KR20120017632A - 열교환기의 응축수 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉매가 안내되는 제1,2헤더, 제1,2헤더를 연결하도록 제1,2헤더 사이에 장착되어 제1헤더에서 제2헤더로 냉매를 안내하는 튜브, 튜브 사이에 장착되어 열 교환하는 핀으로 구성되는 열교환기에 있어서, 튜브의 길이방향으로는 외 측방으로 돌출되도록 연장 형성되어, 튜브 및 핀에서 발생된 후 중력이나 유동 공기에 의해 이동되는 응축수를 전달받는 배수연장부를 구비하며, 배수연장부 외 측면에는 튜브 및 핀으로부터 전달받은 응축수를 튜브의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수되게 가이드하는 배수홈이 요입 형성된 열교환기의 응축수 배출장치를 제공한다.
이와 같이, 열교환기의 응축수 배출장치는, 튜브의 길이방향에 대해 외 측방으로 돌출되게 배수연장부를 돌출되게 연장 형성하고, 배수연장부의 외 측면에 튜브의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수홈을 요입 형성한다. 따라서, 튜브 및 핀에 발생된 응축수가 중력 또는 유동 공기에 의해 배수연장부로 전달된 후, 배수홈을 통해 하방으로 원활히 이동 배출됨으로 인해 응축수의 비산에 따른 불쾌감이 발생되는 것을 방지함과 더불어, 열교환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

열교환기의 응축수 배출장치{Exhauster for condensate of heat exchanger}

본 발명은 열교환기의 응축수 배출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발생되는 응축수가 원활히 배출되도록 튜브의 구조를 개선한 열교환기의 응축수 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 서로 다른 두 유체를 직접 또는 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 장치이다. 이러한, 열교환기는 많은 공업 분야에서 널리 쓰이고 있는데, 특히 난방, 공기조화, 동력 발생, 폐열 회수 및 화학공정에서 중요시되고 있다.

이중 냉동 공조에 사용되는 열교환기는, 열전달을 향상시키기 위해 공기 측에 확장된 표면을 갖는 핀이 형성되며, 습도를 포함한 공기가 열교환 시, 핀을 지날 때, 튜브 안으로 공급되는 낮은 온도의 냉매로 인하여 열전달이 이루어지게 된다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 튜브의 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 열교환기는 하부헤더(1)의 상부에 대응되도록 위치하는 상부헤더(2)와, 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(1) 사이에 위치하는 다수개의 튜브(3)와, 상기 각 튜브(3) 사이에 설치되는 핀(6)으로 구성된다.

상기 하부헤더(1)는 원통형으로 형성되어 내부에 중공이 형성되고, 그 외형을 이루는 외주부의 일측부에는 튜브(3)를 삽입하여 고정하도록 다수개의 헤더홀(4)이 하부헤더(1)의 길이방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 하부헤더(1)와 대응되도록 상부에 위치하는 상부헤더(2)는 상기 하부헤더(1)와 동일한 형상을 갖는다. 상기 각 튜브(3)는 각 헤더홀(4)에 튜브 (3)의 길이방향으로 양단부가 고정되어 헤더(1,2)의 길이방향으로 나란하게 배열된다.

한편, 유동공기는 두 헤더(1,2)의 길이방향의 축을 잇는 면을 향해 일정한 경사를 가지도록 유동하여 각 튜브(3)와 두 헤더(1,2) 사이를 통과한다. 상기 튜브(3)는 두 헤더(1,2)에 수용될 수 있는 정도의 폭과 얇은 두께를 갖는 압출튜브로, 내부에는 중공인 다수개의 채널(5)이 형성된다.

상기 각 튜브(3) 사이에는 유동공기가 통과할 수 있는 공간을 형성하도록 각 핀(6)이 설치된다. 즉, 각 핀(6)은 얇은 두께를 가진 판형으로서 여러 번 지그재그로 절곡되어 각 튜브(4) 사이에 설치된다.

상기와 같이 구성된 열교환기는 상기 하부헤더(1)에 냉매가 유입되고, 유입된 냉매는 각각의 튜브(3)에 분배되어 안내되고, 이때, 상기 튜브(3)를 통과하는 냉매는 상기 핀(6)에 의해 유동되는 외부공기와 열교환이 실시되며, 상기 튜브(3)를 통과하여 열교환이 실시된 냉매는 상기 상부헤더(2)로 유입된 후, 열교환기 외부로 이동하는 것이다.

상기와 같은 열 교환기가 습공기 상태에서 사용될 시에는 상기 열 교환기의 튜브(3)와 핀(6)에 서리가 성장하거나 응축수가 맺힐 수 있으며, 이러한 응축수는 열교환 성능을 저하함과 더불어 비산되면서 불쾌감을 줄 수 있는 바, 상기 응축수는 중력에 의해 하부를 흘러내린 후 드레인호스(도면미도시)를 통해 외부로 배출되도록 해야 한다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 구조의 열교환기는 상기 튜브(3) 및 상기 핀(6)의 표면에 생성된 응축수가 그대로 흘러내리지 못하고, 상기 핀(6)을 따라 흐르게 되면서 맺힘 현상이 발생되어 배수성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은, 생성된 응축수가 하부로 용이하게 흘러내리도록 구조를 개선한 열교환기의 응축수 배출장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 냉매가 안내되는 제1,2헤더와, 상기 제1,2헤더를 연결하도록 상기 제1,2헤더 사이에 장착되어 상기 제1헤더에서 상기 제2헤더로 상기 냉매를 안내하는 튜브와, 상기 튜브 사이에 장착되어 열 교환하는 핀으로 구성되는 열교환기에 있어서, 상기 튜브의 길이방향으로는 외 측방으로 돌출되도록 연장 형성되어, 상기 튜브 및 상기 핀에서 발생된 후 중력이나 유동 공기에 의해 이동되는 응축수를 전달받는 배수연장부를 구비하며, 상기 배수연장부 외 측면에는 상기 튜브 및 상기 핀으로부터 전달받은 상기 응축수를 상기 튜브의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수되게 가이드하는 배수홈이 요입 형성된 열교환기의 응축수 배출장치를 제공한다.

또한, 상기 배수연장부는 상기 핀과 접촉되지 않도록 상기 핀의 단부보다 돌출되도록 연장 형성하여, 전달받은 상기 응축수가 다시 상기 핀으로 전달되지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 배수연장부는 상기 튜브의 대향되는 측면에 대해 외 측방으로 한 쌍이 돌출 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 튜브와 상기 배수연장부는 서로 상이한 단면 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 배수홈은 상기 튜브와 연결되는 상기 배수연장부의 인접한 단부의 외 측면에 길이방향으로 요입 형성될 수 있다.

또한, 상기 배수홈은 상기 배수연장부의 상호 대향되는 외 측면에 각각 요입 형성될 수 있다.

또한, 상기 배수연장부는 구 형상, 타원 형상, 사각 형상, 마름모 형상, 반원 형상 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 제1,2헤더가 수직축을 기준으로 상호 대칭되게 배치될 경우, 상기 응축수가 중력에 의해 상기 배수연장부로 흘러 전달될 수 있도록 상기 튜브를 수평축을 기준으로 일방으로 기울어지게 배치할 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기의 응축수 배출장치는, 튜브의 길이방향에 대해 외 측방으로 돌출되게 배수연장부를 돌출되게 연장 형성하고, 배수연장부의 외 측면에 튜브의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수홈을 요입 형성한다. 따라서, 튜브 및 핀에 발생된 응축수가 중력 또는 유동 공기에 의해 배수연장부로 전달된 후, 배수홈을 통해 하방으로 원활히 이동 배출됨으로 인해 응축수의 비산에 따른 불쾌감이 발생되는 것을 방지함과 더불어, 열교환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 튜브의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 응축수 배출장치의 부분 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6 내지 도 11은 도 5에 나타낸 배수연장부의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 응축수 배출장치의 설치상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 응축수 배출장치의 부분 분해사시도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 열교환기의 응축수 배출장치는, 제1헤더(100), 제2헤더(200), 튜브(300), 핀(400), 배수연장부(500)를 구비하며, 자동차, 가정용 에어컨, 천장형 에어컨, 멀티 에어컨 등 다양하게 적용될 수 있다.

상기 제1헤더(100)는 입구관(도면미도시)에 연통되어, 냉매를 유입받도록 내부에 중공이 형성된 원통 형상의 부재이다. 이러한, 상기 제1헤드(100)의 외주면 일측으로는 이후 설명될 상기 튜브(300)의 길이방향 일 단이 삽입 고정되도록 복수의 헤더홀(110)들이 길이방향으로 일정 간격을 가지면서 형성된다. 따라서, 상기 제1헤더(100)로 유입된 상기 냉매는 이후 상기 튜브(300)로 이동 유입된다.

상기 제2헤더(200)는 상기 제1헤더(100)에 대향되도록 이격 설치되어, 상기 제1헤더(100)에서 이후 설명될 상기 튜브(300)로 이동된 상기 냉매를 유입받아 이동을 안내하게 된다. 이러한, 상기 제2헤더(200)는 앞서 설명한 제1헤더(100)와 마찬가지로 중공이 형성된 원통 형상으로 형성된다. 그리고, 상기 제2헤드(200)의 외주면 일측으로는 상기 튜브(300)의 길이방향 타 단이 삽입 고정되도록 복수의 헤더홀(210)들이 길이방향으로 일정 간격을 가지면서 형성된다.

여기서, 상기 제1헤더(100) 및 상기 제2헤더(200)의 각 헤더홀(110,210)들은 상기 튜브(300)의 길이방향 단부가 각각 대응되게 삽입 결합될 수 있도록, 상기 튜브(300)의 길이방향 각 단부에 대응되는 형상으로 형성된다.

상기 튜브(300)는 상기 제1헤더(100)로부터 공급받는 상기 냉매를 분배상태로 상기 제2헤더(200)로 이동되게 가이드한다. 이러한, 상기 튜브(300)는 횡 단면이 사각 형상을 가지는 부재로, 내부에는 열전달 면적을 커지도록 복수개의 채널(310)들이 길이방향으로 형성된다. 여기서, 상기 튜브(300)의 길이방향 양 단부는 각각 상기 제1헤더(100) 및 상기 제2헤더(200)에 연통되도록 각 헤더홀(110)(210)에 삽입 결합된다.

상기 핀(400)은 상호 인접하는 상기 튜브(300) 사이에 장착되어, 상기 튜브(300) 내부를 이동하는 상기 냉매와 열교환하는 판 부재이다. 이러한, 상기 핀(400)은 상기 튜브(300) 사이에 복수의 판 부재가 상기 튜브(300)의 길이방향에 대해 상호 이격상태로 설치되거나, 하나의 판 부재가 일정간격을 두고 지그재그 형상으로 굴곡되도록 설치할 수도 있다. 여기서, 상기 핀(400)에는 열전달 면적이 증대되도록 일정한 각을 가지도록 절곡된 복수의 루버(410)를 형성할 수도 있다.

상기 배수연장부(500)는 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400) 표면에서 발생된 후, 중력에 의해 이동하거나 열교환이 이루어지는 유동공기에 의해 밀림 이동되는 응축수를 전달받은 후, 일정한 방향으로 배수되게 가이드하는 부분이다. 이러한, 상기 배수연장부(500)는 상기 튜브(300)의 길이방향에 대해 외 측방으로 돌출되도록 연장 형성된다. 여기서, 상기 배수연장부(500)를 일반적인 열교환기의 튜브 상에 연장되게 형성하면, 상기 열교환기 구조의 변경없이 새로운 튜브를 적용할 수 있게 된다.

더불어, 도 5와 같이 상기 튜브(300)와 상기 배수연장부(500)는 서로 상이한 단면 형상을 가지도록 형성할 수 있다.

그리고, 상기 배수연장부(500)의 외 측면에는 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400)으로부터 전달받은 상기 응축수를 상기 튜브(300)의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수되게 가이드하는 배수홈(510)이 요입 형성된다. 여기서, 도 5와 같이 상기 배수홈(510)은 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400)으로부터 전달받는 상기 응축수를 바로 배수되게 하도록 상기 튜브(300)와 연결되는 상기 배수연장부(500)의 인접한 단부의 외 측면에 길이방향으로 유입 형성한다.

또한, 상기 배수홈(510)은 상기 튜브 및 상기 핀(400)으로부터 전달되는 상기 응축수를 상기 배수연장부(500)의 일 측면 및 그 타 측면에서 배수할 수 있도록, 상기 배수연장부(500)의 상호 대향되는 외 측면에 각각 요입 형성할 수 있다.

더불어, 일실시예에서는 상기 배수연장부(500)가 상기 튜브(300)의 일 측면에 대해 돌출 연장 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 도 6과 같이 상기 배수연장부(500)는 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400)으로부터 이동되는 상기 응축수의 이동방향에 상관없이 전달을 받을 수 있도록 상기 튜브(300)의 대향되는 측면에 대해 외 측방으로 한 쌍이 돌출되게 연장 형성할 수 있다.

또한, 도 7과 같이, 상기 배수연장부(500)는 상기 핀(400)의 표면과 접촉되지 않도록 상기 핀(400)의 단부보다 돌출되도록 연장 형성할 수 있다. 이렇게, 상기 배수연장부(500)가 상기 핀(400)의 단부보다 돌출되게 형성할 경우, 상기 배수연장부(500)로 전달된 상기 응축수가 다시 상기 핀(400) 상으로 전달되는 것을 방지할 수 있게 되어, 상기 배수홈(510)을 통한 배수가 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

이러한, 상기 배수연장부(500)는 일실시예에 따른 구 형상에 한정하지 않고 도 8 내지 도 11과 같이 타원 형상, 사각 형상, 날개 형상, 반원 형상 중 선택된 어느하나의 형상으로 선택 적용 가능함은 물론이다.

여기서, 도 12와 같이 상기 제1헤더(100) 및 상기 제2헤더(200)가 수직축을 기준으로 상호 대칭되게 배치될 경우에는, 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400)으로부터 발생된 상기 응축수가 중력에 의해 상기 배수연장부(500)로 흘러 전달될 수 있도록 상기 튜브(300)들이 수평축을 기준으로 일방으로 'θ'각도만큼 기울어지게 배치한다.

이와 같이 구성되는 일실시예에 따른 상기 응축수 배출장치가 구비된 열교환기의 동작을 살펴보면, 먼저, 상기 제1헤더(100)로 냉매가 유입되고, 유입된 냉매는 각각의 상기 튜브(300)에 분배되어 안내되고, 이때, 상기 튜브(300)를 통과하는 상기 냉매는 상기 핀(400) 사이를 유동하는 유동 공기와 열교환이 이루어지게 된다. 이렇게, 상기 튜브(300)를 통과하여 열교환이 이루어진 상기 냉매는 상기 제2헤더(200)로 유입된 후, 열교환기 외부로 이동하게 된다.

이때, 상기 튜브(300)와 상기 핀(400)의 표면에 응축수가 맺히게 되며, 상기 응축수는 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400)의 외주면을 따라 중력 또는 상기 유동 공기에 의해 상기 배수연장부(500)로 이동하며, 이렇게, 상기 배수연장부(500)로 이동된 상기 응축수는 상기 배수홈(510)을 따라 상기 튜브(300)의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수된다.

이와 같이, 일실시예의 상기 열교환기의 응축수 배출장치는, 상기 튜브(300)의 길이방향에 대해 외 측방으로 돌출되게 배수연장부(500)를 돌출되게 연장 형성하고, 상기 배수연장부(500)의 외 측면에 상기 튜브(300)의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수홈(510)을 요입 형성한다. 따라서, 상기 튜브(300) 및 상기 핀(400)에 발생된 상기 응축수가 중력 또는 유동 공기에 의해 상기 배수연장부(500)로 전달된 후, 상기 배수홈(510)을 통해 하방으로 원활히 이동 배출됨으로 인해 상기 응축수의 비산에 따른 불쾌감이 발생되는 것을 방지함과 더불어, 열교환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 제1헤더 110,210: 헤더홀
200: 제2헤더 300: 튜브
310: 채널 400: 핀
410: 루버 500: 배수연장부
510: 배수홈

Claims (8)

1. 냉매가 안내되는 제1,2헤더와, 상기 제1,2헤더를 연결하도록 상기 제1,2헤더 사이에 장착되어 상기 제1헤더에서 상기 제2헤더로 상기 냉매를 안내하는 튜브와, 상기 튜브 사이에 장착되어 열 교환하는 핀으로 구성되는 열교환기에 있어서,
   상기 튜브의 길이방향으로는 외 측방으로 돌출되도록 연장 형성되어, 상기 튜브 및 상기 핀에서 발생된 후 중력이나 유동 공기에 의해 이동되는 응축수를 전달받는 배수연장부를 구비하며,
   상기 배수연장부 외 측면에는 상기 튜브 및 상기 핀으로부터 전달받은 상기 응축수를 상기 튜브의 길이방향에 대응되는 방향으로 배수되게 가이드하는 배수홈이 요입 형성된 열교환기의 응축수 배출장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배수연장부는 상기 핀과 접촉되지 않도록 상기 핀의 단부보다 돌출되도록 연장 형성하여, 전달받은 상기 응축수가 다시 상기 핀으로 전달되지 않도록 하는 열교환기의 응축수 배출장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 배수연장부는 상기 튜브의 대향되는 측면에 대해 외 측방으로 한 쌍이 돌출 연장 형성된 열교환기의 응축수 배출장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 튜브와 상기 배수연장부는 서로 상이한 단면 형상을 가지는 열교환기의 응축수 배출장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 배수홈은 상기 튜브와 연결되는 상기 배수연장부의 인접한 단부의 외 측면에 길이방향으로 요입 형성된 열교환기의 응축수 배출장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 배수홈은 상기 배수연장부의 상호 대향되는 외 측면에 각각 요입 형성된 열교환기의 응축수 배출장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배수연장부는 구 형상, 타원 형상, 사각 형상, 날개 형상, 반원 형상 중 선택된 어느 하나인 열교환기의 응축수 배출장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1,2헤더가 수직축을 기준으로 상호 대칭되게 배치될 경우, 상기 응축수가 중력에 의해 상기 배수연장부로 흘러 전달될 수 있도록 상기 튜브를 수평축을 기준으로 일방으로 기울어지게 배치한 열교환기의 응축수 배출장치.
   

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