KR20070031177A - 환형 콘덴서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환형 콘덴서에 관한 것으로, 특히, 서로 적층되어 각각의 양단부가 서로 인접하는 환형으로 형성되는 복수개의 튜브와, 상기 튜브의 외측면에 돌출 형성되는 다수의 방열핀과, 복수개의 상기 튜브의 단부에 형성되는 헤드파이프를 포함하는 구성으로 이루어져, 또한, 환형의 적층구조로 이루어짐으로서 실외기의 체적을 감소시킬 수 있어 실외기 설치 공간 확보에 따른 불편함을 해결하고, 적층하는 튜브와 방열핀의 적층 단수와 열수의 변화로 방열 성능의 조절이 가능하여 요구된 성능 목표치를 쉽게 만족시킬 수 있는 특징이 있다.

튜브, 파이프, 방열핀

Description

환형 콘덴서{ANNULAR CONDENSER}

도 1은 종래의 콘덴서를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 환형 콘덴서를 도시한 평면도.

도 3a는 본 발명에 따른 환형 콘덴서의 도 2의 'A'부분을 도시한 단면도.

도 3b는 본 발명에 따른 환형 콘덴서의 도 2의 'B'부분을 도시한 단면도.

도 3c는 도 2에서 환형 콘덴서의 측면을 도시한 측면도.

도 4는 본 발명에 따라 냉매가 유동되는 환형 콘덴서의 유로를 도시한 전개도.

도 5는 본 발명에 따라 팬이 설치된 환형 콘덴서를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100...튜브 200...방열핀

300...헤드 파이프 310...냉매유입구

320...냉매유출구 400...본체

410...관통로 500...팬

510...구동모터 610...제2플레이트

620...제1플레이트

본 발명은 환형 콘덴서에 관한 것으로서, 서로 적층되어 환형으로 형성되는 복수개의 튜브와, 상기 튜브의 외측면에 형성되는 다수의 방열핀과, 복수개의 상기 튜브의 단부에 형성되는 헤드파이프로 이루어지는 환형 콘덴서에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 콘덴서는 압축기에서 단열 압축되어 고온, 고압의 기체상태로 압송된 냉매를 외기를 이용하여 등압 방열시키는 과정을 수행하며, 그 과정에서 콘덴서 내부에서 유동하는 냉매의 온도는 낮아지고 기체에서 액체로 상 변화를 하여 냉매를 완전한 액체 상태로 액화시키는 기능을 한다.

현재, 가전용 에어컨 시스템에 채용되고 있는 콘덴서는 확관식 콘덴서, 평행 유동형 콘덴서 등이 적용되고 있는데, 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 최근 가정용 공조기에 적용된 평행 유동형(Parallel Flow Type) 콘덴서는 한 쌍의 헤드파이프(10)와, 상기 헤드파이프(10)를 서로 연통시키는 다수개의 냉매튜브(12)와, 상기 냉매튜브(12)들 사이에 개재된 다수개의 방열핀(14)으로 이루어진다.

즉, 상기 헤드파이프(10)에는 내부공간을 차단하여 유입된 냉매가 냉매튜브(12)를 통해 반대측 헤드파이프로 유동되도록 하는 다수개의 배플(baffle)(16)이 내장되고, 상기 배플(16)은 좌우 헤드파이프(10)에서 위치가 서로 엇갈리도록 배치된다. 상기 냉매튜브(12)는 양선단이 양 헤드파이프(10)에 삽입되는 형태로 장착되며 납작한 단면을 가진 플랫타입으로 이루어져 있고, 헤드파이프(10)에는 냉매의 흡,배출을 위한 한 쌍의 냉매포트(101)(102)가 구비되는 구성으로, 일측 냉매포트(101)로 유입된 냉매가 냉매튜브(12)를 통해 좌우 헤드파이프(10)를 왕복 순환하여 아래로 흘러내린 다음 타측 냉매포트(102)를 통해 배출되는 과정으로 주위 공기와 열 교환함으로써 냉각이 이루어진다.

그러나 이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 평행 유동형 콘덴서는 방열성능을 증대시키기 위해서는 전면면적을 증대시켜야 하고, 전면면적을 증대시키기 위해서는 콘덴서의 폭과 높이가 커져야 함으로 결국, 에어컨 실외기의 체적이 커지게 되는 문제가 있었다.

또한, 콘덴서의 방열 능력이 부족하게 되면 냉매가 콘덴서 출구에서 완전한 액상으로 상 변화되지 못하여 일부 기체상태로 잔존되고, 그로 인해 체적효율이 감소되어 팽창밸브에서 교축이 원활하지 못하게 되어, 결국, 증발효율이 낮아지게 되어 A/C 시스템의 기능 및 성능 저하를 초래하게 되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이를 개선하기 위한 것으로서, 기존의 평행 유동형 콘덴서의 장점을 모두 취하면서 적층되는 튜브 및 방열핀의 단수 와 튜브세트의 열수의 조절로서 방열 성능의 조절이 가능 하도록 하여 요구된 성능 목표치를 쉽게 만족시킬 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명은 실외기 설치 공간 확보에 따른 불편함을 해결하고, 제품을 콤팩트화, 경량화, 표준화가 가능하도록 하는 환형 콘덴서를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 소정거리 이격되어 서로 적층되고 각각의 양단부가 서로 인접하는 환형으로 형성되는 복수개의 튜브와, 상기 튜브의 외측면에 돌출 형성되는 다수의 방열핀과, 복수개의 상기 튜브의 일단부가 측면에서 연통되고 상기 튜브가 적층되는 방향으로 연장 형성된 제1헤드파이프와, 복수개의 상기 튜브의 타단부가 측면에서 연통되고 상기 튜브가 적층되는 방향으로 연장 형성된 제2헤드파이프를 포함한다.

여기서, 적층된 상기 튜브와 방열핀의 최상단 부분에는 환형 콘덴서의 방사상 측부가 아닌 상부로부터의 공기유입을 방지하기 위해 최 상단 방열핀 부분을 폐쇄하는 제1플레이트가 설치되고, 적층된 상기 튜브와 방열핀의 최 하단에는 환형 콘덴서의 방사상 측부가 아닌 하부로부터의 공기유입을 방지하기 위하여 환형콘덴서의 최하단 방열핀부를 포함하는 하단면 전체를 폐쇄하는 제2플레이트가 설치되고, 환형콘덴서의 최상단에는 방사상 측부에서 공기를 유입하여 상부로 배출되도록 방열팬이 설치되고, 복수개의 상기 튜브는 적층되어 하나의 튜브세트를 이루고 상기 튜브세트는 다수개가 방사상으로 일정거리 이격되어 설치되고 상기 튜브는 둥근 환형으로 형성된다.

또한, 상기 방사상 최내측 튜브세트의 제1헤드파이프의 일측에는 냉매유입구가 형성되고, 방사상 최외측 튜브세트의 제1헤드파이프의 일측에는 냉매유출구가 형성되고, 상기 제2헤드파이프에는 방사상으로 인접한 서로 다른 제2헤드파이프와 연통되는 관통로가 설치된다.

이때, 상기 환형콘덴서는 상기 팬을 구동하는 구동모터를 더 포함하고, 상기 구동모터는 최내측 튜브세트의 내측 중심에서 상기 제2플레이트에 고정되는 것이 바람직하다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 환형 콘덴서의 평면도를 나타낸 도면이다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 환형으로 적층 형성되는 튜브(100)와, 상기 튜브(100)의 외측면에 형성되는 다수의 방열핀(200)과, 상기 튜브(100)의 일단부와 타단부에 형성되는 헤드파이프(310,320)로 이루어진다.

도 3a는 다수개의 튜브와 방열핀으로 배치된 환형콘덴서의 도 2의 'A'부분의 단면을 나타낸 도면이고, 도 3b는 환형 콘덴서의 도 2의 'B'부분의 단면을 나타낸 도면으로 헤드파이프의 단면을 나타내는 도면이고, 도 3c는 도 2에서 환형 콘덴서의 측면도를 나타낸 도면이다.

도 3a 내지 도 3c에서 도시된 바와 같이, 상기 튜브(100)는 그 내측으로 공간부(420)를 갖는 둥근 환형으로 연장 형성되어 그 양단부가 근접하게 유지되도록 형성되고, 연장 형성된 상기 튜브(100)는 다수개가 적층되어 하나의 튜브세트를 형성하되, 그 적층되는 튜브(100)와 튜브(100) 사이에는 상기 튜브(100)의 외주연에 돌출 형성되는 다수개의 방열핀(200)이 형성되어 상기 튜브(100)들은 서로 이격 설치된다.

이때, 상기 튜브(100)와 방열핀(200)이 반복 적층되어 형성되는 적층구조의 적층되는 적층 단수와 튜브세트의 열수는 요구되는 방열량에 따라 변경될 수 있다.

복수개가 적층형성된 상기 튜브(100)는 하나의 튜브세트를 이루고, 상기 튜브세트는 방사상으로 일정거리 이격되어 동심원상으로 다수개가 반복하여 설치되며 이를 튜브세트의 열수라 한다

정리하면 상기 환형콘덴서는 하나의 튜브세트를 중심으로 해서 방사상으로 대응되는 다른 하나의 튜브세트를 일정거리 이격되도록 설치하고, 또 다른 하나의 튜브세트를 방사상으로 일정거리 이격되도록 설치하는 방식으로 동심을 이루는 다수열의 튜브세트가 방사상으로 일정거리 이격되도록 설치한다.

도 5는 상부에 팬이 설치된 환형 콘덴서를 도시한 단면도이다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 환형콘덴서의 최상부에는 방사상 내측으로 유입되는 공기가 상부로 방출되도록 상기 공간부(420)에 구동모터(510)와 구동 연결되는 팬(500)이 설치되고, 상기 환형콘덴서의 최하단에는 상기 환형콘덴서의 저면과 상기 공간부(420)를 포함하는 면적을 갖는 제2플레이트(610)가 결합되고, 상기 환형콘덴서의 최상단에는 상기 환형콘덴서의 상면과 대응되는 면적을 갖는 제1플레이트(620)가 결합된다.

즉, 상기 환형콘덴서의 상면의 방열핀부와 하부면 전체가 제1플레이트(620)와 제2플레이트(610)에 의해 밀폐되어 상기 팬(500)이 구동모터(510)에 의해 회전작동시 환형 콘덴서의 측부를 통해 유입된 공기가 상기 팬(500)을 통해 외부로 배출되는 구성을 이룬다.

한편, 상기 복수개의 튜브(100) 단부에 설치되는 헤드파이프(300)의 내측으 로 배플(360)이 이격 설치될 수 있고, 상기 배플(360)의 위치와 수는 냉매가 상기 헤드파이프(300) 내에서 상분리 현상이 과도하게 일어나지 않는 범위에서 결정된다. 이때, 상기 격막의 위치 변화에 따른 성능변화가 방열량보다 압력강하에 더 영향을 미치므로 상기 배플(360) 위치에 따른 유로 배열의 선정은 압력강하에 근거하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 헤드파이프(300)는 적층 형성된 튜브(100)의 일단부에 연결되는제1헤드파이프(310)와, 상기 튜브(100)의 타단부에 연결되는 제2헤드파이프(320)로 구성되고, 각각의 제1헤드파이프(310)와 제2헤드파이프(320)에는 선택적으로 배플(360)이 설치된다.

상기 제1헤드파이프(310)에는 상기 튜브(100)로 냉매가 입,출되도록 방사상 최내측 튜브세트의 제1헤드파이프(310)의 일측으로 냉매유입구(340)가 형성되고, 상기 방사상 최외측 튜브세트의 제1헤드파이프(310)의 일측에는 냉매유출구(330)가 형성된다.

또한, 상기 제2헤드파이프(320)에는 방사상으로 인접한 서로 다른 제2헤드파이프(320)와 연통되는 관통로(410)가 설치된다. 이때, 상기 관통로(410)는 서로 다른 높이차를 갖는다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 튜브세트의 방사상 외측 최상단에 형성된 제1헤드파이프(310)의 냉매유입구(340)로 고온 고압의 기체 냉매가 유입되면, 환형의 적층된 튜브(100)를 따라 순환 이동후 상기 튜브세트의 방사상 외측 최하단에 형성된 냉매유출구(330)로 냉 매가 배출되게 된다. 이때, 상기 환형콘덴서 본체(400)의 상부에 설치된 팬(500)을 구동시키면, 상기 환형콘덴서 본체(400)의 측부로 부터 유입된 공기가 상기 환형콘덴서 본체(400)의 상부로 배출됨에 따라 상기 튜브(100)를 이동하는 냉매를 냉각시킨다.

도 4는 냉매가 환형 콘덴서의 튜브를 따라 이동되는 유로를 전개한 도면이다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 튜브세트가 3열이고 적층단수가 12단인 환형 콘덴서인 경우에는, 헤드파이프(311)의 냉매유입구(340)로 유입된 냉매는 환형의 튜브(100)를 따라(12단 동시에 흐름) 이동하여 헤드파이프(321)에 도달하고, 상기 헤드파이프(321)에 도달한 냉매는 관통로(410)을 따라 헤드파이프(322)로 이동한다. 여기서, 상기 헤드파이프(322)는 베플(360)에 의해 분리되어 있으므로 냉매는 상기 헤드파이프(322)에 연결된 튜브 중에서 일부(도면상 상부에 위치한 7단)를 따라 헤드파이프(312)로 이동하고, 다시 헤드파이프(322)와 헤드파이프(312)에 연결된 튜브의 나머지(도면상 하부에 위치한 5단)를 따라 다시 헤드파이프(322)로 되돌아 간 후 관통로(410)를 통하여 헤드파이프(323)으로 이동한다.

이때, 상기 헤드파이프(323)도 베플(360)에 의해 연결된 튜브를 일정비율로 분할하고 있으므로 상기 헤드파이프(322)에서 이동해온 냉매는 헤드파이프(323)에 연결된 튜브의 일부(도면상 하부에 위치한 4단)를 따라 헤드파이프(313)으로 이동하고(헤드파이프(313)도 베플(360)에 의해 연결된 튜브를 분할) 상기 헤드파이프(313)에 연결된 튜브의 일부(도면상 중간에 위치한 4단)를 따라 다시 헤드파이프 (323)으로 이동한 후 상기 헤드파이프(323)에 연결된 튜브의 일부(도면상 상부에 위치한 4단)를 따라 다시 헤드파이프(313)으로 이동하여 냉매출구(330)을 통하여 배출 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 동일체적의 확관식 열교환기에 비해 열전달율이 1.2~1.5배 정도로 높아 소형화가 가능하고, 냉매 사용량이 20~30% 이상 절감됨으로써 환경문제 해결에도 기여할 수 있다. 또한, 그로 인한 원가절감에도 큰 효과가 있어 향후 대체 냉매 사용에 따른 냉매 가격 상승에도 효과적으로 대응할 수 있고, 확관식 콘덴서에 비해서는 중량이 적어도 10~20% 이상 감소되어 시스템의 경량화도 가능하다.

본 실시 예에서는 상기 튜브와 방열핀이 적층되는 방향을 높이 방향으로 전제하고, 상기 팬이 장착되는 위치를 상기 튜브세트의 상부로 하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 장소에 따라 본 발명을 눕히거나 옆으로 세우는 등 다양하게 설치될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화 될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

즉, 본 발명에 따르면 공기측 및 냉매측 압력강하는 냉방능력에 중요한 인자이므로 방열핀의 형상, 튜브 내부 형상, 상기 튜브가 적층 형성되는 환형 적층구조등은 운전조건에 따른 성능시험을 수행하여 최적화되도록 조정한 후, 콘덴서의 방 열성능 대비 최적의 압력강하를 도출하여 제품에 따른 성능 목표치를 만족할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 방열성능 만큼 방열핀과 튜브를 반복 적층시키는 구조의 튜브세트가 방사상으로 열을 이루는 구성으로 요구되는 방열량에 따라 튜브와 방열핀의 적층 단수와 열수의 가감이 가능하다.

또한, 본 발명은 기존의 확관식 콘덴서를 개선시킨 평행 유동형 콘덴서의 장점을 모두 취하면서 폭(Width)과 높이(Height) 변화 없이 적층되는 튜브와 방열핀의 적층단수와 튜브세트의 열수의 변화로 방열 성능을 조절하여 요구된 성능 목표치를 쉽게 만족시킬 수 있어 온도 접근성이 좋은 장점이 있다.

또한, 본 발명은 적층구조로 이루어져 열교환기의 체적을 최소화 함으로서 기존 제품의 문제점인 실외기 설치 공간 확보에 따른 불편함을 해결하고 제품을 콤팩트화 및 경량화 하여 실외기의 설치시, 공간확보에 따른 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명을 적용하는 에어컨 실외기의 구성을 단순 표준화시켜 조립비용 절감 및 원가절감을 실현할 수 있는 경제적인 이점이 있다.

Claims (6)

1. 소정거리 이격되어 서로 적층되고 각각의 양단부가 서로 인접하는 환형으로 형성되는 복수개의 튜브(100)와,

   상기 튜브(100)의 외측면에 돌출 형성되는 다수의 방열핀(200)과,

   복수개의 상기 튜브(100)의 일단부가 측면에서 연통되고 상기 튜브가 적층되는 방향으로 연장 형성된 제1헤드파이프(310)와,

   복수개의 상기 튜브(100)의 타단부가 측면에서 연통되고 상기 튜브가 적층되는 방향으로 연장 형성된 제2헤드파이프(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 콘덴서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 환형콘덴서 본체(400) 최상단에는 방사상 측부로부터 유입된 공기가 상부로 방출되도록 팬(500)이 설치되고, 환형 콘덴서의 상단면의 방열핀부를 폐쇄하는 제1플레이트(620)가 설치되고,

   적층된 상기 방열핀 의 최하단에는 환형 콘덴서의 하단면 전체를 폐쇄하는 제2플레이트(610)가 설치되는 것을 특징으로 하는 환형 콘덴서.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 튜브(100)는 둥근 환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 환형 콘덴서.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   복수개의 상기 튜브(100)는 하나의 튜브세트를 이루고, 상기 튜브세트는 다수개가 방사상으로 일정거리 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 환형 콘덴서.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 방사상 최내측 튜브세트의 제1헤드파이프(310)의 일측에는 냉매유입구(340)가 형성되고, 방사상 최외측 튜브세트의 제1헤드파이프(310)의 일측에는 냉매유출구(330)가 형성되고,

   상기 제2헤드파이프(320)에는 방사상으로 인접한 서로 다른 제2헤드파이프(320)와 연통되는 관통로(410)가 설치되는 것을 특징으로 하는 환형 콘덴서.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 튜브세트는 상기 팬(500)을 구동하는 구동모터(510)를 더 포함하고, 상기 구동모터(510)는 최내측 튜브세트의 내측 중심에서 상기 제2플레이트(610)에 고정된 것을 특징으로 하는 환형 콘덴서.

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