KR20120087384A - 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치 - Google Patents

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최성오
이재원
신정섭
강승탁
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치에 관한 것으로서, 압축기와, 압축기와 연결되는 제1열교환기 및 제2열교환기와, 유로절환밸브와, 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 연결되는 플래시탱크와, 제1열교환기와 플래시탱크 사이에 배치되는 제1팽창부와, 플래시탱크와 제2열교환기 사이에 배치되는 제2팽창부와, 난방시, 제2팽창부의 하류 지점과 제1팽창부의 상류 지점을 연결하여 제2열교환기를 경유한 냉매가 플래시탱크로 유입되게 하는 제1우회유로와, 난방시, 플래시탱크의 유출측 지점과 제1팽창부의 상류 지점을 연결하여 플래시탱크를 경유한 냉매가 제1열교환기로 유입되게 하는 제2우회유로 및 플래시탱크와 압축기를 연결하는 제3우회유로를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 플래시탱크를 포함한 기구부의 구성을 단순화할 수 있고 냉방 및 난방시 플래시탱크를 공통으로 사용할 수 있다.

Description

플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치{REFRIGERATING CYCLE APPARATUS WITH FLASH TANK}
본 발명은, 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 냉, 난방 운전 시 플래시탱크를 공통으로 사용할 수 있도록 한 플래시탱크를 구비한 냉동사이클에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 냉동사이클 장치는, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매가 방열되어 응축되는 응축기, 냉매가 팽창되는 팽창부 및 냉매가 주위의 잠열을 흡수하여 증발하는 증발기를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉동사이클 장치는 플래시탱크를 구비하여 구성될 수도 있다.
상기 플래시탱크는 응축기 및 증발기 사이에 배치될 수 있다.
상기 플래시탱크의 유입 측에는 제1팽창부가 구비되며, 상기 플래시탱크의 액냉매 유출 측에는 제2팽창부가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 플래시탱크의 내부에는 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매가 함께 수용될 수 있다.
상기 플래시탱크는 내부의 기체상태의 냉매를 압축기로 제공할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 냉동사이클 장치는 냉방 운전 및 난방 운전 시, 냉매의 흐름을 변경할 수 있게 유로절환밸브를 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 실내에 배치된 열교환기로 흐르는 냉매의 흐름을 제어하여 실내를 냉방 또는 난방할 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치에 있어서는, 플래시탱크를 냉방 및 난방 공용으로 사용할 경우, 기체 냉매 및 액체 냉매의 분리효율이 저하될 수 있다. 이에 기인하여 플래시탱크에서 분리된 기체상태의 냉매를 압축기에 분사하는 분사(injection) 효과가 실질적으로 미흡하게 될 수 있다. 또한, 전체적인 시스템 효율의 향상 정도(폭)가 미흡하게 될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 플래시탱크를 포함한 기구부의 구성을 단순화할 수 있고 냉방 및 난방시 플래시탱크를 공통으로 사용할 수 있는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 플래시탱크의 기체 냉매 및 액체 냉매의 분리효율을 제고할 수 있는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 압축기; 상기 압축기와 연결되는 제1열교환기 및 제2열교환기; 상기 압축기와 연결되는 유로절환밸브; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 연결되는 플래시탱크; 상기 제1열교환기와 상기 플래시탱크 사이에 배치되는 제1팽창부; 상기 플래시탱크와 상기 제2열교환기 사이에 배치되는 제2팽창부;난방시, 상기 제2팽창부의 하류 지점과 상기 제1팽창부의 상류 지점을 연결하여 상기 제2열교환기를 경유한 냉매가 상기 플래시탱크로 유입되게 하는 제1우회유로; 난방시, 상기 플래시탱크의 유출측 지점과 상기 제1팽창부의 상류 지점을 연결하여 상기 플래시탱크를 경유한 냉매가 상기 제1열교환기로 유입되게 하는 제2우회유로; 및 상기 플래시탱크와 상기 압축기를 연결하는 제3우회유로;를 포함하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치를 제공한다.
여기서, 상기 제1우회유로의 출구와 상기 제2우회유로의 출구 사이를 개폐하는 제1유로밸브; 및 상기 제1우회유로의 입구와 상기 제2우회유로의 입구 사이를 개폐하는 제2유로밸브; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1우회유로를 개폐하는 제1우회유로밸브; 상기 제2우회유로를 개폐하는 제2우회유로밸브; 및 상기 제3우회유로를 개폐하는 제3우회유로밸브;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 플래시탱크를 구비한 냉동사이클장치는, 운전모드를 선택하는 운전모드선택부; 및 상기 운전모드선택부에 의해 선택된 운전모드에 따라 냉매의 유로가 선택되게 상기 유로절환밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 운전모드선택부에 의해 선택된 운전모드에 따라 상기 제1 내지 제2팽창부, 제1 내지 제3우회유로밸브를 각각 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 난방 시, 압축기에서 토출된 냉매가 상기 유로절환밸브, 상기 제2열교환기, 제2팽창부, 제1우회유로, 플래시탱크, 제2우회유로, 제1팽창부, 제1열교환기 및 유로절환밸브를 경유하여 상기 압축기로 흡입되게 상기 유로절환밸브, 제1팽창부 및 제2팽창부, 제1우회유로밸브 내지 제3우회유로밸브를 각각 제어하게 구성될 수 있다.
난방시 상기 제1열교환기의 주변의 외기 온도를 감지하는 외기온도감지부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 감지 외기 온도가 제1온도 미만인 경우, 상기 플래시탱크의 내부의 기체 냉매가 상기 제3우회유로를 따라 상기 압축기로 유입되게 상기 제3우회유로밸브를 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 냉방 시, 압축기에서 토출된 냉매가 상기 유로절환밸브, 상기 제1열교환기, 상기 제1팽창부, 상기 플래시탱크, 상기 제2팽창부, 상기 제2열교환기, 상기 유로절환밸브를 경유하여 상기 압축기로 흡입되게 상기 유로절환밸브, 제1 및 제2팽창부, 제1우회유로밸브 내지 제3우회유로밸브를 각각 제어하게 구성될 수 있다.
냉방 시, 상기 제어부는, 감지 외기 온도가 제2온도를 초과하는 경우, 상기 플래시탱크의 내부의 기체 냉매가 상기 제3우회유로를 따라 상기 압축기로 유입되게 상기 제3우회유로밸브를 제어하게 구성될 수 있다.
상기 플래시탱크는, 내부에 수용공간을 형성하는 탱크본체; 상기 탱크본체의 저부에 형성되는 제1유출포트; 상기 탱크본체의 상부에 형성되는 제2유출포트; 및 상기 탱크본체의 상부로 유입되어 소정 하향 연장되고 단부가 상기 제1유출포트의 상측에 이격 배치되는 유입관;을 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉방 및 난방 운전 시 단일의 플래시탱크를 공통으로 사용할 수 있게 구성함으로써, 기구부의 구조를 단순화할 수 있다. 이에 의해, 냉동사이클장치의 콤팩트 한 구성이 가능하다.
또한, 운전 모드(냉방 또는 난방)에 관계없이 냉매가 유입되는 유입부 및 유출부는 일정하게 형성됨으로써 플래시탱크의 냉매 유입부와 유출부가 서로 충분히 이격되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 플래시탱크 내부의 기액 분리 효율이 제고될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치의 구성도,
도 2는 도 1의 요부확대도,
도 3은 도 1의 제어블록도,
도 4는 도 1의 냉방 과부하 시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 1의 난방 운전 시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 1의 난방 저온 시 냉매의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치는, 압축기(110); 상기 압축기(110)와 연결되는 제1열교환기(130) 및 제2열교환기(140); 상기 압축기(110)와 연결되는 유로절환밸브(120); 상기 제1열교환기(130) 및 제2열교환기(140) 사이에 연결되는 플래시탱크(150); 상기 제1열교환기(130)와 상기 플래시탱크(150) 사이에 배치되는 제1팽창부(171); 상기 플래시탱크(150)와 상기 제2열교환기(140) 사이에 배치되는 제2팽창부(172); 난방시, 상기 제2팽창부(172)의 하류 지점과 상기 제1팽창부(171)의 상류 지점을 연결하여 상기 제2열교환기(140)를 경유한 냉매가 상기 플래시탱크(150)로 유입되게 하는 제1우회유로(181); 난방시, 상기 플래시탱크(150)의 유출측 지점과 상기 제1팽창부(171)의 상류 지점을 연결하여 상기 플래시탱크(150)를 경유한 냉매가 상기 제1열교환기(130)로 유입되게 하는 제2우회유로(191); 및 상기 플래시탱크(150)와 상기 압축기(110)를 연결하는 제3우회유로(201);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 압축기(110)는, 냉매가 흡입되는 흡입포트(112a)와, 압축된 냉매가 토출되는 토출포트(112b)를 구비할 수 있다. 상기 압축기(110)의 흡입포트(112a) 및 토출포트(112b)에는 냉매가 흡입 및 토출될 수 있게 흡입측 유로(114) 및 토출측 유로(116)가 각각 연결될 수 있다.
상기 압축기(110)는, 냉매의 압축 공간 중 중간압력에 대응되는 위치로 냉매를 흡입할 수 있게 중간압력흡입포트(112c)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 압축기(110)는, 예를 들면, 고정스크롤과, 상기 고정스크롤에 대해 선회 운동하면서 냉매를 압축하는 선회스크롤을 구비한 스크롤 압축기로 구성될 수 있다.
상기 압축기(11)는 용량을 가변할 수 있는 인버터 압축기로 구성될 수 있다.
상기 압축기(110)의 토출측 유로(116)에는 냉매의 유로를 절환할 수 있게 유로절환밸브(120)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 실내를 냉방하는 냉방운전 또는 실내를 난방하는 난방운전 등 선택된 운전모드(mode)에 대응되게 냉매의 흐름을 적절히 제어할 수 있다. 여기서, 상기 유로절환밸브(120)는 사방밸브(4-way valve)로 구성될 수 있다.
상기 압축기(110)의 흡입측 유로(114)에는 기체상태의 냉매와 액체상태의 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터(117)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 압축기(110)의 내부로 액체상태의 냉매가 유입되는 것을 억제할 수 있다.
상기 유로절환밸브(120)에는 제1열교환기(130)가 연결될 수 있다. 상기 제1열교환기(130)는 실외에 배치되는 실외열교환기로 구성될 수 있다. 상기 제1열교환기(130)는 냉방 운전 시 냉매가 방열되어 응축되는 응축기로 구성될 수 있다.
상기 유로절환밸브(120)에는 제2열교환기(140)가 연결될 수 있다. 상기 제2열교환기(140)는 실내에 배치되는 실내열교환기로 구성될 수 있다. 상기 제2열교환기(140)는 냉방 운전 시 냉매가 주위의 잠열을 흡수하여 증발하는 증발기로 구성될 수 있다.
상기 유로절환밸브(120)에는 상기 어큐뮬레이터(117)가 연결될 수 있다.
한편, 상기 제1열교환기(130)와 상기 제2열교환기(140) 사이에는 플래시탱크(150)가 연결될 수 있다. 상기 플래시탱크(150)의 내부로 유입된 냉매는 기체상태의 냉매와 액체상태의 냉매로 분리될 수 있다. 상기 기체상태의 냉매는 비중 차에 의해 상기 플래시탱크(150)의 내부 상부영역에 위치하고, 상기 액체상태의 냉매는 상기 플래시탱크(150)의 내부 하부영역에 위치한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플래시탱크(150)는, 내부에 수용공간을 형성하는 탱크본체(151)와, 상기 탱크본체(151)의 저부에 형성되는 제1유출포트(152)와, 상기 탱크본체(151)의 상부에 형성되는 제2유출포트(153)와, 상기 제1유출포트(152)의 상측에 내측 단부가 배치되는 유입관(155)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)의 저부에는 제1유출포트(152)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 플래시탱크(150)의 내부의 액체상태의 냉매가 외부로 유출될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)의 상부 일 측에는 제2유출포트(153)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체상태의 냉매가 외부로 유출될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)에는 내부로 냉매가 유입될 수 있게 유입관(155)이 구비될 수 있다. 상기 유입관(155)은 상기 플래시탱크(150)의 내부로 소정 길이 삽입되게 구성될 수 있다. 상기 유입관(155)은 상기 탱크본체(151)의 상단에서 내부로 삽입되고 소정 길이로 하향 연장되게 구성될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)의 내부에 배치되는 상기 유입관(155)의 내측 단부(156a)는 상기 탱크본체(151)의 바닥으로부터 소정 높이(H) 이격되게 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유입관(155)은 내측 단부(156a)가 상기 탱크본체(151)의 내부의 액체상태의 냉매의 겉면 높이(L) 보다 상측에 배치되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 기액 혼합 상태로 상기 탱크본체(151)의 내부로 유입된 기체상태의 냉매와 액체상태의 냉매의 분리가 용이하게 이루어질 수 있다.
냉방 운전 시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 플래시탱크(150)의 유입관(155)에는 일 측이 상기 제1열교환기(130)의 유출측에 연결되는 제1유로(161)가 연결될 수 있다.
냉방 운전시 냉매의 흐름을 기준으로 상기 플래시탱크(150)의 제1유출포트(152)에는 일 측이 상기 제2열교환기(140)에 연결되는 제2유로(162)가 연결될 수 있다.
상기 제1유로(161)에는 제1팽창부(171)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 냉방 운전 시, 상기 플래시탱크(150)의 유입전에 냉매가 1차 감압팽창되어 상기 플래시탱크(150)의 내부로 유입될 수 있다. 또한, 난방 운전 시 상기 플래시탱크(150)를 경유한 액체상태의 냉매가 상기 제1팽창부(171)에 의해 2차 감압 팽창될 수 있다.
상기 제2유로(162)에는 제2팽창부(172)가 구비될 수 있다. 이에 의해, 냉방 운전 시 상기 플래시탱크(150)를 경유한 액체상태의 냉매가 2차 감압팽창될 수 있다. 또한, 난방 운전 시 상기 제2팽창부(172)에 의해 제2열교환기(140)를 경유한 냉매가 1차 감압팽창될 수 있다.
난방시, 상기 제2유로(162)와 상기 제1유로(161)를 연결하는 제1우회유로(181)가 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1우회유로(181)는 상기 제2유로(162)의 상기 제2팽창부(172)의 하류지점과 상기 제1유로(161)의 제2팽창부(172)의 상류지점을 연결하게 구성될 수 있다. 즉, 난방시 상기 제1우회유로(181)의 입구는 상기 제2팽창부(172)의 하류지점에 상호 연통되게 연결되고, 상기 제1우회유로(181)의 출구는 상기 제1팽창부(171)의 상류지점에 상호 연통되게 연결될 수 있다. 이에 의해, 난방 시 상기 제2열교환기(140)를 경유하여 응축되고 상기 제2팽창부(172)를 지나면서 1차 감압팽창된 냉매가 상기 제1우회유로(181)를 따라 상기 플래시탱크(150)의 유입관(155)으로 유입될 수 있다.
난방시, 상기 제2유로(162)와 상기 제1유로(161)를 연결하는 제2우회유로(191)가 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2우회유로(191)의 입구는 난방시 제2유로(162)의 상기 플래시탱크(150)의 하류지점과 상호 연통되게 연결되고, 상기 제2우회유로(191)의 출구는 상기 제1유로(161)의 상기 제1팽창부(171)의 상류지점에 상호 연통되게 연결될 수 있다.
한편, 상기 제1우회유로(181)의 출구와 상기 제2우회유로(191)의 출구 사이에는 제1유로(161)를 개폐하는 제1유로밸브(165)가 구비될 수 있다. 상기 제1유로밸브(165)는 냉방시 상기 제1팽창부(171)를 경유한 냉매가 상기 플래시탱크(150)로 유동되는 것을 허용하고 역류는 억제하는 체크밸브(check valve) 기능을 구비하고, 난방 시 상기 제1유로(161)를 차단하는 스톱밸브(stop valve) 기능을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 제1우회유로(181)의 입구와 상기 제2우회유로(191)의 입구 사이에는 상기 제2유로(162)를 개폐하는 제2유로밸브(166)가 구비될 수 있다. 상기 제2유로밸브(166)는 냉방시 상기 플래시탱크(150)에서 유출된 냉매가 상기 제2팽창부(172)로 이동하는 것을 허용하고 역류는 억제하는 체크밸브 기능을 구비하고, 난방 시 상기 제2유로(162)를 차단하는 스톱밸브 기능을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 제1우회유로(181)에는 제1우회유로(181)를 개폐하는 제1우회유로밸브(185)가 구비될 수 있다.
상기 제2우회유로(191)에는 상기 제2우회유로(191)를 개폐하는 제2우회유로밸브(195)가 구비될 수 있다.
상기 제1우회유로밸브(185)는 난방시 상기 제2팽창부(172)를 경유한 냉매가 상기 플래시탱크(150)의 유입관(155)으로 이동하는 것을 허용하고 그 반대는 억제하는 체크밸브 기능을 구비하고, 냉방시 상기 제1우회유로(181)를 차단하는 스톱밸브 기능을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 제2우회유로밸브(195)는 난방 시 상기 플래시탱크(150)를 경유한 냉매가 상기 제1팽창부(171)로 이동하는 것을 허용하고 그 반대는 억제하는 체크밸브 기능을 구비하고, 냉방 시 상기 제2우회유로(191)를 차단하는 스톱밸브 기능을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)의 제2유출포트(153)에는 일 측이 상기 압축기(110)의 중간압력흡입포트(112c)에 연결된 제3우회유로(201)의 타 측이 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체상태의 냉매가 상기 압축기(110)의 중간압력흡입로트(112c)를 통해 중간압력부로 흡입될 수 있다.
상기 제3우회유로(201)에는 상기 제3우회유로(201)를 개폐하는 제3우회유로밸브(205)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 제1팽창부(171), 제2팽창부(172) 및 제3우회유로밸브(205)는 전자팽창밸브(EEV)로 구성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치는, 제어프로그램을 구비한 마이크로프로세서로 구현되는 제어부(210)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)는 냉방모드 및 난방모드 등 선택된 운전모드에 따라 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 흐름을 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)에는 운전모드를 선택하는 운전모드선택부(215)가 제어가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 운전모드선택부(215)에 의해 선택된 운전모드에 따라 냉매의 흐름을 제어할 수 있게 유로절환밸브(120), 제1팽창부(171), 제2팽창부(172), 제1유로밸브(165), 제2유로밸브(166), 제1우회유로밸브(185), 제2우회유로밸브(195), 제3우회유로밸브(205)가 각각 제어가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 제1열교환기(130)가 설치되는 외기온도를 감지하여 상기 제3우회유로밸브(205)를 제어할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)에는 상기 제1열교환기(130)가 설치되는 외기의 온도를 감지하는 외기온도감지부(220)가 제어가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(210)는, 난방시, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매가 상기 유로절환밸브(120), 상기 제2열교환기(140), 제2팽창부(172), 제1우회유로(181), 플래시탱크(150), 제2우회유로(191), 제1팽창부(171), 제1열교환기(130) 및 유로절환밸브(120)를 경유하여 상기 압축기(110)로 흡입되게 상기 유로절환밸브(120), 제1팽창부(171), 제2팽창부(172), 제1우회유로밸브(185), 제2우회유로밸브(195) 및 제3우회유로밸브(205)를 각각 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)는, 난방시, 상기 외기온도감지부(220)에 의해 상기 제1열교환기(130)의 주변의 외기 온도를 감지하고, 상기 외기온도감지부(220)에 의해 감지된 외기 온도가 제1온도 미만(난방 저온 시)인 경우, 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체 냉매가 상기 제3우회유로(201)를 따라 상기 압축기(110)로 유입되게 상기 제3우회유로밸브(205)를 제어하게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1온도는, 예를 들면, 영하 5℃(-5℃)로 설정될 수 있다.
상기 제어부(210)는, 냉방 시, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매가 상기 유로절환밸브(120), 상기 제1열교환기(130), 상기 제1팽창부(171), 상기 플래시탱크(150), 상기 제2팽창부(172), 상기 제2열교환기(140), 상기 유로절환밸브(120)를 경유하여 상기 압축기(110)로 흡입될 수 있게 상기 유로절환밸브(120), 제1팽창부(171) 및 제2팽창부(172), 제1우회유로밸브(185), 제2우회유로밸브(195) 및 제3우회유로밸브(205)를 각각 제어하게 구성될 수 있다.
상기 제어부(210)는, 냉방 시, 상기 외기온도감지부(220)에 의해 감지된 외기 온도가 제2온도를 초과하는 경우(냉방 과부하 시), 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체 냉매가 상기 제3우회유로(201)를 따라 상기 압축기(110)로 유입되게 상기 제3우회유로밸브(205)를 제어하게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제2온도는, 예를 들면, 영상 40℃로 설정될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 운전모드선택부(215)에 의해 냉방 운전이 선택되면, 상기 제어부(210)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유로절환밸브(120)를 제어하여 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매가 상기 제1열교환기(130)로 유동하게 유로를 절환한다. 아울러, 상기 제어부(210)는 상기 제1팽창부(171), 제1유로밸브(165), 제2유로밸브(166) 및 제2팽창부(172)는 개방되게 제어하고, 상기 제1우회유로밸브(185), 상기 제2우회유로밸브(195), 상기 제3우회유로밸브(205)는 해당 유로를 차단하도록 제어한다.
상기 제1열교환기(130)로 이동된 냉매는 방열을 통해 응축될 수 있다.
상기 제1열교환기(130)에서 유출된 냉매는 제1팽창부(171)를 지나면서 1차 감압팽창된다.
상기 제1팽창부(171)를 경유한 냉매는 제1유로밸브(165)를 경유하여 상기 플래시탱크(150)의 내부로 유입된다.
상기 플래시탱크(150)의 내부로 유입된 냉매는 기체상태의 냉매 및 액체상태의 냉매로 분리될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)의 내부의 액체상태의 냉매는 제1유출포트(152)를 통해 제2유로(162)로 유출되고, 제2유로밸브(166)를 경유하여 제2팽창부(172)로 이동된다.
상기 냉매는 상기 제2팽창부(172)를 지나면서 2차 감압팽창되고 상기 제2열교환기(140)로 유입된다. 상기 제2열교환기(140)로 유입된 냉매는 주변의 잠열을 흡수하여 증발된다. 이때, 실내의 공기가 제2열교환기(140)와 열교환하면서 냉각됨으로써 실내의 냉방이 이루어진다.
상기 제2열교환기(140)를 경유한 냉매는 상기 유로절환밸브(120) 및 상기 어큐뮬레이터(117)를 경유하여 상기 압축기(110)의 흡입포트(112a)로 흡입된다. 상기 압축기(110)로 흡입된 냉매는 압축 및 토출되어 전술한 과정을 반복하면서 실내의 냉방 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 제어부(210)는, 냉방(운전) 시, 상기 외기온도감지부(220)에 의해 상기 제1열교환기(130)의 설치영역의 외기온도를 감지할 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 외기온도감지부(220)에 의해 감지된 외기온도가 제2온도(예를 들면 영상 40℃)를 초과하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제3우회유로밸브(205)를 제어하여 상기 제3우회유로(201)가 개방되게 할 수 있다. 이에 의해, 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체상태의 냉매가 상기 제3우회유로(201)를 따라 이동하여 상기 압축기(110)의 중간압력흡입포트(112c)를 통해 중간압축부로 흡입될 수 있다. 한편, 종래의 냉동사이클 장치는, 외기온도가 상기 제2온도를 초과할 경우, 제1열교환기(130)의 응축압력이 과도하게 상승할 수 있다. 이에 기인하여, 압축기(110)의 주파수가 더 이상 상승하지 못하여 냉방 능력이 저하될 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치는, 외기 온도가 상기 제2온도(+40℃)를 초과할 경우, 상기 제어부(210)는 상기 제3우회유로밸브(205)를 제어하여 상기 제3우회유로(201)가 개방되게 한다. 이에 따라, 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체상태의 냉매가 상기 압축기(110)의 중간압력부로 흡입되고, 결국 상기 제2열교환기(140)의 엔탈피 차(Δh)가 증대되도록 함으로써 냉방 능력이 증대될 수 있다.
한편, 상기 제어부(210)는, 상기 운전모드선택부(215)에 의해 난방운전이 선택되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유로절환밸브(120)를 제어하여 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매가 상기 제2열교환기(140)로 이동되게 할 수 있다. 또한, 상기 제어부(210)는, 상기 제1유로밸브(165) 및 제2유로밸브(166)를 제어하여 상기 제1유로(161) 및 제2유로(162)가 각각 차단되도록 한다. 또한, 상기 제1우회유로밸브(185) 및 제2우회유로밸브(195)를 제어하여 제1우회유로(181) 및 제2우회유로(191)가 개방되도록 하고, 제3우회유로밸브(205)를 제어하여 제3우회유로(201)는 차단되도록 한다.
이에 따라, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매는 상기 유로절환밸브(120)를 경유하여 상기 제2열교환기(140)로 이동된다. 상기 제2열교환기(140)로 유입된 냉매는 실내의 공기와 열교환하여 방열되어 응축된다. 상기 제2열교환기(140)와 열교환하여 온도가 상승된 공기는 실내로 토출되는 과정을 반복하면서 실내를 난방하게 된다.
상기 제2열교환기(140)를 경유한 냉매는 상기 제2팽창부(172)를 지나면서 1차 감압팽창된다. 상기 제2팽창부(172)를 경유한 냉매는 상기 제1우회유로(181)를 따라 이동하여 상기 플래시탱크(150)의 내부로 유입된다. 상기 플래시탱크(150)의 내부로 유입된 기액 혼합 냉매는 기체상태의 냉매와 액체상태의 냉매를 분리될 수 있다.
상기 플래시탱크(150)의 내부의 액체상태의 냉매는 제1유출포트(152)를 통해 유출되고, 제2우회유로(191)를 따라 상기 제1팽창부(171)로 이동된다.
상기 냉매는 상기 제1팽창부(171)를 지나면서 2차 감압 팽창되고, 상기 제1열교환기(130)의 내부에서 주변의 잠열을 흡수하여 증발된다. 상기 제1열교환기(130)를 경유한 냉매는 상기 유로절환밸브(120) 및 상기 어큐뮬레이터(117)를 경유하여 상기 압축기(110)의 흡입포트(112a)로 흡입되고, 다시 압축 및 토출되는 과정을 반복적으로 수행하게 된다.
한편, 상기 제어부(210)는, 난방 시, 상기 외기온도감지부(220)를 제어하여 상기 제1열교환기(130)의 주변의 외기의 온도를 감지할 수 있다. 상기 제어부(210)는, 감지된 외기온도가 제1온도(예를 들면, -5℃) 미만일 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제3우회유로(201)가 개방되게 상기 제3우회유로밸브(205)를 제어하여 상기 플래시탱크(150)의 내부의 기체상태의 냉매가 상기 제3우회유로(201) 및 중간압력흡입포트(112c)를 통해 상기 압축기(110)의 중간압력부로 흡입되게 할 수 있다. 이에 의해, 상기 압축기(110)의 토출 냉매량이 증가하여 난방능력이 향상될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 종래의 냉동사이클 장치는, 난방 시 제1열교환기(130)가 설치되는 주변의 외기온도가 제1온도 미만으로 될 경우, 제1열교환기(130)의 증발압력이 저하되어 냉매의 순환량이 감소하게 되어 난방능력이 저하될 수 있다.
이에 반해, 본 플래시탱크(150)를 구비한 냉동사이클 장치는, 상기 제2열교환기(140)를 경유한 냉매 중 일부를 상기 제1열교환기(130)를 경유하지 아니하고 상기 플래시탱크(150)에서 제3우회유로(201)를 통해 곧바로 상기 압축기(110)의 중간압력부로 흡입되어 압축 및 토출되게 하여 상기 압축기(110)에서 토출되는 냉매의 순환량이 증가되게 함으로써, 난방능력이 증대될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
110 : 압축기 117 : 어큐뮬레이터
120 : 유로절환밸브 130 : 제1열교환기
140 : 제2열교환기 150 : 플래시탱크
151 : 탱크본체 152 : 제1유출포트
153 : 제2유출포트 155 : 유입관
161 : 제1유로 162 : 제2유로
165 : 제1유로밸브 166 : 제2유로밸브
171 : 제1팽창부 172 : 제2팽창부
181 : 제1우회유로 185 : 제1우회유로밸브
191 : 제2우회유로 195 : 제2우회유로밸브
201 : 제3우회유로 205 : 제3우회유로밸브
210 : 제어부 215 : 운전모드선택부
220 : 외기온도감지부

Claims (10)

  1. 압축기;
    상기 압축기와 연결되는 제1열교환기 및 제2열교환기;
    상기 압축기와 연결되는 유로절환밸브;
    상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 연결되는 플래시탱크;
    상기 제1열교환기와 상기 플래시탱크 사이에 배치되는 제1팽창부;
    상기 플래시탱크와 상기 제2열교환기 사이에 배치되는 제2팽창부;
    난방시, 상기 제2팽창부의 하류 지점과 상기 제1팽창부의 상류 지점을 연결하여 상기 제2열교환기를 경유한 냉매가 상기 플래시탱크로 유입되게 하는 제1우회유로;
    난방시, 상기 플래시탱크의 유출측 지점과 상기 제1팽창부의 상류 지점을 연결하여 상기 플래시탱크를 경유한 냉매가 상기 제1열교환기로 유입되게 하는 제2우회유로; 및
    상기 플래시탱크와 상기 압축기를 연결하는 제3우회유로;
    를 포함하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1우회유로의 출구와 상기 제2우회유로의 출구 사이를 개폐하는 제1유로밸브; 및
    상기 제1우회유로의 입구와 상기 제2우회유로의 입구 사이를 개폐하는 제2유로밸브; 를 더 포함하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1우회유로를 개폐하는 제1우회유로밸브;
    상기 제2우회유로를 개폐하는 제2우회유로밸브; 및
    상기 제3우회유로를 개폐하는 제3우회유로밸브;를 더 포함하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    운전모드를 선택하는 운전모드선택부; 및
    상기 운전모드선택부에 의해 선택된 운전모드에 따라 냉매의 유로가 선택되게 상기 유로절환밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 운전모드선택부에 의해 선택된 운전모드에 따라 상기 제1 및 제2팽창부, 제1 내지 제3우회유로밸브를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 난방 시, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 유로절환밸브, 상기 제2열교환기, 제2팽창부, 제1우회유로, 플래시탱크, 제2우회유로, 제1팽창부, 제1열교환기 및 유로절환밸브를 경유하여 상기 압축기로 흡입되게 상기 유로절환밸브, 제1 및 제2팽창부, 제1우회유로밸브 내지 제3우회유로밸브를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    난방시 상기 제1열교환기의 주변의 외기 온도를 감지하는 외기온도감지부를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 감지 외기 온도가 제1온도 미만인 경우, 상기 플래시탱크의 내부의 기체 냉매가 상기 제3우회유로를 따라 상기 압축기로 유입되게 상기 제3우회유로밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 냉방 시, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 상기 유로절환밸브, 상기 제1열교환기, 상기 제1팽창부, 상기 플래시탱크, 상기 제2팽창부, 상기 제2열교환기, 상기 유로절환밸브를 경유하여 상기 압축기로 흡입되게 상기 유로절환밸브, 제1 및 제2팽창부, 제1우회유로밸브 내지 제3우회유로밸브를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    냉방 시, 상기 제어부는, 감지 외기 온도가 제2온도를 초과하는 경우, 상기 플래시탱크의 내부의 기체 냉매가 상기 제3우회유로를 따라 상기 압축기로 유입되게 상기 제3우회유로밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래시탱크는, 내부에 수용공간을 형성하는 탱크본체;
    상기 탱크본체의 저부에 형성되는 제1유출포트;
    상기 탱크본체의 상부에 형성되는 제2유출포트; 및
    상기 탱크본체의 상부로 유입되어 소정 하향 연장되고 단부가 상기 제1유출포트의 상측에 이격 배치되는 유입관;을 포함하는 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치.
KR1020110008538A 2011-01-28 2011-01-28 플래시탱크를 구비한 냉동사이클 장치 KR20120087384A (ko)

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