KR101864279B1 - 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관 - Google Patents

냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관에 관한 것으로서, 특히, 일측 유입단으로 유입된 냉매를 적어도 2이상의 냉매 분배 포트로 분배하도록 구비된 냉매 분배부와, 상기 냉매 분배부의 상기 일측 유입단에 선단부가 결합되기 전 상기 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부를 가지고, 냉매를 상기 냉매 분배부 측으로 전달하는 냉매 연결배관을 포함하고, 상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에는, 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하여 상기 냉매 분배부로 공급하는 2상냉매 혼합부가 삽입 형성되어, 2상 냉매를 균일하게 혼합하여 냉매 분배부로 공급되므로 냉매 분배 효율을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관{Coolant distributor and Connecting tube for coolant distributor}
본 발명은 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉매가 냉매 분배부로 공급되기 전에 기상 및 액상 냉매의 2상 냉매가 균일하게 혼합되어 분배 공급되도록 하는 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창밸브와 증발기가 냉매관으로 연결되어 폐회로를 형성하는 냉동사이클에서 냉매가 기화 또는 액화될 때 발생하는 기화열 및 액화열을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 냉동사이클을 도시한 개략도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 냉매 분배기 및 냉매 연결 배관의 냉매 흐름도를 나타낸 단면도이다.
이러한 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이 저온/저압의 기체 냉매를 고온/고압으로 압축하는 압축기(10)와, 이 압축기(10)에서 공급되는 고온/고압의 기체 냉매를 공기 중에 방열하여 액체화시키는 실외 열교환기(응축기)(20)와, 이 실외 열교환기에서 공급받은 중온고압의 액체를 감압하여 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(30)와, 팽창밸브(30)의 냉매를 분배하기 위한 냉매 분배기(50)와, 냉매 분배기(50)에서 분배된 저온/저압의 냉매를 각 패스별로 공급받아 외부의 열을 흡수하여 증발시키는 실내 열교환기(증발기)(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 냉매 분배기(50)는, 냉매 연결 배관(31)에 의하여 팽창밸브(30)와 연결되어 냉매를 공급받는데, 냉매 연결 배관(31)은, 공기조화기 본체 공간의 협소 및 제품의 대형화를 방지하기 위하여 필연적으로 절곡부(32)를 형성하는 문제점이 있다.
절곡부(32)가 형성되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창밸브(30)로부터 공급된 기상 냉매 및 액상 냉매의 혼합된 2상 냉매가 절곡부(32)를 지나면서 관성력에 의하여 액상 냉매는 절곡 방향의 바깥쪽으로 편중되고, 기상 냉매는 절곡부(32)의 안쪽으로 편중되어 분리되는 현상이 발생한다.
이와 같이 2상 냉매가 분리 및 편중되어 냉매 분배기(50)로 공급되면 불균일 냉매를 분배하게 되어 냉매 분배기로서의 기능이 저하됨은 물론 실내 열교환기(40)의 열교환 성능을 저하시키는 문제로 이어지게 된다.
한편, 공개실용신안공보 제20-2009-0001725호(이하, '선행기술 1'이라 함)는 불균일 냉매 분배 현상을 해소하기 위하여, 몸체와, 몸체의 내부에 삽입되며 다수의 제1통공이 형성된 박막의 디스크부재와, 몸체의 일단에 배치되고 디스크부재의 다수의 제1통공과 마주보도록 마련된 제2통공이 형성된 박막의 커버부재를 구비한 냉매 분배기를 개시하고 있고, 공개특허공보 제10-1998-0066170호(이하, '선행기술 2'라 함)는 실내측 열교환기의 냉매 인입부에 냉매가 확산되면서 다수의 분배관으로 분산되도록 분배기 본체의 중앙 부분에 위치되고, 브라켓으로 고정된 저항구를 포함하는 냉매 분배기를 개시하고 있다.
그러나, 개시된 선행기술 1 및 2는, 모두 냉매 분배기 내부에 균일 분배를 위한 구조물이 배치되도록 되어 있는 바, 냉매 분배기 자체의 구성이 복잡해짐은 물론 경우에 따라서는 부피가 증가하는 문제점이 있다.
미설명 도면부호 11은 압축기-응축기 연결배관이고, 21은 응축기-팽창밸브 연결배관이며, 41은 증발기-압축기 연결배관이다.
1. 공개실용신안공보 제20-2009-0001725호 2. 공개특허공보 제10-1998-0066170호
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉매가 냉매 분배부로 유입되기 전 절곡된 절곡부가 형성된 냉매 연결배관의 내부에 2상 냉매를 균일하게 혼합하여 분배 공급하는 2상냉매 혼합부가 구비된 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치의 바람직한 일실시예는, 일측 유입단으로 유입된 냉매를 적어도 2이상의 냉매 분배 포트로 분배하도록 구비된 냉매 분배부와, 상기 냉매 분배부의 상기 일측 유입단에 선단부가 결합되기 전 상기 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부를 가지고, 냉매를 상기 냉매 분배부 측으로 전달하는 냉매 연결배관을 포함하고, 상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에는, 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하여 상기 냉매 분배부로 공급하는 2상냉매 혼합부가 삽입 형성된다.
여기서, 상기 2상냉매 혼합부는, 상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입 배치되되, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재일 수 있다.
또한, 상기 절곡부를 통과하여 상기 2상냉매 혼합부로 유입된 냉매는, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부 사이에서 상기 나선부재가 차지하는 공간 이외의 공간에 해당하는 나선유로를 형성하면서 통과할 수 있다.
또한, 상기 2상냉매 혼합부는, 상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입되되, 상기 냉매 연결배관의 중심을 관통하는 관통부 및 나선형의 외주면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 절곡부를 통과하여 상기 2상냉매 혼합부로 유입된 냉매는, 상기 관통부 및 상기 냉매 연결배관의 내주면과 상기 나선형의 외주면 사이로 통과할 수 있다.
또한, 상기 나선형의 외주면은, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 관통부는, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 형성된 내부홀일 수 있다.
또한, 상기 나선부재의 외경은, 각각 상기 냉매 연결배관 내경을 D라고 할 때, 0.4D이하일 수 있다.
또한, 상기 나선부재의 나선각은, 상기 2상 냉매의 유동방향에 대하여 10° 내지 80°로 설정될 수 있다.
또한, 상기 나선부재의 나선각은, 상기 절곡부의 절곡 각도가 직각인 경우 45°로 설정되고, 상기 절곡부의 절곡 각도가 둔각인 경우 45° 미만으로 설정되며, 상기 절곡부의 절곡 각도가 예각인 경우 45°를 초과하도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 바람직한 일실시예는, 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부와 상기 냉매 분배부와 연결되는 선단부 사이에 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하도록 삽입되되, 상기 절곡부로부터 선단부 사이에서 나선유로를 형성하도록 배치된 2상냉매 혼합부를 포함한다.
여기서, 상기 2상냉매 혼합부는, 상기 절곡부로부터 상기 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재일 수 있다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 다른 실시예는, 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부와 상기 냉매 분배부와 연결되는 선단부 사이에 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하도록 삽입되되, 상기 2상 냉매가 중심을 관통하는 관통부 및 나선형의 외주면이 형성된 2상냉매 혼합부를 포함한다.
여기서, 상기 나선형의 외주면은, 상기 절곡부로부터 상기 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 형성된 외부면일 수 있다.
또한, 상기 관통부는, 상기 절곡부로부터 상기 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 형성된 내부홀일 수 있다.
또한, 상기 나선부재의 외경은, 각각 상기 냉매 연결배관 내경을 D라고 할 때, 0.4D이하일 수 있다.
또한, 상기 나선부재의 나선각은, 상기 2상 냉매의 유동방향에 대하여 10° 내지 80°로 설정될 수 있다.
또한, 상기 나선부재의 나선각은, 상기 절곡부의 절곡 각도가 직각인 경우 45°로 설정되고, 상기 절곡부의 절곡 각도가 둔각인 경우 45° 미만으로 설정되며, 상기 절곡부의 절곡 각도가 예각인 경우 45°를 초과하도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관에 따르면 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 기상 냉매 및 액상 냉매로 이루어진 2상 냉매를 냉매 분배기에 공급되기 전에 균일하게 혼합하도록 구성됨으로써 냉매 분배 장치의 부피가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 절곡부로부터 냉매 분배부에 연결되는 냉매 연결배관의 선단부에 삽입 고정 설치하면 되는 구조이므로 그 조립 및 설치가 용이한 효과를 가진다.
셋째, 절곡부의 절곡 각도 및 절곡부와 냉매 분배부에 연결되는 선단부 사이의 길이에 따라 나선부재가 형성하는 나선각을 설정하여 조립할 수 있으므로 냉매 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 일반적인 공기조화기의 냉동사이클을 도시한 개략도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 냉매 분배기 및 냉매 연결 배관의 냉매 흐름도를 나타낸 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 바람직한 일실시예를 나타낸 부분 단면도 및 2상냉매 혼합부를 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 다른 실시예를 나타낸 부분 단면도 및 2상냉매 혼합부를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 3의 냉매 흐름도를 나타낸 부분 단면도이고,
도 6은 도 4의 냉매 흐름도를 나타낸 부분 단면도이며,
도 7a 및 도 7b는 절곡부의 절곡 각도에 따른 나선부재의 나선각 변화량을 나타낸 예이며,
도 8은 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관을 이용한 냉매 균질도 측정 시험도이고,
도 9는 도 8의 시험 결과를 냉매 분배 포트별로 분배도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 바람직한 일실시예를 나타낸 부분 단면도 및 2상냉매 혼합부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 다른 실시예를 나타낸 부분 단면도 및 2상냉매 혼합부를 나타낸 사시도이다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관(131)은, 다름 아닌 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 실시예들(100A,100B)의 일 구성에 해당하므로, 이하에서는, 특별히 구분지어 설명하지 않고, 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 실시예들(100A,100B)의 설명 부분에서 모두 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100,100A)의 바람직한 일실시예는, 도 3에 참조된 바와 같이, 일측 유입단(153)으로 유입된 냉매를 적어도 2이상의 냉매 분배 포트(151)로 분배하도록 구비된 냉매 분배부(150)와, 냉매 분배부(150)의 일측 유입단(153)에 선단부가 결합되기 전 냉매 분배부(150) 측으로 절곡된 절곡부(132)를 가진 냉매 연결배관(131)을 포함한다.
여기서, 냉매 분배부(150)는, 일측에는 냉매 연결배관(131)의 선단부가 연결되어 냉매가 공급되는 일측 유입단(153)이 형성되고, 타측에는 복수개의 냉매 분배 포트(151)가 형성되어 미도시의 분배기-실내 열교환기 연결배관의 일단이 연결된다.
냉매 분배부(150)의 내부에는, 단일의 일측 유입단(153)으로 공급된 냉매가 복수개의 냉매 분배 포트(151)에 정량으로 분배되도록 하는 냉매 분배 구조물이 구비된다. 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100,100A)의 바람직한 일실시예에서는, 기상 냉매 및 액상 냉매로 이루어진 2상 냉매를 균일 분배하여 혼합하는 구조가 냉매 분배부(150)가 아닌 냉매 연결배관(131)에 구비되는 바, 여기서는 냉매 분배 구조물의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100,100A)의 바람직한 일실시예는, 냉매 연결배관(131)의 선단부와 절곡부(132) 사이에, 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하여 냉매 분배부(150)로 공급하는 2상냉매 혼합부(190,290)가 형성될 수 있다.
여기서는, 냉매 연결배관(131)에 절곡부(132)가 형성된 경우를 전제한다. 이는 절곡부(132)를 통과한 냉매의 냉매 연결배관(131) 내부에서의 흐름을 관찰할 경우, 절곡 방향의 반대 방향으로는 질량이 큰 액상 냉매가 기상 냉매에 비하여 상대적으로 많은 양이 편중되게 되고, 절곡 방향으로는 질량이 작은 기상 냉매가 액상 냉매에 비하여 상대적으로 많은 양이 편중되게 되는데, 2상냉매 혼합부(190,290)는 절곡부(132)를 통과한 2상 냉매가 균일하게 분배하도록 하는 구조물이기 때문이다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100,100A)의 바람직한 일실시예에서, 2상냉매 혼합부(190,290)는, 냉매 연결배관(131)의 선단부와 절곡부(132) 사이에 삽입 배치되되, 절곡부(132)로부터 냉매 연결배관(131)의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재(190)일 수 있다.
나선부재(190)의 나선 형상은, 도 3에 참조된 바와 같이, 냉매 연결배관(131)의 절곡부(132)를 통하여 유입된 냉매가 냉매 연결배관(131)의 중심부를 통하여 냉매 분배부(150) 측으로 유동되는 관통부가 형성된 코일 형태로 구비될 수 있다.
도 5는 도 3의 냉매 흐름도를 나타낸 부분 단면도이다.
절곡부(132)를 통과한 냉매 중 액상 냉매의 대부분은, 도 5에 참조된 바와 같이, 관성력에 의하여 냉매 연결배관(131)의 내부에서 외측으로 편중되는 한편 나선부재(190)의 나선 형상을 따라 냉매 분배부(150) 측으로 회전되면서 이동되고, 절곡부(132)를 통과한 냉매 중 기상 냉매의 대부분은 관통부를 따라 냉매 분배부(150) 측으로 직상방 이동되게 된다.
기상 냉매와 액상 냉매는, 절곡부(132)에서 상술한 나선부재(190)를 따라 냉매 분배부(150) 측으로 유동되면서 균일하게 혼합되어 냉매 분배부(150)가 균일하게 혼합된 2상 냉매를 공급받게 되는 것이다.
이와 같은 2상 냉매는 상술한 바와 같이 기상 냉매의 경우 관통부를 따라 냉매 연결배관(131)의 중심부에서 집중되고, 액상 냉매는 나선 형상을 따라 회전되면서 냉매 분배부(150)로 유입되므로, 나선부재(190)에 의한 균일한 냉매 분배가 가능한 이점을 가진다.
여기서, 나선부재(190)의 외주면 중 최외곽단은 냉매 연결배관(131)의 내주면에 밀착되어 지지되고, 나선부재(190)의 절곡부(132)측 일측단 및 그에 대향하는 타측단은 별도의 결합부재 없이 절곡부(132)의 곡선 내주면 및 냉매 분배부(150)의 일측 유입단(153)에 각각 밀착되는 동작으로 지지된다.
즉, 본 발명에 따른 2상냉매 혼합부(190,290)로 구비된 나선부재(190)는 절곡부(132)와 냉매 연결배관(131)의 선단부 사이에 별도의 결합부재 없이 삽입되는 간단한 조립 공정만으로 조립이 완료되는 조립상의 이점을 가진다.
그러나, 반드시 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 실시예가 상술한 바람직한 일실시예(100A)에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 다른 실시예(100B)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예(100A)의 나선부재(190)와 동일한 나선부재 2개(291,292)가 상호 꼬여 결합되도록 구비될 수 있다.
이때, 2상냉매 혼합부(190,290)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 냉매 연결배관(131)의 선단부와 절곡부(132) 사이에 삽입되되, 냉매 연결배관(131)의 중심을 관통하는 관통부 및 나선형의 외주면이 형성될 수 있다. 즉, 상술한 관통부 및 나선형의 외주면이 형성된 2상냉매 혼합부(190,290)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 절곡부(132)로부터 냉매 연결배관(131)의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재 2개(291,292)가 상호 꼬이도록 결합되어 형성된 외부면 및 내부홀일 수 있다.
도 6은 도 4의 냉매 흐름도를 나타낸 부분 단면도이다.
도 6에 참조된 바와 같이, 관통부는, 바람직한 일실시예의 관통부와 경우와 마찬가지로, 절곡부(132)를 통과한 2상 냉매 중 기상 냉매가 통과하는 유동로 역할을 하고, 나선형의 외주면 또한, 바람직한 일실시예의 나선부재(190)의 나선 형상의 경우와 마찬가지로, 절곡부(132)를 통과한 2상 냉매 중 액상 냉매가 통과하는 유동로 역할을 한다.
여기서, 관통부와 나선형의 외주면은 완전히 차단될 필요는 없고, 2상 냉매가 상호 혼합되도록 구성되는 것도 가능하다. 따라서, 2상 냉매 중 관통부에 대부분 유입된 기상 냉매와 나선형의 외주면과 냉매 연결배관(131)의 내주면 사이로 대부분 유입된 액상 냉매는 절곡부(132)로부터 냉매 분배부(150)로 유동되는 과정 동안 상호 혼합됨으로써 더욱 균일한 2상 냉매를 냉매 분배부(150)로 공급할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 참조된 바와 같이, 바람직한 일실시예의 나선부재(190) 및 다른 실시예의 나선부재 2개(291,292)는 모두 동일 제원으로 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 나선부재 각각(190,291,292)의 두께는 냉매 연결배관(131)의 내경을 D라고 할 경우 0.4D보다 작거나 같도록 구비될 수 있고, 나선부재 각각(190,291,292)이 형성하는 나선각(P)은 절곡부(132)로부터 냉매 분배부(150) 측으로 향하는 냉매의 유동 방향에 대하여 10° 내지 80°의 범위 내의 어느 설정 각도로 구비될 수 있다.
참고로, 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 직각(90°)인 경우의 나선각(P)는 45°로 설정됨이 바람직하다.
도 7a 및 도 7b는 절곡부(132)의 절곡 각도에 따른 나선부재의 나선각 변화량을 나타낸 예이다. 구체적으로, 도 7a는 냉매 연결배관(131)의 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 둔각을 형성하는 경우이고, 도 7b는 냉매 연결배관(131)의 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 예각을 형성하는 경우이다.
도 7a에 참조된 바와 같이, 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 둔각을 형성하는 경우에는 절곡부(132)를 통과하는 2상 냉매(특히, 액상 냉매)가 가지는 관성력은 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 직각을 형성하는 도 3 및 도 4의 경우보다 작으므로, 나선각(P1) 또한 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 직각인 경우보다 작게 형성될 수 있다(P1≤P).
도 7b에 참조된 바와 같이, 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 예각을 형성하는 경우에는 절곡부(132)를 통과하는 2상 냉매(특히, 액상 냉매)가 가지는 관성력은 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 직각을 형성하는 도 3 및 도 4의 경우보다 크므로, 나선각(P2) 또한 절곡부(132)의 절곡 각도(B)가 직각인 경우보다 크게 형성될 수 있다(P2≥P).
도 7a의 경우에는, 나선각(P1)을 P보다 작게 형성하여 절곡부(132)로부터 냉매 연결배관(131)의 선단부까지의 냉매 유동 손실을 최소화하고, 도 7b의 경우에는, 나선각(P2)을 P보다 크게 형성하여 절곡부(132)로부터 냉매 연결배관(131)의 선단부까지의 2상 냉매 혼합 거리를 증가시킴으로써 전체적인 냉매 분배 장치(100)의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관을 이용한 냉매 균질도 측정 시험도이고, 도 9는 도 8의 시험 결과를 냉매 분배 포트별로 분배도를 나타낸 그래프이다.
실제로, 본 발명의 출원인은, 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 실시예들(100A,100B)을 냉매 분배 효율을 검토하기 위하여 도 8에 참조된 바와 같은 냉매 균질도 측정 시험을 수행하였고, 이를 토대로 도 9에 참조된 바와 같은 매우 신뢰할 만한 시험 데이터 결과를 확인할 수 있었다.
냉매 연결배관(131)을 이용한 냉매 균질도 측정 실험 장비는, 도 8에 참조된 바와 같이, 냉매 연결배관(131) 총길이 500mm 중 절곡부(132)로부터 냉매 분배부(150)에 연결되는 냉매 연결배관(131)의 선단부까지의 길이가 250mm로 설정된 시험용 냉매 연결배관(131)을 포함한다.
시험용 냉매 연결배관(131)의 내부에는, 상술한 바람직한 일실시예 및 다른 실시예로 제작된 나선부재(291,292)를 삽입 설치한다. 여기서는, 시험용 냉매 연결배관(131)의 절곡부(132)의 절곡 각도(B)는 직각인 것으로 구비되고, 나선부재 2개(291,292)가 상호 꼬인 형상으로 결합된 다른 실시예의 2상냉매 혼합부(190,290)가 시험용 냉매 연결배관(131)의 내부에 삽입하여 시험하였다.
한편, 실험장치의 간소화 및 보편화를 위하여 시험용 냉매 연결배관(131)에는, 위험도가 높은 액상 냉매인 R410a 대신 물을 펌프를 이용하여 공급하고, 기상 냉매를 대체하는 것으로서 고압 질소를 공급하였다.
보다 정확한 시험 데이터를 획득하기 위하여, 냉매 R410a의 세가지 유량(300,413,530kg/h)와 대비되도록 질소와 물의 부피/질량비로 계산한 유량이 되도록 공급하되, 유동비(Flow late)가 각 유량 대비 질소는 55,43,31L/min이 되도록 하고, 물은 7,5.5,4kg/min이 되도록 설정하였다.
이 실험 결과, 본 발명의 출원인은, 도 9에 참조된 바와 같이, 냉매가 유입되는 냉매 유입 방향에 대하여 대체적으로 액상 냉매의 관성력에 따른 반대 방향의 쏠림 현상이 발생하기는 하였지만, 냉매 분배 포트(151)별(총 14개의 냉매 분배 포트(151)) 분배도는 매우 신뢰할만한 수준의 데이터가 확보될 수 있음을 알 수 있었다.
한편, 지금까지는 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 실시예들만 설명하였으나, 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결 배관의 실시예들은, 도 1 내지 도 7b에 참조된 바와 같이, 냉매 분배부(150) 측으로 절곡된 절곡부(132)와 냉매 분배부(150)와 연결되는 선단부 사이에 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하도록 삽입되되, 절곡부(132)로부터 선단부 사이에서 나선유로를 형성하도록 배치된 2상냉매 혼합부(190,290)를 포함하거나, 2상 냉매가 중심을 관통하는 관통부 및 나선형의 외주면이 형성된 2상냉매 혼합부(190,290)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
상술한 2가지 실시예의 2상냉매 혼합부(190,290)에 대하여는 이미 본 발명에 따른 냉매 분배 장치(100)의 실시예를 설명하면서 충분히 설명한 바, 여기서는 그 구체적인 내용은 상술한 내용으로 갈음하기로 한다.
이상, 본 발명에 따른 냉매 분배 장치 및 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
100: 냉매 분배 장치 131: 냉매 연결 배관
132: 절곡부 150: 냉매 분배부
151: 분배 포트 190,290: 2상냉매 혼합부
190,291,292: 나선부재

Claims (18)

  1. 일측 유입단으로 유입된 냉매를 적어도 2이상의 냉매 분배 포트로 분배하도록 구비된 냉매 분배부와;
    상기 냉매 분배부의 상기 일측 유입단에 선단부가 결합되기 전 상기 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부를 가지고, 냉매를 상기 냉매 분배부 측으로 전달하는 냉매 연결배관을 포함하고,
    상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에는, 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하여 상기 냉매 분배부로 공급하는 2상냉매 혼합부가 삽입 형성되며,
    상기 2상냉매 혼합부는, 상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입 배치되되, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재이고,
    상기 나선부재의 외주면 중 최외곽단은 상기 냉매 연결배관의 내주면에 밀착되어 지지되고, 상기 나선부재의 절곡부측 일측단 및 그에 대향하는 타측단은 상기 절곡부의 곡선 내주면 및 냉매 분배부의 일측 유입단에 각각 밀착되는 동작으로 지지되며,
    상기 2상냉매 혼합부는,
    상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입되고, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 내부홀이 형성된 관통부와, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합된 나선형의 외주면이 형성되며,
    상기 관통부와 상기 나선형의 외주면은 2상냉매가 상호 혼합되도록 구성된 냉매 분배 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 절곡부를 통과하여 상기 2상냉매 혼합부로 유입된 냉매는,
    상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부 사이에서 상기 나선부재가 차지하는 공간 이외의 공간에 해당하는 나선유로를 형성하면서 통과하는 냉매 분배 장치.


  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 절곡부를 통과하여 상기 2상냉매 혼합부로 유입된 냉매는,
    상기 관통부 및 상기 냉매 연결배관의 내주면과 상기 나선형의 외주면 사이로 통과하는 냉매 분배 장치.

  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 나선부재의 외경은,
    각각 상기 냉매 연결배관 내경을 D라고 할 때, 0.4D이하인 냉매 분배 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 나선부재의 나선각은,
    상기 2상 냉매의 유동방향에 대하여 10° 내지 80°로 설정되는 냉매 분배 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 나선부재의 나선각은,
    상기 절곡부의 절곡 각도가 직각인 경우 45°로 설정되고,
    상기 절곡부의 절곡 각도가 둔각인 경우 45° 미만으로 설정되며,
    상기 절곡부의 절곡 각도가 예각인 경우 45°를 초과하도록 설정되는 냉매 분배 장치.
  11. 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부와 상기 냉매 분배부와 연결되는 선단부 사이에 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하도록 삽입되되, 상기 절곡부로부터 선단부 사이에서 나선유로를 형성하도록 배치된 2상냉매 혼합부를 포함하고,
    상기 2상냉매 혼합부는, 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입 배치되되, 상기 절곡부로부터 냉매를 상기 냉매 분배부 측으로 전달하는 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재이고,
    상기 나선부재의 외주면 중 최외곽단은 상기 냉매 연결배관의 내주면에 밀착되어 지지되고, 상기 나선부재의 절곡부측 일측단 및 그에 대향하는 타측단은 상기 절곡부의 곡선 내주면 및 냉매 분배부의 일측 유입단에 각각 밀착되는 동작으로 지지되며,
    상기 2상냉매 혼합부는,
    냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입되고, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 내부홀이 형성된 관통부와, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합된 나선형의 외주면이 형성되며,
    상기 관통부와 상기 나선형의 외주면은 2상냉매가 상호 혼합되도록 구성된 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관.
  12. 삭제
  13. 냉매 분배부 측으로 절곡된 절곡부와 상기 냉매 분배부와 연결되는 선단부 사이에 기상 및 액상의 2상 냉매를 균일 분배하도록 삽입되되, 상기 2상 냉매가 중심을 관통하는 관통부 및 나선형의 외주면이 형성된 2상냉매 혼합부를 포함하고,
    상기 2상냉매 혼합부는, 냉매를 상기 냉매 분배부 측으로 전달하는 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입 배치되되, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 나선부재이고,
    상기 나선부재의 외주면 중 최외곽단은 상기 냉매 연결배관의 내주면에 밀착되어 지지되고, 상기 나선부재의 절곡부측 일측단 및 그에 대향하는 타측단은 상기 절곡부의 곡선 내주면 및 냉매 분배부의 일측 유입단에 각각 밀착되는 동작으로 지지되며,
    상기 2상냉매 혼합부는,
    상기 냉매 연결배관의 선단부와 상기 절곡부 사이에 삽입되고, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합되어 내부홀이 형성된 관통부와, 상기 절곡부로부터 상기 냉매 연결배관의 선단부를 향하여 나선 형상으로 연장되는 2개의 나선부재가 상호 꼬이도록 결합된 나선형의 외주면이 형성되며,
    상기 관통부와 상기 나선형의 외주면은 2상냉매가 상호 혼합되도록 구성된 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관.

  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 11 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 나선부재의 외경은,
    각각 상기 냉매 연결배관 내경을 D라고 할 때, 0.4D이하인 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관.
  17. 청구항 11 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 나선부재의 나선각은,
    상기 2상 냉매의 유동방향에 대하여 10° 내지 80°로 설정되는 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 나선부재의 나선각은,
    상기 절곡부의 절곡 각도가 직각인 경우 45°로 설정되고,
    상기 절곡부의 절곡 각도가 둔각인 경우 45° 미만으로 설정되며,
    상기 절곡부의 절곡 각도가 예각인 경우 45°를 초과하도록 설정되는 냉매 분배 장치 연결용 냉매 연결배관.
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