KR101082140B1 - 다단 냉동장치의 이코노마이저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1팽창밸브를 통과한 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 다단 냉동장치의 이코노마이저에 관한 것으로서, 이코노마이저의 기능을 향상시킬 수 있으며 또한 이코노마이저의 안정 상태를 유지할 수 있도록 냉매가 이코노마이저로 유입되기 이전에 기체냉매와 액체냉매를 분리한 후 기체냉매를 액체냉매의 수면과 접하지 않고 통과하도록 구성한 다단 냉동장치의 이코노마이저를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 냉동장치의 이코노마이저는 제1팽창밸브에서 이코노마이저로 연장된 유입관의 내부에 장착되며 상기 유입관을 따라 유동하는 냉매가 회전하도록 안내하는 회전안내부와, 일단은 상기 회전안내부에서 거리를 두고 상기 유입관의 안쪽에 위치하며 타단은 상기 이코노마이저의 내측 상부에 위치하도록 연장된 내부관을 포함하며, 상기 내부관은 상기 이코노마이저의 내부에 분리된 액체냉매의 수면을 통과하여 상기 타단이 기체냉매에 위치하는 것을 기술적 특징으로 한다.

다단 냉동장치, 이코노마이저, 회전안내부, 베인, 내부관

Description

다단 냉동장치의 이코노마이저{Economizer of Multistage Refrigeration Apparatus}

본 발명은 제1팽창밸브를 통과한 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 다단 냉동장치의 이코노마이저에 관한 것으로서, 특히 이코노마이저의 기능을 향상시킬 수 있으며 또한 이코노마이저의 안정 상태를 유지할 수 있도록 구성한 것이다.

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

도 1에 도시된 바와 같이, 다단 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.

이와 같이 구성된 다단 냉동장치에 있어서, 이코노마이저는 기체냉매와 액체냉매를 분리하여 냉동장치의 효율을 향상시키지만, 이코노마이저의 상태가 불안정하게 되면, 기체냉매와 액체냉매가 섞여 제2팽창밸브로 기체냉매가 혼입되어 공급될 수 있고 또한 액체냉매가 2단압축기로 혼입되어 공급될 수 있다.

이와 같이 제2팽창밸브로 기체냉매가 혼입될 경우에, 기체냉매는 액체냉매보다 큰 부피를 갖고 있어 냉동장치에서 필요로 하는 유량을 작게 만들어 냉동장치의 용량을 감소시킨다. 또한 액체냉매가 2단압축기로 혼입될 경우에 2단압축기에서 액체냉매가 압축되지 않아 압축기의 효율을 감소시킨다는 문제점이 있다.

이코노마이저의 불안정한 상태는 이코노마이저로 유입되는 냉매의 속도에 의해 발생하기도 한다. 냉매가 제1팽창밸브에서 이코노마이저로 유입될 때 기체냉매와 액체냉매가 분리되지 않고 함께 유입되는데, 이때 기체냉매는 액체냉매에 비해 체적이 커서 이코노마이저로 유입될 때에 벌크속도(Bulk Velocity)가 상대적으로 빠르다. 따라서 기체냉매가 이코노마이저로 유입될 때에 액체냉매의 파동이 커지면서 불안정한 상태가 된다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 제1팽창밸브에서 이코노마이저로 유입되는 냉매를 미리 기체냉매와 액체냉매로 분리한 후 기체냉매가 이코노마이저에 채워진 액체냉매의 수면을 통과하지 않고 바로 기체냉매로 유입되도록 경로를 형성함으로써, 이코노마이저의 냉매를 안정적인 상태로 유지할 수 있게 구성한 다단 냉동장치의 이코노마이저를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 냉동장치의 이코노마이저는 제1팽창밸브에서 이코노마이저로 연장된 유입관의 내부에 장착되며 상기 유입관을 따라 유동하는 냉매가 회전하도록 안내하는 회전안내부와, 일단은 상기 회전안내부에서 거리를 두고 상기 유입관의 안쪽에 위치하며 타단은 상기 이코노마이저의 내측 상부에 위치하도록 연장된 내부관을 포함하며, 상기 내부관은 상기 이코노마이저의 내부에 분리된 액체냉매의 수면을 통과하여 상기 타단이 기체냉매에 위치하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회전안내부는 상기 유입관의 내측에 고정된 베인이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 내부관에는 고정바가 고정되며, 상기 고정바의 단부는 상기 이코노마이저의 내측 또는 상기 유입관의 내측에 고정된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다단 냉동장치의 이코노마이저는 제1팽창밸브에서 이코노마이저로 유입되는 냉매를 회전시켜 이코노마이저로 유입되기 이전에 기체냉매와 액체냉매로 분리한 후 기체냉매를 별도의 경로로 이코노마이저 내부로 유입시킴으로써, 기체냉매의 벌크속도에 따른 이코노마이저의 불안정한 상태를 해결할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 다단 냉동장치의 이코노마이저는 냉매가 이코노마이저의 내부로 유입되기 이전에 회전시켜 기체냉매와 액체냉매를 분리함으로써, 이코노마이저의 기능을 증가시킨다. 따라서 이코노마이저의 용량을 감소시키더라도 냉동장치의 원활한 작동이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 다단 냉동장치의 이코노마이저의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 다단 냉동장치의 이코노마이저를 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 베인을 나타낸 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이코노마이저(100) 내부에는 액체냉매(101)와 기체냉매(103)가 분리되어 위치한다. 그리고 제1팽창밸브(80)에서 이코노마이저(100)의 하부로 유입관(110)이 연장되며 냉매가 유입관(110)을 통해 이코노마이저(100) 로 유입되고, 이코노마이저(100)에서 제2팽창밸브(85)로 제1배출관(111)이 연장되어 액체냉매(101)를 제2팽창밸브(85)로 공급하며, 이코노마이저(100)에서 2단압축기(75)로 제2배출관(112)이 연장되어 기체냉매(103)를 2단압축기(75)로 공급한다.

그리고 유입관(110)의 내부에는 내부관(120)이 유입관(110)의 상부에 장착되고 상기 내부관(120)의 아래로 거리를 두고 회전안내부(130)가 장착된다.

보다 구체적으로, 도 3에 보이듯이, 이코노마이저(100)의 하부로 수직하게 위치한 유입관(110)에는 회전안내부(130)인 베인(133)이 유입관(110)의 내측에 고정된다. 상기 베인(133)은 유입관(110)을 따라 유동하는 냉매가 베인(133)을 타고 지나가면서 냉매가 회전하도록 유도하는 안내부재이다. 유입관(110)을 따라 이코노마이저(100)로 유입되는 냉매는 고속으로 유동하기 때문에 베인(133)을 지나면서 냉매는 회전하여 소용돌이치게 되며, 사이클론 원리에 의해 외측에는 비중이 상대적으로 큰 액체냉매(101)가 위치하고 안쪽에는 상대적으로 비중이 작은 기체냉매(103)가 위치하게 된다.

이와 같이 회전안내부(130)를 통과한 냉매는 외측에 액체냉매(101)가 위치하고 안쪽에 기체냉매(103)가 위치한 상태로 소용돌이치면서 유입관(110)을 따라 상부로 유동하게 되며, 회전안내부(130)의 상부에 위치한 내부관(120)이 사이클론 원리에 의해 분리된 기체냉매(103)와 액체냉매(101)를 분리한다. 즉 내부관(120)의 안쪽으로 기체냉매(103)가 유입되고 내부관(120)과 유입관(110)의 사이로 액체냉매(101)가 유입되면서 기체냉매(103)와 액체냉매(101)가 이코노마이저(100)로 유입된다.

한편, 내부관(120)은 그 하단이 유입관(110)에 위치하며 상단은 이코노마이저(100)의 내측 상부까지 연장된다. 즉 내부관(120)은 이코노마이저(100) 내부에서 분리되어 채워진 액체냉매(101)의 수면을 지나 상부로 연장된다. 따라서 내부관(120)을 통해 유동하는 기체냉매(103)는 이코노마이저(100)에 채워진 액체냉매(101)의 수면과 접하지 않고 통과하여 이코노마이저(100)의 내부로 유입된다.

이와 같은 구조에 있어서, 내부관(120)이 설치되기 위해 내부관(120)의 상단에는 고정바(123)가 연결되고 고정바(123)의 단부가 이코노마이저(100)의 내측면에 고정되어 내부관(120)을 지지할 수 있다. 여기에서 유입관(110)을 통과하는 냉매의 유속이 빠르기 때문에 필요에 따라서는 내부관(120)의 둘레에 고정된 고정바(123)를 유입관(110)의 내측면에 고정하여 내부관(120)을 지지할 수 있다.

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

도 2는 본 발명에 따른 다단 냉동장치의 이코노마이저를 나타낸 개념도이고,

도 3은 도 2에 도시된 베인을 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 이코노마이저 101 : 액체냉매

103 : 기체냉매 110 : 유입관

111 : 제1배출관 112 : 제2배출관

120 : 내부관 123 : 고정바

130 : 회전안내부 133 : 베인

Claims (3)

1. 제1팽창밸브(80)에서 이코노마이저(100)의 하부로 연장된 유입관(110)의 내부에 장착되며 상기 유입관(110)을 따라 유동하는 냉매가 회전하도록 안내하는 회전안내부(130)와,

   일단은 상기 회전안내부(130)에서 거리를 두고 상기 유입관(110)의 안쪽에 위치하며 타단은 상기 이코노마이저(100)의 내측 상부에 위치하도록 연장된 내부관(120) 및,

   제2팽창밸브(85)에서 이코노마이저(100)의 하부로 연장되며 액체냉매(101)를 제2팽창밸브(85)로 공급하는 제1배출관(111)을 포함하며,

   상기 내부관(120)의 일단 아래에는 회전안내부(130)가 위치하여 회전안내부(130)에서 분리된 기체냉매가 내부관(120)을 통해 액체냉매(101)의 수면을 통과하여 수면의 상부로 배출되고,

   상기 회전안내부(130)는 상기 유입관(110)의 내측에 고정된 베인(133)이며,

   상기 내부관(120)에는 고정바(123)가 고정되며, 상기 고정바(123)의 단부는 상기 이코노마이저(100)의 내측 또는 상기 유입관(110)의 내측에 고정된 것을 특징으로 하는 다단 냉동장치의 이코노마이저.
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