KR20030042709A - 공조장치의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조장치 또는 냉동장치에 사용되는 열교환기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 공조장치의 열교환기는, 입구를 통하여 유입되는 액상냉매를 외기와 열교환시키기 위하여 복수개가 하나의 다발로 구성되고, 이러한 다발이 반복하여 복수개 배치되는 미세열교환관(12)과; 상기 미세열교환관의 양측 단부에서 다른 미세열교환관 다발과 연결하는 U자형 연결관(14)으로 구성된다. 그리고 일실시예에 의하면, 상기 미세열교환관은 연결관에 대하여 원형으로 배열되고 있다. 이러한 열교환기에 의하면, 실질적인 열교환이 수행되는 부분에 미세열교환관을 사용하는 것에 의하여 열교환표면적의 증대 및 내압강도의 향상으로 얇은 열교환관 실현에 의한 열교환효율의 증대를 기대할 수 있다.

Description

공조장치의 열교환기{Heat exchanger for air conditioner}

본 발명은 냉동 또는 공조장치의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가 흐르는 관을 미세관으로 성형하여 열교환면적을 증대시키고 내압강도의 향상으로 보다 얇은 관으로 함으로써 전제적으로 열교환효율을 증대시킬 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

냉동 및 공조장치는 상대적으로 저온의 공기를 생성하는 것에 의하여, 실내 또는 일정한 공간 내부를 저온화하는 것이라고 할 수 있다. 그리고 이러한 냉동.공조장치는 공장 또는 사무실 등과 같은 대형장치에서 부터 카에어컨, 룸에어콘, 자동판매기, 냉장고 등과 같은 소형장치에 이르기까지 다양한 범위를 가지고 있다. 그리고 이러한 냉동 및 공조장치의 보급률과 수요는 최근 증가 일로 있음은 주지의 사실이다. 이와 같은 공조시스템에 있어서는 소형화, 경량화 및 저가격 등과 같은 요구가 대두되고 있음은 물론이지만, 특히 고효율을 달성할 수 있는 것이 여러가지 측면에서 가장 필요하다고 할 수 있으며, 이러한 공조장치의 고효율화의 측면에서 가장 중요한 것은 열교환기의 성능이라고 할 수 있다. 또한 열교환기는 고효율의 측면에서 뿐만 아니라 상술한 바와 같은 다양한 용도에 맞는 다양한 형태로의 변형 가능성도 중요하다고 할 수 있다.

공조장치에 있어서, 가장 널리 사용되고 있는 핀튜브형의 열교환기가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이 일반적으로 널리 사용되는 핀튜브형의 열교환기는 내부에 냉매가 흐르는 냉매관(2)과, 상기 냉매관에 삽입되어 접촉하는 공기와 열교환을 수행하는 복수개의 핀(4)으로 구성되고 있다. 이와 같은 핀튜브형 열교환기에 있어서는 냉매관(2)의 외면에 핀을 설치하는 것에 의하여 열전달 성능이 향상되기는 하지만, 냉매관(2) 자체의 기본적인 규격과 핀(4) 설계의 한계 등에 의하여 실질적으로 열교환 성능에 있어서는 일정한 한계를 가질 수 밖에 없다.

그리고 이와 같이 종래에 일반적으로 사용되는 냉매관은 통상 5 ~ 9 mm 정도의 직경을 가지고 있는데, 이와 같은 직경을 가지는 냉매관의 내부에 소정 압력의 냉매가 흐를 수 있도록 하기 위해서는 일정 이상의 두께를 가지지 않으면 안된다.그러나 냉매관의 두께가 두껍워지면, 열교환을 수행하는데 그 만큼 효율이 저하되는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 열교환 효율을 더욱 높일 수 있는 공조장치용 열교환기를 제공하는 것이다.

종래의 열교환기에 비하여, 열교환효율을 높인다고 하는 것은 열교환을 위한 표면을 넓히는 경우와, 열교환관의 두께를 가능한 범위 내에서 얇게하는 것을 고려할 수 있는데 본 발명은 이러한 두가지 측면에서 착안하고 있다.

도 1은 종래의 열교환기에 대한 사시도.

도 2는 종래의 열교환기의 정면 예시도.

도 3는 본 발명의 제1실시예에 의한 열교환기의 구성도.

도 4은 본 발명의 제2실시예에 의한 열교환기의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

12 ..... 미세열교환관14 ..... U자형 연결관

In ..... 입구Out ..... 출구

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공조장치의 열교환기는, 입구를 통하여 유입되는 액상냉매를 외기와 열교환시키기 위하여 복수개가 하나의 다발로 구성되고, 이러한 다발이 반복하여 복수개 배치되는 미세열교환관과; 상기 미세열교환관의 양측 단부에서 다른 미세열교환관 다발과 연결하는 U자형 연결관으로 구성된다. 그리고 일실시예에 의하면, 상기 미세열교환관은 연결관에 대하여 원형으로 배열되고 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 열교환기에 의하면, 실질적인 열교환이 수행되는 부분에 미세열교환관을 사용하는 것에 의하여 열교환표면적의 증대 및 내압강도의 향상으로 얇은 열교환관 실현에 의한 열교환효율의 증대를 기대할 수 있다.

다음에는 도면에 도시한 본 발명의 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 3에는 본 발명에 의한 열교환기의 정면도가, 그리고 도 4에는 본 발명에 의한 열교환기의 일부분의 사시도가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 냉매관은, 실질적으로 열교환을 수행하기 위한 복수개의 미세열교환관(12)와, 상기 미세열교환부를 상하로 배열할 때 이들을 연결하기 위한 U형 연결관(14)로 구성되고 있다.

본 발명에 의한 미세열교환관(12)에 대하여 살펴보기로 한다. 이러한 미세열교환관(12)은, 종래의 냉매관에 비하여 현저하게 지름이 작은 관을 의미한다. 그리고 본 명세서 상에서 미세열교환관이라는 것은, 지름이 더 작은 미세관 및 그보다 더 지름이 작은 극미세관을 포함하는 의미로 통칭하여 미세관이라고 칭하기로 한다. 이러한 미세관은 예를 들면 지름이 1mm 내외의 것, 또는 그 이하의 것을 사용할 수도 있으며, 이는 종래의 일반적인 냉매관이 5mm 내지 9mm 내외의 것임을 고려하면 상당히 미세한 관임을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 실질적으로 대부분의 열교환이 이루어지는 부분인 미세열교환관(12)을 미세관으로 복수개 성형하는 것에 의하여, 열교환이 이루어지는 부분의 표면적을 크게 할 수 있게 된다. 열교환이 이루어지는 부분의 표면적이 넓다는 것은, 열교환 효율이 향상된다는 것을 의미하는 것은 당연한 것이라고 볼 수 있다. 그리고 상기 미세미세열교환관(12)은 관의 직경이 아주 작기 때문에, 외기와의 접촉시 내부를 흐르는 냉매의 열교환이 충분히 이루어질 수 있게 된다.

그리고 본 발명에서 미세열교환관(12)를 미세관으로 성형하는 것에 의하여,내부를 흐르는 냉매의 압력강하를 방지할 수 있어서 더욱 효율적인 열교환을 가능하게 함과 동시에, 관경의 축소에 의하여 내압강도가 향상되어 열교환관 자체의 두께를 더욱 얇게 할 수 있어서 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있게 된다.

그리고 상기와 같은 미세열교환관(12)은 각각 복수개의 다발로 구성되고 있으며, 각각의 다발은 도시한 바와 같이 상하로 복수개 배열되고 있다. 이러한 미세열교환관(12)은, U형 연결관(14)에 의하여 연결되어 상하부의 미세열교환관(12)과 연결되고 있다. 따라서 상기 U형 연결관(14)은, 미세열교환관(12)을 서로 연결하는 부분으로, 도시한 바와 같이 각각의 미세열교환관(12)의 양단부 설치된다.

상기 미세열교환관(12)은, 하나의 연결관(14)에 대하여 복수개 설치되고 있는데, 이 때 미세열교환관(12)을 연결관(14)의 단부에 연결할 때 여러가지 배치가 가능하고, 예를 들면 도시한 바와 같이 연결관(14)의 단부에 원형으로 배치하는 것도 가능할 것이다.

단, 여기서 연결관(14)의 단부에 미세열교환관(12)을 배치할 때, 복수개의 미세열교환관(12)으로 나눠서 유입되는 냉매가 각각의 미세열교환관(12)으로 균일하게 분배되도록 하는 것이 중요하다. 따라서 연결관(14)을 통하여 미세열교환관(12)으로 냉매가 분배되어 흐를 때, 각각의 미세관으로 동일한 양의 냉매가 분배되도록 하는 것이 중요하며, 이 때 냉매는 동일한 냉매압을 가지는 위치에 배열되는 것에 의하여 가능한 범위 내에서, 각각의 미세열교환관(12)에 동일한 양의 냉매가 공급될 수 있을 것이다. 그리고 이를 위하여 예시한 바와 같이 미세열교환관(12)을 원형으로 배열할 수 있을 것이다.

다음에는 이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 열교환기의 전체적인 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저 저온저압의 액상 냉매가 본 발명에 의한 열교환기의 입구로 유입되면, 이러한 액상의 냉매는, 미세열교환관(12)을 통하여 흐르게 된다. 이 때 미세열교환관(12)의 외측에서 접촉하는 공기와의 열교환을 통하여, 액상의 냉매는 기화되기 시작한다. 그리고 최초의 미세열교환관(12)을 경유한 냉매는, 연결관(14)를 통하여 그 다음의 미세열교환관(12)으로 안내되어, 외기와의 열교환을 반복적으로 수행하게 된다. 그리고 상기 미세열교환관(12)으로 유입되는 냉매는 냉동싸이클을 형성하는 냉매통로의 단부인 입구(In)를 통하여 유입되고, 열교환이 완료된 다음 배출되는 냉매는 출구(Out)를 통하여 배출된다. 실질적으로 이러한 입구(In) 및 출구(Out)는, 냉동싸이클에서 냉매의 통로를 형성하는 관으로 구성될 것이다.

이렇게 하여 다수개의 미세열교환관(12)을 통하여, 미세열교환관의 외측에서 접촉하는 공기와의 열교환이 완료되면, 액상의 냉매는 대부분 기화된 상태이고, 이렇게 기화된 냉매는 냉동싸이클의 압축기로 들어가서, 액화를 위하여 압축될 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 실질적으로 열교환이 수행되는 부분을 미세관으로 구성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들면, 도시한 실시예에 있어서는 상기 미세열교환관(12)을 직선형상의 것으로 성형하고 있으나, 본 발명은 이에 한정될 수는 없다. 즉 본 발명의 미세열교환관(12)은, 종래의 것에 비하여 지름이 작은 미세관 또는 극미세관을 사용하는 기술적 범주 내에서, 그 형상에 있어서는 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면 미세열교환관(12) 자체를 코일형으로 구성하는 것에 의하여 공기와의 접촉면적을 더욱 넓힐 수 있도록 구성하는 것도 가능함은 물론이고, 기타 다른 형태의 곡선형 등으로 성형하는 것도 가능함은 물론이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있음을 알 수 있다.

먼저, 본 발명에 의한 열교환장치는, 핀튜브형의 종래의 열교환장치에 비하여 열교환효율이 높아지는 장점을 기대할 수 있게 된다. 이러한 본 발명에 의한 장치의 열교환효율의 증대는, 상기 미세열교환관 내부에서의 냉매의 압력손실의 최소화 및 미세열교환관의 표면적을 충분히 넓히는 것에 의한 열교환 면적의 증가 등에 의하여 달성되는 것이라고 할 수 있다.

Claims (2)

1. 입구를 통하여 유입되는 액상냉매를 외기와 열교환시키기 위하여 복수개가 하나의 다발로 구성되고, 이러한 다발이 반복하여 복수개 배치되는 미세열교환관과; 상기 미세열교환관의 양측 단부에서 다른 미세열교환관 다발과 연결하는 U자형 연결관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조장치의 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 미세열교환관은 연결관에 대하여 원형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 공조장치의 열교환기.