KR20040031789A - 냉동 시스템 및 감압 튜브 시스템용 콘덴서 - Google Patents

Abstract

본 발명의 냉동 시스템은 냉매가 압축기(1), 콘덴서(10), 오리피스 튜브(3), 증발기(4) 및 어큐뮬레이터(5)를 이 순서로 통과하여 압축기(1)로 복귀되는 냉동 사이클을 갖는 오리피스 튜브 시스템이다. 콘덴서(10)를 복수의 패스(P1 내지 P3)를 갖는 멀티 플로우 타입의 열 교환기에 의해 구성한다. 중간의 패스(P2)를, 냉매를 감압하기 위한 감압 패스로서 구성한다. 제1 패스(P1)에 의해 냉매를 응축한 후, 그 응축 냉매를 감압 패스(P2)에 의해 감압하여 기화하고, 그 기화 냉매를 제3 패스(P3)에 의해 재응축한다. 콘덴서에 있어서의 열 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있는 냉동 시스템을 제공한다.

Description

냉동 시스템 및 감압 튜브 시스템용 콘덴서{REFRIGERATING SYSTEM AND CONDENSER FOR DECOMPRESSION TUBE SYSTEM}

일반적으로 차량 에어컨 등에 채용되는 냉동 시스템에 있어서는 감압 수단으로서 자동 온도식 팽창 밸브를 이용하는 팽창 밸브(TXV) 방식의 냉동 시스템(이하,「팽창 밸브 시스템」이라 칭함)과, 감압 수단으로서 오리피스 튜브나 모세관 튜브 등의 감압 튜브를 이용하는 오리피스 튜브(CCOT) 방식의 냉동 시스템(이하,「오리피스 튜브 시스템」또는「감압 튜브 시스템」이라 칭함)이 이미 알려져 있다.

도13에 도시한 바와 같이, 오리피스 튜브 시스템은 압축기(1)로부터 토출된 고온 고압의 가스 냉매가 콘덴서(2)로 유입되어 응축되고, 그 응축 냉매가 오리피스 튜브(3)를 통해 감압되어 증발기(4)로 유입되고, 주위의 공기와 열 교환하여 증발하여 어큐뮬레이터(5)로 도입된다. 그리고 어큐뮬레이터(5)로 도입된 냉매가 기액 분리되어 가스 냉매만이 추출되고, 상기 압축기(1)로 복귀되는 사이클이 형성된다.

이 오리피스 튜브 시스템은 팽창 밸브 시스템과 비교하여 부품 개수나 조립 부착 공정수가 적어 구조가 간소하고, 비용적으로도 우위이다.

그러나, 오리피스 튜브 시스템은 부하 변동에 대한 응답 특성이 열화되는 문제를 갖고 있다.

즉, 오리피스 튜브 시스템에 있어서는 오리피스 튜브(3)의 전방으로부터 콘덴서(2)의 출구 부근에 걸쳐서 과냉각 영역에 액냉매(R)가 체류하고 있지만, 이 액냉매(R)는 콘덴서(2)의 열 부하가 작은 경우에는 증가한다. 예를 들어 이 냉동 시스템이 탑재된 자동차가 고속 주행하고, 콘덴서(2)의 통풍량을 충분히 확보할 수 있어 열 부하가 작은 상태에서는 콘덴서 능력이 충분히 발휘되어 응축이 진행된다.

그런데, 오리피스 튜브(3)는, 냉매의 통과 유량(순환량)은 일정하고, 냉매 통과 유량이 제한되어 있다. 이로 인해, 저속 주행으로부터 고속 주행으로 절환하여 열 부하가 급격히 감소된 경우에는, 액냉매가 급격히 증가하여 과냉각 영역이 콘덴서(2) 내에도 확장되어 가고, 일시적으로 콘덴서(2) 내에 다량의 액냉매가 축적된다. 이렇게 하여 콘덴서(2) 내에 다량의 액냉매가 축적되면, 그 액체 저장 부분에서는 냉매의 응축이 행해지지 않으므로, 그만큼 유효한 응축 면적이 감소되어 버려 콘덴서 성능이 저하되어 버린다.

반대로, 고속 주행으로부터 저속 주행으로 절환하여 열 부하가 증대된 경우에는 콘덴서(2)에 의한 응축을 원활하게 행할 수 없어 콘덴서(2) 출구 부근의 액냉매가 감소되어 가고, 충분한 과냉각도를 얻을 수 없게 되어 일시적으로 콘덴서 성능이 저하되어 버린다. 이와 같이 오리피스 튜브 시스템에서는 부하 변동시의 응답 특성이 열화되어, 충분한 냉동 성능을 얻을 수 없게 되는 문제를 갖고 있다.

본 발명의 목적은, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 부하 변동에도 상관없이 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있는 냉동 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 부하 변동에도 상관없이 충분한 콘덴서 성능을 얻을 수 있는 감압 튜브 시스템용 콘덴서를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 후술하는 실시 형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 출원은 2001년 9월 14일자로 출원된 일본 특허 출원 특원2001-278975호 및 2001년 9월 26일자로 출원된 미국 가출원 60/324,542호의 우선권 주장을 수반하는 것이고, 그 개시 내용은 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.

본 발명은, 감압 수단으로서 오리피스 튜브, 모세관 튜브 등의 감압 튜브가 이용된 냉동 사이클을 갖는 차량 에어컨용 등의 냉동 시스템 및 감압 튜브 시스템용 콘덴서에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 실시 형태인 냉동 시스템을 도시하는 냉매 회로 구성도이다.

도2는 실시 형태의 냉동 시스템에 적용된 콘덴서를 도시하는 정면도이다.

도3은 실시 형태의 콘덴서에 적용된 열 교환 튜브의 단면도이다.

도4는 본 발명의 제1 변형예로서의 콘덴서용 열 교환 튜브를 분해하여 도시하는 사시도이다.

도5a는 상기 제1 변형예의 열 교환 튜브를 도시하는 정면 단면도, 도5b는 측면 단면도이다.

도6은 본 발명의 제2 변형예로서의 콘덴서용 열 교환 튜브를 도시하는 단면도이다.

도7은 본 발명의 냉동 시스템에 있어서의 냉동 사이클의 모리엘 선도이다.

도8은 본 발명의 제3 변형예로서의 콘덴서의 냉매 회로 구성도이다.

도9는 본 발명의 제4 변형예로서의 콘덴서를 도시하는 정면도이다.

도10은 상기 제4 변형예의 콘덴서의 냉매 회로 구성도이다.

도11은 본 발명의 제4 변형예로서의 감압 패스용 열 교환 튜브를 도시하는 단면도이다.

도12는 냉동 시스템에 있어서의 압축기 회전수에 대한 냉방 성능, 압축기 토출 압력 및 성적계수의 관계를 나타내는 그래프이다.

도13은 종래의 오리피스 튜브 시스템의 냉매 회로 구성도이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면,

냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템이며,

상기 냉동 사이클은,

가스상 냉매를 압축하는 압축기와,

상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축하는 콘덴서와,

상기 콘덴서에 의해 응축된 냉매를 감압하는 감압 튜브와,

상기 감압 튜브에 의해 감압된 냉매를 증발시키는 증발기와,

상기 증발기에 의해 증발된 냉매로부터 가스 냉매를 분리하여 취출하는 어큐뮬레이터를 구비하고,

상기 콘덴서는,

상기 압축기에 의해 가압된 냉매를 도입하는 냉매 입구와, 상기 콘덴서에 의해 응축된 냉매를 배출하는 냉매 출구와, 상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와, 상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 구비한다.

이 냉동 시스템에 있어서는, 콘덴서의 열 부하가 감소된 경우에는 콘덴서에 있어서의 감압 수단의 상류측에 있어서 응축이 충분히 행해져 완전한 액화 냉매만이 감압 수단을 통과한다. 이로 인해, 감압 수단을 흐르는 냉매의 저항이 감소하여 유량이 증가된다. 따라서, 감압 수단의 상류측 및 하류측에 있어서 효율적으로 응축이 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

또한 반대로 콘덴서의 열 부하가 증대된 경우에는 콘덴서에 있어서의 감압 수단의 상류측에 있어서 응축이 충분히 행해지지 않아 냉매가 확실하게 액화되지 않은 상태에서 감압 수단을 통과한다. 이 때, 감압 수단을 흐르는 냉매에 가스가 혼재하여 체적이 커지기 때문에, 냉매의 감압 수단을 흐르는 저항이 증대되어 냉매의 흐름이 감압 수단에 의해 저해되어 유량이 저하된다. 이렇게 하여 유량이 저하되면, 감압 수단의 상류측에서의 응축 부하가 감소되어 응축이 충분히 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

이와 같이 콘덴서에 있어서의 열 부하의 변동에 대해 적절하게 냉매의 유량이 조정되므로, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수있다.

이 냉동 시스템에 있어서는 상기 감압 튜브가 오리피스 튜브에 의해 형성되어 이루어지는 구성을 적절하게 채용할 수 있다.

또한 이 냉동 시스템에 있어서는 감압 수단에 의해 응축 냉매 중 적어도 일부를 기화시켜 재응축되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 냉매 경로에 있어서의 감압 수단보다도 상류측에서 응축된 냉매가 상기 감압 수단에 의해 감압되어 적어도 일부가 기화되고, 그 저압 가스 냉매가 상기 냉매 경로에 있어서의 상기 감압 수단보다도 하류측에서 재응축되도록 구성되어 이루어지는 것을 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 압축된 냉매를 응축하여 그 응축 냉매를, 통로 저항을 부여함으로써 감압하는 동시에, 그 감압 냉매를 증발시킨 후 기액 분리하여 가스 냉매만을 추출하고, 다시 압축하는 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템에 있어서, 냉매를 응축하는 과정의 도중에 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 경로가 마련되어 이루어지는 것을 요지로 하고 있다.

이 냉동 시스템에 있어서는, 상기와 마찬가지로 감압 경로에 의해 냉매의 유량이 열 부하의 변동에 따라서 적절하게 조정되므로, 부하 변동에 대한 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 압축된 냉매를 응축하여 그 응축 냉매를, 통로 저항을 부여함으로써 감압하는 동시에, 그 감압 냉매를 증발시킨 후 기액 분리하여 가스 냉매를 추출하고, 다시 압축하는 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템에있어서, 냉매를 응축하는 과정의 도중에 냉매에 통로 저항을 부여하기 위한 통로 저항 부여 경로가 마련되어 이루어지는 것을 요지로 하고 있다.

이 냉동 시스템에 있어서는, 콘덴서의 열 부하가 감소한 경우에는 콘덴서에 있어서의 통로 저항 부여 경로의 상류측에 있어서 응축이 충분히 행해져 완전한 액화 냉매만이 통로 저항 부여 경로를 통과한다. 이로 인해, 통로 저항 부여 경로를 흐르는 냉매의 저항이 감소하여 유량이 증가된다. 따라서, 통로 저항 부여 경로의 상류측 및 하류측에 있어서 효율적으로 응축이 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

또한 반대로 콘덴서의 열 부하가 증대된 경우에는 콘덴서에 있어서의 통로 저항 부여 경로의 상류측에 있어서 응축이 충분히 행해지지 않아 냉매가 확실하게 액화되지 않은 상태에서 통로 저항 부여 경로를 통과한다. 이 때, 통로 저항 부여 경로를 흐르는 냉매에 가스가 혼재하여 체적이 커지기 때문에, 냉매의 통로 저항 부여 경로를 흐르는 저항이 증대되어 냉매의 흐름이 통로 저항 부여 경로에서 저해되어 유량이 저하된다. 이렇게 하여 유량이 저하되면, 통로 저항 부여 경로의 상류측에서의 응축 부하가 감소되어 응축이 충분히 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

이와 같이 냉동 시스템 내의 콘덴서에 있어서의 열 부하의 변동에 대해 적절하게 냉매의 유량이 조정되므로, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

본 발명의 제4 측면에 따르면, 압축된 냉매를 응축하여 그 응축 냉매를, 통로 저항을 부여함으로써 감압하는 동시에, 그 감압 냉매를 증발시킨 후 기액 분리하여 가스 냉매를 추출하고, 다시 압축하는 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템에 있어서, 냉매를 응축하는 과정의 도중에 그 전후의 통로보다도 통로 단면적이 작은 소단면 경로가 마련되어 이루어지는 것을 요지로 하고 있다.

이 냉동 시스템에 있어서는, 콘덴서의 열 부하가 감소된 경우에는 콘덴서에 있어서의 소단면 경로의 상류측에 있어서 응축이 충분히 행해져 완전한 액화 냉매만이 소단면 경로를 통과한다. 이로 인해, 소단면 경로를 흐르는 냉매의 저항이 감소하여 유량이 증가된다. 따라서, 소단면 경로의 상류측 및 하류측에 있어서 효율적으로 응축이 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

또한 반대로 콘덴서의 열 부하가 증대된 경우에는 콘덴서에 있어서의 소단면 경로의 상류측에 있어서 응축이 충분히 행해지지 않아 냉매가 확실하게 액화되지 않은 상태에서 소단면 경로를 통과한다. 이 때, 소단면 경로를 흐르는 냉매에 가스가 혼재하여 체적이 커지기 때문에, 냉매의 소단면 경로를 흐르는 저항이 증대되어 냉매의 흐름이 소단면 경로에서 저해되어 유량이 저하된다. 이렇게 하여 유량이 저하되면, 소단면 경로의 상류측에서의 응축 부하가 감소되어 응축이 충분히 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

이와 같이 냉동 시스템 내의 콘덴서에 있어서의 열 부하의 변동에 대해 적절하게 냉매의 유량이 조정되므로, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

본 발명의 제5 측면에 따르면, 냉동 시스템은 상기 제1 및 제2 발명의 냉동시스템에 있어서의 콘덴서로서, 멀티 플로우 타입의 열 교환기가 채용된 것을 특정하는 것이다.

즉, 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템이며,

상기 냉동 사이클은,

냉매를 압축하는 압축기와,

상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축하는 콘덴서와,

상기 압축기에 의해 응축된 응축 냉매를 감압하는 감압 튜브와,

상기 감압 튜브에 의해 감압된 냉매를 증발시키는 증발기와,

상기 증발기에 의해 증발된 냉매로부터 가스 냉매를 분리하여 취출하는 어큐뮬레이터를 구비하고,

상기 콘덴서는,

간격을 두고 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더와,

상기 양 헤더 사이에 배치되어 양단부가 상기 양 헤더에 연통 접속된 복수의 열 교환 튜브와,

상기 헤더의 내부에 설치되어 상기 복수의 열 교환 튜브를 복수의 패스로 구분하는 구획 부재를 구비하고,

상기 구획 부재에 의해 상기 복수의 패스는 각 패스를 냉매가 차례로 통과하는 냉매 경로를 형성하고 있고, 상기 복수의 패스는 제1 패스와 최종 패스를 포함하고,

상기 복수의 패스 중 상기 제1 패스와 상기 최종 패스 사이에 있어서의 상기냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 더 구비하고 있다.

이 경우, 상기와 마찬가지로 감압 수단에 의해 냉매의 유량이 열 부하의 변동에 따라서 적절하게 조정되므로, 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서는 상기 감압 튜브가 오리피스 튜브에 의해 형성되어 이루어지는 구성을 채용할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 패스는 상기 제1 패스와, 상기 최종 패스와, 상기 제1 패스와 상기 최종 패스 사이의 1개 또는 복수의 중간 패스를 구비하고, 1개 또는 복수의 상기 중간 패스가 상기 감압 수단을 구성하는 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 것을 채용하는 것이 좋다.

즉 이 경우, 열 교환 튜브를 그대로 감압 수단으로서 이용할 수 있어, 새로운 부품을 조립 부착할 필요가 없어 그만큼 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 최종 패스의 1개 앞의 패스가 상기 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 것, 상기 감압 패스의 총 통로 단면적이 상기 감압 패스 전후의 패스의 각 총 통로 단면적보다도 각각 작게 설정되어 이루어지는 것, 또는 상기 감압 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수가 상기 감압 튜브 전후의 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수보다도 각각 적게 설정되어 이루어지는 것을 채용하는 것이 바람직하다.

즉 이들 구성을 채용하는 경우에는 감압 수단에 의한 감압 효과를 효과적으로 행할 수 있다.

본 발명의 제6 측면에 따르면, 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

냉매를 유입하는 냉매 입구와,

냉매를 유출하는 냉매 출구와,

상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와,

상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 구비한다.

본 발명에 있어서는, 상기와 마찬가지로 감압 수단에 의해 냉매의 유량이 열 부하의 변동에 따라서 적절하게 조정되므로, 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

본 발명의 제7 측면에 따르면, 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

냉매를 유입하는 냉매 입구와,

냉매를 유출하는 냉매 출구와,

상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와,

상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매에 통로 저항을 부여하기 위한 통로 저항 부여 수단을 구비한다.

본 발명에 있어서는, 상기와 마찬가지로 통로 저항 부여 수단에 의해 냉매의 유량이 열 부하의 변동에 따라서 적절하게 조정되므로, 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

본 발명의 제8 측면에 따르면, 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

냉매를 유입하는 냉매 입구와,

냉매를 유출하는 냉매 출구와,

상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와,

상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 통로 단면적을 작게 하기 위한 수단을 구비한다.

본 발명에 있어서는, 상기와 마찬가지로 통로 단면적을 작게 하기 위한 수단에 의해 냉매의 유량이 열 부하의 변동에 따라서 적절하게 조정되므로, 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 콘덴서는 멀티 플로우 타입의 열 교환기에 의해 구성할 수 있다.

즉 본 발명의 제9 측면에 따르면, 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

간격을 두고 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더와,

상기 양 헤더 사이에 배치되어 양단부가 양 헤더에 연통 접속된 복수의 열교환 튜브와,

상기 헤더의 내부에 설치된 구획 부재를 구비하고,

상기 구획 부재에 의해 상기 복수의 열 교환 튜브가 복수의 패스로 구분되어 이들 각 패스를 냉매가 차례로 통과하는 냉매 경로가 형성되고, 상기 복수의 패스는 제1 패스와 최종 패스를 포함하고,

상기 복수의 패스 중 제1 패스와 최종 패스 사이에 있어서의 상기 냉매 경로의 도중에 마련된 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 더 구비하고 있다.

본 발명에 있어서도 상기와 마찬가지로 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 패스는 상기 제1 패스와, 상기 최종 패스와, 상기 제1 패스와 상기 최종 패스 사이의 1개 또는 복수의 중간의 패스를 구비하고, 1개 또는 복수의 상기 중간 패스가 상기 감압 수단을 구성하는 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 것을 채용하는 것이 바람직하다.

즉 이 구성을 채용하는 경우에는 열 교환 튜브를 그대로 감압 수단으로서 이용할 수 있다.

다른 목적 및 특징은 도면을 참조하면서 후술하는 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다.

본 발명은 첨부 도면과 함께 한층 완전하게 기재되어 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 실시 형태인 냉동 시스템을 도시하는 냉매 회로 구성도, 도2는 그 냉동 시스템에 적용된 콘덴서(10)를 도시하는 정면도이다.

양 도면에 도시한 바와 같이, 이 냉동 시스템은 오리피스 튜브 시스템이며, 압축기(1)로부터 토출된 고온 고압의 가스 냉매가 콘덴서(10)로 유입되어 응축되고, 그 응축 냉매가 오리피스 튜브(3)를 통해 감압되어 증발기(4)로 유입되고, 그 곳에서 주위의 공기와 열 교환하여 증발된 후, 어큐뮬레이터(5)에 의해 가스 냉매만이 추출되어 상기 압축기(1)로 복귀되는 사이클을 갖고 있다.

이 냉동 시스템에 있어서, 콘덴서(10)는 멀티 플로우 타입의 열 교환기를 기본 구성으로서 갖고 있고, 이격하여 대치한 좌우 한 쌍의 수직 방향에 따르는 헤더(11, 11)가 설치되어 있다. 이 한 쌍의 헤더(11, 11) 사이에는 수평 방향에 따르는 다수의 편평한 열 교환 튜브(12)가 그들 양단부를 양 헤더(11, 11)에 연통 접속한 상태에서 상하 방향에 소정의 간격을 두고 병렬형으로 배치된다. 또한 열 교환 튜브(12)의 각 사이 및 최외측의 열 교환 튜브(12)의 외측에는 주름형 핀(13)이 배치되는 동시에, 최외측의 핀(13)의 외측에는 측면 플레이트(14)가 배치되어 있다.

열 교환 튜브(12)로서는, 도3에 도시한 바와 같이 내부에 복수의 냉매 통로(12a)가 병렬 설치된 하모니카 튜브가 일반적으로 사용된다.

또한, 본 발명에 있어서 열 교환 튜브로서는, 도4 및 도5에 도시한 바와 같이 내부에 복수의 냉매 통로(12a)가 병렬 설치되는 동시에, 인접하는 냉매 통로 사이의 구획벽(12b)에 인접하는 냉매 통로끼리를 연통하는 복수의 연통 구멍(12c)이형성된 통로간 연통 타입의 열 교환 튜브도 적절하게 이용할 수 있고, 또한 도6에 도시한 바와 같이 냉매 통로(12a)의 내주면에 다수의 내측 핀(12d)이 돌출 설치된 내측 핀 부착 열 교환 튜브 등도 적절하게 이용할 수 있다.

도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 헤더(11)의 소정 위치에는 헤더 내부를 구획하는 구획 부재(15, 16)가 설치되어 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 있어서는 상부로부터 세어 1개째로부터 10개째까지의 열 교환 튜브(12)에 의해 제1 패스(P1)가 형성되고, 11개째의 열 교환 튜브(12)에 의해 제2 패스(P2)가 형성되고, 12개째로부터 14개째까지의 열 교환 튜브(12)에 의해 최종 패스로서의 제3 패스(P3)가 형성되어 있다.

여기서 본 실시 형태에 있어서는 제1 패스(P1)가 제1 응축부로서 구성되고, 제2 패스(P2)가 감압 패스(감압 수단, 감압 경로)로서 구성되고, 제3 패스(P3)가 제2 응축부(재응축부)로서 구성되어 있다.

또한, 한쪽측(우측)의 헤더(11)에 있어서의 상단부에는 냉매 입구(11a)가 설치되는 동시에, 다른쪽측(좌측)의 헤더(11)에 있어서의 상단부에는 냉매 출구(11b)가 설치되어 있다. 그리고, 냉매 입구(11a)로부터 헤더(11) 내로 유입한 냉매는 제1 내지 제3 패스(P1 내지 P3)를 이 순서로 사행형으로 통과하여 냉매 출구(1lb)로부터 유출되도록 구성되어 있다.

이 콘덴서(10)가 상기 도1에 도시한 바와 같이 압축기(1), 오리피스 튜브(3), 증발기(4) 및 어큐뮬레이터(5)에 냉매관에 의해 접속되어 자동차용 냉동 시스템으로서 채용된다.

다음에, 본 실시 형태의 냉동 시스템의 동작을 도7의 모리엘 선도를 이용하여 설명한다.

또한, 도7에 있어서, 냉매는, 액상선보다도 좌측의 영역에서는 액상 상태, 액상선과 기상선 사이의 영역에서는 기액 혼상 상태, 기상선보다도 우측의 영역에서는 기상 상태가 된다.

이 냉동 시스템에 있어서, 압축기(1)에 의해 압축된 냉매는 A점으로부터 B점의 상태로 이행하고, 고온 고압의 가스 냉매가 되어 토출되어 콘덴서(10)로 유입된다. 콘덴서(10) 내에 있어서, 제1 패스(P1)를 통과한 냉매는 응축되어 B점의 상태로부터 C1점의 상태로 이행한다. 계속해서, 그 액냉매는 감압 패스(P2)를 통과하여 감압되고, C1점으로부터 C2점의 상태로 이행한 후, 제3 패스(P3)를 통과하여 재응축되어 C2점으로부터 C3점의 상태로 이행한다.

이렇게 하여 응축된 냉매가 오리피스 튜브(3)를 통해 감압되어 D점의 기액 혼상 상태가 되어 증발기(4)로 송입되고, 그 곳에서 외기와의 열 교환에 의해 증발 기화되어 D점으로부터 A점의 상태로 이행하여 상기 압축기(1)로 복귀된다.

이 냉동 시스템에 있어서, 예를 들어 콘덴서(10)에 있어서의 열 부하가 급격히 증대된 경우에는 제1 패스(P1)에서의 응축이 충분히 행해지지 않아 냉매가 확실하게 액화되지 않은 상태에서 감압 패스(P2)로 도입된다. 이 때, 감압 패스(P2)를 흐르는 냉매에 가스가 혼재하여 체적이 커지기 때문에, 냉매의 감압 패스(P2)를 흐르는 저항이 증대되어 냉매의 흐름이 감압 패스(P2)에서 저해되어 유량이 저하된다. 이렇게 하여 유량이 저하되면 감압 패스(P2)의 상류측, 즉 제1 패스(P1)에서의 응축 부하가 감소하여 응축이 충분히 행해진다. 따라서, 냉매는 각 패스(P1 내지 P3)에 있어서, 응축 내지는 감압이 원활하게 행해져 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

반대로, 콘덴서(10)의 열 부하가 급격히 감소된 경우에는 제1 패스(P1)에 있어서 응축이 충분히 행해져 완전한 액화 냉매만이 감압 패스(P2)로 도입된다. 이로 인해, 감압 패스(P2)를 흐르는 냉매의 저항이 감소하여 유량이 증가되고, 감압 패스(P2)의 상류측에 있어서의 제1 패스(P1)에 있어서 효율적으로 응축이 행해진다. 따라서, 냉매는 각 패스(P1 내지 P3)에 있어서 원활하게 응축 내지는 감압되어 충분한 콘덴서 능력을 발휘할 수 있다.

이와 같이 본 실시 형태의 냉동 시스템에 있어서는 감압 패스(P2)가 열 부하의 변동에 대한 냉매 유량의 자기 제어 기능을 보유하고 있고, 냉동 사이클에 있어서의 냉매의 순환량을 적절하게 조정할 수 있으므로, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있다.

또한 본 실시 형태의 냉동 시스템에 있어서는 콘덴서(10)의 제1 패스(P1)에서 1차 응축하여 방열시킨 후 감압하고 또한 제2 패스(P2)에서 2차 응축하여 방열시키는 것이므로, 충분한 방열량을 확보할 수 있고, 증발시의 엔탈피차(D 내지 A)를 충분히 크게 확보할 수 있어 우수한 냉동 효과를 얻을 수 있다.

또한 콘덴서(10)에 있어서, 상 변화를 수반하는 2차 응축에 의해 방열량을 향상시키는 것이므로, 효율적으로 방열시킬 수 있다. 즉 본 실시 형태의 콘덴서(10)는 그 대략 전체 영역을 응축기 본래의 응축부로서 구성하는 것이므로,냉매의 방열을 효율적으로 행할 수 있어 우수한 응축 능력을 얻을 수 있다. 이로 인해, 냉동 사이클 내의 냉매 압력의 상승을 방지하면서 냉매를 확실하게 응축할 수 있어 압축기(1)의 부하를 경감할 수 있다. 따라서, 압축기(1)의 대형화를 방지할 수 있어 냉동 시스템 전체의 소형 경량화는 물론, 차량 장착시에 있어서의 연비의 향상, 냉매 절약화 및 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 패스 수 또는, 각 패스의 튜브 개수, 특히 감압 패스의 튜브 개수 등은 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 도8에 도시한 바와 같이 4개의 패스(P1 내지 P4)를 설치하여 그 제3 패스(P3)를 2개 튜브로 이루어지는 감압 패스(감압 수단)로 하는 것도 가능하다.

또한 본 발명에 있어서는 감압 패스를 2개 이상 설치하도록 해도 좋다. 예를 들어, 도9 및 도10에 도시한 바와 같이 헤더(11, 11)를 구획 부재(15 내지 17)에 의해 구획하여 4개의 패스(P1 내지 P4)를 형성하고, 이 중 각각 1개의 튜브(12)로 이루어지는 제2 및 제3 패스(P2, P3)를 각각 감압 패스로서 구성하도록 해도 좋다.

또한 본 발명에 있어서는 감압 효과를 높이기 위해, 감압 패스를 구성하는 튜브를 다른 튜브에 대해 다른 구성의 튜브를 이용해도 좋다. 예를 들어 도11에 도시한 바와 같이, 감압 패스용 열 교환 튜브로서, 소원형 단면의 복수의 냉매 통로(12a)가 병렬 설치된 원형 구멍 통로형 하모니카 튜브를 이용해도 좋다.

또한 감압 튜브를 구성하는 튜브로서는 반드시 직선형의 것을 이용할 필요는 없고, 서펜타인형 열 교환기에 채용되는 사행 형상의 튜브나, 모세관 튜브를 감압패스용 튜브로서 이용할 수도 있다.

또한 감압 수단은 반드시 열 교환 튜브 자체에 의해 구성할 필요는 없고, 튜브 내에 오리피스 부착 구획판 등의 감압 수단을 별도로 마련하도록 해도 좋다.

또한 본 발명은 감압 수단을 반드시 열 교환 튜브에 마련할 필요는 없고, 헤더에 마련하도록 해도 좋고, 요는 냉매 입구로부터 냉매 출구에 이르는 냉매 경로의 도중에 감압 수단이나 감압 경로가 마련되어 있으면 된다.

<실시예>

본 발명에 준거하여 제1 내지 제4의 4개의 패스를 갖는 멀티 플로우 타입의 콘덴서를 준비하였다. 이 때, 제1 패스를 19개, 제2 패스를 8개, 감압 패스(감압 수단)로서의 제3 패스를 1개, 제4 패스를 7개의 열 교환 튜브에 의해 구성하였다.

이 콘덴서를 상기 도1에 도시한 바와 같이, 냉동 사이클을 형성하여 그 냉동 사이클에 있어서 압축기의 회전수(rpm)에 대한 냉방 성능(㎾), 압축기 토출 압력(㎪) 및 성적계수를 측정하였다.

<비교예>

제1 패스를 14개, 제2 패스를 10개, 제3 패스를 7개, 제4 패스를 4개의 열 교환 튜브에 의해 구성한 멀티 플로우 타입의 콘덴서를 준비하고, 그 콘덴서를 이용하여 상기와 마찬가지로 냉동 사이클을 형성하여 같은 시험을 행하였다.

상기 실시예 및 비교예의 각 측정 결과를 도12의 그래프에 나타낸다. 상기 그래프에 있어서,「W」는 실시예의 것,「S」는 비교예의 것을 나타낸다. 또한 ●표가 냉방 성능, ■표가 성적계수, ×표가 압축기 토출 압력을 나타낸다.

상기 그래프로부터 명백한 바와 같이, 냉방 성능, 압축기 토출 압력 및 성적계수 중 어느 하나에 있어서도 실시예의 냉동 사이클이 우수한 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 오리피스 튜브 시스템 등의 감압 튜브 시스템에 있어서, 응축부에 있어서의 열 부하의 변동에 따라서 감압 수단 또는 감압 경로에 의해 냉매의 유량이 적절하게 조정되므로, 부하 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본원에 이용된 용어 및 설명은 본 발명에 관한 실시 형태 중 하나를 설명하기 위해 이용된 것이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 청구된 범위 내이면 그 정신을 일탈하지 않는 한 어떠한 설계적 변경도 허용하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명의 냉동 시스템 및 감압 튜브 시스템용 콘덴서에 따르면, 열 부하의 변동시의 응답 특성이 우수하여 충분한 냉동 성능을 얻을 수 있으므로, 특히 차량 에어컨용 냉동 사이클에 적절하게 이용할 수 있다.

Claims (22)

1. 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템이며,

   냉매를 압축하는 압축기와,

   상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축하는 콘덴서와,

   상기 콘덴서에 의해 응축된 냉매를 감압하는 감압 튜브와,

   상기 감압 튜브에 의해 감압된 냉매를 증발시키는 증발기와,

   상기 증발기에 의해 증발된 냉매로부터 가스 냉매를 분리하여 취출하는 어큐뮬레이터를 구비하고,

   상기 콘덴서는,

   상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 도입하는 냉매 입구와, 상기 콘덴서에 의해 응축된 냉매를 도출하는 냉매 출구와, 상기 냉매 입구로부터 도입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와, 상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 구비하는 냉동 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 감압 튜브는 오리피스 튜브에 의해 형성되어 이루어지는 냉동 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉매 경로에 있어서의 상기 감압 수단보다도 상류측에서 응축된 냉매가 상기 감압 수단에 의해 감압되어 적어도 일부가 기화되고, 그 저압 가스 냉매가 상기 냉매 경로에 있어서의 상기 감압 수단보다도 하류측에서 재응축되도록 구성되어 이루어지는 냉동 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉매 경로에 있어서의 상기 감압 수단보다도 상류측에서 응축된 냉매가 상기 감압 수단에 의해 감압되어 적어도 일부가 기화되고, 그 저압 가스 냉매가 상기 냉매 경로에 있어서의 상기 감압 수단보다도 하류측에서 재응축되도록 구성되어 이루어지는 냉동 시스템.
5. 압축된 냉매를 응축하여 그 응축 냉매를, 통로 저항을 부여함으로써 감압하는 동시에, 그 감압 냉매를 증발시킨 후 기액 분리하여 가스 냉매를 추출하고, 다시 압축하는 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템에 있어서,

   냉매를 응축하는 과정의 도중에 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 경로가 마련되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
6. 압축된 냉매를 응축하여 그 응축 냉매를, 통로 저항을 부여함으로써 감압하는 동시에, 그 감압 냉매를 증발시킨 후 기액 분리하여 가스 냉매를 추출하고, 다시 압축하는 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템에 있어서,

   냉매를 응축하는 과정의 도중에 냉매에 통로 저항을 부여하기 위한 통로 저항 부여 경로가 마련되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
7. 압축된 냉매를 응축하여 그 응축 냉매를, 통로 저항을 부여함으로써 감압하는 동시에, 그 감압 냉매를 증발시킨 후 기액 분리하여 가스 냉매를 추출하고, 다시 압축하는 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템에 있어서,

   냉매를 응축하는 과정의 도중에 그 전후의 통로보다도 통로 단면적이 작은 소단면 경로가 마련되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
8. 냉동 사이클을 구비하는 냉동 시스템이며,

   냉매를 압축하는 압축기와,

   상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축하는 콘덴서와,

   상기 콘덴서에 의해 응축된 냉매를 감압하는 감압 튜브와,

   상기 감압 튜브에 의해 감압된 냉매를 증발시키는 증발기와,

   상기 증발기에 의해 증발된 냉매로부터 가스 냉매를 분리하여 취출하는 어큐뮬레이터를 구비하고,

   상기 콘덴서는,

   간격을 두고 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더와,

   상기 양 헤더 사이에 배치되어 양단부가 상기 양 헤더에 연통 접속된 복수의 열 교환 튜브와,

   상기 헤더의 내부에 설치되어 상기 복수의 열 교환 튜브를 복수의 패스로 구분하는 구획 부재를 구비하고,

   상기 구획 부재에 의해 상기 복수의 패스는 각 패스를 냉매가 차례로 통과하는 냉매 경로를 형성하고 있고, 상기 복수의 패스는 제1 패스와 최종 패스를 포함하고,

   상기 복수의 패스 중 제1 패스와 최종 패스 사이에 있어서의 상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 감압 튜브는 오리피스 튜브에 의해 형성되어 이루어지는 냉동 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 패스는 상기 제1 패스와, 상기 최종 패스와, 상기 제1 패스와 상기 최종 패스 사이의 1개 또는 복수의 중간의 패스를 구비하고, 1개 또는 복수의 상기 중간 패스가 상기 감압 수단을 구성하는 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 냉동 시스템.
11. 제9항에 있어서, 상기 패스는 상기 제1 패스와, 상기 최종 패스와, 상기 제1 패스와 상기 최종 패스 사이의 1개 또는 복수의 중간의 패스를 구비하고, 1개 또는 복수의 상기 중간 패스가 상기 감압 수단을 구성하는 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 냉동 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 최종 패스의 직전의 상기 중간 패스가 상기 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 냉동 시스템.
13. 제11항에 있어서, 상기 감압 패스의 총 통로 단면적이 상기 감압 패스의 전후의 패스의 각 총 통로 단면적보다도 각각 작게 설정되어 이루어지는 냉동 시스템.
14. 제12항에 있어서, 상기 감압 패스의 총 통로 단면적이 상기 감압 패스의 전후의 패스의 각 총 통로 단면적보다도 각각 작게 설정되어 이루어지는 냉동 시스템.
15. 제10항에 있어서, 상기 감압 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수가 상기 감압 튜브의 전후의 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수보다도 각각 적게 설정되어 이루어지는 냉동 시스템.
16. 제11항에 있어서, 상기 감압 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수가 상기 감압 튜브의 전후의 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수보다도 각각 적게 설정되어 이루어지는 냉동 시스템.
17. 제12항에 있어서, 상기 감압 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수가 상기 감압 튜브의 전후의 패스를 구성하는 열 교환 튜브의 수보다도 각각 적게 설정되어이루어지는 냉동 시스템.
18. 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

    냉매를 유입하는 냉매 입구와,

    냉매를 유출하는 냉매 출구와,

    상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와,

    상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서.
19. 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

    냉매를 유입하는 냉매 입구와,

    냉매를 유출하는 냉매 출구와,

    상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와,

    상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 냉매에 통로 저항을 부여하기 위한 통로 저항 부여 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서.
20. 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

    냉매를 유입하는 냉매 입구와,

    냉매를 유출하는 냉매 출구와,

    상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 응축하면서 상기 냉매 출구까지 유도하는 냉매 경로와,

    상기 냉매 경로의 도중에 마련되어 통로 단면적을 작게 하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서.
21. 압축기, 감압 튜브, 증발기 및 어큐뮬레이터와 함께 냉동 사이클을 구성하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서이며,

    간격을 두고 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더와,

    상기 양 헤더 사이에 배치되어 양단부가 양 헤더에 연통 접속된 복수의 열 교환 튜브와,

    상기 헤더의 내부에 설치된 구획 부재를 구비하고,

    상기 구획 부재에 의해 상기 복수의 열 교환 튜브가 복수의 패스로 구분되어 그들 각 패스를 냉매가 차례로 통과하는 냉매 경로가 형성되고, 상기 복수의 패스는 제1 패스와 최종 패스를 포함하고,

    상기 복수의 패스 중 제1 패스와 최종 패스 사이에 있어서의 상기 냉매 경로의 도중에 마련된, 냉매 압력을 저하시키기 위한 감압 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 튜브 시스템용 콘덴서.
22. 제21항에 있어서, 상기 패스는 상기 제1 패스와, 상기 최종 패스와, 상기 제1 패스와 상기 최종 패스 사이의 1개 또는 복수의 중간의 패스를 구비하고, 1개 또는 복수의 상기 중간 패스가 상기 감압 수단을 구성하는 감압 패스로서 구성되어 이루어지는 감압 튜브 시스템용 콘덴서.