KR20030042710A - 공조장치의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조장치 또는 냉동장치에 사용되는 열교환기에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 냉매가 유입되는 하나의 냉매관(20)에 복수개의 미세열교환관(22)을 연결하고, 상기 미세열교환관이 연결되는 냉매관의 단부에 오리피스부(30)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 복수개의 미세열교환관을 이용하는 것에 의하여 열교환의 효율을 높일 수 있음과 동시에, 상기 오리피스부를 형성함으로써 미세열교환관의 각각으로 공급되는 냉매의 양을 보다 균일하게 하여 효율적인 열교환을 가능하게 할 수 있게 된다.

Description

공조장치의 열교환기{Heat exchanger for air conditioner}

본 발명은 냉동 또는 공조장치의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가 흐르는 관을 미세관으로 성형함과 동시에 복수개의 미세관에 균일하게 냉매가 분배될 수 있도록 구성되는 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 1에 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 있음과 동시에 냉매에 의한 소음의 발생을 방지할 수 있는 공조장치용 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 실질적으로 냉매가 흐르면서 열교환을 수행하는 부분을 복수개의 미세관으로 구성하여 열교환효율을 높일 수 있는데, 이 때 복수개의 미세관으로 균일하게 냉매를 분배할 수 있도록 구성하는데 착안하고 있다.

도 1은 종래의 열교환기에 대한 사시도.

도 2는 본 발명의 구조가 적용될 수 있는 열교환기의 예시도.

도 3은 본 발명에 의한 구조의 요부 설명도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 ..... 냉매관22 ..... 미세열교환관

30 ..... 오리피스부31 .... 확장부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 냉매가 유입되는 하나의 냉매관에 복수개의 미세열교환관을 연결하고, 상기 미세열교환관이 연결되는 냉매관의 단부에 오리피스부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 복수개의 미세열교환관을 이용하는 것에 의하여 열교환의 효율을 높일 수 있음과 동시에, 상기 오리피스부를 형성함으로써 미세열교환관의 각각으로 공급되는 냉매의 양을 보다 균일하게 하여 효율적인 열교환을 가능하게 할 수 있게 된다.

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

도 2에는 본 발명에 의한 구조를 적용할 수 있는 열교환기의 예시 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 연결구조를 확대된 상태로 도시되어 있다. 도시한 바와 같이 본 발명에 의하면, 열교환기에 있어서 실질적으로 열교환을 수행하는 부분을 복수개의 미세열교환관(12)으로 구성하고 있다. 그리고 상기 미세열교환부(12)는 상하방향으로 복수열 배치되는데, 이들 미세열교환관(12)은 예를들면 U형 연결관(14)에 의하여 연결되고 있다.

먼저 본 발명이 적용될 수 있는 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.

그리고 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.

본 발명에서는, 상기와 같은 미세열교환관(12)을 사용할 때,미세열교환관(12)과 일반적인 냉매관 사이의 연결부분의 구조에 관한 것으로, 상술한 바와 같이, 상기 미세열교환관(12)으로 나누어져서 공급되는 냉매을 균일하게 분배될 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 특징으로 하고 있다.

따라서 본 발명에 의한 구조는, 열교환기에 있어서 미세한 복수개의 관을 이용하는 부분에는 어디에도 적용될 수 있다. 예를 들면 도 2에 있어서 상기 연결관(14)과 미세열교환관(12) 사이에도 적용될 수 있는 것으로, 열교환기에 있어서 직경이 큰 하나의 관(냉매관)에서 지름이 아주 작은 복수개의 미세관을 연결하는 부분에는 어떠한 부분에도 적용 가능하다.

도 3에는 본 발명에 의한 미세열교환관(22)과 일반적인 냉매관(20)의 연결부분의 구조가 보다 명백하게 도시되어 있다. 이를 참조하여 본원발명을 살펴보기로 한다. 상기 미세열교환관(22)은, 도 2에서 예시적으로 설명한 바와 같이, 내부에 냉매가 흐르도록 하여 외측에서 접촉하는 공기를 냉기로 생성하기 위한 부분이다. 그리고 냉매관(20)은, 예를 들면 저온저압상태의 액상냉매를 상기 미세열교환관(22)으로 공급하기 위한 것이다.

본 발명에 의하면, 상기 미세열교환관(22)이 복수개 연결되는 냉매관(20)의 단부에, 지름이 상대적으로 축소된 오리피스부(30)를 형성하고 있다. 따라서 냉매관(20)을 통하여 미세열교환관(22)으로 공급되는 냉매는 상기 오리피스부(30)를 통과하게 된다.

냉매가 상기 오리피스부(30)를 통과하는 과정에서, 냉매의 속도는 빨라지게 된다. 그리고 오리피스부(30)를 지나면서 유속이 빨라진 냉매는, 오리피스부(30)를 통과한 후, 직경이 커진 확장부(31)에 도달하게 되면 유속이 느려짐과 동시에 압력은 높아지게 된다. 그리고 상기 오리피스부(30)에서 확장부(31)에 도달할 때, 유체의 모멘텀이 증가하게 되어, 실질적으로 보다 균일하게 상기 확장부(31) 내부에 퍼지게 된다.

이렇게 되면, 복수개의 미세열교환관(22)이 연결되어 있는 확장부(31)의 단부에서, 냉매가 상기 미세열교환관(22)으로 유입될 때 보다 균일한 상태로 고르게 각각의 미세열교환관(22)으로 유입될 수 있는 상태가 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 복수개의 미세열교환관(22)으로 유입되는 냉매는, 오리피스부(30)가 없는 상태에 비하여, 보다 균일하게 공급될 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.

그리고 보다 균일한 상태로 미세열교환관(22) 내부로 냉매가 공급되는 것은, 실제로는 상기 복수개의 미세열교환관(22)에 거의 대등한 냉매량이 공급되는 것을 의미하고 따라서 각각의 미세열교환관(22)에서 수행되는 열교환이 거의 대응하다는 것을 의미하는 것이다. 따라서 복수개의 미세열교환관(22)에서는, 모두 균일한 열교환이 가능하게 되어 전체적으로 볼 때 열교환효율의 측면에서 보다 유리한 결과가 되는 것은 당연한 것이라고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 열교환기에 있어서 냉매관에 복수개의 미세관(미세열교환관)을 연결함과 동시에, 냉매관의 단부에 오리피스부(30)를 형성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 그리고 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가지고 있는 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

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

먼저, 본 발명에 의하면 복수개의 미세열교환관을 냉매관의 단부에 설치하도록 구성하는 것에 의하여, 열교환의 효율이 높아지게 된다. 열교환 효율의 상승은, 미세관에 의한 열교환면적의 증가와 냉매의 압력강하 방지, 그리고 내압강도의 향상으로 인하여 보다 얇은 관을 사용할 수 있다는 점에 기초하고 있다.

그리고 상기와 같이 오리피스부를 형성함으로써, 복수개의 미세열교환관의 각각으로 유입되는 냉매를 거의 균등하게 분배하는 것에 의하여, 복수개의 미세열교환관에서 모두 균일하면서도 효율적인 열교환을 가능하게 하고 있다.

Claims (1)

1. 냉매가 유입되는 하나의 냉매관에 복수개의 미세열교환관을 연결하고, 상기 미세열교환관이 연결되는 냉매관의 단부에 오리피스부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공조장치의 열교환기.