KR200259324Y1

KR200259324Y1 - 냉동사이클

Info

Publication number: KR200259324Y1
Application number: KR2020010030011U
Authority: KR
Inventors: 최용원; 왕하식
Original assignee: 최용원; 왕하식
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2001-12-29

Abstract

본 고안은, 냉매가 순차적으로 순환하는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 갖는 냉동사이클에 관한 것으로서, 팽창기를 나온 냉매와 증발기를 나온 냉매를 상호 열교환하는 내부열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 증발기에서의 착상을 방지할 수 있다.

Description

냉동사이클{REFRIGERATION CYCLE}

본 고안은, 냉매순환식 냉동사이클에 관한 것이다.

냉매순환식 냉동사이클은 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매가 압축기(211), 응축기(213), 팽창기(215), 증발기(223)로 이루어진 폐회로를 순환한다.

저압 기상의 냉매는 압축기(211)에서 압축된 다음 고압 기상상태로 응축기(213)에 전달되어, 여기서 열을 방출함으로써 액상으로 응축되게 된다. 응축된 냉매는 팽창기(215)를 거치면서 감압팽창되어 증발기(223)로 공급된다. 냉매는 증발기(223)에서 외부로부터 열을 흡수하여 증발된 후, 압축기(211)로 복귀한다.

이러한 냉동사이클은 주로 증발기의 흡열기능을 이용하며, 응축기의 방출열을 이용하는 경우에는 히트펌프라고 말한다.

단일의 냉동사이클을 이용하여 냉매를 정역방향으로 선택적으로 순환시킴으로써, 증발기와 응축기의 기능을 상호 교환하고, 이에 의해 냉방과 난방기능을 선택적으로 수행하는, 예를 들어 냉난방겸용장치를 구성할 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 냉동사이클에서는, 증발기 주위의 온도가 과도하게 낮은 경우, 증발기의 주위 온도와 냉매의 온도차가 커지게 되어 증발기에 착상이 발생할 염려가 있고, 또한 증발기에서 냉매의 증발이 원활하게 이루어지지 않아 냉매의 건도가 낮은 상태로 압축기에 유입됨으로써, 압축기에서 냉매를 습압축하게 되어 압축기에 캐비테이션 등이 발생하여 압축기의 수명을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은, 증발기에서의 착상을 방지할 수 있는 냉동사이클을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 냉동사이클의 주요 구성도이고,

도 2는 본 고안의 제2실시예에 따른 냉동사이클의 주요 구성도이며,

도 3은 종래의 냉동사이클의 주요 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11,111 : 압축기 13,113 : 응축기

15,115 : 팽창기 17,117 : 내부열교환기

23,123 : 증발기 125 : 보조열교환기

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 냉매가 순차적으로 순환하는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 갖는 냉동사이클에 있어서, 상기 팽창기를 나온 냉매와 상기 증발기를 나온 냉매를 상호 열교환하는 내부열교환기를 포함하는 것을특징으로 하는 냉동사이클을 제공한다.

여기서, 상기 내부열교환기로부터 상기 압축기를 향해 유동하는 냉매와 상기 응축기를 나온 냉매를 상호 열교환하는 보조열교환기를 더 포함함으로써, 상기 압축기로 유입되는 냉매의 건도를 더 높일 수 있고, 상기 응축기를 나온 냉매를 과냉시킬 수 있게 된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 냉동사이클의 주요 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 냉동사이클은, 냉매를 압축하는 압축기(11)와, 압축된 냉매를 응축하는 응축기(13)와, 냉매를 증발시키는 증발기(23)와, 응축기(13)로부터 증발기(23)를 향해 유동하는 냉매를 감압팽창하는 팽창기(15)와, 팽창기(15)를 나온 냉매와 증발기(23)를 나온 냉매를 상호 열교환하는 내부열교환기(17)를 가지며, 냉매가 순차적으로 순환하도록 폐회로를 형성한다.

내부열교환기(17)는 밀폐용기 형태의 케이싱(19)으로 이루어지며, 케이싱(19) 내에는 응축기(13)로부터의 냉매가 통과하는 열전도성 코일도관(21)이 수용되어 있다. 케이싱(19)에는 증발기(23)로부터의 냉매가 유입 및 유출되는 유입구(19a)와 유출구(19b)가 마련되어 있다.

팽창기(15)는 단일의 모세관으로 이루어진다. 여기서, 팽창기(15)는 팽창밸브를 사용할 수 있음은 물론이다.

이러한 구성에 의해, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 응축기(13)에서 응축되어 팽창기(15)로 유입되어 감압팽창된다. 팽창기(15)를 나온 냉매는내부열교환기(17)의 코일도관(21)을 통과하고, 증발기(23)를 나온 냉매는 내부열교환기(17)의 유입구(19a)로 유입되어 유출구(19b)로 유출되어, 팽창기(15)를 나온 냉매와 증발기(23)를 나온 냉매는 상호 열교환을 하여, 즉 팽창기(15)를 나온 냉매는 증발기(23)를 나온 냉매에 열을 발산하여 냉각된다. 그리고, 내부열교환기(17)에서 냉각된 냉매는 증발기(23)로 유입되어 증발된다. 증발기(23)에서 증발된 냉매는 전술한 바와 같이 팽창기(15)를 나온 냉매와 내부열교환기(17)에서 상호 열교환에 의해 가열되어, 압축기(11)로 복귀한다.

이로써, 팽창기(15)를 나온 냉매를 내부열교환기(17)에서 과냉시킨 후 증발기(23)에서 증발시킴으로써, 증발기(23)의 주위 온도가 낮은 경우, 증발기(23)의 주위 온도와 냉매의 온도차가 작아지게 되어 증발기(23)에서의 착상이 방지된다. 또한, 증발기(23)의 주위 온도가 높은 경우 냉매가 증발기(23) 주위로부터 충분한 열량을 흡수하여 증발기(23)의 주위 온도를 더 저하시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 고안의 제2실시예에 따른 냉동사이클의 주요 구성도이다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 전술한 제1실시예와는 달리, 내부열교환기(117)로부터 압축기(111)를 향해 유동하는 냉매와 응축기(113)를 나온 냉매를 상호 열교환하는 보조열교환기(125)를 가진다. 보조열교환기(125)는 밀폐용기 형태의 케이싱(119)으로 이루어지며, 케이싱(119) 내에는 응축기(113)로부터의 냉매가 통과하는 열전도성 코일도관(121)이 수용되어 있다. 케이싱(119)에는 내부열교환기(117)로부터의 냉매가 유입 및 유출되는 유입구(119a)와 유출구(119b)가 마련되어 있다.

이러한 구성에 의해, 압축기(111)에서 압축된 냉매는 응축기(113)에서 응축되어 보조열교환기(125)로 유입된다. 응축기(113)를 나온 냉매는 보조열교환기(125)의 코일도관(129)을 통과하고, 내부열교환기(117)로부터 압축기(111)를 향해 유동하는 냉매는 보조열교환기(125)의 유입구(127a)로 유입되어 유출구(127b)로 유출되면서, 응축기(113)를 나온 냉매와 내부열교환기(117)를 나온 냉매는 상호 열교환을 하여, 즉 응축기(113)를 나온 냉매는 내부열교환기(117)를 나온 냉매에 열을 발산하여 1차 냉각된다. 그리고, 보조열교환기(125)에서 1차 냉각된 냉매는 팽창기(115)에서 감압팽창하여 2차 냉각된 후, 내부열교환기(117)로 유입된다. 팽창기(115)로부터 증발기(123)를 향해 유동하는 냉매는 내부열교환기(117)의 코일도관(121)을 통과하고, 증발기(123)로부터 보조열교환기(125)를 향해 유동하는 냉매는 내부열교환기(117)의 유입구(119a)로 유입되어 유출구(119b)로 유출되면서, 팽창기(115)를 나온 냉매와 증발기(123)를 나온 냉매는 상호 열교환을 하여, 즉 팽창기(115)를 나온 냉매는 증발기(123)를 나온 냉매에 열을 발산하여 3차 냉각된다. 증발기(123)를 나온 냉매는 전술한 바와 같이 팽창기(115)를 나온 냉매와 내부열교환기(117)에서 상호 열교환에 의해 1차 가열되어, 보조열교환기(125)를 향해 유동한다. 내부열교환기(117)로부터 압축기(111)를 향해 유동하는 냉매는 전술한 바와 같이 응축기(113)를 나온 냉매와 보조열교환기(125)에서 상호 열교환을 하여, 즉 내부열교환기(117)를 나온 냉매는 응축기(113)를 나온 냉매로부터 열을 흡수하여 2차 가열된 후, 압축기(111)로 복귀한다.

이로써, 응축기(113)로부터 증발기(123)를 향해 유동하는 냉매는 보조열교환기(125)에서 냉각된 후 팽창기(115)와 내부열교환기(117)를 거치면서 과냉되어 증발기(123)로 유입되므로, 전술한 제1실시예에서의 증발기(23)로 유입되는 냉매 보다 더 과냉되어, 증발기(123)의 주위 온도가 과도하게 낮은 경우 증발기(123)의 주위 온도와 냉매의 온도차가 더 작아지게 되어 증발기(123)에서의 착상을 방지하고, 또한 증발기(123)의 주위 온도가 높은 경우 냉매가 증발기(123) 주위로부터 충분한 열량을 흡수하여 증발기(123) 주위 온도를 더 저하시킬 수 있게 된다. 그리고, 증발기(123)로부터 압축기(111)로 유동하는 냉매는 내부열교환기(117) 및 보조열교환기(125)를 거치면서 가열되어 냉매의 건도가 향상되어 압축기(111)에서의 습압축이 방지되고 압축기(111)의 수명이 연장될 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 따른 냉동사이클은 냉매간의 상호 열교환을 통하여, 증발기로 유입되는 냉매를 과냉시키고 압축기로 유입되는 냉매를 가열함으로써, 증발기의 주위 온도가 과도하게 낮은 경우, 증발기의 주위 온도와 냉매의 온도차가 작아지게 되어 증발기에서의 착상을 방지할 수 있다. 또한, 증발기의 주위 온도가 과도하게 높은 경우, 증발기에서 증발되는 냉매는 증발기 주위로부터 충분한 열량을 흡수하여 증발기의 주위온도를 저하시킬 수 있게 된다. 그리고, 높은 건도를 가진 냉매가 압축기로 유입되므로, 압축기에서 냉매의 습압축이 방지되어 압축기의 수명을 연장할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 도시되어 있지 않지만, 보조열교환기의 유출구가 하부측에 위치하도록 보조열교환기를 설치함으로써, 냉매에 포함되어 순환되는 압축기용 오일이 보조열교환기의 하부측에 모이도록 하고, 보조열교환기의 하부측과 압축기를 상호 연결하는 오일 회수라인을 마련하여, 보조열교환기의 하부측에 모인 압축기용 오일을 압축기로 직접 공급할 수 있다.

또한, 본 고안의 냉동사이클은 냉방장치, 난방장치 및 냉난방장치 등에 적용될 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 증발기에서의 착상을 방지할 수 있는 냉동사이클이 제공된다.

Claims

냉매가 순차적으로 순환하는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 갖는 냉동사이클에 있어서,

상기 팽창기를 나온 냉매와 상기 증발기를 나온 냉매를 상호 열교환하는 내부열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클.
제1항에 있어서,

상기 내부열교환기로부터 상기 압축기를 향해 유동하는 냉매와 상기 응축기를 나온 냉매를 상호 열교환하는 보조열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동사이클.