KR20100116892A - 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기조화기는 어큐물레이터와; 냉매를 압축하는 제 1,2 압축기와; 급탕수가 통과하는 복수개의 급탕 열교환기와; 상기 어큐물레이터에서 유출된 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부와 제 2 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 나머지를 순차적으로 통과하게 형성된 냉매 유로와; 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 상기 복수개의 급탕 열교환기 및 제 2 압축기를 바이패스 하게 형성된 제 1 바이패스 유로와; 상기 제 1 바이패스 유로로의 냉매 흐름을 조절하는 제 1 바이패스 밸브와; 상기 어큐물레이터에서 유출된 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부를 바이패스하여 상기 제 2 압축기로 흡입되게 형성된 제 2 바이패스 유로와; 상기 제 2 바이패스 유로로의 냉매 흐름을 조절하는 제 2 바이패스 밸브를 포함하여, 급탕 부하가 크지 않은 경우 1대의 압축기만을 운전할 수 있어, 소비전력을 최소화하면서 효율적인 급탕을 가능하게 하는 이점이 있다.
공기조화기, 어큐물레이터, 압축기, 급탕 열교환기, 냉매 유로, 바이패스 유로, 바이패스 밸브

Description

공기조화기{Air conditioner}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 압축기에서 압축된 냉매가 급탕수를 가열하는데 이용되는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기로 이루어지는 냉매의 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 것이다.
상기와 같은 공기조화기는 압축기와 응축기의 사이에 압축기에서 압축된 냉매를 급탕수와 열교환시키는 급탕 열교환기를 설치하면, 급탕 열교환기에서 회수한 열이 급탕에 이용되게 되고, 공기조화기는 공조 기능과 함께 급탕 기능을 겸할 수 있게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 공기조화기는 압축기에서 압축된 냉매의 모든 열이 급탕 열교환기에서 항상 회수될 경우 급탕 부하의 유무나 대소에 무관하게 소비전력이 많이 소요되고 효율적인 운전이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급탕 부하에 따라 효율적인 운전이 가능하고 소비전력을 최소화할 수 있는 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는, 어큐물레이터와; 냉매를 압축하는 제 1,2 압축기와; 급탕수가 통과하는 복수개의 급탕 열교환기와; 상기 어큐물레이터에서 유출된 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부와 제 2 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 나머지를 순차적으로 통과하게 형성된 냉매 유로와; 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 상기 복수개의 급탕 열교환기 및 제 2 압축기를 바이패스 하게 형성된 제 1 바이패스 유로와; 상기 제 1 바이패스 유로로의 냉매 흐름을 조절하는 제 1 바이패스 밸브와; 상기 어큐물레이터에서 유출된 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부를 바이패스하여 상기 제 2 압축기로 흡입되게 형성된 제 2 바이패스 유로와; 상기 제 2 바이패스 유로로의 냉매 흐름을 조절하는 제 2 바이패스 밸브를 포함한다.
상기 제 1 바이패스 밸브는 상기 냉매 유로 중 상기 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부의 사이에 설치된다.
상기 제 1 바이패스 유로는 일단이 상기 제 1 바이패스 밸브에 연결되고 타 단이 상기 냉매 유로 중 상기 복수개의 급탕 교환기 이후에 연결된다.
상기 제 2 바이패스 유로는 일단이 상기 냉매 유로 중 어큐물레이터와 제 1 압축기의 사이에 연결되고, 타단이 상기 냉매 유로 중 복수개의 급탕 열교환기 중 일부와 상기 제 2 압축기의 사이에 연결된다.
상기 제 2 바이패스 밸브는 상기 제 2 바이패스 유로 상에 설치된다.
상기 제 2 압축기는 상기 제 1 압축기 보다 고온의 냉매가 유출되게 냉매를 압축한다.
상기 복수개의 급탕 열교환기는 급탕수가 순차적으로 통과하게 급탕 열교환기 연결 유로로 연결된다.
상기 공기조화기의 냉방시 냉매가 응축되고 상기 공기조화기의 난방시 냉매가 증발되는 제 1 열교환기와; 상기 공기조화기의 냉방시 냉매가 증발되고 상기 공기조화기의 난방시 응축되는 제 2 열교환기와; 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이에 설치되어 냉매를 팽창하는 팽창기구와; 냉방 운전과 난방 운전시 냉매 흐름을 절환하는 냉/난방 절환밸브를 더 포함한다.
상기 제 1,2 압축기와 제 1 바이패스 밸브와 제 2 바이패스 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 공기조화기는 급탕 부하를 감지하는 급탕 부하 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 급탕 부하 센서의 감지 결과와 공조 운전에 따라 제 1,2 압축기와 제 1 바이패스 밸브와 제 2 바이패스 밸브를 제어한다.
상기 제어부는 공조 운전이면서 급탕 부하가 없으면, 제 1 압축기를 구동시 키고, 상기 제 1 바이패스 밸브를 바이패스 모드로 제어하며, 제 2 바이패스 밸브를 비바이패스 모드로 제어하고, 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만이면, 제 2 압축기를 구동시키고, 상기 제 2 바이패스 밸브를 바이패스 모드로 제어하며, 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상이면, 제 1,2 압축기를 구동시키고, 제 1 바이패스 밸브를 비바이패스 모드로 제어하며, 제 2 바이패스 밸브를 비바이패스 모드로 제어한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기는 급탕 부하가 작을 경우 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부를 바이패스 한 후 제 2 압축기에서 압축되어 복수개의 급탕 열교환기 중 나머지로 열을 전달할 수 있으므로, 제 1 압축기와 제 2 압축기 모두를 구동해야하는 경우 보다 소비 전력을 최소화할 수 있고, 제 1 압축기의 수명을 길게 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 급탕 부하가 없는 경우 냉매가 제 1 압축기에서 압축된 후 복수개의 급탕 열교환기 모두를 바이패스 하므로, 불필요한 열 손실 없이 효율적인 공조 운전이 가능하고, 제 1 압축기와 제 2 압축기 모두를 구동해야하는 경우 보다 소비 전력을 최소화할 수 있으며, 제 2 압축기의 수명을 길게 할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예가 공조 운전이면서 급탕 부하가 없을 때의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예가 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만일 때의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 개략 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예가 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상일 때의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 개략 구성도이다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방시키거나 난방시키고, 상기와 같은 냉/난방의 공조와 함께 급탕수를 가열할 수 있는 일종의 공조 겸용 급탕수 히팅 장치로서, 압축기(1)(2)와, 어큐물레이터(3)와, 제 1 열교환기(4)와, 제 2 열교환기(6)와, 팽창기구(8)와, 급탕 열교환기(12)(13)(14)를 포함한다.
압축기(1)(2)는 냉매를 압축하는 것으로서, 급탕 부하나 공조 운전 부하에 따라 선택적으로 운전되도록 복수개가 설치되고, 그 개수에는 한정되지 않으나, 제 1, 2 압축기(1)(2)로 이루어진 것으로 설명한다.
제 1,2 압축기(1)(2)는 그 각각이 병렬 또는 직렬로 연결된 복수개의 압축기로 이루어질 수 있고, 그 각각이 하나의 압축기로 이루어질 수 있다.
제 1,2 압축기(1)(2)는 냉매 유로가 병렬로 연결되는 것도 가능하고, 직렬로 연결되는 것도 가능하며, 병렬 연결과 직렬 연결이 선택적으로 가변되는 것도 가능하며, 이하 냉매가 제 1 압축기(1)에서 먼저 압축된 후 제 2 압축기(2)에서 추가로 다단 압축되게 흐르거나, 제 1 압축기(1)에서만 압축되고 제 2 압축기(2)를 흐르지 않거나, 제 2 압축기(2)에서만 압축되고 제 1 압축기(1)를 흐르지 않게 연결되는 것으로 설명한다.
어큐물레이터(3)는 액냉매가 담겨지고 기상냉매가 유출되는 것으로서, 제 1,2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나와 냉매 유로로 연결된다.
본 실시예에 따른 공기조화기는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 냉/난방 절환밸브(10)를 더 포함하여 냉/난방 겸용 공기조화기로 구성되는 것도 가능하고, 냉/난방 절환밸브(10) 없이 냉방용 공기조화기로 구성되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉방용 공기조화기로 구성될 경우, 어큐물레이터(3)가 제 2 열교환기(6)와 냉매 유로로 연결되어 제 2 열교환기(6)를 통과한 냉매가 어큐물레이터(3)를 통과하여 제 1,2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나로 흐르고, 제 1, 2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나에서 압축된 냉매는 제 1 열교환기(4)에서 응축된 후 팽창기구(8)에서 팽창되고 제 2 열교환기(6)에서 증발된다.
즉, 냉매는 제 1, 2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나와, 제 1 열교환기(4)와, 팽창기구(8)와, 제 2 열교환기(6)와, 어큐물레이터(3)를 순환하고, 제 1 열교환기(4)는 실외 팬(5)에 의해 송풍되는 실외 공기 또는 냉각탑(미도시)에 의해 공급되는 냉각수에 의해 냉매가 응축되는 응축기로 기능하며, 제 2 열교환기(6)는 실내 팬(7)에 의해 송풍된 실내 공기에 의해 냉매가 증발되는 증발기로 기능하고, 이때, 제 2 열교환기(6)와 열교환된 실내 공기는 실내로 송풍되어 실내를 냉방시킨다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉/난방 겸용 공기조화기로 구성될 경우, 냉/난방 절환밸브(10)가 냉방 운전시 제 1, 2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나에서 압축 된 냉매를 제 1 열교환기(4)로 보냄과 아울러 제 2 열교환기(6)를 통과한 냉매를 어큐물레이터(3)로 보내고, 난방 운전시 제 1, 2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나에서 압축된 냉매를 제 2 열교환기(6)로 보냄과 아울러 제 1 열교환기(4)를 통과한 냉매를 어큐물레이터(3)로 보내게 설치된다. 그리고, 팽창기구(8)는 제 1 열교환기(4)와 제 2 열교환기(6) 중 제 1 열교환기(4)에 근접하게 설치된 제 1 팽창밸브(8A)와, 제 1 팽창밸브(8A)와 제 2 열교환기(6) 사이에 설치된 제 2 팽창밸브(8B)로 이루어진다.
냉매는 냉방 운전시, 제 1, 2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나와, 냉/난방 절환밸브(10)와, 제 1 열교환기(4)와, 팽창기구(8)와, 제 2 열교환기(6)와, 냉/난방 절환밸브(10)와, 어큐물레이터(3)를 차례로 통과하면서 냉방 사이클을 형성하고, 이때, 냉/난방 겸용 공기조화기는 제 1 열교환기(4)가 냉매를 응축하는 응축기로 기능하고, 제 2 열교환기(6)가 냉매를 증발시키는 증발기로 기능하면서 실내를 냉방시킨다.
또한, 냉매는 난방 운전시, 제 1, 2 압축기(1)(2) 중 적어도 하나와, 냉/난방 절환밸브(10)와, 제 2 열교환기(6)와, 팽창기구(8)와, 제 1 열교환기(4)와, 냉/난방 절환밸브(10)와, 어큐물레이터(3)를 차례로 통과하면서 난방 사이클을 형성하고, 이때, 냉/난방 겸용 공기조화기는 제 1 열교환기(4)가 냉매를 증발시키는 증발기로 기능하고, 제 2 열교환기(6)가 냉매를 응축하는 응축기로 기능하면서 실내를 난방시킨다.
급탕 열교환기(12)(13)(14)는 급탕 부하 등의 필요에 따라 냉매의 열을 선택 적으로 흡수하도록 복수개가 구비되고, 그 각각은 급탕수가 통과하면서 냉매의 열을 흡수하는 흡열 유로(15)(16)(17)와 냉매가 통과하면서 냉매의 열을 방출하는 방열 유로(18)(19)(20)가 형성된다.
복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)는 그 각각의 흡열 유로(15)(16)(17)와 방열유로(18)(19)(20)가 열교환판을 사이에 두고 형성된 판형 열교환기로 이루어진다.
복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)는 흡열 유로(15)(16)(17)가 병렬로 연결되는 것도 가능하고 직렬로 연결되는 것도 가능하며, 병렬로 연결된 상태에서 경우에 따라서 직렬로 연결되는 것도 가능하며, 이하 직렬로 연결된 것으로 설명한다.
복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)는 일부(13)가 후술하는 냉매 유로 중 제 2 압축기(2) 이전에 위치되게 설치되고, 나머지(12)(14)가 냉매 유로 중 제 2 압축기(2) 이후에 위치되게 설치된다.
복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)는 제 2 압축기(2) 이전에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수가 제 2 압축기(2) 이후에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수 보다 많은 것도 가능하며, 반대로 제 2 압축기(2) 이후에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수가 제 2 압축기(2) 이전에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수 보다 많은 것도 가능하며, 제 2 압축기(2) 이전에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수가 제 2 압축기(2) 이후에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수와 같은 것도 가능하다.
복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)는 냉매가 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)를 바이패스 할 경우, 냉매가 급탕수로 충분한 열을 공급할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하고, 제 2 압축기(2) 이후에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수가 제 2 압축기(2) 이전에 위치되게 설치되는 급탕 열교환기의 개수 보다 많은 것이 바람직하다. 이하, 냉매 유로 중 제 2 압축기(2) 이전에 1개의 급탕 열교환기(13)가 설치되고, 냉매 유로 중 제 2 압축기(2) 이후에 2개의 급탕 열교환기(12)(14)가 설치된 것으로 설명한다.
복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)는 급탕수 유로(21)(22)(23)(24)(25)를 통해 급탕조(26) 및 급탕 펌프(27)와 연결된다.
급탕수 유로(21)(22)(23)(24)(25)는 급탕조(26)의 급탕수가 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 어느 하나로 공급되는 급탕수 공급 유로(21)(22)와, 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)를 직렬로 상호 연결하는 급탕 열교환기 연결 유로(23)(24)와, 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)를 모두 통과한 급탕수가 급탕조(26)로 회수되는 급탕수 회수 유로(25)를 포함한다.
급탕조(26)는 본 실시예에 따른 공기조화기가 설치된 건물이나 가옥의 바닥에 매설된 온수 배관과 가정내 수도에 공급되는 온수관과 가정내 설치된 라디에이터 등의 열수요처로 온수를 공급하는 것으로서, 열수요처와 온수 배관(28)으로 연결된다.
급탕 펌프(27)는 급탕조(26)의 급탕수가 제 3 급탕 열교환기(12)와 제 1 급 탕 열교환기(13)와 제 2 급탕 열교환기(14)를 순차적으로 통과한 후 급탕조(26)로 회수되게 급탕수를 펌핑시키는 것으로서, 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)와 급탕조(26)의 사이에 설치된다.
한편, 급탕수 유로(21)(22)(23)(24)(25) 또는 급탕조(26)에는 급탕 부하를 감지하는 급탕 부하 센서(29)가 설치되고, 급탕 부하 센서(29)는 급탕수 유로(21)(22)(23)(24)(25) 또는 급탕조(26)의 온도를 측정한다.
한편, 본 실시예에 따른 공기조화기는 냉매가 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)에서 압축된 후 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14)와 제 2 압축기(2)를 모두 바이패스하게 흐르는 것도 가능하고, 냉매가 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)를 바이패스하여 제 2 압축기(2)에서 압축되고 이후 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 나머지(12)(14)에서 급탕수를 가열하게 흐르는 것도 가능하며, 냉매가 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)에서 압축된 후 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)에서 급탕수를 가열하고 이후 제 2 압축기(2)에서 다시 압축된 후 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 나머지(12)(14)에서 급탕수를 가열하는 것도 가능하다.
즉, 냉매는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)에서 압축된 후 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 모두를 가열하지 않는 것도 가능하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 압축기(2)에서 압축된 후 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 나머지(12)(14)를 가열하는 것도 가능하며, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1,2 압축기(1)(2)에서 모두 압축되고 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 모두를 가열하는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 상기와 같은 냉매의 흐름을 위해 어큐물레이터(3)에서 유출된 냉매가 제 1 압축기(1)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)와 제 2 압축기(2)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 나머지(12)(14)를 순차적으로 통과하게 형성된 냉매 유로(30)와, 제 1 압축기(1)에서 압축된 냉매가 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 및 제 2 압축기(2)를 바이패스 하게 형성된 제 1 바이패스 유로(32)와, 제 1 바이패스 유로(32)로의 냉매 흐름을 조절하는 제 1 바이패스 밸브(34)와, 어큐물레이터(3)에서 유출된 냉매가 제 1 압축기(1)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)를 바이패스하여 제 2 압축기(2)로 흡입되게 형성된 제 2 바이패스 유로(36)와, 제 2 바이패스 유로(36)로의 냉매 흐름을 조절하는 제 2 바이패스 밸브(38)를 더 포함한다.
여기서, 냉매 유로(30)는 어큐물레이터(3)와 제 1 압축기(2)의 흡입측을 연결하는 제 1 압축기 흡입 유로(42)와, 제 1 압축기(2)의 토출측과 제 1 바이패스 밸브(34)를 연결하는 제 1 압축기 토출 유로(44)와, 제 1 바이패스 밸브(34)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)의 방열 유로(19)를 연결하는 급탕 열교환기 비바이패스 유로(46)와, 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13)의 방열 유로(19)와 제 2 압축기(2)의 흡입측를 연결하는 제 2 압축기 흡입 유로(48)와, 제 2 압축기(2)의 토출측과 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 나머지(12)(14)의 어느 하나(14)에 형성된 방열 유로(20)을 연결하는 제 2 압축기 토출 유로(50)와, 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 나머지(12)(14)의 어느 하나(14)에 형성된 방열 유로(20)와 복수개의 급탕 열교환기 중 나머지(12)(14)의 다른 하나(12)에 형성된 방열 유로(18)을 연결하는 복수개 급탕 열교환기 연결 유로(52)와, 복수개의 급탕 열교환기 중 나머지(12)(14)의 다른 하나(12)에 형성된 방열 유로(18)와 냉/난방 절환밸브(10)의 입구를 연결하는 냉/난방 절환밸브 입구 유로(54)를 포함한다.
그리고, 냉매 유로(30)는 냉/난방 절환밸브(10)와 제 1 열교환기(4)를 연결하는 냉/난방 절환밸브-제1 열교환기 연결 유로(56)와, 제 1 열교환기(4)와 제 1 팽창밸브(8A)를 연결하는 제 1 열교환기-제 1 팽창밸브 연결 유로(58)와, 제 1 팽창밸브(8A)와 제 2 팽창밸브(8B)를 연결하는 제 1 팽창밸브-제 2 팽창밸브 연결 유로(60)와, 제 2 팽창밸브(8B)와 제 2 열교환기(6)을 연결하는 제 2 팽창밸브- 제 2 열교환기 연결 유로(62)와, 제 2 열교환기(6)와 냉/난방 절환밸브를 연결하는 제 2 열교환기-냉/난방 절환밸브 연결 유로(64)와, 냉/난방 절환밸브(10)와 어큐물레이터(3)을 연결하는 냉/난방 절환밸브-어큐물레이터 연결 유로(66)를 포함한다.
제 1 바이패스 유로(32)는 일단이 제 1 바이패스 밸브(34)에 연결되고 타단이 냉매 유로(30) 중 복수개의 급탕 교환기(12)(13)(14) 이후인 냉/난방 절환밸브 입구 유로(54)에 연결된다.
제 1 바이패스 밸브(34)는 냉매 유로(30) 중 제 1 압축기(1)와 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(13) 사이에 설치되는 바, 냉매가 유입되는 입구 단은 제 1 압축기 토출 유로(44)와 연결되고, 냉매가 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(12)를 향해 흐르게 통과하는 제 1 출구단은 급탕 열교환기 비바이패스 유로(46)와 연결되며, 냉매가 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 모두를 바이패스 하기 위해 통과하는 제 2 출구단은 제 1 바이패스 유로(32)와 연결된다.
제 2 바이패스 유로(36)는 일단이 냉매 유로(30) 중 어큐물레이터(3)와 제 1 압축기(1)의 사이인 제 1 압축기 흡입 유로(42)에 연결되고, 타단이 냉매 유로(30) 중 복수개의 급탕 열교환기(12)(13)(14) 중 일부(12)와 제 2 압축기(2)의 사이인 제 2 압축기 흡입 유로(48)에 연결된다.
제 2 바이패스 밸브(38)는 제 2 바이패스 유로(36) 상에 설치된다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 제 1 압축기(1)와 제 2 압축기(2)의 냉매 토출 온도가 같거나 상이하게 구성될 수 있고, 제 1 압축기(1)에서 압축된 냉매가 제 2 압축기(2)에서 다단 압축되도록 제 2 압축기(2)가 제 1 압축기(1) 보다 고온의 냉매가 유출되게 냉매를 압축한다. 즉, 제 2 압축기(2)가 고온용 압축기로 구성되고, 제 1 압축기(1)가 저온용 압축기로 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 제어 블록도이다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉/난방 운전이나 공조 희망 온도와 급탕 설정 온도 등을 입력할 수 있는 조작부(70)와, 조작부(70)의 조작에 따라 공기조화기를 제어하는 제어부(80)를 더 포함한다.
제어부(80)는 냉방 운전이나 난방 운전의 공조 운전시, 제 1 압축기(1)와 제 2 압축기(2) 중 적어도 하나를 구동시키고, 실외 팬(5)와 실내 팬(7)을 회전시키며, 팽창기구(8)를 제어한다.
제어부(80)는 냉/난방 여부에 따라 냉/난방 절환밸브(10)를 냉방 모드나 난방 모드로 제어한다.
제어부(80)는 상기와 같은 제어와 함께 급탕 부하에 따라 제 1,2 압축기(1)(2)와 제 1 바이패스 밸브(34)와 제 2 바이패스 밸브(38)와 급탕 펌프(27)를 제어한다.
제어부(80)는 공조 운전과 급탕 부하 센서(29)의 감지 결과에 따라 제 1,2 압축기(1)(2)와 제 1 바이패스 밸브(34)와 제 2 바이패스 밸브(38)와 급탕 펌프(27)를 제어하는 바, 급탕 부하 센서(29)에서 감지된 온도를 별도의 온도조절기(미도시)에서 설정된 급탕 설정 온도나 조작부(70)에서 설정된 급탕 설정 온도나 공기조화기 설치시 설정된 급탕 설정 온도 등과 비교하여, 급탕 부하의 유무와 급탕 부하의 대소 등을 판단한다.
제어부(80)는 급탕 부하 센서(29)에서 감지된 온도가 급탕 설정 온도 보다 높은 경우, 급탕 부하가 없는 것으로 판단하고, 급탕 부하 센서(29)에서 감지된 온도가 급탕 설정 온도 보다 낮되 감지된 온도가 급탕 설정 온도의 차가 설정치 이상이면, 급탕 부하가 설정치 이상인 것으로 판단하며, 급탕 부하 센서(29)에서 감지된 온도가 급탕 설정 온도 보다 낮되 그 차가 설정치 미만이면, 급탕 부하가 설정치 미만인 것으로 판단한다.
제어부(80)는 공조 운전이면서 급탕 부하가 없으면, 제 1 압축기(1)를 구동 시키고, 제 1 바이패스 밸브(34)를 바이패스 모드로 제어하며, 제 2 바이패스 밸브(38)를 비바이패스 모드로 제어한다. 그리고, 급탕 펌프(27)를 정지로 제어한다.
제어부(80)는 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상이면, 제 1,2 압축기(1)(2)를 구동시키고, 제 1 바이패스 밸브(34)를 비바이패스 모드로 제어하며, 제 2 바이패스 밸브(38)를 비바이패스 모드로 제어한다. 그리고, 급탕 펌프(27)를 구동시킨다.
제어부(80)는 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만이면, 제 2 압축기(2)를 구동시키고, 제 2 바이패스 밸브(38)를 바이패스 모드로 제어한다. 그리고, 급탕 펌프(27)를 구동시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
이하, 설명의 편의를 위해 냉매 유로 중 제 2 압축기(2) 이전에 위치되는 급탕 열교환기를 제 1 급탕 열교환기(13)로 칭하고, 냉매 유로 중 제 2 압축기(2) 이후에 위치되는 급탕 열교환기를 제 2 급탕 열교환기(14)로 칭하며, 냉매 유로 중 제 2 급탕 열교환기(14) 이후에 위치되는 급탕 열교환기를 제 3 급탕 열교환기(12)로 칭하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 운전 방법 일실시예의 순서도이다.
본 실시예에 따른 공기조화기의 운전 방법은, 공조 운전이 입력되면, 급탕 부하 센서(29)가 급탕 부하를 감지하는 급탕 부하 감지 단계(S1)(S2)와, 급탕 부하 감지 단계(S1)(S2)의 감지 결과에 따라 제 1,2 압축기(1)(2)와, 제 1,2 바이패스 밸브(34)(38)와, 급탕 펌프(27)를 제어하는 급탕 제어 단계(S3)(S4)(S5)(S6)(S7)(S8)를 포함한다.
급탕 부하 감지 단계(S1)(S2)는 조작부(70)를 통해 공기조화기의 운전이 입력되고, 냉방과 난방 중 어느 하나의 공조 운전이 입력되면, 급탕 부하 센서(29)가 급탕 부하를 감지한다.
급탕 부하 센서(29)는 감지한 온도를 제어부(80)로 출력하고, 제어부(80)는 급탕 부하 센서(29)에서 입력된 온도에 따라 급탕 부하의 유무와 급탕 부하의 대소를 판단하고, 급탕 부하의 유무와 급탕 부하의 대소에 따라 제 1,2 압축기(1)(2) 등을 제어한다.
제어부(80)는 공조 운전이면서 급탕 부하가 없는 것으로 판단되면, 실외 팬(5)과 실내 팬(7)을 구동시키고, 냉/난방 절환밸브를 냉/난방 모드에 따라 제어하고, 팽창기구(8)를 개도 조절하고, 제 1 압축기(1)를 구동시키고, 제 2 압축기(2)를 정지시키며, 제 1 바이패스 밸브(34)를 바이패스 모드로 제어하고, 제 2 바이패스 밸브(38)을 비바이패스 모드로 제어하며, 급탕 펌프(27)를 정지한다. (S3)(S4)
상기와 같은 제어시, 어큐물레이터(3) 내의 냉매는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)로 흡입되어 압축되고, 이후 제 1 바이패스 밸브(34)에 의해 제 1 바이패스 유로(32)로 흐른다. 제 1 바이패스 유로(32)로 흐른 냉매는 제 1 급탕 열교환기(13)과 제 2 압축기(2)와, 제 2 급탕 열교환기(14)와, 제 3 급탕 열교환기(12)를 바이패스 하여 냉/난방 절환 밸브(10)로 유동되고, 이후 냉/난방 여부에 따라 제 2 열교환기(6)와 팽창기구(8)와 제 1 열교환기(4)를 지나 어큐물레이터(3)로 순환된다.
즉, 냉매는 제 1 압축기(1)와 제 2 열교환기(6)와 팽창기구(8)와 제 1 열교환기(4)를 지나 어큐물레이터(3)를 순환하면서 제 2 열교환기(6)가 실내를 냉방시키거나 난방시킨다.
한편, 제어부(80)는 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만인 것으로 판단되면, 실외 팬(5)과 실내 팬(7)을 구동시키고, 냉/난방 절환밸브를 냉/난방 모드에 따라 제어하고, 팽창기구(8)를 개도 조절하고, 제 1 압축기(1)를 정지시키고, 제 2 압축기(2)를 구동시키며, 제 1 바이패스 밸브(34)를 비바이패스 모드로 제어하고, 제 2 바이패스 밸브(38)를 바이패스 모드로 제어하며, 급탕 펌프(27)를 구동시킨다.(S5)(S6)
상기와 같은 제어시, 어큐물레이터(3) 내의 냉매는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 바이패스 유로(36)와 제 2 바이패스 밸브(38)를 통과하여 제 1 압축기(1)와 제 1 바이패스 밸브(34)와 제 1 급탕 열교환기(13)을 바이패스하고, 제 2 압축기(2)로 흡입되어 압축된다. 제 2 압축기(2)에서 압축된 냉매는 제 2 급탕 열교환기(14)와 제 3 급탕 열교환기(15)를 차례로 통과하면서 제 2 급탕 열교환기(14)와 제 3 급탕 열교환기(15)를 순차적으로 가열한 후 냉/난방 절환 밸브(10)로 유동되고, 이후 냉/난방 여부에 따라 제 2 열교환기(6)와 팽창기구(8)와 제 1 열교환기(4)를 지나 어큐물레이터(3)로 순환된다.
그리고, 급탕 펌프(27)의 구동시, 급탕조(26) 내의 급탕 수는제 3 급탕 열교환기(12)와 제 1 급탕 열교환기(13)와 제 2 급탕 열교환기(14)를 순차적으로 통과하면서 제 3 급탕 열교환기(15)에서 1차로 열을 흡열하고, 제 2 급탕 열교환기(14)에서 2차로 열을 흡열하며, 급탕조(26)로 순환된다.
즉, 냉매는 제 2 압축기(2)와 제 2 급탕 열교환기(14)와 제 3 급탕 열교환기(12)와 제 2 열교환기(6)와 팽창기구(8)와 제 1 열교환기(4)를 지나 어큐물레이터(3)를 순환하면서 제 2 열교환기(6)가 실내를 냉방시키거나 난방시키고, 급탕수는 제 3 열교환기(12)와 제 1 급탕 열교환기(13)와 제 2 급탕 열교환기(14)와 급탕조(26)를 순환하면서 급탕조(26)를 가열하며, 급탕조(26)에는 과도하지 않은 적정 열이 전달되면서 급탕된다.
한편, 공기조화기는 상기와 같이, 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만인 경우, 제 1,2 압축기(1)(2) 모두가 구동되지 않고, 둘 중 하나(2)만 구동되므로, 둘 모두가 구동될 경우 보다 상대적으로 적은 소비전력으로 공조 운전과 급탕을 모두 실시할 수 있고, 특히 제 1 압축기(1) 보다 냉매를 고온으로 압축하는 제 2 압축기(2)를 구동시키므로, 급탕에 필요한 충분한 열을 공급할 수 있어 급탕 부하에도 충분한 대응이 가능하게 된다.
한편, 제어부(80)는 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상인 것으로 판단되면, 실외 팬(5)과 실내 팬(7)을 구동시키고, 냉/난방 절환밸브를 냉/난방 모드에 따라 제어하고, 팽창기구(8)를 개도 조절하고, 제 1 압축기(1)를 구동시키고, 제 2 압축기(2)를 구동시키며, 제 1 바이패스 밸브(34)를 비바이패스 모드로 제어하고, 제 2 바이패스 밸브(38)를 비바이패스 모드로 제어하며, 급탕 펌프(27)를 구동시킨다.(S7)(S8)
상기와 같은 제어시, 어큐물레이터(3) 내의 냉매는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 압축기(1)로 흡입되어 압축되고, 이후 제 1 바이패스 밸브(34)에 의해 제 1 급탕 열교환기(13)로 유동되어 제 1 급탕 열교환기(13)를 가열한다. 제 1 급탕 열교환기(13)를 가열한 냉매는 제 2 압축기(2)로 유동되어 제 2 압축기(2)에서 다시 압축되고, 이후 제 2 급탕 열교환기(14)와 제 3 급탕 열교환기(15)를 차례로 통과하면서 제 2 급탕 열교환기(14)와 제 3 급탕 열교환기(15)를 순차적으로 가열한다. 상기와 같이, 제 1 압축기(1)에서 압축된 후 제 1 급탕 열교환기(13)를 가열하고 다시 제 2 압축기(2)에서 압축된 후 제 2,3 급탕 열교환기(14)(12)를 가열한 냉매는 냉/난방 절환 밸브(10)로 유동되고, 이후 냉/난방 여부에 따라 제 2 열교환기(6)와 팽창기구(8)와 제 1 열교환기(4)를 지나 어큐물레이터(3)로 순환된다.
그리고, 급탕 펌프(27)의 구동시, 급탕조(26) 내의 급탕 수는 제 3 급탕 열교환기(12)와 제 1 급탕 열교환기(13)와 제 2 급탕 열교환기(14)를 순차적으로 통과하면서 제 3 급탕 열교환기(15)에서 1차로 냉매의 열을 흡열하고, 제 1 급탕 열교환기(13)에서 2차로 냉매의 열을 흡열하며, 제 2 급탕 열교환기(14)에서 3차로 열을 흡열한다. 상기와 같이 모든 급탕 열교환기(12)(13)(14)의 열을 회수한 급탕수는 급탕조(26)로 순환된다.
즉, 냉매는 제 1 압축기(1)와 제 1 급탕 열교환기(13)와 제 2 압축기(2)와 제 2 급탕 열교환기(14)와 제 3 급탕 열교환기(12)와 제 2 열교환기(6)와 팽창기구(8)와 제 1 열교환기(4)를 지나 어큐물레이터(3)를 순환하면서 제 2 열교환기(6)가 실내를 냉방시키거나 난방시키고, 급탕수는 제 3 열교환기(12)와 제 1 급탕 열교환기(13)와 제 2 급탕 열교환기(14)와 급탕조(26)를 순환하면서 급탕조(26)를 가열하며, 급탕조(26)에는 충분한 열이 전달되면서 급탕된다.
한편, 공기조화기는 상기와 같이, 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상인 경우, 제 1,2 압축기(1)(2) 모두가 구동되면서 다량의 열을 급탕으로 전달하므로, 설정치 이상의 큰 급탕 부하에 신속하게 대응할 수 있고, 급탕 부하에 효율적으로 대응할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예가 공조 운전이면서 급탕 부하가 없을 때의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 개략 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예가 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만일 때의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 개략 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예가 공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상일 때의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 개략 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 제어 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 운전 방법 일실시예의 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1: 제 1 압축기 2: 제 2 압축기
3: 어큐물레이터 4: 제 1 열교환기
6: 제 2 열교환기 8: 팽창기구
10: 냉/난방 절환밸브 12: 제 3 급탕 열교환기
13: 제 1 급탕 열교환기 14: 제 2 급탕 열교환기
30: 냉매 유로 32: 제 1 바이패스 유로
34: 제 1 바이패스 밸브 36: 제 2 바이패스 유로
38: 제 2 바이패스 밸븝 80: 제어부

Claims (11)

  1. 어큐물레이터와;
    냉매를 압축하는 제 1,2 압축기와;
    급탕수가 통과하는 복수개의 급탕 열교환기와;
    상기 어큐물레이터에서 유출된 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부와 제 2 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 나머지를 순차적으로 통과하게 형성된 냉매 유로와;
    상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 상기 복수개의 급탕 열교환기 및 제 2 압축기를 바이패스 하게 형성된 제 1 바이패스 유로와;
    상기 제 1 바이패스 유로로의 냉매 흐름을 조절하는 제 1 바이패스 밸브와;
    상기 어큐물레이터에서 유출된 냉매가 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부를 바이패스하여 상기 제 2 압축기로 흡입되게 형성된 제 2 바이패스 유로와;
    상기 제 2 바이패스 유로로의 냉매 흐름을 조절하는 제 2 바이패스 밸브를 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 바이패스 밸브는 상기 냉매 유로 중 상기 제 1 압축기와 복수개의 급탕 열교환기 중 일부의 사이에 설치된 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 바이패스 유로는 일단이 상기 제 1 바이패스 밸브에 연결되고 타단이 상기 냉매 유로 중 상기 복수개의 급탕 교환기 이후에 연결되는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 바이패스 유로는 일단이 상기 냉매 유로 중 어큐물레이터와 제 1 압축기의 사이에 연결되고, 타단이 상기 냉매 유로 중 복수개의 급탕 열교환기 중 일부와 상기 제 2 압축기의 사이에 연결되는 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 바이패스 밸브는 상기 제 2 바이패스 유로 상에 설치된 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 압축기는 상기 제 1 압축기 보다 고온의 냉매가 유출되게 냉매를 압축하는 공기조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수개의 급탕 열교환기는 급탕수가 순차적으로 통과하게 급탕 열교환 기 연결 유로로 연결된 공기조화기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기조화기의 냉방시 냉매가 응축되고 상기 공기조화기의 난방시 냉매가 증발되는 제 1 열교환기와;
    상기 공기조화기의 냉방시 냉매가 증발되고 상기 공기조화기의 난방시 응축되는 제 2 열교환기와;
    상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이에 설치되어 냉매를 팽창하는 팽창기구와;
    냉방 운전과 난방 운전시 냉매 흐름을 절환하는 냉/난방 절환밸브를 더 포함하는 공기조화기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1,2 압축기와 제 1 바이패스 밸브와 제 2 바이패스 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기조화기는 급탕 부하를 감지하는 급탕 부하 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 급탕 부하 센서의 감지 결과와 공조 운전에 따라 제 1,2 압축기와 제 1 바이패스 밸브와 제 2 바이패스 밸브를 제어하는 공기조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 공조 운전이면서 급탕 부하가 없으면, 제 1 압축기를 구동시키고, 상기 제 1 바이패스 밸브를 바이패스 모드로 제어하며, 제 2 바이패스 밸브를 비바이패스 모드로 제어하고,
    공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 미만이면, 제 2 압축기를 구동시키고, 상기 제 2 바이패스 밸브를 바이패스 모드로 제어하며,
    공조 운전이면서 급탕 부하가 설정치 이상이면, 제 1,2 압축기를 구동시키고, 제 1 바이패스 밸브를 비바이패스 모드로 제어하며, 제 2 바이패스 밸브를 비바이패스 모드로 제어하는 공기조화기.
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