KR20240026079A - 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수의 유입관과 배출관을 거쳐 냉각수가 순환되는 원통 형상의 열교환케이싱 내부에 냉매의 공급라인과 회수라인을 거쳐 냉매가 유동하는 나선형의 냉각코일을 삽입시킨 냉각기용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 냉각코일이 제공하는 나선형 구조물의 내부에 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 밀폐형 공기통으로서의 내압완충통을 배치하거나, 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 내압완충부재를 상기 내압완충통의 내부로 삽입시키는 한편, 상기 내압완충통의 몸체에 걸쳐 내압인가용 통공을 형성시킴으로서, 흡입구를 통한 공기유입 등에 따른 냉각수 순환펌프의 고장이나 오작동 또는 배관연결부의 파손 등으로 인하여 냉각수의 순환이 원활하게 이루어지지 못하거나, 냉각수가 불필요하게 낮은 온도로 세팅되는 것과 같은 각종 요인으로 말미암아 열교환케이싱의 내부에서 냉각수가 동결될 경우, 냉각수의 동결 및 부피팽창에 따른 열교환케이싱의 내압 상승을 상기 내압완충통 또는 내압완충부재가 적절하게 흡수하여 열교환케이싱의 동파 크랙이 발생하지 않도록 하고, 냉각수의 동결현상이 해소된 경우에는 상기 내압완충통 또는 내압완충부재가 자체의 탄성력에 의하여 원래의 형상대로 자연스럽게 복원될 수 있도록 한 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기에 관한 것이다.

Description

동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기{Heat exchanger for a cooler with improved function of preventing frozen burst}

본 발명은 냉각수의 유입관과 배출관을 거쳐 냉각수가 순환되는 플라스틱 재질의 원통형 열교환케이싱 내부에 냉매의 공급라인과 회수라인을 거쳐 냉매가 유동하는 나선형의 냉각코일을 삽입시키고, 상기 냉각코일이 제공하는 나선형 구조물의 내부에 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 밀폐형 공기통으로서의 내압완충통을 배치하거나, 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 내압완충부재를 상기 내압완충통의 내부로 삽입시키는 한편, 상기 내압완충통의 몸체에 걸쳐 내압인가용 통공을 형성시킴으로서, 상기 내압완충통 또는 내압완충부재를 이용하여 동파방지 기능을 향상시킬 수 있도록 한 냉각기용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 횟집의 활어수조나 실내양식장의 양식수조 등에 사용되는 활어수나 사육수는 활어나 양식어류의 종류에 맞추어 적절한 수온을 유지시켜야 하는 바, 어종별 적정 수온의 일례를 들자면, 우럭, 광어, 숭어, 도다리, 쥐치 등의 경우는 10~13℃ 수준이 되고, 참돔, 농어, 도미 등의 경우는 14~17℃ 수준이 되며, 방어는 계절에 따라 다르지만 통상 15~17℃ 수준이 되고, 대게나 킹크랩 또는 랍스타와 같은 갑각류의 경우는 2~3℃의 매우 낮은 온도까지 수온을 내려서 보관한다.

상기와 같이 활어수조나 양식수조 등에 사용되는 활어수나 사육수를 해당 어종에 적합한 수온의 냉각수로 조성시킬 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같은 공지의 냉각시스템이 사용되고 있으며, 상기 냉각시스템은 컴프레셔(5)와 방열기(6)와 냉각기용 열교환기(10)가 냉매배관으로 연결 설치되는 한편, 상기 냉각기용 열교환기(10)가 순환펌프(2)를 구비하는 냉각수 순환배관에 의하여 수조(1)와 연결 설치된 구성을 베이스로 하여 이루어지는 것이다.

보다 더 구체적으로 설명하면, 상기 컴프레셔(5)로부터 연장되는 냉매의 토출라인(5a)이 방열팬(6a)을 구비하는 방열기(6)와 연결 설치되고, 상기 방열기(6)로부터 스트레이너(Strainer)(7)와 모세관(8)을 거쳐 연장되는 냉매의 공급라인(5b)이 냉각기용 열교환기(10)와 연결 설치되는 한편, 상기 냉각기용 열교환기(10)로부터 연장되는 회수라인(5c)이 컴프레셔(5)와 연결 설치되는 방식으로 냉매순환식 냉각시스템이 구축되며, 상기 냉각시스템의 장치케이싱(9)에는 방열팬(6a)의 작동에 따른 외기의 유입과 배출을 위하여 통풍구(9a)가 제공되어 있다.

이와 더불어, 상기 수조(1)의 바닥면으로부터 순환펌프(2)를 구비하는 상태로 연장되는 냉각수의 유입관(3)이 냉각기용 열교환기(10)와 연결 설치되고, 상기 냉각기용 열교환기(10)로부터 연장되는 냉각수의 배출관(4) 출구가 수조(1)의 상부측에 위치되어 있으며, 상기 냉각기용 열교환기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 냉각수의 유입관(3)과 배출관(4)을 거쳐 냉각수가 순환되는 원통 형상의 열교환케이싱(11) 내부에 냉매의 공급라인(5b)과 회수라인(5c)을 거쳐 냉매가 유동하는 나선형의 냉각코일(12)이 삽입 설치된 구성으로 이루어져 있다.

따라서, 상기 순환펌프(2)의 작동에 따라 수조(1)로부터 열교환케이싱(11)의 내부로 유입된 냉각수가 냉각코일(12)을 따라 유동하는 냉매와의 열교환을 거쳐 요구하는 수준으로 냉각된 다음 수조(1)로 다시 배출되는 것이며, 상기 냉각코일(12)이 제공하는 나선형 구조물의 내부에는 냉각수의 실질적인 유동통로를 축소시켜 냉각수와 냉각코일(12)간의 접촉률 및 열교환 성능을 증대시킬 수 있도록 바닥면이 개구된 내부삽입통(11a)이 배치되어 있고, 경우에 따라서는 상기 내부삽입통(11a)이 설치되지 아니하는 경우도 있다.

상기와 같이 내부삽입통(11a)의 상단면을 폐쇄시키고 그 바닥면을 개구시킨 이유는 내부삽입통(11a)을 거쳐 냉각수가 유동되지 않도록 함과 동시에, 열교환케이싱(11)의 내부에 저장된 냉각수를 필요에 의하여 외부로 전량 배출(드레인)시킬 경우 내부삽입통(11a)에 냉각수가 남아 있지 않도록 하기 위함이며, 상기 내부삽입통(11a)의 하부에 해당하는 열교환케이싱(11)의 내부공간에는 냉각수의 온도를 감지하여 순환펌프(2) 및 냉각시스템의 작동을 제어하기 위한 수온센서(14)가 삽입 설치되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 냉각기용 열교환기(10)를 이용하여 활어수조나 양식수조 등에 요구되는 냉각수를 조성시키는 과정에서, 순환펌프(2)의 고장이나 오작동이 발생하거나, 순환펌프(2)의 흡입구가 막히거나, 해당 흡입구로 공기 등이 유입되어 펌핑 작동이 불가능해지거나, 배관연결부의 파손 등으로 인하여 냉각기용 열교환기(10)로의 냉각수 공급이 수행되지 못할 경우 또는 냉각시스템 자동제어용 컨트롤러의 고장으로 냉동기가 계속 작동하거나, 냉각수의 온도를 불필요하게 낮은 온도로 세팅하는 것과 같은 각종 요인으로 말미암아 냉각코일(12)의 표면에서 발생한 결빙현상이 확산되어 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수가 동결될 경우, 스테인레스 스틸 등의 금속재질로 제작된 열교환케이싱(11)은 그 내부에서 냉각수가 동결되더라도 쉽게 동파되지 않지만, 해수 등에 의한 부식방지와 위생을 목적으로 플라스틱 계통의 재질로 제작된 열교환케이싱(11)은 쉽게 동파되는 문제점이 발생하게 된다.

다시 말해서, 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수가 동결될 경우, 냉각수의 비압축성 부피팽창으로 인하여 열교환케이싱(11)의 내부압력이 급격히 증대되는 바, 열교환케이싱(11)의 몸통부는 원통 형상으로 제작되어 있기 때문에 일정 수준의 내압 상승을 견딜 수 있으나, 열교환케이싱(11)의 상단면과 하단면은 평판 형태로 이루어져 있기 때문에 도 2의 화살표 방향으로 집중되는 내압에 의하여 평판 부분이 불룩하게 튀어 나오면서 그 가장자리측을 따라 동파 크랙(Crack)(11b)이 쉽게 발생한다는 것이며, 플라스틱 계통의 열교환케이싱(11)은 온도가 영하로 내려갈수록 파열이 잘되는 특성을 가지고 있기 때문에, 심한 경우에는 열교환케이싱(11)의 몸통부 벽면에서도 동파 크랙(11b)이 발생하게 된다.

상기와 같은 단점을 보완하기 위하여, 열교환케이싱(11)의 상단면과 하단면을 구형(球形)의 커버체로 형성시킬 수도 있으나, 이러한 경우에도 냉각수의 동결에 따른 열교환케이싱(11)의 동파현상을 보다 더 확실하게 방지할 수 없는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 냉각시스템의 장치케이싱(9) 내부에 열교환케이싱(11)을 안정적으로 직립 설치하기 위해서는 별도의 지지대가 제공되어야 하는 등, 냉각기용 열교환기(10)의 설치에 따른 편의성 측면에도 바람직하지 못한 문제점이 야기되었다.

상기와 같이 열교환케이싱(11)에 동파 크랙(11b)이 발생하게 되면, 해당 크랙(11b) 부위를 통하여 냉각수가 누설되기 때문에 냉각기용 열교환기(10)의 기능을 제대로 수행할 수 없게 되며, 이를 해결하기 위해서는 크랙(11b) 부위의 밀봉이나 봉합(封合)과 같은 번거롭고 까다로운 수리작업이 요구됨은 물론이고, 동파 크랙(11b)이 심하게 발생한 경우에는 열교환케이싱(11) 또는 냉각기용 열교환기(10) 전체의 교체작업이 수행되어야 함으로서, 사용자(소비자)들에게 상당한 경제적 부담을 안겨주는 문제점이 있었다.

특히, 열교환케이싱(11)에 동파 크랙(11b)이 발생한 시점으로부터 열교환케이싱(11)의 수리작업 또는 냉각기용 열교환기(10)의 교체작업이 이루어지기까지의 시간 동안 수족관의 냉각수가 방출되어 활어수조나 양식수조 등에 필요한 냉각수를 공급할 수 없기 때문에, 횟집이나 실내양식장의 안정적인 운영과 관리 측면에도 큰 지장을 초래하는 문제점이 있었으며, 적절한 수리작업이나 교체작업이 제때에 수행되지 못한 상황에서 냉각시스템을 작동시키게 되면, 수족관의 냉각수 전량이 외부로 방출되어 컴프레셔(5)가 정지됨에 따라 냉각수의 온도가 급격히 상승하는 등, 의도치 않은 요인으로 해당 작업이 지연될 경우에는 활어나 양식어류의 대량 폐사가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 냉각코일이 제공하는 나선형 구조물의 내부에 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 밀폐형 공기통으로서의 내압완충통을 배치하거나, 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 내압완충부재를 상기 내압완충통의 내부로 삽입시키는 한편, 상기 내압완충통의 몸체에 걸쳐 내압인가용 통공을 형성시킴으로서, 흡입구를 통한 공기유입 등에 따른 냉각수 순환펌프의 고장이나 오작동 또는 배관연결부의 파손 등으로 인하여 냉각수의 순환이 원활하게 이루어지지 못하거나, 냉각수가 불필요하게 낮은 온도로 세팅되는 것과 같은 각종 요인으로 말미암아 열교환케이싱의 내부에서 냉각수가 동결될 경우, 냉각수의 동결 및 부피팽창에 따른 열교환케이싱의 내압 상승을 상기 내압완충통 또는 내압완충부재가 적절하게 흡수하여 열교환케이싱의 동파 크랙이 발생하지 않도록 하고, 냉각수의 동결현상이 해소된 경우에는 상기 내압완충통 또는 내압완충부재가 자체의 탄성력에 의하여 원래의 형상대로 자연스럽게 복원될 수 있도록 하는 한편, 상기 내압완충부재를 이용하여 내압완충통 자체의 과도한 변형이나 손상 또한 미연에 방지토록 함으로서, 냉각코일과 냉각수간의 높은 열교환 성능을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 한 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기를 제공하는 것을 그 주된 기술적 과제로 한다.

이와 더불어, 본 발명은 상기 내압완충통의 상부면 또는 하부면 중앙에 냉각수의 유입관과 마주보는 수로(水路)형 냉각수 유동통로를 형성시키고, 상기 수온센서는 해당 유동통로의 입구 또는 출구측 위치에서 냉각코일과 근접하도록 설치하며, 상기 내압완충통의 상단측과 하단측은 열교환케이싱의 내측 상부면과 바닥면에 의하여 안정적으로 지지되게 함으로서, 냉각수의 순환이 원활하게 이루어지는 동안에는 유동통로를 거쳐 아래에서 위로 강하게 흐르는 냉각수의 빠른 유속에 의하여 수온센서 위에 있는 냉각코일의 냉기가 수온센서측으로 전달되지 않도록 하고, 냉각수의 순환이 느려지거나 정체될 경우에는 냉각코일의 냉기가 대류현상에 의해 아래로 내려와 수온센서측으로 직접 빠르게 전달될 수 있도록 하며, 이를 통하여 열교환케이싱으로 유입되는 냉각수의 온도가 기준치 이하로 내려가지 않더라도 냉각수의 동결위험을 수온센서가 사전에 감지하여 제어유닛을 통한 컴프레셔의 정지조작을 신속하게 선행시킬 수 있도록 함으로서, 냉각기용 열교환기의 동파현상을 보다 더 근본적으로 방지할 수 있도록 하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 원통 형상의 열교환케이싱과, 상기 열교환케이싱의 몸통상에 연결 설치되는 냉각수의 유입관 및 배출관과, 상기 열교환케이싱의 내부에 나선형으로 배치되는 냉매순환용 냉각코일과, 상기 열교환케이싱의 몸통부를 관통하여 냉각코일과 연결 설치되는 냉매의 공급라인 및 회수라인과, 상기 열교환케이싱의 내부로 삽입 설치되어 냉각수의 온도를 측정하는 수온센서를 포함하여서 이루어지는 냉각기용 열교환기에 있어서, 상기 냉각코일이 제공하는 나선형 구조물의 내부에는 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 밀폐형 공기통으로서의 내압완충통이 삽입 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 내압완충통의 내부에는 열교환케이싱의 내압변동에 따라 탄성 변형과 복원이 이루어지는 내압완충부재가 삽입 설치되는 한편, 상기 내압완충통의 몸체상에는 열교환케이싱의 내압변동을 내압완충부재로 인가시키기 위한 통공이 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 내압완충부재는 연질플라스틱 재질의 밀폐형 공기통이나 유연하고 질긴 피복 재질의 에어백 또는 탄성체 재질의 완충블록 중에서 택일한 것이 사용됨을 특징으로 하고, 상기 완충블록은 유연한 재질의 고무나 합성수지 또는 스티로폼이 포함된 발포폼이나 스펀지 중에서 택일한 것이 사용됨을 특징으로 하며, 상기 발포폼 등이나 스펀지 재질의 완충블록 표면에는 해당 블록을 통한 수분 침투를 막기 위해 방수커버가 피복되거나 방수용 코팅 처리가 수행되는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 내압완충통의 하단측에는 열교환케이싱의 내측 바닥면에 놓이는 받침대가 제공되고, 상기 받침대는 내압완충통의 하단면 좌,우측에 각각 1개씩 설치되는 한편, 상기 각각의 받침대 사이에 수로형 유동통로가 제공되며, 상기 유동통로는 냉각수의 유입관과 마주보는 위치에 배치되고, 상기 수온센서는 유동통로의 입구측 또는 출구측 위치에서 냉각코일과 소정의 간격을 두고 근접 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 내압완충통의 상단측과 열교환케이싱의 내측 상부면에는 수로형 유동통로의 입구 또는 출구측에 수온센서가 정확히 놓일 수 있도록 내압완충통과 열교환케이싱간의 끼움식 조립구조가 각각 제공되고, 상기 열교환케이싱의 내측에는 냉각코일과 수온센서간의 간격유지를 위하여 냉각코일을 떠받치는 스페이서가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 열교환케이싱의 몸통 외측에는 수온센서용 센서케이블의 수납파이프가 연결 설치되고, 상기 수납파이프의 입구측에는 센서케이블이 관통되는 수밀커버가 조립 설치되며, 상기 센서케이블은 소정의 길이만큼 지그재그식으로 겹쳐진 상태 또는 소정 길이의 나선형 코일을 이루는 상태로 수납파이프의 내부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 냉각기용 열교환기의 열교환케이싱 내부에서 냉각수가 동결될 경우, 냉각수의 동결 및 부피팽창에 따른 열교환케이싱의 내압 상승을 상기 내압완충통 또는 내압완충부재가 적절하게 흡수하여 열교환케이싱의 동파 크랙이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공함은 물론이고, 냉각수의 동결현상이 해소된 경우에는 상기 내압완충통 또는 내압완충부재가 그 자체의 탄성력에 의하여 원래의 형상대로 자연스럽게 복원됨에 따라 지속적인 내압완충 기능을 달성할 수 있는 효과를 제공하며, 내압완충부재의 적용시 외부케이싱으로서의 내압완충통 자체는 변형되지 않도록 하여 냉각수와 냉각코일간의 접촉률 및 열교환 성능은 높은 수준으로 유지시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이와 더불어, 열교환케이싱을 통한 냉각수의 유속 저하나 정체시 냉각코일의 표면 온도가 수온센서로 직접 전달되게 함으로서, 냉각수의 온도가 기준치 이하로 내려가지 않더라도 냉각수의 동결위험을 수온센서가 사전에 감지하여 제어유닛을 통한 컴프레셔의 정지조작을 신속하게 선행시킬 수 있는 효과를 제공하며, 이를 통하여 냉각기용 열교환기의 동파현상을 보다 더 확실하게 방지함으로서, 냉각수의 공급중단에 따른 활어 등의 대량폐사를 미연에 방지하고, 냉각기용 열교환기의 수리나 교체비용을 크게 절감시킴과 아울러, 냉각기용 열교환기가 포함된 냉각시스템 전체의 안전성과 사용수명 및 그 가동효율을 최대한으로 확보할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 활어수조나 양식수조 등에 사용되는 냉각시스템의 개략적인 배관도.
도 2는 종래의 냉각기용 열교환기를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉각기용 열교환기의 동파방지구조를 나타내는 측단면도.
도 4는 도 3의 내압완충통에 의한 동파방지원리를 나타내는 모식도.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 냉각기용 열교환기의 동파방지구조를 나타내는 측단면도.
도 6은 도 5의 내압완충부재에 의한 동파방지원리를 나타내는 모식도.
도 7은 내압완충부재의 일부 확대 정단면도.
도 8은 본 발명에 사용되는 내압완충통의 다른 종류를 나타내는 정면도.
도 9는 본 발명에 사용되는 내압완충통의 또 다른 종류를 나타내는 정단면도.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 3실시예에 따른 냉각기용 열교환기의 동파방지구조를 나타내는 측단면도.
도 12는 도 10 및 도 11의 하부측 평단면도.
도 13의 (가) 및 (나)는 수온센서용 센서케이블의 배선상태를 나타내는 요부 발췌 측단면도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 냉각기용 열교환기(10)의 경우에도 도 3에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 열교환케이싱(11)과, 상기 열교환케이싱(11)의 몸통상에 연결 설치되는 냉각수의 유입관(3) 및 배출관(4)과, 상기 열교환케이싱(11)의 내부에 나선형으로 배치되는 냉매순환용 냉각코일(12)과, 상기 열교환케이싱(11)의 몸통부를 관통하여 냉각코일(12)과 연결 설치되는 냉매의 공급라인(5b) 및 회수라인(5c)과, 상기 열교환케이싱(11)의 내부로 삽입 설치되어 냉각수의 온도를 측정하는 수온센서(14)를 베이스로 하여 이루어지는 것이다.

상기 열교환케이싱(11)은 내부식성 플라스틱 케이싱의 외측면에 단열재나 단열커버가 적용된 것을 대표적인 예로 들 수 있고, 상기 냉각코일(12)은 내부식성 금속파이프가 사용되며, 상기 유입관(3)과 배출관(4)은 열교환케이싱(11)의 하측부와 상측부에 각각 연결 설치되어 있고, 상기 공급라인(5b)과 회수라인(5c)은 열교환케이싱(11)의 몸통부 상측부와 하측부를 각각 관통하도록 설치되어 있으며, 상기 공급라인(5b)과 회수라인(5c)이 냉각코일(12)의 상단측과 하단측에 각각 연결 설치되어 있다.

따라서, 상기 유입관(3)을 거쳐 유입된 냉각수는 열교환케이싱(11)의 내부공간을 따라 상부 방향으로 유동된 다음 배출관(4)으로 배출되고, 상기 공급라인(5b)을 거쳐 유입된 냉매는 나선형의 냉각코일(12)을 따라 하부 방향으로 유동된 다음 회수라인(5c)으로 배출되는 바, 이는 냉각수와 냉매간의 열교환 효율을 증대시킬 수 있도록 한 교차 열교환 방식이 되고, 열교환기의 설계 방식에 따라 냉각수와 냉매의 유동 방향을 동일하게 하는 것도 가능하며, 이외에도 상기 유입관(3)과 배출관(4) 및 공급라인(5b)과 회수라인(5c)이 열교환케이싱(11)과 연결되는 위치는 다양하게 조정이 가능함을 밝혀두는 바이다.

본 발명의 실질적인 요부를 이루는 구성요소로서는 상기 냉각코일(12)이 제공하는 나선형 구조물의 내부에 냉각수의 실질적인 유동통로를 축소시켜 냉각수와 냉각코일(12)간의 접촉률 및 열교환 성능을 증대시킬 수 있도록 내부삽입통(11a)을 배치시키되, 상기 내부삽입통(11a)을 열교환케이싱(11)의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 밀폐형 공기통, 다시 말해서 원통 형상의 몸통부 상,하단면이 완전하게 밀폐(밀봉)된 방식의 내압완충통(13)이 되도록 한 것이다.

상기와 같이 나선형의 냉각코일(12) 내부에 밀폐형 공기통으로서의 내압완충통(13)을 배치시키게 되면, 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수가 동결됨에 따라 냉각수의 부피팽창에 의한 내압상승이 발생할 경우, 도 4의 화살표 및 점선으로 도시된 바와 같이 압축성 유체로서의 공기가 저장된 내압완충통(13)이 내측 방향으로 오목하게 변형되면서 열교환케이싱(11)의 내압상승을 적절하게 완충시킬 수 있으며, 이를 통하여 열교환케이싱(11)에 동파 크랙(11b)이 발생하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

보다 더 바람직한 실시예로서는, 냉각수의 결빙(結氷)과 해빙(解氷)에 따른 열교환케이싱(11)의 내압변동에 맞추어 결빙시(내압작용시)의 탄성 변형과 해빙시(내압해제시)의 탄성 복원이 가능하도록 상기 내압완충통(13)을 얇은 두께를 가지는 유연한 플라스틱(PE나 PP, ABS, 고무 등) 재질의 공기통으로 제작하는 것이며, 상기 내압완충통(13)의 두께는 열교환케이싱(11) 두께의 1/4 내지 1/2 정도가 적당하다고 볼 수 있다.

상기와 같이 열교환케이싱(11)의 내압변동에 맞추어 탄성 변형과 복원이 가능한 내압완충통(13)을 사용하게 되면, 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수의 동결현상이 해소되는 즉시 내압완충통(13)이 원래의 형상대로 자연스럽게 복원됨으로서, 냉각수와 냉각코일(12)간의 접촉률 및 열교환 성능을 높은 수준으로 유지시킬 수 있는 것이며, 내압완충통(13)의 복원 기능을 보다 더 향상시킬 목적으로 내압완충통(13)에 충진되는 공기압을 대기압보다 다소 높은 압력으로 세팅할 수도 있음은 물론이다.

도 5에 도시된 것은 본 발명의 제 2실시예에 따른 동파방지구조가 적용된 냉각기용 열교환기(10)로서, 열교환케이싱(11)의 내압변동에 따라 탄성 변형과 복원이 이루어지는 내압완충부재(13a)를 상기 내압완충통(13)의 내부에 삽입시키는 한편, 상기 내압완충통(13)의 몸체상에는 열교환케이싱(11)의 내압변동을 내압완충부재(13a)로 직접 인가시키기 위한 통공(13b)을 형성시킴으로서, 열교환케이싱(11)의 내압상승시 실질적으로 탄성 변형되는 부분을 내압완충부재(13a)로 한 것이다.

본 발명의 제 2실시예에 사용되는 내압완충통(13)의 경우에도 종래의 기술내용에서 설명되어진 내부삽입통(11a)과는 달리, 내압완충부재(13a)의 안정적인 지지를 위한 외부케이싱 기능을 병행할 수 있도록 그 상부면과 하부면이 모두 막혀 있는 상태의 밀폐형 공기통으로 제작하는 것이 바람직하고, 상기 통공(13b)은 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수의 동결에 따른 내압 상승이 발생할 경우, 해당 압력이 내압완충통(13)을 거쳐 내압완충부재(13a)의 여러 표면(위치)에 골고루 작용할 수 있는 수준으로 형성시키는 것이 바람직하다.

그 대표적인 예를 들자면, 상기 내압완충통(13)의 높이 방향과 둘레 방향을 따라 일정한 배치간격을 두고 2~15mm 정도의 직경을 가지는 다수 개의 통공(13b)을 형성시키되, 상기 내압완충통(13)을 2개의 반원통으로 분할시킬 경우, 각각의 반원통에 형성되는 통공(13b)의 개수와 위치가 서로 대응되도록 하는 한편, 내압완충통(13)의 상부면과 하부면에도 상,하로 대응되는 위치에 맞추어 통공(13b)을 형성시키는 것이며, 이러한 방식을 통하여 도 6에 도시된 바와 같이 냉각수의 동결에 따른 열교환케이싱(11)의 내압 상승시 내압완충통(13)에 삽입된 내압완충부재(13a)가 그 내측 방향을 향하여 균일하고 안정적으로 탄성 변형(압축)될 수 있는 것이다.

추가적인 사항으로서, 상기 내압완충통(13)의 내측면과 내압완충부재(13a)의 외측면이 서로간에 긴밀히 접촉되도록 하여 내압완충통(13)과 내압완충부재(13a)의 사이에 빈 공간이 발생되지 않도록 함으로서, 내압완충통(13)과 내압완충부재(13a)의 사이로 냉각수가 유입되어 수압에 의해 아래서 위로 흐르는 현상을 최소화 내지 제로(Zero)화시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이는 냉각수와 냉각코일(12)간의 접촉률 및 열교환 성능을 높은 수준으로 유지시키기 위함이다.

본 발명에 적용될 수 있는 내압완충부재(13a)로서는 얇은 두께의 플라스틱(PE나 PP, ABS 등) 재질로 제작된 밀폐형 공기통이나 비닐 또는 얇은 고무(합성수지) 등의 유연하고 질긴 피복 재질로 제작된 에어백(Air bag)을 대표적인 예로 들 수 있으며, 전자의 경우는 내압완충통(13)의 두께를 기준으로 하여 그 1/2 내지 1/4 정도의 두께를 가지는 플라스틱 공기통으로 제작하는 것이 바람직하고, 후자의 경우는 유연하고 질기면서도 팽창성이 우수한 피복을 이용하여 에어백을 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내압완충부재(13a)로서 밀폐형 공기통이나 에어백의 내부에 충진되는 공기압은 대기압보다 다소 높은 압력이 되도록 함으로서, 밀폐형 공기통이나 에어백이 냉각수의 낮은 온도에 의하여 불필요하게 수축(변형)되지 않도록 하고, 냉각수의 동결에 따른 열교환케이싱(11)의 내압 상승시에는 해당 압력을 안정적으로 분산 지지토록 하며, 냉각수의 동결상태가 해제되는 즉시 밀폐형 공기통이나 에어백이 원래의 형상대로 신속히 복원될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 밀폐형 공기통이나 에어백으로서의 내압완충부재(13a) 대신에 소정의 탄성을 가지는 소재를 이용하여 이를 원통 블록 형상으로 제작한 완충블록이 내압완충부재(13a)로 사용될 수 있음은 물론이고, 상기 완충블록은 유연한 재질의 고무나 합성수지 또는 스티로폼이 포함된 발포폼이나 스펀지 중에서 택일한 것을 대표적인 예로 들 수 있으나, 이외에도 열교환케이싱(11)의 내압변동에 따라 탄성 변형과 복원이 가능한 소재라면 어떠한 소재가 적용되더라도 무방함을 밝혀두는 바이다.

상기와 같이 내압완충부재(13a)로 사용되는 완충블록 중에서 냉각수의 침투(스며듦)가 우려되는 소재, 예를 들어 발포폼이나 스펀지 등의 소재로 제작된 완충블록의 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 그 표면에 방수커버(13d)를 피복시키거나 방수용 코팅 처리를 수행할 수도 있으며, 이 경우에도 상기 방수커버(13d) 또는 방수용 코팅층이 완충블록 자체의 탄성 변형력과 그 복원력에 지장을 초래하지 않아야 함은 자명한 사항이다.

상기와 같이 나선형의 냉각코일(12) 내부에 내압완충통(13)을 배치시키되, 열교환케이싱(11)의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 내압완충부재(13a)를 내압완충통(13)의 내부에 삽입시키는 한편, 상기 내압완충통(13)의 몸체에 걸쳐 내압인가용 통공(13b)을 형성시킴으로서, 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수가 동결됨에 따라 냉각수의 부피팽창에 의한 내압 상승이 발생할 경우, 내압완충부재(13a)만이 내측 방향으로 오목하게 변형되면서 열교환케이싱(11)의 내압 상승을 적절하게 완충시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 냉각수의 동결 및 부피 팽창에 따른 열교환케이싱(11)의 내압 상승을 내압완충부재(13a)가 적절하게 완충시킬 수 있음에 따라, 냉각수의 동결에 따른 열교환케이싱(11)의 동파 크랙(11b)을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 열교환케이싱(11)의 내부에서 냉각수의 동결현상이 해소되는 즉시 내압완충부재(13a)가 원래의 형상대로 자연스럽게 복원됨으로서 지속적인 동결방지 작동이 가능하게 되는 것이며, 내압완충부재(13a)용 케이싱으로서의 내압완충통(13) 자체는 열교환케이싱(11)의 내압 상승에도 변형되지 아니하므로, 냉각수와 냉각코일(12)간의 접촉률 및 열교환 성능 역시 높은 수준으로 유지시킬 수 있는 것이다.

도 8에 도시된 것은 내압완충통(13)을 이루는 원통 형상의 몸통부 외주면을 따라 나선 형상의 와류리브(13c)를 연이어 형성시킨 것으로서, 상기 와류리브(13c)는 공지된 바와 같이 내압완충통(13)의 몸통부 외측면과 냉각코일(12)의 내주면 사이를 유동하는 냉각수의 흐름을 복잡한 난류식 흐름으로 조성하여 열교환 효율을 높이는 한편, 냉각코일(12)이 제공하는 나선형 구조물의 내측면과 밀착된 상태로 냉매의 유동에 따른 냉각코일(12)의 진동과 이로 인한 소음 및 배관손상 등을 최소화시키는 기능을 수행하는 것이며, 이 경우 상기 통공(13b)은 와류리브(13c)의 사이에 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내압완충통(13)만을 단독으로 적용시키는 경우나, 상기 내압완충부재(13a)로서 완충블록을 적용시키는 경우에 있어, 내압완충통(13) 또는 완충블록의 상단면과 하단면 및 몸통 부분을 내측으로 오목하게 들어간 구면홈으로 형성시킴으로서, 냉각수의 동결 및 부피팽창에 따른 열교환케이싱(11)의 내압 상승시 내압완충통(13) 또는 완충블록의 탄성 변형을 보다 더 균일하고 자연스럽게 유도할 수도 있음을 밝혀두는 바이다.

도 9 내지 도 11에 걸쳐 도시된 것은 본 발명에 적용될 수 있는 내압완충통(13) 및 이를 포함한 냉각기용 열교환기(10)의 최적 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 내압완충통(13)의 하단측에는 열교환케이싱(11)의 내측 바닥면에 놓이는 받침대(15)가 제공되어 있고, 상기 받침대(15)는 내압완충통(13)의 하단면 좌,우측에 각각 1개씩 설치되어 있으며, 상기 각각의 받침대(15) 사이에는 수로형(水路形) 유동통로(15a)가 제공되어 있고, 상기 유동통로(15a)가 냉각수의 유입관(3)과 마주보는 위치에 배치되어 있으며, 상기 각각의 받침대(15)에도 내압완충부재(13a)로의 내압인가용 통공(13b)을 형성시킬 수 있다.

도 12을 기준으로 할 경우, 상기 받침대(15)는 내압완충통(13)의 하단면 좌,우측에서 내압완충통(13)과 연통되도록 형성되어 있으며, 상기 유동통로(15a)는 전방측이 넓고 후방측이 좁은 입구 부분과 전방측이 좁고 후방측이 넓은 출구 부분이 중앙측 연결통로에 의하여 연이어지는 노즐형 통로구조를 이루고 있는 바, 상기 받침대(15)와 유동통로(15a) 역시 도면에 도시된 구조로 한정되지 않고 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 도 10 내지 도 12에서와 같이 냉각수의 온도 측정을 위한 수온센서(14)는 상기 유동통로(15a)의 출구측 위치에서 냉각코일(12)의 하단측 부분과 소정의 간격을 두고 근접 설치되어 있다.

상기와 같은 방식을 적용하게 되면, 도 12에서 화살표로 나타낸 바와 같이 유입관(3)을 거쳐 열교환케이싱(11)의 내부로 도입되는 냉각수의 주된 흐름이 노즐형 유동통로(15a)를 거쳐 수온센서(14)측으로 비교적 강하고 빠르게 전달되기 때문에, 순환펌프(2)의 정상 작동에 따라 냉각수의 순환이 원활하게 이루어질 경우에는 냉각코일(12)과 수온센서(14)가 가까이 근접되어 있더라도 유동통로(15a)를 거친 냉각수는 강하고 빠른 흐름을 가지면서 열교환케이싱(11)을 따라 상부 방향으로 즉시 유동되며, 이로 인하여 냉각코일(12) 표면의 냉기가 수온센서(14)측으로 전달되지 않고 활어수조나 양식수조 등으로부터 유입되는 냉각수의 온도만이 수온센서(14)에 의하여 측정된다.

이와는 달리, 순환펌프(2)의 고장이나 오작동이 발생한 경우 또는 냉각수의 온도가 너무 낮게 세팅되어 냉각코일(12)의 표면에 결빙현상이 나타나는 등의 여러 가지 요인으로 인하여, 열교환케이싱(11)을 통한 냉각수의 순환이 느려지거나 정체되기 시작하면, -25 ~ -5℃ 내외의 냉각코일(12) 표면 온도가 대류현상에 의해 그 아래에 있는 수온센서(14)측으로 직접 빠르게 전달됨으로서, 활어수조나 양식수조 등으로부터 유입되는 냉각수의 온도가 냉각시스템의 제어유닛(미도시)에 설정된 온도(3 ~ 20℃ 내외) 이하로 내려가지 않더라도 수온센서(14)가 냉각코일(12) 표면의 냉기를 직접 감지하여 냉각시스템 제어유닛(미도시)을 통한 컴프레셔(5)의 정지 조작을 신속하게 선행시킴에 따라 열교환케이싱(11) 내부의 냉각수 동결현상을 사전에 차단시킬 수 있는 것이다.

상기와 같은 기능이 보다 더 정확하게 수행되기 위해서는 좌,우측 받침대(15)의 부피를 최대한으로 크게 하여 수온센서(14)가 배치된 열교환케이싱(11) 내부 하단측의 냉각수 체적(저장량)을 최대한으로 줄임에 따라, 유동통로(15a)를 통한 냉각수의 공급이 원활하지 못하거나 냉각수가 유동되지 않는 경우, 냉각코일(12)의 표면 온도가 해당 부위에 저장된 냉각수를 거쳐 수온센서(14)로 신속히 전달되게 하는 한편, 유동통로(15a)가 포함된 내압완충통(13)이 요동없이 안정적으로 지지되게 함과 아울러, 냉각코일(12)과 수온센서(14)간의 간격 역시 일정하게 유지되도록 하여야 한다.

이를 위하여, 도 10 및 도 11에서와 같이 내압완충통(13)의 상단면과 열교환케이싱(11)의 내측 상부면에는 수로형 유동통로(15a)의 입구 또는 출구측에 수온센서(14)가 정확히 놓이도록 하는 한편, 열교환케이싱(11)의 내부에서 내압완충통(13)이 불필요하게 요동되거나 유동통로(15a)의 세팅방향이 틀어지지 않도록 내압완충통(13)과 열교환케이싱(11)간의 끼움식 조립구조가 각각 제공되어 있고, 상기 열교환케이싱(11)의 내측 하부에는 냉각코일(12)과 수온센서(14)간의 간격유지를 위하여 냉각코일(12)을 하부에서 떠받치는 간격유지구로서의 스페이서(Spacer) (12a)가 설치되어 있다.

도 10에서는 상기 끼움식 조립구조로서 내압완충통(13)의 상단면에 돌출 형성되는 한 쌍의 장착대(16)와, 상기 각각의 장착대(16)가 끼움식으로 조립되도록 열교환케이싱(11)의 상단면 내측에서 하방으로 돌출 형성되는 "∩"자형 단면의 조립프레임(17)을 도시하였고, 도 11에서는 상기 받침대(15)와 유사한 방식으로 내압완충통(13)의 상단면 중앙에 돌출 형성되는 장착대(16)와, 상기 장착대(16)가 내측으로 끼움 삽입되도록 열교환케이싱(11)의 상단면 내측에서 하방으로 돌출 형성되는 한 쌍의 조립프레임(17)을 도시하였다.

상기와 같이 도 10 및 도 11에 도시된 방식 이외에도 다양한 방식의 끼움식 조립구조가 적용될 수 있음은 물론이고, 상기 끼움식 조립구조가 받침대(15)와 90도 각도로 교차되게 설치되거나, 받침대(15)와 평행한 방향으로 설치될 수도 있으며, 상기 스페이서(12a)의 경우에도 도 10 및 도 11에서는 열교환케이싱(11)의 하측 내주면상에 180도 각도범위를 두고 각각 1개씩 설치되어 있으나, 이보다 많은 개수로 설치될 수도 있고, 수온센서(14)와 근접한 위치에 하나만 설치될 수도 있으며, 도 12에서와 같이 열교환케이싱(11)의 내주면이 아닌 열교환케이싱(11)의 내측 바닥면상에 설치될 수도 있다.

참조사항으로서, 상기 유입관(3)이 열교환케이싱(11)의 상측부에 연결 설치될 수도 있으며, 이 경우 상기 받침대(15)와 유동통로(15a)는 내압완충통(13)의 상단면에 제공되는 한편, 상기 장착대(16)와 조립프레임(17)은 내압완충통(13)의 하단면과 열교환케이싱(11)의 내측 바닥면에 각각 제공될 것이고, 상기 수온센서(14)의 경우도 상단측 냉각코일(12) 부분과 근접되는 위치에 배치될 것이며, 필요에 따라서는 상기 받침대(15)와 유동통로(15a) 및 수온센서(14)가 냉각수의 배출관(4)과 마주보도록 설치될 수도 있고, 상기 수온센서(14)가 유동통로(15a)의 출구측이 아닌 입구측 위치에 배치될 수도 있다.

추가적인 사항으로서, 도 1에서와 같이 냉각기용 열교환기(10)가 방열기(6) 및 방열팬(6a)과 함께 장치케이싱(9)의 내부에 삽입 설치될 경우, 방열팬(6a)의 작동에 따라 장치케이싱(9)의 내부를 유동하게 되는 열기가 센서케이블(14a)을 타고 수온센서(14)측으로 전도됨으로서 수온센서(14)에 의한 정확한 수온측정에 지장을 초래할 우려가 높게 되는 바, 이를 방지하기 위해서는 열교환케이싱(11)의 내부로 삽입되는 수온센서(14)용 센서케이블(14a)의 길이를 길게 하여 외부 열기의 전도를 차단시키는 것이 필요하다.

상기와 같이 열교환케이싱(11)의 내부로 삽입되는 수온센서(14)용 센서케이블(14a)의 길이를 길게 할 경우, 냉각코일(12)과 근접한 위치에 수온센서(14)를 정확하게 배치시키는 작업이 다소 까다롭게 되므로, 도 10 내지 도 12에서와 같이 열교환케이싱(11)의 하부 외측면에 수온센서(14)용 센서케이블(14a)의 수납파이프(18)를 연결 설치한 상태에서, 상기 수납파이프(18)의 내부에 소정 길이 만큼의 센서케이블(14a)을 삽입시키는 한편, 상기 수온센서(14)가 연결된 센서케이블(14a)의 단부측을 냉각코일(12)과 인접한 수납파이프(18)의 개구된 출구측에 위치시키는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 수납파이프(18)의 내부에 삽입되는 센서케이블(14a)의 길이를 보다 더 충분히 확보할 수 있도록 도 13의 (가)에서와 같이 소정의 길이를 가지는 센서케이블(14a)을 지그재그식으로 겹쳐 놓은 다음, 이를 케이블타이(Cable tie)(14b) 등으로 묶어 놓은 상태에서 수납파이프(18)의 내부로 삽입시키거나, 도 13의 (나)에서와 같이 상기 센서케이블(14a)을 절연성 충진물(21)과 함께 밀폐형 센서케이싱(20)의 내부공간을 따라 소정 길이의 나선형 코일을 이루도록 삽입시킨 다음, 상기 센서케이싱(20)의 선단 내측에 센서케이블(14a)과 접속되는 수온센서(14)를 배치시킨 센서기구를 수납파이프(18)의 내부로 삽입시킬 수도 있다.

상기와 같이 도 13의 (나)에 도시된 센서기구는 본 출원인이 2003년 특허출원 제 96305호로 출원하여 특허등록(제 10-0464069호)된 수온측정용 센서에 해당하는 것이고, 이외에도 본 출원인이 2015년 실용신안등록출원 제 6620호로 출원하여 실용신안등록(제 20-0483053호)된 수온측정용 센서모듈이 사용될 수도 있으며, 상기 센서모듈은 소형 막대판 형태의 PCB 선단측에 온도센서를 설치하는 한편, 그 후단부측에 전원케이블과 신호케이블을 연결시키고, 상기 각각의 케이블을 온도센서와 접속시키는 전류회로라인과 신호송출라인을 PCB의 표면을 따라 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선시킨 PCB 센서유닛을 막대 형상의 센서케이싱 내부에 삽입시킨 것이다.

도 13의 (가)에 도시된 방식에 있어서는 상기 수납파이프(18)의 내부공간을 열교환케이싱(11)의 내부공간과 연통시켜 수납파이프(18)로 냉각수가 유입될 수 있도록 함으로서, 센서케이블(14a)을 통한 외부 열기의 전도를 보다 더 완벽하게 차단시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 상기 수납파이프(18)의 입구측(도 13의 우측단)에는 냉각수의 누설을 방지할 수 있도록 방수팩킹(19a)이 개재된 수밀커버(19) 또는 밀폐링(22a)이 구비된 장착캡(22)이 조립 설치되어 있으며, 상기 센서케이블(14a)은 방수팩킹(19a)과 수밀커버(19) 또는 센서케이싱(20)의 후단면과 장착캡(22)의 중앙부를 관통하여 외부로 연장되도록 설치되어 있고, 상기 센서케이블(14a)이 방수팩킹(19a)과 수밀커버(19) 및 장착캡(22)을 관통하는 부위에도 밀봉처리가 이루어져야 함은 물론이다.

필요에 따라서는 수온센서(14)와 냉각코일(12)간의 간격을 보다 더 확실하게 유지시킬 수 있도록 미도시된 센서케이블(14a)용 거치대나 브라켓 또는 행거(Hanger) 등을 열교환케이싱(11) 및/또는 수납파이프(18)의 내부에 추가로 설치할 수도 있으며, 수온센서(14)와 냉각코일(12) 사이의 간격은 3~20mm의 범위내로 하여 수온센서(14)의 고유기능(냉각수 온도측정)이 냉각코일(12)의 표면 온도에 의하여 불필요한 간섭을 받지 않도록 하면서도 순환펌프(2)의 고장이나 오작동과 같은 유사시에는 냉각코일(12)의 표면 온도를 빠르게 감지하여 컴프레셔(5)의 작동을 신속히 정지시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 냉각기용 열교환기(10)의 열교환케이싱(11) 내부에서 냉각수가 동결될 경우, 냉각수의 동결 및 부피팽창에 따른 열교환케이싱(11)의 내압 상승을 내압완충통(13) 또는 내압완충부재(13a)가 적절하게 흡수하여 열교환케이싱(11)에 동파 크랙이 발생하지 않도록 함은 물론이고, 냉각수의 동결현상이 해소된 경우에는 내압완충통(13) 또는 내압완충부재(13a)가 그 자체의 탄성력에 의하여 원래의 형상대로 자연스럽게 복원됨에 따라 지속적인 내압완충 기능을 달성할 수 있으며, 내압완충부재(13a)의 적용시에는 외부케이싱으로서의 내압완충통(13) 자체는 변형되지 않기 때문에, 냉각코일(12)과 냉각수간의 접촉률 및 그 열교환 성능은 높은 수준으로 유지시킬 수 있다.

이와 더불어, 열교환케이싱(11)을 통한 냉각수의 유속 저하나 정체시 냉각코일(12)의 표면 온도가 수온센서(14)로 직접 전달되게 함으로서, 열교환케이싱(11)의 내부에 고여 있는 냉각수 전체의 수온이 제어유닛에 입력된 설정치(기준치) 이하로 내려가지 않더라도 냉각수의 동결위험을 수온센서(14)가 사전에 감지하여 제어유닛을 통한 컴프레셔(5)의 정지조작을 신속하게 선행시킬 수 있으며, 이를 통하여 냉각기용 열교환기(10)의 동파현상을 보다 더 확실하게 방지함으로서, 냉각수의 공급중단에 따른 활어 등의 대량폐사를 미연에 방지하고, 냉각기용 열교환기(10)의 수리나 교체비용을 크게 절감시킴과 아울러, 냉각기용 열교환기(10)가 포함된 냉각시스템 전체의 안전성과 사용수명 및 그 가동효율을 최대한으로 확보할 수 있는 것이다.

1 : 수조 2 : 순환펌프 3 : 유입관
4 : 배출관 5 : 컴프레셔 5a : 토출라인
5b : 공급라인 5c : 회수라인 6 : 방열기
6a : 방열팬 7 : 스트레이너 8 : 모세관
9 : 장치케이싱 9a : 통풍구 10 : 냉각기용 열교환기
11 : 열교환케이싱 11a : 내부삽입통 11b : 크랙
12 : 냉각코일 12a : 스페이서 13 : 내압완충통
13a : 내압완충부재 13b : 통공 13c : 와류리브
13d : 방수커버 14 : 수온센서 14a : 센서케이블
14b : 케이블타이 15 : 받침대 15a : 유동통로
16 : 장착대 17 : 조립프레임 18 : 수납파이프
19 : 수밀커버 19a : 방수팩킹 20 : 센서케이싱
21 : 충진물 22 : 장착캡 22a : 밀폐링

Claims (8)

1. 원통 형상의 열교환케이싱과, 상기 열교환케이싱의 몸통상에 연결 설치되는 냉각수의 유입관 및 배출관과, 상기 열교환케이싱의 내부에 나선형으로 배치되는 냉매순환용 냉각코일과, 상기 열교환케이싱의 몸통부를 관통하여 냉각코일과 연결 설치되는 냉매의 공급라인 및 회수라인과, 상기 열교환케이싱의 내부로 삽입 설치되어 냉각수의 온도를 측정하는 수온센서를 포함하여서 이루어지는 냉각기용 열교환기에 있어서,
   상기 냉각코일이 제공하는 나선형 구조물의 내부에는 열교환케이싱의 내압 상승시 내측 방향으로 가압 변형되는 밀폐형 공기통으로서의 내압완충통이 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내압완충통의 내부에는 열교환케이싱의 내압변동에 따라 탄성 변형과 복원이 이루어지는 내압완충부재가 추가로 삽입 설치되고, 상기 내압완충통의 몸체상에는 열교환케이싱의 내압변동을 내압완충부재로 인가시키기 위한 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 내압완충부재는 플라스틱 재질의 밀폐형 공기통이나 유연하고 질긴 피복 재질의 에어백 또는 탄성체 재질의 완충블록 중에서 택일한 것이 사용됨을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 완충블록은 유연한 재질의 고무나 합성수지 또는 스티로폼이 포함된 발포폼이나 스펀지 중에서 택일한 것이 사용됨을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 발포폼이나 스펀지 재질의 완충블록 표면에는 방수커버가 피복되거나 방수용 코팅 처리가 수행되는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내압완충통의 하단측에는 열교환케이싱의 내측 바닥면에 놓이는 받침대가 제공되고, 상기 받침대는 내압완충통의 하단면 좌,우측에 각각 1개씩 설치되는 한편, 상기 각각의 받침대 사이에 수로(水路)형 유동통로가 제공되며,
   상기 유동통로는 냉각수의 유입관과 마주보는 위치에 배치되고, 상기 수온센서는 유동통로의 입구측 또는 출구측 위치에서 냉각코일과 소정의 간격을 두고 근접 설치되는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 내압완충통의 상단측과 열교환케이싱의 내측 상부면에는 수로형 유동통로의 입구 또는 출구측에 수온센서가 정확히 놓일 수 있도록 내압완충통과 열교환케이싱간의 끼움식 조립구조가 각각 제공되고, 상기 열교환케이싱의 내측에는 냉각코일과 수온센서간의 간격유지를 위하여 냉각코일을 떠받치는 스페이서가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.
8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환케이싱의 몸통 외측에는 수온센서용 센서케이블의 수납파이프가 연결 설치되고, 상기 수납파이프의 입구측에는 센서케이블이 관통되는 수밀커버가 조립 설치되며,
   상기 센서케이블은 소정의 길이만큼 지그재그식으로 겹쳐진 상태 또는 소정 길이의 나선형 코일을 이루는 상태로 수납파이프의 내부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 향상시킨 냉각기용 열교환기.

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