KR100887415B1 - 착상을 방지하는 냉매 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일정 경로를 따라 순환되는 냉매의 상변화를 이용하여 일정 영역의 냉난방을 수행하거나, 특정 영역으로 냉온수를 공급하는 냉매 시스템에 관한 것으로, 압축기 및 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도가 일정 범위를 유지하도록 함으로써, 상기 압축기의 압축 효율 저하 및 상기 제 2 열교환기에 발생하는 착상 현상을 방지할 수 있는 냉매 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 제 1 열교환기, 제 2 열교환기, 압축기, 팽창기 및 이들을 연결하는 다수의 배관을 포함하며, 냉매가 일정 경로를 따라 순환하도록 하여 일정 영역의 냉난방을 수행하거나, 특정 영역으로 냉온수를 공급하는 냉매 시스템에 있어서, 상기 팽창기가 수납되는 열교환 케이스를 포함하며, 상기 다수의 배관은 상기 제 1 열교환기와 팽창기를 연결하는 제 1 배관, 상기 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기로부터 배출된 냉매가 상기 열교환 케이스로 유입될 수 있는 경로를 제공하는 제 2 배관, 상기 열교환 케이스와 압축기를 연결하는 제 3 배관 및 상기 제 1 배관과 제 2 배관을 연결하는 제 4 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템에 관한 것이다.
냉매 시스템, 착상 방지
Description
본 발명은 일정 경로를 따라 순환되는 냉매의 상변화를 이용하여 일정 영역의 냉난방을 수행하거나, 특정 영역으로 냉온수를 공급하는 냉매 시스템에 관한 것으로, 압축기 및 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도가 일정 범위를 유지하도록 함으로써, 상기 압축기의 압축 효율 저하 및 상기 제 2 열교환기에 발생하는 착상 현상을 방지할 수 있는 냉매 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 냉매 시스템은 미리 설정된 경로를 따라 순환하는 냉매의 상변화를 이용하여 온도를 조절하기 위한 일정 영역, 즉 온도조절영역의 온도를 변화시키거나, 물 등의 열교환 매개체가 상기 온도조절영역을 통과하며, 상기 냉매와 열교환하도록 하여 특정 영역으로 냉온수를 공급하기 위한 것이다.
상기 냉매 시스템은 상기 냉매가 압축->응축->팽창->증발->압축의 과정을 순환하도록 하여, 온도조절영역의 열을 외부로 방출하는 냉방을 수행하거나 특정 영역에 냉수를 공급하며, 상기 냉매가 압축->증발->팽창->응축->압축의 과정을 순환하도록 하여, 외부로부터 상기 온도조절영역으로 열이 공급되는 난방을 수행하거 나, 특정 영역에 온수를 공급한다.
여기서, 상기 냉매 시스템은 온도조절영역의 온도를 낮추거나 특정 영역으로 냉수만을 공급하도록 구성된 냉방 또는 냉수 시스템, 상기 온도조절영역의 온도를 높이거나 특정 영역으로 온수만을 공급하도록 구성된 난방 또는 온수 시스템 및 제어 신호 또는 사용자의 필요에 따라 상기 온도조절영역의 온도를 변화시키거나 특정 영역으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 구성된 냉난방 또는 냉온수 시스템을 포함한다.
상기와 같은 냉매 시스템은 통상적으로 온도조절영역에 배치된 제 1 열교환기, 상기 온도조절영역의 외부에 배치된 제 2 열교환기, 흡입된 냉매를 단열상태에서 압축하여 배출하는 압축기, 흡입된 냉매를 단열상태에서 팽창시켜 배출하는 팽창기 및 상기 제 1 열교환기, 제 2 열교환기, 압축기 및 팽창기를 연결시켜, 상기 냉매가 일정 경로로 순환할 수 있도록 하는 다수의 배관을 포함한다.
또한, 상기 냉매 시스템은 냉매의 온도 및 압력 등을 감지하는 센서류 및 상기 센서류로부터 정보를 제공받아 압축기 등의 동작 또는 다수의 배관을 통과하는 유량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 냉매 시스템을 이용하여 특정 영역으로 냉온수를 공급하는 경우에는 냉온수를 특정 영역으로 이동시키기 위한 배관들을 상기 제 1 열교환기와 연결시킨 후, 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 특정 영역의 외부에 함께 배치할 수도 있다.
이하에서는 냉매의 상변화를 이용하여 온도조절영역의 열을 공급 또는 방출하도록 함으로써, 냉난방을 수행하는 냉매 시스템에 관하여 좀 더 자세하게 설명한 다.
먼저, 난방의 경우, 상기 압축기는 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기상 냉매를 상기 제 1 열교환기로 배출하며, 상기 제 1 열교환기는 유입된 고온고압의 기상 냉매가 온도조절영역과의 열교환을 통해 상기 온도조절영역에 열을 방출하도록 하여, 고온고압의 액상 냉매로 상변화되도록 한다.
상기 팽창기는 상기 제 1 열교환기로부터 배출된 고온고압의 액상 냉매를 팽창시켜 저온저압의 액상 냉매를 상기 제 2 열교환기로 배출하며, 상기 제 2 열교환기는 유입되는 저온저압의 액상 냉매가 온도조절영역의 외부와의 열교환을 통해 열을 흡입하도록 하여, 저온저압의 기상 냉매로 상변화되도록 한다.
상기 압축기는 상기 제 2 열교환기로부터 배출된 저온저압의 기상 냉매를 압축하여 고온고압의 기상 냉매로 상기 제 1 열교환기로 배출함으로써, 상기 냉매가 계속해서 순환될 수 있도록 한다.
다음으로, 냉방의 경우, 상기 압축기는 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기상 냉매를 상기 제 2 열교환기로 배출하며, 상기 제 2 열교환기는 유입된 고온고압의 기상 냉매가 온도조절영역의 외부와의 열교환을 통해 열을 방출하도록 하여, 고온고압의 액상 냉매로 상변화되도록 한다.
상기 팽창기는 상기 제 2 열교환기로부터 배출된 고온고압의 액상 냉매를 팽창시켜, 저온저압의 액상 냉매를 상기 제 1 열교환기로 배출하며, 상기 제 1 열교환기는 유입된 저온저압의 액상 냉매가 온도조절영역과 열교환을 통해 열을 흡입하도록 하여, 저온저압의 기상 냉매로 상변화되도록 한다.
상기 압축기는 상기 제 1 열교환기로부터 배출된 저온저압의 기상 냉매를 압축하여 고온고압의 기상 냉매로 상기 제 2 열교환기로 배출함으로써, 상기 냉매가 계속해서 순환될 수 있도록 한다.
그러나, 상기와 같은 냉매 시스템에 의해 난방을 수행하는 경우, 제 2 열교환기로 유입되는 냉매는 제 1 열교환기에 의하여 열을 방출한 상태이기 때문에 일정 온도 이하의 낮은 온도를 가지게 되므로, 상기 제 2 열교환기에 의해 상기 제 2 열교환기로 유입된 냉매가 외부 영역과 열교환하는 경우, 상기 제 2 열교환기에 서리가 생성되는 착상 현상이 발생된다.
상기 제 2 열교환기의 착상 현상은 상기 제 2 열교환기의 효율을 저하시켜, 전체적인 난방의 효율을 저하시키게 되므로, 주기적으로 상기 제 2 열교환기에 생성된 서리를 제거하는 제상 공정이 이루어져야 하며, 통상적으로, 상기 제상 공정은 압축기로부터 배출되는 고온고압의 냉매를 직접 제 2 열교환기로 유입시켜 제거하는 방식 또는 상기 제 2 열교환기 근처에 보조 열원을 설치하여 제거하는 방식을 사용하고 있으나, 상기 제 2 열교환기의 제상 공정을 위해 난방이 중지되거나 별도의 보조 열원을 위한 전력이 필요하게 되므로, 전체적인 냉매 시스템의 효율 저하 및 소비 전력이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 냉매 시스템에 의해 난방 또는 냉방을 수행하는 경우, 압축기는 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기에 의해 온도조절영역 또는 외부로부터 열을 흡입한 냉매가 유입되므로, 상기 압축기로 유입되는 높은 온도의 냉매에 의해 상기 압축기 내부의 구성 부품이 열화되어 상기 압축기의 수명 및 압축 효율이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 현재 농축산 또는 어업용 가열기 및 가냉기로서 냉매 시스템을 사용하는 경우, 앞서 설명한 바와 같은 상기 냉매 시스템에 포함된 압축기의 압축 효율 및 제 2 열교환기의 착상 현상에 의해 상기 냉매 시스템의 전체적인 효율이 저하되므로, 경유 또는 벙커 C유 등의 면세유를 사용하는 기름 보일러와 비교하여 에너지 비용이 증가하여, 농어민의 에너지 비용 부담이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기 및 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도가 일정 범위를 유지할 수 있도록 하여, 상기 압축기의 압축 효율 저하 및 제 2 열교환기의 착상 현상을 방지할 수 있는 냉매 시스템을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 현재 농축산 또는 어업용 가열기 및 가냉기로서 냉매 시스템을 사용하는 경우, 압축기의 압축 효율 및 제 2 열교환기의 착상 현상을 방지하여 상기 냉매 시스템의 전체적인 효율 저하를 방지함으로써, 면세유를 사용하는 기름 보일러와 비교하여 에너지 비용을 1/5 정도로 감소시켜, 농어민의 에너지 비용 부담을 해소하고, 국가 경제의 일익이 되고자 함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 제 1 열교환기, 제 2 열교환기, 압축기, 팽창기 및 이들을 연결하는 다수의 배관을 포함하며, 냉매가 일정 경로를 따라 순환하도록 하여 일정 영역의 냉난방을 수행하거나, 특정 영역으로 냉온수를 공급하는 냉매 시스템에 있어서, 상기 팽창기가 수납되는 열교환 케이스를 포함하며, 상기 다수의 배 관은 상기 제 1 열교환기와 팽창기를 연결하는 제 1 배관, 상기 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기로부터 배출된 냉매가 상기 열교환 케이스로 유입될 수 있는 경로를 제공하는 제 2 배관, 상기 열교환 케이스와 압축기를 연결하는 제 3 배관 및 상기 제 1 배관과 제 2 배관을 연결하는 제 4 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템에 의해 달성된다.
결과적으로 본 발명에 따른 냉매 시스템은 제 1 열교환기 또는 제 2 열교환기로부터 배출된 압축기로 유입되는 냉매를 상기 제 1 열교환기와 팽창기 사이를 통과하는 냉매와 혼합한 후, 상기 팽창기를 통과하는 냉매와 열교환하도록 하여, 난방 시 상기 제 2 열교환기로 유입되는 냉매가 일정 이상의 온도를 가지도록 할 수 있으며, 상기 압축기로 유입되는 냉매가 일정 이하의 온도를 가지도록 할 수 있으므로, 상기 압축기의 압축 효율 및 상기 제 2 열교환기의 착상 현상을 방지하여, 냉매 시스템의 효율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 냉매 시스템을 농축산 또는 어업용 가열기 및 가냉기로 사용하여, 면세유를 사용하는 기름 보일러와 비교하여 에너지 비용을 1/5 정도로 감소시킴으로써, 농어민의 에너지 비용 부담을 해소하고, 농수산물의 생산, 재배 및 양식을 활성화할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 각 구성 요소의 길이 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있으며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템 및 냉매 흐름을 나타낸 개략도로서, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템으로 난방을 수행하는 경우의 냉매 흐름을 나타낸 개략도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템으로 냉방을 수행하는 경우의 냉매 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)은 압축기(110), 제 1 열교환기(120), 팽창기(미도시)를 포함하는 열교환 케이스(130), 제 2 열교환기(140), 이들을 연결하는 다수의 배관(10 ~ 80) 및 제어 신호 또는 사용자의 필요에 따라 냉매의 순환 경로를 변경하기 위한 사방 밸브(150)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 사방 밸브(150)를 이용하여 난방 또는 냉방 시 배관 연결 및 냉매 순환 경로를 변경하고 있으나, 이와는 달리 난방 및 냉방 시의 냉매 순환 경로를 각각 구비하도록 할 수 있으며, 제어 신호에 따라 다수의 배관에 위치하는 유량 제어 밸브를 제어하여 난방 및 냉방 시 냉매 순환 경로를 변경하도록 할 수도 있다.
상기 다수의 배관(10 ~ 80)은 상기 압축기(110)와 사방 밸브(150)를 연결하는 제 1 배관(10), 상기 사방 밸브(150)와 제 1 열교환기(120)를 연결하는 제 2 배관(20), 상기 제 1 열교환기(120)와 열교환 케이스(130) 내의 팽창기를 연결하는 제 3 배관(30)과 제 4 배관(32), 상기 팽창기와 제 2 열교환기(140)를 연결하는 제 5 배관(40), 상기 제 2 열교환기(140)와 사방 밸브(150)를 연결하는 제 6 배관(50), 상기 사방 밸브(150)와 열교환 케이스(130)를 연결하는 제 7 배관(60)과 제 8 배관(65), 상기 열교환 케이스(130)와 압축기(110)를 연결하는 제 9 배관(70) 및 상기 제 3 배관(30)과 제 7 배관(60)을 연결하는 제 10 배관(38)을 포함한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)은 도시된 바와 같이, 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 냉매를 팽창시키기 위한 보조 팽창기(135)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제 10 배관(38)은 상기 제 3 배관(30)과 보조 팽창기(135)를 연결하는 제 11 배관(34) 및 상기 보조 팽창기(135)와 제 7 배관(60)을 연결하는 제 12 배관(36)을 포함한다.
상기 제 10 배관(38)은 상기 제 3 배관(30)과 제 7 배관(60) 사이에 흐르는 유량을 제어하기 위한 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브(135a, 135b)를 포함할 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제 10 배관(38)이 보조 팽창기(135)를 통과하며, 제 11 배관(34) 및 제 12 배관(36)을 포함하는 경우에는 상기 제 11 배관(34) 및 제 12 배관(36)이 각각에 유량 제어 밸브(135a, 135b)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템은 도시된 바와 같이, 상기 제 1 열교환기(120)와 제 2 열교환기(140) 사이에 흐르는 냉매의 일부가 상기 팽창기를 통과하지 않도록 함으로써, 냉매의 급격한 상태 변화에 따른 냉매의 유량 조절 및 상기 냉매의 온도를 제어할 수 있도록 제 4 배관(32)과 제 5 배관(40)을 연결하는 제 13 배관(80)을 더 포함할 수 있으며, 상기 제 13 배관(80)은 하나 또는 다수 의 유량 제어 밸브(85)를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는 도시하고 있지 않으나, 상기 압축기 및 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 자동적으로 제어되도록, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하기 위한 제 1 센서(미도시), 상기 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하기 위한 제 2 센서(미도시), 상기 제 1 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하기 위한 제 3 센서(미도시) 및 상기 제 1 센서 내지 제 3 센서에 의해 측정된 온도에 따라 상기 제 10 배관(38)의 유량 제어 밸브(135a, 135b) 및 상기 제 13 배관(80)의 유량 제어 밸브(85)를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 압축기(110)는 유입된 냉매를 단열 상태에서 압축하여 배출하기 위한 것이며, 상기 제 1 열교환기(120)는 온도조절영역에 배치되어, 유입된 냉매를 상기 온도조절영역과 열교환되도록 함으로써, 상기 온도조절영역으로 열을 방출하거나, 상기 온도조절영역의 열이 흡입되도록 한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 냉매 시스템(100)을 이용하여 상기 온도조절영역의 온도를 변화시키는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)을 이용하여 특정 영역에 냉수 또는 온수를 공급할 수 있으며, 이 경우에는 상기 제 1 열교환기(120)는 특정 영역으로부터 물이 유입되는 제 14 배관(미도시) 및 상기 유입된 물이 상기 압축기(110) 또는 팽창기로부터 상기 제 1 열교환기(120)로 유입되는 냉매와 열교환하여 생성된 냉수 또는 온수가 배출되기 위한 제 15 배관(미도시)를 더 포함한다.
상기 열교환 케이스(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 팽창기(132)를 수납하 며, 상기 제 7 배관(60), 제 8 배관(65) 및 제 10 배관(38)을 통해 유입된 냉매와 상기 팽창기(132)를 통과하는 냉매가 열교환될 수 있는 공간(134)을 제공한다. 여기서, 상기 팽창기(132)는 유입된 냉매를 단열 상태에서 팽창하여 배출하기 위한 것으로, 전자팽창밸브 또는 모세관 등이 사용될 수 있으나, 상기 열교환 케이스(130)로 유입되는 냉매와 열교환 및 제작이 용이하도록 모세관이 사용되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 열교환기(140)는 상기 온도조절영역의 외부에 배치되어, 유입된 냉매를 상기 온도조절영역의 외부와 열교환되도록 한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제 1 열교환기(120)와 제 2 열교환기(140)이 서로 상이한 영역에 배치되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)에 의해 특정 영역으로 냉수 또는 온수를 공급하며, 이를 위하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 열교환기(120)와 연결되는 제 14 배관 및 제 15 배관을 포함하는 경우에는 상기 제 1 열교환기(120) 및 제 2 열교환기(140)은 상기 특정 영역의 외부에 함께 배치될 수도 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)에 의해 난방 또는 냉방이 수행되는 경우의 냉매의 흐름을 통해 압축기 및 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도가 일정 온도를 유지함을 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)에 의해 난방이 수행되는 경우의 냉매 흐름을 설명한다.
상기 압축기(110)에 의해 압축된 고온고압의 기상 냉매는 상기 제 1 배 관(10)을 통해 상기 사방 밸브(150)에 유입된다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)에 의해 난방이 수행되는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사방 밸브(150)가 제어 신호에 의해 상기 제 1 배관(10)과 제 2 배관(20)이 연결되도록 하고, 상기 제 6 배관(50)과 제 7 배관(60)이 연결되도록 하고 있으므로, 상기 압축기(110)로부터 배출되어 상기 제 1 배관(10)을 통해 상기 사방 밸브(150)에 유입된 고온고압의 기상 냉매는 상기 제 2 배관(20)으로 배출되어, 상기 제 1 열교환기(120)에 유입된다.
상기 제 1 열교환기(120)에 유입된 상기 고온고압의 기상 냉매는 상기 제 1 열교환기(120)가 배치된 온도조절영역과의 열교환을 통해 상기 온도조절영역으로 열을 방출하여, 고온고압의 액상 냉매로 상변화되고, 상기 제 1 열교환기(120)로부터 상기 제 3 배관(30)을 통해 배출된다.
상기 제 3 배관(30)을 통해 배출된 고온고압의 액상 냉매는 상기 제 4 배관(32)를 통해 상기 열교환 케이스(130) 내부에 수납된 팽창기(132)로 유입되며, 상기 팽창기(132)에 의해 팽창되어 저온저압의 액상 냉매로 배출된다.
여기서, 상기 팽창기(132)를 통과하는 고온고압의 액상 냉매 또는 저온저압의 액상 냉매는 상기 제 8 배관(65)을 통해 상기 열교환 케이스(130)의 일정 공간(134)에 유입되는 냉매와 열교환하게 되며, 상기 제 8 배관(65)을 통해 유입되는 냉매는 상기 제 2 열교환기(140)로부터 배출된 저온저압의 기상 냉매와 상기 제 1 열교환기(120)로부터 배출되어, 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 고온고압의 액상 냉매가 혼합된 냉매이므로, 상기 제 1 열교환기(120)에 의해 상기 온도조절영역 에 열을 방출한 고온고압의 액상 냉매와 비교하여 높은 온도를 가지고 있다.
따라서, 상기 열교환 케이스(130)에 의해 상기 제 8 배관(65)을 통해 유입된 냉매와 열교환하며, 상기 팽창기(132)를 통과하는 냉매는 상기 제 1 열교환기(120)으로부터 배출되는 냉매보다 높은 온도를 가지게 된다.
또한, 모세관을 사용한 상기 팽창기(132)는 냉매의 온도가 일정 범위를 벗어나는 고압인 경우, 상기 팽창기(132)로부터 배출되는 냉매의 유량이 제어되지 않으며, 유입되는 냉매를 단열 상태에서 팽창시키고 있으나, 상기 팽창에 의해 냉매의 온도가 낮아질 수 있으므로, 상기 팽창기(132)로 냉매를 유입시키는 제 3 배관(30) 또는 제 4 배관(32)와 상기 팽창기(132)로부터 냉매가 배출되는 제 5 배관(40)을 연결하는 제 13 배관(80)을 통해 상기 제 1 열교환기(120)로부터 배출된 냉매의 일부가 상기 팽창기(132)를 통과하지 않도록 함으로써, 상기 팽창기(132)로부터 배출되어 상기 제 2 열교환기(140)로 유입되는 냉매의 유량 및 온도가 일정 범위를 유지하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 제 13 배관(80)은 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브(85)를 포함할 수 있으며, 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 1 센서, 상기 제 2 열교환기(140)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 2 센서 및 상기 제 1 센서와 제 2 센서로부터 측정된 냉매의 온도에 따라 상기 유량 제어 밸브(85)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 팽창기(132)로부터 배출된 저온저압의 액상 냉매는 상기 제 5 배관(40)을 통해 상기 제 2 열교환기(140)로 유입되며, 상기 제 2 열교환기(140)가 배치된 온도조절영역의 외부와의 열교환을 통해 상기 온도조절영역의 외부의 열을 흡수하여, 저온저압의 기상 냉매로 상변화되고, 상기 제 2 열교환기(140)로부터 상기 제 6 배관(50)을 통해 배출된다.
상기 제 6 배관(50)을 통해 배출된 저온저압의 기상 냉매는 상기 사방 밸브(150)를 통해 상기 제 7 배관(60)으로 유입되며, 상기 제 7 배관(60)으로 유입된 저온저압의 기상 냉매는 상기 제 3 배관(30)과 제 7 배관(60)을 연결하는 제 10 배관(38)에 의해 상기 제 1 열교환기(120)로부터 배출된 고온고압의 액상 냉매와 혼합된 후, 상기 제 8 배관(65)으로 배출된다.
여기서, 상기 제 1 열교환기(120)로부터 배출되어 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 고온고압의 액상 냉매는 상기 제 1 열교환기(120)에 의해 상기 온도조절영역으로 열을 방출한 상태이며, 상기 제 7 배관(60)을 통해 흐르는 저온저압의 기상 냉매는 상기 제 2 열교환기(140)에 의해 상기 온도조절영역의 외부 열을 흡입한 상태이므로, 상기 제 8 배관(65)으로 배출되는 냉매는 고온고압의 액상 냉매와 저온저압의 기상 냉매가 혼합된 상태를 가진다.
그러므로, 상기 제 8 배관(65)으로 배출되는 냉매의 온도는 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 냉매의 유량에 의해 결정된다고 할 수 있으며, 상기 제 8 배관(65)으로 배출되는 냉매의 온도를 유동적으로 제어하기 위하여, 상기 제 10 배관(38)은 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브(135a, 135b)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유량 제어 밸브(135a, 135b)는 앞서 설명한 제 13 배관(80)에 위치하는 유량 제어 밸브(85)의 경우와 같이, 상기 압축기(110) 및 제 2 열교환 기(140)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 1 센서 및 제 2 센서에 의해 정보를 제공받은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 제 8 배관(65)으로 유입되는 냉매는 상기 열교환 케이스(130)에 의해 상기 팽창기(132)를 통과하는 냉매와 열교환한 후, 상기 제 9 배관(70)을 통해 상기 압축기(110)에 유입되며, 상기 압축기(110)에 액상 냉매가 유입되면 상기 압축기(110)의 효율이 저하될 수 있으므로, 상기 제 10 배관(38)에 위치하는 상기 유량 제어 밸브(135a, 135b)를 제어하여, 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 고온고압의 액상 냉매의 양을 제어함으로써, 상기 제 7 배관(60)을 통해 유입된 저온저압의 기상 냉매와 혼합되어 기상 냉매가 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 7 배관(60)을 통해 흐르는 냉매는 저온저압의 상태이며, 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 냉매는 고온고압의 상태이므로, 상기 제 7 배관(60)을 통해 흐르는 냉매와 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 냉매의 혼합이 용이하도록 상기 제 10 배관(38)이 보조 팽창기(135)를 통과하도록 할 수도 있다.
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템에 의해 난방이 수행되는 경우, 제 1 열교환기로부터 배출되어 제 2 열교환기로 유입되는 냉매는 팽창기를 통과하는 과정에서 상기 제 1 열교환기로부터 배출된 냉매의 일부와 상기 제 2 열교환기로부터 배출된 냉매의 혼합된 냉매와 열교환하고, 상기 팽창기를 통과한 이후에는 상기 제 1 열교환기로부터 배출되었으나 상기 팽창기를 통과하지 않은 냉매와 혼합되므로, 일정 범위의 온도를 가질 수 있게 되어 상기 제 2 열교환기의 착상 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 열교환기로부터 배출되어 압축기로 유입되는 냉매는 상기 제 1 열교환기로부터 배출되는 냉매와 혼합되며, 상기 팽창기를 통과하는 냉매와 열교환됨으로써, 일정 범위의 온도를 가질 수 있게 되어 상기 압축기의 압축 효율 저하 및 내부 구성 부품의 열화를 방지할 수 있다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)에 의해 냉방이 수행되는 경우의 냉매 흐름을 설명한다.
상기 압축기(110)에 의해 압축된 고온고압의 기상 냉매는 상기 제 1 배관(10)을 통해 상기 사방 밸브(150)에 유입된다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템(100)에 의해 냉방이 수행되는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 사방 밸브(150)가 제어 신호에 의해 상기 제 1 배관(10)과 제 6 배관(50)이 연결되도록 하고, 상기 제 2 배관(20)과 제 7 배관(60)이 연결되도록 하고 있으므로, 상기 압축기(110)로부터 배출되어 상기 제 1 배관(10)을 통해 상기 사방 밸브(150)에 유입된 고온고압의 기상 냉매는 상기 제 6 배관(50)으로 배출되어, 상기 제 2 열교환기(140)에 유입된다.
상기 제 2 열교환기(140)에 유입된 상기 고온고압의 기상 냉매는 상기 제 2 열교환기(140)가 배치된 온도조절영역 외부와의 열교환을 통해 상기 온도조절영역 외부로 열을 방출하여, 고온고압의 액상 냉매로 상변화되고, 상기 제 2 열교환기(140)로부터 상기 제 5 배관(40)을 통해 배출된다.
상기 제 5 배관(40)을 통해 배출된 고온고압의 액상 냉매는 상기 열교환 케이스(130) 내부에 수납된 팽창기(132)로 유입되며, 상기 팽창기(132)에 의해 팽창 되어 저온저압의 액상 냉매로 상기 제 4 배관(32)를 통해 배출된다.
여기서, 상기 팽창기(132)를 통과하는 고온고압의 액상 냉매 또는 저온저압의 액상 냉매는 상기 제 8 배관(65)을 통해 상기 열교환 케이스(130)의 일정 공간(134)에 유입되는 냉매와 열교환하게 되며, 상기 제 8 배관(65)을 통해 유입되는 냉매는 상기 제 1 열교환기(120)로부터 배출된 저온저압의 기상 냉매와 상기 팽창기(132)로부터 배출되어, 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 저온저압의 액상 냉매가 혼합된 냉매이다.
또한, 모세관을 사용한 상기 팽창기(132)는 냉매의 온도가 일정 범위를 벗어나는 고압인 경우, 상기 팽창기(132)로부터 배출되는 냉매의 유량이 제어되지 않으며, 상기 팽창기(132)를 통과하는 냉매는 상기 제 8 배관(65)을 통해 상기 열교환 케이스(130)로 유입되는 냉매와의 열교환에 의해 열을 흡입하게 되므로, 상기 제 1 열교환기(120)에 유입되는 냉매의 온도가 상승하여 냉매 시스템(100)에 의한 냉방의 효율이 저하될 수 있으므로, 상기 제 2 열교환기(140)와 상기 팽창기(132)를 연결하는 제 5 배관(40)과 상기 팽창기(132)로부터 냉매가 배출되는 제 4 배관(32) 또는 제 3 배관(30)을 연결하는 제 13 배관(80)을 통해 상기 제 2 열교환기(140)로부터 배출된 냉매의 일부가 상기 팽창기(132)를 통과하지 않도록 함으로써, 상기 팽창기(132)로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기(120)로 유입되는 냉매의 유량 및 온도를 제어하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 제 13 배관(80)은 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브(85)를 포함할 수 있으며, 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 1 센서, 상기 제 1 열교환기(120)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 3 센서 및 상기 제 1 센서와 제 3 센서로부터 측정된 냉매의 온도에 따라 상기 유량 제어 밸브(85)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 팽창기(132)로부터 배출된 저온저압의 액상 냉매는 상기 제 4 배관(32) 및 제 3 배관(30)을 통해 상기 제 1 열교환기(120)로 유입되며, 상기 제 1 열교환기(120)가 배치된 온도조절영역과의 열교환을 통해 상기 온도조절영역의 열을 흡수하여, 저온저압의 기상 냉매로 상변화되고, 상기 제 1 열교환기(120)로부터 상기 제 2 배관(20)을 통해 배출된다.
상기 제 2 배관(20)을 통해 배출된 저온저압의 기상 냉매는 상기 사방 밸브(150)를 통해 상기 제 7 배관(60)으로 유입되며, 상기 제 7 배관(60)으로 유입된 저온저압의 기상 냉매는 상기 제 4 배관(32)과 제 7 배관(60)을 연결하는 제 10 배관(38)에 의해 상기 제 2 열교환기(140)로부터 배출되어 상기 팽창기(132)를 통과한 저온저압의 액상 냉매와 혼합된 후, 상기 제 8 배관(65)으로 배출된다.
여기서, 상기 제 2 열교환기(140)로부터 배출되어 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 저온저압의 액상 냉매는 상기 제 2 열교환기(140)에 의해 상기 온도조절영역 외부로 열을 방출한 상태이며, 상기 제 7 배관(60)을 통해 흐르는 저온저압의 기상 냉매는 상기 제 1 열교환기(120)에 의해 상기 온도조절영역의 외부 열을 흡입한 상태이므로, 상기 제 8 배관(65)으로 배출되는 냉매는 저온저압의 액상 냉매와 저온저압의 기상 냉매가 혼합된 상태를 가진다.
그러므로, 상기 제 8 배관(65)으로 배출되는 냉매의 온도는 상기 제 10 배 관(38)을 통해 흐르는 냉매의 유량에 의해 결정된다고 할 수 있으며, 상기 제 8 배관(65)으로 배출되는 냉매의 온도를 유동적으로 제어하기 위하여, 상기 제 10 배관(38)은 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브(135a, 135b)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유량 제어 밸브(135a, 135b)는 앞서 설명한 제 13 배관(80)에 위치하는 유량 제어 밸브(85)의 경우와 같이, 상기 압축기(110) 및 제 1 열교환기(120)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 1 센서 및 제 3 센서에 의해 정보를 제공받은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 제 8 배관(65)으로 유입되는 냉매는 상기 열교환 케이스(130)에 의해 상기 팽창기(132)를 통과하는 냉매와 열교환한 후, 상기 제 9 배관(70)을 통해 상기 압축기(110)에 유입되며, 상기 압축기(110)에 액상 냉매가 유입되면 상기 압축기(110)의 효율이 저하될 수 있으므로, 상기 제 10 배관(38)에 위치하는 상기 유량 제어 밸브(135a, 135b)를 제어하여, 상기 제 10 배관(38)을 통해 흐르는 저온저압의 액상 냉매의 양을 제어함으로써, 상기 제 7 배관(60)을 통해 유입된 저온저압의 기상 냉매와 혼합되어 기상 냉매가 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템에 의해 냉방이 수행되는 경우, 제 1 열교환기로부터 배출되어 압축기로 유입되는 냉매는 제 2 열교환기로부터 배출되어 팽창기를 통과한 냉매와 혼합된 후, 상기 팽창기를 통과하는 냉매와 열교환됨으로써, 일정 범위의 온도를 가질 수 있게 되어 상기 압축기의 압축 효율 저하 및 내부 구성 부품의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 열교환기로부터 배출되어 상기 제 1 열교환기로 유입되는 냉매는 팽창기를 통과하는 과정에서 상기 압축기로 유입되는 냉매와 열교환하고, 상기 팽창기를 통과한 이후에는 상기 제 2 열교환기로부터 배출되었으나 상기 팽창기를 통과하지 않은 냉매와 혼합되므로, 상기 팽창기를 통과하며 유입되는 열에 의해 냉방 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템 및 상기 냉매 시스템이 난방을 수행하는 경우 냉매의 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템 및 상기 냉매 시스템이 냉방을 수행하는 경우 냉매의 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉매 시스템의 열교환 케이스의 일 실시 예를 나타낸 개략도이다.
<도면 주요 부호에 대한 설명>
100 : 냉매 시스템 110 : 압축기
120 : 제 1 열교환기 130 : 열교환 케이스
135 : 보조 팽창기 140 : 제 2 열교환기
150 : 사방 밸브
Claims (8)
- 제 1 열교환기, 제 2 열교환기, 압축기, 팽창기 및 이들을 연결하는 다수의 배관을 포함하며, 냉매가 일정 경로를 따라 순환하도록 하여 일정 영역의 냉난방을 수행하거나, 특정 영역으로 냉온수를 공급하는 냉매 시스템에 있어서,상기 팽창기가 수납되는 열교환 케이스를 포함하며,상기 다수의 배관은 상기 압축기와 사방 밸브를 연결하는 제 1 배관, 상기 사방 밸브와 제 1 열교환기를 연결하는 제 2 배관, 상기 제 1 열교환기와 팽창기를 연결하는 제 3 배관, 상기 팽창기와 제 2 열교환기를 연결하는 제 4 배관, 상기 제 2 열교환기와 사방 밸브를 연결하는 제 5 배관, 상기 사방 밸브와 열교환 케이스를 연결하는 제 6 배관, 상기 열교환 케이스와 압축기를 연결하는 제 7 배관 및 상기 제 3 배관과 제 6 배관을 연결하는 제 8 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 사방 밸브는 제어 신호에 따라 냉매의 순환 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 제 8 배관은 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 배관은 상기 제 3 배관과 제 4 배관을 연결하며, 하나 또는 다수의 유량 제어 밸브를 포함하는 제 9 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 1 센서, 상기 제 2 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 2 센서, 상기 제 1 열교환기로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 제 3 센서 및 상기 제 1 센서 내지 제 3 센서에 의해 측정된 온도에 따라 상기 유량 제어 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 8 배관을 통과하는 냉매를 팽창시키기 위한 보조 팽창기를 더 포함하며,상기 제 8 배관은 상기 제 3 배관과 보조 팽창기를 연결하는 제 10 배관 및 상기 보조 팽창기와 제 6 배관을 연결하는 제 11 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 배관은 상기 제 1 열교환기로 물이 유입되도록 하기 위한 제 12 배관 및 상기 유입된 물이 상기 제 1 열교환기로 유입된 냉매와 열교환된 후 배출되기 위한 제 13 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 시스템.
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2007
- 2007-08-23 KR KR1020070085102A patent/KR100887415B1/ko not_active IP Right Cessation
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