KR20140123823A

KR20140123823A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20140123823A
Application number: KR20130041156A
Authority: KR
Inventors: 류병진; 김병수; 김범찬; 고영환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-10-23
Also published as: KR102122250B1

Abstract

본 발명은 냉매를 압축기에 안정적으로 인젝션할 수 있는 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기; 상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브; 및 상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매를 상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매 및 상기 기액분리기를 통과한 냉매와 열교환하는 인젝션 열교환기를 포함한다.

Description

공기조화기 {Air Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매를 압축기에 안정적으로 인젝션할 수 있는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.

상기 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기로 구성되는 경우, 냉방운전과 난방운전에 따라 압축기에서 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 절환부를 포함하여 구성된다. 즉 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 절환부를 통과하여 실외 열교환기로 유동을 하고 실외 열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고, 실외 열교환기에서 응축된 냉매는 팽창밸브에서 팽창된 후, 실내 열교환기로 유입된다. 이 때, 실내 열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 다시 절환부를 통과하여 압축기로 유입된다.

이러한 공기조화기는 난방운전 또는 냉방운전시 응축된 냉매 일부를 압축기에 인젝션(injection)하여 효율을 향상시킨다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안정적으로 냉매를 압축기에 인젝션할 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기; 상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브; 및 상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매를 상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매 및 상기 기액분리기를 통과한 냉매와 열교환하는 인젝션 열교환기를 포함한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발하는 증발기; 상기 증발기에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기; 상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브; 및 상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매를 과냉각하고 상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발하고 상기 기액분리기를 통과한 냉매를 과열하는 인젝션 열교환기를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　기액분리기를 통과한 냉매를 과열시켜 압축기로 흡입되는 냉매를 기상으로 확보하여 압축기의 신뢰성 및 시스템 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.

둘째,　기액분리기를 통과한 냉매를 과열시켜 압축기의 토출온도를 상승시켜 압축기의 신뢰성 및 시스템 성능을 개선할 수 있는 장점도 있다.

셋째,　인젝션되는 냉매의 증발과 응축된 냉매의 과냉과 압축기 유입 냉매의 과열을 하나의 열교환기로 수행하여 간단한 구조로 시스템 성능을 확보할 수 있는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전시 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 인젝션 열교환기의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전시 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전시 냉매 흐름이 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 인젝션 열교환기의 구조도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 실외에 설치되어 실외 공기와 냉매를 열교환하는 실외 열교환기(120)와, 실내에 설치되어 실내 공기와 냉매를 열교환하는 실내 열교환기(130)와, 압축기에서 토출된 냉매를 냉방운전시 실외 열교환기(120)로 안내하고 난방운전시 실내 열교환기(130)로 안내하는 절환부(190)와, 냉방운전시 실외 열교환기(120)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매 일부를 팽창하고 난방운전시 실내 열교환기(130)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브(180)와, 냉방운전시 실외 열교환기(120)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매를 과냉각하고 난방운전시 실내 열교환기(130)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매를 과냉각하며, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창된 냉매를 증발하고, 기액분리기(160)를 통과한 냉매를 과열하는 인젝션 열교환기(170)를 포함한다.

압축기(110)는 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다. 압축기(110)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복동 압축기 또는 선회 스크롤 및 고정 스크롤을 이용한 스크롤 압축기일 수 있다. 본 실시예에서 압축기(110)는 스크롤 압축기이다. 압축기(110)는 실시예에 따라 복수로 구비될 수 있다.

압축기(110)는, 기액분리기(160)에서 유출되어 인젝션 열교환기(170)에서 과열된 냉매가 흡입되는 유입포트(111)와, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창되어 인젝션 열교환기(170)에서 증발된 냉매가 유입되는 인젝션 포트(112)와, 압축된 냉매가 토출되는 토출포트(114)를 포함한다.

압축기(110)는 유입포트(111)로 흡입된 냉매를 압축실(미도시)에서 압축하며 압축실에 형성된 인젝션 포트(112)로 인젝션되는 냉매와 합류시킨다. 압축기(110)는 합류된 냉매를 압축하여 토출포트(114)로 토출시킨다.

기액분리기(160)는 냉방운전시 실내 열교환기(130)에서 증발된 냉매 또는 난방운전시 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리한다. 기액분리기(160)는 절환부(190)와 인젝션 열교환기(170) 사이에 구비된다. 기액분리기(160)에서 분리된 냉매는 인젝션 열교환기(170)로 유입된다.

절환부(190)는 냉난방 절환을 위한 유로 절환 밸브로서, 압축기(110)에서 압축된 냉매를 냉방운전시 실외 열교환기(120)로 안내하고, 난방운전시 실내 열교환기(130)로 안내한다. 실시예에 따라, 절환부(190)는 4개의 유로를 절환할 수 있는 다양한 밸브 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.

절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114) 및 기액분리기(160)와 연결되고, 실내 열교환기(130) 및 실외 열교환기(120)와 연결된다. 절환부(190)는 냉방운전시 압축기(110)의 토출포트(114)와 실외 열교환기(120)를 연결하고, 실내 열교환기(130)와 기액분리기(160)를 연결한다. 절환부(190)는 난방운전시 압축기(110)의 토출포트(114)와 실내 열교환기(130)를 연결하고, 실외 열교환기(120)와 기액분리기(160)를 연결한다.

절환부(190)는 서로 다른 유로를 연결할 수 있는 다양한 모듈로 구현될 수 있으며 본 실시예에서는 유로 절환을 위한 사방밸브이다. 실시예에 따라 절환부(190)는 삼방밸브 2개의 조합 등 다양한 밸브 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.

실외 열교환기(120)는 실외 공간에 배치되며, 실외 열교환기(120)를 통과하는 냉매가 실외공기와 열교환을 한다. 실외 열교환기(120)는 냉방운전시 냉매를 응축하는 응축기로 작용하고, 난방운전시 냉매를 증발하는 증발기로 작용한다.

실외 열교환기(120)는 절환부(190) 및 실외 팽창밸브(140)와 연결된다. 냉방운전시 압축기(110)에서 압축되어 압축기(110)의 토출포트(114) 및 절환부(190)를 통과한 냉매는 실외 열교환기(120)로 유입된 후 응축되어 실외 팽창밸브(140)로 유동된다. 난방운전시 실외 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매는 실외 열교환기(120)로 유입된 후 증발되어 절환부(190)로 토출된다.

실외 팽창밸브(140)는 냉방운전시 완전 개방되어 냉매를 통과시키고, 난방운전시 개도가 조절되어 냉매를 팽창한다. 실외 팽창밸브(140)는 실외 열교환기(120) 및 인젝션 열교환기(170)와 연결된다. 실외 팽창밸브(140)는 실외 열교환기(120)와 인젝션 열교환기(170) 사이에 구비된다.

실외 팽창밸브(140)는 냉방운전시 실외 열교환기(120)로부터 유입되는 냉매를 통과시켜 인젝션 열교환기(170)로 안내한다. 실외 팽창밸브(140)는 난방운전시 인젝션 열교환기(170)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매를 팽창한다.

실내 열교환기(130)는 실내 공간에 배치되며, 실내 열교환기(130)를 통과하는 냉매가 실내공기와 열교환을 한다. 실내 열교환기(130)는 냉방운전시 냉매를 증발하는 증발기로 작용하고, 난방운전시 냉매를 응축하는 응축기로 작용한다.

실내 열교환기(130)는 절환부(190) 및 실내 팽창밸브(150)와 연결된다. 냉방운전시 실내 팽창밸브(150)에서 팽창된 냉매는 실내 열교환기(130)로 유입된 후 증발되어 절환부(190)로 토출된다. 난방운전시 압축기(110)에서 압축되어 압축기(110)의 토출포트(114) 및 절환부(190)를 통과한 냉매는 실내 열교환기(130)로 유입된 후 응축되어 실내 팽창밸브(150)로 유동된다.

실내 팽창밸브(150)는 냉방운전시 개도가 조절되어 냉매를 팽창하고 난방운전시 완전 개방되어 냉매를 통과시킨다. 실내 팽창밸브(150)는 실내 열교환기(130) 및 인젝션 열교환기(170)와 연결된다. 실내 팽창밸브(150)는 실내 열교환기(130)와 인젝션 열교환기(170) 사이에 구비된다.

실내 팽창밸브(150)는 냉방운전시 인젝션 열교환기(170)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매를 팽창한다. 실내 팽창밸브(150)는 난방운전시 실내 열교환기(130)로부터 유입되는 냉매를 통과시켜 인젝션 열교환기(170)로 안내한다.

인젝션 팽창밸브(180)는 냉방운전시 응축기로 작용하는 실외 열교환기(120)에서 증발기로 작용하는 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매 일부를 팽창하고, 난방운전시 응축기로 작용하는 실내 열교환기(130)에서 증발기로 작용하는 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매 일부를 팽창한다.

인젝션 팽창밸브(180)는 실외 팽창밸브(140)와 실내 팽창밸브(150) 사이에 배치된다. 인젝션 팽창밸브(180)는 실외 팽창밸브(140)와 인젝션 열교환기(170) 사이 또는 실내 팽창밸브(150)와 인젝션 열교환기(170) 사이에서 인젝션 열교환기(170)와 병렬로 연결된다. 본 실시예에서 인젝션 팽창밸브(180)는 실외 팽창밸브(140)와 인젝션 열교환기(170) 사이에서 인젝션 열교환기(170)와 병렬로 연결된다. 즉, 본 실시예에서 인젝션 팽창밸브(180)는 실외 팽창밸브(140) 및 인젝션 열교환기(170)와 연결된다. 실시예에 따라 인젝션 팽창밸브(180)는 실내 팽창밸브(150) 및 인젝션 열교환기(170)와 연결된다.

인젝션 팽창밸브(180)는 냉방운전시 실외 열교환기(120)로부터 실외 팽창밸브(140)를 거쳐 유동되는 냉매의 일부를 팽창하여 인젝션 열교환기(170)로 안내한다. 인젝션 팽창밸브(180)는 난방운전시 실내 열교환기(130)로부터 실내 팽창밸브(150)를 거쳐 유동된느 냉매의 일부를 팽창하여 인젝션 열교환기(170)로 안내한다.

인젝션 열교환기(170)는 실내 팽창밸브(150), 인젝션 팽창밸브(180), 실외 팽창밸브(150), 기액분리기(160) 및 압축기(110)와 연결된다.

인젝션 열교환기(170)는 냉방운전시 응축기로 작용되는 실외 열교환기(120)로부터 실외 팽창밸브(140)를 거쳐 실내 팽창밸브(150)로 유동되는 냉매를, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창되어 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 인젝션되는 냉매 및 기액분리기(160)를 통과하여 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되는 냉매와 열교환한다.

냉방운전시 인젝션 열교환기(170)는 실외 열교환기(120)로부터 실외 팽창밸브(140)를 거쳐 실내 팽창밸브(150)로 유동되는 냉매로부터 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창되어 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 인젝션되는 냉매 및 기액분리기(160)를 통과하여 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되는 냉매로 열을 전달한다.

냉방운전시 인젝션 열교환기(170)는 실외 열교환기(120)로부터 실외 팽창밸브(140)를 거쳐 유입되는 냉매를 과냉각하고, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창된 냉매를 증발하고, 기액분리기(160)를 통과한 냉매를 과열한다.

냉방운전시 인젝션 열교환기(170)에서 과냉각된 냉매는 실내 팽창밸브(150)로 유동되고, 증발된 냉매는 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 유동되고, 과열된 냉매는 압축기(110)의 유입포트(111)로 유동된다.

인젝션 열교환기(170)는 난방운전시 응축기로 작용되는 실내 열교환기(130)로부터 실내 팽창밸브(150)를 거쳐 실외 팽창밸브(140)로 유동되는 냉매를, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창되어 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 인젝션되는 냉매 및 기액분리기(160)를 통과하여 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되는 냉매와 열교환한다.

난방운전시 인젝션 열교환기(170)는 실내 열교환기(130)로부터 실내 팽창밸브(150)를 거쳐 실외 팽창밸브(140)로 유동되는 냉매로부터 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창되어 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 인젝션되는 냉매 및 기액분리기(160)를 통과하여 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되는 냉매로 열을 전달한다.

난방운전시 인젝션 열교환기(170)는 실내 열교환기(130)로부터 실내 팽창밸브(150)를 거쳐 유입되는 냉매를 과냉각하고, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창된 냉매를 증발하고, 기액분리기(160)를 통과한 냉매를 과열한다.

난방운전시 인젝션 열교환기(170)에서 과냉각된 냉매는 실외 팽창밸브(140)로 유동되고, 증발된 냉매는 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 유동되고, 과열된 냉매는 압축기(110)의 유입포트(111)로 유동된다.

인젝션 열교환기(170)는, 냉방운전시 응축기로 작용하는 실외 열교환기(120)로부터 냉매가 유입되거나 난방운전시 응축기로 작용하는 실내 열교환기(130)로부터 냉매가 유입되는 메인 유동관(172)과, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창된 냉매가 유입되는 인젝션 유동관(171)과, 기액분리기(160)를 통과한 냉매가 유입되는 흡입 유동관(173)을 포함한다.

메인 유동관(172)은 실내 팽창밸브(150)와 실외 팽창밸브(140) 사이에 배치되어, 냉방운전시 실외 열교환기(120)에서 실내 열교환기(130)로 유동되는 냉매가 유동하고, 난방운전시 실내 열교환기(130)에서 실외 열교환기(120)로 유동되는 냉매가 유동한다.

메인 유동관(172)은 냉방운전시 실외 열교환기(120)에서 응축되어 실외 팽창밸브(140)를 통과한 냉매가 유입되고, 난방운전시 실내 열교환기(130)에서 응축되어 실내 팽창밸브(150)를 통과한 냉매가 유입된다. 메인 유동관(172)에서 유출된 냉매는 냉방운전시 실내 팽창밸브(150)에서 팽창되어 실내 열교환기(130)에서 증발되고, 난방운전시 실외 팽창밸브(140)에서 팽창되어 실외 열교환기(120)에서 증발된다.

메인 유동관(172)을 유동하는 냉매는 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매 및 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매와 열교환한다. 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매는 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매 및 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매에 열을 전달하여 과냉각된다.

인젝션 유동관(171)은 인젝션 팽창밸브(180)와 압축기(110)의 인젝션 포트(112) 사이에 배치되어, 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창되어 압축기(110)의 인젝션 포트(112)로 인젝션되는 냉매가 유동한다.

인젝션 유동관(171)은 인젝션 팽창밸브(180)에서 팽창된 냉매가 유입된다. 인젝션 유동관(171)에서 유출된 냉매는 압축기(110)의 인젝션 포트(112)를 통하여 압축기(110)로 인젝션되어 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되어 압축되는 냉매와 합류한다.

인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매는 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매와 열교환한다. 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매는 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하여 증발한다. 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매는 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매와 열교환하지 않는다.

흡입 유동관(173)은 기액분리기(160)와 압축기(110)의 유입포트(111) 사이에 배치되어, 기액분리기(160)에서 분리되어 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되는 냉매가 유동한다.

흡입 유동관(173)은 기액분리기(160)에서 분리된 냉매가 유입된다. 흡입 유동관(173)에서 유출된 냉매는 압축기(110)의 유입포트(111)를 통하여 압축기(110)로 흡입된다. 압축기(110)의 유입포트(111)를 통하여 흡입된 냉매는 압축되며 압축기(110)의 인젝션 포트(112)를 통하여 인젝션되는 냉매와 합류한다.

흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매는 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매와 열교환한다. 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매는 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하여 과열된다. 기액분리기(160)에서 분리되지 않은 액상 냉매는 메인 유동관(172)에서 과열되며 기상 냉매로 변화될 수 있다. 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매는 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매와 열교환하지 않는다.

메인 유동관(172)과 인젝션 유동관(171)과 흡입 유동관(173)은 열교환이 적절히 이루어지도록 구성된다. 특히, 인젝션 유동관(171)와 흡입 유동관(173)은 상호 열교환이 이루어지지 않도록 구성된다.

본 실시예에서 인젝션 열교환기(170)는 도 2에 도시된 바와 같이 삼중관 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면, 메인 유동관(172)과 인젝션 유동관(171)과 흡입 유동관(173)은 단면이 실질적으로 동심원을 형성한다.

메인 유동관(172)은 인젝션 유동관(171)의 둘레에 배치되고, 흡입 유동관(173)은 메인 유동관(172)의 둘레에 배치된다. 즉, 메인 유동관(172)은 흡입 유동관(173)의 내부에 배치되고, 인젝션 유동관(171)은 메인 유동관(172)의 내부에 배치되어, 흡입 유동관(173)과 인젝션 유동관(171)은 상호 열교환이 이루어지지 않도록 한다.

상술한 구조에 의하여, 냉방운전시 실외 열교환기(120)에서 응축되어 실외 팽창밸브(140)를 통과한 냉매 또는 난방운전시 실내 열교환기(130)에서 응축되어 실내 팽창밸브(150)를 통과한 냉매는 메인 유동관(172)과 인젝션 유동관(171)의 사이로 유입된다. 또한, 기액분리기(160)에서 분리된 냉매는 흡입 유동관(173)과 메인 유동관(172)의 사이로 유입된다.

실시예에 따라 인젝션 유동관(171)이 메인 유동관(172)의 둘레에 배치되고, 메인 유동관(172)이 흡입 유동관(173)에 배치될 수 있으나, 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매는 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매보다 온도가 더 낮으므로 흡입 유동관(173)이 최외각에 배치되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 냉방운전시 작용을 설명한다.

압축기(110)에서 압축된 냉매는 토출포트(114)에서 토출되어 절환부(190)로 유동된다. 냉방운전시 절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114)와 실외 열교환기(120)를 연결하므로, 절환부(190)로 유동된 냉매는 실외 열교환기(120)로 유동된다.

절환부(190)에서 실외 열교환기(120)로 유동된 냉매는 실외공기와 열교환을 하여 응축된다. 실외 열교환기(120)에서 응축된 냉매는 실외 팽창밸브(140)로 유동된다. 냉방운전시 실외 팽창밸브(140)는 완전 개방되므로 냉매를 통과시켜 인젝션 열교환기(170) 및 인젝션 팽창밸브(180)로 안내한다. 실시예에 따라 냉방운전시 실외 팽창밸브(140)를 통과한 냉매는 모두 인젝션 열교환기(170)로 유동될 수 있으며, 인젝션 열교환기(170)에서 과냉각된 냉매가 인젝션 팽창밸브(180)로 유동될 수 있다.

인젝션 팽창밸브(180)로 유동된 냉매는 팽창된다. 인젝션 팽창밸브(171)에서 팽창된 냉매는 인젝션 유동관(171)으로 유입된다. 인젝션 유동관(171)으로 유입된 냉매는 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하여 증발한다. 인젝션 유동관(171)에서 유출된 냉매는 압축기(110)의 인젝션 포트(112)를 통하여 압축기(110)로 인젝션된다. 압축기(110)로 인젝션된 냉매는 압축기(110)의 유입포트(111)로 흡입되어 압축되는 냉매와 합류한다.

인젝션 열교환기(170)로 유동된 냉매는 메인 유동관(172)으로 유입된다. 메인 유동관(172)으로 유입된 냉매는 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매 및 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매에 열을 전달하여 과냉각된다.

메인 유동관(172)에서 과냉각된 냉매는 실내 팽창밸브(150)로 안내된다. 실내 팽창밸브(150)에서 팽창된 냉매는 실내 열교환기(130)로 안내된다. 실내 열교환기(130)로 유동된 냉매는 실내공기 열교환을 하여 증발된다. 실내 열교환기(130)에서 증발된 냉매는 절환부(190)로 유동된다.

절환부(190)는 냉방운전시 실내 열교환기(130)와 기액분리기(160)를 연결하므로, 실내 열교환기(130)에서 절환부(190)로 유동된 냉매는 기액분리기(160)로 유동된다. 기액분리기(160)로 유동된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 분리된다. 기액분리기(160)에서 분리된 냉매는 인젝션 열교환기(170)로 유입된다.

기액분리기(160)를 통과한 냉매는 흡입 유동관(173)으로 유입된다. 흡입 유동관(173)으로 유입된 냉매는 메인 유동관(172)을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하여 과열된다. 흡입 유동관(173)에서 과열된 냉매는 압축기(110)의 유입포트(111)를 통하여 압축기(110)로 흡입된다. 압축기(110)의 유입포트(111)를 통하여 흡입된 냉매는 압축되며 압축기(110)의 인젝션 포트(112)를 통하여 인젝션되는 냉매와 합류한다. 압축기(110)에서 압축된 냉매는 토출포트(114)로 토출된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전시 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방운전시 작용을 설명한다.

압축기(110)에서 압축된 냉매는 토출포트(114)에서 토출되어 절환부(190)로 유동된다. 난방운전시 절환부(190)는 압축기(110)의 토출포트(114)와 실내 열교환기(130)를 연결하므로, 절환부(190)로 유동된 냉매는 실내 열교환기(130)로 유동된다.

절환부(190)에서 실내 열교환기(130)로 유동된 냉매는 실내공기와 열교환을 하여 응축된다. 실내 열교환기(130)에서 응축된 냉매는 실내 팽창밸브(150)로 유동된다. 난방운전시 실내 팽창밸브(150)는 완전 개방되므로 냉매를 통과시켜 인젝션 열교환기(170)로 안내한다. 실시예에 따라 난방운전시 실외 팽창밸브(140)를 통과한 냉매는 인젝션 열교환기(170) 및 인젝션 팽창밸브(180)로 유동될 수 있으며, 메인 유동관(172)에서 과냉각된 냉매는 모두 실외 팽창밸브(140)로 유동될 수 있다.

인젝션 열교환기(170)로 유동된 냉매는 메인 유동관(172)으로 유입된다. 메인 유동관(172)으로 유입된 냉매는 인젝션 유동관(171)을 유동하는 냉매 및 흡입 유동관(173)을 유동하는 냉매에 열을 전달하여 과냉각된다. 메인 유동관(172)에서 과냉각된 냉매는 실외 팽창밸브(140) 및 인젝션 팽창밸브(180)로 안내된다.

실외 팽창밸브(140)에서 팽창된 냉매는 실외 열교환기(120)로 안내된다. 실외 열교환기(120)로 유동된 냉매는 실외공기 열교환을 하여 증발된다. 실외 열교환기(120)에서 증발된 냉매는 절환부(190)로 유동된다.

절환부(190)는 난방운전시 실외 열교환기(120)와 기액분리기(160)를 연결하므로, 실외 열교환기(120)에서 절환부(190)로 유동된 냉매는 기액분리기(160)로 유동된다. 기액분리기(160)로 유동된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매가 분리된다. 기액분리기(160)에서 분리된 냉매는 인젝션 열교환기(170)로 유입된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

110: 압축기
120: 실외 열교환기
130: 실내 열교환기
140: 실외 팽창밸브
150: 실내 팽창밸브
160: 기액분리기
170: 인젝션 열교환기
171: 인젝션 유동관
172: 메인 유동관
173: 흡입 유동관
180: 인젝션 팽창밸브

Claims

냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발하는 증발기;
상기 증발기에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기;
상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브; 및
상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매를 상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매 및 상기 기액분리기를 통과한 냉매와 열교환하는 인젝션 열교환기를 포함하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 인젝션 열교환기는,
상기 응축기로부터 냉매가 유입되는 메인 유동관;
상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 유입되는 인젝션 유동관; 및
상기 기액분리기를 통과한 냉매가 유입되는 흡입 유동관을 포함하는 공기조화기.
제 2 항에 있어서,
상기 메인 유동관, 상기 인젝션 유동관 및 상기 흡입 유동관은 단면이 실질적으로 동심원을 형성하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 메인 유동관은 상기 인젝션 유동관의 둘레에 배치되고,
상기 흡입 유동관은 상기 메인 유동관의 둘레에 배치되는 공기조화기.
제 2 항에 있어서,
상기 메인 유동관에서 유출되는 냉매는 상기 증발기로 유동되고,
상기 인젝션 유동관에서 유출되는 냉매는 상기 압축기로 인젝션되고,
상기 흡입 유동관에서 유출되는 냉매는 상기 압축기로 흡입되어 압축되며 상기 인젝션 유동관에서 상기 압축기로 인젝션되는 냉매와 합류하는 공기조화기.
제 2 항에 있어서,
상기 인젝션 유동관을 유동하는 냉매는 상기 메인 유동관을 유동하는 냉매와 열교환하고,
상기 흡입 유동관을 유동하는 냉매는 상기 메인 유동관을 유동하는 냉매와 열교환하는 공기조화기.
제 6 항에 있어서,
상기 인젝션 유동관을 유동하는 냉매는 상기 메인 유동관을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하고,
상기 흡입 유동관을 유동하는 냉매는 상기 메인 유동관을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하는 공기조화기.
냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발하는 증발기;
상기 증발기에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기;
상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브; 및
상기 응축기에서 증발기로 유동되는 냉매를 과냉각하고 상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발하고 상기 기액분리기를 통과한 냉매를 과열하는 인젝션 열교환기를 포함하는 공기조화기.
제 8 항에 있어서,
상기 인젝션 열교환기는,
상기 응축기로부터 냉매가 유입되어 과냉각되는 메인 유동관;
상기 인젝션 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 유입되어 증발되는 인젝션 유동관; 및
상기 기액분리기를 통과한 냉매가 유입되어 과열되는 흡입 유동관을 포함하는 공기조화기.
제 8 항에 있어서,
상기 인젝션 유동관을 유동하는 냉매는 상기 메인 유동관을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하여 증발되고,
상기 흡입 유동관을 유동하는 냉매는 상기 메인 유동관을 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하여 과열되고,
상기 메인 유동관을 유동하는 냉매는 상기 인젝션 유동관을 유동하는 냉매 및 상기 흡입 유동관을 유동하는 냉매에 열을 전달하여 과냉각되는 공기조화기.