KR101632478B1 - 열교환기 및 생산 과정 - Google Patents

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알베르토 알렉싼드리니
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코스모가스 에스.알.엘.
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Abstract

열교환기(1)는, 사실상 동심축 구조를 가진 한 개이상의 코일 튜브(21 내지 23)들 및 상기 열교환기 유닛을 수용하기 위한 케이싱(2)을 포함한 열교환기 유닛(20)을 포함한다. 상기 케이싱(2)은 제 1 단부벽(3), 제 2 단부벽(4) 및 상기 두 개의 단부벽(3,4)들사이에 배열된 주변 부분(5)을 가진다. 각각의 튜브(21 내지 23)는 제 1 단부(22a,21a,22a,23a) 및 제 2 단부(22b,21b,22b,23b)를 가진다. 상기 열교환기 유닛(20)은 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 의해 지지되고, 상기 각 튜브(21 내지 23)의 제 1 단부(21a 내지 23a) 및 제 2 단부(21b 내지 23b)는 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 위치한다.

Description

열교환기 및 생산 과정{HEAT EXCHANGER AND PRODUCTION PROCESS}
본 발명은 열교환기 특히 응축(condensation)방식의 열교환기에 관한 것이다.
열교환기의 기능은, 예를 들어 가정용 가스 보일러의 경우 두 유체들사이에 열에너지를 전달하는 것이고, 열교환기의 기능은 버너(burner)에 의해 발생되는 연소로부터 형성되는 고온 연기(hot fumes)로부터 시작해서 가스 보일러내부를 순환하는 물을 가열하는 것이다. 상기 보일러들은, 연소시 발생되는 열 및 연소 연기속에 포함된 응축 잠열(latent condensation heat)을 이용하기 위해 개발된다. 상기 연기속에 포함된 열을 회수하기 위해, 상기 열교환기는 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱내부에 물순환을 위한 경로가 형성되며, 상기 경로에 대해 연기들이 유동하도록 형성된다.
회수되는 응축열량은 주로, 열교환기로 전달되거나 귀환하는 물의 온도에 의존한다. 또한, 상기 열교환기의 경로 외부 및 내부에서 유체들사이에 형성되는 상당한 열교환을 위하여, 가능한 넓은 열교환 표면을 가져야 한다. 상기 목적을 위하여, 상기 경로는 서로에 대해 사실상 동심구조로 설정되는 복수 개의 코일(coiled) 파이프들 또는 튜브들을 포함하며, 상기 튜브들 중 가장 내부에 위치한 튜브가 상기 버너를 둘러싼다. 다른 한편으로 보일러의 출력이 작은 경우에, 열교환기는 심지어 단지 한 개의 코일 파이프를 포함할 수 있다.
제 1 형태의 해결방법에 의하면, 다수의 코일 튜브들이 병렬로 작동하고 즉, 해당 케이싱에 형성된 두 개의 축방향 단부들에 구성된 각각 열교환기의 유입 챔버 및 유출 챔버사이에서 연장된다. 상기 형태의 해결방법이 문헌 제 WO 2005/080900 호에 공개된다.
제 2 형태의 해결방법에 의하면, 다수의 코일 튜브들이 사실상 U자 형태인 유니온(union)들에 의해 직렬로 연결되어, 직렬연결된 제 1 튜브의 유입구로부터 열교환기속으로 관통하고 열교환기로부터 나와 직렬연결된 마지막 튜브의 유출구를 통과한다. 상기 형태의 해결방법이 문헌 제 EP- A_1 813 882 호에 공개된다.
공지된 열교환기에 있어서, 단일 코일 튜브에 의해 형성된 나선구조(helix) 또는 다양한 코일튜브들에 의해 형성된 나선구조들은, 상기 케이싱의 마주보는 두 개의 단부 벽들사이에 "채워져(packed)" 있다. 상기 구조에 의하면, 상기 단부벽들에 대해 상당한 중량의 단열체(insulator)들을 제공해야 한다. 또한 상기 형태의 해결방법은, 상기 열교환기를 구성하는 케이싱의 축방향 크기가 코일 튜브들의 축방향 크기에 의해 결정되기 때문에 생산 측면에서 전혀 유연하지 않다. 상기 설명과 같이, 열교환기의 열동력은 무엇보다도 열교환 표면에 의존하여, 생산 및 비용에 관한 또 다른 복잡성에 대해, 다른 열동력을 위해 만들어진 열교환기들이 다량한 튜브의 회전(turns) 수 및 해당 나선구조들의 축방향 크기에 관해 서로 다르다. 상기 나선구조들이 상기 케이싱의 두 개의 단부벽들사이에 채워지기 때문에 후자는 적어도 열교환기의 주변 부품의 크기와 관하여 의도적으로 각 모델의 열교환기를 위해 설계되는 것을 이해된다.
다음에 상기 해결방법이 가지는 또 다른 문제점에 의하면, 시험단계가 실제로 단지 열교환기가 사실상 완전히 조립될 때 즉, 코일 튜브들의 세트가 케이싱내에 장착될 때에만 수행될 수 있다. 생산과 관련한 결함(예를 들어, 불완전한 용접 또는 밀봉에 기인한 액체의 누출)의 경우, 제품은 관련 시간과 비용을 들여 적어도 부분적으로 분해된다.
일반적으로, 물의 유입구 및 유출구를 위한 유니온의 위치설정 때문에 보일러 또는 물가열기와 같은 사용자 장치내에 열교환기를 설치할 가능성의 관점에서 보면, 공지된 열교환기의 구조는 유연하지 못하다.
예를 들어, 문헌 제 DE 202006016339 호에 공개된 열교환기에 의하면, 열교환기의 케이싱내에서 핀(fin)을 가진 코일 튜브는 한 개이상의 나선구조를 가지고, 상기 나선구조 또는 또는 나선구조들은 상기 케이싱의 마주보는 두 개의 단부벽들사이에 채워지며, 고밀도(thick)의 단열재료 물질이 삽입된다. 동심구조를 이루는 두 개의 나선구조들을 형성하기 위해 상기 튜브가 성형되는 가지 해결방법에 의하면, 열교환 유체를 위한 열교환기의 유출구는 케이싱의 동일한 한 개의 벽에 위치한다.
문헌 제 WO 2004/036121 호에 공개된 열교환기에 의하면, 일반적으로 평평한 섹션을 가진 적어도 한 개의 코일 튜브가 상기 열교환기의 케이싱내에 존재한다. 상기 튜브는, 케이싱의 전방 벽 및 후방 플레이트사이에 채워지는 나선구조를 형성하고, 원통형 타이 로드(tie rod)들이 상기 전방 벽과 후방 플레이트사이에서 연장되며, 나선구조외부에 배열되고 상기 케이싱의 전방 벽에 고정하기 위한 나사구조의 전방 단부를 가진다. 상기 구조는, 코일 튜브의 평평한 섹션의 축방향으로 팽창되는 것을 방지하기 위해 제공된다.
상기 내용을 고려할 때, 본 발명의 목적은 한 개이상의 상기 문제점들을 해결하고 특히 콤팩트한 치수를 가지고 간단하고 저비용으로 생산되고 시험되며 생산과 설치면에서 높은 유연성(flexibility)을 가지며 효율적으로 작동하는 열교환기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 대상은, 본 발명과 관련하여 제공된 기술적 내용의 일체 부분을 형성하고 첨부된 청구범위에 설명된 특징을 가진 특히 응축형 열교환기 및 해당 생산과정이다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 장점들이 본 발명을 제한하지 않고 첨부된 도면들을 참고하는 하기 설명으로 제시된다.
도 1 및 도 2는, 본 발명을 따라 제 1 구조로 도시된 열교환기를 도시한 사시도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기의 정면도.
도 4 및 도 5는 도 3의 선IV-IV 및 선 V-V를 따르는 단면을 도시한 확대도.
도 6은, VI로 지정된 도 5의 상세도.
도 7 및 도 8은, 도 1 및 도 2의 열교환기를 서로 다른 각도에서 본 부분 분해도.
도 9 및 도 10은, 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기를 서로 다른 각도에서 본 축소 분해도.
도 11은, 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기의 부분 분해도.
도 12는 도 11의 확대 상세도.
도 13 및 도 14는, 도 1 및 도 2의 열교환기를 구성하는 한 세트의 코일 튜브들을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 15 및 도 16은, 도 1 및 도 2의 열교환기가 전방벽이 분리되고 케이싱 몸체가 분리된 구조를 도시한 정면도 및 배면도.
도 17은 일부 부품들이 분리된 도 1 및 도 2 의 열교환기를 도시한 분해도.
도 18 및 도 19는, 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기의 제 1 유체 연결부재를 도시한 두 개의 사시도.
도 20 및 도 21은, 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기의 제 2 유체 연결부재를 도시한 두 개의 사시도.
도 22는 도 1 및 도 2의 열교환기를 개략적으로 도시한 유체 선도.
도 23은, 본 발명을 따라 제 2 구조로 도시된 열교환기를 도시하고 도 17의 열교환기와 유사한 사시도.
도 24 및 도 25는 도 23에 도시된 열교환기의 유체 연결 부재를 도시한 두 개의 사시도.
도 26은 도 23에 도시된 열교환기를 도시한 개략 유체 선도.
도 27은 본 발명을 따라 제 3 구조로 도시된 열교환기를 도시하고 도 17의 열교환기와 유사한 사시도.
도 28 및 도 29는 도 27에 도시된 열교환기의 유체 연결부재를 도시한 두 개의 사시도.
도 30은, 도 27에 도시된 열교환기를 개략 도시한 유체 선도.
도 31은, 본 발명을 따라 제 4 구조로 도시된 열교환기를 도시하고 도 17의 열교환기와 유사한 도면.
도 32 및 도 33은, 도 31에 도시된 열교환기의 유체 연결 부재를 도시한 두 개의 사시도.
도 34는 도 31에 도시된 열교환기를 개략 도시한 유체 선도.
도 35는 본 발명을 따라 제 5 구조로 도시된 열교환기를 도시하고 도 17의 열교환기와 유사한 도면.
도 36 및 도 37은, 도 35에 도시된 열교환기의 유체 연결 부재를 도시한 두 개의 사시도.
도 38은 도 35에 도시된 열교환기를 개략 도시한 유체 선도.
도 39는, 해당 버너를 추가로 가지고 도 1 및 도 2를 따르는 열교환기의 정면도.
도 40은, 도 39에 도시된 열교환기의 선 XL- XL을 따르는 단면도.
본 명세서의 설명과 관련하여 "어떤 실시예" 또는 "하나의 실시예"는, 실시예와 관련하여 설명된 특정 구조, 형상 또는 특징이 적어도 한 개의 실시예내에 형성된 것을 나타내기 위한 것이다. 그러므로, 본 설명의 다른 관점에서 제시될 수 있는 "어떤 실시예" 또는 "하나의 실시예" 등과 같은 표현들이, 반드시 한 개의 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 또한, 상기 특정 구조, 형상 또는 특징들은 적합한 방법에 의해 한 개이상의 실시예들내에 결합될 수 있다. 본 명세서의 설명은 단지 편의를 위한 것이며 실시예의 범위 또는 보호범위를 정의하는 것은 아니다.
전체적으로 도면들에 도시된 열교환기(1), 특히 가스 보일러용 응축 방식의 열교환기가 본 발명에 따라 제공된다.
열교환기(1)는, 본 명세서에서 "전방" 및 "후방" 벽들로서 형성된 두 개의 단부 벽(3,4)들을 가진 케이싱(2)을 포함하고 상기 두 개의 벽(3,4)들사이에서 연장되는 주변부분(5)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 상기 벽(3,4)들은 사실상 직사각형 구조이고, 상기 주변부분(5)은 서로 직교하는 네 개의 측벽들로 구성되며, (도면에 도시되지 않은) 가능한 변형예에서, 단부 벽들은 원형 구조를 가지고 주변부분은 단일 원통형 벽으로 형성된다.
선호되는 실시예에서, 상기 후방 벽(4) 및 주변부분(5)은 단일 몸체(6)내에 형성된다. 상기 단일 몸체(6)는 예를 들어 폴리프로필렌과 같이 주조될 수 있는 합성 또는 플라스틱 재료로 제조되는 것이 선호된다. 상기 벽(3)은 하기 설명과 같이 크림핑(crimping)에 의해 상기 몸체(6)의 주변부분(5)의 상측 변부와 결합될 수 있는 것이 유리하다.
연기 유출구(7), 응축물 유출구(8) 및 연기 온도 센서를 위한 연결부(10)가 상기 주변 부분(5)내에 형성되지만 반드시 주변변부의 마주보는 영역들내에 형성될 필요는 없다. 분명히, 유출구(7 및/또는 8)의 위치는 예로서 설명된 위치와 다를 수 있다. 선호적으로, 상기 단일몸체(6)는 또한 예를 들어 고정 플랜지(anchoring flange)(9a) 뿐만 아니라 상기 부분(5)의 변부에서 리빙(ribbing) 또는 강화 성형부(stiffening formation)(9)들을 포함한다. 제공된 실시예와 같은 유리한 실시예에서, 상기 몸체(6)는 (본 명세서에 설명되지 않은) 연소작용을 위한 공기의 해당 흡기 덕트(intake duct)에 의해 상기 열교환기에 도달할 수 있는 물 또는 응축물을 위한 수집기(collector)를 포함한다. 상기 덕트는 종종 덕트주위에서 상기 연기 유출구(7)와 동심구조로 설정된다. 상기 관점에서, 상기 수집기는 사실상 상기 유출구(7) 주위에 형성된 수집 트레이(tray)를 제공한다. 제공된 예에서, 상기 수집기는 기본적으로, 상기 유출구(7)를 둘러싸는 몸체(6)내에서 단일 구조로 제조된 벽(7a)으로 구성된다. 상기 벽(7a)은 배출구 개구부를 가질 수 있고, 수집된 물의 배출하기 위한 튜브가 상기 배출구 개구부에 연결되는 것이 유리하다.
유리한 실시예에서, 상기 몸체(6)내에서 일체로 구성되고 제공된 실시예는, 상기 응축물 유출구(8)와 유체 교환(fluid communication)해야 하고 (공지된 형태에 관한 것이어서 설명되지 않는) 사이폰을 고정하기 위한 반경 방향 벽 또는 브라켓(8a)이다.
상기 벽(3)은, 전단 및 변형 가공에 의해 판(sheet) 금속을 변형하여 구해지고 스테인레스 강과 같은 금속재료가 선호되며 고온 및 기계적 응력에 견디는 재료로 제조된다. 상기 벽(3)은, 특히 버너(burner)(예를 들어 버너(50)가 도시된 도 39 및 도 40을 참고)를 장착하기 위해 경미하게 내부로 딥드로잉(deep- drawn)되는 중심 통로(11)를 가진다. 버너의 설치 후에 발생하는 모든 변형을 방지하기 위해 상기 개구부(11)를 둘러싸는 강화 딥드로우잉 부분(11a)이 제공되는 것이 선호된다. 딥드로우잉 부분(11a)은 버너를 위한 고정 핀(fixing pin)(11a)을 지지할 수 있다.
가열되어야 하는 유체로 추정되는 액체 특히 물을 위해 상기 열교환기(1)의 제 1 유체 연결 부재(12)가 상기 통로(11)에 대해 주변 위치에서 상기 벽(3)의 외측부에 고정된다. 상기 부재(12)가 상기 벽(3)의 코너와 근접한 위치에 고정되는 것이 선호된다.
하기 설명에서 명확히 알 수 있듯이, 부재(12)는 두 개의 내부 파이프들을 가지고 액체를 위한 유출구 연결부(outlet connection) 및 유입구 연결부로서 작동한다. 하기 설명에서, 상기 열교환기(1)를 위한 유입구 및 유출구가 한 개의 동일한 단부 벽 즉, 반드시 서로 근접하게 설정되는 위치들에 있지는 않은 벽(3)에 유리하게 배열되는 방법이 명확하게 설명된다.
본 발명의 선호되는 특징에 의하면, 가열되어야 하는 제 2 유체 연결부재(13)가 상기 통로(11)에 대해 다시 한번 주변에 위치하고 상기 벽(3)의 외측부에 고정된다. 상기 딥드로잉 부분(11a)의 의도적으로 제공된 반경 방향 부분내에서 상기 부재(13)는 상기 벽(3)의 코너와 근접한 위치에 고정되는 것이 선호된다. 상기 부재(12) 뿐만 아니라 벽(3)의 영역내에서 상기 부재(12)의 위치설정은 단지 예로서 이해되어야 한다. 상기 연결 부재(12,13)는 필요한 경우 단일 몸체로 형성될 수 있다.
상기 케이싱(2)은 열교환기 유닛을 수용하고, 본 발명의 제 1 실시예에서 상기 유닛은 유체를 위한 열교환 경로를 형성하고 사실상 동심구조를 이루는 복수 개의 코일 튜브들을 포함한다. 도 4 내지 도 8에서 도면부호 20으로 표시되는 상기 열교환 유닛(20)은, 도 4, 도 5 및 도 9와 도 10에서 각각 도면부호 21 및 22로 표시된 제 1 코일 금속 파이프 또는 튜브 및 제 2 코일 금속 파이프 또는 튜브를 포함한다. 예를 들어 강(steel)으로 제조되는 튜브(21,22)들은 서로 다른 직경의 턴(turn)을 가지고, 상기 튜브(22)는 도 4 및 도 5에서 확인할 수 있듯이 튜브(21)에 의해 형성된 나선 구조내에서 연장되는 나선구조를 형성한다. 상기 도면들에 도시된 실시예와 같은 본 발명의 선호되는 실시예에 있어서, 상기 유닛(20)은 추가로 적어도 한 개의 제 3 코일 금속 파이프 또는 튜브(23)를 포함한다. 도시된 실시예에서 상기 튜브(23)는 예를 들어 강으로 제조되고 상기 튜브(21)의 턴이 가지는 직경보다 큰 직경의 턴들을 가져서, 나선구조를 형성하고 상기 나선구조내에서 튜브(21)에 의해 형성되는 나선구조가 연장된다. 복수 개의 튜브들 중에서 각각의 튜브(21내지 23)는 제 1 단부(21a, 22a,23a) 및 제 2 단부(21b,22b,23b)(도 13 및 도 14)를 가진다.
튜브(21, 22)들과 같이 단지 두 개의 튜브들이 제공되는 (도시되지 않은) 실시예에서, 이들 튜브들은 동일한 통과 섹션을 가지고 예를 들어 U 자 형상의 연결부 등에 의해 서로 직렬로 연결되고, 즉 튜브(21)의 단부(21b)(이 경우 튜브의 유출구로서 작용함)는 (이 경우 튜브의 유입구로서 작용하는) 튜브(22)의 단부(22b)에 연결된다. 다른 한편, (도면에 도시되지 않은) 다른 실시예들에 의하면, 튜브(21, 22)들과 같은 단지 두 개의 튜브들이 병렬로 작동하는 열교환기 유닛(20)을 제공할 수 있다. 도 27 내지 도 30 및 도 31 내지 도 34를 참고하여 설명되는 또 다른 실시예에서, 상기 유닛(20)은 파이프(22)와 같은 단일 파이프를 포함할 수 있다.
세 개의 튜브(21 내지 23)들이 제공되는 제 1 실시예에서, 상기 튜브(21,23)들은 서로 병렬로 연결되고 튜브(22)와 직렬로 연결되며, 즉, 상기 튜브(21,23)들의 단부들 (여기서 유출구로서 작용함)은 튜브(22)의 단부(여기서 유입구로서 작용함)에 연결된다. 상기 최외측의 튜브(21,23)들이 최내측의 튜브(22)에 상기 제 2 유체 연결부(13)에 의해 연결되고, 이 경우 상기 제 2 유체 연결부는 헤더(header) 또는 매니폴드 부재로서 구성된다. 세 개의 튜브들을 가진 선호되는 제 1 실시예에서, 튜브(22)의 통과 섹션은 튜브(21)의 통과 섹션보다 크고 튜브(23)의 통과 섹션보다 크며, 이들 튜브들은 반드시 필수적이지 않지만 동일한 통과 섹션을 가지는 것이 선호된다. 다른 실시예에서, 세 개의 튜브(21,22,23)들은, 상기 실시예가 약간 낮은 성능수준을 가질지라도 동일한 통과 직경 또는 섹션을 가질 수 있다.
다수의 동심구조를 가진 나선구조들을 가지는 상기 형태의 응축 열교환기들내에서, 버너를 통해 발생되는 열의 압도적인 부분(약 80%)은, 최내부의 나선구조를 형성하는 튜브로 전달된다. 상기 제안 방법은, 상대적으로 큰 직경을 가진 최내측 튜브(22)가 상대적으로 작은 직경을 가진 두 개의 튜브(21,23)들이 병렬로 제공될 때, 고효율을 달성하게 만들고 적합한 유동율(flowrate)을 보장하며 상기 유닛(20) 따라서 열교환기(1)의 치수를 전체적으로 콤팩트하게 유지한다.
출원인에 의해 수행된 실제 시험에 의해 확인된 바에 의하면, 가정용 보일러들에 상기 열교환기(1)를 적용한 경우에, 약 12mm 내지 약 20mm의 직경, 특히 약 16mm의 직경에 해당하는 통과 섹션을 가진 튜브(21,23)들 및, 약 14mm 내지 약 22mm의 직경 특히 약 16mm의 직경에 해당하는 통과 섹션을 가진 튜브(22)에 의해 매우 효율적인 작동이 구해질 수 있다.
매우 유리한 실시예에 있어서, 상기 세 개의 튜브(21내지 23)들은, 각각의 나선구조들이 사실상 동일한 피치를 가지는 단면 형상을 가진다. 상기 방법은 특히 하기 설명되는 이유들 때문에 생산목적에 유리하다.
예를 들어 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서 알 수 있듯이, 상기 튜브(21,23)들은 일반적으로 원형 단면을 가지고 단면(22)은 일반적으로 타원 또는 호박(squash) 모양의 단면을 가진다. 도 4에서 알 수 있듯이, 상기 튜브(22)가 가진 타원형 단면은 상대적으로 작은 축(Y)을 가지고, 상기 축은 해당 나선구조의 축과 평행하며 사실상 상기 튜브(21,23)들의 원형 단면이 가지는 직경(D)에 해당된다. 따라서, 세 개의 나선구조들에 대해 일정한 피치(P)가 구해진다. 물론, 동일한 결과 튜브(21 내지 23)의 서로 다른 단면 형상에 의해 구해질 수 있다. (도면에 도시되지 않은) 실시예에 의하면, 상기 유닛(20)의 내부 나선구조를 형성하는 튜브(22)는 사실상 원형 단면을 가지며, 상기 튜브(22) 또는 튜브(21, 23)는 일반적으로 타원형상 또는 호박모양을 가지는 튜브(22)의 통과 섹션보다 작은 통과 섹션을 가진다. 상기 변형예에서, 상기 튜브(22) 또는 튜브(21,23)들이 가지는 일반적인 타원단면 또는 호박모양의 단면은 해당 나선구조의 축과 평행한 장축(major axis)을 가지고, 상기 장축은 사실상 상기 제 2 튜브(22)의 원형 단면의 직경에 해당된다.
도 4 및 도 5에서 알 수 있듯이 일정한 피치(P)에 의해, 유닛(20)의 튜브들에 의해 형성되는 나선구조들의 축방향 직경은 동일(기본적으로 세 개의 나선구조들은 동일한 높이를 가진다)하다. 동일한 이유로, 다양한 나선구조들이 가지는 턴 갯수는 동일하다.
각각의 튜브가 가지는 턴들사이의 거리는 동일한 것이 선호된다. 이러한 이유로, 실시예에서 각각의 코일 튜브는, 나선구조를 따라 일정한 것이 선호되고 각각의 턴들을 정확한 거리에 유지시키기 위한 적합한 수단을 가진다. 특히 유리한 실시예에서, 상기 수단은, 스페이서(spacer)로서 작동하도록 형성되고 튜브들의 국소 부분들에 의해 형성된다. 상기 국소 부분들은, 문헌 제 WO 2005/080900 호에 공개된 내용들을 따라 해당 튜브를 변형하여 구해질 수 있다.
도 4 및 도 5를 다시 참고할 때, 열교환기(1)내에서, 두 개의 인접한 튜브들에 의해 형성된 나선구조들은 서로 떨어진 거리에 설정되어, 상기 두 개의 튜브들사이에 사실상 원통형의 간격이 형성된다. 상기 목적을 위하여, 각각의 나선구조의 턴들은 동일한 직경을 가진다. 상기 도면들로부터, 한 개의 나선구조가 가지는 턴들사이에 형성된 간격(gap)들이 인접한 나선구조의 턴들을 사실상 향하거나 정렬된다( 즉, 인접한 나선구조의 턴들은 예를 들어 상기 문헌 제 EP- A- 1 813 882호에서와 같이 나선구조의 간격들을 향하지 않는다). 출원인에 의해 실제로 수행된 시험에 의하면, 상기 배열은 어떤 경우에도 상기 열교환기(1)의 효율적인 작동을 보장하는 것으로 확인되었다.
본 발명의 선호되는 특징에 의하면, 제 1 실시예에서, 튜브(21)의 유입구(21a) 및 튜브(22)의 유출구(22a) - 선호되는 예시적인 실시예에서- 튜브(21,23)의 유입구(21a,23a) 및 튜브(22)의 유출구(22a)는 사실상 하기 설명과 같이 케이싱(2)의 단부벽(3)에 위치한다.
상기 목적을 위해, 예를 들어 도 7 및 도 13에서 명확히 알 수 있듯이, 각각의 튜브는 각도(21c,22c,23c)에서 제 1 중간 벤드(bend)를 가진다. 상기 방법에 의해, 제공된 튜브(21,23)내에서 각각의 튜브의 스트레치(stretch)(21d,23d)들이 형성되고 해당 나선구조의 축방향 또는 높이 방향으로 연장된다. 유사하게 튜브의 스트레치(24d)가 튜브(22)내에 형성되고 해당 나선구조의 축방향 또는 높이 방향으로 연장된다.
선호되는 실시예에서, (제공된) 상기 튜브의 스트레치(21d,22d,23d)들이 사실상 선형일 뿐만 아니라 서로 평행하고 각각의 튜브에 의해 형성된 나선구조의 축에 평행하다( 물론, 상기 스트레치들은 심지어 상기 나선구조의 축에 대해 적어도 경미하게 기울어질 수 있다). 또한 (제공된) 상기 튜브의 스트레치(21d,22d,23d)들은 최외측 튜브(23)에 의해 형성된 나선구조의 외측부에서 연장 및/또는 상기 케이싱(2)의 벽(3)에 형성된 동일한 단일 영역(3a)(예를 들어 도 17을 참고) 즉, 연결부재(12)가 장착되는 영역에 도달한다. 또한 선호되는 실시예에서 알 수 있듯이, 상기 스트레치들은 스트레치들이 벽(3)에 도달할 때까지 벽과 마주보는 나선구조의 단부들로부터 시작하여 연장된다. 해당 나선구조의 상기 단부들에서, 상기 튜브들은 도시되지 않지만 상기 벤드(21c,22c,23c)들과 접선을 이루는 각각의 부분을 가지고, 상기 벤드들은 수직의 스트레치(21d,22d,23d)들과 상기 접선부분들사이에 위치한다.
본 발명의 또 다른 선호되는 특징에 의하면, 제 1 실시예에서 튜브(21)의 유출구(21b) 및 튜브(22)의 유입구(22b)- 또는 선호되는 실시예에서- 튜브(21,23)의 유출구(21b,23b) 및 튜브(22)의 유입구(22b)가 케이싱(2)의 단부 벽(3)에 위치한다.
상기 목적을 위하여, 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 각각의 튜브는 제 2 중간 각 벤드(angled bend)(21e, 22e, 23e)를 가진다. 상기 방법에 의해 제공된 튜브(21,23)내에 튜브의 제 2 스트레치(21f,23f)들이 형성되고 상기 제 2 스트레치들은 해당 나선구조의 높이 방향 또는 축방향으로 연장된다. 유사하게, 상기 튜브(22)내에 튜브의 유사한 스트레치(22f)가 형성되고, 상기 스트레치(22f)는 또한 해당 나선구조의 높이 방향 또는 축방향으로 연장된다. 튜브의 스트레치(21d 내지 23d) 및 (21f 내지 23f)는 서로 평행하고, 상기 유닛(20)의 동일한 단일 단부를 향하며 즉 케이싱(2)의 벽(3)을 향하는 단부를 향한다. 제공된 튜브의 스트레치(21f 및 23f)들은 사실상 직선구조일 뿐만 아니라 서로에 대해 평행하고 각 튜브에 의해 형성되는 나선구조의 축에 평행하며 최외측 튜브(23)에 의해 형성되는 나선구조의 외측부에서 연장되는 것이 선호된다( 물론, 파이프의 상기 스트레치들은 나선구조의 축에 대해 적어도 경미하게 기울어진다). 실시예에서, 해당 단부(21b 내지 23b)는 상기 케이싱(2)의 벽(3)의 동일한 단일 영역(3b) 즉 연결부재(13)가 장착되는 영역에 도달한다. (제공되는) 스트레치(21f,22f,23f)들이 벽에 도달할 때까지 벽(3)과 근접한 나선구조의 단부들로부터 시작하여 연장된다. 해당 나선구조들의 상기 단부들에서, 상기 튜브들이 도면에 도시되지 않은 접선 부분들 및 수직의 스트레치(21f,22f,23f)사이에 위치한 벤드(21e,22e, 23e)들을 가진 상기 접선 부분을 가지는 것이 선호되지만 반드시 요구되는 것은 아니다. 제 1 실시예에서 앞서 매니폴드로서 설명한 것처럼 상기 튜브(22)의 유입구 단부 및 상기 튜브(21)의 유출구 단부 또는 튜브(21,23)들의 유출구 단부들에 장착된 부재(13)에 의해 상기 튜브(21) 또는 튜브들(21,23)들이 튜브(22)에 연결된다.
실시예에서, 상기 매니폴드 부재(13)는 예를 들어 주조에 의해 구해지는 도 20 및 도 21의 몸체(24)를 포함한다. 상기 몸체(24)는 선호되지 반드시 금속재료로 제조될 필요없고 상기 유닛(20)의 튜브들의 단부(21b 내지 23b)들을 수용하도록 설계된 치수를 가지며 도 22에서 몸체(24)내부에서 동일한 하나의 파이프(25)와 연결되는 세 개의 입구(24a,24b,24c)들을 포함한다. 설명된 것처럼, 상기 입구(24a 내지 24d)들과 마주보게 위치한 파이프(25)의 표면은 일반적으로 곡선의 프로파일을 가지고, 상기 프로파일은 조립된 상태에서 튜브(21 내지 23)들의 단부(21b 내지 23b)들을 향한다.
유리하게, 예를 들어 상기 튜브(23)의 단부(21b 내지 23b)들 및 케이싱(2)의 벽(3)에 대해 몸체(24)의 밀봉 연결(seal coupling)을 형성하며 한 개이상의 가스켓으로 구성된 밀봉 수단이 상기 몸체(24)와 작동가능하게 연결된다.
다음에 상기 매니폴드 부재(13)의 몸체(24)는 해당 관통 구멍들을 가지고 상기 몸체를 예를 들어 나사와 같은 나사수단에 의해 상기 벽(3)에 고정시키기 위해 이용되는 브라켓 성형부를 형성한다.
상기 구조에 의해 상기 매니폴드 부재(13)에 대해 상기 튜브(21 내지 23)들의 단부(21b 내지 23b)들이 밀봉상태로 유체 연결은 용접부를 포함하지 않는다.
본 발명의 선호되는 실시예에 의하면, 상기 열교환기 유닛(20)은 예를 들어 도 4 내지 6 및 도 9 내지 11에 도시된 것처럼 적어도 한 개의 단부 플레이트(26)를 포함한다. 열교환기(1)가 조립된 상태에서, 상기 플레이트(26)는 상기 케이싱(2)과 접촉한 상태로 향한다. 예를 들어 판재 금속을 전단하고 딥 드로잉가공하여 상기 플레이트(26)가 구해질 수 있고 상기 벽(3)의 통로(11)와 연결되기 위해 이용되어야 하는 도 9 내지 도 11 및 도 15의 중앙 통로(27)를 가진다. 두 개의 통로(11,27)들을 연결하기 위해, 적어도 한 개의 통로가 일반적으로 상기 플레이트(26) 또는 벽(3)의 관형 부분에 의해 형성된다. 도시된 실시예에서, 상기 관형 부분은 상기 플레이트(26)에 속하고 도 4 내지 도 6에서 26a로 도시된다. 다른 한편으로 앞서 설명한 것과 같이, 개구부(11)를 형성하는 벽(3)의 내측 변부는 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼 내측을 향해 경미하게 딥드로잉 가공된다. 조립된 상태에서, 일반적으로 플랜지 형상을 가진 상기 플레이트(26)의 관형 부분(26a)의 상측 변부는 상기 개구부(11)를 형성하는 벽(3)의 변부에 밀봉상태로 고정된다. 도 6에 도시된 특히 유리한 실시예에 있어서, 상기 고정상태는 씨밍(seaming), 즉 상기 개구부(22)의 변부를 상기 부분(26a)의 플랜지 변부에 벤딩 백(bending back) 또는 리벳팅(riveting) 가공하여 구해진다. 유리하게, 상기 연결형태는 해당 부품들을 서로 연결하기 위한 용접 작업을 요구하지 않는다.
상기 설명과 같이, 상기 플레이트(26)는 또한 일반적으로 플랜지 구조를 가진 원형 부분(26b)을 가지고, 상기 원형 부분으로부터 상기 관형 부분(26a)이 상승하며, 상기 플랜지구조의 부분(26a)에 상기 튜브(21 내지 23)들의 단부 턴(turn)들이 배열된다.
조립된 상태에서, 상기 플레이트(26)의 원형 부분(26b)은 상기 케이싱의 벽(3)으로부터 거리를 두고 설정되어, 상기 플레이트와 벽사이에 일반적으로 원형 간격이 형성된다. 도시된 것처럼, 예를 들어, 도 4 내지 도 6에 도시되고 도면부호 28로 지정된 상기 간격이 존재하면, 단열물질(insulating masses)이 없더라도 상기 벽(3)의 온도가 유지(containment)될 수 있으며, 이것은 상기 플레이트(26)가 상기 관형 부분(26a)의 상측 변부에서만 상기 벽(3)에 연결되고 상기 튜브들의 단부 턴들은 상기 벽(3)과 직접 접촉하지 않는다는 것을 고려한 것이다. 또한 상기 열교환기(1)가 작동하는 과정에서, 상기 튜브(21 내지 23)들의 턴들사이에 형성된 간격을 통해 상기 유닛(20)의 외측부 및 다음에 간격(28)에 도달할 수 있는 연기는 사실상 건조하고 이미 대부분의 열을 튜브로 전달하여 상기 플레이트(26)와 벽(3)사이의 인터페이스 영역에서 해당 냉각을 가능하게 한다.
앞서 설명한 것처럼 조립된 상태에서 상기 튜브(21 내지 23)의 단부 턴들은, 상기 플레이트(26)와 접촉한다. 유리하게, 상기 플레이트(26)는, 상기 튜브(21 내지 23)들에 의해 형성되는 나선구조의 단부 턴들을 위한 시트(seats) 또는 오목부(depression)들을 형성하도록 구성되고 도 15에 상기 시트 또는 오목부들의 일부분이 도시된다. 실시예에서, 상기 시트(29)들은 사실상 아치(arch)모양이 우세한 부분 및 대략 접선 방향으로 형성되는 사실상 직선의 터미널(terminal) 부분을 가진다. 상기 시트(29)들에 의해 상기 단부 턴들 따라서 해당 나선구조들이 적합하게 위치설정되는 것이 보장된다. 상기 시트(29)의 상기 접선 방향 스트레치들에 의해 (도 13 내지 도 15에 도시된) 튜브(23)에 의해 형성되는 나선구조의 외측부까지 상기 튜브들의 각 직선부분들이 위치설정되어, 튜브의 상기 부분들의 단부에서 상기 각도(21e 내지 23e)로 제 2 중간 벤드들이 제공되는 것이 보장된다.
본 발명의 선호되는 실시예에서, 상기 유닛(20)은 또한 도 13, 도 4 내지 도 6, 도 8 내지 도 11 및 도 16에서 도면부호 30으로 지정되고 플레이트(26)와 사실상 유사하게 제조된 제 2 단부 플레이트를 포함한다. 조립된 상태에서, 상기 플레이트(30)는 상기 케이싱(2)의 벽(4)을 향하고 벽으로 떨어져 설정된다. 상기 벽(3)과 마주보는 나선구조들의 단부의 턴들은 상기 플레이트(30)에 배열된다. 또한, 상기 플레이트(30)는 예를 들어 도 13에 도시된 것처럼 상기 플레이트(26)의 시트(29)들의 기능 및 구조와 유사한 기능 및 구조를 가진 해당 위치설정 시트(31)들을 가진다. 이 경우, 상기 부분들의 단부들에서 상기 튜브(23)들에 의해 형성된 나선구조의 외측부를 향해 제 1 중간 각 벤드(angled bends)(21c,22c,23c)들(예를 들어 도 8 및 도 16을 참고)이 제공되는 한, 상기 시트(31)의 접선방향 스트레치들은 상기 튜브들의 각 직선 부분들의 위치설정하게 만든다.
본 발명의 선호되는 특징에 의하면, 상기 열교환기 유닛(20)이 상기 케이싱(2)의 단부벽(3) 즉 상기 열교환기(1)를 통해 유동해야 하는 액체를 위한 유입구 및 유출구가 위치하는 동일한 벽에 의해 지지된다.
상기 목적을 위해, 상기 유닛(20)은 한쪽 단부에서 상기 벽(3)에 의해 지지되고 다른 한쪽 단부에서 튜브(21 내지 23) 세트를 지지하는 타이로드 또는 직립체(uprights) 형태의 지지요소들을 포함하는 것이 선호된다. 본 발명을 제한하지 않는 실시예에서, 도 4 내지 도 5 및 도 9 내지 도 11에 도시되고 도면부호 32로 지정된 상기 타이로드들은 플레이트(26)를 통해 상기 벽(3)에 의해 간접적으로 지지되고 상기 플레이트(30)에 의해 상기 튜브(21 내지 23) 세트를 지지한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 유닛(20)의 인접한 튜브들에 의해 형성되는 나선구조들은 튜브들사이에 사실상 원통형 간격을 형성하도록 서로 떨어져 설정된다. 상기 타이로드(32)들은 예를 들어 도 4에 도시된 것처럼 사실상 튜브(21 내지 23)에 의해 형성된 나선구조들의 축방향을 따라 상기 간격내에서 정밀하게 연장된다. 상기 방법에 의하면, 상기 유닛(20)의 전체 횡방향 치수 및 상기 나선구조 세트의 축방향 안정성이 유지된다.
상기 타이로드(32)들은 판재금속으로부터 시작하여 제조되고 일반적으로 평평한 구조를 가지는 것이 선호된다. 상기 타이로드들과 연결하기 위하여, 도면에 도시되지 않지만 예를 들어 도 4, 도 5 및 도 8로부터 유추할 수 있는 위치를 가진 각각의 슬릿(slit)들을 가진다. 특히, 도 12에 도시된 것처럼, 상기 타이로드(32)는 사실상 직선 구조를 가지고 두 개의 횡방향 돌출부(32a)들을 가지고 확대된 하측 단부를 가진다. 일반적 둥근 프로파일을 가진 상측 단부는 확대부(windening), 즉 계단을 형성하는 두 개의 돌출부(32b)들을 가진다. 상기 타이로드(32)의 몸체는, 상기 타이로드의 중간영역까지 상측 단부로부터 연장되는 축방향 절단부(33)를 가지도록 블랭크(blank)로 가공된다. 실시예에서, 상기 절단부(33)는 일반적으로 등변 삼각형의 형상을 가지고 상대적으로 작은 변은 상측 단부에 근접하다. 상기 설명과 같이, 상측 단부를 두 개의 대칭 부분들로 분할하는 절단부(33a)의 스트레치가 상대적으로 작은 변(33)으로부터 형성된다.
조립작업을 위해, 상기 하측 돌출부(32a)들사이의 거리보다 작은 폭을 가진 하측 플레이트(26)내에 제공되는 해당 슬릿들을 통해 상기 타이로드(32)가 하부로부터 삽입되고, 상기 타이로드들은 상기 튜브(21 내지 23) 세트의 상기 간격내에 위치한다. 상기 상태에서, 상기 타이로드의 상측 단부들은 상기 유닛(20)으로부터 상기 상부에서 돌출하고, 상기 상측 돌출부(32b)들사이의 거리보다 작은 폭을 가진 상기 플레이트(26)의 해당 슬릿들이 상기 상측단부들위에서 미끄럼운동한다. 다음에, 상기 플레이트(26)는 하향으로 가압된다. 해당 축방향 스트레치(33a)에 의해 각 타이로드(32)의 상측 단부의 일반적으로 곡선인 구성부가 주어지고 상기 절단부(33)가 존재하기 때문에 상측 단부에 형성된 사실상 대칭인 두 부분들이 탄성에 의해 경미하게 서로 접근하여, 상측 돌출부(33b)들은 상기 플레이트(30)내에서 슬릿들을 통과할 수 있다. 상기 돌출부(32b)들이 상기 슬릿을 지나 통과할 때, 상기 플레이트(26)의 상측 표면을 지지하는 돌출부(31b)들에 의해 형성되는 스텝에 의해 상기 상측 단부의 두 부분들은 일단 탄성에 의해 분리된다. 상기 방법에 의해, 상기 타이로드들은 상기 상부 플레이트(26)에 대해 사실상 스냅(snap )작용으로 결합되고, 상기 타이로드(32)들에 의해 두 개의 플레이트(26) 및 플레이트(30)사이에 튜브(20) 세트가 채워진다.
특히 유리한 실시예에서, 유닛(20) 즉, 플레이트(26,30), 튜브(21 내지 23) 및 타이로드의 조립이 용접부없이 수행될 수 있다.
도 18 및 도 19를 참고할 때, 외측부를 향해 연결되어야 하는 튜브(21 내지 23)들의 단부들이 위치하는 영역(3a)에서 상기 벽(3)의 외측부에 고정되는 연결부재(12)가 도시된다. 상기 부재(12)는 두 개의 덕트(12a,12b)들을 형성하는 금속 또는 플라스틱 몸체를 가진다. 상기 덕트(12a)는 상기 튜브(22)의 단부 또는 유출구(22a)에 연결되어야 하고 상기 유출구의 통과 단면과 사실상 유사한 통과 단면을 가진다. 상기 덕트(12b)는 상기 덕트(12a)의 통과 섹션과 사실상 동일한 통과 섹션을 가진 유입구를 가지고, 상기 덕트(12b)는 다음에 상기 튜브(21 내지 23)들의 통과 섹션과 사실상 유사한 통과 섹션을 가진 두 개의 유출구(12c)들로 분기되며, 상기 유출구(12c)들은 상기 튜브들의 단부들 또는 유입구(21a,23a)들과 연결되도록 설계된다. 물론, 상기 유출구(12c) 및 덕트(12a)의 유입구가 가지는 통과 섹션 또는 직경은, 해당 밀봉수단을 위치설정하기 위해 해당 튜브(21 내지 23)들의 단부들보다 적어도 경미하게 클 수 있다. 상기 연결부재(12)의 몸체는 선호적으로, 상기 몸체를 예를 들어 나사와 같은 나사수단에 의해 상기 벽(3)으로 고정하기 위해 이용되는 해당 통과 구멍들을 가진 (도면에 도시되지 않은) 브라켓 형성부를 구성한다.
상기 열교환기(1)의 구성부품들은 간단하게 생산된다. 상기 설명과 같이, 상기 케이싱의 몸체는 폴리프로필렌과 같은 열가소성 재료를 주조하여 구해질 수 있다. 상기 벽(3), 플레이트(26,30) 및 타이로드(32)는, 섹터(sector)내부에 합체되는 기술을 이용하여 전단 및/또는 변형 작업을 통해 판재금속으로 부터 시작하여 구해진다. 또한, 상기 금속 튜브(21 내지 23)들은, 섹터내에 공지된 기술을 이용하여 설명된 구조로 구해질 수 있다. 유사하게, 매니폴드 부재(13) 및 연결부재(12)의 몸체(24,25)들은 간단하게 생산된다.
또한 상기 열교환기(1)는 매우 간단하고 적어도 부분적으로 자동으로 조립된다.
상기 설명과 같이, 상기 타이로드(32)는 상기 플레이트(30)내에서 해당 슬릿속에 하부로부터 삽입된다. 상기 세 개의 튜브(21 내지 23)들에 의해 형성되는 나선구조들은 (도 16의) 해당 시트(31)들의 형상과 일치되고 상기 타이로드(32)가 인접한 나선구조들사이에 형성된 한 개이상의 간격들내에서 연장되도록 상기 플레이트(30)상에서 동심구조로 설정된다. 예를 들어, 고온에 견디는 실리콘 재료와 같은 실란트(sealant) 재료가 상기 나선구조와 플레이트(30)의 제 1 단부의 턴들사이에 설정될 수 있다.
다음에, 상기 타이로드(32)의 상측 단부에, (도 6과 관련한 설명을 참고할 때) 상기 벽(3)에 대해 미리 씨밍(seam)가공되는 플레이트(26)의 해당 슬릿들이 조립된다. 상기 벽(3) 및 상기 플레이트(26)에 의해 형성되는 부품은 다음에 (도 15의) 상기 시트(29)들의 형상과 일치하도록 상기 나선구조의 제 2 단부들의 턴들과 상기 플레이트(26)가 접촉하고 상기 스냅 작용 연결을 제공하도록 아래로 가압된다. 플레이트(26)와 벽(3)에 의해 형성되는 조립체를 고정하고 위치설정하기 전에, 예를 들어 세라믹 파이버 또는 버미큘레이트(vermiculite)로 제조된 ( 도 4 내지 도 5 및 도 9 내지 도 10 및 도 40에 도시된) 단열 몸체가, 튜브(22)에 의해 형성되는 나선구조의 상대적으로 작은 개구부내에서 간섭을 가지며 삽입된다. 이 경우, 앞서 설명한 형태의 실란트가 상기 플레이트(26)와 나선구조의 제 2 단부들의 턴들사이에 존재할 수 있다. 상기 몸체(34)의 특성과 유사한 특성을 가진 또 다른 단열 몸체가, 상기 플레이트(26)에 해당하는 영역에서 마주보는 측부에 설정될 수 있고, 버너를 둘러싸기 위해, 상기 형태의 또 다른 몸체(34')가 도 40에 도시된다.
상기 방법에 의해, 상기 튜브(21 내지 23)들은 상기 플레이트(26) 및 플레이트(30)사이에 채워진다. 상기 설명과 같이, 상기 타이로드(32)와 함께 상기 플레이트(26,30)들의 시트(29,32)들은 상기 나선구조의 적합한 위치설정을 보장한다. 이와 관련하여, 플레이트(26,30)들은 나선구조의 축과 사실상 직교하는 방향으로 다양한 나선구조들의 턴들사이에서 정렬되도록 형성되는 것이 선호된다. 상기 목적을 위해, 시트(29,31)들이 형성되는 상기 플레이트(26,30)의 영역들이 적어도 부분적으로 턴으로서 형성되고, 상기 턴은 (도 11에서 부분적으로 도시된) 기울어진 작은 벽에 해당하는 위치에서 종료한다.
상기 유닛(20)이 조립될 대 상기 튜브(21d 내지 23d 및 21f 내지 23f)의 스트레치의 단부들이 예를 들어 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 나선구조를 지나 높이를 가지며 돌출한다. 다음에 상기 튜브(21 내지 23)의 상기 단부들은, 상기 벽(3)을 경미하게 지나 돌출하도록 (플레이트(26,30)들이 도시되지 않은 도 17을 참고)영역(3a,3b)들내에 제공된 각 구멍들내에 삽입된다. 상기 영역(3a, 3b)들 및 상기 튜브들의 상기 단부들에 해당하는 위치에서 상기 벽(3)위에, 나사 등 및 밀봉 링 등을 삽입하여 연결부재(12)와 매니폴드 부재(13)가 고정된다. (도 18, 도 19 및 도 22에 도시된) 포크 형상의 덕트(12b 내지 12c)가 상기 튜브(21 내지 23)의 단부 또는 유입구(21a 및 23a)와 연결되고 상기 덕트(12a)가 상기 튜브(22)의 단부 또는 유출구(22a)와 연결되도록 연결부재(12)가 고정된다. 상기 입구(24b,24c)들이 상기 튜브(21,23)들의 단부 또는 유출구(21b,23b)와 연결되고 상기 입구(24a)가 상기 튜브(22)의 단부 또는 유입구(22a)와 연결되도록 매니폴드 부재(13)가 고정된다.
따라서 상기 벽(3)의 주변 변부가 상기 부분(5)의 변부에 배열될 때까지 상기 구해진 조립체는 상기 몸체(6)의 내부를 향해 삽입될 수 있다. 상기 벽(3)의 변부는 상기 부분(5)의 변부에 직접 주름가공될 수 있다( 도 4 내지 도 5 및 도 40은 주름작업 전후에 연결을 도시한다). 상기 목적을 위해, 상기 플라스틱 몸체(6)의 부분(5)의 변부는 도 4 내지 도 5 및 도 7 내지 도 8에서 도면부호 5a로 지정되고 외부로 돌출한 주변 플랜지를 가지고, 상기 벽(3)은 주변 시트(3c)를 제공하도록 형성되며, 주변 시트내에 상기 플랜지(5a)가 삽입된다. 상기 시트(3c)에 해당하는 위치에서 상기 벽(3)의 외측 변부는 다음에 밀봉요소를 삽입할 필요없이 상기 플랜지(5a)상에서 주름가공될 수 있다.
상기 제 1 실시예를 따르는 열교환기(1)의 작동은, 열교환기가 가정용 가스 보일러를 장착한다고 가정할 때, 도 22, 도 36 및 도 37을 참고하여 개략적으로 설명된다. 상기 형태의 적용예에서, 제 1 열교환유체는 예를 들어 라디에이터 시스템내에서 순환해야 하는 가열 액체 또는 배관시스템의 물이며, 제 2 열교환 유체는 연소에 의해 생성된 연기이다.
도 22를 참고할 때, 시스템으로부터 나오고 가열되어야 하는 액체가 연결부재(12)의 덕트(12b)를 통해 열교환기(1)로 유입된다. 상기 덕트(12b)의 분기구조(branching)를 통해, 액체는 매니폴드 부재(13)에 도달할 때까지 상기 튜브(21,23)들과 평행하게 공급된다. 매니폴드 부재를 통해, 상기 튜브(21,23)를 떠난 물은 튜브(22)로 전달된다. 다음에 상기 액체는 상기 연결부재(12)의 덕트(12a)에 도달하기 위해 튜브(22) 즉, 도 36 및 도 37의 버너(50)와 가장 근접한 나선구조를 통해 유동한다.
서로 다른 두 개의 통과 섹션들 및 따라서 서로 다른 유동율에 의해, 상기 액체는 각 튜브의 열교환 능력에 비례하는 양으로 통과하고, 상기 세 개의 파이프(21 내지 23)들은 상대적으로 고온인 최내측부 튜브(22)로부터 상대적으로 저온인 최외측부 튜브(23)까지 독립적이고 감소하는 온도에서 작동하여, 연기의 응축현상을 결정적으로 제공한다. 각 튜브내에서, 상기 액체는 서로 다른 양의 열을 흡수하려한다. 대부분의 열은, 상기 버너(50)에 의해 발생되는 복사(irradiation)에 의해 열을 흡수하는 최내측 튜브(22)에 의해 흡수되는 반면에, 중간의 튜브(21)와 최외측 튜브(23)는 연기의 잔류에너지를 흡수한다. 상기 튜브(21,23)들의 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 상당히 감소되고 상당히 저온인 액체와 접촉하여 효과적으로 응축될 수 있는 연기의 매우 높은 에너지 량을 흡수할 수 있다.
다음에 연결부재(12)의 덕트(12a)를 떠나는 액체는 상기 시스템으로 다시 유입된다. 열교환기내부에 발생되는 응축물은 수집되고 유출구(8)를 통해 배출되며 잔류 연기는 유출구(7)를 통해 배출된다.
상기 설명과 같이, 상기 방법과 유사한 방법이 또한 서로 직렬로 연결된 단지 두 개의 튜브를 가진 열교환기의 경우에도 적용될 수 있다. 이 경우, 매니폴드 부재(13)는 단지 두 개의 입구를 가지는 반면에, 연결부재(12)는 단지 두 개의 덕트들을 가진다.
열교환기(1)는 (몸체(6)가 상기 재료로 제조될 때) 플라스틱 재료로 몰딩되고 판재금속을 변형하고 전단하는 간단한 작업에 의해, 전적으로 상당히 재활용될 수 있는 재료로 제조될 수 있고, 섬유 등으로 제조된 최소량의 단열재를 가진다. 부품들의 조립은 간단하고 이와 관련하여, 용접부가 사실상 없다는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 제어하기 어렵고 비용이 드는 작업뿐만 아니라 용접과정은 이용되는 강(steel)의 화학적 성분을 변화시키기 쉽다.
상기 열교환기의 구조는 극도로 콤팩트하고 동시에 적합한 유동율의 유체에 의해 매우 높은 열효율을 보장한다. 이러한 장점은, 단일 내부 코일 튜브를 병렬로 제공하는 두 개의 외부 코일 튜브들이 이용되는 경우에서 향상된다. 제안된 방법은, 비용/혜택 최적화의 관점에서 상기 유닛(20)을 실시하기 위해 이용되는 재료의 선택과 관련하여 많은 유연성(flexibility)을 제공한다. 예를 들어, 외부 튜브들은 내측 튜브와 비교하여 상대적으로 낮은 품질의 재료 및/또는 최내측부 튜브를 위해 이용되는 재료와 비교하여 상대적으로 열에 덜 견디고 부식에 더욱 강한 재료로 제조될 수 있다( 상기 설명과 같이, 상기 외부 튜브들은 열에 덜 노출되며 응축에 더욱 노출된다). 동일하게, 튜브의 두께는 서로 다를 수 있고, 예를 들어 외측 튜브들은 최내측 튜브보다 덜 두껍다.
열교환기 유닛이 사실상 "자체- 지지"기능을 가지고 즉 전적으로 케이싱의 단지 한 개의 벽에 의해 지지되기 때문에, 서로 다른 수준의 열 동력을 위해 제공되고 따라서 서로 다른 축방향 치수를 가진 턴들을 가지는 열교환기를 생산하기 위한 동일한 단일 케이싱 몸체가 이용될 수 있다. 예를 들어, 다른 모든 조건들이 동일할 때, 상기 구성요소들- 8 개의 턴들을 가진 튜브(21 내지 23)들의 나선구조-에 의해 열교환기는 약 32 kW의 출력을 가지고, 단지 5 개의 턴들을 가진 나선구조를 형성하는 튜브(21 내지 23)들에 의해 20- kW의 열교환기가 제공되어, 선택된 턴의 수에 따라 구해진다. 따라서, 서로 다른 갯수의 턴을 가진 나선구조를 가진 열교환기 유닛(20)들은 모든 경우에서 동일한 단일 형태의 케이싱(2)과 결합하여, 생산 측면에서 분명히 유리하다. 이러한 장점들은 다양한 나선구조들에 대해 일정한 피치(P)를 제공하고 따라서 다양한 나선구조들을 위한 동일한 축방향 치수를 제공하는 방법에 의해 향상된다.
상기 열교환기 유닛이 케이싱의 단일벽에 의해 지지된다는 사실에 의해 단열재의 양이 감소되는 장점이 주어진다. 상기 장점은, 벽(3)의 가열상태를 유지하고 이에 따른 장점에 의해 원형 간격(28)이 존재하기 때문에 추가로 향상된다.
상기 열교환기 유닛은 케이싱의 단일 단부벽에 의해 지지된다는 사실에 의해, 종래기술을 따르는 열교환기들과 다르게, 케이싱(2)내부로 삽입되기 전에 유닛(20)을 시험할 수 있는 실질적인 장점이 정해진다. 따라서 제조와 관련한 결함들이 상대적으로 간단하고 신속하게 수정될 수 있다.
또한 상기 장점들은, 유체를 위한 상기 유입구 및 유출구가 상기 열교환기 유닛을 지지하는 단일의 동일한 벽에 위치한다는 사실과 관련된다. 상기 특징에 의해, 최종 적용을 위해 열교환기의 조립을 더욱 유연하게 만든다. 예를 들어 상기 부품(5)에 대하여 상기 벽(3)을 단순히 각을 이루며 회전시키면 전체 유닛(20)- 따라서 연결부재-는 특히 연기 유출구(7) 및 응축물 유출구(9)와 관련하여 다수의 선택적 위치들을 가질 수 있다. 상기 설명과 같이 상기 특징은 다양한 형태의 보일러에 대한 최종 적용예에 따라 커넥터(12)의 위치를 수정할 수 있기 때문에, 유리하다.
또한, 제 2 유체 연결부재(13)가 상기 열교환기 유닛을 지지하는 단부벽과 동일한 단부벽에 해당하는 위치에 설정된다는 사실은, 열교환기의 설치의 유연성 및 생산 유연성 및 시험 가능성과 관련하여 특히 유리한 것으로 증명된다.
후자의 특징과 관련하여, 도 23 내지 도 26은 본 발명을 따르는 열교환기의 제 2 실시예를 도시한다. 상기 도면들은 본 발명을 이해하기 위해 유용한 열교환기의 단지 일부 부품들을 도시한다.
도 23의 열교환기는 유체 연결부재(12,13)들을 제외하곤, 제 1 실시예와 비교하여 앞서 설명한 동일한 부품들로 구성되며, 이 경우 상기 유체 연결부재들은 유닛(20)의 세 개의 튜브(21 내지 23)이 병렬로 연결되도록 구성된다.
유리하게 상기 실시예에서, 상기 연결부재(12,13)들은 서로 동일할 수 있다. 상기 연결부재의 몸체는 단일 덕트(12e)로 수렴하는 세 개의 입구들을 형성한다. 상기 튜브(21 내지 23)의 단부(21a 내지 23a)들은 부재(12)의 입구(12d)와 연결되어야 하고, 동일한 튜브의 단부(21b 내지 23b)들은 도 26에 도시된 것처럼 상기 튜브들의 병렬연결을 형성하기 위하여 부재(13)의 입구(12d)에 연결되어야 한다. 상기 열교환기의 유입구는 가열되어야 하는 유체를 공급하는 시스템의 전달 브랜치(delivery branch)로 연결되도록 설계된 부재(12)의 덕트(12e)에 의해 표시되고, 상기 부재(13)의 덕트(12e)로 표시되는 열교환기의 유출구는 상기 시스템의 귀환 브랜치와 연결되도록 설계된다. 상기 입구(12d)의 직경들은 해당 튜브(21 내지 23)들과 해당 밀봉 수단의 직경에 따라 크기가 정해진다. 도 23 내지 도 26에 도시된 형태의 방법은 또한 단지 두 개의 코일 튜브들을 가지고 상기 부재(12,13)들이 단지 두 개의 입구(12d)들을 가진 열교환기의 경우에서 이용될 수 있다. 도 26에 개략적으로 도시된 형태의 연결부에 의해, 상기 열교환기 유닛의 튜브들이 가지는 직경들은 서로 동일할 수 있다.
상당한 생산 유연성과 관련하여, 도 27 내지 도 30은 본 발명을 따르는 열교환기의 제 3 실시예를 도시한다. 또한 상기 도면들에서, 상기 열교환기의 단지 일부 부품들이 본 발명의 이해를 위해 유용하다. 또한, 도 27의 열교환기는 유체 연결부재(12,13)를 제외하곤 제 1 및 제 2 실시예들의 부품들과 동일한 부품들로 구성되고, 이 경우 유닛(20)의 튜브(21 내지 23)들이 직렬로 연결되도록 구성된다. 유리하게 상기 실시예에서, 상기 연결부(12,13)들은 서로 동일할 수 있다.
도 30에 도시된 것처럼, 상기 연결부재의 몸체는 이 경우 두 개의 덕트(12f,12g)들을 형성하고, 상기 덕트(12g)는 U 자형상의 커넥터를 제공한다. 한쪽 측면에서 상기 시스템의 귀환 브랜치에 연결되고 다른 한쪽 측면에서 튜브(23)의 단부(23a)에 연결되도록 제공된 상기 부재(12)의 덕트(12f)에 의해 상기 열교환기의 유입구가 표시된다. (도 29에 도시된) 부재(13)의 덕트(12g)에 구성된 두 개의 단부 입구(12g')들이 튜브(21,23)들의 단부(23b,21b)들과 연결되도록 설계되는 반면에, 상기 부재(12)의 덕트(12g)에 구성된 두 개의 단부 입구(12g')들은 튜브(21,22)들의 단부(21a,22a)들과 연결되도록 설계된다. 마지막으로, 열교환기의 유출구는 한쪽 측면에서 튜브(22)의 단부(22b)에 연결되고 다른 한쪽 측면에서 시스템의 전달 브랜치에 연결된 부재(13)의 덕트(12f)에 의해 표시된다. 물론 이 경우에도 상기 덕트(12f)와 입구(12g')의 직경들은 해당 튜브(21 내지 23)들과 해당 밀봉 수단의 직경에 따라 크기가 결정된다. 도 30에 개략적으로 도시된 형태의 연결에 의해, 열교환기 유닛의 튜브들이 가지는 직경들은 심지어 서로 동일할 수 있다.
다음에 이해할 수 있듯이, 본 발명을 따르는 열교환기가 가지는 단일의 동일한 기저구조체에 의해 생산은 간단하고 신속하게 다양화될 수 있다. 코일 튜브들사이의 연결 형태가 매우 간편하고 서로 다른 형상을 가진 연결부재(12,13)들을 간단하게 이용하여 (제 1 실시예의) 직렬- 병렬, (제 2 실시예의) 병렬 및 (제 3 실시예의) 직렬로 연결구조를 제공할 수 있다. 상기 부재(12,13)들이 상기 열교환기의 케이싱(2)의 외측부분내에 장착되기 때문에, 대부분 다양한 모델들에 대해 동일할 수 있는 생산과정의 최종단계에서 열교환기의 모델들이 다양해질 수 있는 것이 분명하다.
본 발명에 따라 열교환기의 생산 유연성에 관한 다른 예들이 도 31 내지 34에 도시되고 본 발명의 이해를 위해 유용한 열교환기의 부품들만 도시한다.
기본적으로 도 31에 도시된 제 4 실시예의 열교환기는, 이 경우 상기 열교환기 유닛(20)이 예를 들어 튜브(22)와 같이 단일 나선구조를 형성하는 단일 튜브를 포함하고 이 경우 연결부재(13)가 불필요하다는 것만 제외하면, 제 1 및 제 2 실시예들의 부품들과 동일한 부품들로 구성된다. 상기 설명과 같이 상기 실시예에서, 튜브(22)의 단부 영역들은, 각각의 단부(22a,22b)들이 서로 근접하도록 형성된다. 결과적으로 도 32 내지 34에 도시된 것처럼, 커넥터(12)는 이 경우, 각각 열교환기의 유입구 및 유출구를 제공하는 두 개의 덕트(12h,12i)들을 포함한다. 따라서, 튜브(22)의 단부 또는 유입구(22a)는 덕트(12h)에 연결되도록 설계되는 반면에, 튜브(22)의 단부 또는 유출구는 덕트(12i)에 연결되도록 설계된다. 상기 덕트(12g, 12h)의 직경은 동일하고 해당 밀봉 수단 및 튜브(22)의 직경에 따라 크기가 정해지는 것이 선호된다.
도 35 내지 도 38에 도시된 제 5 실시예는, 상기 열교환기의 유입구 및 유출구로서 각각 작동하고 서로 동일한 것이 선호되는 연결부재(12) 및 연결 부재(13)가 존재하고 상기 튜브(22)가 서로 다른 구성을 가진다는 것을 제외하곤 도 31 내지 도 34에 도시된 제 4 실시예와 기능적으로 유사하다. 이 경우 상기 설명과 같이, 각각의 부재(12,13)는 단일 덕트(121)를 형성하고 상기 튜브(22)의 단부(22a,22b)에 연결되도록 설계된다. 상기 실시예로부터, 이전의 경우에서와 같이 어떻게 열교환기의 유입구 및 유출구가 반드시 서로 근접하게 설정될 필요없는 지가 이해될 수 있다.
상기 설명과 같이, 본 발명은 단일 튜브, 두 개의 튜브 또는 세 개이상의 튜브들을 포함한 열교환기 유닛(20)의 경우에 적용될 수 있다. 생산 표준화를 위해, 다양화된 상기 열교환기 유닛(20)의 플레이트(26,30)들이 모든 경우에서 언제나 동일하고 가능한 최대 갯수의 튜브들( 제 1, 제 2 및 제 3 실시예들과 관련하여 앞서 설명한 예에서 세 개의 튜브)을 위해 구성된다. 다른 한편, 이용되는 튜브의 갯수에 따라 크기와 모양이 정해진 플레이트(26, 30)들을 제공할 수 있다.
대신에 열교환기의 케이싱에 형성된 상부 벽(3)과 관련하여, (도 17에 도시된) 영역(3a,3b)들은, 열교환기에 구성된 튜브의 갯수에 의존하는 다수의 관통 구멍들( 및 따라서 한 개, 두 개, 세 개의 구멍 등)로 미리 배열될 수 있다. 다른 한편으로, 상대적으로 작은 갯수의 튜브들(예를 들어 단지 한 개의 튜브 또는 두 개의 튜브들)을 가진 유닛에 있어서, 다음에 영역(3a,3b)들을 가진 벽(3)을 제외할 수는 없고 상기 영역(3a,3b)들은 적합한 플러그들 또는 이용되지 않는 구멍들을 밀폐하는 수단을 제공하는 가능한 최대 갯수(예를 들어, 세 개의 구멍)의 튜브들을 위해 구성된다. 상기 영역(3a,3b)들이 최대 갯수의 튜브들을 통과시킬 수 있도록 프로파일과 치수를 가진 단일 관통 개구부를 포함하고 이 경우, 연결부재(12,13)들이 열교환기에 구성된 튜브들의 갯수와 무관하게 상기 관통 개구부의 변부들을 덮도록 구성된 고정 기저부(fixing base)를 가진다.
물론, 본 발명의 원리에 관한 편견없이, 실시예들과 구성의 세부사항들이 본 발명의 범위내에서 단지 예를 들어 설명하고 도시한 것에 관해 폭넓게 변화할 수 있다.
앞서 설명한 실시예들에서, 상기 열교환기(1)의 축은 수평이지만 이것은 본 발명을 구속하거나 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 유사하게, 본 발명은 보일러, 물 보일러 등과 같은 제품에서 가정용 적용예들로 국한되는 것으로 이해하지 말아야 하고, 본 발명을 따르는 열교환기는 사실상 다르게 이용될 수 있다.
열교환기 유닛을 구성하는 튜브 또는 튜브들의 단면은 반드시 원형일 필요는 없고 사실상 상기 단면은 예를 들어 사실상 정사각형, 직사각형 다각형 등과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
이미 강조한 것처럼, 튜브들의 갯수와 무관하게, 상기 열교환기의 유입구 및 유출구가 상기 벽(3)에서 반드시 서로에 대해 근접하게 설정될 필요는 없다. 강조한 것처럼, 상기 튜브(21 내지 23)들을 적합하게 성형하여 상기 유입구와 유출구는 서로 떨어진 위치에 설정된 위치를 점유하고, 예를 들어 상기 유입구는 상기 벽(3)의 제 1 코너와 근접하며 상기 유출구는 예를 들어 상기 제 1 코너와 대각선으로 마주보는 동일 벽의 제 2 코너와 근접하다.
상기 몸체(6)는 플라스틱 대신에 예를 들어 강과 같은 금속 재료로 제조되고 심지어 다수의 부분들로 구성될 수 있다.
앞서 설명한 실시예들에서, 사실상 서로 동심축 구조를 이루고 서로 다른 직경을 가진 턴들을 가진 다수의 코일 튜브들을 포함하여 한 개의 튜브가 나선구조를 형성하며 상기 나선구조가 다른 튜브에 의해 형성된 나선구조내에서 연장되는 열교환기 유닛들을 참고한다. 본 발명은 모든 경우에서 동일한 직경을 가지고 사실상 동심축 구조를 가진 턴들을 가진 적어도 두 개의 코일 튜브들을 가진 열교환기 유닛들의 경우에도 적용될 수 있고, 한 개의 튜브의 턴은 상기 유닛의 높이 방향 또는 축 방향으로 다른 한 개의 튜브의 턴들과 산재한다.
상기 타이로드(32)는 하부 플레이트(30)와 스냅 작용에 의해 연결되고 스냅작용에 의해 상기 플레이트(26, 30)와 연결되도록 구성된 양쪽 단부들을 가질 수 있다.
21 내지 23...제 1 튜브 및 제 2 튜브,
20...열교환기 유닛,
2...케이싱,
3...제 1 단부벽,
4...제 2 단부벽,
5...주변 부분,
50...버너,
11...관통 개구부(11).

Claims (16)

  1. 적어도 한 개의 제 1 튜브 및 제 2 튜브(21 내지 23)를 포함하고 제 1 유체를 위해 사실상 동심축 구조를 가진 복수 개의 코일 튜브(21 내지 23)들을 포함하는 열교환기 유닛(20)을 포함하고,
    상기 열교환기 유닛(20)을 수용하기 위한 케이싱(2)을 포함하며, 상기 케이싱(2)은 제 1 단부벽(3), 제 2 단부벽(4) 및 상기 두 개의 단부벽(3,4)들사이에 배열된 주변 부분(5)을 가지고, 상기 케이싱(2)은 상기 제 1 유체와 열교환하도록 설계된 제 2 유체를 수용하도록 설계되며, 상기 제 1 벽(3)은 특히 버너(50)를 위해 적어도 한 개의 관통 개구부(11)를 가지고,
    상기 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)는 제 1 단부(22a,21a,22a,23a) 및 제 2 단부(22b,21b,22b,23b)를 가지는 열교환기 특히 응축 열교환기에 있어서,
    상기 열교환기 유닛(20)은 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 의해 지지되고, 상기 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)의 제 1 단부(22a,21a 내지 23a)는 사실상 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 위치하며, 상기 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)의 제 2 단부(22b,21b 내지 23b)는 사실상 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수 개의 코일 튜브(21 내지 23)는 사실상 제 1 및 제 2 튜브(21,23)와 동심구조를 이루며 제 1 유체를 위한 제 3 튜브(23)를 포함하고, 상기 제 3 튜브(23)의 제 1 및 제 2 단부(23a,23b)들은 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 케이싱의 외부에서 케이싱(2)의 제 1 벽(3)에 제 1 연결부재(12)와 제 2 연결부재(13)를 추가로 포함하고, 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)의 제 1 단부(21a 내지 23a)는 제 1 연결부재(12)에 연결되며, 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)의 제 1 단부(21b 내지 23b)는 제 1 연결부재(13)에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 3 항에 있어서, 복수 개의 튜브(21 내지 23)에 대해 평행하게 배열되며 특히 제 1 유체를 위한 유입구를 형성하는 제 1 연결부재(12) 및 제 1 유체를 위한 유출구를 형성하는 제 2 연결부재(13)와 연결되거나
    복수 개의 튜브(21 내지 23)에 대해 직렬로 배열되며 특히 제 1 유체를 위한 유입구와 유출구 중 적어도 한 개를 형성하는 제 1 연결부재(12) 및, 복수 개의 튜브(21 내지 23)들 중 적어도 두 개의 튜브가 가지는 두 개의 제 2 단부(21b 내지 23b)들과 직렬로 연결되기 위한 적어도 한 개의 덕트를 형성하는 제 2 연결부재(13)와 연결되거나
    복수 개의 튜브(21 내지 23)들 중 적어도 세 개의 튜브들에 대해 직렬- 병렬로 배열되며 특히 제 1 유체를 위한 유입구와 유출구를 형성하는 제 1 연결부재(12) 및, 제 1 튜브(21)의 제 2 단부(21b)와 병렬로 배열되며 제 3 튜브(23)의 제 2 단부(23b)를 제 2 튜브(22)의 제 2 단부(22b)에 연결하기 위한 매니폴드를 제공하는 제 2 연결부재(13)와 연결되기 위해 상기 제 1 연결부재(12)와 제 2 연결부재(13)가 미리 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 튜브(22)는 제 1 및 제 3 튜브(21,23)의 통과 섹션보다 큰 통과 섹션을 가지고,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 튜브(21 내지 23)들은, 각각의 나선구조가 사실상 동일한 피치(P)를 가지도록 단면형상을 가지며, 특히 제 1 및 제 3 튜브(21,23)는 일반적으로 원형 단면을 가지고 제 2 튜브(22)는 일반적으로 타원형 또는 호박모양의 단면을 가지며, 상기 제 2 튜브(22)의 타원 단면은 일반적으로 해당 나선구조의 축과 평행하고 상기 제 1 및 제 3 튜브(21,23)의 원형 단면의 직경(D)에 해당하고 상대적으로 작은 축(Y)을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 해당 튜브에 의해 형성되는 나선구조의 축방향으로 연장되는 튜브의 제 1 단부 스트레치(21d 내지 23d) 및 제 2 단부 스트레치(21f 내지 23f)를 각각 형성하기 위해, 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)는 제 1 중간 각 벤드(21c 내지 23c) 및 제 2 중간 각 벤드(21e 내지 23e)를 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서, 튜브의 제 1 및 제 2 단부 스트레치들(21d 내지 23d, 21f 내지 23f)은 사실상 직선이고 사실상 서로 평행하며 각 튜브(21 내지 23)에 의해 형성되는 나선구조의 축에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기 유닛(20)은 단일 튜브(22)에 의해 형성되는 나선구조 또는 복수 개의 튜브(21 내지 23)들에 의해 형성되는 복수 개의 나선구조들의 축방향으로 연장되는 복수 개의 타이로드(tie- rod) 요소(32)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제 8 항에 있어서, 복수 개의 튜브(21 내지 23)들 중 인접한 튜브들에 의해 형성되는 나선구조들은 서로 거리를 두고 설정되어, 상기 두 개의 인접한 튜브들사이에 사실상 원통형의 간격이 형성되고 상기 타이로드 요소(32)는 상기 원통형 간격내에서 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기 유닛(20)은 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)을 향하고 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)의 관통 개구부(11)에 연결되고 사실상 동심축 구조를 이루는 각각의 관통 개구부(27)를 가지며, 상기 개구부들 중 적어도 한 개가 제 1 벽(3) 또는 제 1 플레이트(26)의 관형 부분(26a)에 의해 형성되고, 제 1 플레이트(26)는 상기 제 1 벽(3)에 고정되며,
    복수 개의 튜브(21 내지 23)에 의해 형성되는 나선구조의 제 1 단부에 위치한 턴이 상기 제 1 플레이트(26)와 접촉하고,
    특히 상기 제 1 플레이트(26)의 적어도 한 개의 원형 부분(26b)은 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)으로부터 거리를 두고 설정되어, 상기 제 1 플레이트(26)의 상기 원형 부분(26b) 및 제 1 벽(3)사이에 일반적으로 원형의 간격(28)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제 10 항에 있어서, 열교환기 유닛(20)은 케이싱(2)의 제 2 벽으로부터 떨어진 거리에서 제 2 벽(4)을 향하는 제 2 단부 플레이트(30)를 포함하고, 복수 개의 튜브들(21 내지 23) 중 적어도 한 개의 튜브의 나선구조가 가지는 제 2 단부에서 턴은 상기 제 2 플레이트(30)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 열교환기 유닛(20)이 단일 튜브(22)에 의해 형성되는 나선구조 또는 복수 개의 튜브(21 내지 23)들에 의해 형성되는 복수 개의 나선구조들의 축방향으로 연장되는 복수 개의 타이로드(tie- rod) 요소(32)들을 포함하고,
    상기 타이로드 요소(32)들은 용접부가 없을 때 제 1 및 제 2 플레이트(26,30) 각각에 고정되고 마주보는 단부들을 가지고, 특히 상기 플레이트(26,30)들은 상기 타이로드 요소(32)들을 위한 관통 슬릿을 가지고 상기 타이로드 요소(32)의 상기 단부들 중 적어도 한 개는 사실상 해당 상기 플레이트(26,30)에 대한 스냅 작용에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트(26)는 용접부가 없을 때, 특히 상기 제 1 플레이트(26)과 제 1 벽(3) 중 한 개의 변부 영역에 상기 제 1 플레이트(26)와 제 1 벽(3) 중 다른 한 개의 변부영역을 변형하거나 씨밍가공하여 상기 제 1 벽(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 열교환기 특히 응축 열교환기를 제조하기 위한 공정이,
    적어도 한 개의 제 1 튜브 및 제 2 튜브(21 내지 23)를 포함하고 제 1 유체를 위해 사실상 동심축 구조를 가진 복수 개의 코일 튜브(21 내지 23)들을 포함하는 열교환기 유닛(20)을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 튜브(21내지 23)들은 서로 다른 직경의 턴(turn)들을 가져서, 제 2 튜브(22)는 제 1 튜브(21,23)에 의해 형성된 나선구조내부에서 연장되는 나선구조를 형성하거나 제 1 및 제 2 튜브(21 내지 23)는 사실상 동일한 직경의 턴을 가져서 제 1 튜브의 턴들은 상기 열교환기 유닛(20)의 높이 방향 또는 축방향으로 제 2 튜브의 턴들과 산재하고, 복수 개의 각 튜브(21내지 23)는 제 1 단부(22a,21a,22a, 23a) 및 제 2 단부(22a,21b,22b,23b)를 가지며,
    상기 열교환기 유닛(20)을 수용하기 위한 케이싱(2)을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 케이싱(2)은 제 1 단부벽(3), 제 2 단부벽(4) 및 상기 두 개의 단부벽(3,4)들사이에 배열된 주변 부분(5)을 가지고, 상기 케이싱(2)은 상기 제 1 유체와 열교환하기 위해 이용되는 제 2 유체를 수용하도록 설계되며,
    상기 케이싱(2)내부에 상기 열교환기 유닛(20)을 수용하는 단계를 포함하고,
    상기 공정이, 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 의해 지지되도록 상기 열교환기 유닛(20)을 미리 배열하는 작업 및,
    사실상 상기 케이싱(2)의 제 1 단부벽(3)에 위치한 각각의 제 1 단부(22a,21a 내지 23a) 및 제 2 단부(22b, 21b 내지 23b)와 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)를 미리 배열하는 작업을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 제조하기 위한 공정.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)의 외측부분에 제 1 연결부재(12)와 제 2 연결부재(13)를 제공하는 작업 및 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)의 제 1 단부(22a,21a 내지 23a)에 연결시키고 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)의 제 2 단부(22b,21b 내지 23b)를 제 2 연결부재(13)에 연결시키는 작업을 포함하며,
    특히 제 1 및 제 2 연결부재(12,13)들의 선택적인 형태가,
    상기 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)를 병렬로 연결하거나,
    상기 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)를 직렬로 연결하거나
    상기 복수 개의 각 튜브(21 내지 23)들 중 적어도 세 개의 튜브들을 직렬- 병렬로 연결하기 위해 미리 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기를 제조하기 위한 공정.
  16. 열교환기 특히 응축 열교환기가,
    제 1 유체를 위한 단일 코일 튜브(22) 또는 적어도 한 개의 제 1 튜브 및 제 2 튜브(21 내지 23)를 포함하고 제 1 유체를 위해 사실상 동심축구조를 가진 복수 개의 코일 튜브(21 내지 23)를 포함한 열교환기 유닛(20)을 가지고,
    상기 열교환기 유닛(20)을 수용하기 위한 케이싱(2)을 포함하며, 상기 케이싱(2)은 제 1 단부벽(3), 제 2 단부벽(4) 및 상기 두 개의 단부벽(3,4)들사이에 배열된 주변 부분(5)을 가지고, 상기 케이싱(2)은 상기 제 1 유체와 열교환하도록 설계된 제 2 유체를 수용하도록 설계되며, 상기 제 1 벽(3)은 적어도 한 개의 관통 개구부(11)를 가지고,
    상기 열교환기 유닛(20)은 추가로,
    일반적으로 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)을 향하고 상기 제 1 벽(3)의 관통개구부(11)에 연결되고 사실상 동심축구조를 가진 각각의 관통 개구부(27)를 가지는 제 1 단부 플레이트(26)를 포함하며, 적어도 한 개의 상기 개구부들은 제 1 벽(3) 또는 제 1 플레이트(26)의 관형 부분(26a)에 의해 형성되고, 상기 제 1 플레이트(26)는 제 1 벽(3)에 고정되며, 상기 제 1 플레이트(26)의 상기 원형 부분(26b) 및 제 1 벽(3)사이에 일반적으로 원형인 간격(28)이 형성되도록 상기 제 1 플레이트(26)의 적어도 한 개의 원형 부분(26b)은 상기 케이싱(2)의 제 1 벽(3)으로부터 떨어져 위치하고,
    단일 코일 튜브(22)에 의해 형성되는 나선구조의 제 1 단부에 위치한 턴이 제 1 플레이트(26)와 접촉하거나,
    용접부(weld)가 없는 경우에 제 1 벽(3) 및 제 1 플레이트(26) 중 한 개를 제 1 벽(3) 및 제 1 플레이트(26) 중 다른 한 개상에허 변형시키거나 씨밍(seaming) 가공하여 제 1 벽(3)에 고정되는 제 1 플레이트에 의해 복수 개의 튜브(21 내지 23)에 의해 형성된 나선구조의 제 1 단부에 위치한 턴이 제 1 플레이트(26)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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