KR20150040051A

KR20150040051A - 공기 조화기

Info

Publication number: KR20150040051A
Application number: KR1020130118579A
Authority: KR
Inventors: 김범찬; 고영환; 류병진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-04-14
Also published as: KR102122562B1

Abstract

본 발명은, 냉매를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 응축기를 통과한 냉매가 과냉각 되도록 하는 과냉각 장치, 및 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 과냉각 장치의 내부에 형성되며, 응축기를 통과한 냉매가 증발기로 유입되도록 가이드 하는 제 1 유로, 과냉각 장치의 내부에서 제 1 유로와 열교환되도록 작용하며, 압축기로 냉매를 유입시키기 위한 제 2 유로, 및 내측에는 제 1 유로를 형성하며, 외측에는 제 2 유로를 형성하는 튜브를 포함하며, 제 2 유로 상에는 튜브와 열교환하는 다수의 핀이 구비되는 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 실질적인 열교환 면적이 향상되므로 냉매 간의 열교환 효율이 향상되는 장점이 있다.

Description

공기 조화기 {An air conditioner}

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.

공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.

상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.

이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다.

실외기에는 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 포함되며, 실내기에는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 포함된다. 공기 조화기는 냉방 모드 또는 난방 모드로 전환 가능하게 작동될 수 있다.

상기 공기 조화기가 냉방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기, 상기 실내 열교환기는 증발기로 기능한다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 증발기, 상기 실내 열교환기는 응축기로서 기능한다.

한편, 공기 조화기에는 응축기에서 응축된 냉매가 팽창되기 이전에 과냉각되도록 하는 과냉각기가 더 포함된다. 상기 과냉각기는, 냉동 사이클을 순환하는 메인 냉매와, 상기 메인 냉매로부터 일부 분지되어 팽창된 분지 냉매간에 열교환이 이루어지도록 구성된다. 상기 메인 냉매와 분지 냉매간의 열교환에 의하여, 상기 메인 냉매는 과냉각 될 수 있다.

종래의 과냉각기에 의하면, 상기 메인 냉매 및 분지 냉매가 유동하는 배관이 스파이럴 튜브(spiral tube)로 구성되며, 상기 튜브의 접촉에 의한 열교환을 통해 메인 냉매의 과냉각이 이루어지도록 작용된다.

그러나, 열교환기의 배관이 스파이럴 튜브로 구성되는 경우, 상기 메인 냉매와 분지 냉매의 열교환 면적이 제한되어, 메인 냉매와 분지 냉매간 열교환 효율이 저하되며, 이에 따라 냉매의 충분한 과냉을 달성하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉매 간 열교환 효율을 향상시킨 과냉각 장치를 포함하는 공기조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일례에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기를 통과한 냉매가 과냉각 되도록 하는 과냉각 장치, 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 과냉각 장치의 내부에 형성되며, 상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 증발기로 유입되도록 가이드 하는 제 1 유로; 상기 과냉각 장치의 내부에서 상기 제 1 유로와 열교환되도록 작용하며, 상기 압축기로 냉매를 유입시키기 위한 제 2 유로; 및 내측에는 상기 제 1 유로를 형성하며, 외측에는 상기 제 2 유로를 형성하는 튜브를 포함하며, 상기 제 2 유로 상에는 상기 튜브와 열교환하는 다수의 핀이 구비될 수 있다.

또한, 상기 튜브는 원통형이며, 상기 다수의 핀은 상기 튜브의 원주 방향으로 이격 구비될 수 있다.

또한, 상기 과냉각 장치는, 내측에 상기 튜브가 배치되고, 상기 튜브와의 이격 공간 상에 제 2 유로를 형성하는 과냉각 본체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 유로는 적어도 일부가 상기 다수의 핀에 의해 다수 독립된 유로로 분지될 수 있다.

또한, 상기 튜브 및 다수의 핀은 인발 가공을 통해 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 유로 상에는 이상의 냉매가 유동하며, 상기 제 2 유로 상에는 단상의 냉매가 유동할 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 공기조화기는, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기를 통과한 냉매를 응축하는 응축기; 및 상기 응축기의 출구측에 배치되는 과냉각기가 포함되며, 상기 과냉각기에는, 제 1 냉매와 제 2 냉매간 열교환이 이루어지는 본체; 상기 본체로 상기 제 1 냉매의 유입이 이루어지도록 하는 제 1 유입부; 상기 본체로 상기 제 2 냉매의 유입이 이루어지도록 하는 제 2 유입부; 및 내측이 상기 제 1 유입부와 연통되며, 외측이 상기 제 2 유입부와 연통되는 튜브를 포함하며, 상기 튜브의 외측에는, 상기 튜브의 외주면과 적어도 일단에서 접촉하는 핀이 구비될 수 있다.

또한, 상기 응축기와 상기 제 1 유입부를 연통시키는 제 1 냉매 배관; 및 상기 제 1 냉매 배관으로부터 분지되어 상기 제 2 유입부와 연통되는 제 2 냉매 배관을 더 포함하며, 상기 제 2 냉매 배관 상에는 팽창장치가 구비될 수 있다.

또한, 상기 과냉각 장치의 출구측에는 냉매를 감압하기 위한 팽창 장치; 상기 본체를 유동하여 열교환된 상기 제 1 냉매가 토출되는 제 1 토출부; 및 상기 본체를 유동하여 열교환된 상기 제 2 냉매가 토출되는 제 2 토출부를 더 포함하며, 상기 제 1 토출부는 상기 팽창 장치와 연통되며, 상기 제 2 토출부는 상기 압축기와 연통될 수 있다.

본 발명에 의하면, 핀을 통해 실질적인 열교환 면적이 향상되므로 냉매 간의 열교환 효율이 향상되는 장점이 있다. 특히, 동일 길이를 기준으로 스파이럴 튜브(spiral tube)와 비교했을 때, 약 3배 이상의 열교환 효율 향상을 기대할 수 있다.

따라서, 과냉각 효율도 상승되며, 충분한 과냉을 확보함으로써 냉동 사이클의 운전효율이 증대될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 과냉각 장치를 통과한 냉매를 압축기에 유입(인젝션)시킴으로써 압축기를 순환하는 냉매량을 증가시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 난방 능력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 튜브와 핀을 알루미늄(Al)으로 제조하여, 재료비 절감 효과도 가져올 수 있다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 공기조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 공기조화기의 과냉각 장치의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 공기조화기의 과냉각 장치의 내부에 구비되는 튜브와 핀을 도시하는 사시도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일례예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(1)에는 냉매가 순환하는 냉동 사이클이 구동된다. 상기 공기 조화기(1)는 냉매의 순환 방향에 따라 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다.

공기 조화기(1)가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 공기 조화기(1)에는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와, 상기 압축기(10)로 흡입되는 냉매 중 액 냉매를 분리하기 위한 기액 분리기(40)와, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매가 실내공기와 열교환되도록 하는 실내 열교환기(20)와, 상기 실내 열교환기(20)에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 실외 팽창장치(38)와, 팽창된 냉매가 외기와 열교환되도록 하는 실외 열교환기(30)와, 상기 압축기(10)에서 토출된 냉매의 순환 방향을 제어하기 위한 사방 밸브(50) 및 이들 구성을 연결하며 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매관(60)이 포함된다.

그리고, 상기 실내 열교환기(20) 및 실외 열교환기(30)의 일측에는, 냉매와 열교환 되는 유체(공기)를 불어주기 위한 송풍팬(25,35)이 각각 제공된다. 상기 송풍팬(25,35)에는, 실내팬(25) 및 실외팬(35)이 포함된다.

한편, 상기 사방 밸브(50)의 제어에 따라 냉방운전이 수행되는 경우, 냉매의 순환방향은 위에서 설명한 난방운전에서의 냉매순환 방향과 반대가 된다. 즉, 냉매는 압축기(10) 및 실외 열교환기(30)를 통과한 후 실내 팽창장치(28)에서 팽창되며, 실내 열교환기(20)에서 열교환 된다.

공기 조화기(1)가 냉방운전을 수행하는 경우, 냉매의 유동방향을 기준으로 상기 실외 열교환기(30)와 실내 열교환기(20)의 사이에는, 상기 실외 열교환기(30)에서 응축된 냉매를 과냉각 하기 위한 과냉각 장치(100, 과냉각기)가 제공된다.

상기 냉매관(60)에는, 상기 과냉각 장치(100)로 메인 냉매를 유입시키기 위한 메인 유입부(71) 및 상기 과냉각 장치를 거친 메인 냉매의 토출을 가이드 하는 메인 토출부(72)가 포함된다. 상기 메인 냉매는, 상기 냉매관(60)을 유동하는 냉매로서, "제 1 냉매"라 이름할 수 있다.

상기 공기 조화기(1)에는, 상기 냉매관(60)의 제 1 냉매 중 적어도 일부 냉매가 분지하여 상기 압축기(10)로 인젝션 하기 위한 인젝션 유로(150)가 포함된다. 여기서, 냉매관(60)은 "제 1 냉매 배관(60)"이라 칭하고, 상기 제 1 냉매 배관(60)에서 분지된 인젝션 유로(150)는 "제 2 냉매 배관(150)"이라 칭할 수 있다. 상기 인젝션 유로(150)는 상기 냉매관(60)으로부터 분지되어 상기 과냉각 장치(100)에 연결된다. 상기 제 1 냉매에서 분지된 적어도 일부의 냉매를 "제 2 냉매"라 이름한다.

상기 인젝션 유로(150)에는, 분지된 냉매가 상기 과냉각 장치(100)로 유입되도록 하는 인젝션 유입부(151)가 포함된다. 상기 인젝션 유입부(151)는 상기 메인 유입부(71)와는 다른 위치에 규정되는 유입부로서 이해된다.

그리고, 상기 인젝션 유로(150)에는, 상기 인젝션 유입부(151)를 통하여 유입된 냉매가 상기 과냉각 장치(100)를 통과한 후 유출되도록 가이드 하는 인젝션 토출부(152)가 포함된다. 상기 인젝션 토출부(152)는 상기 메인 토출부(72)와는 다른 위치에 규정되는 유출부이며, 상기 인젝션 토출부(152)를 통하여 토출된 냉매는 상기 압축기(10)로 인젝션 된다.

이와 같이, 상기 냉매관(60)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 과냉각 장치(100)에 통과시키고, 이를 상기 압축기(10)에 유입시킴으로써 압축기 또는 냉매 시스템을 순환하는 냉매의 양을 증가시킬 수 있게 된다.

상기 인젝션 유로(150)에는, 상기 제 2 냉매를 팽창시키기 위한 인젝션 팽창장치(155)가 포함된다. 상기 제 2 냉매는 상기 인젝션 팽창장치(155)를 통과하면서 상기 제 1 냉매보다 저온 저압으로 변화되며, 상기 과냉각 장치(100)에서 상기 제 1 냉매와 열교환 하면서 상기 제 1 냉매를 과냉시킬 수 있다.

상기 과냉각 장치(100)에서 과냉된 제 1 냉매는 상기 실내 팽창장치(28)를 거치면서 팽창되고, 상기 실내 열교환기(20)에서 증발될 수 있다.

위에서는 공기 조화기의 냉방 운전시 과냉각 장치에서의 냉매 유동을 설명하였으나, 상기 사방변(50)이 조절되어 난방 운전이 수행되는 경우에는 이와는 반대의 냉매 유동을 형성한다.

상세히, 상기 실내 열교환기(20)에서 응축된 냉매는 상기 메인 토출부(72)를 통하여 상기 과냉각 장치(100)로 유입되어 상기 메인 유입부(71)로 유출된다. 그리고, 유출된 제 1 냉매는 상기 실외 팽창장치(38)에서 팽창된 후 상기 실외 열교환기(30)에서 증발된다.

한편, 상기 메인 유입부(71)에서 유출된 제 1 냉매 중 일부의 냉매, 즉 제 2 냉매는 상기 인젝션 유로(150)로 분지되며, 상기 인젝션 팽창장치(155)에서 팽창되어 상기 과냉각 장치(100)로 유입된다. 상기 과냉각 장치(100)의 내부에서 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매는 열교환되며, 열교환 과정에서 상기 제 1 냉매는 과냉되고 상기 제 2 냉매는 기화되어 상기 압축기(10)로 인젝션 된다.

이하에서는, 상기 과냉각 장치(100)의 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일례에 따른 공기조화기의 과냉각 장치의 외관을 도시하는 사시도이고, 도 3은 도 2의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일례에 따른 공기조화기의 과냉각 장치의 내부에 구비되는 튜브와 핀을 도시하는 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 과냉각 장치(100)에는, 과냉각 본체(110), 케이싱(120), 튜브(130) 및 핀(140)이 포함될 수 있다.

과냉각 본체(110)는, 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매가 유동하는 유동 공간을 형성한다. 또한, 과냉각 본체(110)는 내부가 비어있는 중공의 배관으로 형성될 수 있다.

케이싱(120)은, 과냉각 본체(110)의 양단에 각각 구비될 수 있다. 이 경우, 과냉각 본체(110)의 일측에 구비되는 케이싱(120)은, "제 1 케이싱(120a)"이라 칭하고, 과냉각 본체(110)의 타측에 구비되는 케이싱(120)은, "제 2 케이싱(120b)"이라 칭할 수 있다.

케이싱(120)은, 중공을 포함하며 상기 중공에는 과냉각 본체(110)의 일단이 삽입되는 방식으로 고정될 수 있다. 이와 같이, 케이싱(120)의 중공에 과냉각 본체(110)가 삽입되어 고정되는 경우, 제 1 케이싱(120a)의 내부 공간에는 후술할 분지부(111)가 형성되며, 제 2 케이싱(120b)의 내부 공간에는 후술할 합지부(112)가 형성된다. 또한, 위에서는 과냉각 본체(110)와 케이싱(120)의 별도의 부재로 구성되는 것으로 설명하였으나, 과냉각 본체(110)와 케이싱(120)은 일체로 형성될 수도 있다.

상기 과냉각 장치(100)에는, 상기 과냉각 본체(110)의 일측에 제공되며 냉방 운전시 상기 제 1 냉매의 유입을 가이드 하는 메인 유입부(71) 및 상기 과냉각 본체(110)의 타측에 제공되며 상기 제 1 냉매의 유출을 가이드 하는 메인 토출부(72)가 포함된다.

그리고, 상기 과냉각 장치(100)에는, 상기 과냉각 본체(110)의 외주면 일측에 제공되며 상기 제 2 냉매의 유입을 가이드 하는 인젝션 유입부(151) 및 상기 과냉각 본체(110)의 외주면 타측에 제공되며 상기 제 2 냉매의 유출을 가이드 하는 인젝션 토출부(152)가 포함된다.

상기 메인 유입부(71), 메인 토출부(72), 인젝션 유입부(151) 및 인젝션 토출부(152)는 상기 과냉각 본체(110)의 외면 중 서로 다른 위치에 구비됨으로써, 구분될 수 있다. 그리고, 상기 메인 유입부(71) 및 인젝션 유입부(151)는 냉매가 유입되는 점에서 "제 1 유입부" 및 "제 2 유입부"라 이름할 수 있고, 상기 메인 토출부(72) 및 인젝션 토출부(152)는 냉매가 토출되는 점에서 "제 1 토출부" 및 "제 2 토출부"라 이름할 수 있다.

제 1 케이싱(120a)의 내부에 형성되는 분지부(111)는, 인젝션 유입부(151)와는 연통되지만 메인 유입부(71)와는 연통되지 않는다. 또한, 제 2 케이싱(120b)의 내부에 형성되는 합지부(112)는, 인젝션 토출부(152)와는 연통되지만 메인 토출부(72)와는 연통되지 않는다. 따라서, 인젝션 유입부(151)를 통해 분지부(111)로 유입된 제 2 냉매는 후술할 튜브(130)의 외측을 유동하게 되며, 이렇게 튜브(130)의 외측을 유동한 제 2 냉매는 합지부(112)로 유입된 후 인젝션 토출부(152)를 통해 토출된다. 보다 상세히, 튜브(130)의 외측에는 후술할 다수의 핀(140)이 구비되어 유로가 다수 개로 구획되므로 인젝션 유입부(151)를 통해 유입된 제 2 냉매는 분지되어 튜브(130)의 외측을 유동한 후 다시 합지되어 인젝션 토출부(152)로 토출되는 것으로 설명될 수 있다.

튜브(130)는, 과냉각 본체(110) 내부에 구비된다. 상세히, 튜브(130)의 내측에는 메인 유입부(71)를 통하여 유입된 제 1 냉매가 유동하여 메인 토출부(72)를 통해 토출되며, 튜브(130)의 외측에는 인젝션 유입부(151)를 통하여 유입된 제 2 냉매가 유동하여 인젝션 토출부(152)를 통해 토출된다.

이때, 제 1 냉매가 유동하는 경로인 메인 유입부(71), 튜브(130)의 내측, 및 메인 토출부(72)를 통칭하여 "제 1 유로(135)"로 칭할 수 있으며, 제 2 냉매가 유동하는 경로인 인젝션 유입부(151), 튜브(130)의 외측, 및 인젝션 토출부(152)를 통칭하여 "제 2 유로(113)"로 칭할 수 있다. 또한, 제 1 유로(135)는 과냉각 장치(100)의 내부에 형성되며, 응축기를 통과한 냉매가 증발기로 유입되도록 가이드하는 유로로 설명될 수 있으며, 제 2 유로(113)는 응축기를 통과한 냉매가 제 1 유로(135)를 지나는 냉매와 열교환되도록 작용한 후 열교환된 냉매를 압축기(10)로 유입시키기 위한 유로로 설명될 수 있다. 여기서, 공기조화기(1)가 냉방 운전되는 경우라면 실내 열교환기(20)가 증발기가 되고 실외 열교환기(30)가 응축기가 되며, 공기조화기(1)가 난방 운전되는 경우라면 실내 열교환기(20)가 응축기가 되고 실외 열교환기(30)가 증발기가 된다. 즉, 제 1 유로(135)를 통해서는 이상의 냉매가 유동하며, 제 2 유로(113)를 통해서는 단상의 냉매가 유동하게 된다.

따라서, 튜브(130)의 내측에는 제 1 유로(135)가 형성되며, 튜브(130)의 외측에는 제 2 유로(113)가 형성되는 것으로도 설명될 수 있다. 또한, 튜브(130)의 외측에는 과냉각 본체(110)가 배치되므로 튜브(130)와 과냉각 본체(110) 사이의 이격 공간에 제 2 유로(113)가 형성되는 것으로 설명될 수도 있다.

핀(140)은, 제 2 유로(113) 상에 다수 개가 구비된다. 핀(140)은, 얇은 판 형태일 수 있으며 적어도 일부가 튜브(130)와 접촉하여 상기 튜브(130)와 열교환할 수 있다. 일례로서, 튜브(130)가 원통형인 경우 핀(140)은 튜브(130)의 원주 방향으로 이격 구비될 수 있다. 또한, 다수의 핀(140) 각각이 튜브(130)와 과냉각 본체(110)를 연결하여 제 2 유로(113)를 다수의 독립된 유로로 분지할 수 있다. 일례로서, 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 핀(140) 중 어느 하나를 제 1 핀(140a), 다른 하나를 제 2 핀(140b)이라 칭하면, 제 1 핀(140a)과 제 2 핀(140b) 사이에는 다른 제 2 유로(113)와는 분지된 하나의 제 2 유로(113a)가 형성될 수 있다.

튜브(130)와 핀(110)은, 도 4에 도시된 바와 같이 인발 가공을 통해 일체로 형성될 수 있다. 또한, 튜브(130)와 핀(110)은, 알루미늄(Al)으로 제조될 수 있으며, 이 경우 재료비 절감 효과도 가져올 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 공기조화기의 작용에 대하여 설명한다. 이하에서는 본 발명의 일례에 따른 공기조화기가 냉방 운전되는 경우를 예를 들어 설명하지만, 공기조화기가 난방 운전되는 경우에도 유추 적용될 수 있다.

압축기(10)에서 압축되어 토출된 냉매는 사방변(50)에 의해 실외 열교환기(30)로 유동한다. 실외 열교환기(30)에서 응축된 이상(기상 및 액상 혼합)의 냉매는 제 1 냉매 배관(60)을 통해 과냉각 장치(100)의 메인 유입부(71)로 유입된다. 또한, 제 1 냉매 배관(60)을 유동하는 냉매 중 일부는 제 1 냉매 배관(60)으로부터 분지된 제 2 냉매 배관(150)을 통해 유동하여 인젝션 팽창장치(155)에서 팽창되어 단상의 냉매로 과냉각 장치(100)의 인젝션 유입부(151)로 유입된다.

메인 유입부(71)를 통해 유입된 제 1 냉매는 튜브(130)의 내측 공간인 제 1 유로(135)를 통해 유동하여 메인 토출부(72)를 통해 토출되며, 인젝션 유입부(151)를 통해 유입된 제 2 냉매는 튜브(130)의 외측 공간인 제 2 유로(113)를 통해 유동하여 인젝션 토출부(152)를 통해 토출된다. 보다 상세히, 인젝션 유입부(151)를 통해 유입된 제 2 냉매는 제 1 케이싱(120a) 내부에 형성된 분지부(111)로 유동한 후, 다수의 핀(140)에 의해 구획된 다수의 제 2 유로(113) 각각으로 유입되며, 이후 제 2 케이싱(120b) 내부에 형성된 합지부(112)에서 합지되어 인젝션 토출부(152)로 토출된다. 이때, 제 1 유로(135)를 유동하는 제 1 냉매와 제 2 유로(113)를 유동하는 제 2 냉매 사이에는 열교환이 발생한다. 이 과정에서 튜브(130)와 일단에서 접촉하도록 구비되는 핀(140)은 열교환 면적을 넓히는 역할을 하게 된다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 핀(140)의 역할을 보다 상세히 설명한다. 제 2 유로(113) 중 어느 하나의 유로를 "제 2 유로(113a)"로 칭하면, 제 2 유로(113a)를 유동하는 제 2 냉매는 튜브(130)의 외면과 열교환하게 되며(a), 접촉하고 있는 핀(140)과도 열교환하게 된다(b). 이때, 튜브(130)에 전달된 열(a)은 제 1 냉매와 열교환하는데 이용되며, 핀(140)에 전달된 열은 핀(140) 전체로 이동하게 되어 접촉된 튜브(130)에도 전달되게 된다(c). 이렇게 튜브(130)에 전달된 열(c)은 제 1 냉매와 열교환하도록 이용된다(d). 따라서, 핀(140)이 없는 경우와 비교하여 열교환효율이 향상되는 결과를 기대할 수 있으며, 다수의 실험을 통해 약 3배 이상의 열교환 효율 향상을 확인하였다.

위와 같이 열교환된 제 1 냉매는 메인 토출부(72)로 토출되어 실내 팽창장치(28) 및 실내 열교환기(20)를 지나 압축기(10)로 유동하여 냉매 사이클을 순환하게 되며, 제 2 냉매는 인젝션 토출부(152)로 토출되어 압축기(10)로 인젝션되어 냉내 사이클을 순환하게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 과냉각 장치
110 : 과냉각 본체
120 : 케이싱
130 : 튜브
140 : 핀

Claims

냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기를 통과한 냉매가 과냉각 되도록 하는 과냉각 장치, 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서,
상기 과냉각 장치의 내부에 형성되며, 상기 응축기를 통과한 냉매가 상기 증발기로 유입되도록 가이드 하는 제 1 유로;
상기 과냉각 장치의 내부에서 상기 제 1 유로와 열교환되도록 작용하며, 상기 압축기로 냉매를 유입시키기 위한 제 2 유로; 및
내측에는 상기 제 1 유로를 형성하며, 외측에는 상기 제 2 유로를 형성하는 튜브를 포함하며,
상기 제 2 유로 상에는 상기 튜브와 열교환하는 다수의 핀이 구비되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 튜브는 원통형이며,
상기 다수의 핀은 상기 튜브의 원주 방향으로 이격 구비되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 과냉각 장치는,
내측에 상기 튜브가 배치되고, 상기 튜브와의 이격 공간 상에 제 2 유로를 형성하는 과냉각 본체를 포함하는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 유로는 적어도 일부가 상기 다수의 핀에 의해 다수 독립된 유로로 분지되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 튜브 및 다수의 핀은 인발 가공을 통해 일체로 형성되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유로 상에는 이상의 냉매가 유동하며,
상기 제 2 유로 상에는 단상의 냉매가 유동하는 공기조화기.
냉매를 압축하는 압축기;
상기 압축기를 통과한 냉매를 응축하는 응축기; 및
상기 응축기의 출구측에 배치되는 과냉각기가 포함되며,
상기 과냉각기에는,
제 1 냉매와 제 2 냉매간 열교환이 이루어지는 본체;
상기 본체로 상기 제 1 냉매의 유입이 이루어지도록 하는 제 1 유입부;
상기 본체로 상기 제 2 냉매의 유입이 이루어지도록 하는 제 2 유입부; 및
내측이 상기 제 1 유입부와 연통되며, 외측이 상기 제 2 유입부와 연통되는 튜브를 포함하며,
상기 튜브의 외측에는, 상기 튜브의 외주면과 적어도 일단에서 접촉하는 핀이 구비되는 공기조화기.
제 7 항에 있어서,
상기 응축기와 상기 제 1 유입부를 연통시키는 제 1 냉매 배관; 및
상기 제 1 냉매 배관으로부터 분지되어 상기 제 2 유입부와 연통되는 제 2 냉매 배관을 더 포함하며,
상기 제 2 냉매 배관 상에는 팽창장치가 구비되는 공기조화기.
제 7 항에 있어서,
상기 과냉각 장치의 출구측에는 냉매를 감압하기 위한 팽창 장치;
상기 본체를 유동하여 열교환된 상기 제 1 냉매가 토출되는 제 1 토출부; 및
상기 본체를 유동하여 열교환된 상기 제 2 냉매가 토출되는 제 2 토출부를 더 포함하며,
상기 제 1 토출부는 상기 팽창 장치와 연통되며,
상기 제 2 토출부는 상기 압축기와 연통되는 공기조화기.