KR20190142855A - 응축기 - Google Patents

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KR20190142855A
KR20190142855A KR1020180070052A KR20180070052A KR20190142855A KR 20190142855 A KR20190142855 A KR 20190142855A KR 1020180070052 A KR1020180070052 A KR 1020180070052A KR 20180070052 A KR20180070052 A KR 20180070052A KR 20190142855 A KR20190142855 A KR 20190142855A
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heat exchange
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KR1020180070052A
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신현근
유석종
나태식
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 응축기에 관한 것으로, 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 헤더탱크; 상기 헤더탱크의 내부에 구비되어 열교환매체 흐름을 조절하는 복수개의 배플; 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단이 연결되어 열교환매체의 유로를 형성하는 복수개의 튜브; 및 상기 헤더탱크에 연결되어 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하며, 상기 한 쌍의 헤더탱크의 사이 및 상기 튜브들의 사이의 위치에 배치된 기액분리기; 를 포함하여 이루어져, 코어부와 기액분리기를 연결하는 연결파이프가 필요 없거나 연결부의 길이를 최소화할 수 있어 냉매의 압력 강하를 감소시킬 수 있고 제조가 용이하며, 컴팩트한 구조로 형성될 수 있어 공간 활용도가 높은 응축기에 관한 것이다.

Description

응축기 {Condenser}
본 발명은 냉방 시스템에서 고온 및 고압의 기체 상태인 열교환매체가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 외부로 방출하면서 열교환매체가 액체 상태로 응축된 후 배출도록 하는 응축기에 관한 것이다.
열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른 쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 실내의 열을 흡수하여 외부로 방출할 경우에는 냉방 시스템으로서, 외부의 열을 흡수하여 실내로 방출할 경우에는 난방 시스템으로서 작용하게 된다. 기본적으로 냉방 시스템은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 열교환매체를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 열교환매체를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다.
냉각장치에서는, 액체 상태의 열교환매체가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실제 냉각 작용이 일어나게 된다. 그리고 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 열교환매체는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 열교환매체가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 열교환매체가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다.
상술한 바와 같이 응축기에서는 고온 및 고압의 기체 상태인 열교환매체가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 방출하면서 액체 상태로 응축된 후 배출되며, 종래의 응축기를 도 1에 도시하였다.
도시된 바와 같이 응축기는 기상 냉매가 입구 파이프로 유입되어 배플에 의해 구분되는 응축영역을 통과하며 냉각되어 액상 냉매로 전환되고, 제1연통관(43)을 지나 기액분리기(41)로 유입되며, 기액분리기(41)에서 액상 냉매와 기상 냉매로 분리된 다음, 액상 냉매만이 제2연통관(43)을 지나 과냉영역을 통과하며 액상 냉매가 과냉각된 후 출구 파이프로 배출되는 구조로 되어 있다. 그리하여 과냉각이 발생함에 의해 열교환매체의 엔탈피를 더욱 낮출 수 있어 냉각 효율을 높일 수 있다.
그런데 도시된 바와 같은 종래의 응축기는 냉매 유로의 구조 상 기액분리기를 냉매 유로와 연결하기 위해서는 길이가 길고 수차례 꺾인 형태의 연결 파이프가 사용되어야 하므로 냉매의 압력 손실이 커지고 연결 파이프의 제조가 어렵다.
또한, 기액분리기가 튜브와 핀으로 구성된 코어부의 외측으로 튀어나온 형태이기 때문에, 공간 활용의 측면에서도 불리한 점이 있다.
KR 10-2014-0025974 A1 (2014.03.05)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기액분리기를 코어부가 형성된 영역 내에 배치함으로써, 코어부와 기액분리기를 연결하는 연결파이프가 필요 없거나 연결부의 길이를 최소화할 수 있으며, 컴팩트한 구조로 형성될 수 있는 응축기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 응축기는, 서로 이격되어 배치되며, 열교환매체가 유입되는 입구부(110) 및 배출되는 출구부(120)가 형성된 한 쌍의 헤더탱크(100); 상기 헤더탱크(100)의 내부에 구비되어 열교환매체 흐름을 조절하는 복수개의 배플(130); 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)에 양단이 연결되어 열교환매체의 유로를 형성하는 복수개의 튜브(200); 및 상기 헤더탱크(100)에 연결되어 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하며, 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)의 사이 및 상기 튜브(200)들의 사이의 위치에 배치된 기액분리기(400); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 헤더탱크(100)에 형성되어 기액분리기(400)와 연결되는 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제1커넥터(410)를 통해 헤더탱크(100)에서 기액분리(400)로 열교환매체가 유입되며, 상기 제2커넥터(420)를 통해 기액분리기(400)에서 헤더탱크(100)로 열교환매체가 배출되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 한 쌍의 헤더탱크(100) 중 하나의 헤더탱크(100)에 형성되되 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)가 서로 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 기액분리기(400)는 일단에 상기 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)와 연결되는 연통공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 헤더탱크(100)에 구비된 배플(130)을 사이에 두고 배치될 수 있다.
또한, 상기 튜브(200)들 사이 및 상기 튜브(200)와 기액분리기(400) 사이에 개재되어 결합된 복수개의 핀(300)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기액분리기(400)에 근접하여 배치된 핀(300)들은 브레이징에 의해 기액분리기(400) 및 튜브(200)에 접합될 수 있다.
또한, 상기 기액분리기(400)는 일측이 하나의 헤더탱크(100)에 형성된 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 결합되며 타측이 다른 하나의 헤더탱크(100)에 결합될 수 있다.
또한, 상기 기액분리기(400)의 타측과 헤더탱크(100)는 별도의 고정부재(430)에 의해 결합될 수 있다.
또한, 상기 기액분리기(400) 또는 헤더탱크(100)에 일체로 고정부재(430)가 형성되어, 상기 고정부재(430)에 의해 기액분리기(400)의 타측과 헤더탱크(100)가 결합될 수 있다.
본 발명의 응축기는, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기액분리기를 코어부가 형성된 영역 내에 배치함으로써, 코어부와 기액분리기를 연결하는 연결파이프가 필요 없거나 연결부의 길이를 최소화할 수 있어 냉매의 압력 강하를 감소시킬 수 있으며 제조가 용이한 장점이 있다.
또한, 응축기가 컴팩트한 구조로 형성될 수 있어 공간 활용도가 높은 장점이 있다.
도 1은 종래의 기액분리기 및 응축기를 나타낸 단면 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기를 나타낸 조립사시도 및 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 하측에 배치된 헤더탱크와 기액분리기 하단의 연결 구조를 나타낸 부분 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 상측에 배치된 헤더탱크와 기액분리기 상단부의 고정 구조를 나타낸 부분 사시도 및 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액분리기의 고정 구조를 나타낸 정면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 응축기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기를 나타낸 조립사시도 및 정면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기(1000)는 크게 한 쌍의 헤더탱크(100), 복수개의 배플(130), 복수개의 튜브(200) 및 기액분리기(400)로 구성될 수 있다.
헤더탱크(100)는 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간이며, 한 쌍으로 구성되어 높이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 헤더탱크(100)에는 열교환매체가 유입되는 입구부(110)와 배출되는 출구부(120)가 형성될 수 있다. 이때, 입구부(110) 및 출구부(120)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 도면에서는 높이방향으로 상측에 배치된 하나의 헤더탱크(100)에 입구부(110)와 출구부(120)가 모두 형성된 실시예를 나타내었다.
배플(130)은 헤더탱크(100)의 내부에 구비되어 열교환매체의 흐름을 조절할 수 있으며, 배플(130)은 헤더탱크(100)의 내부 공간을 구획하도록 형성되어 열교환매체의 유동 방향이 전환되도록 하거나 열교환매체의 흐름을 차단하는 역할을 한다.
튜브(200)는 관 형태로 형성되고 한 쌍의 헤더탱크(100)에 양단이 고정되도록 연결되어 열교환매체의 유로가 형성될 수 있다. 그리고 튜브(200)는 복수개로 구성되어 튜브(200)들이 서로 길이방향으로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 튜브(200)들 사이에 핀(30)이 개재될 수 있다. 여기에서 복수개의 튜브(200) 및 복수개의 핀(300)을 포함하는 영역이 코어부이며, 코어부에서 대부분의 열교환이 이루어지게 된다. 그리고 튜브(200)들은 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치되되, 일부 튜브(200)가 배치되지 않은 영역이 형성되도록 튜브(200)들이 배치된다. 즉, 일부 영역에는 튜브가 없는 형태로 비어있는 공간이 형성된다. 또한, 길이방향의 양쪽 최외측에는 서포트(500)가 각각 배치되어 서포트(500)들의 양단이 한 쌍의 헤더탱크(100)에 결합되어 고정될 수 있다. 그리하여 한 쌍의 서포트(500)에 의해 코어부의 구조적인 강성이 보완될 수 있다. 또한, 서포트(500)에는 브라켓이 결합되어 다른 열교환기나 구조물에 브라켓을 고정할 수 있도록 구성될 수 있다.
기액분리기(400)는 헤더탱크(100)에 연결되어 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하는 역할을 한다. 즉, 기액분리기(400)는 헤더탱크(100)에 연결되어, 헤더탱크(100)쪽에서 기액분리기(400)로 유입된 열교환매체에서 액상 열교환매체만을 분리하여 다시 헤더탱크(100)쪽으로 공급할 수 있도록 형성될 수 있다.
여기에서 기액분리기(400)는 상기 일부 튜브가 없는 비어있는 공간에 배치될 수 있다. 즉, 기액분리기(400)는 한 쌍의 헤더탱크(100)의 사이의 영역에 배치되며, 튜브(200)들 사이의 영역에 배치되어, 상하로 이격되어 배치된 한 쌍의 헤더탱크(100)와 좌우로 최외측 부근에 배치된 튜브(200)들에 의해 둘러싸인 안쪽 공간에 기액분리기(400)가 배치될 수 있다.
그리하여 기상의 열교환매체가 입구부(110)로 유입되어 배플(130)에 의해 구분되는 중앙부 및 우측을 포함하는 영역(기액분리기의 우측 영역)인 응축영역(A1)을 통과하며 냉각되어 액상 열교환매체로 전환되고, 응축영역(A1)을 통과한 열교환매체는 기액분리기(400)로 유입되어 기액분리기(400)에서 액상 열교환매체만이 배플(130)에 의해 구분되는 좌측 부분의 영역(기액분리기의 좌측 영역)인 과냉영역(A2)을 통과하면서 액상 열교환매체가 과냉각되어, 열교환매체의 엔탈피를 더욱 낮추어 냉각 효율을 높이도록 구성될 수 있다. 즉, 기액분리기(400)는 응축영역(A1)과 과냉영역(A2)의 사이에 배치될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 응축기는 기액분리기를 코어부가 형성된 영역 내에 배치함으로써, 코어부와 기액분리기를 연결하는 연결파이프가 필요 없거나 연결부의 길이를 최소화할 수 있어 냉매의 압력 강하를 감소시킬 수 있으며 제조가 용이해질 수 있다. 또한, 응축기가 컴팩트한 구조로 형성될 수 있어 공간 활용도가 높아질 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 하측에 배치된 헤더탱크와 기액분리기 하단의 연결 구조를 나타낸 부분 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기(1000)는 헤더탱크(100)에 형성되어 기액분리기(400)에 연결된 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 의해 기액분리기(400)가 헤더탱크(100)에 결합 및 연결될 수 있으며, 제1커넥터(410)를 통해 헤더탱크(100)에서 기액분리(400)로 열교환매체가 유입될 수 있고, 제2커넥터(420)를 통해 기액분리기(400)에서 헤더탱크(100)로 열교환매체가 배출되도록 구성될 수 있다. 이때, 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 헤더탱크(100)와는 별도로 형성되어 헤더탱크(100)에 결합되거나, 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)가 헤더탱크(100)에 일체로 형성될 수도 있다. 그리고 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 도시된 바와 같이 헤더탱크(100)에서 돌출된 형태로 형성되어 기액분리기(400)와의 결합이 용이하도록 할 수 있다.
또한, 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 한 쌍의 헤더탱크(100) 중 하나의 헤더탱크(100)에 형성될 수 있으며, 이때 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 서로 이웃하도록 근접되게 배치되어 한 쌍의 헤더탱크(100)가 서로 마주보는 면 쪽에서 서로 마주보는 방향을 향해 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 그리고 기액분리기(400)는 일단에 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 연결되는 연통공이 형성될 수 있다. 그리하여 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)가 형성된 헤더탱크(100)에 기액분리기(400)를 조립하여 결합하기 용이하며, 헤더탱크(100)들과 튜브(200)들을 모두 조립한 상태에서도 기액분리기(400)를 튜브(200)가 없는 빈 공간인 응축영역(A1)과 과냉영역(A2)의 사이의 공간에 배치한 후 기액분리기(400)를 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 연결되도록 결합하기 용이할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 상측에 배치된 헤더탱크와 기액분리기 상단부의 고정 구조를 나타낸 부분 사시도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이 기액분리기(400)는 일측이 하나의 헤더탱크(100)에 형성된 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 결합되며 타측이 다른 하나의 헤더탱크(100)에 결합될 수 있다. 즉, 기액분리기(400)는 하단이 하측에 배치된 헤더탱크(100)에 형성된 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 연결되어 결합되며, 상단부가 상측에 배치된 헤더탱크(100)에 결합되어, 기액분리기(400)의 양단이 한 쌍의 헤더탱크(100)에 견고하게 고정될 수 있다.
이때, 기액분리기(400)는 하단이 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 연결되도록 결합한 후 기액분리기(400)의 상단부와 헤더탱크(100)를 연결하는 별도의 고정부재(430)를 이용해 기액분리기(400)의 상단부와 헤더탱크(100)가 결합되도록 할 수 있다. 그리고 고정부재(430)는 기액분리기(400) 및 헤더탱크(100)와 견고하게 결합될 수 있는 형태로 다양하게 형성될 수 있으며, 일례로 도시된 바와 같이 일측이 기액분리기(400)의 외형에 대응되는 형태로 형성되고, 타측이 헤더탱크(100)의 외형에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 고정부재(430)는 기액분리기(400) 및 헤더탱크(100)에 조립된 후 브레이징 등으로 접합되어 결합될 수 있다.
또는, 고정부재(430)는 기액분리기(400) 또는 헤더탱크(100)에 일체로 형성될 수도 있다. 이때, 고정부재(430)는 일례로 기액분리기(400)의 상단에서 상부에 배치된 헤더탱크(100)쪽을 향해 연장 형성되어 헤더탱크(100)와 결합될 수 있으며, 상부 배치된 헤더탱크(100)에서 기액분리기(400)쪽을 향해 연장 형성되어 기액분리기(400)와 결합될 수도 있다.
또한, 상기한 실시예 이외에도 고정부재(430)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액분리기의 고정 구조를 나타낸 정면도이다.
도 7을 참조하면, 핀(300)은 기액분리기(400)와 이웃하는 튜브(200)들 사이에도 개재될 수 있으며, 핀(300)은 브레이징 등으로 기액분리기(400) 및 튜브(200)에 접합되어 결합될 수 있다. 그리하여 기액분리기(400)가 배치된 주변에 빈 공간이 줄어들어, 열교환되지 않고 바이패스 되는 공기가 적어지므로 열교환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기액분리기(400)가 견고하게 고정되므로 기액분리기(400)와 헤더탱크(100)가 연결되는 부분인 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에서 열교환매체가 리크되는 것도 방지할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 응축기
100 : 헤더탱크
110 : 입구부 120 : 출구부
130 : 배플
200 : 튜브
300 : 핀
400 : 기액분리기
410 : 제1커넥터 420 : 제2커넥터
430 : 고정부재
500 : 서포트
A1 : 응축영역 A2 : 과냉영역

Claims (9)

  1. 서로 이격되어 배치되며, 열교환매체가 유입되는 입구부(110) 및 배출되는 출구부(120)가 형성된 한 쌍의 헤더탱크(100);
    상기 헤더탱크(100)의 내부에 구비되어 열교환매체 흐름을 조절하는 복수개의 배플(130);
    상기 한 쌍의 헤더탱크(100)에 양단이 연결되어 열교환매체의 유로를 형성하는 복수개의 튜브(200); 및
    상기 헤더탱크(100)에 연결되어 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하며, 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)의 사이 및 상기 튜브(200)들의 사이의 위치에 배치된 기액분리기(400);
    를 포함하여 이루어지는 응축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤더탱크(100)에 형성되어 기액분리기(400)와 연결되는 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)를 더 포함하여 이루어지며,
    상기 제1커넥터(410)를 통해 헤더탱크(100)에서 기액분리(400)로 열교환매체가 유입되며, 상기 제2커넥터(420)를 통해 기액분리기(400)에서 헤더탱크(100)로 열교환매체가 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 한 쌍의 헤더탱크(100) 중 하나의 헤더탱크(100)에 형성되되 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)가 서로 마주보는 쪽에 형성되며,
    상기 기액분리기(400)는 일단에 상기 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)와 연결되는 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 응축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)는 헤더탱크(100)에 구비된 배플(130)을 사이에 두고 배치된 것을 특징으로 하는 응축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 튜브(200)들 사이 및 상기 튜브(200)와 기액분리기(400) 사이에 개재되어 결합된 복수개의 핀(300)을 더 포함하여 이루어지는 응축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기액분리기(400)에 근접하여 배치된 핀(300)들은 브레이징에 의해 기액분리기(400) 및 튜브(200)에 접합된 것을 특징으로 하는 응축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기액분리기(400)는 일측이 하나의 헤더탱크(100)에 형성된 제1커넥터(410) 및 제2커넥터(420)에 결합되며 타측이 다른 하나의 헤더탱크(100)에 결합된 것을 특징으로 하는 응축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기액분리기(400)의 타측과 헤더탱크(100)는 별도의 고정부재(430)에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 응축기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기액분리기(400) 또는 헤더탱크(100)에 일체로 고정부재(430)가 형성되어, 상기 고정부재(430)에 의해 기액분리기(400)의 타측과 헤더탱크(100)가 결합된 것을 특징으로 하는 응축기.
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