KR100294768B1

KR100294768B1 - 적층형열교환기

Info

Publication number: KR100294768B1
Application number: KR1019970046175A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 이토; 가즈히로 도미마스; 고지 후지타; 마사테루 하야시; 소이치로 우마즈메; 히데오 간노
Original assignee: 마스다 노부유키; 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 2002-01-17
Also published as: ID18211A; KR19980024428A; AU3680997A; CN1126934C; EP0828130A3; JPH1082595A; US5983999A; DE69716371T2; DE69716371D1; AU691780B2; EP0828130B1; TW358871B; CN1185579A; JP3576329B2; EP0828130A2

Abstract

본 발명에 따른 적층형 열교환기는, 냉각대상의 냉매가 공급되는 냉매 통로를 갖는 입구 헤더와; 냉각된 냉매가 방출되는 냉매 통로를 갖는 출구 헤더와; 상기 입구 헤더와 상기 출구 헤더의 사이에 위치하며, 복수의 냉매관과 핀을 층으로 교호적으로 배열함으로써 형성되고, 이 냉매관의 각각은 냉매를 저장하기 위한 탱크부와, 이 탱크부내에 저장된 냉매가 순환되는 통로부를 갖도록 된 방사 적층형 구조체와; 상기 입구 헤더와 상기 출구 헤더의 냉매 통로중 적어도 하나내에 위치하며 상기 탱크부내의 냉매의 유동을 통제하는데 이용되는 분배 부재를 포함한다.

Description

적층형 열교환기{LAMINATED HEAT EXCHANGER HAVING REFRIGERANT TUBES AND HEADS}

본 발명은 차량용 공기조화기의 증발기로서 사용하기에 적합한 적층형 열교환기에 관한 것이다.

도 1은 차량용 공기조화기의 증발기로서 사용되는 종래의 적층형 열교환기를 도시한다. 도 1을 참조하면, 냉매가 흐르는 공기 통로가 냉매관(1)내에 형성되고, 이 공기 통로내에 공기측 주름형 핀(2)이 형성된다. 냉매관(1)과 주름형 핀(2)은 층으로 배열되며, 이들 각각의 상부는 서로 연결되고, 그들 모두는 일체형으로 함께 납땜된다. 도 1에 있어서, 참조번호(3)는 적층형 열교환기내의 냉매 유동을 나타내며, 참조번호(4)는 공기 통로를 통하여 흐르는 공기 흐름을 나타낸다.

도 2는 냉매관(1)중 하나의 분해 사시도이다. 한쌍의 성형판재(5a, 5b)는 얕은 트레이부와 그의 일단부에 형성된 깊은 냉매 탱크부(6)를 갖는다. 성형판재(5a, 5b)는 대향되게 서로 접합되어 그들 사이에 U자형 냉매 통로(7)를 형성하는데, 탱크부(6)중 하나를 통하여 도입된 냉매가 이 통로(7)를 통하여 다른 탱크부로 흐르게 된다. 통로(7)내에는 주름형 내측 핀(8)이 삽입된다. 내측 핀(8)은 냉매측 열전달영역을 확장시키는 역할을 하여 열전달성능을 개선시킨다.

도 3은 적층형 열교환기의 평면도이며, 도 4 및 도 5는 각기 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 및 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다. 열교환기의 일측면의 상부에는 냉매 입구 헤더(9)가 설치되는데, 이 헤더를 통하여 냉매가 열교환기내로 흐르게 된다. 헤더(9)의 일측면부를 통하여 연결구멍(12)이 뚫린다. 이 구멍(12)은 끼워맞춤에 의하여 말단판재(11)의 입구 포트(10)에 연결된다. 말단판재(11)에 뚫린 포트(10)는 냉매 탱크부(6)내로 개방된 냉매용 입구이다. 냉매 입구 헤더(9)의 입구부는 냉매통로(7)와 연결되기에 적합한 원통형상을 갖지만, 다른 단부는 도 5에 도시한 바와 같이 플러그(13)로 폐쇄된 중공형 구성을 갖는다. 말단판재(11)는 각 냉매관(1)의 일 냉매 탱크부(6)로 통하는 포트를 구비하지 않으며, 다른 냉매 탱크부(6)는 말단판재(11)로 폐쇄된다.

냉매 입구 헤더(9)와 유사하게, 열교환기의 타측면의 상부에 냉매 출구 헤더(14)가 제공된다. 헤더(14)의 일측부를 통하여 연결구멍이 뚫린다. 이 구멍은 끼워맞춤에 의하여 말단판재(15)의 냉매 출구 포트에 연결된다. 출구 포트가 말단판재(15)에 뚫리며 냉매 탱크부(6)내로 개방된다. 냉매 출구 헤더(14)의 입구부는 냉매 통로(7)와 연결되기에 적합한 원통형상을 갖지만, 다른 단부는 플러그(13)로 폐쇄된 중공형 구성을 갖는다.

도 6은 적층형 열교환기의 다른 실시예를 도시하는데, 이 예에 있어서는 냉매 탱크부가 적층형 방열 구조체의 양쪽에 코어부로서 배열되어 있다. 이 열교환기의 냉매 탱크부(16)와 냉매 입구 헤더(17)와 냉매 출구 헤더(18)는 도 1 내지 도 5에 도시한 적층형 열교환기의 것과 동일한 관계로 배열된다. 이런 유형의 적층형 열교환기는 내측 핀(8)을 갖지 않는 보조개형 냉매 통로(7)(도 6에 도시하지 않음)를 구비할 수도 있다.

이 구조체에 있어서는 냉매가 냉매 입구 헤더(9)를 통하여 도입되고 입구 포트(10)를 통하여 냉매 통로(7)내로 흘러서 통로(7)내의 공기와 열을 교환한다. 그 다음에 냉매는 냉매 출구 헤더(14)를 통하여 배출된다.

그러나, 전술한 종래의 각 적층형 열교환기는 특히 증발기로서 사용하는 경우 이하의 문제를 갖는다. 내부에 증발기를 갖는 공기조화기가 실온제어 서모스탯으로부터의 지령에 응답하여 반복적으로 작동 및 정지하는 간헐적인 동작중 작동한 직후에, 냉매가 비록 짧은 기간 동안이긴 하지만 열교환기의 냉매 통로를 통하여 대량으로 흐른다. 이 때, 냉매는 냉매 입구 헤더(9)로부터 말단판재(11)의 입구 포트(10)를 통하여 냉매 탱크부(6)내로 도입된다. 냉매가 각각의 냉매관(1)내로 흐를 때 냉매는 그의 경로를 갑자기 90°변환시킨다. 냉매가 이런 방식으로 입구 포트(10)를 경유하여 탱크부(6)내로 흐름에 따라 냉매의 흐름은 격렬하게 교란되어 강렬한 와류를 야기시킨다. 어떤 경우에는 특정 온도, 압력, 냉매 유량 등을 조합한 상태 하에서 순음(pure tone)이 생성될 수도 있다.

도 7은 냉매 입구 헤더(9)내의 냉매의 유동을 도시한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 냉매가 플러그(13)에 대해 흐르는 영역에서 큰 와류가 실질적인 난류를 야기시키며, 냉매 탱크부(6)내로 흐르는 냉매의 주흐름이 입구 포트(10) 아래의 영역으로 편향된다. 더구나, 재가동 직후에, 어떤 영역에서는 냉매의 유량이 극한까지 증가한다. 따라서 어떤 경우에는 전술한 것과 동일한 방식으로 순음이 생성될 수도 있다.

이하는 열교환기에 의하여 생성된 순음에 대한 설명이다. 순음과 비교하여, 어떤 주파수 대역을 갖는 소리(이하 "임의의 소리"라 함)는 복수의 주파수를 포함한다. 따라서 임의의 소리는 그 레벨이 높으면 주위 노이즈(차량 노이즈 등)로부터 거의 구별되지 않으므로 노이즈 문제를 야기시킬 가능성이 없다.

한편 의심할 여지 없이 순음은 인간의 귀가 동일 음향 에너지를 갖는 임의의소리보다 더 잘 판별할 수 있도록 특정 주파수에 그의 피크를 갖는다. 이 현상은 인간의 청력에 따라 달라지므로, 소리 레벨 뿐만 아니라 톤 또는 소리의 품질을 고려하여 순음의 생성이 방지되어야만 한다.

이하는 순음이 생성되는 이유에 관한 설명이다. 유로내에 단차부가 있으면, 도 8에 도시한 바와 같이 유동의 후방 유동측에 와류가 생성된다. 이 와류는 단차부와 접촉하지 않기 때문에 안정하지 않다. 그 결과로, 생성된 소리는 특정 주파수를 갖는 톤이 아니며, 어떤 범위의 주파수를 갖는 소리이다.

한편 유로가 홈이면, 도 9에 도시한 바와 같이 와류와 접촉할 수 있는 단차부가 있어서 와류가 안정하다. 따라서 생성된 소리는 특정 주파수를 갖는 순음이다.

이러한 소리 생성의 원리에 의거하여, 구조적으로 피할 수 없고 증발기 및 그것의 게이트 파이프 연결부를 관찰함으로써 발견할 수 있는, 도 4에 도시한 적층형 열교환기내의 다수의 홈형상 갭에서 시작되는 소리가 생성된다.

본 발명의 목적은 순음의 생성을 억제할 수 있는 적층형 열교환기를 제공하는데 있다.

이 목적은 이하와 같이 배열된 적층형 열교환기에 의하여 달성된다. 본 발명에 따른 열교환기에 있어서, 냉매가 냉매 입구 헤더를 통하여 냉매 탱크부내로 흘러서 냉매관내로 분배될 때 생성되는 와류를 감소시키는 것에 의하여 또한/또는생성되는 분류(分流)를 균일하게 하여 국부적인 고속 흐름을 억제하는 것에 의하여 순음의 생성을 억제시킬 수 있다.

본 발명에 따른 적층형 열교환기는, 복수의 냉매관과 핀을 층으로 교호적으로 배열함으로써 형성되며, 이 냉매관의 각각은 냉매를 저장하기 위한 탱크부와, 이 탱크부내에 저장된 냉매가 순환되는 통로부를 갖도록 된 적층형 방열 구조체와; 내부에 냉매 통로를 가지며, 상기 적층형 방열 구조체의 일측에서 상기 탱크부에 연결되며, 냉각대상의 냉매를 상기 탱크부로 공급하는 역할을 하는 입구 헤더와; 내부에 냉매 통로를 가지며, 상기 적층형 방열 구조체의 타측에서 상기 탱크부에 연결되며, 상기 탱크부로부터 냉각된 냉매를 배출하는 역할을 하는 출구 헤더와; 상기 입구 헤더와 상기 출구 헤더의 냉매 통로중 적어도 하나에 위치하며 상기 탱크부내의 냉매의 유동을 조절하는데 이용되는 분배 부재를 포함한다.

상기 적층형 열교환기가 예를 들면 증발기로서 사용되는 경우에, 공기조화기가 반복적으로 작동 및 정지하는 간헐적인 동작중 공기조화기가 작동한 직후에 입구 헤더내로 대량으로 흐르는 냉매와, 공기조화기가 정지한 직후에 입구 헤더내로 소량으로 흐르는 냉매가 상기 입구 헤더의 입구부로부터 입구 포트로 이동하기 앞서 상기 분배 부재에 의하여 적절하게 분배된다. 따라서 상기 입구 포트를 통하여, 상기 냉매 탱크부의 입구와 연통하는 상기 냉매관내로 흐르는 냉매의 흐름과 분류의 교란이 감소될 수 있다.

따라서 냉매 탱크부내에 생성된 와류의 상태가 변화되고, 냉매 통로로 반송되는 분류의 비가 변화된다. 결과적으로, 공기조화기가 완전히 정지하였을 때 냉매관내에 체류하는 냉매의 양이 제어되어, 공기조화기의 재가동시 생성되는 순음의 발생률이 극도로 저하된다.

실질적인 공진 요소를 갖는 순음이 과열된 가스내에서 생성될 때, 예를 들면 격판 또는 와이어-네트 실린더에 의하여 음향 필드가 파괴되어 공진이 방지됨으로써 순음의 레벨이 저하된다.

입구측 냉매 통로를 출구측 냉매 통로보다 많은 수로 형성하는 것에 의하여 분류가 향상되고 국부적인 고속 흐름이 억제되어 순음의 발생을 저하시킬 수 있다.

본 발명의 추가 목적과 장점은 이하의 설명에 기술될 것이며, 부분적으로는 이 설명에 의하여 자명해지거나 또는 본 발명을 실시함으로써 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적은 첨부된 특허청구의 범위에서 구체적으로 지적하는 설비 및 조합에 의하여 실현하고 얻을 수 있다.

도 1은 적층형 열교환기의 종래기술의 예를 도시하는 사시도,

도 2는 일 냉매관의 분해사시도,

도 3은 적층형 열교환기의 평면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도 6은 적층형 열교환기의 다른 종래기술의 예를 도시하는 측면도,

도 7은 냉매가 냉매 입구 헤더내에서 흐를 때 생성되는 대형 와류를 도시하는 도면,

도 8 및 도 9는 순음의 생성 원리를 도시하는 도면,

도 10은 본 발명에 따른 적층형 열교환기의 제 1 실시예를 도시하는 일반적인 사시도,

도 11은 적층형 열교환기의 평면도,

도 12는 적층형 열교환기의 정면도,

도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 취한 적층형 열교환기의 확대 단면도,

도 14는 도 11의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라 취한 적층형 열교환기의 확대 단면도,

도 15는 조절된 냉매가 냉매 입구 헤더내에서 흐르는 것을 도시하는 도면,

도 16은 격판에 의해 조절된 냉매 유동에 의하여 순음의 생성을 방지하는 방식을 도시하는 도면,

도 17은 순음이 생성되는 방식을 도시하는 도면,

도 18은 본 발명에 따른 적층형 열교환기의 제 2 실시예를 도시하는 냉매 입구 헤더의 확대 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 냉매관 2 : 주름형 핀

5a, 5b : 성형판재 6 : 탱크부

10 : 입구 포트 11, 15 : 말단 판재

12 : 연결구멍 17, 20 : 냉매 입구 헤더

18, 22 : 냉매 출구 헤더 21 : 격판

23 : 와이어-네트 실린더 100 : 적층형 방열 구조체

본 명세서내에 채용되어 그의 일부를 이루고 있는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예라고 현재 생각되는 것을 기술한 것으로서, 전술한 일반적인 설명과 이하의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명은 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

본 발명의 제 1 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도면에 있어서, 도 1 내지 도 7을 참조하여 기술한 부분과 동일한 부분에는 동일한 참조번호가 부여된다. 도 10 내지 도 14에는 본 발명에 따른 적층형 열교환기를도시하는데, 이 적층형 열교환기는 공기조화기의 증발기로서 적절하게 사용되며 적층형 방열 구조체, 냉매 입구 헤더(20) 및 냉매 출구 헤더(22)를 포함한다. 이 적층형 구조체는 복수의 냉매관(1)과 주름형 핀(2)을 층으로 교호적으로 배열함으로써 형성된다. 각각의 냉매관(1)은 냉매를 저장하기 위한 탱크부와, 냉매가 순환되는 통로부(8)로 형성된다.

각각의 냉매관(1)은 한쌍의 성형판재(5a, 5b)를 구비하며, 이 성형판재는 함께 접합되어 탱크부(6)와 통로부(8)를 형성한다. 이 통로부(8)는 성형판재(5a, 5b)내에 개별적으로 형성된 얕은 U자형 트레이부로 구성되고, 탱크부(6)는 성형판재(5a, 5b)내에 개별적으로 형성된 얕은 트레이부 및 포트(10)로 구성된다. 각 냉매관(1)의 통로부(8)에는 내측 핀(8a)이 위치된다. 냉매 입구 헤더(20)가 적층형 방열 구조체의 일측에서 탱크부(6)에 연결되어, 탱크부(6)에 냉각대상의 냉매를 공급하는 역할을 한다. 냉매 출구 헤더(22)는 방열 적층 구조체의 타측에서 탱크부(6)에 연결되어, 탱크부(6)로부터 냉각된 냉매를 방출하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 열교환기는 탱크부(6)내의 냉매의 유동을 조절하기 위한 분배 부재로서 격판(21)을 구비한다. 냉매 입구 헤더(20) 및/또는 냉매 출구 헤더(22)내의 냉매 통로내에 위치하는 이 격판(21)은 냉매 통로를 복수의 통로로 분할한다. 격판(21)은 냉매 통로의 일단부로부터, 통로와 인접 탱크부(6) 간의 이음부를 지나 타단부를 향해 연장된다. 격판(21)은 헤더(20, 22)내의 냉매 통로의 수가 탱크부(6)내의 냉매 통로의 수보다 많도록 설계된다. 각각의 헤더(20, 22)와 그것의 인접 탱크부(6) 간의 경계에서 헤더측 유동면적은 탱크부(6) 측의 유동면적보다 크다.

이러한 방식으로 구성된 본 발명의 적층형 열교환기에 따르면, 냉매가 냉매 입구 헤더(20)를 통하여 냉매 탱크부(6)내로 흘러서 냉매관(1)내로 분배될 때 생성되는 와류가 감소될 수 있다. 더우기, 그 결과로 생성되는 분류가 균일하게 되어 국부적인 고속 흐름을 억제할 수 있다. 따라서 순음의 생성이 효율적으로 억제될 수 있다.

이하에서는 본 발명을 보다 상세히 기술하고자 한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 적층형 열교환기의 냉매관(1)과 주름형 핀(2)은 층으로 배열되며, 이들 각각의 상부는 서로 연결되고, 그들 모두는 일체형으로 함께 납땜된다. 도 2에 도시한 것과 유사한 성형판재(5a, 5b)가 쌍으로 이루어지고, 각각의 냉매관(1)을 구성하며, 얕은 트레이부와 그의 일단부에 형성된 보다 깊은 트레이부를 각기 갖는다. 적층형 열교환기의 일측면의 상부에는 냉매 입구 헤더(20)가 제공되며, 열교환기의 타측면의 상부에는 냉매 출구 헤더(22)가 제공된다.

도 12 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 냉매관(1)이 냉매 입구 헤더(20)상에 층으로 배열된다. 열교환기의 일측면의 상부에서 냉매 탱크부(6)로 통하는 입구 포트(10)를 갖는 말단판재(11)가 형성된다. 입구 헤더(20)의 일측면부에 뚫린 연결구멍(12)이 끼워맞춤에 의하여 말단판재(11)의 입구 포트(10)에 연결된다. 입구 헤더(20)의 일단부는 공기조화기의 냉매파이프에 연결된 냉매 입구부로서의 역할을 하고, 그것의 이음부는 원통형상을 갖는다. 헤더(20)의 타단부는 플러그(13)로 폐쇄되는 중공형 구성을 갖는다.

도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 격판(21)이 냉매 입구 헤더(20)내로 삽입된다. 격판(21)은 입구 헤더(20)내의 냉매 통로를 2개로, 즉 상부 및 하부로 분할한다. 따라서 격판(21)이 냉매 통로를 따라 삽입되고, 입구 헤더(20)의 입구부 근방의 영역으로부터, 입구 헤더(20)의 타단부를 폐쇄하는 플러그(13)까지 연장되어 말단판재(11)내의 입구 포트(10)의 입구부를 분할한다.

한편, 복수의 냉매관(1)이 냉매 출구 헤더(22)상에 층으로 배열된다. 열교환기의 타측면의 상부에서 냉매 탱크부(6)로 통하는 출구 포트(도시하지 않음)를 갖는 말단판재(15)가 형성된다. 출구 헤더(22)의 일측면부에 뚫린 연결구멍(도시하지 않음)이 끼워맞춤에 의하여 출구 포트에 연결된다. 출구 헤더(22)의 일단부는 냉매 통로와의 연결에 적합한 원통형상을 가지며, 타단부는 플러그에 의하여 폐쇄되는 중공형 구성을 갖는다.

통상적으로, 열교환기가 증발기로서 사용되는 경우에, 냉매가 증발할 때 변화하는 냉매 용적에 따라 유동면적이 냉매 입구측으로부터 출구측을 향하여 증가하도록 유로가 설계된다. 본 실시예의 적층형 열교환기에 따르면, 이와는 반대로, 순음의 생성을 방지하는 분류가 얻어지도록 또는 국부적인 고속 흐름이 억제되도록 입구측 유동면적이 출구측 유동면적보다 크게 만들어진다.

이하는 상술한 방식으로 제작된 열교환기의 동작에 대한 설명이다. 압력하에서 냉매 입구 헤더(20)로부터 공급된 냉매는 입구 헤더(20)내의 냉매 통로를 통하여 흐름에 따라 격판(21)에 의해 수직으로 분할되며, 그럼으로써 도 15에 도시한 바와 같이 냉매 유동이 조절된다. 그 때 냉매는 말단판재(11)의 입구 포트(10)와입구 헤더(20)의 연결구멍(12)을 통하여 냉매 탱크부(6)내로 흘러서 도 10에 도시한 냉매 유동(3)을 형성하며 공기와 열을 교환한 후 냉매 출구 헤더(22)를 통하여 방출된다.

본 실시예의 적층형 열교환기가 공기조화기의 증발기로서 적용되는 경우에, 공기조화기가 반복적으로 작동 및 정지하는 간헐적인 동작중 작동한 직후에 냉매 입구 헤더(20)내로 흐르는 냉매는 양이 많다. 따라서 이렇게 하여 입구 헤더(20)내로 대량으로 흐르는 냉매와, 공기조화기가 정지한 직후에 입구 헤더내로 소량으로 흐르는 냉매는 그들이 입구 헤더(20)의 입구부로부터 입구 포트(10)로 이동하기 전에 격판(21)에 의하여 수직으로 분할되어 적절히 분배된다. 그러므로, 냉매가 입구 포트(10)로부터 냉매 탱크부(6)를 통하여 냉매관(1)내로 흐를 때 경로가 90°변화되는 냉매 흐름에는 실질적인 난류 또는 와류의 발생없이 분류가 향상된다. 결과적으로, 잔류 냉매 유동 또는 국부적인 고속 흐름에 의하여 순음이 생성되는 일이 없게 된다. 따라서 냉매 유동의 본질적인 부분이 두개로 분할되어, 냉매 입구 헤더(20)의 접촉부에서 작은 와류만이 행성되고, 냉매 탱크부(6)내로 흐르는 냉매의 주 흐름은 사실상 입구 포트(10)의 중앙에 위치된다.

따라서, 냉매 탱크부(6)내에 생성되는 와류의 상태는 변화하고, 냉매 통로로 반송되는 분류의 비는 변화된다. 결과적으로, 공기조화기가 완전히 정지한 때 냉매관(1)내에 체류하는 냉매의 양이 제어되어, 공기조화기가 재가동될 때 생성되는 순음의 발생률이 극도로 저하된다. 도 16은 격판(21)에 의하여 조절되는 냉매 유동에 의하여 순음의 발생이 방지되는 방식을 도시하는 도면이고, 도 17은 순음이발생되는 방식을 도시하는 도면이다.

따라서 제 1 실시예에 따르면, 격판(21)은 헤더(20)내의 냉매 통로를 수직으로 분할하도록 냉매 입구 헤더(20)내에 삽입된다. 본 발명의 적층형 열교환기가 예를 들면 공기조화기의 증발기로서 적용되는 경우에, 냉매는 공기조화기가 작동한 직후에 입구 헤더(20)내로 대량으로 흐르거나 또는 공기조화기가 정지한 직후에 소량으로 흐른다. 이 경우에조차, 냉매가 격판(21)에 의하여 적절히 분배된다. 따라서 냉매 흐름에는 실질적인 난류 또는 와류가 발생되지 않으며, 분류가 향상된다. 결과적으로, 난류형 냉매 유동 또는 국부적인 고속 흐름에 의하여 순음이 생성되는 일이 없게 된다. 더우기, 사실상의 공진 요소를 갖는 순음이 과열된 가스내에 생성되는 경우에는 격판(21)이 음향 필드를 파괴하여 공진을 방지함으로써 순음 레벨을 저하시킨다.

제 1 실시예에 따르면 격판(21)이 냉매 입구 헤더(20)내에 삽입되었지만, 격판(21)이 동일한 결과를 가지면서 냉매 출구 헤더(22)내에 또는 각 헤더(20, 22)내에 삽입될 수도 있다.

또한 도 6에 도시한 바와 같이 적층형 구조체의 양 쪽에 냉매 탱크부를 갖는 격판(21)을 적층형 열교환기의 냉매 입구 헤더 및 출구 헤더(17, 18)의 각각에 삽입함으로써 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수도 있다.

출구측의 냉매는 증기-액체(2상) 유동이나 과열된 가스 유동중 어느 하나의 형태일 수도 있다. 출구측 탱크부(6)와 냉매 출구 헤더(18)의 근방에 순음이 생성되는 경우에는, 유동 조절 효과에 의하여 순음의 생성이 억제되도록 와류가 생성될수 있다.

도 18에 본 발명의 제 2 실시예를 상세히 도시한다. 이 실시예의 분배 부재는 와이어-네트 실린더(23)를 구비한다. 실린더(23)의 일단부는 냉매 통로와 탱크부들(6)중 하나의 사이에서 이음부내로 삽입되며, 타단부는 탱크부(6)내로 돌출된다.

이제부터 제 2 실시예를 상세히 기술하고자 한다. 냉매 유동을 조절하기 위한 네트, 바람직하게는 와이어-네트 실린더(23)가 냉매 입구 헤더(20)내에 삽입된다. 와이어 시트를 말아 올리는 것에 의하여 형성된 실린더(23)는 탱크부(6)내로 돌출하도록 냉매 탱크부(6)와 연통하는 냉매 입구 헤더(20)내의 구멍내에 압입된다.

통상적으로, 제 1 실시예와 유사한 본 발명의 적층형 열교환기가 증발기로서 사용되는 경우에는, 냉매가 증발함에 따라 변화되는 냉매 용적에 따라 유동면적이 냉매 입구측으로부터 출구측을 향하여 증가하도록 유로가 설계된다. 그러나 이 경우에는 순음의 생성을 방지하는 분류가 얻어지도록 또는 국부적인 고속 흐름이 억제되도록 입구측 유동면적이 출구측 유동면적보다 크게 만들어진다.

이 구조에 있어서, 압력하에서 냉매 입구 헤더(20)로부터 공급되는 냉매는 그것이 입구 헤더(20)내의 냉매 통로를 통하여 흐를 때 와이어-네트 실린더(23)에 의하여 적절히 분배된다. 그 때 냉매는 말단판재(11)의 입구 포트(10)와 입구 헤더(20)의 연결구멍(12)을 통하여 냉매 탱크부(6)내로 흘러서 도 10에 도시한 냉매 유동(3)을 형성하며 공기와 열을 교환한 후 냉매 출구 헤더(22)를 통하여 방출된다.

따라서 본 실시예의 적층형 열교환기가 공기조화기의 증발기로서 적용되는 경우에, 공기조화기가 반복적으로 작동 및 정지하는 간헐적인 동작중 작동한 직후에 냉매 입구 헤더(20)내로 대량으로 흐르는 냉매와, 공기조화기가 정지한 직후에 입구 헤더(20)내로 소량으로 흐르는 냉매는, 와이어-네트 실린더(23)에 의하여 적절히 분배된다. 그러므로, 입구 포트(10)로부터 냉매 탱크부(6)를 통하여 냉매관(1)내로 흐르면서 경로가 90°변화하는 냉매 흐름에는 실질적인 난류 또는 와류가 밸생되지 않으며 분류가 향상된다. 결과적으로, 잔류 냉매 유동 또는 국부적인 고속 흐름에 의하여 순음이 생성되는 일이 없게 된다.

따라서 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 실시예에 따르면, 냉매 흐름에 실질적인 난류 또는 와류가 발생되지 않으며 분류가 향상되어, 난류형 냉매 유동 또는 국부적인 고속 흐름에 의하여 순음이 생성되는 일이 없게 된다. 더우기, 실질적인 공진 요소를 갖는 순음이 과열된 가스내에 생성되는 경우에는 와이어-네트 실린더(23)가 음향 필드를 파괴하여 공진을 방지함으로써 순음 레벨을 저하시킨다.

본 발명은 전술한 제 1 및 제 2 실시예에 제한되지 않으며, 이하의 방식으로 변경될 수도 있다. 예를 들면 입구측 냉매 통로가 출구측 냉매 통로보다 많은 수로 형성될 수도 있다. 이렇게 함으로써, 냉매 분류를 향상시킬 수 있고 국부적인 고속 흐름을 억제할 수 있다. 따라서 순음의 발생률이 저하될 수 있다.

생성된 순음의 내용에 따라서, 제 1 실시예에 따른 격판(21) 또는 제 2 실시예에 따른 와이어-네트 실린더(23)가 입구 헤더(20) 및/또는 출구 헤더(22)내에 삽입될 수도 있고, 또는 입구측 냉매 통로가 수적으로 중가될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 본 명세서에 상세히 기술한 바와 같이, 냉매가 냉매 입구 헤더를 통하여 냉매 탱크부내로 흘러서 냉매관내로 분배될 때 생성되는 와류가 감소될 수 있고, 그 결과로 생성되는 분류가 국부적인 고속 흐름을 억제하도록 균일하게 만들어져서 순음의 생성을 억제할 수 있는 적층형 열교환기가 제공될 수도 있다.

본 발명의 추가 장점 및 변경예는 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 도시 및 기술한 상세한 설명 및 대표적인 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위 및 그의 균등물로 규정된 바와 같은 본 발명의 일반적인 개념의 범위 또는 정신으로부터 이탈함이 없이 각종 변경예를 만들 수도 있다.

본 발명에 따른 적층형 열교환기는, 냉매 입구 헤더 및 출구 헤더중 어느 하나에 분배 부재를 설치하는 것에 의하여, 와류를 감소시키거나 또는 국부적인 고속 흐름을 억제하는 균일한 분류를 만듦으로써, 순음의 생성을 억제할 수 있다.

Claims

적층형 열교환기에 있어서,

복수의 냉매관(1)과 핀(2)을 층으로 교호적으로 배열함으로써 형성되며, 이 냉매관(1)의 각각은 냉매를 저장하기 위한 탱크부(6)와, 이 탱크부(6)내에 저장된 냉매가 순환되는 통로부(8)를 갖도록 된 적층형 방열 구조체와;

내부에 냉매 통로를 가지며, 상기 적층형 방열 구조체의 일측에서 상기 탱크부(6)에 연결되며, 냉각 대상의 냉매를 상기 냉매 통로로부터 상기 탱크부(6)로 공급하는 역할을 하며, 상기 적층형 열교환기의 탱크부의 외측에 있는 입구 헤더(20)와;

내부에 냉매 통로를 가지며, 상기 적층형 방열 구조체의 타측에서 상기 탱크부(6)에 연결되며, 상기 탱크부(6)로부터 상기 냉매 통로로 냉각된 냉매를 배출하는 역할을 하며, 상기 적층형 열교환기의 탱크부의 외측에 있는 출구 헤더(22)와;

상기 입구 헤더(20)와 상기 출구 헤더(22)의 냉매 통로중 적어도 하나에 위치되어, 상기 입구 헤더와 출구 헤더의 냉매 통로내의 냉매의 유동을 조절하는 분배 부재를 포함하는 적층형 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 분배 부재는 상기 냉매 통로를 복수의 통로로 분할하는 격판(21)을 구비하는 적층형 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 분배 부재는 상기 냉매 통로와 상기 탱크부간의 이음부에 삽입된 일단부와, 상기 탱크부내로 돌출하는 타단부를 갖는 원통형 네트(23)를 구비하는 적층형 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 분배 부재는 각 헤더(20, 22)내의 냉매 통로의 수가 상기 탱크부(6)내의 냉매 통로의 수보다 많도록 설계되는 적층형 열교환기.
제 1 항에 있어서,

각각의 상기 헤더(20, 22)와 상기 탱크부(6)간의 경계에서 상기 헤더측 유동면적은 상기 탱크측 유동면적보다 큰 적층형 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 냉매관(1)은 상기 탱크부(6)와 상기 통로부(8)를 형성하도록 서로 연결된 한 쌍의 성형판재(5a, 5b)를 구비하고, 상기 통로부(8)는 상기 성형판재(5a, 5b)내에 개별적으로 형성된 얕은 U자형 트레이부로 이루어지고, 상기 탱크부(6)는 상기 성형판재(5a, 5b)내에 개별적으로 형성된 얕은 트레이부와 개구로 이루어지는 적층형 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 각 냉매관(1)의 통로부(8)는 그 내부에 핀(8a)을 갖는 적층형 열교환기.