KR200302315Y1

KR200302315Y1 - 항온공조기의 냉매냉각장치

Info

Publication number: KR200302315Y1
Application number: KR20-2002-0027804U
Authority: KR
Inventors: 이항식; 이경환
Original assignee: 이경환
Priority date: 2002-09-16
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2003-01-30

Abstract

본 고안은 압축기와 응축기 및 증발기 등이 일체로 장착되고 실내 온도를 조절하는 항온공조기에서, 히트 파이프를 이용하여 냉매를 냉각시키도록 하는 항온공조기의 냉매 냉각장치에 관한 것으로, 냉방 작동시 증발기로 유입되는 냉매를 충분히 냉각시켜주고 난방 작동시는 응축기로 유입되는 냉매의 온도를 높여주어 응축기 및 증발기의 효율을 향상시키고 응축기팬의 부하를 줄이는 한편 전력소모를 감소시키도록 한 것이다.

이러한 본 고안은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지는 냉매 사이클에 있어서, 냉방시 응축기를 거친 냉매가 상하로 배치된 열매체통과 흡열통으로 이루어진 히트파이프의 열매체통을 거친 후 흡열통을 거쳐 팽창밸브를 거치고 증발기를 거쳐 압축기로 유입되게 하고, 난방시는 압축기를 거친 냉매가 증발기와 팽창밸브를 거친 후 히트파이프의 열매체통에서 전기히터로 가열되어 응축기로 유입되게 하므로서 이루어지는 것으로, 냉방시 냉매온도를 응축기와 히트파이프를 이용하여 낮추어주고, 난방시는 냉매온도를 히트파이프의 열매체통을 감싸는 전기히터로 높여주도록 한 것이다.

Description

항온공조기의 냉매 냉각장치{Refrigerant cooling device of airconditioner}

일반적으로 항온항습기는 실내온도와 습도를 조절하도록 냉난방장치와 가습및 제습장치가 장착되며, 특히 온도와 습도에 영향을 받는 컴퓨터나 전자기기가 설치된 전산실 등에 설치되어 실내온도와 습도를 최적으로 유지시켜 주고 있다.

본 출원의 발명자는 기존 실외에 설치되는 압축기와 응축기를 본체에 일체로 장착하여 설치작업이 매우 간편한 "일체형 항온항습기"를 특허 제 260036 호로 특허 받은 바 있으며, 상기 일체형 항온항습기는 응축기의 방출열로 물을 가열하여 실내 가습이 수행되도록 구성되고, 응축기팬으로 응축기를 냉각시키는 한편 방출열을 실외로 배출하게 된다.

이러한 일체형 항온항습기는 냉매를 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기의 순서로 흐르게 하여 내부 냉방을 하도록 하고, 냉매를 압축기, 증발기, 팽창밸브, 응축기의 순서로 흐르게 하여 실내 난방을 하도록 하고 있으며, 실내 냉방의 경우 일체형 항온항습기는 고온 고압상태의 냉매를 응축기와 가습보조응축기에서 냉매온도를 낮추어 냉방 효율을 높일 수 있도록 하고 있으나, 응축기에서 냉매온도를 원하는 만큼 충분히 냉각시키지 못함에 따라 응축기를 강제 냉각시키는 응축기팬에 과부하가 발생하고, 이로써 전력소모가 급격히 증가하여 항온공조기의 유지관리에 어려움을 야기하고 있었다.

특히, 여름철과 같이 기온이 35℃~37℃ 정도로 높아지면 실내온도를 낮추기위하여 냉방싸이클이 지속적으로 작동하게 되며, 이때 응축기에서 냉매의 온도를 충분히 냉각시키지 못하면 냉매온도가 높은 상태에서 냉방싸이클이 수행되므로써 열효율이 현저하게 떨어지는 한편 응축기팬에 과부하가 발생하고 있다.

그리고 실내 난방의 경우는 외기의 온도가 낮아 응축기로 유입되는 냉매의 온도가 따라서 낮아지게 되고, 냉매의 온도가 일정온도 이상 낮아질 경우 응축기가 증발기로서의 기능을 충분히 발휘하지 못하여 난방효율이 떨어지는 문제가 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 기존 항온공조기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 냉방 작동시는 증발기로 유입되는 냉매의 온도를 낮추어 주어 냉방 효율을 향상시키도록 하는 한편 난방 작동시는 응축기로 유입되는 냉매의 온도를 상승시켜 주어 난방 효율을 향상시키도록 한 것으로, 상하로 냉매관이 지나는 열매체통과 흡열통을 설치하고 상기 열매체통과 흡열통 사이는 열방출핀이 고정된 열방출관으로 연결하여 내부에 채워진 열매체(프레온가스,알콜)의 증발 및 응축작용으로 열교환이 수행되어 열을 방출하는 히트-파이프를 사용하여 냉,난방시 냉매의 온도를 일정온도씩 낮추어주거나 높여 주도록 하여 냉,난방 효율을 높이도록 하는 것이다.

이러한 본 고안은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지는 냉매 사이클에 있어서, 냉방시 응축기를 거친 냉매가 상하로 배치된 열매체통과 흡열통으로 이루어진 히트파이프의 열매체통을 거친 후 흡열통을 거쳐 팽창밸브를 거치고 증발기를 거쳐 압축기로 유입되게 하고, 난방시는 압축기를 거친 냉매가 증발기와팽창밸브를 거친 후 히트파이프의 열매체통에서 전기히터로 가열되어 응축기로 유입되게 하므로서 이루어지는 것으로, 냉방시 냉매온도를 응축기와 히트파이프를 이용하여 낮추어주고, 난방시는 냉매온도를 히트파이프의 열매체통을 감싸는 전기히터로 높여주도록 한 것이다.

도 1 은 본 고안의 실시예 계통도

도 2 는 본 고안의 히트파이프 사시도

도 3 는 본 고안의 히트파이프 일부절결 정면도

도 4 는 본 고안의 히트파이프에 히터를 설치한 상태의 단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

5. 사방밸브 10. 압축기 11. 가습보조응축기

12. 응축기 15,15'. 팽창밸브 17.17'. 체크밸브

20. 히트파이프 31. 열매체통 32. 열방출관

33. 흡열통 34,35. 냉매관 40. 전기히터

본 고안은 항온공조기에 히트-파이프(30)를 설치하여 냉방시 냉매의 온도를 소정온도 낮추어 냉각과정에서 냉매가 충분히 냉각되게 하고, 난방시는 히트파이프(30)에 설치된 전기히터(40)로 냉매의 온도를 소정온도 높여주어 외기 온도가 낮을 경우에도 냉매의 압축이 충분히 이루어지게 하므로서 난방효율을 높이는 것으로, 이하 도면을 참고하여 본 고안에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

본 고안은 압축기(10)와 증발기(20) 및 응축기(12)가 본체에 장착되고 도시되지 아니한 응축기팬이 응축기(12)를 강제 냉각시켜 방출열을 실외로 배출하는 한편 가습팬이 구비된 가습보조응축기(11)를 작동시켜 증발기(20)에서 발생된 응축수를 모아준 물을 가열하여 실내를 가습하는 항온공조기에 있어서, 진공상태의 내부에 열매체(37)가 수용되고 고온 고압상태의 냉매가 제공되는 냉매관(34)이 내부에 다수 개 병렬로 설치된 열매체통(31)이 구비되고, 그 상측부에 직경이 작은 다수 개의 열방출관(32)이 상부로 형성되며, 상기 열방출관(32)의 상단부에 내부가 진공상태이며 저온 저압상태의 냉매가 제공되는 냉매관(35)이 내부에 다수 개 병렬로 설치된 흡열통(33)이 구비되고, 상기 흡열통(33)에서 응축된 열매체(37)를 열방출관(31)으로 회수하는 체크밸브(39)가 구비된 회수관(38)으로 이루어지는 히트파이프(30)를 본체에 설치하여 냉방작동시 냉매의 온도를 낮추어주고, 난방작동시는 열방출관(31)을 감싸게 설치된 전기히터(40)에서 냉매온도를 높여주도록 하는 것이다.

본 고안에서 냉매가 압축기(10)에서 사방밸브(5)와 응축기(12) 및 팽창밸브(15)와 증발기(20)를 거치는 냉방싸이클과, 겨울철 상기된 냉방싸이클이 역으로 작동하여 압축기(10)에서 사방밸브(5)와 증발기(20)를 거쳐 팽창밸브(15)와 응축기(12)를 거치는 난방싸이클은 기존과 동일하다.

도면 중 미 설명부호 14 는 필터드라이어, 17 은 체크밸브, 18 은 사이드 글라스, 21 은 보조가열기, 22 는 히터, 23 은 스트레이너, 24 는 압력스위치 이다.

본 고안은 상기된 냉매 사이클에서 응축기(12)와 팽창밸브(15)사이에 히트파이프(30)를 설치하되 상기 히트파이프(30)의 열매체통(31)에는 전기히터(40)로 감싸는 한편 양측으로 각각 응축기(12)와 팽창밸브(15)를 연결하고, 흡열통(33)에는 양측으로 각각 증발기(20)와 압축기(10)를 연결하여 냉매를 냉각 또는 가온시켜 냉방이나 난방시 냉매온도를 낮추거나 높이도록 한다.

본 고안의 히트파이프(30)는 상하측에 각각 흡열통(33)과 열매체통(31)을 설치하되 흡열통(33)과 열매체통(31)은 열방출핀(36)이 고정된 열방출관(32)으로 연통되게 연결하고, 열매체통(31)과 흡열통(33)에는 냉매가 흐르는 수 개의 냉매관(34)(35)을 병렬로 연결하며, 내부는 진공상태의 공간을 갖는 한편 일정량이 열매체(37)를 채우되 상기 열매체(37)는 적은 열에도 증발이 쉽게 일어나는 프레온 가스, 알콜 등을 사용한다.

본 고안의 히트파이프(30)를 구성하는 열매체통(31)에는 외측을 전기히터(40)로 감싸주어 난방시 냉매의 온도를 전기히터(40)의 열을 이용하여 가온 시키도록 하며, 또한 열매체통(31)과 흡열통(33)사이는 흡열통(33)에서 응축된 열매체(37)를 열매체통(31)으로 회수하기 위한 회수관(38)을 설치하되 상기 회수관(38)에는 흡열통(33)에 열매체통(31)으로만 흐르게 하는 체크밸브(39)를 설치한다.

이러한 히트파이프(30)는 냉방시 열매체통(31)을 지나는 냉매관(34)으로 고온의 냉매가 지나면 열매체(37)와 열교환되어 냉매는 냉각되고 열매체(37)는 증발되어 열방출관(32)을 통하여 흡열통(33)으로 이동하게 되고 열매체통(31)에서 증발된 열매체(37)는 열방출관(32)을 지나면서 냉각되어 흡열통(33)에서 응축되게 되며 이때 흡열통(33)은 열매체통(31)과 반대로 냉각되게 되므로, 흡열통(33)의 냉매관(35)으로 지나는 냉매는 흡열통(33)에서 냉각되게 되고, 흡열통(33)에서 응축된 열매체(37)는 회수관(38)과 체크밸브(39)를 통하여 열매체통(31)으로 회수되는 과정을 반복하므로서 냉방 작동시 냉매를 냉각시키게 되며, 난방시는 열매체통(31)을 지나는 냉매가 전기히터(40)의 작동시 발생되는 열에 의하여 가온된 후 열매체통(31)을 빠져나가도록 하여 난방시 냉매를 가온시키게 된다.

본 고안에서 냉방작동시의 냉매흐름을 살펴보면, 압축기(10), 가습보조응축기(11), 사방밸브(5), 응축기(12), 히트파이프(30)의 열매체통(31), 필터드라이어(14), 팽창밸브(15), 분배기(16), 증발기(20), 히트파이프(30)의 흡열통(33), 사방밸브(5), 보조가열기(21), 스트레이너(23), 압축기(10)의 순으로 흐르게 된다.

다음으로 난방작동시의 냉매흐름을 살펴보면, 압축기(10), 가습보조응축기(11), 사방밸브(5), 히트파이프(30)의 흡열통(33), 증발기(20), 분배기(16), 팽창밸브(15), 필터드라이어(14), 히트파이프(30)의 열매체통(31), 응축기(12), 사방밸브(5), 보조가열기(21), 스트레이너(23), 압축기(10)의 순으로 흐르게 된다.

이하 상기된 냉매 흐름시 히트파이프(30)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

냉방 작동시 히트파이프(30)의 열매체통(31)에는 응축기(12)를 거친 고온의 냉매가 냉매관(35)으로 유입되어 열매체(37)를 증발시키면서 냉매의 온도가 낮추어지게 되고, 증발된 열매체(37)는 열방출관(32)을 지나면서 냉각되어 흡열통(33)으로 유입되며, 상기 열매체통(31)을 통과한 냉매는 팽창밸브(15)와 증발기(20)를 거친 후 다시 흡열통(33)의 냉매관(35)을 지나면서 냉각된 열매체(37)와 접촉되어 다시 한번 냉매의 온도를 낮추어 준 후 냉매를 사방밸브(5)로 방출하게 되므로, 냉방 작동시 냉매는 히트파이프(30)를 거치면서 온도가 낮추어지게 된다.

따라서 냉방시 냉매 온도를 낮추어 주게 되므로서 냉방효율을 높이는 한편 응축기팬의 부하를 줄여줄 수 있는 것이다.

다음으로 난방작동시를 살펴본다.

난방작동시 냉매는 히트파이프(30)를 통하여 냉매를 가온시키게 되는 것으로, 난방시 압축기(10)에서 분출된 냉매는 사방밸브(5)를 거쳐 히트파이프(30)의 흡열통(33)을 거친 후 증발기(20)를 통하게 되고, 증발기(20)에서 배출된 냉매는분배기(16)를 통하고 팽창밸브(15)를 통한 후 히트파이프(30)의 열매체통(31)을 통하게 되며, 이때 열매체통(31)의 외측을 감싸는 전기히터(40)가 작동되어 열매체통(31)의 내부에 채워진 열매체(37)를 가열하여 냉매의 온도를 높여주게 되므로 열매체통(31)을 통과한 냉매는 온도가 상승하게 되고, 이러한 냉매는 응축기(12)를 통한 후 사방밸브(5)를 통하고 보조가열기(21)를 통하여 압축기(10)로 유입되게 된다.

따라서 동절기에 히트파이프(30)에서 전기히터(40)를 작동시켜 압축기(10)로 인가시키는 냉매의 온도를 상승시킴으로서 동절기에 냉매의 과냉으로 인하여 압축기(10)의 압축효율이 떨어지게 되는 것을 방지하게 된다.

본 고안은 압축기와 응축기 및 증발기 등이 일체로 장착되고 실내 온도와 습도를 조절하는 항온공조기에서, 히트 파이프의 상하로 흐르는 냉매의 온도차이를 이용하여 냉매를 냉각시키거나 전기히터를 이용하여 냉각시키는 것으로, 냉방 작동시는 팽창밸브로 유입되는 냉매를 충분히 냉각시켜주고 난방 작동시는 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 높여주도록 하므로서, 응축기 및 압축기의 응축 및 압축 효율을 향상시키는 한편 압축기팬의 부하를 줄이고 전력소모를 절감시킬 수 있는 것이다.

Claims

압축기(10), 응축기(12), 팽창밸브(16), 증발기(17)를 한 몸체에 설치하고 사방밸브(5)를 절환시켜 냉,난방을 선택하는 항온공조기에 있어서,

압축기(10)에서 배출되고 사방밸브(5)와 응축기(12)를 거친 냉매가 상하로 배치된 열매체통(31)과 흡열통(33)으로 이루어지는 히트파이프(30)의 열매체통(31)을 거치도록 구성하고,

상기 열매체통(31)에서 배출된 냉매는 팽창밸브(15)를 거쳐 증발기(20)를 거친 후 히트파이프(30)의 흡열통(33)을 거치도록 구성하며,

상기 흡열통(33)을 통과한 냉매는 압축기(10)로 유입되게 구성한 것을 특징으로 하는 항온공조기의 냉매냉각장치.
제1항에 있어서, 히트파이프(30)는 수 개의 냉매관(34)(35)이 병렬로 설치된 열매체통(31)과 흡열통(33) 사이를 열방출핀(36)이 고정된 열방출관(32)으로 연통시켜 연결하되 상기 열매체통(31)에는 열에 의해 증발되는 열매체(37)가 채워지게 하고, 상기 열매체관(31)과 흡열통(33)사이는 회수관(38)을 설치하되 상기 회수관(38)에는 열매체(37)가 흡열통(33)에서 열매체관(31)으로만 흐르게 하는 체크밸브(39)를 설치 구성한 것을 특징으로 하는 항온공조기의 냉매냉각장치.
제1항에 있어서, 히트파이프(30)를 구성하는 열매체통(31)의 외부에는 난방시 작동되는 전기히터(40)로 감싸주게 구성한 것을 특징으로 하는 항온공조기의 냉매냉각장치.