KR20110110722A - 입구 분배기 및 출구 수집기를 구비한 향상된 열교환기 - Google Patents

입구 분배기 및 출구 수집기를 구비한 향상된 열교환기 Download PDF

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KR20110110722A
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더글라스 씨. 윈터스틴
데이비드 이. 사뮤엘슨
러셀 에스. 존슨
도날드 알. 파우틀러
얀핑 지아
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 향상된 열교환기 조립체는 복수의 편평한 다중 채널 냉각제 튜브를 통해 출구 헤더와 유압적으로 소통하는 입구 헤더를 가지며, 편평한 다중 채널 냉각제 튜브는 상기 헤더와 사실상 수직이다. 냉각제 튜브들을 상호 연결하는 것은 주름형 휜들이다. 복수의 냉각제 튜브는 휜들과 함께 열교환기 조립체의 코어를 형성한다. 열교환기 조립체는 또한 입구 헤더 공동 내에 배치되는 분배기 튜브와 출구 헤더 공동 내에 배치되는 수집기 튜브를 포함한다. 분배기 튜브 및 수집기 튜브는 냉각제 튜브를 통한 균일한 냉각제 분배를 달성하게 위해 협력하는 구성을 갖는다.

Description

입구 분배기 및 출구 수집기를 구비한 향상된 열교환기{IMPROVED HEAT EXCHANGER HAVING AN INLET DISTRIBUTOR AND OUTLET COLLECTOR}
본 출원은 2010년 4월 1일자로 출원되어 전체가 참조로서 본원에 포함된 미국 특허 가출원 제61/320,014호[냉각제 분배를 향상시키기 위해 입구 분배기 및 출구 수집기를 갖는 향상된 열교환기(IMPROVED HEAT EXCHANGER HAVING AN INLET DISTRIBUTOR AND OUTLET COLLECTOR FOR IMPROVED REFRIGERANT DISTRIBUTION)]의 이익을 청구한다.
본 발명은 2 상 냉각제와 함께 사용하기 위해 입구 헤더와 출구 헤더로부터 연장하는 복수의 냉각제 튜브를 갖는 열교환기에 관한 것이며, 특히 열교환기의 코어를 통한 균일한 냉각제 분배를 위해 입구 헤더 내에 배치되는 입구 분배기와 함께 출구 헤더 내에 배치되는 출구 수집기를 구비한 열교환기에 관한 것이다.
자동차용 열교환기의 높은 열전달 효율, 내구성 및 상대적으로 용이한 제조성으로 인해 주거용 및 상업용 공조 및 열펌프 시스템이 변형된 자동차용 열교환기를 채용한다는 것은 공지된 사실이다. 자동차용 열교환기는 통상적으로 입구 헤더, 출구 헤더 및 입구 헤더와 출구 헤더 사이의 유압적 소통(hydraulic communication)을 제공하는 복수의 압출식 다중 포트 냉각제 튜브(extruded multi-port refrigerant tube)를 포함한다. 열교환기의 코어는 열전달 효율을 향상시키고 구조적 강도를 증가시키기 위해 냉각제 튜브들 사이에 배치되는 주름형 휜과 복수의 냉각제 튜브에 의해 형성된다.
열펌프 용도에 있어서, 냉방 모드에서는 실내 열교환기가 증발기로 작동한다. 난방 모드에서는 실외 열교환기가 증발기로 작동한다. 증발 모드로 작동하는 중에 부분적으로 팽창되는 2 상 냉각제(partially expanded two-phase refrigerant)가 입구 헤더로부터 냉각제 튜브의 하위 부분에 진입하고 팽창하여 상기 냉각제가 튜브 내에서 상승함에 따라 공기로부터 열을 흡수하여 증기상으로 변한다. 액상과 기상 사이의 큰 질량차로 인한 운동량 및 중력 효과는 입구 헤더 내에서 상 분리를 초래하여 냉각제 튜브 전체에 걸쳐 불량한 냉각제 분배를 초래할 수 있다. 불량한 냉각제 분배는 증발기 성능을 저하시키고 코어에 걸친 불균일한 온도 분배를 초래할 수 있다.
주거용 및 상업용 용도에 있어서 자동차용 열교환기의 크기를 증가시키는 것은 입구 헤더와 출구 헤더의 길이를 크게 증가시켜서, 열교환기의 코어를 통한 냉각제 불량분배를 증가시킬 수 있다. 공지되어 있는 변형된 자동차용 열교환기는 분배기 또는 수집기 중 하나를 사용하지만 양자 모두를 조합하여 사용하지는 않는다. 다양한 인자들이 입구 분배기와 출구 수집기의 기하학적 규정을 구성한다. 이러한 인자들은 단면적, 오리피스 크기, 오리피스 형상, 오리피스 간격, 오리피스 각방향(orifice angular direction) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 작동 파라미터의 각각의 주어진 세트에 대해 바람직한 균일 냉각제 분배를 얻기 위해 이러한 다양한 인자들을 조절할 필요가 있다. 즉, 파라미터 작동의 각각의 다른 세트는 많은 설계 및 평가가 열교환기 코어를 통한 바람직한 균일 냉각제 분배를 제공하는 분배기 튜브 또는 수집기 튜브의 바람직한 기하학적 형상에 도달할 것을 요구한다.
따라서, 열교환기 코어를 통한 향상된 균일한 냉각제 분배를 제공하는 열교환기에 대한 오래된 수요는 여전하다. 또한, 상술된 기하학적 인자에 대해 조절할 필요없이 더 넓은 범위의 작동 파라미터에 걸쳐 사용될 수 있는 열교환기에 대한 오랜 수요가 존재한다.
본 발명의 열교환기는 복수의 편평한 다중 채널 냉각제 튜브를 통해 출구 헤더와 유압적으로 소통하는 입구 헤더를 가지며, 편평한 다중 채널 냉각제 튜브는 상기 헤더에 사실상 수직이다. 휜들 사이를 상호 연결하는 것은 주름형 휜이다. 이러한 휜과 함께 복수의 냉각제 튜브는 열교환기 조립체의 코어를 형성한다. 열교환기 조립체는 또한 입구 헤더 공동 내에 배치되는 분배기 튜브와 출구 헤더 공동 내에 배치되는 수집기 튜브를 포함하고, 두 튜브 모두는 코어를 통해 균일한 냉각제 및 온도 분배를 제공하기 위해 협동하는 특징부를 갖는다.
분배기 튜브는 복수의 오리피스를 포함하고, 오리피스는 중력의 방향과 반대인 방향으로 정렬되는 0°에 대해, 45°에서 135°사이에서 상류 공기측을 향해 배향되고 그리고/또는 225°에서 315°사이에서 하류 공기측을 향해 배향된다. 분배기 튜브는 0.635㎝(1/4인치) 내지 0.953㎝(3/8인치)의 외경을 가질 수 있으며 각각의 오리피스는 0.7㎜ 내지 1.5㎜의 직경을 가질 수 있으며, 분배기 튜브를 따라 사실상 선형으로 배열되고 20㎜ 내지 90㎜ 이격된다.
길이가 144.78㎝(57인치) 이하인 출구 헤더에 대해, 수집기 튜브는 복수의 오리피스를 포함하고, 각각의 오리피스는 직경이 0.318㎝(1/8인치) 내지 0.635㎝(1/4인치)이고 수집기 튜브를 따라 사실상 선형으로 배열되고 대략 27㎜ 이격된다. 길이가 144.78㎝(57인치) 내지 243.84㎝(96인치)인 출구 헤더에 대해, 수집기 튜브는 복수의 오리피스를 포함하고, 각각의 오리피스는 직경이 0.318㎝(1/8인치)이고 수집기 튜브를 따라 사실상 선형으로 배열되고 대략 60㎜ 이격된다.
분배기 튜브 및 수집기 튜브의 협력하는 특징과 함께 분배기 튜브 및 수집기 튜브 양자 모두를 갖는 변형된 자동차용 열교환기 조립체는 균일한 냉각제 분배를 달성하기 위한 평가 기준에 덜 민감한 장점을 갖는다. 하나의 특정 용도로 설계된 분배기 튜브 및 수집기 튜브가 분배기 튜브 또는 수집기 튜브를 재설계 또는 최적화할 필요 없이 다른 작동 파라미터를 갖는 다른 용도로 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 입구 분배기를 갖는 종래 기술의 열교환기 조립체의 단면도를 도시한다.
도 2는 입구 분배기와 출구 수집기 모두를 갖는 향상된 열교환기 조립체의 일 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 선 3-3을 따라 도 2에 도시된 열교환기 조립체의 단면 사시도를 도시한다.
도 4는 선 4-4를 따라 도 2에 도시된 열교환기 조립체의 단면 사시도를 도시한다.
도 5a는 출구 커넥터가 내부 커넥터와 동일한 열교환기 조립체 측에 존재하는, 증발 모드에서 작동하는 도 1에 도시된 종래 기술의 열교환기 조립체의 코어의 열화상을 도시한다.
도 5b는 출구 커넥터가 입구 커넥터와는 반대인 열교환기 조립체 측에 존재하는, 증발 모드에서 작동하는 도 1에 도시된 종래 기술의 열교환기 조립체의 코어의 열화상을 도시한다.
도 5c는 출구 헤더가 양단에 출구 커넥터를 포함하는, 증발 모드에서 작동하는 도 1에 도시된 종래 기술의 열교환기 조립체의 코어의 열화상을 도시한다.
도 6은 증발 모드에서 작동하는 도 2의 향상된 열교환기 조립체의 코어의 열화상을 도시한다.
본 발명은 전반적으로 유사한 도면 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
주거용 또는 상업용 설치에서 고정식으로 사용되도록 변형된 종래 기술의 변형된 자동차용 열교환기 조립체(10)가 도 1에 도시된다. 열교환기 조립체(10)는 복수의 압출식 다중 포트 냉각제 튜브(16)를 통해 출구 헤더(14)와 유압적으로 소통하는 입구 헤더(12)를 포함한다. 냉각제 튜브(16)들 간의 상호 연결은 열교환기 조립체(10)의 열 전달을 향상시키고 구조적 강도를 증가시키기 위해 주름형 휜(18)이다. 휜(18)과 함께 복수의 냉각제 튜브(16)는 열교환기 조립체(10)의 코어(30)를 형성한다. 열전달 효율을 증가시키기 위해 복수의 냉각제 튜브(16)를 통해 냉각제를 균일하게 분배할 목적으로 입구 헤더(12) 내에서의 냉각제의 균일한 분배를 돕기 위해 분배기 튜브(20)가 입구 헤더(12) 내에 배치된다. 분배기 튜브(20)는 입구 헤더(12)의 길이부와 사실상 평행하게 연장하고 분배기 입구(13) 및 복수의 사실상 균일하게 이격된 분배기 오리피스(22)를 포함하며, 상기 오리피스는 냉각제 튜브(16)의 방향으로 배향된다. 공조 시스템으로의 증기화된 냉각제의 복귀를 위해 출구 헤더(14)의 일단부에 출구 유동 커넥터(15)가 제공된다.
증발 모드에서, 부분적으로 팽창된 2 상 냉각제가 분배기 입구(13)에 진입하고 분배기 튜브(20)를 통해 유동하고, 사실상 균일하게 이격된 분배기 오리피스(22)에 의해 입구 헤더(12) 전체에 균일하게 분배된다. 냉각제가 입구 헤더(12)로부터 출구 헤더(14)로 복수의 냉각제 튜브(16)를 통해 유동할 때, 냉각제는 대기로부터의 열을 흡수함에 따라 액체 대 증기 변환을 겪는다.
도 5a 내지 도 5c는 길이가 91.44㎝(36인치)보다 긴 출구 헤더(14)를 갖는 도 1에 도시된 종래 기술의 변형된 자동차용 열교환기 조립체의 열화상이다. 열교환기 조립체(10)는 출구 헤더(14) 상의 한 쪽 위치에 출구 커넥터(15)가 위치되고 입구 커넥터(13)는 동일한 위치에 고정된 상태에서, 증발 모드로 작동되었다. 복수의 튜브를 통한 2 상 냉각제 분배가 출구 헤더(14) 내의 압력 강하, 출구 유동 커넥터(15)의 위치 및 열교환기 조립체(10)의 전체 크기에 큰 영향을 받는다는 사실이 발견되었다. 그 중요성은 열화상에 명확하게 도시된다.
각 열화상의 좌측은 열교환기 조립체(10)의 좌측에 대응하고, 따라서 각 열화상의 우측은 열교환기 조립체(10)의 우측에 대응한다. 열화상은 열교환기 조립체(10)의 코어(30)를 가로지르는 온도 구배를 도시한다. 청색 영역은 냉각제 튜브 내에 존재하는 2 상 냉각제를 갖는 코어(30)의 영역을 나타내고, 황색 영역은 냉각제 튜브 내에 존재하는 단일 상 과열 냉각제 증기를 갖는 코어(30)의 영역을 타나낸다. 청색 영역은 저부 입구 헤더(12)로부터 상부 출구 헤더(14)로의 2 상 냉각제의 유동 경로를 나타내고 황색 영역은 유동하는 냉각제가 거의 없는 유동 경로를 나타낸다.
냉각제 입구 유동 커넥터(13)는 도 5a 내지 도 5c 각각에 대해 좌측 하부에 고정 유지되었다. 열화상의 좌측 상부에 대응하는 출구 헤더(14)의 좌측에 출구 유동 커넥터(15)가 위치되는 열교환기 조립체(10)의 열화상이 도 5a에 도시된다. 열화상의 우측 상부에 대응하는 출구 헤더(14)의 우측에 출구 유동 커넥터(15)를 갖는 열교환기 조립체(10)의 열화상이 도 5b에 도시된다. 열화상의 좌측 상부 및 우측 상부에 대응하는 출구 헤더(14)의 좌측 및 우측 모두에 출구 유동 커넥터(15)를 갖는 열교환기 조립체(10)의 열화상이 도 5c에 도시된다.
91.44㎝(36인치)보다 큰 출구 헤더(14)를 갖는 열교환기 조립체(10)에 대해 도 5a 및 도 5b를 참조하면, (청색 영역에 의해 나타내지는) 2 상 냉각제는 출구 유동 커넥터(15)에 가장 근접한 냉각제 튜브(16)로 이동하고 (황색 영역에 의해 나타내지는) 코어(30)의 반대측에서는 냉각제 튜브(16)에 존재하지 않으려는 경향이 있다는 것이 도시된다. 출구 유동 커넥터(15)가 좌측 상부에 위치되는 도 5a에서, 2 상 냉각제는 코어(30)의 좌측 부분 근처에 집중되고 코어(30)의 우측 부분에는 냉각제가 존재하지 않는 것이 도시된다. 출구 유동 커넥터(15)가 우측 상부에 위치되는 도 5b에서, 2 상 냉각제는 코어(30)의 우측 부분 근처에 집중되고 코어(30)의 좌측 부분에는 냉각제가 존재하지 않는 것이 도시된다. 도 5c는 2개의 출구 유동 커넥터(15)가 출구 헤더(14)의 양측에 하나씩 사용되는 경우, 2 상 냉각제가 코어(30)의 우측 및 좌측 부분 부근에 집중되고 코어의 중심부에는 냉각제가 존재하지 않는 것이 도시된다. 즉, 큰 열교환기 조립체에 있어서, 2 상 냉각제 유동은 분배기 입구(13)의 위치에 상관없이 출구 커넥터(15)에 가장 인접한 경로를 따를 것이다.
또한, 91.44㎝(36인치)보다 작은 출구 헤더를 갖는 작은 열교환기 조립체에 있어서, 분배 튜브(20)를 빠져나가는 냉각제의 운동량으로 인해, 냉각제 분배에 대한 사실상 반대의 효과가 발생한다. 짧은 헤더 및 복수의 편평한 냉각제 튜브를 갖는 열교환기에 있어서, 2 상 냉각제 유동은 분배기 튜브(20)의 입구(13)로부터 가장 먼 경로를 따를 것이다.
분배기 튜브(120) 및 수집기 튜브(121) 모두를 가지며 분배기 튜브(120) 및 수집기 튜브(121)는 편평한 다중 채널 냉각제 튜브(116)를 통한 냉각제의 균일한 분배를 제공하는 협력 구성을 갖는 향상된 열교환기 조립체(110)의 일 실시예의 단면이 도 2에 도시된다.
열교환기 조립체(110)는 축(A1)을 따라 연장하는 출구 헤더 공동(115)을 형성하는 출구 헤더(114) 및 축(A2)을 따라 연장하는 입구 헤더 공동(113)을 형성하는 입구 헤더(112)를 포함한다. 헤더(112, 114) 각각은 복수의 헤더 슬롯(126, 128)를 형성하는 측부를 포함한다. 입구 헤더(112)의 각 헤더 슬롯(126)은 출구 헤더(114) 상의 헤더 슬롯(128)에 대응한다. 축(A1, A2)에 사실상 수직하게 연장하는 편평한 다중 채널 냉각제 튜브(116)는 대응하는 헤더 슬롯(126, 128)에 삽입된다. 편평한 다중 채널 냉각제 튜브(116)의 각각은 입구 헤더(112)를 출구 헤더(114)와 유압적으로 연결하는 유체 통로(117)를 형성한다. 복수의 주름형 열 전달 휜(118)이 열전달 효율을 증가시키기 위해 인접한 편평한 다중 채널 냉각제 튜브(116)들 사이에서 배치되어 이들을 상호 연결한다. 열전달 휜(118)은 사형 휜(serpentine fin) 또는 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 열전달 휜일 수 있다. 열교환기 조립체(110)의 코어(130)는 복수의 편평한 다중 채널 냉각제 튜브(116)와 휜(118)에 의해 그들 사이에서 형성된다. 도 2에 도시된 열교환기 조립체(110)는 편평하거나 또는 "슬라브(slab)" 형 코어(130)를 갖지만, 본 기술 분야의 일반적 기술자라면 열교환기 조립체(110)가 만곡되거나 둥근 코어를 갖도록 변형될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
선 3-3을 따르는 도 2에 도시된 열교환기 조립체(110)의 단면 사시도가 도 3에 도시된다. 출구 헤더(114)로부터 냉각제의 증기 상의 수집 및 전달을 제공하는 수집기 튜브(121)가 출구 헤더 공동(115) 내에서 축(A1)에 사실상 평행하게 배치된다. 냉각제 수집기 튜브(121)는 출구 헤더의 내부 표면을 따라 이격되는 돌출부(129)에 의해 지지될 수 있다. 수집기 튜브(121) 단면적(A수집기)은 도 3에 도시된 바와 같이, 사실상 원형, 반원형, 하트형 또는 비원형(D)일 수 있다. 수집기 튜브(121)는 도 2에 도시된 바와 같이, 출구 헤더(114)의 일단부를 통해 연장하여 출구 커넥터(132)로 이행한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 수집기 튜브(121)는 냉각제 증기를 수집하기 위해 출구 헤더 공동(115) 내에서 유체 소통하는 복수의 오리피스(124)를 포함한다. 오리피스(124)는 냉각제 튜브(116)의 방향을 향해 배향되고 수집기 튜브(121)의 길이를 따라 사실상 동일하게 이격된다. 출구 커넥터(132)는, 단면적이 도 3에 도시된 바와 같이 내측으로 만곡된 표면(139)을 갖는 비원형(D)에서 출구 헤더(114)의 내부 직경에 부합하는 고른 원형 형상으로 변하는 테이퍼진 이행 섹션(134)을 갖는다. 내측으로 만곡된 표면(139)은 출구 수집기(121)의 오리피스(124)를 향한 증기 냉각제의 배향 및 수집을 돕는다. 출구 헤더(114)는 제1 형상을 형성하는 내측 표면(135)을 포함할 수 있으며, 수집기 튜브(114)는 내측으로 만곡된 표면(139) 반대쪽에 외측 표면(136)을 포함할 수 있으며, 수집기 튜브(114)의 외측 표면(136)은 출구 헤더(114)의 내측 표면(135)과 상보적이어서, 수집기 튜브(114)의 외측 표면(136)은 출구 헤더(114)의 내측 표면(135)과 접촉하여 냉각제 증기 기밀 끼움을 형성한다. 이러한 구성은 출구 수집기 및 헤더 냉각제 압력 강하를 최소화함으로써 성능 및 방출 공기 온도차를 향상시킨다.
입구 헤더(112)는 입구 헤더(112)를 통해 냉각제 튜브(116)로 냉각제를 균일하게 분배하기 위한 분배기 튜브(120)를 포함한다. 선 4-4을 따르는 도 2에 도시된 열교환기 조립체의 단면 사시도가 도 4에 도시된다. 분배 튜브(120)는 입구 헤더 공동(113) 내에서 출구 헤더 축(A2)에 사실상 평행하게 연장한다. 분배기 튜브(120)는 사실상 원형인 단면적(A분배기)을 포함할 수 있다. 분배기 튜브(120)는 입구 헤더(112)의 일단부를 통해 연장하고 입구 커넥터(133)로 이행된다. 복수의 오리피스(122)가 분배기 튜브(120)의 길이를 따라 사실상 동일하게 이격된다. 원형 형상 프로파일을 갖는 오리피스(122)는 출구 수집기(121)와 함께 사용될 때 바람직한 냉각제 분배를 제공하도록 분배기 튜브(120)를 따라 균일하게 이격될 수 있다.
도 6은 향상된 열교환기 조립체(110)의 열화상 및 동시에 작동하는 입구 분배기 튜브(120) 및 출구 수집기 튜브(121)의 상호 작용의 바람직한 효과를 도시한다. 색상의 변화는 코어 온도의 변화를 나타낸다. 청보라 영역은 2 상 냉각제 유동의 영역을 나타내고, 주황색 영역은 냉각제 튜브(116)를 통과하는 단일 상 과열 증기의 영역을 나타낸다. 열화상은 온도 구배가 국지적인 고온 또는 저온 스폿없이 코어(130)를 통해 사실상 균일하다는 것을 나타내며, 이는 결국 2 상 냉각제가 복수의 냉각제 튜브(116)를 통해 균일하게 분배된다는 것을 나타낸다.
통상적인 변형 열교환기 조립체는 자동차용의 헤더 길이보다 3배 내 내지 8배 더 긴 입구 및 출구 헤더 길이를 갖는다. 양호한 분배기 또는 수집기 설계는 헤더 길이와 냉각제 질량 유량에 크게 영향을 받는다는 것이 밝혀졌다. 오리피스 크기가 0.7㎜ 내지 1.5㎜이며 0.635㎝(1/4인치), 0.794㎝(5/16인치) 및 0.953㎝(3/8인치) 분배기 튜브 외경에 대해 20㎜ 내지 90㎜ 오리피스 간격을 갖는 입구 분배기 튜브가 평가되었다. 다양한 냉각제 유량 및 헤더 길이에 대해 가장 강건한 설계를 제공하는 것으로 밝혀진 분배기 튜브의 기하학적 형상은 0.953㎝(3/8인치) 분배기 튜브 외경에 대해 60㎜의 고정된 간격을 갖는 1.3㎜ 오리피스 직경이다.
오리피스는 중력의 방향과 반대 방향으로 정렬되는 0°에 대해 45°내지 135°사이로 배향될 수 있다. 오리피스는 도 4에서 복수의 편평한 수직 다중 채널 냉각제 튜브로부터 열교환기 조립체의 상류 공기측을 향해 45°내지 135°사이로 배향된 것으로 도시된다. 동시에 또는 교호적으로, 오리피스는 복수의 수직 편평한 다중 채널 냉각제 튜브로부터 열교환기의 하류 공기측을 향해 225°내지 315°사이로 배향될 수 있다. 오리피스는 중력의 방향과 반대인 방향으로 정렬되는 0°에 대해 90°및/또는 270°로 배향된다.
몇몇 고정 및 가변 간격 및 분포로 0.318㎝(1/8인치), 0.476㎝(3/16인치), 0.635㎝(1/4인치) 및 0.794㎝(5/16인치) 오리피스를 갖는 출구 수집기가 평가되었다. 다양한 냉각제 유량에 대해 가장 강건한 설계를 제공하도록 선택된 기하학적 형상은 헤더 길이에 약간 영향을 받는다. 매 27㎜마다 이격되는 0.318㎝(1/8인치) 오리피스와 0.635㎝(1/4인치) 오리피스의 조합은 144.78㎝(57인치) 이하의 헤더 길이에 대해 적용될 수 있었으며, 매 60㎜마다 이격된 0.318㎝(1/8인치) 오리피스는 144.78㎝(57인치) 내지 243.84㎝(96인치)의 출구 헤더에 대해 적용될 수 있다.
열교환기 조립체(110)의 다른 이점은 분배기 또는 수집기 튜브에 대한 최적의 오리피스 크기 및 위치를 재산출할 필요없이 설계 구성이 광범위한 헤더 길이 및 냉각제 유량에 대해 사용될 수 있다는 것이다. 예컨대, 소정의 입구 분배기 튜브 직경에 대한 동일한 오리피스 크기 및 간격은, 헤더 길이의 범위가 45.72㎝(18인치) 내지 243.84㎝(96인치)이며 대응하는 코어 튜브 내부 냉각제 속도를 갖는 1.5톤 내지 10톤 실내 열교환기 및 실외 열펌프 열교환기의 전용도 라인업에 걸쳐 사용될 수 있다.
본 발명의 장점은 냉각제 튜브를 가로질러 입구 헤더 및 출구 헤더를 통과하는 균일한 냉각제 분배를 제공하여, 개선된 열전달 성능 및 고른 출구 공기 온도 분배를 초래한다. 다른 장점은 열교환기 조립체가 용도 및 열교환기 크기에 덜 민감하여, 열교환기 용도를 다른 작동 파라미터에 맞추기 위한 설계 노력을 크게 감소시킬 수 있다는 것이다.
본 발명은 본 발명의 양호한 실시예에 관하여 설명되었지만, 그에 제한되도록 의도된 것이 아니라, 단지 후속하는 청구항에 설명되는 정도로 제한된다.

Claims (14)

  1. 열교환기 조립체이며,
    축(A1)을 따라 연장하는 입구 헤더 공동을 형성하는 입구 헤더와,
    상기 축(A1)에 사실상 평행하고 상기 축(A1)으로부터 이격된 축(A2)을 따라 연장하는 출구 헤더 공동을 형성하는 출구 헤더로서, 상기 입구 헤더는 복수의 헤더 슬롯을 포함하고 상기 출구 헤더는 입구 헤더의 헤더 슬롯에 대응하는 복수의 헤더 슬롯을 포함하는, 출구 헤더와,
    유체 통로를 형성하고 상기 헤더 슬롯들을 통해 연장하여 냉각제 유동을 위해 상기 헤더들 사이의 유압적 소통을 제공하며, 상기 축(A1)과 상기 축(A2)에 사실상 수직인 복수의 편평한 다중 채널 냉각제 튜브와,
    상기 입구 헤더 공동 내에 배치되는 분배기 튜브와,
    상기 출구 헤더 공동 내에 배치되는 수집기 튜브를 포함하는
    열교환기 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집기 튜브는 복수의 오리피스를 형성하는 내측으로 만곡된 표면을 포함하고,
    상기 내측으로 만곡된 표면은 직선형인 상기 복수의 편평한 다중 채널 냉각제 튜브를 향해 배향되는
    열교환기 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출구 헤더는 제1 형상을 형성하는 내부 표면을 포함하고,
    상기 수집기 튜브는 상기 내측으로 만곡되는 표면 반대쪽에 외부 표면을 포함하고,
    수집기 튜브의 상기 외부 표면은 상기 출구 헤더의 상기 내부 표면과 상보적이어서, 수집기 튜브의 상기 외부 표면은 출구 헤더의 상기 내부 표면과 접촉하여 냉각제 증기 기밀 끼움을 형성하는
    열교환기 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    수집기 튜브의 상기 복수의 오리피스들은 상기 수집기 튜브를 따라 균일하게 이격되는
    열교환기 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열교환기 조립체는 상류 공기측을 포함하고,
    상기 분배기 튜브는 복수의 오리피스를 형성하고,
    상기 오리피스는 중력 방향에 반대인 방향으로 정렬되는 0°에 대해 열교환기 조립체의 상기 상류 공기측을 향해 45°내지 135°사이로 배향되는
    열교환기 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분배기 튜브의 상기 오리피스는 중력 방향에 반대인 방향으로 정렬되는 0°에 대해 열교환기 조립체의 상기 상류 공기측을 향해 90°로 배향되는
    열교환기 조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 열교환기 조립체는 하류 공기측을 포함하고,
    상기 분배기 튜브는 복수의 오리피스를 형성하고,
    상기 오리피스는 중력 방향에 반대인 방향으로 정렬되는 0°에 대해 열교환기 조립체의 상기 하류 공기측을 향해 225°내지 315°사이로 배향되는
    열교환기 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분배기 튜브의 상기 오리피스는 중력 방향에 반대인 방향으로 정렬되는 0°에 대해 열교환기 조립체의 상기 하류 공기측을 향해 270°로 배향되는
    열교환기 조립체.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 분배기 튜브는 0.635㎝(1/4인치) 내지 0.953㎝(3/8인치)의 외경을 가지며 상기 분배기 튜브를 따라 사실상 선형으로 배열되는 0.7㎜ 내지 1.5㎜의 직경을 갖는 복수의 오리피스를 형성하는
    열교환기 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 오리피스들은 20㎜ 내지 90㎜ 이격되는
    열교환기 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 출구 헤더는 144.78㎝(57인치) 이하의 길이를 가지며
    상기 수집기 튜브는 상기 내측으로 만곡된 표면상에서 상기 수집기 튜브를 따라 사실상 선형으로 배열되고 직경이 0.318㎝(1/8인치) 내지 0.635㎝(1/4인치)인 복수의 오리피스를 형성하는
    열교환기 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 오리피스는 대략 27㎜ 이격되는
    열교환기 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 출구 헤더는 길이가 144.78㎝(57인치) 내지 243.84㎝(96인치)이고,
    상기 수집기 튜브는 상기 분배기 튜브를 따라 사실상 선형으로 배열되는 직경이 0.318㎝(1/8인치)인 복수의 오리피스를 형성하는
    열교환기 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 오리피스들은 60㎜ 이격되는
    열교환기 조립체.
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