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KR20170031556A - 마이크로 채널 타입 열교환기 - Google Patents

마이크로 채널 타입 열교환기 Download PDF

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Publication number
KR20170031556A
KR20170031556A KR1020150129285A KR20150129285A KR20170031556A KR 20170031556 A KR20170031556 A KR 20170031556A KR 1020150129285 A KR1020150129285 A KR 1020150129285A KR 20150129285 A KR20150129285 A KR 20150129285A KR 20170031556 A KR20170031556 A KR 20170031556A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hole
pass
heat
header
heat exchange
Prior art date
Application number
KR1020150129285A
Other languages
English (en)
Inventor
김범찬
류병진
양태만
정춘면
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US15/260,914 priority patent/US11280551B2/en
Priority to EP16188061.2A priority patent/EP3141859B1/en
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Abstract

본 발명에 따른 마이크로 채널 타입 열교환기는 복수개의 플랫튜브들이 배치된 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈이 적층되고, 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 이격시켜 열차단공간을 형성시키는 열차단부재를 포함한다.
본 발명은 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 이격시켜 열차단공간을 형성시키는 열차단부재가 설치되어 열전도를 최소화시키고, 이를 통해 열교환성능을 향상시키는 장점이 있다.

Description

마이크로 채널 타입 열교환기{Heat exchanger}
본 발명은 마이크로 채널 타입 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기로 이루어지는 냉동사이클 장치에서 응축기 또는 증발기로 사용될 수 있다.
또한 열교환기는 차량, 냉장고 등에 설치되어 냉매를 공기와 열교환시킨다.
열교환기는 구조에 따라 핀 튜브형 열교환기, 마이크로 채널형 열교환기 등으로 구분될 수 있다.
핀 튜브형 열교환기는 구리 재질로 제작되고, 마이크로 채널형 열교환기는 알루미늄 재질로 제작된다.
마이크로 채널형 열교환기는 내부에 미세한 유로가 형성되기 때문에 핀 튜브형 열교환기에 비해 효율이 좋다.
핀 튜브형 열교환기는 핀과 튜브를 용접하는 방식이기 때문에 제작이 용이하지만, 마이크로 채널형 열교환기는 furnace에 투입하여 브레이징을 통해 제작하기 때문에, 제작에 따른 초기 투자비용이 큰 단점이 있다.
특히 핀 튜브형 열교환기는 제작이 용이하기 때문에, 2열로 겹쳐서 제작하기가 용이하지만, 마이크로 채널형 열교환기는 로(爐)에 넣어 제작하는 방식이기 때문에 2열로 제작하는데 어려움이 있었다.
도 1은 종래 기술에 다른 마이크로 채널 열교환기의 사시도이다.
도시된 것과 같이, 종래 기술에 따른 마이크로 채널형 열교환기는 제 1 열(1) 및 제 2 열(2)로 구성되고, 상기 제 1 열(1) 및 제 2 열(2)을 연결시키는 헤더(3)가 배치된다.
상기 헤더(3)는 제 1 열(1)의 냉매를 제 2 열(2)로 방향 전환시켜 유동되게 하는 유로를 제공한다.
종래 2열로 구성된 마이크로 채널형 열교환기는 냉매의 유입구(4)가 제 1 열(1)의 하측에 위치되고, 냉매의 토출구(5)가 제 2 열(2)의 하측에 위치된다.
특히 상기 유입구(4)는 복수개가 형성되고, 상기 제 1 열(1)의 내부에 다수개의 유로를 통해 냉매를 공급한다.
제 1 열(1)에서는 냉매가 하측에서 상측방향으로 유동되고, 제 2 열(2)에서는 헤더(3)를 통과한 후 상측에서 하측방향으로 유동된다.
상기 토출구(5)는 1개가 배치된다. 즉, 제 1 열(1)을 통과한 유체는 제 2 열(2)의 어딘가에서 합류된 후 토출구(5)에 모여 토출된다.
종래 기술에 따른 마이크로 채널 열교환기가 증발기로 사용되는 경우, 제 1 열(1)에서 제 2 열(2)로 유동되는 과정에서 냉매가 증발되면서 압력손실이 발생되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-0765557
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 헤더를 분리시키는 고정플레이트를 통해 열손실을 최소화시킬 수 있는 마이크로 채널 타입 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 증발기로 사용될 때, 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있는 구조의 마이크로 채널 타입 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 2개의 적층된 열교환모듈에서 하나의 패스로 작동될 수 있는 구조의 마이크로 채널 타입 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 마이크로 채널 타입 열교환기는 복수개의 플랫튜브들이 배치된 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈이 적층되고, 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 이격시켜 열차단공간을 형성시키는 열차단부재를 포함한다.
상기 열차단부재는 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈 사이에 끼워져 고정될 수 있다.
상기 열차단부재는 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈의 외측에 고정되어 상기 열차단공간을 형성시킬 수 있다.
상기 열차단부재는 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈 사이에 삽입되어 끼워지는 삽입부가 더 형성될 수 있다.
상기 제 1 열교환모듈은, 냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 어퍼헤더; 상기 제 1 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 1 로어헤더 내부를 구획시켜 상기 제 1 패스 및 제 2 패스를 형성시키는 제 1 베플; 상기 제 1 어퍼헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 어퍼헤더 내부를 구획시켜 상기 제 2 패스 및 제 3-1 패스를 형성시키는 제 2 베플;을 포함하고,
상기 제 2 열교환모듈은, 냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 어퍼헤더; 상기 제 2 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 로어헤더 내부를 구획시켜 상기 제 3-2 패스 및 제 4 패스를 형성시키는 제 3 베플;을 포함하고,
상기 열차단부재는 상기 제 1 어퍼헤더 및 제 2 어퍼헤더 사이 또는 상기 제 1 로어헤더 및 제 2 로어헤더 사이 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.
상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되게 구성되고, 상기 열차단부재는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀 사이에 배치될 수 있다.
상기 열차단부재는, 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 연결하여 냉매를 유동시키는 플레이트홀이 형성될 수 있다.
상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되게 구성되고, 상기 열차단부재는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀 사이에 배치될 수 있다.
상기 열차단부재는, 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 연결하여 냉매를 유동시키는 플레이트홀이 형성될 수 있다.
상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되게 구성되고, 상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 나머지는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되게 구성되고, 상기 열차단부재는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀 사이에 배치된 제 1 열차단부재와, 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀 사이에 배치된 제 2 열차단부재를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열차단부재는, 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 연결시키는 플레이트홀이 형성되고, 상기 제 2 열차단부재는, 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 연결시키는 플레이트홀이 형성될 수 있다.
상기 제 1 패스 및 제 2 패스 사이, 상기 제 2 패스 및 제 3-1 패스 사이, 상기 제 3-2 패스 및 제 4 패스 사이에 각각 이격된 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 열교환기는 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 본 발명은 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 이격시켜 열차단공간을 형성시키는 열차단부재가 설치되어 열전도를 최소화시키고, 이를 통해 열교환성능을 향상시키는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 제 1 열교환모듈에 배치된 제 3-1 패스 및 제 2 열교환모듈에 배치된 제 3-2 패스가 하나의 패스로 작동되는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 제 3 패스가 2개의 열교환모듈에 분산되어 배치되기 때문에, 전체 플랫튜브 개수에 대한 제 3 패스의 플랫튜브 비율을 조절할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 제 3 패스를 서로 다른 열교환모듈에 2개의 패스(33-1)(33-2)로 분리하여 유동시키지만, 냉매가 동일한 방향으로 유동되게 하여 냉매의 증발 시 발생되는 압력손실을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 채널형 열교환기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기가 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 증발열교환기의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 증발열교환기의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 제 1 열교환모듈의 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 제 2 열교환모듈의 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 증발열교환기의 제 3 패스가 도시된 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성능 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열차단부재의 설치 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열차단부재의 설치 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2 내지 도 7을 참조하여 제 1 실시예에 따른 마이크로 채널 열교환기에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)로부터 냉매를 공급받아 응축시키는 응축열교환기(26)와, 상기 응축열교환기에서 응축된 액체 냉매를 팽창시키는 팽창기구(23)와, 상기 팽창기구(23)를 통해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발열교환기(20)를 포함한다.
상기 팽창기구(23)는 전자팽창밸브(eev), Bi-flow 밸브 또는 캐필러리튜브 등 다양한 종류가 사용될 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 응축열교환기(26)로 공기를 유동시키는 응축송풍팬(11)과, 상기 증발열교환기(20)로 공기를 유동시키는 증발송풍팬(12)을 더 포함할 수 있다.
상기 증발열교환기(20) 및 압축기(10) 사이에는 어큐뮬레이터(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터는 액체 냉매는 저장하고 기체 냉매만을 압축기(10)에 공급한다.
상기 증발열교환기(20)는 마이크로 채널 열교환기이다.
상기 증발열교환기(20)는 2열로 제작되고, 적층된 듀얼 패스를 갖는다.
상기 증발열교환기(20)는 알루미늄 재질로 형성된다.
상기 증발열교환기(20)는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)이 적층되어 제작된다. 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)은 수직하게 세워져 적층된다. 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에서 냉매는 상하 방향으로 유동된다.
상기 냉매는 제 1 열교환모듈(30)에서 제 2 열교환모듈(40)로 유동된다.
본 실시예에서는 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)의 열 전도를 차단 또는 저감시키는 열차단부재(100)(105)가 설치된다.
상기 열차단부재는 열전도도가 낮은 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 열차단부재는 본 실시예에서 플레이트 형태로 형성된다. 본 실시예와 달리 상기 열차단부재는 다양한 형태로 제작될 수 있다. 예를 들어 상기 열차단부재는 사각형, 원형, 타원형 등의 형태로 제작될 수 있다.
상기 열차단부재(100)(105)는 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)를 이격시킬 수 있다. 상기 열차단부재(100)(105)는 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)를 연결시킬 수 있다.
본 실시예에서 상기 열차단부재(100)(105)는 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40) 사이에 배치된다.
제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)의 구성이 유사하기 때문에, 제 1 열교환모듈(30)을 기준으로 그 구성을 설명한다.
상기 제 1 열교환모듈(30)은 내부에 복수개의 유로가 형성된 복수개의 플랫튜브(50)들과, 상기 플랫튜브(50)들을 연결하여 열을 전도시키는 핀(60)과, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50) 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 로어헤더(70)와, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50)의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 어퍼헤더(80)와, 상기 제 1 로어헤더(70) 또는 제 1 어퍼헤더(80) 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 냉매의 유동이 차단되도록 내부를 구획시키는 베플(90)을 포함한다.
상기 제 2 열교환모듈(40)은 내부에 복수개의 유로가 형성된 복수개의 플랫튜브(50)들과, 상기 플랫튜브(50)들을 연결하여 열을 전도시키는 핀(60)과, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50) 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 로어헤더(71)와, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50)의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 어퍼헤더(81)와, 상기 제 2 로어헤더(71) 또는 제 2 어퍼헤더(81) 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 냉매의 유동이 차단되도록 내부를 구획시키는 베플(90)을 포함한다.
상기 플랫튜브(50)들은 알루미늄 재질로 형성된다. 상기 핀(60)은 알루미늄 재질로 형성된다. 상기 제 1 로어헤더(70) 및 제 1 어퍼헤더(80)도 알루미늄 재질로 형성된다. 본 실시예와 달리 상기 제 1 열교환모듈(30)의 구성들은 구리 등 다른 금속재질로 형성될 수 있다.
상기 플랫튜브(50)의 내부에는 냉매가 유동되는 다수개의 유로가 형성된다.
상기 플랫튜브(50)의 유로는 길이방향으로 길게 연장되어 형성된다.
상기 플랫튜브(50)는 수직하게 배치되고, 좌우 방향으로 복수개의 플랫튜브(50)가 적층된다.
상기 플랫튜브(50)의 상측은 상기 제 1 어퍼헤더(80)에 삽입되어 연통된다.
상기 플랫튜브(50)의 하측은 상기 제 1 로어헤더(70)에 삽입되어 연통된다.
상기 핀(60)은 절곡되어 형성되고, 적층된 2개의 플랫튜브(50)를 연결하여 열을 전도시킨다.
상기 베플(baffle, 90)은 냉매의 유동을 전환시키기 위한 구성이다.
상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에 설치된 베플(90)들로 인해 상기 증발열교환기(20)에는 4개의 패스가 형성된다.
상기 패스는 플랫튜브(50)들의 묶음이다. 상기 패스에서는 냉매가 같은 방향으로 유동된다.
상기 제 1 열교환모듈(30)에는 제 1 패스(31), 제 2 패스(32) 및 제 3 패스(33) 중 일부가 형성된다. 상기 제 2 열교환모듈(40)에는 제 3 패스(33) 중 나머지와 제 4 패스(34)가 형성된다.
본 실시예에서 상기 제 1 열교환모듈(30)에 형성된 제 3 패스(33) 중 일부를 제 3-1 패스(33-1)로 정의하고, 제 2 열교환모듈(40)에 형성된 제 3 패스(33) 중 나머지를 3-2 패스(33-2)로 정의한다.
상기 3-1 패스(33-1) 및 3-2 패스(33-2)는 물리적으로 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에 분리되어 배치되지만, 기능적으로 같은 패스를 형성한다.
본 실시예에서 상기 제 1 패스(31) 및 제 2 패스(32)의 플랫튜브(50)들은 물리적으로 분리된다. 즉, 제 1 패스(31) 및 제 2 패스(32) 사이에는 핀(60)이 배치되지 않고, 이격된 공간(61)이 형성된다.
마찬가지로, 제 2 패스(32) 및 제 3-1 패스(33-1) 사이에는 핀(60)이 배치되지 않고, 이격된 공간(62)이 형성된다.
상기 제 3-2 패스(33-2) 및 제 4 패스(34) 사이에는 핀(60)이 배치되지 않고, 이격된 공간(63)이 형성된다.
상기 이격된 공간(61)(62)(63)들을 통해 인접한 패스로 열이 전달되는 것을 차단한다.
상기 패스들에서 냉매의 방향전환은 어퍼헤더(80)(81) 또는 로어헤더(70)(71)에서 이루어질 수 있다. 상기 어퍼헤더(80)(81) 또는 로어헤더(70)(71)에는 냉매의 방향전환을 위해 베플(90)이 배치될 수 있다.
본 실시예에서 제 1 패스(31)에 유입관(22)이 연결되고, 제 4 패스(34)에 토출관(24)이 연결된다.
제 1 열교환모듈(30)에 배치된 상기 베플(90)은 제 1 패스(31) 및 제 2 패스(32)를 구획시키는 제 1 베플(91)과, 제 2 패스(32) 및 제 3-1 패스(33-1)를 구획시키는 제 2 베플(92)을 포함한다.
제 2 열교환모듈(40)에 배치된 상기 베플(90)은 제 3-2 패스(33-2) 및 제 4 패스(34)를 구획시키는 제 3 베플(93)을 포함한다.
상기 3-1 패스(33-1) 및 3-2 패스(33-2)는 서로 다른 열교환모듈에 배치되지만, 냉매가 같은 방향으로 유동된다.
상기 제 1, 2 베플(91)(92)은 제 1 열교환모듈(30)에 배치된다. 상기 제 3 베플(93)은 제 2 열교환모듈(40)에 배치된다.
본 실시예에서 상기 제 1 베플(91)은 제 1 로어헤더(70) 내부에 배치되고, 제 2 베플(92)은 제 1 어퍼헤더(80) 내부에 배치된다.
제 3 베플(93)은 제 2 로어헤더(71) 내부에 배치된다.
상기 유입관(22)은 제 1 패스(31) 중 제 1 로어헤더(70)에 위치된다.
상기 토출관(24)은 제 4 패스(34) 중 제 2 로어헤더(71)에 위치된다.
상기 유입관(22) 및 토출관(24)의 위치가 변경되는 경우, 상기 베플(90)의 설치위치가 변경될 수 있다.
다만, 본 발명은 복수개의 열교환모듈(제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40))에 걸쳐 제 3 패스(33)가 형성된다.
상기 제 1 베플(91)에 의해 제 1 로어헤더(70)의 내부는 1-1 공간(30-1) 및 1-3 공간(30-3)으로 구획된다.
상기 제 2 베플(92)에 의해 제 1 어퍼헤더(80)의 내부는 1-2 공간(30-2) 및 1-4 공간(30-4)으로 구획된다.
상기 제 3 베플(93)에 의해 제 2 로어헤더(71)의 내부는 2-1 공간(40-1) 및 2-3 공간(40-3)으로 구획된다.
제 2 어퍼헤드(81) 내부는 베플이 설치되지 않는다. 상기 제 2 어퍼헤드(81) 내부를 2-2 공간(40-2)으로 정의한다.
상기 1-1 공간(30-1)에는 유입관(22)이 연결된다.
상기 2-3 공간(40-3)에는 토출관(24)이 연결된다.
본 실시예에서는 다른 열교환모듈로 냉매를 유동시키기 위해 상기 제 1 로어헤더(70) 및 제 2 로어헤더(71)를 연결하는 로어홀(75)이 형성된다. 상기 로어홀(75)을 통해 냉매가 다른 열교환모듈로 유동될 수 있다. 상기 로어홀(75)에 파이프가 설치될 수 있고, 상기 파이프가 상기 로어홀(75)들을 연결시킬 수 있다.
본 실시예에서는 상기 로어홀(75)이 1-3 공간(30-3) 및 2-1 공간(40-1)을 연결시킨다. 상기 제 1 열교환모듈(30)에 형성된 로어홀(75)을 제 1 로어홀(75-1)로 정의하고, 제 2 열교환모듈(40)에 형성된 로어홀(75)을 제 2 로어홀(75-2)로 정의한다. 상기 제 1, 2 로어홀(75-1)(75-2)은 제 2 패스(32) 및 제 3-2 패스(33-2)를 연결시킨다.
제 1 열교환모듈(30)에서 제 2 열교환모듈(40)로의 유동이 원활하도록 상기 제 1 로어홀(75-1) 및 제 2 로어홀(75-2)은 복수개로 형성될 수 있다.
상기 제 1 어퍼헤더(80) 및 제 2 어퍼헤더(81)를 연결시키는 어퍼홀(85)이 형성된다. 제 1 열교환모듈(30)에 형성된 어퍼홀(85)을 제 1 어퍼홀(85-1)로 정의하고, 제 2 열교환모듈(40)에 형성된 어퍼홀(85)을 제 2 어퍼홀(85-2)로 정의한다.
본 실시예에서 상기 제 1 어퍼홀(85-1)은 1-3 공간(30-4)에 형성되고, 제 2 어퍼홀(85-2)은 2-2 공간(40-2)에 형성된다.
본 실시예에서는 로어홀(75) 또는 어퍼홀(85)을 통해 냉매를 다른 열교환모듈로 유동시키는 구조이지만, 본 실시예와 달리 별도의 배관(미도시)을 설치하여 냉매를 유동시킬 수도 있다. 예를 들어 상기 로어홀(75) 대신 제 1 로어헤더(70) 및 제 2 로어헤더(71)를 연결시키는 배관을 외부에 설치할 수도 있다. 또한, 상기 어퍼홀(85) 대신 제 1 어퍼헤더(80) 및 제 2 어퍼헤더(81)를 연결시키는 배관(미도시)을 외부에 설치할 수도 있다.
본 실시예에서 상기 열차단부재는 적어도 2개가 설치된다.
본 실시예에서 제 1 열차단부재(100)는 상기 제 1, 2 어퍼홀(85-1)(85-2) 사이에 배치된다. 상기 제 1 열차단부재(100)에는 상기 제 1, 2 어퍼홀(85-1)(85-2)과 연통되는 제 1 플레이트홀(185)이 형성된다.
제 2 열차단부재(105)는 상기 제 1, 2 로어홀(75-1)(75-2) 사이에 배치된다. 상기 제 2 열차단부재(105)에는 상기 제 1, 2 로어홀(75-1)(75-2)과 연통되는 제 2 플레이트홀(175)이 형성된다.
상기 제 1 열차단부재(100)는 상기 제 1 어퍼헤더(80) 및 제 2 어퍼헤더(81) 사이에 끼워져 고정된다. 상기 제 1 열차단부재(100)는 두께만큼 제 1 어퍼헤더(80) 및 제 2 어퍼헤더(81)를 이격시킨다.
상기 제 2 열차단부재(105)는 상기 제 1 로어헤더(70) 및 제 2 로어헤더(71) 사이에 끼워져 고정된다. 상기 제 2 열차단부재(105)도 두께만큼 제 1 로어헤더(70) 및 제 2 로어헤더(82)를 이격시킨다.
상기 제 1, 2 열차단부재(100)(105)에 의해 상기 제 1, 2 열교환모듈(30)(40)이 소정간격 이격된다. 상기 열차단부재에 의해 상기 제 1, 2 열교환모듈(30)(40) 사이의 열전도가 차단 또는 최소화된다.
상기 제 1, 2 열차단부재(100)(105)만 설치되어도 무방하지만, 본 실시예에서는, 상기 제 1, 2 열교환모듈(30)(40)을 안정적으로 지지하기 위해 제 1, 2 열차단부재(100)(105)의 반대편에 제 3, 4 열차단부재(110)(115)가 설치된다.
상기 제 3 열차단부재(110) 및 제 4 열차단부재(115)에는 플레이트홀이 형성되지 않는다. 상기 제 3 열차단부재(110) 및 제 4 열차단부재(115)는 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)을 지지한다.
본 실시예에서 상기 제 1, 2 열차단부재(100)(105)가 왼쪽에 설치되고, 제 3, 4 열차단부재(110)(115)는 오른쪽에 설치된다.
상기 제 1, 2, 3, 4 열차단부재(100)(105)(110)(115)에 의해 제 1, 2 열교환모듈(30)(40)에는 열차단공간(101)이 형성된다.
본 실시예에서 상기 제 1 패스(31)에는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)을 합한 전체 플랫튜브들 중 15%의 플랫튜브(50)가 배치된다.
상기 제 2 패스(32)에는 에는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)을 합한 전체 플랫튜브들 중 20%의 플랫튜브(50)가 배치된다.
상기 3 패스에는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)을 합한 전체 플랫튜브들 중 30%의 플랫튜브(50)가 배치된다.
본 실시예에서는 3-1 패스(33-1) 및 3-2 패스(33-2)의 플랫튜브 개수가 동일하게 배치된다. 본 실시예와 달리 3-1 패스(33-1) 및 3-2 패스(33-2) 중 어느 한쪽이 더 많고, 다른 한쪽이 적게 배치되어도 무방하다.
예를 들어 3-1 패스(33-1)의 플랫튜브 개수가 더 적고, 3-2 패스(33-2)의 플랫튜브 개수가 더 많게 형성될 수 있다.
상기 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)는 2개의 열교환모듈(30)(40)에 분산되어 배치된다. 상기 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)는 서로 다른 열교환모듈(30)(40)에 분산되어 배치되되, 하나의 패스처럼 작동된다.
상기 제 4 패스(34)에는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)을 합한 전체 플랫튜브들 중 35%의 플랫튜브(50)가 배치된다.
상기 패스(31)(32)(33)(34)들에서 플랫튜브(50)의 개수를 점진적으로 증가시켜 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있다.
상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)은 증발열교환기(20)로 작동되는 바, 상기 플랫튜브(50) 내부에서 냉매가 증발된다.
액상 냉매가 기체 냉매로 증발되면, 냉매의 비체적이 증가된다.
여기서 제 1 패스(31), 제 2 패스(32) 및 제 3 패스(33)로 이동될수록 증발된 냉매의 양이 더 많아지기 때문에, 압력손실을 저감하고자 각 패스(31)(32)(33)(34)의 용적을 순차적으로 증가시킨다.
종래와 같이 각 패스의 플랫튜브 개수를 균등하게 구성하는 경우, 토출 측 패스에는 냉매의 건도가 높게 형성된다. 즉, 냉매의 건도가 큰데 비해 각 패스의 체적은 동일하기 때문에 기상영역에서 냉매의 압력강하가 커지고, 이로 인해 흡입압력이 떨어져 냉매의 순환유량이 저감되는 문제가 있다.
본 실시예에서는 각 패스에서 냉매의 건도를 낮춰 냉매의 압력손실을 저감시킨다. 본 실시예에서는 각 패스 별로 냉매의 건도를 일정하기 유지시킨다. 이를 위해 각 패스의 체적을 점진적으로 증가시킨다.
상기 제 1 패스(31) 및 제 2 패스(32)는 상기 증발열교환기(20)의 50% 미만으로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 제 3 패스(33)는 상기 증발열교환기(20)의 30% 내지 50%로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 제 3 패스(33)는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에 분산되어 배치된다.
상기 증발열교환기(20)의 냉매 유동을 살펴보면 다음과 같다.
유입관(22)에 공급된 냉매는 제 1 패스(31)를 따라 이동된다.
그래서 유입관(22)으로 공급된 냉매는 1-1 공간(30-1) 공간에서 1-2 공간(30-2)으로 유동된다. 그리고 1-2 공간(30-2)으로 유동된 냉매는 제 2 패스(32)를 따라 1-3 공간(30-3)으로 유동된다.
1-3 공간(30-3)으로 유동된 냉매는 제 3 패스(33)를 따라 유동된다.
상기 제 3 패스(33)는 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)로 구성되기 때문에, 상기 1-3 공간(30-2)의 냉매는 제 3-1 패스(33-1) 또는 제 3-2 패스(33-2)로 나뉘어 유동된다.
1-3 공간(30-3)의 냉매 중 일부는 제 3-1 패스(33-1)를 따라 1-4 공간(30-4)으로 유동될 수 있다. 그리고 1-4 공간(30-4)의 냉매는 어퍼홀(85)을 통과하여 2-2 공간(40-2, 제 3-2 패스의 상측)으로 유동될 수 있다. 상기 어퍼홀(85)을 통해 2-2 공간(40-2, 제 3-2 패스의 상측)으로 유입된 냉매는 상기 2-2 공간(40-2)을 따라 수평으로 이동되어 제 4 패스(34)의 상측으로 유동될 수 있다.
한편, 1-3 공간(30-3)의 냉매 중 나머지는 로어홀(75)을 통과하여 2-1 공간(40-1)으로 유동될 수 있다. 그리고 2-1 공간(40-1)의 냉매는 제 3-2 패스(33-2)를 따라 2-2 공간(40-2)으로 유동될 수 있다. 즉, 상기 제 2 패스(32)의 냉매는 1-3 공간(30-3)에서 상기 제 3 패스(33)를 거쳐 2-2 공간(40-2)으로 유동된다.
상기 2-2 공간(40-2)에 모인 냉매는 상기 2-2 공간(40-2)를 따라 이동된 후, 상기 제 4 패스(34)로 유동된다.
상기 4 패스(34)를 거친 냉매는 토출관(24)을 통해 증발열교환기(20)에서 토출된다.
본 실시예에서는 제 2 패스(32)를 통과한 냉매가 제 1 열교환모듈(30)에 배치된 제 3-1 패스(33-1) 및 제 2 열교환모듈(40)에 배치된 제 3-2 패스(33-2)를 따라 유동된 후, 2-2 공간(40-2)에서 합쳐진다.
본 상기 제 3 패스(33)는 서로 다른 열교환모듈(30)(40)에 배치되지만, 동일한 유동을 형성한다. 분리된 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)가 동일한 방향으로 유동된 후 합류되도록 상기 어퍼홀(85) 및 로어홀(75)이 형성된다.
본 실시예에서는 제 3 패스(33)를 서로 다른 열교환모듈(30)(40)에 2개의 패스(33-1)(33-2)로 분리하여 유동시키지만, 냉매가 동일한 방향으로 유동되게 하여 하나의 패스로 작동되게 하는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성능 그래프이다.
그래프에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 채널 타입 열교환기는 종래 기술에 비해 3% 정도의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.
도 9를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 열차단부재(120)는 제 1 실시예와 달리 헤더를 연결시킨다.
상기 제 1 실시예의 열차단부재들은 헤더들 사이에 끼워져 고정되지만, 본 실시예에 따른 열차단부재(120)는 헤더들을 연결하여 고정된다.
상기 열차단부재(120)는 제 1, 2 로어헤더(70)(71)들을 연결시키거나, 제 1, 2 어퍼헤더(80)(81)들을 연결시킨다.
상기 열차단부재(120)는 제 1, 2 로어헤더(70)(71)의 외측면을 따라 굴곡져 형성될 수 있다. 상기 열차단부재(120)는 로에서 열풍이 가해질 때, 제 1, 2 로어헤더(70)(71)에 고정될 수 있다.
상기 제 1, 2 로어헤더(70)(71) 사이에는 열차단공간(101)이 형성된다.
미도시된 제 1, 2 어퍼헤더(80)(81) 사이에도 열차단공간(101)이 형성된다.
이하 나머지 구성은 상기 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
도 10을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 열차단부재(130)는 제 2 실시예와 유사하되, 헤더들 사이에 끼워지는 삽입부(135)가 더 형성된다.
상기 삽입부(135)는 제 1, 2 로어헤더(70)(71) 사이에 끼워져 고정된다.
상기 삽입부(135)에 의해 열차단공간(101)이 확보된다.
삽입부(135)가 형성된 열차단부재(130)는 제 1, 2 어퍼헤더(80)(81)들 및 제 1, 2 로어헤더(70)(71)들에 각각 설치될 수 있다.
이하 나머지 구성은 상기 2 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
따른 균등 4패스를 갖는 2열 구조의 열교환기에 비해 성능이 더 월등한 것을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 압축기 11 : 응축송풍팬
12 : 증발송풍팬 20 : 증발열교환기
22 : 유입관 23 : 팽창기구
24 : 토출관 26 : 응축열교환기
30 : 제 1 열교환모듈 40 : 제 2 열교환모듈
30-1 : 1-1 공간 30-2 : 1-2 공간
30-3 : 1-3 공간 30-4 : 1-4 공간
40-1 : 2-1 공간 40-2 : 2-2 공간
40-3 : 2-3 공간 31 : 제 1 패스
32 : 제 2 패스 33 : 제 3 패스
33-1 : 제 3-1 패스 33-2 : 제 3-2 패스
34 : 제 4 패스 50 : 플랫튜브
60 : 핀 61 : 이격된 공간
70 : 제 1 로어헤더 71 : 제 2 로어헤더
80 : 제 1 어퍼헤더 81 : 제 2 어퍼헤더
75 : 로어홀 75-1 : 제 1 로어홀
75-2 : 제 2 로어홀 85 : 어퍼홀
85-1 : 제 1 어퍼홀 85-2 : 제 2 어퍼홀
90 : 베플 91 : 제 1 베플
92 : 제 2 베플 93 : 제 3 베플
100 : 제 1 열차단부재 101 : 열차단공간
105 : 제 2 열차단부재 110 : 제 3 열차단부재
115 : 제 4 열차단부재

Claims (12)

  1. 복수개의 플랫튜브들이 배치된 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈이 적층된 마이크로 채널 타입 열교환기에 있어서,
    상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 이격시켜 열차단공간을 형성시키는 열차단부재를 포함하는 마이크로 채널 타입 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈 사이에 끼워져 고정되는 마이크로 채널 타입 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈의 외측에 고정되어 상기 열차단공간을 형성시키는 마이크로 채널 타입 열교환기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈 사이에 삽입되어 끼워지는 삽입부가 더 형성된 마이크로 채널 타입 열교환기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 열교환모듈은,
    냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 어퍼헤더; 상기 제 1 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 1 로어헤더 내부를 구획시켜 상기 제 1 패스 및 제 2 패스를 형성시키는 제 1 베플; 상기 제 1 어퍼헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 어퍼헤더 내부를 구획시켜 상기 제 2 패스 및 제 3-1 패스를 형성시키는 제 2 베플;을 포함하고,
    상기 제 2 열교환모듈은,
    냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 어퍼헤더; 상기 제 2 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 로어헤더 내부를 구획시켜 상기 제 3-2 패스 및 제 4 패스를 형성시키는 제 3 베플;을 포함하고,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 어퍼헤더 및 제 2 어퍼헤더 사이 또는 상기 제 1 로어헤더 및 제 2 로어헤더 사이 중 적어도 어느 하나에 설치되는 마이크로 채널 타입 열교환기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되게 구성되고,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀 사이에 배치된 마이크로 채널 타입 열교환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 열차단부재는,
    상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 연결하여 냉매를 유동시키는 플레이트홀이 형성된 마이크로 채널 타입 열교환기.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되게 구성되고,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀 사이에 배치된 마이크로 채널 타입 열교환기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 열차단부재는,
    상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 연결하여 냉매를 유동시키는 플레이트홀이 형성된 마이크로 채널 타입 열교환기.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되게 구성되고,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 나머지는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되게 구성되고,
    상기 열차단부재는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀 사이에 배치된 제 1 열차단부재와, 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀 사이에 배치된 제 2 열차단부재를 포함하는 마이크로 채널 타입 열교환기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 1 열차단부재는, 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 연결시키는 플레이트홀이 형성되고,
    상기 제 2 열차단부재는, 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 연결시키는 플레이트홀이 형성되는 마이크로 채널 타입 열교환기.
  12. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 패스 및 제 2 패스 사이, 상기 제 2 패스 및 제 3-1 패스 사이, 상기 제 3-2 패스 및 제 4 패스 사이에 각각 이격된 공간이 형성되는 마이크로 채널 타입 열교환기.
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