KR102486269B1 - 축열조를 구비하는 공기 조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축열조를 구비하는 공기 조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 축열조를 구비하는 공기 조화기에는, 압축기, 축열조, 제 1 내지 제 4 밸브장치가 구비되어, 다양한 모드의 공기 조화기 운전을 수행할 수 있다. 특히, 상기 제 4 밸브장치는 체크밸브로 구성되어, 사이클을 간단하게 구성할 수 있다. 상기 다양한 모드에는, 냉방, 난방, 냉방 및 온수, 난방 및 온수, 온수운전 모드가 포함될 수 있다.

Description

축열조를 구비하는 공기 조화기 및 그 제어방법{Air conditioner including heat storage tank and a method controlling the same}
본 발명은 축열조를 구비하는 공기 조화기에 관한 것이다.
공기 조화기란, 열교환사이클을 유동하는 냉매와 실내공기 및 실외공기와의 열교환에 의하여 실내공간을 냉난방하는 장치이다.
상세히, 상기 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매와 실외 공기간에 열교환이 이루어지도록 하는 실외 열교환기 및 냉매와 실내 공기간에 열교환이 이루어지도록 하는 실외 열교환기가 포함된다.
상기 공기 조화기에는 축열조가 포함될 수 있다. 상기 저장조에는, 공기 조화기를 순환하는 냉매에 의하여 가열 또는 냉각되는 유체가 저장될 수 있다. 일례로, 상기 유체에는 물이 포함될 수 있다.
이와 관련된 선행 특허문헌의 정보는 아래와 같다.
[선행 특허문헌]
공개번호 : 10-2011-0074214, 공개일자 : 2011년 6월 30일
발명의 명칭 : 냉동 사이클 장치, 히트펌프 급탕 에어컨 및 그 실외기
선행 특허문헌에 의하면, 아래와 같은 문제점이 존재한다.
첫째, 냉방 및 급탕운전을 함께 수행할 때, 급탕의 온도가 설정온도 이상으로 상승하는 경우, 냉방 성능이 저하될 수 있다.
둘째, 폐열 회수운전을 수행할 때, 실외 열교환기를 응축기로 활용할 수 없다는 단점이 있다.
셋째, 다수의 삼방변을 사용하여 제어방식이 복잡하고 전력소비가 많은 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 난방과 온수 동시 운전 또는 냉수운전이 가능하며, 안정적인 온수공급이 가능한, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉수, 온수, 냉방 및 난방운전과 같은 다양한 모드의 운전수행이 가능한, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 간단한 사이클 구조에 의하여 다수의 운전모드를 실현할 수 있고 설치비용을 줄일 수 있는, 축열조를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 축열조를 구비하는 공기 조화기에는, 압축기, 축열조, 제 1 내지 제 4 밸브장치가 구비되어, 다양한 모드의 공기 조화기 운전을 수행할 수 있다. 특히, 상기 제 4 밸브장치는 체크밸브로 구성되어, 사이클을 간단하게 구성할 수 있다.
상기 다양한 모드에는, 냉방, 난방, 냉방 및 온수, 난방 및 온수, 온수운전 모드가 포함될 수 있다.
또한, 실내 열교환기로부터 연장되며 제 1 분지부를 가지는 제 1 연결배관 및 상기 제 1 분지부에서 실외 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
그리고, 상기 축열조로부터 연장되어 상기 제 1 분지부에 연결되는 제 3 연결배관이 더 포함되어, 온수 운전이 용이하게 수행될 수 있다.
상기 축열조와 실내 열교환기는 제 2 분지부를 기준으로 병렬로 연결되어, 압축기에서 토출된 냉매는 축열조 또는 실내 열교환기로 선택적으로 유동할 수 있다.
상기 제 1 밸브장치로부터 상기 축열조로 연장되는 제 4 연결배관이 더 포함되며, 상기 제 2 분지부는 상기 제 4 연결배관에 구비되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 제 2 분지부로부터 상기 제 3 밸브장치로 연장되는 제 5 연결배관 및 상기 제 3 밸브장치로부터 상기 실내 열교환기로 연장되는 제 6 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기 제 2 밸브장치로부터 상기 제 3 밸브장치로 연장되는 제 7 연결배관 및 상기 제 1 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 8 연결배관이 더 포함되어, 공기 조화기의 운전모드의 전환이 용이하다.
상기한 해결수단에 따른 본 발명에 의하면, 냉난방 운전, 온수운전, 냉방 및 온수운전, 난방 및 온수운전등 다양한 운전모드의 수행이 가능하다는 효과가 나타난다.
또한, 1개의 사방밸브 2개의 삼방밸브를 적용한, 간단한 사이클 구성을 통해서도 다양한 운전모드의 실현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 사이클의 구성이 간단하므로, 공기 조화기의 설치비용이 줄어들고 공기 조화기의 제어방법이 간단하다는 효과가 나타난다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 선도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉동 사이클 구성을 보여주는 시스템 선도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)의 입구측에 연결되어 상기 압축기(110)로의 냉매 흡입을 가이드 하는 흡입배관(111) 및 상기 압축기(110)의 출구측에 연결되어 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매의 토출을 가이드 하는 토출배관(112)이 포함된다.
상기 흡입배관(111)은 기액분리기(160)로부터 상기 흡입배관(111)의 흡입포트로 연장되어 냉매의 유동을 가이드 하는 배관으로서 이해될 수 있다. 상기 기액분리기(160)는 냉매 중 기상냉매를 분리하여 상기 압축기(110)로 공급하는 구성으로서 상기 압축기(110)의 흡입측에 배치될 수 있다. 상기 흡입배관(111)은 상기 기액분리기(160)에서 배출된 냉매를 상기 압축기(110)의 흡입포트로 가이드 한다.
상기 토출배관(112)은 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매가 유동하며, 상기 압축기(110)의 토출포트로부터 제 1 밸브장치(121)로 연장되는 배관으로서 이해될 수 있다. 상기 토출배관(112)은 상기 압축기(110)의 토출냉매가 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되도록 가이드 한다.
상기 토출배관(112)에는, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 압력을 감지하는 고압센서(115)가 설치될 수 있다. 즉, 상기 고압센서(115)는 냉매 사이클의 고압을 감지할 수 있다.
일례로, 상기 제 1 밸브장치(121)에는, 사방밸브(four way valve)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 밸브장치(121)는 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매가 실외 열교환기(130), 축열조(180) 또는 실내 열교환기(150)측으로 유동되도록 가이드 할 수 있다.
상기 실외 열교환기(130)는 냉매와 외기의 열교환을 수행하는 장치이며, 상기 실외 열교환기(130)의 일측에는 상기 실외 열교환기(130)측으로 외기를 불어주는 "송풍팬"으로서의 실외팬(135)이 구비될 수 있다. 상기 실외팬(135)이 구동하면, 상기 실외 열교환기(130)를 유동하는 냉매와 외기가 열교환 할 수 있다.
일례로, 공기 조화기(10)의 냉방운전시 상기 압축기(110)에서 압축된 기상의 냉매는 상기 실외 열교환기(130)를 지나면서 응축될 수 있다. 반면에, 공기 조화기(10)의 난방운전시 실내 열교환기(150)에서 응축된 냉매는 실외 팽창장치(136)에서 감압된 후, 상기 실외 열교환기(130)를 지나면서 증발될 수 있다. 즉, 상기 실외 팽창장치(136)는 공기 조화기(10)의 난방운전시 고압의 액냉매을 감압하는 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 실외 팽창장치(136)에는, 전자 팽창밸브(Electronic Expansion valve, EEV)가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 실내기(I)가 포함될 수 있다. 상기 실내기(I)에는, 실내 열교환기(150) 및 상기 실내 열교환기(150)의 일측에 구비되어 상기 실내 열교환기(150)측으로 실내공기를 불어주는 "송풍팬"으로서의 실내팬(155)이 구비될 수 있다. 상기 실내팬(155)이 구동하면, 상기 실내 열교환기(150)를 유동하는 냉매와 실내공기가 열교환 될 수 있다.
일례로, 공기 조화기(10)의 냉방운전시 상기 실내 열교환기(150)에서는 냉매의 증발이 이루어지며, 상기 냉매와 열교환 되는 실내공기는 냉각되어 실내공간에 공급될 수 있다. 반면에, 공기 조화기(10)의 난방운전시 실내 열교환기(150)에서는 냉매의 응축이 이루어지며, 상기 냉매와 열교환 되는 실내공기는 가열되어 실내공간에 공급될 수 있다.
상기 실내기(I)에는, 공기 조화기(10)의 냉방운전시 상기 실내 열교환기(150)로 유입되는 냉매를 감압하는 실내 팽창장치(156)가 더 포함될 수 있다. 일례로, 상기 실내 팽창장치(156)에는, 전자 팽창밸브(Electronic Expansion valve, EEV)가 포함될 수 있다.
상기 실내기(I)에는, 상기 실내기(I)에서 취출되는 공기의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(158)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 유체가 저장되며 냉매와 열교환을 수행하는 축열조(180)가 더 포함될 수 있다. 일례로, 상기 유체에는 물이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 축열조(180)의 내부에는, 상기 축열조(180)에 저장되는 유체의 온도를 감지하는 제 1 온도센서(185)가 구비될 수 있다.
상기 축열조(180)에는, 상기 축열조(180)로 물을 공급하는 입수배관(181) 및 상기 축열조(180)로부터 물의 배출을 가이드 하는 출수배관(183)이 포함될 수 있다. 상기 입수배관(181)을 통하여 공급된 물은 상기 축열조(180)에 저장되며, 상기 축열조(180)에 저장된 물은 상기 출수배관(183)을 통하여 상기 축열조(180)로부터 배출될 수 있다.
상기 입수배관(181)에는 상기 입수배관(181)을 선택적으로 개폐하는 입수밸브(181a)가 설치되며, 상기 출수배관(183)에는 상기 출수배관(183)을 선택적으로 개폐하는 출수밸브(183a)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 축열조(180)로의 냉매 유동을 선택적으로 제한하는 급탕밸브(143a)가 더 포함될 수 있다. 상기 급탕밸브(143a)는 제 3 연결배관(143)에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 급탕밸브(143a)에는, 개도 조절이 가능한 전자팽창 밸브(EEV)가 포함될 수 있다. 따라서, 상기 급탕밸브(143a)를 "급탕 팽창장치"라 이름할 수 있다.
상기 급탕밸브(143a)가 개방되면, 냉매는 상기 축열조(180)의 내부로 유동하여 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 될 수 있다. 반면에, 상기 급탕밸브(143a)가 폐쇄되면, 냉매는 상기 축열조(180)의 내부로 유동되는 것이 제한될 수 있다.
상기 축열조(180)의 내부에는, 냉매가 유동하는 축열조 배관(187)이 구비될 수 있다. 상기 축열조 배관(187)은 제 3 연결배관(143)으로부터 제 4 연결배관(144)으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 축열조배관(187)의 일측부는 상기 제 3 연결배관(143)에 연결되며, 타측부는 상기 제 4 연결배관(144)에 연결될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 냉매의 유동방향을 조절하는 밸브장치(121,122,123,124)가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 1 밸브장치(121)가 포함된다. 상기 제 1 밸브장치(121)는, 상기 압축기(110)의 출구측에 배치되어 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매를 실외 열교환기(130), 축열조(180) 또는 실내 열교환기(150)로 가이드 할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브장치(121)에는, 4개의 입출포트를 가지는 사방밸브가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 2 밸브장치(122)가 더 포함된다. 상기 제 2 밸브장치(122)는 냉매 사이클의 저압측에 배치되어 저압의 기상냉매를 상기 기액분리기(160)로 가이드 하는 밸브로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브장치(122)에는, 3개의 입출포트를 가지는 삼방밸브가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 3 밸브장치(123)가 더 포함된다. 상기 제 3 밸브장치(123)는 상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 고압의 냉매를 상기 실내 열교환기(150)로 가이드 하거나, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매를 상기 제 2 밸브장치(122)로 가이드 하도록 작동할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브장치(122)에는, 3개의 입출포트를 가지는 삼방밸브가 포함될 수 있다.
상기 밸브장치(121,122,123,124)에는, 제 3 연결배관(143)에 설치되는 제 4 밸브장치(124)가 더 포함된다. 상기 제 4 밸브장치(124)는 상기 축열조(180)를 통과한 냉매를 상기 실내 열교환기(150)로 가이드 하도록 작동할 수 있다. 일례로, 상기 제 4 밸브장치(124)에는, 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 체크밸브가 포함될 수 있다. 상세히, 상기 제 4 밸브장치(124)는, 상기 제 3 연결배관(143)으로부터 제 1 연결배관(141)으로의 냉매 유동을 허용하고, 상기 제 1 연결배관(141)으로부터 상기 제 3 연결배관(143)으로의 냉매 유동을 제한하도록 작동할 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 냉동 사이클을 이루는 다수의 부품을 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매 배관이 포함될 수 있다. 상기 냉매 배관에는, 다수의 연결배관이 포함될 수 있다.
상세히, 상기 다수의 연결배관에는, 제 2 연결배관(142) 및 제 3 연결배관(143)에 연결되어 상기 실내 열교환기(150)로 연장되는 제 1 연결배관(141)이 포함된다. 상기 제 3 연결배관(143), 제 1 연결배관(141) 및 제 2 연결배관(142)이 연결되는 지점을 제 1 분지부(141a)라 이름한다. 달리 말하면, 상기 제 1,2,3 연결배관(141,142,143)은 상기 제 1 분지부(141a)에서 합지될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 분지부(141a)는 상기 제 1~3 연결배관(14,142,143)의 각 단부를 형성하는 것을 이해될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)은, 상기 제 3 연결배관(143)으로부터 상기 실내 열교환기(150)로의 냉매 유동 또는 상기 제 2 연결배관(142)으로부터 상기 실내 열교환기(150)로의 냉매 유동을 가이드 할 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 1 분지부(141a)로부터 상기 제 1 밸브장치(121)로 연장되는 제 2 연결배관(142)이 더 포함된다. 상기 제 2 연결배관(142)의 일측부는 상기 제 1 분지부(141a)에 연결되고, 타측부는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트에 연결될 수 있다. 상기 제 2 연결배관(142)에는, 상기 실외 열교환기(130) 및 실외 팽창장치(136)가 설치될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 축열조(180)로부터 상기 제 1 분지부(141a)로 연장되는 제 3 연결배관(143)이 더 포함된다. 상기 제 3 연결배관(143)은 상기 축열조 배관(187)의 일측부에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 연결배관(143)에는, 제 4 밸브장치(124)가 설치될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 2 포트로부터 상기 축열조(180)로 연장되는 제 4 연결배관(144)이 더 포함된다. 상기 제 4 연결배관(145)은 상기 축열조 배관(187)의 타측부에 연결될 수 있다. 즉, 상기 축열조 배관(187)의 양측부는, 각각 상기 제 3 연결배관(143) 및 제 4 연결배관(144)에 연결될 수 있다.
상기 제 4 연결배관(144)에는, 제 2 분지부(144a)가 구비된다. 그리고, 상기 제 2 분지부(144a)에는 제 5 연결배관(145)이 연결될 수 있다. 상기 제 5 연결배관(145)은 상기 제 4 연결배관(144)의 제 2 분지부(144a)로부터 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트로 연장될 수 있다.
상기 실내 열교환기(150)와 상기 축열조(180)는 상기 제 2 분지부(144a)를 기준으로, 서로 병렬 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 4 연결배관(144)의 냉매는 상기 제 2 분지부(144a)에서 상기 실내 열교환기(150)로 유동하거나, 상기 축열조(180)로 유동할 수 있다. 또는, 냉매는 상기 제 2 분지부(144a)에서 상기 실내 열교환기(150) 및 상기 축열조(180)로 분지하여 유동할 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로부터 상기 실내 열교환기(150)로 연장되는 제 6 연결배관(146)이 더 포함된다.
일례로, 공기 조화기(10)의 난방운전 모드수행시, 상기 압축기(110)에서 압축된 고온의 냉매는 상기 제 2 분지부(144a) 및 제 5 연결배관(145)을 거쳐 제 3 밸브장치(123)로 유입되며, 상기 제 6 연결배관(146)을 통하여 상기 실내 열교환기(150)로 공급될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 3 포트로부터 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 1 포트로 연장되는 제 7 연결배관(147)이 더 포함된다.
상기 흡입배관(111)은 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 2 포트로부터 상기 압축기(110)의 흡입측 포트로 연장될 수 있다. 상기 기액분리기(160)는 상기 흡입배관(111)에 설치될 수 있다.
상기 다수의 연결배관에는, 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 3 포트로부터 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 1 포트로 연장되는 제 8 연결배관(148)이 더 포함된다.
상기 제 1 내지 제 8 연결배관의 구성에 의하여, 냉매 사이클을 구성하는 다수의 장치들은 유동적으로 연결될 수 있고, 다수의 운전모드를 수행할 수 있게 된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 공기 조화기(10)의 운전시작 또는 종료에 관한 명령과, 공기 조화기(10)의 운전조건에 관한 정보를 입력할 수 있는 입력부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 입력부(210), 고압센서(115) 또는 제 1,2 온도센서(185,158)에서 인식된 정보에 기초하여, 압축기(110), 밸브장치(120), 송풍팬(135,155) 또는 팽창장치(136,156,144a)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)가 더 포함된다. 상기 밸브장치(120)에는, 상기한 제 1 내지 제 4 밸브장치(121,122,123,124)가 포함될 수 있다.
이하에서는, 공기 조화기(10)의 운전모드에 따른 냉매의 유동모습에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)의 냉방운전 모드가 수행되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 4 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 2 연결배관(142)을 유동하며 상기 실외 열교환기(130)에서 응축될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 응축된 냉매는 제 1 분지부(141a)에서 제 1 연결배관(141)으로 유입된다. 이 때, 체크밸브로 구성된 제 4 밸브장치(124)에 의하여, 냉매가 상기 제 4 밸브장치(124)로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)의 냉매는 실내기(I)로 유입되며, 실내 팽창장치(156)에서 감압될 수 있다. 상기 감압된 냉매는 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 증발된다.
상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로 유입되어 제 3 포트로 배출되며, 제 7 연결배관(147)을 통하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입된다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 1 포트로 유입되어 제 2 포트로 배출되며, 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 3을 참조하면, 공기 조화기(10)의 냉방 및 온수운전 모드가 수행되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 4 연결배관(144)을 유동하며 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 제 4 연결배관(144)의 냉매는 상기 제 2 분지부(144a)에서 상기 제 3 밸브장치(123)로 유입되는 것이 제한되며, 상기 축열조(180)로 가이드 될 수 있다.
냉매는 상기 축열조(180)에서 응축될 수 있다. 즉, 상기 냉매는 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 되는 과정에서 응축되며, 상기 냉매와 열교환 된 유체는 가열될 수 있다. 상기 가열된 유체는 온수를 형성한다.
급탕밸브(143a)는 개방되며, 상기 축열조(180)를 통과한 응축된 냉매는 제 3 연결배관(143)을 유동하며 제 4 밸브장치(124)를 통과할 수 있다. 상기 제 4 밸브장치(124)를 통과한 냉매는 제 1 분지부(141a)를 거쳐 상기 제 1 연결배관(141)을 유동하며 상기 실내기(I)로 유입된다. 이 때, 상기 실외 팽창장치(136)는 폐쇄되므로, 냉매가 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동되는 것이 제한될 수 있다.
상기 실내기(I)로 유입된 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)에서 감압되며, 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 증발된다.
상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 제 6 연결배관(147)을 경유하여 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트로 유입되고 제 3 포트에서 배출되며, 제 7 연결배관(147)을 통하여 상기 제 2 밸브장치(122)로 유입된다. 냉매는 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 1 포트로 유입되어 제 2 포트로 배출되며, 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같이, 압축기(110)에서 토출된 고압의 냉매는 축열조(180)에서 응축되므로 온수를 생산할 수 있고, 실내 열교환기(150)에서 증발되므로 냉방이 함께 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 4를 참조하면, 공기 조화기(10)의 난방운전 모드가 수행되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 4 연결배관(144)을 유동하며 상기 제 2 분지부(144a)에서 제 5 연결배관(145)을 유동하여 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트로 유입된다. 이 때, 상기 급탕밸브(143a)는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 2 분지부(144a)에서 상기 축열조(180)로 유입되는 것을 제한할 수 있다.
그리고, 냉매는 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 2 포트에서 배출되어 제 6 연결배관(146)을 유동하며, 상기 실내기(I)로 유입된다. 냉매는 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 실내공기와 열교환 되어 응축하며, 제 1 연결배관(141)을 유동한다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 완전 개방되므로, 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)를 통과하는 과정에서 감압되지 않을 수 있다. 상기 실내기(I)를 통하여 난방이 수행될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)의 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동한다. 이 때, 상기 제 4 밸브장치(124)에 의하여, 냉매가 상기 제 3 연결배관(143)으로 유입되는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 2 연결배관(142)의 냉매는 상기 실외 팽창장치(136)를 통과하는 과정에서 감압되며, 상기 실외 열교환기(130)에서 외기와 열교환 되어 증발될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 8 연결배관(148)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 3 포트로 유입되며, 제 2 포트에서 배출된다. 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행되어, 난방운전이 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 난방 및 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 5를 참조하면, 공기 조화기(10)의 난방 및 온수운전 모드가 수행되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 4 연결배관(144)을 유동하며, 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 제 2 분지부(144a)에서 제 5 연결배관(145)으로 분지된다. 즉, 상기 제 4 연결배관(144)을 유동하는 냉매 중 일부는 축열조(180)로 유입되고, 나머지 일부는 실내기(I)로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 제 2 분지부(144a)에서 상기 축열조(180)로 유입된 냉매는 상기 축열조(180)내의 유체와 열교환 하여 응축되며, 상기 제 3 연결배관(143)을 경유하여 제 4 밸브장치(124)를 통과할 수 있다. 이 때, 상기 급탕밸브(143a)는 개방될 수 있다. 상기 냉매의 응축 과정에서 축열조(180)에서는 온수가 생산될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 분지부(144a)에서 상기 제 5 연결배관(145)으로 유동한 냉매는 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트로 유입되어 제 2 포트에서 배출될 수 있다. 상기 제 3 밸브장치(123)에서 배출된 냉매는 제 6 연결배관(146)을 유동하며, 상기 실내기(I)로 유입된다.
냉매는 상기 실내 열교환기(150)를 통과하면서 실내공기와 열교환 되어 응축하며, 제 1 연결배관(141)을 유동한다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 완전 개방되므로, 냉매는 상기 실내 팽창장치(156)를 통과하는 과정에서 감압되지 않을 수 있다. 상기 실내기(I)를 통하여 난방이 수행될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(141)의 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동한다. 그리고, 상기 축열조(180)를 통과한 후 상기 제 3 연결배관(143)을 경유하여 상기 제 4 밸브장치(124)를 통과한 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 2 연결배관(142)으로 유동한다
즉, 상기 실내기(I)를 통과하면서 응축된 냉매와, 상기 축열조(180)를 통과하면서 응축된 냉매는 상기 제 1 분지부(141a)에서 합지되며, 상기 합지된 냉매는 상기 제 2 연결배관(142)을 유동하며 상기 실외 팽창장치(136)에서 감압될 수 있다.
상기 실외 팽창장치(136)에서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(130)에서 외기와 열교환 되어 증발될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 8 연결배관(148)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 3 포트로 유입되며, 제 2 포트에서 배출된다. 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같은 냉매 순환에 의하여, 난방 및 온수생산이 함께 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 온수운전 모드 수행시 냉매의 유동을 보여주는 시스템 선도이다.
도 6을 참조하면, 공기 조화기(10)의 온수운전 모드가 수행되면, 압축기(110)에서 압축된 고압의 냉매는 토출배관(112)을 유동하며, 제 1 밸브장치(121)의 제 3 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)로 유입되어, 제 2 포트를 통하여 상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된다.
상기 제 1 밸브장치(121)를 통과한 냉매는 상기 제 4 연결배관(145)을 유동하여 상기 축열조(180)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 밸브장치(123)의 제 1 포트는 폐쇄되어, 냉매가 상기 제 3 밸브장치(123)로 유입되는 것이 제한될 수 있다.
상기 축열조(180)로 유입된 냉매는 상기 축열조(180)에 저장된 유체와 열교환 하여 응축되며, 제 3 연결배관(143)을 경유하여 상기 제 4 밸브장치(124)를 통과할 수 있다. 이 때, 상기 급탕밸브(143a)는 개방될 수 있다.
상기 제 4 밸브장치(124)를 통과한 냉매는 제 1 분지부(141a)를 경유하여 상기 제 2 연결배관(142)을 유동한다. 이 때, 상기 실내 팽창장치(156)는 폐쇄되므로, 냉매가 상기 제 1 분지부(141a)에서 상기 제 1 연결배관(141)으로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 2 연결배관(142)을 유동하는 냉매는 상기 실외 팽창장치(136)에서 감압될 수 있다. 그리고, 상기 실외 팽창장치(136)에서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(130)에서 외기와 열교환 되어 증발될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 상기 제 1 밸브장치(121)의 제 4 포트로 유입되어 제 1 포트에서 배출될 수 있다.
상기 제 1 밸브장치(121)에서 배출된 냉매는 제 8 연결배관(148)을 경유하여 상기 제 2 밸브장치(122)의 제 3 포트로 유입되며, 제 2 포트에서 배출된다. 상기 제 2 밸브장치(122)에서 배출된 냉매는 흡입 배관(111)을 경유하여 기액 분리기(160)로 유입된다.
상기 기액 분리기(160)에서 분리된 기상 냉매는 상기 기액 분리기(160)에서 배출되며, 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다. 이러한 냉매 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 이와 같은 냉매 순환에 의하여, 축열조(180)에서 온수가 생산될 수 있다.
110 : 압축기 115 : 고압 센서
121~124 : 제 1~4 밸브장치 130 : 실외 열교환기
135 : 실외 팬 141~148 : 제 1~8 연결배관
143a : 급탕밸브 150 : 실내 열교환기
155 : 실내 팬 158 : 제 2 온도센서
160 : 기액 분리기 180 : 축열조
185: 제 1 온도센서

Claims (12)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기의 출구측에 배치되는 제 1 밸브장치;
    상기 압축기의 흡입측에 배치되는 제 2 밸브장치;
    냉방 운전시, 상기 제 1 밸브장치를 통과한 냉매가 유입되는 실외 열교환기;
    난방 운전시, 상기 제 1 밸브장치를 통과한 냉매가 유입되는 실내 열교환기;
    상기 실내 열교환기와 병렬로 연결되는 축열조;
    상기 실내 열교환기로부터 연장되며, 제 1 분지부를 가지는 제 1 연결배관;
    상기 제 1 분지부에서 상기 제 1 연결배관에 연결되며, 상기 실외 열교환기가 설치되는 제 2 연결배관;
    상기 축열조로부터 연장되며, 상기 제 1 분지부에서 상기 제 1,2 연결배관에 합지되는 제 3 연결배관;
    상기 제 1 밸브장치로부터 상기 축열조로 연장되는 제 4 연결배관;
    상기 제 1 밸브장치의 출구측에 배치되며, 냉매를 상기 실내 열교환기 또는 상기 축열조로 가이드 하는 제 2 분지부; 및
    상기 제 2 분지부에 연결되는 제 3 밸브장치가 더 포함되고,
    상기 제 3 연결배관에 설치되는 제 4 밸브장치가 포함되며,
    상기 제 2 분지부로부터 상기 제 3 밸브장치로 연장되는 제 5 연결배관;
    상기 제 3 밸브장치로부터 상기 실내 열교환기로 연장되는 제 6 연결배관;
    상기 제 2 밸브장치로부터 상기 제 3 밸브장치로 연장되는 제 7 연결배관; 및
    상기 제 1 밸브장치로부터 상기 제 2 밸브장치로 연장되는 제 8 연결배관이 더 포함되는, 축열조를 구비하는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 밸브장치에는 체크 밸브가 포함되는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브장치에는, 사방 밸브가 포함되는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브장치 및 상기 제 3 밸브장치에는, 삼방밸브가 포함되는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 밸브장치의 작동을 제어하는 제어부가 더 포함되는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 냉방 및 온수운전 모드 수행시,
    상기 제어부는,
    상기 제 4 밸브장치를 통과한 냉매를 상기 실내 열교환기로 가이드 하여 냉매를 증발시키고, 상기 증발된 냉매는 상기 제 3 밸브장치로 유입되도록,
    상기 제 3 밸브장치의 작동을 제어하는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 난방 및 온수 운전모드 수행시,
    상기 제어부는,
    상기 제 4 밸브장치를 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기로 유동되도록 하고, 상기 제 3 밸브장치로 유입된 냉매는 상기 실내 열교환기로 유동되도록,
    상기 제 3 밸브장치의 작동을 제어하는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 온수 운전모드 수행시,
    상기 제어부는,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 축열조로 유동하고,
    상기 제 4 밸브장치를 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기로 유동하도록,
    상기 제 3 밸브장치의 작동을 제어하는,
    축열조를 구비하는 공기 조화기.
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