KR100950395B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 냉매가 흐를 때 헤더파이프에 걸리는 고압을 분산시키고, 탱크의 강성을 보강하여 헤더파이프의 변형 방지를 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 열교환기는, 격실(113)(114)(123)(124)을 갖는 헤더(111)(121)와 탱크가(112)(122)가 각각 결합되어 이루어진 제1 및 제2헤더파이프(110)(120)와; 상기 제1 및 제2헤더파이프의 마주하는 격실을 서로 연통시켜 상기 격실들과 함께 슬랩을 형성하는 복수 개의 튜브(130)와; 상기 튜브들 사이에 적층되는 방열핀(140)들과; 상기 제1헤더파이프의 제1격실에 형성된 냉매 유입관(150)과; 상기 제2헤더파이프의 근접하는 격실들을 연통시키는 리턴 홀(125)과; 상기 제1헤더파이프의 제4격실에 형성되어 냉매가 유출되도록 하는 냉매 유출관(160)을 포함하여 이루어지며, 상기 헤더파이프의 탱크의 내면에는 길이방향을 따라 압력분산용 리브(112a)(122a)가 돌출 형성된다. 이에 의하여, 리브에 의해 상기 헤더파이프 내부의 단면적이 작아지므로 이산화탄소 냉매에 의한 고압이 분산된다.

이산화탄소, 열교환기, 헤더파이프, 탱크, 리브

Description

열교환기{HEAT-EXCHANGER}

도 1은 특허출원 2001-60973호에 따른 열교환기의 사시도.

도 2와 도 3은 각각 특허출원 2001-60973호에 따른 열교환기에 적용된 제1 및 제2헤더파이프의 분해 사시도.

도 4는 특허출원 2001-60973호에 따른 열교환기에 적용된 헤더파이프의 횡단면도.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기의 사시도.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기에 적용된 제1헤더파이프의 분해 사시도.

도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기에 적용된 제2헤더파이프의 분해 사시도.

도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기에 적용된 헤더파이프의 횡단면도.

도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기에 적용된 리브의 다른 예시도.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 열교환기의 사시도.

도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 열교환기에 적용된 헤더파이프이 횡단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 열교환기, 1, 2, 110, 120 : 헤더파이프

1a, 2a, 111, 121 : 헤더, 1c, 2c, 112a, 122a : 압력분산용 리브

112, 113, 114, 122, 123, 124 : 격실,

125 : 리턴 홀, 3, 130 : 튜브

4, 140 : 방열핀, 150 : 냉매 유입관

160 : 냉매 유출관,

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매의 흐름시 가해지는 압력에 의한 헤더파이프의 변형을 줄일 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체와 온도가 낮은 유체가 열교환기 벽면을 통해 높은 온도에서 낮은 온도로 열을 전달함으로써 열교환을 행하는 장치이다. 이러한 열교환기를 구성요소로 하는 에어컨 시스템의 작동 매체로 지금까지는 주로 HFC 냉매가 사용되어 왔으나, HFC 냉매는 지구 온난화의 주요 요인 중의 하나로 인식되어 그 사용에 대한 규제가 점차 확대되고 있다. 이와 같은 상황하에서, HFC 냉매를 대체할 차세대 냉매로서 이산화탄소 냉매에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

HFC 냉매를 사용하는 통상의 열교환기는, 상호간에 일정 간격을 두고 이격되 어 평행하게 배치되는 제1 및 제2헤더파이프와, 양단부가 제1 및 제2헤더파이프에 유체 연통 가능하게 결합되는 복수의 튜브와, 튜브들의 사이에 각각 설치되는 복수의 방열핀을 포함하여 이루어진다.

튜브는 내부에 복수의 미세 유로가 구비된 마이크로채널 튜브일 수 있다.

제1 및 제2헤더파이프는, 헤더와, 헤더에 각각 결합되는 탱크로 이루어진다. 헤더와 탱크는 각각 양단부가 브레이징 결합될 수 있다.

한편, 차세대 냉매로 주목받고 있는 이산화탄소는 지구 온난화 지수(GWP)가 대표적인 HFC 냉매인 R134a의 약 1300분의 1에 해당되며, 그 외에도 냉매로서 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 즉, 이산화탄소는 우수한 안전성, 무취성, 무독성, 비부식성, 비연소성 및 비폭발성 측면에서의 이점과 함께 압축기를 윤활하기 위한 윤활유와 양호한 상용성을 갖고 있다는 장점이 있다.

또한, 이산화탄소는, 체적냉방능력(증발잠열×기체밀도)이 기존의 냉매인 R134a의 7 내지 8배에 달하기 때문에 압축기의 용량을 크게 줄일 수 있으며, 표면 장력이 작아서 비등열 전달이 우수하고, 정압비열이 크고 점도가 낮아 열전달 성능이 뛰어나므로 냉매로서 우수한 열역학적 특성을 갖고 있다. 또한, 냉동싸이클의 측면에서 살펴보면 가스 쿨링(Gas-cooling) 압력이 기존에 비해 6 ~ 8배(약 90 ~ 130 bar) 높아서 열교환기 내부에서의 냉매의 압력 강하로 인한 손실이 기존 냉매에 비해 상대적으로 작게 되는 바, 압력강하는 크지만 열전달 성능이 우수한 것으로 알려진 미세 채널의 열교환기 튜브를 사용할 수 있다.

이산화탄소를 사용하는 초임계 냉동 싸이클은, 압축기, 가스 쿨러, 팽창밸 브, 증발기 및 내부 열교환기를 구비하고 있다.

상기 압축기는 냉매인 저온저압상태의 이산화탄소를 흡입하고, 이 흡입된 이산화탄소를 임계압력보다 높은 고압의 압력을 가지도록 초임계 상태로 압축하여 토출하게 된다. 상기 압축기로부터 토출되는 초임계 상태의 냉매는 상기 가스 쿨러의 내부를 통과하면서 상기 가스 쿨러의 외부표면을 거치는 외부공기로 냉각되어 저온으로 변환된다.

상기 내부 열교환기는 상기 가스 쿨러로부터 배출되는 저온의 냉매를 상기 증발기의 내부를 거쳐 배출되는 냉매와 열교환시켜 외부공기보다 낮은 온도까지 낮추어 배출하는 기능을 가진다. 이러한 기능을 상기 내부 열교환기가 가질 수 있도록 상기 내부 열교환기는 그 내부를 상기 가스 쿨러로부터 배출되는 냉매가 통과하여 팽창밸브로 공급되도록 하는 제1열교환부와, 상기 증발기로부터 배출되는 공기가 그 내부를 통과하여 압축기로 복귀되도록 하는 제2열교환부로 구획된다.

상기 팽창밸브는 상기 가스 쿨러로부터 배출되어 제1열교환부를 거친 냉매를 팽창시켜 온도를 떨어뜨림으로써 냉매가 임계압력보다 낮은 저압의 상태로 변환되어 상기 증발기로 유입되도록 하는 기능을 가진다.

상기 증발기는 상기 팽창밸브로부터 공급되어 그 내부를 유동하는 냉매를 송풍기에 의하여 그 외부표면을 거치도록 송풍되는 공기(내기 또는 외기)와 열교환시켜 냉매를 증발시킴과 동시에 송풍공기의 온도를 떨어뜨려 냉기로 만들게 된다. 상기 증발기에 의하여 냉기로 바뀌는 송풍공기는 공기조화모드에 따라 개방되는 공조케이스의 벤트를 통하여 자동차 실내로 공급됨으로써 자동차 실내를 냉방하게 된 다. 또한, 상기 증발기로부터 배출되는 냉매는 상기 내부 열교환기의 상기 제2열교환부를 거치면서 상기 제1열교환부를 거치는 냉매와 열교환되면서 상기 제1열교환부를 거치는 냉매의 온도를 낮추고 그 자신의 온도는 상승된 채 상기 압축기로 복귀된다.

한편, 상기 증발기로부터 배출되는 냉매 중에는 액상냉매가 포함될 수 있는데, 이 액상냉매가 압축기에 공급된 경우 액압축에 의해 압축기의 손상을 초래할 수 있으므로, 상기 증발기로부터 배출되는 냉매를 일시 저장하여 기액분리함으로써 기상 냉매만이 내부 열교환기를 거쳐 압축기로 복귀되도록 하기 위하여 상기 증발기와 상기 내부 열교환기와의 사이의 관로 중에 어큐뮬레이터가 더 설치된다. 상기 어큐뮬레이터는 상기 내부 열교환기의 제2열교환부와 일체로 구성될 수 있다.

이렇게 이산화탄소를 냉매로 사용하는 열교환기는 크게 2가지 형태로 구분할 수 있는데, 곧 멀티 패스(multi-pass)방식과 멀티 슬랩(multi-slab)방식이 그것이다.

멀티 패스 방식은, 헤더 파이프 내에 다수의 배플을 개재하여 튜브를 통해 유동되는 냉매의 패스 수를 증가시키는 것으로, 이는 열교환기 내에서의 냉매의 분도포는 좋으나, 냉매가 쿨링될 때 냉매인 이산화탄소는 열교환기 내에서 응축과정 없이 계속적으로 온도가 하강하게 되고, 이에 따라 열교환기 전체에서의 온도편차가 심해져 튜브와 핀을 통해 열교환기 표면을 따라 자체적으로 열흐름이 발생하는 문제가 생기게 된다. 이러한 열흐름은 냉매가 외부 유입공기와 열교환하는 것을 방해하게 되고, 자연히 열교환 성능을 감소시키게 된다.

멀티 슬랩 방식은 튜브가 배열된 열을 복수개로 하여 냉매가 이 튜브 열을 지남에 따라 열교환을 행하도록 하는 것으로, 이는 상기 멀티 패스 방식과 같은 열흐름은 차단할 수 있어 이산화탄소와 같은 고압에서 작동하는 냉매를 사용하는 열교환기에 있어서는 보다 우수한 구조로 알려져 있다. 그러나, 멀티 슬랩 방식의 열교환기는 각 슬랩을 연통하도록 파이프를 부착하여야 하나, 이는 고압에 취약한 구조를 갖는다. 또한, 열교환기 내에서의 냉매의 분포가 상기 멀티 패스 방식에 비해 다소 떨어질 수 있게 된다.

이때, 이산화탄소 냉동싸이클은 낮은 임계온도 때문에 초임계 압력 싸이클을 이루게 되고, 증기압이 기존의 HFC134a에 비해 매우 높아 증발압력 뿐만 아니라, 가스쿨링(기존의 응축)압력이 기존의 싸이클에 비해 증발기측은 약 10배, 가스쿨링측은 약 7배까지 높은데, 멀티 패스 방식은 이 압력을 충분히 견딜 수 없는 단점이 이다.

또한, 열교환기 성능관점에서 살펴보면, 기존 응축기는 성능향상을 목적으로 다수개의 배플을 추가하여 냉매의 패스 수를 증가시키고 있으나, 이러한 배플의 추가는 압력 취약 포인트를 증가시킬 뿐만 아니라 이산화탄소의 특성상 배플 삽입 방식보다 튜브의 열 수를 늘이는 멀티 슬랩 방식의 성능이 우수하기 때문에 멀티 슬랩 방식으로 이산화탄소용 열교환기가 개발되고 있다.

이러한 이산화탄소용 열교환기의 일 예로, 예컨대, 본 출원인은 국내특허출원 제2001-60973호로 열교환기를 출원한 바 있다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 선출원된 열교환기(10)는, 서로 소정 간격 이격되는 제1 및 제2헤더파이프(11)(12)와, 양단부가 제1 및 제2헤더파이프(11)(12)에 각각 유체 연통 가능하게 연결되는 튜브(13)와, 튜브(13)들의 사이에 설치되는 방열핀(14)으로 이루어진다.

선출원된 열교환기(10)는, 냉매가 멀티 슬랩 방식으로 흐르게 되며, 제1 및 제2헤더파이프(11)(12)는, 그 내부에 각각 독립적이고 일렬로 배열된 복수개(도면에는 2개씩만 도시됨)의 격실(15)(16)(17)(18)을 가지며, 제1 및 제2헤더파이프(11)(12)의 마주보는 격실(15,16)(17,18)은 각각의 튜브열(13a)(13b)에 의해 각각 연결되어 두 개의 슬랩이 형성된다. 제1헤더파이프(11) 일측의 제1격실(15)에는 냉매 유입관(15a)이 형성되며, 제2헤더파이프(12)의 탱크(12b)에는 제2 및 제3격실(16)(17)을 연통시키는 리턴 홀(19)(도 3에 도시됨)이 형성되고, 제1헤더파이프(11)의 제4격실(18)에는 냉매 유출관(18a)이 갖추어진다.

도 2와 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 제1 및 제2헤더파이프(11)(12)는 헤더(11a)(12a)와 탱크(11b)(12b)가 결합되어 이루어진다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 제1 및 제2헤더파이프(11)(12)의 헤더(11a)(12a)와 탱크(11b)(12b)의 내주면은 매끈한 곡면으로 이루어진다.

헤더(11a)(12a)와 탱크(11b)(12b)는 각각 프레스와 압출로 제조될 수 있다.

그러나, 선출원된 열교환기를 포함하여 종래 이산화탄소용 열교환기는 다음과 같은 문제점이 있다.

냉매의 흐름상 헤더파이프에는 큰 압력이 걸리게 되며, 특히, 초임계 냉동 싸이클에는 그 특성상 매우 큰 압력이 걸리게 되는데, 헤더(11a)(12a)와 탱크(12b)(12b)의 내주면은 각각 매끈한 곡면으로 이루어지기 때문에 압력이 분산되지 않아 압력에 대한 강성이 약하여 쉽게 변형되는 문제점이 있다. 특히, 리턴 홀(19)이 있는 제2헤더파이프(12)에는 입출구부가 구비된 제1헤더파이프(11)에 비해 내압성능이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 튜브(13)가 브레이징되는 헤더(11a)(12a)측은 각 튜브(13)들이 마치 버팀목과 같은 역할을 하여 고압이 걸렸을 때 헤더파이프(11)(12)의 늘어나려는 인장력이 어느 정도는 억제되지만, 탱크(11b)(12b)측은 헤더(11a)(12a)측과 같이 버팀목 역할을 하는 튜브(13)들이 연결되지 않았기 때문에 쉽게 늘어나 결국 파손된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 간단한 방법으로 탱크(11b)(12b)측의 소재 두께를 헤더(11a)(12a)측에 비해 크게 제작하는 방법이 있지만, 이는 자동차 경량화 및 연비 효율화 측면에서 악영향을 미칠 뿐만 아니라 소재 증가로 인한 단가 상승의 원인이 되므로 현실적으로 적용이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 헤더파이프에 가해지는 냉매의 압력에 의한 헤더파이프의 파손을 줄일 수 있도록 한 열교환기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 둘 이상의 격실을 가지며 내주면에 적어도 하나 이상의 압력분산용 리브가 형성된 제1 및 제2헤더파이프와, 내부로 냉매가 흐르며, 상기 제1 및 제2헤더파이프의 마주하는 격실을 서로 연통시켜 상기 연통되는 제1 및 제2헤더파이프의 격실들과 함께 적어도 둘 이상의 슬랩을 형성하는 복수 개의 튜브와, 상기 복수 개의 튜브 사이에 적층되는 방열핀들과, 상기 제1 및 제2헤더파이프 중 어느 한 격실에 형성된 냉매 유입관과, 상기 제1 및 제2헤더파이프 중 적어도 어느 한 곳에 인접하는 격실을 연통시키도록 형성되는 리턴 홀과, 그리고, 제1 및 제2헤더파이프 중 어느 한 격실에 형성된 냉매 유출관을 포함하고, 상기 리브는 상기 제1 및 제2헤더파이프에 길이방향에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.

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그리고, 본 발명은, 한쌍의 제1 및 제2헤더파이프와; 상기 제1 및 제2헤더파이프에 양단부가 유체 연통 가능하게 연결되는 복수개의 튜브와; 상기 튜브들의 사이에 설치되는 복수개의 방열핀을 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 제1 및 제2헤더파이프의 내면에는 적어도 하나 이상의 압력분산용 리브가 형성되고, 상기 리브는 상기 제1 및 제2헤더파이프에 길이방향에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

< 실시예 1 >

도 5에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 열교환기는 이산화탄소를 냉매로 하는 초임계 냉동 싸이클용 열교환기(100)에 관한 것이다.

본 실시예에 따른 초임계 냉동 싸이클용 열교환기(100)는, 상호간에 소정 간격 이격되어 평행하게 배치된 제1 및 제2헤더파이프(110)(120)와, 양단부가 제1 및 제2헤더파이프(110)(120)에 유체 연통하게 결합되는 복수의 튜브(130)와, 튜브(130)들의 사이에 각각 설치되는 방열핀(140)을 포함하여 이루어진다.

도 5의 원호에서 보이는 바와 같이, 튜브(130)는 내부에 복수의 미세 유로(130a)가 구비된 마이크로채널 튜브일 수 있다.

도 6과 도 7에 각각 도시된 바와 같이, 제1 및 제2헤더파이프(110)(120)는, 각각 튜브 삽입공(111a)(121a)이 구비된 헤더(111)(121)와, 헤더(111)(121)에 각각 결합되는 탱크(112)(122)로 이루어진다. 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)는 각각 양단부가 브레이징 결합될 수 있다.

헤더(111)(121)는 프레스로 제조될 수 있으며, 탱크(112)(122)는 압출에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기는 복수개의 튜브(130)가 복수열(도면에는 2열로만 도시됨)로 배열되어 냉매가 이 튜브(130) 열을 지남에 따라 열교환을 행하도록 하는 멀티 슬랩 방식일 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2헤더파이프(110)(120)는, 그 내부에 각각 독립된 격실(113)(114)(123)(124)이 갖추어지고, 제1격실(113)에는 냉매 유입관(150)이 관이음되고, 제2,3격실(123)(124)을 형성하는 제2헤더파이프(120)의 탱크(122)에는 제2,3격실(123)(124)을 연통시키는 리턴 홀(125)(도 7에 도시됨)이 천공되며, 제4격실(114)에는 냉매 유입관(150)을 통해 유입되어 튜브(130)를 횡단한 후, 리턴 홀(125)을 통해 리턴된 냉매가 외부로 배출되도록 하는 냉매 유출관(160)이 구비된다.

즉, 제1격실(113)과 제2격실(123) 및 이들을 연통하는 제1튜브열(131)이 하나의 슬랩을 형성하고, 제3 및 제4격실(124)(114)과 이 격실(124)(114)를 연통하는 제2튜브열(132)이 또 하나의 슬랩을 형성한다.

리턴 홀(125)은 다수개의 홀이 제2헤더파이프(120)의 길이방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있으며, 단일 홀이 제2헤더파이프(120)의 길이방향을 따라 형성될 수도 있다.

도 6 내지 도 8에서 보이는 바와 같이, 제1 및 제2헤더파이프(110)(120)의 탱크(112)(122)에는 탱크(112)(122)측의 인장력에 대한 내압성능을 강화시키기 위해 하나 이상의 압력 분산용 리브(112a)(122a)가 각각 형성된다.

리브(112a)(122a)는 도 8에서 보이는 바와 같이, 곡선형으로 이루어질 수 있고, 또한, 도 9에서처럼, 사각형으로 형성될 수도 있다.

본 발명에 따르면 탱크(512)(522) 내부의 리브(112a)(122a)에 의해 탱크(112)(122)의 내압성이 증가하게 되며, 그 이유는 다음과 같다.

첫째, 리브(112a)(122a)에 의해 탱크(112)(122)측의 압력분포가 분산되는데, 압력이란 면에 항상 수직 방향으로 작용하므로 압력분포가 분산될수록 서로 대향되는 방향의 압력들은 서로 상쇄되기 때문이다. 따라서, 헤더파이프(110)(120) 전체에 미치는 압력의 영향은 리브(112a)(122a)가 없는 경우에 비해 감소하게 된다. 이를 수식으로 표현하면, 리브가 없을 때 헤더파이프의 단면적(A)은 리브가 있을 때의 단면적(A')에 비해 크며, 각 단면적에 동일 압력(P)이 작용했을 때 각각의 헤더파이프(110)(120)에 미치는 압력에 의한 힘(F, 내력)은 압력×단면적이므로 아래 식에 의거하여 리브가 있을 때의 내력이 작음을 알 수 있다.

A 〉A',

F = P ×A 〉F' = P ×A'

둘째, 리브(112a)(122a)는 탱크(112)(122)의 내면에 길이방향을 따라 보강 덧살 형태이므로 고압의 영향에서 비롯된 인장으로 인한 변형에 보다 강하게 저항할 수 있는 강성을 증가시키게 된다.

한편, 과도한 리브(112a)(122a)의 추가는 냉매흐름을 방해하게 되고, 열교환기 전체의 압력강하의 요인으로 작용하므로 열교환기 성능의 방해 인자가 된다. 따 라서, 리브(112a)(122a)가 형성되는 경우 이산화탄소용 미세 튜브(130)들을 헤더파이프(110)(120)에 조립했을 때 튜브(130)가 차지하는 면적을 제외한 헤더파이프(110)(120) 내의 면적(X)은 튜브 미세유로 단면적의 합(Y)에 비해 10배 이상 커야만 한다.

X ≥ 10 ×Y

즉, 리브(112a)(122a)는 그 수량 및 형상에 제약을 받지 않으며, 냉매흐름을 방해하지 않으면서 성능 상에도 영향을 미치지 않도록 위의 식을 만족하는 범위 내에서만 형성되는 것이 바람직하다.

제1 및 제2헤더파이프(110)(120)는, 지금까지 설명하고 도면에 도시된 것처럼, 각각 2개의 격실을 갖는 것에 한정되지 않고, 2개 이상의 격실을 가질 수 있다.

그리고, 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 및 제2헤더파이프(110)(20)의 내부에는 냉매의 흐름을 다단계 경로로 설정할 수 있도록 그 내부의 격실을 다단으로 구획하는 배플이 더 설치될 수도 있다.

< 실시예 2 >

도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 열교환기는, 통상의 냉매를 사용하는 열교환기에 관한 것으로, 상호간에 일정 간격을 두고 이격되어 평행하게 배치되는 제1 및 제2헤더파이프(1)(2)와, 양단부가 제1 및 제2헤더파이프(1)(2)에 유체 연통 가능하게 결합되는 복수의 튜브(3)와, 튜브(3) 들의 사이에 각각 설치되는 복수의 방열핀(4)을 포함하여 이루어진다.

원호에서 보이는 바와 같이, 튜브(3)는 내부에 복수의 미세 유로(3a)가 구비 된 마이크로채널 튜브일 수 있다.

도 11에서 보이는 바와 같이, 제1 및 제2헤더파이프(1)(2)는, 헤더(1a)(2a)와, 헤더(1a)(2a)에 각각 결합되는 탱크(1b)(2b)로 이루어진다. 헤더(1a)(2a)와 탱크(1b)(2b)는 각각 양단부가 브레이징 결합될 수 있다.

헤더(1a)(2a)는 프레스로 제조될 수 있으며, 탱크(1b)(2b)는 압출에 의해 제조될 수 있다.

제1 및 제2헤더파이프(1)(2)의 탱크(1b)(2b)에는 탱크(1b)(2b)측의 인장력에 대한 내압성능을 강화시키기 위해 하나 이상의 압력 분산용 리브(1c)(2c)가 각각 형성된다.

리브(1c)(2c)는 곡선형, 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.

리브(1c)(2c)는 실시예 1에서 설명한 것처럼, 그 수량 및 형상에 제약을 받지 않으며, 냉매흐름을 방해하지 않으면서 성능 상에도 영향을 미치지 않도록 실시예 1에서 나타낸 조건식을 만족하는 범위 내에서만 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더파이프에 걸리는 고압이 압력분산용 리브에 의해 탱크에 전체적으로 분산되고, 탱크의 강도가 보강되어 냉매의 종류에 상관없이 냉매의 작동압력에 대한 내압성이 커지므로 탱크의 변형, 파손이 줄어들게 되고, 결과적으로 헤더 파이프의 내구성을 향상할 수 있는 등의 효과가 있다. 본 발명에 따른 열교환기는 냉매에 대한 내압성이 커지 므로 특히 고압이 걸리는 이산화탄소를 냉매로 하는 초임계 냉동 싸이클용 열교환기에 있어서 더욱 큰 효과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 적어도 둘 이상의 격실을 가지며 내주면에 적어도 하나 이상의 압력분산용 리브가 형성된 제1 및 제2헤더파이프와;

   내부로 냉매가 흐르며, 상기 제1 및 제2헤더파이프의 마주하는 격실을 서로 연통시켜 상기 연통되는 제1 및 제2헤더파이프의 격실들과 함께 적어도 둘 이상의 슬랩을 형성하는 복수 개의 튜브와;

   상기 복수 개의 튜브 사이에 적층되는 방열핀들과;

   상기 제1 및 제2헤더파이프 중 어느 한 격실에 형성된 냉매 유입관과;

   상기 제1 및 제2헤더파이프 중 적어도 어느 한 곳에 인접하는 격실을 연통시키도록 형성되는 리턴 홀과; 그리고,

   상기 제1 및 제2헤더파이프 중 어느 한 격실에 형성된 냉매 유출관을 포함하고,

   상기 리브는 상기 제1 및 제2헤더파이프에 길이방향에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 한쌍의 제1 및 제2헤더파이프와; 상기 제1 및 제2헤더파이프에 양단부가 유체 연통 가능하게 연결되는 복수개의 튜브와; 상기 튜브들의 사이에 설치되는 복수개의 방열핀을 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서,

   상기 제1 및 제2헤더파이프의 내면에는 적어도 하나 이상의 압력분산용 리브가 형성되고, 상기 리브는 상기 제1 및 제2헤더파이프에 길이방향에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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