KR101802468B1

KR101802468B1 - 저유량 제어가 가능한 칠러 장치

Info

Publication number: KR101802468B1
Application number: KR1020160004773A
Authority: KR
Inventors: 윤재동
Original assignee: 윤재동
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-11-28
Also published as: KR20170085310A

Abstract

본 발명은 냉매와의 열교환이 이루어지는 전열파이프들에 유체를 균일하게 분배함으로써 저유량 운전상황에서도 유체의 동결이 방지됨에 따라 저유량 제어가 가능한 칠러 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 저유량 제어가 가능한 칠러 장치에 따르면, 냉매와의 열교환을 위하여 전열관에 공급되는 유체가 디스트리뷰터에 의해 와류상태로 분배됨에 따라 유체가 일부분의 전열관에 치우침이 없이 균일하게 분배될 수 있으므로 순환펌프의 저유량 운전조건에서도 동파없이 유체가 순환할 수 있다.

Description

저유량 제어가 가능한 칠러 장치{CHILLER APPARATUS CAPABLE OF LOW FLUX CONTROLLING}

본 발명은 칠러 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매와의 열교환이 이루어지는 전열파이프들에 유체를 균일하게 분배함으로써 저유량 운전상황에서도 유체의 동결이 방지됨에 따라 저유량 제어가 가능한 칠러 장치에 관한 것이다.

일반적으로 칠러(chiller)는 유체를 냉각시켜 냉수를 공조기나 냉수수요처로 공급하는 것으로, 냉매가 순환되는 압축기와 응축기, 팽창기 및 증발기의 냉동기를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 칠러는 증발기에서 냉매의 증발열을 통해 유체를 냉각시키고, 냉각된 유체를 순환펌프로 펌핑하여 공조기나 냉수 수요처로 순환 공급한다.

이러한 칠러는 사용자에 의해 설정되는 부하에 따라 냉동기와 순환펌프가 운전되면서 냉매 및 유체의 부하가 조절된다.

여기서, 냉동기와 순환펌프는 고부하에서 운전이 가능하나 저부하에서는 부하에 맞는 운전이 불가능하다.

즉, 냉동기는 고부하 및 저부하에서 부하에 맞는 운전이 가능하나, 순환펌프는 유체의 저유량 운전시에 동파가 발생할 우려가 있기 때문에 동파방지를 위하여 저유량 운전이 이루어지지 않는 실정이다.

구체적으로, 칠러는 복수의 전열관들로 유체를 관류시키면서 냉매와 열교환시키는데, 순환펌프의 저부하 운전에서는 유체가 전열관들에 균일하게 흐르지 못하기 때문에 동파가 발생하게 된다.

이에 따라, 현재까지의 칠러는 냉동기의 부하가 50% 이하일 경우에도 순환펌프의 부하를 60% 이상으로 운전시킴으로써 동파를 예방하고 있으며, 저유량 제어의 불가로 인한 불필요한 에너지가 낭비되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0097367호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 냉매와의 열교환이 이루어지는 전열파이프들에 유체를 균일하게 분배하여 공급함으로써 순환펌프의 저유량 운전상황에서도 동파를 방지할 수 있는 저유량 제어가 가능한 칠러 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

구체적으로, 본 발명은 유체를 와류상태로 분배하여 전열파이프들에 작용하는 동압을 감소시킴으로써 각 전열관에 관류하는 유체의 유량을 균일하게 분배할 수 있는 저유량 제어가 가능한 칠러 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저유량 제어가 가능한 칠러 장치는, 냉매를 증발, 압축, 응축, 팽창시키는 냉동사이클에서 제공되는 냉매의 증발열을 통해 유체를 냉각시켜 공급하는 칠러 장치로서, 상기 냉동사이클의 팽창밸브에서 공급되는 냉매가 통과하는 공간을 가지며, 양단부가 개구된 칠러본체; 유체를 펌핑하여 상기 칠러본체로 순환시키는 순환펌프; 상기 칠러본체의 길이방향을 따라 복수로 내장되어 유체의 이동경로를 이루면서 유체와 냉매를 열교환시키는 복수의 전열관; 상기 칠러본체의 일측을 차폐하면서 상기 전열관들의 일단부에 연결되고, 유체가 공급 및 배출되는 공급구 및 배출구가 각각 구비되어 상기 공급구를 통해 공급되는 유체를 상기 복수의 전열관 중 절반의 전열관에 공급하며, 나머지 전열관을 통해 리턴되는 유체를 상기 배출구로 배출하는 유체출입커버; 상기 칠러본체의 타측을 차폐하면서 상기 전열관들의 타단부에 연결되고, 상기 절반의 전열관으로 공급된 유체를 상기 나머지 절반의 전열관으로 리턴시키는 리턴커버; 및 상기 유체출입커버의 공급구를 통해 공급되는 유체 또는 상기 리턴커버에 의해 리턴하는 유체를 전열관들 각각으로 와류상태로 분배하는 디스트리뷰터;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 유체출입커버는, 상기 절반의 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 일측에 설치되고, 상기 공급구가 형성되어 유체의 공급라인에 연결되는 원통형의 공급포트; 및 상기 공급포트와 분리된 상태로 상기 나머지 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 일측에 설치되고, 상기 배출구가 형성되어 유체의 배출라인에 연결되는 원통형의 배출포트;를 포함하며, 상기 디스트리뷰터는, 상기 공급포트의 내주면을 따라 스크루형태를 이루는 안내홈 또는 안내날개로 이루어져 유체에 와류를 발생시키면서 상기 절반의 전열관들에 와류상태로 분배하는 와류가이드;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 디스트리뷰터는, 상기 공급포트에 대응하는 상기 절반의 전열관들의 단부를 이루고, 상기 공급포트의 외곽에서 중심을 향해 내경이 좁아지면서 함몰되는 형태로 형성되어 와류의 연장부위를 제공하는 가이드 연장홈;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 리턴커버는, 상기 절반의 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 타측에 설치되는 원통형의 제1 포트; 상기 제1 포트와 분리된 상태로 상기 나머지 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 타측에 설치되는 원통형의 제2 포트; 및 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트를 연결하는 연결관;을 포함하고, 상기 디스트리뷰터는, 상기 제1 포트와 상기 연결관 및 상기 제2 포트의 내주면을 따라 스크루형태를 이루는 안내홈 또는 안내날개로 이루어져 상기 나머지 전열관으로 리턴되는 유체에 와류를 발생시키면서 상기 나머지 전열관들에 와류상태로 분배하는 리턴 와류가이드;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 디스트리뷰터는, 상기 제2 포트에 대응하는 상기 나머지 전열관들의 단부를 이루고, 상기 제2 포트의 외곽에서 중심을 향해 내경이 좁아지면서 함몰되는 형태로 형성되어 와류의 연장부위를 제공하는 리턴가이드 연장홈;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 저유량 제어가 가능한 칠러 장치에 따르면, 냉매와의 열교환을 위하여 전열관에 공급되는 유체가 디스트리뷰터에 의해 와류상태로 분배됨에 따라 유체가 일부분의 전열관에 치우침이 없이 균일하게 분배될 수 있으므로 순환펌프의 저유량 운전조건에서도 동파없이 유체가 순환할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 유체출입커버를 구성하는 원통형의 공급포트의 내주면에 와류가이드가 형성되므로 유체가 원활하게 와류를 일으키면서 전열관들로 안내될 수 있다.

또한, 본 발명은 전열관들의 단부에 내경이 좁아지는 형태로 함몰형성된 가이드 연장홈이 형성됨에 따라 와류가이드가 소용돌이 형태로 연장될 수 있으므로 유체가 더욱 원활하게 와류를 일으킬 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은 리턴커버를 구성하는 원통형의 제1 포트와 연결관 및 제2 포트의 내주면에 리턴 와류가이드가 형성되므로 유체가 리턴할 경우에도 와류상태로 균일하게 분배되면서 동파가 방지될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 제2 포트에 대응하는 전열관들의 단부에 내경이 좁아지는 형태로 함몰형성된 리턴가이드 연장홈이 형성됨에 따라 리턴 와류가이드 또한 소용돌이 형태로 연장될 수 있으므로 리턴하는 유체가 더욱 원활하게 와류를 일으킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저유량 제어가 가능한 칠러 장치의 전체구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 칠러 장치를 나타내는 종단면도.
도 3은 도 2에 도시된 칠러 장치의 유체출입커버를 나타내는 부분 확대단면도.
도 4는 도 2에 도시된 칠러 장치의 유체리턴커버를 나타내는 부분 확대단면도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 저유량 제어가 가능한 칠러 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 냉동사이클(20)에 서 제공되는 냉매의 증발열을 통해 유체를 냉각시켜 공급하는 장치이다.

즉, 본 발명의 칠러 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기로 이루어지는 냉동사이클(20)의 증발기를 구성하면서 냉매의 증발열과 유체를 열교환시켜서 유체를 냉각시킨다.

여기서, 본 발명의 칠러 장치(10)에 의해 냉각되는 유체는 예컨대 물이 적용되어 냉수를 공급할 수 있다.

본 발명의 칠러 장치(10)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 칠러본체(100), 순환펌프(200), 전열관(300), 유체출입커버(400), 리턴커버(500) 및 디스트리뷰터(600)를 포함하여 구성될 수 있다.

칠러본체(100)는 팽창밸브(3)에서 공급되는 냉매와 순환펌프(200)에서 공급되는 유체의 열교환공간을 제공하는 구성요소이다.

이러한 칠러본체(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 양단부가 개구된 원통형을 이루면서 후술되는 전열관(300)들이 길이방향을 따라 내장되어 유체가 관류하고, 전열관(300)들에 직교하는 방향으로 냉매가 관류하면서 열교환 공간을 이룬다.

여기서, 칠러본체(100)는 도시된 바와 달리 복수구성되면서 냉매의 이동방향으로 직렬상태로 배치될 수도 있다.

순환펌프(200)는 유체의 순환라인에 설치되어 유체를 펌핑하여 칠러본체(100)를 통해 순환시키는 구성요소이다.

순환펌프(200)는 사용자의 설정에 따라 운전부하를 조절하면서 유체의 순환유량을 제어한다.

전열관(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 칠러본체(100)의 길이방향을 따라 복수로 설치되어 유체의 이동경로를 제공하면서 유체를 냉매와 열교환시킨다.

여기서, 전열관(300)은 복수로 구성되어 절반의 전열관들(310)이 칠러본체(100)의 내에서 유체의 공급관로를 이루고, 나머지 전열관들(320)이 유체의 리턴관로를 이루면서 유체와 냉매를 열교환시킨다.

즉, 유체는 절반의 전열관들(310)을 통해 칠러본체(100)에 공급되어 냉매와 열교환하고, 나머지 전열관들(320)을 통해 리턴하여 냉매와 열교환한 후 칠러본체(100)에서 배출된다.

유체출입커버(400)는 칠러본체(100)의 일측을 차폐하면서 유체의 공급 및 배출 부위를 이루는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 공급구(411) 및 배출구(421)가 형성되어 유체를 칠러본체(100)의 전열관으로 출입시킨다.

즉, 유체출입커버(400)는 공급구(411)를 통해 전술한 절반의 전열관들(310)에 유체를 공급하고, 나머지 전열관들(320)로 리턴하는 유체를 배출구(421)로 배출한다.

여기서, 유체출입커버(400)는 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 공급포트(410) 및 배출포트(420)를 포함하여 구성될 수 있다.

공급포트(410)는 도 3에 도시된 바와 같이 공급구(411)가 형성된 원통형의 부재로서, 절반의 전열관들(310)에 대응하는 관경으로 형성되어 유체의 공급라인에서 순환펌프(200)에 의해 펌핑된 유체를 절반의 전열관들(310)에 안내한다.

한편, 공급포트(410)는 도시된 바와 달리 공급구(411)로 이어지는 내주면이 돔형태로 형성되어 공급구(411)에서 공급되는 유체를 내주면을 따라 절반의 전열관들(310)로 안내할 수도 있다.

배출포트(420)는 도 3에 도시된 바와 같이 배출구(421)가 형성된 원통형의 부재로서 공급포트(410)와 분리된 상태로 설치되며, 나머지 전열관들(320)에 대응하는 관경으로 형성되어 나머지 전열관들(320)로 리턴하는 유체를 배출구(421)로 배출시킨다.

리턴커버(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 칠러본체(100)의 타측을 차폐하면서 절반의 전열관들(310)들로 공급되어 냉매와 열교환된 유체를 나머지 전열관들(320)로 리턴시키는 구성요소이다.

이러한 리턴커버(500)는 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 포트(510), 제2 포트(520) 및 연결관(530)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 포트(510)는 도 4에 도시된 바와 같이 절반의 전열관들(310)에 대응하는 원통형으로 설치되어 절반의 전열관들(310)에서 배출되는 유체의 배출구를 이룬다.

제2 포트(520)는 제1 포트(510)와 분리구성되고, 나머지 전열관들(320)에 대응하는 원통형으로 설치되어 나머지 전열관들(320)로 리턴되는 유체의 입구를 이룬다.

연결관(530)은 도 4에 도시된 바와 같이 'U'자 형태로 절곡형성되어 제1 포트(510)와 제2 포트(520)를 연결한다.

종합하면, 유체는 공급포트(410)의 공급구(411)를 통해 절반의 전열관들(310)로 공급된 후, 제1 포트(510)와 연결관(530) 및 제2 포트(520)를 통해 나머지 전열관들(320)로 리턴하면서 냉매와 열교환된 후, 배출포트(420)의 배출구(411)로 배출된다.

디스트리뷰터(600)는 절반의 전열관들(310)로 공급되는 유체 또는 나머지 전열관들(320)로 리턴하는 유체를 전열관 각각으로 분배하면서 와류상태로 분배함으로써 유체의 균일한 분배를 도모하는 구성요소이다.

즉, 디스트리뷰터(600)는 유체를 전열관(300)들 각각에 균일하게 분배하여 흐름을 지속시킴으로써 순환펌프(200)의 저부하 운전 상황에서도 동파를 방지하는 구성요소이다.

이러한 디스트리뷰터(600)는 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 공급포트(410)의 내주면에 형성되어 유체를 와류상태로 안내하는 와류가이드(610)로 구성될 수 있다.

와류가이드(610)는 도 3에 도시된 바와 같이 날개형태로 돌출되면서 공급포트(410)의 내주면을 따라 스크루형태로 형성되어 공급구(411)로 공급된 유체에 와류를 발생시키며, 이에 따라 유체는 와류가이드(610)를 따라 와류상태로 안내되면서 절반의 전열관들(310)로 각각 분배된다.

여기서, 와류가이드(610)는 날개형태가 아닌 홈형태를 이루면서 공급포트(410)의 내주면을 따라 스크루형태로 형성될 수도 있다.

한편, 디스트리뷰터(600)는 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 연장홈(620)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

가이드 연장홈(620)은 와류가이드(610)에 의해 발생한 와류의 연장부위를 제공하는 구성요소이다.

구체적으로, 가이드 연장홈(620)은 도 3에 도시된 바와 같이 절반의 전열관들(310)의 단부를 구성하고, 공급포트(410)의 외곽에서 중심을 향해 내경이 좁아지면서 함몰되는 홈형태로 형성된다.

즉, 가이드 연장홈(620)은 중심을 향해 내경이 점점 좁아지는 홈을 이루기 때문에 유체에 발생한 와류를 연장시킨다.

이에 따라, 유체는 와류가이드(610)에 의해 와류를 일으키면서 가이드되는 동시에 가이드 연장홈(620)에 의해 와류상태가 지속되므로 절반의 전열관들(310)로 와류상태로 균일하게 분배된다.

또한, 디스트리뷰터(600)는 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 제1 포트(510)와 연결관(530) 및 제2 포트(520)의 내주면에 형성되어 유체를 와류상태로 안내하는 리턴 와류가이드(630)로 구성될 수 있다.

리턴 와류가이드(630)는 도 4에 도시된 바와 같이 날개형태로 돌출되면서 제1 포트(510)와 연결관(530) 및 제2 포트(520)의 내주면을 따라 스크루형태로 형성되어 절반의 전열관들(310)에서 배출된 유체에 와류를 발생시키며, 이에 따라 유체는 리턴 와류가이드(630)를 따라 와류상태로 안내되면서 나머지 전열관들(320)로 각각 분배된다.

여기서, 리턴 와류가이드(630)는 날개형태가 아닌 홈형태를 이루면서 제1 포트(510)와 연결관(530) 및 제2 포트(520)의 내주면을 따라 스크루형태로 형성될 수도 있다.

한편, 디스트리뷰터(600)는 도 4에 도시된 바와 같이 리턴가이드 연장홈(640)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

리턴가이드 연장홈(640)은 리턴 와류가이드(630)에 의해 발생한 와류의 연장부위를 제공하는 구성요소이다.

구체적으로, 리턴가이드 연장홈(640)은 도 4에 도시된 바와 같이 나머지 전열관들(320)의 단부를 구성하고, 제2 포트(520)의 외곽에서 중심을 향해 내경이 좁아지면서 함몰되는 홈형태로 형성된다.

즉, 리턴가이드 연장홈(640)은 중심을 향해 내경이 점점 좁아지는 홈을 이루기 때문에 유체에 발생한 와류를 연장시킨다.

이에 따라, 유체는 리턴 와류가이드(630)에 의해 와류를 일으키면서 가이드되는 동시에 리턴가이드 연장홈(640)에 의해 와류상태가 지속되므로 나머지 전열관들(320)로 와류상태로 균일하게 분배된다.

한편, 본 발명은 전술한 구성 이외에도 유체를 균일하게 분배할 수 있는 구성이라면 어떠한 구성이라도 만족한다.

예컨대, 본 발명은 칠러본체(100)를 보다 적은 용량으로 복수로 구성하면서 냉매의 이동방향으로 직렬상태로 배치하는 동시에 전열관(300)들을 분할하여 각각의 칠러본체(100)에 설치하고, 유체를 복수의 칠러본체(100)에 병렬상태로 분할시켜 각각의 전열관(300)들에 공급함으로써 유체를 균일하게 분배할 수도 있다.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 저유량 제어가 가능한 칠러장치의 작동 및 작용을 설명한다.

순환펌프(200)는 사용자의 설정에 따라 작동하면서 설정된 유량의 유체를 칠러본체(100)로 공급한다.

유체는 순환펌프(200)에 의해 펌핑되어 절반의 전열관들(310)에 공급되어 냉매와의 열교환을 통해 냉각된 후, 다시 나머지 전열관들(320)로 리턴하면서 냉매와 열교환되어 사용처로 공급된다.

이때, 유체는 공급포트(410)의 공급구(411)로 유입된 후 와류가이드(610) 및 가이드 연장홈(620)에 의해 와류를 일으키면서 절반의 전열관들(310)에 공급됨에 따라 전열관들(310) 각각으로 균일하게 분배되어 공급된다.

또한, 유체는 절반의 전열관들(310)에서 배출된 후 리턴 와류가이드(630) 및 리턴가이드 연장홈(640)에 의해 와류를 일으키면서 나머지 전열관들(320)로 공급됨에 따라 나머지 전열관들(320) 각각으로 균일하게 분배되어 냉매에 의해 냉각된 후 배출포트(420)의 배출구(421)를 통해 배출된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 칠러 장치(10)에 의하면, 냉매와의 열교환을 위하여 전열관(300)에 공급되는 유체가 디스트리뷰터(600)에 의해 와류상태로 분배됨에 따라 유체가 일부분의 전열관(300)에 치우침이 없이 균일하게 분배될 수 있으므로 순환펌프(200)의 저유량 운전조건에서도 동파없이 유체가 순환할 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

10 : 저유량 제어가 가능한 칠러 장치
20 : 냉동사이클
100 : 칠러본체 200 : 순환펌프
300 : 전열관
310 : 절반의 전열관들 320 : 나머지 전열관들
400 : 유체출입커버
410 : 공급포트 411 : 공급구
420 : 배출포트 421 : 배출구
500 : 리턴커버
510 : 제1 포트 520 : 제2 포트
530 : 연결관
600 : 디스트리뷰터
610 : 와류가이드 620 : 가이드 연장홈
630 : 리턴 와류가이드 640 : 리턴가이드 연장홈

Claims

냉매를 증발, 압축, 응축, 팽창시키는 냉동사이클에서 제공되는 냉매의 증발열을 통해 유체를 냉각시켜 공급하는 칠러 장치로서,
상기 냉동사이클의 팽창밸브에서 공급되는 냉매가 통과하는 공간을 가지며, 양단부가 개구된 칠러본체;
유체를 펌핑하여 상기 칠러본체로 순환시키는 순환펌프;
상기 칠러본체의 길이방향을 따라 복수로 내장되어 유체의 이동경로를 이루면서 유체와 냉매를 열교환시키는 복수의 전열관;
상기 칠러본체의 일측을 차폐하면서 상기 전열관들의 일단부에 연결되고, 유체가 공급 및 배출되는 공급구 및 배출구가 각각 구비되어 상기 공급구를 통해 공급되는 유체를 상기 복수의 전열관 중 절반의 전열관에 공급하며, 나머지 전열관을 통해 리턴되는 유체를 상기 배출구로 배출하는 유체출입커버;
상기 칠러본체의 타측을 차폐하면서 각각의 상기 전열관들의 타단부에 연결되고, 상기 공급구를 통해 유체가 공급되는 절반의 상기 전열관으로 공급된 유체를 나머지 상기 전열관으로 리턴시키는 리턴커버; 및
상기 유체출입커버의 공급구를 통해 공급되는 유체 또는 상기 리턴커버에 의해 리턴하는 유체를 각각의 상기 전열관에 와류상태로 분배하는 디스트리뷰터를 포함하여 구성되고,
상기 유체출입커버는,
상기 공급구를 통해 유체가 공급되는 절반의 상기 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 일측에 설치되고, 상기 공급구가 형성되어 유체의 공급라인에 연결되는 원통형의 공급포트; 및
상기 공급포트와 분리된 상태로 나머지 상기 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 일측에 설치되고, 상기 배출구가 형성되어 유체의 배출라인에 연결되는 원통형의 배출포트를 포함하여 이루어지며,
상기 디스트리뷰터는,
상기 공급구를 통해 공급되는 유체에 와류를 발생시켜 절반의 상기 전열관에 와류상태로 분배하기 위해, 상기 공급포트의 내주면을 따라 미리 정해진 일정 간격으로 복수 개 배치되는 스크루 형태의 안내홈 또는 안내날개로 이루어지는 와류가이드; 및
상기 공급포트에 대응하는 절반의 상기 전열관들의 단부를 이루고, 상기 공급포트의 외곽에서 중심을 향해 내경이 좁아지면서 함몰되는 형태로 형성되어 상기 와류가이드에 의해 발생된 와류의 연장부위를 제공하는 가이드 연장홈을 포함하여 구성됨으로써,
냉매와의 열교환을 위하여 각각의 상기 전열관에 공급되는 유체가 상기 디스트리뷰터에 의해 와류상태로 분배됨에 따라 상기 유체가 각각의 전열관에 균일하게 분배될 수 있으므로 상기 순환펌프의 저유량 운전조건에서도 상기 유체가 동파 없이 순환 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저유량 제어가 가능한 칠러 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 리턴커버는,
상기 절반의 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 타측에 설치되는 원통형의 제1 포트;
상기 제1 포트와 분리된 상태로 상기 나머지 전열관들에 대응하는 관경을 이루면서 상기 칠러본체의 타측에 설치되는 원통형의 제2 포트; 및
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트를 연결하는 연결관;을 포함하고,
상기 디스트리뷰터는,
상기 제1 포트와 상기 연결관 및 상기 제2 포트의 내주면을 따라 스크루형태를 이루는 안내홈 또는 안내날개로 이루어져 상기 나머지 전열관으로 리턴되는 유체에 와류를 발생시키면서 상기 나머지 전열관들에 와류상태로 분배하는 리턴 와류가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저유량 제어가 가능한 칠러장치.
청구항 4에 있어서,
상기 디스트리뷰터는,
상기 제2 포트에 대응하는 상기 나머지 전열관들의 단부를 이루고, 상기 제2 포트의 외곽에서 중심을 향해 내경이 좁아지면서 함몰되는 형태로 형성되어 와류의 연장부위를 제공하는 리턴가이드 연장홈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저유량 제어가 가능한 칠러장치.