KR100361491B1 - 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 압축기를 사용하는 에어컨에 관한 것으로, 용량이 다른 두 개의 압축기가 동시에 운전될 때 압축기 출구에서 압력 손실없이 합지할 수 있도록 구조 변경된 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기는 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기와; 상기 응축기를 통하여 응축된 고온고압의 냉매를 저온저압의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통하여 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 증발기에서 열을 흡수한 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매상태로 압축하여 상기 응축기에 토출하는 용량이 서로 다른 두 개의 압축기와; 두 개의 분리관과 상기 각각의 분리관이 합해지는 합지관으로 이루어져 압축기의 일측에 설치된 합지기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기{REFRIGENT CONVERGE TUVE AT COMPRESSOR OUTLETS}

본 발명은 2개의 압축기를 사용하는 에어컨에 관한 것으로, 용량이 다른 두 개의 압축기가 동시에 운전될 때 압축기 출구에서 압력 손실없이 합지될 수 있도록 구조 변경된 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기에 관한 것이다.

에어컨에 적용되는 냉동사이클은 압축기, 응축기, 증발기 및 응축기와 증발기 사이에 설치된 팽창밸브로 이루어진다.

에어컨은 냉방운전시 압축기에서 나온 고온 고압의 냉매를 실외측에 위치한 응축기를 통하여 응축시킨 후 팽창밸브에서 저온, 저압의 냉매로 팽창되어 증발기로 보낸다. 실내측 증발기에서는 열을 흡수한 후 압축기로 보내져 압축하는 과정을 반복하므로서 냉방기능이 수행된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉방운전의 경우 냉매의 흐름 방향은 시계 방향이며 응축기(12)에서 응축될 때 모터(3)에 연결된 시로코팬(4)이 작동되며 증발기(16)에서는 실내측 모터(7)에 연결된 송풍기(8)가 회전하여 증발을 돕는다.

또한, 두 개의 압축기(18,20)가 설치된 바로 앞에는 합지기(22)를 설치하여 각각의 압축기에서 토출되는 냉매를 모아 응축기로 보내는 역할을 수행한다.

종래의 합지기는 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 상호 대칭되는 두 개의 분리관(24,26)과 분리관들이 모이는 합지관(28)으로 이루어져 있다.

두 개의 압축기(20,22)에서 토출되는 냉매는 분리관(24,26)을 통하여 합지관(28)으로 유입되는데, 분리관에서 합지관으로 연결되는 유로는 구부려져 있기 때문에 가스상태의 냉매가 흐를 때 이 구부러진 부분이 충돌판(30)으로 작용하여 냉매의 유속이 감속되고, 분리관(24,26)에서 각각 감속된 냉매의 유속은 상호간의 속도 차이에 의해서 합지관(28)에서 2차충돌이 일어나 속도가 큰 쪽에서 에너지 손실이 발생된다.

상기한 출구측 속도 에너지 손실은 응축기 입구 압력을 높여 소비전력을 증가시키는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 합지기의 구조를 변경하여 합지관에서 발생되는 냉매의 유속 감소를 최소화 시켜 출구측 속도 에너지 손실을 최소화 하기 위한 것이다.

도 1은 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 냉동 사이클 구성도이다.

도 2a는 두 개의 압축기를 갖는 에어컨에 있어서, 종래의 합지기의 사시도이고, 도 2b는 그 단면도이다.

도 3a는 두 개의 압축기를 갖는 에어컨에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 합지기의 사시도이고, 도 3b는 그 단면도이다.

도 4는 두 개의 분리관과 하나의 합지관이 일체로 이루어진 본 발명의 합지기에 있어서, 일측 분리관의 경사각에 따른 토출 냉매의 압력변화를 도식적으로 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 응축기 14 : 팽창밸브

16 : 증발기 18 : 소용량 압축기

20 : 대용량 압축기 22 : 합지기

24 : 좌측 분리관 26 : 우측 분리관

28 : 합지관

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기와; 상기 응축기를 통하여 응축된 고온고압의 냉매를 저온저압의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통하여 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 증발기에서 열을 흡수한 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매상태로 압축하여 상기 응축기에 토출하는 용량이 서로 다른 두 개의 압축기와; 두 개의 분리관과 상기 각각의 분리관이 합해지는 합지관으로 이루어져 압축기의 일측에 설치되어 각각의 압축기에서 토출된 냉매를 모아 응축기로 보냄에 있어서, 상기 일측 분리관은 용량이 작은 압축기에 연결되어 상기 합지관과 동일한 중심선을 갖으며 연결되고, 다른 일측 분리관은 용량이 큰 압축기에 연결되어 합지관과 일정한 경사각이 있는 충돌판을 갖으며 연결된 합지기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기를 제공한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 상기 용량이 큰 압축기에 연결되는 분리관의 경사각은 30°로 하고, 상기 용량이 큰 압축기에 연결되는 분리관에 형성된 충돌판의 경사각은 압축기의 용량과 종류에 따라 20°~ 40°사이에서 가변적으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 냉동 사이클 구성도이고, 도 3a는 두 개의 압축기를 갖는 에어컨에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 합지기의 사시도이고, 도 3b는 그 단면도이며, 도 4는 두 개의 분리관과 하나의 합지관이 일체로 이루어진 본 발명의 합지기에 있어서, 일측 분리관의 경사각에 따른 토출 냉매의 압력변화를 도식적으로 나타낸 것이다.

도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 합지가가 설치된 에어컨의 냉동사이클은 기존과 마찬가지로 응축기(12), 증발기(16), 압축기(18,20) 및 응축기와 증발기 사이에 설치되는 팽창밸브(14)로 구성된다.

에어컨의 냉방운전시 압축기(18,20)에서 나온 고온 고압의 냉매는 실외측에 위치한 응축기(12)를 통하여 응축된 후 팽창밸브(14)에서 팽창되어 저온, 저압의 냉매로 증발기(16)에 유입된다. 증발기(16)로 유입된 냉매는 열을 흡수한 후 압축기(18,20)로 보내져 압축하는 과정을 반복하면서 냉방기능을 수행한다.

냉방운전이 경우 냉매의 흐름 방향은 시계 방향이며 응축기(12)에서 응축될 때 모터에 연결된 실내측 시로코팬(4)이 작동되며 증발기(16)에서는 실내측 모터(7)에 연결된 송풍기(8)가 회전하여 증발을 돕는다.

본 발명의 에어컨에서는 두 개의 압축기(18,20)가 설치되고, 하나의 압축기(18)와 다른 하나의 압축기(20)의 용량은 서로 상이하다.

두 개의 압축기가 설치된 이유는 냉방조건에 따라 압축기를 선택적으로 사용하므로서 전력손실을 방지하기 위한 것이다. 즉 적은 냉방이 필요할 때에는 소용량 압축기(18)를 사용하고, 그 보다 많은 냉방이 필요할 때에는 대용량(20) 압축기를 사용하며, 필요에 따라서는 소용량 압축기(18)와 대용량 압축기(20)를 모두 사용하여 냉방능력을 극대화 시킨다.

상기 소용량 압축기(18)와 대영량압축기(20)의 일측에는 소용량 압축기(18)와 대용량 압축기(20)에서 토출대는 냉매를 모으는 합지기(22)가 설치된다.

합지기(22)는 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 두 개의 분리관(24,26)과 하나의 합지관(28)이 일체로 이루어진다. 좌측 분리관(24)은 소용량 압축기(18)에 연결되어 있고, 우측 분리관(26)은 대용량 압축기(20)에 연결되며, 이 두 개의 분리관(24,26)은 일단에서 만나 합지관(28)이 된다.

좌측 분리관(24)의 중심선은 합지관(28)의 중심선과 일치하고, 우측 분리관(26)은 합지관(28)의 중심선과 일치하지 않으므로 우측 분리관(26)의 일단을 유선형으로 구부려 합지관(28)과 연결한다.

우측 분리관(26)의 유선형으로 구부러진 부분을 충돌판(30)이라 하면, 이 충돌판(30)은 일정한 경사각을 갖는다.

경사된 충돌판(30)은 대용량 압축기(20)와 연결된 우측 분리관(26)을 통해 유입되는 토출냉매의 유속을 감속시킨다.

소용량 압축기(18)와 연결관 좌측 분리관(24)은 합지관과 그 중심이 일치하고 있으므로 토출된 냉매는 유속의 감속(속도 에너지의 감소)없이 합지관(28)으로 유입된다.

소용량 압축기(18)와 연결된 좌측 분리관(24)으로 유입되는 토출 냉매의 유량은 대용량 압축기(20)와 연결된 우측 분리관(26)으로 유입되는 토출 냉매의 유량보다 적으므로 좌측 분리관(24)과 우측 분리관(26)을 통해 합해지는 유체는 충돌하여 속도에너지가 큰 쪽에서 에너지 감소가 발생된다.

따라서, 좌측 분리관(24)에서 합지관(28)으로 유입되는 유체의 속도에너지와 우측 분리관(26)에서 합지관(28)으로 유입되는 유체의 속도에너지차를 최소화 하기 위하여 상기한 충돌판(30)의 경사각을 조정함으로써 우측 분리관(26)을 통해 합지관(28)으로 유입되는 유체의 속도에너지를 감소시켜야 한다.

도 4는 충돌판(30)의 경사각 변화에 따라 합지관(28)에서의 압력변화를 나타낸 것으로, 충돌판(30)의 경사각이 10°에서 50°까지 변화됨에 따른 압력값의 변화를 나타낸 것이다.

충돌판(30)의 경사각이 10°에서 30°까지 변화할 때에는 압력값이 점차 감소하다가 30°에서 최저값을 나타내었고, 30°에서 50°까지 변화될 때에는 압력값이 점차 증가하여 50°부근에서는 10°부근에서의 압력값과 동일하였다. 즉 경사각이 30°에서 압력값이 최소이므로 본 발명의 일 실시예에서는 충돌판(30)의 경사각을 30°로 하였고, 압축기(18,20)의 성능 및 종류에 따라 충돌판(30)의 경사각을 20°~ 40°내에서 가변적으로 사용한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소용량 압축기에 연결된 분리관은 합지관의 중심과 일체로 형성하고, 대용량 압축기에 연결된 분리관에만 충돌판을 형성하여 대용량 압축기에서 토출되는 냉매의 속도에너지를 감소시켜 소용량 압축기에서 토출되는 냉매의 속도에너지와 일치시키므로서 합지관에서의 속도에너지 감소를 방지한다. 따라서 출구측 속도에너지 손실이 방지되어 응축기 입구에서의 소비전력 증가를 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기와; 상기 응축기를 통하여 응축된 고온고압의 냉매를 저온저압의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통하여 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시키는 증발기와; 상기 증발기에서 열을 흡수한 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매상태로 압축하여 상기 응축기에 토출하는 용량이 서로 다른 두 개의 압축기와; 두 개의 분리관과 상기 각각의 분리관이 합해지는 합지관으로 이루어져 상기 압축기의 일측에 설치되어 각각의 압축기에서 토출된 냉매를 모아 응축기로 보냄에 있어서, 상기 일측 분리관은 용량이 작은 압축기에 연결되어 상기 합지관과 동일한 중심선을 갖도록 연결되고, 다른 일측 분리관은 용량이 큰 압축기에 연결되어 합지관과 일정한 경사각이 있는 충돌판을 갖으며 연결된 합지기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용량이 큰 압축기에 연결되는 분리관에 형성된 충돌판의 경사각은 30°로 된것을 특징으로 하는 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 용량이 큰 압축기에 연결되는 분리관에 형성된 충동판의 경사각은 압축기의 용량과 종류에 따라 20°~ 40°사이에서 가변적으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 두 개의 압축기를 갖는 에어컨의 합지기.