KR100816605B1 - 다중 패스 증발기 코일용의 2상 냉매 분배 시스템 - Google Patents

Abstract

제1 및 제2 패스 각각의 길이에 걸쳐 수집 헤더를 갖는 다중 패스 평행 튜브 열교환기는 수집 헤더로부터 제2 패스 튜브로의 2상 냉매의 유동 분배를 개선시키기 위해 수집 헤더의 하류 단부를 제1 패스 튜브의 단부와 제2 패스 튜브의 시작부에 근접하여 그 중간점에 대해 유동 가능하게 상호 연결된 바이패스 튜브를 구비한다. 분배 유동은 또한 수집 헤더의 후반부와 바이패스 튜브를 포함하는 루프의 2상 냉매의 모티브 유동을 제공하도록 응축기로부터 냉매 유동에 의해 공급되는 이덕터 노즐의 입구를 갖는 수집 헤더 내의 이덕터 노즐의 삽입에 의해 개선된다.

열교환기, 제1 패스, 제2 패스, 바이패스 튜브, 이덕터 노즐,

Description

다중 패스 증발기 코일용의 2상 냉매 분배 시스템{TWO-PHASE REFRIGERANT DISTRIBUTION SYSTEM FOR MULTIPLE PASS EVAPORATOR COILS}

본 발명은 일반적으로 열교환기에 관한 것이고, 보다 상세히는 다중 패스 평행 튜브 코일용의 2상 냉매 분배에 관한 것이다. 2상 냉매의 유동은 소정의 평행 튜브로의 패스 사이에서 균일하게 재분배되는 것이 필요하다. 제1 패스로부터의 냉매는 수집 헤드 내부로 배출되고, 그 후 수집 헤드를 따라 제2 패스의 입구 영역으로 통과한다. 부분적으로, 제1 패스의 열과 압력의 소산 때문에, 제2 및 그 다음의 패스에서 액체 냉매의 불량 분배가 발생되기 쉽다.

전술한 현상은 특히 응축기로써 자동차 공조에서 널리 이용되는 마이크로채널을 갖는 편평 튜브를 이용하는 평행 유동 열교환기의 경우에 있어서 발생한다. 튜브는 수평 방향으로 놓여지고 공통 헤더에 부착된다. 응축기로써 작동될 때, 열교환기는 만족하게 수행되지만, 열교환기가 증발기로 이용될 때, 전술한 바와 같이 2상 냉매의 불량한 분배가 발생한다.

간단하게, 본 발명의 일 태양에 따라, 제2 패스의 단부로부터 제2 패스의 시작부까지 수집 헤더를 상호 연결하기 위해 바이패스 튜브가 제공된다. 이는 발생 가능한 액체 및 증기의 유동 분리를 허용하는 대신에, 제2 패스의 영역에서 재순환 루프를 형성하여, 균일한 분배를 제공한다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 인덕터 노즐이 제2 패스의 시작부에서 수집 헤더 내에 배치된다. 2상 냉매의 공급원은 인덕터 노즐을 구동하여 바이패스 튜브 내에서 제2 패스 튜브의 부근의 수집 헤더를 따른 유동을 도와서 제2 패스 튜브 내로의 냉매의 개선된 재분배를 돕도록 상호 연결된다.

후술하는 도면에서, 두 개의 실시예가 도시되지만, 다양한 다른 변형 및 대체 구성이 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남없이 이루어질 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예의 개략도이다.

도2는 본 발명의 대체 실시예의 개략도이다.

도1을 참조하면, 열교환기가 종래의 방식으로 팽창 장치(13)에 의해 응축기(12)로부터 2상 냉매의 유동을 수용하는 제1 헤더(11)를 포함하도록 도시된다.

열교환기의 제1 패스(16)의 냉매 유동을 운반하는 복수의 평행 튜브(14)가 제1 헤더와 수직으로 연장하며, 유체 연결된다. 수집 헤더로써 일반적으로 지칭되는 제2 헤더(17)가 튜브(14)의 타단부에서 유체 연결된다. 수집 헤더(17)는 제1 패스 튜브의 전체 길이에 걸쳐 연장할 뿐만 아니라, 제2 헤더로부터 제3 헤더로 냉매의 유동을 수행하여 압축기(22)로 냉매 증기를 통과시키기 위한 평행 튜브(19)를 포함하는 제2 패스(18)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 압축기로부터, 고압 증기는 응축기(12)를 통과하여 회로를 완성한다.

열교환기 제2 패스(18)를 다시 참조하면, 평행 튜브(19)는 제1 패스(16)에 가장 근접한 첫번째 튜브(23)와 제1 패스(16)로부터 가장 멀리 있는 최종 튜브(24)를 포함한다.

제2 패스(18)의 튜브(19)로의 2상 냉매의 균일한 분배를 개선시키기 위해, 굴곡부(30)로 복귀되는 바이패스 튜브(26)가 제2 패스의 최종 튜브(24)에 가장 근접한 제2 헤더(17)의 단부에 유체 연결되는 일 단부(27)와 제2 패스의 첫번째 튜브(23)에 근접한 제2 헤더(17)의 중간점에서 유체 상호 연결되는 타단부(28)에 제공된다. 바이패스 튜브(26)와 제2 헤더(17)의 후반부를 통한 냉매의 유동은 튜브(19)의 개선된 유동을 야기하고 액체 및 증기의 유동 분리를 방지하고, 그렇지 않은 경우 발생할 수 있는 소정의 튜브에서 범람하고, 나머지 튜브에서의 부족을 방지한다.

도2를 참조하면, 제2 패스(18)의 튜브(19)에 대한 냉매 분배의 균일성은 제2 헤더(17)의 제2 절반부에서 바이패스 튜브(26)를 통해 냉매의 유동을 부스팅(boosting)시킴으로써 보다 개선될 수 있다. 이는 제2 헤더(17)의 중간점에 인접한 이덕터(eductor) 노즐(29)의 도입에 의해 달성될 수 있다. 이덕터 노즐(29)은 바람직하게는 제2 패스(18)의 첫번째 튜브(23)에 인접하여 배치되고, 제2 헤더(17)에 바이패스 튜브(28)의 타단부(28)가 유체 연결되는 지점에 인접하여 배치된다.

이덕터 노즐(29)을 구동하기 위해, 팽창 장치(13)로부터의 냉매 유동은 제1 헤더(11)로의 라인(31)을 따라 통과하는 주요 부분과 이덕터 노즐(29)의 입구로 라인(32)을 따라 통과하는 타 부분으로 분할된다. 이덕터 노즐(29)로부터의 모티브 유동은 제2 패스(18)의 튜브로의 냉매의 균일한 분배를 개선시키기 위해 헤더(17)의 외부 절반부와 바이패스 튜브(26)에 의해 형성된 루프에서 2상 유동의 재순환을 조력한다.

본 발명은 부분적으로 도시되고 도면에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예 및 대체 실시예를 참조하여 설명되었지만, 해당 기술 분야의 종사자들은 청구의 범위에 의해 한정된 본 발명의 진정한 사상 및 범주로부터 벗어남없이 다양한 변경 및 세부 사항이 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (4)

1. 각각 복수의 패스 내에 복수의 튜브들을 구비한 형태의 열교환기이며,

   공급원으로부터 2상 냉매 유동을 수용하고, 상기 유동을 복수의 제1 패스(16) 튜브 중으로 분배하도록 전환하기 위한 제1 헤더로서, 상기 복수의 제1 패스 튜브들은 서로 평행하게 배열되며 상기 제1 헤더에 수직인, 제1 헤더와,

   상기 복수의 제1 패스(16) 튜브에 수직으로 배치되고 상기 복수의 제1 패스(16) 튜브로부터 2상 냉매 유동을 수용하고, 상기 냉매 유동을 복수의 제2 패스(18) 튜브로 유도하기 위해 유체 연결된 제2 헤더로서, 상기 복수의 제2 패스 튜브들은 서로 평행하게 배열되며 상기 제2 헤더에 수직으로 배치되는, 제2 헤더와,

   상기 복수의 제2 패스 튜브에 수직으로 배치되고 상기 제2 패스 튜브로부터의 냉매 유동을 수용하기 위해 유체 연결된 제3 헤더와,

   상기 제1 패스 튜브로부터 가장 멀리 위치한 제2 패스(18)의 최종 튜브(24)에 인접한 상기 제2 헤더의 하류 단부에 그 일단부가 유체 연결되고, 상기 제1 패스 튜브에 가장 인접한 제2 패스(18)의 첫번째 튜브(23)에 인접한 제2 헤더의 중간 지점에 그 타단부가 유체 연결되는 바이패스 튜브를 포함하고,

   상기 바이패스 튜브는 제2 헤더 하류 단부로부터 상기 제2 헤더 중간 지점으로 냉매의 유동을 유도할 수 있으며 이로 인해 제2 패스 튜브로의 균일한 냉매 유동 분포를 이루는 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 헤더의 일단부에서 냉매의 부스터 유동을 수용하고 상기 제2 헤더의 타단부로부터 상기 제2 패스 튜브에 수직인 방향으로 유동을 방출하기 위해, 중간점에 인접한 제2 헤더에 배치된 이덕터 노즐을 포함하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서, 상기 부스터 유동은 상기 제1 헤더로 통과하는 냉매의 동일한 공급원으로부터 시작되는 열교환기.
4. 제3항에 있어서, 상기 공급원은 응축기인 열교환기.

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