KR20070065887A - 열 교환기 - Google Patents

Abstract

압축 및 증발되는 작동 유체를 이용하는 열 전달 시스템의 증발기(201)에 연결하기 위한 열 교환기(301, 501, 601). 이 열 교환기는, 증발기의 출구(204)에 연결되는 제1 단부를 가지며 상기 출구로부터 유체를 이송하는 제1 관(107, 507, 607), 증발기의 입구에 연결되는 제1 단부(303)를 가지며 상기 입구로 유체를 이송하는 제2 관(108, 508, 608)을 포함한다. 제1 관 및 제2 관의 각 구간의 일부에 대해 제2 관은 제1 관 내에 위치하거나 또는 제1 관과 열접촉하여 상기 관들 내의 유체 사이에서 열이 교환된다. 제1 관은 관의 굽힘을 용이하게 하기 위해 강 합금의 경도를 감소시키는 합금 구성요소를 가지는 강 합금으로 구성되며, 이는 열 전달 시스템 내에 설치되는 동안 제1 관이 구부러지도록 한다.

Description

열 교환기{A HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열 전달 시스템의 증발기에 연결하기 위한 열 교환기, 증발기에 연결되는 열 교환기를 포함하는 열 전달 시스템, 열 교환기의 생산 방법 및 열 전달 시스템 내에서 이용하기 위한 관(tube)과 관련된 것이다.

가정용 냉장고 및 냉동고에서, 액상 냉매를 증발기로 이송하는 모세관(capillary tube) 및 증발기로부터 기상 냉매를 이송하는 구리 흡입관(suction tube)을 가지는 것이 일반적이다. 또한, 열 교환기를 형성하기 위하여 흡입관 및 모세관의 구간의 일부를 함께 배열하는 것으로 알려져 있다. 결과적으로, 증발기로부터 이송되는 냉매 유체는 증발기로 이송되는 유체에 의해 가열되고, 이와 유사하게, 증발기로 이송되는 유체는 증발기로부터 되돌아 나오는 유체에 의해 냉각된다.

이러한 장치의 문제점은 흡입관을 형성하기 위해 사용되는 구리의 값이 비싸다는 점이다.

본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 압축 및 증발되는 작동 유체를 이용하는 열 전달 시스템의 증발기에 연결하기 위한 열 교환기로서, 증발기의 출구에 연결되는 제1 단부를 가지며, 상기 출구로부터 유체를 이송하는 제1 관; 증발기의 입구에 연결되는 제1 단부를 가지며, 상기 입구로 유체를 이송하는 제2 관을 포함하며, 여기서 제1 관 및 제2 관의 각 구간의 일부에 대해 제2 관이 제1 관 내에 위치하거나 또는 제 1관과 열접촉하여 이러한 관들 내의 유체 사이에서 열이 교환되고, 제1 관은 강 합금(steel alloy)으로 구성되며, 이 강 합금은 관의 굽힘을 용이하게 하기 위해 강의 경도를 감소시키는 합금 구성요소를 구비하여, 제1 관이 열 전달 시스템 내에 설치되는 과정에서 구부러지도록 되어 있는 열 교환기가 제공된다.

본 발명의 두 번째 양태에 따르면, 액체를 열 전달 시스템의 증발기로 이송하기 위한 모세관 및 증발기로부터 유체를 이송하기 위한 흡입관을 포함하는 열 교환기로서, 여기서 모세관 구간의 일부는 흡입관 구간의 일부에 고정되어, 모세관 내의 액체로부터 흡입관 내의 유체로 열의 전도가 제공되고, 여기서 흡입관은 강 합금 관을 포함하며, 강 합금 관의 적어도 일부가 모세관이 연납땜(soldering)되거나 경납땜(brazing)되는 표면을 제공하는 보호 코팅으로 피복되도록 되어 있는 열 교환기가 제공된다.

본 발명의 세 번째 양태에 따르면, 열 전달 시스템에 이용하기 위한 관으로서, 질량에 따른 탄소의 퍼센트 함유량이 0.03% 미만이고, 티타늄의 퍼센트 함유량이 0.05% 내지 0.4%인 강 합금을 포함하는 관이 제공된다.

도 1은 가정용 냉장 유닛(101)의 배면도.

도 2는 냉장고(101)의 열 전달 시스템의 개략도.

도 3은 냉장 유닛(101) 내에 장착하기 전의 흡입관(107) 및 모세관(108)을 포함하는 열 교환기(301).

도 4는 흡입관(107) 및 모세관(108)의 연납땜된 부분(soldered portion)의 단면도.

도 5는 다른 열 교환기(501).

도 6은 또 다른 열 교환기(601).

도 7은 흡입관(607)의 섹션(607B)과 섹션(607C)을 연결하는 솔더 조인트(solder joint)에서의 열 교환기(601)의 일부에 대한 횡단면도.

도 8은 도 3, 5 또는 6의 열 교환기를 포함하는 냉장 유닛을 제작하기 위한 단계들의 흐름도.

도 9는 흡입관을 구성하는 강 합금의 구성요소를 나타내는 표.

도 10은 굽힘 실험에 사용되는 관의 파라미터 및 관이 소성으로 구부러지도록 하기 위해 필요한 상대력(relative force)을 나타내는 표.

도 1

가정용 냉장 유닛(101)의 배면도가 도 1에 도시되어 있다. 본 예에서, 냉장 유닛은 냉장실(refrigeration cavity)로 접근하게 하는 문(102)을 전면에 가지는 냉장고이다. 냉장실은 음식, 음료 등과 같이 상하기 쉬운 제품을 차게 보관하기 위해 형성된다.

냉장고(101)는 냉장실로부터 냉장고 주변 공기로 열을 펌핑하는 열 전달 시 스템을 가진다. 열 전달 시스템은, 냉장고의 아래쪽 뒷편 구획(104) 내에 위치하는 전동 압축기(103), 냉장고의 뒷편 외벽(113)에 장착되는 응축기(105), 건조 및 여과 유닛(106) 및 냉장실 내에 장착된 증발기(도 2의 201)를 포함한다.

응축기(105)는 굴곡관(meandering tube)을 포함하며, 이는 작동중 관(111)으로부터 주변 공기로 열을 전달하는 것을 보조하는 방열 패널(112)에 부착된다.

더불어, 열 전달 시스템은, 제1 단부가 증발기의 출구에 연결되고, 제2 단부가 압축기(103)의 입구에 연결되는 흡입관(107); 제1 단부가 건조기 및 여과 유닛(106)을 경유하여 응축기(105)의 출구에 연결되고, 제2 단부가 증발기의 입구에 연결되는 모세관(108)을 포함한다.

모세관(108) 구간의 중간부(109)는 흡입관(107) 구간의 중간부(110)에 고정되고, 각 관(107, 108)은 열 전달 시스템의 다른 구성요소에 상응하여 연결되는 그 단부 부근에 자유부를 가진다.

냉장 유닛(101)의 생산 과정에서, 흡입관(107)의 제1 단부가 증발기에 연결된다. 그 후, 제2 단부는 냉장고의 후벽의 홀을 관통한 다음, 압축기(103)로 연결된다. 이러한 과정에는 약간의 수작업과 흡입관(107)의 굽힘이 필요하다. 종래에는, 흡입관이 구리로 구성되어, 그러한 조작 및 굽힘이 수작업으로 수행되었다. 여기에서의 흡입관은 강재로 구성되지만, 이러한 수작업이 용이하도록 요구되는 유연성이 제공된다.

도 2

냉장고(101)의 열 전달 시스템이 개략적으로 도 2에 도시되어 있다. 압축 기(103), 응축기(105), 건조 및 여과 유닛(106), 모세관(108) 및 흡입관(107)과 함께, 도 2는 냉장실(202) 내에 위치한 증발기(201)도 도시하고 있다.

증발기(201)는 입구(203)가 모세관(108)에 연결되고, 이와 분리된 출구(204)가 흡입관(107)에 연결되는 굴곡관을 포함한다. 일반적으로, 냉장실(202) 내의 공기로부터 증발기 관으로의 열전달을 보조하는 평판 상에 증발기 관이 장착된다. 또는, 증발기 관은 해당 기술 분야의 공지된 압착 공정(roll bond process)에 의해 형성되는 한 쌍의 연결된 평판으로 변형된 형태를 취할 수 있다.

열 전달 시스템은 대기압 및 온도에서는 기상이지만 가압 하에서 액화될 수 있는 냉매 유체를 포함한다. 작동중에, 압축기(103)는 응축기(105), 건조 및 여과 유닛(106), 모세관(108), 증발기(201) 및 흡입관(107)을 차례로 포함하는 회로를 순환하도록 냉매를 펌핑한다. 모세관(108)은, 일반적으로 0.7 ㎜인, 내경을 가지며, 이는 응축기(105) 및 증발기(201) 관의 내경과 비교할 때 보다 작다. 결과적으로, 모세관은 냉매 유동에 대한 저항으로서 역할하며, 압축기의 작동중 응축기(105) 내에서 압력이 증가하도록 한다.

작동 중에, 압축기(103)는 매우 따듯한 기상 냉매(일반적으로 70℃)를 응축기(105) 내로 펌핑한다. 냉매가 응축기(105)를 통해 이동함에 따라, 냉매는 액체 주변 공기로 열을 빼앗겨, 응축되어 액체를 형성하는 온도(일반적으로 35℃ 부근)로 그 온도가 감소하게 된다. 따라서, 냉매는 모세관에 도달할 때까지 따듯한 액체의 형태이다.

결과적으로, 액상 냉매는 증발기로 이송되고, 증발기의 압력은 상대적으로 낮아서, 냉매가 다시 기체로 증발한다. 증발 과정은 냉매의 증발 잠열의 흡수를 필요로 하고, 따라서, 이는 증발기 및 냉장실에서의 냉각 효과를 가져온다.

그 후, 기상 냉매는 압축기(103) 뒤편의 흡입관(107)을 통과한다.

상술한 것과 같이, 모세관(108) 구간의 일부(109)는 흡입관(107) 구간의 일부(110)에 고정되어, 이러한 두 개의 관 사이 및 두 개의 관 내의 유체 사이에서 열전도가 발생할 수 있다. 결과적으로 모세관 내의 액상 냉매로부터 흡입관 내의 유체로 열이 전도된다. 이는 두 가지 유리한 효과를 가져온다. 첫째, 흡입관이 수용하는 모세관으로부터의 열은 증발기(201)를 떠나는 임의의 잔여 액체가 압축기(103)에 도달하기 전에 증발되도록 한다. 둘째, 모세관 내의 액상 냉매로부터의 열 손실은 냉매가 통과하여 증발기에 이르는 동안 그 온도가 감소한다는 것을 의미한다. 결과적으로 증발기로 유입되는 액체의 낮은 온도는 증발기의 대부분의 구간을 따라 액체의 증발이 일어나게 한다.

따라서, 모세관(108)과 조합된 흡입관(107)은 열 교환기를 형성하여 냉장 유닛(101)의 작동에 있어 유리한 효과를 가져온다.

별개의 실시예에 있어, 냉장 유닛(101)은 모세관과 같은 증발기 입구관으로부터 증발기 출구(흡입)관으로 열을 전달하기 위한 열 교환기를 사용하는 가정용 냉장고 또는 기타 냉장 유닛이다.

도 3

냉장 유닛(101) 내에 피팅되기 전의 흡입관(107) 및 모세관(108)을 포함하는 열 교환기(301)가 도 3에 도시되어 있다. 열 교환기(301)는 냉장 유닛(101)을 조 립하기 전의 물품으로서 형성된다.

따라서, 본 실시예에서, 흡입관(107)의 중간부 및 모세관(108)의 중간부(109)가 솔더(solder)에 의해 서로 고정되고, 반면 모세관의 제1 단부(302)는 흡입관의 제1 단부(303)와 분리된 채로 남아, 이러한 단부들이 증발기(201)의 분리된 입구(203) 및 출구(204)에 연결되게 한다. 유사하게, 모세관(108)의 제2 단부(304)는 흡입관의 제2 단부(305)와 분리된 채로 남아, 이러한 제2 단부들이 각각 여과 유닛(106) 및 압축기(103)에 연결되게 한다.

더불어, 열 교환기는, 조립 과정에서 손으로 구부릴 필요를 최소화하기 위해, 냉장 유닛(101)의 조립 전에 기계로 구부려진다. 따라서, 본 실시예에서, 열 교환기(301)에는 180도 굽힘(306) 및 90도 굽힘(307)이 제공된다.

도 4

흡입관(107) 및 모세관(108)의 연납땜된 부분의 단면이 도 4에 도시되어 있다. 모세관(108)은 보통 0.7 ㎜의 내경을 가지는 구리관을 포함한다.

흡입관은 보통 4.6 ㎜ 내지 6.6 ㎜로 상대적으로 큰 내경을 가지며, 0.7 ㎜의 벽 두께를 가진다. 흡입관의 외부면은 제작 과정에서 두 개의 관(107,108)이 연납땜되기 전에 아연 코팅(401)으로 피복된다.

아연 코팅(401)은 강 흡입관(107)에 이용중 부식을 방지하는 보호를 제공한다. 더불어, 아연 코팅(401)은 강 흡입관(107)의 표면에 제공되어, 솔더가 확실하며 반복가능한 방식으로 관을 젖게 하도록 한다. 결과적으로 두 관 사이에 솔더의 필렛이 우수하게 형성된다.

솔더(402)는 97%의 주석과 3%의 은을 가진 주석 및 은 합금 솔더이다. 그러나, 다른 실시예에서, 솔더는 주석 및 구리 합금이며, 다른 유사 솔더의 사용도 고려될 수 있다.

다른 실시예에서, 모세관은 흡입관에 연납땜되기 보다 경납땜(braze)된다.

도 5

도 3의 열 교환기(301)와 다른 열 교환기(501)가 도 5에 도시되어 있다. 열 교환기(501)는 열 교환기(301)와 유사한 구성으로 이루어지며, 아연으로 피복된 외부면을 가진 강 흡입관(507) 및 구리 모세관(508)을 가진다. 그러나, 모세관(508)은 외부 슬리브(520)에 의해 흡입관(507)에 고정되고, 이 경우, 슬리브(520)는 열수축 재료로 구성된다. 본 실시예에서, 열수축 재료에는 폴리올레핀(polyolefin) 재료가 포함되나, 다른 실시예에서는 PVC 및 PTFE와 같은 다른 공지의 열수축 재료가 사용된다.

도 6

또 다른 열교환기(601)가 도 6에 도시되어 있다. 열 교환기(601)는 솔더 조인트에 의해 서로 결합되어 연속적인 관을 형성하는 세 개의 섹션(607A, 607B, 607C)으로 형성되는 흡입관(607)을 가진다. 흡입관(607)의 중앙 섹션(607B)은 구리 모세관(608) 구간의 중앙부를 포함한다. 결과적으로, 이용 과정에서, 열은 모세관 내의 액상 냉매를 떠나 모세관 벽을 통과하여 흡입관 내의 기상/액상 냉매의 열을 증가시킬 수 있다.

도 7

흡입관(607)의 섹션(607B)와 섹션(607C)을 연결하는 솔더 조인트에서의 열 교환기(601)의 일부에 대한 횡단면이 도 7에 도시되어 있다. 섹션들(607A, 607B)을 연결하는 솔더 조인트도 이와 유사하게 형성된다.

흡입관의 중앙 섹션(607B)은 맨드릴에 흡입관 단부를 신장함으로써 제작되며 기계적으로 변형된 단부(702)를 가진다. 흡입관의 단부는 변형되어, 그 보어가 키홀 형상을 가진다. 따라서, 단부는 외부 섹션들(607A, 607B)의 단부 각각을 수용하도록 형성된 확대된 원통형 부분(703)과 모세관(608)이 수용되도록 형성된 편심 부분(704)을 가진다.

솔더(701)는 섹션들(607B, 607C)과 모세관(608)을 서로 기계적으로 고정시키고, 흡입관 및 모세관의 둘레를 밀폐하여 누출 방지 조인트를 형성한다. 따라서, 솔더 조인트는 모세관이 흡입관의 보어를 출입할 수 있는 수단을 제공한다.

다른 실시예에 있어서, 흡입관은 단일 구간으로서 형성되며, 홀이 드릴되어 모세관이 출입하게 한다. 모세관은 출입하는 홀의 위치에 연납땜되어 흡입관 누출이 방지된다.

도 8

상술한 열 교환기를 포함하는 냉장 유닛의 제작 단계를 나타내는 흐름도가 도 8에 도시되어 있다. 단계(801)에서 스트립 금속은 롤링 밀에 의해 원통형 형상으로 형성되고, 관의 이음매(seam)를 차단하도록 유도 용접(induction welded)된다. 이용되는 스트립은 아래에서 기술하는 구성요소로 합금된 저탄소강 스트립이다.

단계(801)에서 형성된 관의 직경은 요구 이상으로 크며, 이는 단계(802)에서 흡입관에 대해 요구되는 직경으로 축소된다. 예컨대, 11㎜ 직경의 관이 축소되어 8㎜ 직경의 흡입관을 생성할 수 있다.

단계(803)에서, 관은 원활한 굽힘을 위해서 그 경도를 감소시키도록 어닐닝된다. 단계(803)에서의 어닐링 공정 및 단계(801)에서의 공정은 모두 연달아 수행된다. 따라서, 단계(801)의 롤링 밀의 롤러로부터 형성된 관을 꺼낸 후 즉시 단계(802)에서 크기를 축소시키며, 또한 단계(803)에서 어닐링된다. 바람직한 어닐링 공정에서, 관은 5초 동안 480 내지 800℃ 온도로 가열되며, 15초 동안 480℃의 온도에서 유지된다. 그러나, 실제로는, 어닐링 공정에서 관은 3초 동안 750℃의 온도로 가열되고, 450℃로 냉각되며, 450℃ 온도에서 10초 동안 유지되어, 실용가치가 있는 충분히 부드러운 관을 만든다. 이러한 관을 구부릴 때의 용이성은 도 10을 참조하여 아래에서 기술한 굽힘 측정에서 설명된다.

단계(804)에서 관은 흡입관의 작동 수명 동안 부식으로부터 강을 보호하는 부식 방지층으로 피복된다. 본 실시예에서, 코팅은 평방미터 당 적어도 70그램의 무게를 가지는 아연 층이며, 이는 이탈리아 규격 UNI 5741-66에 따른 용융 아연 도금 공정(hot dip zinc coating process)에 의해 도포된다.

다른 실시예에서는, 단계(804)에서 아연 코팅은 국제규격 ISO 2081에 따라 적어도 12 ㎛의 두께로 전기도금(electroplating)에 의해 관의 외측에 도포되고, 그 후 국제 규격 ISO 4520에 따라 크롬 기반 전해질 내에서 황색 부동태화(yellow passivation) 된다.

단계(804)의 다른 실시예에서, 관의 외측 표면은 알루미늄으로 전기도금된다.

다음 단계(804)에서 관은 단계(805)에서 흡입관으로 요구되는 구간로 절단되고, 구리 모세관 구간의 중앙부는 흡입관의 중앙부에 부착되어 열 교환기를 형성한다. 본 실시예에서, 모세관 구간의 중앙부는 97%의 주석과 3%의 은을 포함하는 주석/은 솔더를 이용하여 흡입관의 외측을 따라 연납땜된다. 그러나, 주석/구리 솔더, 주석/구리/은 솔더 등과 같은 다른 솔더가 이용될 수 있다.

도 6의 다른 실시예의 경우, 모세관을 흡입관에 부착시키는 단계(805)는 두 관이 적당한 구간의 열 수축 슬리브를 통과하는 단계, 그 후 슬리브를 가열하는 단계를 포함한다.

도 6의 다른 실시예의 경우, 흡입관의 세 개의 섹션은 요구되는 구간로 절단되고, 중앙 섹션(607B)의 단부들은 변형된다. 그 후, 모세관은 중앙 섹션 및 중앙 섹션의 단부에 위치하여 은 합금으로 경납땜되는 2개의 단부 섹션을 통과한다.

다음으로, 단계(805)에서 생산된 열 교환기는 단계(806)에서 요구되는 형상으로 구부려져 도 3, 5 및 6의 열 교환기와 같이 형성된 열 교환기를 만든다.

단계(807)에서 열 교환기는 냉장 유닛의 열 전달 시스템 내에 위치한다. 이 단계는 흡입관과 모세관과 증발기의 각 단부 사이에 만들어지는 누출 방지 연결부를 필요로 하며, 그 후 모세관과 여과 및 건조 유닛 사이, 그리고 흡입관과 압축기 사이의 연결부를 필요로 한다. 단계(807) 수행 과정에서, 흔히 열 교환기를 추가적으로 손으로 구부리는 것이 요구되며, 따라서, 흡입관은 쉽게 구부려질 수 있는 물질로 구성되는 것이 유리하다.

상술한 각 실시예에서, 모세관은 구리관이지만, 다른 실시예에서 모세관은 알루미늄 관 또는 다른 금속의 모세관이다.

도 9

흡입관은 저탄소강으로부터 형성되며, 질량비로 0.03% 미만의 탄소 함유량; 질량비로 0.35% 미만의 망간 함유량; 질량비로 0.03% 미만의 인 함유량; 질량비로 0.03% 미만의 황 함유량; 질량비로 0.05 내지 0.4%의 티타늄 함유량을 가진다. 강은 스테인리스 강이 아니며, 크롬은 합금으로서 첨가되지 않음을 주의할 필요가 있다. 따라서, 극소량의 크롬만이 강의 구성요소로 발견될 수 있다.

흡입관을 구성하는 강 합금에 대한 구성요소의 바람직한 양 및 일반적인 양을 나타내는 표가 도 9에 도시되었다. 바람직한 실시예에 있어서, 탄소 함유량은 질량비로 0.001% 내지 0.02%로서, 전형적으로 질량비로 0.02%이며; 망간 함유량은 질량비로 0.10% 내지 0.25%로서, 전형적으로 질량비로 0.25%; 인 함유량은 질량비로 0.02% 이하로서, 전형적으로 질량비로 0.02%; 황 함유량은 질량비로 0.01% 내지 0.02%로서, 전형적으로 질량비로 0.02%; 티타늄 함유량은 0.06 내지 0.3%로서, 전형적으로 질량비로 0.3%이다. 이러한 타입의 강은 180 N/㎟의 항복 강도, 270-350 N/㎟의 인장 강도, 40%의 최소 연신율을 가진다. 결과적으로 이러한 강으로 구성된 흡입관은 구리 흡입관과 비슷한 방식으로 손으로 조작될 수 있으며 구부러질 수 있다.

강관(steel tube)의 바람직한 실시예에서, 강 합금 내 티타늄 함유량은 질량 비로 탄소 함유량의 4배 이상이다. 더불어, 티타늄 함유량은 질량비로, 탄소 질량의 4배, 질소 질량의 3.42배 및 황 질량의 1.5배를 모두 더한 총합보다 크다. 즉, 티타늄의 퍼센트 질량은 4×(탄소의 퍼센트 질량) + 3.42×(질소의 퍼센트 질량) + 1.5×(황의 퍼센트 질량) 보다 크다. 결과적으로, 티타늄은 탄소, 질소 및 황과 함께 합성물을 형성하나, 여분의 티타늄 중 소량의 초과량이 합금에 남는다.

합금 내의 상대적으로 높은 레벨의 티타늄과 낮은 레벨의 카본은 탄소가 탄화티타늄의 형태로 존재하게 한다. 이러한 방식으로 탄소를 고정시키는 것은 본질적으로 강의 노화 효과를 방지한다. 따라서, 이는 수개월 지난 후에도 관을 쉽게 손으로 구부릴 수 있게 한다.

냉장 유닛 내에 열 교환기를 설치하는 과정에서 굽힘 용이성이 요구되며, 따라서, 강관의 노화 방지로 인해 관 및/또는 완성된 열 교환기를 열 교환기의 설치 전에 수개월 동안 저장해 둘 수 있다.

도 10

열 교환기에 사용하기 위한 어닐링된 저탄소 흡입관의 적합성을 나타내는 실험에서, 전형적으로 6 ㎜의 직경을 가진 구리 관의 한쪽 단부를 한 쌍의 조(jaw) 사이에 물리고, 가해지는 힘을 측정하는 계량기를 이용하여 구리 관의 반대쪽 단부를 당긴다. 이는 1999년도 판 EN10139에 따른 강 스트립으로 제작된 유사한 구간을 가진 종래의 강관과 도 3의 열 교환기에서 이용되는 어닐링된 저탄소강 관에 반복 수행된다.

관의 파라미터 및 관을 소성으로 구부리기 위해 필요한 상대적인 굽힘 토크 가 도 10의 표에 나타나 있다. 설명한 것처럼, 구리 관이 가장 구부리기 쉽지만, 어닐링된 저탄소강 관도 실질적으로 종래의 강관 보다 유연하다.

이전에는, 종래의 강관의 상대적 강성률은 주로 구리 흡입관이 이용되어야 함을 의미했다. 그러나, 어닐링된 저탄소강 관의 작업성은 유닛(101)과 같은 냉장 유닛 내의 열 교환기의 굽힘 및 배치를 용이하게 한다.

Claims (31)

1. 압축 및 증발되는 작동 유체를 이용하는 열 전달 시스템의 증발기에 연결하기 위한 열 교환기로서,

   상기 증발기의 출구에 연결되는 제1 단부를 가지며, 상기 출구로부터 유체를 이송하는 제1 관;

   상기 증발기의 입구에 연결되는 제1 단부를 가지며 상기 입구로 유체를 이송하는 제2 관으로서, 상기 제1 관 및 상기 제2 관의 각 구간의 일부에 대해 상기 제2 관이 상기 제1 관 내에 위치하거나 또는 상기 제1 관과 열접촉하여 상기 관들 내의 유체 사이에서 열이 교환되도록 되어 있는 제2 관을 포함하며,

   상기 제1 관은 강 합금으로 구성되고, 상기 강 합금은 관의 굽힘을 용이하게 하기 위해 상기 강의 경도를 감소시키는 합금 구성요소를 구비하여 상기 제 1관은 상기 열 전달 시스템 내에 설치되는 과정에서 구부러지도록 되어 있는 열 교환기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 관의 상기 제1 단부는 상기 제2 관의 상기 제1 단부로부터 분리되어, 증발기의 출구 및 이와 분리된 입구에 각각 연결되도록 되어 있는 열 교환기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 관은 유체를 상기 증발기로 이송하기 위한 모세관인 것인 열 교환기.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 질량비로 0.03% 미만의 탄소 함유량을 가지는 강을 포함하는 것인 열 교환기.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 0.05% 내지 0.4%의 티타늄 함유량을 가지는 강을 포함하는 것인 열 교환기.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 관은 0.06% 내지 0.3%의 티타늄 함유량을 가지는 강을 포함하는 것인 열 교환기.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 질량비로 탄소 함유량의 4배보다 큰 티타늄 퍼센트 함유량을 가지는 강 합금을 포함하는 것인 열 교환기.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 질량비로 질소 함유량의 3.42배, 황 함유량의 1.5배 및 탄소 함유량의 4배를 모두 합한 총량보다 큰 티타늄 퍼센트 함유량을 가지는 강 합금을 포함하는 것인 열 교환기.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 질량비로 0.03% 미만의 탄소 함유량, 질량비로 0.35% 미만의 망간 함유량, 질량비로 0.03% 미만의 인 함유량 및 질량비로 0.03% 미만의 황 함유량을 가지는 강을 포함하는 것인 열 교환기.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 관은 질량비로 0.02% 이하의 탄소 함유량, 질량비로 0.25% 이하의 망간 함유량, 질량비로 0.02% 이하의 인 함유량 및 질량비로 0.02% 이하의 황 함유량을 가지는 강을 포함하는 것인 열 교환기.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 시트를 관형으로 압연하고 심 용접을 하여 형성되는 것인 열 교환기.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 관은 상기 강의 부식을 방지하는 보호 금속 코팅으로 피복되는 것인 열 교환기.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 관은 알루미늄으로 도금되는 것인 열 교환기.
14. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 관은 아연 코팅으로 피복되는 것인 열 교환기.
15. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 관 구간의 상기 일부는 상기 제1 관의 상기 보호 코팅에 연납땜되거나 경납땜되는 것인 열 교환 기.
16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 관은 솔더 또는 블레이즈를 이용하여 상기 제1 관에 부착되는 것인 열 교환기.
17. 청구항 16에 있어서, 상기 제2 관은 주석 합금을 포함하는 솔더를 이용하여 상기 제1 관에 연납땜되는 것인 열 교환기.
18. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 관은 열 수축 관을 이용하여 상기 제1 관에 부착되는 것인 열 교환기.
19. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 관 구간의 상기 일부는 상기 제1 관의 보어 내에 위치하는 것인 열 교환기.
20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강 합금은 그 경도를 추가적으로 감소시키기 위해 어닐링되는 것인 열 교환기.
21. 압축 및 증발되는 작동 유체를 이용하는 열 전달 시스템으로서, 상기 열 전달 시스템은 입구 및 이와 분리된 출구를 가지는 증발기 및 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 따른 열 교환기를 포함하며,

    상기 열 교환기의 상기 제1 관은 상기 증발기의 상기 출구에 연결되어 상기 출구로부터 유체를 이송하고,

    상기 열 교환기의 상기 제2 관은 상기 증발기의 상기 입구에 연결되어 상기 입구로 유체를 이송하도록 되어 있는 열 전달 시스템.
22. 액체를 열 전달 시스템의 증발기로 이송하기 위한 모세관 및 유체를 상기 증발기로부터 상기 열 전달 시스템의 압축기로 이송하기 위한 흡입관을 포함하는 열 교환기의 제작 방법에 있어서,

    상기 흡입관의 굽힘을 용이하게 하기 위하여 강의 경도를 감소시키는 합금 구성요소를 구비하는 강을 포함하는 흡입관을 취득하는 단계;

    상기 모세관 내의 유체로부터 상기 흡입관 내의 유체로 열이 전도되게 하기 위하여, 상기 모세관 구간의 일부를 상기 흡입관 구간의 일부에 고정하는 단계; 및

    상기 흡입관 및 상기 모세관을 요구되는 형상으로 구부리는 단계를 순차적으로 포함하는 열 교환기의 제작 방법.
23. 청구항 22에 있어서, 상기 모세관의 단부는 상기 흡입관의 단부와 분리되도록 배치되어 상기 단부들이 상기 증발기의 입구 및 이와 분리된 출구와 연결되는 것인 열 교환기의 제작 방법.
24. 액체를 열 전달 시스템의 증발기로 이송하기 위한 모세관 및 상기 증발기로 부터 유체를 이송하기 위한 흡입관을 포함하는 열 교환기로서,

    상기 모세관 구간의 일부는 상기 흡입관 구간의 일부에 고정되어, 상기 모세관 내의 상기 액체로부터 상기 흡입관 내의 상기 유체로 열 전도가 제공되고,

    상기 흡입관은 강 합금 관을 포함하며, 상기 강 합금 관의 적어도 일부는 상기 모세관이 연납땜되거나 경납땜되는 표면을 제공하는 보호 코팅으로 피복되는 것인 열 교환기.
25. 청구항 19에 있어서, 상기 보호 코팅은 아연을 포함하는 것인 열 교환기.
26. 청구항 19에 있어서, 상기 흡입관은 용융 아연 코팅으로 제작되는 보호 코팅을 가지는 것인 열 교환기.
27. 청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관은 구리 관인 것인 열 교환기.
28. 열 전달 시스템에 이용하기 위한 관으로서, 질량에 따른 탄소의 퍼센트 함유량이 0.03% 미만이고, 티타늄의 퍼센트 함유량이 0.05% 내지 0.4%인 강 합금을 포함하는 관.
29. 청구항 23에 있어서, 상기 강 합금은 0.06% 내지 0.3%의 티타늄 함유량을 가 지는 것인 관.
30. 청구항 23 또는 청구항 24에 있어서, 질량에 따른 티타늄의 퍼센트 함유량이 탄소의 퍼센트 함유량의 4배보다 큰 것인 관.
31. 청구항 23 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관은 질량에 따른 티타늄의 퍼센트 함유량이 탄소 함유량의 4배, 질소 함유량의 3.42배 및 황 함유량의 1.5배를 모두 합한 총량보다 큰 것인 관.

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