KR20030095613A

KR20030095613A - 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기 및 그 운전방법

Info

Publication number: KR20030095613A
Application number: KR1020020032900A
Authority: KR
Inventors: 이창선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-12-24
Also published as: CN1255652C; US20030230105A1; US6883345B2; KR100437804B1; CN1469084A; JP2004020187A; EP1371921A1

Abstract

본 발명의 목적은 난방운전과 냉방운전이 동시에 수행되는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기 및 이를 운전하는 방법을 제공하는 한편, 실외기와 분류기를 연결시키는 연결배관의 수를 두 개로 함과 함께 실외기의 구조를 단순화시켜 기기의 효율 향상 및 제조공정의 단순화, 제품단가의 저렴화를 이루는데 있다.

이를 위해, 본 발명은, 본 발명은, 압축기와 실외열교환기를 갖는 실외기와, 전자팽창변과 실내열교환기를 각각 갖는 다수대의 실내기와, 기액분리기를 가지며 상기 실외기에서 유입된 냉매를 냉방ㆍ난방ㆍ냉난방동시 운전조건에 따라 상기 다수대의 실내기에 선택적으로 안내함과 함께 실외기로 재 유입시키는 분류기와, 상기 실외기에 구비되며 2개의 연결배관으로 이루어진 단순배관부와, 상기 실외기의 연결배관 중 상기 분류기와 연결되는 구간이 고압상태의 냉매가 흐르는 고압구간과 저압상태의 냉매가 흐르는 저압구간으로 특정될 수 있도록 냉매의 흐름을 사방밸브에 의해 절환시키는 절환부가 더 포함되어 이루어진 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제공한다.

Description

2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기 및 그 운전방법{Multi-type air conditioner for cooling/heating the same time and method for controlling the same}

본 발명은 멀티공기조화기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 2배관식 냉/난방 동시형 멀티공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는, 주거공간, 레스토랑, 또는 사무실 등의 실내 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 장치로서, 오늘날에는 다수의 룸으로 구획된 실내공간을 보다 효율적으로 냉방 또는 난방시키기 위해 각 룸을 냉방 또는 난방운전시키는 멀티공기조화기의 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 추세에 있다.

특히, 이러한 멀티공기조화기는, 한 대의 실외기에 다수대의 실내기가 연결되어 각각의 실내기가 각 룸에 설치되는 형태로 이루어져, 난방과 냉방 중 어느 하나의 운전모드로 동작되어 실내를 공기조화시키게 된다.

그러나, 실내에 구획된 여러 룸 중, 어느 룸은 난방이 필요하고 다른 어느 룸은 냉방이 필요한 경우에 있어서도 냉방모드 혹은 난방모드로 기기가 일률적으로운전되기 때문에, 이러한 요구에 대응하지 못하는 한계가 있었다.

예를 들어, 빌딩에 있어서는, 룸의 위치나 시간에 따라서 온도차가 발생되는 곳이 있게 되는데, 즉 빌딩의 북측면 룸은 난방을 필요로 하게 되는 반면, 남측면 룸은 햇빛 때문에 냉방을 필요로 하게 되는데, 이러한 요구에 기기가 대응하지 못하는 한계가 있었다.

또한, 전산실을 갖춘 경우에 있어서도, 여름철뿐만 아니라 겨울철에도 전산설비의 발열부하를 해결하기 위하여 항상 냉방을 필요로 하게 되는데, 이러한 요구에 기기가 대응하지 못하는 한계가 있었다.

결국, 이러한 필요성에 따라, 기기 동작 중 동시에 각 룸을 개별적으로 공기조화시킬 수 있는 즉, 난방을 요하는 룸에는 이에 설치된 실내기에 난방모드가 작동되도록 하고 이와 동시에 냉방을 요하는 룸에는 이에 설치된 실내기에 냉방모드가 작동되도록 하는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기의 개발이 요구되고 있다.

상술한 필요성에 근거하여, 본 발명의 목적은 난방운전과 냉방운전이 동시에 수행되는 냉/난방 동시형 멀티공기조화기 및 이를 운전하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실외기와 분류기를 연결시키는 연결배관의 수를 두 개로 함과 함께 실외기의 구조를 단순화시켜, 기기의 효율을 향상시키는 한편 제조공정의 단순화 및 제품단가의 저렴화를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 두 개의 연결배관이 서로 다른 관경을 갖도록 하여 비체적 변화에 따른 냉매유량의 불균일을 방지하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실내기와 분류기를 연결시키는 배관구조를 단순화시켜 실내기 설치시 배관작업을 용이하게 하고 외적인 미관성을 향상시키는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 나타낸 구성도.

도 2a는 냉방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도 2b는 냉방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도 3a는 난방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도 3b는 난방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A: 실외기 1: 압축기

2: 실외열교환기 3a: 제1 연결배관

3b: 제2 연결배관 HP: 고압구간

LP: 저압구간 4a: 제1 사방밸브

4b: 제2 사방밸브 B: 분류기

10: 기액분리기 20: 안내배관부

21: 기상냉매관 22a, 22b, 22c: 기상냉매분지관

23: 액상냉매관 24a, 24b, 24c: 액상냉매분지관

25a, 25b, 25c: 냉방주체용 회귀분지관 26: 난방주체용 회귀분지관

27: 회귀관 30: 밸브부

31: 냉방주체용 전자팽창밸브 32: 난방주체용 전자팽창밸브

33: 2방밸브 C: 실내기

61a, 61b, 61c: 전자팽창밸브 62a, 62b, 62c: 실내열교환기

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 실외에 설치되며 내부에 압축기와 실외열교환기를 갖는 실외기와, 실내의 각 룸에 각각 설치되며 내부에 전자팽창밸브와 실내열교환기를 각각 갖는 다수대의 실내기와, 상기 실외기로부터 유입된 냉매를 기액분리기에서 분리하여 분리된 냉매를 냉방ㆍ난방ㆍ냉난방동시 운전조건에 따라 상기 다수대의 실내기에 선택적으로 안내하는 분류기와, 상기 실외기에 구비되며 상기 압축기의 토출측과 상기 기액분리기를 연결함과 함께 그 사이에 상기 실외열교환기가 연설되는 제1 연결배관 및 상기 분류기와 상기 압축기의 흡입측을 연결하는 제2 연결배관을 갖는 단순배관부와, 상기 실내기 내에 구비되며 상기 제1, 2 연결배관 중 상기 분류기와 연결되는 각 구간이 고압상태의 냉매가 흐르는 고압구간과 저압상태의 냉매가 흐르는 저압구간으로 각각 특정되도록 냉매의 흐름을 사방밸브에 의해 절환시키는 절환부가 포함되어 이루어진 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제공한다.

이 때, 상기 절환부는, 상기 압축기의 토출측에서 상기 제1 연결배관과 상기 제2 연결배관을 연통시켜 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 제1 사방밸브와, 상기 압축기의 흡입측에서 상기 제1 연결배관과 상기 제2 연결배관을 연통시켜 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 제2 사방밸브로 이루어짐이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 제1 연결배관 중 상기 제2 사방밸브의 후단측으로부터 상기 기액분리기까지의 구간은, 상기 절환부에 의해 고압구간으로 특정되며, 상기 고압구간은, 상기 제2 연결배관 중 분류기로부터 상기 제2 사방밸브의 전단측까지의 저압구간보다 그 관경이 작게 설계됨이 바람직하다.

또한, 상기 분류기는, 상기 제1, 2 연결배관 및 상기 제1, 2 사방밸브와 함께, 냉방전실운전과 냉방주체동시운전과 난방전실운전 그리고 난방주체동시운전이 가능하도록, 상기 기액분리기에서 분리된 냉매를 상에 따라 상기 실내기로 안내함과 함께 열교환된 냉매를 상기 분류기로 재 안내하는 안내배관부와, 상기 다수대의 실내기 중 운전조건에 따라 선택된 실내기로만 냉매가 유입되도록 상기 안내배관부를 제어하는 밸브부가 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 본 발명은, 냉방전실운전시 또는 냉방주체동시운전시, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1 연결배관을 따라 실외열교환기로 유입되도록 제1 사방밸브를 절환시키는 단계와, 상기 실외열교환기에서 전부 또는 일부 응축된 액상 또는 이상상태의 냉매를 상기 제1 연결배관을 따라 상기 기액분리기로 유입되도록 상기 제2 사방밸브를 절환시키는 단계가 포함되고; 난방전실운전시 또는 난방주체동시운전시, 상기 압축기에서 토출된 기상의 냉매를 상기 제2 연결배관으로 유입되도록 제1 사방밸브를 절환시키는 단계와, 상기 제2 연결배관으로 유입된 냉매를 상기 제1 연결배관으로 따라 상기 기액분리기로 유입되도록 상기 제2 사방밸브를 절환시키는 단계가 포함되어 이루어지는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 운전방법을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 각 룸의 환경에 따라, 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하게 된다. 또한, 실외기의 배관구조 및 그 구성이 단순해짐에 따라 기기의 효율을 향상시키는 한편 제조공정의 단순화 및 제품단가의 저렴화가 가능하게 된다. 또한, 두 개의 연결관이 서로 다른 관경을 가짐에 따라 비체적 변화에 따른 냉매유량의 불균일을 방지하는 것이 가능하게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 나타낸 구성도이고, 도 2a는 냉방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이며, 도 2b는 냉방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이다.

그리고, 도 3a는 난방전실운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이고, 도 3b는 난방주체동시운전시 도 1의 동작상태를 나타낸 동작도이다.

또한, 설명의 편의상, 후술하는 도면부호 3은 3a와 3b를 가리키고, 4는 4a와 4b를 가리킨다.

그리고, 도면부호 22는 「22a, 22b, 22c」를 가리키고, 24는 「24a, 24b, 24c」를 가리키며, 25는 「25a, 25b, 25c」를 가리키고, 61은「61a, 61b, 61c」를 가리키며, 62는 「62a, 62b, 62c」를 가리킨다. 하지만 실내기의 수에 따라 괄호내도면부호의 수는 달라질 수 있음은 당연할 것이다.

본 발명에 따른 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실외기(A)와 분류기(B) 그리고 다수개의 실내기(C)로 크게 이루어지며, 상기 실외기(A)에는 압축기(1)와 실외열교환기(2) 등이 내설되고, 상기 분류기(B)에는 기액분리기(10)와 두 개의 전자팽창밸브(31, 32) 등이 내설되며, 상기 각 실내기(C)에는 실내열교환기(62)와 전자팽창밸브(61) 등이 각각 내설되어 이루어진다.

이하, 상기 실외기(A)와 상기 분류기(B) 그리고 상기 다수개의 실내기(C)의 구체적인 실시예를 순서대로 설명한다.

첫째, 상기 실외기(A)는 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

구성 설명에 앞서, 실외기(A)의 배관구조 및 그 구성은, 단순할수록, 관손실이 줄어드는 등 기기의 효율을 향상시킬 수 있고, 제조공정을 단순화시킬 수 있으며, 제품단가를 저감시키는 측면에서도 효과적이다. 이에 따라 이를 감안하여 설계됨이 바람직하다.

또한, 냉난방이 동시에 수행되기 위해서는 실외기(A)에서 나오는 냉매를 선택적으로 실내기(C)로 보내야 함에 따라 복잡한 구조의 분류기(B)가 사용되어야 하는데, 그나마 실외기에서 분류기로 냉매를 안내하는 배관과 분류기에서 실외기로 냉매를 안내하는 배관이 특정된다면, 분류기의 구조는 훨씬 더 단순해질 것이다. 이에 따라, 실외기(A)에서 분류기의 기액분리기(10)로 냉매를 안내하는 배관의 구간은 고압상태의 냉매만을 안내하도록 하고, 이와 반대로 분류기(B)에서 실외기(A)로 냉매를 안내하는 배관의 구간은 저압상태의 냉매만을 안내하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상술한 내용을 바탕으로, 상기 실외기(A)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)와, 실외열교환기(2)와, 2개의 연결배관으로 이루어진 단순배관부(3)와, 상기 실외기의 연결배관 중 상기 분류기(B)와 연결되는 배관 구간이 고압구간(HP)과 저압구간(LP)으로 특정될 수 있도록 냉매의 흐름을 사방밸브에 의해 절환시키는 절환부(4)가 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 단순배관부(3)는, 상기 압축기(1)의 토출측(냉매가 토출되는 측)과 상기 기액분리기(10)를 연결함과 함께 그 사이에 상기 실외열교환기(2)가 연설되는 제1 연결배관(3a)과, 상기 분류기(B)와 상기 압축기(1)의 흡입측(냉매가 흡입되는 측)을 연결하는 제2 연결배관(3b)으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 절환부(4)는, 상기 압축기(1)의 토출측에서 상기 제1 연결배관(3a)과 상기 제2 연결배관(3b)을 연통시켜 운전조건에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 제1 사방밸브(4a)와, 상기 압축기(1)의 흡입측에서 상기 제1 연결배관(3a)과 상기 제2 연결배관(3b)을 연통시켜 운전조건에 따라 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 제2 사방밸브(4b)로 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 후술하는 동작설명 및 운전방법에 언급된 바와 같이, 운전조건에 따라 상기 제1, 2 사방밸브(4a, 4b)를 적절히 제어하게 되면, 상기 제1 연결배관(3a) 중 상기 제2 사방밸브(4b)의 후단측(냉매가 유출되는 측)으로부터 상기 기액분리기(10)까지의 구간은 고압상태의 냉매만 흐르는 고압구간(HP)으로 특정되게 되고, 상기 제2 연결배관(3b) 중 상기 분류기(B)로부터 상기 제2 사방밸브(4b)의 전단측(냉매가 유입되는 측)까지의 구간은 저압상태의 냉매만 흐르는 저압구간(LP)으로 특정되게 된다.

이 때, 상기 고압구간(HP)은 상기 저압구간(LP)보다 그 관경이 작은 것이 채용됨이 바람직하다. 그 이유는, 고압냉매와 저압냉매의 비체적 차이를 줄여 냉매 봉입량을 균일하게 하기 위함이다. 다시말해, 저압냉매보다 고압냉매가 비체적이 작음에 따라 고압냉매가 흐르는 고압구간의 관경을 저압구간의 관경보다 작게 하여 기기의 공조효율을 향상시키기 위함이다.

한편, 상기와 같이 이루어진 실외기(A)에 있어서, 상기 단순배관부(3) 및 절환부(4)를 다음과 같이 적절히 제어하게 되면, 기기의 운전조건에 맞게 냉매는 유동하게 된다.

우선, 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이, 냉방전실운전시 또는 냉방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제1 사방밸브(4a)의 절환에 의해 실외열교환기(2)로 유입되어 전부 또는 일부가 응축되게 된다. 이후, 액상 또는 이상(액체와 기체가 혼합된 상태)의 냉매는, 계속해서 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제2 사방밸브(4b)의 절환에 의해 계속해서 제1 연결배관의 고압구간(HP)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다. 이후 진행과정은 후술하는 분류기(B)의 동작설명에서 언급하기로 한다.

그리고, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 난방전실운전시 또는 난방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제1 사방밸브(4a)의 절환에 의해 실외열교환기(2)를 거치지 않고 고압상태로 제2 연결배관(3b)으로 유입되게 된다. 이후, 제2 연결배관(3b)으로 유입된 기상의 냉매는, 제2 연결배관을 따라 흐르다가 제2 사방밸브(4b)의 절환에 의해 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 따라 상기 기액분리기(10)로 유입되게 된다. 이후 진행과정은 후술하는 분류기(B)의 동작설명에서 언급하기로 한다.

둘째, 상기 분류기(B)는 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

구성 설명에 앞서, 상기 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)과 상기 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)이 이미 특정되어 분류기(B)와 연결되어 있음에 따라, 전술한 바 있듯이 분류기의 구성은 한층 단순해지게 된다. 또한, 분류기(B)와 다수대의 실내기(C)를 연결하는 다수개의 배관을 단순화시켜 배관작업이 용이하고 외적인 미관성이 향상되도록 함이 바람직하다.

즉, 상술한 내용을 바탕으로, 상기 분류기(B)는, 상기 실외기(A)로부터 유입된 냉매의 상을 분류하는 기액분리기(10)와, 상기 분리된 냉매를 상에 따라 상기 실내기(C)로 안내함과 함께 열교환된 냉매를 상기 분류기로 재 안내하는 안내배관부(20)와, 상기 다수대의 실내기 중 운전조건에 따라 선택된 실내기로만 냉매가 유입되도록 상기 안내배관부를 제어하는 밸브부(30)가 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 안내배관부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기액분리기(10)에서 분리된 기상냉매를 안내하는 기상냉매관(21)과, 상기 기상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기(C)에 각각 연결되는 기상냉매분지관(22)과, 상기기액분리기에서 분리된 액상냉매를 안내하는 액상냉매관(23)과, 상기 액상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기(C)에 각각 연결되는 액상냉매분지관(24)과, 상기 각 기상냉매분지관에서 분지되어 운전조건에 따라 선택된 실내기(C)에서 열교환된 냉매를 회귀시키는 냉방주체용 회귀분지관(25)과, 상기 액상냉매관의 전단측(냉매가 액상냉매분지관에 이르기 전측)에 분지되어 운전조건에 따라 선택된 실내기(C)에서 열교환된 냉매를 회귀시키는 난방주체용 회귀분지관(26)과, 상기 냉방/난방주체용 회귀분지관의 냉매를 한데 모아 상기 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 안내하는 회귀관(27)이 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 기상냉매분지관(22)과 상기 액상냉매분지관(24)은 서로 나란하게 배열됨이 바람직하다. 그 이유는, 분류기(B)와 다수대의 실내기(C)를 연결하는 기상냉매분지관과 액상냉매분지관을 하나의 고정덕트(미도시)에 넣어 배관작업을 하게 되면 외적으로 그 만큼 배관 수가 줄어들어 미관성이 향상되기 때문이다. 또한, 기상냉매분지관과 액상냉매분지관을 생산시부터 고정덕트에 넣어 생산하게 되면, 배관작업은 더욱 수월해질 것임은 당연할 것이다.

그리고, 상기 밸브부(30)는, 상기 액상냉매관(23) 중 상기 기액분리기(10)와 상기 난방주체용 회귀분지관(26) 사이의 구간에 구비되며 운전조건에 따라 그 개폐량이 조절되는 냉방주체용 전자팽창밸브(31)와, 상기 난방주체용 회귀분지관(26)에 구비되며 운전조건에 따라 그 개폐량이 조절되는 난방주체용 전자팽창밸브(32)가 포함되어 이루어짐이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 밸브부(30), 상기 각 기상냉매분지관(22)과 상기 각 액상냉매분지관(24)과 상기 각 냉방주체용 회귀분지관(25)에 각각 구비되며 운전조건에 따라 각각 선택적으로 온/오프되는 2방밸브(33)가 더 포함되어 이루어짐이 더욱 바람직하다.

한편, 상기와 같이 이루어진 분류기(B)에 있어서, 상기 안내배관부(20) 및 밸브부(30)를 다음과 같이 적절히 제어하게 되면, 기기의 운전조건에 맞게 냉매는 유동하게 된다.

첫째, 냉방전실운전시, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 거쳐 상기 기액분리기(10)로 유입된 고압/액체상태의 냉매는, 액상냉매관(23)으로 유입되어 각각 액상냉매분지관(24)으로 분지된 후 각 전자팽창밸브(61)를 거치면서 팽창되고 각 실내열교환기(62)를 거치면서 증발됨과 함께 각 룸을 냉방시키게 된다.

이후, 증발된 냉매는 각 기상냉매분지관(22)을 따라 이동하다가 2방밸브(33)의 차단으로 냉방주체용 회귀분지관(25)과 회귀관(27)을 순차적으로 거쳐 상기 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

둘째, 냉방주체동시운전시, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 거쳐 상기 기액분리기(10)로 유입된 고압/이상상태(액체와 기체가 혼합된 상태)의 냉매 중 우선, 기액분리기(10)에서 분리된 액상의 냉매는, 액상냉매관(23)으로 유입되어 선택된 액상냉매분지관(24a, 24b)으로 분지된 후 전자팽창밸브(61a, 61b)를 거치면서 팽창되고 실내열교환기(62a, 62b)를 거치면서 증발됨과 함께 냉방을 요하는 대부분의 룸을 냉방시키게 된다.

이와 동시에, 기액분리기(10)에서 분리된 기상의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 선택된 기상냉매분지관(22c)으로 유입된 후 실내열교환기(62c)를 거치면서 난방을 요하는 일부 룸을 난방시킨 후 개방된 전자팽창밸브(61c)와 액상냉매분지관(24c)을 거쳐 상술한 액상냉매관(23)에 합류되게 된다. 결국 상술한 액상의 냉매와 함께 선택된 액상냉매분지관(24a, 24b)으로 분지된 후 전자팽창밸브(61a, 61b)를 거치면서 팽창되고 실내열교환기(62a, 62b)를 거치면서 증발됨과 함께 냉방을 요하는 대부분의 룸을 냉방시키게 된다.

이후, 증발된 냉매는, 각 기상냉매분지관(22a, 22b)을 따라 이동하다가 2방밸브(33a, 33b)의 차단으로 냉방주체용 회귀분지관(25a, 25b)과 회귀관(27)을 순차적으로 거쳐 상기 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

여기서, 액상 냉매가 선택된 액상냉매분지관(24a, 24b)으로만 유입되는 이유는, 냉매의 압력차 때문이며, 구체적으로, 냉방주체용 전자팽창밸브(31)에 의해, 선택된 액상냉매분지관(24a, 24b)으로 유입되는 냉매의 압력이 선택되지 않은 액상냉매분지관(24c)에서 유출되는 냉매의 압력보다 작게 되기 때문이다.

또한, 선택된 액상냉매분지관(24a, 24b)은 선택되지 않은 액상냉매분지관(24c)보다 그 수가 많기 때문에, 즉 냉방을 요하는 실내기의 수가 많기 때문에, 냉방주체운전이라고 일컫는다.

셋째, 난방전실운전시, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 거쳐 상기 기액분리기(10)로 유입된 고압/기체상태의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 각각 기상냉매분지관(22)으로 분지된 후 각실내열교환기(62)를 거치면서 각 룸을 난방시킴과 함께 응축되게 된다.

이후, 응축된 냉매는, 개방된 각 전자팽창밸브(61)와 액상냉매분지관(24)과 액상냉매관(23) 그리고 난방주체용 회귀분지관(26)을 거치면서 난방주체용 전자팽창밸브(32)에서 팽창되어 회귀관(27)을 따라 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

넷째, 난방주체동시운전시, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 거쳐 기액분리기(10)로 유입된 고압/기체상태의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 선택된 기상냉매분지관(22a, 22b)으로 분지된 후 실내열교환기(62a, 62b)를 거치면서 난방을 요하는 대부분의 룸을 난방시킴과 함께 응축되게 된다.

이후, 응축된 냉매는, 개방된 각 전자팽창밸브(61a, 61b)와 액상냉매분지관(24a, 24b) 그리고 액상냉매관(23)을 거치게 되고, 이 때, 응축된 냉매의 일부는, 난방주체용 회귀분지관(26)을 거치면서 난방주체용 전자팽창밸브(32)에서 팽창되어 회귀관을 따라 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

이와 동시에, 응축된 냉매의 나머지 일부는, 선택된 액상냉매분지관(24c)으로 유입되고 전자팽창밸브(61c)를 거치면서 팽창되고 실내열교환기(62c)를 거치면서 증발되어 냉방을 요하는 룸을 냉방시키게 된다. 이후, 증발된 냉매는, 기상냉매분지관(22c)을 따라 이동하다가 2방밸브(33c)에 의해 차단되어 냉방주체용 회귀분지관(25c)과 회귀관(27)을 순차적으로 거쳐 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로유입되게 된다.

이 때, 응축된 냉매가 난방을 요하는 측의 액상냉매분지관(24a 또는 24b)으로 유입되지 않고 냉방을 요하는 측의 액상냉매분지관(24c)으로 유입되는 이유는, 압력차 때문이며, 구체적으로 난방을 요하는 측의 액상냉매분지관(24a, 24c)의 압력이 냉방을 요하는 측의 액상냉매분지관(24c)의 압력보다 크기 때문이다.

또한, 선택된 기상냉매분지관(22a, 22b)은 선택되지 않은 기상냉매분지관(22c)보다 그 수가 많기 때문에 즉, 난방으로 요하는 실내기의 수가 많기 때문에, 난방주체운전이라고 일컫는다.

셋째, 상기 각 실내기(C)는 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

각 실내기는, 상기 기상냉매분지관(22) 및 상기 액상냉매분지관(24)과 연결되는 실내열교환기(62)와, 상기 액상냉매분지관(24)상에 연설되는 전자팽창밸브(61)로 이루어진다.

이하, 도 2a 내지 도 3b를 참조하여, 상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 2배관식 냉/난방 동시형 멀티공기조화기의 동작 및 이에 따른 냉매의 유동을 설명한다.

동작설명에 앞서, 냉방주체동시운전 및 난방주체동시운전 설명시, 편의상 실내기(C)의 대수는 3대(C1, C2, C3)로 가정하며, 냉방주체동시운전시 2대의 실내기는 냉방을 나머지 1대의 실내기는 난방을 수행하고, 이와 반대로 난방주체동시운전시 2대의 실내기는 난방을 나머지 1대의 실내기는 냉방을 수행하는 것으로 가정한다.

첫째, 도 2a에 도시된 바와 같이, 냉방전실운전시, 상기 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제1 사방밸브(4a)의 절환에 의해 실외열교환기(2)로 유입되어 응축되게 된다. 이후, 액상의 냉매는 계속해서 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제2 사방밸브(4b)의 절환에 의해 계속해서 제1 연결배관의 고압구간(HP)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다.

그리고, 기액분리기(10)로 유입된 고압/액체상태의 냉매는, 액상냉매관(23)으로 유입되어 각각 액상냉매분지관(24)으로 분지된 후 각 전자팽창밸브(61)를 거치면서 팽창되고 각 실내열교환기(62)를 거치면서 증발됨과 함께 각 룸을 냉방시키게 된다.

이후, 증발된 냉매는, 각 기상냉매분지관(22)을 따라 이동하다가 2방밸브(33)의 차단으로 냉방주체용 회귀분지관(25)과 회귀관(27)을 순차적으로 거쳐 상기 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되고, 이미 절환되어 있는 제2 사방밸브(4b)와 제1 사방밸브(4a)를 거치면서 계속해서 제2 연결배관(3b)을 따라 유동하면서 압축기(1)로 흡입되게 된다.

둘째, 도 2b에 도시된 바와 같이, 냉방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제1 사방밸브(4a)의 절환에 의해 상기 실외열교환기(2)로 유입되어 소정량 응축되게 된다. 이후, 이상(액체과 기체이 혼합된 상태)의 냉매는 계속해서 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제2 사방밸브(4b)의 절환에 의해 계속해서 상기 제1 연결배관의 고압구간(HP)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다.

그리고, 기액분리기(10)로 유입된 고압/이상상태(액체와 기체가 혼합된 상태)의 냉매 중 우선, 기액분리기(10)에서 분리된 액상의 냉매는, 액상냉매관(23)으로 유입되어 선택된 제1, 2 액상냉매분지관(24a, 24b)으로 각각 분지된 후 각각 제1, 2 전자팽창밸브(61a, 61b)를 거치면서 팽창되고 각각 제1, 2 실내열교환기(62a, 62b)를 거치면서 증발됨과 함께 각각의 룸을 냉방시키게 된다.

이와 동시에, 기액분리기(10)에서 분리된 기상의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 선택된 제3 기상냉매분지관(22c)으로 유입된 후 제3 실내열교환기(62c)를 거치면서 난방을 요하는 룸을 난방시킨 후 개방된 제3 전자팽창밸브(61c)와 제3 액상냉매분지관(24c)을 거쳐 상술한 액상냉매관(23)에 합류되게 된다. 결국 상술한 액상의 냉매와 함께 선택된 제1, 2 액상냉매분지관(24a, 24b)으로 각각 분지된 후 제1, 2 전자팽창밸브(61a, 61b)를 각각 거치면서 팽창되고 제1, 2 실내열교환기(62a, 62b)를 각각 거치면서 증발됨과 함께 각각의 룸을 냉방시키게 된다.

이후, 증발된 냉매는, 제1, 2 기상냉매분지관(22a, 22b)을 따라 각각 이동하다가 각각 제1, 2 이방밸브(33a, 33b)의 차단으로 각각 제1, 2 냉방주체용 회귀분지관(25a, 25b)과 회귀관(27)을 순차적으로 거쳐 상기 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

그리고, 상기 제2 연결배관의 저압구간(LP)으로 유입된 냉매는, 이미 절환되어 있는 제2 사방밸브(4b)와 제1 사방밸브(4a)를 거치면서 계속해서 제2 연결배관(3b)을 따라 유동하여 압축기(1)로 흡입되게 된다.

셋째, 도 3a에 도시된 바와 같이, 난방전실운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는, 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제1 사방밸브(4a)의 절환에 의해 실외열교환기(2)를 거치지 않고 고압상태로 제2 연결배관(3b)으로 유입되게 된다. 이후, 제2 연결배관으로 유입된 기상이 냉매는 제2 연결배관(3b)을 따라 흐르다가 제2 사방밸브(4b)의 절환에 의해 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다.

그리고, 기액분리기(10)로 유입된 고압/기체상태의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 각각 기상냉매분지관(22)으로 분지된 후 각 실내열교환기(62)를 거치면서 각 룸을 난방시킴과 함께 응축되게 된다.

이후, 응축된 냉매는, 개방된 각 전자팽창밸브(61)와 액상냉매분지관(24)과 액상냉매관(23) 그리고 난방주체용 회귀분지관(26)을 거치면서 난방주체용 전자팽창밸브(32)에 의해 팽창된 후 회귀관(27)을 따라 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 되게 된다.

그리고, 제2 연결배관의 저압구간(LP)으로 유입된 냉매는, 이미 절환되어 있는 제2 사방밸브(4b)를 거쳐 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 실외열교환기(2)를 거쳐 증발된 후 이미 절환된 제1 사방밸브(4a)를 거쳐 제2 연결배관(3b)을 따라 압축기(1)로 흡입되게 된다.

넷째, 도 3b에 도시된 바와 같이, 난방주체동시운전시, 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매는 상기 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 제1 사방밸브(4a)의 절환에 의해 실외열교환기(2)를 거치지 않고 고압상태로 제2 연결배관(3b)으로 유입되게 된다. 이후, 제2 연결배관으로 유입된 기상이 냉매는 제2 연결배관(3b)을 따라 흐르다가 제2 사방밸브(4b)의 절환에 의해 상기 제1 연결배관(3a)의 고압구간(HP)을 따라 기액분리기(10)로 유입되게 된다.

그리고, 기액분리기(10)로 유입된 고압/기체상태의 냉매는, 기상냉매관(21)으로 유입되어 선택된 제1, 2 기상냉매분지관(22a, 22b)으로 각각 분지된 후 제1, 2 실내열교환기(62a, 62b)를 각각 거치면서 각각의 룸을 난방시킴과 함께 응축되게 된다.

이후, 응축된 냉매는, 개방된 제1, 2 전자팽창밸브(61a, 61b)와 제1, 2 액상냉매분지관(24a, 24b) 그리고 액상냉매관(23)을 각각 거치게 되고, 이 때, 응축된 냉매의 일부는, 난방주체용 회귀분지관(26)을 거치면서 난방주체용 전자팽창밸브(32)에서 팽창되어 회귀관(27)을 따라 제2 연결배관(3b)의 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

이와 동시에, 응축된 냉매의 나머지 일부는, 선택된 제3 액상냉매분지관(24c)으로 유입되고 제3 전자팽창밸브(61c)를 거치면서 팽창되고 제3 실내열교환기(62c)를 거치면서 증발되어 냉방을 요하는 룸을 냉방시키게 된다. 이후, 증발된 냉매는, 제3 기상냉매분지관(22c)을 따라 이동하다가 제3 이방밸브(33c)에 의해 차단되어 제3 냉방주체용 회귀분지관(25c)과 회귀관(27)을 순차적으로 거쳐 제2 연결배관의(3b) 저압구간(LP)으로 유입되게 된다.

이후, 제2 연결배관의 저압구간(LP)으로 유입된 냉매는, 이미 절환되어 있는 제2 사방밸브(4b)를 거쳐 제1 연결배관(3a)을 따라 흐르다가 실외열교환기(2)를 거쳐 증발된 후 이미 절환된 제1 사방밸브(4a)를 거쳐 제2 연결배관(3b)을 따라 압축기(1)로 흡입되게 된다.

한편, 상술한 실외기의 동작설명에서 이미 언급된 바 있듯이, 본 발명의 다른 형태에 따른 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기의 운전방법은, 냉방전실운전시 또는 냉방주체동시운전시, 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매를 상기 제1 연결배관(3a)을 따라 실외열교환기로 유입되도록 제1 사방밸브(4a)를 절환시키는 단계와, 상기 실외열교환기(2)에서 전부 또는 일부 응축된 액상 또는 이상상태의 냉매를 상기 제1 연결배관(3a)을 따라 상기 기액분리기(10)로 유입되도록 상기 제2 사방밸브(4b)를 절환시키는 단계가 포함되고; 난방전실운전시 또는 난방주체동시운전시, 상기 압축기(1)에서 토출된 기상의 냉매를 상기 제2 연결배관(3b)으로 유입되도록 제1 사방밸브(4a)를 절환시키는 단계와, 상기 제2 연결배관(3b)으로 유입된 냉매를 상기 제1 연결배관(3a)으로 따라 상기 기액분리기(10)로 유입되도록 상기 제2 사방밸브(4b)를 절환시키는 단계가 포함되어 이루어지게 된다.

그리고, 분류기(B)의 운전방법은, 상술한 분류기의 동작설명에 언급된 바 있으므로 생략하기로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 제공함에 따라, 각 룸의 환경에 최적 대응이 가능하게 된다. 즉, 각 룸 전체를 난방시키는 난방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 냉방시키는 난방주체동시운전과, 각 룸 전체를 냉방시키는 냉방전실운전과 각 룸 전체 중 일부를 동시에 난방시키는 냉방주체동시운전이 가능하게 된다. 또한, 실외기(A)의 배관구조 및 그 구성이 단순해짐에 따라 기기의 효율을 향상시키는 한편 제조공정의 단순화 및 제품단가의 저렴화가 가능하게 된다. 또한, 두 개의 연결배관이 서로 다른 관경을 가짐에 따라 비체적 변화에 따른 냉매유량의 불균일을 방지하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 기상냉매분지관(22)과 액상냉매분지관(24)이 서로 나란하게 배열될 수 있도록 그 구조를 취함에 따라 배관작업이 용이하고 외적인 미관성이 향상되게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은, 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기 및 그운전방법을 제공함에 따라, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 의하면, 각 룸의 환경에 최적 대응이 가능한 이점이 있다. 즉, 다수개의 룸이 구획된 빌딩에서 룸의 위치나 시간에 따라 온도차가 발생되는 룸이 있거나 여름철뿐만 아니라 겨울철에도 발열을 요구하는 전산실이 구획된 경우, 필요에 따라 난방주체동시운전 또는 냉방주체동시운전을 수행하여 최적 대응이 가능한 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 의하면, 실외기의 배관구조 및 그 구성이 단순해짐에 따라배관손실 등을 줄일 수 있어 기기의 효율이 향상되는 이점과, 제조공정이 단순해지는 이점과, 제품의 단가가 저감되는 이점 등이 있다.

셋째, 제1 연결배관의 고압구간 관경이 제2 연결배관의 저압구간 관경보다 작게 함에 따라, 비체적이 큰 저압상태의 냉매와 비체적인 작은 고압상태의 냉매간의 유량불균일 현상을 미연에 막을 수 있는 이점이 있다.

넷째, 분류기와 실내기를 연결하는 기상냉매분지관과 액상냉매분지관이 서로 나란하게 배열될 수 있도록 그 구조를 취함에 따라, 배관작업이 용이하고 하나의 덕트에 함께 내설시 배관의 수를 줄일 수 있어 외적인 미관성이 향상되는 이점이 있다.

다섯째, 분류기를 구성함에 있어 3방 또는 4방 밸브가 아닌 보다 저렴한 2방밸브가 채용되는 구조를 취함에 따라, 제품단가가 저감되는 이점이 있다.

Claims

실외에 설치되며 내부에 압축기와 실외열교환기를 갖는 실외기와,

실내의 각 룸에 각각 설치되며 내부에 전자팽창밸브와 실내열교환기를 각각 갖는 다수대의 실내기와,

상기 실외기로부터 유입된 냉매를 기액분리기에서 분리하여 분리된 냉매를 냉방ㆍ난방ㆍ냉난방동시 운전조건에 따라 상기 다수대의 실내기에 선택적으로 안내하는 분류기와,

상기 실외기에 구비되며 상기 압축기의 토출측과 상기 기액분리기를 연결함과 함께 그 사이에 상기 실외열교환기가 연설되는 제1 연결배관 및 상기 분류기와 상기 압축기의 흡입측을 연결하는 제2 연결배관을 갖는 단순배관부와,

상기 실내기 내에 구비되며 상기 제1, 2 연결배관 중 상기 분류기와 연결되는 각 구간이 고압상태의 냉매가 흐르는 고압구간과 저압상태의 냉매가 흐르는 저압구간으로 각각 특정되도록 냉매의 흐름을 사방밸브에 의해 절환시키는 절환부가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 절환부는;

상기 압축기의 토출측에서 상기 제1 연결배관과 상기 제2 연결배관을 연통시켜 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 제1 사방밸브와,

상기 압축기의 흡입측에서 상기 제1 연결배관과 상기 제2 연결배관을 연통시켜 냉매의 흐름을 선택적으로 절환시키는 제2 사방밸브로 이루어짐을 특징으로 하는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 연결배관 중 상기 제2 사방밸브의 후단측으로부터 상기 기액분리기까지의 구간은, 상기 절환부에 의해 고압구간으로 특정되며,

상기 고압구간은, 상기 제2 연결배관 중 분류기로부터 상기 제2 사방밸브의 전단측까지의 저압구간보다 그 관경이 작음을 특징으로 하는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분류기는;

상기 제1 연결배관의 고압구간으로부터 유입된 냉매를 상에 따라 분류하는 기액분리기와,

상기 분리된 냉매를 상에 따라 상기 실내기로 안내함과 함께 열교환된 냉매를 상기 분류기로 재 안내하는 안내배관부와,

상기 다수대의 실내기 중 운전조건에 따라 선택된 실내기로만 냉매가 유입되도록 상기 안내배관부를 제어하는 밸브부가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 4 항에 있어서,

상기 안내배관부는;

상기 기액분리기에서 분리된 기상냉매를 안내하는 기상냉매관과,

상기 기상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기에 각각 연결되는 기상냉매분지관과,

상기 기액분리기에서 분리된 액상냉매를 안내하는 액상냉매관과,

상기 액상냉매관에서 분지되어 상기 각 실내기에 각각 연결되는 액상냉매분지관과,

상기 각 기상냉매분지관에서 분지되어 운전조건에 따라 선택된 실내기에서 열교환된 냉매를 회귀시키는 냉방주체용 회귀분지관과,

상기 액상냉매관의 전단측에 분지되어 운전조건에 따라 선택된 실내기에서 열교환된 냉매를 회귀시키는 난방주체용 회귀분지관과,

상기 냉방/난방주체용 회귀분지관의 냉매를 한데 모아 상기 제2 연결배관의 저압구간으로 안내하는 회귀관이 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 5 항에 있어서,

상기 기상냉매분지관과 상기 액상냉매분지관은 서로 나란하게 배열됨을 특징으로 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
제 4 항에 있어서,

상기 밸브부는;

상기 액상냉매관 중 상기 기액분리기와 상기 난방주체용 회귀분지관 사이의 구간에 구비되며 운전조건에 따라 그 개폐량이 조절되는 냉방주체용 전자팽창밸브와,

상기 난방주체용 회귀분지관에 구비되며 운전조건에 따라 그 개폐량이 조절되는 난방주체용 전자팽창밸브와,

상기 각 기상냉매분지관과 상기 각 액상냉매분지관과 상기 각 냉방주체용 회귀분지관에 각각 구비되며 운전조건에 따라 각각 선택적으로 온/오프되는 2방밸브가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기.
냉방전실운전시 또는 냉방주체동시운전시, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 상기 제1 연결배관을 따라 실외열교환기로 유입되도록 제1 사방밸브를 절환시키는 단계와,

상기 실외열교환기에서 전부 또는 일부 응축된 액상 또는 이상상태의 냉매를 상기 제1 연결배관을 따라 상기 기액분리기로 유입되도록 상기 제2 사방밸브를 절환시키는 단계가 포함되고;

난방전실운전시 또는 난방주체동시운전시, 상기 압축기에서 토출된 기상의 냉매를 상기 제2 연결배관으로 유입되도록 제1 사방밸브를 절환시키는 단계와,

상기 제2 연결배관으로 유입된 냉매를 상기 제1 연결배관으로 따라 상기 기액분리기로 유입되도록 상기 제2 사방밸브를 절환시키는 단계가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 제2항의 2배관식 냉난방 동시형 멀티공기조화기를 운전하는 방법.