KR100905995B1 - 공기 조화 장치 - Google Patents

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KR100905995B1 KR1020087008289A KR20087008289A KR100905995B1 KR 100905995 B1 KR100905995 B1 KR 100905995B1 KR 1020087008289 A KR1020087008289 A KR 1020087008289A KR 20087008289 A KR20087008289 A KR 20087008289A KR 100905995 B1 KR100905995 B1 KR 100905995B1
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타카유키 세토구치
마코토 코지마
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

고압 냉매와 저압 냉매를 열교환하는 공기 조화 장치의 과냉각 열교환기에 있어서는, 냉방 시와 난방 시에 있어서 냉매가 흐르는 방향이 역으로 되기 때문에, 어느 한쪽의 운전 모드에 있어서는 고압 냉매와 저압 냉매가 서로 평행류(平行流)로 되어 열교환 효율이 나빠진다. 그래서 이것을 해결한다.
저압 냉매와 고압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기(13)를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 과냉각 열교환기(13)를 제1, 제2의 2개의 열교환기(13A, 13B)로 분할하고, 제1 열교환기(13A) 또는 제2 열교환기(13B) 중 어느 일방(一方)을 고압 냉매와 저압 냉매가 대향류(對向流)가 되도록 배치하는 한편, 타방(他方)측 제2 열교환기(13B) 또는 제1 열교환기(13A)를 고압 냉매와 저압 냉매가 평행류로 되도록 배치한다. 그리고 그들 각 열교환기(13A, 13B)에는, 예를 들면 저압 냉매를 흡입하는 흡입관(14)의 외주(外周)에 고압 액 냉매관(15)을 감은 구성의 것을 채용하여, 소형화를 도모한다.
공기 조화 장치, 과냉각 열교환기, 냉매관, 흡입관, 냉매

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}
본원 발명은 과냉각 열교환기를 이용한 공기 조화 장치에 관한 것이다.
도 4는 종래의 과냉각 열교환기를 이용한 공기 조화 장치의 구성을 도시하고 있다.
본 공기 조화 장치는, 압축기(1), 사방 전환 밸브(2), 냉방 운전 시에 응축기로서 작용하고 난방 운전 시에 증발기로서 작용하는 실외기측 열교환기(3), 난방용 팽창 밸브(4), 리시버(5), 냉방용 팽창 밸브(6), 및 냉방 운전 시에 증발기로서 작용하고 난방 운전 시에 응축기로서 작용하는 실내기측 열교환기(8) 등을 상기 사방 전환 밸브(2)를 통하여 차례로 접속하여, 도시와 같은 공기 조화용의 냉동 사이클을 구성하고 있다.
그리고 상기 사방 전환 밸브(2)의 전환 작동에 의하여, 냉방 운전 시에는 도면 중에 실선 화살표로 도시하는 방향으로, 또한 난방 운전 시에는 본 도면 중에 점선 화살표로 도시하는 방향으로, 각각 냉매가 가역적으로 유통하게 되어, 냉방 또는 난방 작용이 실현된다.
상기 실외기측 열교환기(3) 및 실내기측 열교환기(8)는, 각각 다수의 냉매 패스를 구비하여 구성되어 있다. 따라서, 분류기 부분의 냉매 분배 성능을 최대한 으로 향상시켰다고 하여도, 각 냉매 패스의 냉매의 균등한 분배가 곤란해진다.
그래서 실외기측 열교환기(3) 또는 실내기측 열교환기(8)를 증발기로서 작용시키고 있는 경우에는, 그들의 출구측 냉매가 적절한 습기 상태로 되도록, 상기 난방용 팽창 밸브(4) 또는 냉방용 팽창 밸브(6)의 감압량이 적절히 설정되어 있다. 그와 같이 하면, 실외기측 열교환기(3) 또는 실내기측 열교환기(8)에 예를 들면 냉매의 편류(偏流)가 생겼다고 하여도, 증발기로서의 능력이 최대한으로 확보되게 되어, 증발기의 가급적인 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 한편 응축기 출구측 냉매의 과냉각을 취하고, 증발기측의 엔탈피 차를 확대하여 순환량을 떨어뜨려, 증발기측의 압손(壓損)을 저감하는 것에 의하여, 증발기의 성능 향상을 한층 더 도모하기 위하여, 과냉각 열교환기로서 내관(內管)으로 되는 저압 냉매 흡입관(14)과 외관(外管)으로 되는 고압 액 냉매관(15)으로 이루어지는 이중관 구조의 액-가스 열교환기(13)가 설치되어 있다.
이 액-가스 열교환기(13)는, 예를 들면 냉매 유량, 이중관 길이, 외관의 내경(內徑), 내관의 외경(外徑)이 소정의 관계로 적절히 설정되어 있다.
이와 같이 액-가스 열교환기(13)가 설치되어 있으면, 증발기 출구측의 냉매가 과열되어, 압축기(1)로의 액백(liquid back; 증발기에 유입된 액 냉매 중 일부가 증발하지 못하고 액체 상태로 압축기로 흡입되는 현상)을 방지할 수 있는 것과 함께, 응축기 출구측의 냉매가 과냉각되어, 증발기측의 엔탈피 차를 확대하여 냉매의 순환량을 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 그 압손도 저감할 수 있고, 증발기(8)(또는 증발기(3))의 콤팩트화를 한층 더 도모할 수 있다(일례로서 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평5-332641호 공보(명세서 1 - 5페이지, 도 1 - 5)
그런데, 상기와 같이 고압 냉매와 저압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기에 있어서는, 냉방 시와 난방 시에 있어서 냉매가 흐르는 방향이 역으로 되기 때문에, 어느 한쪽의 운전 모드에 있어서, 그들이 평행류(平行流)로 되어, 열교환 효율이 나빠지는 문제가 있다. 예를 들면 도 4의 경우, 냉방 시는 대향류(對向流)이지만 난방 시는 평행류로 되어, 열교환 효율이 떨어진다.
본원 발명은, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 저압 냉매와 고압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기를 구비한 공기 조화 장치에 있어서, 과냉각 열교환기를 제1, 제2의 2개의 열교환기로 분할하여, 그들 중의 어느 일방(一方)측의 열교환기는 고압 냉매와 저압 냉매가 대향류가 되도록 배치하는 한편, 타방(他方)측의 열교환기는 고압 냉매와 저압 냉매가 평행류로 되도록 배치하는 것에 의하여, 상기 종래의 문제를 적절히 해결한 공기 조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본원 발명은, 본 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 과제 해결 수단을 구비하여 구성되어 있다.
(1) 청구항 1의 발명
이 발명은 압축기(1), 사방 전환 밸브(2), 냉방 운전 시에 응축기로서 작용하고, 난방 운전 시에 증발기로서 작용하는 실외기측 열교환기(3), 및 냉방 운전 시에 증발기로서 작용하고, 난방 운전 시에 응축기로서 작용하는 실내기측 열교환기(8)를 상기 사방 전환 밸브(2)를 통하여, 차례로 접속하여, 상기 사방 전환 밸브(2)의 전환 작동에 의해 냉매가 가역적으로 유통하도록 하는 것과 함께, 상기 사방 전환 밸브(2)와 압축기(1)의 흡입측과의 사이에, 저압 냉매 흡입관(14)과 고압 액 냉매관(15)으로 이루어져 있고 저압 냉매와 고압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기(13)를 설치하여 이루어지는 공기 조화 장치에 있어서, 상기 과냉각 열교환기(13)의 연속하는 고압 액 냉매관(15)을 제1, 제2의 2개의 열교환기(13A), (13B) 부분으로 분할하는 것과 함께, 그들 제1 열교환기(13A) 부분과 제2의 열교환기(13B) 부분을 서로 역방향으로 냉매가 흐르도록 하는 것에 의하여, 그들 제1, 제2의 열교환기(13A), (13B) 부분 중 어느 일방측 열교환기(13A) 또는 (13B)에서는 고압 액 냉매관(15)의 고압 냉매와 저압 냉매 흡입관(14)의 저압 냉매가 서로 대향류로 되도록 하는 한편, 타방측 열교환기(13B) 또는 (13A) 부분에서는 고압 액 냉매관(15)의 고압 냉매와 저압 냉매 흡입관(14)의 저압 냉매가 서로 평행류로 되도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
삭제
전술과 같이 고압 냉매와 저압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기(13)에서는, 냉방 시와 난방 시에 있어서 냉매가 흐르는 방향이 역으로 되기 때문에, 그대로의 구성으로는, 어느 한쪽의 운전 모드에 있어서, 그들이 평행류로 되어, 열교환 효율이 나빠지는 문제가 있다.
그런데, 상기와 같이, 과냉각 열교환기(13)의 연속하는 고압 액 냉매관(15)을 제1, 제2의 2개의 열교환기(13A), (13B) 부분으로 분할함과 함께, 그들 제1 열교환기(13A) 부분과 제2의 열교환기(13B) 부분을 서로 역방향으로 냉매가 흐르도록 하는 것에 의하여, 그들 제1, 제2의 열교환기(13A), (13B) 부분 중 어느 일방측 열교환기(13A) 또는 (13B)에서는 고압 액 냉매관(15)의 고압 냉매와 저압 냉매 흡입관(14)의 저압 냉매가 서로 대향류가 되도록 하는 한편, 타방측 열교환기(13B) 또는 (13A) 부분에서는 고압 액 냉매관(15)의 고압 냉매와 저압 냉매 흡입관(14)의 저압 냉매가 서로 평행류로 되도록 하면, 냉방 시 및 난방 시 함께 냉매의 반을 대향류로 형성하는 것이 가능하고, 냉방 시 및 난방 시 함께 같은 열교환 효율이 되므로, 냉방 시와 난방 시에서 냉매의 흐름의 방향이 변화되어도, 변함없이 과냉각 열교환기(13)의 열교환 성능을 유지할 수 있게 된다.
(2) 청구항 2의 발명
이 발명의 과제 해결 수단은, 상기 청구항 1의 발명의 과제 해결 수단의 구성에 있어서, 제1, 제2 열교환기(13A), (13B) 부분은, 각각 저압 냉매 흡입관(14)의 외주(外周)에 고압 액 냉매관(15)을 서로 역방향으로 감아 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이, 제1, 제2 열교환기(13A), (13B) 부분을, 각각 저압 냉매 흡입관(14)의 외주에 대하여 고압 액 냉매관(15)을 감은 구성으로 하면, 나아가 열교환기 자체의 용적을 크게 할 필요가 없어, 과냉각 열교환기(13A), (13B)의 가급적인 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 과냉각 열교환 효율의 향상에 의하여, 증발기 자체의 소형, 콤팩트화에도 유효하게 기여할 수 있다.
나아가, 기존의 저압 냉매 흡입관(14)에 대하여 고압 액 냉매관(15)을 감는 것으로, 흡입 가스 압손의 상승을 억제할 수 있어, COP의 저하를 없애는 것이 가능하다.
(3) 청구항 3의 발명
이 발명의 과제 해결 수단은, 상기 청구항 1의 발명의 구성에 있어서, 제1, 제2 열교환기(13A), (13B) 부분은, 각각 저압 냉매 흡입관(14)의 외주에 대하여 저압 냉매 흡입관(14)보다도 대경(大徑)의 고압 액 냉매관(15)을 동축(同軸) 구조로 감합(嵌合)하고, 냉매의 입구와 출구를 서로 역방향으로 설치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이, 과냉각용의 제1, 제2 열교환기(13A), (13B)를, 각각 저압 냉매 흡입관(14)에 대하여 고압 액 냉매관(15)을 동축 구조로 감합하고, 냉매의 입구와 출구가 서로 역방향의 이중관 구조로 하면, 나아가 과냉각 열교환기(13A), (13B) 자체의 구조가 간단하게 된다.
<발명의 효과>
이상의 결과, 본원 발명에 의하면, 냉방과 난방에서 냉매의 흐름 방향이 변화하여도, 이들과 관계없이 냉방 시, 난방 시 완전히 마찬가지로 과냉각 열교환기의 높은 열교환 성능을 유지할 수 있다. 그 결과, 증발기의 콤팩트화를 한층 더 도모할 수 있다.
나아가, 그 경우에 있어서, 가급적으로 과냉각 열교환기 자체의 소형화, 구조의 간단화를 도모할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 최선의 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 구성을 도시하는 냉동 회로도이다.
도 2는 본 장치의 요부인 제1, 제2의 2개의 액-가스 열교환기 부분의 확대도이다.
도 3은 본원 발명의 그 외의 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 제1, 제2의 2개의 액-가스 열교환기 부분의 확대도이다.
도 4는 종래예에 관련되는 공기 조화 장치의 구성을 도시하는 냉동 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 압축기 2 : 사방 전환 밸브
3 : 실외기측 열교환기 4, 6 : 팽창 밸브
5 : 리시버 8 : 실내기측 열교환기
13A : 제1 열교환기 13B : 제2 열교환기
14 : 저압 냉매 흡입관 15 : 고압 액 냉매관
16 : 머플러
첨부한 도면의 도 1 및 도 2는, 본원 발명의 최선의 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 냉동 회로의 전체 및 요부의 구성을 도시하고 있다.
본 실시예의 공기 조화 장치는, 우선 도 1에 도시하는 바와 같이, 압축기(1), 사방 전환 밸브(2), 냉방 운전 시에 응축기로서 작용하고 난방 운전 시에 증발기로서 작용하는 실외기측 열교환기(3), 난방용 팽창 밸브(4), 리시버(5), 냉방용 팽창 밸브(6), 및 냉방 운전 시에 증발기로서 작용하고 난방 운전 시에 응축 기로서 작용하는 실내기측 열교환기(8) 등을 상기 사방 전환 밸브(2)를 통하여 차례로 접속하여, 도시와 같은 공기 조화용의 냉동 사이클을 구성하고 있다.
그리고 상기 사방 전환 밸브(2)의 전환 작동에 의하여, 냉방 운전 시에는 도면 중에 실선 화살표로 도시하는 방향으로, 또한 난방 운전 시에는 본 도면 중에 점선 화살표로 도시하는 방향으로, 각각 냉매가 가역적으로 유통하게 되어, 냉방 또는 난방 작용이 실현된다.
그리고 본 실시예에서도, 전술의 도 4의 경우와 마찬가지로, 저압 냉매 흡입관(14)과 고압 액 냉매관(15)으로 이루어지고, 저압 냉매와 고압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기로서의 액-가스 열교환기(13)가 설치되어 있다.
이와 같이 액-가스 열교환기(13)가 설치되어 있으면, 이미 서술한 바와 같이 증발기 출구측의 냉매가 과열되어, 압축기(1)로의 액백을 방지할 수 있는 것과 함께, 응축기 출구측의 냉매가 과냉각되어, 증발기측의 엔탈피 차를 확대하여 냉매의 순환량을 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 그 압손도 저감할 수 있고, 증발기(냉방 시의 실내기측 열교환기(8) 또는 난방 시의 실외기측 열교환기(3))의 가급적인 콤팩트화를 도모할 수 있다.
그러나 본 실시예의 경우에는, 본 액-가스 열교환기(13)는, 전술의 도 4의 경우와는 달리, 서로 역방향으로 냉매가 흐르는 제1 액-가스 열교환기(13A)와 제2 액-가스 열교환기(13B)의 2개의 액-가스 열교환기로 분할되고, 예를 들면 제1 열교환기(13A)는 고압 냉매와 저압 냉매가 대향류가 되도록 배치되어 있는 한편, 제2 열교환기(13B)는 고압 냉매와 저압 냉매가 평행류로 되도록 배치되어 있다.
따라서, 이와 같은 구성에서는, 냉방 시와 난방 시에 있어서 냉매가 흐르는 방향이 변화하여도, 도시와 같이, 변함없이 액-가스 열교환기(13)의 성능을 유지할 수 있다. 그 결과, 난방 시에도 변함없이 응축기 출구측의 냉매가 과냉각되어, 증발기측의 엔탈피 차를 확대하여 냉매의 순환량을 떨어뜨릴 수 있다.
게다가, 본 제1, 제2 액-가스 열교환기(13A), (13B)는, 각각 냉방 시의 실내기측 열교환기(증발기, 8) 또는 난방 시의 실외기측 열교환기(증발기, 3)로부터 사방 전환 밸브(2)를 통하여 압축기(1)의 냉매 흡입구로 되돌아오는 기존의 저압 냉매 흡입관(14)의 외주에 대하여, 본 저압 냉매 흡입관(14)보다도 소경(小徑)인, 응축기 출구 측으로부터의 고압 액 냉매관(15)을, 예를 들면 도 2에 상세하게 도시하는 바와 같이, 서로 역방향으로 나선상(螺旋狀)으로 감는 것에 의하여 구성되어 있다. 그 때문에, 과냉각 열교환기(13) 자체의 용적도 작게, 가급적인 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 과냉각 열교환 효율의 향상에 의하여, 증발기 자체의 소형, 콤팩트화에도 유효하게 기여할 수 있다.
나아가, 도 2와 같이 기존의 저압 냉매 흡입관(14)에 감는 것으로, 흡입 가스 압손의 상승을 억제할 수 있어, COP의 저하를 없애는 것이 가능하다.
덧붙여, 도 2 중의 부호 16은 저압 냉매 흡입관(14)에 있어서의 가스 냉매용의 머플러(muffler)이다.
(그 외의 실시예)
이상의 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 분할된 제1, 제2 열교환 기(13A), (13B)를, 사방 전환 밸브(2)로부터 압축기(1)의 냉매 흡입구에 이르는 기존의 저압 냉매 흡입관(14)에 대하여 소경의 고압 액 냉매관(15)을 나선상으로 감는 구조로 하였지만, 본 제1, 제2 열교환기(13A), (13B)는, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 저압 냉매 흡입관(14)의 외주에 본 저압 냉매 흡입관(14)보다도 대경의 고압 액 냉매관(15)을 동축 구조로 감합한 이중관 구조의 것으로 하여, 그들을 서로 냉매가 역방향으로 흐르도록 배치한 것이어도 무방하다.
이와 같이, 과냉각용의 제1, 제2 열교환기(13A), (13B)를, 각각 저압 냉매 흡입관(14)에 대하여 고압 액 냉매관(15)을 동축 구조로 감합한 이중관 구성으로 하면, 과냉각 열교환기 자체의 구조가 간단해진다.
본원 발명은, 과냉각 열교환기를 이용한 공기 조화 장치의 분야에 있어서 광범위하게 이용하는 것이 가능하다.

Claims (3)

  1. 압축기(1), 사방 전환 밸브(2), 냉방 운전 시에 응축기로서 작용하고, 난방 운전 시에 증발기로서 작용하는 실외기측 열교환기(3), 및 냉방 운전 시에 증발기로서 작용하고, 난방 운전 시에 응축기로서 작용하는 실내기측 열교환기(8)를 상기 사방 전환 밸브(2)를 통하여, 차례로 접속하여, 상기 사방 전환 밸브(2)의 전환 작동에 의하여 냉매가 가역적으로 유통하도록 하는 것과 함께, 상기 사방 전환 밸브(2)와 압축기(1)의 흡입측과의 사이에, 저압 냉매 흡입관(14)과 고압 액 냉매관(15)으로 이루어져 있고 저압 냉매와 고압 냉매를 열교환하는 과냉각 열교환기(13)를 설치하여 이루어지는 공기 조화 장치에 있어서,
    상기 과냉각 열교환기(13)의 연속하는 고압 액 냉매관(15)을 제1, 제2의 2 개의 열교환기(13A), (13B) 부분으로 분할하는 것과 함께, 그들 제1 열교환기(13A) 부분과 제2의 열교환기(13B) 부분을 서로 역방향으로 냉매가 흐르도록 하는 것에 의하여, 그들 제1, 제2의 열교환기(13A), (13B) 부분 중 어느 일방(一方)측 열교환기(13A) 또는 (13B)에서는 고압 액 냉매관(15)의 고압 냉매와 저압 냉매 흡입관(14)의 저압 냉매가 서로 대향류(對向流)로 되도록 하는 한편, 타방(他方)측 열교환기(13B) 또는 (13A) 부분에서는 고압 액 냉매관(15)의 고압 냉매와 저압 냉매 흡입관(14)의 저압 냉매가 서로 평행류(平行流)로 되도록 한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 열교환기(13A), (13B) 부분은, 각각 저압 냉매 흡입관(14)의 외주(外周)에 고압 액 냉매관(15)을 서로 역방향으로 감아 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 열교환기(13A), (13B) 부분은, 각각 저압 냉매 흡입관(14)의 외주에 상기 저압 냉매 흡입관(14)보다도 대경(大徑)의 고압 액 냉매관(15)을 동축(同軸) 구조로 감합(嵌合)하고, 냉매의 입구와 출구를 서로 역방향으로 설치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
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