KR20040062730A - 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기는, 마이크로채널 열교환기에 있어서 냉매가 흐르는 헤더의 입/출구측 배관구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 열교환기의 헤더구조는, 중공이 형성되어 냉매가 흐르는 헤더와; 상기 헤더에 결합되어 상기 헤더내에 흐르는 냉매가 분배되도록 하는 다수개의 냉매관과; 상기 헤더의 일측방향에 삽입되어 냉매를 공급하거나 회수하는 연결배관으로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일방향 배관의 헤더를 갖는 열교환기는, 기존의 실내기 샤시를 변경치 않고서도, 플랫튜브 구조를 취할수 있으므로 열교환기의 효율을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 또 다른 효과는 헤더의 일측방향에서만 냉매를 공급하거나, 회수하게 되므로 배관의 길이가 단축되고, 배관작업이 훨씬 용이한 효과가 있다.

Description

일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기{Micro Channel Heat Exchanger}

본 발명은 마이크로채널 열교환기에 있어서 냉매가 흐르는 헤더의 입/출구측 배관구조에 관한 것으로서, 일반적으로 열교환기는 실내의 온도를 높이거나 낯추는 냉방기 및 난방기의 공기조화기에 사용된다.

도 1a는 일반적인 에어컨 실내기의 내부 구성을 보여주는 절개도면이고, 도 1b는 도 1a에 있어서 내부 구성을 보여주는 측단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 분리형 에어컨은 실외기와 실내기로 구성되는데, 이때 상기 에어컨 실내기(1)에는 바깥 공기와 열교환을 하는 핀튜브형 열교환기(2)가 구비되어 있고, 상기 핀튜브형 열교환기(2)에는 냉매배관(3)이 연결되어 있어서 냉매가 원활히 흐르게 된다.

상기의 핀튜브형 열교환기(2)를 플랫튜브형으로 변경하게 되면, 그 구성등이 매우 다르게 바뀐다.

도 2는 도 1a에 있어서 플랫튜브를 적용한 경우의 열교환기를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 열결배관(6)에 의하여 냉매가 전달되는 헤더(4)에는 플랫튜브(5)가 결합되게 되고, 상기 플랫튜브(5)에 의하여 분배된 냉매는 상승하여 타측의 헤더로 집결하여 연결배관을 통하여 출구측으로 흐르게 된다.

도 3a는 플랫튜브 열교환기의 구성요소의 결합관계를 나타내는 분해도이고, 도 3b는 튜브의 단면을 보여주는 도면이며, 도 4는 종래 기술에 따른 튜브가 헤드내에 삽입된 상태를 나타내는 측단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 종래 열교환기는 하부헤더(4a)의 상부에 대응되도록 위치하는 상부헤더(4b)와, 상기 상부헤더(4b)와 하부헤더(4a) 사이에 위치하는 다수개의 튜브(5)와, 상기 각 튜브(5) 사이에 위치하는 핀(9)으로 구성된다. 상기 하부헤더(4a)는 원통형으로 형성되어 내부에 중공이 형성되고, 그 외형을 이루는 외주부의 일측부에는 튜브(5)를 삽입하여 고정하도록 다수개의 헤더홀(8)이 하부헤더(4a)의 길이방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다.

여기서, 상기 하부헤더(4a)와 대응되도록 상부에 위치하는 상부헤더(4b)는 상기 하부헤더(4a)와 동일한 형상을 갖는다. 상기 각 튜브(5)는 각 헤더홀(8)에 튜브(5)의 길이방향 양단부가 고정되어 헤더(1,2)의 길이방향으로 나란하게 배열 된다.

한편, 유동공기는 두 헤더(4a, 4b)의 길이방향의 축을 잇는 면을 향해 일정한 경사를 가지도록 유동하여 각 튜브(5)와 두 헤더(4a, 4b) 사이를 통과한다. 상기 튜브(5)는 두 헤더(4a, 4b)에 고정된 양끝단부 사이의 거리인 길이와, 유동공기의 방향에 수직한 거리인 두께를 갖고,유동공기의 흐름방향과 평행한 거리인 폭을갖는다. 상기 튜브(5)는 두 헤더(4a, 4b)에 수용될 수 있는 정도의 폭과 얇은 두께를 갖는 직사각형 형상의 판형으로서, 내부에는 중공인 다수개의 채널(7)이 형성되어 있다.

또한, 상기 각 튜브(5)의 폭이 유동공기의 흐름방향에 평행하도록 각 튜브 (5)가 두 헤더(4a, 4b)에 고정되고, 튜브(5)의 길이방향에 대해 수직하도록 미세한 단면적을 가짐과 함께 튜브(5)의 길이방향으로 길게 형성되는 다수개의 채널(7)은 유동공기의 흐름방향을 따라 순차적으로 배열되도록 형성된다.

이와 같이 형성된 튜브(5)는 두 헤더(4a, 4b)에 양끝단부가 고정되어 헤더 (4a, 4b)에 형성된 중공과 연통되어 있고, 상기 각 튜브(5) 사이에는 유동공기가 통과할 수 있는 공간을 형성하도록 각 핀(9)이 설치된다. 즉, 각 핀(9)은 얇은 두께를 가진 판형으로서 여러번 지그재그로 절곡되어 각 튜브(5) 사이에 설치된다. 상기 핀(9)은 여러 가지 형상을 가지며 고정될 수 있지만, 일반적으로 유동공기의 흐름저항이 최소화 되도록 공간을 형성하는 것이 바람직하다.

그러나, 상기와 같이 플랫튜브를 이용한 열교환기에 있어서는 입구측과 출구측 모두 헤더(4)의 양 방향에 연결배관(6)을 삽입하여 냉매를 흐르도록 하는 것으로서, 기존의 실내기 전체의 구조를 변경하여야만 양방향 연결 배관을 적용할 수 있게 되며, 배관의 전체 길이가 길어지게 되고 전반적인 배관작업이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 배관작업이 용이하며 기존의 실내기 본체의 변경이 없이도 플랫튜브형 열교환기를 적용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 일반적인 에어컨 실내기의 내부 구성을 보여주는 절개도면.

도 1b는 도 1a에 있어서 내부 구성을 보여주는 측단면도.

도 2는 도 1a에 있어서 플랫튜브를 적용한 경우의 열교환기를 보여주는 도면.

도 3a는 플랫튜브 열교환기의 구성요소의 결합관계를 나타내는 분해도.

도 3b는 튜브의 단면을 보여주는 도면.

도 4는 종래 기술에 따른 튜브가 헤드내에 삽입된 상태를 나타내는 측단면도.

도 5는 본 발명에 따른 헤더의 일측방향에 연결배관을 삽입한 모습을 나타내는 단면도.

도 6a는 도 5에 있어서 열결배관의 외관을 보여주는 사시도.

도 6b는 도 6a에 있어서 냉매분배홈의 다양한 실시예를 보여주는 평면도.

도 6c는 다수개의 냉매분배홈을 갖는 연결배관의 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 에어컨 실내기 2 : 열고환기 3 : 냉매배관

4 : 헤더 4a : 하부헤더 4b : 상부헤더

5 : 튜브 6 : 연결배관 7 : 채널

8 : 헤더홀 9 : 핀 10 : 연결배관

10a : 냉매분배홈

본 발명에 따른 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기는, 중공이 형성되어 냉매가 흐르는 헤더와; 상기 헤더에 결합되어 상기 헤더내에 흐르는 냉매가 분배되도록 하는 다수개의 냉매관과; 상기 헤더의 일측방향에 삽입되어 냉매를 공급하거나 회수하는 연결배관으로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 헤더의 일측방향에 연결배관을 삽입한 모습을 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 있어서는 냉매가 흐르는 연결배관(10)을 헤더 (4a)의 일측방향에만 삽입하여 상기 냉매를 헤더에 공급하고, 상기 헤더에 공급된 냉매는 다시 상기 헤더(4a)에 결합된 튜브(5)를 통하여 분배되게 한다.

상기 헤더 (4a)의 일측방향에만 삽입되는 연결배관(10)을 자세히 살펴보면, 도 6a는 도 5에 있어서 열결배관의 외관을 보여주는 사시이고, 도 6b는 도 6a에 있어서 냉매분배홈의 다양한 실시예를 보여주는 평면도이며, 도 6c는 다수개의 냉매분배홈을 갖는 연결배관의 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 상기 헤더 (4a)의 일측방향에만 삽입되는 연결배관 (10)에는 헤더에 냉매를 공급하는 냉매 분배홈(10a)이 있는데, 상기 냉매 분배홈 (10a)은 상기 튜브(5)에 냉매가 잘 분배되도록 하기 위하여 상기 튜브(5)을 향하는 방향에 길기 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 헤더 (4a)의 입구측에 근접한 냉매 분배홈(10a)의 폭을 좁게하고 반면에 상기 헤더 (4a)의 입구측의 반대측에 가까울수록 냉매 분배홈(10a)의 폭을 넓게 하는 것이 바람직 하다.

또한 상기 튜브(5)에 효율적으로 냉매를 공급하기 위하여 상기 튜브(5)의 간격에 대응되도록 작은 냉매 분배홈(10a)을 길이방향으로 다수개 설치하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기는, 헤더에 냉매를 공급하기 위한 연결배관이 헤더의 일측 방향에서만 삽입되어 있는 구조로 되어 있는 것이다.

본 발명에 따른 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기는, 기존의 실내기 샤시를 변경치 않고서도, 플랫튜브 구조를 취할수 있으므로 열교환기의 효율을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 또 다른 효과는 헤더의 일측방향에서만 냉매를 공급하거나, 회수하게 되므로 배관의 길이가 단축되고, 배관작업이 훨씬 용이한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 중공이 형성되어 냉매가 흐르는 헤더와;

   상기 헤더에 결합되어 상기 헤더내에 흐르는 냉매가 분배되도록 하는 다수개의 냉매관과;

   상기 헤더의 일측방향에 삽입되어 냉매를 공급하거나 회수하는 연결배관으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연결배관은 상기 헤더내에 결합된 냉매관 입구에 대향되게 길이방향으로 냉매 분배홈을 구비한 것을 특징으로 하는 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 냉매 분배홈은 헤더 입구측에서 타측단으로 갈수록 그 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 냉매 분배홈은 헤더 입구측에서 타측단으로 다수개가 구비된 것을 특징으로 하는 일방향 연결배관의 헤더를 갖는 열교환기.