KR19980062912U - Refrigeration cycle of air conditioner - Google Patents

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홍영기
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윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 고안은 공기조화기의 냉동사이클에 관한 것으로, 본 고안의 목적은 모세관 입구측과 출구측의 냉매를 열교환시켜 주변부하조건에 따라 모세관내를 흐르는 냉매유량이 조절되고, 증발기 흡입량과 압축기 펌프량이 균형을 이루는 공기조화기의 냉동사이클을 제공하는데 있다.The present invention relates to a refrigeration cycle of an air conditioner, the purpose of the present invention is to exchange the refrigerant at the inlet and outlet of the capillary tube flow rate of the refrigerant flowing through the capillary tube according to the ambient load conditions, the evaporator suction amount and the compressor pump amount It is to provide a refrigeration cycle of a balanced air conditioner.

본 고안에 따른 공기조화기의 냉동사이클에서 모세관(60)의 입구측과 출구측이 열교환될 수 있도록 열교환부(70)가 마련된다.In the refrigeration cycle of the air conditioner according to the present invention, the heat exchange unit 70 is provided so that the inlet side and the outlet side of the capillary tube 60 can be heat exchanged.

따라서, 열교환부(70)는 냉매관(50)을 흐르는 냉매를 이용하여 각 장치를 흐르는 냉매의 유량에 따라 모세관(60)의 유량을 조절할 수 있기 때문에 냉동사이클의 효율을 향상시키는 이점이 있다. 또한, 저렴한 가격으로 냉매유량을 조절하므로, 경제적인 이점이 있다.Therefore, since the heat exchange part 70 can adjust the flow rate of the capillary tube 60 according to the flow rate of the refrigerant flowing through each device by using the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 50 has the advantage of improving the efficiency of the refrigeration cycle. In addition, since the refrigerant flow rate is adjusted at a low price, there is an economic advantage.

Description

공기조화기의 냉동사이클Refrigeration cycle of air conditioner

본 고안은 공기조화기의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉동사이클에서 모세관내에 흐르는 냉매의 유량이 조절되는 공기조화기의 냉동사이클에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigeration cycle of an air conditioner, and more particularly to a refrigeration cycle of an air conditioner in which the flow rate of the refrigerant flowing in the capillary tube in the refrigeration cycle is controlled.

일반적으로 냉동사이클은 냉매가 압축, 응축, 팽창, 증발하는 과정이 연속적으로 수행되는 것으로, 이러한 냉동사이클은 소정공간 내부의 공기를 조화시키는 공기조화기 등에서 사용되고 있다.In general, a refrigeration cycle is a process in which a refrigerant is compressed, condensed, expanded, and evaporated continuously. Such a refrigeration cycle is used in an air conditioner for harmonizing air in a predetermined space.

이러한 냉동사이클이 수행되도록 공기조화기에는 도 1에 도시한 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(10)가 마련되고, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 가스상태의 냉매를 냉각, 응축시키는 응축기(20)가 설치된다. 그리고, 응축기(20)에서 토출된 액체냉매의 압력을 강하시키는 팽창수단이 마련되고, 냉매를 저압상태에서 낮은 온도로 증발시키는 증발기(40)가 마련된다. 또한, 이들사이에는 냉매관(50)이 연결되어 있으며, 냉매관(50)을 통해 냉매의 유로가 형성된다. 이 가운데 냉매압력을 강하시키는 팽창수단은 모세관(30)을 구비한다. 이 모세관(30) 내부에 흐르는 액체상태의 냉매는 마찰과 가속에 의해 압력강하를 일으키게 된다.As shown in FIG. 1, the air conditioner is provided with a compressor 10 for compressing a refrigerant to perform such a refrigeration cycle, and cools and condenses a refrigerant of a high-temperature, high-pressure gas state discharged from the compressor 10. The condenser 20 is installed. Then, expansion means for lowering the pressure of the liquid refrigerant discharged from the condenser 20 is provided, and an evaporator 40 for evaporating the refrigerant to a low temperature in a low pressure state is provided. In addition, a coolant tube 50 is connected between them, and a coolant flow path is formed through the coolant tube 50. The expansion means for lowering the refrigerant pressure is provided with a capillary tube (30). The liquid refrigerant flowing inside the capillary 30 causes a pressure drop due to friction and acceleration.

그러나, 종래 냉동사이클의 모세관은 그 길이와 내경에 따라 그 내부를 흐르는 냉매의 유량이나 팽창정도가 달라지므로, 이를 감안하여 설정되어지지만, 모세관의 내경과 길이가 한 번 설정되어 설치되면 가변될 수 없어 냉매흐름을 효율적으로 조절할 수 없는 문제가 발생한다. 다시 말하면, 증발기에 공급되는 냉매와 같은 유량으로 압축기가 증발기로 부터 냉매를 펌프해 낼 수 있어야 한다. 하지만, 모세관을 제외하고는 압력이나 온도에 따른 주변 부하조건에 따라 각 장치를 흐르는 냉매의 유량이 가변되므로, 불균형한 흐름이 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 압축기의 운전에 따라 냉매의 유량을 살펴보면, 압축기의 모터회전수 증가 등으로 압축기의 냉매유량이 증가되면 모세관에서의 유량은 거의 일정하므로, 냉매는 응축기측에 쌓이게 되고 증발기측은 냉매가 부족하게 된다. 반면, 압축기의 냉매유량이 감소되면 냉매는 증발기측에 쌓이게 되어 비효율적인 사이클을 행하게 되는 문제가 발생한다.However, the capillary tube of the conventional refrigeration cycle is set in consideration of the flow rate or expansion degree of the refrigerant flowing therein depending on the length and the inner diameter, but it is set in consideration of this, but once the inner diameter and length of the capillary tube is set once installed, it can be changed There is a problem that can not control the refrigerant flow efficiently. In other words, the compressor should be able to pump refrigerant from the evaporator at the same flow rate as the refrigerant supplied to the evaporator. However, except for the capillary, since the flow rate of the refrigerant flowing through each device varies according to the ambient load conditions according to the pressure or temperature, an unbalanced flow may be achieved. For example, looking at the flow rate of the refrigerant according to the operation of the compressor, when the refrigerant flow rate of the compressor increases due to the increase in the motor speed of the compressor, the flow rate in the capillary tube is almost constant, so the refrigerant accumulates on the condenser side and the refrigerant on the evaporator side Shortage. On the other hand, when the refrigerant flow rate of the compressor is reduced, the refrigerant accumulates on the evaporator side, which causes an inefficient cycle.

한편, 모세관대신 주변 부하조건에 따라 냉매의 유량을 조절할 수 있는 팽창수단으로 온도조절팽창밸브 등을 사용하기도 하지만, 이는 가격이 비싸기 때문에 원가상승의 요인으로 작용하는 문제가 발생한다.On the other hand, a temperature-controlled expansion valve may be used as an expansion means for controlling the flow rate of the refrigerant according to the surrounding load conditions instead of the capillary tube, but this causes a problem of cost increase because of the high price.

본 고안의 목적은 모세관 입구측과 출구측의 냉매를 열교환시켜 주변부하조건에 따라 모세관내를 흐르는 냉매유량이 조절되고, 증발기 흡입량과 압축기 펌프량이 균형을 이루는 공기조화기의 냉동사이클을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a refrigeration cycle of an air conditioner in which a refrigerant flow rate in a capillary tube is adjusted according to ambient load conditions by exchanging a refrigerant at an inlet side and an outlet side of a capillary tube, and an evaporator suction amount and a compressor pump amount are balanced. .

도 1은 종래 공기조화기에서 수행되는 냉동사이클의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a refrigeration cycle performed in a conventional air conditioner.

도 2는 본 고안에 따른 공기조화기에서 수행되는 냉동사이클의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a refrigeration cycle performed in the air conditioner according to the present invention.

도 3은 도 2의 A부를 발췌하여 내부구성을 보인 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an internal configuration by extracting part A of FIG.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선의 횡단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2.

도 5는 본 고안에 따른 공기조화기 냉동사이클의 압력-엔탈피 선도이다.5 is a pressure-enthalpy diagram of an air conditioner refrigeration cycle according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10...압축기 20...응축기 40...증발기10 Compressors 20 Condensers 40 Evaporators

60...모세관 70...열교환부 71...열흡수냉매관60 Capillary tube 70 Heat exchanger 71 Heat absorption refrigerant tube

71a...그루브 72...열방출냉매관71a ... groove 72 ... heat release refrigerant tube

본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 냉매를 고온, 고압의 가스상태로 압축하는 압축기, 압축기에서 토출된 냉매를 액체상태로 만드는 응축기, 응축기에서 토출된 냉매를 감압시키는 모세관, 모세관에서 토출된 냉매를 낮은 온도로 증발시키는 증발기를 구비하는 공기조화기에 있어서, 모세관의 입구측과 모세관의 출구측사이에서 상호 열교환이 이루어지는 열교환부가 마련된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention is a compressor for compressing a refrigerant into a high-temperature, high-pressure gas state, a condenser for making the refrigerant discharged from the compressor into a liquid state, a capillary tube for reducing the refrigerant discharged from the condenser, discharge from the capillary tube An air conditioner having an evaporator for evaporating a refrigerant at a low temperature, characterized in that a heat exchange unit is provided between the inlet side of the capillary tube and the outlet side of the capillary tube.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment according to the present invention in detail.

본 고안에 따른 냉동사이클이 수행되는 공기조화기에는 도 2에 도시한 바와 같이, 저온, 저압의 가스상태 냉매를 압축하여 고온, 고압의 가스상태로 만드는 압축기(10)가 마련되고, 압축기(10)에서 토출된 고온, 고압의 가스상태의 냉매를 외부공기에 의해 냉각, 응축시켜 액체상태로 만드는 응축기(20)가 마련된다. 그리고, 액체냉매의 압력을 강하시키는 팽창수단으로 모세관(60)이 설치되고, 냉매를 저압상태에서 낮은 온도로 증발시키는 증발기(40)가 마련된다. 이들사이에는 냉매가 흐르는 유로로, 냉매관(50)이 설치되어 있다. 이 가운데 모세관(60)은 그 내부에 액체상태의 냉매가 흘러감에 따라 냉매의 마찰과 가속에 의해 압력강하가 일어난다. 이러한 모세관(60)은 한 번 그 내경과 길이가 설정되면 그 내부에 흐르는 냉매유량은 가변될 수 없는데, 본 고안에 따른 냉동사이클에서는 주변 요건에 따라 모세관(60) 내부의 냉매유량이 조절될 수 있는 열교환부(70)가 마련된다.As shown in FIG. 2, an air conditioner in which a refrigerating cycle according to the present invention is performed is provided with a compressor 10 for compressing a low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant into a high-temperature, high-pressure gas state, and a compressor 10. The condenser 20 is provided to cool and condense the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the external air into a liquid state. In addition, a capillary tube 60 is installed as an expansion means for lowering the pressure of the liquid refrigerant, and an evaporator 40 is provided to evaporate the refrigerant to a low temperature in a low pressure state. The coolant pipe 50 is provided between these flow paths through which a coolant flows. The capillary tube 60 has a pressure drop due to friction and acceleration of the refrigerant as the liquid refrigerant flows therein. Once the capillary tube 60 has its inner diameter and length set, the refrigerant flow rate therein cannot be varied. In the refrigeration cycle according to the present invention, the refrigerant flow rate inside the capillary tube 60 can be adjusted according to the peripheral requirements. Heat exchanger 70 is provided.

이 열교환부는 도 3, 도 4를 함께 참조하면서 설명한다. 열교환부(70)는 응축기(20)에서 배출된 모세관(60) 입구측의 냉매가 모세관(60)을 통과한 모세관(60) 출구측의 냉매와 상호열교환될 수 있도록 구성된다. 다시 설명하면, 열교환부(70)는 응축기(20) 출구측과 모세관(60) 입구측사이에 마련된 열방출 냉매관(72), 모세관(60) 출구측과 증발기(40) 입구측사이에 마련된 열흡수 냉매관(71)을 구비한다. 그리고, 이들사이에서 열교환이 이루어질 수 있도록 열흡수 냉매관(71)과 열방출 냉매관(72)을 접하여 설치하는데, 열교환이 효율적으로 이루어지도록 열흡수 냉매관(71)은 열방출 냉매관(72)내에 수용되어 마련된다. 또한, 열흡수 냉매관(71) 외주면에는 열방출 냉매관(72)의 냉매와의 열교환이 촉진될 수 있도록 그루브(71a)가 형성된다. 이 그루브(71a)는 열흡수 냉매관(71) 외주면에만 한정되지 않으며, 열방출 냉매관(72)의 내주면이나 내, 외주면에 함께 형성시킬 수 있는 등 다양한 부위에 형성될 수 있다.This heat exchange part is demonstrated, referring FIG. 3, FIG. The heat exchange part 70 is configured such that the refrigerant at the inlet side of the capillary tube 60 discharged from the condenser 20 can be interchanged with the refrigerant at the outlet side of the capillary tube 60 passing through the capillary tube 60. In other words, the heat exchange part 70 is provided between the heat-discharge refrigerant tube 72 provided between the outlet side of the condenser 20 and the inlet side of the capillary tube 60, the outlet side of the capillary tube 60, and the inlet side of the evaporator 40. The heat absorption refrigerant pipe 71 is provided. In addition, the heat absorbing refrigerant tube 71 and the heat dissipating refrigerant tube 72 are installed in contact with each other so that heat exchange can be performed therebetween. The heat absorbing refrigerant tube 71 is a heat dissipating refrigerant tube 72 so as to efficiently exchange heat. It is accommodated in and provided. In addition, a groove 71a is formed on the outer circumferential surface of the heat absorption refrigerant tube 71 so as to facilitate heat exchange with the refrigerant in the heat dissipation refrigerant tube 72. The groove 71a is not limited to the outer circumferential surface of the heat absorbing refrigerant tube 71, and may be formed in various parts such as to be formed on the inner circumferential surface of the heat dissipating refrigerant tube 72 or on the inner and outer circumferential surfaces thereof.

이하에서는 본 고안에 따른 냉동사이클의 작용에 대하여 도 5를 함께 참조하면서 설명한다.Hereinafter will be described with reference to Figure 5 with respect to the action of the refrigeration cycle according to the present invention.

도 5는 압축기 유량이 증가되었을 때의 본 고안에 따른 공기조화기 냉동사이클의 압력-엔탈피선도(□abcd)와 종래 냉동사이클의 압력-엔탈피선도(□a'b'c'd')를 함께 도시한 도면이다.5 is a pressure-enthalpy diagram (□ abcd) of the air conditioner refrigeration cycle according to the present invention when the compressor flow rate is increased and the pressure-enthalpy diagram (□ a'b'c'd ') of the conventional refrigeration cycle together. Figure is shown.

냉동사이클이 수행되면 압축기(10)에서 점d 조건의 기체상태의 냉매를 흡입하여 고온, 고압의 가스상태인 점a까지 냉매가 압축된다. 그리고, 압축된 냉매가 응축기(20)로 유입되면 일정한 압력으로 점a에서 점b로 진행하면서 응축된다. 이렇게 액화된 냉매는 모세관(60)내에서 감압되는 점b에서 점c의 과정을 수행하며, 이후 증발기(40)로 유입된 냉매는 외부공기와 열교환하면서 증발되어 기체상태의 냉매로 변화되는 점c에서 점d의 과정을 행한다. 그리고, 이러한 과정은 반복수행된다.When the refrigeration cycle is performed, the compressor 10 sucks the refrigerant in the gaseous state of the point d condition and compresses the refrigerant to the point a which is the gas state of the high temperature and high pressure. Then, when the compressed refrigerant flows into the condenser 20, it is condensed while going from point a to point b at a constant pressure. The liquefied refrigerant performs the process of point c at the point b at which pressure is reduced in the capillary tube 60, and the refrigerant introduced into the evaporator 40 is then evaporated while exchanging heat with external air to change into a gaseous refrigerant c. The process of point d is performed at. This process is then repeated.

한편, 이러한 냉동사이클의 수행중 모터회전수 증가 등으로 압축기의 유량이 증가하게 되었을 경우에, 응축기(20)를 빠져나온 냉매는 열교환부(70)에 의하여 과냉도가 증가된다. 다시 말하면, 점 e가 정상상태의 냉동사이클이 수행될 때의 모세관(60) 입구측의 냉매상태라면 열방출 냉매관(72) 내부의 냉매는 열흡수 냉매관(71) 내부의 냉매에 의해 Tb까지 온도가 하강한다. 이렇게 과냉도가 증가함에 따라 모세관(60)의 유량도 증가하게 되기 때문에 모세관(60)에는 정상운전시보다 많은 양의 냉매가 흐르게 된다. 이 냉매들은 증발기(40)로 유입되기 때문에 압축기(10)의 유량이 증가되어도 증발기(40)측에는 냉매가 부족하지 않게 된다.On the other hand, when the flow rate of the compressor is increased due to the increase in the number of revolutions of the motor during such a refrigeration cycle, the refrigerant exiting the condenser 20 is increased by the heat exchange unit 70, the supercooling degree. In other words, if the point e is the refrigerant state at the inlet side of the capillary tube 60 when the refrigeration cycle in the normal state is performed, the refrigerant inside the heat dissipation refrigerant tube 72 is formed by the refrigerant inside the heat absorption refrigerant tube 71. The temperature drops to b . As the supercooling degree increases, the flow rate of the capillary tube 60 also increases, so that a larger amount of refrigerant flows through the capillary tube 60 than in normal operation. Since these refrigerants are introduced into the evaporator 40, even if the flow rate of the compressor 10 is increased, the refrigerant is not deficient in the evaporator 40 side.

또 한편으로, 압축기(10)의 유량이 감소되었을 경우에, 응축기(20)를 빠져나온 냉매는 열교환부(70)를 통과하게 된다. 그런데, 과냉도가 증가되는 정도는 열교환부(70)의 열교환량과 거의 비례하게 되기 때문에 압축기(10)의 유량이 감소되면 열교환량도 감소되어 모세관(60)에서는 압축기(10)의 정상운전시보다 냉매유량이 감소된다. 따라서, 이 때는 모세관(60) 입구측의 냉매온도가 Tf에 해당되어 증발기(40)에 공급되는 냉매의 양도 감소되어 증발기(40)측에 냉매가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, when the flow rate of the compressor 10 is reduced, the refrigerant exiting the condenser 20 passes through the heat exchange unit 70. However, since the degree of subcooling increases substantially in proportion to the heat exchange amount of the heat exchanger 70, when the flow rate of the compressor 10 decreases, the heat exchange amount also decreases. The refrigerant flow rate is reduced. Therefore, in this case, since the refrigerant temperature at the inlet side of the capillary tube 60 corresponds to T f , the amount of the refrigerant supplied to the evaporator 40 is also reduced, thereby preventing the refrigerant from accumulating on the evaporator 40 side.

이렇게 종래 공기조화기의 냉동사이클에서는 모세관 내부를 흐르는 유량이 일정하지만, 본 고안에 따른 공기조화기의 냉동사이클에서 모세관측의 냉매온도는 열교환부에 의해 가변되면서 모세관 유량을 조절할 수 있다.In the conventional refrigeration cycle of the air conditioner, the flow rate flowing through the capillary tube is constant, but in the refrigerating cycle of the air conditioner according to the present invention, the refrigerant temperature on the capillary side can be adjusted by the heat exchanger to adjust the capillary flow rate.

그리고, 이러한 냉동사이클이 수행될 수 있도록 모세관의 길이를 종래보다 길게 형성하여 설치하거나 모세관의 내경 등을 조정함으로써, 더욱 바람직하게 냉동사이클이 수행될 수 있다.And, by forming the length of the capillary tube longer than the conventional installation or adjusting the inner diameter of the capillary tube such that the refrigeration cycle can be carried out, more preferably the refrigeration cycle can be performed.

본 고안에 따른 공기조화기의 냉동사이클에서 모세관의 입구측과 출구측이 열교환될 수 있도록 열교환부가 마련된다.In the refrigeration cycle of the air conditioner according to the present invention, the heat exchange part is provided so that the inlet side and the outlet side of the capillary tube can be heat exchanged.

따라서, 열교환부는 냉매관을 흐르는 냉매를 이용하여 각 장치를 흐르는 냉매의 유량에 따라 모세관의 유량을 조절할 수 있기 때문에 냉동사이클의 효율을 향상시키는 이점이 있다.Therefore, since the heat exchange unit can adjust the flow rate of the capillary tube according to the flow rate of the refrigerant flowing through each device by using the refrigerant flowing through the refrigerant pipe has the advantage of improving the efficiency of the refrigeration cycle.

또한, 냉매관 내부를 흐르는 냉매를 이용하여 모세관의 유량이 조절되기 때문에 저렴한 가격으로 냉매유량을 조절하므로, 경제적인 이점이 있다.In addition, since the flow rate of the capillary tube is controlled by using the refrigerant flowing inside the refrigerant pipe, the flow rate of the refrigerant is controlled at a low price, thereby providing an economical advantage.

Claims (3)

냉매를 고온, 고압의 가스상태로 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 토출된 냉매를 액체상태로 만드는 응축기, 상기 응축기에서 토출된 냉매를 감압시키는 모세관, 상기 모세관에서 토출된 냉매를 낮은 온도로 증발시키는 증발기를 구비하는 공기조화기에 있어서,Compressor for compressing the refrigerant into a high-temperature, high-pressure gas state, a condenser for making the refrigerant discharged from the compressor into a liquid state, a capillary tube for reducing the refrigerant discharged from the condenser, an evaporator for evaporating the refrigerant discharged from the capillary tube to a low temperature In the air conditioner having: 상기 모세관의 입구측과 상기 모세관의 출구측사이에서 상호 열교환이 이루어지는 열교환부가 마련된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉동사이클.And a heat exchanger configured to exchange heat between the inlet side of the capillary tube and the outlet side of the capillary tube. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열교환부는 상기 응축기 출구측과 상기 모세관 입구측사이에 마련된 열방출냉매관, 상기 모세관 출구측과 상기 증발기 입구측사이에 마련되고, 상기 열방출냉매관내에 수용되는 열흡수냉매관을 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉동사이클.The heat exchange part includes a heat dissipation refrigerant tube provided between the condenser outlet side and the capillary inlet side, and a heat absorption refrigerant tube provided between the capillary outlet side and the evaporator inlet side and accommodated in the heat dissipation refrigerant tube. Refrigeration cycle of the air conditioner. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 냉매관에는 열교환이 촉진되도록 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉동사이클.The refrigerant pipe is a refrigeration cycle of the air conditioner, characterized in that grooves are formed to promote heat exchange.
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