KR20040047614A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히트 펌프식 공기조화기에 이용되는 열교환기에 관한 것이고, 특히 복수의 전열관에 분류(分流)되는 냉매의 분류량의 균등화를 달성할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger used in a heat pump type air conditioner, and more particularly to a heat exchanger capable of achieving equalization of the fractionation amount of a refrigerant flowed into a plurality of heat transfer tubes.
종래의 공기조화기의 냉동 사이클을 구성하고 있는 열교환기는, 열교환 능력이 작은 경우에는, 냉매의 순환량이 적고, 전열관내의 압력 손실이 작기 때문에, 냉매 통로는 단일이므로 좋지만, 열교환량이 큰 경우에는, 냉매의 순환량이 많고, 복수의 냉매 통로가 필요하게 된다. 이와 같이 복수의 냉매 통로가 필요한 경우, 냉매를 복수의 전열관에 균등하게 분류하여 열교환기의 성능을 최대한으로 발휘시키기 위한 연구가 필요하게 된다.The heat exchanger constituting the refrigeration cycle of a conventional air conditioner is good because the refrigerant passage is single when the heat exchange capacity is small and the circulation amount of the refrigerant is small and the pressure loss in the heat transfer tube is small. The circulation amount of is large, and a plurality of refrigerant passages are required. As described above, when a plurality of refrigerant passages are required, studies are required to maximize the performance of the heat exchanger by classifying the refrigerants evenly into the plurality of heat transfer tubes.
도 9는, 종래의 평행 흐름형 열교환기의 경우를 나타낸다.9 shows a case of a conventional parallel flow type heat exchanger.
도 9에 나타내는 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 냉매가 유입하는 접속관(1)은 중공(中空) 원통상의 하부 헤더(2)의 일단측에 접속되어 있고, 하부 헤더(2)의 타단측(도 9의 우측)은 폐색되어 있다. 한편, 냉매가 유출하는 접속관(6)은 중공 원통상의 상부 헤더(5)의 일단측에 접속되어 있고, 상부 헤더(5)의 타단측(도 9의 우측)은 폐색되어 있다. 접속관(1)을 통해서 하부 헤더(2)에 유입한 냉매는, 각각의 헤더(2, 5)에 연통하는 복수의 편평관(3)에 밀착한 핀(fin)(4)을 통해서 공기와 열교환을 실행하고, 열교환에 의해서 가스화한 냉매는 상부 헤더(5)를 통해서 접속관(6)으로부터 유출된다.When the heat exchanger shown in FIG. 9 is used as an evaporator, the connection pipe 1 into which the refrigerant flows is connected to one end of the hollow cylindrical lower header 2, and the other end side of the lower header 2 ( 9) is occluded. On the other hand, the connection pipe 6 through which the refrigerant flows out is connected to one end side of the hollow cylindrical upper header 5, and the other end side (right side in FIG. 9) of the upper header 5 is closed. Refrigerant which flowed into the lower header 2 through the connection pipe 1 passes through the fin 4 in close contact with the plurality of flat pipes 3 communicating with the respective headers 2 and 5. The heat exchange is performed, and the refrigerant gasified by the heat exchange flows out of the connection pipe 6 through the upper header 5.
또한, 도 9에 나타내는 열교환기를 응축기로서 사용하는 경우는, 냉동 사이클중에 설치된 사방(四方) 밸브에 의한 사이클 절환에 의해서, 증발기로서 사용하는 경우와는 냉매의 유출입 방향이 역(逆)으로 된다.In the case where the heat exchanger shown in FIG. 9 is used as the condenser, the flow direction of the refrigerant is reversed from that in the case of using it as the evaporator by cycle switching by a four-way valve provided during the refrigeration cycle.
도 9에 나타내는 종래예의 경우, 압축기로부터 토출된 고온 고압의 단상(單相)의 과열 냉매 가스가 접속관(6)으로부터 상부 헤더(5)에 유입하여, 각각의 헤더(2, 5)에 연통하는 편평관(3)에 밀착한 핀(4)을 통해서 공기와 열교환을 실행하고, 응축 액화한 냉매는 하부 헤더(2)를 통해서 접속관(1)으로부터 유출된다.In the conventional example shown in FIG. 9, the high temperature and high pressure single phase superheated refrigerant gas discharged from the compressor flows into the upper header 5 from the connecting pipe 6 and communicates with the respective headers 2 and 5. The heat exchange with air is carried out through the pin 4 in close contact with the flat tube 3, and the refrigerant condensed and liquefied flows out of the connecting tube 1 through the lower header 2.
또한, 편평관(3)은 열전도성이 좋은 알루미늄이나 동합금 등의 금속으로 이루어지는 편평한 단면 외형을 구비하고, 그 내부에는 1개 내지 여러 개의 냉매 통로가 형성되어 있다. 편평관(3)은, 하부 헤더(2)와 상부 헤더(5)를 연통하도록, 2개의 헤더(2, 5)를 교락(橋絡; bridge)하여 수직으로 복수개 부착되어 있고, 균등하게 냉매가 분배되어서 분류 상태를 양호하게 하고, 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 여러가지 연구가 이루어지고 있다.In addition, the flat tube 3 has a flat cross-sectional outline made of metal such as aluminum or copper alloy having good thermal conductivity, and one to several refrigerant passages are formed therein. The flat pipe 3 bridge | crosslinks the two headers 2 and 5 so that the lower header 2 and the upper header 5 may communicate with each other, and a plurality of flat tubes 3 are vertically attached. Various studies have been conducted to improve the classification state and to fully exhibit the performance.
또한, 편평관(3)의 사이에 설치된 핀(4)은 열전도성이 좋은 알루미늄이나 동합금 등의 얇은 금속판을 파형으로 성형한 것으로서, 통풍 방향으로 무수한 허니콤(honeycomb) 상의 통기로를 형성하도록 부착되어서, 공기와 냉매의 열교환을원활하게 실행한다.In addition, the pin 4 provided between the flat tubes 3 is formed by forming a thin metal plate such as aluminum or copper alloy having good thermal conductivity into a wave shape, and is attached to form an abundant honeycomb aeration path in the ventilation direction. Thus, heat exchange between the air and the refrigerant is performed smoothly.
종래, 이러한 공기조화기용 열교환기의 분류 상태를 양호하게 하기 위해서, 헤더 내부에 설치된 칸막이 판을 헤더의 축 직각 방향에 대하여 경사지게 한 것(예로서, 특허문헌 1 참조)이나, 편평관의 단면(端面)을 경사지게 한 것(예로서, 특허문헌 2 참조)도 제안되어 있다.Conventionally, in order to improve the classification state of such an air conditioner heat exchanger, the partition plate provided inside the header is inclined with respect to the direction perpendicular to the axial direction of the header (for example, refer to Patent Document 1) or the end face of the flat tube ( It is also proposed that the surface is inclined (see Patent Document 2 as an example).
(특허문헌 1)(Patent Document 1)
특개평6-174335호 공보(제3페이지, 제1도)Japanese Patent Laid-Open No. 6-174335 (Page 3, Fig. 1)
(특허문헌 2)(Patent Document 2)
특개평8-5194호 공보(제3페이지, 제1도)Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-5194 (page 3, FIG. 1)
상기 종래의 평행 흐름형 열교환기를 응축기로서 사용한 경우, 압축기로부터 토출된 단상의 과열 냉매 가스는, 도 9에 나타내는 상부 헤더(5)에 접속관(6)으로부터 유입하여, 각각의 편평관(3)을 균일하게 흘러서 공기와 열교환한 후, 응축 액화한 냉매는 중력의 영향을 받아서 하부 헤더(2)에 흐르므로, 각각의 편평관(3)을 흐르는 냉매의 분류 상태에 큰 문제는 발견되지 않는다.When the conventional parallel flow type heat exchanger is used as the condenser, the single-phase superheated refrigerant gas discharged from the compressor flows into the upper header 5 shown in FIG. 9 from the connecting pipe 6 and each of the flat pipes 3 After flowing uniformly and exchanging heat with air, the condensed and liquefied refrigerant flows in the lower header 2 under the influence of gravity, and therefore, no major problem is found in the state of classification of the refrigerant flowing through each of the flat tubes 3.
그러나, 증발기로서 사용하면, 액(液)과 가스가 혼재한 2상(相)의 냉매가 도 10에 나타내는 바와 같이 하부 헤더(2)에 유입하여, 기체상의 냉매(7) 이외에 저부(低部)에 체류하고 있는 액체상의 냉매(8)가 흐름의 관성의 영향에 의해서 증발기 입구 근방과 하류측이 되는 우측에 있어서 두터워지고, 하부 헤더(2)의 중앙부 근방에서 엷어지는 경향이 있다. 그 결과, 하부 헤더(2)로부터 각각의편평관(3)내를 상승하여 통과하는 냉매의 양이 불균일하게 되는 것만이 아니고, 더욱이, 냉동 사이클중의 점성이 높은 냉동기 오일도 포함되는 영향이나, 각각의 편평관(3)을 흐르는 냉매에 편류(偏流)가 발생하는 영향에 의해서, 또한, 조건에 따라서는 증발기 입구로부터 가장 경로적으로 거리가 짧아서 저항이 적어지는 증발기 출구에 가까운 도 9의 편평관(3a, 3b) 근방을 냉매는 우선적으로 통과하여 접속관(6)으로 흘러 나가는 한편, 증발기 입구로부터 출구까지 경로에 있어서 거리적으로 가장 멀어지는 편평관(3e, 3f) 근방에서는, 관로(管路) 손실에 의한 저항이 커지므로, 유입하는 냉매도 감소한다.However, when used as an evaporator, a two-phase refrigerant in which a liquid and a gas are mixed flows into the lower header 2 as shown in FIG. 10, and the bottom portion other than the gaseous refrigerant 7 is present. The liquid refrigerant 8 staying in the thick layer tends to thicken on the right side near the evaporator inlet and the downstream side due to the inertia of the flow, and thinner near the center of the lower header 2. As a result, not only the amount of the refrigerant passing through the lower header 2 in each of the flat tubes 3 is uneven, but also the effect of including the highly viscous refrigeration oil in the refrigeration cycle. The flatness of FIG. 9 close to the evaporator outlet where the resistance is reduced due to the shortest path distance from the evaporator inlet, depending on the condition that the drift occurs in the refrigerant flowing through the respective flat tubes 3, and depending on the conditions. The refrigerant passes preferentially through the tubes 3a and 3b and flows into the connecting tube 6, while near the flat tubes 3e and 3f that are farthest in distance from the evaporator inlet to the outlet. Since the resistance due to the loss is increased, the amount of refrigerant flowing in also decreases.
도 11의 사선부(斜線部)는 기타 부분보다도 온도가 높은 것을 나타낸 것이며, 사선부에 나타내는 바와 같이, 저항이 커서 하류측이 되는 우측의 반 이상이 냉매 유량 저하에 따라서 냉매 과열도가 커지고, 열교환기의 성능이 크게 저하하는 과제를 가지고 있다.The slanted portion in FIG. 11 shows that the temperature is higher than that of the other portions. As shown by the slanted portion, at least half of the right side, which has a large resistance and is downstream, has a coolant superheat degree as the coolant flow rate decreases. There is a problem that the performance of the heat exchanger is greatly reduced.
본 발명은, 종래 기술이 갖는 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 평행 흐름형 열교환기를 증발기나 응축기의 어느 하나에 사용한 경우에도, 양호한 분류 상태를 실현하고, 충분한 열교환량을 얻을 수 있는 신뢰성이 높은 평행 흐름형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and even in the case where a parallel flow heat exchanger is used for either an evaporator or a condenser, it is possible to achieve a good classification state and obtain reliable heat exchanger in parallel. It is an object to provide a flow type heat exchanger.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 평행 흐름형 열교환기의 개략 정면도.1 is a schematic front view of a parallel flow heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
도 2는 도 1의 열교환기에 있어서의 온도 분포를 나타내는 개략 정면도.FIG. 2 is a schematic front view showing the temperature distribution in the heat exchanger of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1의 열교환기의 하부 헤더(header) 내부의 냉매 상태도.3 is a state diagram of a refrigerant inside a lower header of the heat exchanger of FIG.
도 4는 도 1의 열교환기의 상부 및 하부 헤더 내부의 개략도.4 is a schematic illustration of the inside of the upper and lower headers of the heat exchanger of FIG.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 평행 흐름형 열교환기의 부분 단면 개략 정면도.5 is a partial cross-sectional schematic front view of a parallel flow heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention.
도 6은 도 5의 열교환기의 하부 헤더 내부의 개략도.6 is a schematic illustration of the interior of the lower header of the heat exchanger of FIG.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 의한 평행 흐름형 열교환기의 하부 헤더 내부의 개략도.7 is a schematic diagram of a lower header interior of a parallel flow heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention;
도 8은 도 7의 하부 헤더를 도 10의 화살표 A 방향에서 본 단면도.8 is a cross-sectional view of the lower header of FIG. 7 viewed in the direction of arrow A of FIG. 10;
도 9는 종래의 열교환기의 개략 정면도.9 is a schematic front view of a conventional heat exchanger.
도 10은 도 9의 열교환기의 하부 헤더 내부의 냉매 상태도.10 is a state diagram of a refrigerant inside a lower header of the heat exchanger of FIG. 9;
도 11은 도 9의 열교환기에 있어서의 온도 분포를 나타내는 개략 정면도.FIG. 11 is a schematic front view showing a temperature distribution in the heat exchanger of FIG. 9. FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 접속관 2: 하부 헤더1: connector 2: lower header
3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f: 편평관 4: 핀(fin)3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f: flat tube 4: fin
5: 상부 헤더 6: 접속관5: upper header 6: connector
7: 기체상의 냉매 8: 액체상의 냉매7: gaseous refrigerant 8: liquid refrigerant
9, 10, 11: 유도관 12: 차단판9, 10, 11: guide tube 12: blocking plate
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명 중에서 청구항 1에 기재된 발명은, 소정의 거리를 두고 대략 수평하게 연장되는 1쌍의 헤더와, 그 1쌍의 헤더 사이에 배치된 복수의 전열관과, 인접하는 전열관의 사이에 배치된 핀을 구비한 열교환기로서, 상기 1쌍의 헤더의 한 쪽의 단부에 접속된 냉매의 유입관과, 상기 1쌍의 헤더의 다른 쪽의 단부 중 상기 유입관과 대각 위치에 있는 단부에 접속된 유출관을 또한 구비하고, 상기 유입관에 유입한 냉매는 상기 전열관을 통과해서 상기 유출관으로부터 유출하도록, 상기 1쌍의 헤더 사이를 이동하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a pair of headers extending substantially horizontally at a predetermined distance, a plurality of heat transfer tubes disposed between the pair of headers, and an adjacent heat transfer tube. A heat exchanger having fins disposed between the inlet pipes, the inlet pipe of the refrigerant connected to one end of the pair of headers, and a diagonal position with the inlet pipe of the other ends of the pair of headers. And an outlet pipe connected to an end portion thereof, wherein the refrigerant flowing into the inlet pipe moves between the pair of headers so as to flow out of the outlet pipe through the heat transfer pipe.
또한, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 유입관 및 상기 유출관은, 상기 1쌍의 헤더의 길이 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 2 is characterized in that the inflow pipe and the outflow pipe extend in the longitudinal direction of the pair of headers.
또한, 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 상기 유입관의 직경을 상기 유출관의 직경보다 작게 한 것을 특징으로 한다.Moreover, the invention of Claim 3 made the diameter of the said inflow pipe smaller than the diameter of the said outflow pipe, when the said heat exchanger was used as an evaporator.
또한, 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 열교환기를 응축기로서 사용한 경우, 상기 유입관의 직경을 상기 유출관의 직경보다 크게 한 것을 특징으로 한다.Moreover, the invention of Claim 4 made the diameter of the said inflow pipe larger than the diameter of the said outflow pipe, when the said heat exchanger was used as a condenser.
또한, 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 상기 유입관으로부터 멀어짐에 따라서 상기 전열관의 상기 헤더에의 삽입값을 점차 짧아지도록 한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 5 is characterized in that, when the heat exchanger is used as an evaporator, the insertion value of the heat transfer tube into the header gradually becomes shorter as the heat exchanger moves away from the inflow pipe.
또한, 청구항 6에 기재된 발명은, 상기 열교환기를 응축기로서 사용한 경우, 상기 유입관으로부터 멀어짐에 따라서 상기 전열관의 상기 헤더에의 삽입값을 점차 짧아지도록 한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 6 is characterized in that, when the heat exchanger is used as a condenser, the insertion value of the heat transfer tube into the header gradually becomes shorter as it moves away from the inflow pipe.
또한, 청구항 7에 기재된 발명은, 상기 열교환기를 증발기 또는 응축기로서 사용한 경우, 상기 유입관으로부터 멀어짐에 따라서 상기 전열관의 상기 헤더에의 삽입값을 점차 짧아지도록 한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 7 is characterized in that when the heat exchanger is used as an evaporator or a condenser, the insertion value of the heat transfer tube into the header gradually becomes shorter as the heat exchanger moves away from the inflow pipe.
또한, 청구항 8에 기재된 발명은, 소정의 거리를 두고 대략 수평하게 연장되는 1쌍의 헤더와, 그 1쌍의 헤더 사이에 배치된 복수의 전열관과, 인접하는 전열관의 사이에 배치된 핀을 구비한 열교환기로서, 상기 1쌍의 헤더의 한 쪽의 단부에 접속된 냉매의 유입관으로부터 멀어짐에 따라서 상기 전열관의 상기 헤더에의 삽입값을 점차 짧아지도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the invention described in claim 8 includes a pair of headers extending substantially horizontally at a predetermined distance, a plurality of heat transfer tubes disposed between the pair of headers, and a fin disposed between adjacent heat transfer tubes. The heat exchanger is characterized in that the insertion value of the heat transfer tube into the header is gradually shortened as it moves away from the inflow pipe of the refrigerant connected to one end of the pair of headers.
또한, 청구항 9에 기재된 발명은, 소정의 거리를 두고 대략 수평하게 연장되는 1쌍의 헤더와, 그 1쌍의 헤더 사이에 배치된 복수의 전열관과, 인접하는 전열관의 사이에 배치된 핀을 구비한 열교환기로서, 상기 1쌍의 헤더의 한 쪽의 단부에 접속된 냉매의 유입관과, 상기 1쌍의 헤더의 다른 쪽의 단부 중 상기 유입관과 동일한 측에 있는 단부에 접속된 유출관과, 상기 유입관이 접속된 상기 헤더의 내부에 길이 방향으로 연장되도록 설치된 유도관을 또한 구비하고, 상기 유입관에 유입한 냉매는 상기 유도관 및 상기 전열관을 통과해서 상기 유출관으로부터 유출하도록, 상기 1쌍의 헤더 사이를 이동하는 것을 특징으로 한다.The invention described in claim 9 further includes a pair of headers extending substantially horizontally at a predetermined distance, a plurality of heat transfer tubes disposed between the pair of headers, and a fin disposed between adjacent heat transfer tubes. A heat exchanger comprising: an inflow pipe of refrigerant connected to one end of the pair of headers, an outflow pipe connected to an end on the same side of the inflow pipe as the other end of the pair of headers; And an induction pipe installed to extend in the longitudinal direction inside the header to which the inflow pipe is connected, and the refrigerant flowing into the inflow pipe flows out of the outflow pipe through the induction pipe and the heat transfer pipe. It is characterized by moving between a pair of headers.
또한, 청구항 10에 기재된 발명은, 상기 유도관의 직경을 상기 유입관의 직경보다 작게 한 것을 특징으로 한다.Moreover, invention of Claim 10 made the diameter of the said induction pipe smaller than the diameter of the said inflow pipe. It is characterized by the above-mentioned.
또한, 청구항 11에 기재된 발명은, 상기 유입관이 접속된 상기 헤더의 내부에 길이가 상이한 2개 이상의 유도관을 설치하고, 그 2개 이상의 유도관의 냉매 출구가 상기 유입관으로부터 멀어짐에 따라서 상기 유도관의 직경을 점차 크게 한 것을 특징으로 한다.In addition, the invention according to claim 11 is provided with two or more induction pipes having different lengths inside the header to which the inflow pipe is connected, and the refrigerant outlets of the two or more induction pipes move away from the inflow pipe. It is characterized by gradually increasing the diameter of the induction pipe.
또한, 청구항 12에 기재된 발명은, 소정의 거리를 두고 대략 수평하게 연장되는 1쌍의 헤더와, 그 1쌍의 헤더 사이에 배치된 복수의 전열관과, 인접하는 전열관의 사이에 배치된 핀을 구비한 열교환기로서, 상기 1쌍의 헤더의 한 쪽의 단부에 접속된 냉매의 유입관과, 상기 1쌍의 헤더의 다른 쪽의 단부 중 상기 유입관과 동일한 측에 있는 단부에 접속된 유출관과, 상기 유입관이 접속된 상기 헤더의 내부에 길이 방향으로 연장되도록 설치된 칸막이 판을 또한 구비하고, 상기 유입관에 유입한 냉매는 상기 전열관을 통과해서 상기 유출관으로부터 유출하도록, 상기 1쌍의 헤더 사이를 이동하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 12 includes a pair of headers extending substantially horizontally at a predetermined distance, a plurality of heat transfer tubes disposed between the pair of headers, and a fin disposed between adjacent heat transfer tubes. A heat exchanger comprising: an inflow pipe of refrigerant connected to one end of the pair of headers, an outflow pipe connected to an end on the same side of the inflow pipe as the other end of the pair of headers; And a partition plate provided to extend in the longitudinal direction inside the header to which the inflow pipe is connected, wherein the coolant introduced into the inflow pipe passes through the heat pipe and flows out of the outflow pipe. It is characterized by moving between.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.
(실시형태 1)(Embodiment 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 평행 흐름형 열교환기를 나타내고, 소정의 거리를 두고 대략 수평하게 연장되는 하부 헤더(2) 및 상부 헤더(5)와, 이것들 2개의 헤더(2, 5)에 양단이 접속되어서 양자간에 대략 수직으로 배치된 복수의 편평관(전열관)(3)과, 인접하는 편평관(3) 사이에 사행(蛇行)하도록 배치된 허니콤 상의 핀(4)과, 하부 헤더(2) 및 상부 헤더(5)에 각각 접속되어 열교환기에의 냉매의 출입구가 되는 접속관(1, 6)을 구비하고 있다. 또한, 접속관(1, 6)은, 하부 헤더(2) 및 상부 헤더(5)의 길이 방향으로 각각 연장되어 있다.FIG. 1 shows a parallel flow heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention, and includes a lower header 2 and an upper header 5 extending substantially horizontally at a predetermined distance, and these two headers 2 and 5. A fin 4 on the honeycomb arranged so as to meander between a plurality of flat pipes (heat transfer pipes) 3 which are connected to both ends thereof and are arranged substantially perpendicularly between the two, and adjacent flat pipes 3; Connection pipes 1 and 6, which are connected to the header 2 and the upper header 5, respectively, and serve as entrances and exits of the refrigerant to the heat exchanger, are provided. In addition, the connection pipes 1 and 6 extend in the longitudinal direction of the lower header 2 and the upper header 5, respectively.
도 1에 있어서, 실선(實線) 화살표는 열교환기를 증발기로서 사용한 경우를, 파선(破線) 화살표는 응축기로서 사용한 경우를 나타내고, 증발기로서 사용한 경우에는, 하부 헤더(2)의 좌측이 냉매 입구이고, 상부 헤더(5)의 우측이 냉매 출구가 되고, 응축기로서 사용한 경우는, 증발기로서 사용한 경우와는 역(逆)의 흐름이 된다.In FIG. 1, the solid line arrow shows the case where a heat exchanger is used as an evaporator, the broken line arrow shows the case where it is used as a condenser, and when used as an evaporator, the left side of the lower header 2 is a refrigerant inlet. When the right side of the upper header 5 is a refrigerant | coolant outlet and it uses as a condenser, it becomes a reverse flow compared with the case used as an evaporator.
상기 구성의 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 증발기에의 냉매 입구는 하부 헤더(2)에 접속된 접속관(1)이 되고, 냉매는 편평관(3)을 통과하여, 편평관(3)에 밀착한 핀(4)을 통해서 공기와 열교환을 실행한다. 열교환에 의해서 가스화한 냉매는 상부 헤더(5)에 집결하여, 증발기로의 냉매 출구가 되는 접속관(6)을 통과해서 냉동 사이클중의 압축기(도시되어 있지 않음)의 흡입부에 인도된다.When using the heat exchanger of the said structure as an evaporator, the refrigerant | coolant inlet to an evaporator becomes the connection pipe 1 connected to the lower header 2, and a refrigerant | coolant passes through the flat pipe 3, and adheres to the flat pipe 3 closely. Heat exchange with air is carried out through one pin (4). The refrigerant gasified by heat exchange is collected at the upper header 5, passes through a connecting pipe 6 serving as a refrigerant outlet to the evaporator, and is led to a suction unit of a compressor (not shown) during the refrigerating cycle.
한편, 상기 구성의 열교환기를 응축기로서 사용한 경우, 압축기로부터 토출된 단상의 과열 냉매 가스가 응축기의 접속관(6)으로부터 상부 헤더(5)에 유입하여, 각각의 편평관(3)에 밀착한 핀(4)을 통해서 공기와 열교환을 실행한다. 열교환에 의해서 응축 액화한 냉매는, 중력의 영향도 받으면서 각각의 편평관(3)을 균일하게 흐른 후, 하부 헤더(2)에 흘러 들어와서, 응축기의 접속관(1)을 통하여 압축기의 흡입부에 인도된다.On the other hand, when the heat exchanger of the said structure is used as a condenser, the single phase superheated refrigerant gas discharged from the compressor flows into the upper header 5 from the connection pipe 6 of the condenser, and adheres to each of the flat pipes 3. Heat exchange with air is carried out through (4). The refrigerant condensed and liquefied by heat exchange uniformly flows through each of the flat tubes 3 under the influence of gravity, and then flows into the lower header 2 to inhale the compressor through the connecting tube 1 of the condenser. Is led to.
도 2는, 증발기로서 사용한 경우의 열교환기 전체를 적외선 측정기로써 온도 분포를 측정한 결과를 간이적으로 나타낸 것이다.Fig. 2 simply shows the results of measuring the temperature distribution of the entire heat exchanger in the case of using the evaporator with an infrared measuring device.
도 2에 있어서, 사선부는 기타 부분보다도 온도가 높고, 냉매가 거의 흐르지 않는 본래의 열교환기로서의 역활을 다하지 않고 있는 부분이지만, 종래예에서 설명한 도 11의 증발기의 온도 분포와 비교하면, 온도 분포도 거의 균일하고, 열교환기로서 유효한 면적도 증대되고, 성능도 크게 향상되어 있다. 이것은, 도 1의 열교환기의 경우, 증발기의 출입구가 되는 접속관(1, 6)의 위치 관계가 크게 영향을 주어서, 증발기 입구의 접속관(1)으로부터 액과 가스가 혼재한 2상의 냉매가 하부 헤더(2)의 좌측으로부터 수평하게 유입하므로, 하부 헤더(2)에 대하여 수직으로 배치된 각각의 편평관(3)을 균등하게 냉매가 흐르게 되기 때문이다.In FIG. 2, the slanted portion has a higher temperature than the other portion and does not play a role as an original heat exchanger in which almost no refrigerant flows, but the temperature distribution is also almost as compared with the temperature distribution of the evaporator of FIG. It is uniform, the area effective as a heat exchanger is also increased, and performance is greatly improved. In the case of the heat exchanger of FIG. 1, the positional relationship between the connection tubes 1 and 6 serving as the entrances and exits of the evaporator greatly affects the two-phase refrigerant in which liquid and gas are mixed from the connection tube 1 at the inlet of the evaporator. This is because the coolant flows evenly through each of the flat tubes 3 arranged vertically with respect to the lower header 2 because it flows horizontally from the left side of the lower header 2.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 저부에 체류하고 있는 액체상의 냉매(8)가 하류측이 되는 우측에서 두터워지고, 또한 증발기 입구가 되는 접속관(1)과 증발기 출구가 되는 접속관(6)의 위치가 대각이 되도록 수평으로 설치됨으로써, 접속관(1)으로부터 하부 헤더(2)에 유입하는 냉매의 흐름의 관성의 영향이 하류 방향으로 작용하므로, 하부 헤더(2) 내부에서 하류측으로 향하는 만큼 원활하게 냉매 액상(液狀)이 증가하는 경향이 있고, 종래예에서 나타낸 하부 헤더(2)내의 냉매의 상태보다도 냉매 액상이 균일화되어서, 각각의 편평관(3)에 유입하는 냉매량이 균일화된 것으로 생각된다. 또한, 냉매의 출입구간의 거리가 어느 경로를 통과해도 동일하게 되어서, 관내의 압력 손실도 거의 동일하게 되므로, 열교환기를 효과적으로 이용할 수 있고, 성능을 향상시키는 것이 가능하게 된다.In addition, as shown in FIG. 3, the liquid refrigerant | coolant 8 which stays in the bottom part becomes thick on the right side which becomes downstream, and the connection pipe 1 used as an evaporator inlet and the connection pipe 6 used as an evaporator outlet are shown. The horizontal position is set so that the position of the cross section is diagonal, so that the inertia effect of the flow of the refrigerant flowing from the connecting pipe 1 into the lower header 2 acts in the downstream direction, so as to be directed downstream from the lower header 2. The coolant liquid phase tends to increase smoothly, and the coolant liquid phase becomes more uniform than the state of the coolant in the lower header 2 shown in the prior art, and the amount of coolant flowing into each of the flat tubes 3 is made uniform. I think. In addition, since the distance between the entrance and exit of the refrigerant passes through any path, the pressure loss in the pipe is also substantially the same, so that the heat exchanger can be effectively used and the performance can be improved.
또한, 증발기로서 사용한 경우, 냉매 입구의 접속관(1)의 직경을 증발기 출구가 되는 접속관(6)보다도 작게 하거나, 도 4에 나타내는 바와 같이 하부 헤더(2)에 수직으로 삽입되어 있는 편평관(3)의 삽입값의 길이를, 하부 헤더(2)의 냉매 하류측이 되는 우측으로 향할수록 짧게 함으로써 냉매의 액상의 두께에 따르게 할 수 있고, 증발기 입구에 유입하는 냉매의 유속의 증가와 함께, 액과 가스의 비율이 균등하게 된 냉매를 각각의 편평관(3)에 흘릴 수 있다.In addition, when used as an evaporator, the diameter of the connection pipe 1 of a refrigerant | coolant inlet is made smaller than the connection pipe 6 used as an evaporator outlet, or the flat pipe inserted perpendicularly to the lower header 2 as shown in FIG. By shortening the length of the insertion value of (3) toward the right side which becomes the refrigerant downstream of the lower header 2, the length of the insertion value can be made in accordance with the thickness of the liquid phase of the refrigerant, and with the increase of the flow velocity of the refrigerant flowing into the evaporator inlet. The refrigerant having a uniform ratio of liquid and gas can be flowed into each of the flat tubes 3.
역으로, 응축기로서 사용한 경우, 응축기 입구의 접속관(6)의 직경을 응축기 출구의 접속관(1)보다도 크게 하거나, 도 4에 나타내는 바와 같이 상부 헤더(5)에수직으로 삽입되어 있는 편평관(3)의 삽입값의 길이를 상부 헤더(5)의 하류측이 되는 좌측에 걸쳐서 짧게 함으로써, 고온 고압의 단상 가스의 냉매가, 접속관(6)을 통과했을 때의 압력 손실에 의한 성능 저하를 억지할 수 있는 동시에, 증발기와 병용하는 경우에 동일한 길이의 편평관(3)을 이용할 수 있고, 생산성, 가공성도 향상시킬 수 있게 된다.Conversely, when used as a condenser, the diameter of the connection pipe 6 of the condenser inlet is made larger than that of the connection pipe 1 of the condenser outlet, or is flat pipe inserted vertically into the upper header 5 as shown in FIG. By shortening the length of the insertion value of (3) over the left side which becomes the downstream side of the upper header 5, the performance deterioration by the pressure loss at the time when the refrigerant | coolant of high temperature, high pressure single phase gas passed through the connection pipe 6 is carried out. In addition, when using together with an evaporator, the flat pipe 3 of the same length can be used, and productivity and workability can also be improved.
또한, 상기 구성에 있어서, 접속관(1, 6)은 도 1에 나타내는 위치에 특정되어 있지만, 특히 그 위치는 한정되는 것이 아니고, 좌우 역으로 부착할 수도 있고, 열교환기의 형태에 따라서 위치를 변경할 수 있다.In addition, in the said structure, although the connection pipes 1 and 6 are specified in the position shown in FIG. 1, the position is not specifically limited, It can also attach in a right-left direction, and positions according to the form of a heat exchanger You can change it.
또한, 하부 헤더(2)나 상부 헤더(5), 또는 접속관(1, 6)은, 원통상의 형상 대신에, 4각형이나 타원형, 다각형이나 기타의 형상을 이용해도 좋다.In addition, the lower header 2, the upper header 5, or the connection pipes 1 and 6 may use a quadrangular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, or other shape instead of a cylindrical shape.
(실시형태 2)(Embodiment 2)
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 평행 흐름형 열교환기를 나타내고, 도면에서, 실선 화살표는 열교환기를 증발기로서 사용한 경우를, 파선 화살표는 응축기로서 사용한 경우를 나타내고 있다. 또한, 증발기로서 사용한 경우에는 하부 헤더(2)의 좌측이 냉매 입구이고, 상부 헤더(5)의 좌측이 냉매 출구가 되고, 응축기로서 사용한 경우는, 증발기로서 사용한 경우와는 역의 흐름이 된다.Fig. 5 shows a parallel flow heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention, in which, the solid arrows indicate the case where the heat exchanger is used as the evaporator, and the broken arrow indicates the case where the condenser is used. In addition, when used as an evaporator, the left side of the lower header 2 is a refrigerant | coolant inlet, and the left side of the upper header 5 is a refrigerant | coolant outlet, and when used as a condenser, it is the reverse flow as when used as an evaporator.
본 실시형태에 있어서는, 하부 헤더(2)의 내부에, 냉매가 각각의 편평관(3)에 균일하게 유입하도록 하부 헤더(2)의 길이 방향으로 유도관(9)이 배치되어 있고, 유도관(9)의 직경을 접속관(1)의 직경보다 작게 한 점에 특징이 있다.In this embodiment, the induction pipe 9 is arrange | positioned in the longitudinal direction of the lower header 2 so that refrigerant may flow in each flat pipe 3 uniformly inside the lower header 2, and the induction pipe It is characteristic that the diameter of (9) was made smaller than the diameter of the connection pipe 1.
본 실시형태에 의하면, 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 냉매가접속관(1)으로부터 하부 헤더(2)에 유입한 후, 하부 헤더(2)내에 설치되어 있는 유도관(9)을 통과하여, 도 5의 실선으로 나타내는 바와 같이 냉매가 하부 헤더(2)의 우측으로부터 유출한다. 그 후, 냉매는 각각의 편평관(3)에 균등하게 유입하여, 증발기 출구가 되는 접속관(6)으로부터, 냉동 사이클중에 설치된 압축기의 흡입부에 인도된다. 따라서, 실질적으로는, 증발기로서의 냉매 입구는 하부 헤더(2)의 우측이고, 냉매 출구가 좌측이 되므로, 냉매가 유출입하는 출입구의 위치 관계가 대각 배치가 되어서, 상기한 도 1에 나타내는 실시형태 1에 의한 열교환기의 위치 관계와 동일하게 된다.According to this embodiment, when using a heat exchanger as an evaporator, after a refrigerant flows into the lower header 2 from the connection pipe 1, it passes through the induction pipe 9 provided in the lower header 2, and FIG. As shown by the solid line of 5, the coolant flows out from the right side of the lower header 2. Thereafter, the refrigerant flows into each of the flat tubes 3 evenly and is led from the connecting tube 6 serving as the evaporator outlet to the suction part of the compressor provided during the refrigeration cycle. Therefore, since the refrigerant inlet as the evaporator is substantially to the right of the lower header 2 and the refrigerant outlet is to the left, the positional relationship between the outlets through which the refrigerant flows in and out is diagonally arranged, and Embodiment 1 shown in Fig. 1 described above. It becomes the same as the positional relationship of the heat exchanger by.
본 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 길이가 상이한 2개의 유도관(10, 11)을 하부 헤더(2) 내부에 설치하여, 접속관(1)으로부터 유입하는 냉매를 분기(分岐)할 수도 있다. 또한, 짧은 유도관(10)은 긴 유도관(11)에 비해서 그 냉매 출구가, 증발기에의 냉매 입구가 되는 접속관(1)에 가까운 위치에 배치되게 되고, 유도관(11)의 직경(개구 면적)을 유도관(10)의 직경(개구 면적)보다도 크게 설정함으로써, 출구가 냉매 입구보다 멀어서 냉매가 흐르기 어려운 유도관(11)으로부터 많은 냉매가 흘러 나오게 된다. 따라서, 냉동 사이클의 능력 변화나 냉매의 유속 변화에 대해서도 유연성을 가져서 각각의 편평관(3)에 균일하게 냉매를 분배하여, 열교환기 성능을 향상시키는 것이 가능하게 된다.In this embodiment, as shown in FIG. 6, two induction pipes 10 and 11 having different lengths are provided inside the lower header 2 to branch off the refrigerant flowing from the connection pipe 1. You may. In addition, compared to the long induction pipe 11, the short induction pipe 10 is arrange | positioned in the position close to the connection pipe 1 which becomes a refrigerant inlet to an evaporator, and the diameter of the induction pipe 11 ( By setting the opening area) larger than the diameter (opening area) of the induction pipe 10, a lot of refrigerant flows out of the induction pipe 11 where the outlet is farther from the refrigerant inlet so that the refrigerant hardly flows. Therefore, it is possible to flexibly distribute the refrigerant to each of the flat tubes 3 with flexibility in changing the capacity of the refrigeration cycle and changing the flow rate of the refrigerant, thereby improving heat exchanger performance.
또한, 하부 헤더(2)의 내부에 배치되는 유도관은 1개 또는 2개에 한정되는 것은 아니고, 길이가 상이한 유도관을 3개 이상 배치할 수도 있다. 이 경우, 복수의 유도관의 냉매 출구가 접속관(1)으로부터 멀어짐에 따라서 유도관의 직경을 점차 크게 하면 좋다.In addition, the induction pipe arrange | positioned inside the lower header 2 is not limited to one or two, You may arrange | position three or more induction pipes from which a length differs. In this case, the diameter of the induction pipe may be gradually increased as the refrigerant outlets of the plurality of induction pipes move away from the connection pipe 1.
또한, 도 5 또는 도 6에 나타내는 구성은, 냉동 사이클(도시되어 있지 않음)과 열교환기를 접속하는 경우에, 접속관(1, 6)이 양쪽 모두 좌단(左端)에 존재하므로, 긴 배관을 끌어서 돌릴 필요가 없어서, 생산성이 향상된다.In addition, in the structure shown in FIG. 5 or FIG. 6, when connecting a refrigeration cycle (not shown) and a heat exchanger, since both the connection pipes 1 and 6 exist in the left end, a long piping There is no need to turn, and productivity is improved.
또한, 냉동 사이클 시스템의 감압 기구 부품으로서 캐필러리 튜브(capillary tube)를 채용할 수도 있어서, 본 실시형태에서 하부 헤더(2)에 설치한 유도관(9, 10, 11)에 캐필러리 튜브를 사용하면, 감압 기구 부품을 열교환기 내에 수용할 수 있게 되어서, 시스템의 더욱 콤팩트화, 간이화를 도모할 수 있게 된다.In addition, a capillary tube can also be used as a decompression mechanism part of a refrigeration cycle system. In this embodiment, the capillary tube is provided to the induction pipes 9, 10, 11 provided in the lower header 2. By using, the pressure-reducing mechanism parts can be accommodated in the heat exchanger, whereby the system can be made more compact and simplified.
또한, 하부 헤더(2)나 상부 헤더(5), 또는 접속관(1, 6)과 마찬가지로, 유도관(9, 10, 11)도 원통상의 형상 대신에, 4각형이나 타원형, 다각형이나 기타의 형상을 이용해도 좋다.In addition, like the lower header 2, the upper header 5, or the connection pipes 1 and 6, the guide pipes 9, 10, and 11 may be quadrangular, elliptical, polygonal or the like instead of the cylindrical shape. You may use the shape of.
(실시형태 3)(Embodiment 3)
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 의한 평행 흐름형 열교환기에 설치된 하부 헤더(2)를 나타내고, 도 7에 나타내는 열교환기를 증발기로서 사용한 경우에는, 하부 헤더(2)의 좌측이 냉매 입구이고, 상부 헤더(도시되어 있지 않음)의 좌측이 냉매 출구가 되고, 응축기로서 사용한 경우는, 증발기로서 사용한 경우와는 역의 흐름이 된다.FIG. 7 shows the lower header 2 provided in the parallel flow heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention, and when the heat exchanger shown in FIG. 7 is used as the evaporator, the left side of the lower header 2 is the refrigerant inlet, and the upper portion The left side of the header (not shown) serves as the refrigerant outlet, and in the case of using it as a condenser, the flow is reversed from that used as the evaporator.
본 실시형태에 있어서는, 냉매가 각각의 편평관(3)에 균일하게 유입하도록, 하부 헤더(2)의 내부에 접속관(1)의 반대측에 간극(間隙)을 갖는 차단판(12)이 대략 수평으로 배치되어 있는 점에 특징이 있고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 하부헤더(2)에 수직으로 삽입되어 있는 편평관(3)의 하단은 차단판(12)과 소정 거리 만큼 사이가 떨어져 있다.In the present embodiment, the blocking plate 12 having a gap on the opposite side of the connection pipe 1 inside the lower header 2 is substantially so that the refrigerant flows into each of the flat pipes 3 uniformly. 8. The lower end of the flat tube 3 inserted perpendicularly to the lower header 2 is spaced apart from the blocking plate 12 by a predetermined distance as shown in FIG. 8. .
본 실시형태에 의하면, 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 접속관(1)으로부터 유입한 냉매는, 하부 헤더(2)의 내부의 차단판(12)의 하부에 흘러 들어 온다. 그 후, 냉매는 차단판(12)의 하부를 우측을 향해서 이동하여 하부 헤더(2)의 하류가 되는 우측 끝까지 유도된 후, 차단판(12)의 상부에 돌아 들어가서, 도 7의 실선 화살표로써 나타내는 바와 같이 각각의 편평관(3)에 유입한다.According to this embodiment, when the heat exchanger is used as an evaporator, the refrigerant which flowed in from the connection pipe 1 flows into the lower part of the blocking plate 12 inside the lower header 2. Thereafter, the coolant is moved to the right end of the lower portion of the blocking plate 12 toward the right side, and is led to the upper end of the lower header 2, and then returns to the upper portion of the blocking plate 12, as shown by the solid arrow in FIG. As shown, it flows into each flat pipe 3.
이 경우도 상기한 실시형태 2에 의한 열교환기와 마찬가지로, 실질적으로는, 증발기로서의 냉매 입구는 하부 헤더(2)의 우측이고, 냉매 출구가 좌측이 되므로, 냉매의 출입구의 위치 관계가 대각 배치가 되어서, 균일한 분류 상태의 최적화를 도모할 수 있다.Also in this case, similarly to the heat exchanger according to the second embodiment described above, since the refrigerant inlet as the evaporator is substantially to the right of the lower header 2 and the refrigerant outlet is to the left, the positional relationship between the entrances and exits of the refrigerant is diagonally arranged. Therefore, the uniform classification state can be optimized.
따라서, 차단판(12)을 하부 헤더(2)내에 미리 일체 성형함으로써, 특수한 접속관 등을 하부 헤더(2)에 삽입하지 않고, 분류 상태를 양호하게 하고, 성능 향상을 도모할 수 있는 동시에 가공성, 생산성도 향상시킬 수 있다.Therefore, by integrally forming the blocking plate 12 in the lower header 2 in advance, it is possible to improve the state of sorting and improve the performance without inserting a special connecting pipe or the like into the lower header 2, and at the same time workability. In addition, productivity can also be improved.
본 발명은, 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하에 기재되는 바와 같은 효과를 나타낸다.Since this invention is comprised as demonstrated above, it shows an effect as described below.
본 발명에 의한 열교환기를 증발기로서 사용한 경우, 각각의 편평관에 흐르는 냉매의 분류가 균일화되므로, 열교환 성능을 최대한으로 인출할 수 있는 신뢰성이 높은 열교환기를 제공할 수 있다.When the heat exchanger according to the present invention is used as an evaporator, since the flow of refrigerant flowing through each flat tube is uniform, a highly reliable heat exchanger capable of taking out the heat exchange performance to the maximum can be provided.
또한, 본 발명에 의한 열교환기를 증발기와 응축기를 병용해서 냉동 사이클에 이용한 경우에도, 복잡한 가공이나 대형화의 필요성이 없고 열교환 성능을 향상할 수 있는 동시에, 수용성(收容性)이나 콤팩트화를 도모하면서 가공성, 생산성이 향상된 신뢰성이 높은 열교환기를 제공할 수 있다.In addition, even when the heat exchanger according to the present invention is used in combination with an evaporator and a condenser in a refrigeration cycle, there is no need for complicated processing or enlargement, and the heat exchange performance can be improved, while the water solubility and the compactness can be achieved. As a result, a highly reliable heat exchanger with improved productivity can be provided.
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