KR101187286B1

KR101187286B1 - 공조 시스템

Info

Publication number: KR101187286B1
Application number: KR1020060090836A
Authority: KR
Inventors: 남수병
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: KR20080025982A

Abstract

본 발명은 내부 열교환기로 유입되는 열교환매체의 온도를 낮게 유지함으로써, 내부 열교환기의 열부하의 경감을 통하여 실내측 열교환기로 유입되는 열교환 매체의 온도를 낮게 할 수 있으므로 실내 냉방 성능을 향상시킬 수 있도록 한 공조 시스템에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공조 시스템은, 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 실내측에 위치하여 열교환매체가 유입되어 배출되는 과정에서 실내 공기와 열교환되는 실내측 열교환기와; 상기 실내측 열교환기에서 배출되는 열교환매체를 유입받아 배출함으로써, 열교환매체의 온도를 저온 상태로 유지하는 리저버 탱크와; 상기 팽창밸브에서 배출된 냉매와 상기 리저버 탱크에서 배출되는 열교환매체를 상호 열교환시키는 내부 열교환기와; 상기 압축기와 응축기 와 팽창밸브 및 내부 열교환기를 폐루프를 형성하여 냉매가 순환하도록 함과 아울러 상기 내부 열교환기에서 상기 열교환매체와 열교환된 후 배출되는 냉매가 상기 리저버 탱크내의 열교환매체와 열교환하면서 순환되도록 하는 냉매 순환 라인과; 상기 실내측 열교환기와 리저버 탱크와 내부 열교환기를 폐루프를 형성하여 열교환매체가 순환하도록 하는 열교환매체 순환 라인을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

물, R-152a, 저온, 유지

Description

공조 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM}

도 1은 일반적인 냉동시스템의 냉매 사이클을 나타낸 도면.

도 2는 종래 기술에 의한 공조 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 공조 시스템의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 압축기

20 : 응축기

30 : 팽창밸브

40 : 내부 열교환기

50 : 리저버 탱크

60 : 실내측 열교환기

L1 : 냉매 순환 라인

L2 : 열교환매체 순환 라인

본 발명은 공조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 열교환기로 유 입되는 열교환매체의 온도를 낮게 유지함으로써, 내부 열교환기의 열부하의 경감을 통하여 실내측 열교환기로 유입되는 열교환 매체의 온도를 낮게 할 수 있으므로 실내 냉방 성능을 향상시킬 수 있도록 한 공조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 냉동 시스템은 R-134a로 일컬어지는 프레온가스를 냉매로 하여 이 냉매를 냉동시스템에 순환시켜 기체 또는 액체 상태로 상변화시켜 차실내로 공급되는 공기의 온도를 낮추어 차실내를 냉방하였다.

이와 같이 R-134a 프레온 가스를 냉매로 이용하는 냉동시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축기(1)에서 고온, 고압으로 압축시키고 응축기(2)에서 액체 상태로 응축시키고 이 응축된 냉매를 팽창밸브(3)를 통과시켜 기화되기 쉽게 팽창시킨 다음 상기 팽창된 냉매를 증발기(4)를 통과시키고 이때 상기 증발기(4)를 통과하는 냉매와 상기 증발기(4)를 경유하여 차실내로 공급되는 공기를 열교환시켜 공기의 온도를 낮춤으로써 차실내를 냉방하였다.

상기 냉동시스템은 R-134a 프레온 가스를 냉매로 사용하게 되는데, 상기 R-134a 프레온 가스는 지구온난화를 일으키는 물질로 알려져 그 사용이 규제되고 점차적으로 사용이 금지될 것으로 예상되고 있다.

이러한 현 상황을 감안하여 지구 온난화 지수가 매우 낮은 대체 냉매로 R-152a를 적용하고 있으나, 대체 냉매인 R-152a는 그 특성상 가연성 높은 물성으로 이루어져 있어, 차량 실내에서의 화재 위험성이 매우 높아 적용상의 어려움이 있었다.

이를 보완하기 위해 최근 개발된 종래 기술의 일례로 실용신안등록 제20-395784호가 있는 바, 이를 도 1에 도시하였다.

종래 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축되어 팽창밸브(130')를 통과한 냉매와 열교환하는 증발기(130)와 및 상기 증발기(130)를 수용하여 증발기(130)로 전달되는 열과 열교환하도록 열교환부(140)를 더 포함하는 실외기(100)와; 상기 실외기(100)의 열교환부(140)에서 열교환된 물이나 부동액 등의 열교환매체로 실내의 공기를 냉난방시킬 수 있도록 열교환기(210)를 포함하는 실내기(200)로 구성되어 있다.

여기서, 도 1에 도시된 부재번호중 위에 언급한 부재번호 이외에 나머지 부재번호에 대한 설명은 후술하는 본 발명과는 관계가 없는 것이어서 그 설명을 생략하기로 한다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 기술은 냉매로 R-152a를 적용하여 실외측인 엔진룸내에서만 그 유동 회로를 구성하여 차량 실내에서의 화재 위험성을 제거할 수 있는 장점은 있으나, 열교환매체와 냉매와의 열교환 성능이 저하되어 실내기(200)를 구성하는 열교환기(210)의 냉방 성능이 향상되지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 내부 열교환기로 유입되는 열교환매체의 온도를 낮게 유지함으로써, 내부 열교환기의 열부하의 경감을 통하여 실내측 열교환기로 유입되는 열교환 매체의 온도를 낮게 할 수 있으므로 실내 냉방 성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 실내측으로 가연성이 있는 냉매가 유동되지 않도록 하여 화재의 위험성으로부터 탈피할 수 있음과 아울러 지구 온난화 방지에 부응할 수 있는 공조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 공조 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 공조 시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공조 시스템은, 압축기(10)와, 응축기(20)와, 팽창밸브(30)와, 실내측 열교환기(60)와, 리저버 탱크(50)와, 내부 열교환기(40)와, 냉매 순환 라인(L1)과, 열교환매체 순환 라인(L2) 및 실내측 열교환기(60)와 내부 열교환기(40) 사이의 열교환매체 순환 라인(L2) 상에 설치되어 열교환매체를 실내측 열교환기(60)로 강제 송출하는 펌프(70)를 포함하여 이루어진다.

상기 압축기(10)는 흡입된 냉매를 고온, 고압으로 압축하여 토출하게 된다. 여기서, 흡입된 냉매는 후술하는 내부 열교환(40)에서 배출된 냉매를 의미한다.

상기 응축기(20)는 상기 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 냉매를 중온,고압의 액상으로 응축시키게 된다.

상기 팽창밸브(30)는 상기 응축기(20)에서 응축된 중온 고압의 액상의 냉매를 증발이 잘되도록 온도와 압력이 저하되도록 팽창시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 냉매 순환 라인(L1)은 상기 압축기(10)와 응축기(20) 와 팽창밸브(30) 및 내부 열교환기(40)를 폐루프를 형성하여 냉매가 순환하도록 함과 아울러 상기 내부 열교환기(40)에서 상기 열교환매체와 열교환된 후 배출되는 냉매가 상기 리저버 탱크(50)내의 열교환매체와 열교환하면서 순환되도록 한다.

그리고, 상기 열교환매체 순환 라인(L2)은, 상기 실내측 열교환기(60)와 리저버 탱크(50)와 내부 열교환기(40)를 폐루프를 형성하여 열교환매체가 순환하도록 한다.

한편, 상기 압축기(10)의 구동과 동시에 펌프(70)도 함께 구동된다.

상기와 같이, 펌프(70)가 구동되면, 열교환매체는 열교환매체 순환 라인(L2)을 따라 강제 송출되어 실내측 열교환기(60)의 내부를 통과하여 리저버 탱크(50)의 내부를 지나 내부 열교환기(40)를 통과한 후, 다시 실내측 열교환기(60)로 복귀하게 된다.

여기서, 상기 실내측 열교환기(60)는 차량일 경우에는 공조덕트(61)내에 설치될 수 있고, 차량 이외의 가정에 설치할 경우에는 실내에 설치된다.

그리고, 상기 리저버 탱크(50)는 내부가 비어있는 통체 형상으로, 상측에 열교환매체 유입구(51)와, 하측에 열교환매체 유출구(52)가 형성되는 것으로, 상기 열교환매체 유입구(51)에는 실내측 열교환기(60)에서 배출된 열교환매체가 유입되게 라인(L2)을 매개로 연결되고, 상기 열교환매체 유출구(52)에는 열교환매체가 내부 열교환기(40)로 유입되도록 라인(L2)을 매개로 연결된다.

이와 같은 과정에서, 상기 팽창밸브(30)에서 팽창된 냉매는 내부 열교환기(40)의 내부를 통과하면서 리저버 탱크(50)에서 배출되어 내부 열교환기(40)로 유입되는 열교환매체와 열교환되어 증발하게 된다. 이로 인해, 내부 열교환기(40)의 내부를 통과하는 열교환매체는 저온의 상태로 펌프(70)의 펌핑에 의해 실내 또는 공조덕트(61)내에 설치된 실내측 열교환기(60)로 유입되게 된다.

이로써, 공조덕트(61)내에서는 별도로 설치된 송풍기(미도시)에서 공급되는 공기가 실내측 열교환기(60)를 통과하면서 열교환되어 온도가 낮은 냉기 상태로 되어 실내를 냉방할 수 있게 된다.

한편, 실내측 열교환기(60)의 내부를 흐르는 열교환매체는 공조덕트(61)내를 흐르는 공기와 열교환되어 그 온도가 상승된 상태로 리저버 탱크(50)로 유입된다.

이때, 상기 내부 열교환기(40)에서 배출되는 냉매의 온도는 내부 열교환기(40)내의 온도보다 약간 높은 중온 상태이기 때문에 리저버 탱크(50)를 감싸도록 설치된 라인(L1')을 따라 흐르면서, 리저버 탱크(50)내의 열교환매체와 다시 한번 열교환을 하게 된다.

이렇게 되면, 리저버 탱크(50)의 열교환매체는, 그 온도가 실내측 열교환기(60)에서 배출된 후의 열교환매체의 온도보다 낮은 상태로 되어, 내부 열교환기(40)의 내부를 통과하면서 팽창밸브(30)에서 배출되는 냉매와 열교환되어, 온도가 낮은 상태로 된 후, 실내측 열교환기(60)로 유입된다.

이와 같은 과정을 반복하게 되면, 항상 공조덕트(60)내에서는 온도가 낮은 냉기를 실내로 토출할 수 있게 되는 등 우수한 냉방 공조 환경을 기대할 수 있다.

한편, 상기 리저버 탱크(50)를 지나면서 열교환된 냉매는 다시 압축기(10)로 복귀된다.

이제까지 설명한 본 발명의 구성중 상기 냉매 순환 라인(L1)중 상기 내부 열교환기(40)에서 배출된 라인(L1)은 상기 리저버 탱크(50)의 외면을 나선형상으로 감싸도록 설치됨이 바람직한데, 그 이유는 냉매와 열교환매체간의 열교환이 잘되도록 하기 위함이다.

그리고, 전술한 본 발명의 구성에서 상기 냉매로는 R-152a를 사용함이 바람직하며, 상기 열교환매체로는 물 또는 글리콜을 사용함이 바람직하다.

즉, 상기 냉매로 R-152a를 사용하게 되면, R-134a에 비해 지구 온난화 지수가 낮기 때문에 냉매 사용 규제에 탄력적으로 대응하여 지구 온난화 방지에 부응할 수 있고, R-152a 냉매는 비록 가연성이 있는 특징이 있지만, 본 발명의 시스템에서는 실내측으로 가연성이 있는 냉매가 유동되지 않도록 하였기 때문에 차량 실내에서의 화재 위험성으로부터 탈피할 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 공조 시스템에 따르면, 내부 열교환기로 유입되는 열교환매체의 온도를 낮게 유지함으로써, 내부 열교환기의 열부하의 경감을 통하여 실내측 열교환기로 유입되는 열교환 매체의 온도를 낮게 할 수 있으므로 실내 냉방 성능을 향상시킬 수 있도록 하며, 실내측으로 가연성이 있는 냉매가 유동되지 않도록 하여 화재의 위험성으로부터 탈피할 수 있음과 아울러 지구 온난화 방지에 부응할 수 있게 된다.

Claims

흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(10)와;

상기 압축기(10)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(20)와;

상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(30)와;

실내측에 위치하여 열교환매체가 유입되어 배출되는 과정에서 실내 공기와 열교환되는 실내측 열교환기(60)와;

상기 실내측 열교환기(60)에서 배출되는 열교환매체를 유입받아 배출함으로써, 열교환매체의 온도를 저온 상태로 유지하는 리저버 탱크(50)와;

상기 팽창밸브(30)에서 배출된 냉매와 상기 리저버 탱크(50)에서 배출되는 열교환매체를 상호 열교환시키는 내부 열교환기(40)와;

상기 압축기(10)와 응축기(20) 와 팽창밸브(30) 및 내부 열교환기(40)를 폐루프를 형성하여 냉매가 순환하도록 함과 아울러 상기 내부 열교환기(40)에서 상기 열교환매체와 열교환된 후 배출되는 냉매가 상기 리저버 탱크(50)내의 열교환매체와 열교환하면서 순환되도록 하는 냉매 순환 라인(L1)과;

상기 실내측 열교환기(60)와 리저버 탱크(50)와 내부 열교환기(40)를 폐루프를 형성하여 열교환매체가 순환하도록 하는 열교환매체 순환 라인(L2)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 냉매 순환 라인(L1)중 상기 내부 열교환기(40)에서 배출된 라인(L1')은 상기 리저버 탱크(50)의 외면을 나선형상으로 감싸도록 설치된 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 냉매는 R-152a이며, 상기 열교환매체는 물 또는 글리콜인 것을 특징으로 하는 공조 시스템.