KR20120135800A - 증발기/콘덴서 겸용 열교환기 - Google Patents

증발기/콘덴서 겸용 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증발기/콘덴서 겸용 열교환기에 관한 것으로서, 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성됨으로써 냉매의 흐름 경로를 단순화하여 냉매가 열교환하여 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 냉매 유로가 확대 또는 축소되어 단번에 팽창 또는 압축됨에 따라 냉매의 이송이 원활하게 이루어져 냉매의 열교환 효율을 향상되는 한편, 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 부품 수를 줄여 가공공정을 간략화하여 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
이를 위해 구성되는 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기는 마주하는 한 쌍의 헤더 사이에 일정 간격을 두고 다수의 열교환 튜브가 배열 설치되는 한편 열교환 튜브들 사이에는 얇은 두께의 열교환 핀이 일정 간격을 두고 지그재그 형태로 배열 설치되되 일측 헤더의 외측면에는 일정 간격을 두고 냉매가 출입하는 제1출입구 및 제2출입구가 구비되어 냉매가 출입하여 외부 공기와 열교환되는 열교환기에 있어서, 상기 열교환 튜브는 상기 제1출입구 또는 제2출입구를 통하여 유입되는 냉매가 외부공기와 열교환하여 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 유로가 확대 또는 축소되어 냉매가 단번에 팽창 또는 압축되어 이송될 수 있도록 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되며, 상기 헤더는 상기 제1납작 튜브 및 제2납작 튜브와 각각 대응되는 상대적으로 좁은 폭의 제1헤더 및 상대적으로 넓은 제2헤더가 병렬로 연결되고, 상기 제1헤더 및 제2헤더 사이에 내부공간을 분리하는 격벽이 형성되는 한편, 상기 제1출입구는 상기 제1헤더의 외측면에 구비되고 상기 제2출입구는 상기 제2헤더의 외측면에 구비되며, 상기 제1출입구 및 제2출입구가 구비되는 일측 헤더와 대응되는 타측 헤더의 상기 제1헤더 및 제2헤더 사이에 형성되는 격벽은 상기 제1헤더 및 제2헤더의 내부공간을 상호 연통시키는 제1연통공이 형성되는 구성으로 이루어진다.

Description

증발기/콘덴서 겸용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR COMBINED EVAPORTOR AND CONDENSER}
본 발명은 증발기/콘덴서 겸용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성됨으로써 냉매의 흐름 경로를 단순화하여 냉매가 열교환하여 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 냉매 유로가 확대 또는 축소되어 단번에 팽창 또는 압축됨에 따라 냉매의 이송이 원활하게 이루어져 냉매의 열교환 효율을 향상되는 한편, 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 부품 수를 줄여 가공공정을 간략화하여 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 증발기/콘덴서 겸용 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 에어 컨디셔너, 냉장고, 자동차 냉방기 등의 장치에 적용되어 관의 내부를 흐르는 냉매와 관의 외부에 존재하는 공기 등과의 사이에서 열 교환이 이루어지도록 하는 것이다.
이러한 열교환기는 통상 증발기용 열교환기와 콘덴서용 열교환기로 나눌 수 있으며, 증발기용 열교환기는 액상을 증기로 변환하여 열교환 시키는 열교환기이며, 콘덴서용 열교환기는 증기를 액상으로 변환하여 열교환 하는 열교환기이다.
상기와 같은 종래의 증발기용 열교환기와 콘덴서용 열교환기는 별도로 제작하여 사용되고 있는 실정이다.
또한, 종래의 증발기용 열교환기나 콘덴서용 열교환기는 액상이 유입되어 열교환을 통하여 증기로 변환되거나 증기가 유입되어 열교환을 통하여 액상으로 변환되는 과정을 헤더 내측에 배플로 공간을 분리하여 분리된 공간에 상기 헤더의 길이방향을 따라 열교환 튜브의 개수를 순차적으로 축소 배열하여 사용되고 있다.
도 1 및 2는 종래기술에 따른 열교환기를 나타낸 사시 구성도 및 종단면 구성도이다.
도 1 및 2에서 보는 바와 같이, 종래기술에 따른 열교환기(10)는 헤더(12), 열교환 튜브(14), 열교환 핀(16) 및 배플(18)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 헤더(12)는 상하 또는 좌우 양측에 간격을 두고 상호 마주하는 형태로 설치가 되는 한편 일측 헤더(12)에는 냉매가 유입 또는 배출되는 제1출입구(12a) 및 제2출입구(12b)가 길이방향 양단부에 각각 구비되며, 양쪽에 위치된 헤더(12)가 상호 마주하는 면 상에는 일정 간격을 두고 열교환 튜브(14)의 양 끝단이 각각 접속이 된다.
이때, 상기 열교환 튜브(14)와 열교환 튜브(14) 사이에는 박판의 금속이 지그재그 형태로 배열이 된 열교환 핀(16)이 설치된다. 전술한 헤더(12), 열교환 튜브(14) 및 열교환 핀(16) 등의 구성요소는 열전도율이 우수하며 쉽게 부식되지 않는 알루미늄이나 동 등의 금속으로 이루어진다.
한편, 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 열교환기(10)는 상기 헤더(12)의 길이방향으로 열교환 튜브(14)의 개수가 10개, 6개, 4개, 3개의 열이 되도록 배열된다.
이때, 상기 헤더(12)는 길이방향을 따라 점차 짧은 거리를 두고 상기 배플(18)이 배열되며, 이러한 배플(18)은 상기 헤더(12)의 길이방향을 따라 배열된 배플(18) 중에서 교번되는 위치의 배플(18)에는 중앙에 통공(18a)이 형성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 종래기술에 따른 열교환기(10)는 냉매의 흐름 경로가 10열의 열교환 튜브(14)로부터 3열의 열교환 튜브(14) 측으로 순차적으로 이송되는 경로를 가지게 된다.
즉, 종래기술에 따른 열교환기(10)는 상기와 같은 열교환 튜브(14)의 배열을 통하여, 상기 헤더(12)의 길이방향으로 배플(18)에 의해 분리되는 공간 및 열교환 튜브(14)의 개수가 점차 축소되며, 이때 상술한 종래의 열교환기(10)는 상기 열교환 튜브(14)가 많은 쪽에서 적은 쪽으로 냉매를 이송시키면 콘덴서용 열교환기로 사용할 수 있다. 아울러, 역방향으로 열교환 튜브(14)가 적은 쪽에서 많은 쪽으로 냉매를 이송시키면 증발기용 열교환기로 사용할 수 있다.
전술한 종래기술에 따른 열교환기는 열교환 튜브의 개수가 10개, 6개, 4개, 3개의 열이 되도록 배열되는 구조로써 냉매의 흐름 경로가 복잡하고 다단으로 이루어짐에 따라 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 냉매의 체적 변화에 대응되어 팽창 및 압축이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있다. 이와 같이, 냉매의 체적 변화에 대응되어 팽창 및 압축이 원활하지 못함으로써 냉매의 이송이 원활하게 이루어 지지 못함은 물론이거니와, 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 헤더의 길이방향으로 배플에 의해 분리되는 영역에 따라 열교환 튜브를 그 개수가 점차 적게 배열하여 제작되는 것으로 제작이 용이하지 못하다는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래기술에 따른 열교환기는 헤더 내측에 다수의 배플이 이격거리가 점차 짧아지도록 접속되어야 함에 따른 결합, 용접 등의 가공공정에 대한 수가 많아지는 문제가 있으며, 아울러 부품의 수가 많아진다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브가 구비됨으로써 냉매의 흐름 경로를 단순화하여 냉매가 외부공기와 열교환하여 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 냉매 유로가 확대 또는 축소되어 단번에 팽창 또는 압축됨에 따라 냉매의 이송이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 열교환 효율을 현저히 증대시킬 수 있도록 한 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브가 구비됨으로써 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 부품 수를 줄일 수 있는 한편, 종래의 헤더 내측에 배플의 결합, 용접이 요구되던 것과 달리 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 가공공정이 간략화될 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브가 구비되어 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 가공공정을 간략화됨으로써 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기는 마주하는 한 쌍의 헤더 사이에 일정 간격을 두고 다수의 열교환 튜브가 배열 설치되는 한편 열교환 튜브들 사이에는 얇은 두께의 열교환 핀이 일정 간격을 두고 지그재그 형태로 배열 설치되되 일측 헤더의 외측면에는 일정 간격을 두고 냉매가 출입하는 제1출입구 및 제2출입구가 구비되어 냉매가 출입하여 외부 공기와 열교환되는 열교환기에 있어서, 상기 열교환 튜브는 상기 제1출입구 또는 제2출입구를 통하여 유입되는 냉매가 외부공기와 열교환하여 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 유로가 확대 또는 축소되어 냉매가 단번에 팽창 또는 압축되어 이송될 수 있도록 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되며, 상기 헤더는 상기 제1납작 튜브 및 제2납작 튜브와 각각 대응되는 상대적으로 좁은 폭의 제1헤더 및 상대적으로 넓은 제2헤더가 병렬로 연결되고, 상기 제1헤더 및 제2헤더 사이에 내부공간을 분리하는 격벽이 형성되는 한편, 상기 제1출입구는 상기 제1헤더의 외측면에 구비되고 상기 제2출입구는 상기 제2헤더의 외측면에 구비되며, 상기 제1출입구 및 제2출입구가 구비되는 일측 헤더와 대응되는 타측 헤더의 상기 제1헤더 및 제2헤더 사이에 형성되는 격벽은 상기 제1헤더 및 제2헤더의 내부공간을 상호 연통시키는 제1연통공이 형성되는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 열교환 튜브의 제2납작 튜브는 상기 제1납작 튜브 폭의 1.5~3배의 범위 내에서 택일적으로 넓은 폭을 가지도록 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 열교환 튜브는 제2납작튜브 일측에 상기 제2납작 튜브보다 상대적으로 넓은 폭을 가지는 부가 납작 튜브가 연결되는 한편, 상기 부가 납작 튜브는 폭 방향으로 점진적으로 넓은 폭을 가지고 적어도 하나 이상 연결되어 일체로 형성되며, 상기 헤더는 상기 부가 납작 튜브와 대응되는 폭을 가지는 부가 헤더가 상기 제2헤더 일측에 병렬로 연결될 수 있다.
이때, 상기 헤더는 상기 제2헤더와 부가 헤더 사이에 내부공간을 분리하는 격벽이 형성되는 한편, 상기 타측 헤더의 제2헤더와 내부공간이 분리되는 격벽에 내부공간을 상호 연통시키는 제2연통공이 형성되며, 상기 제1출입구는 상기 일측 헤더의 제1헤더 외측면에 구비되고 상기 제2출입구는 상기 타측 헤더의 부가 헤더의 외측면에 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기 헤더는 상기 열교환 튜브의 일단 또는 타단이 연결되는 내벽과 상기 내벽과 긴밀하게 결합되는 외벽으로 구성되는 한편, 상기 내벽 일면 중앙에는 상기 제1헤더와 제2헤더의 내부공간을 분리하는 격벽 일단이 일체로 고정되며, 상기 격벽의 타단은 상기 외벽의 일면 중앙에 형성된 결합홈에 결합 고정됨이 바람직하다.
본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브가 구비됨으로써 냉매의 흐름 경로를 단순화하여 냉매가 외부공기와 열교환하여 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 유로가 확대 또는 축소되어 단번에 팽창 또는 압축됨에 따라 냉매의 이송이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 열교환 효율을 현저히 증대시킬 수 있다.
둘째, 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브가 구비됨으로써 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 부품 수를 줄일 수 있는 한편, 종래의 헤더 내측에 배플의 결합, 용접이 요구되던 것과 달리 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 가공공정이 간략화될 수 있다.
셋째, 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브가 구비되어 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 가공공정을 간략화됨으로써 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 제작이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 열교환기를 나타낸 사시 구성도.
도 2는 종래기술에 따른 열교환기를 나타낸 종단면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 나타낸 분리 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 나타낸 결합 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 나타낸 종단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 열교환 튜브를 나타낸 횡단면 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기에서 냉매의 흐름을 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 종단면 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 나타낸 분리 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 나타낸 결합 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기를 나타낸 종단면 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 열교환 튜브를 나타낸 횡단면 구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기 시스템에서 냉매 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 3 내지 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)는 한 쌍의 헤더(120), 열교환 튜브(140) 및 열교환 핀(160)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 헤더(120)는 상기 열교환 튜브(140)의 일단 및 타단이 각각 연결되는 내벽(123) 및 상기 내벽(123)에 결합되어 냉매가 유동되는 내부공간을 형성하는 외벽(121)을 포함하여 구성됨이 바람직하다.
이때, 상기 열교환 튜브(140)는 상기 한 쌍의 헤더(120) 사이에 일정 간격을 두고 다수가 배열 설치되며, 상기 열교환 튜브들(140) 사이에는 열교환 핀(160)이 일정간격을 두고 지그재그 형태로 배열 설치된다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더(120) 중에서 일측 헤더(120)의 외측면, 즉 일측 헤더(120)의 외벽(121) 외측면에는 길이방향으로 일정간격을 가지고 제1출입구(128) 및 제2출입구(129)가 구비되어, 상기 제1출입구(128) 및 제2출입구(129)를 통하여 냉매가 출입하여 외부공기와 열교환 된다.
한편, 상술한 바와 같은 열교환 튜브(140)는 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브(141)와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브(143)가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성된다.
여기서, 상기 제2납작 튜브(143)는 상기 제1납작 튜브(141) 폭의 1.5~3배의 범위 내에서 택일적으로 넓은 폭을 가지도록 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 제1납작 튜브(141)와 제2납작 튜브(143)는 판 상의 플레이트가 개재되어 일체로 연결 형성되는 한편, 각각 냉매 유로(147)가 폭 방향으로 다수가 배치되어 길이방향으로 연통 형성된다.
한편, 상술한 바와 같은 열교환 튜브(140)의 양단이 연결되는 한 쌍의 헤더(120)는 상기 제1납작 튜브(141) 및 제2납작 튜브(143)와 각각 대응되는 상대적으로 좁은 폭의 제1헤더(120a) 및 상대적으로 넓은 제2헤더(120b)가 병렬로 연결되는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 제1헤더(120a) 및 제2헤더(120b) 사이에 내부공간을 분리하는 격벽(124)이 형성되는 한편, 상기 제1출입구(128)는 상기 헤더(120) 중 일측에 배치되는 일측 헤더(120)의 제1헤더(120a)의 외측면에 구비되고 상기 제2출입구(129)는 상기 일측 헤더(120)의 제2헤더(120b)의 외측면에 구비됨이 바람직하다.
상기 일측 헤더(120) 및 타측 헤더(120)는 동일부호를 사용하였으며, 헤더가 일정거리를 두고 양측에 배치됨에 따라 일측 및 타측에 배치된 헤더를 구분하기 위하여, 이하에서는 일측 헤더(120) 및 타측 헤더(120)로 명명하여 설명하기로 한다.
상기 제1출입구(128) 및 제2출입구(129)가 구비되는 일측 헤더(120)와 대응되는 타측 헤더(120)의 상기 제1헤더(120a) 및 제2헤더(120b) 사이에 형성되는 격벽(124)은 상기 제1헤더(120a) 및 제2헤더(120b)의 내부공간을 상호 연통시키는 제1연통공(125)이 길이 방향을 따라 다수 형성된다.
이러한 제1연통공(125)이 구비됨으로써 상기 제1출입구(128)로 유입된 액체 상의 냉매가 상기 제1납작 튜브(141)를 거쳐 상기 제1연통공(125)을 통하여 상기 제2납작 튜브(143) 측으로 이송될 수 있으며, 이러한 경우는 증발기용 열교환기로 적용될 경우이다.
반대로, 상기 제2출입구(129)로 기체 상의 냉매를 유입시키면, 상기 제2납작 튜브(143)를 경유하여 상기 제1연통공(125)을 통하여 상기 제1납작 튜브(141)로 냉매가 이송될 수 있으며, 이러한 경우에는 콘덴서용 열교환기로 적용될 경우의 냉매의 흐름이다.
한편, 전술한 바와 같은 헤더(120)는 상기 열교환 튜브(140)의 일단 또는 타단이 연결되는 내벽(123)과 상기 내벽(123)과 긴밀하게 결합되는 외벽(121)으로 구성되되, 상기 내벽(123) 일면 중앙에는 상기 제1헤더(120a)와 제2헤더(120b)의 내부공간을 분리하는 격벽(124)의 일단이 일체로 고정되며, 상기 격벽(124)의 타단은 상기 외벽(121)의 일면 중앙에 형성된 결합홈(122)에 결합 고정됨이 바람직하다.
물론, 상기 격벽(124)은 상기 내벽(123) 일면 중앙에 용접에 의해 고정될 수도 있으며, 별도의 고정홈(미도시)을 통하여 긴밀하게 밀착 고정될 수도 있다.
더욱이, 상기 헤더(120)는 내부공간이 밀폐되도록 길이방향 양단에 배플(126)이 구비되며, 상기 배플(126)은 상기 헤더(120)의 내벽(123)과 외벽(121) 양단에 형성된 결합공(미부호)을 통하여 결합고정됨이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)는 상기 열교환 튜브(140)를 통하여 상기 제1출입구(128) 또는 제2출입구(129)로 유입되는 냉매가 외부공기와 열교환하여 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 유로가 확대 또는 축소되어 상 변화하는 냉매가 단번에 팽창 또는 압축되어 원활하게 이송될 수 있으며, 이에 따라 증발기용 열교환기와 콘덴서용 열교환기를 필요에 따라 선택하여 전환 사용하면서도 열교환 효율을 현저히 증대시킬 수 있다.
구체적으로, 증발기용 열교환기로 적용될 경우에는 상기 제1출입구(128)를 통하여 액상의 냉매가 유입되어 상기 제1납작 튜브(141)를 경유하면서 외부공기와 접촉에 의해 점진적으로 기체 상으로 상 변화되며, 상기 제1납작 튜브(141)의 말단에 이르게 되면 점진적으로 변화된 기체 상의 냉매는 체적이 늘어난 상태로 냉매가 상기 제2납작 튜브(143)를 거치면서 2차적으로 외부공기와 접촉에 의해 냉매의 대부분이 기체 상으로 상 변화하여 상기 헤더(120)를 거쳐 상기 제2출입구(129)를 통하여 배출된다.
이때, 기체 상으로 체적이 늘어난 상태의 냉매는 상기 제2납작 튜브(143)가 상기 제1납작 튜브(141)보다 넓은 냉매 유로(147)를 가짐에 따라 일시적으로 단번에 팽창하여 이송될 수 있다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)는 증발기용 열교환기로 적용될 경우, 냉매의 상 변화에 따른 체적 변화에 대응되어 상기 좁은 폭의 상대적으로 소수의 냉매 유로(147)를 가지는 상기 제1납작 튜브(141)로부터 넓은 폭의 상기 제1납작 튜브(141)에 비해 다수의 냉매 유로(147)를 갖는 상기 제2납작 튜브(143)를 통하여 냉매가 단번에 팽창하여 단순한 냉매 경로를 통하여 원활하게 이송될 수 있으며, 이에 따라 열교환 효율을 현저히 증대시킬 수 있다.
또한, 콘덴서용 열교환기로 적용될 경우에는 증발기로 적용될 경우와 달리, 제2출입구(129)를 통하여 기체 상의 냉매가 유입되어 상기 제2납작 튜브(143)를 경유하면서 외부공기와 접촉에 의해 점진적으로 액체 상으로 상 변화되며, 점진적으로 변화된 액체 상의 냉매는 체적이 줄어든 상태로 상기 제1납작 튜브(141)를 거치면서 2차적으로 외부공기와 접촉에 의해 냉매의 대부분이 액체 상으로 상 변화하여 상기 헤더(120)를 거쳐 상기 제1출입구(128)를 통하여 배출된다.
이때, 액체 상으로 체적이 줄어든 상태의 냉매는 상기 제1납작 튜브(141)가 상기 제2납작 튜브(143)보다 좁은 냉매 유로(147)를 가짐에 따라 상 변화하는 냉매가 일시적으로 단번에 압축되어 이송될 수 있다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)는 콘덴서용 열교환기로 적용될 경우, 냉매의 상 변화에 따른 체적 변화에 대응되어 상기 제1납작 튜브(141)에 비해 넓은 폭을 가지는 한편 다수의 냉매 유로(147)를 갖는 상기 제2납작 튜브(143)로부터 좁은 폭을 가지고 상기 제2납작 튜브(143)와 비교하여 소수의 냉매 유로(147)를 가지는 상기 제1납작 튜브(141)를 통하여 냉매가 단번에 압축되어 단순한 냉매 경로를 통하여 원활하게 이송될 수 있으며, 이에 따라 열교환 효율을 현저히 증대시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)는 상기 열교환 튜브(140)가 제1납작 튜브(141) 및 제2납작 튜브(143)가 비대칭으로 일체로 연결 형성됨으로써 냉매의 흐름 경로를 단순화할 수 있는 한편 냉매의 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 유로가 확대 또는 축소되어 단번에 팽창 또는 압축됨에 따라 냉매의 이송이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 증발기용 열교환기와 콘덴서용 열교환기를 필요에 따라 선택하여 전환 사용하면서도 열교환 효율을 현저히 증대시킬 수 있다.
더욱이, 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브(141)와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브(143)가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브(140)가 구비됨으로써 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)의 부품 수를 줄일 수 있는 한편, 종래의 헤더 내측에 배플의 결합, 용접이 요구되던 것과 달리 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 가공공정이 간략화될 수 있다.
아울러, 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브(141)와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브(143)가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되는 열교환 튜브(140)가 구비되어 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 가공공정을 간략화됨으로써 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 제작이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 종단면 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100')는 도 3 내지 7을 참조하여 설명한 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100)와 냉매의 흐름 경로를 적어도 하나 이상의 부가 납작 튜브(145)를 더 포함하며, 상기 부가 납작 튜브(145)와 대응되는 부가 헤더(120c)가 더 구비되는 것으로, 이하에서는 차이가 있는 부분에 대하여서만 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100')에서 열교환 튜브(140')는 제2납작 튜브(143) 일측에 상기 제2납작 튜브(143)보다 넓은 폭을 가지는 부가 납작 튜브(145)가 연결되어 일체로 형성됨이 바람직하다.
이와 같은 열교환 튜브(140')는 일정거리를 두고 배치되는 한 쌍의 헤더(120')에 각각 양단이 접속되며, 이때 상기 한 쌍의 헤더(120')는 일측 및 타측에 일정거리를 두고 배치되는 일측 헤더(120') 및 타측 헤더(120')로 구분된다.
여기서, 상기 일측 헤더(120') 및 타측 헤더(120')는 동일부호를 사용하였으며, 헤더가 일정거리를 두고 양측에 배치됨에 따라 일측 및 타측에 배치된 헤더를 구분하기 위하여, 이하에서는 일측 헤더(120') 및 타측 헤더(120')로 구분하여 설명하기로 한다.
상기 일측 헤더(120') 및 타측 헤더(120')는 각각 상기 부가 납작 튜브(145)와 대응되는 폭을 가지는 부가 헤더(120c)가 제2헤더(120b) 일측에 병렬로 연결된다.
또한, 상기 일측 헤더(120') 및 타측 헤더(120')는 상기 부가 헤더(120c)와 제2헤더(120b) 사이에 내부공간을 분리하는 격벽(124')이 형성되며, 제1출입구(128)가 구비되는 상기 일측 헤더(120')의 제2헤더(120b)와 내부공간이 분리되는 격벽(124')에는 내부공간을 상호 연통시키는 제2연통공(125')이 형성된다.
그리고 상기 일측 헤더(120')와 일정거리 이격 구비되는 타측 헤더(120')는 제2헤더(120b)와 부가 헤더(120c)의 내부공간을 분리하는 격벽(124')이 구비되는 한편, 상기 격벽(124')은 상기 제2연통공(125')이 없는 격벽(124')으로 구비되어 상기 제2헤더(120b)와 부가 헤더(120c)의 내부공간을 분리시킨다.
이때, 상기 타측 헤더(120')의 부가 헤더(120c) 외측면에는 제2출입구(129')가 구비된다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100')에서 증발기용 열교환기로 적용될 경우를 기준으로 냉매의 흐름을 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 일측 헤더(120')의 외측면에 구비된 제1출입구(128)를 통하여 액체 상의 냉매가 유입되어 상기 헤더(120') 내부공간을 거쳐 제1납작 튜브(141)를 경유하여 상기 일측 헤더(120')와 일정거리 이격된 타측 헤더(120')로 유입된다.
이때, 액체 상의 냉매는 외부공기와 열교환되어 기체 상으로 변환되며, 이와 같이 변환된 기체 상의 냉매는 상기 타측 헤더(120')의 제1헤더(120a)와 제2헤더(120b)를 분리하는 격벽(124)에 형성된 제1연통공(125)을 통하여 상기 제2헤더(120b) 내부공간을 거쳐 제2납작 튜브(143)를 지난다.
이후, 상기 제2납작 튜브(143)를 지나는 냉매는 상기 제2납작 튜브(143)로부터 상기 일측 헤더(120')의 제2헤더(120b)의 내부공간을 거쳐 상기 제2헤더(120b)와 부가 헤더(120c) 사이에 구비된 격벽(124')의 제2연통공(125')을 통하여 상기 부가 헤더(120c) 내부공간으로 유입된다.
상기 부가 헤더(120c) 내부공간으로 유입된 냉매는 부가 납작 튜브(145)를 경유하여 상기 타측 헤더(120')의 부가 헤더(120c)로 이송된 후, 상기 타측 헤더(120')의 부가 헤더(120c) 외측면에 구비된 제2출입구(129')를 통하여 외부로 배출된다.
본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100')는 전술한 바와 같은 흐름으로 냉매가 이송되며, 이러한 냉매의 흐름에 따라 증발기용 열교환기로 적용되어 사용할 수 있다.
물론, 콘덴서용 열교환기로 적용시켜 사용할 경우에는 앞서 설명한 증발기용 열교환기로 적용시 냉매의 흐름 방향과 반대로 적용하여 사용할 수 있는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 증발기/콘덴서 겸용 열교환기(100')는 제2납작 튜브(143) 일측에 폭 방향으로 적어도 하나 이상의 부가 납작 튜브(145)를 일체로 연결되는 열교환 튜브(140')가 구비됨으로써 냉매의 팽창 또는 압축 이송에 대한 흐름 사이클을 다수 번 반복하여 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 열교환기 120, 120': 헤더
120a: 제1헤더 120b: 제2헤더
120c: 부가 헤더 121: 외벽
122: 결합홈 123: 내벽
124, 124': 격벽 125: 제1연통공
125': 제2연통공 126: 배플
128: 제1출입구 129, 129': 제2출입구
140, 140': 열교환 튜브 141: 제1납작 튜브
143: 제2납작 튜브 145: 부가 납작 튜브
147: 냉매유로 160: 열교환 핀

Claims (5)

  1. 마주하는 한 쌍의 헤더 사이에 일정 간격을 두고 다수의 열교환 튜브가 배열 설치되는 한편 열교환 튜브들 사이에는 얇은 두께의 열교환 핀이 일정 간격을 두고 지그재그 형태로 배열 설치되되 일측 헤더의 외측면에는 일정 간격을 두고 냉매가 출입하는 제1출입구 및 제2출입구가 구비되어 냉매가 출입하여 외부 공기와 열교환되는 열교환기에 있어서,
    상기 열교환 튜브는 상기 제1출입구 또는 제2출입구를 통하여 유입되는 냉매가 외부공기와 열교환하여 상 변화시 액체 상 또는 기체 상으로 변환되는 체적에 대응되어 선택적으로 유로가 확대 또는 축소되어 냉매가 단번에 팽창 또는 압축되어 이송될 수 있도록 상대적으로 좁은 폭의 제1납작 튜브와 상대적으로 넓은 폭의 제2납작 튜브가 폭 방향으로 연결되어 비대칭으로 일체로 형성되며,
    상기 헤더는 상기 제1납작 튜브 및 제2납작 튜브와 각각 대응되는 상대적으로 좁은 폭의 제1헤더 및 상대적으로 넓은 제2헤더가 병렬로 연결되고, 상기 제1헤더 및 제2헤더 사이에 내부공간을 분리하는 격벽이 형성되는 한편, 상기 제1출입구는 상기 제1헤더의 외측면에 구비되고 상기 제2출입구는 상기 제2헤더의 외측면에 구비되며, 상기 제1출입구 및 제2출입구가 구비되는 일측 헤더와 대응되는 타측 헤더의 상기 제1헤더 및 제2헤더 사이에 형성되는 격벽은 상기 제1헤더 및 제2헤더의 내부공간을 상호 연통시키는 제1연통공이 형성됨을 특징으로 하는 증발기/콘덴서 겸용 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 튜브의 제2납작 튜브는 상기 제1납작 튜브 폭의 1.5~3배의 범위 내에서 택일적으로 넓은 폭을 가지도록 형성됨을 특징으로 하는 증발기/콘덴서 겸용 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 튜브는 제2납작튜브 일측에 상기 제2납작 튜브보다 상대적으로 넓은 폭을 가지는 부가 납작 튜브가 연결되는 한편, 상기 부가 납작 튜브는 폭 방향으로 점진적으로 넓은 폭을 가지고 적어도 하나 이상 연결되어 일체로 형성되며,
    상기 헤더는 상기 부가 납작 튜브와 대응되는 폭을 가지는 부가 헤더가 상기 제2헤더 일측에 병렬로 연결됨을 특징으로 하는 증발기/콘덴서 겸용 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 헤더는 상기 제2헤더와 부가 헤더 사이에 내부공간을 분리하는 격벽이 형성되는 한편, 상기 타측 헤더의 제2헤더와 내부공간이 분리되는 격벽에 내부공간을 상호 연통시키는 제2연통공이 형성되며, 상기 제1출입구는 상기 일측 헤더의 제1헤더 외측면에 구비되고 상기 제2출입구는 상기 타측 헤더의 부가 헤더의 외측면에 구비됨을 특징으로 하는 증발기/콘덴서 겸용 열교환기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 헤더는 상기 열교환 튜브의 일단 또는 타단이 연결되는 내벽과 상기 내벽과 긴밀하게 결합되는 외벽으로 구성되는 한편, 상기 내벽 일면 중앙에는 상기 제1헤더와 제2헤더의 내부공간을 분리하는 격벽 일단이 일체로 고정되며, 상기 격벽의 타단은 상기 외벽의 일면 중앙에 형성된 결합홈에 결합 고정됨을 특징으로 하는 증발기/콘덴서 겸용 열교환기.
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