KR101184194B1 - 액조절기를 구비한 공조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기, 응축기, 리시버 드라이어, 감압수단, 및 증발기를 포함하는 통상의 공조시스템에서, 상기 리시버 드라이어는 상기 응축기와 일체로 형성되며, 상기 리시버 드라이어의 체적을 보상하는 액조절기가 상기 감압수단과 상기 증발기의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 액조절기의 외부면은 단열재로 감싸 외부로의 열방출을 방지하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 액조절기의 외부면에 열전소자의 흡열부를 밀착 체결시키거나, 상기 액조절기의 외부면에 응축수 유로를 형성시켜 방열을 유도할 수도 있으며, 상기 액조절기의 체적은 상기 리시버 드라이어 체적의 10~50% 인 것이 바람직하다.

한편, 상기 액조절기가 설치되는 위치는 상기 감압수단과 상기 증발기의 사이의 냉매파이프에 일체로 형성되거나, 또는 증발기의 입구에 일체로 형성되며, 상기 감압수단의 출구에 일체로 형성될 수도 있으며, 상기 감압수단과 상기 액조절기는 서로 쌍을 이루어 다단으로 구비되는 것을 특징으로 하는 액조절기를 구비한 공조시스템을 제공한다.

증발기, 액조절기, 감압수단, 리시버 드라이어, 단열재, 열전소자

Description

액조절기를 구비한 공조시스템 {Air-conditioning System Equipped with Liquid Control Apparatus}

도 1은 종래 공조시스템의 구성을 나타내는 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명의 공조시스템을 도시한 개략 개념도이다.

도 3은 본 발명에 의한 공조시스템의 압력-엔탈피선도를 도시한 것이다.

도 4(a), (b), (c)는 본 발명에 의한 액조절기의 외부면을 단열 또는 냉각시키기 위한 실시예를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 공조시스템의 체적과 리시버 드라이어 및 액조절기의 체적비를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : 증발기 22 : 압축기

24 : 감압수단 25 : 응축기

26 : 리시버 드라이어 27 : 액조절기

31 : 단열재 33 : 제상수

34 : 제상수 유로 35 : 배출밸브

36 : 열전소자 37 : 방열부

본 발명은 압축기, 응축기, 리시버 드라이어, 감압수단, 및 증발기를 포함하는 통상의 공조시스템에서 상기 리시버 드라이어의 체적을 보상하는 액조절기가 상기 감압수단과 상기 증발기의 사이에 설치되는 공조시스템에 관한 것이다.

종래 일반적인 공조시스템에서 압축기에 의해 압축된 고온 고압의 냉매는 응축기를 경유하면서 외부로 열을 방출하여 저온 고압의 액냉매로 응축된 후 팽창밸브와 같은 감압수단을 통하여 저온 저압의 액냉매로 팽창되며 증발기에서 외부로부터 열을 흡수하여 냉방을 실현한 뒤 다시 압축기로 복귀하게 되는 사이클을 수행하게 된다. 그런데 상기 감압수단을 통하여 교축된 냉매는 완전한 액상의 냉매로만 이루어지지 않고 기상의 냉매를 포함하게 되며 상기 기상의 냉매가 그대로 증발기에 유입될 경우 액상냉매의 증발온도와 차이가 생겨 결국 냉방능력을 저하시키는 요인이 되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래 팽창밸브를 경유하기 전의 냉매의 상태가 가능하면 액상을 유지하도록 응축기 출구 측에서의 냉매가 과냉상태가 되도록 하는 수단 또는 방법이 이용되기도 하였다. 그러나 상기와 같이 응축기 출구 측에서 액상의 냉매를 과냉상태로 유지시키는 것은 경우에 따라 응축기 용량의 대형화와 효율성의 측면에서 바람직스럽지 못한 결과를 낳기도 하였다. 본 발명자들 역시 유사한 방식으로 응축기에 리시버 드라이어를 일체로 형성하는 방안을 강구하였으며, 이 때 상기 리시버 드라이어의 체적과 증발효율에 관한 상관관계의 변화에 주목하게 되었다.

특히 본 발명에서와 같이 응축기에 리시버 드라이어를 일체로 형성하여 응축기의 효율향상을 꾀하는 공조장치에서 상기 리시버 드라이어의 크기는 응축기와 리시버 드라이어의 브레이징 작업에 큰 영향을 미치는 인자로 작용한다. 통상 리시버 드라이어의 체적은 약 200~350cc 정도이지만 이를 응축기와 일체로 하여 브레이징 제작할 경우에는 상기 체적이 작을수록 응축기의 성능향상과 작업성 면에서 유리하기 때문에 상기 리시버 드라이어의 체적을 대체할 수 있는 수단에 관심이 모아지고 있는 상황이다.

본 발명은 이와 같은 기술적 필요성을 바탕으로 팽창밸브와 증발기의 전단에 액상의 냉매와 기상의 냉매를 분리하여 액상의 냉매만을 증발기에 제공함으로써 종래 리시버 드라이어에서 담당하던 기능을 일부 대체하여 리시버 드라이어의 체적을 적절한 범위로 축소시켜 응축기와 리시버 드라이어를 브레이징 접합에 의하여 일체로 형성할 수 있도록 함과 동시에 증발기에서의 증발성능 향상을 도모하고자 리시버 드라이어와 액조절기 사이의 최적의 체적범위를 제시하는 것이다. 또한 액조절기의 성능 향상을 위하여 액조절기와 외부와의 단열 및 흡열수단을 추가로 제시하는 것이다.

상술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 증발기 성능향상을 위한 공조시스템은 압축기, 응축기, 리시버 드라이어, 감압수단, 및 증발기를 포함하는 공조시스템에 있어서, 상기 리시버 드라이어는 상기 응축기와 일체로 형성되며, 상기 감압수단과 상기 증발기의 사이에 열방출이 방지된 액조절기를 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 액조절기의 체적은 상기 리시버 드라이어 체적의 10~50% 인 것이 바람직하다.

그리고 상기 액조절기의 외부면은 단열재로 감싸 외부로의 열방출을 방지하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 액조절기의 외부면에 열전소자의 흡열부를 밀착 체결시키거나, 상기 액조절기의 외부면에 제상수 유로를 형성시켜 방열을 유도할 수도 있다.

한편, 상기 액조절기가 설치되는 위치는 상기 감압수단과 상기 증발기의 사이의 냉매파이프에 일체로 형성되거나, 또는 증발기의 입구에 일체로 형성되며, 상기 감압수단의 출구에 일체로 형성될 수도 있으며, 나아가 상기 감압수단과 액조절기는 서로 쌍을 이루어 다단으로 설치될 수도 있다.

공조시스템에서 리시버 드라이어는 응축기와 감압수단의 사이에 별도로 설치되어 응축기를 통과한 냉매를 저장하며 냉매 중의 기포나 수분을 흡수 분리시켜 액상의 냉매가 감압수단을 통과하도록 한다. 본 발명의 리시버 드라이어는 응축기의 냉매경로상에 응축기와 일체로 형성되어 응축기를 통과하며 응축되거나 포화된 액 냉매를 경유하게 함으로써 과냉상태의 액냉매가 응축기로부터 유출되도록 하는 기능을 갖는다. 이와 같은 구성에 의하여 본 발명의 응축기는 종래 구성에 비하여 상대적으로 감소된 냉매량에도 불구하고 냉각성능이 향상되는 특징을 갖는다. 리시버 드라이어를 응축기와 일체로 형성하는 경우 여러 가지 방법이 있으며 응축기의 내압성을 보장하면서 신속한 작업성을 확보하기 위하여 브레이징 접합이 가장 바람직하다. 그러나 브레이징 접합의 경우 리시버 드라이어의 크기가 가장 큰 제약요건으로 작용한다. 따라서 리시버 드라이어를 응축기와 일체로 형성하여 과냉조건을 만족하도록 하면서 브레이징 접합을 통한 생산성을 향상시키는 것이 중요하다.

본 발명에서는 이와 같은 요구조건을 충족시키기 위하여 리시버 드라이어의 기능을 일부 대체할 수 있는 액조절기를 감압수단과 증발기의 사이에 설치하여 리시버 드라이어의 체적을 감소시킴과 동시에 액조절기에서 기상과 액상의 냉매를 분리하여 액상의 냉매만을 증발기로 공급함으로써 증발기의 냉각성능의 향상도 함께 도모할 수 있는 액조절기를 구비한 공조시스템을 제공한다. 그리고 상기 액조절기와 리시버 드라이어의 상호 역할분담의 최적화를 위한 바람직한 체적비를 제시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래 공조시스템의 구성을 나타내는 개략 구성도이다. 상기 공조시스템은 저온 저압의 액상의 냉매를 증발시키고 피냉각유체를 냉각하기 위한 증발기(1)와, 상기 증발된 기상 냉매를 흡인 압축하여 고온 고압의 기상 냉매로 변환시키는 압축기(2)와, 상기 기상 냉매를 물 또는 공기 등으로 냉각하고 저온 고압의 액 상 냉매로 변환시키는 응축기(3)와, 액상과 기사의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(5)와, 상기 저온 고압의 액상 냉매를 저온 저압의 액상냉매로 교축시키는 팽창밸브(4)와, 상기 저온 저압의 액상냉매의 기화열에 의해 주위의 열을 흡수하는 증발기(1)로 구성되어 있다.

도 2는 본 발명의 공조시스템을 도시한 개략 개념도이다. 본 발명의 공조시스템은 압축기(22), 응축기(25), 리시버 드라이어(26), 팽창밸브(24), 액조절기(27), 및 증발기(21)가 냉매유로를 통하여 연통되는 구성을 이룬다. 이 때 본 발명은 리시버 드라이어(26)가 응축기(25)에 일체로 형성되어 브레이징 결합되며, 팽창밸브(24)를 통과한 냉매를 다시 액조절기(27)를 경유하도록 하여 액상의 냉매와 기상의 냉매를 분리하여 액상의 냉매만을 증발기(21)에 공급하며 기상의 냉매는 바이패스 라인(23)을 통하여 압축기에 바로 유입되는 구성을 이룬다.

도 3은 본 발명에 의한 공조시스템의 압력-엔탈피선도를 도시한 것이다. A-B는 압축기에 의해 냉매가 고온 고압의 기상으로 압축되는 단계이고, B-C는 상기 기상의 냉매가 응축기를 경유하며 저온 고압의 액상의 냉매로 응축되는 과정을 거치되 이 때 C부분은 리시버 드라이어에 의한 과냉영역을 표시한 것이며, C-D는 감압수단(팽창밸브)에 의해 저온 저압의 기상의 냉매로 교축되는 과정이며, D-A는 증발기에 의해 냉각이 실현되는 단계를 나타낸다. 통상의 공조시스템의 경우에는 A-B-C-D-A의 사이클을 따르게 되므로 증발기의 냉각능력은 h _A -h _D 값을 갖게 되지만, 본 발명에서와 같이 액조절기(27)을 경유하게 되면 액상의 냉매만을 증발기(21)에 공 급하게 되고 이는 도 3의 압력-엔탈피선도에서 A-B-C-E-F-J-A의 사이클을 따르게 되므로 증발기의 냉각능력은 h _A -h _J 값이 되어 종래에 비하여 h _D -h _J 값만큼의 냉각능력의 향상을 이루게 된다. 또한 본 발명에서 감압수단과 액조절기를 서로 쌍을 이루어 다단으로 설치할 경우에는 도 3에서 A-B-C-E-F-G-H-I-A의 사이클을 따르게 되어 증발기의 냉각능력의 이득을 더 얻을 수도 있다.

도 4(a), (b), (c)는 각각 액조절기(21) 내부와 외기와의 온도차로 인하여 기상 냉매가 증가되는 것을 방지하기 위하여 액조절기(21)의 외부면에 단열재(31)를 부착하여 단열처리하거나, 또는 증발기(21)에서 발생하는 제상수(33)를 이용하여 액조절기(21)의 외부면을 냉각시키거나, 또는 액조절기(21)의 외부면에 열전소자(36)의 흡열부를 밀착시키고 반대편에 방열부(37)를 설치하도록 한 구성의 실시예들을 보여주는 것이다.

도 5는 본 발명에서 액조절기(27)을 도입하게 된 배경을 설명하기 위한 그래프이다. 본 발명에서와 같이 리시버 드라이어(26)가 응축기(25)에 일체로 브레이징 접합되는 공조시스템에서 브레이징 접합의 제작성과 증발기의 냉각능력을 고려하여 상기 리시버 드라이어(26)의 체적과 상기 액조절기(27)의 체적 사이의 최적의 상호관계를 표시한 것이다. 상기 도 5에서 수평축은 공조시스템의 체적을 나타내고, 수직축은 리시버 드라이어(26)와 액조절기(27)의 체적(cc)을 표시하고 있다. 통상적으로 사용되는 리시버 드라이어의 체적은 200~350cc 정도이며, 본 발명에서는 공조시스템의 전체 체적의 변화에 따른 리시버 드라이어(26)와 액조절기(27) 사이의 최 적의 체적비를 파악하였다. 본 발명의 공조시스템에서 리시버 드라이어(26)와 응축기(25)의 브레이징 접합의 제작성만을 고려할 경우, 상기 액조절기(27)의 체적은 상기 리시버 드라이어(26) 체적의 약 10~50% 인 것이 바람직하다. 그러나 증발기(21)의 냉각능력의 향상 정도를 고려한 상기 도 5의 분포에 의하면 상기 액조절기(27)의 체적은 상기 리시버 드라이어(26) 체적의 약 25~40% 인 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

이상으로 기술한 바와 같이 본 발명은, 감압수단(팽창밸브)과 증발기의 사이에 액상의 냉매와 기상의 냉매를 분리하여 액상의 냉매만을 증발기에 제공하는 액조절기를 설치함으로써 종래 리시버 드라이어에서 담당하던 기능을 일부 대체하여 리시버 드라이어의 체적을 적절한 범위로 축소시켜 응축기와 리시버 드라이어를 브레이징 접합에 의하여 일체로 형성하는 작업성을 향상시킨다.

동시에 액조절기에서 액상의 냉매와 기상의 냉매를 분리하여 액상의 냉매만을 증발기에 제공함으로써 증발기에서의 냉각능력을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

1. 압축기(22), 응축기(25), 리시버 드라이어(26), 감압수단(24), 및 증발기(21)를 포함하는 공조시스템에 있어서,

   상기 리시버 드라이어(26)는 상기 응축기(25)와 일체로 형성되며, 상기 리시버 드라이어(26)의 체적을 보상하는 액조절기(27)가 상기 감압수단(24)과 상기 증발기(21)의 사이에 설치되되,

   상기 액조절기(27)는, 체적이 상기 리시버 드라이어(26) 체적의 10~50% 이고, 외부면에 제상수 유로(34)가 형성되는 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 액조절기(27)의 체적은 상기 증발기(21) 체적 이하인 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 액조절기(27)는 상기 감압수단(24)과 상기 증발기(21)의 사이의 냉매파이프에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 액조절기(27)는 증발기(21)의 입구에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 액조절기(27)는 상기 감압수단(24)의 출구에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 감압수단(24)과 상기 액조절기(27)는 서로 쌍을 이루어 다단으로 구비되는 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 액조절기(27)에서 분리된 기상의 냉매는 바이패스 라인(23)을 통하여 압축기에 직접 유입되는 것을 특징으로 하는 액조절기(27)를 구비한 공조시스템.

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