KR20040017968A - Drainage structure for regenerator - Google Patents
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- F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
Abstract
Description
본 발명은 마이크로 채널 타입의 열교환기에서 플랫튜브에 관한 것으로, 특히 플랫튜브를 수평으로 위치시킬 때 그 플랫튜브의 표면에 맺히는 응축수를 용이하게 제거할 수 있도록 한 열교환기의 물빠짐 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a flat tube in a microchannel type heat exchanger, and more particularly, to a water drainage structure of a heat exchanger, which makes it possible to easily remove condensate formed on the surface of the flat tube when the flat tube is positioned horizontally. .
일반적으로 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창기구 그리고 증발기로 이루어지는 냉동사이클장치에서 응축기와 증발기를 포괄적으로 이르는 것으로, 주위의 온도와 열을 서로 교환하면서 전열매체인 냉매를 액상에서 기상으로 또는 기상에서 액상으로 전환시키고 이 과정에서 생기는 흡수열 또는 방출열을 이용하여 냉방이나 난방 또는 냉장이나 온장으로 활용하도록 하는 것이다.In general, a heat exchanger is a comprehensive condenser and an evaporator in a refrigeration cycle system consisting of a compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator. It is converted and used as cooling or heating or refrigerating or warming by using absorbed heat or emitted heat generated in this process.
이러한 열교환기는 그 형상에 따라 구분할 수 있는데, 그 중 가장 널리 알려진 열교환기로는 냉매관에 다수 개의 냉각핀을 삽입하는 이른 바 '핀 앤 튜브' 타입이 있다. 이는 주로 냉장고와 같은 가전제품에서 증발기로 활용하는 것으로 냉매는 냉매관을 순환하면서 그 냉매관의 벽면을 통해 외부와 열교환을 수행하되 냉매관의 외주면에 얇은 다수 개의 냉각핀을 밀착 결합함으로써 공기와의 접촉면적을 넓혀 열교환 효율을 극대화하는 것이다.Such heat exchangers can be classified according to their shape, and the most widely known heat exchangers include a so-called 'fin and tube' type in which a plurality of cooling fins are inserted into a refrigerant pipe. This is mainly used as an evaporator in home appliances such as refrigerators. The refrigerant circulates through the refrigerant pipe and performs heat exchange with the outside through the wall of the refrigerant pipe, but combines a plurality of thin cooling fins on the outer circumferential surface of the refrigerant pipe to closely contact with the air. The contact area is enlarged to maximize the heat exchange efficiency.
평판형 열교환기는 패널 모양의 튜브 안에 소정의 냉매유로를 형성하는 것으로 이는 냉매가 열교환기 몸체의 냉매유로를 순환하면서 외부와 열교환을 수행하는 것이다.The plate heat exchanger forms a predetermined refrigerant flow path in the panel-shaped tube in which the refrigerant exchanges heat with the outside while circulating the refrigerant flow path of the heat exchanger body.
마이크로 채널 타입은 냉매가 들어오는 입구측과 빠져나가는 출구측을 긴 관체로 형성하고 그 양쪽 긴 관체의 사이를 복수 개의 냉매유로(채널)를 내설한 플랫튜브들로 중간중간을 연결하여 입구측 관체로 유입하는 냉매가 상기한 각각의 플랫튜브로 적절하게 배분되어 통과한 후 출구측 관체에서 합쳐 유출되는 것이다.The micro-channel type is formed by a long tube formed at the inlet side and a outlet side at which the refrigerant enters, and is connected to the inlet tube by connecting intermediates with flat tubes having a plurality of coolant channels (channels) between the long tube. The incoming refrigerant is properly distributed and passed through each of the flat tubes described above, and then flows out from the outlet tube.
도 1 및 도 2는 종래 마이크로 채널 타입의 열교환기를 보인 사시도 및 정면도이다.1 and 2 are a perspective view and a front view showing a conventional micro channel type heat exchanger.
이에 도시한 바와 같이 종래 마이크로 채널 열교환기는, 입구를 압축기의 토출구와 연결하거나 또는 팽창기구에 연결하여 냉매를 후술할 각 플랫튜브의 채널로 분산하였다가 모으는 복수 개의 헤더(1)(2)와, 헤더(1)(2) 사이에 직각 방향으로 연결하여 입구측 헤더(1)로 유입한 냉매를 분산하면서 외부와 열교환시키는 플랫튜브(3)들과, 플랫튜브(3)들 사이에 접촉 결합하여 공기와의 접촉면적을 확대하는 냉각핀(4)으로 구성하고 있다.As shown in the drawing, a conventional micro channel heat exchanger includes a plurality of headers (1) (2) which connect an inlet to an outlet of a compressor or an expansion device to distribute and collect refrigerant into channels of each flat tube to be described later. By connecting in a perpendicular direction between the header (1) (2) and the flat tube (3) for heat exchange with the outside while dispersing the refrigerant flowing into the inlet header (1), by contact coupling between the flat tube (3) It is comprised by the cooling fin 4 which enlarges the contact area with air.
헤더는 입구측 헤더(1)와 출구측 헤더(2)로 구분하고, 각 헤더(1)(2)는 시작단에서 끝단까지 동일한 형상과 동일한 단면적으로 형성하고 있다. 또, 헤더(1)(2)의 외주면 중간중간에는 상기한 플랫튜브(3)의 양단이 삽입하여 용접 고정하는 튜브장착구(미도시)를 형성하고 있다.The header is divided into the inlet header 1 and the outlet header 2, and each header 1, 2 is formed in the same shape and the same cross-sectional area from the beginning to the end. In addition, a tube mounting hole (not shown) is formed in the middle of the outer circumferential surface of the headers 1 and 2 so that both ends of the flat tube 3 are inserted and welded.
플랫튜브(3)는 그 내부에 냉매유로인 복수 개의 채널(미도시)을 일렬로 관통 형성하는 사각 단면 형상으로 형성하여 지면에 수평하게 양단을 헤더(1)(2)의 튜브장착구에 삽입 고정하고 있다.The flat tube 3 is formed in a rectangular cross-sectional shape through which a plurality of channels (not shown), which are refrigerant passages, are formed in a line, and both ends are inserted into the tube fittings of the headers 1 and 2 horizontally to the ground. It is fixed.
냉각핀(4)은 긴 직사각형 모양의 얇은 알루미늄판을 파형 모양으로 다수 회굽혀 그 변곡점 부위를 상기한 플랫튜브(3)의 양측 대응면에 접합 결합하고 있다.The cooling fins 4 are bent in a large number of thin rectangular aluminum plates in a wave shape, and the inflection point portions are bonded to both sides of the flat tube 3 described above.
상기와 같은 종래 마이크로 채널 열교환기를 증발기로 활용하는 경우는 다음과 같다.In the case of using the conventional micro-channel heat exchanger as an evaporator as follows.
즉, 압축기와 응축기 그리고 팽창기구를 지나면서 기상의 냉매는 액상과 기상이 혼합한 형태로 증발기의 입구측 헤더(1)로 유입하고, 이 혼합 냉매는 입구측 헤더(1)의 시작단에서 끝단까지 압력에 의해 밀려나면서 그 중간중간에 연통한 플랫튜브(3)의 채널을 통해 출구측 헤더(2)로 이동한다.That is, the refrigerant of the gaseous phase passes through the compressor, the condenser and the expansion mechanism, and flows into the inlet header 1 of the evaporator in the form of a mixture of the liquid phase and the gaseous phase, and the mixed refrigerant is at the end of the inlet header 1 at the end. It is pushed by the pressure to and moves to the outlet side header 2 through the channel of the flat tube 3 communicating in the middle.
이 과정에서 냉매는 플랫튜브(3)의 벽면과 열교환하는 동시에 플랫튜브(3)의 벽면은 공기와 접촉하는 냉각핀(4)을 통해 공기에서 열을 흡수하면서 기화하여 대부분이 가스로 전환되어 압축기의 흡입구로 재공급되는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.In this process, the refrigerant exchanges heat with the wall of the flat tube (3), while the wall of the flat tube (3) is vaporized while absorbing heat from the air through the cooling fins (4) in contact with the air, and most of the refrigerant is converted into a gas. It was to repeat a series of procedures to resupply to the inlet of the.
그러나, 상기와 같은 종래 열교환기를 히트펌프에 적용하여 증발기 뿐만 아니라 응축기로도 활용하는 경우에는 도 1과 도 2에서와 같이 헤더(1)(2)는 수직으로, 플랫튜브(3)는 수평으로 설치하게 되는데 이때에는 플랫튜브(3)의 편평면이 지면과 평행하게 위치하여 그 상면에 맺히는 응축수가 원활하게 흘러내리지 못함에 따라 공기의 유동저항이 증가하는 것은 물론 착상의 성장을 가속시켜 결국 열교환기 효율이 저하하는 문제점이 있었다.However, in the case where the conventional heat exchanger is applied to a heat pump and used as a condenser as well as an evaporator, as shown in FIGS. 1 and 2, the headers 1 and 2 are vertical, and the flat tube 3 is horizontal. In this case, the flat surface of the flat tube 3 is parallel to the ground, and condensate formed on the upper surface of the flat tube 3 does not flow smoothly. There was a problem that the efficiency is lowered.
본 발명은 상기와 같은 종래 열교환기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 플랫튜브를 수평하게 설치하는 경우 그 플랫튜브의 편평면에 맺히는 응축수를 용이하게 제거할 수 있는 열교환기의 물빠짐 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional heat exchanger as described above, and when the flat tube is installed horizontally provides a water drainage structure of the heat exchanger that can easily remove the condensed water formed on the flat surface of the flat tube. It is an object of the present invention.
도 1 및 도 2는 종래 마이크로 채널 타입의 열교환기를 보인 사시도 및 정면도.1 and 2 are a perspective view and a front view showing a conventional micro channel type heat exchanger.
도 3 및 도 4는 본 발명 마이크로 채널 타입의 열교환기를 보인 사시도 및 정면도.3 and 4 are a perspective view and a front view showing a heat exchanger of the present invention microchannel type.
도 5는 도 4에 "A"부를 보인 상세도.FIG. 5 is a detailed view showing part “A” in FIG. 4; FIG.
도 6은 본 발명 마이크로 채널 타입의 열교환기에 대한 변형예를 보인 개략도.6 is a schematic view showing a modification to the heat exchanger of the present invention microchannel type.
도 7은 본 발명 마이크로 채널 타입의 열교환기에 대한 다른 변형예를 보인 정면도.Figure 7 is a front view showing another modification of the heat exchanger of the present invention microchannel type.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
11,12 : 헤더 13 : 플랫튜브11,12: header 13: flat tube
14 : 냉각핀 15 : 물빠짐유도부재14: cooling fin 15: water draining guide member
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 통체로 형성하는 헤더와, 헤더의 길이 방향에 대체로 수직한 방향으로 연통하도록 냉매유로를 구비하여 상기 헤더의 외주면에 차례대로 결합하는 적어도 한 개 이상 플랫튜브를 포함한 열교환기에 있어서, 플랫튜브는 지면에 대해 소정의 경사각을 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 물빠짐 구조를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, a header formed of a cylindrical body and at least one flat tube having a refrigerant passage so as to communicate in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the header, and coupled to the outer peripheral surface of the header in turn In the heat exchanger, the flat tube provides a water draining structure of the heat exchanger, characterized in that formed to have a predetermined inclination angle with respect to the ground.
이하, 본 발명에 의한 열교환기의 물빠짐 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the water draining structure of the heat exchanger according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3 및 도 4는 본 발명 마이크로 채널 타입의 열교환기를 보인 사시도 및 정면도이고, 도 5는 도 4에 "A"부를 보인 상세도이며, 도 6은 본 발명 마이크로 채널 타입의 열교환기에 대한 변형예를 보인 개략도이고, 도 7은 본 발명 마이크로 채널 타입의 열교환기에 대한 다른 변형예를 보인 정면도이다.3 and 4 are a perspective view and a front view showing a microchannel heat exchanger of the present invention, Figure 5 is a detailed view showing the "A" in Figure 4, Figure 6 is a modification of the heat exchanger of the present invention microchannel type Figure 7 is a schematic view, Figure 7 is a front view showing another modification to the heat exchanger of the present invention micro-channel type.
이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 마이크로 채널 열교환기는, 입구를 압축기의 토출구와 연결하거나 또는 팽창기구에 연결하여 냉매를 각 플랫튜브의 채널로 분산하였다가 모으는 복수 개의 헤더(11)(12)와, 헤더(11)(12) 사이에 직각 방향으로 연결하여 상기 헤더(11)(12)로 유입한 냉매를 분산하면서 외부와 열교환시키는 플랫튜브(13)들과, 플랫튜브(13)들 사이에 접촉 결합하여 공기와의 접촉면적을 확대하는 냉각핀(14)으로 구성한다.As shown therein, the microchannel heat exchanger according to the present invention includes a plurality of headers 11 and 12 which connect the inlet to the discharge port of the compressor or the expansion mechanism to distribute and collect the refrigerant into the channels of each flat tube. In order to disperse the refrigerant flowing into the headers 11 and 12 by connecting the headers 11 and 12 in a right direction, between the flat tubes 13 and the flat tubes 13. It is composed of a cooling fin 14 for expanding the contact area with the air by contact coupling.
헤더는 입구측 헤더(11)와 출구측 헤더(12)로 구분하고(입구측 헤더와 출구측 헤더는 열교환기를 증발기로 활용하느냐 또는 응축기로 활용하느냐에 따라 서로 반대가 될 수도 있다.), 입구측 헤더(11)와 출구측 헤더(12)는 모두 양단까지의 내경이 동일한 원통체로 형성하며, 입구측 헤더(11)와 출구측 헤더(12)의 중간중간에는 상기한 플랫튜브(13)의 단부를 삽입하여 고정할 수 있도록 튜브장착구(미도시)를 각각 형성한다.The header is divided into an inlet header 11 and an outlet header 12 (the inlet header and the outlet header may be opposite to each other depending on whether a heat exchanger is used as an evaporator or a condenser). The header 11 and the outlet header 12 are both formed of a cylindrical body having the same inner diameter to both ends, and the end of the flat tube 13 is described in the middle between the inlet header 11 and the outlet header 12. Insert each to form a tube mounting hole (not shown) to be fixed.
플랫튜브(13)는 그 내부에 냉매유로인 복수 개의 채널(미도시)을 일렬로 관통 형성하는 거의 사각 단면 형상으로 형성하고, 그 양단은 헤더(11)(12)의 튜브장착구에 삽입하여 용접으로 고정하되 그 삽입깊이는 대체로 헤더의 중간깊이까지 삽입 결합한다.The flat tube 13 is formed in a substantially rectangular cross-sectional shape through which a plurality of channels (not shown), which are refrigerant flow passages, are inserted in a line, and both ends thereof are inserted into the tube fittings of the headers 11 and 12. It is fixed by welding, but its insertion depth is generally inserted into the middle depth of the header.
또, 플랫튜브(13)는 그 중간부위를 지면과 소정의 경사각(α)을 가지도록 절곡 형성하되 도 3 및 도 4에서와 같이 절곡부를 지면쪽으로 가깝게 절곡하는 것이 바람직하나 경우에 따라서는 이 절곡부를 지면과 멀게, 즉 상향지게 형성할 수도 있다. 여기서, 플랫튜브(13)의 경사각(α)은 대체로 10°∼ 25°정도가 바람직하다.In addition, the flat tube 13 is formed to be bent to have a predetermined angle of inclination angle (α) with the ground, and as shown in Figs. 3 and 4 it is preferable to bend the bending portion closer to the ground, but in some cases this bending The wealth may be formed away from the ground, ie upward. Here, the inclination angle α of the flat tube 13 is preferably about 10 ° to 25 °.
또, 절곡부에는 도 6에서와 같이 그 상면에 음각진 부위로 응축수가 고이므로 이를 원활하게 빠지도록 하기 위하여는 절곡부에 철사와 같은 선형부재로 된 물빠짐유도부재(15)를 걸쳐 구비하는 것이 바람직하다. 이 물빠짐유도부재(15)는 각 단의 플랫튜브(13) 측면에 용접 결합하는 것이 바람직하다.In addition, since the condensed water is engraved on the upper surface of the bent portion, as shown in FIG. It is preferable. The water draining guide member 15 is preferably welded to the flat tube 13 side of each stage.
냉각핀(14)은 긴 직사각형 모양의 얇은 알루미늄판을 파형 모양으로 다수 회굽혀 그 변곡점 부위를 상기한 플랫튜브(13)의 양측 대응면에 접합 결합한다.The cooling fins 14 are bent in a plurality of long rectangular thin aluminum plates in a wave shape to bond the inflection points to the corresponding surfaces on both sides of the flat tube 13.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.
상기와 같은 종래 마이크로 채널 열교환기를 히트펌프의 증발기로 사용하는 경우그 작용 효과는 다음과 같다.When the conventional micro-channel heat exchanger as described above is used as the evaporator of the heat pump, the effect is as follows.
즉, 압축기와 응축기 그리고 팽창기구를 지나면서 기상의 냉매는 액상과 기상이 혼합한 형태로 증발기의 입구측 헤더로 유입하고, 이 혼합 냉매는 입구측 헤더(11)의 시작단에서 끝단까지 압력에 의해 밀려나면서 그 중간중간에 연통한 플랫튜브(13)의 채널을 통과하며, 이 과정에서 냉매는 냉각핀(14)을 통해 공기와 열교환하면서 기화하여 대부분이 가스로 전환되어 출구측 헤더(12)로 이동한 후 압축기의 흡입구로 흡입한다.That is, the refrigerant in the gas phase flows through the compressor, the condenser, and the expansion mechanism into the inlet header of the evaporator in the form of a mixture of the liquid phase and the gas phase. It is pushed by and passes through the channel of the flat tube (13) in communication between the intermediate, in the process, the refrigerant is vaporized by heat exchange with the air through the cooling fins 14, the majority of the gas is converted to the outlet header 12 To the suction port of the compressor.
여기서, 히트펌프의 열교환기는 냉매의 순환방향에 따라 응축기와 증발기로 번갈아 활용됨에 따라 냉매가 열교환기 내에서 원활하게 순환할 수 있도록 하기 위하여는 각 헤더(11)(12)를 세우고 그 사이에 플랫튜브(13)를 헤더(11)(12)에 수직한 방향인 지면과 평행한 방향으로 설치하게 된다.Here, the heat exchanger of the heat pump alternates with the condenser and the evaporator according to the circulation direction of the refrigerant, so that the headers can be circulated smoothly in the heat exchanger so that the headers 11 and 12 are erected therebetween. The tube 13 is installed in a direction parallel to the ground, which is a direction perpendicular to the headers 11 and 12.
이때, 열교환기를 증발기로 사용하는 경우에는 플랫튜브(13)의 표면에 물방울이나 또는 제상운전후 제상수와 같은 응축수가 맺히게 되는데 이 응축수는 공기에 대한 유동저항을 증가할 우려가 있으므로 가급적이면 빨리 물빠짐 시키는 것이 열교환기의 효율을 높일 수 있다.At this time, when the heat exchanger is used as an evaporator, condensed water such as water droplets or defrosted water is formed on the surface of the flat tube 13, and this condensed water may increase the flow resistance to air, so that the water as soon as possible. Leaving it out can increase the efficiency of the heat exchanger.
이를 위해, 플랫튜브(13)의 중간부위를 하향 절곡지게 형성하거나 또는 플랫튜브(13)의 양단간 높이를 상이하게 형성하면 편평한 플랫튜브(13)의 상면에 맺히는 응축수가 경사면을 따라 흘러 절곡부 또는 경사면 하단에 고였다가 빠르게 물빠짐 된다. 이 경우 절곡부나 경사면 하단에 물빠짐유도부재(15)를 걸쳐놓으면 고인 응축수가 물빠짐유도부재(15)를 타고 더욱 빠르게 흘러내려 물빠짐 효과가 높아진다.To this end, when the middle portion of the flat tube 13 is formed to be bent downward or the height between both ends of the flat tube 13 is different, condensate water formed on the upper surface of the flat flat tube 13 flows along the inclined surface, or It accumulates at the bottom of the slope and quickly drains. In this case, if the dripping induction member 15 is placed on the bent portion or the bottom of the inclined surface, the depleted condensed water flows down the dripping induction member 15 more quickly, thereby increasing the dripping effect.
한편, 도 7에서와 같이 플랫튜브(23)를 절곡하지 않고 대신에 플랫튜브(23)의 양단 높이를 상이하게 경사각(β)을 가지도록 헤더(21)(22)에 결합할 수도 있다. 즉, 양쪽 헤더(22) 중에서 어느 한 쪽에 접하는 플랫튜브(23)의 단부 높이를 다른 쪽 단부 높이 보다 낮거나 높게(가급적이면, 입구측 헤더에 접하는 단부 높이를 높게) 결합함으로써 응축수가 낮은 쪽 단부로 흘러 원활하게 물빠짐 되도록 한다.On the other hand, as shown in Figure 7, instead of bending the flat tube 23, instead of the height of both ends of the flat tube 23 may be coupled to the header (21) (22) to have a different inclination angle (β). That is, the lower end of the condensed water is joined by combining the end height of the flat tube 23 in contact with either of the headers 22 lower or higher than the other end height (preferably, increasing the end height in contact with the inlet header). To allow the water to flow out smoothly.
이 경우에도 낮은 쪽 단부에 상기한 물빠짐유도부재(미도시)를 걸쳐 결합하는 것이 바람직하다.Also in this case, it is preferable to couple the above water draining guide member (not shown) to the lower end portion.
본 발명에 의한 열교환기의 물빠짐 구조는, 플랫튜브의 중간부위를 하향 또는 상향으로 절곡하거나 양단의 높이를 상이하게 함으로써, 플랫튜브의 편평한 상면에 맺히는 응축수가 빠르게 물빠짐되도록 하여 공기의 유동저항을 줄이고 이를 통해 열교환기의 성능을 높일 수 있다.The water drainage structure of the heat exchanger according to the present invention, by bending the middle portion of the flat tube downward or upward or by varying the height of both ends, the condensed water formed on the flat upper surface of the flat tube is quickly drained water flow resistance of the air This can reduce and increase the performance of the heat exchanger.
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