KR20100006350U

KR20100006350U - 냉동시스템

Info

Publication number: KR20100006350U
Application number: KR2020080016566U
Authority: KR
Inventors: 백현정
Original assignee: 백현정
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-24

Abstract

본 고안은 냉동시스템에 관한 것으로, 그 목적은 냉동기의 증발 압력을 상승시켜는 것에 관한 것으로, 기존 냉동 사이클에 이젝터(10), 분리기(20), 분배기(40)를 추가적으로 구비한 장치로서, 실내기(3, 증발기)의 출구의 저온 저압의 냉매 가스를 이젝터(10)의 흡입부(12)로 인입시킨다. 이때 이젝터(10)의 노즐부(11로는 실외기(2, 응축기)출구의 고압의 액상의 냉매를 팽창변(5)를 거처 고속으로 인입된 후 혼합부(13)에서 흡입부(12)의 냉매 증기와 혼합후 디퓨저부(14)에서 승압된 후 분리기(20)에서 냉매 가스는 압축기(1)에 인입되므로 압축기(1)의 냉매 비체적이 감소하므로 냉매 순환 량의 증가하여서 냉각 능력을 증가 시키고, 액상 냉매는 감압장치(4)를 통과후 감압되어서 증발기(3, 실내기)로 인입되는 장치이다.

그러므로 하절기 및 동절기에 증발기(3, 실내기)의 증발 압력이 이젝터(10)를 통과후 승압되므로 동절기에는 난방 능력을 증가 시켜주고, 하절기에는 냉방 능력을 상승 시키며, 압축기(1)의 압축비(고압 압력/저압 압력)를 감소 시켜서 소요 동력을 절감 시켜 주며, 압축기(1) 출구의 토출온도를 저하 시켜서 압축기(1)의 소손을 방지 할 수 있다.

또한, 우리나라와 같이 동절기 한냉지형에서 발생하는 난방 능력의 급격한 저하를 방지하여서 히트펌프의 보급을 촉진 하며, 고효율의 냉동 시스템으로 성능 향상 및 동력을 절감시켜 주도록 한 냉동시스템을 제공하는데 있다.

냉동기, 응축기, 증발기, 압축기, 열교환기, 이젝터, 분리기

Description

냉동시스템{refrigeration system}

본 고안은 냉동 시스템에 관한 것으로서 증발기의 증발 압력을 이젝터에서 승압 시킨 후 압축기에 인입 시키는 장치에 관한 것으로서, 별도의 압축기나 부스터 펌프 등의 가압 장치가 아닌 냉동 사이클 자체의 고압 냉매 액으로만 구동 되는 것으로서, 하계 및 동계에 냉방능력을 향상 시켜주고, 압축기의 소요 동력을 절감 시켜 주는 장치에 관한 것이다.

통상의 냉동시스템은, 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 냉각팬(수냉식의 경우 공기가 아닌 물이며 기타 다른 냉각제나 기기가 사용되며 설명상 공기로 한다)의 송풍에 의한 방열에 의하여 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 기상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 그리고 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 송풍기(피 냉각물체에따라 액체나 우유 기타 냉동장치의 종류나 구조에 따라 증발기의 종류가 많으나 여기서는 설 명상 공기로 한다)에 의하여 송풍되는 공기를 열 교환에 의하여 냉각 함과 아울러 상기 압축기로 냉매가스를 복귀시키는 증발기로 이루어진 냉매 순환 사이클이다.

이러한 냉동시스템은, 냉동사이클 동안 기체→액체 및 액체→기체로 연속적으로 상태변화 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 냉동시스템에 있어서는, 외기 온도 저하시 증발 압력 저하 로 급격한 난방 능력의 저하를 야기하고, 압축비의 상승으로 소요 동력이 증가하고, 압축기의 토출온도의 상승으로 압축기의 소손의 발생하는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 하절기 및 동절기에 냉동사이클의 증발압력을 외부 장치(압축기, 부스터)없이 가압하여서 압축기에 인입 시키는 장치로서, 하절기에는 냉방 능력을 상승 시키며, 동절기에는 난방 성능 저하를 방지하며, 압축기의 압축비 및 압축기 출구의 토출온도의 과다 상승을 방지하여서 압축기의 소손을 방지하는 냉동시스템을 제공하는데 있다.

본 고안은 기존 냉동 사이클에 이젝터(10), 분리기(20), 분배기(40)를 추가적으로 구비한 장치로서, 실내기(3, 증발기)의 출구의 저온 저압의 냉매 가스를 이젝터(10)의 흡입부(12)로 인입시킨다. 이때 이젝터(10)의 노즐부(11)로는 실외기(2, 응축기)출구의 고압의 액상의 냉매를 팽창변(5)를 거처 인입된 후 혼 합부(13)에서 흡입부(12)의 냉매 증기와 혼합후 디퓨저부(14)에서 승압된 후 분리기(20)에서 냉매 가스는 압축기(1)에 인입되므로 압축기(1)의 냉매 비체적이 감소 하므로 냉매 순환량의 증가하여서 냉각 능력을 증가 시키고, 액상 냉매는 감압장치(4)를 통과후 감압되어서 증발기(3, 실내기)로 인입되는 것을 특징으로 한다.

그러므로, 하절기 및 동절기에 증발기(3, 실내기)의 증발 압력이 이젝터(10)를 통과후 승압되므로 동절기에는 난방 능력을 증가 시켜주고, 하절기에는 냉방 능 력을 상승 시키며, 압축기(1)의 압축비(고압 압력/저압 압력)를 감소 시켜서 소요 동력을 절감 시켜 주며, 압축기(1) 출구의 토출온도를 저하 시켜서 압축기(1)의 소손을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 증발기의 압력을 승압 시켜서 압축기에 인입 시키는 장치로서, 압축기의 소요 동력을 절감 시켜주고, 압축기의 소손을 방지 하며, 냉방 및 난방 능력을 향상 시켜 주무로 하절기의 냉방 동력을 감소 시켜주고, 동절기의 난방방 동력을 크게 절감 시켜주고, 화석 연료의 난방 열원을 고효율의 히트펌프 장치로 대처 하는 효과가 있다.

냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 이젝터에 입입시키는 증발기, 냉매를 고압으로 분사하여서 증발기의 냉매를 흡입 하여 가압하는 이젝터, 냉매 액과 증기를 분리 하는 분리기, 및 냉, 난방 절환을 위 한 사방변을 포함하여 이루어지는 냉동 시스템에 있어서,

상기 압축기(1), 사방변(6), 실외기(2), 및 제어변(31, 32, 33, 34)으로 이루어진 실외기 시스템(300);

상기 실내기(3)을 포함 하여 냉, 난방 절환 운전시 응축기 및 증발기로 절환 되어 냉풍, 냉수 온풍 및 온수로 운전 되어 지는 실내기 시스템(400);

상기 이젝터(10), 분배기(40) , 분리기(20) 및 팽창변(4, 5)으로 운전 되어 지는 이젝터 시스템(500)을 특징으로 한다.

상기 실외기 시스템(300), 실내기 시스템(400) 및 이젝터 시스템(500)을 하나의 형태 또는 선택적으로 조합한 형태로 구현 될 수 있다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

<제 1실시예>

이하, 본 고안에 의한 히트펌프의 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 히트펌프 시스템의 계통도를 나타낸 사이클 도면 이다.

참조부호 (1)는 압축기로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다.

이 압축기(1)의 토출라인은 사방변(6)에 연결 되어 있으며, 사방변(6)은 실외기(2, 응축기)와 연결되어 진다.

여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(2, 실외기)는 공기 열교환기인 경우에는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 응축기 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다.

또한, 상기 응축기가 물 열교환기인 경우에는 판형 열교환기, 셀앤튜브 열교환기, 나관식 및 이중관식 열교환기등의 형태로서 열교환기 내부의 물에 열량을 빼앗겨 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다.

실외기(2, 응축기)의 출구의 고압의 액상 냉매는 제어변(32, e-f)을 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입 된다.

상기 이젝터(10)는 노즐부(11), 인 입부(12), 혼합부(13) 및 디퓨저(14)로 구성되어, 노즐부에서 고압의 액냉매가 고속 분사시 인입부의 증발기(3, 실내기) 출구의 기상의 냉매를 벤추리 작용에의해 흡입된후, 혼합부(13)에서 노즐부(11)의 액냉매와 인입부(12) 기상 냉매가 혼합 된후 디퓨저(14)에서 동압이 정압으로 변환되는 과정에서 증발기(3, 실내기)의 압력이 도2에서와 같이 P1에서 P1'로 상승 한다.

이때, 이젝터(10)의 출구는 분배기(40)에 연결 되어 지고, 분배기(40)의 출구는 분리기(20)의 상부 및 하부에 각각 연결 되있고, 분리기(20)는 분배기(40)의 출구 측에서 분기된 냉매를 상부와 하부에 각각 인입 되고, 분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매 액은 압축기(1)에 인입 되고, 분배기(40)에서 분리기(20)의 하부로 인입된 냉매는 노즐(50)에서 디퓨저(51)의 내부로 분사되는 구조로 구성되어서, 노즐(50)에서 냉매의 분사시 분리기(20)의 하부의 냉매액을 디퓨저(51)의 내부로 유인 하여팽창변(4) 및 제어변(34, h-g)를 지나 감압된후 실내기(2, 증발기) 및 사방변(6, d-c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 분배기(40)는 티자형(T) 및 와이자형(Y)등의 다양한 형태로 제작 될수 있으며, 분리기(20)의 하부의 노즐(50)과 디퓨저(51)는 도7과 같이 노즐(50)이 디퓨저(51)의 내부로 삽입된 형태의 구조 또는, 노즐(50)을 적은 관경의 튜브로 하고, 디퓨저(51)는 노즐(50)에 비하여 보다 큰 관경의 관으로 대체 할 수 있다.

한편, 팽창밸브(4)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이 때의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열 교환시켜 냉동효과를 달성하는 실내기(3, 증발기)는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사 이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 증발기(3, 실내기) 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기의 온도(열량)를 빼앗아 냉매의 증발 작용이 수행된다.

그리고 증발기(3)의 입구 단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(3)로 공급하기 위한 팽창밸브(4)가 설치된다. 이 팽창밸브(4, 5)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 내부균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 괘도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라하는 감온식 팽창변, 모세관 형태, 스로틀, 오리 피스 및 전자식 팽창변등을 사용하며 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다.

또한, 도1에서의 냉매의 흐름은 압축기(1)에서 고온 고압의 냉매 가스로 압축되어서 사방변(6)을 거처 실외기(2, 응축기)에서 열교환후 기상에서 액상으로 변환후 제어변(32) 및 팽창변(5)을 지나면서 감압되어서 이젝터(10)에서 증발기(3, 실내기)의 냉매와 혼합후 디퓨저(14)를 거처 분배기(40)을 지나 분리기(20)으로 인입 되고, 액상의 냉매는 노즐(50) 및 디퓨저(51)를 거처 팽창변(4)에서 감압된 후 증발기(3, 실내기)에서 냉매 액은 냉매 증기로 증발되어서 사방변(6, d-c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입되고, 분리기(20)의 상부의 냉매 가스는 압축기(1)에 인입 되는 구조이다.

상기 제어변(31, 32, 33, 34)은 사방변(6)의 냉, 난방 절 환시 냉매의 흐름을 제어 하는 구조로서 냉방 운 전시에는 제어변(32, 34)이 열리고, 난방운전 시에는 제어변(31, 33)이 열리는 구조 이다.

또한, 팽창변(4)은 팽창변(5)에 비하여 감압 압력 차이가 적어서 모세관 또는 이경관등으로 대체 가능하다.

상기 본 고안의 작동을 설명하면, 실외기(2), 실내기(3) 및 사방변(6)의 운전 형태에 따라서 분류 하면, 1) 하절기 냉각 모드, 2) 동절기의 난방 모드로 대분류 할 수 있다.

먼저 1) 하절기의 냉각 모드는 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 사방변(6, a→b)을 거처서실외기(2, 응축기)에 인입 된다.

실외기(2, 응축기)에 인입되는 냉매의 상태는 기체 상태로서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 실외기(2)의 출구의 냉매는 제어변(32, e→f)을 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입후 노즐부(11)에서 고속 분사되어서 인입부(12)의 냉매 가스를 벤추리 작용에 의해서 혼합부(13)로 인입 시켜서 노즐부(11)의 냉매와 인입부(12)의 냉매를 혼합 하여 지고, 디퓨저(14)에서 냉매의 동압(Dynamic pressure)를 정압(Staic pressure)로 변환 하여서 분배기(40)에 인입 된다.

분배기(40)의 출구의 냉매는 분리기(20)의 상부 및 하부에 인입 되어지며, 분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매는 압축기(1)에 인입 되고, 분배기(40)에서 분리기(20)의 하부로 인입된 냉매는 노즐(50)에서 디퓨저(51)의 내부로 분사되어 분리기(20)의 하부의 냉매액을 디퓨저(51)의 내부로 유인 하여 팽창변(4) 및 제어변(34, h-g)를 지나 감압된후 실내기(3, 증발기)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 후 사방변(6, d→c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

상기 냉동 사이클을 도2를 참조하여서 제1실시예에 따른 동작을 설명 하겠다.

도2는 제1실시예에 따른 냉동 사이클을 개략적으로 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피)로서, 지점“a"는 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 냉매 증기로서 사방변(6, a→b)을 거처 실외기(2, 응축기)에서 외기와 열교환으로 냉각 응축되어서 과냉각 액상냉매 ”b"상태로 제어변(32, e→f)을 지나 팽창변(5)에서 상태 “c"로 감압 되어서 이젝터(10)의 노즐부(11)에서 고속으로 분사되어서 상태 ”d"로 되고, 인입부(12)에서 인입 냉매 상태 “ k"와 혼합부(13)에서 혼합 되어서 상태 ”e"가 되고, 디퓨저(14)에서 상태 “f"로서, 냉매의 동압(Dynamic pressure)이 정압(Staic pressure)로 변환된 상태이며, 증발 압력은 P1→P1'로 승압 되어져서 분배기(40)을 지나 분리기(20)에서 기상 냉매 상태 ”g"는 압축기(1)로 인입 되고, 액상 냉매는 하부의 노즐(50) 및 디퓨저(51)에서의 상태 “h"에서 팽창변(4)에서 감압 상태 ”j"를 지나 실내기(3, 증발기)에 인입되어서 실내공기와 열교환후 액상에서 기상으로 증발 하여서 상태 “k"로 디퓨저(10)의 인입부(12)에 인입 된다.

다음으로, 2) 동절기 난방 모드는 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 사 방변(6, a→d)을 거처서 실내기(3, 응축기)에 인입 된다.

실내기(3, 응축기)에 인입되는 냉매의 상태는 기체 상태로서 실내의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 실내기(3)의 출구의 냉매는 제어변(33, g→f)를 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입후 노즐부(11)에서 고속 분사되어서 인입부(12)의 냉매 가스를 벤추리 작용에 의해서 혼합부(13)로 인입 시켜서 노즐부(11)의 냉매와 인입부(12)의 냉매를 혼합 하여 지고, 디퓨저(14)에서 냉매의 동압(Dynamic pressure)를 정압(Staic pressure)로 변환 하여서 분배기(40)에 인입 된다.

분배기(40)의 출구의 냉매는 분리기(20)의 상부 및 하부에 인입 되어지며, 분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매는 압축기(1)에 인입 되고, 분배기(40)에서 분리기(20)의 하부로 인입된 냉매는 노즐(50)에서 디퓨저(51)의 내부로 분사되어 분리기(20)의 하부의 냉매액을 디퓨저(51)의 내부로 유인 하여 팽창변(4) 및 제어변(31, h-e)를 지나 감압된후 실외기(2, 증발기)에서 실외 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 후 사방변(6, b→c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

도2는 제1실시예에 따른 냉동 사이클을 개략적으로 나타내는 몰리에르 선도(압력-엔탈피)로서, 지점“a"는 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 냉매 증기로서 사방변(6, a→d)을 거처 실내기(3, 응축기)에서 외기와 열교환으로 냉각 응축되어서 과냉각 액상냉매 ”b"상태로 제어변(33, g→f)을 지나 팽창변(5)에서 상태 “c"로 감압 되어서 이젝터(10)의 노즐부(11)에서 고속으로 분사되어서 상태 ”d"로 되고, 인입부(12)에서 인입 냉매 상태 “ k"와 혼합부(13)에서 혼합 되어서 상태 ”e"가 되고, 디퓨저(14)에서 상태 “f"로서, 냉매의 동압(Dynamic pressure)이 정압(Staic pressure)로 변환된 상태이며, 증발 압력은 P1→P1'로 승압 되어져서 분배기(40)을 지나 분리기(20)에서 기상 냉매 상태 ”g"는 압축기(1)로 인입 되고, 액상 냉매는 하부의 노즐(50) 및 디퓨저(51)에서의 상태 “h"에서 팽창변(4)에서 감압 상태 ”j"를 지나 실외기(2, 증발기)에 인입되어서 실외공기와 열교환후 액상에서 기상으로 증발 하여서 상태 “k"로 디퓨저(10)의 인입부(12)에 인입 된다.

상기 도2에서 압축기(1)의 흡입 압력 P1'>P1이고 압축기(1)의 입구 비체적 Vg<Vk이므로 냉동 사이클에서의 냉각 능력 = 냉매 순환량(냉매 순환량 = 압축기 배제 체적/비체적) x 단위 냉각량(1kg의 냉매의 냉각 능력 = i1-i3')으로서 단위 냉각능력이 일정하다고 보면, 냉각능력은 냉매 순환량에 비례하고 이는 압축기(1)의 배제 체적이 일정하므로 비체적에 반비례한다.

그러므로, 상태 "g"의 비체적이 상태 “k"보다 적으므로 압력 P1'에서 상태 ”g"점이 냉각능력이 증대 되고, 압축기(1)의 일량(W) = m(냉매 순환량) x w(압축기 입출구 단위 일량)에서, w(단위 일량)는 (i2-i1')<(i2-i1)이므로 상태“g" 가 상태 ”k"보다 압축기(1)의 동력 소비는 적고 냉각 능력은 증대 되며, 동절기 난방 모드에서는 난방 능력( 냉각 능력 + 압축기 일량)은 증발기(2, 실외기)의 냉방 능력에 따라 결정 되지만, 우리나라와 같은 한냉지형의 조건에서는 외기온도 저하시 난방 요구 능력은 커지지만 기존의 냉동 시스템의 난방 능력은 급격히 감소를 하므로 겨울철 난방 열원으로서 히트펌프의 보급에 가장큰 장애 요인이 되었다.

그러나, 본 고안의 냉동 시스템에서는 외기온도 저하시 실외기(2, 증발기)의 증발압력 P1을 이젝터(10)을 활용 하여서 P1'로 승압 하므로 난방 능력을 증대 할 수 있다.

또한, 압축기(1)의 출구의 냉매 상태 “a"의 토출 온도는 압축기(1)의 흡입 상태 ”g"가 “k"보다 낮으므로 냉동유의 탄화를 방지 하고, 압축기 모터의 코일의 소손을 방지 할 수 있다.

<실시예2>

전술한 실시 예1에서는 분리기(20)의 내부에 노즐(50) 및 디퓨저(51)를 채용 하였지만, 제2 실시 예에서는 도3 및 도8에 나타낸 바와 같이 Y형 분배기(41)를 채용 하였다.

냉동 사이클 장치에서 다른 구성요소들의 구성은 제 실시예의 구성 요소들 동일 할 수 있다.

도3는 제2 실시예의 냉동 사이클의 개략도이고, 도8는 Y형 분배기(41)를 외장형 노즐(52) 및 디퓨저(53)으로 구현 했을때의 단면도 이다.

도3에 따른 작동은 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 사방변(6, a→b)을 거처서 실외기(2, 응축기)에 인입 된다.

실외기(2, 응축기)에 인입되는 냉매의 상태는 기체 상태로서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 실외기(2)의 출구의 냉매는 제어변(32, e→f)를 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입후 노즐부(11) 에서 고속 분사되어서 인입부(12)의 냉매 가스를 벤추리 작용에 의해서 혼합부(13)로 인입 시켜서 노즐부(11)의 냉매와 인입부(12)의 냉매를 혼합 하여 지고, 디퓨저(14)에서 냉매의 동압(Dynamic pressure)를 정압(Staic pressure)로 변환 하여서 분배기(40)에 인입 된다.

분배기(40)의 출구의 냉매는 분리기(20)의 상부 및 분배기(41)에 인입 되어지며, 분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매는 압축기(1)에 인입 되고, 분배기(40)에서 분배기(41)로 인입 되는 냉매는 분리기(20)의 하부의 냉매액을 유인 하여 팽창변(4) 및 제어변(34, h-g)를 지나 감압된후 실내기(3, 증발기)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 후 사방변(6, d→c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

상기 냉동 사이클의 몰리에르 선도(압력-엔탈피)에서의 개략적인 구현은 실시예1과 동일 하다.

본 냉동 사이클에서는 팽창변(4) 앞단의 액냉매 공급 라인의 분배기(41)를 도8와 같이 노즐(52)와 디퓨저(53)로 구현 할 수 있다.

이때, 냉동 사이클은 분배기(40)의 출구의 냉매를 노즐(52)에 인입 시키고, 분리기(20)의 하부의 냉매액은 디퓨저(53)의 내부로 인입 시키는 구조에서, 노줄부(52)의 분사시 디퓨저(53)의 주위의 냉매를 유인 하여서 팽창변(4)에 인입 시킨다.

<실시예3>

전술한 실시 예1에서는 이젝터(10)의 디퓨저(14)의 출구에 분배기(40)를 채 용 하였지만, 제3 실시 예에서는 도4에 나타낸 바와 같이 이젝터(10)와 제어변(32, 33)사이에서 분기 하여서 노즐(50)에 인입후 고속 분출 하였다.

냉동 사이클 장치에서 다른 구성요소들의 구성은 제1 실시예의 구성 요소들 동일 할 수 있다.

도4는 제3 실시예의 냉동 사이클의 개략도 이다.

도4에 따른 냉동 시스템의 작동은 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 사방변(6)을 거처서(a→b) 실외기(2, 응축기)에 인입 된다.

실외기(2, 응축기)에 인입되는 냉매의 상태는 기체 상태로서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 실외기(2)의 출구의 냉매는 제어변(32, e→f)를 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입후 노즐부(11)에서 고속 분사되어서 인입부(12)의 냉매 가스를 벤추리 작용에 의해서 혼합부(13)로 인입 시켜서 노즐부(11)의 냉매와 인입부(12)의 냉매를 혼합 하여 지고, 디퓨저(14)에서 냉매의 동압(Dynamic pressure)를 정압(Staic pressure)로 변환 하여서 분리기(20)의 상부에 인입 된다.

이때, 분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매는 압축기(1)에 인입 되고, 제어변(32, 34)와 이젝터(10) 사이에서 분기된 고압의 냉매 액은 노즐(50)에서 디퓨저(51)의 내부로 분사되어 분리기(20)의 하부의 냉매액을 디퓨저(51)의 내부로 유인 하여 팽창변(4) 및 제어변(34, h-g)를 지나 감압된후 실내기(3, 증발기)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 후 사방변(6, d→c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

본 냉동 사이클에서는 노즐(50)의 구동 냉매를 고압측에서 직접 분기하여서 디퓨저(51)에 분사 하므로 팽창변(4)를 거처 증발기(3, 실내기)에 공급하는 냉매를 보다 확실하게 공급 하는 장점이 있고, 팽창변(4)의 입구의 냉매 상태는 완전 액상 냉매를 공급 하는 장점이 있고, 고압 냉매 분기 위치는 팽창변(5)의 전후를 막논하고 소정의 목적을 달성 할 수 있다.

<실시예4>

전술한 실시 예1에서는 분리기(20)의 내부에 노즐(50) 및 디퓨저(51)와 분배기(40)를 채용 하였지만, 제4 실시 예에서는 도5 및 도8에 나타낸 바와 같이 Y형 분배기(41) 및 이젝터(10)와 제어변(32, 33)사이에서 고압 냉매를 분기 하여서 분배기(41)에 인입후 고속 분출 하였다.

도5는 제4 실시예의 냉동 사이클의 개략도이고, 도8는 Y형 분배기(41)를 외장형 노즐(52) 및 디퓨저(53)으로 구현 했을때의 단면도 이다.

도5에 따른 작동은 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 사방변(6, a→b)을 거처서 실외기(2, 응축기)에 인입 된다.

실외기(2, 응축기)에 인입되는 냉매의 상태는 기체 상태로서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 실외기(2)의 출구의 냉매는 제어변(32, e→f)를 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입후 노즐부(11)에서 고속 분사되어서 인입부(12)의 냉매 가스를 벤추리 작용에 의해서 혼합부(13) 로 인입 시켜서 노즐부(11)의 냉매와 인입부(12)의 냉매를 혼합 하여 지고, 디퓨저(14)에서 냉매의 동압(Dynamic pressure)를 정압(Staic pressure)로 변환 하여서 분리기(20)에 인입 된다.

분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매는 압축기(1)에 인입 되고, 제어변(32, 34)와 이젝터(10) 사이에서 분기된 고압의 냉매 액은 분배기(41)에 인입후 고속 분사로 분리기(20)의 하부의 냉매액을 유인 하여 팽창변(4) 및 제어변(34, h-g)를 지나 감압된후 실내기(3, 증발기)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 후 사방변(6, d→c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

본 냉동 사이클에서는 분배기(41)의 구동 냉매를 고압측에서 직접 분기하여서 분배기(41)에 분사 하므로 팽창변(4)를 거처 증발기(3, 실내기)에 공급하는 냉매를 보다 확실하게 공급 하는 장점이 있고, 팽창변(4)의 입구의 냉매 상태는 완전 액상 냉매를 공급 하는 장점이 있고, 고압 냉매 분기 위치는 팽창변(5)의 전후를 막논하고 소정의 목적을 달성 할 수 있다.

또한, 팽창변(4) 앞단의 액냉매 공급 라인의 분배기(41)를 도8와 같이 노즐(52)와 디퓨저(53)로 구현 할 수 있다.

이때, 냉동 사이클은 고압 분기 냉매 액을 노즐(52)에 인입 시키고, 분리기(20)의 하부의 냉매액은 디퓨저(53)의 내부로 인입 시키는 구조에서, 노줄부(52)의 분사시 디퓨저(53)의 주위의 냉매를 유인 하여서 팽창변(4)에 인입 시킨다.

<실시예5>

전술한 실시 예1에서는 분리기(20)의 내부에 노즐(50) 및 디퓨저(51)와 분배기(40)를 채용 하였지만, 제5 실시 예에서는 도6에 나타낸 바와 같이 상기 장치를 생략 한 형태로 구현 하였다.

도6는 제5 실시예의 냉동 사이클의 개략도 이다.

도6에 따른 작동은 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 사방변(6, a→b)을 거처서 실외기(2, 응축기)에 인입 된다.

실외기(2, 응축기)에 인입되는 냉매의 상태는 기체 상태로서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 실외기(2)의 출구의 냉매는 제어변(32, e→f)를 지나 팽창변(5)에서 감압되어서 이젝터(10)에 인입후 노즐부(11)에서 고속 분사되어서 인입부(12)의 냉매 가스를 벤추리 작용에 의해서 혼합부(13)로 인입 시켜서 노즐부(11)의 냉매와 인입부(12)의 냉매를 혼합 하여 지고, 디퓨저(14)에서 냉매의 동압(Dynamic pressure)를 정압(Staic pressure)로 변환 하여서 분리기(20)에 인입 된다.

분리기(20)의 상부의 기체 상태의 냉매는 압축기(1)에 인입 되고, 하부의 냉매 액은 팽창변(4) 및 제어변(34, h-g)를 지나 감압된후 실내기(3, 증발기)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 후 사방변(6, d→c)을 거처서 이젝터(10)의 흡입부(12)에 인입 된다.

본 냉동 사이클에서는 도1의 분배기(40), 노즐(50) 및 디퓨저(51)을 생략한 형태로 구현한 냉동 시스템이다.

상기 실시예, 1, 2, 3, 4에서 팽창변(4)는 팽창변(5)에 비하여 압력 감압비가 적어서 생략 가능하며, 이때에는 분리기(20)에서 증발기에 이르는 냉매 배관경의 조정을 통하여 배관내의 압력 손실로 대처 가능하다.

또한, 본 도면 에서는 상세히 도시 하지 않았지만, 상기 실시예, 1, 2, 3, 4에서 분리기(20)의 상부의 냉매 가스를 압축기(1)에 인입시 중간 열교환기를 거치도록 할 수 있다.

이때에는 제어변(31, 32, 33, 34)와 이젝터(10)사이의 고압의 액 냉매와 분리기(20)에서 압축기(1) 사이의 저온의 흡입 가스를 열교환 하도록 하는 구조 로서, 열교환기의 형태로는 판형 열교환기, 셀 앤튜부식 및 이중관식 열교환기등의 다양한 형태로 구현 할 수 있다.

상기 실시예, 1, 2, 3, 4에서 분배기(40, 41), 노즐(50, 52), 디퓨저(51, 53) 및 제어변(32, 33)와 이젝터(10) 사이의 고압 분기는 증발기의 냉매의 흐름을 보다 확실하게 하기 위한 장치로서, 팽창변(4)의 입구에는 액상의 냉매만을 공급 하는 부수적인 효과도 있다.

도 1은 본 고안에 따른 냉동시스템을 계통도를 나타낸 도면

도 2는 본 고안에 따른 냉동시스템을 몰리에르 선도를 나타낸 도면

도 3은 본 고안에 따른 냉동시스템을 실시예2의 계통도를 나타낸 도면

도 4은 본 고안에 따른 냉동시스템을 실시예3의 계통도를 나타낸 도면

도 5은 본 고안에 따른 냉동시스템을 실시예4의 계통도를 나타낸 도면

도 6은 본 고안에 따른 냉동시스템을 실시예5의 계통도를 나타낸 도면

도 7는 본 고안에 따른 냉동시스템의 노즐 및 디퓨저의 상세 단면을 도면

도 8는 본 고안에 따른 냉동시스템의 외장 노즐 및 디퓨저의 상세 단면을 도면

Claims

냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 이젝터에 입입시키는 증발기, 냉매를 고압으로 분사하여서 증발기의 냉매를 흡입 하여 가압하는 이젝터, 냉매 액과 증기를 분리 하는 분리기, 및 냉, 난방 절환을 위한 사방변을 포함하여 이루어지는 냉동 시스템에 있어서,

상기 압축기(1), 사방변(6), 실외기(2), 및 제어변(31, 32, 33, 34)으로 이루어진 실외기 시스템(300);

상기 실내기(3)을 포함 하여 냉, 난방 절환 운전시 응축기 및 증발기로 절환 되어 냉풍, 냉수 온풍 및 온수으로 운전 되어 지는 실내기 시스템(400);

상기 이젝터(10), 분배기(40) , 분리기(20) 및 팽창변(4, 5)으로 운전 되어 지는 이젝터 시스템(500)을 특징으로 하는 냉동 시스템에서, 상기 실외기 시스템(300), 실내기 시스템(400) 및 이젝터 시스템(500)을 하나의 형태 또는 선택적으로 조합한 형태로 구성 되느 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
제 1항에 있어서, 냉,난방 절환을 위하여 제어변(31, 32, 33, 34)의 후단에 팽창변(5)가 설치되고, 팽창변(5)의 후단에는 이젝터(10)이 설치되며, 이젝터(10)는 노즐부(11), 흡입부(12), 혼합부(13) 및 디퓨저(14)로 구성되며, 이젝터(10)의 출구 디퓨저(14)는 분배기(40)연결되며, 분배기(40)의 출구는 분리기(20)의 상부 및 하부로 인입 되며, 분리기(20) 상부의 냉매 가스는 압축기(1)로 연결 되며, 분배기(40)에서 분리기(20)의 하부로 연결된 배관은 노즐(50) 및 디퓨저(51)에 의해 팽창변(4) 및 제어변(31, 32, 33, 34)를 거처 증발기에 인입되며, 증발기 출구는 사방변(6)을 거처서 이젝터(10)의 인인부(12)연결되는 냉동 시스템을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 1항에 있어서, 상기 팽창 밸브(4)를 생략한 시스템 또는 모세관 또는 이경관등으로 대체 한 시스템과, 상기 팽창 밸브(4, 5)을 압력 강하수단으로 사용 되는 밸브로서, 오리피스, 캐피러리 튜브, 팽창변, 전자식 팽창변, 냉동용 온도 팽창 밸브 및 스로틀 장치등의 그룹 중에서 선택한 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 2항에 있어서, 도3과 같이 분배기(40)의 출구는 분리기(20)의 상부 및 분배기(41)로 인입 되며, 분리기(20) 상부의 냉매 가스는 압축기(1)로 연결 되며, 분리기(20)의 하부와 팽창변(4) 사이에 분배기(41)이 있으며, 분배기(41)의 인입 배관으로는 분리기(20)와 분배기(40)의 배관이 연결 되어서 팽창변(4)를 거처 제어 변(31, 32, 33, 34)를 거처 증발기에 인입 되도록 변경된 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 2항에 있어서, 도4과 같이 분배기(40)를 생략한 시스템으로, 제어변(31, 32, 33, 34)와 이젝터(10) 사이에서 고압 배관을 분기 하여서 분리기(20)의 하부의 노즐(50)에 인입 시키는 시스템으로, 이젝터(10)의 출구 디퓨저(14)는 분리기(20)에 연결되고, 분리기(20) 상부의 냉매 가스는 압축기(1)로 연결 되며, 분리기(20)의 하부의 노즐(50)에는 고압 분기관이 인입 되도록 변경된 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 2항에 있어서, 도5와 같이 분배기(40), 노즐(50) 및 디퓨저(51)이 고압분기 및 분배기(41)로 변경된 시스템으로서, 이젝터(10)의 출구 디퓨저(14)는 분리기(20)의 상부에 연결되며, 분리기(20) 상부의 냉매 가스는 압축기(1)로 연결 되며, 분리기(20)와 팽창변(4) 사이에 분배기(41)이 있으며, 분배기(41)의 인입 배관으로는 분리기(20)의 하부 배관 및 제어변(31, 32, 33, 34)와 이젝터(10) 사이에서 고압 분기관이며, 분배기(41)는 팽창변(4)를 거처 제어변(31, 32, 33, 34)를 거처 증발기에 인입 되도록 변경된 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 2항에 있어서, 도6과 같이 분배기(40), 노즐(50) 및 디퓨저(51)을 생략한 시스템으로,

이젝터(10)의 출구 디퓨저(14)는 분리기(20)의 상부에 연결되며, 분리기(20) 상부의 냉매 가스는 압축기(1)로 연결 되며, 분리기(20)의 하부 배관은 팽창변(4) 및 제어변(31, 32, 33, 34)를 거처 증발기에 인입 되도록 변경된 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 2항, 제4항, 제5항, 제6항 및 제7항에 있어서, 분리기(20)의 상부의 냉매 가스를 압축기(1)에 인입시 중간 열교환기를 거치도록 하는 구조로서, 제어변(31, 32, 33, 34)와 이젝터(10)사이의 고압의 액 냉매와 분리기(20)에서 압축기(1) 사이의 저온의 흡입 가스를 열교환 하도록 하는 구조 이며, 열교환기의 형태로는 판형 열교환기, 셀 앤튜부식 및 이중관식 열교환기등의 다양한 형태로 구현된 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 2항 및 제4항에 있어서, 분배기(40)는 티자형(T) 또는 와이자형(Y)등의 형태로 제작된 형태와, 분리기(20)의 하부의 노즐(50)과 디퓨저(51)는 노즐(50)이 디퓨저(51)의 내부로 삽입된 형태의 구조 또는 노즐(50) 와 디퓨저(51)를 배관 관경의 대소로 구성 되어 지는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
제 4항 및 제6항에 있어서, 분배기(41)는 티자형(T) 또는 와이자형(Y)등의 형태로 제작된 형태와, 분배기(41)는 도8과 같이 외장 노즐(52)가 디퓨저(53)의 내부로 삽입된 형태로 변경된 시스템을 특징으로 하는 냉동시스템.