KR20220096215A - 오리피스를 이용한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300), 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있는 냉각장치로 유량을 조정 할 수 있는 유량조절홀이 구비된 오리피스와 상기 오리피스의 일단으로 냉매가 유입되는 냉매유입관과 상기 냉매유입관과 결합되는 냉매주입구와 주입된 냉매가 냉매분배관과 냉매이송관을 따라 이동하면서 모터와 인버터를 냉각시키고 배출되는 냉매배출구로 구성된 오리피스를 이용한 냉각장치이다.

Description

오리피스를 이용한 냉각장치 {COOLING APPARATUS USING ORIFICE FOR COOLING MOTOR AND INVERTER}

본 발명은 오리피스의 원리를 이용하여 유량과 유동을 조절하여 모터와 인버터를 냉각시키는 오리피스를 이용한 냉각장치에 관한 것이다.

칠러(냉동)장치는 일반적으로 냉매를 이용하여 열교환을 하는 냉각장치로, 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태 냉매로 변화시키고 이러한 냉매를 순환 시키는 역할을 하는 압축기(Compressor)와, 상기 압축기에서 변화된 고온고압의 기체상태인 냉매의 팽창을 용이하게 하기 위해 고온고압의 액체상태 냉매로 변화시키는 응축기(Condenser)와, 상기 응축기에서 변화된 고온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태 냉매로 변화시키는 팽창장치(Expansion Valve) 및 상기 액체상태인 냉매를 증발시켜 주위 온도를 낮추어 주는 증발기(Evaporator)를 포함하여 구성된다.

이러한 칠러장치는 높은 열이 발생하는 인버터와 모터를 냉각시키기 위해서 응축기에서 냉매를 공급하게 되는데, 종래에는 인버터를 공냉형으로 사용하고 모터는 별도로 냉매를 이용하여 냉각을 하였으며 공급하는 냉매의 유량은 스톱밸브를 이용하여 조절을 하였다. 인버터를 소형화하고 냉매를 이용하여 냉각하는 방식으로 개발하여 인버터도 냉매를 이용하여 냉각을 하게 되었다.

스톱(차단)밸브는 조정핸들을 조작하여 교축(스로틀)부분의 단면적을 변경시켜 통과하는 유량을 조절하게 된다.

이러한 스톱밸브는 구조적으로 개폐 토크가 크고 신속한 개폐를 달성하기 어려운 점이 있고, 밸브 몸체의 유로가 상대적으로 비뚤어져 있기 때문에 유체의 유동 저항이 크고 유체의 힘이 파이프 라인에서 크게 손실이 되며, 시간이 지나면서 기능이 약화되어 내구성에 문제가 발생할 수 있고, 또한 밀봉력이 약해져서 냉매가 새어 나오는 문제가 발생할 수 있으며, 냉각 효율이 저하되는 문제가 있다.

이러한 스톱밸브를 사용할 경우 제품의 부피가 커져 소형화가 어렵고, 구조가 복잡하여 장시간 사용 시 고장의 원인이 되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2012-0080057 (공개일자: 2012년07월16일, 발명의 명칭: 냉동공조용 팽창밸브 분배기와 냉각기 사이의 냉매 균일분배를 위한 오리피스장치, 출원인: 한국기계연구원)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 스톱밸브 대신에 액상의 냉매를 오리피스를 통과시키면, 팽창밸브에서 교축팽창되어 온도와 압력이 떨어진 저온 저압의 액체냉매가 되어는 원리와 같이 온도를 낮추어 모터와 인버터로 보내어 냉각을 할 수 있도록 하여 냉각속도를 빨리 하고 냉각효율을 향상시킬 수 있는 오리피스를 이용한 냉각장치를 제공하는 것이며, 또한 오리피스의 사이즈를 모터와 인버터의 설계 냉각온도에 최적화하게 설계하여 모터와 인버터의 냉각을 위한 냉매의 과잉공급을 줄임으로써 냉동능력을 향상 시키는 오리피스를 이용한 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 하나의 기술적 과제는 종래의 스톱밸브와 오리피스를 적용하여 부품의 내구성 향상 및 부품의 소형화를 할 수 있는 오리피스를 이용한 냉각장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 오리피스를 이용한 냉각장치는 오리피스(10), 유량조절홀(11), 냉매유입관(20), 냉매주입구(21), 냉매배출구(22), 분배관(30) 및 냉매이송관(40)을 구비하고, 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300), 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있다.

이러한 특징에 따르면, 본 발명의 오리피스를 이용한 냉각장치는 스톱밸브 대신에 오리피스를 적용하여 냉매의 온도를 낮추어 인버터, 모터 등의 부품으로 보내어 냉각을 할 수 있도록 하여 냉각속도를 빨리 하여 냉각효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 모터와 인버터냉각에 필요한 냉매유량을 최소화 함으로써 냉동효율을 향상시키는 효과를 거 둘 수 있다.

도 1은 일반적인 칠러장치의 구성도이다.
도 2는 종래의 냉각장치의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 오리피스를 이용한 냉각장치의 개념을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 오리피스를 이용한 냉각장치에 적용된 오리피스의 구조를 확대하여 나타낸 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

그러면 첨부한 도면 3 내지 도면5을 참고로 하여 본 발명의 오리피스를 이용한 냉각장치에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스를 이용한 냉각장치는 오리피스(10), 유량조절홀(11), 냉매유입관(20), 냉매주입구(21), 냉매배출구(22), 분배관(30) 및 냉매이송관(40)을 구비하고, 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300), 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 오리피스(10)는 유체가 단면적이 좁은 오리피스 구멍을 통과한 직후에는 유속은 빨라지고 압력은 급격하게 감소를 시키는 일종의 노즐로, 오리피스의 바로 앞부분의 압력과 뒷부분의 유체의 압력차를 검출해서 베르누이 정리를 이용하여 유량을 계산할 수 있다.

이러한 오리피스(10)은 내부에 유량조절홀(11)을 구비하고 있으며, 본 발명에서 언급하는 냉매가 이 오리피스(10)으로 유입되어 유량조절홀(11)을 통과하면서 액상의 냉매가 기체화가 되는데 본 발명에서는 유량조절홀(11)의 직경을 0.5mm 내지 1.0mm범위에서 구성하여 압축기(100)에서 냉매유입관(20)으로 유입되는 액체상태의 냉매를 기체로 변환시킨다.

이렇게 기체화가 되고 온도가 낮아진 냉매는 분배관(30)을 통하여 인버터(미도시) 및 모터(미도시)를 냉각시키므로 오리피스를 통과하여 기체화된 냉매는 액체상태의 냉매보다 온도가 낮아 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 압축기 200: 응축기
300: 팽창장치 400: 증발기
10: 오리피스 11: 유량조절홀
20: 냉매유입관 21: 냉매주입구
22: 냉매배출구 30: 분배관
40: 냉매이송관

Claims (2)

1. 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기를 포함하여 구성되어 있는 냉각장치는,
   유량을 조정 할 수 있는 유량조절홀이 구비된 오리피스,
   상기 오리피스의 일단으로 냉매가 유입되는 냉매유입관,
   냉매유입관과 결합되는 냉매주입구,
   주입된 냉매가 냉매분배관을 통하여 냉매이송관을 따라 이동하면서 모터와 인버터를 냉각시키고 배출되는 냉매배출구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오리피스를 이용한 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서,
   오리피스의 내부에 구비되어 있는 유량조절홀의 직경은 0.5mm 내지 1.0mm의 범위에서 정해지는 것을 특징으로 하는 오리피스를 이용한 냉각장치.

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