KR20000018653A - 공기조화기용 열교환기의 냉매 합지장치 - Google Patents

Abstract

본발명은 공기조화기에 관한 것으로 특히, 열교환기의 냉각관을 순환한 뒤 제1유출관과 제2유출관을 통해 합지관으로 유출되는 냉매를 제1유출관과 제2출관의 관경 또는 길이를 조절하여 냉매흐름저항을 맞춰줌으로서 열교환기의 과열도를 최대한 균일화하는 동시에 흡입공기의 노점온도보다 과열되는 부분이 없도록하여 열교환기의 효율을 향상시키고 시스템의 신뢰성을 높일수 있도록 안출된 것으로,

분배관의 제1유입관과 제2유입관을 통해 실내 열교환기의 냉각관을 순환한뒤 제1유출관과 제2유출관을 통해 유출되는 냉매의 순환 관로의 거리가 서로 다름으로 인해 과열도와 냉매의 체적 그리고 냉매흐름저항이 서로 다르게 됨으로서 제1유출관과 제2유출관으로 유출되는 냉매유량의 분포가 불균일하게 되는 것을 방지하기 위한 냉매유량의 균일유출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치를 제공한다.

Description

공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치

본발명은 공기조화기에 관한 것으로 특히, 열교환기의 냉각관을 순환한 뒤 제1유출관과 제2유출관을 통해 합지관으로 유출되는 냉매를 제1유출관과 제2출관의 관경 또는 길이를 조절하여 냉매흐름저항을 맞춰줌으로서 열교환기의 과열도를 최대한 균일화하는 동시에 흡입공기의 노점온도보다 과열되는 부분이 없도록하여 열교환기의 효율을 향상시키고 시스템의 신뢰성을 높일수 있도록된 공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치에 관한 것이다.

일반적인 공기 조화기의 냉동싸이클은 도1에 나타내었다.

상기의 냉동 싸이클은 저온,저압의 기체냉매를 흡입하여 고온,고압으로 압축하는 압축기(1)와,

상기 압축기(1)에서 공급받은 고온,고압의 기체냉매를 공기중에 방열하여 액체화 하는 실외 열교환기(2)와,

상기 실외 열교환기(2)에서 공급받은 중온, 고압의 액체를 감압하여 저온,저압으로 액체화 하는 모세관(3)와,

상기 모세관(3)에서 저온,저압의 냉매를 각 패스별로 공급받아 외부의 열을 흡수 하여 증발하는 실내 열교환기(4)를 구비한 구성으로 되어 있다.

그리고, 종래 실내 열교환기(4)로 냉매를 분배하는 입구측 분배관(11)과 실내 열교환기(4)를 순환한 뒤 냉매를 합지시키는 출구측 합지관(21)의 연결 구성은 도2에 나타내었다.

즉, 상기의 분배관(11)은 모세관(3)으로 부터 냉매를 공급받은 뒤 제1유입관(12)과 제2유입관(13)을 통해 실내 열교환기(4)로 냉매를 공급하게 된다.

그리고 상기 실내 열교환기(4)로 공급된 냉매는 냉각관(5)과 리턴밴드(6)를 순환한 뒤 제1유출관(22)과 제2유출관(23)을 통해 합지관(21)으로 유출되고 합지관(21)의 냉매는 압축기(1)로 공급하는 구성으로 되어있다.

이와같이된 종래 구성에 따른 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기(1)에서는 저온,저압의 기체냉매를 압축하여 고온,고압의 기체냉매 상태로 변화시키고 실외 열교환기(2)에서는 고온,고압의 기체냉매에서 실외의 공기로 열을 방출하면서 응축하여 고온,고압의 액냉매로 되며 상기의 액냉매가 모세관(3)에서 감압되어 2상(2-PHASE)상태의 저온,저압 냉매가 된후 증발하기 쉬운 상태로 실내열교환기(4)에 유입된다.

이때, 상기 실내 열교환기(4)의 입구상태는 가스냉매가 질량비 20%로 액냉매중에 섞인 상태가 되고 외관상으로는 액냉매와 기체냉매가 거의 절반씩 섞인 상태가 되면서 유동을 시작하게 된다.

또한, 상기 실내 열교환기(4)에서 냉매의 압력손실은 통상 증발압력의 5%정도를 허용하므로 통상 증발압력이 6kg/cm²이라면 6x0.05=0.3kg/cm²이내에 들도록 실내 열교환기(4)의 냉매회로를 분할하지 않으면 안된다.

따라서, 도2와 같이 다수개의 냉각관(5)과 리턴밴드(6)에 의해 통상 2개이상의 냉매 회로패스(PATH)(분배관,유입관,합지관,유출관등)를 구성하여 압력손실을 줄이고 있다.

그러나, 상기 실내 열교환기(4)전면의 풍속분포가 통상 동일하지 않아 불균일한 분포를 이루게되고 상기 실내열교환기(4)의 냉각관(5)숫자가 통상 10-20개 정도 여서 각 냉매회로별 출구온도를 유사하게 하기는 쉽지않았었다.

상기와 같은 냉매 패스의 온도분포는 도3에 나타내었다.

상기 패스별 입구에서는 동일한 온도와 압력을 갖는 각 패스의 냉매온도는 출구 즉, 합지관(21)의 제1유출관(22)과 제2유출관(23)에서는 도1의 포화증기선을 지나면서 온도가 상승하여 적당한 과열도(통상 5℃이내)를 갖게 되어 실내의 온도가 낮은 온도에서 사용한다 하더라도 압축기(1)에 냉매가 유입되지 않토록 설계된다.

다시말해서, 실내 열교환기(4)입구(제1유입관,제2유입관)의 온도가 7℃라면 출구(제1유출관,제2유출관)온도는 약 12℃이내가 되어 흡입공기(건구:27℃/습구:19.5℃)의 노점온도인 15.5℃ 이내로 된다.

따라서, 상기 실내 열교환기(4)의 냉각핀 표면에 실내공기로 부터 응축된 응축수가 맺히도록 하고 있다.

그러나, 상기의 냉매회로를 같은수의 냉각관(5)으로 구비한다 하더라도 전술한 실내 열교환기(4)전면의 풍속분포가 다르기 때문에 각 패스의 출구온도는 각각 다르게 되고 패스1과 같은 경우는 배분되는 냉매량을 제대로 증발시키지 못하게 되어 출구의 비체적이 다른 패스에 비하여 작게된다.

따라서, 많은 냉매가 흐르게되고 과열되지 못하는 경향을 보이며 입구온도에 대비한 압력손실만큼 온도의 저하가 발생하게 된다.

반면, 패스3과 같은 경우는 배분되는 냉매량에 대비하여 풍속(풍량)분포가 크기 때문에 충분히 과열되어 출구측의 저항이 커지게 되므로 냉매량이 더욱 줄게되어 과열도는 더욱 커지게 된다.

따라서, 상기 실내 열교환기(4)전체의 표면온도는 입구온도에서 패스1,패스2,패3의 출구 온도를 포함하는 온도를 갖게 되는데 특히, 패스3의 출구 주위는 흡입공기의 노점온도보다 높게되어 응축수가 생성되지 않고 또한, 다른부위에서 생성된 응축수가 흘러내릴 통로를 제공하지 않아(응축수는 젖은 부분으로만 흘러내림) 응축된 물방울이 실내로 튀어나올 위험성이 있었다.

특히, 공기조화기의 기동초기에는 분배관(21)에서 냉매의 분배가 균일하게 되나 패스의 길이가 서로 다르고 과열도가 달라지게되며 출구측 냉매의 비체적도 서로 다르게 된다.

따라서,관내를 흐르는 냉매의 저항이 변화되어지고 유량의 변화로 나타나게 되어 상기와 같이 실내로 응축수가 튀기는 현상이 발생하게 되고 아울러 냉방성능을 저하시키게 되는 등의 문제점을 가지고 있었다.

이러한 종래의 문제점 등을 해결 보완하기 위한 본발명의 목적은,

공기조화기용 실내 열교환기의 과열도를 최대한 균일화하고 흡입공기의 노점온도 보다 과열되는 부분이 없도록 하여 응축수가 실내로 튀기는 것을 방지하는 동시에 열교환기의 효율을 향상시킬수 있고 냉동싸이클의 신뢰성을 높일수 있도록 하는 목적을 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본발명은,

냉매의 상태가 기체상태로 되어 비체적이 커지는 실내 열교환기의 출구측 즉, 합지관과 냉각관을 연결하고 있는 제1,2유출관의 관경을 조절함으로서 유량의 분포를 균일하게 하면 본발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

도1은 일반적인 냉동싸이클을 나타낸 그래프

도2는 종래 열교환기에 결합되는 분배관 및 합지관을 나타낸 사시도

도3은 종래 합지관의 유출관으로 유출되는 냉매의 온도분포를 나타낸 그래프

도4는 본발명 열교환기에 결합되는 분배관 및 합지관을 나타낸 사시도

도5는 본발명의 제1실시예를 나타낸 합지관과 유출관의 요부 확대도.

도6은 본발명의 제2실시예를 나타낸 합지관과 유출관의 요부 확대도.

도7은 본발명의 제3실시예를 나타낸 합지관과 유출관의 요부 확대도.

<도면중 주요 부분에 대한 부호설명>

101-실내 열교환기 102-냉각관

103-냉각핀 104-리턴밴드

111-분배관 112-제1유입관

113-제2유입관 121-합지관

122-제1유출관 123-제2유출관

124-제1축관부 125-제2축관부

126-제3축관부 127-연장부

본발명의 구성은 도4 내지 도7에 의해 상세히 설명하기로 한다.

분배관(111)의 제1유입관(112)과 제2유입관(113)을 통해 실내 열교환기(101)의 냉각관(102)을 순환한뒤 제1유출관(122)과 제2유출관(123)을 통해 유출되는 냉매의 순환 관로의 거리가 서로 다름으로 인해 과열도와 냉매의 체적 그리고 냉매흐름 저항이 서로 다르게 됨으로서 제1유출관(122)과 제2유출관(123)으로 유출되는 냉매유량의 분포가 불균일하게 되는 것을 방지하기 위한 냉매유량의 균일유출수단을 구비한 구성이다.

그리고, 상기 냉매유량의 균일유출수단은 합지관(121)의 제2유출관(123)에 냉매의 흐름에 저항을 줄수 있도록 제2유출관(123)에 형성되는 제1축관부(124)로 구비하였다.

또한, 상기 냉매유량의 균일유출수단은 합지관(121)의 제1유출관(122)에 냉매의 흐름에 저항을 줄수 있도록 제1유출관(122)에 형성되는 제2축관부(125)와,

상기 제2축관부(125)보다 관경이 작은 상태로 형성되어 냉매의 흐름에 더 많은 저항을 줄수 있도록 제2유출관(123)에 형성되는 제3축관부(126)로 구비하였다.

그리고, 상기 냉매유량의 균일유출수단은 제1유출관(122)의 길이와 제2유출관(123)의 길이를 동일하게 하여 냉매의 흐름저항을 동일하게 유도 할수 있도록 제2유출관(123)에 형성되는 연장부(127)로 구비하였다.

이와같이된 본발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 분배관(111)으로 모세관을 통과한 저온,저압의 액체 냉매가 공급된다.

그리고, 상기 분배관(111)의 냉매는 제1유입관(112)과 제2유입관(113)을 통해 실내 열교환기(101)의 냉각관(102)과 리턴밴드(104)로 공급함으로서 냉매가 순환하면서 증발작용을 하게 된다.

또한, 상기 냉각관(102)과 리턴밴드(104)를 통해 증발작용을 완료한 냉매는 제1 유출관(122)과 제2유출관(123)으로 유출되어 합지관(121)으로 모이게 된다.

그리고, 상기 합지관(121)에 모인 냉매는 압축기로 공급되면서 순환을 하게 된다.

한편, 상기 제2유출관(123)에는 도4와 도5의 제1실시예에 나타낸 바와같이 제1축관부(124)가 형성되어 있는바, 상기의 제1축관부(124)를 통과하는 냉매는 제1유출관(122)을 통과하는 냉매보다 관경의 차이로 인한 저항을 많이 받게 된다.

따라서, 상기 제1유출관(122)의 냉매흐름은 원활하지만 제2유출관(123)의 냉매흐름은 제1축관부(124)에 의해 원활치 못하게 되므로 제1유출관(122)으로 흐르는 냉매량과 제2유출관(123)으로 흐르는 냉매의 유량을 균일하게 맞출수 있게 되므로 각패스별 열부하에 적합한 냉매량만이 흐를 수 있게된다.

그리고, 도6의 제2실시예와 같이 합지관(121)의 제1유출관(122)에 냉매의 흐름에 저항을 줄수 있도록 제1유출관(122)에 형성되는 제2축관부(125)를 구비하고 상기 제2축관부(125)보다 관경이 작은 상태로 형성되어 냉매의 흐름에 더 많은 저항을 줄수 있도록 제2유출관(123)에 형성되는 제3축관부(126)를 구비하여도 냉매의 유량을 균일하게 맞출수 있게 된다.

또한, 도7에 나타낸 제3실시예와 같이 제2유출관(123)에 형성되는 연장부(127)에 의해 제1유출관(122)의 길이와 제2유출관(123)의 길이를 동일하게 하여 냉매의 흐름저항을 동일하게 유도할 수 있도록 하여도 냉매의 유량을 균일하게 맞출 수 있게 된다.

이와같이된 본발명은, 냉매의 상태가 기체상태로 되어 비체적이 커지는 실내 열교환기의 출구측 즉, 합지관과 냉각관을 연결하고 있는 제1,2유출관의 관경을 조절 하여 유량의 분포를 균일하게 할수 있도록 함으로서, 공기조화기용 실내 열교환기의 과열도를 최대한 균일화하고 흡입공기의 노점온도보다 과열되는 부분이 없도록 하여 응축수가 실내로 튀기는 것을 방지하는 동시에 열교환기의 효율을 향상시킬수 있고 냉동싸이클의 신뢰성을 높일수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. 분배관의 제1유입관과 제2유입관을 통해 실내 열교환기의 냉각관을 순환한뒤 제1 유출관과 제2유출관을 통해 유출되는 냉매의 순환 관로의 거리가 서로 다름으로 인해 과열도와 냉매의 체적 그리고 냉매흐름저항이 서로 다르게 됨으로서 제1유출관과 제2유출관으로 유출되는 냉매유량의 분포가 불균일하게 되는 것을 방지하기 위한 냉매유량의 균일유출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매유량의 균일유출수단은 합지관의 제2유출관에 냉매의 흐름에 저항을 줄수 있도록 제2유출관에 형성되는 제1축관부로 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매유량의 균일유출수단은 합지관의 제1유출관에 냉매의 흐름에 저항을 줄수 있도록 제1유출관에 형성되는 제2축관부와,

   상기 제2축관부 보다 관경이 작은 상태로 형성되어 냉매의 흐름에 더 많은 저항을 줄수 있도록 제2유출관에 형성되는 제3축관부로 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매유량의 균일유출수단은 제1유출관의 길이와 제2유출관의 길이를 동일하게 하여 냉매의 흐름저항을 동일하게 유도 할수 있도록 제2유출관에 형성되는 연장부로 구비한 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 열교환기의 냉매 합지장치.