(57)【要約】【課題】  凝縮機に導入された気体冷媒を熱交換する通路において、良好な熱伝逹を有する二相領域を増加させ、冷房能力及び性能指数を高めることができる過冷液領域の適正比率を提供する。【解決手段】  圧縮機から導入された冷媒が、過熱蒸気状態、二相状態及び過冷液状態で共存する凝縮機において、過熱蒸気領域及び二相領域の少なくとも一つにおける複数の冷媒経路を結合して二相領域の後端に形成された過冷液領域へ接続する。【選択図】      図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記圧縮機から流入した冷媒が過熱蒸気状態、二相状態及び過冷液状態で共存する凝縮機であって、
過熱液領域及び二相領域の少なくとも一つの領域における複数の冷媒経路を結合して過冷液領域へ接続されていることを特徴とする凝縮機。
【請求項２】
前記二相領域から出力される冷媒の複数の冷媒経路が結合されて前記二相領域のチューブの後端に形成された前記過冷液領域へ接続されることを特徴とする請求項１に記載の凝縮機。
【請求項３】
前記二相領域から出力される冷媒の複数の冷媒経路が結合されて前記過冷液領域に接続され、前記二相領域の冷媒経路が増加することを特徴とする請求項２に記載の凝縮機。
【請求項４】
前記二相領域が増加することによって熱伝逹効率が増加することを特徴とする請求項３に記載の凝縮機。
【請求項５】
一つ以上に分枝して前記過熱蒸気領域に流入する冷媒が、それぞれの前記二相領域を通過して、一つ以上に結合された冷媒経路の前記過冷液領域へ流入し、温度及び圧力の少なくとも一つを低下させるための手段へ出力されることを特徴とする請求項１に記載の凝縮機。
【請求項６】
温度及び圧力の少なくとも一つを低下させるための前記手段は、膨脹バルブを有することを特徴とする請求項５に記載の凝縮機。
【請求項７】
前記過冷液領域は、前記凝縮機の冷媒経路領域の７％〜２３％の比率範囲であることを特徴とする請求項１に記載の凝縮機。
【請求項８】
前記過冷液領域のチューブは、全体チューブ長さの７％〜２０％の適正比率範囲を有し、それにより、空調機において、性能指数及び消費電力の効率が最適となることを特徴とする請求項７に記載の凝縮機。
【請求項９】
前記凝縮機の全体チューブの数は、２列２６段であり、前記過冷液領域のチューブが２段である場合には前記全体チューブに対する比率は７％であって、前記過冷液領域のチューブが４段である場合には前記全体チューブに対する比率は１５％であって、前記過冷液領域のチューブが６段である場合には前記全体チューブに対する比率は２３％であることを特徴とする請求項７に記載の凝縮機。
【請求項１０】
前記二相領域から出力される冷媒の冷媒経路が結合され、冷媒が一つ以上の結合された冷媒経路を介して前記過冷液領域に入力されることを可能とすることを特徴とする請求項１に記載の凝縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝縮機に関し、特に、圧縮機から導入された冷媒が、過熱蒸気状態、二相状態、及び、過冷液状態で共存する場合において、過熱蒸気領域及び二相領域の少なくとも一つにおける複数の冷媒経路を結合させて過冷液領域へ冷媒を出力し、適正な過冷液領域の比率を提供する凝縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に圧縮冷凍サイクルは、圧縮機５、凝縮機１、膨脹バルブ３及び蒸発器４によって完成するようになるが、最近になって、このサイクルを形成する空調機等の消費電力を最大に低下させなければならない要求がさらに注目されている。
【０００３】
従って、このような圧縮冷凍サイクルを形成する主要構成要素のそれぞれに対する性能改善を含んだいろいろの努力が推進されてきた。
【０００４】
図１は、一般的な圧縮冷凍サイクルの主要機関を示す図面である。
【０００５】
図面を参照すると、一般に空調機などは圧縮冷凍サイクルによって生成される冷気によってその性能を発揮する。
【０００６】
さらに詳細には、低温低圧の気体冷媒が高温高圧の気体冷媒に変換される圧縮機５、前記高温高圧の気体冷媒が中温高圧の液体冷媒に変換される凝縮機１、前記中温高圧の液体冷媒が低温低圧の液体冷媒に変換される膨脹バルブ３及び前記低温低圧の液体冷媒が低温低圧の気体冷媒に変換される蒸発器４によって冷凍サイクルが完成するようになる。
【０００７】
そして、前記凝縮機１には外気を供給するために冷却ファン２を設置することとなる。
【０００８】
ここで、圧縮機５から高温高圧の気体冷媒の供給を受けた凝縮機１は、これを再び中温高圧の液体冷媒に変換させて膨脹バルブ３に送ることとなる。
【０００９】
この時に、前記凝縮機１内では蒸気状態及び二相状態の順に作動流体の状態が変化する。
【００１０】
そして蒸気状態や二相状態の場合には、圧力降下が液状態に比べて非常に大きいために、圧力降下を減らすために多くの分枝経路が設けられている。
【００１１】
一般に、同じ質量が流動するとすれば、気体は液体に比べて体積が約１０００倍になり、従って、気体の流動速度も約１０００倍となり、この場合において、圧力降下が発生して前記圧縮機５はさらに多くの仕事をしなければならないので、これを避けるためにチューブを分枝させる。
【００１２】
より詳細に説明すると、蒸気又は二相の液体の場合は、液体に比べて流速が速いために、単一チューブを続けて流れるようにすることよりも、多くのチューブに分けて流れるようにすること、すなわち、分枝されたチューブを流れるようにすることが有利である。
【００１３】
流量が分散されるのでそれだけ圧力降下が減るようになる。すなわち、高流量である時より低流量である時の圧力降下が小さいためである。
【００１４】
また、流体は、単一チューブより短い複数の分岐チューブを流れ、同じ流量を有するために、圧力降下が減るようになる。
【００１５】
圧力降下が減るという意味は、それだけ圧縮機の仕事が減るという意味であるので圧縮機消費電力が減少するようになる。
【００１６】
一方、液体の場合には流速も遅くて熱伝逹率も二相状態に比べて１０分の１にしかならないので分岐して流す必要がない。
【００１７】
すなわち、液体領域が多いほど熱伝逹率が良い二相領域が減る。こうして、決められた熱交換器大きさでは、より損傷を受ける。
【００１８】
従って、これを克服するためには、十分に液体を集めて、より短いチューブを流せばよい。すなわち、チューブは分岐され又は結合される。これを目的にするのが過冷チューブである。
【００１９】
ここで性能指数を見れば、一般に性能指数（ＣＯＰ）は、冷房能力あるいは暖房能力値を使われた消費電力で除算した値であって、国内（韓国）の場合は、空調機等において第一等級の認証を受けようとするならば、前記性能指数が少なくとも３．５４を維持しなければならない。
【００２０】
ここで前述の性能指数を向上させるために、前記圧縮冷凍サイクルを形成する主要構成要素のそれぞれに対する性能改善以外にも蒸発圧力を高める代わり凝縮圧を低下させて圧力差を小さくすることによって前記圧縮機５の仕事を少なくさせることなどが提案されているが、これには一定の限界がある。
【００２１】
図２は、冷媒が凝縮機に導入されて過熱蒸気領域、二相領域及び過冷液領域を介して出力されることを示した図面である。
【００２２】
図面に見られるように、分枝されて過熱蒸気領域に流入する冷媒は、それぞれの二相領域を通過して分枝された状態でそれぞれの過冷液領域を介して出力される。
【００２３】
従って、前述したように、過冷液領域である液体では、流速も遅くて熱伝逹率も二相領域に比べて１０分の１にしかならないので分岐して流す必要が無いにもかかわらず、それぞれのチューブを介して出力するようになっていることによって液体領域が多くなって、熱伝逹率が良い二相領域が減るので決められた熱交換器大きさでは性能低下及び消費電力が多くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、凝縮機に導入された気体冷媒を熱交換する通路において、良好な熱伝逹を有する二相領域を増加させ、冷房能力及び性能指数を高めることができる過冷液領域の適正比率を提供することである。
【００２５】
本発明のもう一つの目的は、二相領域から出力される冷媒の複数の冷媒経路を結合させて過冷液領域へ延長することである。
【００２６】
本発明のさらにもう一つの目的は、圧縮冷凍サイクルを行う凝縮機に過冷液領域をさらに設けることによって、空調機等の冷房能力を増加させることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、圧縮機と、前記圧縮機から導入された冷媒が、過熱蒸気状態、二相状態及び過冷液状態で共存する凝縮機とを有する装置において、過熱蒸気領域及び二相領域の少なくとも一つにおける複数の冷媒経路を結合して前記二相領域の後端に形成された過冷液領域へ延長する凝縮機を提供する。
【００２８】
また、本発明の一つの実施形態では、凝縮機の過冷液領域の長さは、全冷媒経路の長さの７％〜２０％の比率範囲である。
【発明の効果】
【００２９】
結合された冷媒経路を介して過冷液領域へ冷媒を出力するので、実質的に熱伝逹効率が良い二相領域が大きくなり、また適正比率の過冷液領域を提供することによって過冷度が増加して実質的にエアコンの性能及び消費電力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による凝縮機の望ましい実施形態に対して添付した図面に基づいて説明する。
【００３１】
図３は、本発明による凝縮機を有する構造を概略的に示したブロック図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、凝縮機での冷媒の状態と、冷媒が通過する経路及び領域とを示した図面であり、図５は過冷液チューブ比率と性能指数との関係を示したグラフ及び図表である。
【００３２】
まず、図３に関して説明する。
【００３３】
室内機（図示せず）から出力される冷媒は、サービスバルブ及び圧縮機の吐出バルブを介して一つ以上の冷媒経路に分枝して凝縮機１に入力される。
【００３４】
本発明の分枝された冷媒経路は、過熱蒸気領域チューブ、二相領域チューブを経由し、過冷液領域では結合されている。
【００３５】
また、前記過冷液領域チューブの適正領域比率が全体チューブ長さの７から２０％である時に、エアコンの性能指数及び消費電力の効率が最高になる。
【００３６】
本発明による凝縮機１内では蒸気、二相、液体の順に作動流体の状態が変化する。
【００３７】
そして、液体の場合には、圧力降下が蒸気及び二相に比べて相対的に低く、圧力降下を減らすために液体を分岐する必要はない。
【００３８】
一般に、同じ質量が流動するとすれば、液体は気体に比べて体積が約１／１０００であり、従って、液体の流動速度も大体１／１０００にしかならないので、液体は分枝しなくても良い。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明において、冷媒が凝縮機に複数の経路（二経路または三経路）で導入されて過熱蒸気領域、二相領域及び過冷液領域を介して出力されることを示した図面である。
【００４０】
図面に見られるように、分枝されて過熱蒸気領域に流入する冷媒は、それぞれの二相領域を通過して結合された冷媒経路の過冷液領域に流入して、膨脹バルブに出力される。
【００４１】
前記過冷液領域チューブの適正領域比率が、全体チューブ長さの７から２０％である時に、エアコンの性能指数及び消費電力の効率が最高になる。
【００４２】
図５Ａ及び図５Ｂは、過冷液チューブ比率と性能指数等との関係を示したグラフ及び図表である。
【００４３】
図３では凝縮機１内の全体チューブの数を２列２６段にしており、この時の前記全体チューブに対するそれぞれの過冷液チューブ比率と性能指数との関係を実験によって求めれば、過冷液チューブを２段（この時の全体チューブに対する過冷液チューブの比率は７％である）にした場合には、使われた消費電力が５６９Ｗであり、冷房能力は２６９２Ｗと測定され、この時の性能指数は４．７３であることが分かる。
【００４４】
そして、過冷液チューブを４段（この時の全体チューブに対する過冷液チューブの比率は１５％である）にした場合には、使われた消費電力が５６７Ｗであり、冷房能力は２７４５Ｗと測定され、この時の性能指数は４．８４に若干増加する。過冷液チューブを６段（この時の全体チューブに対する過冷液チューブの比率は２３％である）にした場合には、使われた消費電力が５８６Ｗであり、冷房能力は２７２６Ｗと測定され、この時の性能指数は４．６５に再び減少する。
【００４５】
以上のように、凝縮機内に設置する過冷液チューブの比率を全体凝縮機内のチューブの７％〜２０％の範囲にする時に最適の性能指数が得られることが分かる。
【００４６】
このように、本発明は、二相領域で出力される冷媒経路を結合して過冷液領域に出力する構造と、前記過冷液領域の適正比率とを提供することによって、前記二相領域が増えて熱伝逹効率、性能指数及び消費電力を向上させることができる。
【００４７】
以上で本発明の望ましい実施形態が説明されたが、本発明は多様な変化と変更及び均等物を用いることができる。本発明においては、前記実施形態を適切に変形して同一に応用できることが明確である。
【００４８】
例えば、凝縮作用をする冷蔵庫及びその他同様の機能を遂行する製品にも本発明は適用可能である。
【００４９】
従って、前記記載内容は特許請求範囲の限界により本発明の範囲が限られるのでない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
冷媒を用いるエアコン及び冷蔵庫のような産業分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一般的な圧縮冷凍サイクルの主要機関を示す図面である。
【図２】冷媒が凝縮機に導入されて過熱蒸気領域、二相領域及び過冷液領域を介して出力されることを示した図面である。
【図３】本発明による凝縮機を有する構造を概略的に示したブロック図である。
【図４Ａ】二経路の場合における凝縮機での冷媒状態と冷媒が通過する経路及び領域とを示した図面である。
【図４Ｂ】三経路の場合における凝縮機での冷媒状態と冷媒が通過する経路及び領域とを示した図面である。
【図５Ａ】過冷却チューブの比率と性能指数等との関係を示した図表である。
【図５Ｂ】過冷却チューブの比率と性能指数等との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１    凝縮機
３    膨張バルブ
４    蒸発機
５    圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2005077088.tif 000008
【図５Ｂ】
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