KR101007480B1

KR101007480B1 - 열교환 어큐물레이터

Info

Publication number: KR101007480B1
Application number: KR1020030060120A
Authority: KR
Inventors: 장길상
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2011-01-12
Also published as: KR20050023077A

Abstract

본 발명은 열교환 어큐물레이터(Accumulator)에 관한 것으로, 그 기술적 구성은, 냉매가 저장되는 냉매 저장 공간을 형성하도록 내부가 비어있고 상부와 하부가 각각 개방된 몸체부와; 상기 몸체부의 상/하측에 결합되어 상부 탱크와 하부 탱크를 형성하는 상부 캡 및 하부 캡; 을 포함하는 열교환 어큐물레이터에 있어서, 상기 몸체부는, 상기 냉매 저장 공간의 내측에 수직하게 설치되어 기/액 2상냉매가 상분리되는 제 1냉매 유로를 형성하는 제 1냉매 유동 파이프, 상기 제 1 냉매 유동 파이프의 외주면을 따라 수회 권취된 형태로 형성되어 상기 냉매 저장 공간의 내측에 수용되는 고압측 냉매관과, 상기 제 1냉매 유동 파이프의 상측에 결합되는 내부캡과, 상기 제 1냉매 유동 파이프의 내측에 수직하게 설치되며 제 2냉매 유로를 형성하는 제 2냉매 유동 파이프와, 상기 제 1냉매 유동 파이프의 하측과 상기 제 2냉매 유동 파이프의 하측 사이에 끼워져 결합되는 스트레이너를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 열교환 어큐물레이터에 의하면, 어큐물레이터 안에 장착되는 냉매관의 구성을 개선하여 내압성(耐壓性)을 향상시킬 뿐만 아니라 냉매 저장 공간을 최대로 활용할 수 있도록 하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 스트레이너(Strainer)를 일체형으로 형성함으로써 부품수를 최소화하여 비용절감을 할 수 있도록 하며, 고압측 냉매관을 나선형으로 수회 권취(卷取)시켜 열교환 면적을 증대시킬 뿐만 아니라, 고압측 냉매관을 일체형으로 형성하여 리크 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

열교환, 어큐물레이터(Accumulator), 고압측 냉매관, 스트레이너(Strainer).

Description

열교환 어큐물레이터{Heat Exchanging Accumulator}

삭제

도2는, 종래기술에 의한 초임계 냉동싸이클의 계통도이며,

도3은, 본 발명에 의한 열교환 어큐물레이터의 측단면도이고,

도4는, 도 3의 "A"부를 확대하여 도시한 확대단면도이며,

도5는, 본 발명에 따른 스트레이너(Strainer)에 관한 것으로, 도 5a는 스트레이너의 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A선 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100...어큐물레이터(Accumulator),

110...몸체부,

120a...상부 캡(Cap),

120b...하부 캡(Cap),

130...고압측 냉매관,

130a...고압측 냉매 유입 파이프(Pipe),

130b...고압측 냉매 유출 파이프(Pipe),

132...소경부,

134...대경부,

140...제 1냉매 유동 파이프(Pipe),

142...제 1냉매 유로,

150...제 2냉매 유동 파이프(Pipe),

152...제 2냉매 유로,

160...스트레이너(Strainer),

161...그물망,

162...제 1지지대,

163...제 2냉매 유동 파이프(Pipe) 고정부,

164...냉매 유동공,

165...제 2지지대.

본 발명은 열교환 어큐물레이터(Accumulator)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 어큐물레이터 안에 장착되는 냉매관의 구성을 단순화하여 내압성(耐壓性)을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 열교환 면적을 증대시켜 열교환효율을 향상시킬 수 있도록 한 열교환 어큐물레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 냉방을 위한 공조장치에서, 냉매는 압축기, 응축기, 팽 창밸브, 증발기를 순환하는 냉방 사이클을 형성하는 데, 압축기에 의해 임계상태를 초과하는 초임계상태로 압축되는 냉방 사이클을 초임계(超臨界) 냉방 사이클이라 한다.

상기 초임계 냉방 사이클에 있어서, 가스냉각기(통상적으로, 초임계 냉방 사이클에 있어서는, 냉매가 압축된 이후에 대기 중으로 방열하는 과정에서 상변화를 겪지 않으므로, 이때의 방열장치를 응축기 대신 가스냉각기로 불리운다.)로부터 유입된 고온 냉매 및 압축기에 흡입되기 직전의 저온 냉매의 열교환을 위해, 냉매관을 어큐물레이터 내부에 설치하여 냉방능력을 증대시키거나, 어큐물레이터로부터 압축기로 액냉매가 유입되는 것을 방지하게 된다. 즉, 고온 냉매를 냉각시키고 냉방효율을 높임과 동시에 저온 액냉매를 보다 확실하게 증발시키고, 그 액냉매가 압축기에 유입되는 것을 방지하게 된다. 상기와 같은 냉매관의 설치는, 최적효율을 나타내는 압축기(Compressor)의 토출압력을 낮추고, 냉방용량을 증대시키기 위한 것이다.

삭제

또한, 초임계 냉방 사이클에서는, 압축성능을 향상시키기 위하여 기체상태의 냉매만을 압축기로 보내기 위한 어큐물레이터를 추가적으로 포함하는 경우도 있다.

도2는, 상기와 같이 열교환기와 어큐물레이터가 설치되는 종래의 초임계 냉방 사이클의 계통도에 관한 것으로, 도시된 바와 같이, 증발기로부터 나온 냉매로부터 기액을 분리하는 어큐물레이터와, 가스냉각기로부터 유출된 냉매와 어큐물레이터로부터 유출된 냉매사이에 열교환을 시키기 위한 열교환기가 설치되어 있다.

이러한 종래의 초임계 냉방 사이클을 구현하는 공조장치는, 도2에 도시한 바와 같이, 기액을 분리하는 어큐물레이터와 열교환을 위한 열교환기가 별도로 설치되어 제조원가가 상승하고, 배관의 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 일본특허공보 제1998-019421호에는, 상기 어큐물레이터와 열교환기를 하나의 부품으로 구현한 열교환 어큐물레이터를 개시하고 있으나, 상기 열교환 어큐물레이터는 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 있었으며, 냉매 중에 포함된 윤활유가 열교환 어큐물레이터의 내부에 축적되고 압축기에 유입되지 않음으로써, 압축기(Compressor)의 효율이 떨어지거나 시징(Seizing) 등의 고장이 발생하는 경우가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 어큐물레이터 안에 장착되는 냉매관의 구성을 개선하여 내압성(耐壓性)을 향상시킬 뿐만 아니라 냉매 저장 공간을 최대로 활용할 수 있도록 하여 열교환 효율을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 냉매 스트레이너(Strainer)와 오일 스트레이너(Strainer)를 일체형으로 형성함으로써 부품수를 최소화하여 비용을 절감하고, 어큐물레이터를 경량화할 수 있도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 고압측 냉매관을 나선형으로 수회 권취(卷取)시켜 열교환 면적을 증대시킬 뿐만 아니라, 고압측 냉매관을 일체형으로 형성하여 냉매의 리크(Leak) 발생을 최소화하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 냉매가 저장되는 냉매 저장 공간을 형성하도록 내부가 비어있고 상부와 하부가 각각 개방된 몸체부와; 상기 몸체부의 상/하측에 결합되어 상부 탱크와 하부 탱크를 형성하는 상부 캡 및 하부 캡; 을 포함하는 열교환 어큐물레이터(Accumulator)에 있어서, 상기 몸체부는, 상기 냉매 저장 공간의 내측에 수직하게 설치되어 기/액 2상냉매가 상분리되는 제 1냉매 유로를 형성하는 제 1냉매 유동 파이프, 상기 제 1 냉매 유동 파이프의 외주면을 따라 수회 권취(卷取)된 형태로 형성되어 상기 냉매 저장 공간의 내측에 수용되는 고압측 냉매관과, 상기 제 1냉매 유동 파이프의 상측에 결합되는 내부캡과, 상기 제 1냉매 유동 파이프의 내측에 수직하게 설치되며 제 2냉매 유로를 형성하는 제 2냉매 유동 파이프와, 상기 제 1냉매 유동 파이프의 하측과 상기 제 2냉매 유동 파이프의 하측 사이에 끼워져 결합되는 스트레이너(Strainer)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 상부 캡에는, 중앙부에 결합되어 저압측 냉매를 유입하는 저압측 냉매 유입 파이프가 구비되고, 그 외측부에 상기 고압측 냉매관의 양단에 형성되어 고압측 냉매를 유입·유출하는 고압측 냉매 유입·유출 파이프가 결합되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고압측 냉매관은, 2열의 나선형으로 수회 권취(卷取)되어 형성되며, 권취 직경이 작은 소경부는 상기 고압측 냉매 유입 파이프에 연결되고, 권취 직경이 상기 소경부보다 큰 대경부가 상기 고압측 냉매 유출 파이프에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1냉매 유동 파이프는, 내측에 동일한 직경을 가지고 관통된 상기 제 1냉매 유로가 형성되고 그 상·하측이 개방되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제 2냉매 유동 파이프는, 그 하부에 오일 유동홀이 형성되고, 일부가 상기 하부 캡의 외측으로 돌출하도록 상기 하부 캡에 결합되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 2냉매 유동 파이프는, 그 끝단부에 저압측 냉매를 유출하는 저압측 냉매 유출 파이프가 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스트레이너(Strainer)는, 그물망을 지지하는 한편 그 중앙부가 관통된 제 2냉매 유동 파이프 고정부가 형성되며, 상기 제 2냉매 유동 파이프 고정부를 중심으로 그 외측에 적어도 1개 이상의 냉매 유동공이 형성된 제 1지지대와, 상기 제 1지지대와 대응되어 상기 그물망을 지지하고 그 중앙부가 관통된 제 2냉매 유동 파이프 고정부가 구비된 제 2지지대로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3은, 본 발명에 의한 열교환 어큐물레이터의 측단면도이고, 도4는, 도 3의 "A"부를 확대하여 도시한 확대단면도이며, 도5는, 본 발명에 따른 스트레이너(Strainer)에 관한 것으로, 도 5a는 스트레이너의 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 A-A선 단면도이다.

도 3 내지 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환 어큐물레이터는, 냉매가 저장되는 냉매 저장 공간(112)을 형성하도록 내부가 비어있고 상부와 하부가 각각 개방된 몸체부(110)와; 상기 몸체부(110)의 상/하측에 결합되어 상부 탱크와 하부 탱크를 형성하는 상부 캡(120a) 및 하부 캡(120b)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 몸체부(110)는, 상기 냉매 저장 공간(112)의 내측에 수직하게 설치되어 액냉매가 기화되는 제 1냉매 유로(142)를 형성하는 제 1냉매 유동 파이프(140)와, 상기 제 1 냉매 유동 파이프(140)의 외주면을 따라 수회 권취(卷取)된 형태로 형성되어 상기 냉매 저장 공간(112)의 내측에 수용되는 고압측 냉매관(130)과, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 상측에 결합되는 내부캡(180)과, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 내측에 수직하게 설치되며 제 2냉매 유로(152)를 형성하는 제 2냉매 유동 파이프(150)와, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 하측과 상기 제 2냉매 유동 파이프(150)의 하측 사이에 끼워져 결합되는 스트레이너(Strainer, 160)를 구비한다.

여기서, 상기 상부 캡(120a) 및 하부 캡(120b)은, 상기 몸체부(110)에 용접등의 접합수단을 통해 결합된다.

그리고, 상기 몸체부(110)의 내측에 형성되는 냉매 저장 공간(112)에서, 후술할 저압측 냉매 유입 파이프(170a)를 통해 유입된 저압측 냉매 및 고압측 냉매 유입 파이프(130a)를 통해 유입된 고압측 냉매가 서로 유동하면서 열교환이 이루어지게 된다.

또한, 상기 상부 캡(120a)에는, 중앙부에 결합되어 저압측 냉매를 유입하는 저압측 냉매 유입 파이프(170a)가 구비되고, 그 외측부에 상기 고압측 냉매관(130)의 양단에 형성되어 고압측 냉매를 유입·유출하는 고압측 냉매 유입·유출 파이프(130a)(130b)가 결합되어 있다. 압축기(Compressor)로부터 압축된 저압측 기/액 2상냉매는, 소량의 오일(Oil)과 함께 순환유로(미도시)를 통과하여 상기 저압측 냉매 유입 파이프(170a)를 통해 상기 냉매 저장 공간(112)으로 유입된다.

아울러, 상기 고압측 냉매관(130)은, 2열의 나선형으로 수회 권취(卷取)되어 형성되며, 권취 직경이 작은 소경부(132)는 상기 고압측 냉매 유입 파이프(130a)에 연결되고, 권취 직경이 상기 소경부(132)보다 큰 대경부(134)가 상기 고압측 냉매 유출 파이프(130b)에 연결된다. 상기 고압측 냉매관(130)은, 후술할 제 1냉매 유동 파이프(140)의 외측에 구비되는 데, 가스냉각기를 통과한 고압측의 냉매가 그 내부를 유동하게 된다. 상기 고압측 냉매관(130)이 권취되어 형성됨으로써, 고압측 냉매가 저압측의 냉매와 열교환하는 열교환 길이가 연장되어 열교환 효율이 상승하게 된다. 여기에서, 상기 고압측 냉매관(130)의 소경부(132)와 대경부(134)는 소정의 거리만큼 이격되어서 그 사이에 공간을 형성하게 된다. 상기 고압측 냉매관(130)은, 1열 또는 3열로 권취되어 형성될 수도 있다. 또한, 상기 고압측 냉매관(130)은 일체형으로 형성하여 냉매의 리크 발생율을 최소화시키는 것이 바람직하다.

그리고, 제 1냉매 유동 파이프(140)는, 내측에 동일한 직경을 가지고 관통된 제 1냉매 유로(142)가 형성되고 그 상·하측이 개방되는 것을 특징으로 한다. 상기 제 1냉매 유동 파이프(140) 내에 형성된 제 1냉매 유로(142)를 통과하는 기냉매는, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 상측에 결합된 내부캡(180)에 의해, 상기 제 2냉매 유동 파이프(150)내에 형성된 제 2냉매 유로(152)측으로 유동하게 된다.

또한, 상기 제 2냉매 유동 파이프(150)는, 그 하부에 오일 유동홀(154)이 형성되고, 일부가 상기 하부 캡(120b)의 외측으로 돌출하도록 상기 하부 캡(120b)에 결합된다. 상기 제 2냉매 유동 파이프(150)는, 열교환을 통해 상분리된 기체상태의 냉매만이 후술할 저압측 냉매 유출 파이프(170b)를 통해 유출될 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

아울러, 상기 제 2냉매 유동 파이프(150)는, 그 끝단부가 저압측 냉매를 유출하는 저압측 냉매 유출 파이프(170b)와 결합되어 있다.

그리고, 상기 스트레이너(Strainer, 160)는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 그물망(161)을 지지하는 한편 그 중앙부가 관통된 제 2냉매 유동 파이프 고정부(163)와, 상기 제 2냉매 유동 파이프 고정부(163)를 중심으로 그 외측에 적어도 1개 이상의 냉매 유동공(164)이 형성된 제 1지지대(162)와, 상기 제 1지지대(162)와 대응되는 위치에 상기 그물망(161)을 지지하고 그 중앙부가 관통된 제 2냉매 유동 파이프 고정부(163)가 구비된 제 2지지대(165)로 이루어져 있다. 상기 스트레이너(160)는, 냉매 스트레이너(Strainer)와 오일 스트레이너(Strainer)를 일체형으로 형성한 것으로, 상기 저압측 냉매 유입 파이프(170a)를 통해 인입(引入)된 기/액 2상냉매와 오일(Oil)에 함유되어 있는 이물질을 걸러주는 역할을 한다. 상기 이물질이 걸러진 오일은 오일 유동홀(154)을 통해 압축기(Compressor)측의 흡입라인(미도시)으로 배출된다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 저압측 냉매 유입 파이프(170a)를 통해 유입된 저압측 냉매는, 제 1냉매 유동 파이프(140)의 외측에 구비된 나선형의 상기 고압측 냉매관(130) 사이의 공간을 통과하면서 열교환을 한다. 이 때, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140) 내에 형성된 제 1냉매 유로(142)에서는 기/액 2상냉매의 상분리가 일어나게 된다. 상분리가 일어난 후, 액냉매는 상기 하부탱크를 형성하는 냉매 저장 공간(112)의 아래쪽에 축적되고, 기냉매는 상기 제 1냉매 유동 파이프(140) 내에 형성된 제 1냉매 유로(142)를 상방향으로 통과하며, 통과된 기냉매는 상기 하부 캡(120b)의 중앙부에 결합된 상기 제 2냉매 유동 파이프(150) 내에 형성된 제 2냉매 유로(152)를 하방향으로 통과하여 상기 저압측 냉매 유출 파이프(170b)측으로 유출된다.

한편, 상기 하부 캡(120b)에 의해 형성된 하부 탱크에 축적된 액냉매 중의 오일(Oil)은 비중 차이로 인하여 가장 아래쪽에 축적되고, 스트레이너(160)에 의해 오일에 함유된 이물질이 걸러진 오일은 오일 유동홀(154)을 통해 압축기(Compressor)측의 흡입라인으로 배출되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 열교환 어큐물레이터에 의하면, 어큐물레이터 안에 장착되는 냉매관의 구성을 개선하여 내압성(耐壓性)을 향상시킬 뿐만 아니라 냉매 저장 공간을 최대로 활용할 수 있도록 하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 다른 효과는, 냉매 스트레이너(Strainer)와 오일 스트레이너(Strainer)를 일체형으로 형성함으로써, 부품수를 최소화하여 비용을 절감할 수 있도록 하고, 어큐물레이터를 경량화할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 효과는, 고압측 냉매관을 나선형으로 수회 권취(卷取)시켜 열교환 면적을 증대시킬 뿐만 아니라 고압측 냉매관을 일체형으로 형성하여 리크(Leak) 발생을 최소화할 수 있는 것이다.

Claims

냉매가 저장되는 냉매 저장 공간(112)을 형성하도록 내부가 비어있고 상부와 하부가 각각 개방된 몸체부(110)와; 상기 몸체부(110)의 상/하측에 결합되어 상부 탱크와 하부 탱크를 형성하는 상부 캡(120a) 및 하부 캡(120b)을 포함하는 열교환 어큐물레이터(Accumulator, 100)에 있어서,

상기 몸체부(110)는, 상기 냉매 저장 공간(112)의 내측에 수직하게 설치되어 기/액 2상냉매가 상분리되는 제 1냉매 유로(142)를 형성하는 제 1냉매 유동 파이프(140)와, 상기 제 1 냉매 유동 파이프(140)의 외주면을 따라 수회 권취(卷取)된 형태로 형성되어 상기 냉매 저장 공간(112)의 내측에 수용되는 고압측 냉매관(130)과, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 상측에 결합되는 내부캡(180)과, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 내측에 수직하게 설치되며 제 2냉매 유로(152)를 형성하는 제 2냉매 유동 파이프(150)와, 상기 제 1냉매 유동 파이프(140)의 하측과 상기 제 2냉매 유동 파이프(150)의 하측 사이에 끼워져 결합되는 스트레이너(Strainer, 160)를 구비하고,

상기 제 1냉매 유동 파이프(140)는, 내측에 동일한 직경을 가지고 관통된 상기 제 1냉매 유로(142)가 형성되고 그 상·하측이 개방되는 구조를 가지며,

상기 스트레이너(Strainer, 160)는, 오일과 냉매에 포함된 불순물을 걸러주는 원통 형상의 그물망(161)과, 상기 그물망(161)의 상단을 지지하는 한편 그 중앙부가 관통된 제 2냉매 유동 파이프 고정부(163)를 중심으로 그 외측에 적어도 1개 이상의 냉매 유동공(164)이 형성된 제 1지지대(162)와, 상기 제 1지지대(162)와 대응되는 위치에 상기 그물망(161)의 하단을 지지하고 그 중앙부가 관통된 제 2냉매 유동 파이프 고정부(163)가 구비된 제 2지지대(165)로 이루어짐과 아울러, 상기 제1냉매 유동 파이프(140)의 하측 개방부와 상기 하부 캡(120b) 사이에 설치되며,

상기 제 2냉매 유동 파이프(150)는, 일부가 상기 하부 캡(120b)의 외측으로 돌출하도록 상기 하부 캡(120b)에 결합되고, 그 하부에 오일 유동홀(154)이 형성되되 상기 스트레이너(160)의 제 1지지대(162)와 제 2지지대(165) 사이에 상기 오일 유동홀(154)이 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 열교환 어큐물레이터.
제 1항에 있어서,

상기 상부 캡(120a)에는, 중앙부에 결합되어 저압측 냉매를 유입하는 저압측 냉매 유입 파이프(170a)가 구비되고, 그 외측부에 상기 고압측 냉매관(130)의 양단에 형성되어 고압측 냉매를 유입·유출하는 고압측 냉매 유입·유출 파이프(130a)(130b)가 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환 어큐물레이터.
제 1항에 있어서,

상기 고압측 냉매관(130)은, 2열의 나선형으로 수회 권취(卷取)되어 형성되며, 권취 직경이 작은 소경부(132)는 상기 고압측 냉매 유입 파이프(130a)에 연결되고, 권취 직경이 상기 소경부(132)보다 큰 대경부(134)가 상기 고압측 냉매 유출 파이프(130b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환 어큐물레이터.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제 2냉매 유동 파이프(150)는, 그 끝단부가 저압측 냉매를 유출하는 저압측 냉매 유출 파이프(170b)와 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환 어큐물레이터.
삭제