KR20080070298A - 공기조화시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화시스템에 관한 것이다. 상기 공기조화시스템은 복사 에너지와 냉풍 또는 온풍에 의해 실내 공간을 선택적으로 냉난방할 수 있는 것이다.
공기조화시스템, 복사유닛

Description

공기조화시스템{air conditioning system}
도 1은 본 발명에 따른 공기조화시스템의 제1실시예를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 복사유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 공기조화시스템에서 냉매 유동에 따른 냉매의 상태를 도시한 냉매사이클이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화시스템의 제2실시예를 도시한 구성도이다.
도 5는 도 4의 공기조화시스템에서 냉매 유동에 따른 냉매의 상태를 도시한 냉매사이클이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
3: 분지관 10: 압축기
20: 제1열교환유닛 30: 제2열교환유닛
40: 복사유닛 51,52,71,72,75: 팽창밸브
75: 기액분리기
본 발명은 공기조화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복사 에너지에 의해 실내 공간을 냉난방할 수 있는 공기조화시스템에 관한 것이다.
일반적인 공기조화시스템은 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 상기 공기조화시스템은 냉매를 일방향으로 순환시키는 냉방운전과, 냉매를 타방향으로 순환시키는 난방운전을 수행할 수 있다. 물론, 상기 냉매를 일측으로만 순환시킬 수도 있다.
상기 공기조화시스템의 냉방운전에 관해 설명한다.
상기 압축기에서 압축된 냉매는 제1열교환유닛에서 응축된다. 상기 응축된 냉매는 팽창밸브에서 팽창된 후 제2열교환유닛에 유입된다. 이때, 상기 제2열교환유닛는 송풍팬에 의해 냉풍을 실내 공간으로 토출함에 따라 실내 공간을 냉방시킨다. 상기 제2열교환유닛의 냉매는 압축기로 다시 복귀한다. 이와 같은 냉매의 폐순환에 의해 냉방운전이 수행된다.
상기 공기조화시스템은 냉방운전시와 반대로 냉매를 폐순환시킴에 따라 난방운전을 수행한다. 이러한 난방운전에 관해서는 생략하기로 한다.
그러나, 종래의 공기조화시스템은 송풍팬에 의해 실내 공간에 냉풍 또는 온풍을 토출하여 획일적으로 냉난방시키므로, 실내에 거주하는 사람들의 모든 성향에 탄력적으로 대응할 수 없었다. 즉, 대부분의 사람들은 냉난방시 냉풍이나 온풍에 직접 노출되더라도 쾌적감을 느끼지만, 일부의 사람들은 냉풍이나 온풍에 직접 노출되면 불쾌감을 느끼는 경우가 있었다. 또한, 노인이나 어린이들은 면역력이 약해서 냉풍이나 온풍에 직접 노출되면 감기 등이 자주 걸리는 경향이 있었다.
상기한 제반 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 사람들의 성향에 맞게 실내 공간을 냉난방시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 양태에 의하면, 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매가 유입되는 제1열교환유닛; 상기 제1열교환유닛에서 토출된 냉매가 팽창되는 팽창장치; 상기 팽창장치에서 토출된 냉매가 유입되는 제2열교환유닛; 상기 제1열교환기의 출구측에서 분지되어 상기 제2열교환유닛의 출구측에 연결되는 분지관; 및 상기 분지관에 배치되어 복사열을 제공하는 복사유닛이 포함되는 공기조화시스템을 제공한다.
상기 팽창장치에는 상기 제1열교환기의 입구측 냉매관에 배치되는 제1팽창밸브; 및 상기 복사유닛의 입구측에 배치되는 제2팽창밸브가 포함될 수 있다.
상기 팽창장치에는 상기 제1열교환유닛과 분지 지점 사이의 냉매관에 배치되는 제3팽창밸브가 더 포함될 수 있다.
상기 제1열교환 유닛의 출구측에 제공되는 기액 분리기가 더 포함되고, 상기 분지관은 상기 기액 분리기로부터 분지될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매가 유입되는 제1열교환유닛; 상기 제1열교환유닛에서 토출된 냉매가 유입되는 팽창장치; 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매가 유입되는 제2열교환유닛; 및 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매의 일부가 분지되어 유입되고, 복사열을 제공하는 복사유닛이 포함되는 공기조화시스템을 제공한다.
이하 상기 목적을 실현할 수 있는 본 발명에 따른 공기조화시스템의 제1실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 상기 공기조화시스템은 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(10)를 포함한다. 상기 압축기(10)는 냉매의 토출량을 제어할 수 없는 정속 압축기 또는 냉매의 토출량을 제어할 수 있는 인버터 압축기일 수 있다.
상기 압축기(10)에는 제1열교환유닛(20)이 연결된다. 상기 제1열교환유닛(20)은 압축기(10)에서 토출된 냉매가 유입되는 제1열교환기(21)와, 상기 제1열교환기(21)에 공기를 강제 송풍시키는 제1팬(21)을 포함한다. 상기 제1팬(21)으로는 축류팬이 적용될 수 있다. 이러한 제1열교환유닛(20)은 실외에 배치될 수 있다.
상기 제1열교환유닛(20)의 토출측 냉매관(2)에 제2열교환유닛(30)이 연결된다. 상기 제2열교환유닛(30)은 냉매가 유입되는 제1열교환기(31)와, 상기 제1열교환기(31)에 공기를 강제로 송풍시키는 제2팬(32)을 포함한다. 상기 제2팬(32)으로는 축류팬이 적용될 수 있다. 이러한 제2열교환유닛(30)은 실내에 배치된다.
상기 제1열교환유닛(20)의 출구측에서 분지되어 상기 제2열교환유닛(30)의 출구측에 연결되도록 분지관(3)이 배치된다.
상기 분지관(3)에는 복사열을 제공하는 복사유닛(40)이 배치된다. 상기 복사유닛(40)은 실내에 배치된다. 이러한 복사유닛(40)에 관해서는 아래에서 설명하기로 한다. 도 1에서는 상기 분지관(3)에 하나의 복사유닛(40)이 배치된 것을 도시하였으나, 상기 분지관(3)에 복수의 복사유닛이 배치될 수 있음도 이해 가능하다. 또 한, 상기 제2열교환유닛(30)의 흡입측 냉매관(2)에 여러 갈래로 분기된 복수의 분지관을 형성하고, 상기 각 분지관에 복사유닛을 각각 배치할 수 있음도 이해 가능하다. 또한, 상기 제2열교환유닛(30)의 흡입측 냉매관 또는/및 토출측 냉매관에 적어도 하나 이상의 복사유닛을 형성할 수도 있다.
상기 제1열교환유닛(20)에서 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창장치(51,52)가 포함된다.
이때, 상기 팽창장치(51,52)에는, 상기 제2열교환기(31)의 입구측 냉매관(2)에 배치되는 제1팽창밸브(51)와, 상기 복사유닛(40)의 입구측 냉매관(3)에 배치되는 제2팽창밸브(52)가 포함된다. 상기 제1,2팽창밸브(51,52)로는 전기적으로 개도가 조절되는 전자팽창밸브(LEV)를 제시한다.
또한, 상기 제1,2팽창밸브(51,52)는 상기 제1열교환기(21)와 복사유닛(40)에 유입되는 냉매량과 팽창 정도를 각각 별도로 제어할 수 있다. 가령, 상기 제1,2팽창밸브(51,52)는 복사유닛(40)보다 제1열교환유닛(20)에 유입되는 냉매량을 많게 할 수 있다. 또한, 상기 제1,2팽창밸브(51,52)는 복사유닛(40)보다 제1열교환유닛(20)에 유입되는 냉매를 보다 저압으로 팽창시킬 수 있다.
물론, 상기 팽창장치(51,52)는 상기 분지관(3)이 분지되는 부분에 배치되는 하나의 팽창밸브일 수도 있다.
도 2를 참조하면, 상기 복사유닛(40)은 지그재그로 절곡된 형태의 냉매관(41)과, 상기 냉매관과 열교환되도록 설치되는 냉각핀(42)을 포함한다. 상기 복사유닛(40)에는 팬이 설치되지 않는다. 이러한 복사유닛(40)은 다양한 형태로 제작 될 수 있다. 또한, 상기 복사유닛(40)은 실내의 천정, 벽면, 또는 업무 공간을 구획하는 파티션 등에 배치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 제1실시예의 작용에 관해 설명하기로 한다.
상기 공기조화시스템은 냉매를 일방향으로 순환시키는 냉방 사이클과, 냉매를 반대로 순환시키는 난방 사이클로 운전될 수 있다. 이하에서는 냉방 사이클을 기준으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 압축기(10)에서 냉매를 고압으로 압축한다(A1~A2 구간).
상기 압축된 냉매는 제1열교환유닛(20)에 유입된다. 이때, 상기 제1팬(21)이 회전되어 상기 제1열교환기(21)에 유동하는 냉매를 응축시킨다(A2~A3 구간).
상기 제1열교환유닛(20)에서 토출된 냉매의 일부는 토출측 냉매관에 배치된 제1팽창밸브(51)에 의해 팽창된다(A3~A5 구간). 또한, 상기 제1열교환유닛(20)에서 토출된 냉매의 일부는 분지관(3)에 배치된 제2팽창밸브(52)에 의해 팽창된다(A3~A4 구간). 이때, 상기 제1팽창밸브(51)는 상기 제2팽창밸브(52)에 비해 냉매를 보다 낮은 압력으로 팽창시킨다. 또한, 상기 제1,2팽창밸브(51,52)는 동일한 압력으로 냉매를 팽창시킬 수도 있다. 또한, 상기 제2팽창밸브(52)는 제1팽창밸브(51)에 비해 냉매를 보다 낮은 압력으로 팽창시킬 수도 있다. 상기 제1,2팽창밸브(51,52)의 냉매 팽창 정도는 실내의 온도, 사용자의 선택 등 다양한 조건에 따라 변경될 수 있다.
상기 제1팽창밸브(51)에 의해 팽창된 냉매는 제2열교환유닛(30)에 유입된다. 상기 제2팬(32)은 제1열교환기(31)와 열교환된 냉풍을 실내로 토출하여 실내 공간을 냉방시킨다. 이때, 상기 제1열교환기(31)에서 증발된 냉매는 2상 상태로 토출된다(A5~A1 구간).
또한, 상기 제2팽창밸브(52)에 의해 팽창된 냉매는 복사유닛(40)에 유입된다. 상기 복사유닛(40)에서는 팬이 없으므로 냉기가 복사 방출된다. 상기 복사유닛(40)의 냉매는 분지관(3)에 의해 제2열교환유닛(30)의 토출측으로 냉매관으로 유입된다(A4~A6 구간).
상기 제2열교환유닛(30)과 복사 유닛에서 토출된 냉매는 압축기(10)로 재유입된다.
이러한 냉매의 순환이 진행됨에 의해 실내 공간을 냉방시킬 수 있게 된다. 상기 냉매를 반대로 순환시키면 실내 공간을 난방할 수 있다.
한편, 상기 제2열교환유닛(30)은 냉풍을 토출하여 실내 공간을 냉방시키고, 상기 복사유닛(40)은 냉기를 복사 방출함에 의해 특정 공간을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 공기조화시스템은 사용자의 선택에 따라 적절한 곳에 복사유닛(40)이나 제2열교환유닛(30)을 배치시킬 수 있다. 따라서, 사용자의 취향에 맞게 냉난방을 즐길 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화시스템의 제2실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 상기 공기조화시스템은 압축기(10), 제1열교환유닛(20) 및 제2열교환유닛(30)이 순차적으로 연결된다. 상기 제1열교환유닛(20)의 출구측에서 분지되어 상기 제2열교환유닛(30)의 출구측에 연결되도록 분지관(3)이 배치된다. 상기 분지관(3)에는 복사열을 제공하는 복사유닛(40)이 배치된다. 상기 압축기(10), 제1,2열교환유닛 복사유닛(40)은 제1실시예에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 이에 관한 상세한 설명을 생략하고 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여한다.
상기 제1열교환유닛(20)에서 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창장치(71,72,73)가 포함된다.
이때, 상기 팽창장치(71,72,73)에는, 상기 제3열교환기(31)의 입구측 냉매관(2)에 배치되는 제1팽창밸브(71)와, 상기 복사유닛(40)의 입구측에 배치되는 제2팽창밸브(72)와, 상기 제1열교환유닛(20)과 상기 분지관(3)이 분지되는 지점 사이의 냉매관에 배치되는 제3팽창밸브(73)가 포함된다. 상기 제1,2,3팽창밸브로(71,72,73)는 전기적으로 개도가 조절되는 전자팽창밸브(LEV)를 제시한다.
상기 제3팽창밸브(73)는 상기 제1열교환기(21)에서 토출된 냉매를 1차적으로 팽창시킨다. 또한, 상기 제1,2팽창밸브(71,72)는 상기 제3팽창밸브(73)에서 팽창된 냉매를 2차적으로 각각 팽창시킨다.
또한, 상기 제1,2팽창밸브(71,72)는 상기 제1열교환기(21)와 복사유닛(40)에 유입되는 냉매량과 팽창 정도를 각각 별도로 제어할 수 있다. 가령, 상기 제1,2팽창밸브(71,72)는 복사유닛(40)보다 제1열교환유닛(20)에 유입되는 냉매량을 많게 할 수 있다. 또한, 상기 제1,2팽창밸브(71,72)는 복사유닛(40)보다 제1열교환유닛(20)에 유입되는 냉매를 보다 저압으로 팽창시킬 수 있다.
상기 분지관(3)이 분지되는 지점에는 기액분리기(75)가 더 포함될 수 있다. 상기 기액분리기(75)는 기체 냉매를 제2열교환유닛(30)과 복사유닛(40) 측으로 각각 제공한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 제2실시예의 작용에 관해 설명하기로 한다.
상기 공기조화시스템은 냉매를 일방향으로 순환시키는 냉방 사이클과, 냉매를 반대로 순환시키는 난방 사이클로 운전될 수 있다. 이하에서는 냉방 사이클을 기준으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 압축기(10)에서 냉매를 고압으로 압축한다(B1~B2 구간). 상기 압축된 냉매는 제1열교환유닛(20)에 유입되어 응축된다(B2~B3 구간).
상기 제1열교환유닛(20)에서 토출된 냉매는 제3팽창밸브(73)에 의해 1차적으로 팽창된다(B3~B4 구간). 상기 팽창된 냉매는 기액분리기(75)에 유입된다.
상기 기액분리기(75)에서 토출된 일부의 냉매는 상기 제1팽창밸브(71)에 유입되어 2차적으로 팽창된다(B5~B6 구간). 또한, 상기 기액분리기(75)에서 토출된 냉매의 일부는 분지관(3)에 배치된 제2팽창밸브(52)에 의해 2차적으로 팽창된다(B4~B7 구간). 이때, 상기 제1팽창밸브(71)는 상기 제2팽창밸브(72)에 비해 냉매를 보다 낮은 압력으로 팽창시킨다. 또한, 상기 제1,2팽창밸브(71,72)는 동일한 압 력으로 냉매를 팽창시킬 수도 있다. 또한, 상기 제2팽창밸브(72)는 제1팽창밸브(71)에 비해 냉매를 보다 낮은 압력으로 팽창시킬 수도 있다. 상기 제1,2팽창밸브(71,72)의 냉매 팽창 정도는 실내의 온도, 사용자의 선택 등 다양한 조건에 따라 변경될 수 있다.
상기 제1팽창밸브(71)에 의해 팽창된 냉매는 제2열교환유닛(30)에 유입된다. 상기 제2팬(32)은 제1열교환기(31)와 열교환된 냉풍을 실내로 토출하여 실내 공간을 냉방시킨다. 이때, 상기 제1열교환기(31)에서 증발된 냉매는 2상 상태로 토출된다(B6~B1 구간).
또한, 상기 제2팽창밸브(72)에 의해 팽창된 냉매는 복사유닛(40)에 유입된다. 상기 복사유닛(40)에서는 팬이 없으므로 냉기가 복사 방출된다. 상기 복사유닛(40)의 냉매는 분지관(3)에 의해 제2열교환유닛(30)의 토출측으로 냉매관으로 유입된다(B7~B1 구간).
상기 제2열교환유닛(30)과 복사 유닛에서 토출된 냉매는 압축기(10)로 재유입된다.
상기 공기조화시스템은 냉매를 2차에 걸쳐 팽창시키므로, 상기 제2열교환유닛(30)과 복사유닛(40)에 유입되는 냉매의 팽창 성능 및 냉난방 성능을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예의 효과는 다음과 같다.
본 발명에 의하면, 상기 공기조화시스템은 사용자의 선택에 따라 적절한 곳 에 복사유닛이나 제2열교환유닛을 배치시킬 수 있다. 따라서, 사용자의 취향에 맞게 냉난방을 즐길 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 상기 복사유닛은 큰 공사를 하지 않고도 필요한 곳에 간단하게 설치할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 압축기;
    상기 압축기에서 토출된 냉매가 유입되는 제1열교환유닛;
    상기 제1열교환유닛에서 토출된 냉매가 팽창되는 팽창장치;
    상기 팽창장치에서 토출된 냉매가 유입되는 제2열교환유닛;
    상기 제1열교환기의 출구측에서 분지되어 상기 제2열교환유닛의 출구측에 연결되는 분지관; 및
    상기 분지관에 배치되어 복사열을 제공하는 복사유닛이 포함되는 공기조화시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽창장치에는:
    상기 제1열교환기의 입구측 냉매관에 배치되는 제1팽창밸브; 및
    상기 복사유닛의 입구측에 배치되는 제2팽창밸브가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 팽창장치는 상기 제1열교환유닛과 분지 지점 사이의 냉매관에 배치되는 제3팽창밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1열교환 유닛의 출구측에 제공되는 기액 분리기가 더 포함되고,
    상기 분지관은 상기 기액 분리기로부터 분지되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
  5. 압축기;
    상기 압축기에서 토출된 냉매가 유입되는 제1열교환유닛;
    상기 제1열교환유닛에서 토출된 냉매가 유입되는 팽창장치;
    상기 팽창장치에서 팽창된 냉매가 유입되는 제2열교환유닛; 및
    상기 팽창장치에서 팽창된 냉매의 일부가 분지되어 유입되고, 복사열을 제공하는 복사유닛이 포함되는 공기조화시스템.
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