KR100474909B1 - 공기조화기의 냉난방 시스템 - Google Patents

공기조화기의 냉난방 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팽창밸브에서 냉매가 팽창될 때에 발생되는 소음을 감소시키도록 한 공기조화기의 냉난방 시스템을 제공한다.
이를 위해, 본 발명은 실내기(20)에 설치된 팽창장치(21)와 연결된 냉매배관에 적어도 1개 이상 설치되어 상기 실내열교환기(22)에 냉매가 유출입되도록 냉매 유로를 형성하는 몸체(31)와; 상기 몸체(31)의 내부 공간에 설치되고, 냉매에 혼합된 불순물을 여과할 뿐만 아니라 2상 상태(two phase)의 냉매가 통과하면서 균일한 상태로 되도록 메쉬(mesh)가 형성된 스크린(32)과; 상기 몸체(31)의 내부 공간을 냉매의 유동방향에 대해 수직하게 분할하도록 분할판이 형성되고, 상기 분할판에는 냉매 유동홀(33a)이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 몸체 내에서 곡선 유로를 형성하도록 하는 공간분할부재(33):로 이루어진 소음저감장치(30)가 설치된 공기조화기의 냉난방 시스템을 제공한다.

Description

공기조화기의 냉난방 시스템{heating and cooling system}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기조화기의 냉난방 시스템에 관한 것이다.
일반적인 공기조화기는 냉매를 일방향 또는 타방향으로 유동시킴으로써 실내 공간을 냉방 또는 난방시킬 수 있는 장치이다.
상기 공기조화기는 하나의 실외기에 하나의 실내기가 설치되는 일반적인 공기조화기와, 하나의 실외기에 다수개의 실내기가 연결되는 멀티형 공기조화기로 구분된다.
이러한 냉난방 시스템은 일반적인 공기조화기든지 멀티형 공기조화기 든지 실내기의 수만 다를 뿐 기본적인 냉매 유동은 거의 동일하다.
상기 공기조화기의 냉난방 시스템은 실외기에 압축기 및 실외열교환기가 설치되며, 실내기에 실내열교환기 및 팽창장치가 설치된다.
이러한 공기조화기의 냉난방 시스템은 제어부의 제어에 의해 일측 방향 또는 타측 방향으로 냉매를 유동시킴으로써 실내 공간을 냉방 또는 난방시킨다.
이러한 공기조화기가 냉방모드로 운전되면, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 실외열교환기에서 응축된 후에 팽창장치로 압송되고, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매는 실내열교환기에서 실내 공기와 열교환되고, 이렇게 열교환된 냉기는 실내 공간으로 토출되어 실내 공간을 냉방시킨다.
이때, 상기 실외열교환기는 응축기로 기능하며, 실내열교환기는 증발기로 기능한다.
상기 공기조화기의 난방모드는 상술한 냉방모드와 냉매의 유동방향이 반대일 뿐 거의 유사하므로 이하에서는 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 상기 공기조화기가 난방모드로 운전되는 경우, 상기 실내열교환기는 응축기로 기능하며, 실외열교환기는 증발기로 기능한다.
한편, 상기 공기조화기가 냉방 모드로 운전되는 경우, 상기 실외열교환기를 거친 냉매는 2상 상태(two phase)로 팽창장치에 유입되며, 난방 모드로 운전되는 경우에는 실내열교환기를 거친 냉매 역시 2상 상태로 팽창장치에 유입된다.
그러나, 상기 2상 상태의 냉매가 팽창장치에 유입되게 되면 상기 팽창장치에서 냉매가 팽창될 때에 냉매의 불균일한 압력차에 의해 소음이 크게 발생되는 문제점이 있다.
또한, 상기 2상 상태의 냉매가 냉매관을 따라 유동될 때에는 냉매관의 불균일한 압력 분포에 의해 냉매의 유동소음이 커지는 문제점이 있다.
상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 팽창장치에 유입 및 토출되는 냉매의 상태를 균일하게 하여 냉매에 의해 발생되는 소음을 감소시키도록 함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 공기조화기에 있어서, 실내기에 설치된 팽창장치와 연결된 냉매배관에 적어도 1개 이상 설치되어 상기 실내열교환기에 냉매가 유출입되도록 냉매 유로를 형성하는 몸체와; 상기 몸체의 내부 공간에 설치되고, 냉매에 혼합된 불순물을 여과할 뿐만 아니라 2상 상태(two phase)의 냉매가 통과하면서 균일한 상태로 되도록 메쉬(mesh)가 형성된 스크린과; 상기 몸체의 내부 공간을 냉매의 유동방향에 대해 수직하게 분할하도록 분할판이 형성되고, 상기 분할판에는 냉매 유동홀이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 몸체 내에서 곡선 유로를 형성하도록 하는 공간분할부재:로 이루어진 소음저감장치가 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 공기조화기 냉난방 시스템의 제1실시예에 관해 참조도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉난방 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 냉난방 시스템에 설치된 소음저감장치의 내부 구조를 나타낸 요부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 공기조화기의 냉난방 시스템은 크게 실외기(10)와 실내기(20)로 이루어진다.
상기 실외기(10)에는 압축기(11), 사방밸브(12), 실외열교환기(13) 및 어큐뮬레이터(14)가 설치되며, 상기 실내기(20)에는 팽창장치(21) 및 실내열교환기(22) 및 소음저감장치(30)가 설치된다.
이때, 상기 실외열교환기(13)와 실내열교환기(22) 근처에는 실외팬(13a) 및 실내팬(22a)이 각각 설치되며, 상기 실내기의 팽창장치(21)와 연결된 냉매배관에는 적어도 1개 이상의 소음저감장치(30)가 설치된다.
이와 같은 공기조화기의 소음저감장치에 관해 참조된 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 소음저감장치(30)는 실내기(20)의 팽창장치(21)와 연결된 냉매배관에 적어도 1개 이상 설치되어 상기 실내기의 실내열교환기(22)에 냉매가 유출입되도록 냉매 유로를 형성하는 몸체(31)와, 상기 몸체(31)의 내부 공간에 설치되고, 냉매에 혼합된 불순물을 여과할 뿐만 아니라 2상 상태(two phase)의 냉매가 통과하면서 균일한 상태로 되도록 메쉬(mesh)가 형성된 스크린(32)과, 상기 몸체(31)의 내부 공간을 냉매의 유동방향에 대해 대략 수직하게 분할하도록 분할판이 형성되고, 상기 분할판에는 냉매 유동홀이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 몸체 내부에서 곡선 유로를 형성하도록 하는 공간분할부재(33)로 이루어진다.
이러한 소음저감장치(30)는 팽창장치(21)의 냉매 유입측 및 토출측 냉매배관에 각각 설치된다.
즉, 상기 소음저감장치(30)는 도 1에 나타난 바와 같이 실외열교환기(13)와 팽창장치(21) 사이에 설치되는 제1소음저감장치(30a)와, 상기 팽창장치(21)와 실내열교환기(22) 사이에 설치되는 제2소음저감장치(30b)로 이루어진다.
이때, 상기 스크린(32)은 팽창장치(21)로부터 가까이 위치한 소음저감장치 본체(31)의 일단부에 설치된다.
상기 공간분할부재(33)의 구체적인 형상에 관해 일예를 들면, 상기 공간분할부재(33)는 원통형의 몸체(31)에 다수개의 분할판이 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 분할판에 냉매 유동홀(33a)이 형성된 일체형 구조일 수 있다.
또, 상기 분할판은 소음저감장치(30)의 몸체(31) 내부에 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 분할판을 소음저감장치(30)의 몸체(31) 내부에 다수개 고정하여 형성할 수 있음도 이해 가능하다.
이러한 소음저감장치(30)의 공간분할부재(33)에는 냉매 유동홀(33a)이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 곡선 유로를 형성하면서 유동되도록 하는 것이 바람직하다. 이처럼 냉매 유동홀(33a)을 어긋나게 형성하는 것은 2상 상태의 냉매가 구불구불 유동되면서 보다 균일한 상태로 되도록 하기 위함이다.
이러한 공기조화기가 냉방모드로 운전될 경우, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매는 사방밸브(12)의 제어에 의해 실외열교환기(13)에 유입되어 외기와 열교환 작용을 수행한다.
상기 실외열교환기(13)에서 토출되는 2상 상태의 유동 냉매는 제1소음저감장치(30a)의 공간분할부재(33)를 통과하면서 균일한 상태로 되고, 이 균일한 냉매는 스크린(32)을 통과하면서 더욱 균일한 상태로 되어 팽창장치(21)에 유입되도록 한다. 이렇게 팽창된 냉매는 제2소음저감장치(30b)의 공간분할부재(33)와 스크린(32)을 거치면서 균일한 상태로 되어 실내열교환기(22)에 유입된다. 이때, 상기 스크린(32)은 기본적으로 냉매에 혼합된 불순물을 여과하는 기능을 수행한다.
상기 공기조화기가 난방모드로 운전될 경우, 상기 실내열교환기(22)에서 토출된 2상 상태의 유동 냉매는 제2소음저감장치(30b)의 공간분할부재(33)를 통과하면서 균일한 상태로 되고, 이 균일한 냉매는 스크린(32)을 통과하면서 더욱 균일한 상태로 되어 팽창장치(21)에 유입되도록 한다. 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매는 제1소음저감장치(30a)의 스크린(32)과 공간분할부재(33)를 거치면서 균일한 상태로 되어 실외열교환기(13)에 유입된다.
이때, 상기 제1소음저감장치는 다단 팽창형 소음기 특성을 갖는 공간분할부재로 구성되어 냉매 유동음의 고주파 소음을 감소시키는 역할을 수행한다.
다음으로, 본 발명에 따른 공기조화기의 냉난방 시스템에 관한 제2실시예에 관해 설명하기로 한다.
상기 공기조화기의 냉난방 시스템은 압축기(11)와 실외열교환기(13)가 설치되는 실외기(10)와; 상기 실외기(10)의 압축기(11) 및 실외열교환기(13)의 냉매배관에 연결되도록 실내열교환기(22) 및 팽창장치(21)와 소음저감장치(30)가 설치되는 적어도 1개 이상의 실내기(20)로 이루어진다.
이때, 상기 실내기의 소음저감장치(30)는 팽창장치(21)와 연결된 냉매배관에 적어도 1개 이상 설치되어 상기 실내열교환기(22)에 냉매가 유출입되도록 냉매 유로를 형성하는 몸체(31)와, 상기 몸체(31)의 내부 공간에 설치되고, 냉매에 혼합된 불순물을 여과할 뿐만 아니라 2상 상태(two phase)의 냉매가 통과하면서 균일한 상태로 되도록 메쉬(mesh)가 형성된 스크린(32)과, 상기 몸체(31)의 내부 공간을 분할하도록 적어도 2개 이상의 분할판이 형성되고, 상기 분할판에는 냉매 유동홀이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 몸체 내에서 곡선 유로를 형성하도록 하는 공간분할부재(33)로 이루어진다. 이러한 소음저감장치는 다단계의 팽창 소음기 특성을 갖는다.
상기 소음저감장치(30)는 도 1와 같이 팽창장치(21)의 냉매 유입측 및 토출측 냉매배관에 각각 설치된다.
즉, 상기 소음저감장치(30)는 도 1에 나타난 바와 같이 실외열교환기(13)와 팽창장치(21) 사이에 설치되는 제1소음저감장치(30a)와, 상기 팽창장치(21)와 실내열교환기(22) 사이에 설치되는 제2소음저감장치(30b)로 이루어진다.
상기 스크린(32)은 팽창장치(21)로부터 가까이 위치한 소음저감장치 본체(31)의 일단부에 설치된다.
상기 공간분할부재(33)는 원통형의 몸체(31)에 다수개의 분할판이 반경방향으로 돌출되도록 형성되며, 상기 분할판에 냉매 유동홀(33a)이 형성된 일체형 구조일 수 있음은 물론이다.
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또한, 상기 공간분할부재는 몸체에 별도로 고정될 수 있음은 상술한 바와 같다.
요컨데, 본 발명의 제1,2실시예는 팽창장치에 유입되는 냉매를 일측 소음저감장치에서 균일하게 함으로써 상기 팽창장치에서 발생되는 냉매의 팽창소음을 감소시키고, 상기 팽창 냉매가 타측 소음장치에서 균일하게 된 후에 냉매배관을 유동하게 함으로써 냉매의 유동소음을 감소시키도록 하였다.
이와 같은 공기조화기의 냉난방 시스템에 관해 그 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 공기조화기는 냉매가 일측 또는 타측 방향으로 유동됨에 따라 냉방모드 또는 난방모드로 운전될 수 있다.
먼저, 상기 공기조화기가 냉방모드로 운전되는 경우에 관해 설명하기로 한다.
상기 압축기(11)에서 압축된 냉매는 사방밸브(12)를 절환시킴에 의해 실외열교환기(13)로 압송되며, 상기 실외열교환기(13)에 유입된 냉매는 실외팬(13a)이 회동됨에 따라 2상 상태(two phase)의 냉매로 응축된 후에 실내기(20)로 보내진다.
상기 2상 상태의 냉매는 실외열교환기(13)와 팽창장치(21)에 사이에 설치된 제1소음저감장치(30a)에 유입된 후에 균일한 상태의 냉매로 되고, 이 균일한 냉매는 팽창장치(21)에서 팽창된다.
이때, 상기 제1소음저감장치(30a)에 유입된 2상 상태의 냉매는 공간분할부재(33)를 거치면서 대부분 균일한 상태로 되고, 이 균일한 상태의 냉매는 스크린(33)을 통과하면서 더욱 균일해진다.
이렇게 균일해진 냉매가 팽창장치(21)에서 팽창되는 경우, 상기 균일한 냉매는 팽창 압력이 거의 비슷하게 유지되므로 상기 팽창장치(21)에서는 2상 상태의 냉매가 팽창되는 것에 비해 소음이 상당히 감소된다.
상기 팽창장치(21)를 통과한 기체 냉매는 팽창장치(21)와 실내열교환기(22) 사이에 설치된 제2소음저감장치(30b)를 거치면서 균일하게 된 다음에 실내열교환기(22)로 유입된다.
이처럼 상기 제2소음저감장치(30b)에 의해 냉매배관에 균일한 냉매가 유동되게 함으로써, 상기 냉배배관에 국부적인 압력차를 해소시키며, 이러한 압력차 해소로 인해 냉매 유동시 발생되는 냉매의 유동 소음을 감소시킬 수 있다.
이어, 상기 실내열교환기(22)의 냉매는 실내팬(22a)이 회동됨에 따라 실내 공기와 열교환되어 저온 상태로 되며, 상기 실내열교환기(22)와 열교환된 냉기는 실내 공간으로 토출되어 실내 공간을 냉방시킨다.
이처럼 열교환된 냉매는 어큐뮬에이터(14)를 거쳐 압축기(11)로 재유입된다.
다음으로, 상기 공기조화기의 냉난방 시스템이 난방모드로 운전되는 경우에 관해 설명하기로 한다.
상기 압축기(11)에서 고온 고압 상태로 압축된 냉매는 실내열교환기(22)로 압송되며, 상기 실내열교환기(22)의 냉매는 실내팬(22a)이 회동됨에 따라 실내 공기와 열교환되어 응축된다.
이렇게 응축된 액상이나 2상 상태(two phase)의 냉매는 제2소음저감장치(30b)를 통해 팽창장치(21)에 유입되고, 상기 팽창장치(21)의 냉매는 팽창되면서 저온 저압 상태로 전환된다.
이때, 상기 2상 상태의 냉매는 제2소음저감장치(30b)의 스크린(32)을 거치면서 균일한 상태로 되고, 이 냉매는 공간분할부재(33)를 거치면서 더욱 균일한 상태로 된다.
이러한 냉매가 팽창장치(21)에서 팽창됨에 따라 소음이 발생되는데, 이러한 소음은 2상 상태의 냉매가 팽창장치(21)에서 팽창될 때 보다 상당히 감소된다.
이어, 상기 냉매는 제1소음저감장치(30a)의 스크린(32)을 통과하면서 균일하게 되고, 이 균일한 냉매는 공간분할부재(33)를 통과하면서 더욱 균일해진다.
상기 냉매는 실외열교환기(13)에 유입되며 상기 실외팬(13a)을 회동시킴에 따라 실내 공기와 열교환되면서 저온 상태로 된다.
이처럼 상기 제1소음저감장치(30a)에 의해 냉매배관에 균일한 냉매가 유동되게 함으로써, 상기 냉배배관 내의 국부적인 압력차를 해소시키며, 이러한 압력차의 해소로 인해 냉매 유동시 발생되는 냉매의 유동 소음을 감소시킬 수 있다.
이어, 상기 실외열교환기(13)의 냉매는 실외팬(13a)이 회동됨에 따라 외기와 열교환되어 저온 상태로 되며, 상기 실외열교환기(13)와 열교환된 냉기는 실외로 토출된다. 상기 실외열교환기의 냉매는 어큐뮬레이터(14)를 거쳐 압축기(11)로 재유입된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 냉난방 시스템은 팽창장치에 유입되는 냉매를 균일한 상태로 형성함과 아울러 다단 팽창형 소음기 특성을 갖는 공간분할부재를 적용함으로써, 상기 팽창장치에서 냉매를 팽창시킬 때에 발생되는 냉매의 팽창 소음과 냉매관을 유동할 때에 발생되는 냉매의 유동 소음을 감소시킬 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 냉난방 시스템의 효과는 다음과 같다.
첫째, 소음장치에 의해 균일한 상태의 냉매가 팽창장치에 유입되도록 하여 냉매 팽창시 발생되는 소음을 감소시키도록 하였다.
둘째, 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매도 소음저감장치를 거치면서 균일해지도록 하여 냉매배관 내의 국부적인 압력차를 해소시킴으로써, 상기 압력차 해소로 인해 냉매의 유동 소음을 감소시키도록 하였다.
셋째, 상기 냉매배관 내의 압력차를 해소시킴으로써 냉매의 유동 성능을 향상시킴으로써 공기조화기의 열효율을 향상시킬 수 있도록 하였다.
넷째, 여과기능을 하는 스크린과 소음기 역할을 할 수 있는 복합형 구조를 하나로 만들어 공간상의 제약을 완화시켰으며 배관의 연결을 단순화할 수 있도록 하였다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 냉난방 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 냉난방 시스템에 설치된 소음저감장치의 내부 구조를 나타낸 요부 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 실외기 11 : 압축기
12 : 사방밸브 13 : 실외열교환기
13a : 실외팬 14 : 어큐뮬에이터
20 : 실내기 21 : 팽창장치
22 : 실내열교환기 22a : 실내팬
30 : 소음저감장치 30a : 제1소음저감장치
30b : 제2소음저감장치 31 : 몸체
32 : 스크린 33 : 공간분할부재
33a : 냉매 유동홀

Claims (8)

  1. 공기조화기에 있어서,
    실내기에 설치된 팽창장치와 연결된 냉매배관에 적어도 1개 이상 설치되어 상기 실내열교환기에 냉매가 유출입되도록 냉매 유로를 형성하는 몸체와;
    상기 몸체의 내부 공간에 설치되고, 냉매에 혼합된 불순물을 여과할 뿐만 아니라 2상 상태(two phase)의 냉매가 통과하면서 균일한 상태로 되도록 메쉬(mesh)가 형성된 스크린과;
    상기 몸체의 내부 공간을 냉매의 유동방향에 대해 수직하게 분할하도록 적어도 2개 이상의 분할판이 형성되고, 상기 분할판에는 냉매 유동홀이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 몸체 내에서 곡선 유로를 형성하도록 하는 공간분할부재:로 이루어진 소음저감장치가 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소음저감장치는 팽창장치의 냉매 유입측 및 토출측 냉매배관에는 각각 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크린은 팽창장치로부터 가까이 위치한 소음저감장치 몸체의 일단부에 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템.
  4. 삭제
  5. 공기조화기에 있어서,
    압축기와 실외열교환기가 설치되는 실외기와;
    상기 실외기의 압축기 및 실외열교환기의 냉매배관에 연결되도록 실내열교환기 및 팽창장치가 설치되고, 상기 팽창장치와 연결된 냉매배관에 적어도 1개 이상 설치되어 상기 실내열교환기에 냉매가 유출입되도록 냉매 유로를 형성하는 몸체, 상기 몸체의 내부 공간에 설치되고, 냉매에 혼합된 불순물을 여과할 뿐만 아니라 2상 상태(two phase)의 냉매가 통과하면서 균일한 상태로 되도록 메쉬(mesh)가 형성된 스크린, 상기 몸체의 내부 공간을 분할하도록 적어도 2개 이상의 분할판이 형성되고, 상기 분할판에는 냉매 유동홀이 서로 대향되지 않게 형성되어 냉매가 몸체 내에서 곡선 유로를 형성하도록 하는 공간분할부재로 이루어진 소음저감장치가 설치되는 적어도 1개 이상의 실내기:로 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 소음저감장치는 팽창장치의 냉매 유입측 및 토출측 냉매배관에는 각각 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스크린은 팽창장치로부터 가까이 위치한 소음저감장치 몸체의 일단부에 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기의 냉난방 시스템.
  8. 삭제
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