KR20030072494A - 수액기 일체형 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로, 그 목적은 수액기로 유입된 기상의 냉매를 냉매유입구 또는 헤더파이프로 바이패스시켜 재응축하도록 하는 수액기 일체형 응축기를 제공함에 있다. 이는 압축기로부터 유입된 냉매를 집합, 분배시키는 제1헤더파이프와, 제1헤더파이프를 통해 공급된 냉매를 수액기 및(또는) 제1헤더파이프로 분배하는 제2헤더파이프와, 상기 제1,2헤더파이프 사이에 접속되어 냉매 응축부 및 과냉각부를 구성하는 다수의 튜브들과, 상기 튜브사이에 개재되는 방열핀을 구비하는 수액기 일체형 응축기에 있어서, 상기 수액기 상부의 기체 포집부위와 상기 냉매 응축부를 바이패스관에 의해 연통시켜 수액기 내부에 체류하는 기상냉매를 재응축할 수 있도록 구성한 것이다.

Description

수액기 일체형 응축기{RECEIVER DRIER - INTEGRATED CONDENSER}

본 발명은 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수액기의 내부에 공존하는 액상과 기상의 냉매 중 기상의 냉매만을 다시 냉매유입구 또는 헤더파이프로 리턴(Return)시켜 재응축시킴으로서, 액상의 냉매만이 과냉각영역으로 통과되도록 하여 응축효율의 향상을 기대할 수 있는 수액기 일체형 응축기에 관한 것이다.

일반적으로 응축기(Condenser)는 기상의 냉매를 도입하여 냉각하므로써 적당한 온도의 액상으로 변화시켜주는 기능을 수행하는 것이다. 특히, 다중 통로 응축기는 복수의 유동통로를 통해 냉매가 흐르도록 일측 또는 양측 헤더에 복수의 배플을 설치하여 냉매가 지그재그 형태로 응축기 내부를 유동하는 동안 튜브와 핀을 통해 기상의 냉매로 부터 전달되는 열에 의해 냉매를 액상으로 응축시키게 된다.

한편, 수액기는 응축기와 팽창밸브 사이에 위치하여 응축기에서 액화된 냉매를 냉방부하에 따라 필요량을 증발기로 공급할 수 있도록 일시적으로 저장하는 기능과, 응축기로 부터 도출된 냉매중에 포함된 기상 냉매를 분리하는 기능을 수행하는 것으로, 최근 자동차의 한정된 엔진룸의 공간활용 차원에서 응축기와 수액기를 일체화 시킨 수액기 일체형 응축기가 범용화되어 있다.

도 1은 종래의 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 수액기 일체형 응축기는 제1헤더파이프(1) 및 상기 제1헤더파이프(1)와 평행하게 이격 설치되는 제2헤더파이프(2)와, 양단이 상기 제1,2헤더파이프(1)(2)에 연통되도록 나란하게 설치되는 튜브(3)와, 상기 튜브(3)들 사이에 개재되는 방열핀(4)과, 상기 제1,2헤더파이프(1)(2)의 내부에 설치되어 냉매유로를 형성하는 복수의 배플(5)과, 상기 제2헤더파이프(2)에 일체로 연통되는 수액기(6)와, 상기 제2헤더파이프(2)와 수액기(6)를 연결하는 응축영역에 형성된 연결파이프(7) 및 과냉각 영역에 형성된 출구파이프(7a)와, 상기 제1헤더파이프(1)의 일측에 형성된 냉매유입구(8) 및 상기 제1헤더파이프(1)의 과냉각영역에 형성된 냉매유출구(8a)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 수액기 일체형 응축기는 제1헤더파이프(1)의 중간부위에 설치된 냉매유입구(8)를 통해 유입된 냉매가 냉매유입 유로를 통과하면서 비교적 기상의 냉매는 상측으로 부상되면서 정해진 냉매유로를 따라 응축되는 것이고, 냉매유입 유로를 통과하면서 비교적 액상의 냉매는 하측으로 유동되면서 정해진 냉매유로를 따라 응축되어진다.

그리고, 상기의 냉매유로들을 통과하면서 응축된 냉매는 수액기(6)에 저장되고, 이때 건조재와 필터에 의해 수분 및 불순물이 제거되는 것이다. 수액기(6)에 저장된 액상의 냉매는 출구파이프(7a)를 통해 유동되면서 재응축되어 과냉각영역을 이루면서 냉매유출구(8a)를 통해 팽창밸브(미도시)로 유동되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 수액기 일체형 응축기는 냉매유입 유로에서 상측으로 유동된 냉매중에 완전히 액상으로 상변화하지 못하고, 기상의 상태로 입구파이프(7)를 통해 수액기(6)로 유입된 냉매가 존재하였고, 이 냉매가 요동에 의해 액상의 냉매와 혼합되어 과냉각영역으로 유입되어 에어컨의 성능을 저하시키는 요인이 되었다.

한편, 미국특허 5,752,566호의 내용중 바이패스관을 설치한 응축기에 대한 실시예가 도시되어 있는데 이를 도 2에서 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. 설명의 편의상 부호는 원문과 동일하게 나타내어 설명한다.

도 2는 종래의 바이패스관이 설치된 응축기의 실시예를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 인렛헤더(12)와 아웃렛헤더(14) 사이에 복수의 튜브가 가로지르는 상태로 밀봉되게 설치되어 각 헤더(12)(14)사이에 유체통로를 형성하게 되며, 상기 각 튜브의 사이에는 열전달을 돕는 복수의 핀이 개재된다.

또한, 상기 인렛헤더(12) 및 아웃렛헤더(14)의 내부에는 복수의 배플(30)과 상분리기(28)가 설치되어 있다.

상기 상분리기(28)는 다공성 매체, 즉 소통공간을 갖는 고형물질로 이루어진 불균일 재료로 형성하게 되는데, 이에 대한 것으로는 알루미늄 분말 또는 압착재와 같은 금속제, 스폰지나 발포재를 포함한 스틸렌(Styrene) 또는 폴리머(Polymer), 암석(Rock) 또는 광물(Minerals) 등을 예로 들 수 있다.

또한, 과냉각영역(80)을 응축기(10)와 분리하여 배치하고, 응축기의 아웃렛라인(22) 및 바이패스라인(108)(110)들로 부터 유출되는 액상 냉매를 도입하는 수액기(106)가 설치되어 있다.

또한, 82은 응축기내의 과열영역을 나타내고, 84는 응축기내의 기상응축영역을 나타내고 있다.

이와 같이 구성된 응축기(10)의 냉매흐름을 살펴보면 냉매유입구(20)로 유입된 냉매는 과열영역(82)을 화살표(86)방향으로 유동되면서 응축되어지고, 아웃렛헤더의 상분리기(28)에서 기액이 분리되어 액상의 냉매는 아웃렛라인(22)를 통해 수액기(106)로 유입되고, 기상의 냉매는 기상응축영역(84)으로 유동되어 화살표(90)방향을 따라 유동되게 된다.

화살표(90)방향을 따라 유동된 냉매는 재응축되어 인렛헤더(12)의 상측에 설치된 상분리기(28)에서 기액이 분리된 후 액상의 냉매는 바이패스관(108)을 통해 수액기로 유입되고, 기상의 냉매는 재차 화살표(92)방향으로 이동되어 재응축되어 바이패스관(110)을 통해 수액기(106)로 유입된다.

상기 수액기(106)에 유입된 냉매는 냉매흐름에 따라 과냉각영역(80)으로 유동되어진다.

그러나, 상기의 응축기에 적용된 바이패스관(108)(110)은 응축기의 냉매유로를 통과하면서 액화된 액상의 냉매를 수액기(106)로 보내는 것으로서, 만약 수액기(106) 내로 기상의 냉매가 유입되면 이를 다시 응축기(10)로 리턴시키지 못하는 문제점이 있엇다.

즉, 냉매흐름에 따라 과냉각영역(80)으로 기상의 냉매가 유입되어 응축효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 수액기로 유입된 기상의 냉매를 냉매유입구 또는 헤더파이프로 바이패스시켜 재응축하도록 하는 수액기 일체형 응축기를 제공함에 있다.

도 1은 종래에 따른 수액기 일체형 응축기의 단면도.

도 2는 종래의 바이패스관이 설치된 응축기의 일 실시예를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 단면도.

도 4는 도 3의 냉매흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 6은 도 5의 냉매흐름도.

(도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10,20: 제1,2헤더파이프30: 튜브

40: 방열핀50: 배플

60: 수액기70: 연결파이프

71: 출구파이프80: 냉매유입구

81: 냉매유입구90: 바이패스관

91: 체크밸브

이러한 목적을 해결하기 위한 본 발명은 압축기로부터 유입된 냉매를 집합, 분배시키는 제1헤더파이프와, 제1헤더파이프를 통해 공급된 냉매를 수액기 및(또는) 제1헤더파이프로 분배하는 제2헤더파이프와, 상기 제1,2헤더파이프 사이에 접속되어 냉매 응축부 및 과냉각부를 구성하는 다수의 튜브들과, 상기 튜브사이에 개재되는 방열핀을 구비하는 수액기 일체형 응축기에 있어서, 상기 수액기 상부의 기체 포집부위와 상기 냉매 응축부를 바이패스관에 의해 연통시켜 수액기 내부에 체류하는 기상냉매를 재응축할 수 있도록 구성한 것이다.

또한, 상기 바이패스관 상에는 응축기 내부의 액체냉매가 수액기측으로 역류되는 것을 제한하는 체크밸브가 설치된 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 수액기 일체형 응축기는 제1헤더파이프(10) 및 제2헤더파이프(20)가 일정간격 이격 설치되어 있고, 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)의 사이에는 복수개의 튜브(30)가 나란하게 설치되어 있으며, 인접되는 상기 튜브(30) 사이에는 방열핀(40)이 개재되어진다.

상기 제1,2헤더파이프(10)(20)의 내부에는 복수의 배플(50)이 설치되어 냉매유로를 형성한다.

즉, 상기 제1헤더파이프(10)는 3개의 배플(50)에 의해 각각 상부격실(11), 중부격실(12), 하부격실(13) 및 보조격실(14)의 4개의 공간부로 나누어지며, 상기제2헤더파이프(20)는 3개의 배플(50)에 의해 각각 상측격실(21), 중간격실(22), 하측격실(23) 및 보조격실(24)의 4개의 공간부로 구획되어진다.

상기 제2헤더파이프(20)에는 수액기(60)가 일체로 연통되는데 이는 응축영역에는 적어도 하나의 연결파이프(70)가 결합되고, 과냉각 영역에는 출구파이프(71)가 결합되어진다.

즉, 상기 연결파이프(70)는 상측격실(21)과 하측격실(23)에 각각 연통되고, 출구파이프(71)는 보조격실(71)에 연통되어진다.

상기 제1헤더파이프(20)의 중부격실(12)에는 압축기(미도시)와 연결된 냉매유입구(80)가 설치되고, 제1헤더파이프(10)의 보조격실(14)에는 팽창밸브(미도시)와 연결된 냉매유출구(81)가 설치된다.

그리고, 수액기(60)의 상단과 제1헤더파이프(10)의 냉매유입구(80)를 바이패스관(90)으로 연결하여 수액기(60) 내부로 유입된 액상으로 상변화하지 못한 기상의 냉매를 다시 냉매유입구(80)로 복귀시켜 응축과정을 겪게 한다.

상기 바이패스관(90)에는 체크밸브(91)를 설치하여 냉매유입구(80)에서 수액기(60)로의 냉매흐름은 차단하고, 수액기(60)에서 냉매유입구(80)로의 냉매흐름은 허용하도록 이루어져 있다.

한편, 상기 제1,2헤더파이프(10)(20)의 양단부는 엔드캡에 의해 밀폐되고, 최외각에 배치되는 방열핀(40)을 한쌍의 엔드플레이트가 상하에서 각각 보호한다.

도 4는 도 3의 냉매흐름도이며, 이를 참고하여 냉매흐름을 설명하면 다음과 같다. 도면상 실선의 화살표는 비교적 기상 냉매의 흐름 방향을 나타내고 있고, 은선의 화살표는 비교적 액상 냉매의 흐름 방향을 나타내고 있다.

그리고, 설명의 편의상 냉매유로를 P1 내지 P6의 6개의 냉매유로로 표현하여 설명한다.

냉매유입구(80)로 유입된 기상의 냉매는 제1헤더파이프(10)의 중부격실(12)에서 P1의 냉매유로를 따라 제2헤더파이프(20)의 중간격실(22)로 유동된다.

이 과정에서 기상의 냉매는 외기와 열교환되어 과열이 제거되고 응축과정을 겪게 되어 기액이 혼합된 상태에 이르며, 비교적 액상의 냉매는 자중에 의해 하부로 낙하하고, 비교적 기상의 냉매는 부력에 의해 상부로 부상하게 되는 기액이 분리되는 과정을 겪게 된다.

상기 액상의 냉매는 P4와 P5의 냉매유로를 거치면서 재응축되어 거의 과냉각 상태로 수액기 내부로 유입되게 되며, 이에 반해 기상의 냉매는 P2와 P3의 냉매유로를 유동되면서 재응축되어 액상의 냉매로 상변화하여 연결파이프(70)를 통해 수액기 내부로 유입되게 된다.

상기 수액기(60) 내부에는 응축기에서 다단응축된 냉매가 유입됨으로 액상의 비율이 높으나 기상의 냉매도 약간은 혼재되어 있어 수액기의 기체 포집부위에 모이게 된다.

상기 수액기(60)의 기체 포집부위는 기체의 특성상 상부에 형성될 것이다.

상기 수액기(60)의 기체 포집부위에 포집된 기상의 냉매는 바이패스관(90)을 통해 냉매유입구(80)로 복귀시켜 응축과정을 다시 겪게 하는 것이다.

이때의 냉매는 체크밸브(91)에 의해 수액기(60)에서 냉매유입구(80)로 냉매흐름만을 허용하도록 이루어진다.

이와 같이 수액기(60)로 기상의 냉매가 유입되어도 바이패스관(90)을 통해 냉매유입구(80)로 복귀시킴으로서, 수액기(60)의 내부에 유입된 냉매는 도면에는 미도시하였지만 건조제와 필터에 의해 수분과 불순물이 제거된 상태에서 P6의 냉매유로를 통과하면서 재응축되어 과냉각 상태를 이루게 되며, 과냉각된 냉매는 냉매유출구(91)를 통해 팽창밸브(미도시)로 유동하게 된다.

도 5 및 도 6는 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 다른 실시예를 나타낸 단면도 및 냉매흐름도이다. 도 3의 실시예와 같은 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 중복되는 내용은 생략하여 설명의 복잡화를 방지한다.

도시한 바와 같이 본 실시예에서는 바이패스관(90)의 연결위치가 수액기(60) 상부에서 제1헤더파이프(10)의 상부격실(11)로 연통시킨 것이 특징이며, 이는 수액기(60)의 내부에 유입된 기상의 냉매를 리턴시켜 상기 상부격실(11)로 복귀시킴으로서, 기상의 냉매을 재응축하여 응축효율을 향상시켜 에어컨의 성능을 향상시키는 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 수액기 일체형 응축기는 수액기로 유입된 기상의 냉매를 냉매유입구 또는 헤더파이프로 리턴시켜 재응축시킴으로서, 과냉각영역을 통과하는 냉매는 순수한 액상만을 통과시켜 응축효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 압축기로부터 유입된 냉매를 집합, 분배시키는 제1헤더파이프(10);와

   제1헤더파이프(10)를 통해 공급된 냉매를 수액기(60) 및(또는) 제1헤더파이프(10)로 분배하는 제2헤더파이프(20);와

   상기 제1,2헤더파이프(10)(20) 사이에 접속되어 냉매 응축부 및 과냉각부를 구성하는 다수의 튜브(30)들;과

   상기 튜브(30)사이에 개재되는 방열핀(40)을 구비하는 수액기 일체형 응축기에 있어서,

   상기 수액기(60) 상부의 기체 포집부위와 상기 냉매 응축부를 바이패스관(90)에 의해 연통시켜 수액기(60) 내부에 체류하는 기상냉매를 재응축할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이패스관(90) 상에는 응축기 내부의 액체냉매가 수액기(60)측으로 역류되는 것을 제한하는 체크밸브(91)가 설치된 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.