KR20030056380A - 평행유동형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입된 냉매가 균일하게 분배되어 열교환 성능이 향상되는 평행유동형 열교환기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 평행유동형 열교환기는 냉매포트(101)(102)를 통해 헤더 파이프(10)로 유입된 냉매를 고르게 분산시키는 냉매분산수단을 포함하고, 상기 냉매분산수단이 헤더 파이프(10) 내에 길이 방향으로 장착되며, 다수개의 미세통과공(20a)이 형성된 메쉬패널(20)로 이루어진다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 평행유동형 열교환기에 의하면 히트펌프가 냉방기로 작동되고, 열교환기가 증발기로서 작동될 경우, 하부 냉매포트(102)를 통해 이상유체 상태의 냉매가 흡입되더라도, 냉매가 메쉬패널(20)을 타고 오르면서 각 냉매튜브(12)로 고르게 분산 유입된다.
그러므로, 냉매의 고른 분산작용을 통해 난방효율에 비해 난방효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있으며, 냉 난방간의 불균형을 해결하기 열교환기의 부피를 크게 할 필요가 없게 됨으로써, 히트펌프의 작동효율 향상에 도움이 되며, 냉 난방 전환에 따른 불균형을 해소하기 위해 그 부피를 크게할 필요가 없기 때문에 히트펌프의 상품성 및 생산성 향상에도 도움이 된다.

Description

평행유동형 열교환기{Parallel flow heat exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유입된 냉매가 균일하게 분배되어 열교환 성능이 향상되는 평행유동형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 평행유동형 열교환기는 도 1에 나타난 것과 같이 한쌍의 헤더 파이프(10)와, 상기 양 헤더 파이프(10)(10')를 서로 연통시켜 냉매를 유동시키는 다수개의 냉매튜브(12)와, 상기 냉매튜브(12)들 사이에 개재된 다수개의 전열핀(14)으로 이루어져 있다.
여기서, 상기 헤더 파이프(10)에는 내부공간을 차단하여 유입된 냉매가 냉매튜브(12)를 통해 반대측 헤더 파이프(10')로 유동되도록 하는 다수개의 배플(baffle)(16)이 내장되어 있는데, 상기 배플(16)은 좌우 헤더 파이프(10)에서의 위치가 서로 엇갈리도록 배치된다.
그리고, 냉매튜브(12)는 양선단이 양 헤더 파이프(10)(10')에 삽입되는 형태로 장착되며 납작한 타원형의 단면을 가진 플랫타입으로 이루어져 있으며, 헤더 파이프(10)에는 냉매의 흡배출 위한 한쌍의 냉매포트(101)(102) 또한 구비되어 있다.
상술한 바와 같이 구성된 평행유동형 열교환기에 의하면 배플(16)에 의해 내부가 차단된 헤더 파이프(10)(10')의 구조상, 일측 냉매포트(101)를 통해 일측 헤더 파이프(10)로 유입된 냉매가 냉매튜브(12)들을 통해 좌우 헤더 파이프(10)(10')를 왕복 순환하여 아래로 흘러내린 다음 타측 냉매포트(102)를 통해 배출되는 과정에서 주위 공기와 열교환함으로써 냉각 또는 발열작용이 이루어진다.
한편, 냉방 및 난방작용을 함께 행하는 히트펌프에서는 실내기의 사용목적에 따라, 증발기와 응축기의 역할이 바뀌게 된다. 즉, 히트펌프를 냉방기로 사용할 때는 실내기의 열교환기가 증발기의 역할을 하게 되며, 실외기의 열교환기가 응축기 역할을 하게되는 반면, 난방기로 사용할 때는 그 반대가 되는 것이다.
그리고 히트펌프에 설치되는 평행유동형 열교환기는, 양 헤더파이프(10)(10')가 아래 위로 배치되는 수평형(미도시) 내지는 헤더 파이프(10)(10')가 좌 우로 배치되는 수직형으로 설치되는데, 열교환기가 수직형으로 설치된 히트펌프는 사용목적에 따라 열교환효율이 달라지게 된다.
그 이유는 열교환기로 유입되는 냉매의 상태가 난방기로서 사용되는 경우와, 냉방기로 사용되는 경우에 다르기 때문이다.
즉, 히트펌프가 난방기로 사용되는 경우에 실내 열교환기는 응축기로서의 역할을 수행하게 되는데, 이때 상부 냉매포트(101)를 냉매 흡입포트로 사용하면, 압축기를 거치면서 온도와 압력이 높아진 기체 상태의 냉매(건도 1)가 유입됨으로써 냉매가 고르게 분산되어 각 냉매튜브(12)로 유입되고, 냉매튜브(12)를 거치면서 온도와 압력이 낮아진 냉매가 아래로 내려와 하부 냉매포트(102)를 통해 배출된다.
그러나, 히트펌프가 냉방기로 사용되는 경우에는 실내 열교환기가 증발기로서 역할을 수행하기 때문에 도 2에 나타난 것과 같이 하부 냉매포트(102)를 통해 냉매(도면상 화살표시)가 유입되는데, 이때의 냉매는 액체와 기체가 혼합된 이상(異狀)유체상태(건도 약 0.2)이기 때문에 냉매의 유동상태가 원활하지 못해 각 냉매튜브(12)로 고르게 분해 유입되지 않는다.
따라서, 종래기술에 의하면 냉매의 상태변화에 따른 유동성 저하로 인해 히 트펌프의 냉 난방성능이 균일하게 전환되지 않으며, 이를 해결하기 위해 열교환기의 면적을 크게하여 열교환면적을 넓히는 등의 방법을 사용할 경우에는 결과적으로 제작비용 및 부피가 커짐으로써 히트펌프의 상품성이 저하된다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 냉매의 상태변화에 상관없이 냉매가 각 냉매튜브로 고르게 분배 유동되는 구조로 이루어지는 평행유동형 열교환기의 제공을 목적으로 한다.
도 1은 종래 평행유동형 열교환기의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 평행유동형 열교환기의 냉매유동상태를 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉매분산수단의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉매분산수단이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 헤더 파이프 101, 102: 냉매포트
12: 냉매튜브 14: 냉매포트
16: 배플 20: 메쉬패널
20a: 미세통과공
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 평행유동형 열교환기는 냉매 흡입포트를 통해 헤더 파이프로 유입된 냉매를 고르게 분산시키는 냉매분산수단을 포함하고, 상기 냉매분산수단이 헤더 파이프 내에 길이 방향으로 장착되며, 다수개의 미세통과공이 형성된 메쉬패널로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 3과 도 4를 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 평행유동형 열교환기는 헤더 파이프(10)로 유입된 냉매를 고르게 분산시키는 냉매분산수단을 포함하여 이루어지는데, 상기 냉매분산수단은 헤더 파이프(10) 내에 길이 방향으로 장착되며, 다수개의 미세통과공(20a)이 형성된 메쉬패널(mesh panel)(20)로 이루어진다.
여기서, 상기 미세통과공(20a)은 원형 내지는 다각형으로 이루어지며, 직경(d)이 약 1 ~ 2mm 정도로 구성된다.
그리고, 상기 메쉬패널(20)은 배플(16)을 중심으로 다수개가 분리 배치되며, 각 냉매튜브(12)와 수직접촉하는 구조로 장착된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의하면 메쉬패널(20)의 특성(다공성 구조)상, 냉매포트(101)(102)를 통해 흡입되는 냉매가 메쉬패널(20)의 미세공에 흡수 전달되면서 헤드 파이프(10)의 길이방향으로 신속히 전달되고, 전달된 냉매는 메쉬패널(20)에 접한 다수개의 냉매튜브(12)로 유입된다.
따라서, 본 실시예에 의하면 헤드 파이프(10) 내로 유입된 냉매의 유동효율이 향상되며, 특히 히트펌프가 냉방기로 작동되고, 열교환기가 증발기로서 작동될 경우, 하부 냉매포트(102)를 통해 이상유체 상태의 냉매가 흡입되더라도, 냉매가 메쉬패널(20)을 타고 오르면서 각 냉매튜브(12)로 유입되기 때문에, 각 냉매튜브(12)로 고르게 유입된다.
그러므로, 냉매의 고른 분산작용을 통해 난방효율에 비해 난방효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있으며, 냉 난방간의 불균형을 해결하기 열교환기의 부피를 크게 할 필요가 없게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 평행유동형 열교환기는 냉매분산수단이 구비된 특성상, 히트펌프의 냉 난방 전환시의 효율이 일정하게 유지되도록 하기 때문에 히트펌프의 작동효율 향상에 도움이 되며, 냉 난방 전환에 따른 불균형을 해소하기 위해 그 부피를 크게할 필요가 없기 때문에 히트펌프의 상품성 및 생산성 향상에도 도움이 된다.

Claims (3)

  1. 한쌍의 헤더 파이프와,
    상기 헤더 파이프의 측면에 형성된 관통슬롯을 통해 그 일단이 삽입되는 방식으로 헤더 파이프와 결합되는 다수개의 냉매튜브와,
    상기 냉매튜브들 사이에 개재된 전열핀과,
    헤더 파이프에 구비된 냉매 흡입 토출포트와,
    헤더 파이프의 내부공간을 차단하는 배플과,
    상기 냉매포트를 통해 헤더 파이프로 유입된 냉매를 고르게 분산시키는 냉매분산수단
    을 포함하는 평행유동형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉매분산수단은
    헤더 파이프 내에 길이 방향으로 장착되며, 다수개의 미세통과공이 형성된 메쉬패널로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평행유동형 열교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메쉬패널은 각 냉매튜브와 수직접촉하는 것을 특징으로 하는 평행유동형 열교환기.
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