KR101873846B1 - 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기 - Google Patents

항공기용 전외기 히트 펌프 공조기 Download PDF

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Abstract

항공기 실내 공기의 순환 없이 외기만을 흡입하여 냉각 또는 가열한 후 항공기 실내에 투입하는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기를 개시한다. 본 발명은, 탑승교의 측면, 하면, 상면 또는 탑승교 하부 바닥에 설치하여 항공기 외부에서 외기를 이용하여 냉각 공기 또는 가열 공기를 생성한 후, 항공기에 투입하는 공조기로서,
압축기, 열교환기, 수액기 및 팽창밸브를 포함하는 제1냉동사이클과 제2냉동사이클의 2개의 냉동사이클에 의하여 히트 펌프를 구성하고, 외기를 흡입하여 호스를 통해 항공기에 투입할 수 있는 송풍기가 마련된 외기흡입공조하우징 내에서 흡입된 외기를 상기 각 냉동사이클에 연결된 제1열교환기에 의하여 냉각 또는 가열한 후 호스를 통해 항공기에 투입하되, 각 냉동 사이클의 상기 제1열교환기는 상기 제1열교환기측 팽창밸브와 상기 압축기 사이에 연결하고, 상기 압축기와 수액기 사이에는 제2열교환기를 마련하고, 상기 수액기와 상기 제1열교환기측 팽창밸브 사이에는 제3열교환기를 마련하고, 상기 제2열교환기에는 제1냉각팬을 마련하고, 상기 제3열교환기에는 제2냉각팬을 마련하고, 상기 압축기의 토출관에는 냉매 토출압력이 제1압력에 도달하면 상기 제1냉각팬을 구동하게 하는 제1압력팬스위치와 냉매 토출압력이 제1압력보다 높은 제2압력에 도달하면 상기 제2냉각팬을 구동하게 하는 제2압력팬스위치를 마련한 것을 특징으로 한다.

Description

항공기용 전외기 히트 펌프 공조기{AIR CONDITIONING EQUIPMENT BY ONLY OUTER AIR FOR AIRPLANE}
본 발명은 항공기용 공조기에 관한 것으로, 더 상세하게는 항공기 실내 공기의 순환 없이 외기만을 흡입하여 냉각 또는 가열한 후 항공기 실내에 투입하는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기에 관한 것이다.
항공기가 탑승 등을 이유로 주기장에 정지되어 있는 동안에는 항공기 엔진을 끄게 되므로, 항공기 엔진이나 보조 엔진에 의한 냉난방이 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 등록번호 제10-1718526호에는, 탑승교 부근에 외부 동력으로 운전되는 냉난방 시스템을 별도로 마련하고, 이 냉난방 시스템에서 생성된 냉각 공기 또는 가열 공기를 연결 덕트를 통해 탑승교와 항공기에 투입하는 탑승교와 및 항공기 겸용 냉난방 시스템을 제안하고 있다. 탑승교와 및 항공기 겸용 냉난방 시스템은 넓은 탑승교 내부와 항공기 내부를 모두 냉방하기 위하여 여름철 냉방시 토출 온도 1~3℃의 냉각 공기를 생성하여 탑승교와 항공기에 투입할 것이 요구된다. 또한, 탑승교와 및 항공기 겸용 냉난방 시스템은 넓은 탑승교 내부와 항공기 내부를 모두 난방하기 위하여 겨울철 난방시 토출 온도 30~35℃의 가열 공기를 생성하여 탑승교와 항공기에 투입할 것이 요구된다.
통상적인 냉난방 시스템의 실내기는 실내에 설치되고, 실외기는 실외에 설치되어, 실내기에 설치된 열교환기에 유입되는 공기와 배출되는 공기의 온도차(ΔT)가 1~5℃ 정도로 비교적 작다. 증발기에서 흡수한 열량은 해당 냉동사이클의 효율을 결정한다는 점에서, 이러한 증발기에서의 투입공기와 배출공기의 온도차(ΔT)는 사용하는 냉동사이클의 효율을 의미하는 것이라고 볼 수 있다. 통상적인 냉난방 시스템의 경우, 여름철 냉방 운전시 운전 초기에는 비교적 높은 온도의 실내 공기가 실내기의 열교환기에 투입되지만, 수분 이내에 실내 공기가 어느 정도 냉각되어 실내기의 열교환기에 투입되는 공기(실내공기)의 온도도 외기 온도보다 5~15℃ 정도로 낮기 때문에 적절한 냉방을 위하여 증발기 투입공기와 배출공기 간에 1~5℃정도의 온도차(ΔT)를 내는 효율을 가진 냉동사이클이면 충분하다.
그러나, 탑승교 외부에 설치되는 냉난방 시스템은 위와 같은 통상적인 냉난방 시스템과 사정이 다르다. 탑승교 외부에 설치되어 탑승교 외부에서 냉각 공기 또는 가열 공기를 생성하여 덕트를 통해 탑승교나 항공기 내부에 투입하는 냉난방 시스템은 통상 냉난방 시스템의 실내기 열교환기와 실외기 열교환기가 모두 실외에 설치되고, 여름철 냉방시 증발용 열교환기에 뜨거운 외기가 지속적으로 투입되고 겨울철 난방시 응축용 열교환기에 차가운 외기가 지속적으로 투입되기 때문이다. 상술한 바와 같이 탑승교와 및 항공기 겸용 냉난방 시스템에 요구되는 냉방시 토출공기의 온도가 1~3℃임을 감안하면, 탑승교 외부에 설치되는 냉난방 시스템은, 여름철에 30~35℃의 외기 온도를 증발기에서 1~3℃의 냉각하여 내보내야 하는 것이다. 이를 위해서는 ΔT가 30℃인 냉동사이클을 써야 하지만, 현재 이러한 효율을 내는 냉동사이클은 존재하지 않는다.
한국등록특허공보 등록번호 제10-1277502호에는, 탑승교의 상, 하부 또는 지상의 계류장에 설치되어 고압호스를 통해 항공기의 기내로 냉난방을 공급하는 항공기 냉난방 공급장치용 송풍공기 냉각장치가 개시되어 있다. 위 제10-1277502호 발명은, 본체의 내부에 설치되어 외기를 히터를 거쳐 고압으로 흡기하는 고압송풍기와, 본체 내부에 설치되어 고압송풍기를 통해 고압공기를 공급받는 흡열기와, 냉매배관을 통해 흡열기에 연결되어 본체의 외측 상부에 설치되는 방열기와, 상기 방열기로 외기를 공급하는 냉각송풍기로 구성된 열교환기와, 상기 열교환기의 흡열기를 통과하며, 열교환이 이루어진 고압공기를 냉각시키는 냉각기로 이루어져, 열교환기에 구성된 냉각송풍기와 냉매배관을 통한 흡열기와 방열기의 열교환에 의해 고압 공기의 예냉각이 이루어져 냉각기의 부하가 저감되며, 상기 냉매배관은 흡열기와 방열기의 상,하부에 각각 연결설치되어 열의 교환을 이루도록 구성되되, 상기 냉매배관에는 열의 교환을 제어하는 제어밸브가 구성되어, 상기 제어밸브의 조작에 따라 하절기에만 작동시킬 수 있도록 구성된 것에 특징이 있는 항공기 냉난방 공급장치용 송풍공기 냉각장치를 개시하고 있다. 위 제10-1277502호 발명은 왜 여름철 뜨거운 외기를 공압송풍기로 흡입하여 가열한 후 냉각기에 투입하는 지, 공압송풍기에 의하여 가열된 외기가 외기를 투입하여 방열하는 열교환기에 의하여 외기 온도 이하로 낮아 질 수 있는지, 냉각기에 의하여 지속적으로 공급되는 뜨거운 외기가 어떻게 5℃ 이하로 냉각될 수 있는지 등에 대하여 전혀 설명하고 있지 않다. 제10-1277502호 발명의 상세한 설명에는 공압송풍기에 이하여 33℃외기가 49℃의 고압공기로 되고 이를 다시 열교환기에 의하여 41℃의 고압공기로 만든 후 41℃의 고압공기를 냉각기(도면에 의하면 통상의 냉동사이클로 보임)에 의하여 5℃로 냉각한다고 기재되어 있지만, 지속적으로 ΔT=36℃를 유지하는 고효율의 냉동사이클은 불가능하다는 점에서 의미 없는 잘못된 설명으로 보인다.
여름철 냉방 운전시 냉동사이클의 효율은 응축효율에 의하여 결정된다. 여름철에는 냉매 증발열원이 충분하기 때문에, 증발기 외부에 결빙이 생겨 송풍기의 공기 흐름을 방해하지 않는 한, 증발효율은 문제될 것이 없는 반면, 응축기에서 냉각팬에 의해 공급되는 뜨거운 외기로 인하여 응축 잠열의 회수가 쉽지 않고, 이로 인하여 응축불량이 빈번하게 야기 되기 때문이다. 응축불량은 압축기 고압측 압력을 높이고, 압축기 고압측 압력이 높아지면 압축기 모터의 부하가 커지고, 이로 인하여 압축기 모터가 소손하게 된다. 뿐만 아니라, 응축불량은 액냉매에 프레시 가스가 유입되게 하고, 이는 액냉매 팽창 불량 및 증발 불량을 초래하여 증발기에서의 증발효율도 떨어뜨린다.
일반적으로 상용화되고 있는 냉동부품들에 의하여 높은 효율의 냉동사이클을 구성할 경우 냉방운전시 증발기 투입 공기와 배출 공기 간의 온도차(ΔT)는 대략 10~15℃까지 높일 수 있다. 이는, 여름철에 냉동사이클을 채용하는 탑승교와 및 항공기 겸용 냉난방 시스템에 의하여 외기(평균 33℃)를 지속적으로 유입 받아, 1~3℃의 냉각 공기를 탐승교나 항공기 내에 투입할 수 없음을 의미한다.
뿐만 아니라, 여름철 냉방 운전시에 매우 높은 온도의 외기가 증발기에 지속적으로 유입되면, 풍부한 열량으로 인하여 증발기 내의 가스 냉매는 쉽게 과열되고, 이로 인해, 압축기 저압측에 지나치게 높은 온도의 과열된 가스 냉매가 유입되어 압축기가 과열되고 정도가 심할 경우 압축기가 파손될 수 있다.
여름철 냉방운전시, 증발기 내부를 통과하는 냉매는, 증발기 외부를 통과하는 공기로부터 많은 열량을 흡수하여 증발하는 데, 이때 공기 중의 수분은 응축하여 증발기 표면에 흐르게 되고, 증발기 내부에서 냉매의 증발이 활발할수록, 증발기 외부 표면의 공기나 응축수는 많은 열량을 뺏겨 결빙하게 된다. 결빙이 증발기 외부에 쌓이면, 공기의 흐름을 차단하여 증발열원이 줄어들고, 이는 다시 증발 효율을 떨어뜨리는 요인이 된다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-1718526호(등록일 : 2017.03.15) 한국등록특허공보 등록번호 제10-1277502호(등록일 : 2013.06.17)
본 발명은, 상술한 종래 항공기용 외부 설치 냉난방 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는, 냉방운전시의 응축 효율과 이로 인한 냉동사이클을 높여 지속적으로 증발기에 유입되는 외기 온도를 큰 온도차로 냉각시킬 수 있는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 냉방운전시의 증발기로의 지속적인 외기 투입으로 증발기에서 가스 냉매가 지나치게 과열되고 과열된 가스 냉매가 압축기에 투입됨으로써 압축기가 과열 및 손상되는 것을 예방할 수 있는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 증발기에 발생한 결빙을 자동으로 해빙하여 증발 열량 부족으로 인한 증발기의 효율저하를 예방할 수 있는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 제1과제는, 탑승교의 측면, 하면, 상면 또는 탑승교 하부 바닥에 설치하여 항공기 외부에서 외기를 이용하여 냉각 공기 또는 가열 공기를 생성한 후, 항공기에 투입하는 공조기로서, 압축기, 열교환기, 수액기 및 팽창밸브를 포함하는 제1냉동사이클과 제2냉동사이클의 2개의 냉동사이클에 의하여 히트 펌프를 구성하고, 외기를 흡입하여 호스를 통해 항공기에 투입할 수 있는 송풍기가 마련된 외기흡입공조하우징 내에서 흡입된 외기를 상기 각 냉동사이클에 연결된 제1열교환기에 의하여 냉각 또는 가열한 후 호스를 통해 항공기에 투입하되, 각 냉동 사이클의 상기 제1열교환기는 상기 제1열교환기측 팽창밸브와 상기 압축기 사이에 연결하고, 상기 압축기와 수액기 사이에는 제2열교환기를 마련하고, 상기 수액기와 상기 제1열교환기측 팽창밸브 사이에는 제3열교환기를 마련하고, 상기 제2열교환기에는 제1냉각팬을 마련하고, 상기 제3열교환기에는 제2냉각팬을 마련하고, 상기 압축기의 토출관에는 냉매 토출압력이 제1압력에 도달하면 상기 제1냉각팬을 구동하게 하는 제1압력팬스위치와 냉매 토출압력이 제1압력보다 높은 제2압력에 도달하면 상기 제2냉각팬을 구동하게 하는 제2압력팬스위치를 마련한 것을 특징으로 하는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기에 의하여 해결할 수 있다.
상술한 본 발명의 제2과제는, 상기 수액기와 상기 압축기의 흡입관 사이에는 인젝션 밸브를 마련하고, 상기 압축기의 흡입관에는 상기 압축기에 흡입되는 가스 냉매의 온도를 측정하여 그 측정 온도에 따라 상기 인젝션 밸브를 개폐할 수 있는 온도제어기를 마련하고, 상기 측정 온도가 일정온도 이상으로 상승하면, 상기 온도제어기가 인젝션 밸브를 열어 수액기의 액냉매를 압축기에 흡입되는 가스 냉매에 분사하게 함으로써 해결할 수 있다.
상술한 본 발명의 제3과제는, 상기 제1열교환기측 팽창밸브와 병렬로 증발압력조절기를 마련하여 증발기(제1열교환기)에 결빙이 발생하여 증발 불량으로 압력이 일정압력 이하로 떨어지면, 액가스를 제1열교환기측 팽창밸브를 바이패스하여 증발기(제1열교환기)에 투입하게 함으로써 결빙이 자동으로 해빙되게 함으로써 해결할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 히트 펌프를 구성하는 각 냉동사이클의 응축 효율을 압축기와 수액기 사이에 설치된 제2열교환기(제1응축기) 및 수액기 및 팽창밸브 사이에 설치된 제3열교환기(제2응축기)에 의하여 크게 개선하여 증발기(제1열교환기)에 지속적으로 주입되는 공기(외기) 온도와 증발기에서 배출되는 공기 온도의 차이(ΔT)를 15℃~20℃까지 줄일 수 있다. 또한, 이러한 효율을 갖는 냉동사이클의 증발기(제1열교환기)를 나란히 병행하여 외기흡입공조하우징 내의 외기 진행 유로에 나란히 설치함으로써, 35℃의 외기 온도를 1~3℃의 외기 온도로 항공기에 투입할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기의 냉방운전시 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기의 난방운전시 회로 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명은, 탑승교의 측면, 하면, 상면 또는 탑승교 하부 바닥에 설치하여 항공기 외부에서 외기를 이용하여 냉각 공기 또는 가열 공기를 생성한 후, 항공기에 투입하는 공조기다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기는 제1냉동사이클과 제2냉동사이클의 2개의 냉동사이클로 이루어진 히트펌프를 포함한다.
본 발명에 따른 냉동사이클(101, 102)의 부품들은, 외기흡입공조하우징(103)과 기계실에 나누어 배치된다. 외기흡입공조하우징(103)에는 각 냉동사이클의 제1열교환기(12a,12b)와 송풍기만 배치되는 데, 이들 구성요소들은 외기의 진행 방향을 따라 순차적으로, 제1냉동사이클의 제1열교환기(12a)->제2냉동사이클의 제1열교환기(12b)->송풍기(15) 순으로 배치된다. 이렇게 함으로써, 냉방 운전시 외기(35℃)가 제1냉동사이클의의 제1열교환기(12a)에서 15~20℃로 1차 냉각된 후 제2차냉동사이클의 제1열교환기(12b)에서 1~3℃로 2차 냉각된 후 송풍기(15)를 통해 항공기에 공급된다. 이렇게 함으로써 단일 냉동사이클의 효율이 갖는 한계를 넘을 수 있는 것이다. 송풍기(15)가 외기 진행 경로 상에서 제1열교환기(12a,12b) 뒤에 설치되어 냉각을 마친 공기를 항공기에 투입하는 기능만 하기 때문에 한국등록특허공보 등록번호 제10-1277502호와 달리 외기 공기의 예냉 장치가 불필요하다.
본 발명은, 압축기(1a), 열교환기(11a~13a), 수액기(7a) 및 팽창밸브(2a,3a)를 포함하는 제1냉동사이클(101)과 압축기(1b), 열교환기(11b~13b), 수액기(7b) 및 팽창밸브(2b,3b)를 포함하는 제2냉동사이클(102)의 2개의 냉동사이클에 의하여 히트 펌프를 구성하고, 외기를 흡입하여, 호스(104)를 통해 항공기에 투입할 수 있는 송풍기(15)가 마련된 외기흡입공조하우징 내에서, 흡입된 외기를 상기 각 냉동사이클(101,102)에 연결된 제1열교환기(12a,12b)에 의하여 냉각 또는 가열한 후 호스를 통해 항공기에 투입한다. 제1열교환기(12a,12b)와 송풍기 이외의 부품들은 기계실에 배치된다.
냉방운전시, 상기 제1교환기(12a,12b)에서 유입공기와 배출공기간의 온도차(ΔT)를 30℃이상으로 높이는 것은, 정상적인 냉동 사이클에서는 불가능에 가깝고, 제1냉동사이클(101) 및 제2냉동사이클(102)의 응축 효율을 극적으로 높여야 가능하다.
이를 위하여 본 발명은, 각 냉동 사이클의 상기 제1열교환기(12a,12b)는 상기 제1열교환기측 팽창밸브(3a,3b)와 상기 압축기(1a,1b) 사이에 연결하고, 상기 압축기(1a,1b)와 수액기(7a,7b) 사이에는 제2열교환기(11a,11b)를 마련하고, 상기 수액기(7a,7b)와 상기 제1열교환기측 팽창밸브(3a,3b) 사이에는 제3열교환기(13a,13b)를 마련하고, 상기 제2열교환기(11a,11b)에는 제1냉각팬(14a,14b)을 마련하고, 상기 제3열교환기(13a,13b)에는 제2냉각팬(16a,16b)을 마련하고, 상기 압축기(1a,1b)의 토출관에는 냉매 토출압력이 제1압력(예를 들어 15kgf/㎠)에 도달하면 상기 제1냉각팬(14a,14b)을 구동하게 하는 제1압력팬스위치(21a,21b)와 냉매 토출압력이 제1압력보다 높은 제2압력(예를 들어 15kgf/㎠)에 도달하면 상기 제2냉각팬(16a,16b)을 구동하게 하는 제2압력팬스위치(22a,22b)를 마련한다. 응축기 기능을 하는 제2열교환기(11a,11b)에서 응축된 냉매는 우선 수액기(7a,7b)에 저장되어 팽창밸브(3a,3b)에 보내지는데, 특히 여름철에는 응축 불량으로 수액기(7a,7b)내의 응축 냉매에 응축되지 않은 고온 가스가 섞이게 되고, 이 고온 가스는 팽창밸브에 대한 응축 냉매의 공급을 어렵게 할 뿐만 아니라, 액냉매의 팽창 효율 저하를 초래하여 전체 냉동사이클 효율을 크게 떨어 뜨린다. 본 발명에 의하면, 냉방 운전시 증발기 기능을 하는 제1열교환기(12a,12b)에 지속적으로 더운 외기 유입되고 응축기 기능을 하는 제2열교환기(11a,11b) 및 제3열교환기(13a,13b)에도 더운 외기가 지속적으로 가해지더라도, 제2열교환기(11a,11b) 및 제3열교환기(13a,13b)에서 효율적으로 냉매를 응축하여 응축불량시 발생하는 압축기 토출측 압력의 이상 상승을 방지할 수 있게 되고, 이를 통해 압축기의 정지 없이 지속적인 냉방운전이 가능하게 한다. 압축기 토출 압력이 26kgf/㎠ 이상이면, 압축기(1a,1b)의 흡입단 및 토출단에 연결된 고저압스위치(20a,20b)에 의하여 자동으로 압축기 모터 전원을 차단한다.
상기 수액기(7a,7b)와 상기 압축기(1a,1b)의 흡입관 사이에는 인젝션 밸브(18a,18b)를 마련하고, 상기 압축기(1a,1b)의 흡입관에는 상기 압축기(1a,1b)에 흡입되는 가스 냉매의 온도를 측정하여 그 측정 온도에 따라 상기 인젝션 밸브(18a,18b)를 개폐할 수 있는 온도제어기(24a,24b)를 마련하고, 상기 측정 온도가 일정온도(예를 들어 18℃~19℃) 이상으로 상승하면, 상기 온도제어기(24a,24b)가 인젝션 밸브(18a,18b)를 열어 수액기(7a,7b)의 액냉매를 압축기(1a,1b)에 흡입되는 가스 냉매에 분사하게 하는 것이 바람직하다. 특히 여름철 냉방 운전시에는 상술한 바와 같이, 증발기 기능을 하는 제1열교환기(12a,12b)를 통과하는 냉매는 풍부한 외기의 열량으로 인하여 활발한 증발과 함께 지나치게 과열되기 쉽다. 이러한 초과열 증기가 압축기(1a,1b)에 유입되면, 압축기 손상의 원인이 되고, 운전이 정지되므로, 본 발명에 따른 온도제어기(24a,24b)는 과열된 증기의 온도를 액냉매의 분사에 의하여 적정한 온도로 낮추어 주는 것이다. 이때 투입된 액냉매는 압축기(1a,1b) 토출단에 마련된 유분리기(6a,6b)에 의하여 회수되거나, 압축가스 냉매와 함께 제2열교환기(11a,11b)를 거쳐 수액기(7a,7b)에 다시 회수된다.
냉방 운전시, 외기를 지속적으로 증발기 기능을 하는 제1열교환기(12a,12b)에 투입하면, 외기의 증발 열량이 풍부하고 이에 따라 액냉매의 증발이 활발하기 때문에 냉매관 내부의 냉매가스는 과열되지만, 냉매관 표면 공기 접촉면은 급냉한다. 여기에 다습한 외기가 접촉하면 외기중의 수증기가 응축한 후 결빙이 일어난다. 결빙이 쌓이면 외기의 냉매관 접촉을 차단하고 이는 증발 열량의 감소를 초래한다. 증발 열량이 감소하면 액냉매 증발 불량으로 제1열교환기(12a,12b) 냉매관 압력이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 냉동 효율도 크게 떨어진다. 본 발명은, 상기 제1열교환기측 팽창밸브(3a,3b)와 병렬로 증발압력조절기(26a,26b)를 마련하여 증발기(제1열교환기)(12a,12b)에 결빙이 발생하여 증발 불량으로 압력이 일정압력 이하로 떨어지면, 액가스를 제1열교환기측 팽창밸브(3a,3b)를 바이패스하여 제1열교환기(12a,12b)에 투입하게 함으로써 결빙이 자동으로 해빙되게 한다.
도 1은 냉방운전시 냉매 순환 순서를 나타내고, 도 2는 난방운전시 냉매 순환 순서를 나타낸다. 냉매는 압축기(1a,1b)에서 출발하여 화살표 방향으로 순환하여 압축기(1a,1b)로 돌아오는 순환을 한다. 이들 회로도에서, 난방운전시에는 제1열교환기(12a,12b)가 응축기로 작용함을 알 수 있다. 또한, 난방운전시에는 제1열교환기(12a,12b)에서 응축된 후 수액기(7a,7b)를 거치지 않고, 제3열교환기(7a,7b)에서 재응축되는 것을 알 수 있다. 난방은 겨울철에 이루어지므로, 응축불량은 발생할 여지가 없고, 수액기(7a,7b)에 고온고압 압축가스가 섞일 염려가 없기 때문에 낭방시와는 다른 구성을 갖게 한 것이다. 난방운전시에는 수액기(7a,7b)에서 제2열교환기측 팽창밸브(2a,2b)에 액냉매를 공급하기 전에 액가스열교환기(9a,9b)를 통과하면서 난방시 증발기 기능을 하는 제2열교환기(11a,11b)에서 증발된 가스 증기와 열교환하게 한다. 이를 위해서 액가스열교환기(9a,9b)에는 응축 액냉매관과 증발 가스냉매관이 모두 통과하게 구성한다. 위에서 설명한 것 이외의 다른 냉동사이클 부품들에 대한 설명은 한국등록특허공보 제10-0845554호, 제10-1370871호, 제10-1402160호, 제10-1225935호, 제10-1497215호 등에 잘 나타나 있으므로, 본원 명세서에서는 생략한다.
1a,1b : 압축기
2a,2b : 제2팽창밸브
3a,3b : 제1팽창밸브
4a,4b : 사방밸브
5a,5b : 체크밸브
6a,6b : 유분리기
7a,7b : 수액기
8a,8b : 축액기
9a,9b : 액가스열교환기
10a,10b : 플렉시블 튜브
11a,11b : 제2열교환기
12a,12b : 제1열교환기
13a,13b : 제3열교환기
14a,14b : 제1냉각팬
15a,15b : 송풍기
16a16b : 제2냉각팬
17a,17b : 필터드라이어
18a,18b : 인젝션밸블
19a,19b : 압력게이지
20a,20b : 고저압스위치
21a,21b : 제1압력팬스위치
22a,22b : 제2압력팬스위치
23a,23b : 저압스위치
24a,24b : 온도제어기
25a,25b : 핫가스 바이패스 밸브
26a,26b : 증발압력조절기
101 : 제1냉동사이클
102 : 제2냉동사이클
103 : 외기흡입공조하우징
104 : 호스

Claims (3)

  1. 탑승교의 측면, 하면, 상면 또는 탑승교 하부 바닥에 설치하여 항공기 외부에서 외기를 이용하여 냉각 공기 또는 가열 공기를 생성한 후, 항공기에 투입하는 공조기로서,
    압축기, 열교환기, 수액기 및 팽창밸브를 포함하는 제1냉동사이클과 제2냉동사이클의 2개의 냉동사이클에 의하여 히트 펌프를 구성하고, 외기를 흡입하여 호스를 통해 항공기에 투입할 수 있는 송풍기가 마련된 외기흡입공조하우징 내에서 흡입된 외기를 상기 각 냉동사이클에 연결된 제1열교환기에 의하여 냉각 또는 가열한 후 호스를 통해 항공기에 투입하되,
    각 냉동 사이클의 상기 제1열교환기는 상기 제1열교환기측 팽창밸브와 상기 압축기 사이에 연결하고, 상기 압축기와 수액기 사이에는 제2열교환기를 마련하고, 상기 수액기와 상기 제1열교환기측 팽창밸브 사이에는 제3열교환기를 마련하고, 상기 제2열교환기에는 제1냉각팬을 마련하고, 상기 제3열교환기에는 제2냉각팬을 마련하고, 상기 압축기의 토출관에는 냉매 토출압력이 제1압력에 도달하면 상기 제1냉각팬을 구동하게 하는 제1압력팬스위치와 냉매 토출압력이 제1압력보다 높은 제2압력에 도달하면 상기 제2냉각팬을 구동하게 하는 제2압력팬스위치를 마련한 것을 특징으로 하는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수액기와 상기 압축기의 흡입관 사이에는 인젝션 밸브를 마련하고, 상기 압축기의 흡입관에는 상기 압축기에 흡입되는 가스 냉매의 온도를 측정하여 그 측정 온도에 따라 상기 인젝션 밸브를 개폐할 수 있는 온도제어기를 마련하고, 상기 측정 온도가 일정온도 이상으로 상승하면, 상기 온도제어기가 인젝션 밸브를 열어 수액기의 액냉매를 압축기에 흡입되는 가스 냉매에 분사하게 한 것을 특징으로 하는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1열교환기측 팽창밸브와 병렬로 증발압력조절기를 마련하여 제1열교환기에 결빙이 발생하여 증발 불량으로 압력이 일정압력 이하로 떨어지면, 액가스를 제1열교환기측 팽창밸브를 바이패스하여 제1열교환기에 투입하게 함으로써 결빙이 자동으로 해빙되게 한 것을 특징으로 하는 항공기용 전외기 히트 펌프 공조기.


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