KR20190029049A - Heatexchanger formed as one body with capillary - Google Patents

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황승식
정현종
최규홍
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주식회사 하이낸드
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Abstract

The present invention provides a capillary structure integrated heat exchanger which includes a pair of headers having flow paths through which refrigerant flows, and are arranged to face each other; a plurality of flat tubes arranged between the headers arranged to face each other and stacked in a height direction of the header, the flat tubes communicating with the flow paths formed in the headers; a plurality of louver pins installed on an outer surface of the flat tube and formed in a shape repeatedly bent to perform heat exchange between the refrigerant passing through the flat tube and outside air, each of the louver pins having a surface area expanded; and a plurality of capillary tubes arranged on the flow path formed inside the header to allow the refrigerant flowing in a high-pressure liquid phase to be in a reduced pressure state and to flow into the flat tubes, Accordingly, it is possible to increase the space utilization by changing the installation position of the capillary tube and to increase the heat exchange efficiency by allowing the refrigerant to be evenly distributed and flow. In addition, by increasing the number of capillaries, a structurally stable system can be constructed.

Description

모세관 구조 일체형 열교환기{HEATEXCHANGER FORMED AS ONE BODY WITH CAPILLARY}[0001] HEATEXCHANGER FORMED AS ONE BODY WITH CAPILLARY [0002]

본 발명은 모세관 구조 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 냉매가 균등하게 분배되어 흐를 수 있도록 함으로써 냉난방 효율을 높일 수 있는 모세관 구조 일체형 열교환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a capillary structure integrated type heat exchanger, and more particularly, to a capillary structure integrated type heat exchanger capable of uniformly distributing and flowing coolant uniformly, thereby improving cooling and heating efficiency.

일반적으로 냉동사이클은 대부분 모세관 구조의 팽창변 또는 모세관을 가지고 있으며, 이러한 구조는 고온고압의 냉매를 저압으로 낮추어 증발하기 쉽게 하기 위해서 반드시 필요한 구성요소이다.Generally, the refrigeration cycle has a capillary tube having a swelling or capillary tube structure, which is a necessary component in order to lower the high-temperature and high-pressure refrigerant to a low pressure to facilitate evaporation.

최근 증발기를 알루미늄 라디에이터로 교체하는 경우가 늘고 있는데, 이러한 교체가 발생하는 이유는 가격적 측면과 구리관과 알루미늄 핀을 압착하여 사용하는 증발기에 비하여 재활용성이 높기 때문이다. 또한, 증발기로서 전열면적을 넓게 확보할 수 있는 장점이 있다. Recently, evaporators have been replaced with aluminum radiators. The reason for this change is that they are more recyclable than the evaporators used by pressing the copper tubes and aluminum fins. In addition, there is an advantage that a heat transfer area can be secured as an evaporator.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고 적용에 어려움이 따르고 있는데, 이유는 알루미늄 라디에이터의 입구측 헤더와 출구측 헤더 사이에 다수의 플랫튜브가 위치하는 구조에서 헤더와 플랫튜브 사이에 유량 분배 문제가 발생하여 전열면적을 적절하게 이용하지 못하기 때문에 효율이 떨어지는 문제가 발생하기 때문이다. Despite these advantages, however, it is difficult to apply the present invention because there is a problem of a flow distribution problem between the header and the flat tube in a structure in which a plurality of flat tubes are positioned between the inlet side header and the outlet side header of the aluminum radiator, This is because the area can not be used properly and the efficiency becomes low.

첨부된 도면을 참조하여 종래의 증발기의 구조를 살펴보면 다음과 같다. The structure of a conventional evaporator will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 증발기를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 증발기를 절개하여 도시한 절개사시도이며, 도 3은 종래의 증발기에서 냉매의 흐름을 도시한 냉매흐름도이다. FIG. 1 is a side view showing a structure of a conventional evaporator viewed from the side, FIG. 2 is an exploded perspective view of the evaporator of FIG. 1, and FIG. 3 is a refrigerant flow diagram illustrating a flow of refrigerant in a conventional evaporator.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 증발기는, 내부에 냉매가 유동할 수 있는 유로가 형성되어 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 헤더(10)와, 상기 헤더(10)의 유로 상에 설치되어 냉매의 유동을 조절하는 배플(20)과, 상호 대향되게 배치된 헤더(10)와 헤더(10) 사이에 헤더(10)의 높이 방향을 따라 적층된 형태로 배치되며 헤더(10)의 내부에 형성된 유로(11)와 연통되게 설치되는 복수의 플랫튜브(30)와, 플랫튜브(30)의 외면에 설치되어 플랫튜브(30)를 통과하는 냉매와 외부 공기 사이의 열교환이 이루어지도록 반복적으로 절곡된 형태로 형성되어 표면적을 확장시킨 복수의 루버핀(40)과, 헤더(10)의 외부 일측에 구비되어 고압 액상의 냉매가 통과하면서 감압된 상태가 되어 헤더(10)의 유로(11)로 유입되도록 하는 모세관(50)으로 구성되어 있다. As shown in these figures, the conventional evaporator includes a pair of headers 10, which are formed so as to be opposed to each other with a flow passage through which refrigerant can flow, A baffle 20 for regulating the flow of the refrigerant and a header 10 disposed between the header 10 and the header 10 so as to be stacked along the height direction of the header 10, A plurality of flat tubes 30 provided on the outer surface of the flat tube 30 so as to communicate with the formed flow path 11 and repeatedly bending A plurality of louver fins 40 formed on the header 10 and having a surface area enlarged and a plurality of louver fins 40 formed on the outer side of the header 10, And a capillary tube 50 for introducing the capillary.

헤더(10)는 냉매가 유입되는 입구측 헤더와 유입된 냉매가 유출되는 출구측 헤더로 구성되고 일정 간격 이격되어 상호 대향되게 직립된 형태로 배치되어 있으며, 그 내부에는 냉매가 유동할 수 있는 유로(11)가 형성되어 있다. The header 10 is composed of an inlet header through which the refrigerant flows and an outlet header through which the refrigerant flows in. The header 10 is arranged in an upright position so as to face each other at a predetermined interval. (11) are formed.

배플(20)은 헤더(10)의 내부에 형성된 유로(11) 상에 선택적으로 설치되어 유로(11)를 따라 유동하는 냉매의 흐름을 조절할 수 있도록 한다. The baffle 20 is selectively installed on the flow passage 11 formed in the header 10 so as to control the flow of the refrigerant flowing along the flow passage 11.

플랫튜브(30)는 상호 대향되며 직립되게 배치된 헤더(10)와 헤더(10) 사이에 적층된 형태로 배치되며, 그 내부가 헤더(10)의 내부에 형성된 유로(11)와 연통되게 설치되는 판상의 부재이다. The flat tubes 30 are arranged in a stacked manner between the header 10 and the header 10 that are arranged to face each other and are arranged to be in communication with the flow path 11 formed in the header 10 Like member.

플랫튜브(30)의 양측 단부는 헤더(10)의 내부로 인입된 상태로 설치됨으로써 플랫튜브(30)의 내부가 헤더(10)에 형성된 유로(11)와 연통되도록 함으로써 유로(11)를 따라 유동하는 냉매가 플랫튜브(30)의 내부로 유입될 수 있도록 한다. Both ends of the flat tube 30 are installed in the header 10 so that the inside of the flat tube 30 communicates with the flow path 11 formed in the header 10, Thereby allowing the flowing refrigerant to flow into the inside of the flat tube 30.

루버핀(40)은 플랫튜브(30)의 외면에 플랫튜브(30)의 접촉되게 설치되며, 반복적으로 절곡된 형상으로 형성되어 결과적으로 플랫튜브(30)의 외면이 공기와 접촉되는 표면적을 확장시킴으로써 플랫튜브(30)를 통과하는 냉매와 외부의 공기 사이의 열교환이 신속하게 이루어지도록 하는 역할을 한다. The louver fin 40 is installed in contact with the outer surface of the flat tube 30 so as to be in contact with the outer surface of the flat tube 30 and is repeatedly bent so that the outer surface of the flat tube 30 is expanded Thereby facilitating rapid heat exchange between the refrigerant passing through the flat tube 30 and the outside air.

모세관(40)은 고압의 냉매의 압력을 낮추어 냉매의 증발이 쉽게 발생할 수 있도록 하는 역할을 하며, 미세한 관상으로 형성된 복수의 관형부재가 다발을 이루도록 뭉쳐진 형태를 갖는 부재이다. The capillary tube 40 functions to lower the pressure of the high-pressure refrigerant to easily cause the evaporation of the refrigerant. The capillary tube 40 is a member having a plurality of tubular members formed in a finely tubular shape so as to form a bundle.

고압의 냉매가 헤더(10)의 내부로 유입되기 전에 모세관(40)을 경유할 수 있도록 헤더(10)의 외부에 별도로 배치되며, 고압의 냉매가 모세관(40)을 경유하면서 압력이 감압된 상태에서 헤더(10)의 내부로 유입되도록 한다. The high pressure refrigerant is separately disposed outside the header 10 so as to pass through the capillary tube 40 before the refrigerant flows into the header 10 and the high pressure refrigerant passes through the capillary tube 40, To the inside of the header 10.

이때 냉매가 유입되는 헤더(0)의 압력은 도 7의 PH선도의 하단부에 위치하여 냉매의 상변화가 일어나는 압력과 동일하다. At this time, the pressure of the header (0) into which the refrigerant flows is the same as the pressure at which the phase change of the refrigerant takes place at the lower end of the PH diagram in Fig.

도 3을 참조하여 종래의 증발기에서의 냉매의 흐름을 살펴보면, 우선, 냉매는 콘덴서에서 높은 압력에 의하여 응축되어 증발되기 직전의 액상으로 전환되며, 이러한 고압 액상의 냉매는 모세관(40)을 통과하게 된다. Referring to FIG. 3, the flow of the refrigerant in the conventional evaporator will be described. First, the refrigerant is condensed by a high pressure in the condenser and is converted into a liquid phase immediately before evaporation. The refrigerant in the high pressure liquid phase passes through the capillary 40 do.

고압 액상의 냉매가 모세관(40)을 통과하면서 압력이 저감되어 냉매의 일부는 증발하여 기체 상태가 되고 나머지 일부는 그대로 액상으로 존재하는 혼합 상태가 된다. The pressure of the refrigerant in the high-pressure liquid phase passes through the capillary tube 40, so that the pressure of the refrigerant is reduced, and a part of the refrigerant evaporates to become a gaseous state and a remaining part of the refrigerant remains in a liquid state.

이러한 기체와 액체의 혼합 상태의 냉매는 헤더(10)의 유로(11)로 유입된 후에 분배되어 플랫튜브(30)의 내부로 유입되어 플랫튜브(30)를 따라 유동하면서 루어핀(40)을 통하여 대기로부터 열을 흡수하여 기화된다. The refrigerant in the mixed state of the gas and the liquid flows into the flow path 11 of the header 10 and then is distributed to the inside of the flat tube 30 and flows along the flat tube 30, And is vaporized by absorbing heat from the atmosphere.

열교환이 완료되어 기화된 냉매는 대향측에 배치된 헤더(10)의 내부에 형성된 유로(11)를 따라 유동하면서 외부로 배출되어 압축기로 유동하게 된다. After the heat exchange is completed and the vaporized refrigerant flows along the flow path 11 formed in the header 10 disposed on the opposite side, the refrigerant is discharged to the outside and flows to the compressor.

그런데, 이러한 종래의 증발기에 있어서, 모세관(40)을 통과한 냉매가 저압으로 낮아져 헤더(10) 안에서 기체 상태와 액체 상태의 냉매가 섞여 있는 혼합유동이 발생함으로 인하여 플랫튜브(30)로 냉매가 불균등하게 분배된다는 문제점이 있다. In this conventional evaporator, the refrigerant having passed through the capillary tube 40 is lowered to a low pressure, and mixed flow is generated in which the gaseous state and the liquid state refrigerant are mixed in the header 10, There is a problem that it is unevenly distributed.

또한, 속도를 가지고 헤더(10) 안으로 들어온 냉매는 급격한 유로 변경 등의 유체 동역학적인 변화가 발생하게 되며, 이때 헤더(10)의 형상과 냉매 유입구의 위치에 따라 압력 차이가 발생하게 되는데, 반대편 헤더는 압축기의 흡입 측의 영향을 받아 흡입 압력을 받고 있기 때문에 다수의 플랫튜브(30) 양단의 압력차이로 인하여 냉매가 통과하는 유량이 달라지게 되므로 결과적으로 증발기에서의 균등한 유량 분배가 어려우며 냉방효과를 떨어뜨리게 된다는 문제점이 있다. In this case, a pressure difference is generated depending on the shape of the header 10 and the position of the refrigerant inlet. In this case, The flow rate of the refrigerant passing through the plurality of flat tubes 30 is different due to the difference in pressure between the opposite ends of the plurality of flat tubes 30. As a result, it is difficult to uniformly distribute the flow rate in the evaporator, There is a problem in that it is dropped.

문헌1 : 대한민국 등록특허번호 10-1152305호(명칭 : 증발기 ; 출원일 : 2011년10월31일)Document 1: Korea Patent No. 10-1152305 (Name: Evaporator; filing date: October 31, 2011) 문헌2 : 대한민국 등록특허번호 10-1054092호(명칭 : 루프 히트파이프 시스템용 증발기 ; 출원일 : 2009년09월25일)Document 2: Korean Registered Patent No. 10-1054092 (Name: Evaporator for Loop Heat Pipe System; filing date: September 25, 2009)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 모세관의 설치위치를 변경하여 공간 활용도를 높일 수 있도록 하고 냉매가 균등하게 분배되어 흐르도록 함으로써 열교환 효율을 높일 수 있도록 함과 더불어 모세관의 개수를 증대시킴으로써 구조적으로 안정적인 시스템을 구축할 수 있는 모세관 구조 일체형 열교환기를 제공하는데 목적을 두고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a capillary tube which is capable of increasing the space utilization by changing the installation position of the capillary tube, And to provide a capillary structure integrated type heat exchanger capable of constructing a structurally stable system by increasing the number thereof.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내부에 냉매가 유동할 수 있는 유로가 형성되어 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 헤더; 상호 대향되게 배치된 상기 헤더와 헤더 사이에 상기 헤더의 높이 방향을 따라 적층된 형태로 배치되며 상기 헤더의 내부에 형성된 상기 유로와 연통되게 설치되는 복수의 플랫튜브; 상기 플랫튜브의 외면에 설치되어 상기 플랫튜브를 통과하는 냉매와 외부 공기 사이의 열교환이 이루어지도록 반복적으로 절곡된 형태로 형성되어 표면적을 확장시킨 복수의 루버핀; 상기 헤더의 내부에 형성된 유로 상에 배치되어 고압 액상의 냉매가 통과하면서 감압된 상태가 되어 상기 플랫튜브로 유입되도록 하는 복수의 모세관부;를 포함하는 것이 바람직하다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a refrigerator having a pair of headers, A plurality of flat tubes arranged between the header and the header arranged to face each other and stacked along the height direction of the header and communicating with the flow path formed in the header; A plurality of louver pins installed on an outer surface of the flat tube and formed in a shape repeatedly bent so as to perform heat exchange between the refrigerant passing through the flat tube and the outside air, And a plurality of capillary tubes disposed on the flow path formed in the header to allow the refrigerant in a high-pressure liquid state to pass therethrough to be depressurized and to flow into the flat tubes.

상기 헤더는 냉매가 유입되는 입구측 헤더와, 유입된 냉매가 배출되는 출구측 헤더로 구성되고, 상기 플랫튜브의 양단부는 상기 헤더의 유로와 연통되도록 상기 헤더의 내부로 일정 길이 인입된 상태로 설치되며, 상기 모세관부는 상기 입구측 헤더의 내부로 인입된 상기 플랫튜브의 일단부에 설치되는 것이 바람직하다. Wherein the header is composed of an inlet side header through which refrigerant flows and an outlet side header through which the introduced refrigerant is discharged, and both ends of the flat tube are installed in a state of being drawn in a certain length into the header, And the capillary portion is installed at one end of the flat tube which is drawn into the inlet header.

상기 모세관부의 일단은 상기 헤더의 내부로 인입된 상기 플랫튜브의 일단부에 상기 플랫튜브의 내부와 연통되게 설치되고 타단은 상기 입구측 헤더의 유로상에 노출되게 설치되는 것이 효과적이다. It is effective that one end of the capillary tube is installed to communicate with the inside of the flat tube at one end of the flat tube drawn into the header and the other end is exposed on the flow path of the inlet header.

상기 모세관부는 마이크로 튜브를 두께방향으로 압축 성형하여 상기 마이크로 튜브에 형성된 유로의 높이를 감소시켜 상기 마이크로 튜브의 내부에 세관이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. Preferably, the capillary portion compresses the microtube in the thickness direction to reduce the height of the microfluidic channel, thereby forming a microtubule inside the microtube.

그리고, 마이크로 튜브가 압축 성형 후 열교환기의 냉매 유동 또는 압력에 의하여 변형을 억제 할 수 있는 형상으로 형성되는 것이 효과적이며, 아울러 더 높은 압력 차를 극복하기 위하여 강성 보강을 위한 부재를 부가하여 성형할 수도 있다.Further, it is effective that the micro-tube is formed in a shape capable of suppressing the deformation due to the refrigerant flow or pressure of the heat exchanger after compression molding. Further, in order to overcome the higher pressure difference, It is possible.

상기 모세관은 다공성 구조를 갖는 재질을 이용하여 장방 형상의 부재를 형성하고, 상기 장방 형상의 부재의 일측면에 삽입홈을 형성하여 상기 플랫튜브의 일단부에 삽입되도록 하는 것이 효과적이다. It is effective that the capillary has a rectangular shape member made of a material having a porous structure and an insertion groove is formed on one side of the rectangular shape member so as to be inserted into one end of the flat tube.

이러한 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기는, 입구측 헤더 내의 압력을 높게 유지함으로써 냉매의 유동에 의해 발생할 수 있는 압력변화가 상대적으로 무시할 수 있는 수준의 압력변화가 되기 때문에 냉매의 증발을 억제할 수 있는 효과가 있다. The capillary structure integrated type heat exchanger according to the present invention can suppress the evaporation of the refrigerant because the pressure in the header on the inlet side is maintained at a high level so that the pressure change that can be caused by the flow of the refrigerant is relatively negligible There is an effect.

도 7의 PH선도에서 좌측 수직으로 그려진 선도의 중앙의 압력이 입구측 헤더의 압력이며 이후 직선으로 내려가 하단부의 수평으로 그려진 선도와 맞닫는 부분까지의 압력 강하가 모세관부에서 발생하는 압력 강하이다.In the PH diagram of Fig. 7, the pressure at the center of the line drawn vertically to the left is the pressure at the inlet header, and then the pressure drop to the portion where the line is lowered to the portion where the line drawn horizontally at the lower end is engaged with the capillary.

그리고, 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기는, 외부에 있는 모세관을 증발기의 라디에이터 내부로 이동시켜 증발기의 구조를 단순화하고 컴팩트화 함으로써 공간활용도를 높일 수 있는 효과가 있다. The capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention has an effect of increasing space utilization by simplifying the structure of the evaporator and moving it to a compact structure by moving an external capillary tube into the radiator of the evaporator.

또한, 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기는, 냉매가 균등하게 분배되어 흐르도록 함으로써 열교환기의 효율을 높이게 되고, 열교환 효율이 높아지면 낮은 소모 전력으로도 동등한 정도의 냉방 성능과 난방 성능을 구현할 수 있도록 하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention improves the efficiency of the heat exchanger by allowing the refrigerant to be evenly distributed and flowed. When the heat exchange efficiency is increased, the cooling performance and the heating performance equivalent to the low consumption power can be realized So that energy efficiency can be improved.

아울러, 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기는, 종래의 모세관보다 모세관의 개수를 증대시킴으로써 이물질에 의하여 모세관이 막히는 현상을 방지할 수 있도록 하여 구조적으로 안정적인 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다. In addition, the capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention increases the number of capillaries compared to the conventional capillary, thereby preventing the capillary from being clogged by foreign matter, thereby providing a structurally stable system.

도 1은 종래의 증발기를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고,
도 2는 도 1의 증발기를 절개하여 도시한 절개사시도이며,
도 3은 종래의 증발기에서 냉매의 흐름을 도시한 냉매흐름도이고,
도 4는 본 발명에 따른 증발기를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이며,
도 5는 도 4의 본 발명에 따른 증발기를 절개하여 도시한 절개사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 증발기에서 냉매의 흐름을 도시한 냉매흐름도이며,
도 7은 냉매의 상태에 따른 PH선도를 나타낸 그래프이다. 1 is a side view showing a structure of a conventional evaporator viewed from the side,
FIG. 2 is an exploded perspective view of the evaporator of FIG. 1,
3 is a refrigerant flow chart showing the flow of refrigerant in a conventional evaporator,
4 is a side view of the evaporator according to the present invention,
FIG. 5 is an exploded perspective view of the evaporator according to the present invention shown in FIG. 4,
FIG. 6 is a refrigerant flow chart showing the flow of refrigerant in the evaporator according to the present invention,
7 is a graph showing the PH diagram according to the state of the refrigerant.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "comprising" another element in the description of the invention or in the claims, it is not to be construed as being limited to only that element, And the like.

도 4는 본 발명에 따른 증발기를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이며, 도 5는 도 4의 본 발명에 따른 증발기를 절개하여 도시한 절개사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 증발기에서 냉매의 흐름을 도시한 냉매흐름도이고, 도 7은 냉매의 상태에 따른 PH선도를 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a side view showing a structure of the evaporator according to the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the evaporator according to the present invention shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the PH diagram according to the state of the refrigerant. FIG.

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기는, 내부에 냉매가 유동할 수 있는 유로(110)가 형성되어 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 헤더(100)과, 상호 대향되게 배치된 상기 헤더(100)와 헤더(100) 사이에 상기 헤더(100)의 높이 방향을 따라 적층된 형태로 배치되며 상기 헤더(100)의 내부에 형성된 상기 유로(110)와 연통되게 설치되는 복수의 플랫튜브(300)와, 상기 플랫튜브(300)의 외면에 설치되어 상기 플랫튜브(300)를 통과하는 냉매와 외부 공기 사이의 열교환이 이루어지도록 반복적으로 절곡된 형태로 형성되어 표면적을 확장시킨 복수의 루버핀(400)과, 상기 헤더(100)의 내부에 형성된 유로 상에 배치되어 고압 액상의 냉매가 통과하면서 감압된 상태가 되어 상기 플랫튜브(300)로 유입되도록 하는 복수의 모세관부(500)를 포함하여 구성되어 있다. As shown in these drawings, the capillary structure integral type heat exchanger according to the present invention includes a pair of headers 100 having flow passages 110 through which refrigerant can flow and are disposed so as to face each other, The header 100 is disposed in a stacked manner along the height direction of the header 100 between the header 100 and the header 100. The header 100 has a plurality of The flat tubes 300 are formed on the outer surface of the flat tube 300 and are repeatedly bent so as to perform heat exchange between the refrigerant passing through the flat tubes 300 and the outside air, A plurality of louver pins 400 and a plurality of capillary tubes (not shown) disposed on the flow path formed inside the header 100 to allow a refrigerant in a high-pressure liquid phase to pass therethrough, 500) .

헤더(100)는 냉매가 유입되는 입구측 헤더(101)와 유입된 냉매가 유출되는 출구측 헤더(102)로 구성되고 일정 간격 이격되어 상호 대향되게 직립된 형태로 배치되어 있으며, 그 내부에는 입구측 헤더(101)를 통하여 유입되거나 출구측 헤더(102)를 통하여 배출되는 냉매가 유동할 수 있는 유로(110)가 형성되어 있다. The header 100 includes an inlet header 101 through which the refrigerant flows and an outlet header 102 through which the refrigerant flows in. The header 100 is spaced apart from the header 101 by a predetermined distance, Side header 101 and the outlet header 102. The flow path 110 is formed with a flow path through which the refrigerant can flow.

플랫튜브(300)는 상호 대향되며 직립되게 배치된 헤더(100)와 헤더(100) 사이에 적층된 형태로 배치되며, 그 내부가 헤더(100)의 내부에 형성된 유로(110)와 연통되게 설치되는 판상의 부재이다. The flat tubes 300 are arranged in a stacked manner between the header 100 and the header 100 which are arranged to face each other and are arranged to be in communication with the flow path 110 formed in the header 100 Like member.

플랫튜브(300)의 양측 단부는 헤더(100)의 내부로 인입된 상태로 설치됨으로써 플랫튜브(300)의 내부가 헤더(100)에 형성된 유로(110)와 연통되도록 함으로써 유로(110)를 따라 유동하는 냉매가 플랫튜브(300)의 내부로 유입될 수 있도록 한다. Both ends of the flat tube 300 are installed in the header 100 so that the inside of the flat tube 300 communicates with the flow path 110 formed in the header 100, Thereby allowing the flowing refrigerant to flow into the inside of the flat tube 300.

루버핀(400)은 플랫튜브(300)의 외면에 플랫튜브(300)의 접촉되게 설치되며, 반복적으로 절곡된 형상으로 형성되어 결과적으로 플랫튜브(300)의 외면이 공기와 접촉되는 표면적을 확장시킴으로써 플랫튜브(300)를 통과하는 냉매와 외부의 공기 사이의 열교환이 신속하게 이루어지도록 하는 역할을 한다. The louver fin 400 is installed in contact with the outer surface of the flat tube 300 so as to be in contact with the outer surface of the flat tube 300 and is repeatedly bent so that the outer surface of the flat tube 300 is expanded Thereby facilitating rapid heat exchange between the refrigerant passing through the flat tube 300 and the outside air.

모세관부(500)는 고압의 상태로 입구측 헤더(101)로 유입되는 냉매의 압력을 낮추어 냉매의 증발이 쉽게 발생할 수 있도록 하는 역할을 하며, 미세한 관상 구조를 포함하고 있어 액상의 냉매가 통과할 때 압력을 낮출 수 있는 형태를 갖는 부재이다. The capillary portion 500 functions to lower the pressure of the refrigerant flowing into the inlet header 101 under a high pressure so that evaporation of the refrigerant can be easily caused. The capillary portion 500 includes a fine tubular structure, It is a member having a shape that can lower the pressure when it is pressed.

이러한 모세관부(500)는 입구측 헤더(101)의 내부로 인입되게 설치되는 플랫튜브(300)의 일단부에 설치됨으로써 입구측 헤더(101)의 유로로 유입된 냉매가 모세관부(500)를 통과하여 플랫튜브(300)의 내측으로 유입되도록 한다. The capillary tube 500 is installed at one end of the flat tube 300 which is inserted into the inlet header 101 so that the refrigerant flowing into the channel of the inlet header 101 flows through the capillary tube 500 And flows into the inside of the flat tube 300.

냉매가 모세관부(500)의 내측으로 유입되는 과정에서 압력이 저감되어 저압 상태로 변환됨으로써 플랫튜브(300) 내부에서 증발이 용이하게 이루어지도록 하여 열교환이 신속하게 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다. In the process of flowing refrigerant into the capillary part 500, the pressure is reduced and converted into a low-pressure state, thereby facilitating evaporation in the flat tube 300, thereby facilitating heat exchange.

이때, 냉매가 분배되는 입구측 헤더(101)의 압력은 기존의 모세관 구조를 통과한 냉매가 존재하는 입구측 헤더보다 높은 압력으로 유지된다. At this time, the pressure of the inlet header 101 to which the refrigerant is distributed is maintained at a pressure higher than that of the inlet header in which the refrigerant passing through the existing capillary structure exists.

이는, 도 7에 도시한 냉매의 상태에 따른 PH선도를 나타낸 그래프에 도시된 바와 같이, 기존 열교환기의 입구측 헤더의 내부압력이 0.6 Mpa 정도인데 반해 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기의 경우에는 1.4 Mpa 정도임을 통하여 알 수 있다. This is because the internal pressure of the inlet header of the conventional heat exchanger is about 0.6 Mpa as shown in the graph showing the PH diagram according to the state of the refrigerant shown in FIG. 7, whereas in the case of the capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention Is about 1.4 Mpa.

그리고, 모세관부(500)의 일단은 헤더(100)의 내부로 인입된 상기 플랫튜브(300)의 일단부에 플랫튜브(300)의 내부와 연통되게 설치되고 타단은 입구측 헤더(101)의 유로상에 노출되게 설치되도록 한다. One end of the capillary tube 500 is connected to the inside of the flat tube 300 at one end of the flat tube 300 drawn into the header 100 and the other end is connected to the inside of the inlet side header 101 So as to be installed so as to be exposed on the flow path.

따라서, 냉매는 입구측 헤더(101)의 유로상에 노출된 모세관부(500)의 타단을 통하여 모세관부(500)의 내부로 유입된 후에 플랫튜브(300)의 내부로 다시 유입되게 된다. Accordingly, the refrigerant flows into the capillary tube 500 through the other end of the capillary tube 500 exposed on the flow path of the inlet header 101, and then flows into the inside of the flat tube 300 again.

도면에는 도시하지 않았지만, 모세관부(500)는 마이크로 튜브를 두께방향으로 불규칙하게 압축 형성하여 상기 마이크로 튜브에 형성된 유로의 높이를 감소시켜 상기 마이크로 튜브의 내부에 세관이 형성되도록 구성할 수 있다. Although not shown in the drawing, the capillary tube 500 may be configured such that the microtubes are irregularly compressed in the thickness direction to reduce the height of the flow channel formed in the microtubes, thereby forming the microtubes inside the microtubes.

이때 마이크로 튜브의 압축 형성된 형상은 내부 압축되어 변형된 모세관 구조의 강성이 보강될 수 있도록 다양한 딤플을 포함함으로써 플랫튜브(300)의 전, 후단에서 발생하는 압력차이를 극복시에 모세관이 변형되어 모세관의 기능을 상실하지 않도록 할 수 있다. At this time, since the compressed and formed shape of the microtube includes various dimples so that the rigidity of the deformed capillary structure can be reinforced, the capillary is deformed when the pressure difference generated at the front and rear ends of the flat tube 300 is overcome, It is possible to prevent the loss of the function.

모세관부(500)를 종래의 마이크로 튜브를 이용하여 형성할 경우에는 매우 단순하게 모세관 구조를 마련할 수 있으며, 기존의 열교환기 생산공정의 수정이 필요 없으며 플랫튜브 결합 공정 전에 플랫 튜브를 압축 성형하는 공정을 추가하여 생산이 가능하다.When the capillary tube 500 is formed by using a conventional micro tube, it is possible to provide a capillary structure very simply and it is not necessary to modify the existing production process of the heat exchanger, and the flat tube is compression- It is possible to produce by adding process.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 모세관부(500)는 다공성 구조를 갖는 재질을 이용하여 장방 형상의 부재를 형성하고, 상기 장방 형상의 부재의 일측면에 삽입홈을 형성하여 플랫튜브(300)의 일단부에 삽입되도록 구성할 수 있다. 4 to 6, the capillary portion 500 is formed by forming a rectangular-shaped member using a material having a porous structure and forming an insertion groove on one side of the rectangular-shaped member, 300).

다공성 물질을 제조하는 방법은 섬유구조물 또는 소결 등의 방법을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 다공성 구조를 형성할 수 있는 방법에 대해서는 제한하지 않으며 다양한 방법에 의하여 제조가 가능하다. The porous material can be produced by a fiber structure or sintering method. In the present invention, the method for forming the porous structure is not limited and the porous material can be manufactured by various methods.

이러한 삽입홈이 형성된 장방 형상의 모세관부(500)는 단독으로 하나씩 제조될 수 있으며, 경우에 따라서는 연속적인 구조로 제작될 수도 있다.The rectangular capillary part 500 formed with such an insertion groove can be manufactured singly, or in some cases, a continuous structure.

상술한 바와 같이, 다공성 구조로 삽입홈이 형성된 장방 형상의 모세관부(500)를 제작할 경우에는 유동하는 부유물에 의한 막힘현상을 현저히 줄일 수 있으며, 좀 더 높은 차압을 짧은 구간에 형성시킴으로써 장치의 크기를 줄이는 것이 가능할 수 있다. As described above, when the capillary part 500 having a rectangular shape with the insertion groove formed therein is formed, the clogging due to the floating suspended material can be significantly reduced and a higher differential pressure can be formed in a short section, Can be reduced.

도 6을 참조하여 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기에서의 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다. Referring to FIG. 6, the flow of refrigerant in the capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention will be described below.

우선, 냉매는 콘덴서에서 높은 압력에 의하여 응축되어 증발되기 직전의 액상으로 전환되며, 이러한 고압 액상의 냉매는 입구측 헤더(101)로 유입되어 입구측 헤더(101)의 내부에 형성된 유로(110)를 따라 상측에서 하측으로 이동하게 된다. First, the refrigerant is condensed by a high pressure in the condenser and is converted into a liquid phase immediately before evaporation. The refrigerant in the high pressure liquid phase flows into the inlet header 101 and flows into the flow channel 110 formed in the inlet header 101, As shown in FIG.

고압 상태의 액상 냉매는 입구측 헤더(101)의 유로(110)를 따라 상측에서 하측으로 이동하다가 유로(110) 상에 노출되게 배치된 모세관부(500)의 타단을 통과하여 플랫튜브(300)와 연통되어 있는 모세관부(500)의 일단으로 배출되면서 분배되어 플랫튜브(300)의 내부로 유입된다. The liquid refrigerant in a high pressure state flows from the upper side to the lower side along the flow path 110 of the inlet side header 101 and passes through the other end of the capillary tube 500 arranged to be exposed on the flow path 110, And then flows into the inside of the flat tube 300.

그리고, 이때 고압 액상의 냉매는 모세관부(500)를 통과하면서 압력이 저감되어 냉매의 일부는 증발하여 기체 상태가 되고 나머지 일부는 그대로 액상으로 존재하는 혼합 상태가 된다. At this time, the refrigerant in the high-pressure liquid phase passes through the capillary tube 500, the pressure is reduced, and a part of the refrigerant evaporates to become a gaseous state and a remaining part of the refrigerant is in a liquid state.

이러한 기체와 액체의 혼합 상태의 냉매는 상술한 과정을 통하여 플랫튜브(300)의 내부로 유입되어 플랫튜브(300)를 따라 유동하면서 완전 기화되어 루버핀(400)에 의하여 대기와 열교환이 이루어지게 된다. The refrigerant in the mixed state of gas and liquid flows into the inside of the flat tube 300 through the process described above and flows along the flat tube 300 to be completely vaporized and heat exchange with the atmosphere is performed by the louver fin 400 do.

그리고, 열교환이 완료되어 기화된 냉매는 대향측에 배치된 출구측 헤더(102)의 내부에 형성된 유로(110)를 따라 유동하면서 외부로 배출되어 압축기로 유동하여 후속 공정이 진행되게 된다. After the heat exchange is completed and the vaporized refrigerant flows along the flow path 110 formed in the outlet side header 102 disposed on the opposite side, the refrigerant is discharged to the outside and flows to the compressor so that the subsequent process proceeds.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 모세관 구조 일체형 열교환기는, 입구측 헤더 내의 압력을 높게 유지함으로써 냉매의 유동에 의해 발생할 수 있는 압력변화가 상대적으로 무시할 수 있는 수준의 압력변화가 되기 때문에 냉매의 증발을 억제할 수 있는 효과가 있다. Since the capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention having the above-described structure maintains the pressure in the header on the inlet side at a high level, the pressure change that can be caused by the flow of the refrigerant is relatively negligible, It is possible to suppress the evaporation of the liquid.

그리고, 모세관의 설치위치를 변경하여 공간 활용도를 높일 수 있도록 하고 냉매가 균등하게 분배되어 흐르도록 함으로써 열교환 효율을 높일 수 있도록 함과 더불어 모세관부(500)는 모세관의 개수를 증대시킴으로써 이물질에 의하여 일부 모세관이 폐쇄되더라도 다른 모세d에 의하여 냉매가 플랫튜브의 내부로 유입되도록 할 수 있기 때문에 구조적으로 안정적인 시스템을 구축할 수 있게 된다. The capillary tube 500 can increase the number of the capillaries by increasing the number of the capillaries. In addition, the capillary tube 500 can increase the heat exchange efficiency by increasing the number of capillaries, Even if the capillary is closed, the refrigerant can be introduced into the inside of the flat tube by another capillary d, so that a structurally stable system can be constructed.

또한, 응축기 및 증발기에 본 발명에 따른 모세관구조 일체형 열교환기를 적용할 경우에 종래의 알루미늄 열교환기에서 발생하는 냉매 불균등 분배로 인한 효율 저감을 방지하여 고효율 운전이 가능해진다. In addition, when the capillary structure integrated heat exchanger according to the present invention is applied to the condenser and the evaporator, efficiency reduction due to refrigerant uneven distribution caused by the conventional aluminum heat exchanger can be prevented, and high efficiency operation becomes possible.

아울러, 인버터를 이용하여 운전되는 최근의 냉동사이클(히트펌프 사이클도 동일함)에서 시스템을 간소화 할 수 있어 원가 경쟁력을 확보할 수 있다. In addition, it is possible to simplify the system in the recent refrigeration cycle (same as the heat pump cycle) which is operated by using the inverter, thus ensuring cost competitiveness.

그리고, 냉방 조전에서는 응축기의 평균 압력을 균일하게 높여 효율을 높일 수 있으며 기화기의 증발압을 낮춰 냉방 효과를 높일 수 있고, 난방 조건에서는 실외기 열교환기(기화기)의 평균 압력을 낮춰 흡열 성능을 높일 수 있으며 실내기 열교환기(응축기)의 압력을 높여 더 높은 고온을 얻는 것이 가능한 효과가 있다. In addition, it is possible to increase the efficiency by increasing the average pressure of the condenser uniformly in the cooling air conditioner, to improve the cooling effect by lowering the vaporization pressure of the vaporizer, and by lowering the average pressure of the outdoor heat exchanger (vaporizer) And it is possible to obtain a higher temperature by increasing the pressure of the indoor heat exchanger (condenser).

이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.The technical idea of the present invention has been described through several embodiments.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made to the embodiments described above from the description of the present invention. Further, although not explicitly shown or described, those skilled in the art can make various modifications including the technical idea of the present invention from the description of the present invention Which is still within the scope of the present invention. The above-described embodiments described with reference to the accompanying drawings are for the purpose of illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

본 발명은 냉동 싸이클을 이용하는 산업 설비 및 냉동공조 기술분야에 적용될 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to industrial equipment using refrigerating cycle and refrigeration and air conditioning technology.

100 : 헤더 101 : 입구측 헤더
102 : 출구측 헤더 110 : 유로
200 : 배플 300 : 플랫튜브
400 : 루버핀 500 : 모세관부100: header 101: inlet side header
102: outlet side header 110:
200: Baffle 300: Flat tube
400: louver fin 500: capillary portion

Claims (5)

내부에 냉매가 유동할 수 있는 유로(110)가 형성되어 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 헤더(100);
상호 대향되게 배치된 상기 헤더(100)와 헤더(100) 사이에 상기 헤더(100)의 높이 방향을 따라 적층된 형태로 배치되며 상기 헤더(100)의 내부에 형성된 상기 유로(110)와 연통되게 설치되는 복수의 플랫튜브(300);
상기 플랫튜브(300)의 외면에 설치되어 상기 플랫튜브(300)를 통과하는 냉매와 외부 공기 사이의 열교환이 이루어지도록 반복적으로 절곡된 형태로 형성되어 표면적을 확장시킨 복수의 루버핀(400);
상기 헤더(100)의 내부에 형성된 유로 상에 배치되어 고압 액상의 냉매가 통과하면서 감압된 상태가 되어 상기 플랫튜브(300)로 유입되도록 하고, 인입 헤더(101)를 높은 압력으로 유지하도록 하는 복수의 모세관부(500);
를 구비하는 모세관 구조 일체형 열교환기.A pair of headers (100) having flow paths (110) through which refrigerant can flow, and are arranged to face each other;
The header 100 is disposed between the header 100 and the header 100 so as to be stacked along the height direction of the header 100 and communicates with the flow path 110 formed in the header 100 A plurality of flat tubes 300 installed;
A plurality of louver pins 400 installed on the outer surface of the flat tube 300 and repeatedly bent so as to perform heat exchange between the refrigerant passing through the flat tube 300 and the outside air, thereby enlarging the surface area;
The header 100 is disposed on the flow path formed in the header 100 and is in a state of reduced pressure while passing through the refrigerant in the high pressure liquid phase so as to flow into the flat tube 300, The capillary portion 500 of the capillary tube 500;
And a capillary structure integrated heat exchanger. 제1항에 있어서,
상기 헤더(100)는 냉매가 유입되는 입구측 헤더(101)와, 유입된 냉매가 배출되는 출구측 헤더(102)로 구성되고, 상기 플랫튜브(300)의 양단부는 상기 헤더(100)의 유로와 연통되도록 상기 헤더(100)의 내부로 일정 길이 인입된 상태로 설치되며, 상기 모세관부(500)는 상기 입구측 헤더(101)의 내부로 인입된 상기 플랫튜브(300)의 일단부에 설치된 모세관 구조 일체형 열교환기.The method according to claim 1,
The header 100 is composed of an inlet header 101 through which the refrigerant flows and an outlet header 102 through which the refrigerant introduced therein is discharged. Both ends of the flat tube 300 are connected to the flow path of the header 100, And the capillary tube 500 is installed at one end of the flat tube 300 which is drawn into the inlet header 101, Capillary structure integrated heat exchanger. 제2항에 있어서,
상기 모세관부(500)의 일단은 상기 헤더(100)의 내부로 인입된 상기 플랫튜브(300)의 일단부에 상기 플랫튜브(300)의 내부와 연통되게 설치되고 타단은 상기 입구측 헤더(101)의 유로상에 노출되게 설치된 모세관 구조 일체형 열교환기.3. The method of claim 2,
One end of the capillary tube 500 is connected to the inside of the flat tube 300 at one end of the flat tube 300 drawn into the header 100 and the other end is connected to the inlet header 101 The heat exchanger of claim 1, wherein the heat exchanger is a heat exchanger. 제3항에 있어서,
상기 모세관부(500)는 마이크로 튜브를 두께방향으로 불규칙하게 압축 성형하여 상기 마이크로 튜브에 형성된 유로의 높이를 감소시켜 상기 마이크로 튜브의 내부에 세관이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 모세관 구조 일체형 열교환기.The method of claim 3,
Wherein the capillary part (500) is formed by irregularly compressing the microtube in the thickness direction to reduce the height of the flow path formed in the microtube, so that a microtubule is formed inside the microtube. 제3항에 있어서,
상기 모세관부(500)는 다공성 구조를 갖는 재질을 이용하여 장방 형상의 부재를 형성하고, 상기 장방 형상의 부재의 일측면에 삽입홈을 형성하여 상기 플랫튜브(300)의 일단부에 삽입되도록 한 것을 특징으로 하는 모세관 구조 일체형 열교환기.The method of claim 3,
The capillary part 500 is formed by forming a rectangular-shaped member using a material having a porous structure, and inserting grooves on one side of the rectangular-shaped member to be inserted into one end of the flat tube 300 Wherein the capillary structure heat exchanger has a capillary structure.
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