KR101186564B1 - 코일형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이물질이 부착되는 것을 저감하고, 설치가 용이한 열교환기를 개시한다.
본 발명은 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기가 장착되는 냉매싸이클에 사용되는 열교환기로서, 내부에 냉매유체가 이동되는 관 형상으로 이루어지고 중간부에 코일 형상을 이루도록 꼬인 코일부가 구비된 코일 튜브로 구성되고, 상기 코일 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하는 송풍팬에 의해 열교환이 실시되는 구조로 이루어짐으로써, 코일부에 이물질이 부착되는 것을 저감하고, 소형화를 이루어 설치가 용이하다.

Description

코일형 열교환기{COIL TYPE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코일 튜브의 중간부에 코일 형상을 이루도록 꼬인 코일부를 구비하는 구조로 구성됨으로써, 열전달 면적을 유지하면서도 외주면에 오염물질이 부착되는 것을 방지하며, 설치공간에 제약을 덜 받아 설치 및 조립이 용이한 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로서, 냉장고나 에어컨 등의 열교환기에는 가열기, 냉각기, 증발기와 응축기가 있으며 냉장고나 에어컨 등의 내부 공기를 데우거나 냉각하거나 냉매를 증발시키거나 응축시키기 위하여 사용된다.

이러한 열교환기 중에서 응축기를 일예로 들어 설명하면, 응축기는 압축기와 증발기 그리고 팽창밸브와 함께 냉매 싸이클을 구성하는 일부로서 작동하며, 저온 저압의 냉매가스를 압축기로 압축하면, 고온 고압의 압축가스가 되고, 상기 고온 고압의 냉매가스는 응축기로 유입되어 외부 공기에 의해 냉각되어 저온 고압의 냉매액으로 되고, 상기 냉매액은 팽창밸브로 보내지며, 팽발밸브의 작은 구멍을 통과하면 압력과 온도가 모두 낮아져 저온 저압의 냉매액이 되고, 상기 저온 저압의 냉매액은 증발기의 관을 따라 이동하며, 주위로부터 열을 흡수하여 저온 저압의 냉매 가스로 증발된다. 이때 차가운 증발기의 관 사이로 실내의 더운 공기를 송풍기로 강제 송풍하며 열교환이 이루어져 차가운 공기로 되며 이 공기를 실내로 공급함으로써 냉방 작용을 하게 되는 것이다.

이러한 종래 구조의 열교환기는 냉매유체가 흐르는 관의 외주면에 다수개의 방열핀을 촘촘하게 부착하여 관 내부를 흐르는 냉매유체와 송풍팬에 의해 강제 송풍되는 외부 공기 간의 열전달이 활발하게 이루어지도록 구성된다.

그러나 이러한 열교환기는 오랜 시간 사용하게 되면 송풍기에 의해 열교환기 측으로 강제 송풍되는 외부 공기에 함유된 먼지나 요염물질들이 방열핀과 방열핀 사이에 부착되어 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한 방열핀과 방열핀 사이에 오염물질이 부착되면 제거가 어려움 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 열전달 면적은 유지하면서도 외주면에 오염물질이 부착되는 것을 방지하는 열교환기를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 설치공간의 변화에 따라 설치 및 조립이 용이하고 제품의 소형화를 이룰 수 있는 열교환기를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기가 장착되는 냉매싸이클에 사용되는 열교환기로서, 내부에 냉매유체가 이동되는 관 형상으로 이루어지고 중간부에 코일 형상을 이루도록 꼬인 코일부가 구비된 코일 튜브로 구성되고, 상기 코일 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하는 송풍팬에 의해 열교환이 실시된다.

또한, 보다 상세하게는, 상기 코일 튜브는 다수개의 상기 코일 튜브가 배열될 수 있도록 각각의 고정 브라켓에 형성된 삽입구에 양 끝단이 삽입되어 고정되고, 상기 코일 튜브는 연결관에 의해 서로 연결된다.

또한, 보다 상세하게는, 상기 코일 튜브의 양 끝단부에는 상기 삽입구에 삽입되는 위치를 유지할 수 있도록 상기 삽입구보다 확장된 단면을 갖는 걸림턱이 형성된다.

또한, 보다 상세하게는, 상기 고정 브라켓에는 상기 송풍팬에 의해 강제 송풍되는 외부 공기의 중심부에 가까운 위치일수록 상기 코일부가 조밀하게 장착된다.

이와 같이 본 발명에 의한 열교환기는 코일 튜브의 외주면에 이물질이 부착되는 것을 저감함으로써, 연전달 효율이 저감되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예인 열교환기는 외주면에 오염물질이 부착되더라도 쉽게 저거가 가능하므로 사용의 편의성이 증가되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예인 열교환기는 코일 형상으로 이루어져 설치공간에 따라 자유자재로 구부리는 것이 가능하므로 작업성이 향상되는 효과가 있다.

또한 고정 브라켓에 다수개의 코일 튜브를 설치하는 구조로 이루어져 부품의 공용화가 가능하다. 즉, 코일 튜브를 공용화하여 사용하고 설치공간의 크기에 따라 고정 브라켓에 장착되는 코일 튜브의 개수를 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 4는 열교환기를 단면하여 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 열교환기를 도시한 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 열교환기를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기는 냉매싸이클을 이루는 구성부품으로 사용되며, 가열기, 냉각기, 증발기와 응축기의 역할을 수행한다. 본 발명에서는 이러한 열교환기 중에서 응축기를 일예로 들어 설명한다.

열교환기는 소정의 내경을 갖는 관 형상으로 이루어지고 중간부에 코일 형상을 이루도록 꼬인 코일부(11)가 구비된 코일 튜브(10)와 코일 튜브(10)를 향해 공기를 강제 송풍시키는 송풍팬(1)으로 이루어진다. 코일 튜브(10)는 구리재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 구리 재질 이외에 알루미늄과 같이 열전단률이 좋은 재질이나 그런 재질의 합금을 사용할 수도 있다.

상기 코일 튜브(10)의 중간부에 형성된 코일부(10)는 나사형으로 여러번 감긴 구조로 형성되는 것이 가장 바람직하지만, 원형을 이루도록 감기는 형상만으로 한정되는 것이 아니라, 삼각형이나 사각형 등의 각형을 이루도록 감기는 형상으로도 구성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 나선형으로 감기는 원형을 이루도록 꼬인 코일부(11)가 구비된 코일 튜브(10)의 내부를 냉매유체가 통과하며 코일부(11)의 외주면에 접촉되는 송풍팬(1)에 의해 강제 송풍된 외부 공기와 열교환기 이루어지는 것이다.

상기와 같이 구성된 코일 튜브(10)는 코일부(11)에서 외부 공기와 접촉되는 면적이 증가되므로 열전달 면적이 유지되면서도 외주면에 오염물질이 부착되는 것이 저감된다. 또한 코일 튜브(10)의 코일부(11)에 불순물이 부착되더라도 제거가 용이한 구조적 특징을 갖는다. 또한 용접이 필요치 않으며, 관 형상을 이루는 코일 튜브(10)를 구부려 코일부를 성형하는 간단한 방법으로 제조가 가능하므로 생산성이 향상되고, 설치공간에 따라 코일부(11)의 내경이나 구간 길이를 설정하는 것이 자유롭기 때문에 설계 자유도가 향상된다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기는 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 내경을 갖는 관 형상으로 이루어지고 중간부에 코일 형상을 이루도록 꼬인 코일부(111)가 다수개 구비된 코일 튜브(110)와 코일 튜브(110)를 향해 공기를 강제 송풍시키는 송풍팬(1)으로 이루어진다.

코일 튜브(110)는 다수개의 코일부(111)가 적층되는 구조로 이루어지며 코일부(111)가 형성된 중간 중간에 절곡부(112)를 두어 층을 이루는 구조로 구성된다. 코일부(111)는 두 개 이상 다수개로 이루어지는 것이 가능하다. 즉, 한 개의 코일 튜브(110)를 제작이 가능한 구조로 이루어져 생산성이 향상된다. 상기 절곡부(112)는 도시된 바와 같이 180도 방향으로 절곡되는 구조로 형성되는 것이 바람직하나, 설치공간에 따라 다양한 각도로 절곡되는 구조로 형성될 수 있다.

또한 바람직하게는 다수개의 코일부(111)가 적층될 때 송풍팬(1)에 가까운 위치일수록 코일부(111)가 조밀하게 위치한다. 그리고 코일 튜브(110)의 하단 측으로 액체 냉매가 유입되고 상단 측으로 액체 냉매가 유출되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 열교환기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 내경을 갖는 관 형상으로 이루어지고 중간부에 코일 형상을 이루는 코일부(11)가 구비된 코일 튜브(10)의 양 끝단부가 고정 브라켓(20)에 형성된 삽입구(21)에 끼워져 고정되고, 각각의 고정 브라켓(20) 사이에 적층되도록 고정된 다수개의 코일 튜브(10)는 절곡된 연결관(12)에 의해 서로 연결되는 구조로 구성된다. 코일 튜브(10)는 삽입구(21)에 억지 끼워 맞춤되는 구조로 이루어져 압입된다.

또한 코일 튜브(10)의 양 끝단부에는 삽입구(21)보다 확장된 단면을 갖는 걸림턱(13)이 형성된다. 걸림턱(13)은 고정 브라켓(20)의 삽입구(21)에 끼워지는 코일 튜브(10)의 스토퍼 역할을 수행한다. 관 형상으로 이루어진 코일 튜브(10)의 양 끝단부 측에서 걸림턱(13)을 형성하고자 하는 위치를 기준으로 양 측에서 힘을 가하여 걸림턱(13)이 볼록하게 돌출되도록 성형한다.

연결관(12)은 삽입구(12) 보다 큰 외경을 가지며 상하로 적층된 코일 튜브(10)를 연결할 수 있도록 절곡되고 , 절곡된 양 끝단부에 각각의 코일 튜브(10)의 끝단이 삽입되어 연결된다. 또한 코일 튜브(10)에 형성되는 걸림턱(13)과 연결관(12) 끝단 사이에 삽입구(21)가 위치하여 견고하게 고정된다.

또한, 소정의 내경을 갖는 관형상으로 이루어지고, 중간부에 코일 형상을 이루는 코일부(111)와, 각각의 코일부(111)를 연결하는 절곡부(112)가 일체형으로 형성되는 경우에는 고정 브라켓(20)에 절곡부(112)가 끼워질 수 있도록 장공(22)이 형성된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 코일 튜브(10)와 연결관(12)으로 이루어진 구조의 경우에도 장공(22)이 형성된 경우에도 코일 튜브(10)와 연결관(12)이 조립된 상태에서 고정 브라켓(20)에 장착할 수 있도록 고정 브라켓(20)에 장공(22)이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 열교환기는 도 5에 도시된 바와 같이 고정 브라켓(20)에 배열되는 코일 튜브(10)는 설치공간의 크기에 따라 다수개의 코일 튜브(10)가 다수개의 행과 열을 이루도록 배열되고, 송풍팬(1)에 의해 강제 송풍되는 외부 공기의 중심부에 가까운 위치일수록 코일 튜브(10)가 조밀하게 장착된다. 즉, 고정 브라켓(20)에 형성되는 삽입구(21)의 간격이 송풍팬(1)에 의해 강제 송풍되는 외부 공기의 중심부에 가까운 위치일수록 좁게 형성되어 삽입되는 코일 튜브(10)의 간격이 촘촘하게 형성된다.

도시되진 않았지만, 상기 고정 브라켓(20)에는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서 설명한 코일 튜브(110)가 장착되는 구조로 구성될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 열교환기는 코일 형상을 이루도록 꼬인 중간부에 적어도 하나의 코일부(11, 111)가 구비된 코일 튜브(10, 110) 형상으로 이루어져 송풍팬(1)에 의해 강제 송풍되는 외부 공기와 접촉되는 열전달 면적이 확장되고, 활발하게 열교환이 이루어짐과 동시에 코일 튜브(10, 110)의 외주면에 오염물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한 코일부(11, 111)가 코일 형상으로 이루어져 설치공간의 크기에 따라 구부리는 것이 용이하므로 설치가 용이한 특징이 있으며, 설치공간의 크기 변화에 따라 코일 튜브(10, 110)의 설치 및 추가 설치가 용이하므로 제품의 소형화를 이룰 수 있고, 설치 및 조립성이 향상되는 특징이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

10, 110 : 코일 튜브
11, 111 : 코일부
12 : 연결관
13 : 걸림턱
20 : 고정 브라켓
21 : 삽입구

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기가 장착되는 냉매싸이클에 사용되는 열교환기로서,
   내부에 냉매유체가 이동되는 관 형상으로 이루어지고 중간부에 코일 형상을 이루도록 꼬인 코일부가 구비된 코일 튜브로 구성되고,
   상기 코일 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하는 송풍팬에 의해 열교환이 실시되고,
   다수개의 상기 코일 튜브가 배열될 수 있도록 각각의 고정 브라켓에 형성된 삽입구에 삽입되는 상기 코일 튜브의 끝단에는 상기 삽입구보다 큰 외경을 갖는 연결관이 삽입되어 각각의 상기 코일 튜브를 서로 연결시키고,
   상기 코일 튜브의 양 끝단부에는 상기 삽입구에 삽입되는 위치를 유지할 수 있도록 상기 삽입구보다 확장된 단면을 갖는 걸림턱이 형성되어, 상기 연결관과 상기 걸림턱 사이에 상기 삽입구가 고정되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정 브라켓에는
   상기 송풍팬에 의해 강제 송풍되는 외부 공기의 중심부에 가까운 위치일수록 상기 코일부가 조밀하게 장착되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 3항에 있어서, 상기 코일 튜브는 구리나, 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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