KR100911789B1 - 제습용 에어컨 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 제습용 에어컨은 응축기로 사용되는 열교환기를 증발기로 사용되는 열교환기와 토출구 사이에 위치시킴으로써, 실내 팽창부에 유입되는 냉매를 과냉시켜 완전히 액체 상태로 만들 수 있다. 이에 따라 냉매의 불균일로 인한 소음의 발생이 억제되는 효과가 있다.

Description

제습용 에어컨{Air conditioner for dehumidification}
도 1은 종래의 제습용 에어컨을 개략적으로 나타낸 구조도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제습용 에어컨의 실내 열교환의 구조를 나타낸 개략도.
도 3은 응축기로 사용되는 상기 제 1 열교환부의 일부를 과냉시켰을 경우의 소음 억제를 측정한 결과를 나타낸 상태도.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제습용 에어컨의 실내 열교환부 구조를 개략적으로 나타낸 측면도.
<도면의 주요부분데 대한 부호의 설명>
10...압축부 11...압축기
12...4방향 밸브 20...실외 열교환부
21...응축기 22, 35...팬
30...실내 열교환부 31...제 1 열교환기
32...제 2 열교환기 33...실내 팽창기
34...제 2 밸브 40...팽창부
41...팽창기 42...제 1 밸브
31'...제 1 보조 열교환기
본 발명은 제습용 에어컨에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 제습을 위하여 실내기에 구비되는 실내 팽창기로 인한 소음을 줄인 제습용 에어컨에 관한 것이다.
제습용 에어컨은 실내에 위치하는 실내 열교환부에 응축기의 역할을 하는 열교환기와 증발기의 역할을 하는 열교환기를 각각 배치하여 습기의 제거에 중심을 둔 에어컨을 말한다.
도 1은 종래의 제습용 에어컨을 개략적으로 나타낸 구조도이다.
도면을 참조하면, 종래의 제습용 에어컨은 냉매가 압축되는 압축부(10)와; 상기 냉매와 실외 공기와의 열교환이 이루어질 수 있도록 열교환기(21)와 팬(22)이 구비되어 있는 실외 열교환부(20)와; 제 1 열교환기(31)와, 제 2 열교환기(32)와, 상기 제 1 및 제 2 열교환기(31)(32)의 사이에 위치하는 실내 팽창부(33)(34)가 구비되어 있는 실내 열교환부(30)와; 상기 실외 열교환부(20) 및 실내 열교환부(30) 사이에 위치하는 팽창부(40)로 이루어져 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 압축부(10)는 상기 실외 열교환부(20) 또는 실내 열교환부(30)에서 출력된 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변환시키는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)의 토출 방향을 결정짓는 4방향 밸브(12)를 구비하고 있는데 상기 4방향 밸브(12)는 상기 압축기(11)의 흡입 및 토출 배관을 스위칭하여 실내를 냉각시키고자 할 경우에는 상기 실내 열교환부(30)를 증발기로서 동작되도록 하며, 실내를 난방시키고자 할 경우에는 상기 실내 열교환부(30)를 응축기로서 동작되도록 한다. 물론 이에 대응하여 상기 실외 열교환부(20)는 각각 응축기, 증발기로서 동작됨은 물론이다. 다만, 제습기의 용도로 사용하고자 하는 경우가 본 설명의 주된 사항이므로, 이하 상기 실외 열교환부(20)는 응축기로서, 상기 실내 열교환부(30)는 증발기로서 동작된다고 가정한다.
상기 실외 열교환부(20)는 상기 압축부(10)에서 생성된 고온 고압의 기체 냉매가 중온 고압의 액체 냉매로 변환되는 수단으로서, 이를 위하여 응축기(21)와 팬(22)이 구비되어 있다.
상기 팽창부(40)는 상기 실외 열교환부(20)에서 출력되는 중온 고압의 액체 냉매가 저온 저압의 액체 냉매로 변환되는 수단으로서, 모세관(41)으로 이루어져 있으며, 이와 병렬로 제 1 밸브(42)를 설치하여 상기 제 1 밸브(42)에 의하여 상기 모세관(41)의 통과 여부가 결정되도록 되어 있다. 이처럼 상기 모세관(41)의 통과 여부를 제어하는 것은 제습기로서 사용될 경우 상기 팽창부(40)에서 팽창 공정이 이루어지면 안되므로, 이 경우에는 상기 제 1 밸브(42)를 개통시켜 냉매가 상기 제 1 밸브(42)를 통과하도록 하여 팽창 공정이 이루어지지 않게 한다.
이처럼 팽창 공정을 거치지 않아 중온 고압 상태인 냉매가 그대로 상기 실내 열교환부(30)로 유입되는데, 상기 실내 열교환부(30)는 제 1 열교환기(31)와, 제 2 열교환기(32) 및 그 사이에 실내 팽창부(33)(34)로 이루어져 있어, 상기 제 1 열교환기(31)에서 응축 작용이 한번 더 일어나며, 상기 실내 팽창부의 실내 팽창기(33)에서 팽창 공정이 이루어진다. 이러한 팽창 공정에 의하여 상기 중온 고압의 액체 냉매는 저온 저압의 액체 냉매로 변환되며, 상기 제 2 열교환기(32)에서 주변의 열을 흡수 증발하여 저온 저압의 기체 냉매로 변환된 후 다시 상기 압축부(10)로 유입된다. 만약 제습기가 아닌 냉방기로서 동작한다면, 상기 팽창부(40)에서 팽창 공정이 이루어지며, 상기 제 1 열교환기(31)도 제 2 열교환기(32)와 마찬가지로 증발기로서 동작하게 된다. 물론 이때는 상기 실내 팽창부의 제 2 밸브(34)가 개통되어 상기 실내 팽창기(33)가 동작하지 않도록 해야 한다.
이러한 구성을 갖는 종래의 제습용 에어컨의 동작을 간략하게 살펴보면, 상기 제 2 열교환기(32)에서는 냉매의 증발로 인하여 온도가 하강하게 되어 주위의 수분이 결로되게 되는데, 이렇게 결로된 수분을 밖으로 누수시킴으로써 제습이 되게 된다. 물론 이 과정에서 실내의 온도도 냉각이 되므로 이를 방지하기 위하여 상기 제 1 열교환기(31)를 응축기로서 동작하도록 하여 온도의 평형이 이루어지도록 하고 있다.
이와 같은 구성의 제습용 에어컨에 있어서 소음의 발생이 문제가 되고 있는데, 이는 제습 운전시 그 동작이 활성화되는 실내 팽창기(33)로 인하여 발생된다.
일반적으로 실내기의 소음은 실내팬의 구동에 의하여 대부분 발생되는데, 상기 실내팬에서 발생되는 소음은 지속적인 소음인 관계로 사용자에게 불쾌감-거슬리는 느낌-을 주지 않는다. 이에 비하여 상기 실내 팽창기(33)의 소음은 저주파의 소 음으로 상기 실내팬의 소음보다 작을 수 있으나 소음발생이 불규칙적으로 발생되기 때문에 사용자에게 심한 불쾌감을 주게 된다.
이와 같은 실내 팽창기(33)에서의 소음은 실내 팽창기(33)의 입력단에 유입되는 냉매가 완전한 액체 상태가 아닌 기포를 포함한 액체+기체의 2상 상태이기 때문에 발생되고 있으며, 더 나아가서 이와 같은 문제는 실내기라는 제한적인 공간에 제한적인 용량으로 설치되는 제 1 열교환기로 인하여 실내 팽창기(33)로 유입되는 냉매를 충분히 과냉 액화시키지 못하여 발생되고 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 제습 운전시 실내 팽창기 소음의 원인이 되는 액체+기체의 2상 상태의 냉매를 충분히 과냉시켜 액체의 1상 상태로 만들어 실내 팽창기로 인한 소음을 저감시킬 수 있는 제습용 에어컨에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실내기 내의 열교환기가 응축기와 증발기로 분리되어 있는 제습용 에어컨에 있어서, 상기 응축기의 일부 또는 전체가 상기 증발기와 토출구의 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 제습용 에어컨은 응축기로 사용되는 열교환기를 증발기로 사용되는 열교환기와 토출구 사이에 위치시킴으로써, 실내 팽창부에 유입되는 냉매를 과냉시켜 완전히 액체 상태로 만들 수 있다. 이에 따라 냉매의 불균일로 인한 소음의 발생이 억제되는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제습용 에어컨의 실내 열교환의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제습용 에어컨은 압축기와 연결되는 제 2 열교환부(32)와, 상기 제 2 열교환기(32)와 토출구와의 사이에 일부가 놓이게 되는 제 1 열교환기(31)로 이루어져 있다.
보다 상세하게 살펴보면, 상기 제 2 열교환기(32)는 제습용 에어컨의 실내기에 구비되는 두개의 열교환기 중 압축기에 직접 연결되는 열교환기로서, 제습 운전시 증발기로서 동작을 하게 된다. 따라서, 흡입구를 통하여 유입된 공기는 상기 제 2 열교환기(32)를 거치면서 차가운 냉풍이 되어 토출구를 통하여 토출된다.
상기 제 1 열교환기(31)는 제습용 에어컨의 실내기에 구비되는 두개의 열교환기 중 실외 열교환부(미도시)에 팽창부(미도시)를 통하여 연결되어 있는 열교환기로서, 제습 운전시 응축기로서 동작을 하게 된다. 따라서, 흡입구를 통하여 유입된 공기는 상기 제 1 열교환기(31)를 거치면서 따뜻한 온풍이 되어 토출구를 통하여 토출된다.
이와 같이 상기 제 1 열교환기(31)를 통과한 온풍과, 제 2 열교환기(32)를 통과한 냉풍은 토출구의 근처에서 합쳐져 실내팬(35)에 의하여 외부로 토출되며, 냉풍과 온풍의 혼합풍은 제습 운전에 알맞도록 제어부에 의하여 그 양이 조절되어 실내 온도를 제어하게 된다.
한편, 상기 제 1 열교환기(31)와 제 2 열교환기(32)의 사이에는 실내 팽창기(33)와 2방향 밸브인 제 2 밸브(34)가 병렬로 연결되어 있다.
본 실시예에서는 상기 제 1 열교환기(31)의 일부가 상기 제 2 열교환기(32)와 토출구의 사이에 놓이도록 되어 있는데, 이는 제습 운전시 응축기로 동작하는 상기 제 1 열교환기(31)를 거친 액체+기체 상태의 냉매를 완전히 액화시키기 위함이다.
즉, 실내 열교환부의 공간적 제약상 충분한 응축 공정을 거치지 못함으로써, 액체+기체 상태의 2상 냉매가 상기 제 1 열교환기(31)를 빠져나오게 되는데, 본 실시예에서는 상기 제 1 열교환기(31)의 일부를 상기 제 2 열교환기(32)를 통과한 냉풍에 의하여 냉각시킴으로써, 상기 액체+기체 상태의 2상 냉매가 액체의 1상 냉매로 변환되게 된다.
이와 같이 상기 제 2 열교환기의 냉풍으로 과냉되어 실내 팽창기(33)로 유입되는 완전한 액체 상태이기때문에 종전과 같은 실내 팽창기로 인한 소음을 저하시킬 수 있다.
도 3은 응축기로 사용되는 상기 제 1 열교환부의 일부를 과냉시켰을 경우의 소음 억제를 측정한 결과를 나타내고 있다.
살펴보면, 포화 영역, 즉 상기 제 1 열교환부가 과냉되지 않아 유출되는 냉매가 액체+기체의 2상 상태인 경우 최고 24.1dB까지 소음이 발생하였으나, 과냉을 수행한 경우 소음이 21.8dB까지 줄어든 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제습용 에어컨의 실내 열교환부 구조를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 제습용 에어컨은 냉매와 실내 공기와의 열교환이 이루어지는 제 1 열교환기(31), 제 2 열교환기(32)와 더불어, 제 1 보조열교환기(31')를 포함한다. 더 정확하게는, 상기 제 1 열교환기(31), 제 2 열교환기(32) 및 제 1 보조열교환기(31')는, 상기 제습용 에어컨의 실내 열교환부(30)에 포함된다. 상기 실내 열교환부(30)는 압축부, 팽창부를 통하여 실외 열교환부에 연결되고, 상기 실내 열교환부(30)-압축부-실외 열교환부-팽창부가 순차적으로 연결되어 냉매 사이클을 형성한다.
상세히, 상기 제 1 열교환기(31)는 상기 팽창부를 통하여 실외 열교환부에 연결되고, 제습 운전시 응축기로서 동작을 하게 된다. 그리고, 상기 제 2 열교환기(32)는 압축기에 연결되고, 제습 운전시 증발기로서 동작을 하게 된다.
또한, 냉매 흐름을 기준으로 상기 제 1 열교환기(31)와 제 2 열교환기(32)의 사이에는, 제 1 보조 열교환기(31')와, 실내 팽창기와 2방향 밸브인 제 2 밸브가 연결된다. 보다 상세히, 상기 제 1 보조 열교환기(31')는 상기 제 1 열교환기(31)에 직접 연결된다. 그리고, 상기 제 2 밸브 및 상기 실내 팽창기는 상기 제 2 열교환기(32) 및 상기 제 1 보조열교환기(31')의 사이에 연결된다. 이때, 상기 제 2 밸브 및 상기 실내 팽창기는 서로 병렬로 연결된다.
한편, 상기 실내 열교환부의 내부 구조를 살쳐보면, 중앙의 실내팬(35)과 공기 흡기구 그릴(39) 사이에 열교환기(31,32)가 배치되어 있는 것을 알 수 있는데, 넓은 공간을 확보하기 쉬운 상부에서 제 1 열교환기(31)가 설치되며, 비교적 좁은 공간의 하부에 제 2 열교환기(32)가 설치된다. 이는 제습용으로 사용시 상기 제 2 열교환기(32)가 응축기로 사용되는데, 증발기보다 큰 용량을 필요로 하기 때문이다.
보다 구체적으로는 실내 열교환부 전면의 그릴(39)의 바로 내측 하부에 제 2 열교환기(32)가 위치하고, 상기 제 2 열교환기의 상부에 경사진 상태로 제 1 열교환기(31)가 위치하게 된다.
그리고, 상기 제 1 열교환기(31)와 제 2 열교환기(32)의 사이에 실내팬(35)이 위치한다. 또한, 상기 제 1 보조 열교환기(31')는 공간적으로 상기 제 2 열교환기(32)와 실내팬(35)의 사이에 위치한다.
한편, 상기 실내 열교환부의 에어플로를 설명하면, 먼저 상기 실내팬의 구동에 의하여 전면의 그릴(39) 및 상부의 유입구를 통하여 외부 공기가 상기 실내 열교환부 내부로 유입된다. 상기 실내 열교환부 내부로 유입된 공기는 상기 제 1, 2 열교환기(31,32)를 거치면서 냉각 또는 가열된다. 그리고, 상기 냉각 또는 가열된 공기는 상기 실내팬(35)을 지나 토출구를 통하여 상기 실내 열교환부의 외부로 토출된다. 이때, 토출구의 외측에 형성되는 배플(38)에 의하여 그 풍향이 변경된다. 또한, 이때 상기 제 1 보조 열교환기(31')는, 공간적으로 상기 제 2 열교환기(32)와 실내팬(35)의 사이에 위치되므로, 상기 실내팬에 의하여 형성되는 에어플로 상에서도 상기 제 2 열교환기(32)와 실내팬(35)의 사이에 위치하게 된다. 따라서, 상기 제 2 열교환기(32)를 통과한 공기 중 적어도 일부는 상기 제 1 보조 열교환기(31')을 통과한 후 상기 실내팬으로 유동하게 된다.
이와 같은 구성의 실내 열교환부의 동작을 살펴보면, 먼저 제습 운전 모드의 선택에 의하여 상기 제 1 보조 열교환기(31')와 제 2 열교환기(32) 사이에 설치되는 제 2 밸브는 폐쇄되고, 실내 팽창기는 개방된다. 이후 실내팬(35)의 가동으로 상기 그릴(39)를 통하여 공기가 유입되어 상기 제 1, 2 열교환기 및 제 1 보조 열교환기를 거쳐 토출구의 배플(38)을 통하여 토출된다.
이때 상기 제 2 열교환기(32)를 거친 차가운 냉풍은 상기 제 1 보조 열교환기(31')를 거치게 되면서 상기 제 1 보조 열교환기(31')를 냉각시키게 되는데, 이에 따라 상기 제 1 보조 열교환기(31')에서 실내 팽창기로 유입되는 냉매는 충분하게 과냉되어 액체+기체의 2상 상태가 아닌 액체의 1상 상태가 된다.
따라서, 팽창기로 유입되는 냉매의 불균일로 인하여 발생되는 소음의 발생이 억제되게 된다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 제습용 에어컨은 응축기로 사용되는 열교환기를 증발기로 사용되는 열교환기와 토출구 사이에 위치시킴으로써, 실내 팽창부에 유입되는 냉매를 과냉시켜 완전히 액체 상태로 만들 수 있다. 이에 따라 냉매의 불균일로 인한 소음의 발생이 억제되는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 냉매가 공기와 열교환하여 증발되는 증발기;
    상기 증발기에서 토출되는 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출되는 냉매가 공기와 열교환하여 응축되기 위한 응축기;
    상기 응축기로부터 토출되는 냉매를 팽창시키는 팽창부; 및
    상기 증발기를 통과하도록 공기를 강제유동시키는 증발기팬;을 포함하고,
    상기 응축기의 적어도 일부는 상기 증발기를 통과하는 공기의 유동 상에서, 상기 증발기보다 하류측에 위치되는 것을 특징으로 하는 제습용 에어컨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축기는,
    실외 공기에 노출되는 실외응축기; 및
    실내 공기에 노출되는 실내응축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제습용 에어컨.
  3. 실내 공기와 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실내열교환부;
    상기 냉매를 압축하기 위한 압축부;
    실외 공기와 상기 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환부; 및
    상기 냉매를 팽창시키기 위한 팽창부;를 포함하고,
    상기 실내열교환부는,
    상기 냉매가 증발되기 위한 증발기;
    상기 증발기를 통과하도록 공기를 강제유동시키는 팬; 및
    상기 냉매가 응축되고, 상기 팬에 의한 공기의 유동 상에서 상기 증발기와 팬 사이에 위치되는 응축기'를 포함하는 제습용 에어컨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실내열교환부는, 상기 증발기와 응축기를 연결하는 실내배관을 더 포함하고,
    상기 배관 상의 일측에는, 냉매를 팽창시키는 실내팽창기가 위치되는 것을 특징으로 하는 제습용 에어컨.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실내열교환부, 압축부, 실외열교환부, 팽창부 순으로 냉매사이클을 형성하는 냉매배관; 및
    냉매가 상기 팽창부 및 실내팽창기를 각각 우회할 수 있도록, 상기 팽창부 및 실내팽창기 각각에 병렬로 연결되는 제 1 밸브 및 제 2 밸브;를 더 포함하고,
    제습모드로 작동하는 경우에는 상기 제 1 밸브가 개방되고, 냉방모드로 작동하는 경우에는 상기 제 2 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 제습용 에어컨.
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