KR20090009897U - 수액기 일체형 응축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수액기 일체형 응축기에 관한 것이다. 구체적으로는, 제1, 제2헤더 파이프(120)(122)와, 다수의 튜브(124)와, 다수의 방열핀(126)과, 수액기(128)를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프(120)에는 냉매 유입구(130) 및 냉매 유출구(132)가 각각 형성되며, 상기 수액기(128)는 상기 제2헤더 파이프(122)에 연통되는 2개의 연통구멍(138a)(138b)을 구비하며 제2헤더 파이프(122)에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(138)와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체(140)로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서, 응축기의 튜브를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(122)의 내부에는 상기 2개의 연통구멍(138a)(138b) 사이에 제2배플(137)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(120)의 내부에는 상기 제2배플(137)과 동일한 레벨에 제1배플(136)이 결합되되, 상기 응축기에 유입되는 냉매의 압력을 이용하여 상기 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 불어 올리도록 상기 냉매 유입구(130)는 상기 응축 영역의 하부에 구비되어 있다. 이러한 구조에 의하면, 응축영역 하부에 정체되어 있는 오일을 냉매의 압력을 이용하여 불어올려 응축영역 하부의 오일정체를 해소하여 열교환효율을 높이는 효과가 있다.

Description

수액기 일체형 응축기{Condenser Integrated with Receiver Dryer}

본 고안은 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 응축기 하부의 오일정체를 해소하여 열교환 효율을 높이는 수액기 일체형 응축기에 관한 것이다.

일반적으로 응축기는 압축기에서 나온 고온 고압의 냉매를 외기와 열교환시켜 액화시키는 것이고, 수액기는 응축기와 팽창밸브 사이에 설치되어 응축기에서 액화된 냉매를 냉방부하에 따라 필요한 양을 증발기로 공급할 수 있도록 일시적으로 저장하는 기능과 아울러 응축기로부터 나온 냉매 중에 포함된 기상냉매를 분리하는 기능을 수행하는 것으로, 최근에는 공간활용 측면과 냉매량을 줄일 수 있도록 응축기와 수액기를 일체화시킨 수액기 일체형 응축기가 널리 실용화되어 있다.

종래 수액기 일체형 응축기는 한국특허공개 제2005-0004421호에 도시한 바와 같이, 응축 영역이 2 ~ 3개의 패스가 되도록 제작되었으나, 최근 고효율화를 추구하면서 압력강하를 개선하기 위해 응축 영역이 1개의 패스로 형성되게 제작되고 있다. 즉, 수액기 일체형 응축기의 고효율화 및 가공 기술의 향상으로 튜브의 냉매측 유체 직경을 미세화하고 핀높이가 낮아지게 함으로써 핀과 튜브를 고밀집화하여 고효율을 추구하고 있다. 그리고 압력강하 개선을 위해 응축 영역을 1개의 패스로 형성되게 제작하며, 응축 영역은 응축기 전체 유효 단면적의 75 ~ 90%를 차지하도록 냉매유로가 형성되어 있다.

따라서, 1개의 패스로 된 응축영역내의 튜브 열수가 많아지게 되므로 패스 내에서의 압력편차(응축영역의 하부에는 저압이 형성)가 발생하게 된다. 압력편차는 튜브면에서의 유속분포로 나타난다. 또한 냉매 중의 오일은 냉매가 압축시에 냉매 중에 기상으로 포함되어 있다가 응축기에서 응축되어 비중이 냉매보다 높기 때문에 응축 영역의 하부에 위치하게 되고, 오일은 점도가 높아 유동성이 저하한다. 이 유동성이 낮은 오일의 특성과 압력의 불균일로 인해 응축 영역의 하부에 오일이 정체되는 현상이 발생된다. 정체된 오일은 시스템 내의 오일 부족현상을 유발하고, 응축기 내에서 일정부분을 차지하고 있기 때문에 그만큼 방열 면적이 감소하는 효과를 내어 응축성능의 부족으로 이어진다. 이 결과로 콤프레셔의 내구성이 저하되고 냉방 성능이 부족하게 된다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허 제0622444호는 도1에 도시한 바와 같이, 서로 이격되게 설치된 제1, 제2헤더 파이프(20)(22)와, 상기 제1, 제2헤더 파이프(20)(22) 사이에 평행하게 설치된 다수의 튜브(도시안됨)와, 상기 다수의 튜브 사이에 설치된 다수의 방열핀(도시안됨)과, 상기 제2헤더 파이프(22)에 일체로 결합된 수액기(28)를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프(20)의 상, 하부에는 냉매 출입구(30)(32)가 각각 형성되며, 상기 수액기(28)는 상기 제2헤더 파이프(22)에 연통되는 2개의 연통구멍(38a)(38b)을 구비하며 제2헤더 파이프(22)에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(38)와, 상기 하부 몸체(38)의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체(40)로 나누어져 있고, 응축기의 튜브를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(22)의 내부에는 상기 2개의 연통구멍(38a)(38b) 사이에 제2배플(37)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(20)의 내부에는 상기 제2배플(37)과 동일한 레벨에 제1배플(36)이 결합되되, 상기 제2배플(37)에는 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역으로 바이패스하도록 바이패스 구멍(37a)이 형성된 구조로 구성하여, 응축기 내부의 오일순환을 원활하게 하여 콤프레셔의 내구성을 높이고 냉방성능의 저하를 방지하고 있다.

그런데, 한국등록특허 제0622444호는, 제1헤더 파이프(20)의 상측에 냉매 유입구(30)가 형성되어 있으므로, 응축기의 응축영역의 상부의 압력(P1)에 비하여 하부의 압력(P2)이 작으므로 하부의 유속이 감소하여, 응축기의 응축영역 하부에 오일이 여전히 정체되어 일정구간에 걸쳐 열교환능력이 상실되고 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 응축영역 하부에 정체되어 있는 오일을 냉매의 압력을 이용하여 불어올려 응축영역 하부의 오일정체를 해소하여 열교환효율을 높이는 수액기 일체형 응축기를 제공하는 데 있다.

본 고안에 의한 수액기 일체형 응축기는, 서로 이격되게 설치된 제1, 제2헤더 파이프와, 상기 제1, 제2헤더 파이프 사이에 평행하게 설치된 다수의 튜브와, 상기 다수의 튜브 사이에 설치된 다수의 방열핀과, 상기 제2헤더 파이프에 일체로 결합된 수액기를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프의 상, 하부에는 냉매 유입구 및 냉매 유출구가 각각 형성되며, 상기 수액기는 상기 제2헤더 파이프에 연통되는 2개의 연통구멍을 구비하며 제2헤더 파이프에 일체로 브레이징되는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서, 응축기의 튜브를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프의 내부에는 상기 2개의 연통구멍 사이에 제2배플이 결합되고 상기 제1헤더 파이프의 내부에는 상기 제2배플과 동일한 레벨에 제1배플이 결합되되, 상기 응축기에 유입되는 냉매의 압력을 이용하여 상기 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 불어 올리도록 상기 냉매 유입구는 상기 응축 영역의 하부에 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제2배플에는 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역으로 바이패스하도록 바이패스 구멍이 형성되어 있을 수도 있다.

본 고안에 의한 수액기 일체형 응축기에 의하면, 응축기에 유입되는 냉매의 압력에 의해 응축기의 응축 영역 하부에 정체된 오일을 불어 올려 순환시키므로, 응축영역 하부의 관로 유동속도가 증가하여 열교환효율이 향상된다는 효과가 있다.

도1은 종래 수액기 일체형 응축기에서 냉매흐름을 나타내는 개략도,

도2는 본 고안이 적용된 수액기 일체형 응축기를 나타내는 단면도,

도3은 도2의 수액기 및 제2헤더 파이프 하부를 나타내는 상세도,

도4는 본 고안이 적용된 수액기 일체형 응축기에서 냉매흐름을 나타내는 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

120 : 제1헤더 파이프 122 : 제2헤더 파이프

130 : 냉매 유입구 132 : 냉매 유출구

136 : 제1배플 137 : 제2배플

137a : 바이패스 구멍

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기는, 서로 평행하게 이격되어 설치된 제1헤더 파이프(120) 및 제2헤더 파이프(122)와, 상기 제1헤더 파이프(120)와 제2헤더 파이프(122)의 슬롯들에 그 양단부가 삽입되며 서로 병렬로 배치된 다수의 튜브(124)와, 상기 튜브(124) 사이에 개재된 다수의 방열핀(126)과, 상기 제2헤더 파이프(122)에 일체로 결합된 수액기(128)를 구비한다.

상기 제1헤더 파이프(120)에는 냉매유입구(130)와 냉매유출구(132)가 각각 형성되고, 상기 제2헤더 파이프(122)의 하부에는 상기 수액기(128)에 통하는 2개의 연통구멍이 형성되어 있다. 이 2개의 연통구멍은 후술하는 수액기의 연통구멍에 맞추어져, 응축기의 응축 영역에서 수액기로 냉매가 유출하는 유출구와, 수액기에서 과냉각 영역으로 냉매가 유입하는 유입구를 이룬다. 상기 제1헤더 파이프(120)와 제2헤더 파이프(122)의 상, 하단부는 캡부재(134)에 의해 밀봉되어 있다.

상기 수액기(128)는 상기 제2헤더 파이프(122)의 하부에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(138)와, 상기 하부 몸체(138)의 상측에 끼워져 브레이징에 의해 고정되는 한편 고정 브라켓(142)에 의해 상기 제2헤더 파이프(122)의 상부에 고정되는 상부 몸체(140)로 나누어져 있다.

상기 하부 몸체(138)의 내부에는 필터(144)가 설치되어 있고, 하부 몸체(138)의 하단에는 캡(146)이 나사결합되어 있다. 그리고 상기 상부 몸체(140)의 내부에는 건조제 조립체(148)가 설치되어 있다. 상기 캡(146)의 상부에는 상기 필터(144)가 부착되어 이물질을 잡아두고, 필터(144) 하단부에는 누설을 방지하고 기밀을 유지하는 오링이 구비되어 있다. 그리고, 상기 하부몸체(138)에는 후술하는 응축기의 응축 영역에 연통하는 연통구멍(138a)과 과냉각 영역에 연통하는 연통구멍(138b)이 형성되어 있다.

응축기의 다수의 튜브(124)를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(122)의 내부에는 상기 2개의 연통 구멍(138a, 138b) 사이에 제2배플(137)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(120)의 내부에는 상기 제2배플(137)과 동일한 레벨에 제1배플(136)이 결합되어 있다.

상기 응축기에 유입되는 냉매의 압력을 이용하여 상기 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 불어 올리도록 상기 냉매 유입구(130)는 상기 응축 영역의 하부에 구비되어 있다.

그리고, 도3에 상세히 도시한 바와 같이, 상기 제2배플(137)에는 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역으로 바이패스하도록 바이패스 구멍(137a)이 형성되어 있을 수도 있다..

상기 바이패스 구멍(137a)이 너무 작으면 오일이 과냉각 영역으로 바이패스 되지 못하고, 바이패스 구멍(137a)이 너무 크면 수액기를 통과하지 않고 과냉각 영역으로 바이패스하는 냉매량이 많아지게 되어 서브 쿨링을 하지 못하게 되므로, 반복 시험결과 바이패스 구멍(137a) 구멍의 단면적은 0.5 ~7㎟이 적당함이 밝혀졌다.

도4은 본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기의 냉매 흐름을 나타내기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 냉매유입구(130)을 통해 제1헤더 파이프에 유입한 냉매는 Pa유로를 흐르면서 기상의 냉매가 응축과정을 겪으면서 외기와 열교환된 후, 수액기(128)의 하부 몸체(138)를 통해 수액기에 유입되어 일시적으로 저장되어 상부 몸체(140)에 설치된 건조제 조립체(148)에 의해 수분이 제거되는 한편 하부 몸체(138)에 설치된 필터에 의해 먼지 등이 제거된 다음, Pb유로를 지나서 냉매유출구(132)를 통해 유출하여 팽창밸브(미도시)로 유동된다. 상기 Pa유로는 응축 영역을 이루며, 상기 Pb 유로를 흐르는 냉매는 거의 액상이므로 과냉각 영역을 이룬다.

이때, 상기 냉매 유입구(130)를 통해 응축기에 유입하는 냉매는 그 압력에 의해 응축영역의 하부에 정체된 오일을 불어 올려 순환시키므로 응축영역 하부의 관로 유동속도가 증가하여 열교환효율이 향상된다.

한편, 바이패스 구멍(137a)이 형성된 실시예에서는, 유동성이 낮은 오일의 특성과 압력의 불균일로 인해 응축 영역의 하부에 정체되는 오일은 바이패스 구멍(137a)을 통해 수액기를 거치지 않고 제2헤더 파이프(122)의 하부를 통해 과냉각 영역을 거쳐 유동하게 되므로 냉방시스템의 냉방성능의 저하를 방지하고 콤프레셔의 내구성 저하를 방지하게 된다.

Claims (2)

1. 서로 이격되게 설치된 제1, 제2헤더 파이프(120)(122)와, 상기 제1, 제2헤더 파이프 사이에 평행하게 설치된 다수의 튜브(124)와, 상기 다수의 튜브 사이에 설치된 다수의 방열핀(126)과, 상기 제2헤더 파이프에 일체로 결합된 수액기(128)를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프(120)에는 냉매 유입구(130) 및 냉매 유출구(132)가 각각 형성되며, 상기 수액기(128)는 상기 제2헤더 파이프(122)에 연통되는 2개의 연통구멍(138a)(138b)을 구비하며 제2헤더 파이프(122)에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(138)와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체(140)로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서,

   응축기의 튜브를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(122)의 내부에는 상기 2개의 연통구멍(138a)(138b) 사이에 제2배플(137)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(120)의 내부에는 상기 제2배플(137)과 동일한 레벨에 제1배플(136)이 결합되되,

   상기 응축기에 유입되는 냉매의 압력을 이용하여 상기 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 불어 올리도록 상기 냉매 유입구(130)는 상기 응축 영역의 하부에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2배플(137)에는 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역으로 바이패스하도록 바이패스 구멍(137a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.