KR20160074373A - 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기; 상기 압축기의 출구측에 배치되며, 냉방 또는 난방운전 여부에 따라 냉매의 유동방향을 전환하는 유동전환부; 및 상기 유동 전환부와 연결되는 실외 열교환기가 포함되며, 상기 실외 열교환기에는, 냉매가 유동하는 냉매 배관이 각각 구비되며, 난방운전시 병렬연결되고 냉방운전시 직렬연결되는 제 1 내지 제 3 열교환부; 상기 제 1,2 열교환부를 향하는 제 1 분배배관과, 제 3 열교환부를 향하는 제 2 분배배관으로 냉매를 분지시키는 제 1 분지부; 상기 제 1 분지부에서 분지된 냉매를 상기 제 1 열교환부를 향하는 제 1 분지관과, 제 2 열교환부를 향하는 제 2 분지관으로 분지시키는 제 2 분지부; 및 상기 제 1 분배배관에 설치되는 제 1 밸브장치가 포함되며, 난방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 개방되어, 상기 제 1 분지부를 통과하는 일부 냉매는 상기 제 2 분배배관으로 유동하고, 나머지 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 통과하여 상기 제 1,2 분지관으로 유입되고, 냉방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 폐쇄되어, 상기 제 1 열교환부를 통과한 냉매가 상기 제 1 분지관으로부터 상기 제 2 분지관으로 유입되고, 상기 제 2 열교환부를 거쳐 상기 제 3 열교환부로 유동되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.

Description

공기 조화기 {An air conditioner}

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.

공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.

공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.

따라서, 공기 조화기가 냉방운전을 하는 경우, 실외 열교환기로 유입되는 냉매는 고온 고압의 기상 상태를 가지게 된다. 이 때, 냉매의 응축 효율을 증가하기 위해서는, 상기 실외 열교환기로 분지되는 분지경로(path)의 수를 줄이고 그 경로의 길이를 길게 하는 것이 유리하다. 즉, 냉매 유동경로의 길이를 길게 형성함으로써 냉매의 유속을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 응축 압력이 저감될 수 있으므로, 응축 효율, 즉 액상으로 상변화 되는 비율이 개선될 수 있다.

반면에, 공기 조화기가 난방운전을 하는 경우, 상기 실외 열교환기로 유입되는 냉매는 2상 상태를 가지게 된다. 이 때, 냉매의 압력 손실을 저감하기 위해서는, 상기 실외 열교환기로 분지되는 분지경로(path)의 수를 늘리고 그 경로의 길이를 짧게 하는 것이 유리하다. 즉, 2상 상태의 냉매 중 기상 냉매는 유동하는 과정에서 압력 손실이 클 수 있는데, 냉매 유동경로의 길이를 짧게 하고 분지경로(path)의 수를 증가함으로써 압력 손실, 즉 증발 압력의 저하를 방지하고 이에 따라 증발 효율을 개선할 수 있게 된다.

출원인은 이러한 실외 열교환기의 구조와 관련하여, 아래와 같은 종래기술을 출원한 바 있다.

1. 등록번호(등록일) : 10-1233209(2013년 2월 15일)

2. 발명의 명칭 : 히트펌프

위 종래기술에 따른 실외 열교환기의 냉매유로에는, 제 1 단위유로 및 제 2 단위유로가 포함된다. 그리고, 상기 제 1 단위유로의 일측과 제 2 단위유로의 일측은 제 1 병렬 연결유로에 의해 서로 병렬연결 되고, 상기 제 1 단위유로의 타측과 제 2 단위유로의 타측은 제 2 병렬 연결유로에 의해 서로 병렬연결 된다.

상기 제 1 병렬 연결유로에는 제 1 분배기 및 제 2 분배기가 설치되며, 상기 제 2 병렬 연결유로에는 제 1 헤더와 제 2 헤더가 설치된다.

또한, 상기 실외 열교환기에는, 냉방 운전시 상기 제 1 단위유로와 제 2 단위유로를 직렬로 연결시키기 위한 직렬 연결유로가 더 포함된다. 그리고, 상기 직렬 연결유로는, 냉방 운전시 상기 제 1 단위유로를 통과한 냉매가 상기 제 2 단위유로의 입구측으로 바이패되도록 형성된다.

또한, 상기 실외 열교환기에는, 상기 제 1,2 병렬연결유로 또는 상기 직렬 연결유로에 설치되어, 각 유로를 개방 또는 폐쇄하는 유로 전환수단, 즉 병렬 연결밸브, 직렬 연결밸브 및 역류차단용 밸브가 포함된다.

이러한 구조의 실외 열교환기에 의하면, 가변패스로 작용하는 별도의 직렬 연결유로가 구비되어 난방운전시에는 상기 직렬 연결유로가 폐쇄되고 냉방운전시에는 상기 직렬 연결유로가 개방되도록 구성되므로, 유로가 복잡하고 냉매 유동간 배관에서의 압력손실이 발생될 수 있다는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 직렬 연결유로를 개폐하기 위한 별도의 직렬 연결밸브가 구비되어야 하므로, 제조비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 열교환 효율이 개선된 실외 열교환기를 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기; 상기 압축기의 출구측에 배치되며, 냉방 또는 난방운전 여부에 따라 냉매의 유동방향을 전환하는 유동전환부; 및 상기 유동 전환부와 연결되는 실외 열교환기가 포함되며, 상기 실외 열교환기에는, 냉매가 유동하는 냉매 배관이 각각 구비되며, 난방운전시 병렬연결되고 냉방운전시 직렬연결되는 제 1 내지 제 3 열교환부; 상기 제 1,2 열교환부를 향하는 제 1 분배배관과, 제 3 열교환부를 향하는 제 2 분배배관으로 냉매를 분지시키는 제 1 분지부; 상기 제 1 분지부에서 분지된 냉매를 상기 제 1 열교환부를 향하는 제 1 분지관과, 제 2 열교환부를 향하는 제 2 분지관으로 분지시키는 제 2 분지부; 및 상기 제 1 분배배관에 설치되는 제 1 밸브장치가 포함되며, 난방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 개방되어, 상기 제 1 분지부를 통과하는 일부 냉매는 상기 제 2 분배배관으로 유동하고, 나머지 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 통과하여 상기 제 1,2 분지관으로 유입되고, 냉방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 폐쇄되어, 상기 제 1 열교환부를 통과한 냉매가 상기 제 1 분지관으로부터 상기 제 2 분지관으로 유입되고, 상기 제 2 열교환부를 거쳐 상기 제 3 열교환부로 유동되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.

또한, 상기 실외 열교환기의 상측에 설치되어 외기를 불어주는 송풍팬이 더 포함되며, 상기 제 1 열교환부는 상기 실외 열교환부의 상부, 상기 제 2 열교환부는 상기 실외 열교환기의 중간부, 상기 제 3 열교환부는 상기 실외 열교환기의 하부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 열교환부 또는 제 2 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수는, 상기 제 3 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수보다 많은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수는, 상기 제 2 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수보다 많은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 분지관을 유동하는 냉매, 상기 제 2 분지관을 유동하는 냉매 또는 상기 제 2 분배배관을 유동하는 냉매는, 다단으로 분배되어, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부로 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 분지관에 설치되어, 냉매유로를 분지시키는 제 1 분배기; 상기 제 1 분배기의 출구측에 설치되어, 상기 분지된 각 냉매유로를 재 분지시키는 제 2 분배기; 및 상기 제 2 분배기의 출구측에 설치되며, 상기 제 2 분배기를 통과한 냉매를 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 제 1 캐필러리가 더 포함된다.

또한, 상기 제 2 분지관에 설치되어, 냉매유로를 분지시키는 제 2 분배기; 상기 제 2 분배기의 출구측에 설치되어, 상기 제 2 분배기에서 분지된 각 냉매유로를 재 분지시키는 제 4 분배기; 및 상기 제 4 분배기의 출구측에 설치되며, 상기 제 4 분배기를 통과한 냉매를 상기 제 2 열교환부로 가이드 하는 제 2 캐필러리가 더 포함된다.

또한, 상기 제 2 분배배관에 설치되어, 냉매유로를 분지시키는 제 5 분배기; 상기 제 5 분배기의 출구측에 설치되어, 상기 제 5 분배기에서 분지된 각 냉매유로를 재 분지시키는 제 6 분배기; 및 상기 제 6 분배기의 출구측에 설치되며, 상기 제 6 분배기를 통과한 냉매를 상기 제 3 열교환부로 가이드 하는 제 3 캐필러리가 더 포함된다.

또한, 상기 제 2 분배배관에 설치되는 제 2 밸브장치가 더 포함되며, 상기 제 1 밸브장치 또는 제 2 밸브장치에는, 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expanion Valve)가 포함된다.

또한, 상기 제 1 열교환부에 구비되는 제 1 헤더; 상기 제 2 열교환부에 구비되며, 상기 제 1 헤더로부터 이격되는 제 2 헤더; 및 상기 제 3 열교환부에 구비되며, 상기 제 2 헤더로부터 이격되는 제 3 헤더가 더 포함된다.

또한, 상기 난방운전시, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부가 병렬연결 되면, 상기 제 3 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 3 헤더에서 배출되어 상기 제 2 헤더로 유입되며, 상기 제 2 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 2 헤더에서 배출되어 상기 제 1 헤더로 유입되며, 상기 제 1 헤더 내의 냉매는 상기 실외 열교환기로부터 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉방운전시, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부가 직렬연결 되면, 상기 제 1 헤더를 통하여 상기 제 1 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 1,2 분지관을 경유하여 상기 제 2 열교환부로 유입되며, 상기 제 2 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 2 헤더에서 배출되고, 상기 제 3 헤더를 통하여 상기 제 3 열교환부로 유입되며, 상기 제 3 열교환부의 냉매는 상기 제 2 분배배관을 통하여 상기 실외 열교환기로부터 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더를 연결하며, 체크밸브가 설치되는 제 1 연결배관; 및 상기 제 2 헤더와 제 3 헤더를 연결하는 제 2 연결배관이 더 포함되고, 상기 체크밸브는, 상기 제 1 헤더로부터 상기 제 2 헤더로의 냉매 유동을 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부에 각각 구비되는, 냉매배관의 일측을 지지하는 제 1 결합 플레이트; 및 상기 냉매배관의 타측을 지지하는 제 2 결합 플레이트가 더 포함된다.

또한, 상기 제 1 내지 제 3 헤더는 상기 제 2 결합 플레이트의 길이방향에 대응하여 일 방향으로 연장되어, 상기 제 2 결합 플레이트에 연결되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에 따른 공기 조화기에는, 압축기; 상기 압축기의 출구측에 배치되며, 냉방 또는 난방운전 여부에 따라 냉매의 유동방향을 전환하는 유동전환부; 상기 유동 전환부와 연결되는 실외 열교환기; 및 상기 실외 열교환기의 상측에 설치되는 송풍팬이 포함되며, 상기 실외 열교환기에는, 냉매가 유동하는 냉매 배관이 각각 구비되며, 난방운전시 병렬연결되고 냉방운전시 직렬연결되는 제 1 내지 제 3 열교환부; 상기 제 1,2 열교환부를 향하는 제 1 분배배관과, 제 3 열교환부를 향하는 제 2 분배배관으로 냉매를 분지시키는 제 1 분지부; 및 상기 제 1 분지부에서 분지된 냉매를 상기 제 1 열교환부를 향하는 제 1 분지관과, 제 2 열교환부를 향하는 제 2 분지관으로 분지시키는 제 2 분지부가 포함되고, 상기 제 1 열교환부는 상기 실외 열교환기의 상부, 상기 제 2 열교환부는 상기 제 1 열교환부의 하측, 상기 제 3 열교환부는 상기 제 2 열교환부의 하측에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 분배배관에 설치되는 제 1 밸브장치; 및 상기 제 2 분배배관에 설치되는 제 2 밸브장치가 더 포함되며, 난방운전시, 상기 제 1,2 밸브장치가 개방되어, 상기 제 1 분지부를 통과하는 일부 냉매는 상기 제 2 분배배관으로 유동하고, 나머지 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 통과하여 상기 제 1,2 분지관으로 유입되고, 냉방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 폐쇄되고 상기 제 2 밸브장치는 개방되어, 상기 제 1 열교환부를 통과한 냉매가 상기 제 1 분지관으로부터 상기 제 2 분지관을 경유하여 상기 제 2 열교환부를 유동하며, 상기 제 3 열교환부를 거쳐 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부의 일측에 배치되는 캐필러리 튜브; 및 상기 제 1 내지 제 3 열교환부의 타측에 배치되는 헤더가 포함되며, 상기 난방운전시, 냉매는 상기 캐필러리 튜브를 통하여 상기 제 1 내지 제 3 열교환부로 유입되며, 상기 헤더를 통하여 상기 제 1 내지 제 3 열교환부로부터 배출되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 공기 조화기의 냉방 운전 및 난방 운전시, 냉매가 실외 열교환기를 통과하는 경로의 수와, 그 경로의 길이를 다르게 형성함으로써, 실외 열교환기에서의 열교환 효율이 개선될 수 있다.

특히, 실외 열교환기에 구비되는 헤더가 적어도 3개 이상 구비되어, 냉방 또는 난방운전시 냉매경로의 수를 용이하게 가변할 수 있다.

상세히, 공기 조화기가 냉방 운전을 하는 경우, 실외 열교환기로 유입되는 냉매 경로의 수를 감소시키고, 3개의 헤더를 통과하는 냉매 경로의 길이를 길게 가져감으로써, 냉매의 유속을 증가시키고 이에 따라 응축 압력을 저감하여 응축 효율을 개선할 수 있다.

그리고, 공기 조화기가 난방 운전을 하는 경우, 냉매가 실외 열교환기로 유입되는 경로의 수를 늘리고 그 경로의 길이를 짧게 가져감으로써, 냉매의 압력손실을 저감하고 이에 따라 증발 압력의 저하를 방지하여 증발 효율을 개선할 수 있다.

또한, 종래기술에서 설명된, 별도의 가변패스 유로 및 밸브장치가 구비될 필요가 없으므로, 실외 열교환기의 제조비용이 절감될 수 있는 장점이 있다.

또한, 실외 열교환기의 상측에 외기를 불어주는 송풍팬이 배치되어 실외 열교환기의 상부측을 통과하는 공기유량이 하부측을 통과하는 공기유량보다 많게 되므로, 이에 대응하여 상기 실외 열교환기의 상부측 유동 냉매량(또는 열교환량)이 하부측 유동 냉매량(또는 열교환량)보다 많게 형성되도록 유로를 구성할 수 있으므로, 열교환 효율이 개선될 수 있다는 장점이 있다.

특히, 상기 상부측 열교환량을 증가시키기 위하여, 제 1 분지부를 통하여 냉매를 제 1,2 열교환부의 제 1 분배배관과 제 3 열교환부의 제 2 분배배관으로 분지시키고, 제 2 분지부를 통하여 냉매를 다시 제 1 열교환부와 제 2 열교환부로 분지시킬 수 있다.

그리고, 상기 제 1 분배배관과 제 2 분배배관에 밸브장치를 구비하여, 실외 열교환기의 상부측과 하부측으로 유동하는 냉매량을 용이하게 조절할 수 있다.

또한, 실외 열교환기의 냉매 분배구조는 다단 분배구조, 즉 제 1 분배기 및 제 2 분배기를 포함하여 냉매의 유동경로 수를 늘릴 수 있고 상기 제 1 분배기 또는 제 2 분배기에 연결되는 캐필러리 튜브의 길이를 조절하여 냉매의 분배량을 용이하게 조절할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실외의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기의 주요 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기가 냉방운전 하는 경우, 냉매의 유동모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기가 난방운전 하는 경우, 냉매의 유동모습을 보여주는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실외의 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기의 주요 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는, 실외에 배치되는 실외기 및 실내에 배치되는 실내기가 포함된다. 상기 실내기에는, 실내 공간의 공기와 열교환 되는 실내 열교환기가 포함된다. 도 1에는, 상기 실외기의 구성이 도시된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 복수의 압축기(110,112)와, 상기 복수의 압축기(110,120)의 출구측에 배치되며 상기 복수의 압축기(110,120)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(120,122)가 포함된다.

상기 복수의 압축기(110,112)에는 병렬 연결되는 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 포함된다. 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)의 출구측에는, 압축된 냉매의 온도를 감지하는 토출온도 센서(114)가 각각 제공될 수 있다.

그리고, 상기 오일 분리기(120,122)에는, 상기 제 1 압축기(110)의 출구측에 배치되는 제 1 오일 분리기(120) 및 상기 제 2 압축기(112)의 출구측에 배치되는 제 2 오일 분리기(122)가 포함된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 오일 분리기(120,122)로부터 상기 압축기(110,112)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(116)가 포함된다. 상기 회수유로(116)는 상기 제 1,2 오일분리기(120)의 각 출구측으로부터 연장되어 합지되며, 합지된 유로는 상기 제 1,2 압축기(110,112)의 입구측 배관에 연결될 수 있다. 상기 회수 유로(116)에는, 드라이어(127) 및 캐필러리(128)가 설치될 수 있다.

상기 오일 분리기(120,122)의 출구측에는, 상기 압축기(110,112)에서 토출된 냉매의 토출 고압을 감지하기 위한 고압센서(125) 및 상기 고압센서(125)를 거친 냉매를 실외 열교환기(200) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(130)가 제공된다. 일례로, 상기 유동 전환부(130)에는, 사방 밸브가 포함될 수 있다.

상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실외 열교환기(200)로 유입된다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 실내기(미도시)의 실내 열교환기측으로 유동한다.

상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환기(200)에서 응축된 냉매는 메인 팽창밸브(260, 전자팽창밸브)를 통과하며, 이 때 상기 메인 팽창밸브(260)는 완전 개방되어 냉매의 감압작용을 수행하지 않는다. 즉, 상기 메인 팽창밸브(260)는, 냉방 운전을 기준으로 상기 실외 열교환기(200)의 출구측에 설치될 수 있다.

상기 메인 팽창밸브(260)를 통과한 냉매는 방열판(265)을 통과하게 된다. 상기 방열판(265)은 발열 부품이 구비되는 전장 유닛에 제공될 수 있다.

일례로, 상기 발열부품에는 전원 모듈(Intelligent Power Module, IPM, 지능형 전력모듈)이 포함될 수 있다. 상기 IPM은 전력을 제어하는 전력 MOSFET이나 IGBT 등의 전력장치의 구동회로 및 자기보호 기능의 보호회로를 설치한 모듈로서 이해된다. 상기 응축된 냉매는 상기 방열판(265)에 결합되어, 상기 발열부품을 냉각시키게 된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 방열판(265)을 거친 냉매가 유입되는 과냉각 열교환기(270) 및 상기 과냉각 열교환기(270)의 입구측에 제공되어 냉매를 분지하는 과냉각 분배기(271)가 더 포함된다. 상기 과냉각 열교환기(270)는 시스템을 순환하는 제 1 냉매와, 상기 제 1 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)가 분지된 후 열교환되는 중간 열교환기로서 기능한다.

여기서, 상기 제 1 냉매는 상기 과냉각 분배기(271)를 거쳐 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입되는 냉매이며 상기 제 2 냉매에 의하여 과냉각 될 수 있다. 반면에, 상기 제 2 냉매는 상기 제 1 냉매로부터 흡열할 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(270)의 출구측에 제공되어 상기 제 1 냉매로부터 제 2 냉매가 분지되도록 하는 과냉각 유로(273)가 포함된다. 그리고, 상기 과냉각 유로(273)에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(275)가 제공된다. 상기 과냉각 팽창장치(275)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.

상기 과냉각 유로(273)의 제 2 냉매는 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입되어 상기 제 1 냉매와 열교환 된 후, 기액 분리기(280)의 입구측으로 유동할 수 있다. 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 제 2 냉매의 온도를 감지하는 과냉각 토출온도 센서(276)가 더 포함된다.

상기 기액 분리기(280)는 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 하는 구성이다. 상기 기액 분리기(280)에서 분리된 기상 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입될 수 있다.

냉동 사이클이 구동되는 과정에서, 증발된 냉매는 상기 유동 전환부(130)를 거쳐 상기 기액 분리기(280)로 유입될 수 있으며, 이 때 상기 증발된 냉매는 상기 과냉각 열교환기(270)를 거친 제 2 냉매와 합지되어 상기 기액 분리기(280)로 유입된다.

상기 기액 분리기(280)의 입구측에는, 상기 압축기(110,112)로 흡입될 냉매의 온도를 감지하기 위한 흡입온도 센서(282)가 제공될 수 있다.

한편, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 제 1 냉매는 실내기 연결배관(279)을 통하여 실내기로 유입될 수 있다. 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(270)의 출구측에 제공되어, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 제 1 냉매의 온도, 즉 과냉각 된 냉매의 온도를 감지하는 액관온도 센서(278)가 더 포함된다.

상기 실외기(10)에는, 외관을 형성하며 상기한 구성들을 수용하는 캐비닛(20)이 포함된다. 상기 캐비닛(20)에는, 외기가 흡입되는 흡입구(31) 및 상기 흡입구(31)를 통하여 흡입된 외기가 열교환 된 후 배출되는 토출구(35)가 포함된다. 그리고, 상기 토출구(35)에는, 토출그릴(37)이 설치된다. 일례로, 상기 흡입구(31)는 상기 캐비닛(20)의 측면부에 다수 개 형성되고, 상기 토출구(35)는 상기 캐비닛(20)의 상면부에 위치된다.

상기 실외기(10)에는, 상기 흡입구(31)로부터 상기 토출구(35)를 향하는 공기유동을 발생시키는 송풍팬(290)이 포함된다. 상기 송풍팬(290)은 상기 캐비닛(20)의 상부에 배치되며, 상기 토출구(35)의 하측에 위치될 수 있다.

상기 실외 열교환기(200)는 상기 캐비닛(20)의 내측면을 따라 다수 회 절곡되도록 구비된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(200)의 절곡된 면은 상기 다수의 흡입구(31)에 각각 대응하도록 위치될 수 있다.

상기 송풍팬(290)은 상기 실외 열교환기(200)의 상측에 설치된다. 따라서, 상기 실외 열교환기(200)의 상부는 상기 송풍팬(290)에 가깝게 위치되고, 하부는 상기 송풍팬(290)으로부터 상대적으로 멀리 위치하게 된다. 이와 같은 배치에 의하여, 상기 실외 열교환기(200)의 상부를 통과하는 공기 유동량이 하부를 통과하는 공기 유동량보다 적게 형성될 수 있다.

상기 송풍팬(290)이 구동되면, 상기 흡입구(31)를 통하여 흡입된 공기는 상기 실외 열교환기(200)의 각 절곡된 면을 통과한 후 상방으로 유동하며, 상기 토출구(35)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.

이하에서는, 상기 실외 열교환기(200) 및 그 주변 구성에 대하여 설명한다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실외 열교환기(200)의 일측에 연결되는 제 1 입출배관(201a) 및 상기 실외 열교환기(200)의 타측으로부터 상기 메인 팽창장치(260)로 연장되는 제 2 입출배관(201b)이 포함된다.

일례로, 상기 제 1 입출배관(201a)은 헤더(205)의 상부, 즉 제 1 헤더(205a)에 연결되고, 상기 제 2 입출배관(201b)은 상기 헤더(205)의 하부, 즉 제 3 헤더(205c)에 연결될 수 있다.

공기 조화기(10)의 냉방 운전시, 냉매는 상기 제 1 입출배관(201a)을 통하여 상기 실외 열교환기(200)로 유입되며, 상기 제 2 입출배관(201b)을 통하여 상기 실외 열교환기(200)로부터 배출된다. 반면에, 공기 조화기(10)의 난방 운전시, 냉매는 상기 제 2 입출배관(201b)을 통하여 상기 실외 열교환기(200)로 유입되며, 상기 제 1 입출배관(201a)을 통하여 상기 실외 열교환기(200)로부터 배출된다.

상기한 바와 같이, 상기 송풍팬(290)은 상기 실외 열교환기(200)의 상측에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 실외 열교환기(200)에는, 3개의 열교환부(200a,200b,200c)가 포함된다.

상세히, 상기 3개의 열교환부(200a,200b,200c)에는, 상기 실외 열교환기(200)의 상부에 위치하며 상기 송풍팬(290)에 가장 가깝게 위치하는 제 1 열교환부(200a)와, 상기 실외 열교환기(200)의 대략 중앙부에 위치하며 상기 제 1 열교환부와 비교하여 상기 송풍팬(290)으로부터의 거리가 상대적으로 큰 제 2 열교환부(200b) 및 상기 실외 열교환기(200)의 하부에 위치하며 상기 제 2 열교환부와 비교하여 상기 송풍팬(290)으로부터의 거리가 상대적으로 더 큰 제 3 열교환부(200c)가 포함된다.

상기 각 열교환부에는, 다수의 열(列)과 단(段)을 이루는 냉매 배관(202)이 포함된다. 일례로, 상기 냉매 배관(201)은 가로 방향으로 3개의 열, 세로 방향으로 다수의 단을 이루도록 다수 개가 구비될 수 있으며, 상기 다수의 냉매 배관(202)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 다수의 냉매 배관(202)은 절곡하여 길게 연장될 수 있다. 일례로, 도 4를 기준으로, 상기 다수의 냉매 배관(202)은 지면의 후방으로 연장된 후 다시 전방으로 연장되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 다수의 냉매 배관(202)은 절곡 또는 만곡된 U 형상을 가질 수 있다.

상기 각 열교환부에는, 상기 냉매 배관(202)을 지지하는 결합 플레이트(203a,203b)가 더 포함된다. 상기 결합 플레이트(203a,203b)에는, 절곡된 형상을 가지는 냉매 배관(202)의 일측을 지지하는 제 1 플레이트(203a) 및 타측을 지지하는 제 2 플레이트(203b)가 포함된다. 상기 제 1 플레이트(203a) 및 제 2 플레이트(203b)는 상하 방향으로 길게 연장된다.

상기 제 1,2 결합 플레이트(203a,203b)의 상부, 중앙부 및 하부는 각각, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)를 구성한다.

상기 각 열교환부에는, 상기 다수의 냉매 배관(202)의 단부에 결합되어, 일 냉매 배관(202)을 유동하는 냉매를 타 냉매 배관(202)으로 가이드 하는 리턴 배관(204)이 더 포함된다. 상기 리턴 배관(204)은 다수 개가 제공되며, 상기 제 1 플레이트(203a) 및 제 2 플레이트(203b)의 일측에 결합된다.

상기 실외 열교환기(200)에는, 냉매의 유동공간을 형성하는 헤더(205)가 더 포함된다. 상기 헤더(205)는, 공기 조화기(10)의 냉방 또는 난방운전 여부에 따라, 냉매를 상기 다수의 냉매배관(202)으로 분지하여 유입시키거나, 상기 다수의 냉매배관(202)에서 열교환 된 냉매를 합지하도록 구성될 수 있다. 상기 헤더(205)는 상기 제 2 플레이트(203b)의 연장방향에 대응하여, 상하 방향으로 길게 연장된다.

상기 헤더(205)에는, 서로 이격되어 배치되는 제 1 헤더(205a), 제 2 헤더(205b) 및 제 3 헤더(205c)가 포함된다. 상기 제 1 내지 제 3 헤더(205a,205c)는 상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)를 각각 구성한다.

상세히, 상기 헤더(205)에는, 상기 제 1 플레이트(203b)의 상부에 대응하는 위치에 배치되는 제 1 헤더(205a)와, 상기 제 1 헤더(205a)의 하측에 제공되며 상기 제 2 플레이트(203b)의 중앙부에 대응하는 위치에 배치되는 제 2 헤더(205b) 및 상기 제 2 헤더(205c)의 하측에 제공되며 상기 제 2 플레이트(203b)의 하부에 대응하는 위치에 배치되는 제 3 헤더(205c)가 포함된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 헤더(205a)와 제 2 헤더(205b)를 연결하는 제 1 연결배관(206a)이 포함된다. 즉, 상기 제 1 연결배관(206a)은 상기 제 1 열교환부(200a)와 제 2 열교환부(200b)를 연결하는 배관으로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 연결배관(206a)는 상기 제 1 헤더(205a)의 하부로부터 상기 제 2 헤더(205b)의 상부로 연장된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 연결배관(206a)에 설치되어 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 체크밸브(240)가 더 포함된다. 상기 체크밸브(240)는, 상기 제 2 헤더(205b)로부터 상기 제 1 헤더(205a)로의 냉매 유동을 가이드 하며, 상기 제 1 헤더(205a)로부터 상기 제 2 헤더(205b)로의 냉매 유동을 제한할 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 2 헤더(205b)와 제 3 헤더(205c)를 연결하는 제 2 연결배관(206b)이 포함된다. 즉, 상기 제 2 연결배관(206b)은 상기 제 2 열교환부(200b)와 제 3 열교환부(200c)를 연결하는 배관으로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 연결배관(206b)는 상기 제 2 헤더(205b)의 하부로부터 상기 제 3 헤더(205c)의 상부로 연장된다.

상기 각 열교환부에는, 다수의 냉매 유입관(207)이 연장된다. 상기 다수의 냉매 유입관(207)은 상기 제 1 내지 제 3 헤더(205a,205b,205c)로부터 상기 제 2 플레이트(203b)를 향하여 각각 연장될 수 있다. 달리 말하면, 상기 다수의 냉매 유입관(207)은, 상기 헤더(205)로부터 연장되어 상기 제 2 플레이트(203b)에 의하여 지지되는 냉매 배관(202)에 연결된다. 그리고, 상기 다수의 냉매 유입관(207)은 상하 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

공기 조화기(10)의 냉방 운전시, 상기 제 1 헤더(205a) 내의 냉매는 상기 다수의 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)의 냉매 배관(202)으로 유입될 수 있다. 상기 제 2 열교환부(200b)의 냉매 배관(202) 내의 냉매는 상기 다수의 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 2 헤더(205b)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 헤더(205c)내의 냉매는 상기 다수의 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 3 열교환부(200c)의 냉매 배관(202)으로 유입될 수 있다.

반면에, 공기 조화기(10)의 난방 운전시, 상기 냉매 배관(202)의 냉매는 상기 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 1 내지 제 3 헤더(205a,205b,205c)로 각각 유입될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 난방운전을 기준으로, 상기 제 2 입출배관(201b)으로부터 상기 실외 열교환기(200)의 다수의 냉매 배관(202)으로 분지되는 제 1 분배배관(211) 및 제 2 분배배관(221)이 포함된다. 상기 제 1 분배배관(211) 및 제 2 분배배관(221)은 제 1 분지부(231)에서 분지될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 분배배관(211)에 설치되어 상기 제 1 분배배관(211)을 유동하는 냉매량을 조절할 수 있는 제 1 밸브장치(215) 및 상기 제 2 분배배관(221)에 설치되어 상기 제 2 분배배관(221)을 유동하는 냉매량을 조절할 수 있는 제 2 밸브장치(225)가 더 포함된다.

상기 제 1 밸브장치(215) 및 제 2 밸브장치(225)에는, 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expanion Valve)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 밸브장치(215) 또는 상기 제 2 밸브장치(225)의 개도에 따라, 상기 제 1 분배배관(211) 및 제 2 분배배관(215)으로 유동하는 냉매량이 증가 또는 감소될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 분배배관(211)으로부터 분지되는 제 1 분지관(211a) 및 제 2 분지관(211b)이 포함된다. 상기 제 1 분지관(211a) 및 제 2 분지관(211b)은 제 2 분지부(232)에서 분지될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 분지관(211a)에 설치되는 제 1 분배기(209a) 및 상기 제 2 분지관(211b)에 설치되는 제 2 분배기(209b)가 더 포함된다. 상기 제 1 분지관(211a)을 유동하는 냉매는 상기 제 1 분배기(209a)를 거치면서 다수의 경로로 분배되고, 상기 제 2 분지관(211b)을 유동하는 냉매는 상기 제 2 분배기(209b)를 거치면서 다수의 경로로 분배된다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 분배기(209a)에서 분배된 각 경로에 설치되는 제 3 분배기(209c) 및 상기 제 2 분배기(209b)에서 분배된 각 경로에 설치되는 제 4 분배기(209d)가 포함된다.

그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 3 분배기(209c)의 출구측에 결합되는 다수의 제 1 캐필러리 튜브(208a) 및 상기 제 4 분배기(209d)의 출구측에 결합되는 다수의 제 2 캐필러리 튜브(208b)가 더 포함된다. 상기 제 1 캐필러리 튜브(208a)는 상기 제 1 열교환부(200a)의 일구성으로서 이해되며, 상기 제 1 열교환부(200a)에 구비되는 냉매배관(202)에 연결되어 냉매를 공급한다.

난방운전시, 상기 제 1 분지관(211a)을 유동하는 냉매는 상기 제 1 분배기(209a) 및 제 3 분배기(209c)를 통과한 후 상기 다수의 제 1 캐필러리 튜브(208a)로 분배되어, 상기 제 1 열교환부(200a)로 유동한다.

반면에, 상기 제 2 분지관(211b)을 유동하는 냉매는 상기 제 2 분배기(209b) 및 제 4 분배기(209d)를 통과한 후 상기 다수의 제 2 캐필러리 튜브(208a)로 분배되어, 상기 제 2 열교환부(200b)로 유동한다.

정리하면, 상기 제 1 분지부(231)에서 분지되어 상기 제 1 분배배관(211)으로 유동하는 냉매는 상기 제 1,2 열교환부(200a,200b)로 냉매를 유입되어 열교환 될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 밸브장치(215)는 상기 제 1,2 열교환부(200a,200b)로 유동하는 냉매량을 조절한다.

그리고, 상기 제 1,3 분배기(209a,209c) 및 제 2,4 분배기(209b,209d)이 설치구조에 의하여, 냉매의 다단 분배가 이루어질 수 있으며, 이에 따라 냉매의 유동경로가 많아져서, 난방운전시 열교환 효율이 개선될 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 2 분배배관(221)에 설치되며 냉매를 다수의 경로로 분지하는 제 5 분배기(210a) 및 상기 제 5 분배기(210a)에서 분지된 각 경로에 설치되어 냉매를 다수의 경로로 분지하는 제 6 분배기(210b)가 포함된다.

그리고, 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 6 분배기(210b)의 출구측에 결합되는 다수의 제 3 캐필러리 튜브(208c)가 더 포함된다. 상기 제 3 캐필러리 튜브(208c)는 상기 제 3 열교환부(200c)의 일구성으로서 이해되며, 상기 제 3 열교환부(200c)에 구비되는 냉매배관(202)에 연결되어 냉매를 공급한다.

난방운전시, 상기 제 1 분지부(231)에서 분지되어 제 2 분배배관(221)을 유동하는 냉매는 상기 제 5 분배기(210a) 및 제 6 분배기(210b)를 통과한 후 상기 다수의 제 3 캐필러리 튜브(208c)로 분배되어, 상기 제 3 열교환부(200c)로 유동한다.

상기 각 열교환부에는, 상기 다수의 제 1 내지 제 3 캐필러리 튜브(208a,208b,208c)와 상기 냉매 배관(202)을 연결하는 분지연결관(208c)이 더 포함된다. 상기 분지연결관(208c)은 상기 제 1 내지 제 3 캐필러리 튜브(208a,208b,208c)를 유동한 냉매를 2방향으로 분지하여 일 냉매 배관(202) 및 타 냉매 배관(202)으로 분지할 수 있다. 일례로, 상기 분지연결관(208c)은 1개의 입구 및 2개의 출구를 갖도록 Y 형상을 가질 수 있다. 상기 분지연결관(208c)은 상기 제 1 내지 제 3 캐필러리 튜브(208a,208b,208c)의 수에 대응하여, 다수 개가 제공될 수 있다.

한편, 상기 실외 열교환기(200)의 상부로 갈수록, 분지된 냉매 유로의 수가 많거나, 냉매 유로의 길이가 길어지도록 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 송풍팬(290)이 상기 실외 열교환기(200)의 상측에 배치되므로, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c) 중, 상기 제 1 열교환부(200a)를 통과하는 외기량이 가장 많고 이에 따라 상기 제 1 열교환부(200a)를 유동하는 냉매량이 가장 많을 필요가 있다.

이를 위하여, 상기 제 1 분지부(231)에서, 상대적으로 많은 냉매의 유동이 필요한 제 1,2 열교환부(200a,200b)와, 상대적으로 적은 냉매의 유동이 요구되는 제 3 열교환부(200c)로의 냉매 분지가 이루어지고, 각 유로에 밸브장치(215,225)가 제공되어 냉매 유동량이 용이하게 조절된다.

그리고, 상기 제 2 분지부(232)에서, 제 1 열교환부(200a)와 제 2 열교환부(200b)로의 냉매 분지가 이루어지며, 상기 제 1 열교환부(200a)를 향하는 냉매유로의 수가 상기 제 2 열교환부(200b)를 향하는 냉매유로의 수보다 많게 형성될 수 있다.

일례로, 도 4에 도시되는 바와 같이, 상기 제 1 분배기(209a)로부터 4개의 유로가 분지되고, 제 3 분배기(209c)에서 각각 3개의 유로가 분지되어, 상기 제 1 열교환부(200a)로 유입되는 냉매 유로는 총 12개 형성될 수 있다. 즉, 4개의 제 3 분배기(209c)가 설치될 수 있다.

반면에, 상기 제 2 분배기(209b)로부터 3개의 유로가 분지되고, 제 4 분배기(209d)에서 각각 3개의 유로가 분지되어, 상기 제 2 열교환부(200b)로 유입되는 냉매 유로는 총 9개 형성될 수 있다. 즉, 3개의 제 4 분배기(209d)가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 제 5 분배기(210a)로부터 2개의 유로가 분지되고, 제 6 분배기(210b)에서 각각 3개의 유로가 분지되어, 상기 제 3 열교환부(200c)로 유입되는 냉매 유로는 총 6개 형성될 수 있다. 즉, 2개의 제 6 분배기(210b)가 설치될 수 있다.

이와 같이, 상기 제 1 분지부(231)에서 서로 다른 냉매 유로의 수가 분지되고, 상기 제 2 분지부(232)에서 서로 다른 냉매유로의 수가 분지될 수 있다. 이 때, 분지되는 유로는 상부측이 하부측보다 각각 더 많게 형성된다. 결국, 이러한 구성에 의하여, 상기 실외 열교환기(200)의 상부측으로 더 많은 냉매 유동량 및 열교환량을 가져갈 수 있다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 공기 조화기의 난방운전 및 냉방운전시 공기 조화기(10)에서의 냉매 유동에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기가 냉방운전 하는 경우, 냉매의 유동모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기가 난방운전 하는 경우, 냉매의 유동모습을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 공기 조화기가 냉방운전을 수행하는 경우, 상기 제 1,2 압축기(110,112)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 제 1,2 오일 분리기(120,122)를 거치면서 오일이 분리되고 분리된 오일은 상기 회수유로(116)를 통하여 상기 제 1,2 압축기(110,112)로 복귀한다. 그리고, 오일이 분리된 냉매는 상기 유동 전환부(130)를 거쳐 제 1 입출배관(201a)으로 유동하며, 제 1 헤더(205a)를 통하여, 상기 실외 열교환기(200)의 제 1 열교환부(200a)로 유입된다.

상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)는 직렬 연결되며, 냉매는 상기 제 1 열교환부(200a), 제 2 열교환부(200b) 및 제 3 열교환부(200c)를 차례로 유동한다.

상세히, 상기 제 1 헤더(205a)로 유입된 냉매는 상기 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 2 결합 플레이트(203b)에 지지된 냉매 배관(202)으로 유입된다. 이 때, 상기 제 1 헤더(205a)와 연결되어 냉매가 유입되는 배관을 "제 1 열교환부의 냉매배관" 또는 "제 1 냉매배관"이라 칭할 수 있다. 그리고, 상기 냉매는 상기 제 1 결합 플레이트(203a)에 지지된 냉매 배관(202)까지 유동하면서 외기와 열교환 된다. 이 때, 상기 제 1 헤더(205a)의 냉매는, 상기 체크밸브(240)에 의하여 상기 제 2 헤더(205b), 즉 제 2 열교환부(200b)로 유입되는 것이 제한된다.

상기 제 1 냉매 배관(202)을 유동하면서 열교환 된 냉매는 상기 제 1 캐필러리 튜브(208a), 제 3 분배기(209c), 제 1 분배기(209a) 및 제 1 분지관(211a)을 차례로 유동한다. 즉, 냉매는 제 1 헤더(205a)를 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)로 유입되며, 제 1 캐필러리(208a)를 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)로부터 배출될 수 있다.

상기 제 1 밸브장치(215)는 폐쇄된다. 따라서, 상기 제 1 분지관(211a)의 냉매는 상기 제 1 분배배관(211)으로 유동하는 것이 제한되며, 상기 제 2 분지관(211b)으로 유동될 수 있다.

상기 제 2 분지관(211b)의 냉매는 상기 제 2 분배기(209b), 제 4 분배기(209d) 및 다수의 제 3 캐필러리 튜브(208c)를 통하여, 상기 제 2 열교환부(200b)로 유입된다. 상세히, 상기 냉매는 상기 제 1 결합 플레이트(203a)에 지지된 냉매 배관(202)으로 유입되며, 상기 제 2 결합 플레이트(203b)에 지지된 냉매 배관(202)까지 유동하면서 외기와 열교환 된다.

그리고, 냉매는 상기 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 2 헤더(205b)로 유입된다. 이 때, 상기 제 2 헤더(205b)와 연결되는 냉매 배관(202)을 "제 1 열교환부의 냉매배관" 또는 "제 2 냉매배관"이라 칭할 수 있다.

즉, 냉매는 상기 다수의 제 3 캐필러리 튜브(208c)를 통하여 상기 제 2 열교환부(200b)로 유입되며, 상기 제 2 헤더(205b)를 통하여 상기 제 2 열교환부(200b)로부터 배출될 수 있다.

상기 제 2 헤더(205b)의 냉매는 상기 제 2 연결배관(206b)을 통하여 상기 제3 열교환부(200c)의 제 3 헤더(205c)로 유입된다. 상기 제 3 헤더(205c)의 냉매는 상기 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 2 결합플레이트(203b)에 지지된 냉매 배관(202)으로 유입된다. 이 때, 상기 제 3 헤더(205c)와 연결되는 냉매 배관(202)을 "제 3 열교환부의 냉매배관" 또는 "제 3 냉매배관"이라 칭할 수 있다.

그리고, 상기 냉매는 상기 제 1 결합 플레이트(203a)에 지지된 냉매 배관(202)까지 유동하면서 외기와 열교환 되며, 상기 제 3 캐필러리 튜브(208c), 제 6 분배기(210b) 및 제 5 분배기(210a)를 거쳐 상기 제 2 분배배관(221)을 유동한다.

상기 제 2 밸브장치(225)는 개방되며, 상기 제 2 분배배관(221)의 냉매는 상기 제 2 입출배관(201b)으로 배출된다.

이와 같이, 공기 조화기(10)의 냉방 운전시, 냉매는 직렬 연결된 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)를 차례로 통과하면서 응축될 수 있다. 즉, 상기 실외 열교환기(200)로 유입된 냉매는 상기 제 1 헤더(205a)측에 연결된 냉매 배관(202)에서 1차 응축되고, 상기 제 2 헤더(205b)측에 연결된 냉매 배관(202)에서 2차 응축되며, 상기 제 3 헤더(205c)측에 연결된 냉매 배관(202)에서 3차 응축됨으로써 냉매의 유동경로가 길어지는 반면, 상기 냉매 배관(202)으로 분지되는 경로의 수는 줄어들게 된다. 결국, 냉매의 유속을 증가시키고 이에 따라 응축 압력을 저감하여 응축 효율을 개선할 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 공기 조화기가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 제 1,2 압축기(110,112)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 상기 제 1,2 오일 분리기(120,122)를 거치면서 오일이 분리되고 분리된 오일은 상기 회수유로(116)를 통하여 상기 제 1,2 압축기(110,112)로 복귀한다. 그리고, 오일이 분리된 냉매는 상기 유동 전환부(130)를 거쳐 실내기측으로 유동한다.

상기 실내기로 유입된 냉매는 실내 열교환기에서 응축되며, 응축된 냉매는 실내기 연결배관(279)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입된다. 이 때, 일부의 냉매는 상기 과냉각 유로(273)로 분지되어 과냉각 팽창장치(275)에서 감압되어, 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입될 수 있다.

따라서, 상기 응축된 냉매와, 상기 과냉각 유로(273)를 유동한 냉매는 서로 열교환 되어, 상기 응축된 냉매가 과냉각 될 수 있다. 그리고, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 과냉각 냉매는 상기 방열판(265)을 거치면서 상기 전장 유닛의 발열 부품을 냉각하고 상기 메인 팽창밸브(260)에서 감압될 수 있다.

상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)는 병렬 연결되며, 냉매는 상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)로 분지되어 유동될 수 있다.

상세히, 상기 메인 팽창밸브(260)에서 감압된 냉매는 상기 제 1 분지부(231)에서 상기 제 1 분배배관(211) 및 제 2 분배배관(221)으로 분지된다. 이 때, 상기 제 1 밸브장치(215)와 제 2 밸브장치(225)는 개방되며, 상기 제 1,2 열교환부(200a,200b)에 배치되는 냉매유로가 상기 제 3 열교환부(200c)에 배치되는 냉매유로보다 크므로, 상기 제 1 분배배관(211)으로 유동하는 냉매량이 상기 제 2 분배배관(221)으로 유동하는 냉매량보다 많을 수 있다.

그리고, 상기 제 1 밸브장치(215) 또는 제 2 밸브장치(225)의 개도에 따라서, 상기 제 1 분배배관(211) 및 제 2 분배배관(221)을 유동하는 냉매량이 조절될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 분배배관(211)으로의 냉매 유동량을 증가시키기 위하여, 상기 제 2 밸브장치(225)의 개도를 줄일 수 있다.

상기 제 1 분배배관(211)을 유동하는 냉매는 상기 제 1 밸브장치(215)를 경유하여, 상기 제 2 분지부(232)에서 상기 제 1 분지관(211a) 및 제 2 분지관(211b)으로 분지된다.

상기 제 1 분지관(211a)의 냉매는 상기 제 1 분배기(209a)를 거치면서 다수의 경로로 분지되고, 각 경로는 상기 제 3 분배기(209c)를 거치면서 다시 다수의 경로로 분지되며, 상기 다수의 제 1 캐필러리 튜브(208a)를 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)로 유입된다.

그리고, 상기 제 2 분지관(211b)의 냉매는 상기 제 2 분배기(209b)를 거치면서 다수의 경로로 분지되고, 각 경로의 냉매는 상기 제 4 분배기(209d)를 거치면서 다시 다수의 경로로 분지되며, 상기 다수의 제 2 캐필러리 튜브(208b)를 통하여 상기 제 2 열교환부(200b)로 유입된다.

이 때, 상기한 바와 같이, 상기 제 1 열교환부(200a)로 유입되는 냉매유로의 수 또는 크기가 상기 제 2 열교환부(200b)로 유입되는 냉매유로의 수 또는 크기보다 크기 때문에, 상대적으로 더 많은 양의 냉매가 상기 제 1 열교환부(200a)로 유입될 수 있다.

그리고, 상기 제 1 열교환부(200a) 및 제 2 열교환부(200b)로 유입된 냉매는 각 열교환부의 제 2 결합 플레이트(203b)에 지지된 냉매 배관(202)까지 유동하면서 외기와 열교환 되며, 상기 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)의 제 1 헤더(205a) 및 제 2 열교환부(200b)의 2 헤더(205b)로 유입된다.

즉, 상기 다수의 제 1 캐필러리 튜브(208a)를 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)로 유입된 냉매는 상기 제 1 헤더(205a)를 통하여 상기 제 1 열교환부(200a)로부터 배출된다.

그리고, 상기 다수의 제 2 캐필러리 튜브(208b)를 통하여 상기 제 2 열교환부(200b)로 유입된 냉매는 상기 제 2 헤더(205b)를 통하여 상기 제 2 열교환부(200b)로부터 배출된다.

상기 제 2 열교환부(200b)로부터 배출된 냉매는 상기 제 1 연결배관(206a)를 통하여 상기 제 1 헤더(205a)로 유입된다. 결국, 상기 제 2 열교환부(200b)를 순환한 냉매는 상기 제 1 헤더(205a)에서 상기 제 1 열교환부(200a)를 순환한 냉매와 합쳐진다.

한편, 상기 제 1 분지부(231)에서 상기 제 2 분배배관(221)으로 유동하는 냉매는 상기 제 2 밸브장치(225)를 통과하고 상기 제 5 분배기(210a)를 거치면서 다수의 경로로 분지된다. 그리고, 각 경로의 냉매는 상기 제 6 분배기(210b)를 거치면서 다시 다수의 경로로 분지되며, 상기 다수의 제 3 캐필러리 튜브(208c)를 통하여 상기 제 3 열교환부(200c)로 유입된다.

그리고, 상기 제 3 열교환부(200c)로 유입된 냉매는 제 2 결합 플레이트(203b)에 지지된 냉매 배관(202)까지 유동하면서 외기와 열교환 되며, 상기 냉매 유입관(207)을 통하여 상기 제 3 열교환부(200c)의 제 3 헤더(205a)로 유입된다.

즉, 상기 다수의 제 3 캐필러리 튜브(208c)를 통하여 상기 제 3 열교환부(200c)로 유입된 냉매는 상기 제 3 헤더(205c)를 통하여 상기 제 3 열교환부(200c)로부터 배출된다.

상기 제 3 열교환부(200c)로부터 배출된 냉매는 상기 제 2 연결배관(206b)를 통하여 상기 제 2 헤더(205b)로 유입된다. 결국, 상기 제 3 열교환부(200c)를 순환한 냉매는 상기 제 2 헤더(205b)에서 상기 제 2 열교환부(200b)를 순환한 냉매와 합쳐진다.

그리고, 상기한 바와 같이, 상기 제 2 헤더(205b)의 냉매는 상기 제 1 연결배관(206a) 및 체크밸브(240)를 경유하여 상기 제 1 헤더(205a)로 유입된다. 이와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부(200a,200b,200c)에서 열교환 된 냉매는 상기 제 1 헤더(205a)로 모여진다.

상기 제 1 헤더(205a)의 냉매는 상기 제 1 입출배관(201a)를 통하여 상기 실외 열교환기(200)에 배출될 수 있다. 상기 열교환기(200)에서 배출된 냉매는, 상기 유동 전환부(130)를 거쳐 상기 기액 분리기(280)로 유입되고 분리된 기상 냉매가 상기 제 1,2 압축기(110,112)로 흡입될 수 있다. 이러한 사이클이 반복될 수 있다.

이와 같이, 공기 조화기(10)의 난방 운전시, 냉매는 상기 제 1 내지 제 6 분배기(209a,209b,209c,209d,210a,210b)를 통하여 다단으로 분배되어 다수의 냉매경로로 분지될 수 있으며, 각 분지된 냉매는 다수의 냉매 배관(202)으로 유입되어 외기와 열교환 될 수 있다.

따라서, 실외 열교환기(200)에서의 냉매 유동경로는 짧아지는 반면, 상기 실외 열교환기(200)로 분지되는 경로의 수는 증가하게 된다. 결국, 냉매의 압력손실을 저감하고 이에 따라 증발 압력의 저하를 방지하여 증발 효율을 개선할 수 있다.

10 : 공기 조화기 110,112 : 압축기
125 : 고압센서 130 : 유동 전환부
200 : 실외 열교환장치 201a : 제 1 입출배관
201b : 제 2 입출배관 202 : 냉매 배관
203a : 제 1 결합플레이트 203b : 제 2 결합플레이트
205a : 제 1 헤더 205b : 제 2 헤더
205c : 제 3 헤더 206a : 제 1 연결배관
206b : 제 2 연결배관 207 : 냉매 유입관
208a : 제 1 캐필러리 튜브 208b : 제 2 캐필러리 튜브
209a : 제 1 분배기 209b : 제 2 분배기
209c : 제 3 분배기 209d : 제 4 분배기
210a : 제 5 분배기 210b : 제 6 분배기
211 : 제 1 분배배관 215 : 제 1 밸브장치
221 : 제 2 분배배관 225 : 제 2 밸브장치
240 : 체크 밸브 260 : 메인 팽창밸브
265 : 방열판 270 : 과냉각 열교환기
280 : 기액분리기

Claims (18)

1. 압축기;
   상기 압축기의 출구측에 배치되며, 냉방 또는 난방운전 여부에 따라 냉매의 유동방향을 전환하는 유동전환부; 및
   상기 유동 전환부와 연결되는 실외 열교환기가 포함되며,
   상기 실외 열교환기에는,
   냉매가 유동하는 냉매 배관이 각각 구비되며, 난방운전시 병렬연결되고 냉방운전시 직렬연결되는 제 1 내지 제 3 열교환부;
   상기 제 1,2 열교환부를 향하는 제 1 분배배관과, 제 3 열교환부를 향하는 제 2 분배배관으로 냉매를 분지시키는 제 1 분지부;
   상기 제 1 분지부에서 분지된 냉매를 상기 제 1 열교환부를 향하는 제 1 분지관과, 제 2 열교환부를 향하는 제 2 분지관으로 분지시키는 제 2 분지부; 및
   상기 제 1 분배배관에 설치되는 제 1 밸브장치가 포함되며,
   난방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 개방되어, 상기 제 1 분지부를 통과하는 일부 냉매는 상기 제 2 분배배관으로 유동하고, 나머지 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 통과하여 상기 제 1,2 분지관으로 유입되며,
   냉방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 폐쇄되어, 상기 제 1 열교환부를 통과한 냉매가 상기 제 1 분지관으로부터 상기 제 2 분지관으로 유입되고, 상기 제 2 열교환부를 거쳐 상기 제 3 열교환부로 유동되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 실외 열교환기의 상측에 설치되어 외기를 불어주는 송풍팬이 더 포함되며,
   상기 제 1 열교환부는 상기 실외 열교환부의 상부, 상기 제 2 열교환부는 상기 실외 열교환기의 중간부, 상기 제 3 열교환부는 상기 실외 열교환기의 하부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 열교환부 또는 제 2 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수는,
   상기 제 3 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수는,
   상기 제 2 열교환부에 구비되는 냉매유로의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 분지관을 유동하는 냉매, 상기 제 2 분지관을 유동하는 냉매 또는 상기 제 2 분배배관을 유동하는 냉매는,
   다단으로 분배되어, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부로 유입되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 분지관에 설치되어, 냉매유로를 분지시키는 제 1 분배기;
   상기 제 1 분배기의 출구측에 설치되어, 상기 분지된 각 냉매유로를 재 분지시키는 제 2 분배기; 및
   상기 제 2 분배기의 출구측에 설치되며, 상기 제 2 분배기를 통과한 냉매를 상기 제 1 열교환부로 가이드 하는 제 1 캐필러리가 더 포함되는 공기 조화기.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 분지관에 설치되어, 냉매유로를 분지시키는 제 2 분배기;
   상기 제 2 분배기의 출구측에 설치되어, 상기 제 2 분배기에서 분지된 각 냉매유로를 재 분지시키는 제 4 분배기; 및
   상기 제 4 분배기의 출구측에 설치되며, 상기 제 4 분배기를 통과한 냉매를 상기 제 2 열교환부로 가이드 하는 제 2 캐필러리가 더 포함되는 공기 조화기.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 분배배관에 설치되어, 냉매유로를 분지시키는 제 5 분배기;
   상기 제 5 분배기의 출구측에 설치되어, 상기 제 5 분배기에서 분지된 각 냉매유로를 재 분지시키는 제 6 분배기; 및
   상기 제 6 분배기의 출구측에 설치되며, 상기 제 6 분배기를 통과한 냉매를 상기 제 3 열교환부로 가이드 하는 제 3 캐필러리가 더 포함되는 공기 조화기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 분배배관에 설치되는 제 2 밸브장치가 더 포함되며,
   상기 제 1 밸브장치 또는 제 2 밸브장치에는, 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expanion Valve)가 포함되는 공기 조화기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부에 구비되는 제 1 헤더;
    상기 제 2 열교환부에 구비되며, 상기 제 1 헤더로부터 이격되는 제 2 헤더; 및
    상기 제 3 열교환부에 구비되며, 상기 제 2 헤더로부터 이격되는 제 3 헤더가 더 포함되는 공기 조화기.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 난방운전시, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부가 병렬연결 되면,
    상기 제 3 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 3 헤더에서 배출되어 상기 제 2 헤더로 유입되며,
    상기 제 2 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 2 헤더에서 배출되어 상기 제 1 헤더로 유입되고,
    상기 제 1 헤더 내의 냉매는 상기 실외 열교환기로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉방운전시, 상기 제 1 내지 제 3 열교환부가 직렬연결 되면,
    상기 제 1 헤더를 통하여 상기 제 1 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 1,2 분지관을 경유하여 상기 제 2 열교환부로 유입되며,
    상기 제 2 열교환부로 유입된 냉매는 상기 제 2 헤더에서 배출되고, 상기 제 3 헤더를 통하여 상기 제 3 열교환부로 유입되고,
    상기 제 3 열교환부의 냉매는 상기 제 2 분배배관을 통하여 상기 실외 열교환기로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 헤더와 제 2 헤더를 연결하며, 체크밸브가 설치되는 제 1 연결배관; 및
    상기 제 2 헤더와 제 3 헤더를 연결하는 제 2 연결배관이 더 포함되고,
    상기 체크밸브는, 상기 제 1 헤더로부터 상기 제 2 헤더로의 냉매 유동을 제한하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 열교환부에 각각 구비되는, 냉매배관의 일측을 지지하는 제 1 결합 플레이트; 및
    상기 냉매배관의 타측을 지지하는 제 2 결합 플레이트가 더 포함되는 공기 조화기.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 헤더는 상기 제 2 결합 플레이트의 길이방향에 대응하여 일 방향으로 연장되어, 상기 제 2 결합 플레이트에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
16. 압축기;
    상기 압축기의 출구측에 배치되며, 냉방 또는 난방운전 여부에 따라 냉매의 유동방향을 전환하는 유동전환부;
    상기 유동 전환부와 연결되는 실외 열교환기; 및
    상기 실외 열교환기의 상측에 설치되는 송풍팬이 포함되며,
    상기 실외 열교환기에는,
    냉매가 유동하는 냉매 배관이 각각 구비되며, 난방운전시 병렬연결되고 냉방운전시 직렬연결되는 제 1 내지 제 3 열교환부;
    상기 제 1,2 열교환부를 향하는 제 1 분배배관과, 제 3 열교환부를 향하는 제 2 분배배관으로 냉매를 분지시키는 제 1 분지부; 및
    상기 제 1 분지부에서 분지된 냉매를 상기 제 1 열교환부를 향하는 제 1 분지관과, 제 2 열교환부를 향하는 제 2 분지관으로 분지시키는 제 2 분지부가 포함되고,
    상기 제 1 열교환부는 상기 실외 열교환기의 상부, 상기 제 2 열교환부는 상기 제 1 열교환부의 하측, 상기 제 3 열교환부는 상기 제 2 열교환부의 하측에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 분배배관에 설치되는 제 1 밸브장치; 및
    상기 제 2 분배배관에 설치되는 제 2 밸브장치가 더 포함되며,
    난방운전시, 상기 제 1,2 밸브장치가 개방되어, 상기 제 1 분지부를 통과하는 일부 냉매는 상기 제 2 분배배관으로 유동하고, 나머지 냉매는 상기 제 1 밸브장치를 통과하여 상기 제 1,2 분지관으로 유입되고,
    냉방운전시, 상기 제 1 밸브장치가 폐쇄되고 상기 제 2 밸브장치는 개방되어, 상기 제 1 열교환부를 통과한 냉매가 상기 제 1 분지관으로부터 상기 제 2 분지관을 경유하여 상기 제 2 열교환부를 유동하며, 상기 제 3 열교환부를 거쳐 배출되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 열교환부의 일측에 배치되는 캐필러리 튜브; 및
    상기 제 1 내지 제 3 열교환부의 타측에 배치되는 헤더가 포함되며,
    상기 난방운전시, 냉매는 상기 캐필러리 튜브를 통하여 상기 제 1 내지 제 3 열교환부로 유입되며, 상기 헤더를 통하여 상기 제 1 내지 제 3 열교환부로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.

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