KR20230143805A

KR20230143805A - 열전소자를 이용한 냉방시스템

Info

Publication number: KR20230143805A
Application number: KR1020220042886A
Authority: KR
Inventors: 정승이
Original assignee: 주식회사 테라인나노
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2023-10-13

Abstract

본 발명은 응축기와 팽창밸브를 연결하는 리퀴드 라인내의 냉매 온도를 떨어뜨려 줌과 아울러 증발기와 압축기를 연결하는 석션라인내의 냉매 온도를 상승시킴으로써 압축기의 수명을 연장하고 냉방 성능 및 효율을 증가시킬 수 있도록 한 열전소자를 이용한 냉방시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열전소자 모듈을 이용한 차량 냉방시스템은, 냉매를 고온ㆍ고 압의 기체 상태로 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 압축기에서 토출된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응축하는 응축기와; 상기 응축기에 배출된 액상의 냉매를 리퀴드 라인을 통해 유입받아 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브에서 팽창되어 저온ㆍ저압의 증기 상태로 변화된 냉매를 유입받아 증발시키는 증발기를 포함하고, 상기 증발기에서 증발되어 기체 상태로 된 냉매를 석션라인을 통해 상기 압축기로 복귀하도록 이루어진 냉방시스템에 있어서, 전류의 흐름 방향에 따라 일측부에서 열을 흡열할때에는 타측부에서 방열하도록 이루어진 열전소자 모듈의 일측부와 상기 리퀴드 라인을 상호 열교환되게 설치함과 아울러 상기 타측부와 상기 석션라인을 상호 열 교환되게 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

열전소자를 이용한 냉방시스템{Air conditioning system using thermoelectric elements}

본 발명은 열전소자를 이용한 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응축기와 팽창밸브를 연결하는 리퀴드 라인내의 냉매 온도를 떨어뜨려 줌과 아울러 증발기와 압축기를 연결하는 석션라인내의 냉매 온도를 상승시킴으로써 압축기의 수명을 연장하고 냉방 성능 및 효율을 증가시킬 수 있도록 한 열전소자를 이용한 냉방시스템에 관한 것이다.

일반적인 냉방시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브 그리고 증발기를 순차적으로 통과하면서 실내로 공급되는 외기와 열교환을 수행하게 되는바, 먼저, 압축기는 기체 상태의 냉매를 액화되기 쉬운 고온,고압의 기체 상태로 압축하여 디스차지 라인(Discharge Line;7)을 통해 응축기로 압송한다. 이렇게 기체 상태의 냉매는 응축기를 지나면서 액체 상태로 상변화되어 리퀴드 라인(Liquid Line;5)을 통해 팽창밸브로 유입된다. 이후, 액체 상태로 상변화된 냉매는 팽창밸브의 교축 작용에 의해 저온,저압의 습포화 증기 상태로 변화되어 증발기로 유입된다.

다음으로, 증발기로 유입된 냉매는 주변의 공기로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 흡수하여 스스로 증발 함과 아울러 기체 상태로 변화한 다음 석션라인(Suction Line;6)을 통해 압축기로 유입되는 사이클을 반복적 으로 수행한다. 그러나, 이러한 종래의 냉동사이클에서는 리퀴드 라인(Liquid Line;5)과 석션라인(Suction Line;6)이 상호 분리되어 설치됨에 따라 상기 각 튜브 내를 이동하는 냉매에서 발생되는 열이 그대로 버려지게 된다.

대한민국 등록특허 (KR 10-2247995)

본 발명의 목적은 열전소자 모듈을 이용한 냉방시스템은, 냉매를 고온ㆍ 고압의 기체 상태로 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 압축기에서 토출된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응 축하는 응축기와; 상기 응축기에 배출된 액상의 냉매를 리퀴드 라인을 통해 유입받아 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브에서 팽창되어 저온ㆍ저압의 증기 상태로 변화된 냉매를 유입받아 증발시키는 증발기를 포함하고, 상기 증발기에서 증발되어 기체 상태로 된 냉매를 석션라인을 통해 상기 압축기로 복귀하도록 이루어진 냉방시스템에 있어서, 전류의 흐름 방향에 따라 일측부에서 열을 흡열할때에는 타측부에서 방열하도록 이루어진 열전소자 모듈의 일측부와 상기 리퀴드 라인을 상호 열교환되게 설치함과 아울러 상기 타측부와 상기 석션라인 을 상호 열교환되게 설치한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열전소자 모듈을 이용한 차량 냉방시스템은, 냉매를 고온ㆍ 고압의 기체 상태로 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 압축기에서 토출된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응 축하는 응축기와; 상기 응축기에 배출된 액상의 냉매를 리퀴드 라인을 통해 유입받아 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브에서 팽창되어 저온ㆍ저압의 증기 상태로 변화된 냉매를 유입받아 증발시키는 증발기를 포함하고, 상기 증발기에서 증발되어 기체 상태로 된 냉매를 석션라인을 통해 상기 압축기로 복귀하도록 이루어진 차량 냉 방시스템에 있어서, 전류의 흐름 방향에 따라 일측부에서 열을 흡열할때에는 타측부에서 방열하도록 이루어진 열전소자 모듈의 일측부와 상기 리퀴드 라인을 상호 열교환되게 설치함과 아울러 상기 타측부와 상기 석션라인 을 상호 열교환되게 설치한 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 냉방시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 냉방시스템의 구성을 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 냉방 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세 하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 열전소자를 이용한 냉방시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 냉매를 고온ㆍ고압의 기체 상태로 압축하여 토출하는 압축기(100)와; 상기 압축기 (100)에서 토출된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응축하는 응축기(200)와; 상기 응축기(200)에 배출된 액상의 냉매를 리퀴드 라인(110)을 통해 유입받아 팽창시키는 팽창밸브(300)와; 상기 팽창밸브(300)에서 팽창되어 저온 ㆍ저압의 증기 상태로 변화된 냉매를 유입받아 증발시키는 증발기(400)를 포함하고, 상기 증발기(400)에서 증발 되어 기체 상태로 된 냉매를 석션라인(410)을 통해 상기 압축기(100)로 복귀하도록 이루어진 차량 냉방시스템에 적용되는 것이다.

본 발명은 전류의 흐름 방향에 따라 일측부(500a)에서 열을 흡열할때에는 타측부(500b)에서 방열하도록 이루어 진 열전소자 모듈(500)의 일측부(500a)와 상기 리퀴드 라인(110)을 상호 열교환되게 설치함과 아울러 상기 타측부(500b)와 상기 석션라인(410)을 상호 열교환되게 설치한 것이다.

여기서, 상기 열전소자 모듈(500)은 통상적으로 잘 알려진 기술인 바, 상세한 내부 구조에 대한 설명은 생략하 기로 한다.

이러한 열전소자 모듈(500)은, 전류의 흐름 방향에 따라 일측부(500a)에서 열을 흡열할때에는 타측부(500b)에서 방열함과 아울러 일측부(500a)에서 열을 방열할때에는 타측부(500b)에서 열을 흡열 작용을 하도록 이루어지는바, 본 발명에서는 일측부(500a)에서 열을 흡열 작용을 할때에는 타측부(500b)에서 방열 작용을 하도 록 전류의 흐름 방향을 변경시켜 준다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

압축기(100)는 기체 상태의 냉매를 액화되기 쉬운 고온ㆍ고압의 기체 상태로 압축하여 디스차지 라인(Discharge Line;105)을 통해 응축기(200)로 압송한다. 이렇게 기체 상태의 냉매는 응축기(200)를 지나면서 액체 상태로 상 변화되어 리퀴드 라인(Liquid Line;110)을 통해 팽창밸브(300)로 유입된다.

이때, 리퀴드 라인(110)을 통해 유동되는 냉매는 팽창밸브(300)로 유입되기 전에 열전소자 모듈(500)의 타측부 (500b)의 흡열 작용으로 인해 과냉각되어 완전한 액체 상태가 된 후, 팽창밸브(300)로 유입되는 것이다.

즉, 리퀴드 라인(110)이 열전소자 모듈(500)의 타측부(500b)와 열교환되는 구조로 결합되어 있기 때문에, 리퀴 드 라인(110)의 내부로 유동되는 냉매의 열은 열전소자 모듈(500)의 타측부(500b)로 흡열되는 것이다.

여기서, 본 발명에서는 리퀴드 라인(110)과 열전소자 모듈(500)의 타측부(500b)간의 열교환 성능을 보다 향상시 키기 위하여, 바람직한 실시예로 상기 열전소자 모듈(500)의 일측부(500a)에는 흡열 블럭(510)을 설치하고, 상 기 리퀴드 라인(110)은 상기 흡열 블럭(510)의 내부를 관통하도록 설치하였다.

이렇게 함으로써, 응축기(200)에 토출되는 냉매는 과냉되어 완전한 액체 상태로 팽창밸브(300)로 유입될 수 있 어, 팽창밸브(300)의 오작동을 방지하게 되어 시스템이 불안정해지는 문제를 예방할 수 있다.

한편, 상기 열전소자 모듈(500)의 타측부(500b)에서 열교환되어 액체 상태로 상변화된 냉매는 팽창밸브(300)의 교축 작용에 의해 저온,저압의 습포화 증기 상태로 변화되어 증발기(400)로 유입된다.

다음으로, 증발기(400)로 유입된 냉매는 주변의 공기로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 흡수하여 스스로 증 발함과 아울러 기체 상태로 변화한 다음 석션라인(Suction Line;410)을 통해 압축기(100)로 유입되는 사이클을 반복적으로 수행한다.

이때, 석션 라인(410)을 통해 유동되는 냉매는 압축기(100)로 유입되기 전에 열전소자 모듈(500)의 일측부 (500a)의 방열 작용으로 인해 가열되어 건도가 향상된 상태로 압축기(100)로 흡입되기 때문에, 압축기(100)의 수명을 연장할 수 있음과 아울러 시스템의 냉방 성능 및 효율을 증가시킬 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 석션 라인(410)과 열전소자 모듈(500)의 일측부(500a)간의 열교환 성능을 보다 향상시키 기 위하여, 바람직한 실시예로, 상기 열전소자 모듈(500)의 일측부(500a)에는 방열 블럭(520)을 설치하고, 상기 석션 라인(410)은 상기 방열 블럭(520)의 내부를 관통하도록 설치하였다.

한편, 종래 리퀴드 라인(Liquid Line;110)과 석션라인(Suction Line;410)이 상호 분리되어 설치됨에 따라 상기 각 라인 내를 이동하는 냉매에서 발생되는 열이 그대로 버려지게 되었으나, 본 발명은 종래와 같이 하지 않고, 리퀴드 라인(Liquid Line;110)내의 냉매로부터 열을 흡열하도록 하고, 석션라인(Suction Line;410)내의 냉매에 열을 가해주도록 함으로써, 일측부(500a)에서 흡열된 만큼 타측부(500b)에 방열되도록 하는 열전소자 모듈(500)의 특성을 효과적으로 이용한 것이다.

100 : 압축기
110 : 리퀴드 라인
200 : 응축기
300 : 팽창밸브
400 : 증발기
410 : 석션라인
500 : 열전소자 모듈
500a : 일측부
500b: 타측부
510 : 흡열 블럭
520 : 방열 블럭

Claims

냉매를 고온ㆍ고압의 기체 상태로 압축하여 토출하는 압축기(100)와; 상기 압축기(100)에서 토출된 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 응축하는 응축기(200)와; 상기 응축기(200)에 배출된 액상의 냉매를 리퀴드 라인(110)을 통 해 유입받아 팽창시키는 팽창밸브(300)와; 상기 팽창밸브(300)에서 팽창되어 저온ㆍ저압의 증기 상태로 변화된 냉매를 유입받아 증발시키는 증발기(400)를 포함하고, 상기 증발기(400)에서 증발되어 기체 상태로 된 냉매를 석션라인(410)을 통해 상기 압축기(100)로 복귀하도록 이루어진 냉방시스템에 있어서,
전류의 흐름 방향에 따라 일측부(500a)에서 열을 흡열할때에는 타측부(500b)에서 방열하도록 이루어진 열전소자 모듈(500)의 일측부(500a)와 상기 리퀴드 라인(110)을 상호 열교환되게 설치함과 아울러 상기 타측부(500b)와 상기 석션라인(410)을 상호 열교환되게 설치되어,
상기 압축기(100) 측으로 유입되는 석션라인(410)의 냉매를 가열하고, 상기 팽창밸브(300) 측으로 유입되는 리 퀴드 라인(110)의 냉매를 냉각하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉방시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 열전소자 모듈(500)의 일측부(500a)에는 흡열 블럭(510)이 설치되고, 상기 리퀴드 라인(110)은 상기 흡열 블럭(510)의 내부를 관통하도록 설치된 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량 냉방시스템.