KR100223086B1 - 열교환기를 탑재한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

압축기(1), 실외측열교환기(3), 감압장치(4) 및 실내측열교환기(6)등을 배관접속해서 냉매회로를 구성하여 이루어진 냉각장치에 있어서,

상기 냉매회로내에는 염소를 포함하지 않은 불소탄화수소계 냉매를 복수성분 혼합해서 이루어지는 냉매가 냉매회로내에 봉입되어 있으며, 상기 혼합냉매의 음속을 측정하는 음속측정장치(9),(14)와, 상기 혼합냉매의 온도를 측정하는 온도계(10), (15)와, 상기 혼합냉매의 압력을 측정하는 압력계(11),(16)로 이루어지는 냉매논도검지기(8)와, 상기 냉매회로의 배관중에 설치한 냉매충전부와, 상기 냉매충전부에 제어밸브(35), (36), (37)를 거쳐서 접속된 복수 종류의 냉매탱크(38),(39), (40)와 상기 제어밸브(35), (36), (37)를 개폐제어하는 제어기(19)를 구비하고,

상기 냉매농도검지기(8)는 상기 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도를 검출함과 동시에 상기 제어 제어기(19)는 이 검출결과에 따라 상기한 냉매탱크(38),(39), (,40)로부터 소요의 종류의 냉매를 소요량 만큼 냉매회로 중에 충전시키는 것이다.

이와같은 구성에 의해 냉매유량이나 액·가스 비율의 불균일, 혹은 총냉매량, 냉매조성의 변화로 대표되는 냉매의 상태 변화에 의해 생기는 냉각능력의 저하를 방지할 수가 있다.

Description

열교환기를 탑재한 냉각장치

제1도는 본 발명의 냉각장치의 실시예를 나타내는 공기조화기의 냉매회로도

제2도는 본 발명의 열교환기인 실내측열교환기(실외측열교환기)의 정면도

제3도는 제2도의 실내측열교환기(실외측열교환기)의 배관구성도

제4도는 접속관의 사시도

제5도는 다른 실시예의 접속관의 사시도

제6도는 냉매농도검출기의 프로그램내용을 나타내는 사시도

제7도는 냉매농도검출기의 2개 온도영역에서의 프로그램내용을 나타내는 설명도

제8도는 다른 하나의 공기조화기의 냉매회로도

제9도는 다른 하나의 공기조화기의 냉매회로도

제9도는 제8도의 냉매농도검출기의 프로그램내용을 나타내는 설명도

제10도는 종래의 열교환기의 배관구성도

제11도는 다른 종래의 열교환기의 배관구성도

제12도는 제3도의 실내측열교환기의 몰리에르선도

제13도는 제10도의 종래의 열교환기의 몰리에르선도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 3 : 실외측열교환기

4 : 감압장치(모세관) 6 : 실내측열교환기

8 : 냉매농도검지기 9,14 : 음속측정장치

10,15 : 온도계 11,16 : 압력계

19 : 제어기 22 : 접속관

23 : 핀 24 : 냉매배관

26,27 : 병렬배관 35,36,37 : 제어밸브

38,39,40 : 냉매탱크 S1∼S3 : 집합

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 복수매의 핀(fin)을 관통해서 설치된 냉매배관을 구비해서 이루어진 냉동· 공기조화기용 열교환기를 탑재한 냉장고 냉난방공기조화기 등의 냉각장치에 관한 것이다.

종래로부터 냉동·공기조화기용의 증발기 혹은 응축기로서 사용되는 열교환기는 예를들면 일본국 실공소 60-26301호 공보 공보(F28F1/32)나 일본국 실공소 60-26303호 공보(F28F1/32)에 나타나 있는 바와 같이 복수매의 핀을 소정의 간격을 두고 배치함과 동시에 이 핀을 관통해서 복수개의 냉매배관을 설치하고 각 냉매배관의 단말부를 만곡형상으로 굴곡된 접속관으로 연달아 통하게 하므로서 사행상의 냉매통로를 구성한 구조로 되어 있다.

또, 냉매배관을 통과하는 냉매의 유로저항을 경감시키고, 혹은 열교환효율 및 공간효율을 향상시키는 등의 목적으로 종래로부터 이런 종류의 열교환기의 냉매배관은, 입구에서 복수의 병렬배관으로 분기되고 출구에서 재차 합류 접속되는 구조로 되어 있었다.

제10도와 제11도에 이러한 종래의 열교환기(100)의 배관구성의 일예를 나타낸다.

또한, 각 도면에 있어서 각 냉매배관(101), (102) 및 (107)은 실제로는 전술한 바와 같이 복수의 냉매배관과 접속관에 의해 사행상의 냉매통로를 구성하도록 배관접속되어 형성되는 것이지만 여기서는 설명을 용이하게 하기 위해 긴 한개의 직관상으로 표시한다.

즉, 제 10도의 종래의 열교환기(100)은 소정의 간격을 두고 배치된 복수매의 핀(103)과, 이들 핀(103)을 관통해서 설치된 예를들면 2개의 냉매배관(101), (102)로 구성되어 있다.

열교환기(100)의 입구측에 위치하는 양 냉매배관(101), (102)의 단말부에는 분류관(104)가 접속됨과 동시에 열교환기(100)의 출구측에 위치하는 양 냉매배관(101), (102)의 단말부에는 합류관(106)이 접속되어 있다.

그러한 열교환기(100)은 도시하지 않은 냉매회로내에 접속된다.

그리고, 도시하지 않은 압축기가 운전되면, 도면중 화살표와 같이 열교환기(100)에 냉매가 유입되는바, 이 유입된 냉매는 분류관(104)에서 2방향으로 분류되고 각 냉매배관(101), (102)내를 통과해서 방열(응축기로서 사용된 경우)혹은 흡열(증발기로서 사용된 경우)된 후 합류관에서 합류되어 나간다.

또, 제11도는 종래의 열교환기(100)의 배관 구성의 다른 예를 나타내고 있으며 이 경우 냉매배관(101), (102)는 제10도 보다는 약간 짧게 구성되고 합류관(106)으로부터 나온 후에도 핀(103)을 구비한 1개의 냉매배관(107)이 접속된 구성으로 되어 있다.

그러나, 통상의 운전중에 있어서 상기한 각 냉매배관(101), (102)에 분류되는 냉매의 양이나 액(액체상태의 냉매), 가스(가스상태의 냉매)의 비율은 각 냉매배관(101), (102)의 유로저항의 차이나 열교환기 (100)이 쬐어지는 공기의 맞닿는 정도의 차이 등에 의해 불균일하게 되기 쉽다.

이 불균일은 특히 압력손실이 높게 되는 증발기의 경우에 현저하게 된다.

특히, 근년에는 오존층 파괸의 문제 때문에 종래로부터 널리 냉동공기조화용으로서 사용되어온 디클로로디플루오르메탄(R12)가 프론규제의 대상으로 되어 있기 때문에 그 대체냉매로서 1,1,1,2-테트라플루오르에탄(이하 R134a라 한다.)를 포함하는 HFC(불화탄화수소)계의 혼합냉매, 예를들면 R134a와 디플루오르메탄(이하 R32)라 한다)와 펜타플루오르에탄(이하 R125라 한다)를 소정비율로 혼합한 3종 혼합냉매(예를들면 일본국 특개평 3-170585호 공보 참조)를 사용하는 것을 고려할 수 있으나, 그러한 비점이 다른 복수 종류의 냉매를 혼합한 비공비혼합냉매를 사용한 경우에도 상기한 불균일은 발생하기 쉽게 된다.

이와같이 냉매유랑이나 액·가스비율의 불균일이 발생하여 한쪽의 냉매배관(101) 혹은(102)에 거의 냉매가 흐르지 않게 되면 열교환기(100)은 그 절반 밖에 기능하지 않게 된다.

즉, 열교환기(100)전체를 유효하게 이용할 수 없게 됨으로 해서 열교환효율이 약화되어 냉각능력이 저하되어 버린다.

이에 대처하기 위해 양 냉매배관(101), (102)의 중간부를 균압관으로 연통시켜 압력 균형을 취하는 방법도 고려할 수 있으나, 그러한 균압관에는 냉매가 거의 흐르지 않기 때문에 냉매량 등의 불균일은 유효하게 해소되지 않는다.

또, 그러한 냉각능력의 저하는 시간경과적인 운전에 의해 냉매회로내에 봉입되어 있는 냉매가 누출된 경우에도 발생한다.

특히, 전술한 바와 같이 비공비의 혼합냉매를 사용한 경우에는 그러한, 누출에 의해 냉매회로에 봉입되어 있는 총냉매량이 다른 각 종류의 냉매의 조성(비율)도 최상의 값으로부터 일탈하고, 또한, 냉매회로내에 있어서도 이 조성이 불균일하게 되어 냉각능력의 현저한 저하를 초래한다.

본 발명은 이상과 같은 냉매유량이나 액·가스 비율의 불균일, 혹은 총냉매량, 냉매조성의 변화로 대표되는 냉매의 상태변화에 의해 생기는 냉각능력의 저하를 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 압축기, 실외측열교화기, 감압장치 및 실내측열교환기 등을 배관접속해서 냉매회로를 구성하여 이루어진 열교환기를 탑재한 냉각장치에 있어서 상기 냉매회로내에는 염소를 포함하지 않은 불소탄화수소계 냉매를 복수 성분 혼합해서 이루어지는 냉매가 봉입되어 있으며 상기 혼합냉매의 음속을 측정하는 음속측정장치와, 상기 혼합냉매의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 혼합냉매의 압력을 측정하는 압력계로 이루어지는 냉매농도검지기와, 상기 냉매회로의 배관중에 설치한 냉매충전부와, 상기 냉매충전부에 제어밸브를 거쳐서 접속된 복수 종류의 냉매탱크와 상기 제어밸브를 개폐제어하는 제어기를 구비하고 상기 냉매농도검지기는 상기 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도를 검출함과 동시에, 상기 제어기는 이 검출결과에 따라 상기한 냉매탱크로부터 소요되는 종류의 냉매를 소요량 만큼 냉매회로 중에 충전시키는 것이다.

그러한 냉각장치에 의하면, 예를들면 R134a와 R32를 혼합한 것과 같은 혼합냉매의 경우에도 냉매농도검지기에 의해 어떤 냉매가 얼마만큼 누출되었는가를 판별할 수 있고 추가 봉입시키는 냉매의 종류나 양을 자동적으로 인식해서 소정의 냉매탱크로부터 추가 충전시키는 냉매를 소요량 만큼 자동충전시킬 수가 있다.

또, 추가 봉입시키는 냉매의 종류나 양을 정확히 인식할 수가 있기 때문에 혼합냉매의조성을 초기 봉입시와 동일하게 할 수가 있어 냉각능력을 양호한 상태로 유지할 수가 있다.

이 결과, 냉매의 추가 충전이나 보수점검 등의 작업성을 향상시킬 수가 있음과 동시에냉각능력을 확보할 수가 있다.

또, 본 발명은 상기한 실내측열교환기 및 또는 실외측열교환기는 복수매의 핀을 관통해서 설치된 냉매배관을 구비하고 있으며 상기 냉매배관은 각각 복수의 병렬배관으로 구성된 복수의 집합으로 구분되어 있음과 동시에 이 집합의 병렬배관은 단말부에서 상호 연통되고 단일의 통로로서 다른 집합의 병렬배관의 단말부에 연통되어 있는 것이다.

그러한 구성에 의해 만일 어떤 집합의 병렬관에 있어서 냉매유량 등의 불균일이 발생해도 그 집합을 나온 후는 일단 합류되고 나서 다른 집합으로 유입되기 때문에 이 합류된 시점에서 냉매유량이나 액·가스 비율의 불균일은 해소된다.

따라서, 열교환기 전체에 있어서 그러한 냉매유량 등의 불균일이 발생하기 어렵게 되어 열교환기의 성능을 충분히 발휘시켜 열교환효율을 개선을 도모하고 냉각능력의 향상을 도모할 수가 있다.

[실시예]

다음에 본 발명의 실시예를 도면에 기초해서 설명한다.

제1도에 있어서, 냉각장치의 실시예로서의 공기조화기는 압축기(1), 4방향밸브(2), 실외측열교환기(3), 감압장치로서의 모세관(4), 스트레이너(5), 실내측열교환기(6), 축열기(7)을 배관 접속해서 이루어지고, HFC계 냉매를 포함하는 혼합냉매와 이 냉매와 사용성이 있는 오일을 봉입해서 구성되어 있다.

또, 상기한 실외측열교환기(3) 및 실내측열교환기(6)에는 송풍기(41), (42)에 의해 각각 송풍된다.

이 냉매회로내에는 폴리올에스테르계유의 오일이 저유되어 있다.

그리고, 이 오일은 상기한 압축기(1)의 윤활부재의 윤활면을 윤활시키고 있다.

이 경우, 오일은 알킬벤젠계유, 예를들면 HAB(hard alkylbenzene)이나 불소유, 광물유 및 그들의 혼합유라도 된다.

여기서 냉매회로에 봉입되는 냉매, 오일은 증발온도가 다른, 즉 용도에 따라 다르다.

예를들면, 본 실시예의 공기조화기 등의 고온기는 냉매로서 R134a를 포함하는 HFC계의 혼합냉매 예를들면 R134a와 R32와 R125의 3종류의 혼합냉매를 사용하고 오일은 폴리올에스테르계유, 또는 알킬벤젠계유를 사용하게 된다.

한편, 상기한 실내측열교환기(6)은 소정의 간격을 두고 배치된 복수매의 핀(23)과 이들 핀(23)을 관통해서 설치된 냉매배관(24)로 구성되어 있고, 또한 이 냉매배관(24)는 각각 예를들면 2개의 냉매배관으로 이루어진 병렬배관(26), (27)로 구성된 복수(실시예에서는 3개)의 집합(S1), (S2), (S3)으로 구분되어 있다.

상기한 각 집합(S1), (S2), (S3)의 사이에는 접속관(22)가 각각 부착되며, 상호 직렬로 접속되어 있다.

이 접속관(22)는 제4도에 나타내는 바와 같이 예를들면 2개의 입구(22I), (22I) 및 2개의 출구(22E), (22E)와 이들입구(22I),(22I)와 출구(22E), (22E)를 연통하는 단일의 통로(22P)를 구비하고 있고 이통로(22P)의 내경은 병렬배관(26), (27)의 내경보다 작게 되어 있다.

그리고 상기한 집합(S1)를 구성하는 병렬배관(26), (27)의 일단을 이 접속관(22)의 입구(22I), (22I)에 연통접속하고 출구(22E), (22E)를 집합(S2)를 구성하는 병렬배관(26), (27)의 타단에 각각 연통접속한다.

또, 같은 모양으로 집합(S2)를 구성하는 병렬배관(26), (27)의 일단을 접속관(22)의 입구(22I), (22I)에 각각 연통접속하고 출구(22E),(22E)를 집합(S3)을 구성하는 병렬배관(26), (27)의 타단에 각각 연통 접속한다.

또한, 집합(S1)를 구성하는 병렬배관(26),(27)의 타단에는 전술한 바와 마찬가지로 분류관(31)을 접속함과 동시에 집합(S3)을 구성하는 병렬배관(26),(27)의 일단에는 합류관(32)를 접속한다.

이에 의해 각 집합(S1)∼ (S3)의 병렬배관(26),(27)은 각각 상호 병렬접속됨과 동시에 각 집합(S1)과 (S2)의 사이, 및 (S3)와 (S3)의 사이에는 접속관(22)의 단일의 통로(22P)로서 상호 연통되게 된다.

또한, 상기한 실외측열교환기(3)도 제2도 및 제3도에 나타내는 실내측열교환기(6)과 같은 구조이기 때문에 그 설명은 생략한다.

이상의 구성으로 공기조화기의 냉방운전시에는 제1도 중 실선화살표로 표시한 바와 같이 압축기(1), 4방향밸브(2), 실외측열교환기(3), 모세관(4), 스트레이너(5), 실내측열교환기(6) 및 축열기(7)의 순으로 혼합냉매가 흐르고, 실내측열교환기(6)과 열교환된 냉기가 송풍기(42)에 의해 냉풍되어 실내로 공급된다.

이 경우, 실내측열교환기(6)은 증발기가 되고, 실외측열교환기(3)은 응축기가 된다.

한편, 난방운전시에는 제1도에 점선화살표로 나타내는 바와 같이 압축기(1), 4방향밸브(2), 실내측열교환기(6), 스트레이너(5), 모세관(4), 실외측열교환기(3), 축열기(7)의 순으로 혼합냉매가 흐르고 실내측열교환기(6)과 열교환된 더운 공기가 송풍기(41)에 의해 온풍으로 되어 실내로 공급된다.

이 경우, 실내측열교환기(6)은 응축기가 되고, 실외측열교환기(3)은 증발기가 된다.

또, 성에제거운전시에는 제1도 중 점부착 실선 화살표로 표시한 바와 같이 압축기(1), 4방향밸브(2), 실내측열교환기(6), 스트레이너(5), 모세관(4), 실외측열교환기(3), 4방향밸브(2), 축열기(7)의 순으로 혼합냉매가 흐름과 동시에 압축기(1), 전자밸브(33), 실외측열교환기(3)으로 혼합냉매가 흘러 실외측열교환기(3)의 성에제거가 행해진다.

여기서 상기한 냉방운전시 압축기(1)로부터 토출되고 실외측열교환기(3)에서 응축된 혼합냉매는 모세관(4)에서 감압된 후 제3도의 화살표와 같이 2상의 흐름이 되어 실내측열교환기(6)으로 유입된다.

실내측열교환기(6)에 유입된 냉매(혼합냉매)는 분류관(31)에서 2방향으로 분류되고, 집합(S1)의 병렬배관(26), (27)로 들어가서 우선 그안의 비점이 낮은 상기한 R32 및 R125로 부터 증발해서 흡열작용(냉각작용)을 발휘해 간다.

집합(S1)의 병렬배관(26), (27)을 경유한 냉매는 접속관(22)에서 일단 합류되고, 그후 재차2방향으로 분류되어 이번에는 집합(S2)의 병렬배관(26), (27)로 들어간다.

그리고, 이 집합(S2)의 병렬배관(26), (27)을 경유한 냉매는 접속관(22)에서 재차 합류되고, 그후 재차 2방향 분류되어 이번에는 집합(S3)의 병렬배관(26), (27)로 들어가며(이 시점에서는 R134a가 증발하기 시작한다.), 이들을 경유한 후 합류관(32)에서 합류되어 나간다.

또한, 실내측열교환기(6)내를 흐르는 냉매의 상태를 설명하면, 그 입구부근에서는 상기한 비점이 낮은 R32 및 R125의 가스의 비율이 크고 출구부근에서는 R134a의가스의 비율이 커진다.

또, 실내측열교환기(6)내를 흐르는 냉매는 접속관(22)의 통로(22P)를 통과하는 때에 조여진다.

여기서 냉매로서는 상기한 바와 같은 비공비의 혼합냉매가 사용되고 있기 때문에 실내측열교환기(6)의 주위를 흐르는 송풍기(42)로부터의 공기의 편향 등에 의해 각 집합 (S1)∼ (S3)에 있어서는 병렬배관(26), (27)에 균일하게 냉매가 분류되지 않는 즉 냉매유량의 불균일이나 액·가스의 비율의 불균일이 발생하기 쉽다

그러나, 본 발명에서는 예를들면 집합(S1)의 병렬배관(26),(27)에 있어서 냉매유량 등의 불균일이 발생했다고 해도 그 집합(S1)을 나온 냉매는 접속관(22)에서 일단 합류되고 다음에 집합(S2)로 유입하게 된다.

따라서 집합(S1)에 있어서 발생한 냉매유량이나 액·가스비율의 불균일은 접속관(22)의 통로(22P)에 유입한 시점에서 혼합되어 해소되기 때문에 실내측열교환기(6)의 전체집합(S1) - (S3)에 있어서 냉매유량 등의 불균일이 발생하기 어렵게 되고 실내측열교환기(6)의 성능이 충분히 발휘되어 열교환효율이 향상되는 것이 모의실험에 의해 확인되었다.

이 모양을 제12도 및 제13도를 사용해서 설명한다.

제12도는 제3도의 실내측열교환기(6)의 몰리에르선도, 제13도는 제10도의 종래의 열교환기(100)의 몰리에르선도를 나타내고 있다.

종래의 열교환기(100)의 경우, 제13도로부터 명백한 바와 같이 냉매배관(101)보다 냉매배관(102)의 냉매유량이 많아진 경우, 냉매배관(101)내의 냉매의 입력변화를 A-B1과 같이 되고, 동 도면에 A-B2로 나타내는 냉매배관(102)내의 냉매의 압력보다도 높아져서 합류점에서 B가 된다.

이에 대해 본 발명에 의한 실내측열교환기(6)의 각 집합(S1)-(S3)의 병렬배관(26),(27)의 냉매유량에 같은 모양의 편향(병렬배관(27)에 흐르는 양이 병렬배관(26)보다 많아진다]이 방생한 경우, 집합(S1)의 병렬배관(26)내의 압력변화는 A-C1, 병렬배관(27)내의 압력변화는 A-C2가 되고 접속관(22)에서 합류해서 C가 된다.

또, 집합 (S2)의 병렬배관(26)내의 압력변화는 C-D1, 병렬배관(27)내의 압력변화는 C-D2가 되고 접속관(22)에서 합류하여 D가 된다.

또한, 집합(S3)의 병렬배관(26)내의 압력변화는 D-B1, 병렬배관(27)내의 압력변화는 D-B2가 되고, 접속관(22)에서 합류해서 B가 된다.

즉, 각 접속관(22)로 병렬배관(26)의 압력은 끌어내려지고 보정되어 가기 때문에 결과적으로 각 집합(S1)∼ (S3)에 있어서의 냉매유량이 적은쪽의 병렬배관(26)의 압력을 저하시켜 온도도 저하시키는 것이 가능하게 되고, 실내측열교환기(6)의 열교환효율이 향상하게 된다.

특히, 냉매는 접속관(22)의 통로(22P)에서 조여지기 때문에 실내측열교환기(6)의 입구와 출구의 온도 차이를 축소할 수 있게 되어, 입구에 있어서의 성에부착의 발생을 억제 혹은 해소하는 것이 가능해진다.

또한, 제5도는 접속관(22)의 다른 실시예를 나타내고 있다.

이 경우, 접속관(22)의 2개의 입구(22I), (22I)로부터 통로 (22P)부근까지의 내면 및 통로(22P)부근으로부터 2개의 출구(22E), (22E)에 이르는 내면에는 소정 높이(0.1mm ∼0.2mm)의 나선상의 돌기(22G)가 1조, 혹은 복수조 형성되어 있다.

이돌기 (22G)에 의해 접속관(22)에 유입해서 통로(22P)를 경유한후, 유출되어가는 냉매의 흐름이 와류가 되기 때문에 병렬배관(26), (27)로부터의 냉매가 원활하고 또한 양호하게 혼합되게 되어 상기와 같은 불균일은 일층 양호하게 해소되게 된다.

부호 8은 냉매농도검지기이다.

이 냉매농도검지기(8)은 상기한 R134a와 R32와 R125의 혼합냉매의 실외측열교환기(3)과 모세관(4)사이의 액영역에서의 초음파에 의한 음속을 측정하는 음속측정장치(9), (14)와 이 혼합냉매의 온도를 측정하는 온도계(10), (15)와 이 혼합냉매의 압력을 측정하는 압력계(11), (16)를 구비해서 구성된다.

이 냉매농도검지기(8)에는 제6도의 조성도에 나타내는 바와 같이 음속과 온도와 압력의 관계데이터를 프로그램한 마이크로컴퓨터(12)가 내장되어 있고, 혼합냉매의 음속이나 온도나 압력의 측정치가 입력되면 연산해서 그 농도가 표시장치(13)에 의해 출력표시된다.

즉, 봉입초기의 냉매조성은, 예를들면 R134a가 52중량%, R32가 23중량%, R125가 25중량%로 설정된다.

이 상태로부터 시간경과적인 운전에 의해 냉매가 누설되지만, 여기서 본 실시예의 냉매농도검지기(8)의 음속측정장치(9), (14)와 온도계(10), (15)와 압력계(11), (16)에 의해 냉매회로의 액영역에 있어서의 온도영역이 다른 2개소의 혼합냉매중의 음속, 온도, 압력이 측정됨과 동시에, 냉매농도검지기(8)의 마이크로컴퓨터(12)에 내장된 제6도 및 제7도와 같은 프로그램에 의해 현재의 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도가연산되어 검지되는 것이다.

즉, 배관(20)에 의해 바이패스배관(21)을 냉각시키고 바이패스배관(21)에 온도가 다른 2개소의 부위를 설정하여 이 쌍방의 부위의 온도 압력, 음속을 검출하고 있다.

예를들면 제6도에 나타내는 바와 같이 검출결과가 압력 2000KPa, 온도 30℃,음속 393m/s의 경우에는 이 음속 393m/s점을 통과하는 직선이 선정되고, 한편 검출결과가 압력 2000KPa, 온도 0℃, 음속 474m/s의 경우에는 이 음속 474m/s의 점을 통과하는 직선이 선정되어, 이들 양 직선의 교차점이 제7도에 나타내는 바와 같이 R134a와 R32와 R125의 현재의 조성을 나타내는 점이 된다.

이 결과 냉매농도검지기(8)의 표시장치(13)에 각 냉매의 조성이 표시되고, 봉입초기상태에 비해 어떤 냉매 종류가 얼마만큼 조성변화가 있었는가가 판명된다.

34는 냉매회로의 배관중에 설치한 냉매충전밸브이다.

38,39,40은 이 냉매충전밸브(34)에 제어밸브(35), (36), (37)을 거쳐서 접속된 복수 종류의 냉매탱크이며 냉매팅크(38)에는R134a가, 냉매탱크(39)에는 R32가, 냉매탱크(40)에는 R125가 각각 비축되어 있다.

19는 상기한 제어밸브(35),(36),(37)을 개페제어하는 제어기이며, 이 제어기(19)는 냉매농도검지기(8)에 의해 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도를 검출함과 동시에 이 검출결과에 따라 제어밸브(35),(36),(37) 및 냉매충전밸브(34)의 개폐제어를 행하고 냉매탱크(38),(39),(40)으로부터 소요의 종류의 냉매를 소요량만큼 냉매회로 중에 충전한다.

이 결과 R134a와 R32와 R125를 혼합한 것과 같은 혼합냉매의 경우에도 냉매온도검지기(8)에 의해 어떤 냉매가 얼마만큼 누설되었는가를 판별할 수 있고 추가 봉입하는 냉매의 종류나 양을 자동적으로 인식해서 소정의 냉매탱크(38), (39), (40)으로부터 추가 충전하므로서 냉매를 소요량만큼 자동충전시킬 수가 있다.

또, 추가 봉입하는 냉매의 종류나 양을 정확히 인식할 수 있기 때문에 혼합냉매의 조성을 초기봉입시와 동일하게 할 수가 있고 냉각능력을 양호한 상태로 유지할 수 있다.

이 결과 냉매의 추가 충전이나 보수 점검 등의 작업성을 향상시킬 수 가 있음과 동시에 냉각성능을 확보할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 냉매회로의 실내측열교환기(6)과 모세관(4)사이의 액부에서 검지하는 구성으로 했으나 이에 한정되지 않고, 압축기(1)과 축열기(7)사이 및 압축기(1)과 4방향밸브(2)사이 등 가스부에서 검지해도 된다.

다음에 제8도는 냉매회로 중에 R134a와 R32의 2종의 혼합냉매를 봉입한 경우의 공기조화기의 냉매회로를 나타내고 있다.

또한, 각 도면에 있어서 제1도∼제7도와 동일부호로 나타내는 것은 동일 혹은 동등한 기능을 나타내는 것으로 한다.

이 경우 냉매농도검지기(8)은 압축기(1)과 축열기(7)의 사이 즉 냉매회로의 저압측에서 냉방운전시 및 난방운전시의 양쪽에서 가스냉매가 풍부하게 되어 있는 개소에 설치되어 있다.

이 경우의 냉매농도검지기(8)은 상기한 바와 같이 R134a와 R32의 혼합냉매의 가스영역에서의 초음파에 의한 음속을 측정하는 음속측정장치(9)와, 이 혼합냉매의 온도를 측정하는 음속측정장치(9)와, 이 혼합냉매의 온도를 측정하는 온도계(10)과, 이 혼합냉매의 압력을 측정하는 압력계(11)를 구비해서 구성되어 있다.

이 냉매농도검출기(8)에는 제9도의 구성도에 나타내는 바와 같이 음속과 음도의 관계데이터를 프로그램한 마이크로컴퓨터(12)가 내장되어 있고 혼합내매의 음속이나 온도 압력의 측정치가 입력되면 연산해서 그 농도가 표시장치(13)에 의해 출력 표시된다.

즉 봉입초기의 냉매조성은 예를들면 R134a가 67중량%, R32가 33중량%로 설정된다.

이상태로부터 시간경과적인 운전에 의해 냉매가 누설되지만, 여기서 본 실시예의 냉매농도검지기(8)의 음속측정장치(9)와 온도계(10)과 압력계(11)에 의해 혼합냉매중의 음속, 온도, 압력이 측정됨과 동시에 냉매농도검지기(8)의 마이크로컴퓨터(12)에 내장된 제9도와 같은 프로그램에 의해 현재의 냉매회로중의 혼합냉매의 농도가 연산되어서 검지되는 것이다.

예를들면, 제9도에 점선으로 나타내는 바와 같이 검출결과가 압력 600KPa, 온도 20℃, 음속 174m/s의 경우는 R32의 조성이 30%인 것이 검지되고, 나머지의 R134a의 조성도 70%로 산정된다.

즉, 봉입초기상태에 비해 3%의 조성변화가 있었던 것이 판명되었다.

34는 냉매회로의 배관중에 설치한 같은 모양의 냉매충전밸브이다.

38,39는 이 냉매충전밸브(34)에 제어밸브(35), (36)을 거쳐서 접속된 복수종류의 냉매탱크이며, 냉매탱크(38)에는 상기한 바와 마찬가지로 R134a가 비축되어 있고, 냉매탱크(39)에는 R32가 비축되어 있다.

19는 상기한 제어밸브(35), (36)을 개폐제어하는 제어기이며, 이 제어기(19)는 냉매농도검지기(8)에 의해 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도를 검출함과 동시에 이 검출결과에 따라 상기한 제어밸브(35), (36) 및 냉매충전밸브(34)의 개폐제어를 행하고, 냉매탱크(38),(39)로부터 소요의 종류의 냉매를 소요량만큼 냉매회로중에 충전시킨다.

이 결과 R134a와 R32를 혼합한 것과 같은 혼합냉매의 경우에도 냉매농도검지기(8)에 의해 어떤 냉매가 얼마 만큼 누설되었는가를 판별할 수 있고 추가 봉입시키는 냉매의 종류나 양을 자동적으로 인식해서 소정의 냉매탱크(38), (39)로부터 추가 충전시키므로서 냉매를 소요량 만큼 자동충전시킬수가 있다.

또, 추가 봉입하는 냉매의 종류나 양을 정확히 인식할 수 있기 때문에 상기한 바와 같이 혼합냉매의 조성을 초기봉입시와 동일하게 할 수 있고, 냉각능력을 양호한 상태로 유지할 수가 있다.

이 결과, 냉매의 추가충전이나 보수점검 등의 작업성을 향상시킬수 있음과 동시에 냉각성능을 확보할 수 있다.

또한, 실시예에서는 압축기(1)과 축열기(7)사이의 가스부에서 검지하는 구성으로 했으나, 압축기(1)의 토출축이라도 되고 또 액부에서 검지하는 경우에는 모세관(4)의 직전에서 검지하는 것이 바람직하다.

또, 제1도와 제8도의 냉매농도검지기(8)은 공기조화기와는 별개의 장치로서 제작해 두고 설비업자 등이 현장에서 공기조화기의 배관에 장착설치해서 사용해도 되지만 공기조화기에 이미 부착되어 있는 압력센서나 온도센서를 이용해서 이들 센서에 커넥터로 접속하도록 구성해도 된다.

또한, 공기조화기에는 냉매회로의 배관 중에 냉매충전밸브(34)만을 설치해 두면 되고, 이 냉매충전밸브(34)에 접속되는 제어밸브(35),(36),(37)이나 냉매탱크(38),(39),(40)등의 충전장치는 보수업자 등이 현장에서 설치해서 충전작업을 행하는 것이다.

또, 상기한 실시예에서는 실내측열교환기(6)의 각 집합(S1)∼ (S3)을 2개의 병렬배관(26), (27)으로 구성했으나, 더 많은 병렬배관으로 구성해도 된다.

또한, 집합의 수도 3개에 한정되지 않고 2개 혹은 4개 이상의 다수의 집합에 실내측열교환기를 구분해도 지장이 없다.

또, 실시예에서는 냉매회로의 실내측열교환기(6)내의 냉매의 상태에 대해서만 설명했으나, 실외측열교환기(3)내에 있어서도 상기한 난방운전시와 동일한 상태가 실현되고 있는 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 압축기, 실외측 열교환기, 감압장치 및 실내측열교환기 등을 배관접속해서 냉매회로를 구성하여 이루어진 열교환기를 탑재한 냉각장치에 있어서, 상기 냉매회로내에는 염소를 포함하지 않은 불소탄화수소계 냉매를 복수 성분혼합해서 이루어지는 냉매가 봉입되어 있으며, 상기 혼합냉매의 음속을 측정하는 음속측정장치와, 상기 혼합냉매의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 혼합냉매의 압력을 측정하는 압력계로 이루어지는 냉매농도검지기와, 상기 냉매회로의 배관중에 설치한 냉매충전부와, 상기 냉매충전부에 제어밸브를 거쳐서 접속된 복수 종류의 냉매탱크와 상기 제어밸브를 개폐제어하는 제어기를 구비하고, 상기 냉매농도검지기는 상기 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도를 검출함과 동시에 상기 제어기는 이 검출결과에 따라 상기한 냉매탱크로부터 소요의 종류의 냉매를 소요량 만큼 냉매회로 중에 충전시키는 것에 의하여 예를들면 R134a와 R32를 혼합한 것과 같은 혼합냉매의 경우에도 냉매농도검지기에 의해 어떤 냉매가 얼마 만큼 누출되었는가를 판별할 수가 있고, 추가 봉입시키는 냉매의 종류나 양을 자동적으로 인식해서 소정의 냉매탱크로 부터 추가 충전시키는 냉매를 소요량 만큼 자동충전시킬 수가 있다.

또, 추가 봉입시키는 냉매의 종류나 양을 정확히 인식할 수가 있기 때문에 혼합냉매의 조성을 초기 봉입시와 동일하게 할 수가 있어 냉각 능력을 양호한 상태로 유지할 수가 있다.

이 결과 냉매의 추가 충전이나 보수점검 등의 작업을 향상시킬 수가 있음과 동시에 냉각능력을 확보할 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 냉각장치의 열교환기를 구성하는 냉매배관을 각각 복수의 병렬배관으로 구성된 복수의 집합으로 구분하고, 이 집합의 병렬배관을 단말부에서 상호 연통시켜 단일의 통로로서 다른 집합의 병렬배관의 단말부에 연통시킨 것으로서 만일 어떤 집합의 병렬배관에 있어서 냉매유량이나 액·가스비율의 불균일이 발생해도 그 집합을 나온 후는 일단 합류되어서 다른 집합으로 유입되기 때문에, 이 시점에서 냉매유량 등의 불균일은 해소된다.

따라서, 열교환기 전체에 있어서 냉매유량 등의 불균일이 발생하기 어렵게 되고, 열교환기의 성능을 충분히 발휘시켜 열교환효율의 향상을 도모할 수가 있게 된다.

또, 집합을 상호 연통하는 통로의 내경을 작게 한 것이기 때문에 열교환기의 입구와 출구의 온도차이를 축소할 수가 있게 되어, 증발기로서 사용하는 경우에는 입구에 있어서의 성에 부착의 발생을 억제 혹은 해소하는 것이 가능해 진다.

Claims (2)

1. 압축기(1), 실외측열교환기(3), 감압장치(4) 및 실내측 열교환기(6)등을 배관접속해서 냉매회로를 구성하여 이루어진 열교환기를 탑재한 냉각장치에 있어서,

   상기 냉매회로내에는 염소를 포함하지 않은 불소탄화수소계 냉매를 복수 성분 혼합해서 이루어지는 냉매가 봉입되어 있으며,

   상기 혼합냉매의 음속을 측정하는 음속측정장치(9),(14)와 상기 혼합냉매의 온도를 측정하는 온도계(10), (15)와 상기 혼합냉매의 압력을 측정하는 압력계(11), (16)로 이루어지는 냉매농도검지기(8)와,

   상기 냉매회로의 배관중에 설치한 냉매충전부와,

   상기 냉매충전부에 제어밸브(35),(36),(37)를 거쳐서 접속된 복수종류의 냉매탱크(38),(39), (40)와,

   상기 제어밸브(35),(36),(37)를 개폐제어하는 제어기(19)를 구비하고,

   상기 냉매농도검지기(8)는 상기 냉매회로 중의 혼합냉매의 농도를 검출함과 동시에, 상기 제어기(19)는 이 검출결과에 따라 상기한 냉매탱크(38),(39),(40)로부터 소요의 종류의 냉매를 소요량 만큼 냉매회로 중에 충전시키는 것을 특징으로 하는 열교환기를 탑재한 냉각장치.
2. 상기 실내측열교환기(6) 및/또는 실외측열교환기(3)는, 복수매의 핀(23)을 관통해서 설치된 냉매배관(24)을 구비하고 있으며,

   상기 냉매배관(24)은 각각 복수의 병렬배관(26), (27)으로 구성된 복수의 집합(S1)∼(S3)으로 구분되어 있음과 동시에, 이 집합(S1)∼ (S3)의 병렬배관(26),(27)은 단말부에서 상호 연통되고, 단일의 통로로서 다른 집합(S1)∼(S3)의 병렬배관(26),(27)의 단말부에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기를 탑재한 냉각장치