KR102486458B1

KR102486458B1 - 에코 하이브리드 냉방장치

Info

Publication number: KR102486458B1
Application number: KR1020210128536A
Authority: KR
Inventors: 유종이; 장욱
Original assignee: 유종이; 장욱
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2023-01-09

Abstract

본 발명은 에코 하이브리드 냉방장치에 관한 것으로, 제1 냉방사이클과 제2 냉방사이클과, 제어부(160)와, 제1 응축기(112)에서 열교환된 냉매에 남아 있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 제1 판형 열교환기(131)와, 제2 응축기(122)에서 열교환된 냉매에 남아 있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 제2 판형 열교환기(132)와, 제2 판형 열교환기(132)에서 제2 냉매공급관(P2A)과 열교환에 의해서 제2 냉매공급관(P2A)에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제1 냉방사이클로 궤환하는 제1 열교환 궤환관(133)과, 제2 판형 열교환기(132)에서 제2 냉매공급관(P2A)과 열교환에 의해서 제2 냉매공급관(P2A)에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제2 냉방사이클로 궤환하는 제2 열교환 궤환관(134)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 이에 의하면 냉방 효율을 높여서 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

에코 하이브리드 냉방장치{Eco hybrid air conditioner}

본 발명은 냉방장치에 관한 것으로, 특히 외기의 온도에 따라서 압축기 구동에 따른 통상의 냉방사이클에 의한 냉방과 압축기를 구동하지 않고 외기에 의한 냉매액의 순환에 의한 냉방을 혼합한(hybrid) 냉방장치를 제공하고 또한 냉방 효율을 높여서 에너지를 절감할 수 있도록 하기에 적당하도록 에코 하이브리드 냉방장치에 관한 것이다.

일반적으로 실내 냉방을 하기 위해서는 실내의 열을 흡수하여 냉각된 냉기를 공급하는 실내기와 실내기에서 공급되는 냉매가스를 다시 냉매액으로 상변화시키면서 고온고압의 폐열을 방출하는 실외기로 구성된다.

실외기에는 응축기를 냉각하는 방식에 따라서 공기로 냉각하는 공냉식과 물(냉각수)로 냉각하는 수냉식이 있다.

공냉식 응축기는 개별운전방식으로 사용하고 있으며 배관거리가 짧은 환경에 적합한 냉방방식이나, 배관 거리가 긴 경우에는 효율 저하 등의 문제점이 있어서 대형 건물에는 적합하지 않은 냉각방식이다.

수냉식 응축기의 경우 냉각수를 공급하는 수단에 따라서 개방 형태의 쿨링 타워(Cooling Tower)형과 밀폐 형태의 글리콜쿨러형이 있다.

글리콜쿨러를 사용하는 경우에는 겨울에도 수냉식 냉방을 수행할 수 있으나 이 경우에는 압축기가 구동되므로 많은 전력 소모가 있었다.

이러한 종래의 수냉식 냉방시스템을 해결하기 위해서 제안된 기술이 본원발명의 출원인에 의해서 출원되고 등록된 특허등록번호 제10-1321979호(공고일: 2013년 10월 28일)에 의한 "냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치"가 알려져 있다.

위 특허등록번호 제10-1321979호의 "냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치"는, 여름에는 압축기 구동에 의한 기존의 수냉식 냉방사이클을 그대로 운전하여서 냉방하고 겨울에는 글리콜쿨러에서 공급하고 있었던 냉각수를 냉각수 코일로 공급하여 냉방할 수 있도록 함으로써 압축기의 구동 없이 또한 별도의 냉방 구동원을 구비하지 않고도 기존에 존재하던 냉각수를 활용하여 냉방할 수 있어서 압축기를 구동하지 않는 만큼 에너지를 절약할수 있도록 하는 기술이다.

그러나, 위 특허등록번호 제10-1321979호의 기술은 여름과 겨울 외에 춘추기(간절기)에 해당하는 실외온도에서의 적정한 냉방 기술이 제시하지 못하고 있다는 기술적 한계가 있었다.

즉, 여름에는 냉방사이클을 돌려서 냉방하고, 겨울에는 냉각수를 이용하여 냉방하는 시스템으로서 하절기와 동절기만 구분하였다.

또한 여름에는 일반적인 냉방사이클의 운전에 의해서 냉방하므로 여름의 경우 에너지 절감이 이루어 지지 않는다는 문제점이 있었다.

그리고, 본원발명의 출원인에 의해서 출원되어서 등록된 등록특허공보 제10-1105518호(2012년 01월 13일)에 의한 "친환경 에너지절약 사계절용 냉방시스템"이 제안되어 있다.

위 등록특허공보 제10-1105518호에 의한 "친환경 에너지절약 사계절용 냉방시스템"은 실외에 내부냉각기와 연동되는 외부냉각기를 설치하여 동절기와 춘추절기의 상온보다 낮을 경우 가동되어 내부냉각기에 냉각수를 공급함으로써 에너지를 절감할 수 있도록 하는 기술이다.

그러나, 위 등록특허공보 제10-1105518호에 의한 기술은 실내에는 내부냉각기를 구비하고 실외에는 외부 냉각기를 구비하는 이중의 설치가 필요로 하므로, 초기 냉방시스템 설치 비용이 증가하는 문제가 있었다.

이러한 제10-1105518호의 문제점을 해결하기 위해서 본원발명의 출원인에 의해서 출원되어서 등록된 기술이 등록특허 제10-1681655호(공고일 : 2016.12.01)에 의한 "사계절 친환경 에너지 절약형 혼합 수냉식 냉방 시스템"이 알려져 있다.

위 등록특허 제10-1681655호에 의한 "사계절 친환경 에너지 절약형 혼합 수냉식 냉방 시스템"은 간절기에는 냉수코일에서 출수되는 실내공기와 열교환된 저온의 냉수와 수냉식 응축기에서 냉매가스와 열교환된 고온의 냉각수를 혼합시켜서 환수되는 냉각수의 온도를 중온으로 낮추어서 글리콜쿨러로 환수되도록 함으로써 전체적으로 냉방시스템의 전력소모를 줄여서 냉방장치의 에너지를 절감할 수 있도록 하는 우수한 기술이다.

그러나, 위 등록특허 제10-1681655호에 의한 "사계절 친환경 에너지 절약형 혼합 수냉식 냉방 시스템"은 냉수를 이용하므로 냉수의 누수 문제가 발생하였고, 이러한 냉방을 위한 냉수의 누수로 인해서 냉방공간에 설치된 통신장비에 치명적인 문제가 발생하였다.

문헌1: 등록특허공보 제10-1681655호(공고일 : 2016.12.01) 문헌2: 특허등록번호 제10-1321979호(공고일: 2013. 10. 28)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 에코 하이브리드 냉방장치의 목적은,

첫째, 2 개의 냉방사이클을 운전하되, 어느 하나의 냉방사이클의 응축기 출력의 일부를 나머지 하나의 냉방사이클에 구비된 판형 열교환기에 공급함으로써 열교환 효율을 높일 수 있도록 하여서 냉방 효율을 높일 수 있도록 하고 그리하여 전력 소모를 줄여서 친환경(Eco friendly) 냉방장치를 제공할 수 있도록 하며,

둘째, 외기 온도가 높은 하절기에는 응축기에서 열교환된 냉매에 냉매가스가 일부 존재하여서 냉방 효율이 저하되는 문제가 있었는데, 이와 같이 냉매가스가 일부 존재하는 냉매를 판형 열교환기에서 잔여 가스를 모두 냉매액으로 열교환함으로써 냉방 효율을 높일 수 있도록 하며,

셋째, 동절기와 같이 낮은 온도의 외기에 의해서 냉매액으로 변환된 냉매를 냉매액 펌프에 의해서 순환시킴으로써 압축기를 구동하지 않아도 증발기에서의 실내 냉방이 되도록 하며 그리하여 친환경적 냉방을 수행할 수 있도록 하며,

넷째, 증발기와 응축기 간의 거리가 길어서 냉매관이 장배관인 경우에, 냉방 효율이 저하되는 문제가 발생하는데, 냉매액 펌프를 하절기에도 구동하여서 냉매를 강제 이송함으로써 장배관에 따른 냉방 효율 저하 문제를 해결하여 증발기에서의 냉방 효율을 높일 수 있도록 하며,

다섯째, 장배관임이 냉방장치 설치시에 디폴트값으로 세팅되는 방식에 더하여, 유저가 장배관 설정부에 의한 명령 입력으로 설정할 수 있도록 함으로써 냉방 환경에 따른 이용자의 냉방 환경을 향상시킬 수 있도록 하며,

여섯째, 응축기와 팽창밸브 간의 온도 차이를 10 ~ 15 % 낮추어서 냉방효율을 높일 수 있도록 하며, 또한 응축기의 고압부가 냉각되어서 압축기의 오일 탄화를 낮추고 압축기의 소요동력이 낮아져서 냉방시스템의 효율을 높일 수 있도록 하기에 적당하도록 한 에코 하이브리드 냉방장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 에코 하이브리드 냉방장치는, 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 제1 압축기와, 상기 제1 압축기를 통과한 냉매가스를 열교환에 의해서 응축하는 제1 응축기와, 상기 제1 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브와, 상기 제1 팽창밸브를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환하는 제1 증발기를 포함하여 구성되는 제1 냉방사이클; 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 제2 압축기와, 상기 제2 압축기를 통과한 냉매가스를 열교환에 의해서 응축하는 제2 응축기와, 상기 제2 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브와, 상기 제2 팽창밸브를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환하는 제2 증발기를 포함하여 구성되는 제2 냉방사이클; 상기 제1 냉방사이클과 제2 냉방사이클의 운전을 제어하는 제어부; 상기 제1 응축기와 제1 팽창밸브 사이의 냉매관에 구비되고, 상기 제1 응축기에서 열교환된 냉매에 남아 있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 제1 판형 열교환기; 상기 제2 응축기와 제2 팽창밸브 사이의 냉매관에 구비되고, 상기 제2 응축기에서 열교환된 냉매에 남아 있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 제2 판형 열교환기; 상기 제1 응축기에서 제1 판형 열교환기로 출력되는 제1 냉매공급관에서 분기되고, 상기 제2 판형 열교환기에서 제2 냉매공급관과 열교환에 의해서 상기 제2 냉매공급관에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제1 냉방사이클로 궤환하는 제1 열교환 궤환관과, 상기 제1 응축기에서 제1 판형 열교환기로 출력되는 제1 냉매공급관에서 분기되고, 상기 제2 판형 열교환기에서 제2 냉매공급관과 열교환에 의해서 상기 제2 냉매공급관에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제2 냉방사이클로 궤환하는 제2 열교환 궤환관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 에코 하이브리드 냉방장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 2 개의 냉방사이클을 운전하되, 어느 하나의 냉방사이클의 응축기 출력의 일부를 나머지 하나의 냉방사이클에 구비된 판형 열교환기에 공급함으로써 열교환 효율을 높일 수 있어서 냉방 효율을 높일 수 있고, 그 결과 전력 소모를 줄여서 친환경 냉방장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 외기 온도가 높은 하절기에는 응축기에서 열교환된 냉매에 냉매가스가 일부 존재하여서 냉방 효율이 저하되는 문제가 있었는데, 이와 같이 냉매가스가 일부 존재하는 냉매를 판형 열교환기에서 잔여 가스를 모두 냉매액으로 열교환함으로써 냉방 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

셋째, 동절기와 같이 낮은 온도의 외기에 의해서 냉매액으로 변환된 냉매를 냉매액 펌프에 의해서 순환시킴으로써 압축기를 구동하지 않아도 증발기에서의 실내 냉방이 되도록 하고, 그 결과 친환경적 냉방을 수행할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 증발기와 응축기 간의 거리가 길어서 냉매관이 장배관인 경우에, 냉방 효율이 저하되는 문제가 발생하는데, 냉매액 펌프를 하절기에도 구동하여서 냉매를 강제 이송함으로써 장배관에 따른 냉방 효율 저하 문제를 해결하여 증발기에서의 냉방 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 장배관임이 냉방장치 설치시에 디폴트값으로 세팅되는 방식에 더하여, 유저가 장배관 설정부에 의한 명령 입력으로 설정할 수 있도록 함으로써 냉방 환경에 따른 이용자의 냉방 환경을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 응축기와 팽창밸브 간의 온도 차이를 10 ~ 15 % 낮추어서 냉방효율을 높일 수 있도록 하며, 또한 응축기의 고압부가 냉각되어서 압축기의 오일 탄화를 낮추고 압축기의 소요동력이 낮아져서 냉방시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 하절기의 동작도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 동절기의 동작도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 춘추절기의 동작도이다.
도 5는 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치의 요부 블록 구성도이다.

다음은 본 발명인 에코 하이브리드 냉방장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치는, 제1 냉방사이클과 제2 냉방사이클과 제어부(160)와 제1 판형 열교환기(131)와 제2 판형 열교환기(132)와 제1 열교환 궤환관(133)과 제2 열교환 궤환관(134)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 냉방사이클은 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 제1 압축기(111)와, 상기 제1 압축기(111)를 통과한 냉매가스를 열교환에 의해서 응축하는 제1 응축기(112)와, 상기 제1 응축기(112)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(113)와, 상기 제1 팽창밸브(113)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환하는 제1 증발기(114)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 냉방사이클은 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 제2 압축기(121)와, 상기 제2 압축기(121)를 통과한 냉매가스를 열교환에 의해서 응축하는 제2 응축기(122)와, 상기 제2 응축기(122)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(123)와, 상기 제2 팽창밸브(123)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환하는 제2 증발기(124)를 포함하여 구성된다.

상기 제어부(160)는 제1 냉방사이클과 제2 냉방사이클의 운전을 제어한다. 구체적으로는 제1 압축기(111)와 제2 압축기(121)로 구동제어신호를 출력하여서 사이클을 운전한다.

상기 제1 판형 열교환기(131)는 제1 응축기(112)와 제1 팽창밸브(113) 사이의 냉매관에 구비되고, 상기 제1 응축기(112)에서 열교환된 냉매에서 남아있는(잔여의) 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 구성이다.

상기 제2 판형 열교환기(132)는 제2 응축기(122)와 제2 팽창밸브(123) 사이의 냉매관에 구비되고, 상기 제2 응축기(122)에서 열교환된 냉매에서 남아있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 구성이다.

상기 제1 열교환 궤환관(133)은 제1 응축기(112)에서 제1 판형 열교환기(131)로 출력되는 제1 냉매공급관(P1A)에서 분기되고, 상기 제2 판형 열교환기(132)에서 제2 냉매공급관(P2A)과 열교환에 의해서 상기 제2 냉매공급관(P2A)에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제1 냉방사이클로 궤환하는 냉매관이다.

상기 제2 열교환 궤환관(134)은 제1 응축기(112)에서 제1 판형 열교환기(131)로 출력되는 제1 냉매공급관(P1A)에서 분기되고, 상기 제2 판형 열교환기(132)에서 제2 냉매공급관(P2A)과 열교환에 의해서 상기 제2 냉매공급관(P2A)에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제1 냉방사이클로 궤환하는 구성이다.

상기와 같이 2 개의 냉방사이클을 운전하고, 어느 하나의 냉방사이클의 응축기 출력의 일부를 나머지 하나의 냉방사이클에 구비된 판형 열교환기에 공급하여서 열교환 효율을 높일 수 있다.

특히 외기 온도가 높은 하절기에는 응축기에서 열교환된 냉매에는 냉매액이 대부분이지만 냉매가스도 일부 존재하므로 냉방 효율이 저하될 수 밖에 없는데, 이와 같이 냉매가스가 일부 존재하는 냉매를 판형 열교환기에서 잔여 가스를 모두 냉매액으로 열교환할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제1 응축기(111)에서 출력되는 냉매는, 메인 냉매관인 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 열교환 궤환관(133)으로 각각 나누어서 공급되는데, 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 열교환 궤환관(133)의 배관의 직경의 크기에 의해서 냉매가 배분되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 제1 응축기(111)에서 출력되는 전체 100 %의 냉매에서, 제1 냉매공급관(P1A)으로 80 ~ 90 %가 공급되고 나머지 20 ~ 10 %가 제1 열교환 궤환관(133)을 공급되도록 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 열교환 궤환관(133)의 배관의 직경이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 "다시 제1 냉방사이클로 궤환한다"라는 의미는, 제1 응축기(111)에서 출력된 냉매의 일부(상기 예의 전체 냉매 중의 10 ~ 20 %)가 제2 판형 열교환기(132)로 공급되어서 열교환된 후에, 다시 제1 액수기(161)[만약 제1 액수기(161)가 없는 경우에는 제1 팽창밸브(113)의 전단]에서 제1 응축기에서 제1 냉매공급관(P1A)으로 공급된 원래의 냉매와 합쳐진 후에 제1 증발기(114)로 궤환된다는 의미이다.

마찬가지로, 상기 제2 응축기(122)에서 출력되는 냉매는, 메인 냉매관인 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 열교환 궤환관(134)으로 각각 나누어서 분배되는데, 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 열교환 궤환관(134)의 배관의 직경의 크기에 의해서 냉매가 배분되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 제2 응축기(122)에서 출력되는 전체 100 %의 냉매에서, 제2 냉매공급관(P2A)으로 80 ~ 90 %가 공급되고 나머지 20 ~ 10 %가 제2 열교환 궤환관(134)을 공급되도록 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 열교환 궤환관(134)의 배관의 직경이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 "다시 제1 냉방사이클로 궤환한다"라는 의미는, 제2 응축기(122)에서 출력된 냉매의 일부(상기 예의 전체 냉매 중의 10 ~ 20 %)가 제1 판형 열교환기(131)로 공급되어서 열교환된 후에, 다시 제2 액수기(162)[만약 제2 액수기(162)가 없는 실시예의 경우에는 제2 팽창밸브(123)의 전단]에서 제2 응축기(122)에서 제2 냉매공급관(P2A)으로 공급된 원래의 냉매와 합쳐진 후에 제2 증발기(124)로 궤환된다는 의미이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제1 열교환 궤환관(133)은, 상기 제1 응축기(112)의 제1 냉매공급관(P1A)으로부터 분기되어서 제2 판형 열교환기(132)를 경유하여 열교환된 후에 제1 팽창밸브(113)의 전단으로 궤환하고, 상기 제2 열교환 궤환관(134)은, 상기 제2 응축기(122)의 제2 냉매공급관(P2A)으로부터 분기되어서 제1 판형 열교환기(131)를 경유하여 열교환한 후에 제2 팽창밸브(123)의 전단으로 궤환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제1 열교환 궤환관(133)에 구비되어서 상기 제1 응축기(112)로부터 나오는 냉매를 팽창시키는 제1 궤환 팽창밸브(135)와, 상기 제2 열교환 궤환관(134)에 구비되어서 상기 제2 응축기(122)로부터 나오는 냉매를 팽창시키는 제2 궤환 팽창밸브(136)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면 제1,2 열교환 궤환관(133,134)에 의한 판형 열교환기에서의 열교환 효율을 더 높일 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제어부(160)로부터 수신하는 밸브 제어신호에 따라서 온오프하고, 상기 제1 궤환 팽창밸브(135)의 전단에서 상기 제1 열교환 궤환관(133)에 구비되어서 제1 응축기(112)에서 제2 판형 열교환기(132)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제1 궤환 밸브(137)와, 상기 제어부(160)로부터 수신하는 밸브 제어신호에 따라서 온오프하고, 상기 제2 궤환 팽창밸브(136)의 전단에서 상기 제2 열교환 궤환관(134)에 구비되어서 제2 응축기(122)에서 제1 판형 열교환기(131)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제2 궤환 밸브(138)가 더 포함되어서 구성되고, 상기 제어부(160)는 상기 제1 궤환 밸브(137)와 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 온오프하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)와 제2 궤환 밸브(138)로 밸브 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

특히, 외기 온도가 높은 하절기에는 2 개의 냉방사이클을 운전하되, 각 냉방사이클에 구비된 판형 열교환기에서 열궤환 궤환관과의 열교환에 의해서 잔존하는 냉매가스를 모두 냉매액으로 상변화시켜서 증발기에서의 냉방효율을 더 높일 수 있게 되는 것이다.

따라서, 하절기에는 제1,2 판형 열교환기(131,132)에서는 제1,2 응축기(112,122)에서 출력되는 냉매 중에서 냉매가스를 냉매액으로 열교환을 하기 위해서, 제1,2 열교환 궤환관(133,134)을 통한 궤환 냉매(냉매가스의 열교환을 위한 보충 냉매라고 할 수도 있다)의 흐름이 발생한다.

제1 응축기(111)에서 출력되어 제1 냉매공급관(P1A)에서 분기된 제1 열교환 궤환관(133)에 의한 냉매의 흐름은, 제1 응축기(111) -> 제1 궤환 밸브(137) 스위칭 온 -> 제1 열교환 궤환관(133) -> 제1 궤환 팽창밸브(135) -> 제2 판형 열교환기(132) -> 제1 액수기(161) -> 제1 팽창밸브(113) -> 제1 증발기(114)의 냉매 흐름을 갖는다.

마찬가지로, 제2 응축기(122)에서 출력되어 제2 냉매공급관(P2A)에서 분기된 제2 열교환 궤환관(134)에 의한 냉매의 흐름은, 제2 응축기(122) -> 제2 궤환 밸브(138) 스위칭 온 -> 제2 열교환 궤환관(134) -> 제2 궤환 팽창밸브(136) -> 제1 판형 열교환기(131) -> 제2 액수기(162) -> 제2 팽창밸브(123) -> 제2 증발기(124)의 냉매 흐름을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제1 판형 열교환기(131)와 제1 팽창밸브(113) 사이의 제1 냉매공급관(P1A)에 구비되고, 예컨대 겨울철과 같이 외기 온도가 낮은 경우, 저온(예컨대 3 도씨 이하)의 외기의 온도에 의해서 액상의 냉매액을 상기 제1 증발기(114)로 강제 순환시키는 제1 냉매액 펌프(141)와, 상기 제2 판형 열교환기(132)와 제2 팽창밸브(123) 사이의 제2 냉매공급관(P2A)에 구비되고, 예컨대 겨울철과 같이 외기 온도가 낮은 경우, 저온(예컨대 3 도씨 이하)의 외기의 온도에 의해서 액상의 냉매액을 상기 제2 증발기(124)로 강제 순환시키는 제2 냉매액 펌프(142)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 특히 동절기에는 외기 온도가 낮으므로, 이렇게 낮은 온도의 외기에 의해서 냉매액으로 변환된 냉매를 제1,2 냉매액 펌프(141,142)에 의해서 순환시킴으로써 압축기를 구동하지 않아도 제1,2 증발기(114,124)에서의 실내 냉방이 되므로, 친환경적으로(Eco - friendly) 냉방을 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제1 냉매액 펌프(141)의 출력단과 상기 제1 팽창밸브(113)의 출력단 사이의 제1 냉매공급관(P1A)에서 제1 팽창밸브(113)와 병렬 연결되도록 설치되고, 상기 제1 냉매액 펌프(141)의 동작에 의해서 제1 증발기(114)로 공급되는 냉매액을 상기 제1 팽창밸브(113)를 바이패스하여서 제1 증발기(114)로 공급되도록 하기 위한 제1 바이패스관(143)과, 상기 제1 냉매액 펌프(141)와 제1 팽창밸브(113) 사이의 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 바이패스관(143)의 제1 분기점(n1)과 제1 팽창밸브(113) 사이에 제1 냉매공급관(P1A)에 설치되어서 제1 팽창밸브(113)를 통해서 제1 증발기(114)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제1 전자밸브(145a)와, 상기 제1 바이패스관(143)에 설치되어서 제1 냉매액 펌프(141)의 구동에 의해서 제1 증발기(114)로 공급되는 냉매액의 흐름을 단속하는 제2 전자밸브(145b)와, 상기 제2 냉매액 펌프(142)의 출력단과 상기 제2 팽창밸브(123)의 출력단 사이의 제2 냉매공급관(P2A)에서 제2 팽창밸브(123)와 병렬 연결되도록 설치되고, 상기 제2 냉매액 펌프(142)의 동작에 의해서 제2 증발기(124)로 공급되는 냉매액을 상기 제2 팽창밸브(123)를 바이패스하여서 제2 증발기(124)로 공급되도록 하기 위한 제2 바이패스관(144)과, 상기 제2 냉매액 펌프(142)와 제2 팽창밸브(123) 사이의 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 바이패스관(144)의 제2 분기점(n2)과 제2 팽창밸브(123) 사이에 제2 냉매공급관(P2A)에 설치되어서 제2 팽창밸브(123)를 통해서 제2 증발기(124)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제3 전자밸브(146a)와, 상기 제2 바이패스관(144)에 설치되어서 제2 냉매액 펌프(142)의 구동에 의해서 제2 증발기(124)로 공급되는 냉매액의 흐름을 단속하는 제4 전자밸브(146b)와, 상기 제1 증발기(114)에서 열교환된 냉매를 제1 압축기(111)로 순환시키기 위한 제1 냉매순환관(P1B)에서 분기되고[제3 분기점(n5)], 상기 제1 압축기(111)에서 제1 응축기(112)에 연결된 제1 냉매순환관(P1B)에서 합수되어서[제3 합수점(n7)], 상기 제1 냉매액 펌프(141)의 구동에 의해서 제1 증발기(114)로 공급된 냉매액이, 제1 증발기(114)에서 열교환된 후에 제1 압축기(111)를 경유하지 않고 제1 증발기(114)로 곧바로 공급되도록 하는 제1 직결관(PD1)과, 상기 제2 증발기(124)에서 열교환된 냉매를 제2 압축기(121)로 순환시키기 위한 제2 냉매순환관(P2B)에서 분기되고[제4 분기점(n6)], 상기 제2 압축기(121)에서 제2 응축기(122)에 연결된 제2 냉매순환관(P2B)에서 합수되어서[제4 합수점(n8)], 상기 제2 냉매액 펌프(142)의 구동에 의해서 제2 증발기(124)로 공급된 냉매액이, 제2 증발기(124)에서 열교환된 후에 제2 압축기(121)를 경유하지 않고 제2 증발기(124)로 곧바로 공급되도록 하는 제2 직결관(PD2)과, 상기 제1 증발기(114)와 제1 압축기(111) 사이의 제1 냉매순환관(P1B)에서 상기 제1 직결관(PD1)이 분기되는 제3 분기점(n5)의 후단에서 상기 제1 냉매순환관(P1B)에 설치되고, 상기 제어부(160)로부터 수신되는 밸브제어신호에 따라서 스위칭 온오프되어서 냉매가 제1 압축기(111)를 경유해서 제1 증발기(114)로 순환하거나 또는 제1 압축기(111)를 경유하지 않고 제1 직결관(PD1)을 통해서 곧바로 제1 증발기(114)로 들어가도록 냉매의 흐르을 제어하는 제5 전자밸브(147)와, 상기 제2 증발기(124)와 제2 압축기(121) 사이의 제2 냉매순환관(P2B)에서 상기 제2 직결관(PD2)이 분기되는 제4 분기점(n6)의 후단에서 상기 제2 냉매순환관(P2B)에 설치되고, 상기 제어부(160)로부터 수신되는 밸브제어신호에 따라서 스위칭 온오프되어서 냉매가 제2 압축기(121)를 경유해서 제2 증발기(124)로 순환하거나 또는 제1 압축기(111)를 경유하지 않고 제2 직결관(PD2)을 통해서 곧바로 제2 증발기(124)로 들어가도록 냉매의 흐르을 제어하는 제6 전자밸브(148)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 외기 온도가 낮은 동절기에는 압축기를 구동하지 않아도 냉매액 순환에 의하여 실내 냉방을 할 수 있고, 외기 온도가 높은 하절기에는 압축기를 구동하여 냉방사이클을 운전하여 냉방을 할 수 있게 된다.

그리고, 상기 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 바이패스관(143)이 합쳐지는 제1 합수점(n3)과 제1 증발기(114) 사이의 제1 냉매공급관(P1A)에 설치되고, 냉매가 역방향으로 흐르는 것을 차단하기 위한 제1 체크밸브(149a)와, 상기 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 바이패스관(144)이 합쳐지는 제2 합수점(n4)과 제2 증발기(124) 사이의 제2 냉매공급관(P2A)에 설치되고, 냉매가 역방향으로 흐르는 것을 차단하기 위한 제2 체크밸브(149b)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 실내온도 설정을 위한 입력버튼이 구비된 사용자 인터페이스인 온도 설정부(173)와, 현재 외기온도, 현재 실내온도를 비롯한 다수의 정보를 사용자에게 알려주기 위해서 표시하는 표시부(175)와, 냉방대상인 실내(R)에 구비되어서 실내온도를 측정하여 이를 제어부(160)로 출력하는 실내 온도센서(181)와, 실외에 구비되어서 외기온도를 측정하여 이를 제어부(160)로 출력하는 외기 온도센서(182)가 더 포함되어서 구성된다.

상기와 같은 구성에 의해서 외기 온도에 따라서 냉방을 수행하는 구체적인 제어 동작에 대해서 설명한다.

먼저 하절기(예컨대 외기온도가 12 도씨 이상)의 경우의 냉방 제어에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제어부(160)는, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(예컨대 20 ℃) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 제2 설정 외기온도(Tos2)(예컨대 12 ℃) 이상인 경우에는, 제1,2 압축기(111,121)를 구동시켜서 제1,2 냉방사이클을 운전하기 위한 압축기구동제어신호를 제1,2 압축기(111,121)로 출력하고, 상기 제1 전자밸브(145a)와 제3 전자밸브(146a)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1,3 전자밸브(145a,146a)로 출력하며, 상기 제2 전자밸브(145b)와 제4 전자밸브(146b)를 오프하기 위한 밸브제어신호를 제2,4 전자밸브(145b,146b)로 출력하며(이때, 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)는 구동하지 않는다), 상기 제5 전자밸브(147)와 제6 전자밸브(148)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제5,6 전자밸브(147,148)로 출력하며, 제1,2 증발기(114,124)에서 열교환된 냉매가 제1,2 압축기(111,121)로 순환되도록 제어하며, 또한, 상기 제1,2 판형 열교환기에서 열교환이 수행되도록 하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1 궤환 밸브(137)로 출력하며, 상기 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2 궤환 밸브(138)로 출력한다.

다음은 동절기(예컨대 외기온도가 3 도씨 이하)의 경우의 냉방 제어에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제어부(160)는 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 제1 설정 외기온도(Tos1)(예컨대 3 ℃) 이하인 경우에는, 상기 제어부(160)는 제1,2 압축기(111,121)의 구동을 정지하여서 제1,2 냉방사이클의 운전을 정지하기 위한 압축기구동정지제어신호를 압축기(111,121)로 출력하고, 상기 제1 전자밸브(145a)와 제3 전자밸브(146a)를 오프하기 위한 밸브제어신호를 제1,3 전자밸브(145a,146a)로 출력하며, 상기 제2 전자밸브(145b)와 제4 전자밸브(146b)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2,4 전자밸브(145b,146b)로 출력하며, 상기 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)를 구동하기 위한 펌프구동제어신호를 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)로 출력하며, 상기 제5 전자밸브(147)와 제6 전자밸브(148)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제5,6 전자밸브(147,148)로 출력하여서 제1,2 증발기(114,124)에서 열교환된 냉매가 제1,2 압축기(111,121)를 경유하지 않고, 제1,2 직결관(PD1,PD2)을 통해서 곧바로 제1,2 증발기(114,124)로 공급되도록 제어하며, 상기 제1,2 판형 열교환기에서 열교환이 수행되지 않도록 하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제1 궤환 밸브(137)로 출력하고, 상기 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제2 궤환 밸브(138)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

다음으로 춘추절기(예컨대 외기온도가 3 ~ 11 도씨)의 냉방 제어에 대해서 설명한다.

상기 제어부(160)는, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고, 현재 외기온도(Top)가 제1 설정 외기온도(Tos1)[예컨대 3 ℃]와 제2 설정 외기온도(Tos2)[예컨대 11 ℃]의 사이 온도인 경우에, 상기 제어부는, 2 개의 제1,2 냉매액 펌프(141,142) 중에서 어느 하나의 냉매액 펌프를 구동하기 위한 펌프 구동제어신호를 출력하고, 상기 제어부(160)로부터 펌프구동제어신호를 수신한 냉매액 펌프는 냉매액을 강제로 순환시켜서 증발기에서 열교환이 수행되도록 한다.

이때, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 미만으로 내려가지 않는 경우, 상기 제어부(160)는 2 개의 제1,2 냉매액 펌프 중에서 구동하지 않는 냉매액 펌프(141,142)가 구비된 냉방사이클을 운전하기 위하여 압축기구동제어신호를 압축기로 출력하여서 제1,2 냉방사이클 중에서 하나의 냉방사이클을 운전하는 것을 특징으로 한다.

상기 간절기(춘추절기)의 냉방 제어 동작에 대해서 구체적으로 설명한다.

상기 제어부(160)는, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고, 현재 외기온도(Top)가 제1 설정 외기온도(Tos1)[예컨대 3 ℃]와 제2 설정 외기온도(Tos2)[예컨대 11 ℃]의 사이 온도인 경우에, 2 개의 제1,2 냉매액 펌프(141,142) 중에서 어느 하나의 냉매액 펌프인 제1 냉매액 펌프(141)로 펌프 구동제어신호를 출력하고, 상기 제어부(160)로부터 펌프구동제어신호를 수신한 제1 냉매액 펌프(141)는 냉매액을 강제로 순환시켜서 제1 증발기에서 열교환이 수행되도록 한다.

이때, 제어부(160)는 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 미만으로 내려가지 않는 경우, 상기 제어부(160)는, 상기 제1 압축기(111)로 압축기구동제어신호를 출력하지 않아서 제1 압축기(111)의 구동을 정지하여서 제1 냉방사이클의 운전이 정지되도록 제어하고, 상기 제2 압축기(121)를 구동하기 위한 압축기구동제어신호를 출력하여서 제2 압축기(121)를 구동시켜서 제2 냉방사이클이 운전되도록 제어한다.

이때, 제어부(160)는 상기 제1 전자밸브(145a)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제1 전자밸브(145a)로 출력하고, 상기 제2 전자밸브(145b)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2 전자밸브(145b)로 출력하며, 상기 제3 전자밸브(146a)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제3 전자밸브(146a)로 출력하고, 상기 제4 전자밸브(146b)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제4 전자밸브(146b)로 출력하며, 또한, 상기 제5 전자밸브(147)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제5 전자밸브(147)로 출력하고, 상기 제6 전자밸브(148)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2 전자밸브(145b)로 출력하며, 상기 제1 판형 열교환기에서는 열교환이 수행되고 상기 제2 판형 열교환기에서는 열교환이 수행되지 않도록 하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제1 궤환 밸브(137)로 출력하고, 상기 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2 궤환 밸브(138)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 응축기(112,122)와 증발기(114,124)의 배관거리인 상기 제1 냉매공급관(P1A)과 제2 냉매공급관(P2A) 간의 제1,2 냉매공급관(P1A,P2A)의 길이가 기준거리(d1) 이상인 장배관인 경우, 상기 제어부(160)는, 하절기(예컨대 외기온도가 12 도씨 이상)의 경우, 즉 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(예컨대 20 ℃) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 제2 설정 외기온도(Tos2)(예컨대 12 ℃) 이상인 경우에는, 제1,2 압축기(111,121)를 구동시켜서 제1,2 냉방사이클을 운전하기 위한 압축기구동제어신호를 제1,2 압축기(111,121)로 출력하고, 상기 제1 전자밸브(145a)와 제3 전자밸브(146a)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1,3 전자밸브(145a,146a)로 출력하며, 상기 제2 전자밸브(145b)와 제4 전자밸브(146b)를 오프하기 위한 밸브제어신호를 제2,4 전자밸브(145b,146b)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

이때, 제1,2 응축기(112,122)로부터 제1,2 증발기(114,124)로 공급되는 냉매를 강제로 이송하기 위해서 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)를 구동하기 위한 펌프 구동제어신호를 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

하절기에 증발기와 응축기 간의 거리가 길어서 냉매관이 장배관인 경우에, 제1,2 냉매액 펌프(141,142)를 함께 구동함으로써 증발기에서의 냉방 효율을 높일 수 있다.

그리고, 위 실시예는 증발기와 응축기 간의 냉매관이 장배관임이 냉방장치 설치시에 디폴트값으로 설정되어 있는 경우의 예를 설명한 것이다.

이때, 상기 제5 전자밸브(147)와 제6 전자밸브(148)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제5,6 전자밸브(147,148)로 출력하며, 제1,2 증발기(114,124)에서 열교환된 냉매가 제1,2 압축기(111,121)로 순환되도록 제어하며, 또한, 상기 제1,2 판형 열교환기에서 열교환이 수행되도록 하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1 궤환 밸브(137)로 출력하며, 상기 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2 궤환 밸브(138)로 출력함은 전술한 바와 같다.

상기 장배관으로 설정되는 기준거리(d1)는 예컨대 50 ~ 100 m이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 응축기(112,122)와 증발기(114,124)의 배관거리인 상기 제1 냉매공급관(P1A)과 제2 냉매공급관(P2A) 간의 제1,2 냉매공급관(P1A,P2A)의 길이가 기준거리(d1) 이상이어서 장배관임을 설정하기 위한 장배관 설정부(171)가 더 포함되어서 구성되고, 상기 제어부(160)는, 상기 장배관 설정부(171)로부터 설정신호가 입력되는 경우, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(예컨대 20 ℃) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 제2 설정 외기온도(Tos2)(예컨대 12 ℃) 이상인 경우에는, 제1,2 압축기(111,121)를 구동시켜서 제1,2 냉방사이클을 운전하기 위한 압축기구동제어신호를 제1,2 압축기(111,121)로 출력함과 동시에, 제1,2 응축기(112,122)로부터 제1,2 증발기(114,124)로 공급되는 냉매를 강제로 이송하기 위해서 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)를 구동하기 위한 펌프 구동제어신호를 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 장배관임이 냉방장치 설치시에 디폴트값으로 세팅되는 것이 아니고, 유저가 장배관 설정부(171)에 의한 명령 입력으로 설정할 수 있으므로 냉방 환경에 따라서 유저가 임의로 세팅해서 냉방 모드를 이용할 수 있으므로 이용자의 냉방 환경이 개선될 수 있다.

이때, 상기 제1 전자밸브(145a)와 제3 전자밸브(146a)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1,3 전자밸브(145a,146a)로 출력하며, 상기 제2 전자밸브(145b)와 제4 전자밸브(146b)를 오프하기 위한 밸브제어신호를 제2,4 전자밸브(145b,146b)로 출력함은 전술한 바와 같다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에코 하이브리드 냉방장치에 있어서, 상기 제1 판형 열교환기(131)와 제1 팽창밸브(113)[여기서 제1 냉매액 펌프(141)가 구비된 경우에는 제1 냉매액 펌프(141)] 사이의 제1 냉매공급관(P1A)에 설치되고 동시에 상기 제1 증발기(114)와 제1 압축기(111) 사이의 제1 냉매순환관(P1B)에 설치되어서, 수액기와 액분리기의 열교환에 의해서 제1 응축기(112)의 출구온도와 제1 팽창밸브(113)의 입구온도 차이를 10 ~ 15 % 낮추는 제1 액수기(151)와, 상기 제2 판형 열교환기(132)와 제2 팽창밸브(123)[여기서 제2 냉매액 펌프(142)가 구비된 경우에는 제2 냉매액 펌프(142)] 사이의 제2 냉매공급관(P2A)에 설치되고 동시에 상기 제2 증발기(124)와 제2 압축기(121) 사이의 제2 냉매순환관(P2B)에 설치되어서, 수액기와 액분리기의 열교환에 의해서 제2 응축기(122)의 출구온도와 제2 팽창밸브(123)의 입구온도 차이를 10 ~ 15 % 낮추는 제2 액수기(152)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 온도 차이를 10 ~ 15 % 낮추어서 냉방효율을 높일 수 있고, 또한 응축기의 고압부가 냉각되어서 압축기의 오일 탄화를 낮추고 압축기의 소요동력이 낮아져서 냉방시스템의 효율을 높일 수 있다.

여기서, 제1 액수기(151)가 구비된 경우에는 제1 열교환 궤환관(133)은 제1 액수기(151)로 궤환되어서 제1 압축기(111)로 궤환되고, 마찬가지로 제2 액수기(152)가 구비된 경우에는 제2 열교환 궤환관(134)은 제2 액수기(152)로 궤환되어서 제2 압축기(121)로 궤환된다.

이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것은 해당 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 제1 열교환 사이클
111 : 제1 압축기 112 : 제1 응축기
P1A : 제1 냉매공급관 P1B : 제1 냉매순환관
P2A : 제2 냉매공급관 P2B : 제2 냉매순환관
PD1 : 제1 직결관 PD2 : 제2 직결관
113 : 제1 팽창밸브 114 : 제1 증발기
120 : 제2 열교환 사이클
121 : 제2 압축기 122 : 제2 응축기
123 : 제2 팽창밸브 124 : 제2 증발기
131 : 제1 판형 열교환기 132 : 제2 판형 열교환기
133 : 제1 열교환 궤환관 134 : 제2 열교환 궤환관
135 : 제1 궤환 팽창밸브 136 : 제2 궤환 팽창밸브
137 : 제1 궤환 밸브 138 : 제2 궤환 밸브
141 : 제1 냉매액 펌프 142 : 제2 냉매액 펌프
143 : 제1 바이패스관 144 : 제2 바이패스관
n1 : 제1 분기점 n2 : 제2 분기점
n3 : 제1 합수점 n4 : 제2 합수점
n5 : 제3 분기점 n6 : 제4 분기점
n7 : 제3 합수점 n8 : 제4 합수점
145a : 제1 전자밸브 145b : 제2 전자밸브
146a : 제3 전자밸브 146b : 제4 전자밸브
147 : 제5 전자밸브 148 : 제6 전자밸브
149a : 제1 체크밸브 149b : 제2 체크밸브
151 : 제1 액수기 152 : 제2 액수기
160 : 제어부 171 : 장배관 설정부
173 : 온도 설정부 175 : 표시부
181 : 실내 온도센서 182 : 외기 온도센서

Claims

냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 제1 압축기(111)와, 상기 제1 압축기(111)를 통과한 냉매가스를 열교환에 의해서 응축하는 제1 응축기(112)와, 상기 제1 응축기(112)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(113)와, 상기 제1 팽창밸브(113)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환하는 제1 증발기(114)를 포함하여 구성되는 제1 냉방사이클;
냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 제2 압축기(121)와, 상기 제2 압축기(121)를 통과한 냉매가스를 열교환에 의해서 응축하는 제2 응축기(122)와, 상기 제2 응축기(122)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(123)와, 상기 제2 팽창밸브(123)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환하는 제2 증발기(124)를 포함하여 구성되는 제2 냉방사이클;
상기 제1 냉방사이클과 제2 냉방사이클의 운전을 제어하는 제어부(160);
상기 제1 응축기(112)와 제1 팽창밸브(113) 사이의 냉매관에 구비되고, 상기 제1 응축기(112)에서 열교환된 냉매에 남아 있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 제1 판형 열교환기(131);
상기 제2 응축기(122)와 제2 팽창밸브(123) 사이의 냉매관에 구비되고, 상기 제2 응축기(122)에서 열교환된 냉매에 남아 있는 냉매가스를 냉매액으로 변환하는 제2 판형 열교환기(132);
상기 제1 응축기(112)에서 제1 판형 열교환기(131)로 출력되는 제1 냉매공급관(P1A)에서 분기되고, 상기 제2 판형 열교환기(132)에서 제2 냉매공급관(P2A)과 열교환에 의해서 상기 제2 냉매공급관(P2A)에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제1 냉방사이클로 궤환하는 제1 열교환 궤환관(133)과,
상기 제1 응축기(112)에서 제1 판형 열교환기(131)로 출력되는 제1 냉매공급관(P1A)에서 분기되고, 상기 제2 판형 열교환기(132)에서 제2 냉매공급관(P2A)과 열교환에 의해서 상기 제2 냉매공급관(P2A)에 남아 있는 냉매가스를 액냉매로 변환한 후에 다시 제2 냉방사이클로 궤환하는 제2 열교환 궤환관(134)을 포함하여 구성되고,
상기 제1 열교환 궤환관(133)은, 상기 제1 응축기(112)의 제1 냉매공급관(P1A)으로부터 분기되어서 제2 판형 열교환기(132)를 경유하여 열교환된 후에 제1 팽창밸브(113)의 전단으로 궤환하고,
상기 제2 열교환 궤환관(134)은, 상기 제2 응축기(122)의 제2 냉매공급관(P2A)으로부터 분기되어서 제1 판형 열교환기(131)를 경유하여 열교환한 후에 제2 팽창밸브(123)의 전단으로 궤환하며,
상기 제1 열교환 궤환관(133)에 구비되어서 상기 제1 응축기(112)로부터 나오는 냉매를 팽창시키는 제1 궤환 팽창밸브(135)와,
상기 제2 열교환 궤환관(134)에 구비되어서 상기 제2 응축기(122)로부터 나오는 냉매를 팽창시키는 제2 궤환 팽창밸브(136)가 더 포함되어서 구성되며,
상기 제어부(160)로부터 수신하는 밸브 제어신호에 따라서 온오프하고, 상기 제1 궤환 팽창밸브(135)의 전단에서 상기 제1 열교환 궤환관(133)에 구비되어서 제1 응축기(112)에서 제2 판형 열교환기(132)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제1 궤환 밸브(137)와,
상기 제어부(160)로부터 수신하는 밸브 제어신호에 따라서 온오프하고, 상기 제2 궤환 팽창밸브(136)의 전단에서 상기 제2 열교환 궤환관(134)에 구비되어서 제2 응축기(122)에서 제1 판형 열교환기(131)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제2 궤환 밸브(138)가 더 포함되어서 구성되고,
상기 제어부(160)는 상기 제1 궤환 밸브(137)와 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 온오프하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)와 제2 궤환 밸브(138)로 밸브 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 하이브리드 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 판형 열교환기(131)와 제1 팽창밸브(113) 사이의 제1 냉매공급관(P1A)에 구비되고, 외기의 온도에 의해서 액상의 냉매액을 상기 제1 증발기(114)로 강제 순환시키는 제1 냉매액 펌프(141)와,
상기 제2 판형 열교환기(132)와 제2 팽창밸브(123) 사이의 제2 냉매공급관(P2A)에 구비되고, 외기의 온도에 의해서 액상의 냉매액을 상기 제2 증발기(124)로 강제 순환시키는 제2 냉매액 펌프(142)와,
상기 제1 냉매액 펌프(141)의 출력단과 상기 제1 팽창밸브(113)의 출력단 사이의 제1 냉매공급관(P1A)에서 제1 팽창밸브(113)와 병렬 연결되도록 설치되고, 상기 제1 냉매액 펌프(141)의 동작에 의해서 제1 증발기(114)로 공급되는 냉매액을 상기 제1 팽창밸브(113)를 바이패스하여서 제1 증발기(114)로 공급되도록 하기 위한 제1 바이패스관(143)과,
상기 제1 냉매액 펌프(141)와 제1 팽창밸브(113) 사이의 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 바이패스관(143)의 제1 분기점(n1)과 제1 팽창밸브(113) 사이에 제1 냉매공급관(P1A)에 설치되어서 제1 팽창밸브(113)를 통해서 제1 증발기(114)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제1 전자밸브(145a)와,
상기 제1 바이패스관(143)에 설치되어서 제1 냉매액 펌프(141)의 구동에 의해서 제1 증발기(114)로 공급되는 냉매액의 흐름을 단속하는 제2 전자밸브(145b)와,
상기 제2 냉매액 펌프(142)의 출력단과 상기 제2 팽창밸브(123)의 출력단 사이의 제2 냉매공급관(P2A)에서 제2 팽창밸브(123)와 병렬 연결되도록 설치되고, 상기 제2 냉매액 펌프(142)의 동작에 의해서 제2 증발기(124)로 공급되는 냉매액을 상기 제2 팽창밸브(123)를 바이패스하여서 제2 증발기(124)로 공급되도록 하기 위한 제2 바이패스관(144)과,
상기 제2 냉매액 펌프(142)와 제2 팽창밸브(123) 사이의 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 바이패스관(144)의 제2 분기점(n2)과 제2 팽창밸브(123) 사이에 제2 냉매공급관(P2A)에 설치되어서 제2 팽창밸브(123)를 통해서 제2 증발기(124)로 공급되는 냉매의 흐름을 단속하는 제3 전자밸브(146a)와,
상기 제2 바이패스관(144)에 설치되어서 제2 냉매액 펌프(142)의 구동에 의해서 제2 증발기(124)로 공급되는 냉매액의 흐름을 단속하는 제4 전자밸브(146b)와,
상기 제1 증발기(114)에서 열교환된 냉매를 제1 압축기(111)로 순환시키기 위한 제1 냉매순환관(P1B)에서 분기되고[제3 분기점(n5)], 상기 제1 압축기(111)에서 제1 응축기(112)에 연결된 제1 냉매순환관(P1B)에서 합수되어서[제3 합수점(n7)], 상기 제1 냉매액 펌프(141)의 구동에 의해서 제1 증발기(114)로 공급된 냉매액이, 제1 증발기(114)에서 열교환된 후에 제1 압축기(111)를 경유하지 않고 제1 증발기(114)로 곧바로 공급되도록 하는 제1 직결관(PD1)과,
상기 제2 증발기(124)에서 열교환된 냉매를 제2 압축기(121)로 순환시키기 위한 제2 냉매순환관(P2B)에서 분기되고[제4 분기점(n6)], 상기 제2 압축기(121)에서 제2 응축기(122)에 연결된 제2 냉매순환관(P2B)에서 합수되어서[제4 합수점(n8)], 상기 제2 냉매액 펌프(142)의 구동에 의해서 제2 증발기(124)로 공급된 냉매액이, 제2 증발기(124)에서 열교환된 후에 제2 압축기(121)를 경유하지 않고 제2 증발기(124)로 곧바로 공급되도록 하는 제2 직결관(PD2)과,
상기 제1 증발기(114)와 제1 압축기(111) 사이의 제1 냉매순환관(P1B)에서 상기 제1 직결관(PD1)이 분기되는 제3 분기점(n5)의 후단에서 상기 제1 냉매순환관(P1B)에 설치되고, 상기 제어부(160)로부터 수신되는 밸브제어신호에 따라서 스위칭 온오프되어서 냉매가 제1 압축기(111)를 경유해서 제1 증발기(114)로 순환하거나 또는 제1 압축기(111)를 경유하지 않고 제1 직결관(PD1)을 통해서 곧바로 제1 증발기(114)로 들어가도록 냉매의 흐르을 제어하는 제5 전자밸브(147)와,
상기 제2 증발기(124)와 제2 압축기(121) 사이의 제2 냉매순환관(P2B)에서 상기 제2 직결관(PD2)이 분기되는 제4 분기점(n6)의 후단에서 상기 제2 냉매순환관(P2B)에 설치되고, 상기 제어부(160)로부터 수신되는 밸브제어신호에 따라서 스위칭 온오프되어서 냉매가 제2 압축기(121)를 경유해서 제2 증발기(124)로 순환하거나 또는 제1 압축기(111)를 경유하지 않고 제2 직결관(PD2)을 통해서 곧바로 제2 증발기(124)로 들어가도록 냉매의 흐르을 제어하는 제6 전자밸브(148)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 에코 하이브리드 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 응축기(112)에서 출력되는 냉매는, 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 열교환 궤환관(133)으로 각각 나누어서 공급되고, 상기 제1 냉매공급관(P1A)과 제1 열교환 궤환관(133)의 배관의 직경의 크기에 의해서 냉매가 배분되며,
상기 제2 응축기(122)에서 출력되는 냉매는, 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 열교환 궤환관(134)으로 각각 나누어서 분배되고, 제2 냉매공급관(P2A)과 제2 열교환 궤환관(134)의 배관의 직경의 크기에 의해서 냉매가 배분되는 것을 특징으로 하는 에코 하이브리드 냉방장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부(160)는,
현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 제2 설정 외기온도(Tos2) 이상인 경우에는, 제1,2 압축기(111,121)를 구동시켜서 제1,2 냉방사이클을 운전하기 위한 압축기구동제어신호를 제1,2 압축기(111,121)로 출력하고,
상기 제1 전자밸브(145a)와 제3 전자밸브(146a)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1,3 전자밸브(145a,146a)로 출력하며, 상기 제2 전자밸브(145b)와 제4 전자밸브(146b)를 오프하기 위한 밸브제어신호를 제2,4 전자밸브(145b,146b)로 출력하며,
상기 제5 전자밸브(147)와 제6 전자밸브(148)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제5,6 전자밸브(147,148)로 출력하며, 제1,2 증발기(114,124)에서 열교환된 냉매가 제1,2 압축기(111,121)로 순환되도록 제어하며,
상기 제1,2 판형 열교환기에서 열교환이 수행되도록 하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제1 궤환 밸브(137)로 출력하며,
상기 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2 궤환 밸브(138)로 출력하며,
상기 제어부(160)는 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 제1 설정 외기온도(Tos1) 이하인 경우에는,
상기 제어부(160)는 제1,2 압축기(111,121)의 구동을 정지하여서 제1,2 냉방사이클의 운전을 정지하기 위한 압축기구동정지제어신호를 압축기(111,121)로 출력하고,
상기 제1 전자밸브(145a)와 제3 전자밸브(146a)를 오프하기 위한 밸브제어신호를 제1,3 전자밸브(145a,146a)로 출력하며, 상기 제2 전자밸브(145b)와 제4 전자밸브(146b)를 스위칭 온하기 위한 밸브제어신호를 제2,4 전자밸브(145b,146b)로 출력하며,
상기 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)를 구동하기 위한 펌프구동제어신호를 제1 냉매액 펌프(141)와 제2 냉매액 펌프(142)로 출력하며,
상기 제5 전자밸브(147)와 제6 전자밸브(148)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제5,6 전자밸브(147,148)로 출력하여서 제1,2 증발기(114,124)에서 열교환된 냉매가 제1,2 압축기(111,121)를 경유하지 않고, 제1,2 직결관(PD1,PD2)을 통해서 곧바로 제1,2 증발기(114,124)로 공급되도록 제어하며,
상기 제1,2 판형 열교환기에서 열교환이 수행되지 않도록 하기 위해서, 상기 제1 궤환 밸브(137)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제1 궤환 밸브(137)로 출력하고, 상기 제2 궤환 밸브(138)를 스위칭 오프하기 위한 밸브제어신호를 제2 궤환 밸브(138)로 출력하는 것을 특징으로 하는 에코 하이브리드 냉방장치.