KR200254161Y1 - 에어컨의 냉매온도 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 응축기에서 응축액화되어 증발기로 토출되는 고압의 냉매를 이미 증발기를 거쳐 압축기로 회수되는 저압의 냉매와 라인상에 구비된 열교환실에서 상호 열교환되게 하여 압축기의 구동에 따른 부하와 과열로 인한 압축기의 소손을 방지하여 냉각성능을 향상시킬 수 있게한 에어컨의 냉매 순환장치에 관한 것으로,

즉, 증발기로부터 토출되는 저온저압의 기체상태 냉매가 압축기로 유입되는 관로의 일부구간에 내경이 확대된 열교환실을 형성하고, 상기 열교환실에는 응축기로부터 응축된 고온고압의 액체상태 냉매가 팽창밸브를 향하여 토출되는 과정에 충분한 시간동안 열교환이 되도록 하는 주코일관과 이 주코일관에서 분기되어 주코일관을 흐르는 냉매의 극히 일부를 열교환실내로 분사하게 점진적으로 관경이 축소된 단부에 분사노즐을 갖춘 미세코일관을 형성함으로써, 증발기로부터 유입된 기체 냉매에 응축기에서 응축된 액체냉매의 일부가 혼합되어 압축기에 보내지는 냉매온도를 떨어뜨리고 냉매의 상태변화에 의해 압축기의 구동부하를 저감할 수 있게됨을 특징으로 한다.

Description

에어컨의 냉매온도 저감장치{Reduction apparatus of refrigerant temperature in air-conditioner}

본 고안은 에어컨의 냉매온도 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응축기에서 응축된 후 증발기로 토출되는 고압의 냉매를 이미 증발기를 거쳐 압축기로 회수되는 저압의 냉매와 라인상에 구비된 열교환실에서 상호 열교환되게 하여 압축기의 구동에 따른 과부하와 과열로 인한 압축기의 소손을 방지함에 따라 냉각성능을 향상시킬 수 있게한 에어컨의 냉매 순환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기온이 높은 여름철에 실내 공기온도를 인체가 쾌적감을 느낄 수 있을 정도로 낮추기 위한 공기조화기로서 냉동기의 원리에 의해 동작되는 이른바 에어컨이 널리 보급 및 사용되고 있다.

공기조화기로 사용하기 위한 에어컨은 압축기, 응축기, 증발기 및 팽창밸브 등으로 구성되고, 냉동기의 원활한 운전을 위해 액분리기, 유분리기, 수액기, 중간밸브, 투시경 및 보호장치 등을 구비하고 있다.

상기 에어컨은 도 1a 및 1b에서와 같이 실외기(A)에 구비된 압축기(1)와 응축기(2), 그리고 실내기(V)에 구비된 팽창밸브(3)와 증발기(4)를 폐회로로 연결하는 고압관로(5) 및 저압관로(5')상에서 냉매가 가스(기체)상태와 액체상태로 변화되는 냉동싸이클을 수행하게되는 데, 즉 상기 압축기(1)는 증발기에서 증발된 저온저압의 기체냉매를 흡입하여 다음의 응축기(2)에서 열방출에 의해 응축액화할 수 있도록 포화압력까지 압력을 증대시키고, 응축기(2)는 압축기에서 토출된 고온고압의 기체냉매를 강제냉각으로 열교환시켜 기체냉매의 열을 방출하여 응축액화 시킨다.

또한 팽창밸브(3)는 응축액화된 냉매를 좁은 곳으로부터 넓은 곳으로 방출시키는 교축작용에 의해 압력으로부터 해방되어 증발을 유도함과 아울러 증발기(4)에서 충분한 열을 흡수할 수 있도록 적정량을 조절하며, 증발기(4)는 유입된 저온저압의 냉매를 냉각핀을 구비한 관로를 통과시키면서 열교환되게 하여 냉매의 증발열에 의해 냉방의 목적을 이루도록 한 것이다.

이러한 에어컨에 있어서 냉각성능을 향상시키기 위한 기술개발이 다각도로 진행되고 있으며, 그 일예로서 응축기와 모세관 사이에 설치된 연결관을 코일형태로 형성함과 동시에 이의 끝단에 순환관을 설치하여 상기 순환관을 통하여 순환되는 냉매의 일부를 압축기의 전단에 설치된 저압측배관으로 순환시켜 압축기로 유입되는 냉매를 냉각시킬 수 있는 에어컨의 냉매 순환장치가 본원 출원인의 선등록 고안(실용신안등록 제 208543호)으로 제안된 바 있다.

그러나 상기 선행기술은 모세관으로 공급되는 냉매의 일부를 압축기로 공급되는 냉매와 혼합하여 냉각할 때 냉각효율이 미약하여 압축기의 과열이나 구동부하를 줄이는데 제한적인 문제점이 있었다.

본 고안은 위와 같은 종래의 에어컨의 냉매 순환장치의 문제점을 감안하여안출한 것으로, 그 목적은 압축기로 유입되는 냉매온도를 다단계로 저감시켜 압축기의 구동부하를 방지할 수 있는 에어컨의 냉매온도 저감장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 증발기로부터 토출되는 저온저압의 기체상태 냉매가 압축기로 유입되는 관로의 일부구간에 내경이 확대된 열교환실을 형성하고, 상기 열교환실에는 응축기로부터 응축된 고온고압의 액체상태 냉매가 팽창밸브를 향하여 토출되는 과정에 충분한 시간동안 열교환이 되도록 하는 주코일관과 이 주코일관에서 분기되어 주코일관을 흐르는 냉매의 극히 일부를 열교환실내로 분사하게 점진적으로 관경이 축소된 단부에 분사노즐을 갖춘 미세코일관을 형성함으로써, 증발기로부터 유입된 기체 냉매에 응축기에서 응축된 액체냉매의 일부가 혼합되어 압축기에 보내지는 냉매온도를 떨어뜨리고 냉매의 상태변화에 의해 압축기의 구동부하를 저감시키게 되며, 이에 따라 압축기의 사용수명을 연장하고 전력소모를 감소할 수 있게됨을 특징으로 한다.

도 1a 및 1b는 일반적인 에어컨의 구성도와 그 냉각싸이클을 설명하기 위한 개요도,

도 2는 본 고안의 실시예의 냉매온도 저감장치가 설치된 에어컨의 전체구성도,

도 3a 및 3b는 상기 냉매온도 저감장치를 나타낸 분리사시도와 그 주요부를 발췌한 사시도,

도 4는 본 고안의 냉매온도 저감장치를 나타낸 단면구성도,

도 5a는 본 고안의 냉매온도 저감장치에 구비된 분사코일의 구성도 이고, 5b 및 5c는 상기 분사코일에 의한 냉매의 상,하향 분사상태를 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A : 실외기 V : 실내기

1 : 압축기 2 : 응축기

3 : 팽창밸브 4 : 증발기

5 : 고압관로 5' : 저압관로

10 : 열교환실 50 : 주코일관

51 : 미세코일관 52 : 분사노즐

60 : 저압측정관 70 : 고압측정관

이하, 본 고안의 에어컨의 냉매온도 저감장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 실시예의 냉매온도 저감장치가 설치된 에어컨의 전체구성도이고, 도 3a 및 3b는 상기 냉매온도 저감장치를 나타낸 분리사시도와 그 주요부를 발췌한 사시도이며, 도 4는 본 고안의 냉매온도 저감장치를 나타낸 단면구성도이다.

에어컨을 구성하는 실외기(A)에는 증발된 저온저압의 기체냉매를 흡입하여다음의 응축기에서 열방출에 의해 응축액화할 수 있도록 포화압력까지 압력을 증대시키는 압축기와, 이 압축기에서 토출된 고온고압의 기체냉매를 강제냉각으로 열교환시켜 기체냉매의 열을 방출하여 응축액화하는 응축기가 구비되고, 상기 실외기(A)에 고압관로(5) 및 저압관로(5')로 연결되는 실내기(V)에는 응축액화된 냉매를 좁은 곳으로부터 넓은 곳으로 방출시키는 교축작용에 의해 압력으로부터 해방되어 증발을 유도함과 아울러 증발기(4)에서 충분한 열을 흡수할 수 있도록 적정량을 조절하는 팽창밸브와, 이 팽창밸브로부터 유입된 저온저압의 냉매를 냉각핀을 구비한 관로를 통과시키면서 실내공기와 열교환되게 하여 냉매의 증발열에 의해 냉방을 하는 증발기가 구비되어 있다.

증발기로부터 저온저압의 기체상태 냉매가 토출되어 실외기(A)의 압축기로 유입되는 저압관로(5')와 응축기로부터 응축된 고온고압의 액체상태 냉매가 실내기(V)의 팽창밸브를 향하여 토출되는 고압관로(5)가 상호 교차되는 일부구간에 관로의 내경이 확대된 열교환실(10)이 형성되어 있다.

상기 열교환실(10)에는 저압관로(5')를 통과하는 저온저압의 기체냉매가 확산되게 저압관로(5')가 연결되고, 상기 열교환실(10)의 내부에는 응축기로부터 나온 고온고압의 액체냉매가 지나는 고압관로(5)를 코일형태로 만든 주코일관(50)을 관통되게 설치하되 주코일관(50)의 시작점에 일부의 냉매를 열교환실내로 분사하는 미세코일관(51)이 분기상태로 설치되어 있다.

상기 코일형태로 된 주코일관(50)은 열교환실(10)의 내부에서 응축기로부터 응축된 고온고압의 액체냉매가 팽창밸브를 향하여 토출되는 과정에 충분한 시간동안 열교환이 되도록 관로의 길이를 최대화하며, 이 주코일관(50)에서 분기된 미세코일관(51)은 주코일관을 흐르는 냉매의 극히 일부를 열교환실내로 분사하게 점진적으로 관경이 축소된 단부에 분사노즐(52)이 구비되어 있다.

미세코일관(51)은 주코일관(50)의 코일 내부에 위치되게 하여 공간을 활용함과 동시에 분사노즐을 통해 냉매를 분사되게 할 때 그 외측에 위치한 주코일관을 냉각시키는 작용을 한다.

이때, 미세코일관(51)은 도 5a에서와 같이 분기된 관로를 연장하여된 연장선상으로부터 동일 중공부를 갖춘 2중의 코일형태로 제작하는 것이 바람직하며, 미세코일관의 단부에 구비된 분사노즐(52)의 냉매분사방향이 도 5b에서와 같이 하부를 향하도록 한 하향식과 5c에서와 같이 상부를 향하도록 한 상향식으로 된 어떠한 것이라도 가능하다.

따라서, 상기와 같은 본 고안의 냉매온도 저감장치는 냉매의 냉동싸이클에 의한 냉방 또는 냉각작용을 할 때 고압관로(5)와 저압관로(5')를 통해 순환되는 압력과 온도가 다른 냉매를 확대된 내경을 갖춘 소정 크기의 열교환실(10)에서 상호 관로를 따라 혼류되도록 함으로써, 냉매의 열교환작용에 의해 열교환실(10)로부터 토출되어 실외기(A)의 압축기로 유입되는 저압관로(5')의 냉매온도를 저감시켜 압축기의 구동부하로 인한 과열을 방지하여 사용수명을 연장할 수 있으며, 반대로 열교환실(10)로부터 실내기(V)의 팽창밸브로 들어가는 고압관로(5)의 냉매온도를 더욱 낮혀지도록 하여 냉각효율이 향상되면서 전력의 소모량을 줄일 수 있다.

즉, 증발기로부터 저압관로(5')를 경유하여 열교환실(10)의 내부로 저온저압의 냉매가 유입되고, 이와 동시에 응축기로부터 응축액화된 고온고압의 냉매가 고압관로(5)를 경유하여 그 대부분이 주코일관(50)을 지나면서 서서히 빠져나가되 일부의 냉매가 미세코일관(51)의 분사노즐(52)을 통해 압력과 온도가 저하된 상태로 분사되면서 상호 열교환이 이루어 지게 된다.

상기 본 발명의 냉매온도 저감장치를 6100㎉/h 용량의 단상 로터리식 3마력의 에어컨에 적용하였을 때 실험예는 다음과 같다(단, 실험일 2001년 6월 9일 오전 11시 20분경 서울지방 실외온도 32~33℃, 실내온도 23℃의 실내에서 20분 가동한 결과임).

-. 실내기(V)로부터 열교환실(10)로 진입되는 입구측의 저압관로(5')의 온도가 12℃로 측정되고, 상기 열교환실(10)로부터 토출되는 저압관로의 출구측 온도가 10℃로 측정됨.

-. 실외기(A)로부터 열교환실(10)로 진입되는 입구측의 고압관로(5)의 온도가 36.7℃로 측정되고, 상기 열교환실(10)로부터 토출되는 고압관로의 출구측 온도가 21℃로 측정됨.

-. 열교환실(10)에 연결 설치된 저압측정관(60)을 통해 냉매압을 측정한 결과 실외기로 토출되는 냉매압이 55~57psi로 측정(종래 에어컨은 약 70psi임)되고, 고압측정관(70)을 통해 고압관로(5)의 분기점에 대한 압력을 측정한 결과 215~225psi로 측정(종래 에어컨은 약 250psi임)됨.

위의 실험예에서 확인할 수 있는 바와 같이 압축기로 진입되는 냉매온도와 압력이 현저하게 줄어들게 됨으로써 압축기의 구동부하와 과열 및 이로 인한 소손을 방지하여 사용수명을 높일 수 있으며, 절전효과를 향상시킬 수 있는 것이다.

이와 같은 본 고안의 에어컨의 냉매온도 저감장치는 증발기로부터 유입된 기체 냉매에 응축기에서 응축된 액체냉매의 일부가 상호 혼합되도록 함으로써, 압축기에 보내지는 냉매온도와 압력을 떨어뜨리고 냉매의 상태변화에 의해 압축기의 구동부하를 저감시키게 되며, 이에 따라 압축기의 사용수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한 응축기로부터 실내측 팽창밸브에 공급되는 냉매의 온도가 낮게 되므로 에어컨의 냉각효율이 향상되어 전력의 소비를 절감할 수 있게 되는 매우 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. 에어컨을 구성하는 실내기(V)에 구비된 증발기로부터 저압관로(5')를 통해 토출되는 저온저압의 기체상태 냉매와 실외기(A)에 구비된 응축기로부터 고압관로(5)를 통해 순환되는 고온고압의 액체상태 냉매를 상호 혼류되게 고압관로(5)와 저압관로(5')가 교차되는 일부구간에 열교환실(10)이 형성되고, 상기 열교환실(10)의 내부에는 응축기로부터 나온 고온고압의 액체냉매가 지나는 고압관로(5)를 코일형태로 만든 주코일관(50)을 관통되게 설치하되 주코일관(50)의 시작점에 일부의 냉매를 열교환실내로 분사하는 미세코일관(51)이 분기상태로 설치되며, 상기 미세코일관(51)의 단부에는 주코일관을 흐르는 냉매의 극히 일부를 열교환실내로 분사하게 점진적으로 관경이 축소된 분사노즐(52)이 구비된 구성을 특징으로 하는 에어컨의 냉매온도 저감장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 미세코일관(51)이 분기된 관로를 연장하여된 연장선상으로부터 동일 중공부를 갖춘 2중의 코일형태로 제작된 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉매온도 저감장치.