KR20020060846A

KR20020060846A - An expansion apparatus of heat exchange cycle

Info

Publication number: KR20020060846A
Application number: KR1020010001911A
Authority: KR
Inventors: 고영환
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-19

Abstract

PURPOSE: An expansion device for heat exchange cycle is provided to simplify structure thereof and to freely adjust decreasing amount of pressure. CONSTITUTION: An expansion device includes an inner pipe(20) having a passage(22) formed therein; more than outer pipes(30) installed to cover an outer surface of the inner pipe and made of material with thermal expansive coefficient larger than the inner pipe; and a heating wire(50) supplying heat to the outer pipes and the inner pipe so that the outer pipes and the inner pipe are expanded by the heat. The inner pipe and the outer pipes have cut parts(24,34) formed longitudinally on positions opposite to each other.

Description

An expansion apparatus of heat exchange cycle

본 발명은 열교환사이클에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환사이클에서 작동유체를 감압시켜 열교환기에서 증발이 보다 원활하게 이루어지도록 하는 팽창장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange cycle, and more particularly to an expansion device for reducing the working fluid in the heat exchange cycle to facilitate the evaporation in the heat exchanger.

열교환사이클은 소정 공간과 그 주변과의 사이에서 열을 이동시켜, 상기 소정 공간을 원하는 온도로 유지시켜 주도록 하는 것으로 그 구성의 예가 도 1에 도시되어 있다. 본 명세서에서는 냉동사이클을 예로 들어 설명한다.The heat exchange cycle moves heat between a predetermined space and its periphery to maintain the predetermined space at a desired temperature. An example of the configuration is shown in FIG. In the present specification, a refrigeration cycle will be described as an example.

이에 도시된 바에 따르면, 열교환사이클은 크게 압축기(1), 실외열교환기(2), 모세관(3) 및 실외열교환기(5)가 차례로 연결되어 구성된다. 그리고 상기 모세관(3)과 실내열교환기(5)의 사이에 체크밸브(4)와 난방모세관(6)이 구비되고, 상기 실내열교환기(5)와 압축기(1)의 사이에 밸브(7)가 설치된다.As shown, the heat exchange cycle is composed of a compressor 1, an outdoor heat exchanger 2, a capillary tube 3, and an outdoor heat exchanger 5 in sequence. A check valve 4 and a heating capillary 6 are provided between the capillary tube 3 and the indoor heat exchanger 5, and the valve 7 is provided between the indoor heat exchanger 5 and the compressor 1. Is installed.

먼저 냉동사이클로 동작되는 것을 기준으로 하여 사이클을 설명한다. 상기 압축기(1)는 작동유체를 고온, 고압의 상태로 만들어 상기 실외열교환기(2)로 보내게 된다. 그리고 상기 실외열교환기(2)에서는 실외의 공기와 열교환하면서 상기 작동유체의 열을 외부로 방출하게 된다. 이와 같은 과정에서 상기 실외열교환기(2)에서는 작동유체의 열이 방열되면서 온도가 하강하여 상대적으로 저온 고압상태로 액화되어 모세관(3)으로 전달된다.First, the cycle will be described based on the operation of the refrigeration cycle. The compressor (1) makes the working fluid in a state of high temperature and high pressure and sends it to the outdoor heat exchanger (2). In the outdoor heat exchanger 2, the heat of the working fluid is released to the outside while heat-exchanging with outdoor air. In this process, in the outdoor heat exchanger (2), while the heat of the working fluid is radiated, the temperature is lowered to be liquefied at a relatively low temperature and high pressure, and then transferred to the capillary tube (3).

상기 모세관(3)에서는 작동유체가 갑압되어 상기 실내열교환기(5)에서 열교환하기 쉬운 상태로 된다. 물론 이때, 상기 모세관(3)에서 나온 작동유체는 상기 체크밸브(4)를 통과하게 된다. 상기 실내열교환기(5)에서는 상기 작동유체가 실내의 공기와 열교환하여 열을 흡수하면서 증발하게 되며, 상기 실내열교환기(5)에서 증발되면서 저온저압으로 된 기체상태의 작동유체는 밸브(8)를 통해 압축기(1)로 전달된다.In the capillary tube 3, the working fluid is pressurized to be easily heat exchanged in the indoor heat exchanger 5. Of course, at this time, the working fluid from the capillary tube 3 passes through the check valve (4). In the indoor heat exchanger (5), the working fluid is evaporated while absorbing heat by exchanging heat with air in the room, and the working fluid in a gaseous state at low temperature and low pressure is evaporated in the indoor heat exchanger (5). It is delivered to the compressor (1) through.

한편, 난방운전시에는 압축기(1)에서 토출된 고온고압의 기체상태의 작동유체는 상기 밸브(8)에 의한 유로전환으로 실내열교환기(5)로 전달된다. 그리고 상기 실내열교환기(5)에서 고온상태의 작동유체가 실내의 공기와 열교환하여 방열하게 된다. 이와 같이 방열하면서 응축된 작동유체는 상기 체크밸브(4)에서 상기 난방모세관(6)을 통과하고 다시 모세관(3)을 통과하면서 감압되어 증발되기 쉬운 상태로 상기 실외열교환기(2)로 전달된다.On the other hand, during the heating operation, the high-temperature, high-pressure gaseous working fluid discharged from the compressor 1 is transferred to the indoor heat exchanger 5 by switching the flow path by the valve 8. In the indoor heat exchanger (5), the working fluid in a high temperature state exchanges heat with air in the room to radiate heat. The working fluid condensed while dissipating as described above is transferred to the outdoor heat exchanger 2 in a state where the check valve 4 passes through the heating capillary 6 and passes through the capillary tube 3 again and is decompressed and easily evaporated. .

그리고 상기 실외열교환기(2)에서는 작동유체가 증발되면서 외부 공기와 열교환하고 기체상태로 되어 상기 압축기(1)로 전달되어 동일한 과정을 반복하게 된다.In the outdoor heat exchanger (2), the working fluid is evaporated, exchanges heat with external air, becomes a gaseous state, and is transferred to the compressor (1) to repeat the same process.

한편, 도 2a에는 상기 모세관(3) 대신에 작동유체를 팽창시키기 위해 사용하는 숏튜브(7)를 사용하기도 한다. 상기 숏튜브(7)는 실외열교환기(2)의 출구파이프(2')와 상기 체크밸브(4)의 입구파이프(4')에 동시에 튜브몸체(7b)가 삽입된다. 상기 튜브몸체(7b)는 상기 파이프(2',4')와 용접되어 체결된다. 한편 숏튜브(7)의 구성에서 상기 파이프(2',4')에 상기 튜브몸체(7b)가 설치되지 않고 별도의 파이프인 케이싱 내에 설치되어 상기 파이프(2',4')와 연결될 수 있다.On the other hand, in Figure 2a instead of the capillary tube 3 is used a short tube (7) used to expand the working fluid. The tube 7 is inserted into the outlet tube 2 'of the outdoor heat exchanger 2 and the inlet pipe 4' of the check valve 4 at the same time. The tube body 7b is welded and fastened to the pipes 2 'and 4'. On the other hand, the tube body 7b is not installed on the pipes 2 'and 4' in the configuration of the short tube 7 and may be installed in a casing which is a separate pipe and connected to the pipes 2 'and 4'. .

이와 같은 튜브몸체(7b)의 중앙을 길이방향으로 관통하여서는 통홀(7h)이 형성되어 있어, 상기 출구파이프(2')와 입구파이프(4')를 서로 연통시키게 된다. 이때, 상기 통홀(7h)의 직경은 상기 출구파이프(2') 및 입구파이프(4')의 직경에 비해 상대적으로 매우 작다. 도면 부호 7s는 스토퍼이다.A through hole 7h is formed by penetrating the center of the tube body 7b in the longitudinal direction, so that the outlet pipe 2 'and the inlet pipe 4' communicate with each other. At this time, the diameter of the through hole (7h) is relatively small compared to the diameter of the outlet pipe (2 ') and the inlet pipe (4'). Reference numeral 7s is a stopper.

상기 숏튜브(7)는 상기 모세관(3)과 같이 상기 실외열교환기(2)에서 전달되는 고압의 액냉매를 감압하여 실내열교환기(5)에서 증발하기 쉬운 형태로 조정하고 일정한 비율로 냉매가 흐르도록 하는 역할을 한다.The short tube 7 adjusts the pressure of the high pressure liquid refrigerant delivered from the outdoor heat exchanger 2, such as the capillary tube 3, to be easily evaporated from the indoor heat exchanger 5, and the refrigerant at a constant ratio. It plays a role to make it flow.

하지만 상기한 바와 같은 모세관(3)과 숏튜브(7)는 그 개구도를 조절할 수 없으므로, 압력강하량을 조절할 수 없다. 따라서 냉동능력의 임의 조절이 불가능한 문제점이 있다.However, the capillary tube 3 and the short tube 7 as described above cannot adjust the opening degree, and thus, the pressure drop amount cannot be adjusted. Therefore, there is a problem that the arbitrary adjustment of the freezing capacity is impossible.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 관로(10) 상에 다수개의 블레이드(12)를 카메라의 조리개와 같이 설치하여, 스텝핑모터나 솔레노이드밸브를 사용하여 상기 블레이드(12)의 개구도를 조절하는 구성이 제시되었다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 3, a plurality of blades 12 are installed on the conduit 10 together with the aperture of the camera, and the opening of the blade 12 is formed using a stepping motor or a solenoid valve. A configuration for adjusting the degree is presented.

그러나 상기한 바와 같이 블레이드(12)의 개구도를 조절하는 방식에서는 솔레노이드밸브나 스텝핑모터 등 고가의 부품이 사용되어야 하므로 그 원가가 높아지는 문제점이 있다.However, in the manner of adjusting the opening degree of the blade 12 as described above, since expensive components such as solenoid valves or stepping motors must be used, the cost thereof becomes high.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구성이 간단하면서도 압력강하량을 임의로 조절할 수 있는 하는 팽창장치를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to solve the problems of the prior art as described above, to provide an expansion device that can be arbitrarily adjusted while the configuration is simple.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환사이클의 구성을 보인 구성도.1 is a configuration diagram showing the configuration of a heat exchange cycle according to the prior art.

도 2a는 종래 기술에 의한 팽창장치의 하나인 숏튜브의 구성을 보인 종단면도.Figure 2a is a longitudinal sectional view showing the configuration of a short tube as one of the expansion device according to the prior art.

도 2b는 도 2a에 도시된 숏튜브의 구성을 보인 횡단면도.Figure 2b is a cross-sectional view showing the configuration of the shot tube shown in Figure 2a.

도 3은 종래 기술에서 개구도의 조절이 가능한 팽창장치의 요부 구성을 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing the main configuration of the expansion device capable of adjusting the opening degree in the prior art.

도 4는 본 발명에 의한 열교환사이클용 팽창장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 부분사시도.Figure 4 is a partial perspective view showing the configuration of a preferred embodiment of the expansion device for heat exchange cycle according to the present invention.

도 5는 본 발명 실시예의 요부 단면 구성을 보인 단면도.5 is a cross-sectional view showing the main portion cross-sectional configuration of the embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 변형예를 보인 단면도.6 is a sectional view showing a modification of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 압축기2: 실외열교환기1: compressor 2: outdoor heat exchanger

3: 모세관4: 체크밸브3: capillary tube 4: check valve

5: 실내열교환기6: 난방모세관5: indoor heat exchanger 6: heating capillary

7: 숏튜브8: 밸브7: Short tube 8: Valve

10: 관로12: 블레이드10: pipeline 12: blade

20: 내관22: 유로20: inner tube 22: euro

24: 절개부30,40: 외관24: incision 30, 40: appearance

34,44: 절개부50: 전열선34, 44: incision 50: heating wire

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 유로가 형성되는 내관과, 상기 내관의 외면을 둘러 설치되고 상기 내관보다 열팽창계수가 큰 재질로 형성되는 적어도 하나 이상의 외관과, 상기 외관과 내관에 열을 제공하여 외관과 내관의 열팽창이 이루어지도록 하는 열원을 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is at least one or more formed of a material having a larger thermal expansion coefficient than the inner tube and the inner tube is formed inside the inner tube, the outer surface of the inner tube is formed And a heat source for providing heat to the outer appearance and the inner tube so that thermal expansion of the outer and inner tubes is achieved.

상기 내관과 외관은 서로 융착되는 것으로, 서로 반대되는 위치에서 길이방향으로 절개부를 구비한다.The inner tube and the outer tube are fused to each other, and have cutouts in the longitudinal direction at positions opposite to each other.

상기 열원은 상기 외관의 외면을 둘러 설치되는 열선임을 특징으로 한다.The heat source is characterized in that the heating wire is installed around the outer surface of the appearance.

상기 내관의 둘레에는 외관이 차례로 다수개가 적층 설치될 수 있다.A plurality of outer appearances may be installed in a circumference of the inner tube in turn.

이와 같은 본 발명에 의하면 간단한 구성으로 팽창장치의 개구도를 조절할 수 있어 열교환사이클의 열교환능력을 원하는 대로 조절할 수 있게 되는 이점이 있다.According to the present invention as described above it is possible to adjust the opening degree of the expansion device in a simple configuration has the advantage that the heat exchange capacity of the heat exchange cycle can be adjusted as desired.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 열교환사이클용 팽창장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 종래 기술의 것과 동일한 것은 동일 부호를 원용하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the expansion device for a heat exchange cycle according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same thing as that of the prior art will be described using the same reference numeral.

먼저, 도 4에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 팽창장치의 구성은 크게내관(20), 외관(30) 및 전열선(40)으로 이루어진다.First, as shown in Figure 4, the configuration of the expansion device of the present invention comprises a large inner tube 20, the appearance 30 and the heating wire 40.

상기 내관(20)의 내부에는 작동유체가 유동되는 유로(22)가 구비된다. 그리고 상기 내관(20)의 일측에는 길이방향으로 길게 절개부(24)가 형성되어 있다. 따라서 상기 내관(20)만으로는 작동유체의 유로를 형성하지 못한다.The inner pipe 20 is provided with a flow path 22 through which a working fluid flows. And one side of the inner tube 20 is formed with an incision 24 long in the longitudinal direction. Therefore, the inner tube 20 alone does not form a flow path for the working fluid.

상기 외관(30)은 상기 내관(20)의 외면에 융착되는 것으로 그 재질은 상기 내관(20)보다 열팽창계수가 큰 것으로 형성된다. 이와 같은 외관(30)에도 길이방향으로 길게 절개부(34)가 형성되어 있다. 상기 내관(20)에 외관(30)이 융착될 때, 상기 외관(30)의 절개부(34)와 내관(20)의 절개부(24)는 서로 반대방향에 위치하게 하여 상기 내관(20) 내부의 유로(22)가 형성되게 한다.The outer surface 30 is fused to the outer surface of the inner tube 20, the material is formed of a larger coefficient of thermal expansion than the inner tube (20). In this external appearance 30, the cutout portion 34 is formed long in the longitudinal direction. When the exterior 30 is fused to the inner tube 20, the cutout 34 of the outer tube 30 and the cutout 24 of the inner tube 20 are positioned in opposite directions to each other so that the inner tube 20 is disposed. The inner flow passage 22 is formed.

한편, 유로(22)의 내부를 흐르는 작동유체의 압력이 큰 경우에는 상기 외관(30)을 다수개로 형성할 수 있다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이, 외관(30)에 또 하나의 외관(40)을 융착시키는 것으로, 이때 최외측의 외관(40)은 중간의 외관(30)에 비해 그 열팽창계수가 더 큰 것을 사용한다. 그리고 상기 외관(40)의 절개부(44)는 상기 외관(30)의 절개부(34)와 반대의 위치에 있도록 한다.On the other hand, when the pressure of the working fluid flowing inside the flow path 22 is large, it is possible to form a plurality of the exterior (30). That is, as shown in FIG. 6, the outer surface 40 is fused to the outer surface 30, wherein the outermost surface 40 has a larger thermal expansion coefficient than that of the middle outer surface 30. use. And the cutout 44 of the facade 40 is to be in the opposite position to the cutout 34 of the facade 30.

다음으로 상기 외관(30)의 외면을 둘러서는 전열선(50)이 소정 구간 감겨진다. 여기서 상기 전열선(50)이 감겨지는 구간의 길이도 열교환사이클의 용량에 따라서 결정된다. 즉 유로(22)의 개구도를 조절할 필요가 있는 구간만큼 상기 전열선(50)을 감아주면 된다. 상기 전열선(50)은 전원이 인가됨에 의해 열을 발생시켜 상기 외관(30)과 내관을 팽창시켜 개구도를 조절하게 된다.Next, the heating wire 50 surrounding the outer surface of the exterior 30 is wound around a predetermined section. Here, the length of the section in which the heating wire 50 is wound is also determined according to the capacity of the heat exchange cycle. That is, the heating wire 50 may be wound only by the section in which the opening degree of the flow path 22 needs to be adjusted. The heating wire 50 generates heat by applying power to expand the exterior 30 and the inner tube to adjust the opening degree.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열교환사이클용 팽창장치의 작용을 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the heat exchange cycle expansion device according to the present invention having the configuration as described above.

본 발명의 팽창장치는 그 내관(20)의 내부에 형성되는 유로(22)의 개구도를 조절할 수 있는 것으로, 상기 전열선(50)에서 제공되는 열의 양에 따라 상기 내관(20)의 개구도가 조절된다.The expansion device of the present invention can adjust the opening degree of the flow path 22 formed in the inner tube 20, the opening degree of the inner tube 20 according to the amount of heat provided from the heating wire (50). Adjusted.

즉 상기 전열선(50)에 전원을 인가하면 열이 발생되어 상기 외관(30)과 내관(20)으로 전달되고, 이들은 열에 의해 팽창된다. 특히 상기 전열선(50)이 감겨져 있는 외관(30)은 상대적으로 열팽창계수가 크므로 열팽창계수가 상대적으로 작은 내관(20)을, 도 5에 도시된 바와 같이, 당겨 팽창시키게 된다.That is, when power is applied to the heating wire 50, heat is generated and transferred to the exterior 30 and the inner tube 20, which are expanded by heat. In particular, since the outer surface 30 in which the heating wire 50 is wound has a relatively large thermal expansion coefficient, the inner tube 20 having a relatively small thermal expansion coefficient is pulled and expanded as shown in FIG. 5.

상기와 같이 내관(20)이 외관(30)의 열팽창에 의해 당겨지면 그 유로(22)의 개구도가 커지게 된다. 따라서 상기 내관(20)의 유로(22)를 통해 유동되는 작동유체의 유량이 많아지게 된다.When the inner tube 20 is pulled by the thermal expansion of the exterior 30 as described above, the opening degree of the flow path 22 becomes large. Therefore, the flow rate of the working fluid flowing through the flow passage 22 of the inner tube 20 is increased.

결국 본 발명에서는 상기 전열선(50)에 의해 가해지는 열량을 조절하여 상기 유로(22)의 단면적을 원하는 대로 조절할 수 있게 된다.As a result, in the present invention, by adjusting the amount of heat applied by the heating wire 50, it is possible to adjust the cross-sectional area of the flow path 22 as desired.

한편, 본 발명의 팽창장치는 반드시 열교환사이클에서 작동유체의 팽창을 위해서만 사용되는 것은 아니며, 유로를 통한 유체의 유동량을 제어하는 하나의 밸브로서 사용될 수도 있다.On the other hand, the expansion device of the present invention is not necessarily used for the expansion of the working fluid in the heat exchange cycle, it may be used as one valve for controlling the flow amount of the fluid through the flow path.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 열교환사이클용 팽창장치에서는 작동유체의 팽창을 위해 작동유체가 유동되는 유로의 단면적을 열팽창특성을 사용하여 조절하도록 하였다. 특히 상대적으로 열팽창계수가 큰 외관과 상대적으로열팽창계수가 작은 내관을 서로 융착하고 상기 외관의 외면에 전열선을 감아 열을 공급하도록 구성되었으므로, 구성이 상대적으로 간단하면서 용이하게 개구도를 조절할 수 있게 되는 이점이 있다.In the expansion device for a heat exchange cycle according to the present invention as described above in detail to adjust the cross-sectional area of the flow path through which the working fluid flows for the expansion of the working fluid using the thermal expansion characteristics. In particular, since the outer tube having a relatively large coefficient of thermal expansion and the inner tube having a relatively small coefficient of thermal expansion are fused to each other and the heating wire is wound around the outer surface of the exterior to provide heat, the opening degree can be adjusted relatively easily and easily. There is an advantage.

Claims

An inner tube in which a flow path is formed,

At least one external appearance installed around the outer surface of the inner tube and formed of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the inner tube;

And a heat source for providing heat to the outer tube and the inner tube so that thermal expansion of the outer tube and the inner tube is achieved.

The expansion device for a heat exchange cycle according to claim 1, wherein the inner tube and the outer tube are fused to each other and have cutouts in a longitudinal direction at positions opposite to each other.

The expansion device for a heat exchange cycle according to claim 1 or 2, wherein the heat source is a hot wire installed around an outer surface of the exterior.

The expansion device for a heat exchange cycle according to claim 3, wherein a plurality of outer appearances are sequentially stacked around the inner tube.