KR20110132273A - Orientation insensitive refrigerant distributor tube - Google Patents

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KR20110132273A
KR20110132273A KR1020110051898A KR20110051898A KR20110132273A KR 20110132273 A KR20110132273 A KR 20110132273A KR 1020110051898 A KR1020110051898 A KR 1020110051898A KR 20110051898 A KR20110051898 A KR 20110051898A KR 20110132273 A KR20110132273 A KR 20110132273A
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orifices
orifice
heat exchanger
distributor tube
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KR1020110051898A
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쉬리칸트 무쿤드 조쉬
더글라스 찰스
러셀 스코트 존슨
양핑 시아
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

PURPOSE: An orientation insensitive refrigerant distributor tube is provided to uniformly distribute refrigerants to a refrigerant tube by locating orifices at liquid refrigerants. CONSTITUTION: A heat exchanger assembly comprises an inlet header, an outlet header, multiple refrigerant tubes, and a distributor tube(20). The outlet header is separated from the inlet header. The refrigerant tubes hydraulically connect the inlet heard to the outlet header. The distributor tube has multiple orifices. The orifices are arranged along the distributor tube so that one or more orifices can be arranged at liquid refrigerants pressed to the inner surface of the distributor tube.

Description

방위 비감응성 냉매 분배기 튜브{ORIENTATION INSENSITIVE REFRIGERANT DISTRIBUTOR TUBE}ORIENTATION INSENSITIVE REFRIGERANT DISTRIBUTOR TUBE}

관련 출원에 대한 상호 참조Cross Reference to Related Application

본 출원은 2010년 6월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "방위 비감응성 냉매 분배기 튜브(ORIENTATION INSENSITIVE REFRIGERANT DISTRIBUTION TUBE)"인 미국 가출원 특허 제61/350,123호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.This application claims priority to US Provisional Application No. 61 / 350,123, filed June 1, 2010, entitled "ORIENTATION INSENSITIVE REFRIGERANT DISTRIBUTION TUBE." Which is incorporated herein by reference.

본 발명은 증발기용 입구 분배기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분배기 튜브의 길이를 따라 배열된 복수개의 오리피스를 갖는 입구 분배기에 관한 것이다.The present invention relates to an inlet distributor for an evaporator, and more particularly to an inlet distributor having a plurality of orifices arranged along the length of the distributor tube.

가정용 및 상업용 공기 조화기 및 열 펌프 시스템은, 입증된 높은 열전도 효율성, 내구성, 그리고 비교적 용이한 제조성으로 인해 바람직한 차량용 열 교환기를 개조하여 사용하는 것으로 알려져 있다. 차량용 열 교환기는 통상적으로 입구 헤더와, 출구 헤더와, 이들 사이에서의 냉매 유동을 위해 헤더들을 유압식으로 연결하는 복수개의 냉매 튜브를 포함한다. 파형 핀(corrugated fin)은 이용 가능한 열 전달 면적을 증가시키고 또한 열 교환기의 구조의 완전성을 향상시키기 위해 인접한 냉매 튜브들을 상호 연결한다. 열 교환기의 코일은 냉매 튜브와 상호 연결된 파형 핀에 의해 한정된다.Home and commercial air conditioners and heat pump systems are known for use in retrofitting preferred automotive heat exchangers because of their proven high thermal conductivity efficiency, durability, and relatively easy manufacturing. Automotive heat exchangers typically include an inlet header, an outlet header, and a plurality of refrigerant tubes that hydraulically connect the headers for refrigerant flow therebetween. Corrugated fins interconnect adjacent refrigerant tubes to increase the available heat transfer area and also improve the integrity of the structure of the heat exchanger. The coil of the heat exchanger is defined by corrugated fins interconnected with the refrigerant tube.

가정용 및 상업용 분야의 요구 조건에 부합하도록 열 교환기의 코일 사이즈는 이에 상응하여 증가하게 되고, 이로 인해 입구 헤더 및 출구 헤더의 길이가 현저하게 증가하게 된다. 증발기 모드로서 작동하는 열 교환기에 있어, 헤더의 증가된 길이는 냉매 튜브에 걸쳐 냉매의 잘못된 분배를 야기하는 경향이 있다. 액상과 기상 사이의 거대 질량 차이로 인해, 모멘텀 및 중력 작용은 입구 헤더에서 상들(phases)의 분리를 초래하여 냉매 튜브에 걸쳐 불량한 냉매 분배를 야기할 수 있다. 불량한 냉매 분배는 증발기 성능을 저하시켜 코일에 걸쳐 불균일한 온도 분포를 야기할 수 있다. 냉매 튜브를 통한 균일한 냉매 분포의 제공을 돕기 위해, 입구 헤더에 분배기 튜브를 제공하는 것이 공지되어 있다.To meet the requirements of the home and commercial sectors, the coil size of the heat exchanger is correspondingly increased, which leads to a significant increase in the length of the inlet and outlet headers. For heat exchangers operating in evaporator mode, the increased length of the header tends to cause incorrect distribution of refrigerant across the refrigerant tube. Due to the large mass differences between the liquid phase and the gas phase, momentum and gravity action can lead to separation of phases in the inlet header, resulting in poor refrigerant distribution across the refrigerant tube. Poor refrigerant distribution can degrade evaporator performance, resulting in non-uniform temperature distribution across the coil. In order to assist in providing a uniform refrigerant distribution through the refrigerant tube, it is known to provide a distributor tube at the inlet header.

통상의 분배기 튜브는 입구 헤더의 길이를 연장시켜 형성되고, 헤더의 길이 전체에 걸쳐 2상(two-phase) 냉매를 분배하기 위한, 복수개의 균일하게 이격된 오리피스를 포함한다. 오리피스는 특정 분야에서 코일의 최대 성능을 제공하기 위해 냉매 튜브의 단면 중앙에 대해 소정 각도를 이루며 배향된다. 통상적으로, 오리피스의 각도는 중력의 반대 방향으로 정렬된 냉매 튜브를 갖는 수직형 슬라브 코일 설계의 테스트를 기초로 선택된다. A typical distributor tube is formed by extending the length of the inlet header and includes a plurality of uniformly spaced orifices for dispensing two-phase refrigerant throughout the length of the header. The orifices are oriented at an angle to the center of the cross section of the refrigerant tube to provide the maximum performance of the coil in certain applications. Typically, the angle of the orifice is selected based on testing of a vertical slab coil design with refrigerant tubes aligned in the opposite direction of gravity.

또한, 실내용 증발기는 패키징 제약(packaging constraints)이란 추가의 문제가 있다. 즉, 증발기는 가정용 HVAC 시스템의 플리넘(plenums)에 의해 주어지는 제한된 체적 내에 맞춰져야 한다. 슬라브 코일 설계에서, 냉매 튜브는 차량용 열 교환기의 냉매 튜브와 마찬가지로 평면에 놓여져 있으며, 효율을 최대화하기 위해 냉매 튜브는 입구 헤더가 출구 헤더보다 낮게 중력의 방향으로 정렬되는 것이 바람직하다. 제한된 공간 내에 필요한 냉각 성능을 제공하기 위해, 2개의 작은 슬라브 코일이 A-프레임 설계에 조립되거나, 또는 단일의 큰 슬라브 코일이 ARC 설계에 벤딩된다. A-프레임 설계 또는 ARC 설계는 중력에 대해 다양한 방향으로 설치될 필요가 있을 수 있는데, 냉매 튜브는 중력 방향으로 정렬되지 않을 수 있고, 입구 헤더는 출구 헤더보다 낮지 않게 위치될 수 있다. 코일을 통해 유동하는 냉매의 소정 분배는 증발기의 배향으로 인해 악영향을 받을 수 있다. 본 기술분야에는 증발기의 배향과 무관하게 양호한 냉매 분배를 제공하는 증발기에 대한 요구가 오랫동안 지속되어 왔다. In addition, indoor evaporators have the additional problem of packaging constraints. That is, the evaporator must fit within the limited volume given by the plenums of the home HVAC system. In the slab coil design, the coolant tube lies in the same plane as the coolant tube of the vehicle heat exchanger, and for maximum efficiency, the coolant tube is preferably aligned in the direction of gravity with the inlet header lower than the outlet header. To provide the required cooling performance within the confined space, two small slab coils are assembled in the A-frame design, or a single large slab coil is bent in the ARC design. The A-frame design or the ARC design may need to be installed in various directions with respect to gravity, where the refrigerant tubes may not be aligned in the direction of gravity and the inlet header may be located no lower than the outlet header. Certain distributions of refrigerant flowing through the coil may be adversely affected by the orientation of the evaporator. There is a continuing need in the art for an evaporator that provides good refrigerant distribution regardless of the orientation of the evaporator.

본 발명은 열 교환기 조립체에 관한 것으로, 상기 열 교환기 조립체는 입구 헤더와, 상기 입구 헤더로부터 이격된 출구 헤더와, 입구 헤더를 출구 헤더에 유압식으로 연결하는 복수개의 냉매 튜브를 가진다. 분배기 튜브는 입구 헤더에 배치된 복수개의 오리피스를 가지며, 오리피스는 적어도 하나의 오리피스가 증발기의 배향과 무관하게 분배기 튜브의 내부 표면에 대해 가압된 2상 냉매 중 액상으로 배향되도록 분배기 튜브를 따라 배열된다. The present invention relates to a heat exchanger assembly, wherein the heat exchanger assembly has an inlet header, an outlet header spaced from the inlet header, and a plurality of refrigerant tubes hydraulically connecting the inlet header to the outlet header. The distributor tube has a plurality of orifices disposed in the inlet header, and the orifices are arranged along the distributor tube such that at least one orifice is oriented in the liquid phase of the two phase refrigerant pressurized relative to the interior surface of the distributor tube regardless of the orientation of the evaporator. .

본 발명의 일 태양에 따르면, 오리피스는 쌍을 이루거나 또는 4개의 그룹으로 분배기 튜브의 길이를 따라 대체로 균일하게 이격될 수 있다. 쌍을 이룬 각각의 오리피스 내에서, 오리피스 중 하나는 중심축의 쌍의 각 지점에 대해 다른 하나로부터 90도 내지 180로 이격되어 배향될 수 있다. 쌍을 이룬 각각의 오리피스는 쌍을 이룬 인접한 오리피스로부터 90도 내지 180도로 회전될 수 있다. 4개의 오리피스 그룹에 있어, 각각의 오리피스는 중심축의 그룹 각각의 지점에 대해 인접한 오리피스로부터 90도로 이격되어 배향될 수 있다. 각각의 4개의 오리피스 그룹은 인접한 4개의 오리피스 그룹으로부터 45도 회전될 수 있다. According to one aspect of the invention, the orifices may be paired or spaced substantially uniformly along the length of the dispenser tube in four groups. Within each paired orifice, one of the orifices may be oriented 90 to 180 degrees apart from the other for each point of the pair of central axes. Each paired orifice may be rotated 90 degrees to 180 degrees from a paired adjacent orifice. In the four orifice groups, each orifice can be oriented at 90 degrees apart from the adjacent orifice with respect to each point of the group of the central axis. Each four orifice group can be rotated 45 degrees from four adjacent orifice groups.

본 발명의 다른 태양에서, 실린더형 냉매 분배기 튜브는 튜브를 따라 나선형으로 형성된 복수개의 오리피스를 가질 수 있다. 중심축의 단면도와 관련하여, 각각의 연속하는 오리피스는 선행하는 오리피스로부터 45도 내지 180도로 오프셋될 수 있다. In another aspect of the present invention, the cylindrical refrigerant distributor tube may have a plurality of orifices formed spirally along the tube. With respect to the cross section of the central axis, each successive orifice may be offset from 45 degrees to 180 degrees from the preceding orifice.

분배기 튜브의 오리피스의 상기 구조에 의해, 적어도 하나의 오리피스가 증발기 코일의 최종 배향과 무관하게 분배기 튜브를 통해 유동하는 2상 냉매 중 액상 내에 위치될 것이다. 이는 열 교환기 조립체의 냉매 튜브에 걸쳐 향상된 냉매 분배의 이점을 최소한 제공하여 향상된 열전달 효율성을 유도한다.By this structure of the orifice of the distributor tube, at least one orifice will be located in the liquid phase of the two phase refrigerant flowing through the distributor tube regardless of the final orientation of the evaporator coil. This provides at least the benefits of improved refrigerant distribution across the refrigerant tubes of the heat exchanger assembly, leading to improved heat transfer efficiency.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 A자형 코일 또는 벤트 코일 설계 증발기의 대표적인 단면도.
도 2는 분배기 튜브의 오리피스가 중력 방향의 반대 방향으로 배향된, 증발기의 입구 헤더의 분배기 튜브를 도시하는 도면.
도 3은 분배기 튜브의 오리피스가 중력 방향으로 배향된, 증발기의 입력 헤더의 분배기 튜브를 도시하는 도면.
도 4는 2상 냉매가 분배기 튜브의 내부 표면에 대해 가압되는 분배기 튜브를 갖는 입구 헤더의 단면도.
도 5는 분배기 튜브의 길이를 따른 2개의 오리피스 그룹을 갖는 냉매 분배기 튜브를 도시하는 도면으로서, 각각의 그룹 내 오리피스는 상호 180도로 이격되어 배향되고 2개의 오리피스 그룹은 상호 90도 이격되어 회전된, 냉매 분배기 튜브의 도면.
도 6은 분배기 튜브의 길이를 따른 4개의 오리피스 그룹을 갖는 냉매 분배기 튜브를 도시하는 도면으로서, 각각의 그룹 내 오리피스는 상호 90도로 이격되어 배향된, 냉매 분배기 튜브의 도면.
도 7은 인접한 오리피스들 사이에서 예시로서 90도를 이루며 튜브를 따라 나선형으로 형성된 복수개의 오리피스를 갖는 냉매 분배기 튜브를 도시하는 도면.The invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1A-1C are representative cross-sectional views of an A-shaped coil or vent coil design evaporator.
2 shows the distributor tube of the inlet header of the evaporator with the orifice of the distributor tube oriented in the direction opposite to the direction of gravity.
3 shows the distributor tube of the input header of the evaporator with the orifice of the distributor tube oriented in the direction of gravity.
4 is a cross-sectional view of the inlet header with a distributor tube in which two-phase refrigerant is pressurized against the inner surface of the distributor tube.
FIG. 5 shows a refrigerant distributor tube having two orifice groups along the length of the distributor tube, wherein the orifices in each group are oriented 180 degrees apart from each other and the two orifice groups are rotated 90 degrees apart from each other; Drawing of the refrigerant distributor tube.
6 shows a refrigerant distributor tube having four orifice groups along the length of the distributor tube, wherein the orifices in each group are oriented 90 degrees apart from each other.
FIG. 7 illustrates a refrigerant distributor tube having a plurality of orifices helically formed along a tube at 90 degrees as an example between adjacent orifices;

통상의 슬라브 코일 설계 증발기에 있어, 분배기 튜브의 오리피스의 소정 각도는 입구 헤더가 출구 헤더보다 낮게 위치되며 냉매 튜브가 중력의 방향으로 정렬되는 수직형 슬라브 코일의 테스트를 기초로 선택된다. 가정용으로서 요구되는 패키징 제약을 수용하기 위해, 가정용 실내 증발기는 A-프레임 설계에서 2개의 슬라브 코일을 이용하거나 또는 ARC 설계에서 굴곡된 단일의 슬라브 코일을 이용함으로써 구성될 수 있다. A-프레임 설계 또는 ARC 설계에 기초한 가정용 실내 증발기(10)의 단면도가 도 1a 내지 도 1c에 도시되어 있으며, 상기 가정용 실내 증발기는 입구 헤더(12a)와, 입구 헤더(12a)로부터 이격된 출구 헤더(12b)와, 냉매 유동을 위해 헤더(12a, 12b)를 유압식으로 연결하는 복수개의 냉매 튜브(14)를 가진다. 도 2 및 도 3에 부분 도시된 증발기 코일(16)은 인접한 냉매 튜브(14)를 상호 연결하는 외부 핀(external fin; 15)과 함께 복수개의 냉매 튜브(14)에 의해 한정된다. 증발기(10)는 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 향상된 냉매 분배를 위해, 입구 헤더(12a) 내에 분배기 튜브(20)를 포함한다. 전술한 증발기(10)의 구성요소들은 통상적으로 알루미늄과 같은 열 전도성 재료로 구성된다. In a typical slab coil design evaporator, the predetermined angle of the orifice of the distributor tube is selected based on a test of a vertical slab coil in which the inlet header is positioned lower than the outlet header and the refrigerant tube is aligned in the direction of gravity. To accommodate the packaging constraints required for home use, a home indoor evaporator can be configured by using two slab coils in an A-frame design or by using a single slab coil that is bent in an ARC design. A cross-sectional view of a domestic indoor evaporator 10 based on an A-frame design or an ARC design is shown in FIGS. 1A-1C, wherein the domestic indoor evaporator has an inlet header 12a and an outlet header spaced from the inlet header 12a. 12b and a plurality of refrigerant tubes 14 for hydraulically connecting the headers 12a, 12b for refrigerant flow. The evaporator coil 16, partly shown in FIGS. 2 and 3, is defined by a plurality of refrigerant tubes 14 with external fins 15 interconnecting adjacent refrigerant tubes 14. Evaporator 10 includes distributor tube 20 in inlet header 12a for improved refrigerant distribution, as shown in FIGS. The components of evaporator 10 described above typically consist of a thermally conductive material such as aluminum.

각각의 A-프레임 설계 및 ARC 설계는 적어도 하나의 정점(18)을 갖는 증발기(10)를 제공한다. A-프레임 또는 ARC 설계는 중력 방향에 대해 다양한 배향으로 HVAC 플리넘 내에 설치될 수 있는데, 정점(18)은 이들 사이에서 상향, 하향, 수평 및 임의의 다른 방향으로 배향될 수 있다. 이들 가능한 다양한 방향에 따라, 입구 헤드(12a)는 출구 헤더(12b) 위에 위치되거나, 출구 헤더(12b) 아래에 위치되거나, 또는 출구 헤더(12b)에 수평으로 위치될 수 있다. 헤더(12a, 12b)는 통상적으로 중력 방향에 수직을 이루지만, 바닥 헤더는 응축물 배수를 용이하게 하기 위해 중력 방향으로 약간 각도를 이루며 구성될 수 있다. Each A-frame design and ARC design provides an evaporator 10 having at least one vertex 18. The A-frame or ARC design can be installed in the HVAC plenum in various orientations with respect to the direction of gravity, with the vertices 18 being oriented up, down, horizontal and in any other direction between them. According to these possible various directions, the inlet head 12a may be located above the outlet header 12b, beneath the outlet header 12b, or located horizontally in the outlet header 12b. The headers 12a, 12b are typically perpendicular to the direction of gravity, but the bottom header may be configured at a slight angle in the direction of gravity to facilitate condensate drainage.

냉매 튜브(14)에 관한 분배기 튜브(20)의 오리피스(22)에 설계된 표준 각도는 증발기(10)의 다양한 잠재적 방향 모두에 있어 사용시에 효과적으로 작용하지 않을 수 있다. 냉매 튜브(14)에 관한 분배기 튜브(20)의 오리피스(22)의 임의의 특정 각도 범위만이 다양한 증발기 코일(16) 방향 각각에 대해 허용 가능하다. 다시 말해서, 오리피스 각도는 분야마다 특정될 수 있다. 따라서, 소정의 오리피스 각도 범위는 증발기(10)의 각각의 특정 방향마다 계산되어야 한다. The standard angle designed for the orifice 22 of the distributor tube 20 relative to the refrigerant tube 14 may not work effectively in use in all of the various potential directions of the evaporator 10. Only any particular angle range of the orifice 22 of the distributor tube 20 relative to the refrigerant tube 14 is acceptable for each of the various evaporator coils 16 directions. In other words, the orifice angle can be field specific. Thus, a predetermined orifice angle range must be calculated for each specific direction of evaporator 10.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 분배기 튜브(20)를 통해 유동하는 2상 냉매 중 액상(24)은 중력으로 인해 분배기 튜브(20)의 내부 표면(28)의 바닥부로 이동되는 경향이 있는 것으로 여겨진다. 액상(24)은 분배기 튜브(20)의 바닥부 또는 저점에 반드시 고이는 것은 아니지만, 이는 분배기 튜브(20)를 통한 냉매의 유동에 의해 분배기 튜브(20)의 내부 표면(28)의 일부에 대해 가압되어 상승되고, 이에 의해 이의 바닥부에 정점을 갖는 초승달 모양과 같은 액상 냉매 단면 프로파일(30)이 형성된다. 이러한 제한으로 인해 분배기 튜브(20)의 전체 주연 내부 표면(28) 둘레에 액상이 분포하지만 보다 일반적으로는 바닥부에서 보다 두꺼운 액상 층이 존재하는 환형 유동이 될 것이다. 2 to 4, the liquid phase 24 in the two-phase refrigerant flowing through the distributor tube 20 tends to move to the bottom of the inner surface 28 of the distributor tube 20 due to gravity. Is considered. The liquid phase 24 does not necessarily accumulate at the bottom or bottom of the dispenser tube 20 but is pressurized against a portion of the inner surface 28 of the dispenser tube 20 by the flow of refrigerant through the distributor tube 20. And ascend, thereby forming a liquid refrigerant cross-sectional profile 30, such as a crescent, having its apex at its bottom. This limitation will result in an annular flow in which the liquid phase is distributed around the entire peripheral inner surface 28 of the distributor tube 20 but more generally there is a thicker liquid layer at the bottom.

중력의 반대 방향을 0도로 고려할 때 오리피스(22)가 45도 내지 315도 이외의 방향으로 향하고 있으면, 대부분의 기상 냉매는 오리피스(22)로부터 배출되어 냉매 튜브(14) 쪽으로 이동하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 냉매 튜브로 유입되는 냉매가 대체로 액상일 때 최적의 열 전달 효율이 달성되기 때문에 이는 바람직하지 않다. If the orifice 22 is directed in a direction other than 45 degrees to 315 degrees when considering the opposite direction of gravity, it is known that most of the gaseous refrigerant is discharged from the orifice 22 and moves toward the refrigerant tube 14. However, this is undesirable because optimum heat transfer efficiency is achieved when the refrigerant entering the refrigerant tube is generally liquid.

도 3을 참조하면, 오리피스(22)가 중력 방향으로 대체로 배향될 때, 놀랍게도 분배기 튜브(20)를 통해 유동하는 냉매의 압력 및 모멘텀이 액상 냉매를 분배기 튜브(20)로부터 오리피스(22)를 통해 냉매 튜브로 가압하는 것으로 알려져 있다. 냉매는 냉매가 냉매 튜브(14)에 도달될 때까지, 즉 액상 냉매가 열을 흡수하여 증발되는 지점까지 대체로 액상으로 존재하며, 이에 의해 증발기 코일(16)에 걸쳐 균일한 온도 분포와 최적의 열 전달이 제공된다. 도 4를 참조하면, 냉매의 유동이 많은 시간 중에는, 액체 냉매 단면 프로파일(30)이 중력의 반대 방향을 0도로 고려할 때 45도 내지 315도에 걸쳐 분배기 튜브(20)의 내부 표면(28)을 차지한다. 정상 작동 중에는, 액체 냉매 단면 프로파일(30)이 90 내지 270도에 걸쳐 분배기 튜브(20)의 내부 표면(28)을 차지한다.Referring to FIG. 3, when the orifice 22 is generally oriented in the direction of gravity, the pressure and momentum of the refrigerant flowing through the distributor tube 20 surprisingly causes the liquid refrigerant to flow from the distributor tube 20 through the orifice 22. It is known to pressurize with a refrigerant tube. The coolant is generally in the liquid phase until the coolant reaches the coolant tube 14, ie to the point where the liquid coolant absorbs heat and evaporates, thereby providing a uniform temperature distribution and optimal heat across the evaporator coil 16 Delivery is provided. Referring to FIG. 4, during a period of high refrigerant flow, the liquid refrigerant cross-sectional profile 30 may open the inner surface 28 of the distributor tube 20 over 45 degrees to 315 degrees considering the opposite direction of gravity to 0 degrees. Occupy. During normal operation, liquid refrigerant cross-sectional profile 30 occupies the inner surface 28 of distributor tube 20 over 90 to 270 degrees.

본 발명의 태양은 효율적인 보일링(boiling)과 이에 따른 A-프레임 또는 ARC 증발기 코일 증발기의 배향과 무관하게 향상된 열 전달 성능을 위해, 분배기 튜브(20)로부터 냉매 튜브(14)로 액상 냉매를 이송하는 수단을 제공한다. 이는 오리피스(22)의 적어도 하나가, 바람직하게는 오리피스 그룹이, 액체 냉매 단면 프로파일(30) 내에 대체로 배향되는 것을 보장하도록, 분배기 튜브(20)를 따라 중력의 반대 방향을 0도로 고려할 때 45도 내지 315도의 각도로, 바람직하게는 90 내지 270도 사이의 각도로 오리피스(22)를 구현함으로써 달성될 수 있다. 액상 프로파일(30) 내에 하나 이상의 오리피스를 가짐으로써, 분배기 튜브(20)를 통해 유동하는 냉매는 오리피스(22)를 통해 액상 냉매를 냉매 튜브 쪽으로 밀어낼 것이다. Aspects of the present invention transfer liquid phase refrigerant from distributor tube 20 to refrigerant tube 14 for efficient boiling and consequently improved heat transfer performance regardless of the orientation of the A-frame or ARC evaporator coil evaporator. It provides a means to. This is 45 degrees when the opposite direction of gravity along the distributor tube 20 is considered 0 degrees, so that at least one of the orifices 22 is preferably oriented generally within the liquid refrigerant cross-sectional profile 30. It can be achieved by implementing the orifice 22 at an angle of from 315 degrees, preferably at an angle between 90 and 270 degrees. By having one or more orifices in the liquid profile 30, the refrigerant flowing through the distributor tube 20 will push the liquid refrigerant through the orifice 22 toward the refrigerant tube.

도 5에는 대체로 중심축(A-축)을 따라 연장하는 실린더형 냉매 분배기 튜브(20)가 도시되어 있다. 쌍을 이룬 오리피스(22)는 분배기 튜브(20)의 길이를 따라 대체로 균일하게 이격되어 있고, 각각의 쌍을 이룬 오리피스(22)는 A-축의 각 지점을 중심으로 위치된다. 각각의 쌍을 이룬 오리피스(22) 내에서, 오리피스(22) 중 하나는 A-축에서 쌍의 각 지점에 대해 다른 오리피스로부터 90도 내지 180도로 이격되어 배향될 수 있다. 또한, 각각의 쌍을 이룬 오리피스(22)는 인접한 쌍을 이룬 오리피스(22)로부터 90도 내지 180도로 회전될 수 있다. 5 shows a cylindrical refrigerant distributor tube 20 extending generally along the central axis (A-axis). The paired orifices 22 are substantially evenly spaced along the length of the dispenser tube 20, with each paired orifices 22 located about each point on the A-axis. Within each paired orifice 22, one of the orifices 22 may be oriented 90 to 180 degrees away from the other orifice for each point of the pair in the A-axis. In addition, each paired orifice 22 may be rotated from 90 degrees to 180 degrees from an adjacent paired orifice 22.

도 6에는 A-축을 따라 연장하는 실린더형 냉매 분배기 튜브(20)가 도시되어 있다. 4개의 오리피스(22) 그룹은 분배기 튜브(20)의 길이를 따라 대체로 균일하게 이격되어 있고, 각각의 오리피스(22) 그룹은 A-축의 각 지점을 중심으로 위치된다. 4개의 오리피스(22)의 각 그룹 내에서, 각각의 오리피스(22)는 A-축에서 그룹의 각 지점에 대해 인접한 오리피스(22)로부터 90도 이격되어 배향될 수 있다. 또한, 4개의 오리피스(22) 각 그룹은 인접한 4개의 오리피스(22) 그룹으로부터 45도 회전될 수 있다. FIG. 6 shows a cylindrical refrigerant distributor tube 20 extending along the A-axis. Four groups of orifices 22 are substantially evenly spaced along the length of the dispenser tube 20, and each group of orifices 22 is located about each point on the A-axis. Within each group of four orifices 22, each orifice 22 may be oriented 90 degrees apart from adjacent orifices 22 for each point in the group in the A-axis. In addition, each group of four orifices 22 may be rotated 45 degrees from four adjacent groups of orifices 22.

도 7에는 튜브를 따라 나선형으로 형성된 복수개의 오리피스(22)를 갖는 실린더형 냉매 분배기 튜브(20)가 도시되어 있다. A-축의 단면도와 관련하여, 각각의 연속하는 오리피스(22)는 선행하는 오리피스(22)로부터 45도 내지 180도로 오프셋될 수 있다. 7 shows a cylindrical refrigerant distributor tube 20 having a plurality of orifices 22 spirally formed along the tube. With respect to the cross section of the A-axis, each successive orifice 22 may be offset from 45 degrees to 180 degrees from the preceding orifice 22.

증발기(10)의 배향과 무관하게 소정 방향으로 적어도 하나의 오리피스(22)를 제공하는 분배기 튜브(20)의 오리피스(22)의 전술한 구조 또는 임의의 구조로 인해, 냉매 튜브(14)를 통한 냉매의 분포를 향상시킨다. 따라서, 증발기 코일(16)이 여러 가능한 방향들 중 임의의 방향으로 위치 설정되더라도, 오리피스(22) 중 적어도 하나는 액체 냉매 단면 프로파일(30) 내에 위치된다. Due to the aforementioned structure or any structure of the orifice 22 of the distributor tube 20 providing at least one orifice 22 in a predetermined direction irrespective of the orientation of the evaporator 10, the refrigerant tube 14 is passed through. Improve the distribution of refrigerant. Thus, even if the evaporator coil 16 is positioned in any of several possible directions, at least one of the orifices 22 is located in the liquid refrigerant cross-sectional profile 30.

본 발명이 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명을 바람직한 실시예들로 한정하고자 하는 것이 아니며, 아래의 특허청구범위에 설명된 범위로서 한정하고자 한다.Although the invention has been described with reference to preferred embodiments of the invention, it is not intended to limit the invention to the preferred embodiments, but rather to the scope as set forth in the claims below.

Claims (16)

2상 냉매와 함께 사용하기 위한 열 교환기 조립체이며,
입구 헤더와,
상기 입구 헤더로부터 이격된 출구 헤더와,
상기 입구 헤더를 상기 출구 헤더에 유압식으로 연결하는 복수개의 냉매 튜브와,
상기 입구 헤더에 배치된 복수개의 오리피스를 갖는 분배기 튜브를 포함하며,
상기 오리피스는 상기 열 교환기 조립체의 배향과 무관하게 상기 분배기 튜브의 내부 표면에 대해 가압되는 액상의 냉매에 적어도 하나의 오리피스가 배향되도록 상기 분배기 튜브를 따라 배열되는, 열 교환기 조립체.Heat exchanger assembly for use with two-phase refrigerant,
The inlet header,
An outlet header spaced from the inlet header,
A plurality of refrigerant tubes for hydraulically connecting the inlet header to the outlet header;
A distributor tube having a plurality of orifices disposed in the inlet header,
And the orifice is arranged along the distributor tube such that at least one orifice is oriented with the liquid refrigerant being pressed against the inner surface of the distributor tube regardless of the orientation of the heat exchanger assembly. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 오리피스 각각은 상기 분배기 튜브를 따라 랜덤하게 위치 설정되는, 열 교환기 조립체.The heat exchanger assembly of claim 1, wherein each of the plurality of orifices is randomly positioned along the distributor tube. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 오리피스는 대략 중심축을 중심으로 상기 분배기 튜브를 따라 나선형으로 위치 설정되는, 열 교환기 조립체.The heat exchanger assembly of claim 1, wherein the plurality of orifices are spirally positioned along the distributor tube about a central axis. 제3항에 있어서, 상기 복수개의 오리피스 각각은 인접한 상기 오리피스들로부터 45도 내지 180도로 오프셋되어 있는, 열 교환기 조립체.The heat exchanger assembly of claim 3, wherein each of the plurality of orifices is offset from 45 degrees to 180 degrees from adjacent orifices. 제3항에 있어서, 상기 복수개의 오리피스 각각은 인접한 오리피스들로부터 90도로 오프셋되어 있는, 열 교환기 조립체.4. The heat exchanger assembly of claim 3, wherein each of the plurality of orifices is offset by 90 degrees from adjacent orifices. 제3항에 있어서, 각각의 상기 복수개의 오리피스는 인접한 오리피스들로부터 180도로 오프셋되어 있는, 열 교환기 조립체.4. The heat exchanger assembly of claim 3, wherein each of the plurality of orifices is offset 180 degrees from adjacent orifices. 제1항에 있어서, 상기 분배기 튜브는, 대략 중심축을 따라 연장되고 상기 분배기 튜브를 따라 이격된 쌍을 이룬 상기 오리피스를 포함하며,
각각의 상기 쌍을 이룬 오리피스는 상기 중심축의 각 지점을 중심으로 위치되는, 열 교환기 조립체.The dispenser tube of claim 1, wherein the distributor tube comprises paired orifices extending along an approximately central axis and spaced along the distributor tube,
Wherein each of said paired orifices is located about each point of said central axis. 제7항에 있어서, 상기 쌍을 이룬 오리피스는 하나의 오리피스가 다른 오리피스로부터 90도 내지 180도 이격되어 배향되는, 열 교환기 조립체. 8. The heat exchanger assembly of claim 7, wherein the paired orifices are oriented at 90 degrees to 180 degrees apart from one orifice. 제7항에 있어서, 상기 쌍을 이룬 오리피스는 하나의 오리피스가 다른 오리피스로부터 90도 이격되어 배향되는, 열 교환기 조립체.8. The heat exchanger assembly of claim 7, wherein the paired orifices are oriented at 90 degrees apart from one orifice. 제9항에 있어서, 각각의 상기 쌍을 이룬 오리피스는 인접한 상기 쌍을 이룬 오리피스로부터 90도 이격되어 회전되는, 열 교환기 조립체. 10. The heat exchanger assembly of claim 9, wherein each of said paired orifices is rotated 90 degrees apart from said adjacent paired orifices. 제9항에 있어서, 각각의 상기 쌍을 이룬 오리피스는 인접한 상기 쌍을 이룬 오리피스로부터 180도 이격되어 회전되는, 열 교환기 조립체.10. The heat exchanger assembly of claim 9, wherein each of the paired orifices is rotated 180 degrees apart from the adjacent paired orifices. 제7항에 있어서, 상기 쌍을 이룬 오리피스는 하나의 오리피스가 다른 오리피스로부터 180도 이격되어 배향되는, 열 교환기 조립체.8. The heat exchanger assembly of claim 7, wherein the paired orifices are oriented with one orifice 180 degrees apart from another orifice. 제12항에 있어서, 각각의 상기 쌍을 이룬 오리피스는 인접한 상기 쌍을 이룬 오리피스로부터 90도 이격되어 회전되는, 열 교환기 조립체.The heat exchanger assembly of claim 12, wherein each of the paired orifices is rotated 90 degrees apart from the adjacent paired orifices. 제1항에 있어서, 상기 분배기 튜브는 대략 중심축을 따라 연장되고 상기 분배기 튜브를 따라 이격된 4개의 오리피스 그룹을 포함하는, 열 교환기 조립체.The heat exchanger assembly of claim 1, wherein the distributor tube includes four orifice groups extending along a central axis and spaced along the distributor tube. 제14항에 있어서, 상기 4개의 오리피스 그룹에서 각각의 오리피스는 상기 인접한 오리피스로부터 90도 이격되어 배향되는, 열 교환기 조립체.15. The heat exchanger assembly of claim 14, wherein each orifice in the four orifice groups is oriented 90 degrees apart from the adjacent orifice. 제15항에 있어서, 4개의 오리피스 각각의 그룹은 인접한 4개의 오리피스 그룹으로부터 45도 이격되어 회전되는, 열 교환기 조립체.The heat exchanger assembly of claim 15, wherein each group of four orifices is rotated 45 degrees apart from adjacent four orifice groups.
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