소(241, 242)로 흐르도록 구성되어 있고 여기에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이 축열조(40)에서 냉매가 유출되는 유출측 배관(411)이, 실외 열교환기(24)와 사방 밸브(21)과의 사이에 접속된다. 단, 상기 유출측 배관(411)에는 역지 밸브(5)가 설치된다.

또, 축열조(40)에 냉매가 유입되는 유입측 배관(412)은 실내 열교환기(12A, 12B)와 분배기(25) 사이로부터 분기있고 상기 유입측 배관(412)에는 도시하지 않는 제어부로부터의 신호를 받아서 개방 상태와 폐쇄 상태로 전환되는 제3 이방 밸브(413)가 설치된다.

이하, 도시하지 않는 제어부와 관련한 제어 내용에 대하여 설명한다.

여기에서는 상기 제어부는 축열 온도 센서(42)로부터의 신호를 받음과 동시에, 축열 온도가 소정의 제1 온도보다 낮은 경우는 제3 이방 밸브(413)을 폐쇄 상태로 하고 축열 온도가 소정의 제2 온도보다 높은 경우는 제3 이방 밸브(413)을 개방 상태로 하고, 축열 온도가 제1 온도 이상이면서 제2 온도 이하인 경우는 제3 이방 밸브(413)의 개폐 상태를 유지하도록 구성된다.

즉, 축열 온도가 상승하는 경우는 제2 온도에 이를 때까지는 제3 이방 밸브(413)가 폐쇄 상태로 되어 있고 제2 온도에 이르면 제3 이방 밸브(413)가 개방 상태가 된다. 한편, 축열 온도가 저하되는 경우는 제1 온도에 이를 때까지 제3 이방 밸브(413)가 개방 상태에 있게 되고 제1 온도에 이르면 제3 이방 밸브(413)가 폐쇄 상태가 된다.

또, 상기 제어부는 바깥 공기의 온도(이하, 바깥 공기 온도라고도 한다)를 검출하는 도시하지 않는 바깥 공기 온도 센서로부터의 신호를 취득하고 바깥 공기 온도가 소정 온도 이하인 경우에 상부 열교환 요소(241)의 서리 제거 시에는 제3 이방 밸브(413)를 폐쇄 상태로 하고 하부 열교환 요소(242)의 서리 제거 시에 제3 이방 밸브(413)를 개방 상태로 하도록 구성된다.

상술한 구성에 의해 압축기(23)에서 방열된 열을 이용하여 냉매를 가열할 수 있고 제상 운전을 고효율로 할 수 있다. 이것에 의해 제상 운전시의 난방 능력의 저하를 저감 할 수 있고 제상 운전시에 있어서의 사용자의 쾌적함을 유지할 수 있다.

또, 축열조(40)의 열을 제상 운전의 후반부에 집중하여 사용할 수 있고 축열재의 용량과 축열조(40) 사이즈를 작게 함과 동시에 경비 삭감이나 실외 유닛(20)을 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 축열조(40)에 의해 가열된 냉매가 압축기(23)로 유입된 다음 각 열교환 요소(241, 242)로 흐르므로 냉매를 보다 고온 상태로 할 수 있고 각 열교환 요소(241, 242)의 제상 시간을 짧게 할 수 있다.

그밖에 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않으며 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형할 수 있음은 말할 필요도 없다.

100 공기조화기 23 압축기
24 실외 열교환기 25 분배기
251 보조 분배기 252 분배관
30 바이패스관 31 주관(主管)
32 지관(支管) 33 이방(二方) 밸브

Claims (20)

1. 압축기, 복수의 전열관이 연결되는 단위로 구분되는 복수의 열교환 요소를 포함하는 실외 열교환기, 팽창 밸브 및 실내 열교환기가 연결되도록 마련되는 냉매회로;
   상기 실외 열교환기 및 상기 팽창 밸브 사이에 마련되는 분배기;
   일단이 상기 분배기에 연결되고 타단이 상기 복수의 전열관에 연결되도록 마련되는 복수의 분배관;
   상기 복수의 분배관과 상기 복수의 전열관을 연결하는 복수의 연결부;
   일단이 상기 압축기에 연결되고 복수의 타단을 형성되도록 분기되는 바이패스관으로서, 상기 복수의 타단은 각각 상기 복수의 연결부에 직접 연결되도록 마련되는 바이패스관;
   상기 열교환 요소에 발생되는 서리를 상기 열교환 요소마다 개별적으로 제거하도록 마련되는 제어부;를 포함하고,
   상기 복수의 열교환 요소는 상부 열교환 요소, 하부 열교환 요소, 및 상기 상부 열교환 요소의 용적과 상기 하부 열교환 요소의 용적보다 작은 용적을 가지는 중앙 열교환 요소를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 상부 열교환 요소와 상기 중앙 열교환 요소에서 동시에 서리가 제거되고, 상기 상부 열교환 요소의 제상이 완료되면 상기 하부 열교환 요소의 제상으로 전환되어 상기 중앙 열교환 요소와 상기 하부 열교환 요소에서 동시에 서리가 제거되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 분배관의 타단은 상기 복수의 연결부를 통해 상기 복수의 전열관과 연결되도록 마련되는 공기조화기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 실외 열교환기가 복수로 설치되고, 상기 복수의 열교환기와 대응되도록 상기 분배기, 상기 분배관, 상기 연결부 및 상기 바이패스관이 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 열교환 요소는 상하 방향으로 배치되도록 마련되고,
   상기 제어부는,
   상측에 위치한 상기 열교환 요소에서 하측에 위치한 상기 열교환 요소를 향하여 차례로 서리가 제거되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 상부 열교환 요소 제상의 시작과 종료 사이에 상기 중앙 열교환 요소의 제상이 시작되고, 상기 하부 열교환 요소 제상의 시작과 종료 사이에 상기 중앙 열교환 요소의 제상이 종료되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제1 항에 있어서
   상기 압축기 열을 축열하는 축열조를 더 포함하고,
   상기 축열조에 축열된 열에 의해 가열된 냉매를 상기 바이패스관을 통하여 상기 실외 열교환기로 유입시킬 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 축열조에서 토출된 냉매가 상기 압축기로 유입된 후 상기 바이패스관을 통하여 상기 실외 열교환기로 흐르도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
11. 압축기, 서로 구획된 복수의 열교환 요소를 포함하는 실외 열교환기, 팽창 밸브 및 실내 열교환기가 연결되도록 마련되는 냉매회로;
    상기 실외 열교환기 및 상기 팽창 밸브 사이에 마련되는 분배기;
    상기 복수의 열교환 요소를 각각 상기 분배기와 연결하는 복수의 연결부;
    일단이 상기 압축기에 연결되고 타단이 상기 복수의 연결부에 직접 연결되도록 마련되는 바이패스관;
    상기 열교환 요소에 발생된 서리를 상기 열교환 요소마다 개별적으로 제거하도록 마련되는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 열교환 요소는 상부 열교환 요소, 하부 열교환 요소, 및 상기 상부 열교환 요소의 용적과 상기 하부 열교환 요소의 용적보다 작은 용적을 가지는 중앙 열교환 요소를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 상부 열교환 요소와 상기 중앙 열교환 요소에서 동시에 서리가 제거되고, 상기 상부 열교환 요소의 제상이 완료되면 상기 하부 열교환 요소의 제상으로 전환되어 상기 중앙 열교환 요소와 상기 하부 열교환 요소에서 동시에 서리가 제거되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 요소는 상기 실외 열교환기의 상하 방향으로 배치되고,
    상측에 위치한 상기 열교환 요소부터 제상이 시작되며 순차적으로 하측에 위치한 상기 열교환 요소의 제상이 진행되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
13. 삭제
14. 제 12항에 있어서,
    상기 바이패스관은,
    상기 바이패스관이 상기 복수의 열교환 요소와 분배기 사이에 연결되도록 상기 바이패스관의 일부가 분기되어 형성되는 복수의 지관을 포함하고,
    상기 복수의 지관에는 각각 이방밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 이방밸브는,
    복수의 열교환 요소의 제상 시기에 따라 개별적으로 개방 또는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 공기조화기
16. 삭제
17. 제 11항에 있어서,
    상기 실외 열교환기가 복수로 설치되고, 상기 복수의 열교환기와 대응되도록 상기 분배기 및 상기 바이패스관이 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
18. 제11 항에 있어서
    상기 압축기 열을 축열하는 축열조를 더 포함하고,
    상기 축열조에 축열된 열에 의해 가열된 냉매를 상기 바이패스관을 통하여 상기 복수의 열교환 요소로 유입시킬 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 축열조에서 토출된 냉매가 상기 압축기로 유입된 후 상기 바이패스관을 통하여 상기 복수의 열교환기 요소로 흐르도록 마련되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
20. 압축기, 복수의 열교환 요소를 포함하는 실외 열교환기, 팽창 밸브 및 실내 열교환기가 연결되도록 마련되는 냉매회로;
    상기 복수의 열교환 요소 및 상기 팽창 밸브 사이에 마련되는 분배기;
    상기 복수의 열교환 요소를 상기 분배기와 연결시키는 복수의 연결부;
    일단이 상기 압축기에 연결되고 타단이 상기 복수의 연결부에 연결되도록 마련되는 바이패스관;
    상기 열교환 요소에 발생되는 서리를 상기 열교환 요소마다 개별적으로 제거하도록 마련되는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 열교환 요소는 상부 열교환 요소, 하부 열교환 요소, 및 상기 상부 열교환 요소의 용적과 상기 하부 열교환 요소의 용적보다 작은 중앙 열교환 요소를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 상부 열교환 요소 제상의 시작과 종료 사이에 상기 중앙 열교환 요소의 제상이 시작되고, 상기 하부 열교환 요소의 제상의 시작과 종료 사이에 상기 중앙 열교환 요소의 제상이 종료되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

Images