KR100236873B1 - 열교환기 및 공기조절장치 - Google Patents

Abstract

냉동시스템이나 공기조화기 등에 사용되는 열교환기 및 공기조절장치에 관한 것으로서, 전열관 외부의 열전달율을 증가시켜 전열을 촉진하고 풍량저하에 따른 열교환량 저하를 억제시키기 위해서, 기체-액체 2상냉매가 유입되는 입구헤더, 열교환후의 냉매를 유출시키는 출구헤더 및 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 여러개의 전열관을 구비하고, 입구헤더와 출구헤더가 상측과 하측에 간격을 두고 배치되어 있는 열교환기에 있어서, 냉매의 흐름을 감속하도록 입구헤더상에 탑재된 저속화부 및 저속화부내에서 기상과 액상으로 분리된 냉매중 기상 냉매를 출구헤더로 송출하는 가스바이패스관을 마련하였다.

이렇게 하는 것에 의해서, 고성능이고 신뢰성이 우수한 열교환기가 얻어지고, 이 열교환기의 제조방법, 제조장치 및 그 지그에 의해서 간단하고 확실하며 수정하기 쉬운 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

Description

열교환기 및 공기조절장치{a Heat Exchanger and an Air Conditioner}

본 발명은 냉동시스템이나 공기조화기 등에 사용되는 열교환기 및 공기조절장치에 관한 것이다.

도 64는 일본국 특허공개공보 소화61-153388호에 개시된 종래의 공기조절용 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 65는 도 64의 단면도이다. 도 64 및 도 65에 있어서, (1)은 전열관이고, (2)는 전열관(1)에 접속되어 핀의 역할을 하는 세선이다. 또, A는 관외 작동유체(공기 등)이고, B는 관내 작동유체(냉매 등)이다. 이 열교환기에 있어서는 평행하게 배치된 전열관(1) 사이를 관통하도록 세선(2)를 서로 교차시킨다. 즉, 이 열교환기는 전열관(1)이 날실, 세선(2)가 씨실로 되는 망형상(mesh-type) 조직의 구조를 갖는 것이다.

다음에, 동작에 대해서 설명한다. 도 65에 도시한 바와 같이, 종래의 실시예에 있어서의 공기조절용으로 사용되는 열교환기에 있어서, 관외 작동유체A는 전열관(1) 사이를 관통하는 세선(2) 사이로 흐르고, 이 관외 작동유체A의 흐름은 세선(2)에 의해 흐트러진다. 즉, 세선(2) 바로 아래에 흐르는 관외 작동유체A가 도 65의 화살표로 도시한 바와 같이 흐르면, 세선(2)와 충돌해서 좌우로 분리되어 흐른다. 또, 세선(2)을 따라 전열관(1)의 표면을 상승하는 관외 작동유체A의 다른 흐름도 발생한다. 그 결과, 관외 작동유체A와 전열관(1)의 접촉시간 즉 관외 작동유체A와 관내 작동유체B의 접촉시간이 길어지게 된다.

이와 같은 열교환기를 제작하기 위해서는 평행하게 배치된 여러개의 전열관(1) 사이를 관통하도록 세선(2)를 서로 교차시킨다. 즉, 열교환기는 날실로서의 전열관(1)과 씨실로서의 세선(2)를 구비하는 망형상 조직의 구조를 갖도록 조립한다. 또, 망형상 조직의 구조를 조립한 후에 더욱더 열전도율을 향상시키기 위해서, 전열관(1)과 세선(2)의 접촉부를 1개씩 용접한다.

도 66은 다른 종래의 실시예로서, 룸에어콘 등에 사용되는 플레이트핀형 열교환기를 도시한 것이다. 이 열교환기는 핀의 역할을 하는 세선(2) 대신에 플레이트형상의 핀을 약1∼5mm의 간격으로 탑재된다. 또, 핀에 마련된 구멍을 전열관(1)에 삽입히고, 이 삽입후에 전열관(1)내에 유체를 압입(壓入)한다. 이것에 의해, 전열관(1)의 직경이 팽창되어 플레이트핀(102)와 전열관(1)가 밀착된다.

이와 같은 플레이트핀형 열교환기에 있어서는 관외 작동유체A가 플레이트형 핀을 따라 크게 흐트러지지 않고 흐르기 때문에 열전도율은 작아진다.

최근, 열교환기의 소형 및 고성능화를 위해서 전열관의 직경이 미세화되고 있다. 그러나, 미세전열관을 열교환기(특히 증발기)에 사용한 경우에는 관내를 흐르는 냉매의 압력손실이 커지기 때문에 공기조절기기의 성능이 저하한다. 그 때문에, 일반적인 방법에서는 열교환기의 경로수를 늘려서 1경로당 순환냉매량을 감소시키는 것에 의해서 상기의 성능저하를 방지하고 있다.

통상, 경로수가 수개인 경우에는 분기관을 사용한다. 그러나, 경로수가 수십개∼수백개인 경우에는 입구헤더와 출구헤더를 마련하고 그 헤더 사이에 여러개의 전열관을 배치하는 다(多)경로형 열교환기(증발기)를 구성하는 경우가 많다.

도 67은 일본국 특허공개공보 평성6-26737호에 기재된 종래의 다경로 증발기의 단면도이다. 도면에 있어서, (3a)는 입구헤더, (3b)는 출구헤더이다. (45)는 입구냉매배관이다. 입구냉매배관은 그 길이가 팽창밸브(58)의 구경의 20배 이하인 직관이고, 입구냉매배관(45)내에는 오목볼록면(61)이 형성되어 있다.

도 68 및 도 69는 일본국 특허공개공보 평성6-117728호에 기재된 종래의 기체-액체 분리형 열교환기의 정면도이다. 도 68에 있어서 하측의 입구헤더(3a)의 개구부와 상측의 출구헤더(3b)의 개구부는 소정 길이의 기체-액체 분리통(63)을 통해 연결되어 있다. 또, (2)는 전열관(1)에 대해 전후방향으로 전열관(1)에 여러개 부착된 망형상 핀(mesh fin)이고, (64)는 출구헤더(3b)의 기체-액체 분리통(63)과의 접속부 부근에 마련된 역류방지용 조절밸브이다. 기체-액체의 2상 냉매는 입구냉매배관(45)를 통해 유입되고, 그의 중력차에 의해서 기체-액체 분리통(63)내에서 상측의 가스와 하측의 액체와 같이 상하 2층으로 분리된다. 가스냉매를 출구헤더(3b)를 통해 바이패스시키고, 전열관(1)에는 액상냉매만을 입구헤더(3a)를 거쳐 공급한다. 이것에 의해, 각 경로에 균등하게 액체를 분배할 수 있다.

도 69에 도시한 바와 같이, 기체-액체분리통(63)내에 상하 수직방향으로 액면제어부(65)를 형성하는 플로트파이프(float pipe)(66)이 관통되어 있다.

또, 플로트파이프(66)내에는 원주체형상의 플로트(67)이 기체-액체 분리실 내의 액상냉매의 액면위의 변화에 따라서 상하이동자유롭게 끼워삽입되어 있다. 플로트파이프(66)의 상단과 하단 양 끝부에는 여러개의 개구부(68) 및 (69)가 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 가스냉매는 상단측의 개구부(68)을 통해 출구헤더(3b)로 바이패스된다.

도 70은 일본국 특허공개공보 평성6-159983호에 기재된 종래의 다경로형 증발기의 단면도이다. 도면에 있어서, 냉매분산용관체(70)의 주위벽에는 여러개의 냉매분산용 구멍(71)이 마련되어 있고, 냉매분산용 관체(70)은 입구헤더(3a)내에 배치되어 있다. 이 냉매분산용 구멍(71)을 통해 입구헤더(3a)로 유입된 액상냉매는 전열관(1)로 분배된다.

도 71은 일본국 특허공개공보 평성6-101935호에 기재된 종래의 다경로형 증발기의 정면도이다. 도면에 있어서, 여러개의 전열관(1)은 서로 병렬로 상하방향으로 배치되어 있고, 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)는 이 전열관(1)을 거쳐 접속되어 있다. 또, 입구헤더(3a)의 상부와 출구헤더(3b)의 상부를 가스바이패스 관(72)를 통해 연통시키고 있다.

종래의 공기조절용으로 사용되는 열교환기는 상기와 같은 구조를 갖는다. 공기조절용으로 사용되는 열교환기에 있어서, 전열관 자체는 1∼5mm 범위의 좁은 폭을 갖는다. 이 열교환기는 종래의 룸에어콘 등에 사용되고 있던 열교환기 와 비교해서 열전달율이 크다. 그러나, 동일 전면(前面)면적에 있어서는 종래의 룸에어콘에 사용되던 열교환기의 전열면적의 1/5 이하의 작은 전열면적을 갖는다. 그 때문에, 필요한 열교환량이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 전열면을 여러개의 열(row)에서 사용하는 것도 고려된다. 그러나, 상술한 바와 같은 종래의 열교환기를 여러개의 열에서 사용하면, 공기측 압력손실이 높아지고 동일팬 동력에 의해 풍량이 저하되어 필요한 열교환량이 얻어지지 않게 된다는 문제점이 있었다. 특히, 열교환기를 증발기로서 이용하고 전열면 표면에서 공기중의 수증기가 응축하는 경우에는 상술한 경향이 현저하게 나타난다는 문제점이 있었다.

또, 전열관내에 비공비 혼합냉매를 사용할 수 있다. 이 경우, 열교환기를 여러개의 열에 배열하고 비공비 혼합냉매를 후열부터 순차 열교환기에 공급한다. 이 비공비 혼합냉매는 공기흐름에 대해 의사적으로 대향류로 되는 직교류이다. 이러한 기술에 의해, 성능이 매우 양호하게 된다는 것이 알려져 있다. 그러나, 열수를 증가하면 열교환기의 폭도 커지므로, 유닛이 커지게 된다. 따라서, 종래의 룸에어콘 등에는 최대 2열의 열교환기만 사용할 수 있고, 예를 들면 의사적으로 대향류로 되는 직교류를 형성하는 것은 매우 곤란하다는 등의 문제점이 있었다.

또, 종래의 열교환기에 있어서, 전열관과 세선을 망형상 구조로 조립한 후에는 전열관과 세선사과의 밀착이 불충분하게 된다. 따라서, 전열관과 세선과의 열전도성이 저하한다. 그 결과, 열교환능력도 저하한다는 문제점이 있었다.

또, 전열관에 세선을 짜넣은 망형상 구조로 조립한 후, 또 전열관과 세선을 용접해서 조립한다. 조립이 완료했을 때는 열교환 능력이 향상된다. 그러나, 전열관과 세선의 접합부를 각각 개별적으로 용접해야 하므로, 제작하는데 많은 시간(수고)이 소요된다. 그 결과, 대량 생산하는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.

또, 전열관과 헤더를 접속할 때에도 그 사이의 접속부를 각각 개별적으로 용접해야 하므로, 제작하는데 많은 시간이 소요되게 된다. 또, 용접 재료의 공급량을 제어할 수 없으므로, 용접재료량의 과부족이 발생하여 전열관과 헤더 와의 밀착이 불충분하게 된다. 그 결과, 관내 작동유체가 누출되게 되어 열교환능력이 저하한다는 또 다른 문제점이 있었다.

또, 전열관과 세선을 망형상의 구조로 조립해서 세선이 전열관 사이에서 서로 교차하도록 하고 있다. 이 때문에, 이 교차부에서 제습된 수분이 낙하하지 않게 되어 관외 작동유체A의 흐름이 저해된다. 그 결과, 열교환 능력이 저하한다는 문제점도 있었다.

또, 플레이트핀형 열교환기에 있어서는 관외 작동유체A가 플레이트핀을 따라 그다지 흐트러지지 않고 흐르기 때문에, 열전달율이 작아지게 된다. 그 결과, 이와 같이 저하된 열전달율을 커버하기 위해서 열교환기의 전열면적 즉 열교환기 자체가 커진다는 문제점이 있었다.

또, 종래의 다경로형 열교환기에 있어서는 냉매가 입구냉매배관을 통해 입구헤더로 유입할 때, 입구헤더내에서 기상(氣相)과 액상(液相)으로 각각 분리된 파형상 흐름을 형성하는 경우가 많다. 이 때문에, 냉매가 여러개의 전열관내로 유입할 때 냉매의 유량분배가 불균일하게 된다. 또, 기상냉매만 유입되는 전열관이 있으며, 이 부분에서는 유효하게 열교환이 실행되지 않는다. 따라서, 열교환에 유효하게 사용되는 면적(이하, 유효전열면적이라 한다)이 실제의 전열면적에 비해 감소한다는 문제점도 있었다.

또, 종래의 열교환기에 있어서는 팽창밸브에 의해 팽창되고 균질한 2상의 흐름으로 된 냉매가 직관으로 이루어지는 냉매배관을 통해 입구헤더로 유입한다. 따라서, 헤더의 입구부에서는 냉매가 균질한 2상의 흐름을 형성한다. 그러나, 그 유입시 냉매는 감속되고 서서히 기상과 액상이 분리되기 시작하며, 결국에 냉매는 파형상 흐름을 형성하게 되는 경우가 많다. 그 때문에, 입구헤더의 입구부 이외의 부분에서는 여러개의 전열관내로 유입하는 냉매의 유량분배가 불균일하게 된다. 또, 기상과 액상이 서로 분리되므로, 기상만 몇개의 전열관으로 유입하게 된다. 그 때문에, 유효전열면적이 감소한다는 문제점이 있었다.

또, 종래의 열교환기에서는 특별한 기체-액체 분리통과 같은 수단이 필요하다. 그 결과, 열교환기는 복잡한 구조로 되고, 또 냉매는 기상과 액상으로 분리된 후 헤더로 유입되기 때문에 냉매의 흐름이 원활하지 않다는 문제점이 있었다.

또, 종래의 열교환기에서는 헤더내에 분산용 관체를 더 마련할 필요가 있다. 또, 입구헤더의 긴쪽방향의 내측으로 감에 따라 유속이 작아진다. 그 결과, 냉매가 균일하게 분배되지 않는다는 문제점이 있었다.

또, 종래의 열교환기에서는 입구냉매배관(5)가 입구헤더의 하부에 마련되고, 출구냉매배관(6)이 출구헤더(2)의 상부에 마련되어 있다. 이 때문에, 열교환기는 유닛내에 큰 배치공간을 필요로 하고 또 가로로 긴(橫長型) 공기조화기(공기조절장치)로의 부착이 불편하였다. 또, 냉매는 입구헤더내의 하측에서 상측 방향으로 유통되기 때문에, 유량이 적은 경우에는 냉매가 헤더 상부까지 충분히 분배되지 않는다. 따라서, 냉매를 전열관에 충분히 분배시키기 위한 제어가 필요하다는 문제점이 있었다.

도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 냉매회로도,

도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 정면도,

도 3은 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 4는 도 3의 전열면의 확대도,

도 5는 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 6은 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 7은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 8은 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 나선각도와 면적비의 관계를 도시한 그래프도,

도 9는 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 10은 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 11은 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 12는 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 13은 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 14는 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절용으로 사용되는 열교환기의 전열면을 도시한 평면도,

도 15는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 전열면을 도시한 정면도,

도 16은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기내의 전열관 배치를 도시한 설명도,

도 17은 본 발명의 1실시예에 따른 전열관 배치를 도시한 설명도,

도 18은 본 발명의 1실시예에 따른 전열관 배치를 도시한 설명도,

도 19는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 흐름도,

도 20은 본 발명의 1실시예에 따른 세선의 사시도 및 단면도,

도 21은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 정면도,

도 22는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 사시도,

도 23은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 사시도,

도 24는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 사시도,

도 25는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 전열면의 확대도,

도 26은 본 발명의 1실시예에 따른 다른 열교환기의 형상을 도시한 정면도,

도 27은 본 발명의 1실시예에 따른 다른 열교환기의 형상을 도시한 정면도,

도 28은 본 발명의 1실시예에 따른 다른 열교환기의 형상을 도시한 정면도,

도 29는 본 발명의 1실시예에 따른 다른 열교환기의 형상을 도시한 정면도,

도 30은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 정면도,

도 31은 본 발명의 1실시예에 따른 전열관의 단면도,

도 32는 본 발명의 1실시예에 따른 전열관과 세선의 접합을 도시한 단면도,

도 33은 본 발명의 1실시예에 따른 도금막두께 관리도,

도 34는 본 발명의 1실시예에 따른 전열관의 단면도,

도 35는 본 발명의 1실시예에 따른 전열관과 세선의 접합을 도시한 단면도,

도 36은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 흐름도,

도 37은 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 38은 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 39는 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 40은 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 41은 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 단면도,

도 42는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 단면도,

도 43은 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 44는 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 45는 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 사시도,

도 46은 본 발명의 1실시예에 따른 제조방법을 도시한 설명도,

도 47은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 단면도,

도 48은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 단면도,

도 49는 본 발명의 1실시예에 따른 공기조절장치를 도시한 설명도,

도 50은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 51은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 52는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 53은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 54는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 55는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 56은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 입구헤더 부근의 사시도,

도 57은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 58은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 사시도,

도 59는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 입구헤더 부근의 단면도,

도 60은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기를 포함하는 냉매회로를 도시한 회로도,

도 61은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 단면도,

도 62는 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기의 설명도,

도 63은 본 발명에 따른 핀의 열전달율의 특성도,

도 64는 종래의 열교환기의 사시도,

도 65는 종래의 열교환기의 단면도,

도 66은 종래의 열교환기의 사시도,

도 67은 종래의 열교환기의 단면도,

도 68은 종래의 열교환기의 단면도,

도 69는 종래의 열교환기의 단면도,

도 70은 종래의 열교환기의 입구헤더부의 단면도,

도 71은 종래의 열교환기의 정면도.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 전열관 외부의 열전달율을 증가시켜 전열이 촉진됨과 동시에 풍량저하에 따른 열교환량 저하를 억제시킬 수 있는 열교환기나 고성능의 냉동시스템과 공기조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전열핀의 면적을 증대시키는 것에 의해 열교환량을 증대시킴과 동시에 압력손실을 작게 하며 풍량저하에 따른 열교환량 저하를 억제시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전열면적을 크게 하는 것에 의해 열교환량을 증대시킴과 동시에 전체로서의 점유공간을 작게 할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전열관 외부의 열전달율을 증가시켜 전열을 촉진시키고, 전열면적을 크게 하는 것에 의해 열교환량을 증대시키고, 풍량저하에 따른 열교환량 저하를 억제시킴과 동시에 공기측 압력손실을 감소시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간이한 구조로서 전열면적을 크게 하는 것에 의해 열교환량을 증대시킴과 동시에 풍량저하에 따른 열교환량 저하를 억제시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 세선과 전열관 사이를 충분히 밀착시켜 세선과 전열관으로 이루어지는 열교환기의 전열면의 열전달이 향상되고 또한 관내 작동유체와 관외 작동유체 사이의 열교환을 촉진시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전열관과 헤더의 접속부로부터의 관내 작동유체의 누출이나 세선변형 등에 의한 열교환 성능의 저하를 방지할 수 있는 고신뢰성의 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 세선과 전열관 또는 세선과 전열관과 헤더로 이루어지는 열교환기의 각 접속부에 있어서의 밀착이 용이하고 확실하며 작업성이 좋고 또 세선의 변형을 방지할 수 있는 신뢰성이 높은 열교환기의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 간편한 구조로서 세선에 적절하게 균형잡힌 장력이 인가되어 세선의 변형을 방지할 수 있는 열교환기의 제조장치의 장력지그를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 2상 냉매가 유입했을 때 액상만을 전열관에 흐르게 하여 유효전열면적이 감소하지 않는 열교환기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 압축기(55), 응축기 및 증발기를 구비하는 냉동시스템에 있어서, 냉매를 상기 압축기(55), 응축기 및 증발기를 통해 순환시키도록 한다. 이 냉동시스템에 있어서 응축기와 증발기 중의 적어도 1개의 열교환기는 1쌍의 헤더(3), (3a), (3b) 사이에 배치되어 냉매 등의 유체가 통과하는 여러개의 전열관(1) 및 이 여러개의 전열관(1)중에서 특정의 전열관(1a)∼(1c) 사이에 나선형상으로 감기는 세선핀(2), (2a)∼(2f)를 갖고 있다.

동작시에는 전열관(1)의 외측에 공기 등의 작동유체가 흐르고 있다. 공기는 세선(2), (2a)∼(2f) 사이를 통과할 때 가속됨과 동시에, 세선(2), (2a)∼(2f)가 공기의 흐름을 흐트러뜨리는 촉진체로서 기능하여 3차원적인 난류가 생성되고 있다. 그 때문에, 열교환기를 통과하는 상기 난류에 의해 열교환기의 표면 열전달율이 높아진다. 그 결과, 공기와 전열관(1)을 통과하는 냉매 사이의 열전달을 촉진시킬 수 있다. 또, 전열관(1)에 세선(2), (2a)∼(2f)를 나선형상으로 감는다. 이것에 의해, 전열관(1)에 직교하는 단면에서는 세선(2), (2a)∼(2f)가 서로 교차하지 않게 되고, 공기의 흐름방향에 있어서의 세선(2), (2a)∼(2f) 사이에 더 큰 간극(갭)이 확보되게 된다. 그 때문에, 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서도 세선(2), (2a)∼(2f) 사이에 물방울이 유지되기 어렵게 되므로, 물방울막힘(clogging)이 거의 발생하지 않게 된다. 그 결과, 열교환기의 열교환성능저하를 방지할 수가 있다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 배관을 거쳐 상호 접속된 실내기와 실외기를 구비하는 공기조절장치에 있어서, 냉매를 압축기(55)에 의해 순환시키고 있다. 이 공기조절장치에 있어서 실내기와 실외기 중의 어느 1개의 열교환기는 1쌍의 헤더(3), (3a), (3b) 사이에 배치되어 냉매 등의 유체가 통과하는 여러개의 전열관(1) 및 이 여러개의 전열관(1)중에서 특정의 전열관 사이에 나선형상으로 감기는 세선핀(2), (2a)∼(2f)를 구비하고 있다.

바람직하게는, 나선형상으로 감긴 세선(2), (2a)∼(2f)의 나선 각도를 소정 각도 보다 크게(소정각도 이상으로) 설정한다.

여러개의 전열관(1)은 만곡시켜 배치해도 좋다.

또는, 여러개의 전열관(1)을 구비한 배열을 만곡형(curved form) 또는 절곡형(bent form)으로 배치해도 좋다.

본 발명의 제3 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1) 및 이 여러개의 전열관(1)중에서 특정의 다수 전열관의 외주를 둘러싸도록 감기는 세선(2)를 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기에 있어서, 상기 여러개의 전열관(1) 사이의 간격을 확대시키는 방향으로 잡아당기는 장력을 인가하면서 상기 여러개의 전열관(1)의 외표면에 상기 세선을 접합하고 있다. 바람직하게는, 전열관에 소정의 장력을 인가한 상태에서 전열관(1)과 세선(2)를 납땜접합에 의해 접합한다.

본 발명의 제4 관점에 따르면, 간격을 두고 배치되는 여러개의 전열관(1)중에서 특정의 다수 전열관의 외주를 둘러싸도록 감기는 세선(2)을 링형상 또는 나선형상으로 성형하는 성형 수단(메카니즘), 상기 여러개의 전열관(1)과 상기 감긴 세선(2)을 동시에 가열해서 납땜하는 납땜수단 및 상기 납땜수단에 의한 납땜시 상기 전열관(1) 사이의 간격을 확대시키는 장력을 인가하도록 전열관(1)에 걸어맞추는 지그(32)를 구비하는 열교환기의 제조장치가 제공된다.

상기 지그(32)는 임의의 전열관(1)에 각각 착탈자유롭게 걸어맞추는 적어도 2개의 걸어맞춤수단, 이 걸어맞춤수단을 소정 방향으로 이동시키는 안내수단 및 이 안내수단이 소정 방향으로 이동하도록 힘을 인가하는 하중(loading)수단을 구비하고 있다. 바람직하게는, 상기 지그(32)가 걸어맞춤수단을 각각 고정시키는 여러개의 고정기구를 더 구비하고, 상기 안내수단은 여러개의 고정기구를 소정의 방향으로 안내하고 여러개의 전열관(1)을 포함하는 전열면을 확대시키도록 고정기구를 이동시키고 있다. 또, 상기 열교환기의 제조장치에 있어서는 여러개의 전열관(1)을 포함하는 전열면의 1쌍의 전열관(1) 사이의 간격을 확대시키도록, 적어도 장력을 전열면과 평행한 방향으로 인가하고 있다.

본 발명의 제5 관점에 따르면, 여러개의 전열관(1)을 포함하는 전열면과 이 여러개의 전열관(1)중에서 특정 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 감기는 세선(2)를 걸어맞추하는 걸어맞춤수단, 이 걸어맞춤수단에 접속되고 걸어맞춤수단을 이동가능하게 소정 방향으로 안내하는 안내수단 및 상기 걸어맞춤수단에 접속되고 걸어맞춤수단을 소정 방향으로 미는 탄성수단(34)를 구비하는 열교환기의 제조장치가 제공된다.

본 발명의 제6관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)중에서 특정 전열관의 외주를 둘러싸도록 감기는 세선(2) 및 상기 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 갖고 이 끼워맞춤부를 거쳐서 여러개의 전열관(1)의 각각의 끝부에 접속되는 헤더(3), (3a), (3b)를 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기에 있어서는 상기 여러개의 전열관(1)의 외표면과 상기 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부 표면중 적어도 어느 한쪽의 표면에 소정의 두께를 갖는 땜납재(29)를 미리 부착시키고, 이 미리 부착시킨 땜납재(29)를 용융 냉각해서 상기 전열관(1)의 끝부와 상기 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부 사이를 납땜접합한다.

본 발명의 제7 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 갖고 이 끼워맞춤부를 거쳐서 여러개의 전열관(1)의 끝부에 접속되는 헤더(3), (3a), (3b) 및 상기 여러개의 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 나선형상으로 감기는 세선(2)를 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기에 있어서는 상기 여러개의 전열관(1)과 세선(2)중 적어도 어느 한쪽의 외표면 및 상기 여러개의 전열관(1)의 외표면과 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부 표면중 적어도 어느 한쪽의 표면에 소정의 두께를 갖는 땜납재(29)를 미리 부착시키고 있다. 또, 이 미리 부착시킨 땜납재(29)를 용융 및 냉각해서 상기 여러개의 전열관(1)의 외표면에 상기 세선을 접합시키고 또한 상기 전열관(1)의 양끝부와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부를 접합시키고 있다.

본 발명의 제8 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1) 및 이 여러개의 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 나선형상으로 감기는 세선(2)를 구비하는 열교환기의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 여러개의 전열관(1)과 걸어맞추는 세선(2)를 나선형상으로 성형하는 성형공정, 상기 여러개의 전열관(1)과 세선(2)중 적어도 어느 한쪽의 외표면에 소정의 두께를 갖는 땜납재(29)를 부착시키는 부착공정, 나선형상의 세선(2)를 상기 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 세트하는 세트공정, 이 세트공정 후에 상기 배치된 전열관(1) 사이의 간격을 확대시키는 방향으로 전열관(1)을 잡아당겨서 상기 나선형상의 세선(2)에 장력을 인가하는 장력공정 및 상기 땜납재를 용융 및 냉각해서 전열관(1)의 외표면에 장력이 인가된 세선(2)를 접합하는 접합공정을 포함하고 있다.

본 발명의 제9 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 갖고 이 끼워맞춤부를 거쳐서 여러개의 전열관(1)의 끝부에 접속되는 헤더(3), (3a), (3b) 및 상기 헤더(3), (3a), (3b) 사이의 전열관(1)에 나선형상으로 감기는 세선(2)를 구비하는 열교환기의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 상기 여러개의 전열관(1)의 외표면과 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부 표면중 적어도 어느 한쪽의 표면에 소정의 두께를 갖는 땜납재를 부착시키는 부착공정, 이 부착공정 후에 상기 전열관(1)의 양끝부와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부를 끼워맞추는 세트공정 및 이 세트공정 후에 땜납재(29)를 용융 및 냉각해서 상기 전열관의 양끝부와 헤더의 끼워맞춤부를 접합하는 접합공정을 포함하고 있다.

본 발명의 제10 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 갖고 이 끼워맞춤부를 거쳐서 여러개의 전열관(1)의 끝부에 접속되는 헤더(3), (3a), (3b) 및 상기 여러개의 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 나선형상으로 감기는 세선(2)를 구비하는 열교환기의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 상기 여러개의 전열관(1)과 걸어맞추는 세선(2)를 나선형상으로 성형하는 성형공정, 상기 전열관의 외주를 둘러싸도록 나선형상의 세선(2)를 세트하는 제1 세트공정, 상기 전열관(1)의 끝부와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부를 끼워맞추는 제2 세트공정, 상기 전열관(1)의 끝부와 헤더의 끼워맞춤부를 접합하는 제1 접합공정 및 상기 여러개의 전열관(1)의 외표면에 세선(2)를 접합하는 제2 접합공정을 포함하고 있다.

본 발명의 제11 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 갖고 이 끼워맞춤부를 거쳐서 여러개의 전열관(1)의 끝부에 접속되는 헤더(3), (3a), (3b) 및 상기 여러개의 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 나선형상으로 감기는 세선(2)를 구비하는 열교환기의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 상기 여러개의 전열관(1)과 걸어맞추는 세선(2)를 나선형상으로 성형하는 성형공정, 상기 여러개의 전열관(1)과 나선형상의 세선(2)중 적어도 어느 한쪽의 외표면에 소정의 두께를 갖는 땜납재(29)를 부착시키는 제1 부착공정, 상기 여러개의 전열관(1)의 외주와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부 표면중 적어도 어느 한쪽에 소정의 두께를 갖는 땜납재(29)를 부착시키는 제2 부착공정, 나선형상의 세선(2)를 서로 인접하는 전열관(1)의 외주를 둘러싸도록 세트하는 제1 세트공정, 상기 전열관(1)의 끝부와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부를 끼워맞추는 제2 세트공정 및 상기 제1 및 제2 부착공정에서 부착시킨 땜납재(29)를 용융해서 전열관(1)의 외표면에 세선(2)를 접합함과 동시에 상기 전열관(1)의 끝부와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부를 접합하는 접합공정을 포함하고 있다.

바람직하게는, 상기 열교환기의 제조방법이 여러개의 전열관(1)의 끝부와 헤더(3), (3a), (3b)의 끼워맞춤부를 용융된 땜납(30) 조(bath)에 침지하는 공정을 더 포함한다.

본 발명의 제12 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)에 접합되어 전열면을 형성하는 세선핀, 상기 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 적어도 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 거쳐서 상기 여러개의 전열관(1)의 끝부에 접속되는 평판형상 또는 채널형상(channel-shaped)의 헤더플레이트(24) 및 이 헤더플레이트(24)의 측면에 접합되어 헤더플레이트의 한면을 덮는 헤더커버(25)를 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기에 있어서는 상기 여러개의 전열관을 포함하는 전열면이 상기 헤더플레이트(24)의 헤더커버(25)와는 반대측에 탑재되도록 상기 헤더플레이트(24)의 끼워맞춤부에 접속되어 있다.

본 발명의 제13 관점에 따르면, 간격을 두고 배치된 여러개의 전열관(1), 이 여러개의 전열관(1)의 양끝부중 어느 한쪽의 끝부와 끼워맞추는 끼워맞춤부를 거쳐서 여러개의 전열관(1)의 끝부에 접속되는 헤더플레이트(24) 및 이 헤더플레이트에 접속되는 헤더커버(25)를 구비하는 열교환기의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 상기 여러개의 전열관(1)의 끝부를 상기 헤더플레이트(24)의 끼워맞춤부에 삽입해서 접합하는 제1 접합공정, 상기 끼워맞춤부를 통과하는 전열관(1)의 잉여부를 절단하는 절단공정, 상기 헤더플레이트(24)를 절곡해서 채널형상의 헤더플레이트(24)를 성형하는 성형공정 및 이 성형공정 후에 상기 채널형상의 헤더플레이트(24)의 개구를 상기 헤더커버(25)로 피복하여 접합하는 제2 접합공정을 포함하고 있다.

본 발명의 제14 관점에 따르면, 기체-액체 2상 냉매가 유입되는 입구헤더(3a), 열교환후의 냉매를 유출시키는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하고, 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)가 상측과 하측에 간격을 두고 배치되는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기는 냉매의 흐름을 감속하도록 입구헤더(3a)상에 탑재된 저속화부 및 이 저속화부내에서 기상(47)과 액상(48)로 분리된 냉매중 기상(47)의 냉매를 출구헤더(3b)로 송출하는 가스바이패스관(44)를 더 구비하고 있다. 바람직하게는, 입구헤더(3a)의 냉매유입구와 가스바이패스관(44) 사이에 냉매를 정류하기 위한 정류수단을 마련한다. 또, 이 정류수단은 벌집모양의 격자(49)를 구비한다. 또한, 입구헤더(3a)의 냉매유입구(45)와 가스바이패스관(44) 사이의 유로단면의 상부에 돌기를 연장해서 마련해도 좋다.

본 발명의 제15 관점에 따르면, 냉매배관에 접속되어 기체-액체 2상 냉매가 유입되는 입구헤더(3a), 이 입구헤더보다 위쪽에 배치되는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기는 전열관(1)과 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부 사이에 탑재되는 가스바이패스관(44)를 더 구비하고, 상기 입구헤더(3a)의 상부와 출구헤더(3b)의 하부를 연통시키고 있다. 바람직하게는, 입구헤더(3a)로의 가스바이패스관(44)의 접속부는 출구헤더(3b)와의 접속부의 내경보다 큰 내경을 갖고 있다. 또, 가스바이패스관(44)의 관축이 입구헤더(3a)와의 접속부 부근에서 전열관측(1)에 편심해서 연장되어 있다.

본 발명의 제16 관점에 따르면, 냉매배관에 접속되어 냉매가 유입되는 입구헤더(3a), 이 입구헤더(3a)보다 위쪽에 배치되는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기는 연통구멍을 갖고 상기 입구헤더(3a)내의 공간을 상부와 하부 공간으로 나누는 구멍뚫린 판(perforated plate)(51) 및 상기 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와는 반대측 끝부를 상기 출구헤더(3b)와 연통시키는 가스바이패스관(44)를 더 구비한다. 이 열교환기에 있어서는 상기 전열관의 개구를 구멍뚫린 판의 아래쪽에 위치시키고 있다.

본 발명의 제17 관점에 따르면, 냉매배관에 접속되어 냉매가 유입되는 입구헤더(3a), 이 입구헤더(3a)보다 아래쪽에 배치되는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기는 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와는 반대측 끝부에 탑재되어 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관(44)를 더 구비한다.

바람직하게는, 상기 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와 전열관(1) 사이에 냉매가 층형상 흐름을 형성하는 구간을 마련한다.

바람직하게는, 상기 입구헤더(3a)에 냉매유입구를 갖는 제1 구간과 전열관(1) 및 가스바이패스관(44)가 연결되어 있는 제2 구간을 마련하고, 상기 제1 구간과 제2 구간이 인접해서 배치되도록 입구헤더(3a)를 절곡(折曲)시킨다.

바람직하게는, 가스바이패스관(44)내에 기체와 액체를 분리하는 기체-액체 분리부재를 마련한다.

바람직하게는, 가스바이패스관(44)에 열교환용으로 사용되는 핀(fin)을 마련한다.

바람직하게는, 가스바이패스관(44)에 역지밸브를 마련한 것이다.

바람직하게는, 상기의 모든 열교환기에 있어서 핀직경이 0. 5㎜보다 작은 세선(2)를 사용한다.

본 발명의 제18 관점에 따르면, 2개의 상부헤더와 하부헤더(3), (3a), (3b) 사이에 평행하게 배치된 여러개의 전열관(1)과 전열핀을 접촉시켜 열교환을 실행하는 열교환기가 제공된다. 이 열교환기는 전열관(1) 사이에 나선형상으로 감기는 세선(2)으로 구성된 핀, 입구헤더(3a)의 상부와 냉매가 유출하는 출구헤더(3b) 사이를 연통시키고 전열관(1)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 가스바이패스관을 더 포함한다. 이 열교환기에 있어서, 입구헤더(3a)는 기체-액체 2상 냉매가 유입되는 입구냉매배관보다 큰 단면적을 갖는다. 바람직하게는, 이 열교환기는 입구헤더(3a)로 냉매가 유입되는 냉매유입부에 마련되어 액상냉매의 액면을 안정화시키는 안정화수단을 더 구비한다.

본 발명의 상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징 등은 이하 첨부도면과 함께 설명되는 실시예에 의해서 더욱 명확하게 될 것이다. 여기서, 도면은 설명을 위한 것일 뿐, 본 발명의 한계를 설명하기 위한 것은 아니다. 또한, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서 동일한 기능을 갖는 것에는 동일한 부호를 붙이고 그 반복적인 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 열교환기를 구비한 냉매회로의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다. 도면에 있어서, (55)는 압축기, (57)은 실외기용 열교환기, (58)은 팽창밸브, (59)는 냉매배관, (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. 이 입구냉매배관과 출구냉매배관에는 입구헤더(3a), 출구헤더(3b), 전열관(1), 가스바이패스관(44) 및 핀(2)로 구성된 본 발명의 열교환기가 접속되어 있다. 도 2는 본 실시예의 열교환기를 확대해서 도시한 사시도이다. 도 1에 있어서는 실내기용 열교환기에 본 발명을 적용한 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 실외기용 열교환기나 다른 용도의 열교환기에도 적용가능한 것이다. 이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

2상냉매는 저속화되면서 입구냉매배관(45)를 거쳐 입구헤더(3a)로 유입한다. 이 냉매는 기상이 상부로, 액상이 하부로 서로 분리된 파형(波型)의 흐름을 형성한다. 그 때문에, 기상은 가스바이패스관(44)로 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관(1)에는 액상만이 흐른다. 그 결과, 불균일한 냉매분배가 없어진다. 그 후, 여러개의 전열관(1)에 유입한 냉매는 관외 작동유체와 열교환을 실행하여 관내에서 증발된다. 냉매는 기상으로 되어 출구헤더(3b)로 유입한 후, 가스바이패스관(44)를 통해 유출된 기상과 함께 출구냉매배관(46)을 통해 유출된다. 그 결과, 여러개의 전열관(1)에 있어서 균일한 열교환이 실행되게 된다.

도 3은 본 실시예에 따른 공기조절장치용 열교환기의 평면도이고, 도 4는 전열면을 확대해서 도시한 도면이다. 도 4에 있어서, (1), (1a), (1b), (1c)는 임의의 간격으로 배치된 전열관이다. 이 전열관내를 전열매체의 역할을 하는 관내 작동유체A(예를 들면 냉매)가 흐른다.

(2), (2a), (2b), (2c), (2d)는 각각 전열핀을 구성하는 동일한 세선이다. 세선(2a)와 (2b)는 전열관(1a), (1b)에 나선형상으로 감기고, 세선(2c), (2d)는 전열관(1b), (1c)에 나선형상으로 감긴다. 세선(2a), (2b) 및 세선(2c), (2d)는 나선형상의 회전방향이 서로 반전하도록 감긴다.

또, 세선(2a), (2d)는 관외 작동유체(예를 들면 냉매)의 상류측에 배치되고, 세선(2b), (2c)는 그의 하류에 배치되어 있다. 또, 관내 작동유체A를 전열관에 분배하거나 또는 전열관으로부터의 관내 작동유체A를 합류시키는 헤더(3)이 상하에 1쌍 마련된다.

다음에, 동작에 대해 설명한다. 공기는 세선(2a)(또는 (2c))를 통과할 때(흐를 때)에 가속화됨과 동시에 세선(2a)가 공기의 흐름을 방해하는 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적인 흐트러짐이 생성된다. 그 때문에, 열교환기를 통과하는 흐트러진 공기에 의해 열교환기의 표면열전달율이 높아진다. 그 결과, 전열관(1)내의 냉매와 공기 사이의 열전달율이 촉진된다.

또, 서로 인접하는 전열관(1)에 세선(2)를 나선형상으로 감는다. 이것에 의해, 전열관(1)과 직교하는 단면에서는 세선(2)가 서로 교차하지 않게 되고 공기의 흐름방향에 있어서의 세선(2) 사이에는 큰 간극이 형성되게 된다. 따라서, 이와 같은 구조에 있어서는 전열관(1)의 관축방향에 대해 세선(2)가 제습에 의해 발생한 물방울 낙하의 장해물로 되는 일이 거의 없다. 그 때문에, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되기 어렵게 되어 물방울 막힘(clogging)이 거의 발생하지 않게 된다. 그 결과, 예를 들면 물방울 막힘에 의한 풍량저하에 기인해서 발생하는 열교환기의 열교환용량의 저하를 억제하는 등의 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공지조절장치용 열교환기를 도시한 부분정면도이다. 도면에 있어서, (1), (1a)∼(1e)는 임의의 간격으로 배치된 전열관으로서, 그 내부에 관내 작동유체(예를 들면 냉매)가 흐른다. (2a)∼(2c)는 전열핀을 구성하는 동일한 세선이다. 세선(2a)는 전열관(1a)와 (1c)에 나선형상으로 감기고, 세선(2b)는 전열관(1b)와 (1c)에 나선형상으로 감긴다. 또, 세선(2c)는 전열관(1b)와 (1d)에 나선형상으로 감긴다. 이 경우, 세선(2a)와 (2c)는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 상류측에 배치되고, 세선(2b)는 그의 하류측에 배치되어 있다.

다음에, 동작에 대해 설명한다. 공기는 세선(2) 사이를 통과할(흐를) 때에 가속화됨과 동시에 세선(2)가 흐트러짐 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적 흐트러짐이 생성된다. 그 때문에, 열교환기내부에서는 공기가 흐트러진 흐름으로 된다. 그 결과, 전열이 촉진되어 전열면이 높은 열전달율을 나타낸다.

또, 세선(2)를 나선형상으로 감는 것에 의해, 공기의 흐름방향에 있어서의 세선(2) 사이에 큰 간극이 형성되게 된다. 또, 전열관(1)의 관축방향에 대해 세선(2)가 제습에 의해 발생한 물방울 낙하의 장해물로 되는 일이 거의 없다. 따라서, 이러한 구조에서는 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 그 때문에, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되기 어렵게 되는 것에 의해 막힘이 발생하는 일은 거의 없다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 공기조절장치용 열교환기를 도시한 부분정면도이다. 도면에 있어서 (1a), (1b)는 임의의 간격으로 배치된 여러개의 전열관중 서로 인접하는 우측 전열관과 좌측전열관을 나타내고, 내부에 관내 작동유체(예를 들면 냉매)가 흐른다. (2a)∼(2d)는 전열핀을 구성하는 세선으로서, 전열관(1a)와 (1d)에 감긴다. 여기서, (2a), (2b) 및 (2c), (2d)는 각각 동일한 세선이다. 세선(2a), (2c)는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 상류측에 배치되고, 세선(2b), (2d)는 그의 하류측에 배치되어 있다.

이하, 동작에 대해 설명한다. 공기는 세선(2a)(또는 (2c))사이를 흐를 때에 가속화됨과 동시에 세선(2a)가 흐트러짐 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적 흐트러짐이 생성되게 된다. 그 때문에, 열교환기 내부에서는 공기가 흐트러진 흐름으로 된다. 그 결과, 전열이 촉진되어 전열면이 높은 열전달율을 나타낸다.

전열관 중에서 서로 인접하는 좌우의 전열관을 각각 1쌍으로 하고, 이 1쌍의 전열관에 세선을 감아 핀을 구성하고 있다. 이것에 의해, 전열관과 직교하는 단면에서의 면적이 커지게 되므로, 제습에 의해 발생한 물방울이 유지되기 어려운 구조로 된다. 이 때문에, 열교환기를 공기중의 수증기가 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되기 어렵게 되어 막힘이 발생하는 일은 거의 없다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 이점이 있다.

도 4∼도 6에 도시한 실시예에 따르면, 핀의 역할을 하는 세선(2)는 특정의 전열관에 감겨 있다. 따라서, 헤더와의 접속이나 배관불량 등에 의해서 제조공정 도중에 전열관을 제거하여 변경하는 경우에도 전열관을 간단히 착탈할 수 있는 구조로 된다. 또, 이러한 구조에 있어서는 제조후에도 특정 부분만을 변경해서 개조하면 좋고 보수(maintenance)가 용이하게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 부분정면도이다. 도면에 있어서, (1), (1a)∼(1c)는 임의의 간격으로 배치된 인접하는 전열관으로서, 내부에 관내 작동유체(예를 들면 냉매)가 흐른다. (2), (2a), (2b), (2c), (2d)는 각각 전열핀을 구성하는 동일한 세선이다. 세선(2a) 및 (2b)는 전열관(1a), (1b)에 나선형상으로 감기고, 세선(2c), (2d)는 전열관(1b), (1c)에 나선형상으로 감겨 있다. 세선(2a), (2b) 및 세선(2c), (2d)는 나선의 회전방향이 서로 반전하도록 감겨 있다. 이 경우, 세선(2a) 및 (2d)는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 상류측에 배치되고, 세선(2b), (2c)는 그의 하류측에 배치되어 있다.

이하, 동작에 대해서 설명한다.

공기는 세선(2a)(또는 세선(2c)) 사이를 흐를 때에 가속화됨과 동시에 세선(2a)가 흐트러짐 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적인 흐트러짐이 생성되게 된다. 그 때문에, 열교환기 내부에서는 공기가 흐트러진 흐름으로 된다. 그 결과, 전열이 촉진되어 열교환기 표면이 높은 열전달율을 나타낸다.

또, 세선(2)를 나선형상으로 감고 있다. 이것에 의해, 전열관(1)과 직교하는 단면에서는 세선(2)가 서로 교차하지 않게 되고 공기의 흐름방향에 있어서의 세선(2) 사이에는 큰 간극이 형성되게 된다. 또, 이러한 구조에 있어서는 전열관(1)의 관축방향에 대해 세선(2)가 제습에 의해 발생한 물방울 낙하의 장해물로 되는 일이 거의 없으므로, 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 따라서, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되기 어렵게 되는 것에 의해 막힘이 발생하는 일은 거의 없다. 그 결과, 예를 들면 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 이점이 있다. 또, 도 8은 면적비와 나선 각도의 관계를 도시한 그래프도이다. 이 그래프도에서 알 수 있는 바와 같이, 나선각도ψ를 크게 하는 것에 의해, 동일 피치인 경우의 전열면적도 망형상의 구조에 비해 증대한다.

즉, 연속적으로 여러개의 전열관과 접하는 세선핀에 비해서 나선 각도를 20°이상으로 설정하는 것에 의해서 전열면적이 증대하게 되며, 그 결과 유효한 열교환기가 얻어진다.

도 8의 그래프도는 핀의 피치가 동일한 경우에 있어서의 나선각도의 변화에 따른 전열면적의 변화를 도시한 것이다. 나선각도ψ가 0°일 때의 전열면적을 기준면적으로 하고, 각 나선각도ψ에서의 전열면적과 나선각도ψ가 0°일 때의 전열면적의 비를 면적비로 하고 있다. 즉, 도 8에 있어서 나선각도ψ가 0°일 때의 전열면적은 면적비 1이다. 나선 각도를 크게 할 수록 세선의 길이가 길어지고, 도 8에 도시된 바와 같이 전열면적이 증대한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조절용 열교환기의 부분단면도이다. 도면에 있어서, (1a)∼(1c)는 임의의 간격으로 배치된 전열관으로서, 내부에 관내 작동유체(예를 들면 냉매)가 흐른다. (2a)∼(2f)는 전열핀을 구성하는 세선이고, (2a)와 (2b), (2c)와 (2d), (2e)와 (2f)는 각각 동일한 세선을 나타낸다. 세선(2a), (2b)는 전열관(1a), (1b)에 나선형상으로 감기고, 세선(2c), (2d) 및 세선(2e), (2f)는 전열관(1b), (1c)에 나선형상으로 감겨 있다. 또, 나선형상의 세선(2c), (2d)는 나선형상의 세선(2e), (2f) 피치 사이에 배치되어 세선(2a), (2b)의 회전방향과는 반대방향으로 감긴다. 세선(2a), (2c), (2e)는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 상류측에 배치되고, 세선(2b), (2d), (2f)는 그의 하류측에 배치되어 있다.

다음에, 동작에 대해서 설명한다. 공기는 세선(2a)(또는 세선(2c), (2e))사이를 흐를 때에 가속화됨과 동시에 세선(2a)가 흐트러짐 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적인 흐트러짐이 생성되게 된다. 그 때문에, 열교환기 내부에서는 공기가 흐트러진 흐름으로 된다. 그 결과, 전열이 촉진되어 열교환기 표면이 높은 열전달율을 나타낸다.

또, 세선(2)를 나선형상으로 감고 있다. 이것에 의해, 전열관(1)과 직교하는 단면에서는 세선(2)가 서로 교차하지 않게 되고, 공기의 흐름방향에 있어서의 세선(2) 사이에는 큰 간극이 형성되게 된다. 또, 이러한 구조에 있어서는 전열관(1)의 축방향에 대해 세선(2)가 제습에 의해 발생한 물방울 낙하의 장해물로 되는 일이 거의 없으므로, 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 따라서, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되기 어렵게 되는 것에 의해 막힘이 발생하는 일은 거의 없다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 이점이 있다. 또, 나선각도ψ를 크게 하는 것에 의해 동일 피치인 경우의 전열면적이 망형상 구조의 것에 비해 증대한다.

이와 같이, 소정의 전열관과 소정의 세선을 조합하고 있다. 이것에 의해, 관내 작동유체와 관외 작동유체 사이의 온도차 및 관외 작동유체의 습도에 의해 물방울이 핀에 발생했다고 하더라도 물방울이 낙하하기 쉬운 구조를 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 고신뢰성으로 장기간 사용할 수 있는 고성능의 열교환기를 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조절용 열교환기의 부분정면도이다. 도면에 있어서 (1a)∼(1c)는 임의의 간격으로 배치된 전열관으로서, 내부에 관내 작동유체(예를 들면 냉매)가 흐른다. (2a)∼(2f)는 전열핀을 구성하는 세선이고, (2a), (2b) 및 (2c), (2d)는 각각 동일한 세선을 나타낸다. 세선(2a), (2b)는 전열관(1a), (1b)에 나선형상으로 감기고, 세선(2c), (2d)는 나선형상으로 전열관(1b), (1c)에 감겨 있다. 또, 세선은 나선의 회전방향이 동일한 방향으로 되도록 감겨 있다.

또, 세선(2a), (2b) 및 (2c), (2d))는 전열관(1b)와 동일 위치에서 접촉시킨다. 또한, 전열관(1)과 나선형상의 세선 사이에서 형성되는 공간을 크게 할 수도 있다. 세선(2a), (2c)는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 상류측에 배치되고, 세선(2b), (2d)는 그의 하류측에 배치되어 있다.

이하, 동작에 대해 설명한다. 공기는 세선(2a)(또는 세선(2c)) 사이를 흐를 때에 가속화됨과 동시에 세선(2a)가 흐트러짐 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적인 흐트러짐이 생성되게 된다. 그 때문에, 열교환기 내부에서는 공기가 흐트러진 흐름으로 된다. 그 결과, 전열이 촉진되어 열교환기의 표면이 높은 열전달율을 나타낸다.

또, 세선(2)를 나선형상으로 감고 있다. 이것에 의해, 전열관(1)과 직교하는 단면에서는 세선(2)가 서로 교차하지 않게 되어 공기의 흐름방향에 대해 세선(2) 사이에 큰 간극이 형성된다. 또, 이러한 구조에 있어서는 전열관(1)의 관축방향에 대해 세선(2)가 제습에 의해 발생한 물방울 낙하의 장해물로 되는 일이 거의 없어, 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 그 때문에, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되지 어렵게 되어 물방울 막힘(clogging)이 거의 발생하지 않게 된다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제되는 등의 이점이 있다. 또, 나선각도ψ를 크게 하는 것에 의해, 동일 피치인 경우의 전열면적이 망형상의 구조인 것에 비해 증대한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조절용 열교환기의 부분단면도이다. 도면에 있어서 (1a)∼(1c)는 임의의 간격으로 배치된 전열관으로서, 내부에 관내 작동유체(예를 들면 냉매)가 흐른다. (2a)∼(2f)는 전열핀을 구성하는 세선이고, (2a), (2b)와 (2c), (2d)와 (2e), (2f)는 각각 동일한 세선을 나타낸다. 세선(2a), (2b) 및 세선(2c), (2d)는 전열관(1a), (1b)에 나선형상으로 감기고, 세선(2e), (2f)는 전열관(1b), (1c)에 나선형상으로 감겨 있다. 또, 나선형상의 세선(2a), (2b)는 나선형상의 세선(2c), (2d)의 피치 사이에 배치되고, 세선(2e), (2f)와 회전방향이 반전하도록 감긴다.

또, 세선(2a), (2e)는 전열관(1b)와 동일한 위치에서 접촉시킨다. 또, 전열관(1)과 나선형상의 세선 사이에 형성되는 공간을 크게 할 수도 있다. 세선(2a), (2c) 및 (2e)는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 상류측에 배치되고, 세선(2b), (2d) 및 (2f)는 그의 하류측에 배치되어 있다.

공기는 세선(2a)(또는 세선(2c), (2e))사이를 흐를 때에 가속화됨과 동시에 세선(2a)가 흐트러짐 촉진체로서 기능하기 때문에, 3차원적인 흐트러짐이 생성되게 된다. 그 때문에, 열교환기 내부에서는 공기가 흐트러진 흐름으로 된다. 그 결과, 전열이 촉진되어 열교환기의 표면이 높은 열전달율을 나타낸다.

또, 세선(2)를 나선형상으로 감고 있다. 이것에 의해, 세선(2)는 전열관(1)과 직교하는 단면에서는 서로 교차하지 않아 공기의 흐름방향에 대해서 세선(2) 사이에 큰 간극이 형성된다. 또, 이러한 구조에 있어서는 전열관(1)의 관축방향에 대해 세선(2)가 제습에 의해 발생한 물방울 낙하의 장해물로 되는 일이 거의 없어 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 그 때문에, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 거의 유지되지 않아 물방울 막힘이 거의 발생하지 않게 된다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 등의 이점이 있다. 또, 나선각도ψ를 크게 하는 것에 의해 동일 피치인 경우에서의 전열면적이 망형상 구조의 것에 비해 증대한다.

상술한 바와 같이, 상부헤더와 하부헤더 사이에 여러개의 전열관을 배치하고, 특정의 전열관 사이에 세선핀을 나선형상으로 감는다. 이것에 의해, 성능이 좋고 신뢰성이 높은 냉동시스템이나 공기조절장치가 얻어지게 된다.

도 12∼도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 구조를 도시한 설명도이다. 도 12에 있어서는 열교환기(1)을 만곡시키고, 이 전열관(1)에 핀(2)를 나선형상으로 감고 있다.

도 13에 있어서는 전열관의 선형배열을 만곡시켜 배치하고, 이 전열관(1)에 핀(2)를 나선형상으로 감고 있다.

상술한 바와 같이, 핀으로서 기능하는 세선을 대응하는 전열관에 나선형상으로 감아서 1세트를 형성한다. 이것에 의해, 관을 변경하거나 또는 관의 배치를 변화시키더라도 열교환기를 간단하게 제조하는 것이 가능하다. 또, 전열면을 만곡시키는 것에 의해서 열전달에 유효한 전면(前面)면적당의 열교환율이 향상되게 된다.

도 14에 있어서는 여러개의 전열면을 전열관의 축방향에 대해 평행하게 절곡시켜 파형 구조로 하고 있다. A는 관외 작동유체(예를 들면 공기)의 흐름을 나타낸다. (7)은 임의의 간격으로 배치된 여러개의 전열관과 망형상의 구조의 세선으로 구성되는 전열면이다. 이 전열면은 관축방향과 평행하게 절곡되어 파형의 구조를 형성한다. 또, (7a), (7b)로 도시한 바와 같이, 여러 열의 전열면은 후방열의 파형 전열면(7b)의 산측(피크)부분이 전열면(7b)의 전방에 배치된 전열면(7a)의 산측부분의 후방으로 들어가는 형태로 구성된다.

이하, 동작에 대해서 설명한다. 상기한 바와 같은 구조에 있어서는 여러열의 전열면으로 한 경우의 동일 전면면적에 대한 전열면적을 크게 해서 열교환량을 증대시킴과 동시에, 전체로서의 점유공간을 작게 할 수 있다. 또, 전열면의 당위당 통과 풍량이 저하하므로 1열당의 압력손실이 저감된다.

열전달을 촉진시키는 수단(메카니즘)은 상기한 실시예와 마찬가지이므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

도 15에 있어서는 전열관의 배열이 파형 구조로 되도록 전열면을 절곡시키고 있다.

도 16에는 전열관의 배열이 파형으로 되고 또한 전열관이 파형의 정점에 배치되도록 전열면을 절곡시킨 열교환기를 도시한다. 상술한 바와 같이, 전열관이 파형의 정점에 위치하도록 전열면을 절곡한다. 이것에 의해, 전열핀의 전열관으로의 감기각도를 변화시키는 것만으로 전열핀을 절곡시키지 않고도 파형을 형성할 수 있다. 또, 이러한 구조는 핀을 절곡해서 형성하는 구조에 비해 제조가 용이하게 된다.

도 17에는 전열관의 배열이 파형으로 되고 또 전열관이 파형의 정점에 위치하고 정점의 전열관 사이에 1개 이상의 전열관이 배치되도록 전열면을 절곡시킨 열교환기의 배열을 도시한다. 전열관의 갯수를 증대하는 것에 의해 전열면의 면적을 증대시키고 열교환기의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 18은 전열면을 절곡시켜 파형으로 형성하고 또 절곡각도를 변화시켜 파형을 만곡시킨 열교환기의 배열을 도시한 것이다. 이와 같이 만곡시킨 형태로 하는 것에 의해서 전면면적당의 열교환효율이 행상한다는 효과가 얻어진다.

전열관과 핀의 조합이 특정되어 있고 또 인접하는 배관에 대해 핀을 나선형상으로 감는다. 그 때문에, 파형 배치를 갖는 열교환기 제작이 매우 간단하게 된다. 또한, 본 발명은 핀이 감기는 것이 2개의 특정 전열관만에만 한정되는 것은 아니고, 3개이상의 전열관사이에 소정의 핀을 감아도 좋은 것은 물론이다.

상술한 설명에서는 특정 전열관을 쌍(조)으로 해서 그 주위에 세선핀을 나선형상으로 감아 접합하고 전열면을 형성하는 열교환기의 구조에 대해 설명했다. 그러나, 나선형상의 핀을 전열관의 관축방향을 따라 여러개의 나선형상 핀으로 구분시켜도 좋다. 예를 들면, 관축방향으로 간막이(partition)를 탑재하고, 나선형상 핀을 상부핀과 하부핀으로 분할할 수 있다. 또, 각 조마다 핀을 분할할 필요성도 없고, 1개의 나선형상 핀에 의해 여러조의 관의 외주에 연속적으로 감는 것이 가능하다. 나선형상 핀을 제조하기 쉬운 형태로 제조하면, 신속하고 간단하게 제조할 수 있게 된다.

이하, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 전열관에 핀을 나선형상으로 감는 열교환기의 제작방법에 대해 설명한다.

도 19는 열교환기의 제작수순을 도시한 흐름도이다. 먼저, 제20a도에 도시한 바와 같은 전열핀을 구성하는 세선(2)를 제작한다. 그 세선은 제20b도 및 제20c도에 도시한 바와같이, 원, 타원 또는 긴 원(長円) 형상과 같은 링형상 단면을 갖고 있으며, 동 또는 그의 합금으로 이루어져 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 구조적으로 스프링과 동일한 구조로 되기 때문에, 스프링을 제작하는 설비를 세선의 제작에도 직접 유용할 수가 있다. 또, 세선을 각종 형상의 코일에 감는 방법이면 어떠한 방법이라도 사용가능하다. 예를 들면, 지그에 세선을 감는 것에 의해 세선의 코일을 제작할 수도 있다.

예를 들면, 타원형상의 나선을 제작하는 경우에는 선(와이어)공급롤, 회전대, 피치기구(pitch tool) 및 절단맨드릴을 사용하고 컴퓨터 제어를 실행한다. 이것에 의해, 만곡된 R부분이나 직선부를 자유롭게 제작할 수 있고, 등피치를 세트하고 말단을 밀착시키거나 원형 등의 형상을 변경할 수 있으며, 또는 적절한 위치에서 절단할 수 있는 등의 타원형 나선이 얻어진다. 감기 말단(end)은 헤더와 납땜접합에 의해 접합하거나 또는 상술한 바와 같이 헤더에 밀착시켜도 좋다.

도 21에 도시한 바와 같이 인접하는 코일형상의 세선은 일부가 중첩하도록 하며, 그 중첩된 부분을 전열관(1)이 통과하도록 세선(2)를 배치한다. 그리고, 이 중첩된 부분으로 전열관(1)을 통과시킨다. 이 공정을 반복해서 실행하는 것에 의해, 세선(2)와 전열관(1)을 구비하는 망형상의 열교환기의 전열면을 제작하는 공정을 완료한다.

이 경우, 전열관(1)은 땜납재에 의해 미리 도금을 실시해 둔다. 여기에서 말하는 '땜납재'라는 것은 연성(소프트)땜납과 경성(하드)땜납의 양쪽을 포함한다. 전열관(1)은 동 또는 그의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 스텐레스와 같은 다른 재료로 형성해도 좋다.

다음에, 도 22에 도시한 바와 같이 세선(2)와 전열관(1)을 구비하는 망형상 구조를 땜납재의 용융점 이상의 온도로 가열한 로(爐)중이나 또는 땜납재의 용융점 이상의 온도로 가열한 오일속에 넣는다. 이와 같이 해서 전열관(1) 에 도금한 땜납재를 용융시키고, 그 후 냉각시켜 전열관(1)과 세선(2)를 접합시킨다. 그리고, 도 23에 도시한 바와 같이 헤더(3)을 접합해서 열교환기의 조립을 완성한다.

이 경우, 전열관은 코일형상의 세선(2)보다 길게 해 둔다. 이 제조의 예에서는 전열관(1)은 1㎜∼5㎜정도의 직경을 갖고, 세선(2)는 0.1㎜∼1㎜정도의 직경을 갖고, 또 전열관은 2㎜∼10㎜정도의 간격으로 배치되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이 열교환기의 제작방법에 있어서는 세선과 전열관을 망형상 구조로 조립한 후, 전열관과 세선의 접촉점을 1개 1개씩 접합하는 것 대신에 이 접촉점을 동시에 접합해서 열교환기를 제작하고 있다. 그 결과, 열교환기의 제작에 소요되는 시간이 단축되고 제작비용도 매우 절감된다는 이점을 갖는다. 제조도중의 가열이 개시되지 않은 상태에서는 전열관의 길이나 직경이 다른 것을 다른 전열관으로 대체하는 것 등이 용이하게 된다. 그 결과, 열교환기를 다양한 제품의 종류에도 대응시킬 수 있다는 등의 이점이 있다.

이 제조방법은 상술한 세선과 전열관의 조합에 따라 실행할 수 있다. 즉, 이 방법은 도 4∼도 7 및 도 9∼도 18에 도시한 바와 같은 전열관과 핀의 조합 모두에 이용가능하다. 이 경우, 열교환기를 마찬가지로 제작할 수가 있다. 즉, 이 제조방법은 열교환기의 전열면(26)이 평면이 아니라, 도 24 및 도 25에 도시한 바와 같은 파형의 전열면이나 도 26에 도시한 바와 같이 전열관(1)과 세선(2)가 조립된 열교환기의 전열면이라도 마찬가지로 이용가능하다. 또, 이 제조방법은 도 27에 도시한 바와 같은 곡면의 전열면 또는 도 28 및 도 29에 도시한 바와 같은 원통형의 전열면이라도 마찬가지로 이용할 수 있다. 또, 전열면을 여러개 중첩시킨 형상(이하, 다열(多列)이라 한다)의 구조인 경우에도 마찬가지로 제작할 수 있다. 또, 전열관 피치가 반드시 균일하지 않아도 좋다.

도 21에 있어서는 나선형상으로 형성된 세선(2)가 일부 중첩하도록 하고,이 중첩부분을 전열관(1)이 통과하도록 하는 것에 의해서 열교환기의 전열면을 제작하였다. 이 방법 대신에, 도 30에 도시한 바와 같이 전열관(1)에 나선형상의 세선(2)를 회전시키면서 삽입한다. 이와 같이 조립하는 경우에는 망형상의 전열면 구조를 제작하는 것이 가능하다.

세선은 동 또는 그의 합금이나 스테인레스, 알루미늄 등의 재료로 제작할 수가 있다. 또, 전열관도 동 또는 그의 합금이나 스테인레스, 알루미늄 등의 재료로도 제작할 수 있다.

이 제조방법의 변형예에 있어서는 전열관(1)과 세선(2)를 알루미늄 또는 그의 합금으로 형성한다. 또, 알루미늄합금제의 땜납재를 압연(壓延)가공 등에 의해 전열관(1) 또는 세선(2)에 피복한다(이하, 납땜(brazing)이라 한다). 구그리고, 상기 실시예에서와 같이 망형상 구조의 세선을 마련하고, 캐나다의 Alcan co.에 의해 개발된 플럭스납땜재의 일종인 진공땜납재 또는 노콜록(Nocolok)납땜작업에 의해 전열관(1)과 세선(2)를 접합한다. 그 후, 도 23에 도시한 바와 같이 헤더(3)을 접합해서 열교환기를 완성한다. 열교환기에 있어서의 작용, 사양및 형상은 상술한 제조방법에 의한 열교환기와 마찬가지이다.

이와 같이, 전열관 또는 세선을 납땜하는 것에 의해 열교환기가 제작한다. 즉, 세선과 전열관을 망형상 구조로 조립한 후, 전열관과 세선의 접점을 1개 1개씩 접합하지 않고 접점을 동시에 접합해서 열교환기의 전열면을 제작한다. 그 결과, 열교환기 제작에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 제작비용도 매우 저감된다는 이점이 있다. 또, 전열관과 세선이 모두 알루미늄 또는 그의 합금으로 이루어지는 것이므로, 경량의 제품으로 제조할 수 있다는 이점이 있다.

또, 세선(2)가 알루미늄 또는 그의 합금으로 이루어져 있으므로, 표면 처리가 용이하게 된다. 예를 들면, 표면에 친수(親水)처리를 실시하는 것에 의해서, 세선(2)에 발생한 물방울이 유지되기 어렵게, 다시말해 흘러내리기 쉽게 된다. 따라서, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도 물방울이 유지되기 어렵게 되므로, 막힘이 발생하는 일이 거의 없다. 그 결과, 풍량저하가 없어 높은 열교환 성능을 유지할 수 있는 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

도 31은 상기 제조방법의 변형예에 사용되는 전열관을 도시한 단면도이다. 전열관(1)에 미리 별도의 공정에서 땜납(27)의 전해도금을 실시해 둔다. 여기서 말하는 '땜납'이라는 것은 주석 또는 주석과 납의 합금, 주석과 납과 은의 합금, 주석과 은의 합금을 의미한다. 전해 도금시 전류밀도 및 시간을 제어해서 도금막두께가 20㎛∼30㎛정도로 되도록 관리한다. 그리고, 세선(2)를 전열관(1)과 조립한다. 이와 같이 조립된 것을 플럭스(flux)에 침지하거나 또는 플럭스를 도포한다. 그 후, 이것을 200∼300℃의 온도로 가열한 오일에 침지하거나 또는 30초∼5분간 적외선 등의 로(오븐)에 넣는다. 그러면, 전열관에 도금된 땜납(27)이 용해되고, 이 용해된 땜납이 전열관(1)과 세선(2) 사이의 접촉부에 모인다. 그리고, 열처리의 종료후 조립체가 냉각되면, 도 32에 도시한 바와 같이 땜납(27)이 응고하여 접합이 완료된다.

상기와 같이 저융점의 땜납을 납땜재로서 사용하여 세선과 전열관을 접합하면, 열접속이 확실하게 되고 열교환기로서의 열교환율이 향상하게 된다. 또, 접합할 때에 큰 열에너지를 필요로 하지 않으므로, 작업성, 안정성, 가공성 및 비용면에서도 매우 유리한 제조방법이 얻어진다.

도금막두께가 너무 얇으면, 접합에 필요한 땜납의 부족으로 접합이 불완전하게 되며 구조적으로도 약해진다. 즉, 열적 접합이 불완전하게 되고 열교환기로서의 열교환능력이 저하함과 동시에 그의 강도도 저하하게 된다. 또, 도금막두께가 너무 두꺼우면, 용융된 땜납의 양이 너무 많아 전열관과 전열관 사이 또는 세선으로 형성한 링과 링 사이의 간극으로 땜납이 유입되고, 그 결과 링 사이를 폐색하는 등 막힘을 일으키게 된다. 따라서, 열교환능력을 저하시키는 것으로도 된다. 그래서, 각 땜납재에 대해 도금의 막두께를 10㎛∼30㎛정도로 관리한다. 이것에 의해, 접합이 확실하게 실행되고 막힘도 없앨 수가 있다. 도 33은 땜납인 경우의 도금막두께 분포를 도시한 것이다. 이 도면으로부터 상기와 같은 접합불량이 발생하지 않도록 하는 관리범위가 확인되고 있다.

도 34는 이 변형예에 사용되는 전열관의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 전열관(1)에 미리 다른 공정에서 무전해Ni도금(28)(니켈 87∼93%, 인(P) 4∼12% 및 그밖의 성분 1% 함유)을 실시해 둔다. 또한, 도금막두께는 5㎛∼30㎛정도로 관리한다. 그리고, 세선을 전열관(1)에 조립하고, 헤더플레이트(5)에 삽입한다. 그 후, 진공상태(10^-3Torr정도)의 납땜로속에 넣고 950℃의 온도에서 30분간 가열한다. 이와 같이 하면, Ni는 용해되고 이 용해된 Ni는 전열관(1)과 세선(2) 사이의 접촉부에 모인다. 그리고, 가열처리 종료후 조립체가 냉각되면, 도 35에 도시된 바와 같이 무전해Ni도금(28)이 응고하여 전열관(1)과 세선(2)의 접합이 완료된다.

이상 설명한 바와 같이, 전열관에 도금을 실시하고 이 도금을 용융시켜 세선과 전열관을 접합하여 열교환기를 제작하면, 열접속이 확실하게 되고 열교환율이 향상된다. 또, 접합할 때에 큰 열에너지를 필요로 하지 않으므로, 작업성, 안정성, 가공성 및 비용면에서도 매우 유리한 제조방법이 얻어진다.

또한, 본 발명은 상술한 땜납재에 한정되는 것은 아니고, 세선이나 전열관을 형성하는 재료보다 융점이 낮은 땜납재이면 어떠한 것이든 접합재로서 사용할 수 있다.

도 36은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 제조수순을 도시한 흐름도이다. 도 37은 헤더(3)의 구성부품의 일부인 헤더플레이트(24)에 전열관(1)을 조립한 사시도이다. 이 도 37에 도시된 바와 같이, 임의의 간격으로 배치되는 전열관의 간격에 맞게 헤더플레이트(24)에 미리 구멍을 뚫어 둔다. 그리고, 전열관(1)과 세선(2)를 접합하기 전에, 세선(2)가 조립되는 전열관(1)을 헤더플레이트(24)의 구멍에 삽입한다. 그 후, 전열관(1)의 양끝부를 찌그러트리거나 또는 수지 등으로 양끝부의 구멍을 막아둔다. 이 경우의 구멍으로서는 전열관(1)과의 접촉을 확실하게 하기 위해서 베어링가공한 통형상의 구멍을 마련한다.

다음에, 도 38에 도시된 바와 같이, 세선(2)와 전열관(1) 및 전열관(1)과 헤더플레이트(24)를 동시에 가열해서 접합한다. 그리고, 도 39에 도시한 바와 같이 헤더플레이트(24)를 통과한 잉여 전열관을 잘라내고, 도 40에 도시한 바와 같이 헤더커버(25)를 헤더플레이트(24)에 접합하는 것에 의해 열교환기의 조립을 완료한다.

세선과 전열관 사이를 접합한 후에 헤더를 탑재(부착)하면, 세선의 탄성 또는 접합시의 열적 왜곡(변형) 등에 의해 관 간격이 불균일하게 된다. 따라서, 이 어긋난 간격은 미리 원래의 관 간격에 맞게 헤더플레이트에 마련된 구멍 간격과 맞지 않게 된다. 이 때문에, 헤더플레이트와 전열관의 조립이 곤란하게 되거나 또는 관과 헤더플레이트와의 접합시에 관속으로 땜납재가 침입하여 관을 막아 버리는 경우가 있다.

이 때문에, 헤더를 통과하는 관의 길이를 길게 취하여 관이 땜납재에 의해 막히는 것을 방지해도 좋다. 그러나, 헤더를 통과하는 관이 길면, 상술한 실시예에서 설명한 바와 같이 헤더를 통과하는 관을 절단하지 않을 때는 길게 통과한 관이 관내 작동유체A의 흐름이나 분배를 저해해 버리는 경우도 있다. 그 때문에, 본 실시예에 있어서는 전열관과 세선을 접합하기 전에 헤더플레이트를 부착하고 그 후 접합과 같은 공정으로 이행해서 상기한 문제점을 해결한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 제조방법은 특히 접합시의 열적 변형(열왜곡)의 영향이 커져 관 간격이 불균일하게 되기 쉬운 사양의 열교환기, 예를 들면 전열관의 직경이 작을 때나 절열관이 다열로 되어 있을 때의 열교환기의 제조에 특히 유용하다.

도 41은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 있어서 전열관과 헤더플레이트 사이의 접합을 도시한 단면도이다. 먼저, 5㎛∼30㎛정도의 두께를 갖는 땜납재(29)를 헤더플레이트(24)에 미리 도금해 둔다. 땜납재(29)는 상기 실시예에서 설명한 재료와 동일한 것이다.

다음에, 땜납재(29)를 도금한 전열관(1)을 이 땜납재(29)를 도금한 헤더 플레이트(24)의 구멍에 삽입한다. 이 삽입후, 열처리 및 냉각처리에 의해 전열관(1)과 헤더플레이트(24)를 접합한다.

이와 같이 접합하면, 전열관(1)상의 땜납재(29) 뿐만 아니라 헤더플레이트(24)상의 땜납재(29)가 전열관(1)과 헤더플레이트(24) 사이의 간극으로 유입한다. 따라서, 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 쌍방으로부터의 땜납재(29)에 의해 간극이 매립되게 된다. 이것에 의해, 간극에 편차가 있더라도 전열관과 헤더플레이트를 더욱 완전하게 접합할 수 있다. 이 때문에, 높은 기밀성이 확보되어 관내 작동유체(예를 들면 냉매)의 누설을 방지할 수 있는 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

다음에, 헤더플레이트(24)는 알루미늄 또는 그의 합금으로 이루어져 있고, 헤더플레이트(24)에 미리 땜납재를 납땜에 의해 도포해 두며, 전열관과 세선은 모두 알루미늄 또는 그의 합금으로 이루어지는 경우를 설명한다.

이와 같이 전열관(1)과 헤더플레이트(24)를 접합하면, 전열관(1)상의 땜납재(29) 뿐만 아니라 헤더플레이트(24)상의 땜납재(29)가 전열관(1)과 헤더플레이트(24) 사이의 간극으로 유입된다. 따라서, 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 쌍방으로부터의 땜납재(29)에 의해 간극이 매립된다. 이 간극의 크기에 편차가 있더라도 전열관과 헤더플레이트를 더욱 완전하게 접합할 수 있다. 이것에 의해, 높은 기밀성이 확보되어 관내 작동유체(예를 들면 냉매)의 누설을 방지할 수 있는 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

도 42는 전열관과 헤더플레이트 사이의 접합의 다른 변형예를 도시한 단면도이다. 본 실시예에 있어서는 먼저 상술한 바와 같이 헤더플레이트(24)와 전열관(1)을 접합하고 세선(2)와 전열관(1)을 접합한다. 이 접합후에 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 접합부를 용융된 땜납 조(槽)에 침지하고, 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 간극을 땜납재보다 융점이 낮은 땜납(30)으로 충전한다. 전열관(1)과 헤더플레이트(24)를 더욱더 완전하게 접합해서 열교환기를 제작한다.

이와 같이 해서 열교환기를 제작한다. 이것에 의해, 전열관과 헤더플레이트의 접속부에 있어서의 기밀성이 높아지고, 관내 작동유체(예를 들면 냉매)의 누설을 방지할 수 있는 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

도 43은 땜납재(29)를 도금 또는 납땜한 세선(2)와 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 접합을 도시한 도면이다. 이 경우, 전열관의 배열방향으로(즉, 전열관에 대해 직각인 방향)에 대해서 항상 전열관을 거쳐 세선(2)에 장력을 인가하면서 로(爐) 또는 오일속에 넣고 세선(2), 전열관(1) 및 헤더플레이트(24)의 접합을 실행한다. 또, 전열관이 강성이 높은 재료(예를 들면 스텐레스)로 이루어지는 경우에는 헤더플레이트에 의해 구속된 전열관의 탄성과 나선형상의 세선의 탄성의 반발력에 의해서 열교환기와 전열면 전체에 균일한 장력을 인가할 수 있게 된다.

이와 같이 전열관과 세선 사이에 장력을 인가하면서 접합하는 것은 특별히 다음과 같은 이유에 의한다. 즉, 강도가 약하고 형상이 변화하기 쉬운 세선이 변형해 버려 세선과 전열관이 접촉하지 않는 상태에서 세선과 전열관의 접합을 완료하는 것을 방지하기 위해서이다. 또, 접합시의 로내 온도의 편차에 의해서 전열관 또는 세선상의 도금재나 땜납재가 흘러나온 상태에서 상태에서세선과 전열관의 접합을 완료하는 것을 방지하기 위해서이다.

따라서, 세선과 전열관을 확실하게 접합시키기 위해서, 도 43에 도시된 바와 같이 배열된 전열관의 양측을 잡아당겨서 전열관(1)을 거쳐 세선(2)에 장력이 인가되도록 한다. 또, 전열면 전체를 한쪽으로 볼록하게 하는 변형을 주어 형성하고 전열관이나 세선의 구속된 탄성 반발력에 의해 균일하게 장력이 인가되도록 해도 좋다.

이 방법에 있어서는 세선과 전열관이 확실하게 접촉한 상태에서 접합이 실행되고 또 이 접촉에 의해서 접합부의 도금재 또는 땜납재가 흘러나오는 일이 없는 상태에서 접합하고 있다. 이것에 의해, 세선과 전열관이 확실하게 접합되어 열전달성능이 향상된 고신뢰성의 열교환기를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 열교환기의 세선(2)와 전열관(1)로 이루어지는 전열면이 평탄한 경우의 예에 대해서 설명했지만, 도 26 및 도 27에 도시한 바와 같은 곡면 또는 도 28 및 도 29에 도시한 바와 같은 원통형의 형상을 하고 있는 경우에도 상술한 바와 마찬가지로 항상 전열면에 장력을 인가하면서 세선과 전열관을 접합하면 마찬가지 효과가 얻어진다. 또, 다열(多列)의 열교환기에 있어서도 마찬가지이다.

상술한 바와 같이, 양측의 전열관을 잡아당겨서 양끝에 장력을 인가하거나 또는 전열면전체를 변형시키고 나선형상의 세선의 탄성력에 의해 여러개의 전열관에 균일한 장력이 인가되게 하고, 이것에 의해 전열관과 세선을 확실하게 접합한다. 따라서, 전열효과가 양호하게 되어 열교환기로 사용하는 도중에 전열관과 세선이 분리되는 일이 없는 성능좋은 고신뢰성의 열교환기를 얻을 수 있다.

도 44는 전열관과 세선에 장력을 인가하는 장치의 구체적인 실시예를 도시한 도면이다. (26)은 열교환기의 전열면, (24)는 헤더플레이트, (31)은 임의의 간격으로 배치된 핀, (32)는 핀(31)을 고정시키는 지그, (33)은 지그(32)의 안내축, (34)는 안내축(33)에 삽입된 스프링이다. 지그(32)는 안내축(33)에 삽입된 스프링(34)에 의해 양측방향으로 항상 확대하도록 되어 있다.

따라서, 열교환기의 양끝의 전열관(1)을 핀(31)에 의해 고정시키면, 전열관의 배열방향으로 항상 세선에 연속적으로 장력이 인가되게 된다. 또, 핀(31)을 임의의 간격으로 여러개 배치하므로, 전열관의 배열방향에 관해서 균일한 장력을 인가하는 것이 가능하다. 핀에 의해 고정시키는 전열관은 반드시 양끝의 1열일 필요는 없다. 예를 들면, 여러열의 핀에 전열관에 의한 고정력을 인가해도 좋다.

또한, 이 때 전열관(1)은 헤더플레이트(24)의 구멍에 의해 구속되고 있지만, 전열관(1)의 직경이 전열관(1)의 길이에 대해 충분히 작다. 이 때문에, 양측의 전열관(1)을 잡아당기면, 전열관(1)은 구부러져 세선(2)를 잡아당기게 된다. 이 잡아당겨진 세선(2)는 그의 앞에 있는 전열관(1)을 잡아당기고, 이 잡아당겨진 전열관(1)은 다음의 세선(2)를 잡아당기게 된다. 이와 같은 방식으로 순차 모든 세선(2)에 장력이 인가되게 된다. 만약, 헤더플레이트가 없는 상태에서 전열관을 잡아당기는 경우에는 이 장력이 세선에 직접 인가되게 된다.

따라서, 이와 같은 장치에 상술한 바와 같은 열교환기를 세트해서 로 또는 고온의 오일속에 넣는다. 그러면, 열교환기의 세선(2)에 전열관(1)을 거쳐서 장력을 인가하면서 세선, 전열관 및 헤더플레이트의 접합을 실행하게 된다. 이와 같이 하는 것에 의해, 특히 세선과 전열관 사이를 확실하게 접합해서 열전달을 확실하게 실행할 수 있는 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

본 실시예에서는 열교환기의 양끝의 전열관에 장력을 인가하는 장치의 예에 대해 설명하였다. 그러나, 열교환기의 중간 부분의 수 개소로부터 장력이 인가되도록 해도 좋다. 또, 열교환기의 한쪽 전열관을 잡아당기는 핀(31)을 고정시키고 다른쪽의 핀(31)만을 스프링(34)에 의해 잡아당기도록 해서 전열관(1)을 거쳐 세선(2)에 장력을 인가해도 좋다.

또, 상술한 바와 같이 스프링에 의해 양측의 전열관을 잡아당겨서 코일형상의 세선에 장력이 인가되도록 하고 있다. 그러나, 세선(2) 및 전열관(1)의 자중(self-weight)을 이용하거나 코일형상의 세선의 직경을 헤더플레이트(24)의 구멍간격보다 작게 해서 장력이 인가되도록 해도 좋다. 또, 동력을 이용해서 전열관의 양측을 잡아당기는 그밖의 장치가 마련되어도 좋다.

또한, 본 실시예에 있어서는 헤더를 갖는 열교환기에 대해서 설명하였다. 그러나, 헤더를 갖지 않는 열교환기 즉 전열관 및 이 전열관에 감기는 세선으로 이루어지는 열교환기라도 마찬가지 효과가 얻어진다. 그러므로, 헤더를 갖지 않는 열교환기에 본 발명을 사용해도 좋다.

도 45는 전열관과 세선에 장력을 인가해서 접합을 실행하는 장치의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도면에 있어서 (35)는 파형 형상의 열교환기의 전열면, (24)는 헤더플레이트, (36)은 전열면(35)의 파고(波高)보다 높게 세트되어 전열관을 누르는 판, (37)은 판(36)을 고정시키는 지그, (33)은 지그(37)의 안내축, (34)는 스프링이다.

이상과 같이 구성된 장치에 있어서는 판(36)이 열교환기의 전열면(35)의 산부(peak portion) 및 계곡부(bottom portion)를 누르도록 배치되고, 이것에 의해 산부의 정상과 계곡부의 바닥부 사이에 균일한 장력이 인가되게 된다.

따라서, 이 장치에 상술한 바와 같은 열교환기를 세트하고 고온의 오일 또는 로에 넣는다. 땜납재를 사용해서 세선, 전열관 및 헤더플레이트를 접합한다. 이 처리시에 플레이트(36)에 의해 눌려진 전열관(1)에 의해서 세선(2)에 장력을 인가하면서 전열관(1)과 세선(2)를 접합하게 되므로, 세선(2)와 전열관(1)의 접합을 확실하게 실행할 수 있다. 이것에 의해, 세선과 전열관 사이의 열전달을 확실하게 실행할 수 있는 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

또, 이와 같은 장치는 특히 파형 형상의 전열면(35)를 갖는 열교환기의 전열관(1)과 세선(2)를 접합하는데 적합하다.

도 46은 전열면의 산부와 계곡부를 눌르는 예를 도시한 도면이다. 도 46에 도시된 바와 같이 산부와 계곡부를 누르는 것에 의해, 전열관끼리를 잡아당기는 장력이 작용하게 되어 나선형상의 세선과 전열관의 접촉이 강하게 되고,그 결과 납땜 성능이 양호하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 산부의 정상과 계곡부의 바닥부를 누르는 것에 의해 장력을 인가하고 있지만, 정상과 바닥부를 잡아당기는 다른 장치를 이용하더라도 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 또는, 전열면 전체에 탄성력을 인가해도 좋다.

상기 설명에서는 전열관에 힘을 인가했지만, 헤더플레이트에 의해 구속된 전열관의 탄성과 나선형상의 세선의 탄성의 반발력을 이용해서 장력을 인가하도록 해도 좋다. 이 경우, 한쪽에서 전열관을 눌러 전체를 볼록하게 변형시켜 실행하는 방법 등이 있다.

도 47은 헤더의 제작방법을 도시한 단면도이다. (1)은 전열관, (2)는 세선, (24)는 헤더플레이트, (25)는 헤더커버, (38)은 땜납재이다.

먼저, 납땜의 공정후 헤더플레이트(24)를 통과하는 전열관(1)이 헤더커버와 접촉해서 전열관의 구멍이 막히는 일이 없도록, 전열관(1)의 잉여부분을 잘라낸다. 이 절단(커드)작업을 용이하게 하기 위해서, 헤더플레이트(24)에 채널형(??자형) 부분을 마련하고 개구부를 열교환기의 전열면을 향하게 한다. 이러한 구조에 있어서는 전열관(1)의 잉여부분을 아무런 문제없이 절단할 수 있게 된다.

다음에, 전열관(1)의 잉여부분을 잘라낸 후, 헤더플레이트(24)를 헤더커버(25)에 의해 피복한다. 이 때, 채널형 부분을 갖는 헤더플레이트(24)에 있어서 개구 선단부의 면은 헤더커버(25)에 의해 피복된 면보다 외측으로 나오도록 배치하고 있다. 이러한 구조에 있어서는 용접영역을 간단히 확인할 수 있고 또 용접작업을 용이하게 할 수 있다.

마지막으로, 헤더플레이트(24)와 헤더커버(25)를 용접하거나 납땜한다.

전열관(1)과 세선(2)의 접합 또는 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 접합을 각각 별도로 실행해도 좋다. 이 경우, 한쪽의 접합을 실행하고 있을 때 이 용접 또는 납땜의 열에 의해 다른쪽의 접합부가 분리되지 않도록 또 용융된 땜납재가 전열관(1)의 구멍을 막지 않도록 해야 한다. 이를 위해서, 접합작업을 하고 있지 않은 접합부분을 냉각시키거나 또는 한정된 범위에서밖에 열이 발생하지 않는 용접처리(예를 들면 레이저 용접 또는 플라즈마 용접)에 의해 접합을 실행해도 좋다. 이와 같이 하면, 접합부의 분리나 전열관의 막힘을 방지할 수 있다. 본 실시예와 같은 헤더구조로 하면, 이러한 것을 간단하고 용이하게 할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 헤더플레이트(24)에 채널형 부분을 형성하고 있으므로, 헤더커버와의 접합영역을 간단히 확인할 수 있고 또 절단 작업과 용접작업을 용이하게 실행할 수 있게 되므로 접합의 신뢰성이 확실히 향상한다. 또, 헤더커버(25)를 마지막에 부착하는 공정으로 인해, 헤더 내부에 냉매의 흐름을 제어하는 구조나 장치 등을 간단히 조립할 수 있는 사용하기 편리한 헤더가 얻어진다.

본 실시예에서는 채널형 부분을 갖는 헤더플레이트(24)에 대해 설명했지만, 헤더플레이트(24)에 U자형 부분 또는 반원형 부분을 마련해도 좋다. 또, 헤더커버(25)에도 U자형 또는 반원형 부분을 마련해도 좋다.

도 48은 헤더를 제작하는 다른 방법을 도시한 단면도이다. (1)은 전열관, (2)는 세선, (24)는 헤더플레이트, (24’)는 헤더플레이트(24)를 절곡(折曲)시킨 부분, (25)는 헤더커버, (38)은 땜납재 또는 용출한 금속이다.

먼저, 납땜의 공정후 헤더플레이트(24)를 통과하는 전열관(1)의 잉여부분은 잘라낸다. 그 후, 헤더플레이트(24)를 구부림가공하여 이 구부러짐부(24’)를 갖는 채널형 부분으로 한다. 이 헤더플레이트의 구부러짐부(24’)에 헤더커버(25)를 피복하고 용접 또는 납땜을 실행한다.

본 실시예에 있어서는 헤더커버(25)와 헤더플레이트(25)의 접합부가 전열관(1)과 헤더플레이트(24)의 접합부로부터 떨어져 있다. 이 때문에, 용접시 또는 납땜시의 열을 막기 위한 냉각이 용이하게 된다. 본 실시예에 있어서는 헤더플레이트(24)에 채널형 부분이 형성되는 것으로 했지만, 헤더플레이트(24)에 U자형부분이나 반원형 부분을 마련해도 좋다.

도 49는 본 발명의 열교환기의 사용예를 도시한 것으로서, 상기한 제조방법에 따라 제작된다. (40)은 공기조절장치의 실내기의 예이고, (26)은 전열면, (3)은 상하에 배치한 헤더, (41)은 팬(fan)이다. 전열면(26)은 팬의 형상에 대응한 곡면으로 할 수 있기 때문에, 실내기의 형상은 자유도가 큰 것으로 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 열교환기는 도 1에 도시한 바와 같은 냉매회로에 있어서 사용되고, 도 2의 사시도에 도시한 바와 같은 구조를 갖는다. 도 50은 본 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. (3a)는 하부에 배치되어 입구냉매배관(45)에 접속되는 입구헤더이고, (3b)는 상부에 배치되어 출구냉매배관(46)에 접속되는 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (44)는 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관이다. 이 가스바이패스관은 입구헤더(3a)와 입구냉매배관(45)와의 접속부와 전열관(1) 사이에 마련되어 있고, 전열관(1)보다 관내경이 크게 형성되어 있다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

입구헤더(3a)의 단면적이 입구헤더(45)의 단면적보다 크므로, 2상 냉매는 감속되면서 입구헤더(3a)로 유입한다. 냉매는 기상(47)이 상부로, 액상(48)(빗금친 부분)이 하부로 분리된 파형의 흐름을 형성한다. 이 때문에, 기상(47)은 가스바이패스관(44)에 집중적으로 유입되고, 여러개의 전열관(1)에는 액상(48)만이 흐른다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 그 후, 여러개의 전열관(1)로 유입한 냉매는 관외 작동유체와 열교환을 실행하고 관내에서 증발한다. 이 냉매는 기상으로 되어 출구헤더(3b)로 유입한 후, 가스바이패스관(44)를 통해 유출된 기상과 함께 출구냉매배관(46)을 통해 유출된다. 그 결과, 여러개의 전열관(1) 사이에 있어서 균일한 열교환이 실행되게 된다. 즉, 기상이 흘러서 열교환하기 어려운 부분이 가스바이패스관으로만 된다. 이것에 의해, 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이와 같이 하부 입구헤더(3a)와 상부 출구헤더(3b)를 포함하는 구조에 있어서는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 가로로 긴(橫長) 공기조절장치에 열교환기를 조립한 경우에 공간을 절약하면서 배관을 실장하는 것이 가능하다. 또, 입구헤더에는 기체-액체 2상 상태로 냉매가 유입되기 때문에, 냉매는 원활한 흐름을 형성하게 된다.

도 51은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (44)는 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관, (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. 또, (49)는 정류수단으로서 기능하는 벌집형 격자로서, 입구헤더(3a)와 입구냉매배관(45)와의 접속부와 가스바이패스관(44) 사이에 마련되어 있다. 이 격자(49)에 있어서, 냉매의 흐름방향으로 여러개의 좁은 유로가 형성되고, 이 유로에 의해 형성되는 벽면에는 구멍이 마련되어 있다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

2상 냉매는 입구냉매배관(45)를 통해 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한다. 이 냉매는 격자(49)에 의해 흐름이 정류되면서 상부의 기상(47)과 하부의 액상(48)이 서로 분리된다. 이 격자(49)를 통과한 직후에는 상부의 기상(47)과 하부의 기상(48)를 포함하는 파형의 흐름이 형성된다. 이 때문에, 기상(47)은 가스바이패스관(44)에 집중적으로 유입되고, 여러개의 전열관(1)에는 액상만이 흐른다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 또, 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에 있어서는 입구헤더(3a)가 하부에 배치된 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 입구헤더가 상부에 배치된 경우에도 가스바이패스관의 접속부를 입구헤더(3a)의 상부에 배치하면 좋고 마찬가지 효과가 얻어진다.

도 52는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (44)는 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관, (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와 가스바이패스관(44) 사이에 배치된 유로단면의 상부에는 돌기(60)이 마련되어 있다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

냉매A는 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한다. 이 냉매A는 기체-액체 계면이 흐트러져 파형의 흐름을 형성하는 경우에도, 돌기(60)에 의해 파형이 상쇄(cancel)된다. 따라서, 돌기부(60)을 통과한 직후에는 냉매의 흐름이 완만하게 변화되고, 기상이 상부로 분리되고 액상이 하부로 분리된 층형상의 흐름으로 되기 쉽다. 이 때문에, 기상(47)은 가스바이패스관(44)에 집중적으로 유입되고, 여러개의 전열관(1)에는 액상만이 흐르게 된다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 또, 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에 있어서는 입구헤더(3a)가 하부에 배치된 경우에 대해 설명했다. 그러나, 입구헤더의 상부에 배치된 경우에도 가스바이패스관의 접속부를 입구헤더(3a)의 상부에 배치하면 좋고 마찬가지 효과가 얻어진다.

도 53은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다. (44a)는 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관이다. 이 가스바이패스관(44a)에 있어서, 입구헤더(3a)와 접속하는 접속부(50a)의 관내경은 출구헤더(3b)와의 접속부의 관내경보다 크다. 그 때문에, 입구헤더(3a)와 가스바이패스관(44a) 사이의 접속부분에 의해 형성되는 액면의 단면적이 커진다. 이 때문에, 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한 2상 냉매의 기체-액체 계면이 흐트러져 있는 경우에도 기상(47)이 가스바이패스관(44a)로 집중적으로 유입하기 쉽게 된다. 또, 여러개의 전열관(1)에는 액상만이 흐르기 쉽게 된다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 또한, 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.

도 54는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다. (44b)는 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 가스바이패스관이다. 이 가스바이패스관(44b)에 있어서 입구헤더(3a)와의 접속부(50b)의 관내경이 출구헤더(3b)와의 접속부의 관내경보다 크고, 가스바이패스관의 관축이 전열관측으로 편심해서 연장되어 있다. 그 때문에, 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한 2상 냉매의 기체-액체 계면이 흐트러져 있는 경우에도 관성이 큰 액상은 접속부(50b)를 그대로 통과하기 쉽고, 관성이 작은 기상은 가스바이패스관(44b)로 집중적으로 유입하기 쉽다. 또, 접속부(50b) 부근에서 형성되는 액면의 단면적이 커지는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이다. 이에 따라, 여러개의 전열관(1)에는 액상만이 흐르기 쉽게 된다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 또한, 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.

도 55는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. 도 56은 본 실시예에 있어서의 입구헤더 부근의 사시도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (44)는 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관, (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. (51)은 입구헤더내에 설치된 수평구멍이 뚫린 판으로서, 전열관(1)이 관통한다. 이 수평구멍이 뚫린 판(51)은 입구헤더 내의 공간을 구획하고 있다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

냉매는 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한다. 이 냉매는 수평구멍이 뚫린 판(51)을 따라 흐르지만, 비중이 가벼운 기상(47)은 구멍을 통해서 입구헤더의 상부에 배치되고 비중이 높은 액상(48)은 그의 하부에 배치되는 성징을 갖는다. 따라서, 입구헤더내에서는 분리된 흐름으로 된다. 이 때, 수평구멍이 뚫린 판(51)은 액상에 혼입된 기포를 상부로 유출시킬 뿐만 아니라 기체-액체 계면의 흐트러짐을 억제하는 기능도 한다. 이와 같이, 액상과 기상이 서로 분리되는 것이다. 이것에 의해, 개구부가 수평구멍이 뚫린 판(51)의 하측에 배치된 여러개의 전열관(1)에는 액상만이 흐른다. 기상(47)은 입구헤더(3a)와 입구냉매배관(45)와의 접속부와는 반대측 입구헤더(3a)에 마련된 가스바이패스관(44)로 집중적으로 유입한다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 또, 입구헤더의 긴쪽방향의 안쪽으로 감에 따라서 유속이 감소하게 된다. 이것에 의해, 기체와 액체의 분리가 용이하게 되어 가스의 분리를 충분히 실행할 수 있다. 또한, 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.

도 57은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. 이 실시예에 있어서는 입구헤더(3a)가 상부에 배치되고, 출구헤더(3b)가 하부에 배치되어 있다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (44)는 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관이다. 이 가스바이패스관은 입구헤더(3a)와 입구냉매배관(45)와의 접속부와는 반대측 입구헤더(3a)에 마련된다. 입구헤더(3a)와 가스바이패스관(44)사이에는 위쪽으로 만곡된 접속부가 마련되어 있다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

냉매는 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한다. 이 냉매는 기상(47)이 상부로, 액상(48)이 하부로 각각 분리된 파형의 흐름을 형성한다. 이 때문에, 액상(48)은 여러개의 전열관(1)로 유입되고, 기상(47)은 입구헤더(3a)의 상부를 흘러 가스바이패스관(44)로 집중적으로 유입한다. 이 때, 입구헤더(3a)와 가스바이패스관(44) 사이의 만곡된 접속부에 의해, 입구헤더(3a)의 상부 부근의 액상냉매가 가스바이패스관(44)를 통해 출구헤더(3b)로 유입하는 것이 방지된다. 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 유닛의 실장형태에 따라서 이 실시예와 같이 상부에 입구헤더를 배치하는 경우가 있다. 이와 같은 형태로 하면, 전위에너지에 의해 관내측의 압력손실이 저감된다.

도 58은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 사시도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더이다. 이 입구헤더(3a)는 길이가 거의 동등정도인 직관(直管)이 서로 인접하도록 구부러져 배치되어 있다. 또, 입구헤더(3a)는 입구냉매배관(45)가 접속되어 입구헤더(3a)내에 있어서의 냉매의 흐름의 조주(approach run)구간 역할을 하는 제1 구간(52) 및 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 전열관(1)과 가스바이패스관(44)가 접속된 제2 구간을 포함한다. (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

냉매는 입구냉매배관(45)에서 직관(52)로 감속되면서 유입한다. 조주(助走)구간인 제1 구간(52)에서는 냉매의 흐름이 균일하게 되고, 기상(47)이 상부로, 액상(48)이 하부로 각각 분리된 층형상의 흐름을 형성한다. 이 때문에, 입구헤더(3a)로 유입한 후, 기상(47)은 가스바이패스관(44)로 유입하기 쉽고 또 액상(48)은 여러개의 전열관(1)로 유입하기 쉽게 된다. 그 때문에, 기상(47)은 가스바이패스관(44)로 집중적으로 유입한다. 이것에 의해, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.

이상의 실시예에 있어서는 기체-액체를 분리하고 또한 액면을 안정하게 하기 위해서, 벌집이나 돌기와 같은 정류수단을 사용하거나 가스바이패스관의 위치나 직경을 변화시키거나 긴 조주구간을 마련한 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 분리후의 액상냉매가 균일하게 전열관으로 분배되는 구성이면, 즉 기체-액체를 분리하고 액면안정화수단을 마련하여 균일하게 액상냉매가 전열관으로 유입하는 구성이면 어느 구성이든 사용가능한 것은 물론이다.

도 59는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 부분단면도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (1)은 여러개의 전열관, (44)는 가스바이패스관, (45)는 입구냉매배관, (53)은 가스바이패스관 내부에 배치된 기체-액체를 분리하는 기체-액체 분리부재로서의 메시(망형상 조직)이다. 이 메시(53)은 Cu, Al, SUS 등으로 이루어진다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

냉매는 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한다. 이 냉매는 기상(47)이 상부로, 액상(48)이 하부로 각각 분리된다. 그러나, 냉매 순환량이 많은 경우 등에는 기상(47)이 바이패스관(44)로 액체덩어리(liquid lump)(48a) 등을 수반해서 유입하는 경우가 있다. 액체덩어리(48a)가 유입되는 것에 의해 액체가 압축기까지 도달하면, 액체의 압축에 의해 압축기가 파괴되어 버릴 우려가 있으며, 또 열교환 성능도 저하하게 된다. 이 실시예의 구성에 의하면, 기상(47) 및 액체덩어리(48a)는 가스바이패스관(44)내를 상승한다. 기상(47)은 메시(53)을 통과할 때, 액상덩어리(48a)는 메시(53)과 충돌하여 메시부를 통과할 수 없다. 이 때문에, 액체덩어리(48a)는 물방울(48b)나 액막(48c)로 되어 중역의 작용에 의해 낙하한다. 그 때문에, 가스바이패스관(44)에는 기상(47)의 흐름만이 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관(1)에는 액상(48)의 흐름만이 유입하기 쉽게 된다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어진다. 또, 출구헤더로 액상이 유입하는 일이 없어 액체의 역류를 방지할 수 있다. 그 결과, 냉매회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 이 경우 액체의 맥동(pulsation)의 영향을 피하기 위해서, 메시는 가스바이패스관(44)의 중간부보다 하측 위치에 마련하는 것이 바람직하다.

도 60은 본 발명의 1실시예에 따른 냉매회로를 도시한 회로도이다. 이 도면은 본 발명을 열펌프의 실내기의 열교환기에 적용한 경우를 도시한 것이다. 도면에 있어서 실선화살표Fg는 냉방운전시의 기상냉매의 흐름, 실선화살표Fℓ은 냉방운전시의 액상냉매의 흐름, 실선Fgℓ은 냉방운전시의 기체-액체 2상냉매의 흐름을 각각 나타내고, 점선 화살표Fg는 난방운전시의 기상냉매의 흐름, 점선화살표Fℓ은 난방운전시의 액상냉매의 흐름, 점선화살표Fgℓ은 난방운전시의 기체-액체 2상냉매의 흐름을 각각 나타낸다. (3a) 및 (3b)는 냉방운전시에는 각각 입구헤더 및 출구헤더이고, 난방운전시에는 각각 출구헤더 및 입구헤더이다. 또, (45) 및 (46)은 냉방운전시에는 각각 입구냉매배관 및 출구냉매배관이고, 난방운전시에는 각각 출구냉매배관 및 입구냉매배관을 나타낸다. (1)은 여러개의 전열관, (2)는 가열핀, (44)는 가스바이패스관, (54)는 가스바이패스관에 마련된 역지밸브이다. (55)는 압축기, (56)은 4방밸브, (57)은 실외기의 열교환기, (58)은 팽창밸브, (59)는 냉매배관이다.

냉방운전시에는 압축기(55)에서 토출(discharge)된 기상냉매는 4방밸브(56)을 통과한 후, 실외기의 열교환기(57)(이 경우에는 응축기)에서 방열된다. 이 기상냉매는 열교환기내에서 액상냉매로 되고, 팽창밸브(58)에 의해 감압팽창해서 기체-액체 2상 냉매로 된다. 그 후, 냉매는 입구냉매배관(45)를 통과한 후, 실내기의 열교환기(이 경우에는 증발기)의 입구헤더(3a)로 유입한다. 상술한 실시예 등에서 설명한 바와 같이, 기상냉매는 가스바이패스관(44)로 유입하고, 액상냉매는 여러개의 전열관(1)로 유입한다. 또, 냉매는 흡열해서 모두 기상냉매로 되어 출구헤더(3b)로 유입한다. 그 후, 냉매는 출구헤더(3b)에서 출구냉매배관(46)을 거쳐 4방밸브(56)을 통과한 후 압축기(15)로 되돌아간다.

한편, 난방운전시에는 압축기(55)에서 토출된 기상냉매는 4방밸브(56)을 통과한 후, 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 유입한다. 또, 냉매는 여러개의 전열관(1)과 가스바이패스관(44)로 유입되는 방향으로 이동한다. 그러나, 역지밸브(54)의 작용에 의해 가스바이패스관은 폐색(閉塞)되므로, 가스바이패스관에서 기상냉매가 바이패스(우회)하는 일은 없다. 냉매는 단상(單相)이므로 전열관(1)로 균일하게 유입하게 된다. 그 후, 냉매는 전열관(1)내에서 방열하여 액화하고, 이 액화된 냉매는 출구냉매배관(46)을 통과한다. 이 냉매는 팽창밸브(58)에서 감압팽창된 후, 실외 열교환기(57)(이 경우에는 증발기)에서 흡열하여 기상냉매로 되고, 4방밸브(56)을 통과해서 다시 압축기로 되돌아간다.

이와 같이, 가스바이패스관의 도중에 역지밸브를 마련하고 있다. 이것에 의해, 본 발명의 열교환기를 증발기로서도 응축기로서도 사용할 수가 있다. 이 때문에, 본 발명의 열교환기를 히트펌프(heat pump)를 운전하는 냉매회로에 사용할 수가 있다. 또, 구성은 구조가 간단하기 때문에 비용을 절감할 수 있고, 구조내에 가동부가 없기 때문에 신뢰성이 향상된다. 또, 역지밸브(54)의 교환도 용이하다.

도 61은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다. (3a)는 하부에 배치한 입구헤더, (3b)는 상부에 배치한 출구헤더이다. 입구헤더와 출구헤더 사이에 여러개의 전열관(1)이 접속되어 있고, 다경로형 증발기를 형성하고 있다. (44)는 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 가스바이패스관이다. 이 가스바이패스관(44)의 외면에는 핀(2)가 마련되어 있다. (45)는 입구냉매배관, (46)은 출구냉매배관이다. 화살표A는 냉매의 흐름을 나타낸다.

2상 냉매는 입구냉매배관(45)에서 입구헤더(3a)로 감속되면서 유입한다. 이 2상 냉매는 기상(47)이 상류에, 액상(48)이 하부로 각각 분리된 층형상 흐름을 형성한다. 기상(47)은 가스바이패스관(44)로 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관(1)에는 액상(48)만이 유입한다. 이 경우, 기상(47)에 액상의 일부가 혼입한 상태에서 가스바이패스관(44)로 그대로 유입하는 경우가 있다. 그러나, 가스바이패스관(44)로 유입한 액상은 핀(2)상을 흐르는 관외 작동유체B(예를 들면 공기)와 열교환을 실행하는 것에 의해 증발하고, 출구헤더(3b)로는 기상만이 유입하게 된다. 그 결과, 출구헤더에 액상이 유입하는 일이 없어 액체의 역류를 방지할 수 있다. 이것에 의해, 냉매분배의 불균일을 없앨 수 있음과 동시에 냉매회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 유효전열면적의 감소를 억제하는 효과는 상술한 실시예와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 이 실시예에 있어서의 핀(2)를 상기 다른 실시예에 따른 각종 형상의 열교환기에 마련해도 마찬가지 효과가 얻어진다.

수십∼수백개의 경로를 갖는 열교환기의 경우, 좁은 전열관을 다수 사용하여 입구헤더와 출구헤더를 접속하고 있다. 이 장치를 상하에 배열하면, 헤더의 하중이나 냉매입구, 출구 배관의 하중 또는 운전중의 진동 등이 미세관에 부가되게 된다. 관에 균등한 힘이 부가되는 경우에는 큰 문제가 없지만, 입구배관과 출구배관에 접속되는 측 등에 국부적인 과대한 힘이 가해져 사용중 미세관 파손이나 냉매유출, 수명 단축 등의 문제가 고려된다. 이 때문에, 하중이나 진동이 가해지기 쉬운 위치에 미세관보다 수배이상 큰 직경의 가스바이패스관을 마련한다. 이것에 의해, 가스바이패스관을 강도부재로 하고 강도면에서 미세관뿐만 아니라 가스바이패스관에 의해 장치를 유지할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 장치를 얻을 수가 있다.

도 4∼도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 열교환기에 있어서는 여러개의 전열관에 1개의 나선형 핀을 감고 있다. 이 구조에 있어서는 도 8에 도시한 바와 같이 나선 각도를 취하는 것이 바람직하다. 나선각도를 취하는 점에 대해서는 이하 도 63에 따라 제습에 의해 발생하는 물방울의 배수성 수단(mechanism)에 대해 설명한다.

전열관에 대해 세선핀을 나선형상으로 감는 것에 의해, 세선핀의 각도가 수평방향에 대해 기울기를 갖는다. 이 때문에, 제습에 의해 세선핀에 발생하는 물방울이 중력작용에 의해 전열관과 세선핀이 접해 있는 개소로 낙하하기 쉽게 된다. 또, 전열관과 세선핀이 접해 있는 개소의 미소한 간극에 의해 모세관현상이 발생하고, 물방울이 전열관과 세선핀이 접해 있는 개소로 잡아당겨져 이동하기 쉽게 된다. 이와 같이, 전열관에 세선핀을 나선형상으로 감고 있다. 이것에 의해, 중력의 작용 및 모세관 현상에 의해서, 제습에 의해 세선핀에 발생하는 물방울이 전열관과 세선핀이 접해 있는 개소로 이동하기 쉽게 되는 것이다. 물방울은 전열관과 세선핀이 접해 있는 개소로 집중되고, 그 크기는 어느 정도까지 성장한다. 그 후, 물방울은 중력의 작용에 의해 전열관을 따라 이동하여 낙하한다. 또, 낙하해 가는 물방울은 그의 낙하방향을 따라 존재하는 다른 물방울을 흡수하면서 낙하한다. 그 결과, 열교환기 전체에서 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 또, 풍량저하에 따른 열교환량 저하도 억제된다.

또, 핀을 나선형상으로 마련하는 것에 의해 전열관과 핀 사이에 큰 접촉부를 마련하고 있다. 망형상 구조에서는 거의 점으로 접촉하고 있었지만, 이 구조에서는 핀을 전열관에 감기 때문에 접촉부가 선형으로 된다. 즉, 2개의 전열관에 1개의 핀을 나선형으로 감으면 1개의 전열관당 반원형의 접촉부가 형성되고, 나선각도가 클수록 접촉부를 크게 형성할 수 있다. 이것에 의해, 열전달 특성이 양호하게 되고 장치의 소형화가 가능하게 된다. 또, 이것에 의해 전열관과 핀의 접합이 확실하게 되어 서로 분리되기 어렵게 되고, 강도적으로 강하게 되어 신뢰성이 높은 장치가 얻어진다. 그 결과, 전송 등이나 조립시의 취급이 간단하게 되어 취급하기 쉬운 장치가 얻어진다.

한편, 상술한 바와 같이 나선형상으로 감는 것에 의해 수분제거(hydro-extracting)성능이 양호한 장치가 얻어진다. 물의 경우에는 표면장력이 발생하여, 액체 표면은 탄성이 있는 박막을 잡아당긴 것처럼 각 부분이 서로 끌어당겨진다. 또, 액체 표면에 미소한 간극이 있으면 그 방향으로 세게 당겨져 집중되게 된다. 결국, 상부와 하부의 전열관을 따라 물이 이동하고, 열교환기의 하부에 마련된 드레인팬(drain pan)(도시하지 않음)에 집중되게 된다. 그 결과, 열전달 특성을 항상 양호하게 유지할 수 있는 장치가 얻어진다.

본 발명의 구성에 있어는 파이프직경이 종래의 열교환기보다 대폭으로 가늘다. 따라서, 관내의 압력손실의 증대를 방지하기 위해서 많은 유로를 마련하였다. 이것에 대해, 냉매를 균일하게 분류시키는 것이 중요하게 된다. 액상 냉매만 포함하는 경우에는 균일하게 분류되므로, 기체-액체 2상 냉매를 가스와 액체로 분리해서 액체는 전열관을 통과시키고 기체는 도 1의 바이패스관(44)를 통과시키고 있다. 이 구성에 있어서의 전열관 및 핀의 직경이 작은 쪽이 공기측 성능이 양호한 이유에 대해서, 이하 도 63에 따라 설명한다. 전열관에 관여하는 직경의 대표치수를 작게 하는 것에 의해 온도경계층의 발달을 억제하고, 전열부의 대부분을 신선한 유체와 접촉시킨다. 이것에 의해, 높은 열전달율을 얻을 수 있다. 즉, 핀의 외경을 작게 해서 대표치수를 작게 하는 것에 의해, 높은 열전달율을 얻을 수 있는 열교환기가 얻어진다. 이러한 실시예를 도시한 것이 도 63로서, 핀의 직경은 0. 5㎜ 보다 작게 하는 것에 의해 열전달효과가 현저하게 향상되고 있다.

또, 전열관 및 핀의 외직경을 작게 하는 것에 의해 공기의 흐름방향의 두께가 얇아진다. 이것에 의해, 공기측의 압력손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 종래의 장치에 비해 저소음화 또는 풍량증가에 따른 성능향상을 실현할 수 있다.

즉, 열교환기에 있어서 나선형상으로 감은 핀의 직경을 0. 5㎜보다 작은 직경을 사용하고 또한 좁은 전열관을 사용하며 기체와 액체가 분리되어 흐르므로, 열전달특성이 현저하게 높아진다. 또한, 풍량저하(風損)가 작다는 등의 성능이 한층더 향상될 뿐만 아니라 소형화가 가능하고 신뢰성이 양호한 전열관이 얻어진다. 또, 미세관이며 구부림 등이 간단하고 또한 미세관보다 큰 헤더에 의해 전열관을 여러개의 열로 자유롭게 배치할 수 있게 된다. 이 때문에, 열교환기의 형상을 자유롭게 얻어져 핀 등의 다른 구성품이나 실내기 등의 구조체의 형상은 자유롭게 선택하여 설계할 수 있다. 이와 같이 하는 것에 의해, 최적한 제품성능이나 형상을 선택할 수 있다. 즉, 좁은 곳이나 작은 장소에도 배치할 수 있는 냉동시스템이나 공기조절장치가 얻어지고, 사용자에게 있어서도 사용하기 편리한 공기조절장치나 냉동시스템이 얻어진다.

이와 같이, 세선 즉 나선형 핀을 사용한 상술한 수치는 1예로서, 주위의 조건, 냉매의 종류나 공기 또는 다른 열교환 기체나 액체의 종류나 온도, 속도 등에 따라서 변화한다. 그러나, 수치는 나선직경에 강하게 의존한다는 것을 알 수 있다. 또, 열교환기의 핀으로서는 열전달율뿐만 아니라 압력손실이나 전열면, 핀효율 등도 고려해서 최적한 나선 직경을 찾아야 한다. 이것에 의해, 본 발명은 이상의 실시예의 구조, 치수에 한정되지 않는다는 것이 명백하다.

본 발명에 따르면, 기체-액체 2상냉매에서 기체와 액체를 분리하기 위해 입구배관보다 큰 입구헤더를 사용하고 단면적이 확대하는 것을 이용하였다. 이 분리는 기상과 액상의 비중의 차 예를 들면 플루오로카본(불화 탄소)에서는 40∼60배 정도의 차가 있는 것을 이용하고 있다. 이것에 의해, 큰 유속의 차도 발생하고 있어 상술한 분리의 구성을 한층더 유효한 것으로 하고 있다. 또, 액면을 안정화시키는 것에 의해 액체의 맥동의 영향도 방지할 수 있고, 냉매의 분배가 원활하게 실행하여 전열성능이 안정화된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 얻어진다.

본 발명에 있어서의 열교환기는 1개 또는 2개이상의 세선을 나선형상으로 감아 핀을 구성한다. 이것에 의해, 3차원적인 흐트러짐을 생성한다. 따라서, 하류측의 세선핀의 전열을 촉진함과 동시에, 전열관과 직교하는 단면에서는 세선이 서로 교차하지 않게 된다. 또, 공기의 흐름방향에 대해 세선 사이에 큰 간극이 형성된다. 따라서, 공기중의 수증기가 응축해도 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 또, 열교환기 표면이 젖은 상태로 사용한 경우에도 막힘을 일으키는 일이 거의 없어 압력손실이 저감된다. 그 때문에, 풍량저하에 따른 열교환량 저하를 억제할 수 있다.

따라서, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용해도, 물방울이 유지되기 어렵게 되는 것에 의해 막힘이 발생하는 일이 거의 없다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 효과가 있다.

또, 본 발명에 있어서의 열교환기는 임의의 간격으로 배치된 서로 인접하는 전열관을 각각 1쌍으로 한다. 1개 또는 2개 이상의 세선을 포함하는 전열핀을 1쌍씩의 전열관에 각각 감는 것에 의해, 3차원적인 흐트러짐을 생성한다. 이것에 의해, 하류측의 전열핀의 전열을 촉진시킴과 동시에 전열관과 직교하는 단면에서의 공간면적을 증대할 수 있다. 따라서, 공기중의 수증기가 응축해도 물방울이 유지되기 어렵게 된다. 또, 전열면이 젖은 상태에서 열교환기를 사용한 경우에도 막힘이 발생하는 일이 거의 없어 압력손실이 저감된다. 따라서, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다.

관외 작동유체는 열교환기를 통과할 때 가속화되면서 3차원적인 흐트러짐을 생성한다. 그 결과, 관외 열전달율이 증가하여 전열이 촉진된다는 효과가 있다.

또, 전열관과 직교하는 단면에서의 공간면적이 커지므로, 제습에 의해 발생한 물방울이 유지되기 어려운 구조로 된다. 따라서, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도 물방울이 유지되기 어렵게 되는 것에 의해 막힘이 발생하는 일이 거의 없다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 효과가 있다.

또, 본 발명에 따르면, 임의의 간격으로 배치된 여러개의 전열관과 이들 전열관에 전열핀을 구성하는 세선을 망형상 구조로 조립한 공기조절장치용 열교환기가 얻어진다. 1개 또는 2개이상의 세선을 인접하는 좌우 전열관에 나선형상으로 감고 있다. 이것에 의해, 관외 작동유체는 열교환기내를 흐를 때 가속화되면서 3차원적인 흐트러짐을 생성한다. 그 결과, 관외 열전달율이 증가하여 전열이 촉진된다는 효과가 있다. 또, 세선(2)를 나선형상으로 감고 있다, 이것에 의해, 전열관과 직교하는 단면에서는 세선이 서로 교차하지 않게 되어 공기의 흐름방향에 대한 세선 사이의 간극(공간)이 커지게 된다. 또, 전열관의 관축방향에 대해서 세선이 장애물로 되는 일은 거의 없다. 따라서, 열교환기를 공기중의 수분이 결로하는 환경하에서 사용하더라도, 물방울이 유지되기 어렵게 되어 막힘이 발생하는 일이 거의 없다. 그 결과, 풍량저하에 따른 열교환량 저하가 억제된다는 효과가 있다. 또, 나선의 각도를 크게 하는 것에 의해서 동일피치인 경우의 전열면적이 망형상 구조의 전열면적에 비해 증대한다는 효과가 있다.

또, 본 발명에 따른 열교환기는 상술한 바와 같은 구조를 갖는다. 이 열교환기에 있어서는 여러개의 전열관을 배치하고, 이 배치한 전열관을 각각 반대방향으로 잡아당겨 세선에 장력을 인가한다. 장력을 인가하면서 전열관의 외표면에 세선을 접합하고 있다. 따라서, 세선과 전열관의 밀착이 확실하게 됨과 동시에 세선의 변형이 수정된다. 이것에 의해, 관외 작동유체가 원활하게 흘러 열교환성능이 향상된 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

또, 전열관의 외표면 또는 헤더의 구멍부 표면중 적어도 한쪽의 표면에 소정 두께를 갖는 땜납재를 미리 부착시킨다. 이 미리 부착시킨 땜납재를 용융 및 냉각해서 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합시킨다. 제어되어 부착된 땜납재가 전열관과 헤더와의 접합부로 집합해서 응고하여 관내 작동유체의 누출을 확실하게 방지할 수 있다. 이것에 의해, 열교환 능력이 저하하지 않는 고신뢰성의 장치가 얻어진다.

세선 또는 전열관중 적어도 어느 한쪽의 외표면 및 전열관의 외표면 또는 헤더의 구멍부 표면중 적어도 어느 한쪽의 표면에 소정 두께를 갖는 땜납재를 미리 부착시킨다. 이 미리 부착시킨 땜납재를 용융 및 냉각해서 전열관의 외표면에 세선을 접합함과 동시에, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합시킨다. 이것에 의해, 전열관이 세선의 열변형에 의해서 변화하지 않게 된다. 또, 전열관, 세선 및 헤더의 각 접합작업의 중복이 저감되고 접합에너지도 억제된다. 이것에 의해, 비용이 싸고 열교환 성능이 양호한 고신뢰성의 열교환기가 얻어진다.

또, 여러개의 전열관과 걸어맞추는데 사용되는 세선을 나선형상으로 성형한다. 이 성형후, 나선형상의 세선 또는 여러개의 전열관중 적어도 어느 한쪽의 외표면에 소정 두께를 갖는 땜납재를 미리 부착시킨다. 이 부착후, 서로 인접하는 전열관의 외주를 둘러싸도록 나선형상의 세선을 세트한다. 이 세선의 세트후, 전열관을 그의 반대방향으로 각각 잡아당겨 세선에 장력을 인가한다. 그리고, 이 장력을 인가한 후에, 땜납재를 용융 및 냉각해서 전열관의 외표면에 세선을 접합시킨다. 따라서, 세선의 변형을 수정하면서 전열관과 세선 사이의 밀착을 향상시킨 열교환기를 용이하게 제조할 수 있다. 또, 완성품의 제조효율을 향상시킨 장치의 제조방법이 얻어진다.

또, 여러개의 전열관의 외표면 또는 헤더의 구멍부 표면중 적어도 어느 한쪽의 표면에 소정 두께를 갖는 땜납재를 미리 부착시킨다. 이 부착후에, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 끼워맞춘다. 이 끼워맞춤후에 땜납재를 용융 및 냉각해서 양끝부와 구멍부를 접합시킨다. 제어되어 부착된 땜납재가 전열관과 헤더 사이의 접합부에 집합해서 응고하여 관내 작동유체의 누출을 확실하게 방지할 수 있다. 이것에 의해, 열교환 능력이 저하하지 않는 열교환기를 용이하게 제조할 수 있다.

또, 전열관이 헤더의 구멍부에 삽입된 후, 땜납재를 용융 및 냉각해서 전열관의 외표면에 세선을 접합함과 동시에, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합시킨다. 따라서, 전열관 사이의 간격이 세선의 열변형에 의해 영향을 받지 않게 되어 전열관 사이의 간격을 수정하는 작업이 불필요하게 된다. 또, 전열관, 세선 및 헤더 사이의 접합부를 접합하는 작업을 용이하게 할 수 있고 접합에너지소비도 저감할 수 있다. 그 결과, 경제적으로 열교환기를 제조할 수 있다.

또, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합시킨 후, 전열관의 외표면에 세선을 접합시킨다. 이 경우, 세선은 열의 영향을 받아 왜곡(변형)되기 쉬지만, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합할 때 발생하는 열의 영향은 받지 않게 된다. 따라서, 전열관 사이의 간격을 수정하는 작업을 하지 않고도 열교환성능이 양호한 열교환기를 경제적으로 제조할 수 있다.

또, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합시킨 후, 이 접합부를 용융된 땜납조에 침지시킨다. 따라서, 전열관의 양끝부와 구멍부와의 접합부에 있어서의 간극이 땜납으로 충전되어 기밀성이 더욱더 향상된다. 이 때문에, 관내 작동유체의 누출을 확실하게 방지한 열교환기를 제조할 수 있다.

또, 전열관의 양끝부와 헤더의 구멍부를 접합시킨 후, 이 접합부를 용융된 땜납조에 침지시킨다. 따라서, 전열관의 양끝부와 구멍부와의 접합부에 있어서의 간극이 땜납으로 충전된다. 그 결과, 기밀성이 더욱더 향상된 열교환기가 제조된다.

또, 열교환기의 제조장치에 있어서, 장력지그는 전열관의 외표면과 걸어맞추는 핀부를 고정킨 1쌍의 지그, 이 1쌍의 지그에 마련된 1쌍의 관통구멍에 삽입되고 이 관통구멍을 거쳐 1쌍의 지그와 접속하는 안내축 및 이 안내축에 삽입되고 1쌍의 지그 사이에 마련된 코일스프링을 구비하고 있다. 따라서, 1쌍의 지그의 각각의 핀부에 전열관을 걸어고정시키면, 전열관은 핀부를 잡아당겨 코일스프링을 압축시키면서 걸어고정시킨다. 이 때문에, 걸어고정시키는 작업이 완료하면, 반대로 핀부가 전열관을 잡아당기고 이 잡아당겨진 전열관이 그 전열관에 감긴 나선형상의 세선을 잡아당긴다.

이 열교환기의 제조장치에 있어서, 장력지그는 간단한 구성이고 서로 인접하는 전열관에 감긴 나선형상의 세선을 잡아당긴다. 그 결과, 경제적으로 장력 균형성능이 양호한 장력지그가 얻어진다.

또, 열교환기의 제조장치에 있어서, 장력지그는 전열관 및 이 전열관의 서로 인접하는 전열관마다 그의 외주를 둘러싸도록 감기는 세선을 구비하는 전열면과 걸어맞추는 판부를 고정시킨 1쌍의 지그, 이 1쌍의 지그에 마련된 1쌍의 관통구멍에 삽입되고 이 관통구멍을 거쳐 1쌍의 지그와 접속하는 안내축 및 이 안내축에 삽입되고 1쌍의 지그의 외측에 마련된 코일스프링을 포함하고 있다. 이 1쌍의 지그의 판부 사이에는 전열면을 삽입한다. 이 때, 1쌍의 지그의 판부를 누르면서 전열면을 삽입하기 때문에, 코일스프링은 압축된다. 다음에, 삽입작업이 완료하면, 반대로 전열관과 세선을 구비하는 전열면은 판부에 의해서 눌려지고, 이것에 의해 서로 인접하는 전열관에 감긴 나선형상의 세선을 잡아당긴다.

이 열교환기의 제조장치에 있어서, 장력지그는 간단한 구성이고 또한 전열관과 세선을 구비하는 전열면을 판부가 눌러서 전열관의 위치에 관계없이 서로 인접하는 전열관에 감긴 나선형상의 세선을 잡아당긴다. 그 결과, 경제적으로 사용하기 편리하고 장력 균형성능이 양호한 장력지그가 얻어진다.

또, 헤더에는 여러개의 전열관의 양끝부의 각각과 접속되는 구멍부를 갖는 채널형상의 헤더플레이트 및 이 헤더플레이트의 채널형상 부분의 측면에 접속되는 헤더커버를 마련하고 있다. 전열관의 양끝부가 채널형상의 헤더플레이트의 채널형상 개구부측에서 삽입되고, 헤더의 구멍부에 접속되도록 하였다. 이 구조에 있어서는 삽입 후의 전열관 양끝부의 헤더플레이트 구멍부를 통과하는 상태를 쉽게 인식할 수 있어 그 양끝부를 절단하는 것이 용이하게 된다. 그 결과, 제조하기 쉬운 구조를 갖는 열교환기가 얻어진다.

또, 전열관의 양끝부를 헤더플레이트의구멍부에 삽입해서 용접하고, 이 용접후에 구멍부를 통과한 전열관의 잉여부를 절단한다. 이 절단작업후에 헤더플레이트의 양측을 절곡시켜 채널형상의 헤더플레이트로 성형한다. 이 성형후에 채널형상의 헤더플레이트에 헤더커버를 피복해서 용접을 실행하도록 한다. 그 결과, 구멍부을 통과한 잉여의 전열관을 절단하는 것이 용이하여, 관내 작동유체의 분배가 양호한 열교환기를 용이하게 제조할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 기체-액체 2상냉매가 유입되는 입구헤더 및 열교환 후의 냉매를 유출하는 출구헤더를 소정 간격을 두고 상하에 배치하고, 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 여러개의 전열관을 구비한 열교환기가 얻어진다.

이 열교환기에 있어서는 입구헤더내에서 냉매가 기상과 액상으로 분리되고, 기상냉매를 출구헤더로 송출하는 가스바이패스관을 마련하고 있다. 입구헤더내에서 기상과 액상으로 분리된 냉매는 비중이 가벼운 기상이 상부에 위치하고, 비중이 무거운 액상이 하부에 위치한다. 이 때문에, 기상은 가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관에는 액상만이 유입한다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 입구헤더의 냉매배관 접속부와 가스바이패스관 사이에 벌집형상의 격자 등을 포함하는 정류수단을 마련하고 있다. 이것에 의해, 냉매는 냉매배관을 통해 입구헤더로 감속되면서 유입한다. 이 냉매는 격자에 의해 흐름이 정류되어 기상이 상부로 액상이 하부로 각각 분리되는 층형상의 흐름으로 되기 쉽다. 이 때문에, 기상이 가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관에는 액상만이 흐르게 된다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 입구헤더의 냉매배관 접속부와 가스바이패스관 사이의 유로단면의 상부에 돌기를 마련하고 있다. 이것에 의해, 유입되는 2상 냉매의 기체-액체 계면이 흐트러져 파형의 흐름으로 되어 있는 경우에도 돌기가 파형을 상쇄시킨다. 따라서, 2상 냉매는 완만한 흐름으로 되고, 기상이 상부로 액상이 하부로 각각 분리된 층형상의 흐름으로 되기 쉽다. 그 때문에, 기상이가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관으로는 액상만이 흐른다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에도 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 냉매배관에 접속되어 기체-액체 2상냉매가 유입되는 입구헤더, 입구헤더 보다 위쪽에 배치되는 출구헤더 및 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 여러개의 전열관을 구비하는 열교환기가 얻어진다. 이 열교환기에 있어서는 전열관에 대해 입구헤더의 냉매배관 접속부측에 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 가스바이패스관을 마련하고 있다. 이것에 의해, 냉매가 냉매배관을 통해 입구헤더로 감속되면서 유입하면, 이 냉매는 기상이 상부로 액상이 하부로 각각 분리된 흐름을 형성하게 된다. 이 때문에, 기상이 가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관에는 액상만이 흐른다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 가스바이패스관과 입구헤더 사이의 접속부의 내경을 출구헤더와의 접속부의 내경보다 크게 하는 것에 의해, 입구헤더와 가스바이패스관 사이의 접속부에 의해 형성되는 액면의 단면적을 크게 설정한다. 따라서, 기체-액체 계면이 흐트러져 있는 경우, 기체에서 액체를 분리하는 것이 용이하게 된다. 이 때문에, 기상이 가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관에는 액상만이 흐른다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 가스바이패스관의 관축을 입구헤더와의 접속부 부근의 전열관측으로 편심시켜 연장하고 있다. 이것에 의해, 기체-액체 계면이 흐트러져 있는 경우에도 관성이 큰 액상은 가스바이패스관과의 접속부를 그대로 통과하기 쉽다. 관성이 작은 기상은 가스바이패스관에 집중적으로 유입하기 쉽고, 여러개의 전열관에는 액상만이 흐른다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 냉매배관에 접속되어 냉매가 유입되는 입구헤더, 입구헤더보다 위쪽에 배치되는 출구헤더 및 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 여러개의 전열관을 구비하는 열교환기가 얻어진다. 이 열교환기에 있어서는 여러개의 구멍을 갖고 입구헤더내의 공간을 상부와 하부로 분할하는 구멍뚫린 판 및 입구헤더의 냉매배관 접속부와는 반대측 끝부를 출구헤더에 연통시키는 가스바이패스관을 마련하고 있다. 또, 전열관내의 개구부를 구멍뚫린 판의 아래쪽에 위치시켰으므로, 구멍뚫린 판에 의해 유입하는 2상 냉매의 기체-액체 계면의 흐트러짐을 억제할 수 있다. 냉매분리시 비중이 가벼운 기상은 상부에 위치하고, 비중이 무거운 액상은 하부에 위치하게 된다. 이 때문에, 그의 끝부가 입구헤더의 비교적 하부에 배치된 여러개의 전열관에는 액상이 유입하고, 가스바이패스관에는 기상이 집중적으로 유입한다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 가스바이패스관이 냉매배관 접속부와는 반대측의 입구헤더 끝부에 배치되므로, 가스바이패스관에서의 냉매의 유속은 입구부보다 더 작아진다. 따라서, 가스의 분리가 충분히 실행된 상태에서 냉매를 바이패스할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 냉매배관에 접속되어 냉매가 유입되는 입구헤더, 입구헤더보다 아래쪽에 배치되는 출구헤더 및 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 여러개의 전열관을 구비하는 열교환기가 얻어진다. 이 열교환기에 있어서는 냉매배관 접속부와는 반대측의 입구헤더 끝부에 입구헤더와 출구헤더를 연통시키는 가스바이패스관을 마련하고 있다. 이것에 의해, 입구헤더내에서 냉매는 기상과 액상으로 분리된다. 이 때, 비중이 가벼운 기상은 상부에 위치하고, 비중이 무거운 액상은 하부에 위치하게 된다. 따라서, 액상이 여러개의 전열관으로 유입하고, 기상은 가스바이패스관에 집중적으로 유입한다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다. 또, 이 열교환기를 가로로 긴 공기조절장치에 조립한 경우에는 입구헤더와 출구헤더 사이의 거리가 짧기 때문에, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면, 입구헤더의 냉매배관 접속부와 전열관 사이에 냉매가 층형상의 흐름으로 되는 구간을 마련하고 있다. 그 구간내에서 기상과 액상이 거의 완전히 분리되고, 비중이 가벼운 기상이 상부에 위치하고 비중이 무거운 액상은 하부에 위치하게 된다. 이 때문에, 기상은 가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관으로는 액상만이 유입한다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면, 입구헤더에 냉매입구를 갖는 제1 구간 및 전열관 과 가스바이패스관이 연결되어 있는 제2 구간을 마련하고 있다. 입구헤더는 제1 구간과 제2 구간이 서로 인접하도록 절곡시키고 있다. 이것에 의해, 점유면적의 저감을 실현함과 동시에 배관실장이 가능하고, 또 제1 구간내에서 기상과 액상이 거의 완전하게 분리된다. 즉, 비중이 가벼운 기상은 상부에 위치하고, 비중이 무거운 액상은 하부에 위치되는 것이다. 이 때문에, 제2 구간내에서 기상은 가스바이패스관에 집중적으로 유입하고, 여러개의 전열관으로는 액상만이 유입된다. 그 결과, 냉매분배의 불균일이 없어져 유효전열면적의 감소를 억제할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면, 가스바이패스관의 내부에 액체에서 기체를 분리하는 기체-액체 분리부재를 마련하고 있다. 이것에 의해, 가스바이패스관에 액상이 혼입하여도 액상은 기체-액체 분리부재에 부착해서 중력작용에 의해 낙하한다. 이 때문에, 가스바이패스관에는 기상만이 흐르고, 출구헤더에는 액상이 유입하는 일이 없다. 이것에 의해, 액체의 역류를 방지할 수 있다. 따라서, 냉매회로의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

또, 본 발명에 따르면, 가스바이패스관에 열교환용 핀을 마련하고 있다. 이것에 의해, 가스바이패스관에 액상이 혼입한 경우에도 액상은 핀상을 흐르는 관외 작동유체와 열교환하는 것에 의해서 증발하여 기상으로 된다. 그 결과, 출구헤더로 액상이 유입하는 일이 없어 액체의 역류를 방지할 수 있다. 이것에 의해, 냉매회로의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

또 본 발명에 따르면, 가스바이패스관의 도중에 역지밸브를 마련하고 있다. 이것에 의해, 냉매의 흐름을 반대로 하여 이 열교환기를 증발기로서도 사용할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명의 열교환기를 히트펌프를 운전하는 냉매회로에 사용할 수 있다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.

Claims (19)

1. 기체-액체 2상 냉매(47, 48)이 유입되는 입구헤더(3a), 열교환후의 냉매를 유출시키는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 상기 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하고, 상기 입구헤더(3a)와 상기 출구헤더(3b)가 상측과 하측에 간격을 두고 배치되어 있는 열교환기에 있어서,

   냉매의 흐름을 감속하도록 상기 입구헤더(3a)상에 탑재된 저속화부 및

   상기 저속화부내에서 기상(47)과 액상(48)로 분리된 냉매중 기상(47) 냉매를 상기 출구헤더(3b)로 송출하는 가스바이패스관(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 입구헤더(3a)의 냉매유입구(45)와 상기 가스바이패스관(44) 사이에 냉매(47, 48)을 정류하기 위한 정류수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 정류수단(49)는 벌집모양의 격자(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 입구헤더(3a)의 냉매유입구(45)와 상기 가스바이패스관(44) 사이의 유로단면의 상부에 돌기를 연장해서 마련한 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제1항에 있어서,

   상기 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와 상기 전열관(1) 사이에 냉매가 층형상의 흐름을 형성하는 구간이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 입구헤더(3a)에는 냉매유입구(45)를 갖는 제1 구간과 상기 전열관(1) 및 상기 가스바이패스관(44)가 연결되어 있는 제2 구간이 마련되어 있고, 상기 입구헤더(3a)는 상기 제1 구간과 제2 구간이 인접해서 배치되도록 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제1항에 있어서,

   상기 가스바이패스관(44)내에 기체와 액체를 분리하는 기체-액체 분리부재(53)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제1항에 있어서,

   상기 가스바이패스관(44)에 열교환용으로 사용되는 핀(2)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
9. 제1항에 있어서,

   상기 가스바이패스관(44)에 역지밸브(54)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
10. 제1항에 있어서,

    핀직경이 0. 5㎜보다 작은 세선(2)가 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
11. 냉매배관에 접속되어 기체-액체 2상 냉매(47, 48)이 유입되는 입구헤더(3a), 상기 입구헤더(3a)보다 위쪽에 배치되는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비한 열교환기에 있어서,

    상기 전열관(1)과 상기 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부(45) 사이에 탑재되어 상기 입구헤더(3a)의 상부와 상기 출구헤더(3b)의 하부를 연통시키는 가스바이패스관(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
12. 제11항에 있어서,

    상기 입구헤더(3a)로의 가스바이패스관(44a)의 접속부(50a)는 상기 출구헤더(3b)와의 접속부의 내경보다 큰 내경을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
13. 제12항에 있어서,

    상기 가스바이패스관(44b)의 관축은 상기 입구헤더(3a)와의 접속부(50b) 부근에서 상기 전열관(1)측으로 편심해서 연장하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
14. 냉매배관에 접속되어 냉매가 유입되는 입구헤더(3a), 상기 입구헤더(3a)보다 위쪽에 배치되는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 상기 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하는 열교환기에 있어서,

    연통구멍을 갖고 상기 입구헤더(3a)내의 공간을 상부와 하부 공간으로 나누는 구멍뚫린 판(51) 및

    상기 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와는 반대측 끝부를 상기 출구헤더(3b)와 연통시키는 가스바이패스관(44)를 포함하고,

    상기 전열관(1)의 개구가 상기 구멍뚫린 판(51)의 아래쪽에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
15. 냉매배관에 접속되어 냉매가 유입되는 입구헤더(3a), 상기 입구헤더(3a)보다 아래쪽에 배치되는 출구헤더(3b) 및 상기 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 여러개의 전열관(1)을 구비하는 열교환기에 있어서,

    상기 입구헤더(3a)의 냉매배관 접속부와는 반대측 끝부에 탑재되어 입구헤더(3a)와 출구헤더(3b)를 연통시키는 가스바이패스관(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
16. 2개의 상부헤더와 하부헤더(3, 3a, 3b) 사이에 평행하게 배치된 여러개의 전열관(1)과 전열핀(2)를 접촉시켜 열교환을 실행하는 열교환기에 있어서,

    상기 전열관(1) 사이에 나선형상으로 감기는 세선(2, 2a∼2f)를 포함하는 핀 및

    입구헤더(3a)의 상부와 냉매가 유출되는 출구헤더(3b) 사이를 연통시키고 상기 전열관(1)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 가스바이패스관(44)를 구비하며,

    상기 입구헤더(3a)는 기체-액체 2상 냉매가 유입하는 입구냉매배관보다 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
17. 제16항에 있어서,

    상기 입구헤더(3a)로 냉매가 유입하는 냉매유입부에 마련되어 액상냉매의 액면을 안정화시키는 안정화수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
18. 2개의 상부헤더와 하부헤더(3, 3a, 3b) 사이에 평행하게 배치된 여러개의 전열관(1)과 전열핀(2)를 접촉시켜 열교환을 실행하는 열교환기를 구비한 공기조절장치에 있어서,

    상기 열교환기는

    상기 전열관(1) 사이에 나선형상으로 감기는 세선(2)를 포함하는 핀(2) 및

    입구헤더(3a)의 상부와 냉매가 유출되는 출구헤더(3b) 사이를 연통시키고 상기 전열관(1)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 가스바이패스관(44)를 구비하며,

    상기 입구헤더(3a)는 기체-액체 2상 냉매가 유입하는 입구냉매배관보다 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조절장치.
19. 제18항에 있어서,

    상기 입구헤더(3a)로 냉매가 유입하는 냉매유입부에 마련되어 액상냉매의 액면을 안정화시키는 안정화수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조절장치.