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KR101340725B1 - 수냉식 공기조화기 - Google Patents

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KR101340725B1
KR101340725B1 KR1020060100610A KR20060100610A KR101340725B1 KR 101340725 B1 KR101340725 B1 KR 101340725B1 KR 1020060100610 A KR1020060100610 A KR 1020060100610A KR 20060100610 A KR20060100610 A KR 20060100610A KR 101340725 B1 KR101340725 B1 KR 101340725B1
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KR
South Korea
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water
refrigerant
heat exchanger
pipe
air conditioner
Prior art date
Application number
KR1020060100610A
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English (en)
Other versions
KR20080034550A (ko
Inventor
구자형
박일웅
백승철
신수연
이동혁
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP07746646.4A priority patent/EP2054674B1/en
Priority to PCT/KR2007/002497 priority patent/WO2008047987A2/en
Priority to EP07746645.6A priority patent/EP2054671B1/en
Priority to ES07746646.4T priority patent/ES2612864T3/es
Priority to US11/806,457 priority patent/US8286445B2/en
Priority to US11/812,377 priority patent/US8281614B2/en
Priority to CNA2007101383665A priority patent/CN101165414A/zh
Priority to CNB2007101802781A priority patent/CN100543376C/zh
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Abstract

본 발명은 수냉식 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매와 냉각수가 대향되는 방향으로 유동되는 판형열교환기가 장착되며, 결빙방지수단이 구비되는 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는, 건물의 외부 공간에 설치되고, 물을 냉각하여 냉각수를 생성하는 냉각탑; 물을 가열하여 온수를 생성하는 보일러; 상기 건물 내부의 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기를 가지는 실내기; 상기 냉매가 물과 열교환되는 판 형상의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기의 결빙을 방지하기 위하여 공급되는 전원에 의해 발열하는 히터로 구성되는 결빙방지장치와, 상기 냉매를 압축하면서 변속 운전하는 인버터 압축기가 동작하고 부하 용량을 초과하게 되면 정속 압축기가 동작하도록 제어되는 압축기를 가지는 실외기; 상기 냉각탑과 상기 보일러로부터 물을 상기 제2열교환기로 공급하는 물공급관; 및 상기 제2열교환기로부터 상기 냉매와 열교환된 물을 회수하는 물회수관; 을 포함하여 구성된다. 이처럼 구성되는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는 열교환 효율과 조립성이 향상되는 이점이 있다.
공기조화기, 수냉식, 판형열교환기, 결빙방지수단

Description

수냉식 공기조화기 {Water cooling type air conditioner}
도 1 은 종래 기술에 의한 수냉식 공기조화기의 외형 및 일부 구성을 나타낸 부분절결도.
도 2 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기가 건물에 설치된 상태를 나타낸 조감도.
도 3 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기가 건물에 설치된 상태를 나타낸 설치도.
도 4 는 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기가 건물에 설치된 상태를 나타낸 설치도.
도 5 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기 실외기의 외형을 나타낸 사시도.
도 6 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기 실외기의 내부 구성을 나타낸 분해사시도.
도 7 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 압축기의 내부 구성을 나타낸 단면도.
도 8 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 압축기의 정상운전시 내부 모습을 나타낸 부분단면도.
도 9a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 히터와 냉매안내수단이 구비된 상태와 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 9b 는 본 발명에 의한 바람직한 실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 히터와 냉매안내수단이 작동되는 상태와 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 10 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 배출수단이 구비된 상태와 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 11a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매방향제어수단이 구비된 상태와 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 11b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매방향제어수단이 구비된 상태와 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 12a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 유동감지수단이 구비된 상태와 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 12b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 유동감지수단이 구비된 상태와 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 13a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매우회수단이 구비된 상태와 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭 도.
도 13b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매우회수단이 사용되는 상태의 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 13c 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매우회수단이 사용되지 않는 상태의 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 14a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 액냉매분사수단이 사용되는 상태의 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 14b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 액냉매분사수단이 사용되지 않는 상태의 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도.
도 15a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 제2열교환기를 나타낸 개략적인 사시도.
도 15b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 유량제어수단을 나타낸 블럭도.
도 16a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 과냉각수단을 나타낸 블럭도.
도 16b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기 조화기의 과냉각수단을 나타낸 개략적인 사시도.
도 17a 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 오일분리기를 통해 오일이 유동되는 상태를 나타낸 블럭도.
도 17b 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 균유관을 통해 오일이 유동되는 상태를 나타낸 블럭도.
도 18 은 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기의 전면판넬이 탈거된 상태를 나타낸 개략적인 사시도.
도 19 는 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기의 실외측을 구성을 나타낸 분해사시도.
도 20 은 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기의 제2열교환기가 장착되는 상태를 나타낸 체결도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. 실내기 200. 실외기
201. 전면판넬 202. 좌측판넬
203. 우측판넬 204. 후면판넬
205. 상면판넬 206. 베이스
210. 프레임 220. 제2열교환기
221. 물공급부 222. 물회수부
223. 냉매입구 224. 냉매출구
225. 물공급온도센서 226. 물공급압력센서
227. 물회수온도센서 228. 물회수압력센서
230. 오일분리기 231. 제1오일분리기
232. 제2오일분리기 233. 오일분리기체크밸브
234. 어큐뮬레이터 241. 지지브라켓
242. 고정브라켓 243. 전방고정브라켓
244. 후방고정브라켓 250. 오일회수부
251. 제2오일회수관 252. 제1회수균유관
253. 제1회수밸브 254. 제1오일회수관
255. 제2회수균유관 256. 제2회수밸브
261. 제1균유관 262. 제1균유밸브
263. 제2균유관 264. 제2균유밸브
270. 메인냉매밸브 271. 핫가스관
273. 액냉매분사수단 274. 액냉매분사관
275. 분사관밸브 276. 모세관
280. 과냉각기 290. 냉매방향제어수단
300. 압축기 310. 인버터압축기
320. 정속압축기 321. 케이싱
322. 가스토출관 323. 베인제어유니트
324. 공용측연결관 325. 고압측연결관
326. 저압측연결관 327. 차폐부
330. 전동기구부 340. 제1압축기구부
350. 제2압축기구부 360. 용량가변수단
410. 히터 420. 냉매안내수단
430. 배출수단 440. 유동감지수단
450. 냉매우회수단 460. 유량제어수단
520. 물공급관 540. 물회수관
560. 물공급펌프 580. 보일러
610. 실내흡입수단 620. 실내토출수단
630. 실내측 631. 실내측전면흡입구
632. 실내측전면판넬 633. 실내측상면판넬
634. 소음챔버 635. 챔버장착부
636. 제1열교환기 640. 송풍부
650. 실외측 660. 베리어
670. 장착브라켓 700. 외기공급관
720. 외기분지관 A. 공조실
A'. 외기유입구 B. 본체
C. 냉각탑 D. 토출덕트
D'. 흡입덕트 P. 냉매배관
R. 실내공간
본 발명은 수냉식 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매와 냉각수가 대향되는 방향으로 유동되는 판형열교환기가 장착되며, 결빙방지수단과 유동감지수단이 구비되는 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 사무실 또는 주택 등과 같은 실내 공간의 공기를 냉방하거나 난방하게 되는 냉/난방 기기로서 압축―응축―팽창―증발로 이루어지는 일련의 냉매 사이클을 구성하게 된다. 이러한 공기조화기는 냉매와 공기를 열교환시켜 원하는 공간의 공기를 냉/난방하게 된다.
최근 공기조화기는 삶의 질 향상에 부응하여 냉/난방 외에 실내의 오염된 공기를 흡입하여 여과시킨 후 깨끗한 공기를 실내로 재투입하는 공기 정화기능과, 다습한 공기를 건습 공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습 기능 등 여러가지 부가적인 기능들을 겸하고 있다.
그리고, 공기조화기는 알려진 바와 같이 실내기와 실외기가 각각 분리되어 설치되는 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기가 일체로 설치되는 일체형 공기조화기로 크게 나누어지며, 설치 공간이나 소음 등을 고려하여 분리형 공기조화기가 선호되는 추세이다.
또한, 공기를 이용하여 냉매를 열교환시켜 공기 조화를 위한 실내 공간을 조화시키는 공냉식 공기조화기를 대신하여 물을 이용하여 냉매를 열교환시켜 공기 조화를 위한 실내 공간을 조화시키는 수냉식 공기조화기의 개발이 증가하고 있다. 이 러한 수냉식 공기조화기는 공냉식 공기조화기의 가동시 과다하게 발생되는 전력 소비량을 감소시키기 위한 대안으로 선호되고 있으며, 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.
이처럼, 수냉식 공기조화기는 공냉식 공기조화기와 비교하여 크기가 소형화되고 소음이 저감되며, 공기가 효과적으로 조화되는 장점이 있어 대형 건물 및 대단위 아파트 등의 건축이 증가함에 따라 개발 및 생산이 증가하고 있는 추세이다.
이하에서는 종래 기술에 의한 수냉식 공기조화기를 도면을 예를 들어 살펴보기로 한다.
도 1에는 종래 기술에 의한 일체형 수냉식 공기조화기의 외형을 나타낸 부분 절결사시도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 일체형 수냉식 공기조화기는 세로 방향으로 긴 직육면체의 형상으로 성형되는 본체(10)에 의해 외관이 형성된다. 상기 본체(10)의 내부 공간에는 압축기(11), 열교환기(12), 증발기(도시되지 않음) 그리고, 팽창장치(도시되지 않음)가 장착되며, 이러한 압축기(11), 열교환기(12), 증발기(미도시), 팽창장치(미도시)는 배관에 의해 연결되어 하나의 폐회로를 형성하게 된다.
상기 압축기(11)는 작동 유체인 냉매를 고온 고압으로 압축하는 역할을 담당하게 되며, 압축기(11)에 의해 압축되는 냉매는 상기 열교환기(12)의 내부로 유동되어 물과 열교환된다.
상기 열교환기(12)는 외부로부터 물을 공급받아서 냉매와 열교환하게 되며, 이러한 열교환기(12)는 이중관을 나선형으로 적층하여 전체적으로 중앙부가 비어있 는 원기둥 형상의 외관을 가지게 된다.
즉, 상기 열교환기(12)는 냉매가 유동되는 냉매배관을 냉각수가 유동되는 냉각수관이 감싸도록 성형되는 이중관으로, 이러한 이중관의 일단부는 냉각수가 공급되는 입수관(16)이 연결되고, 타단부는 냉매와 열교환된 냉각수가 배수되는 배수관(14)이 연결된다.
상기 입수관(16)과 배수관(14)은 물을 냉각시켜 냉각수를 생성하는 냉각탑(도시되지 않음)의 내부 공간과 연통되도록 연결되어 상기 열교환기(12)와 냉각탑 사이의 냉각수 순환을 안내하게 된다.
다시말해, 상기 냉각탑(미도시)에서 생성되는 냉각수는 상기 입수관(16)을 통해 상기 열교환기(12)의 내부로 유동되며, 열교환기(12)를 통과하면서 냉매와 열교환되고, 열교환된 냉각수는 상기 배수관(14)에 의해 안내되어 냉각탑으로 유동되어 열교환된 냉각수를 다시 냉각시키게 된다.
상기 열교환기(12)의 내부를 유동하게 되는 냉매와 냉각수는 서로 분리된 상태로 유동하게 되면서 서로 열교환하게 되며, 상기 압축기(11)와 열교환기(12), 팽창장치(미도시)는 배관에 의해 연결되어 냉매가 반복적으로 순환되면서 실내 공간의 공기를 조화시키게 된다.
상기 열교환기(12)의 구성을 제외한 다른 구성 요소는 일반적인 공냉식 공기조화기의 구성과 동일하므로 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그러나, 상기한 바와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 수냉식 공기조화기에서는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.
종래 기술에 의한 수냉식 공기조화기에서는 열교환기(12)의 내부에서 냉각수와 냉매가 서로 분리된 상태로 유동하여 열교환하도록 구성된다. 이처럼, 냉매와 별도로 분리되어 유동하게 되는 냉각수는 동절기에 수냉식 공기조화기가 결빙되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 상기 열교환기(12)의 내부에서 냉각수가 결빙되면, 냉각수의 부피가 커지게 되어 열교환기(12)가 파손되는 문제점이 발생하게 되며, 열교환기(12)가 파손되면, 막대한 수리 비용이 발생하게 되는 문제점이 있다.
뿐만아니라, 상기 열교환기(12)가 나선형상으로 적층되어 성형됨에 따라 열교환기(12)의 크기가 대형화되고, 열교환기(12)의 크기가 대형화됨에 따라 상기 본체(10)의 크기가 대형화되어야 하는 문제점이 발생하게 되며, 본체(10)의 크기가 대형화됨에 따라 본체(10)를 설치하기 위한 공간이 커지는 문제점이 발생하게 된다.
그리고, 종래 기술에 의한 수냉식 공기조화기에서는 냉각수의 유동 상태를 확인하지 못하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 장시간 및 장기간 사용으로 열교환기(12)의 내면에 침전되는 불순물에 의해 냉각수의 유동 상태가 원활하지 못하게 되면 열교환기(12)가 파손되는 문제점이 발생하게 된다
종래 기술에 의한 수냉식 공기조화기에 의하면 냉방작동 또는 난방작동 중 어느 하나의 작동에서는 냉매와 냉각수가 동일한 방향으로 유동하게 되어 열교환효율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기의 목적은 실내 공간의 부하 용량에 따라 운전이 제어되는 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 수냉식 공기조화기의 다른 목적은, 결빙방지장치가 구비되는 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는, 건물의 외부 공간에 설치되고, 물을 냉각하여 냉각수를 생성하는 냉각탑; 물을 가열하여 온수를 생성하는 보일러; 상기 건물 내부의 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기를 가지는 실내기; 상기 냉매가 물과 열교환되는 판 형상의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기의 결빙을 방지하기 위하여 공급되는 전원에 의해 발열하는 히터로 구성되는 결빙방지장치와, 상기 냉매를 압축하면서 변속 운전하는 인버터 압축기가 동작하고 부하 용량을 초과하게 되면 정속 압축기가 동작하도록 제어되는 압축기를 가지는 실외기; 상기 냉각탑과 상기 보일러로부터 물을 상기 제2열교환기로 공급하는 물공급관; 및 상기 제2열교환기로부터 상기 냉매와 열교환된 물을 회수하는 물회수관; 을 포함하여 구성된다.
상기 건물에는, 상기 제1열교환기가 장착되는 실내측; 상기 실내측의 일측에 형성되며, 상기 제2열교환기가 장착되는 실외측; 상기 실내측과 상기 실외측에 설치되는 공조실의 일측면에 형성되어 외부의 신선한 공기가 상기 공조실의 내부로 유입되는 통로인 외기유입구; 상기 외기유입구와 연통되도록 설치되어, 외부 공기의 유동을 안내하는 외기공급관; 상기 외기공급관에 장착되어 실내 공간의 공기 오염도에 따라 외부 공기의 유량을 제어하는 외기제어댐퍼; 상기 실내측에서 조화된 공기가 실내 공간으로 유동되도록 안내하는 토출덕트; 및 상기 실내 공간의 공기가 상기 실내측으로 유동되도록 안내하는 흡입덕트; 가 더 구비된다.
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상기 토출덕트에는, 실내 공간으로 토출되는 조화된 공기의 양을 제어하는 토출댐퍼와, 상기 토출댐퍼의 일측에 장착되어 토출댐퍼를 실내 공간의 부하용량에 따라 제어하는 토출댐퍼제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 물공급관에는 물을 일정한 수압으로 상기 제2열교환기로 물이 공급되도록 물공급펌프가 더 구비되며, 상기 물회수관에는 물의 회수량을 제어하는 회수관밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2열교환기에는 상기 제2열교환기의 일면에 성형되어 상기 냉각탑로부터 물이 공급되는 통로인 물공급부와, 상기 물공급부와 동일한 면에 성형되어 냉매와 열교환된 물이 유출되는 통로인 물회수부와, 상기 물공급부와 동일한 면에 성형되어 냉매가 유입되는 통로인 냉매입구와, 상기 냉매입구와 동일한 면에 성형되어 냉매가 유출되는 통로인 냉매출구가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 물공급부에는 공급되는 물의 온도를 감지하는 물공급온도센서와 공급되는 물의 압력을 감지하는 물공급압력센서가 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 물회수부에는 회수되는 물의 온도를 감지하는 물회수온도센서와, 회수되는 물의 압력을 감지하는 물회수압력센서가 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 실외기에는 상기 제2열교환기 내부의 물의 결빙을 방지하는 결빙방지장치가 구비된다.
상기 결빙방지장치는 공급되는 전원에 의해 발열하는 히터로 구성된다.
상기 결빙방지장치는,난방 작동시 압축기에서 고온 고압으로 압축되는 냉매를 제1열교환기를 경유하지 않고, 제2열교환기로 유입되도록 안내하는 냉매안내수단으로 구성된다.
상기 히터는 제2열교환기의 내부 공간에서 유동되는 물의 온도가 설정 온도 이하일 때 작동하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매안내수단은, 상기 압축기와 제1열교환기를 연결하는 배관과, 상기 제1열교환기와 제2열교환기를 연결하는 배관 사이에 구비되어, 냉매의 유동을 안내하는 3방향 밸브; 상기 3방향 밸브의 포트 중 어느 하나와 연통되도록 체결되어, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 3방향 밸브의 내부로 유동되도록 안내하는 냉매안내관; 및 상기 압축기와 제1열교환기를 연결하는 배관과, 상기 제1열교환기와 제2열교환기를 연결하는 배관에 장착되어 냉매의 유동을 제어하는 냉매안내밸브; 를 포함하여 구성된다.
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상기 결빙방지장치는, 상기 제2열교환기의 내부 공간에 유동되는 물을 제2열교환기의 외부 공간으로 강제 배출하는 배출수단임을 특징으로 한다.
상기 배출수단은, 상기 제2열교환기의 내부 공간과 연통되도록 성형되어, 제2열교환기의 외부로 배출되는 통로가 되는 배수부와; 상기 배수부에 장착되어 배수부를 선택적으로 개폐하는 배수밸브와; 상기 제2열교환기의 내부 공간에 수용되는 물을 강제 배출시키는 배수펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 배수펌프는 상기 배수밸브가 차폐된 상태에서 작동되도록 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 배수밸브는 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 유입되는 물의 온도가 설정온도 이하일 때 상기 배수부를 차폐하도록 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 결빙방지장치는,난방 운전시 상기 압축기로부터 압축된 냉매의 일부를 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 안내하는 냉매우회관과, 상기 냉매우회관에 장착되어 냉매우회관을 선택적으로 개폐하는 우회관밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매우회관의 일단부는 액냉매를 걸러내는 어큐뮬레이터의 입구측으로 냉매의 유동을 안내하는 핫가스관과 연통되도록 성형되며, 상기 냉매우회관의 타단부는 상기 제2열교환기의 냉매입구와 연통되도록 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 우회관밸브는 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 공급되는 물의 온도에 따라 상기 냉매우회관을 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2열교환기의 일측에는 제2열교환기의 내부에서 유동되는 물의 방향과 대향되는 방향으로 냉매가 유동되도록 하는 냉매방향제어수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매방향제어수단은 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 냉매가 유입되는 통로인 냉매입구와 연통되도록 장착되는 4방향밸브임을 특징으로 한다.
상기 제2열교환기의 일측에는 제2열교환기의 내부 공간으로 유동되는 물의 유량을 감지하는 유동감지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 유동감지수단은 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 물이 공급되는 통로인 물공급부에 장착되는 플로터스위치임을 특징으로 한다.
상기 플로터스위치는 상기 제2열교환기의 내부에서 냉매와 열교환된 물이 회수되는 통로인 물회수부에 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2열교환기의 일측에는 실내공간의 부하 용량에 따라 냉매와 열교환되는 물의 유량을 제어하는 유량제어수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 유량제어수단은, 상기 제2열교환기의 일면에 성형되는 상기 물공급관에 열림정도가 제어되도록 장착되는 유량제어밸브임을 특징으로 한다.
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이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는 열교환 효율과 조립성이 향상되는 이점이 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 수냉식 공기조화기를 도시된 도면을 참조하여 실시예를 들어 살펴보기로 한다.
도 2에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기가 건물에 설치된 상태를 나타낸 조감도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기가 건물에 설치된 상태를 나타낸 설치도가 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기가 건물에 설치된 상태를 나타낸 설치도가 도시되어 있다.
도면을 참조하여 수냉식 공기조화기가 설치되는 상태를 살펴보면, 수냉식 공기조화기는 대형 건물 등의 실내 공간을 조화시키기 위하여 설치된다. 따라서, 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물에는 다수의 실내 공간이 구비되고, 이러한 실내 공간을 조화시키기 위하여 수냉식 공기조화기가 설치된다.
공기조화기는 크게 공기 조화를 위한 다수의 실내 공간에 각각의 실내기가 구비되어 실내 공간을 조화시키는 멀티형 공기조화기와 공기 조화를 위한 다수의 실내 공간에 덕트에 의해 조화된 공기를 공급하게 되는 일체형 공기조화기로 구분된다.
먼저, 각각의 실내 공간에 설치되는 실내기와 공기 조화를 위한 실내 공간과 다른 공간에 설치되는 실외기를 포함하여 구성되는 멀티형 공기조화기에 관하여 살펴보도록 한다.
본 발명에 의한 멀티형 수냉식 공기조화기는 건물의 내부에 구비되는 다수의 실내공간(R)에 실내기(100)가 각각 설치되고, 상기 실내기(100)가 설치되는 실내공간(R)의 측방에 구비되는 다른 공간에는 다수의 실내기(100)와 배관에 의해 연결되는 실외기(200)가 설치되는 공조실(A)이 구비된다.
상기 실내기(100)는 각각읠 실내공간(R)과 적합한 형태로 설치되어 실내 공간을 조화시키게 된다. 즉, 실내기(100)는 스탠드형, 천정형, 벽걸이형 등 다양한 모델의 사용이 가능하게 되며, 사용자의 선택에 따라 설치된다. 이러한 실내기(100)는 상기 실외기(200)와 냉매배관(P)에 의해 연통되도록 설치되며, 상기 냉매배관(P)은 소정의 직경을 가지는 원형파이프 형상으로 성형되어, 실내기(100)와 실외기(200) 사이의 냉매 유동을 안내하게 된다.
상기 실내기(100)는 상기 실내공간(R)의 공기를 흡입하여 냉매와 열교환시킨 다음 열교환된 공기를 실내공간(R)으로 재투입함으로써 실내공간(R)의 공기를 사용자의 의도에 적합하도록 조화시키게 된다.
본 발명에 의한 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물의 옥상 등에는 유입되는 물을 냉각시켜 냉각수를 생성하는 냉각탑(C)이 설치된다. 상기 냉각탑(C)은 물을 공기와 직접 접촉시킴으로써 물을 냉각시켜 냉각수를 생성하게 된다. 즉, 물이 찬 공기와 접촉하게 되면, 물의 일부가 증발하게 되면서 증발에 필요한 열을 주변으로 부터 빼앗아 수온(水溫)을 하강시키게 된다. 이러한 현상을 이용하여 냉각탑(C)의 내부에서는 상방에서 하방으로 물을 흘려보내고, 하단부에서 공기를 분사하여 물을 냉각시켜 냉각수를 생성하게 된다.
상기 냉각탑(C)의 내부에서 냉각되는 물은 물공급관(520)에 의해 안내되어 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 공급된다. 상기 물공급관(520)은 소정의 직경을 가지면서 내부 공간이 비어있는 원형파이프 형상으로 성형되어 건물의 외측 벽면을 따라 설치된다. 물공급관(520)의 측방에는 물공급관(520)과 동일한 형상으로 성형되며, 상기 실외기(200)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물이 냉각탑(C)으로 회수되도록 안내하는 물회수관(540)이 설치된다.
따라서, 상기 냉각탑(C)의 내부 공간에서 냉각되는 물은 상기 물공급관(520)에 의해 안내되어 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 유동되며, 실외기(200)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물은 상기 물회수관(540)에 의해 안내되어 냉각탑(C)의 상단부로 유동된 다음 냉각탑(C)의 내부 공간에서 다시 냉각되어 실외기(200)의 내부 공간으로 유동되는 과정을 반복하게 된다.
상기 물공급관(520)에는 냉각수펌프(560)가 장착되어 상기 냉각탑(C)에서 냉각되는 물을 각각의 상기 실외기(200) 내부 공간으로 일정한 압력으로 공급하게 된다. 이는 일정한 압력으로 물이 공급되어 실외기(200)의 내부로 유동하게 되는 물의 유량이 일정하게 유지되도록 하기 위함이다.
상기 물공급관(520)과 물회수관(540)은 건물의 외측 벽면을 따라 설치되며, 각각의 실외기(200)로 분지되어 실외기(200)의 내부 공간으로 물을 유동시키게 된 다. 즉, 물공급관(520)과 물회수관(540)으로부터 분지되는 물공급분지관(522)과 물회수분지관(542)이 상기 공조실(A)의 측면을 관통하여 설치됨으로써 물을 실외기(200)의 내부 공간으로 안내하게 된다.
이처럼, 상기 물공급관(520)에서 분지되어 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 물을 공급하는 상기 물공급분지관(522)은 일단부가 물공급관(520)과 연통되도록 성형되고, 타단부는 실외기(200)의 내부 공간으로 인입된다. 그리고, 실외기(200)의 내부 공간으로부터 인출되는 물회수분지관(542)의 단부는 상기 물회수관(540)과 연통되도록 성형된다.
상기 물회수분지관(542)에는 물회수밸브(544)가 장착되어 상기 냉각탑(C)으로부터 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 공급되는 물이 냉매와 열교환된 다음 물회수분지관(542)으로 회수되는 물의 유동을 제어하게 된다.
즉, 공기조화기를 정상적으로 사용하여 작동하게 될 경우에는 상기 물회수밸브(544)를 개방하여 공기조화기의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물이 상기 냉각탑(C)으로 회수되도록 하며, 다수의 층 가운데 하나의 층에 설치되는 공기조화기를 사용하지 않아 작동하지 않게 될 경우 물회수밸브(544)를 차폐하여 공기조화기의 내부 공간에 충만되는 물이 냉각탑(C)으로 회수되지 않도록 하게 된다.
이처럼, 공기조화기의 내부 공간에 충만되는 물이 상기 냉각탑(C)으로 회수되지 않도록 하는 것은 작동하지 않던 공기조화기를 필요에 의해 작동하게 될 경우 공기조화기의 초기 가동시 냉매와 충만되어 있던 물이 열교환하여 냉매를 냉각시킴으로써 뜨거운 냉매가 다음에 설명할 압축기로 유동되는 것을 방지함으로써 압축기 가 소손되는 것을 예방하기 위함이다.
그리고, 상기 냉각탑(C)의 측방에는 보일러(580)가 구비된다. 상기 보일러(580)는 수냉식 공기조화기가 난방 모드 또는 온수 사용시 작동하게 되거나, 물의 동결방지를 위해 가동하게 되며, 이때에는 냉각탑(C)에서 냉각되는 물이 보일러(580)를 통과하여 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 유동된다.
상기 실내기(100)의 구성은 일반적으로 사용되는 공냉식 공기조화기의 멀티형 공기조화기와 대동소이함에 따라 개략적으로 살펴보도록 한다.
상기 실내기(100)의 내부에는 실내 공간의 공기를 흡입하여 냉매와 열교환시킴으로써 실내기(100)가 설치되어 있는 공간을 조화시키는 제1열교환기(도시되지 않음)가 장착된다. 상기 제1열교환기(미도시)는 소정의 직경을 가지는 원형파이프가 다수회 절곡되어 성형되며, 이러한 제1열교환기(미도시)의 내부에는 작동 유체인 냉매가 유동된다.
상기 제1열교환기(미도시)의 입구측에는 팽창밸브(도시되지 않음)가 구비된다. 상기 팽창밸브(미도시)는 통과하는 냉매를 팽창시킴으로써 냉매가 가지는 압력을 감압시키는 역할을 수행하게 된다.
상기 실내기(100)와 실외기(200) 사이에는 냉매의 유동을 안내하는 상기 냉매배관(P)이 연결된다. 냉매배관(P)은 고압의 냉매가 유동되는 고압관과, 저압의 냉매가 유동되는 저압관으로 구성되며, 실외기(200)로부터 연결되는 냉매배관(P)으로부터 각각의 실내기(100)로 분지되도록 설치되며, 상기 제1열교환기(미도시)의 내부로 냉매가 안내되어 유동된다.
따라서, 상기 실외기(200)의 내부에서 냉매는 상기 물공급분지관(522)에 의해 안내되어 유동되는 물과 열교환하게 되고, 열교환된 냉매는 상기 냉매배관(P)을 따라 유동되어 상기 실내기(100)의 내부에 장착되는 상기 제1열교환기(미도시)로 유동되며, 실내기(100)의 내부로 흡입되는 실내공간(R)의 공기와 열교환하게 된다. 제1열교환기(미도시)를 통과하면서 냉매와 열교환되어 조화되는 공기는 다시 실내공간(R)으로 재투입되면서 실내공간(R)을 조화시키게 된다.
이처럼, 작동 유체인 냉매는 상기 실내기(100)와 실외기(200)를 반복적으로 유동하면서 하나의 사이클을 형성하게 되고, 실외기(200)의 내부에서 작동 유체인 냉매와 열교환된 물은 상기 물회수분지관(542)에 의해 안내되어 상기 물회수관(540)을 따라 상기 냉각탑(C)의 내부 공간으로 유동되면서 물은 하나의 사이클을 형성하게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 멀티형 공기조화기의 실외기에 대하여 살펴보도록 한다.
도 5에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기 실외기의 외형을 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기 실외기의 내부 구성을 나타낸 분해사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하여 멀티형 수냉식 공기조화기 실외기를 상세히 살펴보면, 상기 공조실(A)의 내부 공간에는 상기 냉매배관(P)에 의해 상기 실내기(100)의 상기 제1열교환기(미도시)와 연결되는 실외기(200)가 설치되며, 이러한 실외기(200) 는 전체적으로 대략 직육면체 형상으로 성형되어 외관을 형성하게 된다.
상기 실외기(200)는 전면(도 5에서 볼 때) 외관을 형성하는 전면판넬(201)과, 좌측면 외관을 형성하는 좌측판넬(도 6의 202), 우측면 외관을 형성하는 우측판넬(203), 후면 외관을 형성하는 후면판넬(도 6의 204), 상면 외관을 형성하는 상면판넬(205), 하면 외관을 형성하는 베이스(206)가 각각 체결되어 형성된다.
따라서, 상기 실외기(200)는 소정의 내부 공간을 형성하게 되며, 이러한 내부 공간에 공기 조화를 위한 공간의 공기를 조화시키기 위한 다수의 부품이 장착된다.
상기 전면판넬(201)은 상대적으로 상측에 장착되는 전면상부판넬(201')과 상기 전면상부판넬(201')의 하측에 장착되는 전면하부판넬(201")로 이루어지며, 이는 서비스 인원이 서비스 작업을 수행하기 용이하도록 하기 위함이다.
또한, 상기 전면판넬(201)과 후면판넬(204)은 서로 대응되도록 성형됨으로써 전면판넬(201)과 후면판넬(204)은 상호 교체하여 사용 가능하도록 형성되며, 상기 좌측판넬(202)과 우측판넬(203) 또한, 서로 대응되도록 성형되어 상호 교체하여 사용 가능하도록 형성된다.
이처럼, 상기 전면판넬(201)과 후면판넬(204), 좌측판넬(202)과 우측판넬(203)이 서로 대응되는 형상으로 성형됨에 따라 상기 실외기(200)의 조립성이 향상되며, 각각의 판넬 제작이 용이해짐에 따라 제품의 생산성이 향상된다.
상기 실외기(200)의 하면 외관을 형성하는 상기 베이스(206)는 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 베이스(206)의 하면 전단부와 후단부에는 가로 방향으로 긴 사각통상의 베이스지지부(206')가 성형된다.
상기 베이스지지부(206')에는 지게차의 포크 등이 가로질러 관통되는 것이 가능하도록 포크홀(도시되지 않음)이 성형되고, 베이스지지부(206')에 의해 베이스(206)의 하면이 바닥면으로부터 소정의 간격을 가지면서 이격되도록 하여 상기 실외기(200)의 이동 및 운반 등이 용이하게 된다.
한편, 상기 실외기(200)의 외면을 형성하는 각각의 판넬들은 대략 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 각각의 판넬들은 프레임(210)에 체결되면서 지지된다. 상기 프레임(210)은 상기 베이스(206)의 상면 각 모서리로부터 상방으려 연장 형성되는 세로프레임(212)과, 상기 세로프레임(212)의 상단부에 체결되어 세로프레임(212)의 상단부를 이어주는 가로프레임(214)으로 구성된다.
상기 세로프레임(212)은 소정의 두께를 가지면서 세로 방향으로 긴 사각판재 형상으로 성형되어 각각의 모서리와 대응되는 방향으로 절곡되도록 성형된다. 이처럼, 각각의 모서리와 대응되는 방향으로 절곡되는 세로프레임(212)의 외면에 각 판넬의 내면이 접하면서 체결되어 상기 실외기(200)의 외관을 형성하게 된다.
상기 베이스(206)의 상면에는 작동 유체인 냉매가 물과 열교환되는 제2열교환기(220)가 장착된다. 상기 제2열교환기(220)는 전체적으로 세로 방향으로 긴 직육면체의 형상으로 성형되어 내부에는 소정의 공간을 형성하게 된다. 제2열교환기(220)의 내부 공간에는 다수의 박판(薄板)이 소정의 간격을 두고 구비되어 박판과 박판 사이에 공간을 형성하게 된다. 이러한 공간으로 냉매와 물이 유동하게 된다.
즉, 상기 제2열교환기(220)의 내부에 구비되는 다수의 박판 사이에 형성되는 공간 가운데 가장 전방에 형성되는 공간에 작동 유체인 냉매가 상방에서 하방으로 유동하는 것으로 가정하게 되면, 냉매가 유동하는 다음 공간에는 물이 하방에서 상방으로 유동하게 되고, 그 다음 공간에는 냉매가 상방에서 하방으로 유동하게 된다. 따라서, 냉매와 물은 상호 대향되는 방향으로 유동하면서 박판에 의해 전달되는 열에 의해 냉매와 물은 서로 열교환하게 된다.
상기 제2열교환기(220)의 전면 좌측 하단부에는 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 물이 공급되는 통로인 물공급부(221)가 전방으로 돌출되도록 성형된다. 상기 물공급부(221)는 소정의 직경을 가지는 원형파이프 형상으로 성형되며, 물공급부(221)의 내부 공간은 제2열교환기(220)의 내부 공간과 연통되도록 성형된다.
상기 물공급부(221)의 상방 즉, 상기 제2열교환기(220)의 전면 상단부에는 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물이 제2열교환기(220)의 외부로 유동되는 통로인 물회수부(222)가 성형된다. 상기 물회수부(222)는 물공급부(221)와 동일한 형상으로 성형된다.
상기 물공급부(221)의 단부는 상기 물공급분지관(522)과 연결되어 상기 냉각탑(C)으로부터 냉각된 물을 공급받게 된다. 즉, 냉각탑(C)에서 냉각된 물은 상기 물공급관(520)에 의해 안내되어 물공급분지관(522)을 통해 물공급부(221)로 유동되어 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동된다.
상기 물회수부(222)의 단부는 상기 물회수분지관(542)과 연결되어 열교환된 물을 상기 냉각탑(C)으로 회수하게 된다. 즉, 냉매와 열교환된 물은 물회수부(222) 를 통해 상기 제2열교환기(220)의 외부로 유동되며, 물회수부(222)와 연결되는 물회수분지관(542)을 거쳐, 상기 물회수관(540)에 의해 안내되어 냉각탑(C)으로 회수된다. 회수된 물은 냉각탑(C)에서 다시 냉각되어 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급된다.
상기 물공급부(221)와 물회수부(222)의 일측(도면에서 볼 때 우측)에는 작동 유체인 냉매가 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유입되고 외부 공간으로 유출되는 통로인 냉매입구(223)와 냉매출구(224)가 성형된다. 상기 냉매입구(223)는 물회수부(222)의 우측방 즉, 제2열교환기(220)의 전면 우측 상단부에 성형되며, 상기 냉매출구(224)는 물공급부(221)의 우측방 즉, 제2열교환기(220)의 전면 우측 하단부에 성형된다. 이러한 냉매입구(223)와 냉매출구(224)는 물공급부(221) 및 물회수부(222)와 동일한 형상으로 성형된다.
상기 물공급부(221)에는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 온도를 감지하는 물공급온도센서(225)와, 공급되는 물의 압력을 감지하는 물공급압력센서(226)가 장착된다. 또한, 상기 물회수부(222)에는 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물의 온도를 감지하는 물회수온도센서(227)와, 회수되는 물의 압력을 감지하는 물회수압력센서(228)가 장착된다.
따라서, 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 온도 및 압력의 측정이 가능하게 되고, 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물의 온도 및 압력의 측정이 가능하게 된다.
상기 제2열교환기(220)에는 내부 공간의 물이 결빙되지 않도록 방지하게 되 는 결빙방지장치가 구비된다.
이하에서는 상기 결빙방지장치의 실시예를 들어 살펴보기로 한다. 먼저, 결빙방지장치가 발열히터로 성형되는 것을 살펴보면, 상기 결방방지장치는 외부의 온도가 저온으로 형성되는 동절기에 상기 제2열교환기(220)를 선택적으로 가열하여 결빙으로 인한 제2열교환기(220)의 파손을 미연에 방지하기 위한 구성이다.
즉, 상기 결빙방지장치는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에 위치하게 되는 물의 온도가 설정온도 이하일 때 선택적으로 발열함으로써 제2열교환기(220)의 내부 공간에 물이 결빙되는 것을 방지하게 된다.
상기 결빙방지장치는 상기 제2열교환기(220)의 외면을 따라 권취되어 외부로부터 공급되는 전원에 의해 발열하게 되는 히터(230)로 성형된다. 즉, 상기 히터(230)가 제2열교환기(220)의 외면을 따라 권취되도록 설치되어, 제2열교환기(220)를 가열하게 된다. 이러한 히터(230)는 열을 발생하는 어떠한 발열체도 적용 가능함은 물론이다.
그리고, 상기 히터(230)는 상기 물공급온도센서(225)와 연동하도록 구성된다. 즉, 상기 물공급온도센서(225)가 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 온도를 감지하게 된다. 물공급온도센서(225)에서 감지되는 물의 온도는 계속적으로 메인마이컴(Main Micom, 도시되지 않음)으로 전달된다.
이처럼, 감지되는 물의 온도가 0℃가 되면, 메인마이컴에서는 결빙방지장치인 히터(230)에 전원을 인가하게 된다. 이때, 인가되는 전원에 의해 히터(230)는 발열하게 되고, 히터(230)에서 발열되는 열에 의해 상기 제2열교환기(220)가 가열 되어 제2열교환기(220)의 내부로 공급되는 물의 결빙을 방지하게 된다.
따라서, 상기 결방방지장치에 의해 동절기 또는 사용자가 장기간 사용하지 않거나, 외부 온도가 0℃이하로 내려가더라도 물의 결빙에 의한 제2열교환기(220)의 파손이 방지된다.
상기 제2열교환기(220)는 상기 베이스(206)의 상면에 장착브라켓(240)에 의해 고정된다. 상기 장착브라켓(240)은 베이스(206)의 상면에 제2열교환기(220)의 하면이 고정되도록 지지하는 지지브라켓(241)과, 제2열교환기(220)를 고정시키는 고정브라켓(242)을 포함하여 구성된다.
상기 지지브라켓(241)은 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 중앙부가 상방으로 함몰되도록 성형되고, 좌측단부는 좌측방으로 우측단부는 우측방으로 절곡되도록 성형된다. 이처럼, 상방으로 함몰되도록 성형되는 지지브라켓(241)의 중앙부가 상기 제2열교환기(220)의 하면에 끼워 맞춤으로 체결되면서 제2열교환기(220)를 지지하게 된다.
즉, 상기 지지브라켓(241)의 좌우측에 성형되는 절곡부의 하면이 상기 베이스(206)의 상면에 접하면서 고정되고, 상방으로 함몰 형성되는 중앙부가 상기 제2열교환기(220)의 하면에 끼워 맞춤으로 체결된다. 이는 제2열교환기(220)의 하면 중앙부가 상방으로 함몰 형성됨으로써 가능하게 된다.
상기 제2열교환기(220)의 전반부는 제2열교환기(220)의 전반부를 고정시키는 전방고정브라켓(243)에 의해 고정되고, 후반부는 제2열교환기(220)의 후반부를 고정시키는 후방고정브라켓(244)에 의해 고정된다.
상기 전방고정브라켓(243)은 다수개가 구비되며, 소정의 두께를 가지면서 가로 방향으로 길고 높이가 좁은 사각판재 형상으로 성형되며, 중앙부가 전방으로 함몰 형성되고, 좌측단부는 좌측방으로 우측단부는 우측방으로 절곡되도록 성형된다. 전방고정브라켓(243)의 중앙부 후면에 상기 제2열교환기(220)의 전반부가 접하면서 고정된다.
상기 후방고정브라켓(244)은 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 중앙부가 후방으로 함몰 형성되고, 좌측단부는 좌측방으로 우측단부는 우측방으로 절곡되도록 성형된다. 이러한 후방고정브라켓(244)의 중앙부 전면에 상기 제2열교환기(220)의 후반부가 접하면서 고정된다.
상기 제2열교환기(220)의 일측방에는 작동 유체인 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(300)가 장착된다. 상기 압축기(300)는 소정의 직경을 가지면서 높이를 가지는 원기둥 형상으로 성형되며, 상대적으로 좌측에는 정속 운전을 하는 정속압축기(320)가 장착되며, 상대적으로 우측에는 부하 용량에 따라 변속 운전을 하는 고압식 스크롤 인버터압축기(310)가 장착된다.
이러한 압축기(300)는 실내공간의 부하 용량에 따라 가동되는 압축기(300)가 달라지게 된다. 즉, 부하용량이 적은 경우 먼저 상기 인버터압축기(310)가 가동되며, 점차 부하 용량이 증가하여 인버터압축기(310)만으로 감당하지 못할 경우 비로소 상기 정속압축기(320)가 가동된다.
상기 정속압축기(320)는 일반적으로 사용되는 스크롤 압축기의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 인버터압축기(310)는 고압식 스크롤 압축기 가 사용됨에 따라 인버터압축기(310)를 다음에 상세히 살펴보기로 한다.
상기 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)의 사이에는 오일회수부(250)가 장착되어 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)가 서로 연통되도록 성형된다. 상기 오일회수부(250)는 어느 하나의 압축기(300)에서 급유 부족이 발생하기 전에, 다른 압축기(300)로부터 오일회수부(250)를 통해 오일이 보충되도록 하여 오일 부족에 의한 압축기(300)의 소손을 방지하게 된다.
상기 압축기(300)의 일측에는 어큐뮬레이터(234)가 구비된다. 상기 어큐뮬레이터(234)는 소정의 직경을 가지는 원기둥 형상으로 성형되며, 상기 압축기(300)의 내부로 유입되는 냉매 중 액체 상태의 냉매를 걸러내어 기체 상태의 냉매만 압축기(300)의 내부로 유입되도록 한다.
즉, 상기 실내기(100)로부터 유입되는 냉매 중 기체로 증발되지 못하고 액체 상태로 남아있는 냉매가 상기 압축기(300)의 내부로 직접 유입되면, 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 압축하는 압축기(300)에 부하가 증가되어 압축기(300)의 손상을 가져오게 된다.
따라서, 상기 압축기(300)의 내부로 유입되는 냉매는 상기 어큐뮬레이터(234)를 거쳐 액체 상태의 냉매를 기체 상태의 냉매와 분리한 다음 기체 상태의 냉매만이 압축기(300)의 내부로 유입되어 고온 고압으로 압축된다.
상기 어큐뮬레이터(234)의 내부로 유입되는 냉매 중 액체 상태로 남아있는 냉매는 기체 상태의 냉매보다 상대적으로 무겁기 때문에 어큐뮬레이터(234)의 하부에 저장되고, 액체 상태의 냉매보다 상부에 위치하게 되는 기체 상태의 냉매만이 상기 압축기(300)의 내부로 유동하게 된다.
상기 압축기(300)의 출구측에는 압축기(300)로부터 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하는 오일분리기(230)가 구비된다. 상기 오일분리기(230)는 소정의 직경을 가지는 원기둥 형상으로 성형된다. 압축기(300)로부터 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일은 압축기(300)의 구동시 발생되는 마찰열을 냉각시키기 위해 사용되며, 이러한 오일이 냉매에 포함되어 토출되며, 토출되는 오일이 오일분리기(230)를 통과하면서 냉매로부터 분리되어 오일회수관(266)을 통해 압축기(300)로 회수된다.
상기 오일분리기(230)는 상기 인버터압축기(310)에서 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하는 제1오일분리기(231)와, 상기 정속압축기(320)에서 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하는 제2오일분리기(232)를 포함하여 구성된다.
상기 오일분리기(230)의 출구측에는 오일분리기체크밸브(233)가 더 구비되어 냉매의 역류를 방지하게 된다. 이러한 오일분리기체크밸브(233)는 상기 정속압축기(320) 또는 인버터압축기(310) 중 어느 하나만 가동되는 경우 가동되지 않는 압축기(300)의 내부로 압축된 냉매가 역류되지 않도록 하게 된다.
상기 오일분리기(230)는 배관에 의해 메인냉매밸브(270)와 연통되도록 구성된다. 상기 메인냉매밸브(270)는 주로 4방향밸브가 사용되며, 냉방과 난방의 운전 모드에 따라 냉매의 흐름 방향을 바꿔주도록 배설되는 것으로, 각각의 포트는 상기 제2열교환기(220)와 상기 제1열교환기(미도시) 및 어큐뮬레이터(234)와 각각 연결 된다.
따라서, 상기 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)로부터 토출되는 냉매는 상기 메인냉매밸브(270)로 유입되며, 상기 오일분리기(230)와 메인냉매밸브(270) 사이에는 메인냉매밸브(270)로 유입되는 냉매의 일부가 상기 어큐뮬레이터(234)로 바로 투입될 수 있도록 하는 핫가스관(271)이 구비된다.
상기 핫가스관(271)은 공기조화기의 운전중에 상기 어큐뮬레이터(234)로 유입되는 저압의 냉매 압력을 높일 필요가 있는 경우에 상기 압축기(300)로부터 토출되는 고압의 냉매가 어큐뮬레이터(234)로 직접 공급되도록 하는 것으로 이러한 핫가스관(271)에는 바이패스밸브인 핫가스밸브(272)가 설치되어 핫가스관(271)을 개폐하게 된다.
상기 압축기(300)의 일측에는 과냉각기(280)가 구비된다. 상기 과냉각기(280)는 상기 제2열교환기(220)와 상기 제1열교환기(미도시)가 연결되는 배관의 임의의 위치에 장착되며, 과냉각기(280)를 통과하는 냉매를 과냉각시키게 된다.
이하에서는 앞서 간략히 언급한 본 발명의 요부 구성 가운데 하나인 상기 인버터압축기(310)의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 7에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 압축기의 내부 구성을 나타낸 단면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 압축기의 정상운전시 내부 모습을 나타낸 부분단면도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 인버터압축기(310)는 내부에 다수개의 압축 공간(340',350')을 형성하는 케이싱(321)에 의해 외관이 형성되며, 상기 케이싱(321)의 상면에는 가스토출관(322)이 형성된다. 상기 가스토출관(322)은 하단부가 상기 케이싱(321) 내부와 연통되고 타단부가 상기 제1오일분리기(231)와 연통되도록 설치된다.
상기 케이싱(321)의 하부 우측면에는 상기 인버터압축기(310) 내부로 냉매의 유입을 안내하는 공용측연결관(324)과, 상기 인버터압축기(310) 내부로 오일의 유입을 안내하는 고압측연결관(325)과, 상기 어큐뮬레이터(234)에서 토출된 기체 냉매를 인버터압축기(310)로 안내하는 저압측연결관(326)이 구비되며, 상기 공용측연결관(324)과 고압측연결관(325) 및 저압측연결관(326)은 베인제어유니트(323)의 구성요소로서 서로 선택적으로 연통되도록 구성된다.
즉, 상기 베인제어유니트(323)의 내부에는 상/하방향으로 슬라이딩하여 상기 고압측연결관(325)을 선택적으로 차폐하는 차폐부(327)가 더 구비되며, 상기 차폐부(327)가 도 8과 같은 위치일 때 상기 공용측연결관(324)과 고압측연결관(325) 및 저압측연결관(326)은 서로 연통된다.
그리고, 상기 차폐부(327)가 하방향으로 유동하여 상기 고압측연결관(325) 내부에 위치하게 되면, 상기 저압측연결관(326)은 공용측연결관(324)과 연통된다.
한편, 상기 케이싱(321)의 상반부 내측에는 전동기구부(330)가 구비된다. 상기 전동기구부(330)는 냉매를 압축하기 위한 회전력을 발생하는 것으로, 외부로부터 전원이 인가되는 고정자(332)와, 상기 고정자(332)의 내측에 구비되어 고정자(332)와 전기적 작용에 의해 회전하는 회전자(334)와, 상기 회전자(334)의 중심 에 삽입되어 회전자(334)의 회전을 안내하는 회전축(336)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 회전축(336)은 상기 회전자(334)보다 깊게 형성되어 회전자(334)의 하단부에서 하측으로 일정길이만큼 돌출된 상태이며, 회전축(336)의 하부에는 회전운동을 직선운동으로 바꿔주는 편심부(338)가 구비된다.
상기 편심부(338)는 상대적으로 상측에 형성되는 제1편심부(338')와 상기 제1편심부(338')로부터 하측으로 이격 형성되는 제2편심부(338")를 포함하여 구성되며, 제1편심부(338')와 제2편심부(338")는 서로 다른 방향으로 편심된 상태로 상기 회전축(336)에 고정된다.
상기 회전축(336)의 하부 즉, 상기 제1편심부(338')와 제2편심부(338") 주위에는 회전축(336)으로 전달된 회전력으로 냉매를 압축하는 제1압축기구부(340)와 제2압축기구부(350)가 더 구비된다.
상기 제1압축기구부(340)는 상기 제2압축기구부(350)보다 상대적으로 상측에 위치하며, 제2압축기구부(350)는 냉매를 선택적으로 압축함으로써 상기 인버터압축기(310)의 용량이 가변될 수 있도록 한다.
상기 제1압축기구부(340)는 크게 중심부가 천공된 환형으로 형성되는 제1실린더(342)와, 상기 제1실린더(342)의 상/하측을 차폐하여 상기 제1압축공간(340')을 형성하는 상부베어링(344) 및 중간베어링(345)과, 상기 제1편심부(338')의 외주면에 부착되어 제1압축공간(340') 내부의 냉매를 압축하는 제1롤링피스톤(346)과, 제1압축공간(340')을 제1흡입실(도시되지 않음)과 제1압축실(도시되지 않음)로 구획하는 제1베인(348)을 포함하여 구성된다.
상기 제1베인(348)의 우측에는 제1스프링(348')이 구비되어 제1 베인(348)이 탄성 지지되고, 상기 상부베어링(344)의 상/하를 관통해서는 제1토출구(344')가 형성되며, 상기 제1토출구(344')의 상단부에는 제1압축공간(340')에서 압축된 냉매의 토출량을 조절하는 제1토출밸브(344")가 구비된다. 상기 제1토출밸브(344")의 상측에는 상부베어링(344)과 결합되어 공간을 형성하는 제1머플러(349)가 장착된다.
그리고, 상기 제1머플러(349)에는 하측의 냉매가 상방향으로 유동하도록 천공된 제1머플러공(349')이 형성된다. 따라서, 상기 제1압축공간(340')에서 압축된 냉매는 상기 제1토출구(344')를 통해 상방향으로 유동하여 제1머플러(349) 내부로 유입되며, 제1머플러(349) 내부로 유입된 냉매는 상기 제1머플러공(349')을 통해 상방향으로 유동한 후 상기 가스토출관(322)을 통해 인버터압축기(310) 외부로 토출된다.
상기 제1압축기구부(340)의 하측에는 제2압축기구부(350)가 구비된다. 상기 제2압축기구부(350)는 전술한 공용측연결관(324)과 연통되어 상기 어큐뮬레이터(234)로부터 유동한 냉매가 1차로 유입되는 곳으로, 상기한 제1압축기구부(340)의 구성과 유사하며 상기 제2편심부(338")의 주변에 형성된다.
즉, 상기 제2압축기구부(350)는 제1실린더(342)와 동일한 역할을 수행하는 제2실린더(352)와, 상기 제2실린더(352)의 하측에 구비되어 중간베어링(345)과 함께 제2압축공간(350')을 형성하는 하부베어링(354)과, 냉매를 압축하는 제2롤링피스톤(355)과, 상기 제2압축공간(350')을 제2흡입실(도시되지 않음)과 제2압축실(도시되지 않음)로 구획하는 제2베인(356)과, 상기 하부베어링(354)의 하측에 결합되 는 제2머플러(358) 그리고, 하부베어링(354)에 천공되어 제2압축공간(350')에서 압축된 냉매의 유동을 안내하는 제2토출구(359) 및 제2토출밸브(359')를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제2압축공간(350') 내부로 유입된 냉매는 상기 제2롤링피스톤(355)의 회전운동에 의해 압축된 후 상기 제2토출구(359)를 통해 제2압축공간(350') 외부로 토출된다.
상기 제2토출구(359)의 우측에는 상기 인버터압축기(310)의 용량을 선택적으로 가변시키기 위한 용량가변수단(360)이 구비된다. 상기 용량가변수단(360)은 상기 제2베인(356)을 선택적으로 구속하여 상기 제2압축기구부(350)가 작동하지 않도록 함으로써 상기 인버터압축기(310)의 용량을 줄일 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 하부베어링(354)의 우측에는 상/하로 천공된 핀삽입홀(354')이 형성되며, 상기 핀삽입홀(354')에는 상기 용량가변수단(360)이 설치된다. 보다 상세하게는 용량가변수단(360)은 핀삽입홀(354')과 대응되는 외경으로 형성되어 상/하방향으로 슬라이딩하는 핀부(362)와, 상기 핀부(362)의 하단부에 가로방향으로 결합되어 핀부(362)의 상방향 슬라이딩 범위를 제한하는 스토퍼편(364)과, 상기 스토퍼편(364)의 상측에서 탄성력을 발생하는 핀스프링(366)을 포함하여 구성된다.
상기 핀스프링(366)은 압축스프링이 적용된 것으로 상기 스토퍼편(364)의 상면을 하방향으로 탄성 지지하도록 구성된다. 따라서, 상기 고압측연결관(325)을 통해 상기 제2압축구기부(350)의 하측으로 냉매가 유입되면 상기 제2머플러(358)의 상측에는 압력이 발생되어 상기 핀부(362)는 상방향으로 유동하게 된다.
그리고, 상기 핀부(362)의 상단부는 상기 제2베인(356)의 하면에 상방으로 함몰된 함몰부에 삽입된 상태를 유지하게 되어 상기 제2압축기구부(350)는 작동되지 않고 구속되어, 상기 인버터압축기(310)는 상기 제1압축기구부(340)만 작동하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에서는 결빙방지장치의 다른 실시예가 적용되고 있다. 이러한 다른 실시예는 상기 압축기(300)에서 압축된 냉매의 열을 이용하여 상기 제2열교환기(220)의 내부에 유동되는 물이 결빙되지 않도록 하게 된다.
도 9a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 히터와 냉매안내수단이 구비된 상태와 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 9b에는 본 발명에 의한 바람직한 실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 히터와 냉매안내수단이 작동되는 상태와 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이 상기 제2열교환기(220)와 제1열교환기(미도시)가 연통되도록 구비되는 상기 냉매배관(P)의 단부와, 상기 제1열교환기(미도시)와 상기 메인냉매밸브(270)가 연통되도록 성형되는 냉매배관(P) 사이에는 다른 결빙방지장치 가운데 하나인 냉매안내수단(420)이 구비된다.
상기 냉매안내수단(420)은 상기 히터(410)와 같이 상기 물회수온도센서(227)와 연동하여 작동하게 된다. 즉, 물회수온도센서(227)에서 감지되는 물의 온도가 0℃이하일 경우 상기 압축기(300)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매가 상기 제2열교 환기(220)로 유동하도록 안내하게 된다.
상기 냉매안내수단(420)은 3개의 포트가 구비되어 냉매의 유동 방향을 전환시키는 3방향밸브(421)와, 상기 3방향밸브(421)의 하나의 포트와 연통되도록 체결되어 상기 압축기(300)로부터 토출되는 냉매가 3방향밸브(421)로 유입되도록 안내하는 냉매안내관(425)을 포함하여 구성된다.
상기 3방향밸브(421)는 입구포트(422), 1출구포트(423), 2출구포트(424)로 구성되며, 상기 입구포트(422)는 상기 제2열교환기(220)의 냉매입구와 연결되며, 상기 1출구포트(423)는 상기 제1열교환기(미도시)와 연결되고, 2출구포트(424)는 상기 메인냉매밸브(270)와 제1열교환기(미도시)가 연결되는 배관과 연결되도록 형성된다.
따라서, 상기 물회수온도센서(227)가 메인마이컴에 감지되는 물의 온도를 전송하게 되면, 메인마이컴은 물의 온도를 전송받아 상기 3방향밸브(421)의 포트를 선택적으로 개폐함으로써 상기 압축기(300)로부터 토출되는 냉매는 3방향밸브(421)를 경유하여 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 안내된다.
상기 냉매안내관(425)에는 냉매안내관(425)을 선택적으로 차폐하는 냉매안내밸브(426)가 장착된다. 상기 냉매안내밸브(426)는 공기조화기가 냉방 모드로 운전하게 될 경우 냉매안내관(425)을 차폐하게 되고, 난방 모드로 운전하게 될 경우 상기 물회수온도센서(227)에서 감지되는 물의 온도에 따라 냉매안내관(425)을 개폐시키도록 구성되어, 냉매안내밸브(426)가 개방될 경우 상기 압축기(300)로부터 토출되는 냉매가 상기 제1열교환기(미도시)로 유동되지 않고, 상기 제2열교환기(220)로 유동되도록 구성된다.
상기 3방향밸브(421)의 1출구포트(423) 단부와, 상기 압축기(300)로부터 상기 제1열교환기(미도시)로 연결되는 냉매배관(P)의 단부에는 결빙방지밸브(427)가 장착된다. 상기 결빙방지밸브(427)는 상기 냉매안내수단(420)에 의해 상기 제2열교환기(220)의 내부에 유동되는 물의 결빙을 방지하기 위하여 장착되는 것으로, 상기 물회수온도센서(227)에서 감지되는 물의 온도가 0℃이하일 경우 차폐되어 상기 압축기(300)에서 토출되는 냉매가 제2열교환기(220)의 내부로 유동되도록 안내하게 된다.
상기 결빙방지밸브(427)는 상기 제1열교환기(미도시)에서 상기 3방향밸브(421)의 1출구포트(423)로 유동되는 냉매의 유동을 차단하는 제1방지밸브(427')와, 상기 압축기(300)에서 제1열교환기(미도시)로 유동되는 냉매의 유동을 차단하는 제2방지밸브(427")를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제1방지밸브(427')와 제2방지밸브(427")는 상기 냉매안내밸브(426)와는 역방향으로 작동하게 된다. 즉, 냉매안내밸브(426)가 차폐되면, 제1방지밸브(427')와 제2방지밸브(427")는 개방되고, 냉매안내밸브(426)가 개방되면, 제1방지밸브(427')와 제2방지밸브(427")는 차폐된다.
한편, 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에서는 결빙방지장치의 다른 실시예가 적용되고 있다. 이러한 다른 실시예는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에 유동되는 물을 제2열교환기의 외부 공간으로 강제 배출하여 제2열교환기(220)의 내부에 유동되는 물이 결빙되지 않도록 하게 된다.
도 10에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 배출수단이 구비된 상태와 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다. 도 10를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제2열교환기(220)에는 다른 결빙방지장치 가운데 하나인 배출수단(430)이 구비된다.
상기 배출수단(430)은 상기 제2열교환기(220) 내부의 물을 외부로 배출하기 위한 구성으로, 제2열교환기(220)의 내부 공간에 수용되는 물을 강제 배출시키는 배수펌프(431)와, 제2열교환기(220)의 내부 공간과 연통되도록 성형되어, 물이 제2열교환기(220)의 외부 공간으로 배출되는 통로인 배수부(432)와, 상기 배수부(432)에 장착되어 배수부(432)를 선택적으로 차폐하는 배수밸브(433)를 포함하여 구성된다.
상기 배수펌프(431)는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 물이 공급되는 상기 물공급부(221)의 일측에 장착되어, 전원이 인가되면 작동하여 제2열교환기(220) 내부 공간의 물을 강제로 토출하게 된다.
상기 배수부(432)는 제2열교환기(220)의 내부 공간에 수용되는 물을 외부 공간으로 자연 방류시키게 되며, 상기 배수밸브(433)는 배수부(432)에 장착되어 배수부(432)를 선택적으로 차폐하게 된다.
이러한, 상기 배출수단(430)은 동절기에 공기조화기를 장기간 작동시키지 않을 경우 및 상기 제2열교환기(220) 내부 공간의 수온이 어떠한 조건에 의해 급격하게 하강하여 결빙되는 것을 방지하기 위하여 구성된다.
상기 배출수단(430)은 상기 물회수온도센서(227)와 연동하여 구성된다. 즉, 물회수온도센서(227)에 의해 지속적으로 감지되는 상기 제2열교환기(220) 내부 공간의 물 온도가 0℃ 이하가 되면, 물회수온도센서(227)에서는 메인마이컴으로 전달하게 되고, 물 온도를 전달받은 메인마이컴은 배출수단(430)에 전원을 인가하게 된다.
메인마이컴에서 상기 배출수단(430)에 전원을 인가하게 되면, 배출수단(430)이 작동하게 되어 동절기에 사용자가 장기간 사용하지 않은 상태에서, 외부 온도가 0℃ 이하로 떨어지더라도 상기 제2열교환기(220) 내부 공간의 물은 배출수단(430)에 의해 제2열교환기(220) 외부 공간으로 배출되어 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 물이 결빙되는 것이 방지되며, 제2열교환기(220)의 파손이 방지된다.
상기 배수부(432)에 장착되는 상기 배수밸브(433)는 상기 물회수온도센서(227)에서 감지되는 물의 온도에 따라 작동하게 된다. 즉, 물회수온도센서(227)에서 감지되는 상기 제2열교환기(220) 내부에서 회수되는 물의 온도가 0℃ 이하이면, 물회수온도센서(227)는 메인마이컴으로 신호를 전송하게 되고, 신호를 전송받은 메인마이컴은 배수밸브(433)에 전원을 인가하여 개방시킴으로써 제2열교환기(220)의 내부 공간에 존재하게 되는 물을 자연 방류시키게 된다.
따라서, 상기 배수밸브(433)는 인가되는 전원에 의해 상기 배수부(432)를 선택적으로 차폐하는 것이 가능하도록 솔레노이드밸브가 적용됨이 바람직하며, 배수밸브(433)가 배수부(432)를 개방하게 될 때 배수부(432)를 통해 배수되는 물이 외부 공간으로 배출되도록 배수부(432)의 단부에는 배수호스(미도시) 등이 더 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에서는 결빙방지장치의 다른 실시예가 적용되고 있다. 이러한 다른 실시예는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에 유동되는 물의 유동을 감지하여 상기 압축기(300)를 선택적으로 가동시키게 됨으로써 상기 배출수단(430)을 작동시켜 제2열교환기(220) 내부 공간에 유동되는 물의 결빙을 방지하게 된다.
도 12a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 유동감지수단이 구비된 상태와 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 12b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 유동감지수단이 구비된 상태와 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
상기 제2열교환기(220)의 일면에 성형되는 물공급부(221)와 물회수부(222)의 일측에는 제2열교환기(220) 내부 공간의 물 유동 여부를 감지하는 유동감지수단(440)이 구비된다. 본 발명에서의 상기 유동감지수단(440)은 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 발생되는 압력의 차를 이용하는 방법과 물의 유량을 감지하여 물 유동 여부를 감지하는 플로터스위치(441)를 이용하는 방법을 설명하고 있으나, 다른 수단 또는 온도를 이용한 방법이 적용되는 것도 가능하다.
상기 유동감지수단(440)은 상기 물공급압력센서(226)와 물회수압력센서(228)에 의해 감지되는 압력과, 상기 물공급온도센서(225)와 물회수온도센서(227)에 의해 감지되는 온도를 이용하여 상기 제2열교환기(220) 내부 공간의 물 유동을 감지하게 된다.
상기 물공급압력센서(226)와 물회수압력센서(228)에서 측정되는 물의 압력 데이터를 상기 메인마이컴(미도시)으로 전송하게 되며, 물의 압력 데이터를 수신받은 메인마이컴은 전송받은 물의 압력 데이터를 차감하여 미리 설정된 설정압력차와 비교하게 된다.
상기 물공급압력센서(226)에서 감지되는 물의 압력데이터와 상기 물회수압력센서(228)에서 감지되는 물의 압력데이터를 전송받는 상기 메인마이컴은 두 개의 압력데이터를 서로 차감하게 된다. 다시말해, 물공급압력센서(226)에서 감지되는 물의 압력데이터에서 물회수압력센서(228)에서 감지되는 물의 압력데이터를 차감하게 된다.
이때, 차감된 압력데이터와 미리 설정된 설정압력차를 비교하여 상기 압축기(300)의 작동을 선택적으로 정지시키게 된다.
보다 상세히 살펴보면, 공기조화기가 냉방 모드로 운전하게 될 경우 상기 물공급압력센서(226)에서 감지되는 물의 압력데이터와 상기 물회수압력센서(228)에서 감지되는 압력데이터의 차가 20㎪ 이상일 경우 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에는 이물질이 많이 적재된 것으로 판단하게 된다.
또한, 공기조화기가 난방 모드로 운전하게 될 경우 상기 물공급압력센서(226)에서 감지되는 물의 압력데이터와 상기 물회수압력센서(228)에서 감지되는 압력데이터의 차가 20㎪ 이상일 경우 상기 제2열교환기(220) 내부 공간의 물이 결빙된 것으로 판단하여 상기 메인마이컴은 상기 압축기(300)의 작동을 제한하게 된다.
그리고, 상기 메인마이컴은 도시되지는 않았지만, 별도의 디스플레이 또는 부저(buzzer)에 신호를 송신하여 사용자로 하여금 상기 제2열교환기(220) 내부 공간의 물 유동이 원활하지 않음을 인지할 수 있도록 작동하게 된다.
반대로, 공기조화기가 냉방 및 난방 모드로 운전하게 되는 경우 상기 물공급압력센서(226)에서 감지되는 압력데이터와 상기 물회수압력센서(228)에서 감지되는 압력데이터의 압력차가 20㎪미만인 경우에는 원활한 물 유동이 가능한 상태임을 판단하여 상기 메인마이컴은 상기 압축기(300)에 전원을 인가하여 구동시킴으로써 공기조화기가 정상 작동될 수 있도록 한다.
한편, 상기 물회수부(222)에는 물회수부(222)의 내부 공간에 유동되는 물의 수위를 측정하여 물의 유무를 감지하는 상기 유동감지수단(440)의 하나인 플로터스위치(441)가 장착된다. 상기 플로터스위치(441)는 부력(浮力)을 이용하여 수위를 측정할 수 있도록 구성된 것으로, 물회수부(222)의 외주면 외측에서 내측으로 관통되어 고정되며, 플로터스위치(441)의 내부에는 플로터(442)가 구비된다.
상기 플로터(442)는 상기 물회수부(222)의 내부에 밀폐된 상태로 수용되어 물의 수위에 따라 상하 방향으로 유동 가능하게 장착되며, 물회수부(222)의 상면 내측과 외측에는 너트(443)가 각각 구비되어 상기 플로터스위치(441)의 상부와 체결된다.
따라서, 상기 플로터스위치(441)는 상기 물회수부(222)에 삽입된 상태로 고정되고, 플로터스위치(441)가 물회수부(222)에 고정되면, 상기 플로터(442)는 물회수부(222)의 내부를 유동하는 물의 수위에 따라 상하 방향으로 유동가능하게 된다.
상기 플로터(442)의 상측에는 플로터(442)가 부력에 의해 상방으로 유동하게 될 때 플로터(442)의 상단부와 접하면서 선택적으로 전기적 신호를 발생시키는 스위치부(444)가 구비된다. 상기 스위치부(444)는 상기 메인마이컴과 전기적으로 연결되어 플로터(442)의 상단부와 접하게 될 때, 메인마이컴으로 전기적 신호를 전달하게 되며, 메인마이컴은 스위치부(444)로부터 받는 전기적 신호를 통해 상기 압축기(300)를 선택적으로 작동시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 플로터스위치(441)는 상기 물회수부(222) 내부의 수위가 설정된 설정수위 이상일 때 상기 메인마이컴에 전기적 신호를 전송하게 된다. 즉, 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 물과 냉매가 열교환하기 위해서는 물회수부(222) 내부에 반 이상의 물이 필요하게 된다. 따라서, 설정수위는 물회수부(222) 내부 직경의 ½ 이상으로 설정된다.
상기 스위치부(444)는 설정수위가 상기 물회수부(222) 내부 직경의 ½이상으로 설정되면, 이러한 설정수위에 따라 전기적 신호를 발생시키기 위해 상기 플로터(442)의 상방 유동을 고려한 높이에 설치되어야 함이 바람직하다. 즉, 물회수부(222) 내부 직경의 ½만큼 물이 유동하게 될 때 플로터(442)의 상단부가 스위치(442)와 접하도록 구성되어야 함이 바람직하다.
상기 물회수부(222) 상면과 물회수부(222) 상면 상측과 하측에 구비되는 너트(443) 사이에는 실링부재(445)가 구비되어, 물회수부(222)의 외부로 물이 누수되지 않도록 하는 역할을 담당하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에서는 결빙방지장치의 다른 실시예 가 적용되고 있다. 이러한 다른 실시예는 상기 압축기(300)로부터 압축된 냉매의 일부가 상기 제2열교환기(220)의 내부로 공급되도록 안내하는 냉매우회수단(450)이 구비되어 제2열교환기(220) 내부 공간에 유동되는 물의 결빙을 방지하게 된다.
도 13a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매우회수단이 구비된 상태와 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 13b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매우회수단이 사용되지 않은 상태의 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
또한, 도 13c에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매우회수단이 사용되는 상태의 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
도시된 도면을 참조하여 냉매우회수단을 살펴보면, 상기 냉매우회수단(450)은 상기 압축기(300)의 내부에서 고온 고압으로 압축된 냉매를 상기 제2열교환기(220)로 안내하여 제2열교환기(220) 내부를 경유하도록 함으로써 제2열교환기(220) 내부의 결빙을 방지하기 위한 구성이다.
이를 위해, 상기 냉매우회수단(450)은 일단부가 상기 제2열교환기(220)의 하부와 연통되고 타단부가 상기 압축기(300)의 출구측에 연통되도록 설치되는 냉매우회관(451)과, 상기 냉매우회관(451)에 장착되어 냉매우회관(451)의 내부를 선택적으로 차폐하는 우회관밸브(452)를 포함하여 구성된다.
상기 냉매우회관(451)은 상기 압축기(300)로부터 토출되는 냉매를 상기 제2 열교환기(220)의 내부로 안내하기 위하여 구비되며, 이러한 냉매우회관(451)의 일단부는 상기 핫가스관(271)의 일측에 연통되도록 형성되고, 타단부는 상기 냉매출구(224)에 연결되는 냉매배관(P)의 일측에 연통되도록 형성된다.
따라서, 공기조화기가 난방 모드로 운전하게 될 경우 상기 압축기(300)로부터 토출되는 냉매 중 일부는 상기 메인냉매밸브(270)를 통해 상기 제1열교환기(미도시)로 유동하게 되고, 일부 냉매는 상기 핫가스관(271)으로 유동하게 된다. 핫가스관(271)으로 유동하게 되는 냉매 중 일부는 핫가스관(271)의 일측에 연통되도록 형성되는 냉매우회관(451)을 따라 상기 냉매출구(224)를 통과하여 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동하게 된다.
이때, 상기 냉매우회관(451)의 단부와 상기 핫가스관(271)이 연통되도록 체결되는 위치는 상기 핫가스밸브(272)와 상기 압축기(300)의 출구측 사이에 위치하도록 형성된다. 이는 핫가스밸브(272)의 개폐 여부와 관계없이 압축기(300)로부터 토출되는 냉매가 냉매우회관(451)으로 유동되도록 하기 위함이다.
상기 냉매우회관(451)에는 상기 우회관밸브(452)가 장착되며, 우회관밸브(452)는 상기 물회수온도센서(227)와 연동하여 작동되도록 구성된다. 즉, 물회수온도센서(227)가 상기 물회수부(222) 내부에 유동되는 물의 온도를 지속적으로 감지하게 되고, 감지되는 물의 온도가 0℃ 이하로 감지되면, 물회수온도센서(227)는 신호를 발생하여 메인마이컴으로 신호를 전송하게 되고, 신호를 전송받은 메인마이컴은 상기 우회관밸브(452)를 개방시키도록 구성된다.
따라서, 동절기에 공기조화기를 사용자가 장기간 사용하지 않거나 외부의 온 도가 0℃ 이하로 떨어지더라도 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동되는 물의 결빙이 방지된다.
이하에서는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 상기 어큐뮬레이터(234)의 내부로 유입되는 냉매의 온도를 저온으로 형성하기 위한 액냉매분사수단(273)을 살펴보도록 한다.
도 14a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 액냉매분사수단이 사용되는 상태의 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 14b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 액냉매분사수단이 사용되지 않는 상태의 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
도시된 도면을 참조하여 액냉매분사수단을 살펴보면, 상기 액냉매분사수단(273)은 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 적용되는 고압식 스크롤 압축기에 고온의 냉매가 유입되면 압축기가 정지 및 파손되는 것을 방지하기 위하여 상기 어큐뮬레이터(234)의 내부로 유입되는 냉매의 온도를 저온의 상태로 형성하기 위하여 구비된다.
즉, 상기 액냉매분사수단(273)은 상기 제2열교환기(220)에서 물과 열교환된 냉매 중 일부를 상기 어큐뮬레이터(234)로 안내하며, 어큐뮬레이터(234)의 입구측에 장착되는 어큐뮬레이터센서(262')에서 감지되는 냉매의 온도에 의해 작동하게 된다.
보다 상세히 살펴보면, 상기 액냉매분사수단(273)의 일단부는 상기 어큐뮬레 이터(234)의 입구측과 연통되도록 성형되고, 타단부는 상기 제2열교환기(220)의 출구측에 연통되도록 성형되어 냉매의 유동을 안내하는 액냉매분사관(274)과, 상기 액냉매분사관(274)에 장착되어 액냉매분사관(274)을 선택적으로 차폐하는 분사관 밸브(275)와, 상기 액냉매분사관(274)의 일측에 성형되어 액냉매분사관(274)의 내부로 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 강하시키는 모세관(276)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 분사관밸브(275)는 상기 어큐뮬레이터센서(262')에서 감지되는 냉매의 온도가 설정온도 이상일 경우 상기 액냉매분사관(274)을 개방하도록 작동하게 된다. 이는 어큐뮬레이터센서(262')에서 감지되는 냉매의 온도는 상기 메인마이컴으로 전송되며, 냉매의 온도를 전송받은 메인마이컴은 분사관밸브(275)에 전원을 인가하게 된다. 전원이 인가되는 분사관밸브(275)는 액냉매분사관(274)을 개방하도록 작동하게 된다.
따라서, 상기 분사관밸브(275)는 공기조화기의 난방 모드 운전시 액냉매분사관(274)을 차폐하도록 작동되며, 냉방 모드 운전시 액냉매분사관(274)을 개방하도록 작동하게 된다.
상기 액냉매분사관(274)의 일단부에는 모세관(276)이 구비된다. 즉, 상기 모세관(276)은 하단부가 상기 제2열교환기(220)와 제1열교환기(미도시)의 사이에 연결되는 상기 냉매배관(P)과 연통되도록 성형되고, 타단부는 액냉매분사관(274)의 일단부와 연통되도록 성형된다.
상기 모세관(276)은 내경이 좁은 구리관이 나선 형상으로 성형되며, 상기 분 사관밸브(275)가 개방되면, 냉매가 유입되도록 성형된다. 이러한 모세관(276)은 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 물과 열교환된 냉매가 상기 액냉매분사관(274)으로 유동하게 될 때 냉매를 저온 저압의 상태로 변환시키게 된다.
상기 모세관(276)을 통과하면서 저온 저압의 상태로 변환된 액체 냉매는 상기 액냉매분사관(274)에 의해 안내되어 상기 어큐뮬레이터(234)의 입구측으로 유동하게 된다. 어큐뮬레이터(234)의 입구측으로 유동하게 되는 냉매는 상기 제2열교환기(220)를 통과하여 물과 열교환된 냉매와 혼합되어 어큐뮬레이터(234)의 내부 공간으로 유동하게 된다.
상기 모세관(276)을 통과하게 되는 냉매는 상기 제2열교환기(220)를 통과하여 물과 열교환된 냉매보다 낮은 온도를 가지게 되므로 어큐뮬레이터(234)의 내부 공간으로 유입되는 냉매는 모세관(276)을 통과하지 않고 어큐뮬레이터(234)의 내부 공간으로 유동되는 냉매보다 낮은 온도로 형성되어 어큐뮬레이터(234)의 내부 공간으로 유동하게 된다.
즉, 상기 제2열교환기(220)의 내부에서 물과 열교환되는 냉매와 상기 모세관(276)을 통과하면서 저온으로 형성되는 냉매가 혼합되면서, 제2열교환기(220)의 내부에서 열교환된 냉매보다 저온으로 형성되는 냉매가 상기 어큐뮬레이터(234)의 내부 공간으로 유동하여 상기 압축기(300)의 내부 공간으로 유입된다.
이처럼, 저온으로 형성되는 냉매가 상기 어큐뮬레이터(234)의 내부를 거쳐 상기 압축기(300)의 내부 공간으로 유동됨에 따라 압축기(300)의 내부로 저온의 냉매가 유동하게 되고, 압축기(300)의 손상 및 정지를 예방하게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 구비되는 상기 제2열교환기의 내부 공간에서 유동되는 냉매의 방향과 물의 방향이 항상 대향되는 방향으로 유동되도록 하는 냉매방향제어수단(290)을 살펴보도록 한다.
도 11a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매방향제어수단이 구비된 상태와 냉방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 11b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 냉매방향제어수단이 구비된 상태와 난방 운전시 냉매의 흐름을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
상기 냉매방향제어수단(290)은 상기 제2열교환기의 전면에 성형되는 상기 냉매입구(223)와 연통되도록 장착된다. 냉매방향제어수단(290)은 4방향밸브로 장착된다. 이러한 4방향밸브의 4방향1포트(291)는 냉매입구(223)와 연결되며, 4방향2포트(292)는 상기 메인냉매밸브(270)의 한 포트와 연결되고, 4방향3포트는 상기 냉매출구(224)와 연결된다. 또한, 4방향4포트는 상기 제1열교환기(미도시)와 연통되는 냉매배관(P)과 연결된다.
이처럼, 장착되는 상기 냉매방향제어수단(290)에 의해 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유입되는 냉매의 방향은 항상 하나의 방향으로 유입되며, 항상 하나의 방향으로 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동되는 냉매는 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동되는 물의 방향과 대향되는 방향으로 유동하게 된다.
상기 냉매방향제어수단(290)이 상기 제2열교환기(220)의 전면에 성형되는 상 기 냉매입구(223)와 연통되도록 장착되면, 공기조화기의 운전 모드에 따라 냉매의 유동 방향이 전환되어도 냉매방향제어수단(290)에 의해 하나의 방향 즉, 냉매입구(223)를 통해 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동하게 된다.
다시말해, 공기조화기가 냉방 모드로 운전시 상기 압축기(300)에서 토출되는 냉매는 상기 메인냉매밸브(270)를 통과하여 상기 4방향2포트(292)로 유동하여 상기 4방향1포트(291)를 통해 상기 냉매입구(223)를 거쳐 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동하게 된다.
반면, 공기조화기가 난방 모드로 운전하게 되는 경우 상기 압축기(300)에서 토출되는 냉매는 상기 메인냉매밸브(270)를 거쳐 상기 제1열교환기(미도시)를 통과한 다음 상기 4방향4포트(294)로 유동하여 상기 4방향1포트(291)를 통해 상기 냉매입구(223)를 거쳐 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동하게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 구비되는 상기 오일회수부(250)에 대하여 살펴보도록 한다.
상기 오일회수부(250)는 상기 정속압축기(320)에서 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하는 제2오일분리기(232)로부터 오일이 회수되어 정속압축기(320)와 상기 인버터압축기(310)로 유동되도록 안내하는 제2오일회수관(251)과, 인버터압축기(310)에서 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하는 제1오일분리기(231)로부터 오일이 회수되어 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)로 유동되도록 안내하는 제1오일회수관(254)과, 정속압축기(320)의 잉여 오일이 인버터압축기(310)로 유동되도록 안내하는 제2균유관(263)과, 인버터압축기(310)의 잉여 오일이 정속압축기(320)로 유동되도록 안내하는 제1균유관(261)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제2오일회수관(251)과 상기 인버터압축기(310)의 사이에 연통되도록 성형되는 배관에는 제2오일회수관(251)의 내부를 선택적으로 개폐하도록 제2회수밸브(256)가 장착되며, 제1오일회수관(254)과 상기 정속압축기(320)의 사이에 연통되도록 성형되는 배관에는 제1오일회수관(254)의 내부를 선택적으로 개폐하도록 제1회수밸브(253)가 장착된다.
그리고, 상기 제2균유관(263)에는 제2균유관(263)을 선택적으로 개폐하는 제2균유밸브(264)가 장착되며, 상기 제1균유관(261)에는 제1균유관(261)을 선택적으로 개폐하는 제1균유밸브(262)가 장착된다.
즉, 상기 제2오일분리기(232)에서 상기 정속압축기(320)로 오일을 회수하게 되는 제2오일회수관(251)은 단부가 분지되어 하나의 배관은 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 성형되고, 다른 하나의 배관은 상기 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 성형된다.
상기 제1오일분리기(231)에서 상기 인버터압축기(310)로 오일을 회수하게 되는 제1오일회수관(254)은 단부가 분지되어 하나의 배관은 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 성형되고, 다른 하나의 배관은 상기 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 성형된다.
상기 정속압축기(320)의 잉여 오일이 상기 인버터압축기(310)의 내부로 유동되도록 안내하는 상기 제2균유관(263)은 일단부가 정속압축기(320)의 측면에 관통되도록 성형되며, 타단부는 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 성형된다. 이러한 제2균유관(263)에는 제2균유관(263)을 선택적으로 개폐하는 제2균유밸브(264)가 장착된다.
상기 인버터압축기(310)의 잉여 오일이 상기 정속압축기(320)의 내부로 유동되도록 안내하는 상기 제1균유관(261)은 일단부가 인버터압축기(310)의 측면에 관통되도록 성형되며, 타단부는 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 성형된다. 이러한 제1균유관(261)에는 제1균유관(261)을 선택적으로 개폐하는 제1균유밸브(262)가 장착된다.
상기 인버터압축기(310)만이 가동하게 될 경우 오일의 유동을 살펴보면, 인버터압축기(310)가 가동되어 인버터압축기(310)로부터 오일이 포함되어 있는 냉매가 토출되면, 상기 제1오일분리기(231)에서 오일이 분리되고, 제1오일분리기(231)에서 분리된 오일은 상기 제1오일회수관(254)에 의해 안내되어 상기 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)로 각각 유입된다.
이때, 상기 제1오일회수관(254)에서 분지되어 상기 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 형성되는 제1오일회수관(254)에 장착되는 상기 제1회수밸브(253)는 배관을 차폐하게 된다. 즉, 제1오일회수관(254)에 의해 안내되어 유동되는 오일은 상기 인버터압축기(310)로 유동된다.
상기 정속압축기(320)만 가동하게 될 경우 오일의 유동을 살펴보면, 정속압축기(320)가 가동되어 정속압축기(320)로부터 오일이 포함되어 있는 냉매가 토출되면, 상기 제2오일분리기(232)에서 오일이 분리되고, 제2오일분리기(232)에서 분리된 오일은 상기 제2오일회수관(251)에 의해 안내되어 상기 인버터압축기(310)와 정속압축기(320)로 각각 유입된다.
이때, 상기 제2오일회수관(251)에서 분지되어 상기 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 형성되는 제2오일회수관(251)에서 장착되는 상기 제2회수밸브(256)는 배관을 차폐하게 된다. 즉, 제2오일회수관(251)에의해 안내되어 유동되는 오일은 상기 정속압축기(320)로 유동된다.
반면, 상기 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)가 동시에 작동하게 될 경우 정속압축기(320)와 인버터압축기(310)의 압축 용량에 따라 각각의 압축기(300)로 유입되는 오일의 양은 제어된다.
또한, 상기 정속압축기(320)의 측면에 연결되는 상기 제2균유관(263)은 타단부가 상기 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 형성되며, 이러한 제2균유관(263)에는 제2균유밸브(264)가 장착된다. 인버터압축기(310)의 측면에 연결되는 상기 제1균유관(261)은 타단부가 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 형성되며, 이러한 제1균유관(261)의 입구측과 연통되도록 형성된다.
따라서, 상기 정속압축기(320)의 오일이 부족하게 되면, 상기 제1균유관(261)을 통해 상기 인버터압축기(310)의 오일이 안내되어 정속압축기(320)로 오일이 유동하게 된다. 이때, 제1균유관(261)에 장착되는 제1균유밸브(262)는 제1균유관(261)을 개방시키게 되고, 상기 제2균유관(263)에 장착되는 제2균유밸브(264)는 제2균유관(263)을 차폐하게 된다.
그리고, 상기 제2오일회수관(251)에 장착되는 상기 제2회수밸브(256)는 제2오일회수관(251)을 차폐하여 상기 제2오일분리기(232)에서 분리되는 오일은 상기 정속압축기(320)로 회수되도록 작동되고, 상기 제1오일회수관(254)에 장착되는 상기 제1회수밸브(253)는 제1오일회수관(254)을 개방하여 상기 제1오일분리기(231)에서 분리되는 오일의 일부가 정속압축기(320)로 유동되도록 작동된다.
반면, 상기 인버터압축기(310)에서 오일이 부족하게 되면, 반대 작용에 의해 인버터압축기(310)의 내부로 오일을 유동시키게 된다. 즉, 상기 제1균유밸브(262)는 상기 제1균유관(261)을 차폐하도록 작동하게 되고, 상기 제2회수밸브(256)는 상기 제2오일회수관(251)을 개방하도록 작동하게 된다. 이때, 상기 제1회수밸브(253)는 상기 제1오일회수관(254)을 차폐하도록 작동하게 된다.
이러한 작동을 반복적으로 수행하게 되면서, 보다 빠르게 각각의 압축기(300)로 오일을 유동시키게 되고, 각각의 압축기(300)에 요구되는 오일의 양에 따라 선택적으로 오일을 급유할 수 있게 되어, 압축기(300)의 오일 부족에 대한 손상을 방지하게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 구비되는 상기 과냉각기(280)에 대하여 살펴보도록 한다.
도 16a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 과냉각기를 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 16b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 과냉각기를 나타낸 블럭도가 도시되어 있다. 또한, 16c에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기 과냉각기의 냉매 흐름을 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
도시된 도면을 참조하여 상기 과냉각기(280)를 살펴보면, 과냉각기(280)는 상기 냉매배관(P)으로부터 분지되도록 성형되며, 냉매배관(P)의 내부를 유동하는 냉매의 일부를 안내하는 역이송관(281)과, 상기 역이송관에 장착되어 역이송관의 내부를 따라 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창부(282)와, 역이송관에 장착되어 상기 팽창부(282)를 통해 팽창된 냉매의 유동을 제어하는 과냉각밸브(283)와, 상기 과냉각밸브(283)를 통과하는 냉매가 냉매배관(P)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되는 다수개의 과냉각관(284)과, 상기 과냉각관(284)을 통과하면서 열교환된 냉매를 상기 어큐뮬레이터(240)로 안내하는 과냉각회수관(289)을 포함하여 구성된다.
상기 과냉각기(280)는 전체적으로 볼 때, 세로 방향의 직선형으로 성형된다. 즉, 상기 역이송관(281)을 따라 유동되는 냉매는 상기 과냉각관(284)을 통과하게 되며, 이러한 과냉각관(284)은 세로 방향으로 긴 원형 파이프 형상으로 성형되어 냉매가 열교환된다.
보다 상세히 살펴보면, 상기 제2열교환기(220)와 연통되는 상기 냉매배관(P)은 상방(도면에서 볼 때)으로 절곡되도록 성형된다. 상방으로 절곡되도록 성형되는 냉매배관(P)은 다수개로 분기되어 대략 "∩" 형상으로 구부러져 하방으로 향하게 된다.
하방으로 구부러지도록 변형되는 상기 냉매배관(P)은 상기 과냉각관(284)의 상단부에 체결된다. 그리고, 세로 방향으로 긴 원형 파이프 형상으로 형성되는 과 냉각관(284)의 하단부에 냉매배관(P)이 체결된다. 즉, 상기 냉매배관(P)의 사이에 과냉각관(284)이 체결되는 것이다.
상기 과냉각관(284)의 하단부에 체결되는 상기 냉매배관(P)은 하방으로 향하다가 대략 "∪" 형상으로 구부러져 상방으로 향하도록 변형된다. 상방으로 향하도록 변형되는 각각의 냉매배관(P)은 하나의 배관으로 합류되어 상방으로 향하도록 형성된다.
하나의 배관으로 합류되는 상기 냉매배관(P)은 우측(도면에서 볼 때)으로 구부러져 다시 하방으로 구부러지도록 형성된다. 하방으로 구부러지도록 형성되는 냉매배관(P)은 하방으로 향하다가 다시 전방으로 구부러지도록 형성된다.
하방으로 향하도록 형성되는 상기 냉매배관(P)으로부터 상기 역이송관(281)이 우측(도면에서 볼 때)으로 분기되어 상방으로 구부러지게 된다. 상방으로 구부러지는 역이송관(281)은 상방으로 향하다가 다시 대략 "∩" 형상을 가지도록 하방으로 구부러지게 된다.
하방으로 구부러지는 상기 역이송관(281)은 다시 좌측(도면에서 볼 때)으로 향하도록 구부러지게 된다. 좌측으로 향하도록 형성되는 역이송관(281)은 다시 하방으로 구부러지게 된다. 하방으로 구부러지는 역이송관(281)은 상기 과냉각관(284)의 수량만큼 다수의 배관으로 분기된 다음 후방으로 구부러지게 된다.
후방으로 구부러지는 각각의 배관은 상기 과냉각관(284)의 외주면 하반부에 과냉각관(284)의 내부와 연통되도록 체결된다. 즉, 상기 냉매배관(P)이 체결되어 냉매가 유동되는 배관의 외부 공간과 연통되도록 체결된다.
상기 과냉각관(284)의 외주면 상반부에는 상기 역이송관(281)에 의해 과냉각관(284)의 내부로 유동되는 냉매가 과냉각관(284)의 과냉각관(284)의 외측방으로 유동되도록 과냉각회수관(289)이 체결된다.
상기 과냉각회수관(289)은 과냉각관(284)의 외주면으로부터 전방으로 향하게 체결된 다음 하나의 배관으로 합류되어 하방으로 구부러지도록 형성되고, 다시 좌측(도면에서 볼 때)으로 구부러진 다음 상방으로 향하도록 형성된다. 상방으로 향하도록 형성되는 상기 과냉각회수관(289)은 다시 대략 "∩" 형상으로 구부러지도록 변형된다.
한편, 상기 역이송관(281)의 형상으로 살펴보면, 역이송관(281)은 상기 과냉각관(584)의 하단부에 체결되어 다수회 구부러지도록 변형되면서 하방으로 향하도록 구부러지는 상기 냉매배관(P)의 외주면 일부로부터 우측(도면에서 볼 때)으로 향하도록 분기된다.
상기 냉매배관(P)으로부터 우측으로 향하도록 분기되는 상기 역이송관(281)은 상방으로 구부러지도록 형성된다. 상방으로 구부러지도록 형성되는 역이송관(281)은 상기 팽창부(282)의 하단부에 체결된다. 팽창부(282)는 소정의 직경을 가지는 원기둥 형상으로 형성되고, 역이송관(281)의 단면적보다 더 큰 단면적을 가지도록 형성된다.
상기 팽창부(282)의 상단부에는 상기 역이송관(281)이 체결되고, 팽창부(282)의 상단부와 체결되는 역이송관(281)은 상방으로 향하면서, 상기 과냉각밸브(283)의 하단부와 체결된다. 과냉각밸브(283)와 체결되는 역이송관(281)은 과냉 각밸브(283)를 지나 하방으로 구부러지도록 형성된 다음 다시 좌측(도면에서 볼 때)으로 향하도록 구부러진다.
좌측으로 향하도록 형성되는 상기 역이송관(281)은 다시 하방(도면에서 볼 때)으로 구부러지도록 형성되고, 하방으로 구부러지도록 형성되는 역이송관(281)은 각각의 과냉각관(284)으로 냉매가 유동되도록 분기된다. 분기되는 역이송관(281)은 하방으로 향하도록 형성되고, 하방으로 향하도록 형성되는 역이송관(281)은 후방으로 구부러져 과냉각관(284)의 외주면 하반부에 체결된다.
이처럼, 상기 과냉각관(284)의 외주면 하반부에 상기 역이송관(281)이 체결되면, 과냉각관(284)의 내부와 역이송관(281)이 연통되어 냉매의 유동이 가능하게 된다.
그리고, 상기 과냉각관(284)의 외주면 상반부에 상기 과냉각회수관(289)이 전방으로 향하도록 체결되고, 전방으로 향하도록 체결되는 과냉각회수관(289)은 다시 하방으로 구부러지도록 형성된다. 하방으로 구부러지도록 형성되는 각각의 과냉각회수관(289)은 하나의 배관으로 합류되어 하방으로 향하게 된다.
하방으로 향하게 되는 상기 과냉각회수관(289)은 대략 "∪" 형상으로 구부러져 상방으로 향하도록 형성되고, 상방으로 향하게 되는 과냉각회수관(289)은 다시 대략 "∩" 형상으로 구부러져 하방으로 향하게 된다. 하방으로 향하게 되는 과냉각회수관(289)은 다시 다수회 구부러지면서 상기 어큐뮬레이터(240)의 입구측 배관과 연통되도록 체결된다.
상기 팽창부(282)는 상기 역이송관(281)에 장착되어 역이송관(281)을 따라 유동하는 냉매를 팽창시켜 냉각시키게 된다. 즉, 역이송관(281)의 직경보다 더 큰 직경을 가지도록 성형되어 역이송관(281)의 내부를 유동하게 되는 냉매를 단열 팽창시키게 된다.
이는 상기 역이송관(281)의 내부를 유동하게 되는 냉매가 갑자기 넓어지는 공간으로 유동되면서 팽창되어 부피가 커지게 되고, 팽창될 때 외부로부터 열교환이 발생되지 않는 단열팽창을 하게 된다. 이처럼, 역이송관(281)의 내부를 유동하는 냉매가 상기 팽창부(282)를 통과하면서 단열팽창되면, 냉매의 온도는 하강하게 된다. 따라서, 역이송관(281)의 내부를 유동하게 되는 냉매는 팽창부(282)를 통과하면서 과냉각된다.
다시말해, 팽창부(282)를 통과하면서 과냉각되는 냉매는 상기 과냉각밸브(283)로 유동되며, 과냉각밸브(283)에 의해 과냉각된 냉매의 유동이 제어된다. 과냉각밸브(283)는 상기 팽창부(282)를 통과하여 팽창되면서 저온으로 과냉각되는 냉매의 유동을 제어하게 된다. 이러한 과냉각밸브(283)를 통과하는 냉매는 상기 역이송관(281)을 따라 유동하여 상기 과냉각관(284)으로 유입된다.
상기 과냉각관(284)은 이중관으로 성형되며, 세로 방향의 직선형으로 길게 성형된다. 이러한 과냉각관(284)은 과냉각관(284)의 중앙부를 길이 방향으로 관통하게 되는 내부관(285)과 상기 내부관의 외주면을 감싸도록 성형되는 외부관(286)을 포함하여 구성된다.
상기 과냉각관(284)의 외부관(286)은 상기 역이송관(281) 및 과냉각회수관(289)과 연통되도록 성형되며, 상기 내부관(285)은 상기 냉매배관(P)과 연통되도 록 성형된다. 외부관(286)의 외주면 하반부에는 역이송관(281)에 의해 안내되는 냉매가 외부관(286)의 내부로 유입되는 통로인 외부관입구(287)가 외부관(286)과 연통되도록 성형된다.
상기 외부관(286)의 외주면 상반부에는 외부관(286)의 내부를 유동하게 되는 냉매가 상기 내부관(285)의 내부를 유동하게 되는 냉매와 열교환된 다음 외부관(286)의 외부 즉, 상기 과냉각회수관(289)으로 유출되는 통로인 외부관출구(288)가 성형된다.
상기 냉매배관(P)은 상기 과냉각관(284)의 내부관(285)과 연통되도록 체결된다. 다시 말해, 냉매배관(P)은 과냉각관(284)의 내부관(285) 수량만큼 분기되도록 성형되며 분기되는 각각의 냉매배관(P)은 상기 내부관(285)의 하단부(도면에서 볼 때)와 체결되고, 내부관(285)의 수량만큼 분기되는 각각의 냉매배관(P)은 냉매가 열교환된 다음 하나의 배관으로 합류된다.
하나의 배관으로 합류되도록 성형되는 냉매배관(P)은 상기 제1열교환기(120)와 연통되도록 체결되고, 상기 내부관(285)의 수량만큼 분기되기 전의 냉매배관(P)은 상기 제2열교환기(220)와 연통되도록 체결된다. 즉, 제2열교환기(220)와 연통되는 냉매배관(P)은 내부관(285)의 수량만큼 분기되어 내부관(285)의 하단부와 체결되고, 내부관(285)의 상단부와 체결되는 냉매배관(P)은 하나의 배관으로 합류되어 제1열교환기(120)와 연통되도록 체결된다.
이처럼, 상기 과냉각관(284)의 내부관(285)에는 상기 냉매배관(P)에 의해 안내되는 냉매가 유동되고, 과냉각관(284)의 외부관(286)에는 상기 역이송관(281)에 의해 안내되는 냉매가 유동된다. 이때, 내부관(285)으로 유동되는 냉매보다 역이송관(281)에 의해 안내되는 냉매의 온도가 더 낮은 온도로 형성됨에 따라 냉매배관(P)에 의해 안내되는 냉매는 내부관(285)을 통과하면서 외부관(286)을 통과하는 냉매와 열교환되어 과냉각된다.
상기 과냉각관(284)을 통과하면서 열교환되어 과냉각되는 냉매는 다시 상기 냉매배관(P)에 의해 안내되어 상기 제1열교환기(120)로 유동되면서 냉매는 계속적으로 순환하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동되는 물의 유량을 제어하는 유량제어수단(460)이 구비된다.
도 15a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 유량제어수단을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 15b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 제2열교환기를 나타낸 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
상기 제2열교환기(220)의 일면에 성형되는 상기 물공급부(221)에는 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 유량을 제어하는 유량제어수단(460)이 구비된다. 이러한 유량제어수단(460)에 의해 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 공급량이 제어됨에 따라 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 열교환되는 냉매의 열교환 정도를 제어하게 된다.
즉, 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 공급량을 제어하게 되면, 상기 제1열교환기(미도시)가 설치되는 상기 실내공간(R)에서 요구되는 부 하용량에 적합하도록 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 냉매를 열교환시키는 것이 가능하게 된다.
다시말해, 상기 실내공간(R)에서 보다 많은 공기의 조화가 필요하도록 요구되면, 상기 유량제어수단(460)은 보다 많은 양의 물이 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동되도록 제어하여 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 냉매가 보다 많은 양의 물과 열교환하게 되어 냉매를 저온이 되도록 형성하게 된다.
또한, 상기 유량제어수단(460)에 의해 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에 유동되는 물의 유동 상태 또는 제2열교환기(220)의 내부 상태를 확인할 수 있게 된다. 즉, 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동하게 되는 물은 냉매와 열교환되면서 소정의 온도 변화를 가지게 된다. 이러한 온도 변화가 이상적으로 많은 차이를 발생하게 되거나, 이상적으로 적은 차이를 발생하게 되는 경우 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동되는 물의 유동이 원활하지 않은 것을 알 수 있게 된다.
상기 제2열교환기(220)의 내부 공간이 정상적이지 못할 경우 사용자는 제2열교환기(220)의 내부 공간을 청소하거나, 서비스를 통해 확인하여 제2열교환기(220)의 내부 공간이 정상적이지 못한 원인을 제거하여 조치하게 된다.
즉, 상기 냉각탑(C)으로부터 유동되는 냉각수는 상기 유량제어수단(460)까지 유동하게 되면서 소정의 온도 변화가 발생하게 된다. 이러한 온도 변화에 의해 냉각탑(C)에서 공급되는 물의 온도와 상기 물공급온도센서(225)에서 감지되는 온도는 소정의 차이를 나타내게 된다.
상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 물의 유동이 원활하지 않게 되면, 제2열교환기(220)의 내부 공간을 유동하게 되는 냉매와 물의 열교환이 원활하지 않게 됨에 따라 물의 온도가 상승하게 된다.
다시말해, 고온의 냉매는 계속적으로 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간을 유동하게 되면서 제2열교환기(220) 내부 공간의 물과 계속적으로 열교환을 하게 되고, 이러한 열교환으로 인해 냉매는 저온으로 온도 변화를 하게 된다. 이때, 물의 유동이 원활하지 않게 되면, 물의 유동속도가 느려짐으로써 물이 냉매와 계속적으로 열교환되어 물의 온도가 상승하게 된다.
따라서, 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동되는 물의 온도가 상기 물공급온도센서(225)에 의해 상승되는 것으로 감지되면, 제2열교환기(220)의 내부 공간에 유동되는 물의 유동이 원활하지 않은 것을 인지할 수 있게 된다.
이와 같이, 물의 유동이 원활하지 않은 것으로 인지되면, 이상 신호를 발생시키거나, 작동이 정지됨으로써 사용자가 물의 유동이 원활하지 않다는 것을 인지할 수 있도록 조치함으로써 공기조화기의 파손을 사전에 예방하게 된다.
이처럼, 냉각탑(C)에서 공급되는 물의 온도와 물공급온도센서(225)에서 감지되는 온도의 온도차에 의해 상기 유량제어수단(460)을 통과하게 되는 물의 유동 여부를 감지하여 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 결빙 등의 문제점을 파악하여 공기조화기의 파손을 사전에 예방하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 상기 유량제어수단(460)이 유량제어밸브(462)로 성형되는 것을 예를 들어 살펴보도록 한다.
상기 유량제어밸브(462)는 상기 제2열교환기(220)에 성형되는 상기 물공급부(221)와 연통되도록 체결되는 상기 물공급분지관(522)의 단부에 장착된다. 즉, 물공급부(221)와 물공급분지관(522) 사이에 장착된다. 이러한 유량제어밸브(462)는 물공급분지관(522)에 의해 안내되어 유동되는 물의 유량을 전기적 신호를 이용하여 유량제어밸브(462)의 열림 정도를 제어함으로써 제어하게 된다.
따라서, 상기 유량제어밸브(462)의 열림 정도를 제어하게 되면, 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 유량이 제어됨으로써 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 유동되는 물과 열교환되는 냉매의 열교환 정도를 제어하게 된다.
상기 물공급부(221)에는 물공급부(221)를 통과하여 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급되는 물의 온도를 감지하는 물공급온도센서(225)가 장착되며, 이러한 물공급온도센서(225)에서 감지되는 물의 온도와 상기 실내공간(R)에서 요구되는 부하용량에 따라 물의 유량을 제어하게 된다.
즉, 공기조화기가 냉방 모드로 운전될 경우를 예를 들면, 상기 실내공간(R)의 부하 용량이 50％ 저감되면, 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동되는 물의 유량(공급량)을 50％ 저감되도록 제어하여 냉각수와 열교환되는 냉매의 열교환 정도를 제어함으로써 실내공간(R)의 부하 용량에 적합한 양의 물을 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급하게 된다.
보다 상세하게 살펴보면, 공기조화기가 냉방 모드로 작동하게 될 경우 사용자가 상기 실내공간(R)의 온도를 10℃로 설정한 상태에서, 상기 냉각탑(C)에서 공급되는 물의 양이 100ℓ 유동하게 된다고 가정하면, 사용자가 실내공간(R)의 온도 를 20℃로 설정하게 될 경우, 물의 양을 50ℓ만 유동시키면, 실내공간(R)의 온도를 20℃로 유지할 수 있게 된다.
공기조화기가 난방 모드로 작동하게 될 경우를 예를 들면, 사용자가 실내공간(R)의 온도를 20℃로 설정한 상태에서, 상기 냉각탑(C)에서 공급되는 물의 양이 100ℓ 유동하게 된다고 가정하면, 사용자가 실내공간(R)의 온도를 10℃로 설정하게 될 경우, 물의 양을 50ℓ 유동시킴으로써 요구되는 부하 용량에 가장 적합한 물의 양을 유동시키게 된다.
이하에서는 본 발명에 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기에 장착되는 오일회수부와 균유관을 살펴보기로 한다. 도 17a에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 오일회수부에 오일이 유동되는 상태를 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 17b에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 멀티형 수냉식 공기조화기의 균유관에 오일이 유동되는 상태를 나타낸 블럭도가 도시되어 있다.
상기 인버터압축기(310)의 출구측에는 상기 제1오일분리기(231)가 장착되며, 이러한 제1오일분리기(231)는 상기 인버터압축기(310)가 작동하면서 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하게 되며, 제1오일분리기(231)에는 분리된 오일이 인버터압축기(310)의 내부 공간으로 회수되도록 오일의 유동을 안내하는 상기 제1오일회수관(251)이 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 장착된다.
상기 인버터압축기(310)에서 토출되는 오일은 상기 제1오일분리기(231)를 통과하면서 냉매와 분리된 다음 상기 제1오일회수관(254)에 의해 안내되어 인버터압축기(310)로 회수된다.
상기 제1오일회수관(254)에는 제1오일회수관(254)의 내부에 유동되는 오일의 일부가 상기 정속압축기(320)으로 유동되도록 안내하는 제1회수균유관(252)이 제1오일회수관(254)으로부터 분지되도록 성형된다. 이러한 제1회수균유관(252)의 일단부는 제1오일회수관(254)과 연통되도록 성형되고, 타단부는 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 성형된다.
상기 제1회수균유관(252)에는 상기 인버터압축기(310)의 부하 용량에 다라 제1회수균유관(252)을 선택적으로 개폐하는 제1회수밸브(253)가 장착된다. 상기 제1회수밸브(253)는 전자밸브로 성형되어 밸브의 열림 정도가 제어됨으로써 인버터압축기(310)가 가동되는 양에 따라 오일의 유량을 제어할 수 있도록 성형된다.
상기 정속압축기(320)의 출구측에는 정속압축기(320)에서 토출되는 냉매에 포함되어 있는 오일을 분리하는 제2오일분리기(232)가 장착된다. 상기 제2오일분리기(232)에는 제2오일분리기(232)에서 분리되는 오일이 정속압축기(320)의 내부로 유동되도록 안내하는 제2오일회수관(251)이 연통되도록 성형된다. 상기 제2오일회수관(251)의 일단부는 제2오일분리기(232)와 연통되도록 성형되며, 타단부는 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 성형된다.
상기 제2오일회수관(251)에는 제2오일회수관(251)의 내부를 유동하는 오일의 일부가 상기 인버터압축기(310)로 유동되도록 안내하는 제2회수균유관(255)이 분지되어 성형된다. 상기 제2회수균유관(255)의 일단부는 제2오일회수관(251)과 연통되도록 성형되며, 타단부는 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 성형된다.
상기 제2회수균유관(255)에는 상기 정속압축기(320)의 가동에 따라 제2회수균유관(255)을 선택적으로 개폐하는 제2회수밸브(256)가 장착된다. 상기 제2회수밸브(256)는 전자밸브로 성형되어 밸브의 열림 정도가 제어된다.
또한, 상기 인버터압축기(310)와 정속압축기(320)의 사이에는 각각의 압축기(300)의 내부에 수용되는 오일을 오일이 부족한 타 압축기로 유동시키도록 균유관이 장착된다. 즉, 인버터압축기(310)에는 인버터압축기(310)의 내부에 수용되는 오일이 정속압축기(320)로 유동되도록 안내하는 제1균유관(261)이 성형되며, 정속압축기(320)에는 정속압축기(320)의 내부에 수용되는 오일이 인버터압축기(310)로 유동되도록 안내하는 제2균유관(263)이 성형된다.
상기 제1균유관(261)의 일단부는 상기 인버터압축기(310)와 연통되도록 성형되며, 타단부는 상기 정속압축기(320)의 입구측과 연통되도록 성형된다. 상기 제2균유관(263)의 일단부는 정속압축기(320)와 연통되도록 성형되며, 타단부는 인버터압축기(310)의 입구측과 연통되도록 성형된다.
상기 제1균유관(261)에는 상기 인버터압축기(310)의 가동에 따라 제1균유관(261)을 선택적으로 개폐하면서 밸브의 열림 정도가 제어되는 제1균유밸브(262)가 장착되며, 상기 제2균유관(263)에는 상기 정속압축기(320)의 가동에 따라 제2균유관(263)을 선택적으로 개폐하면서 밸브의 열림 정도가 제어되는 제2균유밸브(264)가 장착된다.
상기 제1균유밸브(262)와 제2균유밸브(264)에 의해 상기 제1균유관(261)과 제2균유관(263)을 통해 유동되는 오일의 유동을 제어하며, 유동되는 오일의 유량을 제어하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는 공기 조화를 위한 각각의 실내공간에 덕트를 통해 조화된 공기를 공급하여 실내공간을 조화시키도록 구성되는 일체형 공기조화기에 관하여 살펴보기로 한다.
도 18에는 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기의 전면판넬이 탈거된 상태를 나타낸 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 19에는 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기의 실외측을 구성을 나타낸 분해사시도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 일체형 수냉식 공기조화기는 대형 건물 등에 설치되어 대형 건물 내부의 실내공간(R)을 조화시키게 된다. 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 측방에는 실내공간(R)과 덕트로 연결되는 공기조화기가 설치되는 공조실(A)이 구비된다.
각각의 실내공간(R)에는 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기를 흡입하는 실내흡입수단(610)과 조화된 공기를 실내공간(R)으로 토출하게 되는 실내토출수단(620)이 장착된다. 상기 실내흡입수단(610)과 실내토출수단(620)은 다양한 형상으로 성형되는 것이 가능하며, 사용자의 선택에 따라 설치된다.
상기 실내흡입수단(610)과 실내토출수단(620)은 다음에 설명할 실내측(630)과 덕트에 의해 연통되도록 설치되어 실내공간(R)과 실내측(630) 사이의 공기 유동을 안내하게 된다. 이러한 실내흡입수단(610)에 의해 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기를 흡입하여 냉매와 열교환시킨 다음 열교환된 공기를 상기 실내토출 수단(620)을 통해 실내공간(R)으로 재투입함으로써 실내공간(R)의 공기를 사용자의 의도에 적합하도록 조화시키게 된다.
본 발명에 의한 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물의 옥상 등에는 유입되는 물을 냉각시켜 냉각수를 생성하는 냉각탑(C)이 설치된다. 상기 냉각탑(C)은 물을 공기와 직접 접촉시킴으로써 물을 냉각시켜 냉각수를 생성하게 된다.
상기 냉각탑(C)의 내부에서 냉각되는 물은 상기 물공급관(520)에 의해 안내되어 다음에 설명할 실외측(650)의 내부 공간에 장착되는 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 공급된다. 물공급관(520)의 측방에는 물공급관(520)과 동일한 형상으로 성형되며, 상기 실외측(650)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물이 냉각탑(C)으로 회수되도록 안내하는 물회수관(540)이 설치된다.
따라서, 상기 냉각탑(C)의 내부 공간에서 냉각되는 물은 상기 물공급관(520)에 의해 안내되어 상기 실외측(650)의 내부 공간으로 유동되며, 실외측(650)의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물은 상기 물회수관(540)에 의해 안내되어 냉각탑(C)의 상단부로 유동된 다음 냉각탑(C)의 내부 공간에서 다시 냉각되어 실외측(650)의 내부 공간으로 유동되는 과정을 반복하게 된다.
상기 물공급관(520)에는 물공급펌프(560)가 장착되어 상기 냉각탑(C)에서 냉각되는 물을 각각의 상기 실외측(650) 내부 공간으로 일정한 압력으로 공급하게 된다. 이는 일정한 압력으로 물이 공급되어 실외측(650)의 내부로 유동하게 되는 물의 유량이 일정하게 유지되도록 하기 위함이다.
상기 물공급관(520)과 물회수관(540)은 건물의 외측 벽면을 따라 설치되며, 각각의 실외측(650)으로 분지되어 실외측(650)의 내부 공간으로 물을 유동시키게 된다. 즉, 물공급관(520)과 물회수관(540)으로부터 분지되는 물공급분지관(522)과 물회수분지관(542)이 상기 공조실(A)의 측면을 관통하여 설치됨으로써 물을 실외측(650)의 내부 공간으로 안내하게 된다.
이처럼, 상기 물공급관(520)에서 분지되어 상기 실외측(650)의 내부 공간으로 물을 공급하는 상기 물공급분지관(522)은 일단부가 물공급관(520)과 연통되도록 성형되고, 타단부는 실외측(650)의 내부 공간으로 인입된다. 그리고, 실외측(650)의 내부 공간으로부터 인출되는 물회수분지관(542)의 단부는 상기 물회수관(540)과 연통되도록 성형된다.
상기 물회수분지관(542)에는 물회수밸브(444)가 장착되어 상기 냉각탑(C)으로부터 상기 실외측(650)의 내부 공간으로 공급되는 물이 냉매와 열교환된 다음 물회수분지관(542)으로 회수되는 물의 유동을 제어하게 된다.
즉, 공기조화기를 정상적으로 사용하여 작동하게 될 경우에는 상기 물회수밸브(444)를 개방하여 공기조화기의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 물이 상기 냉각탑(C)으로 회수되도록 하며, 다수의 층 가운데 하나의 층에 설치되는 공기조화기를 사용하지 않아 작동하지 않게 될 경우 물회수밸브(444)를 차폐하여 공기조화기의 내부 공간에 충만되는 물이 냉각탑(C)으로 회수되지 않도록 하게 된다.
이처럼, 공기조화기의 내부 공간에 충만되는 물이 상기 냉각탑(C)으로 회수되지 않도록 하는 것은 작동하지 않던 공기조화기를 필요에 의해 작동하게 될 경우 공기조화기의 초기 가동시 냉매와 충만되어 있던 물이 열교환하여 냉매를 냉각시킴 으로써 뜨거운 냉매가 다음에 설명할 압축기로 유동되는 것을 방지함으로써 압축기가 소손되는 것을 예방하기 위함이다.
한편, 건물의 내부에 구비되는 다수의 실내공간(R) 천정에는 공기조화기의 내부 공간에서 조화된 공기가 공기 조화를 위한 각각의 실내공간(R)으로 투입되는 실내토출수단(620)이 설치된다. 이러한 실내토출수단(620)은 상기 공조실(A)에 설치되는 상기 실내측(630)과 토출덕트(D)에 의해 연통된다.
즉, 각각의 실내공간(R)에 설치되는 상기 실내토출수단(620)은 상기 토출덕트(D)의 일단부와 연통되도록 설치되고, 토출덕트(D)의 타단부는 상기 실내측(630)과 연통되도록 설치되어 실내측(630)의 내부 공간에서 조화된 공기는 토출덕트(D)에 의해 안내되어 각각의 실내공간(R)에 설치되는 실내토출수단(620)을 통해 실내 공간(R)으로 투입된다.
또한, 건물의 내부에 구비되는 다수의 실내공간(R)의 천정 다시말해, 상기 실내토출수단(620)의 일측에는, 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기가 공기조화기로 흡입되도록 실내공간(R)의 공기가 흡입되는 실내흡입수단(610)이 설치된다. 이러한 실내흡입수단(610)은 상기 공조실(A)과 흡입덕트(D')에 의해 연통된다.
즉, 각각의 실내공간(R)에 설치되는 상기 실내흡입수단(610)은 상기 흡입덕트(D')와 연통되도록 설치되고, 흡입덕트(D')의 타단부는 공조실(A)과 연통되도록 설치되어 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기는 각각의 실내공간(R)에 설치되는 실내흡입수단(610)을 거쳐 흡입덕트(D')에 의해 안내되어 공조실(A)로 유동된다.
이처럼, 상기 공조실(A)에 설치되는 공기조화기와 각각의 실내공간(R)은 덕 트로 연결되어 공기조화기의 내부 공간에서 조화된 공기가 덕트를 통해 각각의 실내공간(R)으로 유동되면서 실내공간(R)의 공기를 조화시키게 되고, 실내공간(R)의 공기가 공조실(A)로 유동되어 공기조화기의 내부 공간으로 유입되면서, 공기는 계속적으로 순환하게 된다.
상기 공조실(A)은 주로 공기 조화를 위한 실내공간(R)이 형성되는 건물의 외벽 내측에 형성되며, 이러한 공조실(A)의 외벽에는 신선한 외부의 공기가 유입되는 통로인 외기유입구(A')가 천공 형성된다.
상기 외기유입구(A')가 형성되는 건물의 외벽 외측에는 신선한 외부 공기의 유동을 안내하는 외기공급관(F)이 건물의 외벽을 따라 설치된다. 상기 외기공급관(700)은 소정의 직경을 가지는 원형파이프 형상으로 성형되며, 각각의 외기분지관(720)로 분지되어 신선한 외기를 외기유입구(A')를 통해 공조실(A)의 내부로 유동시키게 된다.
상기 외기공급관(700)으로부터 각각의 외기유입구(A')로 분지되는 외기분지관(720)에는 상기 공조실(A)의 내부 공간으로 공급되는 외기의 양을 제어하는 외기제어댐퍼(도시되지 않음)가 구비된다. 상기 외기제어댐퍼에 의해 사용자의 요구 또는 실내공간(R)의 공기오염도에 따라 신선한 외부 공기를 선택적으로 흡입하게 된다. 이는 계속적으로 외부의 공기가 유입되면, 실내 공기를 조화시키기 위한 공기조화기의 부하 용량이 증가하게 되므로 필요에 의해 선택적으로 외기유입구(A')를 개방하기 위함이다.
상기 외기유입구(A')를 통해 외부의 신선한 공기가 상기 공조실(A)의 내부 공간으로 유입되어 각각의 실내공간(R)에서 유동되는 실내공간(R)의 공기와 공기조화기의 내부 공간으로 흡입되어 조화된 다음 각각의 실내공간(R)으로 재투입됨으로써 신선한 외부 공기가 실내 공간으로 투입됨으로써 실내공간(R)의 공기를 조화시킴과 동시에 환기시켜주게 된다.
상기 토출덕트(D)에는 각각의 공기 조화를 위한 실내공간(R)으로 토출되도록 제어하는 토출댐퍼(도시되지 않음)가 구비되어 각각의 실내공간(R)으로 토출되는 조화된 공기의 유동을 제어하게 된다. 이는 공기의 조화가 요구되는 실내공간(R)으로 조화된 공기를 토출하고, 공기의 조화가 요구되지 않는 실내공간(R)에는 조화된 공기가 토출되지 않도록 함으로써 공기조화기의 부하를 감소시키며, 사용의 편의성을 향상시키기 위함이다.
상기 토출댐퍼(도시되지 않음)는 각각의 실내공간(R)에서 요구되는 부하용량에 따라 실내공간(R)으로 토출되는 조화된 공기의 양을 제어할 수 있도록 구비된다.
본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는 전체적으로 세로 방향으로 긴 직육면체 형상으로 성형되는 본체(B)에 의해 외관이 형성된다. 상기 본체(B)는 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기를 흡입하고, 흡입되는 공기가 냉매와 열교환되는 제1열교환기가 장착되는 실내측(630)과, 상기 실내측(630)의 일측에 형성되어 작동 유체인 냉매가 열교환되는 제2열교환기(220)가 장착되는 실외측(650)을 포함하여 구성된다.
상기 실내측(630)은 상기 본체(B)의 내부 공간 상부에 형성되며, 상대적으로 상부에 형성되는 실내측(630)에는 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기가 열교환되는 제1열교환기(636)가 장착되고, 상기 실외측(650)에는 작동 유체인 냉매와 물이 열교환되는 제2열교환기(220)가 장착된다.
상기 실내측(630)과 실외측(650)은 내부 공간이 형성되는 하나의 본체(B)에 좌우로 접하면서 형성되기도 하며, 상하로 접하면서 형성되기도 한다.
상기 실내측(630)의 전면(前面)에는 전면 외관을 형성하면서 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기가 흡입되는 통로인 실내측전면흡입구(631)가 성형되는 실내측전면판넬(632)이 장착되며, 상면에는 상면 외관을 형성하는 실내측상면판넬(633)이 장착된다. 상기 실내측상면판넬(633)에는 상기 본체(B)의 내부 공간에서 조화된 공기가 상기 실내공간(R)으로 토출되도록 안내하는 토출덕트(D)가 장착된다.
상기 실내측전면흡입구(631)는 상기 실내측전면판넬(632)에 그릴 형상으로 성형되며, 이러한 실내측전면흡입구(631)에 의해 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기가 상기 실내측(630)의 내부 공간으로 흡입될 때 비교적 큰 먼지 및 이물질이 실내측(630)의 내부 공간으로 유입되는 것이 방지된다.
상기 실내측상면판넬(633)에는 상기 실내측(630)의 내부 공간에서 조화된 공기를 실내 공간으로 안내하는 상기 토출덕트(D)의 단부에 장착되어 소음을 저감시키는 소음챔버(634)가 장착되도록 챔버장착부(635)가 상방으로 돌출되어 성형된다. 즉, 토출덕트(D)의 단부는 상기 소음챔버(634)에 장착되고, 이러한 소음챔버(634)가 상기 챔버장착부(635)에 장착되어 실내측(630)의 내부 공간에서 조화된 공기를 실내공간(R)으로 유동시키게 된다.
상기 실내측(630)의 내부에는 실내공간(R)의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기(636)가 장착된다. 상기 제1열교환기(636)는 소정의 직경을 가지는 원형파이프가 다수회 절곡되어 성형되며, 이러한 제1열교환기(636)의 내부에는 작동 유체인 냉매가 유동된다.
상기 제1열교환기(636)의 상측에는 외부의 전원이 인가되면, 회전 운동하여 공기를 강제 유동시키는 송풍부(640)가 구비된다. 상기 송풍부(640)는 내부에 장착되어 전원이 인가되면, 회전 동력을 발생시키는 송풍모터(도시되지 않음)와, 상기 송풍모터(미도시)의 회전 동력에 의해 회전 운동하게 되는 송풍팬(도시되지 않음)과, 상기 송풍팬(미도시)의 회전 운동에 의해 유동되는 공기를 안내하는 팬하우징(도시되지 않음)을 포함하여 구성된다.
상기 송풍모터(미도시)는 회전자가 고정자에 직접 장착되는 다이렉트 드라이브 타입(Direct drive type)모터 즉, 디디모터가 적용되며, 이러한 디디모터는 좁은 공간에도 장착이 가능하여 공기조화기의 전체적인 크기가 소형화되는 것이 가능하게 된다.
한편, 공기조화기의 내부 공간은 베리어(660)에 의해 상부와 하부 즉, 상기 실내측(630)과 실외측(650)으로 구획된다. 상기 베리어(660)는 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 이러한 베리어(660)의 상측에 실내측(630)이 형성되고, 베리어(660)의 하측에 실외측(650)이 형성된다.
상기 실외측(650)은 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되는 판넬에 의해 각각의 면 즉, 전면과 후면, 좌측면과 우측면의 외관을 형성하게 되며, 전 면과 후면 외관을 형성하게 되는 판넬은 서로 동일한 형상으로 성형되어, 교환하여 장착하는 것이 가능하게 된다. 상기 좌측면과 우측면의 외관을 형성하는 판넬 역시 서로 동일한 형상으로 성형되어 교환하여 장착하는 것이 가능하게 된다.
상기 실외측(650)의 전면 외관을 형성하는 판넬과 후면 외관을 형성하는 판넬에는 서비스 인원이 서비스 작업을 수행하기 용이하도록 다수개의 서비스판넬이 구비된다. 상기 서비스판넬은 착탈이 용이하도록 장착됨으로써 실외측(650)의 전면 외관을 형성하는 판넬과 후면 외관을 형성하는 판넬을 탈거하지 않고도 실외측(650)의 내부 공간에 장착되는 다수의 부품이 서비스가 가능해 진다.
본 발명에 의한 일체형 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물의 외관에는 멀티형 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물의 외관과 차이점만 살펴보도록 한다. 건물의 외측 벽면에 설치되는 상기 물공급관(520)과 물회수관(540)의 일측에는 외부의 신선한 공기가 유동되도록 안내하는 외기공급관(700)이 건물의 길이 방향으로 길게 설치된다. 상기 외기공급관(700)은 내부가 비어있는 원통파이프 형상으로 성형되며, 이러한 외기공급관(700)으로부터 각각의 공조실(A)에 천공 형성되는 상기 공기유입구(A')로 신선한 외기가 분지되도록 성형된다.
즉, 상기 외기공급관(700)의 외주면에는 상기 공조실(A)의 내부로 외부 공기가 유동되도록 외기분지관(720)이 분지되도록 성형된다. 상기 외기분지관(720)의 일단부는 상기 공기유입구(A')와 연통되도록 성형되고, 타단부는 외기공급관(700)의 외주면에 외기공급관(700)과 연통되도록 성형된다.
또한, 상기 외기공급관(700)에는 유동되는 외부 공기의 양을 제어하는 외부공기댐퍼(도시되지 않음)가 구비된다. 상기 외부공기댐퍼(미도시)는 상기 실내공간(R)의 공기오염도를 감지하여 공기오염도에 따라 외부의 신선한 공기가 상기
따라서, 상기 외기공급관(700)의 상단부 또는 하단부로부터 유동되는 신선한 외부 공간의 공기는 상기 외기분지관(720)으로 유동되어 상기 공기유입구(A')를 통해 상기 공조실(A)의 내부 공간으로 유동된다.
이처럼, 상기 공조실(A)의 내부 공간으로 유동되는 신선한 외부공간의 공기는 상기 실내측(630)의 내부로 유입되어 상기 제1열교환기(636)를 통과하면서 조화된 다음 상기 송풍부(미도시)에 의해 실내공간(R)으로 유동된다. 실내공간(R)으로 외부의 신선한 공기가 유동되면, 실내공간(R)의 공기오염도가 해소되어 실내공간(R)의 내부는 항상 신선한 상태를 유지하는 것이 가능하게 된다.
상기 실내측(630)의 상면에는 상기 토출덕트(D)가 장착되어 실내측(630)의 내부 공간에서 조화된 공기의 유동을 안내하게 된다. 토출덕트(D)에 의해 안내되어 유동되는 조화된 공기는 상기 실내공간(R)에 장착되는 실내토출수단(620)을 통해 실내공간(R)으로 토출된다.
상기 실내토출수단(620)을 통해 토출되는 조화된 공기는 실내공간(R)으로 토출되고, 실내공간(R)의 공기는 상기 실내흡입수단(610)을 통해 상기 흡입덕트(D')에 의해 안내되어 상기 공조실(A)의 내부 공간으로 유동된다. 공조실(A)의 내부로 유동되는 공기는 상기 실내측전면흡입구(631)를 통해 상기 실내측(630)의 내부 공간으로 유동된다.
이처럼, 실내공간(R)의 공기는 반복적으로 순환되면서 유동되어 실내공간(R) 을 조화시키게 되고, 외부공간의 신선한 공기가 상기 실내측(630)의 내부 공간에서 조화되는 공기에 포함되어 실내공간(R)으로 유동됨으로써 실내공간(R)의 공기를 신선한 상태로 유지시켜주게 된다.
상기 토출덕트(D)에 의해 안내되면서 유동되는 조화된 공기는 각각의 실내공간(R)으로 분지되며, 이와 같이, 분지되는 조화된 공기는 실내공간(R)의 부하용량에 따라 유동량이 제어되어 각각의 실내공간(R)의 부하용량에 적합한 공기조화가 가능하게 된다.
즉, 공기 조화가 요구되는 실내공간(R)에는 조화된 공기를 토출하여 실내공간(R)을 조화시키게 되고, 공기 조화가 요구되지 않는 실내 공간에는 조화된 공기의 토출을 방지하게 되며, 공기 조화의 요구 정도에 따라 조화된 공기를 실내공간(R)으로 토출하게 됨으로써 사용의 편의성이 향상된다.
이하에서는 상기 실내측(630)의 하측에는 상기 실외측(650)이 형성된다. 실외측(650)의 내부 공간에는 멀티형 수냉식 공기조화기의 실외기(200) 내부 구성과 동일한 구성으로 형성됨에 따라 실외기(200)의 내부 구성과 차이점에 대하여 살펴보도록 한다.
상기 실외측(650)의 내부 공간에 장착되는 상기 제2열교환기(220)가 장착되는 상태를 살펴보면, 제2열교환기(220)는 가로 방향으로 긴 직사각형의 형상으로 넓은 면이 하면으로 장착된다. 제2열교환기(220)의 하면에는 상기 냉각탑(C)에서 공급되는 물이 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동되는 통로인 상기 물공급부(221)와 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 열교환된 물이 제2열교환기(220)의 외부 공간으로 유동되는 통로인 상기 물회수부(222)가 하방으로 돌출되도록 성형된다.
또한, 상기 제2열교환기(220)의 하면에는 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 냉매가 유입되는 통로인 냉매입구(223)와 열교환된 냉매가 제2열교환기(220)의 외부로 유출되는 통로인 냉매출구(224)가 하방으로 돌출되도록 성형된다.
도 20에는 본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예가 채용된 일체형 수냉식 공기조화기의 제2열교환기가 장착되는 상태를 나타낸 체결도가 도시되어 있다.
도면을 참조하여 상기 제2열교환기(220)가 장착되는 상태를 살펴보면, 상기 실외측(650)의 하면 외관을 형성하는 베이스(206)의 상면에는 제2열교환기(220)가 장착되는 실외측장착브라켓(670)이 체결된다. 상기 실외측장착브라켓(670)은 상기 제2열교환기(220)의 하부를 지지하는 실외측지지브라켓(671)과 상기 실외측지지브라켓(671)의 측면과 체결되며, 제2열교환기(220)가 고정되는 실외측고정브라켓(675)을 포함하여 구성된다.
상기 실외측지지브라켓(671)은 소정의 두께를 가지면서 가로 방향으로 긴 사각판재 형상으로 성형되며, 중앙부가 상방으로 함몰 형성된다. 중앙부가 상방으로 함몰 형성되는 실외측지지브라켓(671)의 전단부는 전방으로 절곡되어 절곡된 하면이 상기 베이스(206)의 상면에 접하면서 체결된다. 이러한, 실외측지지브라켓(671)의 후단부는 후방으로 절곡되어 절곡된 하면이 베이스(206)의 상면에 접하면서 체결된다.
상기 실외측지지브라켓(671)의 중앙부 전단과 후단은 상방으로 연장 형성되 어 상기 제2열교환기(220)가 장착되는 것을 안내하게 된다. 즉, 실외측지지브라켓(671)의 중앙부 상면은 제2열교환기(220)의 하면과 접하면서 지지하게 되고, 중앙부의 전단 후면은 제2열교환기(220)의 전면과 접하면서 지지하게 된다. 또한, 중앙부의 후단 전면은 제2열교환기(220)의 후면과 접하면서 지지하게 된다. 따라서, 실외측지지브라켓(671)을 측방에서 보면, 대략 "
Figure 112006074645556-pat00001
" 형상으로 성형된다.
상기 실외측지지브라켓(671)의 상측에는 실외측고정브라켓(675)이 구비된다. 상기 실외측고정브라켓(675)은 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 전후방향으로 길게 성형된다. 이러한 실외측고정브라켓(675)의 중앙부는 상방으로 함몰 형성되며, 상방으로 함몰 형성되는 실외측고정브라켓(675)은 상기 제2열교환기(220)의 크기에 따라 다수개 구비된다.
상기 실외측고정브라켓(675)은 전단부의 후면이 상기 실외측지지브라켓(671)의 전면과 접하도록 성형되고, 후단부의 전면이 실외측지지브라켓(671)의 후면과 접하도록 성형된다. 실외측고정브라켓(675)의 전면과 후면에는 체결볼트(도시되지 않음)가 관통되도록 체결볼트홀(672)이 천공 형성된다.
상기 체결볼트홀(672)은 상하 방향으로 긴 타원 형상으로 성형되며, 이러한 체결볼트홀(672)에 상기 체결볼트(미도시)가 관통되어 체결된다. 이처럼, 상기 체결볼트홀(672)이 세로 방향으로 긴 타원 형상으로 성형되는 것은 상기 제2열교환기(220)의 높이에 따른 상기 실외측지지브라켓(671)의 교체가 불필요하도록 하기 위함이다.
즉, 상기 제2열교환기(220)의 높이가 비교적 높은 형상의 제2열교환기(220) 가 실외측장착브라켓(671)에 장착되면, 상기 실외측고정브라켓(675)의 하단부가 소정의 높이만큼 상승하여 체결된다.
이때, 상기 실외측고정브라켓(675)은 전면과 후면에 천공 형성되는 고정홀(676)에 상기 체결볼트(미도시)가 관통되어 상기 체결볼트홀(672)의 상단부를 관통하면서 체결되어 상기 제2열교환기(220)를 상기 실외측지지브라켓(671)에 고정시키게 된다.
반면, 상기 제2열교환기(220)의 높이가 비교적 낮은 형상으로 성형되는 것은 제2열교환기(260)를 상기 실외측지지브라켓(271)에 장착시키게 되면, 상기 체결볼트(미도시)는 상기 고정홀(676)을 관통하면서 체결되어 제2열교환기(220)를 실외측지지브라켓(671)에 고정시키게 된다.
이와 같이, 상기 체결볼트홀(672)의 세로 방향 직경 만큼의 편차에 따라 다양한 높이의 상기 제2열교환기(220)를 상기 실외측지지브라켓(271)에 장착하는 것이 가능하게 된다.
이처럼, 상기 제2열교환기(220)가 가로 방향으로 길게 장착되면, 상기 실외측(650)의 내부 공간에서 장착되는 제2열교환기(220)의 높이가 줄어들게 되어 실외측(650)의 내부 공간이 줄어들게 되어 공기조화기의 크기가 소형화된다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 수냉식 공기조화기의 작동에 대하여 살펴보도록 한다.
먼저, 멀티형 수냉식 공기조화기가 난방 모드로 작동하게 될 경우 냉매의 흐름을 살펴보도록 한다.
공기조화기를 사용하기 위해 사용자는 외부의 전원을 인가하게 된다. 외부의 전원이 인가되면, 인가되는 전원에 의해 상기 압축기(300)가 작동된다. 압축기(300)가 작동되면, 압축기(300)의 작동에 의해 냉매는 고온 고압의 기체 상태가 된다. 고온 고압의 기체 상태가 되는 냉매는 상기 오일분리기(230)로 유동되며, 오일분리기(230)에서 오일이 분리되는 냉매는 상기 메인냉매밸브(270)로 유동되어 메인냉매밸브(270)를 통과하게 된다.
상기 메인냉매밸브(270)를 통과하게 되는 냉매는 메인냉매밸브(270)의 포트 가운데 하나의 포트와 연결되는 배관을 따라 유동하여 상기 실내기(100)의 내부 공간에 장착되는 상기 제1열교환기(미도시)로 유동된다. 제1열교환기(미도시)로 이동되는 냉매는 실내기(100)의 내부 공간으로 흡입되는 공기 조화를 위한 공간의 공기가 제1열교환기(미도시)를 통과하게 될 때 공기 조화를 위한 공간의 공기와 열교환하게 된다.
상기 제1열교환기(미도시)를 통과하게 되는 냉매는 공기 조화를 위한 공간의 공기와 열교환하게 되면서 저온 저압의 액체 상태로 상변환된다. 저온 저압의 액체 상태로 상변환되는 냉매는 상기 실내기(100)의 내부 공간에 장착되는 팽창밸브(도시되지 않음)를 통과하면서 저온 고압의 액체 상태가 되며, 저온 저압의 액체 상태가 되는 냉매는 배관을 따라 유동하여 상기 과냉각기(280)를 거쳐 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유입된다.
상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유입되는 냉매는 물과 열교환되면서, 고온 저압의 기체 상태로 상변환되며, 고온 저압의 기체 상태로 상변환된 냉매는 상기 메인냉매밸브(270)에 성형되는 하나의 포트와 연결되는 배관을 통해 메인냉매밸브(270)로 유입된다.
상기 메인냉매밸브(270)로 유입되는 냉매는 상기 어큐뮬레이터(234)로 유입되어 다시 상기 압축기(300)로 유동하게 되고, 압축기(300)로 유동되는 냉매는 압축기(300)의 내부에서 압축되면서 하나의 사이클을 형성하게 된다.
다음으로 멀티형 수냉식 공기조화기가 냉방 모드로 작동하게 될 경우 냉매의 흐름을 살펴보도록 한다.
공기조화기를 사용하기 위해 사용자는 외부의 전원을 인가하게 된다. 외부의 전원이 인가되면, 인가되는 전원에 의해 상기 압축기(300)가 작동된다. 압축기(300)가 작동되면, 압축기(300)의 작동에 의해 냉매는 고온 고압의 기체 상태가 된다. 고온 고압의 기체 상태가 되는 냉매는 상기 오일분리기(230)로 유동되며, 오일분리기(230)에서 오일이 분리되는 냉매는 상기 메인냉매밸브(270)로 유동되어 메인냉매밸브(270)를 통과하게 된다.
상기 메인냉매밸브(270)를 통과하게 되는 냉매는 메인냉매밸브(270)의 포트 가운데 하나의 포트와 연결되는 배관을 따라 유동하여 상기 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동된다. 제2열교환기(220)의 내부 공간으로 유동되는 냉매는 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 상기 냉각탑(C)으로부터 공급되는 물과 열교환하게 된다.
상기 제2열교환기(220)의 내부 공간에서 열교환되는 냉매는 저온 고압의 액체 상태로 상변화되며, 저온 고압의 액체 상태로 상변화되는 냉매는 상기 과냉각 기(280)를 통과하면서 과냉각된다. 과냉각된 냉매는 상기 실내기(100)의 내부에 장착되는 상기 팽창밸브(미도시)를 통과하면서 저온 저압의 액체 상태가 되며, 저온 저압의 액체상태 냉매가 상기 제1열교환기(미도시)를 통과하면서 실내기(100)의 내부로부터 유입되는 공기와 열교환하게 된다.
상기 실내공간(R)의 공기와 열교환되는 냉매는 고온저압의 기체 상태로 상변화되며, 상변화된 냉매는 상기 냉매배관(P)에 의해 안내되어 상기 메인냉매밸브(270)의 한 포트를 통해 메인냉매밸브(270)를 통과하게 된다. 메인냉매밸브(270)를 통과하게 되는 냉매는 상기 어큐뮬레이터(234)를 통과하면서 액체 냉매와 기체 냉매가 분리된다.
상기 어큐뮬레이터(234)를 통과하면서 분리되는 기체 냉매는 상기 압축기(300)의 내부 공간으로 유동되어 다시 고온 고압의 기체 상태로 압축되면서 하나의 냉매사이클을 형성하게 된다.
일체형 수냉식 공기조화기의 냉매 유동은 멀티형 수냉식 공기조화와 큰 차이가 없으며, 멀티형 수냉식 공기조화기에서의 실내기(100) 역할을 상기 실내측(630)에서 담당하게 되는 것만이 차이를 나타내게 된다.
이하에서는 상기한 바와 같이 구성되는 멀티형 수냉식 공기조화기의 공기 유동을 살펴보도록 한다.
사용자가 공기조화기를 사용하기 위해 공기조화기에 외부의 전원을 인가하게 되면, 상기 실내기(100)의 내부 공간으로 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기를 흡입하게 된다. 이때, 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기는 상기 제1열교환기 (미도시)를 통과하면서 제1열교환기(미도시)의 내부 공간에 유동되는 냉매와 열교환하게 된다.
작동 유체인 냉매와 열교환하여 조화된 공기는 상기 실내기(100)를 통과하여 다시 실내공간(R)으로 토출되면서 실내공간(R)의 공기를 조화시키게 된다.
반면, 일체형 수냉식 공기조화기의 공기 유동을 살펴보면, 사용자가 공기조화기를 사용하기 위해 공기조화기에 전원을 인가하게 된다. 공기조화기에 전원이 인가되면, 상기 송풍부(640)에 전원이 인가되고, 송풍부(640)에 전원이 인가되면, 상기 송풍팬(미도시)의 회전 운동에 의해 상기 실내측(630)의 내부 공간은 흡인력을 발생시키게 된다.
이러한 흡인력에 의해 공기 조화를 위한 실내공간(R)의 공기가 상기 공조실(A)로 유동된 다음 상기 실내측전면흡입구(631)를 통해 실내측(630)의 내부 공간으로 유동된다. 실내측(630)의 내부 공간으로 유동되는 공기는 상기 제1열교환기(636)를 통과하면서 열교환되어 상방으로 유동된다.
이때, 공기조화기가 냉방으로 작동하게 될 때에는 공기 조화를 위한 공간으로부터 흡입되는 공기는 상기 제1열교환기(636)로 열을 빼앗겨 저온의 공기가 되며, 난방으로 작동하게 될 경우 흡입되는 공기는 상기 제1열교환기(636)로부터 열을 전달받아 고온의 공기가 된다.
이처럼, 상기 제1열교환기(636)를 통과하면서 냉매와 열교환된 공기는 상기 실내측(630)의 상방으로 토출된다. 실내측(630)의 상방으로 토출되는 조화된 공기는 상기 토출덕트(D)에 의해 안내되어 공기 조화를 위한 실내공간(R)으로 유동되 며, 실내공간(R)으로 유동되는 조화된 공기는 상기 실내토출수단(620)을 통해 실내공간(R)으로 토출되면서 실내공간(R)의 공기를 조화시키게 된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고 상기와 같은 기술 범위안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용되는 수냉식 공기조화기에는 물과 냉매가 열교환되는 판형열교환기가 구비되며, 이러한 판형열교환기에는 결빙방지장치 및 냉매방향제어수단이 장착된다. 또한, 다수개의 과냉각기와 물공급제어수단이 장착되며, 다수의 압축기에는 다수의 균유관이 장착된다.
이처럼, 상기 결빙방지장치에 의해 상기 제2열교환기의 내부 공간에 유동되는 물의 결빙을 방지하게 되어 공기조화기의 파손이 방지되는 효과가 있으며, 공기조화기의 결빙이 방지되어 공기조화기의 수리 비용 및 유지 비용이 대량 절감되는 효과가 있다.
또한, 냉매방향제어수단에 의해 상기 제2열교환기의 내부 공간에서 유동되는 냉매와 물의 유동 방향이 항상 대향되는 방향으로 유동하게 됨에 따라 냉매와 물의 열교환 효율이 향상되는 효과가 발생하게 된다. 물과 냉매의 열교환 효율이 향상됨에 따라 실내 공간의 냉난방 효율이 향상되며, 냉난방 효율이 향상됨에 따라 실내공간의 냉난방시에 소모되는 에너지가 절감되는 효과가 있다.
뿐만아니라, 냉매가 물과 열교환됨에 따라 공기조화기의 크기가 소형화되어 대형 건물 및 대단위 아파트에도 적용 가능하게 되는 효과가 있으며, 별도의 실외기가 건물의 외측에 설치되지 않게 되어 건물의 외관에 손상을 주지 않게 되는 효과도 발생하게 된다.
그리고, 각각의 실내공간에서 요구되는 부하 용량에 따라 실내공간을 조화시키는 것이 가능하여 에너지 소비의 효율이 향상되는 효과가 있으며, 사용의 편의성이 극대화되는 효과가 있다.
한편, 실외의 신선한 외부 공기를 실내공간으로 공급하는 것이 가능하게 구성됨에 따라 신선한 외부 공기에 의한 실내공간의 공기오염도를 저하시키게 되는 효과가 있으며, 실내공간의 공기오염도를 저하시키는 것은 사용자의 건강에 이로운 효과가 발생하게 된다.
또한, 중앙집중식 관리로 공기조화기의 유지관리가 편리해지는 효과가 있다.

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  9. 건물의 외부 공간에 설치되고, 물을 냉각하여 냉각수를 생성하는 냉각탑;
    물을 가열하여 온수를 생성하는 보일러;
    상기 건물 내부의 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기를 가지는 실내기;
    상기 냉매가 물과 열교환되는 판 형상의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기의 결빙을 방지하기 위하여 공급되는 전원에 의해 발열하는 히터로 구성되는 결빙방지장치와, 상기 냉매를 압축하면서 변속 운전하는 인버터 압축기가 동작하고 부하 용량을 초과하게 되면 정속 압축기가 동작하도록 제어되는 압축기를 가지는 실외기;
    상기 냉각탑과 상기 보일러로부터 물을 상기 제2열교환기로 공급하는 물공급관; 및
    상기 제2열교환기로부터 상기 냉매와 열교환된 물을 회수하는 물회수관; 을 포함하여 구성되는 수냉식 공기조화기.
  10. 건물의 외부 공간에 설치되고, 물을 냉각하여 냉각수를 생성하는 냉각탑;
    물을 가열하여 온수를 생성하는 보일러;
    상기 건물 내부의 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기를 가지는 실내기;
    상기 냉매가 물과 열교환되는 판 형상의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기의 결빙을 방지하는 결빙방지장치와, 상기 냉매를 압축하는 압축기를 가지는 실외기;
    상기 냉각탑과, 상기 보일러로부터 물을 상기 제2열교환기로 공급하는 물공급관; 및
    상기 제2열교환기로부터 상기 냉매와 열교환된 물을 회수하는 물회수관; 을 포함하고,
    상기 결빙방지장치는,
    난방 작동시 상기 압축기에서 고온 고압으로 압축되는 냉매가 상기 제1열교환기를 경유하지 않고, 상기 제2열교환기로 유입되도록 안내하는 냉매안내수단으로 구성되는 수냉식 공기조화기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 히터는 제2열교환기의 내부 공간에서 유동되는 물의 온도가 설정온도 이하일 때 동작하는 수냉식 공기조화기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉매안내수단은,
    상기 압축기와 제1열교환기를 연결하는 배관과, 상기 제1열교환기와 제2열교환기를 연결하는 배관 사이에 구비되어, 냉매의 유동을 안내하는 3방향 밸브;
    상기 3방향 밸브의 포트 중 어느 하나와 연통되도록 체결되어, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 3방향 밸브의 내부로 유동되도록 안내하는 냉매안내관; 및
    상기 압축기와 제1열교환기를 연결하는 배관과, 상기 제1열교환기와 제2열교환기를 연결하는 배관에 장착되어 냉매의 유동을 제어하는 냉매안내밸브; 를 포함하여 구성되는 수냉식 공기조화기.
  13. 건물의 외부 공간에 설치되고, 물을 냉각하여 냉각수를 생성하는 냉각탑;
    물을 가열하여 온수를 생성하는 보일러;
    상기 건물 내부의 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기를 가지는 실내기;
    상기 냉매가 물과 열교환되는 판 형상의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기의 결빙을 방지하기 위하여 상기 제2열교환기의 내부 공간에 유동되는 물을 외부 공간으로 강제 배출하는 배출수단과, 냉매를 압축하는 압축기를 가지는 실외기;
    상기 냉각탑과 상기 보일러로부터 물을 상기 제2열교환기로 공급하는 물공급관; 및
    상기 제2열교환기로부터 상기 냉매와 열교환된 물을 회수하는 물회수관; 을 포함하여 구성되는 공기조화기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배출수단은,
    상기 제2열교환기의 내부 공간과 연통되도록 성형되어, 제2열교환기의 외부로 배출되는 통로가 되는 배수부와;
    상기 배수부에 장착되어 배수부를 선택적으로 개폐하는 배수밸브와;
    상기 제2열교환기의 내부 공간에 수용되는 물을 강제 배출시키는 배수펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 배수펌프는 상기 배수밸브가 차폐된 상태에서 작동되도록 성형되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 배수밸브는 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 유입되는 물의 온도가 설정온도 이하일 때 상기 배수부를 차폐하도록 성형되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  17. 건물의 외부 공간에 설치되고, 물을 냉각하여 냉각수를 생성하는 냉각탑;
    물을 가열하여 온수를 생성하는 보일러;
    상기 건물 내부의 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기와 냉매가 열교환되는 제1열교환기를 가지는 실내기;
    상기 냉매가 물과 열교환되는 판 형상의 제2열교환기와, 상기 제2열교환기의 결빙을 방지하는 결빙방지장치와, 상기 냉매를 압축하면서 변속 운전하는 인버터 압축기가 동작하고 부하 용량을 초과하게 되면 정속 압축기가 동작하도록 제어되는 압축기를 가지는 실외기;
    상기 냉각탑과 상기 보일러로부터 물을 상기 제2열교환기로 공급하는 물공급관; 및
    상기 제2열교환기로부터 상기 냉매와 열교환된 물을 회수하는 물회수관; 을 포함하고,
    상기 결빙방지장치는,
    난방 운전시 상기 압축기로부터 압축된 냉매의 일부를 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 안내하는 냉매우회관과,
    상기 냉매우회관에 장착되어 상기 냉매우회관을 선택적으로 개폐하는 우회관밸브를 포함하여 구성되는 수냉식 공기조화기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 냉매우회관의 일단부는 액냉매를 걸러내는 어큐뮬레이터의 입구측으로 냉매의 유동을 안내하는 핫가스관과 연통되도록 성형되며,
    상기 냉매우회관의 타단부는 상기 제2열교환기의 냉매입구와 연통되도록 성형되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 우회관밸브는 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 공급되는 물의 온도에 따라 상기 냉매우회관을 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  20. 제 9 항 또는 제 10 항 또는 제 13 항 또는 제 17 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2열교환기의 일측에는 상기 제2열교환기의 내부에서 유동되는 물의 방향과 대향되는 방향으로 냉매가 유동되도록 하는 냉매방향제어수단이 제공되는 수냉식 공기조화기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 냉매방향제어수단은 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 냉매가 유입되는 통로인 냉매입구와 연통되도록 장착되는 4방향밸브임을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  22. 제 9 항 또는 제 10 항 또는 제 13 항 또는 제 17 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2열교환기의 일측에는 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 유동하는 물의 유량을 감지하는 유동감지수단이 더 제공되는 수냉식 공기조화기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 유동감지수단은 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 물이 공급되는 통로인 물공급부에 장착되는 플로터스위치임을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 플로터스위치는 상기 제2열교환기의 내부에서 냉매와 열교환된 물이 회수되는 통로인 물회수부에 장착되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
  25. 제 9 항 또는 제 10 항 또는 제 13 항 또는 제 17 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2열교환기의 일측에는 실내 공간의 부하 용량에 따라 상기 냉매와 열교환되는 물의 유량을 제어하는 유량제어수단이 더 제공되는 수냉식 공기조화기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 유량제어수단은,
    상기 제2열교환기의 일면에 성형되는 상기 물공급관에 열림정도가 제어되도록 장착되는 유량제어밸브임을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
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