KR102125842B1 - 냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기 - Google Patents

냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열순환매체가 공통 분압 분배되는 열교환기가 냉동 냉장 및 히트펌프시스템에 채용되게 함으로써 운전중에 과부하가 발생되지 않고 원활하고 신속한 운전이 도모되도록 개선된 냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기에 관한 것이다.
기대(41a)에 선택적으로 고정되는 드레인플레이트(48) 상부에 지지되게 구비되고 하부에 핫가스이동관(42a)이 연통되게 구비되는 공통분압분배헷다(42)와, 상기 공통분압분배헷다(42)에 상하방향으로 등간격으로 다수가 연통되게 일단부가 연결되고 공통분압분배헷다(42) 직경보다는 상대적으로 소직경을 갖도록 하여 열순환매체의 통과속도가 증속되게 하거나 균압을 갖도록 하는 다수의 열매체이송조절관(44)과, 상기 공통분압분배헷다(42)와 대향되도록 구비되어 다수의 열매체이송조절관(44) 타단부가 등간격으로 연통되게 연결되고 상기 열매체이송조절관(44) 직경보다는 상대적으로 대직경을 갖도록 하여 열매체이송조절관(44)으로 이송되는 열순환매체가 열순환매체가 분압 분배되게 하거나 확산되도록 하고, 상부에는 핫가스유입관(49b)이 연통되게 연결되고 하부에는 냉매반송관(43a)이 연통되게 연결되는 공통분압분배헷다(43)와, 상기 다수의 열매체이송조절관(44)에서 열 전달을 받도록 구비되는 다수의 열교환판(47) 및 상기 공통분압분배헷다(42) 일측에 기립되게 설치되고 상부에 냉매분배헤드(45a)를 구비하여 전자식 팽창밸브(S1)로부터 냉매를 공급받도록 구비되는 냉매공급관(45)과, 상기 냉매분배헤드(45a)에서 각각 연통되게 분기되고 공통분압분배헷다(42) 직경보다는 상대적으로 소직경을 갖는 다수의 냉매가지관(46)을 포함하되, 상기 다수의 냉매가지관(46)을 통해 공급되는 냉매가 다수의 열매체이송조절관(44) 내부쪽으로 각각 직결되게 하여 각각 공급될 수 있도록 구성되는 열교환부(41)를 구비하도록 이루어지는 냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기를 제공한다.

Description

냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기{Common partial pressure distribution heat exchanger of refrigeration and heat pump system}
본 발명은 냉동 냉장 및 히트펌프시스템에 채용되는 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기를 통과하는 핫가스가 공통 분압 분배되도록 하여 과부하가 발생되지 않게 하여 양호한 운전이 도모될 수 있도록 개선된 냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프는 열을 온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 이동시킬 수 있는 장치를 의미하는데, 사이클의 구성과 작동방법은 냉동 냉장기와 같으며 단지 저온 열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 냉장 냉동기가 되고, 고온열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 히트펌프가 되는 것이다.
따라서, 냉장 냉동 및 히트펌프 사이클의 기본적인 구성요소는 압축기, 고온부 열교환기인 제1열교환기, 팽창밸브, 저온부 열교환기인 제2열교환기의 4개 요소로 구분되며 열순환매체(냉매)는 압축, 응축, 팽창, 증발의 변화를 계속하면서 순환한다.
이러한 히트펌프의 원리를 이용하여 목욕탕, 공장, 산업 전반 등에서 사용하게 되는 것이며, 냉장 냉동 및 히트펌프시스템의 일예로서 선행기술문헌의 특허문헌으로 기재된 선행기술과 같이 개시된다.
상기한 선행기술은 고온부 열교환기인 실내 열교환기에 팬으로 바람을 불게 하여 따듯한 바람이 생성되도록 하여 난방이 도모되도록 할 수 있고, 저온부 열교환기인 실외 열교환기에서는 응축된 냉매액이 되어서 수액기를 통해서 압축기로 반송되는 사이클 운전이 되는 것이다.
그러므로 실외 열교환기에는 서리나 얼음이 생기게 됨으로써 이를 제거하기 위해 고온 고압의 열순환매체를 실외 열교환기로 이송시켜 순환되도록 하는 제상 사이클 운전이 되도록 하고 있다.
그러나 종래에는 고온 고압의 열순환매체가 한지점에서 유입되어서 열교환코일 전체를 돌아서 순환하도록 된 것이기 때문에 낱개별로 되어 있는 각각의 열교환코일마다 열매체가 이동되는 압력 차이가 발생되어 이동속도 차이가 발생되었기 때문에 불안정한 상태로 운전되면서 과부하가 발생되는 문제점이 초래되었을 뿐만 아니라 그로 인해 냉장 냉동 및 히트펌프시스템 전체적으로 수명 단축이 야기되는 문제점이 있었다.
KR 10-1351525 B1 2014.01.14
본 발명은 열순환매체가 공통 분압 분배되는 열교환기가 냉동 냉장 및 히트펌프시스템에 채용되게 함으로써 운전중에 과부하가 발생되지 않고 원활하고 신속한 운전이 도모되도록 개선된 냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 공통 분압 분배되는 핫가스 제상 열교환기 기능을 갖도록 하여 원활한 운전이 도모되고 수명 증대 및 품질 향상과 제품 신뢰성이 크게 향상되도록 하려는데 있다.
본 발명은, 기대에 선택적으로 고정되는 드레인플레이트 상부에 지지되게 구비되고 하부에 핫가스이동관이 연통되게 구비되는 공통분압분배헷다와, 상기 공통분압분배헷다에 상하방향으로 등간격으로 다수가 연통되게 일단부가 연결되고 공통분압분배헷다 직경보다는 상대적으로 소직경을 갖도록 하여 열순환매체의 통과속도가 증속되게 하거나 균압을 갖도록 하는 다수의 열매체이송조절관과, 상기 공통분압분배헷다와 대향되도록 구비되어 다수의 열매체이송조절관 타단부가 등간격으로 연통되게 연결되고 상기 열매체이송조절관 직경보다는 상대적으로 대직경을 갖도록 하여 열매체이송조절관으로 이송되는 열순환매체가 열순환매체가 분압 분배되게 하거나 확산되도록 하고, 상부에는 핫가스유입관이 연통되게 연결되고 하부에는 냉매반송관이 연통되게 연결되는 공통분압분배헷다와, 상기 다수의 열매체이송조절관에서 열 전달을 받도록 구비되는 다수의 열교환판과, 상기 공통분압분배헷다 일측에 기립되게 설치되고 상부에 냉매분배헤드를 구비하여 전자식 팽창밸브로부터 냉매를 공급받도록 구비되는 냉매공급관과, 상기 냉매분배헤드에서 각각 연통되게 분기되고 공통분압분배헷다 직경보다는 상대적으로 소직경을 갖는 다수의 냉매가지관을 포함하되, 상기 다수의 냉매가지관을 통해 공급되는 냉매가 다수의 열매체이송조절관 내부쪽으로 각각 직결되게 하여 각각 공급될 수 있도록 구성되는 열교환부를 구비하도록 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.
상기 다수의 냉매가지관의 끝단토출부가 공통분압분배헷다를 관통하여 다수의 열매체이송조절관 내부에 각각 인입되게 설치되어 끝단토출부와 열매체이송조절관 사이에 유통로를 각각 구비하도록 구성되는 것을 다른 특징으로 한다.
상기 공통분압분배헷다와 공통분압분배헷다가 각각 하부에 있는 핫가스유입관 및 냉매반송관을 중심으로 각각 V자 형태로 구성되도록 한것을 또 다른 특징으로 한다.
상기 드레인플레이트 저면에 밀착되고 핫가스유로관를 통해 열순환매체가 이송되는 다수의 핫가스가열관을 더 구비하고, 상기 핫가스유로관과 핫가스유입관이 연통되도록 하여 공통분압분배헷다로 핫가스가 공급되도록 구성되게 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명은 열순환매체가 공통 분압 분배되는 열교환기가 냉동 냉장 및 히트펌프시스템에 채용됨으로써 운전중에 과부하가 발생되지 않고 원활하고 신속한 운전이 도모되는 효과가 있는 것이다.
그리고 본 발명은 제상 사이클 운전시에 핫가스가 공통 분압 분배되므로 핫가스 제상 열교환기 기능이 향상되고 원활한 운전이 도모되고 수명 증대 및 품질 향상과 제품 신뢰성이 크게 향상되는 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명은 냉각 사이클 가동시에도 열교환부에서 분압 분배 되는 상태로 냉매 순환이 되므로 과부하 발생이 미연에 방지되고 원활한 냉매 순환이 되므로 열교환 성능 향상이 도모되고 안정적인 냉각 사이클 운전이 도모되는 효과가 있는 것이다.
그리고 본 발명에 의해 냉장 냉동 및 히트펌프시스템에서 전체적으로 과부하가 발생되지 않게 운전될 수 있게 되므로 수명 증대가 도모될 뿐만 아니라 품질 향상과 제품 신뢰성이 크게 향상되게 하는 효과를 제공하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명이 실시되는 일실시예의 냉장 냉동 및 히트펌프시스템에서 냉각 사이클 운전상태를 설명하는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공통분압분배 열교환기의 열교환부를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 공통분압분배 열교환기가 냉각 사이클 운전시의 작용 설명도,
도 4는 본 발명에서 냉각 사이클 운전시의 공통분압분배 열교환기의 일부 작용을 나타낸 단면도,
도 5는 도 4의 Y-Y'선 단면도,
도 6은 본 발명이 실시되는 일실시예의 냉장 냉동 및 히트펌프시스템에서 제상 사이클 운전상태를 설명하는 구성도,
도 7은 본 발명의 공통분압분배 열교환기가 제상 사이클 운전시의 작용 설명도,
도 8은 본 발명에서 제상 사이클 운전시의 공통분압분배 열교환기의 일부 작용을 나타낸 단면도이다.
본 발명을 첨부된 참조 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 냉각 사이클 및 제상 사이클이 이루어지는 모든 냉장 냉동 및 히트펌프시스템에는 모두 실시 가능한 것이다. 예를 들면, 본 출원인이 선등록한 대한민국 등록특허 제10-1351525호와 같이 냉난방 사이클, 제습 사이클, 온수 생성 사이클 및 제상사이클이 가동될 수 있는 다기능적인 히트펌프시스템에도 실시 가능한 것으로서, 도 1에 나타낸 구성도는 냉각 사이클과 제상 사이클이 가동될 수 있는 일실시예의 냉장 냉동 및 히트펌프시스템을 나타낸 것이다.
본 발명이 실시되는 냉장 냉동 및 히트펌프시스템에서 각각의 구성 부품간에 연결되고 열순환매체가 이동되는 관(pipe)은 유로라고 설명하는 것으로 하며, 유로를 따라 이동되는 열순환매체는 프레온계, 탄화수소계, 이산화탄소와 같은 공지된 냉매가 사용될 수 있는 것으로서, 고온 고압상태의 열순환매체는 핫가스, 그리고 저온 저압상태의 열순환매체는 냉매라고 설명될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도 1를 참조하여 일예의 냉장 냉장 및 히트펌프시스템을 먼저 설명하면 다음과 같다.
도 1를 참조하면, 냉장 냉장 및 히트펌프시스템은 기체상태의 열순환매체를 고온 고압 상태로 압축하는 압축기(10)를 구비한다. 상기 압축기(10)는 기체 상태의 냉매를 고온 고압 상태로 압축하는 장치로서, 유로(10a)를 통해 토출되는 열순환매체는 고온 고압 상태의 기체(핫가스)만 이동되어야 하기 때문에 압축기(10)에서 열순환매체가 토출되는 유로(10a)에 유분리기(20)가 설치된다.
상기 유분리기(20)는 압축기(10)와 연결되는 유로(10a)를 이동하는 열순환매체에서 오일성분을 분리하여 회수유로를 통해 압축기(10)로 회수되게 하는 것으로서, 도 1를 참조하여 냉장 냉장 및 히트펌프시스템에서 냉각(냉방) 사이클 운전 상태를 설명한다.
즉, 이때에는 압축기(10)에서 고온 고압 상태의 핫가스가 토출되어 사방밸브(30)로 유입되어서 a→b 포트로 이송되어 열교환기(40')로 이송되고, 상기 열교환기(40')에 구비되는 열교환부(부호없음)를 통과하는 과정에 핫가스의 열에너지가 외부공기와 열교환이 되어서 핫가스가 응축되는 상태가 된다. 이때 모터팬(40a)에 의해서 바람이 열교환부로 불어지게 할 수도 있다.
이때, 첵크밸브(F4)는 수액기(50)에서 열교환기(40') 방향으로만 냉매가 이동될 수 있도록 된 것이기 때문에 열교환기(40')에서 응축된 냉매는 전자식 팽창밸브(S2)와 책크밸브(F5,F3)를 통과하여서 수액기(50)로 유입되는 상태가 되고, 수액기(50)에서 토출되는 냉매는 드라이어(60)와 액면계(61), 그리고 첵크밸브(F2) 및 전자식 팽창밸브(S1)를 통해서 열교환기(40)의 열교환부(41)로 이송되는데, 이때 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 냉매공급관(45)으로 냉매가 이송되어 냉매분배헤드(45a)에 연결된 다수의 냉매가지관(46)을 통해서 공통분압분배헷다(42)를 관통하여 다수의 열매체이송조절관(44)으로 직송되게 이송됨으로써 다수의 열교환판(47)이 냉각되는 상태가 되는 것으로서, 열교환판(47)이 외부공기와 접촉하여 열교환이 이루어지게 됨으로써 냉각된 공기가 생산되는 것이다. 이때 모터팬(40a)에 의해서 바람이 열교환판(47)으로 불어지게 함으로써 더욱 신속한 열교환이 이루지게 할 수도 있다.
따라서, 냉매 순환으로 인해서 열교환부(41) 전체가 냉각된 상태가 되기 때문에 열교환부(41)를 구성하는 부품에 서리나 얼음이 생겨서 부품에 달라붙게 되는 상태가 되면서 외부온도에 따라 필연적으로 생기는 물방울은 도 2에 나타낸 드레인플레이트(48)로 낙하되어 얼어 버리거나 고여지게 된다.
상기 드레인플레이트(48)는, 열교환부(41) 하부에 선택적으로 설치될 수 있는 것이기 때문에 열교환기(40,40')가 사용되는 냉장 냉동 및 히트펌프시스템의 종류에 따라 드레인플레이트(48)가 배제된 상태에서 열교환부(41)만 열교환기(40,40')에 설치될 수도 있는 것이다. 한편 드레인플레이트(48) 일측에는 개폐밸브(미도시됨)에 의해 개폐되는 드레인관(미도시됨)을 구비하여 제상사이클 운전시에 서리나 얼음이 녹아내린 물을 외부로 배출시킬 수 있도록 구성되는 것이다.
다시, 도 1를 참조하면 열교환부(41)에서 열교환이 이루어진 냉매는 첵크밸브(F7)를 통해서 사방밸브(30)로 이송된다. 이때 상기 첵크밸브(F7)는 열교환부(41)에서 사방밸브(30) 방향으로만 냉매가 흐를수 있고 그 역방향으로는 흐름이 차단되는 첵크밸브(F7)가 채용되는 것이다. 그리고 도 1에서 상기 첵크밸브(F7) 일측에 있는 다른 하나의 첵크밸브(F6)는 사방밸브(30)에서 열교환부(41) 방향으로만 핫가스가 흐르도록 하고 그 반대방향으로는 흐름이 차단되는 첵크밸브(F6)가 채용되는 것이기 때문에 냉각 사이클 운전시에는 열교환부(41)를 통과하는 냉매가 사방밸브(30) 방향으로만 이동되는 상태가 되는 것이다.
따라서, 사방밸브(30)로 이동되는 냉매는 열교환시에 외부열을 받게되므로 반기체 상태이거나 기체 상태가 된 상태의 열순환매체가 이동되는 것으로서, 열순환매체가 도 1에서 사방밸브(30)의 c→d 포트로 이송되어 액분리기(80)를 통해서 압축기(10)로 반송되게 이송되는 것이고, 상기 압축기(10)에서는 고압 고온의 핫가스 상태의 열매체가 되어서 다시 유분리기(20)와 사방밸브(30)를 통해서 다른 하나의 열교환기(40')로 이동되게 순환되는 것이다.
상기와 같이 냉각 사이클 운전시에는 냉장 냉장 및 히트펌프시스템에서는 하나의 열교환기(40)가 실내 열교환기가 되고, 다른 하나의 열교환기(40')는 실외 열교환기로 사용되는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 열교환기(40)를 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기(40)의 열교환부(41)는 , 기대(41a)에 선택적으로 고정되는 드레인플레이트(48) 상부에 지지되게 구비되고 하부에 핫가스이동관(42a)이 있는 공통분압분배헷다(42)를 구비한다.
또한, 공통분압분배헷다(42)에 상하방향으로 등간격으로 다수가 연통되게 일단부가 연결되고 공통분압분배헷다(42) 직경보다는 상대적으로 소직경을 갖도록 하여 열순환매체의 통과속도가 증속되게 하거나 균압을 갖도록 하는 다수의 열매체이송조절관(44)이 있다.
또한, 상기 공통분압분배헷다(42)와 대향되도록 구비되어 다수의 열매체이송조절관(44) 타단부가 등간격으로 연통되게 연결되고 상기 열매체이송조절관(44) 직경보다는 상대적으로 대직경을 갖도록 하여 열매체이송조절관(44)으로 이송되는 열순환매체가 분압 분배되게 하거나 확산되도록 하고, 상부에는 핫가스유입관(49b)이 연통되게 연결되고 하부에는 냉매반송관(43a)이 연통되게 연결되는 공통분압분배헷다(43)를 구비한다.
그리고 상기 다수의 열매체이송조절관(44)에서 열 전달을 받게 되는 다수의 열교환판(47)을 구비하도록 되어 있다.
또한, 공통분압분배헷다(42) 일측에 기립되게 설치되고 상부에 냉매분배헤드(45a)를 구비하여 전자식 팽창밸브(S1)로부터 냉매를 공급받도록 구비되는 냉매공급관(45)이 있다.
또한, 상기 냉매분배헤드(45a)에서 각각 연통되게 분기되고 공통분압분배헷다(42) 직경보다는 상대적으로 소직경을 갖는 다수의 냉매가지관(46)이 있으며, 도 3에 나타낸 바와 같이 다수의 냉매가지관(46)을 통해 공급되는 냉매가 다수의 열매체이송조절관(44) 내부쪽으로 각각 직결되게 하여 각각 공급될 수 있도록 구성된다.
즉, 본 발명은 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 다수의 냉매가지관(46)의 끝단토출부(46a)가 공통분압분배헷다(42)를 관통하여 다수의 열매체이송조절관(44) 내부에 각각 인입되게 설치되어 끝단토출부(46a)와 열매체이송조절관(44) 사이에 유통로(44a)를 각각 구비하도록 구성되게 하는 것이다.
그리고 드레인플레이트(48) 저면에는 핫가스유로관(49a)를 통해 열순환매체인 핫가스가 이송되는 다수의 핫가스가열관(49)이 밀착되도록 구비하고, 상기 핫가스유로관(49)과 핫가스유입관(49b)이 연통되도록 하여 공통분압분배헷다(43)로 핫가스가 공급되도록 구성되는 열교환기(40)가 채용되는 것이다. 상기 핫가스가열관(49)은 지그재그 상태로 배열되게 할 수도 있다.
그리고 본 발명에 실시되는 공통분압분배헷다(42,43)는 도 2에 나타낸 바와 같이 각각 하부에 있는 핫가스유입관(49b) 및 냉매반송관(43a)을 중심으로 각각 V자 형태로 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 경우에 따라서는 V자 형태의 공통분압분배헷다(42,43) 하부에 수평부(42',43')를 각각 구비하도록 할수도 있다. 부호 41b는 V자 형태의 공통분압분배헷다(42)가 고정되게 하는 지지부재를 나타낸다.
따라서, 이미 앞서 설명된 냉각 사이클 운전 상태에서의 열교환부(41)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
이때에는, 팽창밸브(S1)를 통해서 냉매공급관(45)의 냉매분배헤드(45a)로 이송되어 냉매가지관(46)으로 분배되어 이송되는데, 다수의 냉매가지관(46)의 끝단토출부(46a)가 각각 공통분압분배헷다(42)를 관통하여 다수의 열매체이송조절관(44) 내부에 각각 인입되어 있기 때문에 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 냉매가 곧바로 열매체이송조절관(44)으로 직송되게 이송되는 상태가 된다.
그러므로 다수의 냉매가지관(46)의 끝단토출부(46a)에서 토출되는 순간에 열매체이송조절관(44) 내에서 냉매가 퍼지는 상태로 확산되어 이송되므로 부압이 발생되지 않게 되는 것이고, 냉매공급관(45)에서 공급되는 냉매를 도 5에 나타낸 바와 같이 열매체이송조절관(44)의 직경보다 상대적으로 직경이 작은 냉매가지관(46)을 통해서 이송되게 함에 따라 열매체이송조절관(44) 내에서 냉매가 퍼지는 상태로 확산되도록 하였기 때문에 원활하게 토출될 수 있게 됨으로써 냉매공급관(45)에 과부하가 걸리지 않게 되는 것이고, 그로 인해 수액기(50) 및 압축기(10)에도 과부하가 걸리지 않게 되는 상태로 냉각 사이클 운전이 될 수 있게 되는 것이다.
또한, 하나의 냉매공급관(45)으로 공급되는 냉매가 다수의 냉매가지관(46)을 통해서 다수의 열매체이송조절관(44) 내부로 직송되므로 냉매가 냉매공급관(45)으로부터 분압 분배되어 균압상태에서 열교환부(41)를 통과하게 됨으로써 냉매공급관(45)에 더욱 과부하가 걸리지 않게 되는것이다.
그리고 다수의 열매체이송조절관(44)을 흐르는 냉매는 열교환판(47)으로 열교환이 되므로 열교환판(47)의 열을 흡수하게 되므로 반기체 또는 기체 상태가 되는 것이고, 그로 인해 열매체이송조절관(44)을 흐르는 냉매가 공통분압분배헷다(43)로 토출될때에도 열매체이송조절관(44) 보다 상대적으로 직경이 큰 공통분압분배헷다(43)로 토출되므로 열매체이송조절관(44)에서 공통분압분배헷다(43) 쪽으로 토출되는 즉시 냉매가 퍼지는 상태로 확산되어 토출되므로 과부하가 발생되지 않는 상태가 되어서 냉매반송관(43a)을 통해서 사방밸브(30)를 거처 압축기(10)로 순환되는 상태가 되는 것일뿐만 아니라 과부하가 발생되지 않으므로 냉매가 원활하게 순환될 수 있게 되는 것이다. 이때, 공통분압분배헷다(43)가 V자 형태로 되어 있기 때문에 냉매가 더욱 신속하게 하부 방향으로 이동됨으로 더욱 과부하 발생이 없고 원활한 운전이 도모되는 것이다.
한편, 상기와 같은 냉각 사이클 운전시에는 냉매가지관(46)과 열매체이송조절관(44) 사이에 있는 유통로(44a)를 통해서 공통분압분배헷다(42)로도 냉매가 유입되는 상태가 되지만 첵크밸브(F1)에 의해서 핫가스이동관(42a)으로 역류되는 것을 차단하게 되므로 냉매는 냉매반송관(43a)으로만 이송되는 상태가 되는 것이다.
따라서, 본 발명이 채용되는 냉장 냉장 및 히트펌프시스템에서 제상 사이클 운전 상태를 도 6 및 도 7를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
즉, 제상 사이클 가동시에는 고온 고압의 핫가스가 압축기(10)에서 토출되어 사방밸브(30)에서 a→c 포트로 이동되어서 열교환기(40)의 열교환부(41)로 이송된다.
이때, 핫가스가 핫가스유로관(49a)으로 유입되어서 핫가스가열관(49)을 통과한 후에 핫가스유입관(49b)을 통해서 공통분압분배헷다(43)로 유입되는 상태가 됨에 따라 핫가스가열관(49)을 통과하는 고온의 핫가스의 열에너지가 드레인플레이트(48)에 전달됨으로써 그 드레인플레이트(48)에 존재하게 되는 성애나 얼음을 녹이게 되는 제상을 하게 되는 것이다.
따라서, 핫가스유입관(49b)을 통해 공통분압분배헷다(43)로 유입되는 핫가스는 고온 고압상태의 열순환매체이므로 순간적으로 공통분압분배헷다(43) 전체에 퍼지게 이동되어 다수의 열매체이송조절관(44)으로 분산되어 유입되므로 핫가스가 분압 분배되는 상태가 되고, 그로 인해 핫가스유입관(49b)에 과부하가 발생되지 않게 되는 것일 뿐만 아니라 분압 분산되는 것이기 때문에 원활한 핫가스 이송이 도모된다.
그리고 공통분압분배헷다(43) 직경보다는 다수의 열매체이송조절관(44)의 직경이 상대적으로 소직경을 갖도록 되어 있기 때문에 넓은 공간에서 일정한 압력으로 좁은 통로로 유체가 통과하게 되면 유체 밀도가 높아지게 되어서 유속이 빨라지는 것처럼 열매체이송조절관(44)을 통과하게 되는 핫가스(열순환매체)의 통과속도가 증속되는 상태가 됨으로써 원활하게 이송되는 상태가 되기 때문에 공통분압분배헷다(43)에서 핫가스가 정체되지 않게 됨에 따라 과부하가 발생되지 않게 되는 것이고, 열매체이송조절관(44)을 통과하게 되는 핫가스의 열에너지가 그 열매체이송조절관(44) 및 다수의 열교환판(47)에 전달되어서 열매체이송조절관(44)과 열교환판(47)에 달라붙어서 존재하게 되는 성애나 얼음을 녹이게 되어 제상이 되는 것이다.
그리고 열매체이송조절관(44)을 통과하게 되는 핫가스는 도 8에 나타낸 바와 같은 유통로(44a)를 통과하여 공통분압분배헷다(42)로 유입되는 상태가 되는데, 이때 냉매가지관(46)으로도 핫가스가 유입될 수도 있으나 팽창밸브(S1)와 첵크밸브(F2)에 의해서 차단되어 냉매공급관(45)으로 핫가스가 역류되지 않게 되고 공통분압분배헷다(42)로만 핫가스가 토출되는 상태가 된다.
따라서, 열매체이송조절관(44) 직경보다는 공통분압분배헷다(42)의 직경이 상대적으로 대직경을 갖도록 구성되어 때문에 열매체이송조절관(44)에서 공통분압분배헷다(42) 내부로 핫가스가 토출될 때 공통분압분배헷다(42) 내부에서 사방으로 확산되는 상태로 토출되는 상태가 되기 때문에 열매체이송조절관(44)내에서 과부하가 발생되지 않게 되는 것일 뿐만 아니라 원활한 이송이 도모된다.
그리고 열매체이송조절관(44)을 핫가스가 통과하는 과정에 열에너지를 빼앗기게 되므로 핫가스는 공통분압분배헷다(42)내에서 기체와 액체가 섞인 상태의 냉매 상태가 되는 것이고, 공통분압분배헷다(42)가 V자 형태로 구성되어 있기 때문에 냉매가 하부방향으로 수월하게 이동되는 상태가 되기 때문에 더욱 과부하가 발생되지 않는 상태가 되어서 핫가스이동관(42a)과 첵크밸브(F1)를 통해서 수액기(50)로 원활하게 이송되는 상태가 되는 것이다.
즉, 첵크밸브(F1)를 통해서 수액기(50)로 핫가스냉매가 이송되고, 상기 수액기(50)의 출구로는 액상의 열순환매체(냉매)만 유출되고 기체 상태의 열순환매체는 용기 상부에 존재하도록 하는 역할을 하도록 된 것이다.
상기 수액기(50)에서 토출된 냉매는 드라이어(60)를 통과하게 된다. 상기 드라이어(60)는 냉매에 포함된 이물질을 걸러 주는 일종의 필터이다. 부호 61은 액면계를 나타낸다.
따라서, 드라이어(60)를 통과한 냉매는 첵크밸브(F4)와 전자식 팽창밸브(S2)를 통해 열교환기(40')를 통과한 후에 사방밸브(30)에서 b→d 포트로 이동되어 액분리기(80)를 통해서 냉매가 압축기(10)로 반송되는 상태가 되는 것이다. 상기 전자식 팽창밸브(S2)는 기체 상태 또는 기체와 액체 상태의 열순환매체를 단열 팽창시켜 저온의 액체와 기체 상태의 혼합액으로 변환하는 장치이며 이미 알려진 부품이다.
따라서, 본 발명에 의해서 제상 사이클 운전시에도 열교환부(41)에서 과부하가 발생되지 않기 때문에 압축기(10) 및 수액기(50)에도 과부하가 발생되지 않고 원활한 운전이 도모되는 것이다.
따라서, 본 발명은 열교환부(41) 및 수액기(50)와 압축기(10)에 과부하가 발생되지 않게 운전할 수 있게 되기 때문에 냉장 냉동 및 히트펌프시스템의 수명증대가 도모될 뿐만 아니라 품질 향상과 제품 신뢰성이 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 도면으로 도시되고 설명된 것에 반드시 국한 되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러 가지 형태로 변형 실시될 수도 있는 것이므로 청구범위를 크게 벗어나지 않는 한 폭넓게 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.
10:압축기 20:유분리기
30:사방밸브 40,40':열교환기
41:열교환부 41a:기대
41b:지지부재 42:공통분압분배헷다
42a:핫가스이동관 42',43':수평부
43:공통분압분배헷다 44:열매체이송조절관
44a:유통로 45:냉매공급관
45a:냉매분배헤드 46:냉매가지관
46a:토출부 47:열교환판
48:드레인플레이트 49:핫가스가열관
49a:핫가스유로관 49b:핫가스유입관
50:수액기 60:드라이기
61;액면계 80:액분리기
F1~F7:첵크밸브 S1~S3:전자식 팽창밸브

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 냉매공급관(45)과 연결된 냉매분배헤드(45a)에서 분기되는 다수의 냉매가지관(46)으로 냉매가 이송되고, 상기 냉매가지관(46)은 공통분압분배헷다(42)를 관통하여 다수의 열매체이송조절관(44)과 직결되어 다른 하나의 공통분압분배헷다(43)와 냉매반송관(43a)을 통해 냉매가 반송되는 냉매흐름을 갖도록 구성되고;
    핫가스유로관(49a)을 통해 공급되는 핫가스는 공통분압분배헷다(43)로 공급되어 다수의 열매체이송조절관(44)으로 분산시켜 다른 하나의 공통분압분배헷다(42)로 이송되게 하되, 상기 공통분압분배헷다(42)를 관통하는 다수의 냉매가지관(46)의 끝단토출부(46a)가 다수의 열매체이송조절관(44) 내부에 각각 인입되게 구성하여 끝단토출부(46a)와 열매체이송조절관(44) 내주면 사이에 형성되는 유통로(44a)를 통해 핫가스가 공통분압분배헷다(42)로 이송되어 핫가스이동관(42a)으로 반송되는 핫가스흐름을 갖도록 구성되고;
    상기 공통분압분배헷다(42)와 공통분압분배헷다(43)가 각각 하부에 있는 핫가스유입관(49b) 및 냉매반송관(43a)을 중심으로 각각 V자 형태로 구성되게 하여 핫가스흐름시에 압력이 저하될 수 있도록 구성되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동 냉장 및 히트펌프시스템의 공통분압분배 열교환기.

  3. 삭제
  4. 삭제
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