KR100352432B1 - 분리형 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리형 공기조화기에 대한 것으로서, 냉방시켜야 하는 실내 공기의 온도에 따라 선택적으로 용량이 다른 압축기를 가동하여 에너지 효율이 향상되도록 하고, 소음을 감소하는 한편, 실외 열교환기의 형태를 일자로 형성하여 팬 부하와 이에 따른 소음도 감소되도록 한 것이다.

본 발명은, 실내 공기의 온도에 따라 선택적으로 가동되고 흡입관을 통하여 흡입된 냉매를 압축시켜 토출관으로 배출하는 용량이 다른 2개의 압축기(10,11)와, 상기 2개의 압축기와 연결되어 압축된 냉매를 실외 공기를 이용하여 응축시키는 실외 열교환기(20)와, 실내 공기를 이용하여 냉매를 증발시키는 실내 열교환기(40)와 연결되어 냉매와 오일을 분리하여 오일을 압축기의 흡입 배관(150,151)으로 유입시키고 분리된 냉매는 기액 분리기(51)로 유입시키는 오일 분리기(60)와, 상기 오일 분리기(60)에서 유입된 냉매중 액상의 냉매는 보유하고 기상의 냉매만을 상기 압축기로 유입시키는 2개의 기액 분리기(51)로 구성되는 실외기를 포함하는 분리형 공기조화기가 제공되도록 한 것이다.

Description

분리형 공기조화기{A separative air-conditioner}

본 발명은 분리형 공기조화기의 실외기에 2개의 압축기를 설치하여, 압축기가 설치되는 실외기의 구조를 개선하고, 에너지 효율이 향상되도록 한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 냉매를 압축시키는 압축기(10)와 열교환을 통하여 냉매를 증발 또는 응축하는 실내·외 열교환기(40,20)와, 팽창 밸브(30)및 실내 열교환기러부터 토출되어 압축기로 유입되는 냉매중 기상의 냉매만을 분리하여 압축기로 유입되게 하는 기액 분리기(50)로 구성된다.

그리고, 분리형 공기조화기일 경우, 실외기에는 압축기(10)와 실외 열교환기(20) 및 기액 분리기(50)가 설치된다.

이와 같은 종래 분리형 공기조화기는 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 같고, 실외에 설치되는 실외기에는 하나의 압축기와 열교환 효율이 증가될 수 있도록 벤딩되어 설치된 실외 열교환기(20)와 상기 압축기에 연결된 기액 분리기(50)로 구성된다.

그리고, 상기 실외 열교환기(20)에 실외 공기가 송풍되도록 그 후방에 설치되는 팬(21)과 상기 압축기의 구동시 발생되는 소음을 저감시키기 위한 차단벽(12)도 포함된다.

그러나, 이러한 구조의 실외기에 있어서, 열교환면적이 증가될 수 있도록 차단벽(12)으로 분리된 실외기 케이스 내벽면을 따라 상기 실외열교환기(20)가 설치되기 때문에 팬(21)의 회전에 의하여 송풍되는 공기의 유동 저항이 크게 발생되고 이에 따라 팬(21,41)의 부하가 증가되어 에너지 손실과 소음이 증가된다.

그리고, 상기한 차단벽(12)의 설치로 제작 비용이 증가되고, 실외 열교환기의 절곡된 형상으로 인하여 실외기의 무게를 불균등하게 형성하기 때문에 운반시 파손이 일어나기 쉽다.

또, 최소 냉방부하시에도 큰 냉방 능력을 가진 압축기 전체가 가동되어야 하기 때문에 압축기가 비효율적으로 가동되고, 소음 또한 크게 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 분리형 공기조화기의 구조를 개선하고, 형상을 변경하여, 에너지 효율이 향상되고, 소음이 감소되는 분리형 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 공기조화기의 구성을 나타내는 개략 구성도

도 2는 종래 분리형 공기조화기의 실외에 설치되는 압축기와 실외 열교환기를 포함하는 실외기를 나타내는 사시도

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 나타내는 개략 구성도

도 4는 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 실외에 설치되는 압축기와 실외 열교환기로 구성된 실외기를 나타내는 사시도

<도면 주요 부분의 부호 설명>

10, 11 : 제 1 및 제 2 압축기 20 : 실외 열교환기

30 : 팽창 밸브 40 : 실내 열교환기

50,51 : 제 1 및 제 2 기액 분리기 60 : 오일 분리기

21,41 : 팬 150,151 :제 1및 제2 흡입 배관

560,561 : 냉매 배관 12 : 차단벽

160,161 : 제 1 및 제 2 오일 배관

본 발명은 이를 위하여, 실내 공기의 온도에 따라 선택적으로 가동되고 흡입관을 통하여 흡입된 냉매를 압축시켜 토출관으로 배출하는 용량이 다른 2개의 압축기와, 상기 2개의 압축기와 연결되어 압축된 냉매를 실외 공기를 이용하여 응축시키는 실외 열교환기와, 실내 공기를 이용하여 냉매를 증발시키는 실내 열교환기와 연결되어 냉매와 오일을 분리하여 오일을 압축기의 흡입배관으로 유입시키고 분리된 냉매는 기액 분리기로 유입시키는 오일 분리기와, 상기 오일 분리기에서 유입된 냉매중 액상의 냉매는 보유하고 기상의 냉매만을 상기 압축기로 유입시키는 2개의 기액 분리기로 구성되는 실외기를 포함하는 분리형 공기조화기가 제공되도록 한 것이다.

이를 더욱 상세히 첨부 도면에 따라 분리형 공기조화기의 구성을 설명하면 하기와 같다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 나타내는 개략 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압축기와 실외 열교환기가 설치된 분리형 공기조화기의 실외기를 나타내는 사시도이다.

도 3에서 도시된 것과 같이, 제 1 및 제 2의 압축기(10,11)의 토출 배관은 실외 열교환기(20)와 연결되고, 이에 축소된 직경을 가진 팽창 밸브(30)가 연결되며, 상기 팽창 밸브에는 실내 열교환기(40)가 연결된다.

그리고, 상기 실내 열교환기(40)의 토출관은 오일 분리기(60)가 연결되어 상기 오일분리기의 제 1과 제 2 냉매 배관(560,561)은 제 1 및 제 2 압축기(10,11)에 각각 설치된 제 1 및 제 2 기액 분리기(50,51)와 각각 연결된다.

또, 상기 오일 분리기(60)의 제 1 및 제 2 오일 배관(160,161)은 제 1 및 제 2 기액 분리기(50,51)와 제 1 및 제 2 압축기를 연결하는 제 1 및 제 2 흡입 배관(150,151)과 연결된다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 기액 분리기(50,51)는 제 1 및 제 2 흡입 배관(150,151)을 통하여 각각 제 1 및 제 2 압축기(10,11)와 연결된다.

이상에서 설명된 개략적인 연결관계를 가진 장치들은 도 4에서 도시된 것과 같이 무게의 불균형이 발생되지 않고 제작이 용이하도록 공기조화기의 실외기에 설치된다.

즉, 2대의 압축기(10,11)가 실외기의 양측에 설치되고, 양 압축기의 토출관은 실외 열교환기(20)의 흡입관과 연결되며, 압축기의 흡입관과 연결되는 양 기액 분리기(50,51)가 각각 압축기의 일측에 위치된다.

이 때, 상기 2대의 압축기의 냉방 능력의 합은 종래 압축기의 냉방 능력과 동일하며, 상기 실외 열교환기(20)는 핀-튜브 구조로 형성되어 일자형으로 실외기의 내벽면을 따라 배치되고 그 후방에는 팬(21)이 위치된다.

그리고, 상기 팬(21)은 양측에 압축기를 두고 실외기의 중앙에서 회전됨에 따라 실외기의 케이스에 형성된 통풍구를 통하여 외부 공기가 실외열교환기로 유동된다.

또, 실내에 설치되는 실내 열교환기(40)에서 증발되어 토출되는 냉매중에는 압축기에서 유출된 오일이 섞여있고, 상기 오일을 분리하는 오일 분리기(60)가 냉매 배관(560,561)을 통하여 각 기액 분리기(50,51)와 연결되며, 오일 배관(160,161)을 통하여 각 흡입 배관(150,151)과 연결된다.

이러한 구성을 가진 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.

외부 기온에 따라 실내 공기의 온도가 조절되고, 불필요한 에너지 손실이 발생되지 않도록 압축 능력이 다른 2대의 압축기를 독립적으로 가동시킨다.

그 일 실시예로써, 외부 기온이 높아 실내 공기의 온도가 높고, 냉방된 실내의 온도를 유지하기 위해 실내 냉방부하가 큰 경우에는 제 1압축기(10)와 제 2압축기(11) 두대가 동시에 가동된다.

즉, 제 1압축기(10)와 제 2 압축기(11)가 동시에 운전되면서 냉매는 압축되어 토출 배관을 통하여 실외 열교환기(20)로 유입된다.

상기 실외 열교환기로 유입된 고온·고압의 냉매는 다수열로 형성된 튜브와그 외주면에 설치되어 접촉면적을 증가시키는 핀을 통하여 팬(21)의 회전에 따라 송풍되는 실외 공기와 열교환되어 열이 방출되어 액냉매로의 응축이 일어난다.

이와 같이 응축된 냉매는 팽창 밸브(30)를 통과하면서 감압되어 저온·저압의 액냉매로 형성되고, 실내 열교환기(40)에서 팬(41)의 회전에 따라 송풍되는 실내 공기의 열을 흡수하는 열교환을 이루어 저온에서 기체로 증발된다.

그리고, 증발된 냉매는 오일 분리기(60)로 유입되고, 압축기의 구동시 윤활과 방열을 위해 사용되는 오일과 냉매가 분리되어 냉매만이 제 1및 제 2 압축기(10,11)와 연결된 제 1 및 제 2 기액 분리기(50,51)로 제 1및 제 2냉매 배관(560,561)을 통하여 이송된다.

또, 제 1 및 제 2 기액 분리기를 통과하는 냉매는 액상에서 기상의 냉매만이 분리되어 제 1 및 제 2 흡입관(150,151)을 통해 제 1 및 제 2 압축기(10,11)로 유입된다.

한편, 오일 분리기(60)에서 분리된 오일은 제 1 및 제 2 오일 배관(160,161)을 통하여 압축기의 흡입 배관(150,151)으로 이송되어 제 1 및 제 2 압축기로 회수된다.

본 발명의 다른 실시예로써, 외부 기온이 용량이 큰 제 1압축기(10)의 정격 냉방능력보다는 작고 용량이 적은 제 2압축기(11)의 정격 냉방능력보다는 큰 냉방능력이 필요한 온도 조건일 때, 제 1압축기(10)를 가동시키고, 제 2압축기(11)는 정지상태로 유지한다.

따라서, 제 1압축기(10)를 통해 압축된 고온·고압의 기체 상태 냉매는 일자형의 실외 열교환기(20)를 통과하면서 응축되고, 팽창 밸브(30)와 실내 열교환기(40)를 거치면서 증발되어 오일 분리기(60)로 유입된다.

상기 오일 분리기(60)에서 오일과 냉매는 분리되어, 분리된 냉매는 제 1냉매 배관(560)을 통해 제 1기액 분리기(50)로 유입되고, 오일은 제 1압축기(10)의 흡입관을 통하여 제 1 압축기(10)로 유입된다.

그리고, 제 1 기액 분리기(50)에서 액상 냉매와 분리된 기상의 냉매가 또한 제 1 압축기의 흡입관을 통하여 제 1압축기(10)로 유입된다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로 나타나는 것과 같이, 외부 온도가 제 1 압축기의 정격 용량보다는 작고, 제 2 압축기의 정격 용량보다도 작은 냉방능력이 요구되는 온도 조건일 때로써, 제 2압축기(11)만이 운전되고, 제 1압축기(10)는 가동이 정지된다.

따라서, 제 2압축기(11)를 통해 압축된 고온·고압의 기체 상태 냉매는 일자형의 실외 열교환기(20)를 통과하면서 저온 및 저압으로 형성되고, 팽창 밸브(30)와 실내 열교환기(40)를 거쳐 오일 분리기(60)로 증발된 냉매가 유입된다.

상기 오일 분리기(60)를 통과하면서 냉매는 압축기에서 유출된 오일을 분리하여 제 2 기액 분리기(51)로 제 2 냉매 배관(561)을 통하여 유입된다.

이 때, 상기 제 2 기액 분리기(51)내를 통과하면서 밀도가 무거운 액상의 냉매가 분리되어 기액 분리기(51)내에 저장되고, 밀도가 가벼운 기상의 냉매만이 제 2흡입 배관(151)을 통하여 제 2 압축기(11)로 유입되어 사이클을 연속적으로 반복한다.

그리고, 상기 오일 분리기(60)에서 분리된 오일은 제 2 흡입 배관(151)과 연결되는 제 2 오일 배관(161)을 통하여 제 2 압축기로 유입되어, 압축기의 구동이 원활하도록 하며, 열을 흡수하여 압축기가 과열에 의하여 손상되지 않도록 한다.

이와 같은 방법으로 외부 온도에 따라 압축기를 선택적으로 구동할 때, 실외 열교환기의 냉매를 응축시키기 위하여 송풍되는 외부 공기는 일자형 열교환기를 통과하므로 압력 손실이 절곡된 열교환기를 통과하는 것에 비하여 감소되기 때문에 팬부하가 감소되어 작은 크기의 팬(21)이 실외기에 설치된다.

본 발명은 상기에서 설명한 구성과 작동과정에서 언급된 바와 같이, 외부 기온의 온도 조건에 따라 냉방 능력이 다른 2개의 압축기를 선택적으로 사용하기 때문에 압축기의 비효율적인 가동이 방지되어 에너지 효율이 향상되므로 소비 전력이 감소된다.

그리고, 열교환기를 일자형으로 형성함으로써, 실외기의 무게가 균등하게 형성되어 운반시 파손이 방지되고, 열교환되는 공기의 유동 저항이 감소되어 공기조화기의 에너지 효율이 향상된다.

상기와 더불어, 냉방 부하에 따라 용량이 다른 복수개의 압축기가 선택적으로 사용되고, 공기의 유동 저항이 감소되도록 일자형 열교환기가 사용되므로 종래보다 적은 소음이 발생되어 별도의 차단벽이 설치되지 않으므로 설치 공간의 낭비와 제작 원가를 낮출 수 있다.

또, 상기 공기 유동 저항의 감소로 팬 부하가 감소되기 때문에 팬이 작은 것을 사용할 수 있어 실외기를 소형으로 제작할 수 있다.

Claims (3)

1. 실내 공기의 온도에 따라 선택적으로 가동되고, 흡입관을 통하여 흡입된 냉매를 압축하여 토출관으로 배출하는 용량이 다른 2대의 압축기;

   상기 2개의 압축기와 연결되어 압축된 냉매를 실외 공기를 이용하여 응축하는 실외 열교환기;

   실내 공기와의 열교환으로 냉매가 증발되도록 하는 실내 열교환기와 연결되어 냉매와 오일을 분리하여 오일은 압축기의 흡입배관으로 유입되도록 하고, 분리된 냉매는 기액 분리기로 유입되도록 하는 오일 분리기;

   상기 오일 분리기에서 유입된 냉매중 액상의 냉매는 보유하고 기상의 냉매만을 상기 압축기로 유입시키는 2개의 기액 분리기로 구성되는 실외기를 포함하는 분리형 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 2대의 압축기는 서로 대향되도록 실외기에 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 실외 열교환기는 일자형으로 형성되어 상기 실외기에 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기.