KR19990034215U - 열교환장치의 응축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉동 및 냉장을 목적으로 하는 열교환장치에 있어 고온고압의 압축기체 냉매를 방열시켜 액화시키는 응축기에 관한 선출원 제 97-11104호의 개량고안에 있어 냉매관과 연통결합되는 내관과 내관 외면으로 동심원을 이루는 외관 그리고 내관과 외관사이에 보강리브를 통해 수로를 동체(同體)로 압출구성하여 수로를 통해 순환하는 응축매체를 내관 외면 전체에 걸쳐 접촉시켜 내관을 통과하는 고온고압의 냉매 응축 효율을 극대화시키게 된 열교환장치의 응축기에 관한 것이며, 이를 실현하기 위한 구성은 통상의 냉동사이클에 있어서, 상,하부로 냉매관과 연통결합되는 내관이 형성되고 내관의 외향으로 동심원을 이루며 동체로 압출되는 외관을 구비하며 상기 내관과 외관 사이에 이 또한 동체로 압출되는 다수개의 보강리브들을 통해 수로를 구성하는 응축관과; 중앙으로 내관이 끼움되는 끼움공이 형성되고 일측으로 방열관의 입수구와 배수구에 연통되도록 결합되는 연결관을 구비하며 응축관의 상,하부에 각각 독립적으로 용접부착되어 방열관과 수로를 순환하는 응축매체를 안내하는 상,하부캡과; 등으로 구성된 것이다.

Description

열교환장치의 응축기

본 고안은 냉동 및 냉장을 목적으로 하는 열교환장치에 있어 고온고압의 압축기체 냉매를 방열시켜 액화시키는 응축기에 관한 선출원 제 97-11104호의 개량고안에 관한 것이다.

일반적으로 어류 및 육류 또는 기타의 보관시품을 약 2∼5℃의 온도치로 신선하게 저장하거나 결빙온도인 0℃이하의 온도대로 얼려보관하기 위한 냉장고나 쇼케이스 또는 냉동고와 같은 각종 열교환장치가 마련되며, 이러한 열교환장치의 냉동사이클은 통상적으로 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기와 이 압축기에서 유입되는 기체상태의 냉매를 방열시켜 액화시키는 긴 유로를 갖는 응축기와 이 응축기에서 유입된 액체상태의 냉매를 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환시키는 모세관(capillary tube)과 이 모세관에서 유입된 냉매중 액체상태의 냉매가 증발하면서 주위로부터 열을 빼앗는 증발기와 이 증발기에서 유입된 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 어큐뮤레이터로 구성되는 것이다.

이와같은 일련의 사이클은 압축기의 연속반복적인 펌핑력에 의해 냉매를 고온고압으로 이루어 이를 응축기라는 긴 유로를 갖는 관을 지나면서 냉매를 식혀주고 식혀진 냉매는 협소한 유로를 갖는 모세관을 지나면서 냉매의 흐름을 가속화하여 증발기내로 보내주면 냉매가 넓은 유로로 된 증발기내에서 그 압력이 떨어지면서 기화되고 냉매는 외부의 유체가 포함하고 있는 열을 흡수하는 일련의 열교환 사이클을 수행하는 것이다.

상기한 사이클중 응축기의 구성은 압축기와 모세관 사이의 냉매관을 소정의 형태로 밴딩절곡하여 긴 유로를 형성하여 이루어져있다.

이렇게 구성된 응축기는 압축기로부터 고온고압의 냉매가스가 유입되어 응축기의 긴 유로를 경유하면서 외부의 외기와 자연방열을 통한 열교환을 이루어 자연냉각되거나 필요에 의해 방열성을 높이게 될 때는 별도로 마련된 냉각팬을 구동시켜 강제 방열시킨후 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환되는 모세관으로 유입시켜주는 것이다.

그러나 상기한 통상의 응축기는 고온고압의 냉매가스를 액화시키는 방식이 외기의 접촉에 의한 자연냉각방식과 냉각팬 구동에 따른 강제냉각방식의 공냉식을 채택하고 있어 무더운 여름철에 응축기의 방열효율성이 극히 감소되어 소망하는 최상의 방열성을 얻을 수 없었고, 냉각팬등의 무리한 구동으로 인한 소음 및 전력소비의 상승을 초래하는 문제점을 내포하게 되었다.

상기와 같이 통상적인 열교환장치의 응축기가 갖는 문제점을 해소하기 위하여 본 출원인이 선출원한 실용신안 출원 제 97-11104 호가 안출되었으며, 이는 압축기와 모세관을 연결하는 냉매관이 상,하부에 용접고정되어 냉매가 통과하는 응축관을 구성하고 지그재그형태의 긴 유로를 형성하며 외면에 방열핀이 부착된 방열관의 입수구와 배수구가 상,하부에 용접부착되어 응축매체(브라인,부동액,상수등등)가 순환되는 한편, 상기 응축관과 격벽을 통해 일체로 압출성형된 수관을 구성한다.

이렇게 구성된 응축기는 고온고압의 냉매가 냉매관을 통해 응축기의 응축관 중앙을 통과할때 방열관을 통해 상온을 유지하는 응축매체(밀도가 높은 액체.)가 상기한 방열관으로부터 수관으로 순환되면서 격벽 타측의 응축관을 통과하는 약 80℃ 이상의 냉매가 갖는 열을 흡수하여 열교환됨으로써, 기체상태의 냉매를 액체상태로 변환시키는 응축과정이 신속하게 이루어진다.

한편, 상기와 같이 냉매와의 열교환을 통해 뜨거워진 응축매체는 응축기가 소량일 때 방열관내의 방열을 이룬 상온의 응축매체와 상호 온도차를 통해 자연대류현상이 발생하여 자연스럽게 수관의 상부를 통해 뜨거워진 응축매체가 방열관으로 배출되고 방열관내에 머물던 상온의 응축매체는 수관 하부 유입구로 유입되는 연속반복적인 순환이 자연스럽게 이루어져 냉매관을 통과하는 냉매의 열을 항시 원활하게 식혀주기에 적합하다.

또한, 응축기의 용량이 클때는 온도차에 의한 자연대류현상이 미비함으로 방열관의 소정위치에 순환펌프를 설치하여 강제적으로 응축매체의 순환을 원활히 이루며, 콘덴서 형태의 방열관이 벽체를 기준으로 하여 외부로 노출됨으로써 자율적인 배관형태를 얻을 수 있고 긴 유로를 갖는 방열관의 방열성은 필요에따라 제어수단을 통해 냉각팬을 구동시켜 방열관내의 응축매체 방열효율을 높일 수도 있도록 되어져있다.

그러나 상기 선출원한 실용신안 출원 제 11104호는 응축기의 열교환매체가 통상의 공기방열을 탈피하여 밀도가 높은 응축매체(브라인,부동액,상수)를 이용한 수냉각방식을 채택함으로서 응축기의 열교환효율이 향상되고 압축기 및 기타의 냉동사이클을 구성하는 구성원의 부하발생을 억제하여 전력소비 또한 저감시켜줌은 물론 평균 수명 또한 일층 향상시키는 한편, 방열관내의 응축매체 순환을 온도차에 의한 자연대류현상을 이용하거나 대형에 경우 순환펌프를 통해 응축매체의 방열순환을 신속하게 이루어 소망하는 응축효율을 높이기엔 충분한 것이지만, 수관과 응축관과의 사이에 형성된 격벽을 통한 응축매체와 냉매간의 열교환을 이루고 있어 접촉면적이 격벽으로 제한되어 접촉면적 한계로 인한 응축 효율을 극대화하기에는 다소 미흡함이 표출되었다.

따라서, 본 고안은 선출원한 실용신안 출원 제 97-11104호에 있어 응축효율을 일층 극대화 시키기 위한 것으로, 그 목적은 냉매관과 연통결합되는 내관과 내관 외면으로 동심원을 이루는 외관 그리고 내관과 외관사이에 보강리브를 통해 수로를 동체(同體)로 압출구성하여 수로를 통해 순환하는 응축매체를 내관 외면 전체에 걸쳐 접촉시켜 내관을 통과하는 고온고압의 냉매 응축 효율을 극대화시키게 된 열교환장치의 응축기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안이 적용된 냉동사이클 개략도,

도 2는 본 고안의 따른 응축관 분해 사시도,

도 3은 본 고안의 따른 응축관 설치상태 종단면도,

도 4는 본 고안의 따라 압출된 응축관의 가공전 외형 사시도,

도 5는 본 고안의 따른 응축관 횡 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:압축기, 20:응축기,

21:응축관, 22:내관,

23:외관, 24:보강리브,

25:수로, 26:상부캡,

27:하부캡, A:냉매관

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 통상의 냉동사이클에 있어서, 상,하부로 냉매관과 연통결합되는 내관이 형성되고 내관의 외향으로 동심원을 이루며 동체로 압출되는 외관을 구비하며 상기 내관과 외관 사이에 이 또한 동체로 압출되는 다수개의 보강리브들을 통해 수로를 구성하는 응축관과; 중앙으로 내관이 끼움되는 끼움공이 형성되고 일측으로 방열관의 입수구와 배수구에 연통되도록 결합되는 연결관을 구비하며 응축관의 상,하부에 각각 독립적으로 용접부착되어 방열관과 수로를 순환하는 응축매체를 안내하는 상,하부캡과; 등으로 구성된 특징이 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안이 적용된 냉동사이클 개략도 이고, 도 2는 본 고안의 따른 응축관 분해 사시도 이며, 도 3은 본 고안의 따른 응축관 설치상태 종단면도, 도 4는 본 고안의 따라 압출된 응축관의 가공전 외형 사시도, 도 5는 본 고안의 따른 응축관 횡 단면도를 각각 도시한 것이다.

냉동사이클은 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(10)를 구성하고, 상기 압축기에서 유입되는 기체상태의 냉매를 방열시켜 액화시키는 긴 유로를 갖는 응축기(20)를 구성한다.

그리고 상기 응축기(20)에서 유입된 액체상태의 냉매를 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변환시키는 모세관(30)을 형성하고, 이 모세관에서 유입된 냉매중 액체상태의 냉매가 증발하면서 주위로부터 열을 빼앗는 증발기를 마련하는 한편, 이 증발기에(40)서 유입된 냉매를 기체냉매와 액체냉매로 분리하는 어큐뮤레이터(50)로 구성되는 즉, 이상은 통상의 열교환장치 냉동사이클을 설명한 것으로 본 고안은 다만 고온고압의 냉매가스를 생성하는 압축기와 저온저압의 기체 액체 혼합냉매로 변화시키는 모세관을 연결하는 냉매관(A)이 상,하부로 연통결합되는 내관(22)이 형성되고 내관의 외향으로 동심원을 이루며 동체로 압출되는 외관(23)을 구비하며 상기 내관과 외관 사이에 이 또한 동체로 압출되는 다수개의 보강리브(24)들을 통해 수로(25)를 구성하는 응축관(21)을 구비한다.

그리고 중앙으로 내관(22)이 끼움되는 끼움공(26a)(27a)이 형성되고 일측으로 방열관(28)의 입수구(28a)와 배수구(28b)에 연통되도록 용접되는 연결관을 구비하며 응축관의 상,하부에 각각 독립적으로 용접부착되어 방열관(28)과 수로(25)를 순환하는 응축매체를 안내하는 상,하부캡(26)(27)을 마련한다.

상기 응축관(21)은 도면에서 표현상 직립형 관체로 도시하였으나 실질적인 제품의 형태는 응축과정의 효율성을 높이기 위해 꽈배기형이나 스크류형태의 면적증대를 도모하는 긴 유로를 갖도록 제작함이 바람직하며, 그 재질은 열전도성이 우수하며 압출이 가능한 금속으로 이루어져 있다.

그리고 응축관의 내관(22) 규격은 냉매관(A)과 동일규격으로 제작하며, 방열관(28) 및 응축관(21)의 수로(25)를 순환하는 응축매체는 고밀도 매체인 브라인(brine)이나 부동액 또는 상수등이 입수되어져있다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 고안은 우선 압출기로부터 연속적으로 배출되는 응축관(21)을 도 4와 같이 사용하고자하는 소정의 길이로 절단한 다음 상,하단부의 외관(23)과 보강리브(24)를 절취하여 내관(22)만을 일정길이 외부로 노출시킨다.(도 2,도 3참조.)

그런다음 응축관의 상,하부에 노출된 내관(22)으로 각각 상부캡(26)과 하부캡(27)을 끼움하데, 이는 중앙에 마련된 끼움공(26a)(27a)을 통해 끼움시켜 응축관과 상,하부캡의 접면부위를 용접하여 긴밀히 밀폐고정시켜주며, 최종적으로 상,하부캡(26)(27)으로부터 일정높이 노출된 내관으로 압축기와 모세관 사이의 냉매관(A)을 연통시킨후 용접이나 기타의 밀폐부착수단을 통해 견고히 결합시켜준다.

이와같이 응축기의 조립이 완료된후 소망하는 응축행정이 진행되는 즉, 이는 압축기(10)의 펌핑력에 의해 고온고압의 기체상태를 이루는 냉매가 응축기(20)를 거쳐 액화상태로 변환된체 모세관(30)을 경유하면서 저온저압을 이룬후 재차 증발기(40)로 유입되면서 액상의 냉매가 증발하여 증발기 주변의 더운열기가 냉온상태로 열교환되는 일련의 냉동사이클을 진행하며, 이러한 사이클에 있어 도 2와 도 3에서와같이 응축기의 응축관(21) 중앙 내관으로 냉매관(A)으로 부터 기체상태의 고열 냉매가 통과할 때 방열관(28)과 수로(25)를 순환하는 응축매체가 내관의 전면에 걸쳐 접촉되어 있어 약 80℃이상의 고열을 갖는 냉매의 열을 흡수하여 열교환됨으로써, 기체상태의 냉매를 액체상태로 변환시켜 소망하는 응축과정을 신속하게 이룬다.

그후 냉매와의 열교환을 통해 온도가 높아진 응축매체는 응축관 상부캡(26)의 일측에 형성된 안내관(22)을 통해 방열관(28)의 입수구(28a)로 흘러들어가 긴 유로를 갖는 방열관을 경유하면서 상온으로 열이 식혀지고 식혀진 응축매체는 방열관의 배수구(28b)를 통해 응축관 하부의 하부캡(27) 일측 안내관(22)으로 유입되어 응축관 수로(25)로 흘러들어오는 일련의 순환을 연속반복적으로 이룬다.

아울러, 상기한 응축매체의 방열과정은 선출원 실용신안출원 제 97-11104호에 상세히 서술된바 있어 구체적인 구조설명 및 동작설명은 생략한다.

이상에서와 같이 설명되어진 본 고안은 기체상태의 냉매가스를 액체상태로 응축시키기 위한 응축기의 열교환매체가 통상의 공기방열을 탈피하여 밀도가 높은 응축매체(브라인,부동액,상수)를 이용한 수냉각방식을 채택하여 응축기의 열교환효율을 높이게 된 선출원 실용신안출원 제 97-11104호에 있어 냉매관이 상,하부에 결합되어 냉매가 통과하는 내관과 내관 외부로 동심원을 그리는 외관 및 내관과 외관사이에 다수개의 보강리브를 통해 수로를 구성하여 방열관과 수로를 순환하는 응축매체가 내관의 전체면적에 걸쳐 접촉 되도록하여 냉매의 응축효율이 극대화되고 내관,외관 및 보강리브를 통한 수로의 제작이 단일 몸체로 압출구성되어 응축관의 제작이 신속간편하게 이루어지는 효과를 갖는다.

이상은 본 고안의 일 실시예에 불과하며, 본 고안은 그 구성요지의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (1)

1. 통상의 냉동사이클에 있어서, 상,하부로 냉매관(A)과 연통결합되는 내관(22)이 형성되고 내관의 외향으로 동심원을 이루며 동체로 압출되는 외관(23)을 구비하며 상기 내관(22)과 외관(23) 사이에 이 또한 동체로 압출되는 다수개의 보강리브(24)들을 통해 수로(25)를 구성하는 응축관(21)과; 중앙으로 내관(22)이 끼움되는 끼움공(26a)(27a)이 형성되고 일측으로 방열관(28)의 입수구(28a)와 배수구(28b)에 연통되도록 결합되는 연결관을 구비하며 응축관의 상,하부에 각각 독립적으로 용접부착되어 방열관(28)과 수로(25)를 순환하는 응축매체를 안내하는 상,하부캡(26)(27)과; 등으로 구성됨을 특징으로 하는 열교환장치의 응축기.