KR20240107015A - 증발식 응축기 - Google Patents
증발식 응축기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240107015A KR20240107015A KR1020230193808A KR20230193808A KR20240107015A KR 20240107015 A KR20240107015 A KR 20240107015A KR 1020230193808 A KR1020230193808 A KR 1020230193808A KR 20230193808 A KR20230193808 A KR 20230193808A KR 20240107015 A KR20240107015 A KR 20240107015A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- header
- pin
- fin
- paragraph
- evaporative condenser
- Prior art date
Links
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 57
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 14
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 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
-
- 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
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D5/00—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, using the cooling effect of natural or forced evaporation
-
- 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
- F28F13/182—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing especially adapted for evaporator or condenser surfaces
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
- F28D2021/007—Condensers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
본 발명은 증발식 응축기를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 응축기는 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 직교하는 방향이며, 상기 연결튜브 사이에는 상기 제 3 방향으로 유로를 형성하며 표면에 친수성 다공성 코팅층을 포함하는 핀부재가 배치되며, 상기 핀부재는 상기 제 3 방향을 따라서 서로 연결되되 상기 제 2 방향에서 제 1 위치에 배치되는 제 1 핀과 상기 제 2 방향에서 제 1 위치와는 다른 제 2 위치에 배치되는 제 2 핀이 번갈아 연결되는 오프셋 핀부재이다.
Description
본 발명은 증발식 응축기에 관한 것이다.
응축기는 압축기에서 공급되는 고온, 고압의 냉매증기를 냉각 및 액화시키는 열교환기로서, 냉동사이클 내의 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.
특허문헌 1에 개시된 응축기는 냉매 유로를 형성하는 복수 개의 튜브 및 튜브 사이에 개재되며 튜브 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시키는 복수개의 핀이 구비되어 있는데, 이러한 핀은 일반적으로 일정한 튜브 사이 공간에 최대한 큰 전열면적이 구비되도록 하기 위해 상하로 절곡되어 튜브 사이에 개재된 구조를 갖는다.
한편, 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 2에 기재된 증발식 응축기의 경우에도 냉각유체의 유로가 내부에 형성되고 지그재그 방향으로 벤딩되어 형성된 하나의 플렛튜브와 플렛튜브 사이에서 소정 각도를 이루며 일방향과 타방향으로 교대로 절곡된 구조로 이루어진 방열핀이 개시되어 있다.
이러한 핀 구조는 일반적으로 통기성을 확보하기 위해 응축기의 핀 표면에 물이 맺히지 않고 빠른 배수가 되도록 구성되어 있다. 그러나, 이러한 핀 구조가 증발식 응축기에 적용 시 증발식 응축기는 통기성뿐만 아니라 증발잠열을 이용한 응축 효율 향상에 기여할 수 있는 핀이 요구되고 있는 실정이다.
(특허문헌 1) KR10-2014-0107001 A
(특허문헌 2) KR10-2019-0006781 A
본 발명은 응축 효율 향상이 가능한 증발식 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면 아래와 같은 증발식 응축기를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 응축기는 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 직교하는 방향이며, 상기 연결튜브 사이에는 상기 제 3 방향으로 유로를 형성하며 표면에 친수성 다공성 코팅층을 포함하는 핀부재가 배치되며, 상기 핀부재는 상기 제 3 방향을 따라서 서로 연결되되 상기 제 2 방향에서 제 1 위치에 배치되는 제 1 핀과 상기 제 2 방향에서 제 1 위치와는 다른 제 2 위치에 배치되는 제 2 핀이 번갈아 연결되는 오프셋 핀부재이다.
일 실시예에서, 상기 친수성 다공성 코팅층은 실리카 및 폴리비닐 알콜을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 친수성 다공성 코팅층은 상기 핀부재의 표면에서 균일한 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 핀과 상기 제 2 핀은 상기 제 1 방향의 일측 단부가 서로 연결되고 상기 제 1 방향의 타측 단부가 서로 연결되며, 상기 제 1 핀과 상기 제 2 핀은 상기 제 3 방향으로는 오프셋부로 이격될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 오프셋부는 상기 제 2 방향의 폭(D1)이 0.4mm~0.8mm이고, 상기 제 1 핀과 상기 제 2 핀의 상기 일측 단부 및 상기 타측 단부의 연결부분은 상기 제 2 방향의 폭(D2)이 0.2mm~0.3mm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 핀 또는 상기 제 2 핀의 상기 일측 단부 및 상기 타측 단부는 상기 제 2 방향의 폭(D3)이 1.2mm~1.7mm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 핀 또는 상기 제 2 핀은 상기 제 3 방향의 길이(L)가 2mm~4mm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 핀부재는 상기 제 2 방향의 피치(P)가 2.5mm~3.5mm이고, 상기 핀부재는 상기 제 1 방향의 높이(H)가 7mm~12mm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결튜브는 상기 제 2 방향에 수직한 단면에서 봤을 때, 내부에 형성된 분리벽, 상기 제 3 방향을 따른 단부에 위치하는 곡선부 및 상기 곡선부 사이의 직선부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 핀부재는 상기 제 1 방향의 일측 단부 및 타측 단부가 상기 곡선부 및 상기 직선부 중 적어도 상기 직선부와 접촉될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 증발식 응축기는 상기 헤더열을 포함하는 응축 모듈; 상기 응축 모듈 상부에서 상기 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈; 및 상기 응축 모듈의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여 증발잠열 효과를 최대화시켜 응축 효율을 향상시킬 수 있는 증발식 응축기를 제공할 수 있다.
도 1은 증발식 응축기의 응축 모듈의 사시도이다.
도 2는 증발식 응축기의 응축 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 증발식 응축기의 개략도이다.
도 4는 도 1의 응축 모듈의 헤더의 단면도이다.
도 5는 도 2의 응축 모듈의 핀의 사시도이다.
도 6 은 도 1의 응축 모듈에서 A-A 단면도이다.
도 2는 증발식 응축기의 응축 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 증발식 응축기의 개략도이다.
도 4는 도 1의 응축 모듈의 헤더의 단면도이다.
도 5는 도 2의 응축 모듈의 핀의 사시도이다.
도 6 은 도 1의 응축 모듈에서 A-A 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1에는 증발식 응축기의 응축 모듈의 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 응축 모듈의 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 증발식 응축기의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 1의 응축 모듈의 헤더의 단면도가 도시되어 있다. 도 5는 도 2의 응축 모듈의 핀의 사시도이고, 도 6 은 도 1의 응축 모듈에서 A-A 단면도이다.
압축된 냉매가 응축되는 응축 모듈(100), 상기 응축 모듈(100)을 통과한 냉매가 팽창되는 팽창 밸브, 상기 팽창 밸브를 통과한 냉매가 증발되는 증발기 및 상기 증발기를 통과한 냉매를 압축하는 압축기를 포함하는 냉매 싸이클을 포함하는 공기 조화기는 에어컨일 수 있으며, 응축 모듈(100)은 물을 사용하는 증발식 응축 모듈이 사용될 수 있다. 증발식 응축 모듈과 송풍 모듈 및 주수 모듈을 포함된 실외기를 증발식 응축기(1)라고 부를 수 있으며, 증발식 응축기(1)는 증발식 응축 모듈을 포함하는 장치로, 에어컨의 실외기를 포함하나, 에어컨의 실외기로 제한되는 것은 아니며, 증발식 응축 모듈을 포함한다면 다른 장치가 될 수 있음은 물론이다.
증발식 응축기(1)는 유체 통로를 포함하는 응축 모듈(100); 상기 응축 모듈 (100) 상부에서 응축 모듈(100)을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈(300); 및 상기 응축 모듈(100)의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈(100)을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈(400)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 응축 모듈(100)은 제 1 내지 제 6 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)을 포함하며, 제 1 헤더열(10)에는 유체 입구(I)가 연결되고 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(200)가 배치된다.
또한, 응축 모듈(100)의 상부에는 물을 분사하는 주수 모듈(300)이 배치되며, 응축 모듈(100)의 하부에는 상기 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이로 공기를 유동시키는 송풍 모듈(400)이 배치될 수 있다.
응축 모듈(100)은 유체(냉매)가 하부인 제 1 헤더열(10)로 유입되어, 상부인 제 6 헤더열(60)로 빠져나가게 된다. 물은 주수 모듈(300) 통하여 위에서 아래로 뿌려진다. 공기는 하부에 배치된 송풍 모듈(400)에 의해서 상부로부터 하부로 이동되면서 물과 함께 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63) 사이의 핀부재(200)를 통과한다. 핀부재(200)는 상하 방향 즉 후술될 제 3 방향(Z)으로 연결되어 있으며, 물과 공기가 통과할 수 있는 유로를 제공하면서도 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)와 연결되어 열교환 면적을 넓혀준다. 연결튜브(13, 23, 33, 43, 53, 63)와 핀부재(200) 사이를 통과하면서 물은 증발되며, 증발 잠열과 물/공기의 현열에 의해서 유체와 물/공기 사이에 열교환이 발생하여 응축 모듈(100)을 통과하는 유체는 응축된다.
이 실시예에서는 송풍 모듈(400)에 의해서 공기가 위에서 하부로 당겨지는 방식으로 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 송풍 모듈(400)이 응축 모듈(100)의 상부에 배치되어 공기를 위에서 아래로 밀어내는 방식으로 동작하는 것도 가능하다. 나아가, 공기 흐름 자체가 상기 물의 흐름 방향과는 반대로 아래에서 위를 항하게 하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예 및 도면에서 주수 모듈(300)이 응축 모듈(100)의 상부에 배치되고 송풍 모듈(400)이 응축 모듈(100)의 하부에 배치된 형태로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 응축 모듈(100)의 구체적인 배치형태에 따라 주수 모듈(300) 및 송풍 모듈(400)의 배치위치도 다양하게 변경 가능하다. 일 예로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 내지 제 6 헤더열(10, 20, 30, 40, 50, 60)이 제1 방향(X) 즉 수평 방향으로 연장 배치된 응축 모듈(100)의 배치형태와 달리, 제 1 내지 제 6 헤더열이 제3 방향 즉 수직 방향으로 연장 배치된 응축 모듈의 배치형태의 경우, 주수 모듈 또는 송풍 모듈은 응축 모듈의 좌측 또는 우측에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일실시예의 응축 모듈(100)은 헤더의 연장 방향인 제 1 방향(X), 연결튜브의 연장 방향인 제 2 방향(Y) 및 헤더열의 적층 방향인 제 3 방향(Z)으로 유체가 통과하기 때문에, 입체적 구조를 가지며, 그로 인하여 동일 부피를 차지하더라도 더 많은 열교환이 가능하여 냉각 성능이 향상될 수 있다. 이때, 제 1 방향(X), 제 2 방향(Y), 제 3 방향(Z)을 서로 다른 방향이며, 서로 직교하는 방향을 가져서 제작 및 조립이 용이해질 수 있다.
유체는 유체 입구에서 들어와서 제 1 헤더(11, 21, 31)를 따라서 흘러들어가 연결튜브(13, 23, 33)를 통과한 후 제 2 헤더(12, 22, 32)로 가며, 제 2 헤더(12, 22, 32)에서 제 3 방향(Z)으로 이동된 후 제 2 헤더(42, 52)를 거쳐 연결튜브(43, 53)를 통과해 제 1 헤더(41, 51)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 방향(Y)에서 방향 전환을 하면서 흘러가며, 방향 전환을 할 때, 유체가 통과하는 단면적이 감소될 수 있다. 제 2 방향(Y)에서, 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.
제 1 헤더열(10)의 제 1 헤더(11)의 경우에 길이방향인 제 1 방향(X)을 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.
이러한 응축 모듈(100)의 구조는 대한민국 공개특허공보 제10-2022-0074734호에 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
응축 모듈(100)의 제작을 위하여 상기 제 1 방향(X)과 제 2 방향(Y) 및 제 3 방향(Z)은 서로 직교하는 방식으로 형성되며, 핀부재(200)는 공기 및 물이 통과하는 제 3 방향(Z)으로 유체 통로를 허용하게 형성하며, 도 5에는 핀부재(200)의 사시도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 핀부재(200)는 판재를 절곡 및 프레스 성형하여 형성되는데, 제 3 방향(Z)을 따라서 제 2 방향(Y)의 위치가 다른 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)이 번갈아 위치되도록 구성된다. 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)은 제 2 방향(Y)으로의 폭이 동일하며 제 3 방향(Z)으로의 길이(L)가 동일하되, 제 2 방향(Y)에서의 위치가 다르다.
핀부재(200)는 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)은 동일한 형태를 가질 수 있다.
핀부재(200)의 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)은 제 1 방향(X)의 단부가 연결되어 있으며, 제 3 방향(Z)으로는 오프셋부(270)로 떨어져 있어서, 핀부재(200)는 오프셋 핀(Offset fin)부재라고도 부를 수 있다. 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)의 일측 단부(230) 및 타측 단부(240)는 끊어지지 않고 연결된다. 즉, 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)은 제 1 방향(X)의 일측 단부(230)가 서로 연결되며, 제 1 방향(X)의 타측 단부(240)가 서로 연결되고, 상기 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)은 상기 제 3 방향(Z)으로는 오프셋부(270)로 이격된다. 핀부재(200)의 제 2 방향 면(250)은 공간(260)을 두고 일측 단부(230)와 타측 단부(240)로부터 절곡 형성되며, 상기 공간(260)으로 공기가 통과하게 된다.
상기 구성을 갖는 오프셋 핀부재의 형태에 의하면 공기가 제 3 방향(Z)으로 핀부재(200)의 공간(260) 및 오프셋부(270)를 모두 통과할 수 있으므로, 공기의 유동 저항을 최소화할 수 있다.
상기 오프셋부(270)는 상기 제 2 방향(Y)의 폭(D1)이 0.4mm~0.8mm일 수 있다. 여기서, 상기 오프셋부(270)의 상기 제 2 방향(Y)의 폭(D1)이 클수록 물 빠짐이 좋아지며 정압이 낮아질 수 있다.
상기 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)의 일측 단부(230) 및 타측 단부(240)의 연결부분(280)은 상기 제 2 방향(Y)의 폭(D2)이 0.2mm~0.3mm일 수 있다. 상기 제 1 핀(210)의 일측 단부(230) 및 타측 단부(240)는 직선부분(292) 및 직선부분(292)의 제 2 방향(Y)을 따른 양측 모서리에서 라운딩된 라운드부분(294)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 핀(220)의 일측 단부(230) 및 타측 단부(240)는 직선부분(292) 및 직선부분(292)의 제 2 방향(Y)을 따른 양측 모서리에서 라운딩된 라운드부분(294)을 포함할 수 있다. 이때 상기 직선부분(292) 및 양측의 라운드부분(294)을 포함한 일측 단부(230) 및 타측 단부(240)는 상기 제 2 방향(Y)의 폭(D3)이 1.2mm~1.7mm일 수 있으며, 여기서 상기 라운드부분(294)은 내측 반경(R)이 0.15mm~0.3mm일 수 있다. 또한, 상기 제 1 핀(210) 및 제 2 핀(220)은 상기 제 3 방향(Z)의 길이(L)가 2mm~4mm일 수 있다. 상기 핀부재(200)는 상기 제 2 방향(Y)의 피치(P)가 2.5mm~3.5mm일 수 있으며, 상기 제 1 방향(X)의 높이(H)가 7mm~12mm일 수 있다. 이러한 핀부재(200)는 공기의 유로 저항을 최소화할 수 있으며, 핀부재(200)의 제 2 방향(Y)으로의 간격을 좁게 설계할 수 있어 전열면적을 증가시킬 수 있다.
이상에서 핀부재의 제 1 핀과 제 2 핀은 동일한 형태를 갖는 형태로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 필요에 따라 제 1 핀과 제 2 핀의 형태, 크기 등은 다양하게 구성될 수 있다. 일 예로, 제 1 핀의 제 3 방향으로의 길이와 제 2 핀의 제 3 방향의 길이가 다를 수 있으며, 또한 각각의 제 1 핀의 제 3 방향으로의 길이가 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각의 제 2 핀의 제 3 방향으로의 길이가 서로 동일하거나 다를 수 있다.
상기 핀부재(200)는 증발잠열을 이용한 응축 효율을 향상시키기 위해, 표면에 친수성 다공성 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 친수성 다공성 코팅층은 실리카 및 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol; PVA)을 포함할 수 있다. 친수성 다공성 코팅층을 코팅하기 위한 디핑 공정에서 친수 코팅액이 골고루 도포될 수 있으며, 이에 따라 균일한 코팅 두께가 형성 가능하여 상기 핀부재(200)의 표면에서 균일한 두께를 갖는 친수성 다공성 코팅층이 형성될 수 있다.
기존의 경우, 특히 특허문헌 2에는 인접한 튜브 사이에서 소정 각도를 이루며 일방향과 타방향으로 교대로 절곡된 구조가 적용된 핀의 경우, 핀의 표면에 코팅층이 형성될 경우 핀의 구조 상 코팅층으로 인한 저항이 커져 물 빠짐에 불리하며 나아가 공기의 유동저항을 크게 하여 응축 효율이 떨어질 수 있다.
그러나 본 발명의 핀부재(200)의 경우 제 1 핀(210)과 제 2 핀(220)은 제 1 방향(X)의 단부가 연결되며 제 3 방향(Z)으로는 오프셋부(270)로 떨어져 있는 오프셋 핀부재의 구조 및 핀부재(200)의 표면에 친수성 다공성 코팅층이 코팅된 구조를 적용하고 있다. 이에 따라 핀부재(200)에 있어서 다기공의 표면을 만들어 물을 흡수하여 표면이 골고루 젖어지게 할 수 있으므로 일정한 젖음성 및 물퍼짐성을 갖고 있으며, 나아가, 적은 물로도 핀 표면을 항상 젖어 있는 상태로 유지시켜 물의 표면에 대한 접촉각을 작게 만들어 공기가 통과할 때 통기성을 좋게 하여 정압 상승을 최소화하며, 물이 핀부재(200)의 표면에 고르게 젖어 있어 증발에 용이하며 증발잠열을 이용하기에 유리하여 증발잠열을 이용한 응축 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가 오프셋 핀부재의 형태 및 표면에 친수성 다공성 코팅층이 형성된 구조를 통해 주수 모듈(300)의 주수 시 응축 모듈(100)의 증발잠열 효과를 최대화시킬 수 있으므로 송풍 모듈(400)의 풍량을 줄일 수 있으므로, 제품 소형화에도 유리하다.
도 6에는 핀부재(200)가 배치된 상태에서 도 1의 A-A의 단면도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연결튜브(13, 23, 33)는 내부에 복수개의 미세채널이 형성될 수 있다. 즉, 연결튜브(13, 23, 33)는 내부에 복수의 분리벽(13a)에 의해 미세 튜브로 나눠져 있으며, 연결튜브(13, 23, 33)의 외면은 직선부(13b)와 상기 직선부(13b) 사이인 제 3 방향(Z)을 따른 양단부에 곡선부(13c)를 포함하게 구성될 수 있다. 다시 말해, 연결튜브(13, 23, 33)는 상기 제 2 방향(Y)에 수직한 단면에서 봤을 때, 내부에 형성된 분리벽(13a), 상기 제 3 방향(Z)을 따른 단부에 위치하는 곡선부(13c) 및 상기 곡선부(13c) 사이의 직선부(13b)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 핀부재(200)는 상기 제 1 방향(X)을 따른 양측 단부(230, 240)가 상기 연결튜브(13, 23, 33)와 접촉될 수 있으며, 구체적으로 상기 핀부재(200)는 상기 제 1 방향(X)을 따른 양측 단부(230, 240)가 상기 곡선부(13c) 및 상기 직선부(13b) 중 적어도 직선부(13b)와 접촉될 수 있다. 일 예로, 상기 핀부재(200)의 양측 단부(230, 240)가 연결튜브(13, 23, 33)의 직선부(13b) 및 곡선부(13c)와 접촉하여 직선부(13b) 및 곡선부(13c)로부터 제 1 핀(210) 및 제 2 핀(220)으로 열전달이 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 연결튜브(13, 23, 33) 사이에는 간격(D4)이 형성된다. 연결튜브(13, 23, 33)는 헤더(11, 12, 21, 22, 31,32)에 삽입 연결되는 구성이기 때문에, 헤더의 제 3 방향 길이보다는 상기 연결튜브(13, 23, 33)의 제 3 방향으로의 길이가 길 수 없어서 연결튜브(13, 23, 33) 사이의 간격(D4)은 필연적으로 발생하게 된다. 도 6에서는, 연결튜브(13, 23, 33) 사이에는 간격(D4)이 형성되어 연결튜브(13, 23, 33) 각각이 분리된 형태로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 연결튜브(13, 23, 33) 사이에는 날개부에 의해 서로 일체로 연결된 형태로도 구현 가능하다. 즉 상기 간격(D4)에 날개부가 형성되어 상기 연결튜브(13, 23, 33) 사이를 연결할 수 있다. 이 경우, 날개부에 의해 일체로 연결된 연결튜브(13, 23, 33)의 정렬이 용이하고 증발식 응축기(1)의 조립 시간을 단축할 수 있다. 아울러, 날개부의 제 1 방향(X)으로의 두께가 연결튜브(13, 23, 33)의 제 1 방향(X)으로의 두께보다 얇게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 핀부재(200)와의 사이에 물 또는 공기가 유입될 수 있는 공간이 형성되고, 상기 물 또는 공기가 상기 날개부에 응집될 수 있으며, 상기 연결튜브(13, 23, 33) 내부로 유동되는 유체와 상기 공간을 통과하는 물 또는 공기와의 열교환 효율을 높일 수 있다.
아래에서, 비교예로서 표면에 친수성 다공성 코팅층이 없는 오프셋 핀부재를 포함한 증발식 응축기를 대상으로 하고, 실시예로서 표면에 친수성 다공성 코팅층이 형성된 오프셋 핀부재를 포함한 본 발명의 증발식 응축기를 대상으로 증발식 응축기의 다양한 성능에 대해 실험하였으며, 실험 결과는 아래 [표 1]에 나타냈다.
| 구분 | 비교예 | 실시예 |
| 열교환기성능(W) | 8672.2 | 9842.6 |
| 소비전력(W) | 1262.8 | 1139.1 |
| 고압(kgf/cm2) | 23.3 | 20.85 |
| COP(W/W) | 6.87 | 8.64 |
상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 핀부재의 표면에 친수성 다공성 코팅층의 존재여부에 따라 성능 차이가 있으며, 표면에 친수성 다공성 코팅층을 구비한 핀부재의 경우, 열교환기성능, 소비전력, 고압 및 성능계수(Coefficient of performance; COP) 측면에서 모두 개선된 효과가 있음을 확인할 수 있다.
본 발명은 증발잠열 효과를 최대화시켜 응축 효율을 향상시킬 수 있는 증발식 응축기를 제공할 수 있다.
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: 증발식 응축기 13, 23, 33: 연결튜브
13a: 분리벽 13b: 직선부
13c: 곡선부 100: 응축 모듈
200: 핀부재 210: 제 1 핀
220: 제 2 핀 230, 240: 단부
292: 직선부분 294: 라운드부분
250: 제 2 방향 면 260: 공간
270: 오프셋부 280: 연결부분
D1, D2, D3: 폭 D4: 간격
H: 높이 L: 길이
P: 피치 R: 내측 반경
X: 제 1 방향 Y: 제 2 방향
Z: 제 3 방향
13a: 분리벽 13b: 직선부
13c: 곡선부 100: 응축 모듈
200: 핀부재 210: 제 1 핀
220: 제 2 핀 230, 240: 단부
292: 직선부분 294: 라운드부분
250: 제 2 방향 면 260: 공간
270: 오프셋부 280: 연결부분
D1, D2, D3: 폭 D4: 간격
H: 높이 L: 길이
P: 피치 R: 내측 반경
X: 제 1 방향 Y: 제 2 방향
Z: 제 3 방향
Claims (11)
- 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 직교하는 방향이며,
상기 연결튜브 사이에는 상기 제 3 방향으로 유로를 형성하며 표면에 친수성 다공성 코팅층을 포함하는 핀부재가 배치되며,
상기 핀부재는 상기 제 3 방향을 따라서 서로 연결되되 상기 제 2 방향에서 제 1 위치에 배치되는 제 1 핀과 상기 제 2 방향에서 제 1 위치와는 다른 제 2 위치에 배치되는 제 2 핀이 번갈아 연결되는 오프셋 핀부재인, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 친수성 다공성 코팅층은 실리카 및 폴리비닐 알콜을 포함하는, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 친수성 다공성 코팅층은 상기 핀부재의 표면에서 균일한 두께를 갖는, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 제 1 핀과 상기 제 2 핀은 상기 제 1 방향의 일측 단부가 서로 연결되고 상기 제 1 방향의 타측 단부가 서로 연결되며,
상기 제 1 핀과 상기 제 2 핀은 상기 제 3 방향으로는 오프셋부로 이격되는, 증발식 응축기.
- 제4항에 있어서,
상기 오프셋부는 상기 제 2 방향의 폭(D1)이 0.4mm~0.8mm이고,
상기 제 1 핀과 상기 제 2 핀의 상기 일측 단부 및 타측 단부의 연결부분은 상기 제 2 방향의 폭(D2)이 0.2mm~0.3mm인, 증발식 응축기.
- 제4항에 있어서,
상기 제 1 핀 또는 상기 제 2 핀의 상기 일측 단부 및 상기 타측 단부는 상기 제 2 방향의 폭(D3)이 1.2mm~1.7mm인, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 제 1 핀 또는 상기 제 2 핀은 상기 제 3 방향의 길이(L)가 2mm~4mm인, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 핀부재는 상기 제 2 방향의 피치(P)가 2.5mm~3.5mm이고,
상기 핀부재는 상기 제 1 방향의 높이(H)가 7mm~12mm인, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 연결튜브는 상기 제 2 방향에 수직한 단면에서 봤을 때, 내부에 형성된 분리벽, 상기 제 3 방향을 따른 단부에 위치하는 곡선부 및 상기 곡선부 사이의 직선부를 포함하는, 증발식 응축기.
- 제9항에 있어서,
상기 핀부재는 상기 제 1 방향의 일측 단부 및 타측 단부가 상기 곡선부 및 상기 직선부 중 적어도 상기 직선부와 접촉되는, 증발식 응축기.
- 제1항에 있어서,
상기 헤더열을 포함하는 응축 모듈;
상기 응축 모듈 상부에서 상기 응축 모듈을 통과하는 물을 분사하는 주수 모듈; 및
상기 응축 모듈의 일측에 배치되어 상기 응축 모듈을 통과하는 공기를 제공하는 송풍 모듈;을 포함하는, 증발식 응축기.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220188868 | 2022-12-29 | ||
| KR20220188868 | 2022-12-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240107015A true KR20240107015A (ko) | 2024-07-08 |
Family
ID=91945711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230193808A KR20240107015A (ko) | 2022-12-29 | 2023-12-28 | 증발식 응축기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240107015A (ko) |
-
2023
- 2023-12-28 KR KR1020230193808A patent/KR20240107015A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7322401B2 (en) | Ventilator | |
| US10655894B2 (en) | Refrigeration cycle of refrigerator | |
| US20160010905A1 (en) | Refrigeration system and heat exchanger thereof | |
| KR102148724B1 (ko) | 열교환기 및 이를 갖는 공기조화기 | |
| CN102748903B (zh) | 换热器及其扁平换热管 | |
| KR101451791B1 (ko) | 간접증발식 액체 냉각 장치 | |
| KR20170031556A (ko) | 마이크로 채널 타입 열교환기 | |
| US11988452B2 (en) | Heat exchanger | |
| WO2018040036A1 (zh) | 微通道换热器及风冷冰箱 | |
| KR20240107015A (ko) | 증발식 응축기 | |
| KR101996060B1 (ko) | 공기조화기 | |
| JP6987227B2 (ja) | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 | |
| JP3632248B2 (ja) | 冷媒蒸発器 | |
| WO2018040037A1 (zh) | 微通道换热器及风冷冰箱 | |
| US11796191B2 (en) | Heat exchanger and air conditioner including same | |
| JP4212780B2 (ja) | 熱交換器用伝熱管、その作製方法、熱交換器及びそれを用いた冷凍空調装置 | |
| WO2019219076A1 (zh) | 换热器 | |
| US20080066487A1 (en) | Condenser and radiator of air conditioning refrigeration system | |
| KR20210058652A (ko) | 열교환기 및 이를 포함하는 공기 조화기 | |
| WO2022224416A1 (ja) | 除湿装置 | |
| US20240183590A1 (en) | Evaporative condenser | |
| KR20240097098A (ko) | 증발식 응축기 | |
| JP7394722B2 (ja) | 除湿装置 | |
| US20240318918A1 (en) | Heat exchanger | |
| US20240310130A1 (en) | Micro-channel heat exchanger and heat pump system having the same |