KR102549339B1 - 히트파이프용 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히트파이프용 열교환기에 관한 것으로, 사이드 플로우 방식으로 응축기 및 증발기에 적용되는 히트파이프용 열교환기에 있어서, 히트파이프용 열교환기는 소정의 간격을 두고 양쪽에 각각 수직으로 배설되는 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프와; 제1헤더파이프와 제2헤더파이프를 서로 연결하며, 복수개로 적층 배열되는 열교환튜브를 포함하여 구성하되, 응축기로 적용되는 제1그룹과 증발기로 적용되는 제2그룹으로 구분되며, 복수개로 적층 배열된 열교환튜브에 대응하여 제1그룹의 제2헤더파이프와 제2그룹의 제2헤더파이프를 상호 배관 연결하여 냉매를 우회 패스하는 복수개의 수평패스관과; 제1그룹에 적용되는 제1헤더파이프의 상단에 배관 형성되어 냉매의 충전을 위한 냉매주입구와; 제1그룹에 적용되는 제1헤더파이프에 길이 방향을 따라 복수개로 적층 배열된 열교환튜브를 각각 배관 연결하여 충전되는 냉매를 다음 아래층의 열교환튜브로 넘침 패스하는 복수개의 수직패스관을 포함하는 것을 특징으로 냉매 충전 효율을 확보하고, 냉매의 열교환 효율을 극대화할 수 있으며, 설치 및 유지 보수가 유리하여 기존에 비해 수명 연장을 확보할 수 있는 히트파이프용 열교환기에 관한 것이다.

Description

히트파이프용 열교환기{Piping Structure of Parallel Flow Heat Exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉매 충전 효율을 확보하고, 냉매의 열교환 효율을 극대화할 수 있으며, 설치 및 유지 보수가 유리하여 기존에 비해 수명 연장을 확보할 수 있는 히트파이프용 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 히트파이프용 열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른 쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 실내의 열을 흡수하여 외부로 방출할 경우에는 냉각 시스템으로서, 외부의 열을 흡수하여 실내로 방출할 경우에는 가열 시스템으로서 작용하게 된다.
이러한 히트파이프 히트파이프용 열교환기의 기본 구조는 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 열을 이송하는 냉매, 주변으로 열을 방출하는 응축기로 구성된다.
따라서, 증발장치에서 액체 상태의 냉매가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실제 냉각 작용이 일어나게 되며, 이때 증발된 기체의 냉매 가스는 부피가 급속도로 팽창하게 되고, 기체 상태의 냉매가 증발기로 인입되는 매체보다 낮은 온도의 매체가 인입되는 응축기에 도달되면 냉각히트파이프용 열교환기에 의해서 낮은 온도의 매체에 열을 뺏기면서 냉매는 응축하게 된다. 액체 상태로 변한 냉매가 다시 증발기로 돌아오면서 이러한 현상은 지속적으로 반복 사이클을 이루게 된다.
KR 10-1698698 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 냉각기의 최상층에 위치되는 냉매입구와 냉각기의 최하단에 위치되는 냉매출구를 잊는 냉매 배관 구조를 개선함으로 냉매 충전 효율을 확보하고, 냉매의 열교환 효율을 극대화할 수 있으며, 설치 및 유지 보수가 유리하여 기존에 비해 수명 연장을 확보할 수 있는 히트파이프용 열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사이드 플로우 방식으로 응축기 및 증발기에 적용되는 히트파이프용 열교환기에 있어서, 히트파이프용 열교환기는 소정의 간격을 두고 양쪽에 각각 수직으로 배설되는 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프와; 제1헤더파이프와 제2헤더파이프를 서로 연결하며, 복수개로 적층 배열되는 열교환튜브를 포함하여 구성하되, 응축기로 적용되는 제1그룹과 증발기로 적용되는 제2그룹으로 구분되며, 복수개로 적층 배열된 열교환튜브에 대응하여 제1그룹의 제2헤더파이프와 제2그룹의 제2헤더파이프를 상호 배관 연결하여 냉매를 우회 패스하는 복수개의 수평패스관과; 제1그룹에 적용되는 제1헤더파이프의 상단에 배관 형성되어 냉매의 충전을 위한 냉매주입구와; 제1그룹에 적용되는 제1헤더파이프에 길이 방향을 따라 복수개로 적층 배열된 열교환튜브를 각각 배관 연결하여 충전되는 냉매를 다음 아래층의 열교환튜브로 넘침 패스하는 복수개의 수직패스관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프용 열교환기를 제안한다.
여기서, 제1헤더파이프 측 열교환튜브의 단부에는 상하 간격을 두고 수직패스관을 통해 냉매의 넘침으로 적층된 열교환튜브 중 아래층에 열교환튜브로 냉매를 제공할 수 있도록 하측에 냉매입구와 상측에 냉매출구가 각각 형성되며, 복수개로 적층된 열교환튜브 중 위층에 냉매출구와 아래층에 냉매입구를 수직패스관으로 패스 연결하여 냉매입구를 통해 열교환튜브에 주입으로 채워지고 냉매출구를 통해 수위넘침으로 수직패스관을 따라 애래층 열교환튜브에 순차적으로 충전하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 수직패스관은 열교환튜브의 내부에 소정의 길이로 연장 형성되며, 냉매입구를 관통하는 수직패스관의 일부분이 열교환튜브의 내측 저면을 향해 제1절곡부가 더욱 절곡 형성되고, 열교환튜브의 내부에 소정의 길이로 연장 형성되며, 냉매출구를 관통하는 수직패스관의 일부분이 열교환튜브의 내측 상면을 향해 제2절곡부가 더욱 절곡 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 냉매 충전 효율을 확보하고, 냉매의 열교환 효율을 극대화할 수 있으며, 설치 및 유지 보수가 유리하여 기존에 비해 수명 연장을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 히트파이프용 열교환기를 나타내는 구성을 포함하여 정면, 측면, 평면 및 일부 확대도.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 히트파이프용 열교환기에 적용되는 열교환튜브의 일부 구성을 나타내는 단면도.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.
본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 자료 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 자료 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 자료 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 히트파이프용 열교환기(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 사이드 플로우 방식으로 응축기 및 증발기에 적용되는 것을 제안하고 있다.
여기서, 히트파이프용 열교환기(100)는 소정의 간격을 두고 양쪽에 각각 수직으로 배설되는 제1헤더파이프(110) 및 제2헤더파이프(120)와; 제1헤더파이프(110)와 제2헤더파이프(120)를 서로 연결하며, 복수개로 적층 배열되는 열교환튜브(130)를 포함하여 구성하되, 응축기로 적용되는 제1그룹(101)과 증발기로 적용되는 제2그룹(102)으로 구분될 수 있다,
여기서, 복수개로 적층 배열된 열교환튜브(130)에 대응하여 제1그룹(101)의 제2헤더파이프(120)와 제2그룹(102)의 제2헤더파이프(120)를 상호 배관 연결하여 냉매를 우회 패스하는 복수개의 수평패스관(140)을 구성할 수 있다.
그리고, 제1그룹(101)에 적용되는 제1헤더파이프(110)의 상단에 배관 형성되어 냉매의 충전을 위한 냉매주입구(150)가 구비되어 최상층에 위치되는 열교환튜브(130)에 연결되는 것이 바람직하다.
이때, 제1그룹(101)에 적용되는 제1헤더파이프(110)에 길이 방향을 따라 복수개로 적층 배열된 열교환튜브(130)를 각각 배관 연결하여 충전되는 냉매를 다음 아래층의 열교환튜브(130)로 넘침 패스하는 복수개의 수직패스관(160)을 포함할 수 있다.
즉, 제1헤더파이프(110)의 상단에 위치되는 냉매주입구(150)를 통해 최상층 열교환튜브(130)에 냉매를 주입하면, 열교환튜브(130)에 일부 채워지고 난 후 냉매출구(133) 측을 따라 수직패스관(160)을 통해 다음 아래층에 열교환튜브(130)에 냉매를 넘침으로 제공하여 순차적으로 높이 층을 따라 최하층에 열교환튜브(130)까지 적정량의 냉매를 동일하게 충전할 수 있다.
그리고, 수평패스관(140)을 통해 제1그룹(101)에 냉매를 제2그룹(102)으로 제공하여 응측부 및 증발부에 모두 냉매를 적절한 수위로 충전할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d에 의하면, 초기 최상층 열교환튜브(130)에 제공되는 냉매를 최하층 열교환튜브(130)까지 넘침(over flow) 방식으로 다음 아래층을 따라 단계적으로 충전하는 과정을 도시하고 있다.
여기서, 제1헤더파이프(110) 측 열교환튜브(130)의 단부에는 상하 간격을 두고 수직패스관(160)을 통해 냉매의 넘침으로 적층된 열교환튜브(130) 중 아래층에 열교환튜브(130)로 냉매를 제공할 수 있도록 하측에 냉매입구(131)와 상측에 냉매출구(133)가 각각 형성된다.
그리고 복수개로 적층된 열교환튜브(130) 중 위층에 냉매출구(133)와 아래층에 냉매입구(131)를 수직패스관(160)으로 패스 연결하여 냉매입구(131)를 통해 열교환튜브(130)에 주입으로 채워지고 냉매출구(133)를 통해 수위넘침으로 수직패스관(160)을 따라 애래층 열교환튜브(130)에 순차적으로 충전할 수 있다.
더불어, 수직패스관(160)은 열교환튜브(130)의 내부에 소정의 길이로 연장 형성되며, 냉매입구(131)를 관통하는 수직패스관(160)의 일부분이 열교환튜브(130)의 내측 저면을 향해 제1절곡부(161)가 더욱 절곡 형성될 수 있다.
또한, 수직패스관(160)은 열교환튜브(130)의 내부에 소정의 길이로 연장 형성되며, 냉매출구(133)를 관통하는 수직패스관(160)의 일부분이 열교환튜브(130)의 내측 상면을 향해 제2절곡부(163)가 더욱 절곡 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 냉매 충전 효율을 확보하고, 냉매의 열교환 효율을 극대화할 수 있으며, 히트파이프용 열교환기(100)의 설치 및 유지 보수가 유리하여 기존에 비해 수명 연장을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 히트파이프용 열교환기 101: 제1그룹
102: 제2그룹 110: 제1헤더파이프
120: 제2헤더파이프 130: 열교환튜브
131: 냉매입구 133: 냉매출구
140: 수평패스관 150: 냉매주입구
160: 수직패스관 161: 제1절곡부
163: 제2절곡부

Claims (4)

  1. 사이드 플로우 방식으로 응축기 및 증발기에 적용되는 히트파이프용 열교환기(100)에 있어서,
    상기 히트파이프용 열교환기(100)는,
    소정의 간격을 두고 양쪽에 각각 수직으로 배설되는 제1헤더파이프(110) 및 제2헤더파이프(120)와;
    상기 제1헤더파이프(110)와 제2헤더파이프(120)를 서로 연결하며, 복수개로 적층 배열되는 열교환튜브(130)를 포함하여 구성하되, 응축기로 적용되는 제1그룹(101)과 증발기로 적용되는 제2그룹(102)으로 구분되며,
    복수개로 적층 배열된 열교환튜브(130)에 대응하여 상기 제1그룹(101)의 제2헤더파이프(120)와 상기 제2그룹(102)의 제2헤더파이프(120)를 상호 배관 연결하여 냉매를 우회 패스하는 복수개의 수평패스관(140)과;
    상기 제1그룹(101)에 적용되는 제1헤더파이프(110)의 상단에 배관 형성되어 냉매의 충전을 위한 냉매주입구(150)와;
    상기 제1그룹(101)에 적용되는 제1헤더파이프(110)에 길이 방향을 따라 복수개로 적층 배열된 열교환튜브(130)를 각각 배관 연결하여 충전되는 냉매를 다음 아래층의 열교환튜브(130)로 넘침 패스하는 복수개의 수직패스관(160)을 포함하고,
    상기 제1헤더파이프(110) 측 열교환튜브(130)의 단부에는 상하 간격을 두고 수직패스관(160)을 통해 냉매의 넘침으로 적층된 열교환튜브(130) 중 아래층에 열교환튜브(130)로 냉매를 제공할 수 있도록 하측에 냉매입구(131)와 상측에 냉매출구(133)가 각각 형성되며,
    복수개로 적층된 열교환튜브(130) 중 위층에 냉매출구(133)와 아래층에 냉매입구(131)를 수직패스관(160)으로 패스 연결하여 냉매입구(131)를 통해 열교환튜브(130)에 주입으로 채워지고 냉매출구(133)를 통해 수위넘침으로 수직패스관(160)을 따라 애래층 열교환튜브(130)에 순차적으로 충전하되,
    상기 수직패스관(160)은 상기 열교환튜브(130)의 내부에 소정의 길이로 연장 형성되며, 상기 냉매입구(131)를 관통하는 수직패스관(160)의 일부분이 상기 열교환튜브(130)의 내측 저면을 향해 제1절곡부(161)가 더욱 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프용 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직패스관(160)은,
    상기 열교환튜브(130)의 내부에 소정의 길이로 연장 형성되며,
    상기 냉매출구(133)를 관통하는 수직패스관(160)의 일부분이 상기 열교환튜브(130)의 내측 상면을 향해 제2절곡부(163)가 더욱 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프용 열교환기.
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