KR20190040974A - 열 교환기, 열 교환기 모듈, 및 공조 시스템 - Google Patents

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Abstract

열 교환기(100), 열 교환기(100)를 포함하는 열 교환기 모듈(100'), 및 열 교환기(100) 또는 열 교환기 모듈(100')을 포함하는 공조 시스템. 열 교환기(100)는: 제1 수집 파이프(11) 및 제2 수집 파이프(12)로서, 제1 수집 파이프의 축방향 라인이 제2 수집 라인(12)의 축방향 라인에 대해서 각도를 가지고 제공되는, 제1 수집 파이프(11) 및 제2 수집 파이프(12); 및 제1 수집 파이프(11) 및 제2 수집 파이프(12)와 연통되는 열 교환 파이프(2)를 포함한다. 열 교환 파이프(2)가 곡선화된다. 열 교환기(100)의 이용은 열 교환 효율을 개선할 수 있다.

Description

열 교환기, 열 교환기 모듈, 및 공조 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, 전체 개시 내용이 본원에서 참조로 포함된, 2016년 8월 26일자로 중국특허청에 제출된 중국 특허출원 제201610739420.0호의 이익 향유를 주장한다.
기술분야
본 발명의 실시예는 열 교환기, 열 교환기를 갖는 열 교환기 모듈, 및 열 교환기 또는 열 교환기 모듈을 갖는 공조 시스템에 관한 것이다.
열 교환기는 헤더(header), 헤더에 연결된 열 교환 파이프, 및 열 교환 파이프들 사이에 배치된 핀(fin)을 포함한다.
본 발명의 실시예의 목적은 열 교환기, 열 교환기를 갖는 열 교환기 모듈, 및 열 교환기 또는 열 교환기 모듈을 갖는 공조 시스템을 제공하는 것이고, 그에 의해서, 예를 들어, 열 교환 효율이 증가될 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 실시예는 열 교환기를 제공하고, 열 교환기는: 제1 헤더 및 제2 헤더로서, 제1 헤더의 축이 제2 헤더의 축에 대해서 경사진, 제1 헤더 및 제2 헤더; 및
제1 헤더 및 제2 헤더에 연결되고, 굽혀진 열 교환 파이프를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 궁형 형상을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 궁형 형상을 가지고, 원의 중심은 제1 헤더의 축 및 제2 헤더의 축의 교차점에 실질적으로 위치된다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 궁형 형상을 가지고, 원의 중심은 제1 헤더와 제2 헤더 사이의 거리가 더 좁은 측부에 위치된다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 제1 헤더에 연결된 제1 부분 및 제2 헤더에 연결된 제2 부분을 포함하고, 제1 부분은 제2 부분에 대해서 경사진다.
본 발명의 실시예에 따라, 제1 부분 및 제2 부분은 열 교환 파이프의 중간 부분을 굽히는 것에 의해서 형성된다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 제1 헤더에 연결된 제1 부분, 제2 헤더에 연결된 제2 부분, 및 제1 부분과 제2 부분 사이에 위치된 제3 부분을 포함하고, 제1 부분 및 제2 부분은 제3 부분에 대해서 경사진다.
본 발명의 실시예에 따라, 제1 부분과 제3 부분 사이의 협각은 제2 부분과 제3 부분 사이의 협각과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 실시예에 따라, 제1 부분은 제1 헤더에 실질적으로 수직이고, 제2 부분은 제2 헤더에 실질적으로 수직이다.
본 발명의 실시예에 따라, 제1 헤더, 제2 헤더 및 열 교환 파이프가 실질적으로 동일한 평면 내에 위치된다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 제1 헤더 및 제2 헤더에 의해서 형성된 평면의 일 측면까지 돌출된다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프는 실질적으로 동일한 길이를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따라, 길이방향을 따른 열 교환 파이프의 적어도 일부는 궁형 형상을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프들은 실질적으로 동일한 간격으로 배열된다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 제1 헤더의 제1 개구부들이 제1 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 제2 헤더의 제2 개구부들이 제2 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 제1 헤더의 제1 개구부들 사이의 간격은 제2 헤더의 제2 개구부들 사이의 간격과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 실시예에 따라, 열 교환 파이프들이 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 제1 헤더의 제1 개구부들이 제1 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 제2 헤더의 제2 개구부들이 제2 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 제1 헤더의 제1 개구부들 사이의 간격, 제2 헤더의 제2 개구부들 사이의 간격, 및 열 교환 파이프들 사이의 간격은 실질적으로 동일하다.
본 발명의 실시예는 열 교환기 모듈을 제공하고, 열 교환기 모듈은: 전술한 열 교환기; 및 전술한 열 교환기에 연결된 직사각형 열 교환기를 포함한다.
본 발명의 실시예는, 전술한 열 교환기, 또는 전술한 열 교환기 모듈을 포함하는 공조 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 열 교환기, 열 교환기 모듈 및 공조 시스템은 예를 들어 열 교환 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기 모듈의 개략적인 3-차원적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기 모듈의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기 모듈의 개략적인 상면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 교환기의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 교환기의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열 교환기의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열 교환기의 열 교환 파이프의 개략도이다.
도 8은 굽힘 전의, 본 발명의 제4 실시예에 따른 열 교환기의 개략도이다.
도 9는 굽힘 후의, 본 발명의 제4 실시예에 따른 열 교환기의 개략도이다.
도 10은 굽힘 후의, 본 발명의 제4 실시예에 따른 열 교환기의 다른 개략도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공조 시스템이 열 교환기(100), 또는 열 교환기 모듈(100')을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기 모듈(100')은 열 교환기(100); 및 열 교환기(100)에 연결된 직사각형 열 교환기(100")를 포함한다. 공조 시스템은 전기 구동형 공조 유닛, 예를 들어 전기 구동형의 공기-냉각형 모듈 냉각기일 수 있다. 열 교환기(100) 및 열 교환기(100")는 전체-알루미늄 미세 채널 열 교환기일 수 있다. 열 교환기 모듈(100')은 또한 다수의 열 교환기(100) 및 다수의 열 교환기(100"), 예를 들어 직사각형 링을 형성하는 2개의 열 교환기(100) 및 2개의 열 교환기(100")를 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기(100)는: 제1 헤더(11) 및 제2 헤더(12)로서, 제1 헤더(11)의 축이 제2 헤더(12)의 축에 대해서 경사지는, 제1 헤더(11) 및 제2 헤더(12); 그리고 제1 헤더(11) 및 제2 헤더(12)에 연결되고, 굽혀지는 열 교환 파이프(2)를 포함한다. 열 교환기(100)는 열 교환 파이프들(2) 사이에 배치된 핀(3)을 더 포함한다. 열 교환기(100")는 헤더, 열 교환 파이프, 및 열 교환 파이프들 사이에 배치된 핀을 포함한다. 열 교환 파이프(2)는 편평한 파이프일 수 있고; 열 교환기(100) 및 열 교환기(100")가 미세 채널 열 교환기일 수 있다. 도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에서, 열 교환 파이프들(2)은 실질적으로 동일한 간격으로 배열된다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에서, 열 교환 파이프(2)의 단부를 삽입하기 위한 제1 헤더(11)의 제1 개구부들이 제1 헤더(11)의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 열 교환 파이프(2)의 단부를 삽입하기 위한 제2 헤더(12)의 제2 개구부들이 제2 헤더(12)의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 제1 헤더(11)의 제1 개구부들 사이의 간격은 제2 헤더(12)의 제2 개구부들 사이의 간격과 실질적으로 동일하다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 예를 들어, 열 교환 파이프들(2)이 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 열 교환 파이프(2)의 단부를 삽입하기 위한 제1 헤더(11)의 제1 개구부들이 제1 헤더(11)의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 열 교환 파이프(2)의 단부를 삽입하기 위한 제2 헤더(12)의 제2 개구부들이 제2 헤더(12)의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 제1 헤더(11)의 제1 개구부들 사이의 간격, 제2 헤더(12)의 제2 개구부들 사이의 간격, 및 열 교환 파이프들(2) 사이의 간격은 실질적으로 동일하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 열 교환 파이프(2)는 궁형 형상을 갖는다. 원의 중심은 제1 헤더(11)의 축과 제2 헤더(12)의 축의 교차점에 실질적으로 위치될 수 있거나, 제1 헤더(11)와 제2 헤더(12) 사이의 거리가 더 좁은 측부(도 4의 하부 측부)에 위치된다. 열 교환기(100)는 실질적으로 팬(fan)-유사 형상을 가지거나, 등변사다리꼴의 형상이다. 열 교환 파이프(2) 및 핀(3)의 길이는 (보호 기능을 갖는 상부 및 하부 연부 판을 제외하고) 이하의 특정 규칙에 따라 점진적으로 증가된다: 제1 열 교환 파이프(2)의 길이가 L1이고, 제1 핀의 길이가 L2이며, 하단부로부터 상단부까지, (n)번째 열 교환 파이프(2) 및 (n)번째 핀(3)의 길이는 각각 L1-(n-1)π*H*α/180 및 L2-(n-1)π*H*α/180이고, 헤더들의 개구부들 사이의 간격은 H이고, 열 교환 파이프(2)의 중심-대-중심 간격은 H이며, 제1 헤더(11)와 제2 헤더(12) 사이의 협각은 α이고, 열 교환 파이프(2)의 굽힘 반경은 R이다. 본 발명의 이러한 실시예의 열 교환기에서, 헤더들의 개구부들 사이의 간격은 열 교환 파이프들(2) 사이의 간격과 동일하고, 그에 따라 핀 유형의 수가 감소될 수 있고; 예를 들어, 열 교환기(100) 및 직사각형 열 교환기(100")가 사용을 위해서 조립될 때, 단지 하나의 유형의 핀이 필요하다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 열 교환 파이프(2)는 제1 헤더(11)에 연결된 제1 부분(21) 및 제2 헤더(12)에 연결된 제2 부분(22)을 포함하고; 제1 부분(21)은 제2 부분(22)에 대해서 경사진다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 부분(21) 및 제2 부분(22)은 열 교환 파이프(2)의 중간 부분을 굽히는 것에 의해서 형성된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 열 교환 파이프(2)는 제1 헤더(11)에 연결된 제1 부분(21), 제2 헤더(12)에 연결된 제2 부분(22), 및 제1 부분(21)과 제2 부분(22) 사이에 위치된 제3 부분(23)을 포함하고; 제1 부분(21) 및 제2 부분(22)은 제3 부분(23)에 대해서 경사진다. 예를 들어, 제1 부분(21)과 제3 부분(23) 사이의 협각은 제2 부분(22)과 제3 부분(23) 사이의 협각과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 실시예에서, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 부분(21)은 제1 헤더(11)에 실질적으로 수직이고, 제2 부분(22)은 제2 헤더(12)에 실질적으로 수직이다.
본 발명의 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 열 교환 파이프(2) 및 핀(3)의 길이는 (보호 기능을 갖는 상부 및 하부 연부 판을 제외하고) 이하의 특정 규칙에 따라 점진적으로 증가된다: 제1 열 교환 파이프(2)의 길이가 L1이고, 제1 핀(3)의 길이가 L2이며, 상단부로부터 하단부까지, (n)번째 열 교환 파이프(2) 및 (n)번째 핀(3)의 길이는 각각 L1-2(n-1)*H*tan(α/2) 및 L2-2(n-1)*H*tan(α/2)이고, 헤더들의 개구부들 사이의 간격은 H이고, 열 교환 파이프(2)의 중심-대-중심 간격은 H이며, 제1 헤더(11)와 제2 헤더(12) 사이의 협각은 α이고, 열 교환 파이프(2)의 굽힘 각도는 β=180°- α이다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 열 교환 파이프는 중간에서 굽혀지고, 열 교환 파이프(2)의 단부는 헤더 내로 수직으로 삽입된다. 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기에서, 헤더들의 개구부들 사이의 간격은 열 교환 파이프들(2) 사이의 간격과 동일하고; 예를 들어, 열 교환기(100) 및 직사각형 열 교환기(100")가 사용을 위해서 조립될 때, 동일한 높이의 핀들, 및 열 교환 파이프들(2)의 단부의 삽입을 위한 개구부들 사이의 동일 간격을 갖는 헤더가 이용될 수 있다. 또한, 열 교환 파이프(2)의 단부가 헤더 내로 수직으로 삽입되고, 그에 따라 열 교환 파이프(2)의 삽입을 위한 헤더 내의 개구부가 편리하게 가공될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 열 교환 파이프(2) 및 핀(3)의 길이는 이하의 특정 규칙에 따라 점진적으로 감소된다: 제1 열 교환 파이프(2)의 길이가 L1이고 제1 핀의 길이가 L2인 것으로 가정하고; 상단부로부터 하단부까지, (n)번째 열 교환 파이프(2) 및 (n)번째 핀(3)의 길이는 각각 L1-2(n-1)*H*tan(α/2) 및 L2-2(n-1)*H*tan(α/2)이고, 열 교환 파이프(2)의 중심-대-중심 간격은 H이며, 헤더들의 개구부들 사이의 간격은 H1=H*cos(α/2)이고, 열 교환 파이프(2)의 굽힘 각도는 α1=180°-(α/2)이고, 제1 헤더(11)와 제2 헤더(12) 사이의 협각은 α이다. 이러한 실시예에서, 열 교환 파이프(2)는 양 단부에서 굽혀진다. 열 교환 파이프(2)의 단부가 헤더 내로 수직으로 삽입되고, 그에 따라 열 교환 파이프(2)의 삽입을 위한 헤더 내의 개구부가 편리하게 가공될 수 있다. 따라서, 열 교환기의 가공이 단순하고, 열 교환 지역이 제한된 설치 공간 내에서 최대화된다.
본 발명의 실시예에서, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 헤더(11), 제2 헤더(12) 및 열 교환 파이프(2)가 실질적으로 동일한 평면 내에 위치된다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 열 교환 파이프(2)는 제1 헤더(11) 및 제2 헤더(12)에 의해서 형성된 평면의 일 측면까지 돌출된다. 열 교환 파이프들(2)은 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 열 교환 파이프(2)의 적어도 부분적인 영역, 또는 길이방향을 따른 열 교환 파이프(2)의 적어도 일부(예를 들어, 열 교환 파이프(2)의 중간 부분)이 궁형 형상을 가질 수 있다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 열 교환 파이프(2)의 길이 및 핀(3)의 길이는 상단부로부터 하단부까지 실질적으로 동일하게 유지된다. 열 교환 파이프(2) 및 핀(3)의 굽힘 각도 및 굽힘 반경은 실질적으로 이하의 규칙에 따라 변화된다: 상단부로부터 하단부까지, 열 교환 파이프(2) 및 핀(3)의 굽힘 반경이 감소되고, 굽힘 후에 각도는 감소된다. 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기(100)는 직사각형 열 교환기를 굽히는 것에 의해서 실질적으로 획득된다. 열 교환 파이프들(2)의 중심-대-중심 간격은 H이고, 헤더들의 개구부들 사이의 간격은 H이며, 제1 헤더(11)와 제2 헤더(12) 사이의 협각은 α이다. 본 발명의 실시예에 따라, 열 교환기는 그 전체에서 굽혀지고, 그에 따라 열 교환 지역은 제한된 설치 공간 내에서 최대화된다.
본 발명의 실시예에 따라, 냉각기의 잉여 열 교환 공간을 이용하여 냉각기의 열 교환 능력 및 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열 교환기 및 열 교환기 모듈은 조립이 단순하고, 운반 및 설치가 용이하며(설치 또는 개별적 운반이 더 큰 융통성을 가지고 선택될 수 있다), 굽힘이나 보다 복잡한 프로세스를 필요로 하지 않는다. 또한, 열 교환기 및 열 교환기 모듈 세트는 큰 열 교환 면적, 및 큰 공간 이용률을 가지며; (통상적인 직사각형 열 교환기에 비해서) 20 내지 25% 이상으로 더 큰 열 교환 면적의 증가가 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 전술한 실시예가 조합되어 새로운 실시예를 형성할 수 있다.

Claims (18)

  1. 열 교환기로서,
    제1 헤더 및 제2 헤더로서, 상기 제1 헤더의 축이 상기 제2 헤더의 축에 대해서 경사진, 제1 헤더 및 제2 헤더; 및
    상기 제1 헤더 및 상기 제2 헤더에 연결되고, 굽혀진 열 교환 파이프를 포함하는, 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프가 궁형 형상을 가지는, 열 교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프는 궁형 형상을 가지고, 원의 중심은 상기 제1 헤더의 축 및 상기 제2 헤더의 축의 교차점에 실질적으로 위치되는, 열 교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프는 궁형 형상을 가지고, 원의 중심은 상기 제1 헤더와 상기 제2 헤더 사이의 거리가 더 좁은 측부에 위치되는, 열 교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프는 상기 제1 헤더에 연결된 제1 부분 및 상기 제2 헤더에 연결된 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 대해서 경사지는, 열 교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 상기 열 교환 파이프의 중간 부분을 굽히는 것에 의해서 형성되는, 열 교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프는 상기 제1 헤더에 연결된 제1 부분, 상기 제2 헤더에 연결된 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 위치된 제3 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 상기 제3 부분에 대해서 경사지는, 열 교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제3 부분 사이의 협각이 상기 제2 부분과 상기 제3 부분 사이의 협각과 실질적으로 동일한, 열 교환기.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부분이 상기 제1 헤더에 실질적으로 수직이고, 상기 제2 부분은 상기 제2 헤더에 실질적으로 수직인, 열 교환기.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 헤더, 상기 제2 헤더 및 상기 열 교환 파이프가 실질적으로 동일한 평면 내에 위치되는, 열 교환기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프가 상기 제1 헤더 및 상기 제2 헤더에 의해서 형성된 평면의 일 측면까지 돌출되는, 열 교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프들이 실질적으로 동일한 길이를 가지는, 열 교환기.
  13. 제11항에 있어서,
    길이 방향을 따른 상기 열 교환 파이프의 적어도 일부가 궁형 형상을 갖는, 열 교환기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프들이 실질적으로 동일한 간격으로 배열되는, 열 교환기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 상기 제1 헤더의 제1 개구부들이 상기 제1 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 상기 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 상기 제2 헤더의 제2 개구부들이 상기 제2 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고; 상기 제1 헤더의 제1 개구부들 사이의 간격은 상기 제2 헤더의 제2 개구부들 사이의 간격과 실질적으로 동일한, 열 교환기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 파이프들이 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고;
    상기 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 상기 제1 헤더의 제1 개구부들이 상기 제1 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 상기 열 교환 파이프의 단부를 삽입하기 위한 상기 제2 헤더의 제2 개구부들이 상기 제2 헤더의 축방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고;
    상기 제1 헤더의 제1 개구부들 사이의 간격, 상기 제2 헤더의 제2 개구부들 사이의 간격, 및 상기 열 교환 파이프들 사이의 간격이 실질적으로 동일한, 열 교환기.
  17. 열 교환기 모듈로서,
    제1항에서 청구된 바와 같은 열 교환기; 및
    제1항에서 청구된 바와 같은 열 교환기에 연결된 직사각형 열 교환기를 포함하는, 열 교환기 모듈.
  18. 공조 시스템으로서,
    제1항에서 청구된 바와 같은 열 교환기, 또는 제17항에서 청구된 바와 같은 열 교환기 모듈을 포함하는, 공조 시스템.
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