KR200275758Y1 - 빙축열을이용한축열조의열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 빙축열을 이용한 축열조의 열교환기에 관한 것으로서, 임의의 냉동기에서 냉각되어 유입되는 냉매가 순환되도록 하우징(2)의 내측에 입구 헤더(6)와 출구 헤더(8)를 구비함과 더부러 이 양 헤더(6,8)를 따라 동일 방향으로 소용돌이 형태를 갖으면서 그 내부로 냉매가 흐르는 중공형의 코일을 다수 적층하되, 상기 코일 내에 흐르는 냉매와 하우징(2) 내에 수용된 물(12) 사이에서 열교환을 통해 코일의 외주면에 얼음을 얼리도록 된 열교환기에 있어서, 상기 코일이 제 2코일(20)과 제 3코일(30)로 구분됨과 더불어 이 두 개의 코일(20,30)이 서로 교번되는 형태로 적층되고, 상기 냉동기에서 유입된 냉매가 상기 유입 헤더(6)와 출구 헤더(8)를 통해 순환될 때, 상기 제 2코일(20)과 제 3코일(30) 내에 흐르는 냉매가 서로 마주보는 방향으로 흐르도록 구성함으로써, 상기 제 2코일과 제 3코일의 외주면에 형성되는 결빙이 균형을 맞추어 동일한 두께의 얼음으로 생성되도록 함과 아울러 이에 따라 열효율이 향상되도록 한 것이다.

Description

빙축열을 이용한 축열조의 열교환기

본 고안은 빙축열을 이용한 축열조의 열교환기에 관한 것으로서, 특히 입구 헤더와 출구 헤더 사이에 동일한 간격으로 권취되고, 상하로 적층되는 코일의 방향을 변경함으로써, 코일 측에 형성되는 결빙의 균형을 맞추어 열효율을 향상시키도록 하는 빙축열을 이용한 축열조의 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 빙축열을 이용한 냉방장치는 심야 전기를 이용하여 냉매를 결빙시키고, 낮에 이 냉매가 해빙되면서 발생되는 흡수열을 이용하도록 축열조 내에 열교환기가 설치되어 있다.

열교환기는 탱크의 내부에 소용돌이 형태를 갖도록 코일이 감겨져 있고, 이 코일의 양측에는 유입 헤더(Header)와 출구 헤더가 설치되어 있어 냉동기를 통과하는 과정에서 냉각된 브라인(냉매)(Brine)이 통과 되도록 되어 있다.

도 1은 일반적인 빙축열 축열조 내에 설치된 열교환기의 분해 사시도 이고, 도 2는 일반적인 축열조 내에 열교환기가 설치된 상태의 종단면도로서, 축열조의 전체적인 구성은 내부에 물(12)을 저장할 수 있는 공간부(2a)를 갖는 통형의 하우징(2)과, 이 하우징(2) 내부에 냉동기에서 저온으로 변환된 냉매가 순환되도록 하면서 물(12)과 열교환이 이루어지도록 함으로써, 물(12)을 결빙시키도록 설치된 열교환기(4)로 구성된다.

여기에서, 열교환기(4)는 미 도시한 냉동기의 토출 측에 연결된 입구 헤더(6)와, 그 흡입 측에 연결된 출구 헤더(8) 및 양 헤더(6,8)를 연결하는 다수의 제 1코일(10)로 이루어진다.

상기 입구 헤더(6)와 출구 헤더(8)는 상, 하 양단이 폐쇄되어 있고, 그 중앙이 중공인 상태의 관으로서, 이 관의 일측에는 다수의 삽입공이 일정한 간격을 갖도록 형성되어 있다.

상기 제 1코일(10)은 그 내부에 냉매가 흐르도록 중공인 상태의 가는 관으로 그 일단은 입구 헤더(6)의 삽입공에 삽입되어 있고, 그 타단은 출구 헤더(8)의 삽입공에 삽입되어 고정된 것으로, 중앙으로 갈수록 그 직경이 점진적으로 작아지는 형태로 설치되어 있다.

즉, 소용돌이 형태로 감겨져 있어 냉매가 외측 방향에서 하우징(2)의 중심으로 흐르게 된 후 다시 그 중심에서 하우징(2)의 외측에 설치된 출구 헤더(8)를 통해 순환되도록 구비되어 있다.

이러한 구성을 갖는 축열조의 작용은 전원이 냉동기로 인가됨과 동시에 냉매가 저온으로 냉각되고, 이 냉각된 냉매는 배관 라인을 통해 하우징(2)내에 설치된 입구 헤더(6)로 유입된다.

상기 입구 헤더(6)로 유입된 냉매는 그 일측에 수직으로 연결된 다수의 제 1코일(10)을 통해 하우징(2)의 외측에서 그 중심 방향으로 흐르게 되면서 주위에 있는 물(12)로부터 열을 흡수함으로써, 그 주위가 결빙(14)된다.

그리고, 중심으로 이동한 냉매는 다시 그 중심에서 외측 방향으로 흐르면서 물(12)을 결빙시키고, 이어 출구 헤더(8)를 통해 냉동기로 재 순환되는 과정을 거치게 된다.

그러나, 냉동기로부터 저온으로 냉각된 냉매가 입구 헤더를 통해 상하 동일한 배열로 설치된 코일을 통해 흐르는 과정에서 물은 냉매가 흐르는 방향으로부터 결빙됨으로써, 상, 하 이웃한 코일 사이의 결빙 간격이 불균일하여 입구 측과 출구 측의 얼음 두께의 차이가 발생하게 되고, 아울러 입구 측의 열효율이 낮아지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 입구 헤더와 출구 헤더 사이에 권취되는 코일을 상하 적층시 그 방향을 변경하여 냉매가 반대 방향으로 흐르도록 함으로써, 결빙의 균형을 맞추어 동일한 두께의 얼음을 얻을 수 있도록 하고, 아울러 입구 측의 열효율을 향상시키도록 하는 빙축열을 이용한 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 빙축열 축열조내에 설치된 열교환기의 분해 사시도,

도 2는 일반적인 축열조내에 열교환기가 설치된 상태의 종단면도,

도 3은 일반적인 축열조내의 열교환기에 결빙된 상태를 도시한 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 열교환기의 분해 사시도,

도 5는 본 고안에 따른 열교환기에 결빙된 상태를 도시한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 ; 하우징 6 ; 입구 헤더

8 ; 출구 헤더 10 ; 제 1코일

20 ; 제 2코일 30 ; 제 3코일

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 임의의 냉동기에서 냉각되어 유입되는 냉매가 순환되도록 하우징의 내측에 입구 헤더와 출구 헤더를 구비함과 더불어 이 양 헤더를 따라 동일 방향으로 소용돌이 형태를 갖으면서 그 내부로 냉매가 흐르는 중공형의 코일을 다수 적층하되, 상기 코일 내에 흐르는 냉매와 하우징내에 수용된 물 사이에서 열교환을 통해 코일의 외주면에 얼음을 얼리도록 된 열교환기에 있어서, 상기 코일이 제 2코일과 제 3코일로 구분됨과 더불어 이 두개의 코일이 서로 교번되는 형태로 적층되고, 상기 냉동기에서 유입된 냉매가 상기 유입 헤더와 출구 헤더를 통해 순환될 때, 상기 제 2코일과 제 3코일 내에 흐르는 냉매가 서로 마주보는 방향으로 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 빙축열을 이용한 열교환기를 제공하는데 있다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안에 따른 열교환기의 분해 사시도이고, 도 5는 본 고안에 따른 열교환기에 결빙된 상태를 도시한 단면도로서, 종래 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고, 그에 대한 설명은 생략한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에서 양 헤더 사이에 냉매가 흐르도록 제 2코일(20)에 냉매가 외측에서 하우징(2)의 중심으로 흐르도록 설치하고, 이 제 2코일(20)의 하부에 중심으로부터 하우징(2)의 외측으로 냉매가 흐르도록 하는 제 3코일(30)을 1열 이상 적층되도록 설치하였다.

여기에서, 제 2코일(20)은 코일의 입구 측이 입구 헤더(6)와 연결되어 있고, 하우징(2)의 중심 방향으로 소용돌이 형태를 갖도록 시계방향으로 감겨지도록 설치되며, 하우징(2)의 중심에 위치한 코일로부터 하우징(2)의 외측 방향으로 역으로 감겨 출구 측이 출구 헤더(8)에 고정된 것으로 이루어진다.

또한, 제 3코일(30)은 제 2코일(20)로부터 약 30mm 정도의 간격을 갖도록 설치되는 것으로서, 입구 헤더(6)와 연결된 코일은 하우징(2)의 중심부까지 직선 형태로 이루어져 있으며, 이 중심에서부터 외측 향해 반시계 방향으로 감겨져 출구 헤더(8)에 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 축열조에 있어서, 하우징(2)의 원주면 외측에 근접하도록 설치된 입구 헤더(6)와 출구 헤더(8)에 제 2코일(20)의 양측이 연결되도록 하고, 그 중앙이 하우징(2)의 중심으로 향하도록 소용돌이 형태를 갖도록 구비한다.

이 제 2코일(20)의 하부로 입구 헤더(6)에 연결되는 제 3코일(30)의 일부를 하우징(2)의 중심까지 최단거리를 갖도록 구비하고, 이 곳에서 하우징(2)의 내측면으로 향하도록 하고, 그 단부가 출구 헤더(8)에 고정되도록 구비한다.

또한, 제 2,3코일(20,30)을 번갈아 적층되도록 상단에서 하단까지 고정하는 것으로 그 설치 작업은 마무리된다.

그 결과, 냉매가 유입되는 제 2,3코일(20,30)의 위치가 각각 하우징(2)의 외측면과 그 중심에 위치함으로써, 결빙(16a,16b)이 역으로 되어 일정한 두께를 갖게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 하우징의 내측에 냉동기로부터 냉각된 냉매가 흐르도록 설치되는 제 2,3코일을 냉매가 하우징의 외측과 그 중심으로부터 흐르게 하도록 2열 이상 적층하여 사용함으로써, 물이 결빙되는 두께를 균일하게 유지하도록 함과 아울러 그 효율을 향상시킨 이점이 있다.

Claims (3)

1. 임의의 냉동기에서 냉각되어 유입되는 냉매가 순환되도록 하우징(2)의 내측에 입구 헤더(6)와 출구 헤더(8)를 구비함과 더불어 이 양 헤더(6,8)를 따라 동일 방향으로 소용돌이 형태를 갖으면서 그 내부로 냉매가 흐르는 중공형의 코일을 다수 적층하되, 상기 코일 내에 흐르는 냉매와 하우징(2) 내에 수용된 물(12) 사이에서 열교환을 통해 코일의 외주면에 얼음을 얼리도록 된 열교환기에 있어서,

   상기 코일이 제 2코일(20)과 제 3코일(30)로 구분됨과 더불어 이 두 개의 코일(20,30)이 서로 교번되는 형태로 적층되고, 상기 냉동기에서 유입된 냉매가 상기 유입 헤더(6)와 출구 헤더(8)를 통해 순환될 때, 상기 제 2코일(20)과 제 3코일(30) 내에 흐르는 냉매가 서로 마주보는 방향으로 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 빙축열을 이용한 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2코일(20)은 입구 측이 입구 헤더(6)와 연결되어 중심을 향해 시계 방향으로 감겨지는 형태로 연장 형성됨과 더불어 이 중심 부위에서 연속적으로 바깥쪽을 향해 반시계 방향으로 감겨지면서 출구 측이 출구 헤더(8)에 연결 고정된 것을 특징으로 하는 빙축열을 이용한 열교환기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3코일(30)은 입구 측이 입구 헤더(6)와 연결되어 중심까지 직선 형태로 연장 형성됨과 더불어 이 중심 부위에서 연속적으로 바깥쪽을 향해 반시계 방향으로 감겨지면서 출구 측이 출구 헤더(8)에 연결 고정된 것을 특징으로 하는 빙축열을 이용한 열교환기.