KR200254567Y1 - 이중관이 설치된 냉동·공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동·공조장치에서 응축기에서 응축된 고온 고압의 응축 냉매액을 저온 저압으로 팽창시켜 증발기에서 증발을 쉽게 하고, 또한 증발기로 유입되는 냉매 순환량을 자동으로 조절하기 위한 팽창장치(모세관)를 증발기와 압축기를 연결하는 배관인 저온 저압의 가스관 내에 삽입시켜 하나로 일체화시켜 시스템의 효율향상 및 설비의 간편화를 도모하고자 하는 기술이다.

더욱 구체적으로 냉동·공조장치는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창장치의 주요 구성요소로 이루어진다. 이 경우 벽걸이형 에어컨이나 이와 유사한 공조장치는 압축기, 응축기, 팽창장치가 하나의 유니트로 구성되어 실외(실외기)에 설치되고, 증발기가 또 하나의 유니트로 구성되어 실내(실내기)에 설치되며, 이들 실내기와 실외기는 저온 저압의 액가스 혼합관과 저온 저압의 가스관인 두개의 배관으로 연결되고 있다.

이 때, 벽걸이형 에어컨이나 이와 유사한 공조장치는 팽창장치의 설치 위치가 실내기인 증발기와 일체가 되는 것이 시스템의 효율향상에 크게 기여할 수 있지만 실제적으로는 실내로의 소음 발생이나 실내기 내 설치공간의 협소 등의 이유로 실외기에 설치되어 있다.

이와 같은 경우 실내기와 실외기의 설치위치가 긴 경우에는 실외기측에서 팽창한 저온 저압의 액·가스가 배관 내에서 열손실이 발생되어 그 손실 분만큼 시스템의 효율이 저하하게 된다.

따라서, 본 발명은 팽창장치를 실내기인 증발기 가까이에 위치할 수 있도록 하면서, 증발기와 압축기를 연결하는 저온 저압의 가스관 속에 팽창장치와 또한 팽창장치와 연결되는 고온 고압의 액관을 2중 구조로 삽입시킴으로서 현행 문제가 되고 있는 소음이나 설치공간 문제를 해결하고, 동시 고온 고압의 액관과 저온 저압의 가스관 사이의 열교환에 의해 시스템의 효율향상에도 기여하고자 하는 기술이다.

도 1은 현행 기존의 냉동·공조장치에 있어서 증발기(1), 압축기(2), 응축기(3), 팽창장치(4), 저온 저압의 액·가스 혼합관(5), 저온 저압의 가스관 (6)으로 구성되는 냉동·공조장치를 나타낸다.

도 2는 팽창장치에 고온 고압의 액관이 결합되고, 이와 같은 구조가 저온 저압의 가스관 내에 삽입되어 2중 구조로 제작되어 실내기와 실외기를 연결할 수 있는 구조이며, 팽창장치는 실내기인 증발기 가까이에 위치할 수 있도록 하고, 또한 배관의 기능과 열교환기의 기능을 겸용할 수 있도록 하여 장치의 효율향상 및 장치 설치시 설비의 간편화에 기여하고자 하는 기술이다.

Description

이중관이 설치된 냉동·공조장치{ Refrigeration and Air-Conditioning Apparatus of Institude Double Structure Pipe}

본 발명은 냉동·공조장치에 있어서 저온 저압의 가스관 내에 팽창장치가 결합된 고온 고압의 액관을 삽입하여 2중 구조로 제작하고, 팽창장치가 증발기 가까이에 설치될 수 있는 구조로 하여 실외기와 실내기를 하나의 배관으로 일체화시켜 장치의 성능향상 및 설치시 설비의 간편화를 도모하고자 하는데 목적이 있다.

벽걸이 에어컨이나 이와 유사한 구조를 가지는 냉동·공조 장치들은 증발기(evaporator), 압축기(compressor), 응축기(condenser), 팽창장치(expansion device) 등의 주요 구성기기로 구성되며, 이들 구성 기기들은 배관들로 결합된다.

배관들에 있어서 주요 구성기기들을 기준으로 설명하면, 압축기와 응축기를 연결하는 배관은 고온 고압의 가스관이며, 응축기와 팽창장치를 연결하는 배관은 고온 고압의 액관, 팽창장치와 증발기를 연결하는 배관은 저온 저압의 기체와 액체가 공존하여 흐르는 기·액 혼합관 및 증발기와 압축기를 연결하는 배관은 저온 저압의 가스관으로 구성된다. 그리고 이들 각 배관들은 내부로 순환되는 냉매의 상태에 따라 온도와 배관의 직경이 다르다. 또한, 장치의 용도나 기능에 따라 현장에서 실제적으로 설치될 때, 각 주요 구성기기들의 설치위치나 조건에 따라 상기의 각 배관의 길이도 달라지며, 배관들의 길이가 길어질수록 장치의 성능저하에 큰 영향을 미치게 된다.

특히, 현재 벽걸이형 가정용 에어컨과 같이 압축기, 응축기 및 팽창장치, 증발기가 각각 하나의 유니트로 구성되어 있는 장치들은 상기의 배관들 가운데 압축기와 응축기를 연결하는 고온 고압의 가스관과 응축기와 팽창장치를 연결하는 고온고압의 액관은 팽창장치와 증발기, 증발기와 압축기를 연결하는 저온 저압의 액·가스 혼합관 및 저온 저압의 가스관의 길이에 비해 무시해도 좋을 정도로 짧다. 그러나 대부분 압축기와 응축기 및 팽창장치가 하나의 유니트(실외 유니트)로 구성되고, 증발기(실내 유니트)가 또 하나의 유니트로 일체화된 벽걸이형 에어컨이나 이와 유사한 냉동·공조장치들은 각 유니트를 연결하는 저온 저압의 액·가스 혼합관과 저온 저압의 가스관의 길이는 상대적으로 길어지고, 이들 배관의 길이가 길어질수록 장치의 성능에도 큰 영향을 미치게 된다.

특히, 최근 건물의 고층화 및 밀집화에 따라 압축기와 응축기, 팽창장치가 일체화된 실외기 유니트의 설치 공간의 확보가 어려워짐에 따라 실외기 유니트의 설치 위치가 건물의 옥상이나 지상 등에 설치됨으로서 증발기인 실내기 유니트와의 거리가 상당히 떨어져 설치됨으로서 상대적으로 이들 두 배관의 길이도 길어지고 있다. 이와 같은 경우 배관 내로 순환하는 냉매의 관내 마찰손실이 증대되어 압력 강하가 증가하고, 또한, 팽창장치와 증발기를 연결하는 저온 저압의 액·가스 혼합관의 경우에는 열손실이 증대되어 장치의 능력이 설계용량에 미치지 못하거나, 압축기의 소요동력이 증가되어 최종적으로 시스템의 성능을 감소시키고 있다.

따라서, 본 발명은 벽걸이형 에어컨과 이와 유사한 형태의 냉동 공조장치에 있어서 실내로의 소음발생 및 설치장소의 협소 등의 이유로 기존의 압축기와 응축기가 위치하는 실외기 유니트에 설치하는 팽창장치를 실외 유니트 내에 설치하지 않고, 도 2와 같이 증발기와 압축기를 연결하는 배관인 저온 저압의 가스관 내에 삽입하여 설치하는 것이다. 그리고 저온 저압의 가스관 내에 삽입되는 위치는 증발기가 위치하는 실내기 측 가까이에 설치하여 기존 문제점으로 지적되는 소음발생, 설치장소 문제 및 열손실 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술이다. 또한, 팽창장치와 응축기를 연결하는 고온 고압의 액관도 증발기와 압축기를 연결하는 배관인 저온 저압의 가스관 내에 2중 구조로 삽입됨으로서 열교환 기능을 겸용시켜 장치의 효율 향상에도 기여할 수 있는 구조이다.

벽걸이형 에어컨이나 이와 유사한 냉동·공조장치에 있어 장치 구성요소 중의 하나인 팽창장치를 증발기와 압축기를 연결하는 배관인 저온 저압의 가스관 내에 증발기 가까이에 삽입하여 설치하는 구조 하나와 팽창밸브와 응축기를 연결하는 배관인 고온 고압의 액관도 증발기와 압축기를 연결하는 저온 저압의 가스관 내에 2중 구조로 삽입시켜 열교환을 겸할 수 있는 구조로 제작하는 기술이다.

본 발명자는 상기와 같은 관점에 착안하여 도 2와 같이 팽창장치를 저온 저압의 가스관 내의 증발기 측 가까이에 위치할 수 있도록 삽입하여 설치하고, 팽창밸브와 응축기를 연결하는 고온 고압의 액 배관도 저온 저압의 가스관 내에 2중 구조로 설치하여 기존 실외기측에 별도로 설치되던 팽창밸브와 각각 별도로 설치되던 고온 고압의 액관과 저온 저압의 가스관을 2중 구조로 콤팩트화 함으로서 설비의 간편성을 도모함과 동시에 장치의 능력을 향상 킬 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명자는 상기와 같은 원리를 이용하여 구체적인 효율검증을 실험을 통하여 확인하고 본 발명을 제안하게 되었다.

도 1은 기존 냉동·공조 장치의 시스템 구성도

도 2는 저온 저압의 가스관 내 팽창장치가 결합된 고온 고압의 액관이 삽입된 2중 구조의 배관

도 3은 도 2의 구조로 제작된 배관이 실내기와 실외기를 연결하는 배관으로 결합되는 시스템 구성도

■ 도면 1의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 ■

1. 증발기 2. 압축기 3. 응축기 4. 팽창장치 5, 저온 저압의 액·가스 혼합관 6. 저온 저압의 가스관 7. 실외 유니트 8. 실내 유니트

■ 도면 2의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1. 저온 저압의 가스관 2. 고온 고압의 액관 3. 팽창장치 4. 연결구

■ 도면 3의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1. 증발기 2. 압축기 3. 응축기 4. 팽창장치 5. 고온 고압의 액관 6. 저온 저압의 가스관 7. 실외 유니트 8. 실내 유니트

일반적으로 현행 벽걸이 에어컨과 같은 냉동·공조장치들은 크게 압축기와 응축기 및 팽창장치가 일체화된 실외기 유니트 부분과 증발기가 일체화된 실내 유니트 부분이 장치가 설치되는 장소나 여건에 따라 분리되어 설치되는 경우가 대부분이다. 이들 두 개의 유니트를 연결하는 부분은 상기에서도 설명한 바와 같이 저온 저압의 액·가스 혼합관과 저온 저압의 가스관이며, 일반적으로 두 배관의 길이는 동일한 길이로 설비된다. 이 경우 저온 저압의 액·가스 혼합관은 배관의 길이가 길어지면 길어질수록 열손실이 증대되어 장치의 능력저하를 초래하게되는 데 그 이유는 팽창장치의 설치 위치가 실외기 유니트에 설치됨으로서 고온 고압의 액냉매가 팽창장치를 통과하여 저온 저압의 액·가스 혼합상태로 되어 배관 내로 순환하게 되기 때문이다. 이와 같은 경우 팽창장치가 실내기 유니트인 증발기 입구에 설치되면 이와 같은 문제는 해결이 가능하지만 기존의 장치는 실내로의 소음발생이나 팽창장치의 실내 유니트 내 설치 공간의 협소 등의 이유로 실외기 유니트 내에 설치되고 있다.

이와 같은 기존의 장치에서 하나는 기존의 실외 유니트에 설치되는 팽창장치를 실내 유니트인 증발기 가까이에 도 2와 같이 저온 저압의 가스관 내에 삽입시키는 구조이다.

또 하나는 도 2에서와 같이 팽창장치와 연결되는 고온 고압의 액관도 저온 저압의 가스관 내에 2중 구조로 삽입하고, 도 2와 같이 응축기 부분 연결구 부근에서 분리되어 연결되도록 하는 구조이다.

따라서, 본 발명의 구성은 팽창장치를 증발기 가까이 저온 저압의 가스관 내에 삽입하여 설치하고, 팽창장치와 연결되는 고온 고압의 액관도 저온 저압의 가스관내에 2중 구조로 설치하여 하나의 단품 구조로 하는 장치와 그 방법으로 구성된다.

본 발명을 통하여 기대되는 효과는 다음과 같다.

첫째, 도 1의 기존 장치와 같이 설치될 경우에는 팽창장치가 실외기 유니트에 설치됨으로서 팽창장치와 실내 유니트인 증발기 사이의 배관 내로는 저온 저압의 기·액이 혼합된 냉매가 순환하게 됨으로서 열손실이 증대된다. 이와 같은 경우 본 발명에서와 같이 팽창장치를 실내 유니트인 증발기 부근 저온 저압의 가스관 내에 설치함으로서 기존 장치에서 발생되는 열손실이 없으므로 장치의 능력향상에 기여할 수 있다.

둘째, 도 1과 같이 기존의 장치에서는 저온 저압의 기·액 혼합관과 저온 저압의 가스관이 각각 별도로 설치되는 구조인데 비해 도 2와 같이 본 발명에서는 팽창장치와 연결되는 고온 고압의 액관을 저온 저압의 가스관 내에 2중 구조로 삽입하여 설치함으로서 압축기로의 액 유입 등의 위험성을 줄일 수 있고, 또한 고온 고압의 냉매액의 과냉각도를 증대시켜 장치의 효율향상에 기여할 수 있다.

셋째, 본 발명과 같이 팽창장치와 또한 팽창장치와 연결되는 고온 고압의 액관을 저온 저압의 가스관 내에 2중 구조로 함으로서 기존 장치에 비해 훨씬 콤팩트화하여 설비의 간편화를 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 응축기, 증발기, 압축기 등으로 구성된 냉동, 공조장치에 있어서, 실내에 설치된 증발기와 실외에 설치된 응축기의 압축기 사이에 저온저압의 가스관이 설치됨으로써, 상기 증발기에서 증발된 냉매가 상기 저온저압의 가스관을 통하여 상기 응축기로 유입되고, 상기 저온저압의 가스관 내부에 고온고압의 액관이 설치되어, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 상기 고온고압의 액관을 통하여 다시 상기 증발기로 재유입되며, 상기 고온고압 액관의 일정위치에 팽창장치가 형성된 것을 특징으로 하는 이중관이 설치된 냉동,공조장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 팽창장치는 일정한 관경이 갑자기 좁아지다가 다시 넓어지게 구성된 것을 특징으로 하는 이중관이 설치된 냉동·공조장치