KR20000008481U - Intercooler Integrated Condenser - Google Patents
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Abstract
본 고안은 냉방능력 5RT 이하의 소형 2단 원심압축기의 냉매회로에 사용되는 중간냉각기 일체형 응축기에 관한 것으로서, 이는 특히 이러한 냉매회로에서 최적 사이클을 통한 성능과 효율을 향상시키고 시스템 구조를 단순화시킴에 따라 원가절감 및 제품의 간소화를 이룰 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an intermediate condenser integrated condenser used in a refrigerant circuit of a small two-stage centrifugal compressor having a cooling capacity of 5RT or less. Cost reduction and product simplification can be achieved.
본 고안은 상기예의 목적을 구현할 수 있도록 2단 원심압축기(10)의 밀폐된 전동부 몸체로 부터 이어지는 중간냉각기입구(13a)와 2단 원심압축기(10)의 2단측 입구로 이어지는 중간냉각기출구(13b)를 갖고 있고 응축기(23)의 응축관(21c)들과 중첩 배치된 중간냉각기관(13c)과 송풍팬(24)이 설치된 중간냉각기(13); 이 중간냉각기(13)의 중간냉각기관(13c)과 중첩된 배치를 갖고 있는 응축관(21c)과 응축관(21c)의 입구가 2단 원심 압축기(10)의 2단 출구 측에 연결되어져 있는 응축기입구(21a)와 응축기 출구가 1차 팽창밸브(14)로 이어지는 응축기출구(21b)와 응축관(21c)으로 이뤄지는 응축부(21);로 구성된 중간냉각기 일체형 응축기를 제공한다.The present invention provides an intermediate cooler inlet (13a) leading to the two-stage side inlet of the two-stage centrifugal compressor (10a) and the two-stage centrifugal compressor (10) leading from the sealed transmission unit body of the two-stage centrifugal compressor (10). An intermediate cooler (13) having an intermediate cooling engine (13c) and a blower fan (24) arranged to overlap with the condensation tubes (21c) of the condenser (23); The inlet of the condensation tube 21c and the condensation tube 21c which has the arrangement superimposed with the intermediate cooling engine 13c of this intermediate | middle cooler 13 is connected to the 2nd stage outlet side of the 2nd stage centrifugal compressor 10. The condenser inlet 21a and the condenser outlet provide a condenser unit consisting of a condenser 21 comprising a condenser outlet 21b and a condenser tube 21c leading to the primary expansion valve 14.
Description
본 고안은 냉방능력이 5RT이하인 소형 2단 원심압축기의 에어콘 냉매회로를 구성하는 중간냉각기(이하 중간냉각기이라 약칭한다) 일체형 응축기에 관한 것으로서, 이는 특히 이러한 냉매회로에서 최적 사이클을 통한 성능과 효율을 향상시키고 시스템 구조를 단순화시킴에 따라 원가절감 및 제품의 간소화를 이룰 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an intermediate condenser (hereinafter referred to as an intermediate cooler) integrated condenser that constitutes an air conditioner refrigerant circuit of a small two-stage centrifugal compressor having a cooling capacity of 5RT or less. By improving and simplifying the system structure, cost reduction and product simplification can be achieved.
통상의 전형적인 냉방 사이클에 사용되어온 중간냉각기 장치는 냉동능력 100RT 이상의 원심식 압축기에서 1단측 토출 냉매를 과냉 시키고자 별도의 구성으로 중간냉각기가 장착되어 있으며 이것의 냉동사이클은 도 1과 같이 나타내었다.An intermediate cooler device that has been used in a typical typical cooling cycle is equipped with an intermediate cooler as a separate configuration to supercool the one-stage discharge refrigerant in a centrifugal compressor having a refrigeration capacity of 100 RT or more, and the refrigeration cycle thereof is shown in FIG. 1.
여기서는 증발기(1)에서 1단 압축기(2)로 흡입된 냉매는 저압 압축후 중간냉각기(3)에 의하여 과냉 시킨 후 다시 2단 압축기(4)로 유입 압축하여 응축기(5)로 토출하며, 상기 응축기(5)에서 응축과정 후 팽창밸브(6)를 지나 감압후 증발기(1)로 유입증발 과정을 거쳐 1단 압축기(2)로 흡입되는 사이클을 이루고 있다.Here, the refrigerant sucked into the first stage compressor (2) from the evaporator (1) is subcooled by the intermediate cooler (3) after low pressure compression, and then introduced into the second stage compressor (4) and compressed again and discharged to the condenser (5). After the condensation process in the condenser (5), passing through the expansion valve (6) after decompression to the evaporator (1) through the inlet evaporation process to form a cycle to be sucked into the first stage compressor (2).
한편, 본 고안과 관련된 선행기술로는 대한민국 특허출원 제96-45731호 및 45732호가 알려져 있고, 이는 소형 2단 원심 압축기의 전동부에 윤활구조가 없고 회전속도가 약 36,000RPM 이상의 고속회전을 요구하면서 시스템에서 전동부의 냉각을 위한 별도의 바이패스 냉매 유로가 형성되어져 있다.Meanwhile, Korean Patent Application Nos. 96-45731 and 45732 are known as prior arts related to the present invention, which does not have a lubrication structure in a transmission part of a small two-stage centrifugal compressor and requires a high speed rotation of about 36,000 RPM or more. In the system, a separate bypass coolant flow path is formed for cooling the transmission.
이러한 유형의 압축기에서는 모터냉각을 위해 윤할유를 사용하는 접촉식 압축기와는 다르게 냉매유로를 통해 모터를 냉각하는 2단 원심압축기의 특징상 증발기에서 1단 압축된 냉매는 곧바로 모터를 냉각시킨다. 이때 냉매온도는 급격히 상승되고 압력의 증가를 발생한다.In this type of compressor, unlike the contact compressor that uses lubricating oil for motor cooling, the first stage refrigerant in the evaporator cools the motor immediately due to the characteristics of the two stage centrifugal compressor that cools the motor through the refrigerant passage. At this time, the refrigerant temperature rises rapidly and an increase in pressure occurs.
이러한 상태에서 2단 측으로 냉매가 흡입될 경우 비례적 증가로 압축기 성능을 크게 저하시키고, 밀도가 감소한 고온고압의 과포화 냉매증기는 2단측 효율을 격감시키게 된다. 따라서, 최적의 사이클 작동을 위해서는 모터냉각 후 과열냉매를 일정한 수준으로 과냉 시킬 필요가 있다.In this state, when the refrigerant is sucked to the second stage, the compressor performance is greatly reduced due to a proportional increase, and the high temperature and high pressure supersaturated refrigerant vapor having a reduced density reduces the two stage efficiency. Therefore, for optimal cycle operation, it is necessary to supercool the superheated refrigerant to a certain level after cooling the motor.
그리고, 이러한 작용을 중간냉각기가 하게 되는데 종래에는 이에 따른 별도의 제어부와 장착에 필요한 공간이 확보 되야 하며, 이에 따른 가격을 상승시키는 요인을 발생한다.In addition, this operation is performed by the intermediate cooler. In the related art, a separate control unit and a space required for mounting must be secured, thereby causing a price increase.
또, 이러한 소형 2단 원심압축기를 이용한 에어컨 사이클을 구성할 때는 소형 2단 원심압축기의 전동부 측에서 소비되는 냉각 시스템을 유지하기 위한 다양한 형태가 요구되고 있으나, 소형 2단 원심압축기의 전체적 성능 및 효율을 증대시키기 위하여 중간냉각기를 별도로 구성할 때는 전체적인 장치의 부피와 무게를 증가 시킬 뿐 아니라 시스템 효율에 장애가 되는 것이었다.In addition, when forming an air conditioner cycle using such a small two-stage centrifugal compressor, various forms are required to maintain a cooling system consumed on the electric side of the small two-stage centrifugal compressor. In order to increase efficiency, the separate construction of the intermediate cooler not only increased the volume and weight of the overall device, but also hindered system efficiency.
또, 이러한 에어컨 사이클에서 응축압력이 변함에 따라 중간냉각기 온도압력을 적정한 수준으로 제어하기 위해 온도 및 압력신호를 받는 별도 장치가 필요하고 복잡한 구조로 실제 에어컨 적용에 문제점이 발생한다.In addition, as the condensation pressure is changed in such an air conditioning cycle, a separate device that receives a temperature and pressure signal is required to control the intermediate cooler temperature pressure to an appropriate level.
본 고안의 목적은 이러한 소형 2단 원심압축기를 이용한 냉방(에어컨) 사이클을 구성할 때 중간냉각기와 응축기를 일체형 구조로 함으로써 소형 2단 원심압축기를 적용한 에어컨 시스템에 있어서 최적 사이클을 통한 성능과 효율을 향상시키고 시스템 구조를 단순화시킴에 따라 원가절감 및 제품의 단순화를 이룰 수 있도록 한 것이다.The purpose of the present invention is to construct an air-conditioning cycle using a small two-stage centrifugal compressor, so that the intermediate cooler and the condenser have an integrated structure. By improving and simplifying the system structure, cost reduction and product simplification can be achieved.
본 고안은 소형 2단 원심압축기의 전동부 구동모터에서 발생한 열량만큼을 보상하기 위한 내용적 및 열량을 계산하여 중간냉각기를 설계한 후 응축기내에 중간냉각기를 일체로 장착하면 응축기 내에는 응축을 위한 라인과 중간냉각기용 라인이 형성된다.The present design is designed for the intermediate cooler by calculating the amount of heat and the amount of heat to compensate for the amount of heat generated from the drive motor of a small two-stage centrifugal compressor, and the intermediate cooler is integrated into the condenser. And an intermediate cooler line is formed.
그리고, 이때 중간냉각기의 열교환 열원은 공기를 이용하는 공냉식이며 팬의 구동으로 두 가지 상태변화(응축, 중간냉각)이 동시에 발생하게 되며, 응축온도의 변화시 팬 속도는 제어열원의 양을 제어하게 되므로 자동적으로 중간냉각이 동시에 조절될 수 있도록 한 것이다.In this case, the heat exchange heat source of the intermediate cooler is air-cooled using air, and two state changes (condensation and intermediate cooling) occur at the same time by driving the fan, and when the condensation temperature changes, the fan speed controls the amount of control heat source. The intermediate cooling can be adjusted automatically at the same time.
도 1은 종래기술의 냉동 사이클 구성을 나타낸 참고도,1 is a reference diagram showing a conventional refrigeration cycle configuration,
도 2는 본 고안의 중간냉각기 일체형 응축기가 구비된 냉동 사이클을 나타낸 도면,2 is a view showing a refrigeration cycle equipped with an intercooler integrated condenser of the present invention,
도 3은 본 고안의 중간냉각기 일체형 응축기를 나타낸 참고 사시도이다.3 is a reference perspective view showing an intermediate cooler integrated condenser of the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **** Explanation of symbols on main parts of the drawing **
10. 2단 원심압축기 13. 중간냉각기10. Two stage centrifugal compressor 13. Intermediate cooler
13a. 중간냉각기입구 13b. 중간냉각기출구13a. Intercooler Inlet 13b. Middle Cooler Outlet
13c. 중간냉각기관 21. 응축부13c. Intermediate cooling engine 21. Condensation unit
21a. 응축기입구 21b.응축기출구21a. Condenser Inlet 21b.Condenser Outlet
21c. 응축관 23. 응축기21c. Condenser Line 23. Condenser
본 고안은 특히 상기예의 목적을 구현할 수 있도록 2단 원심압축기의 밀폐된 전동부 몸체로 부터 이어지는 중간냉각기입구와 2단 원심압축기의 2단측 입구로 이어지는 중간냉각기출구를 갖고 있고 응축기의 응축관들과 중첩 배치된 중간냉각기관과 송풍팬이 설치된 중간냉각기와; 이 중간냉각기의 중간냉각기관과 중첩된 배치를 갖고 있는 응축관과 응축관의 입구가 2단 원심 압축기의 2단 출구 측에 연결되어져 있는 응축기입구와 응축기 출구가 1차 팽창밸브로 이어져 있는 응축기출구와 응축관으로 이뤄져 있는 응축부로 구성된 중간냉각기 일체형 응축기를 특징으로 하는 것이다.In particular, the present invention has an intermediate cooler inlet leading from the enclosed transmission part body of the two-stage centrifugal compressor and an intermediate cooler outlet leading to the two-stage side inlet of the two-stage centrifugal compressor, and the condenser tubes of the condenser An intermediate cooling unit provided with an overlapping intermediate cooling engine and a blowing fan; The condenser inlet and the condenser outlet in which the inlet of the condenser tube overlaps with the intermediate cooling engine of this intermediate cooler are connected to the second stage outlet of the two-stage centrifugal compressor and the condenser outlet is connected to the primary expansion valve. And an intermediate cooler integrated condenser composed of a condenser consisting of a condenser tube.
이하에서 이를 첨부된 도면과 함께 좀더 구체적으로 설명하여 봄으로서 본 발명의 보다 상세한 특징들이 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3은 본 고안에 의한 중간냉각기 일체형 응축기(23)가 구비된 시스템의 냉매회로와 응축기(23)를 나타내었다.2 and 3 show the refrigerant circuit and the condenser 23 of the system with the intermediate cooler integrated condenser 23 according to the present invention.
여기서는 소형 2단 원심압축기(10)의 전동부 냉각을 위한 중간냉각기(13)와 응축부(21)가 일체로 되어져 있는 응축기(23)를 이루고 있고, 상기 중간냉각기(13)는 소형 2단 원심압축기(10)의 밀폐된 전동부 몸체 내부를 통과하여 외부로 토출되는 냉매의 출구측에 중간냉각기입구(13a)가 연결되어 있고, 중간냉각기입구(13a)가 연결된 중간냉각기관(13c)을 거쳐 2단 원심압축기(10)의 2단측 입구에 중간냉각기출구(13b)가 연결되어져 있다.In this case, the intermediate cooler 13 and the condenser 21 are integrally formed to cool the electric drive of the small two-stage centrifugal compressor 10. The intermediate cooler 13 is a small two-stage centrifugal compressor. An intermediate cooling inlet (13a) is connected to the outlet side of the refrigerant discharged to the outside through the sealed transmission unit body of the compressor 10, and through the intermediate cooling engine (13c) connected to the intermediate cooling inlet (13a). An intermediate cooler outlet 13b is connected to the second stage inlet of the two-stage centrifugal compressor 10.
또, 응축부(21)의 응축관(21c)들과 중첩 배치된 중간냉각기관(13c)과 이 중간냉각기관(13c)을 공냉식으로 식혀주는 송풍팬(24)이 설치되어져 있고, 이 중간냉각기(13)의 중간냉각기관(13c)과 중첩된 배치를 갖고 있는 응축부(21)의 응축관(21c)이 설치되어져 있다.Moreover, the intermediate cooling engine 13c which overlaps with the condensation pipe 21c of the condensation part 21, and the blower fan 24 which cools this intermediate cooling engine 13c by air cooling are provided, and this intermediate cooler is provided. The condensation tube 21c of the condensation part 21 which has the arrangement superimposed with the intermediate cooling engine 13c of (13) is provided.
상기 응축부(21)의 응축관(21c) 입구는 2단 원심 압축기(10)의 2단 출구 측에 응축부입구(21a)가 연결되어져 있고, 응축부출구(21b)는 1차 팽창밸브(14)로 이어져 있다.The condensation pipe 21c of the condenser 21 is connected to the condensation inlet 21a at the second stage outlet of the two-stage centrifugal compressor 10, and the condensation outlet 21b is the primary expansion valve ( 14).
여기서의 미설명부호 11은 소형 2단 원심압축기(10)의 1단측입구,12는 전동부 고정자,15는 1차수액기, 16은 2차팽창변,17은 2차수액기,18은 증발기,22는 증발기팬, 25는 소형 2단 원심압축기(10)의 2단측이다.Here, reference numeral 11 denotes the first stage side inlet of the small two-stage centrifugal compressor 10, 12 is the stator of the electric drive, 15 is the primary receiver, 16 is the secondary expansion valve, 17 is the secondary receiver, 18 is the evaporator, 22 is The evaporator fan 25 is the two stage side of the small two stage centrifugal compressor 10.
이러한 구성의 본 고안은 도 2 및 도 3과 같이 2단 원심압축기 1단측입구(11)를 통과한 냉매가 밀폐된 전동부 모터의 고정자(12) 등을 냉각하고 중간냉각기입구(13a)를 통하여 응축기(23)측의 중간냉각기(13)로 냉매가 유입된다.The present invention of such a configuration cools the stator 12 and the like of the electric motor in which the refrigerant passing through the two-stage centrifugal compressor first stage side inlet 11 is sealed as shown in FIGS. 2 and 3 and through the intermediate cooler inlet 13a. The refrigerant flows into the intermediate cooler 13 on the condenser 23 side.
상기 냉매가 중간냉각기(13)의 중간냉각관(13c)을 통과하는 동안 증간냉각기팬(24)과 함께 적당한 온도로 냉각된 후, 다시 중간냉각기출구(13b)를 통하여 2단 원심압축기(10)의 2단측(25)으로 유입되고, 2단측(25)에서 압축 토출된 냉매는 응축부(21)의 응축기입구(21a)로 유입되어 응축관(21c)을 통해 응축된다.The refrigerant is cooled to an appropriate temperature together with the incremental cooler fan 24 while passing through the intermediate cooler tube 13c of the intermediate cooler 13, and then again through the intermediate cooler outlet 13b to the second stage centrifugal compressor 10. The refrigerant flowed into the second stage side 25 of the second stage 25 and compressed and discharged at the second stage side 25 flows into the condenser inlet 21a of the condenser 21 and is condensed through the condenser tube 21c.
이후, 응축기출구(21b)를 통하여 토출되며 다시 1차 팽창밸브(14)를 통해 1차 팽창된 후 1차수액기(15)로 유입하고, 다시 2차 팽창밸브(16)를 통해 2차수액기(17)로 유입후 증발기(18)를 통해 다시 2단 원심압축기(10)의 1단측입구(11)로 흡입되는 사이클이다.Subsequently, the liquid is discharged through the condenser outlet 21b and is first expanded through the primary expansion valve 14, and then flows into the primary receiver 15, and again through the secondary expansion valve 16. 17) the cycle is sucked into the first stage inlet 11 of the two-stage centrifugal compressor 10 through the evaporator 18 again.
상기 2단 원심압축기(10)에서 증발기(18)를 통과한 저온, 저압의 기체냉매는 1단측을 통과하여 압력이 증가되고 중간압으로 압축된다. 압축후 냉각 유로를 따라 이동하면서 전동부모터를 냉각하고 고온의 과열증기 상태로 2단 원심압축기(10)의 1단측 출구(20)로 빠져나와 응축기(23)측의 중간냉각기(13)로 유입된다. 이때 냉매는 응축기(23)내 중간냉각기(13) 라인을 따라 이송하면서 고온의 과열증기의 온도를 중간냉각기팬(24)과 함께 냉각시키며, 이렇게 냉각된 냉매는 2단 원심압축기(10)의 2단측(25)에 유입된다.The low-temperature, low-pressure gas refrigerant passing through the evaporator 18 in the two-stage centrifugal compressor 10 passes through the first stage and is increased in pressure and compressed to medium pressure. After compression, the electric motor is cooled while moving along the cooling flow path, and exited to the outlet 20 of the first stage of the two-stage centrifugal compressor 10 in a state of high temperature superheated steam and flowed into the intermediate cooler 13 of the condenser 23 side. do. At this time, the refrigerant is transferred along the middle cooler 13 line in the condenser 23 to cool the temperature of the high temperature superheated steam together with the intermediate cooler fan 24, and the cooled refrigerant is 2 of the two-stage centrifugal compressor 10. It flows into the short side 25.
상기 2단측(25)에 유입된 냉매는 2단 압축과정으로 고온고압의 과열증기가 되어 응축기(23)측의 응축부(21)로 유입되며, 응축부(21)에서는 외부 열원(공기)을 가지고 팬의 구동으로 열교환이 이루어져 액냉매로 상변화를 일으킨다.The refrigerant introduced into the second stage 25 is superheated at high temperature and high pressure by a two-stage compression process, and flows into the condenser 21 on the condenser 23 side, and the external heat source (air) is supplied from the condenser 21. The heat exchange takes place by driving the fan, causing the phase change with liquid refrigerant.
상기 응축기(23)를 통과한 냉매는 1차팽창밸브(14)를 통과하며 급속히 감압작용으로 압력이 떨어지고 1차 수액기(15)로 유입되어 상분리가 일어나며, 다시 액냉매 라인이 2차 팽창밸브(16)로 유입되어 2차 팽창작용으로 감압, 감온상태로 되고 다시 2차 수액기(17)로 유입되어 냉매가 증발기(18)로 이송된다.The refrigerant passing through the condenser (23) passes through the primary expansion valve (14) and rapidly depressurizes due to the pressure reduction, flows into the primary receiver (15) to cause phase separation, and the liquid refrigerant line is the secondary expansion valve. It is introduced into the (16) to be reduced pressure, reduced temperature by the secondary expansion action again flows into the secondary receiver 17, the refrigerant is transferred to the evaporator (18).
상기 증발기(18)에서는 외부열원(공기)에 의해 증발과정이 발생되며 저온저압의 기체냉매를 다시 2단 원심압축기(10)의 1단측입구(11)로 이송하게 된다.In the evaporator 18, an evaporation process is generated by an external heat source (air), and the low-temperature low-pressure gas refrigerant is transferred to the first stage side inlet 11 of the two-stage centrifugal compressor 10 again.
이러한 본 고안은 약 36,000RPM 이상의 고속회전 밀폐 전동부를 갖는 2단 원심압축기에서 전동부의 냉각 시스템을 위한 중간냉각기가 구비되면서 이것이 응축기와 일체로 되어 압축기 성능과 사이클 효율을 향상시킬 수 있고, 중간냉각기와 응축기가 일체화 됨에 따른 원가절감 및 단순화가 가능하게 되었으며, 응축온도 변화에 따라 자동으로 적정한 중간압 형성과 과열증기 냉각으로 2단 원심식 압축기의 수명향상과 성능개선을 향상시킬 수 있다.The present invention is provided with an intermediate cooler for the cooling system of the electric motor in a two-stage centrifugal compressor having a high-speed rotational closed electric drive of about 36,000 RPM or more, which is integrated with a condenser to improve compressor performance and cycle efficiency. The cost reduction and simplification are possible due to the integration of the condenser and the lifespan and performance improvement of the two-stage centrifugal compressor can be improved by automatically forming the appropriate medium pressure and superheated steam cooling according to the condensation temperature change.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100414104B1 (en) * | 2001-08-17 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | Turbo compressor cooling structure |
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1998
- 1998-10-22 KR KR2019980020188U patent/KR200240558Y1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR100414104B1 (en) * | 2001-08-17 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | Turbo compressor cooling structure |
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| KR200240558Y1 (en) | 2001-11-29 |
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