KR200155867Y1 - 수액기 일체형 응축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량 냉동싸이클에 이용되는 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로, 냉매유입구와 냉매유출구를 갖는 제1헤더(20); 상기 제1헤더와 평행하게 격설되어 위치되는 제2헤더(30); 상기 제1헤더 및 상기 제2헤더 사이에 직교하여 상호 평행하게 등간격으로 연통되는 다수의 튜브 및 이 다수의 튜브 사이에 개재되는 냉각핀을 갖는 코어(13); 상기 제2헤더와 상부측에서 연통되도록 연결되며 중간부분에 흡습제를 갖는 수액기(40); 상기 수액기의 하부와 연통되도록 연결되어 상기 수액기에 의해 기액분리된 액냉매를 상기 다수의 튜브들 중 상부측 튜브들로 유통시키는 유로를 제공하는 외관통로(50); 상기 제1헤더를 구획하는 한 쌍의 배플(23)(24); 및 상기 제2헤더를 구획하는 배플(32)(33)을 포함하며, 상기 제2헤더의 한 쌍의 배플중 하부 배플은 상기 수액기의 제습제의 중간부분에 위치되도록 하며 상기 제1헤더의 한 쌍의 배플은 상기 제2헤더의 하부 배플과의 관계에서 냉매가 지그재그 패턴으로 유통되게 배치된다.

Description

수액기 일체형 응축기

본 고안은 차량 냉동싸이클에 이용되는 수액기 일체형 응축기에 관한 것이다.

응축기는 압축기에서 고온 고압의 기체로 된 냉매가 압송되어 외기에 의해 냉각되어 액화된다. 즉 차실 내의 증발기에서 열교환하여 흡열된 열을 다시 응축기에서 열교환하여 대기로 방출한다. 따라서 응축기에서 대기 속에 방출한 열량만큼 차실 내의 열량을 흡수할 수 있다. 그러므로 응축기의 방열 효과가 저하하여 방열량이 감소하면 냉각이 나빠진다.

일예로 일반적인 응축기(1)는 도 1과 같이 통상 수평방향으로 배설된 플레이트형의 튜브(2)사이에 코루레이트형의 냉각핀(3)이 배열되는 코어(4)와, 상기 튜브(2)의 양측에 이와 연통되게 수직으로 헤더(5)(6)가 각각 격설되어 있으며, 이 냉각핀(3)은 알루미늄 합금제에 다수의 방열용 핀이 부착되어 압축기에서 압송되는 고온 고압가스는 상부의 입구에서 응축기로 유입되고 외기에 의해 냉각되어 포화증기로 변화되며 더욱 냉각되어 완전한 액체로 상변환된 후 출구에서 수액기로 유출된다.

상기 수액기는 응축기와 팽창밸브 사이에 개재하여 응축기에서 액화한 냉매를 냉방 부하에 적응하여 필요한 양을 증발기에 공급할 수 있도록 일시적으로 저장하는 역할을 한다.

즉, 냉동싸이클 안의 냉매 봉입량은 싸이클의 구성 부품이 결정되면 일정하다. 그러나 싸이클 안의 필요한 냉매 순환량은 열부하의 변동과 압축기 회전수의 변동에 따라 변화한다. 따라서 미리 팽창밸브의 전단에 냉매를 저장해 두면 갑자기 순환량이 변동해도 과부족이 발생하지 않고 안전한 성능을 확보할 수 있다.

또한 응축기에서 액화한 냉매 속에는 다소의 가스가 기포로 남아 있기 때문에 이 기포를 완전히 분리하여 액체 냉매만을 팽창밸브로 보내는 역할과 이와 함께 냉매 속의 수분과 먼지를 제거하는 기능도 한다.

이러한 응축기와 수액기는 일반적으로 각각 분리된 형태로 결합하지만 한정된 엔진룸의 공간활용면에서 문제가 있어 최근에는 응축기와 수액기가 일체로 형성된 수액기 일체형 응축기가 제시되어 실용화되고 있다.

일예로 수액기 일체형 응축기는 일본국 특개공 평4-320771호에 제시된 바와 같이 3장의 플레이트를 조합하여 헤더와 수액실로 사용할 수 있도록 2실을 형성하고 있다. 또는 2개의 직관을 접합하거나 하나의 직관을 플레이트로 양분하여 1실을 헤더, 다른 1실을 수액기로 사용하도록 되어 있다.

이러한 구성에 의하면 종래의 수액기 일체형 응축기는 상류측 응축관에서 중간헤더 안의 하부에 유입된 냉매순환류가 중간헤더안을 상방으로 유동하고, 과냉각용의 하류측 응축관에 유입한다. 여기서 중간헤더와 수액기는 하부연통공을 통하여 기체와 액체 상태의 냉매가 동시에 유통 가능하게 된다.

그러나 이와 같이 상류측 응축관에서 냉각된 순환냉매는 기체와 액체가 동시에 존재하여 수액기내로 유입되어 냉매의 자중에 의해 기체와 액체로 각각 분리되지만 압축기의 토출압이나 또는 흡입압에 냉매가 순환하면서 내부 압력이 변화하기 때문에 액상의 냉매가 순환할 때 수액기에 분리되어 상부에 위치한 기상의 냉매가 편승하면서 함께 순환하는 등 기액분리가 완전하지 않으므로 응축열량이 감소하게게 되어 전체적인 증발열량이 감소되는 등 냉각효율이 감소되는 문제점이 있다.

본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 특히 상류 및 중류튜브를 통해 냉매를 외기와 열교환시켜 압축기에서 유입된 기체상태의 냉매를 액체로 대부분 상변환시킨 후 수액기에서 기액을 분리시켜 하류튜브를 경유하게 함으로써 냉매의 완전한 상변환이 가능토록 하는 수액기 일체형 응축기를 제공하는데 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 수액기에서 액분리된 냉매를 외기와 접면되게 수액기의 측면을 경유하여 상류튜브로 유입되게 함으로써 응축열량을 증가시킬 수 있는 수액기 일체형 응축기를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 수액기 일체형 응축기는 냉매유입구와 냉매유출구를 갖는 제1헤더; 상기 제1헤더와 평행하게 격설되어 위치되는 제2헤더; 상기 제1헤더 및 상기 제2헤더 사이에 직교하여 상호 평행하게 등간격으로 연통되는 다수의 튜브 및 이 다수의 튜브 사이에 개재되는 냉각핀을 갖는 코어; 상기 제2헤더와 상부측에서 연통되도록 연결되며 중간부분에 흡습제를 갖는 수액기; 상기 수액기의 하부와 연통되도록 연결되어 상기 수액기에 의해 기액분리된 액냉매를 상기 다수의 튜브들 중 상부측 튜브들로 유통시키는 유로를 제공하는 외곽통로; 상기 제1헤더를 구획하는 한 쌍의 배플; 및 상기 제2헤더를 구획하는 한 쌍의 배플을 포함하며, 상기 제2헤더의 한 쌍의 배플중 하부 배플은 상기 수액기의 흡습제의 중간부분에 위치되도록 하며 상기 제1헤더의 한 쌍의 배플은 상기 제2헤더의 하부 배플과의 관계에서 냉매가 지그재그 패턴으로 유통되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 제1헤더의 하부로 유입된 기냉매가 제2헤더와 제1헤더를 지그재그 패턴으로 유통되면서 액냉매로 기액의 2상으로 상변환되어 수액기에서 기액분리된 후 상기 수액기 외측에 형성된 외곽통로를 통해 제2헤더의 상부를 경우하여 상부측 튜브에서 재차 열교환된 후 제1헤더의 유출구를 통해 토출된다.

도 1은 일반적인 응축기 정면도,

도 2는 본 고안에 따른 응축기 종단면도,

도 3은 도 2의 A-A선 단면도,

도 4는 본 고안의 배플 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 응축기 11 : 냉각핀

12 : 튜브 13 : 코어

20 : 제1헤더 30 : 제2헤더

31 : 캡 32,33 : 배플

40 : 수액기 41 : 플레이트

42 : 흡습제 43 : 탭

50 : 외곽통로 51 : 플레이트

도 2는 본 고안에 따른 수액기 일체형 응축기 단면도, 도 3은 도1의 A-A선 단면도, 도 4는 본 고안의 배플을 보인 평단면도이다.

전체를 부호10으로 표시한 응축기는 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 방열시키기 위해 코루게이트형 냉각핀(11)이 개재된 다수의 플레이트형 튜브(12)를 수평방향으로 등간격으로 다수 설치하여 코어(13)를 형성하고, 상기 튜브(12) 양측으로 제1헤더(20) 및 제2헤더(30)를 직교방향으로 연통되게 직립으로 격설하되 상기 제1헤더(20)에는 하부에 냉매유입구(21)가 연통되며, 상부에 냉매유출구(22)가 연통되어 있다. 그리고 상기 제1헤더(20) 내부에는 냉매를 지그재그로 유통시키기 위해 상부와 하부에 각각 배플(23)(24)이 설치되며, 상기 제2헤더(30)에도 제1헤더(20)의 배플(23)(24)과 등고차를 갖는 배플(32)(33)이 한쌍 설치된다.

상기 제2헤더(30)의 측면에는 중앙에 흡습제(42)가 내장된 수액기(40)가 상부가 연통되게 일체로 설치되며, 상기 수액기(40)는 제2헤더(30)의 캡(31)에 플레이트(41)를 중첩시켜 수액실을 형성한다.

또한 상기 수액기(40)의 외측에는 또 다른 플레이트(51)가 겹층되어 수액기(40)에서 기액분리된 액냉매를 제2헤더(30)의 상부로 유통시키기 위한 유로를 제공하는 외곽통로(50)를 형성하게 된다. 상기 외곽통로(50)는 수액기(30)의 하부와 연통되며, 이때의 유로공(52)은 수액실을 형성하는 플레이트(41) 저면과 하부캡(60)의 상면을 이격시켜 형성한다.

상기 제2헤더(30)의 상부 배플(32)과 수액기(40)의 상부캡은 일체로 형성되는 것으로, 상기 제2헤더(30)의 캡(31)에 슬릿(34)을 형성하여 그 곳에 상기 배플(32)을 삽입하도록 되어 있으며, 상기 수액기(40)를 형성하는 플레이트(41)의 단부에는 배플(32)에 천공된 홈(32d)에 삽입되는 탭(43)이 등간격으로 설치되어 있다.

상기 배플(32)은 제2헤더(30)를 상.하로 구획하는 헤더구획부(32a)와, 상기 수액기(40) 상부를 덮는 덮개부(32b)가 일체로 형성되며, 상기 헤더구획부(32a)와 덮개부(32b)의 구획부분은 단턱(32c)이 형성되고, 상기 덮개부(32)에는 가장자리에 플레이트(41)에 형성된 탭(43)과 대응하는 위치에 홈(32d)이 다수 구비되며, 상기 배플(32)은 제2헤더(30)와 수액기(40)의 단면적과 동일한 면적으로 이루어져 있다. 도면중 미설명 부호 61은 상부캡이다.

이와 같이 구성된 편의상 냉매의 유출입 경로에 따라 튜브를 상.중.하류튜브로 구분하여 작용을 설명한다. 본 고안은 압축기에서 압축된 고온.고압의 기냉매가 제1헤더(20)와 연통된 냉매유입구(21)를 통해 유입되어 상류튜브(12a) 및 중류튜브(12b)를 경우하여 제2헤더(30)의 중상류로 압송된 후 수액기(40)로 유입된다. 이때 상기 냉매는 제1헤더(20)와 제2헤더(30)에 설치된 배플(23)(24)(32)에 의해 U턴하는 지그재그 경로를 통해 외기와 열교환하게 된다.

수액기(40)에 유입된 비교적 액상의 냉매는 흡습제(42)를 통과하면서 자중에 의해 기체와 액체로 분리된다. 즉, 기체상태의 냉매는 수액기(40)의 상부에 포집되고, 액체상태의 냉매는 그 자중에 의해 흡습제(42)를 통과하여 수액기(40)의 하부로 낙하된다.

이와 같이 액분리된 액냉매는 수액기(40) 하부와 연통공(52)으로 관통되게 외측에 설치된 외곽통로(50)를 통해 제2헤더(30)의 상부로 압송되어 하류튜브(12c)를 경유하면서 다시 외기와 열교환된 후 제1헤더(20) 및 냉매유출구(22)를 통해 팽창밸브(도면 생략)측으로 압송된다.

여기서, 상기 외곽통로(50)는 외기와 직접 접촉하기 때문에 이곳을 통과하는 액상의 냉매는 통과도중에 발열작용을 할 수 있어 응축열량이 증가하게 된다.

또한 본 고안은 상류 및 중류튜브를 통해 냉매를 외기와 열교환시켜 압축기에서 유입된 기체상태의 냉매를 액체로 대부분 상변환시킨 후 수액기에서 기액을 분리시켜 하류튜브를 경유하게 함으로써 냉매의 완전한 상변환이 가능하게 됨으로 인해 증발기에서의 흡열작용을 증대시켜 냉각효율을 높일 수 있다.

이상과 같이 본 고안은 응축기의 일측헤더에 각각의 플레이트를 겹층으로 설치하여 수액실과 이로 부터 액분리된 냉매의 유로를 제공하는 외곽통로를 형성함으로써 별도의 냉매유로를 제공하기 위한 파이프의 설치를 생략할 수 있을 뿐만 아니라 조립이 간편하다.

Claims (4)

1. 냉매유입구와 냉매유출구를 갖는 제1헤더;

   상기 제1헤더와 평행하게 격설되어 위치되는 제2헤더;

   상기 제1헤더 및 상기 제2헤더 사이에 직교하여 상호 평행하게 등간격으로 연통되는 다수의 튜브 및 이 다수의 튜브 사이에 개재되는 냉각핀을 갖는 코어;

   상기 제2헤더와 상부측에서 연통되도록 연결되며 중간부분에 흡습제를 갖는 수액기;

   상기 수액기의 하부와 연통되도록 연결되어 상기 수액기에 의해 기액분리된 액냉매를 상기 다수의 튜브들 중 상부측 튜브들로 유통시키는 유로를 제공하는 외관통로;

   상기 제1헤더를 구획하는 한 쌍의 배플; 및

   상기 제2헤더를 구획하는 한 쌍의 배플을 포함하며, 상기 제2헤더의 한 쌍의 배플중 하부 배플은 상기 수액기의 흡습제의 중간부분에 위치되도록 하며 상기 제1헤더의 한 쌍의 배플은 상기 제2헤더의 하부 배플과의 관계에서 냉매가 지그재그 패턴으로 유통되게 배치되는 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제2헤더의 상부배플과 상기 수액기의 상부캡이 일체로 형성됨을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제2헤더의 캡에 상기 수액기의 상부캡이 관통하는 슬릿이 형성됨을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제2헤더의 캡에 튜브와 평행하게 적어도 2개소 이상 탭이 형성된 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.