KR20030034644A - 분리형 공기조화기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내기와 실외기를 장배관으로 연결하는 분리형 공기조화기 시스템에 관한 것으로서, 특히 실내기와 실외기를 연결하는 장배관에는 보조 팽창밸브가 설치되어 냉매를 원활하게 실내기 측으로 유입시키는 분리형 공기조화기 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 분리형 공기조화기 시스템은 압축기와 응축기 및 팽창밸브가 포함되는 실외기와, 증발기가 포함되는 실내기가 장배관으로 연결되는 분리형 공기조화기에 있어서, 상기 실외기와 실내기 사이의 장배관에는 상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 증발기 측으로 원활하게 유입되도록 냉매의 일부를 상변화시킴과 동시에 감압시키는 보조 팽창밸브가 설치되는 것으로 실내기와 실외기가 먼 거리에 위치되어 장배관으로 연결되는 경우 압축기의 구동으로 냉매를 증발기 측으로 원활하게 유입시키기 어려운 경우 간단하게 장배관에 보조 팽창밸브를 설치함으로 냉매를 상변화시킴과 동시에 감압시킴으로 냉매를 제어하기 때문에 압축기에 과도한 부하가 걸리지 않고도 냉매가 원활하게 순환시킬 수 있다.

Description

분리형 공기조화기 시스템 {Air-Conditioner System}

본 발명은 실내기와 실외기를 장배관으로 연결하는 분리형 공기조화기 시스템에 관한 것으로서, 특히 실내기와 실외기를 연결하는 장배관에는 보조 팽창밸브가 설치되어 냉매를 원활하게 실내기 측으로 유입시키는 분리형 공기조화기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내공기를 괘적하게 유지하기 위한 장치로써, 최근 큰 건물 등과 같은 곳에는 실내측 열교환기 및 송풍기가 내장된 실내기가 실내나 천정 또는 벽에 삽입 설치되고, 실외측 열교환기 및 송풍기와 압축기가 내장된 실외기는 실외측에 설치되는 분리형 공기조화기가 많이 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 분리형 공기조화기가 개략적으로 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 분리형 공기화기 시스템의 사이클 구성도이다.

종래 기술에 따른 분리형 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이 실내기(10)에 증발기(12) 및 송풍기(14)가 구비된 냉각 장치가 설치되고, 실외기(20)에는 압축기(22)와 응축기(24)가 구비된 방열 장치가 설치되어 있으며, 상기 실내기(10)와 실외기(20)는 상호 냉매배관(30)으로 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 분리형 공기조화기 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(22)에서 토출된 고온고압의 기체냉매가 응축기(24)로 유입되고, 고온고압의 기체냉매는 상기 응축기(24) 내부를 흐르면서 외부 공기와 열교환되어 기체상태에서 액체상태로 변화되면서 중온고압의 액체냉매가 된다.

그리고, 상기 응축기(24)를 통과한 중온고압의 액체냉매는 팽창밸브(26)가 실내기(10) 측에 위치된 경우에는 냉매배관(30)을 통해 실내기 측의 팽창밸브(26)를 거치면서 감압되어 저온저압의 액체냉매로 변화되어 증발기(12)로 유입되고, 상기 팽창밸브(26)가 실외기(20) 측에 위치된 경우에는 팽창밸브(26)를 거치면서 저온저압의 액체냉매로 변화되어 상기 냉매배관(30)을 통해 증발기(12)로 유입된다.

상기와 같이 증발기(12)로 유입된 저온저압의 액체냉매는 상기 증발기(12)를 통과하면서 실내공기와 열교환되어 증발되는데, 상기 증발기(12)에서 일부 증발되지 못한 액체냉매는 압축기(22)의 후단에 설치된 어큐뮬레이터(21)에서 걸러진 뒤, 기체냉매만 다시 실외기 측의 압축기(22)로 흡입되면서 연속적으로 순환하게 된다.

상기와 같이 구성된 분리형 공기조화기는 실내기(10)와 실외기(20)를 연결하는 냉매배관(30)이 통상 10m 이내이나 실외기(20)나 실내기(10)의 설치 조건에 따라 냉매배관(30)의 길이가 상당히 길어지는 경우가 있다.

특히, 최근에는 분리형 공기조화기는 고층 건물 등과 같은 곳에 실내기와 실외기가 먼 거리에 설치될 경우 실내기(10)와 실외기(20)를 연결하는 냉매배관(30)이 30m 이상인 장배관이 설치된다.

이와 같이 실내기(10)와 실외기(20) 사이에 장배관이 설치되면, 공기조화기 운전시 압축기(22) 측에서 토출되는 냉매가 원활하게 증발기(14) 측으로 유입되기 위해서는 압축기(22) 측에 과도한 토출압이 요구됨으로 압축기에 과도한 부하가 걸릴 뿐 아니라 압축기(22) 측으로 유입되는 냉매량이 줄어들게 된다.

따라서, 압축기(22)에 과도한 부하가 걸리게 되는 것과 압축기(22) 측으로 유입되는 냉매량이 줄어드는 것을 방지하기 위하여 이와 같이 실내기(10)와 실외기(20) 사이에 장배관이 설치되는 경우에는 응축기(24) 후단에는 전자 팽창밸브(28)가 설치되고, 상기 전자 팽창밸브(28)는 응축기(24)의 평균온도와 과냉각도 및 과열도 등과 같은 종합적인 데이터에 의해 제어됨으로 냉매의 유량을 조절하여실외기(20)를 통과한 냉매가 실내기(10) 측으로 유입되도록 한다.

또한, 분리형 공기조화기가 난방 사이클을 구성하기 위해서는 별도의 체크 밸브가 부착되어 냉매의 유량을 제어한다.

그러나, 종래 기술에 따른 분리형 공기조화기 시스템은 압축기에 과도한 부하가 걸릴 뿐 아니라 압축기 측으로 유입되는 냉매량이 줄어들어 시스템 전체의 냉각효율을 떨어뜨리고, 냉매 유량을 제어하기 위하여 종합적인 데이터를 구축해야 하기 때문에 과도한 비용이 요구되며, 난방 사이클 구성시에 별도의 체크 밸브를 설치하여 냉방시와는 달리 별도의 냉매유량을 제어해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실외기와 실내기 사이에 장배관이 설치된 경우 장배관을 통과하는 냉매를 감압시킴과 동시에 상변화시킴으로 냉매가 실외기에서 실내기 측으로 원활하게 유입되도록 하는 분리형 공기조화기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 분리형 공기조화기가 개략적으로 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 분리형 공기조화기 시스템의 사이클 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 분리형 공기조화기 시스템의 사이클 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 실내기 52: 증발기

60 : 실외기 62 : 압축기

64 : 응축기 66 : 팽창밸브

70 : 냉매배관 72 : 제1보조 팽창밸브

74 : 제2보조 팽창밸브 76 : 보조 어큐뮬레이터

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 분리형 공기조화기 시스템은 압축기와 응축기 및 팽창밸브가 포함되는 실외기와, 증발기가 포함되는 실내기가 장배관으로 연결되는 분리형 공기조화기에 있어서, 상기 실외기와 실내기 사이의 장배관에는 상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 증발기 측으로 원활하게 유입되도록냉매의 일부를 감압시킴과 동시에 상변화시키는 보조 팽창밸브가 설치된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 분리형 공기조화기 시스템의 사이클 구성도이다.

상기 본 발명에 따른 분리형 공기조화기 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 실외기와 실내기가 장배관에 의해 연결된 공기조화기에 적용되는 것으로서, 실외기(60) 측에는 어큐뮬레이터(61), 압축기(62), 응축기(64), 실외측 송풍기(65), 팽창밸브(66)가 설치되고, 실내기(50) 측에는 증발기(52), 실내측 송풍기(54)가 설치되며, 상기 실외기(60)와 실내기(50)는 긴 냉매배관(70)에 의해 연결되고, 상기 냉매배관(70)에는 냉매의 일부를 감압시킴과 동시에 열교환시키는 보조 팽창밸브(72,74)가 설치된다.

여기서, 실외기(60) 측에 설치되는 팽창밸브(66)는 실내기(10) 측에 설치될 수도 있고, 상기 팽창밸브(66)의 설치 위치에 따라 보조 팽창밸브(72,74)의 설치 위치도 달라진다.

상기 보조 팽창밸브(72,74)는 상기와 같이 긴 냉매배관(70)에 일정간격을 두고 다수개가 설치되는 것으로 여기서는 팽창밸브(66)가 실외기(60)의 후단 측에 설치된 경우 긴 냉매배관(70)의 중간에 제1보조 팽창밸브(72)가 설치되고, 실내기(50)의 전단 측에 제2보조 팽창밸브(74)가 설치된다.

특히, 분리형 공기조화기가 난방 사이클을 구성할 경우 상기 제1보조 팽창밸브(72)는 일정량의 냉매가 통과되도록 선정해 둠으로 냉난방 사이클을 구성시 냉매 유량이 동일하게 제어되도록 한다.

상기와 같이 실외기(60)와 실내기(50) 사이를 연결하는 긴 냉매배관(70)에 다수개의 보조 팽창밸브(72,74)가 설치됨으로 냉매는 여러 차례에 걸쳐 감압되고 상변화되기 때문에 실내기(50) 측으로 유입되는 냉매량이 부족하여 냉각효율이 떨어질 수 있다.

따라서, 실내기(50) 측으로 유입되는 냉매량이 부족한 것을 방지하기 위하여 상기 냉매배관(70)에는 소정치의 액체냉매를 냉매배관(70)으로 추가 공급할 수 있도록 액체냉매가 저장될 수 있는 보조 어큐뮬레이터(76)가 일정간격을 두고 다수개가 설치된다.

여기서, 상기 보조 어큐뮬레이터(76)는 압축기(62)의 체적량, 증발기(64)의 용적량, 냉매배관(70)의 직경 등을 고려하여 그 사이즈가 결정되며, 상기 냉매배관(70)이 50m 설치될 때마다 상기 제1보조 팽창밸브(72)를 지나는 냉매유량에 의해 제어되어 액체냉매가 추가 공급될 수 있도록 설치된다.

특히, 상기 보조 어큐뮬레이터(76)는 상기 냉매배관(70)에 별도로 부착될 수도 있고, 상기 압축기(62)의 전단에 설치되는 어큐뮬레이터(61)와 연결되어 상기 어큐뮬레이터(61)로부터 액체냉매를 공급받아 상기 냉매배관(70)에 액체냉매를 추가 공급하도록 설치될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

실내기(50)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(61)에서 액체냉매가 걸러짐으로 기체냉매만 압축기(62) 측으로 유입되어 고온고압으로 압축되고, 고온고압으로 압축된 기체냉매는 응축기(64)를 지나면서 실외측 송풍기(65)에 의해 강제 송풍되는실외공기와 열교환되어 중온고압의 액체냉매가 되며, 중온고압으로 응축된 액체냉매는 팽창밸브(66)를 지나면서 일부가 감압됨과 동시에 기체냉매로 변한다.

상기 팽창밸브(66)를 통해 일부 감압된 냉매는 긴 냉매배관(70)을 따라 실내기() 측으로 유입되는데, 냉매는 상기 냉매배관(70)에 설치된 제1보조 팽창밸브(72)를 거치면서 감압됨과 동시에 상변화(액체->기체)되면서 일정압력 이하로 떨어지고, 일정압력 이하로 떨어진 냉매는 압력차로 인하여 긴 냉매배관(70)을 따라 실내기(50) 측으로 유입된다.

여기서, 냉매의 일부가 기체 상태로 상변화됨으로 상기 냉매배관(70)을 지나 증발기(52) 측으로 유입되는 냉매유량이 부족할 경우에는 미리 선정해 둔 제1보조 팽창밸브(72)를 지나는 냉매유량에 의해 제어되는 어큐뮬레이터(76)로부터 액체냉매가 상기 냉매배관(70)에 추가 공급된다.

상기 실내기(50) 측으로 유입되기 전 냉매는 일부가 액체에서 기체로 상변화되었기 때문에 냉각효율이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 제2보조 팽창밸브(74)를 거치도록 하여 압력을 더 떨어뜨림으로 증발기(52)의 각 경로별로 원활하게 유입되도록 하고, 저온저압의 냉매(Two-Phase)는 상기 증발기(52)를 통과하면서 실내측 송풍기(54)에 의해 강제 송풍된 실내공기와 열교환을 통하여 저온저압의 기체냉매가 되어 다시 압축기(62) 측으로 유입되면서 순환하게 된다.

난방시에도 상기와 같은 냉동 사이클에 냉매가 반대로 순환하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 분리형 공기조화기 시스템은 실외기와 실내기가 장배관으로 연결되는 경우 장배관에 다수개의 보조 팽창밸브를 설치함으로 실외기로부터 유출된 냉매는 장배관을 통과하면서 감압됨과 동시에 상변화되면서 실내기 측으로 원활하게 유입되기 때문에 장배관으로 연결되는 분리형 공기조화기에서 간단하게 냉매를 순환시킴으로 비용을 저감할 뿐 아니라 냉방효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 실외기와 실내기가 장배관으로 연결된 분리형 공기조화기에 보조 팽창밸브만 설치함으로 기존의 장배관으로 연결된 분리형 공기조화기에 모두 적용이 가능한 이점이 있다.

또한, 분리형 공기조화기의 난방 사이클 구성시 별도의 냉매유량 제어를 위한 체크 밸브를 부착할 필요 없이 보조 팽창밸브를 지나는 냉매의 유량을 선정하여 냉난방 사이클 유량을 동일하게 제어함으로 간단하게 냉매의 유량을 제어할 수 이점이 있다.

Claims (4)

1. 압축기와 응축기 및 팽창밸브가 포함되는 실외기와, 증발기가 포함되는 실내기가 장배관으로 연결되는 분리형 공기조화기에 있어서,

   상기 실외기와 실내기 사이의 장배관에는 상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 증발기 측으로 원활하게 유입되도록 냉매의 일부를 감압시킴과 동시에 상변화시키는 보조 팽창밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 팽창밸브는 상기 장배관에 일정간격을 두고 다수개가 설치된 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실외기와 실내기 사이의 장배관에는 상기 장배관에 소정치의 액체냉매를 추가 공급할 수 있도록 액체냉매가 저장되는 다수개의 보조 어큐뮬레이터가 일정간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 보조 어큐뮬레이터는 장배관에 50m 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 시스템.