KR100529727B1 - 인너핀이 내장된 판형 콘덴서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인너핀이 내장된 원호형 튜브와 방열핀이 상호 적층되는 구조로 형성된 판형 콘덴서에 관한 것이다.

본 발명에 따른 콘덴서는, 냉매가 유입되는 유입관과, 냉매가 유출되는 유출관이 각각 형성되어 있는 상부 서포트와; 상기 유입된 냉매가 내부에 흐르도록 공간부가 형성되고, 내압성을 증가시키고 전열면적을 확대하기 위한 인너핀이 상기 공간부에 장착되는 적어도 하나 이상의 원호형 튜브와; 상기 원호형 튜브의 상, 하부면과 인접하여 설치되는 방열핀과; 상기 상부 서포트의 반대측면의 대응되는 위치에 설치되는 하부 서포트와; 상기 상부 서포트의 중심 부분에 장착되어 공기를 흡입하기 위한 블로워를 포함하여 구성되고; 상기 상부 서포트와 하부 서포트 사이에는 상기 원호형 튜브와 방열핀이 판 형태로 상호 적층되는 구조로 이루어지며, 그 중심부분에는 공기가 통과할 수 있는 공기통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

인너핀이 내장된 판형 콘덴서 {Plate type comdensor including inner fin}

본 발명은 콘덴서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인너핀이 내장된 원호형 튜브와 방열핀이 상호 적층되는 구조로 형성된 판형 콘덴서에 관한 것이다.

일반적으로 냉매 싸이클을 이용하는 에어컨은 압축기에서 압축된 냉매를 콘덴서에서 액화시킨 뒤 팽창밸브를 통해 증발기에서 다시 기화시켜 흡수되는 기화열에 의해 실내를 냉각시키는 장치이다.

도 1은 이러한 에어콘의 실외기로 사용되는 콘덴서를 도시한 것으로, 통상 평행 순환식이라 한다. 여기에는 양측이 막히고 다수의 구멍이 형성된 헤더 파이프(101)가 좌우에 각각 구비되고, 상기 헤더 파이프(101)에는 냉매가 유입되는 유입구(102)와 냉매가 유출되는 유출구(103)가 형성된다. 상기 헤더 파이프(101) 사이에는 다수의 튜브(104)가 구비되는데, 상기 튜브(104)는 헤더 파이프(101)에 형성된 다수의 구멍에 순서대로 삽입되게 된다. 그리고 튜브(104)와 튜브(104) 사이는 방열핀(105)이 구비되어, 상기 튜브(104)를 통하여 흐르는 고온고압의 증기냉매가 상기 방열핀(105)에 의해서 효과적인 열전달이 이루어지게 된다.

한편, 상기 헤더 파이프 내부에는 냉매 유입구에서 유입된 고온고압의 증기냉매가 저온저압의 액체냉매로 상태변화가 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위하여, 헤더 파이프 하부로 냉매의 흐름을 막아서 공간을 구분하는 배플(baffle, 미도시)이 적당한 위치에 설치된다. 따라서 비교적 상태변화가 덜 이루어져 증기상태인 냉매는 상기 배플에 의하여 더 이상 헤더 파이프 하부로 내려오지 못하고 점차 공간에 차이게 되면서 상부의 다수개의 튜브로 유입되게 된다. 이 때의 냉매는 비체적이 커서 상대적으로 더 많은 열교환이 필요하므로, 통과하는 튜브의 갯수는 그 다음 배플이 설치된 위치까지의 튜브의 갯수보다 더 많은 비율이 되도록 형성된다.

즉, 이와 같이 하여 상기 배플이 좌우 헤더 파이프상의 적정 위치에 적당한 숫자로 설치가 되어 상부의 고온고압의 증기냉매가 좌우 지그재그식으로 튜브를 통과하면서 저온저압의 액체냉매로 원활하게 상태변화가 이루어지도록 하고 있다.

도 2에는 상기 콘덴서에 사용되는 일반적인 콘덴서 튜브(104)가 단면으로 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 상기 콘덴서 튜브의 내부는 장방형 단면을 가지는 외부 케이싱(104a)의 내부에 복수개의 격벽(104b)이 설치되어 있어서, 상기 격벽(104b)에 의하여 내부의 관로가 복수개로 격실되어 있다. 이와 같은 콘덴서 튜브의 구성은, 압축기에서 전달되는 냉매의 고압에 견딜 수 있도록 설계 및 제작되어 진다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 콘덴서로는 열교환 능력을 높이는데 어느 정도의 한계가 있으며, 무엇보다 부피와 중량도 이에 비례적으로 증가하여야만 가능하다는 문제점이 나타난다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기존의 열교환기의 면적과 중량을 획기적으로 줄이면서도 열교환 능력이 우수한 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 고온고압의 증기냉매를 저온저압의 액체냉매로 원활하게 상태변화가 이루어질 수 있는 콘데서의 구조를 제공하는데도 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 콘덴서는, 냉매가 유입되는 유입관과, 냉매가 유출되는 유출관이 각각 형성되어 있는 상부 서포트와; 상기 유입된 냉매가 내부에 흐르도록 공간부가 형성되고, 내압성을 증가시키고 전열면적을 확대하기 위한 인너핀이 상기 공간부에 장착되는 적어도 하나 이상의 원호형 튜브와; 상기 원호형 튜브의 상, 하부면과 인접하여 설치되는 방열핀과; 상기 상부 서포트의 반대측면의 대응되는 위치에 설치되는 하부 서포트와; 상기 상부 서포트의 중심 부분에 장착되어 공기를 흡입하기 위한 블로워를 포함하여 구성되고; 상기 상부 서포트와 하부 서포트 사이에는 상기 원호형 튜브와 방열핀이 판 형태로 상호 적층되는 구조로 이루어지며, 그 중심부분에는 공기가 통과할 수 있는 공기통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 의하면, 상기 원호형 튜브는, 상부 튜브 플레이트와 하부 튜브 플레이트를 포함하여 이루어지며, 또한 상부 튜브 플레이트와 하부 튜브 플레이트에는 유입관과 유출관에 대응하는 위치에 각각 유입공과 유출공이 형성되어 이루어진다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 원호형 튜브의 내부 공간부에는 인너핀의 높이에 상당하는 높이를 가지는 적어도 한군데 이상의 배플을 더 포함하여 이루어지며, 상기 배플은 원호형 튜브의 내부를 적절한 비율로 구획하여 설치될 수가 있다.

이를 위하여, 본 발명에 의한 배플의 형상은 냉매의 흐름을 일부 가로막도록 하기 위하여 중앙부가 약간 트인 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘덴서에 대하여 첨부된 도면을 기초하면서 자세히 설명하고자 한다.

먼저, 도 3은 원호형 튜브(10)와 방열핀(20)이 판형태로 상호 적층되어 이루어진 콘덴서의 구조를 나타낸 것이다.

본 발명의 콘덴서는 종래의 평행 순환식의 사각형 형태와는 전혀 다른 원호형 형태를 취하고 있으며, 원호형 튜브(10)의 한 부분은 유입된 냉매가 360도 순환되지 못하도록 분리가 되어 있고, 그 중앙부는 공기통로로 사용되도록 하기 위하여 비어있는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 콘덴서는 냉매가 유입되는 유입관(50)과, 냉매가 유출되는 유출관(60)이 각각 형성되어 있는 상부 서포트(30)와, 그 반대측의 하부 서포트(40) 사이에 적어도 하나 이상의 원호형 튜브(10)와 방열핀(20)이 상호 교대로 적층되어 있다.

따라서, 압축기로부터 유입된 고온고압의 증기냉매가 상기 유입관(50)과 연통된 유입공을 통하여 원호형 튜브(10)의 내부로 유입이 되고, 이렇게 유입된 냉매는 인너핀이 설치된 상기 원호형 튜브(10)내를 통과하면서 타단측 유출공으로 빠져나가게 된다. 이때 유출공으로부터 빠져나오는 냉매는 방열핀(20)을 건너 그 다음단의 원호형 튜브(10)의 유입공으로 다시 유입이 되는데, 이는 내부에 별도로 설치된 연결관(미도시)을 통하여 이루어진다. 즉, 이렇게 하여 유입된 고온고압의 증기냉매는 적층된 원호형 튜브로만 계속 흐르게 되면서, 저온저압의 액체냉매로 상태변화가 이루어진다.

한편, 상부 서포트(30)의 일측에 설치된 유출관(60)은 도 3과 같이 상부 서포트(30)의 유입관(50)에 대응하는 일측에 설치될 수도 있으나, 필요에 따라 반대측 하부 서포트(40)에 설치될 수도 있다.

도 4는 상기 원호형 튜브의 내부 구조를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 원호형 튜브는 크게 상부 튜브 플레이트(70)와, 하부 튜브 플레이트(90)로 이루어지고, 상기 상부 튜브 플레이트(70)와 하부 튜브 플레이트(90) 사이 내부 공간부에는 내압성을 증가시키고 전열면적을 확대하기 위한 인너핀(80)이 내장이 된다. 그리고, 상부 튜브 플레이트(70)와 하부 튜브 플레이트(90)에는 상기 상부 서포트에 형성된 유입관과 유출관에 대응하는 위치에 각각 유입공(100a)과 유출공(100b)이 형성이 되어 있다.

즉, 상부 서포트의 유입관을 통하여 유입된 냉매는 연결관을 통하여 원호형 튜브내로 흘러 들어와 내부에 있는 인너핀(80)을 거쳐서 열교환이 일어난 후 유출공(100b)을 통하여 빠져나가게 된다. 한편, 유출공(100b)으로 통하여 빠져나간 냉매는 연결관을 통하여 바로 다음 단에 설치된 원호형 튜브의 유입공을 통하여 내부로 흘러들어 가게 되므로, 따라서 다음 단에서는 유입공(100a)과 유출공(100b)이 서로 바뀌게 됨을 알 수 있다.

본원 발명에서는 원호형 튜브 내부가 받는 높은 압력을 견디기 위하여, 고온의 노 내부에서 수행되는 브레이징에 의하여 인너핀(80)과 상부 튜브 플레이트(70) 및 하부 튜브 플레이트(90)의 접촉하는 표면이 융착에 의하여 일체화가 되도록 한다. 또한, 상기 인너핀(80)은 열전도에 의하여 보다 효율적으로 방열시키기 위하여, 일정한 간격을 가지고 반복되는 형상, 즉 산과 골이 서로 연속적으로 중첩되는 형상을 가지도록 하여 냉매와의 접촉 표면적을 최대화하고 있다. 따라서, 고온고압의 증기냉매가 상기 인너핀(80)과 접촉에 의하여 열교환이 보다 활발하게 일어나게 된다.

한편, 도 5는 상기 원호형 튜브와 방열핀이 상호 적층되게 형성된 콘덴서의 최종 조립 구조를 도시하고 있다.

본원 발명에서는 도시한 바와 같이 콘덴서의 일측에 블로워(120)가 설치되고, 그 반대측의 중심부분과 원호형 형태에서 끊어지는 부분에 형성되는 공기통로는 하부 서포트(40) 등에 의하여 각각 막혀지도록 하여 외부의 공기가 방열핀(20)을 거치지 않고 바로 흡입되는 것이 방지되게 된다(도면에서 점선부분은 하부 서포트 내부 형상을 도시한 것임). 이렇게 하여 콘덴서의 중심부분에 형성된 공기통로를 통하여 외부의 공기가 원주방향으로부터 중심으로 향해 흡입되므로, 그 통로에는 바로 방열핀이 형성되어 있어 원호형 튜브에 의해 전달된 높은 온도가 상기 방열핀(20)으로 유입되는 공기에 의해 식혀지게 된다. 즉, 유입시 고온고압의 증기냉매가 원호형 튜브 내부의 인너핀과, 상기 튜브 사이의 방열핀에 의해 열교환이 활발히 일어나게 되어 결국, 저온저압의 액체냉매로 상태 변화가 되게 된다.

한편, 블로워(120)는 후면의 모터(130)에 의해 구동이 되며, 필요에 따라 모터(130)의 회전방향을 반대로 할 경우, 반대로 공기를 콘덴서의 가장자리 부분으로 불어내도록 하여 상기 효과를 얻을 수도 있다. 여기서 상기 블로워(120)와 모터(130)는 콘덴서의 일측에 설치된다는 개념을 설명하기 위하여 그린 개략도이며, 실제 적용시에는 블로워(120)의 하우징에 의해 상기 콘덴서와 일체로 체결되도록 함은 물론이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 원호형 튜브의 내부에 설치될 배플(140)을 도시한 것이다. 여기서는 배플(140)의 설치 위치나 형상에 대한 이해를 돕기 위하여 인너핀의 구성은 생략한채 튜브의 하부 튜브 플레이트(90)를 중심으로 도시하고 있다. 본원 발명에 의하면, 상기 원호형 튜브의 내부 공간부에는 인너핀의 높이에 상당하는 높이를 가지는 적어도 한군데 이상의 배플(140)을 더 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 배플(140)은 냉매의 일부를 가로막도록 하기 위하여 중앙부가 일부 열린 형상으로 이루어진다. 한편, 인너핀은 상기 배플(140)이 설치된 위치를 기준으로 하여 절개되도록 하여 설치함으로써 최종 원호형 튜브의 내부 구조가 완성되게 된다.

이렇게 장착된 배플(140)에 의하여 튜브의 유입공을 통하여 내부로 유입된 냉매가 상기 배플(140)에 의하여 흐름에 지장을 받게 되고, 그 결과 상대적으로 머무는 시간이 길어짐에 따라, 인너핀과 열교환이 보다 더 활발히 일어나게 된다.

한편, 본원 발명에 의하면, 상기 배플(140)은 원호형 튜브의 내부를 적절한 비율로 구획하여 설치될 수도 있다. 도 6에서 도시한 바와 같이 압축기로부터 유입되는 경로에 따라서 최상단(a), 중간단(b), 최하단(c)의 3개층으로 원호형 튜브가 적층된 경우를 예를 들어 설명하면, 고온고압의 증기냉매가 바로 유입되는 최상단(a)에서 저온저압의 액체냉매로 바뀌는 하단으로 내려갈수록 내부의 배플(140) 갯수는 점차 늘려가는 비율로 설치하여, 상기 배플(140)에 의해 구획되는 면적의 비율을 적절히 조절될 수 있도록 한다.

즉, 고온고압의 증기냉매는 비체적이 크고, 많은 열교환이 필요로 하므로 최상단(a)의 원호형 튜브에서는, 원활하게 냉매가 흐르도록 배플(140)의 갯수가 적으면서도 상대적으로 큰 면적으로 구획되도록 하고, 중간단(b), 최하단(c)으로 내려가면서 점차 배플(140) 갯수를 늘려가면서 상대적으로 작은 면적으로 구획되도록 그 비율을 적절히 조절하면서 최적의 열교환 효율을 얻게 된다.

따라서, 유입된 고온고압의 증기냉매가 각각의 원호형 튜브를 거치고, 또한 그 내부를 적절히 구획하는 배플(140)에 의하여 열교환이 보다 효율적으로 이루어지게 되어, 최종적으로 저온저압의 액체냉매로 원활하게 상태변화가 이루어지도록 하고 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 보다 더 큰 방열효과를 얻기 위해서는 상기 원호형 튜브와 그 사이에 설치되는 방열핀의 적층 갯수만 늘려가면 되므로 전체적으로 컴팩트한 형상으로 구성할 수가 있다는 장점이 있게 된다. 또한, 콘덴서와 블로워 하우징 사이에 기밀이 유지되도록 할 경우, 상기 블로워에 의해 흡인되는 공기가 모두 콘덴서로부터 유입(회전방향이 반대인 경우에는 모두 콘데서쪽으로 유출)되게 되므로 방열효과측면에서도 상당히 유리하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 원호형 튜브와 방열핀이 상호 적층되는 구조로 이루어진 콘덴서는 에어콘의 실외기로써 적용될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 단순히 적층되는 갯수를 점차 늘리는 것만으로도 뛰어난 방열효과를 얻을 수가 있게 된다. 그리고 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게된다.

우선, 종래 평행 순환식 콘덴서와는 달리 더 큰 방열효과를 얻기 위해서는 상기 원호형 튜브와 그 사이에 설치되는 방열핀의 적층 갯수만 점차 늘려가면 되므로 전체적으로 컴팩트한 형상으로 구성할 수가 있다. 따라서, 중량이 가볍고 부피가 작아서 차지하는 공간이 상대적으로 적어도 된다는 장점이 예상된다.

또한, 배플을 이용하여 원호형 튜브 내부의 면적을 적절한 비율로 구획함으로써 냉매의 상태변화가 원활하게 이루어져 방열효율이 높아지게 되고, 그 결과 열교환 능력이 뛰어나 기존 열교환기 면적을 반이하로 줄일 수가 있다.

따라서, 본 발명에 의한 콘덴서를 사용할 경우 에어컨의 냉각효율이 향상되므로 종래의 제품에 비해 제품의 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 평행 순환식 콘덴서의 개략도

도 2은 종래의 평행 순환식 콘덴서 튜브의 단면도

도 3는 본 발명에 따른 콘덴서에서 원호형 튜브와 방열핀이 판형태로 상호 적층된 구조를 도시한 개략도

도 4는 본 발명에 따른 콘덴서에서 인너핀이 내장된 원호형 튜브의 분리사시도

도 5는 본 발명에 따른 콘덴서의 분리사시도

도 6는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 원호형 튜브의 내부에 설치될 배플을 도시한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10....원호형 튜브 20....방열핀

30....상부 서포트 40....하부 서포트

50....냉매 유입관 60....냉매 유출관

70....상부 튜브 플레이트 80....인너핀

90....하부 튜브 플레이트

100a...유입공 100b...유출공

120...블로워 130...모터

140...배플(baffle)

Claims (7)

1. 냉매가 유입되는 유입관(50)과, 냉매가 유출되는 유출관(60)이 각각 형성되어 있는 상부 서포트(30)와;

   상기 유입된 냉매가 내부에 흐르도록 공간부가 형성되고, 내압성을 증가시키고 전열면적을 확대하기 위한 인너핀(80)이 상기 공간부에 장착되는 적어도 하나 이상의 원호형 튜브(10)와;

   상기 원호형 튜브(10)의 상, 하부면과 인접하여 설치되는 방열핀(20)과;

   상기 상부 서포트(30)의 반대측면의 대응되는 위치에 설치되는 하부 서포트(40)와;

   상기 상부 서포트(30)의 중심 부분에 장착되어 공기를 흡입하기 위한 블로워(120); 그리고

   상기 원호형 튜브(10)의 내부 공간부에서 인너핀(80)의 높이에 상당하는 높이를 가지고 설치되고, 냉매의 일부를 가로막는 배플(140)을 포함하고;

   상기 상부 서포트(30)와 하부 서포트(40) 사이에는 상기 원호형 튜브(10)와 방열핀(20)이 판 형태로 상호 적층되는 구조로 이루어지며, 그 중심부분에는 공기가 통과할 수 있는 공기통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인너핀이 내장된 판형 콘덴서.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 배플(140)은 냉매의 일부를 가로막도록 하기 위하여 중앙부가 일정 부분 열린 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인너핀이 내장된 판형 콘덴서.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 배플(140)은 원호형 튜브(10)의 내부를 적절한 비율로 구획하여 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 인너핀이 내장된 판형 콘덴서.