KR200286535Y1 - 리본형 냉매응축튜브와 이를 이용한 증발식 열교환기 및증발식응축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 증발식 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발식 열교환기를 구성하는 냉매응축튜브의 형상과 그 배열 방법을 개선하여 열전달 효율을 극대화시킨 리본형 냉매응축튜브와 이를 이용한 증발식 열교환기 및 증발식 응축기에 관한 것이다.

본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브는 기체 또는 액체 상태의 냉매가 유동되는 다수의 냉매 유로가 다수의 리브에 의해 일렬로 형성되어 상기 냉매 유로를 따라 유동하는 냉매의 접촉 표면적과 외부로 유동하는 냉각수 및 공기의 접촉 표면적을 최대화하여 열교환 효율을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안에 따른 증발식 열교환기는 다수의 리본형 냉매응축튜브와, 상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 일측에 설치되어 냉매를 입출시키는 입출 헤더관과, 상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 타측에 설치되어 냉매의 유로를 변경시키는 리턴 헤더관을 포함하여 구성되며, 상기 입출 헤더관과 상기 리턴 헤더관 사이에 설치되는 리본형 냉매응축튜브는 일정한 각도로 경사지게 설치되고, 상층 리본형 냉매응축튜브와 하층의 리본형 냉매응축튜브는 서로 대칭되게 설치되며, 하층의 리본형 냉매응축튜브는 상층 리본 냉매응축튜브의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 상기 리본형 냉매응축튜브의 단면은 원호 형상으로 만곡되어 오목부와 볼록부가 대칭되게 형성되고 상기 오목부가 위를 향하도록 설치된것을 특징으로 한다.

Description

리본형 냉매응축튜브와 이를 이용한 증발식 열교환기 및 증발식 응축기{Rinbon-type refrigerant tube, Heat exchanger and Condenser using the tube}

본 고안은 증발식 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발식 열교환기를 구성하는 냉매 응축용 튜브의 형상과 그 배열 방법을 개선하여 열전달 효율을 극대화시킨 리본형 냉매응축튜브와 이를 이용한 증발식 열교환기 및 증발식 응축기에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨이나 냉동기는 도1에 도시되어 있는 바와 같이, 실외기(210)와 실내기(220)로 구분되어 하나의 냉각 사이클을 형성하는 것이 보통이다. 그리고 실외기(210)는 저온·저압의 기체냉매를 고온·고압의 기체냉매로 압축하는 압축기(213)와, 고온·고압의 기체냉매를 응축시켜 액체냉매로 상 변화시키는 응축기(215)로 구성되며, 실내기(220)는 액체냉매를 저온·저압의 액체냉매로 변환시키는 모세관(230)과, 흡입된 공기와 냉동 사이클의 냉매와의 열교환이 이루어지는 증발기(225)와, 이 증발기(225)에서 열교환된 찬공기를 송풍하기 위한 송풍기(240)로 구성된다.

이 중 실외기(210)의 응축기(215)는 고온·고압의 기체냉매를 공기나 냉각수를 이용하여 냉각시키는 열교환기가 하나이상 설치되는 곳으로서 냉각에 사용되는 매체의 종류에 따라서 공냉식 열교환기와 수냉식 열교환기 그리고 물과 공기를 모두 이용하는 증발식 열교환기로 구분되는데, 본 고안은 이러한 증발식 열교환기에 관련된 것이다.

일반적으로 실외기(210)에 설치되는 증발식 응축기(215)는 도2에 도시되어 있는 바와 같이, 고온·고압의 냉매가 유동하는 냉매관(250)와, 이 냉매관(250)에 수직하게 배열되어 열교환 면적을 증대시키는 평판 핀(255)으로 구성된 증발식 열교환기(270)와, 이 증발식 열교환기(270)의 상부에 설치되어 냉각수를 살포시키는 살수장치(290)와, 하부로부터 외부 공기를 흡입하는 공기 흡입팬(260)을 포함하여 구성된다. 따라서 냉매가 유동하는 상기 냉매관(250)의 외부로 물과 공기를 유동시켜 물의 증발에 의한 잠열 및 공기의 이동을 이용하여 냉매를 응축시키게 된다.

따라서 증발식 열교환기의 효율은 냉각수 또는 공기가 접촉되는 냉매관의 바깥쪽 표면적과 냉매가 접촉되는 냉매관의 안쪽 표면적이 최대로 커질 때 가장 높은효율을 나타내게 된다. 그런데 종래의 증발식 열교환기를 구성하는 냉매관은 원형 튜브(파이프)로 이루어진 것이어서 냉각수와 접촉하는 냉매관의 표면적을 넓이기 위해서는 냉매관 자체의 직경을 늘리거나 또는 별도의 냉각핀을 그 표면에 설치하여야 한다. 그러나 냉매관의 직경을 늘리면 냉매가 접촉하는 안쪽 표면적이 줄어들어 냉각 효율이 떨어지고, 표면에 냉각핀을 설치하면, 살수되는 냉각수의 모세관 현상으로 공기의 저항이 증대하고 냉각핀에 부식이 발생될 우려가 높으며 확관등의 작업으로 인해 제조단가가 상승하고 부피가 커지는 문제가 있었다.

또한 종래의 원형의 냉매관은 냉각수나 공기가 냉매관에 부딪히는 과정에서 그 유동 방향에 대하여 큰 유동저항이 발생되기 때문에 냉매관의 상·하면에 사영역(dead region)이 발생하여 열전달 효율이 저하된다. 따라서 이러한 사영역을 제거하기 위해서는 냉각수와 공기의 유동속도를 증가시켜야 하는데, 그러기 위해서는 송풍 팬를 크게 하거나 냉각수의 사용량이 증가시켜야 하는 문제가 있었다. 또한 원형 튜브는 냉각수가 부딪히는 면적이 작아 그 하강속도가 빠르기 때문에 충분한 열교환을 이루기 위해서는 원형 튜브의 길이를 늘려야 하므로 열교환기의 크기가 커지는 문제가 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 주된 목적은 외부로 유동되는 냉각수와 공기의 접촉 표면적를 최대로하는 동시에, 냉각수와 공기의 유동에 의해 발생되는 사영역을 최소화하며 내부에서 유동되는 냉매의 접촉 표면적을 최대화할 수 있도록 다수의 냉매유로가 일렬로 형성된 리본형 냉매응축튜브를 제공하는 것이다.

본 고안은 또한 하강하는 냉각수가 리본형 냉매응축튜브의 상면을 타고 흘러내리고 상승하는 공기는 리본형 냉매응축튜브의 하면을 따라 상승할 수 있도록 리본형 냉매응축튜브를 경사지게 설치함으로써 냉각수와 냉매의 열교환 시간을 길게 하는 동시에 상승하는 공기의 통기 저항을 최소화할 수 있도록 한 증발식 열교환기를 제공하는 것이다.

또한 본 고안은 단면이 원호 형상으로 만곡되도록 소정의 곡률로 절곡된 다수의 리본형 냉매튜브를 소정 각도로 경사지게 설치하여 열교환 효율을 최대화한 증발식 열교환기를 제공하는 것이다.

도1은 종래 기술에 따른 냉각 사이클의 일반적인 구성을 보여주는 구성도,

도2는 종래 기술에 따른 증발식 응축기를 보여주는 개념도,

도3은 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브의 사시도,

도4는 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브와 종래의 원형 냉매관을 비교한 단면도,

도5는 본 고안의 외부로 유동하는 냉각수와 공기의 흐름을 보여주는 설명도,

도6은 본 고안에 따른 증발식 열교환기의 일예를 보여주는 사시도,

도7a 및 도7b는 본 고안에 따른 증발식 열교환기의 두 가지 실시예를 보여주는 단면도,

도8은 본 고안에 따른 증발식 열교환기의 부분확대도,

도9a 내지 9c는 본 고안에 따른 증발식 열교환기의 다양한 냉매 경로를 보여주는 평면도,

도10은 본 고안에 따른 증발식 응축기의 일예를 보여주는 사시도,

도11a 및 도11b는 본 고안에 따라 증발식 열교환기와 공냉식 열교환기가 일체로 결합된 것을 보여주는 정면도 및 측면도,

도12는 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브의 다양한 실시예를 보여주는 단면도이다.

****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****

50 : 리본형 냉매응축튜브 52 : 오목부

54 : 볼록부 55 : 리브

57 : 냉매유로 70 : 증발식 열교환기

71 : 단위 증발식 열교환기 73 : 입출 헤더관

74 : 유입관 75 : 리턴 헤더관

76 : 유출관 77 : 연결관

80 : 분리판 90 : 살수장치

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 기체 또는 액체 상태의 냉매가 유동되는 다수의 냉매유로가 일렬로 형성된 리본형 냉매응축튜브를 제공한다. 본 고안에 따른 상기 리본형 냉매응축튜브는 긴 변의 폭이 짧은 변의 폭 보다 3배 이상 큰 것을 특징으로 하고, 상기 리본형 냉매응축튜브는 동이나 알루미늄과 같이 열전도성이 좋은 금속 소재를 사출 성형하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 리본형 냉매응축튜브는 그 단면이 원호 형상으로 만곡되어 오목부와 절곡부가 대칭되게 형성된다.

따라서 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브는 내부로 유통되는 냉매의 접촉면적과 그 외부로 유동되는 냉각수 및 공기의 접촉 면적이 극대화되는 동시에 냉각수와 냉매의 접촉시간이 길어지고 공기의 통기 저항이 감소되어 열교환 효율이 향상되게 된다.

또한 본 고안은 소정의 각도로 경사지게 설치된 다수의 리본형 냉매응축튜브와, 상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 일측에 설치되어 냉매를 유입/유출시키는 입출 헤더관과, 상기 다수의 냉매 응축용 튜브의 타측에 설치되어 냉매의 유로를 변경시켜 주는 리턴 헤더관과, 상기 입출 헤더관 또는 리턴 헤더관 내에 설치되어 냉매의 흐름을 차단하는 하나 이상의 분리판을 포함하여 구성된 증발식 열교환기를 제공한다. 이때, 상기 리본형 냉매응축튜브는 상·하층의 경사방향이 대칭되게 설치되고 하층의 리본형 냉매응축튜브는 상층에 설치된 리본형 냉매응축튜브의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 리본형 냉매응축튜브는 오목부가 위를 향하고 볼록부가 아래를 향하도록 설치되다.

그리고 본 고안은 냉매가 유동될 수 있도록 다수의 냉매유로가 일렬로 형성된 본 고안에 따른 다수의 리본형 냉매응축튜브를 포함하는 증발식 열교환기와, 응축기에서 고온·고압으로 승온·승압된 냉매를 1차 냉각(전처리)시켜 상기 증발식 열교환기로 유입시키는 공냉식 열교환기와, 외부 공기를 흡입하여 상기 공냉식 열교환기와 상기 증발식 열교환기로 공급하는 공기 흡입팬과, 상기 증발식 열교환기의 상부에 냉각수를 살포 또는 분무하는 살수장치와, 상기 살수장치로 냉각수를 공급하고 증발식 열교환기를 통해 하강하는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크를 포함하여 구성된 증발식 응축기를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브와 이를 이용한 증발식 열교환기 및 증발식 응축기를 설명한다. 먼저, 도3은 본 고안에 따른리본형 냉매응축튜브를 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안의 리본 형 냉매응축튜브(50)는 기체 또는 액체 상태의 냉매가 유동될 수 있도록 다수의 냉매유로(57)가 가로방향을 따라 일렬로 형성되어 전체적으로 일정한 두께를 갖는 판형 또는 리본형 냉매관이다. 따라서 본 명세서에서는 이러한 형태의 냉매관을 종래의 원형 냉매관과 구별되도록 '리본형 냉매응축튜브' 또는 약칭하여 '리본 튜브(ribon-tube)'라고 한다.

그리고 도시된 바와 같이, 상기 리본 튜브(50)는 그 단면이 원호 형상을 갖도록 소정의 곡률로 절곡되어 적어도 하나 이상의 오목부(52) 또는 볼록부(54)를 형성한다. 상기 리본 튜브(50)는 열전도성이 우수한 금속, 예를 들어, 알루미늄으로 이루어지며, 알루미늄을 사출기를 통해 압출성형하여 제조될 수 있다. 즉, 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 압출성형할 때 다수의 리브(55)를 일체로 성형함으로써 여러 개의 냉매유로(57)를 형성시킬 수 있다. 그리고 이 리브(55)들은 냉매유로(57)를 형성할 뿐만 아니라 리본 튜브(50)의 상하 지지력을 향상시켜 외력에 의해 리본 튜브(50)가 압착되는 것을 방지하는 기능도 한다. 한편, 도3에서는 도면에는 소정의 곡률로 만곡된 리본 튜브(50)가 도시되어 있으나 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 만곡되지 않은 평평한 리본 튜브도 포함하며 곡률 또한 다양하게 적용할 수 있으므로 본 고안에 따른 리본 튜브(50)가 도시된 예로 한정되는 것은 아니다.

그리고 도4는 본 고안에 따른 리본 튜브(50)의 특징 및 장점을 설명하기 위한 설명도로서, 동일한 양의 냉매가 유동될 수 있는 종래의 원형 냉매관(점선으로도시됨)과 본 고안의 리본 튜브(50)을 대비하여 그린 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 원형 냉매관(250)는 하나의 냉매유로를 통해 냉매가 유동되는 것이나 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 일렬로 배열된 다수의 냉매유로(57)를 통해 분산되어 흐르게 된다. 따라서 종래의 원형 냉매관(250)은 냉매가 접촉되는 표면적이 a에 불과하나 본 고안의 리본 튜브(50)는 A×8로 크게 확대된다. 또한 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 다수의 냉매유로(57)가 일렬로 배열되기 때문에 긴 변의 폭이 짧은 변의 폭보다 3배 이상 넓기 때문에 상부에서 하강하는 냉각수가 접촉할 수 있는 표면적이 D로 확대되어 종래의 원형 냉매관(250)의 d에 비해 훨씬 넓어진다.

이어 도5는 본 고안에 따른 리본 튜브(50)의 또 다른 특징을 보여주기 위한 단면도로서, 소정의 곡률로 절곡되어 오목부(52)가 형성된 리본 튜브(50)의 외부로 냉각수와 공기가 유동하는 것을 표현하고 있다. 즉, 본 고안에 따른 리본 튜브(50)를 증발식 열교환기에 적용할 경우, 상부에서 하강하는 냉각수는 오목부(52)를 따라 흐르기 때문에 종래의 원형 냉각관(250)에 비해 냉각수의 하강속도가 느려져 냉매와의 열교환 시간이 길어지게 된다. 또한 하부에서 상승하는 공기는 완만하게 경사진 볼록부(54)를 따라 상승하기 때문에 통기 저항이 크게 감소된다. 그리고 소정 각도로 경사지게 설치된 리본 튜브(50)의 상단 및 하단에서는 하강하는 냉각수와 상승하는 공기가 서로 교차하게 되어 냉각수를 증발시키거나 또는 냉각수를 식혀주는 효과가 있다. 이와 같이, 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 냉매의 접촉 표면적, 냉각수 및 공기의 접촉 표면적이 커질 뿐만 아니라 냉각수의 흐름이 늦어지고 공기가 원활히 상승하게 되어 전체적으로 열교환 효율이 향상된다. 따라서 본 고안에따른 리본형 냉매응축튜브를 사용하면 보다 소형화되고 컴팩트한 증발식 열교환기 및 증발식 응축기를 만들 수 있게 된다.

즉, 도6은 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브(50)로 구성된 증발식 열교환기(70)의 일예를 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 증발식 열교환기(70)는 다수의 단위 증발식 열교환기(71)를 상하로 적층하여 이루어진다. 이에 따라 먼저, 상기 단위 증발식 열교환기(이하 '단위 열교환기'라 약칭 함)에 대해 살펴보면, 도시된 바와 같이, 두 개의 헤더관(73,75) 사이에는 본 고안에 따른 다수의 리본 튜브(50)가 경사지게 설치된다. 그리고 각 리본 튜브(50) 사이는 냉각수나 공기가 자유롭게 유통될 수 있도록 이격되어 있다. 이때 상기 리본 튜브(50)의 일측에 설치된 헤더관(73)은 냉매가 유입 또는 유출되는 입출 헤더관이고, 타측에 설치된 헤더관(75)은 입출 헤더관(73)에서 유입되는 냉매의 흐름을 바꿔주는 리턴 헤더관이다. 그리고 상기 입출 헤더관(73)의 일측 상부에는 냉매가 유입되는 유입구가 설치되고 타측 하부에는 유출구가 각각 설치된다. 이어 이렇게 구성된 단위 열교환기(71)를 상하로 다수 개 적층하고 최상의 유입구에는 유입관(74)을 설치하고, 최하의 유출구에는 유출관(76)을 설치하며, 상측 입출 헤더관(73)과 하측 입출 헤더관(73) 사이에 연결관(77)을 교대로 설치함으로써 증발식 열교환기(70)가 만들어진다. 이때, 상기 단위 열교환기는 동 또는 알루미늄으로 이루어지므로 공지의 질소 브레이징 공법을 이용하여 자동 용접을 하는 것이 생산성 향상을 위해 바람직하다. 그리고 상기 단위 열교환기(71)의 개수는 응축기의 규모에 따라 결정되며 그 형태는 도시된 것과 반드시 일치하는 것은 아니다.

한편, 도7a 내지 도7b는 본 고안에 따른 증발식 열교환기(70)에 적용되는 리본 튜브(50)의 배열방법을 보여주는 단면도로서, 도면에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 상층의 리본 튜브(50)와 하층의 리본 튜브(50-1)가 서로 대칭되게 설치되어 있으며, 하층의 리본 튜브(50-1)는 상층의 리본 튜브(50) 사이에 설치되어 전체적으로 엇갈리게 배치된다. 따라서 도8의 부분 확대도에서 보는 바와 같이, 상층 리본 튜브(50)의 오목부(52)를 따라 흘러 내려 온 냉각수는 중간 리본 튜브(50-1)의 오목부(52-1)로 떨어지고, 중간 튜브(50-1)의 오목부(52-1)를 따라 흘러온 냉각수가 다시 하층 냉각 튜브(50-2)의 오목부(52-2)로 떨어지는 과정을 반복하여 냉각수가 바닥 또는 냉각수 저장탱크로 떨어지기 전에 여러 개의 리본 튜브의 오목부를 따라 흐름으로써 냉매와의 열교환 시간이 길어지게 된다.

또한 하측에서 상승되는 외부 공기는 각 냉매 튜브(50)의 볼록부(54-2, 54-1, 54)를 타고 상승되기 때문에 냉매와의 접촉면적이 커지고 부드럽게 굴곡된 볼록부를 따라 상승하므로 통기 저항이 크게 감소되어 소량의 공기로도 충분한 냉각효과를 얻게 된다. 아울러 리본 튜브(50)의 단부에서 낙하되는 냉각수가 상승하는 공기와 서로 교차하여 더 많은 수증기를 발생시킬 수 있으며 냉각수를 식혀주는 역할을 하므로 냉각 효율이 좋아지고 냉각수의 사용량을 줄일 수 있게 된다.

한편, 도9a 내지 9c는 냉매 입출 헤던관(73)과 리턴 헤더관(75) 내에 분리판(80)을 설치하여 냉매의 유로를 변환시키는 실시예를 보여주는 증발식 열교환기(70)의 평면도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 도9a는 입출 헤던관(73) 내의 중간에 하나의 분리판(80)을 설치하여 냉매 유입관(74)을 통해 유입된 냉매가 리턴헤더(75)에서 리턴되어 다시 입출 헤더관(73)으로 유입되는 ㄷ자 형태의 냉매 유로를 형성한 경우이다. 그리고, 도9b는 입출 헤던관(73)의 입구 쪽에 하나의 분리판(80)을 설치하고 리턴 헤던관(73)의 출구쪽에 다른 하나의 분리판(80)을 설치하여 S자 형태의 유도를 형성한 경우이다. 특히, 이 경우에는 냉매가 리턴 헤드관(75)의 하부로 유출된다. 또한 도9c는 입출 헤더관(73)에 두 개의 분리판(80)을 설치하고 리턴 헤더관(75)의 중간에 하나의 분리판(80)을 설치하여 W자 형태의 냉매 유로를 형성한 경우이다. 따라서 본 고안에 따른 증발식 열교환기(70)는 분리판(80)의 설치 위치에 따라 다양한 형태의 냉매 유로를 형성할 수 있다.

이어서, 도10은 본 고안에 따른 증발식 응축기의 바람직한 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예는 본 고안에 따른 다수의 리본형 냉매응축튜브(50)를 다열 다층으로 적층한 증발식 열교환기(70)가 적용된 것이다. 일반적으로 ‘응축기’와 ‘열교환기’는 서로 동의어이거나 또는 혼용될 수 있으나 본 명세서에서 응축기는 하나 이상의 열교환기, 압축기 및 필요한 배관 등을 포함하는 장치를 의미한다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 증발식 응축기(10)는 냉각수를 공급하기 위한 살수장치(90)와 공기를 흡입하기 위한 공기 흡입팬(60)이 증발식 열교환기(70)의 상부에 설치되어 있다. 그리고 상기 증발식 열교환기(70)의 하부에는 상부에서 떨어진 냉각수와 외부의 급수시설에서 공급된 냉각수를 저장하기 위한 냉각수 저장탱크(95)가 설치되어 있다. 따라서 냉각수 펌프(93)를 통해 공급된 냉각수는 살수장치(90)를 통해 상기 증발식 열교환기(70)이 상부로 살수되거나 분무된다. 그리고 분무된 냉각수는 각 리본 튜브(50)의 오목부(52)를 타고 내려오면서 고온의 냉매에 의해 증발되고 이때 생성되는 잠열에 의해 리본 튜브(50)를 통과하는 냉매를 열을 빼앗게 된다.

한편, 본 고안에 따른 증발식 응축기(10)는 압축기(20)에서 승온·승압된 냉매가 상기 증발식 열교환기(70)로 공급되기 전에 공냉식 열교환기(30)를 거쳐 1차적으로 냉각되게 된다. 이와 같이, 공냉식 열교환기(30)를 이용하여 고온의 냉매를 전처리하면 다음 단계인 증발식 열교환기(70)에서 요구되는 냉각수를 크게 줄일 수 있게 된다. 즉, 고온의 냉매가 증발식 열교환기(70)로 직접 공급되면 살수된 냉각수가 고온의 리본 튜브(50)에 접촉되자마자 모두 증발되어 많은 양의 냉각수를 계속적으로 공급하여야 한다. 따라서 충분한 크기의 냉각수 저장탱크가 설치되거나 또는 수도전과 연결되어 계속적으로 냉각수를 공급할 수 있는 배관시설이 요구된다. 따라서 적절한 크기의 공냉식 열교환(30)를 통해 고온의 냉매를 전처리함으로써 냉각수의 사용량을 절감할 수 있을 뿐만 공냉식 열교환기(30)에서 배출되는 건조한 배출공기를 상기 증발식 열교환기(70)에서 발생되는 다습한 배출공기와 홉합하여 배출함으로서 배출덕트(65)에서 응축수가 발생되는 것을 방지하고 고온·다습한 공기가 외부로 누출되는 것을 방지한다.

그리고, 도10과 도11a 및 도11b에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따른 증발식 열교환기(70)와 공냉식 열교환기(30)는 질소 브레이징(Nitrogen Brazing)공법을 통해 일체로 제작될 수 있다. 도11에 도시되어 있는 바와 같이, 증발식 열교환기(70)이 상단부에 공냉식 열교환기(30)를 위치시킨 다음 질소 브레이징 로를 통과하도록함으로써 자동화 생산이 가능하게 된다.

이하, 본 고안에 따른 증발식 열교환기(10)의 작용을 간단히 살펴보면, 압축기(20)에서 고온·고압으로 승온·승압된 냉매 가스는 먼저 공냉식 열교환기(30)의 냉매관을 통과하면서 공기 흡입팬(60)에 의해 흡입되는 공기에 의해 1차적으로 냉각된다. 이어서, 상기 공냉식 열교환기(20)에서 1차 냉각된 냉매는 입출 헤더관(73)의 유입관(74)을 통해 증발식 열교환기(70)로 유입되어 리본 튜브(50)의 냉매유로(57)를 따라 유동하게 된다. 이때, 상기 살수장치(90)는 냉각수 펌프(93)의 작동으로 냉각수를 살수하거나 분사하여 냉각수가 리본 튜브(50)와 충분히 접촉되게 한다. 따라서 리본 튜브(50) 외부로 흐르는 냉각수와 상기 공기 흡입팬(60)에 의해 흡입되는 공기가 교차하면서 수증기를 증발시키게 된다. 한편, 상층 단위 열교환기(71)를 통과한 냉매는 하층 단위 열교환기(71)로 하강하면서 냉각되어 점차 응축되게 되는데, 상층에 설치된 리본 튜브(50)와 하층에 설치된 리본 튜브(50)는 서로 대칭되게 배열되어 냉각수와 공기의 교차율, 분포도 등을 균일화하고, 이는 열교환 효율을 증대시키는 효과를 얻는다. 이상의 냉매 유로는 전술한 동일과정을 수회 반복하면서 충분히 냉각되어 진다.

한편, 도12는 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브(50, 150, 170, 180)의 다양한 실시예를 예시하는 것으로서, 본 고안에 따른 리본 튜브는 기체 또는 액체 상태의 냉매가 유동할 수 있는 다수의 냉매유로가 일렬적으로 형성됨으로써 냉매의 접촉 표면적과 냉각수 및 공기의 접촉 표면적을 최대화하며 이러한 리본 튜브(50)를 헤더관의 측면에 경사지게 설치하는 특징으로 한다. 따라서 이러한 조건을 만족하는 한 본 고안에 따른 리본 튜브(50)는 냉매유로의 개수, 리본 튜브의 곡률, 리본 튜브의 경사각 또는 리본 튜브간의 이격거리 등에 의해 본 고안의 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 본 고안의 기술적 사상으로부터 당해 분야의 전문가가 단순한 설계조건에 변경에 따라 선택할 수 있는 수치나 형태는 본 고안의 권리범위에 속하는 것임을 밝혀 둔다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브는 냉매와 냉각수 및 공기의 접촉 표면적이 최대화되고 냉각수의 열교환 시간을 증대시키며 공기의 통기 저항을 감소시킴으로써 열교환 효율이 크게 증대되어 동일한 용량의 냉매를 응축시키는데 훨씬 작은 크기의 열교환기를 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 고안에 따른 증발식 응축기는 증발식 열교환기의 전단계에 공냉식 열교환기를 설치하여 고온의 냉매를 1차 냉각시킴으로써 증발식 응축기에서 사용되는 냉각수의 사용량을 줄이고 증발식 응축기에서 생성되는 다습한 공기를 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 고안에 따른 리본형 냉매응축튜브 및 응발식 응축기는 종래의 냉각관 및 증발식 응축기에 비해 열효율이 향상되기 때문에 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다.

Claims (14)

1. 기체 또는 액체 상태의 냉매가 유동되는 다수의 냉매 유로가 다수의 리브에 의해 일렬로 형성되어 상기 냉매 유로를 따라 유동하는 냉매의 접촉 표면적과 그 외부로 유동하는 냉각수 및 공기의 접촉 표면적을 극대화하여 열교환 효율을 향상시킨 것을 특징으로 하는 리본형 냉매응축튜브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리본형 냉매응축튜브의 단면은 긴 변의 폭이 짧은 변의 폭보다 3배 이상 큰 것을 특징으로하는 리본형 냉매응축튜브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 리본형 냉매응축튜브는 열전도성이 좋은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리본형 냉매응축튜브.
4. 제1항에 있어서,

   상기 리본형 냉매응축튜브의 단면은 원호 형상으로 만곡되어 오목부와 볼록부가 대칭되게 형성된 것을 특징으로 하는 리본형 냉매응축튜브.
5. 냉매가 유동될 수 있도록 다수의 냉매유로가 일렬로 형성된 다수의 리본형냉매응축튜브와;

   상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 일측에 설치되어 냉매를 입출시키는 입출 헤더관과;

   상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 타측에 설치되어 냉매의 유로를 변경시키는 리턴 헤더관을 포함하여 구성되며;

   상기 입출 헤더관과 상기 리턴 헤더관 사이에 설치되는 리본형 냉매응축튜브는 일정한 각도로 경사지게 설치되고, 상층 리본형 냉매응축튜브와 하층의 리본형 냉매응축튜브는 서로 대칭되게 설치되며, 하층의 리본형 냉매응축튜브는 상층 리본 냉매응축튜브의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 증발식 열교환기.
6. 제5항에 있어서,

   다수 개의 리본형 냉매응축튜브가 설치된 상기 입출 헤더관의 최상층 입출 헤더관의 상부에는 유입관을 설치하고, 최하층의 입출 헤더관의 하부에는 유입관을 설치하며, 상·하층의 입출 헤더관 사이에는 연결관을 설치한 것을 특징으로 하는 증발식 열교환기.
7. 제5항에 있어서,

   다수 개의 리본형 냉매응축튜브가 설치된 상기 입출 헤더관 및 리턴 헤더관의 내부에 적어도 하나 이상의 분리판을 설치하여 다양한 경로의 냉매유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 증발식 열교환기.
8. 제5항에 있어서,

   상기 리본형 냉매응축튜브의 단면은 원호 형상으로 만곡되어 오목부와 볼록부가 대칭되게 형성되고 상기 오목부가 위를 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 증발식 열교환기.
9. 제5항에 있어서,

   다수의 리본형 냉매응축튜브와, 입출 헤더관 및 리턴 헤더관으로 구성된 다수의 단위 열교환기를 상하로 배열한 후 질소 브레이징으로 용접한 것을 특징으로 하는 증발실 열교환기.
10. 제5항에 있어서,

    증발식 열교환기와 연통되도록 설치된 공냉식 열교환기를 질소 브레이징 공법으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 증발식 열교환기.
11. 냉매가 유동될 수 있도록 다수의 냉매유로가 일렬로 형성된 다수의 리본형 냉매응축튜브와, 수평으로 배열된 상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 일측에 설치되어 냉매를 입출시키는 입출 헤더관과, 수평으로 배열된 상기 다수의 리본형 냉매응축튜브의 타측에 설치되어 냉매의 유로를 변경시키는 리턴 헤더관과, 상기 냉매 입출 헤더관 및 리턴 헤더관 내에 설치되어 냉매의 유로를 차단하는 하나 이상의분리판과, 상기 입출 헤더관의 최상층의 상부에 설치된 유입관과, 최하층 입출 헤더관의 하부에 설치된 유출관과, 상·하층의 입출 헤더관 사이에 설치된 연결관을 포함하여 구성된 증발식 열교환기와;

    응축기에서 고온·고압으로 승온·승압된 냉매를 1차 냉각(전처리)시켜 상기 증발식 열교환기로 유입시키는 공냉식 열교환기와;

    외부 공기를 흡입하여 상기 공냉식 열교환기와 상기 증발식 열교환기로 공급하는 공기 흡입팬과;

    상기 증발식 열교환기의 상부에 냉각수를 살포 또는 분무하는 살수장치와;

    상기 살수장치로 냉각수를 공급하고 증발식 열교환기를 통해 하강한 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기.
12. 제11항에 있어서,

    상기 리본형 냉매응축튜브의 단면은 평평하고 소정 각도로 경사지게 설치된것을 특징으로 하는 증발식 응축기.
13. 제11항에 있어서,

    상기 리본형 냉매응축튜브의 단면은 원호 형상으로 만곡되어 오목부와 볼록부가 대칭되게 형성되고 상기 오목부가 위를 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기.
14. 제11항에 있어서,

    상기 리본형 냉매응축튜브의 단면이 S자 형상으로 만곡된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기.