KR20190078256A - 공기 조화기 - Google Patents

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KR20190078256A
KR20190078256A KR1020170180086A KR20170180086A KR20190078256A KR 20190078256 A KR20190078256 A KR 20190078256A KR 1020170180086 A KR1020170180086 A KR 1020170180086A KR 20170180086 A KR20170180086 A KR 20170180086A KR 20190078256 A KR20190078256 A KR 20190078256A
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Abstract

본 발명의 공기 조화기는, 냉매를 압축하는 압축기를 구비하는 실외기; 상기 실외기 내에 구비되는 실외 열교환장치; 상기 실외기 내에 구비되며, 상기 실외기를 제어하기 위한 컨트롤 박스; 내부를 유동하는 냉매를 열교환시키며, 상기 컨트롤 박스에 직접 또는 간접적으로 접촉되는 중간 열교환기; 및 상기 중간 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 인젝션하기 위한 인젝션 유로를 포함한다.

Description

공기 조화기{Air conditioner}
본 명세서는 공기 조화기에 관한 것이다.
공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다.
일반적으로, 상기 공기 조화기는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함하며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일 예로, 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.
한편, 공기 조화기에는 압축기로 냉매를 인젝션 하기 위한 열교환기 및 밸브장치가 구비될 수 있다.
선행문헌1인 한국공개특허공보 제10-2015-0124684호에는 공기 조화기가 개시된다.
선행문헌1에 개시된 공기 조화기는, 압축기와, 응축기, 응축기에서 응축된 냉매를 열교환시키는 중간 열교환기, 중간 열교환기에서 열교환된 냉매를 압축기로 인젝션하기 위한 인젝션 유로를 포함한다.
상기 중간 열교환기는 서로 직렬 연결되는 제 1 중간 열교환기 및 제 2 중간 열교환기를 포함하고, 상기 인젝션 유로는 상기 제 1 중간 열교환기에 연결되는 제 1 인젝션 유로 및 상기 제 2 중간 열교환기에 연결되는 제 2 인젝션 유로를 포함할 수 있다.
선행문헌2인 한국공개특허공보 제10-2009-0031133호에는 공기 조화기의 실외기가 개시된다.
선행문헌2에 개시된 공기 조화기의 실외기는, 캐비넷과, 캐비넷에 수용되는 컨트롤 박스를 포함한다.
상기 컨트롤 박스 내에는 다수의 전장부품이 수용된다. 따라서, 다수의 전장부품에 의해서 생성되는 열의 방열이 필요하다.
따라서, 선행문헌2에서 컨트롤 박스 내부에는 공기가 유동하는 유로가 형성되고, 컨트롤 박스의 외면에는 히트싱크가 구비된다. 히트싱크 내부에는 냉매가 유동하기 위한 히트 파이프가 내장되며 히트 파이프 내부에는 냉매가 충진된다. 냉매가 상하로 유동하므로써, 히트 싱크 상하로 열전달이 이루어져 컨트롤 박스가 방열된다.
위에서 살펴본, 선행문헌 1 및 2를 조합하는 경우, 실외기 내에서 인젝션을 위한 중간 열교환기 및 인젝션 유로가 개별적으로 존재하고, 컨트롤 박스의 방열을 위하여 별도의 냉각을 위한 히트싱크가 존재한다.
따라서, 실외기 내에서 냉매가 유동하기 위한 유로가 복잡하고 실외기 내에 복수의 구성 부품이 개별적 존재하여야 하므로, 실외기 내부 공간에서의 공간 활용도가 적은 문제가 있다.
본 발명의 과제는, 컨트롤 박스를 냉각시키기 위한 별도의 부품이 제거되어 부품 수가 감소되고, 실외기 내부의 공간 활용도가 증가되는 공기 조화기를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 실외기 내에서의 냉매 배관의 길이가 줄어들 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 공기 조화기는, 냉매를 압축하는 압축기를 구비하는 실외기; 상기 실외기 내에 구비되는 실외 열교환장치; 상기 실외기 내에 구비되며, 상기 실외기를 제어하기 위한 컨트롤 박스; 내부를 유동하는 냉매를 열교환시키며, 상기 컨트롤 박스에 직접 또는 간접적으로 접촉되는 중간 열교환기; 및 상기 중간 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 인젝션하기 위한 인젝션 유로를 포함함으로서, 중간 열교환기를 이용하여 컨트롤 박스를 냉각시킬 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 하우징의 제 1 면에는, 상기 제 2 연결 배관이 연결되는 제 1 냉매 입구와, 상기 제 1 연결 배관이 연결되는 제 1 냉매 출구와, 상기 인젝션 유로의 입구 유로가 연결되는 제 2 냉매 입구와, 상기 인젝션 유로의 출구 유로가 연결되는 제 2 냉매 출구가 구비될 수 있다.
상기 하우징 내부에는, 제 1 냉매 입구와 상기 제 1 냉매 출구를 연결하는 내부 유로와, 상기 제 2 냉매 입구와 상기 제 2 냉매 출구를 연결하는 열교환 유로가 구비되고, 상기 내부 유로를 유동하는 냉매 유동과 상기 열교환 유로를 유동하는 냉매의 유동을 대향류를 이룰 수 있다.
상기 제 1 냉매 입구는 상기 제 1 냉매 출구 보다 높게 위치되고, 상기 제 2 냉매 입구는 상기 제 1 냉매 입구 및 상기 제 2 냉매 출구 보다 낮게 위치될 수 있다.
상기 인젝션 유로의 입구 유로는 상기 제 1 연결 배관에서 분기되어 상기 제 2 냉매 입구에 연결될 수 있어, 냉매 배관의 길이를 최소화할 수 있다.
본 실시 예의 실외기는, 상기 제 1 연결 배관 또는 상기 제 2 연결 배관에서 추가적으로 분기되는 추가 인젝션 유로를 더 포함할 수 있고, 상기 추가 인젝션 유로의 냉매가 상기 중간 열교환기 내부에서 열교환될 수 있다.
제안되는 발명에 의하면, 인젝션을 위한 냉매를 열교환시키는 중간 열교환기가 컨트롤 박스에 설치되므로, 컨트롤 박스를 냉각시키기 위한 별도의 구성이 불필요하게 되어 부품 수가 감소되고, 실외기 내부에서의 공간 활용도가 증가되는 장점이 있다.
또한, 제안되는 발명에 의하면, 단일의 중간 열교환기에 복수의 인젝션 유로가 연결될 수 있으므로, 실외기 내에서 냉매 배관의 길이가 줄어들 수 있으며, 복수의 중간 열교환기를 사용하지 않아도 되므로, 부품 수가 감소되어 실외기 내부의 공간 활용도가 증가되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기를 보여주는 시스템도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기 내에서의 컨트롤 박스와 중간 열교환기의 배치를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 열교환기의 사시도.
도 4는 도 3의 중간 열교환기의 정면도.
도 5는 도 3의 중간 열교환기 내에서 냉매의 유동을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 난방 운전 시의 냉매 유동 모습을 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기를 보여주는 시스템도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실외기 내에서의 컨트롤 박스와 중간 열교환기의 배치를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기(10)는, 실외에 배치되는 실외기(100) 및 실내에 배치되는 실내기를 포함할 수 있다.
상기 실내기는, 실내 공간의 공기와 열교환 되는 실내 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 실외기(100)는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(110,)와, 상기 압축기(110)의 출구측 배관(111)에 배치되며 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(120)를 포함할 수 있다.
상기 압축기(110)는 용량이 일정한 압축기이거나 용량이 가변될 수 있는 인버터 압축기(inverter compressor)일 수 있다.
상기 실외기(100)는, 상기 오일 분리기(120)로부터 상기 압축기(110)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(122)를 더 포함할 수 있다.
상기 회수 유로(122)에는, 상기 오일 분리기(120)로부터 상기 압축기(110)로의 냉매 일방향 유동을 가이드 하는 체크 밸브(123)가 설치될 수 있다.
상기 출구측 배관(111)에는, 상기 오일 분리기(120)에서 배출된 냉매를 실외 열교환 장치(140) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(130)가 제공된다.
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)에 의해서 상기 실외 열교환 장치(140)로 유입된다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)에 의해서 상기 실내기의 실내 열교환기측으로 유동한다.
상기 실외 열교환 장치(140)는, 복수의 열교환부(141, 142) 및 실외 팬(143)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 열교환부(141, 142)는, 병렬 연결되는 제 1 열교환부(141) 및 제 2 열교환부(142)를 포함할 수 있다. 냉방 과정에서 상기 유동 전환부(130)를 통과한 냉매는 상기 제 1 열교환부(141)로 유입될 수 있다. 이때, 유동 전환부(130)를 지난 냉매는 체크 밸브(146)에 의하여 상기 제 2 열교환부(142)로의 유동이 제한될 수 있다.
상기 실외 열교환장치(140)는, 냉방 시 상기 제 1 열교환부(141)의 출구 측으로부터 상기 제 2 열교환부(142)의 입구 측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변유로(144)를 더 포함할 수 있다.
상기 가변유로(144)는, 상기 제 1 열교환부(141)의 출구측 배관으로부터 상기 제 2 열교환부(142)의 입구측 배관으로 연장된다.
상기 실외 열교환장치(140)는, 상기 가변유로(144)에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 가변 밸브(145)를 더 포함할 수 있다.
상기 가변 밸브(145)의 온/오프 여부에 따라, 냉방 과정에서 상기 제 1 열교환부(141)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환부(142)에 선택적으로 유입될 수 있다.
상세히, 상기 가변 밸브(145)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환부(141)를 통과한 냉매는 상기 가변유로(144)를 거쳐 상기 제 2 열교환부(142)로 유입된다. 이 때, 상기 제 1 열교환부(141)의 출구측 배관(151)에 제공되는 제 1 실외밸브(153)는 폐쇄될 수 있다.
상기 제 2 열교환부(142)의 출구측 배관(152)에는 제 2 실외밸브(154)가 제공되며, 상기 제 2 열교환부(142)에서 열교환된 냉매는 개방된 제 2 실외밸브(154)를 통하여 후술할 중간 열교환기(200)로 유입될 수 있다.
반면에, 상기 가변 밸브(145)가 오프 또는 폐쇄되면, 상기 제 2 열교환부(142)로의 냉매 유동은 제한되며, 상기 제 1 열교환부(141)를 통과한 냉매는 상기 제 1 실외밸브(153)를 거쳐 상기 중간열교환기(200)로 유입될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 실외밸브(153)와 제 2 실외밸브(145)는 상기 제 1 열교환부(141) 및 제 2 열교환부(141, 142)의 배치에 대응하여, 병렬로 배치될 수 있다.
본 실시 예에서 언급되는 출구측 배관(151, 152)은 냉방 운전 시의 냉매 흐름을 기준으로 명명된 것으로서, 난방 운전 시에는 출구측 배관(151, 152)이 입구측 배관에 해당함을 밝혀둔다.
상기 제 1 열교환부(141)의 출구측 배관(151) 및 상기 제 2 열교환부(142)의 출구측 배관(152)에는, 제 1 바이패스 배관(161) 및 제 2 바이패스 배관(162)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 바이패스 배관(161, 162)은 상기 압축기(110)의 출구측 배관(111)으로부터 연장되며, 상기 압축기(110)에서 토출된 고압 냉매를 상기 제 1 및 제2 열교환부(141, 142)의 출구 측 배관(151, 152)으로 열교환부(141,142)의 출구측으로 선택적으로 바이패스 한다.
상기 제 1 및 제 2 바이패스 배관(161, 162)에는, 개도 조절이 가능한 제 1 바이패스 밸브(163) 및 제 2 바이패스 밸브(164)가 각각 설치될 수 있다.
상기 실외 열교환 장치(140)는 중간 열교환기(200)와 연결될 수 있다.
상기 중간 열교환기(200)에는 제 1 연결 배관(231) 및 제 2 연결 배관(232)이 연결될 수 있다. 상기 제 1 연결 배관(231)은 상기 중간 열교환기(200)와 상기 실외 열교환기 장치(140)를 연결한다.
냉방 운전 시에는 상기 실외 열교환 장치(140)에서 배출된 냉매가 상기 제 1 연결 배관(231)을 통해 상기 중간 열교환기(200)로 유입되고, 난방 운전 시에는 상기 실내기에서 공급된 냉매가 상기 제 2 연결 배관(232)을 통해 상기 중간 열교환기(200)로 유입된다.
상기 중간 열교환기(200)는 냉매 시스템을 순환하는 냉매와, 상기 냉매 중 일부의 냉매가 분지된 후 열교환시키는 열교환기로 작용한다. 상기 중간 열교환기에서 시스템을 순환하는 냉매와 열교환된 냉매는 상기 압축기(110)로 인젝션(injection) 될 수 있다.
상기 제 1 연결 배관(231)과 상기 제 2 연결 배관(232) 중 어느 하나에서 인젝션 유로가 분기되어 상기 중간 열교환기(200)를 지나 상기 압축기(110)로 연결될 수 있다.
도 1에는 일 예로 상기 제 1 연결 배관(231)에서 인젝션 유로가 분기되는 것이 개시된다.
상기 인젝션 유로는 제 1 인젝션 유로(241)와, 제 2 인젝션 유로(243)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 인젝션 유로(241)와 상기 제 2 인젝션 유로(243) 각각의 냉매는 독립적으로 상기 압축기(110)로 연결될 수 있으며, 이때, 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 압력을 다르다.
상기 제 1 인젝션 유로(241)에는 냉매를 감압하기 위한 제 1 감압 밸브(242)가 구비되고, 상기 제 2 인젝션 유로(243)에는 냉매를 가압하기 위한 제 2 감압 밸브(242)가 구비될 수 있다.
상기 중간 열교환기(200)에 의해서 열교환되어 상기 제 2 인젝션 유로(243)를 유동하는 냉매는 기액 분리기(180)로 바이패스 될 수 있다.
상기 제 2 인젝션 유로(243) 중에서 상기 중간 열교환기(200)의 출구 측에 위치되는 유로에는 바이패스 유로(184)가 연결된다. 상기 바이패스 유로(184)에는 바이패스 밸브(185)가 구비될 수 있다.
상기 기액 분리기(180)는 냉매가 상기 압축기(110)로 유입되기 전 기상 냉매가 액상 냉매와 분리되도록 하는 구성이다.
상기 기액 분리기(180)는 리시버(175)와 일체형으로 구성되거나 별도의 구성으로 존재할 수 있다.
상기 실외기(100)는, 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 기액 분리기(180)로 연장되는 저압 배관(178)을 더 포함할 수 있다. 냉매 사이클에서 증발된 저압 냉매는 상기 유동 전환부(130) 및 저압 배관(178)을 경유하여, 상기 기액 분리기(180)로 유입될 수 있다.
상기 바이패스 유로(184)는 상기 제 2 인젝션 유로(243)를 유동하는 냉매를 상기 기액 분리기(180)로 안내할 수 있으며, 상기 기액 분리기(180)에 직접 연결되거나 상기 저압 배관(178)에 연결될 수 있다.
상기 리시버(175)는 냉매 시스템을 순환하는 냉매의 적어도 일부분을 저장할 수 있다.
상기 실외기(100)는, 상기 리시버(175)의 입구측에 연결되는 리시버 입구유로(171)를 더 포함할 수 있다. 상기 리시버 입구유로(171)는 일 예로 상기 제 1 연결 배관(231)에서 분기되어 상기 리시버(175)로 연장될 수 있다.
상기 리시버 입구유로(171)에는, 냉매의 유동을 조절하는 리시버 입구밸브(173)가 제공된다. 상기 리시버 입구밸브(173)가 개방되면, 냉매 시스템을 순환하는 냉매 중 일부의 냉매가 상기 리시버(175)로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 리시버 입구유로(171)에는 감압장치(172)가 제공되어, 상기 리시버(175)로 유입되는 냉매를 감압시킬 수 있다.
상기 리시버(175)에는, 리시버 출구배관(176)이 연결된다. 상기 리시버 출구배관(176)은 상기 기액 분리기(180)로 연장될 수 있다. 상기 리시버(175)에 저장된 적어도 일부의 냉매는 상기 리시버 출구배관(176)을 통하여 상기 기액 분리기(180)로 유입될 수 있다.
상기 리시버 출구배관(176)에는, 상기 리시버(175)로부터 배출되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버 출구밸브(177)가 제공된다. 상기 리시버 출구밸브(170)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(180)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.
상기 실외기(100)는, 상기 기액 분리기(180)에서 냉매를 상기 압축기(110)로 공급하기 위한 공급 배관(181)을 더 포함할 수 있다.
상기 실외기(100)는, 상기 기액 분리기(180)로부터 상기 공급 배관(181)으로 연장되는 오일 리턴배관(182)을 더 포함할 수 있다. 상기 기액 분리기(180)에 저장되는 오일은 상기 오일 리턴배관(182)을 통하여 상기 공급 배관(181)으로 유입될 수 있다. 상기 오일 리턴배관(182)에는, 오일 유량을 조절하는 오일 밸브(183)가 설치될 수 있다.
한편, 상기 실외기(100)는, 외형을 형성하는 케이스(101)을 포함하고, 상기 케이스(101) 내부에는 실외기를 제어하기 위한 컨트롤 박스(300)가 구비될 수 있다. 일 예로, 상기 컨트롤 박스(300)는 압축기, 각종 밸브나 실외팬 등의 각종 부품 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
상기 케이스(101)에서 상측부에 실외팬(143) 및 실외 팬 모터(143a)가 구비될 수 있고, 상기 컨트롤 박스(300)는 상기 실외 팬 모터(143a)의 하방에 위치될 수 있다.
상기 컨트롤 박스(300)는 상기 케이스(101)를 형성하는 일 패널에 직접 설치되거나 마운트에 의해서 설치될 수 있다.
상기 컨트롤 박스(300)에는 열을 발생하는 다수의 부품이 수용될 수 있다. 상기 컨트롤 박스(300) 내의 다수의 부품은 상기 실외팬(143)의 회전 시 상기 케이스(101) 내부를 유동하는 공기에 의해서 냉각될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 컨트롤 박스(300)의 효과적인 방열을 위하여 상기 중간 열교환기(200)가 상기 컨트롤 박스(300)에 설치될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 중간 열교환기(200)를 유동하는 냉매의 온도는 상기 컨트롤 박스(300)의 온도 보다 낮다.
따라서, 상기 중간 열교환기(200)를 상기 컨트롤 박스(300)에 설치하는 경우, 상기 중간 열교환기(200)에 의해서 상기 컨트롤 박스(300)를 냉각시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기 컨트롤 박스(300)를 냉각시키기 위하여 중간 열교환기와 별도로 구비되는 냉각 장치가 불필요하게 되어 상기 실외기(100) 내에서의 공간 활용도가 향상되는 장점이 있다.
이하에서는, 본 실시 예의 중간 열교환기(200)에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 열교환기의 사시도이고, 도 4는 도 3의 중간 열교환기의 정면도이고, 도 5는 도 3의 중간 열교환기 내에서 냉매의 유동을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예의 중간 열교환기(300)는 판형 열교환기일 수 있다.
상기 중간 열교환기(300)는 일 예로 대략적으로 직육면체의 하우징(201) 형태로 형성될 수 있다. 상기 하우징(201)의 내부에는 냉매가 유동하기 위한 복수의 냉매 유로가 구획되어 형성될 수 있다.
상기 하우징(201)은 전면(202)(또는 제 1 면)과, 상기 전면(202)과 마주보는 배면(202)(또는 제 2 면)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(201)의 배면(202)이 상기 컨트롤 박스(203)에 접촉하도록 설치될 수 있다. 상기 배면(202)과 상기 컨트롤 박스(203)의 접촉 면적이 증가되도록 상기 배면(202)는 평면으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배면(202)이 상기 컨트롤 박스(203)와 면접촉하도록 상기 하우징(201)이 상기 컨트롤 박스(300)에 설치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 중간 열교환기(300)는 상기 케이스(101) 내에 구비되는 별도의 마운트에 설치되되, 상기 컨트롤 박스(300)와 접촉할 수 있다.
또한, 상기 중간 열교환기(200)는 열전달 부재에 의해서 상기 컨트롤 박스(300)와 간접적으로 접촉하도록 배치될 수 있다.
상기 하우징(201)의 전면에는 제 1 냉매 입구(211)와 제 1 냉매 출구(212)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 냉매 입구(211)는 일 예로 상기 제 2 연결 배관(232)이 연결될 수 있고, 상기 제 1 냉매 출구(212)에는 상기 제 1 연결 배관(231)이 연결될 수 있다.
상기 하우징(201) 내부에는 상기 제 1 냉매 입구(211)와 상기 제 2 냉매 출구(212)를 연결하는 내부 유로(221)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 냉매 입구(211)는 일 예로 상기 제 1 냉매 출구(212)의 상방에 위치될 수 있다. 따라서, 상기 내부 유로(221)는 상하 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 제 1 냉매 입구(211)를 통해 유입된 냉매는 상기 내부 유로(211)를 따라 하방으로 유동하면서 열교환될 수 있다.
상기 내부 유로(221)는 단일의 유로이거나, 상기 하우징(201) 내에서 좌우 방향으로 이격되어 배치되는 다수의 분기 유로를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 내부 유로(221)가 다수의 분기 유로를 포함하는 경우에는 상기 제 1 냉매 입구(211)를 통해 유입된 냉매는 다수의 분기 유로로 분기되어 유동하면서 열교환될 수 있다. 그 이후에 다수의 분기 유로로 분기된 냉매는 합지되어 상기 제 1 냉매 출구(212)를 통해 상기 중간 열교환기(200)에서 배출될 수 있다.
상기 하우징(201)의 전면(202)에는 추가로 상기 제 1 인젝션 유로(241)와 연통되는 제 2 냉매 입구(213)와, 제 2 냉매 출구(214)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 인젝션 유로(241)는 상기 제 2 냉매 입구(213)와 연결되는 제 1 입구 유로(241a)와, 상기 제 2 냉매 출구(214)와 연결되는 제 1 출구 유로(241c)와, 상기 제 1 입구 유로(241a)와 상기 제 1 출구 유로(241c)를 연결하는 제 1 열교환 유로(241b)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열교환 유로(241b)는 상기 하우징(201) 내부에 위치되는 유로이다. 상기 제 1 출구 유로(241c)는 냉매를 상기 압축기(110)로 안내하기 위한 유로이다.
상기 제 2 냉매 입구(213)는 상기 제 2 냉매 출구(214) 보다 낮게 위치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 냉매 입구(213)는 상기 제 1 냉매 입구(211) 보다 낮게 위치될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 입구 유로(241a)는 상기 제 1 연결 배관(231)에서 분기될 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 상기 제 2 냉매 입구(213)를 통해 상기 제 1 열교환 유로(241b)로 유동한 냉매("제 2 냉매"라 할 수 있음)는 상기 제 1 열교환 유로(241b)를 따라 상승하면서 상기 내부 유로(221)를 따라 유동하는 냉매("제 1 냉매"라 할 수 있음)와 열교환된다.
이때, 상기 제 1 열교환 유로(241b)의 제 2 냉매의 유동은 상기 내부 유로(221)의 제 1 냉매의 유동과 대향류를 이룬다.
본 실시 예의 경우, 상기 제 2 냉매 입구(213) 및 상기 제 1 냉매 출구(212)는 상기 하우징(201)의 전면(202)에서 하측부에 위치된다.
따라서, 상기 제 1 냉매 출구(212)에 연결되는 상기 제 1 연결 배관(231)에서 상기 제 1 입구 유로(241a)가 분기되면, 상기 제 1 입구 유로(241a)의 길이가 최소화될 수 있는 장점이 있다.
상기 제 1 입구 유로(241a)에는 상기 제 1 입구 유로(241a)로 유입된 냉매가 상기 중간 열교환기(200)로 유입되기 전에 감압하는 제 1 인젝션 감압 밸브(242)가 구비될 수 있다.
상기 하우징(201)의 전면에는 추가로 상기 제 2 인젝션 유로(243)와 연통되는 제 3 냉매 입구(215)와, 제 3 냉매 출구(216)가 구비될 수 있다.
상기 제 2 인젝션 유로(243)는 상기 제 3 냉매 입구(215)와 연결되는 제 2 입구 유로(243a)와, 상기 제 3 냉매 출구(216)와 연결되는 제 2 출구 유로(243c)와, 상기 제 2 입구 유로(243a)와 상기 제 2 출구 유로(243c)를 연결하는 제 2 열교환 유로(243b)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 열교환 유로(243b)는 상기 하우징(201) 내부에 위치되는 유로이다. 상기 제 2 출구 유로(243c)는 냉매를 상기 압축기(110)로 안내하기 위한 유로이다.
상기 제 3 냉매 입구(215)는 상기 제 3 냉매 출구(215) 보다 낮게 위치될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 냉매 입구(215)는 상기 제 1 냉매 입구(211) 보다 낮게 위치될 수 있다.
그리고, 상기 제 3 입구 유로(243a)는 상기 제 1 연결 배관(231)에서 분기될 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 상기 제 3 냉매 입구(215)를 통해 상기 제 2 열교환 유로(243b)로 유동한 냉매("제 3 냉매"라 할 수 있음)는 상기 제 2 열교환 유로(243b)를 따라 상승하면서 상기 내부 유로(221)를 따라 유동하는 냉매("제 1 냉매"라 할 수 있음)와 열교환된다.
이때, 상기 제 2 열교환 유로(241b)의 제 3 냉매의 유동은 상기 내부 유로(221)의 제 1 냉매의 유동과 대향류를 이룬다.
본 실시 예의 경우, 상기 제 3 냉매 입구(215) 및 상기 제 1 냉매 출구(212)는 상기 하우징(201)의 전면(202)에서 하측부에 위치된다.
따라서, 상기 제 1 냉매 출구(212)에 연결되는 상기 제 1 연결 배관(231)에서 상기 제 2 입구 유로(243a)가 분기되면, 상기 제 2 입구 유로(243a)의 길이가 최소화될 수 있는 장점이 있다.
상기 제 2 입구 유로(243a)에는 상기 제 2 입구 유로(243a)로 유입된 냉매가 상기 중간 열교환기(200)로 유입되기 전에 감압하는 제 2 인젝션 감압 밸브(244)가 구비될 수 있다.
상기 하우징(201)에서 상기 제 1 열교환 유로(241b) 및 상기 제 2 열교환 유로(243b)는 상기 내부 유로(221)와 마찬가지로 단일의 유로이거나 다수의 분기 유로를 포함할 수 있다.
상기 제 1 냉매 입구(211)는 상기 제 2 냉매 출구(214) 및 상기 제 3 냉매 출구(216) 사이에 위치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 냉매 출구(213)는 상기 제 2 냉매 입구(213) 및 상기 제 3 냉매 입구(215) 사이에 위치될 수 있다.
상기 하우징(201) 내에서 상기 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매의 열교환이 효과적으로 이루어지도록, 상기 제 2 냉매 입구(213)와 상기 제 2 냉매 출구(214)는 상기 하우징(201)에서 대각선을 이루도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 하우징(201) 내에서 상기 제 1 냉매와 상기 제 3 냉매의 열교환이 효과적으로 이루어지도록, 상기 제 3 냉매 입구(215)와 상기 제 3 냉매 출구(216)는 상기 하우징(201)에서 대각선을 이루도록 배치될 수 있다.
또는, 상기 제 2 냉매 입구(213)와 상기 제 2 냉매 출구(214)를 연결하는 선과, 상기 제 3 냉매 입구(215)와 상기 제 3 냉매 출구(215)를 연결하는 선은 교차될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 냉매 입구(211), 상기 제 2 냉매 출구(214) 및 상기 제 3 냉매 출구(216)는 상기 하우징(201)에 동일하거나 유사한 높이에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 냉매 입구(211)의 좌측에 상기 제 2 냉매 출구(214)가 위치되고, 우측에 상기 제 3 냉매 출구(216)가 위치될 수 있다(반대의 경우도 가능함).
이 경우, 상기 제 1 냉매 출구(212), 상기 제 2 냉매 입구(213) 및 상기 제 3 냉매 입구(215)는 상기 하우징(201)에 동일하거나 유사한 높이에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 냉매 출구(212)의 우측에 상기 제 2 냉매 입구(213)가 위치되고, 좌측에 상기 제 3 냉매 입구(215)가 위치될 수 있다(반대의 경우도 가능함).
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 난방 운전 시의 냉매 유동 모습을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 공기 조화기(10)의 난방 운전이 시작되면, 상기 기액 분리기(180)로부터 분리된 기상 냉매는 상기 공급 배관(181)을 통하여 상기 제1압축기(110)로 흡입된다.
상기 압축기(110)에서 압축된 냉매는 상기 유동 전환부(130) 및 기관(131)을 경유하여 실내기의 실내 열교환기로 유입된다. 상기 실내 열교환기에서 응축된 냉매는 상기 실외기(100)로 유입되어 상기 제 2 연결 배관(232)을 유동한다.
상기 실외기(100)로 유입된 냉매(제 1 냉매)는 상기 중간 열교환기(200)의 내부 유로(221)를 따라 유동한 후에 상기 제 1 연결 배관(231)으로 배출된다.
상기 제 1 연결 배관(231)으로 배출된 냉매 중 일부(제 2 냉매)는 상기 제 1 입구 유로(241a)로 분지되어 상기 제 1 인젝션 감압 밸브(242)에 의해서 감압된 후, 상기 제 1 열교환 유로(241b)를 따라 유동한다.
상기 제 1 열교환 유로(241b)를 유동하는 제 2 냉매는 상기 내부 유로(221)를 따라 유동하는 제 1 냉매와 열교환된 후에 상기 제 1 출구 유로(241c)로 배출된다.
상기 제 1 출구 유로(241a)로 배출된 제 2 냉매는, 상기 압축기(110)로 인젝될 수 있다. 상기 압축기(110)로 인젝션되는 제 2 냉매의 압력은 상기 압축기(110)의 흡입 압력과 토출 압력 사이의 중간 압력이다.
상기 제 1 연결 배관(231)으로 배출된 냉매 중 다른 일부(제 3 냉매)는 상기 제 2 입구 유로(243a)로 분지되어 상기 제 2 인젝션 감압 밸브(244)에 의해서 감압된 후, 상기 제 2 열교환 유로(243b)를 따라 유동한다.
상기 제 2 열교환 유로(243b)를 유동하는 제 3 냉매는 상기 내부 유로(221)를 따라 유동하는 제 1 냉매와 열교환된 후에 상기 제 2 출구 유로(243c)로 배출된다.
상기 제 2 출구 유로(243c)로 배출된 제 3 냉매는, 상기 압축기(110)로 인젝될 수 있다. 상기 압축기(110)로 인젝션되는 제 3 냉매의 압력은 상기 압축기(110)의 흡입 압력과 토출 압력 사이의 중간 압력이다.
난방 운전 과정에서 상기 바이패스 밸브(185)는 폐쇄될 수 있다. 상기 바이패스 밸브(185)가 폐쇄됨에 따라, 상기 중간 열교환기(200)를 통과한 상기 제 3 냉매가 상기 바이패스 유로(184)로 유동하는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 1 연결 배관(131)으로 배출된 냉매는 상기 실외 열교환장치(140)로 유입되며, 상기 제 1 열교환부(141) 및 제 2 열교환부(142) 중 적어도 하나를 통과하게 된다.
상기 실외 열교환장치(140)를 통과하면서 증발된 냉매는 상기 유동 전환부(130)를 통하여 상기 기액 분리기(180)로 유입되며, 상기 공급 배관(181)을 경유하여 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있다.
한편, 난방 운전이 수행되는 과정에서, 도시되지 않은 센서에 의하여 상기 공급 배관(181)을 유동하는 냉매의 압력이 감지될 수 있다.
감지된 압력, 즉 저압이 제 1 설정 압력 이하이면, 저압이 비정상 범위에 있는 것으로 인식되어, 저압 대응을 위한 난방 운전, 즉 핫가스 제어가 수행될 수 있다.
핫가스 제어가 수행되면, 상기 바이패스 밸브(185)가 개방되고, 상기 제 2 인젝션 감압 밸브(244)는 폐쇄되며, 상기 제 1 인젝션 감압 밸브(242)는 개방될 수 있다.
이와 같은 밸브 작용에 의하여, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매는 개방된 상기 바이패스 밸브(185)를 통해 상기 바이패스 유로(181)를 유동한 후 상기 기액 분리기(180)로 유입된다.
이러한 핫가스 제어에 의하여, 비교적 고압의 냉매가 상기 기액 분리기(180)측, 즉 저압측으로 바이패스 될 수 있으므로 저압이 상승하는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 상기 핫가스 제어 상태에서도, 상기 제 1 인젝션 유로(241)를 통해서는 상기 압축기(110)로 냉매가 인젝션될 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 인젝션 유로(241)를 통과한 냉매가 지속적으로 압축기로 인젝션됨으로써, 냉매 시스템을 순환하는 냉매량이 증대될 수 있고 중간압의 냉매가 압축기로 인젝션 됨으로써 압축기의 부하가 줄어들 수 있게 된다.
위의 실시 예에서는 상기 실외기(100)가 두 개의 인젝션 유로를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 하나의 인젝션 유로를 구비하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 중간 열교환기(200)는 상기 컨트롤 박스(300)에 설치되어 상기 컨트롤 박스(300)를 냉각시킬 수 있다.
10 : 실외기 110 : 압축기
130 : 유동 전환부 140 : 실외 열교환장치
200 : 중간 열교환기 211: 제 1 냉매 입구
212: 제 1 냉매 출구 213: 제 2 냉매 입구
214: 제 2 냉매 출구 215: 제 3 냉매 입구
216: 제 3 냉매 출구 241: 제 1 인젝션 유로
242: 제 2 인젝션 유로 300: 컨트롤 박스

Claims (10)

  1. 냉매를 압축하는 압축기를 구비하는 실외기;
    상기 실외기 내에 구비되는 실외 열교환장치;
    상기 실외기 내에 구비되며, 상기 실외기를 제어하기 위한 컨트롤 박스;
    내부를 유동하는 냉매를 열교환시키며, 상기 컨트롤 박스에 직접 또는 간접적으로 접촉되는 중간 열교환기; 및
    상기 중간 열교환기에서 열교환된 냉매를 상기 압축기로 인젝션하기 위한 인젝션 유로를 포함하는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 열교환기는, 냉매가 유동하기 위한 유로가 형성되는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 인젝션 유로가 연결되는 제 1 면과, 상기 제 1 면의 반대면인 제 2 면을 포함하고,
    상기 제 2 면이 상기 컨트롤 박스에 접촉하는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실외 열교환장치와 상기 중간 열교환기를 연결하는 제 1 연결 배관과,
    실내기와 연통되며 상기 중간 열교환기에 연결되는 제 2 연결 배관을 포함하고,
    상기 인젝션 유로는 상기 제 1 연결 배관 또는 상기 제 2 연결 배관에서 분기된 냉매를 상기 중간 열교환기로 공급하는 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징의 제 1 면에는,
    상기 제 2 연결 배관이 연결되는 제 1 냉매 입구와,
    상기 제 1 연결 배관이 연결되는 제 1 냉매 출구와,
    상기 인젝션 유로의 입구 유로가 연결되는 제 2 냉매 입구와,
    상기 인젝션 유로의 출구 유로가 연결되는 제 2 냉매 출구가 구비되고,
    상기 하우징 내부에는,
    제 1 냉매 입구와 상기 제 1 냉매 출구를 연결하는 내부 유로와,
    상기 제 2 냉매 입구와 상기 제 2 냉매 출구를 연결하는 열교환 유로가 구비되고,
    상기 내부 유로를 유동하는 냉매 유동과 상기 열교환 유로를 유동하는 냉매의 유동을 대향류를 이루는 공기 조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매 입구는 상기 제 1 냉매 출구 보다 높게 위치되고,
    상기 제 2 냉매 입구는 상기 제 1 냉매 입구 및 상기 제 2 냉매 출구 보다 낮게 위치되는 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인젝션 유로의 입구 유로는 상기 제 1 연결 배관에서 분기되어 상기 제 2 냉매 입구에 연결되며,
    상기 입구 유로에는 냉매를 감압하기 위한 감압 밸브가 구비되는 공기 조화기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 연결 배관 또는 상기 제 2 연결 배관에서 추가적으로 분기되는 추가 인젝션 유로를 더 포함하고,
    상기 하우징의 제 1 면에는,
    상기 추가 인젝션 유로의 입구 유로가 연결되는 제 3 냉매 입구와,
    상기 추가 인젝션 유로의 출구 유로가 연결되는 제 3 냉매 출구가 구비되고,
    상기 하우징 내부에는, 상기 제 3 냉매 입구와 상기 제 3 냉매 출구를 연결하는 추가 열교환 유로가 구비되는 냉장고.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내부 유로를 유동하는 냉매 유동과 상기 추가 열교환 유로를 유동하는 냉매의 유동을 대향류를 이루는 공기 조화기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매 입구는 상기 제 2 냉매 출구 및 상기 제 3 냉매 출구 사이에 위치되고,
    상기 제 1 냉매 출구는 상기 제 2 냉매 입구 및 상기 제 3 냉매 입구 사이에 위치되는 공기 조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 냉매 입구와 상기 제 2 냉매 출구를 연결하는 선과,
    상기 제 3 냉매 입구와 상기 제 3 냉매 출구를 연결하는 선은 교차되는 공기 조화기.
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