KR19980030479A - 공기조화기의 팽창장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 팽창장치에 관한 것으로, 종래에는 2단 모세관이나 전자 팽창변을 사용하여 공기조화기의 팽창장치로 사용하였으나 2단 모세관은 겨울철과 같이 외기온이 낮은 난방저온시 공기조화기의 냉매 순환량이 적어져 시스템의 효율이 떨어지고, 전자팽창변의 경우에는 효율저하의 문제는 해결할 수 있지만 고가이고 전자식 구동부로 인해 고장의 염려가 있는 문제점이 있었던바, 본 발명은 난방저온시까지 고려한 3단 모세관을 사용한 팽창장치를 사용함으로써, 난방시와 냉방시, 난방저온시 각각의 온도조건에서 최적의 모세관 길이를 선정하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 팽창장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

공기조화기의 팽창장치

본 발명은 공기조화기의 팽창장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공조공간을 냉·난방할 수 있는 공기조화기의 팽창장치를 3단 모세관을 이용함으로써, 겨울철과 같이 외기온이 낮은 난방저온시에도 시스템의 성능을 저하시키지 않고 시스템의 고효율을 달성할 수 있는 공기조화기의 팽창장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉·난방을 동시에 할 수 있는 히트 펌프(heat pump) 공기조화기의 일반적인 구성은, 도 1에 도시한 바와 같이, 저온저압의 기체상태의 냉매를 고온고압으로 변화시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 나온 냉매를 액체상태로 응측시키는 실외열교환기(2)와, 상기 응축된 고온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시키는 팽창장치(3)와, 액체상태의 냉매를 기체상태로 증발시키면서 외부의 열을 흡수하는 실내열교환기(4)로 구성된다.

냉방의 경우, 압축기(1)를 나온 고온고압의 냉매가 실외열교환기(2)로 흘러가 실외열교환기(2)에서 외기공기와 열교환을 하여 응축된 후 팽창장치(3)에서 팽창되어 저온저압의 2상 냉매로 변한다.

이 2상 냉매는 실내열교환기(4)에서 증발한후 다시 압축기(1)로 들어간다.

난방의 경우, 압축기(1)를 나온 고온고압의 냉매가 실내열교환기(4)로 흘러가 실내열교환기(4)에서 실내공기와 열교환하여 응축된 후 팽창장치(3)에서 팽창되어 저온저압의 2상 냉매로 변한다.

이 2상 냉매는 실외열교환기(2)에서 증발한 후 다시 압축기(1)로 들어간다.

따라서, 냉방과 난방시 팽창장치(3)를 지나는 냉매의 방향은 반대이다.

종래의 팽창장치(3)로 가장 많이 사용되는 것은 모세관으로서, 냉방전용 에어콘의 경우 첨부한 도 2의 (a)와 같은 1단 모세관(5)을 주로 사용한다.

모세관은 값이 매우 싸고 기계적 매카니즘에 의해 팽창작용을 하므로 고장이 없고 수명이 반영구적이다.

이때, 냉·난방 겸용의 공기 조화기에서 냉방시, 난방시, 난방저온시 최적의 능력을 실현할 수 있도록 하는 냉매의 순환량은 다르다.

따라서, 시스템이 구동되는 조건에 따라 냉매의 순환량이 다르게 조절되어야 하고, 이 작용을 하는 모세관의 길이가 각각 서로 달라야 한다.

여기서, 난방저온시란 외기온이 -10℃일 때를 말한다.

도 2의 (b)는 종래의 팽창장치로 사용되는 2단 모세관(5, 6)을 나타내는 것으로, 길이가 다른 모세관(5, 6)과 체크 밸브(7)를 사용하여 냉방과 난방에 필요한 냉매순환량을 적절하게 조절하였다.

인버터 히트 펌프(inverter heat pump)의 경우 냉난방부하에 따라 압축기의 운전주파수가 달라지고 이에 따라 냉매순환량도 달라지게 되는데, 이 경우에는 모세관 대신에, 도 2의 (c)에 도시한, 전자팽창변(8)을 사용하여 냉매순환량에 적당한 냉매유랑을 시스템에 공급할 수 있다.

전자팽창변(8)은 냉난방시 부하가 어떤 상태로 변하더라도 시스템에 가장 알맞는 냉매 순환량을 조절할 수 있다.

그러나, 이와 같은 기존의 팽창장치로 사용했던 1단 모세관(5)과 2단 모세관(5, 6)은 겨울철과 같이 외기온이 상당히 낮을 경우에는 공기조화기의 냉매순환량이 적어져 시스템의 효율이 떨어지고, 상기 전자 팽창변(8)을 사용하면 효율 저하의 문제는 해결할 수 있지만 전자팽창변(8)이 고가이고 전자식 구동부를 갖추고 있으므로 고장의 염려가 있는 단점을 갖고 있어 이에 대한 보완이 절실히 요구되어 왔다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 난방저온시를 고려하지 않은 모세관을 사용한 팽창장치와는 달리 난방저온시까지 고려한 3단 모세관을 사용한 팽창장치를 사용함으로써, 난방시와 냉방시, 난방저온시 각각의 온도조건에서 최적의 모세관 길이를 선정하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 팽창장치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 구성을 도시한 개략도,

도 2는 종래의 팽창장치를 도시한 것으로,

(a)는 1단 모세관의 개략도,

(b)는 2단 모세관의 개략도,

(c)는 전자 팽창변의 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 팽창장치의 구성을 도시한 개략도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제 3 모세관 11 : 제 1 모세관

12 : 제 2 모세관 20 : 체크 밸브

30 : 온/오프 밸브

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 압축기와 함께 냉동사이클을 구성하는 실외열교환기와 실내열교환기 사이에 직렬로 연결되는 제 1, 제 2 모세관과, 상기 직렬로 연결된 제 1, 제 2 모세관 중 제 1 모세관과 병렬연결된 온/오프 밸브와, 상기 제 1, 제 2 모세관과 병렬로 연결되는 제 3 모세관과, 상기 제 3 모세관에 이어 연결됨과 더불어 상기 제 1, 제 2 모세관과 병렬로 연결되는 체크밸브를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기조화기의 팽창장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기의 팽창장치를 첨부한 도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 공기조화기의 팽창장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 3개의 모세관(10, 11, 12)과 온/오프 밸브(30)와 체크 밸브(20)로 구성된다.

이때, 3개의 모세관(10, 11, 12)은 1개의 모세관(10)과 나머지 2개의 모세관(11, 12)으로 나누어진 형태로서, 상기 제 1 모세관(11)은 실내열교환기(4)와 연결되도록 설치되고, 이 제 1 모세관(11)에 연속되도록 직렬로 연결된 제 2 모세관(12)은 실외열교환기(2)와 연결되도록 설치된다.

또한, 제 3 모세관(10)은 직렬로 연결된 제 1, 제 2 모세관(11, 12)과 병렬로 연결되도록 설치된다.

상기 온/오프 밸브(30)는 실내열교환기(4)에 연결된 제 1 모세관(11)과 병렬연결되도록 설치되고, 상기 체크 밸브(20)는 실내열교환기(4)에서 제 3 모세관(10)을 통과한 후 실외열교환기(2)로 흐를 수는 있지만 그 반대방향으로의 흐름은 방지하도록 제 3 모세관(10)과 실외열교환기(2) 사이에 설치된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 공기조화기의 팽창장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 공기조화기 팽창장치는 난방저온시 실내기에서 들어온 냉매가 3개의 모세관(10, 11, 12)을 모두 통과하여 팽창하게 되고, 난방 표준시에는 온/오프 밸브(30)를 작동시키면 실내기에서 흘러온 냉매가 온/오프 밸브(30)와 병렬연결된 제 1 모세관(11)을 통과하지 않고 온/오프 밸브(30)를 통과하게 되어 결과적으로 냉매는 상기 실내기에 근접한 제 1 모세관(11)을 제외한 제 2 모세관과 제 3 모세관(10, 12)을 흐르게 된다.

냉방시에는 시스템을 흐르는 냉매의 방향이 반대가 되어 상기와 같이 온/오프밸브(30)를 작동시키면, 실외기에서 흘러나온 냉매는 제 2 모세관(12)은 흐를 수 있지만, 체크 밸브(20)로 인해 제 3 모세관(10)으로는 흐를 수 없게 되고, 온/오프 밸브(30)의 작동으로 제 1 모세관(11)을 흐르지 못하게 되어 결국, 1개의 모세관(12)만 통과하여 실내기로 흐르게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 3단 모세관을 이용한 팽창장치를 사용하면 냉방, 난방, 난방저온시에 따라 냉매가 흐르는 모세관의 길이를 조절할 수 있게 되어 시스템을 최적으로 사용할 수 있는 것이다.

또한, 고가의 전자팽창변을 사용하지 않고도 겨울철과 같이 외기온이 낮은 난방저온시에 시스템 성능이 급격히 저하하는 현상을 방지할 수 있으므로, 넓은 외기온 변화범위에 대해서도 시스템의 고효율을 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 압축기와 함께 냉동사이클을 구성하는 실외열교환기와 실내열교환기 사이에 직렬로 연결되는 제 1, 제 2 모세관과, 상기 직렬로 연결된 제 1, 제 2 모세관 중 제 1 모세관과 병렬연결된 온/오프 밸브와, 상기 제 1, 제 2 모세관과 병렬로 연결되는 제 3 모세관과, 상기 제 3 모세관에 이어 연결됨과 더불어 상기 제 1, 제 2 모세관과 병렬로 연결되는 체크 밸브를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기조화기의 팽창장치.