KR0159238B1 - 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1차팽창이후 어큐물레이터에서 분리된 액냉매를 다시 2차팽창시켜 주므로서 팽창변입구의 과냉각도를 크게 한 것 같은 잠열의 효과를 도모하는 동시에 증발기 입구건도를 작게하여 냉동효과를 상승시키도록 한 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치에 관한 것으로, 냉매가스를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기(1)와, 압축기(1)에서 이송된 고온, 고압의 냉매가스를 방열시켜 점차적으로 액체상태로 상변화시키는 응축기(2)와, 응축기(2)에서 액체상태로 상변화되어 이송된 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하는 1차팽창변(3)과, 1차팽창변(3)에서 이송된 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 분리시켜 기체냉매만 압축기(1)로 바이패스시키도록 하는 어큐물레이터(4)와, 어큐물레이터(4)에 저장된 액체냉매를 이송시키면서 다시 저온의 액체 및 기체상태로 감압팽창하는 2차팽창변(5)과, 2차팽창변(5)에서 이송된 저온의 액체 및 기체상태의 냉매를 통과시키면서 증발되어 주변열을 빼앗아 외부온도를 낮은 온도로 유지시키는 동시에 증발된 냉매가스를 바이패스된 냉매와 혼합하여 다시 압축기(1)로 이송시키도록 하는 증발기(6)로 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치를 구성한다.

Description

에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치

제1도는 종래의 냉동싸이클도.

제2도는 종래 냉동싸이클의 몰리엘선도.

제3도는 본 발명의 냉동싸이클도.

제4도는 본 발명의 어큐물레이터의 구조도.

제5도는 본 발명 기액분리판의 평면도.

제6도는 본 발명 냉동싸이클의 몰리엘선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 응축기

3 : 1차팽창변 4 : 어큐물레이터

41 : 저장통 42 : 냉매유입구

43 : 바이패스연결구 44 : 액체유출구

45 : 기액분리판 45a : 구멍

46 : 필터망 5 : 2차팽창변

6 : 증발기

본 발명은 에어컨의 어큐물레이터에 관한 것으로, 특히 1차팽창이후 어큐물레이터에서 분리된 액냉매를 다시 2차팽창시켜 주므로서 팽창변입구의 과냉각도를 크게 한 것 같은 잠열의 효과를 도모하는 동시에 증발기 입구건도를 작게 하여 냉동효과를 상승시키도록 한 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치에 관한 것이다.

종래의 냉동싸이클은 제1도와 같이, 냉매가스를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기(1')와, 압축기(1')에서 이송된 고온, 고압의 냉매가스를 방열시켜 점차적으로 액체상태로 상변화시키는 응축기(2')와, 응축기(2')에서 액체상태로 상변화되어 이송된 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하는 팽창변(3')과, 팽창변(3')에서 이송된 저온의 액체 및 기체상태의 냉매를 통과시키면서 증발되어 주변열을 빼앗아 외부온도를 낮은 온도로 유지시키는 동시에 증발된 냉매가스를 다시 압축기(1')로 이송시키도록 하는 증발기(4')와, 증발기(4')에서 회수되는 냉매의 액체와 기체를 분리하여 기체냉매만을 압축기(1')로 공급되도록 하는 어큐물레이터(5')로 구성하고 있다.

이러한 냉동싸이클은 냉방시 압축기(1')가 구동하여 냉매가스를 고온, 고압으로 압축하여 응축기(2')로 이송시키며, 응축기(2')로 이송된 냉매가스는 액체상태로 상변화되어 팽창변(3')으로 이송되고, 팽창변(3')으로 이송된 액상의 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하여 중발기(4')로 이송하며, 증발기(4')로 이송된 냉매는 실내의 온도와 열교환하여 실내를 냉방되게 하고, 증발기(4')에서 열교환된 냉매는 어큐물레이터(5')로 이송되어 기체냉매만 압축기(1')로 이송되도록 하므로서 냉방싸이클이 완료되는 것이다.

그런데, 제2도의 몰리엘선도상에 나타나는 바와같이 냉매는 폐회로속에서 압축, 응축, 팽창 및 증발의 4과정을 반복하면서 순환하도록 되어 있다.

즉, 냉동싸이클이 이론적으로 완벽하면 냉매는 ①⇒②⇒③⇒④⇒①의 과정을 반복하게 되나, 실제로는 여러가지 손실과 제약때문에 이론과는 약간 다른 과정을 거치게 되는 데, 그 손실중에서 하나가 감압팽창과정을 거치면서 발생되는 열손실로서 손실을 몰리엘선도상에 표시하면 ①⇒②⇒③⇒④' ⇒①의 형태가 되므로 ④' ⇒④만큼의 손실을 감압팽창과정에서 발생하게 되며, 이로인해 응축기(2')에서 이송된 액냉매는 충분히 과냉액이 되지 않으면 팽창변(3')으로 비체적이 큰 기체냉매가 유입되기 어려우므로 응축기(2')에서 충분한 과냉액이 되도록 하기 위해서는 응축기의 용량이 충분히 커야 되고, 또 감압팽창손실이 큰 냉매(HCFC22의 대체냉매인 HFC407C냉매)의 경우 증발잠열을 충분히 이용할 수 없어 에어컨의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 1차팽창이후 어큐물레이터에서 분리된 액냉매를 다시 2차팽창시켜 주므로서 팽창변입구의 과냉각도를 크게 한 것 같은 잠열의 효과를 도모하는 동시에 증발기 입구건도를 작게하여 냉동효과를 상승시키도록 하고자 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 냉매가스를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 압축기에서 이송된 고온, 고압의 냉매가스를 방열시켜 점차적으로 액체상태로 상변화시키는 응축기와, 응축기에서 액체상태로 상변화되어 이송된 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하는 1차팽창변과, 1차팽창변에서 이송된 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 분리시켜 기체냉매만 압축기로 바이패스시키도록 하는 어큐물레이터와, 어큐물레이터에 저장된 액체냉매를 이송시키면서 다시 저온의 액체 및 기체상태로 감압팽창하는 2차팽창변과 2차팽창변에서 이송된 저온의 액체 및 기체상태의 냉매를 통과시키면서 증발되어 주변열을 빼앗아 외부온도를 낮은 온도로 유지시키는 동시에 증발된 냉매가스를 바이패스된 냉매와 혼합하여 다시 압축기로 이송시키도록 하는 증발기로 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치를 구성한 것이 본 발명의 기본적인 특징이다.

상기 어큐물레이터는, 기체 및 액체냉매를 저장하는 저장통과, 저장통의 상부에 연결되어 1차팽창변에서 이송되는 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 저장통으로 안내하는 냉매유입구와, 저장통의 상부에 연결되게 설치되어 분리된 기체냉매만 압축기로 바이패스되도록 안내하는 바이패스연결구와, 저장통의 하부에 연결되게 설치되어 저장통에 저장된 액체냉매를 2차팽창변으로 안내하는 액체유출구와, 저장통내의 상부에 설치되어 1차팽창변에서 이송되는 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 분리하도록 다수의 구멍이 형성된 기액분리판과, 저장통내의 하부에 설치되어 액체냉매의 이물질을 걸러주는 필터망으로 구성한 것이 본 발명의 부수적인 특징이다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제3도는 본 발명의 실시예로서, 냉매가스를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기(1)와, 압축기(1)에서 이송된 고온, 고압의 냉매가스를 방열시켜 점차적으로 액체상태로 상변화시키는 응축기(2)와, 응축기(2)에서 액체상태로 상변화되어 이송된 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하는 1차팽창변(3)과, 1차팽창변(3)에서 이송된 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 분리시켜 기체냉매만 압축기(1)로 바이패스시키도록 하는 어큐물레이터(4)와, 어큐물레이터(4)에 저장된 액체냉매를 이송시키면서 다시 저온의 액체 및 기체상태로 감압팽창하는 2차팽창변(5)과, 2차팽창변(5)에서 이송된 저온의 액체 및 기체상태의 냉매를 통과시키면서 증발되어 주변열을 빼앗아 외부온도를 낮은 온도로 유지시키는 동시에 증발된 냉매가스를 바이패스된 냉매와 혼합하여 다시 압축기(1)로 이송시키도록 하는 증발기(6)로 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치를 구성한다.

상기 어큐물레이터(4)는 제4도 및 제5도와 같이, 기체 및 액체냉매를 저장하는 저장통(41)과, 저장통(41)의 상부에 연결되어 1차팽창변(3)에서 이송되는 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 저장통(41)으로 안내하는 냉매유입구(42)와, 저장통(41)의 상부에 연결되게 설치되어 분리된 기체냉매만 압축기(1)로 바이패스되도록 안내하는 바이패스연결구(43)와, 저장통(41)의 하부에 연결되게 설치되어 저장통(41)에 저장된 액체냉매를 2차팽창변(5)으로 안내하는 액체유출구(44)와, 저장통(41)내의 상부에 설치되어 1차팽창변(3)에서 이송되는 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 분리하도록 다수의 구멍(45a)이 형성된 기액분리판(45)과, 저장통(41)내의 하부에 설치되어 액체냉매의 이물질을 걸러주는 필터망(46)으로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명은, 제3도에서 냉방시 압축기(1)가 구동하여 냉매가스를 고온, 고압으로 압축하여 응축기(2)로 이송시키며, 응축기(2)로 이송된 냉매가스는 액체상태로 상변화되어 1차팽창변(3)으로 이송되고, 1차팽창변(3)으로 이송된 액상의 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하여 어큐물레이터(4)로 이송되게 하며, 어큐물레이터(4)로 이송된 저온의 액체 및 기체 상태의 냉매는 분리되어 기체냉매만 바이패스되어 압축기(1)로 이송되고, 어큐물레이터(4)에서 분리된 액체냉매는 2차팽창변(5)으로 이송되며, 2차팽창변(5)에서는 어큐물레이터(4)에서 이송된 액체냉매를 다시 저온의 액체 및 기체 상태로 감압팽창시켜 증발기(4)로 이송하며, 증발기(4)로 이송된 냉매는 실내의 온도와 열교환하여 실내를 냉방되게 하고, 증발기(4)에서 열교환된 기체냉매는 어큐물레이터(4)로 바이패스되는 기체냉매와 혼합되어 압축기(1)로 이송되도록 하므로서 냉방싸이클이 완료된다.

이때, 1차팽창변(3)에서 어큐물레이터(4)로 이송되는 저온의 액체 및 기체냉매는 냉매유입구(42)를 통하여 유입되며, 냉매유입구(42)로 유입된 액체 및 기체냉매는 기액분리판(45)에 의하여 분리된 뒤 기체냉매는 바이패스연결구(43)를 통하여 바이패스되어 압축기(1)로 이송되고, 액체냉매는 기액분리판(45)의 구멍(45a)을 통하여 흘러 내려 저장통(41)의 하부에 저장하게 되며, 저장통(41)의 하부에 저장된 액체냉매는 필터망(46)을 통과하면서 이물질을 걸려준 뒤 액체유출구(44)를 통해 2차팽창변(5)으로 이송되는 것이다.

그런데 응축기(2)에서 증발기(6)로 이송되는 고온, 고압의 냉매가스의 열을 되도록 많이 방출시켜 냉매의 온도를 낮추는 것이 증발기(6)에서 실내의 더운열을 많이 흡수할 수 있다.

이와같이 본 발명의 냉동싸이클은 제6도의 몰리엘선도상에서 나타나는 바와같이, 응축기(2)에 의하여 응축(③)된 고온, 고압의 액체냉매는 1차팽창변(3)에서 갑압팽창(④)되어 기체 및 액체냉매로 상변화되며, 상변화된 냉매는 어큐물레이터(4)에서 저온의 기체 및 액체냉매를 분리시켜 기체냉매는 점(⑤' )으로, 액체냉매는 점(⑤)으로 각각 이송되므로 이때의 점(④⑤⑤' )은 동일한 압력선상에 있게 된다.

여기서 점(⑤' )의 기체냉매는 바이패스회로를 통하여 점(⑧)까지 이송하게 되는데 점(⑤' )와 점(⑧)은 압력차이가 있으므로 바이패스회로를 팽창변처럼 압력손실이 큰 가는 배관을 사용하여 감압시켜야 된다.

그리고 1차팽창변(3)과 2차팽창변(5)은 압축기(1)에서 상승시킨 압력(①에서② 또는 ③에서⑥)만큼 감압시키는 역할을 수행하게 된다. 따라서 2차팽창변(5)은 1차팽창변(3)에서 감압(③에서④)시킨 만큼을 제외한 압력만 감압(⑤에서⑥)시키면 되는 것이다.

결국 종래와 같이 1차팽창만 행하는 경우와 비교하면 본 발명의 냉동싸이클에서 증발기(6)의 입구가 점(⑥' )에서 점(⑥)으로 이동하므로 그 만큼의 엔탈피차(ΔH)만큼의 이득을 보게 되는 것이다.

이와같이 본 발명은 어큐물레이터를 이용하여 2단팽창을 하므로서 ΔH만큼의 냉동효과를 증대시킬 수가 있으며, 2차팽창변의 경우 어큐물레이터가 수액기역할을 하므로 2차팽창이 용이하고, 바이패스회로의 관경은 매우 작기때문에 배관구성이 자유로워지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 냉매가스를 고온, 고압으로 압축시키는 압축기와, 압축기에서 이송된 고온, 고압의 냉매가스를 방열시켜 점차적으로 액체상태로 상변화시키는 응축기와, 응축기에서 액체상태로 상변화되어 이송된 냉매를 저온의 액체 및 기체상태로 감압하는 1차팽창변과, 1차팽창변에서 이송된 저온의 액체 및 기체상태의 냉매를 분리시켜 기체냉매만 압축기로 바이패스시키도록 하는 어큐물레이터와, 어큐물레이터에 저장된 액체냉매를 이송시키면서 다시 저온의 액체 및 기체상태로 감압팽창하는 2차팽창변과, 2차팽창변에서 이송된 저온의 액체 및 기체상태의 냉매를 통과시키면서 증발되어 주변열을 빼앗아 외부온도를 낮은 온도로 유지시키는 동시에 증발된 냉매가스를 바이패스된 냉매와 혼합하여 다시 압축기로 이송시키도록 하는 증발기로 구성한 것을 특징으로 하는 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 어큐물레이터는, 기체 및 액체냉매를 저장하는 저장통과, 저장통의 상부에 연결되어 1차팽창변에서 이송되는 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 저장통으로 안내하는 냉매유입구와, 저장통의 상부에 연결되게 설치되어 분리된 기체냉매만 압축기로 바이패스되도록 안내하는 바이패스연결구와, 저장통의 하부에 연결되게 설치되어 저장통에 저장된 액체냉매를 2차팽창변으로 안내하는 액체유출구와, 저장통내의 상부에 설치되어 1차팽창변에서 이송되는 저온의 액체와 기체상태의 냉매를 분리하도록 다수의 구멍이 형성된 기액분리판과, 저장통내의 하부에 설치되어 액체냉매의 이물질을 걸러주는 필터망으로 구성한 것을 특징으로 하는 에어컨의 어큐물레이터를 이용한 2단팽창냉동장치.