KR20030080081A - 적층형 열 교환기, 차량 에어컨용 적층형 증발기 및 냉동시스템 - Google Patents

적층형 열 교환기, 차량 에어컨용 적층형 증발기 및 냉동시스템 Download PDF

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KR20030080081A
KR20030080081A KR10-2003-7011835A KR20037011835A KR20030080081A KR 20030080081 A KR20030080081 A KR 20030080081A KR 20037011835 A KR20037011835 A KR 20037011835A KR 20030080081 A KR20030080081 A KR 20030080081A
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KR10-2003-7011835A
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히가시야마나오히사
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

단부 판(20)은 전방 헤더(12b)와 연통하고 반구형 판 형태이고 작은 구멍(60a)을 가지는 유체 확산부(60)로 덮여지는 유체 입구 구멍(27)을 가진다.

Description

적층형 열 교환기, 차량 에어컨용 적층형 증발기 및 냉동 시스템{LAYERED HEAT EXCHANGER, LAYERED EVAPORATOR FOR MOTOR VEHICLE AIR CONDITIONERS AND REFRIGERATION SYSTEM}
명세서에서 사용되는 용어 "상부", "하부" "좌" 및 "우"는 각기 도1의 상부 및 하부측 그리고 왼쪽 및 오른쪽을 나타내고, 용어 "전방"은 동일한 도면의 평면에서 전방 측을 나타내며, 용어 "후방"은 그에 대한 후방 측을 나타낸다. 그러나, 용어 전방, 후방, 좌 및 우는 편의상의 이유로 사용되는 것이어서, 전술된 것과 반대의 관계로 사용될 수도 있다. 또한, 유체 입구 및 출구는 가역적으로 사용될 수 있다. 차량 에어컨용 적층형 증발기로서 사용하기 위한 종래의 적층형 열 교환기는 두 가지 형태를 포함한다. 하나는 헤더가 교환기의 상부 및 하부측 중 하나에제공되는 것이고, 다른 하나는 헤더가 상부 및 하부 측 모두에 제공되는 것이다.
종래의 열 교환기는, 예를 들면 각각 그 일 측면에 튜브 형성 리세스부 및 그 리세스부보다 더 큰 깊이를 가지는 헤더 형성 리세스부가 제공되며 그 상부 및 하부 측면 중 적어도 하나와 연속인 중간 판을 포함한다. 헤더 형성 리세스부 각각은 그 바닥벽에 형성되는 유체 통과 구멍을 가진다. 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 판의 대응하는 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브와 연통하는 헤더 및 병렬식 편평 튜브를 제공한다. 단부 판은 판 배열에 있어 외향으로의 좌측 및 우측 각각에 제공된다.
전술된 적층형 열 교환기에 있어서, 헤더로부터 편평 튜브까지 유체를 균일하게 분배하는 것이 중요하다. 균일하게 분할된 유체의 유동은, 예를 들어 편평 튜브의 개수를 조정함으로써 형성된다. 그러나, 이러한 방법은 유체를 완전히 균일하게 분할하는 것이 불가능하거나 유체의 채널 저항을 희생시켜 유체의 균일한 분할을 얻어내는 문제점에 직면한다.
이러한 이유로, 이러한 적층형 열 교환기가 차량 에어컨용 증발기로서 사용되는 경우 불만족스러운 냉각 효율의 문제가 발생한다. 또한 냉매를 압축하기 위한 압축기, 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기, 감압을 위해 응축된 냉매를 이를 통해 통과시키기 위한 감압 장치 및 최종 냉매를 압축기로 복귀시키도록 장치로부터 냉매를 증발시키기 위한 증발기를 포함하는 냉동 시스템을 제공하기 위해 이러한 적층형 열 교환기가 증발기로서 사용되는 경우, 증발기가 냉매를 그 전체에 걸쳐 확산시키는 기능이 불충분하기 때문에 냉동 시스템은 전체 효율에 있어 불충분해지는 문제점을 가진다.
본 발명의 목적은 냉매가 균일하게 분할된 스트림으로 헤더로부터 편평 튜브로 유출하는 것이 가능한 적층형 열 교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉매가 균일하게 분할된 스트림으로 헤더로부터 편평 튜브로 유출하는 것이 가능하여 냉각 효율이 향상된 차량 에어컨용 적층형 증발기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 냉매가 균일하게 분할된 스트림으로 헤더로부터 편평 튜브로 유출하는 것이 가능한 적층형 열 교환기를 그 안에 합체시킴으로써 전체 효율이 향상된 냉동 시스템을 제공하는 것이다.
관련 출원
본 출원은 35 U.S.C. §111(b)에 따라 2001년 7월 5일 출원된 미국 임시 출원 제60/302,689호의 출원일의 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따른 이익을 청구하는 35 U.S.C. §111(a) 하에 출원된 미국 출원에 대응한다.
본 발명은 적층형 열 교환기, 차량 에어컨용 적층형 증발기 및 냉동 시스템에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 장치(차량 에어컨에서 사용하기 위한 적층형 열 교환기 및 적층형 증발기)를 개략적으로 도시한 정면도.
도2는 본 발명의 장치를 개략적으로 도시한 확대 사시도.
도3은 본 발명의 장치의 단부 판의 부분 확대도.
도4는 본 발명의 장치를 도시하고 부분적으로 절결된 부분 확대 측면도.
도5는 본 발명의 장치에 사용하기 위한 변형예로서의 단부 판의 부분 확대도.
도6은 본 발명의 장치에 사용하기 위한 다른 변형예로서의 단부 판의 부분 확대도.
도7은 본 발명의 장치에 사용하기 위한 또 다른 변형예로서의 단부 판의 부분 확대도.
도8은 본 발명의 장치 내의 냉매 유동 채널의 전체적인 배열을 개략적으로 도시한 플로우차트.
도9는 본 발명의 시스템(냉동 시스템)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
본 발명은 나란히 배열된 복수의 중간 판, 배열에 있어 좌측 및 우측에 각각 배치되는 단부 판을 포함하고, 각각의 중간 판은 한 쌍의 전방 및 후방 유체 통과 구멍이 제공되는 상부 헤더 형성부 및 튜브 형성 리세스부를 구비하고, 복수의 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 중간 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 중간 판의 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브를 상호 연결시키는 전방 및 후방 상부 헤더와 병렬식 편평 튜브를 제공하고, 단부 판 중 하나는 전방 및 후방 상부 헤더 중 하나와 연통하는 유체 입구 관통 구멍 및 다른 상부 헤더와 연통하는 유체 출구 관통 구멍을 가지고, 단부 판 내에 형성된 입구 구멍 및 출구 구멍 중 적어도 하나는 복수의 작은 구멍을 가지는 유체 확산부로 적어도 부분적으로는 덮어지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기를 제공한다.
본 발명의 적층형 열 교환기에 있어서, 상부 헤더로부터 편평 튜브까지의 유체의 분할은 유체 확산부에 의해 조정되어, 그 결과 균일하게 분할된 유체의 유동이 가능하게 되어 크게 증가된 열 교환기 효율이 획득된다.
본 발명의 적층형 열 교환기는, 예를 들면 다음의 관통 구멍을 가진다.
두 개의 관통 구멍 중 하나가 유체 확산부로 덮어질 수도 있고, 또는 두 개의 관통 구멍 각각이 유체 확산부로 덮어질 수도 있다. 예를 들면, 유체 확산부는 먼저 유체 입구 관통 구멍에 대해 제공되고, 그것에 의해 요구하는 레벨에 도달된다면, 입구 구멍에만 확산부가 제공되고, 그러나 고효율이 요구되는 경우, 유체 확산부는 유체 출구 관통 구멍에 대해서도 제공된다. 두 개의 구멍이 각각 확산부로 덮어지는 경우, 유체 확산부는 구성에 있어 동일하거나 다를 수도 있다.
유체 확산부는 관통 구멍 각각의 하부 반부에 배치될 수도 있다. 따라서 상부 반부로부터의 유출 및 하부 반부로부터의 유출이 비대칭하게 됨으로써, 더 큰 확산 효과가 가능해진다.
구형 표면 형태로 주어진 유체 확산부에 대해, 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형일 수도 있다. 이어서 유체가 작은 구멍 밖으로 상향 및 하향을 포함하는 변화하는 방향으로 유출함으로써, 향상된 확산 효과가 달성될 수 있다.
디스크형인 유체 확산부에 대해, 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형일 수도 있다. 이는 단부 판 상에서 유체 확산부를 형성하는 것에 대한 용이해진 작업성을 제공한다.
구멍의 주연부를 덮는 환형부 형태인 유체 확산부에 대해, 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형일 수도 있다. 따라서 관통 구멍은 노즐 형태의 중심부를 가질 수도 있다. 따라서 중심부로부터의 유체 유출 및 주연부로부터의 유체 유출을 개별적으로 조정하는 것이 가능하다. 이는 증가된 설계에 대한 자유 및 더 높은 확산 효과를 이끌어 낸다.
또한 본 발명은 나란히 배열된 복수의 중간 판, 배열에 있어 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 단부 판을 포함하고, 각각의 중간 판은 한 쌍의 전방 및 후방 유체 통과 구멍이 제공되는 상부 헤더 형성부 및 튜브 형성 리세스부를 구비하고, 복수의 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 중간 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 중간 판의 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브를 상호 연결시키는 전방 및 후방 상부 헤더와 병렬식 편평 튜브를 제공하고, 단부 판 중 하나는 전방 및 후방 상부 헤더 중 하나와 연통하는 유체 입구 관통 구멍 및 다른 상부 헤더와 연통하는 유체 출구 관통 구멍을 가지고, 단부 판 내에 형성된 두 개의 관통 구멍 중 적어도 하나는 복수의 작은 구멍을 가지는 유체 확산부로 적어도 부분적으로는 덮어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기를 제공한다.
차량 에어컨에서 사용하기 위한 본 발명의 적층형 증발기에 있어서, 상부 헤더로부터 편평 튜브까지의 유체의 분할은 유체 확산부에 의해 조정되어, 그 결과 균일하게 분할된 유체의 유동이 가능하게 되어 크게 증가된 냉각 효율이 획득된다.
또한 본 발명은 냉매를 압축하기 위한 압축기, 압축된 냉매를 응축하기 위한 응축기, 감압을 위해 응축된 냉매를 통과시키기 위한 감압 장치 및 최종 냉매를 압축기로 복귀시키도록 장치로부터의 냉매를 증발시키기 위한 냉매 확산 기능을 가진증발기를 포함하고, 증발기는 나란히 배열된 복수의 중간 판, 배열에 있어 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 단부 판을 포함하고, 각각의 중간 판은 한 쌍의 전방 및 후방 유체 통과 구멍이 제공되는 상부 헤더 형성부 및 튜브 형성 리세스부를 구비하고, 복수의 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 중간 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 중간 판의 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브를 상호 연결시키는 전방 및 후방 상부 헤더와 병렬식 편평 튜브를 제공하고, 단부 판 중 하나는 전방 및 후방 상부 헤더 중 하나와 연통하는 유체 입구 관통 구멍 및 다른 상부 헤더와 연통하는 유체 출구 관통 구멍을 가지고, 단부 판 내에 형성된 두 개의 관통 구멍 중 적어도 하나는 복수의 작은 구멍을 가지는 유체 확산부로 적어도 부분적으로는 덮어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템을 제공한다.
본 발명의 냉동 시스템에 있어서, 상부 헤더로부터 증발기 내의 편평 튜브까지의 유체의 분할은 유체 확산부에 의해 조정되어, 그 결과 전체 시스템에 대해 균일하게 분할된 유체의 유동이 가능하게 되어 크게 증가된 효율이 획득된다.
차량 에어컨에 사용하기 위한 본 발명의 적층형 증발기 및 독창적인 냉동 시스템은, 예를 들면 다음의 관통 구멍을 가진다.
두 개의 관통 구멍 중 하나가 유체 확산부로 덮어질 수도 있고, 또는 두 개의 관통 구멍 각각이 유체 확산부로 덮어질 수도 있다. 예를 들면, 유체 확산부는 먼저 유체 입구 관통 구멍에 대해 제공되고, 그것에 의해 요구하는 레벨에 도달된다면, 입구 구멍에만 확산부가 제공되고, 그러나 고효율이 요구되는 경우, 유체 확산부는 유체 출구 관통 구멍에 대해서도 제공된다. 두 개의 구멍이 각각 확산부로덮어지는 경우, 유체 확산부는 구성에 있어 동일하거나 다를 수도 있다.
유체 확산부는 관통 구멍 각각의 하부 반부에 배치될 수도 있다. 따라서 상부 반부로부터의 유출 및 하부 반부로부터의 유출이 비대칭하게 됨으로써, 더 큰 확산 효과가 가능해진다.
구형 표면 형태로 주어진 유체 확산부에 대해, 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형일 수도 있다. 이어서 유체가 작은 구멍 밖으로 상향 및 하향을 포함하는 변화하는 방향으로 유출함으로써, 향상된 확산 효과가 달성될 수 있다.
디스크형인 유체 확산부에 대해, 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형일 수도 있다. 이는 단부 판 상에서 유체 확산부를 형성하는 것에 대한 용이해진 작업성을 제공한다.
구멍의 주연부를 덮는 환형부 형태인 유체 확산부에 대해, 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형일 수도 있다. 따라서 관통 구멍은 노즐 형태의 중심부를 가질 수도 있다. 따라서 중심부로부터의 유체 유출 및 주연부로부터의 유체 유출을 개별적으로 조정하는 것이 가능하다. 이는 증가된 설계에 대한 자유도 및 더 높은 확산 효과를 이끌어 낸다.
도1 내지 도4를 참조하여, 지금부터 본 발명의 적층형 열 교환기의 실시예가 설명될 것이다. 도면은 차량 에어컨에 사용하기 위한 적층형 증발기에 적용되는 경우의 본 발명을 도시한다.
적층형 증발기(1)는 알루미늄(알루미늄 합금 포함)으로 제조되고 나란히 배열된 복수의 중간 판(2) 및 배열에 있어 외향으로의 좌측 및 우측에 배열된 단부 판(20, 30)을 포함한다. 증발기(1)는 전방으로부터 보았을 때 일반적으로 사각형이다.
중간 판(2) 각각은 그 일 측면 상에 상부 및 하부 단부에 형성되고 각기 그 내부에 헤더 리세스(3, 5)를 가지는 한 쌍의 전방 및 후방 컵형 돌기(13, 15)를 가진다. 판(2)에는 그 높이의 중간부에 헤더 리세스(3, 5)와 연속인 튜브 리세스(4)를 그 내부에 가지는 융기부(14)가 제공된다. 튜브 리세스(4)는 리세스(4)의 중심에 제공된 수직으로 연장된 격벽 리지(6)에 의해 전방 및 후방의 두 개의 부분으로 분할된다.
각각 전방 또는 후방으로 연장된 원형 형태인 냉매 통과 구멍(8a, 8b, 9a, 9b)은 그 상부 및 하부 단부에서 중간 판(2)의 전방 및 후방 컵형 돌기(13, 15)의 외측 단부 내에 형성된다. 모든 중간 판(2)은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 판(2)의 리세스(3, 4, 5)가 그에 바로 인접하는 다른 판의 대응하는 리세스와 대향됨으로써, 앞뒤로 나란히 배열된 전방 및 후방 편평 튜브(11)를 제공하고, 상부 및 하부 헤더(10, 12)는 각각 편평 튜브(11)의 상부 및 하부 단부 부분과 결합한다. 내부 핀(17)은 각각의 편평 튜브(11) 내에 둘러싸인다. 파형 핀(18)은 인접한 편평 튜브(11)의 각각의 쌍 또는 각각의 단부 판(20, 30)과 그에 인접한 측면 편평 튜브(11) 사이에 개재된다.
냉매 입구 관통 구멍(27)은 그 상부 단부에 근접한 좌단부 판(20)의 후방부에 형성되고, 냉매 출구 관통 구멍(28)은 그 상부 단부에 근접한 동일한 단부 판(20)의 전방부에 형성된다. 측 방향에서 보여질 때 일반적으로 사각형인 알루미늄 플랜지(40)는 좌측 판(20)의 상부 단부 부분의 외부 표면에 부착된다. 파이프 단부 연결 블록(50)은 후방으로 하향 경사진 위치에서 플랜지(40)의 외부 표면에 부착된다. 연결 블록(50)에는 냉매 입구 파이프 소켓(54) 및 냉매 출구 파이프 소켓(55)이 제공된다.
확대된 크기의 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 좌단부 판(20)에 형성된 냉매 입구 구멍(27)은 냉매의 주입 방향을 향해 반구형의 판 융기 형태이고 균일하게 분배된 작은 구멍(60a)을 가지는 냉매 확산부(60)로 덮어진다.
다른 병렬식 중간 판(2) 중에서, 좌우, 즉 그 측방향을 따른 증발기(1)의 중간부분에서 중간 판(2)의 후방 상부 헤더 리세스(3)의 바닥벽에는 아무런 냉매 통과 구멍이 형성되지 않는다. 리세스(3)는 후방 상부 헤더(10a)를 좌우 두 개의 부분으로 분할하기 위한 격벽(16)을 가진다.
증발기(1)의 우반부에 있어서, 각각의 중간 판(2)의 전방 및 후방 헤더 리세스(3)는 연통 통로(19)에 의해 서로 연통하면서 유지된다. 이는 냉매가 이들 통로(19)를 통해 후방 상부 헤더(10a)의 우반부로부터 전방 상부 헤더(10b)의 우반부로 유동하는 것을 허용한다.
기술된 적층형 증발기(1)의 부품 중에서, 중간 판(2) 및 좌우 단부 판(20, 30)은 알루미늄 납땜 시트로 제조되고, 내부 핀(17), 파형 핀(18), 플랜지(40) 및 파이프 단부 연결 블록(50)은 알루미늄으로 제조된다. 냉매 확산부(60)가 제공되는 측면 판(20)은 냉매 통과 구멍(8a, 8b)을 구비한 중간 판(2)과 동일한 프로세스에 의해 준비된다.
증발기(1)는 그 모든 부품을 조립하고 예를 들면 진공에서 조립체를 교정식으로 납땜함으로써 제조된다.
냉매는 도8을 참조하여 이후 설명될 방식으로 적층형 증발기(1)를 통해 유동한다. 블록(50) 및 플랜지(40) 내의 냉매 입구 통로(51, 42)를 통한 냉매 입구 파이프(도시 생략)로부터, 냉매는 좌단부 판(20) 내의 입구 구멍(27)을 통해 후방 상부 헤더(10a)의 좌단부로 유동한다. 냉매는 유체가 후방 하부 헤더(12a)의 좌반부에 도달하도록 후방 상부 헤더(10a)와 연통하는 후방 편평 튜브(11a) 아래로 유동하면서 증발기(1)의 내측 중간 부분에서 중간 판(2)의 격벽(16)에 부딪힐 때까지 후방 상부 헤더(10a)의 좌반부를 통해 유동한다. 냉매는 후방 하부 헤더(12a)의 우반부로 계속 유동하고 이어서 후방 상부 헤더(10a)의 우반부에 도달하도록 후방 하부 헤더(12a)의 우반부와 연통하는 다수의 후방 편평 튜브(11a)를 통해 상향으로 유동한다. 증발기(1)의 우반부에 있어서, 각각의 중간 판(2)의 전방 및 후방 헤더 리세스(3)는 통로(19)에 의해 서로 연통하면서 유지되고, 따라서 냉매는 연통 통로(19)를 통해 후방 상부 헤더(10a)의 우반부로부터 전방 상부 헤더(10b)의 우반부로 유동하고 전방 하부 헤더(12b)의 우반부에 도달하도록 전방 상부 헤더(10b)와 연통하는 다수의 전방 편평 튜브(11b) 아래로 계속 유동한다. 이어서 냉매는 전방 하부 헤더(12b)의 좌반부로 유동하고, 전방 상부 헤더(10b)의 좌반부에 도달하도록 전방 하부 헤더(12b)의 좌반부와 연통하는 다수의 전방 편평 튜브(11b)를 통해 상향으로 계속 유동하여 냉매 출구 통로(52)를 통해 좌단부 판(20) 내의 출구 구멍(28)으로부터 외측으로 배출된다.
냉매가 전술된 방식으로 유동하기 때문에, 냉매는 입구 구멍(27)에 가장 근접한 주변에 위치 설정된 편평 튜브(11a) 내부로 대량으로 유동하고 중력의 영향 하에서 적층형 증발기(1)를 통해 비균등하게 분할된 스트림으로 유동하기 쉽다. 그러나, 본 발명에 따르면, 작은 구멍(60a)을 가지고 냉매 입구 구멍(27)을 덮는반구형 냉매 확산부(60)가 냉매가 구형 표면에 직각인 다양한 방향으로 유출되게 함으로써, 냉매가 균일하게 분할된 스트림으로 후방 상부 헤더(10a)를 나와 후방 편평 튜브(11a)로 유동되게 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 15쌍의 중간 판(2)이 사용되고, 격벽(16)이 중간 판(2, 도2 참조)의 중간 쌍에 의해 제공되는 후방 상부 헤더부(10a) 내에 제공되고, 그 결과 냉매는 증발기(1)의 전체 내부에 걸쳐 지그재그로 유동하여 출구 파이프로부터 외측으로 흘러나온다.
반면에, 기류(공기)는 인접하는 편평 튜브(11) 사이 및 각각의 단부 판(20, 30)과 그에 인접한 편평 튜브 사이의 간극을 통해 전방 후방으로부터 유동하고, 중간 판(2) 및 파형 핀(18)의 벽을 통해 냉매와 공기 사이의 효율적인 열 교환이 이루어지도록 파형 핀(18)은 각각의 간극 내에 제공된다.
기술된 적층형 증발기(1)에 있어서, 후방 상부 헤더(10a)로부터 후방 편평 튜브(11a)로의 분할된 냉매의 유동은 냉매 확산부(60)의 형상 및 작은 구멍(60a)의 개수에 따라 조정될 수 있다. 이는 균일하게 분할된 냉매 유동을 발생시켜서 크게 향상된 열 교환 효율을 달성시키는 것을 가능하게 한다.
따라서, 냉매 확산부의 형상은 균일하게 분할된 냉매 유동을 발생시키도록 다양하게 변형될 수 있다. 도5 내지 도7은 그러한 일예를 도시한다.
도5는 도3에 도시된 반구형 판 형태의 냉매 확산부(60)로부터 상부 반부를 제거시킴으로써 형성된 냉매 확산부(61)를 도시한다. 결과적으로, 냉매 입구 원형 구멍(27)은 구형 표면의 1/4 형태로 냉매 주입 방향을 향해 균일하게 분배된 작은구멍(61a) 및 융기부를 가지는 냉매 확산부(61)로 덮어진다. 이러한 확산부(61)는 냉매가 대유량으로 입구 구멍(27)의 상부 반부 밖으로 그리고 소유량으로 다양한 방향으로 하부 반부 밖으로 유출되게 하여, 전체 냉매가 균일하게 분할된 스트림으로 후방 상부 헤더(10a)로부터 후방 편평 튜브(11a)로 유동하게 한다.
도6은 원형 입구 구멍(27)의 하부 반부를 덮기 위한 냉매 확산부(62)를 도시한다. 확산부(62)는 균일하게 분배된 작은 구멍(62a)을 가지는 반 디스크 형태이다. 이러한 냉매 확산부(62)는 일반적으로 냉매가 동일한 방향으로 작은 구멍(62a) 밖으로 유출되게 한다. 각각의 작은 구멍(62a)으로부터 유출된 냉매의 부분은 작은 구멍(62a) 사이의 위치 상의 차이 때문에 도달되는 최대 거리가 다르다. 전체적으로, 냉매는 균일하게 분할된 스트림으로 후방 상부 헤더(10a)로부터 후방 편평 튜브(11a)로 유동하게 된다.
도7은 작은 구멍(63a)을 가지고 냉매 입구 원형 구멍(27)의 외주연부를 덮는 환형 냉매 확산부(63)를 도시한다. 입구 구멍(27)은 노즐 형태로서 그 중심에 위치 설정된 냉매 입구부(29)를 가진다. 이러한 실시예에 따르면, 냉매는 대유량으로 입구부(29) 밖으로 유출되고 또한 일반적으로 동일한 방향을 향해 주연부 내의 작은 구멍(63a) 밖으로 유출된다. 각각의 작은 구멍(63a) 밖으로 유출된 냉매의 부분은 작은 구멍(62a) 사이의 위치 상의 차이 때문에 도달되는 최대 거리가 다르다. 전체적으로, 냉매는 균일하게 분할된 스트림으로 후방 상부 헤더(10a)로부터 후방 편평 튜브(11a)로 유동하게 된다.
전술된 실시예는 냉매 입구 구멍(27)에 제공되는 냉매 확산부(60, 61, 62,63)를 구비하는 것에 제한되지 않고, 냉매 출구 구멍(28)에도 작은 구멍(60a, 61a, 62a, 63a)을 구비한 냉매 확산부(60, 61, 62, 63)가 유사하게 제공될 수도 있다. 간략히 언급하면, 냉매 입구 구멍(27) 및 출구 구멍(28) 중 적어도 하나에 냉매 확산부(60, 61, 62, 63)가 제공되는 경우 냉매는 균일하게 분할되어 유동될 수 있다. 작은 구멍(60a, 61a, 62a, 63a)은 물론 균일하게 분배될 수도 있지만, 비균일한 배열이거나 직경이 다를 수도 있다.
설명된 적층형 증발기(1)는 중간 판(2)이 그 상부 및 하부 측면 모두에서 헤더(10, 12)를 가지는 형태이지만, 본 발명의 적층형 증발기(1)는 각각의 중간 판(2)이 그 상부 및 하부 측면 중 하나에 헤더를 가지는 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 적층형 열 교환기는 차량 에어컨용 증발기로서 유용할 뿐만 아니라 오일 냉각기, 최종 냉각기 및 레디에이터 등에도 유사하게 유용하다.
본 발명에 따른 적층형 열 교환기는 냉동 시스템을 구성하는 증발기로서도 사용 가능하다. 도9는 이러한 실시예를 도시한다.
도9는 증발기(71)로서 사용하기 위한 기술된 적층형 열 교환기, 압축기(72), 응축기(73), 수용부(74), 감압 장치로서 기능하는 팽창 밸브(75) 및 온도 센서 튜브(76) 등을 포함하는 냉동 시스템(70)을 도시한다.
이러한 냉동 시스템(70)에 있어서, 기류 또는 팬에 의해 냉각됨으로써 냉매가 액상 냉매로 변환되는 응축기(73)로 이송될 고온 고압을 가지는 기체 상태의 냉매가 되도록 기상의 냉매는 압축기(72)에 의해 압축된다. 고압의 액체 냉매는 수용부(74)를 통해 팽창 밸브(75)로 이송되어 급팽창되고 이어서 증발기(71)로 이송된다. 증발기(71)의 출구에서의 냉매 온도가 고온인 경우, 냉매 유량이 증가되고, 반면에 냉매가 과냉각된 경우, 냉매 유량이 감소되도록, 팽창 밸브(75)의 개방도는 온도 센서 튜브(76)에 의해 조정된다. 증발기(71) 내의 냉매는 주위 열을 흡수함으로써 기상으로 변환되어서, 저압의 기체 상태 냉매가 압축기(72)로 다시 복귀하게 되도록 증발 시에 대량의 열을 흡수함으로써 냉각 효과를 발생시킨다. 증발기(71)의 내부에 있어서, 단부 판(20)에 형성되는 냉매 출구 구멍(28) 및/또는 냉매 입구 구멍(27)에 걸쳐 제공되는 냉매 확산부(60, 61, 62, 63)는 전술된 바와 같이 냉매를 효과적으로 확산시켜서 전체 시스템에 대해 향상된 효율이 달성된다.

Claims (24)

  1. 적층형 열교환기에 있어서, 나란히 배열된 복수의 중간 판, 배열에 있어 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 단부 판을 포함하고, 각각의 중간 판은 한 쌍의 전방 및 후방 유체 통과 구멍이 제공되는 상부 헤더 형성부 및 튜브 형성 리세스부를 구비하고, 복수의 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 중간 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 중간 판의 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브를 상호 연결시키는 전방 및 후방 상부 헤더와 병렬식 편평 튜브를 제공하고, 단부 판 중 하나는 전방 및 후방 상부 헤더 중 하나와 연통하는 유체 입구 관통 구멍 및 다른 상부 헤더와 연통하는 유체 출구 관통 구멍을 가지며, 단부 판 내에 형성된 두 개의 관통 구멍 중 적어도 하나는 복수의 작은 구멍을 가지는 유체 확산부로 적어도 부분적으로는 덮어지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서, 두 개의 관통 구멍 중 하나는 유체 확산부로 덮어지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  3. 제1항에 있어서, 두 개의 관통 구멍 각각은 유체 확산부로 덮어지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유체 확산부는 각각의 관통 구멍 중 하부 반부에 배치되는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 구형 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 디스크 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 구멍의 주연부를 덮는 환형부인 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 관통 구멍은 노즐 형태의 중심부를 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 열 교환기.
  9. 차량 에어컨용 적층형 증발기에 있어서, 나란히 배열된 복수의 중간 판, 배열에 있어 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 단부 판을 포함하고, 각각의 중간 판은 한 쌍의 전방 및 후방 유체 통과 구멍이 제공되는 상부 헤더 형성부 및 튜브 형성 리세스부를 구비하고, 복수의 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 중간 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 중간 판의 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브를 상호 연결시키는 전방 및 후방 상부 헤더와 병렬식 편평 튜브를 제공하고, 단부 판 중 하나는 전방 및 후방 상부 헤더 중 하나와 연통하는 유체 입구 관통 구멍 및 다른 상부 헤더와 연통하는 유체 출구 관통 구멍을 가지며, 단부 판 내에 형성된 두 개의 관통 구멍 중 적어도 하나는 복수의 작은 구멍을 가지는 유체 확산부로 적어도 부분적으로는 덮어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  10. 제9항에 있어서, 두 개의 관통 구멍 중 하나는 유체 확산부로 덮어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  11. 제9항에 있어서, 두 개의 관통 구멍 각각은 유체 확산부로 덮어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 유체 확산부는 각각의 관통 구멍 중 하부 반부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  13. 제9항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 구형 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  14. 제9항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 디스크 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  15. 제9항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 구멍의 주연부를 덮는 환형부인 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 관통 구멍은 노즐 형태의 중심부를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨용 적층형 증발기.
  17. 냉동 시스템에 있어서, 냉매를 압축하기 위한 압축기, 압축된 냉매를 응축하기 위한 응축기, 감압을 위해 응축된 냉매를 통과시키기 위한 감압 장치 및 최종 냉매를 압축기로 복귀시키도록 장치로부터의 냉매를 증발시키기 위한 냉매 확산 기능을 가진 증발기를 포함하고, 상기 증발기는 나란히 배열된 복수의 중간 판, 배열에 있어 좌측 및 우측에 각각 배치되는 한 쌍의 단부 판을 포함하고, 각각의 중간 판은 한 쌍의 전방 및 후방 유체 통과 구멍이 제공되는 상부 헤더 형성부 및 튜브 형성 리세스부를 구비하고, 복수의 중간 판은 병렬식 층 내에 함께 끼워지고, 각 중간 판의 리세스부가 그에 바로 인접하는 중간 판의 리세스부와 대향됨으로써, 편평 튜브를 상호 연결시키는 전방 및 후방 상부 헤더와 병렬식 편평 튜브를 제공하고, 단부 판 중 하나는 전방 및 후방 상부 헤더 중 하나와 연통하는 유체 입구 관통 구멍 및 다른 상부 헤더와 연통하는 유체 출구 관통 구멍을 가지며, 단부 판 내에 형성된 두 개의 관통 구멍 중 적어도 하나는 복수의 작은 구멍을 가지는 유체확산부로 적어도 부분적으로는 덮어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 두 개의 관통 구멍 중 하나는 유체 확산부로 덮어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 두 개의 관통 구멍 각각은 유체 확산부로 덮어지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 유체 확산부는 각각의 관통 구멍 중 하부 반부에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  21. 제17항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 구형 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  22. 제17항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 디스크 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  23. 제17항에 있어서, 상기 유체 확산부로 덮어진 관통 구멍은 원형이고, 유체 확산부는 구멍의 주연부를 덮는 환형부인 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 관통 구멍은 노즐 형태의 중심부를 가지는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
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