KR102414545B1 - 냉장고용 응축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 냉장고용 응축기는 냉매 및 공기를 열교환시키고, 냉매가 유입되는 복수개의 제1 플랫튜브를 포함하는 제 1 열교환부; 냉매 및 공기를 열교환시키고, 상기 제1 플랫튜브를 통과한 냉매가 유입되는 복수개의 제2 플랫튜브를 포함하는 제 2 열교환부; 및 서로 대응되는 상기 제1 플랫튜브들과 제2 플랫튜브들을 연결하고 냉매가 유동되는 복수개의 연결관을 포함하고, 상기 연결관은 기 설정된 곡률을 가지고 밴딩되는 밴딩부와, 상기 밴딩부의 일단과 상기 제1 플랫튜브 사이 및 상기 밴딩부의 타단과 상기 제2 플랫튜브 사이에 밴딩부의 밴딩 시에 상기 제1 플랫튜브 및 상기 제2 플랫튜브의 변형을 제한하는 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고용 응축기{Heat exchanger}
본 발명은 냉장고용 응축기에 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.
소형 싸이클에 적용되는 Spiral 응축기는 입출구 파이프가 하나씩 있어 패스 구성 자유도가 낮은 수준이며, 핀이 작고 원형이라 루버 등의 구조물(슬릿, 딤플 등)을 넣기 어려운 구조이다.
마이크로 채널형 열교환기는 내부에 미세한 유로가 형성되기 때문에 핀 튜브형 열교환기에 비해 효율이 좋은 장점이 존재하지만, 냉매 패스의 구성 시 밴딩하는 경우 유로가 변형되거나 막히는 문제점이 존재한다.
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 복수개의 열을 갖는 열교환부들을 한정된 공간에서 효율적으로 배치할 수 있는 냉장고용 응축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 해결하려고 하는 과제는 좁은 공간을 가지는 기계실 내 전열 면적 확보 및 공기 압손 유리한 응축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 협소한 공간에서 다수의 열을 구성하는 경우 용이하게 밴딩되면서, 유로가 협소해 지지 않는 응축기를 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 냉장고용 응축기는 제1 열교환부와 제2 열교환부를 연결하는 연결관이 밴딩 시에 쉽게 밴딩되고, 제1 열교환부와 제2 열교환부의 번형을 완화하도록 밴딩부와 버퍼부로 구획되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 제1 및 제2 열교환부의 플랫튜브들은 연결관과 상이한 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 밴딩부의 길이는 제1 플랫튜브의 길이 또는 제2 플랫튜브의 길이 보다 짧고, 제1 플랫튜브의 가로 폭 또는 제2 플랫튜브의 가로 폭 보다 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 연결관의 내부에는 연결관이 정의하는 냉매유로의 최소 크기를 유지하는 서포터가 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 냉장고용 응축기는 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,, 기계실 내의 한정된 공간에서 전열 면적을 확보하고 공기 압손 면에서 유리한 이점이 존재한다.
둘째, 열교환부들을 다열로 배치하여 공간 활용을 극대화하면서, 연결관의 구성을 통해 열교환부들을 다열로 손쉽게 배치하면서, 열교환부들의 변형을 억제하며, 연결관의 유로가 협소해지는 것을 방지하는 이점이 존재한다.
셋째, 연결관의 밴딩부가 소정의 곡률을 가지고 밴딩되고, 연결관의 내부에 서포터가 형성되어서, 연결관의 밴딩 시에도, 내부 유로의 폭을 유지할 수 있는 이점이 존재한다.
넷쩨, 연결관들 사이에 핀이 연결되지 않고, 열교환부들의 플랫튜브들 사이에만 핀들이 배치되어서, 밴딩부의 밴딩이 용이한 이점이 존재한다.
다섯째, 제 2 열교환부를 제 1 열교환부 보다 먼저 외기와 열교환시키고, 열교환량과 열교환 효율을 향상시키는 이점이 존재한다.
여섯째, 열교환량이 크게 요구되는 환경에서는 열교환부를 다열로 배치하는 경우, 밴딩부의 밴딩 방향이 교대로 바뀌게 되므로, 열교환부들의 플랫튜브에 가해지는 응력이 서로 상쇄되게 되고, 열교환부의 파손을 방지하는 이점이 존재한다.
도 1a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 냉매사이클이 도시된 블럭도이다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉장고의 기계실을 도시된 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 응축기의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 응축기의 평면도이다.
도 5은 도 3에 도시된 응축기의 연결관을 편 상태로 절단한 단면도이다.
도 6은 도 3의 A-A 선을 취한 제1 열교환부의 단면도,
도 7a은 도 3의 B-B 선을 취한 밴딩부의 일 실시예에 따른 단면도,
도 7b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밴딩부의 단면도,
도 7c은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밴딩부의 단면도,
도 7d은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밴딩부의 단면도,
도 7e은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밴딩부의 단면도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 응축기의 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 냉매사이클이 도시된 블럭도, 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉장고의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 냉장고의 기계실을 도시된 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 냉장고는 식품이 저장되는 저장부(2)가 형성된 본체(3), 본체(3)를 개폐하는 도어(4) 및 저장부(2)를 냉각하는 냉각시스템을 포함한다.
본 실시예에 따른 냉장고의 냉각시스템은 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 냉매가 실외 공기와 열교환되어 응축되는 응축기(20)와, 냉매가 팽창되는 팽창기구(12)와, 냉매가 고내의 공기와 열교환되어 증발되는 증발기(13)를 포함할 수 있다.
압축기(10)에서 압축된 냉매는 응축기(20)를 통과하면서 실외 공기와 열교환되어 응축될 수 있다. 응축기(20)는 본체(1)의 내부에 마련된 기계실(S)에 위치된다.
응축기(20)에서 응축된 냉매는 팽창기구(12)로 유동되어 팽창될 수 있다. 팽창기구(12)에 의해 팽창된 냉매는 증발기(13)를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 증발될 수 있다. 증발기(13)는 저장부(2) 내의 공기와 열교환하게 배치된다.
증발기(12)에서 증발된 냉매는 압축기(10)로 회수될 수 있다.
냉매는 압축기(10), 응축기(20), 팽창기구(12) 및 증발기(13)를 순환하면서 냉각사이클로 작동된다.
압축기(10)에는 증발기(13)를 통과한 냉매를 압축기(10)로 안내하는 압축기(10) 흡입유로가 연결될 수 있다. 압축기(10) 흡입유로에는 액냉매가 축적되는 어큐물레이터(14)가 설치될 수 있다.
기계실(S)은 본체(1)의 후방 하측에 위치할 수 있다. 기계실(S)은 본체(1)의 후면을 따라 양측면까지 연장된 형상으로 형성될 수 있다.
기계실(S)은 후면 커버(30)를 포함할 수 있다. 후면 커버(30)는 기계실(S)의 후면을 개폐할 수 있도록 마련될수 있다. 후면 커버(30)는 기계실(S) 내부로 공기가 유입되는 공기유입부(31)와 기계실(S) 내부의 공기가 외부로 유출되는 공기유출부(32)가 형성될 수 있다. 공기유입부(31)와 공기유출부(32)는 각각 복수개로 마련될 수 있다. 공기유입부(31)와 공기유출부(32)는 후면 커버(30)에서 각각 상이한 위치에 마련되거나, 서로 마주보는 위치에 마련될 수도 있다.
기계실(S)에는 응축기(20)로 실외 공기를 송풍시키는 응축기팬(15)이 설치될 수 있다.
증발기(13) 실내 열교환기(13)로 실내 공기를 송풍시키는 증발기팬(16)이 설치될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 응축기의 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 응축기의 평면도, 도 5은 도 3에 도시된 응축기의 연결관을 편 상태로 절단한 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 응축기(20)는 마이크로 채널 타입 열교환기이다. 응축기(20)는 알루미늄 재질로 형성된다.
응축기(20)는 제 1 열교환부(100), 제 2 열교환부(200) 및 연결관으로 구성된다. 본 실시예와 달리 응축기(20)는 2개 이상의 열교환부가 적층되어도 무방하다.
응축기(20)는 제 1 열교환부(100)와, 제 1 열교환부(100)와 적층되는 제 2 열교환부(200)와, 제 1 열교환부(100)에 연결되어 냉매를 공급하는 유입관(22)과, 제 2 열교환부(200)에 연결되어 제 2 열교환부에서 토출된 냉매를 제공받는 토출관(24)과, 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)를 연결하고, 냉매를 제 1 열교환부(100)에서 제 2 열교환부(200)로 유동시키는 연결관(300)을 포함한다.
제 1 열교환부(100)는 제 2 열교환부(200)와 열교환된 공기와 열교환되게 배치된다. 구체적으로, 외부공기가 유동되는 경로 상에 제 1 열교환부(100)와 제 2 열교환부(200)가 배치되게 되고, 외부공기는 1차적으로 제 2 열교환부(200)와 열교환되고, 2차적으로, 제 1 열교환부(100)와 열교환된다.
더욱 구체적으로, 기계실(S)에는 외부공기가 유입되는 공기유입부(31) 및 유입된 공기가 열교환부들과 열교환하고 유출되는 공기유출부(32)가 형성되고, 제 2 열교환부(200)는 제 1 열교환부(100)에 비해 상대적으로 공기유입부(31)에 인접하여 배치된다.
따라서, 고온의 냉매가 유동되는 제 1 열교환부(100)를 외기의 온도가 높은 영역에 배치하고, 저온의 냉매가 유동되는 제 2 열교환부(200)를 외기의 온도가 낮은 영역에 배치하여서, 응축기(20)의 열교환 효율이 향상되게 된다.
제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 공기의 흐름 방향과 교차되는 열교환면(P)을 정의하게 배치될 수 있다. 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 공기의 흐름 방향과 교차되고, 공기가 열교환하며 통과할 수 있는 열교환면을 형성한다. 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 공기의 흐름 방향을 따라 적층될 수 있다. 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 서로 마주 보게 배치된다.
제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 복수개의 플랫튜브(50)를 적층하여 제작한다. 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 플랫튜브(50)를 수평으로 배치하여, 냉매가 수평으로 이동되게 한다.
구체적으로, 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)의 플랫튜브(50)는 공기의 흐름방향이 전후방향일 때, 수평(횡방향)으로 길게 배치되고, 복수 개의 플랫튜브(50)는 수직방향으로 적층될 수 있다. 수직방향(종방향)으로 적층된 복수 개의 플랫튜브(50)들 사이의 공간으로 공기가 통과하면서 플랫튜브(50) 내의 냉매와 열교환된다. 수직으로 적층된 복수 개의 플랫튜브(50)들은 후술하는 핀(60)과 함께 열교환면(P1)을 정의한다.
제 1 열교환부(100)는 플랫튜브(50), 유입헤더(81) 및 핀(60)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제 1 열교환부(100)는 내부에 복수개의 유로가 형성된 복수개의 제 1 플랫튜브(51)와, 제 1 플랫튜브(51)를 연결하여 열을 전도시키는 제 1 핀(61)과, 복수개의 제 1 플랫튜브(51) 일측에 결합되고, 복수개의 제 1 플랫튜브(51) 일측과 연통되어 냉매를 제 1 플랫튜브(51)에 전달하는 유입헤더(81)를 포함한다.
제 1 플랫튜브(51)는 횡방향으로 길게 연장되어 배치된다. 제 1 플랫튜브(51)의 내부에는 냉매가 유동되는 유로가 형성된다.
제 1 플랫튜브(51)는 수평하게 배치되고, 상하 방향으로 복수개의 제 1 플랫튜브(51)가 적층된다. 제 1 플랫튜브(51)의 내부에는 다수개의 유로가 형성될 수 있다. 제 1 플랫튜브(51)는 유입헤더(81) 및 연결관(300)과 연결된다.
제 1 플랫튜브(51)의 좌측은 연결관(300)과 연통되고, 우측은 유입헤더(81)와 연통된다.
제 1 핀(61)은 상하 방향으로 절곡되어 형성되고, 상하 방향으로 적층된 2개의 제 1 플랫튜브(51)를 연결하여 열을 전도시킨다.
유입헤더(81)는 복수개의 제 1 플랫튜브(51)의 우측과 연통된다. 유입헤더(81)는 상하 방향으로 길게 연장되어 배치되고, 유입관(22)과 연결된다. 유입헤더(81)의 내부는 하나의 공간으로 형성되어서, 유입관(22)을 통해 유입된 냉매를 복수의 제 1 플랫튜브(51)에 배분하여 공급한다.
유입헤더(81)에는 하나의 유입관(22)이 연결될 수 있고, 다수의 유입관(22)이 연결될 수 있다.
유입관(22)을 통해 유입된 냉매는 유입헤더(81)를 통해 각각의 제 1 플랫튜브(51)에 공급되고, 제 1 플랫튜브(51)를 통과하는 냉매는 공기와 열교환하고, 연결관(300)을 통해 제 2 플랫튜브(52)로 공급된다. 유입관(22)은 압축기(10)와 연결되어 제 1 열교환부(100)에 고온 고압의 냉매를 공급한다.
제 2 열교환부(200)는 제 1 열교환부(100)와 같이, 복수개의 플랫튜브(50), 핀(60), 유출헤더(80)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제 2 열교환부(200)는 내부에 복수개의 유로가 형성된 복수개의 제 2 플랫튜브(52)와, 제 2 플랫튜브(52)를 연결하여 열을 전도시키는 제 2 핀(62)과, 복수개의 제 2 플랫튜브(52) 타측에 연결되고, 복수개의 제 2 플랫튜브(52) 타측과 연통되어 제 2 플랫튜브(52)를 통과한 냉매를 전달받는 유출헤더(80)를 포함한다.
제 2 플랫튜브(52)의 횡방향으로 길게 연장되어 배치된다. 제 2 플랫튜브(52)의 내부에는 냉매가 유동되는 유로가 형성된다.
제 2 플랫튜브(52)는 수평하게 배치되고, 상하 방향으로 복수개의 제 2 플랫튜브(52)가 적층된다. 제 2 플랫튜브(52)의 내부에는 다수개의 유로가 형성될 수 있다.
제 2 플랫튜브(52)의 좌측은 유출헤더(80)와 연통되고, 우측은 연결관(300)과 연통된다.
제 2 핀(62)은 상하 방향으로 절곡되어 형성되고, 상하 방향으로 적층된 2개의 제 2 플랫튜브(52)를 연결하여 열을 전도시킨다.
유출헤더(80)는 복수 개의 제2 플랫튜브(52)의 타측과 연통된다. 유출헤더(80)는 상하 방향으로 길게 연장되어 배치되고, 유출관(24)과 연결된다. 유출헤더(80)의 내부는 하나의 공간으로 형성되어서, 복수의 제 2 플랫튜브(52)에서 토출된 냉매를 유출관(24)으로 공급한다.
유출헤더(80)에는 하나의 유출관(24)이 연결될 수 있고, 다수의 유출관(24)이 연결될 수 있다.
제 1 열교환부(100)에서 열교환되는 냉매는 압축기(10)에서 토출되는 고온 고압의 기체상태므로 큰 비체적을 가진다. 제 2 열교환부(200)에서 열교환되는 냉매는 제 1 열교환부(100)에서 열교환이 완료되고, 제 1 열교환부(100)의 냉매 보다 상대적으로 낮은 온도를 가지는 기체 또는 기체 및 액체의 혼합상태를 가지게 된다. 따라서, 제2 열교환부(200)에서 열교환되는 냉매의 비체적은 제 1 열교환부(100)에서 열교환되는 냉매 보다 작은 비체적을 가진다.
이 때, 제 1 열교환부(100)의 열교환 면적과 제 2 열교환부(200)의 열교환 면적을 동일하게 하면, 제 1 열교환부(100) 내의 냉매의 큰 비체적 때문에, 제 1 열교환부(100)에서 열교환 량 및 효율이 크게 감소되는 문제가 발생한다.
따라서, 실시예에서는, 제 1 열교환부(100)의 플랫튜브(50) 들의 단면적의 합은 제 2 열교환부(200)의 플랫튜브(50) 들의 단면적의 합 보다 크게 하여서, 제 1 열교환부(100)에서 열교환량을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 제 1 열교환부(100)의 플랫튜브(50) 들의 단면적의 합과 제 2 열교환부(200)의 플랫튜브(50) 들의 단면적의 합의 비율은 7~9 : 1~2 로 구성될 수 있다. 제 1 열교환부(100)의 플랫튜브(50) 들의 단면적의 합과 제 2 열교환부(200)의 플랫튜브(50) 들의 단면적의 합의 비율은 8 : 2 인 것이 바람직하다. 이 때, 제 1 열교환부(100)와 제 2 열교환부(200) 사이에 열교환은 최소하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제 1 열교환부(100)의 열교환면과 제 2 열교환부(200)의 열교환면(P1, P2)은 이격되어 배치된다.
구체적으로, 제 1 열교환부(100)의 플랫튜브(50) 들의 단면적과 제 2 열교환부(200)의 플랫튜브(50) 들의 단면적은 플랫튜브(50)의 개수는 동일하고 내경을 달리하여 조절하는 것이 바람직하다.
더욱 효율적인 열교환과, 공기의 흐름을 위해, 공기의 흐름 방향(전후방향)에서 보아, 제 1 열교환부(100)의 제 1 플랫튜브(51)들과 제 2 열교환의 제 2 플랫튜브(52)는 서로 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 제 1 열교환부(100)의 제 1 플랫튜브(51)들 사이를 통과한 공기는 제 2 열교환의 제 2 플랫튜브(52) 사이의 공간으로 유동되며 방향이 변경되고, 공기가 머무르는 시간이 증대된다. 이 때, 제 1 플랫튜브(51)과 제 2 플랫튜브(52)의 개수는 상이하거나 동일할 수도 있지만, 후술하는 연결관(300)과의 연결을 고려할 때 동일한 것이 바람직하다.
이하, 제1 열교환부(100)와 제2 열교환부(200)를 연결하는 연결관(300)에 대해 상술한다.
연결관(300)은 제1 열교환부(100)에서 토출된 냉매를 제2 열교환부(200)에 전달하면서, 제1 열교환부(100)와 제2 열교환부(200)를 연결하고, 열교환부들을 다열로 배치는 경우 밴딩 영역을 제공하여서, 배치의 자유도를 향상시키고, 연교환부 들의 변형을 최소로 하여서, 열교환부들에서 열교환 효율을 유지할 수 있게 한다.
복수개의 연결관(300)은 서로 대응되는 제1 플랫튜브(51)들과 제2 플랫튜브(52)들을 연결한다. 복수개의 연결관(300)은 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 대응되는 개수를 가지는 것이 바람직하다.
일 예로, 내부에 냉매가 유동되는 하나의 관에서 일측 영역이 제 1 플랫튜브(51)로 정의되고, 타측 영역이 제 2 플랫튜브(52)로 정의되며, 제 1 플랫튜브(51)와 제 2 플랫튜브(52)의 사이의 영역이 연결관(300)으로 정의될 수 있다. 즉, 하나의 연결관(300)은 하나의 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 일체로 형성될 수 있다.
다른 예로, 연결관(300)은 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 별개로 제조되어 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 연결될 수도 있다.
연결관(300)은 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 동일한 구성 및 동일한 형상을 가질 수도 있다. 하지만, 헤더를 생략하고, 공간을 효율적으로 사용하기 위한 밴딩형 적층구조를 구현하기 위해, 연결관(300)은 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 상이한 구성, 상이한 재질 또는 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 연결관(300)은 밴딩이 쉽도록 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52) 보다 연질의 재질로 이루어 질 수 있다.
연결관(300)은 밴딩부(310)와 버퍼부(320)로 구분될 수 있다.
밴딩부(310)는 기 설정된 곡률을 가지고 밴딩되는 영역이다. 밴딩부(310)의 곡률은 제한이 없으나, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A1)(A2)을 고려한 적정한 곡률을 설정하는 것이 바람직하다.
밴딩부(310)의 곡률 반경(R)은 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2) 보다 크다. 밴딩부(310)의 곡률 반경(R)은 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2)의 1.5 내지 3배 인 것이 바람직하다.
밴딩부(310)의 곡률 반경(R)이 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2)의 1.5배 보다 작은 경우, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)에서 상대적으로 큰 가로 폭 방향으로 밴딩부(310)의 밴딩이 이루어지게 되는 경우(공기 유동방향을 고려하면), 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)에 가해지는 응력이 커지게 되어 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)가 파손될 염려가 존재하고, 밴딩부(310)의 곡률 반경(R)이 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2)의 3배 보다 큰 경우, 열교환기가 차지하는 부피가 커지게 되는 단점이 존재한다.
밴딩부(310)의 밴딩방향은 제 1 열교환부(100) 및 제 2 열교환부(200)는 공기의 유동 방향(전후방향)과 교차되는 열교환면(P)을 정의하는 경우, 공기 유동 방향(전후방향)과 대략 수평 또는 나란하게 배치될 수 있다. 구체적으로, 밴딩부(310)의 밴딩방향은 상하 방향과 수직한 수평면을 따라 밴딩된다.
밴딩부(310)는 냉매의 진행방향을 전환시킨다. 구체적으로, 밴딩부(310)는 제 1 플랫튜브(51)에서 우측에서 좌측으로 흐르는 냉매를 전달받아, 제 2 플랫튜브(52)에서 좌측에서 우측으로 흐르도록 전달한다.
이때, 밴딩부(310)의 밴딩방향을 정의하는 밴딩면(S)이 정의된다. 도 4를 참조하면, 이 때, 밴딩면(S)은 밴딩부(310)의 일단의 중심) 및 밴딩부(310)의 타단의 중심 및 밴딩부(310)의 곡률 반경의 중심(C1)을 연결하는 가상의 면으로 정의된다. 일 예로, 밴딩면(S)은 좌우 방향 및 선후 방향과 평행한 수평면과 나란한 면이다.
밴딩부(310)의 우측 단은 제 1 플랫튜브(51)의 좌측 단과 연결되고, 밴딩부(310)의 좌측 단은 제 2 플랫튜브(52)의 우측 단과 연결된다.
버퍼부(320)는 밴딩부(310)의 일단과 제1 플랫튜브(51) 사이 및 밴딩부(310)의 타단과 제2 플랫튜브(52) 사이에 밴딩부(310)의 밴딩 시에 제1 플랫튜브(51) 및 제2 플랫튜브(52)의 변형을 제한한다. 버퍼부(320)는 밴딩부(310)와 동일한 재질로 구성되고, 핀이 배치되는 않는 영역이거나, 밴딩부(310) 보다 높은 강성을 가지는 재질로 구성되고, 핀이 배치되는 않는 영역일 수 있다.
버퍼부(320)에 의해 연결관(300)의 밴딩부(310)가 밴딩 될 때, 밴딩부(310)의 변형력이 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)에 전달되는 것이 제한된다.
복수개의 연결관(300)은 횡방향으로 연장되고, 종방향으로 이격되어 배치되고, 복수개의 연결관(300)들 사이를 연결하여 열을 전도시키는 핀들이 구비되는 않는 핀리스 영역(302)을 가진다. 복수개의 연결관(300)을 연결하는 핀들이 있는 경우, 열교환 효율은 미세하게 상승할지 몰라도, 밴딩 과정에서 핀이 이탈되거나 변형되는 문제가 있기 때문이다. 핀리스 영역(302)은 연결관(300)의 밴딩을 용이하게 한다.
밴딩부(310)의 길이(D3)는 제1 플랫튜브(51)의 길이(D1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 길이(D2) 보다 짧다. 밴딩부(310)의 길이(D3)는 제1 플랫튜브(51)의 길이(D1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 길이(D2)의 비는 1: 10 이상이 바람직하다.
밴딩부(310)의 길이(D3)는 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2) 보다 크다. 밴딩부(310)의 길이(D3)는 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2)의 1.2 배 내지 5배 일수 있다. 밴딩부(310)의 길이(D3)는 제1 플랫튜브(51)의 가로 폭(A1) 또는 제2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A2)의 1.5배인 것이 바람직하다.
버퍼부(320)의 길이(D3)는 밴딩부(310) 보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로, 버퍼부(320)의 길이(D3)는 대략 5mm 이다.
이하. 제 1 플랫튜브(51), 제 2 플랫튜브(52) 및 연결관(300)의 공기 유동 방향 및 밴딩응력을 고려한 단면 형상 및 배치를 상세히 설명한다.
도 6a는 도 3의 A-A 선을 취한 제1 열교환부(100)의 일 실시예에 따른 단면도이다.
도 6a을 참조하여, 제 1 플랫튜브(51)의 단면 형상 및 배치를 설명한다. 제 2 플랫튜브(52)는 특별한 설명이 없는 한 제 2 플랫튜브(52)와 같은 단면 형상 및 배치를 갖는다.
제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 단면 형상은 공기와의 열교환 효율을 고려한 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 단면상에서, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A1)(A2)이 세로 폭(W1) 보다 큰 다양한 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A1)(A2)은 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 전후방향 길이를 의미하고, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)이 세로 폭(W1)은 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 상하 방향 길이를 의미한다.
구체적으로, 도 6 a에서 도시하는 것과 같이 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)는 단면 상에서 2개의 마주보는 장변(50a)과, 장변(50a) 보다 짧고 2개의 장변(50a)을 연결하는 단변(50b)을 포함하고, 장변(50a)과 단변(50b)은 닫힌 공간을 정의하게 된다. 장변(50a)은 단변(50b)에 비해 2배 내지 20배의 길이를 가지는 것이 바람직하다.
제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 장변(50a)은 공기의 유동 방향을 따라 연장된다. 즉, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 장변(50a)은 전후 방향에 평행하게 배치되고, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 단변(50b)은 장변(50a)과 교차되는 상하 방향으로 연장된다.
따라서, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 장변(50a)이 공기의 유동방향을 따라 길게 연장되므로, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)와 공기의 접촉 면적 및 접촉 시간을 증대시키고, 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.
다른 예로, 도 6 b 에서 도시하는 바와 같이, 단면상에서, 제 1 플랫튜브(51) 및 제 2 플랫튜브(52)의 가로 폭(A1)(A2)이 세로 폭(W1) 보다 긴 타원 형상을 가질 수 있다.
도 7a은 도 3의 B-B 선을 취한 밴딩부(310)의 일 실시예에 따른 단면도, 도 7b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밴딩부(310)의 단면도이다.
도 7을 참조하여, 연결관(300)의 단면 형상 및 배치를 설명한다. 연결관(300)의 단면 형상은 밴딩부(310)의 단면 형상과 동일하고, 버퍼부(320)의 단면 형상과 상이하거나 같을 수 있다.
밴딩부(310)의 단면 형상은 밴딩의 용이성을 고려한 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 단면상에서, 밴딩부(310)의 세로 폭(A3)이 가로 폭 보다 큰 다양한 형상을 가질 수 있다. 여기서, 밴딩부(310)의 가로 폭(W3)은 밴딩부(310)의 전후방향 길이를 의미하고, 밴딩부(310)의 세로 폭(A3)은 밴딩부(310)의 상하 방향 길이를 의미한다. 물론, 후술하는 바와 같이, 밴딩부(310)의 세로 폭(A3)이 가로 폭 보다 작은 형상을 가질 수도 있다.
구체적으로, 도 7 a에서 도시하는 것과 같이 밴딩부(310)는 단면 상에서 2개의 마주보는 장변(301a)과, 장변(301a) 보다 짧고 2개의 장변(301a)을 연결하는 단변(301b)을 포함하고, 장변(301a)과 단변(301b)은 닫힌 공간을 정의하게 된다. 장변(301a)은 단변(301b)에 비해 2배 내지 20배의 길이를 가지는 것이 바람직하다.
밴딩부(310)의 단변(301b)은 공기의 유동 방향을 따라 연장된다. 즉, 밴딩부(310)의 단변(301b)은 전후 방향에 평행하게 배치되고, 밴딩부(310)의 장변(301a)은 공기 유동 방향과 교차되게 또는 밴딩면(S)과 교차되게 배치된다.
따라서, 제1 열교환부(100) 및 제2 열교환부(200)가 공기 유동 방향에 교차되는 열교환면을 정의하면서 다열로 배치하기 위해, 밴딩부(310)가 밴딩면(S)을 따라 밴딩되게 된다.
이 때, 밴딩부(310)의 장변(301a)이 밴딩면(S)과 교차되는 상하방향으로 길게 연장되고, 밴딩부(310)의 단변(301b)이 상하 방향으로 연장되면, 제 1 플랫튜브(51)에서 유입되는 냉매의 유량을 유지하면서, 밴딩부(310)의 밴딩을 용이하게 한다.
다른 예로, 도 7 b 에서 도시하는 바와 같이, 단면상에서, 밴딩부(310)의 세로 폭(A3)이 가로 폭 보다 긴 타원 형상을 가질 수 있다. 밴딩부(310)의 가로 폭(W3)은 밴딩면(S)과 나란한 방향으로 연장되고, 밴딩부(310)의 세로 폭(A3)은 밴딩면(S)과 교차되는 방향으로 연장된다.
도 7c은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밴딩부(310)의 단면도, 도 7d은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밴딩부(310)의 단면도, 도 7e은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밴딩부(310)의 단면도이다.
밴딩부(310)의 내부에는 연결관(300)이 정의하는 냉매유로(309)의 최소 크기를 유지하는 서포터(305)가 배치될 수 있다.
서포터(305)는 밴딩부(310)가 밴딩면(S) 방향으로 밴딩될 때, 냉매유로의(309)의 변형을 제한하는 다양한 구성일 수 있다.
일예로, 도 7c에서 도시하는 바와 같이, 밴딩부(310)는 단면 상에서 2개의 마주보는 장변(301a)과, 장변(301a) 보다 짧고 2개의 장변(301a)을 연결하는 단변(301b)을 포함하고, 서포터(305)는 서로 마주보는 2개의 장변(301a)을 연결하게 배치될 수 있다. 서포터(305)는 전후 방향으로 연장된다.
다른 예로, 일예로, 도 7d에서 도시하는 바와 같이, 단면상에서, 밴딩부(310)의 세로 폭(A3)이 가로 폭 보다 긴 타원 형상을 가지고, 서포터(305)는 전후 방향으로 연장된다. 서포터(305)는 밴딩부(310)의 타원의 중심을 지나고, 서포터(305)의 양단은 밴딩부(310)의 내면과 연결된다.
또 다른 예로, 도 7c, 7d가 변형되어, 서포터(305)가 일단이 밴딩부(310)의 내면과 연결되고, 타단은 밴딩부(310)의 내면과 이격되어, 밴딩부(310)가 일정 이상 변형 시에 밴딩부(310)의 내면과 서포터(305)의 타단이 접촉하는 구성도 가질 수 있다.
또 다른 예로, 도 7e에서 도시하는 바와 같이, 밴딩부(310)는 단면 상에서 2개의 마주보는 장변(301a)과, 장변(301a) 보다 짧고 2개의 장변(301a)을 연결하는 단변(301b)을 포함하고, 장변(301a)이 전후 방향으로 연장되며, 서포터(305)의 일단은 어느 하나의 단변(301b)에 연결되고, 서포터(305)의 타단은 전후 방향으로 연장되는 자유단이거나, 다른 하나의 단변(301b)에 연결될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 응축기(20)의 평면도이다.
제 2 실시예는 제 1 실시예와 비교하면, 중간 열교환부(400)를 더 포함하는 차이가 존재한다.
도 8을 참조하면, 중간 열교환부(400)는 제1 열교환부(100)와 제2 열교환부(200) 사이에서 적어도 하나의 열을 형성한다. 중간 열교환부(400), 제1 열교환부(100) 및 제2 열교환부(200)는 공기 유동 방향에 교차되는 열교환면을 다열로 정의한다.
중간 열교환부(400)는 제1 열교환부(100) 및 제2 열교환부(200)와 연결관(300)에 의해 연결된다. 중간 열교환부(400)의 구성은 제1 열교환부(100)의 구성과 대부분 동일하고 헤더가 연결되지 않는 차이점과, 중간 열교환부(400)의 양단에 연결관(300)이 연결되는 차이점이 존재한다.
제1 열교환부(100)와 중간 열교환부(400) 일단을 연결하는 제1 연결관(300-1)은 밴딩면(S)을 따라 시계 방향으로 밴딩된다. 중간 열교환부(400) 타단과 제2 열교환부(200)를 연결하는 제2 연결관(300-2)은 밴딩면(S)을 따라 반 시계 방향으로 밴딩된다. 즉, 제1 연결관(300-1)과 제2 연결관(300-2)의 밴딩방향은 서로 반대방향이어서, 제1 열교환부(100), 중간 열교환부(400), 제2 열교환부(200)에 응력이 집중되는 것을 완화한다.
따라서, 열교환부의 열교환 면적은 향상시키면서, 한정된 공간에 열교환부를 다열로 배치하여서, 공간 활용을 극대화할 수 있으며, 밴딩방향을 교대로 바꾸어 주어서 응력의 집중을 방지하게 된다.
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 12 : 팽창기구
13 : 증발기 14 : 어큐뮬레이터
15 : 응축기팬 16 : 증발기팬
20 : 응축기 22 : 유입관
24 : 토출관 100 : 제 1 열교환부
200 : 제 2 열교환부 300 : 연결관
50 : 플랫튜브 60 : 핀

Claims (16)

  1. 냉매 및 공기를 열교환시키고, 냉매가 유입되는 복수개의 제1 플랫튜브를 포함하는 제 1 열교환부;
    냉매 및 공기를 열교환시키고, 상기 제1 플랫튜브를 통과한 냉매가 유입되는 복수개의 제2 플랫튜브를 포함하는 제 2 열교환부; 및
    서로 대응되는 상기 제1 플랫튜브들과 제2 플랫튜브들을 연결하고 냉매가 유동되는 복수개의 연결관을 포함하고,
    상기 연결관은 기 설정된 곡률을 가지고 밴딩되는 밴딩부와,
    상기 밴딩부의 일단과 상기 제1 플랫튜브 사이 및 상기 밴딩부의 타단과 상기 제2 플랫튜브 사이에 밴딩부의 밴딩 시에 상기 제1 플랫튜브 및 상기 제2 플랫튜브의 변형을 제한하는 버퍼부를 포함하고,
    외부공기가 유입되는 공기유입부; 및
    유입된 공기가 열교환부들과 열교환하고 유출되는 공기유출부를 더 포함하고,
    상기 제 2 열교환부는 상기 제 1 열교환부에 비해 상대적으로 상기 공기 유입부에 인접하여 배치되는 냉장고용 응축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 플랫튜브 및 상기 제2 플랫튜브는 상기 연결관과 상이한 단면 형상을 가지는 냉장고용 응축기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 플랫튜브 또는 상기 제2 플랫튜브의 장변은 공기의 유동 방향을 따라 연장되고,
    상기 밴딩부의 장변은 상기 공기의 유동 방향과 교차되게 연장되는 냉장고용 응축기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 플랫튜브 또는 상기 제2 플랫튜브의 가로 폭은 상기 제1 플랫튜브 또는 상기 제2 플랫튜브의 세로 폭 보다 길고,
    상기 연결관의 세로 폭은 상기 연결관의 가로 폭 보다 긴 냉장고용 응축기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 밴딩부는 상기 밴딩부의 밴딩면과 교차되는 방향의 세로 폭이 상기 밴딩부의 가로 폭 보다 긴 냉장고용 응축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밴딩부의 밴딩면은 공기 유동 방향과 나란한 냉장고용 응축기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밴딩부의 내부에는 상기 연결관이 정의하는 냉매유로의 최소 크기를 유지하는 서포터가 배치되는 냉장고용 응축기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 밴딩부의 길이는 상기 제1 플랫튜브의 길이 또는 상기 제2 플랫튜브의 길이 보다 짧은 냉장고용 응축기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 밴딩부의 길이는 상기 제1 플랫튜브의 가로 폭 또는 제2 플랫튜브의 가로 폭 보다 큰 냉장고용 응축기.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 밴딩부의 곡률 반경은 상기 제1 플랫튜브의 가로 폭 또는 제2 플랫튜브의 가로 폭 보다 큰 냉장고용 응축기.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 열교환부는,
    횡방향으로 연장되고, 종방향으로 이격되어 배치된 복수개의 상기 제1 플랫튜브;
    상기 제1 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 제1 핀;
    상기 복수개의 제1 플랫튜브 일측에 연결되어 냉매를 상기 제1 플랫튜브들에 전달하는 유입헤더를 포함하고,
    상기 제2 열교환부는,
    횡방향으로 연장되고, 종방향으로 이격되어 배치된 복수개의 상기 제2 플랫튜브;
    상기 제2 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 제2 핀;
    상기 복수개의 제2 플랫튜브 타측에 연결되어 제2 플랫튜브들을 통과한 냉매를 전달받는 유출헤더를 포함하는 냉장고용 응축기.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 연결관은 횡방향으로 연장되고, 종방향으로 이격되어 배치되고,
    상기 복수개의 연결관들 사이를 연결하여 열을 전도시키는 핀들이 구비되는 않는 핀리스 영역을 가지는 냉장고용 응축기.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 플랫튜브 들의 단면적의 합은 상기 제2 플랫튜브 들의 합 보다 큰 냉장고용 응축기.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 열교환부는 상기 제2 열교환부와 마주 보게 배치되는 냉장고용 응축기.
  16. 청구항 1 내지 청구항 12, 청구항 14 및 청구항 15 중 어느 하나의 냉장고용 응축기를 포함하는 냉장고.
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