KR101837046B1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 증발열교환기는 마이크로 채널 타입으로 형성된 복수개의 플랫튜브들이 배치된 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 포함하고, 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 일부에 배치되고, 냉매가 한쪽 방향으로 유동되는 제 1 패스; 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지 일부에 배치되고, 상기 제 1 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 1 패스와 반대 방향으로 유동되는 제 2 패스; 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지 및 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 일부에 배치되고, 상기 제 2 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 2 패스와 반대 방향으로 형성되는 제 3 패스; 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지에 배치되고, 상기 제 3 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 3 패스와 반대 방향으로 유동되는 제 4 패스;를 포함한다.
본 발명은 제 1 패스, 제 2 패스 및 제 3 패스의 플랫튜브 개수가 점진적으로 증가되어 증발기로 사용될 때 냉매의 압력손실을 저감할 수 있고, 분리된 2개의 열교환모듈에서 제 3 패스가 하나의 패스로 작동되는 장점이 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기로 이루어지는 냉동사이클 장치에서 응축기 또는 증발기로 사용될 수 있다.
또한 열교환기는 차량, 냉장고 등에 설치되어 냉매를 공기와 열교환시킨다.
열교환기는 구조에 따라 핀 튜브형 열교환기, 마이크로 채널형 열교환기 등으로 구분될 수 있다.
핀 튜브형 열교환기는 구리 재질로 제작되고, 마이크로 채널형 열교환기는 알루미늄 재질로 제작된다.
마이크로 채널형 열교환기는 내부에 미세한 유로가 형성되기 때문에 핀 튜브형 열교환기에 비해 효율이 좋다.
핀 튜브형 열교환기는 핀과 튜브를 용접하는 방식이기 때문에 제작이 용이하지만, 마이크로 채널형 열교환기는 furnace에 투입하여 브레이징을 통해 제작하기 때문에, 제작에 따른 초기 투자비용이 큰 단점이 있다.
특히 핀 튜브형 열교환기는 제작이 용이하기 때문에, 2열로 겹쳐서 제작하기가 용이하지만, 마이크로 채널형 열교환기는 로(爐)에 넣어 제작하는 방식이기 때문에 2열로 제작하는데 어려움이 있었다.
도 1은 종래 기술에 다른 마이크로 채널 열교환기의 사시도이다.
도시된 것과 같이, 종래 기술에 따른 마이크로 채널형 열교환기는 제 1 열(1) 및 제 2 열(2)로 구성되고, 상기 제 1 열(1) 및 제 2 열(2)을 연결시키는 헤더(3)가 배치된다.
상기 헤더(3)는 제 1 열(1)의 냉매를 제 2 열(2)로 방향 전환시켜 유동되게 하는 유로를 제공한다.
종래 2열로 구성된 마이크로 채널형 열교환기는 냉매의 유입구(4)가 제 1 열(1)의 하측에 위치되고, 냉매의 토출구(5)가 제 2 열(2)의 하측에 위치된다.
특히 상기 유입구(4)는 복수개가 형성되고, 상기 제 1 열(1)의 내부에 다수개의 유로를 통해 냉매를 공급한다.
제 1 열(1)에서는 냉매가 하측에서 상측방향으로 유동되고, 제 2 열(2)에서는 헤더(3)를 통과한 후 상측에서 하측방향으로 유동된다.
상기 토출구(5)는 1개가 배치된다. 즉, 제 1 열(1)을 통과한 유체는 제 2 열(2)의 어딘가에서 합류된 후 토출구(5)에 모여 토출된다.
종래 기술에 따른 마이크로 채널 열교환기가 증발기로 사용되는 경우, 제 1 열(1)에서 제 2 열(2)로 유동되는 과정에서 냉매가 증발되면서 압력손실이 발생되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-0765557
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 증발기로 사용될 때, 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있는 구조의 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 적층된 열교환모듈에서 하나의 패스로 작동될 수 있는 구조의 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 증발기로 사용될 때, 냉매의 압력손실을 저감할 수 있는 각 패스의 비율을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 증발열교환기는 마이크로 채널 타입으로 형성된 복수개의 플랫튜브들이 배치된 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 포함하고, 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 일부에 배치되고, 냉매가 한쪽 방향으로 유동되는 제 1 패스; 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지 일부에 배치되고, 상기 제 1 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 1 패스와 반대 방향으로 유동되는 제 2 패스; 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지 및 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 일부에 배치되고, 상기 제 2 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 2 패스와 반대 방향으로 형성되는 제 3 패스; 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지에 배치되고, 상기 제 3 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 3 패스와 반대 방향으로 유동되는 제 4 패스;를 포함한다.
상기 제 2 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많게 구성될 수 있다.
상기 제 3 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 2 패스 보다 더 많게 구성될 수 있다.
상기 제 4 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많게 구성될 수 있다.
상기 제 4 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많고, 상기 제 2 패스 보다 적게 구성될 수 있다.
상기 제 3 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 전체 플랫튜브들 개수의 30% 내지 50%로 구성될 수 있다.
상기 제 3 패스는 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 제 3-1 패스 및 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 제 3-2 패스로 구성되고, 상기 제 3-1 패스 및 상기 제 3-2 패스를 통과하는 냉매는 모두 상기 제 2 패스의 냉매 유동과 반대 반향으로 유동될 수 있다.
상기 제 3-2 패스에 배치된 플랫튜브들은 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 전체 플랫튜브들 중 50% 이상이 되게 구성될 수 있다.
상기 제 1 열교환모듈은, 냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 어퍼헤더; 상기 제 1 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 1 로어헤더 내부를 구획시켜 상기 제 1 패스 및 제 2 패스를 형성시키는 제 1 베플; 상기 제 1 어퍼헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 어퍼헤더 내부를 구획시켜 상기 제 2 패스 및 제 3 패스 중 일부를 형성시키는 제 2 베플;을 포함하고,
상기 제 2 열교환모듈은, 냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 어퍼헤더; 상기 제 2 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 로어헤더 내부를 구획시켜 상기 제 3 패스 및 제 4 패스를 형성시키는 제 3 베플;을 포함할 수 있다.
상기 제 1 패스의 제 1 로어헤더에 냉매가 공급되는 유입관이 배치되고, 상기 제 4 패스의 제 2 로어헤더에 냉매가 토출되는 토출관이 배치될 수 있다.
상기 제 3 패스는 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 제 3-1 패스 및 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 제 3-2 패스로 구성되고, 상기 제 2 베플에 의해 상기 제 1 열교환모듈에 상기 제 3-1 패스가 형성되고, 상기 제 3 베플에 의해 상기 제 2 열교환모듈에 상기 제 3-2 패스가 형성될 수 있다.
상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되게 구성될 수 있다.
상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되게 구성될 수 있다.
상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되게 구성되고, 상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 나머지는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되게 구성될 수 있다.
상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀은 다수개가 형성될 수 있다.
상기 제 2 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많게 구성되고, 상기 제 3 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 2 패스 보다 더 많게 구성될 수 있다.
상기 제 4 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많게 구성될 수 있다.
상기 제 4 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많고, 상기 제 2 패스 보다 적게 구성될 수 있다.
상기 제 3 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 전체 플랫튜브들 개수의 30% 내지 50%로 구성될 수 있다.
본 발명의 열교환기는 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 본 발명은 제 1 패스, 제 2 패스 및 제 3 패스의 플랫튜브 개수가 점진적으로 증가되어 증발기로 사용될 때 냉매의 압력손실을 저감할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 제 3 패스의 용적을 가장 넓게 형성하여 냉매의 압력손실을 저감할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 분리된 2개의 열교환모듈에서 제 3 패스가 하나의 패스로 작동되는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 제 3 패스가 2개의 열교환모듈에 분산되어 배치되기 때문에, 플랫튜브의 비율을 조절할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 제 3 패스를 서로 다른 열교환모듈에 2개의 패스(33-1)(33-2)로 분리하여 유동시키지만, 냉매가 동일한 방향으로 유동되게 하여 냉매의 증발 시 발생되는 압력손실을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 채널형 열교환기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기조화기가 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 증발열교환기의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 증발열교환기의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 제 1 열교환모듈의 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 제 2 열교환모듈의 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 증발열교환기의 제 3 패스가 도시된 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2 내지 도 7을 참조하여 제 1 실시예에 따른 마이크로 채널 열교환기에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)로부터 냉매를 공급받아 응축시키는 응축열교환기(26)와, 상기 응축열교환기에서 응축된 액체 냉매를 팽창시키는 팽창기구(23)와, 상기 팽창기구(23)를 통해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발열교환기(20)를 포함한다.
상기 팽창기구(23)는 전자팽창밸브(eev), Bi-flow 밸브 또는 캐필러리튜브 등 다양한 종류가 사용될 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 응축열교환기(26)로 공기를 유동시키는 응축송풍팬(11)과, 상기 증발열교환기(20)로 공기를 유동시키는 증발송풍팬(12)을 더 포함할 수 있다.
상기 증발열교환기(20) 및 압축기(10) 사이에는 어큐뮬레이터(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터는 액체 냉매는 저장하고 기체 냉매만을 압축기(10)에 공급한다.
상기 증발열교환기(20)는 마이크로 채널 열교환기이다.
상기 증발열교환기(20)는 2열로 제작되고, 적층된 듀얼 패스를 갖는다.
상기 증발열교환기(20)는 알루미늄 재질로 형성된다.
상기 증발열교환기(20)는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)이 적층되어 제작된다. 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)은 수직하게 세워져 적층된다. 상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에서 냉매는 상하 방향으로 유동된다.
상기 냉매는 제 1 열교환모듈(300에서 제 2 열교환모듈(40)로 유동된다.
제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)의 구성이 유사하기 때문에, 제 1 열교환모듈(30)을 기준으로 그 구성을 설명한다.
상기 제 1 열교환모듈(30)은 내부에 복수개의 유로가 형성된 복수개의 플랫튜브(50)들과, 상기 플랫튜브(50)들을 연결하여 열을 전도시키는 핀(60)과, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50) 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 로어헤더(70)와, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50)의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 어퍼헤더(80)와, 상기 제 1 로어헤더(70) 또는 제 1 어퍼헤더(80) 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 냉매의 유동이 차단되도록 내부를 구획시키는 베플(90)을 포함한다.
상기 제 2 열교환모듈(40)은 내부에 복수개의 유로가 형성된 복수개의 플랫튜브(50)들과, 상기 플랫튜브(50)들을 연결하여 열을 전도시키는 핀(60)과, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50) 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 로어헤더(71)와, 상기 복수개의 플랫튜브(50) 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브(50)의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 어퍼헤더(81)와, 상기 제 2 로어헤더(71) 또는 제 2 어퍼헤더(81) 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 냉매의 유동이 차단되도록 내부를 구획시키는 베플(90)을 포함한다.
상기 플랫튜브(50)들은 알루미늄 재질로 형성된다. 상기 핀(60)은 알루미늄 재질로 형성된다. 상기 제 1 로어헤더(70) 및 제 1 어퍼헤더(80)도 알루미늄 재질로 형성된다. 본 실시예와 달리 상기 제 1 열교환모듈(30)의 구성들은 구리 등 다른 금속재질로 형성될 수 있다.
상기 플랫튜브(50)의 내부에는 냉매가 유동되는 다수개의 유로가 형성된다.
상기 플랫튜브(50)의 유로는 길이방향으로 길게 연장되어 형성된다.
상기 플랫튜브(50)는 수직하게 배치되고, 좌우 방향으로 복수개의 플랫튜브(50)가 적층된다.
상기 플랫튜브(50)의 상측은 상기 제 1 어퍼헤더(80)에 삽입되어 연통된다.
상기 플랫튜브(50)의 하측은 상기 제 1 로어헤더(70)에 삽입되어 연통된다.
상기 핀(60)은 절곡되어 형성되고, 적층된 2개의 플랫튜브(50)를 연결하여 열을 전도시킨다.
상기 베플(baffle, 90)은 냉매의 유동을 전환시키기 위한 구성이다.
상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에 설치된 베플(90)들로 인해 상기 증발열교환기(20)에는 4개의 패스가 형성된다.
상기 제 1 열교환모듈(30)에는 제 1 패스(31), 제 2 패스(32) 및 제 3 패스(33) 중 일부가 형성된다. 상기 제 2 열교환모듈(40)에는 제 3 패스(33) 중 나머지와 제 4 패스(34)가 형성된다.
본 실시예에서 상기 제 1 열교환모듈(30)에 형성된 제 3 패스(33) 중 일부를 제 3-1 패스(33-1)로 정의하고, 제 2 열교환모듈(40)에 형성된 제 3 패스(33) 중 나머지를 3-2 패스(33-2)로 정의한다.
상기 패스는 플랫튜브(50)들의 묶음이다. 상기 패스에서는 냉매가 같은 방향으로 유동된다.
상기 패스들에서 냉매의 방향전환은 어퍼헤더(80)(81) 또는 로어헤더(70)(71)에서 이루어질 수 있다.
상기 어퍼헤더(80)(81) 또는 로어헤더(70)(71)에는 냉매의 방향전환을 위해 베플(90)이 배치될 수 있다.
본 실시예에서 제 1 패스(31)에 유입관(22)이 연결되고, 제 4 패스(34)에 토출관(24)이 연결된다.
제 1 열교환모듈(30)에 배치된 상기 베플(90)은 제 1 패스(31) 및 제 2 패스(32)를 구획시키는 제 1 베플(91)과, 제 2 패스(32) 및 제 3-1 패스(33-1)를 구획시키는 제 2 베플(92)을 포함한다.
제 2 열교환모듈(40)에 배치된 상기 베플(90)은 제 3-2 패스(33-2) 및 제 4 패스(34)를 구획시키는 제 3 베플(93)을 포함한다.
상기 제 3-1 패스(33-1) 및 3-2 패스(33-2)는 서로 다른 열교환모듈에 배치되지만, 냉매가 같은 방향으로 유동된다.
상기 제 1, 2 베플(91)(92)은 제 1 열교환모듈(30)에 배치된다. 상기 제 3 베플(93)은 제 2 열교환모듈(40)에 배치된다.
본 실시예에서 상기 제 1 베플(91)은 제 1 로어헤더(70) 내부에 배치되고, 제 2 베플(92)은 제 1 어퍼헤더(80) 내부에 배치된다.
제 3 베플(93)은 제 2 로어헤더(71) 내부에 배치된다.
상기 유입관(22)은 제 1 패스(31) 중 제 1 로어헤더(70)에 위치된다.
상기 토출관(24)은 제 4 패스(34) 중 제 2 로어헤더(71)에 위치된다.
상기 유입관(22) 및 토출관(24)의 위치가 변경되는 경우, 상기 베플(90)의 설치위치가 변경될 수 있다.
다만, 본 발명은 복수개의 열교환모듈(제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40))에 걸쳐 제 3 패스(33)가 형성된다.
상기 제 1 베플(91)에 의해 제 1 로어헤더(70)의 내부는 1-1 공간(30-1) 및 1-3 공간(30-3)으로 구획된다.
상기 제 2 베플(92)에 의해 제 1 어퍼헤더(80)의 내부는 1-2 공간(30-2) 및 1-4 공간(30-4)으로 구획된다.
상기 제 3 베플(93)에 의해 제 2 로어헤더(71)의 내부는 2-1 공간(40-1) 및 2-3 공간(40-3)으로 구획된다.
제 2 어퍼헤드(81) 내부는 베플이 설치되지 않는다. 상기 제 2 어퍼헤드(81) 내부를 2-2 공간(40-2)으로 정의한다.
상기 1-1 공간(30-1)에는 유입관(22)이 연결된다.
상기 2-3 공간(40-3)에는 토출관(24)이 연결된다.
본 실시예에서는 다른 열교환모듈로 냉매를 유동시키기 위해 상기 제 1 로어헤더(70) 및 제 2 로어헤더(71)를 연결하는 로어홀(75)이 형성된다. 상기 로어홀(75)을 통해 냉매가 다른 열교환모듈로 유동될 수 있다. 상기 로어홀(75)에 파이프가 설치될 수 있고, 상기 파이프가 상기 로어홀(75)들을 연결시킬 수 있다.
본 실시예에서는 상기 로어홀(75)이 1-3 공간(30-3) 및 2-1 공간(40-1)을 연결시킨다. 상기 제 1 열교환모듈(30)에 형성된 로어홀(75)을 제 1 로어홀(75-1)로 정의하고, 제 2 열교환모듈(40)에 형성된 로어홀(75)을 제 2 로어홀(75-2)로 정의한다. 상기 제 1, 2 로어홀(75-1)(75-2)은 제 2 패스(32) 및 제 3-2 패스(33-2)를 연결시킨다.
제 1 열교환모듈(30)에서 제 2 열교환모듈(40)로의 유동이 원활하도록 상기 제 1 로어홀(75-1) 및 제 2 로어홀(75-2)은 복수개로 형성될 수 있다.
상기 제 1 어퍼헤더(80) 및 제 2 어퍼헤더(81)를 연결시키는 어퍼홀(85)이 형성된다. 제 1 열교환모듈(30)에 형성된 어퍼홀(85)을 제 1 어퍼홀(85-1)로 정의하고, 제 2 열교환모듈(40)에 형성된 어퍼홀(85)을 제 2 어퍼홀(85-2)로 정의한다.
본 실시예에서 상기 제 1 어퍼홀(85-1)은 1-3 공간(30-4)에 형성되고, 제 2 어퍼홀(85-2)은 2-2 공간(40-2)에 형성된다.
본 실시예에서는 로어홀(75) 또는 어퍼홀(85)을 통해 냉배를 다른 열교환모듈로 유동시키는 구조이지만, 본 실시예와 달리 별도의 배관(미도시)을 설치하여 냉매를 유동시킬 수도 있다. 예를 들어 상기 로어홀(75) 대신 제 1 로어헤더(70) 및 제 2 로어헤더(71)를 연결시키는 배관을 외부에 설치할 수도 있다. 또한, 상기 어퍼홀(85) 대신 제 1 어퍼헤더(80) 및 제 2 어퍼헤더(81)를 연결시키는 배관(미도시)을 외부에 설치할 수도 있다.
본 실시예에서 상기 제 1 패스(31)는 12개의 플랫튜브(50)들이 배치된다.
상기 제 2 패스(32)에는 18개의 플랫튜브(50)들이 배치된다.
상기 제 3-1 패스(33-1)에는 4개의 플랫튜브(50)들이 배치된다.
상기 제 3-2 패스(33-2)에는 20개의 플랫튜브(50)들이 배치된다.
상기 제 4 패스(34)에는 14개의 플랫튜브(50)들이 배치된다.
상기 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)는 2개의 열교환모듈(30)(40)에 분산되어 배치된다. 상기 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)는 서로 다른 열교환모듈(30)(40)에 분산되어 배치되되, 하나의 패스처럼 작동된다.
본 실시예에서는 제 1 패스(31) 보다 제 2 패스(32)의 플랫튜브(50) 개수가 더 많게 구성된다. 또한, 상기 제 2 패스(32) 보다 제 3 패스(33)의 플랫튜브(50) 개수가 더 많게 형성된다.
상기 제 4 패스(34)는 증발열교환기(20)의 특성에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 본 실시예에서는 제 1 패스(31)의 플랫튜브(50) 개수보다 많고 제 2 래스(32)의 플랫튜브(50) 개수보다 적게 형성된다.
상기 패스(31)(32)(33)들에서 플랫튜브(50)의 개수를 증가시킴으로서, 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있다.
상기 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)은 증발열교환기(20)로 작동되는 바, 상기 플랫튜브(50) 내부에서 냉매가 증발된다.
액상 냉매가 기체 냉매로 증발되면, 냉매의 비체적이 증가된다.
여기서 제 1 패스(31), 제 2 패스(32) 및 제 3 패스(33)로 이동될수록 증발된 냉매의 양이 더 많아지기 때문에, 압력손실을 저감하고자 각 패스(31)(32)(33)의 용적을 순차적으로 증가시킨다.
종래와 같이 각 플랫튜브의 개수를 균등하게 구성하는 경우, 토출 측 패스에는 냉매의 건도가 높게 형성되고, 이로 인한 압력손실이 크게 발생된다.
본 실시예와 같이, 각 패스에서 냉매의 건도를 낮춰 냉매의 압력손실을 저감시키면, 증발열교환기(20)의 열교환성능이 향상된다.
상기 제 1 패스(31) 및 제 2 패스(32)는 상기 증발열교환기(20)의 50% 미만으로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 제 3 패스(33)는 상기 증발열교환기(20)의 30% 내지 50%로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 제 3 패스(33)는 제 1 열교환모듈(30) 및 제 2 열교환모듈(40)에 분산되어 배치된다.
상기 증발열교환기(20)의 냉매 유동을 살펴보면 다음과 같다.
유입관(22)에 공급된 냉매는 제 1 패스(31)를 따라 이동된다.
그래서 유입관(22)으로 공급된 냉매는 1-1 공간(30-1) 공간에서 1-2 공간(30-2)으로 유동된다. 그리고 1-2 공간(30-2)으로 유동된 냉매는 제 2 패스(32)를 따라 1-3 공간(30-3)으로 유동된다.
1-3 공간(30-3)으로 유동된 냉매는 제 3 패스(33)를 따라 유동된다.
상기 제 3 패스(33)는 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)로 구동되고, 1-3 공간(30-2)의 냉매는 제 3-1 패스(33-1) 또는 제 3-2 패스(33-2)로 나뉘어 유동된다.
1-3 공간(30-3)의 냉매 중 일부는 제 3-1 패스(33-1)를 따라 1-4 공간(30-4)으로 유동될 수 있다. 그리고 1-4 공간(30-4)의 냉매는 어퍼홀(85)을 통과하여 2-2 공간(40-2)으로 유동될 수 있다. 상기 어퍼홀(85)을 통해 2-2 공간(40-2)으로 유입된 냉매는 상기 2-2 공간(40-2)을 따라 수평으로 이동될 수 있다.
한편, 1-3 공간(30-3)의 냉매 중 나머지는 로어홀(75)을 통과하여 2-1 공간(40-1)으로 유동될 수 있다. 그리고 2-1 공간(40-1)의 냉매는 제 3-2 패스(33-2)를 따라 2-2 공간(40-2)으로 유동될 수 있다.
즉, 상기 제 2 패스(32)의 냉매는 1-3 공간(30-3)에서 상기 제 3 패스(33)를 거쳐 2-2 공간(40-2)으로 유동된다.
상기 2-2 공간(40-2)에 모인 냉매는 상기 2-2 공간(40-2)를 따라 이동된 후, 상기 제 4 패스(34)로 유동된다.
상기 4패스(34)를 거친 냉매는 토출관(24)을 통해 증발열교환기(20)에서 토출된다.
본 실시예에서는 제 2 패스(32)를 통과한 냉매가 제 1 열교환모듈(30)에 배치된 제 3-1 패스(33-1) 및 제 2 열교환모듈(40)에 배치된 제 3-2 패스(33-2)를 따라 유동된 후, 2-2 공간(40-2)에서 합쳐진다.
본 상기 제 3 패스(33)는 서로 다른 열교환모듈(30)(40)에 배치되지만, 동일한 유동을 형성한다. 분리된 제 3-1 패스(33-1) 및 제 3-2 패스(33-2)가 동일한 방향으로 유동된 후 합류되도록 상기 어퍼홀(85) 및 로어홀(75)이 형성된다.
본 실시예에서는 제 3 패스(33)의 용적을 가장 넓게 형성하여 냉매의 압력손실을 저감할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에서는 제 3 패스(33)를 서로 다른 열교환모듈(30)(40)에 2개의 패스(33-1)(33-2)로 분리하여 유동시키지만, 냉매가 동일한 방향으로 유동되게 하여 하나의 패스로 작동되게 하는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 압축기 11 : 응축송풍팬
12 : 증발송풍팬 20 : 증발열교환기
22 : 유입관 23 : 팽창기구
24 : 토출관 26 : 응축열교환기
30 : 제 1 열교환모듈 40 : 제 2 열교환모듈
30-1 : 1-1 공간 30-2 : 1-2 공간
30-3 : 1-3 공간 30-4 : 1-4 공간
40-1 : 2-1 공간 40-2 : 2-2 공간
40-3 : 2-3 공간
31 : 제 1 패스 32 : 제 2 패스
33 : 제 3 패스 33-1 : 제 3-1 패스
33-2 : 제 3-2 패스 34 : 제 4 패스
50 : 플랫튜브 60 : 핀
70 : 제 1 로어헤더 71 : 제 2 로어헤더
80 : 제 1 어퍼헤더 81 : 제 2 어퍼헤더
75 : 로어홀 75-1 : 제 1 로어홀
75-2 : 제 2 로어홀 85 : 어퍼홀
85-1 : 제 1 어퍼홀 85-2 : 제 2 어퍼홀
90 : 베플 91 : 제 1 베플
92 : 제 2 베플 93 : 제 3 베플

Claims (19)

  1. 마이크로 채널 타입으로 형성된 복수개의 플랫튜브들이 배치된 제 1 열교환모듈 및 제 2 열교환모듈을 포함하는 열교환기에 있어서,
    상기 제 1 열교환모듈은,
    냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 1 어퍼헤더; 상기 제 1 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 1 로어헤더 내부를 구획시켜 제 1 패스 및 제 2 패스를 형성시키는 제 1 베플; 상기 제 1 어퍼헤더 내부에 설치되고, 상기 제 1 어퍼헤더 내부를 구획시켜 제 2 패스 및 제 3 패스 중 일부를 형성시키는 제 2 베플;을 포함하고,
    상기 제 2 열교환모듈은,
    냉매가 유동되는 복수개의 상기 플랫튜브들; 상기 플랫튜브들을 연결하여 열을 전도시키는 핀; 상기 복수개의 플랫튜브들 일측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 일측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 로어헤더; 상기 복수개의 플랫튜브들 타측에 결합되고, 상기 복수개 플랫튜브들의 타측과 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 어퍼헤더; 상기 제 2 로어헤더 내부에 설치되고, 상기 제 2 로어헤더 내부를 구획시켜 제 4 패스 및 제 3 패스 중 나머지를 형성시키는 제 3 베플;을 포함하고,
    상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 일부에 배치되고, 냉매가 한쪽 방향으로 유동되는 상기 제 1 패스;
    상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지 일부에 배치되고, 상기 제 1 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 1 패스와 반대 방향으로 유동되는 상기 제 2 패스;
    상기 제 1 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지 및 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 일부에 배치되고, 상기 제 2 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 2 패스와 반대 방향으로 형성되는 상기 제 3 패스;
    상기 제 2 열교환모듈에 배치된 복수개의 플랫튜브들 중 나머지에 배치되고, 상기 제 3 패스에서 공급된 냉매가 상기 제 3 패스와 반대 방향으로 유동되는 상기 제 4 패스;를 포함하고,
    상기 제 3 패스는 상기 제 1 열교환모듈에 배치된 제 3-1 패스 및 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 제 3-2 패스로 구성되고,
    상기 제 2 베플에 의해 상기 제 1 열교환모듈에 상기 제 3-1 패스가 형성되고, 상기 제 3 베플에 의해 상기 제 2 열교환모듈에 상기 제 3-2 패스가 형성되고,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되고,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 로어헤더에 제 1 로어홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 로어헤더에 제 2 로어홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀을 통해 상기 제 2 로어헤더로 유동되고,
    상기 제 3-1 패스가 형성된 제 1 어퍼헤더에 제 1 어퍼홀이 형성되고, 상기 제 3-2 패스가 형성된 제 2 어퍼헤더에 제 2 어퍼홀이 형성되며, 상기 제 3 패스의 냉매 중 일부는 상기 제 1 어퍼홀 및 제 2 어퍼홀을 통해 상기 제 2 어퍼헤더로 유동되고,
    상기 제 1, 2 로어홀의 개수와 상기 제 1, 2 어퍼홀의 개수가 다르게 배치되어 상기 제 3-1 패스의 면적과 제 3-2 패스의 면적이 비대칭으로 형성된 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많게 구성된 열교환기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 3 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 2 패스 보다 더 많게 구성된 열교환기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 4 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많게 구성된 열교환기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 4 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 상기 제 1 패스 보다 더 많고, 상기 제 2 패스 보다 적게 구성된 열교환기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 3 패스에 배치된 플랫튜브들의 개수는 전체 플랫튜브들 개수의 30% 내지 50%로 구성된 열교환기.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 3-2 패스에 배치된 플랫튜브들은 상기 제 2 열교환모듈에 배치된 전체 플랫튜브들 중 50% 이상이 되게 구성된 열교환기.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 패스의 제 1 로어헤더에 냉매가 공급되는 유입관이 배치되고, 상기 제 4 패스의 제 2 로어헤더에 냉매가 토출되는 토출관이 배치된 열교환기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 로어홀 및 제 2 로어홀은 다수개가 형성된 열교환기.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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