KR20100126947A - 냉방장치의 열교환기 배관구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉방장치의 열교환기 배관구조에 관한 것으로서, 차가운 냉매가 흐르는 배관이 흡입되는 공기와 만나 냉각된 공기를 공급하도록 하는 증발기와 고온 고압의 냉매가스를 공기와 열교환시켜 응축 액화시키는 응축기의 두 열교환기에서, 상기 증발기 및 응축기의 열교환을 하는 배관이 내부의 위치와 공기흐름에 따라 흡입 관통하는 공기의 양에 차이가 있어 효율적인 열교환이 이루어지지 않는 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로;

냉매를 응축시키는 응축기와, 응축된 냉매의 유량을 조절하는 팽창변과, 응축된 냉매를 기화시키는 증발기와, 냉매의 온도를 감지하는 온도감지장치와, 상기 온도감지장치와 상기 응축기 사이에 위치하는 컴프레셔로 구성되고; 열교환기인 상기 응축기와 증발기는 냉매를 다수의 경로로 분기하는 분배기와, 내부에 상기 분배기에서 분기된 냉매가 각각의 경로로 이동하는 배관과, 상기 배관을 통과하면서 기화한 냉매를 하나의 경로로 모으는 햇다와, 냉매와 공기의 열교환이 이루어지도록 공기를 송풍하는 송풍팬으로 구성되는 냉방장치에 있어서;

상기 응축기와 증발기 중 적어도 하나 이상의 내부에서 상기 송풍팬에 의하여 흡입 통과되는 단위 면적당 공기의 양에 따라 상기 분배기에서 분기되었다가 상기 햇다로 모이는 각 배관의 길이는 더 많은 공기를 통과하는 배관의 길이가 상대적으로 짧게 형성됨을 특징으로 하는 냉방장치의 열교환기 배관구조에 관한 것이다.

냉방, 응축기, 증발기, 배관

Description

냉방장치의 열교환기 배관구조{The structure of pipe line for cooling system}

본 발명은 냉방장치의 증발기 배관구조에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 차가운 냉매가 흐르는 배관이 흡입되는 공기와 만나 냉각된 공기를 공급하도록 하는 증발기와 고온 고압의 냉매가스를 공기와 열교환시켜 응축 액화시키는 응축기의 두 열교환기에서, 상기 증발기 및 응축기의 열교환을 하는 배관이 내부의 위치와 공기흐름에 따라 흡입 관통하는 공기의 양에 차이가 있어 효율적인 열교환이 이루어지지 않는 문제점을 해결하기 위하여 개발된 냉방장치의 열교환기 배관구조에 관한 것이다.

냉방장치는 쉽게 실내에 설치되는 에어컨에서 부터 차량과 대형 공장 등에서 다양한 형태로 사용되고 있다.

하지만 어느 형태의 에어컨이라도 가장 소비자들에게 문제가 되는 점은 에어컨을 가동하는데 필요한 에너지의 양이 막대하다는 것으로 가정에서의 에어컨의 가동은 일반 전자 제품 수 개 이상을 사용하는 것보다 많은 전기가 소모되며 차량의 경우에는 차량의 출력을 20%이상 떨어지게 하는 요인으로 그 효율을 높이는 것이 냉방장치 개발에서 가장 중요하게 고려해야할 한 부분이다.

도 6은 종래 냉방장치를 나타낸 개념도이며, 도 7은 종래 냉방장치의 증발기를 나타낸 사시도로서, 냉매를 응축시키는 응축기(1)와, 응축된 냉매의 유량을 조절하는 팽창변(2)과, 냉매를 다수의 경로로 분기하는 분배기(31)와, 내부에 상기 분배기(31)에서 분기된 냉매가 각각의 경로로 이동하는 배관(32)을 구비하는 증발기(3)와, 상기 증발기(3)의 배관(32)을 통과하면서 기화한 냉매를 하나의 경로로 모으는 햇다(33)와, 상기 햇다(33)에서 나오는 냉매의 온도를 감지하는 온도감지장치(4)와, 상기 온도감지장치(4)와 상기 응축기(1) 사이에 위치하는 컴프레셔(5)와, 공기가 상기 증발기(3)에 형성되는 배관(32)을 통과 차가운 냉매와 공기의 열교환이 이루어지도록 하여 실내로 차가운 공기를 송풍하는 송풍팬(34)으로 구성되는 냉방장치 중 증발기의 구조를 나타내었다.

이때 상기 송풍팬(34)에 의하여 흡입되는 공기가 상기 증발기(3)를 통과할 때 공기의 흐름은 상기 증발기(3)의 중앙의 흐름은 세며, 가장자리 부분은 상대적으로 약한 흐름을 가지고 있는 것이 일반적이다.

즉 상기 증발기(3)를 통과하는 바람의 흐름이 동일하지 않기 때문에 상기 배관(32)에서 이루어지는 냉매와의 열교환이 일정하지 않게 되나, 종래에는 상기 분배기(31)에서 분기되는 각 배관(32)의 길이가 동일하게 제작되어 상기 햇다(33)로 모이기 직전 배관에서의 냉매의 온도가 서로 다르게 된다.

이는 효율적으로 냉방에 필요한 냉매의 공급량을 정확하게 조절이 곤란해지는 결과를 가져오며 상대적으로 냉열을 적게 빼앗기는 가장자리의 배관(32)에서는 장치의 효율을 극도로 떨어트리는 원인이 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 응축기와 증발기에서 분기되는 각 배관의 열교환이 상기 햇다로 모이기 직전 말단에서 최대한 동일한 열교환이 이루어진 상태가 되도록 하는 냉방장치의 증발기 배관구조를 개발하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매를 응축시키는 응축기와, 응축된 냉매의 유량을 조절하는 팽창변과, 응축된 냉매를 기화시키는 증발기와, 냉매의 온도를 감지하는 온도감지장치와, 상기 온도감지장치와 상기 응축기 사이에 위치하는 컴프레셔로 구성되고; 열교환기인 상기 응축기와 증발기는 냉매를 다수의 경로로 분기하는 분배기와, 내부에 상기 분배기에서 분기된 냉매가 각각의 경로로 이동하는 배관과, 상기 배관을 통과하면서 기화한 냉매를 하나의 경로로 모으는 햇다와, 냉매와 공기의 열교환이 이루어지도록 공기를 송풍하는 송풍팬으로 구성되는 냉방장치에 있어서;

상기 응축기와 증발기 중 적어도 하나 이상의 내부에서 상기 송풍팬에 의하여 흡입 통과되는 단위 면적당 공기의 양에 따라 상기 분배기에서 분기되었다가 상기 햇다로 모이는 각 배관의 길이는 더 많은 공기를 통과하는 배관의 길이가 상대적으로 짧게 형성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 배관은 대부분의 공기가 통과하는 제1 구역과, 상기 제1 구역과 인접하여 공기의 흐름이 적은 제2 구역으로 구분되어, 상기 제2 구역의 배관은 상기 제1 구역의 배관 보다 길게 형성됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 응축기와 증발기에 장착되는 배관이 공기의 흐름이 적어 상대적으로 열교환이 적게 이루어지는 배관의 길이를 보다 길게 형성하여 상기 햇다로 모이기 직전의 냉매는 각 배관의 말단에서 동일한 열교환이 이루어진 상태가 되도록 하여 냉방장치의 안정적인 냉방 사이클의 유지와 열효율을 높이는 효과가 있다.

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉방장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉방장치의 증발기를 나타낸 부분확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축기를 나타낸 부분사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉방장치의 응축기를 나타낸 부분확대도이며, 도 5는 본 발명과 종래의 배관구조를 비교한 개념도로서, 냉매를 응축시키는 응축기(1)와, 응축된 냉매의 유량을 조절하는 팽창변(2)과, 응축된 냉매를 기화시키는 증발기(3)와, 냉매의 온도를 감지하는 온도감지장치(4)와, 상기 온도감지장치(4)와 상기 응축기(1) 사이에 위치하는 컴프레셔(5)로 구성되고; 열교환기인 상기 응축기(1)와 증발기(3) 는 냉매를 다수의 경로로 분기하는 분배기(11, 31)와, 내부에 상기 분배기(11, 31)에서 분기된 냉매가 각각의 경로로 이동하는 배관(12, 32)과, 상기 배관(12, 32)을 통과하면서 기화한 냉매를 하나의 경로로 모으는 햇다(13, 33)와, 냉매와 공기의 열교환이 이루어지도록 공기를 송풍하는 송풍팬(14, 34)으로 구성되는 냉방장치에 있어서;

상기 응축기(1)와 증발기(3) 중 적어도 하나 이상의 내부에서 상기 송풍팬(14, 34)에 의하여 흡입 통과되는 단위 면적당 공기의 양에 따라 상기 분배기(11, 31)에서 분기되었다가 상기 햇다(13, 33)로 모이는 각 배관(12, 32)의 길이는 더 많은 공기를 통과하는 배관(12, 32)의 길이가 상대적으로 짧게 형성됨을 특징으로 하는 냉방장치의 열교환기 배관구조를 나타내었다.

상기와 같이 배관(12, 32)의 길이에 차이를 두게 되면 상대적으로 바람이 적게 통과하는 구역에는 긴 배관을 두어 냉매가 상대적으로 오래 머물게 되므로 결국 공기와 충분히 열교환 시켜 냉매가 빼앗기는 냉열이 짧은 배관과 비슷하게 되는 것이다.

이를 위하여 각 냉방장치는 응축기(1)와 증발기(3)의 형태와 송풍팬(14, 34)에 의한 바람의 흐름을 고려하여 상기 배관의 길이를 최적의 상태가 되도록 그 설계자는 세심한 주의를 하여야 할 것이다.

이때 상기 온도감지장치(4)에서는 거의 동일한 비율로 배관(12)에서의 열을 빼앗긴 냉매이기에 정확한 온도를 측정하여 장치를 작동하게 하는 것이 가능하며 또한 냉매가 효율적으로 운용되기에 냉방장치의 열효율이 획기적으로 개선되는 것 이다.

또한 응축기(1)에서도 각 배관(32)에서의 응축 액화과정이 거의 동일하게 이루어지게 하면 그 열효율을 획기적으로 높일 수 있게 되는 것이다.

또 상기 온도감지장치(4)와 팽창변(2)의 사이에는 모세관(6)이 형성되어 냉매의 온도를 감지하여 팽창변(2)에 증발기(3)에 냉매의 공급 여부 및 양을 결정하도록 한다.

또한 본 발명에서는 상기 배관(12, 32)은 대부분의 공기가 통과하는 제1 구역(A1, B1)과, 상기 제1 구역(A1, B1)과 인접하여 공기의 흐름이 적은 제2 구역(A2, B2)으로 구분되어, 상기 제2 구역(A2, B2)의 배관(12b, 32b)은 상기 제1 구역(A1, B1)의 배관(12a, 32a) 보다 길게 형성됨을 특징으로 하는 냉방장치의 열교환기 배관구조를 추가로 제시하였다.

상기 냉방장치의 제조를 위하여 상기 배관(12, 32)의 길이를 몇단계 이상으로 차별을 두는 것은 열효율을 높일 수는 있으나 장치의 제조가 곤란한 문제점이 있다.

따라서 상기 압축기(1) 또는 증발기(3) 내부의 배관(12, 32)은 바람의 흐름이 많은 제1 구역(A1, B1)과 상대적으로 적은 제2 구역(A2, B2)으로 구분하여, 상기 제1 구역(A1, B1)에는 짧은 배관(12a, 32a)을 상기 제2 구역(A2, B2)에는 긴 배관(12b, 32b)을 장착하여 어느 정도 냉매의 열교환이 최대한 비슷하게 이루어지도록 하는 실시 예를 나타내었다.

이상과 같이 본 발명은 종래의 기술과 비교하면 단순히 배관의 길이와 풍속, 풍량의 열교환에 차이를 둔다는 점으로 그 구성의 차이는 어느 측면에서는 미비하다고 할 수 있으나 본원인이 시제품을 개발하여 그 열효율을 측정한 바 그 효율이 30%이상 증가하는 결과를 가져와 그 효과면에는 탁월하다고 할 수 있는 진보한 것으로 판단된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉방장치의 증발기를 나타낸 개념도

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉방장치의 증발기를 나타낸 부분확대도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축기를 나타낸 부분사시도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉방장치의 응축기를 나타낸 부분확대도

도 5는 본 발명과 종래의 배관구조를 비교한 개념도

도 6은 종래 냉방장치를 나타낸 개념도

도 7은 종래 냉방장치의 증발기를 나타낸 사시도

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 응축기

11 : 분배기 12 : 배관

13 : 햇다 14 : 송풍팬

2 : 팽창변

3 : 증발기

11 : 분배기 12 : 배관

13 : 햇다 14 : 송풍팬

4 : 온도감지장치

5 : 컴프레셔

6 : 모세관

A1, B1 : 제1 구역

A2, B2 : 제2 구역

Claims (2)

1. 냉매를 응축시키는 응축기(1)와, 응축된 냉매의 유량을 조절하는 팽창변(2)과, 응축된 냉매를 기화시키는 증발기(3)와, 냉매의 온도를 감지하는 온도감지장치(4)와, 상기 온도감지장치(4)와 상기 응축기(1) 사이에 위치하는 컴프레셔(5)로 구성되고; 열교환기인 상기 응축기(1)와 증발기(3)는 냉매를 다수의 경로로 분기하는 분배기(11, 31)와, 내부에 상기 분배기(11, 31)에서 분기된 냉매가 각각의 경로로 이동하는 배관(12, 32)과, 상기 배관(12, 32)을 통과하면서 기화한 냉매를 하나의 경로로 모으는 햇다(13, 33)와, 냉매와 공기의 열교환이 이루어지도록 공기를 송풍하는 송풍팬(14, 34)으로 구성되는 냉방장치에 있어서;

   상기 응축기(1)와 증발기(3) 중 적어도 하나 이상의 내부에서 상기 송풍팬(14, 34)에 의하여 흡입 통과되는 단위 면적당 공기의 양에 따라 상기 분배기(11, 31)에서 분기되었다가 상기 햇다(13, 33)로 모이는 각 배관(12, 32)의 길이는 더 많은 공기를 통과하는 배관(12, 32)의 길이가 상대적으로 짧게 형성됨을 특징으로 하는 냉방장치의 열교환기 배관구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배관(12, 32)은 대부분의 공기가 통과하는 제1 구역(A1 B1)과, 상기 제1 구역(A1, B1)과 인접하여 공기의 흐름이 적은 제2 구역(A2, B2)으로 구분되어, 상기 제2 구역(A2, B2)의 배관(12b, 32b)은 상기 제1 구역(A1, B1)의 배관(12a, 32a) 보다 길게 형성됨을 특징으로 하는 냉방장치의 증발기 배관 구조.

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