WO2013089382A1 - 열교환기 내장형 어큐뮬레이터 - Google Patents

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WO2013089382A1
WO2013089382A1 PCT/KR2012/010443 KR2012010443W WO2013089382A1 WO 2013089382 A1 WO2013089382 A1 WO 2013089382A1 KR 2012010443 W KR2012010443 W KR 2012010443W WO 2013089382 A1 WO2013089382 A1 WO 2013089382A1
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heat exchanger
refrigerant
accumulator
tube
pressure side
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PCT/KR2012/010443
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Inventor
김무근
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인제대학교 산학협력단
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
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    • F15B1/04—Accumulators
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/051—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle

Definitions

  • the present invention relates to an accumulator. More particularly, the high-pressure refrigerant passing through the condenser is passed through the accumulator to exchange heat with the low-pressure refrigerant, thereby promoting vaporization of the liquid refrigerant so that only the gaseous refrigerant gas can be introduced into the compressor. It relates to a heat accumulator built-in accumulator.
  • AHE accumulator heat exchanger
  • the heat exchanger built-in accumulator of this structure has a problem that the heat exchange efficiency is low because the heat transfer only through the contact region between the refrigerant pipes.
  • the present invention is to solve the above problems and an object of the present invention is to provide a heat exchanger built-in accumulator that can improve the heat exchange efficiency by increasing the heat transfer area.
  • the accumulator housing A honeycomb type heat transfer member installed inside the accumulator housing and having a cylindrical body formed to open at an upper end and a lower end, and having a polygonal cross section formed to be connected to each other inside the body and open in a vertical direction; A heat exchanger made of metal and installed to penetrate the heat transfer body in an up and down direction and having a plurality of tube insertion openings inserted into contact with outer surfaces of the plurality of tubes through which the refrigerant flows; A high pressure side refrigerant pipe inserted into and coupled to the tube insertion opening of the heat exchanger in a 'U' shape, and flowing a high pressure refrigerant supplied from a condenser of a cooling cycle; A low pressure refrigerant tube inserted through a lower portion of the accumulator housing and penetrating through a tube insertion hole of the heat exchanger, and having an upper end opened to discharge a low pressure refrigerant supplied from an evaporator of a cooling
  • the liquid refrigerant contained in the refrigerant sent from the evaporator is primarily heat exchanged and vaporized while passing through the low pressure side refrigerant pipe, and after being discharged, it is secondarily heat exchanged and vaporized when passing between the heat transfer bodies of the heat exchanger. Finally, the refrigerant is finally heat exchanged in the gas outlet and vaporized. Therefore, only the vaporized refrigerant gas is sent through the refrigerant gas outlet.
  • the high-pressure refrigerant flowing through the high-pressure side refrigerant pipe is heat-exchanged while passing through the heat exchanger in the accumulator to lower the temperature, so that the supercooling degree can be increased, and the refrigerant discharged from the evaporator is heat exchanged in the heat exchanger in the accumulator to increase the temperature Therefore, the degree of superheat can be increased.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a cooling cycle to which a heat exchanger built-in accumulator according to the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a built-in heat exchanger accumulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the main part of the heat exchanger built-in accumulator of FIG. 2, taken along a portion of the refrigerant pipe to show a coupling state between the refrigerant pipe and the heat exchanger.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a built-in heat exchanger accumulator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 and is a cross-sectional view of a built-in heat exchanger accumulator according to another embodiment of the present invention.
  • the cooling cycle includes a compressor (1) for compressing and discharging a refrigerant at high temperature and high pressure, and a refrigerant discharged from the compressor (1).
  • Condenser (2) for exchanging heat
  • expansion valve (3) for expanding the high pressure refrigerant discharged from said condenser (2)
  • evaporator (4) for exchanging heat exchange of refrigerant passing through said expansion valve (3)
  • the accumulator 10 is configured to receive a low pressure refrigerant passing through the evaporator 4, to separate the compressor working oil, the liquid refrigerant, and the gaseous refrigerant, and to send only the gaseous refrigerant gas to the compressor 1.
  • the high pressure side refrigerant pipe 40 which sends the high pressure side refrigerant of the condenser 2 to the expansion valve 3 passes through the heat exchanger 30 provided in the accumulator 10.
  • the accumulator 10 promotes the vaporization of the liquid refrigerant in the refrigerant passing through the evaporator 4 by using the heat of the high pressure refrigerant passing through the condenser 2 to supply only the gaseous refrigerant gas to the compressor 1.
  • a heat exchanger 30 for increasing the supercooling at the outlet of the condenser 2 and for increasing the superheat at the outlet of the evaporator 4.
  • the accumulator 10 includes an accumulator housing 20 having a substantially cylindrical cylindrical shape, a metal heat exchanger 30 installed inside the accumulator housing 20, and the heat exchanger 30.
  • the high-pressure side refrigerant pipe is inserted and coupled in the form of a 'U' to the tube insertion hole 33, and both ends thereof are respectively connected to the outlet end of the condenser 2 (see FIG. 1) and the inlet end of the expansion valve 3 (see FIG. 1).
  • a low pressure side refrigerant pipe 50 inserted into and coupled to the heat exchanger 30, and having an outer end connected to an outlet end of the evaporator 4 (see FIG. 1), and inserted into the heat exchanger 30. It is coupled to the outer end is made of a configuration including a refrigerant gas discharge pipe 60 is connected to the inlet end of the compressor (1) (see Fig. 1).
  • the heat exchanger 30 is fixedly installed in the accumulator housing 20 and is formed in a cylindrical body 31 formed so that the upper end and the lower end are open, and are connected to each other inside the body 31 and in a vertical direction.
  • a honeycomb-shaped heat transfer member 32 having a polygonal cross section (hexagon in this embodiment) formed to be open, and the high-temperature side refrigerant pipe 40 are installed to penetrate the heat transfer member 32 in the vertical direction.
  • the low pressure side refrigerant pipe 50 and the refrigerant gas discharge pipe 60 are configured with a plurality of pipe insertion holes 33 respectively inserted.
  • the high pressure side refrigerant pipe 40 and the low pressure side refrigerant pipe 50 and the refrigerant gas discharge pipe 60 are mounted so that the outer surface is in contact with the inner surface of the pipe insertion hole 33 to receive heat through the pipe insertion hole 33 or Transfer heat.
  • the heat carrier 32 is formed of a polygonal pillar (hexagonal pillar in this embodiment) of a metal material having excellent thermal conductivity, and the plurality of heat carriers 32 are installed to be in contact with each other to form a honeycomb structure. .
  • a honeycomb structure not only an excellent heat transfer performance may be obtained as compared to the heat exchanger having a conventional flat fin structure, but also the liquid refrigerant discharged from the low pressure side refrigerant pipe 50.
  • the compressor hydraulic fluid falls smoothly while passing through the heat transfer body 32 has the advantage that it is easy to collect the compressor hydraulic fluid in the lower portion of the accumulator housing (20).
  • the heat transfer body 32 is formed in the shape of a hexagonal honeycomb, but as shown in FIG. 5, a plurality of flat plates may be connected to each other to form a square pillar shape.
  • the tube insertion hole 33 is formed of a cylindrical tube of the upper and lower openings.
  • the tube insertion opening 33 is a double tube structure composed of a metal inner tube 33a, and an outer tube 33b of a metal material spaced apart from the inner tube 33a by a predetermined interval.
  • a heat transfer material 33c is formed between the inner tube 33a and the outer tube 33b to perform heat transfer and heat storage.
  • the inner diameter of the inner tube (33a) of the tube insertion openings 33 has a size substantially equal to the outer diameter of the high-pressure side refrigerant pipe 40, low pressure-side refrigerant pipe 50 or refrigerant gas discharge pipe (60), An inner surface of the inner tube 33a of the 33 and an outer surface of the coolant tubes come into contact with the whole.
  • the high pressure side refrigerant pipe 40 is inserted and coupled in a 'U' shape to the tube insertion hole 33 of the heat exchanger 30 to transfer heat to the heat exchanger (30).
  • the low pressure side refrigerant pipe 50 is coupled to the heat exchanger 30 through the lower end of the accumulator housing 20.
  • the upper end of the low pressure side refrigerant pipe 50 is opened to discharge the low pressure refrigerant supplied from the evaporator 4 (see FIG. 1) of the cooling cycle into the accumulator housing 20.
  • an upper end of the low pressure side refrigerant pipe 50 may include the cooling gas discharge pipe ( It is preferably formed to be bent in the opposite direction of 60).
  • the cooling gas discharge pipe 60 is coupled while penetrating the heat exchanger 30 in a U-shape.
  • the upper end of the cooling gas discharge pipe 60 is formed to be opened on the upper side of the heat exchanger (30).
  • the accumulator of the present invention configured as described above operates as follows.
  • the high pressure refrigerant passing through the condenser 2 is introduced into the accumulator housing 20 through the high pressure side refrigerant pipe 40.
  • the relatively high temperature high pressure refrigerant flowing through the high pressure side refrigerant pipe 40 passes through the heat exchanger 30 in the accumulator housing 20 and heats the tube insertion hole 33 which is in contact with the high pressure side refrigerant pipe 40. To pass.
  • the heat transferred to the tube insertion hole 33 is transferred to the heat carrier 32 which is in contact with the tube insertion hole 33 and then gradually transferred to the peripheral portion, thereby increasing the total temperature of the heat exchanger 30.
  • the tube insertion opening 33 has a double tube structure in which the heat transfer material 33c is embedded, an excellent heat transfer effect by the heat transfer material 33c and a heat storage effect can be obtained.
  • a relatively low temperature low pressure refrigerant is discharged through the low pressure side refrigerant pipe (50).
  • the low pressure side refrigerant pipe 50 passes through the heat exchanger 30, a part of the liquid refrigerant in the low pressure refrigerant is vaporized and discharged to the outside.
  • the gaseous refrigerant in the low pressure refrigerant discharged into the accumulator housing 20 through the low pressure side refrigerant pipe 50 is introduced into the refrigerant gas discharge pipe 60, and the liquid refrigerant and the hydraulic oil of the compressor are the heat transfer body 32 of the heat exchanger 30. ) And flow down. At this time, a part of the liquid refrigerant is evaporated by the heated heat transfer body 32. The unvaporized liquid refrigerant, the compressor operating oil, and the like fall to the lower portion of the accumulator housing 20 and are collected.
  • the vaporized refrigerant gas in the accumulator housing 20 is sent to the compressor 1 through the refrigerant gas discharge pipe 60.
  • the fine liquid refrigerant may be introduced into the refrigerant gas discharge pipe 60 together. Since the refrigerant gas discharge pipe 60 passes through the heat exchanger 30 in a U-shape, the refrigerant flows into the refrigerant gas discharge pipe 60.
  • the purified liquid refrigerant is evaporated while passing through the heat exchanger (30).
  • the liquid refrigerant contained in the refrigerant sent from the evaporator 4 passes through the low pressure side refrigerant pipe 50 to be primarily heat exchanged and vaporized, and after being discharged, the heat transfer body of the heat exchanger 30.
  • the refrigerant gas discharge pipe 60 is heat exchanged and vaporized. Therefore, only the refrigerant gas vaporized through the refrigerant gas discharge pipe 60 is sent.
  • the high pressure side refrigerant pipe 40, the low pressure side refrigerant pipe 50, and the refrigerant gas discharge pipe 60 are exemplified as being made of a circular pipe, but facilitate contact with the heat transfer body 32.
  • the contact area may be formed in a substantially rectangular parallelepiped or track-shaped tube, and the like.
  • the present invention can be applied to an accumulator of a device using a refrigeration cycle such as an air conditioner or a refrigerator.

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Abstract

본 발명은 열교환기 내장형 어큐뮬레이터에 관한 것으로, 본 발명의 열교환기 내장형 어큐뮬레이터은, 어큐뮬레이터 하우징과; 상기 어큐뮬레이터 하우징 내부에 설치되며 상단부와 하단부가 개방되게 형성된 원통형의 몸체와, 상기 몸체 내측에 서로 연결되게 형성되며 상하 방향으로 개방되게 형성된 다각형의 횡단면을 갖는 하니컴(honeycomb) 형태의 열전달체와, 상기 열전달체를 상하방향으로 관통하도록 설치되며 냉매가 유동하는 복수개의 관의 외면이 접촉되게 삽입되는 복수개의 관삽입구를 구비한 금속 재질의 열교환기와; 상기 열교환기의 관삽입구에 'U' 형태로 삽입 결합되며, 냉각사이클의 응축기로부터 공급된 고압의 냉매가 유동하는 고압측 냉매관과; 상기 어큐뮬레이터 하우징의 하부를 통해 삽입되어 상기 열교환기의 관삽입구를 관통하며, 상단부가 개방되게 형성되어 냉각사이클의 증발기로부터 공급되는 저압의 냉매를 어큐뮬레이터 하우징 내부로 토출하는 저압측 냉매관과; 상단부가 상기 열교환기의 상측에서 개방되게 형성되며, 상기 열교환기의 관삽입구에 삽입되어 상기 어큐뮬레이터 하우징 내의 냉매가스를의 압축기로 안내하는 냉각가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 내장형 어큐뮬레이터
본 발명은 어큐뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응축기를 통과한 고압측 냉매를 어큐뮬레이터를 통과시켜 저압측 냉매와 열교환시킴으로써 액상 냉매의 기화를 촉진하여 기상의 냉매 가스만이 압축기로 유도될 수 있도록 하는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터에 관한 것이다.
이산화탄소 등을 냉매로 하는 초임계 증기 압축식 냉동 사이클에 있어서, 냉방 능력을 증대시키기 위한 목적이나, 압축기에 의한 액 압축을 방지하기 위한 목적으로 응축기를 거친 고압 냉매와 압축기에 흡입되는 저압 냉매를 열교환시키는 보조 열교환기를 사용하는 방안이 마련되고 있다.
이와 같은 보조 열교환기를 냉각시스템에 추가로 설치하게 되면, 냉각시스템의 배관의 복잡화에 따른 조립 작업의 어려움, 냉각시스템의 대형화, 적재성 불량 등의 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 보조 열교환기를 어큐뮬레이터 내에 설치되는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터(AHE: Accumulator Heat Exchanger)가 제안되고 있다.
종래에 제안된 열교환기 내장형 어큐뮬레이터들의 대부분은 저압 냉매가 유동하는 관과 고압 냉매가 유동하는 관을 서로 맞접촉시키고, 상기 각 관들의 외면에 판상으로 된 복수개의 휜(fin)을 부착시켜 열교환 면적을 증대시킨 구조로 이루어진다.
그러나, 이러한 구조의 열교환기 내장형 어큐뮬레이터는 냉매 관들 간의 접촉 영역을 통해서만 열전달이 이루어지므로 열교환 효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 열전달 면적을 증대시킴으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 어큐뮬레이터 하우징과; 상기 어큐뮬레이터 하우징 내부에 설치되며 상단부와 하단부가 개방되게 형성된 원통형의 몸체와, 상기 몸체 내측에 서로 연결되게 형성되며 상하 방향으로 개방되게 형성된 다각형의 횡단면을 갖는 하니컴(honeycomb) 형태의 열전달체와, 상기 열전달체를 상하방향으로 관통하도록 설치되며 냉매가 유동하는 복수개의 관의 외면이 접촉되게 삽입되는 복수개의 관삽입구를 구비한 금속 재질의 열교환기와; 상기 열교환기의 관삽입구에 'U' 형태로 삽입 결합되며, 냉각사이클의 응축기로부터 공급된 고압의 냉매가 유동하는 고압측 냉매관과; 상기 어큐뮬레이터 하우징의 하부를 통해 삽입되어 상기 열교환기의 관삽입구를 관통하며, 상단부가 개방되게 형성되어 냉각사이클의 증발기로부터 공급되는 저압의 냉매를 어큐뮬레이터 하우징 내부로 토출하는 저압측 냉매관과; 상단부가 상기 열교환기의 상측에서 개방되게 형성되며, 상기 열교환기의 관삽입구에 삽입되어 상기 어큐뮬레이터 하우징 내의 냉매가스를의 압축기로 안내하는 냉각가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터를 제공한다.
본 발명에 따르면, 증발기로부터 보내어진 냉매에 포함된 액상 냉매가 저압측 냉매관을 통과하면서 1차적으로 열교환되어 기화되고, 토출된 후 열교환기의 열전달체 사이를 통과할 때 2차적으로 열교환되어 기화되며, 냉매가스 배출구 내에서 최종적으로 열교환되어 기화된다. 따라서, 냉매가스 배출구를 통해서는 기화된 냉매 가스만이 보내지게 된다.
또한, 고압측 냉매관을 유동하는 고압 냉매가 어큐뮬레이터 내의 열교환기를 통과하면서 열교환되어 온도가 낮아지게 되므로 과냉각도를 증가시킬 수 있으며, 증발기에서 토출된 냉매가 어큐뮬레이터 내의 열교환기에서 열교환되어 온도가 상승하게 되므로 과열도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 내장형 어큐뮬레이터가 적용되는 냉각사이클의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 내장형 어큐뮬레이터의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 I-I 선 단면도이다.
도 4는 도 2의 열교환기 내장형 어큐뮬레이터의 냉매관과 열교환기의 결합 상태를 나타내기 위하여 냉매관 부분을 따라 절단하여 펼친 요부 종단면도이다.
도 5는 도 3과 대응하는 도면으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기 내장형 어큐뮬레이터의 횡단면도이다.
도 6은 도 3과 대응하는 도면으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기 내장형 어큐뮬레이터의 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기 내장형 어큐뮬레이터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 열교환기 내장형 어큐뮬레이터가 적용되는 냉각사이클의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 냉각사이클은 냉매를 고온고압으로 압축하여 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매의 열교환이 이루어지는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)로부터 토출된 고압의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통과한 냉매의 열교환이 이루어지는 증발기(4)와, 상기 증발기(4)를 통과한 저압의 냉매를 공급받아 압축기 작동유와 액상 냉매 및 기상 냉매를 분리하여 기상의 냉매 가스만을 상기 압축기(1)로 보내는 어큐뮬레이터(10)를 포함한 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 응축기(2)의 고압측 냉매를 팽창밸브(3)로 보내는 고압측 냉매관(40)은 상기 어큐뮬레이터(10) 내부에 마련된 열교환기(30)를 통과한다.
상기 어큐뮬레이터(10)는 상기 응축기(2)를 통과한 고압의 냉매의 열을 이용하여 증발기(4)를 통과한 냉매 중의 액상 냉매의 기화를 촉진함으로써 기상의 냉매 가스만 압축기(1)로 공급될 수 있도록 함과 더불어 응축기(2) 출구에서의 과냉각도를 증가시키고 증발기(4) 출구에서의 과열도를 증가시키기 위한 열교환기(30)를 구비한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 어큐뮬레이터(10)의 구성 및 작용에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 어큐뮬레이터(10)는 대략 원통형의 통 형상으로 이루어진 어큐뮬레이터 하우징(20)과, 상기 어큐뮬레이터 하우징(20) 내부에 설치되는 금속 재질의 열교환기(30)와, 상기 열교환기(30)의 관삽입구(33)에 'U' 형태로 삽입 결합되며 양단부가 각각 응축기(2)(도 1참조)의 출구단 및 팽창밸브(3)(도 1참조)의 입구단에 연결되는 고압측 냉매관(40)과, 상기 열교환기(30)에 삽입 결합되며 외측단이 증발기(4)(도 1참조)의 출구단에 연결되는 저압측 냉매관(50)과, 상기 열교환기(30)에 삽입 결합되며 외측단이 압축기(1)(도 1참조)의 입구단에 연결되는 냉매가스 배출관(60)을 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 열교환기(30)는 상기 어큐뮬레이터 하우징(20) 내부에 고정되게 설치되며 상단부와 하단부가 개방되게 형성된 원통형의 몸체(31)와, 상기 몸체(31)의 내측에 서로 연결되게 형성되며 상하 방향으로 개방되게 형성된 다각형(이 실시예에서 육각형)의 횡단면을 갖는 하니컴(honeycomb) 형태의 열전달체(32)와, 상기 열전달체(32)를 상하방향으로 관통하도록 설치되며 상기 고압측 냉매관(40)과 저압측 냉매관(50) 및 냉매가스 배출관(60)들이 각각 삽입되는 복수개의 관삽입구(33)를 구비한 구성으로 이루어진다.
상기 고압측 냉매관(40)과 저압측 냉매관(50) 및 냉매가스 배출관(60)들은 외면이 상기 관삽입구(33)의 내면에 접촉되게 장착되어 관삽입구(33)를 통해서 열을 전달받거나 열을 전달한다.
상기 열전달체(32)는 열전도도가 우수한 금속 재질의 다각기둥(이 실시예에서 육각기둥) 형태로 이루어져, 복수개의 열전달체(32)들이 서로 연이어서 접촉하도록 설치되어 하니컴(honeycomb) 구조를 이룬다. 상기와 같이 열전달체(32)가 하니컴 구조를 이루게 되면, 기존의 평판 휜(fin) 구조의 열교환기에 비하여 우수한 열전달 성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 저압측 냉매관(50)에서 토출된 액상 냉매 및 압축기 작동유가 열전달체(32)를 원활하게 통과하면서 낙하하게 되어 압축기 작동유를 어큐뮬레이터 하우징(20)의 하부에 쉽게 포집할 수 있는 이점이 있다.
이 실시예에서 상기 열전달체(32)는 육각형의 하니컴 형태로 이루어졌지만, 도 5에 도시한 것과 같이 복수개의 평판들을 서로 이어붙여 사각기둥 형태로 만들 수도 있을 것이다.
상기 관삽입구(33)는 상부 및 하부가 개방된 원통형의 관으로 이루어진다. 이 실시예에서 상기 관삽입구(33)는 금속 재질의 내측관(33a)과, 상기 내측관(33a)의 외측에 일정 간격 이격되게 설치되는 금속 재질의 외측관(33b)으로 이루어진 2중관 구조이며, 상기 내측관(33a)과 외측관(33b) 사이에는 열전달 및 축열 작용을 하는 열전달물질(33c)이 충전된 구조로 이루어진다. 상기 관삽입구(33)들의 내측관(33a)의 내경은 상기 고압측 냉매관(40) 또는 저압측 냉매관(50) 또는 냉매가스 배출관(60)의 외경과 거의 일치하는 크기로 이루어져, 관삽입구(33)의 내측관(33a)의 내면과 상기 냉매관들의 외면은 전체적으로 접촉하게 된다.
상기 고압측 냉매관(40) 또는 저압측 냉매관(50) 또는 냉매가스 배출관(60)의 외면과 관삽입구(33)의 내면 간의 밀착력을 더욱 증대시키기 위하여 도 6에 도시한 것과 같이 상기 관삽입구(33)를 서로 분할된 2개의 반원통형 관 형태로 만들어, 상기 열전달체(32)의 탄성 작용에 의해 관삽입구(33)의 내면이 상기 고압측 냉매관(40) 또는 저압측 냉매관(50) 또는 냉매가스 배출관(60)의 외면에 견고하게 밀착되도록 할 수도 있을 것이다.
상기 고압측 냉매관(40)은 상기 열교환기(30)의 관삽입구(33)에 'U' 형태로 삽입 결합되어 열교환기(30)에 열을 전달한다.
그리고, 상기 저압측 냉매관(50)은 어큐뮬레이터 하우징(20)의 하단부를 통해 상기 열교환기(30)에 결합된다. 상기 저압측 냉매관(50)의 상단부는 개방되게 형성되어 냉각사이클의 증발기(4)(도 1참조)로부터 공급되는 저압의 냉매를 어큐뮬레이터 하우징(20) 내부로 토출한다. 상기 저압측 냉매관(50)을 통해 토출되는 액상 냉매와 압축기 작동유 등의 이물질이 냉매가스 배출관(60)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 저압측 냉매관(50)의 상단부는 상기 냉각가스 배출관(60)의 반대 방향을 향하도록 절곡되게 형성된 것이 바람직하다.
상기 냉각가스 배출관(60)은 상기 열교환기(30)를 U자형으로 관통하면서 결합된다. 상기 냉각가스 배출관(60)의 상단부는 열교환기(30)의 상측에서 개방되게 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 어큐뮬레이터는 다음과 같이 작동한다.
응축기(2)를 통과한 고압의 냉매는 상기 고압측 냉매관(40)을 통해 어큐뮬레이터 하우징(20) 내로 유입된다. 상기 고압측 냉매관(40)을 통해 유동하는 상대적으로 고온인 고압 냉매는 어큐뮬레이터 하우징(20) 내의 열교환기(30)를 통과하면서 고압측 냉매관(40)과 접하고 있는 관삽입구(33)에 열을 전달한다.
상기 관삽입구(33)에 전달된 열은 관삽입구(33)와 접해 있는 열전달체(32)로 전달된 후 점차적으로 주변부로 전달되면서 열교환기(30)의 전체 온도가 상승하게 된다. 이 때, 상기 관삽입구(33)는 열전달물질(33c)이 내장된 2중관 구조로 되어 있으므로 열전달물질(33c)에 의한 우수한 열전달 효과와 더불어 축열 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 저압측 냉매관(50)을 통해서 상대적으로 저온인 저압 냉매가 토출된다. 이 때, 상기 저압측 냉매관(50)이 열교환기(30)를 통과하게 되므로 저압 냉매 중의 액상 냉매의 일부가 기화되어 외부로 토출된다.
상기 저압측 냉매관(50)을 통해 어큐뮬레이터 하우징(20) 내로 토출된 저압 냉매 중 기상 냉매는 냉매가스 배출관(60) 내로 유입되고, 액상 냉매와 압축기 작동유는 열교환기(30)의 열전달체(32)를 타고 흘러내린다. 이 때, 액상 냉매의 일부가 가열된 열전달체(32)에 의해 기화된다. 기화되지 않은 액상 냉매 및 압축기 작동유 등은 어큐뮬레이터 하우징(20)의 하부로 낙하하여 포집된다.
상기 어큐뮬레이터 하우징(20) 내의 기화된 냉매 가스는 냉매가스 배출관(60)을 통해서 압축기(1)로 보내어진다. 이 때, 미세한 액상 냉매가 냉매가스 배출관(60)으로 함께 유입될 수 있는데, 상기 냉매가스 배출관(60)이 열교환기(30)를 U자형으로 통과하도록 되어 있기 때문에 냉매가스 배출관(60) 내로 유입된 액상의 냉매가 열교환기(30)를 통과하면서 기화된다.
이와 같이 본 발명의 어큐뮬레이터는 증발기(4)로부터 보내어진 냉매에 포함된 액상 냉매가 저압측 냉매관(50)을 통과하면서 1차적으로 열교환되어 기화되고, 토출된 후 열교환기(30)의 열전달체(32) 사이를 통과할 때 2차적으로 열교환되어 기화되며, 냉매가스 배출관(60) 내에서 최종적으로 열교환되어 기화된다. 따라서, 냉매가스 배출관(60)을 통해서 기화된 냉매 가스만이 보내지게 된다.
또한, 고압측 냉매관(40)을 유동하는 고압 냉매가 상기 열교환기(30)를 통과하면서 열교환되어 온도가 낮아지게 되므로 과냉각도를 증가시킬 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서 상기 고압측 냉매관(40)과 저압측 냉매관(50) 및 냉매가스 배출관(60)은 원형관으로 이루어진 것으로 예시되었지만, 열전달체(32)와의 접촉을 용이하게 하고 접촉 면적을 증대시킬 수 있도록 하기 위하여 대략 직육면체 형태나 트랙 형태의 관 등으로 형성할 수도 있을 것이다.
본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
본 발명은 공기조화기 또는 냉장고 등 냉동사이클을 이용하는 장치의 어큐뮬레이터에 적용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 어큐뮬레이터 하우징(20)과;
    상기 어큐뮬레이터 하우징 내부에 설치되며 상단부와 하단부가 개방되게 형성된 원통형의 몸체(31)와, 상기 몸체 내측에 서로 연결되게 형성되며 상하 방향으로 개방되게 형성된 다각형의 횡단면을 갖는 하니컴(honeycomb) 형태의 열전달체(32)와, 상기 열전달체를 상하방향으로 관통하도록 설치되며 냉매가 유동하는 복수개의 관의 외면이 접촉되게 삽입되는 복수개의 관삽입구(33)를 구비한 금속 재질의 열교환기(30)와;
    상기 열교환기(30)의 관삽입구(33)에 'U' 형태로 삽입 결합되며, 냉각사이클의 응축기(2)로부터 공급된 고압의 냉매가 유동하는 고압측 냉매관(40)과;
    상기 어큐뮬레이터 하우징(20)의 하부를 통해 삽입되어 상기 열교환기(30)의 관삽입구(33)를 관통하며, 상단부가 개방되게 형성되어 냉각사이클의 증발기로부터 공급되는 저압의 냉매를 어큐뮬레이터 하우징 내부로 토출하는 저압측 냉매관(50)과;
    상단부가 상기 열교환기(30)의 상측에서 개방되게 형성되며, 상기 열교환기(30)의 관삽입구(33)에 삽입되어 상기 어큐뮬레이터 하우징(20) 내의 냉매가스를의 압축기로 안내하는 냉각가스 배출관(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관삽입구(33)는 금속 재질의 내측관(33a)과, 상기 내측관(33a)의 외측에 일정 간격 이격되게 설치되는 금속 재질의 외측관(33b)으로 이루어진 2중관 구조이며, 상기 내측관(33a)과 외측관(33b) 사이에는 열전달 및 축열 작용을 하는 열전달물질(33c)이 충전된 것을 특징으로 하는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관삽입구(33)는 서로 분할된 2개의 반원통형 관 형태로 이루어져 상기 고압측 냉매관(40) 또는 저압측 냉매관(50) 또는 냉매가스 배출관(60)의 외면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉각가스 배출관(60)은 상기 열교환기(30)를 'U' 자형으로 통과하며; 상기 저압측 냉매관(50)의 상단부는 상기 냉각가스 배출관(60)의 반대 방향을 향하도록 절곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 내장형 어큐뮬레이터.
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