KR0133424B1 - 냉동장치의 냉매유통구조 - Google Patents

냉동장치의 냉매유통구조

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Abstract

본 발명은 냉동장치의 냉매유통구조에 관한 것으로, 응축기와 팽창변 사이에 기액분리기를 설치하고, 기액분리기와 압축기를 연결관으로 연통하여 기체냉매를 압축기로 바이패스시키도록 하며, 연결관의 직경을 팽창변과 연결된 공급된 직경보다 작게 하고, 기액분리기측 단부에 스프링으로 탄력지지된 플로우트를 설치하여 액면이 일정 높이 이상으로 상승하면 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하도록 구성함으로써 증발기에는 항상 액체냉매만 공급되도록 하여 냉각효과를 향상시킨 것이다.

Description

냉동장치의 냉매유통구조
제1도는 종래의 냉동사이클을 보인 선도.
제2도는 종래 p-h선도.
제3도는 본 발명에 의한 냉동사이클을 보인 선도.
제4도는 본 발명에 의한 기액분리기의 상세도.
제5도는 본 발명에 의한 플로우크의 상세도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 압축기20 : 응축기
30 : 팽창변40 : 증발기
50 : 기액분리기51 : 기체냉매 바이패스관
52 : 액체냉매 공급관
본 발명은 냉동장치의 냉매유통구조에 관한 것으로, 특히 응축기로부터 냉각되어 나온 냉매를 기액분리하여 기체냉매는 압축기로 바이패스시키고 액체냉매만을 증발기로 공급함으로써 냉동사이클의 효율을 증대시킬 수 있도록 한 냉동장치의 냉동장치의 냉매유통규조에 관한 것이다.
종래 냉동장치는 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 냉매를 압축하여 고온 고압으로 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매를 단열 팽창시키는 팽창변(3)과, 상기 팽창변(3)에서 단열팽창되어 저온 저압상태의 냉매를 증발시키는 증발기(4)를 순차로 연결하여 구성하였다.
이러한 종래의 냉동장치는 압축기(1)를 거쳐 압축된 고온 고압의 냉매가 응축기(2)를 거쳐 응축되고, 다시 팽창변(3)을 통하여 저온 저압으로 팽창되어 증발기(4)로 공급된다. 이때 냉각열량은 제2도의 p-h 선도에서의△he와 같다.
여기서,은 단위시간당 사이클 내부를 흐르는 냉매질량유량, △he는 증발기와 압축기 사이의 엔탈피차이이다. 내옹사이클은 보통 온, 오프동작을 통하여 냉동작용을 하게되는데 사이클의 오프상태에서 온상태로 바뀌게 되면 응축기(2)의 출구측에서의 냉매상태는 기액혼합상태가 된다. 이러한 기액혼합상태의 냉매가 증발기(4)로 들어가면 기체냉매의 엔탈피가 액체냉매의 엔탈피에 비하여 증발잠열을 해당하는 엔탈피만큼 크기 때문에(제2도의 hg)증발기(4)내에서 히팅효과가 발생된다.
제2도를 참조하면서 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
응축기(2) 출구측에서의 냉매의 순간건도를 X라 하면, 액체냉매에 의한 냉각효과는 (1-X)(h1-hf)이고, 기체냉매에 의한 냉각효과는 -X(hg-h1)이다. 따라서 전체적인 냉각효과는[h1-hf-X(hg-hf)]=(h1-h2)가 되므로 액체냉매만 증발기(4)로 유입되는 경우에 비해 X(hg-h1)만큼 냉각효과가 줄어든다.
또한 팽창변(3)과 흡입관이 열교환하는 경우에는 그 양이 X[(hg-h1)-εCp·ΔTc-e]로 되어 냉각효과 감소량이 XεCp·ΔTc-e만큼 감소한다. 여기서 ΔTc-e=Tc-Te이고, ε은 열교환 효율이다.
그러나 이러한 종래의 기술은 증발기에 기체냉매가 공급되어 냉각효율을 저하시키는 문제점이 발생되었다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 증발기에 액체상태의 냉매만을 공급하여 냉동장치의 냉각효율을 증대시킬 수 있도록 한 냉동장치의 냉매유통구조를 제공하려는 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 고온 고압의 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에 의하여 응축된 냉매를 단열팽창시키는 팽창변과, 상기 팽창변에 의하여 팽창된 저온 저압의 냉매를 증발시키는 증발기로된 냉동장치에 있어서, 상기 응축기와 팽창변 사이에 기액분리기를 설치하고, 상기 기액분리기와 압축기를 연결관으로 연통하여 기체냉매를 압축기로 바이패스시키도록 하며, 상기 기체냉매 바이패스관의 직경을 팽창변과 연결된 액체냉매 공급관의 직경보다 작게 하고, 기액분리기측 단부에 스프링으로 탄력지지된 플로우트를 설치하여 액면이 일정 높이 이상으로 상승하면 기체냉매 바이패스관의 끝단을 막아 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉동장치의 냉매유통구조를 제공한다.
이하, 본 발명에 의한 냉동장치의 냉매유통구조를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 상세히 설명한다.
제3도 및 제4도에 도시한 바와 같이 응축기(20)와 팽창변(30)사이에 기체와 액체를 분리하는 기액분리기(50)를 설치하여 상기 기액분리기(50)의 상부와 압축기(10)를 기채내매 바이패스관(51)으로 연결하고 연통시키고, 기액분리기(50)의 하부에는 팽창변(30)을 거쳐 증발기(40)에 연결되는 액체냉매 공급관(52)이 구비되어 있다.
또한 상기 기액분리기(50)에 형성된 기체냉매 바이패스관(51)의 단부와 수직선상으로 플로우트(53)를 설치하여 이 플로우트(53)의 하부에 스프링(54)을 결합한다.
상기 기액분리기(50)내의 액체냉매 수위가 일정 이하인 경우에는 상기 플로우트(53)가 스프링(54)의 탄성력에 의하여 하강하여 기체냉매 바이패스관(51)의 끝단부를 개방하도록 함과 아울러 기액분리기(50)내의 액체냉매 수위가 일정 이상으로 되면 상기 플로우트(53)의 부력이 스프링(54)의 탄성력을 이기게 되어 플로우트(53)가 상승하면서 바이패스관(51)의 끝단을 막도록 구성되어 있다.
또한 상기 기체냉매 바이패스관(51)의 직경을 액체냉매 공급관(52)의 직경보다 작게하여 기체냉매 바이패스관(51)측 냉매유통 저항을 액체냉매 공급관(52)측 냉매유통 저항보다 크게 한다.
이러한 본 발명은 응축기(20)와 팽창변(30) 사이에 기액분리기(50)을 설치하여 기액분리기(50)내의 냉매수위가 일정 이하일 경우에는 제5도의 좌측 그림과 같이 플로우트(53)가 스프링(54)에 의하여 하강하여 기체냉매 바이패스관(51)의 하단을 개방하게 되어 기체냉매가 압축기(10)로 바이패스되고, 액체냉매만을 증발기(40)로 공급한다. 또한 기액분리기(50)의 냉매 수위가 일정 이상으로 상승되면 제5도의 우측 그림과 같이 기체냉매 바이패스관(51)의 단부에 설치된 플로우트(53)가 스프링(54)의 탄성력을 이기고 상승하여 기체냉매 바이패스관(51)의 단부를 막아 액면상승으로 인한 액체냉매가 압축기(10)로 바이패스되는 것을 방지한다.
즉, 기체냉매가 압축기(10)측으로 바이패스되고 액체냉매가 증발기로 공급되는 과정에서 응축기(20) 출구의 건도는 시시각각으로 변하기 때문에 기액분리기(50) 내의 수위도 시시각각으로 변하게 되어 플로우트(53)에 의하여 기체냉매 바이패스관(51)이 막히기 전에 수위가 높아진 액체냉매가 기체냉매 바이패스관(51)을 통하여 압축기(10)로 바이패스될 염려가 있는바, 상기 기체냉매 바이패스관(51)의 직경을 액체냉매 공급관(52)의 직경보다 작게하여 바이패스관(51)측 냉매유통 저항을 액체냉매 공급관(52)측 냉매유통 저항보다 크게 함으로써 액체냉매가 응축기(20)축으로 원활하게 공급되게 할 수 있는 것이다.
한편, 냉동장치가 온, 오프되면서 작동하는 과정에서 오프상태에서 온상태로 바뀐 후 초기에는 응축기(20) 출구의 건도가 높아 만일 기체냉매 모두가 기체냉매 바이패스관(51)을 통해 압축기(10)측으로 바이패스될 경우 증발기(40)의 냉각효과가 감소되는 바, 본 발명에서는 압축기(10)로 기체냉매를 바이패스 시키는 기체냉매 바이패스관(51)의 직경을 팽창면(30)과 연결된 액체냉매 공급관(52)의 직경보다 작게 되어 있으므로 기체냉매 바이패스관(51)측의 냉매유통 저항이 액체냉매 공급관(52)을 통하여 팽창변(30)측으로 유동하는 냉매의 냉매유통 저항보다 커지게되어 온상태로 된 초기에 기체냉매 모두가 기체냉매 바이패스관(51)측으로 바이패스되는 것이 방지되어 온상태 초기의 증발기(40)의 냉각효과 저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 기액분리기를 이용하여 기체냉매는 압축기로 바이패스시키고, 증발기에는 액체냉매만을 공급되게 함으로써 냉각효과를 높일 수 있게 되는 것이다.

Claims (1)

  1. 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 고온 고압의 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에 의하여 응축된 냉매를 단열팽창시키는 팽창변과, 상기 팽창변에 의하여 팽창된 저온 저압의 냉매를 증발시키는 증발기로 된 냉동장치에 있어서, 상기 응축기와 팽창변 사이에 기액분리기를 설치하고, 상기 기액분리기와 압축기를 연결관으로 연통하여 기체냉매를 압축기로 바이패스시키도록 하여, 상기 기체 냉매 바이패스관의 직경을 팽창변과 연결된 액체냉매 공급관의 직경보다 작게 하고, 기액분리기측 단부에 스프링으로 탄력지지된 플로우트를 설치하여 액면에 일정 높이 이상으로 상승하면 기체냉매 바이패스관의 끝단을 막아 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉동장치의 냉매유통구조.
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