KR0129240B1 - 냉동사이클의 액압축 방지장치 - Google Patents

Abstract

본발명은 냉동사이클에 관한 것으로, 종래 냉동사이클의 액분리기(5)는 많은 액이 고여 있거나, 한꺼번에 다량의 액이 증발기(4)에서 유입되면, 액분리기(5)가 압축기(1)와 근접되게 설치되어 있음으로 해서 압축기(1) 기동시 급격한 교란에 의해 소량의 액이 압축기(1)로 유입되는 문제점이 있었고, 또한, 에어콘의 냉매봉입량이 그다지 많지 않거나, 압축기의 종류에 따라서는 비용을 절감하기 위하여 액분리기가 설치되어 있지 않는 에어콘도 있으며, 액분리기가 설치되어 있다 하더라도 증발기에서 액분리기로 넘어오는 액의 양만큼 냉동효과가 감소되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 상기 증발기(4')와 압축기(1) 사이에 1차액분리기(10)와, 2차액분리기(20)를 설치하고, 상기 1차액분리기(10)에 분리된 액냉매는 증발기(4')로 재유입시켜 열교환시킨 후 2차액분리기(20)로 보내 다시 액냉매를 분리토록함으로써 증발기의 냉동효과를 향상시킨 것이며, 압축기에 액냉매가 유입되어 발생되는 액압축을 방지하도록 한 것이다.

Description

냉동사이클의 액압축 방지장치

제1도는 일반적인 냉동 몰리엘 선도.

제2도는 냉동사이클장치의 구성도.

제3도는 종래 열교환기의 구성을 보인 것으로, (a)는 외관사시도, (b)는 좌측면도, (c)는 우측면도.

제4도는 종래 액분리기의 구조를 보인 단면도.

제5도의 (a)(b)는 종래 냉동사이클의 증발기와 액분리기의 연결을 보인 구성도와 헤어핀부를 부인 증발기의 좌측면도.

제6도의 (a)(b)는 본 발명 냉동사이클의 증발기와 액분리기의 연결을 보인 구성도 및 헤어핀부를 보인 증발기의 좌측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 4' : 증발기

10 : 1차액분리기 11 : 제1가스냉매관

12 : 액냉매관 13 : 제2가스냉매관

14 : 맨폴드 배관 15,16 : 솔레노이드 밸브

17,18 : 냉매토출관 19 : 배관

20 : 2차액문리기

본 발명은 냉동사이클에 관한 것으로, 특히 증발기에서 액냉매가 완전히 증발되도록 하여 압축기의 액압축을 방지하고, 증발기의 냉동효과를 향상하기에 적합하도록 한 냉동사이클의 액압축 방지장치에 관한 것이다.

일반적인 냉동사이클은 제1도에 도시한 바와같은 압축, 응축, 팽창 및 증발의 과정을 거치면서 이루어지는데, 이는 제2도의 도시한 냉동사이클장치 즉, 냉매를 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 압축된 고온고압의 냉매가스를 공기와 열교환시켜 액화(응축)시키는 응축기(2)와, 액화된 냉매를 저온저압의 액냉매로 감압팽창시키는 모세간(3)과, 상기 액냉매를 공기와 열교환하여 증발시키는 증발기(4)로 구성되는 냉동사이클에 의해 일정한 순환구조를 갖는다.

그런데, 상기한 바와같은 냉동사이클 도중에 상기 증발기(4)에서 액냉매가 부하변동 등으로 인하여 충분한 공기와의 열교환이 이루어지지 않는 경우에는 상기 압축기(1)로 증발되지 못한 액냉매가 그대로 유입됨으로써 액압축(Liquid Hammer)이 발생되어 압축기가 파손되거나 증발기에서 완전히 가스화되지 않은만큼 냉동효과가 저하되는 문제점이 발생되는 것이었다.

이러한 액압축의 발생을 방지하기 위하여 상기 증발기(4)와 압축기(1) 사이에 액분리기(Accumulator)(5)를 설치함으로써 부하변동 및 압축기(1) 기동시에 압축기(1)로의 액백(Liquid Back)을 방지하도록 하고 있다.

상기 액분리기(5)의 구조는 제4도에 도시한 바와 같으며, 증발기(4)로부터 유입된 냉매 중 액냉매는 액분리기(5)의 용기(5a) 하부에 고이게 되고, 가스는 배관(5b)을 통해 압축기(1)로 배출되도록 되어 있다.

제3도의 (a)는 열교환기인 증발기의 사시도를 도시한 것으로, U자형 굽힘에 의해 일체로 연결되어 내부로 냉매가 흐르는 동관(4a)과, 상기 동관(4a)과 접촉되게 설치되어 상기 동관(4a)을 흐르는 냉매를 공기와 열교환시키는 다수개의 열교환핀(4b)으로 이루어져 있다. 제3도의 (b)(c)는 열교환기의 좌측면도(헤어핀부 : Hair pin)와 우측면도(리턴벤드부 : Return bend)를 나타낸 것으로, 이러한 헤어핀과 리턴벤드를 어떻게 배치하느냐에 따라 열교환기 내부의 냉매흐름경로가 달라지게 되는 것이다.

미설명 부호 4c는 헤어 핀을 나타낸 것이며, 제5도의 (a)(b)는 종래 냉동사이클의 증발기와 액분리기의 연결을 보인 구성도와 헤어핀부를 보인 증발기의 좌측면도로서, 부호 6은 디스트리뷰터(Distributor) 7은 매니폴드배관을 나타낸 것이다. 그러나, 상기한 바와같은 종래의 액분리기(5)는 많은 액이 고여 있거나, 한꺼번에 다량의 액이 증발기(4)에서 유입되면, 액분리기(5)가 압축기(1)와 근접되게 설치되어 있음으로 해서 압축기(1) 기동시 급격한 교란에 의해 소량의 액이 압축기(1)로 유입되는 문제점이 있었다.

또한, 에어콘의 냉매봉입량이 그다지 많지 않거나, 압축기의 종류에 따라서는 비용을 절감하기 위하여 액분리기가 설치되어 있지 않는 에어콘도 있으며, 액분리기가 설치되어 있다 하더라도 증발기에서 액분리기로 넘어오는 액의 양만큼 냉동효과가 감소되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 증발기에서 액냉매가 완전히 증발되도록 하여 압축기의 액압축을 방지하고, 증발기의 냉동효과를 향상하려는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 압축기와 응축기와 모세관 및 증발기로 구성되는 것에 있어서, 상기 증발기의 냉매토출관에 매니폴드배관으로 연결되어 증발기로부터 유입되는 냉매를 액냉매와 가스냉매로 분리하기 위한 1차액분리기와, 상기 1차액분리기의 상부에 제1가스냉매관과 배관으로 연결되어 상기 1차액분리기로부터 유입되는 냉매를 액냉매와 가스냉매로 재분리하여 가스냉매를 상기 압축기로 공급하기 위한 2차액분리기와, 상기 1차액분리기의 하부와 상기 증발기를 연결하여 1차액분리기에서 분리된 액냉매를 다시 증발기로 공급하기 위한 액냉매관과, 상기 증발기와 2차액분리기 사이에 상기 배관을 통하여 연결되어 상기 1차액분리기로부터 증발기로 재유입된 액냉매가 열교환되어 생성된 가스냉매를 상기 2차액분리기로 공급하기 위한 제1가스냉매관을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 액압축 방지장치가 제공된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다. 첨부한 도면 제6도의 (a)(b)는 본 발명 냉동사이클의 열교환기와 액분리기의 연결을 보인 구성도 및 열교환기의 좌측면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉동사이클은 압축기(1), 응축기(2), 모세관(3), 증발기(4')로 일반적인 구성은 종래와 동일하다.

여기서, 상기 증발기(4')와 압축기(1) 사이에 1차액분리기(10)와, 2차액분리기(20)를 설치하고, 상기 1차액분리기(10)에 분리된 액냉매는 증발기(4')로 재유입시켜 열교환시킨 후 2차액분리기(20)로 보내 다시 액냉매를 분리토록 한 것이다. 이를 보다 상세히 설명하면, 증발기(4')의 일측부에 열교환되어 나오는 냉매를 가스냉매와 액냉매로 분리하는 1차액분리기(10)를 연결설치하고, 상기 1차액분리기(10)와 압축기(1) 사이에는 1차액분리기(10)에서 유입된 냉매중 액냉매는 수납하고 가스냉매를 압축기(1)로 보내는 2차액분리기(20)를 설치하였으며, 또한, 상기 1차액분리기(10)와 2차액분리기(20) 사이에는 상기 1차액분리기(10)에서 분리된 가스냉매를 상기 2차액분리기(20)로 공급하는 제1가스냉매관(11)을 연결하고, 상기 1차 액분리기(10)와 증발기(4') 사이에는 상기 1차액분리기(10)에서 분리된 액냉매를 다시 증발기(4') 로 공급하는 액냉매관(12)을 연결하며, 상기 증발기(4')와 2차액분리기(20) 사이에는 증발기(4')로 재유입된 액냉매가 열교환된 가스냉매를 2차액분리기(20)로 공급하는 제2가스냉매관(13)을 연결설치한 것이다.

상기 1차액분리기(10) 및 2차액분리기(20)는 종래 기술의 액분리기(제4도 참조)와 동일한 것을 사용하는 것이므로 개략적으로 도시하였다.

한편, 상기 제1가스냉매관(11)과 액냉매관(12)의 일정부위에는 상기 1차액분리기(10)로 유입되는 가스냉매 및 액냉매의 양에 따라 제1가스냉매관(11)과 액냉매관(12)을 흐르는 냉매의 양을 제어하는 솔레노이드 밸브(15)(16)가 각각 설치되어 있다.

또한, 상기 증발기(4')에는 적어도 2개 이상의 냉매토출관(17)(18)이 연결설치되고, 상기 냉매토출관(17)(18)에는 상기 1차액분리기(10)와 연결되어 냉매를 공급하는 매니폴드배관(14)이 연결설치되어 있으며, 증발기(4')의 하부에는 상기 제1가스냉매관(11)이 연결되는 재증발냉매입구(4'a)와 제2가스냉매관(13)과 연결되는 재증발냉매출구(4'a)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 1차 액분리기(10)와 연결되는 매니폴드배관(14)의 토출측 일단부는 상기 제1가스냉매관(11)보다 낮게 설치됨과 아울러 상기 액냉매관(12)의 설치부위보다 높게 설치되어 있다.

상기 제1가스냉매관(11)과 제2가스냉매관(13)은 합쳐져서 2차액분리기(20)로 들어가도록 연결되어 있는데, 상기 매니폴드배관(14)의 내경과 상기 제1,2가스냉매관(11)(13)이 합쳐져 들어가는 배관(19)의 내경의 크기를 같도록 형성한다. 이와같이 구성되어 있는 본 발명에 의한 냉동사이클의 작용 및 효과를 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 냉동사이클도 일반적인 냉동사이클의 순서를 갖는 것은 동일하다. 이때, 상기 응축기(2)에서 나온 액냉매가 디스트리뷰터(6)에서 몇 개의 모세관(3)으로 분기되어 감압팽창된 후에 증발기(4')의 입구로 유입되고 공기와의 열교환을 거치게 되며, 열교환된 저온저압의 냉매가 매니폴드배관(14)으로 모이게 된다.

상기 매니폴드배관(14)에 모인 냉매는 1차액분리기(10)로 유입되는데, 1차액분리기(10)로 모이는 냉매 중 완전증발된 가스냉매는 제1가스냉매관(11)을 통해 2차액분리기(20)로 들어가게 되며, 액냉매는 액냉매관(12)을 통해 하방향으로 흘러 증발기(4')의 하단부의 입구(4'a)로 들어가서 재증발된 후 출구(4'b)로 나와 상기 제1가스냉매관(11)과 합쳐지는 제2가스냉매관(13)을 통해 액분리기(20)로 들어가게 된다.

이와같이 증발기(4')에서 증발되지 않은 액냉매를 1차액분리기(10)에서 가스냉매와 분리하여 다시 증발기(4')로 재유입시켜 열교환함으로써 완전증발된 가스냉매만을 2차액분리기(20)와 압축기(1)로 보내게 되어 증발기(4')에서의 냉동효과를 향상시키며, 압축기(1)의 액압축을 방지하게 되는 효과가 있는 것이다.

한편, 상기 제1가스냉매관(11)과 액냉매관(12)에 설치된 전자변 즉, 솔레노이드밸브(15)(16)는 서로 인터록(interlock)되어 상기 매니폴드배관(14)에서 액냉매가 많이 나올 때는 솔레노이드밸브(15)가 닫히고, 솔레노이드밸브(16)만 열리게 되어 부하변동에 대처하게 되며, 반대로 상기 매니폴드배관(14)으로 완전증발된 가스상태의 냉매만 흐르는 상태에서는 솔레노이드밸브(16)은 닫히고 솔레노이드밸브(15)가 열리게 된다.

이상에 설명한 바와같이, 본 발명에 의한 냉동사이클의 액압축 방지장치는 증발기와 액분리기 및 압축기 사이에 1차액분리기를 설치하여 증발기에서 열교환되지 못한 액냉매를 분리하도록 하고, 이러한 액냉매를 다시 증발기로 재유입시켜 열교환시킴으로써 완전히 증발된 가스냉매만을 2차액분리기와 압축기로 보내도록 하여 증발기의 냉동효과를 향상시킨 것이며, 압축기에 액냉매가 유입되어 발생되는 액압축을 방지하도록 한 것이다.

Claims (2)

1. 압축기와 응축기와 모세관 및 증발기로 구성되는 것에 있어서, 상기 증발기의 냉매토축관에 매니폴드배관으로 연결되어 증발기로부터 유입되는 냉매를 액냉매와 가스냉매로 분리하기 위한 1차액분리기와, 상기 1차액분리기의 상부에 제1가스냉매관과 배관으로 연결되어 상기 1차액분리기로부터 유입되는 냉매를 액냉매와 가스냉매로 재분리하여 가스냉매를 상기 압축기로 공급하기 위한 2차액분리기와, 상기 1차액분리기의 하부와 상기 증발기를 연결하여 1차액분리기에서 분리된 액냉매를 다시 증발기로 공급하기 위한 액냉매관과, 상기 증발기와 2차액분리기 사이에 상기 배관을 통하여 연결되어 상기 1차액분리기로부터 증발기로 재유입된 액냉매가 열교환되어 생성된 가스냉매를 상기 2차액분리기로 공급하기 위한 제1가스냉매관을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 액압축 방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1가스냉매관과 액냉매관의 일정부위에는 상기 1차액분리기로 유입되는 가스냉매 및 액냉매의 양에 따라 상기 제1가스냉매관과 액냉매관을 흐르는 내앰의 양을 제어하는 솔레노이드 밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 냉동사이클의 액압축 방지장치.