KR20010007132A - 공조 및 냉각시스템을 위한 공랭식 2단 콘덴서 - Google Patents

공조 및 냉각시스템을 위한 공랭식 2단 콘덴서 Download PDF

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Abstract

공조 및 냉각시스템을 위한 공랭식 2단 콘덴서는, 각각의 공기흡입구 및 각각의 배기구를 갖는 제 1챔버 및 제 2챔버로 규정되는 케이싱, 두 부분, 즉, 응축을 위한 한 부분 및 열교환을 위한 다른 한 부분으로 나뉘어지는 케이싱에 설치된 냉매순환관, 냉매에 공기를 불어넣기 위해 케이싱내에 장착된 압축기, 케이싱내에 장착된 팬모터, 제 1챔버에 설치되어 기류가 열교환기코일을 통하여 제 1배기구로 흐르도록 팬모터에 의해 회전되는 팬블레이드, 및 케이싱에 설치되어 공기의 흐름을 콘덴서코일을 통하여 제 2공기흡입구로부터 제 2배기구로 흡수하도록 팬모터에 의해 회전되는 윈드휠을 구비한다.

Description

공조 및 냉각시스템을 위한 공랭식 2단 콘덴서{Air cooled two stage condenser for air conditioning and refrigeration system}
본 발명은 공조 및 냉각시스템을 위한 공랭식 2단 콘덴서 구조에 관한 것이다.
통상, 공조/냉각시스템들은 두 가지 유형, 즉, 공랭식 및 수랭식을 포함한다. 공랭식 공조/냉각시스템의 열소실 효과는 주위환경에 의해 영향을 받는 경향이 있기 때문에, 공랭식 공조/냉각시스템의 냉각효과가 덜 효율적이다. 수랭식 공조/냉각시스템은 냉매와 열교환을 하는데 찬물을 사용하기 때문에 상대적으로 더 나은 냉각 효과를 제공한다. 그러나, 수랭식 공조/냉각시스템의 설치비용은 고가이다. 비용절감을 위하여, 공랭식 공조/냉각시스템들이 보다 대중적으로 수용되었다. 도 1은 종래기술에 따른 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛을 보여준다. 옥외용 메인유닛은 콘덴서코일(A), 및 콘덴서코일(A) 뒤에 매달려 있으며 콘덴서코일(A)의 갭들을 통하여 실외 공기가 안으로 흡수되도록 제어되는 팬(B)을 포함한다. 이 설계는 효과적으로 열을 콘덴서코일(A)로부터 멀리 전달할 수가 없다. 더욱이, 팬(B)을 위한 팬모터는 뜨거운 기류를 직접 받아들이기 때문에, 뜨거워진 이후에 그 성능이 저하된다. 도 2는 종래기술에 따른 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛의 다른 구조를 보여준다. 이 구조에 따르면, 팬(D)은 콘덴서코일(C)의 앞에 배치된다. 작동시, 팬(D)은 기류의 방향을 콘덴서코일(C)쪽으로 향하게 한다. 옥외용 메인유닛의 이 구조의 다른 결점은 콘덴서코일들이 먼지로 뒤덮이는 경향이 있어서 열교환 효과를 감소시킨다는 것이다.
본 발명은 2단 콘덴서 구조를 사용함으로써, 전술한 결점들을 제거하는 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛을 제공한다.
도 1은 종래기술에 따른 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛을 보여주는 단면도,
도 2는 종래기술에 따른 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛의 다른 구조를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛을 보여주는 단면도,
도 4는 도 3의 옥외용 메인유닛이 작동될 때 기류의 흐름 방향을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 대체형의 단면도,
도 6은 도 5의 사시도, 및
도 7은 본 발명의 다른 대체형의 단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1: 케이싱 2: 압축기
3: 냉매순환관 4: 팬
5: 윈드휠 11: 제 1공기배기구
12: 제 2공기흡입구 14: 제 2공기배기구
15: 제 1공기흡입구 16: 칸막이판
31: 콘덴서코일 32: 메인열교환기코일
41: 팬모터 42: 팬블레이드
43: 열방산팬셸 51: 좁은 횡형의 슬롯들
52: 윈드가이드 54: 제 1챔버
55: 제 2챔버
본 발명의 한 양태에 따르면, 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛은, 각각의 공기흡입구 및 각각의 배기구를 갖는 제 1챔버 및 제 2챔버로 규정되는 케이싱, 케이싱의 두개의 챔버에 각각 매달려 있는 콘덴서코일 및 메인열교환기코일을 가지며 냉매의 순환을 위해 케이싱에 설치된 냉매순환관, 냉매관을 통하여 냉매에 공기를 불어넣도록 제어된 케이싱내에 장착된 압축기, 케이싱내에 장착된 팬모터, 제 1챔버에 설치되어 기류가 메인열교환기코일을 통하여 제1챔버의 배기구로 흐르도록 팬모터에 의해 회전되는 팬블레이드, 및 케이싱에 설치되어 공기의 흐름을 콘덴서코일을 통하여 제 2챔버의 공기흡입구로부터 제 1챔버의 배기구로 흡수하도록 팬모터에 의해 회전되는 윈드휠을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 콘덴서코일들의 회전수가 메인열교환기코일의 수보다 더 많아서, 메인열교환기코일은 통과하는 공기의 움직임에 대한 저항을 덜 일으킨다. 냉매순환관이 케이싱의 서로 다른 챔버들에 각각 매달려있는 콘덴서코일과 메인열교환기코일로 나뉘어지기 때문에, 응축효율은 훨씬 개선되고 전력소비는 크게 줄어든다.
본 발명의 전술한 특징들 및 이점들은 이하 상세한 설명과 첨부된 도면들을 참조하여 명확히 이해될 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공랭식 공조/냉각시스템을 위한 옥외용 메인유닛이 도시되며, 이는 케이싱(1), 압축기(2), 냉매순환관(3), 팬(4) 및 윈드휠 (5)을 포함한다. 압축기(2), 냉매순환관(3), 팬(4) 및 윈드휠(5)은 케이싱내에 장착된다.
케이싱(1)은, 맞은편 양 끝단에 위치하는 공기 배출을 위한 제 1배기구(11) 및 공기 입력을 위한 제 2공기흡입구(12), 통과하는 공기로부터 고체물질을 제거하기 위해 공기흡입구(12)를 덮고 있는 와이어거즈필터(13), 중앙의 한 쪽 측면상의 공기 배출을 위한 제 2배기구(14), 공기 입력을 위해 제 1배기구(11)와 통하게 양쪽 맞은편 측면들에 위치하는 제 1공기흡입구(15), 및 제 2배기구(14)와 제 1공기흡입구(15)사이에 배치되는 칸막이판(16)을 포함한다. 칸막이판(16)은 케이싱(1)의 보유공간(holding space)을 두 개의 봉해지며 독립된 공간들, 즉, 제1 봉해진 챔버(54)와 제2 봉해진 챔버(55)로 분할한다. 이것은, 케이싱(1)이 각각 열교환 또는 응축을 위한 어느 한 단계를 갖는 두 개의 챔버들로 나뉘어짐을 의미한다.
압축기(2)는 전통적인 것으로 냉매순환을 위한 냉매순환관(3)과 연결된다. 그러나, 이것은 종래기술로 추가로 개시되진 않았다.
냉매순환관(3) 또한 종래기술이다. 기본적으로, 상기 칸막이판(16)으로 나뉘어져, 제 2챔버(55)에는 콘덴서코일(31)과 압축기(2)가 있고 제 1챔버(54)에는 메인열교환기코일(32)과 팬(4)이 있다. 냉매순환관(3)의 말단은 케이싱(1)밖으로 연장되어 공조/냉각을 위한 스플릿옥내유닛들(미도시)에 추가 연결된다.
팬(4)은 제 1배기구(11)에 인접한 케이싱(1)내의 제 1챔버(54)내에서 메인열교환기코일(32)뒤에 설치되며 팬블레이드(42)가 회전하도록 구동시키는 팬모터(41)을 포함한다. 팬블레이드(42)의 둘레에는 팬블레이드(42)에 의해 발생되는 기류가 메인열교환기코일(32) 및 제 1배기구(11)쪽으로 흐르는 것을 보장하는 열방산팬셸(43)이 매달려있다.
윈드휠(5)은 케이싱(1)내에 제 2챔버(55)에 매달려 있는 휠과 같은 모양을 갖으며, 이 윈드휠(5)은 표면 여기저기에 이격되어 있는 복수개의 좁은 횡형 슬롯들(51)을 갖는다. 이것은 팬모터(41)에 의해 구동된다. 팬모터(41)가 회전하는 동안, 팬블레이드(42) 및 윈드휠(5)은 동시에 회전한다. 더욱이, 윈드가이드(52)가 윈드휠(5) 주위의 케이싱(1)내에 설치되어 있다. 상기 윈드가이드(52)는 기류를 윈드휠(5)로부터 제 2배기구(14)를 통하여 케이싱(1)의 바깥으로 안내한다.
실행시, 전원이 켜지면, 상기 압축기(2) 및 팬모터(41)는 작동된다. 냉매는 냉매순환관(3)을 통하여 순환되고, 실외공기는 제 1공기흡입구(15)를 통하여 케이싱(1) 안으로 들어온 다음, 팬블레이드(42)를 통하여 메인열교환기코일(32)을 통과하여 제 1배기구(11)로부터 배출된다. 이것이 뜨거운 공기를 방산하는 제 1 단(stage)의 루트이다. 동시에, 제 2공기흡입구(12)로부터 흡입된 실외공기는 콘덴서코일(31)을 냉각시키고, 다음에, 윈드휠(5)은 뜨거운 공기를 제 2배기구(14)를 통하여 케이싱(1)의 바깥으로 배출한다. 이것이 동작의 제 2 단이며 동시에 수행될 수 있다.
냉매의 루트에 대하여 설명하면, 압축기에 의해 공기가 넣어지기만 하면, 냉매는, 열이 팬(4)으로부터 들어오는 공기에 의해 방산되는 메인열교환기코일(32)을 통하여 흐른다. 냉매는 흡입구(12)로부터 흡입공기에 의해 추가로 냉각된다. 최종적으로 냉매는 도면에 도시된 바와 같이 완전히 냉각된다. 그 다음에, 냉매는 공조 및 냉각을 위한 스플릿옥내유닛(미도시)으로 흐른다.
압축기(2)와 근접하게 위치된 흡입구(12)로부터 들어오는 흡입공기는 콘덴서코일(31)을 통과한 다음 윈드휠(5)을 통하여 흡입되고 제 2배기구(14)를 통하여 배출된다. 열교환을 위한 다른 공기는 제 1공기흡입구(15)로부터 들어오고 팬(4)을 통하여 흐른 다음, 메인열교환기코일(32)를 통하여 흐르고 제 1배기구(11)로부터 케이싱(1) 밖으로 흐른다. 도 4의 화살표들은 공기의 흐름방향들을 보여준다.
도 5 및 6은 수평설계에 의한 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 위치 배열을 제외하면 모든 동작들이 전술한 수직형과 동일하다.
도 7은 다른 형태의 압축기(2)를 사용하는 동등한 배열을 보여준다. 그러나, 기본 원리 및 동작은 전술한 실시예와 동일하다.
개시된 실시예들 및 도면들은 단지 실례로서 설계된 것이지만, 본 발명의 범위내에 속하는 원리 및 진정한 정신에 기초한 동등한 어떠한 실시예들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 실시에 의해 다음과 같은 효과들이 획득될 수 있다.
냉매의 루트를 두 개의 독립부들, 즉, 응축 단 및 열교환 단으로 나눔으로써, 냉매가 효과적으로 냉각되어 냉각 효율을 증대시킬 수 있다. 이것은 종래의 공조/냉각 장치에 의해 달성될 수 없는 것이다.
냉매의 고속 및 고온으로 인하여, 열교환 흐름의 루트는 좀 더 길어지지만, 더 적은 수의 코일들을 통하게 된다. 고온차이 때문에, 팬은 더 적은 수의 코일들을 통하여 더 많은 양의 공기를 흐르게 하여 공기 저항을 줄인다. 공기는 좀 더 빠르게 흘러 종래 기술의 공기 순환의 결점을 제거한다. 응축 용 코일로 더 많은 코일들이 제공될 수 있으며, 온도 차이가 보다 적기 때문에 냉매는 보다 천천히 흐른다. 본 발명에서 사용된 윈드휠이 공조/냉각시스템들의 열교환 및 냉각에 존재하는 결점들을 제거할 수 있는 중요한 특징이다.
냉각 효율을 촉진시키기 위해 열교환 및 냉각을 위한 공기를 두 개의 별개의 영역들로 나눔으로써, 더 적은 전류량의 압축기의 사용으로 전력 소비를 줄이고 냉각 능력을 확대시키며 전력 소비를 더 줄이도록 작동 시간을 단축시키는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 조절 및 냉각을 위한 팬에 전력 공급을 위해 동일한 모터를 사용함으로써, 최대의 출력 효용을 가능하게 하며 모터의 유지비를 떨어뜨린다. 이러한 기능적 결과들은 종래기술에 의해 성취될 수 없는 것이다.

Claims (5)

  1. 공조 및 냉각시스템을 위한 공랭식 2단 콘덴서에 있어서,
    내부를 제 1 및 제 2 챔버들로 나누는 칸막이판을 가지며, 추가로 제 1챔버와 통해있는 제 1공기흡입구 및 제 1공기배기구와, 제 2챔버와 통해있는 제 2공기 흡입구 및 제 2공기배기구를 갖는 케이싱;
    열을 냉매로부터 방산시키기 위해 제 1챔버내에 있는 메인열교환기코일;
    냉매를 냉각시키기 위해 제 2챔버내에 위치하는 콘덴서코일;
    케이싱에 위치하는 압축기;
    압축기의 출구를 메인열교환기코일에, 그리고 메인열교환기코일을 콘덴서코일에 연결하여, 냉매가 압축기로부터 메인열교환기코일로, 그리고 메인열교환기코일로부터 콘덴서코일로 흐르게 하는 냉매순환관;
    케이싱에 위치하는 모터;
    제 1챔버에 위치하고, 모터에 의해 구동되며, 제 1공기흡입구를 통하여 공기를 케이싱내로 끌어들이며, 공기를 메인열교환기코일 너머로 불어넣어 냉매를 냉각시키고, 제 1공기배기구를 통하여 바깥으로 흐르게 하는 축류팬; 및
    제 2챔버에 위치하고, 제 2흡입구를 통하여 공기를 케이싱내로 끌어들이며, 공기를 콘덴서 코일 너머로 통하게 하여 냉매를 냉각시키고, 제 2공기배기구를 통하여 바깥으로 흐르도록 모터에 의해 구동되는 원심팬을 포함하는 공랭식 2단 콘덴서.
  2. 제 1항에 있어서, 공기가 축류팬으로부터 메인열교환기코일로 향하도록 축류팬과 메인열교환기코일 사이에 연장되는 팬셸을 더 포함하는 공랭식 2단 콘덴서.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 케이싱은 상부, 측면들 및 하부를 가지고, 제 1공기 배기구는 상부에 위치하며, 제 1공기흡입구 및 제 2공기배기구는 측면들에 위치하고, 제 2공기흡입구는 하부에 위치하는 공랭식 2단 콘덴서.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 케이싱은 상부, 측면들 및 하부를 가지고, 제 1공기 배기구 및 제 2공기흡입구는 측면들에 위치하며, 제 1공기흡입구 및 제 2공기배기구는 상부에 위치하는 공랭식 2단 콘덴서.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 케이싱은 상부, 측면들 및 하부를 가지고, 제 1공기 배기구는 상부에 위치하며, 제 1공기흡입구, 제 2공기흡입구 및 제 2공기배기구는 측면들에 위치하는 공랭식 2단 콘덴서.
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