KR20210109972A - 저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 수액기 내 고온고압과 저온저압의 액 및 가스를 열교환(열적작용)으로 인하여 수액기내 고온고압의 액은 과냉과 저온저압의 액 및 가스는 과열현상을 이용한 저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템에 관한 것이다.
본 발명은 수액기 내부에 가열부(130)를 형성시킴으로써 고온고압의 냉매의 과냉이 잘 이루어지도록 하기 위한 것으로, 고온 고압의 냉매는 과냉이 많이 될수록 냉동 효과가 커지므로 시스템 효율이 향상되므로 압축기의 구동 축동력, 증발식 응축기의 팬, 펌프 등의 동력이 절감된다. 또한 이를 통해 온도식 팽창 밸브 및 액 관을 지나며 주변 온도의 영향에 의해 플래쉬 가스 발생량이 최소가 되어 온도식팽창 밸브에서 100% 액만을 통과하여 시스템 효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템{Low-temperature gas superheated water purifier and water solution system including it}

본 발명은 저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 수액기 내 고온고압과 저온저압의 액 및 가스를 열교환(열적작용)으로 인하여 수액기내 고온고압의 액은 과냉과 저온저압의 액 및 가스는 과열현상을 이용한 저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템에 관한 것이다.

수액기란 응축기에서 응축된 고온, 고압의 냉매액을 팽창밸브로 보내기 전 냉매액을 일시 저장하는 용기이다. 이러한 수액기는 응축기와 팽창밸브 사이에 설치되는 것으로 응축기에서 응축한 액을 일시 저장하면서, 증발기 내에서 소요되는 만큼의 냉매만을 팽창밸브로 보내주게 된다. 따라서 일종의 안전장치 역할을 수행하므로 수액기의 사용은 히트펌프 사이클의 위험도를 줄여주는 것이다.

통상적으로 수액기의 구성은 열교환기에서 열교환된 냉매를 공급한 공급관과 열교환기에서 공급된 냉매를 저장하는 수액기와 수액기에서 냉매를 팽창하는 팽창밸브로 공급하는 배출관으로 이루어지며, 수액기는 냉매가 만액인 상태가 되면 위험함으로 통상적으로 3/4 정도로 냉매를 저장하게 되고 상기 공급관은 수액기를 관통하여 설치되나 냉매에 잠기지 않도록 형성하고 배출관은 냉매 즉 액체상태의 냉매만을 공급해야함으로 냉매에 잠기도록 구성된다.

이러한 수액기는 정부시책에 따른 산업현장에서 CO2 저감과 저에너지 소모로 인한 환경문제가 지속적으로 발생되고 있는 문제가 있다. 또한 에너지 절약형 시대로서 고유가 시대 국제사회의 환경문제에 대응한 신정부의 환경정책에 기여하고 파리협정에 발효한 정부의 BAU 37% 감축목표에 이바지하고 있는 실정으로 새로운 수액기에 대한 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 수액기 내부에 가열부(130)를 형성시킴으로써 고온고압의 냉매의 과냉이 잘 이루어지도록 하기 위한 것으로, 고온 고압의 냉매는 과냉이 많이 될수록 냉동 효과가 커지므로 시스템 효율이 향상되므로 압축기의 구동 축동력, 증발식 응축기의 팬, 펌프 등의 동력이 절감되기 위한 목적이다. 또한 이를 통해 온도식 팽창 밸브 및 액 관을 지나며 주변 온도의 영향에 의해 플래쉬 가스 발생량이 최소가 되어 온도식팽창 밸브에서 100% 액만을 통과하여 시스템 효율이 향상되도록 하기 위한 것이다. 또한 수액기내 불응축 가스 상부체류에 의한 이상고압상승 현상을 감소시키며, 적은 냉매량으로도 시스템 운전이 가능하고 시스템내 별도의 열교환기가 불필요하며 또한 압축기의 액압축을 방지하여 압축기 수명연장과 소손을 방지하기 위해 도입된 시스템이다. 본 발명은 시스템내 적은 냉매량으로 운전되므로 누설시 피해가 적어지며, 환경피해의 최소화가 가능하도록 하기 위한 것이다.

본 발명은 수액기 내부에 가열부(130)를 형성시킴으로써 고온고압의 냉매의 과냉이 잘 이루어지도록 하기 위한 것으로, 고온 고압의 냉매는 과냉이 많이 될수록 냉동 효과가 커지고 시스템 효율이 향상되므로 압축기의 구동 축동력, 증발식 응축기의 팬, 펌프 등의 동력이 절감된다.

이를 통해 온도식 팽창 밸브 및 액 관을 지나며 주변 온도의 영향에 의해 플래쉬 가스 발생량이 최소가 되어 온도식팽창 밸브에서 100% 액만을 통과하여 시스템 효율이 향상된다. 그리고 수액기 내 불응축 가스 상부체류에 의한 이상고압상승 현상을 감소시키며 적은 냉매량으로도 시스템 운전이 가능하며, 시스템내 별도의 열교환기가 불필요한 이점이 있다. 또한 압축기의 액압축을 방지하여 압축기 수명연장과 소손을 방지하는 효과가 있으며, 시스템내 적은 냉매량으로 운전되므로 누설시 피해가 적어지며, 환경피해의 최소화가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 저온저압가스 수액기에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 저온저압가스 수액기의 내부를 투영한 도면이다.
도 3은 본 발명의 가열부(130)에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 저온저압가스의 단면도이다.
도 5, 6은 본 발명의 저온저압가스 수액기를 포함한 수액시스템에 관한 실시예의 도면이다.

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

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 저온가스 과열형 수액기 및 이를 포함한 수액시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 고온고압과 저온저압의 액 및 가스를 열교환시킴으로써 시스템 효율 향상과 에너지절약 효과를 가질 수 있는 수액기 및 이를 포함한 수액시스템에 관한 것이다.

도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명의 수액기(100)는 몸통부(110), 지지부(120), 가열부(130), 가스흡입부(140), 가스배출부(150), 냉매투입부(160), 냉매배출부(170)를 포함하여 구성된다.

몸통부(110)는 내부에 소정 크기의 공간이 형성되는 것으로 응축기로부터 유입된 고온고압액과 증발기를 거쳐 증발된 냉매흡입가스가 수용되기 위한 것이다.

지지부(120)는 지면에 지지되도록 상기 몸통부(110)의 하부에 설치되는 것이다.

도 2는 본 발명의 수액기(100)의 내부에 가열부(130)가 수용된 모습을 나타낸 도면이며, 도 3은 가열부(130)를 단독으로 도시한 도면이다.

가열부(130)는 상기 몸통부(110) 내부 공간의 하부측에 형성되되 축(131)과 상기 축(131)을 감싸도록 스크류형태로 형성되는 가열판(132)을 포함한다.

상기 축(131)은 가스가 흡입되어 통과되는 통로역할을 하며, 가스흡입부(140)와 연결되는 일측(131a)이 가스가 배출되는 가스배출부(150)와 연결되는 타측(131b)보다 직경이 큰 형태로는 형성되는 것이 바람직하며, 이와 같이 형성시킨 이유는 열교환 시 저온 저압의 가스가 증발하여 비체적으로 커지기 때문에 저온저압의 가스가 원활하게 흡입되고 재빨리 가스배출부(150)로 배출될 수 있도록 하기 위함이다. 또한 상기 가스흡입부(140)의 크기와 가스배출부(150)의 크기는 각각 연결되는 축(131)의 직경과 대응되도록 형성됨이 바람직하다.

상기 가열판(132)은 표면에 다수개의 이물질제거용홈(132a)이 형성되되, 상기 이물질제거용홈(132a)은 오일, 찌꺼기 등의 이물질을 제거와 유막에 의한 오일 제거를 빠르게 하여 전열효과를 상승시키기 위한 홈이다.

상기 가열판(132)은 도면과 같이 몸통부(110)의 폭과 대응되는 길이만큼 형성되는 것이 바람직하며 이를 통해 가스흡입부(140)로부터 유입되는 가스가 가스배출부(150)로 통과될때까지 최대한 많은 열이 교환될 수 있도록 할 수 있다.

가스흡입부(140)는 상기 가열부(131)의 축부(131)의 일측과 연결되도록 몸통부(110)의 하부 일측에 형성되되 일측에 연결된 증발기로부터 저온저압가스를 공급받기 위한 것이다.

가스배출부(150)는 상기 가열부(131)의 축부(131)의 타측과 연결되도록 몸통부(110)의 하부 타측에 형성되되 가열부(130)를 통과한 저온저압가스를 배출하기 위한 것이다.

냉매투입부(160)는 상기 몸통부(110)의 상부 일측에 형성되되 일측에 연결된 응축기로부터 냉매를 공급받기 위한 것이다.

냉매배출부(170)는 상기 몸통부(110)의 상부 타측에 형성되되 응축기로부터 공급된 냉매가 몸통부(110)를 통과하여 일측에 연결된 증발기로 배출되기 위한 것이다.

균압관(180)은 상기 몸통부(110)의 상부 일측에 형성되는 것으로, 응축기와 수액기의 압력을 같도록 조절하여 원활한 액의 흐름(자유낙하)를 유지하도록 한다.

도 4는 저온저압의 냉매와 고온고압의 가스가 서로 열교환이 되는 모습을 나타낸 도면이다. 응축기로부터 냉매투입부(160)를 통해(S3 방향) 몸체부(110)로 유입되는 냉매인 고온고압의 가스는 증발기로부터 가스흡입부(140)를 통해(S1방향) 몸체부(110)로 유입되어 가열부(130)를 지나 가스배출부(150)로 배출되어 압축기를 향하는 방향(S2 방향)으로 이동되는 저온저압의 가스에 의해 열교환이 이루어지며 이로 인해 버려지는 폐열을 이용하여 상기 고온고압의 가스가 과냉상태가 되어 냉매배출부(170)로 배출되어 증발기를 향하는 방향(S4)으로 이동된다(빨간 화살표는 저온저압의 가스 이동방향, 파란화살표는 고온고압의 가스 이동방향임).

이를 통해 증발기 등의 제상장치 등의 고장에 의한 액 압축을 방지할 수 있으며 최소한의 냉매 충전량으로 최대 시스템 효율을 가질 수 있는 이점이 있다.

또한 상기 가열부(130)는 에어로 핀 형태가 바람직하며, 가열부(130)의 이물질제거홈(132a)이 형성됨으로 고온고압액의 변화에 오일이 체류하지 않고 잘이동할 수 있도록 함으로써 열효율 저하가 최소화될 수 있도록 함으로써 냉동, 냉장시스템 또는 스크류(screw) 압축기에 적용될 경우 등에 발생되는 오일에 의한 유막효과로 인해 열효율 저하, 오일 회수 등의 문제점을 해결할 수 있다.

도 5는 본 발명의 저온저압가스 수액기를 포함한 수액시스템에 관한 적용예로써 대형시스템에 적용시킨 것으로 냉동 및 냉장용압축기(10), 증발식 응축기(20), 저온저압가스 수액기(100), 대형시스템용 증발기(30), 대형시스템용 온도식팽창밸브(40)를 포함하여 구성된다.

도 5를 참고하여 대형시스템의 실시예를 설명하면,

저온저압가스 수액기(100)에서 일시적 저장된 고온 고압의 액(냉매)은 목적물을 냉각하기 위한 대형시스템용 증발기(30)로 공급되며, 목적물의 요구 또는 필요에 따라 대형시스템용 온도식팽창밸브(40)를 통해 과열도에 의해 공급된다.

이때 저온저압가스 수액기(100)를 지나 대형시스템용 온도식팽창밸브(40)로 공급되는 고온 고압의 냉매는 과냉이 많이 될수록 냉동 효과가 커지므로 시스템 효율이 향상되며 압축기의 구동 축동력, 증발식 응축기의 팬, 펌프 등의 동력이 절감되며 대형시스템용 온도식팽창밸브(40) 및 액 관을 지나며 주변 온도의 영향에 의해 플래쉬 가스 발생량이 최소가 되어 대형시스템용 온도식팽창밸브(40)에서 100% 액만을 통과하여 시스템 효율이 향상되는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 저온저압가스 수액기를 포함한 수액시스템에 관한 적용예로써 소형시스템에 적용시킨 것으로, 저온저압가스는 소형시스템용 증발기(80)로부터 저온저압가스수액기(100)로 이동되어 저온저압가스수액기(100)를 통과함으로써 열교환된 후 냉동용 압축기(60)로 이동되며, 냉매로 이용되는 고온고압 가스는 공냉식 응축기(70)를 통해 저온저압가스 수액기(100)로 이동되어 열교환된 후 소형시스템용 온도식팽창밸브(90)를 향하는 방향으로 이동된다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 수액기
110 몸통부
120 지지부
130 가열부
131 축부
132 가열판
132a 이물질제거용홈
140 가스흡입부
150 가스배출부
160 냉매투입부
170 냉매배출부
180 균압관

Claims (3)

1. 내부에 소정 크기의 공간이 형성되는 몸통부(110)와,
   지면에 지지되도록 상기 몸통부(110)의 하부에 설치되는 지지부(120)와,
   상기 몸통부(110) 내부 공간의 하부측에 형성되되 축(131)과, 상기 축(131)을 감싸도록 스크류형태로 형성되는 가열판(132)을 포함하는 가열부(130)와,
   상기 가열부(131)의 축부(131)의 일측과 연결되도록 몸통부(110)의 하부 일측에 형성되되, 일측에 연결된 증발기로부터 저온저압가스를 공급받기 위한 가스흡입부(140)와,
   상기 가열부(131)의 축부(131)의 타측과 연결되도록 몸통부(110)의 하부 타측에 형성되되 가열부(130)를 통과한 저온저압가스를 배출하기 위한 가스배출부(150)와,
   상기 몸통부(110)의 상부 일측에 형성되되 일측에 연결된 응축기로부터 냉매를 공급받기 위한 냉매투입부(160)와,
   상기 몸통부(110)의 상부 타측에 형성되되 응축기로부터 공급된 냉매가 몸통부(110)를 통과하여 일측에 연결된 증발기로 배출되기 위한 냉매배출부(170)와,
   상기 몸통부(110)의 상부 일측에 형성되는 균압관(180)을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온가스 과열형 수액기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가열부(130)의 축(131)은
   가스흡입부(140)와 연결되는 일측(131a)이 가스가 배출되는 가스배출부(150)와 연결되는 타측(131b)보다 직경이 큰 형태로는 형성되는 것을 특징으로 하는 저온가스 과열형 수액기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 가열판(132)은 표면에 다수개의 이물질제거용홈(132a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 저온가스 과열형 수액기.
   

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