KR102043931B1 - 열 전달 장치 - Google Patents

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펠릭스 기르쉐이드
피터 헤일
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은, 특히 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서 열을 전달하기 위한 열 전달 장치(1)에 관한 것이다. 상기 장치(1)는 하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛(2)을 갖춘 폐쇄된 하우징(3)을 구비하며, 상기 열교환기 유닛(2)은 서로 이격되어 배치된 관(10, 11, 15, 16)들로 형성되어 있다. 상기 열교환기 유닛(3)은 중심축을 갖는 적어도 하나의 원통 스파이럴(9, 14) 및 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관(10, 11, 15, 16)을 구비한다. 본 발명은 또한, 특히 자동차의 공기 조화 시스템의 냉매 순환계용으로 사용되는 본 발명에 따른 장치(1)의 용도와도 관련이 있다.

Description

열 전달 장치{DEVICE FOR HEAT TRANSFER}
본 발명은, 특히 자동차에 적용하기 위한 열 전달 장치에 관한 것이다. 이때, 열은 제 1 유체와 제 2 유체, 바람직하게는 액체 상태의 유체와 냉매 사이에서 전달된다. 액체 상태의 유체로는 냉매로부터 열을 흡수하거나 냉매로 열을 방출하는 물 또는 물-글리콜-혼합물이 사용된다. 냉매로는 바람직하게 R744 또는 CO2로도 명명되는 이산화탄소가 사용된다. 상기 장치는 하우징에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛을 갖춘 폐쇄된 하우징을 구비한다. 상기 열교환기 유닛은 관들로 형성되어 있다.
선행 기술에는, 냉매 순환계 및 이 냉매 순환계 내에 통합된 열교환기를 구비하는 자동차용 공기 조화 시스템이 공지되어 있으며, 이 경우 상기 열교환기는 한 편으로는 증발기로서 그리고 이와 더불어 유체를 냉각시키기 위하여, 그리고 다른 한 편으로는 유체를 가열하기 위한 응축기로서 작동된다. 증발기를 관류할 때에는 냉매가 증발하는 한편, 응축기를 관류할 때에는 냉매가 액화된다. 열 전달은 항상 냉매의 위상 변동 하에서 이루어진다.
냉매 순환계 내에서는, 이산화탄소에 비해 훨씬 더 낮은 압력을 갖는, 예컨대 R134a 및 1234yf와 같은 종래의 냉매가 순환한다. 그 외에 R744를 사용하는 냉매 순환계 프로세스는 특히 초임계적으로(transcritical) 진행된다. 이때 열은, 예컨대 R134a가 사용되는 프로세스들에서와 같이, 증발기를 관류할 때 항상 임계적인 압력보다 낮은 압력에서, 즉 임계 미만의 압력에서 흡수된다. 그러나 임계적인 압력보다 높은 압력에서는, 즉 임계 초과 압력에서는 열이 주변으로 방출된다. 예컨대 R134a를 사용하여 임계치 아래에서 작동이 이루어질 때 또는 R744를 사용하는 특정 주변 조건에서 냉매의 액화가 이루어지면, 열교환기는 응축기로서 명명된다. 일부 열 전달은 일정한 온도에서 이루어진다. 열교환기 내에서 열이 임계치를 초과해서 방출되는 경우에는, 냉매의 온도가 일정하게 감소한다. 이러한 경우에는 열교환기가 가스 냉각기로도 명명된다.
열을 흡수하는 유체로서 주변 공기와 R744 사이 열 전달을 위한 가스 냉각기는 그 구조와 크기가 R134a를 위한 종래의 응축기들에 상응한다. 또한, 자동차 내에서, 특히 프론트 영역에서의 설치 위치도 동일하다. 냉매가 가스 냉각기를 관류할 때에는 대체로 현열(sensible heat)이 공기로 전달되어야 하기 때문에, 충분히 높은 교환 수준(exchange degree)에 도달하기 위해 가급적 낮은 온도를 갖는 주변 공기에 의한 균일한 입사 흐름(incident flow)이 보장되어야 한다. 그러나 높은 교환 수준 및 이와 더불어 가스 냉각기의 효율적인 작동은 자동차의 프론트 영역에 배치된, 특히 열을 주변 공기로 전달하기 위한 열교환기 그리고 운전자-보조 시스템의 수가 일반적인 경향에 따라 증가함으로써 점점 더 어렵게 전환될 수 있다.
선행 기술에 공지된, 열을 흡수하거나 열을 방출하는 유체로서 액체 냉매를 사용하는, 즉 R134a 및 1234yf와 같은 냉매를 위한 냉매-냉각제-열교환기는 플레이트 열교환기로서 형성되어 있다. 이때, 벽이 얇은 알루미늄판 또는 강철판으로부터 제조된 플레이트들은 각각 사전에 결정된 압력에서, 예를 들면 증발기에서 4bar의 작동 압력과 31bar의 파열압(bursting pressure) 그리고 응축기에서 16bar의 작동 압력과 60bar의 파열압에서 냉매의 강도 요구 수준에 상응한다. 냉매로서 R744를 적용하는 경우에, 파열압 요구 수준은 증발기의 경우 260bar에 놓이고, 응축기/가스 냉각기의 경우는 약 몇 배만큼 더 높은 340bar에 놓인다.
따라서 동일한 온도 요구 수준에서 냉매 R744의 경우, 파열압과 작동 압력 모두가 냉매 R134a 또는 1234yf의 경우보다 약 10배까지 더 높다. 훨씬 더 높은 액체 요구 수준에 상응하기 위해, 플레이트 시트의 벽은 훨씬 더 두꺼운 두께로 그리고/또는 특수강과 같은 다른 제작 재료로부터 형성되어야 한다. 하지만 상기와 같은 요구 수준에 상응하는, 예를 들면 더 두꺼운 벽으로 그리고/또는 특수강으로부터 제조된 열교환기들과 같은 내압성 부품들은 특히 매우 무거운 중량과 큰 설치 공간을 갖고, 그리고 제조 시와 유지 시에 매우 비용 집약적이다.
유럽 공개 실용신안 출원서 EP 2 402 694 A1호로부터는 열교환기, 특히 응축기로서 작동되는, 자동차 공기 조화 설비의 열교환기가 제시된다. 상기 응축기는, 냉매와 냉각제 사이에서 열을 전달하기 위한 관 다발 및 하우징을 구비하며, 이 경우 냉매는 관 다발의 관들을 통해서 안내되고, 냉각제는 하우징을 통해서 안내된다. 냉각제는 외부 면에서 관 둘레로 흐른다. 상기 관들은 단부에서 각각 수집기로 형성된 부재 내부와 연통된다. 열교환기는 직교류(cross-flow) 식으로 작동된다. 하우징의 재료는 플라스틱이다.
선행 기술에 공지된 냉매-열교환기의 경우, 공기와의 열 전달에 많은 설치 공간이 사용되어야 하고, 특히 자동차의 프론트 영역에서는 이러한 설치 공간이 점점 작아진다. 또한, R744에 비해 R134a 또는 1234yf를 위한 종래의 열교환기의 경우, 냉매 순환계 내에서 부품들의 설계 압력 요구 수준이 현저히 더 낮다.
본 발명의 과제는, 두 가지 유체 사이에서, 특히 냉각제로서 액체 상태의 유체와 냉매 사이에서 열을 효율적으로 전달하기 위한 열교환기를 제공하는 데 있다. 상기 열교환기에 의해서는, 구조물의 크기가 최소인 경우 또는 설치 공간 수요가 최소인 경우에 최대의 열 출력이 전달될 수 있어야만 한다. 상기 열교환기는 이산화탄소를 이용한 작동에 적합해야만 한다. 또한, 상기 열교환기는 최소의 중량을 가져야만 하고, 최소의 제조 비용 및 재료 비용을 야기해야만 한다.
상기 과제는, 독립 특허 청구항들의 특징들을 갖는 대상들에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 특허 청구항들에 기재되어 있다.
상기 과제는 본 발명에 따른 열 전달 장치, 특히 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서 열을 전달하기 위한 장치에 의해서 해결된다. 이 장치는 하우징에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛을 갖춘 폐쇄된 하우징을 구비한다. 상기 열교환기 유닛은 서로 이격되어 배치된 관들로 형성되어 있다.
본 발명의 컨셉에 따라, 상기 열교환기 유닛은 중심축을 갖는 적어도 하나의 원통 스파이럴(cylindrical spiral) 및 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관을 갖는다. 이 경우 원통 스파이럴이란 표현은 나선(helix) 또는 나선체(helicoid)를 의미하고, 이러한 나선 또는 나선체는 일정한 기울기를 갖는 곡선으로서 원형 실린더의 측면 둘레에 배치되어 있다. 원통 스파이럴형으로 휘어진 관은 바람직하게는 원형 유동 횡단면을 갖는 관이고, 상기 원형 유동 횡단면은 원통 스파이럴을 묘사하고, 나선 형태로 형성되어 있다. 원통 스파이럴형으로 휘어진 관은 대체로 관-원통 스파이럴로도 명명된다.
상기 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관은 바람직하게 연결 부재들과 연결 라인들을 통해서 서로 연결되어 있고, 그리고 상기 관들 영역에서뿐만 아니라 연결 부재들과 연결 라인들의 영역에서도 상기 유체들 사이 열이 전달될 수 있도록 서로 이격된 상태로 그리고 하우징에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 배치되어 있다.
1개 이상의 원통 스파이럴이 배치된 경우, 이 원통 스파이럴들의 중심축들은 바람직하게는 서로 평행하게 정렬되어 있다.
본 발명의 한 개선예에 따라, 원통 스파이럴형은 적어도 하나의 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관 및 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관을 구비한다. 이때 상기 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관은 원통 스파이럴의 중심축에 대해 동축으로, 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 배치되어 있다. 따라서 관들의 중심축은 원통 스파이럴의 중심축에 상응한다. 상이한 지름을 갖는 내부 관과 외부 관으로 이루어진 관-원통 스파이럴들은 동축으로 결합되어 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따라, 하우징에 의해서 둘러싸인 용적 내부에는 가이드 장치들이 배치되어 있으며, 상기 가이드 장치들은, 열 전달을 위한 2개의 유체 중 1개의 유체를 열교환기 유닛의 관들의 외부 면을 따라서 유동 경로들을 통해 안내하기 위해, 하우징과의 연결 시 상기 1개의 유체를 위한 유동 경로들을 형성한다.
원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관과 중심축에 방사 방향으로 인접 배치된 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관 사이에는 바람직하게 가이드 장치로서 분리 부재가 배치되어 있으며, 그 결과 하우징에 의해서 완전히 둘러싸인 용적이 유동 경로들로 세분된다. 이 경우 상기 분리 부재는 원통 스파이럴의 중심축에 대해 동축으로 정렬되어 있다. 분리 부재는 바람직하게 중공 원통형으로, 특히 원형 횡단면으로 형성되어 있으며, 결과적으로 내부 관은 상기 분리 부재에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 그리고 외부 관은 상기 분리 부재 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어지는 방식으로 배치되어 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에서, 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관에 의해서 둘러싸인 용적 내부에는, 가이드 장치로서 변위 부재가 형성되어 있다. 이때 상기 변위 부재는 원통 스파이럴 또는 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관의 중심축에 대해 동축으로 배치되어 있다. 변위 부재는 바람직하게 원통형으로, 특히 원형 횡단면으로 형성되어 있으며, 그 결과 내부 관이 상기 변위 부재의 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어진 방식으로 배치되어 있다.
결과적으로 유동 경로들은 하우징과 분리 부재에 의해 그리고 분리 부재와 변위 부재에 의해, 그리고 각각 관의 외부 면에 의해 제한된다. 유동 경로들의 유입구 및 배출구는 중심축 방향으로 서로 이격된 상태로 형성되어 있고, 그 결과 유체는 대체로 상기 중심축에 대해 평행하게 상기 유동 경로들을 통해해 안내된다. 바람직하게 동축으로 정렬된 적어도 2개의 유동 경로는 유체에 의해 순차적으로 또는 동시에 관류될 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따라, 관들은 외부 면에 리브형(ribbed)으로 형성되어 있다. 매우 우수한 열전도성 재료, 특히 알루미늄으로부터 형성되어 있고, 관들의 외부 면에서 열 전달 표면을 증가시키며, 그리고 관들과 열 접촉하는 리브들은 난류 유동 발생을 위해 그리고/또는 동축 유동 경로들의 상호 매칭을 위해, 그리고 간극이 없는 반지름 치수 형성을 위해 바람직하게 휘어져 있다. 제 1 유체, 특히 냉매는 이때 관들 내부에서 흐르는 한편, 제 2 유체, 특히 냉각제는 관들의 리브형 외부 면을 따라서 안내된다. 관들은 바람직하게 또한 금속, 특히 알루미늄으로부터 형성되어 있다.
본 발명의 한 개선예에 따라, 하우징은 제 1 하우징 부재와 제 2 하우징 부재로 적으로 2개의 부분으로 형성되어 있다. 바람직하게 상기 하우징 부재들은 분리면에 접촉하는 방식으로 배치되어 있다. 하우징은 주변에 대해 열교환기 유닛을 밀봉 방식으로 밀폐하며, 이 경우 상기 하우징 부재들 사이 분리면 영역에는 바람직하게 추가의 밀봉부들, 특히 플랫 밀봉부들이 형성되어 있다. 장치의 조립 상태에서, 하우징 부재들은 서로 단단히 연결되어 있으며, 바림직하게는 서로 나사 결합되어 있다. 대안적인 실시예들에 따라, 하우징 부재들은 서로 클램핑(clamping) 결합되거나 접착되거나 용접되거나 크림핑(crimping) 결합된다. 이때, 크림핑 결합이란 일종의 가장자리를 굽혀서 플랜지를 만드는 결합 방법으로서 이해될 수 있으며, 이 경우에는 2개의 구성 부품이 소성 변형에 의해서 서로 연결된다. 크림핑된 영역 내부에는 밀봉부, 예를 들면 크림핑부로도 명명되는 O자형 링 밀봉부가 통합되는 방식으로 삽입될 수 있다.
하우징은 바람직하게 플라스틱 또는 금속, 특히 알루미늄 및/또는 주조 알루미늄으로부터 형성되어 있다. 상기 하우징은 바람직하게 유체를 안내하기 위한 연결관들을 구비한다. 이때 유체는 유입구를 통해 하우징 내로 안내될 수 있고, 그리고 배출구를 통해 상기 하우징으로부터 외부로 안내될 수 있다. 상기 연결관들은 바람직하게 각각 양측이 하우징의 벽으로부터 돌출한다.
순전히 역류식 형태로 또는 직교류식 형태로 또는 직교식과 역류식의 조합 형태로 작동할 수 있는 열교환 장치로서 본 발명의 바람직한 실시예는, 냉매 순환계 내에, 특히 공기 조화 시스템의 냉매 순환계 내에 사용될 수 있고, 냉각 순환계 또는 가열 순환계의 유체를 냉각시키거나 가열시키기 위해서 이용된다. 이때, 열교환기 유닛은 냉매, 특히 이산화탄소의 응축기, 가스 냉각기 또는 증발기로서 상이한 적용예들에 사용될 수 있는데, 예를 들면 냉각제로 냉각된 열교환기로서뿐만 아니라 냉매 제공된 과급 공기 냉각기로서, 배기가스 냉각기 또는 오일 냉각기로서 사용될 수 있다. 이때에는, 냉매로 또는 냉각제서 다른 매체들, 특히 물, 또는 오일 혹은 배기가스와 같은 물-글리콜-혼합물도 사용될 수 있다. 열 전달 장치는 바람직하게 냉매-열교환기, 특히 냉매-냉각제-열교환기, 특수하게는 이산화탄소-물-열교환기로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치를 이용할 경우, 종래의 공기 냉각 가스 냉각기가 70% 내지 90%까지 냉각제 냉각, 특히 물 냉각 가스 냉각기로 대체될 수 있고, 그리고 자동차의 프론트 영역의 더 넓은 공간 사용이 가능하도록 상기 프론트 영역으로부터 옮겨질 수 있다. 냉각제-공기-열교환기 내에서 냉각제 재냉각을 위해 상기와 같은 유형의 매력적인 설치 공간이 필요하기는 하지만, 자동차 프론트 영역에 배치될 모든 열교환기들은 상호 간에 더욱 유연하게 배치될 수 있다. R744 가스 냉각기 내부에서 현열 전달을 위해 그리고 이와 더불어 공기 조화 시스템의 효율적인 작동을 위한 모든 요건이 충족된다. 가스 냉각기의 위치 옮김 및 2차 냉각제 순환계를 통환 재순환 가능성 없이는, 불충분한 냉각 또는 열 방출로 인해서, 특정 자동차 내에서 냉매로서 이산화탄소를 사용하는 냉매 순환계를 갖춘 공기 조화 시스템의 효율적인 작동이 보장될 수 없다. 많은 적용예들의 경우, 자동차 내에는 원래의 엔진 냉각 외에 이미 제 2 냉각제 시스템이 존재하는데, 예를 들면 하이브리드 차량의 경우 전기 부품들 냉각 또는 과급 공기 냉각을 위한 제 2 냉각제 시스템이 존재한다. 따라서 냉각제 냉각 가스 냉각기를 이미 존재하는 제 2 냉각제 시스템에 통합하는 것이 가능하다. 냉각제 재냉각에 필요한 추가 복잡성은 적다. 냉각 장치로의 작동 모드 외에 가열 작동 모드 또는 열 펌프 모드로도 작동 가능한 전기 자동차의 공기 조화 시스템의 냉각제 냉각 가스 냉각기로서 본 발명에 따른 장치를 사용할 경우, 상기 장치는 필요에 따라 증발기 또는 가스 냉각기로 작동되며, 이 경우 냉매 순환계는 밸브들에 의해 스위칭될 수 있다. 이때 상기 장치가 전기 부품들의 냉각제 순환계에 통합되어 있고 증발기로서 작동되면, 상기 전기 부품들, 예를 들면 배터리 및/또는 전기 모터의 폐열이 평가되어 가열 목적에 사용될 수 있다.
요약해서 말하자면, 본 발명에 따른 열 전달 장치는 다음과 같은 다양한 장점을 갖는다:
- 2개의 유체, 특히 냉각제로서의 액체 상태의 유체와 냉매 사이에서 열 전달이 효율적으로 이루어지며,
- 구조물의 크기가 최소인 경우 또는 설치 공간 수요가 최소인 경우에, 다시 말해 개장된 용적에 대한 전달 가능한 열 출력의 비율이 최적인 경우에, 최대의 열 출력이 전달될 수 있으며,
- 병렬로 그리고/또는 직렬로 연결 가능한 다수의 관-원통 스파이럴 또는 스파이럴 관 코일들의 조합으로 인해 고내압성 열교환기가 제공될 수 있고,
- 병렬로 그리고/또는 직렬로 연결 가능한 다수의 관-원통 스파이럴, 특히 리브붙이 관-원통 스파이럴의 모듈 방식 구조가 제공될 수 있으며, 이를 통해 높은 출력 범위에서 최소 중량을 갖는 열교환기가 실현될 수 있고 그리고 유체 조합에 모듈 방식으로 적용될 수 있으며,
- 특히 자동차에 적용하기 위해, 이산화탄소를 이용한 작동에 적합하며, 그리고
- 제조 비용이 최소로 되고, 재료 경비도 최소로 된다.
본 발명의 또 다른 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면을 참조해서 이루어지는 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 드러난다. 도면에 대한 설명:
도 1은 제 1 하우징 부재와 제 2 하우징 부재로 형성된 폐쇄된 하우징을 갖춘 열 전달 장치를 도시한 도면이며,
도 2 내지 도 4는 열 전달 장치로서, 하우징과 상기 하우징 내에 배치된 열교환기 유닛을 단면도로 도시한 도면이고,
도 5는 열 전달 장치의 열교환기 유닛을 도시한 도면이며,
도 6a, 6b는 제 2 하우징 부재 내에 매립된, 도 5의 열 전달 장치의 열교환기 유닛을 도시한 도면이고,
도 6c는 제 2 하우징 부재 내에 매립된, 도 6a, 6b의 열 전달 장치의 열교환기 유닛으로서, 상기 열교환기 유닛을 단면도로 도시한 도면이며,
도 7은 하우징 부재들을 갖춘 열 전달 장치와 열교환기 유닛을 분해도로 도시한 도면이고,
도 8a는 각각 외부 관과 내부 관을 갖춘 제 1 및 제 2 원통 스파이럴로 이루어진 열교환기 유닛을 분해도로 도시한 도면이며,
도 8b는 변위 부재들과 분리 부재들을 갖춘 도 8a의 열교환기 유닛을 분해도로 도시한 도면이고,
도 9는 나관(bare tube) 부분과 리브들을 갖춘 부분 그리고 단면도로 도시된 상기 리브들을 갖춘 부분을 구비하는 원통 스파이럴 관을 도시한 도면이며, 그리고
도 10은 열교환기 유닛의 관-원통 스파이럴을 단면도로 도시한 도면이다.
도 1에는, 하우징 상부 절반부로도 명명되는 제 1 하우징 부재(3a)와 하우징 하부 절반부로도 명명되는 제 2 하우징 부재(3b)로 형성된 하우징(3)을 갖춘 열 전달 장치(1)가 도시되어 있다. 2개의 부분으로 이루어진 상기 하우징(3)의 하우징 부재(3a, 3b)들은 폐쇄된 상태에서 서로 분리면(4)에 접한다.
제 1 하우징 부재(3a)는, 제 2 하우징 부재(3b)와 결합하여 용적을 완전히 둘러싸도록 형성되어 있다. 제 1 하우징 부재(3a)와 제 2 하우징 부재(3b)는 장치(1)의 조립 상태에서 서로 대응한다. 상기 두 하우징 절반부(3a, 3b)는 간단히 결합되어 조립될 수 있다.
하우징 부재(3a, 3b)들은 냉각제의 유입과 배출을 위한 각 하나의 연결관(5, 6)을 구비한다. 냉각제는 유입구(5)를 통해 장치(1) 내로 유입되고, 배출구(6)를 통해 상기 장치(1)로부터 배출된다. 냉매는 유입관(7)을 통해 장치(1) 내로 유입되고, 배출관(8)을 통해 상기 장치(1)로부터 배출된다. 냉매를 위한 상기 유입관(7)과 배출관(8)은 하우징(3)의 제 1 하우징 부재(3a)의 벽을 관통한다.
도 2 내지 도 4는 열 전달 장치(1)로서, 각각 하우징(3) 그리고 상기 하우징(3) 내부에, 즉 상기 하우징(3)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛(2)을 단면도로 제시한다. 이때 상기 열교환기 유닛(2)은 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들을 갖춘 리브붙이 관들로 이루어진 어레인지먼트로서 형성되어 있다. 열교환기 유닛(2)의 바람직한 제작 재료는 알루미늄이며, 하우징(3)의 경우에는 플라스틱이 바람직하다.
하우징(3)은 주변에 대해 열교환기 유닛(2)을 둘러싼 용적을 밀봉 방식으로 밀폐한다. 장치(1)의 작동 상태에서, 열교환기 유닛(2) 내부에는 냉매가 흐르는 한편, 액체 상태의 유체, 특히 물 또는 물-글리콜-혼합물과 같은 냉각제는 또한 열교환기 유닛(2)을 순환한다. 유동 방향(21)으로 유입구(5)를 통해 장치(1) 내로 유입되는 냉각제는 하우징 부재(3a, 3b)들의 벽들과 열교환기 유닛(2) 사이에 형성된 간극들 그리고 그와 더불어 상기 열교환기 유닛(2)의 외부 면에서 상기 장치(1)를 지나 배출구(6)를 통해 상기 장치(1)로부터 배출된다. 결과적으로 냉각제는 열교환기 유닛(2)의 구성 부품들과 하우징(3) 내부 면 사이에서 유동 방향(21)으로 안내된다. 냉각제는 열교환기 유닛(2)의 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들을 순환함으로써, 결과적으로 상기 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들이 냉각제와 냉매 사이 열 전달에 참여한다.
열교환기 유닛(2)은 서로 동축으로 배치된 각 2개의 관-원통 스파이럴을 갖는 2개의 하위 유닛으로서 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)로 형성되어 있다. 상기 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)은 각각 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관(10, 15) 및 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관(11, 16)을 구비하고, 이 관들은 각각 공동 중심축을 중심으로 동축으로 배치되어 있다. 상기 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)의 중심축들은 재차 서로 평행하게 정렬되어 있다. 상기 원통 스파이럴(9, 14)들의 외부 관(10, 15)과 내부 관(11, 16)은 리브붙이 관으로서 형성되어 있다.
상기 원통 스파이럴(9, 14)의 외부 관(10, 15)과 내부 관(11, 16) 사이에는 각각 중공 원통형 분리 부재(12, 17)가 배치되어 있다. 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴과 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 공동 중심축에 대해 재차 동축으로 정렬된, 원형 횡단면을 갖는 분리 부재(12, 17)는 상기 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴에 의해서 둘러싸인 용적과 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴에 의해서 둘러싸인 용적을 분리한다. 원통 스파이럴(9, 14)들 그리고 그와 더불어 상기 제 1 원통 스파이럴(9)의 내부 관(11)과 제 2 원통 스파이럴(14)의 내부 관(15)에 의해, 각각 중심축을 중심으로 둘러싸인 용적 내부에는 각각 변위 부재(13, 18)가 배치되어 있다. 상기 변위 부재(13, 18)는 원형 횡단면을 갖는 완전 원통형 형태 또는 로드(rod) 형태를 구비하고, 원통 스파이럴(9, 14)의 중심축에 대해 동축으로 정렬되어 있다. 따라서 제 1 원통 스파이럴(9) 및 제 2 원통 스파이럴(14) 모두가 하기와 같이 내부에서 외부로 형성되어 있다: 변위 부재(13, 18), 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴, 분리 부재(12, 17) 및 외부 관(10, 15)의 원통형 스파이럴. 상기 내부 관(11, 16)들은 각각 연결 라인(20)과 연결 부재(19)를 통해서 외부 관(10, 15)들과 서로 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 그 결과 관(10, 11, 15, 16)들에 의해 둘러싸인 용적들이 냉매 공급과 관련된 용적을 형성한다.
제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들은, 냉매가 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들을 통해 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들로 안내되기 전에, 필요에 따라 냉매에 의해 동시에 또는 순차적으로 관류될 수 있다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15)들도 마찬가지로 필요에 따라 냉매에 의해 동시에 또는 순차적으로 관류될 수 있다. 특히 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들 및/또는 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들의 동시 관류는, 개별 관류 시 냉매의 압력 손실을 조절하기 위해 냉매 관류의 정확한 조절을 전제로 한다. 대안적으로는 또한 외부 관(10, 15)들에 냉매가 동시에 공급될 수 있고, 후속해서 내부 관(11, 16)들에 냉매가 동시에 또는 순차적으로 공급될 수 있으며, 또는 모든 관(10, 11, 15, 16)에 냉매가 동시에 또는 순차적으로 공급될 수 있다. 결과적으로 열교환기 유닛(2)은 출력 요건에 따라 1행 또는 다수의 행으로 형성되어 있고, 원통 스파이럴(9, 14)의 수가 가변적이다. 그 경로가 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14) 외에도, 도면에 도시되지 않은 추가의 원통 스파이럴들이 제공될 수 있다.
관(10, 11, 15, 16)들, 상기 관(10, 11, 15, 16)들 사이에 배치된 분리 부재(12, 17)들 및 상기 원통 스파이럴(9, 14)들 내부에 배치된 변위 부재(13 ,18)들과 관련한 하우징(3)의 형성 시, 냉각제는 의도한 대로 열교환기 유닛(2)의 외부 면을 따라서 안내되고, 그와 더불어 유동 방향(21)으로 열교환기 유닛(2) 둘레에서 냉각제에 의한 장치(1) 관류가 정해진다. 결과적으로 방향 전환부들이 형성된 냉각제를 위한 유동 경로들은 하우징(3) 내에 통합 방식으로 배치된 열교환기 유닛(2)과 하우징(3) 내에 형성된 리세스들, 홈들 및 그와 유사한 부재들의 구조상의 결합으로부터 주어진다. 이 경우에는 특히 분리 부재(12, 17)들 및 변위 부재(13, 18)들 모두는, 특히 그 길이 측면에서, 냉각제의 질량 흐름이 의도한 바대로 분할되도록 형성되어 있다.
특히 도 3에 제시된 바와 같이, 냉각제는 유입된 후, 유동 방향(21)으로 유입구(5)를 통해 흐르고, 제 1 원통 스파이럴(9)의 외부 관(10)과 내부 관(11)의 둘레에 형성된 용적을 통한 2개의 부분 질량 흐름으로 분할된 후에는 대체로 서로 평행하게 그리고 상기 원통 스파이럴(9)의 중심축에 평행하게 흐른다. 냉각제의 제 1 부분 질량 흐름은 하우징(3)과 분리 부재(12)의 벽 사이를 관통하게 된다. 냉각제의 제 2 부분 질량 흐름은 분리 부재(12)와 변위 부재(13) 사이를 관통하게 된다. 도면에 도시되지 않은, 나관으로서 관들의 실시예의 경우에는, 또한 유동 경로들이 원통 스파이럴형 관들에 의해 실제로 원통 스파이럴형으로 와인딩된다. 리브붙이 관으로서 관(10, 11)들의 실시예에서, 유동 경로들은 리브들 사이에 형성된 간극들을 통해 진행된다. 변위 부재(13)는, 고정된 지지를 보장하기 위해 단부면들에 의해 각각 하우징(3)에 접한다. 분리 부재(12)의 단부면들은 원통 스파이럴(9)의 단부면들, 특히 외부 관(10)과 내부 관(11)의 원통 스파이럴의 단부면들보다 돌출하며, 이 경우 한 편으로는 유입 시 냉각제 질량 흐름을 분할하고, 다른 한 편으로는 부분 질량 흐름들을 재차 모으고, 그리고 공동 질량 흐름으로서 제 2 원통 스파이럴(14)로 안내하기 위해, 상기 분리 부재(12)의 단부면들과 하우징(3) 사이, 양측에서는 간극이 유지된다. 제 1 원통 스파이럴(9)을 순환한 후 제 2 원통 스파이럴(14)로 안내되는 냉각제 질량 흐름은 하우징(3)의 벽과 분리 부재(17) 사이에서 실제로 상기 제 2 원통 스파이럴(14)의 중심축에 평행하게 관통된다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 분리 부재(17)의 단부면들은 원통 스파이럴(14)의 단부, 특히 외부 관(15)과 내부 관(16)의 원통 스파이럴들의 단부보다 돌출하고, 이 경우 분리 부재(17)는 제 1 단부면 영역에서 하우징(3)의 둘레 면과 유체 밀봉 방식으로, 특히 냉각제 밀봉 방식으로 접한다. 유체 밀봉 방식 배치는 냉각제 질량 흐름이 분할됨 없이, 원통 스파이럴형으로 형성된 외부 관(15) 둘레에서 냉각제 안내에 사용된다. 제 1 단부면 말단에 배치된, 분리 부재(17)의 제 2 단부면과 하우징(3) 사이에는, 외부 관(15) 순환 후 냉각제의 질량 흐름을 내부 관(16)으로 방향 전환하기 위해 간극이 형성되어 있다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관(15)을 돌아 유동 경로로부터 배출된 후 냉각제 질량 흐름은 방향 전환되고, 그리고 분리 부재(17)와 변위 부재(18) 사이에서 제 2 원통 스파이럴(14)의 내부 관(16)을 돌아 유동 경로를 통해 배출구(6)로 안내된다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 유동 경로들은 순차적으로 관류된다.
도 5에는 열 전달 장치(1)의 열교환기 유닛(2)이 도시되어 있다. 도 6a, 6b 및 도 6c는 제 2 하우징 부재(3b), 즉 하우징 상부 절반부 내에 매립된, 도 5의 열교환기 유닛(2)을 도시한다. 도 6c는 열교환기 유닛(2)으로서 원통 스파이럴(9, 14)들의 관(10, 11, 15, 16)들을 단면도로 제시한다.
장치(1)의 작동 중에는 열교환기 유닛(2) 내부에 냉매가 흐르는데, 상기 냉매는 유동 방향(22)으로 유입관(7)을 통해 열교환기 유닛(2) 내로 유입되고, 배출관(8)을 통해 배출된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유입관(7)을 통해 열교환기 내로 유입되는 냉매는 연결 부재(19) 내에서 각각 제 1 원통 스파이럴(9)의 외부 관(10)을 통과하는 부분 질량 흐름과 내부 관(11)을 통과하는 부분 질량 흐름으로 분할된다. 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들에는 냉매의 부분 질량 흐름들이 동시에 공급된다. 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들로부터 배출된 후, 부분 질량 흐름들은 추가 연결 부재(19) 내에서 다시 모이고, 연결 라인(20)을 통해 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들로 안내된다. 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들을 관류한 후 제 2 원통 스파이럴(14)로 안내되는 냉매 질량 흐름은 후속해서 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관(15)을 통해 안내되고, 외부 관(15)으로부터 배출된 후 방향 전환된 다음, 내부 관(16)을 통해 배출관(8)으로 안내된다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관(15)과 내부 관(16)은 냉매에 의해 순차적으로 관류된다. 따라서 열교환기 유닛(2) 또는 열 전달 장치(1)의 냉매측은 냉각제측에 상응하게(도 3의 실시예 참조), 순전히 역류식으로 연결된다.
열 전달 장치(1)의 냉매측에 대한 예시적 연결은 특히 가스 냉각기로 작동되는 열교환기 유닛(2)과 관련이 있으며, 이 경우 1단계 상태 변화에도 불구하고 냉각 시 냉매 밀도는 상당히 상승하며, 결과적으로 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들은 동시에 관류되고, 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들은 순차적으로 관류된다. 열교환기 유닛(2)의 제 1 원통 스파이럴(9)의 동시 관류 및 제 2 원통 스파이럴(14)의 순차적 관류는 잠열 전달(latent heat)을 갖지 않는 매체들을 위한 특수 작동 방식이다. 이때 잠열 전달이란 표현은 위상 변동과 동시에 열이 흡수되거나 방출되는 열 전달 과정을 의미한다. 잠열 전달 예로는 응축과 증발이 언급될 수 있다. 잠재적인 비율을 갖지 않는 열 전달은 유체의 위상 변동 없이 이루어진다. 잠재적인 비율을 갖지 않는 열 전달 과정들은 예를 들면 가스 냉각기로서 임계치를 초과해서 작동되는 열교환기에서, 특히 냉각제로 냉각된 또는 물로 냉각된, 이산화탄소를 위한 기존 가스 냉각기에서 이루어진다.
도 7은 2개의 하우징 부재(3a, 3b)를 갖춘 열 전달 장치(1)와 열교환기 유닛(2)의 분해도를 도시한다. 도 8a 및 도 8b에는 각각 외부 관(10, 15)과 내부 관(11, 16)을 구비한 제 1 원통 스파이럴(9) 및 제 2 원통 스파이럴(14)로 이루어진 열교환기 유닛(2)의 분해도가 각각 제시되며, 이때 특히 도 8b는 분리 부재(12, 17)들과 변위 부재(13, 18)들의 형성을 도시한다.
열교환기 유닛(2)은 하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸여 있다. 바람직하게는 플라스틱, 금속 또는 다른 적합한 경량 재료로 형성된 하우징(3)은 도 7에서 개방된 형태로 도시되어 있다. 열교환기 유닛(2)은 하우징 부재(3a, 3b)들 내부에 형성된 리세스(23)들 내에 배치되어 있으며, 상기 리세스들은 원통 스파이럴(9, 14)들, 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들의 외부 형태 그리고 상기 구성 부품들의 배치에 서로 적합하게 형성되어 있다. 상기 두 하우징 부재(3a, 3b)는 예를 들면 분리면(4) 내에 배치된 플랫 밀봉부와 함께 서로 나사 결합되어 있다. 상기 밀봉부와 나사 연결부들은 도시되지 않았다. 냉각제의 연결관(5, 6)들은 각각 하우징 부재(3a, 3b)들에 견고하게 그리고 유체 밀봉 방식으로 배치되어 있다. 냉매의 유입관(7)과 배출관(8)은 하우징 상부 절반부(3a) 내에 형성된 관통 개구(24)를 통해 안내되고, 상기 하우징 부재(3a)와 유체 밀봉 방식으로 연결되어 있다.
도 8a는 각각 원통 스파이럴(9, 14)들의 내부에 동축으로 배치된 변위 부재(13, 18)들을 갖는 내부 관(11, 16)들 그리고 원통 스파이럴형 관(10 ,15)들의 어레인지먼트 내부에 동축으로 배치된 분리 부재(12, 17)들을 갖는 외부 관(10, 15)들의 분해도를 도시한다. 상기 변위 부재(13, 18)들 및 분리 부재(12, 17)들 모두는 관(10, 11, 15, 16)들 둘레에 형성된 유동 경로들을 제한하기 위해 사용되기 때문에, 상기 변위 부재(13, 18)들과 분리 부재(12 ,17)들은 가이드 장치, 특히 냉각제를 위한 가이드 장치로도 명명된다. 도 8b에는 내부 관(11, 16)들의 변위 부재(13, 18)들, 분리 부재(12, 17) 및 외부 관(10, 15)들의 분해도가 제시되며, 이때 상기 부품들은 장치(1)의 조립 상태에서 내부에서 외부로 언급된 순서대로 배치되어 있다. 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들은 열교환기 유닛(2)을 보충하게 하기 위해 거론되었다.
도 9는 나관으로 형성된 부분 및 리브들을 구비한 부분 그리고 단면도로 도시된 상기 리브들을 구비한 부분을 갖는 원통 스파이럴(9, 14)의 관(10, 11, 15, 16)을 도시한다. 나관으로 형성된 관(10, 11, 15, 16) 부분은 0.6㎜ 내지 1.7㎜±10% 범위의 벽 두께(s)에서, 5.5㎜ 내지 8.2㎜±0.15㎜ 범위의 외부 지름(da) 및 4.25㎜ 내지 4.8 범위의 내부 지름(di)을 갖는다. 리브붙이 관으로 형성된 부분의 외부 지름(dar)은 9.4㎜에 이르는 한편, 리브붙이 관의 최소 내부 지름(di,min)은 4.0㎜에 이른다. 나관과 리브붙이 관 사이 전환부는 약 15㎜의 길이(l)를 갖는다.
리브붙이 관으로 형성된 관(10, 11, 15 ,16) 부분의 범위는 0.6㎜ 내지 1.1㎜ 범위의 최소 벽 두께(s)를 갖는다. 리브 높이(rn)는 0.3㎜ 내지 0.4㎜의 리브 두께(rs)에서, 1.3㎜±10% 내지 2㎜에 이른다. 리브 밀도로는 50/(25.4㎜)이 적용된다. 더 나아가, 적용예에는 -50% 내지 +200% 범위의 리브붙이 관의 치수가 적합한 것으로 나타난다.
도 10은 열교환기 유닛(2)의 관-원통 스파이럴의 단면도가 제시된다. 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 내부 지름(Di)은 예를 들면 9.4㎜의 중심축 방향으로 리브붙이 관(10, 11, 15, 16)의 외부 지름(dar)이 8.8㎜±0.1㎜ 내지 9.0㎜±0.2㎜일 때, 50.9㎜에 이른다. 바람직하게 원통 스파이럴(9, 14)의 바람직한 외부 지름은 각각 ±10㎜ 공차에서 48㎜, 69㎜, 90㎜ 및 111㎜이다. 원통 스파이럴(9, 14)의 외부 지름이 69㎜일 때 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 내부 지름은 50㎜이고, 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴의 외부 지름은 48㎜이며, 그리고 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴의 내부 지름은 29㎜이다. 각 원통 스파이럴(9, 14)의 권선 수는 5 내지 50에 놓인다.
1: 열 전달 장치
2: 열교환기 유닛
3: 하우징
3a: 제 1 하우징 부재, 하우징 상부 절반부
3b: 제 2 하우징 부재, 하우징 하부 절반부
4: 하우징(3)의 분리면
5: 냉각제 유입구, 연결관
6: 냉각제 배출구, 연결관
7: 냉매 유입관
8: 냉매 배출관
9: 제 1 원통 스파이럴
10: 제 1 원통 스파이럴(9)의 외부 관
11: 제 1 원통 스파이럴(9)의 내부 관
12: 제 1 원통 스파이럴(9)의 분리 부재
13; 제 1 원통 스파이럴(9)의 변위 부재
14: 제 2 원통 스파이럴
15: 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관
16: 제 2 원통 스파이럴(14)의 내부 관
17: 제 2 원통 스파이럴(14)의 분리 부재
18: 제 2 원통 스파이럴(14)의 변위 부재
19: 연결 부재
20: 연결 라인
21: 냉각제 유동 방향
22: 냉매 유동 방향
23: 리세스
24: 관통 개구
a: 간격
da: 나관(10, 11, 15, 16)의 외부 지름
dar: 리브붙이 관(10, 11, 15, 16)의 외부 지름
di,min: 리브붙이 관(10, 11, 15, 16)의 최소 내부 지름
Di: 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 내부 지름
rh: 리브 높이
rs: 리브 두께
l: 전환부 길이
s: 나관(10, 11, 15, 16)의 벽 두께

Claims (9)

  1. 하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛(2)을 갖춘 폐쇄된 하우징(3)을 구비하며, 상기 열교환기 유닛(2)은 서로 이격되어 배치된 관(10, 11, 15, 16)들로 형성되어 있는, 냉매와 냉각제 사이에서 열을 전달하기 위한 열 전달 장치(1)로서,
    상기 열교환기 유닛(2)은 중심축을 갖는 적어도 하나의 원통 스파이럴(cylindrical spiral)(9, 14)을 형성하는 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관(10, 11, 15, 16)을 구비하고,
    상기 적어도 하나의 원통 스파이럴(9, 14)은 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)을 포함하고,
    상기 제 1 원통 스파이럴(9)은 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 1 외부 관(10) 및 상기 제 1 외부 관(10)에 의해 둘러싸인 용적 내부에 배치되는 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 1 내부 관(11)을 구비하고,
    상기 제 2 원통 스파이럴(14)은 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 2 외부 관(15) 및 상기 제 2 외부 관(15)에 의해 둘러싸인 용적 내부에 배치되는 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 2 내부 관(16)을 구비하고,
    냉매가 상기 제 1 외부 관(10)의 내부와 상기 제 1 내부 관(11)의 내부를 동시에 관류하고,
    상기 제 1 외부 관(10)의 내부와 상기 제 1 내부 관(11)의 내부를 동시에 관류한 냉매는 합류하여 상기 제 2 외부 관(15)의 내부와 상기 제 2 내부 관(16)의 내부를 순차적으로 관류하고,
    냉각제는 상기 제 1 외부 관(10)의 외부와 상기 제 1 내부 관(11)의 외부를 동시에 관류하고,
    상기 제 1 외부 관(10)의 외부와 상기 제 1 내부 관(11)의 외부를 동시에 관류한 냉각제는 합류하여 상기 제 2 외부 관(15)의 외부와 상기 제2 내부관(16)의 외부를 순차적으로 관류하도록 형성되어,
    상기 제 2 원통 스파이럴(14)에서 냉매와 냉각수 사이 온도 차이는 상기 제 1 원통 스파이럴(9)에서 냉매와 냉각수 사이 온도 차이보다 작고, 상기 제 2 원통 스파이럴(14)에서 냉매와 냉각수 사이 열교환 시간은 상기 제 1 원통 스파이럴(9)에서 냉매와 냉각수 사이 열교환 시간보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(3)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 가이드 장치들이 배치되어 있으며, 상기 가이드 장치들은, 열 전달을 위한 유체들 중 하나의 유체를 상기 열교환기 유닛(2)의 관(10, 11, 15, 16)들의 외부 면을 따라서 유동 경로들을 통해 안내하기 위해, 상기 하우징(3)과 결합하여 상기 하나의 유체를 위한 유동 경로들을 형성하는 방식으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸인 용적이 유동 경로들로 세분되도록 상기 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관(11, 16)과 중심축에 대해 방사 방향으로 인접 배치된 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관(10, 15) 사이에 가이드 장치로서 분리 부재(12, 17)가 배치되어 있으며, 상기 분리 부재(12, 17)는 상기 원통 스파이럴(9, 14)의 중심축에 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분리 부재(12, 17)가 중공 원통형으로 형성되어 있음으로써, 상기 내부 관(11, 16)이 상기 분리 부재(12, 17)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 그리고 상기 외부 관(10, 15)이 상기 분리 부재(12, 17) 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어진 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관(11, 16)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 가이드 장치로서 변위 부재(13, 18)가 형성되어 있으며, 상기 변위 부재(13, 18)는 상기 원통 스파이럴(9, 14)의 중심축에 대해 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변위 부재(13, 18)가 원통형으로 형성되어 있음으로써, 상기 내부 관(11, 16)이 상기 변위 부재(13, 18)의 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어진 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 관(10, 11, 15, 16)들은 외부 면에 리브형(ribbed)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(3)은 제 1 하우징 부재(3a)와 제 2 하우징 부재(3b)로 적어도 2개의 부분으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 열 전달 장치(1)는 공기 조화 시스템의 냉매 순환계용으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.
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