KR20020024497A - 저 압축부하형 냉방장치 - Google Patents

저 압축부하형 냉방장치 Download PDF

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KR20020024497A
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Abstract

본 발명은 저 압축부하형 냉방장치에 관한 것으로서, 팽창기로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기에 의해 저온저압으로 변화시킨 후 압축기로 바이패스시킴에 의해 압축기의 부하를 감소시킬 수 있다.
이를 위한 구성으로서, 본 발명은, 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서, 상기 실외기(160)로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로(110)를 거쳐 상기 팽창기(120)로 유입되고, 상기 팽창기(120)로 유입되는 냉매의 일부가 보조팽창기(130)에서 저온저압으로 변화된 후 상기 열교환용 증발회로(110)를 거쳐 압축기(150)로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치를 제공한다.

Description

저 압축부하형 냉방장치{Air-conditioning apparatus with low compression load}
본 발명은 저 압축부하형 냉방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팽창기로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기에 의해 저온저압으로 변화시킨 후 압축기로 바이패스시킴에 의해 압축기의 부하를 감소시킬 수 있도록 된 저 압축부하형 냉방장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉방장치는 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어지는바, 이는 냉매의 상변화를 이용하여 실내에서 열을 빼앗아 실외에 방출하는 것이다.
즉, 저온저압이면서 대부분이 액체상태인 냉매가 실내기에 유입되어 증발하면서 실내에서 열을 빼앗고, 상기 실내기에서 배출된 냉매가 압축기에서 고온고압으로 압축되며, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 실외기에 유입되어 응축되면서 열을 실외에 방출하고, 상기 실외기에서 배출된 냉매가 팽창기에서 팽창된 후 실내기로 유입되는 사이클을 이룬다.
그러나, 이러한 종래의 일반적인 냉방장치의 압축기로 유입되는 냉매는 과열증기의 상태인바, 이는 압축기의 내부 구성부품들을 열화시켜 수명을 저하시킴은 물론 압축효율을 저하시키는 문제점을 갖는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 저하시킴으로써 압축기의 부하를 감소시켜 그 압축기의 압축효율을 증대시키고 또한 압축기의 내부 구성부품들의 수명을 연장시킬 수 있도록 된 저 압축부하형 냉방장치를 제공함에 있다.
도1은 본 발명에 따른 냉방장치의 제1실시예를 도시한 구성도;
도2는 도1의 열교환용 증발회로에 대한 일실시예를 도시한 단면도;
도3은 본 발명에 따른 냉방장치의 제1실시예에 대한 변형예를 도시한 구성도;
도4는 도3의 열교환용 증발회로에 대한 일실시예를 도시한 단면도;
도5는 본 발명에 따른 냉방장치의 제2실시예를 도시한 구성도;
도6은 본 발명에 따른 냉방장치의 제2실시예에 대한 변형예를 도시한 구성도;
도7은 본 발명에 따른 냉방장치의 제3실시예를 도시한 구성도;
도8은 본 발명에 따른 냉방장치의 제3실시예에 대한 변형예를 도시한 구성도;
도9는 본 발명에 따른 냉방장치의 제4실시예를 도시한 구성도;
도10은 본 발명에 따른 냉방장치의 제4실시예에 대한 변형예를 도시한 구성도; 이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110, 110', 210, 210', 310, 310', 410, 410' : 증발회로
115, 115', 216, 216', 315, 315', 416, 416' : 바이패스배관
120, 120', 220, 220', 320, 320', 420, 420' : 팽창기
130, 130', 230, 230', 330, 330', 430, 430' : 보조팽창기
140, 140', 240, 240', 340, 340', 440, 440' : 실내기
150, 150', 250, 250', 350, 350', 450, 450' : 압축기
160, 160', 260, 260', 360, 360', 460, 460' : 실외기
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로써 본 발명은, 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서, 상기 실외기로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로를 거쳐 상기 팽창기로 유입되고, 상기 팽창기로 유입되는 냉매의 일부가 보조팽창기에서 저온저압으로 변화된 후 상기 열교환용 증발회로를 거쳐 압축기로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치를 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은, 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서, 상기 실외기로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로를 거쳐 상기 팽창기로 유입되고, 상기 팽창기로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기에서 저온저압으로 변화시키며, 상기 보조팽창기에서 배출된 냉매와 상기 실내기에서 배출된 냉매가 상기 열교환용 증발회로를 거쳐 압축기로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치를 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은, 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서, 상기 실외기로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로를 거쳐 상기 팽창기로 유입되고, 상기 팽창기로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기에서 저온저압으로 변화시키며, 상기 보조팽창기에서 배출되어 열교환용 증발회로를 거친 냉매와 상기 실내기에서 배출되어 팽창기에서 열교환된 후의 냉매가 압축기로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치를 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은, 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서, 상기 실외기로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로를 거쳐 상기 팽창기로 유입되고, 상기 팽창기로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기에서 저온저압으로 변화시키며, 상기 보조팽창기에서 배출된 냉매와 상기 실내기에서 배출되어 팽창기에서 열교환된 후의 냉매가 상기 열교환용 증발회로를 거쳐 압축기로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치를 마련함에 의한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도1은 본 발명에 따른 저 압축부하형 냉방장치에 대한 제1실시예를 도시한 구성도로서, 본 냉방장치(100)는 통상의 팽창기(120), 그 팽창기(120)로부터 배출된 냉매를 받아 증발시키는 실내기(140), 그 실내기(140)로부터 배출된 냉매를 받아 압축시키는 압축기(150) 및, 그 압축기(150)로부터 토출된 냉매를 받아 응축시키는 실외기(160)를 포함한다.
상기 실외기(160)와 팽창기(120) 사이에 열교환용 증발회로(110)가 배치되는바, 이 열교환용 증발회로(110)는 상기 실외기(160)에서 배출된 냉매를 받아 팽창기(120)로 배출하기 위한 제1냉매유입구(111)와 제1냉매배출구(113)를 형성한다. 상기 열교환용 증발회로(110)의 제1냉매배출구(113)와 상기 팽창기(120)를 연결하고 있는 배관(116)이 주배관(117)과 바이패스배관(115)으로 분지되고, 이에 의하여 상기 열교환용 증발회로(110)로부터 배출된 냉매의 일부, 예컨대 그 냉매의 50%가 주배관(117)을 통해 팽창기(120)로 유입되며 나머지가 바이패스배관(115)을 통해 보조팽창기(130)로 유입된다. 상기 보조팽창기(130)의 냉매는 상기 열교환용 증발회로(110)의 제2냉매유입구(112)를 통해 유입되어 제2냉매배출구(114)를 통해 배출되며, 상기 제2냉매배출구(114)를 통해 배출된 냉매는 실내기(140)에서 배출된 냉매와 함께 압축기(150)로 유입된다.
상기 보조팽창기(130)는 팽창기(120)와 그 구조가 유사하며, 이는 보조팽창기(130)로부터 배출된 냉매의 압력이 팽창기(120)로부터 배출된 냉매의 압력과 동일하거나 유사한 상태임을 의미하고, 따라서 열교환용 증발회로(110)의 제1냉매유입구(111)로 유입되는 고온고압의 냉매와 제2냉매유입구(112)로 유입되는 저온저압의 냉매가 서로 열교환됨으로써 제1냉매배출구(113)를 통해 소정온도로 낮아진 고압의 냉매가 배출되고 제2냉매배출구(114)를 통해 소정온도로 높아진 저압의 냉매가 배출되는 것이다.
상기 열교환용 증발회로(110)의 구조는 다양하게 형성할 수 있는바, 본 발명에서는 도2에 그 일례를 도시한다. 이는 중공부(110b)를 갖는 하우징(110a)을 마련하고, 그 하우징(110a)의 일측과 타측에 제1냉매유입구(111)와 제1냉매배출구(113)를 형성하여 이들 각각에 배관(111a)(116)을 매개로 실외기(160)와 팽창기(120)를 연결하며, 이러한 제1냉매유입구(111)와 제1냉매배출구(113)는 코일형 배관(119)으로 연결되고, 그 하우징(110a)의 제1냉매유입구(111)측에 제2냉매배출구(114)를, 또한 제1냉매배출구(113)측에 제2냉매유입구(112)를 형성하여 이들 각각에 배관(114a)(112a)을 매개로 압축기(150)와 보조팽창기(130)를 연결한 구조를 갖는다. 즉, 제2냉매유입구(112)를 통해 유입된 냉매가 코일형 배관(119)의 외표면과 접촉하면서 그 코일형 배관(119)을 통해 흐르는 냉매와 열교환이 이루어질 수 있도록 한다.
상기한 제1실시예의 구성을 갖는 본 발명의 냉방장치(100)를 이용하는 경우에 대한 냉매의 상태, 즉 각 구성요소에 대한 유입 및 배출측 냉매의 온도를 개략적으로 살펴보면, 먼저 실외기(160)에서 25℃로 배출된 냉매가 증발회로(110)를 통과하면서 5℃로 냉각되어 팽창기(120)로 유입되고, 그 팽창기(120)를 거치면서 -15℃의 저온저압의 상태로 실내기(140)로 유입되며, 그 실내기(140)를 거치면서 10℃로 승온된다. 또한, 증발회로(110)에서 배출된 5℃의 냉매중 일부가 바이패스배관(115)을 통해 보조팽창기(130)로 유입되고, 그 냉매는 보조팽창기(130)에서 -15℃인 저온저압의 상태로 증발회로(110)로 유입되며, 그 증발회로(110)를 거치면서 0℃로 승온된다. 따라서, 압축기(150)에는 상기 증발회로(110)의 제2냉매배출구(114)를 통해 배출된 0℃의 냉매와 실내기(140)를통해 배출된 10℃의 냉매가 혼합됨으로써 0℃와 10℃ 사이의 온도를 갖는 냉매가 압축기(150)로 유입되고, 이는 압축기(150)가 종래에 비하여 저온 상태인 냉매를 압축시키므로 그 압축기를 구성하는 구성요소의 열화에 의한 수명저하방지 및 압축효율향상을 가능하게 한다.
도3은 도1에 도시된 본 발명의 제1실시예에 대한 변형예로서, 본 냉방장치(100')는 그 구성이 도1의 냉방장치(100)와 대략 유사하며, 다만 열교환용 증발회로(110')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 증발회로(110A)(110B)로 이루어지고, 팽창기(120')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 팽창기(120A)(120B)로 이루어지며, 압축기(150')가 2단 압축기(150A)(150B)로 이루어지고, 또한 보조팽창기(130')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 보조팽창기(130A)(130B)로 이루어진 것이 특징이다.
이는 실외기(160')에 인접한 증발회로(110A)에 제1냉매유입구(111')와 제2냉매배출구(114')를 형성하고, 팽창기(120')에 인접한 증발회로(110B)에 제2냉매유입구(112')와 제1냉매배출구(113')를 형성하며, 상기 제1냉매배출구(113')에서 배출된 냉매의 일부가 바이패스배관(115')를 통해 보조팽창기(130')로 유입되고, 그 보조팽창기(130')에서 배출된 냉매가 제2냉매유입구(112')를 통해 증발회로(110')를 거쳐 제2냉매배출구(114')로 배출되게 한다. 또한, 압축기(150A)에는 실내기(140')에서 배출된 냉매와 제2냉매배출구(114')를 통해 배출된 냉매가 유입되어 상기 압축기(150A) 및 그 압축기(150A)에 2단으로 연결된 압축기(150B)를 거쳐 실외기(160')로 배출되게 한다.
상기 증발회로(110')에 대한 일실시예를 도4에 도시하였는바, 이는 중공형 하우징(110A')을 갖는 하나의 증발회로(110A)와, 중공형 하우징(110B')을 갖는 다른 하나의 증발회로(110B)가 연결배관(110C)을 매개로 연결되고, 이렇게 연결된 증발회로(110')의 일측에 형성된 제1냉매유입구(111')에 배관(111a')을 매개로 실외기(160')가 연결되고 타측에 형성된 제1냉매배출구(113')에 배관(116')을 매개로 팽창기(120')가 연결된다. 또한, 상기 제1냉매유입구(111')가 형성된 증발회로(110A)의 하우징(110A')에 제2냉매배출구(114')가 형성되어 배관(114a')을 매개로 압축기(150')가 연결되고 상기 제1냉매배출구(113')가 형성된 증발회로(110B)의 하우징(110B')에 제2냉매유입구(112')가 형성되어 배관(112a)을 매개로 보조팽창기(130')가 연결된다. 그리고, 상기 제1냉매유입구(111')와 제1냉매배출구(113')는 각 하우징(110A')(110B')의 내부에 배치된 코일형 배관(119A)(119B)과 그 코일형 배관(119A)(119B)을 연결하도록 상기 연결배관(110C)의 내부에 배치된 연결관(118')에 의해 연결되어 있다.
물론, 이러한 구성으로 된 본 냉방장치(100')의 경우, 복수개로 된 증발회로(110'), 팽창기(120'), 보조팽창기(130') 및 2단으로 구성된 압축기(150')에 의해 냉매에 대한 열교환, 팽창 및 압축용량을 보다 증가시킬 수 있으며, 이는 냉방장치(100')의 용량증가가 가능하게 할뿐만 아니라 각각의 구성요소들에 대한 부하를 감소시킬 수 있어 바람직하다.
도5는 본 발명에 따른 저 압축부하형 냉방장치에 대한 제2실시예를 도시한 구성도로서, 본 냉방장치(200)는 통상의 팽창기(220), 그 팽창기(220)로부터 배출된 냉매를 받아 증발시키는 실내기(240), 그 실내기(240)로부터 배출된 냉매를 받아 압축시키는 압축기(250) 및, 그 압축기(250)로부터 토출된 냉매를 받아 응축시키는 실외기(260)를 포함한다.
상기 실외기(260)와 팽창기(220) 사이에 열교환용 증발회로(210)가 배치되는바, 이 열교환용 증발회로(210)는 상기 실외기(260)에서 배출된 냉매를 받아 팽창기(220)로 배출하기 위한 제1냉매유입구(211)와 제1냉매배출구(214)를 형성한다. 상기 열교환용 증발회로(210)의 제1냉매배출구(214)와 팽창기(220)를 연결하고 있는 배관(217)으로부터 바이패스배관(216)이 분지되고, 이에 의하여 상기 열교환용 증발회로(210)로부터 배출된 냉매의 일부가 팽창기(220)로 유입되며 나머지가 바이패스배관(216)을 통해 보조팽창기(230)로 유입된다. 상기 보조팽창기(230)의 냉매는 상기 열교환용 증발회로(210)에 형성된 제2냉매유입구(212)를 통해 유입되고, 또한 실내기(240)의 냉매가 상기 열교환용 증발회로(210)에 형성된 제3냉매유입구(213)를 통해 유입됨으로써 상기 제2냉매유입구(212)와 제3냉매유입구(213)를 통해 유입된 냉매가 혼합된 상태로 상기 제1냉매유입구(211)를 통해 유입된 냉매와 증발회로(210)에서 열교환한 후에 제2냉매배출구(215)를 통해 압축기(250)로 유입된다.
상기 보조팽창기(230)는 팽창기(220)와 그 구조가 유사하며, 이는 보조팽창기(230)로부터 배출된 냉매의 압력이 팽창기(220)로부터 배출된 냉매의 압력과 동일하거나 유사한 상태임을 의미하고, 따라서 열교환용 증발회로(210)의 제1냉매유입구(211)로 유입되는 고온고압의 냉매와 제2냉매유입구(212) 및제3냉매유입구(213)를 통해 유입되는 저온저압 및 중온저압의 냉매가 서로 열교환됨으로써 제1냉매배출구(214)를 통해 소정온도로 낮아진 고압의 냉매가 배출되고 제2냉매배출구(215)를 통해 소정온도를 갖는 저압의 냉매가 배출되는 것이다.
상기 열교환용 증발회로(210)의 구조는 다양하게 형성할 수 있는바, 이는 본 발명의 제1실시예에 대한 증발회로(110)의 일실시예를 도시한 도2에서 설명하였으므로 본 실시예에서는 그에 대한 설명을 생략하고자 한다. 다만, 제2냉매유입구(213)와 제3냉매유입구(214)를 통해 유입된 냉매가 서로 혼합되어 제2냉매배출구(215)를 통해 배출되는 구조를 가지면 된다.
상기한 제2실시예의 구성을 갖는 본 발명의 냉방장치(200)를 이용하는 경우에 대한 냉매의 상태, 즉 각 구성요소에 대한 유입 및 배출측 냉매의 온도를 개략적으로 살펴보면, 먼저 실외기(260)에서 25℃로 배출된 냉매가 증발회로(210)를 통과하면서 5℃로 냉각되어 팽창기(220)로 유입되고, 그 팽창기(220)를 거치면서 -15℃의 저온저압의 상태로 실내기(240)로 유입되며, 그 실내기(240)를 거치면서 10℃로 승온된다. 또한, 증발회로(210)에서 배출된 5℃의 냉매중 일부가 바이패스배관(216)을 통해 보조팽창기(230)로 유입되고 그 보조팽창기(230)에서 -15℃의 저온저압의 상태로 증발회로(210)로 유입됨과 동시에, 상기 실내기(240)에서 배출된 10℃의 냉매가 제3냉매유입구(213)를 통해 유입되어 상기 보조팽창기(230)에서 유입된 -15℃의 냉매와 혼합되고 증발회로(210)를 거치면서 소정온도, 예컨대 5℃의 냉매가 되어 압축기(250)로 배출된다. 따라서, 압축기(250)가 종래에 비하여 저온 상태인 냉매를 압축시키므로 그 압축기를 구성하는 구성요소의 열화에 의한 수명저하방지 및 압축효율향상을 가능하게 한다.
도6은 도5에 도시된 본 발명의 제2실시예에 대한 변형예로서, 본 냉방장치(200')는 그 구성이 도5의 냉방장치(200)와 대략 유사하며, 다만 열교환용 증발회로(210')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 증발회로(210A)(210B)로 이루어지고, 팽창기(220')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 팽창기(220A)(220B)로 이루어지며, 압축기(250')가 2단 압축기(250A)(250B)로 이루어지고, 또한 보조팽창기(230')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 보조팽창기(230A)(230B)로 이루어진 것이 특징이다.
이는 실외기(260')에 인접한 증발회로(210A)에 제1냉매유입구(211')와 제2냉매배출구(215')를 형성하고, 팽창기(220')에 인접한 증발회로(210B)에 제2냉매유입구(212')와 제3냉매유입구(213') 및 제1냉매배출구(214')를 형성하며, 상기 제1냉매배출구(214')에서 배출된 냉매의 일부가 바이패스배관(216')를 통해 보조팽창기(230')로 유입되고, 또한 실내기(240')에서 배출된 냉매의 전부가 제3냉매유입구(213')를 통해 증발회로(210')로 유입되어 상기 보조팽창기(230')에서 배출되어 제2냉매유입구(212')를 통해 증발회로(210')로 유입된 냉매와 함께 제2냉매배출구(215')로 배출되게 한다. 또한, 압축기(250A')에는 상기 제2냉매배출구(215')에서 배출된 냉매가 유입되어 상기 압축기(250A') 및 그 압축기(250A')에 2단으로 연결된 압축기(250B')를 거쳐 실외기(260')로 배출되게 한다.
상기 증발회로(210')에 대한 상세한 구조는 생략하는바, 이는 도4에 도시된 제1실시예의 증발회로(110')와 그 구조가 대략 유사하고, 다만제2냉매유입구(212')로 유입된 냉매와 제2냉매유입구(213')로 유입된 냉매가 혼합된 상태로 증발회로(210')에서 열교환된 후에 제2냉매배출구(215')를 통해 압축기(250')로 유입되게 하면 된다.
물론, 이러한 구성으로 된 본 냉방장치(200')의 경우, 복수개로 된 증발회로(210'), 팽창기(220'), 보조팽창기(230') 및 2단으로 구성된 압축기(250')에 의해 냉매에 대한 열교환, 팽창 및 압축용량을 보다 증가시킬 수 있으며, 이는 냉방장치(200')의 용량증가가 가능하게 할뿐만 아니라 각각의 구성요소들에 대한 부하를 감소시킬 수 있어 바람직하다.
도7은 본 발명에 따른 저 압축부하형 냉방장치에 대한 제3실시예를 도시한 구성도로서, 본 냉방장치(300)는 통상의 팽창기(320), 그 팽창기(320)로부터 배출된 냉매를 받아 증발시키는 실내기(340), 그 실내기(340)로부터 배출된 냉매를 받아 압축시키는 압축기(350) 및, 그 압축기(350)로부터 토출된 냉매를 받아 응축시키는 실외기(360)를 포함한다.
상기 실외기(360)와 팽창기(320) 사이에 열교환용 증발회로(310)가 배치되는바, 이 열교환용 증발회로(310)는 상기 실외기(360)에서 배출된 냉매를 받아 팽창기(320)로 배출하기 위한 제1냉매유입구(311)와 제1냉매배출구(313)를 형성한다. 상기 열교환용 증발회로(310)의 제1냉매배출구(313)와 팽창기(320)를 연결하고 있는 배관(316)이 주배관(317)과 바이패스배관(315)으로 분지되고, 이에 의하여 상기 열교환용 증발회로(310)로부터 배출된 냉매의 일부가 주배관(317)을 통해 팽창기(320)로 유입되며 나머지가 바이패스배관(315)을 통해 보조팽창기(330)로 유입된다. 상기 보조팽창기(330)의 냉매는 상기 열교환용 증발회로(310)의 제2냉매유입구(312)를 통해 유입되어 제2냉매배출구(314)를 통해 배출된다.
상기 보조팽창기(330)는 통상적인 팽창기와 그 구조가 유사하며, 이는 보조팽창기(330)로부터 배출된 냉매의 압력이 팽창기(320)로부터 배출된 냉매의 압력과 동일하거나 유사한 상태임을 의미하고, 따라서 열교환용 증발회로(310)의 제1냉매유입구(311)로 유입되는 고온고압의 냉매와 제2냉매유입구(312)로 유입되는 저온저압의 냉매가 서로 열교환됨으로써 제1냉매배출구(313)를 통해 소정온도로 낮아진 고압의 냉매가 배출되고 제2냉매배출구(314)를 통해 소정온도로 높아진 저압의 냉매가 배출되는 것이다.
상기 열교환용 증발회로(310)의 구조는 다양하게 형성할 수 있으며, 여기에서 상세한 구조의 설명은 생략한다. 그리고, 도2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 대한 열교환용 증발회로(110)의 구조와 유사한 형태로 구성할 수 있다.
상기 팽창기(320)는 주배관(317)으로 유입된 냉매가 저온저압의 상태로 팽창된 후 실내기(340)로 유입되게 하고, 또한 그 팽창기(320)에는 또다른 냉매유입구(321)와 냉매배출구(322)를 형성하여 그 냉매유입구(321)를 통해 실내기(340)에서 배출된 냉매의 전부가 유입되어 냉매배출구(322)를 통해 배출되게 하며, 이는 상기 팽창기(320)에서 열교환이 일어남을 의미한다. 그리고, 이러한 팽창기(320)에 대한 상세한 구조의 도시는 생략하는바, 이는 그 팽창기(320)의 내부에 주배관(317)으로 유입된 냉매가 팽창되어 실내기(340)쪽으로 배출되게 하는 팽창변(미도시)을 설치하고 그 팽창변을 감싸도록 된 하우징(미도시)을 설치하며 상기 하부징에 냉매유입구(321)와 냉매배출구(322)를 형성함으로써 그 냉매유입구(321)를 통해 유입된 냉매가 팽창변의 외표면에 접촉함에 의해 열교환이 이루어진 후 냉매배출구(322)로 배출되는 통상의 구조를 가진다.
그리고, 상기 팽창기(320)의 냉매배출구(322)를 통해 배출된 냉매와 상기 열교환용 증발회로(310)의 제2냉매배출구(314)를 통해 배출된 냉매가 혼합되어 압축기(350)로 유입된다.
상기한 제3실시예의 구성을 갖는 본 발명의 냉방장치(300)를 이용하는 경우에 대한 냉매의 상태, 즉 각 구성요소에 대한 유입 및 배출측 냉매의 온도를 개략적으로 살펴보면, 먼저 실외기(360)에서 25℃로 배출된 냉매가 증발회로(310)를 통과하면서 5℃로 냉각되어 팽창기(320)로 유입되고, 그 팽창기(320)를 거치면서 -15℃의 저온저압의 상태로 실내기(340)로 유입되며, 그 실내기(340)를 거치면서 10℃로 승온된다. 또한, 증발회로(310)에서 배출된 5℃의 냉매중 일부가 바이패스배관(315)을 통해 보조팽창기(330)로 유입되고, 그 보조팽창기(330)에서 -15℃의 저온저압의 상태로 증발회로(310)로 유입되며, 그 증발회로(310)를 거치면서 0℃로 승온된다. 또한, 상기 실내기(340)에서 배출된 10℃의 냉매가 팽창기(320)를 거치면서 15℃로 승온된다. 따라서, 압축기(350)에는 상기 증발회로(310)의 제2냉매배출구(314)를 통해 배출된 0℃의 냉매와 팽창기(320)의 냉매배출구(322)를 통해 배출된 15℃의 냉매가 혼합되어 약 5℃ 정도의 냉매로 되어 압축기(350)로 유입되고, 이는 압축기(350)가 종래에 비하여 저온 상태인 냉매를 압축시키므로 그 압축기를 구성하는 구성요소의 열화에 의한 수명저하방지 및압축효율향상을 가능하게 한다.
도8은 도7에 도시된 본 발명의 제3실시예에 대한 변형예로서, 본 냉방장치(300')는 그 구성이 도7의 냉방장치(300)와 대략 유사하며, 다만 열교환용 증발회로(310')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 증발회로(310A)(310B)로 이루어지고, 팽창기(320')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 팽창기(320A)(320B)로 이루어지며, 압축기(350')가 2단 압축기(350A)(350B)로 이루어지고, 또한 보조팽창기(330')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 보조팽창기(330A)(330B)로 이루어진 것이 특징이다.
이는 실외기(360')에 인접한 증발회로(310A)에 제1냉매유입구(311')와 제2냉매배출구(314')를 형성하고, 팽창기(320')에 인접한 증발회로(310B)에 제2냉매유입구(312')와 제1냉매배출구(313')를 형성하며, 상기 제1냉매배출구(313')에서 배출된 냉매의 일부가 바이패스배관(315')를 통해 보조팽창기(330')로 유입되고, 그 보조팽창기(330')에서 배출된 냉매가 제2냉매유입구(312')를 통해 증발회로(310')를 거쳐 제2냉매배출구(314')로 배출되게 한다. 또한, 압축기(350A)에는 팽창기(320')에서 배출된 냉매와 증발회로(310')의 제2냉매배출구(314')를 통해 배출된 냉매가 유입되어 상기 압축기(350A) 및 그 압축기(350A)에 2단으로 연결된 압축기(350B)를 거쳐 실외기(360')로 배출되게 한다.
상기 증발회로(310')에 대한 상세한 구조는 생략한다.
물론, 이러한 구성으로 된 본 냉방장치(300')의 경우, 복수개로 된 증발회로(310'), 팽창기(320'), 보조팽창기(330') 및 2단으로 구성된 압축기(350')에 의해 냉매에 대한 열교환, 팽창 및 압축용량을 보다 증가시킬 수 있으며, 이는 냉방장치(300')의 용량증가가 가능하게 할뿐만 아니라 각각의 구성요소들에 대한 부하를 감소시킬 수 있어 바람직하다.
도9는 본 발명에 따른 저 압축부하형 냉방장치에 대한 제4실시예를 도시한 구성도로서, 본 냉방장치(400)는 통상의 팽창기(420), 그 팽창기(420)로부터 배출된 냉매를 받아 증발시키는 실내기(440), 그 실내기(440)로부터 배출된 냉매를 받아 압축시키는 압축기(450) 및, 그 압축기(450)로부터 토출된 냉매를 받아 응축시키는 실외기(460)를 포함한다.
상기 실외기(460)와 팽창기(420) 사이에 열교환용 증발회로(410)가 배치되는바, 이 열교환용 증발회로(410)는 상기 실외기(460)에서 배출된 냉매를 받아 팽창기(420)로 배출하기 위한 제1냉매유입구(411)와 제1냉매배출구(414)를 형성한다. 상기 열교환용 증발회로(410)의 제1냉매배출구(414)와 팽창기(420)를 연결하고 있는 배관(417)으로부터 바이패스배관(416)이 분지되고, 이에 의하여 상기 열교환용 증발회로(410)로부터 배출된 냉매의 일부가 팽창기(420)로 유입되며 나머지가 바이패스배관(416)을 통해 보조팽창기(430)로 유입된다. 상기 보조팽창기(430)의 냉매는 상기 열교환용 증발회로(410)의 제2냉매유입구(412)를 통해 증발회로(410)로 유입된다.
상기 보조팽창기(430)는 통상적인 팽창기와 그 구조가 유사하며, 이는 보조팽창기(430)로부터 배출된 냉매의 압력이 팽창기(420)로부터 배출된 냉매의 압력과 동일하거나 유사한 상태임을 의미하고, 따라서 열교환용 증발회로(410)의 제1냉매유입구(411)로 유입되는 고온고압의 냉매와 제2냉매유입구(412) 및 제3냉매유입구(413)를 통해 유입되는 저온저압 및 중온저압의 냉매가 서로 열교환됨으로써 제1냉매배출구(414)를 통해 소정온도로 낮아진 고압의 냉매가 배출되고 제2냉매배출구(415)를 통해 소정온도를 갖는 저압의 냉매가 배출되는 것이다.
상기 열교환용 증발회로(410)의 구조는 다양하게 형성할 수 있는바, 이는 본 발명의 제1실시예에 대한 증발회로(110)의 일실시예를 도시한 도2에서 설명하였으므로 본 실시예에서는 그에 대한 설명을 생략하고자 한다. 다만, 제2냉매유입구(413)와 제3냉매유입구(414)를 통해 유입된 냉매가 서로 혼합되어 제2냉매배출구(415)를 통해 배출되는 구조를 가지면 된다.
상기 팽창기(420)는 주배관(417)을 통해 유입된 냉매를 저온저압의 상태로 팽창시켜 실내기(440)로 유입되게 하고, 또한 그 팽창기(420)에는 또다른 냉매유입구(421)와 냉매배출구(422)를 형성하여 그 냉매유입구(421)를 통해 실내기(440)에서 배출된 냉매의 전부가 유입되어 냉매배출구(422)를 통해 배출되게 하며, 이는 상기 팽창기(420)에서 열교환이 일어남을 의미한다. 상기 팽창기(420)의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 보조팽창기(430)에서 배출되어 증발회로(410)의 제2냉매유입구(412)를 통해 유입된 냉매와 상기 팽창기(420)의 냉매배출구(422)에서 배출되어 증발회로(410)의 제3냉매유입구(413)를 통해 유입된 냉매가 그 증발회로(410)에서 제1냉매유입구(411)를 통해 유입된 냉매와 열교환된 후 제2냉매배출구(414)를 통해 배출되어 압축기(450)로 유입된다.
상기한 제4실시예의 구성을 갖는 본 발명의 냉방장치(400)를 이용하는 경우에 대한 냉매의 상태, 즉 각 구성요소에 대한 유입 및 배출측 냉매의 온도를 개략적으로 살펴보면, 먼저 실외기(460)에서 25℃로 배출된 냉매가 증발회로(410)를 통과하면서 5℃로 냉각되어 팽창기(420)로 유입되고, 그 팽창기(420)를 거치면서 -15℃의 저온저압의 상태로 실내기(440)로 유입되며, 그 실내기(440)를 거치면서 10℃로 승온된다. 또한, 증발회로(410)에서 배출된 5℃의 냉매중 일부가 바이패스배관(416)을 통해 보조팽창기(430)로 유입되고 그 보조팽창기(430)에서 -15℃의 저온저압의 상태로 증발회로(410)로 유입됨과 동시에, 상기 실내기(440)에서 배출된 10℃의 냉매가 팽창기(420)를 거치면서 15℃로 승온된다. 상기 팽창기(420)를 통해 유입된 15℃의 냉매와 상기 보조팽창기(430)에서 유입된 -15℃의 냉매가 혼합되고 증발회로(410)를 거치면서 소정온도, 예컨대 7℃-10℃의 냉매가 되어 압축기(450)로 유입되게 한다. 따라서, 압축기(450)가 종래에 비하여 저온 상태인 냉매를 압축시키므로 그 압축기를 구성하는 구성요소의 열화에 의한 수명저하방지 및 압축효율향상을 가능하게 한다.
도10은 도9에 도시된 본 발명의 제4실시예에 대한 변형예로서, 본 냉방장치(400')는 그 구성이 도9의 냉방장치(400)와 대략 유사하며, 다만 열교환용 증발회로(410')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 증발회로(410A)(410B)로 이루어지고, 팽창기(420')가 냉매 경로에 대해 직렬 또는 병렬로 배치된 복수개의 팽창기(420A)(420B)로 이루어지며, 압축기(450')가 2단 압축기(450A)(450B)로 이루어지고, 또한 보조팽창기(430')가 냉매 경로에 대해 직렬또는 병렬로 배치된 복수개의 보조팽창기(430A)(430B)로 이루어진 것이 특징이다.
이는 실외기(460')에 인접한 증발회로(410A)에 제1냉매유입구(411')와 제2냉매배출구(415')를 형성하고, 팽창기(420')에 인접한 증발회로(410B)에 제2냉매유입구(412')와 제3냉매유입구(413') 및 제1냉매배출구(414')를 형성하며, 상기 제1냉매배출구(414')에서 배출된 냉매의 일부가 바이패스배관(415')를 통해 보조팽창기(430')로 유입되고, 또한 실내기(440')에서 배출된 냉매의 전부가 팽창기(420)를 거쳐 제3냉매유입구(413')를 통해 증발회로(410')로 유입되어 상기 보조팽창기(430')에서 배출되어 제2냉매유입구(412')를 통해 증발회로(410')로 유입된 냉매와 함께 제2냉매배출구(415')로 배출되게 한다. 또한, 압축기(450A')에는 상기 제2냉매배출구(415')에서 배출된 냉매가 유입되어 상기 압축기(450A') 및 그 압축기(450A')에 2단으로 연결된 압축기(450B')를 거쳐 실외기(460')로 배출되게 한다.
상기 증발회로(410')에 대한 상세한 구조는 생략하는바, 이는 도4에 도시된 제1실시예의 증발회로(110')와 그 구조가 대략 유사하고, 다만 제2냉매유입구(412')로 유입된 냉매와 제3냉매유입구(413')로 유입된 냉매가 혼합된 상태로 증발회로(410')에서 열교환된 후에 제2냉매배출구(415')를 통해 압축기(450')로 유입되게 한다.
물론, 이러한 구성으로 된 본 냉방장치(400')의 경우, 복수개로 된 증발회로(410'), 팽창기(420'), 보조팽창기(430') 및 2단으로 구성된 압축기(450')에 의해 냉매에 대한 열교환, 팽창 및 압축용량을 보다 증가시킬 수 있으며, 이는 냉방장치(400')의 용량증가가 가능하게 할뿐만 아니라 각각의 구성요소들에 대한부하를 감소시킬 수 있어 바람직하다.
상술한 바와같이 본 발명에 따른 저 압축부하형 냉방장치에 의하면, 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 저하시킴에 의해 그 압축기의 압축부하를 감소시키는 효과를 갖는다.

Claims (16)

  1. 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서,
    상기 실외기(160)로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로(110)를 거쳐 상기 팽창기(120)로 유입되고, 상기 팽창기(120)로 유입되는 냉매의 일부가 보조팽창기(130)에서 저온저압으로 변화된 후 상기 열교환용 증발회로(110)를 거쳐 압축기(150)로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열교환용 증발회로가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 팽창기가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압축기가 2단 압축기임을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  5. 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서,
    상기 실외기(260)로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로(210)를 거쳐 상기 팽창기(220)로 유입되고, 상기 팽창기(220)로 유입되는 냉매의 일부를보조팽창기(230)에서 저온저압으로 변화시키며, 상기 보조팽창기(230)에서 배출된 냉매와 상기 실내기(240)에서 배출된 냉매가 상기 열교환용 증발회로(210)를 거쳐 압축기(250)로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열교환용 증발회로가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 팽창기가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 압축기가 2단 압축기임을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  9. 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서,
    상기 실외기(360)로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로(310)를 거쳐 상기 팽창기(320)로 유입되고, 상기 팽창기(320)로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기(330)에서 저온저압으로 변화시키며, 상기 보조팽창기(330)에서 배출되어 열교환용 증발회로(310)를 거친 냉매와 상기 실내기(340)에서 배출되어 팽창기(320)에서 열교환된 후의 냉매가 압축기(350)로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열교환용 증발회로가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 팽창기가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 압축기가 2단 압축기임을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  13. 실내기, 압축기, 실외기 및 팽창기로 이루어진 통상의 냉방장치에 있어서,
    상기 실외기(460)로부터 배출된 냉매가 열교환용 증발회로(410)를 거쳐 상기 팽창기(420)로 유입되고, 상기 팽창기(420)로 유입되는 냉매의 일부를 보조팽창기(430)에서 저온저압으로 변화시키며, 상기 보조팽창기(430)에서 배출된 냉매와 상기 실내기(440)에서 배출되어 팽창기(420)에서 열교환된 후의 냉매가 상기 열교환용 증발회로(410)를 거쳐 압축기(450)로 유입됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 열교환용 증발회로가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 팽창기가 다수개 설치됨을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 압축기가 2단 압축기임을 특징으로 하는 저 압축부하형 냉방장치.
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