KR20190134181A

KR20190134181A - 실외 유닛

Info

Publication number: KR20190134181A
Application number: KR1020180059496A
Authority: KR
Inventors: 장석훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-12-04
Also published as: KR102509997B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 실외 유닛은, 흡입 유로로 흡입된 냉매를 토출 유로로 토출하는 압축기; 냉매와 공기를 열교환시키는 실외 열교환기; 냉매와 물을 열교환시키는 제1, 2열교환기; 상기 실외 열교환기, 제1열교환기 및 제2열교환기 각각을 상기 흡입유로 또는 토출유로와 선택적으로 연통시키는 제1, 2, 3사방변; 상기 실외 열교환기에 연결된 공통 유로와, 상기 공통 유로에서 분지되어 상기 제1, 2열교환기에 각각 연결되는 제1, 2유로를 포함하는 연결유로; 상기 공통 유로에 접하여 전장부를 냉각시키는 히트 싱크; 상기 공통 유로에서 상기 실외 열교환기와 상기 히트 싱크의 사이에 구비된 실외 팽창기구; 및 상기 제1, 2유로에 각각 구비된 제1, 2팽창 기구를 포함할 수 있다.

Description

실외 유닛{Outdoor Unit}

본 발명은 공기조화 시스템의 실외 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기라 일컬어지는 공기조화 시스템은, 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환 한 후 이를 실내로 토출하는 반복작용에 의해 실내를 냉방시키거나 또는 반대작용에 의해 실내를 난방시키는 냉/난방 시스템이다. 공기조화 시스템은 압축기-응축기-팽창기구-증발기로 이루어져 일련의 사이클을 형성한다.

최근, 각 국가의 친환경 정책으로 인하여 HFC계열의 냉매를 사용하는 제품의 사용량을 규제하고 있고 냉매량을 최소화하는 제품이 시장에서 지속적으로 요구됨에 따라, 물이 작동 유체로 사용되는 실내 유닛을 갖는 공기 조화기가 개발되고 있다.

또한, 냉매 유량 가변형(VRF: Variable Refrigerant Flow) 공기 조화기는 하나의 실외 유닛에 복수개의 실내 유닛을 연결한 것으로, 실외기를 공용으로 사용하면서 복수개의 실내기들 각각을 냉방기 또는 난방기로 사용한다.

종래의 냉매 유량 가변형(VRF: Variable Refrigerant Flow) 공기 조화기는 실외 유닛과 복수개의 실내 유닛의 사이에 연결된 열회수 유닛(HR Unit: Heat Recovry Unit)을 포함한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열회수 유닛 없이 냉/온수를 동시에 공급 가능한 실외 유닛을 제공하는 것이다.

상기 제1열교환기의 난방 부하와 상기 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사하거나, 상기 제1열교환기의 난방 부하가 상기 제2열교환기의 냉방 부하보다 큰 경우, 상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 흡입 유로와 연통시키고, 상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 토출 유로와 연통시키고, 상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 흡입유로와 연통시킬 수 있다.

상기 실외 열교환기를 향하게 배치된 실외 팬을 더 포함하고, 상기 제1열교환기의 난방 부하와 상기 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우, 상기 실외 팬은 오프 상태로 유지될 수 있다.

상기 제1열교환기의 난방 부하와 상기 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우, 상기 실외 팽창기구의 개도는 상기 전장부 또는 히트 싱크의 온도에 따라 제어될 수 있다.

상기 제1열교환기의 난방 부하가 상기 제2열교환기의 냉방 부하보다 작은 경우, 상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고, 상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고, 상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 흡입유로와 연통시킬 수 있다.

상기 제1열교환기 및 제2열교환기에 냉방 부하가 걸리는 경우, 상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고, 상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키고, 상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 흡입유로와 연통시킬 수 있다.

상기 제1열교환기 및 제2열교환기에 난방 부하가 걸리는 경우, 상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키고, 상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고, 상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 토출유로와 연통시킬 수 있다.

상기 제1열교환기 및 제2열교환기는 판형 열교환기일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실외 유닛에 열회수 유닛이 연결되지 않더라도 냉수와 온수를 동시에 공급할 수 있다. 이로써 재료비가 절감되고 공조 사이클이 간단해지는 이점이 있다.

또한, 제1, 2열교환기는 실내 유닛에서 요구되는 부하에 맞게 판형 열교환기를 사용할 수 있어 에너지 효율이 높아지는 이점이 있다.

또한, 제1열교환기의 난방 부하와 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우 실외 팬은 오프 상태로 유지되므로, 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다. 이 경우, 실외 팽창기구의 개도는 전장부 또는 히트 싱크의 온도에 따라 제어되므로, 히트 싱크의 방열이 효과적으로 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실외 유닛을 포함하는 공기조화 시스템의 구성도의 일 예이다.
도 2는 제1열교환기의 난방 부하와 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사하거나, 제1열교환기의 난방 부하가 제2열교환기의 냉방 부하보다 큰 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.
도 3은 제1열교환기의 난방 부하가 제2열교환기의 냉방 부하보다 작은 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.
도 4는 제1열교환기 및 제2열교환기에 냉방 부하가 걸리는 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.
도 5는 제1열교환기 및 제2열교환기에 난방 부하가 걸리는 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실외 유닛을 포함하는 공기조화 시스템의 구성도의 일 예이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실외 유닛(10)은 압축기(31), 실외 열교환기(32), 제 1, 2열교환기(21)(22), 제1, 2, 3사방변(40)(41)(42), 연결 유로(60), 히트 싱크(36), 실외 팽창기구(33) 및 제1, 2팽창기구(34)(35)를 포함할 수 있다.

압축기(31)는 흡입 유로(51)로 흡입된 냉매를 토출유로(52)로 토출할 수 있다. 압축기(31)는 인버터 압축기임이 바람직하다.

흡입 유로(52)는 압축기(31)에 연결된 흡입 배관(67)과, 흡입 배관(67)에 설치된 어큐뮬레이터(38)를 포함할 수 있다. 어큐뮬레이터(38)는 액냉매를 저장하고 기체상태의 냉매만이 압축기(31)로 흡입되도록 할 수 있다.

토출 유로(51)은 압축기(31)에 연결된 토출 배관(53)과, 상기 토출 배관에 설치된 오일 분리기(39)를 포함할 수 있다. 오일 분리기(39)는 압축기(31)에서 냉매와 함께 토출된 오일을 분리하여 압축기(31)로 다시 회수시킬 수 있다.

제1사방변(40)은 토출 유로(51) 또는 흡입 유로(52)를 실외 열교환기(32)와 선택적으로 연통시킬 수 있다.

좀 더 상세히, 제1사방변(40)에는 토출 배관(53)와, 흡입 배관(67)와, 실외 열교환기 연결유로(64)가 연결될 수 있다. 실외 열교환기 연결유로(64)는 실외 열교환기(32)를 제1사방변(40)과 연결할 수 있다.

제1사방변(40)은 토출 배관(53) 또는 흡입 배관(67)를 실외 열교환기 연결유로(64)와 선택적으로 연통시킬 수 있다. 즉, 제1사방변(40)은 토출 배관(53) 및 흡입 배관(67) 중 어느 하나를 실외 열교환기 연결유로(64)와 연통시키고, 다른 하나를 폐쇄시킬 수 있다.

실외 열교환기(32)가 토출 유로(51)와 연통되는 경우, 토출 유로(51)의 냉매는 실외 열교환기(32)에서 응축될 수 있다. 반대로 실외 열교환기(32)가 흡입 유로(52)와 연통되는 경우 실외 열교환기(32)에서 증발된 냉매는 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다. 즉, 제1사방변(40)이 실외 열교환기(32)와 토출유로(51)를 연통시키면 실외 열교환기(32)는 응축기로 작용하고, 실외 열교환기(32)와 흡입유로(52)를 연통시키면 실외 열교환기(32)는 증발기로 작용할 수 있다.

실외 열교환기(32)는 제1실외 열교환기(32A)와 제2실외 열교환기(32B)를 포함할 수 있다. 실외 열교환기(32)가 응축기로 작용하는 경우, 제1실외 열교환기(32A)와 제2실외 열교환기(32B)는 직렬로 연결되고, 냉매는 제1실외 열교환기(32A)와 제2실외 열교환기(32B)를 순차적으로 통과하며 제1, 2실외 열교환기 (32A)(32B) 각각에서 응축될 수 있다. 반면 실외 열교환기(32)가 증발기로 작용하는 경우, 제1실외 열교환기(32A)와 제2실외 열교환기(32B)는 병렬로 연결되고, 냉매의 일부는 제1실외 열교환기(32A)에서 증발되고, 다른 일부는 제2실외 열교환기(32B)에서 증발될 수 있다.

실외 팬(71)(72)은 실외 열교환기(32)를 향하게 배치될 수 있으며, 실외 팬(71)(72)에 의해 유동된 공기는 실외 열교환기(32)를 통과하는 냉매와 열교환할 수 있다. 좀 더 상세히, 제1실외팬(71)은 제1실외 열교환기(32A)를 향하게 배치될 수 있고 제2실외팬(72)은 제2실외 열교환기(32B)를 향하게 배치될 수 있다.

실외 열교환기(32)는 연결 유로(60)에 의해 후술할 제1, 2열교환기(21)(22)에 각각 연결될 수 있다. 연결 유로(60)는 실외 열교환기(32)에 연결된 공통 유로(63)와, 공통 유로(63)에서 분지되어 제1, 2열교환기(21)(22)에 각각 연결되는 제1, 2유로(61)(62)를 포함할 수 있다.

공통 유로(63)에는 과냉각기(미도시)가 설치될 수 있다.

공통 유로(63)에는 히트 싱크(36)가 접하도록 구비될 수 있다. 실외 유닛(10)은 전장부(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 전장부에는 실외 유닛(10)의 동작 전반을 제어하는 컨트롤러가 포함될 수 있다. 히트 싱크(36)는 공통 유로(63)를 통과하는 차가운 냉매에 의해 상기 전장부에서 발생하는 열을 식힐 수 있다.

실외 팽창기구(33)는 공통 유로(63)에 설치될 수 있다. 좀 더 상세히, 실외 팽창기구(33)는 공통 유로(63)에서 실외 열교환기(32)와 히트 싱크(36)의 사이에 구비될 수 있다.

실외 팽창기구(33)는 개도가 조절될 수 있는 전자 팽창밸브(EEV: Electronic Expansion Valve)를 포함할 수 있다.

실외 열교환기(32)가 응축기로 작용하는 경우, 실외 팽창기구(33)는 풀 오픈될 수 있고, 실외 열교환기(32)에서 응축된 냉매는 실외 팽창기구(33)를 통과하며 팽창되지 않을 수 있다. 반대로 실외 열교환기(32)가 증발기로 작용하는 경우, 실외 팽창기구(33)는 기설정된 개도(흡입 과열도 제어)로 제어될 수 있고, 냉매는 실외 팽창기구(33)를 통과하며 팽창될 수 있으며, 실외 열교환기(32)에서 증발될 수 있다.

좀 더 상세히, 실외 팽창기구(33)는 제1실외 팽창기구(33A)와 제2실외 팽창기구(33B)를 포함할 수 있다.

실외 열교환기(32)가 응축기로 작용하는 경우 제1실외 팽창기구(33A) 및 제2실외 팽창기구(33B)는 풀 오픈될 수 있다. 냉매는 제1실외 팽창기구(33A) 또는 제2실외 팽창기구(33B)를 통과하며 팽창되지 않을 수 있다.

반면 실외 열교환기(32)가 증발기로 작용하는 경우 제1실외 열교환기(32A)와 제2실외 열교환기(32B)는 병렬로 연결되므로, 제1실외 팽창기구(33A) 및 제2실외 팽창기구(33B) 각각은 기설정된 개도(흡입 과열도 제어)로 제어될 수 있다. 일부 냉매는 제1실외 팽창기구(33A)를 통과하며 팽창될 수 있고 다른 일부 냉매는 제2실외 팽창기구(33B)를 통과하며 팽창될 수 있다.

한편, 제1열교환기(21) 및 제2열교환기(22)는 냉매와 물을 열교환 시켜 물을 가열 또는 냉각시킬 수 있다.

제1열교환기(21) 및 제2열교환기(22)는 판형 열교환기로 구성될 수 있다.

제1열교환기(21)는 제2사방변(41)과 연통될 수 있고, 제2열교환기(22)는 제3사방변(42)과 연통될 수 있다.

제2, 3 사방변(41)(42)은 토출 유로(51) 및 흡입 유로(52)에 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 토출 유로(51)의 냉매는 제2사방변(41)과 제3사방변(42)으로 나뉘어 유입되거나, 제2사방변(41)과 제3사방변(42)을 통과한 냉매가 합쳐져 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

좀 더 상세히, 제2사방변(41)에는 제1토출측 연결유로(54), 제1흡입측 연결유로(65) 및 제1가스유로(56)가 연결되고, 제3사방변(42)에는 제2토출측 연결유로(55), 제2흡입측 연결유로(66) 및 제2가스유로(57)가 연결될 수 있다.

제1토출측 연결유로(54) 및 제2토출측 연결유로(55)는 토출 배관(53)에 의해 토출 유로(51)와 연결될 수 있다. 제1흡입측 연결유로(65) 및 제2흡입측 연결유로(66)는 흡입 배관(67)에 의해 흡입 유로(52)와 연결될 수 있다.

제1가스유로(56)는 제1열교환기(21)에 연결될 수 있고, 제2가스유로(57)는 제2열교환기(22)에 연결될 수 있다.

제2사방변(41)은 제1열교환기(21)을 토출 유로(51) 또는 흡입 유로(52)와 선택적으로 연통시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 제2사방변(41)은 제1가스유로(56)를 제1토출측 연결유로(54) 또는 제1흡입측 연결유로(65)와 선택적으로 연통시킬 수 있다. 즉, 제2사방변(41)은 제1토출측 연결유로(54) 및 제1흡입측 연결유로(65) 중 어느 하나를 제1가스유로(56)과 연통시키고, 다른 하나를 폐쇄시킬 수 있다.

또한, 제3사방변(42)은 제2열교환기(22)를 토출 유로(51) 또는 흡입 유로(52)와 선택적으로 연통시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 제3사방변(42)은 제2가스유로(57)을 제2토출측 연결유로(55) 또는 제2흡입측 연결유로(66)와 선택적으로 연통시킬 수 있다. 즉, 제3사방변(42)은 제2토출측 연결유로(55) 및 제2흡입측 연결유로(66) 중 어느 하나를 제2가스유로(57)과 연통시키고 다른 하나를 폐쇄시킬 수 있다.

제1열교환기(21)에서 물이 가열되는 경우 제1열교환기(21)는 응축기로 작용할 수 있다. 이 경우 제2사방변(41)은 토출유로(51)와 연통될 수 있고 토출유로(51)에서 유동된 냉매가 제1열교환기(21)에서 응축되며 물을 가열할 수 있다.

제1열교환기(21)에서 물이 냉각되는 경우 제1열교환기(21)는 증발기로 작용할 수 있다. 이 경우 제2사방변(41)은 흡입 유로(52)와 연통될 수 있고 냉매는 제1열교환기(21)에서 증발되며 물을 냉각한 후 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

제2열교환기(22)에서 물이 가열되는 경우 제2열교환기(22)는 응축기로 작용할 수 있다. 이 경우 제3사방변(42)은 토출유로(51)와 연통될 수 있고 토출유로(51)에서 유동된 냉매가 제2열교환기(22)에서 응축되며 물을 가열할 수 있다.

제2열교환기(22)에서 물이 냉각되는 경우 제2열교환기(22)는 증발기로 작용할 수 있다. 이 경우 제3사방변(42)은 흡입 유로(52)와 연통될 수 있고 냉매는 제2열교환기(22)에서 증발되며 물을 냉각한 후 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 제1, 2열교환기(21)(22)는 연결 유로(60)에 의해 실외 열교환기(32)와 연결되며, 연결 유로(60)는 공통 유로(63)와, 공통 유로(63)에서 분지되어 제1, 2열교환기(21)(22)에 각각 연결되는 제1, 2유로(61)(62)를 포함할 수 있다.

제1열교환기(21)의 일측은 제1가스유로(56)에 연결되고 타측은 제1유로(61)에 연결될 수 있다. 제2열교환기(22)의 일측은 제2가스유로(57)에 연결되고 타측은 제2유로(62)에 연결될 수 있다.

제1유로(61)에는 제1팽창기구(34)가 구비될 수 있고, 제2유로(62)에는 제2팽창기구(35)가 구비될 수 있다. 제1, 2팽창기구(34)(35)는 각각 개도가 조절될 수 있는 전자 팽창밸브(EEV: Electronic Expansion Valve)를 포함할 수 있다.

제1열교환기(21)가 증발기로 작용하는 경우, 제1팽창기구(34)는 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있고, 냉매는 제1팽창기구(34)를 통과하며 팽창될 수 있으며, 제1열교환기(21)에서 증발될 수 있다. 반대로 제1열교환기(21)가 응축기로 작용하는 경우, 제1팽창기구(34)는 풀 오픈될 수 있고, 제1열교환기(21)에서 응축된 냉매는 제1팽창기구(34)를 통과하며 팽창되지 않을 수 있다.

제2열교환기(22)가 증발기로 작용하는 경우, 제2팽창기구(35)는 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있고, 냉매는 제2팽창기구(35)를 통과하며 팽창될 수 있으며, 제2열교환기(22)에서 증발될 수 있다. 반대로 제2열교환기(22)가 응축기로 작용하는 경우, 제2팽창기구(35)는 풀 오픈될 수 있고, 제2열교환기(22)에서 응축된 냉매는 제2팽창기구(35)를 통과하며 팽창되지 않을 수 있다.

한편, 제1열교환기(21) 및 제2열교환기(22)에서 가열 또는 냉각된 물은 복수개의 실외 유닛(20A)(20B)의 작동 유체로 활용될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자에게 온수 또는 냉수를 직접 공급하는 것도 가능하다.

이하에서는 도 1에 도시된 바와 같이 제1열교환기(21)에 제1실내유닛(20A)이 연결되고 제2열교환기(22)에 제2실내유닛(20B)이 연결된 경우를 예로 들어 설명한다. 제1, 2실내 유닛(20A)(20B)은 팬코일 유닛(FCU)일 수 있다.

실외 유닛(10)은 복수개의 실내 유닛(20A)(20B)과 입수 유로(81)(83)와 출수 유로(82)(84)에 의해 연결될 수 있다. 각 실내 유닛(20A)(20B)은 워터 펌프(25)(26)와, 실내 열교환기(23)(24)를 포함할 수 있다.

워터 펌프(20A)(20B)는 입수 유로(81)(83) 및 출수 유로(82)(84) 중 어느 하나에 설치될 수 있다.

제1실내유닛(20A)에 포함된 제1실내 열교환기(23)의 일측은 제1입수유로(82)에 의해 제1열교환기(21)의 일측과 연결되고, 제1실내 열교환기(23)의 타측은 제1출수유로(82)에 의해 제1열교환기(21)의 타측과 연결될 수 있다. 제1워터 펌프(25)에 의해 순환하는 물은 제1입수유로(81)를 통해 제1열교환기(21)로 입수되고, 제1열교환기(21)에서 가열 또는 냉각되어 제1출수유로(82)를 통해 제1실내 열교환기(23)로 유동될 수 있다. 제1실내 열교환기(23)를 향하게 배치된 제1실내팬(73)에 의해 송풍된 공기는 제1실내 열교환기(23)에서 물과 열교환하며 가열 또는 냉각될 수 있고, 실내로 토출될 수 있다. 이로써 제1실내유닛(20A)이 배치된 실내의 난방 또는 냉방이 수행될 수 있다. 제1실내 열교환기(23)에서 공기와 열교환된 물은 제1입수 유로(81)로 유동될 수 있고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 순환할 수 있다.

제2실내유닛(20B)에 포함된 제2실내 열교환기(24)의 일측은 제2입수유로(83)에 의해 제2열교환기(22)의 일측과 연결되고, 제2실내 열교환기(24)의 타측은 제2출수유로(84)에 의해 제2열교환기(22)의 타측과 연결될 수 있다. 제2워터 펌프(26)에 의해 순환하는 물은 제2입수유로(83)를 통해 제2열교환기(22)로 입수되고, 제2열교환기(22)에서 가열 또는 냉각되어 제2출수유로(84)를 통해 제2실내 열교환기(24)로 유동될 수 있다. 제2실내 열교환기(24)를 향하게 배치된 제2실내팬(74)에 의해 송풍된 공기는 제2실내 열교환기(24)에서 물과 열교환하며 가열 또는 냉각될 수 있고, 실내로 토출될 수 있다. 이로써 제2실내유닛(20B)이 배치된 실내의 난방 또는 냉방이 수행될 수 있다. 제2실내 열교환기(24)에서 공기와 열교환된 물은 제2입수 유로(83)로 유동될 수 있고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 순환할 수 있다.

실내 유닛(20A)(20B)이 냉방 모드로 운전되는 경우 실내 열교환기(23)(24)에 차가운 물이 공급되어야 하므로 실외 유닛(10)의 열교환기(21)(22)에는 냉방 부하가 요구될 수 있다. 실내 유닛(20A)(20B)이 난방 모드로 운전되는 경우 실내 열교환기(23)(24)에 고온의 물이 공급되어야 하므로 실외 유닛(10)의 열교환기(21)(22)에는 난방 부하가 요구될 수 있다.

도 2는 제1열교환기의 난방 부하와 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사하거나, 제1열교환기의 난방 부하가 제2열교환기의 냉방 부하보다 큰 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.

제1열교환기(21)의 난방 부하와 제2열교환기(22)의 냉방 부하의 차이가 기설정된 설정범위 이내이면 양 부하는 유사하다고 정의될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1사방변(40)은 실외 열교환기(32)를 흡입 유로(52)와 연통시키고, 제2사방변(41)은 제1열교환기(21)을 토출 유로(51)와 연통시키고, 제3사방변(42)은 제2열교환기(22)을 흡입 유로(52)와 연통시킬 수 있다.

좀 더 상세히, 제1사방변(40)은 흡입 배관(67)를 실외 열교환기 연결유로(64)와 연통시키고 토출 배관(53)을 폐쇄할 수 있다. 제2사방변(41)은 제1토출측 연결유로(54)를 제1가스유로(56)와 연통시키고 제1흡입측 연결유로(65)를 폐쇄할 수 있다. 제3사방변(42)은 제2흡입측 연결유로(66)를 제2가스유로(57)와 연통시키고 제2토출측 연결유로(55)를 폐쇄할 수 있다.

또한, 제1팽창기구(34)는 풀 오픈될 수 있고 제2팽창기구(35)는 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있다.

제1열교환기(21)의 난방 부하와 제2열교환기(22)의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우, 제1열교환기(21)의 난방 부하와 제2열교환기(22)의 냉방부하가 평형을 이루므로 실외 열교환기(32)에서 냉매가 응축 또는 증발될 필요가 없다. 따라서 실외팬(71)(72)은 오프 상태로 유지될 수 있다. 다만, 히트 싱크(36)의 냉각을 위해 연결 유로(60), 좀 더 상세히는 공통 유로(63)에 냉매가 유동되어야 하므로 실외 팽창기구(33)는 히트 싱크(36) 또는 히트 싱크(36)가 구비된 전장부의 온도에 따라 개도가 제어될 수 있다.

제1열교환기(21)의 난방 부하가 제2열교환기(22)의 냉방 부하보다 큰 경우, 부족한 냉방 부하를 보충하기 위해 실외 열교환기(32)에서 냉매가 증발될 수 있다. 따라서 실외팬(71)(72)이 작동되며, 제1, 2실외 팽창기구(33A)(33B)는 각각 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있다.

이하, 냉매의 흐름을 따라 설명한다.

압축기(31)에서 압축되어 토출유로(51)로 토출된 고온고압의 기상 냉매는 제1토출측 연결유로(54) 및 제2사방변(41)을 순차적으로 통과하여 제1가스 유로(56)로 유동될 수 있다. 제1가스 유로(56)로 유동된 냉매는 제1열교환기(21)로 유동되고 제1열교환기(21)에서 물과 열교환하여 액체 상태로 응축될 수 있다. 제1열교환기(21)에서 냉매와의 열교환에 의해 가열된 물은 제1실내 열교환기(23)로 유동되어 제1실내 유닛(20A)이 배치된 실내를 난방시킬 수 있다.

제1열교환기(21)에서 응축되어 제1유로(61)로 유동된 냉매의 일부는 제2유로(62)로 유동될 수 있고 다른 일부는 공통 유로(63)로 유동될 수 있다.

제2유로(62)로 유동된 냉매는 제2팽창기구(35)를 통과하며 팽창되어 액체와 가스 상태가 공존하는 2상(two-phase) 상태로 상변화될 수 있다. 제2팽창기구(35)에서 팽창된 냉매는 제2열교환기(22)를 통과하며 물과 열교환하여 가스 상태로 증발될 수 있다. 제2열교환기(22)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은 제2실내 열교환기(24)로 유동되어 제2실내유닛(20B)이 배치된 실내를 냉방시킬 수 있다.

제2열교환기(22)에서 증발되어 제2가스유로(57)로 유동된 냉매는 제3사방변(42) 및 제2흡입측 연결유로(66)를 통과하여 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

한편, 공통 유로(63)로 유동된 냉매는 히트 싱크(36)를 냉각시킬 수 있다.

제1열교환기(21)의 난방 부하와 제2열교환기(22)의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우, 실외 팽창기구(33)는 미세한 냉매만을 통과시킬 수 있고, 실외 팽창기구(33)를 통과한 냉매는 실외 열교환기(32)에서 대류에 의해 증발될 수 있다.

반면 제1열교환기(21)의 난방 부하가 제2열교환기(22)의 냉방 부하보다 큰 경우, 공통 유로(63)의 냉매의 일부는 제1팽창기구(33A)에서 팽창되어 제1실외 열교환기(32A)로 유동되고, 다른 일부는 제2팽창기구(33B)에서 팽창되어 제2실외 열교환기(32B)로 유동될 수 있다. 각 실외 열교환기(32A)(32B)의 냉매는 실외 팬(71)(72)에 의해 송풍된 공기와 열교환하며 증발될 수 있다.

실외 열교환기(32)에서 증발된 냉매는 실외 열교환기 연결유로(64) 및 제1사방변(40)을 통과하여 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

제1사방변(40)를 통해 흡입 유로(52)로 유동된 냉매와, 제2흡입측 연결유로(66)를 통해 흡입 유로(52)로 유동된 냉매는 합쳐져 압축기(31)로 흡입될 수 있다. 이후, 압축기(31)는 다시 냉매를 토출유로(51)로 토출하고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 냉각 사이클을 순환할 수 있다.

도 3은 제1열교환기의 난방 부하가 제2열교환기의 냉방 부하보다 작은 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.

제1열교환기(21)의 난방 부하가 제2열교환기(22)의 냉방 부하보다 작은 경우, 부족한 난방 부하를 보충하기 위해 실외 열교환기(32)에서 냉매가 응축될 수 있다.

도 3를 참조하면, 제1사방변(40)은 실외 열교환기(32)를 토출 유로(51)와 연통시키고, 제2사방변(41)은 제1열교환기(21)을 토출 유로(51)와 연통시키고, 제3사방변(42)은 제2열교환기(22)을 흡입 유로(52)와 연통시킬 수 있다.

좀 더 상세히, 제1사방변(40)은 토출 배관(53)를 실외 열교환기 연결유로(64)와 연통시키고 흡입 배관(67)을 폐쇄할 수 있다. 제2사방변(41)은 제1토출측 연결유로(54)를 제1가스유로(56)와 연통시키고 제1흡입측 연결유로(65)를 폐쇄할 수 있다. 제3사방변(42)은 제2흡입측 연결유로(66)를 제2가스유로(57)와 연통시키고 제2토출측 연결유로(55)를 폐쇄할 수 있다.

또한, 실외 팽창기구(33) 및 제1팽창기구(34)는 풀 오픈될 수 있으며, 제2팽창기구(35)는 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있다.

이하, 냉매의 흐름을 따라 설명한다.

압축기(31)에서 압축되어 토출유로(51)로 토출된 고온고압의 기상 냉매의 일부는 제1사방변(40)을 통과하여 실외 열교환기 연결유로(64)로 유동되고, 다른 일부는 제1토출측 연결유로(54) 및 제2사방변(41)을 순차적으로 통과하여 제1가스 유로(56)로 유동될 수 있다.

실외 열교환기 연결유로(64)로 유동된 냉매는 실외 열교환기(32)로 유동되고, 실외 열교환기(32)에서 실외 팬(71)(72)에 의해 송풍된 공기와 열교환하여 액체 상태로 응축될 수 있다. 실외 열교환기(32)에서 응축되어 공통 유로(63)로 유동된 냉매는 히트 싱크(36)를 냉각시킬 수 있다.

한편 제1가스 유로(56)로 유동된 냉매는 제1열교환기(21)로 유동되고 제1열교환기(21)에서 물과 열교환하여 액체 상태로 응축될 수 있다. 제1열교환기(21)에서 냉매와의 열교환에 의해 가열된 물은 제1실내 열교환기(23)로 유동되어 제1실내 유닛(20A)이 배치된 실내를 난방시킬 수 있다. 제1열교환기(21)에서 응축된 냉매는 제1유로(61)로 유동될 수 있다.

공통 유로(63)의 냉매와 제1유로(61)의 냉매는 합쳐져 제2유로(62)로 유동될 수 있고, 제2유로(62)로 유동된 냉매는 제2팽창기구(35)를 통과하며 팽창되어 액체와 가스 상태가 공존하는 2상(two-phase) 상태로 상변화될 수 있다. 제2팽창기구(35)에서 팽창된 냉매는 제2열교환기(22)를 통과하며 물과 열교환하여 가스 상태로 증발될 수 있다. 제2열교환기(22)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은 제2실내 열교환기(24)로 유동되어 제2실내유닛(20B)이 배치된 실내를 냉방시킬 수 있다.

제2열교환기(22)에서 증발되어 제2가스유로(57)로 유동된 냉매는 제3사방변(42) 및 제2흡입측 연결유로(66)를 통과하여 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다. 흡입 유로(52)로 유동된 냉매는 압축기(31)로 흡입될 수 있다. 이후, 압축기(31)는 다시 냉매를 토출유로(51)로 토출하고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 냉각 사이클을 순환할 수 있다.

도 4는 제1열교환기 및 제2열교환기에 냉방 부하가 걸리는 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.

제1열교환기(21) 및 제2열교환기(22)에 냉방 부하가 걸리는 경우, 실외 열교환기(32)에는 난방 부하가 걸리므로 실외 열교환기(32)에서 냉매가 응축될 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1사방변(40)은 실외 열교환기(32)를 토출 유로(51)와 연통시키고, 제2사방변(41)은 제1열교환기(21)을 흡입 유로(52)와 연통시키고, 제3사방변(42)은 제2열교환기(22)을 흡입 유로(52)와 연통시킬 수 있다.

좀 더 상세히, 제1사방변(40)은 토출 배관(53)를 실외 열교환기 연결유로(64)와 연통시키고 흡입 배관(67)을 폐쇄할 수 있다. 제2사방변(41)은 제1흡입측 연결유로(65)를 제1가스유로(56)와 연통시키고 제1토출측 연결유로(54)를 폐쇄할 수 있다. 제3사방변(42)은 제2흡입측 연결유로(66)를 제2가스유로(57)와 연통시키고 제2토출측 연결유로(55)를 폐쇄할 수 있다.

또한, 실외 팽창기구(33)는 풀 오픈될 수 있으며, 제1팽창기구(34) 및 제2팽창기구(35)는 각각 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있다.

이하, 냉매의 흐름을 따라 설명한다.

압축기(31)에서 압축되어 토출유로(51)로 토출된 고온고압의 기상 냉매는 제1사방변(40) 및 실외 열교환기 연결유로(64)를 통과하여 실외 열교환기(32)로 유동될 수 있다. 상기 냉매는 실외 열교환기(32)를 통과하며 실외 팬(71)(72)에 의해 송풍된 공기와 열교환하여 액체 상태로 응축될 수 있다.

실외 열교환기(32)에서 응축된 냉매는 공통 유로(63)로 유동될 수 있으며, 히트 싱크(36)를 냉각시킬 수 있다. 공통 유로(63)의 냉매 중 일부는 제1유로(61)로 유동될 수 있고 다른 일부는 제2유로(62)로 유동될 수 있다.

제1유로(61)로 유동된 냉매는 제1팽창기구(34)를 통과하며 팽창될 수 있고 제1열교환기(21)에서 물과 열교환하여 증발될 수 있다. 제1열교환기(21)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은 제1실내 열교환기(23)로 유동되어 제1실내 유닛(20A)이 배치된 실내를 냉방시킬 수 있다. 제1열교환기(21)에서 증발된 냉매는 제1가스 유로(56), 제2사방변(41) 및 제1흡입측 연결유로(65)를 순차적으로 통과하여 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

한편 제2유로(62)로 유동된 냉매는 제2팽창기구(35)를 통과하며 팽창될 수 있고 제2열교환기(22)에서 물과 열교환하여 증발될 수 있다. 제2열교환기(22)에서 냉매와의 열교환에 의해 냉각된 물은 제2실내 열교환기(24)로 유동되어 제2실내 유닛(20B)이 배치된 실내를 냉방시킬 수 있다. 제2열교환기(22)에서 증발된 냉매는 제2가스 유로(57), 제3사방변(42) 및 제2흡입측 연결유로(66)를 순차적으로 통과하여 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다.

제1흡입측 연결유로(65)를 통해 흡입 유로(52)로 유동된 냉매와, 제2흡입측 연결유로(66)를 통해 흡입 유로(52)로 유동된 냉매는 합쳐져 압축기(31)로 흡입될 수 있다. 이후, 압축기(31)는 다시 냉매를 토출유로(51)로 토출하고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 냉각 사이클을 순환할 수 있다.

도 5는 제1열교환기 및 제2열교환기에 난방 부하가 걸리는 경우 냉매 및 물의 흐름이 도시된 도면이다.

제1열교환기(21) 및 제2열교환기(22)에 난방 부하가 걸리는 경우, 실외 열교환기(32)에는 냉방 부하가 걸리므로 실외 열교환기(32)에서 냉매가 증발될 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1사방변(40)은 실외 열교환기(32)를 흡입 유로(52)와 연통시키고, 제2사방변(41)은 제1열교환기(21)을 토출 유로(51)와 연통시키고, 제3사방변(42)은 제2열교환기(22)을 토출 유로(51)와 연통시킬 수 있다.

좀 더 상세히, 제1사방변(40)은 흡입 배관(67)를 실외 열교환기 연결유로(64)와 연통시키고 토출 배관(53)을 폐쇄할 수 있다. 제2사방변(41)은 제1토출측 연결유로(54)를 제1가스유로(56)와 연통시키고 제1흡입측 연결유로(65)를 폐쇄할 수 있다. 제3사방변(42)은 제2토출측 연결유로(55)를 제2가스유로(57)와 연통시키고 제2흡입측 연결유로(66)를 폐쇄할 수 있다.

또한, 실외 팽창기구(33)는 기설정된 개도로 제어(흡입 과열도 제어)될 수 있으며, 제1팽창기구(34) 및 제2팽창기구(35)는 풀 오픈될 수 있다.

이하, 냉매의 흐름을 따라 설명한다.

압축기(31)에서 압축되어 토출유로(51)로 토출된 고온고압의 기상 냉매의 일부는 제1토출측 연결유로(54), 제2사방변(41) 및 제1가스유로(56)를 순차적으로 통과하여 제1열교환기(21)로 유동될 수 있고, 다른 일부는 제2토출측 연결유로(55), 제3사방변(42) 및 제2가스유로(57)를 순차적으로 통과하여 제2열교환기(22)로 유동될 수 있다.

제1열교환기(21)로 유동된 냉매는 제1열교환기(21)에서 물과 열교환하며 응축될 수 있다. 제1열교환기(21)에서 냉매와의 열교환에 의해 가열된 물은 제1실내 열교환기(23)로 유동되어 제1실내 유닛(20A)이 배치된 실내를 난방시킬 수 있다. 제1열교환기(21)에서 응축된 냉매는 제1유로(61)로 유동될 수 있다.

제2열교환기(22)로 유동된 냉매는 제2열교환기(22)에서 물과 열교환하며 응축될 수 있다. 제2열교환기(22)에서 냉매와의 열교환에 의해 가열된 물은 제2실내 열교환기(24)로 유동되어 제1실내 유닛(20B)이 배치된 실내를 난방시킬 수 있다. 제2열교환기(22)에서 응축된 냉매는 제2유로(62)로 유동될 수 있다.

제1유로(61)와 제2유로(62)의 냉매는 합쳐져 공통 유로(63)로 유동될 수 있으며, 히트 싱크(36)를 냉각시킬 수 있다.

공통 유로(63)의 냉매의 일부는 제1팽창기구(33A)에서 팽창되어 제1실외 열교환기(32A)로 유동되고, 다른 일부는 제2팽창기구(33B)에서 팽창되어 제2실외 열교환기(32B)로 유동될 수 있다. 각 실외 열교환기(32A)(32B)의 냉매는 실외 팬(71)(72)에 의해 송풍된 공기와 열교환하며 증발될 수 있다.

실외 열교환기(32)에서 증발된 냉매는 실외 열교환기 연결유로(64) 및 제1사방변(40)을 통과하여 흡입 유로(52)로 유동될 수 있다. 흡입 유로(52)로 유동된 냉매는 합쳐져 압축기(31)로 흡입될 수 있다. 이후, 압축기(31)는 다시 냉매를 토출유로(51)로 토출하고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 냉각 사이클을 순환할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 실외 유닛 21: 제1열교환기
22: 제2열교환기 31: 압축기
32: 실외 열교환기 33: 실외 팽창기구
34: 제1팽창기구 35: 제2팽창기구
36: 히트 싱크 40: 제1사방변
41: 제2사방변 42: 제3사방변

Claims

흡입 유로로 흡입된 냉매를 토출 유로로 토출하는 압축기;
냉매와 공기를 열교환시키는 실외 열교환기;
냉매와 물을 열교환시키는 제1, 2열교환기;
상기 실외 열교환기, 제1열교환기 및 제2열교환기 각각을 상기 흡입유로 또는 토출유로와 선택적으로 연통시키는 제1, 2, 3사방변;
상기 실외 열교환기에 연결된 공통 유로와, 상기 공통 유로에서 분지되어 상기 제1, 2열교환기에 각각 연결되는 제1, 2유로를 포함하는 연결유로;
상기 공통 유로에 접하여 전장부를 냉각시키는 히트 싱크;
상기 공통 유로에서 상기 실외 열교환기와 상기 히트 싱크의 사이에 구비된 실외 팽창기구; 및
상기 제1, 2유로에 각각 구비된 제1, 2팽창 기구를 포함하는 실외 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1열교환기의 난방 부하와 상기 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사하거나, 상기 제1열교환기의 난방 부하가 상기 제2열교환기의 냉방 부하보다 큰 경우,
상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 흡입 유로와 연통시키고,
상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 토출 유로와 연통시키고,
상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키는 실외 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 실외 열교환기를 향하게 배치된 실외 팬을 더 포함하고,
상기 제1열교환기의 난방 부하와 상기 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우, 상기 실외 팬은 오프 상태로 유지되는 실외 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 제1열교환기의 난방 부하와 상기 제2열교환기의 냉방 부하가 동일 또는 유사한 경우,
상기 실외 팽창기구의 개도는 상기 전장부 또는 히트 싱크의 온도에 따라 제어되는 실외 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1열교환기의 난방 부하가 상기 제2열교환기의 냉방 부하보다 작은 경우,
상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고,
상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고,
상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키는 실외 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1열교환기 및 제2열교환기에 냉방 부하가 걸리는 경우,
상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고,
상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키고,
상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키는 실외 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1열교환기 및 제2열교환기에 난방 부하가 걸리는 경우,
상기 제1사방변은 상기 실외 열교환기를 상기 흡입유로와 연통시키고,
상기 제2사방변은 상기 제1열교환기를 상기 토출유로와 연통시키고,
상기 제3사방변은 상기 제2열교환기를 상기 토출유로와 연통시키는 실외 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 제1열교환기 및 제2열교환기는 판형 열교환기인 실외 유닛.