KR101045460B1 - 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동장치의 사이클 효율을 높이기 위한 이코노마이저에 관한 것으로서, 이코노마이저에서 증발기로 공급되는 액체냉매의 유량을 액체냉매의 수위에 따라 제어할 수 있게 구성한 유량제어장치를 구비한 이코노마이저를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저는 상기 액체냉매에 부유하는 부유체와, 다른 직경의 구멍들이 형성되며 상기 액체냉매를 공급하기 위해 형성된 배출구에 위치하는 다공판과, 상기 부유체의 이동에 따라 상기 다공판이 회전 이동하도록 상기 부유체와 상기 다공판을 연결하는 스윙 암을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

다단압축 냉동장치, 유량제어장치, 이코노마이저, 부유체, 다공판, 스윙 암

Description

액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저{Economizer with Flow Rate Control Apparatus of Liquid Refrigerant}

본 발명은 냉동장치의 사이클 효율을 높이기 위한 이코노마이저에 관한 것으로서, 특히 이코노마이저에서 증발기로 공급되는 액체냉매의 유량을 액체냉매의 수위에 따라 제어할 수 있게 구성한 것이다.

도 1은 이코노마이저를 이용한 다단압축 냉동장치의 일 예를 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 다단압축 냉동장치는, 기체냉매로부터 열을 방출하여 액체냉매로 환원시켜주는 응축기(25)와, 상기 응축기(25)에서 유입된 냉매를 감압 팽창시키는 제1팽창밸브(80)와, 상기 제1팽창밸브(80)로부터 유입된 건도를 가진 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 이코노마이저(55)와, 상기 이코노마이저(55)로부터 유입된 액체냉매를 감압 팽창시키는 제2팽창밸브(85)와, 상기 제2팽창밸브(85)에서 감압 팽창된 냉매를 이용하여 흡열하는 증발기(35)와, 상기 증발기(35)를 통과한 기체냉매가 유입되어 압축되는 1단압축기(70)와, 상기 1단압축기(70)에서 나오는 기체냉매 및 상기 이코노마이저(55)에서 유출되는 기체냉매를 압축하여 상기 응축기(25)로 보내 냉동사이클을 이루는 2단압축기(75)를 포함한다.

그리고 미설명된 도면부호 10은 펌프, 15는 보일러, 45는 리쿠퍼레이터, 50은 재열기, 60은 1단 터빈, 65는 2단 터빈이다.

이와 같이 구성된 다단압축 냉동장치에 있어서, 사이클 효율을 향상시키기 위해 이코노마이저에서 증발기로 공급되는 액체냉매의 유량을 제어하는 장치가 설치된다. 액체냉매의 유량제어장치로서, 제2팽창밸브를 자동 제어하는 장치 또는 별도의 마이크로프로세서를 장착하는 경우가 있다.

하지만, 이와 같은 장치들은 고가 일뿐만 아니라 액체냉매의 유량을 측정한 후에 이에 대응하는 수동적인 제어방식이여서 제어속도가 느리고 구조가 복잡하며 고장발생율이 높다는 단점이 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 이코노마이저에 채워진 액체냉매의 양에 따라 증발기로 공급되는 액체냉매의 유량을 능동적으로 제어할 수 있게 구성한 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저는 상기 액체냉매에 부유하는 부유체와, 다른 직경의 구멍들이 형성되며 상기 액체냉매를 공급하기 위해 형성된 배출구에 위치하는 다공판과, 상기 부유체의 이동에 따라 상기 다공판이 회전 이동하도록 상기 부유체와 상기 다공판을 연결하는 스윙 암을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다공판의 구멍들은 일측에서 타측으로 점차 직경이 커진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 스윙 암은 상기 이코노마이저의 측벽에 힌지 결합되고, 상기 부유체의 위치가 높아지면 상기 배출구에 상대적으로 직경이 큰 구멍이 대응하도록 상기 다공판이 회전 이동하며, 상기 부유체의 위치가 낮아지면 상기 배출구에 상대적으로 직경이 작은 구멍이 대응하도록 상기 다공판이 회전 이동한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다공판은 내부가 빈 구조 이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 다공판과 상기 측벽이 접하는 면에는 슬라이딩 패드가 부착된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저는 액체냉매에 부유하는 부유체에 의해 증발기로 유입되는 액체냉매의 유량을 제어함으로써, 냉동장치의 사이클 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저는 이코노마이저 내부에 채워진 액체냉매의 수위에 따라 능동적으로 유량이 제어됨에 따라 반응속도가 빠르며, 고장 발생이 거의 없다는 장점이 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 이코노마이저의 횡단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 이코노마이저의 유량제어장치의 작동관계를 나타낸 개념도이며, 도 4는 도 2에 도시된 다공판의 상세도이고, 도 5는 도 2에 도시된 이코노마이저의 종단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이코노마이저(100)에는 제1팽창밸브(80)에서 유입 된 냉매가 채워지는데, 액체상태의 냉매와 기체상태의 냉매가 공존한다. 그리고 이코노마이저(100)에는 제1배출구(101)와 제2배출구(102)가 형성되며, 액체냉매가 제1배출구(101)를 통해 제2팽창밸브(85) 및 증발기(35)로 공급되고, 기체냉매가 제2배출구(102)를 통해 2단압축기(75)로 배출된다.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1배출구(101)에는 유량제어장치(110)가 장착되어 이코노마이저(100)에 채워진 액체냉매의 수위에 따라 제1배출구(101)로 배출되는 냉매의 유량을 제어한다.

유량제어장치(110)는 제1배출구(101)를 막고 있는 다공판(111)과, 상기 이코노마이저(100)에 힌지(117)결합되어 회전 가능하며 일단이 다공판(111)에 고정된 스윙 암(115)과, 상기 스윙 암(115)의 타단에 고정되며 액체냉매의 수면에 위치하여 부유하는 부유체(119)를 포함하며, 상기 스윙 암(115)은 이코노마이저(100)에 힌지(117)결합되어 회전 가능하다. 따라서 액체냉매의 수위에 따라 부유체(119)의 높이는 높아지거나 낮아지며 상기 부유체(119)의 높이 변화에 따라 스윙 암(115)이 회전하면서 제1배출구(101)를 막고 있는 다공판(111) 또한 이동하게 된다.

여기에서, 상기 다공판(111)은 상기 부유체(119)의 부력에 의해 이동할 수 있도록 자체 중량을 감소시키기 위해 내부가 빈 구조이며, 다공판(111)의 구멍(113)은 다공판(111)의 양면을 관통한 형태로, 다공판(111)의 일측에서 타측으로 정렬되어 형성되는데, 상기 일측에서 타측으로 점차 직경이 커지는 형태의 구멍(113)들이 형성된다.

그리고 상기 다공판(111)은 제1배출구(101)를 막고 위치함에 있어서, 상기 부유체(119)가 액체냉매에 의해 상승하게 되면 다공판(111)은 스윙 암(115)의 힌지(117) 부위를 중심으로 회전 이동한다. 이때 부유체(119)가 상승하면 다공판(111)에서 상대적으로 큰 직경의 구멍(113L)이 제1배출구(101)와 대응하도록 회전 이동하고, 반대로 액체냉매의 수위가 낮아지면 부유체(119)가 하향으로 이동하면서 다공판(111)에서 상대적으로 작은 직경의 구멍(113S)이 제1배출구(101)와 대응하도록 회전 이동한다.

이와 같이 다공판(111)이 부유체(119)에 의해 회전 이동하면서 액체냉매의 수위가 상승하면 다공판(111)의 큰 구멍(113L)들이 제1배출구(101)와 대응하면서 큰 구멍(113L)을 통해 많은 양의 액체냉매가 증발기(35) 쪽으로 유입되고, 반대로 액체냉매의 수위가 낮아지면 다공판(111)의 작은 구멍(113S)들이 제1배출구(101)와 대응하면서 작은 구멍(113S)을 통해 상대적으로 작은 양의 액체냉매가 증발기(35) 쪽으로 유입된다.

이와 같이 유량제어장치(110)는 이코노마이저(100)에 채워진 액체냉매에 따라 능동적으로 액체냉매의 공급유량을 제어함으로써, 반응속도가 빠르다.

또한, 본 발명에 따른 유량제어장치(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1배출구(101)가 형성된 이코노마이저(100)의 측벽(105)과 다공판(111)의 마찰을 감소시키고자 상기 측벽(105)과 다공판(111)의 접하는 면에 슬라이딩 패드(121)를 부착하여 다공판(111)이 부유체(119)에 의해 회전 이동함에 있어 마찰을 감소시킨다. 액체냉매의 압력은 다공판(111)이 이코노마이저(100)의 측벽(105)에 밀착되는 방향으로 작용함으로써, 슬라이딩 패드(121)가 부착되지 않을 경우에 상기 액체냉매의 압력에 의해 다공판(111)의 회전 이동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 도 4 및 도 5에 보이듯이, 측벽(105)과 다공판(111)에 슬라이딩 패드(121)가 부착되며 슬라이딩 패드(121)는 테플론 재질인 것이 바람직하다. 그리고 상기 다공판(111)에 부착된 슬라이딩 패드(121)에는 상기 다공판(111)에 형성된 구멍(113)과 대응한 구멍이 형성된다.

도 1은 이코노마이저를 이용한 다단압축 냉동장치의 일 예를 나타낸 개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이코노마이저의 횡단면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 이코노마이저의 유량제어장치의 작동관계를 나타낸 개념도이며,

도 4는 도 2에 도시된 다공판의 상세도이고,

도 5는 도 2에 도시된 이코노마이저의 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

35 : 증발기 75 : 2단압축기

80 : 제1팽창밸브 85 : 제2팽창밸브

100 : 이코노마이저 101 : 제1배출구

102 : 제2배출구 105 : 측벽

110 : 유량제어장치 111 : 다공판

113 : 구멍 115 : 스윙 암

117 : 힌지 119 : 부유체

121 : 슬라이딩 패드

Claims (5)

1. 기체냉매를 압축기(75)로 공급하고 액체냉매를 증발기(35)로 공급하는 이코노마이저로서,

   상기 액체냉매에 부유하는 부유체(119)와,

   상기 액체냉매를 공급하기 위해 형성된 배출구(101)에 위치하며 다른 직경의 구멍(113)들이 형성된 다공판(111)과,

   상기 부유체(119)의 이동에 따라 상기 다공판(111)이 회전 이동하도록 상기 부유체(119)와 상기 다공판(111)을 연결하는 스윙 암(115)을 포함하며,

   상기 다공판(111)의 구멍(113)들은 일측에서 타측으로 점차 직경이 커지는 것을 특징으로 하는 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 스윙 암(115)은 상기 이코노마이저(100)의 측벽(105)에 힌지(117) 결합되고,

   상기 부유체(119)의 위치가 높아지면 상기 배출구(101)에 상대적으로 직경이 큰 구멍(113L)이 대응하도록 상기 다공판(111)이 회전 이동하며,

   상기 부유체(119)의 위치가 낮아지면 상기 배출구(101)에 상대적으로 직경이 작은 구멍(113S)이 대응하도록 상기 다공판(111)이 회전 이동하는 것을 특징으로 하는 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 다공판(111)은 내부가 빈 구조인 것을 특징으로 하는 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저.
5. 제3항에 있어서,

   상기 다공판(111)과 상기 측벽(105)이 접하는 면에는 슬라이딩 패드(121)가 부착된 것을 특징으로 하는 액체냉매의 유량제어장치를 구비한 이코노마이저.

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