KR970006045B1 - 공기조화기의 냉매조절장치 - Google Patents

Abstract

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Description

공기조화기의 냉매조절장치

제1도는 일반적인 공기조화기의 냉,난방 장치 구성도.

제2도는 제1도를 개선한 종래 공기조화기의 냉,난방 장치 구성도.

제3도는 본 발명 공기조화기의 냉매 조절장치 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실내 열교환기 2 : 실외 열교환기

5 : 모세관 14 : 제1냉매 제어부

15 : 제2냉매 제어부 16 : 커플링튜브

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 히트 펌프(Heat Pump)에어콘에서 난방운전시 냉매 과다에 의한 실외 열교환기의 착상을 감소하고, 액냉매가 압축기로 유입되는 현상을 제거하여 공조 효율을 상승시키도록 한 공기조화기의 냉매조절장치에 관한 것이다.

통상, 공기조화기에서는 팽창기구로서 팽창밸브(Expansion Valve)를 사용해 왔으나 최근에는 경제적인 이유로 모세관(Capillary Tube)을 많이 사용하고 있다.

팽창기구로서 모세관을 사용하는 냉동싸이클에 있어서 히터펌프식 냉난방 냉동 싸이클은 1개 또는 다수개의 모세관을 병렬로 연결한 방식이 이용된다.

이 방식은 하나의 모세관을 냉방시와 난방시 공통으로 사용하여 냉,난방 겸용 모세관 역할을 한다. 즉, 제1도에 도시된 바와같이 하나(또는 다수개의 병렬 연결된)의 모세관(5)을 냉,난방 겸용으로 사용하는 경우 냉매는 사방변(4)의 밸브 방향에 따라 냉방시는 다음과 같은 싸이클을 이룬다.

압축기(3)→사방변(4)→실외열교환기(2)→여과기(8)→모세관(5)→실내열교환기(1)→사방변(4)→압축기(3).

아울러 난방시에는 다음과 같은 싸이클을 이룬다.

압축기(3)→사방변(4)→실외열교환기(1)→모세관(5)→여과기(8)→실내열교환기(2)→사방변(4)→압축기(3).

싸이클내에 봉입되는 냉매량은 능력 그래드(Grade)에 따라 차이는 있으나, 보통 응축기(실외열교환기 : 2)내용적에 가장 크게 영향을 받게되며, 증발기 용적, 배관길이 등의 순으로 영향을 받는다.

따라서 냉매 봉입량은 냉반운전시 실외열교환기(응축기 : 2)의 내용적에 맞추어 최적 싸이클이 형성되점에서 결정된다.

그러나 이 상태에서 난방운전을 하게 될 경우, 응축기(2)는 실외열교환기가 아닌 실내열교화기가 되며 이 실내열교환기는 실외열교환기에 비해 내용적이 작다.

그러므로 봉입 냉매량은 동일한 상태에서 응축기가 작으므로 상대적으로 싸이클내에는 냉매과잉 상태가 된다.

이런 상태에서 난방운전을 하면 증발기인 실외열교환기에 착상이 발생되며, 이 착상은 실외에서의 열흡수를 방해하여 냉매가 충분히 증발하지 못하고 액냉매 상태로 과량이 압축기(3)로 유입된다.

이로인해 착상이 증대되고, 열교환 효율이 감소되는 등의 문제점이 발생하였다.

이러한 통상적인 공기조화기의 문제점을 개선하기 위해 종래에는 모세관을 직렬로 연결하여 2단 팽창방식을 사용하였다.

즉, 제2도에 도시된 바와같이 2단 팽창용 모세관(10)을 역지밸브(check valve : 11)와 병렬로 연결하여 냉방시에는 냉매가 이 역지밸브(11)로만 통과하게 하고, 난방시에는 2차 모세관(10)으로 냉매가 흐르도록 구성되었다.

이를 좀더 상세히 설명하면 2차 모세관(10)은 1차 모세관(5)에서 1차 팽창된 냉매가 실외열교환기(2)로 유입되기 전에 2차 팽창시키면서 냉매 통과유량, 즉 실외열교환기(2)로 유입되는 냉매 유량을 어느정도 감소를 시키게 된다.

이때 1단 팽창만 하는 경우보다 상대적으로 적은 냉매량이 실외열교환기(2)로 유입됨에 따라 실외팬 표면에 발생되는 착상이 감소되어 제상에 소요되는 시간도 짧아지게 된다.

그러나 이와 같은 통상적인 공기조화기는 난방시 냉매량 과다로 인해 착상이 증대되며, 열교환 효율이 감소되고 제상시간이 길어지는 단점이 있었다.

또한 이를 개선한 2단 팽창방식인 종래의 공기조화기는 상기한 통상적인 공기조화기의 문제점을 어느정도는 해소하였으나 2단 팽창 모세관과 병렬로 연결되는 역지 밸브의 가격이 높아 경제성을 저하시킴과 아울러 역지밸브 내부의 밸브코어가 열에 약한 재질로 구성되어 있어 역지밸브를 주위동관과 용접하려면 물에 적신 헝겊을 밸브위에 감고 헝겊위에 물을 뿌려가며 짧은 시간에 주위동관에 용접작업을 해야 하는 불편함이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 통상적인 공기조화기 및 종래 공기조화기의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 난방운전시 냉매 과다에 의해 실외열교환기의 착상을 감소하고, 액냉매가 압축기로 유입되는 현상을 제거하여 공조효율을 상승시키도록 공기조화기의 냉매조절 장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은 난방시 압축기로부터 토출되어 토출관, 사방변을 순치통해 실내열교환기로 유입되는 냉매가스의 일부를 바이패스시키는 제1냉매 제어수단과, 상기 실내열교환기에서 유출되어 모세관으로 흐르는 액체냉매의 일부를 바이패스시키는 제2냉매제어수단과, 상기 제2냉매 제어수단에서 바이패스된 액체냉매를 상기 제1냉매 제어수단에서 바이패스된 고온 고압의 냉매가스로 기화시켜 기체냉매로 만들어 흡입관을 통해 상기 압축기로 유입토록 하는 커플링 튜브로 이루어진다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명 공기조화기의 냉매조절 장치 구성도로서, 도시된 바와 같이 실내열교환기(응축기 : 1)와 실외열교환기(응축기 : 2) 사이에 모세관(5)를 통과하기 전에 2차 냉매 제어부(15)를 구성하고, 사방변(4)과 상기 실내열교환기(증발기 : 1) 사이에 1차 냉매 제어부(14)를 구성하며, 상기 1차, 2차 냉매제어부(14)(15)에서 유출된 냉매는 동관을 한 곳에 모아 연결시킬 수 있는 커플링 튜브(16)를 통해 압축기(3)의 흡입관(12)으로 유입되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명 공기조화기의 냉매조절 장치의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.

통상, 난방시 실내열교환기(1)로 유출된 냉매는 배관을 타고 모세관(5)으로 유입된다.

이때, 냉매는 고온고압의 액체 상태이나 모세관(5)을 거치면서 온도, 압력이 저하하여 저온저압의 액체 상태가 되어 실외열교화기(2)로 유입된다.

이러한 과정에서 상기한 모세관(5)의 전단(실내열교환기 측에서 볼때)에 제2냉매 제어부(15)인 모세관을 통해 냉매의 일부가 흐르게 되며, 커플링 튜브(16), 흡입관(12)을 순차 통해 압축기(3)로 유입되도록 한다.

상기한 압축기(3)에 유입되는 냉매도 상기한 제2냉매제어부(15)를 통과하면서 저온저압의 액체상태가 된다.

그러나 상기한 압축기(3)에는 액냉매가 유입되어서는 안되므로, 이 액냉매를 모두 증발시킬 필요가 있다.

이를 위해 사방변(4)과 실내열교화기(1) 사이에 제2고온고압의 뜨거운 냉매 가스를 토출관(13), 사방변(4)를 통해 제2냉매 제어부(14)에 유입시킨다.

상기한 제2냉매 제어부(14)를 통한 고온고압의 냉매가스는 커플링 튜브(16)에 유입되며, 이에 따라 커플링 튜브(16)는 상기 제2냉매 제어부(14)로부터 유출된 고온고압의 냉매가스로 상기 제1냉매 제어부(15)로부터 유출된 저온저압의 액냉매를 모두 기화하여 기체 냉매로 만든 후에 흡입관(12)을 통해 압축기(3)에 유입시킨다.

따라서 실외열교환기(2)로 유입되는 냉매량은 전체 봉입 냉매량 중에서 상기한 제2냉매 제어부(15)를 통해 일부 냉매가 바이패스 되므로 상대적으로 적은 냉매량이 유입된다.

이에 따라 실외열교환기(2) 내부에는 원할한 열교환과 증발작용을 일으킬 수 있으며, 외기 온도가 낮더라도 착상의 가능성이 적어지며, 액냉매가 압축기(3)로 유입될 가능성도 줄어들게 되는 것이다.

한편, 냉방시에는 제2냉매 제어부(15)의 연결부는 모세관(5)의 출구가 되어 압력이 낮은 저온 저압의 액체 상태가 된다.

이것은 타측 연결부인 흡입관(12)과 동일한 압력이 되어 냉방시에는 제2냉매 제어부(15)로 냉매가 흐르지 않게 된다.

아울러 제1냉매 제어부(14)도 흡입관(12)의 출구와 연결되어 있으므로 양단 압력차가 없어 냉매가 흐르지 않게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 난방운전시 싸이클 내부의 상대적인 냉매 과잉상태를 해결할 수 있을 뿐 아니라 역지밸브 사용에 따른 코스트 증가와 물수건으로 감싸면서 용접작업을 실시해야하는 번거로움을 없애 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 난방시 압축기로부터 토출되어 토출관, 사방변을 순차 통해 실내열교환기로 유입되는 냉매 가스의 일부를 바이패스시키는 제1냉매 제어수단과, 상기 실내열교환기에서 유출되어 모세관으로 흐르는 액체냉매의 일부를 바이패스시키는 제2냉매 제어수단과, 상기 제2냉매 제어수단에서 바이패스된 액체냉매를 상기 제1냉매 제어수단에서 바이패스된 냉매가스로 기화시켜 기체냉매로 만들어 흡입관을 통해 상기 압축기로 유입토록 하는 커플링 튜브를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1냉매 제어수단은 모세관으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매조절방치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2냉매 제어부단은 모세관으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 냉매조절장치.