KR100907749B1

KR100907749B1 - 에어컨

Info

Publication number: KR100907749B1
Application number: KR1020080028615A
Authority: KR
Inventors: 최경호
Original assignee: 최경호
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-07-14

Abstract

본 발명은 본체와, 상기 본체내에 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 구비하고, 냉매가 순환되게 상기 압축기, 상기 응축기, 상기 팽창밸브, 상기 증발기를 냉매이송관으로 연결하여 폐회로를 형성하며, 상기 증발기에서 냉매의 증발 잠열에 의해 형성된 냉기를 상기 본체외부로 송풍하는 에어컨에 있어서, 상기 증발기로부터 배출되는 냉매와 제1열교환수단에 의해 열교환되어 냉각된 열전달매체가 상기 응축기의 냉매와 제2열교환수단에 의해 열교환되어 상기 응축기의 냉매를 냉각시키는 응축기 냉각부가 더 구비된다.

상기 응축기 냉각부는 상기 열전달매체가 상기 제1,2열교환수단을 폐순환하도록 상기 제1,2열교환수단을 연결하여 폐회로를 형성하는 폐유로관과; 상기 폐유로관에 설치되어 상기 열전달매체를 펌핑하는 펌프와; 상기 열전달매체를 적정 온도로 유지하기 위해 냉각시키는 열전달매체 냉각수단으로 이루어진다.

본 발명은 증발기로부터 배출되는 냉매와 열교환되어 냉각된 열전달매체를 이용하여 응축기내의 냉매를 냉각시키기 때문에, 별도의 응축기용 송풍팬을 사용하지 않고도 응축기의 냉매를 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

에어컨, 응축기, 응축효율, 열전달매체, 어큐뮬레이터, 응축수

Description

에어컨{AIR CONDITIONER}

본 발명은 에어컨에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어컨의 응축효율을 높일 수 있는 에어컨에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨은 냉동시스템의 증발기에서 냉매의 기화로 발생된 냉기를 증발기용 송풍팬에 의해 실내로 송풍하여 냉방하는 장치이다.

냉동시스템은 압축기에서 고온 고압으로 압축된 냉매가스가 응축기에서 송풍팬에 의해 강제 냉각되어 액화되고, 액화된 고압 액상의 냉매가 팽창밸브에서 급격히 팽창되어 저온 저압의 상태로 증발기에 이송되며, 증발기에서 주위 공기로부터 열을 빼앗아 기화되어 압축기로 이송되는 과정을 반복 순환하는 시스템이다.

이러한 에어컨의 응축기는 통상적으로 실외에 설치되어 응축기용 송풍팬에 의해 고온 고압의 냉매가스를 냉각시키게 된다.

따라서, 에어컨의 설치시 실외에 설치되는 응축기로 인해 외부온도에 따라 응축기를 지나는 냉매가스의 냉각효율이 떨어져 에어컨의 냉방능력이 감소되는 문제점이 있었다.

이에, 응축기를 실내에 설치하고, 증발기에서 결로현상에 의해 발생된 응축 수를 이용하여 냉매가스를 냉각시켜 냉각효율을 향상시킨 실외기가 필요없는 에어컨이 개발되었다.

실외기가 필요없는 에어컨의 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제1998-067387호에 개시되어 있다.

종래기술에 따른 에어컨은 응축기를 별도의 케이스내에 설치하고, 응축수가 케이스내의 응축기에 분사된 후, 물탱크에 저장된다. 그리고, 물탱크에 저장된 응축수는 펌프에 의해 펌핑되어 케이스내의 응축기에 재분사되어 응축기를 지나는 냉매가스를 냉각시키는 것이었다.

그러나, 에어컨의 오랜 시간 가동하게 되면, 응축수가 응축기 내의 냉매가스와 열교환되어 고온으로 상승되어 물탱크에 저장되고, 저장된 고온의 응축수가 재 순화되어 응축기에 분사되므로, 응축수가 응축기의 냉매가스와의 온도차가 크지 않으므로 냉매가스의 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 응축수의 손실이 크기 때문에 응축수의 양을 적정수단으로 맞추기 위해서는 지속적으로 물을 보충해야 하기 때문에, 유지비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 에어컨의 가동시간 및 냉방부하에 상관없이 항상 응축기의 응축효율을 향상시킬 수 있는 에어컨을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 응축기용 송풍팬을 사용하지 않고, 응축기를 실내기와 일체로 형성할 수 있는 에어컨을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본체와, 상기 본체내에 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 구비하고, 냉매가 순환되게 상기 압축기, 상기 응축기, 상기 팽창밸브, 상기 증발기를 냉매이송관으로 연결하여 폐회로를 형성하며, 상기 증발기에서 냉매의 증발 잠열에 의해 형성된 냉기를 상기 본체외부로 송풍하는 에어컨에 있어서, 상기 증발기로부터 배출되는 냉매와 제1열교환수단에 의해 열교환되어 냉각된 열전달매체가 상기 응축기의 냉매와 제2열교환수단에 의해 열교환되어 상기 응축기의 냉매를 냉각시키는 응축기 냉각부가 더 구비된다.

상기 냉매이송관은 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 제1냉매관과, 상 기 응축기와 상기 팽창밸브를 연결하는 제2냉매관과, 상기 팽창밸브와 상기 증발기를 연결하는 제3냉매관과, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 제4냉매관으로 이루어진다.

상기 제1열교환수단은 상기 폐유로관에 연결되어 내부에 상기 열전달매체가 이송되며, 상기 제4냉매관의 일부가 내장되고, 상기 열전달매체가 상기 제4냉매관에 접촉되어 상기 제4냉매관에 이송되는 냉매와 열교환되게 하는 제1열교환튜브로 이루어진다.

상기 제2열교환수단은 상기 폐유로관에 연결되어 상기 열전달매체가 이송되며, 상기 압축기로부터 배출되는 냉매가 이송되는 상기 응축기의 응축관이 내장되고, 상기 열전달매체가 상기 응축관에 접촉되어 상기 응축관에 이송되는 냉매와 열교환되게 하는 제2열교환튜브로 이루어진다.

한편, 상기 제1열교환수단의 다른 실시 예는 상기 제4냉매관상에 마련되어 상기 증발기로부터 배출되는 냉매가 일시 저장되고, 기화된 냉매만이 상기 압축기로 유입되게 하여 상기 압축기를 보호하는 어큐뮬레이터와; 상기 어큐뮬레이터에 내장되어 상기 폐유로관에 연결되고 상기 열전달매체가이송되며, 상기 어큐뮬레이터 내에 저장된 냉매와 상기 열전달매체와 열교환되게 하는 열교환코일로 이루어진다.

상기 열전달매체 냉각수단은 상기 폐유로관에 연결되어 상기 열전달매체가 저장되는 저장탱크와; 상기 제3냉매관으로부터 분기되고, 상기 저장탱크를 경유하여 상기 제4냉매관에 연결되며, 상기 제4냉매관내에 이송되는 냉매의 일부가 상기 저장탱크내에서 기화되어 상기 저장탱크내의 상기 열전달매체를 냉각하고 상기 제4냉매관으로 유입되게 하는 냉매분기관과; 상기 냉매분기관에 마련되어 상기 냉매분기관으로의 냉매 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브와; 상기 저장탱크에 저장된 상기 열전달매체의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 온도센서에 의해 측정된 상기 열전달매체의 온도값을 수신받아 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 콘트롤부로 이루어진다.

또한, 상온에서 응축기의 냉매를 냉각시키는 응축기용 송풍팬에 비해 응축기의 응축효율이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 실시 예는 본체와, 본체내에 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 구비하고, 냉매가 순환되게 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 냉매이송관으로 연결하여 폐회로를 형성하며, 증발기에서 냉매의 증발 잠열에 의해 형성된 냉기를 본체외부로 송풍하는 에어컨에 있어서,

증발기로부터 배출되는 냉매에 의해 냉각된 열전달매체를 이용하여 응축기의 냉매를 냉각시키는 응축기 냉각부가 더 구비되는 것이다.

본 발명의 실시 예인 에어콘의 구조를 첨부한 도 1, 도 2에 나타내 보였다.

도 1, 도 2를 참조하면, 본체(10)와, 본체내부에 압축기(20), 응축기(30), 팽창밸브(40), 증발기(50)가 각각 마련되고, 이들을 연결하여 폐회로를 형성하고 냉매가 순환되는 냉매이송관(60)과, 증발기(50)와 제1열교환수단(70)에 의해 열교환되어 냉각된 열전달매체가 응축기(30)의 냉매와 제2열교환수단(80)에 의해 열교환되어 응축기(30)의 냉매를 냉각시키는 응축기 냉각부(90)로 이루어져 있다.

본체(10)는 상단 일측에 증발기(50)에서 냉매의 증발 잠열에 의해 형성된 냉기를 배출하기 위한 냉기배출구(11)가 형성되어 있다. 그리고, 본체(10) 내부에는 냉기를 냉기배출구(11)를 통해 본체(10) 외부로 배출시키기 위한 증발기용 송풍팬(12)이 마련되어 있다.

냉매이송관(60)은 압축기(20)와 응축기(30)를 연결하는 제1냉매관(61)과, 응축기(30)와 팽창밸브(40)를 연결하는 제2냉매관(62)과, 팽창밸브(40)와 증발기(50)를 연결하는 제3냉매관(63)과, 증발기(50)와 압축기(20)를 연결하는 제4냉매관(64)으로 이루어진다.

응축기 냉각부(90)는 열전달매체가 제1,2열교환수단(70,80)을 폐순환하도록 제1,2열교환수단(70,80)을 연결하여 폐회로를 형성하는 폐유로관(91)과, 폐유로관(91)에 설치되어 열전달매체를 펌핑하는 펌프(92)와, 열전달매체를 적정 온도로 유지하기 위해 냉각시키는 열전달매체 냉각수단(93)으로 이루어져 있다.

열전달매체는 부동액이 사용된다.

제1열교환수단(70)은 증발기(50)의 배출측, 즉 제4냉매관(64)의 일측에 마련 된다.

도 3을 참조하면, 제1열교환수단(70)은 증발기(50)에 인접된 제4냉매관(64)의 일부분이 내장되는 제1열교환튜브(70')로 이루어진다. 즉, 제1열교환튜브(70')내에 제4냉매관(64)이 길이방향으로 관통되어 제1열교환튜브(70')와 제4냉매관(64)은 이중관의 형태로 형성된다. 제1열교환튜브(70')내에 내장된 제4냉매관(64)의 외면에는 열전달매체와의 열교환면적을 넓히기 위해 흡열판(64a)이 다수 돌출되는 것이 더 바람직하다.

제1열교환튜브(70')의 양단에는 폐유로관(91)이 연결되어 있다. 이에, 제1열교환튜브(70')의 일측으로 유입된 열전달매체가 제1열교환튜브(70')의 타측으로 이송되고 폐유로관(91)에 유입되어 폐유로관(91)과 제1열교환튜브(70')를 순환할 수 있게 된다.

제2열교환수단(80)은 응축기(30)에 마련된다. 즉, 압축기(20)로부터 배출되어 제1냉매관(61)에 의해 이송된 고온 고압의 냉매가 응축기(30)의 응축관(31)을 지나면서 제1열교환수단(70)에 의해 냉각된 열전달매체와 열교환되어 냉각될 수 있도록 응축관(31)에 제2열교환수단(80)이 마련된다.

도 4를 참조하면, 제2열교환수단(80)은 응축관(31)이 내장되는 제2열교환튜브(80')로 이루어진다. 제2열교환튜브(80')는 응축관(31)의 길이방향을 따라 나란하게 마련되어 그 내부에 마련된 응축관(31)으로 인해 이중관으로 형성된다. 제2열교환튜브(80')는 내부의 응축관(31)과 함께 지그재그로 다수번 굴곡되어 형성되고, 외면에 방열면적을 넓히기 위한 방열판(81)이 다수 형성되어 있다.

그리고, 제2열교환튜브(80')의 양단에 각각 폐유로관(91)이 연결되어 제2열교환튜브(80')의 일측으로 유입된 열전달매체가 제2열교환튜브(80')의 타측으로 이송되어 폐유로관(91)에 유입된다. 따라서, 열전달매체는 제1,2열교환튜브(70',80')와 폐유로관(91)을 폐회로를 형성하며 순환하게 된다.

도 5를 참조하면, 응축관(31)이 제2열교환튜브(80')내의 적정위치에 위치되도록 리브(120)에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 응축관(31)은 리브(120)의 중심부를 관통하여 끼워진다.

또한, 제1열교환튜브(70')내에 위치되는 제4냉매관(64)도 리브(120)에 의해 지지된다.

열전달매체 냉각수단(93)은 폐유로관(91)에 연결되어 열전달매체가 저장되는 저장탱크(93a)와, 제3냉매관(63)으로부터 분기되고 저장탱크(93a)를 경유하여 제4냉매관(64)에 연결되는 냉매분기관(93b)과, 냉매분기관(93b)에 마련되어 저장탱크(93a)내로 인입된 냉매분기관(93b)으로의 냉매 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브(93c)와, 저장탱크(93a)에 저장된 열전달매체의 온도를 측정하는 온도센서(93d)와, 온도센서(93d)에 의해 측정된 열전달매체의 온도값을 수신받아 솔레노이드 밸브(93c)를 제어하는 콘트롤부(93e)로 이루어져 있다.

저장탱크(93a)내로 인입된 냉매분기관(93b)의 일부분은 저장탱크(93a)에 저장된 열전달매체와의 접촉면적을 넓히기 위해 나선형으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 제3냉매관(63)내 이송되는 냉매, 즉 팽창밸브(40)에 의해 감압된 냉 매가 저장탱크(93a) 내부의 냉매분기관(93b)에서 증발되어 열전달매체를 냉각시키게 된다.

냉매분기관(93b)에서 증발된 냉매는 제4냉매관(64)으로 유입되어 증발기(50)에서 증발된 냉매와 함께 압축기(20)로 유입되어 압축된다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

에어컨의 구동으로 냉매는 압축기(20), 응축기(30), 팽창밸브(40), 증발기(50)를 순차적으로 순환하면서 증발기(50)에서 증발되어 냉기를 형성하고, 응축기(30)에서 액화되어 방열하게 된다. 그리고 증발기용 송풍팬(12)에 의해 냉기를 본체(10) 외부, 즉 난방하고자 하는 지역에 송풍하여 냉방하게 된다.

열전달매체는 증발기(50)에서 증발된 냉매와 제1열교환수단(70)인 제1열교환튜브(70')내에서 열교환되어 냉각된다. 냉각된 열전달매체는 펌프(95)의 구동으로 폐유로관(91)을 순환하여 제2열교환튜브(80')내에서 압축기(20)에 의해 압축된 고온 고압의 냉매와 열교환되어 냉매를 냉각시키게 된다.

특히, 제2열교환튜브(80')와 응축관(31)이 이중관의 형태로 구성되어 있어, 제2열교환튜브(80') 내를 이송하는 냉매가 응축관(31)의 외면에 충분히 접촉되어 냉매를 원활히 냉각시킬 수가 있다.

한편, 열전달매체가 제1,2열교환튜브(70',80')를 지속적으로 순환하여 흡열 및 방열하는 과정에서 온도가 점차적으로 상승되어 응축기(30) 내의 냉매를 냉각시키는 효율이 떨어지게 된다.

이를 방지하기 위해, 온도센서(93d)는 열전달매체의 온도를 실시간 측정하 고, 측정된 열전달매체의 온도값을 콘트롤부(93e)에 송신하게 된다. 콘트롤부(93e)는 수신된 온도값을 기준값과 비교하고, 수신된 온도값이 기준값을 초과하게 되면 솔레노이드 밸브(93c)에 온(ON)신호를 송신하여 솔레노이드 밸브(93c)가 열리도록 한다.

솔레노이드 밸브(93c)가 열리면, 팽창밸브(40)를 지나 감압된 냉매의 일부가 냉매분기관(93b)으로 유입되고, 저장탱크(93a)내에서 열전달매체로부터 열을 빼앗아 기화된다. 따라서, 열전달매체는 기준값 이하로 냉각된다.

기준값 이하로 냉각된 열전달매체가 온도값을 온도센서(93d)로부터 수신받은 콘트롤부(93e)는 솔레노이드 밸브(93c)에 오프(OFF)신호를 송신하여 솔레노이드 밸브(93c)가 닫히도록 한다.

따라서, 열전달매체의 온도가 기준값이하로 떨어질 때에만 감압된 냉매의 일부가 냉매분기관(93b)으로 유입되게 함으로써, 증발기(50)에서의 냉기생성효율이 떨어지는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 에어컨의 제1열교환수단의 다른 실시 예를 첨부한 도 6에 나타내 보였다.

도 6을 참조하면, 제1열교환수단의 다른 실시 예는 제4냉매관(64)상에 마련되어 증발기(50)로부터 배출되는 냉매가 일시 저장되고, 기화된 냉매만이 압축기(20)로 유입되게 하여 압축기(20)를 보호하는 어큐뮬레이터(71)와, 어큐뮬레이터(71)에 내장되어 폐유로관(91)에 연결되고 열전달매체가 이송되어 어큐뮬레이터 (71)내에 저장된 냉매와 열교환되게 하는 열교환코일(72)로 이루어져 있다.

어큐뮬레이터(71)는 증발기(50) 주변의 온도가 낮아 증발기(50)내에서 미처 기화되지 못한 액상의 냉매가 일시 저장되어 재기화되도록 하고, 압축기(20)로 유입되는 것을 방지하게 된다.

따라서, 어큐뮬레이터(71) 내에 마련된 열교환코일(72)로 이송되는 열전달매체는 냉매의 증발 잠열에 의해 냉각된다.

냉매의 증발 잠열에 의해 냉각된 열전달매체는 증발기(50)에서 형성되는 냉기의 온도에 상응하는 온도로 냉각되어 응축기(30)의 응축효율을 더욱 향상시키게 된다.

한편, 증발기(50)에서 발생되는 응축수를 받아 저장탱크(93a)에 공급하는 응축수 공급관(100)과, 저장탱크(93a)로부터 월류하는 응축수를 본체(10) 외부로 배출하는 월류관(110)이 더 구비된다. 이에, 증발로 인한 저장탱크(93a)에 저장된 열전달매체의 부족분을 응축수로 채우게 되고, 월류되는 응축수는 월류관(110)을 통해 외부로 배출된다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 에어컨의 실시 예를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 에어컨에 있어서, 응축기 냉각부 구조를 도시한 도면,

도 3은 도 1의 응축기 냉각부의 제1열교환수단을 도시한 도면,

도 4는 도 1의 응축기 냉각부의 제2열교환수단을 도시한 도면,

도 5는 도 1의 응축기 냉각부의 제2열교환수단의 내부 구조를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 에어컨의 다른 실시 예로서, 응축기 냉각부의 다른 예를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 본체 20 : 압축기

30 : 응축기 40 : 팽창밸브

50 : 증발기 60 : 냉매이송관

70 : 제1열교환수단 71 : 어큐뮬레이터

72 : 열교환코일 80 : 제2열교환수단

90 : 응축기 냉각부 93 : 열전달매체 냉각수단

100 : 응축수 공급관

Claims

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본체와, 상기 본체내에 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 구비하고, 냉매가 순환되게 상기 압축기, 상기 응축기, 상기 팽창밸브, 상기 증발기를 냉매이송관으로 연결하여 폐회로를 형성하며, 상기 증발기에서 냉매의 증발 잠열에 의해 형성된 냉기를 상기 본체외부로 송풍하는 에어컨에 있어서,

상기 증발기로부터 배출되는 냉매와 제1열교환수단에 의해 열교환되어 냉각된 열전달매체가 상기 응축기의 냉매와 제2열교환수단에 의해 열교환되어 상기 응축기의 냉매를 냉각시키는 응축기 냉각부가 더 구비되고,

상기 응축기 냉각부는

상기 열전달매체가 상기 제1,2열교환수단을 폐순환하도록 상기 제1,2열교환수단을 연결하여 폐회로를 형성하는 폐유로관과;

상기 폐유로관에 설치되어 상기 열전달매체를 펌핑하는 펌프와;

상기 열전달매체를 적정 온도로 유지하기 위해 냉각시키는 열전달매체 냉각수단으로 이루어지며,

상기 냉매이송관은

상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 제1냉매관과, 상기 응축기와 상기 팽창밸브를 연결하는 제2냉매관과, 상기 팽창밸브와 상기 증발기를 연결하는 제3냉매관과, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 제4냉매관으로 이루어지고,

상기 제1열교환수단은

상기 제4냉매관상에 마련되어 상기 증발기로부터 배출되는 냉매가 일시 저장되고, 기화된 냉매만이 상기 압축기로 유입되게 하여 상기 압축기를 보호하는 어큐뮬레이터와;

상기 어큐뮬레이터에 내장되어 상기 폐유로관에 연결되고 상기 열전달매체가이송되며, 상기 어큐뮬레이터 내에 저장된 냉매와 상기 열전달매체와 열교환되게 하는 열교환코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨.
제 4항에 있어서,

상기 열전달매체 냉각수단은

상기 폐유로관에 연결되어 상기 열전달매체가 저장되는 저장탱크와;

상기 제3냉매관으로부터 분기되고, 상기 저장탱크를 경유하여 상기 제4냉매관에 연결되며, 상기 제4냉매관내에 이송되는 냉매의 일부가 상기 저장탱크내에서 기화되어 상기 저장탱크내의 상기 열전달매체를 냉각하고 상기 제4냉매관으로 유입되게 하는 냉매분기관과;

상기 냉매분기관에 마련되어 상기 냉매분기관으로의 냉매 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브와;

상기 저장탱크에 저장된 상기 열전달매체의 온도를 측정하는 온도센서와;

상기 온도센서에 의해 측정된 상기 열전달매체의 온도값을 수신받아 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 콘트롤부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨.
제 5항에 있어서,

상기 증발기에서 발생되는 응축수를 받아 상기 저장탱크에 공급하는 응축수 공급관과;

상기 저장탱크에 설치되어 상기 저장탱크로부터 월류하는 응축수를 상기 본체 외부로 배출하는 월류관이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 에어컨.