KR0136759B1

KR0136759B1 - 냉난방 공기조화기

Info

Publication number: KR0136759B1
Application number: KR1019930018567A
Authority: KR
Inventors: 김종엽
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1993-09-15
Publication date: 1998-07-01
Also published as: JPH0814710A; KR950009137A; US5491981A; JP2825432B2

Abstract

본 발명은 냉난방 공기조화기에 있어서, 열교환기내장형수액기겸액분리기의 액분리기 내에 증발기에서 증발되지 못한 액냉매를 증발시키기 위한 열전달용 전열핀과 망을 구비하고, 냉방 또는 난방에 따라 냉매의 흐름을 제어할 수 있는 방향전환장치를 장착시킨 냉난방 공기조화기에 관한 것이다.

Description

냉난방 공기조화기

제1도는 종래의 열교환기내장형수액기겸액분리기의 일예를 보이기 위한 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 열교환기내장형수액기겸액분리기의 일예를 보이기 위한 구성도.

제3도는 제2도에서 열교환기내장형수액기겸액분리기의 구조를 보이기 위해 일부를 절개한 단면도.

제4도는 제2, 3도에서 전열핀과 망 및 액분리기 간의 관계를 보이기 위한 액분리기의 단면도.

제5도는 제2, 3, 4도에서 전열핀의 전개도.

제6도는 제4도에서 망의 구조도.

제7a, 7b도는 제3도에서 방향전환장치의 베이스 종단면도.

제8a, 8b도는 제3도에서 방향전환장치의 밸브 구조도.

제9도는 본 발명에 따른 열교환기내장형수액기겸액분리기의 타실시예를 보이기 위한 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

63:흡입관64:유입관

65:오일리턴홀67:전열핀

69:망70:방향전환장치

90, 91:첵크밸브

본 발명은 냉난방 공기조화기에 있어서, 열교환기내장형수액기겸액분리기에 관한 것으로서, 특히 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기 내에 열전달용 전열핀과 망을 구비하여 액냉매의 증발을 용이하게 함과 동시에 방향전환장치를 구비하여 냉방 혹은 난방운전에 따라 간단하게 냉매의 흐름을 제어할 수 있도록 한 냉난방 공기조화기에 관한 것이다.

열교환기내장형수액기겸액분리기에 대한 종래의 기술로서는 일본국 공개특허소화 50-141744호(발명의 명칭:熱交換器內臟形受液器兼液分離器)에 언급되어 있다.

상기 일본국 공개특허소화 50-141744호에 의하면, 제1도에 도시한 바와 같이 냉동압축기유니트(1)에서 압축된 고온고압의 냉매가 응축기(2)에서 열을 발산하며 응축된다.

상기 응축기(2)에서 응축된 냉매는 열교환기내장형수액기겸액분리기(5)의 상부에 형성된 수액기 내로 유입된다.

상기 수액기 내로 유입된 응축냉매는 수액기의 하부에 형성된 출구를 통해 감압장치(4)에 유입되어 저온저압으로 변환된다.

이때 상기 수액기의 열은 열교환기내장형수액기겸액분리기(5)의 냉기를 방출하며 증발된다.

상기 증발기(3)에서 증발된 기체 냉매는 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기(5)의 액분리기로 유입되며, 상부에 배치된 배관을 통해 냉동압축기유니트(1)에 유입되는 형태로 냉매싸이클이 반복되는 구조였다.

이때 상기 증발기(3)에서 충분히 증발되지 못한 액냉매는 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기(5)의 액분리기 내로 유입된다.

그러나, 상기와 같은 열교환기내장형수액기겸액분리기에 있어서는 상기 수액기와 액분리기 간의 내부 열교환에 따른 열전달이 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기의 경계판에서만 행해지므로 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기의 액분리기 내로 유입된 액냉매를 충분히 증발시키지 못하여 오일과 액냉매간의 층분리 현상을 방지할 수 없으므로 압축기의 신뢰성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기내장형수액기겸액분리기 내부에 열전달용 전열핀 및 망과 냉매흐름제어용 방향전환장치를 장칙하여 냉난방운전효율을 향상시키고, 압축기로의 오일회수가 원활하도록 하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록한 냉난방 공기 조화기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉난방 공기조화기는, 냉방 혹은 난방운전을 행하는 공기조화기에 있어서, 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기의 액분리기 내에는 전열핀과 망을 구비하여 액냉매의 증발을 용이토록 하여 액냉매와 압축기 윤활용 오일간의 층분리를 방지하도록 하고, 수액기 내에는 방향전환장치를 구비하여 냉방 또는 난방에 따라 수액기의 입구측에 연결된 냉난방용 배관을 개폐시켜 상기 수액기 내로 유입되는 냉매의 흐름을 제어하도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 열교환기내장형수액기겸액분리기의 일예를 보이기 위한 구성도로서, 압축기(10), 사방절환밸브(20), 실외열교환기(30), 감압장치(40, 41), 실내열교환기(50) 및 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)가 배관(P)을 통해 서로 연결되어 있다.

상기 제2도에 도시된 바와 같은 냉난방 공기조화기는 상기 사방절환밸브(20)의 절환동작에 따라(전원인가 여부에 따라) 냉매의 흐름방향이 전환되어 냉방 혹은 난방운전을 행하게 된다.

이때, 일측이 상기 사방절환밸브(20)와 연결된 실외열교환기(30)의 타측은 냉방시 감압장치(41)로 냉매가 유입되도록 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 하부, 즉 수액기(62) 입구측의 배관(P2)에 연결됨과 동시에 난방시 실내열교환기(50)로부터의 냉매가 상기 실외열교환기(30)로 유입되도록 난방용 감압장치(40)를 통해 수액기(62)의 출구관(100)과 연결되어 있다.

일측이 상기 사방절환밸브(20)와 연결된 실내열교환기(50)의 타측은 난방시 감압장치(40)로 냉매가 유입되도록 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 하부, 즉 수액기(62) 입구측의 배관(P1)에 연결됨과 동시에 냉방시 실외열교환기(30)로부터의 냉매가 상기 실내열교환기(50)로 유입되도록 냉방용 감압장치(41)를 통해 수액기(62)의 출구관(101)과 연결되어 있다.

또한, 냉방 혹은 난방운전에 따라 냉매가 난방용감압장치(40) 혹은 냉방용감압장치(41)로 흐를수 있도록 난방용배관(P1)과 연결된 수액기(62)의 입구와, 냉방용배관(P2)과 연결된 수액기(62) 입구를 개폐시키는 방향전환장치(70)가 상기 수액기(62) 내에 구비되어 있다.

상기 방향전환장치(70)와 냉매출구관(100, 101)은 서로 마주하는 상기 수액기(62)의 벽에 형성되어 있다.

한편, 상기 사방절환밸브(20)는 냉방시 압축기(10)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실외열교환기(30)로 유입되도록 절환되고, 실내열교환기(50)에서 증발된 냉매가 유입관(64)을 통해 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 액분리기(61) 내로 유입되도록 절환된다.

또한, 상기 사방절환밸브(20)는 난방시 상기 압축기(10)에서 압축된 고온고압의 냉매가 실내열교환기(50)로 유입되도록 절환되고, 상기 실외열교환기(30)에서 증발된 냉매가 유입관(64)을 통해 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 액분리기(61) 내로 유입되도록 절환된다.

상기 실외열교환기(30)의 일측과 연결된 사방절환밸브(20)의 타측은 액분리기(61)의 유입관(64)과 연결되고, 흡입관(63)을 통해서 본체수액기(80) 및 압축기(10)에 순차적으로 연결되어 있다.

제3도는 제2도에서 열교환기내장형수액기겸액분리기의 구조를 보이기 위해 일부를 절개한 단면도로서, 수액기(62)의 상부측 내부에는 액분리기(61)가 설치되어 있다.

상기 액분리기(61)의 상단에는 냉매가 액분리기(61)로 유입되면 기체냉매는 압축기(10)로 유입되어 순환할 수 있도록 통로 역할을 하는 냉매 유입관(64)과 냉매 흡입관(63)이 각각 구성되어 있다.

상기 흡입관(63)에는 압축기(10)의 오일회수가 용이하도록 다수개의 오일리턴홀들(65a, 65b, 65c)이 형성되어 있다.

상기 액분리기(61)의 내부에는 전열핀(67)이 상기 액분리기(61)의 내벽과 접하며 설치되어 있다.

즉, 상기 전열핀(67)은 제4도에 도시된 바와 같이 상기 액분리기(61) 내에 별모양으로 설치되어 있으며, 상기 액분리기(61)와 전열핀(67)이 이루는 공간에는 망(69)이 채워져 있다.

상기 전열핀(67)에는 제5도에 도시된 바와 같이 다수개의 구멍들(aa~nn)이 형성되어 있으며, 열전도율이 높은 재질로 형성한다.

상기 액분리기(61)와 전열핀(67)과의 사이에 채워지는 상기 망(69)은 제6도에 도시된 바와 같이 수세미 모양으로서 밑으로 빠지지 않을 정도로 채워진다.

한편, 상기 수액기(62)의 일측면에는 방향전환장치(70)가 설치되어 있으며, 상기 방향전환장치(70)와 마주하는 상기 수액기(62)의 일측면에는 두개의 냉매출구관(100, 101)이 형성되어 있다.

상기에 언급한 방향전환장치(70)는 베이스(71)와 밸브(73)로 구성되며, 상기 밸브(73)는 핀(74)에 의해 베이스(71)의 중앙에 형성된 돌기부(72)에 회동가능하게 설치된다.

제7a, 7b도는 상기 제3도에 도시된 바와 같은 방향전환장치(70)의 베이스(71) 종단면도이다.

상기 제7a, 7b도에 의하면, 방향전환장치(70)의 베이스(71)에는 난방시 실내열교환기(50)로 부터 냉매가 유입되는 관과 냉방시 실외열교환기(30)로 부터 냉매가 유입되는 관이 형성되어 있다.

또한 상기 베이스(71)의 중앙에는 돌기부(72)가 형성되어 있으며, 상기 돌기부(72)에는 구멍(74a)이 형성되어 있다.

상기 구멍(74a)에는 제3도에 도시된 바와 같이 밸브(73)와의 결합시 핀(74)이 끼워지게 된다.

제8a, 8b도는 상기 제3도에서 방향전환장치(70)의 밸브(73) 구조도이다.

상기 제8a, 8b도에 의하면 상기 밸브(73)는 장방형의 판으로 이루어지며, 중앙에는 구멍(74b)이 형성되어 있다.

상기 구멍(74b)에는 제3도에 도시된 바와 같이 베이스(71)와의 결합시 핀(74)이 끼워지게 된다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 냉난방 공기조화기에 의한 작용, 효과를 설명한다.

먼저, 냉방운전인 경우 압축기(10), 사방절환밸브(20), 실외열교환기(30), 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 수액기(62), 감압장치(41), 실내열교환기(50), 사방절환밸브(20), 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 액분리기(61), 본체 수액기(80), 압축기(10) 순으로 냉매가 순환되면서 냉방운전을 수행한다.

즉, 상기 압축기(10)에서 고온고압으로 압축된 냉매가 사방절환밸브(20)를 통하여 실외열교환기(30)로 유입되면, 상기 실외열교환기(30)에서 냉매가 열을 방출하며 응축된다.

상기 실외열교환기(30)에서 응축된 냉매는 저항이 큰 난방용 감압장치(40)로는 흐르지 않게 되는 반면에 냉방용배관(P2)으로 흐르게 된다.

상기 냉방용 배관(P2)으로 흐르는 냉매는 방향전환장치(70)를 통하여 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 수액기(62)내로 유입된다.

즉, 상기 냉매가 냉방용 배관(P2)으로 흐르면 제3도에 도시된 바와 같이 방향전환장치(70)의 밸브(73)가 핀(74)을 중심으로 회동하며 냉방용 배관(P2)으로 부터의 냉매가 상기 수액기(62)로 유입가능토록 함과 동시에 난방용 배관(P1)을 차단하게 된다.

상기 수액기(62)에 유입된 냉매 중 액체냉매는 냉방용 감압장치(41)를 통과하면서 저온저압으로 변환된다.

상기 저온저압의 냉매는 실내열교환기(50)에 유입되어 주위의 열을 빼앗아 증발되는 방법으로 실내냉방을 행한다.

여기서, 상기 감압장치(41)를 통과한 저온저압의 냉매는 상기에서 이미 설명한 바와 같이 방향전환장치(70)에 의해 난방용배관(P1)이 차단되어 있으므로 수액기(62)로는 유입되지 않게 된다.

이후, 상기 증발된 냉매는 배관(P)을 따라 사방절환밸브(20)를 통과한후 유입관(64)을 통해 액분리기(61)로 유입된다.

이대, 실내열교환기(50)의 출구측 실외온도가 낮아서 미처 증발되지 못한 액냉매도 상기 증발된 냉매와 함께 배관(P)을 따라 사방절환밸브(20)를 통과한후 유입관(64)을 통해 액분리기(61)로 유입된다.

이때, 상기 액분리기(61) 내로 유입된 냉매 중 증발된 냉매는 흡입관(63)을 통해 그대로 압축기(10)에 유입되며, 액냉매는 전열핀(67)의 열전달에 의해 증발된 후 흡입관(63)을 통해 압축기(10)로 유입된다.

즉, 수액기(62)에 체류한 냉매로 인한 수액기(62)의 온도는 약 40℃이고, 액분리기(61) 내의 온도는 약 10℃로서 상기 수액기(62)의 열은 액분리기(6)의 케이스를 통해 전열핀(67)에 전달되고, 상기 전열핀(67)에 의해 열이 망(69)에 전달되어 액냉매를 증발시키는 것이다.

한편, 액분리기(61)에 유입된 오일은 오일리턴홀들(65a, 65b, 65c)을 통해 빠져나와 본체수액기(80)를 거쳐 압축기(10)에 유입됨으로서 압축기(10)의 원활한 구동이 행해지게 된다.

다음에 난방운전인 경우, 압축기(10), 사방절환밸브(20), 실내열교환기(50), 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 수액기(62), 감압장치(40), 실외열교환기(30), 사방절환밸브(20), 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 액분리기(61), 본체수액기(80), 압축기(10) 순으로 냉매가 순환되면서 난방운전을 수행하게 된다.

즉, 상기 압축기(10)에서 고온고압으로 압축된 냉매가 사방절환밸브(20)와 배관(P)을 통하여 실내열교환기(50)로 유입되면, 상기 실내열교환기(50)에서 냉매가 열을 방출하며 응축된다.

상기 실내열교환기(50)에서 응축된 냉매는 저항이 큰 냉방용 감압장치(41)로는 흐르지 않게 되는 반면에 난방용 배관(P1)으로 흐르며, 압력에 의해 방향전환장치(70)의 밸브(73)를 밀고 수액기(62) 내로 유입된다.

상기 난방용 배관(P1)으로 흐르는 냉매는 방향전환장치(70)를 통하여 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기(60)의 수액기(62)내로 유입된다.

즉 상기 냉매가 난방용 배관(P1)으로 흐르면 제3도에 도시된 바와 같이 방향전환장치(70)의 밸브(73)가 핀(74)을 중심으로 회동하여 난방용 배관(P1)으로 부터 냉매가 상기 수액기(62)로 유입 가능토록 함과 동시에 냉방용 배관(P2)을 차단하게 된다.

상기 수액기(62)에 유입된 냉매는 액분리기(61) 내의 전열핀(67)에 열을 빼앗기므로 더욱 냉각된 상태로 난방용 감압장치(40)를 통과하므로서 저온저압으로 변환된다.

이에따라, 상기 저온저압이 냉매는 실외열교환기(30)에 유입되어 주위의 열을 빼앗아 증발되며, 상기 증발된 냉매는 사방절환밸브(20)와 배관(P)을 따라 유입관(64)을 통해 액분리기(61)내로 유입된다.

이때 상기 실외열교환기(30)에서 미처 증발되지 못한 액냉매도 상기 증발된 냉매와 함께 사방절환밸브(20)와 배관(P)을 통과한 후 유입관(64)을 통해 액분리기(61)로 유입된다.

이때 상기 유입관(64)을 통해 액분리기(61) 내로 유입된 냉매 중 증발된 냉매는 흡입관(63)을 통해 그대로 압축기(10)에 유입되며, 미처 증발되지 못한 상기 액냉매는 액분리기(61) 하단에 축적된 상태에서 전열핀(67)의 열전달에 의해 증발된후 흡입관(63)을 통해 압축기(10)로 유입된다.

한편, 이와 같은 난방운전시 외기온도가 저온(-5℃ 이하)일 경우에는 미처 증발되지 못한 다량의 액냉매가 유입관(64)을 통해 액분리기(61)에 유입되므로서 이 액냉매와 압축기(10) 공급용 오일간에 층분리가 발생하게 되나, 본 발명의 전열핀(67)과 망(69)에 의해 상기 액냉매가 증발되어 층분리현상도 방지하게 된다.

제9도는 본 발명에 따른 열교환기내장형수액기겸액분리기의 타실시예를 보이기 위한 구성도이다.

상기 제9도에 의하면 냉난방에 따른 냉매의 흐름이 첵크밸브(90, 91)에 의해 제어된다.

즉, 제2도의 실시예와는 달리 실내열교환기(50)의 일측은 첵크밸브(91)를 통해 수액기(62)의 입구측에 연결되고, 실외열교환기(30)의 일측은 첵크밸브(91)를 통해 수액기(62) 입구측에 연결되는 구성이다.

따라서, 난방시에는 첵크밸브(90)가 열려서 실내열교환기(50)에서 응축된 냉매가 상기 첵크밸브(90)를 통해 수액기(62) 내로 유입되며, 냉방시에는 첵크밸브(91)가 열려서 실외열교환기(30)에서 응축된 냉매가 상기 첵크밸브(91)를 통해 수액기(62) 내로 유입된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 방향전환장치를 열교환기내장형수액기겸액분리기에 장착하므로서 간단하게 냉매의 흐름을 제어할 수 있고, 상기 액분리기에 장착된 전열핀과 망을 이용하여 증발되지 못한 액냉매를 충분히 증발시켜 효율을 증대시킴은 물론 액냉매와 오일간의 층분리를 방지하여 오일이 압축기로 원활하게 리턴하도록 함으로서 압축기를 보호할 수 있는 효과를 갖는다.

발명의 더욱 구체적인 실시예에 관한 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 분명히 실시될 수 있다.

Claims

열교환기내장형수액기겸액분리기의 입구측에 설치된 냉난방용 배관을 냉방 또는 난방에 따라 개폐시켜 수액기 내로 유입되는 냉매의 흐름을 제어하는 방향전환장치와: 냉방 또는 난방에 따라 상기 방향전환장치를 통해 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기의 수액기 내로 유입된 냉매를 감압장치로 유출시키는 냉매출구관이 구비된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
제1항에 있어서, 상기 방향전환장치는, 냉난방시 열교환기로 부터 냉매가 유입되는 관이 형성되어 있는 베이스와: 상기 베이스에 회동가능하게 설치되어 냉방 또는 난방시 열교환기로 부터 냉매가 유입되는 관을 개폐시키는 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
제1항에 있어서, 상기 방향전환장치는, 냉방 또는 난방에 따라 냉방용 배관을 개폐시키는 냉방용 첵크밸브와: 난방 또는 냉방에 따라 난방용 배관을 개폐시키는 난방용 첵크밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
제1항에 있어서, 상기 열교환기내장형수액기겸액분리기의 액분리기 내에는 상기 수액기로 부터 열을 전달받아 상기 액분리기 내로 유입되는 액냉매를 증발시키는 증발수단이 구비된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
제4항에 있어서, 상기 증발수단은, 상기 수액기로 부터 열을 전달받는 전열핀과: 상기 액분리 내로 유입되는 액냉매를 흡입한 후 상기 전열핀으로 부터 전달되는 열에 의해 증발시키는 망으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
열교환기내장형수액기겸액분리기의 액분리기 내에 액냉매를 증발시키는 증발수단을 구비한 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
제6항에 있어서, 상기 증발수단은, 상기 수액기로 부터 열을 전달받아 상기 액분리기 내로 유입되는 액냉매를 증발시키는 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
제6항에 있어서, 상기 증발수단은, 상기 수액기로 부터 열을 전달받는 전열핀과: 상기 액분리 내로 유입되는 액냉매를 흡입한 후 상기 전열핀으로 부터 전달되는 열에 의해 증발시키는 망으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.