KR20060122356A

KR20060122356A - 공기 조화기

Info

Publication number: KR20060122356A
Application number: KR1020050044745A
Authority: KR
Inventors: 박형진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-11-30

Abstract

본 발명에 따른 공기 조화기는 냉매를 저압에서 고압으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 고압의 냉매로 응축되도록 하는 실외 열교환기; 상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 저장되는 수액기부; 상기 수액기부에서 공급되는 냉매가 팽창되도록 하는 팽창장치; 상기 팽창기에서 팽창된 냉매가 저압의 기체냉매로 증발되는 실내 열교환기; 및 상기 실내 열교환기를 거친 냉매에서 기액을 분리하는 기액분리부가 포함되며, 상기 수액기부와 기액분리부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해서 기액분리기와 수액기가 일체로 형성되어 구조적으로 설치공간이 적게 소요되는 장점이 있다.

또한, 기액분리부와 수액기부 사이에 열교환이 수행되어 효율을 높임으로써, 압축기에 액냉매가 유입되지 못하게 되어 압축기의 소손을 방지할 수 있게 되며, 냉매의 안정적인 조절이 가능하게 되어 냉매효과가 증대되는 장점이 있다.

수액기부, 기액분리부, 일체

Description

공기 조화기{Air conditioner}

도 1은 일반적인 멀티형 공기 조화기의 사시도.

도 2는 일반적인 멀티형 공기 조화기의 냉방 운전시 사이클 구성도.

도 3은 종래 기술에 따른 수액기의 사시도.

도 4는 종래 기술에 따른 기액분리기의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 멀티형 공기 조화기의 냉방 운전시 사이클 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 기액분리부와 수액기부가 일체로 형성된 모습을 보여주는 사시도.

도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ′의 단면도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예를 보여주는 도면.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

8: 실내열교환기 10 : 실내기 50 : 실외기

51 : 압축기 52 : 오일 분리기 54 : 실외열교환기

57 : 팽창밸브 58 : 냉매분배수단 100 : 케이스

102 : 격벽 110 : 수액기부 120 : 기액분리부

본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로서, 상세하게는 기액분리기와 수액기가 별도로 분리되지 않고 일체로 형성되도록 함으로써 냉동시스템이 안정적으로 운전되도록 하며, 설치 공간을 축소하고, 용기 크기의 축소로 인한 비용을 절감할 수 있는 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기 조화기는 내부를 순환하는 냉매가 압축과정, 응축과정, 팽창과정 및 증발과정이라는 냉동 사이클을 수행하게 된다. 특히, 에어컨의 경우, 냉매가 고온 및 고압으로 압축된 다음, 응축기에서 열을 외부로 방출하고, 팽창밸브를 통과하면서 온도와 압력이 현저히 떨어지게 된다. 그리고, 저온 및 저압의 냉매가 증발기를 지나면서 열을 흡수한 다음, 응축기로 다시 들어가게 된다.

여기서, 상기 압축과정, 응축과정 및 팽창과정은 에어컨의 실외기 내에서 수행되고, 상기 증발과정은 실내기의 송풍팬과 열교환기에 의하여 수행된다.

또한, 상기 공기 조화기는 하나의 실외기에 하나의 실내기가 설치되는 일반적인 공기 조화기와 하나의 실외기에 다수 개의 실내기가 연결되는 멀티형 공기 조화기로 구분된다.

도 1은 일반적인 멀티형 공기 조화기의 사시도이고, 도 2는 일반적인 멀티형 공기 조화기의 냉방 운전시 사이클 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 각각의 실내기(10)에는 실내의 공기를 실내기 내부로 흡입한 후 실내로 다시 토출시키는 실내 송풍기(6)와, 상기 실내기(10) 내로 흡입된 공기를 냉매와 열교환되게 하열 가열 또는 냉각시키는 실내 열교환기(8)가 장착된다.

한편, 상기 실외기(50)는 상기 실내기(10)로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기(51)와, 상기 압축기(51)에 의해 압축된 고온고압의 냉매를 중온고압 상태로 응축시키는 실외 열교환기(54)와, 상기 실외 열교환기(54)의 일측에 배치되어 상기 실외 열교환기(54)를 향해 송풍함으로써 열교환작용을 촉진시키는 송풍팬(55)이 포함된다.

또한, 상기 압축기(51)의 흡입측에는 실내기(10)의 실내 열교환기(8)에서 미처 증발하지 못한 액체 냉매를 분리하여 기체상태의 냉매가 흡입될 수 있도록 기액분리기(70)가 결합되어 있고, 상기 압축기(51)의 토출측에는 유입된 오일을 회수하여 상기 압축기(52)로 다시 보내고 기체 상태의 냉매만 실외 열교환기(54)로 보내는 역할을 하는 오일 분리기(52)가 설치되며, 상기 오일 분리기(52)의 일측에는 공기 조화기가 냉방으로 운전되거나 난방으로 운전될 경우 상기 압축기(51)로 유입되거나 토출되는 냉매의 흐름을 각 운전 모드에 맞게 변화시키기 위한 사방변(53)이 구비된다.

한편, 상기 실외 열교환기(54)의 토출측에는 잉여냉매를 임시적으로 저장하는 기능을 수행하는 수액기(60)가 설치되어, 상기 실외 열교환기(54)에서 토출된 액체냉매는 상기 수액기(60)를 통과하여 팽창장치(57)로 보내지게 된다.

또한, 상기 실외 열교환기(54)와 상기 실내기(10) 사에에 설치되어 냉매의 감압 정도를 조절할 뿐만 아니라, 순환되는 냉매의 유량을 조절하는 팽창 분배수단 (58)이 구비된다.

한편, 난방사이클은 상기 냉방사이클의 역으로 순환된다. 즉 상기 사이클도에서 실선은 냉방사이클을 나타내고 점선은 난방사이클을 나타낸다.

도 3은 종래 기술에 따른 수액기의 사시도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 기액분리기의 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 수액기(60)와 기액분리기(70)는 각각 별개로 구비되며, 상기 수액기(60)와 기액분리기(70) 각각은 본체(61)(71)와, 냉매가 흡입되는 흡입관(62)(72)과 냉매가 배출되는 배출관(64)(74)이 구비된다.

상세히, 상기 수액기(60)의 흡입관(62) 및 배출관(64)은 상측에 형성되고, 상기 수액기(60) 내부에서 소정 길이만큼 하측으로 연장되도록 형성된다.

한편, 상기 기액분리기(70)의 흡입관(72)은 하측에 형성되고, 배출관(74)은 상측에 형성되며, 상기 흡입관(72)은 상기 기액분리기(70)의 내부에서 소정길이 만큼 상측으로 연장되도록 형성된다. 따라서, 상기 흡입관(72)으로 유입되는 2상의 냉매에서 기액이 분리되고 그중 기체상태의 냉매만이 상기 배출관(74)으로 배출되게 된다.

그런데 상기와 같이 기액분리기(60)와 수액기(70)가 각각 별개로 구비되면 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 기액분리기와 수액기의 설치에 있어서, 구조적으로 설치공간이 많이 차지하는 문제가 있다.

둘째, 각각 분리되어 설치되므로 일체로 형성될 때보다 열교환이 되지 않아 효율이 떨어지는 문제가 있다.

셋째, 효율이 떨어지는 문제로 인해 각각의 기액분리기와 수액기의 크기가 커지게 되어 제조상의 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 기액분리기와 수액기가 일체로 형성되는 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 기액분리기와 수액기 사이에 열교환 효과를 통해 효율을 높임으로써, 크기를 최대한 줄일 수 있는 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 크기를 줄임으로써, 제조상 편리하고 비용이 줄어드는 공기 조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

제안되는 바와 같은 본 발명에 따른 공기 조화기에 의해서 수액기부와 기액분리기의 구조적인 설치공간이 적게 소요되며, 기액분리기와 수액기 사이에 열교환 효과를 통해 효율이 향상되며, 제조상의 편의성과 비용상의 절감 효과가 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

도면에서 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여서 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 공기 조화기의 냉방 운전시 사이클 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 실외기(50)는 상기 실내기(10)의 실내 열교환기(8)로부터 유입된 냉매를 압축하는 압축기(51)와, 상기 압축기(51)에 의해 압축된 고온고압의 냉매를 중온고압 상태로 응축시키는 실외 열교환기(54)와, 상기 실외 열교환기(54)의 일측에 배치되어 상기 실외 열교환기(54)를 향해 송풍함으로써 열교환작용을 촉진시키는 송풍팬(55)이 포함된다.

또한, 상기 압축기(51)의 흡입측에는 실내기(10)의 실내 열교환기(8)에서 미처 증발하지 못한 액체 냉매를 분리하여 기체상태의 냉매가 흡입될 수 있도록 기액분리부(120)가 형성되어 있고, 상기 압축기(51)의 토출측에는 유입된 오일을 회수하여 상기 압축기(52)로 다시 보내고 기체 상태의 냉매만 실외 열교환기(54)로 보내는 역할을 하는 오일 분리기(52)가 설치되며, 상기 오일 분리기(52)의 일측에는 공기 조화기가 냉방으로 운전되거나 난방으로 운전될 경우 상기 압축기(51)로 유입 되거나 토출되는 냉매의 흐름을 각 운전 모드에 맞게 변화시키기 위한 사방변(53)이 구비된다.

또한, 상기 실외 열교환기(54)의 토출측에는 상기 기액분리부(120)와 일체로 형성되며, 잉여냉매를 임시적으로 저장하는 기능을 수행하는 수액기부(110)가 설치되어, 상기 실외 열교환기(54)에서 토출된 냉매는 상기 수액기부(110)를 통과하여 팽창장치(57)로 보내지게 된다.

또한, 상기 실외 열교환기(54)와 상기 실내기(10) 사에에 설치되어 냉매의 감압 정도를 조절할 뿐만 아니라, 순환되는 냉매의 유량을 조절하는 팽창 분배수단(58)이 구비된다.

여기서, 본 발명의 사상은 냉동사이클외에 난방사이클에도 적용될 수 있으며, 난방사이클의 적용시 사이클의 순서는 냉방사이클의 역으로 됨은 물론이다. 즉 상기 사이클선도에서 실선은 냉방사이클을 나타내며 점선은 난방사이클을 나타낸다.

상기되는 냉동 사이클에 있어서 냉매의 순환에 대해서 설명한다.

먼저, 압축기(51)에 의하여 고온 고압으로 압축된 냉매가 실외 열교환기(54)로 유입되면, 상기 실외 열교환기(54)에서 방열하면서 중온고압의 냉매로 되어 수액기부(110)로 유입된다. 상기 수액기부(110)에 냉매가 유입되면, 상기 유입된 냉매중에 포함되어져 있는 불순물이나 수분이 제거되고 수액기부(110)의 일측에 형성된 기액분리부(120)의 저온의 냉매와 열교환되면서, 다시 응축되게 된다. 상기 수액기부(110)의 냉매가 상기 기액분리부(120)의 저온의 냉매와 열교환하게 되면, 과 냉효과를 얻게되어 냉매의 안정적인 조절이 가능하게 되고, 냉매효과가 증대되게 된다.

그리고, 상기 수액기부(110)를 거친 냉매는 상기 팽창장치(57)로 유입되고, 상기 팽창장치(57)로 유입된 냉매는 팽창되어 압력이 낮아지고 압력이 낮아진 상태로 실내기(10)에 구비되는 실내 열교환기(8)로 유입된다. 그 다음, 상기 실내 열교환기(8)에서 열을 흡수하여 저압의 상태가 된 냉매는 기액분리부(120)에 유입된다. 상기 기액분리부(120)에서는 기체와 액체의 냉매가 서로 분리되게 되며, 상기 분리된 기체 냉매는 압축기(51)로 유입되고, 액냉매는 기액분리부(120)에 쌓이게 된다. 이때, 액냉매는 상기 기액분리부(120)의 일측에 형성된 수액기부(110)의 냉매에 의해 격벽(102)을 통하여 열교환을 하게 된다. 상기 액냉매가 수액기부(110)의 고온 냉매와 열교환하게 되면, 상기 액냉매는 기화하게 되고, 상기 기화된 냉매는 다시 압축기(51)로 유입되게 된다. 따라서, 압축기(51)의 액압축에 의해 소손을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 기액분리부(110)와 수액기부(120)가 일체로 형성되어 상호 간에 열교환을 할 수 있게 되며, 상기 열교환 효과를 통해 기액분리부(110)의 2상 상태의 냉매중에 액냉매를 증발시키게 되어 액냉매가 상기 압축기(51)로 유입되지 못하도록 하고, 상기 수액기부(120)의 냉매는 열교환을 통해 냉각되어 과냉효과를 얻을 수 있게 되고, 냉매효과가 증대되어 효율이 향상될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 기액분리부와 수액기부가 일체로 형성된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ′의 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명은 수액기부(110)와 기액분리부(120)가 일체로 형성되며, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)를 구획하는 격벽(102)을 통해 열교환되는 것을 특징으로 한다.

상세하게, 상기 기액분리부(110)와 수액기부(120)가 일체로 형성되는 케이스(100)는 원통형으로 형성되며, 상기 케이스(100)의 내부에는 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)를 구획하기 위한 격벽(102)이 형성된다. 여기서, 상기 케이스(100)와 격벽(102)은 동관 또는 스틸로 제작될 수 있으며, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)는 상기 격벽(102)을 통해 서로 열교환을 하게 되므로, 상기 격벽(102)은 열전도도가 높은 재질로 제작됨이 바람직하다.

또한, 상기 수액기부(110)에는 응축기(51)로부터 냉매가 유입되는 제 1 유입관(102)과, 상기 수액기부(110)에 저장되는 냉매가 상기 팽창장치(62)로 배출되도록 하는 제 1 배출관(114)이 포함된다.

또한, 상기 수액기부(110)의 상측에는 수분을 제거해주는 건조제가 포함되는 건조부(118)가 형성되고, 상기 건조부(118)의 하측에는 냉매에 포함된 불순물을 여과시켜주는 필터장치(116)가 형성된다. 여기서, 상기 필터장치(116)와 건조제(118)는 각각 따로 형성되어 상/하측에 위치하나, 상기 필터장치(116)의 내부에 상기 건조제(118)가 위치하도록 즉, 상기 건조제(118)를 필터장치(116)가 감싸도록 형성할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 기액분리부(120)에는 실내기(10)에서 가스상태로 된 냉매가 유입되는 제 2 유입관(122)과, 상기 기액분리부(120)에서 기액분리된 기체 냉매를 압축 기(51)로 배출하는 제 2 배출관(124)이 포함된다.

상세히, 상기 제 2 유입관(122)은 상측으로 절곡되도록 형성되며, 상기 기액분리부(120)로 유입되는 2상의 냉매중에 액체 상태의 냉매가 상기 흡입관(122)으로 역류하지 못하고 상기 기액분리부(120)에 저장될 수 있을 정도의 길이로 형성된다. 그리고, 상기 제 2 유입관(122)의 일측에는 소정 크기의 오일 회수공(126)이 형성되어 상기 기액분리부(120)에 유입되는 오일 및 냉매중 오일을 회수하도록 한다.

상술된 바와 같이 상기 유입관(112)(122)과, 배출관(114)(124)이 각각 측면에 형성되나, 이와 달리 어느 하나를 측면에 형성하고, 다른 하나를 상측 또는 하측에 형성할 수도 있으며, 그 반대로 형성되어도 무방할 것이다.

또한, 상기 유입관(112)(122)은 상기 케이스(100)의 외측으로 소정 길이 만큼 돌출되도록 형성되나, 상기 유입관(112)(122)을 상기 케이스의 내측으로 돌출되되도록 형성되며, 내측에서 소정 길이로 연장되어 절곡되도록 하여 냉매의 분리를 용이하게 하도록 할 수도 있다.

상기되는 구성에 의해서, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)의 작용 또는 동작에 대해서 살펴보면, 먼저 압축기(51)에 의하여 고압으로 압축된 냉매가 방열하면서 실외 열교환기(54)를 통과하여 중온고압 상태로 되어, 제 1 유입관(112)을 따라 수액기부(110)로 유입된다. 그리고, 상기 수액기부(100)에 유입된 냉매는 기액분리부(120)의 저온의 냉매와 열교환되면서, 다시 응축되어 냉각된다. 상기 냉각된 냉매는 실내 열교환기(8) 내에서 소요되는 만큼만 제 1 배출관(114)을 통해 팽창장치(57)로 유출되게 된다. 이때, 상기 냉매는 건조부(118)와, 필터장치(116) 를 거치게 되는데, 상기 건조부(118)를 거치면서 수분이 제거되고, 상기 필터장치(116)를 거치면서 불순물이 제거되게 된다.

그 다음 상기 제 1 배출관(114)에서 배출되는 냉매는 상기 팽창장치(57)로 유입되고, 상기 팽창장치(57)로 유입된 냉매는 팽창되어 압력이 낮아지며, 압력이 낮아진 상태로 실내기(10)에 유입된다. 그 다음, 상기 실내기(10)에서 열을 흡수하여 저압상태가 된 냉매는 제 2 유입관(122)을 통해 기액분리부(120)에 유입된다. 상기 기액분리부(120)에 유입된 냉매는 상태에 따라 기체와 액체로 서로 분리되고, 이중 분리된 기체 냉매는 제 2 배출관(124)을 통해 압축기(51)로 배출되고, 액냉매는 상기 수액기부(110)의 고온 냉매와 열교환하게 된다. 그러면, 상기 고온 액냉매와 열교환이 수행되어 기화된 냉매는 압축기(51)로 유입되게 된다.

상술한 바와 같이 수액기부(110)와 기액분리부(120)가 격벽(102)에 의해 구획되어 하나의 케이스(100)내에 일체로 형성되면 상기 격벽(102)을 통해 상호간에 열교환을 할 수 있게 되고, 상기 열교환 효과를 통해 기액분리부(120)의 2상 상태의 냉매 중에 액냉매를 증발시키게 되어 액냉매가 상기 압축기(51)로 유입되지 못하도록 하고, 수액기부(110)의 냉매는 열교환을 통해 냉각되어 과냉효과를 얻을 수 있게 되고, 냉매효과가 증대되어 효율이 향상될 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 수액기부(110)와 기액분리부(120)가 일체로 형성되며, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)를 구획하는 격벽(102)을 통해 열교환 되며, 상기 수액기부(110)에는 2상 상태의 냉매가 균일한 상태가 되도록 해 주는 분리판(119)이 형성된다.

상세히, 상기 분리판(119)은 상기 제 1 유입관(112)에 근접한 위치에서 형성되며, 상기 수액기부(110)의 내측에서 냉매의 유동방향과 대략 수직한 방향으로 소정 길이만큼 돌출되며, 적어도 두 개 이상이 형성된다. 그리고, 상기 분리판(119)에는 냉매가 유동될 수 있도록 하는 냉매 유동홀이 형성된다. 여기서, 상기 냉매 유동홀은 서로 대향되지 않도록 형성되어 냉매의 유동이 곡선이 되도록 하여, 2상 상태의 냉매가 유동하면서, 균일한 상태가 되도록 한다.

또한, 상기 분리판(119)은 상기 수액기부(120)의 내면에 일체로 형성되거나, 착탈가능하도록 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예를 보여주는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 수액기부(110)와 기액분리부(120)가 각각 별도로 형성된 상태에서 상호 결합될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상세히, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)는 반원통의 형상으로 형성되어 각각 일측이 평평한 면을 가지게 되며, 상기 수액기부(110)의 평평한 면과 기액기부(120)의 평평한 면이 서로 결합되도록 한다. 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)가 결합되면, 전체적인 형상은 원통형으로 형성된다. 여기서, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)는 용접에 의해서 결합될 수 있으며, 그 외에 다양한 방법으로 결합시킬 수 있을 것이다.

따라서, 상기 수액기부(110)와 기액분리부(120)의 접면을 통해 상호 열교환될 수 있게 되어, 효율이 향상되게 된다.

또한, 열교환 효율의 향상으로 인해 크기를 줄일 수 있게 되어, 제조상 편리하고 비용이 줄어드는 장점이 있다.

Claims

냉매를 저압에서 고압으로 압축하는 압축기;

상기 압축기에서 압축된 냉매가 고압의 냉매로 응축되도록 하는 실외 열교환기;

상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 저장되는 수액기부;

상기 수액기부에서 공급되는 냉매가 팽창되도록 하는 팽창장치;

상기 팽창기에서 팽창된 냉매가 저압의 기체냉매로 증발되는 실내 열교환기; 및

상기 실내 열교환기를 거친 냉매에서 기액을 분리하는 기액분리부가 포함되며,

상기 수액기부와 기액분리부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 수액기부와 기액분리부의 사이에는 상기 수액기부와 기액분리부를 구획하는 격벽이 포함되는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 수액기부에는 냉매에 포함된 수분을 제거하는 건조부가 포함되는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 수액기부는 냉매에 포함된 불순물을 걸러주는 필터장치가 포함되는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 수액기부는 2상 상태의 냉매를 균일한 상태로 유지하도록 하며, 내벽에 대략 수직방향으로 형성되는 분리판이 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 수액기부와 기액분리부에는 각각 냉매가 유입되는 유입관과, 냉매가 배출되는 배출관이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 6 항에 있어서,

상기 기액분리부의 유입관의 일측에는 오일 회수공이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
제 6 항에 있어서,

상기 수액기부 및 기액분리부의 유입관은 상기 수액기부 및 기액분리부의 내 측으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.