KR20220074734A - 증발식 응축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 - Google Patents
증발식 응축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220074734A KR20220074734A KR1020210150027A KR20210150027A KR20220074734A KR 20220074734 A KR20220074734 A KR 20220074734A KR 1020210150027 A KR1020210150027 A KR 1020210150027A KR 20210150027 A KR20210150027 A KR 20210150027A KR 20220074734 A KR20220074734 A KR 20220074734A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- header
- fluid
- air
- row
- module
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 293
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 125
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 44
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 72
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 claims description 26
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 13
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 13
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 13
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 18
- 239000008239 natural water Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 102000029749 Microtubule Human genes 0.000 description 2
- 108091022875 Microtubule Proteins 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 2
- 210000004688 microtubule Anatomy 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/04—Condensers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
- F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
- F24F1/14—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units
- F24F1/18—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units characterised by their shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/028—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using inserts for modifying the pattern of flow inside the header box, e.g. by using flow restrictors or permeable bodies or blocks with channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/041—Details of condensers of evaporative condensers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
본 발명은 압력 손실이 발생되지 않으면서 냉각 성능을 확보할 수 있는 증발식 응축기와 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하는 것으로, 유체 통로를 포함하는 응축 모듈; 상기 응축 모듈 상부에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈; 및 상기 응축 모듈의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈;을 포함하는 증발식 응축기로, 상기 응축 모듈은 일측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 1 헤더, 타측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 2 헤더 및 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더 사이에서 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더의 유로를 연결하는 복수의 연결튜브를 포함하는 N 개의 헤더열이 적층되며, 여기서 N은 2 이상의 자연수, 상기 응축 모듈, 주수 모률 및 송풍 모듈은 상기 주수 모듈이 분사하는 물 및 상기 송풍 모듈이 제공하는 공기는 상기 응축 모듈의 연결튜브 사이를 통과하도록 배치된 증발식 응축기를 제공한다.
Description
본 발명은 냉각 효율이 향상된 증발식 응축기와 이를 포함하는 공기 조화기에 대한 것이다.
응축기는 압축기에서 공급되는 고온, 고압의 냉매증기를 냉각 및 액화시키는 열교환기로서, 냉동사이클 내의 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.
증발식 응축기는 수냉식과 공냉식의 작용을 혼합한 방식으로 냉각 유체가 통과하는 튜브에 물을 분무하고 송풍기로부터 공급되는 공기를 튜브의 표면으로 유동시키고, 튜브의 표면에서 기화된 수증기를 배출시켜 냉각 유체를 냉각시키도록 구성된다.
특허문헌 1 에는 증발식 응축기가 개시되어 있다.
특허문헌 1 의 경우에 냉각유체의 유로가 내부에 형성되고 지그재그 방향으로 벤딩되어 형성된 하나의 플렛튜브와 플렛튜브로 증발수를 공급하는 증발수 공급유닛 및 증발수의 반대 방향으로 공기를 공급하는 송풍기가 개시되어 있다.
특허문헌 1 의 경우에 하나의 플렛튜브를 활용하므로, 유체 유입측으로부터 유출측까지 단면이 일정하게 된다. 하지만, 응축기에서는 증기가 냉각되어 액화가 발생되는 것으로 동일 부피가 유입되더라도 유입측에서 유출측으로 갈수록 부피가 감소하게 되는데, 단면이 일정한 경우에 부피 감소로 인하여 압력 손실이 발생된다.
(특허문헌 1) KR10-2019-0006781 A
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 압력 손실이 발생되지 않으면서 냉각 성능을 확보할 수 있는 증발식 응축기와 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 증발식 응축기 및 공기 조화기를 제공한다.
본 발명은 일실시예로, 유체 통로를 포함하는 응축 모듈; 상기 응축 모듈 상부에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈; 및 상기 응축 모듈의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈;을 포함하는 증발식 응축기로, 상기 응축 모듈은 일측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 1 헤더, 타측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 2 헤더 및 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더 사이에서 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더의 유로를 연결하는 복수의 연결튜브를 포함하는 N 개의 헤더열이 적층되며, 여기서 N은 2 이상의 자연수, 상기 응축 모듈, 주수 모률 및 송풍 모듈은 상기 주수 모듈이 분사하는 물 및 상기 송풍 모듈이 제공하는 공기는 상기 응축 모듈의 연결튜브 사이를 통과하도록 배치된 증발식 응축기를 제공한다.
일실시예에서, 상기 응축 모듈에서 유체 입구는 제 1 헤더열에 연결되며, 유체 출구는 제 N 헤더열에 연결되며, 상기 제 1 헤더열에서 상기 제 N 헤더열까지 적층되는 방향과 상기 송풍 모듈의 공기 공급 방향은 서로 반대될 수 있다.
일실시예에서, 상기 응축 모듈에서 상기 유체 입구는 상기 제 1 헤더열의 제 1 헤더에 연결되며, 상기 제 1 헤더열의 제 1 헤더 및 상기 제 1 헤더열의 위에 배치되는 제2 헤더열의 제 1 헤더 사이에는 유로홀이 형성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 헤더열은 상기 연결튜브에서 제 1 헤더로부터 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 헤더열과 상기 연결튜브에서 제 2 헤더로부터 제 1 헤더를 향하는 제 2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 헤더열을 포함하며, 상기 제1 헤더열로부터 순차적으로 적층된 A 개의 헤더열은 제 2-1 방향 헤더열이고, 상기 제 N 헤더열을 포함하여 상기 제 N 헤더열에서부터 아래로 연속적으로 배치되는 제1 또는 제2 방향 헤더열의 수가 M 개일 때, A, M 은 자연수이며, A > M 이고, A+M ≤ N, A≥2 을 만족할 수 있다.
일실시예에서, 상기 헤더열은 상기 연결튜브에서 제 1 헤더로부터 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 헤더열과, 상기 연결튜브에서 제 2 헤더로부터 제 1 헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 헤더열을 포함하며, 상기 제 1 헤더열로부터 순차적으로 적층된 A 개의 헤더열은 제 2-1 방향 헤더열이고, 제 A 헤더열 상에 순차적으로 적층된 B 개의 헤더열은 제 2-2 방향 헤더열이며, 제 A+B 헤더열 상에 순차적으로 적층된 C 개의 헤더열은 제 2-1 방향 헤더열이며, A, B, C 는 자연수이며, A≥B 이며, A > C 이며, A+B+C ≤ N 를 만족할 수 있다.
일실시예에서, 상기 헤더열은 상기 연결튜브에서 제 1 헤더로부터 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 헤더열과 상기 연결튜브에서 제 2 헤더로부터 제 1 헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 헤더열을 포함하며, 상기 유체 입구로 유입된 유체는 상기 제 2-1 방향 헤더열과 제 2-2 방향 헤더열을 번갈아 통과한 후 유체 출구로 토출되며, 상기 유체 입구로부터 상기 유체 출구로 갈수록 상기 유체가 통과하는 제 2-1 방향 또는 제 2-2 방향 헤더열의 수가 감소할 수 있다.
일실시예에서, 제 1 헤더열의 제 1 헤더에 유체 입구가 연결되며, 제 N 헤더열에 유체 출구가 연결되며, 상기 연결튜브는 상기 제 1 헤더로부터 상기 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 연결튜브와, 상기 제 2 헤더로부터 상기 제 1 헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 연결튜브를 포함하며, 상기 유체 입구로 유입된 유체는 상기 제 2-1 방향 연결튜브와 제 2-2 방향 연결튜브를 번갈아 통과한 후 유체 출구로 토출되며, 상기 유체 입구로부터 상기 유체 출구로 갈수록 상기 유체가 통과하는 연결튜브의 수가 감소할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제 2-1 방향 연결튜브와 상기 제 2-2 방향 연결튜브를 포함하는 헤더열은 제 1 또는 제 2 헤더에서 상기 상기 제 2-1 방향 연결튜브와 상기 제 2-2 방향 연결튜브 사이의 대응되는 위치에 배플이 배치될 수 있다.
일실시예에서, 제 1 헤더열에 유체 입구가 연결되며, 제 N 헤더열에 유체 출구가 연결되며, 상기 유체는 상기 연결튜브에서 제 1 헤더에서 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향과, 제 2 헤더에서 제 1 헤더를 향하는 제 2-2 방향을 번갈아 가면서 상기 유체 입구로부터 상기 유체 출구로 유동되며, 상기 응축 모듈은 상기 연결튜브에서 유체의 흐름이 상기 제 2-1 방향 및 제 2-2 방향 중 어느 한 방향에서 다른 방향으로 전환될 때, 상기 한 방향에서 유체가 통과하는 단면적의 합이 상기 다른 방향에서 유체가 통과하는 단면적의 합보다 큰 부분을 포함할 수 있다.
본 발명을 일실시예에서, 냉매 사이클로 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 응축기를 포함하는 공기 조화기로,상기 응축기는 상술한 증발식 응축기인 공기 조화기를 제공한다.
일실시예에서 상기 공기 조화기는 상기 증발기가 배치되는 실내기; 상기 증발식 응축기가 배치되는 실외기; 및 상기 송풍 모듈과 실내를 연결하는 연결 통로를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 공기 조화기는 실외에서 실내로 공기가 공급되는 공급 유로; 실내에서 실외로 공기가 배출되는 배출 유로; 및 상기 공급 유로 및 상기 배출 유로 상에 배치되며, 실내로 공급되는 공기와 실외로 배출되는 공기가 교차하며 열교환하게 구성되는 환기 열교환기;를 포함하며, 상기 배출 유로는 상기 송풍 모듈과 연결될 수 있다.
일실시예에서, 상기 공기 조화기는 실외에서 실내로 공기가 공급되는 공급 유로; 실내에서 실외로 공기가 배출되는 배출 유로; 및 상기 공급 유로 상에 배치되며, 주수 모듈을 포함하는 증발식 냉각기; 를 포함하며, 상기 배출 유로는 상기 송풍 모듈과 연결될 수 있다.
일실시예에서, 상기 공기조화기는 실내 공기를 순환시키는 순환 유로;를 포함하며, 상기 증발기는 상기 순환 유로의 경로 상에 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 공기 조화기는 상기 응축기가 배치되는 실외기; 상기 증발기가 배치되는 실내기;를 포함하며, 상기 실외기는 실외 공기가 유입되는 유입 유로 상에 배치되며, 건채널과 습채널을 포함하며, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키는 증발식 냉각기; 상기 유입 유로 상에 상기 증발식 냉각기 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터; 상기 제습로터를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로 상에서 상기 제습로터 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부;를 포함하며, 상기 제습로터는 상기 재생 유로와 상기 유입 유로에 걸쳐서 배치되며, 상기 유입 유로는 상기 증발식 냉각기를 통과한 후 실내와 연결되는 실내 공급 유로, 상기 응축기와 연결되는 응축기 공급 유로, 상기 증발식 냉각기의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로로 분기되며, 상기 실내 공급 유로는 상기 실내기에 연결될 수 있다.
일실시예에서, 상기 공기 조화기는 실내부터 공기가 빠져나오는 배출 유로를 더 포함하며, 상기 배출 유로는 상기 재생 유로에 연결될 수 있다.
본 발명은 압력 손실이 발생하지 않는 입체식 증발식 응축기 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하는 것이 가능하다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 증발식 응축기의 응축 모듈의 개략 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 응축 모듈의 분해사시도이다.
도 3 은 증발식 응축기의 개략도이다.
도 4 는 도 1 의 응축 모듈의 제 1 내지 제 3 헤더열의 제 1 헤더의 단면 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응축 모듈의 개략도이다.
도 6a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축 모듈의 개략 사시도이며, 도 6b 는 도 6a 의 응축 모듈의 각 헤더열의 개략 평면도이다.
도 7a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축 모듈의 개략 사시도이며, 도 7b 는 도 7a 의 응축 모듈의 각 헤더열의 개략 평면도이다.
도 8a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 8b는 도 8a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 9a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 9b는 도 9a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 10a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 10b는 도 10a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 11a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 11b는 도 11a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 12a 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 12b, 12c, 12d 는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 13 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 14a 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이며, 도 14b, c는 제 3 살시예의 변형예에 따른 공기 조화기이다.
도 15 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 16 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 17 는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 18a 는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 공기 조화기가 설치된 집의 개략도이며, 도 18b는 퍼니스의 개략도이다.
도 19 는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 20 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 응축 모듈의 분해사시도이다.
도 3 은 증발식 응축기의 개략도이다.
도 4 는 도 1 의 응축 모듈의 제 1 내지 제 3 헤더열의 제 1 헤더의 단면 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응축 모듈의 개략도이다.
도 6a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축 모듈의 개략 사시도이며, 도 6b 는 도 6a 의 응축 모듈의 각 헤더열의 개략 평면도이다.
도 7a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축 모듈의 개략 사시도이며, 도 7b 는 도 7a 의 응축 모듈의 각 헤더열의 개략 평면도이다.
도 8a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 8b는 도 8a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 9a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 9b는 도 9a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 10a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 10b는 도 10a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 11a 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도이며, 도 11b는 도 11a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 12a 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 12b, 12c, 12d 는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 13 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 14a 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이며, 도 14b, c는 제 3 살시예의 변형예에 따른 공기 조화기이다.
도 15 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 16 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 17 는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 18a 는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 공기 조화기가 설치된 집의 개략도이며, 도 18b는 퍼니스의 개략도이다.
도 19 는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
도 20 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4 에는 본 발명의 일실시예에 따른 응축기(1)및 이를 포함하는 증발식 냉각 장치가 개시되어 있다. 구체적으로 도 1 에는 본 발명의 일실시예에 따른 응축기(1)의 개략 사시도가 도시되어 있으며, 도 2 에는 도 1 의 응축기(1)의 분해사시도가 도시되어 있으며, 도 3 에는 도 1 의 응축기(1)를 포함하는 증발식 냉각 장치의 개략도가 도시되어 있고, 도 4 는 도 1 의 응축기(1)의 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 1 헤더(11, 21, 31)의 단면 사시도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3 에서 보이듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 응축기(1)는 제 1 내지 제 6 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)을 포함하며, 제 1 헤더열(10)에는 유체 입구(I)가 제 6 헤더열(60)에는 유체 출구(O)가 연결되며, 제 1 내지 제 6 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)의 전후 양측에는 커버(81, 82)가 배치되고, 각 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이에는 열교환을 돕는 핀부재(F)가 배치된다.
또한, 응축기(1)의 상부에는 물을 분사하는 주수 모듈(90)이 및 하부에는 상기 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이로 공기를 유동시키는 송풍기(95)가 배치된다.
응축기(1)은 유체(냉매)가 하부인 제 1 헤더열(10)로 유입되어, 상부인 제 6 헤더열(60)로 빠져나가게 된다. 물은 주수 모듈(90) 통하여 위에서 아래로 뿌려진다. 공기는 하부에 배치된 송풍기(95)에 의해서 상부로부터 하부로 이동되면서 물과 함께 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)를 통과한다. 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이를 통과하면서 물을 증발시키며, 증발 잠열과 물/공기의 현열에 의해서 유체와 물/공기 사이에 열교환이 발생하여 응축기(1)를 통과하는 유체는 응축된다. 이때, 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이에 배치되는 핀부재(F)에 의해서 열교환 면적은 증대될 수 있다.
이 실시예에서, 물/공기와 유체(냉매)사이의 열교환이 발생하게 되는데, 서로 대향류로 열교환이 발생한다. 즉, 물과 공기는 상부에서 하부로, 유체는 하부에서 상부로 흐르면서 열교환이 발생하기 때문에, 비대향류 대비 최종 유체의 온도를 좀 더 낮게 하는 것이 가능하다. 특히, 아래에서 설명하지만 이 실시예의 구조에서 냉각 효율이 향상될 수 있는데 이 구조와 대향류 구성을 통하여 응축기(1) 사이즈를 유지하면서도 최종 유체 온도는 낮추는 것이 가능하다.
한편, 이 실시예에서는 송풍기(95)에 의해서 공기가 위에서 하부로 이동되는 방식으로 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 송풍기(95)가 상부에 설치되어, 공기를 위에서 아래로 밀어내는 방식으로 동작하는 것도 가능하다.
나아가, 공기 흐름 자체가 아래에서 위를 항하게 하는 것도 가능하다.
본 발명의 응축기(1)는 헤더의 연장 방향인 제 1 방향, 연결튜브의 연장 방향인 제 2 방향 및 헤더열의 적층 방향인 제 3 방향으로 유체가 통과하기 때문에, 입체적 구조를 가지며, 그로 인하여 동일 부피를 차지하더라도 더 많은 열교환이 가능하여 냉각 성능이 향상될 수 있다. 이때, 제 1 방향, 제 2 방향, 제 3 방향을 서로 다른 방향일 수 있다.
예를 들어, 제 1 방향은 X 방향, 제 2 방향은 X 방향에 수직한 Y 방향, 및 제 3 방향은 상기 X 방향 및 Y 방향에 수직한 Z 방향이 될 수 있으며, 다르게 제 1 방향은 반경 방향, 제 2 방향은 원주 방향, 제 3 방향은 높이 방향이 될 수도 있다.
본 발명에서, 유체는 유체 입구에서 들어와서 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)를 따라서 흘러들어가 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)를 통과한 후 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)로 가며, 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)에서 제 3 방향으로 이동된 후 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)에서 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)를 통과해 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)로 가는 것을 반복한다. 즉, 제 1 헤더에서 제 2 헤더 방향으로 유체가 흘러 갔다가 다시 제 2 헤더에서 제 1 헤더 방향으로 유체가 제 2 방향에서 방향 전환을 하면서 흘러가며, 방향 전환을 할 때, 유체가 통과하는 단면적이 감소될 수 있다. 제 2 방향에서, 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)에서 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)를 향하는 방향을 제 2-1 방향이라고 하며, 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)에서 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)를 향하는 방향을 제 2-2 방향이라고 한다.
한편, 본 발명의 제 1 내지 제 6 헤드열(10, 20, 30, 40, 50, 60)은 일측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61), 타측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62) 및 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62) 사이에서 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)의 유로를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)를 포함한다.
제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)의 경우에 길이방향을 따라서 한쪽은 유체 입구(I)에 연결되며, 다른 쪽은 배플(11b)에 의해서 막혀 있는 관형상을 가진다. 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)의 경우에 상부로 유로홀(11c)이 형성되며, 상기 제 1 헤더열(10)의 유로홀(11c)에 대응되는 위치에 제 2 헤더열(10)의 제 1 헤더(21)의 하부에도 유로홀(21c)이 형성되어 상기 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)과 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)은 서로 연통한다. 나아가, 상기 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)의 경우에 하부뿐만 아니라, 상기 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)을 향한 상부에도 유로홀(21c)을 가지며, 상기 유로홀(21c)에 대응되는 위치의 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)에도 유로홀(31c)이 형성되머, 상기 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입된 유체는 상기 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)와 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)로 이동된다.
제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)의 경우에 길이 방향 양쪽이 배플(21a, 21b)로 막혀 있으며, 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)의 경우도 동일하다.
한편, 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)의 경우에 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)를 향하는 면에 상기 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)과 연결되기 위한 연통공(11d, 61d)이 형성되며, 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62) 사이에는 다수 개의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)가 연결되므로, 연통공(11d, 61d) 역시 다수 개 형성된다.
제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)의 경우 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)와 동일한 구조가 대칭되게 형성된다. 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)는 튜브의 길이 방향으로 마이크로 체널, 즉, 미세체널이 복수 개 형성되는 구조를 가진다. 상기 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이에 핀부재(F)가 연결되어 열교환 면적을 확장시킨다. 상기 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 및 제 1, 2 헤더(11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, 52, 61, 62)는 아크 코팅 기술(Tech Arc Coating, TAC)로 코팅될 수 있다.
핀부재(F)는 주수 모듈(90)에 의해서 분사되는 물을 고르게 퍼지게 하기 위해서 친수성 또는 친수성을 포함하는 다공성 소재로 코팅되며. 상기 다공성 소재는 금속 유기 구조체(Metal Organic Framework; MOF)로 코팅된다.
도 3 을 참고하여, 이러한 구조의 응축기(1)를 포함하는 증발식 냉각 장치에서 유체의 흐름을 설명한다.
본 발명의 일실시예에서, 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입되는 유체는 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21), 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)로 나눠지며, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 1 헤더(11, 21, 31)로부터 제 2 헤더(12, 22, 32)로 연결튜브(13, 23, 33)를 타고 흐르며, 그 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에서 액체로 변화되며 그에 의해서 동일한 무게의 유체가 차지하는 부피가 감소된다.
제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 2 헤더(12, 22, 32)는 제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 2 헤더(42, 52)와 유로홀로 연결되어 있으며, 따라서, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 2 헤더(12, 22, 32)로 유입된 유체는 다시 제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 2 헤더(42, 52)로 올라간다. 그 후, 제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 2 헤더(42, 52)로부터 제 1 헤더(41, 51)로 연결튜브(43, 53)를 타고 흐르며, 연결튜브(43, 53)를 통과하는 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에 의해서 액체로 변화되며, 그에 의해서 동일한 무체의 유체가 차지하는 부피가 재차 감소된다.
제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 1 헤더(41, 51)로 유입된 유체는 제 4 내지 제 6 헤더열(40, 50, 60) 사이에 형성된 유로홀에 의해서 제 6 헤더열(60)의 제 1 헤더(61)로 상승한다. 올라온 유체는 제 6 헤더열(60)의 제 1 헤더(61)에서 제 2 헤더(62)로 연결튜브(63)를 통과하여 이동하며, 연결튜브(63)를 통과하여 이동하는 동안에 물/공기와 열교환하여 액체로 응축된다. 제 6 헤더열(60)의 제 2 헤더(62)는 유체 출구(O)와 연결되어 있으며, 제 1 내지 제 6 헤더열(10, 20,30, 40, 50, 60)을 통과하면서 응축된 유체는 유체 출구(O)를 통하여 배출되며 다른 냉각 사이클의 구성으로 보내지게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 응축기(1)의 경우에 제 1 헤더(11)로 유체가 유입된 후 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)에서 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)를 향하는 제 2-1 방향으로 흐르고, 그 후 방향이 전환되어 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52, 62)에서 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51, 61)를 향하는 제 2-2 방향으로 흐르고, 다시 방향이 전환되어 제 2-1 방향으로 흐른 후 유체 출구(O)로 배출되는데, 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-1 방향으로 전환될 때, 통과하는 헤더열의 수가 변화된다. 즉, 유체가 유입된 후 제 2-1 방향으로 흐르는 헤더열을 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)로 3개인데, 방향이 제 2-2 방향으로 전환된 후에는 제 4 내지 제 5 헤더열940, 50) 2개로 감소하며, 다시 방향이 제 2-1 방향으로 전환된 후에는 제 6 헤더열(60) 한 개로 감소하여 전체적으로 통과하는 헤더열의 수가 3 → 2 → 1로 감소한다.
본 발명의 일실시예에서 헤더열은 동일 사이즈로 적층되어 형성되므로, 헤더열의 수가 크다는 것은 유체가 통과하는 면적이 크다는 것이며, 이는 차지하는 부피가 크다는 것이며, 헤더열의 수가 작다는 것은 유체가 통과하는 면적이 작다는 것으로 차지하는 부피가 작다는 것이다.
따라서, 초기에 기체 상태가 대부분인 유체 입구(I) 쪽에서는 제 2-1 방향으로 통과하는 유체가 동시에 3개의 헤더열, 즉, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 연결튜브(13, 23, 33)를 통과하면서 냉각이 이루어진다. 뒤로 가면서 열교환이 이루어져 액체 상태가 많아질수록 작은 수의 헤더열을 통과하게 하며, 마지막에는 하나의 헤더열(60)의 연결튜브(63)만을 통과하게 된다. 따라서, 유체의 부피감소에 맞춰서 통과하는 응축기(1)의 유로 단면적을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 부피감소로 인하여 발생하는 압력 손실을 감소시킬 수 있다.
압력 손실이 감소된다는 것은 유체(냉매)가 통과하는 시간 동안 열교환이 많이 이루어질 수 있다는 것으로, 동일한 사이즈의 응축기라고 하더라도 많은 양의 열교환이 가능하게 되므로, 동일한 용량이라면 작은 사이즈로 응축기의 사용이 가능하며, 동일한 사이즈라면 큰 용량의 냉각이 가능하다.
또한, 본 발명의 응축기(1)는 헤더의 연장 방향인 제 1 방향, 연결튜브의 연장 방향인 제 2 방향 및 헤더열의 적층 방향인 제 3 방향으로 유체가 통과하기 때문에, 입체적 구조를 가지며, 그로 인하여 동일 부피를 차지하더라도 더 많은 열교환이 가능하여 냉각 성능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향은 X 방향, 제 2 방향은 X 방향에 수직한 Y 방향, 및 제 3 방향은 상기 X 방향 및 Y 방향에 수직한 Z 방향이 될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응축기의 개략도가 도시되어 있다.
도 5a 내지 도 5d 의 실시예의 경우에 모두 유체가 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입된다는 점에서는 동일하지만, 전체 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)의 수 및 제 2-1 방향 및 제 2-2 방향으로 통과하는 헤더열의 수가 상이하다.
도 5a 의 일실시예에서, 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입되는 유체는 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21), 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)로 나눠지며, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 1 헤더(11, 21, 31)로부터 제 2 헤더(12, 22, 32)로 연결튜브(13, 23, 33)를 타고 흐르며, 그 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에서 액체로 변화되며 그에 의해서 동일한 무게의 유체가 차지하는 부피가 감소된다.
제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 2 헤더(12, 22, 32)는 제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 2 헤더(42, 52)와 유로홀로 연결되어 있으며, 따라서, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 2 헤더(12, 22, 32)로 유입된 유체는 다시 제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 2 헤더(42, 52)로 올라간다. 그 후, 제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 2 헤더(42, 52)로부터 제 1 헤더(41, 51)로 연결튜브(43, 53)를 타고 흐르며, 연결튜브(43, 53)를 통과하는 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에 의해서 액체로 변화되며, 그에 의해서 동일한 무체의 유체가 차지하는 부피가 재차 감소된다.
제 4 및 제 5 헤더열(40, 50)의 제 1 헤더(41, 51)로 유입된 유체는 제 4 내지 제 6 헤더열(40, 50, 60) 사이에 형성된 유로홀에 의해서 제 6 헤더열(60)의 제 1 헤더(61)로 상승한다. 올라온 유체는 제 6 헤더열(60)의 제 1 헤더(61)에서 제 2 헤더(62)로 연결튜브(63)를 통과하여 이동하며, 연결튜브(63)를 통과하여 이동하는 동안에 물/공기와 열교환하여 액체로 응축된다. 제 6 헤더열(60)의 제 2 헤더(62)는 제 7 헤더열(70)의 제 2 헤더(72)에 연통되게 구성되어, 제 6 헤더열(60)의 제 2 헤더(62)로 들어온 유체는 제 7 헤더열(70)의 제 2 헤더(72)로 상승되며, 제 7 헤더열(70)의 연결튜브(73) 및 제 1 헤더(71)를 통과한 후 유체 출구(O)를 통하여 배출되며 다른 냉각 사이클의 구성으로 보내지게 된다.
이 실시예에서는 응축기(1)로 공급된 유체는 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)를 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향으로 전환되면서 통과하며, 최초의 헤더열의 수로부터 뒤로 가면서 감소된다. 즉, 응축기(1)의 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)을 통과하면서 헤더열의 수는 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-2 방향으로 3→2→1→1로 감소한다. 이때 방향 전환이 복수 회 있는 경우에 모든 방향 전환 시에 반드시 헤더열의 수가 감소되어야 하는 것은 아니며, 필요한 경우, 일부 방향 전환 시에는 헤더열의 수가 감소되지 않고 유지되는 것도 가능하다. 예를 들면 액체로 충분히 변환된 후에 통과하는 단면적을 그대로 유지하는 것도 가능하다.
도 5b의 실시예의 경우, 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입되는 유체는 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)로 나눠지며, 제 1 내지 제 2 헤더열(10, 20)의 제 1 헤더(11, 21)로부터 제 2 헤더(12, 22)로 연결튜브(13, 23)를 타고 흐르며, 그 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에서 액체로 변화되며 그에 의해서 동일한 무게의 유체가 차지하는 부피가 감소된다.
제 1 내지 제 2 헤더열(10, 20)의 제 2 헤더(12, 22)는 제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 제 2 헤더(32, 42)와 유로홀로 연결되어 있으며, 따라서, 제 1 내지 제 2 헤더열(10, 20)의 제 2 헤더(12, 22)로 유입된 유체는 다시 제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 제 2 헤더(32, 42)로 올라간다. 그 후, 제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 제 2 헤더(32, 42)로부터 제 1 헤더(31, 41)로 연결튜브(33, 43)를 타고 흐르며, 연결튜브(33, 43)를 통과하는 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에 의해서 액체로 변화된다.
제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 제 1 헤더(31, 41)로 유입된 유체는 제 3 내지 제 5 헤더열(30, 40, 50) 사이에 형성된 유로홀에 의해서 제 5 헤더열(50)의 제 1 헤더(51)로 상승한다. 올라온 유체는 제 5 헤더열(50)의 제 1 헤더(51)에서 제 2 헤더(52)로 연결튜브(53)를 통과하여 이동하며, 연결튜브(53)를 통과하여 이동하는 동안에 물/공기와 열교환하여 액체로 응축된다. 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52)는 제 6 헤더열(60)의 제 2 헤더(62)에 연통되게 구성되어, 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52)로 들어온 유체는 제 6 헤더열(60)의 제 2 헤더(62)로 상승되며, 제 6 헤더열(60)의 연결튜브(63) 및 제 1 헤더(61)를 통과한 후 유체 출구(O)를 통하여 배출되며 다른 냉각 사이클의 구성으로 보내지게 된다.
이 실시예에서는 응축기(1)로 공급된 유체는 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)를 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향으로 전환되면서 통과하며, 최초의 헤더열의 수는 최종 통과하는 헤더열의 수보다 크다. 즉, 응축기(1)의 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)을 통과하면서 헤더열의 수는 제 2-1 방향→ 제 2-2 방향 → 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향으로 2→2→1→1 이 된다. 이와 같이 한 부분에서만 단면적이 감소하는 것도 가능하다.
도 5c 의 실시예의 경우, 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입되는 유체는 제 2 내지 제 4 헤더열(20, 30, 40)의 제 1 헤더(21, 31, 41)로 나눠지며, 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)의 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)로부터 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)로 연결튜브(13, 23, 33, 43)를 타고 흐르며, 그 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에서 액체로 변화되며 그에 의해서 동일한 무게의 유체가 차지하는 부피가 감소된다.
제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)의 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)는 제 5 및 제 6 헤더열(50, 60)의 제 2 헤더(52, 62)와 유로홀로 연결되어 있으며, 따라서, 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)의 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)로 유입된 유체는 다시 제 5 및 제 6 헤더열(50, 60)의 제 2 헤더(52, 62)로 올라간다. 그 후, 제 5 및 제 6 헤더열(50, 60)의 제 2 헤더(52, 62)로부터 제 1 헤더(51, 61)로 연결튜브(53, 63)를 타고 흐르며, 연결튜브(53, 63)를 통과하는 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에 의해서 액체로 변화된다.
제 5 및 제 6 헤더열(50, 60)의 제 1 헤더(51, 61)로 유입된 유체는 제 5 내지 제 7 헤더열(50, 60, 70) 사이에 형성된 유로홀에 의해서 제 7 헤더열(70)의 제 1 헤더(71)로 상승한다. 올라온 유체는 제 7 헤더열(70)의 제 1 헤더(71)에서 제 2 헤더(72)로 연결튜브(73)를 통과하여 이동하며, 연결튜브(73)를 통과하여 이동하는 동안에 물/공기와 열교환하여 액체로 응축된다. 그 후 제 7 헤더열(70)의 제 2 헤더(72)를 통과한 후 유체 출구(O)를 통하여 배출되며 다른 냉각 사이클의 구성으로 보내지게 된다.
이 실시예에서는 응축기(1)로 공급된 유체는 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)를 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-1 방향으로 전환되면서 통과하며, 헤더열의 수는 뒤로 갈수록 작아진다. 즉, 응축기(1)의 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)을 통과하면서 헤더열의 수는 제 2-1 방향 → 제 2-2 방향 → 제 2-1 방향으로 4→2→1 이 된다.
도 5d 의 실시예의 경우, 제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)로 유입되는 유체는 제 2 내지 제 3 헤더열(20, 30)의 제 1 헤더(21, 31)로 나눠지며, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 1 헤더(11, 21, 31)로부터 제 2 헤더(12, 22, 32)로 연결튜브(13, 23, 33)를 타고 흐른다.
제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 2 헤더(12, 22, 32)는 제 4 내지 제 6 헤더열(40, 50, 60)의 제 2 헤더(42, 52, 62)와 유로홀로 연결되어 있으며, 따라서, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)의 제 2 헤더(12, 22, 32)로 유입된 유체는 다시 제 4 내지 제 6 헤더열(40, 50, 60)의 제 2 헤더(42, 52, 62)로 올라간다. 그 후, 제 4 내지 제 6 헤더열(40, 50, 60)의 제 2 헤더(42, 52, 62)로부터 제 1 헤더(41, 51, 61)로 연결튜브(43, 53, 63)를 타고 흐르며, 연결튜브(43, 53, 63)를 통과하는 동안에 물/공기에 의해서 열교환되어 일부가 기체에 의해서 액체로 변화된다.
제 4 내지 제 6 헤더열(40, 50, 60)의 제 1 헤더(41, 51, 61)로 유입된 유체는 제 4 내지 7 헤더열(40, 50, 60, 70) 사이에 형성된 유로홀에 의해서 제 7 헤더열(70)의 제 1 헤더(71)로 상승한다. 올라온 유체는 제 7 헤더열(70)의 제 1 헤더(71)에서 제 2 헤더(72)로 연결튜브(73)를 통과하여 이동하며, 연결튜브(73)를 통과하여 이동하는 동안에 물/공기와 열교환하여 액체로 응축된다. 그 후 제 7 헤더열(70)의 제 2 헤더(72)를 통과한 후 유체 출구(O)를 통하여 배출되며 다른 냉각 사이클의 구성으로 보내지게 된다.
이 실시예에서는 응축기(1)로 공급된 유체는 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)를 제 2-1 방향→제 2-2 방향→제 2-1 방향으로 전환되면서 통과하며, 헤더열의 수는 뒤로 갈수록 작아진다. 즉, 응축기(1)의 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70)을 통과하면서 헤더열의 수는 제 2-1 방향→제 2-2 방향→제 1 방향으로 3→3→1 이 된다. 즉, 끝에서만 헤더열을 수가 감소하는 것도 본 발명에서 가능하다.
도 6a 및 도 6b 에는 본 발명의 또 다른 실시예의 응축기가 도시되어 있다. 도 6a 에는 본 발명의 또 다른 실시예의 응축기(1)의 사시도가, 도 6b 에는 도 6a 의 응축기(1)의 각 헤더열(10, 20, 30, 40, 50)에서의 단면도가 도시되어 있다.
도 6a 및 도 6b 의 응축기(1)는 상기 도 1 내지 4 의 응축기(1)와 비교했을 때, 유체가 통과함에 따라서 통과하는 유로의 단면적이 감소한다는 점에서 공통된다. 다만, 도 1 내지 4 의 경우에 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)의 수를 조절함으로써 통과하는 유로의 단면적을 조절했다고 한다면, 도 6a 및 6b 의 경우에는 유로에서 유체가 흐름에 따라서 통과하는 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)의 수를 조절함으로써 유체가 지나가는 유로의 단면적을 감소시킨다.
도 6a 및 도 6b 에 도시되어 있지만, 기본 구조는 도 1 내지 4 와 동일하다. 즉, 유체 입구(I)가 최하측의 제 1 헤더열(10)에 연결되며, 유체 출구(O)가 최상측의 제 5 헤더열(50)에 연결된다. 제 1 헤더열(10) 상에 제 2 내지 제 5 헤더열(20, 30, 40, 50)이 쌓이며, 각 헤더열(10, 20, 30, 40, 50)은 일측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51), 타측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52) 및 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52) 사이에서 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더의 유로를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)를 포함한다. 도 6b 에서 보이듯이, 각 헤더열(10, 20, 30, 40, 50)에서는 동일한 수의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)를 포함한다.
제 1 내지 제 5 헤더열(10, 20, 30, 40, 50)은 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51)로부터 상기 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52)를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 연결튜브와, 상기 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52)로부터 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51)를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 연결튜브를 포함하며, 유체는 제 1 내지 제 5 헤더열(10, 20, 30, 40, 50)의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)를 통과하되, 제 2-1 방향 연결튜브와 제 2-2 방향 연결튜브를 번갈아 지나간다.
제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)에는 유체 입구(I)가 연결되며, 유체 입구(I)를 통하여 유입된 유체는 제 1 헤더(11) 및 연결튜브(13)를 통과하여 제 2 헤더(12)로 흐르게 된다. 제 1 헤더열(10)과 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(12, 22) 사이에는 유로홀(12c, 22c)이 형성되머, 유로홀(12c, 22c)에 의해서 제 1 헤더열(10)의 제 2 헤더(12)의 유체는 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(22)로 상승한다. 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(22)로 유입된 유체는 연결튜브(23)을 통과하여 제 1 헤더(21)로 흐르게 된다. 제 1 헤더열(10)의 연결튜브(13)는 모두 제 1 헤더(11)에서 제 2 헤더(12) 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 연결 튜브이며, 제 2 헤더열(20)의 연결튜브(23)는 모두 제 2 헤더(22)에서 제 1 헤더(21) 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 연결튜브이다.
제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)로 유입된 유체는 제 2 및 제 3 헤더열(20, 30)의 제 1 헤더(21, 31) 사이의 유로홀(21c, 31c)에 의해서 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)로 상승된다. 이때, 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)는 중간에 베플(31e)이 배치되며, 상기 유로홀(21c, 31c)은 배플(31e)에 의해서 구획되며 유체 입측에 가까운 제 1 영역에만 형성이 되며, 다른 공간인 제 2 영역에는 제 3 및 4 헤더열(30, 40)의 제 1 헤더(31, 41) 사이에 유로홀(31c, 41c)이 형성된다. 한편, 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31) 중 배플(31e)에 의해서 구획된 제 1 영역으로 상승된 유체는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(33)를 통과해 제 2 헤더(32)로 흘러간다.
제 2 헤더(32)에서 일부는 제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 제 2 헤더(32, 42) 사이에 형성된 유로홀(32c, 42c)을 통하여 상승하며, 일부는 상기 배플(31e)에 의해서 구획된 제 1 헤더(31)의 제 2 영역으로 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(33)를 통과해 흘러간다. 제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 상기 유로홀(32c, 42c)은 제 2 헤더(32, 42)의 길이 방향 전부에 형성되는 것은 아니며, 상기 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42)에서 배플(42e)로 구획되는 제 1 영역에 대응되는 부분에만 형성된다. 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42)의 제 1 영역으로 올라온 유체는 대응하는 위치에 구비되며 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(43)를 통하여 제 1 헤더(41)로 흘러간다.
한편, 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)의 제 2 영역으로 유입된 유체는 제 3 및 제 4 헤더열(30, 40)의 제 1 헤더(31, 41) 사이에 형성된 유로홀(31c, 41c)을 통하여 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41)로 올라간다. 이렇게 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41)로 올라간 유체는 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42), 연결튜브(43)를 통과하여 제 1 헤더(41)로 흘러오는 유체와 합류한다.
합류된 유체는 상기 배플(42e)에 의해서 구획된 다른 영역, 즉 제 2 영역에 대응되는 위치에 구비되며 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(43)를 통하여 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42)의 제 2 영역으로 흘러간다. 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42)와 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52) 사이에 형성된 유로홀(42c, 52c)을 통하여 상기 제 2 헤더(42)의 제 2 영역의 유체가 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52)로 상승한다. 다만, 상기 유로홀(42c, 52c)은 상기 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52)에서 배플(52e)에 의해서 구획된 영역 중 평면 상에서 유체 입구로부터 먼(도면 6b 에서 아래쪽)의 제 2 영역에 대응되는 위치에만 형성되며, 따라서, 유체는 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52) 중 제 2 영역으로 유입된다.
제 2 헤더(52)로 유입된 유체는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(53)를 통과하여 제 1 헤더(51)로 흘러간다. 제 1 헤더(51) 역시 배플(51e)에 의해서 구획되며, 제 2 헤더(52)의 제 2 영역에 대응되는 제 1 헤더(51)의 제 2 영역으로 유체가 유입된다. 도 6b 에서 보이듯이, 상기 제 1 헤더(51)의 제 2 영역은 상기 제 2 헤더(52)의 제 2 영역보다 길게 형성되며, 따라서, 제 1 헤더(51)의 제 2 영역 중 일부는 상기 제 2 헤더(52)의 제 1 영역과도 오버랩된다. 상기 오버랩 구간을 연결하며 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 연결통로(53)를 통하여 상기 제 1 헤더(51)의 제 2 영역으로 유입된 유체가 다시 제 2 헤더(52)의 제 1 영역으로 흘러간다. 제 2 헤더(52)의 제 1 영역으로 유입된 유체는 제 1 헤더(51)의 제 1 영역과 연결된 연결튜브(53)을 통하여 다시 제 1 헤더(51)로 흘러가며, 제 1 헤더(51)의 제 1 영역은 유체 출구에 연결되어, 상기 제 1 헤더(51)의 제 1 영역으로 유입된 유체는 응축기 외부로 배출된다.
도 6b 에서 확인할 수 있듯이, 유입된 유체는 헤더와 연결튜브를 통과하면서 열교환되는데, 유체는 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52) 사이의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)를 제 2-1 방향(제 1 헤더에서 제 2 헤더 방향)과 제 2-2 방향(제 2 헤더에서 제 1 헤더 방향)으로 번갈아 가면서 통과하며, 유체 입구(I)에서 유체 출구(O)로 갈수록 통과하는 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)의 수가 감소한다. 이 실시예에서 각 헤더열에는 22개의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)가 배치되는데, 제 1 헤더열(10)에서는 22개의 연결뷰브(13) 모두가 제 2-1 방향으로 유체가 흐르며, 다음 제 2 헤더열(20)에서는 동일하게 22개의 연결튜브(23) 모두가 제 2-2 방향으로 유체가 흐른다. 제 3 헤더열(30)에서는 제 1 헤더(31)의 제 1 영역에 연결된 연결튜브(33) 18개가 제 2-1 방향으로 유체가 통과한다.
제 3 헤더열(30)의 제 2 헤더(32)에서 일부는 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42)로 상승된 후 제 2-2 방향으로 흐르는 연결튜브(43) 10개를 통하여 제 1 헤더(41)로 흘러간다. 분기된 나머지 유체는 다시 제 1 헤더(31)의 제 2 영역으로 돌아오는 제 2-2 방향 연결튜브(33) 4개를 통과하고, 제 1 헤더(31)의 제 2 영역을 통과하여 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41)로 상승하여 다시 분기된 유체와 합류한다. 즉, 분기된 유체는 10 + 4 개의 제 2-2 방향으로 흐르는 연결튜브를 통과한다.
합류된 유체는 제 4 헤더열(40)의 제 2 헤더(42)의 제 2 영역에 연결된 제 1 방향으로 흐르는 연결튜브(43) 12 개를 통과하여 제 2 영역으로 흘러가며, 그 후 제 5 헤더열(50)의 제 2 헤더(52)의 제 2 영역으로 상승한다. 상기 제 2 헤더(52)의 제 2 영역은 10개의 제 2 방향으로 흐르는 연결튜브(53)에 연결되어 있으므로, 10개의 연결튜브(53)를 통과하여 제 1 헤더(51)의 제 2 영역으로 유체가 흘러간다.
제 1 헤더(51)의 제 2 영역으로 유입된 유체는 7개의 제 2-1 방향으로 흐르며, 상기 제 2 헤더(52)의 제 1 영역과 연결된 연결튜브(53)를 통하여 제 2 헤더(52)로 흘러가며, 이 유체는 다시 5개의 제 2-2 방향으로 흐르며 제 1 헤더(51)의 제 1 영역과 연결된 연결튜브(53)를 통하여 제 1 헤더(51)로 돌아오며, 그 후 유체 출구(O)를 통하여 배출된다.
유체의 경로 상에서 유체는 제 2-1 방향, 제 2-2 방향의 연결튜브를 번갈아가면서 통과하고, 그 수는 22→22→18→14→12→10→7→5 로 뒤로 갈수록 감소한다. 즉, 유체의 입측에서 작은 밀도를 가지던 유체가 열교환에 의해서 밀도가 커지는 것에 맞추어서 유체가 통과하는 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53)의 수를 감소시킴으로써 단면적을 줄여 대응되게 감소시켜, 유체의 상변화가 이루어지는 구간에서 냉각이 적절하게 이루어질 수 있게 하여 냉각 효율을 향상시킨다. 특히, 제 1 헤더(11, 21, 31, 41, 51)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42, 52) 사이에 복수의 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53) 및 헤더 내부의 배플(31e, 42e, 51e, 52e)을 통하여 유체가 통과하는 순서에 따라 유로 단면적을 조절할 수 있어서 냉매에 따라서 효율적 열교환을 달성할 수 있다.
도 7a 및 도 7b 에는 본 발명의 또 다른 실시예의 응축기가 도시되어 있다. 도 7a 에는 본 발명의 또 다른 실시예의 응축기(1)의 사시도가, 도 7b 에는 도 7a 의 응축기(1)의 각 헤더열(10, 20, 30, 40)에서의 단면도가 도시되어 있다.
도 7a 및 도 7b 에 도시되어 있지만, 기본 구조는 도 6a 및 6b 와 동일하다. 즉, 유체 입구(I)가 최하측의 제 1 헤더열(10)에 연결되며, 유체 출구(O)가 최상측의 제 4 헤더열(40)에 연결된다. 제 1 헤더열(10) 상에 제 2 내지 제 4 헤더열(20, 30, 40)이 쌓이며, 각 헤더열(10, 20, 30, 40)은 일측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 1 헤더(11, 21, 31, 41), 타측에 배치되며 내부에 유로가 형성된 제 2 헤더(12, 22, 32, 42) 및 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42) 사이에서 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더의 유로를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 23, 33, 43)를 포함한다. 도 7b 에서 보이듯이, 각 헤더열(10, 20, 30, 40)에서는 동일한 수의 연결튜브(13, 23, 33, 43)를 포함한다.
제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)은 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)로부터 상기 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 연결튜브와, 상기 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)로부터 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 연결튜브를 포함하며, 유체는 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)의 연결튜브(13, 23, 33, 43)를 통과하되, 제 2-1 방향 연결튜브와 제 2-2 방향 연결튜브를 번갈아 지나간다.
제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)에는 유체 입구(I)가 연결되며, 유체 입구(I)를 통하여 유입된 유체는 제 1 헤더(11) 및 연결튜브(13)를 통과하여 제 2 헤더(12)로 흐르게 된다. 제 1 헤더열(10)과 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(12, 22) 사이에는 유로홀(12c, 22c)이 형성되머, 유로홀(12c, 22c)에 의해서 제 1 헤더열(10)의 제 2 헤더(12)의 유체는 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(22)로 상승한다. 이때, 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(22)는 중간에 베플(22e)이 배치되며, 상기 유로홀(12c, 22c)은 배플(22e)에 의해서 구획되며 유체 입측에 가까운 제 1 영역에만 형성이 되며, 다른 공간인 제 2 영역에는 제 2 및 3 헤더열(20, 30)의 제 2 헤더(22, 32) 사이에 유로홀(22c, 32c)이 형성된다. 한편, 제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21) 중 배플(21e)에 의해서 구획된 제 2 영역으로 상승된 유체는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(23)를 통과해 제 1 헤더(21)로 흘러간다.
제 1 헤더(21)에서 일부는 제 2 및 제 3 헤더열(20, 30)의 제 1 헤더(21, 31) 사이에 형성된 유로홀(21c, 31c)을 통하여 상승하며, 일부는 상기 배플(22e)에 의해서 구획된 제 2 헤더(22)의 제 2 영역으로 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(23)를 통과해 흘러간다. 제 2 및 제 3 헤더열(20, 30)의 상기 유로홀(21c, 31c)은 제 1 헤더(21, 31)의 길이 방향 전부에 형성되는 것은 아니며, 상기 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)에서 배플(31e)로 구획되는 제 1 영역에 대응되는 부분에만 형성된다. 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)의 제 1 영역으로 올라온 유체는 대응하는 위치에 구비되며 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(33)를 통하여 제 2 헤더(32)로 흘러간다.
한편, 제 2 헤더열(20)의 제 2 헤더(22)의 제 2 영역으로 유입된 유체는 제 2 및 제 3 헤더열(20, 30)의 제 2 헤더(22, 32) 사이에 형성된 유로홀(22c, 32c)을 통하여 제 3 헤더열(30)의 제 2 헤더(32)로 올라간다. 이렇게 제 3 헤더열(30)의 제 2 헤더(32)로 올라간 유체는 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31), 연결튜브(33)를 통과하여 제 2 헤더(32)로 흘러오는 유체와 합류한다.
합류된 유체는 상기 배플(31e)에 의해서 구획된 다른 영역, 즉 제 2 영역에 대응되는 위치에 구비되며 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(33)를 통하여 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)의 제 2 영역으로 흘러간다. 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)와 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41) 사이에 형성된 유로홀(31c, 41c)을 통하여 상기 제 1 헤더(31)의 제 2 영역의 유체가 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41)로 상승한다. 다만, 상기 유로홀(31c, 41c)은 상기 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41)에서 배플(41e)에 의해서 구획된 영역 중 평면 상에서 유체 입구로부터 먼(도면 7b 에서 아래쪽)의 제 2 영역에 대응되는 위치에만 형성되며, 따라서, 유체는 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41) 중 제 2 영역으로 유입된다.
제 1 헤더(41)로 유입된 유체는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 연결튜브(43)를 통과하여 제 2 헤더(42)로 흘러간다. 제 2 헤더(42) 역시 배플(42e)에 의해서 구획되며, 제 1 헤더(41)의 제 2 영역에 대응되는 제 2 헤더(42)의 제 2 영역으로 유체가 유입된다. 도 7b 에서 보이듯이, 상기 제 2 헤더(42)의 제 2 영역은 상기 제 1 헤더(41)의 제 2 영역보다 길게 형성되며, 따라서, 제 2 헤더(42)의 제 2 영역 중 일부는 상기 제 1 헤더(41)의 제 1 영역과도 오버랩된다. 상기 오버랩 구간을 연결하며 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 연결통로(43)를 통하여 상기 제 2 헤더(42)의 제 2 영역으로 유입된 유체가 다시 제 1 헤더(41)의 제 1 영역으로 흘러간다. 제 1 헤더(41)의 제 1 영역으로 유입된 유체는 제 2 헤더(42)의 제 1 영역과 연결된 연결튜브(43)을 통하여 다시 제 2 헤더(42)로 흘러가며, 제 2 헤더(42)의 제 1 영역은 유체 출구에 연결되어, 상기 제 2 헤더(42)의 제 1 영역으로 유입된 유체는 응축기 외부로 배출된다.
도 7b 에서 확인할 수 있듯이, 유입된 유체는 헤더와 연결튜브를 통과하면서 열교환되는데, 유체는 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42) 사이의 연결튜브(13, 23, 33, 43)를 제 2-1 방향과 제 2-2 방향으로 번갈아 가면서 통과하며, 유체 입구(I)에서 유체 출구(O)로 갈수록 통과하는 연결튜브(13, 23, 33, 43)의 수가 감소한다. 이 실시예에서 각 헤더열에는 22개의 연결튜브(13, 23, 33, 43)가 배치되는데, 제 1 헤더열(10)에서는 22개의 연결뷰브(13) 모두가 제 2-1 방향으로 유체가 흐르며, 다음 제 2 헤더열(20)에서는 제 2 헤더(22)의 제 1 영역에 연결된 연결튜브(23) 18개가 제 2-2 방향으로 유체가 통과한다.
제 2 헤더열(20)의 제 1 헤더(21)에서 일부는 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)로 상승된 후 제 2-1 방향으로 흐르는 연결튜브(33) 10개를 통하여 제 2 헤더(32)로 흘러간다. 분기된 나머지 유체는 다시 제 2 헤더(22)의 제 2 영역으로 돌아오는 제 2-1 방향 연결튜브(23) 4개를 통과하고, 제 2 헤더(22)의 제 2 영역을 통과하여 제 3 헤더열(30)의 제 2 헤더(32)로 상승하여 다시 분기된 유체와 합류한다. 즉, 분기된 유체는 10 + 4 개의 제 2-1 방향으로 흐르는 연결튜브를 통과한다.
합류된 유체는 제 3 헤더열(30)의 제 1 헤더(31)의 제 2 영역에 연결된 제 2-2 방향으로 흐르는 연결튜브(33) 12 개를 통과하여 제 2 영역으로 흘러가며, 그 후 제 4 헤더열(40)의 제 1 헤더(41)의 제 2 영역으로 상승한다. 상기 제 1 헤더(41)의 제 2 영역은 10개의 제 2-1 방향으로 흐르는 연결튜브(43)에 연결되어 있으므로, 10개의 연결튜브(43)를 통과하여 제 2 헤더(42)의 제 2 영역으로 유체가 흘러간다.
제 2 헤더(42)의 제 2 영역으로 유입된 유체는 7개의 제 2-1 방향으로 흐르며 상기 제 1 헤더(41)의 제 1 영역과 연결된 연결튜브(43)를 통하여 제 1 헤더(41)로 흘러가며, 이 유체는 다시 5개의 제 2-1 방향으로 흐르며 제 2 헤더(42)의 제 1 영역과 연결된 연결튜브(43)를 통하여 제 2 헤더(42)로 돌아오며, 그 후 유체 출구(O)를 통하여 배출된다.
유체의 경로 상에서 유체는 제 2-1 방향, 제 2-2 방향의 연결튜브를 번갈아가면서 통과하고, 그 수는 22-18-14-12-10-7-5 로 뒤로 갈수록 감소한다. 즉, 유체의 입측에서 작은 밀도를 가지던 유체가 열교환에 의해서 밀도가 커지는 것에 맞추어서 유체가 통과하는 연결튜브(13, 23, 33, 43)의 수를 감소시킴으로써 단면적을 줄여 대응되게 감소시켜, 유체의 상변화가 이루어지는 구간에서 냉각이 적절하게 이루어질 수 있게 하여 냉각 효율을 향상시킨다.
도 8a 에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도가 도시되어 있으며, 도 8b에는 도 8a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도가 도시되어 있다.
도 8a 및 8b 에서 보이듯이, 이 실시예에 따른 응축기는 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)을 포함하며, 각 헤더열은 제 1 방향으로 연장하는 제 1 헤더(11, 21, 31) 및 제 2 헤더(12, 22, 32), 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 헤더(11, 21, 31)와 제 2 헤더(12, 22, 32)를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 23, 33)를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 3 헤더(10, 20, 30)는 제 3 방향으로 적층된다.
유체 입구로 들어온 유체는 제 1 헤더열(10)의 연결튜브(13)에서 제 2-1 방향으로 흐르며, 제 2 헤더열(20)의 연결튜브(23)에서는 제 2-2 방향으로, 제 3 헤더열(30)의 연결튜브(33)에서는 다시 제 2-1 방향으로 흐른후 유체 출구로 배출된다.
각 연결튜브(13, 23, 33)는 내부에 연결튜브(13, 23, 33)의 일부를 차지하는 복수의 미세튜브(13a~h, 23a~d, 33a~b)를 포함한다. 각 미세튜브(13a~h, 23a~d, 33a~b)의 단면적은 동일하지만, 각 헤더열(10, 20, 30)의 연결튜브(13, 23, 33)가 포함하는 미세튜브(13a~h, 23a~d, 33a~b)의 수는 유체 출구쪽, 즉 제 3 헤더열(30)에 가까울수록 작아지며, 따라서, 제 2 방향에서의 방향이 전환됨에 따라서, 유체가 통과하는 단면적의 합은 작아진다.
예를 들어, 제 1 헤더열(10)에서 제 1 헤더(11)에 6개의 연결튜브(13)가 연결되며, 각 연결튜브(13)에는 8개의 미세튜브(13a~h)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 1 헤더열(10)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×8×미세튜브 단면적이 된다. 제 2 헤더열(20)에서 제 2 헤더(22)에 6개의 연결튜브(23)가 연결되며, 각 연결튜브(23)에는 4개의 미세튜브(23a~d)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 2 헤더열(20)에서 제 2-2 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×4×미세튜브 단면적이 된다. 제 3 헤더열(30)에서 제 1 헤더(31)에 6개의 연결튜브(33)가 연결되며, 각 연결튜브(33)에는 2개의 미세튜브(33a~b)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 3 헤더열(30)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×2×미세튜브 단면적이 된다.
미세튜브의 단면적이 동일하므로, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)을 통과하면서 방향이 전환됨에 따라서, 48 → 24 → 12로 감소한다. 즉, 유체의 입측에서 작은 밀도를 가지던 유체가 열교환에 의해서 밀도가 커지는 것에 맞추어서 유체가 통과하는 미세튜브의 수를 감소시킴으로써 단면적을 줄여 유체의 상변화가 이루어지는 구간에서 냉각이 적절하게 이루어질 수 있게 하여 냉각 효율을 향상시킨다.
도 9a 에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도가 도시되어 있으며, 도 9b는 도 9a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도이다.
도 9a 및 9b 에서 보이듯이, 이 실시예에 따른 응축기는 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)을 포함하며, 각 헤더열은 제 1 방향으로 연장하는 제 1 헤더(11, 21, 31) 및 제 2 헤더(12, 22, 32), 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 헤더(11, 21, 31)와 제 2 헤더(12, 22, 32)를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 23, 33)를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 3 헤더(10, 20, 30)는 제 3 방향으로 적층된다.
이 실시예에서, 일부 헤더열(10, 20)은 연결튜브(13, 23, 33)를 복수열로 포함한다. 즉, 제 1 헤더열(10)의 경우에 제 1 열 연결튜브(13)와 제 2 열 연결튜브(13') 및 제 3 열 연결튜브(13'')를 포함한다. 복수 열로 연결튜브(13, 13', 13'')를 포함하기 때문에, 동일한 길이의 헤더(11, 21, 31)를 가졌을 때 더 많은 연결튜브(13, 13', 13'')를 포함하는 것이 가능하다.
유체 입구로 들어온 유체는 제 1 헤더열(10)의 연결튜브(13, 13', 13'')에서 제 2-1 방향으로 흐르며, 제 2 헤더열(20)의 연결튜브(23, 23')에서는 제 2-2 방향으로, 제 3 헤더열(30)의 연결튜브(33)에서는 다시 제 2-1 방향으로 흐른후 유체 출구로 배출된다.
각 연결튜브(13, 13', 13'', 23, 23', 33)는 내부에 연결튜브(13, 13', 13'', 23, 23', 33)의 일부를 차지하는 복수의 미세튜브(13a~b, 13'a~b, 13''a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~b)를 포함한다. 각 미세튜브(13a~b, 13'a~b, 13''a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~b)의 단면적은 실질적으로 동일하며 각 연결튜브(13, 13', 13'', 23, 23', 33)에 배치되는 미세튜브(13a~b, 13'a~b, 13''a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~b)의 수도 동일하다. 다만, 각 헤더열(10, 20, 30)의 연결튜브(13, 13', 13'', 23, 23', 33)의 열 수가 유체 출구쪽, 즉 제 3 헤더열(30)에 가까울 수록 작아지며, 따라서, 제 2 방향에서의 방향이 전환됨에 따라서, 유체가 통과하는 단면적의 합은 작아진다.
예를 들어, 제 1 헤더열(10)에서 유체는 제 1 헤더(11)에 연결된 6 개씩 3개열의 연결튜브(13, 13', 13'')의 미세튜브(13a~b, 13'a~b, 13''a~b)를 통과한다. 따라서, 유체가 제 1 헤더열(10)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×3×2×미세튜브 단면적이 된다. 제 2 헤더열(20)에서 제 2 헤더(22)에 6개씩 2개 열의 연결튜브(23)가 연결되며, 각 연결튜브(23, 23')에는 2개의 미세튜브(23a~b, 23'a~b)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 2 헤더열(20)에서 제 2-2 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×2×2×미세튜브 단면적이 된다. 제 3 헤더열(30)에서 제 1 헤더(31)에 6개 1개열의 연결튜브(33)가 연결되며, 각 연결튜브(33)에는 2개의 미세튜브(33a~b)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 3 헤더열(30)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×1×2×미세튜브 단면적이 된다.
미세튜브의 단면적이 동일하므로, 제 1 내지 제 3 헤더열(10, 20, 30)을 통과하면서 방향이 전환됨에 따라서, 36 → 24 → 12로 감소한다. 즉, 유체의 입측에서 작은 밀도를 가지던 유체가 열교환에 의해서 밀도가 커지는 것에 맞추어서 유체가 통과하는 미세튜브의 수를 감소시킴으로써 단면적을 줄여 유체의 상변화가 이루어지는 구간에서 냉각이 적절하게 이루어질 수 있게 하여 냉각 효율을 향상시킨다
도 10a 에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도가 도시되어 있으며, 도 10b에는 도 10a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도가 도시되어 있다.
도 10a 및 10b 에서 보이듯이, 이 실시예에 따른 응축기는 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)을 포함하며, 각 헤더열은 제 1 방향으로 연장하는 제 1 헤더(11, 21, 31, 41) 및 제 2 헤더(12, 22, 32, 42), 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 23, 33, 43)를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 4 헤더(10, 20, 30, 40)는 제 3 방향으로 적층된다.
유체 입구로 들어온 유체는 제 1 헤더열(10)의 연결튜브(13)에서 제 2-1 방향으로 흐르며, 제 2 헤더열(20)의 연결튜브(23)에서는 제 2-2 방향으로, 제 3 헤더열(30)의 연결튜브(33)에서는 다시 제 2-1 방향으로 흐르며, 제 4 헤더열(40)의 연결튜브(43)에서 제 2-2 방향으로 흐른 뒤 유체 출구로 배출된다.
각 헤더열(10, 20, 30, 40)은 제 1 방향으로 동일한 길이를 가지고 적층되지만, 각 헤더열(10, 20, 30, 40)이 포함하는 연결튜브(13, 23, 33, 43)의 수는 상이하며, 유체 출구에 가까울 수록 헤더열(10, 20, 30, 40)이 포함하는 연결튜브(13, 23, 33, 43)의 수는 작다. 각 연결튜브(13, 23, 33)의 단면적은 동일하다. 각 헤더열(10, 20, 30, 40)의 연결튜브(13, 23, 33, 43)는 미세튜브를 포함할 수 있으며, 미세튜브의 수는 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)의 연결튜브(13, 23, 33, 43)에서 동일하거나, 적어도 제 1 헤더열(10)에서의 미세튜브의 수가 제 4 헤더열(40)의 미세튜브의 수보다 많은 것이 바람직하다.
예를 들어, 제 1 헤더열(10)에서 제 1 헤더(11)에 6개의 연결튜브(13)가 연결되며, 유체는 제 1 헤더열(10)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×연결튜브 단면적이 된다. 제 2 헤더열(20)에서 제 2 헤더(22)에 5개의 연결튜브(23)가 연결되므로, 유체가 제 2 헤더열(20)에서 제 2-2 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 5×연결튜브 단면적이 된다. 제 3 헤더열(30)에서 제 1 헤더(31)에 4개의 연결튜브(33)가 연결되므로, 유체가 제 3 헤더열(30)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 4×연결튜브 단면적이 된다. 제 4 헤더열(30)에서 제 2 헤더(42)에 3개의 연결튜브(43)가 연결되므로, 유체가 제 4 헤더열(30)에서 제 2-2 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 3×연결튜브 단면적이 된다.
연결튜브(13, 23, 33, 43)의 단면적이 동일하므로, 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)을 통과하면서 방향이 전환됨에 따라서, 6 → 5 → 4 → 3 으로 감소한다. 즉, 유체의 입측에서 작은 밀도를 가지던 유체가 열교환에 의해서 밀도가 커지는 것에 맞추어서 유체가 통과하는 미세튜브의 수를 감소시킴으로써 단면적을 줄여 유체의 상변화가 이루어지는 구간에서 냉각이 적절하게 이루어질 수 있게 하여 냉각 효율을 향상시킨다.
도 11a 에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응축기의 개략 사시도가 도시되어 있으며, 도 11b에는 도 11a 의 응축기의 A-A 선에 따른 개략 단면도가 도시되어 있다.
도 11a 및 11b 에서 보이듯이, 이 실시예에 따른 응축기는 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)을 포함하며, 각 헤더열은 제 1 방향으로 연장하는 제 1 헤더(11, 21, 31, 41) 및 제 2 헤더(12, 22, 32, 42), 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 헤더(11, 21, 31, 41)와 제 2 헤더(12, 22, 32, 42)를 연결하는 복수의 연결튜브(13, 13', 23, 23', 33, 43)를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 4 헤더(10, 20, 30, 40)는 제 3 방향으로 적층된다.
유체 입구로 들어온 유체는 제 1 헤더열(10)의 연결튜브(13, 13')에서 제 2-1 방향으로 흐르며, 제 2 헤더열(20)의 연결튜브(23, 23')에서는 제 2-2 방향으로, 제 3 헤더열(30)의 연결튜브(33)에서는 다시 제 2-1 방향으로 흐르며, 제 4 헤더열(40)의 연결튜브(43)에서 다시 제 2-2 방향으로 흐른 뒤 유체 출구로 배출된다.
이 실시예에서, 일부 헤더열(10, 20)은 연결튜브(13, 13', 23, 23')를 복수열로 포함한다. 즉, 제 1 헤더열(10)의 경우에 제 1 열 연결튜브(13)와 제 2 열 연결튜브(13')를 포함하며, 제 2 헤더열(20)의 경우에 제 1 열 연결튜브(23)와 제 2열 연결튜브(23')를 포함한다. 복수 열로 연결튜브(13, 13', 23, 23')를 포함하기 때문에, 동일한 길이의 헤더(11, 21, 31, 41)를 가졌을 때 더 많은 연결튜브(13, 13', 23, 23')를 포함하는 것이 가능하다.
또한, 각 연결튜브(13, 13', 23, 23', 33, 43)는 내부에 연결튜브(13, 13', 23, 23', 33, 43)의 일부를 차지하는 복수의 미세튜브(13a~c, 13'a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~c, 43a~b)를 포함한다. 각 미세튜브(13a~c, 13'a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~c, 43a~b)의 단면적은 동일하다. 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)에서 연결튜브(13, 33)가 포함하는 미세튜브(13a~c, 13'a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~c, 43a~b)의 수는 동일할 수도 있지만, 이 실시예에서, 제 1 헤더열(10)의 제 1 열 연결튜브(13)와 제 3 헤더열(30)의 연결튜브(33)는 3개의 미세튜브(13a~c, 33a~c)를 포함하며, 나머지 연결튜브(13', 23, 23', 43)는 2개의 미세튜브(13'a~b, 23a~b, 23'a~b, 43a~b)를 포함한다.
이 실시예에서 각 헤더열(10, 20, 30, 40)의 연결튜브(13, 13', 23, 23', 33, 43)가 포함하는 미세튜브(13a~c, 13'a~b, 23a~b, 23'a~b, 33a~c, 43a~b)의 수는 유체 출구쪽, 즉 제 4 헤더열(40)에 가까울 수록 작아지며, 따라서, 제 2 방향에서의 방향이 전환됨에 따라서, 유체가 통과하는 단면적의 합은 작아진다.
예를 들어, 제 1 헤더열(10)에서 제 1 헤더(11)에 6개씩 2열의 연결튜브(13, 13')가 연결되며, 제 1 열 연결튜브(13)에는 3개의 미세튜브(13a~c)가, 제 2 열 연결튜브(13')에서는 2개의 미세튜브(13'a~b)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 1 헤더열(10)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 (6×3+6×2)×미세튜브 단면적이 된다. 제 2 헤더열(20)에서 제 2 헤더(22)에 6개씩 2열의 연결튜브(23, 23')가 연결되며, 각 연결튜브(23, 23')에는 2개의 미세튜브(23a~b, 23'a~b)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 2 헤더열(20)에서 제 2-2 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×2×2×미세튜브 단면적이 된다. 제 3 헤더열(30)에서 제 1 헤더(31)에 6개의 연결튜브(33)가 연결되며, 각 연결튜브(33)에는 3개의 미세튜브(33a~c)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 3 헤더열(30)에서 제 2-1 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×3×미세튜브 단면적이 된다. 제 4 헤더열(40)에서 제 2 헤더(42)에 6개의 연결튜브(43)가 연결되며, 각 연결튜브(43)에는 2개의 미세튜브(43a~c)가 포함되어 있으므로, 유체가 제 4 헤더열(40)에서 제 2-2 방향으로 흐르는 동안 단면적의 합은 6×2×미세튜브 단면적이 된다.
미세튜브의 단면적이 동일하므로, 제 1 내지 제 4 헤더열(10, 20, 30, 40)을 통과하면서 방향이 전환됨에 따라서, 30 → 24 → 18 →12로 감소한다. 즉, 유체의 입측에서 작은 밀도를 가지던 유체가 열교환에 의해서 밀도가 커지는 것에 맞추어서 유체가 통과하는 미세튜브의 수를 감소시킴으로써 단면적을 줄여 유체의 상변화가 이루어지는 구간에서 냉각이 적절하게 이루어질 수 있게 하여 냉각 효율을 향상시킨다.
도 12a 에는 본 발명의 제 1 실시예의 공기 조화기의 개략도가 도시되어 있다. 도 12a 에서 보이듯이, 본 발명의 제1 실시예의 공기 조화기는 압축된 냉매가 응축되는 증발식 응축기(110), 상기 증발식 응축기(110)를 통과한 냉매가 팽창되는 팽창 밸브(120); 상기 팽창 밸브(120)를 통과한 냉매가 증발되는 증발기(130) 및 상기 증발기(130)를 통과한 냉매를 압축하는 압축기(140)를 포함하는 냉매 싸이클(R1)을 포함한다.
증발식 응축기(110)는 유체 통로를 포함하는 응축 모듈(111); 상기 응축 모듈 상부에서 응축 모듈(111)을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈(112); 및 상기 응축 모듈(111)의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈(111)을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈(113)을 포함한다. 제 1 실시예의 공기 조화기에서 상기 응축 모듈(111)은 도 1 내지 11 에서 설명된 응축 모듈(1)일 수 있으며, 상기 주수 모듈(112) 및 상기 송풍 모듈(113)은 도 3 의 주수 모듈(90) 및 송풍 모듈(95)이 적용될 수도 있다.
증발식 응축기(110)는 실내와는 공간적으로 분리된 실외에 배치된 실외기에 설치될 수 있으며, 상기 응축 모듈(111)에는 송풍 모듈(113)에 의해서 외부에서 공기를 흡입한 후 응축 모듈(111)을 통과한 후 온도가 상승되어 배출되는 공기 유로(A1), 수공급원에 연결되어 상기 주수 모듈(112)에 의해서 응축 모듈(111)로 분사된 후 응축 모듈(111) 하부에서 배수되는 수공급 유로(W1) 및 냉매 싸이클(R1)이 통과하며, 공기 유로(A1)의 공기와 수공급 유로(W1)의 물에 의해서 상기 냉매가 응축하게 된다.
응축 모듈(111)은 헤더의 연장 방향, 연결튜브의 연장 방향 및 헤더열의 적층 방향 3 방향으로 형성된 입체적 구조를 냉매가 통과하면서 상기 물 및 공기와 열교환하기 때문에, 동일 부피를 차지하더라도 더 많은 열교환이 가능하여 냉각 효율이 향상될 수 있다.
한편, 냉매 싸이클(R1)이 통과하는 증발기(130)는 실내기(150)에 배치되며, 실내기(150)는 송풍기(151)를 포함하며, 송풍기(151)에 의해서 실내 공기는 증발기(130)를 통과한 후 다시 실내로 공급되는 순환 유로(A10)가 형성한다.
도 12b 에는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따른 공기 조화기의 개략도가 도시되어 있다. 도 12b 에서 보이듯이, 본 발명의 변형예의 공기 조화기는 압축된 냉매가 응축되는 증발식 응축기(110), 상기 증발식 응축기(110)를 통과한 냉매가 팽창되는 팽창 밸브(120); 상기 팽창 밸브(120)를 통과한 냉매가 증발되는 증발기(130) 및 상기 증발기(130)를 통과한 냉매를 압축하는 압축기(140)를 포함하는 냉매 싸이클(R1)을 포함한다.
증발식 응축기(110)는 도시되지는 않았지만, 도 12a 와 유사하게 유체 통로를 포함하는 응축 모듈; 상기 응축 모듈 상부에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈; 및 상기 응축 모듈의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈을 포함한다. 제 1 변형예의 공기 조화기에서 상기 응축 모듈은 상술한 응축 모듈일 수 있다.
냉매 싸이클(R1)이 통과하는 모든 구성은 실내기(150)에 배치된다. 즉, 냉매 싸이클(R1)은 실내에서 구동된다. 하지만, 해당 구성이 반드시 실내에 배치되어야만 하는 것은 아니며, 구성들이 하나의 공간, 즉, 하나의 케이스에 배치된다면 케이스 자체는 외부에 배치되는 것도 가능하다, 예를 들어, 케이스는 외부에 배치되고 실내 공기를 끌어와 증발기(130)를 통과시켜 냉각시킨 후 다시 실내로 공급하는 구조로 변경되어 실시될 수도 있다.
다만, 상기 응축 모듈에는 송풍 모듈에 의해서 외부에서 공기를 흡입한 후 응축 모듈을 통과한 후 온도가 상승되어 배출되는 공기 유로(A1), 수공급원에 연결되어 상기 주수 모듈에 의해서 응축 모듈로 분사된 후 응축 모듈 하부에서 배수되는 수공급 유로(W1) 및 냉매 싸이클(R1)이 통과하며, 공기 유로(A1)의 공기와 수공급 유로(W1)의 물에 의해서 상기 냉매가 응축하게 된다.
한편, 실내 공기가 순환하는 순환 유로(A10)가 증발기(130)를 통과하며, 증발기(130)에서 발생되는 응축수는 응축수 유로(W4)를 지나서 합류점(P6)에서 만나서 증발식 응축기(110)로 공급된다. 응축수 유로(W4)가 수공급 유로(W1)와 합류하지 않고 각각 주수 모듈을 통하여 응축 모듈을 통과하는 것도 가능하다. 응축수의 경우에 실내의 수분이 응축되는 것이므로, 수공급 없이도 응축 모듈에 주수가 가능하다는 점 및 응축수가 증발기(130)에서 나오기 때문에 온도가 낮다는 점에서 냉각 효율 향상이 가능하다. 다만, 응축수의 경우에 증발식 응축기(110)에 필요한 냉각 부하를 충족하기에는 양이 부족할 수 있으므로, 수공급 유로(W1)가 필요하다.
증발기(130)는 상기 증발식 응축기(110)의 상부에 위치하며, 응축수 유로(W4)에서 응축수가 응축수 자중에 의해서 증발식 응축기(110)로 공급되게 구성되면, 별도의 추가 동력 없이도 응축수가 상기 증발식 응축기(110)로 공급될 수 있다.
증발식 응축기(110)의 응축 모듈은 헤더의 연장 방향, 연결튜브의 연장 방향 및 헤더열의 적층 방향 3 방향으로 형성된 입체적 구조를 냉매가 통과하면서 상기 물 및 공기와 열교환하기 때문에, 동일 부피를 차지하더라도 더 많은 열교환이 가능하여 냉각 효율이 향상될 수 있다.
도 12c, d 에는 본 발명의 제 1 실시예의 다른 변형예에 따른 공기 조화기의 개략도가 도시되어 있다.
도 12c, d 의 경우에 실내기, 실외기의 구성은 도 12a 와 다르지 않다. 다만, 도 12c의 경우에 하나의 실외기에 복수의 실내기(150)가 연결되어, 냉매 싸이클(R1)에서 복수의 증발기(130)가 구비되어, 분기했다가 합류하는 구조를 가지는 것이며, 도 12d의 경우에 복수의 실외기에 복수의 실내기(150)가 연결되어, 실내기 및 실외기로 냉매 싸이클(R)이 분기했다가 합류하는 구조를 가진다. 복수의 실내기 및 실외기가 하나의 싸이클로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 실내기에 복수의 실외기가 연결될 수도 있다.
도 13 에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도가 도시되어 있다. 도 13 에서 보이듯이, 본 발명의 제 2 실시예의 공기 조화기는 압축된 냉매가 응축되는 증발식 응축기(110), 상기 증발식 응축기(110)를 통과한 냉매가 팽창되는 팽창 밸브(120); 상기 팽창 밸브(120)를 통과한 냉매가 증발되는 증발기(130) 및 상기 증발기(130)를 통과한 냉매를 압축하는 압축기(140)를 포함하는 냉매 싸이클(R1)을 포함한다.
증발식 응축기(110)는 유체 통로를 포함하는 응축 모듈(111); 상기 응축 모듈 상부(111)에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈(112); 및 상기 응축 모듈(111)의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈(111)을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈(미도시)을 포함한다. 제 2 실시예의 공기 조화기에서 상기 응축 모듈(111)은 도 1 내지 11 에서 설명된 응축 모듈(1)일 수 있으며, 상기 주수 모듈(112) 및 상기 송풍 모듈(113)은 도 3 의 주수 모듈(90) 및 송풍 모듈(95)이 적용될 수도 있다.
증발식 응축기(110)는 실내와는 공간적으로 분리된 위치에 배치되는 실외기에 설치될 수 있다. 상기 응축 모듈(111)에 공기가 공급되도록 외부와 연결된 공기 유로(A1)과 실내의 공기가 배출되는 배출 유로(A2)가 합류점(P1)에서 합류하여 응축기 공급 유로(A3)로 연결되며, 상기 응축기 공급 유로(A3)에 송풍 모듈이 설치되어 외부 공기와 실내 공기를 상기 응축 모듈(111)에 제공할 수 있다. 상기 응축기 공급 유로(A3)의 공기는 응축 모듈(111)을 통과한 후 온도가 상승된 후 외부로 배출된다. 수공급원에 연결된 수공급 유로(W1)는 상기 주수 모듈(112)에 의해서 응축 모듈(111)로 분사된 후 응축 모듈(111) 하부에서 배수되며, 냉매 싸이클(R1)은 응축 모듈(111)을 통과하면서, 상기 응축기 공급 유로(A3)의 공기와 수공급 유로(W1)의 물에 의해서 상기 냉매가 응축하게 된다.
냉매 싸이클(R1)이 통과하는 증발기(130)는 실내기(150)에 배치되며, 실내기(150)는 송풍기(151)를 포함하며, 송풍기(151)에 의해서 실내 공기는 증발기(130)를 통과한 후 다시 실내로 공급되는 순환 유로(A10)가 형성되는 것은 제 1 실시예와 동일하다.
도 14a~c 에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기 조화기의 개략도가 도시되어 있다. 도 14a 에는 제 3 실시예가, 도 14b, 14c 에는 제 3 실시예의 변형례가 도시되어 있다. 도 14a 에서 보이듯이, 본 발명의 제 3 실시예의 공기 조화기는 제 1 및 제 2 실시예와 동일하게 압축된 냉매가 응축되는 증발식 응축기(110), 상기 증발식 응축기(110)를 통과한 냉매가 팽창되는 팽창 밸브(120); 상기 팽창 밸브(120)를 통과한 냉매가 증발되는 증발기(130) 및 상기 증발기(130)를 통과한 냉매를 압축하는 압축기(140)를 포함하는 냉매 싸이클(R1)을 포함한다.
증발식 응축기(110)는 유체 통로를 포함하는 응축 모듈(111); 상기 응축 모듈 상부(111)에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈(112); 및 상기 응축 모듈(111)의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈(111)을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈(미도시)을 포함할 수 있으며, 응축 모듈(111)이 도 1 내지 11 에서 설명된 응축 모듈(1)일 수 있는 것은 제 1 및 제 2 실시예와 동일하다.
증발식 응축기(110)는 실내와는 공간적으로 분리된 위치에 배치되는 실외기에 설치될 수 있다. 상기 응축 모듈(111)에 공기가 공급되도록 외부와 연결된 공기 유로(A1)과 실내의 공기가 배출되는 배출 유로(A2)가 합류점(P1)에서 합류하여 응축기 공급 유로(A3)로 연결된다. 제 3 실시예에서 상기 공기 조화기는 외부로부터 실내로 공기가 도입되는 공급 유로(A4) 및, 상기 공급 유로(A4) 및 상기 배출 유로(A2) 상에 배치되며, 실내로 공급되는 공기와 실외로 배출되는 공기가 교차하며 열교환하게 구성되는 환기 열교환기(200)를 더 포함한다. 환기 열교환기(200)는 상기 공급 유로(A4)와 상기 배출 유로(A2)가 교차하면서 열교환하는 열교환부(21)를 포함한다. 여기서 환기 열교환기(200)는 실내에 위치하지만, 실내가 아닌 다른 위치, 예를 들면 실외에 배치되더라도 무방하다. 환기 열교환기(200)의 열교환부(210)를 통과하여 실내로 공급되는 공급 유로(A4)는 분기점에서 분기하여 증발기(130)로 공급되기 전의 순환 유로(A10)의 합류점(P6)에서 순환 유로(A10)와 합류하거나, 합류 없이 실내로 공급될 수 있다. 공기 공급 방향은 상황에 따라서 공급 유로(A4)의 공기 공급은 정해질 수 있으며, 어느 한쪽으로만 공급하게 구성될 수도 있음은 물론이다.
상기 응축기 공급 유로(A3)에 송풍 모듈이 설치되어 외부 공기와 실내 공기를 상기 응축 모듈(111)에 제공할 수 있다. 상기 응축기 공급 유로(A3)의 공기는 응축 모듈(111)을 통과한 후 온도가 상승된 후 외부로 배출된다. 수공급원에 연결된 수공급 유로(W1)는 상기 주수 모듈(112)에 의해서 응축 모듈(111)로 분사된 후 응축 모듈(111) 하부에서 배수되며, 냉매 싸이클(R1)은 응축 모듈(111)을 통과하면서, 상기 응축기 공급 유로(A3)의 공기와 수공급 유로(W1)의 물에 의해서 상기 냉매가 응축하게 된다.
냉매 싸이클(R1)이 통과하는 증발기(130)는 실내기(150)에 배치되며, 실내기(150)는 송풍기(151)를 포함하며, 송풍기(151)에 의해서 실내 공기는 증발기(130)를 통과한 후 다시 실내로 공급되는 순환 유로(A10)가 형성되는 것은 제 1 실시예와 동일하다.
도 14b의 제 3 실시예의 변형례의 경우에 도 14a와 공급 유로(A4)가 분기 없이 바로 실내로 공급되며, 공급된 공기가 실내에서 혼합된 후 실내기의 순환 유로(A10)로 순환된다.
도 14c의 제 3 실시예의 변형례는 도 14a 의 실내기(150)가 복수의 공간(Z1~Z3)에 각각 배치되는 것을 도시하고 있다. 환기 열교환기(200)는 천장이나 실외기실, 다용도실과 같이 실내기(150)가 배치되는 사용 공간(Z1~Z3)과는 다른 설치공간(Z0)에 배치될 수 있으며, 실외기와 같은 공간에 배치되는 것도 가능하다. 배출 유로(A2)는 상기 사용 공간(Z1~Z3)에 연결되는 제 1 내지 제 3 배출 유로(A2a~A2c)를 포함하며, 공급 유로(A4)는 상기 사용 공간(Z1~Z3)에 연결되는 제 1 내지 제 3 공급 유로(A4a~A4c)를 포함한다.
도 14c 에서 보이듯이, 공기 조화기(100)는 실내에 배치되는 컨트롤러(C)를 더 포함할 수 있으며, 컨트롤러(C)는 냉매 싸이클(R1), 환기 열교환기(200)를 조절하여 각 사용 공간(Z1~Z3)을 사용자가 원하는 상태로 실내 공기를 조절할 수 있다. 이때, 본 발명의 증발식 응축기(110)를 사용함으로써, 실외기에 배치된 압축기의 소음도 저감되며, 에너지 효율도 상승되며 소형화가 가능하여 공간 세이브도 가능하다. 나아가. 환기 냉방 모드(환기 열교환기와 냉매 싸이클을 동시에 가동), 냉방 모드(냉매 싸이클 가동), 환기 모드(환기 열교환기 가동)등 다양한 모드가 가능하며, 각 사용 공간(Z1~Z3)별로 다른 모드로 동작하는 것도 가능하여, 사용 공간(Z1~Z3)에 따른 사용자 별 다양한 요구사항도 모두 만족시킬 수 있다.
도 15 에는 본 발명의 제 4 실시예의 공기 조화기의 개략도가 도시되어 있다. 도 15 에서 보이듯이, 본 발명의 제 4 실시예의 공기 조화기는 제 1 내지 제 3 실시예와 동일하게 압축된 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함한다.
증발식 응축기(110)는 유체 통로를 포함하는 응축 모듈(111); 상기 응축 모듈 상부(111)에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈(112); 및 상기 응축 모듈(111)의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈(111)을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈(미도시)을 포함한다.
증발식 응축기(110)는 실내와는 공간적으로 분리된 위치에 배치되는 실외기에 설치될 수 있다. 상기 응축 모듈(111)에 공기가 공급되도록 외부와 연결된 공기 유로(A1)과 실내의 공기가 배출되는 배출 유로(A2)가 합류점(P1)에서 합류하여 응축기 공급 유로(A3)로 연결되며, 상기 응축기 공급 유로(A3)에 송풍 모듈이 설치되어 외부 공기와 실내 공기를 상기 응축 모듈(111)에 제공할 수 있다. 상기 응축기 공급 유로(A3)의 공기는 응축 모듈(111)을 통과한 후 온도가 상승된 후 외부로 배출된다. 수공급원에 연결된 수공급 유로(W2)는 상기 주수 모듈(112)에 의해서 응축 모듈(111)로 분사된 후 응축 모듈(111) 하부에서 배수되며, 냉매 싸이클(R1)은 응축 모듈(111)을 통과하면서, 상기 응축기 공급 유로(A3)의 공기와 수공급 유로(W1)의 물에 의해서 상기 냉매가 응축하게 된다.
제 4 실시예의 공기 조화기는 상기 배출 유로(A2)와는 반대로 상기 실외에서 상기 실내로 공기를 공급하는 공급 유로(A4) 및 상기 공급 유로(A4) 상에 설치되며, 실내로 유입되는 공기를 냉각하는 증발식 냉각기(170)를 더 포함한다.
수공급원에 연결되는 수공급 유로(W1)는 분기점(P2)에서 상기 증발식 응축기(110)로 향하는 수공급 유로(W2)와 상기 증발식 냉각기(170)로 향하는 수공급 유로(W3)로 분기되며, 수공급 유로(W2, W3)에 의해서 상기 증발식 응축기(110)를 통과하는 냉매를 응축시키기 위한 잠열을 제공하는 물 및 상기 증발식 냉각기(170)를 통과하는 공기를 냉각시키기 위한 잠열을 제공하는 물이 공급된다. 증발식 냉각기(170)를 통과한 물을 외부로 배수된다.
한편, 증발식 냉각기(170) 및 증발식 응축기(110)를 통과한 물은 배수되지 않고 수집된 후 수공급원에서 공급되는 물과 함께 다시 증발식 냉각기(170) 및/또는 증발식 응축기(110)로 공급되는 방식으로 재활용될 수도 있다.
냉매 싸이클(R1)이 통과하는 증발기(130)는 실내기(150)에 배치되며, 실내기(150)는 송풍기(151)를 포함하며, 송풍기(151)에 의해서 실내 공기는 증발기(130)를 통과한 후 다시 실내로 공급되는 순환 유로(A10)가 형성되는 것은 제 1 실시예와 동일하다.
도 16 에는 본 발명의 제 5 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 본 발명의 제 5 실시예의 공기 조화기는 제 1 내지 제 4 실시예와 동일하게 압축된 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 상기 냉매 싸이클(R1)은 냉매를 응축기를 응축시키는 응축기(110) 및 냉매가 증발하며 공기를 냉각하는 증발기(130)를 통과한다.
제 5 실시예의 공기 조화기는 상기 증발식 응축기(110)가 배치되는 실외기; 및 상기 증발기(130)가 배치되는 실내기(150);를 포함한다. 상기 실외기는 실외 공기가 유입되는 유입 유로(A4) 상에 배치되며, 건채널과 습채널을 포함하며 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키는 증발식 냉각기(170); 상기 유입 유로(A4) 상에 상기 증발식 냉각기(170) 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터(180); 상기 제습로터(180)를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로(A9, A11) 상에서 상기 제습로터(180) 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부(185);를 포함한다.
상기 제습로터(180)는 상기 재생 유로(A9, A11)와 상기 유입 유로(A4)에 걸쳐서 배치되며, 상기 제습로터(180)는 회전하는 로터를 통하여 유입 유로(A4)에서는 수분을 흡수하며, 재생 유로(A9, A11)에서는 흡수된 수분을 배출하는 방식으로 동작한다. 상기 유입 유로(A4)는 상기 증발식 냉각기(170)를 통과한 후 분기점(P3, P4)에서 실내와 연결되는 실내 공급 유로(A8), 상기 증발식 응축기(110)와 연결되는 응축기 공급 유로(A7), 상기 증발식 냉각기(170)의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로(A5)로 분기된다. 이 실시예에서 분기점(P3, P4)은 2개로 도시하였으나, 한 분기점에서 3 곳으로 분기될 수도 있다. 상기 실내 공급 유로(A8)는 상기 실내기(150)에 연결되며, 증발기(130)를 통과한 후 냉각된 상태로 실내로 공급될 수 있다.
한편, 공기 조화기는 실내로 공급되는 공기량에 대응되는 만큼 실내 공기를 외부로 배출하는 배출 유로(A2)를 포함할 수 있으며, 이 배출 유로(A2)는 재생 유로(A9, A11)의 합류점(P5)에서 상기 재생 유로(A9, A11)에 합류할 수 있으며, 상기 재생 유로(A9, A11)에 합류하여 제습 로터(180)를 재생시킨 후 외부로 배출된다.
수공급원에 연결되는 수공급 유로(W1)는 분기점(P2)에서 상기 증발식 응축기(110)로 향하는 수공급 유로(W2)와 상기 증발식 냉각기(170)로 향하는 수공급 유로(W3)로 분기되며, 수공급 유로(W2, W3)에 의해서 상기 증발식 응축기(110)를 통과하는 냉매를 응축시키기 위한 잠열을 제공하는 물 및 상기 증발식 냉각기(170)를 통과하는 공기를 냉각시키기 위한 잠열을 제공하는 물이 공급된다. 증발식 냉각기(170)를 통과한 물을 외부로 배수된다.
도 17 에는 본 발명의 제 6 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 본 발명의 제 6 실시예의 공기 조화기는 제 1 내지 제 5 실시예와 동일하게 압축된 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 상기 냉매 싸이클(R1)은 냉매를 응축기를 응축시키는 응축기(110) 및 냉매가 증발하며 공기를 냉각하는 증발기(130)를 통과한다.
제 6 실시예에서는 사람이 거주하는 거주 공간 외에 지하실과 같은 공기 조화 공간이 구비되는 경우로 실내인 거주 공간에 실내기가 배치되는 것이 아니다. 도 17 에서는 공기 조화 공간에 증발기(130)가 배치된다. 실내에는 실내 공기를 흡입한 후 온도가 조절한 상태로 다시 실내로 공급하는 순환 유로(A10)가 연결되어 있으며, 순환 유로(A10) 상에 증발기(130)가 배치된다. 상기 증발기(130)는 상기 공기 조화 공간을 통과하는 순환 유로(A10) 상에 배치된다. 상기 공기 조화 공간은 통과하는 공기를 냉각시키는 증발기(130)외에 통과하는 공기를 가열시키는 가열부를 포함하여 실내에 가열 혹은 냉각된 공기를 제공하는 구조로 사용될 수도 있다.
제 6 실시예에서 실외기의 경우에 상기 제 1 실시예의 실외기와 동일하므로, 여기서는 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 18a 및 도 18b 에는 본 발명의 제 6 실시예가 설치된 집(H) 및 퍼니스(FN)의 개략도가 도시되어 있다. 제 6 실시예에서, 상기 공기 조화 공간은 집안을 난방하기 위한 퍼니스(Furnace, FN)일 수 있다.
도 18a에서 보이듯이 집(H)의 외부에는 실외기가 배치될 수 있으며, 집(H)의 지하실에는 집(H) 내부 공기를 흡입한 후 가열하여 제공하는 퍼니스(FN)와 상기 퍼니스(FN)와 집(H) 내부 공간을 연결하는 덕트(D)가 구비될 수 있다. 이 실시예에서 실외기는 도 17의 실외기와 동일한 구조를 가진다.
도 18b 에서 보이듯인, 상기 공기 조화 공간인 퍼니스(FN)는 덕트(D)를 통과하는 순환 유로(A10)를 가열할 수 있는데, 이러한 퍼니스(FN)의 상부측에 연결된 덕트(D)에 증발기(130, 도 17 참고)가 구비되는 A코일(A)이 배치된다. 상기 A 코일(A)은 도 18a 에 도시된 실외기와 연결되어 실외기에서 응축된 냉매가 상기 A 코일(A)을 지나면서 증발하며, 순환 유로(A10)를 통과하는 공기의 열기를 뺏을 수 있다. 즉, 퍼니스(FN)가 가열을 하지 않을 때 공기 조화기는 내부 순환 공기 흐름, 즉 순환 유로(A10)를 형성한 후 실외기와 A 코일(A)을 구동하여 퍼니스(FN)의 덕트(D)를 통하여 집(H)에 냉방을 제공할 수 있다.
따라서, 공기조화기는 퍼니스(FN), A코일 및 실외기를 포함하여, 집(H)에 냉방과 난방을 필요에 따라서 제공할 수 있다.
도 19 에는 본 발명의 제 7 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 본 발명의 제 7 실시예의 공기 조화기는 제 1 내지 제 6 실시예와 동일하게 압축된 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 상기 냉매 싸이클(R1)은 냉매를 응축기를 응축시키는 응축기(110) 및 냉매가 증발하며 공기를 냉각하는 증발기(130)를 통과한다.
제 7 실시예에서는 실내 공기를 제습하는 제습 장치(300)를 포함하며, 상기 제습 장치(300)를 통과한 제습 공기가 합류점(P6)에서 다른 실내 공기와 합류하여 상기 증발기(130)를 통과한다. 합류점(P6)은 증발기(130) 전에 위치하는 것으로 도시하였으나, 증발기(130) 중간 혹은 실내기(150)에서 순환 유로(A10)로 같이 나오기만 한다면 각 공기가 증발기(130)를 통과한 후 합류하여도 무방하다.
제습 장치(300)는 제습 로터(310)와 외부 공기가 통과하는 외부 공기 유로(A13), 외부 공기를 가열하는 열교환부(330)를 포함한다. 외부 공기 유로(A13)에서 외부 공기는 열교환부(330)에서 가열된 후 상기 제습 로터(310)를 재생하며, 재생된 제습 로터(310)는 제습 유로(A12)상에 배치되어 실내 공기를 제습한다. 제습 유로(A12)와 외부 공기 유로(A13)는 내부 벽(320)에 의해서 구획되며 서로 혼합되지 않는다.
제 7 실시예에서 실외기는 제 1 실시예의 실외기와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다. 제 7 실시예에서는 냉방과 제습을 별도의 장치로 구현하므로, 즉, 증발기(130)와 별도의 제습 로터(310)를 통하여 제습을 구현하고 이렇게 제습된 공기를 증발기(130)를 거쳐서 제공하기 때문에, 종래의 에어컨을 통한 제습과는 다른 온도/습도를 가지는 공기를 실내에 제공할 수 있다. 특히, 에어컨(증발기)를 통한 제습의 경우에 온도와 포화습도와의 관계를 통하여 제습을 하는 것이나, 이 실시예에서는 온도와 무관하게 제습로터(310)를 통하여 제습하므로 사용자가 원하는 온도/습도를 모두 만족시키는 것이 가능하다.
또한, 제습된 공기가 증발기(130)로 공급되기 때문에, 증발기(130)에 응축수가 발생하지 않으며, 따라서, 증발기(130)의 물기로 인하여 발생되는 곰팡이나 세균 증식이 발생하지 않게 한다.
도 20 에는 본 발명의 제 8 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 본 발명의 제 8 실시예의 공기 조화기는 제 1 내지 제 7 실시예와 동일하게 압축된 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 상기 냉매 싸이클(R1)은 냉매를 응축기를 응축시키는 응축기(110) 및 냉매가 증발하며 공기를 냉각하는 증발기(130)를 통과한다.다만, 냉매 싸이클(R1)에서 응축기(110)와 압축기(140) 사이에 열교환부(330')가 배치되며, 이 열교환부(330')는 실외기에 배치되며, 외부 공기 유로(A13) 상에 배치된다.
또한, 실외기에는 제습로터(310)가 배치되며, 상기 제습로터(310)의 일부는 제습 유로(A12)에 나머지 일부는 외부 공기 유로(A13)에 배치된다. 제습 유로(A12)와 외부 공기 유로(A13)는 서로 분리되게 구성되며, 외부 공기 유로(A13)에서 유입된 공기는 상기 열교환부(330')와 제습로터(310)를 순차적으로 통과하도록 구성된다. 외부 공기 유로(A13)에서 유입된 공기는 열교환부(330')를 통과하면서 압축에 의해서 온도가 올라간 냉매와 열교환하면서 온도가 상승되고, 열교환부(330')에 의해서 온도가 상승된 공기로 제습로터(310)를 재생한다.
한편, 제습 유로(A12)는 실내 또는 실외로부터 공기가 유입되며, 제습로터(310)를 통과한 후 실내로 공기를 공급하게 구성된다. 이때, 실내로 공급되는 공기는 분기점(P8)에서 순환 유로(A10)와 합류하는 합류점(P6)과 합류하게 공급되거나, 순환 유로(A10)와 합류하지 않고 바로, 예를 들면 천정의 덕트를 통하여 바로 실내 공간으로 공급될 수 있다.
이 실시예에서, 제습로터(310)를 재생시키는 공기가 압축기(140)에 의해서 온도가 상승된 냉매에 의해서 가열되므로, 재생을 위하여 별도의 가열원이 필요하지 않다는 점에서 전체적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 더하여, 제 7 실시예와 동일하게 제습로터(310)를 통하여 제습이 이루어지기 때문에, 사용자가 원하는 온도/습도를 모두 만족시키는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상의 변화 없이 통상의 기술자에 의해서 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
1: 응축 모듈
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70: 헤더열
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71: 제 1 헤더
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72: 제 2 헤더
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73: 연결튜브
11a, 11b, 11e: 배플
22e. 31e. 41e, 42e, 51e, 52e: 배플
90: 주수모듈 95: 송풍기
F: 핀부재
110: 증발식 응축기 120: 팽창 밸브
130: 증발기 140: 압축기
150: 실내기 151: 송풍기
160; 환기 열교환기 170: 증발식 냉각기
180: 제습 로터 185: 가열기
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71: 제 1 헤더
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72: 제 2 헤더
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73: 연결튜브
11a, 11b, 11e: 배플
22e. 31e. 41e, 42e, 51e, 52e: 배플
90: 주수모듈 95: 송풍기
F: 핀부재
110: 증발식 응축기 120: 팽창 밸브
130: 증발기 140: 압축기
150: 실내기 151: 송풍기
160; 환기 열교환기 170: 증발식 냉각기
180: 제습 로터 185: 가열기
Claims (20)
- 유체 통로를 포함하는 응축 모듈;
상기 응축 모듈 상부에서 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈; 및
상기 응축 모듈의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈;을 포함하는 증발식 응축기로,
상기 응축 모듈은 제 1 방향으로 연장하며 내부에 유로가 형성된 제 1 헤더, 상기 제 1 방향으로 연장하며 내부에 유로가 형성된 제 2 헤더 및 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더 사이에서 제 2 방향으로 연장하며 상기 제 1 헤더와 제 2 헤더의 유로를 연결하는 복수의 연결튜브를 포함하는 N 개의 헤더열이 제 3 방향으로 적층되며, 여기서 N은 2 이상의 자연수이고,
상기 제 1 내지 제 3 방향은 서로 다른 방향이며,
상기 응축 모듈, 주수 모률 및 송풍 모듈은 상기 주수 모듈이 분사하는 물 및 상기 송풍 모듈이 제공하는 공기는 상기 응축 모듈의 연결튜브 사이를 통과하도록 배치된 증발식 응축기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 응축 모듈에서 유체 입구는 제 1 헤더열에 연결되며, 유체 출구는 제 N 헤더열에 연결되며,
상기 제 1 헤더열에서 상기 제 N 헤더열까지 적층되는 제 3 방향과 상기 송풍 모듈의 공기 공급 방향은 서로 반대되는 증발식 응축기.
- 제 2 항에 있어서,
상기 응축 모듈에서 상기 유체 입구는 상기 제 1 헤더열의 제 1 헤더에 연결되며, 상기 제 1 헤더열의 제 1 헤더 및 상기 제 1 헤더열의 위에 배치되는 제2 헤더열의 제 1 헤더 사이에는 유로홀이 형성되는 증발식 응축기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 헤더열은 상기 연결튜브에서 제1헤더로부터 제2헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 헤더열과 상기 연결튜브에서 제2헤더로부터 제1헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 헤더열을 포함하며,
상기 제1 헤더열로부터 순차적으로 적층된 A 개의 헤더열은 제 2-1 방향 헤더열이고,
상기 제 N 헤더열을 포함하여 상기 제 N 헤더열에서부터 아래로 연속적으로 배치되는 제 2-1 또는 제 2-2 방향 헤더열의 수가 M 개일 때, A, M 은 자연수이며, A > M 이고, A+M ≤ N, A≥2 을 만족하는 증발식 응축기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 헤더열은 상기 연결튜브에서 제1헤더로부터 제2헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 헤더열과, 상기 연결튜브에서 제 2 헤더로부터 제1헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 헤더열을 포함하며,
상기 제 1 헤더열로부터 순차적으로 적층된 A 개의 헤더열은 제 2-1 방향 헤더열이고, 제 A 헤더열 상에 순차적으로 적층된 B 개의 헤더열은 제 2-2 방향 헤더열이며, 제 A+B 헤더열 상에 순차적으로 적층된 C 개의 헤더열은 제 2-1 방향 헤더열이며,
A, B, C 는 자연수이며, A≥B 이며, A > C 이며, A+B+C ≤ N 를 만족하는 증발식 응축기.
- 제 3 항에 있어서,
상기 헤더열은 상기 연결튜브에서 제1헤더로부터 제2헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 헤더열과 상기 연결튜브에서 제2헤더로부터 제1헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 헤더열을 포함하며,
상기 유체 입구로 유입된 유체는 상기 제 2-1 방향 헤더열과 제 2-2 방향 헤더열을 번갈아 통과한 후 유체 출구로 토출되며,
상기 유체 입구로부터 상기 유체 출구로 갈수록 상기 유체가 통과하는 제 2-1 방향 또는 제 2-2 방향 헤더열의 수가 감소하는 증발식 응축기.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 헤더열의 제 1 헤더에 유체 입구가 연결되며, 제 N 헤더열에 유체 출구가 연결되며,
상기 연결튜브는 상기 제 1 헤더로부터 상기 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향으로 유체가 흐르는 제 2-1 방향 연결튜브와, 상기 제 2 헤더로부터 상기 제 1 헤더를 향하는 제 2-2 방향으로 유체가 흐르는 제 2-2 방향 연결튜브를 포함하며,
상기 유체 입구로 유입된 유체는 상기 제 2-1 방향 연결튜브와 제 2-2 방향 연결튜브를 번갈아 통과한 후 유체 출구로 토출되며,
상기 유체 입구로부터 상기 유체 출구로 갈수록 상기 유체가 통과하는 연결튜브의 수가 감소하는 증발식 응축기.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 2-1 방향 연결튜브와 상기 제 2-2 방향 연결튜브를 포함하는 헤더열은 제 1 또는 제 2 헤더에서 상기 상기 제 2-1 방향 연결튜브와 상기 제 2-2 방향 연결튜브 사이의 대응되는 위치에 배플이 배치되는 것을 특징으로 하는 응축기.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 헤더열에 유체 입구가 연결되며, 제 N 헤더열에 유체 출구가 연결되며,
상기 유체는 상기 연결튜브에서 제 1 헤더에서 제 2 헤더를 향하는 제 2-1 방향과, 제 2 헤더에서 제 1 헤더를 향하는 제 2-2 방향을 번갈아 가면서 상기 유체 입구로부터 상기 유체 출구로 유동되며,
상기 응축 모듈은 상기 연결튜브에서 유체의 흐름이 상기 제 2-1 방향 및 제 2-2 방향 중 어느 한 방향에서 다른 방향으로 전환될 때, 상기 한 방향에서 유체가 통과하는 단면적의 합이 상기 다른 방향에서 유체가 통과하는 단면적의 합보다 큰 부분을 포함하는 증발식 응축기.
- 냉매 사이클로 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 응축기를 포함하는 공기 조화기로,
상기 응축기는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 증발식 응축기인 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
상기 증발기가 배치되는 실내기;
상기 증발식 응축기가 배치되는 실외기; 및
상기 송풍 모듈과 실내를 연결하며 실내 공기를 송풍 모듈에 공급하는 배출 유로를 포함하는 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
상기 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 증발식 응축기가 배치되는 케이스;
실외에 연결되어 상기 증발식 응축기에 공기를 제공하는 공기 유로; 및
수공급원에 연결되어 상기 증발식 응축기에 물을 제공하는 수공급 유로를 포함하는 공기 조화기.
- 제 12 항에 있어서,
상기 증발기는 상기 증발식 응축기 상부에 배치되며,
상기 증발기에서 형성된 응축수가 상기 증발식 응축기에 공급되도록 형성된 응축수 공급 유로를 더 포함하는 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
실외에서 실내로 공기가 공급되는 공급 유로;
실내에서 실외로 공기가 배출되는 배출 유로; 및
상기 공급 유로 및 상기 배출 유로 상에 배치되며, 실내로 공급되는 공기와 실외로 배출되는 공기가 교차하며 열교환하게 구성되는 환기 열교환기;를 포함하며,
상기 배출 유로는 상기 송풍 모듈과 연결되는 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
실외에서 실내로 공기가 공급되는 공급 유로;
실내에서 실외로 공기가 배출되는 배출 유로; 및
상기 공급 유로 상에 배치되며, 주수 모듈을 포함하는 냉각기; 를 포함하며,
상기 배출 유로는 상기 송풍 모듈과 연결되는 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
실내 공기를 순환시키는 순환 유로;
상기 순환 유로 상에 배치되는 퍼니스; 및
상기 퍼니스 상측에서 상기 순환 유로 상에 배치되는 A 코일;을 더 포함하며,
상기 증발기는 상기 A 코일인 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
상기 응축기가 배치되는 실외기;
상기 증발기가 배치되는 실내기;를 포함하며,
상기 실외기는
실외 공기가 유입되는 유입 유로 상에 배치되며, 건채널과 습채널을 포함하며, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키는 증발식 냉각기;
상기 유입 유로 상에 상기 증발식 냉각기 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터;
상기 제습로터를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로 상에서 상기 제습로터 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부;를 포함하며,
상기 제습로터는 상기 재생 유로와 상기 유입 유로에 걸쳐서 배치되며,
상기 유입 유로는 상기 증발식 냉각기를 통과한 후 실내와 연결되는 실내 공급 유로, 상기 응축기와 연결되는 응축기 공급 유로, 상기 증발식 냉각기의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로로 분기되는 공기 조화기.
- 제 16 항에 있어서,
실내 공기가 유입되며 상기 실내기에 연결되는 제습 유로, 실외 공기가 유입되었다가 배출되는 외부 공기 유로, 상기 제습 유로와 외부 공기 유로를 구획하는 내부 벽, 상기 제습 유로와 상기 외부 공기 유로에 걸쳐서 배치되는 제습 로터 및 상기 외부 공기 유로 상에서 상기 제습 로터로 유입되기 전의 외부 공기를 가열하게 배치되는 가열부를 포함하는 제습기를 더 포함하며,
상기 제습 유로의 공기는 상기 실내기의 상기 증발기와 연결되는 공기 조화기.
- 제 17 항에 있어서,
실내로부터 공기가 빠져나오는 배출 유로는 상기 재생 유로에 연결되는 공기 조화기.
- 제 10 항에 있어서,
상기 응축기가 배치되는 실외기;
상기 증발기가 각각 배치되는 복수의 실내기;를 포함하는 공기 조화기.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MX2023006131A MX2023006131A (es) | 2020-11-27 | 2021-11-26 | Condensador evaporativo y acondicionador de aire que incluye el mismo. |
| AU2021388344A AU2021388344A1 (en) | 2020-11-27 | 2021-11-26 | Evaporative condenser and air conditioner including same |
| EP21898674.3A EP4253872A1 (en) | 2020-11-27 | 2021-11-26 | Evaporative condenser and air conditioner including same |
| US18/253,855 US20240027110A1 (en) | 2020-11-27 | 2021-11-26 | Evaporative condenser and air conditioner including same |
| CN202180079474.8A CN116635679A (zh) | 2020-11-27 | 2021-11-26 | 蒸发式冷凝器及包含其的空调机 |
| PCT/KR2021/017621 WO2022114849A1 (ko) | 2020-11-27 | 2021-11-26 | 증발식 응축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200163011 | 2020-11-27 | ||
| KR20200163011 | 2020-11-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220074734A true KR20220074734A (ko) | 2022-06-03 |
Family
ID=81982532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210150027A KR20220074734A (ko) | 2020-11-27 | 2021-11-03 | 증발식 응축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220074734A (ko) |
-
2021
- 2021-11-03 KR KR1020210150027A patent/KR20220074734A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6442951B1 (en) | Heat exchanger, heat pump, dehumidifier, and dehumidifying method | |
| US6945065B2 (en) | Cooling/heating system of air conditioner | |
| CN100580332C (zh) | 一种空调蒸发器及其制冷剂分流方式 | |
| JPWO2018061188A1 (ja) | 室内機及び空気調和機 | |
| CN101086352A (zh) | 空气调节器 | |
| CN110462332A (zh) | 热交换器和空调装置 | |
| JP2019109044A (ja) | 室内機 | |
| JPWO2018131121A1 (ja) | 除湿装置 | |
| EP4253872A1 (en) | Evaporative condenser and air conditioner including same | |
| EP2568247B1 (en) | Air conditioner | |
| AU2021388344A9 (en) | Evaporative condenser and air conditioner including same | |
| JP2001066017A (ja) | 空気調和機 | |
| KR20220074734A (ko) | 증발식 응축기 및 이를 포함하는 공기 조화기 | |
| US9032756B2 (en) | Air conditioner | |
| JP4209881B2 (ja) | 空気調和装置 | |
| JP3833351B2 (ja) | 空気調和機用室内ユニットとその室内熱交換器 | |
| WO2004046617A2 (en) | Air flow switching type air conditioner | |
| JP2022052743A (ja) | 冷暖房換気マルチ空気調和機 | |
| CN116635679A (zh) | 蒸发式冷凝器及包含其的空调机 | |
| US20230135260A1 (en) | Air conditioning system | |
| KR100644278B1 (ko) | 씨오피를 개선시키기 위한 구조를 갖는 냉난방 겸용환기장치 | |
| US20240167742A1 (en) | Air conditioner and method for controlling same | |
| KR102148722B1 (ko) | 열교환기 및 이를 갖는 공기조화기 | |
| JP4002020B2 (ja) | 熱交換器 | |
| CN219037157U (zh) | 冷媒循环系统、制冷设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |