KR100303113B1 - 냉각제용증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 또는 에어콘디션시스템에 있어서의 냉각제용 증발기에 관한 것이며, 복수의 튜브(18)와 입구(26)와의 사이에 냉각제 디스트리뷰터를 설치하여, 냉각제가 서로 평행의 복수의 튜브(18)를 통하여 흐르고, 입구(26)의 구멍(86)은 냉각제의 흐름이 편평한 충돌면(102)으로 향한 후 이 충돌면으로부터 충돌면(102)의 외주에 균등 각도로 이격된 복수의 입구측유로(34)에 유입되도록 하며, 상기 각 유로는 상기 튜브(18)중 하나와 연결된 유로(38), (44), (50)에 연결된 냉각제용 증발기를 제공한다.

Description

냉각제용 증발기

제1도는 본 발명에 따라 제조된 증발기의 분해사시도.

제2도는 증발기에 사용된 커버플레이트의 평면도.

제3도는 증발기에 사용된 디스트리뷰터의 평면도.

제4도는 증발기에 사용된 순환플레이트의 평면도.

제5도는 증발기에 사용된 분산플레이트의 평면도.

제6도는 증발기에 사용된 매니폴드 및 스페이서플레이트의 평면도.

제7도는 증발기에 사용된 해더플레이트의 평면도.

제8도는 증발기에 사용된 리턴매니폴드플레이트의 평면도.

제9도는 증발기의 입구에 사용된 입구부품 및 구멍의 측면도.

제10도는 제9도의 부품의 끝민의 도면.

제11도는 본 발명의 변형 실시예의 일부 분해사시도.

제12도는 또 다른 변형 실시예의 일부 분해사시도.

본 발명은 증발기에 관한 것으로서, 특히 냉각 또는 에어콘디션시스템에서 냉각제를 증발하는데 사용하는 증발기에 관한 것이다.

지난 수십년 동안 자동차의 연료효율성을 개량하기 위해 상당한 노력을 해왔다. 그러한 노력은 자동차의 모든 부품들을 연료절약측면에서 검토하게 하였다. 일반적으로, 주된 초점은 자동차 부품들의 중량 및 기체역학적인 영향, 즉 자동차의 견인계수였다.

대부분의 예에 있어서, 기존 부품은 이둘 중 하나는 효과가 있어 보였지만, 둘다 만족하진 못했다. 그러나, 기존 부품이 양쪽 모두 효과를 가진 예도 있다. 후자에 대한 예로서는, 예를 들면 라디에이터 및 에어콘디션시스템의 부품과 같은 자동차에 탑재된 많은 열교환기를 들 수 있다.

이러한 부품들은 때로는 자동차의 중량을 가중시켰으며, 자동차의 전방부분 등의 크기 및 견인계수에도 영향을 주었다. 결과적으로, 경량부품으로 대체함으로써 열교환기의 중량을 감소시킬 뿐만 아니고, 중량의 감소와 함께 견인계수가 작아지게 될 몇 개의 부품을 감축하여야 가능한 체적의 감소를 위한 노력이 행해지고 있다.

동시에, 이러한 부품들을 포함하는 시스템의 열교환능력은 감소되지 않으며, 오히려 증가되기도 한다. 따라서, 시스템의 열교환능력을 감소시켜야만 하는 열교환기의 크기의 감축은 효율을 증가시킴으로서 상쇄 또는 보상되어야 한다. 효율성을 개선할 수 없는 경우에, 기존의 시스템에 대한 열교환 요구를 만족하기 위하여는, 그 크기는 감축할 수 없으며, 중량축소의 노력도 현재 사용되는 것으로는 대체할 수 있는 경량부품의 이용도 한계에 달해 있다.

수 년에 걸쳐 여러면에서 열교환기의 효율향상을 위한 기술이 개발되어 왔으며, 냉각 또는 에어콘디션시스템의 보다 큰 효율을 위한 기술에 힘을 기울였으나, 콘덴서 또는 증발기와 같은 시스템 열교환기에서 2-상(相)의 흐름이라는 것으로 인하여 성공적인 것은 없었다. 즉, 이러한 유형의 열교환기는 액상(液相)의 부분과 기상(氣相)의 부분의 냉각제를 다루어야 하기 때문에, 자동차 라이에이터와 같은 단일상으로만의 효율향상이 가능한 기술은 적용할 수 없는 것이다. 그리고, 콘덴서와 증발기는 서로 작용이 전혀 상이하며, 또한 요구조건도 전혀 상이하다. 예를 들면 증발기에서는 증발기 코어를 통과하는 습한 공기의 응축은 코어 자체에서 행해진다. 응축물은 알루미늄으로 형성된 자동차의 증발기보다 열전도율이 매우 작다. 그 결과, 증발기의 핀(fin)과 튜브상에 응축물이 남게 되면, 냉각제가 증발되기 전에 열이 주위 공기로부터 응축물을 통해 핀과 튜브에 전달되기 때문에 응축물이 열전도를 방해하여 효율성을 저하시킨다. 특히, 핀이 비교적 조밀할 때에는 코어를 통과하는 공기류를 저해할 수 있다. 공기류의 흐름이 저하되면 역시 효율도 저하된다.

최악의 경우에는, 핀을 둘러싸는 낮은 열전도성의 층을 얼어붙게하여, 공기가 코어를 통과하는데 제거할 수 없는 방해물이 된다.

증발기를 통과하는 냉각제의 흐름에 대해 살펴본다. 대량의 냉각제가 증발기의 특정 부분으로 유입되면 냉점이 발생한다. 이러한 냉점은 그 위치에서 응축물을 얼게 한다. 또한, 냉점의 존재는 최적의 효율성을 얻을 수 없게 하는 증발기의 잔류물을 나타낸다.

본 발명의 주목적은 전술한 하나 또는 그 이상의 문제점을 해소한 신규의 개량된 증발기를 제공하는데 있다. 특히, 본 발명의 목적은 냉각 또는 에어콘디션시스템에 사용하기 위한 증발기를 제공하는데 있다. 본 발명에 의하면, 증발기는 자동차 등에 사용하기에 가장 적합하다.

본 발명의 한 특징에 의하면, 입구, 출구 및 이 입구와 출구사이에애 서로 평행으로 배설된 복수의 유압유로로 이루어지는 증발기 순환수단과, 상기 순환수단내에서 각 유로를 통해 흐르는 냉각제의 흐름을 균등하게 하는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 균등화 수단은 상기 입구의 하류와 상기 평행한 유압유로의 상류에 디스트리뷰터를 포함한다.

바람직하게는, 상기 균등화 수단은 상이한 크기의 부가유로로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 상이한 크기는 상이한 길이이다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 냉각제가 통과하면서 증발되는 서로 평행으로 배열된 복수의 길다란 유로를 형성하는 수단과, 상기 유로의 일단이 하나에 접속되고, 상기 유로의 타단이 다른 하나에 접속되는 제1 및 제2 매니폴드와, 상기 매니폴드중 하나에 대한 입구와, 상기 매니폴드중 하나에 대한 출구와, 상기 입구와 이에 연결된 매니폴드사이에 있는 냉각제 디스트리뷰터로서, 평면의 충돌면과, 상기 입구에 접속되어 이 입구와 대략 수직의 방향으로 냉각제가 흐르게 하는 구멍과, 상기 하나의 매니폴드에 유체연통하도록 상기 충돌면의 외주에 균등각도로 이격된 복수의 입구측 유로를 포함하며, 상기 하나의 매니폴드에 냉각제를 균일하게 분배하는 냉각제 디스트리뷰터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 길다란 유로의 수는 상기 입구측 유로의 n배(n은 1이상의 경수)이고, 각 입구측 유로는 상기 하나의 매니폴드에 의해 n 개의 길다란 유로에 접속된다.

바람직하게는, 상기 충돌면의 외주는 대략 원형이다.

바람직하게는, 상기 충돌면은 평면이다.

바람직하게는, 상기 입구측 유로는 상기 충돌면의 외주에 균등한 각도로 이격되어 있다.

바람직하게는, 상기 구멍, 상기 매니폴드 및 상기 유로의 크기는 상기 증발기내에서 상기 구멍과 상기 유로를 통하여 상기 출구로 흐르는 냉각제의 압력강하기 최대 설계냉각부하에서 콘덴서출구로부터 증발기출구까지의 압력강하의 약 1/3 이상이 되도록 한다.

바람직하게는, 상기 각 길다란 유로는 길다란 튜브로 형성되고, 상기 튜브는 서로 평행으로 이격되어 상기 두 매니폴드 사이에 배설되고, 상기 튜브중 인접한 최소한 수개의 튜브사이에 핀(fin)을 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 서로 평행으로 이격된 복수의 압력유로를 가지고, 각 유로는 하나 이상의 길다란 튜브로 이루어지고, 각 튜브는 양단에 입구단부와 출구단부를 가지고, 상기 튜브는 서로 평행으로 이격되고, 최소한 수개의 튜브 사이에는 핀이 배설되는 증발기 코어와, 냉각제를 증발기에 유입시키는 입구부품과, 냉각제를 증발기에서 유출시키는 출구부품과, 상기 입구부품과 최소한 수개의 입구단부에 서로 접속되어 냉각제를 입구로부터 이와 연결된 튜브에 분배하는 디스트리뷰터수단과, 상기 출구부품과 최소한 수개의 출구 단부에 서로 접속되어 상기 연결된 튜브에서 유입된 냉각제를 수집하는 콜렉터수단으로 이루어지고, 상기 디스트리뷰터수단과 상기 콜렉터수단은 또한 상기 입구부품에서 상기 각 복수의 유로를 통해 상기 출구부품으로의 냉각제의 이동길이를 균등하게 하는 균등화 수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 코어는 중앙으로부터 양단에 걸쳐 위치하는 튜브를 포함하고, 상기 부품중 하나로부터 이에 연결된 디스트리뷰터수단 또는 콜렉터수단을 통해 이에 대응하는 튜브단부까지의 냉각제의 이동길이는 상기 양단튜브에 대한 것보다 상기 중앙튜브에 대한 것이 짧으며, 상기 부품중 다른 하나로부터 이에 연결된 디스트리뷰터수단 또는 콜렉터수단을 통해 이에 대응하는 튜브단부까지의 냉각제의 이동길이는 상기 양단튜브에 대한 것보다 상기 중앙튜브에 대한 것이 길다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 해더플레이트내에 위치한 개구단부에서 종결되는 서로 평행으로 이격된 튜브의 최소한 하나의 열과, 상기 튜브들 사이에 배설된 핀을 포함햐는 증발기 코어와, 상기 해더플래이트에 대해 밀봉되고, 내부에 하나의 열의 이격된 구멍을 가지고, 튜브열에 있는 각 튜브 또는 튜브군에 대해 하나의 구멍이 있으며, 각 구멍은 튜브열에 있는 대응하는 튜브 또는 튜브군과 정렬 하는 분산플레이트와, 상기 분산플레이트에 대해 상기 해더플레이트와 반대쪽에 위치하여 밀봉되고, 복수의 슬롯을 가지는 순환 및 디스트리뷰터플레이드 수단으로서, 상기 각 슬롯의 일단은 정렬되어 상기 구멍중 대응하는 하나 또는 소정의 군과 유체연통되고, 상기 각 슬롯의 타단은 개구에 대해 균등각도로 이격되고, 상기 개구는 상기 하나의 플레이트상의 모두 막힌 부분과 정렬하여 편평한 충돌면을 형성하는 순환 및 디스트리뷰터플레이트수단과, 상기 순환 및 디스트리뷰터플레이트수단에 대해 밀착되고, 상기 충돌면의 반대쪽에 있는 구멍을 폐쇄하는 커버플레이트와, 상기 증발기에 유입되는 냉각제의 입구로 서의 커버플레이트의 구멍과 정렬되고, 상기 구멍의 중심으로 유입되는 냉각제를 상기 충돌면에 대해 이에 수직방향으로 향하게 하는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 순환 및 디스트리뷰터플레이트수단은 상기 슬롯을 가지는 순환플레이트와, 상기 개구를 가지는 디스트리뷰터플레이트를 포함하고, 상기 순환플레이트와 상기 디스트리뷰터플레이트는 서로 접하여 밀착된다.

바람직하게는, 최소한 2열의 상기 튜브는 상기 헤더플레이트에서 종결하는 개구단부를 가지고, 또한 상기 헤더플레이트와 상기 분산플레이트 사이에 위치한 매니폴드플레이트를 포함하고, 상기 매니폴드플레이트는 상기 분산플레이트의 구멍과 상기 튜브열중 하나의 튜브의 개구단부중 소정의 군의 대응하는 하나와의 사이를 유체연통시키는 구성과, 다른 튜브열의 튜브의 개구단부와 정렬된 확장출구슬롯을 가지고, 상기 출구슬롯이 최소한 하나의 출구도관이 연결된다.

바람직하게는, 상기 출구도관은 하나의 출구개구를 가지고, 상기 출구슬롯의 길이에 따라 2개의 이격된 위치에서 상기 출구슬롯에 접속된다. 바람직하게는, 상기 이격된 위치는 상기 출구슬롯의 대향하는 양단부이다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적 및 이점은 첨부도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 증발기의 실시예로서, 여기서는 2-유로 증발기의 형태로 도시했다. 그러나, 본 발명의 여러가지 원리는 단일 유로증발기 또는 2 이상의 유로를 갖는 증발기에도 동등하게 적용가능하다.

증발기는 코어(10)를 포함하고, 이 코어는 제1 및 제2 헤더플레이트(12),(14)를 포함한다. 헤더플레이트(12) 및 (14)는 서로 평행으로 이격되어 있고, 각 플레이트에는 2열의 길다른 슬롯(16)이 있다. 제1도에 도시한 바와 같이, 전열은 A, 후열은 B로 나타냈다.

2열의 편평한 튜브(18)가 헤더플레이트(12),(14)의 사이에 배설되며, 그 양단부가 헤더플레이트(12),(14)의 정렬된 슬롯(16)에 끼워진다. S자형 핀(fin)(20)은 튜브(18)사이에 배설되어 A열 및 B열 각각에서 튜브(18)에 고정된다. 어떤 경우에 있어서는, 한 조의 핀(20)이 제1도에 도시한 바와 같이 각각의 A열 및 B열에 인접한 튜브(18)사이에 배설된다. 코어를 통과하는 공기류의 방향을 화살표(21)로 나타냈다.

증발기의 입구 단부에는 구멍(24)을 제외하고는 모두 막힌 커버플레이트(22)가 있다. 제9도 및 제10도에 상세히 도시한 입구부품(26)은 구멍(24)에 끼워져 밀봉하며, 통상의 방식의 냉각 또는 에어콘디션시스템, 즉 임의의 팽창밸브 또는 모세관(도시하지 않음)의 하류에 연결된다.

디스트리뷰터플레이트(30)는 커버플레이트(22) 아래에 있다. 이들 2개의 플레이트는 조립시에 서로 밀착된다. 디스트리뷰터플레이트는 일련의 포켓(34)들로 둘러싸인 대략 중앙의 개구(32)를 가진다.

디스트리뷰터플레이트에는 커버플레이트의 반대쪽에 순환플레이트(36)가 결합된다. 순환플레이트(36)는 복수의 길다란 슬롯(38)을 포함하고, 이 슬롯은 디스트리뷰터플레이트(30)의 각 포켓(34)에 대응하도록 정렬된 단부(40)를 가진다. 슬롯(38)의 반대쪽 단부(42)는 디스트리뷰터플레이트(30)의 반대쪽에 순환플레이트(36)와 밀착되는 분산플레이트(46)의 하나 또는 소정의 군의 구멍(44)과 정렬된다.

전술한 플레이트들의 조립체는 중간 스페이서 또는 매니폴드플레이트(48)를 통해 헤더(12)에 차례로 밀착된다. 매니폴드플레이트(48)는 분산플레이트의 구멍(44)과 헤더(12)의 튜브(18)의 개구 단부 사이에 유체연통을 위한 일련의 슬롯(50)을 포함한다. 또한, 매니폴드플레이트(48)는 도시한 바와 같이 출구도관(54)에 연결된 확장출구슬롯(52)을 포함한다.

본 발명의 특정 실시예인 제1도에 도시한 증발기에서는, 플레이트(12),(22),(30),(36),(46),(48) 각각은 후방으로 연재된 돌출부(60)를 포함하지만, 이 돌출부는 도시한 길다란 슬롯(38),(52)의 특정 구성에만 필요한 것이고, 그 밖의 다른 실시예에서는 제거할 수도 있다.

헤더플레이트(14)에는 튜브(18)의 반대쪽에 스페이서플레이트(62)가 결합된다. 스페이서플레이트(62)는 헤더플레이트(14)의 슬롯과 정렬되는 2개의 열로 된 길다란 슬롯(64)을 포함한다. 2-유로증발기를 형성하기 위해, 스페이서플레이트(62)에는 헤더플레이트(14)의 반대쪽에 리턴매니폴드플레이트(66)가 결합된다. 리턴매니폴드플레이트는 복수의 U자형 슬롯(68)을 가진다. 슬롯(68)은 바이트(70) 및 그 양단에서 직각으로 연속된 2개의 레그(72),(74)로 이루어진다. 레그(72)는 헤더플레이트(14)의 튜브열의 B 열에서 슬롯(16)의 중심과 정렬되고, 레그(74)는 튜브의 A 열의 슬롯(16)의 중심과 정렬된다. 바이트(70)는 2열의 튜브내의 슬롯(64)사이에 위치한다.

리턴매니폴드플레이트(66)에는 스페이서플레이트(62)의 반대쪽에 모두 막힌 커버플레이드(76)가 결합됨으로써 조립은 완료된다.

특히 바람직한 실시예에 있어서, 모든 구성요소는 알루미늄으로 만들어지는데, 이는 비교적 가볍고 열전도성이 좋기 때문이다. 여러가지 구성요소의 결합 및 밀봉은 공지된 각종 납땜법으로 행할 수 있다. 이 때문에, 분리된 구성요소의 여러 결합면에는 납땜합금이 클레딩(cladding)된다. 일반적으로, 그것은 클래딩형태이다. 예를 들면, 커버플레이트(22)와 디스트리뷰터플레이트(30)를 결합시켜 밀봉할 때 커버플레이트(22)의 하면이나 디스트리뷰터플레이트(30)의 상면은 땜납이 클래딩된다. 이와 마찬가지로, 각 결합면을 이루는 2개의 플레이트의 한쪽면에는 땜납이 클래딩된다.

또한, 튜브(18)를 슬롯(16)에 결합 및 밀봉하기 위해 튜브(18)상에 땜납이 클래딩되며, 이 땜납클래딩에 의해 핀(20)을 튜브(18)에 결합시킨다.

어떤 경우에 있어서, 수개의 플레이트들은 제조의 편의에 따라 일체 또는 복수의 피스로 제작될 수 있다. 또, 개구의 형상은 절삭 또는 천공 등에 의해 형성될 수 있다.

제2도∼제8도에는 여러 플레이트들에 대하여 더 상세히 도시되어 있다. 이들 각 도면은 동일 크기로 도시하여 구성요소들의 상대적 위치는 하나를 다른 것 위에 겹쳐보면 쉽게 알 수 있다.

제2도에는 커버플레이트(22) 및 그 구멍(24)이 도시되어 있다. 구멍(24)은 제9도 및 제10도에 도시한 부품(26)을 고정하기 위한 것이다. 부품(26)은 구멍(24)과 직경이 대략 같고, 축길이가 커버플레이트(22)의 두께와 대략 같은 소경부(小徑部)(80)를 가진다. 부품(26)은 축경부와는 반대쪽에 도관을 삽입하기 위한 내부 구멍(84)을 가지는 대경부(大徑部)(82)를 가진다. 구멍(86)은 부품(26)의 축상에 위치하고, 부품(26)이 구멍(24)내에 견고하게 결합될 때에 구멍(86)은 디스트리뷰터플레이트(30)의 개구(32) 중앙(90)으로 향한다. 개구(32)는 일반적으로 원형이며, 포켓(34)은 제3도에 도시한 바와 같이 개구(32)의 외주에 균등한 각도로 이격된다. 각 포켓(34)은 원형 단부(94)로 종결되는 방사형 슬롯(92)으로 형성된다.

제3도 및 제4도에 있어서, 각 포켓(34)의 원형 단부(94)는 순환플레이트(36)의 길다란 슬롯(38)의 내단부(40)와 정렬된다. 단부(40)는 제4도에 도시한 바와 같이 슬롯(38)의 외단부(42)와 동일한 원형이다.

제4도에 있어서, 술롯(38)의 단부(40)는 원형 배열이며, 슬롯(92)의 단부(94)와 정렬하도록 균등한 각도로 이격되지만, 단부(42)는 직선상에 위치한다. 그러므로, 슬롯(38)들의 길이가 서로 다르게 되고, 특히 도시된 구성에 있어서는 길다란 슬롯(38)이 순환플레이트(36)의 양단부(96),(98)의 부근에 위치하고, 짧은 슬롯은 플레이트(36)의 중양부(100)에 위치하게 된다. 제4도에서 알 수 있는 바와 같이, 슬롯의 길이는 플레이트(36)의 중앙부에서 단부(96),(98)로 감에 따라서 길어진다.

제5도에는 분산플레이트(46)가 상세히 도시되어 있고, 전술한 바와 같이 이 플레이트는 하나의 열에 위치한 복수의 구멍(44)을 가진다. 구멍(44)은 순환플레이트(36)의 슬롯(38)의 단부(42)와 정렬하며, 또한 매니폴드플레이트(48)내의 슬롯(50) 중앙부와 정렬되는 배열이다. 이와 관련하여, 슬롯(38)의 수는 구멍(44)의 수와 같고, 이 구멍(44)의 수는 슬롯(50)의 수와 같고, 또 슬롯(50)의 수는 열의 튜브(18)의 수와 같다.

이러한 구성의 목적은 부품(26)을 통해 유입되는 냉각제를 튜브(18)로 대표되는 서로 평행의 압력유로에 가능한한 거의 동일하게 분산시키는데 있다. 구멍(86)은 슬롯(38)의 단부(40)에 의해 형성되는 순환플레이트의 원형의 막힌 표면부(102)에 충돌하여 유입류의 속도를 증가시키는 수단의 역할을 한다. 이 충돌면은 편평하며 특히 평면이다. 그리고, 전술한 유입류는 충돌면의 중앙부(104)상에 수직으로 충돌한다. 냉각제는 약 360°로 대략 균일하게 분산된 후, 대략 균등량의 냉각제가 각 포켓(34)으로 향하여 슬롯(38)에, 궁극적으로는 A 열의 튜브(16)에 유입된다. 이리하여, A 열의 각 튜브를 통해 화살표(106)방향으로 대략 균등량의 냉각제가 흐르고, B 열의 각 튜브(18)를 통해 화살표(108)방향으로 냉각제가 귀환하여 코어(10)의 한쪽에서 다른쪽으로 냉각제의 분산을 양호하게 하는 2-유로증발기를 제공한다. 냉각제의 균등한 분산에 의해 냉점 및 이와 관련된 문제 및/또는 코어의 다른 부분의 비효율적인 사용상의 문제점이 해결된다.

냉각제의 양호한 분산을 한층 더 보장하기 위하여, 유입 냉각제의 더 많은 양을 종래의 증발기보다 액상(液相)으로 하는 것이 바람직하다. 종래의 R12시스템에서, 콘덴서출구로부터 증발기출구(54)까지의 압력강하는 약 200∼250psi 이다. 통상 부품(26)으로부터 출구(54)까지의 압력강하는 약 3∼15psi 이다. 그러나, 구멍(86)의 크기를 적절하게 하면 부품(26)으로부터 출구(54)까지의 비교적 고압력 강하를 가져오며, 최대 설계냉각부하에서는 그 크기는 약 80psi 또는 이상이다. R12 이외의 냉각제는 물론 압력이 다소 변한다. 본 발명에서 제안된 부품(26) 및 코어(10)를 통과할 때의 "비교적 고압력 강하"라는 용어는 시스템에서 콘덴서의 출구로부터 증발기의 출구까지의 최대 설계냉각부하에서의 압력강하의 약 1/3이상을 말한다. 그러나, 이 수치는 실제 사용된 냉각제에 따라 어느 정도 가변적이다.

이는 부품(26)에 도달하는 순간에 냉각제의 더 많은 양이 액상으로 존재하기 때문에 확장밸브 및 모세관으로부터 부품(26)까지의 저압력강하라는 결과를 가져온다. 따라서, 상당한 양의 냉각제는 충돌면(102)에 닿는 순간 액상이며, 따라서 냉각제 분산이 보다 양호하게 된다. 그리고, 앞에 설명한 바와 같이, 유입냉각제의 속도를 증가시키기 위한 구멍을 사용함으로써 냉각제가 충돌면(102)에 고속으로 충돌하게 하며, 이 고속충돌은 액상냉각제의 공급을 극대화하고, 분산을 양호하게 한다.

다음에, 매니폴드플레이트(48)에 대하여 더 설명하며, 확장출구 슬롯(52)이 헤더(12)의 튜브 B 열의 헤더슬롯(16)과 정렬되도록 한것을 상기한다. 제6도에 도시한 바와 같이, 필요하면 슬롯(52)의 일측(110)이 하프슬롯(112)으로 형성된 톱니 형상이고, 그 일측(110)은 확장슬롯(52)과 연결된다.

매니폴드플레이트(48)의 단부(114)와 (116)의 사이의 중앙에, 그리고 슬롯(50)의 반대쪽의 확장슬롯(52)측의 돌출부(60)에 노치형 슬롯(118)이 위치한다. 제5도에 도시한 바와 같이, 노치형 슬롯(118)의 상면은 분산플레이트(46)의 돌출부(60)상의 충돌면(20)에 의해 폐쇄된다.

그러나, 이와 동시에 헤더플레이트(12)의 돌출부(60)의 구멍(121)은 노치형 슬릇(118)의 아래에 위치하며, 출구도관(54)과 연결되어 밀봉된다. 따라서, B 열의 튜브(18)에서 화살표(108)(제1도)방향으로 통과하는 냉각제는 확장슬롯(52)으로, 그 다음에 노치형 슬롯(118)으로 유입된다. 이 때, 냉각제는 구멍(121), 헤더플레이트(12) 및 출구도관(54)으로 흘러 들어간다.

헤더플레이트(12)와 반대쪽의 튜브(18) 개구단부상의 헤더플레이트(14)는 재료의 절약 및 제작공정을 단순화하기 위해 돌출부(60) 및 개구(121)는 생략가능하지만, 제7도의 헤더플레이트(12)의 구성과 대략 동일하다.

이와 마찬가지로, 스페이서플레이트(62)도 확장슬롯(52)이 제 2열의 슬롯(50)으로 바뀐 것만 제외하면 매니폴드플레이트(48)와 대략 동일하게 형성할 수 있다. 물론 스페이서플레이트(62) 제작용 제료를 절약하기 위해 노치형 슬롯(118)은 제외되며, 또한 돌출부(60)도 제외될 수 있다.

제8도에는 리턴매니폴드플레이트(66) 및 그 U 자형 슬롯(68)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 단부(72),(74)는 슬롯(64)의 중심 선상에 위치한다. 이 중심선(120)은 거의 동일한 슬롯(164)이외에 슬롯(50)과 관련하여 제6도에 도시하였다. 이들 중심선은 제8도에 (120)으로 나타냈다. 또한, 슬롯(68)의 바이트(70)는 슬롯(64)사이의 영역(122)(제1도)과 정렬되어야 한다. 따라서, 제1도에서 화살표(106) 방향으로의 냉각제의 이동은 A 열의 각 튜브(18)로 유출됨에 따라서, 슬롯(68)중의 대응하는 슬롯의 단부(74)로 향한다. 다음에, 유체는 슬롯(68)의 바이트(70)를 통과한다. 물론 바이트(70)의 상아 경제는 스페이서플레이트(62) 및 커버플레이트(76)에 의해 각각 닫힌다.

그 후, 냉각제는 각 튜브의 중앙부에서 B 열 중의 튜브중 해당하는 튜브(18)로 다시 유입되어 제1도의 화살표(108)방향의 상부로 흐른 후, 전술한 바와 같이 궁극적으로는 출구도관(54)으로 흐른다.

편평한 튜브(18)의 단면 중심부에 단부(72),(74)가 위치함으로써, 냉각제의 균일한 분산이 촉진된다.

커버플레이트(76)는 개구(24)가 없는 것을 제외하면 커버플레이트(22)와 대략 동일하다. 또한, 돌출부(60)는 재료의 절약을 위해 제외하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 개구(90)로 형성된 디스트리뷰터플레이트(30) 및 포켓(34)과 연결된 충돌면(102)에 의해 냉각제의 분산을 좀 더 강화하고 균일하게 한다. 슬롯(38)의 구성 및 코어(10)내의 튜브(18)와 연관된 제4도에 나타낸 각 길이를 살펴보면, A 열의 중앙부의 튜브(18)에 슬롯(38)에 의해 형성된 냉각제의 유로의 길이는 A 열의 양단튜브(18)에 슬롯(38)에 의해 형성된 냉각제의 유로의 길이보다 짧다. 또한, 순환플레이트의 중심부(100)에 서 단부(96) 또는 (98)까지의 길이는 전술한 바와 같이 점차적으로 증가한다. 따라서, 부품(26)에서 매니폴드플레이트(48)의 확장슬롯(52)내로 유입되는 B 열의 튜브의 지점까지 최단튜브를 흐로는 냉각제의 유로는 다른 튜브(18)의 유로보다 길다. 냉각제 흐름에 대한 저항은 유로의 길이에 비례하기 때문에 긴 유로의 냉각제흐름의 저항이 크고, 단위 시간당 긴 유로를 통한 냉각제의 흐름량이 적어지므로, 여러 유로를 통한 냉각제의 분산의 균일성에 있어서 불리하다. 그러므로, 전술한 본 발명의 실시예보다 냉각제의 더 균일한 분산을 요할 때에는 제11도에 도시한 또 다른 실시예를 채용할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 적층된 플레이트(22),(30),(36),(46)외에 다음과 같이 다소 변형된 매니폴드플레이트(48)를 채용한다. 첫째로, 제6도의 노치형 슬롯(118)을 제거하여, 제11도와 같이 변형된 매니폴드플레이트를 제공 한다.

둘째로, 커버플레이트(22), 디스트리뷰터플레이트(30), 순환플레이트(36) 및 분산플레이트(46)에는 각각 이들의 상류코너 근방에 2개의 구멍(142),(144)이 각각 형성되어 있다. 각 플레이트상의 구멍(142),(144)은 상호 정렬되며, 변형된 매니폴드플레이트(48)의 확장 슬롯의 단부(146),(148)와 정렬된다.

출구부품 또는 도관(150)은 도관(54)(제1도) 대신에 사용된 것이며, 커버플레이트(22)의 구멍(142)에 삽입 밀봉되는 제1단부(152)를 포함한다. 커버플레이트(22)의 구멍(144)에는 제2 단부(154)가 삽입 밀봉된다. 부품 또는 도관(150)의 길이방향의 중앙에는 양단부(152),(154)에 접속되어 하나의 출구(158)를 제공하는 T 자관(156)이 있다. 이러한 구조는 증발기의 출구측에 2개의 이격된 콜렉터수단인 수집포인트를 제공하며, 이 수집포인트들은 제6도의 실시예에서와 같이 슬롯(52)의 중앙부 근방이 아닌 슬롯(52)의 단부(146),(148)에 있는 것을 알 수 있다. 이러한 것은 중앙의 튜브(18)에서 제11도에 도시한 변형된 매니폴드플레이트의 슬롯(52)에의 냉각제 유입이 코어(10)의 단부 또는 측면에 더 근접한 튜브(18)를 통해 흐른 후에 플레이트(40)내의 슬롯(52)에 유입되는 것보다 단부(152),(154)에 의해 형성되는 수집포인트로 가는 것이 더 길다는 것을 의미한다.

이러한 구성은 순환플레이트(36)의 슬롯(38)을 통한 흐름과는 정반대이며, 충돌면(102)(제4도)에서 출구(158)까지의 전체 유로길이는 거의 동일하게 된다. 즉, 코어(10)까지의 입구단부의 짧은 유로는 코어(10)에서 증발기의 출구측의 출구(158)까지의 긴 유로와 서로 상쇄되어서, 결과적으로 냉각제의 모든 유로의 길이는 대략 동등해져서 각 유로에의 저항도 거의 균등하게 된다. 각 경로에의 냉각제의 흐름저항이 균등함으로써, 디스트리뷰터에 의한 냉각제의 분배가 양호해지는 동시에 다수의 평행한 유로에의 냉각제의 분배가 균등하게 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 증발기(제1도)의 A 열의 각 튜브(18)에 대해 슬롯(38)이 사용된다. 어떤 경우에 있어서, A 열의 튜브(18)들의 수를 줄이지 않고 슬롯(38)의 수를 줄이거나, 슬롯(38)의 수를 증가시키지 않고 튜브(18)의 수를 증가시키는 것이 가능하다. 이러한 경우, 각 슬롯(38)은 2개 이상의 튜브(18)와 연결하도록 제작되어야 한다. 이것을 실현하는 하나의 방법은 단부(42)가 여러개의 슬롯과 연결되 는 슬롯을 만들면서 슬롯(38)의 수를 줄이는 것이다. 예를 들면, 슬롯(38)의 수가 절반으로 되었을 때에, 이 슬롯에는 2개의 단부(42)가 연결되어야 하며, 이 때의 단부의 위치는 제4도에 도시한 지점이어야 한다. 이 대신에 제12도에 도시한 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우에 슬롯의 수는 원하는 분산플레이트의 구멍수로 줄게 된다. 제1도에 도시한 매니폴드플레이트(48)의 분산슬롯(50) 대신에, 변형된 매니폴드플레이트(160)를 사용한다. 변형된 매니폴드플레이트(160)에는 일련의 H자형 슬롯(162)이 형성된다. 각 슬롯(162)은 헤더플레이트(12)내에서 인접슬롯(16)과 정렬된 평행면(164),(166)을 가진다. 분산플레이트의 구멍(44)은 각 H자형 슬롯(162)의 단면(168)과 정렬되도록 위치한다. 이러한 구성에 의해, 순환플레이트(36)의 슬롯(38)은 각각 냉각제를 A 열의 2개의 튜브(18)에 공급한다. 이것은 디스트리뷰터의 구성을 간단하게 하며, A 열의 3개, 나아가서는 4개의 튜브와 연결하도록 H 자형 슬롯(162)이 확장된 경우에도 응용가능하다.

본 발명에 따라 제조된 증발기는 성능이 우수하며 소형이고, 양호한 공기압력강하를 나타낸다. 예를 들면, 3개의 종래의 시판제품인 코어에 대하여 테스트하여 측정하였다. 하나는 깊이 약 4인치, 열전도율 14,30OBUT/hr, 공기압력강하 0.42psi 였다. 이 증발기는 S자형 증발기이다.

2개의 드론컵(drawn cup)증발기는 각각 깊이 3.4인치, 3.55인치, 열전도율 14,20OBUT/hr, 14,60OBUT/hr, 공기압력강하 O.41psi, 0.34psi 였다.

본 발명에 따라 제조된 증발기, 디스트리뷰터 및 제2도에 도시한 하나의 출구의 구성에 있어서는, 깊이 약 2.46인치, 열전도율 14,300BUT/hr, 공기압력강하 O.39psi 였다. 출구측에 2개의 이격된 수집포인트를 가지는 본 발명의 실시예인 제11도의 증발기는 코어 깊이 2.46인치지만, 열전도율 15,80OBUT/hr, 공기압력강하 0.37psi 였다.

이 두 경우에 있어서, 본 발명에 따른 증발기는 열전도율의 손실없이 상당한 공기압력강하를 가지고 체적을 1/3 이상 줄일 수 있다. 제11도의 변형실시예를 채용할 때에, 체적이 축소되어도 열전도율은 약 10% 증가했다. 그리고, 체적의 감소는 중량의 감소를 수반하기 때문에, 본 발명에 따른 증발기는 종래의 것보다 소형화된다.

여러개의 서로 평행한 유로에 냉각제가 매우 균등하게 분배되는 것은 획기적인 개선이다. 코어의 하류면을 통과한 공기의 온도측정치의 차이는 이 하류면의 양면 사이에서 6℉ 이하이며, 냉점이 전혀 존재하지 않았다. 열전도율 측정치도 증발기의 모든 부분이 냉각제의 유로에 냉각제를 균등하게 분산시키는데 우수한 성능이 있는 것을 나타낸다.

Claims (21)

1. (삭제)
2. (삭제)
3. (삭제)
4. (삭제)
5. (삭제)
6. (정정) 냉각제가 통과하면서 증발되며 서로 평행으로 배열된 복수의 길다란 유로를 이루는 수단, 상기 유로의 일단이 어느 하나에 접속되고, 상기 유로의 타단이 다른 하나에 접속되는 제1 및 제2 헤더, 상기 헤더 중 하나에 대한 입구,상기 헤더 중 하나에 대한 출구 및 상기 입구와 이에 연결된 헤더 사이에 있으며, 편평한 충돌면, 상기 입구에 접속되어 냉각제가 상기 충돌면을 향하여 상기 충돌면과 수직 방향으로 흐르게 하는 구멍, 상기 하나의 헤더와 유체연통하도록 상기 충돌면의 주변에 각도상 이격되어 형성되어 있는 복수의 입구측 유로를 포함하며, 상기 하나의 헤더 전체에 냉각제를 균일하게 분배하는 냉각제 디스트리뷰터를 포함하며, 상기 구멍, 상기 헤더 및 상기 유로의 크기는 증발기내에서 상기 구멍과 상기 유로를 통하여 상기 출구로 흐르는 냉각제의 압력강하가 최대 설계냉각부하에서 응축기 출구로부터 상기 증발기 출구까지의 압력강하의 약1/3 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기.
7. (삭제)
8. (삭제)
9. (정정) 서로 평행으로 이격되어 있고 양단에 입구단부와 출구단부를 가지고 있는 하나 이상의 길다란 튜브로 각각 이루어진 복수의 유로를 가지는 증발기 코어, 냉각제를 증발기에 유입시키는 입구부품, 냉각제를 증발기에서 유출시키는 출구부품, 상기 입구부품과 최소한 수개의 입구단부를 연결하며, 상기 입구부품으로부터의 냉각제를 자신과 연결된 튜브에 분배하는 디스트리뷰터수단 및 상기 출구부품과 최소한 수개의 출구단부를 연결하며, 자신과 연결된 튜브에서 냉각제를 모으는 콜렉터수단을 포함하고, 상기 코어는 서로 평행으로 이격되고, 최소한 수개의 튜브 사이에는 핀이 배설되며, 중앙 튜브와 그 옆에 위치한 양단 튜브를 포함하고, 상기 입구부품 및 출구부품 중 하나로부터 이에 연결된 상기 디스트리뷰터수단 또는 콜렉터수단을 경유하여 이에 대응하는 튜브 단부에 이르는 냉각제의 이동거리는 상기 양단 튜브에 대한 거리보다 상기 중앙튜브에 대한 거리가 짧으며, 상기 입구부품 및 출구부품 중 다른 하나로부터 이에 연결된 상기 디스트리뷰터수단 또는 콜렉터수단을 경유하여 이에 대응하는 튜브 단부에 이르는 냉각제의 이동거리는 상기 양단 튜브에 대한 거리보다 상기 중앙 튜브에 대한 거리가 길도록 형성하여, 상기 디스트리뷰터수단과 상기 콜렉터수단은 상기 입구부품에서 상기 각 복수의 유로를 경유하여 상기 출구부품에 이르는 냉각제의 이동길이를 균등하게 하는 냉각제용 증발기.
10. (정정) 서로 평행으로 이격되어 있고 양단에 입구단부와 출구단부를 가지고 있는 하나 이상의 길다란 튜브로 각각 이루어진 복수의 유로를 가지는 증발기 코어, 냉각제를 증발기에 유입시키는 입구부품, 냉각제를 증발기에서 유출시키는 출구부품, 상기 입구부품과 최소한 수개의 입구단부를 연결하며, 상기 입구부품으로부터의 냉각제를 자신과 연결된 튜브에 분배하는 디스트리뷰터수단 및 상기 출구부품과 최소한 수개의 출구단부를 연결하며, 자신과 연결된 튜브에서 냉각제를 모으는 콜렉터수단을 포함하고, 상기 코어는 서로 평행으로 이격되고, 최소한 수개의 튜브 사이에는 핀이 배설되며, 중앙 튜브와 그 옆에 위치한 양단 튜브를 포함하고, 상기 입구부품으로부터 상기 디스트리뷰터수단을 경유하여 상기 튜브의 입구단부에 이르는 냉각제의 이동거리는 상기 양단 튜브에 대한 거리보다 상기 중앙 튜브에 대한 거리가 짧으며, 상기 출구부품으로부터 상기 콜렉터수단을 경유하여 상기 튜브의 출구단부에 이르는 냉각제의 이동거리는 상기 양단 튜브에 대한 거리보다 상기 중앙 튜브에 대한 거리가 길도록 형성하여, 상기 디스트리뷰터수단과 상기 콜렉터수단은 상기 입구부품에서 상기 각 복수의 유로를 경유하여 상기 출구부품에 이르는 냉각제의 이동거리를 균등하게 하는 냉각제용 증발기.
11. (정정) 서로 평행으로 이격되어 있고 양단에 입구단부와 출구단부를 가지고 있는 하나 이상의 길다란 튜브로 각각 이루어진 복수의 유로를 가지는 증발기 코어, 냉각제를 증발기에 유입시키는 입구부품, 냉각제를 증발기에서 유출시키는 출구부품, 상기 입구부품과 최소한 수개의 입구단부를 연결하며, 상기 입구부품으로부터의 냉각제를 자신과 연결된 튜브에 분배하는 디스트리뷰터수단 및 상기 출구부품과 최소한 수개의 출구단부를 연결하며, 자신과 연결된 튜브에서 냉각제를 모으는 콜렉터수단을 포함하고, 상기 코어는 서로 평행으로 이격되고, 최소한 수개의 튜브 사이에는 핀이 배설되며, 상기 디스트리뷰터수단은 상기 입구부품으로부터 유입되는 냉각제가 충돌하는 충돌면과, 상기 충돌면 주위에 배설되어 있으며 상기 충돌면으로부터의 냉각제를 받아들이는 복수의 유로를 가지며, 상기 각 유로는 하나 이상의 입구단부까지 연장되며, 상기 유로 중의 일부는 나머지 다른 유로보다 더길며, 상기 콜렉터수단은 상기 출구부품에 연결되고, 상기 수개의 출구단부와 유체연통하는 최소한 2개의 이격된 수집포인트를 포함하여 상기 디스트리뷰터수단과 상기 콜렉터수단은 상기 입구부품에서 상기각 복수의 유로를 통해 상기 출구부품으로의 냉각제의 이동거리를 균등하게 하는 냉각제용 증발기.
12. (삭제)
13. (삭제)
14. (삭제)
15. (삭제)
16. (삭제)
17. 헤더플레이트내에 위치한 개구단부에서 종결되는 서로 평행으로 이격된 튜브의 최소한 하나의 열과, 상기 튜브들 사이에 배설된 핀을 포함하는 증발기 코어와, 상기 헤더플레이트에 대해 밀봉되고, 내부에 하나의 열의 이격된 구멍을 가지고, 튜브열에 있는 각 튜브 또는 튜브군에 대해 하나의 구멍이 있으며, 각 구멍은 튜브열에 있는 대응하는 튜브 또는 튜브군과 정렬하는 분산플레이트와, 상기 분산플레이트에 대해 상기 헤더플레이트와 반대쪽에 위치하여 밀봉되고, 복수의 슬롯을 가지며, 상기 각 슬롯의 일단은 정렬되어 상기 구멍 중 대응하는 하나 또는 일정한 군과 유체연통되고, 상기 각 슬롯의 타단은 개구에 대해 균등각도로 이격되고, 상기 개구는 상기 하나의 플레이트상의 모두 막힌 부분과 정렬하여 편평한 충돌면을 형성하는 순환 및 디스트리뷰터플레이트수단과, 상기 순환 및 디스트리뷰터플레이트수단에 대해 밀봉되고, 상기 충돌면의 반대쪽에 있는 구멍을 폐쇄하는 커버플레이트와, 상기 증발기에 유입되는 냉각제의 입구로서의 커버플레이트의 구멍과 정렬되고, 상기 구멍의 중심으로 유입되는 냉각제를 상기 충돌면에 대해 이에 수직방향으로 향하게 하는 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기.
18. 제17항에 있어서, 상기 순환 및 디스트리뷰터플레이트수단은 상기 슬롯을 가지는 순환플레이트와, 상기 개구를 가지는 디스트리뷰터플레이트를 포함하고, 상기 순환플레이트와 상기 디스트리뷰터플레이트는 서로 접하여 밀착되는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기.
19. 제17항에 있어서, 최소한 2열의 상기 튜브는 상기 헤더플레이트에서 종결하는 개구단부를 가지고, 또한 상기 헤더플레이트와 상기 분산플레이트 사이에 위치한 매니폴드플레이트를 포함하며, 상기 매니폴드플레이트는 상기 분산플레이트의 구멍과 상기 튜브열 중 하나의 튜브의 개구단부 중 일정한 군에 대응하는 하나와의 사이를 유체연통시키며, 다른 튜브열의 튜브의 개구단부와 정렬된 확장출구슬롯을 가지고, 상기 출구슬롯이 최소한 하나의 출구도관에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기.
20. 제19항에 있어서, 상기 출구도관은 하나의 출구개구를 가지고, 상기 출구슬롯의 길이에 따라 2개의 이격된 위치에서 상기 출구슬롯에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기.
21. 제20항에 있어서, 상기 이격된 위치는 상기 출구슬롯의 대향하는 양단부인 것을 특징으로 하는 냉각제용 증발기.