KR101476440B1 - 분배기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분배기에 관한 것이다. 본 발명에서는 모세관으로부터 전달되는 액상 및 기상 냉매가 서로 고르게 혼합되어 증발기로 전달된다. 따라서 본 발명에 의한 분배기에 의하면, 모세관으로부터 전달되는 액상과 기상 냉매가 고르게 혼합되어 증발기로 분배될 수 있는 이점이 있다.

냉동사이클, 분배기, 모세관, 증발기

Description

분배기{Distributor}

본 발명은 분배기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상과 기상 냉매가 고르게 유동될 수 있는 분배기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기란, 냉매의 압력 및 온도 변화에 따른 특성을 이용하는 냉동시스템을 사용하여 소정의 공간을 냉방 또는 난방하는 가전기기이다.

도 1은 일반적인 냉동시스템을 개략적으로 보인 구성도이다.

이를 참조하면, 냉동시스템은, 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(10), 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 냉각팬(22)의 송풍에 의한 방열에 의하여 액상으로 응축하는 응축기(20), 상기 응축기(20)에서 응축된 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압의 액상 냉매로 팽창시키는 모세관(40), 상기 응축기(20)에서 응축된 액상 냉매를 상기 모세관(40)으로 균일하게 분배하는 분배기(30) 및 상기 모세관(40)에서 팽창된 저온저압의 냉매를 냉각팬(52)의 송풍에 의하여 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 냉기를 제공함과 동시에 상기 압축기(10)로 전달되는 저온저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기(50)를 포함한다. 따라서, 공기조화기의 냉동시스템은 상기 압축기(10)-응축기(20)-분배기(30)-모세관(40)-증발기(50) 로 이루어진 일련의 냉동사이클을 형성하여 실내를 냉방시키게 되는 것이다.

한편 상기 분배기(30)에는 상기 모세관(40)과 연통되는 인입유로 및 상기 증발기(30), 보다 상세하게는 상기 증발기(30)를 구성하는 다수개의 튜브와 연통되는 다수개의 분배유로가 구비된다. 그리고 상기 인입유로와 분배유로는 서로 연통되어 상기 모세관(40)을 통하여 상기 인입유로로 유입된 액상 냉매가 상기 분배유로를 통하여 상기 증발기(30)의 튜브로 분배된다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 분배기에 의하면 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

상술한 바와 같이 상기 인입유로에 유입되는 냉매는 액상 냉매뿐만 아니라 기상 냉매도 일부 포함된다. 그런데 액상 냉매와 기상 냉매는 서로 비중이 상이하므로, 상기 모세관(40)을 통하여 상기 인입유로로 유입되는 액상 냉매와 기상 냉매가 고르게 혼합되지 못하고, 상기 분배유로를 통하여 상기 증발기(30)의 튜브 중 일부에는 액상 냉매가 다른 일부에는 기상 냉매가 유동됨으로써, 열교환사이클의 효율이 저하되는 단점이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 상 냉매가 고르게 혼합된 상태로 분배될 수 있도록 구성되는 분배기를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명은 인입파이프로부터 인입된 액상 및 기상 냉매가 유동하고, 그 일부분이 나머지 부분에 비하여 상대적으로 유동단면적이 감소되는 인입유로; 및 상기 인입유로를 유동한 냉매를 다수개의 인출파이프로 분배하는 분배유로; 를 포함하고, 상기 인입유로로 인입되는 액상 및 기상 냉매는 상기 인입유로의 유동단면적이 감소되는 부분을 유동하면서 서로 혼합되어 상기 분배유로로 전달된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 인입파이프로부터 인입된 액상 및 기상 냉매가 유동하는 인입유로; 상기 인입유로를 유동한 냉매를 다수개의 인출파이프로 분배하는 분배유로; 및 상기 인입유로에 비하여 작은 유동단면적을 가지고, 상기 인입유로를 유동한 액상 및 기상 냉매를 혼합하여 상기 분배유로로 안내하는 혼합유로; 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 인입파이프로부터 인입된 액상 및 기상 냉매가 유동하는 인입유로; 상기 인입유로를 유동한 냉매를 다수개의 인출파이프로 분배하는 분배유로; 및 상기 인입유로를 유동하는 액상 및 기상 냉매 가 상기 인입파이프로부터의 인입방향과 동일한 방향으로 상기 인입유로로 유동되는 것을 간섭하는 유동간섭부; 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 인입파이프로부터 인입된 냉매가 유동하는 인입유로, 및 상기 인입유로의 하류측에 상기 인입유로를 유동하는 냉매의 유동방향을 변환시키는 방향변환부가 구비되는 분배기 본체; 및 상기 분배기 본체가 결합되고, 상기 인입유로를 유동한 냉매를 다수개의 인출파이프로 분배하는 분배유로가 구비되는 분배기 헤드; 를 포함하고, 상기 인입유로를 유동하는 냉매는 상기 방향변환부에 의하여 상기 인입파이프로부터의 인입방향과 상이한 방향으로 상기 분배유로로 유동되는 것을 간섭받는다.

본 발명에 의한 분배기에 의하면, 모세관으로부터 전달되는 액상과 기상 냉매가 고르게 혼합되어 증발기로 분배될 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 분배기의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 분배기의 실시예를 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예를 분해하여 보인 단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 의한 분배기(100)는 분배기 본체(110) 및 분배기 헤드(120)를 포함한다. 상기 분배기 본체(110)는 상기 분배기 헤드(120)의 내부에 삽입되어 고정된다. 예를 들면, 상기 분배기 본체(110)는 상기 분배기 헤드(120) 의 내부에 삽입된 상태에서 본딩이나 용접에 의하여 고정될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 분배기 본체(110)는 전체적으로 동일한 직경을 가지는 중공의 원통형상으로 형성된다. 따라서 상기 분배기 본체(110)의 내경 및 외경은 전체적으로 동일한 값을 가지게 된다. 그리고 상기 분배기 본체(110)의 내부에는 인입유로(111) 및 혼합유로(113)가 구비된다.

상기 인입유로(111)는 상기 분배기 본체(110)의 도면상 중앙부 및 하부에 구비된다. 상기 인입유로(111)의 도면상 하단에는 모세관(미도시)에서 저압으로 팽창된 냉매를 전달하기 위한 인입파이프(미도시)가 연결된다. 물론 상기 모세관이 직접 연결될 수도 있다. 그리고 상기 인입유로(111)의 도면상 상단은 상기 혼합유로(113)의 도면상 하단과 연통된다. 상기 인입유로(111)의 내부에는 상기 모세관에서 팽창된 액상 및 일부의 기상 냉매가 유동된다.

상기 혼합유로(113)는 상기 분배기 본체(110)의 도면상 상부에 구비된다. 상기 혼합유로(113)는 상기 인입유로(111)에 비하여 상대적으로 유동단면적이 감소된다. 그리고 상기 혼합유로(113)의 상단은 상기 분배유로(121)의 하단과 연통된다. 상기 혼합유로(113)에는 상기 인입유로(111)를 유동하는 액상 및 기상 냉매가 유동된다. 그런데 상기 혼합유로(113)는 상기 인입유로(111)에 비하여 그 유동단면적이 감소된다. 따라서 상기 인입유로(111)를 유동하는 액상 및 기상의 냉매가 서로 혼합되게 된다. 보다 상세하게는, 액상의 냉매는 기상의 냉매에 비하여 상대적으로 큰 비중을 가진다. 그러므로 예를 들면, J자형상의 상기 인입파이프를 통하여 상기 인입유로(111)로 전달되는 경우와 같이 상기 인입유로(111)로 유입되는 액상 및 기상의 냉매가 직선이 아닌 곡선의 궤적으로 유동하는 경우에는, 원심력에 의하여 상기 분배기 본체(110)의 내주면에 인접하는 상기 인입유로(111)의 일측에는 액상 냉매가 주로 유동되고, 기상 냉매는 상기 인입유로(111)의 나머지 부분에 유동된다. 그리고 서로 구획되어 상기 인입유로(111)를 유동하는 액상 및 기상 냉매는, 상대적으로 작은 유동단면적의 상기 혼합유로(113)를 유동하면서 유동방향이 변화되어 서로 혼합되게 되는 것이다.

한편 상술한 바와 같은 상기 혼합유로(113)의 유동단면적의 감소는, 실질적으로 상기 분배기 본체(110)의 내주면 상부에 구비되는 유동간섭부(115)에 의하여 이루어진다. 상기 유동간섭부(115)는 상기 분배기 본체(110)의 내주면 상부에서 방사상으로 연장된다. 따라서 상기 혼합유로(113)는 상기 인입유로(111)의 하류측 일부분이 상기 유동간섭부(115)에 의하여 상기 인입유로(111)의 나머지 부분에 비하여 상대적으로 직경이 감소됨으로써 형성된다고도 할 수 있다. 그리고 상기 인입유로(111)의 하류측과 마주보는 상기 유동간섭부(115)의 일면, 즉 도면상 상기 유동간섭부(115)의 하면은 라운딩처리된다. 이는 상기 인입유로(111)에서 상기 혼합유로(113)로 액상 및 기상 냉매가 전달되는 과정에서, 상기 인입유로(111)의 하류측에 해당하는 상기 분배기 본체(110)의 내주면과 상기 유동간섭부(115)의 일면 사이의 모서리에 의하여 와류현상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.

한편 상기 분배기 헤드(120)의 도면상 하단부는 전체적으로 동일한 직경, 보다 상세하게는, 상기 분배기 본체(110)의 외경에 대응하는 내경을 가지는 중공의 원통형상으로 형성된다. 그리고 상기 분배기 헤드(120)의 도면상 상단부는 상기 분배기 헤드(120)의 도면상 하단부에 비하여 점차적으로 직경이 증가되는 원뿔형상으로 형성된다. 물론 상기 분배기 헤드(120)의 도면상 하단부와 상단부는 일체로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

그리고 상기 분배기 헤드(120)의 내부에는 분배유로(121)가 구비된다. 상기 분배유로(121)는 상기 혼합유로(113)를 유동하면서 서로 혼합된 액상 및 기상 냉매를 증발기(미도시)를 구성하는 다수개의 튜브(미도시)로 분배하기 위한 것이다. 이를 위하여 상기 분배유로(121)는, 혼합부(122) 및 다수개의 분배부(123)를 포함한다.

상기 혼합부(122)의 도면상 하단은 상기 혼합유로(113)의 도면상 상단과 연통된다. 그리고 상기 혼합부(122)의 도면상 상단은 다수개의 상기 분배부(123)의 하단과 각각 연통된다. 상기 혼합부(122)는 상기 혼합유로(113)에 비하여 상대적으로 큰 유동단면적을 가진다. 따라서 상기 혼합유로(113)에서 혼합되어 상기 혼합부(122)로 전달되는 액상 및 기상 냉매가 다시 한번 혼합되는 현상을 기대할 수 있게 된다.

상기 분배부(123)는, 상술한 바와 같이, 각각의 도면상 하단이 상기 혼합부(122)의 도면상 상단과 연통된다. 그리고 상기 분배부(123)의 도면상 상단에는 상기 튜브로 냉매를 전달하기 위한 인출파이프(미도시)가 각각 연결된다. 상기 분배부(123)의 도면상 하단은 상기 혼합부(122)의 중심을 기준으로 기설정된 각도만큼 서로 이격되게 위치된다. 그리고 상기 분배부(123)는, 상기 혼합부(122)와 연통되는 그 도면상 하단에서 상기 인출파이프와 연결되는 그 도면상 상단을 향하 여 냉매의 유동방향에 대하여 기설정된 각도만큼 경사지게 각각 방사상으로 연장되도록 형성된다.

다음으로 본 발명에 의한 분배기의 실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 분배기의 실시예에 의하여 냉매가 분배되는 과정을 보인 단면도이다.

이를 참조하면, 먼저 모세관에서 팽창된 냉매가 인입파이프를 통하여 인입유로(111)로 전달된다. 이때 상기 인입유로(111)로 전달되는 냉매의 대부분은 액상(도면상 실선으로 표시)이지만, 냉매의 일부는 기상(도면상 점선으로 표시)으로 상기 인입유로(111)에 전달된다. 또한 액상 냉매와 기상 냉매의 비중차에 따른 원심력의 차 등에 의하여 액상 냉매는 주로 분배기 본체(110)의 내면에 인접하는 상기 인입유로(111)의 일부를 유동하고, 기상 냉매는 상기 인입유로(111)의 나머지 부분을 유동하게 될 것이다.

한편 상기 인입유로(111)를 유동하는 액상 및 기상 냉매는 혼합유로(113)로 전달된다. 그리고 상기 혼합유로(113)로 전달된 액상 및 기상 냉매는, 상기 혼합유로(113)를 유동하면서 서로 혼합되어 분배유로(121)로 전달된다. 그런데 상기 혼합유로(113)는, 상술한 바와 같이, 상기 분배유로(121)에 비하여 상대적으로 유동단면적이 감소된다. 따라서 상기 혼합유로(113)를 유동하면서 액상 및 기상 냉매가 서로 혼합된 상태로 분배유로(121)로 전달된다.

그리고 상기 분배유로(121)로 전달된 액상 및 기상 냉매는, 상기 혼합유로(113)에 비하여 상대적으로 큰 유동단면적을 가지는 상기 분배유로(121)의 혼합부(122)에서 재혼합된다. 이와 같이 상기 혼합부(122)에서 재혼합된 액상 및 기상 냉매는 상기 분배유로(121)의 분배부(123)를 통하여 상기 분배부(123)에 연결된 인출파이프로 전달된다.

다음으로 상기 인출파이프를 유동하는 냉매는 상기 인출파이프에 연결된 증발기의 튜브로 전달된다. 그리고 상기 증발기로 전달된 냉매가 압축기-응축기-모세관-분배기-증발기를 순환함으로써, 냉매사이클이 구동되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

상술한 실시예에서는, 상기 혼합유로를 형성하는 구성요소를 유동간섭부라고 명명하였으나, 그 명칭이 유동간섭부에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 인입유로로 유입되는 냉매의 인입방향을 실질적으로 변환시킬 수 있다면, 다른 명칭, 예를 들면, 방향변환부라 명명되어도 실질적으로는 동일한 구성요소일 것이다.

또한 상술한 실시예에서는, 상기 인입유로와 마주보는 상기 유동간섭부의 일면이 라운딩처리되지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉 상기 인입유로와 마주보는 상기 유동간섭부의 일면은 상기 인입유로를 유동하는 냉매의 유동방향에 직교될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 분배기에 의하면 액상 냉매와 기상 냉매가 고르게 혼합된다. 따라서 증발기를 구성하는 다수개의 튜브에 액상 냉매와 기상 냉매가 고르게 혼합된 상태로 전달됨으로써, 실질적으로 냉동사이클의 효율이 증진되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 냉동사이클을 보인 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 분배기의 실시예를 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예를 분해하여 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 분배기의 실시예에 의하여 냉매가 분배되는 과정을 보인 단면도.

Claims (11)

1. 인입파이프로부터 인입된 액상 및 기상 냉매가 유동하는 인입유로;

   상기 인입유로를 유동한 냉매를 다수개의 인출파이프로 분배하는 분배유로; 및

   상기 분배유로에 인접하는 상기 인입유로의 하류측 일부분의 유동단면적이 상기 인입유로의 다른 부분에 비하여 상대적으로 감소되어, 상기 인입유로를 유동하는 액상 및 기상 냉매가 상기 인입파이프로부터의 인입방향과 동일한 방향으로 상기 인입유로 유동되는 것을 간섭하는 유동간섭부를 포함하며,

   상기 인입유로의 하류측과 마주보는 상기 유동간섭부의 일면은 라운딩 처리되는 것을 특징으로 하는 분배기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유동간섭부는 상기 분배유로에 인접하는 상기 인입유로의 하류측에서 상기 인입유로의 내주면에 돌출되어 형성되는 분배기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 인입유로에 비하여 작은 유동단면적을 가지고, 상기 인입유로를 유동한 액상 및 기상 냉매를 혼합하여 상기 분배유로로 안내하는 혼합유로를 더 포함하는 분배기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 분배유로는,

   상기 혼압유로와 연통되고, 상기 혼합유로에 비하여 상대적으로 큰 유동단면적을 가지는 혼합부; 및

   상기 혼합부에 각각 연통되고, 상기 인출파이프와 연결되는 다수개의 분배부; 를 포함하는 분배기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 혼합부와 연통되는 상기 분배부의 일단은 상기 혼합부의 중심을 기준으로 기설정된 각도만큼 서로 이격되고,

   상기 분배부는, 상기 혼합부와 연통되는 상기 분배부의 일단에서 상기 인출파이프와 연결되는 상기 분배부의 타단을 향하여 냉매의 유동방향에 대하여 기설정된 각도만큼 경사지게 각각 방사상으로 연장되도록 형성되는 분배기.
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