KR100664538B1 - Secondary heat exchanger for air conditioner - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기는, 일측에 냉매유입탱크 및 냉매배출탱크를 갖는 열교환기의 냉매유입구 및 냉매배출구에 각각 연결되는 냉매유입유로 및 냉매배출유로를 내장하는 접속커넥터; 상기 접속커넥터에 접합되며, 상기 냉매유입유로 및 상기 냉매배출유로에 각각 연결되고 상호 접하는 복수 개의 냉매유입유로 및 냉매배출유로를 내장하는 본체; 상기 본체의 상단에 접합되며, 상기 본체 냉매유입유로를 응축기의 냉매배출라인에 연결하는 냉매유입유로와, 상기 본체 냉매배출유로를 압축기 냉매흡입라인에 연결하는 냉매배출유로를 내장하는 블록커넥터; 상기 접속커넥터의 냉매유입유로상에 설치되는 냉매 교축용 오리피스 튜브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이와 같은 구성에 따르면, 교축되기 전 고온고압의 액상냉매를 증발기 후류측 저온 저압의 액상 냉매와 열교환시켜 과냉화함으로써 냉매유동을 안정화하여 공기조화장치의 냉방성능을 크게 향상할 수 있다. 또한 그 구성 및 냉매배관구조가 아주 단순화되어 공기조화장치의 소형화 및 고효율화를 도모할 수 있고, 2차 열교환기 추가에 따른 비용 상승을 최대한 억제할 수 있다.The secondary heat exchanger for an air conditioner according to the present invention includes a connection connector having a coolant inlet flow path and a coolant discharge flow path respectively connected to a coolant inlet port and a coolant outlet port of a heat exchanger having a coolant inlet tank and a coolant discharge tank on one side thereof; A main body bonded to the connection connector and having a plurality of refrigerant inflow passages and refrigerant discharge passages connected to and connected to the refrigerant inflow passage and the refrigerant discharge passage, respectively; A block connector bonded to an upper end of the main body, and having a refrigerant inflow passage connecting the main body refrigerant inflow passage to the refrigerant discharge line of the condenser and a refrigerant discharge passage connecting the main body refrigerant discharge passage to the compressor refrigerant suction line; And an orifice tube for refrigerant throttling installed on the refrigerant inlet flow path of the connection connector. According to such a configuration, the liquid refrigerant of the high temperature and high pressure before being throttled is exchanged with the liquid refrigerant of the low temperature and low pressure downstream of the evaporator. In order to stabilize the refrigerant flow, the cooling performance of the air conditioner can be greatly improved. In addition, the configuration and the refrigerant piping structure are greatly simplified, so that the air conditioner can be miniaturized and highly efficient, and the increase in cost due to the addition of the secondary heat exchanger can be suppressed as much as possible.
공기조화장치, 증발기, 2차 열교환, 과냉화Air Conditioner, Evaporator, Secondary Heat Exchanger, Supercooling
Description
도 1은 일반적인 공기조화장치의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a general air conditioner.
도 2는 2차 열교환기를 구비하는 공기조화장치의 구성을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an air conditioner having a secondary heat exchanger.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기를 구비한 증발기 전후 구성을 보인 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration before and after the evaporator having a secondary heat exchanger for an air conditioner according to the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기가 설치된 증발기 사시도.Figure 4 is a perspective view of the evaporator installed secondary heat exchanger for an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기의 분해사시도.5 is an exploded perspective view of a secondary heat exchanger for an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선 단면도,6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5;
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 선 단면도.FIG. 7 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 5; FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
4 : 증발기 7 : 2차 열교환기4: evaporator 7: secondary heat exchanger
71 : 접속커넥터 71a,72a : 냉매유입유로71:
71b, 72b : 냉매배출유로 71d : 냉매배출탱크부71b, 72b:
72 : 본체 73 : 캡(Cap)72: main body 73: cap
74 : 블록 커넥터(Block Connector) 712 : 오리피스 튜브(Orifice Tube)74: Block Connector 712: Orifice Tube
713 : 유량제어밸브 716 : 다이아프램(Diaphragm)713: flow control valve 716: diaphragm
721 : 방열핀(Fin) 722 : 열교환튜브721: fin fin 722: heat exchange tube
본 발명은 공기조화장치에 있어서 고온 고압의 액상냉매를 교축되기 전에 증발기 후류측 저온 저압의 액상 냉매와 열교환시켜 과냉화함으로써 냉매유동을 안정화하여 냉방성능을 향상시키는 공기조화장치의 2차 열교환기에 관한 것으로, 특히, 구성이 단순하여 제조원가가 낮고 공기조화장치 소형화에도 기여할 수 있는 공기조화장치의 2차 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary heat exchanger of an air conditioner which improves cooling performance by stabilizing a refrigerant flow by exchanging heat with a liquid refrigerant of a low temperature low pressure on the downstream side of an evaporator before condensing the liquid refrigerant of a high temperature and high pressure in the air conditioner. In particular, the present invention relates to a secondary heat exchanger of an air conditioner, which is simple in construction and low in manufacturing cost and can contribute to miniaturization of the air conditioner.
자동차의 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드 실드(Wind Shield)에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상적으로, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입한 후 이 공기를 가열 또는 냉각시켜 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 환기한다.The air conditioner of the vehicle is installed for cooling and heating the interior of the car during the summer or winter, or to remove the frost caused by the wind shield during the rain or winter, so that the driver can secure the front and rear view. As an interior of a vehicle, such an air conditioner is usually equipped with a heating system and a cooling system at the same time, and after the air or bet is selectively introduced, the air is heated or cooled to blow into the interior of the vehicle to cool the interior of the vehicle. Heat or vent.
상기와 같은 공조장치가 갖추게 되는 냉방시스템은 통상적인 냉동사이클에 의해 열교환매체인 냉매를 순환시키면서 자동차 실내의 열을 냉매를 통하여 외부로 발산하여 자동차 실내를 냉방하게 된다. The air conditioning system equipped with the air conditioner as described above cools the interior of a vehicle by dissipating heat inside the vehicle to the outside through the refrigerant while circulating the refrigerant that is a heat exchange medium by a conventional refrigeration cycle.
통상 공기조화장치의 냉방시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 팽창밸브(3)에서 팽창된 냉매를 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열을 이용하여 자동차 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등으로 이루어진 냉동사이클을 포함하고 있으며, 이에, 다음과 같은 순환과정을 통하여 자동차의 실내를 냉방하게 된다.In general, as shown in FIG. 1, a cooling system of an air conditioner includes a
먼저, 압축기(1)가 엔진의 동력으로 구동되면서 저온저압의 기상 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 응축기(2)로 토출하고, 응축기(2)는 압축기(1)에 의해 고온고압의 상태로 된 냉매를 냉각팬(미도시)의 송풍작용으로 응축시켜 중온고압의 액체로 만든다. 응축기(2)에서 중온고압의 액체 상태로 나온 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용에 의해 급속히 팽창되어 저온저압의 습포화 기체 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 팽창된 냉매를 외부공기와의 열교환으로 증발시켜 저온저압 기체 상태로 다시 압축기(1)로 보낸다. 이 때 송풍팬(미도시)이 자동차 실내/외 공기를 도입하여 증발기(4)를 거쳐 자동차 실내로 송풍함으로써 그 송풍공기가 증발기(4)에서 액상 냉매의 증발잠열로 냉각된 후 자동차 실내로 유입되면서 자동차 실내가 냉방된다. 참고로, 도 1에서 부호 5는 응축기(2)에서 나온 액상의 냉매에 혼합된 기상의 냉매를 분리하여 액상의 냉매만 팽창밸브(3)로 보내는 역할을 하는 리시버 드라이어(Receiver Drier)를 나타낸 것이다.First, while the
상술한 바와 같은 공기조화장치의 냉방작용에 있어서, 팽창밸브(3)의 교축작 용에 의해 저온저압의 습포화상태로 된 냉매는 증발기(4)를 거치는 동안 자동차 실내로 송풍되는 공기와 열교환된다. 이 때 냉매의 과냉도는 공기조화장치 냉방효율에 직접적으로 영향을 주는 인자(因子)로서, 이 냉매의 과냉도가 증가되면, 냉매유동이 안정화되고 증발기에서의 냉매 압력강하량이 작아져 공기조화장치의 냉방효율이 증대되고 압축기의 동력소모량도 감소하게 된다.In the cooling operation of the air conditioner as described above, the refrigerant brought into a low-temperature low-pressure wet state by the throttling of the
도 2에 도시된 공기조화장치의 2차 열교환기(6)는 증발기(4)에 유입되는 냉매의 과냉도를 증가시키기 위한 것으로서, 교축기구(팽창밸브)(3)에서 교축되기 전의 고온 고압의 액상냉매를 증발기(4) 후류측 저온저압의 기상 냉매와 열교환시켜 과냉화함으로써 냉매유동을 안정화하고, 또 냉매의 비체적 감소로 유속이 저하되어 냉매배관 및 열교환기에서 압력강하량 감소에 기여하여 냉방시스템의 효율을 증가시켜 압축기 동력소모량을 감소시킨다. 또한, 증발기(4) 배출측 저압냉매의 과열도를 적정화하여 압축기(1)에 유입되는 냉매의 비체적을 감소시킴으로써 압축기(1) 체적효율을 최대화하여 결과적으로 냉방시스템의 효율을 증대시킨다.The
이와 같이, 2차 열교환기는 팽창밸브에 의해 교축되기 전의 고온고압의 기상냉매와 증발기 후류측 저온저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 교축되기 전의 냉매를 과냉화하고 압축기에 유입되는 냉매의 과열도를 적정하게 하여 압축기(1), 응축기(2) 및 증발기(4)의 고효율화를 도모하는 것이다. 이에, 응축기(2) 및 증발기(4)의 축소설계를 가능하게 하여 공기조화장치의 고효율화 및 소형화에도 기여할 수 있다.As described above, the secondary heat exchanger exchanges heat between the high temperature and high pressure gaseous refrigerant before being throttled by the expansion valve and the gaseous refrigerant of the low temperature and low pressure downstream of the evaporator, thereby supercooling the refrigerant before being throttled and reducing the superheat degree of the refrigerant flowing into the compressor. By making it suitable, the
그러나, 이와 같은 장점에도 불구하고, 종래 2차 열교환기는 구성이 복잡하 여 공기조화장치를 대형화시키는 문제점과, 또 배관이 복잡하게 얽힘에 따라 생기는 여러 접속부에서 압력 강하량이 지나치게 크게 발생하여 냉방효율을 높이는데 한계를 가지고 있다는 문제점을 가지고 있었다.However, in spite of these advantages, the conventional secondary heat exchanger has a complicated configuration and increases the size of the air conditioner, and in addition, the pressure drop is excessively generated at various connections caused by the complicated entanglement of the pipes. There was a problem that there was a limit to increase.
이러한 문제점을 단편적이나마 해소한 것으로는 일본국 특개평 6-185831호에서 공개된 2차 열교환기가 있는데, 이 2차 열교환기는 증발기의 측면에 일체로 조립되어 2차 열교환기가 차지하는 부피를 줄일 수는 있었으나, 이중 교축기능 및 냉매 바이패스(Bypass) 회로 등이 추가되어 구조가 복잡하다는 다른 문제점을 안고 있었다.A partial solution to this problem is the secondary heat exchanger disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-185831. The secondary heat exchanger was assembled integrally on the side of the evaporator, but the volume occupied by the secondary heat exchanger was reduced. Another problem is that the structure is complicated by the addition of a dual throttling function and a refrigerant bypass circuit.
또한 일본국 특개평 10-103812 호로서 공개된 2차 열교환기는, 교축기구를 열교환기내에 내장하여 구성품의 숫자를 상당히 줄였으나 각 구성들 사이의 배관구조가 복잡하고 그에 따라 접속부도 많다는 단점을 가지고 있었다.In addition, the secondary heat exchanger disclosed as Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-103812 reduces the number of components by incorporating a throttling mechanism into the heat exchanger, but has a disadvantage in that the piping structure between the components is complicated and there are many connections. there was.
뿐만 아니라, 상술한 바와 같은 종래의 2차 열교환기들은 냉매교축기구로서 팽창밸브를 사용하고 있기 때문에, 냉방부하가 작을 때 냉매유량을 대폭 증가시켜 종종 공기조화장치를 제어불능상태에 빠뜨리는 문제점도 가지고 있었다. 즉, 팽창밸브의 개도량은 액상과 기상이 상존하여 포화상태에 가까운 증발기 출구측 2상(相)의 냉매를 센싱하는 감온통 및 균압관에 의해 제어되는데, 이 부분의 냉매는 2상 냉매의 특성상 온도와 압력이 종속적으로 변화되므로, 팽창 밸브가 그 낮은 온도로 인하여 완전히 열리면서 유량이 대폭 증가하는 현상이 나타나게 된다. 이 때, 증발기내 증발압력이 대폭 상승하여 냉방성능이 급격히 떨어지고 압축기의 소모동력도 크게 증가되어 공기조화장치가 제어불능상태에 빠지게 된다.In addition, the conventional secondary heat exchangers as described above use an expansion valve as a refrigerant throttling mechanism, which greatly increases the refrigerant flow rate when the cooling load is small, and often causes the air conditioner to be in an uncontrollable state. there was. That is, the opening amount of the expansion valve is controlled by a thermostat and a pressure equalizing tube sensing the two-phase refrigerant at the evaporator outlet near the saturation due to the presence of the liquid phase and the gaseous phase. Since the temperature and pressure change depending on the characteristics, the expansion valve is fully opened due to its low temperature, and the flow rate is greatly increased. At this time, the evaporator pressure in the evaporator is greatly increased, the cooling performance is drastically reduced, the power consumption of the compressor is also greatly increased, and the air conditioner is in an uncontrolled state.
이 문제를 해소하기 위한 방안으로는, 첫째 2차 열교한기의 출구에 압력강하기구를 설치하는 방법, 둘째 새로운 외부 열원을 도입하여 냉매를 과열시키는 방법, 그리고, 셋째 2차 열교환기에 바이패스 라인을 두어 냉방부하가 작을 때 냉매를 바이패스시키는 방법 등이 강구될 수 있으나, 첫째의 방법은 증발압력을 상승시켜 냉방성능을 떨어뜨리는 문제가 있고, 둘째와 셋째의 방법은, 전기 히터 또는 바이패스 라인 등을 필요로 하여 구성을 복잡하게 하는 또 다른 문제점을 유발하게 된다.To solve this problem, the first method is to install a pressure drop at the outlet of the secondary heat bridge, the second is to introduce a new external heat source to overheat the refrigerant, and the third is to bypass the secondary heat exchanger. Although a method of bypassing the refrigerant when the cooling load is small may be devised, the first method has a problem of lowering the cooling performance by increasing the evaporation pressure, and the second and third methods are electric heaters or bypass lines. And other problems, which complicates the configuration.
뿐만 아니라, 위에서 언급된 방법들은, 온도와 압력이 종속적으로 변화하여 공기조화장치의 현상을 정확히 반영하지 못하는 2상 상태 냉매의 온도와 압력에 의해 팽창밸브의 개도량이 조정되기 때문에, 냉방부하가 작을 때 공기조화장치가 제어불능상태에 빠지게 되는 문제를 근본적으로 해소하지 못하고 있다.In addition, the above-mentioned methods have a small cooling load because the opening degree of the expansion valve is adjusted by the temperature and pressure of the two-phase refrigerant which does not accurately reflect the phenomenon of the air conditioner due to the temperature and pressure change dependently. When the air conditioner is out of control state is not fundamentally solved.
이에, 본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 자동차 공기조화장치가 가지고 있었던 문제점이 해소된 것으로서, 교축기구로서 오리피스 튜브를 내장하면서 어큐뮬레이터는 필요치 않음으로써 구성 및 냉매배관구조가 아주 단순화되어 공기조화장치의 소형화 및 고효율화를 도모할 수 있음은 물론, 2차 열교환기 추가에 따른 비용 상승을 최대한 억제할 수 있으며, 뿐만 아니라 온도와 압력이 종속적으로 변화하는 2상 상태 냉매에 의해서도 공기조화장치의 현재 냉매 유동상황을 정확히 반영하여 냉매유량을 제어함으로써 냉방부하가 적을 때에도 공기조화장치를 제어불능상태로 만들지 않는 공기조화장치용 2차 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention solves the problems of the conventional automotive air conditioner as described above, and the accumulator is not required while the orifice tube is incorporated as the throttling mechanism. In addition to miniaturization and high efficiency, it is possible to minimize the increase in cost due to the addition of a secondary heat exchanger, as well as the current refrigerant flow of the air conditioner by a two-phase refrigerant with a temperature and pressure dependent change. It is an object of the present invention to provide a secondary heat exchanger for an air conditioner that does not render the air conditioner out of control even when the cooling load is low by controlling the refrigerant flow rate accurately reflecting the situation.
상기와 같은 목적을 가지고 안출된 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기는, 일측에 냉매유입탱크 및 냉매배출탱크를 갖는 열교환기의 냉매유입구 및 냉매배출구(이하의 설명에서 사용된 '유입'과 '배출'의 용어는 모두 증발기에 대한 냉매 흐름방향을 기준으로 하였음)에 각각 연결되는 냉매유입유로 및 냉매배출유로를 내장하는 접속커넥터와; 상기 접속커넥터에 접합되며, 상기 접속커넥터 냉매유입유로 및 상기 접속커넥터 냉매배출유로에 각각 연결되고 상호 접하는 복수 개의 냉매유입유로 및 냉매배출유로를 내장하는 본체와; 상기 본체의 상단에 접합되며, 상기 본체 냉매유입유로를 응축기의 냉매배출라인에 연결하는 냉매유입유로와, 상기 본체 냉매배출유로를 압축기 냉매흡입라인에 연결하는 냉매배출유로를 내장하는 블록커넥터와; 상기 접속커넥터의 냉매유입유로상에 설치되는 냉매 교축용 오리피스 튜브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The secondary heat exchanger for an air conditioner according to the present invention devised for the purpose as described above, the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the heat exchanger having a refrigerant inlet tank and a refrigerant discharge tank on one side ('inlet' used in the description below) And 'discharge' are all based on the refrigerant flow direction of the evaporator); a connection connector having a refrigerant inflow passage and a refrigerant discharge passage respectively connected thereto; A main body bonded to the connection connector, the main body including a plurality of refrigerant inflow passages and refrigerant discharge passages connected to and connected to the connection connector refrigerant inflow passages and the connection connector refrigerant discharge passages, respectively; A block connector bonded to an upper end of the main body, the block inlet connecting a main body refrigerant inlet passage to a refrigerant discharge line of the condenser, and a refrigerant outlet passage connecting the main body refrigerant discharge passage to the compressor refrigerant suction line; And an orifice tube for refrigerant throttling installed on the refrigerant inlet flow path of the connection connector.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기에 있어서, 상기 본체는 중공체로서, 그 중공부에 상기 본체 냉매유입유로인 복수 개의 열교환튜브를 내장하고, 상기 튜브들 외부의 상기 중공부 잔여공간이 상기 본체 냉매배출유로를 형성하는 것을 바람직한 특징으로 한다.On the other hand, in the secondary heat exchanger for an air conditioner according to the present invention as described above, the main body is a hollow body, a plurality of heat exchange tubes, the main body refrigerant inlet flow path is built in the hollow portion, the outside of the tubes The hollow space remaining portion is characterized in that forming the main refrigerant discharge passage.
또한, 바람직한 특징으로서, 상기 접속커넥터에 내장되며, 상기 접속커넥터 냉매유입유로와 상기 접속커넥터 냉매배출유로에 각각 연통되는 두 개의 격실을 형성하여 상기 두 격실 사이의 압력차에 비례하여 변위되는 다이아프램과; 상기 다이아프램에 봉으로 연결되어 상기 오리피스 튜브 내에서 상기 다이아프램의 변위에 비례하여 상기 오리피스 튜브의 개도량을 조절하는 유량제어밸브를 더 포함하여 이루어진다.In addition, as a preferred feature, the diaphragm is built into the connection connector, the two diaphragms which are respectively connected to the connection connector refrigerant inlet flow path and the connection connector refrigerant discharge flow path are displaced in proportion to the pressure difference between the two compartments. and; It further comprises a flow control valve connected to the diaphragm to adjust the opening amount of the orifice tube in proportion to the displacement of the diaphragm in the orifice tube.
아울러, 본 발명에 따른 열교환기 헤더 탱크(Header Tank)는, 상기 접속커넥터 냉매유입유로에 접합되고 상기 열교환기의 유입탱크 내부로 삽입되어, 그 상,하부에 각각 형성된 복수 개의 각 냉매 분배공들을 통하여 냉매를 분산배출하는 분배관을 바람직한 특징으로서 더 포함한다.In addition, the heat exchanger header tank according to the present invention is bonded to the connection connector refrigerant inlet flow path and inserted into the inflow tank of the heat exchanger, and each of the plurality of refrigerant distribution holes formed in the upper and lower portions thereof, respectively. It further includes a distribution pipe for discharging and discharging the refrigerant through a preferred feature.
또한, 상기 본체의 상단에 접합되고, 그 하부 개방면에 접합되어 상기 본체 냉매배출유로로부터 밀폐된 냉매유입탱크부를 형성하는 상부 헤더부에는 상기 복수 개의 열교환튜브들의 상단부가 삽입되며, 외주에 상기 응축기의 냉매배출배관이 연결되는 유입구를 갖는 캡을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, an upper end portion of the plurality of heat exchange tubes is inserted into an upper header portion that is joined to an upper end of the main body and is joined to a lower open surface thereof to form a refrigerant inlet tank part sealed from the main refrigerant discharge flow path, and the upper end of the plurality of heat exchange tubes is inserted into the outer circumference. Preferably it further comprises a cap having an inlet to which the refrigerant discharge pipe is connected.
상기 접속커넥터는, 그 내부에, 상기 복수 개의 튜브 하단부가 삽입되는 하부 헤더에 의해 구획되어 상기 튜브들과 상기 접속커넥터 냉매유입유로 사이에 냉매유입탱크부를 형성하고 또 상기 본체 냉매배출유로와 상기 접속커넥터 냉매배출유로 사이에는 냉매배출탱크부를 형성하는 공간부를 가진다.The connection connector is partitioned by a lower header into which the lower ends of the plurality of tubes are inserted to form a refrigerant inflow tank portion between the tubes and the connection connector refrigerant inflow passage, and the main body refrigerant discharge passage and the connection. The connector refrigerant discharge passage has a space portion that forms a refrigerant discharge tank portion.
이상과 같은 구성들을 모두 포함하여 이루어지는 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기에 따르면, 고온고압 상태의 액상 냉매가 열교환튜브를 따라 흐르면서 증발기에서 배출되어 열교환튜브 바깥쪽으로 흘러 압축기측으로 흐르는 저온저압의 냉매와 열교환시킴으로써, 교축되기 전의 고온고압의 액상 냉매를 증발기 후류측 저온 저압의 액상 냉매와 열교환시켜 과냉화하고, 압축기측으로 흐르는 저온저압의 냉매는 과열도의 적정화로 비체적을 감소시켜, 결과적으로 압축기 체적효율을 최대화하여 냉방시스템의 효율을 증대시킨다.According to the secondary heat exchanger for an air conditioner according to the present invention comprising all of the above-described configuration, the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state is discharged from the evaporator while flowing along the heat exchange tube and flows out of the heat exchange tube and flows to the compressor side. By heat-exchanging with the refrigerant, the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant before being throttled is supercooled by exchanging heat with the low-temperature, low-pressure liquid refrigerant on the downstream side of the evaporator. Maximize the volumetric efficiency to increase the efficiency of the cooling system.
이하, 첨부된 도면으로 제시된 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 이상의 각 구성들의 기능과 작용을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the functions and operations of the above components will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면의 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기(7)를 포함하는 공기조화장치의 증발기(4)측 구성을 보인 블록도이다. (이하의 설명에서 냉매흐름의 '유입'과 '배출'은 모두 증발기에 대한 냉매 흐름방향을 기준으로 하였음)3 of the accompanying drawings is a block diagram showing the
도시된 바와 같이, 공기조화장치용 2차 열교환기는 냉매라인(11)(12)을 통하여 응축기(2)로부터 팽창밸브(또는 오리피스 튜브)(3)로 유동하는 냉매와 증발기(4)에서 냉매라인(14)(15)를 통해 압축기(1)로 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 것이다.As shown, the secondary heat exchanger for the air conditioner is a refrigerant line flowing from the
특히, 본 발명에 따른 2차 열교환기는, 도 3, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매유출입 헤더 탱크(41)(42)가 증발기(4) 하단에 구성되어 그 냉매유입구(41a) 및 유출구(42a)가 상기 헤더 탱크(41)(42)의 일측에 서로 인접하여 구성되는 증발기(4)의 일측에 장착되며, 이는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외형상 증발기(4)의 냉매유입구(41a) 및 유출구(42a)에 접합고정되는 접속커넥터(71), 상기 접속커넥터(71) 상단에 결합되는 본체(72)와, 상기 본체(72)의 상단에 접합되는 캡(73)과, 그리고, 상기 본체(72)와 캡(73)에 걸쳐 접합되며, 응축기(2)의 냉매배출라인(11) 및 압축기 냉매흡입라인(15)이 연결되는 블록커넥터(74) 등으로 구분된다.
In particular, the secondary heat exchanger according to the present invention, as shown in Figures 3, 4 and 6, the refrigerant flow
상기 접속커넥터(71)의 내부에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매유입유로(71a) 및 냉매배출유로(71b)가 각각 형성되어 증발기(4) 일측에 인접,설치된 냉매유입구(41a) 및 냉매배출구(41b)에 각각 연결되며, 이들 유로(71a)(71b)는 접속커넥터 중앙에 형성된 공간부(71c)(71d)에 기역자 형태로 꺽여진 하부 헤더(711)에 의해 격리된 냉매유입탱크부(71c)와 냉매배출탱크부(71d)에 각각 연결된다. 그리고, 상기 냉매유입유로(71a)에는 증발기(4)에 유입되는 냉매를 교축하는 오리피스 튜브(712)가 설치된다.As shown in FIG. 6, a
상기 오리피스 튜브(712) 내에는 도 6에 도시된 바와 같이, 오리피스 튜브(712)의 개도량을 조절하는 유량제어밸브(713)가 내장되는 바, 이는 냉매유입유로(71a)와 냉매배출유로(71b)에 각각 연통되는 두 개의 압력실(P1)(P2)을 형성하여 상기 두 압력실(P1)(P2) 사이의 압력차와 상하의 압축스프링(714)(715)에 탄성력에 의해 변위되는 다이아프램(716)에 연결되어 상기 다이아프램(716)의 변위에 비례하여 상기 오리피스 튜브(712)의 개도량을 조절하게 된다. 즉, 증발기(4) 유입측 냉매유입유로(71a)의 냉매 압력이 압축기(1)측으로 흐르는 냉매배출유로(71b)내 냉매의 압력에 비해 상대적으로 커질 경우(P1 〉P2), 유량제어밸브(713)는 하향이동(도면 상의 방향)하여 냉매 유입량을 증가시키고, 반대로, 냉매유량이 커서 냉매배출압이 냉매유입압보다 상대적으로 커지게 되는 경우(P1〈 P2)에는 상향이동하여 오리피스 튜브(712)의 개도량을 축소시켜 냉매유량을 감소시킨다. 이렇게 오리피스 튜브(712)의 유량은 냉매유입유로(71a)와 냉매배출유로(71b) 사이의 압력상관관계에 따라 다이아프램(716) 및 압축스프링(714)(715)의 작용에 의해 자동으로 조절되 도록 구성된다.As shown in FIG. 6, the
이 오리피스 튜브(712)의 선단측 냉매유입유로(71a)에는 증발기의 냉매유입측 헤더 탱크(41)에 내장되어 상,하에 형성된 복수 개의 각 냉매 분배공(75a)들을 통하여 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하여 배출하는 분배관(75)이 연결된다. 이 분배관(75)은 증발기(4)의 각 냉각튜브(43)에 대하여 냉매를 고르게 분배하는 역할을 하게 되는데, 특히 이 분배관(75)이 설치되는 증발기(4)의 냉각튜브(43)들은 냉매유동에 있어 압력강하량을 줄일 수 있게 U 자형의 냉매유로를 가진다. 따라서, 증발기(4)에 유입되는 냉매는 상기 분배관(75) 분배작용과 냉각튜브(43)들의 U 자형 유로 구조에 의하여, 증발기의 각 냉각튜브(43)에 전반적으로 고르게 분포하도록 유동된다. 이에, 증발기(4)의 냉각튜브(43)간 온도 편차가 축소되고 압력강하량이 작아져 증발기(4)의 열교환율이 높아지게 된다.The
통상적으로, 냉매의 유동분배가 부적절하면 냉각튜브(43)들이 형성하는 증발기(4) 코어 내부에 온도편차가 생기게 되고 압력강하량이 큰 경우에 2상 유동(기상 냉매와 액상 냉매가 공존하는 유동)의 압력차이에 대응하는 만큼의 온도차이가 생긴다. 예를 들면, HFC134a 냉매인 경우 코어 내 압력강하량이 0.5 kgf/cm2이면 온도차이는 약 5 ℃ 정도를 나타내게 된다. 이에 상기 분배관(75)은 증발기(4)에 유입되는 냉매를 증발기 코어의 각 냉각튜브(43)에 고르게 분배함으로써 증발기 코어의 온도편차와 증발기 코어내에서의 압력강하량을 축소하여 공기조화장치의 냉방효율을 향상시키는 데 기여하게 된다.In general, when the flow distribution of the refrigerant is inadequate, a temperature deviation occurs in the core of the
상기 본체(72)는 교축되기 전 고온고압의 액상냉매와 증발기(4) 후류측 저온 저압의 액상 냉매를 열교환시키는 중공의 소형 열교환기로서, 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이, 그 내부에 방열핀(721)을 개재한 복수 개의 열교환튜브(722)가 배설된다. 이 열교환튜브(722)들은 상기 접속커넥터(71)의 하부 헤더(711) 내부 냉매유입탱크부(71c)에 연결되어 증발기(4)로 유입되는 고압 냉매의 냉매유입유로(72a)가 되며, 열교환튜브(722) 외측 본체(72) 내부의 잔여공간(72b)은 하부 헤더(711) 외부 냉매유출탱크부(71d)와 연통되어 증발기(4)에서 배출되어 나온 저압 냉매를 본체 상부의 배출구(72c)를 통해 압축기(1)측으로 유도하는 냉매배출유로(72b)가 된다.The
이 본체(72) 상단에는 캡(73)이 부착되는데, 이 캡(73)의 하부는 본체의 열교환튜브(722)들이 연결되는 상부 헤더(731)에 의해 밀폐되어 그 내부에 냉매유입탱크부(73a)가 형성된다.A
상기 블록커넥터(74)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 본체(72)의 상단 외주와 상기 캡(73)의 외주에 동시에 접하면서 이들에 부착되는 것으로서, 내부에 두 개의 냉매유입유로(74a)와 냉매배출유로(74b)가 형성되어, 상부측 냉매유입유로(74a)는 상기 캡(73) 내부의 냉매유입탱크부(73a)와 응축기(2)의 냉매배출라인(도 3의 부호 11)을 연결하고, 하부측 냉매배출유로(74b)는 본체(72)의 냉매배출유로(72b)를 압축기(1)의 냉매흡입라인(도 3의 부호 15)에 연결한다.As shown in FIG. 5, the
이상과 같은 각 구성들의 작용에 의해, 본 발명에 따른 2차 열교환기는 증발기(4)와 함께 응축기(2)로부터 배출된 냉매를 블록커넥터(74)의 냉매유입유로(74a)를 통해 유입한 후, 캡(73)의 냉매유입탱크부(73a) →본체 열교환튜브(722)내 냉매유입유로(72a) →접속커넥터(71)의 냉매유입탱크부(71c) →오리피스 튜브(712) →분배관(75) →증발기(4)의 각 냉각튜브(43) →접속커넥터(71)의 냉매배출유로(71b) →접속커넥터(71)의 냉매배출탱크부(71d) →본체(72)의 냉매배출유로(72b) →블록커넥터(74)의 냉매배출유로(74b) 순으로 압축기(1)측 냉매라인(15)측으로 흐르게 하면서, 본체(72)의 열교환튜브(722) 내의 고압고압 냉매와 그 외부의 저온저압 냉매를 열교환시키게 된다. 이에 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고압측 냉매(열교환튜브내 냉매)는 저압측 냉매와의 열교환으로 과냉화된 후에 오리피스 튜브(712)에서 교축되어 증발기(4)에 유입되며, 저압측 냉매(본체내 열교환튜브 외측 냉매)는 고압측 냉매와 열교환하여 건도가 상승하여 과열도가 높아진 상태로 압축기(1)로 흐르게 된다.By the action of the respective components as described above, the secondary heat exchanger according to the present invention after the refrigerant discharged from the
따라서, 증발기(4)에 유입되기까지 냉매유동이 안정화되고 또 비체적 감소로 유속이 감소되어 냉매라인(12∼15) 또는 증발기(4)에서의 압력강하량이 감소된다. 이에 증발기(4)에서 온도가 높은 과열영역이 줄어들고 과열구간은 2차 열교환기(7)에서 형성되어, 증발기(4)의 온도편차가 감소되므로, 증발기(4) 열교환율이 높아진다. 결과적으로 냉방시스템의 냉방효율이 상승하고, 압축기(1)의 동력소모량이 대폭 감소된다.Therefore, the flow of the refrigerant is stabilized until the flow into the
이러한 과정에 있어서, 접속커넥터(71)에 내장되는 유량제어밸브(713)는 도 6에 도시된 바와 같이, 접속커넥터(71) 내부의 냉매유입유로(71a)와 냉매배출유로(71b) 사이의 압력상관관계(P1과 P2의 압력)에 따라 다이아프램(716) 및 압축스프링(714)(715)의 작용에 의해 증발기(4)에 유입되는 고압측 냉매유량을 조절하여 전체 냉방사이클을 순환하는 냉매량을 자동으로 조절한다. 이 유량제어밸브(713)는 온도와 압력이 종속적으로 변화하는 2상 상태 냉매에 의해서도 공기조화장치의 현재 상황을 정확히 반영하여 냉매유량을 제어함으로써, 냉방부하가 작은 경우 공기조화장치가 제어불능상태로 빠지지 않게 한다.In this process, as shown in FIG. 6, the
한편, 본 발명의 2차 열교환기에 있어서, 도 5 및 도 6에 도시된 접속커넥터(71)는 증발기(4)와 2차 열교환기(7)를 연결하는 기능 및 오리피스 튜브(712)를 내장하여 냉매를 교축하는 기능을 가지고 있는 바, 특히 그 내부에 하부 헤더(711)에 의해 구획된 냉매유입탱크부(71c)와 냉매배출탱크부(71d)를 가지고 증발기(4) 유입라인과 배출라인을 동시에 연결하므로 2차 열교환기 소형화에 크게 기여할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 그 내부에 2차 열교환으로 과냉화된 냉매를 교축하기 위한 교축기구로서 오리피스 튜브(712)가 내장되는데, 오리피스 튜브(712)는 냉방시스템 제어상태에 따라 냉매유량을 적정한 수준으로 조절할 수 있는 팽창밸브에 비해서 냉매유량 제어기능이 떨어지기 때문에 냉방시스템 작동상태에 따라 압축기(1)에 액냉매가 유입되지 않도록 압축기 유입냉매로부터 액냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터(Accumulator)가 동반하여 사용되는 것이 보통이나, 본 발명에 있어서는 접속커넥터(71) 하부 냉매배출탱크부(71d)가 액냉매를 저장하는 어큐뮬레이터의 역할을 대신하므로 오리피스 튜브(712)가 사용됨에도 불구하고 별도의 어큐뮬레이터가 불필요하여 공기조화장치의 구성을 단순화할 수 있다는 잇점이 있다.Meanwhile, in the secondary heat exchanger of the present invention, the
아울러, 열교환이 일어나는 도 5의 본체(72)는, 그 상부에 접합되어 고압측 냉매유입탱크부(73a)를 형성하는 캡(73)과 상부 헤더(731)가 구형에 가깝도록 성형되고 또 본체(72)내 열교환튜브(722) 사이에 개재되는 방열핀(721)이 열교환튜브(722)가 받는 압력을 분산시킴으로써, 냉매의 고압에 견딜 수 있는 충분한 내압성을 갖는다. 또한, 본체(72)의 길이와 방열핀(721) 밀도를 조정하는 것으로 열교환 용량 조절이 가능하므로 다양한 냉방시스템이 요구하는 사양에 맞출 수 있다는 장점도 있다.In addition, the
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기에 따르면, 공기조화장치에 있어서 고온 고압의 액상냉매를 교축되기 전에 증발기 후류측 저온 저압의 액상 냉매와 열교환시켜 과냉화함으로써 냉매유동을 안정화하여 공기조화장치의 냉방성능을 크게 향상할 수 있다. 그리고, 압축기 손상의 원인이 되는 액냉매의 압축기 유입을 방지할 수 있다.According to the secondary heat exchanger for an air conditioner according to the present invention as described in detail above, in the air conditioner, the refrigerant flows by superheating the liquid refrigerant of the low temperature and low pressure on the downstream side of the evaporator before condensing the liquid refrigerant of the high temperature and high pressure. By stabilizing the cooling performance of the air conditioner can be significantly improved. In addition, it is possible to prevent the liquid refrigerant from flowing into the compressor that causes damage to the compressor.
또한, 교축기구로서 오리피스 튜브를 내장하면서 어큐뮬레이터는 필요치 않음으로써, 구성 및 냉매배관구조가 아주 단순화되어 공기조화장치의 소형화 및 고효율화를 도모할 수 있고 2차 열교환기 추가에 따른 비용 상승을 최대한 억제할 수 있다.In addition, by accumulating orifice tubes as the throttling mechanism, no accumulator is required, which greatly simplifies the configuration and refrigerant piping structure, thereby miniaturizing and increasing the efficiency of the air conditioner, and minimizing the cost increase due to the addition of the secondary heat exchanger. Can be.
특히, 본 발명의 공기조화장치용 2차 열교환기는, 온도와 압력이 종속적으로 변화하는 2상 상태 냉매에 의해서도 공기조화장치의 현재 냉매 유동상황을 정확히 반영하여 냉매유량을 제어함으로써 종래 공기조화장치용 2차 열교환기와 달리 냉방부하가 작을 때에도 공기조화장치를 제어불능상태로 만들지 않는다는 장점을 가지고 있다.Particularly, the secondary heat exchanger for the air conditioner of the present invention controls the refrigerant flow rate by accurately reflecting the current state of the refrigerant flow of the air conditioner even by the two-phase state refrigerant in which the temperature and the pressure depend on the conventional air conditioner. Unlike secondary heat exchangers, it has the advantage that it does not make the air conditioner out of control even when the cooling load is small.
아울러, 본 발명에 따른 공기조화장치용 2차 열교환기는, 그 본체의 길이와 방열핀의 밀도에 따라 열교환용량을 쉽게 변화시킬 수 있기 때문에 여러 사양의 공기조화장치에 쉽게 적용할 수 있다는 장점도 있다.In addition, since the secondary heat exchanger for the air conditioner according to the present invention can easily change the heat exchange capacity according to the length of the main body and the density of the heat radiation fin, there is an advantage that it can be easily applied to the air conditioner of various specifications.
한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.On the other hand, while the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, the field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims below. Of course, anyone skilled in the art can make various modifications, as well as such modifications are within the scope of the claims.
Claims (7)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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KR1020000069049A KR100664538B1 (en) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | Secondary heat exchanger for air conditioner |
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KR20020039136A (en) | 2002-05-25 |
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