KR101304866B1 - 증발기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매의 흐름에 있어서 배출구 부근의 흐름을 제한하도록 냉매 흐름을 분배하여 배출구 측에서 냉매가 과열되는 것을 막아 온도 분포 및 열교환성능을 개선하는 증발기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 증발기는, 2열의 유로가 나란하게 형성되고 일정거리 상하로 이격되어 나란히 배치되는 탱크부(200); 상기 탱크부(200)의 일측면의 각 열에 각각 구비되어 냉매를 유입 또는 배출하는 유입구(210) 및 배출구(220); 상기 이격되어 배치된 탱크부(200)들을 연결하며, 상기 유입구(210)와 연통되는 제1열 및 상기 배출구(220)와 연통되는 제2열을 형성하는 다수 개의 튜브(100); 및 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 다수 개의 핀(400); 을 포함하여 형성되는 증발기에 있어서, 상기 증발기는 냉매가 상하로 각각 U-플로우를 형성하도록, 상측 탱크부(200)의 제1열 및 제2열이 서로 연결되고, 하측 탱크부(200)의 제1열 및 제2열이 서로 연결되며, 상측의 상기 탱크부(200) 및 하측의 상기 탱크부(200)가 서로 연통되지 못하도록 구획하는 구획부(140S)가 형성된 튜브(100S)로 이루어지는 바이패스부(S)를 가지며, 상기 바이패스부(S)에서 하측 탱크부(200)의 제1열의 냉매 일부는 튜브(100) 측으로, 나머지 냉매 일부는 탱크부(200) 내를 유동하도록 분배되는 것을 특징으로 한다.
증발기, 열교환기, 냉매 흐름, U-플로우, U-flow, 냉매 분배

Description

증발기 {An Evaporator}
본 발명은 증발기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매의 흐름에 있어서 배출구 부근의 흐름을 제한하도록 냉매 흐름을 분배하여 배출구 측에서 냉매가 과열되는 것을 막아 온도 분포 및 열교환성능을 개선하는 증발기에 관한 것이다.
통상적으로 열교환 시스템은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 냉매를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다. 냉각 시스템에서는, 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 냉매가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하며 주변으로부터 기화열을 흡수함으로써 주변 공기를 냉각하고, 이로써 하나의 냉각 사이클이 이루어진다.
이러한 냉각 시스템에 사용되는 응축기, 증발기 등이 대표적인 열교환기로서, 열교환기 외부의 공기와 열교환기 내부의 열교환매체, 즉 냉매 사이에 보다 효과적으로 열교환을 일으키기 위한 많은 연구가 꾸준히 이루어져 오고 있다.
도 1은 일반적인 플레이트 타입 열교환기의 사시도 및 정면도이다. 플레이트 타입 열교환기(1000)는, 다수 열이 적층되는 튜브(100)와, 상기 튜브(100)들 사이에 개재되는 핀(400)으로 구성된다. 도 2는 상기 튜브(100)를 구성하는 플레이트(110)의 정면도이다.
상기 튜브(100)는, 장방형의 몸체로 되어 있으며 양측 단부에 컵(120)이 형성되고 몸체 중간에 오목부(130)가 형성된 한 쌍의 플레이트(110)로 구성된다. 상기 플레이트(110)의 컵(120)에는 통공(121)이 형성되어 있으며, 상기 오목부(130)는 상기 컵(120)까지 확장되어 있다. 따라서 상기 컵(120)들이 서로 적층되었을 때 상기 컵(120)에 형성되어 있는 통공(121)을 통하여 냉매가 유통될 수 있으며, 또한 상기 플레이트(110)들의 오목부(130)들이 서로 마주보게 밀착되었을 때 상기 컵(120)의 통공(121)을 통해 외부와 유통되는 냉매가 상기 오목부(130)에 의해 형성되는 공간을 통해 유통될 수 있다. 여기에서, 상기 오목부(130)가 서로 마주보도록 상기 플레이트(110) 두 장이 브레이징 접합에 의해 상호 결합되었을 때 상기 오목부(130)에 의해 형성되어 냉매가 유통할 수 있게 되는 공간을 내측유로(300)라고 칭한다. 상기 컵(120)들은 또한, 냉매를 다른 열로 흘려보낼 수 있도록 서로 연결되어 있을 수도 있다.
상기 컵(120)의 깊이는 상기 오목부(130)의 깊이보다 크게 형성되며, 따라서 상기 튜브(100)가 다수 열 적층될 경우 상기 튜브(100)들 사이에 공간이 형성되어 상기 공간에 핀(300)이 개재될 수 있게 된다. 이와 같이 다수 열의 튜브(100)가 적층되어 하나의 열교환기(1000)를 형성하되, 상기 튜브(100)들의 컵(120)들은 외부 로부터 유입된 냉매를 모아 상기 내측유로(300)로 분배하거나 또는 상기 내측유로(300)로부터 흘러나온 냉매들을 모아서 배출하는 역할을 하는 탱크부(200)를 형성하게 된다.
열교환기에서는 냉매의 흐름 방향을 설정하기 위해 상기 탱크부(200) 내에 배플이 구비되는데, 이와 같은 플레이트 타입 열교환기의 경우에는 상기 컵(120)에 통공(121)이 형성되지 않고 막혀 있도록 제작함으로써 배플을 구현할 수 있다.
도 3은 종래의 4-탱크 타입 열교환기의 냉매 흐름도이다. 유입구(210)로 유입되어 탱크부(200)로 흘러들어온 냉매는, 탱크부(200) 내의 배플들에 의하여 도 3에 도시된 바와 같은 흐름을 형성하면서 배출구(220)로 배출되게 된다.
그런데, 이와 같은 종래의 냉매 유로의 경우 특히 상기 열교환기가 증발기일 경우에 배출구(220) 측에서의 냉매가 지나치게 과열된다는 문제점이 있었다. 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 증발기의 경우 액상의 냉매가 유입되어 열교환기 전체를 통과하면서 기상이 되어 배출구(220)에서 배출되기 때문에, 상기 배출구(220) 부근에서는 냉매가 거의 모두 기체 상태가 되는 것은 자명하다. 한편, 도시된 바와 같이 유입구(210)와 배출구(220)가 나란히 위치하는데, 유입구(210) 부근의 냉매는 거의 완전히 액상이고 배출구(220) 부근의 냉매는 거의 완전히 기상이 되어 있으므로, 가장 온도 차이가 극명한 두 부분이 서로 근접하여 위치하게 된다. 따라서 이와 같이 배출구(220) 부근에서의 과열로 인하여 전체적인 열교환기의 온 도 분포가 크게 불량해지며, 이에 따라 열교환성능 역시 불량해지는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 배출구 부근의 흐름을 제한하여, 일부의 냉매는 증발기 전체를 통과하도록 하고 나머지 일부의 냉매는 증발기의 일부만을 통과하도록 하여 배출구 부근에서 거쳐온 경로가 다른 두 냉매가 혼합되도록 함으로써, 배출구 측에서 냉매가 과열되는 것을 막아 온도 분포 및 열교환성능을 개선하는 증발기를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증발기는, 2열의 유로가 나란하게 형성되고 일정거리 상하로 이격되어 나란히 배치되는 탱크부(200); 상기 탱크부(200)의 일측면의 각 열에 각각 구비되어 냉매를 유입 또는 배출하는 유입구(210) 및 배출구(220); 상기 이격되어 배치된 탱크부(200)들을 연결하며, 상기 유입구(210)와 연통되는 제1열 및 상기 배출구(220)와 연통되는 제2열을 형성하는 다수 개의 튜브(100); 및 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 다수 개의 핀(400); 을 포함하여 형성되는 증발기에 있어서, 상기 증발기는 냉매가 상하로 각각 U-플로우를 형성하도록, 상측 탱크부(200)의 제1열 및 제2열이 서로 연결되고, 하측 탱크부(200)의 제1열 및 제2열이 서로 연결되며, 상측의 상기 탱크부(200) 및 하측의 상기 탱크부(200)가 서로 연통되지 못하도록 구획하는 구획부(140S)가 형성된 튜 브(100S)로 이루어지는 바이패스부(S)를 가지며, 상기 바이패스부(S)에서 하측 탱크부(200)의 제1열의 냉매 일부는 튜브(100) 측으로, 나머지 냉매 일부는 탱크부(200) 내를 유동하도록 분배되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 바이패스부(S)는 냉매의 흐름이 분배되도록 하측 탱크부(200) 제1열의 및 제2열의 컵(120S)들 사이에 연통홀(150S)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 연통홀(150S)은 제1열의 컵(120S) 쪽으로 편향되어 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바이패스부(S)는 제1열에서 제2열로 바이패스되는 냉매와 배출구(220)로 배출되는 냉매를 열교환시켜 배출되는 냉매의 온도를 낮추며, 제2열로 바이패스된 냉매는 제2열의 튜브(100S)를 유통하며 공기와 열교환하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기는 내부의 냉매가 유입구 - T1a(튜브 제1열 전단) 영역의 상측 탱크부 - T1a 영역 - T1a 영역의 하측 탱크부를 순차적으로 통과하여 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을 향하며, T1b(튜브 제1열 후단) 영역의 하측 탱크부를 통과하여 제2분기점(d2)에서 제3방향(③)을 향하고, T2b(튜브 제2열 후단) 영역의 하측 탱크부 - T2b 영역 - T2b 영역의 상측 탱크부 - T1b 영역의 상측 탱크부를 순차적으로 통과하여 S1t(S 영역 제1열 위) 영역으로 흘러들어가서 구획부(140S) 상부를 통해 S1t 영역 - S2t(S 영역 제2열 위) 영역을 순차적으로 통과하며 U-플로우를 형성한 후, T2a(튜브 제2열 전단) 영역의 상측 탱크부를 통과한 후 배출구를 통해 배출되는 제1경로; 유입구 - T1a 영역의 상측 탱크부 - T1a 영역 - T1a 영역의 하측 탱크부를 순차적으로 통과하여 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을 향하며, T1b 영역의 하측 탱크부의 제2분기점(d2)에서 제4방향(④)을 향하고, T1b 영역 - T1b 영역의 상측 탱크부를 순차적으로 통과하여 S1t 영역으로 흘러들어가서 구획부(140S) 상부를 통해 S1t 영역 - S2t 영역을 순차적으로 통과하며 U-플로우를 형성한 후, T2a 영역의 상측 탱크부를 통과한 후 배출구를 통해 배출되는 제2경로; 및 유입구 - T1a 영역의 상측 탱크부 - T1a 영역 - T1a 영역의 하측 탱크부를 순차적으로 통과하여 제1분기점(d1)에서 제2방향(②)을 향하며, S1b(S 영역 제1열 아래) 영역으로 흘러들어가서 구획부(140S) 하부를 통해 S1b 영역 - S2b(S 영역 제2열 아래) 영역을 순차적으로 통과하며 U-플로우를 형성한 후, T2a 영역의 하측 탱크부 - T2a 영역 - T2a 영역의 상측 탱크부를 순차적으로 통과한 후 배출구를 통해 배출되는 제3경로; 의 세 가지 경로로 분배되어 유통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기는 플레이트 타입 증발기로서 상기 튜브(100)가 플레이트(110)들의 접합으로 형성되고, 컵(120)에 통공(121)이 형성되지 않은 플레이트(110)로 배플이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 일부의 냉매는 증발기 전체를 통과하도록 하고 나머지 일부의 냉매는 증발기의 일부만을 통과하도록 하여 배출구 부근에서 거쳐온 경로가 다른 두 냉매가 혼합되기 때문에, 종래에 배출구 부근의 냉매가 완전히 기상이었던 것과는 달리 배출구 부근에서 기상과 액상의 냉매가 혼재하여 배출구 부근의 과열을 방지하게 되는 큰 효과가 있다. 물론 이와 같이 배출구 부근에서의 과열이 방지됨에 따라 증발기 코어의 전체적인 온도 분포가 더욱 균일해지는 효과가 있으며, 따라서 증발기의 열교환성능이 보다 향상되는 큰 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면, 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 낮추어 압축기에서 수행되어야 하는 일의 양을 감소시키는 효과도 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 증발기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 냉매 흐름도의 두 가지 실시예를 도시한 것이다. 도면에서 진한 색으로 표시된 부분은 통로가 막혀 있는 것을 표시한 것이다. 본 발명에서는 특히 바이패스부(S)에서와 같이 냉매의 흐름을 분산하여 일부의 냉매는 증발기의 전체를 통과하도록 하고 다른 일부의 냉매는 증발기의 일부만을 통과하도록 하여 배출구 부근에서 서로 다른 경로를 거친 냉매들이 서로 혼합되도록 하고 있다. 냉매의 흐름이 분배되어 일부는 튜브 쪽으로, 일부는 탱크 쪽으로 흘러가게 되는 상기 바이패스부(S)을 바이패스부(S)라고 칭한다. 증발기의 전체를 통과한 냉매는 충분히 열교환을 일으켜 거의 완전히 기체 상태가 되며, 증발기의 일부를 통과 한 냉매는 (열교환을 일으키는 경로가 짧기 때문에) 액상이 많이 포함되어 있게 된다. 따라서 배출구 부근에서 이 다른 상태의 냉매들이 혼합이 되면, 기상과 액상이 적절하게 뒤섞여 과열이 방지되며 따라서 증발기 전체적인 온도 분포가 종래보다 훨씬 균일해지게 된다.
도 5a는 상기 바이패스부(S)와 같은 냉매 경로를 실제로 구현하기 위한 바이패스부(S)에서의 플레이트 형상의 정면도를 도시하고 있다. 본 발명에 의한 바이패스부(S)의 튜브(100S)는, 도시된 바와 같이 특별한 형상으로 된 한 쌍의 플레이트(110S1, 110S2)로 구성된다. 이하 편의상 냉매 흐름 방향에 따라 상류 방향(즉 유입구 쪽)의 플레이트를 제1플레이트(110S1), 하류 방향의 플레이트를 제2플레이트(110S2)라 칭한다. 제1플레이트(110S1)와 제2플레이트(110S2)는 도 5a에 도시된 면을 서로 마주보고 결합된다.
상기 플레이트(110S1, 110S2)들은, 두 열의 오목부(130S)가 구획부(140S)에 의하여 가로로 구획되어 상하의 두 부분으로 나뉘며, 각 열이 서로 연결되도록 형성된다. 즉, 바이패스부(S)의 오목부(130S)는 상하 각각으로 냉매의 U-플로우(flow)가 이루어지도록 그 형상이 형성된다.
또한, 상기 제1플레이트(110S1) 제1열의 상부 컵(120S) 및 상기 제2플레이트(110S2) 제2열의 상부 컵(120S)에는 통공(121S)이 형성되지 않으며, 상기 제2플레이트(110S2) 하부의 각 컵(120S)들 사이에는 별도의 연통홀(150S)이 더 구비된다. 즉, 상기 제2플레이트(110S2)의 제1열 하부 컵(120S)은 통공(121S)이 형성되지 않은 대신 상기 연통홀(150S)에 의해 냉매가 일부 통과 가능하게 된다. 여기에서, 하부 제2열의 각 컵(120S)에는 모두 통공(121S)이 형성되므로 상기 연통홀(150)S)은 상기 하부 제1열 및 제2열의 컵(120S)들 사이에 위치되기만 하면 되지만, 상기 연통홀(150S)은 도시된 바와 같이 제1열 쪽으로 편향되어 위치되는 것이 보다 바람직하다.
상기 도 5a의 설명에서는 바이패스부(S)가 한 쌍의 플레이트 즉 한 개의 튜브로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 물론 상기 바이패스부(S)는 다수 개 쌍의 플레이트 즉 다수 개의 튜브로 형성될 수도 있다. 다수 개 쌍의 플레이트로 바이패스부(S)가 구현될 경우, 바이패스부(S)의 최외곽 부분이 상기 도 5a의 제1플레이트(110S1) 및 제2플레이트(110S2)로 이루어지며, 나머지 중간 부분은, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 구획부(140S)가 형성되고, 각 컵(120S)들끼리 모두 연결되어 있지 않는 대신 하부 컵(120S)들 사이에는 모두 연통홀(150S)이 형성되며, 모든 컵(120S)에 통공(121S)이 형성된 형태의 플레이트들로 구성되면 된다.
도 6a 내지 도 6c에는 제1실시예의 냉매 경로가, 도 7a 내지 도 7c에는 제2실시예의 냉매 경로가 도시되어 있다. 이 때, 상기 구획부(140S)의 위쪽으로는 제1경로 및 제2경로를 통과하는 냉매가 흘러가게 되며, 상기 구획부(140S)의 아래쪽으로는 제3경로를 통과하는 냉매가 흘러간다. 제1경로를 통과하는 냉매는, 상기 구획부(140S) 위쪽 U-플로우 영역에 유입되는 시점에서 이미 증발기의 전체 구간을 거의 통과한 후이며, 제2경로를 통과하는 냉매 역시 증발기 제1열의 전체 구간을 모두 통과한 후이므로, 상기 구획부(140S) 위쪽 U-플로우 영역에서는 냉매가 거의 기 상이 되어 있다. 반면, 제3경로를 통과하는 냉매는, 상기 구획부(140S) 아래쪽 U-플로우 영역에 유입되는 시점에서 증발기 제1열의 일부만을 통과해 온 후이기 때문에, 충분한 증발이 이루어지지 않아 액상이 다량 포함되어 있는 상태이다. 따라서 상기 구획부(140S)를 경계로 하여 온도차가 큰 각 냉매 흐름들끼리의 열교환이 이루어지게 되며, 따라서 제1, 제2경로를 통과한 냉매와 제3경로를 통과한 냉매가 배출구(20) 부근 구간에서 직접 만나 혼합되기 전에 이미 열교환을 통해 온도 분포가 일부 균일화된다.
(실시예 1)
도 6a 내지 도 6c는 상기 도 4(A)에 도시된 제1실시예의 냉매 흐름의 각 경로를 각각 도시한 것이다.
도 6a은 상기 도 4(A)에 도시된 냉매 흐름 중 증발기 전체를 통과하는 제1경로의 냉매 흐름도를 도시하고 있다. 제1경로는 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을, 제2분기점(d2)에서 제3방향(③)을 향하여 냉매를 흘러가게 함으로써, 냉매는 제1열 및 제2열을 모두 거쳐 흘러가게 된다. 보다 상세히 설명하면, 증발기로 유입된 냉매는 T1a(튜브 제1열 전단) 영역에서 S1b(S 영역 제1열 아래) 영역을 거쳐 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을 향하여 흘러가서 T1b(튜브 제1열 후단) 영역 하측 탱크부로 유입된다. 다음으로, 냉매는 제2분기점(d2)에서 제3방향(③)을 향하여 흘러가서, T1b 영역의 하측 탱크부에서 제1열과 제2열이 연통된 부분을 통해 T2b(튜브 제2열 후단) 영역으로 흘러간다. 이후, 냉매는 T1b 영역의 상측 탱크부에서 제1열과 제2열이 연통된 부분을 거쳐 S1t(S 영역 제1열 위) 영역으로 흘러들며, S1t 영역으로부터 S2t(S 영역 제2열 위) 영역으로 흘러가 U-플로우를 형성한다. 이후, S2t 영역에서 나온 냉매는 T2a(튜브 제2열 전단) 영역의 상측 탱크부를 통해 증발기 밖으로 배출되게 된다.
특히 제1경로로 흐르는 냉매는 증발기의 통과 경로가 길기 때문에 배출구 부근에서 대부분 기상이 된다. 이 때 냉매가 제1열에서 제2열로 넘어가는 과정에서, 제1열과 제2열은 교대로 일부씩만 서로 개방되어 있음으로써 냉매의 흐름을 보다 잘 안내하도록 하고 있다.
도 6b는 증발기 일부를 통과하는 제2경로의 냉매 흐름도를 도시하고 있는데, 제2경로는 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을, 제2분기점(d2)에서 제4방향(④)을 향하여 냉매를 흘러가게 함으로써, 냉매는 거의 제1열만을 거쳐 흘러가게 된다. 보다 상세히 설명하면, 증발기로 유입된 냉매는 T1a 영역에서 S1b 영역을 거쳐 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을 향하여 흘러가서 T1b 영역 하측 탱크부로 유입된다. 다음으로, 냉매는 제2분기점(d2)에서 제4방향(④)을 향하여 흘러가서 T1b 영역으로 흘러가며, 상측 탱크부를 따라 S1t 영역으로 흘러들며, S1t 영역으로부터 S2t 영역으로 흘러가 U-플로우를 형성한다. 이후, S2t 영역에서 나온 냉매는 T2a 영역의 상측 탱크부를 통해 증발기 밖으로 배출되게 된다.
마지막으로 도 6c는 역시 증발기 일부를 통과하는 제3경로의 냉매 흐름도를 도시하고 있는데, 제3경로는 제1분기점(d1)에서 제2방향(②)을 향하여 냉매를 흘러가게 함으로써, 냉매는 제1열 및 제2열의 일부를 거쳐 흘러가게 된다. 보다 상세히 설명하면, 증발기로 유입된 냉매는 T1a 영역에서 S1b(S 영역 제1열 아래) 영역으로 흘러와서 제1분기점(d1)에서 제2방향(②)을 향하여 흘러들며, S1b 영역으로부터 S2b(S 영역 제2열 아래) 영역으로 흘러가 U-플로우를 형성한다. 이후, S2b 영역에서 나온 냉매는 T2a 영역을 거쳐 증발기 밖으로 배출되게 된다. 특히 제3경로로 흐르는 냉매는, 유입되어 배출되는 경로가 매우 짧기 때문에 배출구(220) 부근에서 액상을 많이 포함하게 된다.
(실시예 2)
도 7a 내지 도 7c는 상기 도 4(B)에 도시된 제2실시예의 냉매 흐름의 각 경로를 각각 도시한 것이다.
도 7a은 상기 도 4(A)에 도시된 냉매 흐름 중 증발기 전체를 통과하는 제1경로의 냉매 흐름도를 도시하고 있다. 제1경로는 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을, 제2분기점(d2)에서 제3방향(③)을 향하여 냉매를 흘러가게 함으로써, 냉매는 제1열 및 제2열을 모두 거쳐 흘러가게 된다. 특히 제1경로로 흐르는 냉매는 증발기의 통과 경로가 길기 때문에 배출구(220) 부근에서 대부분 기상이 된다. 이 때 냉매가 제1열에서 제2열로 넘어가는 과정에서, 제1열과 제2열은 서로 완전히 개방되어 있 는 점이 제1실시예와 다른 점으로, 냉매의 흐름 방향을 안내하지 못하는 대신 흐름 저항이 줄어들게 되는 장점이 있다.
도 7b는 증발기 일부를 통과하는 제2경로의 냉매 흐름도를 도시하고 있는데, 제2경로는 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을, 제2분기점(d2)에서 제4방향(④)을 향하여 냉매를 흘러가게 함으로써, 냉매는 거의 제1열만을 거쳐 흘러가게 된다.
마지막으로 도 7c는 역시 증발기 일부를 통과하는 제3경로의 냉매 흐름도를 도시하고 있는데, 제3경로는 제1분기점(d1)에서 제2방향(②)을 향하여 냉매를 흘러가게 함으로써, 냉매는 제1열 및 제2열의 일부를 거쳐 흘러가게 된다. 제1실시예에서와 마찬가지로 제3경로로 흐르는 냉매는, 유입되어 배출되는 경로가 매우 짧기 때문에 배출구(220) 부근에서 액상을 많이 포함하게 된다.
이와 같이 본 발명에 의하면 냉매가 증발기 전체를 거쳐 흐르는 경로와 증발기 일부를 거쳐 흐르는 경로로 분배되어 흘러가서, 서로 열교환을 일으키고 또한 직접 혼합됨으로써, 전체적인 온도 분포를 균일하게 하고, 그 결과로 열교환성능을 증대시킬 수 있게 된다. 이와 더불어 증발기 배출구에서의 냉매의 온도가 과열되는 것을 막아, 압축기에서의 일을 줄일 수 있게 해 주어 시스템 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이 고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 일반적인 플레이트 타입 열교환기의 사시도 및 정면도.
도 2는 플레이트의 정면도.
도 3은 종래의 4-탱크 타입 열교환기의 냉매 흐름도.
도 4는 본 발명에 의한 냉매 흐름도.
도 5a 및 도 5b는 바이패스부(S)의 플레이트 형상 정면도.
도 6a 내지 도 7c는 본 발명의 냉매 각 경로의 상세 흐름도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
100: 튜브 110: 플레이트
120: 컵 121: 통공
130: 오목부
110S1: (바이패스부(S)의) 제1플레이트
110S2: (바이패스부(S)의) 제2플레이트
140S: 구획부 150S: 연통홀
S: 바이패스부
200: 탱크부
210: 유입구 220: 배출구
300: 내측유로 400: 핀

Claims (6)

  1. 2열의 유로가 나란하게 형성되고 일정거리 상하로 이격되어 나란히 배치되는 탱크부(200); 상기 탱크부(200)의 일측면의 각 열에 각각 구비되어 냉매를 유입 또는 배출하는 유입구(210) 및 배출구(220); 상기 이격되어 배치된 탱크부(200)들을 연결하며, 상기 유입구(210)와 연통되는 제1열 및 상기 배출구(220)와 연통되는 제2열을 형성하는 다수 개의 튜브(100); 및 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 다수 개의 핀(400); 을 포함하여 형성되는 증발기에 있어서,
    상기 증발기는
    냉매가 상하로 각각 U-플로우를 형성하도록, 상측 탱크부(200)의 제1열 및 제2열이 서로 연결되고, 하측 탱크부(200)의 제1열 및 제2열이 서로 연결되며, 상측의 상기 탱크부(200) 및 하측의 상기 탱크부(200)가 서로 연통되지 못하도록 구획하는 구획부(140S)가 형성된 튜브(100S)로 이루어지는 바이패스부(S)를 가지며,
    상기 바이패스부(S)에서 하측 탱크부(200)의 제1열의 냉매 일부는 튜브(100) 측으로, 나머지 냉매 일부는 탱크부(200) 내를 유동하도록 분배되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바이패스부(S)는
    냉매의 흐름이 분배되도록 하측 탱크부(200) 제1열의 및 제2열의 컵(120S)들 사이에 연통홀(150S)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 연통홀(150S)은
    제1열의 컵(120S) 쪽으로 편향되어 위치하는 것을 특징으로 하는 증발기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 바이패스부(S)는
    제1열에서 제2열로 바이패스되는 냉매와 배출구(220)로 배출되는 냉매를 열교환시켜 배출되는 냉매의 온도를 낮추며,
    제2열로 바이패스된 냉매는 제2열의 튜브(100S)를 유통하며 공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 증발기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 증발기는
    내부의 냉매가
    유입구 - T1a(튜브 제1열 전단) 영역의 상측 탱크부 - T1a 영역 - T1a 영역의 하측 탱크부를 순차적으로 통과하여 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을 향하며, T1b(튜브 제1열 후단) 영역의 하측 탱크부를 통과하여 제2분기점(d2)에서 제3방향 (③)을 향하고, T2b(튜브 제2열 후단) 영역의 하측 탱크부 - T2b 영역 - T2b 영역의 상측 탱크부 - T1b 영역의 상측 탱크부를 순차적으로 통과하여 S1t(S 영역 제1열 위) 영역으로 흘러들어가서 구획부(140S) 상부를 통해 S1t 영역 - S2t(S 영역 제2열 위) 영역을 순차적으로 통과하며 U-플로우를 형성한 후, T2a(튜브 제2열 전단) 영역의 상측 탱크부를 통과한 후 배출구를 통해 배출되는 제1경로;
    유입구 - T1a 영역의 상측 탱크부 - T1a 영역 - T1a 영역의 하측 탱크부를 순차적으로 통과하여 제1분기점(d1)에서 제1방향(①)을 향하며, T1b 영역의 하측 탱크부의 제2분기점(d2)에서 제4방향(④)을 향하고, T1b 영역 - T1b 영역의 상측 탱크부를 순차적으로 통과하여 S1t 영역으로 흘러들어가서 구획부(140S) 상부를 통해 S1t 영역 - S2t 영역을 순차적으로 통과하며 U-플로우를 형성한 후, T2a 영역의 상측 탱크부를 통과한 후 배출구를 통해 배출되는 제2경로; 및
    유입구 - T1a 영역의 상측 탱크부 - T1a 영역 - T1a 영역의 하측 탱크부를 순차적으로 통과하여 제1분기점(d1)에서 제2방향(②)을 향하며, S1b(S 영역 제1열 아래) 영역으로 흘러들어가서 구획부(140S) 하부를 통해 S1b 영역 - S2b(S 영역 제2열 아래) 영역을 순차적으로 통과하며 U-플로우를 형성한 후, T2a 영역의 하측 탱크부 - T2a 영역 - T2a 영역의 상측 탱크부를 순차적으로 통과한 후 배출구를 통해 배출되는 제3경로;
    의 세 가지 경로로 분배되어 유통되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  6. 제 1항 내지 제5항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 증발기는
    플레이트 타입 증발기로서 상기 튜브(100)가 플레이트(110)들의 접합으로 형성되고, 컵(120)에 통공(121)이 형성되지 않은 플레이트(110)로 배플이 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030076066A (ko) * 2002-03-22 2003-09-26 한라공조주식회사 4-탱크식 증발기
KR20050044091A (ko) * 2003-11-07 2005-05-12 삼성에스디아이 주식회사 개선된 동작 시퀀스를 가진 방전 표시 장치

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