KR850000602B1 - 냉동장치의 감압장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

냉동장치의 감압장치

제1도 종래의 냉동장치의 사이클도.

제2도 종래장치 및 본 발명장치의 설명에 대한 고정교축의 유량특성도.

제3도 종래의 냉동장치의 작동설명용의 몰리에르선도(mollier diagram).

제4도 본 발명의 냉동장치의 1실시예의 사이클도.

제5도 본 발명장치의 작동설명용의 몰리에르선도.

제6(a)도, 제6(b)도, 제6(c)도는 본 발명에 있어서의 노즐의 형상예를 표시하는 단면도.

제7도 및 제8도 본 발명의 실험성능 예를 표시하는 그래프.

제9도는 본 발명 감압장치부의 1실시예의 단면도.

제10도, 제11도 및 제12도는 각각 본 발명의 감압장 치부의 기타 실시예를 표시하는 사이클도.

본 발명은 냉동장치 특히 자동차 공조용(空調用)으로서 적절한 고정교축(絞縮=throtlling)으로된 감압장치가 있는 냉동장치의 감압장치에 관한 것이다. 종래의 이와같은 종류의 냉동장치에 있어서는 제1도에 표시하는 바와같이 용축기(2)로부터 증발기(3)로의 배관도 겸하는 모세관(capillary tube)(1)을 감압장치로 사용하는 것이 제안되어 있다.

그것의 작동을 설명한다면 냉동사이클의 열부하에 의하여 필요한 냉매유량이 어느정도 결정되면 그 유량이 흐르도록 모세관(1)의 입구냉매의 상태(과냉각도 또는 건조도)가 제2도의 모세관의 유량특성에 의하여 결정된다.

즉 , 열부하에 대하여 냉매유량(중량유량)이 부족하게 되면 증발기(3) 출구의 냉매가 과열도를 가지게 되므로 축압기(4)내의 액체냉매가 기화하여서 용축기(2)내로 이송되어 용축기(2)내의 과냉각 구역이 크게 되어 그 결과 용축기(2)의 출구냉매의 과냉각도 SC가 제3도의 고부하 운전시 A와같이 크게되어 냉매유량이 제2도의 특성에 따라 증가하여 사이클이 균형을 유지한다.

반대로 열부하가 감소하게 되면 증발기(3) 출구의 냉매가 일부 액체냉매로 되어 축압기(4)내에 냉매가 모여서 용축기(2)내의 출구축 과냉각 구역이 작아져서 용축기 출구냉매의 과냉각도 SC가 작아지며 또 제3도의 경부하 운전시 C에서 표시하는 사이클을 구성하여서 건조도 X를 가지게되어 그 결과 냉매의 유량이 감소되어 사이클이 균형을 유지한다.

이 균형으로 사이클 효율을 양호하게 하려면 증발기(3)의 입구와 출구사이에서의 냉매 엔탈피(enthalpy)차를 크게 하기 위하여 용축기 출구냉매가 과냉각도를 다소 갖는것이 좋다는 것이 알려져 있다.

열부하 변동이 큰 자동차 공조용 냉동장치에 있어서는 냉매유량의 변동도 크기 때문에 제3도의 통상 운전시 B의 과냉각도 SC를 5℃로 하여도 고부하 운전시에는 고유량이 흘려 과냉각도 SC가 제3도의 A와같이 과대하게 되고 만다.

그렇게 되면 용축기(2)에서의 필요한 방열량이 증대하여 고압력이 이상하게 높아져서 안전밸브로부터의 냉매가스의 방출이라든가 압력상승으로 인한 성능저하를 초래하는 결점이 생긴다.

그래서 과냉각도의 변동이 적으며 유량변화가 큰 유량특성을 가진 고정교축이 간절히 요망되고 있었다.

본 발명은 상술한 요구를 충족시키기 위하여 제안된 것으로서 고정교축중에도 노즐은 건조도 구역에도 이용할 수 있도록 한 것이다.

즉, 노즐의 상류측에 또 하나의 저항수단을 설치하므로서 하류노즐의 입구에서는 냉매에 건조도를 가지도록 할 수 있으며, 그러므로서 용축기 출구냉매의 약간의 과냉각도의 변화로 인하여 냉매유량 변화를 크게 할수 있는 냉동장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명에 있어서는 상술한 노즐의 최소지름과 노즐입구로부터 최소 지름부 종단에 도달할때 까지의 길이 l와의 비 l/d를 1.2<l/d<2.8의 범위로 설정하므로서 상술한 과냉각도 변화에 의한 냉매유량 변화를 한층 효과적으로 크게하는 것이다.

이하 도면에 표시된 본 발명의 실시예에 관하여서 설명한다. 제4도에 있어서 전자클러치(5a)를 개재하여 자동차엔진(도시하지 않음)으로 구동되는 압축기(5)의 하류에 용축기(2)가 접속되어 있다.

이 용축기(2)는 자동차 기관실내의 라디에이터 주변에 설치되어 팬(2a)에 의하여 냉각되도록 되어 있다.

자동차의 차실내의 계기반 하부등에 설치된 증발기(3)는 패(3a)에 의하여 송풍되는 차실내 또는 차실의 공기를 냉각하기 위한 것이며, 그 냉각공기는 취출구(도시하지 않음)로부터 차실내로 불어넣도록 되어 있다.

용축기(2)와 증발기(3)와의 사이에는 감압장치(6)가 설치되어 있으며, 이 감압장치(6)는 노즐(7)과 그 상류측에 설치된 모세관(8)에 의하여 구성되어 있다.

증발기(3)의 출구에 설치된 축압기(4)는 액체냉매를 모아서 가스냉매를 압축기(5)에 흡입시키는 것이다.

상술한 구성에 있어서 본 발명장치의 작동을 설명한다. 압축기(5)로부터 배출된 고온고압의 가스냉매는 용축기(2)로 냉각되어서 액화하여 감압장치(6)의 모세관(8)과 노즐(7)을 통과하여 감압되어 단열 팽창한다. 이것으로 인하여 냉매는 안개모양으로 되어 증발기(3)로 유입되며 여기서 증발되어 가스상태로 된다.

이 가스냉매는 축압기(4)를 통과하여 재차 압축기(5)로 흡입되어 상술한 사이클을 반복한다.

다음에 감압장치(6)의 작용을 제5도의 몰리에르선도에 의하여 또다시 상세히 설명하면 pH는 용축기(2)의 출구위치에 있어서의 출구압력 즉, 모세관(8)의 입구압력이며, 예를들면 pH=15kg/cm²로 한다.

PL은 노즐(7)의 출구위치에 있어서의 출구 압력이며, PC는 모세관(8)과 노즐(7)과의 중간위치에 있어서의 중간 압력이다.

예를들면 용축기(2)의 출구냉매의 과냉각도가 12℃일때 압력손실이 3.5kg/cm²로 되는 유량특성의 모세관(8)을 사용하였을 경우에는 PC는 1.5-3.5=11.5kg/cm²이다. 지금 제5도의 몰리에르 선도에 있어서 모세관(8)의 입구냉매의 과냉각도 SC가 12℃ 일때에는 PC에서는 건조도 X=O이며 그리고 입구냉매의 과냉각도 SC가 작아지는데 따라서 PC에서의 건조도 X는 증가하며 과냉각도 SC가 0으로 되면 건조도 X는 KC(예를들면 0.05)로 된다.

이와같이 하여 노즐(7)의 입구냉매의 건조도가 0으로부터 0.05까지 변화하므로 냉매유량은 노즐(7)의 특성(제2도에 도시한 건조도 구역에 있어서의 유량특성)에 따라 크게 변화한다.

즉, 감압장치(6)로서 모세관(8)과 노즐(7)을 병용하므로서 용축기 출구냉매의 약간의 과냉각도 변화에 의하여 냉매유량을 광범위하게 변화시킬 수 있는 것이다.

상술한 설명으로 이해되는 바와같이 냉매의 유량특성은 노즐(7)의 단체에서의 유량특성이 크게 영향을 주므로 본 발명자는 거기서 노즐(7)의 단체형상과 냉매의 유량특성과의 관계에 관하여 상세하게 검토하여 보았다.

제6(a)도는 일반적인 노즐 입구부에 동일한 R부를 가지는 노즐(7)을 표시하고 있으며 제6(b)도는 곡율 반지름이 작은 R₁부와 곡율 반지름이 큰 R₂부를 가진 긴원의 노즐(7)을 표시하고 있다.

여기서 노즐입구부의 처음으로부터 노즐출구까지의 길이를 l로하고 노즐(7)의 최소지름을 d로 하고 있다.

또한 제6(c)도와 같이 노즐 출구부에테이퍼부(7a)를 가지며 노즐 최소지름보다 넓게되어 있을 경우는 그 부분(7a)이 노즐의 유량특성에 영향을 주지 않으므로 전술한 l에는 포함시키지 않는 것으로 한다.

즉, 길이 l은 노즐입구부로부터 최소지름부의 종단에 도달될때 까지의 길이이다.

본 발명은 상술한 최소지름 d와 길이 l와의 비 l/d를 여러가지로 변화시켜서 냉매유량의 변화비율을 조사하였든바 제7도에 표시하는 바와같은 결과를 얻었다.

이 제7도는 횡측에 상술한 비 l/d를 취하 종축에 응축기 출구냉매의 건조도 X가 0일때의 냉매유량 GK=0와 건조도 X=0.05일때의 냉매유량 GX=0.05와의 유량비 GX=0.05/GX=0을 취한 것이며 이 유량비 GX=0.05/GX=0이 작을수록 냉매유량의 변화비율이 크다는 것을 의미한다.

상술한 제7도의 실험결과로 아는 바와같이 l/d=2부근에서 유량비 GX=0.05/GX=0이 최소한(약 0.4)으로 되며, l/d=1.2-2.8의 범위 Z내에 있어서 유량비 GX=0.05/GX=0을 최소값에 근사한 작은값으로 억제할 수 있다.

그래서 본 발명에서는 노즐(7)의 최소지름 d와 같이 l와의 비l/d를 상술한 Z의 범위 즉 1.2-2.8의 범위로 설정하여 냉매유량의 변화비율을 최대한으로 크게되도록 한 것이다.

제8도는 횡측에 용축기 출구냉매의 과냉각도 SC와 건조도 X를 취하여 종축에 냉매유량(kg/h)을 취한 것이며 선 "가"는 본 발명에 의하여 l/d를 1.2-2.8의 범위로 설정한 노즐(7)을 사용하였을 경와를 표시하며 선 "나"는 l/d=0.5의 노즐, 선 "다"는 l/d=3.5의 노즐을 각각 사용하였을 경우를 표시한다.

이 선 가, 나, 다의 비교에서도 본 발명에 있어서의 건조도 X의 변화에 의한 냉매 유량변화가 가장 크다는 것을 알 수 있다.

다음에 제9도는 노즐(7)의 가장 적절한 구체적 실시예를 표시한 것으로서 모세관(8)의 출구부(8a)는 그 선단의 내턱에 0링 조인트부(8b)가 일체적으로 팽출 형성되어 있다.

또한 이 모세관(8)은 너트(9)에 의하여 노즐(7)에 결합되어 0링(11a)에 의하여 기밀이 유지된다.

또한 노즐(7)의 출구부는 증발기 입구배관(3c)에 역시 동일하게 너트(10)로 결합되어 있다.

이 증발기 입구배관(3c)도 모세관(8)과 동일하게 내턱에 0링 조인트부(3b)가 형성되어 있으며 0링(11b)으로 기밀이 유지된다.

더구나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 여러가지로 변형 가능하며 예를들면 노즐(7)의 입구부에 설치되는 지름 감소부로서는 제6도에 표시하는 바와같은 원호상의 R, R₁, R₂부가 아니고 테이퍼상으로 할 수도 있다.

또한 상술한 실시예에서는 노즐(7)의 상류측에 설치하는 저항수단으로서 모세관(8)을 사용하였으나 제10도에 표시하는 바와같이 저항수단으로 정차압밸브(12)를 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이 정차압밸브(12)는 스프링(12a)과 밸브(12b)로 형성되며 밸브(12b)의 전후의 차압이 일정값 에를들면 2-3.5kg/cm²이상이 되면 밸브가 열리도록 스프링(12a)을 설정하면 좋다.

제11도 및 제12도는 또한 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 것으로서 제11도는 노즐(7)의 상류측에 저항수단으로서 모세관(8)과 노즐(13)의 양자를 직열로 설치하도록 한 것이다.

제12도는 노즐(7)의 상류측에 저항수단으로서 노즐(13)을 설치하도록 한 것이다.

이와같이 노즐(7)의 상류측의 저항수단으로서는 여러종류의 것을 사용할 수 있으며 어느것이나 노즐(7)의 입구부의 냉매유량을 광범위하게 변화시킬 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명에서는 감압장치로서 노즐(7)의 장류측에 또다시 저항수단(8), (13)을 설치하므로 노즐입구에 있어서 냉매에 건조도를 가지도록 하였으므로 용축기 출구냉매의 과냉각도의 변동이 적으면서 냉매유량의 변화를 크게하는것 즉, 자동차 공조용 냉동장치와 같이 부하변동이 컷을 경우라도 적절한 과냉각도를 유지할 수 있는 우수한 효과가 있다.

특히 본 발명에서는 노즐(7)의 최소지름(d)과 노즐 입구로부터 최소지름부의 종단에 도달될때 까지의 길이 1와의 비 1/d를 1.2-2.8의 범위로 설정하므로서 노즐(7)에 의한 냉매유량 변화를 최대한으로 크게 하여서 상술한 효과를 더한층 유효하게 발휘할 수 있다.

Claims (1)

1. 용축기(2)와 증발기(3)와의 사이에 감압장치(6)를 설치함에 있어서 그 입구부에 지름이 서서히 감소되는 지름감소부를 가진 노즐(7)을 하류측에 설치하고 이 노즐(7)의 상류측에 저항을 주는 저항수단을 설치하였으며 상기한 노즐(7)의 최소지름 d와 노즐(7) 입구로 부터 최소지름부 종단에 도달될때 까지의 길이 l와의 비 l/d를 1.2<l/d<2.8의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 냉동장치의 감압장치.

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