KR20080084091A - Refrigerating system and air conditioner having the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 냉동시스템이 적용된 공기조화기의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of an air conditioner to which a refrigeration system according to the present invention is applied.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 실외기 11: 압축기10: outdoor unit 11: compressor
12: 실외 열교환기 13: 사방밸브12: outdoor heat exchanger 13: four-way valve
14: 메인 팽창밸브 20: 실내기14: main expansion valve 20: indoor unit
21: 실내 열교환기 30: 인터쿨러21: indoor heat exchanger 30: intercooler
31: 바이패스 냉매관 32: 바이패스 팽창밸브31: bypass refrigerant pipe 32: bypass expansion valve
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방운전 시 발생할 수 있는 효율의 저하를 줄일 수 있는 냉동시스템 및 이러한 냉동시스템을 갖춘 공기조화기에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to a refrigeration system that can reduce the decrease in efficiency that may occur during heating operation, and an air conditioner having such a refrigeration system.
일반적으로 냉동시스템을 갖춘 공기조화기는 한국공개 10-1995-01216호에 게시되어 있는 바와 같이, 실외 공간에 설치되는 실외기와 실내 공간에 설치되는 실 내기를 포함하여 실내 공간을 냉방 및 난방 할 수 있도록 한다.In general, an air conditioner equipped with a refrigeration system, as disclosed in Korean Laid-Open Publication No. 10-1995-01216, includes an outdoor unit installed in an outdoor space and an indoor unit installed in an indoor space for cooling and heating the indoor space. do.
이러한 종래의 공기조화기에는 실외기에 실내 공간을 냉방 또는 난방하기 위한 장치로써 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매가 실외 공기와 열교환하게 하는 실외 열교환기, 난방운전 시 냉매가 실외 열교환기로 유입되기 이전에 감압 팽창되도록 하는 실외 팽창밸브가 포함되고, 실내기에 냉매가 실내 공기와 열교환하게 하는 실내 열교환기와, 냉방운전 시 냉매가 실내 열교환기로 유입되기 이전에 감압 팽창되도록 하는 실내 팽창밸브가 포함되며, 압축기의 토출측에는 압축기에서 토출된 냉매를 실외 열교환기와 실내 열교환기 중 어느 하나로 전달하여 냉방운전 및 난방운전이 전환되어 수행될 수 있도록 하는 사방밸브가 구비되어 냉방 및 난방을 수행할 수 있는 냉동시스템이 구성된다. Such a conventional air conditioner includes a compressor for compressing a refrigerant as an apparatus for cooling or heating an indoor space in an outdoor unit, an outdoor heat exchanger for allowing the refrigerant to exchange heat with the outdoor air, and before the refrigerant is introduced into the outdoor heat exchanger during a heating operation. It includes an outdoor expansion valve for expanding under reduced pressure, an indoor heat exchanger for allowing the refrigerant to heat exchange with the indoor air in the indoor unit, and an indoor expansion valve for expanding under reduced pressure before the refrigerant flows into the indoor heat exchanger during the cooling operation. The discharge side is provided with a four-way valve for transferring the refrigerant discharged from the compressor to any one of the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger so that the cooling operation and the heating operation can be switched to constitute a refrigeration system capable of cooling and heating. .
그런데 이러한 종래의 냉동시스템을 갖춘 공기조화기는 겨울철에 실내 공간의 난방을 위하여 사용될 경우 온도가 매우 낮은 실외 공간에서 실외 열교환기를 통해 실외 공기로부터 열을 흡수하여야만 하므로, 냉동시스템의 효율이 현저히 저하된다는 문제점이 있다. However, when the air conditioner having the conventional refrigeration system is used for heating the indoor space in winter, the air conditioning system must absorb heat from the outdoor air through the outdoor heat exchanger in the outdoor space where the temperature is very low, so the efficiency of the refrigeration system is significantly reduced. There is this.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실내 공간을 난방하기 위한 난방운전 시 발생할 수 있는 효율의 저하를 저감할 수 있는 냉동시스템 및 이러한 냉동시스템을 갖춘 공기조화기를 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is a refrigeration system that can reduce the deterioration of efficiency that may occur during heating operation for heating the indoor space and air conditioning with such a refrigeration system To provide a flag.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉동시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 실외 공기와 열교환하는 실외 열교환기와, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기와, 난방운전 시 상기 실내 열교환기에서 토출된 냉매의 일부가 감압 팽창된 후 상기 실내 열교환기에서 토출된 나머지 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 압축기에 전달되도록 하는 인터쿨러를 포함하는 것을 특징으로 한다. A refrigeration system according to the present invention for achieving the above object is a compressor for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger for heat exchange with outdoor air, an indoor heat exchanger for heat exchange with indoor air, and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger during heating operation. And an intercooler for absorbing heat from the remaining refrigerant discharged from the indoor heat exchanger after being partially expanded under reduced pressure to be transferred to the compressor.
또한, 상기 인터쿨러에는 난방운전 시 상기 실내 열교환기에서 토출된 냉매의 일부를 상기 압축기로 안내하는 바이패스 냉매관의 일부 구간과 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기를 연결하는 연결 냉매관의 일부 구간이 서로 열교환 가능하게 배치되며, 상기 인터쿨러에 배치된 상기 바이패스 냉매관 일부 구간의 입구측에는 상기 바이패스 냉매관을 통과하는 냉매를 감압 팽창시키는 바이패스 팽창밸브가 배치되는 것을 특징으로 한다. In the intercooler, a portion of a bypass refrigerant pipe guiding a part of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger to the compressor during heating operation and a portion of a connection refrigerant pipe connecting the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger are mutually different. The bypass expansion valve may be arranged to be heat-exchangeable, and a bypass expansion valve may be disposed at an inlet side of the section of the bypass refrigerant pipe disposed in the intercooler to expand and decompress the refrigerant passing through the bypass refrigerant pipe.
또한, 상기 바이패스 팽창밸브는 그 개도를 조절할 수 있는 전자팽창밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the bypass expansion valve is characterized in that consisting of an electronic expansion valve that can adjust the opening degree.
또한, 상기 바이패스 팽창밸브의 개도는 상기 인터쿨러에 배치된 상기 바이패스 냉매관 일부 구간의 입구측과 출구측의 온도차에 비례하도록 조절되는 것을 특징으로 한다. In addition, the opening degree of the bypass expansion valve is adjusted to be proportional to the temperature difference between the inlet side and the outlet side of the section of the bypass refrigerant pipe disposed in the intercooler.
또한, 상기 바이패스 팽창밸브의 개도는 상기 압축기에서 토출된 냉매의 과열도에 비례하도록 조절되는 것을 특징으로 한다. In addition, the opening degree of the bypass expansion valve is characterized in that it is adjusted to be proportional to the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor.
또한, 본 발명에 따른 냉동시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 실외 공기와 열교환하는 실외 열교환기와, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기와, 난방운전 시 상기 실내 열교환기에서 토출된 냉매의 일부를 상기 압축기로 안내하는 바이패스 냉매관과, 상기 바이패스 냉매관에 설치되어 상기 바이패스 냉매관을 통과하는 냉매를 감압 팽창시키는 바이패스 팽창밸브를 포함하며, 상기 바이패스 냉매관의 상기 바이패스 팽창밸브 하류측 구간 일부는 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기를 연결하는 연결 냉매관과 열교환하도록 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the refrigerating system according to the present invention includes a compressor for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger for exchanging heat with outdoor air, an indoor heat exchanger for exchanging heat with indoor air, and a part of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger during heating operation. And a bypass expansion valve installed at the bypass refrigerant pipe to expand and depressurize and expand the refrigerant passing through the bypass refrigerant pipe, the bypass expansion valve downstream of the bypass refrigerant pipe. Part of the side section is arranged to heat exchange with the connection refrigerant pipe connecting the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger.
또한, 본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기와 실외 공기와 열교환하는 실외 열교환기를 포함한 실외기와, 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기를 포함한 실내기와, 난방운전 시 상기 실내 열교환기에서 토출된 냉매의 일부가 감압 팽창된 후 상기 실내 열교환기에서 토출된 나머지 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 압축기에 전달되도록 하는 인터쿨러를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the air conditioner according to the present invention is an outdoor unit including a compressor for compressing a refrigerant and an outdoor heat exchanger for heat exchange with outdoor air, an indoor unit including an indoor heat exchanger for heat exchange with indoor air, and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger during heating operation. And an intercooler for absorbing heat from the remaining refrigerant discharged from the indoor heat exchanger after being partially expanded under reduced pressure to be transferred to the compressor.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, one preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 냉동시스템이 적용된 공기조화기는 도 1에 도시한 바와 같이 실외 공간에 설치되는 실외기(10)와, 실내 공간에 설치되는 실내기(20)를 포함하여 실내 공간을 냉방 또는 난방 할 수 있도록 되어 있다. The air conditioner to which the refrigeration system according to the present invention is applied includes an
실외기(10)에는 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 냉매가 실외 공기와 열교환하게 하는 실외 열교환기(12)와, 압축기에서 토출된 냉매를 실외기(10)와 실내기(20) 중 어느 하나로 안내하여 냉방 또는 난방이 선택적으로 수행되게 하는 사방밸브(13)와, 난방운전 시 냉매가 실외 열교환기(12)로 유입되기 이전에 감압 팽창되도록 하는 메인 팽창밸브(14)와, 실외 공기가 실외기(10) 내를 순환하며 실외 열 교환기(12)와 열교환하게 하는 실외 송풍팬(15)이 포함되며, 실내기(20)에는 냉매가 실내 공기와 열교환하게 하는 실내 열교환기(21)와, 실내 공기가 실내기(20) 내를 순환하며 실내 열교환기(21)와 열교환하게 하는 실내 송풍팬(22)이 포함된다. The
이러한 공기조화기의 각 구성요소들은 냉매관(P1, P2, P3, P4, P5)들을 통해 서로 연결되어 폐회로로 구성되는데, 냉매관(P1, P2, P3, P4, P5)에는 압축기(11)에서 토출된 냉매를 사방밸브(13)로 안내하는 토출 냉매관(P1)과, 사방밸브(13)로부터 압축기(11)로 흡입되는 냉매를 안내하는 흡입 냉매관(P2)과, 사방밸브(13)와 실외 열교환기(12)를 연결하는 실외 냉매관(P3)과, 사방밸브(13)와 실내 열교환기(21)를 연결하는 실내 냉매관(P4)과, 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(21)를 서로 연결하는 연결 냉매관(P5)을 포함한다. Each component of the air conditioner is connected to each other through the refrigerant pipes (P1, P2, P3, P4, P5) is composed of a closed circuit, the refrigerant pipe (P1, P2, P3, P4, P5) in the compressor (11) Discharge refrigerant pipe (P1) for guiding the refrigerant discharged from the four-way valve (13), suction refrigerant pipe (P2) for guiding the refrigerant sucked from the four-way valve (13) to the compressor (11), and the four-way valve (13). ), An outdoor refrigerant pipe (P3) connecting the outdoor heat exchanger (12), an indoor refrigerant pipe (P4) connecting the four-way valve (13) and the indoor heat exchanger (21), an outdoor heat exchanger (12), and an indoor It includes a connecting refrigerant pipe (P5) for connecting the heat exchanger (21) to each other.
또한, 본 발명에 따른 냉동시스템이 적용되는 공기조화기는 난방운전 시에 발생할 수 있는 냉동시스템의 효율 저하를 저감할 수 있도록 하기 위하여 난방운전 시 실내 열교환기(21)에서 토출된 냉매의 일부가 감압 팽창된 후 실내 열교환기(21)에서 토출된 나머지 냉매들로부터 열을 흡수하여 압축기(11)에 전달되도록 하는 인터쿨러(30)를 포함한다. In addition, in the air conditioner to which the refrigeration system according to the present invention is applied, a portion of the refrigerant discharged from the
인터쿨러(30)에는 일단은 실내 열교환기(21)에서 토출된 냉매의 일부가 실외 열교환기(12) 및 사방밸브(13)를 우회하여 압축기(11)에 직접 전달되도록 하는 바이패스 냉매관(31)의 일부 구간과 연결 냉매관(P5)의 일부 구간이 각각 배치되어 바이패스 냉매관(31)을 통과하는 냉매와 연결 냉매관(P5)을 통과하는 냉매가 서로 열교환할 수 있도록 되어 있으며, 인터쿨러(30)에 설치되어 있는 바이패스 냉매 관(31) 일부 구간의 입구측에는 바이패스 냉매관(31)을 통과하는 냉매를 감압 팽창시키는 바이패스 팽창밸브(32)가 구비되어 바이패스 팽창밸브(32)의 하류측에 위치한 바이패스 냉매관(31)의 일부 구간이 연결 냉매관(P5)과 열교환하도록 되어 있다. At one end of the
따라서, 실내 열교환기(21)에서 토출된 냉매의 일부는 인터쿨러(30)에서 바이패스 팽창밸브(32)에 의해 감압 팽창되어 증발되며 연결 냉매관(P5)을 통해 실외 열교환기(12)에 전달되는 냉매와 열교환하게 되는데, 이와 같이 바이패스 냉매관(31)을 통과하는 냉매와 연결 냉매관(P5)을 통과하는 냉매가 서로 열교환하도록 하면, 바이패스 냉매관(31)을 통과하는 냉매는 실외 온도에 비하여 상대적으로 높은 온도인 연결 냉매관(P5)을 통과하는 냉매에 의해 가열되므로 고압의 기체상태로 압축기(11)에 전달되고, 연결 냉매관(P5)을 통과하는 냉매는 냉각되어 보다 효율적으로 실외 공간으로부터 열을 흡수할 수 있는 상태로 실외 열교환기(12)에 전달된다. 따라서, 난방운전 시에 발생할 수 있는 냉동시스템의 효율 저하는 저감될 수 있게 되는 것이다. Therefore, a part of the refrigerant discharged from the
이때, 겨울철에는 실내 온도에 비해 실외 온도가 낮은 상태이므로, 압축기(11)에는 흡입 냉매관(P2)을 통해서 상대적으로 저압인 기체 상태의 냉매가 전달되고, 바이패스 냉매관(31)을 통해서는 상대적으로 고압인 기체 상태의 냉매가 전달된다. 본 실시예에서 압축기(11)는 흡입 냉매관(P2)을 통해서 상대적으로 저압인 상태로 전달되는 기체 상태의 냉매와 바이패스 냉매관(31)을 통해서 상대적으로 고압인 상태로 전달되는 기체 상태의 냉매를 모두 전달 받아 압축할 수 있는 스크롤 압축기로 이루어져 있다. At this time, since the outdoor temperature is lower than the indoor temperature in the winter season, the refrigerant in the gas state having a relatively low pressure is delivered to the
본 실시예에서 이러한 바이패스 팽창밸브(32)는 개도를 조절할 수 있는 전자팽창밸브로 이루어져, 바이패스 팽창밸브(32)에 의해 바이패스 냉매관(31)이 개폐될 뿐만 아니라 바이패스 냉매관(31)을 통과하는 냉매의 양을 조절할 수 있도록 되어 있다. 즉, 겨울철과 같이 실외 온도가 낮아 냉동시스템의 효율이 저하될 경우에 바이패스 팽창밸브(32)를 통해 인터쿨러(30)가 선택적으로 동작되게 할 수 있게 되는 것이다. In this embodiment, the
본 실시예에서 바이패스 팽창밸브(32)의 개도는 인터쿨러(30)에 배치된 바이패스 냉매관(31) 일부 구간의 입구측과 출구측의 온도차에 비례하도록 조절된다. 즉, 인터쿨러(30)에 배치된 바이패스 냉매관(31) 일부 구간의 입구측과 출구측의 온도를 측정하여 그 온도차가 설정 온도차 이상일 경우에는 바이패스 팽창밸브(32)의 개도가 증가하도록 바이패스 팽창밸브(32)를 조졸하고, 온도차가 설정 온도차 이하일 경우에는 바이패스 팽창밸브(32)의 개도가 감소하도록 바이패스 팽창밸브(32)를 조절하는 것이다. In this embodiment, the opening degree of the
본 실시예에서는 바이패스 팽창밸브(32)의 개도가 인터쿨러(30)에 배치된 바이패스 냉매관(31) 일부 구간의 입구측과 출구측의 온도차에 비례하도록 되어 있으나 이에 한정하지 않고, 압축기(11)에서 토출된 냉매의 과열도에 비례하도록 개도를 조절하는 것도 가능하다. 즉, 압축기(11)에서 토출된 냉매의 온도 및 압력을 측정하여 이를 통해 압축기(11)에서 토출된 냉매의 과열도를 파악한 후, 압축기(11)에서 토출된 냉매의 과열도가 설정치 이상일 경우에는 바이패스 팽창밸브(32)의 개 도가 증가되도록 바이패스 팽창밸브(32)를 조절하고, 과열도가 설정치 이하일 경우에는 바이패스 팽창밸브(32)의 개도가 감소되도록 바이패스 팽창밸브(32)를 조절하는 것이다. In the present embodiment, the opening degree of the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동시스템 및 이를 갖춘 공기조화기는 인터쿨러를 통해 실내 열교환기에서 토출된 냉매의 일부가 감압 팽창되어 실내 열교환기에서 토출된 나머지 냉매들로부터 열을 흡수한 후 압축기에 전달되도록 되어 있으므로, 실외 열교환기에는 인터쿨러에 의해 냉각되어 보다 효율적으로 실외 공간으로부터 열을 흡수할 수 있는 상태의 냉매가 전달되고, 그에 따라 난방운전 시에 발생할 수 있는 냉동시스템의 효율 저하는 저감될 수 있게 되는 효과가 있다. As described above in detail, the refrigerating system and the air conditioner having the same according to the present invention absorbs heat from the remaining refrigerant discharged from the indoor heat exchanger by expanding and decompressing a portion of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger through the intercooler. Since it is transmitted to the compressor, the outdoor heat exchanger is cooled by an intercooler, and a refrigerant in a state capable of absorbing heat from the outdoor space more efficiently is delivered, thereby reducing the efficiency of the refrigeration system that may occur during heating operation. There is an effect that can be reduced.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |