KR20010090934A - 멀티형 공기조화기 - Google Patents

Abstract

발명은 멀티형 공기조화기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 실외기의 크기를 줄이고 그 설치를 용이하게 할 수 있는 멀티형 공기조화기를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액체 냉매로 변화시키는 수냉식 응축 열교환기와, 상기 응축 열교환기에서 변화된 고온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 변화시키는 팽창기를 포함하여 이루어진 다수의 실외기와; 상기 팽창기에서 변화된 저온 저압의 액체 냉매를 증발시킴으로써 외부의 열을 흡수하는 증발 열교환기를 포함하여 이루어진 다수의 실내기와; 상기 응축 열교환기에서의 냉매의 응축작용을 유도하기 위해 냉각수를 응축 열교환기로 공급하기 위한 냉각수 공급수단으로 구성되되, 상기 냉각수 공급수단은 냉각탑, 펌프, 공급관로 및 귀환관로로 구성되고, 상기 응축 열교환기는 냉각수를 이용할 수 있는 판형 열교환기 또는 원통 다관형 열교환기인 것을 특징으로 한다.

Description

멀티형 공기조화기{Multi type air conditioner}

본 발명은 멀티형 공기조화기에 관한 것으로, 특히 수냉식 응축 열교환기를 구비한 다수의 실외기와 상기 실외기에 대응하는 다수의 실내기로 구성된 멀티형 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기의 냉동사이클은 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액체 냉매로 변화시키는 응축 열교환기와, 상기 응축 열교환기에서 변화된 고온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 변화시키는 팽창기와, 상기 팽창기에서 변화된 저온 저압의 액체 냉매를 기체 냉매로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발 열교환기로 구성된다.

특히, 멀티형 공기조화기는 상기 증발 열교환기가 다수개 연결되어 여러 실내 공간을 동시에 냉방할 수 있는 공기조화기를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 구성요소간의 연결구조를 나타낸 순환계통도로서, 응축 열교환기(20)를 구비한 실외기(E)와 증발 열교환기(60)를 구비한 다수개의 실내기(I)로 구성된다.

상기 실외기(E)는 고온 고압의 기체 냉매를 공급하는 압축기(10)와, 상기 압축기를 통과한 고온 고압의 기체 냉매를 액체 냉매로 응축하는 응축 열교환기(20)와, 외부 공기를 흡입하여 상기 응축 열교환기로 토출함으로써 냉매의 응축 작용을 유발하는 실외팬(도시 생략)과, 상기 응축 열교환기(20)를 통과한 고온 고압의 액체 냉매를 증발하기 쉽도록 저온 저압의 액체 냉매로 단열 팽창하는 팽창기(30)로 구성된다. 또한, 상기 팽창기(30)를 통과한 냉매를 실내기(I)로 공급하기 위한 토출 서비스밸브(40)와, 상기 실내기(I)를 통과한 냉매를 상기 압축기(10)로 안내하기 위한 유입 서비스밸브(50)를 포함하여 구성된다.

이 때. 상기 팽창기(30)는 일반적으로 모세관이 주로 사용되는데, 상기 모세관은 내경이 작고 길이가 긴 동관으로, 구조가 간단하고 신뢰성이 높은 장점이 있다.

한편, 각각의 실내기(I)는 냉매 배관을 통해 상기 실외기(E)의 서비스밸브(40,50)에 연결되어 있는데, 상기 실외기(E)의 팽창기(30)를 통과한 저온 저압의 액체 냉매를 증발시켜 실내 공기를 냉각시키는 증발 열교환기(60)와, 상기 증발 열교환기로 실내 공기를 흡입하여 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 실내팬(도시 생략)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 멀티형 공기조화기는 다수의 실내기가 1개의 실외기에 연결되는 만큼, 상기 모세관과 토출 서비스밸브가 실내기의 개수만큼 구비되고, 상기 실내기로부터 압축기로 냉매를 순환시키기 위해 상기 토출 서비스밸브의 개수와 동일한 흡입 서비스밸브가 구비되어 있다.

상기 멀티형 공기조화기는, 냉방 운전시 도 1에 도시된 화살표의 방향으로 냉매가 순환되면서 냉각 사이클을 이루고 상기 실내기가 설치된 실내 공간을 동시에 냉방하게 된다.

그러나, 상기와 같은 멀티형 공기조화기는 실외기에서 냉매가 충분히 충전되어야만 좋은 냉방 성능을 유지할 수 있기 때문에, 1개의 실외기가 다수의 실내기를 감당하기 위해서는 압축기 및 실외팬의 용량이 충분히 커야하며, 이것은 실외기가 대형화되어 단가가 상승하는 문제를 야기하게 된다.

또한, 실내기로 공급되는 냉매의 압력 강하를 방지하기 위해 냉매 배관의 길이에 제한이 있으며, 이것은 실외기의 설치에 상당한 제약을 가하게 된다. 가령, 실외기는 진동과 소음을 유발하는 압축기 및 실외팬을 구비하고 있기 때문에 건물의 옥상이나 지하에 설치되는 것이 바람직하나, 냉매 배관 길이의 제한으로 실외기의 설치에 상당한 어려움을 겪게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실외기의 크기를 줄이고 설치를 용이하게 할 수 있는 멀티형 공기조화기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 멀티형 공기조화기의 구성요소간의 연결구조를 나타낸 순환 계통도

도 2는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 구성요소간의 연결구조를 나타낸 순환 계통도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 판형 열교환기를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 원통 다관형 열교환기를 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 냉각탑의 종단면을 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30 - 팽창기 40 - 토출 서비스밸브

50 - 유입 서비스밸브 60 - 증발 열교환기

70 - 냉각탑 72 - 공급관로

74 - 귀환관로 80 - 펌프

100 - 압축기 120 - 어큐뮬레이터

200 - 응축 열교환기

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액체 냉매로 변화시키는 수냉식 응축열교환기와, 상기 응축 열교환기에서 변화된 고온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 변화시키는 팽창기를 포함하여 이루어진 다수의 실외기와; 상기 팽창기에서 변화된 저온 저압의 액체 냉매를 기체 냉매를 증발시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발 열교환기를 포함하여 이루어진 다수의 실내기와; 상기 응축 열교환기에서의 냉매의 응축작용을 유도하기 위해 냉각수를 응축 열교환기로 공급하기 위한 냉각수 공급수단으로 구성되되, 상기 냉각수 공급수단은 건물의 옥상 등에 설치되어 냉각수를 생성, 순환시키는 냉각탑과, 상기 냉각탑으로 응축 열교환기를 통과한 냉각수를 펌핑하는 펌프와, 상기 냉각탑과 각각의 응축 열교환기를 연결하는 공급관로 및 귀환관로로 구성되고, 상기 응축 열교환기는 냉각수를 통과시킴으로써 기체 냉매를 액체 냉매로 응축할 수 있도록 다수의 판으로 이루어진 판형 열교환기 또는 원통 안에 다수의 냉매관이 설치된 원통 다관형 열교환기인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기의 구성요소간의 연결구조를 나타낸 순환 계통도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 판형 열교환기를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 원통 다관형 열교환기를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 냉각탑의 종단면을 나타낸 도면이다.

그리고, 도 2에 도시된 실선은 냉매의 흐름을 나타내고, 일점쇄선은 냉각수의 흐름을 나타낸다.

본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 실외기와 다수의 실내기, 그리고 냉각수 공급수단으로 구성된다.

상기 실외기(E)는 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 압축하는 압축기(100)와, 상기 압축기를 통과한 냉매를 냉각수를 이용하여 고온 고압의 액체 냉매로 응축하는 응축 열교환기(200)와, 상기 응축 열교환기를 통과한 냉매를 단열 팽창시켜 증발하기 쉬운 저온 저압의 액체 냉매로 팽창하는 팽창기(30)와, 상기 압축기(100)로 증발이 이루어지지 않은 액체 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위한 어큐뮬레이터(120)로 구성된다.

그리고 상기 실내기(I)는 팽창기(30)를 통과한 저온 저압의 액체 냉매를 증발하는 증발 열교환기(60)와, 상기 증발 열교환기에서 냉매가 증발될 수 있도록 실내 공기를 흡입하고 냉각된 공기를 토출하는 실내팬(도시 생략)으로 구성된다.

또한, 상기 실외기(E)에는 실내기(I)로 냉매를 공급하는 냉매 배관을 연결함과 아울러 냉매의 압력을 제어하기 위한 토출 서비스밸브(40)와, 상기 실내기(I)를 통과한 냉매를 실외기(E)로 유입하는 냉매 배관을 연결하는 유입 서비스밸브(50)가 구비된다.

이 때, 도 2에 도시된 팽창기(30)는 구조가 간단하고 신뢰성이 높은 모세관으로 도시되어 있어나, 고압의 액체 냉매를 팽창할 수 있는 수단이라면 팽창밸브로 구성되어도 무방하다.

한편, 상기 응축 열교환기(200)는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기로, 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 판형 열교화기(220)와 원통 다관형 열교환기(240)를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 판형 열교환기(plate type heat exchanger,240)는 냉각수가 통과하는 구멍, 냉매가 통과하는 구멍과 냉각수와 냉매의 유로를 형성하는 일련의 골이 형성된 다수의 금속판(222)으로 구성되는데, 상기 금속판은 냉매가 이동하는 유로와 냉각수가 이동하는 유로를 구획함과 아울러 표면에 형성된 일련의 골에 의해 전열 면적이 큰 특성이 있다.

도 3에 따르면, 실선은 냉매의 흐름을, 일점쇄선은 냉각수의 흐름을 나타내는데, 냉매 유입구(223)를 통해 유입된 냉매는 유로가 개방된 금속판 사이로 금속판의 골을 타고 이동하게 되고, 동시에 냉각수는 냉각수 유입구(225)을 통해 유입되어 유로가 개방된 금속판 사이로 금속판의 골을 타고 이동하게 된다. 이 때, 냉매 유로와 냉각수 유로를 구획짓는 금속판(222)에서 활발한 열교환 작용이 일어나면서 고온 고압의 기체 냉매가 응축된다.

한편, 설명하지 않은 부호 224는 냉매 토출구를, 부호 226은 냉각수 토출구를 나타낸다.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통 다관형 열교환기(shell&tube type heat exchanger,240)는 냉각수의 유로를 형성하는 원통(241)과, 상기 원통속에 냉매의 유로를 형성하는 다수의 냉매관(242)으로 구성된다.

도 4에 따르면, 실선은 냉매의 흐름을, 일점쇄선은 냉각수의 흐름을 나타내는데, 냉매는 일측에 설치된 냉매 유입구(243)를 통해 유입되어 냉매관(242)을 통해 이동하다가 냉매 토출구(244)를 통해 토출되고, 냉각수는 상부의 냉각수 유입구(245)를 통해 유입되어 원통(241) 내에 위치하는 다수의 격자판으로 형성된 유로를 따라 이동하면서 상기 냉매관(241)을 통해 이동하는 냉매와 열교환 작용을 수행하고 하부의 냉각수 토출구(246)를 통해 토출된다.

이상에서 설명한 판형 열교환기(220)와 원통 다관형 열교환기(240)는 냉각수를 이용해 냉매를 응축할 수 있기 때문에, 열교환 효율이 종래의 핀을 이용한 공랭식 열교환기에 비해 월등하며, 종래의 실외팬과 같은 송풍수단이 필요하지 않게 되어 실외기를 슬림화할 수 있다.

다음, 상기 응축 열교환기(200)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단은 냉각수를 생성하여 응축 열교환기(200)로 공급하는 냉각탑(70)과, 상기 응축 열교환기를 통과하면서 다소 데워진 냉각수를 상기 냉각탑으로 펌핑하는 펌프(80)와, 상기 냉각탑(70)과 응축 열교환기(200)를 연결하는 공급관로(72) 및 귀환관로(74)로 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 멀티형 공기조화기에 사용되는 냉각탑의 종단면을 나타낸 도면으로, 상부에 응축 열교환기를 통과한 냉각수를 수집하는 상부수조(72)와, 상기 상부수조의 하단에 냉각수를 분사하는 분사노즐(76)과, 상기 분사노즐에 의해 분사된 냉각수가 흘러내리면서 외부 공기에 의해 냉각될 수 있도록 다수의 돌기가 형성된 냉각판(78)과, 상기 냉각판의 하부에 냉각판을 통과한 냉각수를 수집하는 하부수조(74)로 구성된다.

한편, 상기 펌프(80)는 세척기 등의 배수용 펌프로 사용되는 소유량 펌프로, 상기 귀환관로(74) 상에 위치함이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 멀티형 공기조화기는, 하나의 실외기(E)에 다수의 실내기(I)가 조합되어 구성될 수 있으나, 실내기(I)의 수가 증가할 경우 충분한 냉매 공급을 위해 압축기(100)의 용량이 증가되어야 하는 관계로, 본 발명의 목적에 부합하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 1개의 실외기(E)에 1개의 실내기(I) 또는 1개의 실외기(E)에 2개의 실내기(I)가 조합되는 것이 바람직할 것이다. 이 때, 각 실외기(E)에는 조합되는 실내기(I)의 개수에 대응하는 팽창기(30)와 서비스밸브(40,50)가 구비되어야 함은 물론이다.

이와 같이 구성된 멀티형 공기조화기는 압축기에서 생성된 고온 고압의 냉매가 응축 열교환기, 팽창기, 증발 열교환기를 거치면서 냉각 사이클을 반복하게 되고, 이 때 상기 증발 열교환기가 설치된 각 실내기에서 냉매의 증발 작용으로 냉각된 공기가 실내로 토출되어 실내를 냉방하게 된다. 이 과정에 냉각탑에서 냉각된 냉각수가 공급관로를 통해 각 응축 열교환기로 공급되어 냉매를 응축하게 되고, 냉매를 응축하면서 다소 데워진 냉각수는 펌프의 펌핑 작용으로 귀환관로를 통해 상기 냉각탑으로 귀환되어 다시 냉각되어 공급되는 사이클을 반복하게 된다.

본 발명에 따른 멀티형 공기조화기는, 냉각 효율이 뛰어난 수냉식 응축 열교환기를 구비한 다수의 실외기와 상기 실외기에 대응하는 다수의 실내기로 구성됨으로써, 각 실외기는 실외팬이 필요없게 되어 소형화되고, 이에 따라 제조 단가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래 1개의 실외기로 다수의 실내기를 감당하던 것에 비해 냉매 배관의 길이를 줄일 수 있어 실외기의 설치가 용이한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액체 냉매로 변화시키는 수냉식 응축 열교환기와, 상기 응축 열교환기에서 변화된 고온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 변화시키는 팽창기를 포함하여 이루어진 다수의 실외기와;

   상기 팽창기에서 변화된 저온 저압의 액체 냉매를 증발시킴으로써 외부의 열을 흡수하는 증발 열교환기를 포함하여 이루어진 다수의 실내기와;

   상기 응축 열교환기에서의 냉매의 응축작용을 유도하기 위해 냉각된수를 응축 열교환기로 공급하기 위한 냉각수 공급수단으로 구성된 멀티형 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각수 공급수단은,

   건물의 옥상 등에 설치되어 냉각수를 생성하는 냉각탑과, 상기 냉각탑으로 응축 열교환기를 통과한 냉각수를 펌핑하는 펌프와, 상기 냉각탑과 각각의 응축 열교환기를 연결하는 공급관로 및 귀환관로로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 응축 열교환기는,

   냉각수를 통과시킴으로써 기체 냉매를 액체 냉매로 응축할 수 있도록 다수의 판으로 이루어진 판형 열교환기 또는 원통 안에 다수의 냉매관이 설치된 원통 다관형 열교환기인 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 실외기는,

   냉매 배관을 통해 적어도 1개 이상의 실내기가 연결되는 것을 특징으로 하는 멀티형 공기조화기.