KR19990020151A - 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실외열교환기와 실내열교환기의 냉매흐름을 변환시켜서 냉방과 난방을 선택적으로 수행하는 냉·난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로, 특히 상기 실외열교환기의 공기흐름 방향 전방에 보조 응축기를 설치하여 난방운전시 실외열교환기의 서리 발생을 줄여 난방효율을 향상시키는 보조 응축기를 구비한 냉·난방 공기조화기에 관한 것으로, 압축기(1), 실외열교환기(2), 모세관(11) 및 실내열교환기(4)가 냉매관(6)을 통해 순차적으로 연설되고, 상기 압축기(1), 실외열교환기(2) 및 실내열교환기(4) 사이에 사방밸브(5)가 설치되어 상기 사방밸브(5)에 의해 압축기(1)에서 토출된 냉매를 실외열교환기(2) 또는 실내열교환기(4)로 순환시켜서 실내에 대해 냉·난방공조를 수행하는 냉·난방 공기조화기에 있어서, 상기 실외열교환기(2)의 공기흐름 방향의 전방에 설치되는 보조 응축기(10)를 구비한 것이다.

Description

보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기

본 발명은 실외열교환기와 실내열교환기의 냉매흐름을 변환시켜서 냉방과 난방을 선택적으로 수행하는 냉·난방 겸용 공기조화기에 관한 것으로, 특히 상기 실외열교환기의 공기흐름 방향 전방에 보조 응축기를 설치하여 난방운전시 실외열교환기의 서리 발생을 줄여 난방효율을 향상시키는 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기에 관한 것이다.

일반적인 냉·난방 공기조화기는 도 1에 나타난 바와 같이, 압축기(1), 실외열교환기(2), 모세관(11) 및 실내열교환기(4)가 냉매관(6)을 통해 순차적으로 연설되어 냉매를 순환시켜서 실내에 대해 냉방공조를 수행하는 냉방전용 공기조화기에 있어서, 상기 압축기(1), 실외열교환기(2) 및 실내열교환기(4) 사이의 냉매관로상에 사방밸브(5)를 설치하여 사방밸브(5)에 의해 압축기(1)에서 토출된 냉매를 냉방운전시에는 실외열교환기(2)로, 난방운전시에는 실내열교환기(3)로 순환시켜서 실내에 대해 냉·난방공조를 수행하는 것이다.

냉방운전시 냉매사이클은 실선의 화설표→)와 같으며, 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(5)를 통해 실외열교환기(2)에서 실외 공기에 의해 냉각되어 응축열을 방출한 다음 모세관(3)에서 감압팽창되어 실내열교환기(4)에서 실내 공기의 열을 빼앗아 증발하여 실내 공기를 시원하게 한 다음 사방밸브(5)를 통해 압축기(1)에 흡입된다.

난방운전시 냉매사이클은 점선의 화살표(→)와 같으며, 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(50를 통해 실내열교환기(4)에서 실내 공기에 의해 냉각되어 응축열을 방출하여 실내 공기를 따뜻하게 한 다음 모세관(3)에서 감압팽창되어 실외열교환기(2)에서 실외 공기의 열을 빼앗아 증발하여 실외 공기를 낮춘 다음 사방밸브(5)를 통해 압축기(1)에 흡입된다.

여기에서, 난방운전시 냉매는 제1모세관(3a)에서 1차 감압팽창되고 다시 제2모세관(3b)에서 2차 감압팽창되어 제1모세관(3a)만을 통과한 경우 보다 더 증발하기 쉬운 상태가 되어 실외열교환기(2)에 유입되므로 실외열교환기(2)의 증발효율을 높이고, 냉방운전시 냉매는 역지밸브(7)에 의해 제1모세관(3a)만을 통과한다.

한편, 난방운전시 냉매는 실외열교환기(2)에서 실외 공기의 열을 빼앗아 증발하며, 이에 따라 실외열교환기(2) 표면에 응축수가 발생하며, 실외온도가 낮은 경우 상기 응축수가 결빙되어 실외열교환기(2) 표면에 서리가 달라붙게 된다. 실외열교환기(2)에 서리가 발생하면 실외열교환기(2)의 열교환 효율이 떨어지게 된다.

따라서 실외열교환기(2)의 서리를 제거하기 위해서 난방운전중 냉방운전상태로 전환하는 제상운전을 하며, 제상운전시 실외열교환기(2)는 응축기로, 실내열교환기(4)는 증발기의 역할을 담당한다. 이에 따라, 실외열교환기(2)에서 냉매가 응축되어 응축열을 발생하므로 실외열교환기(2)의 표면의 서리가 제거되며, 실내팬을 정지시켜서 실내로 찬바람이 토출되지 않도록 한다.

이와 같이, 난방운전중 실외열교환기(2)에 서리가 발생하면 제상운전(난방운전중 냉방운전)을 수행하고, 서리가 제거되면 다시 난방운전으로 복귀하게 된다.

그러나 종래의 냉·난방 겸용 공기조화기는 실외 온도가 낮을수록 난방운전중 실외열교환기에 서리가 많이 발생하며, 서리를 제거하기 위해 난방운전중 냉방운전을 하는 빈도수가 높아져서 실외열교환기의 효율이 떨어지는 문제점이 있었으며, 온도가 낮은 지역에서 냉·난방 겸용 공기조화기를 사용하기가 곤란한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실외열교환기의 공기흐름 방향 전방에 보조 응축기를 설치하여 난방운전시 실외열교환기의 서리 발생을 줄여서 온도가 낮은 지역에서도 사용가능한 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기를 제공하는데 있다.

본 발명은 압축기, 실외열교환기, 모세관 및 실내열교환기가 냉매관을 통해 순차적으로 연설되고, 상기 압축기, 실외열교환기 및 실내열교환기 사이에 사방밸브가 설치되어 상기 사방밸브에 의해 압축기에서 토출된 냉매를 냉방운전시에는 실외열교환기로, 난방운전시에는 실내열교환기로 순환시켜서 실내에 대해 냉·난방공조를 수행하는 냉·난방 겸용 공기조화기에 있어서, 상기 실외열교환기의 공기흐름 방향의 전방에 설치되는 보조 응축기를 구비한 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 냉·난방운전시 냉매사이클을 나타낸 도,

도 2는 본 발명 공기조화기의 냉·난방운전시 냉매사이클을 나타낸 도,

도 3은 본 발명의 냉방운전시 냉방효과를 나타내는 몰리엘 선도,

도 4는 본 발명중 보조응축기의 설치상태를 나타낸 설치상태도,

도 5는 본 발명중 보조응축기와 실외열교환기의 일체형을 나타낸 도,

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 압축기 2: 실외열교환기

3: 모세관 4: 실내열교환기

5: 사방밸브 6: 냉매관

10: 보조응축기 11: 모세관

11a: 냉방용모세관 11b: 난방용모세관

12a: 냉방용역지밸브 12b: 난방용역지밸브

본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 압축기(1), 실외열교환기(2), 모세관(11) 및 실내열교환기(4)가 냉매관(6)을 통해 순차적으로 연설되고, 상기 압축기(1), 실외열교환기(2) 및 실내열교환기(4) 사이에 사방밸브(5)가 설치되어 상기 사방밸브(5)에 의해 압축기(1)에서 토출된 냉매를 실외열교환기(2) 또는 실내열교환기(4)로 순환시켜서 실내에 대해 냉·난방공조를 수행하는 냉·난방 공기조화기에 있어서, 상기 실외열교환기(2)의 공기흐름 방향의 전방에 보조 응축기(10)가 설치되고, 상기 실내열교환기(4)와 보조 응축기(10) 사이의 냉매관로상에 상기 모세관(11)중 냉방용모세관(11a)과 난방운전시에만 냉매가 흐르는 난방용역지밸브(12b)가 병렬로 설치되며, 상기 보조 응축기(10)와 실외열교환기(2) 사이의 냉매관로상에 상기 모세관(11) 중 난방용모세관(11b)과 냉방운전시에만 냉매가 흐르는 냉방용역지밸브(12a)가 병렬로 설치된다.

또한, 상기 보조 응축기(10)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 실외열교환기(2)와 별도로 형성될 수도 있으며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 실외열교환기(2)와 일체로 형성될 수도 있다.

먼저, 냉방운전시 냉매사이클은 실선의 화살표(→)와 같으며, 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(5)를 통해 실외열교환기(2)에서 실외 공기에 의해 냉각되어 응축열을 방출하고, 냉방용역지밸브(12a)를 통해 보조응축기(10)에 유입되어 다시 실외 공기에 의해 냉각되어 응축열을 방출한다. 그리고 상기 실외열교환기(2)와 보조응축기(10)에서 응축열을 방출한 냉매는 냉방용모세관(11a)에서 감압팽창되어 실내열교환기(4)에서 실내 공기의 열을 빼앗아 증발하여 실내 공기를 시원하게 한 다음 사방밸브(5)를 통해 압축기(1)에 흡입된다. 이때, 난방용모세관(11b)과 난방용역지밸브(12b)로는 냉매가 흐르지 않는다.

본 고안의 냉방운전과 종래의 냉방운전을 비교해 볼 때, 보조응축기(10)가 추가된 본 고안은 실외열교환기(2)에서 응축된 냉매가 다시 보조응축기(10)에서 응축되기 때문에 도 3에서와 같이 냉방효과를 향상시킬 수 있다. 즉, 종래 냉방운전시 냉방사이클은 a→b→c→d로 이루어진다면, 본 고안의 냉방사이클은 a→b→c'→d'로 이루어지기 때문에 b→d'의 폭만큼 냉방효과가 향상된다.

한편, 난방운전시 냉매사이클은 점선의 화살표(→)와 같으며, 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매는 사방밸브(5)를 통해 실내열교환기(4)에서 실내 공기에 의해 냉각되어 응축열을 방출하여 실내 공기를 따뜻하게 하고, 난방용역지역밸브(12b)를 통해 보조 응축기(10)에 유입되어 다시 실외 공기에 의해 냉각되어 응축열을 방출한 다음 난방용모세관(11b)에서 감압팽창되어 실외열교환기(2)에서 실외 공기의 열을 빼앗아 증발하여 실외 공기를 낮춘 다음 사방밸브(5)를 통해 압축기(1)에 흡입된다. 이때, 냉방용역지역밸브(12a)와 냉방용모세관(11a)으로는 냉매가 흐르지 않는다.

상기 난방운전시 실외 공기는 먼저 실외열교환기(2)의 공기흐름 방향의 전방에 위치한 보조응축기(10)와 열교환되어 온도가 어느 정도 상승된 상태에서 실외열교환기(2)에 공급되어 다시 실외열교환기(2)와 열교환된다. 즉, 보조응축기(10)에 의해 온도가 상승된 실외 공기가 실외열교환기(2)와 열교환되므로 실외열교환기(2)의 냉매증발온도가 상승되며 실외열교환기(2) 표면에 발생한 응축수가 결빙되는 것(착상)을 감소시킨다.

이에 따라, 난방운전중 제상운전의 빈도가 줄어들어 실외열교환기(2)의 열교환 효율이 향상되고 제상운전중 실내에 따뜻한 공기가 공급되지 못함으로 인한 불쾌감을 감소시킬 수 있으며, 실외 온도가 낮은 지역에서도 난방기기로 사용이 가능하다.

그리고 실외열교환기(2)에서 냉매의 증발온도가 상승되므로, 실내열교환기(4)에서 냉매의 응축온도를 다소 상승시켜서 난방능력이 저하되지는 않는다.

또한, 상기 보조응축기(10)는 도 4와 같이, 실외열교환기(2)와 분리되어 설치될 수 있으며, 도 5와 같이 실외열교환기(2)와 일체로 형성될 수도 있으며, 어느 것이나 공기흐름 방향의 전방에 보조응축기(10)가 설치되고 그 뒤에 실외열교환기(2)가 설치된다.

도 5와 같이, 보조응축기(10)가 실외열교환기(2)와 일체로 형성된 경우, 공기흐름 방향의 첫 번째 부분(A)은 보조응축기(10)가 되고 두 번째 부분(B)이 실외열교환기(2)가 되며, 보조응축기(10)와 실외열교환기(2)가 핀을 통한 열전달이 가능하여 보조응축기(10)와 실외열교환기(2)가 분리되어 있는 경우 보다 효율이 더욱 좋다.

본 발명 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기는 냉·난방 겸용 공기조화기에 있어서, 실외열교환기의 공기흐름 방향 전방에 보조 응축기를 설치하여 난방운전시 실외열교환기에 유입되는 실외 공기의 온도를 상승시켜서 실외열교환기와의 열교환시키는 것으로, 실외열교환기의 서리 발생을 줄여 난방효율을 향상시켜서 실외 온도가 낮은 지역에서도 사용할 수 있도록 한 유용한 것이다.

Claims (3)

1. 압축기, 실외열교환기, 모세관 및 실내열교환기가 냉매관을 통해 순차적으로 연설되고, 상기 압축기, 실외열교환기 및 실내열교환기 사이에 사방밸브가 설치되어 상기 사방밸브에 의해 압축기에서 토출된 냉매를 냉방운전시에는 실외열교환기로, 난방운전시에는 실내열교환기로 순환시켜서 실내에 대해 냉·난방공조를 수행하는 냉·난방 겸용 공기조화기에 있어서,

   상기 실외열교환기의 공기흐름 방향의 전방에 설치되는 보조 응축기를 구비한 것을 특징으로 하는 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 실내열교환기와 보조 응축기 사이의 냉매관로상에 상기 모세관중 냉방용모세관과 난방운전시에만 냉매가 흐르는 난방용역지밸브가 병렬로 설치되고, 상기 보조 응축기와 실외열교환기 사이의 냉매관로상에 상기 모세관중 난방용모세관과 냉방운전시에만 냉매가 흐르는 냉방용역지밸브가 병렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기.
3. 제1항에 있어서, 상기 보조 응축기는 실외열교환기와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 보조 응축기를 구비한 냉·난방 겸용 공기조화기.