KR20200114123A - 공기조화 장치 - Google Patents

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KR20200114123A
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정재화
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Abstract

본 발명은 공기조화 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화 장치에는, 실외기와 실내기를 연결하며 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환기를 구비하는 열교환 장치가 포함되어, 냉방운전 또는 난방운전을 수행하기 위한 냉매량의 사용을 줄일 수 있다.

Description

공기조화 장치 {An air conditioning apparatus}
본 발명은 공기조화 장치에 관한 것이다.
공기조화 장치는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기조화 장치에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기조화 장치는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무일 수 있다.
공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
최근에는 환경규제 정책에 따라 공기조화 장치에 사용되는 냉매의 종류를 제한하고, 냉매 사용량을 줄이는 경향이 나타나고 있다. 냉매 사용량을 줄이기 위하여, 공기조화 시스템은 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. 공개번호(공개일자) : 공개특허 10-2013-0127531(2013년 11월 22일)
2. 발명의 명칭 : 플레이트식 열교환기 및 히트펌프 장치
위 선행문헌에 의하면, 판형 열교환기에서 냉매와 물의 열교환을 통하여 열량을 발생시켜, 냉난방, 급탕 또는 냉수 공급을 수행할 수 있으나, 상기 판형 열교환기가 응축기 또는 증발기로 작용하는지 여부에 관계없이, 냉매 유로를 동일하게 형성하여, 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
즉, 판형 열교환기가 응축기로 작용할 때에는 응축성능을 높이기 위하여 냉매유로(path)의 개수는 줄이고 냉매유로의 길이는 길게 형성하는 것이 유리하다. 반면에, 상기 판형 열교환기가 증발기로 작용할 때에는 압력손실, 즉 증발압력의 저하를 방지하기 위하여 냉매유로의 개수는 많게 하고 냉매유로의 길이는 짧게 형성하는 것이 유리하다.
그러나, 위 선행문헌에 의하면, 판형 열교환기에서의 냉매유로의 구성은 응축기 또는 증발기로 작용하는지 여부에 관계없이 고정되어 있어, 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 냉방운전 또는 난방운전시 열교환 장치에서의 냉매 유로를 가변시켜 성능을 개선할 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 냉방운전시, 열교환 장치에 구비되는 다수의 열교환기가 증발기로 작용할 때, 냉매는 상기 다수의 열교환기로 분지하여 유입되어 냉매유로의 개수가 증가되고 그 길이를 짧게 함으로써(열교환기의 병렬연결), 증발압력의 저하를 방지할 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 난방운전시, 상기 다수의 열교환기가 응축기로 작용할 때, 냉매는 상기 다수의 열교환기를 차례로 통과하여 냉매유로의 길이가 증가되고 그 개수가 감소함으로써(열교환기의 직렬연결), 열교환기에서의 응축성능을 개선할 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉방운전 또는 난방운전의 절환형 운전을 수행하는 경우에는, 실외기와 열교환 장치를 2배관으로 연결하여 그 구성을 단순화 할 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
반면에, 냉방운전 및 난방운전을 동시에 수행하는 동시형 운전을 수행하는 경우에는, 실외기와 열교환 장치를 3배관으로 연결하여 냉매의 순환이 용이하게 이루어질 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 실외기에 2배관으로 연결되는 열교환 장치의 구성과, 3배관으로 연결하는 열교환 장치의 구성은 거의 유사하며 배관의 접지여부만 차이가 있도록 함으로써, 절환용 운전 또는 동시형 운전을 위한 열교환 장치의 제조가 용이한 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
결국, 열교환 장치를 실외기에 2배관 또는 3배관으로 연결하여, 운전 요구조건에 따라 상기 절환형 운전 또는 동시형 운전을 수행할 수 있으므로, 설치 자유도가 개선될 수 있는 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화 장치에는, 실외기와 실내기를 연결하며 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 열교환기를 구비하는 열교환 장치가 포함되어, 냉방운전 또는 난방운전을 수행하기 위한 냉매량의 사용을 줄일 수 있다.
또한, 상기 열교환 장치는 실외기에 2배관 또는 3배관으로 연결될 수 있으므로, 공기조화 장치 운전의 요구조건, 즉 절환형 운전 또는 동시형 운전여부에 따라 실외기와의 연결이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 열교환 장치의 내부에는 냉매의 유로를 가변시킬 수 있는 유로 및 밸브구조가 마련되므로, 절환형 운전시 냉방운전 또는 난방운전 여부에 따라 냉매유로의 개수 또는 그 길이를 달리하여 시스템 성능을 개선할 수 있다.
특히, 냉방운전시에는, 열교환 장치로 유입된 냉매는 2개 이상의 열교환기로 분지되어 유입되므로 냉매유로의 개수가 증가되고 그 길이가 짧게 됨으로써, 압력손실을 저감할 수 있다.
반면에, 난방운전시에는, 열교환 장치로 유입된 냉매는 2개 이상의 열교환기를 차례로 통과하면서 응축되므로, 냉매유로의 개수가 감소하고 그 길이가 길어짐으로써, 열전달 성능을 개선할 수 있다.
상기 공기조화 장치에는, 냉매가 순환하며 제 1,2 실외기 연결관이 접속되는 실외기; 물이 순환하는 실내기; 상기 실외기와 상기 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 제 1,2 열교환기가 구비되는 열교환 장치가 포함된다.
상기 열교환 장치에는, 상기 제 1 실외기 연결관에 결합되며, 상기 제 1 열교환기로 연장되는 제 1 연결배관; 및 상기 제 1 연결배관으로부터 상기 제 2 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관이 포함된다.
상기 열교환 장치에는, 상기 제 2 실외기 연결관에 결합되며, 상기 제 1 열교환기로 연장되는 제 3 연결배관; 및 상기 제 3 연결배관으로부터 상기 제 2 연결배관으로 연장되어, 상기 제 1 열교환기를 통과한 냉매를 상기 제 2 열교환기로 가이드 하는 바이패스 배관이 더 포함된다.
상기 바이패스 배관에는, 바이패스 밸브가 설치된다.
상기 제 1 연결배관에는 제 1 분지부가 형성되고, 상기 제 2 연결배관은 상기 제 1 분지부로부터 분지되어 상기 제 2 열교환기에 결합될 수 있다.
상기 제 2 연결배관에 형성되는 제 1 합지부; 및 상기 제 3 연결배관에 형성되는 제 2 합지부가 더 포함되고, 상기 바이패스 배관은 상기 제 1 합지부로부터 상기 제 2 합지부로 연장될 수 있다.
상기 제 2 연결배관에 설치되며, 상기 제 1 분지부와 상기 제 1 합지부의 사이에 위치되는 제 1 개폐밸브가 더 포함된다.
상기 실내기에는 제 1,2 실내기가 포함되며, 상기 제 1 열교환기에는, 상기 제 1 연결배관에 결합되는 제 1 냉매유로; 및 상기 제 1 실내기와 유동적으로 연결되는 제 1 물유로가 포함된다.
상기 제 2 열교환기에는, 상기 제 2 연결배관에 결합되는 제 2 냉매유로; 및 상기 제 2 실내기와 유동적으로 연결되는 제 2 물유로가 포함된다.
상기 실외기와 상기 열교환 장치는 상기 제 1,2 실외기 연결관을 통하여 2배관 결합된다.
상기 제 3 연결배관에 형성되는 제 2 분지부; 및 상기 제 2 분지부로부터 상기 제 2 열교환기로 연장되는 제 4 연결배관이 더 포함된다.
상기 제 3 연결배관에 설치되는 제 1 팽창밸브가 더 포함되며, 상기 제 1 팽창밸브는 상기 제 2 분지부와 상기 제 2 합지부의 사이에 위치된다.
상기 제 4 연결배관에 설치되는 제 2 팽창밸브가 더 포함된다.
상기 바이패스 밸브에는, 상기 바이패스 배관의 개방 또는 폐쇄를 조절하는 제 2 개폐밸브가 포함된다.
상기 실외기에는 제 3 실외기 연결관이 결합되고, 상기 실외기와 상기 열교환 장치는 상기 제 1~3 실외기 연결관을 통하여 3배관 결합된다.
상기 열교환 장치에는, 상기 제 3 실외기 연결관에 결합되며, 상기 제 2 열교환기로 연장되는 제 4 연결배관이 더 포함된다.
상기 제 3 연결배관에 설치되는 제 1 팽창밸브; 및 상기 제 4 연결배관에 설치되는 제 2 팽창밸브가 더 포함된다.
상기 바이패스 밸브에는, 제 3 팽창밸브가 포함된다.
상기 제 1,2 열교환기에는 판형 열교환기가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 냉방운전 또는 난방운전시 열교환 장치에서의 냉매 유로를 가변시켜 성능을 개선할 수 있다.
특히, 냉방운전시, 열교환 장치에 구비되는 다수의 열교환기가 증발기로 작용할 때, 냉매는 상기 다수의 열교환기로 분지하여 유입되어 냉매유로의 개수가 증가되고 그 길이를 짧게 함으로써(열교환기의 병렬연결), 증발압력의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 난방운전시, 상기 다수의 열교환기가 응축기로 작용할 때, 냉매는 상기 다수의 열교환기를 차례로 통과하여 냉매유로의 길이가 증가되고 그 개수가 감소함으로써(열교환기의 직렬연결), 열교환기에서의 응축성능을 개선할 수 있다.
또한, 냉방운전 또는 난방운전의 절환형 운전을 수행하는 경우에는, 실외기와 열교환 장치를 2배관으로 연결하여 그 구성을 단순화 할 수 있다.
반면에, 냉방운전 및 난방운전을 동시에 수행하는 동시형 운전을 수행하는 경우에는, 실외기와 열교환 장치를 3배관으로 연결하여 냉매의 순환이 용이하게 이루어질 수 있다.
그리고, 실외기에 2배관으로 연결되는 열교환 장치의 구성과, 3배관으로 연결하는 열교환 장치의 구성은 거의 유사하며 배관의 접지여부만 차이가 있도록 함으로써, 절환용 운전 또는 동시형 운전을 위한 열교환 장치의 제조가 용이할 수 있다.
결국, 열교환 장치를 실외기에 2배관 또는 3배관으로 연결하여, 운전 요구조건에 따라 상기 절환형 운전 또는 동시형 운전을 수행할 수 있으므로, 설치 자유도가 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화 장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환 장치의 구성을 보여주는 사이클 선도이다.
도 3은 상기 공기조화 장치의 난방운전시, 상기 열교환 장치에서의 냉매 유동모습을 보여주는 사이클 선도이다.
도 4는 상기 공기조화 장치의 냉방운전시, 상기 열교환 장치에서의 냉매 유동모습을 보여주는 사이클 선도이다.
도 5a 및 도 5b는 공기조화 장치의 냉방운전 또는 난방운전시, 열교환기의 직렬/병렬 연결여부에 따라 정격 성능계수에 차이가 나타나는 모습을 보여주는 실험 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화 장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환 장치의 구성을 보여주는 사이클 선도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화 장치의 난방운전시, 상기 열교환 장치에서의 냉매 유동모습을 보여주는 사이클 선도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화 장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화 장치(1)에는, 실외기(10)와, 실내기(50) 및 상기 실외기(10)와 상기 실내기(50)에 연결되는 열교환 장치(100)가 포함된다.
상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)는 제 1 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체에는 냉매가 포함된다. 상기 냉매는 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기의 냉매측 유로 및 상기 실외기(10)를 유동하도록 구성될 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 압축기(11) 및 실외 열교환기(15)가 포함될 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. 그리고, 상기 실외기(10)에는 메인 팽창밸브(18, EEV)가 더 포함될 수 있다.
상기 공기조화 장치(1)에는, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)를 연결하는 2개의 배관(20,25)이 더 포함된다. 상기 2개의 배관(20,25)에는, 기상의 냉매가 유동하는 기관으로서 제 1 실외기 연결관(20) 및 액 냉매가 유동하는 액관으로서 제 2 실외기 연결관(25)이 포함된다. 즉, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)는 "2배관 연결구조"를 가지며, 냉매는 상기 2개의 배관(20,25)을 통하여 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 유체에는 물이 포함된다. 상기 물은 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기의 물측 유로 및 상기 실내기(50)를 유동하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 열교환기에는 냉매측 유로 및 물측 유로가 포함된다. 일례로, 상기 열교환기에는 물과 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있는 판형 열교환기가 포함될 수 있다.
상기 실내기(50)에는 다수의 실내기(60,70)가 포함될 수 있다. 상기 다수의 실내기(60,70)에는, 제 1 실내기(60) 및 제 2 실내기(70)가 포함된다. 도 1에서는 2개의 실내기가 열교환 장치(100)에 연결되는 것으로 도시되나, 이와는 달리 3개 이상의 실내기가 열교환 장치(100)에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 공기조화 장치(1)에는, 상기 열교환 장치(100)와 상기 실내기(50)를 연결하는 배관(30,35)이 더 포함된다. 상기 배관(30,35)에는, 상기 열교환 장치(100)와 상기 제 1 실내기(60)를 연결하는 제 1 실내기연결관(30) 및 상기 열교환 장치(100)와 상기 제 2 실내기(70)를 연결하는 제 2 실내기연결관(35)이 포함된다.
물은 상기 제 1,2 실내기연결관(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(110,115, 도 2 참조)를 통하여 열교환 되고, 상기 열교환을 통하여 냉각 또는 가열된 물은 상기 실내기(50)에 구비되는 실내 열교환기(61,71, 도 2 참조)와 열교환 하여 실내공간의 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환 장치의 구성을 보여주는 사이클 선도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환 장치(100)에는, 외관을 형성하는 장치 케이스(101)가 포함된다. 상기 장치 케이스(101)의 내부에는 열교환기(110,115)와, 냉매 배관 및 물 배관과, 다수의 밸브 및 펌프가 포함될 수 있다.
상세히, 상기 열교환 장치(100)에는, 제 1 실내기(60)와 유동적으로 연결되는 제 1 열교환기(110) 및 제 2 실내기(70)와 유동적으로 연결되는 제 2 열교환기(115)가 포함된다.
상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(115)는 동일한 구성을 가질 수 있다. 상기 제 1,2 열교환기(110,115)에는 판형 열교환기가 포함되며, 물 유로와 냉매유로가 교번하여 적층하도록 구성될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(110)에는, 제 1 냉매유로(111) 및 제 1 물유로(112)가 포함된다. 상기 제 1 냉매유로(111)는 상기 실외기(10)와 유동적으로 연결되며, 상기 실외기(10)에서 배출된 냉매가 상기 제 1 냉매유로(111)에 유입되거나 상기 제 1 냉매유로(111)를 통과한 냉매가 상기 실외기(10)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 물유로(112)는 상기 제 1 실내기(60)와 유동적으로 연결되며, 상기 제 1 실내기(60)에서 배출된 냉매가 상기 제 1 물유로(112)에 유입되거나 상기 제 1 물유로(112)를 통과한 냉매가 상기 제 1 실내기(60)로 유입될 수 있다.
상기 열교환 장치(100)에는, 상기 제 1 열교환기(110)의 제 1 물유로(112)에 연결되는 제 1 열교환기유출관(171) 및 제 1 열교환기유입관(172)이 포함된다. 그리고, 상기 제 1 실내기연결관(30)에는 제 1 실내기유입관(31) 및 제 1 실내기유출관(32)이 포함된다.
상기 제 1 열교환기유출관(171)은 상기 제 1 실내기유입관(31)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 열교환기(110)의 물유로(112)에서 배출된 물은 상기 제 1 열교환기유출관(171) 및 상기 제 1 실내기유입관(31)을 통하여 제 1 실내기(60)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 실내기(60)에는, 제 1 실내열교환기(61) 및 제 1 실내팬(65)이 포함된다. 상기 제 1 실내팬(65)은 상기 제 1 실내열교환기(61)에 인접하여 배치되어 실내공기를 불어줌으로써, 상기 제 1 실내열교환기(61)를 지나는 물과 실내공기간에 열교환이 이루어지도록 한다.
상기 제 1 실내기유입관(31)은 상기 제 1 실내열교환기(61)의 유입측에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 실내기유출관(32)은 상기 제 1 실내열교환기(61)의 유출측에 연결될 수 있다.
상기 제 1 열교환기유입관(172)에는 물의 유동을 강제하는 제 1 펌프(173)가 설치될 수 있다. 상기 제 1 펌프(173)가 구동하면, 제 1 실내기(60)와 제 1 열교환기(110)를 연결하는 물측 유로, 즉 상기 제 1 실내열교환기(61), 제 1 실내기유출관(32), 제 1 열교환기유입관(172), 제 1 물유로(112), 제 1 열교환기유출관(171) 및 제 1 실내기유입관(31)을 통한 물의 순환이 이루어질 수 있다.
도 2에서는, 제 1 펌프(173)가 상기 제 1 열교환기유입관(172)에 설치되는 것으로 도시되나, 이와는 달리 제 1 열교환기유출관(171)에 설치될 수도 있을 것이다.
마찬가지로, 상기 제 2 열교환기(115)에는, 제 2 냉매유로(116) 및 제 2 물유로(118)가 포함된다. 상기 제 2 냉매유로(116)는 상기 실외기(10)와 유동적으로 연결되며, 상기 실외기(10)에서 배출된 냉매가 상기 제 2 냉매유로(116)에 유입되거나 상기 제 2 냉매유로(116)를 통과한 냉매가 상기 실외기(10)로 유입될 수 있다.
상기 제 2 물유로(118)는 상기 제 2 실내기(70)와 유동적으로 연결되며, 상기 제 2 실내기(70)에서 배출된 냉매가 상기 제 2 물유로(118)에 유입되거나 상기 제 2 물유로(118)를 통과한 냉매가 상기 제 2 실내기(70)로 유입될 수 있다.
상기 열교환 장치(100)에는, 상기 제 2 열교환기(115)의 제 2 물유로(118)에 연결되는 제 2 열교환기유출관(174) 및 제 2 열교환기유입관(175)이 포함된다. 그리고, 상기 제 2 실내기연결관(35)에는 제 2 실내기유입관(36) 및 제 2 실내기유출관(37)이 포함된다.
상기 제 2 열교환기유출관(174)은 상기 제 2 실내기유입관(36)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 열교환기(115)의 물유로(118)에서 배출된 물은 상기 제 2 열교환기유출관(174) 및 상기 제 2 실내기유입관(36)을 통하여 제 2 실내기(70)로 유입될 수 있다.
상기 제 2 실내기(70)에는, 제 2 실내열교환기(71) 및 제 2 실내팬(75)이 포함된다. 상기 제 2 실내팬(75)은 상기 제 2 실내열교환기(61)에 인접하여 배치되어 실내공기를 불어줌으로써, 상기 제 2 실내열교환기(71)를 지나는 물과 실내공기간에 열교환이 이루어지도록 한다.
상기 제 2 실내기유입관(36)은 상기 제 2 실내열교환기(71)의 유입측에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 실내기유출관(37)은 상기 제 2 실내열교환기(71)의 유출측에 연결될 수 있다.
상기 제 2 열교환기유입관(175)에는 물의 유동을 강제하는 제 2 펌프(176)가 설치될 수 있다. 상기 제 1 펌프(176)가 구동하면, 제 2 실내기(70)와 제 2 열교환기(115)를 연결하는 물측 유로, 즉 상기 제 2 실내열교환기(71), 제 2 실내기유출관(37), 제 2 열교환기유입관(175), 제 2 물유로(118), 제 2 열교환기유출관(174) 및 제 2 실내기유입관(36)을 통한 물의 순환이 이루어질 수 있다.
도 2에서는, 제 2 펌프(176)가 상기 제 2 열교환기유입관(175)에 설치되는 것으로 도시되나, 이와는 달리 제 2 열교환기유출관(174)에 설치될 수도 있을 것이다.
상기 열교환 장치(100)에는, 제 1 실외기 연결관(20)에 접속하는 제 1 서비스밸브(105) 및 제 2 실외기 연결관(25)에 접속하는 제 2 서비스밸브(106)가 더 포함된다. 상기 제 1,2 실외기 연결관(20,25)은 상기 제 1,2 서비스밸브(105,106)를 통하여 상기 열교환 장치(100)에 접속됨으로써, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100)는 "2배관 연결"이 이루어질 수 있다.
상기 열교환 장치(100)에는, 상기 제 1 서비스밸브(105)로부터 상기 제 1 열교환기(110)로 연장되는 제 1 연결배관(120)이 더 포함된다. 상기 제 1 연결배관(120)은 상기 제 1 열교환기(110)에 결합되며, 제 1 냉매유로(111)와 유동적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(120)은 상기 제 1 실외기 연결관(20)에 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 난방운전시 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고압의 냉매는 제 1 실외기연결관(20)을 통하여 상기 제 1 연결배관(120)으로 유입되고 상기 제 1 열교환기(110)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 연결배관(120)에는 제 2 연결배관(130)이 분지되는 제 1 분지부(125)가 형성된다. 상기 제 2 연결배관(130)은 상기 제 1 분지부(125)로부터 제 2 열교환기(115)로 연장된다. 상기 제 2 연결배관(130)은 상기 제 2 열교환기(115)에 결합되며, 제 2 냉매유로(116)와 유동적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 연결배관(130)은 상기 제 1 연결배관(120) 및 상기 제 1 실외기 연결관(20)에 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 냉방운전시 상기 제 2 열교환기(115)에서 열교환 된(증발된) 냉매는 상기 제 2 연결배관(130)을 통하여 상기 제 1 연결배관(120)으로 유입되며, 상기 제 1 실외기 연결관(20)으로 유동할 수 있다.
상기 제 2 연결배관(130)에는, 제 1 개폐밸브(132)가 설치될 수 있다. 상기 제 1 개폐밸브(132)가 온 되면(개방되면) 상기 제 2 연결배관(130)을 통한 냉매의 유동이 이루어지며, 상기 제 1 개폐밸브(132)가 오프되면(닫혀지면) 상기 제 2 연결배관(130)을 통한 냉매의 유동이 제한될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 개폐밸브(132)에는 솔레노이드 밸브가 포함될 수 있다.
상기 제 2 연결배관(130)에는 바이패스 배관(160)이 합지되는 제 1 합지부(135)가 형성된다. 상기 바이패스 배관(160)은 상기 제 1 합지부(135)로부터 제 3 연결배관(140)의 제 2 합지부(148)로 연장될 수 있다.
상기 제 1 개폐밸브(132)는 상기 제 1 분지부(125)와 상기 제 1 합지부(135)의 사이에서, 상기 제 2 연결배관(130)의 일 지점에 설치될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 난방운전시 상기 제 1 개폐밸브(132)가 오프되면 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매는 바이패스 배관(160)을 유동하고, 제 2 연결배관(130)의 제 1 합지부(135)를 통하여 제 2 열교환기(115)로 유입될 수 있고, 상기 제 1 분지부(125)측으로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 열교환 장치(100)에는, 상기 제 2 서비스밸브(106)로부터 상기 제 2 열교환기(115)로 연장되는 제 3 연결배관(140)이 더 포함된다. 상기 제 3 연결배관(140)은 상기 제 2 열교환기(115)에 결합되며, 제 2 냉매유로(116)와 유동적으로 연결될 수 있다.
상기 제 3 연결배관(140)은 상기 제 2 실외기 연결관(25)에 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 냉방운전시 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축된 고압의 액 냉매는 제 2 실외기연결관(25)을 통하여 상기 제 3 연결배관(140)으로 유입되고 상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(115)로 분지하여 유입될 수 있다.
상기 제 3 연결배관(140)에는 제 4 연결배관(150)이 분지되는 제 2 분지부(145)가 형성된다. 상기 제 4 연결배관(150)은 상기 제 2 분지부(145)로부터 제 2 열교환기(115)로 연장된다.
상기 제 4 연결배관(150)은 상기 제 2 열교환기(115)에 결합되며, 제 2 냉매유로(116)와 유동적으로 연결될 수 있다. 상세히, 상기 제 2 연결배관(130)은 상기 제 2 냉매유로(116)의 일측 단부에 결합되며, 상기 제 4 연결배관(150)은 상기 제 2 냉매유로(116)의 타측 단부에 결합될 수 있다.
일례로, 난방운전시 상기 제 2 연결배관(130)에서 상기 제 2 냉매유로(116)로 유입된 냉매는 상기 제 4 연결배관(150)으로 배출될 수 있다. 반면에, 냉방운전시 상기 제 4 연결배관(150)에서 상기 제 2 냉매유로(116)로 유입된 냉매는 상기 제 2 연결배관(130)으로 배출될 수 있다.
상기 제 3 연결배관(140)에는 상기 바이패스 배관(160)이 합지되는 제 2 합지부(148)가 형성된다. 상기 바이패스 배관(160)은 상기 제 1 합지부(135)로부터 상기 제 2 합지부(148)로 연장되며, 상기 바이패스 배관(160)의 양측부는 상기 제 1,2 합지부(135,148)에 결합될 수 있다.
상기 바이패스 배관(160)에는 제 2 개폐밸브(162)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 개폐밸브(162)가 온 되면(개방되면) 상기 바이패스 배관(160)을 통한 냉매의 유동이 이루어지며, 상기 제 2 개폐밸브(162)가 오프되면(닫혀지면) 상기 바이패스 배관(160)을 통한 냉매의 유동이 제한될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 개폐밸브(132)에는 솔레노이드 밸브가 포함될 수 있다.
일례로, 공기조화 장치(1)의 난방운전시, 상기 제 2 개폐밸브(162)는 개방되어 상기 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 바이패스 배관(160)으로 유입되고 상기 제 2 열교환기(115)로 유입될 수 있다.
반면에, 공기조화 장치(1)의 냉방운전시, 상기 제 2 개폐밸브(162)는 닫혀져서 상기 바이패스 배관(160)에서의 냉매 유동은 제한될 수 있다.
상기 열교환 장치(100)에는, 냉매의 감압을 위한 팽창밸브(142,152)가 더 포함될 수 있다. 상기 팽창밸브(142,152)에는 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)가 포함될 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.
상세히, 상기 팽창밸브(142,152)에는, 상기 제 3 연결배관(140)에 설치되는 제 1 팽창밸브(142)가 포함될 수 있다. 상기 제 1 팽창밸브(142)는 상기 제 2 분지부(145)와 상기 제 2 합지부(148)의 사이에서, 상기 제 3 연결배관(140)의 일 지점에 설치될 수 있다.
일례로, 공기조화 장치(1)의 난방운전시, 상기 제 1 팽창밸브(142)는 닫혀져서 상기 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제 2 합지부(148)에서 상기 제 2 분지부(145)를 향하여 유동하는 것이 방지될 수 있다. 그리고, 냉매는 상기 제 2 합지부(148)에서 상기 바이패스 배관(160)으로 유입될 수 있다.
반면에, 공기조화 장치(1)의 냉방운전시, 상기 제 1 팽창밸브(142)는 개방되고 상기 제 3 연결배관(140)을 지나는 냉매는 상기 제 1 팽창밸브(142)에서 감압되고 상기 제 1 열교환기(110)로 유입될 수 있다.
상기 팽창밸브(142,152)에는, 상기 제 4 연결배관(150)에 설치되는 제 2 팽창밸브(152)가 더 포함될 수 있다.
일례로, 공기조화 장치(1)의 난방운전시, 상기 제 2 팽창밸브(152)는 완전히 개방되며 상기 제 2 열교환기(115)를 통과한 냉매는 감압없이 상기 제 2 팽창밸브(152)를 통과하며, 상기 제 4 연결배관(150) 및 상기 제 3 연결배관(140)을 통하여 상기 열교환 장치(100)에서 배출될 수 있다.
반면에, 공기조화 장치(1)의 냉방운전시, 상기 제 2 팽창밸브(152)는 냉매의 감압이 이루어질 수 있는 개도로 개방된다. 상기 제 2 실외기 연결관(25)을 통하여 상기 제 3 연결배관(140)으로 유입된 냉매 중 일부의 냉매는 상기 제 4 연결배관(150)을 유동하며, 상기 제 2 팽창밸브(152)에서 감압된 후 상기 제 2 열교환기(115)에서 증발될 수 있다.
도 3은 상기 공기조화 장치의 난방운전시, 상기 열교환 장치에서의 냉매 유동모습을 보여주는 사이클 선도이고, 도 4는 상기 공기조화 장치의 냉방운전시, 상기 열교환 장치에서의 냉매 유동모습을 보여주는 사이클 선도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화 장치(1)에서 난방운전이 수행되면, 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고압의 기상냉매는 제 1 실외기 연결관(20)을 통하여 제 1 연결배관(120)으로 유입된다.
상기 제 1 개폐밸브(132)는 닫혀지므로, 상기 제 1 연결배관(120)의 냉매는 상기 제 1 분지부(125)에서 제 2 연결배관(130)으로 유입되지 못하고 상기 제 1 열교환기(110)로 유입될 수 있다.
냉매는 상기 제 1 열교환기(110)에서 물과 열교환 하면서 1차 응축되고, 상기 제 3 연결배관(140)으로 배출될 수 있다. 상기 제 1 팽창밸브(142)는 닫혀지며 상기 제 2 개폐밸브(162)는 개방되므로, 상기 제 3 연결배관(140)의 냉매는 상기 제 2 합지부(148)에서 바이패스 배관(160)으로 유입될 수 있다.
상기 바이패스 배관(160)을 유동하는 냉매는 제 1 합지부(135)에서 제 2 연결배관(130)으로 유동하고, 제 2 열교환기(115)로 유입될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 개폐밸브(132)는 닫혀진 상태이므로, 냉매는 상기 제 1 합지부(135)에서 상기 제 1 분지부(125)로 유동하는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(115)로 유입된 냉매는 상기 제 2 열교환기(115)에서 물과 열교환 하면서 2차 응축되고 상기 제 4 연결배관(150)으로부터 배출될 수 있다. 상기 제 2 팽창밸브(152)는 완전히 개방되므로, 냉매는 상기 제 2 팽창밸브(152)에서 감압되지 않을 수 있다.
상기 제 4 연결배관(150)의 냉매는 제 2 분지부(145)에서 제 3 연결배관(140)으로 유입되며, 제 2 서비스 밸브(106)를 통하여 제 2 실외기 연결관(25)으로 배출될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 팽창밸브(142)는 닫혀진 상태이므로, 냉매는 상기 제 2 분지부(145)에서 제 2 합지부(148)로 유동하는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 2 실외기 연결관(25)의 냉매는 실외기(10)로 유입되며, 메인 팽창밸브(18)에서 감압된 후 실외 열교환기(15)에서 증발될 수 있다. 그리고, 상기 증발된 냉매는 압축기(11)에서 압축되고, 제 1 실외기 연결관(20)을 통하여 열교환 장치(100)로 유입될 수 있다. 이러한 냉매의 순환이 이루어질 수 있다.
정리하면, 공기조화 장치(1)의 난방운전시, 제 1,2 열교환기(110,115)는 고압의 기상 냉매를 응축시키는 "응축기"로서 작용한다. 그리고, 상기 제 1,2 열교환기(110,115)는 직렬 연결되므로, 냉매는 상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(115)를 거치면서 순차적으로 응축될 수 있다. 따라서, 냉매의 응축열량이 커져 응축성능이 개선될 수 있다.
한편, 제 1,2 열교환기(110,115)의 물 유로(112,118)를 유동하는 물은 냉매와의 열교환에 의하여 가열되고, 가열된 물은 제 1,2 실내기(60,70)로 공급되어 난방을 수행할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화 장치(1)에서 냉방운전이 수행되면, 실외기(10)의 실외 열교환기(15)에서 응축된 고압의 액 냉매는 제 2 실외기 연결관(25)을 통하여 제 3 연결배관(140)으로 유입된다.
상기 제 1 팽창밸브(142) 및 상기 제 2 팽창밸브(152)는 개방되므로, 냉매는 제 2 분지부(145)에서 분지되며, 일부의 냉매는 상기 제 1 팽창밸브(142)를 통과하면서 저압의 이상냉매로 감압될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 분지부(145)에서 분지된 나머지 냉매는 상기 제 4 연결배관(150)을 유동하며 상기 제 2 팽창밸브(152)를 통과하면서 저압의 이상냉매로 감압될 수 있다.
상기 제 1 팽창밸브(142)에서 감압된 냉매는 제 1 열교환기(110)로 유입되어 물과의 열교환을 통하여 증발될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 밸브(162)는 닫혀지므로 상기 제 1 팽창밸브(142)를 통과한 냉매는 제 2 합지부(148)에서 상기 바이패스 배관(160)으로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 팽창밸브(152)에서 감압된 냉매는 제 2 열교환기(115)로 유입되어 물과의 열교환을 통하여 증발될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(110)에서 증발된 냉매는 제 1 연결배관(120)으로 배출되며 제 1 서비스 밸브(105)를 통하여 상기 제 1 실외기 연결관(20)으로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 열교환기(115)에서 증발된 냉매는 제 2 연결배관(130)으로 배출되며 상기 제 1 분지부(125)에서 제 1 연결배관(120)의 냉매와 합지될 수 있다. 그리고, 합지된 냉매는 상기 제 1 서비스 밸브(105)를 통하여 상기 제 1 실외기 연결관(20)으로 배출될 수 있다.
이 때, 상기 제 2 밸브(162)는 닫혀지므로 상기 제 2 열교환기(115)에서 배출된 냉매는 제 1 합지부(135)에서 상기 바이패스 배관(160)으로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 1 실외기 연결관(20)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, 상기 응축된 액 냉매는 제 2 실외기 연결관(25)을 통하여 제 3 연결배관(140)으로 유입된다. 이러한 냉매의 순환이 이루어질 수 있다.
정리하면, 공기조화 장치(1)의 냉방운전시, 제 1,2 열교환기(110,115)는 저압의 이상 냉매를 증발시키는 "증발기"로서 작용한다. 그리고, 상기 제 1,2 열교환기(110,115)는 병렬 연결되므로, 증발되는 냉매유로(path)의 길이는 짧고 그 수는 증가할 수 있다. 따라서, 증발압력의 저하를 방지하여 냉매 사이클의 성능을 개선할 수 있다.
한편, 제 1,2 열교환기(110,115)의 물 유로(112,118)를 유동하는 물은 냉매와의 열교환에 의하여 냉각되고, 냉각된 물은 제 1,2 실내기(60,70)로 공급되어 냉방을 수행할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 공기조화 장치의 냉방운전 또는 난방운전시, 열교환기의 직렬/병렬 연결여부에 따라 정격 성능계수에 차이가 나타나는 모습을 보여주는 실험 그래프이다.
도 5a는 공기조화 장치의 냉방운전시, 즉 제 1,2 열교환기(110,115)가 증발기로서 작용할 때, 본 발명의 실시예와 같이 제 1,2 열교환기(110,115)가 병렬 연결되는 경우의 정격 성능계수(COP)와, 대조군으로서 직렬 연결되는 경우의 정격 성능계수의 차이가 발생함으로 보여준다.
상세히, 제 1,2 열교환기(110,115)가 병렬 연결되는 경우의 제 2 정격 성능계수(η2)는, 상기 제 1,2 열교환기(110,115)가 직렬 연결되는 경우의 제 1 정격 성능계수(η1)보다 크게 형성되어, 시스템의 성능이 개선됨을 알 수 있다.
일례로, 상기 제 2 정격 성능계수(η2)는 98~103(%)의 범위에서 형성되고, 상기 제 1 정격 성능계수(η1)는 90~95(%)의 범위에서 형성된다.
도 5b는 공기조화 장치의 난방운전시, 즉 제 1,2 열교환기(110,115)가 응축기로서 작용할 때, 본 발명의 실시예와 같이 제 1,2 열교환기(110,115)가 직렬 연결되는 경우의 정격 성능계수(COP)와, 대조군으로서 병렬 연결되는 경우의 정격 성능계수의 차이가 발생함으로 보여준다.
상세히, 제 1,2 열교환기(110,115)가 직렬 연결되는 경우의 제 4 정격 성능계수(η4)는, 상기 제 1,2 열교환기(110,115)가 병렬 연결되는 경우의 제 3 정격 성능계수(η3)보다 크게 형성되어, 시스템의 성능이 개선됨을 알 수 있다.
일례로, 상기 제 4 정격 성능계수(η4)는 105~110(%)의 범위에서 형성되고, 상기 제 1 정격 성능계수(η1)는 98~103(%)의 범위에서 형성된다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 제 2 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 장치의 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화 장치의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환 장치의 구성을 보여주는 사이클 선도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화 장치(1a)에는, 실외기(10)와, 실내기(50) 및 상기 실외기(10)와 상기 실내기(50)에 연결되는 열교환 장치(100a)가 포함된다.
상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100a)는 제 1 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체에는 냉매가 포함된다. 상기 냉매는 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기의 냉매측 유로 및 상기 실외기(10)를 유동하도록 구성될 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 압축기(11), 실외 열교환기(15), 실외 팬(16) 및 메인 팽창밸브(18, EEV)가 포함될 수 있다. 이들에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 공기조화 장치(1)에는, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100a)를 연결하는 3개의 배관(20a,25a,27a)이 더 포함된다. 상기 3개의 배관(20a,25a,27a)에는, 고압의 기상 냉매가 유동하는 기관(고압 기관)으로서 제 1 실외기 연결관(20a)과, 액 냉매가 유동하는 액관으로서 제 2 실외기 연결관(25a) 및 저압의 기상 냉매가 유동하는 기관(저압 기관)으로서 제 3 실외기 연결관(27a)이 포함된다.
즉, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100a)는 "3배관 연결구조"를 가지며, 냉매는 상기 3개의 배관(20a,25a,27a)을 통하여 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100a)를 순환할 수 있다.
상기 열교환 장치(100a)와 실내기(50)는 제 2 유체에 의하여 유동적으로 연결될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유체에는 물이 포함된다. 상기 물은 상기 열교환 장치(100a)에 구비되는 열교환기의 물측 유로 및 상기 실외기(10)를 유동하도록 구성될 수 있다. 상기 열교환기에는 판형 열교환기가 포함될 수 있다.
상기 실내기(50)에는 다수의 실내기(60,70)가 포함될 수 있다. 상기 다수의 실내기(60,70)에는, 제 1 실내기(60) 및 제 2 실내기(70)가 포함된다.
상기 공기조화 장치(1a)에는, 상기 열교환 장치(100)와 상기 실내기(50)를 연결하는 배관(30,35)이 더 포함된다. 상기 배관(30,35)에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명과 도면을 원용한다.
물은 상기 제 1,2 실내기연결관(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(100a)를 순환하는 냉매와, 상기 열교환 장치(100a)와 상기 실내기(50)를 순환하는 물은 상기 열교환 장치(100)에 구비되는 열교환기(110,115)를 통하여 열교환 되고, 상기 열교환을 통하여 냉각 또는 가열된 물은 상기 실내기(50)에 구비되는 실내 열교환기(61,71)와 열교환 하여 실내공간의 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다.
상기 열교환 장치(100a)에는, 제 1 실내기(60)와 유동적으로 연결되는 제 1 열교환기(110) 및 제 2 실내기(70)와 유동적으로 연결되는 제 2 열교환기(115)가 포함된다. 상기 제 1,2 열교환기(110,115)의 구성, 상기 제 1 열교환기(110)와 제 1 실내기(60) 사이의 물유로 구조 및 제 2 열교환기(115)와 제 2 실내기(70) 사이의 물유로 구조는 제 1 실시예와 동일한 바, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
상기 열교환 장치(100a)에는, 제 1 실외기 연결관(20a)에 접속하는 제 1 서비스밸브(105a)와, 제 2 실외기 연결관(25a)에 접속하는 제 2 서비스밸브(106a) 및 제 3 실외기 연결관(27a)에 접속하는 제 3 서비스밸브(107a)가 포함된다.
상기 제 1~3 실외기 연결관(20a,25a,27a)은 상기 제 1~3 서비스밸브(105a,106a,107a)를 통하여 상기 열교환 장치(100a)에 접속됨으로써, 상기 실외기(10)와 상기 열교환 장치(100a)는 "3배관 연결"이 이루어질 수 있다.
상기 열교환 장치(100a)에는, 제 1 실시예에서 설명한 제 1 연결배관(120), 제 2 연결배관(130), 제 1 분지부(125), 제 1 개폐밸브(132), 제 1 합지부(135), 제 3 연결배관(140), 제 1 팽창밸브(142), 제 2 합지부(148) 및 바이패스 배관(160)이 포함된다. 이들 구성에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
여기서, 상기 제 1 연결배관(120)은 제 1 서비스 밸브(105a)를 통하여 제 1 실외기 연결관(20a)에 연결되고, 상기 제 3 연결배관(140)은 제 2 서비스 밸브(106a)를 통하여 제 2 실외기 연결관(25a)에 연결된다.
한편, 제 1 실시예에서는 바이패스 배관(160)에는 제 2 개폐밸브(162)가 설되는 반면, 본 실시예에서는 상기 제 2 개폐밸브(162)를 대신하여 제 3 팽창밸브(165)가 설치되는 점에서 차이가 있다. 상기 제 3 팽창밸브(165)는 냉매의 감압을 위하여 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 제 1 실시예의 제 2 개폐밸브(162)와 본 실시예의 제 3 팽창밸브(165)를 합하여, "바이패스 밸브"라 이름할 수 있다.
상기 열교환 장치(100a)에는, 제 3 서비스 밸브(107a)에 접속하는 제 4 연결배관(150a)이 더 포함된다. 즉, 상기 제 4 연결배관(150a)은 상기 제 3 서비스 밸브(107a)를 통하여 제 3 실외기 연결관(27a)에 연결될 수 있다.
상기 제 4 연결배관(150a)에는 제 2 팽창밸브(152a)가 설치될 수 있다. 상기 제 2 팽창밸브(152a)는 냉매의 감압을 위하여 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화 장치의 동시형 운전시, 상기 열교환 장치에서의 냉매 유동모습을 보여주는 사이클 선도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기조화 장치(1a)에서 동시형 운전이 수행되면, 실외기(10)의 압축기(11)에서 압축된 고압의 기상냉매는 제 1 실외기 연결관(20a)을 통하여 제 1 연결배관(120)으로 유입된다. 여기서, 상기 "동시형 운전"이라 함은 제 1 실내기(60)에서 난방이 수행되고, 제 2 실내기(70)에서 냉방이 수행되는 운전인 것으로 이해될 수 있다.
상기 제 1 개폐밸브(132)는 닫혀지므로, 상기 제 1 연결배관(120)의 냉매는 상기 제 1 분지부(125)에서 제 2 연결배관(130)으로 유입되지 못하고 상기 제 1 열교환기(110)로 유입될 수 있다.
냉매는 상기 제 1 열교환기(110)에서 물과 열교환 하면서 응축되고, 상기 제 3 연결배관(140)으로 배출될 수 있다. 이 과정에서, 제 1 실내기(60)를 순환하는 물은 가열되며, 가열된 물은 제 1 실내기(60)에서 실내공기와 열교환 하여 난방의 열원으로 사용될 수 있다.
상기 제 1 팽창밸브(142) 및 제 3 팽창밸브(165)는 개방되므로, 상기 제 3 연결배관(140)의 일부 냉매는 제 2 합지부(148)에서 제 2 분지부(145)를 향하여 유동하고 나머지 냉매는 바이패스 배관(160)으로 유입될 수 있다.
상기 제 2 분지부(145)를 향하는 냉매는 상기 제 1 팽창밸브(142)를 통과하여 상기 제 2 실외기 연결관(25a)으로 배출되고 실외기(10)로 유입될 수 있다. 이 때, 냉매는 상기 제 1 팽창밸브(142)를 통과하는 과정에서 감압되는 정도가 크지 않을 수 있다.
상기 실외기(10)로 유입된 냉매는 메인 팽창장치(18)에서 감압된 후 실외 열교환기(15)에서 증발되고 압축기(11)로 흡입되어 압축될 수 있다.
상기 바이패스 배관(160)으로 유입된 냉매는 상기 제 3 팽창밸브(165)를 통과하면서 감압되고, 감압된 냉매는 제 1 합지부(135)에서 제 2 열교환기(115)로 유입된다. 이 때, 제 1 개폐밸브(132)는 닫혀진 상태이므로, 냉매는 제 1 합지부(135)에서 제 1 분지부(125)로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 제 2 열교환기(115)로 유입된 냉매는 제 2 실내기(70)를 순환하는 물과 열교환 하면서 증발되고, 증발된 냉매는 제 4 연결배관(150a)을 거쳐 제 3 실외기 연결관(27a)으로 배출되고 실외기(10)로 유입될 수 있다. 이 과정에서, 제 2 실내기(70)를 순환하는 물은 냉각되며, 냉각된 물은 제 2 실내기(70)에서 실내공기와 열교환 하여 냉방의 열원으로 사용될 수 있다.
그리고, 상기 실외기(10)로 유입된 냉매는 압축기(11)로 흡입되어 압축될 수 있다. 이러한 냉매의 순환이 이루어져 일부 실내기에서는 난방운전을 수행하고 다른 실내기에서는 냉방운전을 용이하게 수행할 수 있다.
1 : 공기조화 장치 10 : 실외기
20 : 제 1 실외기 연결관 25 : 제 2 실외기 연결관
30 : 제 1 실내기 연결관 35 : 제 2 실내기 연결관
50 : 실내기 100 : 열교환 장치
110 : 제 1 열교환기 115 : 제 2 열교환기
120 : 제 1 연결배관 125 : 제 1 분지부
130 : 제 2 연결배관 132 : 제 1 개폐밸브
135 : 제 1 합지부 140 : 제 3 연결배관
142 : 제 1 팽창밸브 145 : 제 2 분지부
148 : 제 2 합지부 150 : 제 4 연결배관
152 : 제 2 팽창밸브 160 : 바이패스 배관
162 : 제 2 개폐밸브

Claims (16)

  1. 냉매가 순환하며, 제 1,2 실외기 연결관이 접속되는 실외기;
    물이 순환하는 실내기;
    상기 실외기와 상기 실내기를 연결하며, 상기 냉매와 물간에 열교환을 수행하는 제 1,2 열교환기가 구비되는 열교환 장치가 포함되며,
    상기 열교환 장치에는,
    상기 제 1 실외기 연결관에 결합되며, 상기 제 1 열교환기로 연장되는 제 1 연결배관;
    상기 제 1 연결배관으로부터 상기 제 2 열교환기로 연장되는 제 2 연결배관;
    상기 제 2 실외기 연결관에 결합되며, 상기 제 1 열교환기로 연장되는 제 3 연결배관; 및
    상기 제 3 연결배관으로부터 상기 제 2 연결배관으로 연장되어, 상기 제 1 열교환기를 통과한 냉매를 상기 제 2 열교환기로 가이드 하는 바이패스 배관; 및
    상기 바이패스 배관에 설치되는 바이패스 밸브가 포함되는 공기조화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결배관에는 제 1 분지부가 형성되고,
    상기 제 2 연결배관은 상기 제 1 분지부로부터 분지되어 상기 제 2 열교환기에 결합되는 공기조화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 연결배관에 형성되는 제 1 합지부; 및
    상기 제 3 연결배관에 형성되는 제 2 합지부가 더 포함되고,
    상기 바이패스 배관은 상기 제 1 합지부로부터 상기 제 2 합지부로 연장되는 공기조화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 연결배관에 설치되며,
    상기 제 1 분지부와 상기 제 1 합지부의 사이에 위치되는 제 1 개폐밸브가 더 포함되는 공기조화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기에는 제 1,2 실내기가 포함되며,
    상기 제 1 열교환기에는,
    상기 제 1 연결배관에 결합되는 제 1 냉매유로; 및
    상기 제 1 실내기와 유동적으로 연결되는 제 1 물유로가 포함되는 공기조화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기에는,
    상기 제 2 연결배관에 결합되는 제 2 냉매유로; 및
    상기 제 2 실내기와 유동적으로 연결되는 제 2 물유로가 포함되는 공기조화 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 실외기와 상기 열교환 장치는 상기 제 1,2 실외기 연결관을 통하여 2배관 결합되는 공기조화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 연결배관에 형성되는 제 2 분지부; 및
    상기 제 2 분지부로부터 상기 제 2 열교환기로 연장되는 제 4 연결배관이 더 포함되는 공기조화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 연결배관에 설치되는 제 1 팽창밸브가 더 포함되며,
    상기 제 1 팽창밸브는 상기 제 2 분지부와 상기 제 2 합지부의 사이에 위치되는 공기조화 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 4 연결배관에 설치되는 제 2 팽창밸브가 더 포함되는 공기조화 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브에는,
    상기 바이패스 배관의 개방 또는 폐쇄를 조절하는 제 2 개폐밸브가 포함되는 공기조화 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외기에는 제 3 실외기 연결관이 결합되고,
    상기 실외기와 상기 열교환 장치는 상기 제 1~3 실외기 연결관을 통하여 3배관 결합되는 공기조화 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 열교환 장치에는,
    상기 제 3 실외기 연결관에 결합되며, 상기 제 2 열교환기로 연장되는 제 4 연결배관이 더 포함되는 공기조화 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 연결배관에 설치되는 제 1 팽창밸브; 및
    상기 제 4 연결배관에 설치되는 제 2 팽창밸브가 더 포함되는 공기조화 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브에는,
    제 3 팽창밸브가 포함되는 공기조화 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1,2 열교환기에는 판형 열교환기가 포함되는 공기조화 장치.
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