KR20110083029A - 공기조화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 압축기로부터 냉매와 함께 토출된 오일를 회수하고, 냉방 또는 난방부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하며, 액상 및 기상 냉매를 분리시킬 수 있는 통합형 모듈을 포함하여, 배관구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 공조 효율을 높일 수 있는 공기조화장치에 관한 것이다.

Description

공기조화장치{Air conditioner}
본 발명은 공기조화장치에 관한 것이다
본 발명은 압축기로부터 냉매와 함께 토출된 오일를 회수하고, 냉방 또는 난방부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하며, 액상 및 기상 냉매를 분리시킬 수 있는 통합형 모듈을 포함하여, 배관구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 공조 효율을 높일 수 있는 공기조화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화장치는 액상 냉매 및 기상 냉매의 열교환을 통하여 압축기의 소요동력을 감소시킬 수 있다.
일반적으로 공기조화 시스템은 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 과정을 수행함에 따라 실내 공간을 냉방 또는/및 난방 하는 장치이다. 이러한 공기조화 시스템은 냉매사이클을 일방향으로만 가동하여 실내에 냉기를 공급하는 냉각 시스템과, 냉매사이클을 양방향으로 선택적으로 가동하여 실내에 냉기 또는 온기를 공급하는 냉난방 시스템으로 구분된다.
또한, 한대의 실외기에 한대의 실내기가 연결되는 통상적인 공기조화 시스템과, 한대의 실외기에 다수대의 실내기가 연결되는 멀티 공기조화 시스템으로 구분된다. 그리고, 상기 멀티 공기조화 시스템은 적어도 한대 이상의 실외기를 갖는 공기조화 시스템을 구성할 수도 있다.
상기 멀티 공기조화기는 냉각시스템의 구조 및 가동방식에 따라, 모든 실내기를 냉방전용모드 또는 난방전용모드로만 운전시키는 절환형 공기조화기와, 일부의 실내기를 냉방모드로 운전시킴과 함께 일부의 실내기를 난방모드로 운전시키는 동시형 공기조화기로 구분된다.
상기 공기조화기는 기본적으로 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브, 실내 열교환기로 구성되는 냉동사이클을 형성한다. 상기 압축기에서 압축된 기체 냉매는 실외 열교환기로 유입되어 액체 냉매로 상변화를 하게 된다.
상기 실외 열교환기에서 냉매가 상변화를 하면서 외부로 열을 방출하게 된다. 이후에 실외 열교환기에서 배출되는 냉매는 팽창밸브를 거치면서 팽창되고 실내 열교환기로 유입되고, 실내 열교환기로 유입된 액체 냉매는 기체 냉매로 상변화를 하게 된다. 마찬가지로, 상기 냉매는 실내 열교환기에서 상변화를 하면서 외부의 열을 흡수하게 된다.
또한, 상기 공기조화기는 압축기에서 압축된 상태로 토출된 냉매로부터 오일을 회수하여 다시 압축기로 전달하기 위한 오일 분리기와, 냉방 또는 난방 부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하기 위한 리시버 및 액상 냉매와 기상 냉매의 분리하여, 기상 냉매만을 압축기로 유입시키기 위한 어큐뮬레이터를 포함한다.
이처럼 냉매의 상태 및 양을 조절하여 압축기 및 실내/실외 열교환기로 전달하기 위한 오일 분리기, 리시버 및 어큐물레이터에 의하여 공기조화기의 전체 사이즈가 증가하고, 배관구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기로부터 냉매와 함께 토출된 오일를 회수하고, 냉방 또는 난방부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하며, 액상 및 기상 냉매를 분리시킬 수 있는 통합형 모듈을 갖는 공기조화장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 액상 냉매 및 기상 냉매의 열교환을 통하여 압축기의 소요동력을 감소시킬 수 있는 공기조화장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배관구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 공조 효율을 높일 수 있는 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 실외 열교환기; 실내 열교환기; 흡입된 냉매를 압축하여 토출시키기 위한 압축기; 및 상기 압축기로부터 토출된 냉매와 오일의 분리를 위한 제 1탱크부 및 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 거친 냉매가 각각 유입되며, 액상의 냉매를 실내 열교환기로 토출하고, 기상의 냉매를 압축기로 토출하기 위한 제 2탱크부로 구획된 냉매 분리 탱크를 포함한다.
또한, 상기 제 1탱크부에는 유입되는 오일의 비산 방지를 위한 오일 가이드 부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 오일 가이드 부재는 오일을 제 1탱크부의 하부로 안내하기 위한 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치는 상기 제 1탱크부에서 분리된 오일을 압축기로 유입시키기 위한 제 1 토출 배관; 및 상기 제 2탱크부에서 분리된 기상 냉매를 압축기로 유입시키기 위한 제 2 토출 배관을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 토출 배관은 오일이 압축기로 유입되기 전 제 2 토출 배관의 기상 냉매와 혼합되도록 제 2 토출 배관과 연결될 수 있다.
또한, 상기 압축기의 제 1 및 제 2흡입구가 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 토출 배관은 제 1 및 제 2흡입구에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치는 상기 제 1탱크부에서 오일이 분리된 냉매를 실외 열교환기로 전달하기 위한 제 1연결배관; 상기 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 제 2탱크부로 전달하기 위한 제 2연결배관; 상기 제 2탱크부의 액상 냉매를 실내 열교환기로 전달하기 위한 제 3연결배관; 및 상기 실내 열교환기에서 열교환된 냉매를 제 2탱크부로 전달하기 위한 제 4연결배관을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 4연결배관의 종단부는 제 2탱크부 내에 배치되며, 제 2탱크부 내에서의 냉매 유동 길이가 연장되도록 하나 이상의 굴곡부를 가질 수 있다.
또한, 상기 굴곡부는 나선형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 공기조화장치는 냉매의 응축에 의한 방열과정이 수행되는 제 1 열교환기; 냉매의 증발에 의한 흡열과정이 수행되는 제 2 열교환기; 냉매를 압축시키기 위한 압축기; 및 상기 압축기에서 토출된 압축 냉매를 운전 모드에 따라 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기로 선택적으로 공급시키기 위한 사방밸브;를 포함한다.
또한, 상기 공기조화장치는 상기 압축기와 연결된 제 1흡입배관 및 상기 사방밸브와 연결된 제 1토출배관과 각각 연결되며, 흡입된 냉매와 오일의 분리를 위한 제 1탱크부와 상기 제 1 및 제 2 열교환기를 거친 냉매가 각각 유입되는 제 2 및 제 3흡입배관과 내부에 수용된 액상의 냉매를 제 2 열교환기로 토출하기 위한 제 2토출배관 및 내부에 수용된 기상의 냉매를 압축기로 토출하기 위한 제 3토출배관이 각각 연결된 제 2탱크부로 구획된 냉매 분리 탱크를 포함한다.
또한, 상기 공기조화장치는 상기 제 2흡입배관과 제 2토출배관의 유로 상에 각각 장착된 전자팽창밸브; 및 운전모드에 따라 선택적으로 각 전자팽창밸브의 개도를 조절하기 위한 제어부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1탱크부에는 유입되는 오일의 비산 방지를 위한 오일 가이드 부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 오일 가이드 부재는 오일을 제 1탱크부의 하부로 안내하기 위한 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1탱크부에서 분리된 오일을 압축기로 유입시키기 위한 바이패스 배관을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 바이패스 배관은 오일이 압축기로 유입되기 전 제 3 토출 배관의 기상 냉매와 혼합되도록 제 2 토출 배관과 연결될 수 있다.
또한, 상기 압축기에는 제 1 및 제 2흡입구가 형성되고, 상기 바이패스 배관 및 제 3토출배관은 제 1 및 제 2흡입구에 각각 연결될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화장치는 압축기로부터 냉매와 함께 토출된 오일를 회수하고, 냉방 또는 난방부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하며, 액상 및 기상 냉매를 분리시킬 수 있는 통합형 모듈을 포함하여, 배관구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 공조 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화장치는 액상 냉매 및 기상 냉매의 열교환을 통하여 압축기의 소요동력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치를 나타내는 요부 구성도.
도 2는 도 1의 냉매 분리 탱크를 나타내는 구성도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치를 나타내는 요부 구성도이고, 도 2는 도 1의 냉매 분리 탱크를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치(1)는 실외 열교환기(20), 실내 열교환기(30), 압축기(10) 및 전자팽창밸브(51, 52)를 포함한다.
또한, 공기조화장치(1)는 실외에 설치되는 실외기에, 각각의 실내에 설치되는 하나 이상의 실내기가 연결되어 하나의 시스템으로 작동할 수 있다.
상기 실외기는 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축시키는 압축기(10)와, 냉방 운전시 상기 압축기(10)에서 고온 고압으로 압축된 기체 냉매를 저온 고압의 액상 냉매로 응축시키는 실외 열교환기(20)와, 전자팽창밸브(51, 52)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기(20) 일측에는 상기 실외 열교환기(20)에서 열교환이 원활히 이루어지도록, 실외의 공기를 흡입하여 실외 열교환기(20) 쪽으로 송풍하는 실외팬(21)이 설치된다.
또한, 상기 전자팽창밸브(51, 52)는 상기 실외 열교환기(20)로부터 토출되는 냉매의 온도를 제어하여 냉방 운전시 과열도 및 난방 운전시 과냉각도를 조절한다.
또한, 실내기는 냉방 운전시 전자팽창밸브(52)를 통과한 저온 저압의 냉매를 증발시켜 저온 저압의 기체 상태의 냉매 가스로 변환시키는 실내 열교환기(30)와 상기 실내 열교환기(30)에서 열교환이 원활히 이루어지도록 실내의 공기를 순환시키는 실내팬(31)이 각각 설치되어 있다.
그리고, 상기 압축기(10), 실외 열교환기(20) 및 실내 열교환기(30)는 하나 이상의 냉매배관으로 각각 연결된다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 압축기(1), 실외 열교환기(20) 및 실내 열교환기와 냉매배관을 매개로 각각 연결된 냉매 분리 탱크(100)를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 냉매 분리 탱크(100)는 상기 압축기(1)로부터 토출된 냉매와 오일의 분리를 위한 제 1탱크부(101)와 상기 실외 열교환기(20)와 실내 열교환기(30)를 거친 냉매가 각각 유입되며, 액상의 냉매를 실내 열교환기(30)로 토출하고, 기상의 냉매를 압축기(10)로 토출하기 위한 제 2탱크부(102)로 구획된다.
냉매배관을 중심으로 압축기(1), 실외 열교환기(20), 실내 열교환기(30) 및 냉매 분리 탱크(100)의 연결관계를 구체적으로 살펴본다.
상기 공기조화장치(1)는 상기 제 1탱크부(101)에서 분리된 오일을 압축기(10)로 유입시키기 위한 제 1 토출 배관(65) 및 상기 제 2탱크부(102)에서 분리된 기상 냉매를 압축기(10)로 유입시키기 위한 제 2 토출 배관(66)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1토출배관(65)은 오일(O)이 압축기(10)로 유입되기 전 제 2토출배관(66)의 기상 냉매(G)와 혼합되도록 제 2토출배관(66)과 연결될 수 있으며, 이와는 다르게, 상기 압축기(10)에 제 1 및 제 2흡입구가 형성되고, 상기 제 1토출배관(65)과 제 2토출배관(66)이 제 1 및 제 2흡입구에 각각 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제 1토출배관(65)은 오일(O)이 압축기(10)로 유입되기 전 제 2토출배관(66)의 기상 냉매(G)와 혼합되도록 제 2토출배관(66)과 연결되는 경우에는, 압력차이에 의한 오일 이송 노즐 효과로 스프레이(spray)에 의한 입자 형태로 압축기(10)로 유입되는 기상냉매(G)에 혼입될 수 있다.
따라서, 전열 효과가 촉진되고, 윤활 성능이 향상되며, 압축기의 소요 동력을 감소시킬 수 있으므로, 공기조화장치(1)의 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 제 1탱크부(101)에서 오일이 분리된 냉매(R)를 실외 열교환기(20)로 전달하기 위한 제 1연결배관(61)과 상기 실외 열교환기(20)에서 열교환된 냉매를 제 2탱크부(102)로 전달하기 위한 제 2연결배관(62)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 제 2탱크부(102)의 액상 냉매(L)를 실내 열교환기(30)로 전달하기 위한 제 3연결배관(63) 및 상기 실내 열교환기(30)에서 열교환된 냉매를 제 2탱크부(102)로 전달하기 위한 제 4연결배관(64)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2연결배관(62)과 제 3연결배관(62)에 전자팽창밸브(51, 52)가 각각 장착될 수 있다.
도 2를 참조하면, 냉매 분리 탱크(100)의 제 1탱크부(101)는 압축기(10)로부터 토출된 냉매와 오일 혼합물에서 냉매(R)와 오일(O)을 분리시킨 후, 분리된 냉매(R)를 제 1연결배관(61)을 통하여 실외 열교환기(20)로 전달하고, 분리된 오일(O)을 제 1토출배관(65)을 통하여 압축기(10)로 다시 전달한다. 즉, 제 1탱크부(101)는 오일 분리기의 기능을 수행한다.
여기서, 상기 제 1탱크부(101)에는 유입되는 오일의 비산을 방지하기 위한 오일 가이드 부재(미부호)가 마련될 수 있으며, 제 1흡입배관(60)을 통하여 상기 오일과 냉매가 제 1탱크부(101)로 유입되는 경우에, 오일이 비산하여 제 1연결배관을 통하여 실외 열교환기(20)로 토출되는 것을 방지하며, 오일을 제 1탱크부(101)의 하부로 안내하기 위한 경사면을 가질 수 있다.
또한, 냉매 분리 탱크(100)의 제 2탱크부(102)에는 제 2연결배관(62)을 통하여 실외 열교환기(20)에서 열교환을 마친 냉매가 유입되고, 제 4연결배관(64)을 통하여 실내 열교환기(30)에서 열교환을 마친 냉매가 유입되며, 즉, 제 2탱크부(102) 내에는 액상 상태의 냉매(L)와 기체 상태의 냉매(G)가 공존하게 된다.
여기서, 제 2탱크부(102)의 상기 액체 상태의 냉매(L)는 냉매 분리 탱크(100)의 제 2탱크부(102)로부터 제 3연결배관(63)을 통해 실내 열교환기(30)로 전달되고, 제 2탱크부의 기체 상태의 냉매(G)는 제 2토출배관(66)을 통하여 압축기(10)로 공급된다.
즉, 제 2탱크부(102)는 액상 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매를 분리시키는 어큐물레이터의 기능을 수행한다.
뿐만 아니라, 압축기의 냉방 또는 난방 부하에 따라 공기조화장치(1)를 순환하는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버의 기능을 수행한다.
이와 같이, 하나의 통합 모듈로 구성된 냉매 분리 탱크(100)는 오일 분리기, 리시버 및 어큐물레이터의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 공기조화장치(1)의 냉방 작동을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
우선, 압축기(10)에 의하여 냉매는 고온 고압의 기체 상태로 압축되며, 압축된 냉매는 제 1흡입배관(60)을 통하여 냉매 분리 탱크(100)의 제 1탱크부(101)로 유입된다.
이때, 압축기(10)로부터 토출된 냉매에는 압축기(10)의 오일이 혼합되어 있으며, 제 1탱크부(101)에서는 이러한 혼합물로부터 냉매(R)와 오일(O)이 서로 분리된다.
전술한 바와 같이, 제 1흡입배관(60)을 통하여 오일과 냉매의 혼합물이 제 1탱크부(101)로 유입되는 경우에, 오일이 비산하여 제 1연결배관(61)을 통하여 실외 열교환기(20)로 토출되는 것을 방지하는 오일 가이드 부재가 제 1탱크부(101)에 마련되는 것이 바람직하며, 상기 오일 가이드 부재는 오일(O)을 제 1탱크부(101)의 하부로 안내하기 위한 경사면을 가질 수 있다.
또한, 오일(O)은 제 1토출배관(65)을 통하여 압축기(10)로 재공급된다.
냉매(R)는 제 1연결배관(61)을 통해 실외 열교환기(20)로 전달되고, 상기 냉매는 실외 열교환기(20)에서 실외 공기와 열교환을 거친 후 저온 고압의 액상 상태로 제 2연결배관(62)을 통하여 제 2탱크부(102)로 전달된다.
또한, 제 2연결배관(62)에 마련된 전자팽창밸브(51)는 상기 실외 열교환기(20)로부터 토출된 냉매의 온도를 제어하여 냉방 운전시 과열도 및 난방 운전시 과냉각도를 조절한다.
냉매 분리 탱크(100)의 제 2탱크부(102) 내에 저장된 액상 냉매(L)와 기상 냉매(G) 중 액상 냉매는 제 3연결배관(63)을 통하여 실내 열교환기(30)로 공급된다.
상기 냉매는 실내 열교환기(30)에서 실내 공기와 열교환을 거친 후 저온 저압의 기체 상태로 제 4연결배관(64)을 통하여 제 2탱크부(102)로 전달된다.
이후, 제 2탱크부(102)에 저장된 기체 상태의 냉매(G)는 제 2토출배관(66)을 통하여 압축기(10)로 공급된다.
여기서, 도 2를 참조하면, 상기 제 1토출배관(65)은 오일(O)이 압축기(10)로 유입되기 전 제 2토출배관(66)의 기상 냉매(G)와 혼합되도록 제 2토출배관(66)과 연결되는 경우에는, 압력차이에 의한 오일 이송 노즐 효과로 스프레이(spray)에 의한 입자 형태로 압축기(10)로 유입되는 기상 냉매(G)에 혼입될 수 있다.
또한, 제 2탱크부(102)로 기체 상태의 냉매를 전달하는 제 4연결배관(64)의 종단부는 제 2탱크부(102)내에 배치되며, 제 2탱크부(102) 내에서 냉매 유동 길이가 연장되도록 하나 이상의 굴곡부를 가질 수 있으며, 상기 굴곡부는 나선형으로 형성될 수 있다.
따라서, 냉매 간의 열교환에 의하여 공기조화장치(1)의 효율이 높아진다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화장치(1)는 압축기(10)로부터 냉매와 함께 토출된 오일를 회수하고, 냉방 또는 난방부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하며, 액상 및 기상 냉매를 분리시킬 수 있는 통합형 모듈을 포함하여, 배관구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 공조 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화장치(1)는 액상 냉매 및 기상 냉매의 열교환을 통하여 압축기(10)의 소요동력을 감소시킬 수 있다.
지금까지는 냉매 사이클을 일방향으로만 선택적으로 가동하여 냉방 전용 모드 또는 난방 전용 모드로만 운전되는 공기조화장치(1)를 설명하였으나, 이하 냉매를 양방향으로 선택적으로 가동하여 냉방 또는 난방 모드를 운전시키는 동시형 공기조화장치를 설명하며, 동일한 구성부재는 동일한 참조번호로 설명하며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기조화장치(1)를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 공기조화장치(1)는 냉매의 응축에 의한 방열과정이 수행되는 제 1 열교환기(20)와 냉매의 증발에 의한 흡열과정이 수행되는 제 2 열교환기(30) 및 냉매를 압축시키기 위한 압축기(10)를 포함한다.
여기서, 제 1열교환기(20)는 전술한 실외 열교환기와 동일한 기능을 수행하며, 제 1열교환기 측에는 상기 제 1열교환기(20)에서 열교환이 원활히 이루어지도록 실외의 공기를 흡입하여 제 1열교환기 쪽으로 송풍하는 실외팬(21)이 설치된다.
또한, 제 2열교환기(30)는 전술한 실내 열교환기와 동일한 기능을 수행하며, 제 2열교환기 측에는 상기 제 2열교환기(30)에서 열교환이 원활히 이루어지도록 실내의 공기를 흡입하여 제 2열교환기(30) 쪽으로 송풍하는 실내팬(31)이 설치된다.
또한, 공기조화장치(1)는 상기 압축기(10)에서 토출된 압축 냉매를 운전 모드에 따라 제 1 열교환기(20) 또는 제 2 열교환기(30)로 선택적으로 공급시키기 위한 사방밸브(40)를 포함한다.
상기 사방밸브(40)는 운전 조건(냉방 모드 또는 난방 모드)에 따라 상기 압축기(10)에서 고온 고압으로 압축된 기체 냉매의 흐름을 변환시킨다.
즉, 사방밸브(40)는 냉방 모드인 경우에 압축기(10)로부터 토출된 냉매를 제 1열교환기(20)로 전달시키고, 난방 모드인 경우에 압축기(10)로부터 토출된 냉매를 제 2열교환기(30)로 전달시킨다.
또한, 공기조화장치(1)는 제 1탱크부(101) 및 제 2탱크부(102)로 구획된 냉매 분리 탱크(100)를 포함한다.
제 1탱크부(101)는 상기 압축기(10)와 연결된 제 1흡입배관(60) 및 상기 사방밸브(40)와 연결된 제 1연결배관(61)과 각각 연결되며, 흡입된 냉매와 오일의 분리가 이루어진다.
제 2탱크부(102)는 상기 제 1 및 제 2 열교환기(20, 30)를 거친 냉매가 각각 유입되는 제 2 및 제 4연결배관(62, 64)과 내부에 수용된 액상의 냉매를 제 2 열교환기(30)로 토출하기 위한 제 3연결배관(63) 및 내부에 수용된 기상의 냉매를 압축기로 토출하기 위한 제 2토출배관(66)이 각각 연결된다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 제 2연결배관(62)과 제 3연결배관(63)의 유로 상에 각각 장착된 전자팽창밸브(51, 52) 및 난방 또는 냉방 운전모드에 따라 선택적으로 각 전자팽창밸브(51, 52)의 개도를 조절하기 위한 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1흡입배관(60)을 통하여 오일과 냉매의 혼합물이 제 1탱크부(101)로 유입되는 경우에, 오일이 비산하여 제 1연결배관(61)을 통하여 실외 열교환기(20)로 토출되는 것을 방지하는 오일 가이드 부재가 제 1탱크부(101)에 마련되는 것이 바람직하며, 상기 오일 가이드 부재는 오일(O)을 제 1탱크부(101)의 하부로 안내하기 위한 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치(1)는 상기 제 1탱크부(101)에서 분리된 오일을 압축기로 유입시키기 위한 바이패스 배관(65)을 포함할 수 있다.
상기 바이패스 배관(65)은 전술한 제 1토출배관과 동일하며, 상기 바이패스 배관(65)은 오일(O)이 압축기(10)로 유입되기 전 제 2토출배관(66)의 기상 냉매(G)와 혼합되도록 제 2토출배관(66)과 연결될 수 있으며, 이와는 다르게, 상기 압축기(10)에 제 1 및 제 2흡입구가 형성되고, 상기 바이패스 배관(65)과 제 2토출배관(66)이 제 1 및 제 2흡입구에 각각 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 바이패스 배관(65)은 오일(O)이 압축기(10)로 유입되기 전 제 2토출배관(66)의 기상 냉매(G)와 혼합되도록 제 2토출배관(66)과 연결되는 경우에는, 압력차이에 의한 오일 이송 노즐 효과로 스프레이(spray)에 의한 입자 형태로 압축기(10)로 유입되는 기상냉매(G)에 혼입될 수 있다.
또한, 상기 사방밸브(40)와 제 4연결배관을 연결시키는 각 배관(미부호)에는 체크밸브(53, 54)가 각각 장착될 수 있으며, 이에 따라 상기 체크밸브(53, 54)가 마련된 배관에는 냉방 또는 난방 모드시 일 방향으로만 냉매가 유동할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 냉매 분리 탱크(100)의 제 1탱크부(101)는 압축기(10)로부터 토출된 냉매와 오일 혼합물에서 냉매(R)와 오일(O)을 분리시킨 후, 분리된 냉매(R)를 제 1연결배관(61)을 통하여 실외 열교환기(20)로 전달하고, 분리된 오일(O)을 제 1토출배관(65)을 통하여 압축기(10)로 다시 전달한다. 즉, 제 1탱크부(101)는 오일 분리기의 기능을 수행한다.
또한, 냉매 분리 탱크(100)의 제 2탱크부(102)에는 제 2연결배관(62)을 통하여 실외 열교환기(20)에서 열교환을 마친 냉매가 유입되고, 제 4연결배관(64)을 통하여 실내 열교환기(30)에서 열교환을 마친 냉매가 유입되며, 즉, 제 2탱크부(102) 내에는 액상 상태의 냉매(L)와 기체 상태의 냉매(G)가 공존하게 된다.
여기서, 제 2탱크부(102)의 상기 액체 상태의 냉매(L)는 냉매 분리 탱크(100)의 제 2탱크부(102)로부터 제 3연결배관(63)을 통해 실내 열교환기(30)로 전달되고, 제 2탱크부의 기체 상태의 냉매(G)는 제 2토출배관(66)을 통하여 압축기(10)로 공급된다.
즉, 제 2탱크부(102)는 액상 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매를 분리시키는 어큐물레이터의 기능을 수행한다.
뿐만 아니라, 압축기의 냉방 또는 난방 부하에 따라 공기조화장치(1)를 순환하는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버의 기능을 수행한다.
이와 같이, 하나의 통합 모듈로 구성된 냉매 분리 탱크(100)는 오일 분리기, 리시버 및 어큐물레이터의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 공기조화장치(1)는 사방밸브에 의하여 선택적으로 냉매의 방향을 전환하여 냉방 또는 난방 모드로 수행될 수 있으며, 일 실시태양으로 냉방 작동을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
우선, 압축기(10)에 의하여 냉매는 고온 고압의 기체 상태로 압축되며, 압축된 냉매는 제 1흡입배관(60)을 통하여 냉매 분리 탱크(100)의 제 1탱크부(101)로 유입된다.
이때, 압축기(10)로부터 토출된 냉매에는 압축기(10)의 오일이 혼합되어 있으며, 제 1탱크부(101)에서는 이러한 혼합물로부터 냉매(R)와 오일(O)이 서로 분리된다.
또한, 오일(O)은 바이패스 배관(65)을 통하여 압축기(10)로 재공급된다.
냉매(R)는 사방밸브(40)를 거쳐 제 1연결배관(61)을 통해 실외 열교환기(20)로 전달되고, 상기 냉매는 실외 열교환기(20)에서 실외 공기와 열교환을 거친 후 저온 고압의 액상 상태로 제 2연결배관(62)을 통하여 제 2탱크부(102)로 전달된다.
또한, 제 2연결배관(62)에 마련된 전자팽창밸브(51)는 상기 실외 열교환기(20)로부터 토출된 냉매의 온도를 제어하여 냉방 운전시 과열도 및 난방 운전시 과냉각도를 조절한다.
냉매 분리 탱크(100)의 제 2탱크부(102) 내에 저장된 액상 냉매(L)와 기상 냉매(G) 중 액상 냉매는 제 3연결배관(63)을 통하여 실내 열교환기(30)로 공급되며, 상기 냉매는 실내 열교환기(30)에서 실내 공기와 열교환을 거친 후 저온 저압의 기체 상태로 제 4연결배관(64)을 통하여 제 2탱크부(102)로 전달된다.
이후, 제 2탱크부(102)에 저장된 기체 상태의 냉매(G)는 제 2토출배관(66)을 통하여 압축기(10)로 공급된다.
또한, 제 2탱크부(102)로 기체 상태의 냉매를 전달하는 제 4연결배관(64)의 종단부는 제 2탱크부(102)내에 배치되며, 제 2탱크부(102) 내에서 냉매 유동 길이가 연장되도록 하나 이상의 굴곡부를 가질 수 있으며, 상기 굴곡부는 나선형으로 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화장치는 압축기로부터 냉매와 함께 토출된 오일를 회수하고, 냉방 또는 난방부하에 따라 순환되는 냉매의 양을 조절하며, 액상 및 기상 냉매를 분리시킬 수 있는 통합형 모듈을 포함하여, 배관구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있으며, 공조 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화장치는 액상 냉매 및 기상 냉매의 열교환을 통하여 압축기의 소요동력을 감소시킬 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 압축기 100: 냉매 분리 탱크

Claims (16)

  1. 실외 열교환기;
    실내 열교환기;
    흡입된 냉매를 압축하여 토출시키기 위한 압축기; 및
    상기 압축기로부터 토출된 냉매와 오일의 분리를 위한 제 1탱크부 및 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기를 거친 냉매가 각각 유입되며, 액상의 냉매를 실내 열교환기로 토출하고, 기상의 냉매를 압축기로 토출하기 위한 제 2탱크부로 구획된 냉매 분리 탱크를 포함하는 공기조화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1탱크부에는 유입되는 오일의 비산 방지를 위한 오일 가이드 부재가 마련된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오일 가이드 부재는 오일을 제 1탱크부의 하부로 안내하기 위한 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1탱크부에서 분리된 오일을 압축기로 유입시키기 위한 제 1 토출 배관; 및
    상기 제 2탱크부에서 분리된 기상 냉매를 압축기로 유입시키기 위한 제 2 토출 배관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 토출 배관은 오일이 압축기로 유입되기 전 제 2 토출 배관의 기상 냉매와 혼합되도록 제 2 토출 배관과 연결된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 압축기의 제 1 및 제 2흡입구가 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 토출 배관은 제 1 및 제 2흡입구에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1탱크부에서 오일이 분리된 냉매를 실외 열교환기로 전달하기 위한 제 1연결배관;
    상기 실외 열교환기에서 열교환된 냉매를 제 2탱크부로 전달하기 위한 제 2연결배관;
    상기 제 2탱크부의 액상 냉매를 실내 열교환기로 전달하기 위한 제 3연결배관; 및
    상기 실내 열교환기에서 열교환된 냉매를 제 2탱크부로 전달하기 위한 제 4연결배관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4연결배관의 종단부는 제 2탱크부 내에 배치되며, 제 2탱크부 내에서의 냉매 유동 길이가 연장되도록 하나 이상의 굴곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 나선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  10. 냉매의 응축에 의한 방열과정이 수행되는 제 1 열교환기;
    냉매의 증발에 의한 흡열과정이 수행되는 제 2 열교환기;
    냉매를 압축시키기 위한 압축기;
    상기 압축기에서 토출된 압축 냉매를 운전 모드에 따라 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기로 선택적으로 공급시키기 위한 사방밸브; 및
    상기 압축기와 연결된 제 1흡입배관 및 상기 사방밸브와 연결된 제 1연결배관과 각각 연결되며, 흡입된 냉매와 오일의 분리를 위한 제 1탱크부와 상기 제 1 및 제 2 열교환기를 거친 냉매가 각각 유입되는 제 2 및 제 4연결배관과 내부에 수용된 액상의 냉매를 제 2 열교환기로 토출하기 위한 제 3연결배관 및 내부에 수용된 기상의 냉매를 압축기로 토출하기 위한 제 2토출배관이 각각 연결된 제 2탱크부로 구획된 냉매 분리 탱크를 포함하는 공기조화장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2연결배관과 제 3연결배관의 유로 상에 각각 장착된 전자팽창밸브; 및
    운전모드에 따라 선택적으로 각 전자팽창밸브의 개도를 조절하기 위한 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1탱크부에는 유입되는 오일의 비산 방지를 위한 오일 가이드 부재가 마련된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오일 가이드 부재는 오일을 제 1탱크부의 하부로 안내하기 위한 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1탱크부에서 분리된 오일을 압축기로 유입시키기 위한 바이패스 배관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관은 오일이 압축기로 유입되기 전 제 2 토출배관의 기상 냉매와 혼합되도록 제 2 토출배관과 연결된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 압축기에는 제 1 및 제 2흡입구가 형성되고, 상기 바이패스 배관 및 제 2토출배관은 제 1 및 제 2흡입구에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
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