KR20010036932A - 공기조화기의 열교환방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 열교환방법에 관한 것이다. 본 발명은 증발기(10)의 냉매유로(20,30)를 다수개 형성하고, 상기 냉매유로(20,30)의 입구와 출구에 각각 상기 냉매유로(20,30)를 통과하는 냉매유량을 제어할 수 있는 흡입밸브(22,32)와 토출밸브(24,34)를 설치하였다. 그리고, 공기조화기의 운전조건이 압축기가 높은 운전주파수로 지속적으로 동작되는 고온고습의 조건에서 각각의 냉매유로(20,30)를 통한 냉매의 유량을 조절하게 된다. 이때, 상기 냉매유로(20,30)를 통한 냉매의 유량은 상기 증발기(10)의 구조와 상기 증발기(10)로 공기를 흡입시키는 팬(50)의 구성 및 그 상대적인 위치 등에 의해 결정된다.

Description

공기조화기의 열교환방법{Heat-transfer method for airconditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기 내를 유동하는 냉매량을 제어하여 적절한 온도를 유지할 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 열교환사이클이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 종래의 열교환사이클은 압축기(1), 응축기(3), 캐필러리 튜브(5) 및 증발기(7)를 포함하여 구성된다.

상기 압축기(1)는 상기 증발기(7)에서 기화된 냉매를 흡입하여 압축하여 고압의 냉매로 만들어 상기 응축기(3)로 보낸다. 상기 응축기(3)는 압축기(1)에서 나온 고압의 냉매와 응축기(3)를 통하는 공기와의 열교환을 하도록 하여, 상기 냉매가 액화되도록 한다. 일반적으로 응축기(3)에서 제거되는 열은 증발기(7)에서 흡수한 열과 압축과정에서 생긴 열의 합과 같다.

상기 캐필러리튜브(5)는 상기 응축기(3)와 증발기(7) 사이에 연결되면, 응축기(3)에서 액화된 고압의 냉매를 감압하여 증발기(7)에서 증발하기 쉬운 상태로 조정하는 역할을 한다.

그리고, 상기 증발기(7)는 상기 캐필러리튜브(5)를 거쳐 나온 냉매와 증발기(7)를 통하는 공기 사이에 열교환이 이루어지게 하여 상기 공기가 냉각되도록 한다. 따라서 상기 증발기(7)에서 냉매는 기화되고, 상기 공기로부터 전달받은 열에 의해 상대적으로 고온이 된다.

이와 같은 구성을 가지는 종래의 열교환사이클에서 상기 증발기(7)는 냉방을 위한 공간에서 흡입된 공기와 냉매가 열교환되는 곳으로, 상기 냉방을 위한 공간에서 흡입된 공기의 온도를 낮추어주게 된다. 그리고, 상기와 같은 열교환과정에서 상기 공기에 함유되어 있는 수분이 응축되면서 제거된다. 이와 같이 열교환과정에서 제거되는 수분을 응축수라고 한다. 일반적으로 상기 응축수는 상기 증발기(7)하부에 구비된 별도의 응축수트레이에 모아져서 외부로 배출된다.

한편, 열교환사이클을 구성하는 상기 압축기(1)의 구동을 인버터방식으로 하는 것이 제시되어 있다. 즉 사용자가 설정한 온도와 냉방을 위한 공간의 온도 차이가 크면, 상기 압축기(1)는 높은 운전주파수로 구동되도록 하여 신속하게 냉방을 위한 공간의 온도가 설정온도로 되도록 하고, 온도차이가 상대적으로 작으면 낮은 운전주파수로 압축기(1)가 구동되도록 한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 열교환사이클에서는 다음과 같은 문제점이 지적된다.

고온고습의 조건에서 공기조화기가 운전될 때, 냉방을 위한 공간이 고온이므로 상기 압축기가 높은 운전주파수로 상대적으로 긴 시간동안 계속하여 구동된다. 따라서, 상기 증발기(7)에서는 지속적으로 열교환이 이루어지고 결국 많은 응축수가 생성되어 증발기(7)를 타고 흘러내리게 된다. 이와 같은 과정에서 팬에 의해 형성되는 기류를 따라 응축수가 외부로 배출되기도 하고, 지나치게 많이 형성된 응축수는 응축수트레이에서 흘러 넘쳐 실내로 떨어지기도 한다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기조화기의 열교환기내에서 냉매가 다수개의 유로를 따라 별개로 유동되게 하고, 상기 다수개의 유로를 따른 냉매의 유량을 능동적으로 조절하여 동작환경에 따라 열교환기의 열교환특성을 달리하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열교환기에서 발생되는 응축수의 처리가 용이하게 이루어지도록 하는 것이다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 열교환사이클의 구성을 보인 사이클구성도.

도 2는 본 발명에 의한 열교환방법이 적용되는 공기조화기의 열교환장치의 구성을 보인 개략구성도.

도 3은 본 발명에 의한 열교환방법이 적용되는 직립형 증발기와 그 주변부품의 구성을 보인 분해사시도.

도 4는 본 발명에 의한 열교환방법이 적용되는 분리형 증발기의 구성을 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 증발기 20: 상단유로

22: 흡입밸브 24: 토출밸브

30: 하단유로 32: 흡입밸브

34: 토출밸브 40: 분지부

42: 합지부 50: 팬

55: 에어가이드

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 다수개로 분리된 냉매유로를 통한 냉매유량을 능동적으로 제어하여 열교환하는 열교환방법에서, 고온고습의 조건에서 운전이 이루어 질 때, 상기 다수개의 냉매유로를 통한 냉매유량을 각각 제어하여 열교환기의 각각의 위치에서 발생되는 응축수의 양을 제어한다.

본 발명의 일예에서는 하부에서 상부로 직립형으로 형성된 열교환기에서는 열교환기를 통과하는 공기의 양이 많은 부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 크게 하고, 공기의 양이 적은 부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 적게한다.

본 발명의 다른 예에서는 하부에서 상부로 갈수록 경사지게 형성되어 기류를 형성하기 위한 팬의 중심과 열교환기 사이의 거리가 대략 일정한 경우에는 열교환기의 상단부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 적게 하고, 하단부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 크게 한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 증발기 내의 냉매유량을 능동적으로 제어할 수 있어, 고온고습조건에서 공기조화기가 동작될 때, 응축수의 관리가 보다 용이하게 이루어지게 되는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명이 적용되는 증발기(10)에서 냉매가 유동되는 유로는 상단유로(20)와 하단유로(30)로 나누어져 있다. 물론 상기 유로는 설계조건에 따라서는 더 많이 나눌 수도 있다.

상기 상단유로(20)의 입구에는 흡입밸브(22)가 설치된다. 상기 흡입밸브(22)는 캐필러리튜브를 거쳐 나와 분지부(40)에서 분지되어 상단유로(20)로 전달되는 냉매의 양을 능동적으로 제어할 수 있도록 하는 것이다. 그리고, 상기 상단유로(20)의 출구에는 토출밸브(24)가 설치된다. 상기 토출밸브(24)는 상기 상단유로(20)를 통과하면서 열교환한 냉매를 증발기(10)로부터 토출하는 역할을 한다.

그리고, 상기 하단유로(30)의 입구에도 흡입밸브(32)가 설치된다. 상기 흡입밸브(22)는 상기 분지부(40)에서 분지되어 오는 냉매가 상기 하단유로(30)로 전달되는 것을 능동적으로 제어하는 것이다. 그리고, 상기 하단유로(30)의 출구에도 토출밸브(34)가 설치된다. 상기 토출밸브(24)는 상기 하단유로(30)를 통과하면서 열교환한 냉매를 증발기(10)로부터 토출하는 역할을 한다. 이와 같이 토출밸브(24)를 통과한 냉매는 합지부(42)에서 상기 상단유로(20)를 통과해온 냉매와 합쳐져 압축기로 전달된다.

한편, 상기 흡입밸브(22,32)와 토출밸브(24,34)로는 그 유량을 능동적으로 제어할 수 있는 솔레노이드밸브나 전자팽창밸브를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 상기 솔레노이드밸브나 전자팽창밸브 외에 냉매의 유량을 능동적으로 제어할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 상관없다.

이와 같은 구성에서 본 발명은 고온고습의 운전조건에서 상기 상단유로(20)와 하단유로(30)를 통과하는 냉매의 양을 상기 흡입밸브(22,32)와 토출밸브(24,34)로 제어하여 증발기(10)에서 발생하는 응축수의 양을 조절하고, 발생된 응축수를 보다 용이하게 배출할 수 있도록 한다. 이때, 각각의 유로(20,30)를 통한 냉매의 유량은 운전조건과 증발기(10) 및 팬의 구성에 따라 달리하게 된다.

이와 같은 본 발명의 일예를 도 3을 참고하여 설명한다. 도 3에는 증발기(10)가 직립형이고, 그 후방에 시로코팬(50)이 설치된 경우가 도시되어 있다. 이때, 상기 시로코팬(50)의 중심과 상기 증발기(10)의 여러 위치 사이의 거리는 동일하지 않다. 그리고, 대략 상기 증발기(10)의 상부를 통해 보다 많은 양의 공기가 상기 팬(50)에 의해 유동된다.

따라서, 이와 같은 경우에는 상기 증발기(10)의 상부를 통하는 상단유로(20)에 상대적으로 많은 냉매가 유동되도록 하고, 하단유로(30)에는 상대적으로 적은 냉매가 유동되게 한다. 이때, 상기 유로(20,30)를 통하는 냉매의 유량제어는 상기 흡입밸브(22,32)와 토출밸브(24,34)에 의해 이루어진다.

상기와 같은 냉매유량제어를 하게 되면, 상기 증발기(10)의 상부에서 상대적으로 많은 열교환이 일어나게 된다. 그리고, 상대적으로 응축수도 증발기(10)의 상부에서 많이 발생하게 되는데, 이때, 상기 증발기(10)의 상부로 상대적으로 많은 양의 공기가 유동되므로, 상기 기류에 의해 어느 정도의 응축수가 제거되게 된다.

따라서, 전체적으로 발생되는 응축수의 양이 상대적으로 적어지게 되어 응축수의 관리가 용이하게 된다. 도 3중 미설명 부호는 상기 팬(50)에 의해 형성되어 증발기(10)를 통과한 기류를 안내하는 에어가이드이다.

그리고, 도 4에는 증발기(10)의 각각의 위치와 팬(50)의 중심사이의 거리가 대략 일정한 경우가 도시되어 있다. 이와 같은 경우에 상기 팬(50)에 의해 발생되어 상기 증발기(10)를 통과하는 공기의 양은 전체적으로 일정하게 된다.

따라서, 이와 같은 경우에는 상기 증발기(10)의 하단부를 통하는 하단유로(30)를 상대적으로 많이 개방하여 열교환하게 한다. 그리고, 하단부에 대해 경사지게 형성되어 있는 상단부를 통하는 상단유로(40)를 상대적으로 적게 개방하여 열교환하게 한다.

결국, 상기 증발기(10)의 하단부에 구비되는 하단유로(30)를 통해 상대적으로 많은 냉매가 유동되므로 열교환시에 발생되는 응축수의 양 또한 상기 하단부에서 상대적으로 많이 발생하게 된다. 그리고, 상기 증발기(10)의 하방에는 응축수트레이가 구비되는데, 상기 응축수는 상기 응축수트레이로 모아져 외부로 배출된다.

한편, 상기 증발기(10)의 상단부에 구비되는 상단유로(20)를 통해서는 상대적으로 적은 냉매가 유동되므로 열교환시 발생되는 응축수의 양 또한 상대적으로 적게 발생하게 된다. 따라서, 경사지게 형성되어 있는 증발기(10)의 상단부에서는 응축수가 적게 발생하여 중력에 의해 상기 팬(50)쪽으로 떨어지는 일이 발생하지 않게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 증발기(10)에서 냉매가 흘러가는 유로(20,30)를 다수개 형성하고, 각각의 유로(20,30)에 각각 흡입밸브(22,32)와 토출밸브(24,34)를 설치하여 유로(20,30)를 통한 냉매의 유량을 능동적으로 제어하면서 열교환하게 된다.

이때, 압축기가 높은 운전주파수로 지속적으로 동작되는 고온고습의 조건에서 증발기(10)의 형태와 상기 증발기(10)로 공기를 통과시키는 팬(50)의 설치조건에 따라 각각의 냉매유로를 통한 냉매유량을 달리하여 응축수의 발생을 조절하고 응축수의 배출이 원활하게 이루어지도록 한다.

즉, 하부에서 상부로 직립형으로 형성된 증발기(10)에서는 증발기(10)를 통과하는 공기의 양이 많은 부분에 구비된 상단유로(20)를 통한 냉매유량을 상대적으로 크게 하고, 공기의 양이 적은 부분에 구비된 하단유로(30)를 통한 냉매유량을 상대적으로 적게하고 있다.

그리고, 증발기(10)의 각 지점에서 팬(50)의 중심까지의 거리가 대략 일정한 경우에는 증발기(10)의 상단유로(20)를 통한 냉매유량을 상대적으로 적게 하고, 하단유로(30)를 통한 냉매유량을 상대적으로 크게 하여, 증발기(10)의 하단에서 상대적으로 많은 응축수가 발생하게 하여 응축수의 배출을 용이하게 한다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에서는 증발기의 냉매유로를 다수개로 형성하고, 각각의 냉매유로를 통한 냉매유량을 능동적으로 제어하여 증발기에서 발생하는 응축수의 양을 조절하게 된다. 이때, 상기 증발기의 구조와 상기 증발기를 통과하는 기류를 형성하는 팬의 구조 및 이들 사이의 상대적 위치에 따라 각각의 냉매유로를 통한 냉매의 양을 조절함으로써 증발기의 각각의 위치에서 발생하는 응축수의 양을 조절하여 응축수의 처리와 배출이 원활하게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 다수개로 분리된 냉매유로를 통한 냉매유량을 능동적으로 제어하여 열교환하는 열교환방법에서, 고온고습의 조건에서 운전이 이루어 질 때, 상기 다수개의 냉매유로를 통한 냉매유량을 각각 제어하여 열교환기의 각각의 위치에서 발생되는 응축수의 양을 제어함을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환방법.
2. 제 1 항에 있어서, 하부에서 상부로 직립형으로 형성된 열교환기에서는 열교환기를 통과하는 공기의 양이 많은 부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 크게 하고, 공기의 양이 적은 부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 적게함을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환방법.
3. 제 1 항에 있어서, 하부에서 상부로 갈수록 경사지게 형성되어 기류를 형성하기 위한 팬의 중심과 열교환기 사이의 거리가 대략 일정한 경우에는 열교환기의 상단부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 적게 하고, 하단부분에 구비된 냉매유로를 통한 냉매유량을 상대적으로 크게 함을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환방법.