KR101416936B1

KR101416936B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR101416936B1
Application number: KR1020080052687A
Authority: KR
Inventors: 윤필현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2014-07-08
Also published as: KR20090126547A

Abstract

본 발명의 공기조화기는 실외 열교환기와 팽창기구 사이에 설치되고, 실외 열교환기를 통과한 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 냉각시키는 냉매가 통과하는 냉각 유로를 갖는 과냉각기와; 상기 냉매 유로를 통과한 냉매가 상기 냉각 유로로 유입되게 연결된 바이패스 유로와; 상기 바이패스 유로에 설치된 과냉각 팽창기구를 포함하고, 상기 바이패스 유로는 상기 바이패스 유로로 유입된 액 냉매가 기상 냉매의 유입을 막도록 상기 바이패스 유로로 유입된 액 냉매가 고이는 액냉매 고임수단이 형성되어, 압축기 기동 초기시 기상 냉매가 바이패스 유로로 유입되는 것을 최소화할 수 있고, 바이패스 유로로 다량의 액 냉매가 신속하게 유입되므로, 압축기 기동 초기에 냉매가 신속하게 과냉될 수 있는 이점이 있다.

공기조화기, 실외 열교환기, 냉매 유로, 냉각 유로, 과냉각기, 바이패스 유로, 확관부

Description

공기조화기{Air conditioner}

본 발명은 과냉각장치를 갖는 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 과냉각장치로 유입된 액 냉매가 기상 냉매의 유입을 최소화시키는 구조로 이루어진 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내 공기를 냉/난방 시키거나 공기를 정화할 목적으로 설치되어 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하는 것이다.

상기 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기 등이 냉매배관으로 연결되고, 냉매가 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기를 순환하면서 실내를 냉방시키거나 난방시킨다.

상기와 같은 공기조화기는, 응축기에서 응축된 냉매를 과냉시킬 경우 냉각 효율이 향상되게 되고, 공개특허공보 10-2007-0009081에는 응축기를 통과한 냉매를 과냉시키는 멀티형 공기조화기의 과냉각장치가 개시되어 있다. 상기한 과냉각장치는 응축기에서 토출된 냉매를 증발기로 안내하는 메인 배관과, 메인 배관 중 일부의 외주를 감싸도록 설치되는 과냉각기와, 증발기측 메인 배관과 과냉각기를 연결하는 바이패스 배관과, 바이패스 배관에 설치되어 메인 배관에서 바이패스된 액 냉 매를 팽창시키는 팽창밸브와 과냉각기와 어큐물레이터 입구측을 연결시키는 바이패스 배관을 포함한다.

상기와 같은 과냉각장치를 갖는 공기조화기는 압축기의 구동시 압축기에서 압축된 냉매가 응축기에서 응축된 후 메인 배관을 통과하고, 메인 배관을 통과한 냉매 중 일부가 메인 배관에 연결된 바이패스 배관으로 유입되어 팽창밸브에서 팽창된 후 과냉각기로 유입된다. 과냉각기로 유입된 냉매는 메인 배관을 통과하는 냉매를 냉각시킨 후, 어큐물레이터의 흡입측과 연결된 바이패스 배관을 통해 어큐물레이터로 공급된다.

그러나, 종래 기술에 따른 공기조화기는, 압축기의 초기 기동시 응축기에서 충분히 과냉되지 못한 액 냉매와 기상 냉매의 2상 냉매가 과냉각장치로 유입될 수 있고, 부피가 큰 기상 냉매가 과냉각장치로 유입됨에 따라 과냉각장치로 적정량의 냉매가 공급되지 못하며, 과냉각장치가 메인 배관을 통과하는 냉매를 신속하게 과냉시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 과냉각장치로 적정량의 액냉매를 공급되게 할 수 있어 압축기 초기 기동시 신속한 과냉 확보가 가능한 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 냉매를 신속하게 과냉시킬 수 있는 공 기조화기를 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는, 실외 열교환기와 팽창기구 사이에 설치되고, 실외 열교환기를 통과한 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 냉각시키는 냉매가 통과하는 냉각 유로를 갖는 과냉각기와; 상기 냉매 유로를 통과한 냉매가 상기 냉각 유로로 유입되게 연결된 바이패스 유로와; 상기 바이패스 유로에 설치된 과냉각 팽창기구를 포함하고, 상기 바이패스 유로는 상기 바이패스 유로로 유입된 액 냉매가 기상 냉매의 유입을 막도록 상기 바이패스 유로로 유입된 액 냉매가 고이는 액냉매 고임수단이 형성된다.

상기 액냉매 고임수단는 상기 바이패스 유로의 입구단과 상기 과냉각 팽창기구 사이에 확관부로 이루어진다.

상기 확관부는 상기 실외 열교환기와 팽창기구 사이의 냉매 배관 보다 내경이 크게 형성된다.

상기 확관부는 상기 냉매 유로를 통과한 액 냉매가 중력 방향으로 낙하되어 고이도록 상기 냉매 유로의 하측에 위치되고 상하 방향으로 길게 배치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기조화기는 액 냉매가 바이패스 유로에 형성된 액냉매 고임수단에 고이는 것에 의해 바이패스 유로로 기상 냉매가 유입되는 것을 최소화할 수 있고, 과냉각 팽창기구로 다량의 액 냉매를 안정적으로 공급할 수 있으므로, 압축기 기동 초기시 신속한 과냉을 확보할 수 있고 과냉 확보에 소요되는 시간을 짧게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 공기조화기는 액 냉매 고임수단이 바이패스 유로의 입구부와 과냉각 팽창장치의 사이에 형성된 확관부로 이루어지고, 과냉각장치에 요구되는 액냉매의 유량이 크지 않으므로 간단한 구조로 압축기 기동 초기의 신속한 과냉을 확보할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 개략 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 과냉각장치의 확대 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 과냉각장치의 사시도이다.

본 실시예에 따른 공기조화기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 실내기(1~2)와 실외기(21)가 냉매배관(30)(40)으로 연결된 멀티형 공기조화기이면서 냉방과 난방 절환이 가능한 히트 펌프로서, 이하, 멀티형 히트펌프 공기조화기인 것으로 설명한다.

실내기(1~2)의 각각은 냉매와 실내공기를 열교환시키는 실내 열교환기(51) 와, 실내 열교환기(51) 근처에 설치되어 실내 공기를 순환시키는 실내송풍기(52)를 포함하여 구성된다.

실내기(1~2)는 실외기(21)와 냉매 배관(30)(40)이 병렬로 연결된다.

실외기(21)는 액 냉매가 축적되고 기상 냉매만이 통과하는 어큐뮬레이터(61)와, 어큐뮬레이터(61)를 통과한 기상 냉매를 공급받아 압축하는 압축기(62)와, 압축기(62)에서 토출된 냉매와 오일 중 오일을 냉매에서 분리하는 오일분리기(63)와, 냉방 운전과 난방 운전에 따라 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브인 냉/난방 절환밸브(65)와, 냉/난방 절환밸브(65)에서 공급된 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 실외열교환기(70)와, 실외열교환기(70) 근처에 설치되어 실외 공기를 상기 실외열교환기(70)로 송풍시키는 실외송풍기(72)를 포함하여 구성된다.

오일 분리기(63)에는 냉매와 분리된 오일을 어큐물레이터(61)로 안내하는 오일 회수 유로(64)가 연결된다.

한편, 실외 열교환기(70)와 실내 열교환기(51) 사이의 냉매배관에는 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구가 설치되는 바, 팽창기구는 실내기(1~2)의 각각에 위치되는 실내 팽창기구(54)와 실외기(21)에 위치되는 실외 팽창기구(74)가 설치되고, 공기조화기의 냉방 운전시 실외 열교환기(70)를 통과한 냉매를 과냉시키는 과냉각장치(80)가 설치된다.

실내 팽창기구(54)와 실외 팽창기구(74)는 전자팽창밸브(EEV)로 이루어진다.

과냉각장치(80)는 냉방 운전시 실외 열교환기(70)를 통과한 냉매가 실내 팽창기구(54)에서 팽창되기 이전에 증발되도록 실외 열교환기(70)와 실내 팽창기 구(54)의 사이 특히 실외 팽창기구(74)와 실내 팽창기구(54)의 사이에 위치되게 설치된다.

과냉각장치(80)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 실외 열교환기(70)를 통과한 냉매가 통과하는 냉매 유로(82)와, 냉매 유로(82)를 통과하는 냉매를 냉각시키는 냉매가 통과하는 냉각 유로(84)를 갖는 과냉각기(86)와, 냉매 유로(82)를 통과한 냉매가 냉각 유로(84)로 유입되게 연결된 바이패스 유로(90)와, 바이패스 유로(88)에 설치된 과냉각 팽창기구(92)를 포함한다.

냉매 유로(82)는 실외 열교환기(70)를 통과하면서 응축된 냉매가 과냉각 팽창기구(90)에서 팽창된 냉매로 열을 빼앗기는 일종의 방열 유로로서, 실외 열교환기(70)와 실내 열교환기(51) 사이의 냉매 배관 중 과냉각기(86) 내부에 위치하는 냉매 배관(83)에 의해 형성된다.

냉각 유로(84)는 냉매 유로(82)를 통과한 후 과냉각 팽창기구(92)에서 팽창된 냉매가 냉매 유로(82)를 통과하는 냉매의 열을 흡열하는 일종의 흡열 유로로서, 냉매 유로(82)를 형성하는 냉매배관(83)과 접하게 형성된다.

냉각 유로(84)는 냉매 유로(82)를 형성하는 냉매배관(83)을 둘러싸는 냉각 배관(87)과 냉매 유로(82)를 형성하는 냉매배관(83)의 사이에 형성되다.

즉, 과냉각기(86)는 냉매배관(83)과 냉각 배관(87)의 이중관 구조로 이루어져, 냉매배관(83) 내부에 냉매 유로(82)가 형성되고, 냉각 배관(87)과 냉매배관(83) 사이에 냉각 유로(84)가 형성되며, 전체적으로 냉각 유로(84)의 주변을 냉매 유로(82)를 둘러싸는 형상으로 형성된다.

과냉각기(86)에는 냉각 유로(84)를 통과한 냉매를 압축기(62)의 흡입측으로 안내하는 회수 유로(88)가 연결된다.

회수 유로(88)는 일단이 과냉각기(86) 특히 냉각 배관(87)에 연결되고 타단이 압축기(62)로 냉매가 흡입되게 하는 배관 특히, 냉난방 절환밸브(65)와 어큐물레이터(61) 사이의 배관 혹은 압축기(62)와 어큐물레이터(61) 사이의 배관에 연결되는 일종의 회수 배관으로 구성된다.

바이패스 유로(90)는 냉매 유로(82)를 통과한 냉매 중 일부가 실내 팽창기구(54)와 실내 열교환기(51)를 바이패스하여 과냉각기(86)의 내부 특히 냉각 유로(84)로 유입되게 하는 바이패스 배관으로서, 입구단(90A)이 과냉각기(86)의 냉매 유로(82)와 실내 팽창기구(54) 사이의 냉매배관(89)에 연통되고, 출구단(90B)이 냉각배관(87)에 연통되게 설치된다.

과냉각 팽창기구(90)는 바이패스 유로(90)를 통과하는 냉매가 저온 저압으로 팽창되게 하는 것으로서, 전자팽창밸브(EEV)로 이루어진다.

바이패스 유로(90)는 바이패스 유로(90)의 입구단(90A)과 과냉각 팽창기구(90) 사이의 제 1 바이패스 배관(90C)과, 과냉각 팽창기구(90)와 바이패스 유로(88)의 출구단(88B) 사이의 제 2 바이패스 배관(90C)을 포함한다.

과냉각장치(90)는 냉방 운전의 압축기(62) 기동 초기시, 실외 열교환기(70)를 통과한 2상 냉매 중 기상 냉매가 바이패스 유로(90)로 쉽게 유입되지 못하고, 2상 냉매 중 액 냉매가 바이패스 유로(90)를 통해 과냉각기(86) 특히 냉각 유로(84)로 흐르게 하는 구조로 이루어진다.

즉, 바이패스 유로(90)는 상기와 같은 기상 냉매의 차단을 위해 일측에 액 냉매가 고여 기상 냉매의 유입을 막으면서 액 냉매가 바이패스 유로(90)로 흐를 수 있게 하는 액 냉매 고임수단이 형성된다.

즉, 바이패스 유로(90)는 바이패스 유로(90)로 유입된 액 냉매가 기상 냉매의 유입을 막도록 바이패스 유로(90)로 유입된 액 냉매가 고이는 액 냉매 수용수단인 확관부(94)가 형성된다.

확관부(94)는 바이패스 유로(90)를 통해 기상 냉매의 유입을 최소화하는 것으로서, 바이패스 유로(90)의 입구단(90A)과 과냉각 팽창기구(92) 사이에 형성된다.

확관부(94)는 통상적으로 과냉각장치(80)에서 요구되는 액 냉매 유량이 크지 않고 구조가 간단하면서 제작이 용이하도록 실외 열교환기(70)와 팽창기구 사이의 냉매 배관 특히, 과냉각기(86)의 냉매 유로(82)와 실내 팽창기구(54) 사이의 냉매배관(89) 내경(D1) 보다 내경(D2)이 크게 형성된다.

확관부(94)는 냉매 유로(82)를 통과한 액 냉매가 중력 방향으로 낙하되어 고일 수 있도록 냉매 유로(82)의 하측에 위치되게 형성됨과 아울러 상하 방향으로 길게 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 냉방 운전시, 압축기(62)는 초기 기동되고, 압축기(62)에서는 고온 고압의 기상 냉매가 토출된다. 압축기(62)에서 토출된 냉매는 오일 분리기(64)에서 오일과 분리되고, 냉/난방 절환 밸브(65)를 통과하여 응축기(70)로 유입된다. 응축기(70)로 유입된 냉매는 응축기(70)를 통과하면서 실외 공기와 열교환되는 것에 의해 응축된다.

상기와 같은 압축기(62)의 초기 기동시 응축기(70)를 통과하는 냉매는 충분히 과냉되지 못하여 기상 냉매와 액 냉매가 함께 유출되고, 유출된 2상 냉매는 과냉각기(86)로 이동된다.

과냉각기(86)로 이동된 2상 냉매는 냉매 유로(82)를 통과한 후 과냉각기(86)와 실내 팽창기구(54) 사이의 냉매 배관(89)으로 유출되고, 유출된 2상 냉매 중 액냉매는 중력 방향으로 낙하되어 확관부(94)에 고인다.

기상 냉매는 일부만이 바이패스 유로(90)로 유입되고 확관부(94)에 액 냉매가 고이기 시작한 이후에는 확관부(94) 내의 액냉매에 막혀 바이패스 유로(90)로 유입되는 양이 최소화된다.

한편, 확관부(94)에 고인 액냉매는 압축기(2)에 의해 발생된 흡인력에 의해 과냉각 팽창기구(92)로 유동되고, 과냉각 팽창기구(92)를 통과하면서 저온 저압으로 팽창된다.

상기와 같은 저온 저압의 액냉매는 과냉각기(86)의 냉각 유로(84)를 통과하면서 과냉각기(86)의 냉매 유로(82)를 통과하는 냉매를 냉각시키고, 이후 회수 유로(88)를 통해 압축기(62)의 흡입측으로 흡입된다.

한편, 상기와 같이 바이패스 유로(90)로 부피가 큰 기상 냉매가 유입되는 것을 차단할 경우, 과냉각장치(80) 특히 바이패스 유로(90)로는 과냉에 필요한 충분 한 냉매가 공급되게 되고, 공기조화기는 난방 운전 초기시부터 신속한 과냉을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 개략 개략도,

도 2는 도 1에 도시된 과냉각장치의 확대 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 과냉각장치의 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

61: 어큐물레이터 62: 압축기

70: 실외 열교환기 80: 과냉각장치

82: 냉매 유로 84: 냉각 유로

86: 과냉각기 88: 회수 유로

92: 바이패스 유로 92: 과냉각 팽창기구

94: 확관부

Claims

실외 열교환기와 팽창기구 사이에 설치되고, 실외 열교환기를 통과한 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 냉매 유로를 통과하는 냉매를 냉각시키는 냉매가 통과하는 냉각 유로를 갖는 과냉각기와;

상기 냉매 유로를 통과한 냉매가 상기 냉각 유로로 유입되게 연결된 바이패스 유로와;

상기 바이패스 유로에 설치된 과냉각 팽창기구를 포함하고,

상기 바이패스 유로는 상기 바이패스 유로로 유입된 액 냉매가 기상 냉매의 유입을 막도록 상기 바이패스 유로로 유입된 액 냉매가 고이는 액냉매 고임수단이 형성된 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 액냉매 고임수단는 상기 바이패스 유로의 입구단과 상기 과냉각 팽창기구 사이에 확관부로 이루어진 공기조화기.
제 2 항에 있어서,

상기 확관부는 상기 실외 열교환기와 팽창기구 사이의 냉매 배관 보다 내경이 크게 형성된 공기조화기.
제 2 항에 있어서,

상기 확관부는 상기 냉매 유로를 통과한 액 냉매가 중력 방향으로 낙하되어 고이도록 상기 냉매 유로의 하측에 위치되고 상하 방향으로 길게 배치된 공기조화기.