KR20060109654A - 냉난방 겸용 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로, 실내열교환기와, 실내외 모세관(팽창장치), 실외열교환기 및, 압축기가 냉매관에 의해 순차적으로 연결되고, 상기 압축기의 토출측에 연결된 사방밸브가 냉매의 흐름방향을 정역으로 전환함으로써 냉방 또는 난방운전이 수행되는 공기조화기에 있어서, 상기 실내열교환기와 실외 모세관 사이에 다목적 복합조절기가 구성되어, 상기 다목적 복합조절기의 내부에서 응축액 유량을 조절하여 저온시에도 높은 응축 온도와 압축기의 토출 온도 및 압력을 상승 또는 유지시키며, 상기 실외열교환기에서 증발된 냉매개스와 열교환을 통해 상기 압축기의 흡입 온도를 상승시키도록 된 것이다.

상기 공기조화기를 통해 모든 외기조건과 실내온도 조건에서도 공기조화기를 안정적으로 높은 효율을 유지할 수 있도록 하고, 겨울철 최저 기온에서도 정상적인 난방이 가능하도록 하며, 냉난방 시스템의 안정적인 사이클구성으로 압축기의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

공기조화기, 냉난방, 복합조절기, 감압관

Description

냉난방 겸용 공기조화기{Air conditioner for Heating and Cooling in one}

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 난방 상태를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 냉방 상태를 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기에 적용된 다목적 복합조절기를 나타낸 상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 실내열교환기 2 : 실내 모세관

3 : 실외 모세관 4 : 실외열교환기

5 : 압축기 6 : 사방밸브

10 : 다목적 복합조절기 11 : 감압관

12 : 본체 13 : 입구배관

14 : 출구배관 15 : 유입파이프

16 : 연결파이프 16a : 오일 회수구멍

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 다양한 실내외 온도 조건하에서 높은 응축 온도와 압축기의 토출개스 온도를 상승 및 유지시켜 냉난방 효율을 향상시키면서도 안정적인 사이클 운전이 보장되도록 하는 냉난방 겸용 공기조화기에 관한 것이다.

일반적인 공기조화기는 냉매를 일방향 또는 타방향으로 유동시킴으로써 실내 공간을 냉방 또는 난방시킬 수 있는 장치이다.

상기 공기조화기는 하나의 실외기에 하나의 실내기가 설치되는 일반적인 공기조화기와, 하나의 실외기에 다수개의 실내기가 연결되는 멀티형 공기조화기로 구분된다.

이러한 냉난방 시스템은 일반적인 공기조화기나 멀티형 공기조화기라도 실내기의 수만 다를 뿐 기본적인 냉매 유동은 거의 동일하다.

상기 공기조화기의 냉난방 시스템은 상기 실외기에 압축기 및 실외열교환기가 설치되고, 상기 실내기에 실내열교환기 및 팽창장치가 설치된다.

이러한 공기조화기의 냉난방 시스템은 제어부의 제어에 의해 일측 방향 또는 타측 방향으로 냉매를 유동시킴으로써 실내 공간을 냉방 또는 난방시킨다.

상기 공기조화기가 냉방모드로 운전되면, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 실외열교환기에서 응축된 후에 팽창장치로 압송되고, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매는 실내열교환기에서 실내 공기와 열교환되며, 이렇게 열교환된 냉기는 실내 공간으로 토출되어 실내 공간을 냉방시킨다.

이때, 상기 실외열교환기는 응축기로 기능하고, 상기 실내열교환기는 증발기로 기능한다.

반면에 상기 공기조화기가 난방모드로 운전되는 경우, 상기 실내열교환기는 응축기로 기능하며, 상기 실외열교환기는 증발기로 기능한다.

즉, 상기 공기조화기가 난방모드로 운전되면, 고온고압이면서 기체 상태인 냉매가 실내열교환기에 유입되어 응축되면서 실내에 열을 방출하고, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매가 팽창장치에서 저온저압으로 팽창된 후 실외열교환기로 배출되며, 상기 실외열교환기는 유입된 저온저압의 냉매를 증발시켜 실외의 열을 빼앗아 압축기로 배출하고, 상기 압축기는 이러한 냉매를 고온고압으로 압축하여 실내열교환기로 유입시키는 것이다.

그런데, 종래의 기술에 따른 상기 공기조화기는 겨울철 한냉 지형의 기후에서 그 난방조건이 영하 10도 이하로 열악한 경우, 상기 냉매의 과냉각 현상으로 압축기의 토출 온도 및 토출 압력이 저하되어 효율이 급격히 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 상기와 같이 과냉각된 냉매가 상기 실외열교환기로 유입되는 경우 증발 온도 및 압력이 낮아져 냉매액의 증발이 충분하지 못하여 습냉매 증기 상태로 압축기에 유입되면 액햄머 및 액백 현상으로 압축기의 파손이 초래되고, 이를 극복하기 위하여 상기 실외열교환기와 압축기 사이에 별도의 액분리기를 사용하지만 이 경우에도 외부 기온이 낮은 동절기에는 냉매액의 분리가 양호하지 못하며, 그 처리할 수 있는 용량에도 한계가 있었다.

그러므로, 상기 공기조화기는 동절기의 한냉 지형 기후조건하에서 효율적인 난방을 하기 어렵다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 종래의 공기조화기가 갖는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 다양한 실내외 온도 조건하에서 높은 응축 온도와 압축기의 토출개스 온도를 상승 및 유지시켜 압축기의 내구성을 향상시킴과 아울러 시스템의 난방효율을 개선할 수 있도록 한 냉난방 겸용 공기조화기를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실내열교환기와, 실내외 모세관(팽창장치), 실외열교환기 및, 압축기가 냉매관에 의해 순차적으로 연결되고, 상기 압축기의 토출측에 연결된 사방밸브가 냉매의 흐름방향을 정역으로 전환함으로써 냉방 또는 난방운전이 수행되는 공기조화기에 있어서, 상기 실내열교환기와 실외 모세관 사이에 다목적 복합조절기가 구성되어, 상기 다목적 복합조절기의 내부에서 응축액 조절을 통해 상기 압축기의 토출 온도 및 압력을 상승 유지시키고, 아울러 상기 실외열교환기에서 증발된 냉매개스와 열교환을 통해 상기 압축기의 흡입 온도를 상승시키도록 된 것이다.

그리고, 상기 다목적 복합조절기가 그 하부에 액냉매를 축적할 수 있도록 된 본체와, 이 본체의 내부에 설치되어 상기 실내열교환기로부터 토출되는 응축액을 조절하여 감압시킴과 아울러 상기 실외열교환기에서 증발된 냉매와 열교환을 통해 상기 압축기에 흡입되는 냉매의 온도를 상승시키도록 된 나선형의 감압관과, 상기 본체의 상부를 관통하여 연결설치됨으로써 상기 실외열교환기를 거친 저온저압의 습증기가 본체 내부로 유입될 수 있도록 하는 유입파이프 및, 상기 본체의 상부를 관통하여 본체 하부의 중앙에 U자형으로 설치됨으로써 본체 하부에 축적된 냉매액이 증발되면서 발생하는 냉매개스가 상기 압축기로 유입되도록 하는 연결파이프를 포함하여 구성된 것이다.

또한, 상기 연결파이프의 소정위치에 오일 회수구멍이 형성되어 적정량의 오일을 흡입개스와 함께 상기 압축기로 되돌릴 수 있도록 된 것이다.

따라서, 상기 공기조화기의 냉난방 시스템을 통해 모든 외기조건과 실내온도 조건에서도 공기조화기를 안정적으로 높은 효율을 유지할 수 있도록 하고, 겨울철 최저 기온에서도 정상적인 난방이 가능하도록 하며, 냉난방 시스템의 안정적인 사이클 구성으로 압축기의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

상기 다목적 복합 조절기의 내부 감압관에서 응축액의 유량을 조절하여 상기 압축기의 토출 온도 및 압력을 상승 유지시키고, 상기 압축기에 유입되는 냉매액을 분리하고 내부 열교환을 통해 과열도를 유지함으로써 압축기의 성능을 보장하고 그 내구성도 높여줄 수 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 난방 상태를 도시한 구성도로서, 상기 공기조화기는 실내열교환기(1)와, 실내외 모세관(2,3), 실외열교환기(4), 다목적 복합조절기(10) 및, 압축기(5)가 냉매관에 의해 순차적으로 연결되고, 상기 압축기(5)의 토출측에 연결된 사방밸브(6)가 냉매의 흐름방향을 정역으로 전 환하도록 된 것이다.

상기 실내외 모세관(2,3)은 냉매를 단열 상태에서 팽창시키고, 상기 실내열교환기(1)는 난방시 유입되는 고온고압의 냉매와 실내 공기를 열교환시켜 실내 공기를 가열하며, 상기 압축기(5)는 냉매를 단열 상태에서 고온고압으로 압축하고, 상기 실외열교환기(4)는 난방시 유입되는 팽창된 냉매와 외기를 열교환시켜 대기중에 열을 방출시키는 것이다.

즉, 상기 공기조화기의 난방 시스템은 난방모드시 상기 압축기(5)에서 압축된 고온고압의 냉매개스를 상기 실내열교환기(1)에서 응축하고, 상기 실내열교환기(1)에서 응축된 냉매액을 상기 다목적 복합조절기(10)의 감압관(11)에서 응축액의 유량을 조절하고 상기 실외 모세관(3)에서 팽창시키며, 팽창된 냉매를 상기 실외열교환기(4)에서 증발시킨 후 상기 압축기(5)로 흡입시키는 것이다.

한편, 상기 실외열교환기(4)의 실외 모세관(3)과 상기 실내열교환기(1) 사이에 상기 다목적 복합조절기(10)가 설치되고, 상기 실내열교환기(1)에서 나온 응축액이 상기 다목적 복합조절기(10) 내부의 감압관(11)을 지나면서 냉매 흐름에 대한 저항을 주게 되며, 이에따라 상기 실내열교환기(1)에서 냉매 순환량이 고압의 압력 정도에 따라 변화하여 낮은 실내 온도에서도 응축열 및 압축기(5)의 토출 온도와 압력을 상승시킬 수 있는 것이다.

그러므로, 상기 다목적 복합조절기(10)의 내부에서 응축액을 조절함과 아울러 상기 실외열교환기(4)에서 증발된 냉매개스와 열교환을 통해 상기 압축기(5)의 흡입 온도를 상승시키도록 된 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기의 냉방 상태를 도시한 구성도로서, 상기 공기조화기의 냉방모드시 상기 사방밸브(6)에 의해 냉매의 유동방향이 상기 난방모드시와 반대로 되어 상기 실내열교환기(1)가 증발기로 작용하고, 상기 실외열교환기(4)가 응축기로 작용하여 생성된 냉기를 실내에 토출함으로써 냉방기능을 수행하는 것이다.

즉, 상기 실내열교환기(1)는 냉방시 유입되는 저온의 팽창된 냉매와 실내 공기를 열교환시켜 실내 공기를 냉각하는 것이다. 또한, 상기 실외열교환기(4)는 냉방시 유입되는 고온고압의 냉매를 열교환시켜 대기중에 열을 방출시키는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기에 적용된 다목적 복합조절기를 도시한 상태도로서, 상기 다목적 복합조절기(10)는 그 하부에 액냉매를 축적할 수 있도록 공간을 갖는 원통형의 본체(12)가 구비되고, 상기 본체(12)의 내부에 응축액을 감압시키는 감압관(11)이 나선형으로 설치되어, 상기 실외열교환기(4)에서 증발된 냉매가 상기 압축기(5)로 유입되기 전에 중온고압의 응축액과 열교환되어 압축기(5)의 흡입 온도를 상승시켜 과열도를 유지시키는 것이다.

여기서, 상기 감압관(11)은 상기 실내열교환기(1)로부터 토출되는 응축액을 조절하여 감압시킴과 아울러 상기 실외열교환기(4)에서 증발된 냉매와 열교환을 통해 상기 압축기(5)에 흡입되는 냉매의 온도를 상승시키도록 된 것이다.

그리고, 상기 감압관(11)의 일측에는 응축액이 유입되는 입구배관(13)이 연결설치되고, 상기 감압관(11)의 타측에는 감압된 냉매를 상기 실외 모세관(3)으로 공급하는 출구배관(14)이 연결설치된 것이다.

또한, 상기 실외열교환기(4)에서 증발된 저온저압의 증기가 상기 본체(12) 내부로 유입될 수 있도록 유입파이프(15)가 설치되고, 상기 본체(12) 내부의 하측에 축적된 냉매액이 증발되면서 발생하는 냉매개스가 상기 압축기(5)로 유입될 수 있도록 U자형으로 이루어진 연결파이프(16)가 설치되는 것이다.

그러므로, 상기 유입파이프(15)는 그 일측이 상기 사방밸브(6)와 연결되어 상기 실외열교환기(4)를 거친 냉매가 사방밸브(6)를 지나 유입파이프(15)를 통해 상기 다목적 복합조절기(10)로 유입되는 것이다. 상기 연결파이프(16)는 상기 압축기(5)와 연결되어 냉매개스를 압축기(5)로 유입시키는 것이다.

한편, 상기 연결파이프(16)의 하부쪽 소정위치에 적정량의 오일을 흡입개스와 함께 상기 압축기(5)로 되돌릴 수 있도록 된 오일 회수구멍(16a)이 형성되어, 일반적인 액분리기의 역할을 수행하면서 이와 동시에 다목적 복합조절기(10)의 기능을 수행하도록 된 것이다.

따라서, 상기의 구조로 이루어진 다목적 복합조절기(10)가 설치된 상기 공기조화기는 상기 실외열교환기(4) 측에 외기의 온도가 낮거나 착상이 심하여 미처 증발이 일어나지 않는 경우의 냉매액이 유입되더라도 상기 다목적 복합조절기(10)내에서 냉매액을 분리할 수 있고, 이에따라 액압축 현상이 발생되지 않으므로써 상기 압축기(5)의 손상을 방지할 수 있으며, 동절기에 외기 온도가 급격히 저하되더라도 상기 압축기(5)의 흡입 온도를 상승시킬 수 있고, 상기 압축기(5)의 토출 온도 및 압력을 높게 유지하여 난방효율을 보다 더 향상시킬 수 있으며, 상기 공기조화기의 냉난방 시스템이 안정적으로 운전될 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉난방 겸용 공기조화기에 의하면, 모든 외기조건과 실내온도 조건에서도 공기조화기를 안정적으로 높은 효율을 유지할 수 있도록 하고, 겨울철 최저 기온에서도 정상적인 난방이 가능하도록 하며, 냉난방 시스템의 안정적인 사이클 구성으로 압축기의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

상기 압축기에 유입되는 냉매액을 분리하고 내부 열교환을 통해 과열도를 유지함으로써 압축기의 성능을 보장하고 그 내구성도 높여줄 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 실내열교환기와, 실내외 모세관, 실외열교환기 및, 압축기가 냉매관에 의해 순차적으로 연결되고, 상기 압축기의 토출측에 연결된 사방밸브가 냉매의 흐름방향을 정역으로 전환함으로써 냉방 또는 난방운전이 수행되는 공기조화기에 있어서,

   상기 실내열교환기와 실외 모세관 사이에 다목적 복합조절기가 구성되어, 상기 다목적 복합조절기의 내부에서 응축액을 조절함과 아울러 상기 실외열교환기에서 증발된 냉매개스와 열교환을 통해 상기 압축기의 흡입 온도를 상승시키도록 된 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다목적 복합조절기가 그 하부에 액냉매를 축적할 수 있도록 된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 실내열교환기로부터 토출되는 응축액을 조절하여 감압시킴과 아울러 상기 실외열교환기에서 증발된 냉매와 열교환을 통해 상기 압축기에 흡입되는 냉매의 온도를 상승시키도록 된 나선형의 감압관과, 상기 본체의 상부를 관통하여 연결설치됨으로써 상기 실외열교환기를 거친 저온저압의 증기가 본체 내부로 유입될 수 있도록 하는 유입파이프 및, 상기 본체의 상부를 관통하여 본체 하부의 중앙에 U자형으로 설치됨으로써 본체 하부에 축적된 냉매액이 증발되면서 발생하는 냉매개스가 상기 압축기로 유입되도록 하는 연결파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연결파이프의 소정위치에 오일 회수구멍이 형성되어 적정량의 오일을 흡입개스와 함께 상기 압축기로 되돌릴 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 공기조화기.

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