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KR100622444B1 - 수액기 일체형 응축기 - Google Patents

수액기 일체형 응축기 Download PDF

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Publication number
KR100622444B1
KR100622444B1 KR1020050083195A KR20050083195A KR100622444B1 KR 100622444 B1 KR100622444 B1 KR 100622444B1 KR 1020050083195 A KR1020050083195 A KR 1020050083195A KR 20050083195 A KR20050083195 A KR 20050083195A KR 100622444 B1 KR100622444 B1 KR 100622444B1
Authority
KR
South Korea
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header pipe
baffle
condenser
receiver
coupled
Prior art date
Application number
KR1020050083195A
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English (en)
Inventor
박정상
Original Assignee
주식회사 두원공조
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 두원공조 filed Critical 주식회사 두원공조
Priority to KR1020050083195A priority Critical patent/KR100622444B1/ko
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Abstract

본 발명은 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로서, 제1, 제2헤더 파이프와, 다수의 튜브와, 다수의 방열핀과, 상기 제2헤더 파이프에 일체로 결합된 수액기를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프의 상, 하부에는 냉매 출입구가 각각 형성되며, 상기 수액기는 상기 헤더 파이프에 연통되는 2개의 연통구멍을 구비하며 제2헤더 파이프에 일체로 브레이징되는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서, 응축기의 튜브를 응축 영역(Pa)과 과냉각 영역(Pb)으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(22)의 내부에는 상기 2개의 연통 구멍(38a, 38b) 사이에 제2배플(37)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(20)의 내부에는 상기 제2배플과 동일한 레벨에 제1배플(36)이 결합되되, 상기 제2배플(37)에는 응축영역(Pa)의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각영역(Pb)으로 바이패스 하도록 바이패스 구멍(37a)이 형성되어 있으므로, 응축기 내부의 오일순환을 원활하게 하여 콤프레셔의 내구성을 높이고 냉방성능의 저하를 방지하는 효과가 있다.

Description

수액기 일체형 응축기{Condenser integrated with receiver dryer}
도1은 종래 수액기 일체형 응축기의 구조를 나타낸 단면도,
도2는 도1의 냉매흐름을 나타내기 위한 개략도,
도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 수액기 일체형 응축기를 나타내는 단면도,
도4는 도3에 제2배플이 설치된 위치의 상세도,
도5는 도4에서 하부 몸체의 제2배플 위치의 평단면도,
도6은 도3의 냉매흐름을 나타내기 위한 개략도,
도7은 본 발명의 제2실시에에 의한 수액기 일체형 응축기의 제2배플이 설치된 위치의 상세도,
도8은 도7의 하부 몸체의 제2배플 위치의 평단면도,
도9는 종래 수액기 일체형 응축기의 온도분포 사진,
도10은 본 발명의 제1실시예에 의한 수액기 일체형 응축기의 온도분포 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 제1헤더 파이프 22, 122 : 제2헤더 파이프
24 : 튜브 26 : 방열핀
28 : 수액기 36 : 제1배플
37, 137 : 제2배플 38 : 하부 몸체
본 발명은 수액기 일체형 응축기에 관한 것이다.
일반적으로 응축기는 압축기에서 나온 고온 고압의 냉매를 외기와 열교환시켜 액화시키는 것이고, 수액기는 응축기와 팽창밸브 사이에 설치되어 응축기에서 액화된 냉매를 냉방부하에 따라 필요한 양을 증발기로 공급할 수 있도록 일시적으로 저장하는 기능과 아울러 응축기로부터 나온 냉매 중에 포함된 기상냉매를 분리하는 기능을 수행하는 것으로, 최근에는 공간활용 측면과 냉매량을 줄일 수 있도록 응축기와 수액기를 일체화시킨 수액기 일체형 응축기가 널리 실용화되어 있다.
종래 수액기 일체형 응축기로서, 한국특허공개 제2005-0004421호는 도1에 도시한 바와 같이, 서로 평행하게 이격되어 설치된 제1헤더 파이프(1) 및 제2헤더 파이프(2)와, 상기 제1헤더 파이프(1)와 제2헤더 파이프(2)의 슬롯들에 그 양단부가 삽입되며 서로 병렬로 배치된 다수의 튜브(4)와, 상기 튜브(4) 사이에 개재된 다수의 방열핀(6)과, 상기 제2헤더 파이프(2)에 일체로 결합된 수액기(8)를 구비한다.
상기 제1헤더 파이프(1)의 상, 하부에는 냉매유입구(10)와 냉매유출구(11)가 각각 형성되고, 상기 제2헤더 파이프(2)의 하부에는 상기 수액기(8)에 통하는 2개의 연통구멍이 형성되어 있다. 이 2개의 연통구멍은 후술하는 수액기의 연통구멍에 맞추어져, 응축기의 응축 영역에서 수액기로 냉매가 유출하는 유출구와, 수액기에서 과냉각영역으로 냉매가 유입하는 유입구를 이룬다.
상기 제1헤더 파이프(1)와 제2헤더 파이프(2)의 상, 하단부는 캡부재(12)에 의해 밀봉되어 있으며, 상기 제1, 제2헤더 파이프(1, 2)의 내부에는 3개의 격실을 형성하도록 각각 2개씩의 배플(13)이 고정되어 연통된 튜브(4)와 4개의 패스로 된 냉매유로를 형성한다. 상측 3개의 패스는 응축 영역이고, 하측 1개의 패스는 과냉각 영역이다(도2참조).
상기 수액기(8)는 상기 제2헤더 파이프(2)의 하부에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(14)와, 상기 하부 몸체(8)의 상측에 끼워져 브레이징에 의해 고정되는 한편 고정 브라켓(16)에 의해 상기 제2헤더 파이프(2)의 상부에 고정되는 상부 몸체(15)로 나누어져 있다. 상기 하부 몸체(14)의 내부에는 필터(17)가 설치되어 있고, 하부 몸체(14)의 하단에는 캡(18)이 나사결합되어 있다. 그리고 상기 상부 몸체(15)의 내부에는 건조제 조립체(19)가 설치되어 있다. 하부 몸체(14)에는 응축기의 응축 영역에 연통하는 연통구멍(14a)과 과냉각 영역에 연통하는 연통구멍(14b)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 수액기 일체형 응축기는 도2에 도시한 바와 같이, 냉매유입구(10)을 통해 제1헤더 파이프(1)의 상부격실에 유입한 냉매는 P1, P2 및 P3유로를 순차적으로 흐르면서 기상의 냉매가 응축과정을 겪으면서 외기와 열교환된 후, 수액기(8)의 하부 몸체(14)를 통해 수액기에 유입하여 일시적으로 저장되어 상부 몸체(15)에 설치된 건조제 조립체(19)에 의해 수분이 제거되는 한편 하부 몸체 (14)에 설치된 필터(17)에 의해 먼지 등이 제거된 다음, P4 유로를 지나서 냉매유출구(11)를 통해 유출하여 팽창밸브(미도시)로 유동된다.
상기 P1, P2 및 P3유로는 응축 영역을 이루며, 상기 P4 유로를 흐르는 냉매는 거의 액상이므로 과냉각 영역을 이룬다. 물론 P2 및 P3 유로를 흐르는 냉매에도 액상이 포함되므로 어느 정도의 과냉각이 이루어 진다. 그리고, P3 유로를 지난냉매는 응축 영역에서의 응축과정을 통해 거의 액상의 냉매로 바뀌어 있다. 따라서 상기 수액기(40)에는 거의 액상의 냉매가 유입하여 일시적으로 저장된다.
상기 응축 영역은 응축기 전체 유효 단면적의 70 ~ 80%를 차지하도록 냉매유로가 형성되며, 과냉각 영역은 응축기 전체 유효 단면적의 20 ~ 30%를 차지하도록 냉매유로가 형성된다.
그런데, 종래 수액기 일체형 응축기는 응축 영역이 2 ~ 3개의 패스가 되도록 제작되었으나, 최근 고효율화를 추구하면서 압력강하를 개선하기 위해 응축 영역이 1개의 패스로 형성되게 제작되고 있다. 즉, 수액기 일체형 응축기의 고효율화 및 가공 기술의 향상으로 튜브의 냉매측 유체 직경을 미세화하고 핀높이가 낮아지게 함으로써 핀과 튜브를 고밀집화하여 고효율을 추구하고 있다. 그리고 압력강하 개선을 위해 응축 영역을 1개의 패스로 형성되게 제작하며, 응축 영역은 응축기 전체 유효 단면적의 75 ~ 90%를 차지하도록 냉매유로가 형성되어 있다.
따라서, 1개의 패스로 된 응축영역내의 튜브 열수가 많아지게 되므로 패스 내에서의 압력편차(응축영역의 하부에는 저압이 형성)가 발생하게 된다. 압력편차 는 튜브면에서의 유속분포로 나타난다. 또한 냉매 중의 오일은 냉매가 압축시에 냉매 중에 기상으로 포함되어 있다가 응축기에서 응축되어 비중이 냉매보다 높기 때문에 응축 영역의 하부에 위치하게 되고, 오일은 점도가 높아 유동성이 저하한다. 이 유동성이 낮은 오일의 특성과 압력의 불균일로 인해 응축 영역의 하부에 오일이 정체되는 현상이 발생된다. 정체된 오일은 시스템 내의 오일 부족현상을 유발하고, 응축기 내에서 일정부분을 차지하고 있기 때문에 그만큼 방열 면적이 감소하는 효과를 내어 응축성능의 부족으로 이어진다. 이 결과로 콤프레셔의 내구성이 저하되고 냉방 성능이 부족하게 된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 응축기 내부의 오일순환을 원활하게 하여 콤프레셔의 내구성을 높이고 냉방성능의 저하를 방지하는 수액기 일체형 응축기를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기는, 서로 이격되게 설치된 제1, 제2헤더 파이프와, 상기 제1, 제2헤더 파이프 사이에 평행하게 설치된 다수의 튜브와, 상기 다수의 튜브 사이에 설치된 다수의 방열핀과, 상기 제2헤더 파이프에 일체로 결합된 수액기를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프의 상, 하부에는 냉매 출입구가 각각 형성되며, 상기 수액기는 상기 제2헤더 파이프에 연통되는 2개의 연통구멍을 구비하며 제2헤더 파이프에 일체로 브레이징되는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서, 응축기의 튜브를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파 이프의 내부에는 상기 2개의 연통구멍 사이에 제2배플이 결합되고 상기 제1헤더 파이프의 내부에는 상기 제2배플과 동일한 레벨에 제1배플이 결합되되, 상기 제2배플에는 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역으로 바이패스하도록 바이패스 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제2배플에 형성된 바이패스 구멍의 크기는 그 단면적이 0.5 ~7㎟ 인 것이 바람직하다.
상기 제2헤더 파이프에서 제2배플이 설치되는 위치에는 상기 제2헤더 파이프의 원주면을 따라 소정길이의 바이패스 절개홈이 형성되어. 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 과냉각 영역으로 바이패스하는 구조로 구성할 수도 있다.
상기 바이패스 절개홈의 평면상의 단면적은 2 ~ 12 ㎟ 인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도3에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기(제1실시예)는, 서로 평행하게 이격되어 설치된 제1헤더 파이프(20) 및 제2헤더 파이프(22)와, 상기 제1헤더 파이프(20)와 제2헤더 파이프(22)의 슬롯들에 그 양단부가 삽입되며 서로 병렬로 배치된 다수의 튜브(24)와, 상기 튜브(24) 사이에 개재된 다수의 방열핀(26)과, 상기 제2헤더 파이프(22)에 일체로 결합된 수액기(28)를 구비한다.
상기 제1헤더 파이프(20)의 상, 하부에는 냉매유입구(30)와 냉매유출구(32)가 각각 형성되고, 상기 제2헤더 파이프(22)의 하부에는 상기 수액기(28)에 통하는 2개의 연통구멍이 형성되어 있다. 이 2개의 연통구멍은 후술하는 수액기의 연통구멍에 맞추어져, 응축기의 응축 영역에서 수액기로 냉매가 유출하는 유출구와, 수액 기에서 과냉각 영역으로 냉매가 유입하는 유입구를 이룬다. 상기 제1헤더 파이프(20)와 제2헤더 파이프(22)의 상, 하단부는 캡부재(34)에 의해 밀봉되어 있다.
상기 수액기(28)는 상기 제2헤더 파이프(22)의 하부에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(38)와, 상기 하부 몸체(38)의 상측에 끼워져 브레이징에 의해 고정되는 한편 고정 브라켓(42)에 의해 상기 제2헤더 파이프(22)의 상부에 고정되는 상부 몸체(40)로 나누어져 있다.
상기 하부 몸체(38)의 내부에는 필터(44)가 설치되어 있고, 하부 몸체(38)의 하단에는 캡(46)이 나사결합되어 있다. 그리고 상기 상부 몸체(40)의 내부에는 건조제 조립체(48)가 설치되어 있다. 상기 캡(46)의 상부에는 상기 필터(44)가 부착되어 이물질을 잡아두고, 필터(44) 하단부에는 누설을 방지하고 기밀을 유지하는 오링이 구비되어 있다. 그리고, 상기 하부몸체(38)에는 후술하는 응축기의 응축 영역에 연통하는 연통구멍(38a)과 과냉각 영역에 연통하는 연통구멍(38b)이 형성되어 있다.
응축기의 다수의 튜브(24)를 응축 영역과 과냉각 영역으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(22)의 내부에는 상기 2개의 연통 구멍(38a, 38b) 사이에 제2배플(37)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(20)의 내부에는 상기 제2배플(37)과 동일한 레벨에 제1배플(36)이 결합되어 있다. 그리고, 도4에 도시한 바와 같이, 상기 제2배플(37)에는 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역으로 바이패스하도록 바이패스 구멍(37a)이 형성되어 있다.
상기 바이패스 구멍(37a)이 너무 작으면 오일이 과냉각 영역으로 바이패스 되지 못하고, 바이패스 구멍(37a)이 너무 크면 수액기를 통과하지 않고 과냉각 영역으로 바이패스하는 냉매량이 많아지게 되어 서브 쿨링을 하지 못하게 되므로, 반복 시험결과 바이패스 구멍(37a) 구멍의 단면적은 0.5 ~7㎟이 적당함이 밝혀졌다.
도5는 수액기의 하부 몸체에서 상기 제2배플(37)이 설치된 부위의 단면도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 수액기의 하부 몸체(38)에는 브레이징시 제2헤더 파이프(22)에 용이하게 가조립하도록 상기 제2헤드 파이프(22)의 외주면을 감싸면서 밀착하는 플랜지부(38c)가 형성되어 있다. 상기 플랜지부(38c)는 연결부(38d)에 의해 원통부(38a)와 일체로 성형된다. 상기 연통구멍(38a, 38b)는 상기 연결부(38d) 부분에 형성된다.
도6은 본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기의 냉매 흐름을 나타내기 위한 개략도이다. 도시한 바와 같이, 냉매유입구(30)을 통해 제1헤더 파이프에 유입한 냉매는 Pa유로를 흐르면서 기상의 냉매가 응축과정을 겪으면서 외기와 열교환된 후, 수액기(28)의 하부 몸체(38)를 통해 수액기에 유입되어 일시적으로 저장되어 상부 몸체(40)에 설치된 건조제 조립체(48)에 의해 수분이 제거되는 한편 하부 몸체(38)에 설치된 필터에 의해 먼지 등이 제거된 다음, Pb유로를 지나서 냉매유출구(32)를 통해 유출하여 팽창밸브(미도시)로 유동된다. 상기 Pa유로는 응축 영역을 이루며, 상기 Pb 유로를 흐르는 냉매는 거의 액상이므로 과냉각 영역을 이룬다.
이때, 유동성이 낮은 오일의 특성과 압력의 불균일로 인해 응축 영역의 하부에 정체되는 오일은 도4에 도시한 바이패스 구멍(37a)을 통해 수액기를 거치지 않고 제2헤더 파이프(22)의 하부를 통해 과냉각 영역을 거쳐 유동하게 되므로 냉방시 스템의 냉방성능의 저하를 방지하고 콤프레셔의 내구성 저하를 방지하게 된다.
도9는 종래 수액기 일체형 응축기(도1에 도시된 응축기)의 냉매의 온도분포를 나타내는 사진이고, 도10은 본 발명의 제1실시예에 의한 수액기 일체형 응축기(도3에 도시)의 냉매의 온도분포를 나타내는 사진이다. 도시한 바와 같이 종래 수액기 일체형 응축기에서는 응축영역의 하부에 정체된 오일로 인해 방열이 원활하게 이루어지지 못하여 과냉각 영역에서도 높은 온도를 유지하고 있으나, 본 발명의 실시예에서는 정체된 오일이 나타나지 않고 이로 인한 원할한 방열로 냉방성능이 향상됨을 알 수 있다.
한편 본 발명의 다른 실시예(제2실시예)로서, 도7에 도시한 바와 같이 제2헤더 파이프(122)에서 제2배플(137)이 설치되는 위치에는 상기 제2헤더 파이프(122)의 원주면을 따라 소정길이의 바이패스 절개홈(122a)이 형성되어. 응축 영역의 하부에 정체된 오일을 과냉각 영역으로 바이패스 하는 구조로 구성할 수도 있다.
상기 바이패스 절개홈(122a)은, 상기 수액기의 하부몸체(38)에 닿도록 제2헤더 파이프(122)를 관통하거나, 상기 제2헤더 파이프(122)의 살이 남도록 요입된 절개홈으로 가공될 수 있는데, 도8에 도시한 바와 같이 제2헤드 파이프(122)의 원주면을 따라 장공을 이루는 구조로 구성된다.
이때, 상기 바이패스 절개홈(122a)의 평면상의 단면적은 2 ~ 12 ㎟ 인 것이 바람직함이 반복시험의 결과로 알려 졌다. 즉, 상기 바이패스 절개홈(122a)이 너무 작으면 오일이 과냉각영역으로 바이패스되지 못하고, 바이패스 절개홈(122a)이 너무 크면 수액기를 통과하지 않고 과냉각영역으로 바이패스하는 냉매량이 많아지게 되어 서브 쿨링을 하지 못하게 되므로, 바이패스 절개홈(122a)의 크기 설정은 매우 중요하다.
도7 및 도8의 실시예(제2실시예)의 나머지 구성은 제1실시예의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기에 의하면, 응축기 내부의 오일순환이 원활하게 되어 콤프레셔의 내구성이 높게 되고, 응축기 내의 방열이 원활하게 이루어져 냉방성능이 향상된다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 서로 이격되게 설치된 제1, 제2헤더 파이프와, 상기 제1, 제2헤더 파이프 사이에 평행하게 설치된 다수의 튜브와, 상기 다수의 튜브 사이에 설치된 다수의 방열핀과, 상기 제2헤더 파이프에 일체로 결합된 수액기를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프의 상, 하부에는 냉매 출입구가 각각 형성되며, 상기 수액기는 상기 제2헤더 파이프에 연통되는 2개의 연통구멍을 구비하며 제2헤더 파이프에 일체로 브레이징되는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서,
    응축기의 튜브를 응축 영역(Pa)과 과냉각 영역(Pb)으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(22)의 내부에는 상기 2개의 연통 구멍(38a, 38b) 사이에 제2배플(37)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(20)의 내부에는 상기 제2배플과 동일한 레벨에 제1배플(36)이 결합되되,
    상기 제2배플(37)에는 응축 영역(Pa)의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역(Pb)으로 바이패스하도록 바이패스 구멍(37a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2배플(37)에 형성된 바이패스 구멍(37a)의 크기는 그 단면적이 0.5 ~7㎟ 인 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
  3. 서로 이격되게 설치된 제1, 제2헤더 파이프와, 상기 제1, 제2헤더 파이프 사이에 평행하게 설치된 다수의 튜브와, 상기 다수의 튜브 사이에 설치된 다수의 방열핀과, 상기 제2헤더 파이프에 일체로 결합된 수액기를 구비하고, 상기 제1헤더 파이프의 상, 하부에는 냉매 출입구가 각각 형성되며, 상기 수액기는 상기 제2헤더 파이프에 연통되는 2개의 연통구멍을 구비하며 제2헤더 파이프에 일체로 브레이징되는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 상측에 결합되어 브레이징되는 상부 몸체로 나누어져 있는 수액기 일체형 응축기에 있어서,
    응축기의 튜브를 응축영역(Pa)과 과냉각 영역(Pb)으로 나누도록 상기 제2헤더 파이프(122)의 내부에는 상기 2개의 연통 구멍(38a, 38b) 사이에 제2배플(137)이 결합되고 상기 제1헤더 파이프(20)의 내부에는 상기 제2배플과 동일한 레벨에 제1배플(36)이 결합되되,
    상기 제2헤더 파이프(122)에서 제2배플(137)이 설치되는 위치에는 응축 영역(Pa)의 하부에 정체된 오일을 상기 과냉각 영역(Pb)으로 바이패스 하도록 상기 제2헤더 파이프(122)의 원주면을 따라 소정길이의 바이패스 절개홈(122a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바이패스 절개홈(122a)의 평면상의 단면적은 2 ~ 12 ㎟ 인 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
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