KR20040088826A - 냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨 - Google Patents

냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 관한 것이다. 본 발명에 따른 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨은, 복수의 실내유니트를 구비하고 상기 실내유니트중 일부는 냉방 운전되고 일부는 동시에 난방 운전이 가능한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 있어서, 난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 난방 운전 중인 상기 실내유니트의 하류 영역에 배치되어 상기 난방 운전 중인 실내유니트를 경유한 냉매중 일부를 가열하여 압축기의 흡입측으로 제공하는 냉매가열유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 낮은 외기 온도 조건에서도 실내유니트의 토출 온도를 상승시킬 수 있어 충분한 난방감을 제공할 수 있다.

Description

냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨{REFRIGERANT HEATING UNIT AND MULTI-AIR CONDITIONER CAPABLE OF HEATING AND COOLING SIMULTANEOUSLY HAVING THE SAME}
본 발명은, 냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 낮은 외기 온도 조건에서도 실내유니트의 토출 온도를 상승시킬 수 있어 충분한 난방감을 제공할 수 있도록 한 냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 관한 것이다.
도 1은 종래의 냉난방 겸용 에어컨의 냉동사이클 구성도이고, 도 2는 도 1의 어큐뮬레이터의 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 냉난방 겸용 에어컨은, 냉방 또는 난방하고자 하는 실내에 배치되는 실내열교환기(112)를 구비한 실내유니트(111)와, 실외에 배치되어 냉매를 압축하여 순환되도록 하는 실외유니트(121)로 구성된다.
실외유니트(121)는, 냉매를 압축하는 압축기(122)와, 압축기(122)의 토출측에 배치되어 유로를 절환하는 사방밸브(124)와, 압축기(122)의 일측에 배치되는 실외열교환기(126)와, 냉매가 감압팽창될 수 있도록 실외열교환기(126)의 일측에 배치되는 팽창장치(128)를 구비하고 있다. 압축기(122)의 일측에는 압축기(122)로 기체상태의 냉매가 흡입될 수 있도록 어큐뮬레이터(130)가 배치되어 있다. 어큐뮬레이터(130)는 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(131)과, 케이싱(131)의 내부로 냉매가 유입되는 유입관(132)과, 냉매가 유출되는 유출관(133)을 구비하고 있다.
압축기(122)의 토출측에는 사방밸브(124)가 연결되어 있으며, 사방밸브(124)의 일 토출부에는 실외열교환기(126)가 상호 연통되게 연결되어 있다. 사방밸브(124)의 다른 토출부에는 실내열교환기(112)가 상호 연통되게 연결되어 있으며, 사방밸브(124)의 또 다른 토출부에는 측에는 실외열교환기(126)가 연결되어 있다. 사방밸브(124)의 다른 토출부에는 어큐뮬레이터(130)의 유입관(132)이 연결되어 있으며, 어큐뮬레이터(130)의 유출관(133)은 압축기(122)의 흡입측에 연결되어 있다.
한편, 어큐뮬레이터(130)의 케이싱(131)의 내부에는 실외측 외기 온도가 너무 낮은 경우, 또는 한냉지에서의 난방 운전시, 냉매가 충분히 증발함과 아울러 토출되는 냉매의 온도가 상승될 수 있도록 냉매를 가열하는 히터(135)가 구비되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 냉난방 겸용 에어컨에 있어서는, 유입관(132)을 통해 케이싱(131)의 내부로 유입되어 히터(135)와 직접 접촉되어 열교환되는 냉매는 거의 가스상태로서 열전달율이 낮기 때문에 히터(135)의 열이 냉매로 전달되어 난방능력의 상승에 기여하지지 못하고 대부분 외부로 방출된다고 하는 문제점이 있다.
특히, 실내유니트(111)와 실외유니트(121)가 서로 장배관으로 연결되는 멀티 에어컨의 경우, 장배관 연결에 따른 압력손실 및 열손실이 커서 실내유니트(111)의 토출 온도 상승이 미약하여 결국 히터(135)의 열은 난방능력의 향상에는 거의 기여하지 못하게 된다고 하는 문제점이 있다.
또한, 히터(135)의 열이 냉매로 충분히 전달되지 못함에 기인하여 히터(135)의 표면이 국부적으로 과도하게 온도가 상승하게 되어 냉매와 함께 유동되는 오일이 열화 및/또는 탄화되어 오일리턴홀 등의 막힘 현상, 오일 부족 현상 등을 유발시킬 뿐만 아니라, 히터(135)의 과도한 온도 상승으로 히터(135) 자체가 소손될 수도 있다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 낮은 외기 온도 조건에서도 실내유니트의 토출 온도를 상승시킬 수 있어 충분한 난방감을 제공할 수 있는 냉매가열유니트 및 이를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 냉난방 겸용 에어컨의 냉동사이클 구성도,
도 2는 도 1의 어큐뮬레이터의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨의 냉동사이클 구성도,
도 4는 도 3의 냉매가열유니트의 구성을 도시한 도면,
도 5는 도 3의 냉매가열유니트의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 실내유니트 12 : 실내열교환기
13 : 실내열팽창장치 21 : 실외유니트
23 : 압축기 27 : 실외열교환기
33 : 실외팽창장치 35 : 고압기관
37 : 고압액관 41 : 분배기
51 : 냉매가열유니트 52 : 케이싱
54 : 냉매응축액 55 : 열교환부
56 : 팽창장치 57 : 히터
58 : 유로개폐밸브 61 : 입구배관온도센서
62 : 출구배관온도센서
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수의 실내유니트를 구비하고 상기 실내유니트중 일부는 냉방 운전되고 일부는 동시에 난방 운전이 가능한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 있어서, 난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 난방 운전 중인 상기 실내유니트의 하류 영역에 배치되어 상기 난방 운전 중인 실내유니트를 경유한 냉매중 일부를 가열하여 압축기의 흡입측으로 제공하는 냉매가열유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 의해 달성된다.
여기서, 상기 냉매가열유니트는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 열교환부의 입구측에 배치되는 팽창장치를 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 열교환부의 입구측 및 출구측에 각각 배치되어 온도를 검출하는 입구배관온도센서 및 출구배관온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열교환부는 열교환면적이 증대되도록 상호 연통되게 분기 형성되는 것이 효과적이다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨의 냉동사이클 구성도이고, 도 4는 도 3의 냉매가열유니트의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 냉매가열유니트의 작용을 설명하기 위한 도면이다.이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨은, 실내열교환기(12)를 구비하여 실내 공간에 배치되는 복수의 실내유니트(11)와, 압축기(23)를 구비하여 실외에 배치되는 실외유니트(21)와, 난방시 냉매의 흐름방향을 따라 난방중인 실내유니트(11)의 하류측에 배치되어 난방중인 실내유니트(11)를 경유한 냉매중 일부를 가열하여 압축기(23)의 흡입측으로 제공하는 냉매가열유니트(51)를 포함하여 구성되어 있다.
실외유니트(21)는, 냉매를 압축하는 복수의 압축기(23)와, 압축기(23)의 토출측에 배치되는 사방밸브(25)와, 사방밸브(25)의 토출측에 연결되는 한 쌍의 실외열교환기(27)를 구비하고 있다. 압축기(23)의 토출측은 상호 연통되게 연결되어 사방밸브(25)의 흡입측에 연결되어 있으며, 압축기(23)의 흡입측에는 어큐뮬레이터(24)가 연결되어 있다.
압축기(23)의 토출측과 사방밸브(25)의 사이에는 압축기(23)에서 압축된 냉매가 실내유니트(11)측으로 유동되는 고압기관(35)의 일단이 연결되어 있으며, 실외열교환기(27)의 일측에는 공기의 유동이 촉진되도록 하는 송풍팬(28)이 구비되어 있다.
실외열교환기(27)의 일측에는 실외열교환기(27)를 경유한 냉매가 실내유니트(11)로 유동할 수 있도록 고압액관(37)이 연결되어 있으며, 고압액관(37)에는 난방시 실외열교환기(27)의 유입전에 냉매가 감압팽창될 수 있도록 체크밸브(29)와, 우회유로(31) 및 실외팽창장치(33)가 구비되어 있다.
실내유니트(11)는 실내열교환기(12) 및 실내팽창장치(13)를 구비하여 복수개로 구성되어 있다.
실외유니트(21)와 실내유니트(11) 사이에는 각 실내유니트(11)의 냉방 및/또는 난방 운전 상태에 따라 냉매가 적절히 제공될 수 있도록 하는 분배기(41)가 구비되어 있다.
분배기(41)는 고압의 기체상태의 냉매가 유동하는 고압기관부(42a)와, 각 실내열교환기(12)의 실내팽창장치(13)에 연결되어 내부에 고압의 액체상태의 냉매가 유동하는 고압액관부(42b)와, 각 실내열교환기(12)를 경유한 저압 기체상태의 냉매가 유동하는 저압기관부(42c)로 구성되어 있다. 상호 합류된 저압기관부(42c)는 어큐뮬레이터(24)의 흡입측과 상호 연통되게 연결되어 있으며, 각 실내열교환기(12)에 각각 연결된 고압기관부(42a) 및 저압기관부(42c)에는 해당 유로를 개폐할 수 있도록 각각 고압밸브(43) 및 저압밸브(44)가 각각 구비되어 있다.
한편, 실내유니트(11)와 실외유니트(21) 사이에는 전 실내유니트(11)가 난방운전하는 소위 난방전실운전의 경우 또는 실내유니트(11)중 일부를 제외한 대부분의 실내유니트(11)가 난방운전하는 소위 난방주체운전의 경우 난방 운전 중인 실내유니트(11)를 경유한 냉매중 일부를 가열하여 압축기(23)의 흡입측으로 제공할 수 있도록 냉매가열유니트(51)가 구비되어 있다.
냉매가열유니트(51)는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(52)과, 케이싱(52)의 내부에 수용되는 냉매응축액(54)과, 케이싱(52)의 내부에 냉매응축액(54)의 액면 위에 배치되고 내부에 냉매가 유동되는 열교환부(55)와, 냉매응축액(54)의 액면 아래에 냉매응축액(54)과 열교환가능하게 배치되어 냉매응축액(54)을 가열하는 히터(57)를 포함하여 구성되어 있다.
열교환부(55)는 열교환면적이 증대되도록 분기관의 형태로 형성되어 있으며, 열교환부(55)의 입구측은 분배기(41)의 고압액관부와 상호 연통되게 연결되어 있다. 열교환부(55)의 출구측은 분배기(41)의 저압기관부(42c)와 상호 연통되게 연결되어 있으며, 냉방운전시 저압의 냉매가 열교환부(55)로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 유로개폐밸브(58)가 구비되어 있다. 열교환부(55)의 입구영역에는 냉매를 감압팽창시킬 수 있도록 팽창장치(56)가 구비되어 있으며, 열교환부(55)의 입구 및 출구 영역에는 과열도를 제어할 수 있도록 입구배관온도센서(61) 및 출구배관온도센서(62)가 각각 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 실내유니트(11)가 난방전실운전 또는 난방주체운전되는 경우, 압축기(23)에서 압축된 고압의 기체 상태의 냉매 전부 또는 일부는 고압기관(35)을 따라 유동하게 되고, 난방 운전 중인 실내유니트(11)에 연결된 분배기(41)의 고압기관부(42a)를 통해 해당 실내열교환기(12)로 유입된다. 해당 실내열교환기(12)에서 난방기능을 수행한 냉매는 고압액관부(42b)에서 합류되어 유동되고, 냉매중 일부는 고압액관(37)을 따라 유동하여 우회유로(31)의 실외팽창장치(33)에서 감압팽창된 후 실외열교환기(27)로 유입된다. 실외열교환기(27)에서 잠열을 흡수한 냉매는 사방밸브(25)를 거쳐 어큐뮬레이터(24)로 유동된다.
한편, 난방 운전 중인 실내열교환기(12)를 경유한 냉매중 일부는 냉매가열유니트(51)의 팽창장치(56)를 거치면서 갑압팽창되어 열교환부(55)로 유입된다. 이 때, 히터(57)에 전원이 인가되면 냉매응축액(54)은 기화되어 케이싱(52)의 상부영역으로 유동하게 되고, 저온의 냉매가 유동되는 열교환부(55)와 접촉되어 응축되어 다시 케이싱(52)의 하부 영역으로 낙하하게 된다. 열교환부(55)의 내부를 유동하는 냉매는 열을 흡수하여 온도가 상승되어 분배기(41)의 저압기관부(42c)로 유동되고, 실외열교환기(27)를 경유한 냉매와 합류하여 어큐뮬레이터(24)의 흡입측으로 유입된다. 어큐뮬레이터(24)로 유입된 기체상태의 냉매는 다시 압축기(23)로 흡입되어 압축 토출되는 과정을 반복하게 된다. 이 때, 온도가 상승된 냉매에 의해 압축기(23)의 흡입측의 비체적이 감소되어 냉매의 순환량이 증대되고 응축압력이 상승됨으로써 난방운전중인 실내열교환기(12)와 열교환되어 토출되는 공기의 온도가 상승하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 난방 운전 중인 실내유니트를 경유한 냉매중 일부를 가열하여 압축기의 흡입측으로 제공하는 냉매가열유니트를 구비하도록 함으로써, 낮은 외기 온도 조건에서도 실내 토출 온도를 충분히 상승시킬 수 있는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 케이싱과, 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 내부에 냉매가 유동되고 냉매응축액의 액면위에 배치되는 열교환부와, 냉매응축액의 액면 아래 배치되어 냉매응축액을 가열하는 히터를 구비하도록 하고, 냉매의 이상(Two phases)열교환을 이용함으로써 열교환 효율이 향상될 뿐만 아니라 콤팩트한 구성이 가능하고 실내 토출온도를 충분히 상승시킬 수 있는 냉매가열유니트 및 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 히터와 가스상태의 냉매가 서로 접촉되어 열교환되어 히터의 열이 충분히 방열되지 못함에 기인한 히터의 과도한 온도상승으로 히터가 소손되던 종래와는 달리 히터가 소손될 염려가 없을 뿐만 아니라, 히터와 냉동사이클을 순환하는 오일이 서로 직접 접촉되지 아니하므로 오일의 탄화 또는 열화에 기인한 오일리턴홀의 막힘 등 오일문제를 방지할 수 있는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉매가열유니트의 추가 장착이 가능하므로 외기 온도가 낮은 소위 극한냉지와 상대적으로 외기 온도가 높은 지역의 온도 특성에 따른 실외기의 구분없이 실외유니트를 공용화할 수 있는 제조상의 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 실내유니트를 구비하고 상기 실내유니트중 일부는 냉방 운전되고 일부는 동시에 난방 운전이 가능한 냉난방 동시형 멀티 에어컨에 있어서,
    난방 운전시 냉매의 흐름방향을 따라 난방 운전 중인 상기 실내유니트의 하류 영역에 배치되어 상기 난방 운전 중인 실내유니트를 경유한 냉매중 일부를 가열하여 압축기의 흡입측으로 제공하는 냉매가열유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉매가열유니트는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열교환부의 입구측에 배치되는 팽창장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티 에어컨.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열교환부의 입구측 및 출구측에 각각 배치되어 온도를 검출하는 입구배관온도센서 및 출구배관온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티에어컨.
  5. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환부는 열교환면적이 증대되도록 상호 연통되게 분기 형성되는 것을 특징으로 하는 냉매가열유니트를 구비한 냉난방 동시형 멀티에어컨.
  6. 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 수용되는 냉매응축액과, 상기 케이싱의 내부 상기 냉매응축액의 액면위에 배치되고 일측은 상기 난방 운전 중인 실내유니트의 하류 영역에 상호 연통되게 연결되고 타측은 압축기의 흡입측에 연결되는 열교환부와, 상기 케이싱의 내부에 상기 냉매응축액의 액면아래 열교환가능하게 배치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨용 냉매가열유니트.
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