KR101299019B1 - Refrigeration cycle apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉동사이클장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기와의 열교환을 통해 외부로 열을 방출함에 있어서 외기의 온도조건 등에 따라 외기와의 열교환정도를 달리하여 운전되는 냉동사이클장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a refrigeration cycle apparatus that is operated by varying the degree of heat exchange with the outside air in accordance with the temperature conditions of the outside air in dissipating heat to the outside through heat exchange with the outside air.
냉동사이클장치는 원하는 공간을 냉방시키거나 특정한 영역 또는 물질의 열을 외부로 배출시키도록 동작되는 것인데, 이와 같은 냉동사이클장치는 냉매가 외부로 배출할 열을 전달받고 이를 외기와의 열교환을 통해 외부로 배출하는 것이 일반적이다.The refrigeration cycle apparatus is operated to cool a desired space or to discharge heat of a specific area or material to the outside. Such a refrigeration cycle apparatus receives heat to be discharged to the outside of the refrigerant and heats it with the outside air. Emissions are common.
따라서, 냉동사이클장치가 사용되는 환경에 따라 그 동작 및 효율 등이 많은 영향을 받게 된다. 예를 들어 외기의 온도가 높은 경우에는 냉동사이클장치에서 외기로 열을 배출하는 양이 줄어들게 되어 전체적으로 냉동사이클장치의 효율이 떨어지는 문제가 발생한다.Accordingly, the operation and efficiency of the refrigeration cycle apparatus are greatly influenced by the environment in which the refrigeration cycle apparatus is used. For example, when the temperature of the outside air is high, the amount of heat discharged from the refrigeration cycle apparatus to the outside air is reduced, resulting in a problem that the efficiency of the refrigeration cycle apparatus as a whole deteriorates.
우리나라와 같이 4계절이 있어 외부의 온도변화가 심한 경우에는 냉동사이클장치의 동작이 외부의 온도, 즉 계절에 따라 효율의 차이가 많이 발생하게 되고, 어떤 경우에는 압축기에 많은 부하를 안겨 냉동사이클장치가 고장나게 되는 경우도 있다.As in Korea, there are four seasons, when the external temperature is severely changed, the operation of the refrigeration cycle device causes a large difference in efficiency depending on the external temperature, that is, the season. May fail.
그리고, 우리나라의 경우 중부지방에 비해 남부지방이 여름에 외부 온도가 높아 냉동사이클장치의 동작조건이 다르게 된다. 이와 같이 다양한 외부 온도조건을 가지는 지역에 맞도록 냉동사이클장치를 설계하기 위해서는 외기와의 열교환을 위한 열교환기의 용량을 크게 만들 수 밖에 없다. 하지만, 이는 냉동사이클장치에 대한 과대설계가 되어 냉동사이클장치의 제조원가를 높이는 원인이 된다.
In addition, in Korea, the operation temperature of the refrigeration cycle apparatus is different due to the high external temperature in the summer compared to the central region in the southern region. As such, in order to design a refrigeration cycle apparatus for an area having various external temperature conditions, the capacity of the heat exchanger for heat exchange with the outside air is inevitably increased. However, this is an overdesign of the refrigeration cycle apparatus is a cause for increasing the manufacturing cost of the refrigeration cycle apparatus.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉동사이클장치를 사용함에 있어서 계절적 환경적요인에 불구하고 최적의 효율을 발생시킬 수 있도록 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, so that the optimum efficiency can be generated in spite of seasonal environmental factors in using a refrigeration cycle apparatus.
본 발명의 다른 목적은 냉동사이클장치에서 외기와의 열교환을 위한 보조열교환기를 선택적으로 채용하고 선택적으로 사용할 수 있도록 하여 냉동사이클장치를 사용되는 환경에 정확하게 맞는 용량으로 만들어 채용할 수 있도록 하는 것이다.
Another object of the present invention is to selectively employ a secondary heat exchanger for heat exchange with the outside air in the refrigeration cycle apparatus, and to selectively use the auxiliary heat exchanger to make and employ a refrigeration cycle apparatus with a precise capacity suitable for the environment in which it is used.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 작동유체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 작동유체를 외부공기와 열교환하여 외부로 열을 배출하는 외부열교환기와, 상기 외부열교환기에서 열교환된 작동유체를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 작동유체가 열을 전달받아 증발되는 내부열교환기와, 상기 외부열교환기를 나온 작동유체를 운전조건에 따라 선택적으로 전달받아 외부공기와의 열교환을 통해 외부로 열을 배출하고 상기 팽창밸브로 전달하는 보조열교환기를 포함하고, 상기 보조열교환기 내부에서의 작동유체의 흐름 경로상의 상류부에서는 작동유체의 유동단면적이 상대적으로 넓어지도록 특정방향으로의 유동에 다수개의 유로관이 사용되고 하류부로 가면서 유동단면적이 줄어들도록 특정방향으로의 유동에 사용되는 유로관의 갯수가 줄어들며, 상기 외부열교환기에서 나와 상기 팽창밸브로 연결되는 제2배관에는 제1연결밸브가 연결되어 상기 보조열교환기로 선택적으로 작동유체를 전달하고, 상기 보조열교환기에서 나온 작동유체를 상기 팽창밸브로 연결되는 제2배관에 제2연결밸브가 연결되어 상기 팽창밸브로 상기 보조열교환기를 통과한 작동유체를 전달한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a compressor for compressing the working fluid, an external heat exchanger for discharging heat to the outside by heat-exchanging the working fluid compressed in the compressor with external air, An expansion valve for expanding the working fluid heat-exchanged in the external heat exchanger, an internal heat exchanger in which the working fluid expanded in the expansion valve receives heat and evaporates, and selectively transferring the working fluid from the external heat exchanger according to operating conditions And a subsidiary heat exchanger for discharging heat to the outside through heat exchange with external air and transferring it to the expansion valve, and the flow cross-sectional area of the working fluid is relatively upstream of the flow path of the working fluid in the subsidiary heat exchanger. Multiple flow pipes are used for flow in a specific direction to widen and flow cross-sectional area as it goes downstream In order to reduce the number of flow pipes used in the flow in a particular direction is reduced, and the second pipe connected to the expansion valve coming out of the external heat exchanger is connected to the first connection valve to selectively supply the working fluid to the auxiliary heat exchanger And a second connection valve is connected to a second pipe connecting the working fluid from the auxiliary heat exchanger to the expansion valve to transfer the working fluid passing through the auxiliary heat exchanger to the expansion valve.
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상기 제1 및 제2 연결밸브는 각각 3방향밸브이다.The first and second connecting valves are three-way valves, respectively.
상기 보조열교환기의 입구측과 출구측의 제2보조배관과 제3보조배관에는 각각 입구밸브와 출구밸브가 설치되어 보조열교환기 내외부로의 작동유체의 유동을 제어한다.Inlet valves and outlet valves are installed at the inlet side and outlet side of the auxiliary heat exchanger, respectively, to control the flow of the working fluid to and from the auxiliary heat exchanger.
상기 보조열교환기는 상기 외부열교환기를 향해 유동되는 외기의 유동경로 상의 상류부에 위치한다.The auxiliary heat exchanger is located upstream on the flow path of the outside air flowing toward the external heat exchanger.
상기 보조열교환기는 상기 압축기, 외부열교환기 등이 설치되는 설치프레임의 양측면 중 적어도 어느 일면에 설치된다.The auxiliary heat exchanger is installed on at least one side of both sides of the installation frame in which the compressor, the external heat exchanger, and the like are installed.
상기 보조열교환기는 입구와 출구부가 있는 제1헤드와, 상기 제1헤드와 대응되는 제2헤드와, 상기 제1헤드와 제2헤드 사이를 연결하여 작동유체를 전달하는 유로관을 포함하고, 상기 유로관들의 사이에는 방열핀이 설치된다.The auxiliary heat exchanger includes a first head having an inlet and an outlet, a second head corresponding to the first head, and a flow path pipe connecting the first head and the second head to transfer a working fluid. The heat radiation fins are installed between the flow path tubes.
상기 유로관은 횡단면이 납작한 사각형으로 된다.The flow path tube has a flat cross section.
상기 보조열교환기로의 작동유체의 공급은 외기 온도가 설정치 이상으로 되었을 때에 이루어지는데, 외부열교환기를 나온 작동유체의 온도 T2가 외부열교환기로 들어가기 전의 작동유체의 온도 T3보다 높은 동안에는 계속하여 보조열교환기로 작동유체를 공급한다.The supply of the working fluid to the auxiliary heat exchanger is made when the outside air temperature is above the set value, and continues to operate as the auxiliary heat exchanger while the temperature T2 of the working fluid leaving the external heat exchanger is higher than the temperature T3 of the working fluid before entering the external heat exchanger. Supply the fluid.
상기 보조열교환기로 작동유체를 공급함에 있어서, 외부열교환기 입구에서의 작동유체의 온도 T3에서 내부열교환기를 통과한 작동유체의 온도 T4의 차가 설정값보다 작으면 팬을 기동하고 압축기는 정지시키며, T3-T4가 설정값보다 크면 팬과 압축기 모두를 계속하여 기동시킨다.In supplying the working fluid to the auxiliary heat exchanger, if the difference between the temperature T4 of the working fluid passing through the internal heat exchanger at a temperature T3 of the working fluid at the inlet of the external heat exchanger is smaller than the set value, the fan is started and the compressor is stopped. -If T4 is greater than the set value, start both fan and compressor continuously.
상기 보조열교환기의 입구에서의 온도 T1과 출구에서의 온도 T2를 비교하여, T1>T2이면 보조열교환기로 더 이상 작동유체를 보내지 않고, T1 = T2 또는 T1<T2이면 계속하여 보조열교환기로 작동유체를 보내도록 한다.
Comparing the temperature T1 at the inlet of the auxiliary heat exchanger with the temperature T2 at the outlet, if T1> T2, no more working fluid is sent to the auxiliary heat exchanger, and if T1 = T2 or T1 <T2, the working fluid is continued to the auxiliary heat exchanger. To send.
본 발명에 의한 냉동사이클장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.In the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, the following effects can be obtained.
먼저, 본 발명에서는 보조열교환기를 두어 필요시에만 보조열교환기로 냉매를 보내 외기와 열교환하도록 하였으므로 계절적 요인에 상관없이 냉동사이클장치가 최적의 효율을 낼 수 있도록 되는 효과가 있다.First, in the present invention, the auxiliary heat exchanger is provided so that the refrigerant is exchanged to the outside heat exchanger only when necessary, so that the refrigeration cycle apparatus can achieve the optimum efficiency regardless of seasonal factors.
그리고, 본 발명에서는 보조열교환기를 3방향밸브를 사용하여 냉동사이클장치에 선택적으로 채용할 수 있도록 하였으므로 냉동사이클장치에 대한 과대설계가 방지되어 제조원가를 최소화할 수 있게 되는 효과도 있다.
Further, in the present invention, since the auxiliary heat exchanger can be selectively employed in the refrigeration cycle apparatus using a three-way valve, the overdesign of the refrigeration cycle apparatus can be prevented, thereby minimizing the manufacturing cost.
도 1은 본 발명에 의한 냉동사이클장치의 바람직한 실시례의 구성을 보인 구성도.
도 2는 본 발명 실시례를 구성하는 일부 구성부품들이 설치된 상태를 보인 평면도.
도 3은 본 발명 실시례를 구성하는 일부 구성부품들이 설치된 상태를 보인 측면도.
도 4는 본 발명 실시례를 구성하는 보조열교환기의 구성을 보인 개략 구성도.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도.
도 6은 도 4의 A영역 확대도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a preferred embodiment of a refrigeration cycle apparatus according to the present invention; Fig.
Figure 2 is a plan view showing a state in which some components constituting the embodiment of the present invention is installed.
Figure 3 is a side view showing a state in which some components constituting the embodiment of the present invention is installed.
Figure 4 is a schematic block diagram showing the configuration of an auxiliary heat exchanger constituting an embodiment of the present invention.
5 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 4; FIG.
이하 본 발명에 의한 냉동사이클장치의 바람직한 실시례를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바에 따르면, 본 실시례의 냉동사이클장치에는 압축기(10)가 있다. 상기 압축기(10)는 작동유체인 냉매를 압축하여 상온에서 액화하기 쉬운 상태로 만들어준다. 상기 압축기(10)에서 나온 작동유체는 제1배관(10')을 통해 외부열교환기(20)로 전달된다.As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus of this embodiment has a
상기 외부열교환기(20)는 그 내부를 상기 작동유체가 흐르면서 외기와 열교환을 하게 된다. 즉, 상기 작동유체에서 외기로 열을 전달하게 되는 것이다. 상기 외기는 팬(21)에 의해 가압되어 상기 외부열교환기(20)를 통과하면서 외부열교환기(20) 내부를 통과하는 작동유체로부터 열을 빼앗아 상기 작동유체가 액상으로 되도록 한다. 상기 제2배관(20')에서 상기 외부열교환기(20)의 출구측에는 온도센서(22)가 설치된다. 상기 온도센서(22)는 외부열교환기(20)를 통과하여 나온 작동유체의 온도를 측정한다. 그리고, 상기 팬(21)의 근처에는 외부온도, 즉 외기의 온도를 측정하여 제공하는 외기온도센서(도시되지 않음)가 제공된다. 상기 외기온도센서에서 제공된 정보를 아래에서 설명될 제1연결밸브(50)의 개폐상태를 제어할 때 사용될 수 있다.The
상기 외부열교환기(20)에서 나온 작동유체는 제2배관(20')을 통해 팽창밸브(30)로 전달된다. 상기 팽창밸브(30)는 액상의 작동유체를 증발하기 쉬운 상태로 팽창시킨다. 상기 팽창밸브(30)를 나온 작동유체는 제2배관(30')을 통해 유동되어 내부열교환기(40)로 전달된다.The working fluid from the
상기 내부열교환기(40)는 제2배관(30')과 연결되어 상기 제2배관(30')을 통해 전달되어온 작동유체를 전달받아 실내공기와 열교환을 하게 된다. 물론, 상기 내부열교환기(40)에서 반드시 실내공기와 열교환을 하는 것은 아니고 별도의 중간매체와 열교환하기도 한다. 상기 내부열교환기(40)의 내부를 작동유체가 흐르고 상기 내부열교환기(40)의 외부를 실내공기 또는 중간매체가 통과하면서 열교환을 하는데, 상기 실내공기나 중간매체에서 열을 전달받아 상기 작동유체가 내부열교환기(40)에서 증발된다. 상기 내부열교환기(40)는 제4배관(40')을 통해 상기 압축기(10)와 연결되어 있다. 따라서, 상기 내부열교환기(40)에서 나온 작동유체는 상기 압축기(10)로 전달되어 다시 압축되어 위에서 설명된 외부열교환기(20), 팽창밸브(30) 그리고 내부열교환기(40)를 따라 유동하면서 사이클을 반복하게 된다.The
한편, 상기 제2배관(20')에는 제1연결밸브(50)가 설치된다. 상기 제1연결밸브(50)는 상기 제2배관(20')을 따라 유동되던 작동유체의 유동경로를 제1보조배관(50')으로 선택적으로 바꾸어주는 역할을 한다. 상기 제1연결밸브(50)는 3방향밸브를 사용하는 것이 좋다. 상기 제1연결밸브(50)가 동작될 때는 상기 온도센서(22)가 제공하는 정보를 활용하는데, 예를 들면 외기 온도가 정해진 값 이상으로 올라가면 상기 보조열교환기(70)쪽으로 작동유체가 유동되어 작동유체의 응축이 보다 잘 이루어지도록 한다.Meanwhile, a first connecting
상기 제1보조배관(50')에는 수액기(60)가 설치된다. 상기 수액기(60)는 작동유체를 일시적으로 보관하는 것이다. 상기 수액기(60)의 전후에는 각각 스톱밸브(62)가 설치된다. 상기 스톱밸브(62)는 상기 수액기(60)로 들어가고 나오는 작동유체의 유동을 제어하게 되고 수액기(60)의 수리시에 작동유체의 누설을 방지하게 된다.The
상기 수액기(60)에 연결된 제2보조배관(60')의 반대쪽 단부에는 보조열교환기(70)가 연결된다. 상기 보조열교환기(70)는 작동유체가 외기와 열교환하는 부분이다. 상기 보조열교환기(70)는 상기 외부열교환기(20)가 설치된 외측에 구비된다. 즉, 상기 외부열교환기(20)로 들어가는 외부공기의 유동경로의 상류부에 위치된다. 이는 도 2와 도 3에서 알 수 있는데, 상기 압축기(10). 외부열교환기(20), 드라이어(60) 등이 설치된 설치프레임(11)의 외면에 장착되어 있다. An
상기 보조열교환기(70)는 전체적으로는 판형상으로 만들어지는데, 도 4에서 도 6에 그 상세한 구조가 도시되어 있다. 상기 보조열교환기(70)는 양측에 제1 헤더(71)와 제2 헤더(72)가 설치되어 있다. 상기 제1헤드(71)의 내부공간(71')은 다수개의 구획판(71")으로 구획되어 있고, 상기 제2헤드(72)의 내부공간(72')도 다수개의 구획판(72")으로 구획되어 있다.The
상기 제1헤드(71)와 제2헤드(72) 사이는 다수개의 유로관(73)에 의해 연결되어 있다. 따라서, 상기 제1헤드(71)의 첫번째 내부공간(71')에서 상기 제2헤드(72)의 첫번째 내부공간(72')으로 작동유체가 유동된다. 상기 유로관(73)의 구성은 도 5에 잘 도시된 바와 같이 납작한 관모양이다. 유로관(73)의 형상이 대략 사각형상으로 되고, 상기 유로관(73)들의 사이에 방열핀(74)이 설치되어 있다. 상기 방열핀(74)을 외기가 통과하면서 열교환이 이루어진다. The
상기 헤드(71,72) 사이를 연결하는 유로관(73)의 갯수는 입구측에서 출구측으로 가면서 줄어들게 된다. 도 4에는 이와 같은 구성이 잘 도시되어 있다. 즉, 제1헤드(71)의 첫번째 내부공간(71')에서 제2헤드(72)의 첫번째 내부공간(72')으로는 3개의 유로관(73)을 통해서 작동유체가 이동되고, 다시 제2헤드(72)의 첫번째 내부공간(72')에서 제1헤드(71)의 두번째 내부공간(71')으로도 3개의 유로관(73)을 통해서 작동유체가 이동되도록 구성된다.The number of
하지만, 제1헤드(71)의 두번째 내부공간(71')에서 제2헤드(72)의 두번째 내부공간(72')으로는 2개의 유로관(73)을 통해서 작동유체가 유동되도록 구성된다. 그리고, 제2헤드(72)의 두번째 내부공간(72')에서 제1헤드(71)의 3번째 내부공간(71')으로도 2개의 유로관(73)을 통해서 작동유체가 유동되도록 구성된다.However, the working fluid flows through the two
다음으로, 제1헤드(71)의 3번째 내부공간(71')에서 제2헤드(72)의 3번째 내부공간(72')으로는 1개의 유로관(73)을 통해서 작동유체가 유동되도록 구성된다. 상기 제2헤드(72)의 3번째 내부공간(72')에서 제1헤드(71)의 4번째 내부공간(71')으로는 1개의 유로관(73)을 통해서 작동유체가 유동되도록 구성된다. Next, the working fluid flows through the one
그리고, 상기 유로관(73)들의 단부가 상기 제1헤드(71)와 제2헤드(72)를 관통하여 내부공간(71')(72')으로 돌출된 정도는 작동유체의 상태에 따라 다르게 형성된다. 이는 작동유체의 유동이 원활하게 되도록 하기 위한 것으로, 예를 들면 작동유체가 기체상태가 많은 경우보다 액체상태가 많은 경우가 더 많이 돌출되도록 한다. 이와 같은 내용은 도 6에 잘 도시되어 있다.In addition, the degree of protruding end portions of the
상기 보조열교환기(70)는 본 실시례에서는 상기 설치프레임(11)의 양단에 각각 하나씩 설치되어 있는데, 상기 보조열교환기(70)의 갯수는 설계조건에 따라 달라진다. 상기 보조열교환기(70)의 입구측과 출구측에는 각각 입구밸브(76)와 출구밸브(76')가 설치된다. 상기 입구밸브(76)와 출구밸브(76')는 상기 보조열교환기(70)를 통과하는 작동유체의 양을 제어하고 상기 보조열교환기(70)의 유지보수 시에 작동유체의 누설을 방지하는 역할을 한다.In the present embodiment, the
상기 입구밸브(76)와 출구밸브(76')가 설치된 위치에서 상기 보조열교환기(70)측에는 각각 제1온도센서(77)와 제2온도센서(78)가 각각 설치된다. 상기 온도센서(77,78)들은 상기 보조열교환기(70)를 통과하는 작동유체의 량을 결정하는 정보를 획득하기 위한 것이다. 상기 보조열교환기(70)를 통과한 작동유체는 제3보조배관(70')을 따라 유동된다.The
상기 제3보조배관(70')에는 드라이어(80)가 연결되어 설치된다. 상기 드라이어(80)는 작동유체에 섞여 있는 수분을 흡수하는 역할을 한다. 상기 드라이어(80)의 출구쪽에는 제4보조배관(80')이 연결된다. 상기 제4보조배관(80')은 상기 제2배관(20')과 제2연결밸브(90)를 통해 연결된다. 상기 제2연결밸브(90)는 3방향밸브로서 상기 팽창밸브(30)측과도 연결된다. 상기 제2연결밸브(90)는 상기 드라이어(80), 제1연결밸브(50) 그리고 상기 팽창밸브(30) 사이를 연결하게 된다.The
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 냉동사이클장치가 동작되는 것을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 상기 온도센서(22)에서 측정된 온도가 미리 설정된 값을 넘어서거나, 그 외에 미리 설정된 조건이 되면 상기 보조열교환기(70)를 작동유체가 통과하도록 하여 상기 보조열교환기(70)에서 작동유체가 외기로 열을 배출할 수 있도록 한다. 이는 외기온도가 높아 상기 외부열교환기(20)에서의 열 배출만으로는 작동유체의 응축이 제대로 되지 않을 경우를 대비한 것이다. 외부열교환기(20)에서 작동유체의 응축이 제대로 되지 않았을 경우 상기 보조열교환기(70)로 작동유체를 보내 외기로 열을 더 배출할 수 있도록 하는 것이다.In the present invention, if the temperature measured by the
이때, 상기 보조열교환기(70)는 외기가 유동되는 경로상에서 상기 외부열교환기(20)보다 먼저 상기 외기와 만나도록 되어 있어 보조열교환기(70)에서 외기와의 온도차가 외부열교환기(20)에서보다 더 커서 열교환이 잘 이루어질 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 보조열교환기(70)는 작동유체가 유동되는 유로관(73)의 횡단면이 납작한 사각형상으로 되어 있어 작동유체의 열이 외부로 보다 잘 전달될 수 있는 구조이다.At this time, the
이제, 본 발명의 냉동사이클장치가 동작되는 것을 보다 상세하게 설명한다. 작동유체가 상변화를 하면서 열교환사이클을 수행하는 것을 상기 압축기(10)에서부터 설명한다. 상기 압축기(10)에서는 작동유체가 압축된다. 일반적으로 상기 압축기(10)에서는 작동유체가 상온에서 액화하기 쉬운 상태로 만들어진다.Now, the refrigeration cycle apparatus of the present invention will be described in more detail. It will be described from the
상기 압축기(10)에서 압축된 작동유체는 상기 제1배관(10')을 따라 이동하여 상기 외부열교환기(20)로 전달된다. 상기 외부열교환기(20) 내부를 작동유체가 유동하면서 외기와 열교환을 한다. 상기 외부열교환기(20)로는 팬(21)에 의해 외기가 전달된다. 상기 외부열교환기(20)를 외기가 통과하면서 작동유체와 열교환하면서 외기가 작동유체에서 열을 전달받고 상기 작동유체는 액체상태로 되게 한다.The working fluid compressed by the
상기 외부열교환기(20)에서 열교환된 작동유체는 상기 제2배관(20')을 따라 이동된다. 상기 제2배관(20')에서는 상기 온도센서(22)가 제공하는 정보 또는 미리 설정해 둔 장치의 동작조건에 맞춰서 작동유체가 유동된다. 즉, 상기 제1연결밸브(50)의 제어에 의해 작동유체가 상기 제2배관(20')을 따라 상기 팽창밸브(30)로 흘러가거나 상기 보조열교환기(70)쪽으로 흘러가게 된다.The working fluid heat-exchanged in the
여기서 상기 보조열교환기(70)로 작동유체를 보내 열교환이 이루어지도록 동작되는 경우에 대해서 설명한다. 먼저, 외기온도가 일정값을 넘어서는 경우에 보조열교환기(70)로 작동유체를 보낸다. 예를 들면, 외기온도가 35℃를 넘어서면 상기 제1연결밸브(50)는 작동유체를 상기 보조열교환기(70)쪽으로 흘러가게 하고, 외기온도가 그 이하이면 상기 팽창밸브(30)로 흘러가게 한다.Here will be described a case in which the operating fluid is sent to the
그리고, 도 1에 표시된 바와 같이, 보조열교환기(70)를 거쳐 나온 작동유체의 온도T2가 외부열교환기(20)로 들어가기 전의 온도 T3보다 높은 경우에는 계속하여 보조열교환기(70)에서의 열교환이 이루어지도록 한다.As shown in FIG. 1, when the temperature T2 of the working fluid which has passed through the
이때, 외부열교환기(20) 입구에서의 작동유체의 온도 T3에서 내부열교환기를 통과한 작동유체의 온도 T4의 차가 설정값보다 작으면 팬(21)을 기동하고, 압축기(10)는 정지시킨다. 이는 냉동사이클장치에 대해 요구되는 부하가 줄었기 때문으로 압축기(10)의 구동을 정지시켜 냉동사이클장치의 구동을 최소화하는 것이다. At this time, if the difference between the temperature T4 of the working fluid passing through the internal heat exchanger at the temperature T3 of the working fluid at the inlet of the
그리고, T3-T4가 설정값보다 크면 팬(21)과 압축기(10) 모두를 계속하여 기동시킨다. 이는 상기 보조열교환기(70)를 동작시키면서도 요구되는 부하가 어느 정도 있기 때문으로 팬(21)과 압축기(10) 모두를 구동시켜 요구 부하를 만족시키기 위한 것이다.And when T3-T4 is larger than the set value, both the
또한, 외기온도가 설정값보다 높아서 상기 보조열교환기(70)로 작동유체를 보내 열교환을 하고, 그리고 T3와 T4를 비교하여 사이클을 동작시키다 보조열교환기(70)의 입구에서의 온도 T1과 출구에서의 온도 T2를 비교하여 계속하여 보조열교환기(70)로 작동유체를 보내 열교환을 진행할 것인지를 결정한다.In addition, since the outside temperature is higher than the set value, the working fluid is sent to the
즉, T1>T2이면 보조열교환기(70)로 더 이상 작동유체를 보내지 않고, T1 = T2 또는 T1<T2이면 계속하여 보조열교환기(70)로 작동유체를 보내어 계속하여 보조열교환기(70)에서 열교환이 이루어지도록 한다.That is, if T1> T2, the working fluid is no longer sent to the
한편, 상기 팽창밸브(30)로 작동유체가 흘러가게 되면, 상기 팽창밸브(30)에서 증발하기 쉬운 상태로 작동유체가 팽창되고, 다음으로 내부열교환기(40)로 흘러간다. 상기 내부열교환기(40)의 내부를 통과하면서 상기 작동유체는 실내공기와 열교환하여 열을 전달받게 된다. 일반적으로 작동유체는 상기 내부열교환기(40)에서 열을 전달받아 증발하게 된다.On the other hand, when the working fluid flows to the
상기 내부열교환기(40)에서 열교환하여 증발된 작동유체는 상기 압축기(10)로 전달되어 압축기(10)에서 다시 압축되어 위에서 설명된 과정을 반복하게 된다.The working fluid evaporated by heat exchange in the
한편, 상기 제1연결밸브(50)에 의해 작동유체가 외부열교환기(20)에서 상기 보조열교환기(70)쪽으로 유동하는 경우의 동작을 설명한다. 상기 제1연결밸브(50)를 지난 작동유체는 수액기(60)를 거쳐 상기 보조열교환기(70)로 들어간다.On the other hand, the operation when the working fluid flows from the
상기 보조열교환기(70)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1헤드(71)에서 유로관(73)을 통해 제2헤드(72)로 유동되고, 다시 제2헤드(72)에서 제1헤드(71)로 유로관(73)을 통해 유동되는 방식으로 작동유체는 제1헤드(71)와 제2헤드(72) 사이를 오고가면서 열교환을 하게 된다. 상기 유로관(73)들의 사이에는 방열핀(74)이 설치되어 있어 상기 보조열교환기(70)에서의 열교환이 잘 이루어지도록 한다.In the
그리고, 상기 보조열교환기(70) 내부에서 작동유체가 유동될 때, 초기에는 상대적으로 기체상태의 작동유체가 많고, 보조열교환기(70)의 내부에서 유동의 하류부로 갈수록 액체상태의 작동유체가 많아진다. 따라서, 보조열교환기(70) 내부에서의 유동은 상류부에서는 상대적으로 넓은 유동단면적을 요구하고 하류부에서는 상대적으로 작은 유동단면적을 요구한다. 따라서, 본 발명을 구성하는 보조열교환기(70)에서는 작동유체의 유동이 적절하게 이루어 진다.In addition, when the working fluid flows inside the
상기 보조열교환기(70)에서 나온 작동유체는 제2보조배관(70')을 따라 드라이어(80)를 거쳐 제2연결밸브(90)를 지난 상기 팽창밸브(30)로 전달된다. 상기 팽창밸브(30) 이후의 동작은 위에서 설명된 바와 같다.The working fluid from the
한편, 본 발명에서 상기 제1 및 제2 연결밸브(50,90)는 상기 보조열교환기(70)와 같이 상기 보조배관(50',60',70',80')들에 설치되어 있는 부품들을 설치하기가 쉽도록 한다. 즉, 기존의 냉동사이클장치에서 내부열교환기(20)와 팽창밸브(30)의 사이에 이들 구성을 부가적으로 설치하는 것을 가능하게 한다. 그리고, 상기 스톱밸브(62)와 입구밸브(76) 그리고 출구밸브(76')는 각각 수액기(60), 보조열교환기(70)의 설치 및 유지보수를 용이하게 한다.Meanwhile, in the present invention, the first and
특히, 상기 보조열교환기(70)는 상기 외부열교환기(20)로 전달되는 외기의 유로의 상류부에 위치하는 것이 좋은데, 상기 설치프레임(11)의 양측 외면에 설치됨에 의해 이를 달성할 수 있다. 이와 같이 상기 설치프레임(11)의 양측 외면에 상기 보조열교환기(70)를 설치하는 것은 다른 부품의 설치상태를 바꾸지 않고도 가능하므로, 상기 보조열교환기(70)의 설치 및 유지보수가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.In particular, the
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시례에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments but is defined by the scope of the claims, and those skilled in the art can make various modifications and alterations within the scope of the claims It is self-evident.
예를 들면, 상기 보조열교환기(70)는 도 2에 도시된 바에 따르면 2개가 사용되고 있는데, 반드시 그러한 것은 아니고 하나의 보조열교환기(70)만을 설치할 수도 있다.For example, two
참고로, 상기 제1연결밸브(50)와 팽창밸브(30) 사이의 제2배관(20')에는 수액기와 드라이어가 설치되는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1연결밸브(50)에서 상기 팽창밸브(30)로 상기 보조열교환기(70)를 통과하지 않고 작동유체가 유동되는 경우에 작동유체의 상태를 최적으로 유지하기 위해 필요하기 때문이다.
For reference, a receiver and a dryer may be installed in the
10: 압축기 10': 제1배관
11: 설치프레임 20: 외부열교환기
20': 제2배관 21: 팬
22: 온도센서 30: 팽창밸브
30': 제3배관 40: 내부열교환기
40': 제4배관 50: 제1연결밸브
50': 제1보조배관 60: 수액기
60': 제2보조배관 62: 스톱밸브
70; 보조열교환기 71: 제1헤드
71': 내부공간 71": 구획판
72: 제2헤드 72': 내부공간
72": 구획판 73: 유로관
74: 방열핀 76: 입구밸브
76': 출구밸브 77: 제1온도센서
78: 제2온도센서 80: 드라이어
80': 제4보조배관 90: 제2연결밸브10: compressor 10 ': first piping
11: Mounting frame 20: External heat exchanger
20 ': 2nd piping 21: fan
22: temperature sensor 30: expansion valve
30 ': third pipe 40: internal heat exchanger
40 ': 4th piping 50: 1st connecting valve
50 ': first auxiliary pipe 60: receiver
60 ': secondary auxiliary pipe 62: stop valve
70; Auxiliary heat exchanger 71: first head
71 ':
72: second head 72 ': interior space
72 ": Partition plate 73: Euro tube
74: heat radiation fin 76: inlet valve
76 ': outlet valve 77: first temperature sensor
78: second temperature sensor 80: dryer
80 ': fourth auxiliary pipe 90: second connection valve
Claims (11)
상기 압축기에서 압축된 작동유체를 외부공기와 열교환하여 외부로 열을 배출하는 외부열교환기와,
상기 외부열교환기에서 열교환된 작동유체를 팽창시키는 팽창밸브와,
상기 팽창밸브에서 팽창된 작동유체가 열을 전달받아 증발되는 내부열교환기와,
상기 외부열교환기를 나온 작동유체를 운전조건에 따라 선택적으로 전달받아 외부공기와의 열교환을 통해 외부로 열을 배출하고 상기 팽창밸브로 전달하는 보조열교환기를 포함하고,
상기 보조열교환기 내부에서의 작동유체의 흐름 경로상의 상류부에서는 작동유체의 유동단면적이 상대적으로 넓어지도록 특정방향으로의 유동에 다수개의 유로관이 사용되고 하류부로 가면서 유동단면적이 줄어들도록 특정방향으로의 유동에 사용되는 유로관의 갯수가 줄어들며,
상기 외부열교환기에서 나와 상기 팽창밸브로 연결되는 제2배관에는 제1연결밸브가 연결되어 상기 보조열교환기로 선택적으로 작동유체를 전달하고, 상기 보조열교환기에서 나온 작동유체를 상기 팽창밸브로 연결되는 제2배관에 제2연결밸브가 연결되어 상기 팽창밸브로 상기 보조열교환기를 통과한 작동유체를 전달하는 냉동사이클장치.
A compressor for compressing the working fluid,
An external heat exchanger configured to discharge heat to the outside by heat-exchanging the working fluid compressed by the compressor with external air;
An expansion valve for expanding a working fluid heat exchanged in the external heat exchanger;
An internal heat exchanger in which the working fluid expanded in the expansion valve receives heat and evaporates;
And an auxiliary heat exchanger selectively receiving the working fluid from the external heat exchanger according to operating conditions to discharge heat to the outside through heat exchange with external air, and to transfer it to the expansion valve.
In the upstream part of the flow path of the working fluid inside the auxiliary heat exchanger, a plurality of flow channels are used for the flow in a specific direction so that the flow cross-sectional area of the working fluid is relatively wide, and the flow cross-sectional area is reduced in the downstream direction. The number of flow pipes used for flow is reduced,
A first connection valve is connected to the second pipe connected to the expansion valve from the external heat exchanger to selectively transfer the working fluid to the auxiliary heat exchanger, and to connect the working fluid from the auxiliary heat exchanger to the expansion valve. A second connection valve is connected to the second pipe is a refrigeration cycle device for delivering a working fluid passed through the auxiliary heat exchanger to the expansion valve.
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, wherein the first and second connection valves are three-way valves, respectively.
3. The refrigerating unit of claim 2, wherein an inlet valve and an outlet valve are provided at the inlet side and the outlet side of the auxiliary heat exchanger, respectively, and the inlet and outlet valves control the flow of the working fluid to and from the auxiliary heat exchanger. Cycle system.
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the auxiliary heat exchanger is located upstream on the flow path of the outside air flowing toward the external heat exchanger.
The refrigeration cycle apparatus according to claim 5, wherein the auxiliary heat exchanger is installed on at least one of both sides of an installation frame in which the compressor, the external heat exchanger, and the like are installed.
7. The flow path of claim 6, wherein the auxiliary heat exchanger connects a first head having an inlet and an outlet, a second head corresponding to the first head, and a working fluid connected between the first head and the second head. And a heat dissipation fin between the passage pipes.
8. The refrigeration cycle apparatus according to claim 7, wherein the flow path tube has a flat cross section.
5. The supply of the working fluid to the auxiliary heat exchanger is made when the outside air temperature is above the set value, wherein the temperature T2 of the working fluid exiting the external heat exchanger before entering the external heat exchanger. A refrigeration cycle system for continuously supplying working fluid to the auxiliary heat exchanger while the working fluid is above the temperature T3.
10. The method of claim 9, wherein in supplying the working fluid to the auxiliary heat exchanger, the fan is started when the difference between the temperature T4 of the working fluid passing through the internal heat exchanger at a temperature T3 of the working fluid at the inlet of the external heat exchanger is smaller than the set value. A compressor cycle stops, and the refrigeration cycle unit continues to start both the fan and the compressor when T3-T4 is greater than the set value.
11. The method of claim 10, wherein the temperature T1 at the inlet of the subsidiary heat exchanger is compared to the temperature T2 at the outlet, and no more working fluid is sent to the subsidiary heat exchanger if T1> T2, and continued if T1 = T2 or T1 <T2. Refrigeration cycle system to send the working fluid to the auxiliary heat exchanger.
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KR101451427B1 (en) * | 2014-06-23 | 2014-10-21 | 고강용 | Refrigeration cycle apparatus |
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