KR100945176B1 - 내부 열교환기 - Google Patents

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KR100945176B1
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Abstract

본 발명은 내부열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화탄소(CO2)를 냉매로 하는 냉매시스템에서 가스쿨러 출구측 냉매와 증발기 출구측 냉매를 상호 열교환시켜 냉방 성능을 향상시키도록 하는 내부열교환기에 관한 것이다.
이에 본 발명은 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(113)(213)(313)을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽(113)(213)(313)간을 연결하는 브릿지(115)(215)(315)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(111,211,311)(112,212,312)가 구획되게 형성되고, 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(111,211,311)(112,212,312)로 각각 구획되어 유동되도록 상기 최내측의 격벽(113)(213)(313)에 구획벽(114)(214)(314)이 형성된 열교환기 몸체(110)(210)(310); 상기 열교환기 몸체(110)(210)(310)의 개방된 양측에 각각 설치되는 제 1,2 엔드 플레이트(120,220,330)(130,230,340); 상기 제 1,2 냉매유로(111,211,311)(112,212,312)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입/배출될 수 있도록 입,출구수단(101)(201)(301)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020030018739
내부열교환기, 냉매, 이산환탄소, 냉매유로, 증발기, 가스쿨러

Description

내부 열교환기{Internal heat exchanger}
도 1은 종래의 일반적인 내부열교환기를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기를 나타내는 분해 사시도,
도 3은 도 2에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도,
도 4는 도 2에서의 A-A선 단면도,
도 5는 도 2에서 엔드플레이트와 입출구파이프를 결합하는 일예를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도,
도 7은 도 6에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도,
도 8은 도 6에서의 B-B선 단면도,
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도,
도 10은 도 9에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도,
도 11은 도 9에서의 C-C선 단면도,
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분 해 사시도,
도 13은 도 12에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도,
도 14는 도 12에서의 D-D선 단면도,
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도,
도 16은 도 15에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도,
도 17은 도 15에서의 E-E선 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100,200,300,400: 내부열교환기 101,201,301: 입,출구수단
110,210,310,410: 열교환기 몸체 111,211,311,411: 제 1 냉매유로
112,212,312,412: 제 2 냉매유로 113,213,313,413: 격벽
114,214,314: 구획벽 115,215,315,414,415: 브릿지
116,216,317,416: 제 1 냉매입구 116a,216a,317a,416a: 제 1 냉매출구
117,217,318: 제 2 냉매입구 117a,217a,318a: 제 2 냉매출구
218,316: 제 1 돌출부 218a,316a: 제 2 돌출부
120,220,330,420: 제 1 엔드플레이트 121: 제 1 냉매유입공
122,421: 제 2 냉매유입공 130,230,340,430: 제 2 엔드플레이트
131: 제 1 냉매배출공 132,431: 제 2 냉매배출공
140,142,240,242,350,352,460,462: 입구파이프
141,143,241,243,351,353,461,463: 출구파이프
150: 제 1 플랜지 151; 제 2 플랜지
152: 볼트 153: O-링
319: 제 1 냉매유입구 319a: 제 1 냉매배출구
320: 제 2 냉매유입구 320a: 제 2 냉매배출구
321,321a,322,322a: 관통공 323: 제 1 냉매유동로
323a: 제 2 냉매유동로 324: 밀폐부재
440: 제 1 엔드캡 441, 451: 공간부
442: 유입포트 450: 제 2 엔드캡
452: 배출포트
본 발명은 내부열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화탄소(CO2)를 냉매로 하는 냉매시스템에서 가스쿨러 출구측 냉매와 증발기 출구측 냉매를 상호 열교환시켜 냉방 성능을 향상시키도록 하는 내부열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 프레온가스로 불리는 CFC냉매는 오존층을 파괴하는 것으로 알려져 국내외적으로 환경문제로 대두되고 있고, 이를 최소화할 수 있는 새로운 대체 냉매를 선진국을 중심으로 개발하여 가전제품에 적용하고 있다.
상기와 같은 대체 냉매중에 이산화탄소(CO2)는 우수한 안정성, 무취, 무독, 비부식성, 비연소, 비폭발성의 물질로서 윤활유와 양호한 상용성을 가지고 있고, 다른 냉매에 비해 가스의 비체적이 작아서 소형 에어컨 시스템 제작이 용이한 장점이 있다.
또한, 이산화탄소의 가장 큰 특징으로는 높은 증기압력과 낮은 임계온도를 가지는 것이다.
상기의 높은 증기압력과 낮은 임계온도를 가지는 특성에 의해 이산화탄소 냉매시스템에서는 임계압력보다 낮은 압력에서 열을 흡수하고, 임계압력보다 높은(초임계상태) 압력에서 열을 방출하는 초임계싸이클을 구성하며, 주요 구성요소로는 압축기, 가스 쿨러, 내부열교환기, 팽창밸브, 증발기 등으로 이루어져 있다.
상기 싸이클의 효율은 가스쿨러 영역의 제어에 의해 영향을 받으므로 가스쿨러 출구냉매의 온도 및 압력을 감지하여 교축시의 냉매유량을 제어하는 것이 필요하며, 일반적으로 최적의 성적계수를 갖기 위해서는 가스쿨러 출구 냉매의 온도를 최대한 낮게 해야 하므로 가스쿨러 출구측 냉매와 증발기 출구측 냉매를 상호 열교환시켜 주는 내부열교환기가 필수적으로 필요하다.
이러한 종래의 내부열교환기(1)의 일예로 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기 형태의 케이스(2)으로 이루어지며, 상기 케이스(2)에는 증발기로부터의 냉매가 유입 및 배출되는 유입구(3)와 배출구(4)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 케이스(2) 내에는 가스쿨러로부터의 냉매가 통과하는 열전도성 코일도관(5)이 수용되도록 구성되어 있다.
따라서, 상기 증발기로부터 배출되는 냉매와 상기 가스쿨러로부터 배출되는 냉매가 상기 케이스(2) 내에서 상호 열교환을 하게 되는 것이다.
그리하여, 가스쿨러에서 배출된 냉매는 증발기에서 배출된 냉매에 열을 발산하여 냉각되고, 냉각된 냉매는 완전한 액체상태가 되어 팽창밸브로 유입되어 팽창밸브의 오작동을 방지하고 에어컨 시스템이 불안정해지는 문제를 예방하게 된다.
또한, 증발기에서 증발된 냉매는 가스쿨러에서 배출된 냉매와 상호 열교환에 의해 재차 가열되어 건도가 향상된 상태로 압축기로 유입됨으로써 압축기의 수명을 연장할 수 있음과 아울러 에어컨의 냉방성능을 향상시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 구조의 종래 내부열교환기(1)는 열교환 효율이 좋지않아 열교환 효율을 높이기 위해 내부열교환기(1)의 크기를 크게 제작하게 되는데, 이에 따라 중량이 증가하게 됨과 아울러 그 구조도 복잡해지는 문제점이 있으며, 내압성에도 취약한 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열교환기 몸체 내부에 다수의 격벽을 사이에 두고 동심원으로 되는 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로가 상호 교번적으로 형성되어 상기 제 1,2 냉매유로를 흐르는 동종 또는 이종의 냉매가 격벽을 통해 서로 열교환을 하도록 함으로써, 내부열교환기의 구조가 간단하고 소형화가 가능하여 무게를 감소함과 아울러 내압성과 열교환 효율이 향상되는 내부열교환기를 제공하는데 있다.
또한, 상기 내부열교환기에 연결되는 입출구 파이프의 위치를 자유자재로 설치할 수 있는 내부열교환기를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽간을 연결하는 브릿지에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로가 구획되게 형성되고, 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로로 각각 구획되어 유동되도록 상기 최내측의 격벽에 구획벽이 형성된 열교환기 몸체; 상기 열교환기 몸체의 개방된 양측에 각각 설치되는 제 1,2 엔드 플레이트; 상기 제 1,2 냉매유로의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입/배출될 수 있도록 입,출구수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽간을 연결하는 브릿지에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로로 이루어진 열교환기 몸체; 상기 제 1 냉매유로의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매가 유입/배출될 수 있도록 제 1 냉매유로를 연통시키고 제 2 냉매유로와는 폐쇄되게 형성된 제 1 냉매 입,출구; 상기 열교환기 몸체의 개방된 일측에 설치되며, 제 2 냉매가 상기 제 2 냉매유로로 유입되도록 제 2 냉매 유입공이 형성되는 제 1 엔드 플레이트; 상기 열교환기 몸체의 개방된 타측에 설치되며, 상기 제 2 냉매유로를 통과한 제 2 냉매가 배출되는 제 2 냉매 배출공이 형성되는 제 2 엔드 플레이트; 상기 제 1 엔드 플레이트의 외측에 설치되어 상기 제 2 냉매 유입공으로 제 2 냉매가 각각 유입될 수 있도록 내부에 공간부를 가짐과 아울러 일측은 개방되고 타측면은 유입포트가 형성된 제 1 엔드캡; 상기 제 2 엔드 플레이트의 외측에 설치되어 제 2 냉매 배출공으로부터 배출되는 제 2 냉매가 외부로 배출될 수 있도록 내부에 공간부를 가짐과 아울러 일측은 개방되고 타측면은 배출포트가 형성된 제 2 엔드캡으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 종래와 동일한 부분에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도이며, 도 4는 도 2에서의 A-A선 단면도, 도 5는 도 2에서 엔드플레이트와 입출구파이프를 결합하는 일예를 나타내는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 내부열교환기(100)는 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(113)을 사이에 두고 형성됨과 아울러 상기 격벽(113)간을 연결하는 브릿지(115)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(111)(112)가 구획되게 형성되고, 상기 제 1,2 냉매유로(111)(112)로 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 각각 구획되어 유동하도록 상기 최내측의 격벽(113)에 구획벽(114)이 길이방향으로 형성되는 열교환기 몸체(110)가 구비된다.
여기서, 상기 열교환기 몸체(110)는 압출공정에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 열교환기 몸체(110)의 개방된 양측에는 각각 제 1,2 엔드 플레이트(120)(130)가 설치된다.
그리고, 상기 제 1,2 냉매유로(111)(112)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입되고 배출될 수 있도록 입,출구수단(101)이 구비된다.
상기 입,출구수단(101)은 상기 제 1 냉매유로(111)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매가 유입/배출될 수 있도록 상기 일측 브릿지(115)의 양끝단부에 상기 분할된 제 1 냉매유로(111)를 연통시키고 제 2 냉매유로(112)와는 폐쇄되게 일정한 깊이로 형성되는 제 1 냉매 입,출구(116)(116a)와, 상기 제 2 냉매유로(112)의 분할된 양측 유로 모두에 제 2 냉매가 유입/배출될 수 있도록 상기 타측 브릿지(115)의 양끝단부에 상기 분할된 제 2 냉매유로(112)를 연통시키고 제 1냉매유로(111)와는 폐쇄되게 일정한 깊이로 형성되는 제 2 냉매 입,출구(117)(117a)가 구비된다.
또한, 상기 제 1 엔드플레이트(120)에는 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매가 상기 제 1 냉매유로(111)와 제 2 냉매유로(112)로 각각 유입될 수 있도록 제 1,2 냉매 유입공(121)(122)이 형성되고, 상기 제 2 엔드플레이트(130)에는 상기 제 1 냉매유로(111)와 제 2 냉매유로(112)를 경유한 각각의 제 1 냉매와 제 2 냉매가 배출될 수 있도록 제 1,2 냉매 배출공(131)(132)이 형성되어 구성된다.
그리고, 상기 제 1,2 엔드플레이트(120)(130)의 각 냉매유입공(121)(122)과 냉매배출공(131)(132)에는 각 냉매가 유동할 수 있도록 별도의 입,출구파이프(140)(141)(142)(143)가 일체로 또는 분리형으로 구비되게 된다.
도 5는 상기 제 1,2 엔드플레이트와 입,출구파이프를 결합하는 일예를 도시한 것으로써, 제 1,2 엔드플레이트(120)(130)에 제 1 플랜지(150)가 일체로 또는 분리형으로 구비되고 상기 입,출구파이프(140)(141)(142)(143)의 단부에는 상기 제 1 플랜지(150)와 볼트(152) 등으로 결합되도록 제 2 플랜지(151)가 조립되어 있다.
아울러 상기 제 1,2 플랜지(150)(151) 사이에는 O-링(153)이 개재되어 기밀이 유지되게 된다.
따라서, 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매는 상기 입구파이프(140)(142)를 따라 흐르면서 상기 제 1 엔드플레이트(120)의 각 냉매유입공(121)(122)을 통해 상기 열교환기 몸체(110)의 제 1 냉매입구(116)와 제 2 냉매입구(117)측으로 각각 유입된다.
계속해서 상기 제 1 냉매는 양측으로 분할되어 있는 제 1 냉매유로(111)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 2 엔드플레이트(130)의 제 1 냉매배출공(131)을 통해 출구파이프(141)로 배출되게 된다.
제 2 냉매는 양측으로 분할되어 있는 제 2 냉매유로(112)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 2 엔드플레이트(130)의 제 2 냉매배출공(132)을 통해 출구파이프(143)로 배출되는 것이다.
이와 같이, 상기 다수의 격벽(113)을 사이에 두고 교번적으로 배열되는 동심원의 제 1 냉매유로(111)와 제 2 냉매유로(112)는 상기 제 1,2 냉매가 흐르면서 상기 격벽(113)을 통해 상호 열교환을 하게 되는 것이다.
즉, 상기 제 1,2 냉매는 상기 다수의 격벽(113)과 접촉하면서 흐르게 되는데, 상기 다수의 격벽(113)이 동심원으로 이루어져 제 1,2 냉매가 상호 접촉할 수 있는 면적이 최대로 증가되어 열교환 효율이 그만큼 향상되는 것이다.
그리고, 상기와 같이 제 1,2 냉매가 상호 열교환되는 면적이 증가됨으로써 열교환 성능이 높아지게 되어 열교환 효율은 그대로 유지하면서 상기 열교환기 몸체(110)를 소형화하여 제작할 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도이며, 도 8은 도 6에서의 B-B선 단면도로써, 상기한 제 1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 상기 내부열교환기(200)는 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(213)을 사이에 두고 형성됨과 아울러 상기 격벽(213)간을 연결하는 브릿지(215)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(211)(212)가 구획되게 형성되고, 상기 제 1,2 냉매유로(211)(212)로 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 각각 구획되어 유동하도록 상기 최내측의 격벽(213)에 구획벽(214)이 길이방향으로 형성되는 열교환기 몸체(210)가 구비된다.
또한, 상기 열교환기 몸체(210)의 개방된 양측에는 각각 제 1,2 엔드 플레이트(220)(230)가 설치된다.
그리고, 상기 제 1,2 냉매유로(211)(212)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입되고 배출될 수 있도록 입,출구수단(201)이 구비된다.
상기 입,출구수단(201)은 상기 열교환기 몸체(210)의 외주면에 상기 양측의 브릿지(215)를 따라 제 1,2 돌출부(218)(218a)가 더 형성된다.
그리고, 상기 제 1 돌출부(218)에 서로 일정간격 이격되어 관통됨과 아울러 상기 제 1 냉매유로(211)를 연통시키고 제 2 냉매유로(212)와는 폐쇄되게 제 1 냉매 입,출구(216)(216a)가 형성되며, 상기 제 2 돌출부(218a)에 서로 일정간격 이격되어 관통됨과 아울러 상기 제 2 냉매유로(212)를 연통시키고 제 1 냉매유로(211)와는 폐쇄되게 제 2 냉매 입,출구(217)(217a)가 형성된다.
또한, 상기 열교환기 몸체(210)의 개방된 양측은 상기 제 1,2 엔드 플레이트(220)(230)를 폐쇄형으로 형성하여 밀폐하게 된다.
그리고, 상기 제 1,2 냉매입구(216)(217)에는 입구파이프(240)(242)가 각각 연결 결합되고 제 1,2 냉매출구(216a)(217a)에는 출구파이프(241)(243)가 각각 연결 결합된다.
따라서, 상기 제 1 냉매는 상기 입구파이프(240)를 따라 흐르면서 상기 제 1 냉매입구(216)측으로 유입되고 계속해서 양측으로 분할되어 있는 상기 제 1 냉매유로(211)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 1 냉매출구(216a)측을 통해 출구파이프(241)로 배출되게 된다.
제 2 냉매는 상기 입구파이프(242)를 따라 흐르면서 상기 제 2 냉매입구(217)측으로 유입되고 계속해서 양측으로 분할되어 있는 상기 제 2 냉매유로(212)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 2 냉매출구(217a)측을 통해 출구파이프(243)로 배출되게 되는 것이다.
그리고, 제 2 실시예에서는 상기 제 1 실시예와 입,출구파이프(240)(241)(242)(243)의 위치를 다르게 한 것이며, 내부열교환기(200)의 설치장소 또는 주변장치의 배치여부에 따라 상기 입,출구파이프(240)(241)(242)(243)를 변경 설치하는 일예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도이고, 도 10은 도 9에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도이며, 도 11은 도 9에서의 C-C선 단면도로써, 상기한 실시예들과 다른 구성에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 상기 내부열교환기(300)는 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(313)을 사이에 두고 형성됨과 아울러 상기 격벽(313)간을 연결하는 브릿지(315)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(311)(312)가 구획되게 형성되고, 상기 제 1,2 냉매유로(311)(312)로 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 각각 구획되어 유동하도록 상기 최내측의 격벽(313)에 구획벽(314)이 길이방향으로 형성되는 열교환기 몸체(310)가 구비된다.
또한, 상기 열교환기 몸체(310)의 개방된 양측에는 각각 제 1,2 엔드 플레이트(330)(340)가 설치된다.
그리고, 상기 제 1,2 냉매유로(311)(312)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입되고 배출될 수 있도록 입,출구수단(301)이 구비된다.
상기 입,출구수단(301)은 상기 열교환기 몸체(310)의 외주면에 상기 양측의 브릿지(315)를 따라 내부가 길이방향으로 관통되는 제 1,2 냉매유동로(323)(323a)가 형성된 제 1,2 돌출부(316)(316a)가 형성된다.
그리고, 서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 제 1 돌출부(316)를 관통하여 상기 분할된 제 1 냉매유로(311)를 연통시키고 제 2 냉매유로(312)와는 폐쇄되게 제 1 냉매 입,출구(317)(317a)가 형성된다.
또한, 상기 제 1 냉매 입,출구(317)(317a)의 형성에 의해 그 수직선상의 제 1 돌출부(316) 외측면에 관통공(321)(321a)이 형성된다.
그리고, 서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 제 2 돌출부(316a)를 관통하여 상기 분할된 제 2 냉매유로(312)를 연통시키고 제 1 냉매유로(311)와는 폐쇄되게 제 2 냉매 입,출구(318)(318a)가 형성된다.
또한, 상기 제 2 냉매 입,출구(318)(318a)의 형성에 의해 그 수직선상의 제 2 돌출부(316a) 외측면에 관통공(322)(322a)이 형성된다.
아울러, 상기 관통공(321)(321a)(322)(322a)은 밀폐부재(324)로 밀폐되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 관통공(321)(321a)(322)(322a)으로부터 각각 일정간격 이격되어 상기 제 1,2 냉매가 유입/배출되도록 상기 제 1,2 돌출부(316)(316a)의 외측면에 제 1,2 냉매유입구(319)(320) 및 배출구(319a)(320a)가 형성된다.
또한, 상기 제 1,2 냉매유입구(319)(320)로 유입되는 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(311)(312)를 통과한 후 상기 제 1,2 냉매배출구(319a)(320a)로 배출될 수 있도록 상기 제 1,2 냉매유동로(323)(323a)의 내측에 유입되는 냉매와 배출되는 냉매를 구획하는 배플(325)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 열교환기 몸체(310)의 개방된 양측에는 제 1,2 엔드 플레이트(330)(340)를 설치하되 폐쇄형으로 형성하여 밀폐하게 된다.
또한, 상기 제 1,2 냉매유입구(319)(320)에는 입구파이프(350)(352)가 각각 연결 결합되고 제 1,2 냉매배출구(319a)(320a)에는 출구파이프(351)(353)가 각각 연결 결합된다.
따라서, 상기 제 1 냉매는 상기 입구파이프(350)를 따라 흐르면서 상기 제 1 냉매유입구(319)측으로 유입되어 상기 제 1 냉매 유동로(323)를 따라 유동하면서 상기 제 1 냉매입구(317)측으로 유입되고 계속해서 양측으로 분할되어 있는 상기 제 1 냉매유로(311)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 1 냉매출구(317a)를 통과한 후 상기 제 1 냉매유동로(323)를 따라 유동하면서 상기 제 1 냉매배출구(319a)를 통해 출구파이프(351)로 배출된다.
제 2 냉매는 상기 입구파이프(352)를 따라 흐르면서 상기 제 2 냉매유입구(320)측으로 유입되어 상기 제 2 냉매 유동로(323a)를 따라 유동하면서 상기 제 2 냉매입구(318)측으로 유입되고 계속해서 양측으로 분할되어 있는 상기 제 2 냉매유로(312)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 2 냉매출구(318a)를 통과한 후 상기 제 2 냉매유동로(323a)를 따라 유동하면서 상기 제 2 냉매배출구(320a)를 통해 출구파이프(353)로 배출된다.
이러한, 상기 제 3 실시예에서는 상기 입,출구파이프(350)(351)(352)(353)와 연결 결합되는 상기 제 1,2 냉매유입구(319)(320) 및 배출구(319a)(320a)를 상기 제 1,2 돌출부(316)(316a)의 다양한 위치에 형성할 수 있기 때문에 상기 입,출구파이프(350)(351)(352)(353)의 위치를 자유자재로 설치할 수 있는 것이다.
따라서, 상기 내부열교환기(300)의 설치를 상기한 제 1,2 실시예 보다는 더욱 원활하게 할 수 있으며, 설치장소의 구애도 덜 받게 되는 것이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도이고, 도 13은 도 12에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도이며, 도 14는 도 12에서의 D-D선 단면도로써, 상기한 실시예들과 다른 구성에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 상기 내부열교환기(400)는 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(413)을 사이에 두고 형성됨과 아울러 상기 격벽(413)간을 연결하는 브릿지(414)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(411)(412)로 이루어진 열교환기 몸체(410)가 구비된다.
여기서, 상기 제 2 냉매유로(412)는 상기 격벽(413)간을 연결하는 다수의 브릿지(415)에 의해 길이방향으로 형성된 다수의 유로를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1 냉매유로(411)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매가 유입/배출될 수 있도록 제 1 냉매유로(411)를 연통시키고 제 2 냉매유로(412)와는 폐쇄되게 제 1 냉매 입,출구(416)(416a)가 형성된다.
그리고, 상기 열교환기 몸체(410)의 개방된 일측에는 상기 제 1 냉매유로(411)의 개방된 일측을 폐쇄함과 아울러 상기 제 2 냉매가 상기 다수의 유로로 분할된 제 2 냉매유로(412)로 각각 유입되도록 상기 제 2 냉매유로(412)와 대응되는 형상의 제 2 냉매 유입공(421)이 형성된 제 1 엔드 플레이트(420)가 설치된다.
또한, 상기 열교환기 몸체(410)의 개방된 타측에는 상기 제 1 냉매유로(411)의 개방된 타측을 폐쇄함과 아울러 상기 제 2 냉매유로(412)를 통과한 제 2 냉매가 배출될 수 있도록 제 2 냉매 배출공(431)이 형성된 제 2 엔드 플레이트(430)가 설치된다.
그리고, 상기 제 1 엔드 플레이트(420)의 외측에는 상기 제 2 냉매 유입공(421)으로 제 2 냉매가 각각 유입될 수 있도록 내부에 공간부(441)를 가짐과 아울러 일측은 개방되고 타측면은 입구파이프(462)와 연결되는 유입포트(442)가 형성된 제 1 엔드캡(440)이 설치된다.
아울러, 상기 제 2 엔드 플레이트(430)의 외측에는 상기 제 2 냉매 배출공(431)으로부터 배출되는 제 2 냉매가 외부로 배출될 수 있도록 내부에 공간부(451)를 가짐과 아울러 일측은 개방되고 타측면은 출구파이프(463)와 연결되는 배출포트(452)가 형성된 제 2 엔드캡(450)이 설치된다.
그리고, 상기 제 1 냉매 입구(416)와 유입포트(442)에는 입구파이프(460)(462)가 각각 연결 결합되고, 상기 제 1 냉매 출구(416a)와 배출포트(452)에는 출구파이프(461)(463)가 각각 연결 결합되는 것이다.
여기서, 상기 열교환기 몸체(410)에 형성되는 제 1 냉매 입,출구(416)(416a)는 일정한 거리로 이격되어 서로 같은 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제 1 냉매는 상기 입구파이프(460)를 따라 흐르면서 상기 제 1 냉매입구(416)측으로 유입되고 계속해서 양측으로 분할되어 있는 상기 제 1 냉매유로(411)에 고루 분배되어 이를 따라 흐르면서 상기 제 1 냉매출구(416a)측을 통해 출구파이프(461)로 배출되게 된다.
제 2 냉매는 상기 입구파이프(462)를 따라 흐르면서 상기 유입포트(442)를 통해 상기 제 1 엔드캡(440)의 공간부(441)로 유입되어 일시 충전되고 계속해서 상기 제 1 엔드플레이트(420)의 제 2 냉매유입공(421)을 통과하여 상기 제 2 냉매유로(412)를 따라 흐르면서 상기 제 2 엔드플레이트(430)의 제 2 냉매배출공(431)을 통과한 후 상기 제 2 엔드캡(450)의 공간부(451)에 일시 충전되고 나서 최종적으로 상기 배출포트(452)를 통해 출구파이프(463)로 배출되는 것이다.
이러한, 상기 제 4 실시예에서는 상기 제 2 냉매유로(412)가 다수의 브릿지(415)에 의해 길이방향으로 다수의 유로를 가지도록 형성됨으로써 동심원으로 이루어진 유로(412) 전체에 제 2 냉매가 고루 분배되어 흐르기 때문에 상기 제 1 냉매유로(411)를 흐르는 제 1 냉매와 열교환 효율이 더욱 증대되는 것이다.
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 이중유로를 갖는 내부열교환기의 분해 사시도이고, 도 16은 도 15에서의 내부열교환기 몸체를 나타내는 정면도이며, 도 17은 도 15에서의 E-E선 단면도로써, 상기한 제 4 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 상기 제 4 실시예와 전체적인 구성이 동일하며, 단지 상기 제 1 냉매유로(411)와 연통되고 제 2 냉매유로(412)와는 폐쇄되게 형성되는 상기 제 1 냉매 입,출구(416)(416a)가 상기 열교환기 몸체(410)에서 서로 반대 방향으로 형성된 것이다.
이는 내부열교환기(400)의 설치위치 또는 주변장치 들에 따라 입,출구파이프(460)(461)(462)(463)의 위치가 가변되기 때문에 이에 대응하기 위함이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소용 내부열교환기는, 원형으로 이루어진 열교환기 몸체(110)(210)(310)(410) 내부에 다수의 격벽(113)(213)(313)(413)을 사이에 두고 동심원으로 되는 제 1 냉매유로(111)(211)(311)(411)와 제 2 냉매유로(112)(212)(312)(412)가 상호 교번적으로 형성되어 상기 제 1,2 냉매유로(111,211,311,411)(112,212,312,412)를 흐르는 제 1,2 냉매가 격벽(113)(213)(313)(413)을 통해 서로 열교환을 하도록 한 것이다.
그리고, 상기 격벽(113)(213)(313)(413)을 사이에 두고 교번적으로 흐르는 제 1,2 냉매는 상기 격벽(113)(213)(313)(413)과의 접촉 면적이 증대되어 상기 제 1,2 냉매간의 열교환 효율이 더욱 향상 되는 것이다.
아울러, 상기 다수의 격벽(113)(213)(313)(413)을 연결하는 브릿지(115)(215)(315)(414)(415)에 의해 내압성도 더욱 향상되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 내부열교환기(100)(200)(300)(400) 내부에 형성된 제 1,2 냉매유로(111,211,311,411)(112,212,312,412)에 동종 또는 이종의 냉매가 흐르면서 서로 열교환되는 것에 대해서만 설명하였지만, 냉매 이외에도 다른 동종 또는 이종의 작동유체가 상기 제 1,2 냉매유로(111,211,311,411)(112,212,312,412)를 흘러도 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.
상기한 본 발명의 내부열교환기에 따르면, 상기 열교환기 몸체 내부에 다수의 격벽을 사이에 두고 동심원으로 되는 제 1 냉매유로와 제 2 냉매유로가 상호 교번적으로 형성되어 상기 제 1,2 냉매유로를 흐르는 제 1,2 냉매가 격벽을 통해 서로 열교환을 하도록 함으로써, 상기 제 1,2 냉매가 상기 다수의 격벽을 통해 서로 접촉할 수 있는 면적이 대폭 증가되어 열교환 효율이 향상되는 것이다.
그리고, 상기 내부열교환기의 구조가 간단하고 열교환 성능이 높음에 따라 소형화 제작이 가능하여 무게를 감소함과 아울러 상기 다수의 격벽을 연결하는 브릿지에 의해 내압성도 향상 되는 것이다.
또한, 상기 내부열교환기에 연결되는 입출구 파이프의 위치를 자유자재로 설치할 수 있는 것이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(113)을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽(113)간을 연결하는 브릿지(115)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(111)(112)가 구획되게 형성되고, 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(111)(112)로 각각 구획되어 유동되도록 상기 최내측의 격벽(113)에 구획벽(114)이 형성된 열교환기 몸체(110);
    상기 열교환기 몸체(110)의 개방된 양측에 각각 설치되는 제 1,2 엔드 플레이트(120)(130);
    상기 제 1,2 냉매유로(111)(112)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입/배출될 수 있도록 입,출구수단(101)을 포함하여 이루어지되,
    상기 입,출구수단(101)은 상기 일측 브릿지(115)의 양끝단부에 상기 분할된 제 1 냉매유로(111)를 연통시키고 제 2 냉매유로(112)와는 폐쇄되게 일정한 깊이로 제 1 냉매 입,출구(116)(116a)가 형성되고, 상기 타측 브릿지(115)의 양끝단부에 상기 분할된 제 2 냉매유로(112)를 연통시키고 제 1 냉매유로(111)와는 폐쇄되게 일정한 깊이로 제 2 냉매 입,출구(117)(117a)가 형성되며,
    상기 제 1 엔드 플레이트(120)에는 제 1 냉매와 제 2 냉매가 상기 제 1 냉매유로(111)와 제 2 냉매유로(112)로 각각 유입되도록 제 1,2 냉매 유입공(121)(122)이 형성되고, 상기 제 2 엔드 플레이트(130)에는 제 1 냉매유로(111)와 제 2 냉매유로(112)를 경유한 각각의 제 1 냉매와 제 2 냉매가 배출되는 제 1,2 냉매 배출공(131)(132)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  3. 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(213)을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽(213)간을 연결하는 브릿지(215)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(211)(212)가 구획되게 형성되고, 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(211)(212)로 각각 구획되어 유동되도록 상기 최내측의 격벽(213)에 구획벽(214)이 형성된 열교환기 몸체(210);
    상기 열교환기 몸체(210)의 개방된 양측에 각각 설치되는 제 1,2 엔드 플레이트(220)(230);
    상기 제 1,2 냉매유로(211)(212)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입/배출될 수 있도록 입,출구수단(201)을 포함하여 이루어지되,
    상기 입,출구수단(201)은 상기 열교환기 몸체(210)의 외주면에 상기 양측의 브릿지(215)를 따라 제 1,2 돌출부(218)(218a)가 형성되고,
    서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 제 1 돌출부(218)를 관통하여 상기 분할된 제 1 냉매유로(211)를 연통시키고 제 2 냉매유로(212)와는 폐쇄되게 제 1 냉매 입,출구(216)(216a)가 형성되며,
    서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 제 2 돌출부(218a)를 관통하여 상기 분할된 제 2 냉매유로(212)를 연통시키고 제 1 냉매유로(211)와는 폐쇄되게 제 2 냉매 입,출구(217)(217a)가 형성되고,
    상기 제 1,2 엔드 플레이트(220)(230)는 폐쇄형으로 되어 상기 열교환기 몸체(210)의 개방된 양측을 밀폐하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  4. 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(313)을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽(313)간을 연결하는 브릿지(315)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(311)(312)가 구획되게 형성되고, 동종 또는 이종의 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(311)(312)로 각각 구획되어 유동되도록 상기 최내측의 격벽(313)에 구획벽(314)이 형성된 열교환기 몸체(310);
    상기 열교환기 몸체(310)의 개방된 양측에 각각 설치되는 제 1,2 엔드 플레이트(330)(340);
    상기 제 1,2 냉매유로(311)(312)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매와 제 2 냉매가 각각 유입/배출될 수 있도록 입,출구수단(301)을 포함하여 이루어지되,
    상기 입,출구수단(301)은 상기 열교환기 몸체(310)의 외주면에 상기 양측의 브릿지(315)를 따라 내부가 관통되는 제 1,2 냉매유동로(323)(323a)가 형성된 제 1,2 돌출부(316)(316a)가 형성되고,
    서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 제 1 돌출부(316)를 관통하여 상기 분할된 제 1 냉매유로(311)를 연통시키고 제 2 냉매유로(312)와는 폐쇄되게 제 1 냉매 입,출구(317)(317a)가 형성됨과 아울러 상기 제 1 냉매 입,출구(317)(317a)의 형성에 의해 그 수직선상의 제 1 돌출부(316) 외측면에 관통공(321)(321a)이 형성되며,
    서로 일정간격 이격됨과 아울러 상기 제 2 돌출부(316a)를 관통하여 상기 분할된 제 2 냉매유로(312)를 연통시키고 제 1 냉매유로(311)와는 폐쇄되게 제 2 냉매 입,출구(318)(318a)가 형성됨과 아울러 상기 제 2 냉매 입,출구(318)(318a)의 형성에 의해 그 수직선상의 제 2 돌출부(316a) 외측면에 관통공(322)(322a)이 형성되고,
    상기 관통공(321)(321a)(322)(322a)으로부터 각각 일정간격 이격되어 상기 제 1,2 냉매가 유입/배출될 수 있도록 상기 제 1,2 돌출부(316)(316a)의 외측면에 제 1,2 냉매유입구(319)(320) 및 배출구(319a)(320a)가 형성되며,
    상기 제 1,2 냉매유입구(319)(320)로 유입되는 제 1,2 냉매가 상기 제 1,2 냉매유로(311)(312)를 통과한 후 상기 제 1,2 냉매배출구(319a)(320a)로 배출될 수 있도록 유입되는 냉매와 배출되는 냉매를 구획하는 배플(325)이 상기 제 1,2 냉매유동로(323)(323a)의 내측에 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 각 관통공(321)(321a)(322)(322a)은 밀폐부재(324)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  6. 양단이 개방된 통체의 내부에 다수의 격벽(413)을 사이에 두고 형성되며 상기 격벽(413)간을 연결하는 브릿지(414)에 의해 양측으로 분할된 동심원의 유로를 교번적으로 갖는 제 1,2 냉매유로(411)(412)로 이루어진 열교환기 몸체(410);
    상기 제 1 냉매유로(411)의 분할된 양측 유로 모두에 제 1 냉매가 유입/배출될 수 있도록 제 1 냉매유로(411)를 연통시키고 제 2 냉매유로(412)와는 폐쇄되게 형성된 제 1 냉매 입,출구(416)(416a);
    상기 열교환기 몸체(410)의 개방된 일측에 설치되며, 제 2 냉매가 상기 제 2 냉매유로(412)로 유입되도록 제 2 냉매 유입공(421)이 형성되는 제 1 엔드 플레이트(420);
    상기 열교환기 몸체(410)의 개방된 타측에 설치되며, 상기 제 2 냉매유로(412)를 통과한 제 2 냉매가 배출되는 제 2 냉매 배출공(431)이 형성되는 제 2 엔드 플레이트(430);
    상기 제 1 엔드 플레이트(420)의 외측에 설치되어 상기 제 2 냉매 유입공(421)으로 제 2 냉매가 각각 유입될 수 있도록 내부에 공간부(441)를 가짐과 아울러 일측은 개방되고 타측면은 유입포트(442)가 형성된 제 1 엔드캡(440);
    상기 제 2 엔드 플레이트(430)의 외측에 설치되어 제 2 냉매 배출공(431)으로부터 배출되는 제 2 냉매가 외부로 배출될 수 있도록 내부에 공간부(451)를 가짐과 아울러 일측은 개방되고 타측면은 배출포트(452)가 형성된 제 2 엔드캡(450);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 냉매유로(412)는 상기 격벽(413)간을 연결하는 다수의 브릿지(415)에 의해 길이방향으로 형성된 다수의 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 냉매 입,출구(416)(416a)는 일정한 거리로 이격되어 서로 같은 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 냉매 입,출구(416)(416a)는 일정한 거리로 이격되어 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내부열교환기.
    .
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