KR100955607B1 - 터보 냉동기의 가변형 교축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 냉동기의 냉매유량을 조절하는 교축장치에 관한 것으로써, 증발기와 응축기 중간에 설치하여 응축기에서 응축된 고압의 냉매액을 이 장치를 통해 저압의 냉매액으로 변환시키는 교축장치에 있어서, 동일 프레임의 열교환기에서 최고 부하가 상이한 경우에 교축효율이 떨어지는 문제를 해결하기 위해, 가변형 교축장치를 적용함으로써 냉동부하에 따라 상응하는 최적의 냉매 순환량을 증발기에 공급하도록 하였다.

터보냉동기용 교축장치

Description

터보 냉동기의 가변형 교축장치{VARIABLE THROTTLE APPARATUS OF CENTRIFUGAL CHILLER}

본 발명은 터보 냉동기의 가변형 교축장치에 관한 것으로, 특히, 동일 프레임 다른 냉동용량을 갖는 냉동사이클의 교축조절이 용이한 터보 냉동기의 가변형 교축장치에 관한 것이다.

일반적으로 대규모의 공기 조절용으로 사용하는 터보 냉동기의 경우에는 임펠러를 회전시켜 생기는 기체의 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 방식의 터보 압축기를 사용하여 냉매를 압축하는 것으로서, 도1에 도시한 바와 같은 감압장치를 사용하여 냉매의 압력을 조절하게 된다.

도1은 종래의 1단 압축 터보 냉동기의 구성을 나타낸 개략도로서, 인렛가이드 베인을 통하여 흡입되는 저온저압의 냉매를 냉매를 고온 고압의 기체로 압축시키는 압축기(1)와, 냉각탑에서 유입되는 냉각수에 의해 압축기(1)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매가스를 응축시키는 응축기(2)와, 응축된 냉매를 감압하여 팽창시키는 오리피스(4)가 내장된 교축장치와, 냉매파이프를 통해서 오리피스(4)로부터 보내진 냉매를 증발시키는 증발기(3)로 이루어져 있다.

상기 증발기(3)로 유입된 냉매는 냉수와 열교환되는 과정에서 냉수를 냉각시 키도록 되어 있는데, 증발기(3)내에는 습증기를 제거하기 위한 엘리미네이터(eliminator)(5)가 설치되어 있다. 이에 따라, 증발기(3)내에서 증발된 냉매가 지니고 있는 습증기는 냉매가 엘리미네이터(5)를 통과하는 과정에서 제거된다.

상기 증발기(3)에서 저압의 냉매액이 냉수와 열교환후 증발한 냉매가스는 증발기(3) 상단에 설치된 엘리미네이터(5)와 인렛가이드 베인(Inlet Guide Vane)을 통해 압축기(1)로 흡입되어 임펠러와 디퓨져에서 고온 고압의 과열냉매가스로 압축되어 응축기(2)로 보내진다.

응축기(2)로 보내진 과열 냉매가스는 냉각수와의 열교환을 통해 포화냉매가스 상태에서 포화 냉매액 상태로 응축된다. 응축된 냉매액은 밸브 혹은 오리피스(4)로 구성된 교축장치를 지나 다시 증발기(3)로 돌아가 증발하는 과정의 순환을 계속하게 된다.

응축기(2)에서 증발기(3)로 가기 위해 응축기(2)를 빠져나오는 냉매는 포화액 또는 과냉액 상태이다. 이러한 냉매액이 응축기(2)에서 증발기(3)로 가는 사이의 배관에 교축장치를 설치하게 된다.

종래의 터보 냉동기용 교축장치는 도2 및 도3과 같이, 중앙에 원형으로 구멍이 뚫린 단공판 또는 다공판을 사용하였다. 교축장치 입구 냉매상태가 응축된 포화액 냉매 또는 과냉 냉매액인 경우 목 면적비(교축장치를 통과하는 유효 유동면적/배관유동면적)만 잘 정해주면 한 개의 교축장치로 원하는 압력강하(R134a 냉매용 터보냉동기의 경우 팽창부 압력강하는 약 7Mpa)를 얻을 수 있다.

하지만 응축기(2)의 냉매액이 교축장치까지 도달하면서 배관의 압력손실등으 로 약간의 플래시 가스가 발생하게 된다. 이러한 액냉매는 음속이 급격히 감소하여 교축부에서 임계유동상태가 되어 초킹현상이 발생하게 되는 데, 초크가 발생하면 냉매의 순환 유량 미달로 원하는 냉동용량을 얻을 수 없다. 또한 플래시가스가 발생하지 않는 최적 상태를 알아내는 것은, 각 프레임별로 냉동용량범위가 넓기 때문에 조금씩 다르므로 결국 알 수 없게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 교축장치를 원통 삽입형으로 변경하여, 개도의 조정에 따라 교축 조절이 미세하게 이루어 질 수 있는 터보 냉동기의 가변형 교축장치를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 터보 냉동기의 가변형 교축장치는, 응축기측 순환 파이프를 연결하는 응축기 연결포트와, 상기 응축기 연결포트와 수직으로 형성되어 상기 증발기측 순환 파이프가 연결되는 증발기 연결포트와, 상기 응축기 연결포트와 대향되는 방향에 교축밸브가 결합된 하우징으로 구성된 터보 냉동기의 가변형 교축장치에 있어서, 상기 교축밸브는 상기 하우징과 다수의 볼트로 플렌지부에 결합되고, 내부에 관통홀이 형성된 원통형의 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 관통홀의 일측 외측에 나사 결합된 막음볼트와; 상기 관통홀의 타측인 내측에 일단이 나사 결합되고, 타단은 관통홀의 측면에 위치하도록 원뿔형으로 형성된 원뿔형 오리피스와; 상기 원 뿔형 오리피스와 일체로 형성되어 상기 응축기 연결포트 내에 위치하는 디스크형 오리피스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 터보 냉동기의 가변형 교축장치에 의하면, 임계유동이 형성되지 않도록 교축밸브의 면적을 가변시킬수 있도록 하고 이의 미세조정이 가능하도록 구성함으로써 교축조절이 용이하고, 냉동용량별 최적의 냉동사이클을 형성할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 터보 냉동기의 가변형 교축장치 단면도이고, 도5는 본 발명에 따른 터보 냉동기의 가변형 교축장치를 도시한 사시도이다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 냉동기의 가변형 교축장치는, 응축기측 순환 파이프(2a)를 연결하는 응축기 연결포트(CP)와, 상기 응축기 연결포트(CP)와 수직으로 형성되어 증발기측 순환 파이프(3a)가 연결되는 증발기 연결포트(EP)와, 상기 응축기 연결포트(CP)와 대향되는 방향에 교축밸브(50)가 결합된 하우징(10)으로 구성된다.

상기 교축밸브(50)는 상기 하우징(10)과 다수의 볼트(51)로 플렌지부(52)에 결합되고, 내부에 관통홀(60a)이 형성된 원통형의 밸브몸체(60)와, 상기 밸브몸체(60)의 관통홀(60a)의 일측 외측에 나사 결합된 막음볼트(61)와, 상기 관통홀(60a)의 타측인 내측에 일단이 나사(62a) 결합되고, 타단은 관통홀(60a)의 측면에 위치하도록 원뿔형으로 형성된 원뿔형 오리피스(62)와, 상기 원뿔형 오리피스(62)와 일체로 형성되어 상기 응축기 연결포트(CP) 내에 위치하는 디스크형 오리피스(63)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 교축밸브(50)는 상기 디스크형 오리피스(63)와 상기 원뿔형 오리피스(62)를 전진 또는 후퇴 이동시켜 상기 응축기 연결포트(CP)에서 증발기 연결포트(EP)로 통과하는 개도를 조절하도록, 상기 오리피스(62, 63)를 진퇴 이동하기 위해 렌치삽입홈(64)에 렌치를 끼워 맞춘 다음, 렌치로 돌려서 조절하면 된다.

이때, 상기 렌치 삽입홈(64)은 상기 막음볼트(61)를 돌려 탈리한 후 렌치로 끼워 맞추면 되고, 상기 디스크형 오리피스(63) 부근은 냉매 분위기이며 제조후 응축기와 연결되는 고압부이다. 또한, 미설명 부호(11)은 상기 하우징(10)의 내경부에 접속 고정되는 소경의 파이프이고, 상기 소경의 파이프부(11)는 상기 디스크형 오리피스(63)를 둘러싸는 위치에 배열되며, 상기 소경의 파이프부(11)는, 상기 디스크형 오리피스(63)의 두께 보다 더 긴 높이의 파이프형태로 이루어지는 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

응축기측 순환 파이프(2a)를 연결하는 응축기 연결포트(CP)를 통해 포화액 또는 과냉액 상태의 냉매가 유입된다. 상기 응축기 연결포트(CP) 내에 위치하는 디스크형 오리피스(63)의 측면 개구를 통하여 냉매가 유입되어 상기 응축기 연결포트(CP)와 수직으로 형성된 상기 증발기측 순환 파이프(3a)가 연결되는 증발기 연결포트(EP)로 배출되는 바, 응축기 연결포트(CP)의 유동면적 대비 상기 디스크형 오리피스(63)의 측면 개구의 유효 유동 면적, 즉, 목 면적비에 의해 이를 통과하는 냉매의 압력이 급격히 강하된다.

이와 같은 압력 강하를 더 높이기 위해서는 렌치로 렌치삽입부(64)를 돌려 오리피스(62)를 응축기 연결포트(CP) 측으로 이동시키거나 멀리하게 하여 목 면적 비를 변송시키면서 냉매의 압력강하 및 유동량을 결정하게 된다. 여기에서, R134a 냉매용 터보냉동기의 경우, 압력강하는 약 7Mpa 이다.

응축기와 증발기 사이에 설치되어 냉매액을 교축시켜 압력을 강하시키기 위한 터보냉동기용 교축장치로서, 원뿔형 오리피스(62)와, 상기 원뿔형 오리피스(62)와 일체로 형성되어 상기 응축기 연결포트(CP) 내에 위치하는 디스크형 오리피스(63)에 의해 응축기 연결포트(CP)의 유동면적 대비 상기 원뿔형 오리피스(63)의 측면 개구의 유효 유동 면적비를 냉매의 상태에 따라 산출되는 임계 목 면적비에 맞게 수월하게 변화시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 터보 냉동기의 가변형 교축장치는, 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도1은 일반적인 터보 냉동기의 개략 구조도,

도2는 도1의 터보냉동기의 일반교축장치를 도시한 확대 종단면도,

도3은 도1의 터보냉동기의 일반교축장치를 도시한 확대 종단면도,

도4는 본 발명에 따른 터보 냉동기의 가변형 교축장치 단면도,

도5는 본 발명에 따른 터보 냉동기의 가변형 교축장치를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 2 : 응축기

2a : 응축기측 순환 파이프 3 : 증발기

3a : 증발기측 순환 파이프 CP : 응축기 연결포트

EP : 증발기 연결포트 10 : 하우징

50 : 교축밸브 51 : 다수의 볼트

52 : 플렌지부 60 : 밸브몸체

60a : 관통홀 61 : 막음볼트

62 : 원뿔형 오리피스 63 : 디스크형 오리피스

64 : 렌치삽입홈

Claims (2)

1. 응축기측 순환 파이프(2a)를 연결하는 응축기 연결포트(CP)와, 상기 응축기 연결포트(CP)와 수직으로 형성되어 증발기측 순환 파이프(3a)가 연결되는 증발기 연결포트(EP)와, 상기 응축기 연결포트(CP)와 대향되는 방향에 교축밸브(50)가 결합된 하우징(10)으로 구성된 터보 냉동기의 가변형 교축장치에 있어서,

   상기 교축밸브(50)는 상기 하우징(10)과 다수의 볼트(51)로 플렌지부(52)에 결합되고, 내부에 관통홀(60a)이 형성된 원통형의 밸브몸체(60)와;

   상기 밸브몸체(60)의 관통홀(60a)의 일측 외측에 나사 결합된 오리피스 조절용 막음볼트(61)와;

   상기 관통홀(60a)의 타측인 내측에 일단이 나사(62a) 결합되고, 타단은 관통홀(60a)의 측면에 위치하도록 원뿔형으로 형성된 원뿔형 오리피스(62)와;

   상기 원뿔형 오리피스(62)와 일체로 형성되어 상기 응축기 연결포트(CP) 내에 위치하는 디스크형 오리피스(63)을 포함하며,

   상기 교축밸브(50)는 상기 디스크형 오리피스(63)의 대향측에는 상기 원뿔형 오리피스(62)를 좌우로 진퇴되게 이동시켜 상기 응축기 연결포트(CP)에서 증발기 연결포트(EP)로 통과하는 개도를 렌치로 돌려 조절하도록 형성된 렌치삽입홈(64)을 포함하고,

   상기 하우징(10)의 내경부에는 소경의 파이프부(11)가 접속 고정되고, 이 소경의 파이프부(11)는 상기 디스크형 오리피스(63)를 둘러싸는 위치에 배열되며, 상기 소경의 파이프부(11)는 상기 디스크형 오리피스(63)의 두께 보다 더 긴 높이의 파이프형태로 이루어진 구성으로 된 것을 특징으로 하는 터보 냉동기의 가변형 교축장치.
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