KR20000043145A - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로서, 냉매의 흐름을 안내하도록 그 내부에 칸막이가 결합된 관형헤더와, 상기 관형헤더에 연결된 다수의 튜브를 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 칸막이(34)(48)에는 냉매에 섞인 오일이 상기 관형헤더(20)(21)에서 상기 튜브로 들어가지 않고 바로 하측으로 빠지도록 구멍(44)(44')이 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 오일에 의한 튜브내부에서의 열교환 성능의 저하를 방지하여, 전체 시스템의 효율을 향상하는 효과가 있다.

Description

공기조화기의 열교환기

본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로서, 특히 관형헤더를 통하여 튜브의 내부로 냉매가 유동하는 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

공기조화기의 열교환기는, 판형태로 된 다수의 전열핀이 소정의 간격을 두고 배열되고 이 전열핀을 관통하여 왕복되게 배설되어 연속적으로 이어진 튜브를 갖는 열교환기와, 양측에 관형헤더가 세워지고 이 관형헤더에 그 양단이 연통하게 다수의 튜브가 배열되며 상기 튜브사이에는 파도형으로 굴곡된 코루케이트 핀이 결합된 열교환기가 개시되어 있다.

이러한 열교환기 중, 종래 관형헤더를 가지는 열교환기는 도1에 도시한 바와 같은 구조로 되어 있다.

즉, 그 양측에는 관으로 된 관형헤더(10)(10')가 세워져 배설되고, 상기 관형헤더(10)(10')의 사이에는 다수의 납작하게 된 튜브(12)가 소정의 간격을 두고 층으로 배설되어 있고, 상하방향으로 인접하는 튜브(12)사이에는 전열면적을 높이도록 코루게이트 핀(14)이 결합되어 있으며, 상기 관형헤더(10)(10')의 내부에는 냉매를 다수의 튜브를 군으로 하여 냉매가 좌우로 흐르도록 칸막이(16)(16')가 결합되어 있고, 상기 관형헤더(10)(10')에는 냉매가 출입하는 냉매입구(18) 및 냉매출구(20)가 각각 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 공기조화기의 열교환기에서, 냉매입구를 통해 일측 관형헤더(10)의 상측내부에 유입한 냉매는 한꺼번에 상측에 있는 다수의 튜브를 타고 타측 관형헤더(10')의 상측부에 유입한 다음, 타측 관형헤더(10')의 중간부로 내려간 후, 다시 중간부에 있는 다수의 튜브를 타고 상기 일측 관형헤더(10)에 유입한 다음, 일측 관형헤더(10)의 하측으로 이동하여 하측에 있는 다수의 튜브를 타고 타측 관형헤더(10')로 이동하여 냉매출구(20)를 통하여 유출하게 된다.

상기 냉매에는 압축기의 윤활을 도우도록 냉매관로내에 주입한 오일이 함유되어 있다. 즉, 냉매관로에 주입한 오일은 압축기에 흘러 들어가면 압축기의 구동부를 원활히 작동하게 한다.

그런데, 이와같이 구성된 종래의 공기조화기의 열교환기에서, 열교환기가 응축기로 작용하게 되면, 상기 오일에 의해 열교환효율이 저하되어 시스템의 효율을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.

즉, 오일은 공기조화기의 관로를 순환하는 동안 상변화를 하지 않으므로, 압축기를 통과한 기체상태의 냉매와 함께 흐를 때에는 냉매관의 벽에 접하여 유동하게 되는데, 이와 같이 냉매관의 벽에 접하여 흐르는 오일은 외부공기와 냉매관을 통해 열교환되어 액상으로 바뀌는 냉매에 열저항으로 작용하게 되므로, 냉매관을 통한 열전달계수가 현저히 저하하며 열교환효율이 저하하는 한편 냉매의 압력강하가 크게 되는 것이다.

특히, 응축초기 즉, 열교환기의 상측부에서 이러한 현상이 심하여 응축효율을 현저히 떨어뜨리게 되어 시스템의 효율이 저하한다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기가 응축기로 작용할 때 오일에 의한 튜브내부에서의 열교환 성능의 저하를 방지하여, 전체 시스템의 효율을 향상하는 공기조화기의 열교환기를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 공기조화기의 열교환기를 나타내는 사시도,

도2은 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기를 나타내는 사시도,

도3은 도2의 열교환기의 조립상태를 나타내는 분리 사시도,

도4는 본 발명의 칸막이의 다양한 실시예를 나타내는 사시도,

도5는 본 발명의 공기조화기의 열교환기의 냉매의 흐름상태도,

도6은 본 발명의 공기조화기의 열교환기의 냉매유입구에서 냉매 및 오일의 흐름을 나타내는 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20, 21 : 좌, 우측관형헤더 22 : 튜브

24 : 코루게이트 핀 26, 28 : 상,하 사이드플레이트

30 : 캡 32 : 냉매유입니플

34, 38 : 칸막이 36 : 냉매유출니플

44 :구멍 46, 48 : 칸막이

상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는 냉매의 흐름을 안내하도록 그 내부에 칸막이가 결합된 관형헤더와, 상기 관형헤더에 연결된 다수의 튜브를 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 칸막이에는 냉매에 섞인 오일이 상기 관형헤더에서 상기 튜브로 들어가지 않고 바로 하측으로 빠지도록 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 칸막이는 오일이 관형헤더의 하측으로 원활히 이동하도록 상기 구멍을 향하여 경사진 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기 칸막이는 깔대기나 둥근용기등 다양한 형상으로 이루어 질 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 양측에 세워진 좌, 우측관형헤더(20)(21)에는 길이방향으로 다수의 슬릿형 구멍이 소정간격으로 형성되어 있고, 상기 슬릿형 구멍에는 납작하고 중공으로 된 다수의 튜브(22)의 양단이 끼워져 수평으로 용착배설되어 있다.

상기 인접하는 튜브(22)사이에는 전열면적을 높이도록 파형으로 된 코루게이트 핀(24)이 용착결합되어 있고, 최상측 및 최하측에 결합된 코루게이트핀(24)의 외측에는 상, 하 사이드플레이트(26)(28)가 용착결합되어 있다.

상기 좌, 우측관형헤더(20)(21)는 중공의 원형관으로 되어 있고, 그 양단에는 캡(30)이 쒸워져 있다. 상기 좌,우측관형헤더(20)(21)는 D형관으로 이루어 질 수 도 있다.

상기 좌측관형헤더(20)의 상부에는 냉매가 유입하도록 냉매유입니플(32)이 결합되어 있고, 좌측관형헤더(20)의 상부에 치우친 곳에는 냉매의 흐름을 안내하도록 그 내부에 칸막이(34)가 결합되어 있다.

상기 우측관형헤더(21)의 하부에는 냉매가 유출하도록 냉매유출니플(36)이 결합되어 있고, 우측관형헤더(21)의 하부에 치우친 곳에는 냉매의 흐름을 안내하도록 그 내부에 칸막이(38)가 결합되어 있다.

상기 좌, 우측관형헤더(20)(21)에 상기 튜브(22) 및 칸막이(34)가 결합되는 상태가 도3에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 좌, 우측관형헤더(20)(21)의 원형의 반쪽면에는 상기 튜브(22)가 끼워지도록 원호를 그리는 슬릿형 구멍(40)이 형성되어 있고, 상기 슬릿형 구멍(40)이 형성된 반대쪽면에는 상기 칸막이(34)(38)가 외측에서 끼워지도록 반원을 그리는 슬릿형 구멍(42)이 형성되어 되어 있다.

상기 튜브(22)의 단부와 칸막이(34)(38)에는 용가제가 도포된 후, 상기 슬릿형 구멍(40)(42)에 끼워져, 노내에서 브레이징에 의해 용착된다.

상기 튜브(22)는 납작하게 된 장공단면형으로 되어 있고, 넓은 외측면에는 상기 코루게이트핀(24)이 용착된다.

상기 칸막이(34)(38)의 중심부에는 좌,우측관형헤더(20)(21)내에 유입한 오일이 하측으로 빠지도록 구멍(44)가 형성되어 있다. 이때 냉매가 유입하는 쪽의 관형헤더(좌측 관형헤더)에 결합된 칸막이(34)에 형성된 구멍은 냉매가 유출하는 쪽의 관형헤더(우측 관형헤더)에 결합된 칸막이(38)에 형성된 구멍보다 크게 되어 있다.

이와 같이 구성된 공기조화기의 열교환기는 각 부품이 접촉하는 부분에는 용가제가 도포되어, 각 부품이 가조립된 후, 노내에 넣어 소정의 온도로 소정의 시간동안 유지하면 상기 용가제가 녹아 접촉부분이 서로 용착하는 노내 브레이징 방법에 의해 제조된다.

도5는 열교환기에서 냉매의 흐름를 나타내는 상태도이다.

도시한 바와 같이, 열교환기내에서는 냉매가 상기 좌측 관형헤더(20)과 우측관형헤더(21)를 오가는 3개의 패스를 이루며 유동한다. 즉, 냉매유입니플(32)을 통하여 좌측관형헤더(20)의 상부에 유입한 냉매는 열교환기의 상측에 있는 다수의 튜브를 타고 우측관형헤더(21)의 상부에 유입하는 제1패스(P1)를 이룬 다음, 우측관형헤더(21)의 중간부로 이동하여 열교환기의 중간부에 있는 다수의 튜브를 타고 좌측 관형헤더(20)의 중간부에 유입하는 제2패스(P2)를 이룬 후, 좌측관형헤더(20)의 하측부로 이동하여 열교환기의 하측부에 있는 다수의 튜브를 타고 우측 관형헤더(21)의 하부에 유입하는 제3패스(P3)을 이룬 다음, 냉매유출니플(36)을 통하여 유출한다.

상기 제1, 제2, 제3패스를 지나면서 냉매는 주위공기와 열교환되어 응축된다.

이때, 압축기의 윤활용으로 냉매관로내에 주입한 오일의 대부분은 냉매유입니플(32)을 통하여 상기 좌측관형헤더(20)의 유입한 다음 상기 칸막이(34)에 형성된 구멍(44)를 통해 하측으로 떨어지고, 제1패스를 따라 우측관형헤더(21)의 유입한 여분의 오일은 칸막이(38)에 형성된 구멍(44')를 통해 하측으로 떨어지게 된다.

이때, 구멍(44)이 구멍(44')보다 크게 형성되어 있을 뿐만 아니라 오일은 관형헤더의 벽면을 따라 유동하므로, 열교환기에 유입한 오일의 대부분은 제1패스를 통과하지 않고 하측으로 떨어져 제3패스를 통해 우측관형헤더(21)의 하부를 지나 유출하게 된다.

즉, 도6에 도시한 바와 같이, 상기 냉매유입니플(32)을 통하여 좌측관형헤더(20)에 유입한 오일(O)은 액상이므로, 압축기를 통과한 기상의 냉매와 분리되어, 관형헤더의 벽에 접하여 유동하게 되는데, 상기 구멍(44)을 통해 하측으로 대부분의 오일이 흘러 내리고, 튜브(22)에 들어가는 양이 미소하게 된다.

따라서, 오일은 냉매의 응축초기에 냉매에 열저항으로 작용하지 않게 되어, 튜브를 통한 열전달계수가 현저히 상승하며 열교환효율이 상승하는 한편 냉매의 압력강하가 작게 되어, 시스템의 효율이 향상된다.

그리고, 제1패스를 통해 우측관형헤더(21)에 들어간 미량의 오일도, 칸막이(38)의 구멍(44')을 통해 하측으로 떨어지고, 제2패스를 통해 이동하지 않으므로, 오일에 의힌 열교환 방해가 거의 없게 된다.

도4는 칸막이의 다양한 실시예를 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 칸막이는 오일이 관형헤더의 하측으로 원활히 이동하도록 구멍을 향하여 경사진 형상으로 되어 있을 수 있다.

상기 칸막이는 도4의 A에서 도시한 바와 같이 깔대기형의 칸막이(46)로 되거나, 도4의 B에 도시한 바와 같이 둥근용기형의 칸막이(48)로 이루어 질 수 있다.

상기 칸막이(46)(48)의 중심부에는 오일이 유출하는 구멍(46a)(48a)이 형성되어 있다.

상기 칸막이(46)(48)는 관형헤더의 캡이 덮어지기 전에 관형헤더의 내부에 넣어져 가용접된다. 이때, 관형헤더에서 칸막이가 위치하는 부위에는 구멍이 형성되어 관형헤더의 외부에서 이 구멍을 통하여 칸막이를 가용접한 다음, 노내에서 블레이징에 의해 칸막이를 관형헤더의 내부에 견고히 용착되게 한다.

본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기에 의하면, 열교환기가 응축기로 작용하게 될 때에 냉매에 포함된 오일에 의한 열교환효율의 저하를 방지하여 시스템의 효율을 상승시키는 효과가 있다.

즉, 냉매유입니플을 통해 관형헤더의 내부에 들어 간 오일을 관형헤더의 하측으로 떨어지게 하므로서, 튜브로 들어가는 오일의 양을 극소화하여 튜브에서 일어나는 열교환효율이 저하되지 않게 하여 시스탬의 효율을 상승시키는 것이다.

Claims (2)

1. 냉매의 흐름을 안내하도록 그 내부에 칸막이가 결합된 관형헤더과, 상기 관형헤더에 연결된 다수의 튜브를 구비한 열교환기에 있어서,

   상기 칸막이에는 냉매에 섞인 오일이 상기 관형헤더에서 상기 튜브로 들어가지 않고 바로 하측으로 빠지도록 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 칸막이는 오일이 관형헤더의 하측으로 원활히 이동하도록 상기 구멍을 향하여 경사진 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.