KR20000045938A

KR20000045938A - 증발 냉각식 응축장치

Info

Publication number: KR20000045938A
Application number: KR1019980062567A
Authority: KR
Inventors: 정성한; 정규하; 서형준; 이장환
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-07-25

Abstract

본 발명에 의한 증발 냉각식 응축장치는, 응축장치에 있어서, 응축용 전열관(210)과, 상기 응축용 전열관(210)을 진공상태로 감싸주는 진공탱크(220)와, 물 이나 냉매 또는 유체를 순환시키는 펌프(240)와, 상기 진공탱크(220)의 내부에 대하여 상기 응축용 전열관(210)의 상부에 일정간격을 두고 설치되며 또한 상기 펌프(240)로부터 일부 공급된 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 응축용 전열관(210)의 외부로 분무시키는 분무기(250)와, 상기 진공탱크(220)의 일측과 연결되며 또한 상기 펌프(240)로부터 일부 공급된 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 진공탱크(220)내에서 흡인되는 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 동시 공급받아 저압으로 형성시켜 펌프(240)로 다시 보내는 이젝터(260)로 구성된 것을 특징으로 되어 있으므로, 응축용 전열관(210)의 성능을 보다 향상시켜 공기조화기 또는 냉장고등의 시스템 전체의 에너지 소비효율을 증가시킬 수 있음은 물론 기존 응축기의 크기보다 현저히 감소시켜 제품의 설치공간을 최소화시킬 수 있으며, 또한 응축용 전열관(210)의 냉각매체를 물 이나 냉매 또는 유체의 증기 잠열을 이용한 폐사이클로 되어 있음에 따라 파울링(Fouling)에 의한 시스템 내부의 오염문제를 없앨 수 있는 것이다.

Description

증발 냉각식 응축장치

본 발명은 공기조화기나 또는 냉장고등에 사용되는 증발 냉각식 응축장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물 이나 냉매 또는 유체의 증발 잠열을 이용하여 응축기내의 냉매를 응축시키는 증발 냉각식 응축장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 기능이나 유니트의 구성에 따라 여러 종류로 대별되어지며, 기능에 의한 분류에서는 냉방전용, 냉방 및 제습전용, 냉방 및 난방겸용으로 분류될 수 있으며, 유니트의 구성에 의한 분류에서는 냉방과 방열기능을 일체화하여 창문등에 설치되는 일체형 공기조화기와, 실내측에는 냉각장치를 실외측에는 방열 및 압축장치를 각각 분리시켜 설치하는 분리형 공기조화기로 대별될수 있다.

여기서, 상기 분리형 공기조화기의 냉매싸이클은, 도1에 도시한 바와 같이 실내기(10)와 실외기(20)로 이루어져 있다.

즉, 상기 실외기(20)에는 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(30)와, 냉방운전시 상기 압축기(30)에서 고온 고압으로 압축된 냉매를 냉각시키도록 실외공기와의 접촉에 의해 냉각되는 응축기(40)와, 상기 응축기(40)에서 토출되는 상온 고압의 액체냉매를 통과시켜 증발하기 쉬운 저온 저압의 냉매로 팽창시키는 모세관(60)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 실내기(10)에는 상기 모세관(60)을 통과한 냉매를 증발시키면서 저온 저압의 기체상태의 냉매로 변환되어 실내공기와 열교환하며 또한 기체상태의 냉매를 상기 압축기(30)로 보내는 증발기(70)가 설치되어 있다.

이때, 상기 응축기(40)는, 도2에 도시한 바와 같이 소정간격을 두고 좌우에 배치되는 복수개의 단판(41)과, 상기 복수개의 단판(41)의 사이에 상호 소정간격을 두고 가로방향으로 평행하게 배열되어 이들 사이로 표면접촉되면서 통과되는 기류(공기)를 소정의 온도로 열교환시키는 다수개의 평판핀(42)과, 상기 복수개의 단판(41)과 다수개의 평판핀(42)의 측면을 통해 상하 소정간격을 두고 지그재그방향으로 연속되게 다수개가 각각 배열되면서 기류의 유동방향과 직각되게 순착적으로 삽입되어 그 내부에 냉매가 유동되게 하는 다열의 냉매관(43)과, 상기 복수개의 단판(41)의 외측면으로 각각 돌출된 상기 다수개의 냉매관(43)을 2조 한쌍씩 각각 연결하여 하나의 냉매패스라인으로 설치하여 주는 리턴관(44)으로 구성되어 있다.

도면중 미설명 부호 80, 81은 상기 실내기(10)와 실외기(20)를 연결하는 냉매관(90)의 소정위치에 장착된 2-웨이밸브 및 3웨이밸브를 각각 나타낸 것이다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래에 의한 공기조화기의 응축기(40)는, 다수의 냉매관(43)내에서는 냉매의 응축이 일어나고, 다수개의 냉매관(43)의 외부에서는 다수개의 평판핀(42)들의 사이를 공기가 흐르면서 온도가 상승하게 되는데, 이때 냉매측은 상변화에 의해 잠열을 발생시키면서 응축하므로 열전달계수가 상당히 높게 되고, 반면에 공기측은 현열에 의한 열전달만이 일어나므로 냉매측에 비해 상대적으로 열전달계수가 상당히 낮게 유지된다는 문제점이 있었다.

또한 다수개의 냉매관(43)과 평판핀(42)들의 사이의 접합은 냉매관(43)을 기계적으로 확관하여 접합하기 때문에 접촉 열저항이 존재하게 되며, 접촉열저항은 전체 열저항의 약 10%이상을 차지하여 공기와 냉매사이의 효과적인 열전달을 방해한다는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 응축용 전열관을 냉각시키는 매체를 공기의 현열 대신에 물 이나 냉매 또는 유체의 잠열을 이용함으로써 응축 전열관의 성능을 향상시켜 공기조화기 또는 냉장고등의 시스템 전체의 에너지 소비효율을 증가시킴은 물론 응축기의 크기를 감소시켜 제품의 설치공간을 최소화시킬 수 있도록 한 증발 냉각식 응축장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래에 의한 냉매싸이클,

도2는 종래에 의한 응축기를 도시한 사시도,

도3은 본 발명에 의한 증발 냉각식 응축싸이클,

도4는 본 발명에 의한 이젝터를 도시한 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 증발 냉각식 응축수단 210 : 응축용 전열관

220 : 진공탱크 230 : 제1순환관

231 : 제2순환관 240 : 펌프

250 : 분무기 260 : 이젝터

261 : 디퓨저 262 : 오리피스

263 : 연결관 264 : 틈새

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 증발 냉각식 응축장치는, 응축장치에 있어서, 응축용 전열관과, 상기 응축용 전열관을 진공상태로 감싸주는 진공탱크와, 물 이나 냉매 또는 유체를 순환시키는 펌프와, 상기 진공탱크의 내부에 대하여 상기 응축용 전열관의 상부에 일정간격을 두고 설치되며 또한 상기 펌프로부터 일부 공급된 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 응축용 전열관의 외부로 분무시키는 분무기와, 상기 진공탱크의 일측과 연결되며 또한 상기 펌프로부터 일부 공급된 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 진공탱크내에서 흡인되는 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 동시 공급받아 저압으로 형성시켜 펌프로 다시 보내는 이젝터로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면 도3 및 도4를 참조하면서 상세히 설명한다.

참고로, 도면에서 종래의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 냉매싸이클은, 도3에 도시한 바와 같이 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)에서 고온 고압으로 압축된 냉매를 물 이나 냉매 또는 유체의 증발 잠열에 의해 응축시키는 증발 냉각식 응축수단(200)과, 상기 증발 냉각식 응축수단(200)을 통과하면서 냉각된 고온 고압의 액체냉매를 공급받아 통과시키면서 증발하기 쉬운 저온 저압의 냉매로 팽창시키는 모세관(60)과, 상기 모세관(60)을 통과한 냉매를 증발시키면서 저온 저압의 기체상태의 냉매로 변환되어 공기와 열교환하며 또한 기체상태의 냉매를 상기 압축기(30)로 보내는 증발기(70)로 구성되어 있다.

이때, 상기 증발 냉각식 응축수단(200)은, 상기 압축기(30)와 모세관(60)과의 사이를 연결하는 냉매관(90)의 소정위치에 설치되는 응축용 전열관(210)과, 상기 응축용 전열관(210)을 진공상태로 감싸주는 진공탱크(220)와, 물 이나 냉매 또는 유체를 순환시키도록 제1순환관(230)을 매개로 연결된 펌프(240)와, 상기 진공탱크(220)의 내부에 대하여 상기 응축용 전열관(210)의 상부에 일정간격을 두고 설치되며 또한 상기 펌프(240)의 출구를 통과한 일부의 물 이나 냉매 또는 유체를 공급받아 응축용 전열관(210)의 외부에 분무시켜 응축용 전열관(210)의 내부를 통과하는 고온 고압의 액체냉매를 냉각시키도록 제1순환관(230)의 소정위치에 제2순환관(231)을 매개로 연결되는 분무기(250)와, 상기 진공탱크(220)의 일측과 유로가 연결되며 또한 상기 펌프(240)의 출구를 통과한 일부의 물 이나 냉매 또는 유체와 진공탱크(220)내에서 흡인되는 물 이나 냉매 또는 유체를 동시 공급받아 저압을 형성시키면서 펌프(240)의 입구로 보내는 이젝터(260; Ejector)로 구성되어 있다.

이때, 상기 이젝터(260)는, 도4에 도시한 바와 같이 상기 펌프(240)의 입구측과 상기 제1순환관(230)을 매개로 출구측이 연결되는 디퓨저(261; Diffuser)와, 상기 디퓨저(261)의 입구측에 연결되면서 상기 펌프(240)의 출구측과 제1순환관(230)을 매개로 연결되어 흐르는 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 교축시켜 압력을 떨어뜨리는 오리피스(262; Orifice)와, 상기 디퓨저(261)의 입구측에 대하여 상기 오리피스(262)와 직각되게 연결되어 상기 진공탱크(220)내의 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 디퓨저(261)로 흡인하는 연결관(263)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 디퓨저(261)와 오리피스(262)와의 사이에는 상기 연결관(263)을 통해 디퓨저(261)의 입구측으로 흡인된 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 통과시키면서 오리피스(262)를 통과한 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 혼합되면서 디퓨저(261)의 출구측으로 흘러들어가도록 안내하는 틈새(264)로 구성되어 있다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용 및 효과를 상세히 설명한다.

공기조화기 또는 냉장고등의 압축기(30)가 가동되면, 이 압축기(30)의 가동에 따라 증발기(70)를 통과하면서 저온 저압으로 상변화된 기체냉매가 압축기(30)로 유입되어 압축되면서 고온 고압의 기체냉매로 변화됨과 동시에 증발 냉각식 응축수단(200)의 응축용 전열관(210)으로 보내어지고, 이 응축용 전열관(210)으로 보내진 기체냉매는 응축용 전열관(210)의 외부에 분무되는 물 이나 냉매 또는 유체에 의해 냉각되어 고온 고압의 액체냉매로 만들어진다.

그리고, 응축용 전열관(210)에서 모세관(60)으로 보내진 냉매는 모세관(60)을 통과하면서 저온 저압을 가진 액체냉매로 팽창됨과 동시에 상기 증발기(70)로 보내어 지고, 이 증발기(70)는 저온 저압의 액체냉매를 공급받아 통과시키면서 주위 공기로부터 열을 뺏어 기체냉매로 상변화됨과 동시에 다시 압축기(30)로 보내는 냉매싸이클을 반복 수행하게 된다.

이때, 증발 냉각식 응축수단(200)의 펌프(240)는 압축기(30)가 가동되는 순간 동시 또는 수초후 가동되면서 제1순환관(230)내의 물 이나 냉매 또는 유체를 펌핑하여 일부의 물 이나 냉매 또는 유체를 제1순환관(230)과 열결된 이젝터(260)의 오리피스(262)로 보내어 줌으로써 물 이나 냉매 또는 유체는 오리피스(262)를 통과하면서 교축되어 압력진 떨어진 저압상태로 형성된다.

또, 펌프(240)를 통과한 나머지 일부의 물 이나 냉매 또는 유체는 제1순환관(230)과 연결된 제2순환관(231)을 통하여 보내어 짐으로써 제2순환관(231)의 단부와 연결된 분무기(250)를 통하여 진공탱크(220)내에 수용된 응축용 전열관(210)의 외부로 골고루 분무되고, 진공탱크(220)내의 진공압력에 해당되는 포화온도에서 증발을 하게 되는데, 이때 응축용 전열관(210)내의 냉매로부터 열을 빼앗는다.

여기서, 응축용 전열관(210)의 외부에 분무되면서 발생된 증발 잠열, 즉 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체는 진공탱크(220)의 일측과 연결된 연결관(263)을 통하여 디퓨저(261)의 입구측으로 흡인됨과 동시에 상기 오리피스(262)를 통과한 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 혼합된다.

즉, 연결관(263)은 오리피스(262)와 직각되는 방향으로 디퓨저(261)의 입구측에 연결되고, 디퓨저(261)와 오리피스(262)는 일정한 틈새(264)를 유지하고 있기 때문에 연결관(263)을 통과한 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체는 상기 틈새(264)에서 오리피스(262)를 통과한 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 혼합되면서 디퓨저(261)의 출구측으로 흐르게 되고, 이 디퓨저(261)를 통과한 물 이나 냉매 또는 유체는 압력이 포화압력 이상으로 상승되어 응축되면서 제1순환관(230)을 따라 상기 펌프(240)로 유입되어 순환되는 싸이클을 반복 수행하게 된다.

따라서, 본 발명의 증발 냉각식 응축싸이클은 응축용 전열관(210)를 냉각시키는 매체를 기존 공기의 현열 대신에 물 이나 냉매 또는 유체의 증기 잠열을 이용하는 구조로 되어 있기 때문에 응축용 전열관(210)의 성능을 보다 향상시켜 공기조화기 또는 냉장고등의 시스템 전체의 에너지 소비효율을 증가시킬 수 있음은 물론 기존 응축기의 크기보다 현저히 감소시켜 제품의 설치공간을 최소화시킬 수 있다.

또한, 응축용 전열관(210)의 냉각매체를 물 이나 냉매 또는 유체의 증기 잠열을 이용한 폐사이클로 되어 있기 때문에 파울링(Fouling)에 의한 시스템 내부의 오염문제를 없앨 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 증발 냉각식 응축장치에 의하면, 응축용 전열관을 냉각시키는 매체를 공기의 현열 대신에 물 이나 냉매 또는 유체의 증기 잠열을 이용하는 구조로 되어 있기 때문에 응축 전열관의 성능을 보다 향상시켜 공기조화기 또는 냉장고등의 시스템 전체의 에너지 소비효율을 증가시킴은 물론 기존 응축기의 크기보다 현저히 감소시켜 제품의 설치공간을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 응축용 전열관의 냉각매체를 물 이나 냉매 또는 유체의 증기 잠열을 이용한 폐사이클로 되어 있기 때문에 파울링에 의한 시스템 내부의 오염문제를 없앨 수 있는 효과도 있다.

Claims

응축장치에 있어서,

응축용 전열관과,

상기 응축용 전열관을 진공상태로 감싸주는 진공탱크와,

물 이나 냉매 또는 유체를 순환시키는 펌프와,

상기 진공탱크의 내부에 대하여 상기 응축용 전열관의 상부에 일정간격을 두고 설치되며 또한 상기 펌프로부터 일부 공급된 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 응축용 전열관의 외부로 분무시키는 분무기와,

상기 진공탱크의 일측과 연결되며 또한 상기 펌프로부터 일부 공급된 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 진공탱크내에서 흡인되는 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 동시 공급받아 저압으로 형성시켜 펌프로 다시 보내는 이젝터로 구성된 것을 특징으로 하는 증발 냉각식 응축장치.
제1항에 있어서,

상기 이젝터는, 상기 펌프의 입구측과 제1순환관을 매개로 출구측이 연결되는 디퓨저와,

상기 디퓨저의 입구측에 연결되면서 상기 펌프의 출구측과 제1순환관을 매개로 연결되어 흐르는 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 교축시켜 압력을 떨어뜨리는 오리피스와,

상기 디퓨저의 입구측에 대하여 상기 오리피스와 직각되게 연결되어 상기 진공탱크내의 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체를 디퓨저로 흡인하는 연결관으로 구성된 것을 특징으로 하는 증발 냉각식 응축장치.
제2항에 있어서,

상기 디퓨저와 오리피스와의 사이에는, 상기 연결관을 통해 디퓨저의 입구측으로 흡인된 증기상태의 물 이나 냉매 또는 유체와 오리피스를 통과한 액체상태의 물 이나 냉매 또는 유체가 서로 혼합되어 디퓨저의 출구측으로 흘러들어가도록 안내하는 틈새가 형성된 것을 특징으로 하는 증발 냉각식 응축장치.
제1항에 있어서,

상기 분무기는 상기 펌프에서 이젝터로 흐르는 일부의 물 이나 냉매 또는 유체를 공급받도록 펌프와 이젝터와의 사이측 제1순환관에 제2순환관을 매개로 연결된 것을 특징으로 하는 증발 냉각식 응축장치.