열교환용량 조절가능한 실외기 및 이를 구비한 공기조화기{OUT DOOR UNIT CAPABLE OF CONTROLLING HEAT EXCHANGE CAPACITY AND AIR CONDITIONER HAVING THE SAME}

도 1은 종래의 공기조화기의 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 구성도,

도 3은 도 2의 제어블록도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 구성도,

도 5는 도 4의 제어블록도,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 요부확대도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 구성도,

도 8은 도 7의 제어블록도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실내기 20 : 실외기

21a : 메인실외기 21b : 서브실외기

23 : 압축기 31 : 사방밸브

41 : 실외열교환기 51 : 제어부

53 : 부하량산출부 55 : 유로개폐밸브

본 발명은, 열교환용량 조절가능한 실외기 및 이를 구비한 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소량 부하 운전 시 사이클의 고압을 적절하게 유지할 수 있어 운전의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 열교환용량 조절가능한 실외기 및 이를 구비한 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내환경을 조성하기 위해 공기의 온도, 습도, 기류 및 청정도를 조절할 수 있도록 한 장치로서, 그 유니트의 구성에 따라 단일의 케이스내에 실내기 및 실외기를 모두 수납되도록 구성되는 일체형 공기조화기와 압축기 및 응축기를 실외기로 하고 증발기를 실내기로 분리되도록 구성한 분리형 공기조화기로 대별된다.

공기조화기중 일부는 유로절환밸브를 구비하여 냉매의 유로를 절환함으로써 냉방 및 난방 기능을 선택적으로 수행할 수 있도록 한 냉난방 겸용 공기조화기가 있으며, 최근에는 실내의 각 공간별로 냉방 또는 난방이 가능하도록 복수의 실내기를 구비한 소위 멀티형 공기조화기의 이용이 늘고 있다. 이러한 멀티형 공기조화 기는 실내기의 운전 부하에 적절히 대응할 수 있도록 복수의 압축기 및 복수의 실외열교환기를 각각 구비하도록 구성된 복수의 실외기를 서로 병렬로 연결하여 사용하고 있다.

도 1은 종래의 공기조화기의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 공기조화기는, 복수의 실내기(10)와, 각 실내기(10)와 상호 연통되게 연결되어 압축된 냉매를 제공하는 실외기(20)를 구비하고 있다.

각 실내기(10)는, 실내에 각각 배치되는 실내열교환기(11)와, 실내열교환기(11)의 열교환이 촉진되도록 배치되는 냉각팬(미도시)과, 냉매가 팽창될 수 있도록 실내열교환기(11)의 일측에 배치되는 실내팽창장치(13)로 각각 구성되어 있다.

실외기(20)는, 냉매를 압축하는 복수의 압축기(23)와, 압축기(23)에 기체상태의 냉매가 제공될 수 있도록 압축기(23)의 흡입측에 연결되는 어큐뮬레이터(35)와, 압축기(23)와 연결되어 냉매가 열교환되는 복수의 실외열교환기(41)를 구비하고 있다.

압축기(23) 사이에는 내부의 오일이 서로 유동될 수 있도록 균유관(25)이 결합되어 있으며, 각 압축기(23)의 토출측에는 냉매와 함께 토출되는 오일을 분리할 수 있도록 오일분리기(27)가 각각 설치되어 있다. 오일분리기(27)에는 냉매로부터 분리된 오일이 압축기(23)로 복귀되도록 오일복귀유로(28)가 각각 구비되어 있으며, 냉매의 유동방향을 따라 오일분리기(27)의 하류측에는 역류를 방지할 수 있도록 체크밸브(29)가 각각 구비되어 있다.

체크밸브(29)의 하류측에는 냉매의 유로를 절환할 수 있도록 사방밸브(31)가 설치되어 있으며, 사방밸브(31)의 각 포트는 실외열교환기(41)와, 어큐뮬레이터(35) 및 실내기(10)측과 연결되는 연결배관(33)이 각각 연결되어 있다.

냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 각 실외열교환기(41)의 하류측에는 체크밸브(43) 및 실외팽창장치(45)가 각각 구비되어 있으며, 체크밸브(43)의 하류측과 실내기(10)측으로 연결되는 연결배관(33)에는 각각 서비스밸브(37)가 설치되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 공기조화기에 있어서는, 소수의 실내기(10)가 냉방운전되는 경우에도 전체 실외열교환기(41)로 냉매가 유동되어 열교환하도록 되어 있어, 운전되는 실내열교환기(11)와 실외열교환기(41)간의 열교환 용량의 차가 커지게 되며, 실외기(20)와 실내기(10)를 연결하는 배관의 길이가 긴 장배관이거나, 실외기(20)와 실내기(10)의 고저차가 큰 경우 실내기(10)로 냉매가 원활하게 공급되지 못하게 된다고 하는 문제점이 있다. 특히, 실외열교환기(41)를 각각 구비한 복수의 실외기(20)의 각 실외열교환기(41)를 서로 연통되게 연결하는 압력평형관(미도시)을 구비한 소위 시리즈 멀티 에어컨이라고 하는 공기조화기에 있어서는, 고압의 압력 저하 현상이 더욱 심화되어 실내기(10)로 공급되는 냉매량이 미미하거나 냉매가 공급되지 못하게 되어 냉방 운전 수행이 곤란하게 될 수도 있으며, 저압의 저하를 수반하여 실내기(10)측 배관의 결빙을 초래할 수도 있다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 소량 부하 운전 시 사이클의 고압을 적절하게 유 지할 수 있어 운전의 신뢰성을 확보할 수 있는 열교환용량 조절가능한 실외기 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수의 실내기와; 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기와 연결되는 복수의 실외열교환기와, 냉매의 유동방향을 따라 상기 실외열교환기중 적어도 어느 하나의 일측에 배치되어 유로를 개폐하는 유로개폐밸브를 구비한 실외기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 각 실외열교환기는, 냉매가 분지되어 유동되며 열교환되는 복수의 열교환부와, 냉매의 유동방향을 따라 상기 각 열교환부에 연결되는 복수의 분지유로를 포함하며, 상기 분지유로 중 적어도 어느 하나에 배치되어 해당 분지유로를 개폐하는 분지유로개폐밸브를 더 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 분지유로개폐밸브는 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 상기 열교환부의 상류측에 배치되는 것이 효과적이다.

상기 분지유로개폐밸브는 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 상기 열교환부의 하류측에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 실외기는 복수로 구성되는 것이 효과적이다.

상기 실외기는, 냉매를 압축하는 압축기와 상기 압축기와 연결되는 복수의 실외열교환기를 각각 구비하고 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 상기 실외열교환기중 어느 하나의 상류측에 배치되어 유로를 개폐하는 유로개폐밸브를 구비한 메인실외기와, 상기 각 실외열교환기의 각 상류측에 배치되는 유로개폐밸브를 구비한 서브실외기를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

냉방운전 시 냉매의 유동방향을 따라 상기 메인실외기의 실외열교환기의 상류측과 상기 서브실외기의 실외열교환기의 상류측이 상호 연통되게 연결하는 압력평형관을 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 유로개폐밸브 및 상기 분지유로개폐밸브는 전동식밸브로 구성되며,

상기 실내기중 운전되는 실내기의 부하량을 산출하는 부하량산출부와, 상기 부하량산출부의 산출결과에 기초하여 상기 유로개폐밸브 및 상기 분지유로개폐밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기와 연결되는 복수의 실외열교환기와; 냉매의 유동방향을 따라 상기 실외열교환기중 적어도 어느 하나의 일측에 배치되어 유로를 개폐하는 유로개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환용량 조절가능한 실외기가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 구성도이고, 도 3은 도 2의 제어블록도이다. 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 도시를 생략하고 동일한 참조부호를 인용하여 설명하기로 한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기는, 복수의 실내기(10)와, 냉매를 압축하는 복수의 압축기(23)와, 각 압축기(23)와 연결되는 복수의 실외열교환기(41)와, 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 실외열교환기(41)중 적어도 어느 하나의 상류측에 배치되어 유로를 개폐하는 유로개폐밸브(55)를 구비한 실외기(20)를 포함하여 구성되어 있다.

각 실내기(10)는, 실내에 각각 배치되는 실내열교환기(11)와, 실내열교환기(11)의 열교환이 촉진되도록 배치되는 냉각팬(미도시)과, 냉매가 팽창될 수 있도록 실내열교환기(11)의 일측에 배치되는 실내팽창장치(13)로 구성되어 있다.

한 쌍의 압축기(23)는 오일이 유동될 수 있도록 균유관(25)에 의해 연결되어 있으며, 각 압축기(23)의 토출측에는 오일분리기(27) 및 체크밸브(29)가 각각 구비되어 있다. 냉방 운전 시 냉매의 흐름방향을 따라 체크밸브(29)의 하류측은 서로 합류되어 있으며, 합류 지점의 하류측에는 냉매의 유로를 절환할 수 있도록 사방밸브(31)가 설치되어 있다.

사방밸브(31)의 각 포트에는 실외열교환기(41)와, 어큐뮬레이터(35) 및 실내기(10)측으로 연결되는 연결배관(33)의 각 일단이 서로 연통되게 연결되어 있다. 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 각 실외열교환기(41)의 하류측에는 체크밸브(43) 및 실외팽창장치(45)가 각각 구비되어 있다.

한편, 냉방운전 시 냉매의 흐름방향을 따라 일측 실외열교환기(41)의 상류측에는 소량 부하 운전 시 냉매의 유로를 차단할 수 있도록 유로개폐밸브(55)가 설치되어 있다. 유로개폐밸브(55)는 전기 신호에 의한 제어가 가능하도록 솔레노이드 등의 전동식밸브로 구성되어 있다.

제어프로그램이 내장된 마이컴 등의 형태로 구현되는 제어부(51)에는 실내 기(10) 중 일부가 운전되는 소량 부하 운전 시 부하량을 산출하고, 산출된 부하량에 기초하여 냉매의 압축량 및 응축량을 적절히 제어할 수 있도록 부하량산출부(53)와, 압축기(23) 및 유로개폐밸브(55)가 각각 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 실내기(10) 중 일부가 냉방 운전되는 경우, 제어부(51)는 부하량산출부(53)에 의해 냉방부하량이 산출되도록 한다. 제어부(51)는 부하량산출부(53)에 의해 산출된 결과에 기초하여 압축기(23) 중 일부가 운전되도록 하거나 저주파수로 운전되도록 압축기(23)를 각각 제어함과 아울러 일측의 실외열교환기(41)로 압축된 냉매가 유동되도록 유로개폐밸브(55)를 제어하게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 구성도이고, 도 5는 도 4의 제어블록도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 요부확대도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기는, 복수의 실내기(10)와, 냉매를 압축하는 복수의 압축기(23)와, 복수의 실외열교환기(41)와, 실외열교환기(41)의 일측에 유로를 개폐하도록 배치되는 유로개폐밸브(55)와, 분지유로(48)를 개폐하도록 배치되는 복수의 분지유로개폐밸브(49)를 구비한 실외기(20)를 포함하여 구성되어 있다.

각 압축기(23)의 토출측에는 오일분리기(27) 및 체크밸브(29)가 각각 구비되어 있으며, 오일분리기(27)에는 오일복귀유로(28)가 각각 형성되어 있다. 압축기(23)의 흡입측에는 어큐뮬레이터(35)가 구비되어 있으며, 토출측에는 사방밸브(31)가 설치되어 있다.

한편, 각 실외열교환기(41)는 냉매가 최적 유량을 유지할 수 있도록 서로 분리된 복수의 열교환부(42)로 구성되어 있으며, 각 실외열교환기(41)에는 각 열교환부(42)에 냉매가 분지되어 공급될 수 있도록 분지유로(48,58)를 각각 구비한 헤더(47) 및 디스트리뷰터(57)가 각각 구비되어 있다.

냉방 운전 시 냉매의 흐름방향을 따라 일측 실외열교환기(41)의 헤더(47)의 상류측에는 유로를 개폐할 수 있도록 유로개폐밸브(55)가 설치되어 있으며, 타측 실외열교환기(41)의 상류측 분지유로(48)에는 해당 분지유로(48)를 개폐할 수 있도록 복수의 분지유로개폐밸브(49)가 각각 설치되어 있다. 여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 각 열교환부(42)의 하류측 분지유로(58)를 개폐하는 분지유로개폐밸브(59)를 구비하도록 구성할 수도 있다.

제어프로그램이 내장된 마이컴의 형태로 구현되는 제어부(51)에는 실내기(10)의 운전 대수에 따라 부하량을 산출하여 냉매의 압축 및 응축이 적절하게 될 수 있게 제어할 수 있도록 부하량산출부(53)와, 각 압축기(23)와, 유로개폐밸브(55) 및 복수의 분지유로개폐밸브(49,59)가 각각 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 실내기(10) 중 일부가 냉방 운전되면 제어부(51)는 부하량산출부(53)에 의해 냉방 부하가 산출되도록 하고, 산출된 결과에 기초하여 압축기(23)와, 유로개폐밸브(55) 및 분지유로개폐밸브(49,59)를 제어하여 적절한 압축 및 응축이 이루어질 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기의 구성도이고, 도 8은 도 7의 제어블록도이다. 이들 도면에 도 시된 바와 같이, 본 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기는, 복수의 실내기(10)와, 서로 병렬로 연결 설치되는 메인실외기(21a) 및 서브실외기(21b)를 구비한 실외기(20)를 포함하여 구성되어 있다.

메인실외기(21a) 및 서브실외기(21b)는, 복수의 압축기(23)와, 복수의 실외열교환기(41) 및 어큐뮬레이터(35)와, 사방밸브(31)를 각각 구비하고 있다. 메인실외기(21a) 및 서브실외기(21b)의 각 압축기(23)의 토출측에는 오일분리기(27) 및 체크밸브(29)가 각각 설치되어 있으며, 메인실외기(21a) 및 서브실외기(21b) 사이에는 냉방운전 시 냉매의 유동방향을 따라 메인실외기(21a)의 실외열교환기(41)의 상류측과 서브실외기(21b)의 실외열교환기(41)의 상류측을 각각 상호 연통되게 연결하는 압력평형관(15)이 구비되어 있다.

한편, 메인실외기(21a)의 일측의 실외열교환기(41)의 상류측에는 유로를 개폐할 수 있도록 유로개폐밸브(55)가 설치되어 있으며, 타측 실외열교환기(41)의 하류측 분지유로(58)에는 해당 분지유로(58)를 개폐할 수 있도록 분지유로개폐밸브(59)가 각각 설치되어 있다.

냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 서브실외기(21b)의 각 실외열교환기(41)의 상류측에는 해당 실외열교환기(41)로 유동되는 냉매의 유로를 차단할 수 있도록 유로개폐밸브(65)가 각각 설치되어 있다.

제어부(51)에는 운전되는 실내기(10)의 냉방부하를 산출하여 산출된 부하에 기초하여 실내기(10) 부하에 대응되게 압축 및 응축이 이루어질 수 있게 제어할 수 있도록 메인실외기(21a) 및 서브실외기(21b)의 각 압축기(23)와, 유로개폐밸브 (55,65) 및 분지유로개폐밸브(59)가 각각 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 실내기(10)가 운전되면 제어부(51)는 부하량산출부(53)를 제어하여 부하량이 산출되도록 하고, 산출된 부하량에 기초하여 실내기(10)의 부하에 대응되게 압축 및 응축이 적절하게 이울어 질 수 있도록 메인실외기(21a) 및 서브실외기(21b)의 압축기(23)와, 유로개폐밸브(55,65) 및 분지유로개폐밸브(59)를 각각 제어하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 실내기와, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기와 연결되는 복수의 실외열교환기와, 냉방 운전 시 냉매의 유동방향을 따라 실외열교환기중 적어도 어느 하나의 일측에 배치되어 유로를 개폐하는 유로개폐밸브를 구비한 실외기를 포함하도록 함으로써, 소량 부하 운전 시 사이클의 고압을 적절하게 유지할 수 있어 운전의 신뢰성을 확보할 수 있는 열교환용량 조절가능한 실외기를 구비한 공기조화기가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기와 연결되는 복수의 실외열교환기와; 냉매의 유동방향을 따라 상기 실외열교환기중 적어도 어느 하나의 일측에 배치되어 유로를 개폐하는 유로개폐밸브를 포함하도록 함으로써, 소량 부하 운전 시 사이클의 고압을 적절하게 유지할 수 있어 운전의 신뢰성을 확보할 수 있는 열교환용량 조절가능한 실외기가 제공된다.