KR20050110257A

KR20050110257A - 냉난방사이클

Info

Publication number: KR20050110257A
Application number: KR1020040035205A
Authority: KR
Inventors: 신정수; 한창희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-11-23
Also published as: KR100535807B1

Abstract

본 발명은 두 대 이상의 실내열교환기를 연결하여 다수의 실내공간을 각각 냉난방시키는 냉난방사이클에 관한 것으로, 특히 미사용 실내열교환기에서 발생되는 냉매고임을 방지하도록 한 냉난방사이클에 관한 것이다. 본 발명에 따른 냉난방사이클은 냉매를 압축하는 압축기; 냉매와 실외의 공기를 열교환시키는 실외열교환기; 냉매와 실내의 공기를 열교환시키는 복수의 실내열교환기; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 냉방모드 시에는 상기 실외열교환기에, 난방모드 시에는 상기 실내열교환기에 공급되도록 하는 제2사방밸브; 상기 제2사방밸브를 통과한 냉매가 상기 복수의 실내열교환기를 냉방모드와 난방모드에 관계없이 일정한 방향으로 통과할 수 있도록 냉매의 방향을 전환시키는 제1사방밸브; 냉매가 지나는 관로의 개도를 조절함으로써 상기 복수의 실내열교환기 각각에 흐르는 냉매의 양이 독립하여 제어되도록 하는 관로개폐수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉난방사이클{REFRIGERATING CYCLE}

본 발명은 두 대 이상의 실내열교환기를 연결하여 다수의 실내공간을 각각 냉난방시키는 냉난방사이클에 관한 것으로, 특히 미사용 실내열교환기에서 발생되는 냉매고임을 방지하도록 한 냉난방사이클에 관한 것이다.

일반적으로 냉난방사이클은 소정의 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시킴으로써 냉매의 증발 또는 응축에 따른 냉매와 주위 공기와의 열교환을 통해 발생하는 찬 공기 혹은 더운 공기를 소정 공간으로 토출함으로써 실내의 온도를 조절하는 것이다.

한편, 최근에는 실내열교환기를 두 대 이상 사용함으로써 하나의 실외기를 사용하더라도 다수의 실내공간을 각각 별도로 냉난방시킬 수 있도록 한 멀티형 냉난방사이클이 개발되어왔다. 이러한 멀티형 냉난방사이클에는 수개의 실내열교환기의 냉매입구 측에 각각 전동팽창밸브가 설치되여 수개의 실내열교환기를 흐르는 냉매의 양을 별도로 조절함으로써 각각의 실내공간이 별도로 냉방되도록 하였다. 그러나, 사방밸브를 이용하여 냉매를 역류하도록 함으로써 냉방사이클을 난방사이클로 변환하고자 할 때는, 냉방 시의 실내열교환기의 냉매입구 측은 난방 시에는 냉매출구 측으로 전환된다. 따라서, 난방 시 미사용 실내열교환기의 전동팽창밸브를 닫으면 냉매입구 측은 개방되고 냉매출구 측은 폐쇄되므로 실내열교환기의 내부에 냉매가 고이게 된다. 미사용 실내열교환기에 냉매가 고이게 될 경우, 전체 냉난방사이클을 흐르는 냉매가 부족하게 되어 난방성능이 저하된다.

따라서, 이러한 냉매고임현상을 방지하기 위해 한국공개특허1999-0042965에 개시된 냉난방사이클은 미사용 실내열교환기의 전동팽창밸브를 일정한 개도로 열어 미사용 실내열교환기의 냉매고임현상을 방지하도록 하였다.

그러나 이러한 냉난방사이클은 미사용 실내열교환기의 열교환을 돕는 송풍장치도 대개 꺼진 상태로 유지되기 때문에 미사용 실내열교환기를 흐르는 고온고압의 냉매가 외기와 충분히 열교환되지 못해 고온의 상태를 유지하게 되고 이러한 고온의 냉매가 다시 압축기로 흡입되므로 압축기의 압축비 상승과 효율 저하를 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 사용하기를 원하지 않는 실내열교환기에도 냉매가 흐르므로 냉매와 외기가 열교환됨으로써 에너지가 손실되며, 손실되는 에너지 만큼의 난방효과가 발생하고 냉매의 유동에 따라 소음이 발생되므로 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 미사용 실내열교환기의 냉매고임현상을 방지하면서도 압축기에 무리를 주지 않으며, 에너지 손실을 방지하도록 한 냉난방사이클을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉난방사이클은 냉매를 압축하는 압축기; 냉매와 실외의 공기를 열교환시키는 실외열교환기; 냉매와 실내의 공기를 열교환시키는 복수의 실내열교환기; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 냉방모드 시에는 상기 실외열교환기에, 난방모드 시에는 상기 실내열교환기에 공급되도록 하는 제2사방밸브; 상기 제2사방밸브를 통과한 냉매가 상기 복수의 실내열교환기를 냉방모드와 난방모드에 관계없이 일정한 방향으로 통과할 수 있도록 냉매의 방향을 전환시키는 제1사방밸브; 상기 제1사방밸브를 통과한 냉매가 지나는 관로의 개도를 조절함으로써 상기 복수의 실내열교환기 각각에 흐르는 냉매의 양이 독립하여 제어되도록 하는 관로개폐수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관로개폐수단은 상기 실내열교환기 각각의 냉매 입구 측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실내열교환기 각각의 냉매 출구 측에는 실내열교환기를 통과한 냉매가 다시 실내열교환기로 역류하는 것을 방지하는 역류방지수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역류방지수단은 역지밸브인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역류방지수단은 관로에 형성되는 루프 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관로개폐수단은 전동팽창밸브 인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방사이클의 냉방모드를 나타낸 것이고 도 2는 본 발명에 따른 냉난방사이클의 난방모드를 나타낸 것이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명이 적용된 냉난방사이클은, 냉매를 고온으로 압축하는 압축기(1), 실내측에 설치되어 실내공기와 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(10), 실외측에 설치되어 실외공기와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기(6)를 포함한다.

또한, 압축기(1)와 실외열교환기(6) 및 실내열교환기(10) 사이의 냉매관로에는 제1사방밸브(20), 제2사방밸브(25)가 설치된다. 제2사방밸브(25)는 압축기(1)에서 압축된 냉매의 진행 방향을 바꿈으로써 냉방모드와 난방모드 사이의 변환을 가능하게 하고, 제1사방밸브(20)는 실내열교환기(10)에 흐르는 냉매의 진행방향을 항상 일정하게 유지시키기 위한 것으로 이러한 제1사방밸브(20)와 제2사방밸브(25)의 작용에 대하여는 후에 더욱 자세히 설명한다.

실내열교환기(10)는 각각 별도의 공간을 냉난방할 수 있도록 복수개가 설치되며, 각각의 실내열교환기(11, 12, 13)의 입구측과 출구측에는 전동팽창밸브(41, 42, 43)와 역지밸브(31, 32, 33)가 설치된다. 전동팽창밸브(40)는 압축된 냉매의 압력을 낮춰주는 역할을 하는 동시에 냉매관로의 개도를 조절하는 관로개폐수단으로 작용한다. 역지밸브(30)는 실내열교환기(10)에서 배출된 냉매가 역류하여 실내열교환기(10)로 되돌아가는 것을 방지한다.

한편, 실외열교환기(6) 일측에는 난방용팽창밸브(5)가 설치된다. 그리고 전동팽창밸브(40)와 제1사방밸브(20) 사이의 관로 및 역지밸브(30)와 제1사방밸브(20) 사이의 관로에는 각각 서비스밸브(21, 22)가 설치된다. 그리고 제2사방밸브(25)와 압축기(1) 사이의 관로에는 기액분리기(2)가 설치되어 압축기(1)에 기체상태의 냉매만이 공급되도록 한다.

도 1을 참조하여 본 발명에 의한 냉난방사이클의 냉방모드에 대하여 더 자세히 설명한다. 우선, 압축기(1)에서 저온저압의 기체 냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키면 관로를 따라 냉매는 제2사방밸브(25)에 도달한다. 제2사방밸브(25)는 실외열교환기(6)와 연통되도록 설정되어 제2사방밸브(25)를 통과한 냉매는 실외열교환기(6)에 도달한다.

실외열교환기(6)를 통과하면서 실외의 공기로부터 열을 빼앗겨 응축된 냉매는 난방용팽창밸브(5)을 통과하여 제1사방밸브(20)에 도달한다. 제1사방밸브(20)는 실외열교환기(6)로부터 공급된 냉매가 실내열교환기(10) 측으로 진행하도록 설정된다. 따라서 제1사방밸브(20)를 지난 냉매는 서비스밸브(21)를 통과한 후 분기되어 각각의 전동팽창밸브(41, 42, 43)와 실내열교환기(11, 12, 13)를 지나게 된다.

한편, 전동팽창밸브(41, 42, 43)는 사용자가 원하는 냉방능력에 따라 그 개도가 조절되도록 마련되므로 각각의 전동팽창밸브(41, 42, 43)의 개도는 각각의 실내열교환기(11, 12, 13)가 설치되는 공간의 사용자가 설정한 냉방정도에 따라 달라지게 된다. 전동팽창밸브(40)를 통과하면서 압력이 낮아진 냉매는 실내열교환기(10)에서 실내공기와 열교환되면서 기화하는데, 이 기화열로 인해 실내공기가 차가워져 냉방이 이루어진다.

실내열교환기(10)를 지난 냉매는 관로를 따라 역지밸브(31, 32, 33)를 통과하게 된다. 역지밸브(31, 32, 33)를 일단 통과한 냉매는 실내열교환기(10)로 역류하지 않으므로, 예를 들어 제1열교환기(11)가 설치된 공간에 있는 사용자만이 냉방을 원치 않아 제1전동팽창밸브(41)만이 완전히 닫힌 경우라도 제2실내열교환기(12)와 제3실내열교환기(13)에는 정상적으로 냉매가 흐르며 제2역지밸브(32)와 제3역지밸브(33)를 통과한 냉매가 제1실내열교환기(11)로 유입되지 않으므로 제1실내열교환기(11)에 냉매고임현상이 발생하지 않는다.

역지밸브(30)를 통과한 저온저압의 냉매는 서비스밸브(22), 제1사방밸브(20), 제2사방밸브(25), 기액분리기(2)를 통과하여 다시 압축기(1)에 공급된다. 압축기(1)에 공급된 저온저압의 기체 냉매는 고온고압의 냉매로 압축되어 사이클이 다시 반복된다.

한편, 도 2는 본 발명에 의한 냉난방사이클의 난방모드를 보인 블록도로서 도 1에 도시된 냉방모드와 사이클을 이루는 구성요소는 모두 같으나 제1사방밸브(20)와 제2사방밸브(25)가 모두 난방모드와는 반대의 관로로 연통되도록 설정된다. 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 냉난방사이클의 난방모드에 대하여 더 자세히 설명한다.

우선, 압축기(1)에서 저온저압의 기체 냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키면 관로를 따라 냉매는 제2사방밸브(25)에 도달한다. 제2사방밸브(25)는 냉방모드에서는 실외열교환기(6)와 연통되도록 설정되나 난방모드에서는 제1사방밸브(20)와 연통되도록 설정된다.

따라서, 제2사방밸브(25)를 통과한 냉매는 냉방모드 시와는 반대방향으로 설정된 제1사방밸브(20)를 지나 전동팽창밸브(40), 실내열교환기(10), 역지밸브(30) 순으로 흐르게 된다. 이 때 제1사방밸브(20)없이 제2사방밸브(25)에서 실내열교환기(10)로 관로가 직접 연결되는 통상적인 냉난방사이클의 경우라면 냉방모드 시와 난방모드 시의 실내열교환기(10)를 흐르는 냉매의 진행방향이 반대로 될 것이나, 본 발명에 의한 냉난방사이클은 사방밸브(20, 25)를 두개를 사용하여 실내열교환기(10)를 흐르는 냉매의 방향이 항상 일정하도록 하였다. 냉매는 실내열교환기(10)를 통과하면서 실내 공기에 열을 방출하여 응축되므로 실내가 난방된다.

실내열교환기(10)를 지난 냉매는 관로를 따라 역지밸브(30)를 통과하게 된다. 역지밸브(30)를 일단 통과한 냉매는 실내열교환기(10)로 역류하지 않으므로, 냉방모드 시와 같이 미사용 실내열교환기(10)에 냉매고임현상이 발생하지 않는다.

즉, 본 발명에 따른 냉난방사이클은 제1사방밸브(20)의 작용에 의해 냉방 시와 난방 시의 실내열교환기(10)를 흐르는 냉매의 진행방향이 같게 되며 실내열교환기(10)의 냉매입구 측에 전동팽창밸브(40)가 냉매출구 측에 역지밸브(30)가 설치되므로 전동팽창밸브(40)가 완전히 닫힌 미사용 실내열교환기(10)에 냉매가 고이지 않게 되는 것이다.

실내열교환기(10)에서 응축되어 각각의 역지밸브(31, 32, 33)를 통과한 냉매는 다시 합류되어 서비스밸브(22)를 거쳐 제1사방밸브(20)에 도달한다. 제1사방밸브(20)는 서비스밸브(22)와 난방용팽창밸브(5)가 연통되도록 설정된다. 제1사방밸브(20)를 거쳐 난방용팽창밸브(5)를 통과한 냉매는 실외열교환기(6)를 지나면서 실외의 공기와 열교환되어 증발한다.

실외열교환기(6)를 통과한 저온저압의 냉매는 제2사방밸브(25), 기액분리기(2)를 통과하여 다시 압축기(1)에 공급된다. 압축기(1)에 공급된 저온저압의 기체 냉매는 고온고압의 냉매로 압축되어 사이클이 다시 반복된다.

도 3은 본 발명에 의한 냉난방사이클의 다른 실시예를 보인 블럭도이다. 도 3에 도시된 냉난방사이클은 냉방모드를 보인 것으로 도 1 및 도 2에 도시된 냉난방사이클과는 실내열교환기(10)의 냉매출구 관로 상에 역지밸브(31, 32, 33)를 설치하는 대신 루프(34, 35, 36)를 형성시킨 것을 제외하고는 동일하다. 관로에 루프(34, 35, 36)를 형성시키면 내부에 수두압이 생겨 역류가 방지된다.

본발명에 의한 냉난방사이클은 냉방모드와 난방모드 간에 변환이 있더라도 항상 실내열교환기(10)의 냉매 입구 측과 냉매 출구 측이 동일하게 유지되므로 압축기(1)가 작동하는 한 항상 실내열교환기(10)의 냉매 입구 측은 비교적 고압, 실내열교환기(10)의 냉매 출구 측은 비교적 저압으로 유지된다. 따라서 역지밸브(31, 32, 33)를 사용하지 않고 관로에 루프(34, 35, 36)를 형성하는 것만으로도 역류방지 효과가 충분히 발휘된다. 따라서, 역지밸브(31, 32, 33) 대신 적은 비용의 루프(34, 35, 36)를 형성하는 것이 원가절감과 생산성향상에 더 유리할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉난방사이클은 실내열교환기를 흐르는 냉매의 진행방향이 냉방사이클과 난방사이클의 전환에도 불구하고 항상 일정하게 유지되므로 냉방사이클과 난방사이클 간의 변환에 따른 미사용 실내열교환기의 냉매고임현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 냉난방사이클은 미사용 실내열교환기의 냉매고임현상을 방지하기 위해 전동팽창밸브를 일부 열어두지 않으므로 압축기에 무리를 주지 않으며, 에너지 손실 및 사용자에게 불쾌감을 주는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방사이클을 보인 블럭도로서, 냉방모드를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉난방사이클을 보인 블럭도로서, 난방모드를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 냉난방사이클의 다른 실시예를 보인 블럭도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 압축기, 6: 실외열교환기,

10: 실내열교환기, 20: 제1사방밸브,

25: 제2사방밸브, 30: 역지밸브,

40: 전동팽창밸브.

Claims

냉매를 압축하는 압축기; 냉매와 실외의 공기를 열교환시키는 실외열교환기;냉매와 실내의 공기를 열교환시키는 복수의 실내열교환기;

상기 압축기에서 압축된 냉매가 냉방모드 시에는 상기 실외열교환기를 지나 실내열교환기로, 난방모드 시에는 상기 실내열교환기를 지나 상기 실외열교환기로 통과하도록 하는 제2밸브;

냉방모드와 난방모드에 관계없이 냉매가 상기 복수의 실내열교환기를 일정한 방향으로 통과할 수 있도록 하는 제1밸브;

상기 복수의 실내열교환기 각각에 흐르는 냉매의 양이 독립하여 제어되도록 하는 관로개폐수단;을 포함하는 냉난방사이클.
제 1항에 있어서,

상기 관로개폐수단은 상기 실내열교환기 각각의 냉매 입구 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉난방사이클.
제2항에 있어서,

상기 실내열교환기 각각의 냉매 출구 측에는 실내열교환기를 통과한 냉매가 다시 실내열교환기로 역류하는 것을 방지하는 역류방지수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉난방사이클.
제3항에 있어서,

상기 역류방지수단은 역지밸브인 것을 특징으로 하는 냉난방사이클.
제3항에 있어서,

상기 역류방지수단은 관로에 형성되는 루프 인 것을 특징으로 하는 냉난방사이클.
제1항에 있어서,

상기 관로개폐수단은 전동팽창밸브 인 것을 특징으로 하는 냉난방사이클.
제1항에 있어서,

상기 제1밸브와 상기 제2밸브는 사방밸브인 것을 특징으로 하는 냉난방사이클.