KR20050031368A - Heat exchanging device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉동싸이클에 있어 응축기에서 액화한 냉매를 팽창밸브로 보내기 전에 일시 저장하는 수액기와, 증발기에서 열교환을 마치고 압축기로 보내지는 증기(기체) 중에 혼입되어 있는 냉매액을 분리하여 증기만을 압축기로 보내주는 액분리기를 조합하여 압축기를 보호함과 동시 압축효율을 증대시키며, 또한 냉동장치의 냉동능력을 향상시킬 수 있는 냉동장치의 액열기에 관한 것이다.According to the present invention, a refrigerant is temporarily stored in a refrigeration cycle before the liquid liquefied in the condenser is sent to the expansion valve, and the refrigerant liquid mixed in the vapor (gas) sent to the compressor after heat exchange in the evaporator is separated into only a compressor. The present invention relates to a refrigerating device of a refrigerating device, which protects the compressor by combining a liquid separator to be sent, increases the simultaneous compression efficiency, and also improves the refrigerating capacity of the refrigerating device.
일반적으로 냉매를 사용하는 냉동싸이클은 증발기(Evaporator)에서 증발된 저온저압의 기체(냉매)를 고온고압의 기체로 압축하는 압축기(Compressor)와, 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체를 고온고압의 액상냉매로 만들어주는 응축기(Condenser)와, 상기 응축기를 거친 고온고압의 액상냉매를 일시 저장하여 수분은 흡수하고 냉매의 공급을 원활하게 하는 수액기와, 상기 수액기에서 공급되는 고온고압의 액상냉매를 급속 팽창시켜서 저온저압의 액상냉매를 안개(무화)상태로 공급하는 팽창밸브, 그리고 안개상태의 냉매가 공기중의 열을 빼앗고 증기로 증발되게 하는 증발기로 구성되어 있다.In general, a refrigerating cycle using a refrigerant includes a compressor for compressing a low temperature low pressure gas (refrigerant) evaporated in an evaporator into a high temperature high pressure gas, and a high temperature high pressure gas compressed in the compressor at a high temperature high pressure. Condenser (Condenser) to make a liquid refrigerant, a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant through the condenser to temporarily store a liquid absorbing moisture and smooth supply of refrigerant, and a high-temperature high-pressure liquid refrigerant supplied from the receiver It is composed of an expansion valve which rapidly expands and supplies a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant in a mist state, and an evaporator which removes heat from the air and evaporates it into steam.
또한 상기 증발기에서 증발된 증기에 냉매액이 혼입된 상태로 압축기로 흡입될 경우에는 압축기의 고장원인이 되므로 증기 중에 혼입되어 있는 냉매액을 분리시켜서 증기만을 압축기로 흡입시키는 액분리기를 증발기와 압축기 사이의 배관라인에 장설시키고 있다.In addition, when the refrigerant evaporated from the evaporator is sucked into the compressor in a state in which the refrigerant liquid is mixed, it may cause a failure of the compressor. Therefore, a liquid separator separating the refrigerant liquid mixed in the steam and sucking only the steam into the compressor is provided between the evaporator and the compressor. Is installed in the pipeline.
상기와 같은 기존의 냉동싸이클을 이용한 냉동장치는 응축기에 의하여 고온고압 액체로 된 냉매를 원활하게 공급하기 위한 수액기와, 증발기에 의하여 증발된 증기중에 혼입되어 있는 냉매액을 분리하는 액분리기를 각기 별개의 배관라인에 장설되어 있기 때문에 냉동장치의 배관구조가 복잡해지며, 또한 상기 액분리기에서 증기와 분리된 냉매액을 증발시켜서 압축기로 보내지 않고 반송시키는 량만큼 냉동효율이 떨어지게 된다는 것이 단점으로 지적되어 왔다.The refrigeration apparatus using the conventional refrigeration cycle as described above is separate from the receiver for smoothly supplying the refrigerant of the high temperature and high pressure liquid by the condenser, and the liquid separator for separating the refrigerant liquid contained in the vapor evaporated by the evaporator It has been pointed out that the piping structure of the refrigerating device is complicated because it is installed in the piping line of the refrigeration system, and the refrigeration efficiency is reduced by the amount of the refrigerant separated from the vapor in the liquid separator to be returned without being sent to the compressor. .
따라서 본 발명은 응축기를 거치면서 응축되어 고온고압으로 변화된 액상냉매를 일시 저장하는 수액기와, 증발기를 통과하면서 증발된 증기중에 혼입되어 있는 냉매액을 분리하는 액분리기를 일체화상태로 결합시켜주는 구조로서, 냉동장치의 배관구조를 간소화시킬 수 있도록 하며, 압축기의 효율증대와 함께 냉동장치의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 액열기를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is a structure that combines a liquid separator that condenses through a condenser and temporarily changes the liquid refrigerant changed to high temperature and high pressure, and a liquid separator separating the refrigerant liquid mixed in the vaporized vapor while passing through the evaporator in an integrated state. In order to simplify the piping structure of the refrigerating device, the purpose of the present invention is to provide a liquid heater that can greatly improve the efficiency of the refrigerating device along with the efficiency of the compressor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서의 본 발명은,The present invention as a means for achieving the above object,
압축기, 수액기, 응축기, 팽창밸브, 증발기, 액분리기를 파이프라인으로 배관하여서 냉매를 액체, 기체, 액체의 순서로 상태 변화시키는 것을 반복하는 냉동싸이클로 구성되어지는 냉동장치에 있어서,A refrigeration apparatus comprising a refrigeration cycle in which a compressor, a receiver, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a liquid separator are piped to repeat the state change of the refrigerant in the order of liquid, gas, and liquid.
상기 냉동장치의 응축기를 통과한 고온고압의 액상냉매를 저장하였다가 팽창밸브로 보내주는 수액기의 내부에 증발기에서 열교환작용하여 증발된 증기에 혼입된 냉매액을 분리하는 액분리기를 내설하는 구조로서 상기 수액기와 액분리기를 일체화로 결합시킨 상태로 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.As a structure in which a liquid separator for storing the high temperature and high pressure liquid refrigerant passing through the condenser of the refrigerating device and separating the refrigerant liquid entrained in the evaporated vapor by heat exchange in the evaporator inside the receiver to send to the expansion valve. The receiver and the liquid separator is characterized in that it is configured in a combined state.
그리고, 상기 수액기의 내부에 장착되어지는 액분리기의 내,외부에 방열핀이 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the heat dissipation fins are formed inside and outside of the liquid separator to be mounted in the receiver.
본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 냉동싸이클의 계통도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예의 수액기와 액분리기의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 수액기와 액분리기의 결합상태 단면도이며, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예의 수액기와 액분리기의 결합상태 단면도를 도시한 것이다.1 is a schematic diagram of a freezing cycle for explaining the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of the receiver and the liquid separator of an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the combined state of the receiver and the liquid separator of an embodiment of the present invention 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of Figure 3, Figure 5 shows a cross-sectional view of the combined state of the receiver and the liquid separator of another embodiment of the present invention.
본 발명의 도면에 표시된 도면부호 1은 액열기를 나타내는 것으로, 상기 액열기(1)는 수액기(2)의 내부에 액분리기(3)가 내설된 구조로 구성되어 있다.Reference numeral 1 shown in the drawings of the present invention denotes a liquid heater, which is configured in a structure in which the liquid separator 3 is built in the receiver 2.
상기 액열기(1)는 도 1의 도시와 같이 압축기(4), 응축기(5), 팽창밸브(6), 증발기(7)와 함께 냉동싸이클을 구성하고 있다.As shown in FIG. 1, the liquid heater 1 constitutes a refrigeration cycle together with a compressor 4, a condenser 5, an expansion valve 6, and an evaporator 7.
상기 액열기(1)는 입형식과 횡형식으로 구분되어 있는데, 상기한 입형식 및 횡형식은 액열기(1) 자체가 수직상으로 설치되는 상태(도 3 참조)와, 수평식으로 설치되는 상태(도 5 참조)에 의해 구분되어진다.The heat sink 1 is divided into a mouth type and a horizontal type, wherein the mouth type and the horizontal type have a state in which the column 1 itself is installed vertically (see FIG. 3) and horizontally installed. By state (see FIG. 5).
상기 액열기(1)에서 외부에 형성되어 있는 수액기(2)의 일측에는 응축기(5)의 냉매출구측에 연결되어 있는 응축기출구라인(51)이 연결되어 있으며, 수액기의 타측에는 팽창밸브(6)의 냉매입구측에 연결되는 팽창밸브입구라인(61)이 연결되어 있다.A condenser outlet line 51 connected to the refrigerant outlet side of the condenser 5 is connected to one side of the receiver 2 which is formed at the outside of the heat receiver 1, and an expansion valve is connected to the other side of the receiver. An expansion valve inlet line 61 connected to the refrigerant inlet side of (6) is connected.
상기 액열기(1)에서 내부에 형성되어 있는 액분리기(3)의 일측에는 증발기(7)의 축구측에 연결되어 있는 증발기출구라인(71)과 압축기(4)의 입구측에 연결되는 압축기입구라인(41)이 각각 연결되어 있으며, 타측에는 드레인라인(31)과 반송라인(32)이 각각 연결되어 있다.One side of the liquid separator (3) formed inside the liquid heater (1) is the compressor inlet connected to the inlet side of the compressor 4 and the evaporator outlet line 71 is connected to the football side of the evaporator (7) Lines 41 are connected to each other, and the drain line 31 and the transfer line 32 are connected to the other side, respectively.
상기한 증발기출구라인(71) 및 압축기입구라인(41) 각각은 액분리기(3)의 내부로 진입된 상태로 설치되는데, 증발기출구라인(71)을 통해 액분리기(3) 내부로 유입된 증기 중에 혼입된 냉매액이 압축기입구라인(41)을 통해 압축기(4)로 유입되지 않도록 하기 위해 상기한 증발기출구라인(71)과 압출기입구라인(41)의 유입단(71a),(41a)들은 서로 높이(위치)를 달리한 상태로 이격설치되어 있다.Each of the evaporator outlet line 71 and the compressor inlet line 41 is installed to enter the interior of the liquid separator 3, and the steam introduced into the liquid separator 3 through the evaporator outlet line 71. The inlet end 71a, 41a of the evaporator outlet line 71 and the extruder inlet line 41 in order to prevent the refrigerant liquid mixed therein from being introduced into the compressor 4 through the compressor inlet line 41. They are spaced apart from each other in height (position).
그리고, 상기에서의 드레인라인(31)과 반송라인(32) 각각에는 밸브를 장설하여 액분리기(3)에 저장된 냉매액을 드레인처리하거나 또는 팽찰밸브(6)로 재순환처리할 수 있도록 구성한다.Further, in each of the drain line 31 and the conveying line 32, a valve is provided to drain the refrigerant liquid stored in the liquid separator 3 or to recycle the liquefied valve 6.
상기 액분리기(3)의 내,외부에는 다수의 방열핀(3a)(3b)들을 방사상으로 형성하여 수액기(2) 내부로 유입되는 고온고압의 액상냉매와 액분리기(3) 내부로 유입되는 증기와의 사이에 열교환작용이 활발하게 이루어질 수 있도록 한다.A plurality of heat dissipation fins 3a and 3b are formed radially inside and outside of the liquid separator 3 to form a high temperature and high pressure liquid refrigerant flowing into the fluid receiver 2 and steam introduced into the liquid separator 3. The heat exchange between the and so that the active can be made.
즉, 외부의 방열핀(3b)들은 수액기(2)로 유입되는 고온고압의 액상냉매와의 열교환작용이 활발하게 이루어지는 반면에, 액분리기(3) 내부로 유입되는 저온저압의 증기는 내부의 발열핀(3a)들과 열교환작용을 하게 된다. 따라서 수액기(3) 내부로 유입되는 고온발명의 액상냉매는 열을 빼앗겨 냉각되는 것이며, 액분리기(3) 내부로 유입되는 저온저압의 증기는 가열되는 상태가 되므로서 액분리기 내부로 유입되는 증기 중에 혼입되어 있는 냉매액은 증발하게 된다.That is, the heat dissipation fins 3b of the outside are actively exchanging heat with the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant flowing into the receiver 2, while the low-temperature low-pressure steam introduced into the liquid separator 3 generates heat inside. Heat exchange with the fins 3a. Therefore, the liquid refrigerant of the high temperature invention introduced into the receiver 3 is cooled by taking heat away, and the steam of low temperature and low pressure introduced into the separator 3 is heated, and thus the steam introduced into the separator is heated. Refrigerant liquid mixed therein will evaporate.
그리고 수액기(2)에 유입되는 고온고압의 액상냉매는 액분리기(3)로 유입되는 저온저압의 증기(기체냉매)와의 열교환작용으로 상온상태로 냉각되어 팽창밸브(6)로 순환된다.The high temperature and high pressure liquid refrigerant flowing into the receiver 2 is cooled to room temperature by heat exchange with the low temperature and low pressure steam (gas refrigerant) introduced into the liquid separator 3 and circulated to the expansion valve 6.
한편, 상기 액열기(1)는 도 2의 도시와 같이 수액기(1)의 원통형 몸체에서 일측부분(2a : 도면상 상단부분)을 분리시킨 상태에서 액분리기(3)를 수액기 내부에 삽입시킨 후 그 일측부분을 원통형 몸체에 용접하여 제작하게 되면 수액기(2) 내부에 액분리기(3)를 장착시킬 수 있게 되는 것이며, 이와 같은 구조로 제작되는 액열기(1)는 수직상으로 설치되는 입형식(도 3 참조) 및 수평상으로 설치되는 횡형식(도 5 참조) 모두에 똑같이 적용된다.On the other hand, the liquid receiver 1 is inserted into the liquid separator 3 inside the receiver in a state in which one side (2a: upper part in the drawing) is separated from the cylindrical body of the receiver 1 as shown in FIG. After the one side is welded to the cylindrical body and manufactured, the liquid separator 3 can be mounted inside the receiver 2, and the heater 1 manufactured in such a structure is installed vertically. The same applies to both the vertical type (see FIG. 3) and the horizontal type (see FIG. 5) being installed horizontally.
그리고, 냉동싸이클을 구성하는 압축기(4)의 출구측과 응축기(5)의 입구측 및 팽창밸브(6)의 출구측과 증발기(7)의 입구측 각각에도 냉매를 순환시키는 냉매순환라인(8)(9)이 연결되어 있다.The refrigerant circulation line 8 circulates the refrigerant to the outlet side of the compressor 4, the inlet side of the condenser 5, the outlet side of the expansion valve 6, and the inlet side of the evaporator 7 constituting the refrigeration cycle. (9) is connected.
이와 같이 구성된 본 발명의 액열기(1)는 응축기(5)에서 고온고압의 액체로 변화되어 응축기출구라인(51)을 통하여 수액기(2) 내부로 유입되는 액상냉매는 액분리기(3)와 열교환작용으로 온도는 상온상태로 냉각되는 한편 압력은 고압상태를 그대로 유지하고 있게 된다. 따라서 팽찰밸브입구라인(61)을 통해 팽창밸브(6)로 공급되는 액상냉매는 팽창밸브에 의하여 급속 팽창되어 저온 저압의 안개상태로 변화되어 증발기(7)로 공급된다.The liquid heater 1 of the present invention configured as described above is converted into a liquid of high temperature and high pressure in the condenser 5, and the liquid refrigerant flowing into the receiver 2 through the condenser outlet line 51 is the liquid separator 3 and By heat exchange, the temperature is cooled to room temperature while the pressure is maintained at high pressure. Therefore, the liquid refrigerant supplied to the expansion valve 6 through the expansion valve inlet line 61 is rapidly expanded by the expansion valve, is changed into a low temperature low pressure fog state, and is supplied to the evaporator 7.
상기 증발기(7)에서 안개상태의 냉매가 기체로 변하는 동안 냉각팬(도시 없음)의 작동으로 증발기(7)를 통과하는 공기중의 열을 빼앗으면서 증발하게 되며, 이와 같이 열교환작용을 하고 증발된 증기는 증발기출구라인(71)을 통해 액분리기(3)로 유입되며, 상기 액분리기(3)로 유입되는 증기는 앞에서 언급한 바 있듯이 수액기(2)로 유입되는 고온고압의 액상냉매와의 열교환작용에 의해 가열되는 과정에서 증기 중에 혼입되어 있는 냉매액이 증발하여 압축기입구라인(41)을 통해 압축기(4)로 공급된다. 따라서 증발기(7)에서 증발되어 액분리기(3)로 유입되는 증기의 량보다 액분리기(3)에서 압축기(4)로 보내어지는 증기의 량이 더 많아지게 되는 것이며, 이와 같이 압축기(4)로 공급되는 증기의 량이 많으면 많을수록 압축기(7)의 효율은 증대되고, 이에 따라 냉동장치의 냉동능력도 그만큼 향상되는 것이다.While the refrigerant in the mist state in the evaporator 7 changes to gas, the cooling fan (not shown) causes the evaporator to evaporate while depriving heat of the air passing through the evaporator 7. The steam is introduced into the liquid separator 3 through the evaporator outlet line 71, and the steam flowing into the liquid separator 3 is combined with the high temperature and high pressure liquid refrigerant flowing into the receiver 2 as mentioned above. In the process of heating by the heat exchange action, the refrigerant liquid mixed in the vapor is evaporated and supplied to the compressor 4 through the compressor inlet line 41. Therefore, the amount of vapor sent from the liquid separator 3 to the compressor 4 is greater than the amount of vapor evaporated from the evaporator 7 and introduced into the liquid separator 3, and thus, is supplied to the compressor 4. The greater the amount of steam is, the higher the efficiency of the compressor 7 is, and thus the refrigerating capacity of the refrigerating device is improved accordingly.
상기와 같은 본 발명에 의하면 응축기를 통과한 고온고압의 액상냉매를 일시 저장하는 수액기와, 증발기에서 증발된 증기 중에 혼입되어 있는 냉매액을 분리하는 액분리기를 일체로 결합하므로서 냉동장치의 배관구조를 간소화시킬 수 있으며, 또한 액분리기를 수액기 내부에 내설하는 구조로서 고온고압의 액상냉매와 저온저압의 증기와의 열교환작용이 활발하게 이루어지게 하므로서 수액기로 유입되는 고온고압의 액상냉매는 냉각시키는 한편, 액분리기로 유입되는 증기는 가열하여 증기에 혼입되어 있는 냉매액을 증발시켜주므로서 팽창밸브 및 압축기의 효율을 증대시킬 수 있게 하는 효과와 함께 냉동장치의 냉동능력을 증대시키는 효과를 제공하게 되어 된다.According to the present invention as described above, the piping structure of the refrigerating device by combining the receiver and the liquid separator for temporarily storing the high temperature and high pressure liquid refrigerant passing through the condenser, and the liquid separator for separating the refrigerant liquid mixed in the vapor evaporated from the evaporator In addition, the liquid separator is built in the receiver, and the heat exchange between the high temperature and high pressure liquid refrigerant and the low temperature and low pressure steam is actively performed, thereby cooling the high temperature and high pressure liquid refrigerant flowing into the receiver. In addition, the steam flowing into the liquid separator is heated to evaporate the refrigerant liquid mixed in the steam, thereby increasing the efficiency of the expansion valve and the compressor, and increasing the refrigerating capacity of the refrigerating device. do.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 냉동싸이클의 계통도.1 is a schematic diagram of a refrigeration cycle for explaining the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예의 수액기와 액분리기의 분리 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of the receiver and the liquid separator of one embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예의 수액기와 액분리기의 결합상태 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the combined state of the receiver and the liquid separator of one embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 수액기와 액분리기의 결합상태 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view of the combined state of the receiver and the liquid separator of another embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 액열기 2 : 수액기1: liquid receiver 2: receiver
3 : 액분리기 4 : 압축기3: liquid separator 4: compressor
5 : 증발기 6 : 팽창밸브5: evaporator 6: expansion valve
7 : 증발기 8,9 : 냉매순환라인7: Evaporator 8,9: Refrigerant circulation line
3a,3b : 방열핀 31 : 드레인라인3a, 3b: heat radiation fin 31: drain line
32 : 반송라인 41 : 압축기입구라인32: conveying line 41: compressor inlet line
51 : 응축기출구라인 61 : 팽창밸브입구라인51: condenser outlet line 61: expansion valve inlet line
71 : 증발기출구라인71: evaporator exit line
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