KR20230042899A

KR20230042899A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20230042899A
Application number: KR1020210125714A
Authority: KR
Inventors: 류병진; 차우호; 정청우; 양홍주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-03-30

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명의 공기조화기는, 냉매를 유동시키는 압축기와, 유동하는 냉매와 외부공기를 열교환하는 실외열교환기를 포함하는 실외기; 외부공기 또는 실내공기를 실내공간으로 공급하는 공급덕트를 형성하고, 상기 공급덕트 내부를 유동하는 공기를 냉매와 연교환시키는 제1실내열교환기와, 상기 제1실내열교환기로부터 유동하는 공기를 냉매와 열교환시키는 제2실내열교환기를 포함하는 제1실내기; 실내공기를 외부로 배출하는 배출덕트를 형성하고, 상기 배출덕트 내부를 유동하는 공기를 냉매와 열교환하는 배기열교환기를 포함하는 제2실내기; 및 상기 실외기에서 배출되는 냉매를 상기 제2실내열교환기 또는 상기 배기열교환기로 공급하고, 상기 제2실내열교환기 또는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 실외기로 공급하는 냉매분배밸브를 포함한다.

Description

공기조화기{Air Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내공간으로 열교환된 공기를 공급하고, 실내공기를 외부로 배출하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 일반적으로 실내공간의 공기를 순환하여 실내공간의 온도를 조절할 수 있다. 다만, 실내공간의 공기만을 순환하는 경우, 실내공간의 쾌적도를 높이는데 한계가 있을 수 있다. 따라서, 실외공간의 공기를 열교환하여 실내공간을 공급하고, 실내공간의 공기를 외부로 배출하는 방식의 공기조화기도 개발되고 있다.

공개특허 KR10-2010-0128812호는 실내공기와 실외공기를 열교환하는 전열교환기, 냉매에 의해 실내로 공급되는 공기를 열교환하는 열교환기, 실내로 공급되는 공기를 가열하는 히터를 개시하고 있다.

다만, 상기 문헌의 공기조화기는, 실내공간으로 공기를 공급하는 급기덕트와 실내공간의 공기를 외부로 배기하는 배기덕트가 별개의 공간으로 구획되는 경우 적용하지 못하는 문제가 있다. 또한, 배기되는 공기와 공급되는 공기를 직접적으로 열교환할 수 있으나, 배기되는 공기의 폐열을 작동모드에 따라 필요한 공간으로 공급하기는 어려운 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 운전시스템의 효율을 향상시키는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 전기 히터 등의 별도의 전력기구 사용하지 않고도 실내공간으로 공급되는 공기의 온도를 적절히 제어하여 에너지를 절감할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는, 사용하지 않는 열교환기나 냉매관에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

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

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 냉매를 유동시키는 압축기와, 유동하는 냉매와 외부공기를 열교환하는 실외열교환기를 포함하는 실외기와, 외부공기 또는 실내공기를 실내공간으로 공급하는 공급덕트를 형성하고, 상기 공급덕트 내부를 유동하는 공기를 냉매와 연교환시키는 제1실내열교환기와, 상기 제1실내열교환기로부터 유동하는 공기를 냉매와 열교환시키는 제2실내열교환기를 포함하는 제1실내기와, 실내공기를 외부로 배출하는 배출덕트를 형성하고, 상기 배출덕트 내부를 유동하는 공기를 냉매와 열교환하는 배기열교환기를 포함하는 제2실내기와, 상기 실외기에서 배출되는 냉매를 상기 제2실내열교환기 또는 상기 배기열교환기로 공급하고, 상기 제2실내열교환기 또는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 실외기로 공급하는 냉매분배밸브를 포함하여, 압축기로부터 유동하는 냉매를 제1실내열교환기, 제2실내열교환기, 및 배기열교환기로 유동시켜 다양한 모드로 운전할 수 있는 공기조화기를 제공할 수 있다.

상기 압축기와 상기 냉매분배밸브는 2개의 냉매관으로 연결되고, 상기 실외열교환기는, 상기 제1실내열교환기, 상기 제2실내열교환기, 및 상기 배기열교환기 중 적어도 하나와 액관으로 연결되어, 2개의 냉매관이 냉매분배밸브와 연결되어 제2실내열교환기와 배기열교환기를 연결할 수 있고, 실외열교환기와 제1실내열교환기 등을 연결할 수 있다.

상기 실외열교환기와 상기 제1실내열교환기를 연결하는 액관과, 상기 압축기로부터 유동하는 냉매를 상기 냉매분배밸브로 보내는 제1기관과, 상기 냉매분배밸브로부터 유동하는 냉매를 상기 압축기로 보내는 제2기관을 포함하여, 실외열교환기, 제1실내열교환기, 제2실내열교환기, 및 배기열교환기를 다양한 모드로 운전할 수 있다.

상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제2실내열교환기와 상기 배기열교환기 중 하나로 공급하고, 냉매를 상기 제2실내열교환기와 상기 배기열교환기 중 하나로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 공급하는 사방밸브를 사용한다.

상기 액관은, 상기 제1실내열교환기와 연결되는 제1액관과, 상기 제2실내열교환기와 연결되는 제2액관과, 상기 배기열교환기와 연결되는 제3액관으로 분지되어, 실외열교환기가 제1실내열교환기, 제2실내열교환기, 및 배기열교환기 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.

상기 냉매분배밸브와 상기 제2실내열교환기를 연결하는 제1밸브연결관과, 상기 냉매분배밸브와 상기 배기열교환기를 연결하는 제2밸브연결관을 더 포함하고, 상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관을 상기 제1밸브연결관과 상기 제2밸브연결관 중 하나로 연결시킬 수 있다.

상기 제1실내열교환기에서 배출되는 냉매를 상기 제2기관으로 보내는 연결관을 더 포함하여, 제1실내열교환기로부터 배출되는 냉매를 압축기로 보낼 수 있다.

상기 제1실내기는, 일측으로 제1유입홀이 형성되고, 타측으로 제1배기홀이 형성되며, 상기 공급덕트를 형성하는 제1하우징과, 상기 공급덕트 내부에 배치되는 상기 제1실내열교환기와, 상기 공급덕트 내부에 배치되고, 상기 제1실내열교환기의 하류에 배치되는 상기 제2실내열교환기와, 상기 공급덕트 내부에 배치되고, 상기 제1유입홀에서 상기 제1배기홀로 공기유동을 형성시키는 제1팬을 포함하여, 제1실내열교환기와 제2실내열교환기를 통과한 공기가 실내공간으로 공급될 수 있다.

상기 실내공간으로 냉각된 공기를 공급하는 제1냉방모드에서, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 제1기관으로 공급하고, 상기 실외열교환기로부터 유동하는 냉매는 상기 제1실내열교환기로 공급하고, 상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제2실내열교환기로 공급하여, 제2실내열교환기(112)에서 일부 방열에너지를 재열에너지로 재활용할 수 있다.

상기 제1냉방모드에서, 상기 냉매분배밸브는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 보내고, 상기 배기열교환기의 일측에 배치되는 배기팽창밸브를 조절하여, 상기 배기열교환기로 공급되는 냉매의 유동량이 줄어들게하여, 배기열교환기와 이와 연결되는 냉매관에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

상기 실내공간으로 냉각된 공기를 공급하는 제2냉방모드에서, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 제1기관으로 공급하고, 상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 배기열교환기로 공급하고, 상기 실외열교환기로 또는 상기 배기열교환기부터 유동하는 냉매는 상기 제1실내열교환기와 상기 제2실내열교환기로 공급하여, 배기열교환기를 통과하여 외부로 배기되는 공기를 이용하여 압축기에서 토출되어 유동하는 냉매를 방열하여 열에너지를 활용할 수 있다.

상기 실내공간으로 가열된 공기를 공급하는 난방모드에서, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1기관으로 공급하고, 상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제1실내열교환기로 공급하여, 외부로 배기되는 공기를 배기열교환기와 열교환하여 냉매의 증발열량을 추가적으로 얻을 수 있다.

상기 난방모드에서, 상기 제2실내열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 실외열교환기 또는 상기 배기열교환기로 공급할 수 있다.

상기 난방모드에서, 상기 냉매분배밸브는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 보내고, 상기 제1실내열교환기의 일측에 배치되는 제1실내팽창밸브를 조절하여, 상기 제1실내열교환기로 공급되는 냉매의 유동량이 줄어들게하여, 열교환기 내부에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

상기 실외열교환기를 통해 냉매를 응축시키는 제상모드에서, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 제1기관으로 공급하고, 상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제1실내열교환기로 공급하고, 상기 실외열교환기 또는 상기 제2실내열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 배기열교환기로 공급하여, 제상모드에서도 실내공간으로 가열된 공기를공급할 수 있다.

상기 제상모드에서, 상기 냉매분배밸브는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 보내고, 상기 제1실내열교환기의 일측에 배치되는 제1실내팽창밸브를 조절하여, 상기 제1실내열교환기로 공급되는 냉매의 유동량이 줄어들게하여, 열교환기 내부에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 실내공간에서 외부로 배기되는 공기의 열교환으로 냉매의 열량을 확보하고, 확보된 열량을 제1실내기에서 사용할 수 있어 전체적인 시스템의 효율 향상되는 장점이 있다.

둘째, 제1실내기 내부에 2개의 실내열교환기가 배치되어, 전기 히터 등의 별도의 전력기구 사용하지 않고도 실내로 공급되는 공기의 온습도 조절을 할 수 있어, 에너지가 절감되는 장점도 있다.

셋째, 사용하지 않는 열교환기나 냉매관에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지하여 공기조화기의 신뢰성 문제 회피할 수 있는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부와 그와 관련구성의 블록도이다.
도 3은 제1냉방모드에서의 공기조화기의 냉매유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실외열교환기만을 응축기로 사용하는 공기조화기의 운전에 따른 압력과 엔탈피 변화를 표시한 데이터와, 제1냉방모드에서 본 발명의 공기조화기의 운전에 따른 압력과 엔탈피 변화를 표시한 데이터의 차이를 표시한 도면이다.
도 5는 제2냉방모드에서의 공기조화기의 냉매유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 실외열교환기만을 응축기로 사용하는 공기조화기의 운전에 따른 압력과 엔탈피 변화를 표시한 데이터와, 제2냉방모드에서 본 발명의 공기조화기의 운전에 따른 압력과 엔탈피 변화를 표시한 데이터의 차이를 표시한 도면이다.
도 7는 난방모드에서의 공기조화기의 냉매유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실외열교환기만을 증발기로 사용하는 공기조화기의 운전에 따른 압력과 엔탈피 변화를 표시한 데이터와, 난방모드에서 본 발명의 공기조화기의 운전에 따른 압력과 엔탈피 변화를 표시한 데이터의 차이를 표시한 도면이다.
도 9는 제상모드에서의 공기조화기의 냉매유동을 설명하기 위한 도면이다.

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, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

<전체구성>

본 발명의 공기조화기는, 압축기(10a, 10b)와 실외열교환기(18a, 18b)를 포함하는 실외기(1), 실내공기 또는 외부공기를 실내공간으로 공급하는 제1실내기(100), 실내공기를 외부로 배출하는 제2실내기(120)를 포함한다.

제1실내기(100)는 공기가 유동하는 공급덕트와, 공급덕트 내부를 유동하는 공기를 열교환하는 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)를 포함한다.

제2실내기(120)는 공기가 유동하는 배기덕트와 배기덕트 내부를 유동하는 공기를 열교환하는 배기열교환기(126)를 포함한다.

본 발명의 공기조화기는, 실외기(1)와 2개의 냉매관으로 연결되고, 제2실내열교환기(112)와 배기열교환기(126)에 연결되어, 압축기(10a, 10b)에 의해 유동하는 냉매의 유동 방향을 변경하는 냉매분배밸브(140)를 포함한다.

본 발명의 공기조화기는, 압축기(10a, 10b)에서 토출되는 고압의 냉매를 제1실내기(100) 또는 제2실내기(120)로 공급하는 제1기관(52), 제1실내기(100) 또는 제2실내기(120)로부터 유동하는 냉매를 압축기(10a, 10b)로 공급하는 제2기관(54), 및 실외열교환기(18a, 18b)와 제1실내기(100)를 연결하는 액관(50)을 포함한다.

본 발명의 공기조화기는, 냉매분배밸브(140)와 제2실내열교환기(112)를 연결하는 제1분배밸브연결관(56), 냉매분배밸브(140)와 실외열교환기(18a, 18b)를 연결하는 제2분배밸브연결관(58), 및 제1실내열교환기(110)와 제2기관(54)을 연결하는 연결관(60)을 포함한다.

제1기관(52)은, 실외기(1) 내부에 배치되는 실외기측 제1기관(52a)과, 실외기(1) 외부에 배치되는 실내기측 제1기관(52b)을 포함한다. 제2기관(54)은, 실외기(1) 내부에 배치되는 실외기측 제2기관(54a)과 실외기(1) 외부에 배치되는 실내기측 제2기관(54b)을 포함한다. 액관(50)은 실외기(1) 내부에 배치되는 실외기측 액관(50a)과 실외기(1) 외부에 배치되는 실내기측 액관(50b)을 포함한다.

실외기(1)의 일측에는 실외기측 제1기관(52a)과 실내기측 제1기관(52b)을 연결하는 제1커넥터(72), 실외기측 제2기관(54a)과 실내기측 제2기관(54b)을 연결하는 제2커넥터(74), 실외기측 액관(50a)과 실내기측 액관(50b)을 연결하는 제3커넥터(70)가 배치된다.

실내기측 액관(50b)은 제1실내열교환기(110)와 연결되는 제1액관(51a), 제2실내열교환기(112)와 연결되는 제2액관(51b), 및 배기열교환기(126)와 연결되는 제3액관(51c)을 포함할 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하여, 실외기(1)의 구성을 설명한다.

실외기(1)는, 냉매를 압축하는 압축기(10a, 10b), 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외열교환기(18a, 18b), 압축기(10a, 10b)에서 토출되는 냉매를 제1실내기(100) 또는 제2실내기(120)로 보내는 제1절환밸브(16b), 압축기(10a, 10b)에서 토출되는 냉매를 실외열교환기(18a, 18b) 또는 제1절환밸브(16b)로 보내는 제2절환밸브(16a), 압축기(10a, 10b)로 공급되는 냉매를 분리하는 어큐물레이터(14), 압축기(10a, 10b)에서 토출되는 냉매 중의 오일을 분리하는 오일분리기(12a, 12b)를 포함한다.

실외기(1)는, 액관(50)을 유동하는 냉매의 일부를 과냉각하고, 나머지 일부를 증발시켜 압축기(10a, 10b)로 공급하는 과냉각기(24a, 24b)를 더 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 압축기(10a, 10b), 실외열교환기(18a, 18b), 실외팽창밸브(22a, 22b), 과냉각기(24a, 24b) 각각이 2개의 구성으로 이루어지고 있으나, 이는 하나의 구성으로 이루어지는 것도 무방하다.

제1절환밸브(16b)는 제2절환밸브(16a)로부터 유동하는 냉매를 제1기관(52)으로 유동시킨다. 제2기관(54)을 유동하는 냉매는 어큐물레이터(14)를 통해 압축기(10a, 10b)로 공급될 수 있다.

액관(50)은, 실외열교환기(18a, 18b)로부터 배출되는 냉매를 제1실내기(100) 또는 제2실내기(120)로 공급할 수 있다. 또한, 액관(50)은 제1실내기(100)로부터 유동하는 냉매를 실외열교환기(18a, 18b)로 공급할 수 있다.

실외기(1)는, 액관(50)을 유동하는 냉매를 팽창시키는 실외팽창밸브(22a, 22b)를 포함한다. 실외팽창밸브(22a, 22b)는, 실외열교환기(18a, 18b)로 유동하는 냉매를 팽창할 수 있다.

이하에서는, 제1실내기(100)와 제2실내기(120)의 구성과 연결관계를 설명한다.

제1실내기(100)는, 공급덕트를 형성하는 제1하우징(101), 공급덕트를 유동하는 공기를 냉매와 열교환시키는 제1실내열교환기(110), 제1실내열교환기(110)를 통과한 공기를 냉매와 열교환시키는 제2실내열교환기(112)를 포함한다.

제1하우징(101)에는, 제1하우징(101) 외부의 공기가 유입되는 제1유입홀(102a, 102b)과, 제1하우징(101) 내부의 공기가 배기되는 제1배기홀(103)이 형성된다. 제1유입홀(102a, 102b)은, 실내공기가 유입되는 제1-1유입홀(102a)과, 외부공기가 유입되는 제1-2유입홀(102b)을 포함할 수 있다.

여기서, 실내공기는, 제1배기홀(103)에 의해 공기가 토출되는 실내공간으로 제1실내기(100)로 공기조절되는 공간의 공기일 수 있다. 외부공기는, 실내공간과 구별되는 별도의 공간의 공기일 수 있다. 일례로, 외부공기는, 건물 등의 외부공간의 공기일 수 있다.

제1실내기(100)는 제1유입홀(102a, 102b)로부터 유입되는 공기를 제1배기구(103)로 보내는 제1팬(104)을 포함할 수 있다.

제1팬(104)의 작동으로 제1유입홀(102a, 102b)로부터 유동하는 공기가 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)를 거쳐 제1배기구(103)로 유동할 수 있다.

제1실내열교환기(110)는 액관(50)과 연결되어, 액관(50)으로부터 냉매가 유입될 수 있다. 제1실내열교환기(110)는, 제2기관(54)으로 연결되는 연결관(60)으로 냉매를 배출한다. 연결관(60)은 실내기측 제2기관(54b)과 연결되어, 저압의 냉매를 압축기(10a, 10b)로 보낼 수 있다.

제2실내열교환기(112)는, 일측에서 액관(50)과 연결될 수 있다. 제2실내열교환기(112)는, 타측에서 제1분배밸브연결관(56)과 연결된다. 제1분배밸브연결관(56)은 제1기관(52)을 통해 유동하는 냉매를 제2실내열교환기(112)로 공급하거나, 제2실내열교환기(112)에서 배출되는 냉매를 냉매분배밸브(140)로 공급한다.

제1실내열교환기(110)의 일측에는 제1실내열교환기(110)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 제1실내팽창밸브(111)가 배치된다. 제2실내열교환기(112)의 일측에는 제2실내열교환기(112)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 제2실내팽창밸브(113)가 배치된다.

제2실내기(120)는, 실내공기를 외부로 배출할 수 있다. 제2실내기(120)는, 배기덕트를 형성하는 제2하우징(121), 제2하우징 내부에 배치되고 외부로 배기되는 공기와 냉매를 열교환시키는 배기열교환기(126), 제2하우징(121) 내부에 배치되고 공기유동을 형성하는 제2팬(124)을 포함한다.

제2하우징(121)의 일측에는 실내공기가 공급되는 제2유입홀(122)이 형성되고, 타측에는 외부로 공기를 배출하는 제2배기홀(123)이 형성된다.

배기열교환기(126)는, 일측에서 액관(50)과 연결된다. 배기열교환기(126)는, 타측에서 제2분배밸브연결관(58)과 연결된다. 제2분배밸브연결관(58)은 제1기관(52)을 통해 유동하는 냉매를 배기열교환기(126)로 공급하거나, 배기열교환기(126)에서 배출되는 냉매를 냉매분배밸브(140)로 공급한다.

배기열교환기(126)의 일측에는 배기열교환기(126)로 유동하는 냉매를 팽창시키는 배기팽창밸브(127)가 배치된다.

이하에서는, 냉매분배밸브(140)의 연결관계를 설명한다.

냉매분배밸브(140)는 사방밸브일 수 있다. 냉매분배밸브(140)는, 제1기관(52), 제2기관(54), 제1분배밸브연결관(56), 및 제2분배밸브연결관(58)에 각각 연결된다. 냉매분배밸브(140)는, 제1기관(52), 제2기관(54), 제1분배밸브연결관(56), 및 제2분배밸브연결관(58) 중의 두개의 관과 나머지 두개의 관을 각각 연결한다.

냉매분배밸브(140)는, 제1기관(52)을 제1분배밸브연결관(56)과 제2분배밸브연결관(58) 중 하나에 연결시킬 수 있다. 냉매분배밸브(140)는 제2기관(54)을 제1분배밸브연결관(56)과 제2분배밸브연결관(58) 중 하나에 연결시킬 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명 공기조화기의 제어부와 그와 관련된 구성을 설명한다.

공기조화기는, 실외기(1), 제1실내기(100), 제2실내기(120), 및 냉매분배밸브(140)를 통한 냉매의 유동과 냉매의 유량을 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.

제어부는, 실외기(1)에 포함된 구성을 제어하는 실외기제어부(210)와, 제1실내기(100)에 포함된 구성을 제어하는 제1실내기제어부(220)와, 제2실내기(120)에 포함된 구성을 제어하는 제2실내기제어부(230)와, 냉매분배밸브(140)를 제어하는 밸브제어부(240)를 포함할 수 있다. 공기조화기는, 실외기제어부(210), 제1실내기제어부(220), 제2실내기제어부(230), 및 밸브제어부(240)를 전체적으로 제어하는 통합제어부(200)를 포함할 수 있다.

실외기제어부(210)는, 압축기(10a, 10b)의 작동이나, 실외열교환기(18a, 18b)에 공기유동을 형성하는 실외기팬(20), 실외팽창밸브(22a, 22b)의 개도를 조절할 수 있다. 실외기제어부(210)는, 제2절환밸브(16a)의 조절할 수 있다.

제1실내기제어부(220)는 제1팬(104)의 작동을 조절하거나, 제1실내팽창밸브(111)와 제2실내팽창밸브(113)의 개도를 조절할 수 있다. 제2실내기제어부(230)는 제2팬(124)의 작동을 조절하거나, 배기팽창밸브(127)의 개도를 조절할 수 있다. 밸브제어부(240)는, 냉매분배밸브(140)를 조절하여, 제1기관(52)을 유동하는 냉매를 제2실내열교환기(112) 또는 배기열교환기(126)로 보내거나, 제2실내열교환기(112) 또는 배기열교환기(126)로부터 유동하는 냉매를 제2기관(54)으로 공급할 수 있다.

이하에서는, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명 공기조화기의 작동을 설명한다.

본 발명의 공기조화기는, 제1냉방모드, 제2냉방모드, 난방모드, 및 제상모드로 운전될 수 있다.

먼저 도 3을 참조하여 제1냉방모드를 설명한다.

제1냉방모드에서, 실외열교환기(18a, 18b)와 제2실내열교환기(112)는 응축기로 작동한다. 제1냉방모드에서 제1실내열교환기(110)는 증발기로 작동한다.

압축기(10a, 10b)에서 토출된 냉매는 제2절환밸브(16a)를 거쳐 실외열교환기(18a, 18b)와 제1기관(52)으로 유동한다. 따라서, 액관(50)에서는 실외열교환기(18a, 18b)로부터 유동하는 냉매가 실외기(1) 외측으로 유동한다. 즉, 냉매는 실외기측 액관(50a)에서 실내기측 액관(50b)으로 유동한다.

제1기관(52)을 유동하는 냉매는 냉매분배밸브(140)를 거쳐 제1분배연결관(60)으로 유동한다. 따라서, 제2실내열교환기(112)는 응축기로 작동할 수 있다.

실내기측 액관(50b)을 따라 유동하는 냉매는 제1실내열교환기(110)로 유동한다. 제1실내열교환기(110)는 증발기로 작동할 수 있다.

제1실내기(100)를 유동하는 공기는 제1실내열교환기(110)를 통과하여 냉각된다. 또한, 제1실내기(100)를 유동하는 공기는 제2실내열교환기(112)를 거쳐 저온의 건조한 상태의 공기가 실내공간으로 공급될 수 있다.

제1냉방모드에서, 배기열교환기(126)는 작동이 정지될 수 있다. 다만, 실내기측 액관(50b)을 유동하는 냉매의 일부는 배기열교환기(126)로 공급될 수 있다. 배기팽창밸브(127)는, 최소한의 개도를 유지할 수 있다. 하나의 실시예로, 배기팽창밸브(127)는 80 내지 100pls의 개도를 유지하여 최소한의 냉매가 배기열교환기(126)로 유동하게 할 수 있다.

배기열교환기(126) 측으로 유입된 냉매는 증발후 냉매분배밸브(140)를 거쳐 제2기관(54)을 통해 압축기(10a, 10b)로 유동할 수 있다. 이때, 배기열교환기(126)와 배기열교환기(126)를 통과하여 냉매가 유동하는 관으로 냉매나 오일이 축적되지 않게 유도할 수 있다.

본 발명의 공기조화기를 통해 제1냉방모드로 작동하는 경우, 제2실내열교환기(112)에서 일부 방열에너지를 재열에너지로 재활용할 수 있다. 따라서, 도 4를 참조하면, 본 발명의 공기조화기를 통해 제1냉방모드로 작동하는 경우, 실외열교환기(18a, 18b)로 전체 방열을 하는 비교대상에 비해, 운전의 응축온도가 감소되고, 증발입구 엔탈피가 감소되므로, 운전효율일 200% 수준으로 향상시킬 수 있다.

또한, 배기팽창밸브(127)가 최소한으로 개방되고 있어, 배기열교환기(126)와 이와 연결되는 냉매관에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는, 도 5를 참조하여, 제2냉방모드를 설명한다.

제2냉방모드에서 실외열교환기(18a, 18b)와 배기열교환기(126)는 응축기로 작동할 수 있다. 제2냉방모드에서 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)는 증발기로 작동할 수 있다.

제1기관(52)을 유동하는 냉매는 냉매분배밸브(140)를 거쳐 제2분배연결관(60)으로 유동한다. 따라서, 배기열교환기(126)는 응축기로 작동할 수 있다.

실내기측 액관(50b)을 따라 유동하는 냉매는 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)로 유동한다. 따라서, 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)는 증발기로 작동할 수 있다.

제1실내기(100)를 유동하는 공기는 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)를 통과하여 냉각된다. 여름철의 외기온도가 설정온도를 초과하는 경우, 실내공간으로 공급되는 공기의 온도를 급격하게 낮추기 위해, 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)를 모두 증발기로 사용할 수 있다.

제2냉방모드에서 배기열교환기(126)는 응축기로 작동하여, 외부로 배기되는 공기를 가열할 수 있다. 이때, 배기팽창밸브(127)는 최대한으로 개방하여 배기열교환기(126)로 유동하는 냉매량을 확보할 수 있다.

제2냉방모드는 제2실내기(120)를 통해 외부로 배기되는 공기를 이용하여 제1기관(52)을 통해 유입되는 냉매를 방열하여 열에너지를 활용할 수 있다. 따라서, 도 6를 참조하면, 본 발명의 공기조화기 전체적인 냉매순환량이 증가한다. 또한, 본 발명의 공기조화기는, 하나의 실내열교환기 만을 사용하는 비교대상에 비해 증발기로 사용되는 제1실내열교환기(110)와 제2실내열교환기(112)의 입구측 엔탈피와 증발온도가 감소되어 냉각제습능력을 최대한으로 향상시킬 수 있다.

또한, 실외열교환기(18a, 18b)로 유동하는 냉매량을 최소화하여 응축온도 상승을 최소화할 수 있어, 압축기(10a, 10b)의 운전주파수 향상을 통한 냉매순환량을 증가시킬 수 있다. 또한, 모든 열교환기가 작동되고 있으므로, 전체적인 냉매관에서 냉매나 오일이 축적되는 것이 방지될 수 있다.

이하에서는, 도 7를 참조하여, 난방모드를 설명한다.

난방모드에서, 제2실내열교환기(112)는 응축기로 작동한다. 난방모드에서 실외열교환기(18a, 18b)와 배기열교환기(126)는 증발기로 작동한다.

압축기(10a, 10b)에서 토출된 냉매는 제2절환밸브(16a)를 거쳐 제1기관(52)으로 유동한다. 액관(50)에서는 실내기측 액관(50b)으로부터 실외기측 액관(50a)으로 냉매가 유동한다. 따라서, 액관(50)을 유동하는 냉매가 실외열교환기(18a, 18b)를 거쳐 압축기(10a, 10b)로 공급될 수 있다.

제1기관(52)을 유동하는 냉매는 냉매분배밸브(140)를 거쳐 제1분배연결관(60)으로 유동한다. 제1기관(52)을 유동하는 냉매는 제2실내열교환기(112)로 유동한다. 제2실내열교환기(112)로부터 유동하는 냉매는 배기열교환기(126)와 실외열교환기(18a, 18b)로 유동할 수 있다. 또한, 제2실내열교환기(112)로부터 유동하는 냉매의 일부가 제1실내열교환기(110)로 유동할 수 있다.

제1냉방모드에서, 제1실내열교환기(110)는 작동이 정지될 수 있다. 다만, 실내기측 액관(50b)을 유동하는 냉매의 일부는 제1실내열교환기(110)로 공급될 수 있다. 제1실내팽창밸브(111)는, 최소한의 개도를 유지할 수 있다. 하나의 실시예로, 제1실내팽창밸브(111)는 80 내지 100pls의 개도를 유지하여 최소한의 냉매가 제1실내열교환기(110)로 유동하게 할 수 있다.

제1실내기(100)를 유동하는 공기는 제2실내열교환기(112)를 통과하여 가열된다. 따라서, 제1실내기(100)를 통해 실내공간으로 고온의 공기가 공급될 수 있다.

제2실내기(120)를 유동하는 공기는 배기열교환기(126)를 통과하여 냉각된다. 따라서, 제2실내기(120)를 통해 외부로 냉각된 공기가 배기될 수 있다.

본 발명의 공기조화기를 통해 난방모드로 작동하는 경우, 제2실내기(120)를 통해 배기되는 공기를 배기열교환기(126)와 열교환하여 냉매의 증발열량을 추가적으로 얻을 수 있다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 공기조화기는, 실외열교환기만을 증발기로 사용하는 비교대상에 비해, 운전의 증발온도 상승을 통한 압축기(10a, 10b)의 주파수 감소를 유도하여 사이클의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 실외열교환기(18a, 18b) 만을 증발기로 사용하는 경우에 비해 냉매순환량이 증가되어 난방능력이 향상될 수 있다. 또한, 실외열교환기(18a, 18b)로 유동하는 냉매량을 줄일 수 있어, 실외열교환기(18a, 18b)에서 발생하는 압력손실을 줄여 착상방지를 통한 제상운전 회피가 가능해질 수 있다. 또한, 정지상태로 운전되는 제1실내열교환기(110)로 최소한의 냉매를 유동시켜 열교환기 내부에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는, 도 9를 참조하여, 제상모드를 설명한다.

제상모드에서, 실외열교환기(18a, 18b)와 제2실내열교환기(112)는 응축기로 작동한다. 제상모드에서 배기열교환기(126)는 증발기로 작동한다. 제상모드에서 제1실내열교환기(110)를 정지시킬 수 있다.

제1기관(52)을 유동하는 냉매는 냉매분배밸브(140)를 거쳐 제1분배연결관(60)으로 유동한다. 제1기관(52)을 유동하는 냉매는 제2실내열교환기(112)로 유동할 수 있다.

실내기측 액관(50b)을 따라 유동하는 냉매는 배기열교환기(126)로 유동한다. 배기열교환기(126)는 증발기로 작동할 수 있다.

제1실내기(100)를 유동하는 공기는 제2실내열교환기(112)를 통과하여 가열된다. 따라서, 제1실내기(100)는 가열된 공기를 실내공간으로 공급할 수 있다. 제2실내기(120)는 외부로 배기되는 공기를 냉각할 수 있다.

제상모드에서, 제1실내열교환기(110)는 작동이 정지될 수 있다. 다만, 실내기측 액관(50b)을 유동하는 냉매의 일부는 제1실내열교환기(110)로 공급될 수 있다. 제1실내팽창밸브(111)는, 최소한의 개도를 유지할 수 있다.

본 발명의 공기조화기를 통해 제상모드로 작동하는 경우, 실내공간으로 가열된 공기를 공급하면서 제상모드를 수행할 수 있다. 실외열교환기(18a, 18b)만을 응축기로 사용하는 경우, 제상모드에서 실내공간으로 가열된 공기를 공급할 수 없다.

배기열교환기(126)로 유동하는 냉매량을 최대한으로 확보하여, 실외열교환기(18a, 18b)와 제2실내열교환기(112)로 압축된 냉매가 유동하게 할 수 있다. 즉, 배기열교환기(126)에ㅐ 배기되는 공기를 이용하여 최대한의 증발열량을 얻어내어, 증발온도 상승을 통한 압축기(10a, 10b)의 운전주파수 상승을 유동하여 순환냉매의 유량을 증가시킬 수 있다. 이는, 실외열교환기(18a, 18b)와 제2실내열교환기(112)로 유동하는 냉매량을 확보할 수 있다.

또한, 정지상태로 운전되는 제1실내열교환기(110)로 최소한의 냉매를 유동시켜 열교환기 내부에서 냉매나 오일이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10a, 10b : 압축기 18a, 18b : 실외열교환기
50 : 액관 52 : 제1기관
54 : 제2기관 100 : 제1실내기
110 : 제1실내열교환기 112 : 제2실내열교환기
120 : 제2실내기 126 : 배기열교환기
140 : 냉매분배밸브

Claims

냉매를 유동시키는 압축기와, 유동하는 냉매와 외부공기를 열교환하는 실외열교환기를 포함하는 실외기;
외부공기 또는 실내공기를 실내공간으로 공급하는 공급덕트를 형성하고, 상기 공급덕트 내부를 유동하는 공기를 냉매와 연교환시키는 제1실내열교환기와, 상기 제1실내열교환기로부터 유동하는 공기를 냉매와 열교환시키는 제2실내열교환기를 포함하는 제1실내기;
실내공기를 외부로 배출하는 배출덕트를 형성하고, 상기 배출덕트 내부를 유동하는 공기를 냉매와 열교환하는 배기열교환기를 포함하는 제2실내기; 및
상기 실외기에서 배출되는 냉매를 상기 제2실내열교환기 또는 상기 배기열교환기로 공급하고, 상기 제2실내열교환기 또는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 실외기로 공급하는 냉매분배밸브를 포함하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기와 상기 냉매분배밸브는 2개의 냉매관으로 연결되고,
상기 실외열교환기는, 상기 제1실내열교환기, 상기 제2실내열교환기, 및 상기 배기열교환기 중 적어도 하나와 액관으로 연결되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 실외열교환기와 상기 제1실내열교환기를 연결하는 액관;
상기 압축기로부터 유동하는 냉매를 상기 냉매분배밸브로 보내는 제1기관;
상기 냉매분배밸브로부터 유동하는 냉매를 상기 압축기로 보내는 제2기관을 포함하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 액관은, 상기 제1실내열교환기와 연결되는 제1액관과, 상기 제2실내열교환기와 연결되는 제2액관과, 상기 배기열교환기와 연결되는 제3액관으로 분지되는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제2실내열교환기와 상기 배기열교환기 중 하나로 공급하고, 냉매를 상기 제2실내열교환기와 상기 배기열교환기 중 하나로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 공급하는 사방밸브를 사용하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 냉매분배밸브와 상기 제2실내열교환기를 연결하는 제1밸브연결관;
상기 냉매분배밸브와 상기 배기열교환기를 연결하는 제2밸브연결관을 더 포함하고,
상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관을 상기 제1밸브연결관과 상기 제2밸브연결관 중 하나로 연결시키는 공기조화기.
제 6 항에 있어서,
상기 제1실내열교환기에서 배출되는 냉매를 상기 제2기관으로 보내는 연결관을 더 포함하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 제1실내기는,
일측으로 제1유입홀이 형성되고, 타측으로 제1배기홀이 형성되며, 상기 공급덕트를 형성하는 제1하우징;
상기 공급덕트 내부에 배치되는 상기 제1실내열교환기;
상기 공급덕트 내부에 배치되고, 상기 제1실내열교환기의 하류에 배치되는 상기 제2실내열교환기; 및
상기 공급덕트 내부에 배치되고, 상기 제1유입홀에서 상기 제1배기홀로 공기유동을 형성시키는 제1팬을 포함하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 실내공간으로 냉각된 공기를 공급하는 제1냉방모드에서,
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 제1기관으로 공급하고,
상기 실외열교환기로부터 유동하는 냉매는 상기 제1실내열교환기로 공급하고,
상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제2실내열교환기로 공급하는 공기조화기.
제 9 항에 있어서,
상기 제1냉방모드에서,
상기 냉매분배밸브는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 보내고,
상기 배기열교환기의 일측에 배치되는 배기팽창밸브를 조절하여, 상기 배기열교환기로 공급되는 냉매의 유동량이 줄어들게하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 실내공간으로 냉각된 공기를 공급하는 제2냉방모드에서,
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 제1기관으로 공급하고,
상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 배기열교환기로 공급하고,
상기 실외열교환기로 또는 상기 배기열교환기부터 유동하는 냉매는 상기 제1실내열교환기와 상기 제2실내열교환기로 공급하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 실내공간으로 가열된 공기를 공급하는 난방모드에서,
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1기관으로 공급하고,
상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제1실내열교환기로 공급하는 공기조화기.
제 12 항에 있어서,
상기 난방모드에서,
상기 제2실내열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 실외열교환기 또는 상기 배기열교환기로 공급하는 공기조화기.
제 12 항에 있어서,
상기 난방모드에서,
상기 냉매분배밸브는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 보내고,
상기 제1실내열교환기의 일측에 배치되는 제1실내팽창밸브를 조절하여, 상기 제1실내열교환기로 공급되는 냉매의 유동량이 줄어들게하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 실외열교환기를 통해 냉매를 응축시키는 제상모드에서,
상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기와 상기 제1기관으로 공급하고,
상기 냉매분배밸브는, 상기 제1기관으로부터 유동하는 냉매를 상기 제1실내열교환기로 공급하고,
상기 실외열교환기 또는 상기 제2실내열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 배기열교환기로 공급하는 공기조화기.
제 15 항에 있어서,
상기 제상모드에서,
상기 냉매분배밸브는 상기 배기열교환기로부터 유동하는 냉매를 상기 제2기관으로 보내고,
상기 제1실내열교환기의 일측에 배치되는 제1실내팽창밸브를 조절하여, 상기 제1실내열교환기로 공급되는 냉매의 유동량이 줄어들게하는 공기조화기.