KR100420511B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 특히 플라스틱으로 제조되어 증발기의 역할을 행하는 열교환기에 제상운전을 이루는 히터가 효과적으로 설치됨으로써, 제상운전에 소요되는 시간 및 전력을 절감할 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열교환기는 동일한 평면상에 좌우 방향으로 일정 횟수 왕복되어 배치됨과 아울러, 서로 평행한 다수의 평면상에 배열되어 냉매가 통과되면서 열 교환되는 유로를 형성하는 복수개의 냉매관과, 상기 냉매관과 교차되게 설치되어 발열작동을 행함으로써, 복사 및 대류 방식으로 제상운전을 이룰 수 있도록 하는 히터가 포함되어 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

열교환기 {A heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 특히 플라스틱으로 제조되어 증발기의 역할을 행하는 열교환기에 제상운전을 이루는 히터가 효과적으로 설치됨으로써, 제상운전에 소요되는 시간 및 전력을 절감할 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 전열매체가 열전도 효율이 높은 금속관 형태의 전열벽을 통해 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로 자동차용 응축기 및 공기 조화기나 냉각기기의 응축기, 증발기 등 열 교환이 필요한 제품에 사용된다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기가 도시된 사시도이다.

종래 기술에 의한 열교환기는 다수의 열(列)을 이루도록 설치되어 외부 공기와 열(熱) 교환을 이루는 냉매관(10)과, 상기 냉매관(10)이 실내 공기와 열(熱) 교환을 이루는 면적이 확대될 수 있도록 상기 냉매관(10)에 직교되게 설치되는 다수개의 핀(20)과, 열교환기가 증발기로 사용될 시에 냉매관(10)이 결빙되거나 성에가 생성되는 것을 방지할 수 있는 제상운전을 이룰 수 있도록 상기 냉매관(10) 및 핀(20)의 외면에 접합되는 히터(30)로 구성된다.

상기 냉매관(10)은 냉매관(10)을 흐르는 작동 유체가 좌우 방향으로 왕복되면서 상하 방향으로 이동되어 실내 공기와의 접촉 면적을 최대한 넓혀 열(熱) 교환 효율을 향상시킬 수 있도록 그 형상이 일정 횟수 좌우 방향으로 왕복되어 하나의 열(列)을 이루며, 이렇게 형성된 열(列)은 다수개가 나란히 배열된다.

아울러, 상기 냉매관(10)은 열 전도성이 높은 알루미늄 합금 등의 금속 재질로 이루어져 냉매관(10) 내부를 흐르는 작동 유체의 열 교환 효율을 높인다.

상기 핀(20)은 냉매관(10)과 실내 공기와의 열(熱) 교환 효율을 보다 증가시킬 수 있도록 패널 모양으로 형성되어 냉매관(10)에 교차되도록 다수개가 끼워지므로 열교환기와 실내 공기와의 열(熱) 교환 면적이 확대된다.

상기 히터(30)는 전원이 인가되면 열을 발산하는 히터코일이 좌우 방향으로다수회 왕복되어 상하 방향으로 평행하게 배치되고, 상기 냉매관(10) 및 핀(20)이 증발작동을 이룰 시에 결빙되거나 성에가 형성되는 것을 방지하는 제상운전을 이룰 수 있도록 상기 냉매관(10) 및 핀(20)의 전면 또는 후면에 접합된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 열교환기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 압축기나 펌프 등에 의해 열교환기 내부의 작동 유체가 순환되고, 송풍장치에 의해 강제 유동되거나 자연 대류에 의해 이동되는 외부 공기가 상기 냉매관(10) 및 핀(20)의 외면에 접촉되면서 열(熱) 교환이 이루어진다.

아울러, 상기 열교환기가 증발기로서, 실외에 설치될 시에는 동절기에 냉매관(10)이 동파되거나 성에가 생겨 열 교환 효율이 낮아지는 것을 방지하기 위해 상기 히터(30)에 전원이 인가되어 상기 냉매관(10) 및 핀(20)의 온도를 높이는 제상운전이 이루어진다.

그러나, 종래 기술에 의한 열교환기는 알루미늄 합금 등의 가격이 비싼 금속재질로 이루어지기 때문에 열 교환 효율은 높지만 성형성이 좋지 않아 초기 제작 시에 그 형상을 제작하기 어렵고, 작업시간 및 재료비의 소비가 많아 생산비용을 절감하기 어려운 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 플라스틱 등의 성형성이 좋고, 그 가격이 상대적으로 싼 재질로 제조되는 열교환기의 필요성이 대두되고 있으나, 상기 플라스틱 열교환기는 금속 재질의 열교환기와 비교하여 상대적으로 열 전도성이 낮기 때문에 동절기에 증발기로 사용될 때는 상기 냉매관(10) 및 핀(20)에 히터(30)가맞닿도록 설치하여 전도 작용에 의한 제상작업을 이루기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플라스틱 재질의 열교환기를 이루고, 복사 및 대류에 의한 열(熱) 교환을 이룰 수 있는 히터가 설치됨으로써, 열교환기의 제작이 용이해지고, 재료비가 감소되며, 복사 및 대류에 의한 열(熱) 교환을 이룰 수 있어 열교환기의 초기 제작 시에 소요되는 생산비용이 절감되면서 효과적인 제상운전 또한 이룰 수 있도록 한 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기가 도시된 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 열교환기가 도시된 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 열교환기의 히터가 도시된 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 냉매관 62 : 냉매공급헤더

64 : 냉매배출헤더 66 : 냉매통과헤더

70 : 히터 72 : 관통홀

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는 동일한 평면상에 좌우 방향으로 일정 횟수 왕복되어 배치됨과 아울러, 서로 평행한 다수의 평면상에 배열되어 냉매가 통과되면서 열 교환되는 유로를 형성하는 복수개의 냉매관과, 상기 냉매관과 교차되게 설치되어 발열작동을 행함으로써, 복사 및 대류 방식으로 제상운전을 이룰 수 있도록 하는 히터가 포함되어 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 열교환기의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 열교환기가 도시된 사시도이다.

본 발명에 따른 열교환기는 동일한 평면상에 좌우 방향으로 다수개가 배치됨과 아울러, 서로 평행한 다수의 평면상에 배치된 냉매관(50)과, 상기 냉매관(50)의 일 측에 설치되어 상기 냉매관(50)으로 냉매를 공급하거나 상기 냉매관(50)의 냉매를 배출시키는 냉매공급헤더(62) 및 냉매배출헤더(64)와, 상기 냉매관(50)의 다른 측에 설치되어 상기 냉매관(50)을 모두 연통시키는 냉매통과헤더(66)와, 열교환기가 증발기로 사용될 시에 냉매관이 결빙되거나 성에가 생성되는 것을 방지하는 제상운전을 이룰 수 있도록 상기 냉매관(50)에 직교되게 설치되는 히터(70)로 구성된다.

상기 냉매관(50)은 두 개의 열(列)로 배치되는데 전방에 위치된 냉매관(50)은 상기 냉매공급헤더(62)와 연결되고, 후방에 위치된 냉매관(50)은 상기 냉매배출헤더(64)와 연결된다.

상기 냉매공급헤더(62)와 냉매배출헤더(64)는 일체인 것으로 그 내측에 격벽이 설치되므로 열(熱) 교환되기 위하여 유입되는 냉매와 열(熱) 교환된 후에 유출되는 냉매가 섞이지 않도록 냉매공급헤더(62)와 냉매배출헤더(64)가 구획되며, 상기 냉매공급헤더(62)의 일 측에는 냉매유입관이 연결되고, 상기 냉매배출헤더의 일 측에는 냉매배출관이 연결된다.

아울러, 상기 냉매관(50) 및 헤더는 플라스틱 재질로 이루어지기 때문에 성형성이 우수하여 열교환기를 제작할 때에 그 제조가 용이하다.

도 3은 본 발명에 의한 열교환기의 히터가 도시된 사시도이다.

상기 히터(70)는 패널 모양으로 형성되어 다수개가 상기 냉매관(50)과 직교되도록 냉매관(50)에 설치되고, 상기 히터에 전원을 공급하는 전기장치 등이 그 일측에 장착된다.

상기 히터(70)는 상기 전기장치에 의해 전원이 공급되면 열을 발산하므로 전도에 의한 열 전달에 의존하지 않고, 복사 및 대류에 의해 상기 냉매관(50)에 열을 전달할 수 있어 열 전도성이 낮은 플라스틱 재질로 이루어진 열교환기에 제상작동이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.

아울러, 상기 히터(70)는 패널 모양으로 형성되고, 다수개의 관통홀(72)이 형성되어 상기 관통홀(72)을 관통하여 상기 냉매관(50)이 통과되도록 설치되기 때문에 공기와 접촉되는 면적이 넓어 용이하게 대류 작용에 의한 열 교환을 이룰 수 있고, 면으로부터 방사되는 열이 전자파 형태로 전해지는 복사 작용에 의해 열 전도성이 낮은 플라스틱 재질의 열교환기를 가열시켜 제상 작동을 이룰 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 열교환기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 압축기나 펌프 등에 의해 열교환기 내부의 작동 유체가 순환되고, 송풍장치에 의해 강제 유동되거나 자연 대류에 의해 이동되는 외부 공기가 상기 열교환기의 외면에 접촉되면서 열(熱) 교환이 이루어진다.

여기서, 상기 열교환기가 증발기로 사용되면 상기 냉매관(50) 내부에 상대적으로 온도가 낮은 작동 유체가 순환되고, 외부 공기로부터 열을 흡수하는 작동을 이루는데 동절기에는 이러한 열 교환을 반복적으로 이루면서 열교환기의 외벽에 성에가 생성되어 열 교환 효율을 낮아지거나 열교환기가 파손되는 경우를 방지하기위해 제상운전을 행한다.

이때, 상기 히터(70)에 전원이 인가되면 열이 방사되는 바, 대류 및 복사에 의해 열이 전달되기 때문에 열 전도성이 낮은 플라스틱 재질의 열교환기에도 용이하게 열이 전달되므로 효과적인 제상운전을 이룰 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 열교환기는 플라스틱 재질로 이루어지는 열교환기에 대류 및 복사에 의해 열 전달을 이룰 수 있도록 패널 모양의 히터가 다수개의 냉매관이 관통되도록 설치됨으로써, 열교환기를 제작하는 데 소요되는 재료비 및 제작시간을 절감할 수 있는 플라스틱 재질의 열교환기를 이룸과 동시에 열교환기의 효과적인 제상운전 또한 이룰 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 동일한 평면상에 좌우 방향으로 일정 횟수 왕복되어 배치됨과 아울러, 서로 평행한 다수의 평면상에 배열되어 냉매가 통과되면서 열 교환되는 유로를 형성하는 복수개의 냉매관과;

   상기 냉매관과 교차되게 설치되어 발열작동을 행함으로써, 복사 및 대류 방식으로 제상운전을 이룰 수 있도록 하는 히터가 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매관은 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터는 패널 모양으로 형성되어 상기 냉매관이 통과되는 다수개의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.