KR20050060134A - 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법 - Google Patents

정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적인 냉/난방 기능과 함께 정온 제습을 실행할 수 있는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법에 관한 것으로, 상기 공기조화기는, 공기조화기의 흡입구 후방에 설치된 제 1 실내 열교환기와, 상기 제 1 실내 열교환기 후방에 설치된 제 2 실내 열교환기와, 상기 제 1 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 연결된 제 1 팽창 장치와, 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 각각 연결된 제 2 팽창 장치 및 압축기와, 상기 제 2 실내 열교환기와 제 2 팽창 장치 사이에 설치된 제 1 밸브와, 상기 제 2 실내 열교환기와 압축기 사이에 설치된 제 2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법{Air conditioner and driving method of it}
본 발명은 공기조화기 및 그 운전 방법에 관한 것으로, 특히 일반적인 냉/난방 기능과 함께 정온 제습을 실행할 수 있는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 하절기에는 증발→ 압축→ 응축→ 팽창 순으로 순환하는 냉방 싸이클로 동작하고, 동절기에는 사방변을 절환하여 상기 냉방 싸이클과 역순환되는 히트 펌프(heat pump)의 난방 싸이클로 동작하여 실내의 온도를 사용자가 원하는 수준으로 유지시키는 냉/ 난방 시스템을 일컫는 것으로, 통상의 냉/ 난방 기능과 함께 실내의 오염된 공기를 흡입하여 필터링한 후 청정공기로 만들어 실내로 재투입하는 공기 정화 기능과, 다습한 공기를 흡입하여 건습 공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습 기능 등을 겸비하고 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
실내 열교환기(10)는 공기조화기의 실내기(분리형 공기조화기의 경우) 전면에 형성되어 있는 공기 흡입구(미도시)의 후방에 설치된다. 상기 실내 열교환기(10)의 내부엔 냉매가 흐르는 도관이 설치되어 있는데, 상기 도관을 흐르는 냉매와 상기 공기 흡입구를 통해 흡입된 실내 공기가 열교환하는 과정을 통해 공조 공간의 온도를 조절한다. 예컨대, 공기조화기가 냉방 운전 중 일때는 상기 실내 열교환기(10)에 흐르는 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하여 공조 공간의 온도를 낮추고, 난방 운전 중 일때는 상기 실내 열교환기(10)에 흐르는 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하여 공조 공간의 온도를 높인다.
냉매의 흐름을 위해 상기 실내 열교환기(10)의 내부에 설치된 도관은 외부로 연장되어 사방변(12)과 연결된다. 상기 사방변(12)은 냉매의 흐름 싸이클을 조절하기 위한 것으로, 예컨대 공기조화기가 냉방 운전을 하는 경우엔, 냉매가 냉방 싸이클을 순환하도록 상기 사방변(12)이 절환되고, 공기조화기가 난방 운전을 하는 경우엔, 냉매가 난방 싸이클을 순환하도록 상기 사방변(12)이 절환된다.
즉, 냉방 운전의 경우, 상기 실내 열교환기(10)를 통과하면서 실내 공기와 열교환된 냉매는 상기 사방변(12)의 작용에 의해 압축기(14)로 유입되어 고온 고압의 냉매로 변환되고, 이어, 실외 교환기(16)를 거치며 액상의 냉매로 응축된 후, 팽창 장치(18)를 통과하면서 저온 저압의 냉매로 변환된다. 저온 저압의 기체로 변환된 상기 냉매는 상기 실내 교환기(10)로 다시 유입되고, 실내 공기는 저온 저압의 상기 냉매와 열교환됨으로써 저온의 공기로 변환된다.
난방 운전의 경우, 상기 압축기(14)에서 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 사방변(12)의 작용에 의해 실내 열교환기(10)로 유입되고, 상기 실내 열교환기(10)를 통과하여 흐르는 실내 공기는 고온 고압의 상기 냉매와 열교환됨으로써 고온의 공기로 변환된다. 이어, 상기 냉매는 상기 팽창 장치(18)를 통과하면서 저온 저압의 기체로 변환되고, 계속해서 상기 실외 열교환기(16)을 거치면서 실외 공기와 열교환된 후 다시 상기 압축기(14)로 유입된다.
한편, 상기 냉방 운전 시, 공조 공간의 온도는 냉방 운전의 진행과 더불어 설정 온도로 낮아지게 되는데, 이러한 실내 온도의 저하는 결과적으로 공조 공간의 상대 습도를 증가시키게 된다. 따라서, 냉방을 위한 설정 온도가 낮으면 낮을수록 공조 공간 내 사람은 높은 습도에 의한 불쾌감을 느끼게 된다.
제습 운전이란 상술한 바와 같은 원인에 의해 공조 공간의 습도가 높아진 경우 이를 낮추기 위해 상기 공조 공간 내 습기를 제거하는 운전 방법을 의미한다. 공기조화기의 제습 운전은 실내 열교환기(10) 내부를 흐르는 냉매가 실내 공기의 노점(露点)이하의 저온으로 유지되는 것에 의해 가능하다.
실내 열교환기(10)를 거치면서 열교환되는 실내 공기는 노점 이하의 냉매와 열교환하는 과정에 그 일부가 결로(結露)되어 상기 실내 열교환기(10)의 표면에 미세한 물방울로 맺히게 된다. 이러한 미세 물방울들은 서로 결집된 후, 상기 실내 열교환기(10) 하부에 설치된 응축수 배수관(미도시)을 통해 외부로 배출된다. 따라서, 높은 습도를 갖는 실내 공기는 상기 실내 열교환기(10)를 거치면서 습기가 제거되어 건조한 공기로 변하고 이로 인해 공조 공간의 습도는 낮아진다.
상기와 같은 제습 운전은 실내 열교환기(10) 내부를 흐르는 냉매의 온도를 낮추어 그 표면에 결로되는 물방울의 양을 많게 함으로써 결과적으로 공조 공간의 습기는 제거할 수 있지만, 공조 공간의 온도는 필연적으로 설정 온도보다 더 낮아지게 되어 사용자에게 또 다른 불편함을 제공한다.
따라서, 공조 공간 내의 온도를 설정 온도로 유지하면서도(정온) 그 내부의 습기는 없앨 수 있는(제습) 기능, 즉 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 개발이 중요하다.
본 발명의 목적은 일반적인 냉/난방 기능과 함께 정온 제습 기능을 수행할 수 있는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 공기조화기를 운전하는데 있어서 가장 적합한 운전 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기는, 공기조화기의 흡입구 후방에 설치된 제 1 실내 열교환기와, 상기 제 1 실내 열교환기 후방에 설치된 제 2 실내 열교환기와, 상기 제 1 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 연결된 제 1 팽창 장치와, 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 각각 연결된 제 2 팽창 장치 및 압축기와, 상기 제 2 실내 열교환기와 제 2 팽창 장치 사이에 설치된 제 1 밸브와, 상기 제 2 실내 열교환기와 압축기 사이에 설치된 제 2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기는 서로 중첩되도록 설치되어 있는 것이, 상기 압축기는 그 일측은 상기 제 2 실내 열교환기의 일측 및 실외 열교환기와 각각 연결되고, 그 타측은 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기의 타측들과 연결되는 것이 바람직하다.
냉/난방 시에는 상기 제 1 밸브는 열고 상기 제 2 밸브는 닫아 상기 제 2 팽창 장치와 제 2 실내 열교환기를 교통시키고, 정온 제습 시에는 상기 제 1 밸브는 닫고 상기 제 2 밸브는 열어 상기 압축기와 제 2 실내 열교환기를 교통시키는 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 운전 방법은, 정온 제습 시, 제 1 실내 열교환기에는 저온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하고, 상기 제 1 실내 열교환기와 중첩되도록 그 후방에 설치된 제 2 실내 열교환기에는 상대적으로 고온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 냉방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기 모두에 저온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하고, 난방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기 모두에서 고온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 냉방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기는 이들의 일측들과 그 일측들이 각각 연결된 제 1 및 제 2 팽창 장치로부터 냉매를 공급받고, 난방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기는 이들의 타측들과 그 타측이 연결된 압축기로부터 냉매를 공급받으며, 정온 제습 시에는 상기 제 1 실내 열교환기는 상기 제 1 팽창 장치로부터 냉매를 공급받는데 반해 상기 제 2 실내 열교환기는 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 연결된 상기 압축기로부터 냉매를 공급받는 것이 바람직하다.
또한, 냉/난방 시에는 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 제 2 팽창 장치의 일측 사이에 설치된 제 1 밸브를 열고, 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 압축기의 타측 사이에 설치된 제 2 밸브를 닫음으로써 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 제 2 팽창 장치의 일측이 교통되도록 하며, 정온 제습 시에는 상기 제 1 밸브는 닫고, 상기 제 2 밸브는 열므로써 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 압축기의 타측이 교통되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 정온 제습 시, 상기 압축기의 타측에서 나온 냉매의 일부는 상기 제 2 실내 열교환기의 일측으로 흐르고, 나머지는 실외 열교환기로 흐른 후 제 1 팽창 장치를 거쳐 상기 제 1 실내 열교환기의 일측으로 유입된다.
본 발명에 의하면, 전.후로 서로 중첩되도록 두 대의 실내 열교환기를 설치한 후, 정온 제습 운전 시, 하나의 실내 열교환기에는 상대적으로 저온의 냉매가 흐르도록 하고 다른 하나의 실내 열교환기에는 상대적으로 고온의 냉매가 흐르도록 함으로써, 상기 저온의 냉매가 흐르는 실내 열교환기는 실내 공기에 함유된 습기를 제거하는 제습 기능을 수행하도록 하고, 상기 고온의 냉매가 흐르는 실내 열교환기는 상기 저온의 냉매가 흐르는 실내 열교환기를 거치면서 그 온도가 낮아진 실내 공기의 온도를 높임으로써 낮아진 온도를 보상하는 정온 기능을 수행하도록 한다. 따라서, 일반적인 냉/난방 기능과 함께 정온 제습 기능도 효율적으로 수행할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법에 대해 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 의한 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
두 대의 실내 열교환기가 전.후로 서로 중첩되도록 놓여 있다. 즉, 제 1 실내 열교환기(100)는 공기조화기의 전면 흡입구(미도시) 후방에 설치되어 있고, 제 2 실내 열교환기(110)는 상기 제 1 실내 열교환기(100)의 후방에 이와 서로 중첩되도록 설치되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들의 일측은 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130)들의 일측과 각각 도관을 통해 연결되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130)들의 타측은 실외 열교환기(140)의 일측과 연결되어 있다.
한편, 제 2 실내 열교환기(110)의 상기 일측은 상기 제 2 팽창 장치(130) 외에 압축기(150)와도 연결되어 있는데, 상기 압축기(150)는 그 일측은 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측 및 상기 실외 열교환기(140)의 타측과 각각 연결되어 있고, 그 타측은 사방변(160)을 게재하여 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)의 타측과 연결되어 있다. 즉, 상기 압축기(150)의 일측으로 나온 냉매 흐름을 위한 도관은 임의 지점에서 두 갈래로 분지(分枝)되어 제 1 갈래의 도관(151)은 상기 실외 열교환기(140)와 연결되고, 제 2 갈래의 도관(152)은 상기 제 2 실내 열교환기(110)와 연결된다.
또한, 상기 제 2 실내 열교환기(110)와 제 2 팽창 장치(130) 사이에는 이들 사이에 흐르는 냉매의 흐름을 조절하기 위한 제 1 밸브(170)가 설치되어 있고, 제 2 실내 열교환기(110)와 압축기(150) 사이를 연결하는 상기 제 2 갈래의 도관(152)에는 제 2 밸브(180)가 설치되어 이들 사이에 흐르는 냉매의 흐름을 조절한다.
상기 제 2 실내 열교환기(110)의 후방에는 실내 공기의 흡입과 배출을 담당하는 실내팬(200)이 설치되어 있으며, 상기 실외 열교환기(140)의 후방에는 실외 공기의 흡입과 배출을 담당하는 실외팬(210)과, 이들 팬들의 구동을 위한 모터(220)가 설치되어 있다.
냉방 시에는, 상기 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130)들의 일측으로부터 각각 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들의 일측으로 저온 저압의 냉매가 유입된 후 실내 공기와 열교환함으로써 공조 공간의 온도를 설정 온도로 낮출 수 있고, 난방 시에는, 상기 압축기(150)의 타측으로부터 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들의 타측으로 고온 고압의 냉매가 유입된 후 실내 공기와 열교환함으로써 공조 공간의 온도를 설정 온도로 높일 수 있다. 즉, 냉/난방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)로 동일 종류의 냉매가 유입되므로, 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)는 동일 기능을 수행한다.
이때, 상기 제 1 밸브(170)는 열고, 상기 제 2 밸브(180)는 닫음으로써 상기 제 2 팽창 장치(130)와 제 2 실내 열교환기(110) 사이는 교통되도록 하고, 상기 압축기(150)와 제 2 실내 열교환기(110)는 교통되지 않도록 한다.
한편, 정온 제습 시에는, 상기 제 1 실내 열교환기(100)의 일측으로는 상기 제 1 팽창 장치(120)의 일측으로부터 저온 저압의 냉매가 유입되고, 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측으로는 상기 압축기(150)의 일측으로부터 고온 고압의 냉매가 유입된다. 따라서, 공기조화기의 흡입구(미도시)로 흡입된 실내 공기는 상기 제 1 실내 열교환기(100)를 거치면서는 그 속에 포함된 습기가 결로되어 응축기 배수관(미도시)을 통해 제거되므로 건조한 공기로 변하고(제습 작용), 상기 제 2 실내 열교환기(110)를 거치면서는 상기 제 1 실내 열교환기(100)를 거치면서 낮아진 온도를 보상받을 수 있으므로 결과적으로 실내 공기의 온도를 일정하게 유지한다(정온 작용).
즉, 정온 제습 시에는 상기 제 1 실내 열교환기(100)로는 저온의 냉매가 유입되고, 상기 제 2 실내 열교환기(110)로는 상대적으로 고온의 냉매가 유입되므로, 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)는 서로 다른 기능을 수행한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 실내 열교환기(100)는 실내 공기의 습기를 제거하는 제습 기능을 담당하고, 상기 제 2 실내 열교환기(110)는 실내 공기를 일정 온도로 유지하는 정온 기능을 담당한다.
이때, 냉/난방 시와는 달리, 상기 제 1 밸브(170)는 닫고, 상기 제 2 밸브(180)는 열므로써 상기 제 2 팽창 장치(130)와 제 2 실내 열교환기(110) 사이는 교통되지 않도록 하고, 상기 압축기(150)와 제 2 실내 열교환기(110)는 교통되도록 한다.
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방 운전 시의 냉매의 흐름을, 도 4는 난방 운전 시의 냉매의 흐름을, 그리고 도 5는 정온 제습 운전 시의 냉매의 흐름을 도시한 구성도이다.
먼저, 상기 도 3을 참조하여, 냉방 운전 시 냉매의 흐름을 설명한다.
냉방 운전 시, 상기 제 1 밸브(170)는 열려 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측과 제 2 팽창 장치(130)의 일측 사이를 교통시키는 반면, 상기 제 2 밸브(180)는 닫혀 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측과 상기 압축기(150)의 일측 사이를 교통시키지 않는다.
실내팬(미도시)이 회전을 시작하면 공기조화기의 흡입구(미도시)로 실내 공기가 흡입된다. 흡입된 상기 실내 공기는 제 1 실내 열교환기(100)와 그 후방에 설치되어 있는 제 2 실내 열교환기(110)를 차례로 거치며 열교환을 하는데, 이때 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)의 내부에는 저온의 냉매가 흐르고 있다.
상기 저온의 냉매는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들의 일측과 그 일측이 각각 연결된 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130)들로 부터 유입되는 것으로, 상기 팽창 장치들을 거치면서 저온 저압의 냉매로 변화되어 있는 상태이다. 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들 내부를 흐르면서 실내 공기와 열교환을 한 냉매는 각각 압축기(150)의 타측에 있는 사방변(160)으로 유입된 후, 상기 압축기(150)를 거치면서 고온 고압의 냉매로 변화한다.
이후, 상기 압축기(150)를 거친 고온 고압의 냉매는 상기 압축기(150)의 일측으로 나온 제 1 갈래의 도관(151)을 통해 상기 실외 열교환기(140)로 유입된다. 이때, 제 2 밸브(180)가 닫힌 상태이므로 상기 제 2 갈래의 도관(152)으로는 냉매가 흐르지 않는다. 상기 실외 열교환기(140)로 유입된 냉매는 실외 공기와의 열교환을 통해 그 온도가 낮추어 지고, 이어 상기 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130)로 각각 나누어져 유입된다.
이때, 상기 제 2 팽창 장치(130)와 제 2 실내 열교환기(110) 사이에 설치된 제 1 밸브(170)가 열려 있어 이들 사이를 교통시키고 있으므로, 실외 열교환기(140)에서 제 2 팽창 장치(130)으로 유입된 냉매는 상기 팽창 장치를 거치면서 저온 저압의 냉매로 변화한 후 상기 제 2 실내 열교환기(110)로 유입되고, 실외 열교환기(140)에서 상기 제 1 팽창 장치(120)를 거친 냉매는 제 1 실내 열교환기(100)로 유입된다.
따라서, 공기조화기가 냉방 운전을 하는 도 3의 경우에는, 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110) 내부를 흐르는 냉매는 동일 종류로, 동일한 싸이클을 흐르므로, 상기 실내 열교환기들은 실내 공기를 설정 온도로 낮추는 것과 같은 동일한 기능(냉방 기능)을 수행한다.
상기 도 3에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)에 표시된 실선의 화살표는 상기 실내 열교환기를 거치며 열교환하여 낮은 온도로 변화된 냉기를 의미한다.
이어, 도 4를 참조하여, 난방 운전 시 냉매의 흐름을 설명한다.
냉방 운전 시와 같이 난방 운전 시에도 상기 제 1 밸브(170)는 열린 상태를 유지하고, 상기 제 2 밸브(180)는 닫힌 상태를 유지한다. 따라서, 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측과 제 2 팽창 장치(130)의 일측 사이는 교통되고, 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측과 상기 압축기(150)의 일측 사이는 교통되지 않는 상태를 유지한다.
실내팬(미도시)이 회전을 시작하면 공기조화기의 흡입구(미도시)로 실내 공기가 흡입된다. 흡입된 상기 실내 공기는 제 1 실내 열교환기(100)와 그 후방에 설치되어 있는 제 2 실내 열교환기(110)를 차례로 거치며 열교환을 하는데, 이때 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)의 내부에는 고온의 냉매가 흐르고 있다.
상기 고온의 냉매는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들의 타측들과 그 타측이 연결된 압축기(150)로 부터 유입되는 것으로, 상기 압축기(150)를 거치면서 고온 고압의 냉매로 변화되어 있는 상태이다. 이때, 사방변(160)은 냉매의 흐름 방향을 조절하기 위한 것으로, 냉방 운전 시에는, 냉매가 상기 실내 열교환기에서 압축기 방향으로 흐르도록 절환되고, 난방 운전 시에는, 냉매가 상기 압축기에서 실내 열교환기 방향으로 흐르도록 절환된다.
상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)들 내부를 흐르면서 실내 공기와 열교환을 한 냉매는 각각 상기 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130) 유입된 후 이를 거치면서 저온 저압의 냉매로 변화한다. 이때, 상기 제 2 밸브(180)는 닫혀 제 2 실내 열교환기(110)의 일측과 압축기(150)의 일측 사이가 교통되어 있지 않은 상태이므로, 상기 저온 저압의 냉매는 상기 압축기(150)로 흐르지 않고 상기 제 2 팽창 장치(130)로 흐른다.
상기 제 1 및 제 2 팽창 장치(120 및 130)를 거치며 저온 저압의 기체 상태로 변화된 냉매는 상기 팽창 장치들의 타측과 그 일측이 연결되어 있는 실외 열교환기(140)로 유입되고, 상기 실외 열교환기(140)를 거치면서 외부로 배출되는 실외 공기와의 열교환에 의해 다소 그 온도가 높아진다. 이어, 상기 실외 열교환기(140)의 타측과 연결된 제 1 갈래의 도관(151)을 통해 압축기(150)로 유입된 냉매는 이를 거치면서 고온 고압의 냉매로 변화되고, 이후 사방변(160)을 거쳐 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)로 나누어져 유입된다.
따라서, 공기조화기가 난방 운전을 하는 도 4의 경우에는, 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110) 내부를 흐르는 냉매는 동일 종류로, 동일한 싸이클을 흐르므로, 상기 실내 열교환기들은 실내 공기를 설정 온도로 높이는 것과 같은 동일한 기능(난방 기능)을 수행한다.
상기 도 4에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)에 표시된 점선의 화살표는 상기 실내 열교환기를 거치며 열교환하여 높은 온도로 변화된 온기를 의미한다.
계속해서, 도 5를 참조하여, 정온 제습 운전 시 냉매의 흐름을 설명한다.
공기조화기가 정온 제습 운전으로 그 운전 모드를 변환하면, 상기 냉/난방 운전과는 반대로, 상기 제 1 밸브(170)는 닫히고 상기 제 2 밸브(180)는 열린다. 따라서, 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 일측과 제 2 팽창 장치(130)의 일측 사이는 교통되지 않는 반면, 상기 제 2 실내 열교환기(110)의 상기 일측과 압축기(150)의 일측 사이를 연결하는 제 2 갈래의 도관(152)이 교통된다.
실내팬(미도시)이 회전을 시작하면 공기조화기의 흡입구(미도시)로 실내 공기가 흡입된다. 흡입된 상기 실내 공기는 제 1 실내 열교환기(100)와 그 후방에 설치되어 있는 제 2 실내 열교환기(110)를 차례로 거치며 열교환을 하는데, 이때 상기 제 1 실내 열교환기(100) 내부에는 저온의 냉매가 흐르고, 상기 제 2 실내 열교환기(110) 내부에는 상대적으로 고온의 냉매가 흐른다. 상기 제 1 실내 열교환기(100) 내부를 흐르는 저온의 냉매는 제 1 팽창 장치(120)의 일측으로부터 유입된 것이고, 상기 제 2 실내 열교환기(110) 내부를 흐르는 상대적으로 고온의 냉매는 상기 압축기(150)의 일측으로부터 유입된 것이다.
먼저, 제 1 실내 열교환기(100) 내부를 흐르는 저온 냉매의 흐름 싸이클을 설명하면, 도 3의 냉방 운전 시와 같이, 냉매는 제 1 실내 열교환기(100) → 압축기(150) → 제 1 갈래의 도관(151) → 실외 열교환기(140) → 제 1 팽창 장치(120) → 제 1 실내 열교환기(100) 순으로 흐른다.
실외 열교환기(140)를 거친 냉매는 상기 제 1 팽창 장치(120)를 거치면서 저온 저압의 상태로 변화하고, 이러한 저온의 냉매는 상기 제 1 실내 열교환기(100) 내부로 유입된다. 실내 공기는 상기 저온의 냉매와 열교환하는 과정에서 결로되어 그 내부에 함유하고 있는 습기를 제거한다. 이때, 상기 실내 공기는 필연적으로 그 온도가 낮아지게 된다.
한편, 상기 제 2 실내 열교환기(110) 내부를 흐르는 상대적으로 고온 냉매의 흐름 싸이클은 제 2 실내 열교환기(110) → 압축기(150) → 제 2 갈래의 도관(152) → 제 2 실내 열교환기(110) 순이다.
제 1 및 제 2 실내 열교환기(100 및 110)의 타측에서 상기 사방변(160)을 거쳐 압축기(150)의 타측으로 유입된 냉매는 상기 압축기(150)을 거치면서 고온 고압의 상태로 변화된다. 이후, 상기 압축기(150) 거친 냉매는 상기 압축기(150)의 일측으로 분지되어 나온 제 1 갈래의 도관(151) 및 제 2 갈래의 도관(152)으로 나누어져 흐르는데, 상기 제 1 갈래의 도관(151)을 거친 냉매는 실외 열교환기(140)로 유입되어 최종적으로 상기 제 1 실내 열교환기(100)로 흐르고 (이때, 상기 제 1 밸브(170)가 닫혀있으므로, 상기 실외 열교환기(140)를 통과한 냉매가 제 2 팽창 장치(130)을 거쳐 제 2 실내 열교환기(110)로 유입될 수는 없다), 상기 제 2 갈래의 도관(152)을 거친 냉매는 상기 제 2 실내 열교환기(110)로 흐른다. 이때, 상기 사방변(160)은, 도 3의 경우와 같이, 냉매가 실내 열교환기에서 압축기 방향으로 흐르도록 절환된다.
상기 제 1 갈래의 도관(151)을 통과하는 냉매는 실외 열교환기(140) 및 제 1 팽창 장치(120)를 거치면서 저온 저압의 상태로 변화하는 반면, 상기 제 2 갈래의 도관(152)을 통과하는 냉매는 다른 통과물 없이 바로 상기 제 2 실내 열교환기(110)로 유입되므로 고온 고압의 상태를 유지한다.
따라서, 공기조화기의 흡입구(미도시)로 흡입된 실내 공기는 상기 제 1 실내 열교환기(100)를 거치면서는 그 내부에 함유하고 있는 습기를 결로 과정에서 제거하는 것에 의해 건조한 상태로 변화하고(제습 기능), 상기 제 2 실내 열교환기(110)를 거치면서는 고온의 냉매에 의해 실내 공기의 온도를 높일 수 있으므로 결과적으로 상기 제 1 실내 열교환기(100)를 거치면서 낮아진 실내 공기의 온도를 보상하여 일정 수준으로 유지하는 역할을 한다(정온 기능).
상기 도 5에 있어서, 상기 제 1 실내 열교환기(100)에 표시된 실선의 화살표는 상기 제 1 실내 열교환기(100)를 거치며 열교환하여 낮은 온도로 변화된 냉기를 의미하고, 상기 제 2 실내 열교환기(110)에 표시된 점선의 화살표는 상기 제 2 실내 열교환기(110)를 거치며 열교환하여 높은 온도로 변화된 온기를 의미한다.
본 발명에 의한 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기 및 그 운전 방법에 의하면, 전.후로 서로 중첩되도록 두 대의 실내 열교환기를 설치한 후, 정온 제습 운전 시, 하나의 실내 열교환기에는 상대적으로 저온의 냉매가 흐르도록 하고 다른 하나의 실내 열교환기에는 상대적으로 고온의 냉매가 흐르도록 함으로써, 상기 저온의 냉매가 흐르는 실내 열교환기는 실내 공기에 함유된 습기를 제거하는 제습 기능을 수행하도록 하고, 상기 고온의 냉매가 흐르는 실내 열교환기는 상기 저온의 냉매가 흐르는 실내 열교환기를 거치면서 그 온도가 낮아진 실내 공기의 온도를 높임으로써 낮아진 온도를 보상하는 정온 기능을 수행하도록 한다.
따라서, 일반적인 냉/난방 기능과 함께 정온 제습 기능도 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 내부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 냉방 운전 시의 냉매의 흐름을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 공기조화기의 난방 운전 시의 냉매의 흐름을 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 정온 제습 운전 시의 냉매의 흐름을 도시한 구성도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 제 1 실내 열교환기 110 : 제 2 실내 열교환기
120 : 제 1 팽창 장치 130 : 제 2 팽창 장치
140 : 실외 열교환기 150 : 압축기
151 : 제 1 갈래의 도관 152 : 제 2 갈래의 도관
160 : 사방변 170 : 제 1 밸브
180 : 제 2 밸브 200 : 실내팬
210 : 실외팬 220 : 모터

Claims (9)

  1. 공기조화기의 흡입구 후방에 설치된 제 1 실내 열교환기;
    상기 제 1 실내 열교환기 후방에 설치된 제 2 실내 열교환기;
    상기 제 1 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 연결된 제 1 팽창 장치;
    상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 각각 연결된 제 2 팽창 장치 및 압축기;
    상기 제 2 실내 열교환기와 제 2 팽창 장치 사이에 설치된 제 1 밸브; 및
    상기 제 2 실내 열교환기와 압축기 사이에 설치된 제 2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기는 서로 중첩되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기는 그 일측은 상기 제 2 실내 열교환기의 일측 및 실외 열교환기와 각각 연결되어 있고, 그 타측은 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기의 타측들과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    냉/난방 시에는 상기 제 1 밸브는 열고 상기 제 2 밸브는 닫아 상기 제 2 팽창 장치와 제 2 실내 열교환기를 교통시키고, 정온 제습 시에는 상기 제 1 밸브는 닫고 상기 제 2 밸브는 열어 상기 압축기와 제 2 실내 열교환기를 교통시키는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기.
  5. 정온 제습 시, 제 1 실내 열교환기에는 저온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하고, 상기 제 1 실내 열교환기와 중첩되도록 그 후방에 설치된 제 2 실내 열교환기에는 상대적으로 고온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 운전 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    냉방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기 모두에 저온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 저온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하고, 난방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기 모두에서 고온의 냉매가 흐르도록 하여 상기 고온의 냉매와 실내 공기가 열교환하도록 하는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 운전 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    냉방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기는 이들의 일측들과 그 일측들이 각각 연결된 제 1 및 제 2 팽창 장치로부터 냉매를 공급받고, 난방 시에는 상기 제 1 및 제 2 실내 열교환기는 이들의 타측들과 그 타측이 연결된 압축기로부터 냉매를 공급받으며, 정온 제습 시에는 상기 제 1 실내 열교환기는 상기 제 1 팽창 장치로부터 냉매를 공급받는데 반해 상기 제 2 실내 열교환기는 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 그 일측이 연결된 상기 압축기로부터 냉매를 공급받는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 운전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    냉/난방 시에는 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 제 2 팽창 장치의 일측 사이에 설치된 제 1 밸브를 열고, 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 압축기의 타측 사이에 설치된 제 2 밸브를 닫음으로써 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 제 2 팽창 장치의 일측이 교통되도록 하며, 정온 제습 시에는 상기 제 1 밸브는 닫고, 상기 제 2 밸브는 열므로써 상기 제 2 실내 열교환기의 일측과 압축기의 타측이 교통되도록 하는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 운전 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    정온 제습 시, 상기 압축기의 타측에서 나온 냉매의 일부는 상기 제 2 실내 열교환기의 일측으로 흐르고, 나머지는 실외 열교환기로 흐른 후 제 1 팽창 장치를 거쳐 상기 제 1 실내 열교환기의 일측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 정온 제습 기능을 갖는 공기조화기의 운전 방법.
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