KR101625223B1 - 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기에 관한 것으로, 그 구성은 "U" 형상을 가지며 내부가 관통되는 전열관 다수가 튜브시트에 결합 고정되어 케이스에 내장되며, 그 케이스의 일단에는 냉매가 상기 전열관의 내부로 유입되도록 하는 유입구와 상기 전열관으로 유입된 냉매가 상기 전열관을 통과하여 배출되도록 하는 배출구가 형성되며, 상기 케이스의 일측에는 유체가 유입되는 유체유입구가 형성되고 상기 케이스의 타측에는 상기 케이스 내부로 유입된 유체가 배출되도록 하는 유체배출구가 형성되는 냉동기용 열교환기에 있어서,
상기 케이스 내주면에 형성되어 상기 케이스 내부에 유통되는 유체의 양에 따라 상기 케이스 내부에 다양한 크기의 와류를 형성하는 다수의 와류형성기;더 포함된 것을 특징으로 하는 것으로서,
케이스 내부에 적은 양의 유체가 유통되면 소량의 와류를 형성하고, 대량의 유체가 유통되면 대량의 와류를 형성함으로, 케이스 내부로 유통되는 유체가 전체적으로 전열관과 골고루 접촉되게 유도하여 유체가 전열관과 매우 효과적으로 열교환을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 케이스 내부에 형성되는 다수의 격벽으로 케이스 내부에 유체유입구에서 유체배출구로 진행되는 방향으로 순차적으로 셋 이상의 구획공간을 형성하고, 격벽에는 대용량 개방부를 형성함으로, 케이스 내부로 적은 양의 유체가 유입되면 격벽에 형성되는 미세구멍을 통해 곧바로 구획공간을 통과하면서 전열관과 열교환하여 신속하게 외부로 배출되고, 케이스 내부로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 대용량 개방부가 개방되어 유체가 구획공간을 지그재그로 통과하면서 케이스에 체류하는 시간이 연장되어 유체가 전열관과 장시간 열교환할 수 있어 대용량 유체의 효과적인 열교환을 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기{High-efficiency refrigeration Heat Exchangers}

본 발명은 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이스 내부에 적은 양의 유체가 유통되면 소량의 와류를 형성하고, 대량의 유체가 유통되면 대량의 와류를 형성함으로, 케이스 내부로 유통되는 유체가 전체적으로 전열관과 골고루 접촉되게 유도하여 유체가 전열관과 매우 효과적으로 열교환을 수행할 수 있도록 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기나 냉동기 등의 열교환기에는 내부에 냉매가 유통되어 외부의 유체와 열교환을 수행하는 다수의 "U" 형상의 전열관이 설치되기 마련이며, 이러한 전열관의 내부에는 나선형의 그루브가 형성되어 전열관 내부에 유통되는 냉매의 와류를 유도하여 냉매가 전열관 내측면에 골고루 접촉되게 유도하여 냉매와 전열관의 효율적인 열교환을 유도한다.

요즘의 열교환기는 대용량의 유체와 용이하게 열교환 하기 위해 열교환기 내부에 유체가 체류하는 시간을 연장하는 구조를 제시하여 전열관과 유체의 효율적인 열교환을 유도하나, 상기 열교환기에 소량의 유체가 유입되는 경우에는 열교환기 내부에 장시간 체류하지 않더라도 신속하게 열교환이 수행될 수 있으나 강제적으로 장시간 유체가 체류하는 구조로 인해 열교환된 유체를 신속히 공급받기 곤란하다는 단점이 있으며,

상기와 같은 단점을 해소하기 위해 상기 열교환기 내부에 유체가 체류하는 시간을 짧게 유도하는 열교환기의 구조를 제시하는 경우에 상기 열교환기로 대용량의 유체가 유입되면 대용량의 유체가 체류하는 시간이 너무 짧아 전열관과 유체의 효과적인 열교환이 이루어지지 않는 단점이 발생한다.

또한, 열교환에 유통되는 유체에 와류를 형성하여 전열관과 유체의 효율적인 열교환을 유도하는 구조가 개발 제안되고 있으나, 종래의 열교환기는 유통되는 유체의 용량과 상관없이 일정한 와류를 형성하는 구조이므로 현실적으로 효과적인 열교환을 기대하기 곤란하다는 단점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 단점을 모두 해결할 수 있는 열교환기의 개발이 절실히 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 케이스 내부에 적은 양의 유체가 유통되면 소량의 와류를 형성하고, 대량의 유체가 유통되면 대량의 와류를 형성함으로, 케이스 내부로 유통되는 유체가 전체적으로 전열관과 골고루 접촉되게 유도하여 유체가 전열관과 매우 효과적으로 열교환을 수행할 수 있도록 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기를 제공함에 있다.

또한, 케이스 내부에 형성되는 다수의 격벽으로 케이스 내부에 유체유입구에서 유체배출구로 진행되는 방향으로 순차적으로 셋 이상의 구획공간을 형성하고, 격벽에는 대용량 개방부를 형성함으로, 케이스 내부로 적은 양의 유체가 유입되면 격벽에 형성되는 미세구멍을 통해 곧바로 구획공간을 통과하면서 전열관과 열교환하여 신속하게 외부로 배출되고, 케이스 내부로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 대용량 개방부가 개방되어 유체가 구획공간을 지그재그로 통과하면서 케이스에 체류하는 시간이 연장되어 유체가 전열관과 장시간 열교환할 수 있어 대용량 유체의 효과적인 열교환을 유도할 수 있는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기는 "U" 형상을 가지며 내부가 관통되는 전열관 다수가 튜브시트에 결합 고정되어 케이스에 내장되며, 그 케이스의 일단에는 냉매가 상기 전열관의 내부로 유입되도록 하는 유입구와 상기 전열관으로 유입된 냉매가 상기 전열관을 통과하여 배출되도록 하는 배출구가 형성되며, 상기 케이스의 일측에는 유체가 유입되는 유체유입구가 형성되고 상기 케이스의 타측에는 상기 케이스 내부로 유입된 유체가 배출되도록 하는 유체배출구가 형성되는 냉동기용 열교환기에 있어서,

상기 케이스 내주면에 형성되어 상기 케이스 내부에 유통되는 유체의 양에 따라 상기 케이스 내부에 다양한 크기의 와류를 형성하는 다수의 와류형성기;를 포함하여 구성하되,

상기 와류형성기는 내부에 공간을 가지되 하부가 개방되며 상기 케이스 내주면에 결합 고정되는 안내박스와, 상기 안내박스 내부에 형성되어 상기 안내박스 하부에 형성되는 걸림턱에 걸려 외부 이탈이 방지되며 상부에는 경사지게 제1누름편이 형성되는 와류형성돌기와, 상기 안내박스의 일 측면을 관통하여 일단은 외부로 노출되고 타단은 상기 와류형성돌기의 제1누름편에 밀착되도록 경사지게 제2누름편이 형성되는 조절돌기와, 일단은 상기 안내박스의 상부에 결합 고정되고 타단은 상기 와류형성돌기의 제1누름편에 결합 고정되는 복원스프링을 포함하여 구성되되,

상기 조절돌기의 타단의 중심에는 상기 복원스프링을 간섭하지 않도록 길게 간섭공이 형성되어,

상기 케이스 내부에 대량의 유체가 유통되면 유체의 압력에 상기 조절돌기가 눌러져 상기 안내박스 내부로 이동되면서 상기 조절돌기의 제2누름편이 상기 제1누름편을 강제로 밀어 상기 와류형성돌기를 하강시킴으로 상기 와류형성돌기의 하부가 상기 안내박스의 외부로 노출되어 유체와 마찰되면서 상기 안내박스와 함께 와류를 형성하고,

상기 케이스 내부에 소량의 유체가 유통되면 유체가 상기 조절돌기를 가압하는 압력이 낮아져 상기 복원스프링의 복원력에 하부로 하강된 상기 와류형성돌기가 승강 복원되면서 상기 와류형성돌기의 제1누름편이 상기 제2누름편을 강제로 밀어 상기 조절돌기를 원위치로 복원시켜 상기 안내박스와 유체의 마찰로만 와류를 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 와류형성돌기의 하부는 다수로 분기되는 가지돌기가 형성되고 상기 와류형성돌기가 하강하면 상기 가지돌기가 외부로 노출되게 하여,

외부로 노출되는 상기 와류형성돌기와 대량의 유체가 너무 강하게 마찰되어 장치가 손상되는 것을 방지하는 동시에, 다수로 분기되는 상기 가지돌기를 통해 유체에 다수의 와류를 형성하여 상기 케이스 내부로 유통되는 유체가 상기 전열관에 골고루 접촉되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스 내부에 상기 유체유입구에서 유체배출구로 진행되는 방향으로 순차적으로 구획공간이 셋 이상 형성되도록 상기 케이스 내부에 둘 이상의 격벽이 형성되고, 상기 격벽 상에는 다수의 미세구멍을 형성하여 상기 케이스 내부의 구획공간이 서로 연통되게 하여 상기 유체유입구로 유체가 상기 케이스 내부로 유입되면 상기 격벽에 형성되는 미세구멍을 통해 구획공간을 순차적으로 유통하면서 상기 전열관과 열교환하여 상기 유체배출구를 통해 배출되도록 하고,

상기 격벽의 일단과 다른 상기 격벽의 타단 각각에 상기 유체유입구를 통해 유입되는 유체의 양에 따라 개방되거나 폐쇄되는 대용량 개방부를 형성하여 상기 대용량 개방부가 개방되면 상기 유체유입구로 유입되는 유체는 상기 구획공간을 지그재그로 유통되면서 상기 케이스 내부에 장시간 체류하면서 상기 전열관과 열교한 후에 상기 유체배출구를 통해 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대용량 개방부는 상기 격벽에 형성되는 연통구멍과 상기 격벽에 회동 가능하게 결합되어 상기 연통구멍을 폐쇄하는 개폐덮개와 상기 개폐덮개의 가장자리에 형성되어 상기 개폐덮개를 자력으로 통해 상기 격벽에 밀착되게 하는 자석을 포함하여 구성되어,

상기 유체유입구를 통해 유입되어 상기 케이스 내부로 유통되는 유체의 압력(힘)이 상기 자석의 자력을 통해 상기 개폐덮개가 상기 격벽에 밀착되는 힘을 초과할 정도로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 밀려 상기 개폐덮개가 회동되어 상기 연통구멍이 개방되므로 유체가 상기 케이스 내부의 구획공간을 지그재그로 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스 내부에 체류하는 시간이 길어지며,

상기 유체유입구를 통해 유입되어 상기 케이스 내부로 유통되는 유체의 압력이 상기 자석의 자력을 통해 상기 개폐덮개가 상기 격벽에 밀착되는 힘을 초과하지 못할 정도로 적은 양의 유체가 유입되면 상기 격벽에 형성되는 다수의 상기 미세구멍을 통해 상기 케이스 내부의 구획공간을 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스 내부를 신속하게 통과하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽의 상부와 하부에 수평되게 2열로 형성되는 다수의 분사노즐을 형성하되, 상부에 위치되는 다수의 상기 분사노즐은 하방으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되고, 하부에 위치되는 다수의 상기 분사노즐은 상방으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되는 동시에, 상기 분사노즐 전체는 상기 대용량 개방부가 개방되어 상기 케이스 내부에 유체가 유통되는 방향으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되도록 배치하여 상기 케이스의 구획공간으로 유통되는 유체의 와류를 유도하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기에 의하면, 케이스 내부에 적은 양의 유체가 유통되면 소량의 와류를 형성하고, 대량의 유체가 유통되면 대량의 와류를 형성함으로, 케이스 내부로 유통되는 유체가 전체적으로 전열관과 골고루 접촉되게 유도하여 유체가 전열관과 매우 효과적으로 열교환을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 케이스 내부에 형성되는 다수의 격벽으로 케이스 내부에 유체유입구에서 유체배출구로 진행되는 방향으로 순차적으로 셋 이상의 구획공간을 형성하고, 격벽에는 대용량 개방부를 형성함으로, 케이스 내부로 적은 양의 유체가 유입되면 격벽에 형성되는 미세구멍을 통해 곧바로 구획공간을 통과하면서 전열관과 열교환하여 신속하게 외부로 배출되고, 케이스 내부로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 대용량 개방부가 개방되어 유체가 구획공간을 지그재그로 통과하면서 케이스에 체류하는 시간이 연장되어 유체가 전열관과 장시간 열교환할 수 있어 대용량 유체의 효과적인 열교환을 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 분리 사시도
도 3은 도 1에 도시된 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 횡 단면도
도 4는 도 1에 도시된 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 사용상태도

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 사시도를, 도 2는 도 1에 도시된 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 분리 사시도를, 도 3은 도 1에 도시된 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 횡 단면도를, 도 4는 도 1에 도시된 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기의 사용상태도를 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기(100)는 "U" 형상을 가지며 내부가 관통되는 전열관(1) 다수가 튜브시트(2)에 결합 고정되어 케이스(3)에 내장되며, 그 케이스(3)의 일단에는 냉매가 상기 전열관(1)의 내부로 유입되도록 하는 유입구(4)와 상기 전열관(1)으로 유입된 냉매가 상기 전열관(1)을 통과하여 배출되도록 하는 배출구(5)가 형성되며, 상기 케이스(3)의 일측에는 유체가 유입되는 유체유입구(6)가 형성되고 상기 케이스(3)의 타측에는 상기 케이스(3) 내부로 유입된 유체가 배출되도록 하는 유체배출구(7)가 형성되는 냉동기용 열교환기에 있어서,

상기 케이스(3) 내주면에 형성되어 상기 케이스(3) 내부에 유통되는 유체의 양에 따라 상기 케이스(1) 내부에 다양한 크기의 와류를 형성하는 다수의 와류형성기(10);를 포함하여 구성하되,

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 와류형성기(10)는 내부에 공간을 가지되 하부가 개방되며 상기 케이스(3) 내주면에 결합 고정되는 안내박스(11)와, 상기 안내박스(11) 내부에 형성되어 상기 안내박스(11) 하부에 형성되는 걸림턱(11a)에 걸려 외부 이탈이 방지되며 상부에는 경사지게 제1누름편(12a)이 형성되는 와류형성돌기(12)와, 상기 안내박스(11)의 일 측면을 관통하여 일단은 외부로 노출되고 타단은 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)에 밀착되도록 경사지게 제2누름편(13a)이 형성되는 조절돌기(13)와, 일단은 상기 안내박스(1)의 상부에 결합 고정되고 타단은 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)에 결합 고정되는 복원스프링(14)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 조절돌기(13)의 타단의 중심에는 상기 복원스프링(14)을 간섭하지 않도록 길게 간섭공(15)이 형성되도록 함은 물론이다.

즉, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 케이스(3) 내부에 상기 조절기가 유체의 압력에 밀릴 정도로 대량의 유체가 유통되면 상기 조절돌기(13)가 유체의 압력에 눌러져 상기 안내박스(11) 내부로 이동되면서 상기 조절돌기(13)의 제2누름편(13a)이 상기 제1누름편(12a)을 강제로 밀어 상기 와류형성돌기(12)를 하강시킴으로 상기 와류형성돌기(12)의 하부가 자연스럽게 상기 안내박스(11)의 외부로 노출되어 유체와 마찰되면서 상기 안내박스(11)와 함께 와류를 형성한다.

이때, 빠른 속도로 유통되는 대량의 유체와 평판 형상의 상기 와류형성돌기(12)가 접촉 마찰되면 유체의 높은 압력에 상기 와류형성돌기(12)나 상기 와류형성기(10) 자체가 손상될 수 있으므로, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상기 와류형성돌기(12)의 하부에 다수로 분기되는 가지돌기(18)를 형성하여 상기 와류형성돌기(12)가 하강하면 상기 가지돌기(18)가 외부로 노출되게 하여,

도 4a에 도시된 바와 같이, 외부로 노출되는 상기 와류형성돌기(12)와 대량의 유체가 너무 강하게 마찰되어 장치가 손상되는 것을 방지하는 동시에, 다수로 분기되는 상기 가지돌기(18)를 통해 유체에 다수의 와류를 형성하여 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체가 상기 전열관(3)에 골고루 접촉되도록 유도함이 바람직하다.

반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 케이스(3) 내부에 소량의 유체가 유통되면 유체가 상기 조절돌기(13)를 가압하는 압력이 낮아져 상기 복원스프링(14)의 복원력에 의해 하부로 하강된 상기 와류형성돌기(12)가 승강 복원되면서 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)이 상기 제2누름편(13a)을 강제로 밀어 상기 조절돌기(13)를 원위치로 복원시켜 소량의 유체가 상기 전열관(1)에 골고루 접촉될 수 있는 정도의 와류를 상기 안내박스(11)를 통해서 형성한다.

따라서, 상기 케이스(3) 내부로 소량의 유체가 유통되는 경우에는 상기 와류형성기(10)의 안내박스(11)와 유체의 마찰로만 와류를 형성하고, 대량의 유체가 유통되는 경우에는 상기 와류형성기(10)의 와류형성돌기(12)가 외부로 노출되어 상기 안내박스(11)와 함께 유체와 마찰되어 와류를 형성하여 유체가 유통되는 양에 따라 가변적으로 형성되는 와류로 인해 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체가 효과적으로 상기 전열관(1)에 골고루 접촉되어 매우 효율적인 열교환을 수행되도록 유도한다.

한편, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(3) 내부에 상기 유체유입구(6)에서 유체배출구(7)로 진행되는 방향으로 순차적으로 구획공간(21)이 셋 이상 형성되도록 상기 케이스(3) 내부에 둘 이상의 격벽(22)이 형성되고, 상기 격벽(22) 상에는 다수의 미세구멍(23)을 형성하여 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)이 서로 연통되게 하여 상기 유체유입구(6)로 유체가 상기 케이스(3) 내부로 유입되면 상기 격벽(22)에 형성되는 미세구멍(23)을 통해 구획공간(21)을 순차적으로 유통하면서 상기 전열관(1)과 열교환하여 상기 유체배출구(7)를 통해 배출되도록 하고,

상기 격벽(22)의 일단과 다른 상기 격벽(22)의 타단 각각에 상기 유체유입구(6)를 통해 유입되는 유체의 양에 따라 개방되거나 폐쇄되는 대용량 개방부(30)를 형성하여 상기 대용량 개방부(30)가 개방되면 상기 유체유입구(6)로 유입되는 유체는 상기 구획공간(21)을 지그재그로 유통되면서 상기 케이스(3) 내부에 장시간 체류하면서 상기 전열관(1)과 열교한 후에 상기 유체배출구(7)를 통해 배출되도록 하되,

상기 대용량 개방부(30)는 상기 격벽(22)에 형성되는 연통구멍(31)과 상기 격벽(22)에 회동 가능하게 결합되어 상기 연통구멍(31)을 폐쇄하는 개폐덮개(32)와 상기 개폐덮개(32)의 가장자리에 형성되어 상기 개폐덮개(32)를 자력으로 통해 상기 격벽(22)에 밀착되게 하는 자석(33)을 포함하여 구성되도록 한다.

여기서, 상기 자석(33)을 상기 개폐덮개(32)에만 형성하였으나 자력을 증대시키기 위해 상기 개폐덮개(21)에 형성되는 자석(33)과 마주보는 상기 격벽(22)의 위치에 상기 자석(33)을 함께 형성할 수 있음은 물론이다.

즉, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 유체유입구(6)를 통해 유입되어 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체의 압력(힘)이 상기 자석(33)의 자력을 통해 상기 개폐덮개(32)가 상기 격벽(22)에 밀착되는 힘을 초과할 정도로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 밀려 상기 개폐덮개(32)가 회동되어 상기 연통구멍(31)이 개방되므로 유체가 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)을 지그재그로 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스(3) 내부에 체류하는 시간이 길어져 많은 양의 유체가 상기 전열관(1)과 장시간 열교환되도록 유도하여 매우 효과적인 유체의 열교환을 유도하며,

도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 유체유입구(6)를 통해 유입되어 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체의 압력이 상기 자석(33)의 자력을 통해 상기 개폐덮개(32)가 상기 격벽(22)에 밀착되는 힘을 초과하지 못할 정도로 적은 양의 유체가 유입되면 상기 개폐덮개(32)에 의해 상기 연통구멍(31)이 자연스럽게 폐쇄되어 상기 격벽(22)에 형성되는 다수의 상기 미세구멍(23)을 통해 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)을 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스(3) 내부를 신속하게 통과하여 외부로 제공되도록 유도한다.

따라서, 많은 양의 유체가 상기 케이스(3)로 유입되면 상기 케이스(3) 내부로 체류하는 시간이 연장되어 많은 양의 유체와 상기 전열관(1)이 용이하게 열교환하도록 유도하고, 적은 양의 유체가 상기 케이스(3)로 유입되면 상기 케이스(3) 내부에 체류하는 시간을 단축하여 상기 전열관(1)과 신속하게 열교환하여 배출되도록 유도하여 유체의 양에 따른 효과적인 열교환을 유도하도록 한다.

여기서, 상기 케이스(3)에 적은 양의 유체가 유입되면 상기 전열관(1)과 빠른 시간에 열교환이 완료되므로 상기 케이스(3)에 유체가 장시간 체류할 필요가 없어 상기와 같이 신속하게 배출된다.

한편, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상기 격벽(22)의 상부와 하부에 수평되게 2열로 형성되는 다수의 분사노즐(40)을 형성하되, 상부에 위치되는 다수의 상기 분사노즐(40)은 하방으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되고, 하부에 위치되는 다수의 상기 분사노즐(40)은 상방으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되는 동시에, 상기 분사노즐(40) 전체는 상기 대용량 개방부(30)가 개방되어 상기 케이스(3) 내부에 유체가 유통되는 방향으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되도록 배치하여 상기 케이스(3)의 구획공간(21)으로 유통되는 유체의 와류를 유도하여 상기 케이스(3)의 구획공간(21)을 따라 지그재그로 유통되는 대용량의 유체가 골고루 상기 전열관(1)에 접촉되면서 상기 전열관(1)과 효과적으로 열교환하도록 유도함이 바람직하다.

여기서, 상기 대용량 개방부(30)가 개방될 정도로 많은 양의 유체가 유통되는 경우에 유체로 인해 상기 케이스(3) 내부에 압력이 높아지므로 상기 분사노즐(40)을 통해 유체가 분사되며, 상기 대용량 개방부(30)가 개방되지 않는 정도의 적은 양의 유체가 유통되는 경우에는 상기 케이스(3) 내부에 높은 압력이 형성되지 않으므로 상기 분사노즐(40)을 통해 유체가 분사되지 못한다.

따라서, 상기 케이스(3)에 대용량의 유체가 유통되는 경우에만 상기 분사노즐(40)을 통해 유체가 강력하게 분사되어 상기 케이스(3) 내부에 지그재그로 유통되는 유체의 와류를 유도하게 된다.

상기와 같은 구성요소로 이루어지는 본 발명의 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기(100)는 케이스(3) 내부에 적은 양의 유체가 유통되면 소량의 와류를 형성하고, 대량의 유체가 유통되면 대량의 와류를 형성함으로, 케이스(3) 내부로 유통되는 유체가 전체적으로 전열관(1)과 골고루 접촉되게 유도하여 유체가 전열관(1)과 매우 효과적으로 열교환을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 케이스(3) 내부에 형성되는 다수의 격벽(22)으로 케이스(3) 내부에 유체유입구(6)에서 유체배출구(7)로 진행되는 방향으로 순차적으로 셋 이상의 구획공간(21)을 형성하고, 상기 격벽(22)에는 대용량 개방부(30)를 형성함으로, 상기 케이스(3) 내부로 적은 양의 유체가 유입되면 상기 격벽(22)에 형성되는 미세구멍(23)을 통해 곧바로 상기 구획공간(21)을 통과하면서 상기 전열관(1)과 열교환하여 신속하게 외부로 배출되고, 상기 케이스(3) 내부로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 상기 대용량 개방부(30)가 개방되어 유체가 상기 구획공간(21)을 지그재그로 통과하면서 상기 케이스(3)에 체류하는 시간이 연장되어 유체가 상기 전열관(1)과 장시간 열교환할 수 있어 대용량 유체의 효과적인 열교환을 유도할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기(100)는 유통되는 유체의 용량에 따라 다음과 같이 작동한다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기(100) 내부로 대량의 유체가 유입되면, 와류형성기(10)의 조절돌기(13)가 유체의 압력에 눌러져 안내박스(11) 내부로 이동되면서 조절돌기(13)의 제2누름편(13a)이 제1누름편(12a)을 강제로 밀어 와류형성돌기(12)를 하강시켜 상기 와류형성돌기(12)의 하부가 자연스럽게 상기 안내박스(11)의 외부로 노출되어 유체와 마찰되면서 상기 안내박스(11)와 함께 와류를 형성한다.

동시에, 케이스(3) 내부로 유통되는 대용량 유체의 압력이 대용량 개방부(30)의 개폐덮개(32)가 자석(33)의 자력을 통해 격벽(22)에 밀착되는 힘을 초과하여 유체의 압력에 밀려 상기 개폐덮개(32)가 회동되어 연통구멍(31)이 개방되므로, 유체가 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)을 지그재그로 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스(3) 내부에 체류하는 시간이 길어지고, 이로 인해 많은 양의 유체는 상기 전열관과 장시간 충분히 열교환되어 상기 유체배출구(7)를 통해 배출되도록 한다.

이때, 상기 격벽(22)의 상부와 하부에 수평되게 2열로 형성되는 다수의 분사노즐(40)을 통해 대용량의 유체가 유통되는 방향으로 유체를 상·하부로 분사시켜 상기 케이스(3)의 구획공간(21)으로 유통되는 대용량 유체의 와류를 유도하여 대용량의 유체가 상기 전열관(1)에 더욱 골고루 접촉되면서 상기 전열관(1)과의 효과적으로 열교환이 유도된다.

반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명의 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기(100) 내부에 소량의 유체가 유통되면 유체가 상기 조절돌기(13)를 가압하는 압력이 낮아져 상기 복원스프링(14)의 복원력에 의해 하부로 하강된 상기 와류형성돌기(12)가 승강 복원되면서 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)이 상기 제2누름편(13a)을 강제로 밀어 상기 조절돌기(13)를 원위치로 복원시켜 소량의 유체가 상기 전열관(1)에 골고루 접촉될 수 있는 정도의 와류만을 상기 안내박스(11)를 통해 형성한다.

동시에, 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체의 압력이 상기 대용량 개방부(30)의 개폐덮개(32)가 자석(33)의 자력을 통해 격벽(22)에 밀착되는 힘을 초과하지 못하면 상기 개폐덮개(32)에 의해 상기 연통구멍(31)이 자연스럽게 폐쇄되어 유체가 상기 격벽(22)에 형성되는 다수의 미세구멍(23)을 통해 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)을 순차적으로 곧바르게 유통되어 신속하게 유체배출구(7)를 통해 배출되어 외부로 공급된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

1. 전열관 1a. 그루브
2. 튜브시트 2a. 구멍
3. 케이스 4. 유입구
5. 배출구 6. 유체유입구
7. 유체배출구
10. 와류형성기 11. 안내박스
11a. 걸림턱 12. 와류형성돌기
12a. 제1누름편 13. 조절돌기
13a. 제2누름편 14. 복원스프링
15. 간섭공 18. 지지돌기
21. 구획공간 22. 격벽
23. 미세구멍 30. 대용량 개방부
31. 연통구멍 32. 개폐덮개
33. 자석 40. 분사노즐
100. 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기

Claims (5)

1. "U" 형상을 가지며 내부가 관통되는 전열관(1) 다수가 튜브시트(2)에 결합 고정되어 케이스(3)에 내장되며, 그 케이스(3)의 일단에는 냉매가 상기 전열관(1)의 내부로 유입되도록 하는 유입구(4)와 상기 전열관(1)으로 유입된 냉매가 상기 전열관(1)을 통과하여 배출되도록 하는 배출구(5)가 형성되며, 상기 케이스(3)의 일측에는 유체가 유입되는 유체유입구(6)가 형성되고 상기 케이스(3)의 타측에는 상기 케이스(3) 내부로 유입된 유체가 배출되도록 하는 유체배출구(7)가 형성되는 냉동기용 열교환기에 있어서,
   상기 케이스(3) 내주면에 형성되어 상기 케이스(3) 내부에 유통되는 유체의 양에 따라 상기 케이스(3) 내부에 다양한 크기의 와류를 형성하는 다수의 와류형성기(10);를 포함하여 구성하되,
   상기 와류형성기(10)는 내부에 공간을 가지되 하부가 개방되며 상기 케이스(3) 내주면에 결합 고정되는 안내박스(11)와, 상기 안내박스(11) 내부에 형성되어 상기 안내박스(11) 하부에 형성되는 걸림턱(11a)에 걸려 외부 이탈이 방지되며 상부에는 경사지게 제1누름편(12a)이 형성되는 와류형성돌기(12)와, 상기 안내박스(11)의 일 측면을 관통하여 일단은 외부로 노출되고 타단은 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)에 밀착되도록 경사지게 제2누름편(13a)이 형성되는 조절돌기(13)와, 일단은 상기 안내박스(11)의 상부에 결합 고정되고 타단은 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)에 결합 고정되는 복원스프링(14)을 포함하여 구성되되,
   상기 조절돌기(13)의 타단의 중심에는 상기 복원스프링(14)을 간섭하지 않도록 길게 간섭공(15)이 형성되어,
   상기 케이스(3) 내부에 대량의 유체가 유통되면 유체의 압력에 상기 조절돌기(13)가 눌러져 상기 안내박스(11) 내부로 이동되면서 상기 조절돌기(13)의 제2누름편(13a)이 상기 제1누름편(12a)을 강제로 밀어 상기 와류형성돌기(12)를 하강시킴으로 상기 와류형성돌기(12)의 하부가 상기 안내박스(11)의 외부로 노출되어 유체와 마찰되면서 상기 안내박스(11)와 함께 와류를 형성하고,
   상기 케이스(3) 내부에 소량의 유체가 유통되면 유체가 상기 조절돌기(13)를 가압하는 압력이 낮아져 상기 복원스프링(14)의 복원력에 하부로 하강된 상기 와류형성돌기(12)가 승강 복원되면서 상기 와류형성돌기(12)의 제1누름편(12a)이 상기 제2누름편(13a)을 강제로 밀어 상기 조절돌기(13)를 원위치로 복원시켜 상기 안내박스(11)와 유체의 마찰로만 와류를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와류형성돌기(12)의 하부는 다수로 분기되는 가지돌기(18)가 형성되고 상기 와류형성돌기(12)가 하강하면 상기 가지돌기(18)가 외부로 노출되게 하여,
   외부로 노출되는 상기 와류형성돌기(12)와 대량의 유체가 너무 강하게 마찰되어 장치가 손상되는 것을 방지하는 동시에, 다수로 분기되는 상기 가지돌기(18)를 통해 유체에 다수의 와류를 형성하여 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체가 상기 전열관(1)에 골고루 접촉되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 케이스(3) 내부에 상기 유체유입구(6)에서 유체배출구(7)로 진행되는 방향으로 순차적으로 구획공간(21)이 셋 이상 형성되도록 상기 케이스(3) 내부에 둘 이상의 격벽(22)이 형성되고, 상기 격벽(22) 상에는 다수의 미세구멍(23)을 형성하여 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)이 서로 연통되게 하여 상기 유체유입구(6)로 유체가 상기 케이스(3) 내부로 유입되면 상기 격벽(22)에 형성되는 미세구멍(23)을 통해 구획공간(21)을 순차적으로 유통하면서 상기 전열관(1)과 열교환하여 상기 유체배출구(7)를 통해 배출되도록 하고,
   상기 격벽(22)의 일단과 다른 상기 격벽(22)의 타단 각각에 상기 유체유입구(6)를 통해 유입되는 유체의 양에 따라 개방되거나 폐쇄되는 대용량 개방부(30)를 형성하여 상기 대용량 개방부(30)가 개방되면 상기 유체유입구(6)로 유입되는 유체는 상기 구획공간(21)을 지그재그로 유통되면서 상기 케이스(3) 내부에 장시간 체류하면서 상기 전열관(1)과 열교한 후에 상기 유체배출구(7)를 통해 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 대용량 개방부(30)는 상기 격벽(22)에 형성되는 연통구멍(31)과 상기 격벽(22)에 회동 가능하게 결합되어 상기 연통구멍(31)을 폐쇄하는 개폐덮개(32)와 상기 개폐덮개(32)의 가장자리에 형성되어 상기 개폐덮개(32)를 자력으로 통해 상기 격벽(22)에 밀착되게 하는 자석(33)을 포함하여 구성되어,
   상기 유체유입구(6)를 통해 유입되어 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체의 압력(힘)이 상기 자석(33)의 자력을 통해 상기 개폐덮개(32)가 상기 격벽(22)에 밀착되는 힘을 초과할 정도로 많은 양의 유체가 유입되면 유체의 압력에 밀려 상기 개폐덮개(32)가 회동되어 상기 연통구멍(31)이 개방되므로 유체가 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)을 지그재그로 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스(3) 내부에 체류하는 시간이 길어지며,
   상기 유체유입구(6)를 통해 유입되어 상기 케이스(3) 내부로 유통되는 유체의 압력이 상기 자석(33)의 자력을 통해 상기 개폐덮개(32)가 상기 격벽(22)에 밀착되는 힘을 초과하지 못할 정도로 적은 양의 유체가 유입되면 상기 격벽(22)에 형성되는 다수의 상기 미세구멍(23)을 통해 상기 케이스(3) 내부의 구획공간(21)을 순차적으로 유통되어 유체가 상기 케이스(3) 내부를 신속하게 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 격벽(22)의 상부와 하부에 수평되게 2열로 형성되는 다수의 분사노즐(40)을 형성하되, 상부에 위치되는 다수의 상기 분사노즐(40)은 하방으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되고, 하부에 위치되는 다수의 상기 분사노즐(40)은 상방으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되는 동시에, 상기 분사노즐(40) 전체는 상기 대용량 개방부(30)가 개방되어 상기 케이스(3) 내부에 유체가 유통되는 방향으로 유체가 분사되도록 경사지게 형성되도록 배치하여 상기 케이스(3)의 구획공간(21)으로 유통되는 유체의 와류를 유도하는 것을 특징으로 하는 가변 와류를 형성하는 고효율 냉동기용 열교환기.

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