KR100826045B1 - 적층형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예컨대 자동차 냉각기용 적층형 열교환기로서 사용하기 위한 적층형 열교환기에 관한 것이다. 유체 회로를 통해 지그재그형으로 유동하는 유체의 유동 방향을 전환하기 위해 열교환기에 전환부를 제공하기 위해, 교환기 제조용 금속 플레이트는 원호형 단면의 저부벽을 갖는 유체 유동 방향 전환 통로 형성 오목부를 격벽 리지의 상단부 또는 하단부에 구비한다. 평탄 튜브부의 전방 및 후방 상측 탱크부 또는 전방 및 후방 하측 탱크부는, 대략 원형 단면을 가지며 서로 대향하는 오목부에 의해 형성된 유체 유동 방향 전환 통로를 통해 서로 연통하여 유지된다. 전환부는 유체 내부압에 기인하는 응력 집중이 감소되며 탱크 측벽이 파괴되는 것을 효과적으로 방지하도록 증가된 내압성이 제공되며, 따라서 열교환기 제조용 금속 플레이트의 두께를 감소시키는 것을 가능하게 하여 플레이트의 감소된 두께에 의한 비용 절감을 성취하고 향상된 열교환 효율을 보장한다.
적층형 열교환기, 금속 플레이트, 전방 및 후방 유체 채널 형성 리세스부, 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부, 유체 통과 구멍, 전방 및 후방 평탄 채널, 평탄 튜브부, 전방 및 후방 상측 탱크부

Description

적층형 열교환기{LAYERED HEAT EXCHANGERS}
관련 출원
본 출원은 미국 35 U.S.C. §111(b)에 따라 2001년 7월 23일 출원된 미국 임시 출원 제60/306,851호의 출원일의 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따른 이익을 청구하는 35 U.S.C. §111(a)하에 출원된 출원이다.
본 발명은 예컨대 자동차 냉각기용 적층형 증발기로서 사용하기 위한 적층형 열교환기에 관한 것이다.
도17 및 도18은 종래의 자동차 냉각기용 증발기로서 사용하기 위한 알루미늄 적층형, 열교환기의 제조시에 사용하기 위한 알루미늄 플레이트의 부분을 도시한다.
상기 도면들을 참조하면, 알루미늄 플레이트(40)에는 통상적으로, 수직 연장 격벽 리지(41)에 의해 분할되어 있는 전방 및 후방 유체 채널 형성 리세스부(42a, 42b)와, 상기 리세스부(42a, 42b)의 상단부에 이어지며 상기 리세스부들보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(43a, 43b), 및 상기 리세스부(42a, 42b)의 하단부에 이어지며 상기 리세스부(42a, 42b)보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(도시 생략)가 일 표면에 형성되어 있다. 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(43a, 43b)는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍(44a, 44b)을 갖는다. 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(도시 생략)는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍을 갖는다.
두 개의 인접 알루미늄 플레이트(40, 40)는, 알루미늄 플레이트(40, 40)의 대향 격벽 리지(41, 41)가 서로 결합되고 대향 주연 에지(45, 45)가 서로 결합되도록 알루미늄 플레이트들의 리세스 형성 표면이 서로 대향하는 상태로 겹층(superposed layer)으로 함께 끼워져, 전방 및 후방 평탄 채널, 전방 및 후방 상측 탱크부와, 채널부에 이어지는 전방 및 후방 탱크부를 갖는 평탄한 튜브부가 형성된다. 다수의 이러한 평탄한 튜브부는, 인접한 평행 튜브부의 전방 상측 탱크부가 서로 연통하고 후방 상측 탱크부가 서로 연통하고 전방 하측 탱크부가 서로 연통하며 후방 하측 탱크부가 서로 연통하도록 평행하게 배열된다.
열교환기의 열교환 효율을 향상시키기 위해, 열교환기의 전체 코어를 통해 냉매가 지그재그형으로 유동하도록 냉매 회로가 설계된다. 이를 위해, 다수의 평탄한 튜브부의 조립체가 평탄한 튜브 블록으로 분할된다. 냉매 회로는, 냉매의 유동 방향을 각각의 평탄한 튜브부의 일측으로부터 다른측으로, 예컨대 전방 상측 탱크부로부터 후방 상측 탱크부로 전환시키기 위해 블록들 중 하나에 제공된 전환부를 갖는다. 전환부는 서로 연통하는 알루미늄 플레이트(40)의 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(43a, 43b)를 유지하기 위한 연통부(50)를 포함한다. 인접 알루미늄 플레이트(40, 40)가 그들의 리세스 형성 표면이 서로 대향되는 상태로 서로 끼워지고 결합될 때 서로 대향되는 연통부(50, 50)에 의해 냉매 유동 방향 전환 통 로가 형성된다.
그러나, 종래의 적층형 열교환기에 있어서, 알루미늄 플레이트(40)의 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(43a, 43b)를 연통 상태로 유지하기 위한 연통부(50)는 상기 리세스부(43a, 43b)의 저부벽(46, 46)과 동일 높이인 저부 플레이트(51)를 가지며, 상기 리세스부(43a, 43b)와 연통부(50)는 동일한 깊이를 갖는다. 이는, 냉매의 내부압에 기인하는 응력이 탱크 측벽, 특히 도17에 화살표로 나타낸 바와 같이 상측 및 하측벽(52, 52)에 집중됨으로써, 평탄 튜브부의 냉매의 유동 방향을 전환하기 위한 전환부에서의 전체 탱크부의 용량을 증가시킨다. 따라서, 열교환기는, 탱크 측벽이 냉매의 내부압에 대한 한계 강도가 다른 부분보다 낮은 문제점을 갖는다.
특히 최근에, 열교환기의 효율을 보장하면서 열교환기를 제조하기 위한 플레이트의 두께의 감소에 의해 성취되는 비용 절감의 관점에서, 전환부에 작용하는 냉매의 내부압에 기인하는 응력 집중에 의해 탱크 측벽이 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 구조를 제공하는 것이 긴급히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 유체의 유동 방향을 전환하기 위한 전환부에서 탱크 측벽은 유체 내부압에 기인하는 전환부 상의 응력 집중을 감소시키도록 냉매의 내부압에 대해 증가된 한계 강도가 제공될 수 있으며, 전환부에 충분한 내압성을 제공하고 탱크 측벽이 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 따라서 열교환기 제조용 플레이트의 두께를 감소시키는 것이 가능하게 되어, 높은 효율의 열교환기를 보장하고 금속 플레이트의 감소된 두께에 의해 비용 절감을 성취할 수 있는 열교환 기를 제공하여 종래의 문제점을 극복함으로써 상기의 요구에 부합하는 것이다.
본 발명은 수직 연장 격벽 리지에 의해 분할된 전방 및 후방 유체 채널 형성 리세스부와, 상기 유체 채널 형성 리세스부들의 상단부에 이어지며 상기 유체 채널 형성 리세스부들보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부, 및 상기 유체 채널 형성 리세스부들의 하단부에 이어지며 상기 유체 채널 형성 리세스부들보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부가 그 일 표면에 각각 형성되어 있는 일반적으로 직사각형의 금속 플레이트를 포함하고, 상기 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍을 가지며, 상기 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍을 가지며, 인접 금속 플레이트의 각각의 쌍은, 상기 금속 플레이트의 대향 격벽 리지가 서로 결합되고 대향 주연 에지가 서로 결합되어, 전방 및 후방 평탄 채널을 갖는 평탄 튜브부와, 상기 채널들에 이어지는 전방 및 후방 상측 탱크부 및 전방 및 후방 하측 탱크부가 형성되도록 상기 플레이트들의 리세스 형성 표면이 서로 대향된 상태로 겹층으로 함께 끼워지며, 인접한 평행 평탄 튜브부의 전방 상측 탱크부가 서로 연통하고 후방 상측 탱크부가 서로 연통하고 전방 하측 탱크부가 서로 연통하며 후방 하측 탱크부가 서로 연통하도록 다수의 평탄 튜브부가 평행하게 배열되는 적층형 열교환기를 제공한다. 이 적층형 열교환기에서, 금속 플레이트는, 원호형 단면의 저부벽을 갖는 유체 유동 방향 전환 통로 형성 오목부를 격벽 리지의 상단부 및 하단부 중 하나에 구비하며, 평탄 튜브부의 전방 및 후방 상측 탱크부 또는 전방 및 후방 하측 탱크부는, 대략 원형 단면을 가지며 서로 대향된 오목부에 의해 형성된 유체 유동 방향 전환 통로를 통해 서로 연통하여 유지되는 것을 특징으로 한다.
전술된 본 발명의 적층형 열교환기에서, 오목부의 원호형 단면을 갖는 저부벽은 탱크 형성 리세스부의 깊이보다 작은 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
전술된 본 발명의 적층형 열교환기에서, 대향 오목부에 의해 형성된 통로는 원형 단면을 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 오목부는, 상기 오목부의 중심선의 상측 및 하측으로 각각 적어도 60°내지 90°미만의 각도에 각각 대응하며 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형 단면을 갖는 원호형 부분을 포함한다.
전술된 본 발명의 적층형 열교환기에서, 통로는 타원형 단면인 것이 바람직하다.
본 발명의 적층형 열교환기에서, 오목부의 원호형 단면의 저부벽은 태크 형성 리세스부의 깊이의 1/5 내지 4/5의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
대안으로서, 오목부의 원호형 단면의 저부벽은 탱크 형성 리세스부의 깊이의 1/4 내지 3/4의 깊이를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 적층형 열교환기에서, 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 열교환기의 전방측 및 후방측은 패스(pass)의 수가 동일한 것이 바람직하다.
대안으로서, 본 발명의 적층형 열교환기에서, 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 열교환기의 전방측 및 후방측은 패스의 수가 상이한 것이 바람직하 다.
또한, 본 발명의 적층형 열교환기에서, 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 열교환기의 공기 유출측 및 공기 유입측은 패스의 수가 상이한 것이 바람직하며, 공기 유출측은 공기 유입측보다 패스의 수가 많다.
본 발명의 적층형 증발기의 경우, 유체 유동 방향 전환 통로는 원호형 단면의 대향 저부벽에 의해 더욱 협소화되고, 따라서 감소된 면적을 가지며 원호형 단면의 저부벽에 의해 보강되는 측벽부에 의해 형성된다. 유체 유동 방향 전환 통로, 즉 전환부에서, 탱크 측벽은, 유체 내부압에 기인하는 전환부 상의 응력 집중을 감소시키도록 냉매의 내부압에 대한 증가된 한계 강도가 제공되며 전환부에 충분히 높은 내압성을 제공하며 탱크 측벽이 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이는 열교환기를 제공하는 플레이트의 두께를 감소시키고 높은 열교환 효율을 보장하며 금속 플레이트의 감소된 두께에 의한 비용 절감을 성취할 수 있게 하는 장점을 제공한다.
유체 유동 방향 전환 통로를 형성하기 위한 오목부의 원호형 단면 저부벽은 상기 장점을 더욱 신뢰적으로 보장하도록 탱크 형성 리세스부보다 작은 깊이가 제공된다.
본 발명의 적층형 열교환기의 유체 유동 방향 전환 통로가 원형 또는 타원형 단면인 경우, 통로부는 내압성이 향상된다. 특히 원형 단면인 경우, 통로부는 우수한 내압성, 확장된 단면 및 그를 통과하는 유체 유동에 대해 감소된 저항을 갖는 장점을 갖는다.
본 발명의 적층형 열교환기의 통로 형성 오목부의 원형 단면 저부벽이 탱크 형성 리세스부의 깊이의 1/5 미만인 경우, 연통 통로는 충분한 단면적을 갖지 못하여, 그를 통과하는 유동에 대해 증가된 저항을 제공하며 따라서 바람직하지 않다. 또한, 저부벽이 탱크 형성 리세스부의 깊이의 4/5 초과의 깊이를 갖는 경우, 오목부는 인발 가공에 의해 제조되기 곤란하여 플레이트에 균열이 발생되게 하므로, 과잉 깊이는 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는, 저부벽의 깊이는 탱크 형성 리세스부의 깊이의 1/4 내지 3/4이다.
본 발명의 적층형 열교환기에서, 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 공기 유출측 및 공기 유입측은 패스의 수가 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 공기 유출측 및 유입측이 패스의 수가 상이한 경우에는, 공기 유출측은 이하의 이유로 공기 유입측보다 패스의 수가 많은 것이 바람직하다. 본 발명의 적층형 열교환기가 예컨대 자동차 냉각기용 적층형 증발기로서 사용되는 경우, 전체 증발기의 패스의 수의 증가는 일반적으로 냉매의 균일한 분포를 초래하지만 증가된 압력 손실을 수반한다. 냉매는 공기 유출측 상의 평탄한 채널을 경유하여 증발기 내로 도입되며, 상기 채널을 통해 유동하는 냉매는 건조도가 낮으며(다량의 액체가 가스에 대해 존재하는 상태) 따라서 증가된 압력 손실을 수반할 가능성이 거의 없다. 따라서, 공기 유출측이 공기 유입측보다 패스의 수가 많은 것이 바람직하다.
도1은 본 발명의 적층형 열교환기의 제1 실시예를 도시하는 개략 정면도.
도2는 도1의 열교환기의 냉매 회로를 도시하는 개략 사시도.
도3은 열교환기의 한 쌍의 알루미늄 플레이트를 도시하는 부분 절개 사시도.
도4는 냉매 유동 방향 전환 통로를 형성하기 위한 오목부를 각각 갖는 한 쌍의 알루미늄 플레이트를 도시하는 부분 절개 사시도.
도5는 격벽을 갖는 알루미늄 플레이트를 도시하는 부분 절개 사시도.
도6은 도1의 열교환기를 도시하는 부분 절개 수직 단면 확대 부분도.
도7은 열교환기의 하측 탱크 부분의 수평 섹션의 확대 부분도.
도8a는 냉매 유동 방향 전환 통로를 형성하기 위한 알루미늄 플레이트 오목부의 단면 형상의 제1 예를 도시하는, 도7의 선 X-X를 따라 취한 확대 단면도.
도8b는 오목부의 단면 형상의 제2 예를 도시하는, 도7의 선 X-X를 따라 취한 확대 단면도.
도8c는 오목부의 단면 형상의 제3 예를 도시하는, 도7의 선 X-X를 따라 취한 확대 단면도.
도8d는 오목부의 단면 형상의 제4 예를 도시하는, 도7의 선 X-X를 따라 취한 확대 단면도.
도9는 도1의 열교환기의 수평 섹션의 확대 부분도.
도10은 열교환기의 확대 우측면도.
도11은 냉매 유입 및 유출 파이프를 단면으로 도시하는 열교환기의 확대 우측면도.
도12는 본 발명의 적층형 열교환기의 제2 실시예의 냉매 회로를 도시하는 개략 사시도.
도13은 본 발명의 적층형 열교환기의 제3 실시예의 냉매 회로를 도시하는 개략 사시도.
도14는 본 발명의 적층형 열교환기의 제4 실시예의 냉매 회로를 도시하는 개략 사시도.
도15는 열교환기의 변경된 알루미늄 플레이트의 확대 부분 정면도.
도16은 도15의 선 Y-Y를 따라 취한 확대 단면도.
도17은 종래의 적층형 열교환기의 알루미늄 플레이트를 도시하는 확대 부분 정면도.
도18은 도17의 선 Z-Z를 따라 취한 확대 단면도.
도19는 도8a에 도시한 제1 예의 단면 형상을 갖는 통로 형성 오목부를 구비하는 알루미늄 플레이트의 확대 부분 단면도.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 하기에 설명한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "전방", "후방", "좌측", "우측", "상측" 및 "하측"은 도1에 기초한다; "좌측"은 도1의 좌측을 나타내며, "우측"은 도1의 우측을, "전방"은 도면의 평면의 후방측을, "후방"은 도면의 평면의 전방측을, "상측"은 도면의 상부측을, 그리고 "하측"은 도면의 하부측을 나타낸다.
도면에는 자동차 냉각기용 적층형 증발기로서 사용하기 위한 본 발명의 적층형 열교환기를 도시한다.
도1 내지 도11은 본 발명의 적층형 열교환기의 제1 실시예를 도시한다. 먼 저, 도1을 참조하면, 본 발명의 적층형 증발기(1)는 알루미늄(알루미늄 합금을 포함)으로 제조되며, 나란히 배열된 다수의 평탄 튜브부(A)를 포함하며, 증발기(1)의 전체 내부를 통해 냉매가 지그재그형으로 유동하도록 설계된 냉매 회로를 구비한다.
제1 실시예를 도시하는 도2를 참조하면, 다수의 평탄 튜브부(A)의 전체 조립체는 두 개의 좌측 및 우측 평탄 튜브 블록(B1, B2)으로 분할된다. 각각의 블록(B1, B2)은 복수의 평탄 튜브부(A)를 갖는다. 냉매 회로는 4개의 패스를 가지며, 두 개의 블록(B1, B2)을 통해 전방 및 후방 평탄 채널(11a, 11b)을 따라 냉매를 상향 및 하향으로 유동시킨다. 이 경우, 평탄 채널(11a, 11b)의 전방 및 후방 그룹에 의해 각각 제공된 증발기의 전방측 및 후방측은 패스의 수가 동일하다. 냉매 회로의 좌측 블록(B2)은 냉매의 유동 방향을 각각의 평탄 튜브부(A)의 일측의 전방 하측 탱크부(12a)로부터 다른측의 후방 하측 탱크부(12b)로 전환하기 위한 전환부(18)를 갖는다. 이 특징은 후술한다.
평탄 튜브 블록(B1, B2) 각각은, 예컨대 2 내지 20개, 바람직하게는 2 내지 15개, 더욱 바람직하게는 3 내지 10개의 평탄 튜브부(A)를 포함한다.
다음, 도3을 참조하면, 적층형 증발기(1)를 제공하는 일반적으로 직사각형의 알루미늄 플레이트(2)에는, 수직 연장 격벽 리지(6)에 의해 분할된 전방 및 후방 냉매 채널 형성 리세스부(4a, 4b)와, 상기 리세스부(4a, 4b)의 상단부에 이어지고 상기 리세스부들보다 깊은 깊이를 가지며 전방에서 볼 때 원형인 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b), 및 상기 리세스부(4a, 4b)의 하단부에 이어지며 상기 리세스부(4a, 4b)보다 깊은 깊이를 가지며 전방에서 볼 때 원형인 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)가 그 일 표면에 각각 형성되어 있다. 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b)는, 그 저부벽에 형성되며 전방에서 볼 때 원형인 각각의 냉매 통과 구멍(13a, 13b)을 갖는다. 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)는, 그 저부벽에 형성되며 전방에서 볼 때 원형인 각각의 냉매 통과 구멍(15a, 15b)을 갖는다. 리지(6)는 냉매 채널 형성 리세스부(4a, 4b)의 깊이와 대략 동일한 높이를 갖는다.
전방 및 후방 상측 리세스부(3a, 3b)의 구멍(13a, 13b) 중 하나는 리세스부(3a 또는 3b)로부터 외향으로 돌출시켜 버링 가공(burring)함으로써 형성된 환형 벽(14)을 구비한다. 전방 및 후방 하측 리세스부(5a, 5b)의 구멍(15a, 15b) 중 하나는 리세스부(5a 또는 5b)로부터 외향으로 돌출시켜 버링 가공함으로써 형성된 환형 벽(16a, 16b)을 구비한다.
두 개의 인접 알루미늄 플레이트(2, 2)는, 그들의 리세스 형성 표면이 서로 대향되고 플레이트(2, 2)의 대향 격벽 리지(6, 6) 뿐만 아니라 대향 주연 에지(7, 7)가 서로 결합되는 상태로 겹층으로 함께 끼워져서, 전방 및 후방 평탄 채널(11a, 11b), 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b) 및 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)를 갖는 평탄 튜브부(A)가 형성된다. 인접 알루미늄 플레이트(2, 2)의 냉매 채널 형성 리세스부(4a, 4b)에 의해 형성된 각각의 평탄 채널(11a, 11b) 내에는 내측핀(inner fin)(9, 9)이 삽입된다(도3, 도4 및 도9 참조).
다수의 이러한 평탄 튜브부(A)는 나란히 배열되며, 인접한 좌측 및 우측 평 탄 튜브부(A, A)의 각각의 쌍의 대향 알루미늄 플레이트(2, 2)는 서로 끼워진다. 이 때, 전방 또는 후방 상측 탱크부(10a 또는 10b)와, 전방 또는 후방 하측 탱크부(12a 또는 12b)에서, 알루미늄 플레이트(2) 중 하나의 상측 탱크 형성 리세스부(3a 또는 3b)의 냉매 구멍(13a 또는 13b) 주위의 환형벽(14)은 다른 구멍(13b 또는 13a)에 끼워지며, 하측 탱크 형성 리세스부(5a 또는 5b)의 냉매 구멍(15a 또는 15b) 주위의 환형벽(16a 또는 16b)은 다른 구멍(15b 또는 15a)에 끼워진다. 이는 인접한 튜브부(A, A)의 전방 상측 탱크부(10a, 10a)가 서로 연통하고, 후방 상측 탱크부(10b, 10b)가 서로 연통하고, 전방 하측 탱크부(12a, 12a)가 서로 연통하며, 후방 하측 탱크부(12b, 12b)가 서로 연통하게 한다.
또한, 도1에 도시한 바와 같이, 주름형 핀(corrugate fin)(24)이 인접 평탄 튜브부(A, A)의 각각의 쌍의 전방 및 후방 채널 사이에 개재된다. 측면 플레이트(22, 22)는 증발기(1)의 좌측 및 우측 외부 측면에 배열되며, 주름형 핀(24)은 또한 각각의 측면 플레이트(22)와 튜브부(A)의 전방 및 후방 채널(11a, 11b) 사이에 제공된다.
또한 도1, 도10 및 도11을 참조하면, 냉매 유입 파이프(30)는 적층형 증발기(1)의 우측 평탄 튜브 블록(B1)의 우측 단부에서 전방 하측 탱크부(12a)에 연결된다. 냉매 유출 파이프(31)는 블록(B1)의 우측 단부에서 후방 하측 탱크부(12b)에 연결된다. 이들 냉매 유입 파이프(30) 및 유출 파이프(31)는 우측 측면 플레이트(22)를 따라 연장되도록 배열된다. 냉매 유입구(34) 및 냉매 유출구(35)를 구비하는 조인트 부재(33)가 파이프(30, 31)의 상단부에 부착된다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 평탄 튜브부(A)의 전체 조립체는 두 개의 좌측 및 우측 평탄 튜브 블록(B1, B2)으로 분할되며, 향상된 열교환 효율을 성취하기 위해 증발기(1)의 전체 내부를 통해 냉매가 지그재그형으로 유동할 수 있게 하도록 설계된 냉매 회로를 갖는다. 특히 본 발명의 적층형 증발기에서, 냉매 회로의 좌측 평탄 튜브 블록(B2)의 평탄 튜브부(A)는 냉매의 유동 방향을 평탄 튜브부(A)의 일측의 전방 하측 탱크부(12a)로부터 다른측의 후방 하측 탱크부(12b)로 전환하기 위한 전환부를 갖는다.
좌측 및 우측 튜브 블록(B1, B2) 사이의 경계에서, 우측 블록(B1)의 좌측 단부의 전방 상측 탱크부(10a)와 좌측 블록(B2)의 우측 단부의 전방 상측 탱크부(10a)는 서로 연통하며, 우측 블록(B1)의 좌측 단부의 후방 상측 탱크부(10b)와 좌측 블록(B2)의 우측 단부의 후방 상측 탱크부(10b)는 유사하게 서로 연통한다. 한편, 우측 블록(B1)의 좌측 단부의 전방 하측 탱크부(12a)와 좌측 블록(B2)의 우측 단부의 전방 하측 탱크부(12a)의 접합이 방지되며, 우측 블록(B1)의 좌측 단부의 후방 하측 탱크부(12b)와 좌측 블록(B2)의 우측 단부의 후방 하측 탱크부(12b)의 접합이 유사하게 방지된다.
따라서, 좌측 및 우측 튜브 블록(B1, B2) 사이의 경계에서, 도5에 도시한 알루미늄 플레이트(2)가, 우측 튜브 블록(B1)의 좌측 단부에 평탄 튜브부(A)를, 좌측 튜브 블록(B2)의 우측 단부에 평탄 튜브부(A)를 제공하는 단부 알루미늄 플레이트(2, 2)로 사용된다. 이들 알루미늄 플레이트(2, 2)의 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)는 그 저부벽에 냉매의 통과를 위한 구멍이 천공되어 있지 않지만 격벽(8, 8)을 구비한다.
도5에 도시한 알루미늄 플레이트(2)는 그 이외의 부분은 도3에 도시한 통상의 알루미늄 플레이트(2)와 동일하기 때문에, 관련 도면에서 유사한 부분은 유사한 도면 부호 또는 기호로 나타낸다.
도4는 냉매의 유동 방향을 평탄 튜브부(A)의 일측의 전방 하측 탱크부(12a)로부터 다른측의 후방 하측 탱크부(12b)로 전환하기 위한 전환부에 대해 도2에 도시한 냉매 회로의 좌측 평탄 튜브 블록(B2)에 사용되는 알루미늄 플레이트(2)를 또한 도시한다.
도4에 도시한 바와 같이, 또한 도7 및 도8a에 상세히 도시한 바와 같이, 알루미늄 플레이트(2)는, 원호형 단면의 저부벽(17a)을 가지며 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)의 깊이보다 작은 깊이를 갖는 오목부(17)를 그의 격벽 리지(6)의 하단부에 구비한다. 인접한 알루미늄 플레이트(2, 2)가 그들의 리세스 형성 표면들이 서로 대향하는 상태로 겹층으로 서로 끼워지고 대향 리지(6, 6)가 서로 결합되고 대향 주연 에지(7, 7)가 서로 결합됨으로써 평탄 튜브부(A)가 형성될 때, 냉매의 유동 방향을 전환하기 위한 대략 원형 단면의 통로(18)가 서로 대향된 오목부(17, 17)에 의해 형성된다. 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)는 방향 전환 통로(18)를 통해 서로 연통된다.
도4에 도시한 알루미늄 플레이트(2)는 그 이외의 부분은 도3에 도시한 통상의 알루미늄 플레이트(2)와 동일하기 때문에, 관련 도면에서 유사한 부분은 유사한 도면 부호 또는 기호로 나타낸다.
예컨대, 상기 실시예에 포함된 중간 알루미늄 플레이트(2)는 알루미늄 브레이징 시트(aluminum brazing sheet)로 준비되며, 측면 플레이트(22, 22)도 또한 알루미늄 브레이징 시트로 준비된다. 내측핀(9) 및 주름형 핀(24)은 알루미늄 시트로 준비된다.
전술된 적층형 증발기(1)에서, 냉매 유입 파이프(30)를 경유하여 우측 튜브 블록(B1)의 전방 하측 탱크부(12a)로 도입된 냉매는 블록(B1)의 전방 평탄 채널(11a)을 통해 전방 상측 탱크부(10a)로 상승되며, 그로부터 냉매는 좌측 측면에서 블록(B1)에 인접한 튜브 블록(B2)의 전방 상측 탱크부(10a) 내로 유입된다.
그 후, 냉매는 블록(B2)의 전방 탱크부(10a)로부터 전방 평탄 채널(11a)을 통해 블록(B2)의 하단부에서 전방 하측 탱크부(12a)로 하향으로 유동하며, 블록(B2)의 전환부를 통해, 즉 평탄 튜브부(A)의 원형 단면의 방향 전환 통로(18)를 통해 동일 블록(B2)의 후방 하측 탱크부(12b) 내로 또한 유입된다.
그 후에, 냉매는 블록(B2)의 후방 하측 탱크부(12b)로부터 후방 평탄 채널(11b)을 통해 후방 상측 탱크부(10b)로 상향으로 유동하며, 다음 탱크부(10b)로부터 우측의 인접 튜브 블록(B1)의 후방 상측 탱크부(10b) 내로 유입된다.
냉매는 블록(B1)의 후방 상측 탱크부(10b)로부터 후방 평탄 채널(11b)을 통해 후방 하측 탱크부(12b)로 또한 하향으로 유동하며, 그로부터 유출 파이프(31)를 통해 증발기의 외부로 냉매가 유출된다.
한편, 도2에 W로 나타낸 바와 같이, 공기(기류)가 후방으로부터 전방측을 향해 적층형 증발기(1)를 통해, 즉 인접 평탄 튜브부(A, A) 사이 및 평탄 튜브부(A) 와 각각의 측면 플레이트(22) 사이의 주름형 핀(24)이 제공되어 있는 간극을 통해 유동하며, 따라서 알루미늄 플레이트(2)의 벽면과 주름형 핀(24)을 통하는 냉매에 의해 효율적인 열교환이 이루어진다. 제1 실시예의 경우, 전방 평탄 채널(11a)에 의해 제공되는 공기 유출측은 후방 평탄 채널(11b)에 의해 제공되는 공기 유입측과 패스의 수가 동일하다.
전술된 적층형 증발기(1)에서, 알루미늄 플레이트(2)는, 원호형 단면의 저부벽(17a)을 가지며 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)의 깊이보다 작은 깊이를 갖는 오목부(17)를 그의 격벽 리지(6)의 하단부에 구비한다. 평탄 튜브부(A)의 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b) 또는 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)는, 대략 원형 단면을 가지며 서로 대향하는 오목부에 의해 형성된 냉매 유동 방향 전환 통로(18)를 통해 서로 연통된다.
본 실시예의 구성을 갖는 적층형 증발기(1)는 종래의 구성의 적층형 증발기의 알루미늄 플레이트보다 0.1mm 작게 제조된 알루미늄 플레이트(2)를 사용하여 제조되며, 종래의 구성의 증발기와 비교하여 내압성이 검사된다. 따라서, 본 발명의 본 실시예에 따른 적층형 증발기는 종래의 증발기보다 내압성이 25% 더 큰 것으로 판명되었다.
이 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 적층형 증발기(1)의 방향 전환 통로(18)는, 원호형 단면을 가지며 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)보다 깊이가 작은 대향 저부벽(17a, 17a)에 의해 더욱 협소하게 제조되며, 따라서 감소된 면적을 가지며 원호형 단면의 저부벽(17a, 17a)에 의해 보강되는 측벽부에 의해 형성된다. 냉매 유동 방향 전환 통로(18), 즉 전환부에서, 탱크 측벽은 냉매 내부압에 기인하는 전환부 상의 응력 집중을 감소시키도록 냉매의 내부압에 대한 증가된 한계 강도가 제공되고 충분한 내압성을 전환부에 제공하며 탱크 측벽의 파괴를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 열교환기가 제조되는 알루미늄 플레이트(2)의 두께를 감소시키고, 높은 효율의 열교환기를 보장하며 알루미늄 플레이트(2)의 감소된 두께에 의한 비용 절감을 성취하는 것이 가능해진다.
제1 실시예에 따른 통로(18)는 대략 원형 단면을 갖지만, 통로(18)는 타원형 또는 세장형 원형의 형태일 수도 있다.
도8a 내지 도8d는 냉매 유동 방향 전환 통로(18) 및 알루미늄 플레이트(2)의 통로 형성 오목부(17)의 단면 형상의 4개의 예를 도시한다.
먼저, 도8a는 전술된 제1 실시예에 따른 제1 예를 도시한다. 통로 형성 오목부(17)는 반원형 단면을 가지며, 이에 따라 통로(18)는 일반적으로 원형 단면을 갖는다. 오목부(17)의 반원형 단면 저부벽(17a)은 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)의 깊이의 약 1/2의 깊이를 갖는다.
도19에 상세히 도시한 바와 같이, 냉매 유동 방향 전환 통로를 형성하기 위한 오목부(17)는, 상기 오목부(17)의 중심선(L)의 상측 및 하측으로 각각 적어도 60°내지 90°미만의 각도(θ1, θ2)에 각각 대응하며 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형 단면을 갖는 원호형 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 원형 단면의 통로(18)는, 알루미늄 플레이트(2, 2)의 인접 쌍을 그들의 리세스 형성 표면들이 서로 대향되는 상태로 겹층으로 서로 끼워 결합함으로써 서로 대향된 오목부(17, 17)에 의해 형성된다. 따라서, 원형 단면을 갖는 통로(18)는 내압성이 우수하며 단면이 확장되므로, 그를 통과하는 유동에 대해 감소된 저항을 갖는 장점을 갖는다.
도8b는 제2 예를 도시한다. 알루미늄 플레이트(2)는 제1 예와 유사한 반원형 단면의 오목부(17)를 갖는다. 그러나, 두 개의 알루미늄 플레이트(2, 2)의 오목부(17)는 함께 끼워질 때, 그의 상측 및 하측 에지에 각각 소형의 둥근(원호형) 부분(17b, 17b)을 갖는다.
도8c는 제3 예를 도시한다. 알루미늄 플레이트(2)의 오목부(17)는 제1 실시예보다 얕은 원호형 단면을 갖는다. 따라서, 형성된 통로(18)는 수직으로 연장되는 타원형 단면을 갖는다. 두 개의 알루미늄 플레이트(2, 2)의 오목부(17)는 함께 끼워질 때 그의 상측 및 하측 에지에 각각 소형의 둥근(원호형) 부분(17b, 17b)을 갖는다. 각각의 오목부(17)의 반원형 단면 저부벽(17a)은 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)의 깊이의 약 1/3의 깊이를 갖는다.
도8d는 알루미늄 플레이트(2)의 오목부(17)가 제1 예보다 깊은 원호형 단면을 갖는 제4 예를 도시한다. 따라서, 통로(18)는 측방향으로 연장되는 타원형 단면을 갖는다. 두 개의 알루미늄 플레이트(2, 2)의 오목부(17)는 함께 끼워질 때, 그의 상측 및 하측 에지에 각각 소형의 둥근(원호형) 부분(17b, 17b)을 갖는다. 각각의 오목부(17)의 반원형 단면 저부벽(17a)은 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)의 깊이의 약 3/5의 깊이를 갖는다.
도12는 본 발명의 제2 실시예, 즉 두 개의 우측 및 좌측 평탄 튜브 블록(B1, B2)으로 분할되는 적층형 증발기(1)를 도시한다. 냉매 회로는 제1 실시예와 같은 4-패스형이지만, 냉매는 제1 실시예와 반대 방향으로 회로를 통해 유동한다.
제2 실시예에 대해 더욱 구체적으로 설명하면, 냉매 유입 파이프(30)는 증발기(1)의 우측 블록(B1)의 우측 단부에서 전방 상측 탱크부(10a)에 연결되며, 냉매 유출 파이프(31)는 우측 블록(B1)의 우측 단부에서 후방 상측 탱크부(10b)에 연결된다. 우측 블록(B1)의 좌측 단부에서의 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b)와, 블록(B1)에 인접한 좌측 블록(B2)의 우측 단부에서의 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b)는 격벽(8, 8)을 구비하며(도5 참조) 함께 폐쇄된다. 한편, 냉매를 통과시키기 위한 구멍(15a, 15b)(도3 참조)이 우측 블록(B1)의 좌측 단부에서 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)와, 블록(B1)에 인접한 좌측 블록(B2)의 우측 단부에서 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)에 형성된다.
게다가, 냉매 회로의 좌측 평탄 튜브 블록(B2)은 냉매의 유동 방향을 각각의 평탄 튜브부(A)의 일측의 전방 상측 탱크부(10a)로부터 다른측의 후방 상측 탱크부(10b)로 전환시키기 위한 전환부(18)를 갖는다.
제2 실시예는, 제2 실시예의 냉매 회로를 통하는 냉매의 유동 방향이 제1 실시예의 방향과 반대인 점을 제외하고는 제1 실시예와 동일한 구성을 가지므로, 유사한 부분은 관련 도면에서 유사한 도면 부호 또는 기호로 나타낸다.
도13은 본 발명의 제3 실시예, 즉 패스의 수가 5개인 냉매 회로를 갖는 적층형 증발기(1)를 도시한다.
제3 실시예에 따르면, 증발기(1)를 제공하는 다수의 평탄 튜브부(A)의 조립체는 구성 블록의 수가 상이한 전방 반부 및 후방 반부를 포함한다. 전방 상측 탱크부(10a), 전방 평탄 채널(11a) 및 전방 하측 탱크부(12a)를 구비하는 증발기(1)의 전방 반부는 3개의 블록(B1, B2, B3)으로 분할되며, 반면에 후방 상측 탱크부(10b), 후방 평탄 채널(11b) 및 후방 하측 탱크부(12b)를 구비하는 후방 반부는 두 개의 블록(B4, B5)으로 분할된다. 따라서, 전방 및 후방 평탄 채널(11a, 11b)에 의해 제공되는 증발기의 전방 및 후방측은 패스의 수가 상이하다. 보다 구체적으로는, 전방 평탄 채널(11a)에 의해 제공되는 공기 유출측은 패스의 수가 3개이며, 후방 평탄 채널(11b)에 의해 제공되는 공기 유입측은 패스의 수가 두 개이다. 전체 증발기(1)는 패스의 수가 5개이다. 이는 냉매의 균일한 분포를 용이하게 하는 장점을 야기한다.
냉매 유입 파이프(30)는 증발기(1)의 우측 전방 제1 블록(B1)의 우측 단부에서 전방 하측 탱크부(12a)에 연결된다. 냉매 유출 파이프(31)는 우측 후방 제5 블록(B5)의 우측 단부에서 후방 상측 탱크부(10b)에 연결된다.
우측 전방 제1 블록(B1)의 좌측 단부의 전방 하측 탱크부(12a)와, 블록(B1)에 인접한 중앙 전방 제2 블록(B2)의 우측 단부의 전방 하측 탱크부(12a)는 각각 격벽(8)(도5 참조)을 구비하며 함께 폐쇄되며, 반면 우측 전방 블록(B1)의 좌측 단부의 전방 상측 탱크부(10a)와, 블록(B1)에 인접한 중앙 전방 제2 블록(B2)의 우측 단부의 전방 상측 탱크부(10a)는 냉매를 통과시키기 위한 각각의 구멍(15a, 15b)(도3 참조)을 갖는다.
중앙 전방 제2 블록(B2)의 좌측 단부의 전방 상측 탱크부(10a)와, 블록(B2)에 인접한 좌측 전방 제3 블록(B3)의 우측 단부의 전방 상측 탱크부(10a)는 각각 격벽(8)(도5 참조)을 가지며 함께 폐쇄되며, 반면 중앙 전방 제2 블록(B2)의 좌측 단부의 전방 하측 탱크부(12a)와, 블록(B2)에 인접한 좌측 전방 제3 블록(B3)의 우측 단부의 전방 하측 탱크부(12a)는 각각 냉매를 통과시키기 위한 구멍(15a)(도3 참조)을 갖는다.
전환부(18)는 냉매의 유동 방향을 냉매 회로의 좌측 전방 제3 블록(B3)의 전방 상측 탱크부(10a)로부터 좌측 후방 제4 블록(B4)의 후방 상측 탱크부(10b)를 향해 전환시키기 위해 또한 제공된다.
좌측 후방 제4 블록(B4)의 우측 단부의 후방 상측 탱크부(10b)와, 블록(B4)에 인접한 우측 후방 제5 블록(B5)의 좌측 단부의 후방 상측 탱크부(10b)는 각각 격벽(도5 참조)을 구비하며 함께 폐쇄되며, 반면 좌측 후방 제4 블록(B4)의 우측 단부의 후방 하측 탱크부(12b)와, 블록(B4)에 인접한 우측 후방 제5 블록(B5)의 좌측 단부의 후방 하측 탱크부(12b)는 각각 냉매를 통과시키기 위한 구멍(15b)(도3 참조)을 갖는다.
제3 실시예에 따른 적층형 증발기(1)에서, 유입 파이프(30)를 통해 우측 전방 제1 블록(B1)의 전방 하측 탱크부(12a) 내로 도입되는 냉매는 제1 블록(B1)의 전방 평탄 채널(11a)에서 전방 상측 탱크부(10a)로 상승되며, 그로부터 냉매는 블록(B1)의 좌측의 인접한 중앙 전방 제2 블록(B2)의 전방 상측 탱크부(10a) 내로 유입된다.
그 후, 냉매는 제2 블록(B2)의 탱크부(10a)로부터 하강하고, 제2 블록(B2)의 하단부의 전방 하측 탱크부(12a) 내로 유입되고 블록(B2)의 좌측의 인접한 좌측 전방 제3 블록(B3)의 전방 하측 탱크부(12a) 내로 더욱 유입되며, 그 후에 제3 블록(B3)의 전방 평탄 채널(11a)에서 전방 상측 탱크부(10a)로 상승된다.
그 후, 냉매는 제3 블록(B3)의 전환부를 통해, 즉 평탄 튜브부(A)의 원형 단면의 냉매 유동 방향 전환 통로(18)를 통해 좌측 후방 제4 블록(B4)의 후방 상측 탱크부(10b) 내로 유입된다. 그 후에, 냉매는 제4 블록(B4)의 탱크부(10b)로부터 후방 평탄 채널(11b)을 통해 후방 하측 탱크부(12b)로 하향으로 유동하며, 그 후 상기 탱크부(12b)로부터, 블록(B4)의 우측의 인접한 우측 후방 제5 블록(B5)의 후방 하측 탱크부(12b) 내로 유입된다.
냉매는 제5 블록(B5)의 후방 하측 탱크부(12b)로부터 후방 평탄 채널(11b)을 통해 후방 상측 탱크부(10b)로 더욱 상승되며, 상기 탱크부(10b)로부터 유출 파이프(31)를 경유하여 외부로 유출된다.
한편, 도13에 W로 나타낸 바와 같이, 공기(기류)가 후방 배향 전방측으로부터 적층형 증발기(1)를 통해, 즉 인접 평탄 튜브부(A, A) 사이 및 평탄 튜브부(A)와 각각의 측면 플레이트(22) 사이의 주름형 핀(24)이 제공되어 있는 간극을 통해 유동하며, 따라서 알루미늄 플레이트(2)의 벽면과 주름형 핀(24)을 통하는 냉매에 의해 효율적인 열교환이 이루어진다.
상술한 특징을 제외하고는, 제3 실시예는 전술된 제1 실시예와 동일한 구성을 가지므로, 유사한 부분은 관련 도면에 유사한 도면 부호 또는 기호로 나타낸다.
다음, 도14는 본 발명의 제4 실시예, 즉 적층형 증발기(1)를 도시한다. 증발기는, 그 전체 조립체가 3개의 평탄 튜브 블록(B1, B2, B3)으로 분할되어 있는 다수의 평탄 튜브부(A)를 포함한다. 냉매 회로는 패스의 수가 6개이다. 보다 구체적으로 설명하면, 전방 평탄 채널(11a)에 의해 제공된 증발기(1)의 공기 유출측은 패스의 수가 3개이며, 후방 평탄 채널(11b)에 의해 제공된 공기 유입측은 패스의 수가 3개이며 공기 유출측의 패스의 수와 동일하다.
제4 실시예에서, 증발기(1)의 우측 평탄 튜브 블록(B1)과 블록(B1)에 인접한 중앙 평탄 튜브 블록(B2)은 제1 실시예의 블록들과 실질적으로 동일한 구성이며, 좌측 평탄 튜브 블록(B3)이 중앙 블록(B2)의 좌측에 부가적으로 제공되어 있다.
본 실시예는 냉매의 유동 방향을 냉매 회로의 좌측 블록(B3)의 전방 상측 탱크부(10a)로부터 동일 블록(B3)의 후방 상측 탱크부(10b)로 전환하기 위한 전환부(18)를 갖는다.
제4 실시예의 적층형 증발기(1)에서, 유입 파이프(30)를 경유하여 우측 전방 제1 블록(B1)의 전방 하측 탱크부(12a) 내로 도입된 냉매는, 패스의 수가 6개이며 증발기(1)의 내부에 제공된 전체 냉매 회로를 통해 일반적으로 제1 실시예와 동일한 방식으로 지그재그형으로 유동하며, 유출 파이프(31)를 경유하여 외부로 배출된다.
한편, 도14에 W로 나타낸 바와 같이, 공기(기류)는 후방 배향 전방측으로부터 적층형 증발기(1)를 통해, 즉 인접 평탄 튜브부(A, A) 사이 및 평탄 튜브부(A)와 각각의 측면 플레이트(22) 사이의 주름형 핀(24)이 제공되어 있는 간극을 통해 유동하며, 따라서 알루미늄 플레이트(2)의 벽면과 주름형 핀(24)을 통하는 냉매에 의해 효율적인 열교환이 이루어진다.
상기 특징을 제외하고는, 제4 실시예는 전술된 제1 실시예와 동일한 구성을 가지므로, 유사한 부분은 관련 도면에 유사한 도면 부호 또는 기호로 나타낸다.
다음, 도15 및 도16은 본 발명의 적층형 증발기(1)에 사용하기 위한 변경된 알루미늄 플레이트(2)를 도시한다. 변경된 플레이트(2)는, 원호형 단면의 저부 플레이트(17a)를 가지며 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b)의 깊이보다 작은 깊이를 갖는 냉매 유동 방향 전환 통로 형성 오목부(17)를 격벽 리지(6)의 상단부에 구비하며, 상기 리세스부(3a, 3b), 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b) 및 상기 리세스부들의 저부벽에 형성된 냉매 통과 구멍(13a, 13b, 15a, 15b)이 각각 전방에서 볼 때 세장형 원형의 형태인 점에서 제1 실시예의 플레이트(2)와는 상이하다.
알루미늄 플레이트의 리세스 형성 표면이 서로 대향된 상태로 인접 알루미늄 플레이트(2, 2)를 서로 겹층으로 끼우고 대향 리지(6, 6)를 서로 결합하고 대향 주연 에지(7, 7)를 서로 결합하여 평탄 튜브부(A)가 형성될 때, 냉매의 유동 방향을 전환하기 위한 대략 원통형 단면의 통로(도시 생략)가 서로 대향된 오목부(17, 17)에 의해 형성된다. 따라서, 적층형 증발기(1)의 전환부는, 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b)가 그를 통해 서로 연통하도록 각각 적용된 평탄 튜브 블록(B2)에 형성된다.
따라서, 이러한 변경된 알루미늄 플레이트(2)는, 예컨대 전술된 제2 내지 제4 실시예에 따른 적층형 증발기(1)에 사용된다.
상기 실시예들에 따르면, 냉매 채널은 증발기(1)의 각각의 알루미늄 플레이트(2)의 냉매 채널 형성 리세스부(4a, 4b) 내로 내측핀(9)을 삽입함으로써 형성되며, 반면 다양한 형상의 리지가 플레이트(2) 자체를 가압함으로써 알루미늄 플레이트(2)의 상기 리세스부(4a, 4b)에 형성될 수도 있다. 냉매의 유동을 위한 평탄 채널(11a, 11b)은 다양하게 변경될 수 있다.
적층형 증발기(1)를 제공하는 평행한 평탄 튜브부(A)의 전체 조립체는 적어도 두 개의 블록으로 분할될 수 있으며, 또는 대안으로서 항상 블록으로 분할될 필요는 없다.
본 발명의 적층형 열교환기에서, 평탄 채널(11a, 11b)용 유체 유동 방향 전환 통로(18) 모두가 원형 또는 타원형 단면을 갖는 것이 바람직하지만, 이 특징은 한정적인 것은 아니며; 적층형 열교환기의 평탄 채널(11a, 11b)용 통로(18)의 일부가 원형 또는 타원형 단면을 가질 수도 있다.
게다가, 본 발명의 적층형 열교환기는 자동차 냉각기에 사용하기 위한 증발기로서 유용할 뿐만 아니라, 오일 냉각기, 후냉각기(aftercooler), 라디에이터 등에도 유사하게 적용 가능하다.

Claims (10)

  1. 수직 연장 격벽 리지(6)에 의해 분할된 전방 및 후방 유체 채널 형성 리세스부(4a, 4b)와, 상기 리세스부(4a, 4b)의 상단부에 이어지며 상기 리세스부들보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b), 및 상기 리세스부(4a, 4b)의 하단부에 이어지며 상기 리세스부(4a, 4b)보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)가 그 일 표면에 각각 형성되어 있는 직사각형 금속 플레이트(2)를 포함하고,
    상기 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b)는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍(13a, 13b)을 가지며, 상기 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍(15a, 15b)을 가지며, 인접 금속 플레이트(2, 2)의 각각의 쌍은, 상기 금속 플레이트(2, 2)의 대향 격벽 리지(6, 6)가 서로 결합되고 대향 주연 에지(7, 7)가 서로 결합되어, 전방 및 후방 평탄 채널(11a, 11b)을 갖는 평탄 튜브부(A)와, 상기 채널들에 이어지는 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b) 및 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)를 형성하도록 상기 플레이트(2, 2)의 리세스 형성 표면이 서로 대향되는 상태로 겹층으로 함께 끼워지며, 인접한 평행 평탄 튜브부(A, A)의 상기 전방 상측 탱크부(10a, 10a)가 서로 연통하고 상기 후방 상측 탱크부(10b, 10b)가 서로 연통하고 상기 전방 하측 탱크부(12a, 12a)가 서로 연통하며 후방 하측 탱크부(12b, 12b)가 서로 연통하도록 다수의 평탄 튜브부(A)가 평행하게 배열되어 있는 적층형 열교환기에 있어서,
    상기 금속 플레이트(2)는, 원호형 단면의 저부벽(17a)을 갖는 유체 유동 방향 전환 통로 형성 오목부(17)를 상기 격벽 리지(6)의 상단부 및 하단부 중 하나에 구비하며, 상기 평탄 튜브부(A)의 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b) 또는 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)는, 원형 단면을 가지며 서로 대향된 오목부(17, 17)에 의해 형성된 유체 유동 방향 전환 통로(18)를 통해 서로 연통하여 유지되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목부(17)의 원호형 단면을 갖는 저부벽(17a)은 상기 탱크 형성 리세스부들의 깊이보다 작은 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 대향 오목부(17, 17)에 의해 형성된 통로(18)는 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오목부(17)는, 상기 오목부의 중심선의 상측 및 하측으로 각각 적어도 60°내지 90°미만의 각도에 각각 대응하며 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형 단면을 갖는 원호형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 통로(18)는 타원형 단면인 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  6. 수직 연장 격벽 리지(6)에 의해 분할된 전방 및 후방 유체 채널 형성 리세스부(4a, 4b)와, 상기 리세스부(4a, 4b)의 상단부에 이어지며 상기 리세스부들보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b), 및 상기 리세스부(4a, 4b)의 하단부에 이어지며 상기 리세스부(4a, 4b)보다 깊은 깊이를 갖는 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)가 그 일 표면에 각각 형성되어 있는 직사각형 금속 플레이트(2)를 포함하고,
    상기 전방 및 후방 상측 탱크 형성 리세스부(3a, 3b)는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍(13a, 13b)을 가지며, 상기 전방 및 후방 하측 탱크 형성 리세스부(5a, 5b)는 그 저부벽에 형성된 각각의 유체 통과 구멍(15a, 15b)을 가지며, 인접 금속 플레이트(2, 2)의 각각의 쌍은 상기 금속 플레이트(2, 2)의 대향 격벽 리지(6, 6)가 서로 결합되고 대향 주연 에지(7, 7)가 서로 결합되어, 전방 및 후방 평탄 채널(11a, 11b)을 갖는 평탄 튜브부(A)와, 상기 채널들에 이어지는 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b) 및 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)를 형성하도록 상기 플레이트(2, 2)의 리세스 형성 표면이 서로 대향되는 상태로 겹층으로 함께 끼워지며, 인접한 평행 평탄 튜브부(A, A)의 상기 전방 상측 탱크부(10a, 10a)가 서로 연통하고 상기 후방 상측 탱크부(10b, 10b)가 서로 연통하고 상기 전방 하측 탱크부(12a, 12a)가 서로 연통하며 후방 하측 탱크부(12b, 12b)가 서로 연통하도록 다수의 평탄 튜브부(A)가 평행하게 배열되어 있는 적층형 열교환기에 있어서,
    상기 금속 플레이트(2)는, 원호형 단면의 저부벽(17a)을 갖는 유체 유동 방향 전환 통로 형성 오목부(17)를 상기 격벽 리지(6)의 상단부 및 하단부 중 하나에 구비하며, 상기 평탄 튜브부(A)의 전방 및 후방 상측 탱크부(10a, 10b) 또는 전방 및 후방 하측 탱크부(12a, 12b)는, 원형 단면을 가지며 서로 대향된 오목부(17, 17)에 의해 형성된 유체 유동 방향 전환 통로(18)를 통해 서로 연통하여 유지되며, 상기 오목부(17)의 원호형 단면 저부벽(17a)은 상기 탱크 형성 리세스부들의 깊이의 1/5 내지 4/5의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 오목부(17)의 원호형 단면의 저부벽(17a)은 상기 탱크 형성 리세스부들의 깊이의 1/4 내지 3/4의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 열교환기의 전방측 및 후방측은 패스의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 열교환기의 전방측 및 후방측은 패스의 수가 상이한 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전방 및 후방 평탄 채널에 의해 각각 제공된 열교환기의 공기 유출측 및 공기 유입측은 패스의 수가 상이하며, 상기 공기 유출측은 상기 공기 유입측보다 패스의 수가 많은 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
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