공조용 열교환기의 고성능화를 실현한 열유체 기술

출처 : 미쓰비시전기 첨단기술종합연구소

미쓰비시전기 그룹은 가정용 전기기기부터 사회 인프라 시스템까지 폭넓은 제품을 세계 각국에 공급하고 있다.

주력 사업의 하나인 냉동공조기기는 히트펌프 기술이 열쇠가 되고 있으며 기기에 사용되고 있는 열교환기는 공조기기 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 디바이스 중 하나다.

열교환기 기술의 개발 동향으로서는 최근 유럽을 중심으로 한 온실효과가스의 규제 강화와 에너지 절약 규제 강화에 수반해 열교환기 내 냉매량 삭감과 성능향상을 목적으로 전열관(패스)의 세경관화와 다 패스화가 이루어지고 있다. 종래에 비해 패스 수가 증가한 것으로, 복수의 패스에 냉매를 적절히 분류하는 기액이상냉매 분류기술과 세경 전열관의 전열 촉진기술이 중요해지고 있다.

공조 열교환기의 고성능화를 실현하는 열유체 기술에 관한 미쓰비시전기의 대표적 연구성과로는 기액이상 냉매 분류기술에서는 냉매분류기의 가시화 계측기술, 분류 예측기술, 분류제어기술, 또 세경 전열관의 전열 촉진기술에서는 전열 계측기술이 있다.

냉매분류기의 가시화 계측기술은 고압 냉매의 유동현상 파악을 가능하게 해 저유량 조건에서 액냉매가 냉매분류기 상부까지 유동하지 않는 플러딩(Flooding)이 발생하고 있는 것을 밝혔다.

이 결과를 토대로 1차원 분류 예측 모델을 구축해, 여러 가지 사용조건에서 냉매분류기의 설계를 실현했다. 또한 가시화에 의한 기액이상류의 유동상태에서 냉매분류기의 지관을 주관에 삽입하는 새로운 구조를 채용함으로써 냉매 분류를 개선해 열교환기 성능을 약 10% 향상시켰다.

미쓰비시전기에서 지속적으로 개발을 진행시키고 있는 공조용 열교환기의 고성능화를 실현하는 열유체 기술은 기액이상 냉매 분류기술과 세경 전열관의 전열 촉진기술이다.

열교환기 기술동향

냉동공조기기는 주로 압축기, 열교환기(증발기·응축기), 팽창밸브 등의 냉매회로로 구성되어 있다. 회로에는 대체 프레온 냉매인 R410A 등 고압 유체를 유동시키고 열교환기에서 응축과 증발을 통해 주위 공기와 열교환을 실시함으로써 열의 이동을 실현한다. 이런 이유로 열교환기의 고성능화는 냉동공조기기 성능을 향상시키는데 있어서 아주 중요한 역할을 담당한다.

최근 유럽을 중심으로 한 온실효과가스의 규제 강화와 에너지 절약 규제의 강화에 수반해 열교환기 내의 냉매량 삭감과 성능향상을 목적으로 전열관(패스)의 세경관화가 이루어지고 있다. 이 때문에 종래에 비해 패스 수가 증가한 것으로 복수의 패스에 기액이상 상태의 냉매를 적절히 분류하는 기액이상 냉매 분류기술의 개발과 세경 전열관의 전열 촉진기술 개발이 중요해지고 있다.

기액이상 냉매 분류기술

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2020년 7월호 참조