KR20110004152A - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공기조화기는 냉매가 압축되는 제 1 압축기와; 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 압축되는 제 2 압축기와; 제 2 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기와; 응축기에서 응축된 냉매 중 일부가 통과하면서 냉각되는 제 1 유로와 제 1 유로와 열교환되는 제 2 유로를 갖는 과냉 열교환기와; 과냉 열교환기에서 냉각된 냉매가 팽창되는 팽창기구와; 팽창기구에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기와; 응축기에서 응축된 냉매가 제 2 유로로 안내되는 제 1 바이패스 유로와; 제 1 바이패스 유로에 설치된 과냉 팽창기와; 제 2 유로를 통과한 냉매가 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매와 혼합되어 상기 제 2 압축기에서 압축되도록 상기 제 1 압축기와 제 2 압축기의 사이와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 2 바이패스 유로를 포함하여, 토출 과열도가 감소되어 과냉량이 증대되고 그로 인해 효율이 증대되는 이점이 있다.

공기조화기, 압축기, 과냉 열교환기, 바이패스 유로, 과냉 팽창기

Description

공기조화기{Air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 복수개의 압축기가 냉매를 다단 압축하는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기로 이루어지는 냉매의 냉동냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉난방 시키는 기기이다.

상기와 같은 공기조화기는 증발기가 물과 냉매를 열교환시키게 구성되고, 냉매와 열교환된 물이 통과하는 별도의 냉수 코일이 구비됨과 아울러 송풍기가 실내의 공기를 냉수 코일로 순환시키면, 물과 열교환된 공기가 실내를 냉방시킬 수 있게 된다.

상기 공기조화기는 그 운전시 압축기가 온되고 그 정지시 압축기가 오프되며, 압축기의 온시 냉수가 공기를 차갑게 하면서 실내를 냉방시키게 되는데, 압축기의 토출 과열도가 높으면, 효율이 낮고 압축기로 액냉매가 유입되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토출 과열도를 최소화하여 과냉량을 늘리고 효율을 높인 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는, 냉매가 압축되는 제 1 압축기와; 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 압축되는 제 2 압축기와; 상기 제 2 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매 중 일부가 통과하면서 냉각되는 제 1 유로와, 상기 제 1 유로와 열교환되는 제 2 유로를 갖는 과냉 열교환기와; 상기 과냉 열교환기에서 냉각된 냉매가 팽창되는 팽창기구와; 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매가 상기 제 2 유로로 안내되는 제 1 바이패스 유로와; 상기 제 1 바이패스 유로에 설치된 과냉 팽창기와; 상기 제 2 유로를 통과한 냉매가 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매와 혼합되어 상기 제 2 압축기에서 압축되도록 상기 제 1 압축기와 제 2 압축기의 사이와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 2 바이패스 유로를 포함한다.

상기 제 1 압축기와 제 2 압축기를 연결하는 압축기 연결배관을 포함한다.

상기 제 2 바이패스 유로는 상기 압축기 연결배관에 연결된다.

상기 과냉 열교환기는 상기 제 1 유로의 냉매와 상기 제 2 유로의 냉매가 서로 반대 방향으로 유동되게 형성된다.

상기 증발기는 냉매가 통과하는 쉘과, 상기 쉘 내부에 배치되고 상기 쉘과 열교환되는 물이 통과하는 튜브를 포함한다.

상기 증발기의 오일을 상기 제 1 압축기와 제 2 압축기로 회수하는 오일 회수 유로를 포함한다.

상기 오일 회수 유로는 상기 증발기에 연결된 증발기 연결 유로와, 상기 증발기 연결 유로와 상기 제 1 압축기를 연결하는 제 1 압축기 연결 유로와, 상기 증발기 연결 유로와 제 2 압축기를 연결하는 제 2 압축기 연결 유로를 포함한다.

상기 증발기 연결 유로에 설치된 캐필러리 튜브를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은, 과냉 열교환기에서 냉매를 과냉시킨 냉매가 제 1 압축기에서 압축된 냉매와 혼합되어 제 2 압축기에서 압축되므로, 토출 과열도가 감소되고, 그로 인해 과냉량이 증대되는 것에 의해 효율이 증대되는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 개략 구성도이다.

본 실시예에 따른 공기조화기는 에어 핸들링 유닛(1)과 칠러(3)와 냉각 탑(5)을 포함하고, 에어 핸들링 유닛(1)과 칠러(3)는 수배관(6)으로 연결되며, 칠러(3)와 냉각 탑(5)은 냉각수 배관(7)으로 연결된다.

에어 핸들링 유닛(1)은 실내 공기를 흡입하여 열교환시킨 후 실내로 토출하는 공조 유닛으로서, 환기 겸용 공조 유닛으로 구성되는 것도 가능하고, 비환기 공조 유닛으로 구성되는 것도 가능하다.

에어 핸들링 유닛(1)은 환기 겸용 공조 유닛으로 구성될 경우 실내 공기(I)와 실외 공기(O)를 흡입하되 흡입된 실내 공기 중 일부를 실외로 배출하고, 나머지 실내 공기를 실외 공기와 혼합하며, 혼합 공기를 냉수 코일등의 냉수 수요처(이하, 냉수 코일로 칭함)에서 열교환시킨 후 실내로 공급하고, 비환기 공조 유닛으로 구성될 경우 실내 공기(I)를 흡입하여 냉수 코일에서 열교환시킨 후 실내로 공급한다.

에어 핸들링 유닛(1)은 물이 통과하는 물 유로를 갖는 냉수 코일과, 냉수 코일로 실내 공기와 실외 공기의 혼합 공기 또는 실내 공기를 순환 송풍시키는 송풍팬을 포함한다.

에어 핸들링 유닛(1)은 환기 겸용 공조 유닛으로 구성되는 경우, 공기조화기가 설치된 건물이나 가옥 중에서 에어 핸들링 유닛(1)이 공조시키는 실내와 별도로 마련된 공조실이나 기계실 등에 설치되거나 실외에 설치된다.

에어 핸들링 유닛(1)은 비환기 공조 유닛으로 구성되는 경우, 에어 핸들링 유닛(1)이 공조시키는 실내에 설치되고, 실내 공기를 직접 흡입하여 냉수 코일에서 열교환시킨 후 실내로 직접 토출하는 팬 코일 유닛(FCU: Fan Coil Unit) 등으로 구성된다.

칠러(3)는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기로 이루어진 냉동 사이클을 이용하여 에어 핸들링 유닛(1)의 냉수 코일로 냉수를 공급하는 일종의 냉수 공급 유닛으로서, 지하실 등의 기계실이나 실외에 설치되고, 증발기에 수배관(6)이 연결되고, 응축기에 냉각수 배관(7)이 연결된다.

수배관(6)은 칠러(3)의 냉수가 에어 핸들링 유닛(1)으로 공급되는 냉수 유출관(6A)과, 에어 핸들링 유닛(1)을 통과한 냉수가 칠러(3)로 회수되는 냉수 회수관(6B)을 포함한다.

수배관(6)에는 냉수를 증발기와 냉수 코일로 순환시키는 냉수 펌프(미도시)가 설치된다.

냉각수 배관(7)은 냉각 탑(5)의 냉각수가 칠러(3)의 응축기로 유입되는 냉각수 입수 배관(7A)과, 칠러(3)의 응축기에서 유출된 냉각수가 냉각 탑(5)으로 회수되는 냉각수 출수 배관(7B)을 포함한다.

냉각수 배관(7)에는 냉각수가 냉각탑(5)과 칠러(3)의 응축기를 순환되게 냉각수를 펌핑시키는 냉각수 펌프(8)가 설치된다.

냉각수 펌프(8)는 후술하는 제어부(74)에 통신선으로 연결되어 제어된다.

도 2는 도 1에 도시된 에어 핸들링 유닛의 측면도이다.

에어 핸들링 유닛(1)은 내부에 공간을 갖고 실내 공기 흡입부(22A)와, 실내 공기 배출부(22B)와, 외기 공기 흡입부(22C)와, 공조 공기 배출부(22D)가 형성된 에어 핸들링 유닛 케이스(22)와, 에어 핸들링 유닛 케이스(22)의 내부에 설치되어 실외 공기와 실내 공기를 유동시키는 송풍팬(27)(28)과, 에어 핸들링 유닛 케이스(22)의 내부에 설치되어 공조 공기 배출부(22D)를 향해 유동되는 공기를 냉수와 열교환시키는 냉수 코일(40)을 포함한다.

에어 핸들링 유닛(1)에는 실내의 공기가 실내 공기 흡입부(22A)를 통해 에어 핸들링 유닛 케이스(22)로 흡입되도록 실내와 실내 공기 흡입부(22A)를 연통시키는 환기 덕트(22E)가 연결되고, 실내 공기 흡입부(22A)를 통해 에어 핸들링 유닛 케이스(22) 내부로 흡입된 공기 중 일부가 실외로 배출되도록 실내 공기 배출부(22B)와 실외를 연통시키는 배기 덕트(22F)가 연결되며, 실외 공기가 실외 공기 흡입부(22C)를 통해 에어 핸들링 유닛 케이스(22)로 내부로 흡입되도록 실외와 실외 공기 흡입부(22C)를 연통시키는 외기 덕트(22G)가 연결되며, 에어 핸들링 유닛 케이스(22) 내부에서 공조된 공기가 실내로 공급되도록 공조 공기 배출부(22D)와 실내를 연통시키는 급기 덕트(22H)가 연결된다.

환기 덕트(22E)는 실내 공기 흡입부(22A)에 연결되고, 배기 덕트(22F)는 실내 공기 배출부(22B)에 연결되며, 외기 덕트(22G)는 실외 공기 흡입부(22C)에 연결되고, 급기 덕트(22H)는 공조 공기 배출부(22D)에 연결된다.

에어 핸들링 유닛(1)은 실내 공기 흡입부(22A)로 흡입된 실내 공기 중 일부가 실내 공기 배출부(22B)를 통해 실외로 배기되고, 나머지가 외기 공기 흡입부(22C)로 흡입된 실외 공기와 혼합되며, 혼합된 공기가 냉수 코일(40)와 열교환된 후 공조 공기 배출부(22D)와 급기 덕트(22H)를 통해 실내로 공급되게 구성되는 바, 공기 유동 방향으로 냉수 코일(40) 이전에 실내 공기와 실외 공기가 혼합되는 혼합 챔버(26: Mixing Chamber)가 위치된다.

송풍팬(27)(28)은 실내 공기의 유동 방향으로 실내 공기 흡입부(22A)와 실내 공기 배출부(22B)의 사이에 위치되어 실내 공기를 에어 핸들링 유닛 케이스(22) 내부로 흡입하여 송풍하는 리턴 팬(27)과, 혼합 공기의 유동 방향으로 냉수 코일(40)와 공조 공기 배출부(22D)의 사이에 위치되어 혼합 공기를 냉수 코일(40)로 흡인시킨 후 공조 공기 배출부(22D)를 향해 송풍시키는 공급 팬(28)을 포함한다.

송풍팬(27)(28)은 풍량을 조절할 수 있도록 풍량 가변형 송풍팬로서, 블로워(29)와, 블로워(29)를 둘러싸고 공기 흡입구(30)과 공기 토출구(31)가 형성된 하우징(32)과, 블로워(29)를 회전시키는 블로워 구동원(33)을 포함한다.

블로워 구동원(33)은 블로워(29)의 회전 중심에 회전축이 연결된 모터로 이루어지는 것도 가능하고, 블로워(29)의 회전 중심에 연결된 샤프트(34)와, 하우징(32) 외부에 위치되게 설치된 모터(35)와, 모터(35)의 구동력을 샤프트로 전달하는 연결하는 구동 풀리(36)와 벨트(37)와 종동풀리(38)를 포함하는 동력전달부재로 구성된다.

모터(35)는 풍속이 가변되는 인버터 모터로 이루어진다.

냉수 코일(40)은 혼합 공기와 냉수가 열교환되어 혼합 공기가 냉각되게 하는 일종의 실내 열교환기로서, 혼합 챔버(26)와 공급 팬(28)의 사이에 위치되게 설치된다.

에어 핸들링 유닛(1)은 혼합 공기 중의 실내 공기와 실외 공기의 비율을 조절하는 댐퍼(43)(44)(45)를 포함한다.

댐퍼(43)(44)(45)는 실내 공기 배출부(22B)에 설치되어 실내 공기 배기량을 조절하는 배기 댐퍼(43)와, 외기 공기 흡입부(22C)에 설치되어 실외 공기 흡기량을 조절하는 외기 댐퍼(44)와, 혼합 챔버(26)에 설치되어 실내 공기 중 혼합 챔버(26)로 흡입되는 공기량을 조절하는 혼합 댐퍼(45)를 포함한다.

도 3은 도 1에 도시된 칠러의 개략 구성도이다.

칠러(3)는 복수개의 압축기(50)(51)와, 응축기(52)와, 과냉각 열교환기(53)와, 팽창기구(54)와, 증발기(55)를 포함하고, 압축기(50)(51)와 응축기(52)와 과냉각 열교환기(53)와 팽창기구(54)와 증발기(55)는 하나의 칠러 케이스(미도시) 내에 설치되어 하나의 유닛으로 일체화된다.

복수개의 압축기(50)(51)는 냉매를 다단으로 압축되게 하는 것으로서, 압축 용량이 가변되는 용량 가변식 압축기로 구성되는 것도 가능하고, 압축 용량이 고정인 정속 압축기로 구성되는 것도 가능하며, 왕복동식 압축기, 로터리 압축기, 인버터 압축기 스크류 압축기 등으로 구성된다.

복수개의 압축기(50)(51)는 그 개수에 한정되지 않으나, 냉매가 압축되는 제 1 압축기(50)와; 제 1 압축기(50)에서 압축된 냉매가 압축되는 제 2 압축기(51)로 이루어진 것으로 설명한다.

제 1 압축기(50)와 제 2 압축기(51)는 제 1 압축기(50)의 토출측과 제 2 압 축기(51)의 흡입측이 압축기 연결배관(61)으로 연결된다.

응축기(52)는 도 1에 도시된 냉각탑(5)에서 공급되는 냉각수에 의해 냉매가 응축되게 하는 것으로서, 냉매와 물 중 어느 하나가 통과하는 쉘(52a)과, 쉘(52a)의 양단을 막는 복수개 칸막이(미도시)와, 쉘(52a)의 양단을 덮는 복수개 캡(52b)(52c)과, 냉매와 물 중 다른 하나가 통과하며 복수개의 칸막이를 관통하여 캡(52b)(52c) 내부와 연통되게 배치되는 복수개의 이너 튜브(미도시)를 포함하는 쉘-튜브형 열교환기로서, 이하, 물이 복수개의 캡(52b)(52c)과 이너 튜브를 통과하고, 냉매가 쉘(52a)과 복수개의 이너 튜브 사이를 통과하는 것으로 설명한다.

응축기(52)는 쉘(52a)에 냉매가 유입되는 냉매 유입구(54d)와, 냉매가 유출되는 냉매 유출구(54e)가 형성된다.

응축기(52)는 냉매 유입구(54d)에 제 2 압축기(51)와 응축기(52)를 연결하는 압축기-응축기 연결배관(62)이 연결된다.

응축기(52)는 냉매 유출구(54e)에 응축기(52)와 과냉 열교환기(53)의 후술하는 제 1 유로(58)를 연결하는 응축기-과냉 열교환기 연결배관(63)이 연결된다.

응축기(52)는 복수개 캡(52b)(52c) 중 적어도 하나에 도 1에 도시된 냉각수 배관(7) 중 냉각수 출수 배관(7B)이 연결되는 냉각수 유출구(52f)와 냉각수 배관(7) 중 냉각수 입수 배관(7A)이 연결되는 냉각수 유입구(52g)가 형성된다.

즉, 응축기(52)는 도 1에 도시된 냉각수 펌프(8)의 구동시, 냉각탑(5)에서 냉각된 냉각수가 응축기(52)의 내부로 유입되어 압축기(51)에서 압축된 냉매를 응축시킨 후 냉각탑(5)으로 순환되고, 냉매는 응축된 상태로 응축기-과냉 열교환기 연결배관(63)으로 흐른다.

과냉 열교환기(53)는 응축기(52)에서 응축된 냉매 중 일부가 통과하면서 냉각되는 제 1 유로(58)와, 제 1 유로(60와 열교환되는 제 2 유로(59)를 갖는다.

제 1 유로(58)는 응축기(52)에서 응축된 냉매 중 일부가 통과하면서 제 2 유로(59)를 통과하는 냉매로 열을 빼앗기면서 과냉되는 냉각 유로이다.

제 2 유로(59)는 응축기(52)에서 제 1 유로(58)로 흐르지 않는 나머지 냉매가 통과하면서 제 1 유로(58)를 통과하는 냉매의 열을 빼앗는 흡열 유로이다.

과냉 열교환기(53)는 제 1 유로(58)의 냉매와 제 2 유로(59)의 냉매가 서로 반대 방향으로 유동되게 형성된다.

팽창기구(54)는 과냉 열교환기(53)에서 냉각된 냉매가 팽창되는 것으로서, 캐필러리 튜브나 전자팽창밸브(EEV, electronic expansion valves)로 이루어진다.

팽창기구(54)는 과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)와 과냉각 열교환기-팽창기구 연결배관(64)로 연결된다.

증발기(55)는 팽창기구(54)에서 팽창된 냉매가 증발되면서 물을 냉각시키는 물 쿨러로서, 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 물이 통과하는 물 유로가 열교환부재를 사이에 두고 형성된다.

증발기(55)는 냉매와 물 중 어느 하나가 통과하는 쉘(55a)와, 쉘의 양단을 막는 복수개 칸막이와, 쉘(55a)의 양단을 덮는 복수개 캡(55b)(55c)과, 냉매와 물 중 다른 하나가 통과하며 복수개의 칸막이를 관통하여 캡(55b)(55c) 내부와 연통되게 배치되는 복수개의 이너 튜브(미도시)를 포함하는 쉘-튜브형 열교환기로서, 이 하, 물이 복수개의 캡과 이너 튜브를 통과하고, 냉매가 쉘과 복수개의 이너 튜브 사이를 통과하는 것으로 설명한다.

증발기(54)는 쉘(55a)에 냉매가 유입되는 냉매 유입구(55d)와, 냉매가 유출되는 냉매 유출구(55e)가 형성된다.

증발기(55)는 냉매 유입구(55d)가 팽창기구(53)와 팽창기구-증발기 연결배관(65)으로 연결된다.

증발기(55)는 냉매 유출구(55e)가 복수개의 압축기(50)(51) 중 제 1 압축기(50)와 증발기-압축기 연결배관(66)으로 연결된다.

증발기(55)는 복수개 캡(55b)(55c) 중 적어도 하나에 도 1에 도시된 수배관(6) 중 냉수 유출관(6A)가 연결되는 냉수 유출구(55f)가 형성되고, 수배관(6) 중 냉수 회수관(6B)이 연결되는 냉수 회수구(55g)가 형성된다.

즉, 증발기(55)는 냉매에 의해 차가워진 냉수가 도 1에 도시된 수배관(6)을 통해 에어 핸들링 유닛(1)으로 공급된 후 증발기(55)로 순환되고, 냉매는 증발된 상태로 제 1 압축기(51)로 이동된다.

증발기(55)는 냉매가 이너 튜브와 쉘(55a) 사이에 차게 되는데, 오일이 액냉매의 상면에 위치되고, 이러한 오일은 오일 회수 유로(56)를 통해 제 1 압축기(50)및 제 2 압축기(51)로 회수된다.

오일 회수 유로(56)에는 증발기(55)에 연결된 증발기 연결 유로(56a)와, 증발기 연결 유로(56a)와 제 1 압축기(50)를 연결하는 제 1 압축기 연결 유로(56b)와, 증발기 연결 유로(56a)와 제 2 압축기(51)를 연결하는 제 2 압축기 연결 유 로(56c)를 포함한다

오일 회수 유로(56) 특히, 증발기 연결 유로(56a)에는 캐필러리 튜브나 전자팽창밸브 등의 팽창기구(57)가 설치된다.

본 실시예에 따른 공기조화기는 응축기(52)에서 응축된 냉매가 제 2 유로로 안내되는 제 1 바이패스 유로(67)와; 제 1 바이패스 유로(67)에 설치된 과냉 팽창기(68)와; 제 2 유로(59)를 통과한 냉매가 제 1 압축기(50)에서 압축된 냉매와 혼합되어 제 2 압축기(51)에서 압축되도록 제 1 압축기(50)와 제 2 압축기(51)의 사이와 제 2 유로(59)를 연결하는 제 2 바이패스 유로(69)를 더 포함한다.

제 1 바이패스 유로(67)는 일단이 응축기-과냉 열교환기 연결배관(62)에 연결되고, 타단이 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)에 연결된다.

과냉 팽창기(68)는 제 1 바이패스 유로(67)를 통과하는 냉매를 응축압력과 증발압력 사이의 압력으로 팽창시키는 것으로서, 캐필러리 튜브나 전자팽창밸브(EEV, electronic expansion valves)로 이루어진다.

제 2 바이패스 유로(69)는 일단이 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)에 연결되고, 타단이 압축기 연결배관(61)에 연결된다.

즉, 응축기(52)에서 응축된 냉매 중 일부는 과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)를 통과하면서 과냉된다.

그리고, 응축기(52)에서 응축된 냉매 중 과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)로 유동되지 않는 나머지 냉매는 제 1 바이패스 유로(67)를 통과하면서 과냉 팽창기(68)에서 팽창되고, 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)를 통과하면서 제 1 유 로(58)의 냉매로부터 열을 빼앗은 후 제 2 바이패스 유로(69)를 통해 압축기 연결배관(61)으로 흐른다.

상기와 같이 제 1 바이패스 유로(67)와 과냉 팽창기(68)와 제 2 바이패스 유로(69)를 통해 압축기 연결배관(61)으로 흐르는 냉매의 과열도는 제 2 압축기(51)의 흡입측 온도와, 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)와 과냉각 팽창기(68) 사이의 온도의 차에 의해 조절된다.

한편, 칠러(3)는 수배관(6)에 냉수를 순환되게 펌핑시키는 냉수 펌프(70)가 설치된다.

냉수 펌프(70)는 수배관(6) 중 에어 핸들링 유닛(1) 내부에 위치하는 부분에 설치되는 것도 가능하고, 칠러(3) 내부에 위치하는 부분에 설치되는 것도 가능하며, 에어 핸들링 유닛(1)과 칠러(3)의 사이에 위치하는 부분에 설치되는 것도 가능하며, 그 제어나 전선 연결 등이 용이하도록 에어 핸들링 유닛(1) 내부나 칠러(3) 내부에 위치되게 설치되는 것이 바람직하다.

냉수 펌프(70)는 후술하는 제어부(74)에 통신선으로 연결되어 제어된다.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 제어 블록도이다.

공기조화기는 공기조화기를 조작하는 조작부(72)와, 조작부(72)의 조작에 따라 공기조화기를 제어하는 제어부(74)를 더 포함한다.

조작부(72)는 운전/정지 입력부와, 희망온도 입력부 등을 포함한다.

제어부(74)는 조작부(72)의 조작에 따라 냉각수 펌프(8)와, 송풍팬(27)(28) 와, 제 1,2 압축기(50)(51)와, 팽창기구(54)와, 냉수 펌프(70) 등을 동작시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 조작부(72)를 통해 공기조화기를 조작시키면, 제어부(74)는 에어 핸들링 유닛(1)은 송풍팬(27)(28)을 구동시키고, 칠러의 제 1 압축기(50)와 제 2 압축기(51)와 냉수 펌프(70)와 냉각수 펌프(8)를 구동시킨다.

냉각수 펌프(8)의 구동시 냉각탑(5)의 냉각수는 냉각탑(5)과 응축기(52)를 순환하면서 응축기(52)를 냉각시킨다.

냉수 펌프(70)의 구동시 냉수는 에어 핸들링 유닛(1)의 냉수 코일(40)과 칠러(3)의 증발기(55)를 순환하면서 증발기(55)에 의해 냉각된다.

압축기(51)의 구동시 에어 핸들링 유닛(1)은 송풍팬(27)(28)이 구동되고, 실내 공기(I)는 일부가 실외로 배출되며, 나머지가 실외 공기(O)와 혼합된 후 냉수 코일(40)을 통과하면서 냉각된 후 실내로 토출된다.

제 1, 2 압축기(50)(51)의 구동시 압축된 냉매는 압축기-응축기 연결배관(62)을 통해 응축기(52) 내부로 유동되어 응축기(52)에서 응축되고, 응축된 냉매 중 일부는 응축기-과냉 열교환기 연결배관(62)을 통해 과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)로 흐르고, 응축된 냉매 중 나머지는 응축기-과냉 열교환기 연결배관(62)과 제 1 바이패스 유로(67)를 통해 과냉 팽창기(68)에서 팽창된 후 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)로 흐른다.

제 2 유로(59)로 흐르는 냉매는 과냉 팽창기(68)에서 팽창되어 제 1 유 로(58)를 흐르는 냉매 보다 상대적으로 저온이고, 제 1 유로(58)를 흐르는 냉매의 열을 빼앗으면서, 제 1 유로(58)를 흐르는 냉매를 과냉시키면서 자신은 과열된다.

과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)를 흐르는 냉매는 과냉된 상태로 과냉각 열교환기-팽창기구 연결배관(64)를 통해 팽창기구(54)로 흐르고, 팽창기구(54)에서 팽창된 후 팽창기구-증발기 연결배관(65)을 통해 증발기(55)로 유입되어 증발된다.

증발된 냉매는 증발기-압축기 연결배관(66)을 통해 제 1 압축기(50)로 흡입되어 압축되고, 이후 압축기 연결배관(61)으로 토출된다.

한편, 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)에서 과열된 냉매는 제 2 바이패스 유로(69)를 통해 압축기 연결배관(61)으로 흐르고, 이때, 제 1 압축기(50)에서 압축기 연결배관(61)으로 토출된 냉매와 혼합되며, 혼합된 상태로 제 2 압축기(51)에서 압축된 후 상기와 같은 과정을 반복한다.

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 P-h 선도이다.

본 실시예에 따른 공기조화기의 운전시 제 2 압축기(51)에서 도 5의 3->4의 과정을 거치면서 압축된 냉매는 도 5의 4->5의 과정을 거치면서 응축되고, 응축된 냉매 중 일부가 과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)에서 도 5의 5->6의 과정을 거치면서 과냉되고, 응축된 냉매 중 나머지가 과냉 팽창기(68)에서 도 5의 5->6′의 과정을 거치면서 팽창된 후 열교환기(53)의 제 2 유로(59)에서 도 5의 6′->3의 과정을 거치면서 과열된다.

이때, 응축된 냉매 중 과냉 팽창기(68)에서 팽창되는 냉매는 응축기(52)의 응축압력과 증발기(55)의 증발압력 사이의 압력으로 팽창된다.

한편, 과냉 열교환기(53)의 제 1 유로(58)에서 과냉된 냉매는 팽창기구(54)를 통과하면서 팽창되어 도 5의 6->7의 과정을 거치고, 이후 증발기(55)를 통과하면서 증발되어 도 5의 7->1의 과정을 거친다.

상기와 같이 증발된 냉매는 제 1 압축기(50)에서 압축되면서 도 5의 1->2의 과정을 거친 후 과냉 팽창기(68)와 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)를 통과한 냉매와 혼합된 후 제 2 압축기(51)에서 압축된다.

한편, 상기와 같은 냉매의 압축시, 제 1,2 압축기(50)(51)에서 압축되는 냉매는 도 5의 1->2->2′->4의 과정으로 진행되지 않고, 도 5의 1->2->3->4의 과정이 진행된다. 즉, 제 1 압축기(50)와 제 2 압축기(51)의 구동에 따른 토출 과열도는 과냉 팽창기(68)와 과냉 열교환기(53)의 제 2 유로(59)를 통과한 냉매가 제 1 압축기(50)의 흡입단으로 흡입되는 경우 보다 도 5의 2′->4 만큼의 토출 과열도를 줄게 되고, 과냉량이 높아지면서 효율이 높게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 개략 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 에어 핸들링 유닛의 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 칠러의 개략 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 제어 블록도,

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기 일실시예의 P-h 선도이다.

Claims (8)

1. 냉매가 압축되는 제 1 압축기와;

   상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매가 압축되는 제 2 압축기와;

   상기 제 2 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기와;

   상기 응축기에서 응축된 냉매 중 일부가 통과하면서 냉각되는 제 1 유로와, 상기 제 1 유로와 열교환되는 제 2 유로를 갖는 과냉 열교환기와;

   상기 과냉 열교환기에서 냉각된 냉매가 팽창되는 팽창기구와;

   상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기와;

   상기 응축기에서 응축된 냉매가 상기 제 2 유로로 안내되는 제 1 바이패스 유로와;

   상기 제 1 바이패스 유로에 설치된 과냉 팽창기와;

   상기 제 2 유로를 통과한 냉매가 상기 제 1 압축기에서 압축된 냉매와 혼합되어 상기 제 2 압축기에서 압축되도록 상기 제 1 압축기와 제 2 압축기의 사이와 상기 제 2 유로를 연결하는 제 2 바이패스 유로를 포함하는 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 압축기와 제 2 압축기를 연결하는 압축기 연결배관을 포함하는 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 바이패스 유로는 상기 압축기 연결배관에 연결된 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 과냉 열교환기는 상기 제 1 유로의 냉매와 상기 제 2 유로의 냉매가 서로 반대 방향으로 유동되게 형성된 공기조화기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발기는 냉매가 통과하는 쉘과, 상기 쉘 내부에 배치되고 상기 쉘과 열교환되는 물이 통과하는 튜브를 포함하는 공기조화기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 증발기의 오일을 상기 제 1 압축기와 제 2 압축기로 회수하는 오일 회수 유로를 포함하는 공기조화기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 오일 회수 유로는 상기 증발기에 연결된 증발기 연결 유로와, 상기 증발기 연결 유로와 상기 제 1 압축기를 연결하는 제 1 압축기 연결 유로와, 상기 증발기 연결 유로와 제 2 압축기를 연결하는 제 2 압축기 연결 유로를 포함하는 공기 조화기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 증발기 연결 유로에 설치된 캐필러리 튜브를 포함하는 공기조화기.

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