KR100957406B1 - 냉매 시스템 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 냉매 시스템에 관한 것이다.

실시예에 따른 냉매 시스템은, 캐필러리; 상기 캐필러리와 연통되며, 상기 캐필러리와 다른 형상을 가지는 플랫 튜브가 포함되는 열교환기; 및 상기 캐필러리 및 상기 플랫 튜브를 연결시키며, 상기 캐필러리와 상기 플랫 튜브가 각각 삽입되는 커넥터가 포함되고, 상기 플랫 튜브는 다수 개가 구비되며, 상기 열교환기에는, 다수의 플랫 튜브 중 하나 이상의 플랫 튜브가 연결되는 헤더가 포함되고, 상기 커넥터에는, 상기 다수의 플랫 튜브 중 다른 하나의 일단이 삽입되기 위한 공간이 형성되는 튜브 결합부와, 상기 캐필러리가 삽입되는 공간이 형성되는 캐필러리 결합부가 포함되고, 상기 캐필러리 결합부에 형성되는 상기 공간의 측방에는 상기 캐필러리가 용접 결합 과정에서 녹은 용접봉이 수용될 수 있는 공간을 가지는 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

냉매, 열교환기, 캐필러리

Description

냉매 시스템{Refrigerant system}

본 실시예는 냉매 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉매 시스템은 압축기-응축기-팽창기-증발기로 구분된다. 상기 응축기 또는 증발기는, 내부의 냉매가 외부의 유체와 열교환되도록 하므로, 열교환기로도 통칭된다.

상기 열교환기는, 크게, 핀-튜브 타입 열교환기와, 마이크로 채널 튜브 타입 열교환기로 구분될 수 있다. 상기 핀-튜브 타입 열교환기에는, 다수 개의 핀과 상기 다수 개의 핀을 관통하는 다수 개의 원형 또는 원형과 유사한 형상의 튜브가 포함된다. 반면, 상기 마이크로 채널 튜브 타입 열교환기는, 다수 개의 플랫 튜브와, 상기 각 플랫 튜브 사이에 제공되며, 다수 회 절곡되는 핀이 포함된다.

본 실시예의 목적은 열교환기를 구성하는 플랫 튜브와 상기 플랫 튜브와 다른 형상으로 형성되는 캐필러리가 용이하게 연결될 수 있도록 하는 냉매 시스템을 제안하는 것에 있다.

본 실시예의 다른 목적은 증발기로 작용하는 열교환기로 냉매가 균일하게 분배될 수 있도록 하는 냉매 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

일 측면에 따른 냉매 시스템에는 캐필러리; 상기 캐필러리와 연통되며, 상기 캐필러리와 다른 형상을 가지는 플랫 튜브가 포함되는 열교환기; 및 상기 캐필러리 및 상기 플랫 튜브를 연결시키며, 상기 캐필러리와 상기 플랫 튜브가 각각 삽입되는 커넥터가 포함되고, 상기 플랫 튜브는 다수 개가 구비되며, 상기 열교환기에는, 다수의 플랫 튜브 중 하나 이상의 플랫 튜브가 연결되는 헤더가 포함되고, 상기 커넥터에는, 상기 다수의 플랫 튜브 중 다른 하나의 일단이 삽입되기 위한 공간이 형성되는 튜브 결합부와, 상기 캐필러리가 삽입되는 공간이 형성되는 캐필러리 결합부가 포함되고, 상기 캐필러리 결합부에 형성되는 상기 공간의 측방에는 상기 캐필러리가 용접 결합 과정에서 녹은 용접봉이 수용될 수 있는 공간을 가지는 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

제안되는 실시예에 의하면, 다수 개의 냉매 유로가 형성되는 플랫 튜브가 핀에 결합되어 사용되므로, 열교환 효율이 향상되는 장점이 있게 된다.

또한, 커넥터에 상기 플랫 튜브와 대응되는 형상의 튜브 결합부와 상기 캐필러리와 대응되는 형상의 캐필러리 결합부가 포함됨에 따라, 서로 다른 형상의 플랫 튜브와 캐필러리가 용이하게 연결될 수 있는 장점이 있다.

또한, 다수 개의 캐필러리가 열교환기에서 하방으로 연장되어 상기 분배기의 상면에 결합되므로, 상기 분배기에서 상기 각 캐필러리로 냉매가 균일하게 분배될 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 냉매 시스템의 일부 구조를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 실시예에 따른 열교환기의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉매 시스템(1)은, 플랫 형상의 다수 개의 마이크로 채널 튜브(10: 이하에서는 설명의 편의를 위하여 '플랫 튜브'라 함)가 구비되는 열교환기(1)와, 상기 다수 개의 플랫 튜브(10) 중 일부에 각각 연결되는 다수 개의 캐필러리(16)와, 상기 다수 개의 캐필러리(16)와 연결되어 상기 각 캐필러리(16)로 냉매를 분배시키는 분배기(18)가 포함된다.

상세히, 상기 열교환기(1)에는, 상기 다수 개의 플랫 튜브(10)가 관통되는 다수 개의 핀(12)과, 상기 다수 개의 플랫 튜브(10) 중 일부가 연결되는 헤더(13)가 더 포함된다.

상기 플랫 튜브(10)는, 튜브 바디(101)와, 상기 튜브 바디(101)의 내부 공간을 다수 개의 냉매 유로(102)로 구획하는 구획부(103)가 포함된다.

그리고, 상기 플랫 튜브(10) 및 상기 핀(12)은 일 례로 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

상기 플랫 튜브(10)와 상기 핀(12)의 접촉면에는 납재 층(19)이 형성된다. 상기 납재 층(19)은, 상기 플랫 튜브(10)에 결합 또는 부착된 시트 형상의 납재가 가열됨에 따라 형성된다. 상기 납재 층(19)은 상기 플랫 튜브(10)와 상기 핀(12)이 견고하게 고정되도록 한다.

상기 납재로는 일 례로 클래드(clad)가 사용될 수 있다. 이 때, 상기 납재의 용융점은 상기 플랫 튜브(10) 및 핀(12)의 용융점 보다 낮다.

상기 플랫 튜브(10)는 커넥터(17)에 의해서 캐필러리(16)와 연결되는 제 1 튜브(10a)와, 상기 헤더(13)와 연결되는 제 2 튜브(10c)와, 상기 제 1 튜브(10a)와 제 2 튜브(10b)의 사이에 제공되는 하나 이상의 중간 튜브(10b)로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 캐필러리(16)는 분배기(18)에 연결되며, 상기 분배기(18)는 상기 열교환기(1)의 하방에 위치된다.

그리고, 상기 제 1 튜브(10a)와 중간 튜브(10b) 및 상기 제 2 튜브(10c)와 중간 튜브(10b)는 리턴 튜브(14)에 의해서 연통된다. 그리고, 상기 리턴 튜브(14)와 상기 각 튜브(10a, 10b, 10c)는 커넥팅 튜브(15)에 의해서 연결된다.

상기 각 튜브(10a, 10b, 10c)와 상기 리턴 튜브(14)의 단부는 상기 커넥팅 튜브(15)의 단부에 삽입된다.

상기 각 튜브(10a, 10b, 10c)는 절곡되어 형성되어 두 개의 층을 이룬다. 상기 각 튜브(10a, 10b, 10c)의 절곡된 부분은 절곡부(11)라 할 수 있다.

그리고, 상기 제 1 튜브(10a), 중간 튜브(10b) 및 제 2 튜브(10c)가 하나의 튜브 유닛을 이룬다. 그리고, 다수 개의 튜브 유닛이 하나의 열교환기를 이룬다.

이 때, 상기 다수 개의 튜브 유닛은 각각 제 2 튜브(10c)가 포함되므로, 상기 헤드(13)에는 다수 개의 제 2 튜브(10c)가 연결됨은 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

본 실시예에서는 상기 튜브 유닛에 하나의 중간 튜브(10b)가 포함되는 것이 개시되나, 상기 중간 튜브(10b)의 갯수에는 제한이 없음을 밝혀둔다. 예를 들어, 상기 중간 튜브(10b)가 제공되지 않고, 제 1 튜브(10a)와 제 2 튜브(10c)가 리턴 튜브(14)에 의해서 연통되도록 구성되거나, 복수 개의 중간 튜브(10b)가 구비될 수 있다. 그리고, 하나 이상의 중간 튜브(10b)가 구비되는 경우, 상기 리턴 튜브(14)는 상기 중간 튜브(10b) 보다 하나 더 많은 수가 구비된다.

한편, 상기 플랫 튜브(10)와 상기 커넥팅 튜브(15) 사이 및 상기 리턴 튜브(14)와 상기 커넥팅 튜브(15) 사이에는 납재 층이 형성될 수 있다. 상기 납재 층은, 납재가 가열됨에 따라 형성된다. 그리고, 상기 납재 층은 상기 플랫 튜브(10)와 상기 커넥팅 튜브(15) 및 상기 커넥팅 튜브(15)와 리턴 튜브(14)가 견고하게 고정되도록 한다.

상기 납재는 상술한 바와 같이 클래드(clad)가 사용될 수 있다. 상기 납재의 용융점은 상기 플랫 튜브(10), 리턴 튜브(14) 및 커넥팅 튜브(15)의 용융점 보다 낮다.

도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 커넥터의 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 커넥터(17)에는, 상기 플랫 튜브(10)가 결합되기 위한 튜브 결합부(171)와, 상기 캐필러리(16)가 결합되기 위한 캐필러리 결합부(174)가 포함된다.

상기 튜브 결합부(171)는 납작한 원통 형상으로 형성되어 상기 플랫 튜브(10)의 일부가 삽입된다. 상기 튜브 결합부(171)에는 상기 플랫 튜브(10)가 삽입 되기 위한 삽입 공간(172)이 형성된다. 상기 삽입 공간(172)은 상기 플랫 튜브(10)와 대응되는 형상으로 형성된다.

상기 튜브 결합부(171)에 상기 플랫 튜브(10)가 삽입된 상태에서 상기 튜브 결합부(171)와 상기 플랫 튜브(10)는 용접에 의해서 고정되거나, 상기와 같이 납재를 가열(브레이징 가공이라 함)하여 결합되도록 할 수 있다.

상기 캐필러리 결합부(174)에는 상기 캐필러리(16)가 삽입되는 삽입 공간(175)이 형성된다. 상기 삽입 공간(175)은 수직 단면이 상기 캐필러리(16)와 대응되는 형상인 원형으로 형성된다. 상기 캐필러리(16)는 상기 삽입 공간(175)에 삽입된 상태에서 상기 캐필러리 결합부(174)에 용접 결합된다.

그리고, 상기 캐필러리 결합부(174)의 양측에는, 상기 캐필러리(16)의 용접 결합을 가이드함과 동시에 상기 캐필러리(16)의 결합이 견고해지도록 하는 가이드 부(176)가 형성된다. 상기 가이드 부(176)에는 상기 캐필러리(16)의 용접시 사용되는 용접봉에서 녹은 물질이 수용될 수 있는 공간(177)이 형성된다. 그리고, 상기 가이드 부(176)의 내부 공간(177)은 상기 수용 공간(175)과 연통된다.

상기 캐필러리 결합부(174)와 상기 가이드 부(176)는, 실질적으로 상기 튜브 결합부(171)의 일부가 한 쌍의 지그에 의해서 가압됨에 따라 형성된다. 이 때, 상기 한 쌍의 지그는 서로 일정 간격 이격된 상태에서 상기 튜브 결합부(171)의 일부를 가압함으로써, 중앙부에 상기 캐필러리 결합부(174)가 형성되고, 상기 캐필러리 결합부(174) 양측에 상기 가이드 부(176)가 형성된다.
그리고, 상기 가이드부(176)에 형성되는 공간의 상하 길이는, 상기 캐필러리(16)가 삽입되는 공간의 상하 길이 보다 작다.

따라서, 상기 캐필러리 결합부(174)에 상기 캐필러리(16)를 삽입한 상태에서 용접하면, 용접봉에서 녹은 물질이 상기 공간(177)에 채워지게 되어 상기 캐필러리(16)가 상기 캐필러리 결합부(174) 및 상기 가이드 부(176)에 결합되므로, 상기 캐필러리(16)가 상기 커넥터(17)에 견고하게 고정될 수 있다.

또한, 상기 커넥터(17)에 상기 플랫 튜브(10)와 대응되는 형상의 튜브 결합부(171)와 상기 캐필러리(16)와 대응되는 형상의 캐필러리 결합부(174)가 포함됨에 따라, 서로 다른 형상의 플랫 튜브(10)와 캐필러리(16)가 용이하게 연결될 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 상기 냉매 시스템의 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 상기 열교환기(1)가 증발기로 작용하는 경우, 상기 분배기(18)에서 다수 개의 캐필러리(16)로 이상 상태의 냉매가 분배된다. 본 실시예에서는 상기 다수 개의 튜브 유닛이 구비되므로, 상기 다수 개의 튜브 유닛에 각각 포함되는 제 1 튜브(10a)와 다수 개의 캐필러리(16)가 각각 연결된다. 따라서, 다수 개의 캐필러리(16)가 상기 분배기(18)에 연결된다. 그리고, 상기 다수 개의 캐필러리(16)는 상기 분배기(18)의 상면에 연결된다.

냉매가 응축기를 통과하면서 완전하게 응축되는 경우, 상기 응축기를 통과한 냉매는 액상 상태가 된다. 그러나, 실질적으로 응축기를 통과한 냉매는 완전한 액상이 될 수 없고, 액상과 기상의 이상 상태가 된다.

여기서, 본 실시예에서는 상기 다수 개의 제 1 튜브(10a)와 커넥터(17)에 의해서 각각 연결된 다수 개의 캐필러리(16)가 하방으로 연장되어 상기 분배기(18)의 상면에 결합되므로, 상기 분배기(18)에서 상기 각 캐필러리(16)로 냉매가 균일하게 분배될 수 있게 된다.

즉, 상기 다수 개의 캐필러리(16) 중 어느 한 캐필러리(16)로는 액상 냉매 만이 분배되고, 다른 캐필러리(16)에는 기상 냉매 만이 분배되는 것이 방지되고, 이에 따라, 상기 각 제 1 튜브(10a)로 냉매가 균일하게 분배될 수 있다.

상기 캐필러리(16)로 유입된 냉매는 팽창 과정을 거치게 되고, 팽창된 냉매는 상기 제 1 튜브(10a)로 유입된다. 그리고, 상기 제 1 튜브(10a)로 유입된 냉매는 순차적으로 중간 튜브(10b) 및 제 2 튜브(10c)를 유동하면서 증발된 후에 상기 헤더(13)로 이동된다.

여기서, 상기 열교환기(1)가 증발기로 작용하는 중에는, 냉매와 외부 유체의 열교환과정에서 응축수가 발생된다. 이 때, 본 실시예의 경우 상기 플랫 튜브(10)가 상기 핀(12)에 관통 결합되므로, 발생된 응축수는 상기 핀(12)을 따라 용이하게 흘러내릴 수 있게 된다.

반면, 상기 열교환기가 응축기로 작용하는 경우, 압축기에서 토출된 기상의 냉매는 상기 헤더(13)로 유입된다. 그리고, 상기 헤더(13)로 유입된 냉매는 상기 각 제 2 튜브(10c)로 분배된다. 그리고, 상기 제 2 튜브(10c)로 이동된 냉매는 순차적으로 상기 중간 튜브(10b) 및 제 1 튜브(10a)를 거치면서 응축된다. 그리고, 응축된 냉매는 각 캐필러리(16)로 이동된다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 다수 개의 냉매 유로가 형성되는 플랫 튜브가 핀에 결합되어 사용되므로, 열교환 효율이 향상되는 장점이 있게 된다.

또한, 다수 개의 플랫 튜브와 다수 개의 핀이 동시에 결합될 수 있으므로, 열교환기를 간단하게 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 냉매 시스템의 일부 구조를 보여주는 도면.

도 2는 본 실시예에 따른 열교환기의 구조를 보여주는 단면도.

도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 커넥터의 사시도.

Claims (7)

1. 캐필러리;

   상기 캐필러리와 연통되며, 상기 캐필러리와 다른 형상을 가지는 플랫 튜브가 포함되는 열교환기; 및

   상기 캐필러리 및 상기 플랫 튜브를 연결시키며, 상기 캐필러리와 상기 플랫 튜브가 각각 삽입되는 커넥터가 포함되고,

   상기 플랫 튜브는 다수 개가 구비되며, 상기 열교환기에는, 다수의 플랫 튜브 중 하나 이상의 플랫 튜브가 연결되는 헤더가 포함되고,

   상기 커넥터에는, 상기 다수의 플랫 튜브 중 다른 하나의 일단이 삽입되기 위한 공간이 형성되는 튜브 결합부와, 상기 캐필러리가 삽입되는 공간이 형성되는 캐필러리 결합부가 포함되고,

   상기 캐필러리 결합부에 형성되는 상기 공간의 측방에는 상기 캐필러리가 용접 결합 과정에서 녹은 용접봉이 수용될 수 있는 공간을 가지는 가이드부가 형성되는 냉매 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드부에 형성되는 공간의 상하 길이는 상기 캐필러리가 삽입되는 공간의 상하 길이 보다 작은 냉매 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 플랫 튜브는 튜브 유닛을 이루고,

   상기 열교환기는 다수의 튜브 유닛이 포함되고,

   상기 캐필러리는 상기 다수의 튜브 유닛과 동일한 수로 구비되고,

   다수의 캐필러리는 분배기의 상면에 연결되는 연결되는 냉매 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 분배기는 상기 열교환기의 하방에 위치되는 냉매 시스템.

Images