KR20100020173A - 열교환기가 구비된 냉동사이클 - Google Patents

열교환기가 구비된 냉동사이클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기가 구비된 냉동사이클에 관한 것으로, 상세하게는 고온저압의 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 저온고압의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 보내는 증발기로 이루어지는 냉동사이클에 있어서, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에는, 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 분기하여 상기 본체 내로 냉매를 분사하는 냉매분사부와, 상기 본체 내부에 구비되어 상기 응축기와 팽창밸브를 연결하며 내부에 냉매가 흐르는 열교환부와, 상기 냉매분사부에서 분사된 냉매를 회수하여 상기 압축기로 들어가는 냉매에 합류시키는 냉매회수부로 구성되는 열교환기가 구비되어, 상기 냉매분사부에서 분사된 냉매와 상기 열교환부 내부를 흐르는 냉매 간에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 냉동효율을 증가시키고 에너지를 절감할 수 있으며 압축기에 걸리는 부하를 줄여주기 때문에 수명이 연장된다.
냉동, 사이클, 열교환기, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기, 냉매, 분사, 노즐, 분기관, 모세관, 나선형, 다중관

Description

열교환기가 구비된 냉동사이클{Refrigeration cycle with heat exchanger}
본 발명은 열교환기가 구비된 냉동사이클에 관한 것으로서 보다 상세하게는 압축, 응축, 팽창, 증발과정을 반복하는 냉동사이클에 열교환기를 부착하여 보다 높은 효율의 냉동효과를 얻을 수 있는 열교환기가 구비된 냉동사이클에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고, 에어컨 등과 같은데 이용되는 냉동사이클은 압축, 응축, 팽창, 증발과정을 거치면서 온도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 열을 이동시키는 것으로서 그 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.
냉매를 고온고압의 가스로 만들고 사이클에 순환압력을 부여하는 압축기(컴프레서 해당), 상기 압축기에서 나온 고온고압의 가스를 응축하여 외부로 열을 버림으로써 저온고압의 액체로 만드는 응축기(에어컨에서 실외기 해당), 상기 응축기에서 토출된 저온고압의 액체가 증발이 쉽게 일어나도록 압력을 낮추어 주는 팽창밸브, 상기 팽창밸브를 통과한 저온저압의 액체 냉매가 증발을 일으키도록 열을 흡수하여 고온저압의 냉매가스를 내보내는 증발기로 이루어지며, 이들 각각은 배관(동관)으로 연결되고 그 내부에 냉매(프레온)가 흐른다.
그런데 종래 이러한 냉동사이클에 열교환기를 부가하여 냉동효율을 높이고 에너지를 절감하고자 하는 많은 시도들이 있었다.
즉, 버려지는 폐열을 회수하여 재사용하는 등의 일반적인 열교환기가 많이 출원되고 또한 시중에 출시되어 있다.
그러나 이러한 장치들은 복잡하거나 열효율이 눈에 띄게 향상되지 못하는 것들이 대부분이었다.
따라서 간단하고 저렴하면서도 냉동효율이 뛰어난 열교환기가 부착된 냉동사이클이 요구된다 할 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 응축기와 팽창밸브 사이에 열교환기를 부착하여, 팽창밸브로 유입되는 냉매의 온도를 낮추어 증발기에서 더 많은 열을 흡수하게 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클을 제공하는 것이다.
또한 열교환기에서 열교환을 수행하고 남은 냉매가 압축기에 유입되는 냉매와 합류하게 함으로써 압축기에 걸리는 부하를 줄여 줄 수 있는 열교환기가 구비된 냉동사이클을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고온저압의 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 저온고압의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 보내는 증발기로 이루어지는 냉동사이클에 있어서, 상기 응축기와 팽창밸브 사이에는, 내부에 냉매가 흐르는 본체와, 상기 본체 내부에 구비되고 내부에 공간이 형성된 열교환부와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 분기하여 상기 열교환부 내로 냉매를 분사하는 냉매분사부와, 상기 냉매분사부에서 분사된 냉매를 회수하여 상기 압축기로 들어가는 냉매에 합류시키는 냉매회수부로 구성되는 열교환기가 구비되어, 상기 냉매분사부에서 분사된 냉매와 상기 열교환부 외측을 흐르는 냉매 간에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 한 다.
바람직하게는, 상기 냉매분사부는 상기 응축기를 통과한 냉매의 일부를 분기하는 분기관과, 상기 분기관 상에 결합되어 상기 분기관을 흐르는 냉매를 분사시켜 감압, 팽창시키는 분사노즐로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분사노즐은 상기 분기관을 차단하는 바디와, 상기 바디에 형성되고 냉매가 유출되는 분사공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 냉매분사부는 상기 응축기를 통과한 냉매의 일부를 분기하는 분기관과, 상기 분기관 상에 연결되고 상기 열교환부에 삽입, 결합되어 상기 분기관을 흐르는 냉매를 감압, 팽창시키는 모세관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열교환부는 열교환 면적이 넓도록 나선형으로 꼬인 관 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열교환부는 열교환 면적이 넓도록 지그재그로 벤딩된 관 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열교환부는 열교환 면적이 넓도록 다수개의 관으로 구성된 다중관 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 간단한 구조의 열교환기를 추가로 부착함으로써 냉동효율을 증가시키고 에너지를 절감할 수 있다.
또한 압축기에 걸리는 부하를 줄여주기 때문에 수명이 연장된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 열교환기가 구비된 냉동사이클을 나타내는 구성도이며 도시된 바와 같이 본 발명은 압축기(110), 응축기(120), 팽창밸브(130), 증발기(140)로 이루어지는 일반적인 냉동사이클에서 상기 응축기(120)와 팽창밸브(130) 사이에 열교환기(100)를 설치한 구조이다.
상기 압축기(110), 응축기(120), 팽창밸브(130), 증발기(140)는 공지된 기술이므로 구조에 대한 상세한 설명은 생략하고 기능에 대해 간략하게 언급한다.
상기 증발기(140)를 통과한 냉매(일반적으로 프레온)는 고온저압의 기체상태이다. 이러한 고온저압의 기체상태 냉매는 상기 압축기(110)에 의해 고온고압의 액체상태 냉매로 된다. 그리고 고온고압의 냉매는 상기 응축기(120)에서 포함하고 있던 열을 외부로 버림으로써 저온고압의 액체로 응축된다. 이후 저온고압의 액체상태의 냉매는 팽창밸브(130)를 통과하면서 감압되어 증발이 용이한 저온저압의 액체상태로 바뀐다. 이 상태에서 상기 증발기(140)를 통과하면 증발이 일어나면서 주위의 열을 흡수하여 고온저압의 기체상태로 변하고 이것은 앞서 설명한 바와 같이 상기 압축기(110)로 다시 들어가는 과정이 반복된다.
이러한 구조하에서 상기 응축기(120)와 팽창밸브(130) 사이에 본 발명의 열교환기(100)가 설치되며 이하에서 상기 열교환기(100)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저 상기 열교환기(100)의 제1실시 예에 대해 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 제1실시 예를 나타내는 단면도이며 도면에서 점선 화살표는 냉동사이클을 순환하는 냉매, 실선 화살표는 냉동사이클을 순환하는 냉매 중 일부가 분기되어 열교환기로 분사되고 회수되는 냉매의 흐름을 표시한다.
상기 열교환기(100)는 본체(10), 냉매분사부(20), 열교환부(30), 냉매회수부(40)로 이루어진다.
먼저 상기 본체(10)는 도시된 바와 같이 원형 탱크 형상을 가지며 내부에 공간이 형성되어 후술하는 열교환부(30)를 수용하고, 냉매분사부(20)와 냉매회수부(40)가 각각 이격되도록 결합되어 상기 냉매분사부(20)에서 분사된 냉매로 채워지는 동시에 상기 냉매회수부(40)를 통해 회수된다.
재질은 외부와 열전달이 잘 일어나지 않는 것이 좋으며 바람직하게는 상기 본체(10) 외부에 보온재(미도시)가 더 구비되는 것이 좋다.
다음으로 냉매분사부(20)에 대해 설명하고자 한다.
상기 냉매분사부(20)는 상기 응축기(120)에서 나온 냉매의 일부를 분기하여 상기 본체(10) 내부로 분사시킴으로 분사된 냉매의 압력을 낮추고 팽창시켜 증발을 유도하고 이로 인해 주위로부터 열을 흡수하도록 하는 기능을 하는데, 분기관(22)과 분사노즐(24)로 이루어진다.
상기 분기관(22)은 상기 응축기(120)의 출구 측 배관으로부터 분기되어 상기 본체(10) 내로 삽입, 결합되는 것으로 파이프 형상이면 무방하다.
또한 상기 분사노즐(24)은 상기 분기관(22) 상에 구비되는 것으로 도 2의 확대된 부분을 참조하면 상기 분사노즐(24)은 상기 분기관(22)을 가로질러 차단하는 바디(24a)와, 상기 바디(24a) 상에 형성되고 냉매가 통과할 수 있는 다수개의 분사공(24b)으로 이루어져 있다. 상기 분기관(22)의 단면이 일반적으로 원형이므로 상기 바디(24a)도 원형판 형상을 가진다.
물론 상기 분사공(24b)의 직경 및 개수는 냉매의 양이나 상태에 따라 실험적으로 결정될 수 있다
이러한 구조는 상기 분기관(22)으로 유입된 냉매가 상기 분사공(24b)을 지나면서 베르누이의 원리에 의해 속도는 빨라지고 압력이 낮아지게 되며 상기 분사공(24b)을 빠져나올 때 분사되면서 팽창하여 안개와 같은 상태가 된다. 따라서 압력이 급격히 낮아진 상태로서 증발하기 용이한 상태이기 때문에 후술하는 열교환부(30)를 매개로 상기 열교환부(30) 내부를 흐르는 냉매로부터 열을 빼앗아 증발현상이 발생하며 결국 상기 열교환부(30) 내부를 흐르는 냉매는 온도가 더 낮은 상태로 상기 팽창밸브(130)에 유입될 수 있다.
다음으로 상기 열교환부(30)는 상기 본체(10) 내에 수용되는 것으로 일측이 상기 응축기(120)에 연결되고 타측이 상기 팽창밸브(130)에 연결되어 내부에 냉매가 유동하게 된다. 이때 상기 냉매분사부(20)로부터 상기 본체(10) 내부에 분사된 냉매와 상기 열교환부(30) 내에 흐르는 냉매 사이에 열교환이 일어나기 때문에 상기 열교환부(30)는 표면적이 넓을수록 좋다.
따라서 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열교환부(30)는 관이 나선형으로 수회 감긴 것과 같은 형상인 나선관(32)으로 이루어질 수 있는데, 이러한 형상에 한정되지 않고 표면적을 크게 할 수 있는 어떤 형상이든 가능하며 재질은 열교환이 잘 일어나는 알루미늄, 구리 등 어떤 재료도 무방하다.
상기 열교환부(30)의 다양한 실시 예는 이후에 추가설명하기로 한다.
다음으로 상기 냉매분사부(20)에서 분사되어 상기 본체(10) 내에 충진되어 있는 냉매를 회수하여 상기 압축기(110)로 들어가는 배관으로 유도하는 냉매회수부(40)에 대해 설명한다.
상기 냉매회수부(40)는 파이프 형상을 가지고 상기 본체(10)에 삽입, 결합되어 있으며 단부에 상기 본체(10) 내의 냉매가 유입될 수 있는 유입구(42)가 형성되어 있다.
상기 유입구(42)로 유입되는 중온저압의 기체상태(액체도 일부 포함) 냉매는 상기 냉매회수부(40)를 따라 흘러 상기 압축기(110)로 들어가는 배관으로 흐르는 고온저압의 냉매와 합류하여 상기 압축기(110)로 함께 유입된다.
여기서 상기 유입구(42)는 상기 냉매분사부(20)와 거리가 이격되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 본체(10)로 분사된 냉매와 상기 열교환기(30) 내를 흐르는 냉매 사이에 열교환이 원활히 일어나기 위해서는 상기 본체(10) 내에 냉매가 체류하는 시간이 길어야 한다.
따라서 상기 본체(10)의 길이방향으로 일측에 상기 냉매분사부(20)의 분기관(22) 단부가 배치되고 최대로 이격된 타측에 상기 유입구(42)가 배치되게 하는 것이 좋다.
이하에서 본 발명인 열교환기(100)가 구비된 냉동사이클의 작동상태를 도 3을 참조하여 언급하고자 한다. 도 3은 도 1에 도시된 열교환기가 구비된 냉동사이클의 동작에 따른 p-h선도이다.
p-h 선도는 냉동사이클에서 압력과 엔탈피의 변화를 그래프로 나타낸 것으로 도 1과 도 3에서 1은 증발기(140)를 통과한 고온저압의 기체상태인 냉매, 2는 압축기(110)를 통과한 고온고압의 기체상태인 냉매, 3은 응축기(120) 및 본 발명의 열교환기(100)를 통과한 저온고압의 액체상태인 냉매, 4는 팽창밸브(130)를 통과한 저온저압의 액체상태인 냉매를 나타내며, 참고로 3'는 열교환기(100)가 없는 경우 응축기(120)를 통과한 저온고압의 액체상태인 냉매, 4'는 열교환기(100)가 없는 경우 팽창밸브(130)를 통과한 저온저압의 액체상태인 냉매를 나타내는 것이다. 또한 h1은 1에서의 냉매가 가지는 엔탈피, h4는 4에서 냉매가 가지는 엔탈피, h4'는 4'에서 냉매가 가지는 엔탈피를 나타낸다.
1에서 냉매가 상기 압축기(110)를 통과하면 고압으로 압축되어 고온고압의 기체상태 냉매(2)가 되며 이어 상기 응축기(120)를 통과하면서 외부로 열을 버리고 액화되어 중온고압의 액체상태 냉매(3')가 된다.
여기서 상기 중온고압 상태의 냉매(3')는 상기 분기관(22)으로 일부 흘러가고 나머지는 상기 열교환기(30)를 통과하는데, 이때 상기 분기관(22)으로 유입된 냉매는 상기 분사노즐(24)을 통해 상기 본체(10) 내부로 분사되면서 압력이 낮아져 증발(기화)이 일어난다. 이때 증발되면서 주위의 열, 즉 상기 열교환기(30) 내를 흐르는 냉매로부터 열을 흡수하게 되며 이로 인해 상기 열교환기(30)를 흐르는 냉매는 온도가 더 낮아져 저온고압의 액체상태 냉매(3)가 되어 상기 팽창밸브(130)로 유입된다.
그리고 연이어 상기 팽창밸브(130)를 통과한 저온저압의 액체상태 냉매(4)는 상기 증발기(140)를 통과하면서 주위의 열을 흡수하고 고온저압의 기체상태인 냉매(1)로 순환된다.
덧붙여 냉동공학에서 냉동효과(능력)를 다음과 같이 정의한다.
qe = h1 - h4 (qe는 증발기에서 흡수하는 열량을 나타냄)
상기 관계식에서 알 수 있듯이 열교환기(100)가 없는 상태에서 증발기(140)가 흡수하는 열량 qe' = h1 - h4' 보다 본 발명의 열교환기(100)가 구비된 냉동사이클의 qe가 더 큼을 알 수 있으며 이것은 열교환기(100)가 부착되었을 때 냉동효과가 더 뛰어남을 의미한다.
뿐만 아니라 상기 냉매회수부(40)를 통해 회수된 중온저압의 냉매(액체 및 기체포함)는 1에서의 고온저압의 기체상태 냉매와 합해져 상기 압축기(110)로 들어가는데, 이때 상기 압축기(110)로 들어가는 냉매는 일부 액체가 포함되어 상기 압축기(110)의 압축부하를 줄여준다. 따라서 상기 압축기(110)는 종전에 비해 압축효율이 상승하게 되고 에너지가 절감된다.
다음은 본 발명의 열교환기(100)의 다른 실시 예에 대해 설명한다.
도 4는 도 2에 도시된 냉매분사부의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도시된 바를 참조하면 상기 냉매분사부(20)는 분기관(22)과 모세관(26)으로 이루어진다.
상기 분기관(22)을 흐르는 냉매는 상기 모세관(26)을 지나면서 압력이 낮아지며 상기 모세관(26)에서 배출되어 압력이 낮아지고 팽창하면서 증발이 발생한다. 따라서 앞에서와 동일한 작용에 의해 열교환이 일어나게 된다.
물론 상기 모세관(26)의 직경 및 개수 역시 냉매의 양이나 상태에 따라 실험적으로 결정될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 열교환부의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
앞서 언급한 바와 같이 상기 열교환부(30)는 열교환이 원활하게 일어나도록 상기 본체(10)에 분사된 냉매와 접하는 표면적이 넓을수록 좋다. 따라서 도 5(a)에 도시된 바와 같이 관 형상을 가지고 다수번 굽힌 형상인 벤딩관(34)으로 이루어지면 냉매가 체류하는 시간이 긴 동시에 접촉하는 표면적이 커서 열교환이 활발히 일어나게 된다.
또 다른 예로서 도 5(b)에 도시된 바와 같이 다수개의 관이 상호 평행하게 구비된 다중관(36) 형상으로 이루어지면 상기 본체(10) 내에 분사된 냉매와 열교환이 원활하게 일어난다.
다음으로 상기 열교환기(100)의 제2실시 예에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 열교환기의 제2실시 예를 나타내는 단면도, 도 7은 도 6에 도시된 열교환부의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
상기 열교환기(100)는 크게 본체(10), 열교환부(30), 냉매분사부(20), 냉매회수부(40)로 이루어진다.
먼저 상기 본체(10)는 도시된 바와 같이 상기 응축기(120)와 팽창밸브(130)를 연결하는 배관 상에 설치되는 것으로 내부에 공간이 형성되므로 상기 응축기(120)로부터 나온 저온고압의 액체상태 냉매가 유입되어 유동하고 빠져나가 상기 팽창밸브(130)로 유입된다.
다음으로 상기 열교환부(30)는 상기 본체(10) 내에 수용되는 것으로 내부에 공간이 형성되고 밀폐된 용기 형상이며 상기 본체(10) 내부를 흐르는 냉매와 접촉하는 면이 넓을수록 좋다. 왜냐하면 후술하겠지만 상기 본체(10) 내부를 흐르는 냉매와 상기 열교환기(30) 내로 분사된 냉매 사이에 열교환이 일어나기 때문이다.
따라서 도시된 바와 같이 상기 열교환부(30)는 길다란 튜브 형상이 일반적이기는 하나 표면적을 크게 할 수 있는 어떤 형상이든 가능한데, 도 7에 도시된 바와 같이 지그재그로 수회 굽혀진 벤딩관(34) 형상을 가질 수도 있다.
다음으로 상기 냉매분사부(20)는 상기 열교환부((30) 입구 측에 구비되며 상기 응축기(120)에서 나온 냉매가 상기 본체(10)로 유입되기 전에 일부를 상기 열교환부(30) 내부로 분사시킴으로써 분사된 냉매의 압력을 낮추고 팽창시켜 증발을 유도하고 이로 인해 주위로부터 열을 흡수하도록 하는 기능을 하는데, 포집관(28)과 분사노즐(24)로 이루어진다.
상기 포집관(28)은 상기 열교환부(30) 내로 유입되는 냉매의 속도를 증가시 키기 위해 점점 좁아지는 깔대기 형상을 가진다.
그리고 상기 분사노즐(24)에 대한 설명은 이미 설명한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
또한 상기 냉매분사부(20)에서 분사되어 상기 열교환부(30) 내에 충진되어 있는 냉매를 회수하여 상기 압축기(110)로 들어가는 배관으로 유도하는 냉매회수부(40)에 대해서도 이미 설명한 바와 대동소이하므로 설명을 생략한다.
이때 바람직한 것은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 열교환부(30) 외주면에 철사형태의 와이어(30a)가 수회 권취되는 것이 좋은데, 이것은 상기 본체(10) 내에 흐르는 냉매의 유속을 지연시켜 좀더 체류하는 시간을 길게 함으로써 상기 열교환부(30)와 열교환이 원활하게 일어나도록 유도한다. 따라서 상기 와이어(30a)는 나선형이나 다른 형태로 꼬여 있는 것이 좋다.
이상에서 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 일반적인 냉동사이클에 사용되므로 당업자라면 다양하게 변경하여 에어컨, 냉동기, 냉장고, 자동차나 항공기 및 선박의 공조시스템, 건물의 냉방시스템 등에 응용할 수 있음은 자명하다.
이상과 같이 본 발명은 냉동사이클의 응축기와 팽창밸브 사이에 냉매를 분사하여 열교환이 이루어지게 하는 열교환기가 더 구비되어 냉동효과의 상승과 압축기에 걸리는 부하를 줄이는 열교환기가 구비된 냉동사이클을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있으며, 상술한 예시는 일 실시 예에 지나지 않으므로 본 발명의 진정한 범위는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 열교환기가 구비된 냉동사이클을 나타내는 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 제1실시 예를 나타내는 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 열교환기가 구비된 냉동사이클의 동작에 따른 p-h선도.
도 4는 도 2에 도시된 냉매분사부의 다른 실시 예를 나타내는 단면도.
도 5는 도 2에 도시된 열교환부의 다른 실시 예를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 열교환기의 제2실시 예를 나타내는 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 열교환부의 다른 실시 예를 나타내는 단면도.
<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >>
10 : 본체 20 : 냉매분사부
22 : 분기관 24 : 분사노즐
24a : 바디 24b : 분사공
26 : 모세관 28 : 포집관
30 : 열교환부 30a : 와이어
32 : 나선관 34 : 벤딩관
36 : 다중관 40 : 냉매회수부
42 : 유입구 100 : 열교환기
110 : 압축기 120 : 응축기
130 : 팽창밸브 140 : 증발기

Claims (11)

  1. 고온저압의 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 저온고압의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(130)와, 상기 팽창밸브(130)에서 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시켜 상기 압축기(110)로 보내는 증발기(140)로 이루어지는 냉동사이클에 있어서,
    상기 응축기(120)와 팽창밸브(130) 사이에는,
    내부에 공간이 형성된 본체(10)와, 상기 응축기(120)를 통과한 냉매를 분기하여 상기 본체(10) 내로 냉매를 분사하는 냉매분사부(20)와, 상기 본체(10) 내부에 구비되어 상기 응축기(120)와 팽창밸브(130)를 연결하며 내부에 냉매가 흐르는 열교환부(30)와, 상기 냉매분사부(20)에서 분사된 냉매를 회수하여 상기 압축기(110)로 들어가는 냉매에 합류시키는 냉매회수부(40)로 구성되는 열교환기(100)가 구비되어,
    상기 냉매분사부(20)에서 분사된 냉매와 상기 열교환부(30) 내부를 흐르는 냉매 간에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매분사부(20)는 상기 응축기(120)를 통과한 냉매의 일부를 분기하는 분기관(22)과, 상기 분기관(22) 상에 결합되어 상기 분기관(22)을 흐르는 냉매를 분사시켜 감압, 팽창시키는 분사노즐(24)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분사노즐(24)은 상기 분기관(22)을 차단하는 바디(24a)와, 상기 바디(24a)에 형성되고 냉매가 유출되는 분사공(24b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매분사부(20)는 상기 응축기(120)를 통과한 냉매의 일부를 분기하는 분기관(22)과, 상기 분기관(22) 상에 연결되고 상기 열교환부(30)에 삽입, 결합되어 상기 분기관(22)을 흐르는 냉매를 감압, 팽창시키는 모세관(26)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환부(30)는 열교환 면적이 넓도록 나선형으로 꼬인 형상의 나선관(32)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환부(30)는 열교환 면적이 넓도록 지그재그로 벤딩된 형상의 벤딩 관(34)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환부(30)는 열교환 면적이 넓도록 다수개의 관으로 구성된 형상의 다중관(36)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  8. 고온저압의 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 저온고압의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(130)와, 상기 팽창밸브(130)에서 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시켜 상기 압축기(110)로 보내는 증발기(140)로 이루어지는 냉동사이클에 있어서,
    상기 응축기(120)와 팽창밸브(130) 사이에는,
    내부에 냉매가 흐르는 본체(10)와, 상기 본체(10) 내부에 구비되고 내부에 공간이 형성된 열교환부(30)와, 상기 열교환부(30) 일단에 결합되고 상기 응축기(120)를 통과한 냉매의 일부를 포집하여 상기 열교환부(30) 내로 분사하는 냉매분사부(20)와, 상기 냉매분사부(20)에서 분사된 냉매를 회수하여 상기 압축기(110)로 들어가는 냉매에 합류시키는 냉매회수부(40)로 구성되는 열교환기(100)가 구비되어,
    상기 냉매분사부(20)에서 분사된 냉매와 상기 열교환부(30) 외측을 흐르는 냉매 간에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉매분사부(20)는 깔대기 형상의 포집관(28)과, 상기 포집관(28) 상에 결합되어 상기 포집관(28)에 의해 포집된 냉매를 분사시켜 감압, 팽창시키는 분사노즐(24)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 열교환부(30)의 외측에는 상기 본체(10) 내부를 흐르는 냉매의 유동속도를 지연시키도록 나선형의 와이어(30a)가 감긴 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 열교환부(30)는 열교환 면적이 넓도록 지그재그로 벤딩된 형상의 벤딩관(34) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 냉동사이클.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130070780A (ko) * 2011-12-20 2013-06-28 한국항공우주연구원 하향 경사진 요철이 형성된 스프레이 분사방식의 냉각에어포일 및 냉각장치
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