KR100498211B1 - 냉동기용 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축기 용기내에서 응축된 냉매의 축적을 배제함으로써 응축 특성을 개선할 수 있는 냉동기용 응축기를 제공한다. 용기(14)와, 그 용기에 배치된 전열관(15)의 그룹을 포함하는 응축기는 전열관에서 흐르는 냉각수와 기체 냉매 사이의 열교환에 의해 기체 냉매를 응축 및 액화하는데 사용된다. 응축기는 전열관이 배치된 영역에 하나 또는 복수의 공간을 형성함으로써 축적된 액체 냉매를 제거하도록 구성되어 있다.

Description

냉동기용 응축기{CONDENSER FOR REFRIGERATING MACHINE}

본 발명은 기체 냉매와 냉각수 사이에서 열교환후에 기체 냉매를 응축 및 액화하는데 사용되는 냉동기용 응축기에 관한 것이다.

예를 들면, 빌딩과 같은 대형의 구조물에 있어서, 빌딩의 내측 공간은 냉각수와 빌딩내의 공기 사이의 열교환을 위해 빌딩내에 장착된 파이프에 냉각수를 순환시킴으로써 냉각된다.

도 7은 냉동기에 포함된 응축기의 일 예를 도시하고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 응축기는 복수의 전열관(2)의 그룹이 지그재그형으로 그내에 배열된 원통형 용기(1)를 포함한다.

전열관(2)은 냉각수 입구(3)에 연통하는 왕로측(제 1 통과 그룹 또는 제 1 그룹)의 관과, 냉각수 출구(4)에 연통되는 복귀측(제 2 통과 그룹 또는 제 2 그룹)의 관으로 나뉘어진다. 왕로측 전열관은 용기에 보다 낮게 위치되도록 배열되며, 복귀측 전열관은 용기에 보다 높게 위치되도록 배열된다. 냉각수 입구(3)로부터 공급되는 냉각수는 왕로측 전열관을 통과하고, 물 챔버(도시되지 않음)에 도달한 후에, 냉각수는 냉각수 출구(4)로부터 배출되도록 물 챔버로부터 복귀측 전열관을 통해 복귀된다. 이러한 순환 과정에서, 압축기(도시되지 않음)에 의해 용기(1)내로 도입된 기체 냉매는 냉각수와의 열교환을 통하여 냉각, 응축 및 액화된다. 액화된 냉매는 증발기(도시되지 않음)에 공급된다.

그러나, 전열관이 상술된 응축기에 조밀하게 배열되기 때문에, 응축된 액체 냉매가 용기내로 도입되는 기체 냉매의 공급 압력에 의해 전열관을 따라 용기의 우측 또는 좌측을 향해 이동하며, 응축된 액체는 용기에 보다 낮게 위치된 왕로측 전열관의 우측 및 좌측 단부 모두에 종종 축적된다는 문제가 발생한다. 응축된 액체가 제 2 전열관군 주위에 축적되는 경우에, 전열관 주위에 축적된 두꺼운 응축 액체층은 전열관의 열저항을 증가시키고, 응축기의 응축 성능을 저하시킨다.

본 발명의 목적은 전열관 주위에 응축된 액체의 축적 또는 농축을 억제하여, 응축 성능을 개선시킨 냉동기용 응축기를 제공하는 것이다.

본 발명은 기체 냉매가 그내로 도입되는 용기와, 상기 용기에 배치된 전열관군으로, 전열관내에서 흐르는 냉각수와 상기 기체 냉매 사이의 열교환에 의해 상기 기체 냉매를 응축 및 액화하는, 상기 전열관군을 포함하며, 전열관이 배치된 영역에 하나 또는 복수의 빈 공간이 수직 배향으로 형성되어, 액화된 냉매가 제 2 전열관군 주위에 축적되는 것을 방지하는 동시에, 기체 냉매의 유입을 가속화하는, 냉동기용 응축기를 제공한다.

상기 냉동기용 응축기에 있어서, 빈 공간은 상기 전열관이 배치된 단면 영역을 통과하도록 형성된다.

냉동기용 상기 응축기에 있어서, 빈 공간은 단면으로 본 경우 수직으로 형성되어, 상기 공간은 바닥부에서 시작하고, 상기 전열관이 배치된 영역의 상부에 닿아 있다.

본 발명은 기체 냉매가 그내로 도입되는 용기와, 상기 용기에 배치된 전열관군으로, 상기 전열관내에서 흐르는 냉각수와 상기 기체 냉매 사이의 열교환에 의해 상기 기체 냉매를 응축 및 액화하는, 상기 전열관군을 포함하며, 상기 용기의 내부 표면을 따라 상기 전열관군쪽으로 흐르는 상기 기체 냉매를 안내하기 위해 상기 용기의 내주연 표면상에 복수의 다공성 플레이트가 배열되는, 냉동기용 응축기의 다른 타입을 제공한다.

본 발명은 기체 냉매가 그내로 도입되는 용기와, 상기 용기에 배치된 전열관군으로, 상기 전열관내에서 흐르는 냉각수와 상기 기체 냉매 사이의 열교환에 의해 상기 기체 냉매를 응축 및 액화하는, 상기 전열관군을 포함하며, 상기 전열관이 등간격으로 배열되며, 하부에 위치된 상기 전열관이 상기 냉각수를 공급하는데 사용되고, 상부에 위치된 상기 전열관이 상기 냉각수를 배출하는데 사용되며, 상기 상부의 영역을 상기 하부의 영역보다 작게 함으로써 상기 상부에 위치된 전열관의 개수가 상기 하부에 위치된 전열관의 개수보다 적은, 냉동기용 응축기의 또다른 타입을 제공한다.

본 발명은 기체 냉매가 그내로 도입되는 용기와, 상기 용기에 배치된 전열관군으로, 상기 전열관내에서 흐르는 냉각수와 상기 기체 냉매 사이의 열교환에 의해 상기 기체 냉매를 응축 및 액화하는, 상기 전열관군을 포함하며, 하부에 위치된 상기 전열관이 상기 냉각수를 공급하는데 사용되고, 상부에 위치된 상기 전열관이 상기 냉각수를 방출하는데 사용되며, 상부의 전열관 사이의 간격을 하부의 전열관 사이의 간격보다 크게 설정함으로써 상기 상부에 위치된 전열관의 개수가 용기의 상기 하부에 위치된 전열관의 개수보다 적은, 냉동기용 응축기의 또다른 타입을 제공한다.

이하, 본 발명의 냉동기용 응축기의 실시예를 설명한다.

도 1은 냉동기의 개략적인 구조를 도시한 것이다. 이러한 냉동기는 냉각수와 기체 냉매 사이의 열교환에 의해 냉매를 응축 및 액화하기 위한 응축기(10)와, 응축된 냉매의 압력을 감소시키기 위한 팽창 밸브(11)와, 응축된 냉매와 냉각수 사이의 열교환에 의해 냉각수를 냉각시키기 위한 증발기(12)와, 냉매의 증발 및 기화후에 응축기(10)에 냉매를 공급하기 위한 압축기(13)를 포함한다. 상술된 증발기에서 냉각된 냉각수는 빌딩의 냉각에 사용된다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 응축기는 원통형 용기(14)와, 그 용기(14)에 그룹으로 배열된 복수의 전열관(15)을 포함한다.

전열관은 냉각수의 흐름에 사용되고, 용기(14)의 종방향(도 2에서 용지에 수직한 방향)을 따라 배열된다. 전열관(15)은 냉각수 입구(16)에 연통하는 왕로측의 것과, 냉각수 출구(17)에 연통하는 복귀측의 것으로 나뉘어지며, 냉각수 입구(16)에 연통하는 전열관(15)에서의 냉각수의 흐름 방향과 냉각수 출구(17)에 연통하는 전열관(15)에서의 냉각수의 흐름 방향이 다르다.

도 2의 단면도에 도시된 바와 같이, 빈 공간(18)이 본 실시예에 따른 응축기(10)에 제공된다. 이러한 빈 공간(18)은 전열관이 배치된 영역을 가로질러 수직으로 통과하며, 이러한 공간(18)은 전열관을 우측 또는 좌측 그룹으로 분할한다. 상기 빈 공간(18)은 그 공간(18)의 위치에 원래 배치된 전열관(15)을 제거함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 공간은 이하 "제거된 열(extracted row)"로서 불려진다.

본 실시예에 따른 응축기의 응축 성능은 제거된 열을 제공함으로써 용기의 중앙 영역에 배치되는 전열관상의 응축된 액체(액체 냉매)의 농축 또는 축적을 방지함으로써 개선될 수 있다.

또한, 제거된 열의 제공은 전열관(15)군 사이에 기체 냉매의 공급을 촉진시킴으로써 응축기의 응축 성능을 개선시킨다.

상술된 실시예에서 단지 하나의 제거된 열만이 형성되어 있지만, 용기의 상부 및 하부측(도시되지 않음)을 통과하는 등간격으로 분리되게 그들을 배치함으로써 2개 또는 그 이상의 제거된 열이 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 전열관의 10개 라인마다 전열관(15)의 1개 내지 3개 라인에 대응하는 폭을 갖는 제거된 열을 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 복수의 제거된 열을 제공하면, 용기내에 응축 냉매의 축적을 감소시킴으로써 전열관의 열전달 성능을 개선하는 것이 가능하며, 열전달 성능은 기체 냉매의 공급을 가속화함으로써 더욱 개선된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 단면도를 도시하며, 열교환기(15)가 배치된 영역의 바닥부로부터 상부까지 3개의 제거된 열(19)이 연장되어 형성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제거된 열은 전열관이 배치된 영역의 상부에 닿아있지 않는데, 그 이유는 응축된 냉매가 중력의 영향하에서 용기(14)의 하부로 내려가므로, 전열관이 배치된 영역의 상부방향에 위치된 전열관(15) 주위에는 응축된 냉매가 축적되지 않기 때문이다.

본 실시예에 따른 제거된 열의 형성은 전열관의 감소로 인한 열교환 효율의 저하를 상쇄시키기에 충분한 것 이상으로 응축기 효율을 개선시킨다.

제거된 열(19)의 상부측상에, 3개 라인 이상의 전열관(15)을 그대로 남겨두는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 각 제거된 열(19)은 3개 열보다 적거나 4개 열 이상의 전열관을 제거함으로써 형성될 수 있는 것은 당연하다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에 따른 응축기(10)는 전열관 이외에, 용기(14)의 내부 표면의 우측 및 좌측 중앙부 모두에 배치된 2개의 다공성 플레이트(20)를 포함하며, 용기(14)의 종방향(도 4의 지면에 수직한 방향)을 따라 수평으로 돌출시키기 위해 용기(14)의 내부 표면에 부착된다.

이러한 실시예에 따르면, 용기(14)의 내부 표면을 따라 흐르는 냉매 증기의 일부가 다공성 플레이트에 의해 용기(14)의 중앙부내로 안내되어 도입되고, 전열관의 중앙부내로의 기체 냉매의 도입은 냉매의 효과적인 액화 및 용기로부터의 액체 냉매의 효과적인 배출을 돕기 때문에, 용기내에 액체 냉매의 축적을 방지한다. 그 결과, 용기(14)내에 응축된 액체 냉매의 축적은 감소될 수 있으며, 즉 전열관상에 형성된 액체층 냉매의 두께가 감소되어, 응축기의 전체 열전달 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상술된 다공성 플레이트가 도 2 및 도 3에 도시된 용기(14)에 추가될 수 있다는 것이 중요하다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에 따른 응축기(10)에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 냉각수 입구(16)에 연결된 용기(14)의 하부에 위치된 제 1 전열관군에 속하는 전열관의 개수는 증가되며, 도 1에 도시된 바와 같이 냉각수 출구(17)에 연결된 용기(14)의 상부에 위치된 제 2 전열관군에 속하는 전열관의 개수는 감소된다.

즉, 이러한 실시예에 있어서 모든 전열관(15)은 동일한 피치로 배치되며, 제 2 전열관군을 배치하기 위한 영역은 제 1 전열관군을 배치하기 위한 영역보다 작다. 이에 의해, 상부에 위치된 제 2 전열관군의 개수는 하부에 위치된 제 1 전열관군의 개수보다 감소된다.

본 실시예에 따르면, 전열관이 배치된 영역의 상부에 형성된 응축된 액체의 양이 감소되어, 전열관이 배치된 영역의 하부에 위치된 전열관상에 낙하하는 응축된 액체의 양이 또한 감소된다.

따라서, 용기의 하부에 배열된 전열관의 열전달 특성의 저하는 억제될 수 있으며, 그에 따라 응축기의 전체 열전달 특성은 개선된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에 따른 응축기(10)에 있어서, 용기의 상부에 위치된 제 2 전열관군의 개수가 감소되어, 제 2 전열관군 사이의 간격을 1.1배 내지 3배 정도로 증가시킨다.

이러한 실시예에 따른 응축기(10)에 있어서, 제 2 전열관군의 개수가 감소되므로, 용기의 하부측에서 열교환기상에 낙하하는 액체 냉매의 양을 감소시키고, 전열관의 열전달 성능의 저하를 억제시킬 수 있어, 응축기의 전체 열전달 효율을 증가시킨다.

상술된 실시예에서 전열관이 지그재그형으로 배치되어 있지만, 본 발명은 전열관이 격자형 단면으로 배치된 용기에 또한 적용될 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 냉동기용 응축기에 따르면, 하나 또는 복수의 공간이 전열관이 배치되는 영역에 형성되기 때문에, 액체 냉매가 상기 공간에 축적되는 것이 방지될 수 있어, 응축기의 응축 성능을 향상시킨다.

본 발명의 냉동기용 다른 응축기에 따르면, 2개의 다공성 플레이트는 응축기 용기의 내부 표면상에 장착되어, 용기의 내부 표면을 따라 전열관군의 중앙부까지 흐르는 기체 냉매를 안내한다. 기체 냉매를 전열관군의 중앙부까지 안내함으로써, 기체 냉매의 액화 및 용기로부터의 액화된 냉매의 배출을 가속화하며, 그에 따라 전열관의 틈새에서 액화된 냉매의 축적을 배제함으로써 응축기의 열전달 효율을 향상시킨다.

본 발명의 냉동기용 또 다른 응축기에 따르면, 용기의 상부에 위치된 복귀측 전열관의 개수는 용기의 하부에 위치된 왕로측 전열관의 개수보다 작게 되어 있다. 따라서, 제 2 전열관에 의해 형성된 응축된 액체 냉매의 양이 감소되고, 이것은 열교환율이 냉매 가스 및 냉각수 사이의 보다 큰 온도차로 인해 복귀측 전열관보다 큰 왕로측 전열관상으로 낙하하는 액체 냉매의 양을 감소시키고, 그에 따라 전체 전열관의 열전달 효율을 향상시킨다.

더욱이, 본 발명의 냉동기용 또 다른 응축기에 따르면, 용기의 상부에 위치된 복귀측 전열관의 피치는 용기의 하부에 위치된 왕로측 전열관의 피치보다 크게 되어 있다. 따라서, 열전달 효율은 액체 냉매의 용기의 상부에서의, 하부에 있는 전열관상으로 낙하하는 액체 냉매의 형성을 감소시킴으로써 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 응축기가 적용되는 냉동기의 개략적인 구조를 도시하는 단면 다이어그램,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 개략적인 단면 다이어그램,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 개략적인 단면 다이어그램,

도 4는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 개략적인 단면 다이어그램,

도 5는 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 개략적인 단면 다이어그램,

도 6은 본 발명의 제 5 실시예를 도시하는 개략적인 단면 다이어그램,

도 7은 종래의 응축기를 도시하는 개략적인 단면 다이어그램.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 응축기 11 : 팽창 밸브

12 : 증발기 13 : 압축기

14 : 용기 15 : 전열관

16 : 냉각수 입구 17 : 냉각수 출구

18 : 빈 공간 19 : 제거된 열

20 : 다공성 플레이트

Claims (6)

1. 기체 냉매가 도입되는 용기와, 상기 용기중에 배치된 전열관군을 구비하고, 상기 전열관군을 흐르는 냉각수와 상기 냉매 사이에서의 열교환에 의해 상기 냉매를 응축 및 액화하는 냉동기용 응축기에 있어서,

   상기 전열관군의 배치 영역중에서, 상기 전열관중의 배치 영역의 상부에는 존재하지 않는 형태로, 상하 방향을 따라 하나 또는 복수의 공간을 형성하고,

   상기 공간을 거쳐 상기 액화된 냉매를 배제하는 동시에, 상기 공간에 의해 상기 전열관군내로의 기체 냉매의 유입을 촉진하도록 한 것을 특징으로 하는

   냉동기용 응축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 기체 냉매가 도입되는 용기와, 상기 용기중에 배치된 전열관군을 구비하고, 상기 전열관군을 흐르는 냉각수와 상기 냉매 사이에서의 열교환에 의해 상기 기체 냉매를 응축 및 액화하는 냉동기용 응축기에 있어서,

   상기 전열관을 등피치으로 배열시키고, 상기 전열관군에 있어서의 하부 영역의 각 전열관을 하부 구역의 각 전열관군을 상기 냉각수의 왕로로서 이용하는 동시에, 상부 구역의 각 전열관을 상기 냉각수의 복귀로로서 이용하며, 상기 상부 구역을 상기 하부 구역보다도 좁게 설정함으로써, 상기 상부 구역에 있어서 전열관의 배열수를 상기 하부 구역에 있어서의 배열수보다도 작게 한 것을 특징으로 하는

   냉동기용 응축기.
6. 기체 냉매가 도입되는 용기와, 상기 용기중에 배치된 전열관군을 구비하고, 상기 전열관군을 흐르는 냉각수와 상기 기체 냉매 사이에서의 열교환에 의해 상기 냉매를 응축 및 액화하는 냉동기용 응축기에 있어서,

   상기 전열관군에 있어서의 하부 구역의 각 전열관을 상기 냉각수의 왕로로서 이용하는 동시에, 상부 구역의 각 전열관을 상기 냉각수의 복귀로로서 이용하며, 상기 상부 구역의 전열관의 배열 피치를 상기 하부 구역의 전열관의 배열 피치보다 크게 설정함으로써, 상기 상부 구역에 있어서의 전열관의 배열수를 상기 하부 구역에 있어서의 전열관의 배열수보다 작게 한 것을 특징으로 하는

   냉동기용 응축기.