KR20020097464A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 특히 열교환기 내부로 냉매가 주입되는 주입 부위의 구조가 개선됨으로써, 다수개의 냉매관에 고르게 냉매가 공급되어 전면에 걸쳐 비교적 균일한 열 교환이 이루어지므로 열 교환 효율이 향상될 수 있도록 한 열교화기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열교환기는 다수개가 수직 방향으로 평행을 이루며 설치되어 냉매가 순환되면서 열 교환되는 유로를 형성하는 냉매관과, 상기 냉매관의 하측에 설치되고, 일 측에 냉매가 주입되는 공급배관이 연결된 냉매공급헤더와, 상기 냉매관의 상측에 설치되고, 일 측에 열 교환된 냉매가 외부로 토출되는 배출배관이 연결된 냉매배출헤더가 포함되는 열교환기에 있어서, 상기 공급배관의 단부에는 상기 냉매공급헤더 내부로 삽입되어 상기 냉매공급헤더의 내부로 분사되는 냉매의 유속을 증가시키는 가속부가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 {A heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 특히 열교환기 내부로 냉매가 주입되는 주입 부위의 구조가 개선됨으로써, 다수개의 냉매관에 고르게 냉매가 공급되어 전면에 걸쳐 비교적 균일한 열 교환이 이루어지므로 열 교환 효율이 향상될 수 있도록 한 열교화기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 전열매체가 열전도 효율이 높은 금속관 형태의 전열벽을 통해 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로 자동차용 응축기 및 공기 조화기나 냉각기기의 응축기, 증발기 등 열 교환이 필요한 제품에 사용된다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기가 도시된 사시도이다.

종래 기술에 의한 열교환기는 냉매가 공급되는 냉매공급헤더(2)와, 상기 냉매공급헤더(2)와 대향되도록 위치되어 열 교환된 냉매가 외부로 배출되는 냉매배출헤더(4)와, 상기 냉매공급헤더(2)와 냉매배출헤더(4)사이에 설치되어 냉매가 지나면서 열 교환을 이루도록 하는 다수개의 냉매관(6)을 포함하여 구성된다.

상기 냉매공급헤더(2)는 중공된 원 기둥 모양으로 형성되어 좌우 방향으로 수평을 이루도록 설치되고, 일 측면에 냉매가 공급되는 공급배관(12)이 연결되며, 상면에 다수개의 냉매관(6)이 수직하게 상측을 향하여 설치되므로 수평 방향으로 이동된 냉매가 냉매공급헤더(2)에서 상측 방향으로 냉매관(6)을 따라 상승되면서 열 교환을 이루도록 한다.

상기 냉매배출헤더(2)는 냉매공급헤더(4)와 같이 중공된 원 기둥 모양으로 형성되어 상기 냉매관(6)의 상단에 설치되고, 일 측에 배출배관(14)이 연결되므로 냉매관(6)을 따라 이동된 냉매가 일 측으로 이동되어 배출배관(14)을 따라 외부로 배출되도록 한다.

상기 냉매관(6) 각각의 사이에는 냉매관(6)의 전열 면적을 넓혀 열 교환 효율을 향상시킬 수 있도록 다수개의 핀(8)이 설치되는 바, 상기 핀(8)은 산과 골이 연속되는 파형으로 형성되어 냉매관(6) 사이에 상하 방향으로 설치되므로 응축수가 하측 방향으로 용이하게 배수될 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 열교환기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 압축기나 펌프 등에 의해 냉매가 상기 공급배관(12)을 따라 냉매공급헤더(2)의 내부로 이동되고, 이동된 냉매는 상기 냉매관(6)을 따라 상승하면서 열 교환을 이루면서 상측으로 이동되어 상기 냉매배출헤더(4)의 내부로 이동된다.

이때, 냉매관(6) 각각의 사이에 설치된 다수개의 핀(8)에 의해 냉매관(6)의 전열 면적이 증가되어 열 교환 효율이 향상됨과 동시에 냉매관(6) 외벽에 생성되는 응축수가 하측으로 용이하게 배수된다.

아울러, 상기 냉매배출헤더(2)로 이동된 냉매는 상기 배출배관(4)을 따라 외부로 토출되어 열 교환 작동을 마친다.

그러나, 종래 기술에 의한 열교환기는 상기 공급배관(12)의 단부가 냉매공급헤더(2)의 일 측에 형성된 주입구에 접합되어 냉매가 공급되기 때문에 공급배관(12)과의 거리가 멀어질수록 점차적으로 냉매의 공급 압력이 작아지고, 냉매량이 적어지므로 다수의 냉매관(6)에 고르게 냉매를 분배할 수 없어 상기 공급배관(12)에 인접한 냉매관(6)에는 냉매의 유동량이 많아 열 전달이 충분히 이루어지지 않고 냉매관(6)을 통과하는 냉매가 생기는 반면에 공급배관(12)과 먼 쪽의 냉매관(6)은 냉매관(6) 외벽을 통과하는 작동유체량에 비해 냉매의 유동량이 적어 열전달을 충분히 이룰 수 없어 열 교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉매공급헤더의 주입구에 설치되는 공급배관의 구조가 냉매의 분사 속도를 증가시키도록 개선됨으로써, 냉매공급헤더 내부에 냉매가 고르게 분사되어 다수의 냉매관에 비교적 동일한 양의 냉매가 공급될 수 있도록 하는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기가 도시된 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 열교환기가 도시된 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 열교환기의 가속부가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 냉매공급헤더 54 : 냉매배출헤더

56 : 냉매관 58 : 핀

62 : 공급배관 64 : 배출배관

70 : 가속부

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는 다수개가 수직 방향으로 평행을 이루며 설치되어 냉매가 순환되면서 열 교환되는 유로를 형성하는 냉매관과, 상기 냉매관의 하측에 설치되고, 일 측에 냉매가 주입되는 공급배관이 연결된 냉매공급헤더와, 상기 냉매관의 상측에 설치되고, 일 측에 열 교환된 냉매가 외부로 토출되는 배출배관이 연결된 냉매배출헤더가 포함되는 열교환기에 있어서, 상기 공급배관의 단부에는 상기 냉매공급헤더 내부로 삽입되어 상기 냉매공급헤더의 내부로 분사되는 냉매의 유속을 증가시키는 가속부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 열교환기의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 열교환기가 도시된 사시도이다.

본 발명에 따른 열교환기는 압축기나 펌프 등에 의해 냉매가 공급되도록 냉매 공급배관(62)이 연결되는 냉매공급헤더(52)와, 상기 냉매공급헤더(52)와 대향되는 위치에 설치되어 냉매가 외부로 배출되는 배출배관(64)이 연결되는 냉매배출헤더(54)와, 상기 냉매공급헤더(52)와 냉매배출헤더(54) 사이에 설치되어 냉매가 열 교환을 이루며 이동되도록 하는 다수개의 냉매관(56)을 포함하여 구성된다.

상기 냉매공급헤더(52)는 중공된 원 기둥 모양으로 형성되어 좌우 방향으로 수평을 이루도록 설치되고, 일 측에 냉매가 주입되는 공급배관(62)이 설치된다.

도 3은 본 발명에 의한 열교환기의 가속부가 도시된 단면도이다.

여기서, 상기 공급배관(62)은 그 단부가 연장되어 냉매공급헤더(52)의 내부로 삽입되는 바, 삽입된 부위는 그 단면적이 점차적으로 감소되도록 가속부(70)가 형성되므로 유체의 유동량이 일정할 때에 그 유체의 유속은 단면적에 반비례한 성질에 의해 공급배관(62)에서 토출되는 냉매의 유속이 증가되어 냉매가 냉매공급헤더(52) 내부에 종래 기술과 비교하여 보다 높은 분사 속도로 토출된다.

이로써, 냉매공급헤더(52)의 내부에서 공급배관(62)에 가까운 부위의 냉매는 빠른 속도로 대향되는 측면으로 이동되기 때문에 상측에 형성된 냉매관(56)으로의 유동이 다소 감소하고, 공급배관(62)과 먼 쪽의 냉매공급헤더(52)의 내부에는 빠른 속도로 분사된 냉매가 종래 기술과 비교하여 보다 많이 공급되기 때문에 냉매관(56)으로의 유동이 다소 증가된다.

상기 냉매배출헤더(54)는 냉매공급헤더(52)와 같이 중공된 원 기둥 모양으로형성되어 냉매공급헤더(52)의 상측에 평행하게 설치되고, 일 측에 냉매가 토출되는 배출배관(64)이 연결되어 열 교환된 냉매가 외부로 배출될 수 있도록 한다.

상기 냉매관(56)은 다수개의 관이 상기 냉매공급헤더(52)와 냉매배출헤더(54) 사이에 설치되어 냉매공급헤더(52)로 주입된 냉매가 기화되면서 상측으로 이동되어 열을 흡수하고, 냉매배출헤더(54)로 이동되도록 한다.

아울러, 상기 냉매관(56) 각각의 사이에는 산과 골이 연속되는 파형으로 형성된 다수의 핀(58)이 설치되는 바, 냉매관(56)의 전열 면적을 넓혀 열 교환 효율을 향상시키며, 응축수의 배출이 용이하도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 열교환기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 압축기나 펌프 등에 의해 공급배관을 따라 냉매공급헤더(52)에 냉매가 공급되고, 공급된 냉매는 냉매관(56)을 따라 상측으로 이동되면서 상 변화에 의한 열 교환을 이루고, 냉매배출헤더(54)에 일 측으로 이동되어 배출배관(64)을 따라 외부로 토출됨으로써, 열 교환 작동을 마친다.

이때, 상기 공급배관(62)에 형성되어 냉매공급헤더(52) 내부로 삽입된 가속부(70)에 의해서 냉매는 그 유속이 배가되어 냉매공급헤더(52)의 내부로 공급되므로 공급배관(62)에 가까운 위치에 설치된 냉매관(56)은 종래 기술에 비교하여 냉매의 공급량이 감소되고, 공급배관(62)에서의 거리가 먼 위치에 설치된 냉매관(56)은 냉매의 공급량이 증가되어 비교적 동일한 양의 냉매가 다수의 냉매관(56)에 공급되므로 열교환기 전면에 걸쳐 고른 열 교환을 이룰 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 열교환기는 공급배관의 단부가 연장되어 냉매공급헤더의 내부로 삽입되고, 삽입된 부위가 점차적으로 단면적이 감소하는 가속부를 이룸으로써, 냉매공급헤더의 내부로 분사되는 냉매의 유속이 증가되어 냉매가 냉매공급헤더 내부에 고르게 분사되므로 다수의 냉매관에 비교적 동일한 양의 냉매가 공급되어 고른 열 교환을 이룸으로써, 보다 향상된 열 교환 효율로 운전될 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 다수개가 수직 방향으로 평행을 이루며 설치되어 냉매가 순환되면서 열 교환되는 유로를 형성하는 냉매관과, 상기 냉매관의 하측에 설치되고, 일 측에 냉매가 주입되는 공급배관이 연결된 냉매공급헤더와, 상기 냉매관의 상측에 설치되고, 일 측에 열 교환된 냉매가 외부로 토출되는 배출배관이 연결된 냉매배출헤더가 포함되는 열교환기에 있어서;

   상기 공급배관의 단부에는 상기 냉매공급헤더 내부로 삽입되어 상기 냉매공급헤더의 내부로 분사되는 냉매의 유속을 증가시키는 가속부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가속부는 상기 공급배관의 단부에서 연장되어 이루어지고, 단면적이 작아지도록 외측에서 내측으로 경사가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.