KR100200795B1 - 공기조화기의 냉동싸이클 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 냉동싸이클에 관한 것으로, 그 목적은 목적은 냉매를 다단 압축함으로써 냉매의 압축율을 높여 전체 싸이클의 작동 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 냉동싸이클은, 냉매를 압축하기 위한 압축기(10), 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기(20), 그리고 냉매를 증발시켜 냉기를 생성하는 증발기(40)를 포함한다. 압축기(10)는 1차압축부(11)와 2차압축부(12)를 구비하여 냉매를 2단압축하도록 한다. 응축기(20)의 후방에는 응축기(20)의 후방 냉매관(50)에서 분기되어 1차압축부(11)와 2차압축부(12)사이에 연통된 회귀유로(60)가 마련되어 응축된 냉매의 일부를 압축기로 복귀시켜 1차압축된 냉매를 냉각시킨다. 이로써 1차압축된 냉매가 냉각된 후, 2차압축되도록 함으로서 냉매의 압축율을 향상하고 2차압축부(12)의 파손을 방지한다.

Description

공기조화기의 냉동싸이클
본 발명은 공기조화기의 냉동싸이클에 관한 것으로, 더 상세하게는 압축기에서 압축된 후 응축된 냉매의 일부를 압축기로 복귀시켜 냉매를 냉각시킨후 재압축시킴으로써 냉매의 압축율을 높여 전체 싸이클의 효율을 높인 공기조화기의 냉동싸이클에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 냉매의 상태변환을 이용하여 공기를 조화시켜 조화공간을 조화시키는 것으로서, 냉매의 상태변환은 냉동싸이클에 의하여 이루어진다. 도1은 종래 공기조화기의 냉동싸이클을 보인 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 냉동싸이클은 냉매를 압축하기 위한 압축기(1), 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기(20), 냉매를 팽창시키기 위한 냉매팽창장치(30), 그리고 응축된 냉매를 증발시키기 위한 증발기(40)를 포함한다. 상기한 부품들은 냉매관(50)에 의하여 폐회로를 구성한다. 이와 같이 구성된 냉동싸이클의 냉기생성 과정을 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 저온저압의 기체 상태로 압축기로 유입된 냉매는 압축기(1)에서 압축되어 고온고압의 기체 상태로 토출된다. 고온고압의 기체로 토출된 냉매는 응축기(20)에서 외부공기와 열교환함으로써 응축되어 액화되는데, 상온보다 높은 온도를 갖는 고압 상태를 유지한다. 응축기(20)에서 응축된 냉매는 냉매팽창장치(30)에서 팽창하여 저온저압의 액체와 기체가 혼재하는 상태가 된후 증발기(40)에서 증발함으로써 냉기를 생성한다. 이와 같이 냉매의 상태변환이 반복수행됨으로써 필요로 하는 냉기가 생성된다. 공기조화기는 상기와 같은 방법으로 생성된 냉기를 이용하여 조화공간을 조화시키는 것이다.
그러나 이와 같은 종래 공기조화기의 냉동싸이클은 냉매를 한 번만 압축하기 때문에 냉매의 압축율이 낮아 전체 싸이클의 냉기 생성능력이 낮은 문제가 있었다. 그리고 냉매의 압축율을 높이기 위하여 냉매를 다단 압축하고자 하여도 1차 압축되어 고온 고압의 상태인 냉매의 재압축이 어려울 뿐만 아니라 압축율이 낮아 재압축 효율이 없으며, 재압축시 고온에 의하여 2차압축을 위한 부품의 소손이 우려되었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 냉매를 다단 압축함으로써 냉매의 압축율을 높여 전체 싸이클의 작동 효율을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 냉동싸이클을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 응축기에서 응축된 냉매를 이용하여 1차 압축된 냉매를 냉각시킴으로써 냉매의 재압축율을 향상할 수 있는 공기조화기의 냉동싸이클을 제공하는 것이다.
도1은 종래 일반적인 공기조화기의 냉동싸이클을 보인 도면이다.
도2는 종래 냉동싸이클의 압력-열의 선도를 보인 그래프이다.
도3은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉동싸이클을 보인 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 냉동싸이클의 압력-열의 선도를 보인 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 압축기11 : 1차압축부
12 : 2차압축부20 : 응축기
30 :냉매팽창장치40 : 증발기
60 : 회귀유로
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 압축하기 위한 압축기, 상기 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기, 그리고 상기 냉매를 증발시켜 냉기를 생성하는 증발기를 포함하는 공기조화기의 냉동싸이클에 있어서, 상기 압축기는 냉매를 적어도 두 번 이상 압축하는 것을 특징으로 하는 구성이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하겠다.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉동싸이클을 보인 도면이다. 이에 도시한 바와 같이, 공기조화기의 냉동싸이클은 냉매를 압축시키기 위한 압축기(10)와 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기(20)와 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 냉매팽창장치(30)와 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기(40)를 포함한다. 상기한 각 부품은 냉매관(50)에 의하여 순차적으로 연결되어 폐회로를 구성한다. 이때 냉매를 열교환시키는 응축기(20)와 증발기(40)에는 팬(71)(72)이 설치되어 외부 공기 또는 조화공간내의 공기를 강제순환시킴으로써 응축기(20)와 증발기(40)에서의 열교환효율을 촉진시킨다.
한편 압축기(10)는 냉매의 압축율을 높이기 위하여 냉매를 다단 압축하도록 구성되는데, 본 실시예에서는 냉매를 2단 압축하도록 구성하였다. 즉, 압축기(10)는 냉매를 1차압축하는 1차압축부(11)와 1차압축부(11)의 후방에 설치되어 1차압축된 냉매를 재압축하는 2차압축부(12)를 포함한다. 응축기(20)에서 응축된 냉매를 이용하여 1차압축부(11)에서 압축된 냉매를 냉각시켜 2차압축부(12)에서의 압축효율을 향상시키기 위한 구조가 제공된다. 즉, 응축된 냉매를 1차압축부(11)와 2차압축부(12)사이로 회귀시키기 위한 회귀유로(60)가 형성되는데, 회귀유로(60)는 응축기(20)의 후방에 위치하는 냉매관(50)에서 분기되어 1차압축부(11)와 2차압축부(12)사이에 연통됨으로써 응축된 냉매의 일부가 회귀하여 1차압축된 냉매를 냉각시키도록 한다. 이때 회귀유로(60)의 중도에는 공기조화기의 제어부(미도시)에 의하여 제어되는 밸브(61)가 설치되어 회귀되는 냉매의 양과 시기를 제어할 수 있도록 한다.
한편 냉매관(50)중 냉매팽창장치(30)와 증발기(40)를 연결하는 부위는 증발기(40)와 압축기(10)를 연결하는 냉매관(50)에 근접되게 설치됨으로써 증발기(40)에서 토출된 냉매를 열교환시켜 가열시킨다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기 냉동싸이클의 작동을 도4를 참조하여 냉기생성시를 기준으로 설명하면 다음과 같다.
냉매는 저온저압의 상태로 압축기(10)로 유입되어 압축됨으로써 고온고압의 기체상태로 토출된다. 고온고압의 기체상태로 토출된 냉매는 응축기(20)에서 외부 공기와 열교환하여 액체상태가 된다. 이때 냉매는 일정온도가 떨어졌지만 여전히 고온고압의 상태를 유지한다. 고온 고압의 액체상태의 냉매는 냉매팽창장치(30)에서 팽창됨으로써 저온 저압의 기체와 액체가 혼재하는 상태가 되어 증발기로 이동한다. 증발기(40)로 이동한 냉매는 증발기(40)에서 증발하면서 외부 열을 흡수함으로써 냉기를 생성한다. 증발한 냉매는 저온 저압의 기체상태가 되어 압축기(10)로 재유입되어 압축되어 상기한 과정을 반복수행함으로써 필요로하는 냉기를 생성하게 된다.
냉매의 이단 압축 및 압축중인 냉매의 냉각에 대하여 설명하겠다. 압축기(10)로 유입된 냉매는 1차압축부(11)에서 1차압축되어 2차압축부(12)로 이동하여 2차압축부(12)에서 재압축된다. 이때 응축기(20)에서 응축된 냉매중 일부가 회귀유로(60)를 통하여 1차압축부(11)에서 2차압축부(12)사이로 회귀하여 1차로 압축된후 2차압축부로 이동중인 1차압축된 냉매와 섞여 냉매를 냉각시킨다. 이로써 2차압축부에서의 압축효율을 향상하고 고열에 의한 2차압축부(12)를 파손을 방지하게 된다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 냉동싸이클은, 냉매를 이단압축함으로써 냉매의 압축율이 높아 전체 싸이클의 작동효율이 높아지는 이점이 있다. 특히 일차 압축된 냉매를 응축된 냉매를 이용하여 냉각시킨후 이차압축시킴으로써 냉매의 이차압축율을 향상하였으며 고온에 의한 이차압축부의 소손 등에 의한 파손을 방지하는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 냉매를 압축하기 위한 압축기, 상기 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기, 그리고 상기 냉매를 증발시켜 냉기를 생성하는 증발기를 포함하는 공기조화기의 냉동싸이클에 있어서,
    상기 압축기는 냉매를 적어도 두 번 이상 압축하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉동싸이클.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉동싸이클은, 상기 압축기에서 1차압축된 냉매를 냉각시키도록 상기 응축기에서 응축된 냉매의 일정량을 상기 압축기로 회귀시키는 회귀유로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉동싸이클.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회귀유로에는 전자밸브가 마련된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉동싸이클.
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