KR20180054664A - 액체 대 흡입 열 교환기를 가지는 공조기 - Google Patents

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KR20180054664A
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갈반 이스라엘 마르티네즈
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일렉트로룩스 어플라이언스 아크티에볼레그
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Abstract

공조기는 압축기(701), 응축기(703), 및 증발기(709)를 포함한다. 공조기는 응축기(703)로부터 증발기(709)까지의 유동 경로 내에 제공된 액체-대-흡입 열 교환기(709)를 더 포함한다.

Description

액체 대 흡입 열 교환기를 가지는 공조기
본 개시 내용은 공조기에 관한 것이다. 특히, 본 개시 내용은 휴대용 공조기에 관한 것이다.
공조(AC)는 공기를 희망 상태로 컨디셔닝하는 것에 대한 통합적 표현이다. 공조는 저온 기간 중에 공기를 가열할 수 있거나, 더운 기간 동안 공기를 냉각할 수 있거나, 공기가 원치 않는 입자를 포함하는 경우에 공기를 청정화할 수 있다. 그러나, 공조라는 표현은 냉각을 강조할 때 가장 빈번하게 사용된다. 제품으로서, 공조기는 다양한 방식으로 보여지고 이용될 수 있으나, 공조기 모두는 동일한 기본적 기술을 공유한다.
기존 휴대용 공조기는 흔히 크고, 취급이 어려우며, 시끄럽고 비효율적이다. 또한, 실내로부터 열을 제거하는 연결된 배기 공기 배출구는 종종 복잡하고 그 설계에 있어서 비효율적이다. 공지된 휴대용 공조기가 예를 들어 미국 특허 제2,234,753호에서 설명된다.
휴대용 AC 시스템의 설계는 다른 공조기와 상이한데, 이는 모든 시스템의 구성요소가 컨디셔닝되는 공간 내측에서 작업을 하여야 하는 팩킹된(packed) 유닛의 내측에 장착되고, (일반적인 냉각 프로세스에서 발생된) 잔류 에너지를 외측에 일반적으로 연결되는 공기 배기 시스템을 통해서 방출하기 때문이다.
휴대용 AC 유닛에서, 공기 공급원 응축기를 냉각시키기 위한 2가지 일반적인 과정: 단일 도관 방법 및 이중 도관 방법이 있다 제1 방법(단일 도관)에서, 시스템은 그 주위(컨디셔닝되는 공간)로부터 공기를 취하고, 그러한 공기가 응축기 표면을 통과하도록 강제하고, 그리고 최종적으로 응축기 표면으로부터 잔류 에너지를 제거한다. 이어서, 단일 도관 시스템을 이용함으로써, 고온 공기를 실외로 방출한다. 이러한 방법에서, 흡입 공기 온도는 실내 온도 조건을 가지며, 이는 냉각 사이클의 관점에서 에너지 교환 프로세스를 더 유리하게 만든다.
이중 도관 방법에서, 시스템은 실외로부터 "고온" 공기를 주입하여 응축기를 냉각시키기 위해서 공기 흡입 도관을 이용한다. 최종적으로 비교적 높은 온도의 응축기로부터의 공기가 다시 이차적인 배기 도관에 의해서 실외로 방출된다. 이러한 방법에서, 공기 흡입 온도는 실외 온도 조건이다. 이러한 방법은, 시스템이 응축기를 위한 냉각 매체로서 실내 공기를 이용하지 않기 때문에, 사용자를 위한 보다 신속한 냉각 효과를 제공할 수 있으나, 이는 결과적으로 더 높은 유입구 실외 온도를 보상하기 위한 더 큰 크기/부피의 구성요소를 필요로 한다.
양 방법, 즉 단일 도관 및 이중 도관은: 공기 유동율, 열 교환기의 크기 그리고 또한 공기 배관 시스템의 치수와 관련하여 상이한 한계들을 갖는다.
그러한 특수성은, 휴대용 AC 시스템이 특별한 크기의 응축기를 이용할 것을 요구하여, 시스템에 의해서 사용되는 최대 공기 유량을 제한하는데, 이는 공기 흡기 및 공기 배기 시스템이 가능한 한 상당히 소형이어야 하기 때문이다.
휴대용 AC 시스템에서의 공기 유량은 또한 소음 레벨에 의해서 제한되는데, 이는 작은 직경의 호스를 통해서 유동되는 많은 공기 유량은 더 큰 압력 강하 및 더 높은 소음 레벨을 초래하기 때문이다. 그러한 의미에서, 단일 도관 시스템은 이중 도관 시스템보다 명확한 장점을 가지는데, 이는 흡기 공기와 사이클의 응축 온도 사이의 온도차가 커서, 열 제거 프로세스를 실시하는데 있어서 적은 공기 유량을 필요로 하기 때문이다.
그에 따라, 휴대용 AC 시스템의 경우에, 응축기는 설계에 있어서 가장 중요한 구성요소 중 하나인데, 이는 응축기가 매우 제한된 공기 유량으로 더 많은 열 부하(heat load)를 교환하여야 하기 때문이다. 그에 따라, 그러한 특수성은 응축기의 전체 설계 및 전체 시스템 성능에 상당한 방식으로 영향을 미친다.
공조기의 동작 개선에 대한 지속적인 요구가 있다.
그에 따라, 개선된 공조기를 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 기존 공조기가 가지는 문제를 적어도 부분적으로 해결하는 개선된 공조기를 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적은 첨부된 청구항에서 기술된 바와 같은 공조기에 의해서 달성된다. 또한, 공조기, 특히 휴대용 공조기와 함께 이용될 수 있는 장치가 개시된다.
일 실시예에 따라, 압축기, 응축기, 및 증발기를 포함하는 공조기가 제공된다. 공조기는 응축기로부터 증발기까지의 유동 경로 내에 제공된 액체-대-흡입 열 교환기를 포함한다. 그에 의해서, 공조기의 개선된 효율이 달성될 수 있다. 공조기는 유리하게 휴대용 공조기일 수 있다.
일부 실시예에 따라, 공조기는, 공조기가 가열 및 냉각 모두를 제공할 수 있게 하기 위해서 냉각 사이클을 반전시키기 위한 4-방향 밸브를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따라, 공조기의 액체-대 흡입 열 교환기로의 액체 라인이, 증발기로부터의 포화된 증기 라인의 내측에 배열된다. 액체 라인은 액체 라인 외측에서 핀을 구비할 수 있다.
이제, 비제한적인 예를 통해서 그리고 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명할 것이다.
도 1 및 도 2는 상이한 냉각 효과들을 도시한다.
도 3은 에너지 효율비에 미치는 내부 과열의 영향을 도시한다.
도 4는 시스템 성능에 대한 외부 증기 과열의 부정적인 영향을 도시한다.
도 5는 포화 조건 이후의 차냉(subcooling) 증가에 따른 상이한 냉각제들에 대한 부피 냉각 효과 및 EER 증가를 도시한다.
도 6은 포화 조건 이후의 내부 과열 증가에 따른 상이한 냉각제들에 대한 부피 냉각 효과 및 EER 증가를 도시한다.
도 7은 예시적인 공조 시스템을 도시한다.
도 8은 대안적인 실시예에 따른 예시적인 공조 시스템을 도시한다.
도 9는 액체-대-흡입 열 교환기에 대한 상이한 구성들을 도시한다.
도 10은 증기 흡입 라인 주위에 위치된 또는 그에 평행한 액체 라인을 도시한다.
도 11은 공조기 시스템의 일반적인 원리를 도시한다.
도 11은 공조기 시스템의 일반적인 원리를 도시한다. 시스템의 주요 부분은 압축기(1101), 증발기(1103), 응축기(1105), 및 모세관과 같은 팽창 장치(1107)이다. 또한 응축기 팬(1109) 및 증발기 팬(1111)이 제공될 수 있다. 압축기는 응축기, 증발기, 및 팽창 장치를 가지는 회로 내에 연결된다. 냉각제는 액체로부터 증기로 전환될 수 있고, 그에 의해서 온도를 변화시킬 수 있는 능력을 갖는다. 템퍼링된(tempered) 냉각제와 실내 공기가 협력적으로 작업하여 서로 열을 교환한다.
공조기, 특히 휴대용 공조기의 성능을 높이기 위해서, 액체-대-흡입 열 교환기가, 그 냉각 용량 및 사이클 효율을 높이기 위한 기본적인 냉각 사이클에 대한 보충 요소로서 제공된다.
액체-대-흡입 열 교환기의 기술은 응축기 이후의 액체 냉각제와 압축기 흡입부로 복귀되는 포화된 증기 사이의 에너지 교환 프로세스를 가능하게 한다.
그에 따라, 액체-대-흡입 열 교환기는 공조 시스템 특히 휴대용 공조기 내에 제공된다.
공조기 내의 액체-대-흡입 열 교환기의 몇몇 상이한 구현예들이 설명된다. 일반적으로, 액체-대-흡입 열 교환기는, 그 회로 중 하나 내에서, 공조기의 응축기로부터의 액체 냉각제를 둘러싸는 하나의 또는 다수의 액체 라인을 포함한다. 그 제2 회로에서, 열 교환기는, 공조기의 증발기를 떠나는 포화된 또는 약간 과열된 냉각제를 둘러싼다.
양 유동들 사이의 에너지 교환은, 액체 냉각제가, 팽창 장치에 진입하기 직전에, 액체 냉각제의 차냉 정도를 높일 수 있게 하는 한편, 증발기로부터의 증기가, 냉각 사이클을 다시 재시작하기 위해서 압축기 흡입부에 진입되기 직전에, 추가적인 과열 정도를 획득할 수 있게 한다.
응축기 이후의 부가적인 차냉 정도는 전형적으로 냉각 사이클의 총 냉각 용량에서 긍정적인 영향을 제공하는데, 이는 더 큰 차냉 정도가 증발기 내에서 더 큰 증발 엔탈피 및 후속하여 더 큰 냉각 용량을 허용할 것이기 때문이다.
도 1은 휴대용 공조기에서 일반적으로 이용되는, 냉각제 R410A에 대한 차냉 정도에 따른 부피 냉각 용량 및 에너지 효율비(EER)에 미치는 효과를 도시한다. 도 1은, AC 적용예에서 일반적으로 달성되는, 상이한 응축 및 증발 온도에 따른 액체-대-흡입 열 교환기의 열역학적 효과를 나타낸다.
도 1에서, 냉각 매체로서 R410A를 이용할 때, 10℃의 증발 온도(좌측), 및 50℃의 응축 온도(우측)에서의 차냉 정도에 따른 부피 냉각 효과 및 EER(에너지 효율비) 증가가 도시되어 있다.
도 1로부터, 차냉 정도가, 특히 높은 응축 온도에서, 사이클 성능에서 긍정적인 효과를 항상 갖는다는 것이 명확하다. 이러한 사실은, 이러한 종류의 시스템과 본질적으로 관련되는 공간 제약으로 인해서, 응축기측에서 제한된 공기 유량을 가지고 응축 온도가 높아지는 경향을 가지는 휴대용 공조(AC) 유닛에서 특히 유리하다.
응축 이후의 차냉 정도의 증가는 특히 공기-냉각형 응축기에서 유리하다. 그러나, 응축기 내측의 차냉의 증가는 내부 부피 및 열 전달 면적의 증가를 초래하고, 이는 경제적인 관점에서 항상 최적이지는 않다.
그러한 의미에서, 외부 액체 차냉기의 이용으로, 시스템은 효율적인 방식으로 사이클 성능을 개선하는 저온 흡입 증기 온도의 장점을 취할 수 있다.
표준 냉각 사이클에서, 흡입 증기 라인은 일반적으로 주변과 에너지를 교환하여, 낮은 증발 조건에 의해서 사이클에서 생성되는 냉각 효과를 낭비한다.
액체-대-흡입 열 교환기의 기술은 응축된 액체로부터의 열 부하의 일부를 흡입 가스 라인을 통해서 사이클 내로 방출할 수 있게 하는 장점을 제공하여, 액체 냉각제의 차냉 정도를 높일 뿐만 아니라, 증발된 냉각제가 압축기 내로 진입하기 전에, 증발된 냉각제의 온도를 높인다.
부가적으로, 적당한 흡입 온도의 증가는, 사이클의 관점에서 극히 부정적인 효과인, 환경으로부터의 열 획득의 효과를 최소화하는 장점을 갖는다. 부가적인 과열은 또한 흡입 라인 내의 바람직하지 못한 응축을 방지하여, 파이프 위의 부가적인 절연 재료의 필요성을 회피한다.
비록 그 두 가지 효과가 사이클 성능에 유리한 것으로 보이지만, 증발기 이후의 과열의 과다한 증가는, 일부 특정 냉각제 및 특정 상황에서, 사이클 성능에 대해서 부정적인 영향을 나타낼 수 있는데, 이는 부피 냉각 효과 및 부피 압축 작업이 흡입 가스의 특정 부피에 따라 달라질 것이기 때문이다.
도 2는, AC 유닛에서 일반적으로 사용되는, R410A에 대한 내부 흡입 증기 과열(냉각된 공간의 내측에서 생성된 과열)에 따른 부피 냉각 효과에 미치는 효과를 나타낸다.
도 2에서, 부피 냉각 효과는, 증발 온도를 10℃에서 고정한, 상이한 응축 온도들에서(도 2-좌측); 그리고 응축 조건을 50℃에서 고정한 상이한 증발 온도들에서(도 2-우측)에서 표시되었다.
도 2로부터, R410A의 경우에, 사이클이 45℃ 초과의 응축 온도에서 작업할 때, 내부 과열이 부피 냉각 효과를 개선한다는 것이 명백하다. 다른 한편으로, 높은 증발 온도에서, 내부 과열은 부피 용량에서 부정적인 효과를 갖는다.
도 3은 R410A 시스템의 에너지 효율비에 미치는 내부 과열의 영향을 도시한다. 도 3으로부터, 50℃ 미만의 응축 온도의 경우에, 내부 과열이 시스템 성능에 부정적인 영향을 미친다는 것이 명백하다. 다른 한편으로, 높은 증발 온도는 또한 사이클 성능에서 부정적인 효과를 갖는다.
도 3은, 증발을 10℃에서 고정한, 상이한 응축 온도들에서(좌측); 그리고 응축을 50℃에서 고정한 상이한 증발 온도들에서(우측)에서; 내부 과열에 따른 표준 사이클에서의 R410A의 EER을 도시한다.
AC 적용예의 경우에, 표준 응축 온도는 일반적으로 48℃ 내지 60℃에서 요동되는 한편, 증발 온도는 약 8℃ 내지 12℃로 변경된다. 이는, R410A을 이용하는 휴대용 적용예를 위한 AC 사이클의 용량 및 효율의 개선에 있어서, 이러한 기술이 적합해지게 한다.
부가적으로, 본 발명에서 제안된 액체-대-흡입 열 교환기 기술의 이용은 주위로부터의 흡입 파이프로의 유해한 열 전달의 영향을 최소화하기 위한 긍정적인 해결책을 제공한다. 다른 부가적인 장점은 흡입 파이프 표면 상에서의 수분 응축의 최소화이다.
도 4는 시스템 성능에 대한 외부 증기 과열의 부정적인 영향을 도시한다. 외부 과열은 흡입 라인과, 냉각 공간 외측의, 그 주변 사이의 에너지 교환에 의해서 생성된다. 이러한 효과는 항상 부정적이고, 액체-대-흡입 열 교환기의 이용에 의해서, 단열에 의해서, 또는 시스템 조건이 허용하는 경우에 증발 온도의 증가에 의해서, 어떠한 설계에서도 가능한 한 피하여야 한다.
도 4는, 증발을 10℃에서 고정한, 상이한 응축 온도들에서(좌측); 그리고 응축을 50℃에서 고정한 상이한 증발 온도들에서(우측)에서; 외부 과열에 따른 표준 사이클에서의 R410A에 대한 EER 감소를 도시한다.
이전의 분석으로부터, 특정 조건의 경우에, 기본적인 사이클에서의 액체-대-흡입 열 교환기의 구현이, 일반적으로 AC 적용예에서 그리고 특히 휴대용 AC 시스템에서 일반적으로 이용되는, 표준 냉각제 R410A의 이용에 의해서 사이클 성능을 개선할 수 있다는 것이 명백하다.
AC 시스템에서 구현하고자 하는 표준 냉각제에 대한 가능한 대안으로서의, 일부 대안적인 냉각제의 추가적인 비교 및 분석. 사이클을 비교하기 위해서 이용된 방법은 R410A에 대한 이전의 분석에서 이용된 것과 동일하다.
도 5는 포화 조건 이후의 차냉 증가에 따른 상이한 냉각제들에 대한 부피 냉각 효과 및 EER 증가를 도시한다. 비교는 50℃의 응축 온도 및 10℃의 증발 온도에서 이루어졌다.
도 5는, R410A, R32, R290, R1234YF, 및 R152a에 대한, 10℃의 증발 온도 및 50℃의 응축 온도에서의 차냉 정도에 따른 부피 냉각 효과 및 EER 증가를 도시한다.
도 5로부터, 차냉 정도의 증가가 항상 시스템 성능에 긍정적이라는 것이 명백하다. 그러나, 시스템 성능의 증가에 의해서 얻어지는 장점은, R1234YF, R410A 또는 프로판과 같은, 일부 냉각제에서 더 크다. 증발 및 응축 온도의 효과와 관련된, 이전에 보여진 일반적인 경향은 비교되는 냉각제에 대해서도 유지된다.
도 6은 포화 조건 이후의 내부 과열 증가에 따른 상이한 냉각제들에 대한 부피 냉각 효과(좌측) 및 EER 증가(우측)를 도시한다.
비교는 50℃의 응축 온도 및 10℃의 증발 온도에서 이루어졌다. 도 6은, R410A, R32, R290, R1234YF, 및 R152a에 대한, 10℃의 증발 온도 및 50℃의 응축 온도에서의 내부 과열 정도에 따른 부피 냉각 효과 및 EER 증가를 도시한다.
도 6은, 차냉과 달리, 내부 과열의 증가가 AC 시스템에 대한 대안으로서 간주되는 일부 냉각제에서 부정적인 효과를 갖는다는 것을 보여준다. R32는 시스템 성능에 있어서 항상 부정적인 거동을 가지는 반면, R1234YF 및 R290은 부피 냉각 효과 및 EER 모두에서 보다 양호한 효과를 보여준다.
이전에 보여진 바와 같이, R410A는 50℃/10℃에서 적당한 개선을 보여주는 반면, R152a의 내부 과열은 시스템 성능에 대한 효과가 없다. 이는 기본적으로, 액체-대-흡입 열 교환기의 사용에 의한 차냉의 증가가 시스템 성능에 대해서 부정적인 효과를 가지지 않고, 차냉 정도만이 시스템 성능의 증가를 제공할 것임을 의미한다.
공조 시스템의 예시적인 구성이 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 공조 시스템은 예를 들어 휴대용 공조기로 구현될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 압축기 방출 라인은 응축기 유입구 포트에 연결된다. 이어서, 응축기 배출구는, 액체-대-흡입 열 교환기의 하단부측으로 진입하는 액체 라인에 연결된다. 액체-대-흡입 열 교환기로부터, 냉각제는 팽창 장치 내로 이어서 증발기 내로 진입되고, 그러한 증발기는 결과적으로 액체-대-흡입 열 교환기의 증기 회로에 연결된다. 마지막으로, 압축기의 흡입 가스 라인은 그 하단부측에서 액체-대-흡입 열 교환기의 타 단부에 연결된다.
도 7에서, 701은 압축기를 나타내고, 702는 방출 라인이고, 703은 응축기이고, 704는 액체 라인이고, 705는 팽창 장치이며, 706은 증발기 유입구 라인이고, 707은 증발기이고, 708은 증발기 배출구 라인이고, 709는 액체-대-흡입 열 교환기이며, 710은 압축기 흡입 라인이다.
따라서, 도 7은 액체-대-흡입 열 교환기(709)를 이용하는 AC 유닛을 도시한다. 도 7의 실시예에서, 액체-대-흡입 열 교환기(709)는 응축기(703)로부터 증발기(707)까지의 유동 경로 내에 제공된다.
일 실시예에 따라, 사이클을 반전시키기 위한 그리고 시스템이 가열 및 냉각 모두를 제공할 수 있게 하기 위한 4-방향 밸브가 제공된다. 그러한 실시예에서, 압축기는 그 고압 유입구 포트에서 4-방향 밸브에 연결된다. 응축기 및 증발기는 그 교환 포트들을 통해서 밸브에 연결된다. 밸브의 가스 복귀 포트는 그 상부측에서 액체-대-흡입 열 교환기에 연결된다. 마지막으로, 압축기의 흡입 가스 라인은 그 하단부측에서 액체-대-흡입 열 교환기의 타단부에 연결된다.
팽창 장치 및 액체 라인은 도 7의 실시예에서와 유사한 방식으로 배치되고, 팽창 밸브 대신에 모세관의 세트가 이용될 수 있다. 가능한 구현예가 도 8에 도시되어 있다. 도 8에서, 801은 압축기를 나타내고, 802는 방출 라인이고, 803은 4 방향 밸브이고, 804는 응축기 유입구 라인이고, 805는 응축기이고, 806은 액체 라인이고, 807는 팽창 장치이며, 808은 증발기 유입구 라인이고, 809은 증발기이고, 810은 증발기 배출구 라인이고, 811은 4 방향 밸브로부터의 가스 복귀 라인이며, 812는 액체-대-흡입 열 교환기이며, 813은 압축기 흡입 라인이다.
따라서, 도 8은, 냉각 사이클을 반전시키도록 그리고 가열을 제공하도록 구성된 4 방향 밸브의 이용을 포함하는 액체-대-흡입 열 교환기를 이용하는 AC 유닛에 대한 대안적인 실시예를 도시한다.
다른 실시예는, 액체-대-흡입 열 교환기 내에서 이용되는 상이한 기하형태의 파이프 및 구성요소를 포함한다. 도 9는 액체-대-흡입 열 교환기에 대한 상이한 대안예를 도시하며, 액체 라인(704)은 증발기로부터의 포화된 증기 라인 내측에 위치된다.
도 9에서, 901은 포화된 증기 라인을 나타내고, 902는 액체 라인 파이프이고, 903은 액체 라인에 부착된 수직 핀을 나타내며, 904는 액체 라인에 부착된, 나선형으로 성형된 핀을 나타낸다.
따라서, 도 9는 액체-대-흡입 열 교환기에 대한 상이한 구성들을 도시한다. 상이한 구성 모두는 흡입 라인 내측에서 액체 라인을 갖는다. 상이한 실시예들이 매끄러운 파이프 및 핀형(finned) 파이프를 포함한다.
본원에서 설명된 바와 같은 액체-대-흡입 열 교환기에 대한 일부 실시예에 따라, 액체 라인은 증기 흡입 라인 주위에 또는 그와 평행하게 위치된다. 도 10은 일부 가능한 선택사항을 도시한다. 도 10에서, 1001은 증기 흡입 라인을 나타내고, 1002는, 액체 냉각제가 내부에서 운송되는, 흡입 라인 주위로 감겨지거나 용접된 하나 이상의 모세관의 세트이고, 1003은 흡입 라인에 평행하게 부착된/용접된 액체 라인이고, 1004는 흡입 라인 주위의 동축적인 액체 라인을 나타낸다.
일부 실시예에 따라, 모세관이 팽창 밸브 대신에 제공된다.
본원에서 설명된 바와 같은 공조기의 이용은 표준 냉각 사이클의 냉각 용량 및 효율을 높일 수 있고, 특히 휴대용 공조기에 적용될 수 있다.
공조기, 특히 휴대용 공조기 내에서의 액체-대-흡입 열 교환기의 이용은 소형이고 효율적인 시스템을 가질 수 있는 가능성을 제공하는데, 이는, 이러한 기술이 냉각 사이클 내에서 부가적인 차냉 정도를 생성하기 위해서 냉각 용량의 일부를 이용할 수 있게 하기 때문이다.
이러한 기술은, 응축기 및 구성요소의 크기가 심하게 제약받고 공기 유량에서 한계가 있는 AC 시스템에서 특히 유리하다.
액체-대-흡입 열 교환기 기술의 이용은 또한, 사이클 성능에 항상 유해한 외부 과열의 부정적인 영향을 최소화할 수 있는 가능성을 제공한다.
부가적으로, 액체-대-흡입 열 교환기의 이용은 시스템 내의 흡입 라인 주위에 수분이 응축되는 것을 방지한다.
표준 냉각 사이클에서, 시스템에 의해서 발생되는 냉각 용량은 압축기에 의해서 외부로 펌핑되는 냉각제 질량 유량 및 증발기로부터 얻어지는 냉각제의 증발 엔탈피에 의해서 생성된다.
시스템의 대부분은, 냉각제가 팽창 장치 내로 진입되기 전에 냉각제의 적절한 조건에 도달하기 위한 응축기의 적절한 치수결정을 필요로 한다. 그러나, 일부 특정 시스템의 경우에, 응축기의 크기가 시스템 내에서 이용 가능한 공간으로 제한되어, 양호하지 못한 설계를 초래한다.
압축기의 크기 증가가 없이, 시스템의 냉각 용량은 증발기 내에서 도달되는 증발 엔탈피의 증가에 의해서 증가된다. 이는 액체-대-흡입 열 교환기의 이용에 의해서 달성된다.

Claims (5)

  1. 압축기(701), 응축기(703) 및 증발기(709)를 포함하는 공조기로서, 상기 공조기는 상기 응축기(703)로부터 상기 증발기(707)까지의 유동 경로 내에 제공된 액체-대-흡입 열 교환기(709)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공조기가 휴대용 공조기인, 공조기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공조기가 가열 및 냉각 모두를 제공할 수 있도록 냉각 사이클을 반전시키기 위한 4-방향 밸브를 더 포함하는, 공조기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체-대 흡입 열 교환기로의 액체 라인(704)이, 상기 증발기로부터의 포화된 증기 라인의 내측에 배열되는, 공조기.
  5. 제4항에 있어서,
    액체 라인이 상기 액체 라인 외측에서 핀을 구비하는, 공조기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1087192B1 (en) * 1999-09-22 2004-05-12 Carrier Corporation Reversible heat pump with sub-cooling receiver
DE60138328D1 (de) * 2000-02-24 2009-05-28 Calsonic Kansei Corp Verbindung für Doppelwandröhren, Verfahren zum Hartlöten der Verbindung an Doppelwandröhren, und Klimaanlage für Fahrzeuge
US6460358B1 (en) * 2000-11-13 2002-10-08 Thomas H. Hebert Flash gas and superheat eliminator for evaporators and method therefor
EP1567814A2 (en) * 2002-11-11 2005-08-31 Vortex Aircon Refrigeration system with bypass subcooling and component size de-optimization
US7089760B2 (en) * 2003-05-27 2006-08-15 Calsonic Kansei Corporation Air-conditioner
US20060081362A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Homayoun Sanatgar Finned tubular heat exchanger
FR2953917B1 (fr) * 2009-12-10 2012-01-20 Hutchinson Echangeur thermique interne pour circuit de climatisation de vehicule automobile et un tel circuit

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