KR20240039436A - An air conditioner to perform a refrigerant injection into a compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 과냉각기에서 액 냉매와 기상 냉매의 분리 효율을 개선하고 압축기로의 냉매 인젝션을 통하여 압축기의 토출온도를 감소시키고 운전효율을 개선할 수 있다.
상기 과냉각기의 전단 및 후단에서 각각 냉매 분리작용이 이루어질 수 있도록 유로를 구성하고, 상기 유로에서 분리 또는 상변화 된 기상 냉매가 압축기로 인젝션 되므로, 인젝션 되는 냉매량을 증가시킬 수 있다.The present invention relates to an air conditioner that performs refrigerant injection into a compressor.
According to the present invention, it is possible to improve the separation efficiency of liquid refrigerant and gaseous refrigerant in the subcooler, reduce the discharge temperature of the compressor and improve operating efficiency through refrigerant injection into the compressor.
A flow path is configured to allow refrigerant separation at the front and rear ends of the supercooler, and the gaseous refrigerant separated or phase changed in the flow path is injected into the compressor, so the amount of injected refrigerant can be increased.
Description
본 발명은 압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner that performs refrigerant injection into a compressor.
공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다. An air conditioner is a device that maintains the air in a given space in the most suitable condition according to the use and purpose. Generally, the air conditioner includes a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator, and operates a refrigeration cycle that performs the compression, condensation, expansion, and evaporation processes of the refrigerant, thereby cooling or heating the predetermined space. .
상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.The predetermined space may be proposed in various ways depending on the location where the air conditioner is used. For example, when the air conditioner is placed in a home or office, the predetermined space may be an indoor space of the house or building. On the other hand, when the air conditioner is placed in a car, the predetermined space may be a boarding space for people.
공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.When the air conditioner performs a cooling operation, the outdoor heat exchanger provided in the outdoor unit functions as a condenser, and the indoor heat exchanger provided in the indoor unit functions as an evaporator. On the other hand, when the air conditioner performs a heating operation, the indoor heat exchanger functions as a condenser and the outdoor heat exchanger functions as an evaporator.
한편, 상기 공기 조화기에는 상기 응축기에서 응축된 고압의 냉매와, 상기 응축된 냉매를 감압한 저압의 냉매간에 열교환을 수행하는 내부 열교환기가 더 포함될 수 있다. 상기 내부 열교환기에서의 냉매 열교환 과정에서, 상기 저압의 냉매는 흡열하여 기화되며 상기 기화된 냉매는 압축기로 인젝션될 수 있다.Meanwhile, the air conditioner may further include an internal heat exchanger that performs heat exchange between the high-pressure refrigerant condensed in the condenser and the low-pressure refrigerant obtained by decompressing the condensed refrigerant. During the refrigerant heat exchange process in the internal heat exchanger, the low-pressure refrigerant absorbs heat and is vaporized, and the vaporized refrigerant can be injected into the compressor.
이러한 냉매 인젝션을 통하여, 저온환경에서 난방을 수행할 때 응축기의 유량을 증가시키는 한편, 증발기로 유입되는 냉매량을 줄임으로써 증발기에서 압력 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.This refrigerant injection has the advantage of increasing the flow rate of the condenser when performing heating in a low-temperature environment and preventing pressure loss in the evaporator by reducing the amount of refrigerant flowing into the evaporator.
상기 압축기로 인젝션 되는 냉매(이하, 인젝션 냉매)의 양은 인젝션 팽창장치의 개도에 의하여 조절될 수 있다. 상기 인젝션 팽창장치의 개도가 감소되면 상기 인젝션 되는 냉매의 양이 감소하여 인젝션 냉매의 과열도가 증가하며, 이와 반대로 상기 인젝션 팽창장치의 개도가 증대되면 상기 인젝션 되는 냉매의 양이 증가하여 상기 인젝션 냉매의 과열도가 감소할 수 있다. The amount of refrigerant (hereinafter referred to as injection refrigerant) injected into the compressor can be adjusted by the opening degree of the injection expansion device. When the opening degree of the injection expansion device is reduced, the amount of the injected refrigerant decreases, thereby increasing the superheating degree of the injected refrigerant. Conversely, when the opening degree of the injection expansion device increases, the amount of the injected refrigerant increases, thereby increasing the amount of the injected refrigerant. The degree of superheat can be reduced.
종래에는 내부 열교환기에서 기상 냉매와 액 냉매의 분리 효율이 좋지 않은 경우, 액 냉매가 압축기로 인젝션 되어 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다. In the past, when the separation efficiency of gaseous refrigerant and liquid refrigerant was not good in the internal heat exchanger, there was a problem that the liquid refrigerant was injected into the compressor, deteriorating the reliability of the compressor.
한편, 이를 해결하기 위하여, 인젝션 냉매의 과열도가 증가되도록 인젝션 팽창장치의 개도를 감소하는 경우, 인젝션 되는 냉매량이 줄어들고 압축기의 토출온도가 상승하여 운전효율이 저하되는 단점이 있었다.Meanwhile, in order to solve this problem, when the opening degree of the injection expansion device is reduced to increase the superheat of the injection refrigerant, the amount of injected refrigerant is reduced and the discharge temperature of the compressor increases, which has the disadvantage of lowering operating efficiency.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 과냉각기에서 액 냉매와 기상 냉매의 분리 효율을 개선하고 압축기로의 냉매 인젝션을 통하여 압축기의 토출온도를 감소시키고 운전효율을 개선할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides an air conditioner that improves the separation efficiency of liquid refrigerant and gaseous refrigerant in a supercooler, reduces the discharge temperature of the compressor and improves operating efficiency through refrigerant injection into the compressor. The purpose is to provide
본 발명은 과냉각기의 전단 및 후단에서 각각 냉매 분리작용이 이루어질 수 있도록 유로를 구성할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide an air conditioner capable of configuring a flow path to enable refrigerant separation at the front and rear ends of a supercooler.
본 발명은 과냉각기의 전단에 분지부를 형성하고, 상기 분지부를 기준으로 중력방향 기준 높은 위치로 연장되는 제1분지관 및 상기 제1분지관보다 낮은 위치로 연장하는 제2분지관을 구성함으로써 냉매 중 기상 냉매의 분리가 용이하도록 하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention forms a branch at the front end of the supercooler, and consists of a first branch pipe extending to a higher position relative to the direction of gravity with respect to the branch and a second branch pipe extending to a lower position than the first branch pipe. The purpose is to provide an air conditioner that facilitates separation of gaseous refrigerant from refrigerant.
본 발명은 냉매의 상분리가 용이할 수 있도록 과냉각기의 전단에 T자형 또는 Y자형 배관을 구비하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an air conditioner having a T-shaped or Y-shaped pipe at the front of the supercooler to facilitate phase separation of the refrigerant.
본 발명은 상기 분지부를 과냉각기와 팽창장치의 사이에 형성하고, 상기 팽창장치에서 감압된 2상 냉매가 상기 분지부로 유동하여 상분리 되도록 하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an air conditioner in which the branch part is formed between a supercooler and an expansion device, and the two-phase refrigerant decompressed in the expansion device flows into the branch part to cause phase separation.
본 발명은 과냉각기의 전단 및 후단에서 각각 상분리 된 기상냉매를 압축기의 흡입단 또는 중간단에 인젝션 함으로써 냉매의 인젝션 효율을 개선할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an air conditioner that can improve refrigerant injection efficiency by injecting gaseous refrigerant phase-separated at the front and rear ends of the subcooler into the suction end or middle stage of the compressor.
본 발명은 이중관의 열교환 구조를 가지는 과냉각기를 포함하여, 과냉각기에서의 열교환 효율을 개선할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an air conditioner that can improve heat exchange efficiency in a subcooler, including a subcooler having a double pipe heat exchange structure.
본 발명은 분지부 또는 과냉각기의 출구에서 압축기로 연장하여 냉매의 인젝션을 가이드 하는 인젝션 배관에 조절 밸브를 설치하여, 상기 인젝션 배관을 유동하는 냉매량을 조절할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an air conditioner capable of controlling the amount of refrigerant flowing through the injection pipe by installing a control valve on the injection pipe that extends from the outlet of the branch or subcooler to the compressor and guides the injection of the refrigerant. .
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기는 응축기의 출구측에 연결되는 응축배관 및 과냉각 배관간에 열교환이 이루어지는 과냉각기를 포함할 수 있다. 상기 과냉각 배관은 상기 응축배관의 제1분지부로부터 분지되어 상기 과냉각기에 연결될 수 있다.An air conditioner according to an embodiment of the present invention may include a subcooler in which heat exchange is performed between a condensation pipe and a supercooling pipe connected to the outlet side of the condenser. The supercooling pipe may be branched from the first branch of the condensation pipe and connected to the supercooler.
상기 과냉각 배관에는 상기 제1분지부에서 분지된 액냉매를 감압시키기 위한 과냉각 팽창밸브가 설치되고, 상기 과냉각기의 내부에서는 상기 응축기에서 응축된 메인 냉매, 즉 응축배관을 유동하는 냉매와 상기 메인 냉매 중 일부가 분지되어 상기 과냉각 팽창밸브에서 감압된 분지 냉매, 즉 과냉각 배관을 유동하는 냉매간에 열교환이 이루어질 수 있다.A supercooling expansion valve is installed in the supercooling pipe to depressurize the liquid refrigerant branched from the first branch, and inside the supercooler, the main refrigerant condensed in the condenser, that is, the refrigerant flowing through the condensation pipe and the main refrigerant A portion of the refrigerant may be branched to allow heat exchange between the branch refrigerant decompressed in the supercooled expansion valve, that is, the refrigerant flowing through the supercooled pipe.
상기 과냉각 배관을 기준으로 상기 과냉각기의 후단에는, 상기 과냉각기에서 열교환 하여 상변화 된 기상 냉매를 압축기로 인젝션 하기 위한 제1인젝션 배관이 제공될 수 있다.Based on the supercooling pipe, a first injection pipe may be provided at the rear end of the supercooler for injecting the gaseous refrigerant that has undergone heat exchange in the supercooler and changed phase into the compressor.
상기 제1인젝션 배관은 상기 과냉각기로부터 상기 압축기의 흡입단 또는 중간단에 연결될 수 있다.The first injection pipe may be connected from the supercooler to the suction end or middle end of the compressor.
상기 과냉각 배관에는 냉매를 압축기로 인젝션 하기 위하여 제2인젝션 배관에 연결되는 제2분지부를 포함할 수 있다.The supercooling pipe may include a second branch connected to the second injection pipe to inject refrigerant into the compressor.
상기 제2분지부는 상기 과냉각기의 전단에 배치될 수 있다.The second branch may be disposed at the front of the supercooler.
상기 제2분지부는 상기 과냉각 팽창밸브와 상기 과냉각기의 유입측 사이에 형성될 수 있다.The second branch may be formed between the supercooled expansion valve and the inlet side of the supercooler.
상기 제2인젝션 배관은 상기 제2분지부에서 상기 압축기의 흡입단 또는 중간단에 연결될 수 있다.The second injection pipe may be connected to the suction end or middle end of the compressor in the second branch part.
상기 증발기의 입구측에는 메인 냉매의 감압을 위한 메인 팽창밸브가 설치될 수 있다. 상기 메인 팽창밸브는 상기 제1분지부와 상기 증발기의 사이에 설치될 수 있다.A main expansion valve for reducing the pressure of the main refrigerant may be installed at the inlet side of the evaporator. The main expansion valve may be installed between the first branch and the evaporator.
상기 과냉각 배관은 과냉각기로 연장하는 제1분지관 및 제2분지부에서 상기 제1분지관과 나뉘어지며 중력방향을 기준으로 상기 제1분지관보다 높은 위치에 형성되는 제2분지관을 포함하여, 상기 제1분지관에는 액 냉매가 유동하고 상기 제2분지관에는 기상 냉매가 유동하도록 상분리가 이루어질 수 있다.The supercooling pipe includes a first branch pipe extending to the supercooler and a second branch pipe that is divided from the first branch pipe at a second branch portion and is formed at a higher position than the first branch pipe based on the direction of gravity, Phase separation may be achieved such that liquid refrigerant flows in the first branch pipe and gaseous refrigerant flows in the second branch pipe.
상기 제2분지관은 상기 제2인젝션 배관에 연결될 수 있다.The second branch pipe may be connected to the second injection pipe.
상기 과냉각 배관은 상기 제1,2분지관을 형성하는 T자형 배관을 포함할 수 있다.The supercooling pipe may include a T-shaped pipe forming the first and second branch pipes.
상기 제1,2분지관은 상기 제2분지부에서 직교하여 연장할 수 있다.The first and second branch pipes may extend orthogonally from the second branch portion.
상기 제2분지관은 상기 제2분지부에서 상기 제1분지관에 대하여 90도보다 작은 예각을 형성하며 연장될 수 있다.The second branch pipe may extend from the second branch portion to form an acute angle less than 90 degrees with respect to the first branch pipe.
상기 과냉각기는 메인 냉매가 유동하는 외부 튜브 및 상기 외부 튜브의 내부에 제공되며 분지 냉매가 유동하는 내부 튜브를 포함할 수 있다.The subcooler may include an outer tube through which a main refrigerant flows and an inner tube provided inside the outer tube through which a branch refrigerant flows.
상기 과냉각 배관은 과냉각 팽창밸브의 전단에 연결되는 제1배관부 및 상기 과냉각 팽창밸브의 후단에 연결되어 과냉각기로 연장하는 제2배관부를 포함하며, 상기 제2배관부의 직경은 상기 제1배관부의 직경보다 크게 형성될 수 있다.The supercooled piping includes a first piping part connected to the front end of the supercooling expansion valve and a second piping part connected to the rear end of the supercooling expansion valve and extending to the supercooler, and the diameter of the second piping part is the diameter of the first piping part. It can be formed larger.
상기 제2배관부는 상기 과냉각 팽창밸브의 출구측에 연결되는 밸브 연결관 및 상기 밸브 연결관에서 절곡하여 상기 과냉각기로 연장하는 제1분지관을 포함할 수 있다. The second piping part may include a valve connection pipe connected to the outlet side of the supercooled expansion valve and a first branch pipe bent from the valve connection pipe and extending to the supercooler.
상기 제2배관부는 제2분지부에서 상기 제1분지관과 나뉘어지는 제2분지관을 더 포함할 수 있다.The second piping unit may further include a second branch pipe that is divided from the first branch pipe at the second branch portion.
상기 밸브 연결관과 상기 제2분지관은 각각 상기 제1분지관에 연결되어 동일한 방향으로 연장되며, 상기 밸브 연결관과 상기 제2분지관은 성층류 형성을 위하여 설정길이(L1)만큼 이격될 필요가 있다.The valve connector and the second branch pipe are each connected to the first branch pipe and extend in the same direction, and the valve connector and the second branch pipe are spaced apart by a set length (L1) to form a laminar flow. There is a need.
상기 과냉각기에서 상기 압축기로 연장하는 제1인젝션 배관에는 인젝션 되는 냉매량을 조절하기 위한 제1조절밸브가 설치될 수 있다.A first control valve for controlling the amount of injected refrigerant may be installed in the first injection pipe extending from the supercooler to the compressor.
상기 과냉각기에서 상기 압축기로 연장하는 제1인젝션 배관에는 인젝션 되는 냉매량을 조절하기 위한 제1조절밸브가 설치될 수 있다.A first control valve for controlling the amount of injected refrigerant may be installed in the first injection pipe extending from the supercooler to the compressor.
상기 제2분지부에서 상기 압축기로 연장하는 제2인젝션 배관에는 인젝션 되는 냉매량을 조절하기 위한 제2조절밸브가 살치될 수 있다. A second control valve for controlling the amount of injected refrigerant may be installed in the second injection pipe extending from the second branch to the compressor.
상기 제1,2조절밸브의 온 오프 여부에 따라, 상기 압축기로 인젝션 되는 냉매량이 조절될 수 있다.Depending on whether the first and second control valves are turned on or off, the amount of refrigerant injected into the compressor can be adjusted.
본 발명의 일 관점에서, 공기 조화기는 제1,2포트를 포함하는 압축기 및 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기의 출구측에 제공되는 메인 팽창밸브; 상기 메인 팽창밸브에서 감압된 냉매를 증발하는 증발기; 상기 응축기와 상기 증발기를 연결하며, 제1분지부를 형성하는 응축배관; 상기 제1분지부에서 분지되는 과냉각 배관; 상기 응축배관을 유동하는 메인 냉매와 상기 과냉각 배관을 유동하는 분지 냉매간에 열교환을 수행하는 과냉각기; 및 상기 과냉각 배관에 설치되며, 상기 과냉각기의 입구측에 배치되는 과냉각 팽창밸브를 포함할 수 있다.In one aspect of the present invention, an air conditioner includes a compressor including first and second ports and a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; a main expansion valve provided on the outlet side of the condenser; an evaporator that evaporates the refrigerant reduced in pressure from the main expansion valve; a condensation pipe connecting the condenser and the evaporator and forming a first branch; a supercooling pipe branched from the first branch; a subcooler that performs heat exchange between the main refrigerant flowing in the condensation pipe and the branch refrigerant flowing in the supercooling pipe; and a supercooling expansion valve installed in the supercooling pipe and disposed on an inlet side of the supercooler.
상기 공기 조화기는 상기 과냉각 팽창밸브의 출구측에 형성되는 제2분지부; 상기 과냉각기의 출구측에서 상기 과냉각 배관에 연결되며, 상기 과냉각기에서 열교환 되는 냉매를 상기 압축기의 제1포트로 인젝션 하는 제1인젝션 배관; 및 상기 제2분지부에서 분지되며, 상기 과냉각 팽창밸브에서 감압된 냉매 중 기상냉매가 유동하여 상기 압축기의 제2포트로 인젝션 되는 제2인젝션 배관을 더 포함할 수 있다.The air conditioner includes a second branch formed on an outlet side of the supercooled expansion valve; a first injection pipe connected to the supercooling pipe at an outlet side of the subcooler and injecting the refrigerant heat exchanged in the supercooler into a first port of the compressor; And it may further include a second injection pipe branched from the second branch portion and through which gaseous refrigerant among the refrigerant decompressed in the supercooled expansion valve flows and is injected into the second port of the compressor.
상기 제2분지부는 상기 과냉각기의 입구측에 형성되고, 상기 과냉각 팽창밸브에서 감압된 냉매가 상기 제2분지부로부터 상기 제2인젝션 배관으로 유동할 수 있도록 상기 과냉각 팽창밸브는 상기 제1분지부와 상기 제2분지부 사이의 일 지점에 설치될 수 있다.The second branch is formed on the inlet side of the supercooler, and the supercooled expansion valve is configured to allow the refrigerant decompressed in the supercooled expansion valve to flow from the second branch to the second injection pipe. It may be installed at a point between the branch and the second branch.
상기 과냉각 배관은 상기 제2분지부에서 상기 제2인젝션 배관으로 유입될 기상냉매가 상기 과냉각기로 유입될 액냉매로 냉매의 상분리가 이루어질 수 있도록 제1분지관 및 제2분지관을 포함할 수 있다.The supercooling pipe may include a first branch pipe and a second branch pipe so that the phase separation of the refrigerant from the gaseous refrigerant to be introduced from the second branch into the second injection pipe is to the liquid refrigerant to be introduced to the supercooler. .
상기 제2분지관을 통하여 기상 냉매가 상기 제2인젝션 배관으로 유동하고 상기 제1분지관을 통하여 액 냉매가 상기 과냉각기로 유동할 수 있도록, 상기 제2분지관은 지면을 기준으로 상기 제1분지관보다 높은 위치에 배치될 수 있다.The second branch pipe is positioned at the first injection pipe with respect to the ground so that the gaseous refrigerant flows into the second injection pipe through the second branch pipe and the liquid refrigerant flows into the supercooler through the first branch pipe. It can be placed in a higher position than the branch pipe.
상기 지면을 기준으로, 상기 제2분지관이 상기 제2인젝션 배관에 연결되는 접속단부의 높이(H2)는 상기 제1분지관이 상기 과냉각기에 연결되는 접속단부의 높이(H1)보다 크게 형성될 수 있다.Based on the ground, the height (H2) of the connection end where the second branch pipe is connected to the second injection pipe will be greater than the height (H1) of the connection end where the first branch pipe is connected to the supercooler. You can.
상기 제2분지관은 상기 제2분지부에서, 상기 제1분지관으로부터 지면의 반대방향인 상방으로 연장할 수 있다.The second branch pipe may extend upward from the first branch pipe in the opposite direction of the ground in the second branch portion.
상기 제2분지관이 상기 제1분지관에 대하여 수직을 이룰 수 있도록, 상기 과냉각 배관은 T자형 배관을 포함할 수 있다.The supercooling pipe may include a T-shaped pipe so that the second branch pipe is perpendicular to the first branch pipe.
상기 제2분지관이 상기 제1분지관에 대하여 이루는 각도가 예각을 형성할 수 있도록, 상기 과냉각 배관은 Y자형 배관을 포함할 수 있다.The supercooling pipe may include a Y-shaped pipe so that the angle formed by the second branch pipe with respect to the first branch pipe forms an acute angle.
상기 과냉각 배관은 상기 과냉각 팽창밸브의 입구측에 연결되는 제1배관부 및 상기 과냉각 팽창밸브의 출구측에 연결되는 제2배관부를 포함하고, 상기 제2배관부는 지면을 향하여 하방으로 연장하는 제1파트 및 상기 제1파트로부터 절곡하여 연장하는 제2파트를 포함할 수 있다.The supercooled piping includes a first piping portion connected to an inlet side of the supercooling expansion valve and a second piping portion connected to an outlet side of the supercooling expansion valve, and the second piping portion extends downward toward the ground. It may include a part and a second part bent and extended from the first part.
상기 제2파트는 상기 제1파트와 상기 제2분지관을 설정거리만큼 이격할 수 있도록, 상기 제2파트는 상기 지면에 나란하게 연장할 수 있다.The second part may extend parallel to the ground so that the first part and the second branch pipe can be spaced apart by a set distance.
상기 제2분지부에서 냉매의 성층류(stratified flow) 형성을 위하여, 상기 과냉각 배관을 유동하는 냉매의 질량유속이 최대 250kg/m2*s가 되는 범위에서 상기 과냉각 팽창밸브의 개도가 조절될 수 있다.In order to form a stratified flow of refrigerant in the second branch, the opening degree of the supercooling expansion valve can be adjusted in a range where the mass flow rate of the refrigerant flowing through the supercooling pipe is up to 250 kg/m2*s. .
상기 제1포트는 상기 압축기의 흡입포트 및 인젝션 포트 중 어느 하나이고, 상기 제2포트는 상기 압축기의 흡입포트 및 인젝션 포트 중 다른 하나일 수 있다.The first port may be one of the suction port and injection port of the compressor, and the second port may be the other one of the suction port and injection port of the compressor.
상기 제1,2인젝션 배관 중 적어도 어느 하나에는, 인젝션 되는 냉매량을 조절하기 위한 조절 밸브가 설치될 수 있다.A control valve for controlling the amount of injected refrigerant may be installed in at least one of the first and second injection pipes.
본 발명에 따르면, 과냉각기에서 액 냉매와 기상 냉매의 분리 효율을 개선하고 압축기로의 냉매 인젝션을 통하여 압축기의 토출온도를 감소시키고 운전효율을 개선할 수 있다. According to the present invention, it is possible to improve the separation efficiency of liquid refrigerant and gaseous refrigerant in the subcooler, reduce the discharge temperature of the compressor and improve operating efficiency through refrigerant injection into the compressor.
본 발명에 따르면, 과냉각기의 전단 및 후단에서 각각 냉매 분리작용이 이루어질 수 있도록 유로를 구성하고, 상기 유로에서 분리 또는 상변화 된 기상 냉매가 압축기로 인젝션 되므로, 인젝션 되는 냉매량을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, the flow path is configured so that refrigerant separation can be performed at the front and rear ends of the subcooler, and the gaseous refrigerant separated or phase changed in the flow path is injected into the compressor, so the amount of injected refrigerant can be increased.
본 발명에 따르면, 과냉각기의 전단에 분지부를 형성하고, 상기 분지부를 기준으로 중력방향 기준 높은 위치로 연장되는 제1분지관 및 상기 제1분지관보다 낮은 위치로 연장하는 제2분지관을 구성함으로써 냉매 중 기상 냉매의 분리가 용이할 수 있다.According to the present invention, a branch is formed at the front of the supercooler, and a first branch pipe extends to a higher position relative to the direction of gravity with respect to the branch and a second branch pipe extends to a lower position than the first branch pipe. By configuring, it can be easy to separate the gaseous refrigerant from the refrigerant.
본 발명에 따르면, 과냉각기의 전단에 T자형 배관을 구비하여, 냉매의 상분리가 용이할 수 있다.According to the present invention, a T-shaped pipe is provided at the front of the supercooler, so that phase separation of the refrigerant can be easily performed.
본 발명에 따르면, 상기 분지부를 과냉각기와 팽창장치의 사이에 형성함으로써, 상기 팽창장치에서 감압된 2상 냉매가 상기 분지부로 유동하여 용이하게 상분리 될 수 있다.According to the present invention, by forming the branch between the supercooler and the expansion device, the two-phase refrigerant depressurized in the expansion device can flow into the branch and easily undergo phase separation.
본 발명에 따르면, 과냉각기의 전단 및 후단에서 각각 상분리 된 기상냉매를 압축기의 흡입단 또는 중간단에 인젝션 함으로써 냉매의 인젝션 효율을 개선할 수 있다.According to the present invention, the injection efficiency of the refrigerant can be improved by injecting the gaseous refrigerant phase-separated at the front and rear ends of the subcooler into the suction end or middle stage of the compressor.
본 발명에 따르면, 이중관의 열교환 구조를 가지는 과냉각기를 포함하여, 과냉각기에서의 열교환 효율을 개선할 수 있다.According to the present invention, heat exchange efficiency in a subcooler, including a subcooler having a double pipe heat exchange structure, can be improved.
본 발명에 따르면, 분지부 또는 과냉각기의 출구에서 압축기로 연장하여 냉매의 인젝션을 가이드 하는 인젝션 배관에 조절 밸브를 설치하여, 상기 인젝션 배관을 유동하는 냉매량을 용이하게 조절할 수 있다.According to the present invention, the amount of refrigerant flowing through the injection pipe can be easily adjusted by installing a control valve on the injection pipe that extends from the outlet of the branch or supercooler to the compressor and guides injection of the refrigerant.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동사이클 선도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 조화기의 과냉각기 및 그 주변 구성을 보여주는 사이클 선도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 과냉각기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 과냉각 배관 및 과냉각 팽창밸브의 연결구조에 관한 제1예를 보여주는 도면이다.
도 5a는 기상 냉매와 액 냉매의 용이한 분리를 위하여 요구되는 성층류의 흐름 조건을 보여주는 그래프이다.
도 5b는 성층류 및 상기 성층류와 대비되는 기타 유동의 모습을 보여주는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 과냉각 배관 및 과냉각 팽창밸브의 연결구조에 관한 제2예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동사이클 선도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동사이클 선도이다. 1 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cycle diagram showing the subcooler and its surrounding configuration of an air conditioner according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of a supercooler according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a first example of the connection structure of a supercooled pipe and a supercooled expansion valve according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5a is a graph showing the laminar flow conditions required for easy separation of gaseous refrigerant and liquid refrigerant.
Figure 5b is a schematic diagram showing stratiform flow and other flows in contrast to the stratiform flow.
Figure 6 is a diagram showing a second example of the connection structure of the supercooling pipe and the supercooling expansion valve according to the first embodiment of the present invention.
Figure 7 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to a second embodiment of the present invention.
Figure 8 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to a third embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, when describing embodiments of the present invention, if detailed descriptions of related known configurations or functions are judged to impede understanding of the embodiments of the present invention, the detailed descriptions will be omitted.
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.Additionally, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected," "coupled," or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no need for another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동사이클 선도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 조화기의 과냉각기 및 그 주변 구성을 보여주는 사이클 선도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 과냉각기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.Figure 1 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to a first embodiment of the present invention, and Figure 2 is a cycle diagram showing a supercooler and its surrounding configuration of an air conditioner according to a first embodiment of the present invention. , and Figure 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the supercooler according to the first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 조화기(10)는 냉매를 압축하는 압축기(100) 및 상기 압축기(100)의 흡입측에 제공되어 냉매 중 기상냉매와 액 냉매를 분리하는 기액분리기(150)를 포함할 수 있다. 상기 기액분리기(150)에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(100)의 흡입포트(101)로 흡입될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 공기 조화기(10)는 상기 압축기(100)의 흡입측에 연결되는 흡입배관(20)을 포함할 수 있다. 상기 기액분리기(150)는 상기 흡입배관(20)에 설치되며, 상기 흡입배관(20)는 상기 압축기(100)의 흡입포트(101)에 연결될 수 있다. The
상기 흡입배관(20)은 증발기(140)의 출구측에 연결되고 상기 압축기(100)의 흡입포트(101)로 연장하는 배관으로서 이해될 수 있다.The
상기 공기 조화기(10)는 상기 압축기(100)의 출구측에 제공되며, 냉매의 유동방향을 조절하는 유동전환 밸브(110)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 유동전환 밸브(110)는 사방변을 포함할 수 있다.The
상기 공기 조화기(10)는 상기 압축기(100)의 출구측에 배치되며, 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 압축기(100)의 토출포트(102)에는 토출배관(30)이 연결되며, 상기 토출배관(30)은 유동전환 밸브(110)에 연결될 수 있다.The
상기 응축기(120)는 냉매와 공기간에 열교환이 수행되는 공기-냉매 열교환기로 구성될 수 있다. 상기 응축기(120)의 일측에는, 상기 응축기(120)를 향하여 공기를 불어주는 응축팬이 설치될 수 있다.The
상기 유동전환 밸브(110)는 상기 압축기(100)의 토출배관(30)에 접속하는 제1포트 및 상기 응축기(120)의 입구측 배관에 연결되는 제2포트를 포함할 수 있다.The
상기 유동전환 밸브(110)는 상기 흡입배관(20)에 연결될 수 있다. 상기 유동전환 밸브(110)는 상기 흡입배관(20) 중 상기 증발기(140)의 출구측 배관에 접속하는 제3포트 및 상기 유동전환 밸브(110)로부터 상기 기액분리기(150)로 연장하는 배관에 접속하는 제4포트를 더 포함할 수 있다.The
상기 공기 조화기(10)는 상기 응축기(120)의 출구측에 배치되어 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압하는 메인 팽창밸브(161)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 메인 팽창밸브(161)는 개도 조절에 의하여 냉매의 감압 정도를 제어할 수 있는 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다.The
상기 메인 팽창밸브(161)는 상기 응축기(120)와 상기 증발기(140)를 연결하는 응축 배관(40)에 설치될 수 있다.The
상기 공기 조화기(10)는 상기 메인 팽창밸브(161)의 입구측에 제공되는 과냉각기(130)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 메인 팽창밸브(161)는 과냉각기(130)의 출구측에 배치될 수 있다. The
상기 공기 조화기(10)는 상기 메인 팽창밸브(161)의 출구측에 배치되며 상기 메인 팽창밸브(161)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 증발기(140)는 냉매와 공기간에 열교환이 수행되는 공기-냉매 열교환기로 구성될 수 있다. 상기 증발기(140)의 일측에는, 상기 증발기(140)를 향하여 공기를 불어주는 증발팬이 설치될 수 있다.The
상기 증발기(140)의 출구측에는 상기 기액분리기(150)가 설치된다. 상기 증발기(140)에서 증발된 냉매는 상기 유동전환 밸브(110)를 거쳐 상기 기액분리기(150)로 유입되어 기액분리 되며, 분리된 기상냉매는 상기 압축기(100)로 흡입될 수 있다. The gas-
상기 응축배관(40)에는, 상기 응축기(120)의 출구측에 위치되는 제1분지부(45)가 형성될 수 있다. 상기 제1분지부(45)는 상기 과냉각기(130)의 출구측 및 상기 제1팽창밸브(161)의 입구측에 형성될 수 있다.A
상기 공기 조화기(10)는 상기 제1분지부(45)에서 분지되어 상기 과냉각기(130)로 연장하는 과냉각 배관(50)을 더 포함할 수 있다. 상기 응축기(120)를 통과한 메인 냉매 중 일부의 냉매는 상기 과냉각 배관(50)으로 분지되어 상기 과냉각기(130)로 유입될 수 있다.The
상기 과냉각 배관(50)은 메인 냉매 중 일부의 냉매를 바이패스 하여 압축기(100)로 인젝션 하기 위한 배관으로서 이해될 수 있다.The supercooling
상기 과냉각기(130)는, 상기 응축배관(40)을 유동하는 메인 냉매와 상기 과냉각 배관(50)을 유동하는 분지 냉매간에 열교환이 이루어지는 열교환기로서 이해될 수 잇다.The
도 3을 참조하면, 상기 과냉각기(130)는 이중관 구조를 포함할 수 있다. 상세히, 상기 과냉각기(130)는 외부 튜브(131) 및 상기 외부 튜브(131)의 내부에 구비되는 내부 튜브(133)를 포함할 수 있다. 상기 내부 튜브(133)는 다수의 튜브를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
상기 외부 튜브(131)의 내부공간으로서 상기 내부 튜브(133)의 외측에 형성되는 공간은 상기 응축배관(40)의 메인 냉매가 유동하는 유동공간(135)을 형성할 수 있다. 상기 내부 튜브(133)에는 상기 과냉각 배관(50)의 분지 냉매가 유동할 수 있다.The space formed outside the
상기 과냉각 배관(50)은 내부 튜브(133)를 형성하며, 상기 응축배관(40)은 상기 외부 튜브(131)를 형성할 수 있다.The supercooling
상기 과냉각 배관(50)에는 상기 분지 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창밸브(163)가 설치될 수 있다. 일례로, 상기 과냉각 팽창밸브(163)는 개도 조절에 의하여 냉매의 감압 정도를 제어할 수 있는 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)를 포함할 수 있다.A supercooling
상기 분지 냉매는 상기 과냉각 팽창밸브(163)를 통과하는 과정에서 감압하여 액냉매와 기상냉매가 혼합된 이상 냉매의 상태로 상변화 될 수 있다.The branch refrigerant may be decompressed in the process of passing through the supercooled
상기 과냉각 배관(50)에는 상기 과냉각 팽창밸브(163)의 출구측에 형성되며, 상기 이상 냉매 중 액냉매와 기상냉매가 분리되는 제2분지부(55)가 형성될 수 있다. 상기 과냉각 팽창밸브(163)는 제1분지부(45)와 제2분지부(55) 사이의 배관에 설치될 수 있다.A
상기 액냉매와 기상냉매의 용이한 분리를 위하여, 상기 제2분지부(55)는 T자형 또는 Y자형 배관에 의하여 구성될 수 있다.In order to easily separate the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant, the
상기 제2분지부(55)를 형성하는 배관에서, 중력방향을 기준으로 배관의 하부에는 액 냉매(Lp)가 위치하며 비체적이 큰 기상 냉매(Gp)는 배관의 상부에 위치할 수 있다. 이러한 층분리 및 유동에 의하여, 액 냉매와 기상 냉매는 분리될 수 있다.In the pipe forming the
상기 제2분지부(55)에서 분리된 기상냉매는 압축기(100)로 인젝션 될 수 있다. 상세히, 상기 공기 조화기(10)는 상기 제2분지부(55)로부터 상기 압축기(100)의 흡입측으로 연장하는 제2인젝션 배관(70)을 포함할 수 있다. The gaseous refrigerant separated from the
상기 제2인젝션 배관(70)은 상기 흡입배관(20)에 연결될 수 있다. 상기 흡입배관(20)에는 상기 제2인젝션 배관(70)이 접속되는 합지부(25)를 포함할 수 있다.The
상기 합지부(25)는 상기 압축기(100)의 흡입포트(101)의 흡입측에 형성되며, 상기 제2인젝션 배관(70)을 유동한 냉매는 상기 합지부(25)에서, 상기 증발기(140)에서 증발된 냉매와 합지하여 상기 압축기(100)의 흡입포트(101)로 흡입될 수 있다.The joining
상기 제2분지부(55)에서 분리된 액냉매는 상기 과냉각기(130)로 유입될 수 있다. 상기 과냉각 팽창밸브(163)에서 감압된 냉매 중 기상냉매는 추가로 열교환이 필요하지 않은 냉매로서 상기 압축기(100)로 인젝션 되는 반면, 분리된 액냉매는 상기 과냉각기(130)로 유입되어 응축배관(40)의 냉매와 열교환 할 수 있다.The liquid refrigerant separated from the
상기 열교환 과정에서, 상기 과냉각 배관(50)을 유동하는 저압의 냉매는 상기 응축배관(40)을 유동하는 고압의 냉매(액냉매)로부터 흡열하여 기화될 수 있다. 그리고, 상기 응축배관(40)의 냉매는 과냉각 될 수 있다.In the heat exchange process, the low-pressure refrigerant flowing through the supercooling
이와 같이, 상기 과냉각 배관(50)을 유동하는 냉매가 과냉각기(130)로 냉매가 유입되기 이전에 1차로 기상냉매를 분리하여 압축기(100)로 인젝션 하고, 분리된 액냉매가 상기 과냉각기(130)로 유입하여 응축배관(40)의 냉매와 열교환 할 수 있으므로, 열교환 효율이 향상될 수 있다.In this way, before the refrigerant flowing through the supercooling
상기 과냉각기(130)에서 흡열하여 기화된 과냉각 배관(50)의 냉매는 상기 압축기(100)로 인젝션 될 수 있다. 상세히, 상기 과냉각기(130)의 출구측에서 상기 과냉각 배관(50)에는 제1인젝션 배관(60)이 연결될 수 있다. 일례로, 상기 과냉각 배관(50)과 상기 제1인젝션 배관(60)은 일체로 구성될 수 있다.The refrigerant in the supercooled
상기 제1인젝션 배관(60)은 상기 압축기(100)의 인젝션 포트(103)에 연결될 수 있다. 상기 과냉각기(130)에서 기화된 냉매는 상기 제1인젝션 배관(60)을 유동하며, 상기 인젝션 포트(103)를 통하여 상기 압축기(100)로 인젝션 될 수 있다. The
상기 인젝션 포트(103)는 압축실에 흡입된 냉매가 압축되기 시작하는 위치에 인접하여 형성될 수 있다. 압축기(100)에서 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지는 과정에서, 상기 인젝션 포트(103)를 통하여 인젝션 되는 냉매는 대략 흡입압력과 토출압력 사이의 중간압을 형성할 수 있다.The
이와 같이, 제1인젝션 배관(60) 및 제2인젝션 배관(70)을 통하여 압축기(100)로의 냉매 인젝션이 이루어질 수 있으므로 인젝션 되는 냉매량이 증가하고, 이를 통해 비체적이 큰 영역인 난방 저온영역에서 증발기로 유입되는 냉매량을 감소시켜 증발기에서 압력 손실을 개선할 수 있다.In this way, since refrigerant can be injected into the
또한, 제1,2인젝션 배관(60,70)을 통하여 기상냉매가 압축기로 인젝션될 수 있으므로, 액냉매가 압축기로 인젝션 되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 압축기의 신뢰성이 개선될 수 있다.Additionally, since the gaseous refrigerant can be injected into the compressor through the first and
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 과냉각 배관 및 과냉각 팽창밸브의 연결구조에 관한 제1예를 보여주는 도면이고, 도 5a는 기상 냉매와 액 냉매의 용이한 분리를 위하여 요구되는 성층류의 흐름 조건을 보여주는 그래프이고, 도 5b는 성층류 및 상기 성층류와 대비되는 기타 유동의 모습을 보여주는 개략도이다.Figure 4 is a diagram showing a first example of the connection structure of the supercooling piping and the supercooling expansion valve according to the first embodiment of the present invention, and Figure 5a shows the stratified flow required for easy separation of gaseous refrigerant and liquid refrigerant. It is a graph showing flow conditions, and FIG. 5b is a schematic diagram showing stratified flow and other flows in contrast to the stratolaminar flow.
도 2 및 도 4를 함께 참조하면, 응축배관(40)의 제1분지부(45)에서 분지되어 과냉각기(130)로 연장하는 과냉각 배관(50)은 과냉각 팽창밸브(163)의 입구측에 연결되는 제1배관부(51) 및 상기 과냉각 팽창밸브(163)의 출구측에 연결되는 제2배관부(52)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4 together, the supercooling
상기 과냉각 팽창밸브(163)에서 감압된 냉매는 상기 제2배관부(52)를 유동하며 건도와 질량유속에 따른 이상냉매의 유동 특성을 가질 수 있다.The refrigerant whose pressure is reduced in the supercooled
상기 제2배관부(52)는 T자형 배관을 포함할 수 있다.The
상기 제2배관부(52)는 상기 과냉각 팽창밸브(163)의 출구단에 연결되는 밸브 연결부(52a)를 포함할 수 있다. 상기 밸브 연결부(52a)는 상기 과냉각 팽창밸브(163)의 출구단에 접속하는 제1접속단부(52a1)을 포함할 수 있다.The
상기 밸브 연결부(52a)는 절곡된 형상을 가질 수 있다.The
상세히, 상기 밸브 연결부(52a)는 상기 과냉각 팽창밸브(163)의 출구단으로부터 중력방향에 대응하는 하방으로 연장하는 제1파트 및 상기 제1파트에서 절곡하여 상기 지면(G)에 나란한(평행한) 방향으로 연장하는 제2파트를 포함할 수 있다. In detail, the
상기 중력방향에 대응하는 하방은, 상기 과냉각 팽창밸브(163)로부터 지면(G)을 향하는 방향일 수 있다.The downward direction corresponding to the direction of gravity may be a direction from the supercooled
상기 지면(G)는 공기 조화기(10)가 설치되는 면으로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기(10)는 상기 압축기(100)가 놓여지는 설치면을 가지는 베이스를 포함하며, 상기 지면(G)은 상기 베이스의 설치면으로서 이해될 수 있다.The ground G may be understood as a surface on which the
상기 제2배관부(52)는 상기 밸브 연결부(52a)에서 분지되는 제1분지관(52b)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1분지관(52b)은 상기 제2배관부(52)의 제2분지부(55)에서 분지되어 상기 과냉각기(130)에 연결될 수 있다. 상기 제1분지관(52b)의 단부는 상기 과냉각기(130)에 연결되는 제2접속단부(52b1)를 가질 수 있다.The
상기 제1분지관(52b)은 상기 제2분지부(55)에서 지면(G)에 대략 평행한 방향으로 연장할 수 있다.The
상기 제2배관부(52)는 상기 밸브 연결부(52a)에서 분지되는 제2분지관(52c)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2분지관(52c)은 상기 제2배관부(52)의 제2분지부(55)에서 분지되어 상기 제2인젝션 배관(70)에 연결될 수 있다. 상기 제2분지관(52c)의 단부는 상기 제2인젝션 배관(70)에 연결되는 제3접속단부(52c1)를 가질 수 있다.The
상기 제2분지관(52c)은 상기 제1분지관(52b)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제2분지관(52c)은 상기 제2분지부(55)에서 상방으로 연장할 수 있다.The
상기 제2분지관(52c)이 상기 제1분지관(52b)과 이루는 각도는 대략 90도(수직)를 이룰 수 있다.The angle formed by the second branch pipe (52c) and the first branch pipe (52b) may be approximately 90 degrees (vertical).
상기 제1분지관(52b)의 제2접속단부(52b1)은 지면(G)으로부터 제1높이(H1)에 위치하고, 상기 제2분지관(52c)은 상기 제1분지관(52b)의 상방으로 연장하여 상기 제3접속단부(52c1)의 높이가 제2높이(H2)를 형성하도록 구성될 수 있다.The second connection end 52b1 of the
이와 같은 구성에 의하여, 상기 제2분지부(55)에서 냉매가 상분리 되어 상기 제1분지관(52b)으로는 액냉매가 유동하고 상기 제2분지관(52c)으로는 기상냉매가 유동할 수 있다.Due to this configuration, the refrigerant is phase separated in the
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 제2분지부(55)에서 냉매의 상분리가 용이하게 이루어지도록 이상 냉매는 성층류(stratified flow)를 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 5A and 5B, it is preferable that the two-phase refrigerant forms a stratified flow to facilitate phase separation of the refrigerant in the
도면에 표시된 (A)는 슬러그류(slug flow), (B)는 환류(annular flow), (C)는 드라이 아웃(dry out)을 보여주며, (D)는 상기 성층류(stratified flow)를 보여준다. 상기 성층류가 본 발명에서 요구하는 냉매의 상분리에 용이한 흐름으로 이해될 수 있다. In the drawing, (A) shows slug flow, (B) shows annular flow, (C) shows dry out, and (D) shows the stratified flow. It shows. The laminar flow can be understood as a flow that facilitates the phase separation of the refrigerant required in the present invention.
도 5a는 건도에 따른 질량유속의 영역을 보여주고, 각 영역에 대응하는 유동이 (A),(B),(C),(D)이 매칭될 수 있다.Figure 5a shows areas of mass flow rate according to dryness, and the flows corresponding to each area (A), (B), (C), and (D) can be matched.
이상 냉매가 성층류를 형성하도록 하기 위하여, 냉매의 질량유속(냉매 유량)은 최대 250kg/m2*s를 형성할 필요가 있다. 이러한 질량유속을 형성하도록 과냉각 팽창밸브(163)의 개도가 조절될 수 있다.In order for the ideal refrigerant to form a stratified flow, the mass flow rate (refrigerant flow rate) of the refrigerant needs to be up to 250 kg/m2*s. The opening degree of the supercooled
그리고, 제2배관부(52)의 직경 및 길이는 이상냉매의 흐름에 영향을 주는 인자로서 작용할 수 있다. Additionally, the diameter and length of the
상세히, 상기 밸브 연결부(52a)의 제1파트와 제2분지관(523c) 사이의 거리는 설정거리(L1)만큼 이격될 필요가 있다. 일례로, 상기 설정거리(L1)는 15cm 이상의 범위에서 결정될 수 있다. In detail, the distance between the first part of the
상기 설정거리(L1)는 벨브 연결부(52a)의 제2파트의 길이에 대응되며, 지면(G)에 평행한 방향으로 연장되는 제2파트의 길이가 일정길이 이상 확보되는 경우 냉매의 유동과정에서 상분리를 위한 공간이 확보될 수 있다.The set distance (L1) corresponds to the length of the second part of the valve connection (52a), and when the length of the second part extending in a direction parallel to the ground (G) is secured at a certain length or more, in the refrigerant flow process Space for phase separation can be secured.
냉매의 용이한 상분리를 위하여, 상기 과냉각 팽창밸브(163)에서 감압하여 이상냉매가 유동하는 제2배관부(52)의 직경은 액냉매가 유동하는 제1배관부(51)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. In order to facilitate phase separation of the refrigerant, the diameter of the
이와 같이, 과냉각 배관(50)의 배관 직경 및 길이, 그리고 냉매의 질량유속이 적절한 범위에서 형성될 때, 제2배관부(52)에서 성층류(stratified flow)가 형성되어 냉매의 상분리가 용이하게 이루어질 수 있다.In this way, when the pipe diameter and length of the supercooling
상기 제2분지부(55)에서 상분리 된 기상 냉매는 제2분지관(52c)을 통하여 상방으로 유동하여 제2인젝션 배관(70)으로 유동하며, 상분리 된 액냉매는 제1분지관(52b)을 통하여 상기 제2분지관(52c)보다 낮은 위치에서 과냉각기(130)로 유입될 수 있다.The gaseous refrigerant phase-separated in the
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 과냉각 배관 및 과냉각 팽창밸브의 연결구조에 관한 제2예를 보여주는 도면이다.Figure 6 is a diagram showing a second example of the connection structure of a supercooled pipe and a supercooled expansion valve according to the first embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 제2예는 도 4와 비교할 때 제2분지관(52c')이 연장되는 방향에서 차이가 있다. 그 외의 구성인, 제1배관부(51'), 밸브 연결부(52a') 및 제1분지관(52b')은 도 4에서 설명한 제1배관부(51), 밸브 연결부(52a) 및 제1분지관(52b)의 설명을 원용한다.Referring to FIG. 6, the second example has a difference in the direction in which the
제2예에 따른 제2배관부(52')는 Y자형 배관을 포함할 수 있다.The second piping unit 52' according to the second example may include a Y-shaped pipe.
지면(G)을 기준으로, 상기 제2분지관(52c')은 상기 제1분지관(52b')보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 상기 제2분지관(52c')이 상기 제1분지관(52b')과 이루는 각도(θ)는 예각 (0도 보다는 크고 90도보다는 작은 각도)을 형성할 수 있다.Based on the ground (G), the second branch pipe (52c') may be placed at a higher position than the first branch pipe (52b'). The angle θ formed by the
이러한 구조에 의하면, 제2분지부(55)에서 분리된 기상 냉매는 상기 제2분지관(52c')을 따라 상방으로 유동하고, 분리된 액 냉매는 과냉각기(130)를 향하여 지면(G)에 대략 평행한 방향으로 연장될 수 있다.According to this structure, the gaseous refrigerant separated in the
이와 같은 구성에 의하면, 냉매의 상분리가 용이하게 이루어질 수 있다.According to this configuration, phase separation of the refrigerant can be easily achieved.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동사이클 선도이다.Figure 7 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to a second embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 조화기(10a)는 제1인젝션배관(60a) 및 제2인젝션배관(70a)의 구성에서만 제1실시예와 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 그외에 동일한 부분에 대하여는 제1실시예(도 1)의 설명을 원용한다.Referring to Figure 7, the air conditioner (10a) according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment only in the configuration of the first injection pipe (60a) and the second injection pipe (70a), so the difference is The explanation will be mainly given, and for other parts that are the same, the description of the first embodiment (FIG. 1) will be used.
상기 공기 조화기(10a)는 과냉각기(130)의 출구측에서 과냉각 배관(50)에 연결되며 압축기(100)의 합지부(25)에 접속하는 제1인젝션 배관(60a)을 포함할 수 있다.The
상기 공기 조화기(10a)는 제2분지부(55)에 연결되며 압축기(100)의 인젝션 포트(103)에 접속하는 제2인젝션 배관(70a)을 포함할 수 있다.The
본 발명의 제1실시예 및 제2실시예를 함께 고려할 경우, 설명의 편의를 위하여 제1인젝션 배관(60a)을 유동하는 냉매가 인젝션되는 압축기(100)의 포트를 "제1포트"라 하고, 제2인젝션 배관(70a)을 유동하는 냉매가 인젝션되는 압축기(100)의 포트를 "제2포트"라 이름할 수 있다.When considering the first and second embodiments of the present invention together, for convenience of explanation, the port of the
이와 같은 구성에 의하면, 제1,2인젝션 배관(60a,70a)을 통하여 상분리 또는 열교환 된 기상 냉매가 압축기(100)로 용이하게 인젝션 될 수 있다.According to this configuration, the phase-separated or heat-exchanged gaseous refrigerant can be easily injected into the
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 냉동사이클 선도이다. Figure 8 is a refrigeration cycle diagram showing the configuration of an air conditioner according to a third embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 공기 조화기(10b)는 제1,2인젝션배관(60,70)에 냉매유량을 조절하기 위한 밸브가 제공되는 점에서만 제1실시예와 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 그외에 동일한 부분에 대하여는 제1실시예(도 1)의 설명을 원용한다.Referring to FIG. 8, the
제1인젝션배관(60)에는, 상기 제1인젝션배관(60)을 통하여 유동하는 냉매량을 조절하기 위한 제1조절밸브(181)가 설치될 수 있다.A
제2인젝션배관(70)에는, 상기 제2인젝션배관(70)을 통하여 유동하는 냉매량을 조절하기 위한 제2조절밸브(183)가 설치될 수 있다.A
상기 제1,2조절밸브(181,183)는 온오프 제어가 가능한 솔레노이드 밸브 또는 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The first and
상기 제1,2조절밸브(181,183)의 제어를 통하여 상기 제1,2인젝션배관(60,70)을 통하여 인젝션 되는 냉매량을 조절할 수 있으므로, 공기 조화기(10)의 운전 중 사이클의 형성범위에 따라 압축기로 바이패스 되는 냉매량을 용이하게 조절할 수 있다.Since the amount of refrigerant injected through the first and second injection pipes (60, 70) can be adjusted through control of the first and second control valves (181 and 183), the cycle formation range during operation of the air conditioner (10) can be adjusted. Accordingly, the amount of refrigerant bypassed by the compressor can be easily adjusted.
10 : 공기 조화기
20 : 흡입 배관
25 : 합지부
30 : 토출 배관
40 : 응축 배관
45 : 제1분지부
50 : 과냉각 배관
51 : 제1배관부
52 : 제2배관부
55 : 제2분지부
100 : 압축기
110 : 유동전환 밸브
120 : 응축기
130 : 과냉각기
140 : 증발기
150 : 기액 분리기
161 : 제1팽창밸브
163 : 제2팽창밸브10: air conditioner 20: suction pipe
25: joint part 30: discharge pipe
40: condensation pipe 45: first branch
50: Supercooling pipe 51: First pipe section
52: second piping section 55: second branch section
100: Compressor 110: Flow conversion valve
120: condenser 130: supercooler
140: Evaporator 150: Gas-liquid separator
161: first expansion valve 163: second expansion valve
Claims (13)
상기 응축기의 출구측에 제공되는 메인 팽창밸브;
상기 메인 팽창밸브에서 감압된 냉매를 증발하는 증발기;
상기 응축기와 상기 증발기를 연결하며, 제1분지부를 형성하는 응축배관;
상기 제1분지부에서 분지되는 과냉각 배관;
상기 응축배관을 유동하는 메인 냉매와 상기 과냉각 배관을 유동하는 분지 냉매간에 열교환을 수행하는 과냉각기;
상기 과냉각 배관에 설치되며, 상기 과냉각기의 입구측에 배치되는 과냉각 팽창밸브;
상기 과냉각 팽창밸브의 출구측에 형성되는 제2분지부;
상기 과냉각기의 출구측에서 상기 과냉각 배관에 연결되며, 상기 과냉각기에서 열교환 되는 냉매를 상기 압축기의 제1포트로 인젝션 하는 제1인젝션 배관; 및
상기 제2분지부에서 분지되며, 상기 과냉각 팽창밸브에서 감압된 냉매 중 기상냉매가 유동하여 상기 압축기의 제2포트로 인젝션 되는 제2인젝션 배관을 포함하는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.A compressor including first and second ports and a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor;
a main expansion valve provided on the outlet side of the condenser;
an evaporator that evaporates the refrigerant reduced in pressure from the main expansion valve;
a condensation pipe connecting the condenser and the evaporator and forming a first branch;
a supercooling pipe branched from the first branch;
a subcooler that performs heat exchange between the main refrigerant flowing in the condensation pipe and the branch refrigerant flowing in the supercooling pipe;
a supercooling expansion valve installed in the supercooling pipe and disposed on an inlet side of the supercooler;
a second branch formed on the outlet side of the supercooled expansion valve;
a first injection pipe connected to the supercooling pipe at an outlet side of the subcooler and injecting the refrigerant heat exchanged in the supercooler into a first port of the compressor; and
A second injection pipe branched from the second branch and through which gaseous refrigerant among the refrigerant decompressed in the supercooled expansion valve flows and is injected into the second port of the compressor,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2분지부는 상기 과냉각기의 입구측에 형성되고,
상기 과냉각 팽창밸브에서 감압된 냉매가 상기 제2분지부로부터 상기 제2인젝션 배관으로 유동할 수 있도록 상기 과냉각 팽창밸브는 상기 제1분지부와 상기 제2분지부 사이의 일 지점에 설치되는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 1,
The second branch is formed at the inlet side of the supercooler,
The supercooled expansion valve is installed at a point between the first branch and the second branch so that the refrigerant decompressed in the supercooled expansion valve can flow from the second branch to the second injection pipe.
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 과냉각 배관은 상기 제2분지부에서 상기 제2인젝션 배관으로 유입될 기상냉매와 상기 과냉각기로 유입될 액냉매로 냉매의 상분리가 이루어질 수 있도록,
제1분지관 및 제2분지관을 포함하는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 1,
The supercooling pipe is configured to achieve phase separation of the refrigerant into a gaseous refrigerant to be flowed from the second branch to the second injection pipe and a liquid refrigerant to be flowed into the supercooler.
Including a first branch pipe and a second branch pipe,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2분지관을 통하여 기상 냉매가 상기 제2인젝션 배관으로 유동하고 상기 제1분지관을 통하여 액 냉매가 상기 과냉각기로 유동할 수 있도록,
상기 제2분지관은 지면을 기준으로 상기 제1분지관보다 높은 위치에 배치되는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 3,
So that the gaseous refrigerant flows to the second injection pipe through the second branch pipe and the liquid refrigerant flows to the supercooler through the first branch pipe,
The second branch pipe is disposed at a higher position than the first branch pipe relative to the ground,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 지면을 기준으로, 상기 제2분지관이 상기 제2인젝션 배관에 연결되는 접속단부의 높이(H2)는 상기 제1분지관이 상기 과냉각기에 연결되는 접속단부의 높이(H1)보다 크게 형성되는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to clause 4,
Based on the ground, the height (H2) of the connection end where the second branch pipe is connected to the second injection pipe is greater than the height (H1) of the connection end where the first branch pipe is connected to the supercooler. ,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2분지관은 상기 제2분지부에서, 상기 제1분지관으로부터 지면의 반대방향인 상방으로 연장하는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 3,
The second branch pipe extends upward from the first branch pipe in the direction opposite to the ground in the second branch portion,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2분지관이 상기 제1분지관에 대하여 수직을 이룰 수 있도록, 상기 과냉각 배관은 T자형 배관을 포함하는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to clause 6,
The supercooling pipe includes a T-shaped pipe so that the second branch pipe is perpendicular to the first branch pipe,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2분지관이 상기 제1분지관에 대하여 이루는 각도가 예각을 형성할 수 있도록, 상기 과냉각 배관은 Y자형 배관을 포함하는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to clause 6,
The supercooling pipe includes a Y-shaped pipe so that the angle formed by the second branch pipe with respect to the first branch pipe forms an acute angle.
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 과냉각 배관은 상기 과냉각 팽창밸브의 입구측에 연결되는 제1배관부 및 상기 과냉각 팽창밸브의 출구측에 연결되는 제2배관부를 포함하고,
상기 제2배관부는 지면을 향하여 하방으로 연장하는 제1파트 및 상기 제1파트로부터 절곡하여 연장하는 제2파트를 포함하며,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 3,
The supercooling piping includes a first piping portion connected to an inlet side of the supercooling expansion valve and a second piping portion connected to an outlet side of the supercooling expansion valve,
The second piping portion includes a first part extending downward toward the ground and a second part extending by bending from the first part,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2파트는 상기 제1파트와 상기 제2분지관을 설정거리만큼 이격할 수 있도록, 상기 제2파트는 상기 지면에 나란하게 연장하는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to clause 9,
The second part extends parallel to the ground so that the first part and the second branch pipe can be separated by a set distance,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제2분지부에서 냉매의 성층류(stratified flow) 형성을 위하여, 상기 과냉각 배관을 유동하는 냉매의 질량유속이 최대 250kg/m2*s가 되는 범위에서 상기 과냉각 팽창밸브의 개도가 조절되는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 1,
In order to form a stratified flow of refrigerant in the second branch, the opening degree of the supercooled expansion valve is adjusted in a range where the mass flow rate of the refrigerant flowing through the supercooled pipe is up to 250 kg/m2*s,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제1포트는 상기 압축기의 흡입포트 및 인젝션 포트 중 어느 하나이고, 상기 제2포트는 상기 압축기의 흡입포트 및 인젝션 포트 중 다른 하나인,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 1,
The first port is one of the suction port and injection port of the compressor, and the second port is the other one of the suction port and injection port of the compressor,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
상기 제1,2인젝션 배관 중 적어도 어느 하나에는, 인젝션 되는 냉매량을 조절하기 위한 조절 밸브가 설치되는,
압축기로의 냉매 인젝션을 수행하는 공기조화기.According to paragraph 1,
At least one of the first and second injection pipes is provided with a control valve for controlling the amount of injected refrigerant,
An air conditioner that performs refrigerant injection into the compressor.
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KR1020220118017A KR20240039436A (en) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | An air conditioner to perform a refrigerant injection into a compressor |
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KR (1) | KR20240039436A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101639514B1 (en) | 2015-01-12 | 2016-07-13 | 엘지전자 주식회사 | An air conditioner |
-
2022
- 2022-09-19 KR KR1020220118017A patent/KR20240039436A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101639514B1 (en) | 2015-01-12 | 2016-07-13 | 엘지전자 주식회사 | An air conditioner |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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2. 발명의 명칭 : 공기 조화기 |
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