KR20010101414A - 코일열교환기 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 열교환기는 각 물결모양부(25,26)의 봉우리들이 접촉하도록 서로 연결된 물결형상의 한쌍의 평판(a,b)을 구비하며, 시트(a,b)를 감싸도록 형성된 원통형상의 코어(1)의 면에 대응되는 시트들(a,b)의 선단들(7,7')은 실질적으로 연속적이고 평평한 벽(80)이 2개의 시트(a,b)사이에 형성되도록 굽어져 연결된다. 벽(80)의 일부분(85)은 코어(1)의 면에 3개의 구별된 각진 섹터(100,200,300)의 형태를 형성하도록 번갈아서 절단개구되고, 유지되며 평평해진다. 이러한 각진 섹터들은 열전달유체가 통과하도록 형성된 절단-개구 섹터들(100)과, 헤더(8)를 장착하도록 형성된 플랫폼 섹터들(200) 및, 열전달유체가 통과하도록 형성된 틈새들(90)을 형성하는 평평한 벽 섹터들(300)을 각각 구비한다.

Description

코일열교환기 및 이를 제조하는 방법{A coiled heat exchanger and a method for making a coiled heat exchanger}

코일열교환기는 다양한 응용예로 이용되지만, 가스터빈 회수열교환기가 가장 많이 사용하는 교환기 중의 하나이다. 응용예에 있어서, 특히 가스터빈 회수열교환기로 사용될 때에 열교환기는 소형이고, 효율적이며, 신뢰성이 있으면서 비교적 제조가격이 저렴해야 한다. 작은 수관직경을 갖는 제 1열전달 표면의 형상과 열전달유체의 대향류순환에 의해, 비교적 소형이고 효율적인 열교환기를 만들 수 있다. 더욱이 비교적 큰 유동단면적을 갖는 열교환기는 부하손실을 감소시킨다.

코일열교환기에서 큰 유동단면적은 접선방향과 반대되는 축방향으로 열전달유체의 순환을 요구한다. 또한, 생산비용은 열교환기제조에 사용되는 부재들의 갯수를 최소화하고, 연속공정에서 열교환기를 코일처럼 감아서 형성하여 저렴하게 할수 있다. 다른 형상, 특히 가스터빈 회수열교환기로 사용될 때에는 열적 충격에 견뎌야 한다. 심한 열부하는 종종 터빈의 일시적인 작동에서 나타나므로, 확실한 성능과 작동을 위해서 열교환기는 열적 충격에 매우 잘 견뎌야 한다.

공지된 여러 열교환기들은 한쌍의 시트(sheet)를 감아서 만들어지며, 이 시트사이에서 열전달유체는 코일의 길이방향축에 실질적으로 평행한 방향으로 대향류방식으로 순환한다. 예컨대, 미국특허 제 5,797,449호는 한쌍의 시트가 열전달유체가 통과하는 시트에 형성된 개구부와 함께 용접되고 코일처럼 감아서 형성된 고리형상의 열교환기에 관한 것이다.

독일특허 제 1121090호 및 제 3234878호는 번갈아 형성된 각진 섹터(sector)들을 통해서 유입 및 배출되는 축방향으로 순환되는 유체가 흐르는 나선형상의 열교환기에 관해서 기술하고 있다. 독일특허 제 1121090호에서, 열전달유체가 순환하는 섹터는 열교환기를 형성하도록 감긴 한쌍의 시트의 선단을 막는 경계부의 동일하게 이격된 개구부를 절단하여 형성된다. 경계부를 절단한 후에, 2개의 시트는 열교환기를 형성하기 위해 감긴다. 또한, 독일특허 제 1121090호는 외부헤더를 갖춘 나선형상의 열교환기의 제조에 대해 기술하고 있다.

독일특허 제 3234878호에서, 섹터는 코일열교환기의 2개의 면에 저지구획부를 접착하여 형성된다.

마지막으로, 프랑스특허 제 FR-A-2319868호에서 경계부는 인접한 시트를 직접 용접하여 밀폐된다.

특히 코일형상의 열교환기가 갖는 단점은, 단일유입흐름의 분배는 무수히 많은 작은 열전달통로로 이루어지고 열전달을 한 후에 이를 모으는 것은 단일배출흐름으로 이루어진다는 것이다. 바람직하게 이 분배와 집합은 초과 헤드부하, 혹은 커다란 열적구배에 기인한 기계적 스트레스의 원인이 되진 않는다. 다른 단점은 열교환기를 사용하는 특별한 구조의 결과에 따라서 코어면에 있는 열전달유체를 차단함으로써 발생한다. 예컨대, 이미 공지된 일례로 시트들은 하나의 시트가 단지 한 유체만을 위한 개구부를 구비하며 다른 시트는 다른 유체만을 위한 개구부를 갖도록 설계되어 절단된다. 이는 비교적 많은 양의 유체가 코어면에서 차단되어, 가스흐름 통로와 열교환기의 전체효율을 감소시킨다.

종종 적층된 평판열교환기는 열전달유체를 분배하고 모으는 평판의 절단된 개구부를 구비한다. 일반적으로 이들 개구부들의 선단이 (예컨대 미국특허 제 4,073,340호에서) 열교환기를 조립할 때 납땜 혹은 용접되거나, (예컨대, 알파-라발 평판열교환기의) 개스킷에 끼워진다. 다른 적층된 평판열교환기는 (이. 엘. 파슨스의 SAE 851254의 "제 1표면 가스터빈 회수열교환기의 개선과 조립 및 응용"에서 보여지듯) 이런 개구부를 구비하진 않으나, 평판의 측면은 밀봉막대를 구비해야만 한다.

또한 코일열교환기를 구성하는 데에 있어서 중요한 것은 코어를 갖춘 외부헤더의 연결부이다. 코어와 헤더의 연결부는 열교환기 코어를 통과시킨 열전달유체의 누출을 방지하도록 밀봉되어야 한다. 더욱이, 헤더는 유체가 모이고 분배될 때 발생되는 상당한 고압과 코어무게를 지탱하여 나타난 관성력에 의해 코어에서 헤더를 떼어내는 힘에 견딜 수 있도록 강해야 한다. 또, 코어와 헤더 사이에서 발생하는온도구배는, 코어와 헤더의 상대적인 열관성에 맞춰져 열전달유체들 중 하나의 갑작스런 온도변화에 기인하여 발생할 수 있고, 이러한 구배는 헤더에 열팽창력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 열교환기의 구성은 이러한 영향들도 고려할 필요가 있다.

본 발명은 나선형상을 갖는 코일열교환기에 관한 것으로, 이런 형태의 열교환기에서 열전달유체는 코일의 길이방향에 실질적으로 평행한 방향으로 대향류(counterflow)방식으로 열교환기에 유입되고, 순환하며, 배출된다.

도 1은 유입되고 배출되는 열전달유체의 흐름이 화살표로 도시된 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 사시도이고,

도 2는 길이방향축에 수직한 평면의 열교환기 일부를 도시하면서 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 두개의 시트(a,b)를 감아 형성된 코일의 적층을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분배헤더를 갖춘 각진 공기주입섹터의 분해도,

도 4는 열교환기 코어의 길이방향축에 평행하게 뻗는 물결형상의 표면을 갖춘 시트를 감기 전의 시트 중 하나(a)의 부분평면도,

도 5는 열교환기 코어의 길이방향축에 수직하게 뻗는 물결형상의 표면을 갖춘 시트를 감기 전에 시트 중 하나(b)의 부분평면도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 형성하기 위해 조립된 한쌍의 시트의 방사상의 단면도,

도 7은 열교환기의 한면에서 다른 면까지의 공기와 가스통로의 부분평면도,

도 8은 본 발명에 따른 열교환기의 다른 실시예의 코어면의 부분정면도로, 몇개의 코일 적층과, 3개의 절단 및 개구, 플랫폼(platform), 평평한 틈새를 형성하는 각진섹터를 도시한 도면,

도 9는 도 8의 9-9선에서 본 단면도로서, 플랫폼상의 코어면에 고정된 헤더의 선단을 갖춘 플랫폼 영역을 나타낸 도면,

도 10은 도 8의 10-10선에서 본 단면도로서, 코어면들 중 하나를 통과하여 열교환기에 열전달유체가 유입되고 배출되는 개구부를 나타낸 도면,

도 11은 도 8의 11-11선에서 본 단면도로서, 코어면들 중 하나를 통과하여 열교환기에 열전달유체가 유입되고 배출되는 틈새를 형성하는 접합된 시트쌍의 평단면도,

도 12는 본 발명에 따른 열교환기의 코어를 형성하는 전반적인 공정 및 코일화된 시스템의 실시예를 도시한 간략도이다.

본 발명의 장점과 목적은 아래에서 일부가 설명되며, 일부는 이 설명으로 명백해지거나 본 발명의 실시로 이해될 것이다. 본 발명의 장점과 목적은 특히 첨부된 청구범위에서 지적된 부재와 이의 조합에 의해 성취 및 달성될 것이다.

실례를 들어 폭 넓게 기술되는 바와 같이, 본 발명의 목적을 따르면서 장점을 성취하기 위한 본 발명은, 한쌍의 시트로 형성된 열교환기를 구비한다. 이 열교환기는 선단을 갖는 제 1시트와 선단을 갖는 제 2시트를 구비한다. 제 1 및 제 2시트는 선단들이 실질적으로 평평한 벽을 형성하도록 각각의 선단들을 따라서 서로 연결된다. 제 1 및 제 2시트선단을 연결하여 형성된 벽은, 이 벽을 절단하여 형성된 제 1개구부의 세트와 벽을 평평하게 하여 형성된 제 2개구부의 세트를 포함한다.

본 발명의 다른 특징은 코일열교환기를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 제 1시트와 제 2시트를 구비하는 단계와, 선단들이 시트들의 표면들 사이에 실질적으로 평평한 벽을 형성하도록 시트들의 선단들을 따라서 시트들을 서로 연결하는 단계를 포함한다. 또, 이 방법은 연결된 시트들의 길이의 주기적인 간격에 따라 벽의 두께를 감소시키는 단계를 포함한다. 그 다음, 시트는 원통형상의 코어를형성하도록 감겨지고, 이 코어는 벽으로 형성된 면을 갖는다. 마지막으로 이 방법은 코어의 면에서 벽의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.

본 명세서의 일부를 구성하면서 이를 구체화하는 첨부도면은, 상세한 설명과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내며 본 발명의 원리를 설명한다.

본 발명은 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기에 관한 것으로, 열전달유체는 실질적으로 코일의 길이방향축에 평행하게 서로 대향류방향으로 흐른다. 이 유체는 시트를 감아 형성된 실린더의 맞은쪽 면에서 열교환기로 유입되고 배출된다. 이러한 방식으로 유입구와 배출구를 제공하여서, 분배개구부는 열교환기의 내부에 배치할 필요가 없다. 이러한 분배개구부를 제거함으로써, 응력집중과 용접문제 및, 열교환기내의 접합선상의 검사 및 보수상의 문제점 등을 줄일 수 있다. 또, 분배기의 크기와 형태는 열교환기 코어, 즉 시트를 감아 형성된 실런더의 완전히 외부에 있기 때문에 특별한 응용에 맞춰서 변경할 수 있다. 즉, 실린더는 시트를 휘감아서 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 코일열교환기는 개방된 선단들이 존재하지 않기 때문에 밀봉막대를 제공할 필요가 없다. 간단하게 설명하자면, 감는 기술의 사용은 열전달유체의 유입 및 배출통로를 만들기에 용이하다. 더욱이 코일열교환기 코어를 형성하도록 사용된 2개 평판의 연결부는 코어면에 고속흐름을 가능하게 하며, 코어의 면 위에 외부헤더를 위한 향상된 연결부를 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기는 원통형상으로 된 코어(1)를 형성한다. 열교환기 코어(1)는 간략하게 설명될 한쌍의 시트(a,b)를 감아서 만들어진다. 외부헤더(8)는 도 3에 도시된 바와 같이 코어(1)의 제 1면(20)에 부착된다.

코어의 제 2면(21)에서, 공기와 같은 제 1열전달유체는 각진 섹터(6)와 교대로 제 2면(21) 둘레에 동일하게 이격되어 있는 각진 섹터(5)를 통해 흐른다. 각진 섹터(6)는 코어(1)의 제 2면(21)을 통하여 열전달가스를 배출한다. 제 1면(20)에서, 각진 섹터들(3,4)은 각진 섹터들(5,6)과 각각 대응된다. 각진 섹터(4)가 코어(1)를 통과한 가스를 흡입하는 동안에, 각진 섹터(3)는 코어(1)의 제 1면(20)에서 공기를 배출한다.

열교환기의 코어(1)를 형성하는 시트(a,b)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 표면을 구비한다. 일단 시트가 감기게 되면, 시트는 본래 시트를 가로질러서 뻗으면서 실질적으로 열교환기의 코어의 길이방향축(혹은 감는 축), 즉 도 4와 도 5의 z축방향에 평행하게 뻗은 물결모양부(25)를 구비한다. 물결모양부(25)는 시트(a)의 선단을 따라 영역 Ⅱ 및 Ⅳ와, 시트(a)의 중앙부에 있는 영역 Ⅲ인 3개의 영역을 형성한다. 영역 Ⅱ 및 Ⅳ내의 물결모양부는 서로 근접하게 이격되며, 시트(a)의 각 선단(7')에서 비교적 짧은 길이로 뻗는 길이부를 갖춘다. 한편, 영역 Ⅲ내의 물결모양부는 그 사이에 거리를 크게 두며, 영역 Ⅱ에서 영역 Ⅳ까지의 전체 영역으로 뻗는다. 실제로 도 4에 도시된 바와 같이, 이 물결모양부는 영역 Ⅲ과 영역 Ⅱ 및 영역 Ⅳ 사이에서 부드럽게 변화하도록 영역 Ⅱ와 영역 Ⅳ내에 물결모양부를 정렬할 수 있다. 시트(a)상의 영역 Ⅰ 및 영역 Ⅴ는 물결모양부를 갖추지 않고 시트의 선단(7')을 형성한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 시트(b)는 시트의 본질적으로 길이방향으로 뻗고, 실질적으로 시트가 코어를 형성하기 위해 감겨진 후에 축에 수직한 물결모양부(26)를 구비한다. 또한 시트(b)의 물결모양부는 2개의 평판이 서로 적층될 때, 각 영역이 정렬되도록 시트(a)영역에 대응되는 영역 Ⅱ에서 영역 Ⅳ로 배치된다. 물결모양부(26)는 시트(b)의 전체 길이로 뻗는다. 시트(b)의 선단(7)을 형성하는 영역 Ⅰ 및 영역 Ⅴ는 물결모양부(26)에 평행한 방향으로 교대로 오목하고 볼록하게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이 시트(b)가 시트(a)에 넣어지면, 이렇게 교대로 볼록하고 오목한 영역들은 유체를 유입하고 배출하는 개구부를 형성한다. 그러므로, 시트(b)의 볼록하고 오목한 선단(7)은 감는 작업을 하는 동안 시트(a)의 선단(7')에 접한다. 전체 열교환기의 코어가 시트(a, b)의 감기작업으로 형성된 후에, 선단(7, 7')은 함께 납땜질된다.

시트(b)의 교대로 볼록하고 오목한 선단(7)의 형성은 바람직하게는 2개의 시트를 감는 동안에 이뤄진다. 적당한 크기의 각진 섹터를 형성하기 위해서, 선단(7)의 볼록부와 오목부를 형성하는 작업으로 형성되는 입구와 출구가 각각 감기 후에 길이가 증가되고 서로 각진 상태에 있도록 감기작업과 주의 깊게 동시에 진행되어야 한다.

시트(a,b)상의 물결모양부(25,26)의 높이의 총합은 영역 Ⅱ에서 영역 Ⅳ까지 일정하다. 총 높이는 평판쌍의 두께가 도 6에 도시된 바와 같이 일정하게 유지되도록 영역 Ⅰ과 영역 Ⅴ내의 시트(b)의 높이의 변동과 동일해야 한다. 두께를 일정하게 유지함으로써 감겨진 시트(a,b)에 의한 방사상의 변형이 방지될 수 있다.

시트(a,b)는 물결모양부(25,26)의 봉우리를 따라서 같이 결합되고 도 6에 도시된 바와 같이 지점(11)에서 접촉한다. 접촉점(11)은 본질적으로 물결모양부의 봉우리 선의 교차점에서 교차형태를 형성한다. 시트 사이에서 고압의 유체를 순환시키는 시트쌍의 부분이 접합하는 것은 유체의 과도한 압력이 국부적으로 억제되게 하며, 이로 인해 압력용기를 제공할 필요가 없어진다. 바람직하기로, 상기 접합은 납땜으로 성취될 수 있으나, 다른 적당한 유사 접합기술을 사용할 수도 있다.

2개의 시트(a,b)의 영역 Ⅱ 및 영역 Ⅳ내의 물결모양부(25,26)는 비슷한 높이를 가진다. 이들 물결모양부는 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 그 봉우리에서 서로 접촉하고, 본질적으로 서로 수직하게 놓인다. 물결모양부(25,26)의 상대적인 형상과 방향에 의해서, 영역 Ⅱ와 영역 Ⅳ는 예컨대 공기와 가스 같은 열전달유체를 도 7에 도시된 것과 같이 축방향과 접선방향으로 통과시킬 수 있다. 이에 따라,영역 Ⅱ와 영역 Ⅳ는 본질적으로는 열교환기의 코어(1)를 통해 흐르는 유체를 초기에는 분배하고 나중에는 모으는 분배 및 모집영역으로 작용한다. 도 7의 화살표로 표시된 것처럼, 영역 Ⅱ와 영역 Ⅳ는 본질적으로는 열교환기를 통해 순환하는 2개의 열전달유체의 직교류를 형성한다.

영역 Ⅱ와 영역 Ⅳ에서의 분배 후에, 유체흐름은 영역 Ⅲ으로 향하게 된다. 시트(a)상의 비교적 긴 축방향으로 향하는 물결모양부(25)와 시트(b)상의 비교적 작은 접선방향의 물결모양부(26) 뿐만 아니라 물결모양부 사이의 상대적인 공간에 의해서, 흐름은 실질적으로 코어(1)의 감기는 축에 평행하게 된다. 열전달유체는 도 1을 참조로 하여 설명된 바와 같이, 코어(1)의 맞은편 면에서 각각의 입구에 알맞는 대향류방식으로 서로 마주치게 흐른다.

코어(1)가 전술된 감기작업으로 형성된 후에, 헤더(8)는 코어면에 고정될 수 있다. 헤더(8)는 도 3에 도시된 바와 같이 각진 섹터와 각진 섹터를 형성하는 선단(10)에 고정된 림(9;rim)과 정렬된다. 코어면에 헤더를 납땜질하는 것은 코어에 헤더를 고정시키는 데에 이용될 수 있는 하나의 기술을 나타내는 한편, 다른 적당한 접합기술이 본 발명에서 고려될 수도 있다.

본 발명에 따른 열교환기의 다른 실시예는 도 8 내지 도 12에 도시되어 있고, 이 실시예의 특징은 시트(a,b)의 각 선단(7,7')을 따라 측면벽을 형성하는 단계와, 시트(a,b)쌍이 열교환기의 섹터를 통하여 흐르는 2개의 열전달유체 사이에서 누출되지 않도록 밀봉된 통로를 형성하도록 측면벽을 연결하는 단계를 포함한다. 이 실시예의 다른 특징은 코어(1)에 헤더(8)의 견고하며 안정한 연결부를 제공하는코어(1)의 면에 표면을 형성하는 단계를 포함한다. 전술된 것처럼 각 선단(7,7')을 따른 시트(a,b)의 연결부를 제외하면, 시트(a,b)는 도 1 내지 도 7를 참조하여 설명된 것과 같이 실질적으로 동일한 방식으로 형성되고 연결된다. 즉, 시트(a,b)는 각 물결모양부의 봉우리의 접촉점에 연결된 물결모양부(25,26)를 구비하나, 도 8 내지 도 12에서 물결모양부를 도시되어 있지 않다.

도 8 내지 도 11에서, 선단 (7',7)에 따라 형성된 시트(a,b)의 연결부는 본 발명의 실시예에 따라 도시되어 있다. 시트(b)의 번갈아 볼록하고 오목한 선단(7)과 연결된 시트의 평평한 선단(7')보다, (코어(1)의 양면을 형성하는)선단(7,7')은 도 9에 도시된 방법으로 서로 구부려져서 포개진다. 바람직하기로 구부려진 선단(7,7')은, 본질적으로 평평하고 연속적인 측면벽(80)을 형성하기 위해 참조번호 70에서 시임용접(seam welding) 혹은 다른 적당한 접합기술로 서로 고정되게 연결된다. 도 8 내지 도 11은 코어(1)를 형성하기 위해 평판쌍에 감겨져 형성되는 다수의 적층된 코일을 나타내지만, 이 방식에서 시트(a,b)를 따라 형성된 선단(7,7')의 연결부는 시트에 감기전에 발생한다.

도 8 내지 도 11로 도시된 바와 같이, 3개의 각진 섹터형상의 유형은 절단과 원형유지 및 평평화된 측면벽(80)의 영역을 형성함으로써 코어(1)의 면에 나타난다. 도 9 내지 도 11은 도 8의 9-9선과, 10-10선 및 11-11선에서 본 단면도를 도시한 것으로, (적층코일로 언급된) 단지 인접한 2쌍의 시트(a,b)가 40과 50으로 표시되어 있다. 도 8과 도 10을 참조하면, 영역(100)에서 개구부(85)는 측면벽(80)으로 절단된다. 이러한 절단은 본질적으로 도 10의 점선으로 표시된 시트(a,b)의 굽은부분을 제거한다. 개구부(85)는 측면벽(80)에 의한 절단으로 열전달유체를 열교환기에 유입시키고 배출시키도록 코어(1)의 면에 유입구와 배출구로 작용하는 각진 섹터를 형성한다. 실시예와 도시된 열교환기에서는 공기가 관통된 개구부(85)를 통과하게 되지만, 다른 열전달유체도 본 발명에 의해서 고려된다.

도 1의 코어면의 위와 도 8에서 9-9선에서 본 단면도로 도시된 영역(200)에서, 구부리고 포개어 형성된 측면벽(80)과 이에 연결된 선단들(7,7')은 원형유지된다. 측면벽(80)을 원형유지시킴으로써, 감긴 적층은 외부헤더(8)의 부착에 잘 맞는 연속적이며 평평한 표면을 구비하는 각진 섹터를 형성한다. 헤더(8)의 선단은 도 8의 점선과 도 9의 선단벽(9)으로 도시된다.

마지막으로 도 8과 도 11에서 도시된 영역(300)에서, 측면벽(80)은 평평하게 된다. 도 11은 측면벽(80)이 평평해지고 감긴 적층들(40,50)이 형성된 후 시트(a,b)의 형상을 잘 나타내고 있다. 이러한 방법으로 측면벽(80)을 평평하게 하는 것은 틈새(90)를 형성하고, 이런 인접한 틈새는 열교환기로 유입 및 배출되는 제 2열전달유체의 통로를 형성한다. 도시된 실시예에서 제 2열전달유체는 가스지만, 다른 열전달유체도 본 발명의 범주내에서 고려된다. 시임용접과 평평한 선단은 통로에서 가스 혹은 다른 열전달유체가 누출되지 않게 효과적으로 밀봉하게 된다.

절단과 원형유지 및 평평화의 유형은 번갈아 생기는 절단-개구부와, 플랫폼 및 평평한 측면벽의 각진 섹터로 나타난다. 이 각 섹터들은 열교환기 코어(1)의 방사상의 방향으로 정렬된다. 영역(100,200)에서 인접한 코일적층들은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 60에서 같이 접합된다. 바람직한 적층의 접합은 시임용접으로되지만, 열교환기에서 발생하는 압력을 충분히 견딜 수 있는 다른 적당한 접합기술이 사용될 수 있다. 영역(300)에서는 코일적층들이 같이 접합되지 않는다.

도 12는 본 발명에 따른 열교환기 코어(1)의 전반적인 형성과정과 감기과정의 실시예를 나타낸다. 우선, 적층된 시트쌍을 형성하는 각 시트(a,b)는 각각의 공급기(31,32)로부터 공급된다. 공급기(31,32)로부터, 시트들(a,b)은 물결형상의 롤러(33)내에서 물결형상으로 된다. 물결형상부들은 도 4 및 도 5를 참조로 기술된 바와 같이 영역 Ⅱ에서 영역 Ⅳ내에 형성된다. 즉, 물결형상부들은 그 길이를 따라 시트(a)를 가로지르고, 그 길이를 따라 시트(b)의 길이방향으로 형성된다. 물결형상의 롤러(33)로부터 시트들(a,b)은 선단들을 따라 시임용접과 필요하다면 용접점(35)에서 접촉점(11)상에 점용접(dot welding)되는 시트를 정렬하는 롤러(34)를 통과한다. 이에 따라 접합된 시트쌍(a,b)은 선단들(7,7')이 측면벽(80)을 형성하도록 구부러지는 굽힘롤러(36)로 계속 진행한다. 상기 측면벽(80)이 형성된 후에, 시트쌍은 가스통로에 대응하는 시트쌍의 측면벽 일부가 평평해지는 평판롤러(37)로 계속 진행한다. 각 부분은 평평한 롤러(37)를 통과하여 평평해질 필요가 있으므로, 적당하게 각진 섹터들이 시트들(a,b)을 감아 형성되도록 측면벽(80)의 길이는 평평해져서 쉽게 증가된다.

평평한 롤러(37)로부터, 시트쌍은 용접점(38)이 절단-개구부 및 플랫폼 영역에 대응되는 영역에서 인접한 코일적층들을 함께 용접하도록 배치되는 회전굴대(41) 둘레에 감겨진다. 마지막으로, 회전굴대(41)가 열교환기 코어(1)를 형성하기 위해 시트상(a,b)을 감은 후에, 절단도구(39)는 전술된 바와 같이 열전달유체의 개구부를 형성하기 위해 적당히 각진 섹터에서 측면벽(80)을 제거한다. 열교환기 코어가 형성된 후에 측면벽(80)에 의한 개구부의 절단을 본질적으로 개구부를 한정하는 선단들의 휘어짐을 제거한다. 이러한 휘어짐은 개구부가 시트가 감기 전에 절단될 때는 효과적이다. 또한 개구부 절단은 예컨대 밀링(milling) 혹은 전기부식, 다른 적절한 기술로 열교환기 코어를 완전하게 감은 후에 행해질 수 있다.

다양한 응용과 변형이 본 발명에 따른 코일열교환기의 실시예로 성취될 수 있음은 설명된 본 발명의 명세서와 실례로부터 당해 기술분야의 숙련자들에게는 명백해질 것이다. 예컨대, 통과하는 공기와 가스는 열교환기내에서 사용되는 열전달유체로 설명되었지만, 다른 열전달유체도 열교환기내에서 사용될 수 있으며, 본 발명의 범주내에서 고려된다. 예컨대, 코어상에 헤더의 연결과 시트들(a,b)의 연결 및 인접한 코일적층들의 연결과 같은 열교환기의 다양한 부재들의 연결은, 용접 혹은 납땜질 이외의 다른 수단으로도 이뤄질 수 있다. 연결부가 온도와 압력과 같은 열교환기의 작동 중에 발생하는 다양한 조건하에서 견디도록 하는 것이 중요하나, 적당한 방법들이 당해분야의 숙련자들에게 명백해진다.

따라서, 더 폭넓은 특징을 갖는 본 발명은 명세서에 기술되고 도시된 실례들에 한정되진 않는다. 변형례는 첨부된 청구항과 그와 동등한 범주로 정의된 전반적인 본 발명의 개념의 정신 혹은 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 가능하다.

Claims (28)

1. 선단을 갖는 제 1시트와, 선단을 갖는 제 2시트로 이루어지되, 상기 제 2시트는 상기 선단들이 실질적으로 평평한 벽을 형성하도록 각각의 선단들을 따라 상기 제 1시트에 연결되고, 상기 제 1 및 제 2시트의 선단을 연결하여 형성된 상기 벽은 이 벽을 절단하여 형성된 제 1개구부의 세트와 벽을 평평하게 하여 형성된 제 2개구부의 세트를 포함하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 벽은 이 벽을 건드리지 않고 형성된 플랫폼(platform)세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2시트는 본질적으로 원통형상의 코어를 형성하도록 감기며, 2개의 벽은 시트의 선단을 연결하여 형성되고 상기 2개의 벽은 코어의 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1개구부의 세트와 상기 제 2개구부의 세트는 상기코어의 면을 따라 각진 섹터들을 형성하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 벽은 이 벽을 건드리지 않고 형성된 플랫폼세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1개구부의 세트와 상기 제 2개구부의 세트 및 상기 플랫폼세트는 코어의 길이방향축 둘레에 번갈아 형성된 각진 섹터의 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
7. 제 2항에 있어서, 상기 플랫폼에는 헤더들이 배치되는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2개구부의 세트는 각각의 제 1 및 제 2열전달유체를 수용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
9. 제 1항에 있어서, 상기 시트들은 원통형상의 코어를 형성하도록 감기고, 상기 제 1개구부의 세트는 코어가 형성된 후에 측면벽내에서 절단된 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1시트는 열교환기의 길이방향축에 실질적으로 평행한 방향으로 뻗는 물결모양부를 구비하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
11. 제 1항에 있어서, 상기 제 2시트는 열교환기의 길이방향축에 실질적으로 수직한 방향으로 뻗는 물결모양부를 구비하는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
12. 제 1항에 있어서, 상기 물결모양부는 함께 연결될 때 서로 접하는 제 1 및 제 2시트의 표면상에 배치되며, 시트의 선단에 근접한 분배영역과 선단들 사이에서 실질적으로 길이방향의 흐름영역을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
13. 제 12항에 있어서, 상기 열교환기를 통과하는 열전달유체는 분배영역에서는 직교류방식으로 흐르고 길이방향의 흐름영역에서는 대향류방식으로 흐르는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
14. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2시트는 원통형상의 코어를 형성하도록 감기고, 상기 코어의 인접한 코일들은 절단-개구벽을 포함하는 코어의 영역과 플랫폼을 포함하는 코어의 영역에서 같이 용접되는 것을 특징으로 하는 한쌍의 시트를 감아 형성된 열교환기.
15. 제 1 및 제 2시트를 구비하는 단계와;

    선단들이 상기 시트들의 표면들 사이에 실질적으로 평평한 벽을 형성하도록 상기 시트들의 선단들을 따라 상기 시트들을 서로 연결하는 단계;

    상기 연결된 시트들의 길이를 따른 간격으로 상기 벽의 두께를 감소시키는 단계;

    코어를 형성하도록 상기 시트를 감고, 상기 코어가 상기 벽으로 형성된 면을갖는 단계; 및,

    상기 코어의 면에서 벽의 일부를 제거하는 단계;로 이루어진 코일열교환기를 제조하는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 플랫폼들이 상기 코어의 면에 형성되도록 연결된 시트들의 길이를 따라서 벽의 일부를 그대로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 제거단계와 유지단계 및 일부 벽의 두께를 감소시키는 단계들은 코어면상에 절단-개구섹터와 플랫폼 섹터 및 틈새형성섹터가 번갈아 형성되는 각진 섹터들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
18. 제 15항에 있어서, 상기 벽을 형성하기 위해 선단들을 연결하는 단계는 상기 선단을 굽히는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
19. 제 15항에 있어서, 상기 벽의 두께를 감소시키는 단계에서는 인접한 코일들 사이에 틈새를 형성하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
20. 제 15항에 있어서, 상기 벽의 두께를 감소시키는 단계는 이 벽을 평평하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
21. 제 15항에 있어서, 상기 일부 벽을 제거하는 단계는 이 벽을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
22. 제 15항에 있어서, 제거된 상기 벽의 일부와 감소된 두께를 갖는 상기 벽의 일부는 감긴 코어의 면에 각진 섹터를 형성하며, 이 각진 섹터는 열전달유체가 통과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
23. 제 15항에 있어서, 각각의 제 1 및 제 2시트에 물결모양부를 구비하는 단계와, 각 시트에 물결모양부의 봉우리가 서로 접촉하도록 상기 시트를 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
24. 제 23항에 있어서, 상기 제 1시트의 물결모양부는 실질적으로 상기 코어의 길이방향축에 평행하게 뻗으며, 상기 제 2시트의 물결모양부는 실질적으로 상기 코어의 길이방향축에 수직하게 뻗는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
25. 제 24항에 있어서, 상기 물결모양부는 상기 시트들을 연결하기 전에 각 시트를 물결형상으로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
26. 제 15항에 있어서, 제거된 벽의 일부와 유지되는 벽의 일부에 대응하는 영역에서 제 1 및 제 2시트를 감아서 형성되는 인접한 코일들을 단단히 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
27. 제 26항에 있어서, 상기 인접한 코일들을 단단히 연결하는 단계는 이 인접한코일들을 시임용접(seam welding)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.
28. 제 15항에 있어서, 상기 코어를 형성하기 위해 시트들을 감는 단계는 원통형상의 코어를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일열교환기를 제조하는 방법.