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KR101166376B1 - 공기조화장치 - Google Patents

공기조화장치 Download PDF

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KR101166376B1
KR101166376B1 KR1020060013646A KR20060013646A KR101166376B1 KR 101166376 B1 KR101166376 B1 KR 101166376B1 KR 1020060013646 A KR1020060013646 A KR 1020060013646A KR 20060013646 A KR20060013646 A KR 20060013646A KR 101166376 B1 KR101166376 B1 KR 101166376B1
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reservoir
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아키라 타쿠시마
에이지 와키자카
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 효율적으로 냉방 운전과 재열 제습 운전이 가능한 공기조화장치에 관한 것으로서, 본 발명의 공기조화장치는 실내기에 제 1열교환기와 제 2열교환기가 기류의 경로상에 순차적으로 배치되어 있다. 제 1열교환기 하부의 유출구로부터 연장되는 배관은 상향 연장되어 있으며, 대략 U자상으로 만곡된 분기부가 설치되고 계속해서 저류기에 접속되어 있다. 저류기의 하부에 접속된 배관은 이방밸브가 설치되고 계속해서 제 2열교환기의 유입구에 접속되어 있다. 분기부의 가장 위쪽에 돌출한 부분에서는 배관이 연장되어 있으며 이 배관은 제 2감압장치가 설치되고 계속해서 제 2열교환기의 유입구에 접속되어 있다.
Figure R1020060013646
공기조화기, 제 1 열교환기, 제 2열교환기, 저류기

Description

공기조화장치{AIR CONDITIONER}
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 공기조화기의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 2는 분기의 다른 형태를 나타낸 개략도.
****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****
1: 공기조화장치 21: 제 1열교환기
21B: 유출구 22: 제 2열교환기
24: 배관 25, 50: 분기부
25A: 단부 26: 저류기
28: 이방밸브 29: 배관
30: 제 2감압장치(감압장치) 51: 분기 배관
51A: 단부(하측으로 연장되는 단부)
51B: 단부(상측으로 연장되는 단부)
본 발명은 냉방 운전과 제습 운전이 가능한 공기조화장치에 관한 것이다.
공기조화장치에는 제습 냉방 운전과 제습 난방 운전의 전환이 가능하도록 구성된 제습 전용형 재열 제습 에어컨이 있다. 일 예로 일본국 특개 2002-60930호 공보에 개시된 공기조화장치의 실내기의 경우에는 제습용 열교환기, 감압장치, 냉매 저류기(貯溜器) 및 방열용 열교환기를 직렬로 배치시키고 있다. 저류기는 방열용 열교환기로부터 감압장치로 보내지는 액 냉매 중에서 잉여 액 냉매를 저장시켜 두는 것으로서, 냉매가 과잉압이 되는 것을 방지하기 설치되어 있다. 제습 냉방 운전시에는 가스 냉매가 방열용 열교환기에서 방열되어 액화된다. 액화된 냉매는 저류기에 거의 머무르지 않고 방열용 열교환기로 유입되어 여기에서 약간 방열된다. 제습용 열교환기에서 제습된 공기는 약간 가열되는 것만으로 실내로 분출된다.
그러나, 이러한 종류의 공기조화장치의 경우에는 냉방 운전시에도 방열용 열교환기에서의 방열이 제로로 되지는 않아 냉방 운전시의 효율이 좋지 않았다. 또한, 공기조화장치의 능력을 증가시키기 위해서는 액 냉매가 흐르는 배관의 직경을 크게 하면 되나 냉방 운전시와 제습 운전(재열 제습 운전)시 각각의 최적 냉매량의 차이가 커져 전체적인 공기조화장치의 효율이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서 효율적으로 냉방 운전과 재열 제습 운전을 가능하게 하는 것을 그 주목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 실내기에 제 1열교환기와 제 2열교환기를 기류가 흐르는 방향을 따라 순차적으로 설치하고, 상기 제 1열교환기에서 상 기 제 2열교환기로 냉매가 흐르는 경로 상에 감압장치를 설치함과 아울러 상기 감압장치를 바이패스하는 회로를 마련하고 이 회로에 제 1열교환기측을 기준으로 차례로 냉매의 저류기와 이방밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 공기조화장치를 제공한다.
이 공기조화장치에서는 냉방시에 이방밸브를 열어 저류기 및 감압장치 각각을 통해 냉매를 제 1열교환기에서 제 2열교환기로 유입시킨다. 재열 제습시 이방밸브를 닫아 저류기에 잉여 냉매를 모아 두고 그 나머지 냉매를 감압장치로 감압시킨 후 제 2열교환기로 유입시킨다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 공기조화장치의 개략 구성을 보인 도면이다. 공기조화장치(1)는 실외기(2)와 실내기(3)가 배관(4, 5)을 통해 접속된 구성을 가지고 있다.
실외기(2)는 압축기(10)의 토출구에 접속된 토출배관(11)이 실외 열교환기(12)의 유입구에 접속되어 있다. 실외 열교환기(12)의 유출구에는 배관(4)이 접속되어 있고 배관(4)은 그 경로상에 제 1감압장치(13)가 설치되고 계속해서 실내기(3)측으로 이어져있다.
실내기(3)는 제 1열교환기(21)와 제 2열교환기(22)를 가지며, 제 1 및 제 2 열교환기(21, 22)가 송풍팬(23)이 형성하는 기류의 경로(도면에서 화살표 A로 표시함) 상에 제 2열교환기(22), 제 1열교환기(21)의 순서로 거의 평행하게 배치되어 있다. 제 1 및 제 2열교환기(21, 22)의 용량은 거의 동일하다. 제 1열교환기(21) 의 상부에는 냉매의 유입구(21A)가 마련되어 있고 이 유입구(21A)에 배관(4)이 접속되어 있다. 제 1열교환기(21)의 유출구(21B)는 하부에 형성되며 여기에는 배관(24)이 접속되어 있다.
배관(24)은 상측으로 진행하다가 분기부(25)가 형성된다. 분기부(25)는 상향 돌출되도록 대략 U자상으로 만곡되어 있다. 분기부(25)는 배관(24)과 일체로 구성하는 것도 가능하고 다른 배관을 접속시켜 구성하는 것도 가능하다.
분기부(25)에서 하측으로 굽은 단부(25A)는 저류기(26)에 상측을 통해 인입된다. 저류기(26)는 소정량의 냉매를 내부에 저장할 수 있는 탱크로서 각 열교환기(21, 22)을 통과하여 실내로 토출되는 기류의 경로(A) 상에 배치되어 있다. 저류기(26)의 하단에서는 배관(27)이 연장되어 있으며 이 배관(27)은 중도에 이방밸브(28)가 설치되고 제 2열교환기(22) 하부에 형성된 유입구(22A)에 접속된다. 이방밸브(28)는 각 열교환기(21, 22)를 통과하여 실내로 토출되는 기류의 경로(A)를 벗어난 위치에 배치되어 있다. 한편, 도 1에서는 기류의 경로(A)와 직교하는 좌우 방향으로 벗어난 위치에 배치되어 있으나, 기류의 경로(A)의 상측이나 하측에 배치하는 것도 가능하다.
분기부(25)의 중앙, 즉 가장 높은 위치에는 배관(29)이 접속되어 있다. 배관(29)은 분기부(25)에서 상측으로 거의 수직하게 연장된 후 하측을 향해 진행하고 중도에 제 2감압장치(30)가 설치된 후 배관(27)에 접속되는데, 구체적으로 배관(29)은 이방밸브(28)와 제 2열교환기(22)를 연결하는 배관(27)측에 접속되어 있다.
한편, 제 2감압장치(30)는 기류의 경로(A) 상에 배치하는 것도 가능하나, 기 류의 경로(A)를 벗어나도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 배관(29)을 지나는 경로는 후술하는 바와 같이 항상 개방되어 있어 저류기(26)측의 경로가 배관(29)의 경로를 바이패스하는 회로가 된다.
제 2열교환기(22)는 상부에 냉매의 유출구(22B)가 형성되어 있고 여기에 배관(5)이 접속되어 있다. 배관(5)은 실외기(2)로 연결되어 기액분리장치(31)에 상측을 통해 삽입되어 있다. 기액분리장치(31)로부터는 흡입 배관(32)이 연장되어 있다. 흡입 배관(32)은 압축기(10)의 흡입구에 접속되어 있다. 압축기(10), 제 1감압장치(13), 이방밸브(28), 제 2감압장치(30)는 제어장치(40)에 의해 제어된다.
본 실시 예의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
냉방 운전을 수행할 때에는 도 1에 화살표 B로 나타낸 바와 같이 냉매를 순환시킨다. 즉, 제어장치(40)는 제 1감압장치(13)를 미리 정해진 소정 개도로 설정한다. 또한 이방밸브(28)를 열고 제 2감압장치(30)를 완전 개방한다.
압축기(10)를 운전시키면 압축기(10)로부터 토출되는 고압의 가스 냉매가 실외 열교환기(12)로 유입된다. 제 1감압장치(13)가 소정 개도로 설정되어 있으므로 실외 열교환기(12)에서는 가스 냉매가 응축되어 액 냉매가 된다. 이에 의해 제 1감압장치(13)에서 감압된 2상 냉매가 실내기(3)로 유입된다. 실내기(3)에서는 제 1열교환기(21)의 상부로 2상 냉매가 유입되어 송풍팬(23)에 의해 송풍되는 기류와 열교환하여 증발되면서 하측을 향해 흐른다. 이 2상 냉매는 배관(24)을 통해 분기부(25)에서 단부(25A)측과 배관(29)으로 분기된다. 분기부(25)는 대략 U자상으로 형성되어 있으므로 2상 냉매일지라도 유동 저항이 감소되어 원활하게 통과할 수 있 다.
저류기(26)측으로 흐른 냉매는 이방밸브(28)가 개방되어 있으므로 이 저류기(26)에 체류하지 않고 제 2열교환기(22)로 유입된다. 저류기(26)는 기류 경로(A)의 하류측에 배치되어 있으므로 저류기(26)가 증발기로서 기능한다. 즉, 저류기(26)를 흐르는 액 냉매가 저류기(26) 주위를 흐르는 공기와 열교환하여 일부가 기화되면서 배관(27)으로 유출된다. 한편 배관(29)으로 흐른 냉매는 제 2감압장치(30)가 완전 개방되어 있으므로 크게 감압되지 않고 흘러 배관(27)을 흐르는 냉매와 합류되어 제 2열교환기(22)로 유입된다. 제 2열교환기(22)에서는 2상 냉매가 열교환에 의해 증발되어 포화 냉매 또는 가스 냉매가 형성된다. 송풍팬(23)을 통해 송풍되는 공기는 제 1 및 제 2열교환기(21, 22)에서 냉각되어 실내로 토출된다.
2열교환기(22)에서 유출되는 냉매는 배관(5)을 통해 실외기(2)로 유입되고 기액분리장치(31)를 지나 각 압축기(10)로 흡입된다. 그리고 다시 압축되어 토출배관(11)으로 토출된다.
재열 제습 운전을 수행할 때에는 도 1에 화살표 C로 나타낸 바와 같이 냉매를 순환시킨다. 즉, 제어장치(40)는 제 1감압장치(13)를 완전 개방시킨다. 또한 이방밸브(28)는 닫고 제 2감압장치(30)를 미리 정해진 소정의 개도로 설정한다.
압축기(10)를 운전시키면 고압의 가스 냉매가 실외 열교환기(12)로 유입된다. 제 1감압장치(13)는 완전 개방되어 있으므로 실외 열교환기(12) 및 제 1열교환기(21)에 의해 고압의 가스 냉매로부터 액 냉매가 형성된다. 이 때, 제 1열교환기(21)의 주위로 방열이 이루어진다. 제 1열교환기(21) 하부를 통해 유출되는 고 압의 액 냉매는 분기부(25)에서 단부(25A)측과 배관(29)으로 분기되어 흐른다. 단부(25A)로 흐르는 액 냉매는 저류기(26)로 유입되고, 이방밸브(28)가 닫혀 있으므로 저류기(26)에 액 냉매가 고여있게 된다. 배관(29)으로 흐르는 액 냉매는 제 2감압장치(30)에서 감압되면서 제 2열교환기(22)로 유입되고 열교환에 의해 기화된다. 이 때의 흡열에 의해 주위의 공기가 제습 냉각된다. 제 2열교환기(22)에 의해 제습 냉각된 공기는 송풍팬(23)에 의해 제 1열교환기(21) 주위로 보내지게 되고 제 1열교환기(21)의 방열에 의해 덥혀져 제습공기로서 실내로 토출된다. 제 2열교환기(22)에서 유출되는 냉매는 실외기(2)의 압축기(10)로 흡입되어 다시 압축되어 토출된다.
냉매의 일부가 저류기(26)에 고여있게 됨으로써 재열 제습 운전시에 공기조화장치(1)를 순환하는 냉매량이 감소된다. 저류기(26)의 용적은 냉방 운전에 가장 적합한 냉매량과 재열 제습 운전에 가장 적합한 냉매량의 차에 거의 상응하는 크기로 되어 있다. 재열 제습 운전에서 냉방 운전으로 전환되면 이방밸브(28)가 열리므로 저류기(26)에 고여 있던 액 냉매가 제 2실외열교환기(22)로 공급되어 공기조화장치(1)를 순환하는 냉매량이 증가한다.
상기 실시 형태에 따르면, 저류기(26)와 제 2감압장치(30)를 병렬로 접속시키고 저류기(26)측에 이방밸브(28)을 설치하여 제 2감압장치(30)의 경로에 대한 바이패스 회로로 하여 냉방 운전시와 재열 제습 운전시의 냉매의 경로를 다르게 구성했으므로 2개의 열교환기(21, 22)를 모두 증발기로 사용하는 냉방 운전이 가능해진다. 또한, 재열 제습 운전시에는 이방밸브(28)를 닫음으로써 잉여 냉매를 저류기 (26)에 모아두어 냉매의 순환량을 감소시킬 수 있으므로 냉방 운전과 재열 제습 운전 각각을 최적의 냉매량으로 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
제 1열교환기(21)의 하부에서 제 2열교환기(22)로 냉매가 흐르도록 했으므로 제 1열교환기(21)에서 액 냉매가 형성될 때 액 냉매를 신속하게 제 2열교환기(22)를 향해 유출시킬 수 있게 되어 제 1열교환기(21) 내에 액 냉매가 체류하지 않게 된다. 이에 따라 제 1열교환기(21)에서의 열교환 효율을 높게 유지할 수 있다.
제 1열교환기(21)에서 연장되는 배관(24)에 상향 돌출되는 분기부(25)을 마련했으므로 2상 냉매를 통과시킬 때의 유동 저항을 최소로 하면서 가스 냉매와 액 냉매를 신속하게 분리할 수 있다. 따라서, 재열 제습 운전시에 잉여 액 냉매를 저류기(26)로 신속하게 회수할 수 있다.
실내로 토출되는 기류의 경로(A) 상에 저류기(26)가 노출되도록 배치하였으므로 냉방 운전시 저류기(26)를 증발기로 사용할 수 있어 냉방 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이방밸브(28)는 기류의 경로(A)를 벗어난 위치에 배치했으므로 제 1 및 제 2열교환기(21, 22)에 발생하는 결로수에 이방밸브(28)가 노출되지 않게 된다.
여기서, 분기부의 변형예를 도 2에 도시한다. 도 2에 도시된 분기부(50)는 제 1열교환기(21)에서 연장되는 배관(24)이 분기 배관(51)에 거의 수직하게 접속된 대략 T자형으로 형성되어 있다. 분기 배관(51)은 비스듬히 경사져 있으며 하측으로 연장되는 단부(51A)에는 저류기(26)가 접속된다.
상측으로 연장되는 단부(51B)에는 제 2감압장치(30)가 접속된다. 이 분기부 (50)에 2상 냉매를 흐르게 하면 배관(24)을 흐르는 2상 냉매가 분기 배관(51)의 내벽에 충돌하게 되어 액 냉매와 가스 냉매의 분리가 쉬워진다. 냉방 운전에서 재열 제습 운전으로 전환한 직후에는 정상(定常)운전이 될 때까지 분기 배관(51)으로 2상 냉매가 흐른다. 이 때 분기 배관(51)에서 액 냉매와 가스 냉매가 분리되어 액 냉매는 저류기(26)에 멈추어 있게 된다. 가스 냉매는 제 2감압장치(30)를 통과하여 제 2열교환기(22)로 공급된다. 이에 의해 재열 제습에는 직접 기여하지 않는 액 냉매인 잉여 냉매가 저류기(26)로 회수된다. 즉, 운전 전환 후 저류기(26)로 신속하게 액 냉매가 저장되므로 재열 제습 운전에 적절한 냉매량을 사용하는 운전에 도달하기까지의 이행 시간을 단축할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않고 널리 응용할 수 있다.
예를 들면 저류기(26)는 제 2열교환기(22)와 제 1열교환기(21) 사이에서 기류의 경로(A) 상에 배치하는 것도 가능하다. 또한 실외기(2)의 구성이나 개수는 도시된 것에 한정되지 않는다.
제 1 및 제 2감압장치(13, 30)는 압력을 제어할 수 있는 구성이면 어떠한 구성이라도 적용 가능하다. 이방밸브(28)는 개폐밸브 등 유로의 전환이 가능한 밸브라면 어떠한 밸브도 사용 가능하다.
본 발명에 따르면, 제 1열교환기에서 제 2열교환기에 이르는 경로 도중에 감압장치를 바이패스하는 경로를 마련하고 이 경로상에 저류기를 설치함으로써 냉매의 일부를 제 2열교환기로 공급하면서 냉매를 저류기에 저장시켜둘 수 있다. 따라 서, 공기조화장치의 운전 모드에 맞도록 냉매의 순환량을 실내기측에서 변화시킬 수 있어 운전 모드에 관계없이 효율적인 운전을 할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 실내기에 제 1열교환기와 제 2열교환기를 기류가 흐르는 방향을 따라 순차적으로 설치하고, 상기 제 1열교환기에서 상기 제 2열교환기로 냉매가 흐르는 경로 상에 감압장치를 설치함과 아울러 상기 감압장치를 바이패스하는 회로를 마련하고 이 회로에 제 1열교환기측을 기준으로 차례로 냉매의 저류기와 이방밸브를 설치하고,
    상기 저류기는 냉방 운전시 상기 제 1열교환기 및 상기 제 2열교환기를 통과하여 실내로 토출되는 기류의 경로상의 배치되고 상기 이방밸브 개방시 증발기로서 기능하는 것을 포함하고,
    상기 제 1열교환기의 하부에 냉매의 유출구가 마련되고, 상기 유출구와 접속된 배관에는 상기 감압장치와 상기 저류기로 분기되는 분기부를 가지며, 상기 분기부는 2상 냉매의 경우에도 유동저항이 감소되어 원활하게 통과할 수 있도록 하기 위해 상향 돌출되는 대략 U자상으로 만곡된 배관의 중도에서 상향 연장되는 배관이 설치되며, 상기 만곡된 배관은 상기 저류기의 상측을 통해 접속되고, 상기 상향 연장되는 배관은 상기 감압장치에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1열교환기의 하부에 냉매의 유출구가 마련되고 상기 유출구에 접속된 배관은 냉매를 분기시키는 분기 배관에 거의 수직하게 접속되어 있으며, 상기 분기 배관의 하측으로 연장되는 단부는 상기 저류기에 접속되고, 상기 분기 배관의 상측으로 연장되는 단부는 상기 감압장치에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 공 기조화장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2열교환기에 대해 기류의 하류측에 상기 저류기가 배치되고, 상기 이방밸브는 상기 제 1 및 제 2열교환기를 통과하는 기류의 경로를 벗어난 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
KR1020060013646A 2005-10-18 2006-02-13 공기조화장치 KR101166376B1 (ko)

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