KR101552087B1 - 열교환기 성능 시험장치 - Google Patents

열교환기 성능 시험장치 Download PDF

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KR101552087B1
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이선재
최정운
박성남
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에이치엔씨 시스템(주)
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Abstract

본 발명은 공기중에 함유된 열량을 측정하는 열량측정장치(T)와 유기적으로 연결된 시험대상물(C)의 열교환 성능을 측정하기 위한 열교환기 성능 시험장치에 관한 것으로서, 시험대상물(C)의 출구(C2)와 연결되어 냉매가 경유하는 냉매경유부(11) 및 그 냉매경유부(11)와 열교환하기 위한 것으로서 항온수가 경유하는 항온수경유부(16)로 구성된 제어형열교환기(10)와; 항온수경유부(16)의 입구와 출구사이에 설치되는 항온수조(20)와; 항온수경유부(16)를 연결하는 라인에 설치되는 항온수펌프(30)와; 냉매경유부(11)의 출구와 연결되는 것으로서 냉매를 액화시키는 수액기(liquid receiver)(40)와; 수액기(40)의 출구와 연결되는 것으로서, 냉매의 유량제어가 가능한 제어형냉매펌프(50)와; 제어형냉매펌프(50)의 출구와 시험대상물(C)의 입구(C1) 사이에 연결되는 히터(60)와; 시험대상물(C)의 입구(C1)의 온도를 측정하는 제1온도센서(70)와; 시험대상물(C)의 출구(C2)의 온도를 측정하는 제2온도센서(73)와; 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 온도를 측정하는 제3온도센서(76)와; 시험대상물(C)의 입구(C1)의 압력을 측정하는 제1압력센서(80)와; 시험대상물(C)의 출구(C2)의 압력을 측정하는 제2압력센서(83)와; 상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 압력을 측정하는 제3압력센서(86);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 성능 시험장치{A heat exchanger performance test apparatus for airconditioner}
본 발명은 열교환기 성능 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어컨이나 냉장고에 적용되는 열교환기의 열교환 성능을 객관적으로 시험하기 위한 열교환기 성능 시험장치에 관한 것이다.
공기조화기, 예를 들면 에어컨이나 냉난방기와 같은 공기조화기는 는 냉방 또는 난방을 하기 위한 최근 많은 주택에 보급되어 사용되고 있다. 이러한 공기조화기의 성능은 열교환기의 열교환 성능에 따라 정해지는데, 공기조화기 제조업체에서는 열교환 성능을 높이기 위하여 구조를 개선하는 등의 노력을 경주하고 있다.
그런데 열교환기의 열교환성능은 눈에 보이는 것이 아니기 때문에, 업체에서는 개선 및 개발하고자 하는 공기조화기의 열교환 성능을 객관적으로 측정하기 위한 장치의 필요성을 절감하고 있는 실정이다. 이에 본 출원인은 열교환기의 성능을 측정할 수 있는 열교환기 성능 시험장치를 개발한 바 있으며, 이러한 기술이 선행기술 10-0925776에 공기조화기의 열교환 성능 측정시스템이란 명칭으로 개시되어 있다. 여기서 열교환기의 성능을 시험하기 위하여, 그 열교환기로 콤프레셔를 이용하여 설정된 양의 냉매를 공급하였다.
그런데 콤프레셔는 냉매를 공급하기 위한 피스톤을 사용하는데, 이때 피스톤의 원할한 왕복 작동을 위하여 윤활유가 채용된다. 따라서 콤프레셔에 의하여 이송되는 냉매에는 윤활유가 함유되고, 정확한 유량의 냉매를 공급하기가 어려웠다. 또한 콤프레셔는 피스톤이 작동됨에 따라 맥동이 발생되고, 이러한 맥동에 의한 유량 변화의 보정작업이 요구되어 결과적으로 정확한 유량의 냉매를 공급하기가 매우 어려웠다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 공기중에 함유된 열량을 측정하는 열량측정장치(T)와 대향되게 독립적으로 배치된 시험대상물(C)에 적용되는 것으로서, 특정 열교환 능력을 가지도록 설계된 시험대상물(C)로 설정된 유량의 냉매를 공급하였을 때의 흡열/방열 열교환 능력과, 열량측정장치(T)에서 실제로 측정되는 열교환 능력을 비교할 수 있도록 하기 위한 열교환기 성능 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열교환기 성능 시험장치는, 공기를 강제로 경유시킨 후 회수함으로서 그 회수된 공기중의 열량을 측정하는 열량측정장치(T)에 대향되게 독립적으로 배치된 시험대상물(C)의 열교환 성능을 측정하기 위한 것으로서, 상기 시험대상물(C)의 출구(C2)와 연결되어 냉매가 경유하는 냉매경유부(11) 및 그 냉매경유부(11)와 열교환하기 위한 것으로서 항온수가 경유하는 항온수경유부(16)로 구성된 제어형열교환기(10); 상기 항온수경유부(16)의 입구와 출구사이에 설치되는 항온수조(20); 상기 항온수경유부(16)를 연결하는 라인에 설치되는 항온수펌프(30); 상기 냉매경유부(11)의 출구와 연결되는 것으로서 냉매를 액화시키는 수액기(liquid receiver)(40); 상기 수액기(40)의 출구와 연결되는 것으로서, 냉매의 유량제어가 가능한 제어형냉매펌프(50); 상기 제어형냉매펌프(50)의 출구와 시험대상물(C)의 입구(C1) 사이에 연결되는 히터(60); 상기 시험대상물(C)의 입구(C1)의 온도를 측정하는 제1온도센서(70); 상기 시험대상물(C)의 출구(C2)의 온도를 측정하는 제2온도센서(73); 상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 온도를 측정하는 제3온도센서(76); 상기 시험대상물(C)의 입구(C1)의 압력을 측정하는 제1압력센서(80); 상기 시험대상물(C)의 출구(C2)의 압력을 측정하는 제2압력센서(83); 상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 압력을 측정하는 제3압력센서(86);들를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서. 상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 라인에 설치되는 것으로서 유량제어된 냉매유량을 측정하기 위한 유량계(90)를 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어형열교환기(10)는, 상부의 캐링바아(carring bar)와 하부의 가이드바아(guide bar) 사이에 연결된 얇고 주름진 여러장의 전열판이 프레임 사이에서 배치된 구조를 가지며, 각각의 전열판에는 교번으로 상기 시험대상물(C)을 경유하는 냉매와, 상기 항온수조(20)를 경유한 항온수가 경유하는 판형열교환기이다.
본 발명에 있어서, 상기 제어형냉매펌프(50)는, 회전되는 기어의 RPM을 제어하여 이송되는 냉매의 유량을 제어할 수 있는 기어펌프이다.
본 발명의 열교환기 성능 시험장치는, 공기중에 함유된 열량을 측정하는 열량측정장치(T)와 대향되게 독립적으로 배치된 시험대상물(C)에 적용되어, 특정 열교환 능력을 가지도록 설계된 시험대상물(C)로 설정된 유량의 냉매를 공급하였을 때의 흡열/방열 열교환 능력과, 열량측정장치(T)에서 실제로 측정되는 열교환 능력을 비교할 수 있다.
또한 제어형냉매펌프로 기어펌프를 사용함으로써, 냉매에 오일이 함유되는 것을 근본적으로 방지함과 동시에 맥동 보정의 필요가 없음으로써, 정확한 유량의 냉매를 공급할 수 있어 정확한 열교환 성능을 시험할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 성능 시험장치와 열량측정장치가 시험대상물이 열교환기에 의하여 유기적으로 연결된 것을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 열교환기 성능 시험장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 열교환기 성능 시헝장치에 있어서 응축시험을 설명하기 위한 P-H 선도를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 열교환기 성능 시험장치에 있어서 증발시험을 설명하기 위한 P-H 선도를 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 열교환기 성능 시험장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 성능 시험장치와 열량측정장치가 시험대상물이 열교환기에 의하여 유기적으로 연결된 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 열교환기 성능 시험장치는, 냉장고나 냉난방기와 같은 공기조화기에 적용되는 열교환기(이하, 시험대삼물(C)이라 한다)가 설계된 대로 열교환 성능을 가지는지 여부를 시험하기 위한 것이다. 이러한 열교환기 성능 시험장치는, 공기중에 함유된 열량을 측정하는 열량측정장치(T)와 유기적으로 연결된 시험대상물(C)에 적용되는 것으로서, 시험대상물(C)로 설정된 유량의 냉매를 공급하였을 때 가지게 되는 흡열/방열 열교환 능력과, 열량측정장치(T)에서 실제로 측정되는 열교환 능력을 비교할 수 있도록 하기 위한 것이다. 더욱 엄밀히 말하면, 공기를 강제로 경유시킨 후 회수함으로서 그 회수된 공기중의 열량을 측정하는 열량측정장치(T)에 대향되게 시험대상물(C)을 독립적으로 배치하고, 팬(미도시)에 의하여 시험대상물(C)로 공기를 경유시킨 후 회수하여 그 공기에 함유된 열량을 측정하는 열량측정장치(T)와 연계함으로써, 시험대상물(C)이 특정 열교환성능을 가지도록 올바르게 설계되었는지를 알아내는 것이다.
도 2는 도 1의 열교환기 성능 시험장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
삭제
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기 성능 시험장치(100)는, 공기를 강제로 경유시킨 후 회수함으로서 그 회수된 공기중의 열량을 측정하는 열량측정장치(T)에 대향되게 독립적으로 배치된 시험대상물(C)의 열교환 성능을 측정하기 위한 것으로서, 상기 시험대상물(C)의 출구(C2)와 연결되어 냉매가 경유하는 냉매경유부(11) 및 그 냉매경유부(11)와 열교환하기 위한 것으로서 항온수가 경유하는 항온수경유부(16)로 구성된 제어형열교환기(10)와; 항온수경유부(16)의 입구와 출구사이에 설치되는 항온수조(20)와; 항온수경유부(16)를 연결하는 라인에 설치되는 항온수펌프(30)와; 냉매경유부(11)의 출구와 연결되는 것으로서 냉매를 액화시키는 수액기(liquid receiver)(40)와; 수액기(40)의 출구와 연결되는 것으로서, 냉매의 유량제어가 가능한 제어형냉매펌프(50)와; 제어형냉매펌프(50)의 출구와 시험대상물(C)의 입구(C1) 사이에 연결되는 히터(60)와; 시험대상물(C)의 입구(C1)의 온도를 측정하는 제1온도센서(70)와; 시험대상물(C)의 출구(C2)의 온도를 측정하는 제2온도센서(73)와; 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 온도를 측정하는 제3온도센서(76)와; 시험대상물(C)의 입구(C1)의 압력을 측정하는 제1압력센서(80)와; 시험대상물(C)의 출구(C2)의 압력을 측정하는 제2압력센서(83)와; 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 압력을 측정하는 제3압력센서(86);를 포함한다. 이때 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 라인에는 유량제어된 냉매유량을 측정하기 위한 유량계(90)가 설치된다.
시험대상물(C)은 도 1에 도시된 바와 같이, 열량측정장치(T)와 독립적으로 대향되게 배치되어 있다. 이때 열량측정장치(T)는 팬(미도시)으로 공기를 시험대상물(C)을 강제로 경유시킨 후 회수하여 열량을 측정함으로써, 시험대상물(C)의 열교환성능을 측정하며, 이러한 열량측정장치(T)는 예를 들면 본 출원인이 출원한 특허등록번호 10-0925776호에 개시된 것을 사용한다.
제어형열교환기(10)는, 상부의 캐링바아(carring bar)와 하부의 가이드바아(guide bar) 사이에 연결된 얇고 주름진 여러장의 전열판이 프레임 사이에서 배치된 구조를 가지며, 각각의 전열판에는 교번으로 시험대상물(C)을 경유하는 냉매와, 항온수조(20)를 경유한 항온수가 경유하는 판형열교환기이다. 본 실시예에서는 용이한 설명을 위하여, 냉매가 경유하는 부분을 냉매경유부(11)로 정의하고, 항온수가 경유하는 부분을 항온수경유부(16)로 정의하여 설명한다.
항온수조(20)는, 항온수경유부(16)로 공급되는 고온 또는 저온의 항온수를 형성하고, 이때 생성된 특정 온도의 항온수는 시험대상물(C)로부터 냉매경유부(11)를 경유하는 냉매와 열교환이 이루어진다.
항온수펌프(30)는, 항온수조(20)에서 생성된 고온 또는 저온의 항온수를 항온수경유부(16)로 이송시킨다.
상기한 제어형열교환기(10), 항온수조(20) 및 항온수펌프(30)에 의하여, 냉애경유부(11)를 경유하는 냉매는 항온수경유부(16)를 경유하는 특정 온도의 항온수와 열교환이 이루어지므로, 시험대상물(C)의 응측/등발시험시 냉매의 압력을 설정된 값으로 가변할 수 있다.
수액기(40)는, 제어형열교환기(10)의 냉매경유부(11)를 경유한 냉매를 임시로 저장함으로써 액상 냉매만 공급시킨다.
제어형냉매펌프(50)는, 수액기(40)를 경유한 냉매를 이송함과 동시에 냄애 유량을 제어한다. 이때 제어형냉매펌프(50)는 종래의 콤프레셔와는 달리 피스톤을 사용하지 않는 기어펌프를 이용하며, 더욱 바람직하게는 마그네틱 기어펌프를 사용한다. 기어펌프는 회전되는 기어의 RPM을 제어하여 이송되는 냉매의 유량을 제어할 수 있다. 이러한 제어형냉매펌프(50)는 피스톤의 원활한 동작을 위한 윤활유를 사용하지 않으므로 이송되는 냉매에 윤활유가 함유되지 않게 된다. 또한 냉매 이송이 회전되는 기어에 의하여 이루어지므로 기존의 콤프레셔와는 달리 맥동이 발생되지 않아 그 맥동을 보정하기 위한 별도의 보정작업이 요구되지 않는다. 즉 제어형냉매펌프(50)에 의하여 냉매의 유량 제어를 정확히 할 수 있고, 따라서 사용자가 구현하고자 하는 시험 조건을 인위적으로 만들 수 있다.
히터(60)는, 제어형냉매펌프를 경유한 냉매를 설정온도 또는 설정건도로 제어한다.
제1온도센서(70)는 시험대상물(C)의 입구(C1)와 연결된 라인에 설치되어 그 입구(C1)를 경유하는 냉매의 온도를 측정하고, 제2온도센서(73)는 시험대상물(C)의 출구(C2)와 연결된 라인에 설치되어 그 입구(C1)를 경유하는 냉매의 온도를 측정하며, 제3온도센서(76)는 제어형냉매펌프(50)와 히터(60)를 연결되는 라인에 설치되어 히터(60) 입구측을 경유하는 냉매의 온도를 측정한다.
제1압력센서(80)는 시험대상물(C)의 입구(C1)와 연결된 라인에 설치되어 그 입구(C1)의 압력을 측정하고, 제2압력센서(83)는 시험대상물(C)의 출구(C2)와 연결된 라인에 설치되어 그 출구(C2)의 압력을 측정하며, 제3압력센서(86)는 제어형냉매펌프(50)와 히터(60)를 연결하는 라인에 설치되어 히터(60) 입구측을 경유하는 냉매의 압력을 측정한다.
다음 상기한 열교환기 성능 시험장치용 냉매공급장치의 동작을 설명한다.
(1) 시험대상물의 응축시험을 할 경우,
도 3은 도 2의 열교환기 성능 시헝장치에 있어서 응축시험을 설명하기 위한 P-H 선도를 도시한 도면이다.
응축시험을 위하여, 시험대상물(C)의 일측에서 열량측정장치(T)의 팬(미도시)을 작동시켜 공기를 시험대상물(C)을 경유케 한후 회수함으로써 시험대상물(C)의 열량을 측정한다. 이때 시험대상물(C)이 설계한 대로 열교환 성능을 가지는지 시험하기 위하여, 냉매를 시험대상물(C), 제어형열교환기(10)의 냉매경유부(11), 수액기(40), 제어형냉매펌프(50) 및 히터(60)를 순환시켜 시험대상물(C)에서 연속적인 응축이 이루어지게 한다.
한편 시험대상물(C)의 열교환 성능은, 입구(C1)에서의 엔탈피와 출구(C2)에서의 엔탈피 차이와, 시험대상물(C)을 경유하는 냉매의 유량에 의하여 결정된다. 그런데 엔탈피는 냉매의 온도 및 압력 조건 모두에 종속되기 때문에, 엔탈피 차이를 구하기 위하여 시험대상물 입구(C1) 및 출구(C2)에서의 온도와 압력을 구하여야 한다.
이를 P-H 선도를 이용하여 상세히 설명하면, ⓐ는 시험대상물(C)의 입구(C1)/히터(60)의 출구, ⓑ는 시험대상물(C2)의 출구(C2)/제어형열교환기(10)의 입구, ⓒ는 제어형열교환기의 출구/제어형냉매펌프(50)의 입구, ⓓ 제어형냉매펌프(50)의 출구/히터(60)의 입구를 의미하고, 냉매는 ⓐⓑⓒⓓ를 순환하는 싸이클을 이루면서 응축시험이 진행된다.
시험대상물(C)로 이송되는 냉매 유량에 따른 열교환 성능을 계산하기 위하여, 먼저 제1온도센서(70) 및 제1압력센서(80)는 시험대상물 입구(C1)에서의 기준온도(ST)와 기준압력(SP)을 측정하고, 제2온도센서(73) 및 제2압력센서(83)는 시험대상물 출구(C2)에서의 냉매 최종온도(LT) 및 최종압력(LP)을 측정한다.
냉매가 시험대상물(C)을 경유함에 따라 냉매의 엔탈피와 압력이 낮아진다(ⓐⓑ 구간 참조).
냉매의 압력을 ⓐ 에서의 기준압력(SP)으로 맞추기 위하여, 항온수조(20)에서 생성된 고온수를 항온수펌프(30)를 이용하여 필요한 유량만큼 항온수경유부(16)로 흘려보내 냉매경유부(11)를 경유하는 냉매와 열교환시킨다. 그러면 냉매는 열을 흡수하면서 압력이 어느정도 높아진다(ⓑⓒ 구간 참조).
여기서, 항온수조(20)에서 고온수는 항온수조 자체의 히터와 냉각기에 의하여 형성되고, 냉매의 일정 압력을 맞추기 위하여 항온수펌프(30)를 이용하여 고온수 유량을 제어한다.
이때 냉매경유부(11)를 경유한 냉매는 제어형열교환기(10) 내부에서 고온수와의 열교환에 의해서 미량의 냉매가스가 발생될 수 있다. 이러한 냉매가스를 공급하지 않기 위하여 수액기(40)를 경유시킨다.
제어형냉매펌프(50)가 냉매를 이송하면 냉매의 입력이 좀더 올라가 기준압력(SP)이 된다(ⓒⓓ 구간 참조). 이때 제어형냉매펌프(50)는 유량 제어를 통하여 설정된 유량만큼의 냉매가 이송되도록 하고, 설정된 유량은 유량계(90)를 통하여 확인한다.
한편 제어형냉매펌프(50)를 경유한 냉매의 압력은 기준압력(P1) 조건을 충족하고 있으나 온도는 낮아진 상태이다. 따라서 냉매의 온도를 기준온도(SP)가 되도록 하기 위하여 히터(60)는 냉매를 가열한다(ⓓⓐ 구간 참조). 여기서, 히터(60)에서 소모되는 전력량을 통하여 냉매의 온도를 높인다.
이와 같이, 응축시험시 시험대상물(C)의 입구(C1)와 출구(C2)에서의 엔탈피는 입구(C1)와 출구(C2)의 냉매 온도 및 압력에 의하여 정해진다. 냉매유량은 제어형냉매펌프(50)를 통하여 이송되어 시험대상물(C)로 공급되어지는 냉매의 유량을 측정하는 유량계(90)의 값으로 정해진다. 그리고 시험대상물(C)의 열교환 성능은 입구(C1)에서의 엔탈피와 출구(C2)에서의 엔탈피 차이와, 시험대상물(C)을 경유하는 냉매의 유량에 의하여 정하여진다.
(2) 시험대상물의 증발시험을 할 경우,
도 4는 도 2의 열교환기 성능 시험장치에 있어서 증발시험을 설명하기 위한 P-H 선도를 도시한 도면이다.
증발시험을 위하여, 시험대상물(C)의 일측에서 열량측정장치(T)의 팬(미도시)을 작동시켜 공기를 시험대상물(C)을 경유케 한후 회수함으로써 시험대상물(C)의 열량을 측정한다. 이때 시험대상물(C)이 설계한 대로 열교환 성능을 가지는지 시험하기 위하여, 냉매를 시험대상물(C), 제어형열교환기(10)의 냉매경유부(11), 수액기(40), 제어형냉매펌프(50) 및 히터(60)를 순환시켜 시험대상물(C)에서 연속적인 증발이 이루어지게 한다.
한편 시험대상물(C)의 열교환성능은, 입구(C1)에서의 엔탈피와 출구(C2)에서의 엔탈피 차이와, 시험대상물(C)을 경유하는 냉매의 유량에 의하여 결정된다. 그런데 엔탈피는 냉매의 온도/건도 및 압력 조건 모두에 종속되기 때문에, 엔탈피 차이를 구하기 위하여 시험대상물 입구(C1)의 건도와 압력, 출구(C2)에서의 온도 및 압력을 구하여야 한다.
이를 P-H 선도를 이용하여 상세히 설명하면, ⓐ는 시험대상물(C)의 입구(C1)/히터(60)의 출구, ⓑ는 시험대상물(C2)의 출구(C2)/제어형열교환기(10)의 입구, ⓒ는 제어형열교환기의 출구/제어형냉매펌프(50)의 입구, ⓓ 제어형냉매펌프(50)의 출구/히터(60)의 입구를 의미하고, 냉매는 ⓐⓑⓒⓓ를 순환하는 싸이클을 이루면서 증발시험이 진행된다.
시험대상물(C)로 이송되는 냉매 유량에 따른 열교환 성능을 계산하기 위하여, 먼저 제3온도센서(76)와 제3압력센서(86)의 상태점에서 히터(60)에 일정한 전력량을 주어 시험대상물 입구(C1)에서의 냉매 기준건도(SQ)를 구하고, 제1압력센서(80)는 시험대상물 입구(C1)에서의 냉매 기준압력(SP)을 측정하며, 제2온도센서(73) 및 제2압력센서(83)는 시험대상물 출구(C2)에서의 냉매 최종온도(LT) 및 최종압력(LP)을 측정한다.
냉매가 시험대상물(C)을 경유함에 따라 냉매의 엔탈피는 높아지고 압력은 낮아진다(ⓐⓑ 구간 참조).
냉매의 압력을 ⓐ 에서의 기준압력(SP)으로 맞추기 위하여, 항온수조(20)에서 생성된 냉수를 항온수펌프(30)를 이용하여 필요한 유량만큼 항온수경유부(16)로 흘려보내 냉매경유부(11)를 경유하는 냉매와 열교환시킨다. 그러면 냉매는 열을 방출하면서 압력이 어느 정도 낮아지면서 온도도 낮아진다(ⓑⓒ 구간 참조).
여기서, 항온수조(20)에서 냉수는 항온수조 자체의 냉각기와 히터에 의하여 형성되고, 냉매의 일정 압력을 맞추기 위하여 항온수펌프(30)를 이용하여 냉수 유량을 제어한다.
이때 냉매경유부(11)를 경유한 냉매는 제어형열교환기(10) 내부에서 냉매가스가 일부 포함되어 있을 수 있다. 이러한 냉매가스를 공급하지 않기 위하여 수액기(40)를 경유시킨다.
제어형냉매펌프(50)가 냉매를 이송하면 냉매의 입력이 올라가 시험대상물(C)의 입구압력(P1)이 된다 (ⓒⓓ 구간 참조). 이때 제어형냉매펌프(50)는 유량 제어를 통하여 설정된 유량만큼의 냉매가 이송되도록 하고, 설정된 유량은 유량계(90)를 통하여 확인한다.
한편 제어형냉매펌프(50)를 경유한 냉매의 압력은 입구압력(P1)의 포화온도 보다 낮은 과냉각 상태이다. 따라서 냉매의 건도가 기준건도(SQ)가 되도록 하기 위하여 히터(60)는 냉매를 가열한다(ⓓⓐ 구간 참조). 여기서, 히터(60)에서 소모되는 전력량을 통하여 냉매의 건도를 계산한다.
이와 같이, 증발시험시 시험대상물의 입구(C1) 엔탈피는 냉매의 건도 및 압력에 정해지고, 출구(C2) 엔탈피는 냉매의 온도 및 압력에 정해진다. 냉매유량은 제어형냉매펌프(50)를 통하여 이송되어 시험대상물(C)로 공급되어지는 냉매의 유량을 측정하는 유량계(90)의 값으로 정해진다. 그리고 시험대상물(C)의 열교환 성능은 입구(C1)에서의 엔탈피와 출구(C2)에서의 엔탈피 차이와, 시험대상물(C)을 경유하는 냉매의 유량에 의하여 정하여진다.
이와 같이, 본 발명에 따른 열교환기 성능 시험장치는, 공기중에 함유된 열량을 측정하는 열량측정장치(T)와 대향되게 독립적으로 배치된 시험대상물(C)에 적용되어, 특정 열교환 능력을 가지도록 설계된 시험대상물(C)로 설정된 유량의 냉매를 공급하였을 때의 흡열/방열 열교환 능력과, 열량측정장치(T)에서 실제로 측정되는 열교환 능력을 비교할 수 있다.
또한 제어형냉매펌프(50)로 기어펌프를 사용함으로써, 냉매에 오일이 함유되는 것을 근본적으로 방지함과 동시에 맥동 보정의 필요가 없음으로써, 정확한 유량의 냉매를 공급할 수 있어 정확한 열교환 성능을 시험할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 ... 제어형열교환기 11 ... 냉매경유부
16 ... 항온수경유부 20 ... 항온수조
30 ... 항온수펌프 40 ... 수액기
50 ... 제어형냉매펌프 60 ... 히터
70 ... 제1온도센서 73 ... 제2온도센서
76 ... 제3온도센서 80 ... 제1압력센서
83 ... 제2압력센서 86 ... 제3온도센서
90 ... 유량계

Claims (4)

  1. 공기를 강제로 경유시킨 후 회수함으로서 그 회수된 공기중의 열량을 측정하는 열량측정장치(T)에 대향되게 독립적으로 배치된 시험대상물(C)의 열교환 성능을 측정하기 위한 것으로서,
    상기 시험대상물(C)의 출구(C2)와 연결되어 냉매가 경유하는 냉매경유부(11) 및 그 냉매경유부(11)와 열교환하기 위한 것으로서 항온수가 경유하는 항온수경유부(16)로 구성된 제어형열교환기(10);
    상기 항온수경유부(16)의 입구와 출구사이에 설치되는 항온수조(20);
    상기 항온수경유부(16)를 연결하는 라인에 설치되는 항온수펌프(30);
    상기 냉매경유부(11)의 출구와 연결되는 것으로서 냉매를 액화시키는 수액기(liquid receiver)(40);
    상기 수액기(40)의 출구와 연결되는 것으로서, 냉매의 유량제어가 가능한 제어형냉매펌프(50);
    상기 제어형냉매펌프(50)의 출구와 시험대상물(C)의 입구(C1) 사이에 연결되는 히터(60);
    상기 시험대상물(C)의 입구(C1)의 온도를 측정하는 제1온도센서(70);
    상기 시험대상물(C)의 출구(C2)의 온도를 측정하는 제2온도센서(73);
    상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 온도를 측정하는 제3온도센서(76);
    상기 시험대상물(C)의 입구(C1)의 압력을 측정하는 제1압력센서(80);
    상기 시험대상물(C)의 출구(C2)의 압력을 측정하는 제2압력센서(83);
    상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 압력을 측정하는 제3압력센서(86);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 성능 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어형냉매펌프(50)와 히터(60) 사이의 라인에 설치되는 것으로서 유량제어된 냉매유량을 측정하기 위한 유량계(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 성능 시험장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어형열교환기(10)는,
    상부의 캐링바아(carring bar)와 하부의 가이드바아(guide bar) 사이에 연결된 얇고 주름진 여러장의 전열판이 프레임 사이에서 배치된 구조를 가지며, 각각의 전열판에는 교번으로 상기 시험대상물(C)을 경유하는 냉매와, 상기 항온수조(20)를 경유한 항온수가 경유하는 판형열교환기인 것을 특징으로 하는 열교환기 성능 시험장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어형냉매펌프(50)는,
    회전되는 기어의 RPM을 제어하여 이송되는 냉매의 유량을 제어할 수 있는 기어펌프인 것을 특징으로 하는 열교환기 성능 시험장치.
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