KR100228411B1 - 열교환장치의 응축기 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축기의 응축매체를 밀도가 높은 액상의 물질(브라인, 부동액, 상수)을 냉매관의 표면에 접촉시켜 수냉방식의 방열상태를 통한 응축효율의 극대화를 꾀함과 아울러 소용량의 열교환장치에 사용되는 응축기의 응축매체 방열순화방식이 뜨거워진 상부의 응축매체와 상온을 형성하는 하부의 응축매체가 상호간의 온도차에 의해 발생되는 자연대류현상을 이용하고 있고 대용량의 열교환장치에 사용되는 응축기의 순환방식은 순환펌프를 통한 강제순환을 이루며 방열부위를 외부로 노출시켜 콘덴서와 같이 긴유로를 갖으면서도 그 부피는 줄어들어 공간활용을 효율적으로 이룰 수 있도록 된 열교환장치의 응축기 구조에 관한 것이며, 이를 실현하기 위한 특징적인 구성은 통상의 냉동사이클에 있어서, 압축기와 모세관 사이의 냉매관이 중앙으로 관통결합되고 상,하부에 배수구와 입수구가 형성된 꽈배기 또는 스크류형태의 응축관과; 상기 응축관의 배수구와 입수구에 연통결합되며 내부에 냉매관의 표면에 접촉되어 열을 흡수한 응축매체(브라인, 부동액, 상수)를 순환시켜 열을 식혀주고 외면으로 방열면적을 넓혀주는 방열핀이 수개 부착된 방열관으로 구성된 특징을 갖는다.

Description

열교환장치의 응축기 구조

일반적으로 어류 및 육류 또는 기타의 보관식품을 약 2~5℃의 온도치로 신선하게 저장하거나 결빙온도치인 0℃이하의 온도대로 얼려보관하기 위한 냉장고나 쇼케이스 또는 냉동고와 같은 각종 열교환장치가 마련되며, 이러한 열교환장치의 냉동사이클은 대개 제1도에서와 같이 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(1)와, 이 압축기에서 유입되는 기체상태의 냉매를 방열시켜 액화시키는 긴 유로를 갖는 응축기(2)와, 이 응축기에서 유입된 액체상태의 냉매를 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환시키는 모세관(capillary tube)(3)과, 이 모세관에서 유입된 냉매중 액체상태의 냉매가 증발하면서 주위로부터 열을 빼앗는 증발기(4)와, 이 증발기에서 유입된 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 어큐뮤레이터(5)로 구성되고, 상기 어큐뮤레이터는 증발기에서 냉매를 유입받는 유입관과, 기체냉매만을 압축기로 유출하는 유출관과, 액체냉매를 보관하는 하우징으로 구성되는 것이다.

이와같은 일련의 냉매사이클은 압축기의 연속반복적인 펌핑력에 의해 냉매를 고온고압으로 이루어 이를 응축기라는 긴 유로를 갖는 관을 지나면서 냉매를 식혀주고 식혀진 냉매는 협소한 유로를 갖는 모세관을 지나면서 냉매의 흐름을 가속화하여 증발기내로 보내주면 냉매가 넓은 유로로 된 증발기내에서 그 압력이 떨어지면서 기화되고 냉매는 외부의 유체가 포함하고 있는 열을 흡수하는 일련의 열교환 사이클을 수행하는 것이다.

전술한 일련의 냉동사이클에 있어 본 고안과 관련한 응축기의 구성을 부연설명하면 이하와 같다.

즉, 일련의 냉동사이클 구성원들을 연계하는 냉매관에 있어 압축기와 모세관 사이의 냉매관을 소정의 형태로 밴딩절곡하여 긴 유로를 구성함으로써, 응축기를 마련한다.

이렇게 구성된 응축기에는 압축기로부터 고온고압의 냉매가스가 유입되어 응축기의 긴 유로를 경유하면서 외부의 외기와 자연방열을 통한 열교환되어 자연냉각되고 필요에 의해 방열성을 높이게 될때는 별도로 마련된 냉각팬을 구동시켜 강제 방열시킨후 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환되는 모세관으로 유입시켜주는 것이다.

이때 응축기의 성능 예컨데, 액화현상의 효율성은 방열성과 밀접하게 연관되는 것이다.

그러나 상기한 통상의 응축기는 고온고압의 냉매가스를 액화시키는 방식이 외기의 접촉에 의한 자연냉각방식이나 냉각팬 구동에 따른 강제냉각방식의 공냉식을 채택하고 있어 무더운 여름철에 응축기의 방열효율성이 극히 감소되어 소망하는 최상의 방열성을 얻기 난해함은 물론 냉각팬의 무리한 구동으로 인한 소음 및 전력소비의 상승을 초래하는 제반 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 응축기의 응축매체를 밀도가 높은 액상의 물질(브라인, 부동액, 상수)을 냉매관의 표면에 접촉시켜 수냉방식의 방열상태를 통한 응축효율의 극대화를 꾀함과 아울러 소용량의 열교환장치에 사용되는 응축기의 응축매체 방열순환방식이 뜨거워진 상부의 응축매체와 상온을 형성하는 하부의 응축매체가 상호간의 온도차에 의해 발생되는 자연대류현상을 이용하고 있고 대용량의 열교환장치에 사용되는 응축기의 순환방식은 순환펌프를 통한 강제순환을 이루며 방열부위를 외부로 노출시켜 콘덴서와 같이 긴 유로를 갖으면서도 그 부피는 줄어들어 공간활용을 효과적으로 꾀하게 된 열교환 장치의 응축기 구조를 제공함에 있다.

제1도는 종래기술을 설명하기 위한 열교환장치의 냉동사이클 예시도.

제2도는 본 발명의 따른 열교환장치 냉동사이클.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 요부 확대단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 요부 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 20 : 응축기

21 : 응축관 21a : 배수구

21b : 입수구 22 : 냉매관

23 : 방열관 24,24' : 연장관

25 : 순환펌프 26 : 냉각팬

30 : 모세관 40 : 증발기

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 통상의 냉동사이클에 있어서, 압축기와 모세관 사이의 냉매관이 중앙으로 관통결합되고 상,하부에 배수구와 입수구가 형성된 꽈배기 또는 스크류형태의 응축관과; 상기 응축관의 배수구와 입수구에 연통결합되며 내부에 냉매관의 표면에 접촉되어 열을 흡수한 응축매체(브라인, 부동액, 상수등등.)를 순환시켜 열을 식혀주고 외면으로 방열면적을 넓혀주는 방열핀이 수개 부착된 방열관으로 구성된 특징이 있다.

또한, 본 발명에 있어 상기 방열관을 길이를 길게 연장시키고 부피는 적은 콘덴서 형태로 제작하고 한 쌍의 연장관을 통해 응축관과 연통되어 벽체 외부로 노출되도록 설치되며 유로 소정위치에 응축매체를 강제순환시키는 순환펌프를 부설하고 일측으로 방열관을 강제방열시키는 냉각팬이 설치되어진 다른 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 이하와 같다. 제2도는 본 발명의 따른 열교환장치 냉동사이클을 도시한 것이고, 제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 요부 확대단면도를 도시한 것이다.

부호 A은 열교환장치의 냉동사이클을 표현한 것으로, 상기 냉동사이클(A)은 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(10)를 구성하고, 상기 압축기에서 유입되는 기체 상태의 냉매를 방열시켜 액화시키는 긴 유로를 갖는 응축기(20)를 구성한다.

그리고 상기 응축기에서 유입된 액체상태의 냉매를 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환시키는 모세관(capillary tube)(30)을 형성하고, 이 모세관에서 유입된 냉매중 액체상태의 냉매가 증발하면서 주위로부터 열을 빼앗는 증발기(40)를 마련하는 한편, 이 증발기에서 유입된 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 어큐뮤레이터(50)로 구성되는 즉, 이상은 통상의 열교환장치 냉동사이클을 도시한 것으로, 본 발명은 다만 고온고압의 냉매가스를 생성하는 압축기(10)와 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환시키는 모세관(30)을 연결하는 냉매관(22)이 중앙으로 관통결합되며 상부와 하부에 배수구(21a)와 입수구(21b)가 형성된 응축관(21)을 형성한다.

상기 응축관(21)은 도면에서 표현상 직립형 관체로 도시하였으나 실질적인 제품의 형태는 응축과정의 응축효율을 높이기 위해 꽈배기형이나 스크류형태의 면적증대를 도모하는 긴 유로를 갖도록 제작된다.

그리고 상기 응축관의 배수구(21a)와 입수구(21b)에 연통결합되는 방열관(23)을 형성하데, 이는 방열성이 매우 우수한 알루미늄재질로 구성하고 내부에 냉매관과의 표면 접촉시 열을 흡수하는 응축매체, 예컨데 염화(鹽化)칼슘 수용액, 염화나트륨, 염화마그네슘 수용액등으로 구성되어 냉동장치와 냉각되는 물체 사이에 개입하여 열을 이동시키는 매체(媒體)인 브라인(brine)이나 부동액 또는 상수등이 입수되어져 있고, 외면으로는 수개의 방열핀(23a)이 부착되어진다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 요부 확대단면도를 도시한 것이며, 이는 열교환장치가 중, 대형화됨에 따라 발생되는 응축기의 용량 또한 증대시키기 위해 방열관(23)의 길이를 연장시켜야 하는 것으로, 그 형태를 연장된 유로로서 부피는 적은 콘덴서형태로 제작하고 한 쌍의 연장관(24)(24')을 통해 상술한 응축관(21)의 배수구(21a)와 입수구(21b)에 연통결합되며 방열관 소정위치에 응축매체를 강제순환시키는 순환펌프(25)를 부설하고 일측으로는 제어수단의 신호에 따라 방열관의 방열량을 증대시키는 냉각팬(26)을 부설한다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 우선 압축기(10)의 펌핑력에 의해 고온고압의 기체상태를 이루는 냉매가 응축기(20)를 거쳐 액화상태로 변환된체 모세관(30)을 경유하면서 저온저압을 이룬후 재차 증발기(40)로 유입되면서 액상의 냉매가 증발하여 증발기 주변의 더운열기가 냉온상태로 열교환되는 일련의 냉동사이클을 진행하며, 이러한 사이클에 있어 기체상태의 고열 냉매가 냉매관을 통해 응축기(20)의 응축관(21) 중앙을 통과할때 방열관(23)을 통해 상온을 유지하는 응축매체(밀도가 높은 액체.)가 약 80℃ 이상의 온도를 갖는 냉매관(22) 내의 냉매의 고열과 상호간의 열교환을 통해 뜨거운 열을 흡수함으로 기체상태의 냉매를 액체상태로 변환시켜 소망하는 응축과정을 신속하게 이루게 된다.

한편, 상기와 같이 냉매와의 열교환을 이루어 온도가 높아진 응축매체에 있어 응축기(20)의 용량이 적은땐 방열관(23)내의 방열을 이룬 상온의 응축매체와 상호간의 온도차를 통해 자연대류현상이 발생하여 자연스럽게 응축관(21)의 상부를 통해 뜨거워진 응축매체가 방열관으로 배출되고 방열관내의 머물러 있던 상온의 응축매체는 응축관의 하부 입수구(21b)로 유입되어 연속반복적으로 냉매관을 통과하는 냉매의 열을 흡수하여 가스상태의 냉매가 액체상태의 냉매로 응축되는 것이다.

한편, 응축기(20)의 용량이 클때는 온도차에 의한 자연대류현상이 미비함으로 제4도와 같이 방열관의 소정위치에 부착된 순환펌프(25)를 가동시켜 강제적으로 응축매체의 순환을 원활히 이루며, 콘덴서 형태의 방열관이 벽체를 기준으로 하여 외부로 노출됨으로써, 자유로운 배관형태를 얻을 수 있고 긴 유로를 갖는 방열관의 방열성은 필요에 따라 제어수단을 통해 냉각팬(26)을 구동시켜 방열관내의 응축매체 방열효율을 극대화시키게 되는 것이다.

이상에서와 같이 설명되어진 본 발명은 기체상태의 냉매가스를 액체상태로 응축시키기 위한 응축기의 열교환매체가 통상의 공기방열을 탈피하여 밀도가 높은 응축매체(브라인, 부동액, 상수)를 이용한 수냉각방식을 채택함으로서 응축기의 열교환효율이 극대화되고 압축기 및 기타의 냉동사이클을 구성하는 구성원의 부하발생을 억제하여 전력소비 또한 저감시켜줌은 물론 평균 수명 또한 일층 향상시키게 된다. 또한, 소용량의 응축기에 있어 응축매체의 순환은 자연대류현상을 이용하고 대용량의 응축기에 있어서는 순환펌프를 별도로 설치시켜 응축매체의 원활한 순환을 꾀함은 물론 필요에 따라 냉각팬을 구동시켜 방열관의 만족스런 방열량을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 벽체 외부로 콘덴서 형태의 방열관을 자유로운 배관형태로 노출시켜 설치함으로 효율적인 공간활용을 이룰 수 있는 다양한 효과를 얻는 것이다.

이상은 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 본 발명은 그 구성요지의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

본 발명은 냉동(冷凍) 및 냉장(冷藏)을 목적으로 하는 열교환장치에 있어 고온고압의 압축기체 냉매를 방열시켜 액화시키는 응축기의 개량발명에 관한 것이다.

Claims (1)

1. 통상의 냉동 사이클로 되어 확관된 응축관(21) 내부에 냉매관(22)을 관통되게 설치하고 매체를 상호 역류시켜 열교환을 이루도록 한 것에 있어서, 방열관(23)을 길이를 길게 연장시키고 부피는 적은 콘덴서 형태로 하여 한 쌍의 연장관(24)(24')을 통해 응축관(21)과 연통되어 벽체(27)외부로 노출되도록 설치되며, 유로 소정위치에 응축매체를 강제순환시키는 순환펌프(25)를 부설하고 일측으로 방열관을 강제방열시키는 냉각팬(26)을 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 열교환장치의 응축기 구조.

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