KR20200118968A - 공기 조화 장치 - Google Patents

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KR20200118968A
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branch pipe
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outdoor unit
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신일융
사용철
송치우
신영주
이지성
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 공기 조화 장치는, 냉매가 순환하는 실외기; 물이 순환하는 실내기; 상기 실외기와 상기 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환 장치; 상기 실외기와 상기 열교환 장치를 연결하는 제 1 내지 제 3 실외기 연결관을 포함하고, 상기 열교환 장치는, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와, 상기 제 1 실외기 열결관에서 분기되는 제 1 분기관 및 제 2 분기관과, 상기 제 1 분기관 및 제 2 분기관에 각각 구비되는 제 1 밸브; 상기 제 2 실외기 연결관에서 분기되는 제 3 분기관 및 제 4 분기관과, 상기 제 3 분기관 및 제 4 분기관에 각각 구비되는 제 2 밸브와, 상기 제 3 실외기 연결관에서 분기되는 제 1 냉매 배관 및 제 2 냉매 배관; 상기 제 1 냉매 배관에 구비되는 제 1 팽창 밸브; 및 상기 제 2 냉매 배관에 구비되는 제 2 팽창 밸브를 포함하고, 공기 조화 장치의 냉방 운전 시 제 1 열교환기가 사용되고 제 2 열교환기가 미사용되는 경우, 상기 제 1 분기관 및 제 2 분기관에 각각 구비되는 제 1 밸브는 닫히고, 상기 제 3 분기관에 구비되는 제 2 밸브는 개방되고, 상기 제 4 분기관에 구비되는 제 2 밸브는 닫히며, 상기 제 1 팽창 밸브는 개방되고, 상기 제 2 팽창 밸브는 닫힌다.

Description

공기 조화 장치{Air conditioning apparatus}
본 발명은 공기 조화 장치에 관한 것이다.
공기 조화 장치는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화 장치는, 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 조화 장치는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화 장치가 가정이나 사무일 수 있다.
공기 조화 장치가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화 장치가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
최근에는 환경규제 정책에 따라 공기 조화 장치에 사용되는 냉매의 종류를 제한하고, 냉매 사용량을 줄이는 경향이 나타나고 있다.
냉매 사용량을 줄이기 위하여, 냉매와 소정의 유체간에 열교환을 수행하여 냉방 또는 난방을 수행하는 기술이 제안되고 있다. 일례로, 상기 소정의 유체에는 물이 포함될 수 있다.
냉매와 물의 열교환을 통하여 냉방 또는 난방을 수행하는 시스템과 관련하여, 아래와 같은 선행문헌이 개시된다.
1. 등록번호: 일본특허공보 제5279919호
2. 발명의 명칭 : 공기조화장치
위 선행문헌은 실외기와, 열매체 변환기와, 실내기를 포함한다.
상기 열매체 변환기는, 열교환기와, 열교환기의 상류 측에 위치되는 조임장치와, 상기 열교환기의 하류 측에 위치되는 냉매유로변경장치를 포함한다.
상기 냉매유로변경장치는, 냉방 운전 시 저온 상태의 냉매가 유동하는 냉배배관에 연결되어 있다.
이러한 선행문헌에 의하면, 냉방 운전 시, 복수의 열교환기 중 일부의 열교환기를 사용하는 경우, 미사용되는 열교환기의 상류에 위치되는 조임장치에서 냉매 누설이 방지되는 경우, 냉매가 냉매배관을 따라 유동하는 것이 가능하게 되어 열교환기에서의 냉매 유동이 발생하게 된다. 이 경우, 열교환기에서 물이 유동하는 유로에서 물이 얼게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은, 냉방 운전 시, 다수의 열교환기 중 일부의 열교환기를 사용할 때, 미사용 열교환기로 냉매가 누설되더라도 열교환기의 물 유로 상에서 물이 어는 것이 방지될 수 있는 공기 조화 장치를 제공한다.
본 발명은, 미사용 열교환기로 냉매가 누설되는 경우, 누설된 냉매를 미사용 열교환기에서 회수할 수 있는 공기 조화 장치를 제공한다.
일 측면에 따른 공기 조화 장치는, 냉매가 순환하는 실외기; 물이 순환하는 실내기; 상기 실외기와 상기 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환 장치; 상기 실외기와 상기 열교환 장치를 연결하는 제 1 내지 제 3 실외기 연결관을 포함할 수 있다.
상기 열교환 장치는, 다수의 열교환기를 포함할 수 있으며, 냉방 운전 시 다수의 열교환기 중 일부 만이 사용될 수 있다.
냉방 운전 시 다수의 열교환기 중에서 미사용되는 열교환기의 입구 측에 위치되는 팽창 밸브에서 냉매 누설이 발생하더라도 미사용되는 열교환기에서 냉매 유동이 발생하지 않도록, 미사용되는 열교환기의 출구 측에 위치되는 밸브 들은 닫힌 상태가 유지될 수 있다.
일 예로, 상기 열교환 장치는, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와, 상기 제 1 실외기 열결관에서 분기되는 제 1 분기관 및 제 2 분기관과, 상기 제 1 분기관 및 제 2 분기관에 각각 구비되는 제 1 밸브; 상기 제 2 실외기 연결관에서 분기되는 제 3 분기관 및 제 4 분기관과, 상기 제 3 분기관 및 제 4 분기관에 각각 구비되는 제 2 밸브와, 상기 제 3 실외기 연결관에서 분기되는 제 1 냉매 배관 및 제 2 냉매 배관; 상기 제 1 냉매 배관에 구비되는 제 1 팽창 밸브; 및 상기 제 2 냉매 배관에 구비되는 제 2 팽창 밸브를 포함할 수 있다.
공기 조화 장치의 냉방 운전 시 제 1 열교환기가 사용되고 제 2 열교환기가 미사용되는 경우, 상기 제 1 분기관 및 제 2 분기관에 각각 구비되는 제 1 밸브는 닫히고, 상기 제 3 분기관에 구비되는 제 2 밸브는 개방되고, 상기 제 4 분기관에 구비되는 제 2 밸브는 닫힐 수 있다.
공기 조화 장치의 냉방 운전 시 제 1 열교환기가 사용되고 제 2 열교환기가 미사용되는 경우, 상기 제 1 팽창 밸브는 개방되고, 상기 제 2 팽창 밸브는 닫힐 수 있다.
상기 각 바이패스 밸브는 냉매 유량 조절이 가능한 밸브일 수 있다.
공기 조화 장치의 냉방 운전 시작 시, 상기 제 1 및 제 2 바이패스 밸브는 닫힌 상태가 유지될 수 있다.
상기 각 열교환기는 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 상기 냉매 유로 상의 냉매와 열교환되기 위하여 물이 유동하는 물 유로를 포함하고, 물 유로를 유동한 물이 상기 실내기로 유동할 수 있다.
상기 제 2 열교환기의 냉매 유로의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 센서에서 감지된 온도가 기준 온도 이하가 되면, 상기 제 2 열교환기의 물 유로로 물을 공급하기 위한 펌프가 작동될 수 있다.
상기 제 2 열교환기의 냉매 유로에 냉매가 쌓인 것이 감지되면, 상기 제 1 바이패스 밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 2 바이패스 밸브는 개방될 수 있다.
상기 제 2 바이패스 밸브는 간헐적으로 다수 회 동작할 수 있다.
다른 측면에 따른 공기 조화 장치는, 냉매가 순환하는 실외기; 물이 순환하는 다수의 실내기; 및 상기 실외기와 상기 다수의 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환 장치를 포함하고, 상기 열교환 장치는, 각각이 냉매 유로와 물 유로를 포함하는 다수의 열교환기와, 냉방 운전 시, 상기 다수의 열교환기 각각으로 유입될 냉매를 팽창시키는 다수의 팽창 밸브와, 상기 다수의 열교환기 중 일부의 열교환기가 사용되고, 다른 일부의 열교환기가 미사용될 때, 미사용되는 열교환기에 쌓인 냉매를 상기 실외기로 회수하기 위한 냉매 회수 수단을 포함할 수 있다.
상기 열교환 장치는, 고압 상태의 냉매가 유동되는 고압 배관과, 상기 고압 배관에 구비되는 제 1 밸브와, 저압 상태의 냉매가 유동하는 저압 배관과, 상기 저압 배관에 구비되는 제 2 밸브를 포함하고, 상기 냉매 회수 수단은, 상기 저압 배관과 연결되어 냉매가 상기 저압 배관의 제 2 밸브를 우회하여 유동하기 위한 바이패스 배관과, 상기 바이패스 밸브에 구비되는 바이패스 밸브를 포함할 수 있다.
냉방 운전 시, 미사용되는 열교환기에 대응되는 저압 배관의 제 2 밸브는 닫힌 상태가 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 열교환기 중 일부의 열교환기를 사용할 때, 미사용 열교환기로 냉매가 누설되더라도 미사용된 열교환기에서 냉매가 유동되지 않으므로, 미사용되는 열교환기의 물 유로 상에서 물이 어는 것이 방지될 수 있다.
또한, 미사용 열교환기로 냉매가 누설되는 경우, 누설된 냉매를 미사용 열교환기에서 실외기로 회수할 수 있으므로, 냉매 부족 현상이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 구성을 보여주는 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화 장치의 구성을 보여주는 사이클 선도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 난방 운전 시의 열교환 장치에서의 냉매와 물의 유동 모습을 보여주는 사이클 선도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 냉방 운전 시의 열교환 장치에서의 냉매와 물의 유동 모습을 보여주는 사이클 선도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 냉방 운전 시 다수의 열교환기 중 일부만이 사용되는 경우의 냉매와 물의 유동 모습을 보여주는 사이클 선도.
도 6은 미사용된 열교환기에서 냉매가 회수되는 모습을 보여주는 사이클 선도.
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 조화 장치의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화 장치의 구성을 보여주는 사이클 선도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치(1)는, 실외기(10)와, 실내기(50) 및 상기 실외기(10)와 상기 실내기(50)에 연결되는 열교환 장치(100)를 포함할 수 있다.
상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)는 제 1 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매를 포함할 수 있다.
상기 냉매는 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기의 냉매측 유로 및 상기 실외기(10)를 유동할 수 있다.
상기 실외기(10)는, 압축기(11) 및 실외 열교환기(15)를 포함할 수 있다.
상기 실외 열교환기(15)의 일측에는 실외 팬(16)이 구비되어 외기를 실외 열교환기(15) 측으로 불어주며, 상기 실외 팬(16)의 구동에 의하여 외기와 실외 열교환기(15)의 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다. 상기 실외기(10)는 메인 팽창밸브(18, EEV)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화 장치(1)는, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)를 연결하는 연결 배관(20, 25, 27)을 더 포함할 수 있다.
상기 연결 배관(20, 25, 27)은, 고압의 기상 냉매가 유동하는 기관(고압 기관)으로서 제 1 실외기 연결관(20)과, 저압의 기상 냉매가 유동하는 기관(저압 기관)으로서 제 2 실외기 연결관(25)과, 액 냉매가 유동하는 액관으로서 제 3 실외기 연결관(27)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)는 "3배관 연결구조"를 가지며, 냉매는 3개의 연결관(20, 25, 27)에 의해서 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)를 순환할 수 있다.
상기 열교환 장치(100)와 실내기(50)는 제 2 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유체는 물을 포함할 수 있다.
상기 물은 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기의 물 유로 및 상기 실외기(10)를 유동할 수 있다.
상기 열교환 장치(100)는 다수의 열교환기(140, 141)를 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 일 예로 판형 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 실내기(50)는 다수의 실내기(60, 70)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 다수의 실내기(60, 70)의 갯수에는 제한이 없음을 밝혀두며, 도 1에서는 일 예로, 2개의 실내기(60, 70)가 열교환 장치(100)에 연결된 것이 도시된다.
상기 다수의 실내기(60, 70)는, 제 1 실내기(60), 및 제 2 실내기(70)를 포함할 수 있다.
상기 공기 조화 장치(1)는, 상기 열교환 장치(100)와 상기 실내기(50)를 연결하는 배관(30, 35)을 더 포함할 수 있다.
상기 배관(30, 35)은, 상기 열교환 장치(100)와 각 실내기(60, 70)를 연결하는 제 1 실내기 연결관(30) 및 제 2 실내기 연결관(35)을 포함할 수 있다.
물은 상기 실내기 연결관 들(30, 35)을 통하여 상기 열교환 장치(100)와 상기 실내기(50)를 순환할 수 있다.
물론, 상기 실내기의 대수가 증가하면, 상기 열교환 장치(100)와 실내기를 연결하는 배관의 개수는 증가할 것이다.
이러한 구성에 의하면, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)를 순환하는 냉매와, 상기 열교환 장치(100)와 상기 실내기(50)를 순환하는 물은 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기(140, 141)를 통하여 열교환 된다.
열교환을 통하여 냉각 또는 가열된 물은 상기 실내기(50)에 구비되는 실내 열교환기(61, 71)와 열교환하여 실내 공간의 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다.
상기 다수의 열교환기(140, 141)는 상기 다수의 실내기(60, 70)의 개수와 동일한 수로 구비될 수 있다. 또는, 하나의 열교환기에 2 이상의 실내기가 연결되는 것도 가능하다.
이하에서는 상기 열교환 장치(100)에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
상기 열교환 장치(100)는, 각 실내기(60, 70)와 유동적으로 연결되는 제 1 열교환기(140) 및 제 2 열교환기(141)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(140) 및 제 2 열교환기(141)는 동일한 구조로 형성될 수 있다.
상기 각 열교환기(140, 141)는 일 예로 판형 열교환기를 포함할 수 있으며, 물 유로와 냉매 유로가 교번하여 적층되도록 구성될 수 있다.
상기 각 열교환기(140, 141)는, 냉매 유로(140a, 141a)와 물 유로(140b, 141b)를 포함할 수 있다.
상기 냉매 유로(140a, 141a)는 상기 실외기(10)와 유동적으로 연결되고, 상기 실외기(10)에서 배출된 냉매가 상기 냉매 유로(140a, 141a)에 유입되고 상기 냉매 유로(140a, 141a)를 통과한 냉매가 상기 실외기(10)로 유입될 수 있다.
각 물 유로(140b, 141b)는 각 실내기(60, 70)와 연결되며, 각 실내기(60, 70)에서 배출된 물이 상기 물 유로(140b, 141b)에 유입되고 상기 물 유로(140b)를 통과한 물이 상기 각 실내기(60, 70)로 유입될 수 있다.
상기 열교환 장치(100)는, 상기 제 1 실외기 연결관(20)에서 분기되는 제 1 분기관(101) 및 제 2 분기관(102)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 분기관(101) 및 제 2 분기관(102)은 일 예로 고압 상태의 냉매가 유동할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 분기관(101) 및 제 2 분기관(102)을 고압 배관이라 이름할 수 있다.
상기 제 1 분기관(101) 및 제 2 분기관(102)에는 제 1 밸브(103, 104)가 구비될 수 있다.
다만, 상기 제 1 실외기 연결관(20)에서 분기되는 분기관의 갯수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
상기 열교환 장치(100)는, 상기 제 2 실외기 연결관(25)에서 분기되는 제 3 분기관(105) 및 제 4 분기관(106)을 포함할 수 있다.
상기 제 3 분기관(105) 및 제 4 분기관(106)은 일 예로 저압 상태의 냉매가 유동할 수 있다. 따라서, 상기 제 3 분기관(105) 및 제 4 분기관(106)을 일 예로 저압 배관이라 할 수 있다.
상기 제 3 분기관(105) 및 제 4 분기관(106)에는 제 2 밸브(107, 108)가 구비될 수 있다.
다만, 상기 제 2 실외기 연결관(25)에서 분기되는 분기관의 갯수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
상기 열교환 장치(100)는, 상기 제 1 분기관(101)과 상기 제 2 분기관(102)이 연결되는 제 1 공통 기관(111)과, 상기 제 3 분기관(105)과 상기 제 4 분기관(106)이 연결되는 제 2 공통 기관(112)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 공통 기관(111)은 상기 각 열교환기(140, 141)의 냉매 유로(140a, 141a)의 일단과 연결될 수 있다.
상기 각 열교환기(140, 141)의 상기 냉매 유로(140a, 141a)의 타단에는 냉매 배관(121, 122)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(140)에 제 1 냉매 배관(121)이 연결되고, 상기 제 2 열교환기(141)에 제 2 냉매 배관(122)이 연결될 수 있다.
상기 제 1 냉매 배관(121)에는 제 1 팽창 밸브(123)가 구비되고, 상기 제 2 냉배 배관(122)에는 제 2 팽창 밸브(124)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 냉매 배관(121) 및 제 2 냉매 배관(122)은 상기 제 3 실외기 연결관(27)에 연결될 수 있다.
상기 각 팽창밸브(123, 124)는 일 예로, 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다.
상기 전자 팽창밸브는 개도 조절을 통하여 상기 팽창밸브를 지나는 냉매의 압력을 강하시킬 수 있다. 일례로, 상기 팽창밸브가 완전히 개방되면(full-open 상태) 냉매는 감압없이 통과될 수 있고, 상기 팽창밸브의 개도가 작아지면 냉매는 감압이 이루어질 수 있다. 상기 냉매의 감압되는 정도는 상기 개도가 작아질수록 커진다.
상기 열교환 장치(100)는, 상기 제 3 분기관(105)과 상기 제 1 공통 기관(111)을 연결하는 제 1 바이패스 배관(113)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 바이패스 배관(113)은 냉매가 상기 제 3 분기관(105)의 제 2 밸브(107)를 우회하도록 한다. 상기 제 1 바이패스 배관(113)에는 제 1 조절 밸브(114)가 구비될 수 있다.
상기 열교환 장치(100)는, 상기 제 4 분기관(106)과 상기 제 2 공통 기관(112)을 연결하는 제 2 바이패스 배관(115)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 바이패스 배관(115)은 냉매가 상기 제 4 분기관(106)의 제 2 밸브(108)를 우회하도록 한다. 상기 제 2 바이패스 배관(115)에는 제 2 조절 밸브(116)가 구비될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 조절 밸브(114, 116)는 냉매 유량 조절이 가능한 밸브이다. 즉, 상기 조절 밸브(114, 116)는 개도 조절이 가능한 전자팽창밸브일 수 있다.
한편, 상기 각 실내기 연결관(30, 35)은, 열교환기 유입관(31, 36)과, 열교환기 유출관(32, 37)을 포함할 수 있다.
상기 각 열교환기 유입관(31, 36)에는 펌프(151, 152)가 구비될 수 있다.
상기 각 열교환기 유입관(31, 36)과 열교환기 유출관(32, 37)는 각 실내 열교환기(61, 71)와 연결될 수 있다.
상기 열교환기 유입관(31, 36)은 상기 실내 열교환기(61, 71)를 기준으로 실내기 유입관 역할을 하고, 상기 열교환기 유출관(32, 37)은 상기 실내 열교환기(61, 71)를 기준으로 실내기 유출관 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 난방 운전 시의 열교환 장치에서의 냉매와 물의 유동 모습을 보여주는 사이클 선도이다.
도 3을 참조하면, 상기 공기 조화 장치(1)가 난방 운전되면(다수의 실내기가 난방 운전되면), 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고압의 기상 냉매는 제 1 실외기 연결관(20)을 유동한 후에 상기 제 1 분기관(101) 및 제 2 분기관(102)으로 분기될 수 있다.
상기 공기 조화 장치(1)의 난방 운전 시, 상기 제 1 및 제 2 분기관(101 102)의 제 1 밸브(103, 104)는 개방되고, 상기 제 3 및 제 4 분기관(105, 106)의 제 2 밸브(107, 108)는 닫힌다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 바이패스 밸브(114, 116)는 닫힌다.
상기 제 1 분기관(101)으로 분기된 냉매는 상기 제 1 공통 기관(111)을 따라 유동한 후에, 상기 제 1 열교환기(140)의 냉매 유로(140a)로 유동한다.
상기 제 2 분기관(102)으로 분기된 냉매는 상기 제 2 공통 기관(112)을 따라 유동한 후에, 상기 제 2 열교환기(141)의 냉매 유로(141a)로 유동한다.
본 실시 예에서, 상기 공기 조화 장치(1)의 난방 운전 시 상기 열교환기(140, 141)는 응축기로 작용할 수 있다.
상기 공기 조화 장치(1)의 난방 운전 시, 상기 제 1 팽창 밸브(123) 및 제 2 팽창 밸브(124)는 개방된다.
상기 각 열교환기(140, 141)의 냉매 유로(140a, 141a)를 지난 냉매는, 상기 각 팽창 밸브(123, 124)를 지난 후에 상기 제 3 실외기 연결관(27)으로 유동한다.
상기 제 3 실외기 연결관(27)으로 배출된 냉매는 실외기(10)로 유입되며, 상기 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 상기 압축기(11)에서 압축된 고압의 냉매는 다시 상기 제 1 실외기 연결관(20)을 통해 상기 열교환 장치(100)로 유동한다.
한편, 상기 각 열교환기(140, 141)의 물 유로(140b, 141b)를 유동하는 물은 냉매와의 열교환에 의하여 가열되고, 가열된 물은 상기 각 실내 열교환기(61, 71)로 공급되어 난방을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 냉방 운전 시의 열교환 장치에서의 냉매와 물의 유동 모습을 보여주는 사이클 선도이다.
도 4를 참조하면, 상기 공기 조화 장치(1)가 냉방 운전되면(다수의 실내기가 냉방 운전되면), 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축된 고압의 액 냉매는 제 3 실외기 연결관(27)을 유동한 후에 상기 제 1 냉매 배관(121) 및 제 2 냉배 배관(122)으로 분배될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 냉매 배관(121, 122)에 구비되는 팽창 밸브(123, 124)가 소정 개도로 개방되므로, 냉매는 상기 팽창 밸브(123, 124)를 통과하면서 저압의 냉매로 감압될 수 있다.
감압된 냉매는 상기 열교환기(140, 141)의 냉매 유로(140a, 141a)를 따라 유동하면서 물과의 열교환을 통하여 증발될 수 있다.
즉, 상기 공기 조화 장치(1)의 냉방 운전 시 상기 열교환기(140, 141)는 증발기로 작용할 수 있다.
상기 공기 조화 장치(1)가 냉방 운전되는 중에는 상기 제 1 및 제 2 분기관(101, 102)의 제 1 밸브(103, 104)는 닫히고, 상기 제 3 및 제 4 분기관(105, 106)의 제 2 밸브(107, 108)는 열린다. 또한, 상기 바이패스 밸브(113, 116)는 닫힌다.
따라서, 상기 각 열교환기(140, 141)의 냉매 유로(140a, 141a)를 지난 냉매는 상기 각 공통 기관(111, 112)으로 유동된다.
상기 각 공통 기관(111, 112)으로 유동된 냉매는 상기 제 3 및 제 4 분기관(105, 106)을 유동한 후에 상기 제 2 실외기 연결관(25)으로 유동하게 된다.
상기 제 2 실외기 연결관(25)으로 배출된 냉매는 실외기(10)로 유입되며, 상기 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 상기 압축기(11)에서 압축된 고압의 냉매는 실외 열교환기(15)에서 응축되고, 응축된 액 냉매는 다시 제 3 실외기 연결관(27)을 따라 유동할 수 있다.
한편, 물의 유동은 도 3에서 설명한 것과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화 장치의 냉방 운전 시 다수의 열교환기 중 일부만이 사용되는 경우의 냉매와 물의 유동 모습을 보여주는 사이클 선도이다. 도 6은, 미사용된 열교환기에서 냉매가 회수되는 모습을 보여주는 사이클 선도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 냉방 운전되어야 할 실내기의 대수가 적거나 실내기의 냉방 부하가 작은 경우에는 다수의 열교환기 중 일부 만이 증발기로 사용될 수 있다.
도 5에서는 제 1 열교환기(140)가 사용되고, 제 2 열교환기(141)가 미사용되는 것이 도시된다.
상기 공기 조화 장치(1)가 냉방 운전되면, 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축된 고압의 액 냉매는 제 3 실외기 연결관(27)을 유동한 후에 상기 제 1 냉매 배관(121) 및 제 2 냉배 배관(122)으로 분배될 수 있다.
이때, 사용되는 제 1 열교환기(140)에 대응되는 제 1 팽창 밸브(123)는 개방되고, 미사용되는 제 2 열교환기(141)에 대응하는 제 2 팽창 밸브(124)는 닫힌다.
또한, 사용되는 제 1 열교환기(140)에 대응되는 제 3 분기관(105)의 밸브(107)는 개방되고, 미사용되는 제 4 열교환기(141)에 대응되는 제 4 분기관(106)의 밸브(108)는 닫힌다.
또한, 공기 조화 장치(1)가 냉방 운전 시작 시에는 상기 바이패스 밸브(114, 116)는 닫힌 상태이다.
그러면, 상기 제 1 냉매 배관(121)에서 냉매의 유동이 가능하므로, 냉매가 상기 제 1 팽창 밸브(123)를 지나면서 팽창된 후에 상기 제 1 열교환기(140)를 유동한다.
따라서, 상기 제 1 교환기(140)를 유동한 냉매는 상기 제 1 공통 기관(111)으로 유동된다.
상기 제 1 공통 기관(111)으로 유동된 냉매는 상기 제 3 분기관(105)을 유동한 후에 상기 제 2 실외기 연결관(25)으로 유동하게 된다.
상기 제 2 실외기 연결관(25)으로 배출된 냉매는 실외기(10)로 유입되며, 상기 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 상기 압축기(11)에서 압축된 고압의 냉매는 실외 열교환기(15)에서 응축되고, 응축된 액 냉매는 다시 제 3 실외기 연결관(27)을 따라 유동할 수 있다.
한편, 상기 제 4 분기관(106)의 밸브(108)가 닫혀있고, 상기 제 2 팽창 밸브(124)가 닫혀 있으므로, 상기 제 2 열교환기(141)에서 냉매는 유동되지 않는다.
따라서, 상기 제 2 열교환기(141) 내에서 물 유로(141b)에 물이 존재하여도 냉매에 의해서 상기 물 유로(141b)의 물이 얼어 상기 제 2 열교환기(141)가 파손되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(141)가 미사용되므로 상기 제 2 열교환기(141)의 물 유로(140b)로 물이 유동하지 않는다.
한편, 상기 제 2 열교환기(141)를 사용하지 않아서 상기 제 2 팽창 밸브(124)를 닫더라도 상기 제 2 팽창 밸브(124)에서 미량의 냉매가 누설될 수 있다.
냉매가 누설된다는 것은 냉매가 상기 제 2 팽창 밸브(124)를 통과하는 것을 의미한다.
만약, 상기 제 2 팽창 밸브(124)에서 냉매가 누설된 경우 누설된 냉매는 상기 제 2 열교환기(141)의 냉매 유로(141a)에 쌓이게 된다.
상기 제 2 팽창 밸브(124)의 개도가 매우 작으므로, 미량의 냉매가 상기 제 2 팽창 밸브(124)를 통과하는 경우, 냉매의 온도 하강 폭이 크다.
이와 같이 냉매의 온도 하강 폭이 큰 상태에서, 냉매가 상기 제 2 열교환기(141) 내부에서 정체되어 있는 경우 보다 냉매가 제 2 열교환기(141) 내에서 유동하는 경우가 물 유로(141b)에 존재하는 물이 얼게될 가능성이 높다.
본 실시 예와 같이, 미사용되는 제 2 열교환기(141)에 대응되는 상기 제 4 분기관(106)의 밸브(108)를 닫으면, 상기 제 2 열교환기(141)의 냉매 유로(141a) 및 상기 제 2 공통 기관(112)에서 냉매가 유동되지 않는다.
한편, 상기 제 2 팽창 밸브(124)에서 냉매가 누설되는 경우, 상기 제 2 열교환기(141)의 냉매 유로(141a)의 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 도시되지 않은 온도센서는 상기 냉매 유로(141a)의 입구 온도 또는 출구 온도를 감지할 수 있다.
상기 온도 센서에서 감지된 온도가 기준 온도에 도달하면, 상기 물 유로(141b)에서 물이 결빙되는 것이 방지되도록 물이 상기 물 유로(141b)를 유동하도록 제 2 펌프(152)를 작동시킬 수 있다.
상기 제 2 펌프(152)는 일정 시간 동작한 후에 정지되거나 간헐적으로 온/오프를 반복할 수 있다.
상기 제 2 팽창 밸브(124)에서 누설된 냉매가 상기 제 2 열교환기(141)에서 지속적으로 쌓이게 되면 사용되는 상기 제 1 열교환기(140)로 유동하는 냉매의 양이 줄어들게 된다. 즉, 냉매 부족에 의해서 냉매 사이클 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 미사용된 열교환기에 쌓인 냉매를 실외기(10)로 회수하기 위하여, 미사용된 열교환기에 대응하는 바이패스 밸브(116)가 간헐적으로 개방될 수 있다.
예를 들어 미사용되는 제 2 열교환기(141)에 대응되는 제 2 바이패스 밸브(116)가 개방될 수 있다. 이때, 상기 제 2 바이패스 밸브(116)의 개도를 조절하함으로써, 실외기(10)로 회수되는 냉매의 양을 조절할 수 있다.
상기 제 2 열교환기(141)로는 이상 상태의 냉매가 누설될 수 있으며, 상기 제 2 열교환기(141)에 냉매가 정체되는 시간이 증가되면 기상 냉매가 액 냉매로 응축되어 상기 제 2 열교환기(141)에 쌓인 냉매는 대부분인 액 냉매일 수 있다.
상기 제 2 바이패스 밸브(116)의 개도가 커서 회수되는 액 냉매의 양이 많은 경우에는 냉매의 회수 시간은 단축될 수 있으나, 급작스럽게 회수되는 액 냉매에 의해서 압축기의 저압이 높아지게 되어 사이클 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 도 6과 같이 상기 제 2 바이패스 밸브(116)의 개도를 조절하여 소량의 액 냉매가 반복하여 다수 번에 걸쳐서 회수되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제 2 열교환기(141)를 미사용한 시점부터 일정 시간 간격으로 상기 제 2 바이패스 밸브(116)에 의해서 냉매가 회수되도록 할 수 있다.
또는, 실외기(10)와 열교환 장치(100)를 유동하는 냉매의 상태를 판단하여, 냉매의 회수가 필요하다고 판단되는 경우, 상기 제 2 바이패스 밸브(116)가 작동할 수 있다.
상기 제 2 바이패스 밸브(116)가 작동하면, 상기 제 2 열교환기(141)에 쌓인 냉매가 상기 제 2 공통 기관(112), 상기 제 2 바이패스 배관(115)을 지나 상기 제 2 실외기 연결관(25)으로 유동하게 된다.
제안되는 실시 예에 의하면, 다수의 열교환기 중 일부의 열교환기를 사용할 때, 미사용 열교환기로 냉매가 누설되더라도 미사용된 열교환기에서 냉매가 유동되지 않으므로, 미사용되는 열교환기의 물 유로 상에서 물이 어는 것이 방지될 수 있다.
또한, 미사용 열교환기로 냉매가 누설되는 경우, 누설된 냉매를 미사용 열교환기에서 실외기로 회수할 수 있으므로, 냉매 부족 현상이 방지될 수 있다.
본 실시 예에서 미사용된 열교환기에 쌓인 냉매를 실외기로 회수하기 위한 배관 및 밸브를 통칭하여 냉매 회수 수단이라 이름할 수 있다. 일 예로 상기 냉매 회수 수단은 바이패스 배관과 바이패스 밸브를 포함할 수 있다.
1: 공기조화 장치 10: 실외기
20: 제 1 실외기 연결관 25: 제 2 실외기 연결관
27: 제 3 실외기 연결관 50: 실내기
100: 열교환 장치 113: 제 1 바이패스 배관
114: 제 1 바이패스 밸브 115: 제 2 바이패스 배관
116: 제 2 바이패스 밸브 140: 제 1 열교환기
141: 제 2 열교환기

Claims (11)

  1. 냉매가 순환하는 실외기;
    물이 순환하는 실내기;
    상기 실외기와 상기 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환 장치;
    상기 실외기와 상기 열교환 장치를 연결하는 제 1 내지 제 3 실외기 연결관을 포함하고,
    상기 열교환 장치는, 제 1 열교환기 및 제 2 열교환기와,
    상기 제 1 실외기 열결관에서 분기되는 제 1 분기관 및 제 2 분기관과,
    상기 제 1 분기관 및 제 2 분기관에 각각 구비되는 제 1 밸브;
    상기 제 2 실외기 연결관에서 분기되는 제 3 분기관 및 제 4 분기관과,
    상기 제 3 분기관 및 제 4 분기관에 각각 구비되는 제 2 밸브와,
    상기 제 3 실외기 연결관에서 분기되는 제 1 냉매 배관 및 제 2 냉매 배관;
    상기 제 1 냉매 배관에 구비되는 제 1 팽창 밸브; 및
    상기 제 2 냉매 배관에 구비되는 제 2 팽창 밸브를 포함하고,
    공기 조화 장치의 냉방 운전 시 제 1 열교환기가 사용되고 제 2 열교환기가 미사용되는 경우,
    상기 제 1 분기관 및 제 2 분기관에 각각 구비되는 제 1 밸브는 닫히고,
    상기 제 3 분기관에 구비되는 제 2 밸브는 개방되고, 상기 제 4 분기관에 구비되는 제 2 밸브는 닫히며,
    상기 제 1 팽창 밸브는 개방되고, 상기 제 2 팽창 밸브는 닫히는 공기 조화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분기관과 상기 제 2 분기관이 연결되는 제 1 공통 기관과,
    상기 제 2 분기관과 상기 제 2 공통 기관을 연결하는 제 1 바이패스 배관과,
    상기 제 1 바이패스 배관에 구비되는 제 1 바이패스 밸브와,
    상기 제 3 분기관과 상기 제 4 분기관이 연결되는 제 2 공통 기관과,
    상기 제 4 분기관과 상기 제 2 공통 기관을 연결하는 제 2 바이패스 배관과,
    상기 제 2 바이패스 배관에 구비되는 제 2 바이패스 밸브를 더 포함하는 공기 조화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 바이패스 밸브는 냉매 유량 조절이 가능한 밸브인 공기 조화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    공기 조화 장치의 냉방 운전 시작 시, 상기 제 1 및 제 2 바이패스 밸브는 닫힌 상태가 유지되는 공기 조화 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 열교환기는 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 상기 냉매 유로 상의 냉매와 열교환되기 위하여 물이 유동하는 물 유로를 포함하고, 물 유로를 유동한 물이 상기 실내기로 유동하는 공기 조화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기의 냉매 유로의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 온도 센서에서 감지된 온도가 기준 온도 이하가 되면, 상기 제 2 열교환기의 물 유로로 물을 공급하기 위한 펌프가 작동되는 공기 조화 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기의 냉매 유로에 냉매가 쌓인 것이 감지되면, 상기 제 1 바이패스 밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 2 바이패스 밸브는 개방되는 공기 조화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 바이패스 밸브는 간헐적으로 다수 회 동작하는 공기 조화 장치.
  9. 냉매가 순환하는 실외기;
    물이 순환하는 다수의 실내기; 및
    상기 실외기와 상기 다수의 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환 장치를 포함하고,
    상기 열교환 장치는, 각각이 냉매 유로와 물 유로를 포함하는 다수의 열교환기와,
    냉방 운전 시, 상기 다수의 열교환기 각각으로 유입될 냉매를 팽창시키는 다수의 팽창 밸브와,
    상기 다수의 열교환기 중 일부의 열교환기가 사용되고, 다른 일부의 열교환기가 미사용될 때, 미사용되는 열교환기에 쌓인 냉매를 상기 실외기로 회수하기 위한 냉매 회수 수단을 포함하는 공기 조화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열교환 장치는, 고압 상태의 냉매가 유동되는 고압 배관과,
    상기 고압 배관에 구비되는 제 1 밸브와,
    저압 상태의 냉매가 유동하는 저압 배관과,
    상기 저압 배관에 구비되는 제 2 밸브를 포함하고,
    상기 냉매 회수 수단은, 상기 저압 배관과 연결되어 냉매가 상기 저압 배관의 제 2 밸브를 우회하여 유동하기 위한 바이패스 배관과,
    상기 바이패스 밸브에 구비되는 바이패스 밸브를 포함하는 공기 조화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    냉방 운전 시, 미사용되는 열교환기에 대응되는 저압 배관의 제 2 밸브는 닫힌 상태가 유지되는 공기 조화 장치.
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