KR100268266B1 - 공기조화기의 냉,난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 냉,난방장치에 관한 것으로서, 받침대상에 실내덕트, 송풍팬 및 실내측 열교환기로 이루어진 실내기와 실외팬 및 실내측 열교환기로 이루어진 실외기가 설치되고, 실내 및 실외측 사이에는 압축기 및 송풍모터가 설치되며, 실내측 열교환기의 양측에는 실외측 열교환기로부터 보내진 냉매를 실내측 열교환기로 분할하여 유입시킴과 동시에 분할되어 흘러나오는 냉매를 모으는 커넥터 및 분배기가 배치되고, 분배기에는 실내의 난방시 실외측 열교환기로 보내질때 냉매를 회수하여 저장하는 냉매저장용기가 마련되며, 냉매저장용기와 실외측 열교환기에는 하나의 모세관이 연결되어 공기조화기를 구성함으로써, 난방 운전시 실내측 열교환기의 파이프 용적내에 저장된 불필요한 과량의 냉매를 액상태로 저장하여 파이프내의 액냉매 수위를 낮출 수 있고, 압축기의 토출압력을 허용압력으로 유지시킬 수 있다.

또한, 실내의 냉,난방시 냉매를 저온·저압으로 변환시키는 모세관의 수를 줄일 수 있음은 물론 체크밸브의 제거가 가능하여 냉동 사이클의 회로구성이 단순화됨은 물론 공기조화기의 크기를 슬림화할 수 있고, 특히 냉,난방 사이클의 균형을 맞출 수 있다.

Description

공기조화기의 냉,난방장치

본 발명은 공기조화기의 냉,난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉동싸이클을 난방장치로 절환하여 사용시 실내측 열교환기의 파이프 용적내에 저장된 과량의 냉매를 회수하여 압축기의 허용압력을 일정하게 유지할 수 있도록 한 공기조화기의 냉,난방장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 일정한 냉동사이클(cycle)로 순환하는 냉매의 열교환작용에 의해서 실내를 냉방 또는 난방시키기 위한 것으로서, 이러한 공기조화기는 냉각 및 방열기능을 하는 실내기와 실외기를 일체화 한 일체형과, 실내 및 실외측으로 냉각장치와 방열 및 압축장치를 각각 설치한 분리형으로 구별된다.

일체형 공기조화기는 도 1에 도시된 바와같이, 받침대(10) 상부에는 실내로부터 흡입된 공기를 토출시키기 위해 유로의 기능을 수행하는 실내덕트(12)가 고정되고, 실내덕트(12)의 후방 일측에는 저온·저압의 기체 냉매를 흡입하여 고온·고압으로 압축하는 압축기(14)와 이에 근접되도록 송풍모터(16)가 장착된다.

실내기는 송풍모터(16)의 전방측에서 압입된 송풍팬(18)과 이의 전면에 설치되어 저온·저압 냉매의 증발에 따라 주위의 열을 흡수하는 실내측 열교환기(20)로 되고, 실외기는 송풍모터(16)의 후방측에 압입된 실외팬(22)과 이의 후면에 설치되어 압축기(14)로부터 보내진 고온·고압의 열을 외부로 방열시켜 저온·저압의 냉매 상태로 응축시키기 위한 실외측 열교환기(24)로 된다.

실내덕트(10)의 전방에는 송풍팬(18)의 회전시 실내측 공기를 흡입할 수 있도록 흡입 케이스(26)가 위치되고, 실외팬(22)은 실외 케이스에 의해 보호 지지되며, 실내측 및 실외측 열교환기(20)(24)에는 냉매를 감압하여 저온·저압의 냉매로 변환시키기 위해 도 2에서와 같이 체크밸브(46)가 병렬로 연결된 제1 및 제2모세관(32)(34)이 마련된다. 그리고, 제1 및 제2모세관(32)(34)은 직렬로 연결된다.

한편, 받침대(10)는 그의 측면 및 후면으로 실외 공기가 흡입/토출되도록 캐비넷(36)에 의해서 감싸지며, 실내측 열교환기(20)의 전면에는 실내 공기가 흡입/토출되도록 전면그릴(38)이 장착된다.

이와같이 구성된 종래 공기조화기를 사용하여 실내를 냉방할 경우에는, 도 2에서와 같이 허용압력이 26.5㎏/㎠인 압축기(14)를 기동시키면, 압축된 고온·고압의 기체 냉매는 4방변 밸브(4way-valve)(40)의 D,C포트를 거쳐 실외측 열교환기(24)의 패스라인(pass-line)을 구성하는 2구 파이프(24a)(24b)로 유입되면서 응축되고, 응축된 냉매는 다시 하나의 파이프(24c)를 따라 흘러나와 제1 및 제2모세관(32)(34)에 의해 저온·저압으로 감압되면서 분배기(42)로 보내진다.

분배기(42)로 보내진 냉매는 다시 실내측 열교환기(20)의 3구 파이프(20a)(20b)(20c) 입구를 거쳐 출구로 보내지고, 커넥터(44)에 의해서 모아져 다시 4방변 밸브(40)의 E,S포트를 따라 압축기(14)로 보내짐에 따라 1냉방 사이클로 순환하게 된다. 실내의 냉방시 냉매의 흐름은 실선의 화살표로 표시함.

이때, 실외측 열교환기(24)의 출구로부터 흘러나온 냉매는 체크밸브(46)가 밀폐됨에 따라서 제1 및 제2모세관(32)(34)을 따라 분배기(42)로 보내진다.

따라서, 순환된 냉매는 송풍모터(16)의 구동력에 의해 회전되는 송풍팬(18)과 실외팬(22)에 의해서 공기가 실내측 및 실외측 열교환기(20)(24)로 송풍/흡입됨에 따라서 열교환이 이루어진다. 즉, 실외측에서는 캐비넷(36)의 흡입구를 통해 유입된 실외 공기가 22㎥/min 풍량으로 실외측 열교환기(24)를 거치면서 2구 파이프(24a)(24b)내의 냉매와 열교환하여 온도를 낮춤과 동시에 가열된 공기를 실외로 배출한다.

그리고, 실내기에서는 송풍팬(18)의 회전에 의해 흡입 케이스(26)로 유입된 실내 공기가 실내측 열교환기(20)를 거치면서 3구 파이프(20a)(20b)(20c)내의 냉매와 열교환되어 냉각되고, 냉각된 공기는 전면그릴(38)을 통하여 실내로 토출됨으로써 냉방기능을 수행한다. 이때, 냉방능력은 16259BTU/h이고, 소비입력은 2110W이다.

한편, 전술한 공기조화기의 냉동 싸이클을 절환하여 난방할 경우에는, 냉매의 흐름방향이 변경되도록 4방변 밸브(40)를 작동시키면 실내측 및 실외측 열교환기(20)(24)의 기능이 반대로 된다. 즉, 실내측 열교환기(20)는 응축기로 사용되고, 실외측 열교환기(24)는 증발기로 사용된다.

그 후, 압축기(14)의 기동에 따라 실외측 열교환기(24)의 2구 파이프(24a)(24b)로부터 흘러나온 냉매는 4방변 밸브(40)의 C,S포트를 따라 압축기(14)로 보내져 압축됨과 동시에 D,E포트를 따라 커넥터(44)로 보내진다.

커넥터(44)로 보내진 냉매는 실내측 열교환기(20)의 3구 파이프(20a)(20b)(20c)로 각각 분할되어 입구부로 유입되면서 출구를 통해 흘러나옴과 동시에 분배기(44)에 의해 모아져 제2모세관(34)과 체크밸브(46)를 거쳐 실외측 열교관기(24)의 파이프 입구로 순환하게 된다.

그리고, 순환된 냉매는 송풍모터(16)의 구동력에 의해 회전되는 송풍팬(18)과 실외팬(22)이 회전되어 공기가 실내 및 실외측 열교환기로 흡입/송풍됨에 따라 열교환이 이루어져 난방기능을 수행하는 것이다. 여기에서, 실내의 난방시 냉매의흐름은 점선의 화살표로 표시된다.

이때, 체크밸크(46)는 개방되어 실내측 열교환기(20)의 용적내에 저장된 과량의 냉매가 실외측 열교환기(24)로 보내져 발생되는 결빙현상이 방지되며, 실내측 열교환기(20)를 통과하는 실내 공기의 풍량은 9.122㎥/min이고, 난방능력은16896BTU/h이며, 소비입력은 1880W, 난방 과부하 압력은 29.19㎏/㎠·G이다.

그러나, 상기와 같이 난방 운전시 실내측 열교환기의 파이프 용적이 실외측 열교환기의 용적 보다 크고, 풍량은 실외측 열교환기 보다 작아 실내측 열교환기에서 보내지는 냉매량의 과다로 인한 압축기의 토출측의 압력(29㎏/㎠)이 허용압력보다 높아지는 것을 방지하기 위하여 2개의 모세관과 체크밸브를 사용하였기 때문에 작업공수가 증가됨은 물론 경제적인 비용이 상승되는 단점이 있었다.

또한, 냉동 사이클의 회로구성이 복잡해질 뿐만 아니라, 제품의 크기를 슬림화할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공기조화기의 난방 운전시 실내측 열교환기의 파이프 용적내에 저장된 불필요한 과량의 냉매를 액상태로 저장하여 파이프내의 액냉매 수위를 낮출 수 있고, 압축기의 토출압력을 허용압력으로 유지시킬 수 있는 공기조화기의 냉,난방장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실내의 냉,난방시 냉매를 저온·저압으로 변환시키는 모세관의 수를 줄일 수 있음은 물론 체크밸브의 제거가 가능하여 냉동 사이클의 회로구성이 단순화됨은 물론 공기조화기의 크기를 슬림화할 수 있고, 특히 냉,난방사이클의 균형을 맞출 수 있는 공기조화기의 냉,난방장치를 제공하는데 있다.

제1도는 일반적인 공기조화기를 개략적으로 도시한 분리 사시도,

제2도는 제1도에 도시된 공기조화기에 적용되는 냉,난방장치의 흐름도,

제3도는 본 발명에 따른 공기조화기의 냉,난방장치를 도시한 흐름도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

14 : 압축기 20 : 실내측 열교환기

24 : 실외측 열교환기 40 : 4방변 밸브

44 : 커넥터 50 : 분배기

52 : 모세관 54 : 냉매저장용기

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 냉동 싸이클을 이용하여 실내를 냉/난방시키기 위한 공기조화기의 냉,난방장치에 있어서, 상기 공기조화기는 받침대상에 설치되어 실내로부터 흡입된 공기의 유로 역할을 하는 실내덕트, 송풍팬 및 실내측 열교환기로 이루어진 실내기와; 상기 실내기의 후방측에 배치되는 실외팬 및 실내측 열교환기로 이루어진 실외기와; 상기 실내 및 실외측 사이에 설치되는 압축기 및 송풍모터로 구성되며, 상기 실내측 열교환기 일측에 배치되어 상기 실외측 열교환기로부터 보내지는 냉매가 유입되는 커넥터와; 상기 커넥터에 대해 대향되도록 상기 실내측 열교환기의 다른 일측에 배치되어 상기 실내측 열교환기로부터 분할되게 흘러나오는 냉매를 모으기 위한 분배기와; 상기 냉매량 조절부와 실외측 열교환기에 연결되어 압축된 냉매를 감압하는 하나의 모세관; 실내의 난방시, 상기 실내측 열교환기로부터 흘러 나오는 과량의 역내맹가 상기 모세관으로 보내지기 전에 회수하여, 상기 실외측 열교환기로 보내지는 냉매량을 조절할 수 있도록 하기 위해, 상기 분배기와 모세관 사이에 연결된 냉매저장용기를 포함하여 구성되는 것에 의해 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기의 냉,난방장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉,난방장치를 도시한 흐름도로서, 공기조화기의 구성은 도1과 동일하므로 동일부호를 참조한다.

일체형 공기조화기는 실내로부터 흡입된 공기의 유로 역할을 하는 실내덕트(12), 송풍팬(18) 및 실내측 열교환기(20)로 이루어진 실내기와, 실내덕트(12)의 후방에 배치되는 실외팬(22), 실외측 열교환기(24)로 이루어진 실외기 그리고, 실내 및 실외측 열교환기(20,24) 사이에 설치되는 압축기(14) 및 송풍모터(16)로 구성된다.

실내측 열교환기(20) 양측에는 냉매를 3구 파이프(20a)(20b)(20c)의 입,출구로 보냄과 동시에 모을 수 있도록 커넥터(44)와 분배기(50)가 배치되고, 분배기(500에는 실내의 난방시 실외측 열교환기(24)로 보내지는 냉매량을 조절하기 위한 냉매량 조절부가 마련된다. 냉매량 조절부와 실외측 열교환기(24)는 압축된 냉매를 감압하여 저온·저압으로 변환시키기 위한 하나의 모세관(52)이 연결된다.

냉매량 조절부는 분배기(50)와 모세관(52) 사이에 연결되어 실내측 열교환기(20)로부터 흘러 나오는 과량의 액냉매를 회수하여 실내측 열교환기(20)의 용적내에 저장된 액냉매의 수위를 낮춤과 동시에 압축기(14)의 토출압력을 허용압력으로 유지시킬 수 있도록 냉매저장용기(54)로 되며, 이 냉매저장용기(54)의 내용적은 냉동 사이클 즉, 실내측 또는 실외측 열교환기의 파이프 배열에 따라 가변시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 냉,난방장치의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실내를 냉방할 경우에 있어서 압축기(14)를 기동시키면, 압축된 고온·고압의 기체 냉매는 4방변 밸브(4way-valve)(40)의 D,C포트를 거쳐 실외측 열교환기(24)의 2구 파이프(24a)(24b)로 유입되면서 응축되고, 응축된 냉매는 다시 파이프를 따라 흘러나와 하나의 모세관(52)에 의해 저온·저압으로 감압되면서 냉매저장용기(54)로 보내진다. 이때, 냉매저장용기(54)에는 모세관(52)을 통과한 냉매가 저압상태로 저장됨에 따라서 냉방 사이클에는 영향을 미치지 않는다.

그 후, 분배기(50)로 보내진 냉매는 다시 실내측 열교환기(20)의 3구 파이프(20a)(20b)(20c) 입구를 거쳐 출구로 보내지고, 커넥터(44)에 의해서 모아져 4방변 밸브(40)의 E,S포트를 따라 압축기(14)로 보내짐에 따라서 1냉방 사이클로 순환하게 된다.

따라서, 순환된 냉매는 전술한 바와같이 송풍모터(16)의 구동력에 의해 회전되는 송풍팬(18)과 실외팬(22)이 회전되어 공기가 실내측 및 실외측 열교환기(20)(24)로 송풍/흡입됨에 따라서 열교환이 이루어져 냉각된 공기를 전면그릴(38)을 통해 토출시켜 실내를 냉방시킨다. 이때, 냉방능력은 16287BTU/h이고, 소비입력은 2092W이다.

한편, 실내를 난방할 경우에는, 냉매의 흐름방향이 변경되도록 4방변 밸브(40)를 작동시킨 다음 압축기(14)를 기동시키면, 압축된 냉매는 D,E포트를 따라 커넥터(44)로 보내지고, 커넥터(44)에서는 냉매를 실내측 열교환기(20)의 3구 파이프(20a)(20b)(20c) 입구로 분할하여 흘려 보냄과 동시에 출구를 통해 분배기(50)에 의해 모아져 냉매저장용기(54)에 저장된다.

그 후, 냉매저장용기(54)에 액상태로 저장된 냉매는 하나의 모세관(52)을 통과하면서 감압되어 실외측 열교환기(24)로 보내진다. 이때, 모세관(52)으로 보내지는 실내측 열교환기(20)의 용적내에 저장된 과량의 냉매는 액체저장용기(54)내로 회수되므로 액냉매의 수위와 압축기의 토출압력을 허용압력 이하의 압력(25.01㎏/㎠·G)으로 낮출 수 있고, 실외측 열교환기로 보내지는 과량의 냉매에 의해 발생되는 결빙현상을 방지할 수 있다. 이때, 실내의 난방능력은 15989BTU/h이며, 소비입력은 1743W이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 냉,난방장치에 의하면, 공기조화기의 난방 운전시 실내측 열교환기의 파이프 용적내에 저장된 불필요한 과량의 냉매를 액상태로 저장하여 파이프내의 액냉매 수위를 낮출 수 있고, 압축기의 토출압력을 허용압력으로 유지시킨다.

또한, 실내의 냉,난방시 냉매를 저온·저압으로 변환시키기 위한 모세관의 수를 줄일 수 있음은 물론 체크밸브의 제거가 가능하여 냉동사이클의 회로구성이 단순화됨은 물론 공기조화기의 크기를 슬림화할 수 있고, 특히 냉,난방 사이클의 균형을 맞출 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (2)

1. 냉동 싸이클을 이용하여 실내를 냉/난방시키기 위한 공기조화기의 냉,난방장치에 있어서, 상기 공기조화기는 받침대상에 설치되어 실내로부터 흡입된 공기의 유로 역할을 하는 실내덕트, 송풍팬 및 실내측 열교환기로 이루어진 실내기와; 상기 실내기의 후방측에 배치되는 실외팬 및 실내측 열교환기로 이루어진 실외기와; 상기 실내 및 실외측 사이에 설치되는 압축기 및 송풍모터로 구성되며, 상기 실내측 열교환기 일측에 배치되어 상기 실외측 열교환기로부터 보내지는 냉매가 유입되는 커넥터와; 상기 커넥터에 대해 대향되도록 상기 실내측 열교환기의 다른 일측에 배치되어 상기 실내측 열교환기로부터 분할되게 흘러 나오는 냉매를 모으기 위한 분배기와; 상기 냉매량 조절부와 실외측 열교환기에 연결되어 압축된 냉매를 감압하는 하나의 모세관; 실내의 난방시, 상기 실내측 열교환기로부터 흘러 나오는 과량의 액냉매가 상기 모세관으로 보내지기 전에 회수하여, 상기 실외측 열교환기로 보내지는 냉매량을 조절할 수 있도록 하기 위해, 상기 분배기와 모세관 사이에 연결된 냉매저장 용기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉,난방장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉매저장용기의 내용적은 상기 실내측 및/또는 실외측 열교환기에 따라 그의 용적이 가변되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉,난방장치.