KR102125093B1

KR102125093B1 - 공기 조화기

Info

Publication number: KR102125093B1
Application number: KR1020130127016A
Authority: KR
Inventors: 주진영; 장석훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2020-06-19
Also published as: KR20150047224A

Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로, 상세하게는 흡입배관을 이용하면서 과냉각 냉매의 능동적 제어가 가능한 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 공기 조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기와 연결되어, 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기와 연결되어, 응축된 냉매를 과냉각하는 과냉각기; 상기 과냉각기와 연결되어, 과냉각된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기와 연결되어, 냉매의 유로를 설정하는 사방밸브; 상기 사방밸브와 연결되어, 액상 냉매를 걸러 기상 냉매를 상기 압축기로 유동시키는 어큐뮬레이터; 및 상기 과냉각기를 통과하는 냉매의 과냉각을 위한 과냉각 회로; 가 포함되고, 상기 과냉각 회로는, 상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 흡입회로와, 상기 과냉각기와 상기 증발기를 연결하는 배관에서 분지되어 상기 흡입회로와 합지되는 분지회로를 포함하여 구성된다. 이러한 구성에 의해 냉매의 과냉각 정도를 능동적으로 제어할 수 있고, 과냉각 배관을 최소화할 수 있는 장점을 가지게 된다.

Description

공기 조화기 {Air conditioner}

본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로, 상세하게는 흡입배관을 이용한 과냉각 회로가 형성되는 공기 조화기에 관한 것이다.

공기 조화기는 소정 공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이며, 이러한 공기 조화기는 압축기와 응축기 및 팽창장치와 증발장치를 포함하는 구성을 가진다.

상기 공기 조화기는 배관을 따라 유동하는 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발과 같은 일련의 과정 즉, 냉매 사이클을 수행하면서, 사용자가 원하는 공간의 공기를 용도와 목적에 적합하게 유지하게 된다.

상기 공기 조화기가 설치되는 상기 소정 공간은 다양하게 제안될 수 있으며, 예를 들어, 가정이나 사무실이 위치하는 집 또는 건물 등의 공간이 될 수 있으며, 사용자가 탑승하여 이동하는 자동차의 탑승 공간이 될 수도 있다.

상기 공기 조화기는 공기 조화를 위한 공간에 설치되는 실내기와 상기 실내기와 연결되어 외부 공간에 설치되는 실외기를 포함하여 구성되고, 이러한 실내기와 실외기는 상기 소정 공간의 공기 조화 용도와 목적에 따라 서로 다른 기능을 수행하면서 공기 조화를 수행할 수 있게 된다.

상기 소정 공간의 냉방을 위하여 상기 공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우에는, 상기 실외기에 장착되는 실외 열교환기가 응축기의 기능을 수행하게 되며, 상기 실내기에 장착되는 실내 열교환기가 증발기의 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 소정 공간의 난방을 위하여 상기 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우에는, 상기 실내기에 장착되는 실내 열교환기가 응축기의 기능을 수행하게 되며, 상기 실외기에 장착되는 실외 열교환기가 증발기의 기능을 수행하게 된다.

상기 공기 조화기는 상기 실내기와 상기 실외기가 일체로 형성되는 일체형과, 상기 실내기와 실외기가 각각 분리되는 분리형으로 구분될 수 있다. 상기 실내기는 공기 조화를 위한 실내 공간에 설치되고, 상기 실외기는 상기 실내기와 냉매관으로 연결되어 실외 공간에 설치된다.

상기 실내기에는 냉매와 공기의 열교환을 위한 실내 열교환기와, 공기의 유동을 위한 팬과, 흡입되는 공기의 정화를 위한 필터 등이 장착될 수 있고, 상기 실외기에는 냉매의 압축을 위한 압축기와, 냉매와 공기의 열 교환을 위한 실외 열교환기와, 공기의 유동을 위한 송풍팬 등이 장착될 수 있다.

그리고, 상기 실외기에는 냉매의 과냉각을 위한 과냉각기가 장착될 수 있다. 이러한 과냉각기에 의해 배관을 통과하는 냉매가 과냉각 되면서 냉매의 온도를 과냉각시키게 된다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제2013-0051173호에는 공기 조화기에 관한 발명이 개시되며, 상기 공개특허는 팽창밸브에서 토출되는 냉매의 건도가 0 또는 0에 근접한 값을 갖도록 하는 공기 조화기를 제공하기 위한 발명이다.

상기 공개특허공보에는 냉매배관과, 압축기, 응축기, 과냉각 배관, 과냉각기를 포함하는 구성이 개시되며, 과냉각 배관에는 과냉각 배관의 일 지점으로부터 과냉각기의 일측으로 분지되는 제1 분지배관과, 일 지점으로부터 과냉각기의 타측으로 분지되는 제 2 분지배관이 포함되는 구성이 개시된다.

상기 공개특허공보에는 응축기에서 토출된 냉매가 과냉각열교환기로 유동하고, 과냉각열교환기로 유동하는 냉매배관 상에는 과냉각 배관이 분지되는 구성이 개시되며, 과냉각열교환기에서 열교환되어 과냉각된 냉매는 압축기로 유동하여 유입되는 구성이 개시된다.

상기 공개특허공보에는 과냉각을 위한 냉매와 열교환된 냉매는 압축기로 유동하게 되며, 압축기로 유동하는 냉매는 고온 고압의 기체 상태로 압축되어 응축기로 유동하도록 구성된다.

다만, 상기 공개특허공보의 구성에 따르면, 과냉각 열교환기로 유입되는 냉매의 양을 조절할 수 없어 능동적인 과냉 제어가 어려운 문제점이 발생하게 된다.

또한, 과냉각열교환기를 통과하여 증발기로 유동하는 냉매를 과냉각하기 위한 냉매는 증발기로 유동하는 냉매와 열교환된 다음 압축기로 유입되나, 열교환에 의해 액체 상태로 상태가 변환되는 냉매도 함께 압축기로 유입되어 압축기의 손상 또는 압축 효율의 손실이 발생하는 문제점이 있다.

그리고, 압축기의 손상 또는 압축 효율의 손실에 의해 제품의 사용에 따른 경제적 문제점이 발생할 수 있으며, 이에 따라 제품의 신뢰성이 손상되는 문제점이 발생될 수 있다.

한편, 도 1에는 선행 기술에 의한 공기조화기의 구성을 나타낸 블럭도가 도시된다. 도 1을 참조하여 보면, 공기 조화기의 냉방 동작의 경우 압축기(3)에서 압축된 냉매가 응축기(4)로 유동하게 된다.

상기 응축기(4)로 유동한 냉매는 공기와 열 교환되어, 증발기(7)로 유동하게 된다. 이때, 상기 응축기(4)와 상기 증발기(7) 사이에 위치되는 과냉각기(5)를 통과하면서 냉매는 과냉각된다.

즉, 상기 응축기(4)에서 유동하는 냉매는 상기 과냉각기(5)를 통과하면서 과냉각되고, 상기 증발기(7)로 유입되기 전에 팽창밸브(6)에 의해 팽창되면서 더 낮은 온도로 상기 증발기(7)로 유입된다. 상기 증발기(7)로 유입된 냉매는 상기 증발기(7)를 통과하면서 공기와 열 교환된 다음 어큐뮬레이터(8)로 유입된다.

상기 응축기(4)와 상기 압축기(3) 사이에는 과냉각 회로가 마련된다. 상기 과냉각 회로는 상기 응축기(4)를 통과한 냉매가 상기 과냉각기(5)를 통과할 때 과냉각기(5)를 통과한 냉매가 과냉각되면서 상기 팽창밸브(6)를 통과하여 상기 증발기(7)로 유동하게 된다.

상기 과냉각 회로는 상기 응축기(4)를 통과한 냉매의 일부가 팽창되어 상기 과냉각기(5)로 유동하도록 안내하고, 상기 과냉각기(5)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환된 다음 상기 압축기(3)로 유동하도록 냉매를 안내하게 된다.

본 발명의 목적은, 흡입배관을 이용한 과냉각 회로가 포함된 공기 조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 과냉도의 능동적 제어가 가능한 과냉각 회로가 포함된 공기 조화기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 공기 조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기와 연결되어, 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기와 연결되어, 응축된 냉매를 과냉각하는 과냉각기; 상기 과냉각기와 연결되어, 과냉각된 냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기와 연결되어, 냉매의 유로를 설정하는 사방밸브; 상기 사방밸브와 연결되어, 액상 냉매를 걸러 기상 냉매를 상기 압축기로 유동시키는 어큐뮬레이터; 및 상기 과냉각기를 통과하는 냉매의 과냉각을 위한 과냉각 회로; 가 포함되고, 상기 과냉각 회로는, 상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 흡입회로와, 상기 과냉각기와 상기 증발기를 연결하는 배관에서 분지되어 상기 과냉각기의 입구 측과 연결되는 상기 흡입회로와 합지되는 분지회로를 포함하고, 상기 흡입회로는, 상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 제 1 배관과, 상기 제 1 배관을 통하여 상기 사방밸브로부터 상기 어큐뮬레이터로 유입되는 냉매 중 일부의 냉매가 상기 과냉각기로 공급되도록, 상기 제 1 배관에서 분지되어 상기 과냉각기에 연결되는 제 2 배관과, 상기 제 2 배관을 통하여 상기 과냉각기로 공급된 냉매가 상기 제 1 배관으로 합지될 수 있도록, 상기 과냉각기로부터 상기 제 1 배관으로 연장되는 제 3 배관을 포함하고, 상기 분지회로의 입구 측은 상기 과냉각기와 상기 증발기 사이의 배관 중 상기 과냉각기의 출구 측과 연결되고, 출구 측은 상기 제 2 배관에 합지될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 공기 조화기에는, 어큐뮬레이터의 입구측과 과냉각기가 연결되는 과냉각 회로가 제공된다. 이러한 과냉각 회로에 의해 저온의 냉매를 과냉각기로 안내하여 과냉각기를 통과하는 냉매의 온도를 낮출 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 과냉각 회로와 증발기의 입구측이 연결되는 분지관이 제공되고, 분지관에는 전자식팽창밸브인 과냉각밸브가 장착됨에 따라 과냉각기로 유입되는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

그리고, 과냉각기로 유입되는 냉각 냉매의 유량을 조절할 수 있으므로, 과냉각기를 통과하면서 냉각되는 냉매의 냉각 정도를 능동적으로 제어할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

나아가, 냉매의 냉각 정도를 능동적으로 제어할 수 있게 되어 냉매의 효율적인 열교환이 가능한 효과를 기대할 수 있게 되고, 이로 인해, 사용자가 원하는 공기 조화 시간이 절감되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

한편, 효율적인 냉매의 열교환이 가능함에 따라 에너지 사용의 효율성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 되며, 공기 조화 시간의 절감으로 에너지 소비가 감소되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1 은 선행 기술에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 나타낸 블럭도.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 실외기를 나타낸 사시도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 나타낸 블럭도.
도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 나타낸 블럭도.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 나타낸 블럭도.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 과냉각기를 나타낸 부분 확대도.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기를 첨부되는 예시적 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 살펴보는 실시 에에 의해 그 실시 가능 형태가 제한될 수는 없으며, 이하의 설명에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 개념으로, 본 발명의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

그리고, 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용한 용어이므로, 사용되는 용어에 의해 구성 요소의 본질이나 순서 등이 한정되지는 않을 것이다.

첨부되는 도 2에는 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 실외기 구성을 나타낸 사시도가 도시된다.

공기 조화기는 공기 조화를 위한 공간의 냉방을 수행하는 냉방용과, 난방을 수행하는 난방용과, 냉방과 난방을 모두 수행하는 냉난방용 및 다수 공간의 냉난방을 위한 멀티형 등이 있다.

또한, 공기 조화기는 그 형태에 따라 분리형과 일체형으로 구분될 수 있으며, 분리형은 실내기와 실외기가 분리 설치되는 형태이고, 일체형은 실내기와 실외기가 통합 설치되는 형태이다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 분리형 공기 조화기의 구성을 예를 들어 살펴보기로 한다. 다만, 분리형 공기 조화기의 구성에 한정되는 것은 아니며, 과냉각기가 사용되는 공기 조화기에는 본 발명의 실시 예에서 설명되는 바와 같이 적용 가능하고, 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안될 수도 있음을 밝혀두기로 한다.

공기 조화기는 공기 조화를 위한 공간인 실내에 설치되어 냉매와 실내 공기의 열 교환을 통해 실내 공간의 공기를 조화시키는 실내기와, 실외의 외부 공기와 접하게 설치되어 냉매와 실외 공기의 열 교환을 통해 냉매의 온도를 변화시키는 실외기를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 실내기는 통과하는 공기와 열 교환하면서, 내부를 유동하는 냉매를 응축하는 실내열교환기가 장착되고, 냉방 동작의 경우 상기 실내열교환기는 응축기의 기능을 수행하므로, 이하에서는 상기 실내열교환기를 응축기라 칭하기로 한다.

그리고, 상기 실외기에는 통과하는 공기와 열 교환하면서, 내부를 유동하는 냉매를 증발시키는 실외열교환기가 장착되고, 냉방 동작의 경우 상기 실외열교환기는 증발기의 기능을 수행하므로, 이하에서는 상기 실외열교환기를 증발기라 칭하기로 한다.

상기 실내기는 전체적으로 일정 정도의 내부 공간을 가지는 다면체의 형태를 이루며, 그 내부 공간에는 냉매의 유동 사이클을 형성하기 위한 다수의 부품이 장착될 수 있다.

상기 실내기의 내부 공간에 장착되는 다수의 부품으로는, 냉매의 유동을 안내하기 위하여 다수의 부품들과 연결되는 냉매관과, 상기 냉매관을 따라 유동하는 냉매의 유동 여부를 결정하는 다수의 밸브와, 냉매와 흡입되는 공기의 열 교환을 위한 응축기와, 유동되는 공기의 정화를 위한 필터 등이 제공될 수 있다.

상기 실외기는 전체적으로 일정 정도의 내부 공간을 가지는 다면체의 형태를 이루며, 그 내부 공간에는 냉매의 유동 사이클을 형성하기 위한 다수의 부품이 장착될 수 있다.

상기 실외기의 내부 공간에 장착되는 다수의 부품으로는, 냉매의 유동을 안내하기 위하여 다수의 부품들과 연결되는 냉매관과, 상기 냉매관을 따라 유동하는 냉매의 유동 여부를 결정하는 다수의 밸브와, 냉매와 공기의 열 교환을 위한 증발기와, 냉매의 압축을 위한 압축기와, 압축기로 유입되는 냉매 중 액상 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터와, 유입되는 냉매를 과냉각하기 위한 과냉각기 등이 제공될 수 있다.

첨부된 도 2를 참조하여 상기 실외기의 구성을 살펴보면, 상기 실외기는 전체적으로 직육면체의 형태를 이루는 상자 형태의 본체(10)에 의해 외형이 형성되고, 상기 본체(10)의 내부 공간에는 냉매의 유동 사이클을 형성하기 위한 다수의 부품이 장착될 수 있다.

상기 본체(10)는 일정 정도의 강도를 가지는 소재로 이루어지는 다수의 프레임(11)에 의해 골격이 형성되고, 내부 공간에 장착되는 다수의 부품을 보호하기 위하여 다수의 플레이트가 상기 프레임(11)에 장착된다.

상기 다수의 플레이트는 상기 본체(10)의 상면을 형성하는 상면플레이트(12)와, 전면을 형성하는 전면플레이트(13)와, 양 측면을 형성하는 측면플레이트(14)와, 후면을 형성하는 후면플레이트(미도시) 및 하면을 형성하는 하면플레이트(15)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 상면플레이트(12)에는 상기 본체(10) 내부 공간의 공기 유동을 위한 송풍팬(16)이 장착된다. 상기 송풍팬(16)은 하나 이상 장착되어 회전 운동함으로써, 외부 공기를 상기 본체(10)의 내부 공간으로 유입시키고, 내부 공기를 상면을 통해 상기 본체(10)의 외부 공간으로 배출시키는 기능을 수행하면서 상기 본체(10) 내부 공간의 공기를 유동시키게 된다.

상기 본체(10)의 내부 공간에는 냉매 배관을 따라 유동하는 냉매를 고온 고압으로 압축하기 위한 압축기(30)가 장착되며, 상기 압축기(30)의 일측에는 어큐뮬레이터(20)가 장착된다.

상기 어큐뮬레이터(20)는 상기 압축기(30)로 유입되는 냉매 중 액체 상태의 냉매를 걸러줌으로써, 상기 압축기(30)의 부하를 감소시켜 상기 압축기(30)의 손상 또는 파손을 예방하는 기능을 수행하게 된다.

상기 어큐뮬레이터(20)에 의해 액체 상태의 냉매가 걸러진 기체 상태의 냉매만 상기 압축기(30)로 유입되어 고온 고압으로 압축되고, 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 실외기에 장착되는 응축기(도 3의 40)로 유동하게 된다.

그리고, 상기 본체(10)에는 상기 압축기(30)와 상기 어큐뮬레이터(20) 및 상기 응축기(40)를 포함하는 다수 부품들의 동작을 제어하기 위한 다수의 제어부품이 장착되는 컨트롤박스(17)가 제공된다. 상기 컨트롤박스(17)의 외면 일부는 상기 전면플레이트(13)의 외면으로 노출되거나 커버 등으로 차폐되도록 장착될 수 있다.

물론, 상기 응축기(40)는 공기 조화기가 냉방용으로 사용되는 경우에는 상기 실외열교환기가 그 기능을 수행하게 되고, 난방용으로 사용되는 경우에는 상기 실내열교환기가 그 기능을 수행할 수 있게 된다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 살펴보기로 한다. 도 3에는 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 나타낸 블럭도가 도시된다.

본 발명의 실시 예에서 공기 조화기가 냉방 동작을 하는 경우에는 상기 실내기에는 상기 응축기(40)가 장착되고, 상기 실외기에는 상기 어큐뮬레이터(20), 압축기(30)와, 상기 과냉각기(50)와, 상기 증발기(70)를 포함하는 다수의 부품이 장착되고, 이들 각각은 냉매 배관에 의해 연결되는 구성을 예를 들어 살펴보기로 한다.

물론, 공기 조화기가 난방 동작을 하는 경우에는 상기 실내기에 상기 증발기(70)가 장착되고, 상기 실외기에는 상기 어큐뮬레이터(20)와, 상기 압축기(30)와, 상기 과냉각기(50)와, 상기 응축기(40)를 포함하는 다수의 부품이 장착되고, 이들 각각은 냉매 배관에 의해 연결되는 구성일 수 있다.

즉, 상기 실내열교환기와 상기 실외열교환기는 공기 조화기의 동작에 따라 그 기능이 바뀌어 수행될 수 있음을 알 수 있으며, 이때에는 상기 냉매 배관을 유동하는 냉매의 유동 방향이 반대 방향으로 유동하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 공기 조화기가 냉방 동작을 수행하는 구성으로 공기 조화기의 구성을 살펴보기로 하며, 상기 실외기의 내부 공간에는 다수의 압축기가 장착될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 두 개의 압축기가 장착되는 구성을 예를 들어 살펴보기로 한다.

상기 압축기(30)의 출구 측에는 상기 압축기(30)에서 압축된 냉매에 포함되는 오일을 분리하기 위한 오일분리기(31)가 각각 연결된다. 상기 오일분리기(31)를 통과하면서 오일이 분리된 냉매는 사방밸브를 통과하면서 상기 응축기(40)로 유동된다.

다시 말해, 상기 압축기(30)의 출구는 상기 오일분리기(31)와 냉매 배관에 의해 연결되고, 상기 오일분리기(31)의 출구는 사방밸브와 냉매 배관에 의해 연결되며, 상기 사방밸브의 출구는 상기 응축기(40)의 입구와 냉매 배관에 의해 연결된다.

상기 응축기(40)의 출구는 상기 과냉각기(50)의 입구 측과 냉매 배관에 의해 연결되며, 상기 과냉각기(50)의 출구 측은 상기 증발기(70)의 입구 측과 냉매 배관에 의해 연결된다.

그리고, 상기 증발기(70)의 출구 측은 상기 사방밸브와 냉매 배관에 의해 연결되며, 상기 사방밸브의 출구 측은 상기 어큐뮬레이터(20)의 입구 측과 냉매 배관에 의해 연결되고, 상기 어큐뮬레이터(20)의 출구 측은 상기 압축기(30)의 입구 측과 냉매 배관에 의해 연결된다.

이처럼, 다수의 부품이 냉매 배관으로 연결되어 냉매가 냉매 배관에 의해 안내되면서, 다수의 부품을 통과하여 순환하게 된다.

또한, 상기 사방밸브와 상기 과냉각기(50)를 연결하는 배관에는 과냉각 회로(80)가 형성된다. 상기 과냉각 회로(80)는 상기 응축기(40)에서 응축된 냉매가 상기 과냉각기(50)를 통과할 때, 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매를 과냉각시키는 기능을 수행하게 된다.

그리고, 상기 과냉각기(50)는 상기 응축기(40)를 통과하면서 응축된 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 상기 냉매 유로를 감싸도록 둘러싸는 냉각 유로를 가지도록 형성될 수 있다.

상세하게는, 상기 과냉각기(50)는 이중 관의 형태로 이루어지면서 내부 관은 상기 응축기(40)를 통과한 냉매가 유동하도록 상기 냉매 배관과 연결되고, 외부 관은 상기 과냉각 회로(80)와 연결되어 상기 증발기(70)를 통과한 냉매의 일부가 유동하도록 구성될 수 있다.

상기 과냉각기(50)의 내부 관 형태는 일정 정도의 비틀림 각도를 가지도록 형성된다. 즉, 냉매의 유동 시간을 길게 하기 위하여 나선형의 꼬임 구조를 가지도록 형성되어, 더 긴 유로를 가지도록 구성되어 냉매의 유동 시간을 연장하도록 형성된다.

또한, 상기 과냉각 회로(80)와 연결되는 상기 과냉각기(50)의 외부 관은 냉매 유로의 외측을 감싸도록 둘러싸면서 내부 관을 유동하는 냉매의 과냉각을 위한 냉각 유로를 제공하게 된다.

상기 냉각 유로는 상기 과냉각기(50)의 내부 관에 제공되는 냉매 유로를 유동하는 냉매의 유동 방향과 반대 방향의 유동 방향을 가지도록 냉각 냉매를 안내하게 된다.

상기 냉매 배관을 따라 냉매가 유동되면서, 반대 방향으로 유동하는 냉각 냉매와 열 교환하게 되고, 이러한 열 교환을 통해 상기 냉매 배관를 따라 유동하는 냉매가 과냉각 된다.

따라서, 상기 과냉각기(50)는 이중 관의 형태로 이루어져, 내부 관은 상기 냉매 배관과 연결되고, 외부 관은 상기 내부 관의 외측을 감싸는 형태로 이루어져 냉각 냉매의 유로를 제공하도록 상기 과냉각 회로(80)와 연결되면서, 상기 냉매 배관의 외측을 감싸도록 냉각 유로가 형성될 수 있다.

상기 과냉각 회로(80)를 상세히 살펴보면, 상기 과냉각 회로(80)는 상기 사방밸브를 통과한 냉매가 상기 과냉각기(50)를 통과하여 상기 어큐뮬레이터(20)로 유동하도록 안내하는 흡입회로(83)와, 상기 과냉각기(50)와 상기 증발기(70) 사이 배관에서 분지되어 상기 흡입회로와 합지되는 분지회로(81)를 포함하여 구성될 수 있다.

다시 말해, 상기 과냉각 회로(80)는 입구 측이 상기 사방밸브와 연결되고, 상기 과냉각기(50)를 통과한 다음, 출구 측이 상기 어큐뮬레이터(20)와 연결되는 흡입회로(83)와, 입구 측이 상기 과냉각기(50)와 상기 증발기(70) 사이 배관에 연결되고, 출구 측이 상기 과냉각기(50) 입구 측과 연결되는 상기 흡입회로(83)와 연결되는 분지회로(81)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이, 상기 과냉각 회로(80)는 상기 사방밸브를 통과하여 상기 어큐뮬레이터(20)로 유동하는 흡입회로(83)와, 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매의 일부를 상기 흡입회로로 안내하는 분지회로(81)를 포함하여 구성될 수 있고, 이러한 과냉각 회로(80)에 의해 냉매를 과냉각시킬 수 있도록 냉매의 유로를 형성하게 된다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예의 구성을 살펴보기로 한다. 전술한 바와 같은 실시 예에서와 동일한 구성은 설명을 생략하기로 한다. 도 4에는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관을 나타낸 블럭도가 도시된다.

도 4에서는 상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터(20)를 연결하는 냉매 배관이 형성되고, 상기 흡입회로(83)는 상기 어큐뮬레이터(20)로 유동하는 냉매의 일부를 안내하여 상기 과냉각기(50)의 냉각 유로로 유동하도록 형성되어, 상기 과냉각 회로(80)의 일부를 형성하게 된다.

다시 말해, 상기 흡입회로(83)는, 상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터(20)를 연결하는 냉매 배관과, 상기 냉매 배관에서 분지되어, 일부의 냉매를 상기 과냉각기(50)로 안내하는 배관과, 상기 과냉각기(50)에서 상기 냉매 배관으로 냉매를 안내하도록 상기 냉매 배관에 합지되는 배관을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 흡입회로(83)는 입구와 출구가 모두 상기 어큐뮬레이터(20)의 입구 측과 연결된다. 즉, 입구는 상기 냉매 배관으로부터 분지되고, 출구는 상기 냉매 배관으로 합지되도록 형성될 수 있다. 다만, 입구가 상기 사방밸브와 더 가까운 부분에 위치하도록 형성되는 차이를 가진다.

이는, 상기 사방밸브를 통과한 냉매가 상기 과냉각기(50)로 유입되어 열 교환된 다음, 상기 어큐뮬레이터(20)로 유입되도록 하기 위함이다. 만약, 출구가 상기 사방밸브와 더 가까운 부분에 위치하게 되면, 상기 과냉각기(50)를 통과하면서 열 교환된 냉매의 일부가 상기 과냉각기(50)로 유동하게 되므로, 입구가 출구보다 상기 사방밸브와 더 가까운 위치에 형성되는 구성이 바람직할 것이다.

또한, 상기 과냉각기(50)와 상기 증발기(70)를 연결하는 냉매 배관에는 팽창밸브(60)가 더 장착될 수 있다. 상기 팽창밸브(60)는 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매를 팽창시킴으로써 저온 저압의 냉매를 형성하게 되고, 저온 저압의 냉매가 상기 증발기(70)로 유입되도록 구성될 수 있다.

상기 흡입회로(83)는 상기 과냉각기(50)와 상기 증발기(70) 사이 배관과 상기 분지회로(81)에 의해 연결되면서 상기 과냉각기(50)를 통과하여 상기 증발기(70)로 유동하는 냉매의 일부가 상기 과냉각 회로(80)로 유동하도록 안내된다.

상세하게는, 상기 분지회로(81)는 상기 분지관의 형태로 형성되고, 입구 측이 상기 과냉각기(50)의 출구 측과 연결되며, 출구 측이 상기 흡입회로(83)와 합지되면서 연결되도록 형성된다.

이러한 상기 분지회로(81)에 의해 상기 증발기(70)로 유동하는 냉매의 일부가 상기 흡입회로(83)로 유동하게 되고, 상기 흡입회로(83)로 유동하는 냉매는 상기 분지회로(81)를 따라 유동하는 냉매와 합쳐져, 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매를 과냉각시키기 위하여 상기 과냉각기(50)의 냉각 유로로 유동하게 된다.

상기 과냉각기(50)의 냉각 유로로 유동하는 냉매는 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매와 열 교환된 다음 상기 어큐뮬레이터(20)의 입구 측을 통해 상기 어큐뮬레이터(20)로 유입된다.

또한, 상기 과냉각 회로(80)에는 유동하는 냉매를 팽창시키기 위한 과냉각 밸브(82)가 장착될 수 있다. 상기 과냉각 밸브(82)는 상기 과냉각 회로(80)를 통과하는 냉매를 저온 저압의 상태로 팽창시켜 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매를 과냉각시키게 된다.

상기 과냉각 밸브(82)는 전자팽창밸브로 이루어짐으로써 밸브의 개방 정도를 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 이처럼, 상기 과냉각 밸브(82)의 개방 정도를 제어함으로써 추가로 과 냉도를 확보할 수 있는 장점을 가지게 된다.

즉, 사용자가 빠른 냉방을 요구하는 경우 상기 과냉각 밸브(82)의 개방도를 증가시킴으로써 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매를 더욱 저온으로 과냉각시킴으로써 상기 증발기(70)로 유입되는 냉매의 온도를 저온으로 확보할 수 있게 됨으로써 더욱 낮은 온도로 실내 공기를 열 교환할 수 있게 된다.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 배관 구성을 나타낸 블럭도가 도시된다.

도 5를 참조하여 보면, 상기 과냉각 밸브(82)가 상기 흡입회로(83)에 장착되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 과냉각 밸브(82)는 상기 과냉각기(50)의 냉각 유로 입구 측에 장착될 수 있다.

다만, 이때에는 상기 과냉각 밸브(82)가 상기 흡입회로(83)와 상기 분기회로(81)가 합지된 다음 냉매를 상기 과냉각기(50)의 냉각 유로로 안내하는 부분에 장착되어 냉매를 팽창시키도록 구성될 수 있다.

이는, 상기 과냉각기(50)의 상기 냉각 유로로 유입되는 냉매를 팽창시킴으로써 더욱 저온의 냉매를 상기 냉각 유로를 통해 유동하도록 형성하여, 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매의 과냉각 정도를 더욱 향상시키도록 하기 위함이다.

이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 과냉각기 구성을 살펴보기로 한다. 도 6에는 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 과냉각기를 나타낸 부분 확대도가 도시된다.

상기 과냉각기(50)는 냉매 배관과 연결되는 내부 관(51)과 상기 내부 관(51)을 유동하는 냉매를 냉각하기 위한 냉각 냉매가 유동되는 외부 관(52)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 외부 관(52)은 상기 내부 관(51)의 외부를 감싸도록 형성되면서, 상기 내부 관(51)의 외면과 일정 거리 이격되어 공간을 형성하여 냉각 냉매의 유로를 제공하도록 형성될 수 있다.

상기 외부 관(52)은 상기 과냉각 회로(80)와 연결되고, 상기 내부 관(51)은 상기 응축기(40)와 냉매 배관에 의해 연결된다.

상기 외부 관(52)의 내부 지름은 상기 내부 관(51)의 외부 지름의 두 배 이상으로 형성될 수 있다. 즉, 이를 수식을 나타내면, "상기 외부 관(52)의 내부 지름 ＞ 상기 내부 관(51)의 외부 지름×2" 로 표현될 수 있다.

이는, 상기 외부 관(52)의 내부로 냉매가 유입될 때 상기 외부 관(52)의 압력 손실로 인한 흡입밀도 저감을 회피하기 위함이다.

상기 수식을 만족하지 않는 경우에는 상기 외부 관(52)의 압력 손실에 의해 상기 외부 관(52)으로 유입되는 냉매의 밀도가 저하되어 바람직하지 못하게 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 공기 조화기의 작용에 대하여 살펴보기로 한다.

공기 조화기가 냉방 운전을 진행하게 되면, 상기 압축기(30)가 초기 기동되면서 냉매가 고온 고압의 기체 상태로 압축된다. 상기 압축기(30)에서 고온 고압의 기체 상태로 압축된 냉매는 상기 응축기(40)로 유입된다.

상기 응축기(40)로 유입된 냉매는 상기 응축기(40)를 통과하면서 실외 공기와 열 교환되어 응축된다. 상기 응축기(40)를 통과하는 냉매는 저온 고압의 액상 냉매와 기상 냉매의 형태로 변형되어 상기 과냉각기(50)로 유동하게 된다.

이는, 상기 응축기(40)를 통과하는 냉매가 실외 공기와의 열 교환만으로는 충분히 냉각되지 못하기 때문이며, 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매가 혼합되어 상기 과냉각기(50)로 유동하게 된다.

상기 과냉각기(50)로 유동하는 냉매는 상기 과냉각기(50)를 통과하면서 과냉각되어 냉매 배관을 따라 유동하게 된다. 냉매 배관을 따라 유동하는 냉매는 상기 팽창밸브(60)를 통과하면서 팽창되어 저온 저압의 상태로 상기 증발기(70)로 유입된다.

상기 증발기(70)로 유입된 냉매는 상기 증발기(70)를 통과하면서 실내 공기와 열 교환되어 저온 저압의 기체 상태로 상기 어큐뮬레이터(20)로 유동하게 된다. 상기 어큐뮬레이터(20)로 유입되는 냉매는 액체 상태의 냉매가 걸러지고, 기체 상태의 냉매만 상기 압축기(30)로 유동하게 된다.

그리고, 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매의 일부는 상기 분지회로(81)로 유동하여 상기 과냉각 밸브(82)를 통과하면서 팽창되고, 팽창된 냉매는 상기 과냉각 회로(80)와 합지되도록 안내되어 상기 과냉각기(50)의 냉각 유로를 따라 유동하게 된다.

상기 냉각 유로를 따라 유동하는 냉매는 상기 과냉각 회로(80)의 출구측으로 유동하여 상기 어큐뮬레이터(20)의 입구측과 합지되면서 상기 어큐뮬레이터(20)로 유입된다.

이처럼, 상기 과냉각 회로(80)에 의해 상기 과냉각기(50)를 통과하는 냉매는 충분한 과냉각 정도를 확보할 수 있는 장점을 가지게 되며, 상기 과냉각밸브(82)의 개도 제어를 통하여 냉매의 능동적 과냉 제어가 가능한 장점을 가지게 된다.

본 발명에 의한 공기 조화기는, 과냉각기와 어큐뮬레이터의 출구 측 사이에 과냉각 회로가 제공되고, 이러한 과냉각 회로는 증발기의 입구 측에서 분지되는 분지관에 의해 증발기의 입구 측과도 연결되며, 분지관에는 개방 정도의 제어가 가능한 과냉각 밸브가 장착되어 추가로 과냉도를 확보할 수 있는 장점을 가지게 된다.

이와 같은 장점을 가지는 본 발명에 의한 공기 조화기는, 공기 조화기의 생산 및 제조, 판매를 위한 산업뿐만 아니라, 이와 관련된 다양한 산업에 그 이용 가능성이 크다 할 것이다.

20. 어큐뮬레이터 30. 압축기
40. 응축기 50. 과냉각기
51. 내부 관 52. 외부 관
60. 팽창밸브 70. 증발기
80. 과냉각 회로 81. 분지회로
82. 과냉각 밸브 83. 흡입회로

Claims

냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기와 연결되어, 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
상기 응축기와 연결되어, 응축된 냉매를 과냉각하는 과냉각기;
상기 과냉각기와 연결되어, 과냉각된 냉매를 증발시키는 증발기;
상기 증발기와 연결되어, 냉매의 유로를 설정하는 사방밸브;
상기 사방밸브와 연결되어, 액상 냉매를 걸러 기상 냉매를 상기 압축기로 유동시키는 어큐뮬레이터; 및
상기 과냉각기를 통과하는 냉매의 과냉각을 위한 과냉각 회로; 가 포함되고,
상기 과냉각 회로는,
상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 흡입회로와,
상기 과냉각기와 상기 증발기를 연결하는 배관에서 분지되어 상기 과냉각기의 입구 측과 연결되는 상기 흡입회로와 합지되는 분지회로를 포함하고,
상기 흡입회로는,
상기 사방밸브와 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 제 1 배관과,
상기 제 1 배관을 통하여 상기 사방밸브로부터 상기 어큐뮬레이터로 유입되는 냉매 중 일부의 냉매가 상기 과냉각기로 공급되도록, 상기 제 1 배관에서 분지되어 상기 과냉각기에 연결되는 제 2 배관과,
상기 제 2 배관을 통하여 상기 과냉각기로 공급된 냉매가 상기 제 1 배관으로 합지될 수 있도록, 상기 과냉각기로부터 상기 제 1 배관으로 연장되는 제 3 배관을 포함하고,
상기 분지회로의 입구 측은 상기 과냉각기와 상기 증발기 사이의 배관 중 상기 과냉각기의 출구 측과 연결되고, 출구 측은 상기 제 2 배관에 합지되는 공기 조화기.
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제 1 항에 있어서,
상기 제 2 배관이 상기 제 1 배관에서 분지되는 분지점은, 상기 제 3 배관이 상기 제 1 배관에 합지되는 합지점보다 상기 사방밸브에 더 가깝게 위치되는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 과냉각 회로에는 냉매의 팽창을 위한 과냉각 밸브가 장착되는 공기 조화기.
제 5 항에 있어서,
상기 과냉각 밸브는 냉매의 유량 제어가 가능하도록 개도가 조절되는 전자식 팽창밸브로 구성되는 공기 조화기.
제 5 항에 있어서,
상기 과냉각 밸브는, 상기 분지회로에 장착되는 공기 조화기.
제 5 항에 있어서,
상기 과냉각 밸브는, 상기 흡입회로의 제 2 배관과 상기 분지회로가 합지되어 상기 과냉각기와 연결되는 부분에 장착되는 공기 조화기.
제 7 항에 있어서,
상기 과냉각 밸브는 냉매의 과냉각이 더 요구되는 경우 개도를 개방하도록 제어되는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 과냉각기는,
상기 응축기에서 유동되는 냉매를 안내하는 냉매 배관과 연결되는 내부 관과, 상기 과냉각 회로와 연결되는 외부 관을 포함하여 구성되고,
상기 외부 관의 지름은 상기 내부 관의 지름 2배보다 크게 형성되는 공기 조화기.