KR100290544B1 - 냉방용공기조화기의응축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉방용 공기 조화기에 관한 것으로, 외부응축기 또는 수도관을 연결시키지 않고도 냉매를 응축액화시킬 수 있도록 하는 응축장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 압축기에서 압축된 냉매를 공기조화기의 케이스 뒷면에 설치된 방열기에서 케이스 주변 냉기를 흡수하여 1차냉각시키고, 이를 응결수가 함수된 여과포재가 덮여진 냉각판 위를 지나게 하여 2차 냉각시키며 진공상태에서 작동유체가 주입된 진공쿨링기를 통하여 완전 냉각시킨 후 팽창밸브를 통하여 증발기로 유입되게 하므로써 이루어진다.

Description

냉방용 공기 조화기의 응축장치

본 발명은 냉방용 공기 조화기에 관한 것으로, 외부응축기 또는 수도관을 연결시키지 않고도 냉매를 응축액화시킬 수 있도록 하는 응축장치에 관한 것이다.

도 1 에 도시된 냉방용 공기조화기(1)에 이용되는 냉동사이클은 도 2 에 도시된 바와 같이 압축기(2), 응축기(3), 팽창밸브(4), 증발기(5)로 이루어져 있으며, 압축기(2)에서 고온고압으로 압축한 냉매가스는 외부열교환기인 응축기(3)에서 외부공기와 접촉을 통하여 냉매액으로 액화되고 액화된 냉매액은 팽창밸브(4)를 지나면 저온저압이된 후 실내 열교환기인 증발기(5)에서 실내공기와 접촉하면서 냉매액은 증발하고 실내공기는 감열 감습되어 냉방기능을 수행하게 되는 것으로 증발기(5)에서 증발된 냉매가스는 다시 압축기(2)로 유입된다.

이러한 냉동사이클을 채용한 냉방용 공기조화기(1)에서 응축기(3)는 증발기(5)에서 냉각작용을 완료한 후 압축기(2)에서 고온 고압가스로 압축한 것을 응축액화시키기 위하여 설치되는 냉각용 열교환기로써 응축기(3)의 냉각방식에 따라 공기를 사용하는 공냉식과, 물을 사용하는 수냉식이 있다.

냉방용 공기조화기(1)에 많이 사용되는 공냉식 응축기(3)는 실내에 설치되는 본체와 분리하여 실외에 설치하여 외부공기를 강제 순화시켜 냉매가스를 응축액화시키게 되나 외기온도와 풍량등에 따라 응축압력이 크게 변화하게 된다.

즉 냉방시 보통 외기는 고온다습하여 압축가스를 응축 액화하는데 부적당한 외기조건이기 때문에 응축압력은 상승하게 되고 이는 압축가스의 온도와 압력을 상승시켜 압축비 증가를 초래하여 냉동능력이 감속하는 한편 냉동능력당 소요동력이 증가하는 동시에 압축기(2)의 수명을 단축시키는 문제점이 따르게 된다.

또한 응축기(3)는 실외에 설치 운전하게되므로 공기송풍용 팬소음 및 대기온도상승, 주위에 먼지 등을 발생시키게 되어 대기오염의 문제가 발생하고, 실내에 설치하는 본체와 응축기(3)를 포함하는 실외기의 분리 설치에 따라 유니트구조가 복잡해져 제작 및 설치시간이 오래 걸리는 것이었다.

이러한 문제점을 감안하여 최근 실외기를 설치하지 않고 본체 내부에서 수도배관을 연결하여 수냉식으로 응축 액화시키는 냉방용 공기조화기가 개발되어 있으나, 이는 실외기 설치에 따른 불편은 해소할 수 있으나 별도의 수도배관을 실내에서 행하여야 하므로 이 또한 제작 및 설치에 시간이 올래걸리고 일반인은 설치할 수 없는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 냉방용 공기 조화기에서 냉동사이클을 실내기인 본체에 일체화시킴으로써 실외기 또는 수도배관을 설치하는 불편없이 냉매가스를 응축액화시키도록 하는 응축장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 압축기에서 압축된 냉매를 공기조화기의 케이스 뒷면에 설치된 방열기에서 케이스 주변 냉기를 흡수하여 1차냉각시키고, 이를 응결수가 함수된 여과포재가 덮여진 냉각판 위를 지나게 하여 2차 냉각시키며 진공상태에서 작동유체가주입된 진공쿨링기를 통하여 완전 냉각시킨 후 팽창밸브를 통하여 증발기로 유입되게 하므로써 이루어진다.

방열기는 공기조화기 케이스 뒷면에 설치되어 공기조화기 가동시 케이스 주변의 냉기와 접촉하여 냉매열을 냉각시키게 된다.

냉각판은 증발기에서 발생된 응결수를 함수하는 여과포재가 덮여지고 그 사이에 냉매가 흐르게 하여 여과포재에 함수된 응결수로 냉매열을 냉각시키게 된다.

진공쿨링기는 물, 냉매, 오일 등의 작동유체를 진공상태로 채운 후 그 사이를 냉매가 흐르게 하여 냉매열을 냉각시키게 되는 것으로 본 발명은 상기된 방열기, 냉각판, 진공쿨링기로 구성된 응축장치를 공기조화기 본체에 설치하여 실외기 또는 수도배관 없이도 냉매를 응축 액화시킬 수 있도록 하므로써 제작, 설치가 간단화되게 한 것이다.

도 1 은 냉방용 공기조화기 사시도

도 2 는 기존 냉방용 공기조화기 냉동사이클 구성도

도 3 은 본 발명 냉방용 공기조화기 냉동사이클 구성도

도 4 는 본 발명 냉방용 공기조화기 방열기 사시도

도 5 는 본 발명 냉방용 공기조화기 방열기 평면도

도 6 은 본 발명 냉방용 공기조화기 냉각판 및 진공쿨링기 일부절결 정면도

도 7 은 본 발명 냉방용 공기조화기 진공쿨링기 단면도

도 8 은 본 발명 냉방용 공기조화기 응축장치 설치상태도

도 9 는 본 발명 냉방용 공기조화기 냉각판 및 여과포재 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 공기조화기 2 : 압축기 3 : 응축기

4 : 팽창밸브 5 : 증발기 10 : 방열기

11 : 냉매배관 12 : 전열핀 20 : 냉각판

21 : 냉매배관 22 : 여과포재 30 : 진공쿨링기

31 : 냉매배관 32 : 작동유체 40 : 응축장치

도 3 은 본 발명의 냉동사이클 구성도로써

압축기(2)에서 압축된 냉매는 응축장치(4)에서 응축액화된 후 팽창밸브(4)와 증발기(5)를 통하여 압축기(2)로 순환되게 구성되는 것으로

압축장치(40)는 방열기(10), 냉각판(20), 진공쿨링기(30)로 구성되며 상기 압축장치(40)는 공기조화기의 본체에 설치된다.

방열기(10)는 공기조화기 케이스 뒷면에 설치되어 케이스 주위의 냉기를 흡수하여 냉매를 냉각시켜 냉매가스의 과열도를 낮추는 한편 케이스 외벽에 발생하는 결로현상을 방지하고,

냉각판(20)은 방열기(10)에서 냉각된 냉매가 냉각판(20)상부로 배관을 통하여 흐르게하되 상기 냉각판(20)상부에는 여과포재(22)를 덮어주어 증발기(5)에서 발생된 응결수를 함유한 여과포재(22)에 의해 냉매를 냉각시키며,

다시 진공상태로 작동유체(32)가 채워진 진공쿨링기(30)를 통과하면서 냉매가 완전 액화된 후 팽창밸브(4)를 거쳐 증발기(5)로 유입되게 한다.

본 발명의 방열기(10)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 냉매배관(11)을 둘러싸는 전열핀(12)이 형성되고 상기 방열기(10)는 공기조화기의 케이스 뒷쪽 외측에 설치된다.

여기서 냉매배관(11)을 둘러싸는 전열핀(12)은 전열 및 내식성이 우수한 소재를 사용하여 제작하고, 공기조화기 케이스 주변의 냉기를 이용하여 냉매배관(11)을 흐르는 냉매가스를 냉각시켜 가스의 과열도를 제거한다.

즉 공기조화기 가동시 케이스 외주에는 여분의 냉기로 둘러 싸이게 되고 방열기(10)를 이용하여 냉매를 냉각시키는 것으로 케이스 주변의 냉기를 흡수하게 되어 공기조화기 가동시 케이스에 이슬이 맺히는 결로현상을 방지한다.

이같이 방열기(10)는 케이스주변의 냉기를 이용하여 냉매배관(11)을 흐르는 압축가스의 잠열을 빼앗아 가스의 과열도를 제거하는 것으로 공기조화기의 뒷쪽 케이스 외측에 세워서 설치 고정하되 냉방능력에 따라 방열기(10)의 갯수를 선택 사용한다.

방열기(10)는 케이스 외면에 발생하기 쉬운 결로현상을 방지하는 한편 케이스 주변에 발생한 여분의 냉기를 이용하는 효과가 있다.

본 발명의 냉각판(20)은 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 방열기(10)에서 과열도가 제거된 냉매가스를 냉각시키는 것으로 전열 및 내식성이 우수한 소재의 냉각판(20)에 냉매배관(21)이 삽입되는 홈을 형성시킨 후 그 위에 함수율이 우수한 여과포재(22)를 얹어 놓게 구성된다.

상기 여과포재(22)는 증발기(5)에서 발생한 응결수를 함수할 수 있도록 설치되고 냉각판(20)에 설치되는 냉매배관(21)의 수는 용량에 따라 적절히 선택 사용하게 된다.

여과포재(22)의 상부에는 도 9 와 같이 증발차단막(23)을 덮어주어 여과포재(22)에 함수된 응결수가 쉽게 증발되지 못하게 하므로써 냉각효율을 높여준다.

여과포재(22)가 덮혀진 냉각판(20)을 지나면서 냉각된 냉매가스는 진공쿨링기(30)에서 최종적으로 냉각되어 응축 액화된 후 팽창밸브(4)를 통하여 입상의 증발기(5)로 흐르게 된다.

진공쿨링기(3)는 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 원형의 몸체(33)내부에 다수의 냉매배관(31)이 설치되고 상기 몸체(33)내부는 진공상태에서 작동유체(32)를 채워주되 상기 작동유체(32)는 몸체(33)내부에 약 80% 정도만 채워지게 한다.

냉각판(20)을 경과한 냉매가스는 진공쿨링기(30)의 냉매배관(31)을 통하여 흐르게 되고 이때 냉매배관(31)외측에서 몸체(33)내부에 진공상태로 채워진 작동유체(32)에 의해 완전 액화되어진다.

여기서 작동유체(32)는 증발잠열이 우수한 물, 냉매, 오일 등을 사용하게 되며 쉽게 구할 수 있는 물을 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 냉각판(20)은 함수율이 뛰어난 여과포재(22)로 덮여지고 냉각판(20)과 여과포재(22)사이에 놓여진 냉매배관(21)을 통하는 냉매가스를 여과포재(22)가 함수한 응결수로 액화시키게 된다.

상기 냉각판(20)은 증발기(5)하부에 설치된 진공쿨링기(30)하부에서부터 경사지게 설치되며 증발기(5)에서 발생한 응결수가 여과포재(22)에 함수되도록 한다.

즉 기존 냉동사이클에서는 증발기(5)에서 발생된 응결수를 그대로 배출시키고 있으나 본 발명에서는 응결수를 냉매 액화에 이용하므로써 별도의 외부기 또는 물을 공급할 필요가 없게 된다.

본 발명의 여과포재(22)는 항상 일정량의 응결수를 흡수하게 되고 냉각판(20)사이에 삽입된 냉각배관(21)을 통하여 흐르는 냉매가스를 액화시키는 것으로 액화정도는 증발기(5)에서 발생된 응결수량에 따라 달라진다.

기존 냉동사이클에는 냉방시 고온다습한 공기로 인하여 응축에 많은 영향을 미치게 되나 본 발명에서는 고온다습할수록 증발기(5)에서 많은량의 응결수가 발생하여 여과포재(22)에서 머물 수 있는 시간이 짧기 때문에(응결수가 많아 계속 새로운 응결수를 함유하게 되어 여과포재에서 머무는 시간이 짧음) 그 만큼 전열을 촉진시킬 수 있어 압축가스를 액화시킬 수는 있는 량이 많아진다.

여과포재(22)에서 액화에 사용된 응결수는 경사지게 설치된 냉각판(20)을 통하여 외부로 배출되며 여과포재(22)는 항시 일정한 량의 물을 함수하고 있기 때문에 항균, 탈취, 정화기능을 부여함이 적합하다.

본 발명의 진공쿨링기(30)는 증발기(5)하부에 배치되는 것으로 몸체(33)내부에 다수의 냉매배관(31)을 설치하되 상기 몸체(33)내부는 진공상태로 하여 작동유체(32)를 80% 정도 채워준다.

진공쿨링기(30)의 냉매배관(31)에는 냉각판(20)을 거친 냉매가스가 유입되어 완전 액화된 후 팽창밸브(4)를 거쳐 증발기(5)로 유입된다.

몸체(33)내부의 냉매배관(31)을 흐르는 냉매가스는 작동유체(32)인 물에 의해 냉각되어 완전 액화되어지는 것으로 작동유체(32)로 사용된 물은 표준대기압(760mmHg)에서는 100℃에서 비등하나 기압이 내려가면 100℃ 이하에서도 비등증발이 일어나며 물이 비등증발하여 액체에서 기체로 변화할 때 증발 잠열이 필요하다.

진공(50mmHg)상태에서 1ℓ의 물이 증발하는데 576K㎈의 열량이 필요하고 이는 표준대기압에서 1K㎈가 소모되는 것과 비교하면 상당히 큰 증발 잠열이다.

본 발명은 이를 이용하여 진공상태의 몸체(33) 내부에 증발잠열이 큰 물과 같은 작동유체(32)를 밀봉시켜 냉매가스를 냉각할 때 흡수한 열에 의해 증발하게 하고 증발된 기체는 주위의 저온유체로 인하여 열을 방출하면서 다시 응축되게되므로 냉매가스를 완전 액화시킬 수 있게 된다.

진공쿨링기(30)에서 액화된 냉매는 팽창밸브(4)를 거쳐 증발기(5)에 인가되므로써 증발기(5)에서 실내공기를 감열감습시키게 된다.

이같이 본 발명은 압축기에서 압축된 냉매가스를 공기조화기 케이스 주변 냉기로 냉각시키는 방열기와, 증발기의 응결수가 함수된 여과포재가 덮여진 냉각판과, 진공상태로 작동유체가 채워진 진공쿨링기를 거치도록 하여 완전 액화도게 하므로써, 기존과 같이 실외기의 설치 또는 수도배관의 설치가 불필요하고 공기 조화기 본체에 냉각장치를 일체화시킬 수 있어 제작, 설치가 간편하다.

또한 본 발명은 여과포재에서 배출된 응결수를 배출시키는 배수파이프만 설치하면되므로 이동설치가 자유롭고, 특히 냉매가스의 응축과정에서 외부의 습도와 온도에 의한 영향을 받지 않아 일정한 응축압력을 유지할 수 있으며, 압축비가 작아 냉동효율이 높은 동시에 압축기의 수명도 길어지게 된다.

Claims (4)

1. 압축기(2)에서 압축된 냉매가스를 응축기(3)에서 응축액화시키고 팽창밸브(4)를 거쳐 증발기(5)에서 기화시키는 냉동사이클을 갖는 냉방용 공기조화기에 있어서,

   공기조화기의 케이스 뒷면 외측에 세워서 설치되고 압축기(2)의 냉매가스를 케이스 주변의 냉기로 응축시키는 과열제거응축기(10)와,

   과열도제거응축기(10)에서 과열도가 제거된 냉매가스가 흐르는 냉매배관(21)이 상부에 배치되고 그 위에 증발기(5)의 응결수를 함수하는 여과포재(22)가 덮여진 냉각판(20)과,

   응축판(20)을 거친 냉매가스를 완전 액화시켜 팽창밸브(4)로 유입시키고 진공상태로 작동유체(32)가 채워진 진공응축기(30)로 구성된 응축장치(40)를 냉동사이클로 채용한 것을 특징으로 하는 냉방용 공기 조화기의 응축장치.
2. 제 1 항에서, 과열도제거응축기(10)는 공기조화기 케이스 배면외측에 압축기(2)로부터 냉매가스가 흐르는 수개의 냉매배관(11)을 세워서 설치하고,

   상기 냉매배관(11)의 외측에는 다수의 전열핀(12)을 부착시킨 것을 특징으로 하는 냉방용 공기 조화기의 응축장치.
3. 제 1 항에서, 응축판(20)은 증발기(5)하부에서부터 경사지게 공기조화기의 내측에 설치하되 상면에 냉매배관(21)이 안치되는 홈을 형성시키고 그 위에 함수율이 높은 여과포재(22)를 덮어주며,

   여과포재(22)의 상부에는 오염물차단막(23)을 덮어준 후 상기 냉매배관(21)에는 과열도제거응축기(10)를 거친 냉매가스가 유입되게 연결 구성한 것을 특징으로 하는 냉방용 공기 조화기의 응축장치.
4. 제 1 항에서, 진공응축기(30)는 증발기(5)하부에 설치되고 다수의 냉매배관(31)이 배치된 본체(33)와,

   본체(33)내부에 진공상태로 채워지고 냉매배관(31)을 흐르는 냉매가스를 액화시키는 작동유체(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉방용 공기 조화기의 응축장치.