KR100559784B1 - 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항온공조기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 압축기의 토출측에 4방밸브가 연결되고; 냉방시에 상기 4방밸브의 일측에 응축기가 연결되고; 상기 응축기의 토출배관에 팽창밸브가 연결되고, 상기 팽창밸브)의 토출측에 증발기가 연결되며, 난방시에 상기 4방밸브의 일측에 증발기가 연결되고; 상기 증발기의 토출배관에 팽창밸브가 연결되고, 상기 팽창밸브의 토출측에 응축기가 연결되는 항온공조기에 있어서

상기 압축기의 토출측과 상기 4방밸브사이에 열방출부가 형성되고, 상기 압축기의 흡입측에는 상기 4방밸브 유입측에 열응축부가 마련되고, 상기 열방출부의 출구측에는 열공급관이 마련되어 히트파이프의 입구와 연결되고, 상기 히트파이프의 출구에는 상기 열회수관이 마련되어 상기 열응축부의 입구측과 연결되는 히트파이프부를 형성하되,

상기 히트파이프의 내부에는 작동유체가 유동하는 복수개의 수평식 지그재그 작동파이프로 형성되며, 상기 작동파이프의 외측에는 복수개의 공기측핀을 포함하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치에 관한 것이다.

종래의 항온공조기는 혹서기에 실내온도를 낮추기 위하여 냉방사이클이 지속적으로 작동하게 되며, 실외측에 위치한 응축기는 냉매의 온도를 충분히 냉각하지 못하여 응축온도가 높은 상태에서 냉방사이클이 지속적으로 작동하게 되어 열효율이 현저히 감소되는 현상이 발생하며, 또한 혹한기에는 외기의 온도가 현저히 낮아 서 압축기의 흡입에 액상냉매가 유입되며, 압축기의 파손과 소음이 발생되며, 난방효율이 감소되며, 더 나아가 실외측에 위치하는 증발기의 외부에 결빙에 발생되는 문제점을 안고 있다.

그러므로, 본 발명에는 압축기의 토출측에는 열방출부를 형성시키고, 압축기에는 흡입측에는 열응축부를 포함하는 히트파이프를 형성하여, 압축기 토출측의 온도와 압축기 흡입측의 온도를 서로 열교환시켜, 압축기의 토출측의 과도한 토출온도를 감소시키며, 이와 대응되게 압축기 흡입측의 낮은 온도를 상승시켜, 열효율이 감소되는 상태에서 열효율을 상승시키는 고효율 항온공조기의 냉매 냉각장치를 제공하고자 하는 것이다.

항온공조기, 히트파이프

Description

고효율 항온공조기의 냉매냉각장치 { HIGH EFFICIENCY AIR CONDITIONING WITH CONSTANT TEMPERATURE }

도 1은 종래 기술의 항온 공조기

도 2a는 본 발명에 따른 냉방시의 항온공조기의 냉매냉각장치

도 2b는 본 발명에 따른 난방시의 항온공조기의 냉매냉각장치

도 3은 본 발명에 따른 히트파이프를 나타낸 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 열방출부 및 열응축부를 나타낸 개략도

도 5는 본 발명에 따른 히트파이프부를 나타낸 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 압축기 2: 4방밸브

3: 응축기(냉방시) 또는 증발기(난방시)

4: 팽창밸브 5: 체크밸브

6: 보조응축기

7: 증발기(냉방시) 또는 응축기(난방시)

8: 열방출부 9: 열응축부

10: 히트 파이프 11: 공기팬

12: 열공급관 13: 열회수관

14: 히트파이프부 15: 작동파이프

16: 공기측 핀

본 발명은 고효율 항온공조기에 관한 것으로서, 특히, 압축기의 토출측에는 열방출부를 형성시키고, 압축기에는 흡입측에는 열응축부를 포함하는 히트파이프를 형성하여, 압축기 토출측의 온도와 압축기 흡입측의 온도를 서로 열교환시켜, 압축기의 토출측의 과도한 토출온도를 감소시키며, 이와 대응되게 압축기 흡입측의 낮은 온도를 상승시켜, 열효율이 감소되는 상태에서 열효율을 상승시키는 고효율 항온공조기의 냉매 냉각장치를 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로 냉동공조사이클은 냉장고나 공기조화기등에 적용되어 외부로부터 열을 흡수하거나 또는 외부로 열을 방출하여 식품을 신선하게 보관하기도 하고 실내를 일정한 온도로 유지하도록 냉난방시키거나, 이로 인하여 실내환경을 쾌적하게 유지하기도 한다.

도 1은 종래의 항온 공조기를 나타낸 개략도로서, 이러한 일반적인 공기조화기의 냉방사이클을 살펴보면 먼저, 고온저압의 기체냉매는 압축기(1)에서 압축되어 4방밸브(2)을 통하여 응축기(3)로 이송되고 응축기에서는 이러한 고온고압의 기체냉매가 저온고압의 액체냉매로 전환된다. 다음, 응축기(3)로부터 이송되는 저온고압의 액체냉매는 팽창밸브(4)를 통과하면서 팽창되어 저온저압의 액체냉매로 전 환되어 증발기로 유입되고 증발기(7)로 유입되는 저온저압의 액체냉매는 주위의 열을 흡수하여 증발함으로써 실내공간을 냉각시킨다.

이러한 종래의 항온공조기는 혹서기에 실내온도를 낮추기 위하여 냉방사이클이 지속적으로 작동하게 되며, 실외측에 위치한 응축기는 냉매의 온도를 충분히 냉각하지 못하여 응축온도가 높은 상태에서 냉방사이클이 지속적으로 작동하게 되어 열효율이 현저히 감소되는 현상이 발생하며, 또한 혹한기에는 외기의 온도가 현저히 낮아서 압축기의 흡입에 액상냉매가 유입되며, 압축기의 파손과 소음이 발생되며, 난방효율이 감소되며, 더 나아가 실외측에 위치하는 증발기의 외부에 결빙에 발생되는 문제점을 안고 있다.

이러한 종래 기술은 난방 및 냉방효과의 감소가 크며, 저열원으로부터의 열취득을 위하여 응축기의 크기가 확장되거나, 전기가열기를 설치하여 열량을 보충함으로 인하여 전체 시스템의 효율이 감소되며, 고저압의 지나친 압력차로 인하여 구동부의 손상이 발생하거나 압축기의 토출측의 과열로 인하여 압축기의 수명이 단축될 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기의 토출측에는 열방출부를 형성시키고, 압축기의 흡입측에는 열응축부를 포함하는 히트파이프를 형성하여, 압축기 토출측의 온도와 압축기 흡입측의 온도를 서로 열교환시켜, 압축기의 토출측의 과도한 토출온도를 감소시키며, 이와 대응되게 압축기 흡입측의 낮은 온도를 상승시켜, 열효율이 감소되는 상태에서 열효율을 상승시키는 고효율 항온공조기의 냉매 냉각장치를 제공하고자 하는 것이다.

이하 본 발명에 따른 고효율 항온공조기에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 본 발명에 따른 냉방시의 항온공조기의 냉매냉각장치이며, 도 2b는 본 발명에 따른 난방시의 항온공조기의 냉매냉각장치로서, 이를 자세히 설명하면,

압축기(1)의 토출측에 4방밸브(2)가 연결되고; 냉방시에 상기 4방밸브(2)의 일측에 응축기(3)가 연결되고; 상기 응축기(3)의 토출배관에 팽창밸브(4)가 연결되고, 상기 팽창밸브(4)의 토출측에 증발기(7)가 연결되며, 난방시에 상기 4방밸브(2)의 일측에 응축기(7)가 연결되고; 상기 응축기(7)의 토출배관에 팽창밸브(4)가 연결되고, 상기 팽창밸브(4)의 토출측에 증발기(3)가 연결되는 항온공조기에 있어서,

상기 압축기(1)의 토출측과 상기 4방밸브(2)사이에 열방출부(8)가 형성되고, 상기 압축기(1)의 흡입측에는 상기 4방밸브(2) 유입측에 열응축부(9)가 마련되고, 상기 열방출부(8)의 출구측에는 열공급관(12)이 마련되어 히트파이프(10)의 입구와 연결되고, 상기 히트파이프(10)의 출구에는 상기 열응축부(9)의 입구와 연결되는 열회수관(13)을 포함하는 히트파이프부(14)를 형성하되,

상기 히트파이프(10)의 내부에는 작동유체가 유동하는 복수개의 수평식 작동파이프(15)가 형성되며, 상기 작동파이프(15)의 외측에는 복수개의 공기측 핀(16)을 포함하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치에 관한 것이다.

본 발명의 항온공조기내의 냉매순환의 일예로서, 냉방시에 대하여 설명하면, 압축기(1)로부터 토출된 고온고압의 냉매는 열방출부(8)의 히트파이프부(14)내의 작동유체에 열을 공급하면서 4방밸브(2)를 거쳐 응축기(3)로 유입하게 되며, 상기 응축기(3)내에서 응축된 냉매는 팽창밸브(4)를 거치면서 저압으로 압력이 감소되어 증발기(7)로 유입하게 된다.

증발기(7)내로 유입된 냉매는 증발하면서 기체냉매로 변환되면서 히트파이프부(14)의 열응축부(9)로 유입되어 상기 히트파이프부(14)내의 작동유체로부터 열을 공급받으면서 상기 열응축부(9)내를 통과하면서 4방밸브(2)를 거치면서 압축기(1)로 흡입하게 되는 것이다.

상기 압축기(1)로부터 토출되는 고온고압의 기체냉매는 열방출부(8)를 거치면서 열방출부(8)에 위치한 히트파이프부(14)의 열공급관(12)에 열을 방출하여 상기 열공급관(12)내에 저장된 작동유체로 열을 공급한다.

이러한 열을 공급받으면서 히트파이프부(14)내의 작동유체는 증발하게 되면서 상기 열공급관(12)내의 작동유체는 유체압력에 의하여 히트파이프(10)로 유입되며, 주위의 공기 열을 공급하는 공기팬(11)의 작용에 의하여 작동파이프(15)외측에 부착된 공기측 핀(16)은 열을 공급받으면서 상기 히트파이프(10)내의 복수개의 작동파이프(15)내의 작동유체는 증발을 가속하게 되는 것이다.

난방시에는 상기 4방밸브(2)를 통하여 역사이클이 형성되어, 냉방시에 응축기(3)과 증발기(7)의 기능이 난방시에는 각각 반대의 기능을 발생하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 히트파이프부를 나타낸 개략도로서, 이를 설명하면, 상기 히트파이프(10)내의 작동유체가 증발을 하면서 작동유체는 유체압력에 의하여 열회수관(13)으로 이동하여, 열응축부(9)로 유입하게 되며, 응축된 작동유체는 상대적으로 낮은 위치에 마련된 열방출부(8)로 유입되며, 상기 열방출부(8)에서 증발되어 열공급관(12)을 통하여 상기 히트파이프(10)로 순환되는 작동유체의 사이클을 형성하는 것이다.

상기 열응축부(9)는 상대적으로 열방출부(8)보다 높은 위치에 마련되어 응축된 작동유체는 중력에 의하여 열방출부(8)로 이동하게 되는 것이다.

상기 열회수관(13)에는 체크밸브(5)를 설치하여 작동유체에 의한 역류를 방지하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 히트파이프를 나타낸 개략도로서, 상기 히트파이프부(14)를 이루는 히트파이프(10)는 냉방시에 상기 증발기(7)의 후단측에, 난방시에 응축기(7)의 후단측에 위치한다.

이는 1개의 공기팬(11)에 작용에 의하여 히트파이프(10)내의 작동유체를 증발시키며, 상기 히트파이프(10)로부터 토출된 공기를 이용하여 항온공조기의 증발기(7) 또는 응축기(7)와 열교환하고자 하는 것이다.

상기 히트파이프(10)는 복수개의 작동파이프(15)와 그 외측에는 북수개의 공기측핀(16)이 부착되도록 이루어지며, 증발된 작동유체는 상기 작동파이프(15)내를 유동하면서 증발하게 되는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 열방출부 및 열응축부를 나타낸 개략도로서, 이를 자 세히 설명하면, 상기 열방출부(8)내의 냉매관은 수평의 지그재그형식으로 이루어지며, 상기 냉매관의 외주면은 열전달 면적을 증가시키기 위한 핀으로 이루어진 것이다.

상기 지그재그형식의 냉매관은 유동저항을 증가시켜 상기 압축기(1)의 토출부로부터 토출된 냉매가스의 토출압력을 감소시키기 위한 것이며, 냉매관의 외주면에 핀이 부착된 것은 열전달 면적을 증가하여 열전달 효율을 향상시키기 위한 것이다.

또한, 상기 열응축부(9)내의 냉매관은 수평의 복수개의 파이프로 분지되도록 이루어지며, 상기 냉매관의 외주면에 열전달 면적을 증가시키기 위하여 핀이 부착되도록 이루어진 것이다.

상기 열응축부(9)내의 냉매관이 복수개의 파이프로 분지되도록 하는 것은 상기 압축기(1) 흡입측의 유동저항을 최소로 하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예로서, 혹서기에는 실외측의 온도가 35℃ 이상을 유지하며, 이러한 실외온도에는 실외측에 위치한 응축기(3)내의 냉매온도와의 온도차이가 감소하여 충분한 응축기 성능을 발생할 수 없으며, 이로 인하여 냉방효과가 현저히 감소되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 혹서기에 본 발명에 따른 항온공조기의 응축기(3)로 유입되는 냉매는 히트파이프부(14)를 이루는 열방출부(8)내의 작동유체와 상호 열교환되어 충분히 응축되는 것이다. 이로 인하여 응축기(3)의 크기를 감소할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 실시예로서, 혹한기에 본 발명에 의한 항온공조기의 난방작용은 실외측의 외기온도의 현저한 감소로 인하여 증발기(3)내의 냉매온도가 0℃이하로 형성되면서 결빙이 시작되는 현상을 방지함과 동시에 난방효과를 향상시키고자 하는 것이다.

혹한기에 실외온도가 0℃이하로 형성되면, 증발기(3)내의 증발온도가 상대적으로 낮게 형성되어 난방효과가 현저히 감소하게 되며, 더 나아가 실외측에 위치한 증발기(3)에 결빙이 발생하게 된다.

본 발명에서는 압축기(1)의 흡입측에 히트파이프부(14)의 열응축부(9)을 마련하고, 압축기(1)의 흡입측의 냉매는 히트파이프부(14)내의 작동유체로부터 열을 전달받아 증발을 하게 되는 것이다. 이러한 증발된 냉매는 증발기(3)내의 증발온도를 상승시키며, 압축기(1)의 흡입측에 충분히 과열된 기체냉매를 공급하여 압축기(1)의 작동을 정상적으로 형성하여, 고효율의 항온공조기를 공급하며, 압축기(1)의 정상운전에 의하여 압축기 소음을 최소로 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치는 압축기의 토출측에는 열방출부를 형성시키고, 압축기의 흡입측에는 열응축부를 포함하는 핀과 튜브로 이루어진 히트파이프를 형성하여, 응축기 및 증발기의 크기를 감소하면서도 충분한 응축과 증발효과를 발생시키고자 하며, 또한,혹한기에 항온공조기의 난방작용은 실외측의 외기온도의 현저한 감소로 인하여 증발기내의 냉매온도가 0℃이하로 형성되면서 결빙이 시작되는 현상을 방지함과 동시에 난방효과를 향상시키고자 하며, 압축기의 흡입측에 충분히 과열된 기체냉매를 공급하여 압축기의 작동을 정상적으로 형성하여, 고효율의 항온공조기를 공급하며, 압축기의 정상운전에 의하여 압축기 소음을 최소로 하며, 혹서기에는 실외측에 위치한 실외기내의 냉매온도와의 온도차이가 감소하여 충분한 실외기 성능을 발생할 수 없으므로, 냉방효과가 현저히 감소되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 혹서기에 본 발명에 따른 항온공조기의 응축기로 유입되는 냉매는 히트파이프부를 이루는 열방출부의 작동유체와 상호 열교환되어 충분히 응축시켜, 실외기로 유입되어 부족한 실외기 용량을 보충하도록 작동하여 냉방효율을 증가시키고자 하는 것이다.

Claims (5)

1. 압축기(1)의 토출측에 4방밸브(2)가 연결되고; 냉방시에 상기 4방밸브(2)의 일측에 응축기(3)가 연결되고; 상기 응축기(3)의 토출배관에 팽창밸브(4)가 연결되고, 상기 팽창밸브(4)의 토출측에 증발기(7)가 연결되며, 난방시에 상기 4방밸브(2)의 일측에 응축기(7)가 연결되고, 상기 응축기(7)의 토출배관에 팽창밸브(4)가 연결되고, 상기 팽창밸브(4)의 토출측에 증발기(3)가 연결되는 항온공조기에 있어서,

   상기 압축기(1)의 토출측과 상기 4방밸브(2)사이에 열방출부(8)가 형성되고, 상기 압축기(1)의 흡입측에는 상기 4방밸브(2) 유입측에 열응축부(9)가 마련되고, 상기 열방출부(8)의 출구측에는 열공급관(12)이 마련되어 히트파이프(10)의 입구와 연결되고, 상기 히트파이프(10)의 출구에는 열응축부(9)의 입구와 연결되는 열회수관(13)을 포함하는 히트파이프부(14)를 형성하고, 상기 열응축부(9)는 상대적으로 열방출부(8)보다 상대적으로 높은 위치에 마련되며, 상기 히트파이프(10)의 내부에는 작동유체가 유동하는 복수개의 수평식 작동파이프(15)가 형성되며, 상기 작동파이프(15)의 외측에는 복수개의 공기측 핀(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열방출부(8)내의 냉매관은 수평의 지그재그형식으로 이루어지며, 상기 냉매관의 외주면은 열전달 면적을 증가시키기 위한 핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 열응축부(9)내의 냉매관은 수평의 복수개의 파이프로 분지되도록 이루어지며, 상기 냉매관의 외주면은 열전달 면적을 증가시키기 위한 핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 열회수관(13)에는 체크밸브(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 히트파이프부(14)를 이루는 히트파이프(10)는 냉방시에 상기 증발기(7)의 후단측에, 난방시에 상기 응축기(7)의 후단측에 위치하는 것을 특징으로 하는 고효율 항온공조기의 냉매냉각장치.

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