KR20150000158A - 공조 냉장 복합 시스템 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 제 1 압축기 및 공조측 실내열교환기를 포함하는 공조부; 제 2 압축기 및 냉각 열교환기를 포함하는 냉각부; 내부 공간을 형성하는 케이스 및 내부 공간에 배치되는 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및 실외기의 일측에 배치되어, 실외 열교환기에 실외 공기를 불어주는 송풍팬을 포함하며, 실외 열교환기는, 공조부를 순환하는 냉매가 유동하는 제 1 열교환부; 및 제 1 열교환부의 일측에 배치되며, 냉각부를 순환하는 냉매가 유동하는 제 2 열교환부를 포함하며, 제 2 열교환부로 유입되는 냉매를 분지하여 유입시키는 분지부; 및 분지부와 제 2 열교환부를 연통시키는 다수의 분지관을 더 포함하며, 다수의 분지관 중 하나 이상에는 유동하는 냉매의 유량을 조절하는 밸브가 구비되는 공조 냉장 복합 시스템에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 응축열량이 적은 실외 저온 조건에서 운전시 실외 열교환기의 사용면적을 조절하여 공조측과 냉장측의 열량의 균형(balance)을 확보할 수 있다.

Description

공조 냉장 복합 시스템 {A combined refrigerating and air conditioning system}
본 발명은 공조 냉장 복합시스템에 관한 것이다.
공조 시스템이란, 열교환사이클을 유동하는 냉매와 실내공기 및 실외공기와의 열교환에 의하여 실내공간을 냉난방하는 것이다. 그리고, 냉각 시스템이란, 열교환사이클을 유동하는 냉매와 실외공기간의 열교환, 그리고 냉매와 소정 공간과의 열교환에 의하여 상기 소정 공간에 식품등의 냉각(냉동 또는 냉장)이 이루어지도록 하는 것이다.
상세히, 상기 공조 시스템에는, 냉매를 압축하는 압축기 및 냉매와 실내외 공기간에 열교환이 이루어지도록 하는 실내 열교환기 및 실외 열교환기가 포함된다. 그리고, 상기 냉각 시스템에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 응축하는 실외 열교환기 및 냉매를 증발시키는 냉장 열교환기가 포함된다. 이와 같이, 상기 공조 시스템과 냉각 시스템은 유사한 냉매 시스템이 구동된다.
그러나, 종래에는 이러한 공조 시스템과 냉각 시스템이 별도로 구동되어 시스템을 구성하기 위한 제조비용이 많이 드는 문제점이 있다.
특히, 공조 시스템에 사용되는 실외 열교환기와, 냉각 시스템에 사용되는 실외 열교환기가 별도의 케이스 내에 구비되도록 구성되고, 상기 케이스의 일측에 송풍팬을 별도로 제공하여 실외 열교환기의 설치 면적이 증대되는 문제점 있다.
그리고, 공조 및 냉각시스템에 실외 열교환기 및 송풍팬을 각각 구비하기 위한 시스템의 제조 및 설치 비용이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 공조 및 냉장 시스템의 실외 열교환기가 일체형으로 구성되는 공조 냉장 복합시스템을 제공하고자 한다.
또한, 상기 실외 열교환기의 사용면적을 가변할 수 있는 공조 냉장 복합시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합시스템은, 제 1 압축기 및 공조측 실내열교환기를 포함하는 공조부; 제 2 압축기 및 냉각 열교환기를 포함하는 냉각부; 내부 공간을 형성하는 케이스 및 상기 내부 공간에 배치되는 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및 상기 실외기의 일측에 배치되어, 상기 실외 열교환기에 실외 공기를 불어주는 송풍팬을 포함하며, 상기 실외 열교환기는, 상기 공조부를 순환하는 냉매가 유동하는 제 1 열교환부; 및 상기 제 1 열교환부의 일측에 배치되며, 상기 냉각부를 순환하는 냉매가 유동하는 제 2 열교환부를 포함하며, 상기 제 2 열교환부로 유입되는 냉매를 분지하여 유입시키는 분지부; 및 상기 분지부와 제 2 열교환부를 연통시키는 다수의 분지관을 더 포함하며, 상기 다수의 분지관 중 하나 이상에는 유동하는 냉매의 유량을 조절하는 밸브가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 2 열교환부로부터 유출되는 냉매를 합지시키는 합지부; 및 상기 합지부와 제 2 열교환부를 연통시키는 다수의 합지관을 더 포함하며, 상기 다수의 합지관 중 하나 이상에는 냉매의 유동 방향을 일방향으로 제한하는 체크 밸브가 구비될 수 있다.
또한, 상기 다수의 분지관은 제 1 분지관 및 제 2 분지관을 포함하며, 상기 다수의 합지관은 제 1 합지관 및 제 2 합지관을 포함하며, 상기 제 2 분지관을 통해 상기 제 2 열교환부를 통과한 냉매는 상기 제 2 합지관을 통해 상기 합지부로 유입되며, 상기 제 2 분지관에는 상기 밸브가 구비되고, 상기 제 2 합지관에는 상기 체크 밸브가 구비될 수 있다.
또한, 상기 공조부의 실외 열교환기와 상기 냉각부의 실외 열교환기가 상기 하나의 실외기 내부에 일체로 배치될 수 있다.
또한, 상기 다수의 분지관 중 어느 하나의 분지관은 둘 이상으로 분지되어 상기 제 2 열교환부에 연통될 수 있다.
또한, 상기 케이스의 측면에는 상기 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부를 향하여 공기를 유입시키는 흡입부가 형성되고, 상기 송풍팬은 상기 케이스의 상부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 상기 흡입부의 내측에 상하 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 흡입부는 상기 케이스의 세로 방향으로 연장되어, 상기 흡입부를 통하여 유입된 공기는 상기 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부로 각각 유동할 수 있다.
또한, 상기 제 1 열교환부는 상기 공조부의 증발기이며, 상기 제 2 열교환부는 상기 냉각부의 응축기일 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기의 일측에 제공되며, 상기 냉각부를 순환하는 냉매와 상기 공조부를 순환하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 냉매 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명을 통해, 공조측 실외열교환기와 냉장측 실외열교환기가 하나의 케이스 내에 구비되어 하나의 송풍팬에 의해 열교환이 이루어지므로, 실외열교환기의 설치 면적이 감소하고 제조 및 설치비용이 절감되며 전력소비가 절감되는 효과가 있다.
또한, 응축열량이 적은 실외 저온 조건에서 운전시 실외 열교환기의 사용면적을 조절하여 공조측과 냉장측의 열량의 균형(balance)을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 냉장 복합 공조시스템을 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 실외기를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 실외기 내부에 위치하는 실외 열교환기를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 제 2 열교환부를 확대해서 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은, 도 4에 유량 조절 밸브의 개폐에 따른 냉매의 유동을 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합 시스템의 구조를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 냉장 복합 공조시스템을 도시하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합시스템(10, 이하 공조시스템)에는, 공조부(100) 및 냉각부(200)가 포함된다. 상기 공조부(100)는 실내 공간을 냉방 또는 난방하기 위하여 운전되는 시스템이며, 상기 냉각부(200)는 쇼케이스 내의 물품을 냉장 또는 냉동하기 위하여 운전되는 시스템으로서 이해될 수 있다.
상기 공조부(100)에는, 제 1 압축기(110) 및 상기 제 1 압축기(110)에서 토출된 냉매를 공조측 실내열교환기(120) 또는 실외 열교환기(300) 측으로 가이드 하는 유동 전환부(115)가 포함된다. 상기 유동 전환부(115)에는, 사방 밸브가 포함될 수 있다.
일례로, 공조부(100)의 냉방 운전에서, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매는 상기 유동 전환부(115)를 통하여 상기 실외 열교환기(300)로 유동한다. 반면에, 상기 공조부(100)의 난방 운전에서, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매는 상기 유동 전환부(115)를 통하여 상기 공조측 실내열교환기(120)로 유동한다.
상기 공조부(100)에는, 상기 실외 열교환기(300)의 일측에서 공기의 유동을 강제하는 송풍팬으로서의 실외팬(350)이 포함된다. 상기 실외 열교환기(300)에는, 상기 공조부(100)에서 순환되는 냉매가 통과하는 제 1 열교환부(310)가 포함된다.
상기 공조측 실내열교환기(120)의 입구측에는, 냉매를 감압하기 위한 제 1 팽창부(131)가 제공된다. 상기 공조부(100)가 냉방 운전할 때, 상기 제 1 팽창부(131)에서 감압된 냉매는 상기 공조측 실내열교환기(120)에서 증발될 수 있다.
상기 실외 열교환기(300)의 입구측에는, 냉매를 감압하기 위한 제 2 팽창부(132)가 제공된다. 상기 공조부(100)가 난방 운전할 때, 상기 제 2 팽창부(132)에서 감압된 냉매는 상기 실외 열교환기(300)에서 증발될 수 있다.
상기 냉각부(200)에는, 제 2 압축기(210) 및 제 3 압축기(212)가 포함된다. 상기 제 2 압축기(210)는 상기 냉각부(200)의 냉매를 압축하는 메인 압축기일 수 있고, 상기 제 3 압축기(212)는 상기 제 2 압축기(210)의 운전이 제한될 때, 일례로 상기 제 2 압축기(210)가 고장났을 때, 운전될 수 있는 백업 압축기일 수 있다.
상기 냉각부(200)에는, 상기 제 2 압축기(210) 또는 제 3 압축기(212)에서 압축된 냉매가 유입되는 제 2 열교환부(320)가 구비되는 실외 열교환기(300)가 포함된다. 상기 압축된 냉매는 상기 제 2 열교환부(320)를 통과하면서 응축될 수 있다.
상기 실외 열교환기(300)의 출구측에는, 상기 냉각부(200)의 냉매가 상기 공조부(100)의 냉매와 열교환될 수 있는 냉매 열교환기(400)가 제공된다. 상기 냉매 열교환기(400)에는, 상기 공조부(100)의 냉매가 유동하는 제 1 유로(410) 및 상기 냉각부(200)의 냉매가 유동하는 제 2 유로(420)가 포함된다. 일례로, 상기 제 1 유로(410)와 제 2 유로(420)의 접촉에 의하여 냉매간 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 냉매 열교환기(400)의 출구측에는, 냉각부(200)의 냉매를 일시 저장할 수 있는 리시버(240)가 포함된다. 상기 리시버(240)에 저장되는 냉매의 양을 조절하여, 상기 냉각부(200)를 순환하는 냉매의 양을 조절할 수 있다.
상기 리시버(240)의 출구측에는, 냉각부(200)의 냉매를 증발시키는 냉각 열교환기(220)가 제공된다. 상기 냉각 열교환기(220)는, 상기 냉각부(200)의 실내 열교환기라 이름할 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 상기 공조측 실내열교환기(120)를 "제 1 실내열교환기", 상기 냉각 열교환기(220)를 "제 2 실내열교환기"라 이름할 수 있다.
상기 냉각 열교환기(220)에서 증발된 냉매는 상기 제 2 압축기(210) 또는 제 3 압축기(212)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 냉각 열교환기(220)에서 냉매와 열교환된 냉기는 물품을 냉장 또는 냉동하는 케이스(쇼 케이스) 내로 공급될 수 있다.
한편, 상기 공조부(100)와 냉각부(200)의 운전모습에 따라 냉매 유로가 결정될 수 있다.
일례로, 상기 공조부(100)는 운전되지 않고, 상기 냉각부(200)가 운전되는 경우, 상기 공조측 실내열교환기(120) 또는 실외열교환기(300)의 제 1 열교환부(310)에는 냉매가 유동하지 않을 수 있다.
다른 예로서, 상기 공조부(100)가 냉방 운전되는 경우, 상기 제 1 열교환부(310)에서 응축된 냉매 중 일부는 상기 공조측 실내열교환기(120)로 유입되지 않고 상기 냉매 열교환기(400)로 유입될 수 있다.
상기 냉매 열교환기(400)의 입구측에는, 공조부(100)의 냉매를 팽창하기 위한 제 3 팽창부(133)가 제공된다. 상기 제 3 팽창부(133)에서 감압된 냉매는 상기 제 1 유로(410)로 유입되어 냉각부(200)의 냉매와 열교환 되고, 상기 제 1 압축기(110)로 유입될 수 있다.
상기 제 2 열교환부(320)의 출구측에는, 상기 실외 열교환기(300)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 제 4 팽창부(231)가 제공된다. 상기 제 4 팽창부(231)에서 팽창된 냉매는 상기 냉매 열교환기(400)로 유입되고 상기 제 2 유로(420)를 지나면서 과냉각될 수 있다.
그리고, 상기 냉각 열교환기(220)의 입구측에는, 제 5 팽창부(235)가 제공된다. 상기 냉매 열교환기(400)에서 과냉각 된 냉매는 상기 제 5 팽창부(235)에서 감압된 후 상기 냉각 열교환기(220)에서 증발될 수 있다.
한편, 상기 냉각부(200)를 순환하는 냉매는 상기 실외 열교환기(300)를 바이패스 하여 상기 냉매 열교환기(400)로 유입될 수 있다. 상기 냉각부(200)에서 요구되는 냉각 부하가 크지 않을 때, 상기 실외 열교환기(300)를 바이패스 하여 상기 냉매 열교환기(400)로 유입될 수 있을 것이다.
이를 위하여, 상기 냉각부(200)에는, 상기 실외 열교환기(300)의 입구측으로부터 상기 실외 열교환기(300)의 출구측으로 연장되는 바이패스 유로(230)가 제공된다. 상기 바이패스 유로(230)에는, 냉매의 유동을 조절하는 유동조절부(233)가 제공된다. 상기 유동조절부(233)는 밸브일 수 있다.
상기 제 2 압축기(210) 또는 제 3 압축기(212)에서 압축된 냉매는 상기 유동조절부(233)를 통하여 상기 냉매 열교환기(400)로 유입될 수 있다. 그리고, 냉매는 상기 냉매 열교환기(400)에서 응축되고, 상기 제 5 팽창부(235)에서 감압된 후 상기 냉각 열교환기(220)에서 증발될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 실외 열교환기(300)는 상기 공조부(100)의 냉매가 순환하는 제 1 열교환부(310) 및 상기 냉각부(200)의 냉매가 순환하는 제 2 열교환부(320)를 포함한다. 상기 제 1 열교환부(310)와 제 2 열교환부(320)는 일체로 구성될 수 있다. 또한, 상기한 구성은 공조부(100)의 실외 열교환기(제 1 열교환부(310)와 대응)와 냉각부(200)의 실외 열교환기(제 2 열교환부(320)와 대응)가 하나의 실외기(30) 내부에 일체로 배치되는 것으로 설명될 수도 있다. 이하에서는, 실외 열교환기의 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 실외기를 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일례에 따른 실외기 내부에 위치하는 실외 열교환기를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 4는 도 3의 제 2 열교환부를 확대해서 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 복합 시스템(10)에는, 실외에 배치되는 실외기(30)가 포함된다.
상기 실외기(30)에는, 내부공간을 형성하는 케이스(301)와, 상기 케이스(301)의 측면에 형성되는 흡입부(305) 및 상기 케이스(301)의 상면에 형성되는 토출부(307)가 포함된다. 또한, 상기 케이스(301) 내부에는 실외 열교환기(300)가 배치된다.
상기 케이스(301)는 대략 육면체의 형상을 가지며, 상기 흡입부(305)는 상기 케이스(301)의 4개의 측면 중 3개의 측면에 형성될 수 있다. 상기 흡입부(305)는 상기 측면의 세로 방향으로 연장되어 형성된다.
상기 3개의 측면은 상기 실외 열교환기(300)의 형상, 즉 절곡되어 3면을 가지는 형상에 대응될 수 있다. 일례로, 상기 실외 열교환기(300)는 ⊂ 형상을 가질 수 있다.
상기 토출부(307)의 상측에는, 실외팬(350)이 제공된다. 상기 실외팬(350)은 회전되어, 상기 흡입부(305)로부터 상기 토출부(307)를 향하는 공기의 유동을 강제할 수 있다. 따라서, 공기는 상기 흡입부(305)를 통하여 상기 케이스(301)의 측방에서 유입되고, 상기 케이스(301)의 내부 공간을 유동한 후 상기 토출부(307)를 통하여 상기 케이스(301)의 상방으로 토출될 수 있다.
그리고, 공기는 상기 케이스(301)의 내부 공간을 유동하는 과정에서, 상기 케이스(301)의 내부에 배치된 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)의 냉매와 열교환 될 수 있다.
상기 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)는 상기 케이스(301)의 내부에서 나란하게 배치된다. 이하에서는, 상기 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)의 배치에 대하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 실외 열교환기(300)에는, 냉매가 유동하는 냉매배관(330) 및 냉매배관(330)에 결합되어 냉매와 공기간의 열교환 면적을 넓혀주는 열교환 핀(332)이 포함된다.
그리고, 상기 실외 열교환기(300)는, 상기 공조부(100)의 냉매가 순환하는 제 1 열교환부(310) 및 상기 냉각부(200)의 냉매가 순환하는 제 2 열교환부(320)가 포함된다. 상기 실외 열교환기(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 세로 방향으로 분할되어 상기 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)를 구성한다. 일례로서 제 1 열교환부(310)가 상측 제 2 열교환부(320)가 하측에 배치된다. 그리고, 상기 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)는 일체로 형성되며, 각각 냉매배관(330)이 열교환핀(332)에 결합되도록 구성된다.
상기한 바와 같이, 하나의 케이스(301) 내에 복수의 열교환부(310,320), 즉 공조부의 열교환부(310) 및 냉각부의 열교환부(320)가 배치되고, 하나의 송풍팬(350)을 통하여 공기 유동을 발생시킬 수 있으므로, 실외기(30)의 구조가 간단해지고 실외기 제작을 위한 비용이 절감되는 효과가 있다.
상기 실외 열교환기(300)에는, 상기 제 1 열교환부(310)에 연통되어 공조부(100) 냉매의 흡입을 가이드하는 제 1 냉매 유입부(341) 및 제 1 열교환부(310)를 유동한 냉매가 배출되는 제 1 냉매 배출부(342)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 실외 열교환기(300)에는, 상기 제 2 열교환부(320)에 연통되어 냉각부(200) 냉매의 흡입을 가이드하는 제 2 냉매 유입부(345) 및 제 2 열교환부(320)를 유동한 냉매가 배출되는 제 2 냉매 배출부(346)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 열교환부(310)의 상측에는, 실외공기의 유동을 강제하는 실외팬(350)이 제공된다. 상기 실외팬(350)의 구동에 의하여, 케이스의 흡입부(305)를 통하여 흡입된 공기는 상기 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)를 동시에 통과하면서 냉매와 열교환을 수행한다.
상기 제 1 열교환부(310)가 상기 제 2 열교환부(320)보다 상기 실외팬(350)에 가깝게 배치된다. 상기 제 1 열교환부(310)가 상기 실외팬(350)에 가깝게 배치됨으로써, 상기 제 1 열교환부(310)의 주변에 발생하는 공기 유동이 상기 제 2 열교환부(320) 주변의 공기 유동보다 클 수 있다. 따라서, 상기 제 2 열교환부(320)에 비하여, 상기 제 1 열교환부(310)에서 발생되는 열교환량이 상대적으로 커질 수 있다.
결국, 상기 공조부(100)의 부하가 상기 냉각부(200)의 부하보다 클 경우, 상기 제 1 열교환부(310)를 상기 제 2 열교환부(320)보다 상기 실외팬(350)에 가깝게 배치시키면, 요구되는 부하량을 맞출 수 있게 된다.
본 발명의 일례에서는 상기 제 1 열교환부(310)가 상기 제 2 열교환부(320)의 상측에 배치되는 것으로 설명되었으나, 이와는 달리 상기 제 2 열교환부(320)가 상기 제 1 열교환부(310)의 상측에 배치될 수도 있을 것이다.
상기 제 2 열교환부(320)가 상기 실외팬(350)에 가깝게 배치됨으로써, 상기 제 2 열교환부(320)의 주변에 발생하는 공기 유동이 상기 제 1 열교환부(310) 주변의 공기 유동보다 클 수 있다. 따라서, 상기 제 1 열교환부(310)에 비하여, 상기 제 2 열교환부(320)에서 발생되는 열교환량이 상대적으로 커질 수 있다.
결국, 상기 냉각부(200)의 부하가 상기 공조부(100)의 부하보다 클 경우, 상기 제 2 열교환부(320)를 상기 제 1 열교환부(310)보다 상기 실외팬(350)에 가깝게 배치시키면, 요구되는 부하량을 맞출 수 있게 된다.
정리하면, 상기 복합 시스템(10) 중, 공조부(100)와 냉각부(200)의 요구되는 부하에 기초하여, 상기 제 1 열교환부(310) 및 제 2 열교환부(320)의 위치를 결정할 수 있다.
즉, 요구되는 부하가 큰 시스템에서, 실외 열교환기(300)의 열교환량이 클 수 있도록 상기 제 1 열교환부(310)와 제 2 열교환부(320)를 상하 방향으로 배치시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합 시스템은 제 2 열교환부(320)를 포함하며, 제 2 열교환부(320)는 냉매가 유입되는 제 2 냉매 유입부(345) 및 냉매가 배출되는 제 2 냉매 배출부(346)와 연통된다. 이와 같은 구조를 통해, 제 2 냉매 유입부(345)를 통해 유입된 냉매는 제 2 열교환부(320)를 유동한 후 제 2 냉매 배출부(346)로 배출된다.
제 2 열교환부(320)는, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 영역(A), 제 2 영역(B), 및 제 3 영역(C)으로 구분될 수 있다. 제 1 영역(A)은, 후술할 제 2 하부 분지관(362a) 및 제 2 하부 합지관(372a)과 연통된다. 제 2 영역(B)은, 후술할 제 1 분지관(361) 및 제 1 합지관(371)과 연통된다. 제 3 영역(C)은, 후술할 제 2 상부 분지관(362b) 및 제 2 상부 합지관(372b)과 연통된다.
일례로서, 제 2 열교환부(320) 및 제 2 냉매 유입부(345) 사이에는 분지부(360)가 위치한다. 분지부(360)는 제 2 냉매 유입부(345)를 통해 유입되는 냉매를 분지시켜 제 2 열교환부(320)로 유입시킨다.
분지부(360)와 제 2 열교환부(320)는, 다수의 분지관(361,362)에 의해 연통될 수 있다. 다수의 분지관(361,362)은, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 분지관(361) 및 제 2 분지관(362)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제 2 분지관(362)이 다시 제 2 하부 분지관(362a) 및 제 2 상부 분지관(362b)으로 분지될 수 있다.
제 1 분지관(361) 및 제 2 분지관(362) 중 하나 이상에는 유동하는 냉매의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(510)가 구비될 수 있다. 유량 조절 밸브(510)는, 온(on)/오프(off) 제어될 수 있으며, 또는 개도가 제어될 수도 있다. 유량 조절 밸브(510)의 제어에 따라 유량 조절 밸브(510)가 구비된 분지관(361, 362)으로 유동하는 냉매의 유량이 조절되므로 열교환에 이용되는 제 2 열교환부(320)의 면적이 달라진다.
일례로서, 제 2 열교환부(320) 및 제 2 냉매 배출부(346) 사이에는 합지부(370)가 위치한다. 합지부(370)는 제 2 열교환부(320)에서 배출되는 냉매를 합지시켜 제 2 냉매 배출부(346)로 유입시킨다.
합지부(370)와 제 2 열교환부(320)는, 다수의 합지관(371,372)에 의해 연통될 수 있다. 다수의 합지관(371,372)은, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 합지관(371) 및 제 2 합지관(372)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 제 2 합지관(372)은 제 2 하부 합지관(372a) 및 제 2 상부 합지관(372b)이 합지되어 형성된 것일 수 있다.
제 1 합지관(371) 및 제 2 합지관(372) 중 하나 이상에는 냉매의 유동 방향을 일방향으로 제한하는 체크 밸브(520)가 구비될 수 있다. 체크 밸브(520)는 일례로서 제 2 열교환부(320)에서 합지부(370) 방향으로의 냉매의 유동만을 허락하고 반대방향으로의 냉매의 유동은 막는다. 이를 통해, 체크 밸브(520)가 구비된 합지관(371,372)과 연결된 제 2 열교환부(320)가 열교환에 이용되지 않더라도, 다시 말해 유동하는 냉매가 없더라도 냉매가 역류하는 현상이 방지된다.
일례로서, 유량 조절 밸브(510)는 제 2 분지관(362)에 제공되고 체크 밸브(520)는 제 2 합지관(372)에 제공된다. 이 경우, 후술할 것이나 제 1 영역(A) 및 제 3 영역(B)이 열교환에 사용하지 않도록 제어할 수 있으며, 또한 제 2 영역(B)만이 열교환에 사용되더라도 냉매가 제 2 합지관(372)을 통해 역류하는 현상이 방지된다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합 시스템에서의 냉매의 유동을 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5은 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합 시스템에서 유량 조절 밸브가 온(on)인 상태에서 냉매의 유동을 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합 시스템에서 유량 조절 밸브가 오프(off)인 상태에서 냉매의 유동을 도시한 것이다.
도 5을 참조하면, 제 2 압축기(210) 또는 제 3 압축기(212)로부터 토출된 고온고압의 냉매는 제 2 냉매 유입부(345)로 유입된다(a). 제 2 냉매 유입부(345)로 유입된 냉매 중 일부는 분지부(360)에서 제 1 분지관(361)으로 유입되며(b) 나머지는 제 2 분지관(362)으로 유입된다(d). 이때, 제 2 분지관(362)에 구비된 유량 조절 밸브(510)는 온(on)되어 있는 상태이므로 냉매가 제 2 분지관(362)을 통과할 수 있다.
제 1 분지관(361)으로 유입된 냉매는 제 2 열교환부(320)의 제 2 영역(B)을 유동하며 실외팬(350)에 의해 유도된 외기와 열교환한다. 제 2 열교환부(320)의 제 2 영역(B)에서 열교환된 냉매는 제 1 합지관(371)을 통해 합지부(370)로 배출된다(c).
제 2 분지관(362)으로 유입된 냉매는 제 2 하부 분지관(362a) 및 제 2 상부 분지관(362b)으로 다시 분지된다. 제 2 하부 분지관(362a)으로 유입된 냉매는 제 2 열교환부(320)의 제 1 영역(A)을 유동하며 외기와 열교환하며, 제 2 상부 분지관(362b)으로 유입된 냉매는 제 2 열교환부(320)의 제 3 영역(C)을 유동하며 외기와 열교환한다. 제 2 열교환부(320)의 제 1 영역(A)에서 열교환된 냉매는 제 2 하부 합지관(372a)으로 배출되며 제 2 열교환부(320)의 제 3 영역(C)에서 열교환된 냉매는 제 2 상부 합지관(372b)으로 배출된다. 제 2 하부 합지관(372a) 및 제 2 상부 합지관(372b)을 유동한 냉매는 제 2 합지관(372)으로 합지되어 합지부(370)로 유동한다(e). 이때, 제 2 합지관(372)에는 체크 밸브(520)가 구비되어 있으나 제 2 열교환부(320)로부터 합지부(370) 방향으로의 냉매의 유동은 방해받지 않는다.
제 1 합지관(371)을 통해 합지부(370)로 유동한 냉매와 제 2 합지관(372)을 통해 합지부(370)로 유동한 냉매는 제 2 냉매 배출부(346)를 통해 냉매 열교환기(400)의 제 2 유로(420)로 공급된다(f).
도 6을 참조하면, 제 2 압축기(210) 또는 제 3 압축기(212)로부터 토출된 고온고압의 냉매는 제 2 냉매 유입부(345)로 유입된다(a'). 제 2 냉매 유입부(345)로 유입된 냉매 중 일부는 분지부(360)에서 제 1 분지관(361)으로 유입되며(b') 나머지는 제 2 분지관(362)으로 유입된다(d'). 이때, 제 2 분지관(362)에 구비된 유량 조절 밸브(510)는 오프(on)되어 있는 상태이므로 냉매가 제 2 분지관(362)을 통과할 수 없는 상태이다. 따라서, 이후에 제 2 냉매 유입부(345)로 유입되는 모든 냉매는 제 1 분지관(361)으로 유입된다(b').
제 1 분지관(361)으로 유입된 냉매는 제 2 열교환부(320)의 제 2 영역(B)을 유동하며 실외팬(350)에 의해 유도된 외기와 열교환한다. 제 2 열교환부(320)의 제 2 영역(B)에서 열교환된 냉매는 제 1 합지관(371)을 통해 합지부(370)로 배출된다(c').
합지부(370)에서 일부 냉매는 제 2 합지관(372)으로 역류한다(e'). 그러나, 체크 밸브(520)에 도달하면 더 이상 역류하지 못하고 정지하게 된다. 따라서, 이후에 합지부(370)를 유동하는 냉매는 모두 제 2 냉매 배출부(346)를 통해 냉매 열교환기(400)의 제 2 유로(420)로 공급된다(f').
즉, 본 발명의 일례에 따른 공조 냉장 복합 시스템에서는 단순히 제 2 분지관(362)에 구비된 유량 조절 밸브(510)를 온(on)/오프(off) 제어하는 것만으로도 실외 열교환기(300)의 제 2 열교환부(320)의 사용면적을 변화시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 복합 시스템 100 : 공조부
110 : 제 1 압축기 120 : 공조측 실내열교환기
200 : 냉각부 210 : 제 2 압축기
212 : 제 3 압축기 220 : 냉각 열교환기
300 : 실외 열교환기 301 : 케이스
305 : 흡입부 307 : 토출부
310 : 제 1 열교환부 320 : 제 2 열교환부
330 : 냉매배관 332 : 열교환 핀
350 : 실외팬 360 : 분지부
370 : 합지부 400 : 냉매 열교환기
410 : 제 1 유로 420 : 제 2 유로
510 : 유량 조절 밸브 520 : 체크밸브

Claims (10)

  1. 제 1 압축기 및 공조측 실내열교환기를 포함하는 공조부;
    제 2 압축기 및 냉각 열교환기를 포함하는 냉각부;
    내부 공간을 형성하는 케이스 및 상기 내부 공간에 배치되는 실외 열교환기를 포함하는 실외기; 및
    상기 실외기의 일측에 배치되어, 상기 실외 열교환기에 실외 공기를 불어주는 송풍팬을 포함하며,
    상기 실외 열교환기는,
    상기 공조부를 순환하는 냉매가 유동하는 제 1 열교환부; 및
    상기 제 1 열교환부의 일측에 배치되며, 상기 냉각부를 순환하는 냉매가 유동하는 제 2 열교환부를 포함하며,
    상기 제 2 열교환부로 유입되는 냉매를 분지하여 유입시키는 분지부; 및
    상기 분지부와 제 2 열교환부를 연통시키는 다수의 분지관을 더 포함하며,
    상기 다수의 분지관 중 하나 이상에는 유동하는 냉매의 유량을 조절하는 밸브가 구비되는 공조 냉장 복합 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환부로부터 유출되는 냉매를 합지시키는 합지부; 및
    상기 합지부와 제 2 열교환부를 연통시키는 다수의 합지관을 더 포함하며,
    상기 다수의 합지관 중 하나 이상에는 냉매의 유동 방향을 일방향으로 제한하는 체크 밸브가 구비되는 공조 냉장 복합 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 분지관은 제 1 분지관 및 제 2 분지관을 포함하며,
    상기 다수의 합지관은 제 1 합지관 및 제 2 합지관을 포함하며,
    상기 제 2 분지관을 통해 상기 제 2 열교환부를 통과한 냉매는 상기 제 2 합지관을 통해 상기 합지부로 유입되며,
    상기 제 2 분지관에는 상기 밸브가 구비되고, 상기 제 2 합지관에는 상기 체크 밸브가 구비되는 공조 냉장 복합 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조부의 실외 열교환기와 상기 냉각부의 실외 열교환기가 상기 하나의 실외기 내부에 일체로 배치되는 공조 냉장 복합 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 분지관 중 어느 하나의 분지관은 둘 이상으로 분지되어 상기 제 2 열교환부에 연통되는 공조 냉장 복합 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 측면에는 상기 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부를 향하여 공기를 유입시키는 흡입부가 형성되고,
    상기 송풍팬은 상기 케이스의 상부에 배치되는 공조 냉장 복합 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부는 상기 흡입부의 내측에 상하 방향으로 배치되는 공조 냉장 복합 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 흡입부는 상기 케이스의 세로 방향으로 연장되어,
    상기 흡입부를 통하여 유입된 공기는 상기 제 1 열교환부 및 제 2 열교환부로 각각 유동하는 공조 냉장 복합 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부는 상기 공조부의 증발기이며, 상기 제 2 열교환부는 상기 냉각부의 응축기인 공조 냉장 복합 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외 열교환기의 일측에 제공되며,
    상기 냉각부를 순환하는 냉매와 상기 공조부를 순환하는 냉매간에 열교환이 이루어지는 냉매 열교환기를 더 포함하는 공조 냉장 복합 시스템.
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