KR100353020B1 - 적층형열교환기 - Google Patents

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하나후사다츠야
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Abstract

카에어컨용 에버포레이터 등에 사용되는 적층형 열교환기는 다수의 거의 방형의 플레이트를 구비하고 있으며, 이들 플레이트가 하나 걸러 인접하는 플레이트끼리 서로 오목부를 대향시킨 상태로 층형태로 겹쳐져서 접합됨으로써, U형 유체유로를 갖는 병렬형상의 편평관부와 각 편평관부의 양단부에 이어지는 전후헤더부가 형성되어 있다. 편평관부의 대형 유체유로의 반환유로부에는 다수의 소돌기를 구비하는 유체혼합부와, 유체의 흐름에 따르는 병렬형상의 긴 블록부를 구비하는 정류부가 형성되어 있다. 편평관부의 U형 유체유로의 반환유로부에 있어서, 정류작용과 혼합작용이 동시에 이루어지고, 반환유로부에서의 유체의 흐름이 원활해져서, 유체의 압력손실을 작게 억제할 수 있어서, 열전달률이 향상하고, 성능의 향상을 거둘 수 있다.

Description

적층형 열교환기
본 발명은 자동차 에어컨용 증발기 등에 사용되는 적층형 열교환기에 관한 것이다.
종래 이러한 종류의 적층형 열교환기는 헤더부가 적층형 플레이트의 상하 양측 중에서 일측에 있는 타입과, 양측에 있는 타입의 2종류가 알려져 있고, 특히 헤더부가 일측에 있는 것은 열교환 부분이 양측 헤더부 타입의 것보다 크기 때문에 성능 향상이 기대되고 있었다.
즉, 헤더부가 일측에 있는 타입의 적층형 열교환기는 한 측면에 U형의 유체 유로 형성용 오목부와, 이것의 일단 및 타단에 각기 이어지도록 설치되고 또한 유체 통과용 구멍을 갖는 한 쌍의 헤더 형성용 오목부를 구비한 거의 직사각형의 복수개의 플레이트가 하나 걸러 인접하는 플레이트들을 서로 오목부를 대향시킨 상태로 층형상으로 겹쳐서 접합됨으로써, U형 유체 유로를 갖는 병렬 형상의 편평 관부와 각 편평 관부의 양단부에 이어지는 전후 헤더부가 형성되고, 모든 편평 관부 및 헤더부내를 유체가 흐르도록 되어 있다.
그러나, 종래의 일측 헤더부 타입의 적층형 열교환기에서는 예를 들어 자동차 에어컨용 증발기의 경우, 각 플레이트의 U형 냉매 유로 형성용 오목부의 절곡 부분의 냉매의 흐름이 원활하지 않으며, 성능 향상도 기대만큼은 안 된다고 하는 문제가 있었다.
왜냐하면 예를 들어 정류 효과를 노린 플레이트에서는 냉매류의 압력 손실은작아도 되지만 열전달률이 작아져 열교환 효율이 저하되고, 반대로 냉매의 혼합 효과를 중시하면 열전달률은 높아지지만, 냉매류의 압력 손실이 바람직하지 않은 레벨까지 커진다고 하는 문제가 있었다. 그리고 이것은 각 편평 관부의 냉매 유로중 특히 U형 절곡 유로부의 전후에 있어서 냉매의 체류(滯留)나 편류가 생기기 쉬어져서 성능 저하의 원인으로 되어 왔었다.
또 지금까지의 증발기에서는 플레이트와 플레이트의 접합부는 점접촉에 의한 접합되므로, 내압 강도의 확보가 어렵다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결한 적층형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 적층형 열교환기는 헤더부가 일측에 있는 타입의 적층형 열 교환기이며, 그 특징은 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 다수의 작은 돌기가 형성된 유체 혼합부와, 긴 병렬 형상의 볼록부가 형성된 정류부가 설치되고, 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐진 플레이트들이 서로 접합되어 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부에 유체 혼합부와 정류부가 설치되어 있는 것이다.
여기서 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에는 그 중앙부에 유체 혼합부가 설치되고 이 유체 혼합부와 전후 양측에 정류부가 설치되는 경우와, 절곡부의 중앙부에 정류부가 설치되고 이 정류부의 전후 양측에 유체 혼합부가 설치되는 경우가 있다.
전자의 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부의 전후 양측에 정류부가 설치될 경우에는, 이 정류부의 긴 병렬 형상의 볼록부는 예를 들면 서로수평부를 내측으로 향하게 하고, 또한 외측에 이르는 것일수록 큰 형상으로 된 대략 L형을 가지고 있다. 따라서, 유체는 절곡부의 전후 양측에 있어서 빨리 흐르고, 절곡부의 중앙에서는 다수의 작은 돌기가 형성된 유체 혼합부로 되어 있으며, 이 부분에서는 유체의 충분한 혼합이 도모된다.
또 후자의 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부의 중앙부에 정류부가 설치될 경우에는, 이 정류부의 긴 병렬 형상의 볼록부는 예를 들면 뒷쪽으로 경사진 병렬 형상 볼록부와, 수평의 병렬 형상 볼록부와, 앞으로 경사진 병렬 형상 볼록부로 구성되며, 유체가 뒷쪽의 유체 유로에서 절곡부의 중앙부를 지나, 앞쪽의 유체 유로로 빨리 흐른다. 이 경우, 정류부의 전후 양측은 다수의 작은 돌기가 형성된 유체 혼합부로 되어 있어서, 이 부분에서는 유체의 충분한 혼합이 도모된다.
이처럼 적층형 열교환기에 있어서, 각 편평부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부에 유체 혼합부와 정류부가 설치됨으로써, 정류 작용과 혼합 작용을 동시에 할 수 있고, 절곡 유로부에서의 유체의 흐름이 원활해져서 열전달률을 향상시킬 수 있다. 또, 종래처럼 각 편평 관부의 U형 유체 유로중 절곡 유로부를 지난 직후의 복로(復路) 부분에 있어서, 유체의 흐름에 정체(stagnation)가 생기는 일이 없으므로, 각 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부의 전후에 있어서 유체의 흐름에 고이는 것이나 편류가 생기는 일이 없고, 유체의 압력 손실을 작게 억제할 수 있어서 대폭적인 성능 향상을 기대할 수 있다.
그리고, 상기 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부의 유체혼합부를 형성하는 다수의 작은 돌기 및 정류부를 구성하는 긴 볼록부는 오목부의 깊이의 2배의 높이를 가질 수 있다.
전자의 경우는 인접하는 플레이트들을 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐져 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 있어서 대향하는 작은 돌기의 선단부들을 그리고 대향하는 긴 볼록부의 선단부들을 서로 맞댄 상태로 접합된다.
또 후자의 경우는 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 있어서 다수의 작은 돌기의 선단부와 긴 볼록부의 선단부가 대향하는 플레이트의 절곡부의 바닥벽에 각기 접합된다. 이 때문에 접합 면적이 커져서 열교환기의 내압 강도가 증대된다.
그리고, 각 편평관의 U형 유체 유로의 절곡 유로부의 중앙부에 위치하는 유체 혼합부를 형성하는 작은 돌기 또는 정류부를 구성하는 긴 볼록부는 그 모두가 오목부의 깊이와 같은 높이를 갖는 것으로 되어 있고, 인접하는 플레이트들의 접합시에, 대향하는 작은 돌기의 선단부들과 대향하는 긴 볼록부의 선단부들이 서로 맞대어 접합된다.
본 발명에 따른 적층형 열교환기의 또 다른 특징은 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 양직선 유로 구성부에 오목부 깊이의 2배의 높이를 가지며 또한 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부가 인접하는 플레이트의 겹침 상태에 있어서 서로 다른 위치에 존재하도록 어긋난 모양으로 설치되어 있고, 인접하는 플레이트가 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐져서 U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 직선 유로 구성부에 있어서 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부의 선단부가 대향하는 플레이트들의 직선 유로 구성부의 바닥벽에 접합되어 있다.
이 적층형 열교환기에 의하면, 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 양직선 유로 구성부에 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부가 설치되어 있으므로, 편평 관부의 U형 유체 유로의 전후 양직선 유로부에 있어서의 유체의 흐름 방향이 직선 모양으로 되어 유체의 압력 손실의 상승을 초래하는 일은 없다.
또, 각 플레이트의 U형 오목부의 전후 직선 유로 구성부에 있어서의 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부의 선단부가 대향하는 플레이트들의 직선 유로 구성부의 바닥벽에 접합되기 때문에 접합 면적이 커져서 열교환기의 내압 강도가 증대한다.
그리고, 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 양직선 유로 구성부에 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부가, 인접하는 플레이트들의 겹침 상태에 있어서 서로 상이한 위치에 존재하도록 서로 어긋난 상태로 설치되고, 또한 상기 오목부의 절곡부에 유체 혼합부를 형성하는 다수의 작은 돌기와, 정류부를 구성하는 긴 볼록부가 인접하는 플레이트들의 겹침 상태에 있어서 서로 다른 위치에 존재하도록 어긋난 상태로 설치되어 있으므로, 각 플레이트에 설치하는 긴 정류용 볼록부, 긴 볼록부 및 돌기의 개수가 적어도 되고, 따라서 각 플레이트의 성형이 용이하다.
여기서 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 양직선 유로 구성부의 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부, 상기 오목부의 절곡부의 유체 혼합부를 형성하는 다수의 작은 돌기 및 정류부를 구성하는 긴 볼록부는 인접하는 플레이트의 겹침 상태에 있어서 편평 관부의 U형 유체 유로를 전체로서 전후에 대칭이 되도록 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 적층형 열교환기의 또 다른 특징은 인접하는 한 쌍의 플레이트 중 최소한 한쪽의 플레이트의 유체 유로 형성용 오목부의 바닥벽에 U형 분할 유체 유로 형성용 볼록부가 설치되고, 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐져서 접합됨으로써, 편평 관부내에 복수 개의 독립한 폭이 좁은 U형 분할 유체 유로가 형성되는 것이다.
상기 적층형 열 교환기에 의하면, 유체는 서로 인접하는 분할 유체 유로 사이에서 섞이는 일은 없으며, 또한 유체의 체류가 생기는 일도 없이 편평 관부 내를 흐른다. 따라서, 증기-액체 분리는 1개의 분할 유체 유로 내에만 머물기 때문에 작아지고, 더욱이 체류부가 없으므로 유체의 압력 손실의 상승을 초래하는 일이 없다.
또, 본 발명에 따른 적층형 열교환기의 또 다른 특징은 한쪽면에 U형의 유체 유로 형성용 오목부와, 이것의 일단 및 타단에 각기 이어지도록 설치되고 또한 유체 통과용 구멍을 갖는 전후 한 쌍의 헤더 형성용 오목부를 구비한 거의 직사각형의 다수의 플레이트가 하나 걸러 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 층 형태로 겹쳐져서 접합됨으로써, U형 유체 유로를 갖는 병렬 형상의 편평 관부와 각 편평 관부의 양단부에 이어지는 전후 헤더부가 형성되고, 모든 편평 관부 및 헤더부내를 유체가 흐르도록 이루어지는 동시에, 전방에서 후방을 향해 공기가 흐르도록 되어 있고, 전후 어느 하나의 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 전후 어느 하나의 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치되고, 전후 헤더부의 최소한 한쪽의 중간 부분에 최소한 하나의 칸막이 벽부가 설치되어 복수개의 통로로 구획되고, 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 사행 형상 유체 통로가 형성되어 있는 것에 있다.
이와 같은 적층형 열교환기에는 다음 3가지 태양이 있을 수 있다.
즉, 첫째, 뒷쪽 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 앞쪽 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치되는 동시에, 뒷쪽 헤더부와 앞쪽 헤더부의 각기 중간 부분에 전부 짝수개의 칸막이 벽부가 유체 도입구에서 유체 배출구에 이르는 방향으로 평면에서 보아 뒷쪽 및 앞쪽에 교대로 설치됨으로써, 입구측 통로, 출구측 통로 및 양통로의 중간에 위치하는 중간 통로로 이루어진 홀수개의 통로로 구획되며 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 이루어진 사행 형상 유체 통로가 형성되어 있다.
둘째, 앞쪽 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 앞쪽 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치되는 동시에, 앞쪽 헤더부와 뒷쪽 헤더부의 각기 중간 부분에 전부 홀수개의 칸막이 벽부가 유체 도입구에서 유체 배출구에 이르는 방향으로 평면에서 보아 앞쪽 및 뒷쪽으로 교대로, 또한 앞쪽 헤더부에 하나 많게 설치됨으로써, 입구측 통로, 출구측 통로 및 양통로의 중간에 위치하는 중간 통로로 이루어진 짝수개의 통로로 구획되고 또한 출구측 통로에 있어서 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 사행 형상 유체 통로가 형성되어 있다.
셋째, 앞쪽 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 앞쪽 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치되는 동시에, 칸막이 벽부가 앞쪽 헤더부의 중간 부분에 설치됨으로써,입구측 통로 및 출구측 통로로 이루어진 2개의 통로로 구획되고, 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 사행 형상 유체 통로가 형성되어 있다.
그리고, 상기 어느 적층형 열교환기에 있어서도 이것을 예컨대 자동차 에어컨용의 적층형 증발기에 적용했을 경우, 출구측 통로에 있어서의 냉매의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 되어 있으므로, 과열 상태의 냉매가 하류(downstream)측에 있는 평행류 타입의 증발기에 비하면 과열 상태의 냉매와 이것과 열교환하는 공기와의 온도차가 커서 냉매가 과열 상태에 있는 부분은 우수한 열 교환 성능을 얻게 된다. 따라서, 냉매 통로중 냉매가 과열 상태에 있는 부분을 적게 하고, 냉매가 증발 상태에 있는 부분을 많게 할 수 있어서 열교환 성능의 안정화를 도모할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일 부분에는 같은 부호가 병기되어 있다.
본 명세서, 공기 흐름의 상류측을 앞(즉, 제2도의 좌측)이라 하고, 공기 흐름의 하류측을 뒤(즉, 제2도의 우측)라 하고, 좌우는 후방을 향하는 것을 말한다.
제1도 내지 제6도는 본 발명에 따른 적층형 열교환기를 자동차 에어컨용의 적층형 증발기(1)에 적용한 제1 실시예를 도시하는 것이다.
상기 도면에 있어서, 적층형 증발기(1)는 알루미늄(알루미늄 합금을 포함)제이며, 거의 직사각형의 플레이트(2)의 한쪽면에 U형의 냉매 유로 형성용 오목부(3)와 이것의 전후 양 상부로 이어지는 2개의 헤더 형성용 오목부(4,4)가 설치되고,냉매 유로 형성용 오목부(3)의 중앙부에 상하 방향으로 긴 칸막이용 볼록부(9)가 상기 오목부(3)의 상단에서 하단에 치우친 부분까지 설치되어 있고, 이 칸막이용 볼록부(9)가 오목부(3)의 깊이와 대략 같은 높이를 가지고 있다.
그리고, 하나 걸러 인접하는 플레이트(2,2)들이 서로 오목부(3,3,4,4)를 대향시킨 상태로 층 형태로 겹쳐져서 양플레이트(2,2)가 대향하는 칸막이용 볼록부(9,9)들이 그리고 주연부(19,19)들이 서로 접합됨으로써, U형의 편평 관부(5)와 각 편평 관부(5)의 양단부에 이어지는 전후 한 쌍의 헤더부(7,6)가 형성된 것이다. 인접하는 편평 관부(5,5)들의 서로 대향하는 플레이트는 이들 헤더 형성용 오목부(4,4)의 바닥면(4a,4a)이 서로 맞대어지고, 또한 양플레이트(2,2)의 하단에 설치된 간격 유지용 볼록부(29,29)들이 서로 맞대어져서 각기 접합되고, 양 편평 관부(5,5)들 사이에는 주름잡힌 핀(24)이 개재되어 있다.
적층형 증발기(1)의 좌우 양 외측에는 측판(20,20)이 각기 배치되고, 각 측판(20)과 편평 관부(5) 사이에도 주름잡힌 핀(24)이 개재되어 있다. 양 측판(20,20) 및 이들의 중간의 플레이트(2)는 각기 알루미늄 납땜 시트로 만들어져 있다.
또, 제2도, 제3도, 제4도를 참조하면, 각 플레이트(2)의 U형의 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 전후 양직선 유로 구성부(3a,3b)에 오목부(3)의 깊이의 2배의 높이를 갖는 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(15,16)가 인접하는 플레이트들의 겹침 상태에 있어서 서로 다른 위치에 존재하도록 어긋난 상태로 설치되어 있고, 또한 양플레이트(2,2)의 겹침 가공 이후에 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 전후 양직선유로부(5a,5b)에 있어서 전후로 대칭이 되도록 배치되어 있다.
즉, 이 실시예에서는 각 플레이트(2)의 오목부(3)의 앞쪽 직선 유로 구성부(3a)에는 폭 방향의 중간 부분에 2개의 정류용 볼록부(15)가 설치되어 있는 것에 대해, 뒷쪽 직선 유로 구성부(3b)에는 폭방향의 양 측면과 중앙에 3개의 정류용 볼록부(16)가 설치되어 있다.
각 플레이트(2)는 같은 형상을 가지고 있고, 하나 걸러 인접하는 2개의 플레이트(2,2)가 서로 오목부(3,3)를 대향시킨 상태로 겹쳐질 때에는 한쪽의 제1 플레이트(2)의 앞쪽 직선 유로 구성부(3a)가 다른 쪽의 제2 플레이트(2)의 뒷쪽 직선 유로 구성부(3b)에 대향하며, 또한 제1 플레이트(2)의 뒷쪽 직선 유로 구성부(3b)가 다른쪽의 제2 플레이트(2)의 앞쪽 직선 유로 구성부(3a)에 대향하여 각기 제1 플레이트(2)의 앞쪽 직선 유로 구성부(3a)의 2개의 정류용 볼록부(15)와, 다른쪽의 제2 플레이트(2)의 뒷쪽 직선 유로 구성부(3b)의 3개의 정류용 볼록부(16)가 서로 엇갈려서 합계 5개가 배치되며, 또 동시에 제1 플레이트(2)의 뒷쪽 직선 유로 구성부(3b)의 뒷쪽 직선 유로 구성부(3b)의 3개의 정류용 볼록부(16)와, 다른쪽의 제2 플레이트(2)의 앞쪽 직선 유로 구성부(3a)의 2개의 정류용 볼록부(15)가 서로 엇갈려서 합계 5개 배치되고, 양플레이트(2,2)의 겹침 이후에 있어서는 이들 볼록부(15,16)가 오목부(3) 중앙의 칸막이용 볼록부(9)를 중심으로 하여 전후에 대칭으로 되어 있다.
또, 양플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서, 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(15,16)의 선단부가 대향하는 플레이트(2)의 직선 유로 구성부(3a,3b)의바닥벽(17,17)에 접합되어 있다.
다음에, 제2도, 제3도 및 제5도를 참조하면, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 중앙 부분에 정류부(11)가 형성되는 동시에 이 정류부(11)의 전후 양측에 냉매 혼합부(10,10)가 형성되어 있다.
그리고, 이 실시예에서는 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c), 냉매 혼합부(10)를 형성하는 다수의 작은 돌기(12)와, 정류부(11)를 구성하는 긴 볼록부(13)가 절곡부(3c)의 중앙에 위치하는 것을 제외하고, 오목부(3)의 깊이의 2배의 높이를 갖도록 또한 인접하는 플레이트(2,2)들의 겹침 상태에 있어서 서로 다른 위치에 존재하도록 어긋난 상태로 설치되어 있으며, 인접하는 플레이트(2,2)들이 서로 오목부(3,3)를 대향시킨 상태로 겹쳐지고, 또한 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3,3)의 절곡부(3c,3c)에 있어서 작은 돌기(12)의 선단부와 긴 볼록부(13)의 선단부가 대향하는 플레이트(2,2)의 절곡부(3c,3c)의 바닥벽에 각기 당접된 상태로 접합되고, 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c)에 다수의 작은 돌기(12)를 구비하는 냉매 혼합부와, 병렬 형상의 긴 볼록부(13)를 구비하는 정류부가 형성되어 있다.
즉, 이 실시예에서는 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 중앙부 앞쪽에 뒤로 경사진 하나의 긴 볼록부(13)가 설치되고, 상기 뒷쪽에 이보다 높은 레벨로 또한 앞으로 경사진 하나의 긴 볼록부(13)가 설치되고, 상기 중앙부에 수평인 3개의 긴 볼록부(23)와 하나의 원형의 작은 돌기(22)가 설치되어 있다.
또, 상기 절곡부(3c)의 전반부에 냉매 혼합부(10)를 형성하는 3개의 작은 돌기(12)가 소정의 간격을 두고, 앞쪽이 높아지게 경사진 비스듬한 배치로 설치되고, 상기 절곡부(3c)의 후반부에 냉매 혼합부(10)를 형성하는 2개의 작은 돌기(12)가 소정의 간격을 두고, 앞쪽이 높아지게 경사진 비스듬한 배치로 설치되는 동시에 하나의 작은 돌기(12)가 상기 작은 돌기(12)에 대해 Z자 배치로 설치되어 있다.
또한, 상기 절곡부(3c) 하부의 열교환에 그다지 기여하지 않는 후반부 코너부에는 대략 삼각형의 보강 볼록부(14)가 설치되어 있다.
여기서, 절곡부(3c)의 중앙부 앞쪽의 하나의 뒤로 경사진 긴 볼록부(13)와 상기 뒷쪽의 하나의 앞으로 경사진 긴 볼록부(13)와, 절곡부(3c) 중앙부 이외의 작은 돌기(12)와, 보강 볼록부(14)는 각기 오목부(3)의 깊이의 2배의 높이를 갖고 있으며, 절곡부(3c) 중앙부의 수평인 3개의 긴 볼록부(23) 및 하나의 원형의 작은 돌기(22)는 오목부(3) 중앙의 칸막이용 볼록부(9) 및 플레이트 주연부(19)와 같이 오목부(3)의 깊이와 같은 높이를 갖고 있다.
그리고 인접하는 제1 및 제2 플레이트(2,2)가 서로 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3,3)를 대향시킨 상태로 겹쳐져서 한쪽의 제1 플레이트(2)의 오목부(3)의 절곡부(3c)의 중앙부 앞쪽의 뒤로 경사진 하나의 긴 볼록부(13)와, 다른쪽의 제2 플레이트(2)의 오목부(3)의 절곡부(3c)의 중앙부 뒷쪽의 앞으로 경사진 하나의 긴 볼록부(13)(이것은 반대쪽을 향해서 제1 플레이트에 대향하고 있기 때문에, 뒷쪽으로 경사져 있다)가 서로 엇갈리게 다른 레벨로 배치되고, 오목부(3)의 절곡부(3c)에 있어서, 이들 긴 볼록부(13)의 선단부가 대향하는 제2 플레이트(2)의 절곡부(3c)의바닥벽(18)에 각기 접합되어 있다.
또 제1 플레이트(2)의 오목부(3)의 절곡부(3c) 앞쪽의 3개의 작은 돌기(12)와, 제2 플레이트(2)의 절곡부(3c) 후방의 뒷쪽이 높아지게 비스듬하게 설치된 상하 2개의 작은 돌기(12,12) 및 이것과 Z자 모양으로 배치된 하나의 작은 돌기(12)가 서로 어긋나게 배치되며, 또한 제1 플레이트(2)의 절곡부(3c) 하부 앞쪽 코너부의 거의 삼각형의 보강 볼록부(14)에 대해, 제2 플레이트(2)의 절곡부(3c) 하부 앞쪽 코너부의 거의 삼각형의 보강 볼록부(14)는 제1 플레이트(2)와 반대 방향으로 되어 제2 플레이트(2)의 절곡부(3c)의 하부 뒷쪽 코너부에 위치되어, 인접하는 플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c)에 있어서 전후로 대칭으로 되어 있는 것이다.
또, 양플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서, 제1 플레이트(2)의 오목부(3)의 절곡부(3c)에 있어서 작은 돌기(12), 경사 모양의 긴 볼록부(13,13) 및 보강 볼록부(14)의 각기 선단부가 대향하는 제2 플레이트(2)의 절곡부(3c)의 바닥벽(18)에 접합하고, 또 상기 절곡부(3c)의 중앙부의 수평인 3개의 긴 볼록부(23)와 하나의 원형의 작은 돌기(22)는 서로 당접해서 접합되어, 결국 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c) 중앙부에 3개의 긴 볼록부(23) 및 하나의 작은 돌기(22)와, 이들의 전후 양쪽의 경사 형상의 긴 볼록부(13,13)를 구비하는 정류부(11)와, 정류부(11)의 전후 양쪽에 있어서 다수의 작은 돌기(12)를 구비하는 냉매 혼합부(10)가 형성되어 있다.
또, 제3도와 제6도에 도시한 것처럼 전후 2개의 헤더 형성용 오목부(4,4)의바닥벽(4a,4a)에 각기 전후로 긴 대략 장원형의 냉매 통과 구멍(8,8)이 천공되는 동시에, 이들 냉매 통과 구멍(8,8)의 주연부에 헤더 형성용 오목부(4,4)의 내측을 향해 돌출한 환상벽(25,25)이 각기 설치되어 있다.
상기에 있어서, 적층형 증발기(1) 우측의 냉매 도입 파이프(27)(제1도 참조)에서 앞쪽 헤더부(7)내에 도입된 냉매는 이곳으로부터 각 편평 관부(5)의 내부로 유입된다. 냉매는 각 편평 관부(5) 내부의 유로를 U형으로 흐르고 다시 다른쪽의 뒷쪽 헤더부(6)로 나간다.
각 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로내를 냉매가 흐를 때, 각 편평 관부(5)의 전후 양직선 유로부(5a,5b)에는 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(15,16)가 설치되어 있으므로 이들 유로부(5a,5b)에 있어서의 냉매의 흐름 방향이 직선상으로 되어 냉매의 압력 손실의 상승을 초래하는 일이 없다.
그리고, 각 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c)에는 그 중앙부에 정류부(11)가 설치되고, 또한 정류부(11)의 전후 양측에 냉매 혼합부(10,10)가 설치됨으로써, 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c)에서 정류 작용과 혼합 작용이 동시에 이루어지고, 이 절곡 유로부(5c)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c)의 전후에 있어서 냉매 흐름의 정체나 편류가 생기는 일없이 더 한층 성능의 향상을 이룰 수 있는 것이다.
냉매는 뒷쪽 헤더부(6)로부터 이것의 우단에 접속된 냉매 배출 파이프(28)에서 외부로 배출된다.
한편, 적층형 증발기(1)의 인접하는 편평관(5,5) 사이 및 편평 관부(5)와 측판(20) 사이에 주름잡힌 핀(24)이 존재하는 틈새를 공기가 흘러, 플레이트(2)의 벽면 및 주름잡힌 핀(24)을 통해 냉매와 공기가 효율 좋게 열교환 된다.
그리고, 적층형 증발기(1)의 뒷쪽 헤더부(6) 및 앞쪽 헤더부(7)의 요구되는 부분에 있어서 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 바닥부에 칸막이 벽부를 설치하여 적층형 증발기(1) 내부를 냉매가 전체로서 S자 모양으로 흐르도록 하는 것이 바람직하지만, 이 점에 대해서는 후술한다.
또, 이 실시예에서는 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 전후 양직선 유로 구성부(3a,3b)의 볼록부(15,16) 및 상기 오목부(3)의 절곡부(3c)의 긴 볼록부(13)와 작은 돌기(12)는 각기 오목부(3)의 깊이의 2배의 높이를 가지고 있고, 이들 선단부가 대향하는 플레이트(2)의 바닥벽(17,18)에 각기 접합되어 있으므로, 볼록부(15,16), 긴 볼록부(13) 및 작은 돌기(12)와 각각의 접합 면적이 커져 적층형 증발기(1)의 내압 강도가 증대하게 된다.
또, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 전후 양직선 유로 구성부(3a,3b)에 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(15,16)가 인접하는 플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 전후 양직선 유로부(5a,5b)에 있어서 전후로 대칭되는 위치에 설치되며, 또한 상기 오목부(3)의 절곡부(3c)에 냉매 혼합부(10)를 형성하는 다수의 작은 돌기(12)와 정류부(11)를 구성하는 긴 볼록부(13)가 절곡부(3c)의 중앙부에 위치하는 것을 제외하고, 인접하는 플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서 서로 엇갈리게 위치하여 전체로서 전후로 대칭이 되도록 설치되어 있으므로, 각 플레이에 설치하는 긴 정류용볼록부(15,16), 긴 볼록부(13) 및 돌기(12)의 수가 적어도 되며, 각 플레이트(2)는 프레스 성형에 의해 용이하게 형성된다.
제7도는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 것이다. 여기서, 상기 제1 실시예의 경우와 다른 점은 각 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c)의 중앙부에 냉매 혼합부(10)가 설치되는 동시에, 냉매 혼합부(10)의 전후 양측에 정류부(11,11)가 설치되어 있다는 점이다.
즉, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)에 냉매 혼합부(10)를 형성하는 7개의 작은 돌기(12)가 절곡부(3c)의 중앙에 위치하는 2개를 제외하고, 오목부(3)의 2배의 높이를 갖도록 또한 인접하는 플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서 서로 엇갈려서 위치하여 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c) 전체로서 전후로 대칭으로 되도록 설치되어 있다. 그리고, 절곡부(3c) 중앙의 2개의 원형의 작은 돌기(22)는 오목부(3) 폭 중앙의 칸막이용 볼록부(9) 및 플레이트 주연부(19)와 동일하게 오목부(3)의 깊이와 같은 높이를 가지고 있다.
각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 앞쪽에 서로 수평부를 내측을 향해 또한 외측에 이를수록 큰 형상으로 된 거의 L형을 갖는 병렬 형상의 2개의 긴 볼록부(13)와, 상기 뒷쪽의 하나의 거의 L형을 갖는 긴 볼록부(13)가 설치되어 있고, 이들 볼록부(13)는 각기 오목부(3)의 깊이의 2배의 높이를 갖도록 또한 인접하는 플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서 서로 엇갈려서 위치하여 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로부(5c) 전체로서 전후로 대칭으로 되어 있다.
그리고 인접하는 플레이트(2,2)들이 서로 오목부(3,3)를 대향시킨 상태로 층상으로 겹쳐져 제1 플레이트(2)의 오목부(3)의 절곡부(3c)에 있어서 작은 돌기(12) 및 거의 L형의 긴 볼록부(13)의 각기 선단부가 대향하는 제2 플레이트(2)의 절곡부(3c)의 바닥벽(18)에 접합되어, 결국 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 절곡 유로부(5c) 중앙부에 다수의 작은 돌기(22)를 구비하는 냉매 혼합부(10)와, 이들 전후 양측의 거의 L형의 긴 볼록부(13)를 구비하는 정류부(11,11)가 형성되어 있다.
상기 제2 실시예의 적층형 증발기(1)에 있어서, 냉매가 각 편평 관부(5)의 내부를 U형으로 흐를 때, 편평 관부(5)의 전후 양직선 유로부(5a,5b)에서는 냉매의 흐름 방향이 직선 형상으로 되는 것은 상기 제1 실시예의 경우와 같지만, 편평 관부(5)의 절곡 유로부(5c)에서는 냉매는 절곡 유로부(5c)의 전후 양측의 정류부(11,11)에 있어서 거의 L형을 갖는 긴 병렬 형상의 볼록부(13)를 따라 빨리 흐르며, 절곡 유로부(5c)의 중앙부에서는 혼합부(10)의 다수의 작은 돌기(12)에 있어서 냉매에 충분히 혼합된다.
따라서, 각 편평 관부(5)의 절곡 유로부(5c)에 있어서, 냉매의 정류 작용과 혼합 작용을 동시에 이를 수 있어 절곡 유로부(5c)에서의 냉매의 흐름이 원활해져서 열전달률을 향상시킬 수 있는 동시에 종래와 같은 각 편평 관부의 U형 냉매 유로 중, 절곡부를 지난 직후의 복로 부분에 있어서 냉매류의 체류부가 생기는 일이 없으므로 냉매의 압력 손실을 작게 억제할 수 있어서 대폭적인 성능 향상을 기대할 수 있다.
제8도 내지 제11도는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 것이다. 여기서 상기제2 실시예의 경우와 다른 점은 제8도와 제9도에 도시한 것처럼, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 중앙부의 칸막이용 볼록부(9)의 전후 양측의 직선 유로 구성부에 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(21)가 등간격으로 설치되며, 또한 이들 정류용 볼록부(21)는 오목부(3)의 깊이와 같은 높이(따라서 칸막이용 볼록부(9)와 같은 높이)를 갖는 동시에 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 전후 양측의 정류부(11,11)에 서로 수평부를 내측으로 향해, 또한 전후 양 외측에 이르는 것일수록 큰 형상으로 된 거의 L형을 갖는 긴 볼록부(13)가 등간격으로 병렬 형상으로 설치되고, 상기 절곡부(3c) 중앙부의 냉매 혼합부(10)에는 합계 12개의 작은 돌기(12)가 설치되며, 또한 이들 거의 L형의 긴 볼록부(13)와 작은 돌기(12)는 오목부(3)의 깊이와 같은 높이(따라서, 칸막이용 볼록부(9)와 같은 높이)를 갖고 있는 점에 있다.
상기 적층형 증발기(1)에 있어서, 하나 걸러 인접하는 플레이트(2,2)들이 서로 오목부(3,3,4,4)를 대향시킨 상태로 겹쳐져서 접합될 때, U형 냉매 유로 형성용 오목부(3,3) 중앙부의 칸막이용 볼록부(9)의 선단부들 그리고 이것의 전후 양측의 직선 유로 구성부의 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(21)의 선단부들이 서로 당접되는 동시에 상기 오목부(3,3)의 절곡부(3c,3c)에 있어서 대향하는 작은 돌기(12)의 선단부들이 그리고 대향하는 긴 볼록부(13)의 선단부들이 서로 당접해서 접합된다. 이것에 의해 인접하는 플레이트(2,2)들이 겹쳐졌을 때에는 제2 실시예와 전적으로 같은 형상의 U형 냉매 유로를 갖는 병렬 형상의 편평 관부(5)가 형성된다.
따라서, 각 편평 관부(5)의 절곡 유로부(5c)에 있어서, 냉매의 정류 작용과혼합 작용이 동시에 이루어지고, 열전달률을 향상할 수 있는 동시에 냉매의 압력 손실을 작게 억제할 수 있어서, 성능의 향상을 도모할 수 있는 점은 상기 제2 실시예의 경우와 같다.
그리고 제10도에 도시한 바와 같이 각 플레이트(2)의 전후 2개의 헤더 형성용 오목부(4,4)의 바닥벽(4a,4a)에 뚫린 전후 방향으로 긴 거의 장원형의 2개의 냉매 통과 구멍(8,8) 중 한쪽의 냉매 통과 구멍(8)의 주연부에 헤더 형성용 오목부(4)의 내측을 향해 돌출한 제1 환상벽(25)이 설치되고, 다른쪽 플레이트(2)의 냉매 통과 구멍(8)의 주연부에 헤더 형성용 오목부(4)의 외측을 향해 돌출하며, 또한 제 1 환형벽(25)에 끼워지는 제2 환형벽(26)이 설치되어 있고, 다수의 플레이트(2)가 층상으로 겹쳐져 병렬 형상의 편평 관부(5)가 형성되었을 때, 인접하는 편평 관부(5,5)의 대향하는 플레이트(2,2) 중 한쪽의 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부 바닥벽(4a)의 제1 환형벽(25)에 대해, 다른쪽 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부 바닥벽(4a)의 제2 환형벽(26)이 끼워 맞추어진 상태로, 양플레이트(2,2)가 서로 납땜되어 있다.
또, 제11도에 도시한 것처럼 적층형 증발기(1)의 전후 헤더부(7,6)의 좌단에 냉매 입구관(30)이 접속되고, 전후 헤더부(7,6)의 우단에 냉매 검출관(31)이 접속되어 있다.
제12도는 본 발명의 제4 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예에서는 상기 제3 실시예의 경우와 같이, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 중앙부의 칸막이용 볼록부(9)의 전후 양측의 직선 유로 구성부에, 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(21)가 등간격으로 병렬 형상으로 설치되고, 또한 이들 정류용 볼록부(21)는 오목부(3)의 깊이와 같은 높이(따라서, 칸막이용 볼록부(9)와 같은 높이)를 가지고 있다.
또, 상기 제1 실시예의 경우와 같이, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 중앙 부분에 정류부(11)가 형성되는 동시에 이 정류부(11)의 전후 양측에 냉매 혼합부(10,10)가 형성되어 있다.
냉매 혼합부(10)를 형성하는 다수의 작은 돌기(12)와, 정류부(11)를 구성하는 긴 볼록부(13)와의 배치 패턴은 상기 제1 실시예의 경우와 대략 같지만, 냉매 혼합부(10)의 작은 돌기(12)와 정류부(11)의 긴 볼록부(13)는 모두 오목부(3)의 깊이와 같은 높이(따라서, 칸막이용 볼록부(9)와 같은 높이)를 가지고 있다.
또, U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 코너부에 거의 3각형의 보강 볼록부는 설치되어 있지 않다.
이 제4 실시예의 적층형 증발기(1)에 있어서 하나 걸러 인접하는 플레이트(2,2)들이 서로 오목부(3,3,4,4)를 대향시킨 상태로 겹쳐져서 접합되었을 때, U형 냉매 유로 형성용 오목부(3, 3) 중앙부의 칸막이용 오목부(9)의 선단부들이 그리고 전후 양직선 유로 구성부(3a,3b)의 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(21)의 선단부들이 서로 당접되는 동시에, 상기 오목부(3,3)의 절곡부(3c,3c)에 있어서 냉매 혼합부(10)의 대향하는 작은 돌기(12)의 선단부들이 그리고 정류부(11)의 대향하는 긴 볼록부(13)의 선단부들이 서로 당접 상태로 접합되어 있다. 이것에 의해 적층형 증발기(1)의 각 편평 관부(5)내에는 제1 실시예의 경우와 대략 같은 형상의U형 냉매 유로가 형성된다.
따라서, 냉매가 각 편평 관부(5)내를 통과할 때에는 그 절곡 유로부(5c)에 있어서, 냉매의 정류 작용과 혼합 작용이 동시에 이루어지고, 제1 실시예의 경우와 똑같은 작용ㆍ효과를 기대할 수 있다.
제13도 내지 제16도는 본 발명의 제5 실시예를 나타낸 것이다. 여기서 상기 제4 실시예의 경우와 다른 점은 적층형 증발기(1)를 구성하는 플레이트(32)가 상기 실시예 4의 플레이트(2)의 2매분을 연결부(33)에 의해 연결한 크기를 갖는 것이며, 각 편평 관부(5)와, 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로의 상단에 이어지는 전후 헤더부(7,6)가 플레이트(32)를 접는 것에 의해 형성되어 있는 점에 있다.
그리고, 각 플레이트(32)의 상반부(32A)와 하반부(32B)에 있어서, 각기 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 중앙부에 정류부(11)가 설치되는 동시에, 정류부(11)의 전후 양측에 냉매 혼합부(10,10)가 설치되어 있지만, U형 오목부(3) 중앙부의 칸막이용 볼록부(9)의 전후 양직선 유로 구성부에 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부(21)가 등간격으로 병렬 상태로 설치되고, 또한 이들 정류용 볼록부(21)가 오목부(3)의 깊이와 같은 높이를 갖는 점, 그리고 오목부(3)의 절곡부(3c)의 냉매 혼합부(10)를 형성하는 다수의 작은 돌기(12)와, 절곡부(3c)의 중앙 부분의 정류부(11)를 구성하는 긴 볼록부(13)와의 배치 패턴은 상기 제4 실시예의 경우와 전적으로 같다.
그리고, 상기 제1 실시예 내시 제5 실시예에 있어서, 적층형 증발기(1)의 각 플레이트(2,32)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 절곡부(3c)의 냉매혼합부(10)를 형성하는 다수의 작은 돌기(12)의 형상과 정류부(11)를 구성하는 긴 볼록부(13)의 형상은 도시한 것에 한정되지 않으며 기타의 것이라도 좋다.
제17도 내지 제21도와 제24도는 본 발명의 제6 실시예를 나타낸 것이다.
적층형 증발기(1)의 각 플레이트(2)의 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 폭 중앙부에는 상하 방향으로 길고 또한 플레이트(2)의 주연부(19)와 같은 높이를 갖는 칸막이용 볼록부(9)가 상기 오목부(3)의 상단에서 하단에 치우친 부분까지 설치되어 있다.
그리고, 각 플레이트(2)의 냉매 유로 형성용 오목부(3)에는 오목부(3)의 깊이의 2배의 높이를 갖는 다수의 볼록부(15,16)가 하나 걸러 인접하는 플레이트(2)의 겹침 상태에 있어서, 편평 관부(5)내에 독립한 병렬 형상의 U형 분할 냉매 유로를 형성하도록 설치되어 있다.
즉, 제20도를 참조하여, 각 볼록부(15,16)는 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 전후 양직선 유로 구성부(3a,3b)내에 설치된 직선부(15a,16a) 및 이들에 이어지며 또한, 상기 오목부(3)의 절곡부(3c)에 설치된 4분의 1 원호부(15b,16b)로 이루어진 U자의 꼭 절반의 형상을 가지고 있다.
이들 볼록부(15,16)의 직선부(15a,16a)와 4분의 1 원호부(15b,16b)는 인접하는 플레이트(2,2)들이 오목부(3,3)를 대향시킨 겹침 상태에 있어서 교대로 위치하도록 배치되어 있다.
그리고, 이들 양플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서, 서로 대향하는 칸막이용 볼록부(9,9)들이 그리고 플레이트 주연부(19,19)들이 서로 당접해서 접합되는동시에, 양 볼록부(15,16)의 직선부(15a,16a) 및 4분의 1 원호부(15b,16b)의 선단부가 이들에 대향하는 플레이트(2)의 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 바닥벽(18)에 접합되어, 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로내에 볼록부(15,16)에 의해 9개로 분할된 병렬 형상의 U형 분할 냉매 유로가 형성되어 있다. 각 분할 냉매 유로의 절곡 부분은 반원호상으로 되어 있다.
각 분할 냉매 유로의 단면은 제21도에 도시한 것처럼 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로에 액체가 균등하게 분포하고, 더구나 편평 관부(5)와 핀(24)의 접합 면적을 확보하기 위해 정사각형에 가까운 모양으로 되어 있다. 또, 각 분할 냉매 유로의 단면적에 대해서는 내측에 있는 것이 가장 크게 이루어져 있고, 외측에 있는 것이 가장 작게 이루어지고, 중간에 있는 것들은 서로 같거나 내측쪽이 크게 이루어져 있다. 이것에 의해 외측과 내측의 유속의 균일화가 도모된다.
그리고, 각 플레이트(2) 하단의 전후 코너부에는 플레이트(2)의 주연부(19)와 같은 높이를 갖는 거의 삼각형의 전후 보강 볼록부(35)가 설치되어 있다(제19도, 제20도 참조).
또, 제18도에 도시한 것처럼 각 플레이트(2)의 2개의 헤더 형성용 오목부(4,4)중 한쪽의 헤더 형성용 오목부(4)의 냉매 통과 구멍(8)에 버링(burring) 가공에 의해 오목부(4)의 외측에 돌출한 환형 벽부(26)가 설치되고, 인접하는 편평 관부(5)의 대향하는 플레이트(2,2)들이 겹쳐졌을 때, 전후 헤더부(7, 6)에 있어서, 한쪽 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 냉매통과 구멍(8)의 환형 벽부(26)가 대향하는 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 냉매통과 구멍(8)내에 끼워져 있다.
또, 제24도를 참조하면 이 제6 실시예의 적층형 증발기(1) 전체의 냉매 통로는 다음과 같다.
즉, 상기 도면에 있어서, 적층형 증발기(1)의 뒷쪽 헤더부(6)의 좌단에 냉매 도입구(41)가 설치되고, 또한 앞쪽 헤더부(7)의 우단에 냉매 배출구(42)가 설치되어 있다.
그리고, 뒷쪽 헤더부(6)의 좌단에서 약 3분의 1 우측으로 치우친 곳에 뒷쪽 헤더부 칸막이 벽부(46)가 설치되고 앞쪽 헤더부(7)의 우단에서 약 3분의 1 좌측으로 치우친 곳에 앞쪽 헤더부 칸막이 벽부(45)가 설치되어 있다. 뒷쪽 헤더부 칸막이 벽부(46)는 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 바닥벽(4a)에 냉매 통과 구멍이 뚫리지 않는 것에 의해 형성되고, 앞쪽 헤더부 칸막이 벽부(45)는 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 바닥벽(4a)에 냉매 통과 구멍이 뚫리지 않은 것에 의해 형성되어 있다.
냉매 입구관(30)에는 냉매 도입구(41)에 대응하는 개구가 뚫리고, 냉매 출구관(31)에는 냉매 배출구(42)에 대응하는 개구가 뚫려 있다. 이것에 의해 입구측 통로(40A), 출구측 통로(40C) 및 양 통로(40A,40C)의 중간에 위치하는 중간 통로로 이루어진 3개의 통로(40A,40B,40C)로 구획되고, 또한 출구측 통로(40C)에 있어서의 냉매의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 S자 형상 냉매통로(40)가 형성되어 있다.
따라서, 적층형 증발기(1) 좌측의 냉매 도입 파이프(27) 및 냉매입구관(30)(제17도 참조)에서 냉매 도입구(41)를 거쳐 뒷쪽 헤더부(6)에 도입된 냉매는 뒷쪽 헤더부 칸막이 벽부(46)에 의해 방향 전환되며 또한 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 입구측 통로(40A), 앞쪽 헤더부 칸막이 벽부(45)에 의해 방향 전환되며 또한 공기의 흐름 방향에 대해 평행류인 중간 통로(40B), 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 출구측 통로(40C), 냉매 배출구(42)를 거쳐 냉매 배출 파이프(28)로부터 배출된다.
한편, 상기 도면에 화살표 X로 나타내는 방향, 즉 전방에서 후방을 향해 공기가 흘러서, 적층형 증발기(1)의 인접하는 편평 관부(5)들 사이 또는 편평 관부(5)와 측판(20) 사이의 주름잡힌 핀(24)이 존재하는 틈새를 통과하여, 플레이트(2)의 벽면 및 주름잡힌 핀(24)을 통해 냉매와 공기가 효율 좋게 열교환되는 것이다.
그런데, 상기 제6 실시예에 있어서, 냉매는 증기-액체 분리 상태로 예를 들어 기체:액체 = 3:7의 체적비로 적층형 증발기(1)내에 진입한다. 따라서, 뒷쪽 헤더부(6)내에서는 비중차에 의해 액은 아래쪽으로 체류하고 있으며, 편평 관부(5)내에는 폭방향으로는 거의 균일한 증기-액체 분배율로 흘러 들어간다. 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 내연의 높이가 외연의 높이보다 높으므로, 기체가 우선적으로 최내측의 분할 냉매 유로에 흐르게 된다. 편평 관부(5)내에서 냉매는 비등하여, 기상률(氣相率)이 증가되어 간다.
각 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로내를 냉매가 흐를 때, 냉매는 인접하는 분할 냉매 유로간에서 섞이는 일은 없고, 또한 냉매의 흐름에 체류부가 생기는 일없이 편평 관부(5)내를 흐른다. 따라서, 증기-액체 분리는 하나의 분할 냉매 유로내에 멈추기 때문에 작아져 냉매의 압력 손실의 상승을 초래하는 일이 없다. 특히, 방향 전환 부분에서의 냉매의 흐름이 원활해져서 열전달률의 향상을 할 수 있다. 또, U형 편평 관부(5)의 방향 전환 부분의 전후에 있어서 냉매의 흐름에 정체나 편류가 생기는 일없이, 냉매에 약간 혼입되어 있는 오일의 체류도 방지되고, 또 냉매와 외기의 평균 온도의 차가 작아져서 더한층 열전달률이 향상된다.
그리고, 상기에 있어서, 전후 헤더부(7,6)에 칸막이벽부(45,46)를 설치하는 위치는 좌우 각 단부터 꼭 3분의 1의 곳에 한정되는 것은 아니며, 열교환 성능을 고려하여 적절히 좌우로 어긋나게 할 수 있다. 상기 제6 실시예에서는 패스(40A,40B,40C)의 수는 3개로 되어 있지만 칸막이벽부(45,46)를 뒤쪽 헤더부(6)와 앞쪽 헤더부(7)에 교대로 또한 전후 각 2개씩 설치함으로써, 출구측 통로가 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 5개의 통로를 형성하는 수 있고, 마찬가지로 해서 7개 이상의 홀수의 통로를 형성하는 수도 있다.
제22도 및 제23도는 상기 제6 실시예의 적층형 증발기(1)에 사용되는 플레이트(2)의 변형례를 나타낸 것이다. 이 변형례에서는 각 플레이트(2)의 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 볼록부(15,16)의 직선부(15A,16A)에 대해 4분의 1 원호부(15B, 16B)가 각기 분리되어 있고, 또한 직선부(15A, 16A)의 하단과 4분의 1 원호부(15B, 16B)의 상단이 서로 반피치씩 어긋나게 설치되어 있다.
이 변형례의 플레이트(2,2)들이 서로 오목부(3,3,4,4)를 대향시킨 상태로 겹쳐지며, 오목부(3,3) 중앙부의 서로 대향하는 칸막이용 볼록부(9,9)들이 그리고 플레이트 주연부(19,19)들이 서로 맞닿아서 각기 접합되는 동시에, 볼록부(15,16)의 독립된 직선부(15A,16A)의 선단부 및 4분의 1 원호부(15B,16B)의 선단부가 대향하는 플레이트(2)의 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 바닥벽(18)에 각기 접합되어 있다.
이것에 의해 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로내에는 제6 실시예와 완전히 동일하게 9개로 분할된 병렬 형상의 U형 분할 냉매 유로가 형성되는 것이다.
또, 이 변형례에 있어서, 각 플레이트(2) 하단의 전후 코너부에는 플레이트(2)의 주연부(19)와 같은 높이를 갖는 거의 3각형의 전후 보강 볼록부(35,35)가 설치되어 있지만, 제22도와 제23도에 도시한 것처럼 그 한쪽의 보강 볼록부(35)에 주연에 환형 벽부(38)를 갖는 구멍(39)이 버링 가공에 의해 뚫리고, 다른 쪽의 보강 볼록부(35)에 환형 벽부(38)를 끼워 넣는 관통 구멍(36)이 뚫려 있다.
따라서, 인접하는 플레이트(2,2)들이 서로 겹쳐져서 접합될 때, 한쪽의 보강 볼록부(35)의 버링 구멍(39) 주연의 환형 벽부(38)가 다른쪽 보강 볼록부(35)의 관통 구멍(36)에 끼워 넣어짐으로써 인접하는 플레이트(2,2)들의 위치 결정을 확실하게 할 수 있고, 종래처럼 플레이트(2)의 주연부를 코킹할 필요가 없으며, 납땜전의 세트와, 그리고 노중에 있어서의 위치 결정을 정밀도 좋게 실시할 수 있어서 위치의 어긋남에 의한 납땜 불량 및 내부 회로의 불량의 발생을 방지할 수 있는 것이다. 그리고, 전후 헤더부(7,6)에 있어서, 냉매 통과 구멍(8)의 환형 벽부(26)가 대향하는 플레이트(2)의 냉매 통과 구멍(8)내에 끼워 넣어지는 것과 아울러 적층형증발기(1) 전체의 플레이트(2)의 어긋남을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 실시예 6과 변형례에 있어서 각 플레이트(2)에 설치되는 볼록부(15,16)의 형상은 도시한 것에 한정되지 않으며, 인접하는 플레이트(2,2)들이 겹쳐졌을 때, 병렬 형상의 U형 분할 냉매 유로가 형성되는 것이면 여러 가지 변경이 가능하다.
또 실시예 6과 변형례에 도시한 플레이트(2)에서는 볼록부(15,16)가 인접하는 플레이트(2,2)의 겹침 상태에 있어서 서로 어긋나게 위치하도록 설치되는 동시에, 양플레이트(2,2)를 겹친 다음, 편평 관부(5)의 U형 냉매 유로에 있어서, 전체가 전후 대칭되므로 각 플레이트(2)에 설치하는 볼록부(15,16)의 수가 적어도 되며, 따라서 각 플레이트(2)의 형상이 간단하고, 그 성형이 용이하며 또한 제조비를 저감할 수 있다.
또, 각 플레이트(2)의 U형 냉매 유로 형성용 오목부(3)의 볼록부(15,16)의 선단부가 각기 대향하는 플레이트(2)의 오목부(3)의 바닥벽(18)에 접합되어 있으므로 접합 면적이 커져서 이른바 점접촉으로는 되지 않고, 선접촉에 의해 접합되므로 내압 강도가 증대한다.
제25도는 본 발명의 제7 실시예를 나타낸 것이며, 적층형 증발기(1)의 외관은 제17도에 도시되어 있는 것과 같다.
제7 실시예의 적층형 증발기(1)는 앞쪽 헤더부(7)의 좌단에 냉매 도입구(41)가 설치되고, 상기 우단에 냉매 배출구(42)가 설치되어 있다. 그리고, 앞쪽 헤더부(7)의 좌단에서 약 4분의 1 우측으로 치우친 곳 및 우단에서 약 4분의 1 좌측으로 치우친 곳에 앞쪽 헤더부(7)의 칸막이벽부(45)가 설치되고, 뒤쪽 헤더부(6)의 중간 정도에 뒷쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)가 설치되어 있다. 앞쪽 헤더부(7)의 칸막이 벽부(45)는 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 바닥벽(4a)에 냉매 통과 구멍(8)이 뚫리지 않음으로써 형성되고, 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)는 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 바닥벽(4a)에 냉매 통과 구멍(8)이 뚫리지 않음으로써 형성되어 있다.
냉매 입구관(30)에는 냉매 도입구(41)에 대응하는 개구가 뚫리고, 냉매 출구관(31)에는 냉매 배출구(42)에 대응하는 개구가 뚫려 있다. 이것에 의해 입구측 통로(40A), 출구측 통로(40C) 및 양통로(40A, 40C)의 중간에 위치하는 중간 통로(40B1,40B2)로 이루어진 짝수개의 통로(40A,40B1,40B2,40C)로 구획되고, 또한 출구측 통로(40C)에 있어서의 냉매의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 S자형 냉매 통로(40)가 형성되어 있다.
냉매 도입구(41)에서 도입된 냉매는 앞쪽 헤더부(7)의 좌측에 치우친 칸막이 벽부(45)에 의해 방향 전환되며 또한 공기의 흐름 방향에 대해 평행류인 입구측 통로(40A), 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)에 의해 방향 전환되며 또한 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 제1 중간 통로(40B1), 우측에 치우친 앞쪽 헤더부(7)의 칸막이 벽부(45)에 의해 방향 전환되며 또한 공기의 흐름 방향에 대해 평행류인 제2 중간 통로(40B2), 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 출구측 통로(40C)를 거쳐 냉매 배출구(42)에서 배출된다.
다음에 제26도에는 상기 제7 실시예의 적층형 증발기(이것을 4패스 대향류타입이라고 함)와, 이것에 대해 출구측 통로가 공기의 흐름 방향에 대해 평행류인 점만이 다른 비교예의 적층형 증발기(이것을 4패스 평행류 타입이라고 함)를 비교한 결과를 그래프로 나타내고 있다.
상기 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 4패스 대향류 타입의 증발기(1)는 비교예의 4패스 평행류 타입의 증발기에 대해 출구에서의 냉매 압력에 관계없이 항상 교환열량이 크고, 10% 정도의 교환 열량의 향상이 이루어져 있다.
그리고, 그래프에 의한 도시는 생략했지만, 상기 제1 실시예의 3패스 대향류 타입의 적층형 증발기 및 이것의 변형례인 5패스 대향류 타입의 적층형 증발기는 비교예의 3패스 평행류 타입 및 5패스 평행류 타입의 증발기에 대해 10∼15% 정도의 교환열량의 향상이 이루어져 있었다.
그리고, 상기 제7 실시예에 있어서 앞쪽 헤더부(7)의 칸막이 벽부(45)를 설치할 위치는 좌우 각단에서 꼭 4분의 1의 곳에 한정되는 것은 아니며, 또한 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)를 설치할 위치는 꼭 중앙에만 한정되는 것은 아니고, 열교환 성능을 고려하여 적절히 좌우로 어긋나게 할 수 있다.
또 상기 제7 실시예에서는 통로의 수는 4개로 되어 있지만, 전부로 5개의 칸막이 벽부(45,46)를 앞쪽 헤더부(7)와 뒷쪽 헤더부(6)에 교대로 또한 앞쪽에 3개, 뒷쪽에 2개 설치함으로써 출구측 통로가 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 6개의 통로를 형성하게 해도 된다. 또한 칸막이 벽부(45)를 앞쪽 헤더부(7)에 하나만 설치함으로써 출구측 통로가 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 2개의 통로를 형성하는 수도 있다.
제27도 내지 제29도는 본 발명의 제8 실시예를 나타낸 것이다.
여기서 적층형 증발기(1)는 앞쪽 헤더부(7)의 좌단에는 냉매 배출구(42)가 설치되어 있고, 이 냉매 배출구(42)에 냉매 배출 파이프(28)가 접속되어 있다. 뒷쪽 헤더부(6)의 좌단에는 냉매 도입 파이프 삽통 구멍(44)이 설치되어 있고, 이 삽통 구멍(44)에 냉매 도입 파이프(27)가 삽통되어 있다. 냉매 도입 파이프(27)는 뒤쪽 헤더부(6)내에 우측으로 뻗도록 연장된 연장 내부 파이프 부분(27a)과 뒤쪽 헤더부(6)의 외측에 있어서 냉매 배출 파이프(28)와 평행인 외부 파이프 부분(27b)으로 이루어진다.
제28도에 도시한 것처럼 뒤쪽 헤더부(6)의 우단에서 약 3분의 1 좌측으로 치우친 곳에 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)가 설치되고, 앞쪽 헤더부(7)의 좌단에서 약 3분의 1 우측으로 치우친 곳에 앞쪽 헤더부(7)의 칸막이 벽부(45)가 설치되어 있다. 그리고 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)에 냉매 도입 파이프 선단부 삽입 구멍(43)이 설치되어 있다. 냉매 도입 파이프(27)의 연장 내부 파이프 부분(27a)이 냉매 통과 구멍(8) 주연 사이에 냉매 통과 간극을 남긴 상태로 뒤쪽 헤더부(6)에 삽통되고, 그 선단부가 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)의 삽입 구멍(43)에 삽입되어 있다.
이것에 의해 뒤쪽 헤더부(6)가 칸막이 벽부(46)에서 우단 플레이트(2)까지의 제1 뒤쪽 헤더 격실과, 좌단 플레이트(2)에서 칸막이 벽부(46)까지의 제2 앞쪽 헤더 격실로 구분되는 동시에, 앞쪽 헤더부(7)가 칸막이 벽부(45)에서 우단 플레이트(2)까지의 제1 앞쪽 헤더 격실과, 좌단 플레이트(2)에서 칸막이 벽부(45)까지의 제2 앞쪽 헤더 격실로 구분되어 있다.
여기서, 예를 들어 증발기(1)의 편평 관부(5)의 수를 15개로 하면 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)에서 우단 플레이트(2)까지의 제1 뒤쪽 헤더 격실은 5개의 편평 관부(5)에 대응하며, 좌단 플레이트(2)에서 칸막이 벽부(46)까지의 제2 앞쪽 헤더 격실은 10개의 편평 관부(5)에 대응한다. 한편, 앞쪽 헤더부(7)의 칸막이 벽부(45)에서 우단 플레이트(2)까지의 제1 앞쪽 헤더 격실은 10개의 편평 관부(5)에 대응하며, 좌단 플레이트(2)에서 칸막이 벽부(45)까지의 제2 앞쪽 헤더 격실은 5개의 편평 관부(5)에 대응한다.
증발기(1)에는 전체로서 공기의 흐름 방향에 대해 이른바 대향류인 입구측통로(40A), 그리고 역시 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 출구측 통로(40C), 그리고 양 통로(40A,40C)의 중간에 위치하여 또한 공기의 흐름 방향에 대해 평행류인 중간 통로(40B)로 이루어진 3개의 통로(40A,40B,40C)로 구획되어 있다.
그리고, 입구측 통로(40A)는 제1 뒷쪽 헤더 격실, 이것에 대응하는 예를 들어 5개의 편평 관부(5), 그리고 제1 앞쪽 헤더 격실의 우반부에 의해 구성되어, 출구측 통로(40C)는 제2 앞쪽 헤더 격실, 이것에 대응하는 5개의 편평 관부(5), 그리고 제2 뒷쪽 헤더 격실의 좌반부로 구성되고, 양자의 중간에 위치하는 중간 통로(40B)는 제1 앞쪽 헤더 격실의 우반부로 구성되어 있다.
또, 전후 헤더부(7, 6)의 칸막이 벽부(45, 46)는 모두 플레이트(2)의 헤더 형성용 오목부(4)의 바닥벽(4a)에 냉매 통과 구멍(8)이 뚫리지 않는 것으로 형성된 것이다.
냉매 도입 파이프(27)의 연장 내부 파이프 부분(27a)의 선단부에서 입구측 통로(40A)의 제1 뒤쪽 헤더 격실에 도입된 냉매는 우단의 플레이트(2)에 의해 방향 전환되어 대응하는 5개의 편평 관부(5), 그리고 제1 앞쪽 헤더 격실의 우반부로 유입한다. 또한 냉매는 냉매 통과 구멍(8)에서 중간 통로(40B)의 제1 앞쪽 헤더 격실의 좌반부에 이르러, 칸막이 벽부(45)에 의해 방향 전화되어, 대응하는 5개의 편평 관부(5), 그리고 제2 앞쪽 헤더 격실의 우반부로 유입한다. 마지막으로 냉매는 냉매 통과 구멍(8)을 거쳐 공기의 흐름 방향에 대해 대향류인 출구측 통로(40C)의 제2 앞쪽 헤더 격실에 이르러 좌단의 플레이트(2)에 의해 방향 전환되어 대응하는 5개의 편평 관부(5), 그리고 제2 뒤쪽 헤더 격실로 유입하고, 냉매 배출구(42)에서 냉매 배출 파이프(28)를 통해 외부로 배출된다.
그리고, 냉매 도입 파이프(27)의 연장 내부 파이프 부분(27a)의 양단부를 제외한 부분의 내주 및 외주에는 제29도에 도시한 바와 같은 연장 내부 파이프 부분(27a)의 긴쪽 방향으로 긴 평행핀(47, 48)이 설치되어 있다. 이 평행핀은 냉매 도입 파이프(27)의 내주에만 또는 외주에만 설치되어 있어도 된다.
또, 냉매 도입 파이프(27)의 연장 내부 파이프 부분(27a)의 선단부는 납땜에 의해 뒤쪽 헤더부(6)의 칸막이 벽부(46)의 냉매 도입 파이프 선단부 삽입 구멍(43) 주연에 고정되어 있다.
다음에 상기 제6 실시예 내지 제8 실시예의 적층형 증발기(1)에 있어서, 출구측 통로(40C)가 공기의 흐름 방향(X)에 대해 대향류인 쪽인 평행류인 것보다도 열교환 성능이 뛰어난 이유에 대해 설명한다.
즉, 적층형 증발기(1)내에 증기-액체 2상으로 흘러 든 냉매는 편평 관부(5)내에서 서서히 증발해 가고, 콤프레서로 액이 되돌아오는 것을 방지하기 위해 증발후에 다시 과열된 상태로 배출된다.
과열부에 있어서는 냉매는 완전히 가스로 되어 있으므로 과열부의 열전달률은 증발부에 비해 10분의 1 정도로 낮은 것이며, 적층형 증발기(1) 전체에 있어서의 과열부가 적어도 된다. 이것에 의해 증발부를 크게 취할 수 있어서 성능이 향상된다. 냉매가 과열 상태에 있는 출구측 통로(40C) 후반부에 있어서, 대향류 타입의 것에서는 공기가 과열 상태의 냉매와 먼저 열교환한 다음 통상의 증발상태의 냉매와 열교환하고, 평행류 타입의 것에서는 공기가 통상의 증발 상태의 냉매와 먼저 열교환한 다음 과열 상태의 냉매와 열교환한다.
여기서 냉매와 공기의 온도차를 △T, 냉매와 공기간의 열관류율을 K, 냉매와 공기의 전열면적을 A로 하면 과열부의 교환 열량 Q는 다음 식으로 표시된다.
교환 열량 Q = △T ×K ×A
한편 과열량 △Tsh가 결정되어 있다고 하면 비열을 Cp로 하여, 과열부에서의 필요 교환열량 Qsh로 하여, 과열부에서의 필요 교환 열량 Qsh는 다음 식으로 표시된다.
필요 교환 열량 Qsh=Cp ×△Tsh
상기 Qsh가 일정하다고 하고 출구측 통로(40C)가 대향류와 평행류일 경우에 대해 각각 생각하면 대향류일 경우의 쪽이 △T가 크게 취해지기 때문에 상기 식에있어서 전열면적 A가 적어도 되는 것은 명백하다. 즉 적층형 증발기(1) 전체에 있어서의 과열부를 적게 할 수 있으므로, 성능 향상에 이어지는 것으로 생각된다.
이 성능의 향상은 종래 전혀 고려되어 있지 않았던 공기의 흐름 방향을 감안하여 냉매 통로의 구성을 결정함으로써 얻어지는 것이므로, 상기 성능의 향상에 대해서는 하등 배반되는 작용은 생기지 않는다.
또, 제30도와 제31도는 본 발명의 제9 실시예를 나타낸 것이다.
상기 도면에 있어서 적층형 증발기(1)는 인접하는 냉매 도입구(41)와 냉매 배출구(42)에 각기 연통하는 냉매 도입 구멍(51) 및 냉매 배출 구멍(52)을 갖는 파이프 접속용 블록(50)과, 파이프 접속용 블록(50)을 통해 냉매 도입구(41) 및 냉매 배출구(42)에 접속되는 냉매 도입 파이프(27) 및 냉매 배출 파이프(28)와 이들 양 파이프(27,28)를 파이프 접속용 블록(50)에 장착하는 판상의 장착 부재(60)를 구비하고 있다.
파이프 접속용 블록(50)은 그 냉매 도입 구멍(51)의 하류측 개구가 냉매 도입구(41)와 대향하고 또한 냉매 배출 구멍(52)의 상류측 개구가 냉매 배출구(42)와 대향한 상태에서 적층형 증발기(1)에 고정되어 있다.
냉매 도입 파이프(27)와 냉매 배출 파이프(28)는 각기 접속 단부에 치우친 부분에 이탈 방지 볼록부(27A,28A)가 버링 가공에 의해 설치되어 있다.
이것에 대해, 판형 장착 부재(60)에는 냉매 도입 파이프(27)를 삽통시킬 수 있고 아래쪽으로 개방된 U형의 절결부(61)와, 냉매 배출 파이프(28)를 삽통시킬 수 있고 후방으로 개방된 U형의 절결부(62)가 설치되어 있다.
절결부(61,62)의 내연부가 양 파이프(27,28)의 이탈 방지 볼록부(27A,28A)와 계합 가능하게 되어 있고, 냉매 도입 파이프(27) 및 냉매 배출 파이프(28)에 있어서 각 이탈 방지 볼록부(27A,28A)를 끼고 접속 단부와 반대측 부분이 판형 장착 부재(60)의 절결부(61,62)에 각기 삽통되고, 냉매 도입 파이프(27)의 접속 단부가 파이프 접속용 블록(50)의 냉매 도입 구멍(51)의 상류측 개구에서 삽입되고, 냉매 배출 파이프(28)의 접속 단부가 파이프 접속용 블록(50)의 냉매 배출 구멍(52)의 하류측 개구에서 삽입되고, 판형 장착 부재(60)가 비스(66)에 의해 파이프 접속용 블록(50)의 외측면에 고정됨으로써 양 파이프(27,28)는 그 이탈 방지 볼록부(27A,28A)가 판형 장착 부재(60)와 파이프 접속용 블록(50) 사이에 끼워진 상태에서, 냉매 도입구(41)와 냉매 배출구(42)에 접속되어 있다.
또 적층형 증발기(1) 우단의 플레이트(47)에는 뒤쪽 헤더부(6)로 통하는 냉매 배출구(42) 및 앞쪽 헤더부(7)로 통하는 냉매 도입구(41)가 각기 설치되어 있다.
또, 앞쪽 헤더부(7)의 좌단에 치우친 칸막이 벽부(46)에는 내부 파이프(57)의 선단부(57a)를 삽입하는 관통 구멍(43)이 설치되어 있다. 내부 파이프(57)의 선단에 치우친 부분에는 이탈 방지 볼록부(58)가 버링 가공에 의해 설치되어 있다.
앞쪽 헤더부(7)의 좌단에 치우친 칸막이 벽부(46)에 설치된 관통 구멍(43)에 내부 파이프(57)의 선단부(57a)가 삽입되고, 상기 내부 파이프(57)의 우단은 파이프 접속용 블록(50)의 냉매 도입 구멍(51)의 하류측 개구에 설치된 환형 단부(53)에 삽입되어 각기 납땜되고 있다. 전후의 헤더부(6,7)의 좌단은 플레이트(48)에 의해 막혀 있다.
그리고, 파이프 접속용 블록(50)의 냉매 도입 구멍(51) 및 냉매 배출 구멍(52)의 외측 연부에는 환형 단부(54,56)가 각기 설치되어 있고, 이들 단부(54,56)에 각기 0링(55)이 끼워져 있다.
판형 장착 부재(60)의 아래쪽으로 개방핀 절결부(61)에는 아래쪽에서 냉매 도입 파이프(27)가 끼워지고, 후방으로 개방핀 U형의 절결부(62)에는 뒷쪽에서 냉매 배출 파이프(28)가 끼워진다.
파이프 접속용 블록(50)의 중앙부에 비스(66)의 선단부가 삽입되는 나사 구멍(59)이 설치되고, 이것에 대응하여 판형 장착 부재(60)의 중앙부에 관통 구멍(65)이 뚫려 있다. 그리고, 비스(66)를 판형 장착 부재(60)의 원형 구멍(65)을 관통하여 파이프 접속용 블록(50)의 나사 구멍(59)에 삽입함으로써 판형 장착 부재(60)가 파이프 접속용 블록(50)의 외측면에 장착된다.
전후 헤더부(7,6)는 그들의 소요 개소에 있어서 칸막이 벽부(45,46)에 의해 칸막이되어 각기 2개의 헤더 격실(7A,7B,6A,6B)로 구분되어 있다.
그리고, 이들 헤더 격실(7A,7B,6A,6B) 및 편평 관부(5)에 의해 제31도에 화살표로 나타낸 것처럼, 앞쪽 헤더부(7) 좌측의 제1 헤더 격실(7A)에서, 좌측의 병렬 형상 편평 관부(5), 뒤쪽 헤더부(6) 좌측의 중간 헤더 격실(6A), 중앙의 병렬 형상 편평 관부(5), 앞쪽 헤더부(7) 우측의 중간 헤더 격실(7B), 우측의 병렬형 편평 관부(5)를 거쳐, 뒤쪽 헤더부(6) 우측의 최종 헤더 격실(6B)에 이르는 S자형의 냉매 유로가 형성되어 있다.
제32도는 본 발명의 제10 실시예를 나타낸 것이다. 여기서 상기 제9실시예의 경우와 다른 점은 내부 파이프(57)의 우단 부분이 플레어가 공에 의해 확대되어, 직경 확대부(57B)가 설치되고, 이것에 대해 파이프 접속용 블록(50)의 냉매 도입 구멍(51)의 주연부에 내부 파이프(57)의 직경 확대부(57B)와 관계되는 단부(67)와, O-링(55)을 수용하는 단부(68)가 설치되어 있는 점에 있다.
이처럼 내부 파이프(57) 우단의 직경 확대부(57b)가 파이프 접속용 블록(50)의 단부(67)에 관계해서 이 블록(50)에 삽착됨으로써, 내부 파이프(57)의 선단에 치우친 부분에 이탈 방지 볼록부(58)를 설치할 필요가 없어진다.
그리고 상기 제9 실시예와 제10 실시예에 의하면 적층형 증발기(1)에 냉매 도입 파이프(27) 및 냉매 배출 파이프(28)가 파이프 접속용 블록(50) 및 판형 장착 부재(60)를 통해 착탈 가능하게 장착되어 있으므로 수송이나 보관시에는 양 파이프(27,28)를 벗겨 놓을 수 있고, 스페이스의 대폭적인 삭감이 가능해진다. 또 동일한 적층형 증발기(1)에 대해 사용 조건에 대응하는 형상의 냉매 도입 파이프(27) 및 냉매 배출 파이프(28)를 장착할 수 있으므로, 종래처럼 동일한 적층형 증발기에 사용 조건에 대응한 다른 형상의 냉매 도입 파이프 및 냉매 배출 파이프를 브레이징 등에 의해 접합해서 여러 가지 기종을 제조해 둘 필요가 없어진다고 하는 이점이 있다.
상기 제9 및 제10 실시예에서는 하나의 판형 장착 부재(60)에 의해 냉매 도입 파이프(27)와 냉매 배출 파이프(28)의 양쪽을 장착하는 구성으로 했지만, 상기 판형 장착 부재를 2개로 분할하여, 냉매 도입 파이프(27)와 냉매 배출 파이프(28)를 개별적으로 장착하는 구성으로 하는 일도 있다.
그리고, 본 발명에 의한 적층형 열교환기는 상기 실시예의 자동차 에어컨용 적층형 증발기뿐만 아니라 기타 오일쿨러, 에프터쿨러, 라디에이터 등의 용도에도 마찬가지로 사용할 수 있는 것이다.
제1도는 본 발명의 적층형 열교환기의 개략 사시도.
제2도는 상기 제1 실시예의 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 나타낸 부분 확대 정면도.
제3도는 상기 제1 실시예에 사용한 플레이트의 정면도.
제4도는 제2도의 선 4-4에 따른 확대 단면도.
제5도는 제2도의 선 5-5에 따른 확대 단면도.
제6도는 상기 제1 실시예의 열교환기의 요부 확대 단면도.
제7도는 본 발명의 제2 실시예의 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 나타낸 부분 확대 정면도.
제8도는 본 발명의 제3 실시예의 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 부분적으로 나타낸 확대 정면도.
제9도는 상기 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 나타낸 부분 확대 정면도.
제10도는 상기 열교환기의 요부 확대 단면도.
제11도는 상기 열교환기의 개략 정면도.
제12도는 본 발명의 제4 실시예의 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 나타낸 부분 확대 정면도.
제13도는 본 발명의 제5 실시예에 사용한 플레이트의 정면도로서, 절곡 가공 전의 상태를 도시한다.
제14도는 상기 플레이트의 측면도.
제15도는 상기 제5 실시예의 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 나타낸 부분 확대 정면도.
제16도는 상기 열교환기의 개략 정면도.
제17도는 본 발명의 제6 실시예의 열교환기의 개략 사시도.
제18도는 상기 열교환기의 수직 단면도.
제19도는 상기 열교환기를 구성하는 플레이트의 사시도.
제20도는 상기 열교환기의 편평 관부의 플레이트를 나타낸 부분 확대 정면도.
제21도는 상기 열교환기의 편평 부분의 수평 단면도.
제22도는 상기 열교환기에 사용하는 플레이트의 변형례를 나타낸 일부 절결 요부 확대 정면도.
제23도는 제22도의 선 23-23에 따른 단면도.
제24도는 제17도의 열교환기의 냉매 통로의 개략을 나타낸 사시도.
제25도는 본 발명의 제7 실시예의 열교환기의 냉매 통로의 개략을 나타낸 사시도.
제26도는 상기 열교환기의 열교환 성능을 나타낸 그래프.
제27도는 본 발명의 제8 실시예의 열교환기의 개략 사시도.
제28도는 상기 열교환기의 냉매 통로의 개략을 나타낸 사시도.
제29도는 상기 열교환기에 사용된 냉매 도입 파이프의 횡단면도.
제30도는 본 발명의 제9 실시예의 열교환기의 개략 사시도로서, 냉매 도입 파이프와 상기 배출 파이프가 함께 도시되어 있다.
제31도는 상기 열교환기의 헤더 부분의 확대 수평 단면도.
제32도는 본 발명의 제10 실시예의 열교환기의 헤더 부분의 요부 확대 수평단면도.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
1 : 적층형 증발기
2 : 플레이트
3 : 냉매 유로 형성용 오목부
4 : 헤더 형성용 오목부
5 : 편평 관부
11 : 정류부
12 : 작은 돌기
15,16 : 정류용 볼록부
17 : 바닥벽
19 : 주연부
20 : 측판

Claims (12)

  1. 한쪽면에 U형의 유체 유로 형성용 오목부와, 이것의 일단 및 타단에 각각 연결되도록 설치되고 또한 유체 통과용 구멍을 갖는 한 쌍의 헤더 형성용 오목부를 구비한 거의 직사각형의 복수개의 플레이트가 하나 걸러 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 층형태로 겹쳐져서 접합됨으로써, U형 유체 유로를 갖는 병렬 형상의 편평 관부와 각 편평 관부의 양단부에 연결되는 전후 헤더부가 형성되고, 모든 편평 관부 및 헤더부내를 유체가 흐르도록 되어 있는 적층형 열교환기에 있어서,
    각 플레이트의 U형 냉매 유로 형성용 오목부의 전후 양측의 직선 전후 양직선 유로 구성부에, 상하 방향으로 긴 정류용 블록부가 설치되고,
    각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 다수의 작은 돌기가 형성된 유체 혼합부와, 유체의 흐름에 따른 긴 병렬 형상의 볼록부가 형성된 정류부가 설치되며 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐진 플레이트들이 서로 접합되어 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부에 유체 혼합부와 정류부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 각 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부의 중앙부에 정류부가 설치되는 동시에, 정류부의 전후 양쪽에 유체 혼합부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 각 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부의 중앙부에 유체 혼합부가 설치되는 동시에, 유체 혼합부의 전후 양측에 정류부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  4. 제1항에 있어서, 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 유체 혼합부를 형성하는 다수의 작은 돌기와 정류부를 구성하는 긴 볼록부가 오목부의 깊이와 같은 높이를 갖도록 설치되어 있고, 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐지고, 또한 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 있어서 대향하는 작은 돌기의 선단부들이 그리고 대향하는 긴 볼록부의 선단부들이 서로 당접한 상태로 접합되어, 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부에 다수의 작은 돌기를 구비하는 유체 혼합부와, 병렬 형상의 긴 볼록부를 구비하는 정류부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  5. 제1항에 있어서, 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 유체 혼합부를 형성하는 다수의 작은 돌기와 정류부를 구성하는 긴 볼록부가 오목부의 깊이의 2배의 높이를 갖도록 또한 인접하는 플레이트들의 겹침 상태에 있어서 서로 상이한 위치에 존재하도록 서로 어긋나게 설치되어 있으며, 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐지고, 또한 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 있어서 작은 돌기의 선단부와 긴 볼록부의 선단부가 대향하는 플레이트의 절곡부의 바닥벽에 각기 당접된 상태로 접합되어, 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부에, 다수의 작은 돌기를 구비하는 유체 혼합부와, 병렬 형상의 긴 볼록부를 구비하는 정류부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  6. 제1항에 있어서, 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부에 있어서, 절곡부의 중앙부에 위치하는 작은 돌기 또는 긴 볼록부가 오목부의 깊이와 같은 높이를 갖도록 설치되는 동시에, 절곡부내의 전후 양측의 작은 돌기 또는 긴 볼록부가 오목부의 깊이의 2배의 높이를 갖도록 또한 인접하는 플레이트들의 겹침 상태에 있어서 서로 다른 위치에 존재하도록 서로 엇갈린 상태로 설치되어 있고, 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐지고, 또한 U형 유체 유로 형성용 오목부의 절곡부의 중앙부에 있어서 대향하는 작은 돌기의 선단부들을 또는 대향하는 긴 볼록부의 선단부들을 서로 당접시키는 동시에, 상기 절곡부내의 전후 양측의 작은 돌기의 선단부와 긴 볼록부의 선단부가 대향하는 플레이트의 절곡부의 바닥벽에 각기 당접된 상태로 접합되어, 편평 관부의 U형 유체 유로의 절곡 유로부에 다수의 작은 돌기를 구비하는 유체 혼합부와, 병렬 형상의 긴 볼록부를 구비하는 정류부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  7. 제5항에 있어서, 각 플레이트의 U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 양직선 유로 구성부에 오목부의 깊이의 2배의 높이를 가지며 또한 상하 방향으로 긴 정류용 볼록부가 인접하는 플레이트들의 겹침 상태에 있어서, 서로 다른 위치에 존재하도록 서로 엇갈린 상태로 설치되어 있고, 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐지고, U형 유체 유로 형성용 오목부의 전후 직선 유로 구성부에 있어서, 상하방향으로 긴 정류용 볼록부의 선단부가 대향하는 플레이트의 직선 유로 구성부의 바닥벽에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  8. 한쪽면에 U형의 유체 유로 형성용 오목부와, 이것의 일단 및 타단에 각기 연결되도록 설치되며, 또한 유체 통과용 구멍을 갖는 한 쌍의 헤더 형성용 오목부를 구비한 거의 직사각형의 복수개의 플레이트가 하나 걸러 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 층형태로 겹쳐져서 접합됨으로써, U형 유체 유로를 갖는 병렬 형상의 편평 관부와 각 편평 관부의 양단부에 이어지는 전후 헤더부가 형성되어, 모든 편평 관부 및 헤더부내를 유체가 흐르도록 되어 있는 적층형 열교환기에 있어서,
    인접하는 한 쌍의 플레이트중 최소한 한쪽의 플레이트의 유체 유로 형성용 오목부의 바닥벽에 U형 분할 유체 유로 형성용 볼록부가 설치되고, 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 겹쳐져서 접합됨으로써, 편평 관부내에 복수개의 독립된 폭이 좁은 U형 분할 유체 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  9. 한쪽면에 U형의 유체 유로 형성용 오목부와, 이것의 일단 및 타단에 각기 이어지도록 설치되고, 또한 유체 통과용 구멍을 갖는 전후 한 쌍의 헤더 형성용 오목부를 구비한 거의 직사각형의 다수의 플레이트가 하나 걸러 인접하는 플레이트들이 서로 오목부를 대향시킨 상태로 층형태로 겹쳐져서 접합됨으로써, U형 유체 유로를 갖는 병렬 형상의 편평 관부와 각 편평 관부의 양 단부에 연결되는 전후 헤더부가 형성되고, 모든 편평 관부 및 헤더부내를 유체가 흐르도록 함과 동시에, 전방에서 후방을 향해 공기가 흐르도록 되어 있는 적층형 열교환기에 있어서,
    전후 어느 한쪽의 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 전후 어느 한쪽의 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치되고, 전후 헤더부의 최소한 한쪽의 중간 부분에 최소한 하나의 칸막이 벽부가 설치되어, 복수개의 통로로 구획되고 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 S자형 유체 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  10. 제9항에 있어서, 뒷쪽 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 앞쪽 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치된 동시에, 뒤쪽 헤더부와 앞쪽 헤더부의 각기 중간부분에 전부 합쳐서 짝수개의 칸막이 벽부가 유체 도입구에서 유체 배출구에 이르는 방향으로 평면에서 보아 뒷쪽 및 앞쪽에 교대로 설치됨으로써, 입구측 통로, 출구측 통로 및 양 통로의 중간에 위치하는 중간 통로로 이루어진 홀수개의 통로로 구획되며, 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 S자형 유체 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  11. 제9항에 있어서, 앞쪽 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 앞쪽 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치된 동시에, 앞쪽 헤더부와 뒤쪽 헤더부의 각기 중간부분에 전부 합쳐서 홀수개의 칸막이 벽부가 유체 도입구에서 유체 배출구에 이르는 방향으로 평면에서 보아 앞쪽 및 뒷쪽에 교대로 또한 앞쪽 헤더부에 하나 많게 설치됨으로써, 입구측 통로, 출구측 통로 및 양 통로의 중간에 위치하는 중간 통로로 이루어진 짝수개의 통로로 구획되고 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 S자형 유체 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  12. 제9항에 있어서, 앞쪽 헤더부의 일단에 유체 도입구가, 앞쪽 헤더부의 타단에 유체 배출구가 설치된 동시에, 칸막이 벽부가 앞쪽 헤더부의 중간부분에 설치됨으로써, 입구측 통로, 그리고 출구측 통로로 이루어진 2개의 통로로 구획되고 또한 출구측 통로에 있어서의 유체의 흐름이 공기의 흐름 방향에 대해 대향류로 된 S자 형상 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
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