KR20200112205A

KR20200112205A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20200112205A
Application number: KR1020190032295A
Authority: KR
Inventors: 정청우; 김범찬; 이강욱; 차우호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-10-05

Abstract

본 발명은, 실내를 냉방 또는 난방하는 것이 가능한 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 어큐뮬레이터로부터 유입된 공조냉매를 압축하는 압축기; 상기 공조냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기; 상기 공조냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기; 상기 압축기에서 토출된 상기 공조냉매를 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나로 안내하는 사방밸브; 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나로부터 공급받은 상기 공조냉매를 팽창시키는 팽창밸브; 및 상기 실외열교환기 및 사방밸브를 연결하는 제1 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제1 냉매를 수용하는 제1 써모싸이폰을 포함한다.

Description

공기조화기{AIR CONTIONER}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공조 사이클을 순환하는 냉매와 열교환하여 냉방 성능을 향상시킬 수 있는 써모싸이폰을 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 실내로 냉기 또는 온기를 공급하여, 실내 온도를 조절하고 실내 공기를 정화함으로써, 재실자에게 쾌적한 실내 환경을 제공하는 장치이다.

종래 기술에 따른 공기조화기는 냉방 성능을 향상시키기 위해 다양한 시도를 하였으며, 그 중 대한민국 공개특허 제10-2016-0096947호는 기액분리기에서, 증발기에서 증발된 냉매와 응축기에서 응축된 냉매를 열교환시켜 응축된 냉매를 과냉각함으로써 냉방 성능을 향상시켰으나, 기본적으로 현열 열교환을 염두에 두고 있어 열교환 면적이 커지고 기액분리기의 부피가 커지는 문제가 있었다.

또한, 응축기 입구단의 온도를 낮추어 응축 능력을 향상시키는 방안을 제시하지 못하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는, 응축기 입구단의 온도를 낮추어 냉방 성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는, 응축기 출구단의 온도를 냉매를 과냉시켜 냉방 성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는 데 있다.

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

본 발명은 실내를 냉방 또는 난방하는 것이 가능한 공기조화기에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 공기조화기는, 어큐뮬레이터; 압축기; 실외열교환기; 실내열교환기; 상기 압축기에서 토출된 공조냉매를 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나로 안내하는 사방밸브; 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나로부터 공급받은 상기 공조냉매를 팽창시키는 팽창밸브; 및 상기 실외열교환기 및 사방밸브를 연결하는 제1 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제1 냉매를 수용하는 제1 써모싸이폰을 포함한다.

이때, 상기 사방밸브는, 상기 실내를 냉방하는 경우, 상기 압축기에서 토출된 상기 공조냉매를 상기 실외열교환기로 안내하고, 상기 실내를 난방하는 경우, 상기 압축기에서 토출된 상기 공조냉매를 상기 실내열교환기로 안내할 수 있다.

상기 제1 냉매배관은, 제1 체크밸브가 설치되어 상기 공조냉매의 상기 사방밸브로부터 상기 실외열교환기로의 유동을 안내하는 제1 배관; 및 제2 체크밸브가 설치되어 상기 공조냉매의 상기 실외열교환기로부터 상기 사방밸브로의 유동을 안내하는 제2 배관을 포함하고, 이 경우, 상기 제1 써모싸이폰은, 상기 제1 배관에 설치되어, 상기 제1 냉매가 상기 제1 배관을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다.

한편, 상기 실외열교환기 및 실내열교환기를 연결하는 제2 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제2 냉매를 수용하는 제2 써모싸이폰을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 실외열교환기 및 실내열교환기를 연결하는 제2 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제3 냉매를 수용하는 제3 써모싸이폰을 더 포함할 수 있다.

상기에서 언급되지 않은 과제의 해결수단은 본 발명의 실시예에 관한 설명으로부터 충분히 도출될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 냉방 운전 시에, 압축기에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매가, 응축기로 기능하는 실외열교환기에 유입되기 전에, 제1 써모싸이폰의 제1 냉매와 열교환됨으로써 응축기 입구단의 온도가 낮춰져 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 냉방 운전 시에, 응축기로 기능하는 실외열교환기에서 토출된 공조냉매가, 증발기로 기능하는 실내열교환기에 유입되기 전에, 제2 써모싸이폰의 제2 냉매 또는 제3 써모싸이폰의 제3 냉매와 열교환됨으로써 응축기 출구단의 온도가 낮춰져 냉방 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도,
도 3은 도 2의 냉방 성능을 설명하기 위한 Ph 선도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도,
도 5는 도 4의 냉방 성능을 설명하기 위한 Ph 선도,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도.

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, 도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 공기조화기의 구성을 간략히 설명한 후, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기를 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 압축기(1), 사방밸브(2), 실외열교환기(3), 실외팬(3a), 팽창밸브(4), 실내열교환기(5), 실내팬(5a) 및 어큐뮬레이터(6)를 포함할 수 있다.

압축기(1)는 어큐뮬레이터(6)로부터 유입된 공조냉매를 압축할 수 있고, 압축기용 전동기(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 압축기(1)에 의해 압축된 공조냉매는 공기조화기의 냉, 난방 운전 모드에 따라 사방밸브(2)를 거쳐 실외열교환기(3) 또는 실내열교환기(5)로 유입될 수 있다.

실외열교환기(3)는 공조냉매와 실외공기를 열교환시킬 수 있다. 공기조화기의 냉, 난방 운전 모드에 따라 실외열교환기(3)에서 공조냉매와 실외공기 간의 열전달 방향이 다를 수 있다.

실외팬(3a)은 실외열교환기(3)의 일측에 배치되어 실외열교환기(3)에 제공되는 공기의 양을 조절할 수 있다. 실외팬(3a)은 실외팬용 전동기(미도시)에 의해 구동될 수 있다.

실내열교환기(5)는 공조냉매와 실내공기를 열교환시킬 수 있다. 공기조화기의 냉, 난방 운전 모드에 따라 실내열교환기(5)에서 공조냉매와 실내공기 간의 열전달 방향이 다를 수 있다.

실내팬(5a)은 실내열교환기(5)의 일측에 배치되어 실내열교환기(5)에 제공되는 공기의 양을 조절할 수 있다. 실내팬(5a)은 실내팬용 전동기(미도시)에 의해 구동될 수 있다.

팽창밸브(4)에는 공기조화기의 냉, 난방 운전 모드에 따라 실외열교환기(3) 및 실내열교환기(5) 중 어느 하나로부터 응축된 공조냉매를 공급받을 수 있다. 팽창밸브(4)는 응축된 공조냉매를 팽창시킬 수 있다. 팽창밸브(4)에 의해 팽창된 공조냉매는 공기조화기의 냉, 난방 운전 모드에 따라 실외열교환기(3) 또는 실내열교환기(5)로 유입될 수 있다.

사방밸브(2)는 공기조화기의 냉, 난방 운전 모드에 따라 압축기(1)에서 토출된 공조냉매를 실외열교환기(3) 및 실내열교환기(5) 중 어느 하나로 선택적으로 안내할 수 있다.

어큐뮬레이터(6)는 압축기(1)에 기체 냉매를 공급할 수 있다.

도 1의 실선 화살표를 참고하여, 이상에서 설명한 공기조화기의 구성으로 냉방 운전 모드를 설명하면 다음과 같다.

어큐뮬레이터(6)에서 압축기(1)로 유입되는 저온, 저압의 공조냉매는 압축기(1)로부터 고온, 고압의 상태로 토출될 수 있다.

압축기(1)에서 토출된 공조냉매는 사방밸브(2)를 거쳐 실외열교환기(3)로 유입되어, 실외공기와 열교환될 수 있다. 이때, 공조냉매로부터 실외공기로 열에너지가 전달되므로, 실외공기의 온도는 상승되고, 공조냉매는 응축되므로, 냉방 운전 시에 실외열교환기(3)는 응축기로 이해될 수 있다.

실외열교환기(3)를 통과한 공조냉매는 팽창밸브(4)를 통과하며 저온, 저압으로 팽창될 수 있다.

팽창밸브(4)를 통과한 공조냉매는 실내열교환기(5)로 유입되어, 실내공기와 열교환될 수 있다. 이때, 공조냉매로 실내공기의 열에너지가 전달되므로, 실내공기의 온도는 하강되고, 공조냉매는 증발되므로, 냉방 운전 시에 실내열교환기(5)는 증발기로 이해될 수 있다. 즉, 실내 공간은 냉방된다.

실내열교환기(5)를 통과한 공조냉매는 사방밸브(2)를 거쳐 어큐뮬레이터(6)로 유입될 수 있다.

어큐뮬레이터(6)는 압축기(1)에 기체화된 공조냉매를 공급할 수 있고, 이로써 공기조화기의 냉방 사이클이 완성될 수 있다.

도 1의 점선 화살표를 참고하여, 이상에서 설명한 공기조화기의 구성으로 난방 운전 모드를 설명하면 다음과 같다.

압축기(1)에서 토출된 공조냉매는 사방밸브(2)를 거쳐 실내열교환기(5)로 유입되어, 실내공기와 열교환될 수 있다. 이때, 공조냉매로부터 실내공기로 열에너지가 전달되므로, 실내공기의 온도는 상승되고, 공조냉매는 응축되므로, 난방 운전 시에 실내열교환기(5)는 응축기로 이해될 수 있다. 즉, 실내 공간은 난방된다.

실내열교환기(5)를 통과한 공조냉매는 팽창밸브(4)를 통과하며 저온, 저압으로 팽창될 수 있다.

팽창밸브(4)를 통과한 공조냉매는 실외열교환기(3)로 유입되어, 실외공기와 열교환될 수 있다. 이때, 공조냉매로 실외공기의 열에너지가 전달되므로, 실외공기의 온도는 하강되고, 공조냉매는 증발되므로, 난방 운전 시에 실외열교환기(3)는 증발기로 이해될 수 있다.

실외열교환기(3)를 통과한 공조냉매는 사방밸브(2)를 거쳐 어큐뮬레이터(6)로 유입될 수 있다.

어큐뮬레이터(6)는 압축기(1)에 기체화된 공조냉매를 공급할 수 있고, 이로써 공기조화기의 난방 사이클이 완성될 수 있다.

본 발명은 냉방 성능을 향상시킬 수 있는 공기조화기를 제공하기 위해 안출되었고, 이를 위해 응축기의 전단에 써모싸이폰을 설치하여 응축기로 유입되는 공조냉매의 온도를 낮추거나, 응축기의 후단에 써모싸이폰을 설치하여 응축기에서 토출되어 증발기로 유입되는 냉매의 온도를 낮추고자 하며, 보다 상세히는 후술한다.

한편, 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성은 종래 기술과의 구별을 위해 다른 도면부호로 지징하나, 상기한 종래 기술에 따른 공기조화기의 구성에 대한 설명은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성에도 동일하게 적용되므로 중복하여 설명하지 않는다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기를 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도, 도 3은 도 2의 냉방 성능을 설명하기 위한 Ph 선도이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기는 실내를 냉방 또는 난방하는 것이 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기는 압축기(10), 사방밸브(20), 실외열교환기(30), 팽창밸브(40), 실내열교환기(50), 어큐뮬레이터(60) 및 제1 써모싸이폰(70a)을 포함한다.

상기한 압축기(10), 사방밸브(20), 실외열교환기(30), 팽창밸브(40), 실내열교환기(50) 및 어큐뮬레이터(60)는 냉매배관에 의해 연결되고, 상기 냉매배관에 공조냉매가 유동된다.

실내를 냉방하는 경우, 사방밸브(20)는 압축기(10)에서 토출된 상기 공조냉매를 실외열교환기(30)로 안내하고, 이때 실외열교환기(30)는 응축기로 기능하고, 실내열교환기(50)는 증발기로 기능함은 상술하였다.

실내를 난방하는 경우, 사방밸브(20)는 압축기(10)에서 토출된 상기 공조냉매를 실내열교환기(50)로 안내하고, 이때 실내열교환기(50)는 응축기로 기능하고, 실외열교환기(30)는 증발기로 기능함은 상술하였다.

한편, 제1 써모싸이폰(70a)(thermosyphon)은 온도차 등의 열적 불균형으로 인하여 발생되는 싸이펀 작용을 의미하며, 히트싱크로 이해될 수 있다.

제1 써모싸이폰(70a)은 실외열교환기(30) 및 사방밸브(20)를 연결하는 제1 냉매배관(80a)에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제1 냉매를 수용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 냉매배관(80a)은 제1 배관(81) 및 제2 배관(82)을 포함할 수 있다.

제1 배관(81)은 제1 체크밸브(71)가 설치되어 상기 공조냉매의 사방밸브(20)로부터 실외열교환기(30)로의 유동을 안내할 수 있다.

제2 배관(82)은 제2 체크밸브(72)가 설치되어 상기 공조냉매의 실외열교환기(30)로부터 사방밸브(20)로의 유동을 안내할 수 있다.

이 경우, 제1 써모싸이폰(70a)은 제1 배관(81)에 설치되어, 상기 제1 냉매가 제1 배관(81)을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매는 사방밸브(20) 및 제1 체크밸브(71)를 거쳐 제1 배관(81)을 따라 실외열교환기(30)로 안내되며, 실외열교환기(30)에 유입되기 전에 제1 써모싸이폰(70a)의 제1 냉매와 열교환되어 온도가 하강될 수 있다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 제1 써모싸이폰(70a)을 통과하는 상기 공조냉매의 온도는 하강되고, 제1 써모싸이폰(70a)의 내부에 수용된 상기 제1 냉매는 증발될 수 있다. 이후에, 증발된 상기 제1 냉매는 방열부(31)를 통해 실외공기와 열교환되며 응축되어 제1 써모싸이폰(70a)을 통과하는 상기 공조냉매와 다시 열교환되며 순환 사이클을 이룰 수 있다.

이로써, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 종래 기술에 따른 공기조화기에 비해 응축기로 기능하는 실외열교환기(30)에 유입되는 공조냉매의 온도가 낮아질 수 있고, 이에 의한 효과를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 공기조화기는 냉방 사이클이 a-b-c-d-a로 이루어지나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기는 냉방 사이클이 a-b-b1-c-d-a로 이루어질 수 있다.

여기서, b-b1 구간은 제1 써모싸이폰(70a)에 의해 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매(즉, b 상태)의 엔탈피 또는 온도가 하강되는 구간이다.

이로써, 응축기로 기능하는 실외열교환기(30)에는 b1 상태의 공조냉매가 유입되므로, b 상태의 공조냉매가 유입되는 종래 기술에 비하여, 실외팬(30a)의 전력 소모량이 감소될 수 있고, 달리 말해 실외열교환기(30)가 동일한 전력에서 보다 많은 공조냉매를 응축할 수 있게 되어 효율이 상승되는 이점이 있다.

또한, b-b1 구간은, 종래 기술과 달리 현열이 아닌, 상기 제1 냉매의 증발 잠열을 이용하므로, 제1 써모싸이폰(70a)을 컴팩트하게 제작하는 데 용이할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전 시, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매는 사방밸브(20)를 거쳐 제3 냉매배관(80c)을 따라 실내열교환기(50)로 안내되며, 실내열교환기(50)에서 응축된 공조냉매는 팽창밸브(41, 42)를 거친 후 실외열교환기(30)로 안내될 수 있다.

이 경우, 실외열교환기(30)에서 증발된 공조냉매의 온도가 상당히 낮아 제1 써모싸이폰(70a)을 통과하는 것이 불필요(오히려, 통과하게 되면 압손 등의 손실이 우려됨)하므로, 실외열교환기(30)에서 증발된 공조냉매는 제2 체크밸브(72)를 거쳐 제2 배관(82)을 따라 사방밸브(20)로 안내되며, 사방밸브(20)를 통과한 공조냉매는 어큐뮬레이터(60)로 수집될 수 있다.

이상, 제1 써모싸이폰(70a)을 이용해 공기조화기의 냉방 성능을 향상시킬 수 있음을 설명하였다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기를 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도, 도 5는 도 4의 냉방 성능을 설명하기 위한 Ph 선도이다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기를 설명함에 있어, 종래 기술 또는 제1 실시예에 따른 공기조화기에 관하여 설명한 바 있는 구성은 그 상세한 설명을 생략하고, 차이가 있는 구성을 중심으로 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기는 압축기(10), 사방밸브(20), 실외열교환기(30), 팽창밸브(40), 실내열교환기(50), 어큐뮬레이터(60) 및 제2 써모싸이폰(70b)을 포함한다.

제2 써모싸이폰(70b)은 실외열교환기(30) 및 실내열교환기(50)를 연결하는 제2 냉매배관(80b)에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제2 냉매를 수용할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 냉매배관(80b)은 제3 배관(83) 및 제4 배관(84)을 포함할 수 있다.

제3 배관(83)은 제3 체크밸브(73)가 설치되어 상기 공조냉매의 실외열교환기(30)로부터 실내열교환기(50)로의 유동을 안내할 수 있다.

제4 배관(84)은 제4 체크밸브(74)가 설치되어 상기 공조냉매의 실내열교환기(50)로부터 실외열교환기(30)로의 유동을 안내할 수 있다.

이 경우, 제2 써모싸이폰(70b)은 적어도 일측이 제3 배관(83)에 설치되어, 상기 제2 냉매가 제3 배관(83)을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다.

또한, 제2 써모싸이폰(70b)은 적어도 일측이 사방밸브(20) 및 어큐뮬레이터(60)를 연결하는 제4 냉매배관(80d)에 설치되어, 상기 제2 냉매가 제4 냉매배관(80d)을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매는 사방밸브(20) 및 제1 냉매배관(80a)을 거쳐 실외열교환기(30)로 안내되며, 실외열교환기(30)에서 응축된 공조냉매는 제1 팽창밸브(41)를 통과한 후에, 제3 배관(83) 및 제3 체크밸브(73)를 따라 제2 팽창밸브(42) 및 실내열교환기(50)로 안내되며, 실내열교환기(50)에 유입되기 전에 제2 써모싸이폰(70b)의 제2 냉매와 열교환되어 온도가 하강될 수 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 제2 써모싸이폰(70b)을 통과하는 상기 공조냉매의 온도는 하강되고, 제2 써모싸이폰(70b)의 내부에 수용된 상기 제2 냉매는 증발될 수 있다.

이후에, 증발된 상기 제2 냉매는, 실내열교환기(50)에서 증발되고 사방밸브(20)를 거쳐 제4 냉매배관(80d)을 따라 유동하는 공조냉매와 열교환되며 응축되어, 제3 배관(83)을 따라 제2 써모싸이폰(70b)을 통과하는 상기 공조냉매와 다시 열교환되며 순환 사이클을 이룰 수 있다.

이로써, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 종래 기술에 따른 공기조화기에 비해 증발기로 기능하는 실내열교환기(50)에 유입되는 공조냉매의 온도가 낮아질 수 있고, 이에 의한 효과를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 공기조화기는 냉방 사이클이 a-b-c-d-a로 이루어지나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기는 냉방 사이클이 e-f-g-h-e로 이루어질 수 있다.

여기서, 실외열교환기(30)에서 응축된 공조냉매는 제2 써모싸이폰(70b)에 의해 과냉되어 g 상태에 이를 수 있고, g 상태의 공조냉매는 c 상태의 공조냉매에 비해 엔탈피 또는 온도가 낮을 수 있다.

이로써, 증발기로 기능하는 실내열교환기(50)에는 h 상태의 공조냉매가 유입되므로, d 상태의 공조냉매가 유입되는 종래 기술에 비하여, 냉방 용량 또는 냉방 성능이 향상되는 이점이 있다.

또한, 공조냉매가 g 상태에 이르기 위해 , 종래 기술과 달리 현열이 아닌, 상기 제2 냉매의 증발 잠열을 이용하므로, 제1 써모싸이폰(70a)을 컴팩트하게 제작하는 데 용이할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전 시, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매는 사방밸브(20)를 거쳐 제3 냉매배관(80c)을 따라 실내열교환기(50)로 안내될 수 있다.

이 경우, 실내열교환기(50)에서 응축된 공조냉매가 제2 써모싸이폰(70b)을 통과하는 것은 불필요(오히려, 통과하게 되면 압손 등의 손실이 우려됨)하므로, 실내열교환기(50)에서 응축된 공조냉매는 제2 팽창밸브(42)를 통과한 후에, 제4 체크밸브(74) 및 제4 배관(84)을 따라 제1 팽창밸브(41) 및 실외열교환기(30)로 안내되며, 실외열교환기(30)에서 증발된 공조냉매는 제1 냉매배관(80a)을 따라 사방밸브(20)로 안내되며, 사방밸브(20)를 통과한 공조냉매는 어큐뮬레이터(60)로 수집될 수 있다.

이상, 제2 써모싸이폰(70b)을 이용해 공기조화기의 냉방 성능을 향상시킬 수 있음을 설명하였다.

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기를 설명한다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 보여주는 개략도이다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기를 설명함에 있어, 종래 기술 또는 제1, 제2 실시예에 따른 공기조화기에 관하여 설명한 바 있는 구성은 그 상세한 설명을 생략하고, 차이가 있는 구성을 중심으로 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기는 압축기(10), 사방밸브(20), 실외열교환기(30), 팽창밸브(40), 실내열교환기(50), 어큐뮬레이터(60) 및 제3 써모싸이폰(70c)을 포함한다.

제3 써모싸이폰(70c)은 실외열교환기(30) 및 실내열교환기(50)를 연결하는 제2 냉매배관(80b)에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제3 냉매를 수용할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제3 써모싸이폰(70c)은 적어도 일측이 제2 냉매배관(80b)에 설치되어, 상기 제3 냉매가 제2 냉매배관(80b)을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다.

또한, 제3 써모싸이폰(70c)은 적어도 일측이 어큐뮬레이터(60)의 내부에 설치되어, 상기 제3 냉매가 어큐뮬레이터(60)에 수용된 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 공조냉매는 사방밸브(20) 및 제1 냉매배관(80a)을 거쳐 실외열교환기(30)로 안내되며, 실외열교환기(30)에서 응축된 공조냉매는 제2 냉매배관(80b)을 따라 팽창밸브(41, 42)를 통과한 후에 실내열교환기(50)로 안내되며, 실내열교환기(50)에 유입되기 전에 제3 써모싸이폰(70c)의 제3 냉매와 열교환되어 온도가 하강될 수 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 제3 써모싸이폰(70c)을 통과하는 상기 공조냉매의 온도는 하강되고, 제3 써모싸이폰(70c)의 내부에 수용된 상기 제3 냉매는 증발될 수 있다.

이로써, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 운전 시, 종래 기술에 따른 공기조화기에 비해 증발기로 기능하는 실내열교환기(50)에 유입되는 공조냉매의 온도가 낮아질 수 있고, 이에 의한 효과로는 도 5를 참조하여 상기한 제2 실시예에 따른 공기조화기에서 설명한 바와 같이, 냉방 용량 또는 냉방 성능이 향상되는 점과, 상기 제3 냉매의 증발 잠열을 이용하므로 제3 써모싸이폰(70c)을 컴팩트하게 제작하는 데 용이하다는 점이 있다.

한편, 증발된 상기 제3 냉매는, 어큐뮬레이터(60)의 내부에 수용된 상기 공조냉매와 열교환될 수 있다. 어큐뮬레이터(60)에는 실내열교환기(50)에서 응축된 저온, 저압의 공조냉매가 수용되므로, 증발된 상기 제3 냉매는 어큐뮬레이터(60)의 내부에 수용된 상기 공조냉매와 열교환하며 응축되고, 상기 공조냉매는 기회될 수 있다.

즉, 증발된 상기 제3 냉매는 응축 과정을 겪은 후, 제2 냉매배관(80b)을 따라 제3 써모싸이폰(70c)을 통과하는 상기 공조냉매와 다시 열교환되며 순환 사이클을 이룰 수 있음은 물론, 어큐뮬레이터(60)의 내부에 수용된 상기 공조냉매가 기화됨에 따라 압축기(10)에 액상의 공조냉매가 유입되는 문제를 해결(즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기조화기는, 압축기(10)에 기상의 공조냉매가 유입되게 하는 데 도움이 됨)하는 데에도 효과가 있을 수 있다.

이상, 제3 써모싸이폰(70c)을 이용해 공기조화기의 냉방 성능을 향상시킬 수 있음을 설명하였다.

이상, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 공기조화기를 설명하였고, 이들 각 실시예에서 설명된 제1, 제2 및 제3 써모싸이폰(70a, 70b, 70c)과, 이를 위한 구성들은 각각 별개로 공기조화기에 구현될 수 있음은 물론, 서로 조합되어 하나의 공기조화기에 구현될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는 제어부(90)를 포함할 수 있다.

제어부(90)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

제어부(90)는 공기조화기가 냉방 모드 또는 난방 모드인지에 따라 사방밸브(20)를 절환하여, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 냉매를 실외열교환기(30) 및 실내열교환기(50) 중 어느 하나로 안내할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기를 첨부도면을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 예측할 수 있는 다양한 변형이나 균등한 범위내에서의 실시가 가능함은 물론이다.

10: 압축기 20: 사방밸브
30: 실외열교환기 40: 팽창밸브
50: 실내열교환기 60: 어큐뮬레이터
70a: 제1 써모싸이폰 70b: 제2 써모싸이폰
70c: 제3 써모싸이폰 80a: 제1 냉매배관
80b: 제2 냉매배관 80c: 제3 냉매배관
80d: 제4 냉매배관 90: 제어부

Claims

실내를 냉방 또는 난방하는 것이 가능한 공기조화기에 있어서,
어큐뮬레이터로부터 유입된 공조냉매를 압축하는 압축기;
상기 공조냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기;
상기 공조냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기;
상기 압축기에서 토출된 상기 공조냉매를 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나로 안내하는 사방밸브;
상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나로부터 공급받은 상기 공조냉매를 팽창시키는 팽창밸브; 및
상기 실외열교환기 및 사방밸브를 연결하는 제1 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제1 냉매를 수용하는 제1 써모싸이폰을 포함하는 공기조화기.
제1항에 있어서,
상기 사방밸브는,
상기 실내를 냉방하는 경우, 상기 압축기에서 토출된 상기 공조냉매를 상기 실외열교환기로 안내하고,
상기 실내를 난방하는 경우, 상기 압축기에서 토출된 상기 공조냉매를 상기 실내열교환기로 안내하는 공기조화기.
제2항에 있어서,
상기 제1 냉매배관은,
제1 체크밸브가 설치되어 상기 공조냉매의 상기 사방밸브로부터 상기 실외열교환기로의 유동을 안내하는 제1 배관; 및
제2 체크밸브가 설치되어 상기 공조냉매의 상기 실외열교환기로부터 상기 사방밸브로의 유동을 안내하는 제2 배관을 포함하는 공기조화기.
제3항에 있어서,
상기 제1 써모싸이폰은,
상기 제1 배관에 설치되어, 상기 제1 냉매가 상기 제1 배관을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환되는 공기조화기.
제4항에 있어서,
상기 제1 써모싸이폰은,
상기 제1 냉매가 상기 공조냉매와 열교환되며 증발되고,
상기 제1 냉매가 실외공기와 열교환되며 응축되는 공기조화기.
제2항에 있어서,
상기 실외열교환기 및 실내열교환기를 연결하는 제2 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제2 냉매를 수용하는 제2 써모싸이폰을 더 포함하는 공기조화기.
제6항에 있어서,
상기 제2 냉매배관은,
제3 체크밸브가 설치되어 상기 공조냉매의 상기 실외열교환기로부터 상기 실내열교환기로의 유동을 안내하는 제3 배관; 및
제4 체크밸브가 설치되어 상기 공조냉매의 상기 실내열교환기로부터 상기 실외열교환기로의 유동을 안내하는 제4 배관을 포함하는 공기조화기.
제7항에 있어서,
상기 제2 써모싸이폰은,
적어도 일측이 상기 제3 배관에 설치되어, 상기 제2 냉매가 상기 제3 배관을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환되는 공기조화기.
제8항에 있어서,
상기 제2 써모싸이폰은,
적어도 일측이 상기 사방밸브 및 어큐뮬레이터를 연결하는 제4 냉매배관에 설치되어, 상기 제2 냉매가 상기 제4 냉매배관을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환되는 공기조화기.
제2항에 있어서,
상기 실외열교환기 및 실내열교환기를 연결하는 제2 냉매배관에 배치되고, 내부에 상기 공조냉매와 열교환하는 제3 냉매를 수용하는 제3 써모싸이폰을 더 포함하는 공기조화기.
제10항에 있어서,
상기 제3 써모싸이폰은,
적어도 일측이 상기 제2 냉매배관에 설치되어, 상기 제3 냉매가 상기 제2 냉매배관을 유동하는 상기 공조냉매와 열교환되는 공기조화기.
제11항에 있어서,
상기 제3 써모싸이폰은,
적어도 일측이 상기 어큐뮬레이터의 내부에 설치되어, 상기 제3 냉매가 상기 어큐뮬레이터에 수용된 상기 공조냉매와 열교환되는 공기조화기.