KR20210147643A

KR20210147643A - 일체형 구조의 냉난방기

Info

Publication number: KR20210147643A
Application number: KR1020200065179A
Authority: KR
Inventors: 박정우; 이용택
Original assignee: 주식회사 웰템
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-07
Also published as: KR102345055B1

Abstract

본 발명은 실외기가 일체형으로 구비된 냉난방기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방기의 냉방과 난방을 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 일체형 구조의 냉난방기는, 냉매를 고온고압의 기체 상태로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로 흘러가는 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기와, 상기 압축기에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체냉매를 응축하거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 다수개의 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에 의해 응축 또는 증발된 기체를 송풍시키는 제1송풍팬과, 상기 압축기에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체냉매를 응축하거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 다수개의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기에 의해 응축 또는 증발된 기체를 송풍시키는 제2송풍팬과, 응축된 냉매를 감압하며, 상기 제1공간부에 구비되는 제1팽창밸브와, 상기 제2공간부에 구비되는 제2팽창밸브로 구성되는 팽창밸브와, 냉방 또는 난방 운전시 냉매의 흐름을 전환시키는 4방향 밸브로 구성되며, 상기 압축기의 일면에 구비되는 상기 냉매배출관의 일면에는 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기로 고온고압의 기체 냉매를 배출하여 제상 운전을 수행하기 위한 가스공급관이 구비되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 일체형 구조의 냉난방기는 4방향 밸브에 의해 냉방 또는 난방으로의 운전모드 전환을 수월히 수행할 수 있으며, 압축기를 정지시키지 않아도 제상 운전을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

Description

일체형 구조의 냉난방기 및 그 제어 방법{Air conditioner of one assembled and the control method}

본 발명은 실외기가 일체형으로 구비된 냉난방기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방기의 냉방과 난방을 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉난방기는 응축기와 증발기의 역할을 교대로 수행하는 열교환기에 의해 압축기로부터 토출된 고온고압의 냉매를 이용하여 냉방과 난방을 선택적으로 실현하는 장치를 일컫는다.

이러한 냉난방기는 실내기와 실외기로 구성되어 있으며, 압축-응축-팽창-증발의 과정을 연속적으로 수행함에 따라 냉방 및 난방을 실현하게 된다.

냉방 및 난방이 모두 수행되는 냉난방기의 경우에는 냉방운전에서 난방운전으로 전환하거나 난방운전에서 냉방운전으로 전환하기 위해서 4방향 벨브(4way-valve)를 사용하여 냉매의 유동 방향을 변화시킨다.

이처럼 냉방에서 난방 또는 난방에서 냉방으로 전환하기 위해서는 압축기를 정지시켜 고압부와 저압부의 압력이 같아질 때까지 기다린 후 평압이 되면 4방향 벨브를 동작시켜 밸브의 방향을 전환시키고, 압축기를 재가동한다.

이와 관련된 종래 기술에는 한국 등록특허 제10-1700242호, 한국 공개특허 제2013-0013576호 등이 기재되어 있다.

그러나, 전술된 종래 기술의 경우에는 상기에서 설명한 것과 같이 운전모드가 전환되며, 이때는 두 번이나 4방향 벨브를 전환시켜야 한다.

이에 따라 제상 운전을 하게되면 정상적인 운전을 할 때까지는 일정 시간이 소요되는 문제가 있다.

또한, 상기와 같은 일련의 전환 과정이 수행되면서 압축기를 정지시켜 운전 모드를 전환하는 것은 압축기를 빈번하게 단속운전을 하도록 하므로 압축기의 수명을 단축시키는 원인이 된다.

한국 등록특허 제10-1700242호 한국 공개특허 제2013-0013576호

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실외기가 일체형으로 구비되는 냉난방기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 일체형 구조의 냉난방기 및 그 제어방법은, 본체에 의해 외형을 이루며 그 내부는 구획판에 의해 제1공간부와 제2공간부와 제3공간부가 형성되는 냉난방기에 있어서, 상기 제3공간부에 구비되며, 냉매를 고온고압의 기체 상태로 압축시키는 압축기와; 상기 제3공간부에 구비되며, 상기 압축기로 흘러가는 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기와; 상기 제1공간부에 구비되며, 상기 압축기에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체냉매를 응축하거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 다수개의 제1열교환기와; 상기 제1공간부에 구비되며, 상기 제1열교환기에 의해 응축 또는 증발된 기체를 송풍시키는 제1송풍팬과; 상기 제2공간부에 구비되며, 상기 압축기에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체냉매를 응축하거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 다수개의 제2열교환기와; 상기 제2공간부에 구비되며, 상기 제2열교환기에 의해 응축 또는 증발된 기체를 송풍시키는 제2송풍팬과; 상기 제1공간부와 제2공간부에 각각 구비되며, 응축된 냉매를 감압하는 팽창밸브와; 냉방 또는 난방 운전시 냉매의 흐름을 전환시키는 4방향 밸브;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

냉방 운전시의 냉방 사이클은, 냉매를 압축시켜 고온고압의 기체 상태로 변환시키는 압축기와, 상기 압축기에 의해 고온고압으로 변환된 기체냉매를 상기 4방향 밸브를 통해 이동시킴으로써 고온고압의 기체냉매를 응축하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에 의해 액체로 응축된 냉매의 압력을 감압하여 저온저압의 액체로 변환시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브에 의해 저온저압 상태의 액체냉매를 증발시켜 저온저압 상태의 기체냉매로 기화시키는 제2열교환기와, 상기 제2열교환기에서 저온저압의 상태가 된 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기를 순차적으로 순환하며, 상기 액분리기에서 액체와 분리된 기체 상태의 냉매는 다시 상기 압축기로 유입되어 일련의 과정을 반복 수행하고, 상기 제1열교환기로부터 응축된 냉매에 의해 뜨거워진 공기는 상기 제1송풍팬을 통해 외부로 배출되고, 상기 제2열교환기로부터 기화된 냉매에 의해 차가워진 공기는 상기 제2송풍팬을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

난방 운전시의 난방 사이클은, 냉매를 압축시켜 고온고압의 기체 상태로 변환시키는 압축기와, 상기 압축기에 의해 고온고압으로 변환된 기체냉매를 상기 4방향 밸브를 통해 이동시킴으로써 고온고압의 기체냉매를 응축하는 제2열교환기와, 상기 제2열교환기에 의해 액체로 응축된 냉매의 압력을 감압하여 저온저압의 액체로 변환시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브에 의해 저온저압 상태의 액체냉매를 증발시켜 저온저압 상태의 기체냉매로 기화시키는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 저온저압의 상태가 된 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기를 순차적으로 순환하며, 상기 액분리기에서 액체와 분리된 기체 상태의 냉매는 다시 상기 압축기로 유입되어 일련의 과정을 반복 수행하고, 상기 제2열교환기로부터 응축된 냉매에 의해 뜨거워진 공기는 상기 제2송풍팬을 통해 외부로 배출되고, 상기 제1열교환기로부터 기화된 냉매에 의해 차가워진 공기는 상기 제1송풍팬을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3공간부에는, 상기 제1열교환기로부터 냉매가 토출되거나 유입되는 제1이동관과, 상기 제2열교환기로부터 냉매가 토출되거나 유입되는 제2이동관과, 상기 압축기로 냉매가 유입되도록 하는 제3이동관과, 상기 제2이동관의 일부와 연결되어 상기 제2이동관을 통해 이동되는 냉매의 일부분이 유입되는 제4이동관이 각각 연결되도록 4개의 구멍이 형성된 판형 열교환기가 더 구비되며; 상기 제1이동관과 제2이동관은 상기 판형 열교환기를 통해 연결되며, 상기 제3이동관과 제4이동관은 상기 판형 열교환기를 통해 연결되고; 상기 제4이동관에는, 응축된 냉매를 저온저압의 상태로 감압하는 모세관과, 상기 모세관으로 이동되는 냉매의 흐름을 압축기의 온도 및 압력에 따라 제어하는 전자벨브가 더 구비되어 상기 전자벨브에 의해 상기 제4이동관으로 유입된 냉매가 상기 모세관을 지나면서 저온저압의 상태로 변환되고 상기 제3이동관을 통해 상기 압축기로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 압축기의 일면에는, 상기 액분리기로부터 기체 냉매를 회수하는 냉매회수관과, 압축에 의해 고온고압의 상태로 압축된 냉매를 배출하는 냉매배출관이 더 구비되며; 상기 냉매배출관의 일면에는 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기로 고온고압의 기체 냉매를 배출하여 제상 운전을 수행하기 위한 가스공급관이 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 일체형 구조의 냉난방기 및 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 냉난방기에는 4방향 밸브가 구비된다. 상기 4방향 밸브는 압축기와 연결됨으로써 상기 압축기로부터 압축된 고온고압의 기체냉매를 제1열교환기 또는 제2열교환기로 이동시킬 수 있으며, 동시에 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기로부터 배출된 냉매를 액분리기로 이동시키는 것도 가능하다. 따라서, 4방향 밸브의 밸브 전환에 따라 냉매의 흐름을 제어할 수 있어 냉방 운전과 난방 운전을 동시에 수행할 수 있다.

둘째, 본 발명의 냉난방기에는 압축기의 과열을 방지하기 위한 판형 열교환기가 더 구비된다. 상기 판형 열교환기는 상기 제1열교환기로부터 냉매가 토출되거나 유입되는 제1이동관과, 상기 제2열교환기로부터 냉매가 토출되거나 유입되는 제2이동관과, 상기 압축기로 냉매가 유입되도록 하는 제3이동관과, 상기 제2이동관의 일부와 연결되어 상기 제2이동관을 통해 이동되는 냉매의 일부분이 유입되는 제4이동관이 각각 연결된다. 따라서, 상기 제1이동관과 제2이동관을 흐르는 냉매와 제3이동관과 제4이동관을 흐르는 냉매가 열교환을 수월히 이룰 수 있다.

셋째, 상기 제4이동관에는 전자밸브와 모세관이 더 구비된다. 전자밸브는 압축기의 압력 및 온도에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 것으로, 상기 전자밸브에 의해 상기 제2이동관을 흐르는 냉매 중 일부가 제4이동관으로 유입되면 모세관에 의해 저온저압의 상태로 변하게 되어 상기 제3이동관을 통해 압축기로 유입된다. 따라서, 냉방 운전과 난방 운전이 진행되는 과정에서도 자동적으로 압축기에 낮은 온도의 냉매를 유입함으로써 압축기가 과열되는 것을 방지한다는 장점이 있다.

넷째, 상기 압축기로부터 냉매가 배출되는 냉매배출관의 일부면에는 가스공급관이 더 구비된다. 상기 가스공급관은 상기 냉매배출관을 통해 흐르는 고온고압의 냉매 중 일부 냉매를 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기로 유입시킨다. 따라서, 압축기의 가동을 정지하지 않고도 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 제상을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일체형 구조의 냉난방기를 보인 전체 사시도.
도 2는 본 발명의 일체형 구조의 냉난방기의 냉방 사이클을 보인 회로도.
도 3은 본 발명의 일체형 구조의 냉난방기의 난방 사이클을 보인 회로도.

이하 본 발명에 의한 일체형 구조의 냉난방기 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일체형 구조의 냉난방기를 보인 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일체형 구조의 냉난방기의 냉방 사이클을 보인 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일체형 구조의 냉난방기의 난방 사이클을 보인 회로도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 일체형 구조의 냉난방기는 상하 방향으로 길게 형성된 본체(1)에 의해 외형을 이루며, 그 내부는 구획판에 의해 상부에서부터 제1공간부(10)와 제2공간부(20)와 제3공간부(30)로 순차적으로 나뉘어 형성된다.

이러한 본 발명의 냉난방기는 실외기 및 실내기를 구성하는 부품들이 상기 제1공간부(10), 제2공간부(20), 제3공간부(30)에 각각 구비됨으로써 하나의 일체형 구조를 이룬다.

첨부된 도면에서 볼 수 있듯이, 상기 제1공간부(10)에는 제1열교환기(12)와 제1송풍팬(14)과 제1팽창밸브(16), 상기 제2공간부(20)에는 제2열교환기(22)와 제2송풍팬(24)과 제2팽창밸브(26), 상기 제3공간부(30)에는 액분리기(36)와 압축기(32)와 4방향 밸브(38)를 포함하여 구비된다.

이러한 구성을 가지는 냉난방기는 냉방 운전시에는 상기 압축기(32)에서 고온고압의 상태로 압축된 냉매를 상기 4방향 밸브(38)를 통해 상기 제1열교환기(12)로 토출시켜 응축시키고 응축됨에 따라 뜨거워진 공기를 상기 제1송풍팬(14)을 통해 배출하며, 상기 제1열교환기(12)에 의해 응축된 냉매를 상기 제2팽창밸브(26)로 이동시켜 냉매를 저온저압의 상태로 변환시킨 후 상기 제2열교환기(22)로 이송시켜 증발시키고 증발됨에 따라 차가워진 공기를 상기 제2송풍팬(24)을 통해 배출함으로써 냉방을 수행한다.

그리고, 난방 운전시에는 상기 압축기(32)에서 고온고압의 상태로 압축된 냉매를 상기 4방향 밸브(38)를 통해 상기 제2열교환기(22)로 토출시켜 응축시키고 응축됨에 따라 뜨거워진 공기를 상기 제2송풍팬(24)을 통해 배출하며, 상기 제2열교환기(22)에 의해 응축된 냉매를 상기 제1팽창밸브(16)로 이동시켜 냉매를 저온저압의 상태로 변환시킨 후 상기 제1열교환기(12)로 이송시켜 증발시키고 증발됨에 따라 차가워진 공기를 상기 제1송풍팬(14)을 통해 배출함으로써 난방을 수행한다.

이때, 상기 압축기(32)와 제1열교환기(12) 및 제2열교환기(22)는 상기 4방향 밸브(38)에 의해 연결됨에 따라 냉방 운전시에는 상기 압축기(32)에 내장된 냉매가 제1열교환기(12)로 이동되도록 하며, 난방 운전시에는 상기 압축기(32)에 내장된 냉매가 제2열교환기(22)로 이동되도록 한다.

특히, 이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 냉난방기는 별도의 실외기를 따로 설치 및 이동시키지 않아도 되는 일체형으로 이루어지며, 하나의 장치로 냉방 운전과 난방 운전을 수행할 수 있도록 한 것이다.

이를 각 공간에 설치된 부품별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제3공간부(30)는 상기 본체(1)의 내부 하단에 해당되는 공간이다.

상기 제3공간부(30)에는 액분리기(36), 압축기(32), 4방향 밸브(38), 판형 열교환기(40) 등이 구비된다.

상기 액분리기(36)는 순환되어질 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체와 기체를 분리하는 장치이다.

상기 액분리기(36)를 통해 액체와 분리된 기체 상태의 냉매는 상기 압축기(32)로 유입된다.

이때, 액분리기(36)에서 압축기(32)로 유입되는 냉매는 저온저압의 상태이다.

상기 압축기(32)는 상기 액분리기(36)에서 유입된 저온저압의 기체 냉매를 압축시켜 고온고압의 기체 냉매로 변환시킨다.

이러한 상기 압축기(32)는 상기 액분리기(36)에서 액체와 분리된 기체 냉매를 회수하는 냉매회수관(33)과, 고온고압의 기체 냉매를 후술될 4방향 밸브(38)로 배출시키는 냉매배출관(34)이 구비된다.

이처럼 상기 압축기(32)는 냉매회수관(33)에 의해 상기 액분리기(36)와 연결되고, 냉매배출관(34)에 의해 상기 4방향 밸브(38)와 연결됨으로써 고온고압의 기체 냉매를 상기 4방향 밸브(38)로 이송시킬 수 있다.

상기 4방향 밸브(38)는 상기에서도 설명한 바와 같이 냉매의 흐름을 조절하기 위한 밸브(valve)이다.

상기 4방향 밸브(38)는 냉매가 흐를 수 있는 4가지 배관으로 형성되며, 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 유입관(380)과 제1분기관(381), 제2분기관(382), 제3분기관(383)으로 형성된다.

상기 유입관(380)은 상기 압축기(32)에서 토출되는 고온고압의 기체 냉매를 상기 4방향 밸브(38)의 내측으로 안내하는 관이다.

그리고, 상기 제1분기관(381)과 제2분기관(382)과 제3분기관(383)은 상기 4방향 밸브(38)의 내측으로 유입된 공기의 배출 방향을 안내하기 위한 관이다.

상기 분기관(381, 382, 383)들은 첨부된 도면과 같이 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 가장 왼쪽에 형성되는 제1분기관(381)은 상기 제1열교환기(12)와 연결되고, 중간에 형성된 제2분기관(382)은 상기 액분리기(36)와 연결되고, 가장 오른쪽에 형성되는 제3분기관(383)은 상기 제2열교환기(22)와 연결된다.

이러한 4방향 밸브(38)의 내측에는 실린더 등 냉매의 흐름 방향을 조절하는 부재가 구비됨으로써 냉방 또는 난방 운전시 냉매의 흐름을 조절할 수 있다.

다시 말해서, 본 발명의 냉난방기가 냉방 운전을 할 때는 실린더 등의 방향 조절부재에 의해 상기 압축기(32)로부터 토출된 고온고압의 기체 냉매가 상기 유입관(380)과 제1분기관(381)을 순차적으로 통과하도록 한 후 상기 제1열교환기(12)로 이동되도록 하며, 난방 운전을 할 때는 방향 조절부재에 의해 상기 압축기(32)로부터 토출된 고온고압의 기체 냉매가 상기 유입관(380)과 제3분기관(383)을 순차적으로 통과하도록 한 후 상기 제2열교환기(22)로 이동되도록 한다.

이처럼 상기 4방향 밸브(38)에 의해 이동된 고온고압 상태의 기체 냉매는 응축 또는 증발되는 과정을 거치게 된다.

다음으로, 상기 판형 열교환기(40)는 열 전달이 용이한 열판이 여러개 적층되어 형성된 것으로, 서로 상이한 온도를 가지는 냉매가 서로 열교환을 이루도록 하는 것이다.

본 발명에 적용된 판형 열교환기(40)는 관과 연결되기 위한 구멍이 상단 좌측과 우측, 하단 좌측과 우측에 각각 하나씩 형성된다.

여기서, 판형 열교환기(40)의 상단 우측에 형성된 구멍은 상기 제1열교환기(12)와 제1이동관(41)에 의해 연결되고, 판형 열교환기(40)의 하단 우측에 형성된 구멍은 후술될 제2팽창밸브(26)와 제2이동관(42)에 의해 연결된다.

이때, 상기 제1이동관(41)과 제2이동관(42)은 상기 판형 열교환기(40)에 의해 구조적으로 연결됨으로써 상기 제1열교환기(12) 또는 제2열교환기(22)로부터 토출된 냉매가 상기 제1이동관(41)과 제2이동관(42)을 통해 순환하게 된다.

그리고, 상기 판형 열교환기(40)의 상단 좌측에 형성된 구멍은 상기 압축기(32)와 제3이동관(43)에 의해 연결되고, 판형 열교환기(40)의 하단 좌측에 형성된 구멍은 제4이동관(44)에 의해 연결된다.

상기 제4이동관(44)은 바이패스 배관으로, 상기 제2이동관(42)의 일부분과 연결됨으로써 상기 제2이동관(42)을 통해 이동되는 냉매가 상기 제4이동관(44)을 통해 판형 열교환기(40)로 유입되도록 하는 것이다.

이때, 상기 제3이동관(43)과 제4이동관(44)은 상기 판형 열교환기(40)에 의해 구조적으로 연결됨으로써 상기 제2이동관(42)을 통해 이동되는 냉매의 일부가 제4이동관(44)으로 이동하여 상기 제3이동관(43)을 통해 상기 압축기(32)로 배출된다.

한편, 상기 제4이동관(44)에는 전자밸브(440)와 모세관(442)이 더 구비된다.

상기 전자밸브(440)는 상기 압축기(32)의 온도를 감지하는 온도센서에 따라 상기 제2이동관(42)을 통해 이동되는 냉매가 상기 제4이동관(44)으로 유입되는 양을 조절하는 밸브(valve)이다.

그리고, 상기 모세관(442)은 상기 제4이동관(44)을 통과하는 냉매가 저온저압의 상태로 변환되도록 하는 것이다.

이처럼 상기 모세관(442)에 의해 저온저압의 상태가 된 냉매는 상기 제3이동관(43)을 통해 상기 압축기(32)로 유입됨으로써 압축기(32)가 과열되는 것을 방지한다.

또, 상기 제3공간부(30)에는 제상 운전을 위해 가스공급관(50)이 더 구비된다.

상기 가스공급관(50)은 상기 제1열교환기(12) 또는 제2열교환기(22)에 압축기(32)의 고온고압의 냉매를 공급함으로써 냉난방기의 냉방 운전시에는 상기 제2열교환기(22)로 냉매가 이동하여 노즐(nozzle)을 통해 배출됨으로써 상기 제2열교환기(22)가 어는 것을 방지하고, 반대로 난방 운전시에는 상기 제1열교환기(12)로 냉매가 이동하여 노즐(nozzle)을 통해 배출됨으로써 상기 제1열교환기(12)가 어는 것을 방지한다.

이러한 가스공급관(50)은 상기 압축기(32)와 4방향 밸브(38)의 유입관(380)이 연결되어 있는 냉매배출관(34)의 일부면과 연결되도록 장착됨으로써, 상기 압축기(32)로부터 고온고압의 냉매가 이동되도록 한다.

그리고, 상기 가스공급관(50)에는 상기 제1열교환기(12)와 제2열교환기(22)의 온도에 따라 제상을 제어하는 가스밸브(52)가 더 구비되어 자동적으로 제상운전을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 가스밸브(52)는 일반적인 전자밸브(solenoid valve)의 종류로, 온도 및 압력에 따라 냉매의 흐름을 자동적으로 제어하는 것이다.

상기 가스공급관(50)은 제1공급관(53)에 의해 상기 제1공간부(10)에 구비되는 노즐(nozzle)과 연결되고, 제2공급관(54)에 의해 상기 제2공간부(20)에 구비되는 노즐(nozzle)과 연결됨으로써 냉방 또는 난방 운전시 제상 운전도 동시에 수행할 수 있다.

그 다음, 상기 제1공간부(10)는 상기 본체(1)의 내부 상단에 해당되는 공간이다.

상기 제1공간부(10)는 제1열교환기(12)와 제1송풍팬(14)과 제1팽창밸브(16) 등이 구비된다.

상기 제1열교환기(12)는 상기 압축기(32)에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체 냉매를 응축하여 액체로 변환시키거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 것이다.

상기 제1열교환기(12)는 상기에서 설명한 두 가지 일을 수행할 수 있으므로 본 발명의 냉난방기를 운전시 냉방 또는 난방에 따라 응축기 또는 증발기의 역할을 수행할 수 있다.

이러한 제1열교환기(12)는 상기 제1공간부(10)에서 수직 방향으로 세워지도록 설치되며, 2개의 제1열교환기(12)가 구비되고 각각의 제1열교환기(12)는 서로 마주보도록 장착된다.

한편, 상기와 같이 마주보도록 장착된 상기 제1열교환기(12)의 사이에는 상기 제1송풍팬(14)이 구비된다.

상기 제1송풍팬(14)은 상기 제1열교환기(12)에 의해 응축 또는 증발된 냉매의 온도 및 압력에 따라 주변 공기와 열교환이 이루어짐으로써 열교환된 공기를 날개의 회전에 따라 외부로 배출한다.

이로써, 상기 제1공간부(10)에서 형성된 냉매와 주변 공기가 열교환에 의해 상기 본체(1)의 상면을 통해 외부로 공기를 배출할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 제1팽창밸브(16)는 난방시 증발기의 역할을 수행하는 상기 제1열교환기(12)에 고압 상태의 냉매의 압력을 감압하는 밸브(valve)이다.

상기 제1공간부(10)에는 상기 제1열교환기(12)로 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 감지하는 제1감지센서(18)가 더 구비되는데, 상기 제1팽창밸브(16)는 상기 제1감지센서(18)에 의해 감지된 온도 및 압력에 따라 개폐됨으로써 냉매가 흐르도록 하거나 차단시킨다.

이에 따라 상기 제1감지센서(18)가 냉매의 온도 및 압력을 감지하면 그에 따라 개폐되어 고압의 냉매를 저압의 상태로 변환시키거나 흐름을 차단시킨다.

그 다음, 상기 제2공간부(20)는 상기 본체(1)의 제1공간부(10)와 제3공간부(30) 사이에 위치한 공간이다.

상기 제2공간부(20)에는 제2열교환기(22)와 제2송풍팬(24)과 제2팽창밸브(26) 등이 구비된다.

상기 제2열교환기(22)는 상기 제1열교환기(12)와 동일한 역할을 하는 것으로, 상기 압축기(32)에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체 냉매를 응축하여 액체로 변환시키거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시킨다.

상기 제2열교환기(22) 또한 상기 제1열교환기(12)와 마찬가지로 상기에서 설명한 두 가지 일을 수행할 수 있으므로 본 발명의 냉난방기를 운전시 냉방 또는 난방에 따라 응축기 또는 증발기의 역할을 수행할 수 있다.

이러한 제2열교환기(22)는 상기 제2공간부(20)에 수직 방향으로 세워지도록 설치되며, 4개의 제2열교환기(22)가 각각 상기 제2공간부(20)의 측면을 따라 장착된다.

이때, 장착된 4개의 제2열교환기(22) 상면에는 상기 제2송풍팬(24)이 장착된다.

상기 제2송풍팬(24)은 상기 제2열교환기(22)에 의해 응축 또는 증발된 냉매의 온도 및 압력에 따라 주변 공기와 열교환이 이루어짐으로써 열교환된 공기를 날개의 회전에 따라 외부로 배출한다.

이때, 제2송풍팬(24)은 회전하는 날개가 좌우 방향으로 회전하도록 설치됨이 바람직하다.

이로써, 상기 제2공간부(20)에서 형성된 냉매와 주변 공기가 열교환에 의해 상기 본체(1)의 측면을 통해 외부로 공기를 배출할 수 있도록 한다.

상기 제2팽창밸브(26)는 난방시 증발기의 역할을 수행하는 상기 제2열교환기(22)에 고압 상태의 냉매의 압력을 감압하는 밸브(valve)이다.

이러한 제2팽창밸브(26)는 상기의 제1팽창밸브(16)와 동일한 역할을 하며, 고압 상태의 냉매 압력을 감압하여 저압의 상태로 상기 제2열교환기(22)에 연결관을 통해 배출한다.

이때도 마찬가지로, 상기 제2공간부(20)에는 상기 제2열교환기(22)로 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 감지하는 제2감지센서(28)가 더 구비되는데, 상기 제2팽창밸브(26)는 상기 제2감지센서(28)에 의해 감지된 온도 및 압력에 따라 개폐됨으로써 냉매가 흐르도록 하거나 차단시킨다.

이에 따라 상기 제2감지센서(28)가 냉매의 온도 및 압력을 감지하면 그에 따라 개폐되어 고압의 냉매를 저압의 상태로 변환시키거나 흐름을 차단시킨다.

이하에서는, 상기의 구성을 갖는 본 발명의 냉난방기의 냉방 또는 난방시의 흐름을 상세히 설명한다.

먼저, 냉방시의 냉매 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

상기 본체(1)에 전원이 인가되면, 상기 압축기(32)가 작동하게 되며 냉매가 순환하게 된다.

상기 압축기(32)는 상기 액분리기(36)로부터 냉매회수관(33)을 통해 유입된 냉매를 압축시켜 고온고압 상태의 기체 냉매로 변환시킨다.

이때, 상기 냉매회수관(33)을 통해 압축기(32)로 유입되는 냉매는 상기 액분리기(36)에서 액체와 기체로 분리된 냉매 중 기체 상태의 냉매만이 유입된다.

다음으로, 상기 압축기(32)에서 고온고압 상태가 된 기체 냉매는 상기 냉매배출관(34)을 통해 상기 4방향 밸브(38)의 유입관(380)으로 유입된다.

여기서, 상기 4방향 밸브(38)의 방향 조절부재는 상기 유입관(380)을 통해 유입된 냉매가 상기 제1열교환기(12)로 이동될 수 있도록 상기 유입관(380)과 상기 제1분기관(381)의 연결을 유지하도록 한다.

이때의 상기 제2분기관(382)과 제3분기관(383)은 상기 유입관(380)과의 차단된 상태를 이루게 된다.

그리고, 상기 제2분기관(382)과 제3분기관(383)은 냉매가 통과될 수 있도록 개방되어 있는 상태를 유지한다.

이와 같이 상기 제1분기관(381)을 통해 유도된 냉매는 연결된 배관을 통해 상기 제1열교환기(12)로 유입된다.

여기서, 상기 제1열교환기(12)는 응축기와 같은 역할을 수행하며 상기 제1분기관(381)을 통해 유입된 고온고압의 기체 냉매는 상기 제1열교환기(12)를 거치면서 액체로 응축된다.

이때, 응축된 냉매에 의해 뜨거워진 공기가 상기 제1송풍팬(14)을 통해 상기 본체(1)의 상면에서 외부로 배출된다.

그 다음, 상기 제1열교환기(12)에 의해 응축된 냉매는 상기 제1이동관(41)을 통해 상기 판형 열교환기(40)로 이동된다.

그리고, 유입된 냉매는 상기 제2이동관(42)을 통해 배출됨으로써 상기 제2팽창밸브(26)로 이동된다.

이때, 상기 제2이동관(42)의 일부분에는 상기 제4이동관(44)이 구비됨으로써 상기 전자밸브(440)의 제어에 따라 상기 제2팽창밸브(26)로 이동되는 냉매의 일부가 상기 판형 열교환기(40)로 이동된다.

여기서, 상기 제4이동관(44)에는 모세관(442)이 더 구비됨에 따라 냉매를 저온저압의 상태로 변환시키며, 이처럼 변환된 냉매는 상기 제4이동관(44)을 통해 판형 열교환기(40)로 유입된 후 상기 제3이동관(43)을 통해 배출됨으로써 상기 압축기(32)의 내부로 유입된다.

이에 따라 본 발명의 냉난방기가 작동하는데 있어서 상기 압축기(32)가 과열되는 것을 방지할 수 있다.

그 다음, 상기 제2이동관(42)을 통해 상기 제2공간부(20)로 이동된 냉매는 상기 제2팽창밸브(26)에 의해 저온저압의 상태의 액체냉매로 변환된다.

상기 제2팽창밸브(26)는 저온저압 상태의 액체냉매를 연결관에 의해 연결된 제2열교환기(22)로 배출시킨다.

여기서, 상기 제2열교환기(22)는 증발기와 같은 역할을 수행하며, 상기 제2열교환기(22)에 유입된 저온저압의 액체냉매를 저온저압의 기체냉매로 변환시킨다.

이에 따라, 저온저압의 기체냉매가 주변 공기와 열교환됨으로써 시원한 공기가 상기 제2송풍팬(24)을 통해 외부로 배출된다.

그리고, 상기 제2열교환기(22)에 의해 저온저압의 기체냉매가 된 냉매는 상기 4방향 밸브(38)의 제2분기관(382)으로 연결관을 통해 유입되고, 상기 제2분기관(382)과 연결 및 개방되어있는 제3분기관(383)을 통해 저온저압 상태의 냉매가 상기 액분리기(36)로 이동된다.

그 다음, 상기 액분리기(36)에 유입된 냉매는 또다시 상기 압축기(32)의 내부로 유입되어 고온고압의 상태로 압축되며 상기에서 설명한 일련의 과정들을 수행함으로써 계속적으로 냉방 운전을 할 수 있다.

이때의 제상 운전은 상기 압축기(32)의 냉매배출관(34)을 통해 배출된 고온고압의 기체냉매가 상기 가스밸브(52)의 온도에 따른 제어에 의해 상기 가스공급관(50)을 통해 유입된다.

상기 가스공급관(50)을 통해 유입된 냉매는 상기 제1공급관(53)과 제2공급관(54)에 장착된 체크벨브(check valve)의 작동에 의해 상기 제2공급관(54)으로 이동하게 된다.

그리고, 상기 제2공간부(20)의 노즐(nozzle)을 통해 고온고압의 기체냉매가 배출됨으로써 상기 제2열교환기(22)가 어는 것을 방지하여 제상을 수행한다.

다음으로, 난방시의 냉매 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

상기 4방향 밸브(38)의 방향 조절부재는 상기 유입관(380)을 통해 유입된 냉매가 상기 제2열교환기(22)로 이동될 수 있도록 상기 유입관(380)과 상기 제3분기관(383)의 연결을 유지하도록 한다.

이때의 상기 제1분기관(381)과 제2분기관(382)은 상기 유입관(380)과의 차단된 상태를 이루게 된다.

그리고, 상기 제1분기관(381)과 제2분기관(382)은 냉매가 통과될 수 있도록 개방되어 있는 상태를 유지한다.

이와 같이 상기 제3분기관(383)을 통해 유도된 냉매는 연결된 배관을 통해 상기 제2열교환기(22)로 유입된다.

여기서, 상기 제2열교환기(22)는 응축기와 같은 역할을 수행하며 상기 제3분기관(383)을 통해 유입된 고온고압의 기체 냉매는 상기 제2열교환기(22)를 거치면서 액체로 응축된다.

이때, 응축된 냉매에 의해 뜨거워진 공기가 상기 제2송풍팬(24)을 통해 상기 본체(1)의 측면에서 외부로 배출되어 난방이 수행된다.

그 다음, 상기 제2열교환기(22)에 의해 응축된 냉매는 상기 제2이동관(42)을 통해 상기 판형 열교환기(40)로 이동된다.

그리고, 유입된 냉매는 상기 제1이동관(41)을 통해 배출됨으로써 상기 제1팽창밸브(16)로 이동된다.

여기서, 상기 제4이동관(44)에는 모세관(442)이 더 구비됨에 따라 높은 온도의 냉매를 저온저압의 상태로 변환시키며, 이처럼 변환된 냉매는 상기 제4이동관(44)을 통해 판형 열교환기(40)로 유입된 후 상기 제3이동관(43)을 통해 배출됨으로써 상기 압축기(32)의 내부로 유입된다.

그 다음, 상기 제1이동관(41)을 통해 상기 제1공간부(10)로 이동된 냉매는 상기 제1팽창밸브(16)에 의해 저온저압의 상태의 액체냉매로 변환된다.

상기 제1팽창밸브(16)는 저온저압 상태의 액체냉매를 연결관에 의해 연결된 제1열교환기(12)로 이동시킨다.

여기서, 상기 제1열교환기(12)는 증발기와 같은 역할을 수행하며, 상기 제1열교환기(12)에 유입된 저온저압의 액체냉매를 저온저압의 기체냉매로 변환시킨다.

이에 따라, 저온저압의 기체냉매가 주변 공기와 열교환됨으로써 시원한 공기가 상기 제1송풍팬(14)을 통해 외부로 배출된다.

그리고, 상기 제1열교환기(12)에 의해 저온저압의 기체냉매가 된 냉매는 상기 4방향 밸브(38)의 제1분기관(381)으로 연결관을 통해 유입되고, 상기 제1분기관(381)과 연결 및 개방되어있는 제2분기관(382)을 통해 저온저압 상태의 냉매가 상기 액분리기(36)로 이동된다.

상기 가스공급관(50)을 통해 유입된 냉매는 상기 제1공급관(53)과 제2공급관(54)에 장착된 체크벨브(check valve)의 작동에 의해 상기 제1공급관(53)으로 이동하게 된다.

그리고, 상기 제1공간부(10)의 노즐(nozzle)을 통해 고온고압의 기체냉매가 배출됨으로써 상기 제1열교환기(12)가 어는 것을 방지하여 제상을 수행한다.

이로써, 실외기가 일체형으로 구비되는 본 발명의 냉난방기에 의해 냉방과 난방 운전을 수행할 수 있다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

1.본체 10.제1공간부
12.제1열교환기 14.제1송풍팬
16.제1팽창밸브 18.제1감지센서
20.제2공간부 22.제2열교환기
24.제2송풍팬 26.제2팽창밸브
28.제2감지센서 30.제3공간부
32.압축기 33.냉매회수관
34.냉매배출관 36.액분리기
38.4방향 밸브 40.판형 열교환기
41.제1이동관 42.제2이동관
43.제3이동관 44.제4이동관
50.가스공급관 52.가스밸브
53.제1공급관 54.제2공급관
380.유입관 381.제1분기관
382.제2분기관 383.제3분기관
440.전자밸브 442.모세관

Claims

본체에 의해 외형을 이루며 그 내부는 구획판에 의해 제1공간부와 제2공간부와 제3공간부가 형성되는 냉난방기에 있어서,
상기 제3공간부에 구비되며, 냉매를 고온고압의 기체 상태로 압축시키는 압축기와;
상기 제3공간부에 구비되며, 상기 압축기로 흘러가는 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기와;
상기 제1공간부에 구비되며, 상기 압축기에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체냉매를 응축하거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 다수개의 제1열교환기와;
상기 제1공간부에 구비되며, 상기 제1열교환기에 의해 응축 또는 증발된 기체를 송풍시키는 제1송풍팬과;
상기 제2공간부에 구비되며, 상기 압축기에 의해 유입된 고온고압 상태의 기체냉매를 응축하거나 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 다수개의 제2열교환기와;
상기 제2공간부에 구비되며, 상기 제2열교환기에 의해 응축 또는 증발된 기체를 송풍시키는 제2송풍팬과;
응축된 냉매를 감압하며, 상기 제1공간부에 구비되는 제1팽창밸브와, 상기 제2공간부에 구비되는 제2팽창밸브로 구성되는 팽창밸브와;
냉방 또는 난방 운전시 냉매의 흐름을 전환시키는 4방향 밸브;가 포함되는 것을 특징으로 하는 일체형 구조의 냉난방기.
제 1 항에 있어서,
냉방 운전시의 냉방 사이클은,
냉매를 압축시켜 고온고압의 기체 상태로 변환시키는 압축기와,
상기 압축기에 의해 고온고압으로 변환된 기체냉매를 상기 4방향 밸브를 통해 이동시킴으로써 고온고압의 기체냉매를 응축하는 제1열교환기와,
상기 제1열교환기에 의해 액체로 응축된 냉매의 압력을 감압하여 저온저압의 액체로 변환시키는 제2팽창밸브와,
상기 제2팽창밸브에 의해 저온저압 상태의 액체냉매를 증발시켜 저온저압 상태의 기체냉매로 기화시키는 제2열교환기와,
상기 제2열교환기에서 저온저압의 상태가 된 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기를 순차적으로 순환하며,
상기 액분리기에서 액체와 분리된 기체 상태의 냉매는 다시 상기 압축기로 유입되어 일련의 과정을 반복 수행하고,
상기 제1열교환기로부터 응축된 냉매에 의해 뜨거워진 공기는 상기 제1송풍팬을 통해 외부로 배출되고, 상기 제2열교환기로부터 기화된 냉매에 의해 차가워진 공기는 상기 제2송풍팬을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 일체형 구조의 냉난방기 및 그 제어방법.
제 1 항에 있어서,
난방 운전시의 난방 사이클은,
냉매를 압축시켜 고온고압의 기체 상태로 변환시키는 압축기와,
상기 압축기에 의해 고온고압으로 변환된 기체냉매를 상기 4방향 밸브를 통해 이동시킴으로써 고온고압의 기체냉매를 응축하는 제2열교환기와,
상기 제2열교환기에 의해 액체로 응축된 냉매의 압력을 감압하여 저온저압의 액체로 변환시키는 제1팽창밸브와,
상기 제1팽창밸브에 의해 저온저압 상태의 액체냉매를 증발시켜 저온저압 상태의 기체냉매로 기화시키는 제1열교환기와,
상기 제1열교환기에서 저온저압의 상태가 된 냉매 중 액체가 혼합된 액냉매로부터 액체를 분리하는 액분리기를 순차적으로 순환하며,
상기 액분리기에서 액체와 분리된 기체 상태의 냉매는 다시 상기 압축기로 유입되어 일련의 과정을 반복 수행하고,
상기 제2열교환기로부터 응축된 냉매에 의해 뜨거워진 공기는 상기 제2송풍팬을 통해 외부로 배출되고, 상기 제1열교환기로부터 기화된 냉매에 의해 차가워진 공기는 상기 제1송풍팬을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 일체형 구조의 냉난방기 및 그 제어방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제3공간부에는,
상기 제1열교환기로부터 냉매가 토출되거나 유입되는 제1이동관과, 상기 제2열교환기로부터 냉매가 토출되거나 유입되는 제2이동관과, 상기 압축기로 냉매가 유입되도록 하는 제3이동관과, 상기 제2이동관의 일부와 연결되어 상기 제2이동관을 통해 이동되는 냉매의 일부분이 유입되는 제4이동관이 각각 연결되도록 4개의 구멍이 형성된 판형 열교환기가 더 구비되며;
상기 제1이동관과 제2이동관은 상기 판형 열교환기를 통해 연결되며, 상기 제3이동관과 제4이동관은 상기 판형 열교환기를 통해 연결되고;
상기 제4이동관에는, 응축된 냉매를 저온저압의 상태로 감압하는 모세관과, 상기 모세관으로 이동되는 냉매의 흐름을 압축기의 온도 및 압력에 따라 제어하는 전자벨브가 더 구비되어 상기 전자벨브에 의해 상기 제4이동관으로 유입된 냉매가 상기 모세관을 지나면서 저온저압의 상태로 변환되고 상기 제3이동관을 통해 상기 압축기로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 일체형 구조의 냉난방기.
제 4 항에 있어서, 상기 압축기의 일면에는,
상기 액분리기로부터 기체 냉매를 회수하는 냉매회수관과,
압축에 의해 고온고압의 상태로 압축된 냉매를 배출하는 냉매배출관이 더 구비되며;
상기 냉매배출관의 일면에는 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기로 고온고압의 기체 냉매를 배출하여 제상 운전을 수행하기 위한 가스공급관이 구비되는 것을 특징으로 하는 일체형 구조의 냉난방기.