KR20070111456A - 헤더 내에서의 유체 팽창에 의한 열교환기 - Google Patents

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미하일 비. 고보우노브
파메쉬 베르마
마이클 에프. 타라스
로버트 에이. 촙코
알렌 씨. 컬크우드
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캐리어 코포레이션
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Abstract

열교환기는 제1 헤더 및 제2 헤더와, 그 사이에서 연장되는 복수의 열교환 튜브들을 포함한다. 열교환 튜브 각각은 헤더들 중 하나의 헤더로 개방되는 유입구 단부 및 다른 헤더로 개방되는 유출구를 갖는다. 열교환 튜브 각각은 그 유입구 단부로부터 그 유출구 단부로 평행하게 종방향으로 연장되는 복수의 채널들을 갖고, 채널 각각은 분리식 냉매 유로를 형성한다. 복수의 열교환 튜브들 각각의 열교환 튜브의 유입구 단부는, 채널들로 개방되는 유입구가 헤더의 대향 내측면과 이격 대향되게 배치된 채로 위치 설정됨으로써 채널들로 개방되는 유입구와 헤더의 대향하는 대향 내측면 사이에 비교적 좁은 간극을 형성한다. 간극은 1차 팽창 디바이스 또는 2차 팽창 디바이스 중 어느 하나로서 기능할 수 있다.
열교환기, 유입구, 유출구, 튜브, 팽창 디바이스, 채널

Description

헤더 내에서의 유체 팽창에 의한 열교환기{HEAT EXCHANGER WITH FLUID EXPANSION IN HEADER}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 튜브와 헤더 사이의 간극에서의 유체 팽창에 의한 미니 채널 열교환기(MINI-CHANNEL HEAT EXCHANGER WITH FLUID EXPANSION IN A GAP BETWEEN THE TUBE AND THE HEADER)라는 명칭 하에, 2005년 2월 2일에 출원된 미국 가출원 특허 번호 제60/649,422호의 우선권을 주장하고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조에 의해 합체된다.
본 발명은 일반적으로 제1 헤더와 제2 헤더 사이에서 연장되는, 복수의 평행 튜브들을 갖는 냉매 증기 압축 시스템 열교환기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열교환기의 평행 튜브들을 통한 2상의 냉매 유동의 분배를 개선시키기 위해 유입구 헤더 내에서의 냉매의 팽창을 제공하는 냉매 증기 압축 시스템 열교환기에 관한 것이다.
냉매 증기 압축 시스템은 당업계에 공지되어 있다. 냉매 증기 압축 사이클을 채용하는 공조기 및 열 펌프는 통상 거주지, 오피스 빌딩, 병원, 학교, 식당 또는 다른 시설 내의 실내 온도 조절된 안락 구역에 공급된 공기의 냉각 또는 냉각/ 가열에 사용된다. 또한, 냉매 증기 압축 시스템은 통상 슈퍼마켓, 편의점, 식품점, 카페테리아, 식당 및 다른 푸드 서비스 시설 내의 디스플레이 상자를 갖는 푸드 품목 및 음료 제품을 위한 냉장 환경을 제공하기 위해서, 냉각 공기 또는 물 또는 글리콜 용매와 같은 다른 2차 매체에 사용된다.
종래에는, 이들 냉매 증기 압축 시스템들은 냉매 유동 연통에 연결된 압축기, 응축기, 팽창 디바이스 및 증발기를 포함한다. 상기한 기본적인 냉매 시스템 구성 요소들은 폐쇄된 냉매 회로 내에서 냉매 라인에 의해 상호 연결되고, 채용된 증기 압축 사이클에 따라 배열된다. 팽창 디바이스, 통상 오리피스 또는 모세관과 같은 팽창 밸브 또는 고정식 보어 측정 디바이스는 증발기의 냉매 유동에 대해 상류의 그리고 응축기 하류의 냉매 회로에서의 위치에서 냉매 라인에 배치된다. 팽창 디바이스는 낮은 압력 및 온도로 응축기에서 증발기로 진행되는 냉매 라인을 통과하는 액체 냉매를 팽창시키도록 작동된다. 그렇게 함으로써, 팽창 디바이스를 횡단하는 액체 냉매의 일부가 증발하도록 팽창된다. 결과적으로, 이런 유형의 종래 냉매 증기 압축 시스템에서, 증발기로 진입하는 냉매 유동은 2상의 혼합물로 구성된다. 액체 냉매 및 증기 냉매의 특정 비율은 채용된 특정 팽창 디바이스, 작동 조건 및 사용 냉매, 예를 들어 R-12, R-22, R-134a, R-404A, R-410A, R-407C, R717, R744 또는 다른 압축 유체에 따른다.
일부 냉매 증기 압축 시스템에 있어서, 증발기는 평행 튜브 열교환기이다. 이런 열교환기는 유입구 헤더 또는 유입구 매니폴드와 유출구 헤더 또는 유출구 매니폴드 사이에서 평행하게 연장되는 복수의 튜브들에 의해 제공된 복수의 평행 냉 매 관통 유로들을 갖는다. 유입구 헤더는 냉매 회로로부터의 냉매 유동을 수용하고, 열교환기를 관통하는 복수의 유로들 사이에 냉매 유동을 분배시킨다. 유출구 헤더는 각 유로들을 떠나는 냉매 유동을 수집하기 위해 그리고 수집된 유동을 단일 패스 열교환기의 압축기로 되돌리기 위한 냉매 라인으로 또는 멀티 패스 열교환기의 열교환 튜브의 추가 뱅크로 다시 배향하기 위해 제공된다. 후자의 경우에, 유출구 헤더는 중간 매니폴드 또는 매니폴드 챔버이고, 튜브의 다음 하류 뱅크에 유입구 헤더로서 제공된다.
역사적으로, 이런 냉매 증기 압축 시스템에 사용된 평행 튜브 열교환기로는 통상 3/8 인치(약 9.53 mm) 또는 7 mm의 직경을 갖는 둥근(round) 튜브가 사용되어 왔다. 보다 최근에는, 편평한, 통상 단면이 직사각형 또는 타원형인 멀티 채널 튜브들이 냉매 증기 압축 시스템용 열교환기로 사용되고 있다. 멀티 채널 튜브 각각은 튜브의 길이와 평행하게 종방향으로 연장되고, 채널 각각은 비교적 작은 유동 면적의 냉매 유로를 제공한다. 따라서, 열교환기의 유입구 헤더와 유출구 헤더 사이에서 평행하게 연장되는 멀티 채널을 갖는 열교환기는 2개의 헤더들 사이에서 연장되는 비교적 큰 수의 작은 유동 면적의 냉매 유로들을 가질 것이다. 대조적으로, 종래의 둥근 튜브를 갖는 종래의 열교환기는 유입구 헤더와 유출구 헤더 사이에서 연장되는 비교적 작은 수의 큰 유동 면적의 유로를 가질 것이다.
또한, 2상의 냉매 유동의 부적정 분배(maldistribution)로서 언급되는 비균일 분배는 열교환기 효율에 역영향을 주는 평행 튜브 열교환기에 있어서의 통상적인 문제점이다. 2상의 부적정 분배 문제는 상류 팽창 디바이스를 횡단할 때 냉매 의 팽창으로 인해 유입구 헤더에 존재하는 기상 냉매 및 액상 냉매의 밀도 차이에 의해 종종 유발된다.
증발식 열교환기의 평행 튜브를 통한 냉매 유동 분배를 제어하기 위한 하나의 해결책은 리파이스(Repice) 등에 의한 미국 특허 제6,502,413호에 개시되어 있다. 개시되어 있는 냉매 증기 압축 시스템에서, 응축기로부터의 고압 액체 냉매는 종래의 증발식 열교환기 유입구 헤더의 직렬 팽창 밸브 상류에서 저압 액체 냉매로 부분적으로 팽창된다. 단순히 튜브 내부를 좁히는 것 또는 튜브 내에 내부 오리피스 플레이트를 배치하는 것과 같은 제한은, 튜브 진입 후에 저압 액체/기체 냉매 혼합물로의 팽창을 완료하기 위하여 튜브 유입구의 유입구 헤더 하류에 연결된 튜브 각각에 제공된다.
증발식 열교환기의 평행 튜브를 통한 냉매 유동 분배를 제어하기 위한 다른 해결책은 간자끼(Kanzaki) 등에 의한 일본 특허 제4,080,575호에 개시되어 있다. 개시되어 있는 냉매 증기 압축 시스템에서, 응축기로부터의 고압 액체 냉매는 또한 종래의 직렬 팽창 밸브에서 열교환기의 분배 챔버의 저압 액체 냉매 상류로 부분적으로 팽창된다. 복수의 오리피스들을 갖는 플레이트는 챔버를 가로질러 연장된다. 저압 액체 냉매는, 플레이트의 저압 액체/증기 혼합물 하류로 그리고 챔버로 개방되는 튜브 각각으로의 유입구의 상류로 오피리스를 통과할 때 팽창된다.
맛사끼(Massaki) 등에 의한 일본 특허 제6,241,682호에는 유입구 헤더에 연결되는 멀티 채널 튜브 각각의 유입구 단부가 튜브 유입구의 직하류의 튜브 각각에 부분적인 스로틀 제한을 형성하도록 가압 끼움되는 열 펌프용 평행 유동 튜브 열교 환기가 개시되어 있다. 히로아끼(Hiroaki) 등에 의한 일본 특허 제8,233,409호에는 튜브 각각에 균일하게 냉매를 분배시키기 위한 수단으로서 냉매 유동의 방향으로 유동 면적이 감소되는 내부를 각각 갖는, 복수의 편평한 멀티 채널 튜브들이 한 쌍의 헤더들 사이에 연결되는 평행 유동 튜브 열교환기가 개시되어 있다. 야스시(Yasushi)에 의한 일본 특허 제2002022313호에는 냉매가 헤더의 단부의 짧음을 종결하기 위해 헤더의 축을 길게 연장하는 유입구 튜브를 통해 헤더에 공급되어, 유입구 튜브의 외부면과 헤더의 내측면 사이에서 유입구 튜브로부터 환형 채널 내로 통과할 때 2상의 냉매 유동이 분리되지 않도록 하는 평행 튜브 열교환기가 개시되어 있다. 그곳으로부터의 2상의 냉매 유동은 환형 채널로 개방되는 튜브 각각으로 통과한다.
비교적 큰 수의 작은 유동 면적 냉매 유로들 중에서의 균일한 냉매 유동 분배를 얻는 것은, 종래의 둥근 튜브 열교환기에서보다 더 어렵고, 열교환기 효율을 상당히 감소시킬 뿐 아니라 압축기 범람(flooding)으로 인한 심각한 신뢰성 문제를 유발한다.
본 발명의 일반적인 목적은 제1 헤더와 제2 헤더 사이로 연장되는 복수의 멀티 채널 튜브들을 갖는 냉매 증기 압축 시스템 열교환기 내의 냉매 유동의 부적정 분배를 감소시키는 것에 있다.
본 발명의 일 태양의 목적은 냉매를 액체 냉매로서 단일 상으로 일련의 멀티 채널 튜브의 각 채널들로 분배시키는 것에 있다.
본 발명의 다른 태양의 목적은 냉매 유동이 액체 냉매로서 단일 상으로 일련의 멀티 채널 튜브의 각 채널로 분배된 후까지 복수의 멀티 채널 튜브들을 갖는 냉매 증기 압축 시스템 열교환기 내의 냉매의 팽창을 지연시키는 것에 있다.
본 발명의 일 태양에 있어서, 열교환기는 냉매 회로로부터 액체 냉매를 지배적으로 수용하기 위한 챔버를 형성하는 헤더와, 관통 냉매 유로를 형성하고 그 유입구 단부에서 상기 냉매 유로로 개방되는 유입구를 갖는 적어도 하나의 열교환 튜브를 갖는 것이 제공된다. 열교환 튜브의 유입구 단부는 헤더의 챔버 내로 연장되고, 냉매 유로로 개방되는 유입구가 헤더의 내측면과 이격 대향되게 배치된 채로 위치 설정됨으로써 열교환 튜브의 냉매 유로로 개방되는 유입구와 헤더의 대향 내측면 사이의 비교적 좁은 간극을 형성한다. 간극은 0.01 내지 0.5 mm의 범위의 폭을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 간극은 대략 0.1 mm의 폭을 갖는다. 열교환기의 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 열교환 튜브는 그 냉매 유로를 통해 평행하게 종방향으로 연장되는 복수의 채널들을 갖고, 채널 각각은 적어도 하나의 열교환기를 통해 분리식 냉매 유로를 형성한다. 복수의 채널들에 형성된 유로들은 원형 단면, 직사각형 단면, 삼각형 단면, 사다리꼴 단면 또는 다른 비원형 단면을 가질 수 있다. 본 발명의 열교환기는 단일 패스 또는 멀티 패스 구성으로 구현될 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 열교환기는 제1 헤더, 제2 헤더 및 제1 헤더와 제2 헤더 사이에서 연장되는 복수의 열교환 튜브들을 갖는다. 헤더 각각은 냉매를 수집하기 위한 챔버를 형성한다. 복수의 열교환 튜브들의 튜브 각각은 헤더 중 하나의 챔버로 개방되는 유입구 단부 및 헤더 중 다른 하나로 개방되는 유출구 단부를 갖는다. 복수의 열교환 튜브들의 튜브 각각은, 채널 각각이 분리식 냉매 유로를 형성하면서, 그 유입구 단부로부터 그 유출구 단부로 평행하게 종방향으로 연장되는 복수의 채널들을 갖는다. 열교환 튜브 각각의 유입구 단부는 적어도 하나의 헤더의 챔버 내로 연장되고, 채널로 개방되는 유입구가 헤더의 내측면과 이격 대향되게 배치된 채로 위치 설정됨으로써 채널들에 개방되는 유입구와 헤더의 대향 내측면 사이에 비교적 좁은 간극이 형성된다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 냉매 증기 압축 시스템은 냉매 유동 연통하게 연결된 압축기, 응축기 및 증발식 열교환기를 포함하여, 고압 냉매 증기는 압축기로부터 응축기로 통과하고, 고압 냉매 액체는 응축기로부터 증발식 열교환기로 통과하며, 저압 냉매 증기는 증발식 열교환기로부터 압축기로 통과한다. 증발식 열교환기는 적어도 유입구 헤더 및 유출구 헤더와, 유입구 헤더와 유출구 헤더 사이에서 연장되는 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함한다. 유입구 헤더는 냉매 회로로부터 액체 냉매를 수용하는 챔버를 형성한다. 열교환 튜브 각각은 유입구 헤더의 챔버로 개방되는 유입구 단부 및 유출구 헤더로 개방되는 유출구 단부를 갖는다. 열교환 튜브 각각은 그 유입구 단부로부터 그 유출구 단부로 평행하게 종방향으로 연장되는 복수의 채널들을 갖고, 채널 각각은 분리식 냉매 유로를 형성한다. 열교환 튜브 각각의 유입구 단부는 유입구 헤더의 챔버 내로 연장되고, 채널에 개방되는 유입구가 헤더의 내측면과 이격 대향되게 배치된 채로 위치 설정됨으로써 채널로 개방되는 유입구와 유입구 헤더의 대향 내측면 사이의 팽창 간극이 형성된다. 증발기로서 본 발명에 따른 열교환기를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템에 있어서, 팽창은 단지 시스템에서의 팽창 디바이스, 또는 시스템의 증발기로 안내하는 냉매 라인의 상류 팽창 디바이스와 직렬인 1차 팽창 디바이스 또는 2차 팽창 디바이스를 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 냉매 증기 압축 사이클을 작동시키기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 냉매 회로에 연결된 압축기, 응축기 및 증발식 열교환기를 제공하는 단계와, 압축기로부터 응축기로 고압 냉매 증기를 통과시키는 단계와, 증발식 열교환기의 유입구 헤더로부터 유출구 헤더로 냉매를 통과시키기 위한 복수의 냉매 유로들을 형성하는 적어도 하나의 열교환 튜브를 제공하는 단계와, 고압 액체 냉매가 유입구 헤더의 내측면과 적어도 하나의 열교환 튜브 사이에 형성된 팽창 간극을 통과함으로써 복수의 냉매 유로들 각각으로 그리고 복수의 냉매 유로들 각각을 통해 유입구 헤더 내에 수용된 고압 유체를 분배시키는 단계와, 저압 냉매 증기가 증발식 열교환기의 유출구 헤더로부터 압축기로 다시 통과하는 단계를 포함하고, 액체 냉매는 복수의 냉매 유로로 실질적으로 균일하게 분배되고 액체 냉매와 증기 냉매의 저압 혼합물로 팽창된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들의 더한 이해를 위하여, 본 발명의 이하의 상세한 설명은 첨부 도면과 연관하여 읽히도록 언급된다.
도1은 본 발명에 따른 열교환기의 일 실시예의 사시도이다.
도2는 도1의 선 2-2를 따라 절취한 단면도이다.
도3은 열교환 튜브 및 유입구 헤더 구성의 다른 실시예의 사시도이다.
도4는 도3의 선 4-4를 따라 절취한 단면도이다.
도5는 열교환 튜브 및 유입구 헤더 구성의 다른 실시예의 사시도이다.
도6은 도5의 선 6-6을 따라 절취한 단면도이다.
도7은 열교환 튜브 및 유입구 헤더 구성의 다른 실시예의 사시도이다.
도8은 도7의 선 8-8을 따라 절취한 단면도이다.
도9는 본 발명의 열교환기를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템의 개략도이다.
도10은 본 발명의 열교환기를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템의 개략도이다.
도11은 본 발명에 따른 멀티 패스 증발기의 일 실시예의 부분 단면도이다.
도12는 본 발명에 따른 멀티 패스 응축기의 일 실시예의 부분 단면도이다.
본 발명의 평행 튜브 열교환기(10)는 도1 내지 도8에 도시된 바와 같이 대개 멀티 채널 튜브 열교환기의 다양한 예시적인 단일 패스 실시예들을 참조하여 본 명세서에서 서술된다. 열교환기(10)는 유입구 헤더(20), 유출구 헤더(30) 및 유입구 헤더(20)와 유출구 헤더(30) 사이에서 종방향으로 연장되어 유입구 헤더(20)와 유출구 헤더(30) 사이에 복수의 냉매 유로들을 제공하는 복수의 멀티 채널 열교환 튜브들(40)을 포함한다. 열교환기(40) 각각은 유입구 헤더(20)로 냉매 유동 연통하는 일단부에서의 유입구(43)와, 유출구 헤더(30)로 냉매 유동 연통하는 그 타단부에서의 유출구를 갖는다.
도1, 도3, 도5 및 도7에 도시된 열교환기(10)의 예시적인 실시예들에 있어서, 열교환 튜브(40)는 대체로 수평으로 연장되는 유입구 헤더(20)와 대체로 수평으로 연장되는 유출구 헤더(30) 사이에서 대체로 수직으로 연장되는 평행하게 배열된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 도시된 실시예들은 예시적인 것이고 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 본 명세서에 서술된 본 발명이 열교환기(10)의 다양한 다른 구성으로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 열교환 튜브들은 대체로 수직으로 연장되는 유입구 헤더와 대체로 수직으로 연장되는 유출구 헤더 사이에서 대체로 수평으로 평행하게 배열될 수 있다. 다른 예로서, 열교환기는 도넛형 헤더들 사이에서 다소 방사상 내측으로 또는 다소 방사상 외측으로 연장되는, 열교환 튜브들과는 상이한 직경의 도넛형 유입구 헤더 및 도넛형 유출구 헤더를 가질 수 있다. 열교환 튜브들은 또한 본 명세서에서 후에 더 상세히 서술되는 바와 같은 멀티 패스 실시예들로 배열될 수 있다.
멀티 채널 열교환 튜브(40) 각각은 튜브의 길이, 예를 들어 튜브의 축을 따라 종방향으로 연장되어 튜브의 유입구와 유출구 사이에 복수의 독립적인 평행 유로들을 제공하는 복수의 유동 채널들(42)을 갖는다. 멀티 채널 열교환 튜브(40) 각각은 독립적인 유동 채널들(42)의 병렬 배열을 형성하도록 분리된 내부를 형성하는, 예를 들어 직사각형 단면의 "편평(flat)" 튜브이다. 편평 멀티 채널 튜브들(40)은 1/2 인치(약 12.7 mm), 3/8 인치(약 9.53 mm) 또는 7 mm의 직경을 갖는 종래의 둥근 튜브와 비교하여, 예를 들어 50 mm 이하, 통상 12 내지 25 mm의 폭 및 약 2 mm 이하의 높이를 가질 수 있다. 튜브들(40)은 원형 단면을 갖는 유로들을 형성하는 12개의 채널들(42)을 갖는 것으로, 도시의 용이함 및 명료함을 위해 도1 내지 도8에 도시되어 있다. 그러나, 적용 시에, 멀티 채널 튜브(40) 각각이 통상 약 10 내지 20개의 유동 채널들(42)을 가지는 것은 이해될 것이다. 일반적으로, 유동 채널(42) 각각은 약 200 미크론 내지 약 3 mm의 범위에서 주연에 의해 분리된 유동 단면적의 4배로서 정의된 유압 직경(hydraulic diameter)을 가질 것이다. 도면들에서 원형 단면을 가지는 것으로 도시되었지만, 채너들(42)은 직사각형, 삼각형, 사다리꼴 단면 또는 임의의 다른 소정 비원형 단면을 가질 수 있다.
이제 도2, 도4, 도6 및 도8을 참조하면, 특히 열교환기(10)의 열교환 튜브(40) 각각은 유입구 헤더(20)의 내부(interior, 25)로 연장되는 튜브의 유입구 단부(43)에 의해 유입구 헤더(20)의 일측으로 삽입된다. 열교환 튜브(40) 각각은 열교환 튜브(40)의 채널들(42) 각각의 마우스(41)와 헤더(20)의 내측면(22) 사이에 비교적 좁은 간극(G)을 제공하도록 헤더(20)의 대향측의 내측면(22)과 밀접하게 인접한 관계로 열교환 튜브(40)의 유입구 단부(43)에서 채널들(42)의 각 마우스(41)를 병렬시키기에 충분한 길이에 대해 삽입된다. 간극(G)은, 냉매가 각 채널(42)의 마우스(41)를 진입하기 위해 간극(G)을 통해 유동할 때, 저압 액체 및 증기 냉매 혼합물로의 고압 액체 냉매의 소정 레벨의 팽창이 발생하는 것을 보장하도록 열교환 튜브(40)의 채널들(42) 각각의 마우스(41)에서 유동 면적에 비해 충분히 작아야 한다. 통상, 간극(G)은 1 mm2의 공칭 유동 단면적을 갖는 채널들을 갖는 열교환 튜브(40)에 대해, 튜브(40)의 유입구 단부(43)의 마우스(41)로부터 헤더의 대향 내 측면까지 측정된, 대략 1/10 mm(0.1 mm)의 폭을 갖는다. 물론, 당업계의 숙련자들이 인식할 수 있는 바와 같이, 간극(G)의 폭을 변경시키기 위해 헤더(20)의 내측면(22)에 대해 튜브(40)의 유입구 단부를 선택적으로 위치시킴으로써 팽창도(degree of expansion)는 조정될 수 있다.
도1 및 도2에 도시된 실시예에 있어서, 헤더들(20 및 30)은 원형 단면을 갖는 종방향으로 길고 중공인 폐쇄형 단부 실린더를 포함한다. 도3 및 도4에 도시된 실시예에 있어서, 헤더들(20 및 30)은 타원형 단면을 갖는 종방향으로 길고 중공인 폐쇄형 단부 실린더를 포함한다. 도5 및 도6에 도시된 실시예에 있어서, 헤더들(20 및 30)은 직사각형 단면을 갖는 종방향으로 길고 중공인 폐쇄형 단부 용기(vessel)를 포함한다. 각 실시예에 있어서, 냉매 라인(14)을 통해 유입구 헤더(20)로 진입되는 고압 액체 냉매는, 헤더(20)의 내측면(22)을 따라 유동하고, 각 열교환 튜브들(40) 사이에서 균일한 밀도 및 높은 압력으로 인해 자기 분배(self-distribute)되며, 각 채널의 마우스로 진입하기 위하여 채널들(42)의 각 마우스들(41)과 헤더(20)의 내측면(22) 사이의 간극(G)을 통과할 때 팽창된다.
이제 도9 및 도10을 참조하면, 냉매 라인들(12, 14 및 16)에 의해 폐쇄형 루프 냉매 회로에 연결된 압축기(60), 응축기로서 기능하는 열교환기(10A), 및 증발기로서 기능하는 열교환기(10B)를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템(100)이 개략적으로 도시되어 있다. 종래의 냉매증기 압축 시스템에서와 같이, 압축기(60)는 냉매 라인(12)을 통해, 그리고 응축기 팬(70)에 의해 열교환 튜브들(140) 위로 통과하는 대기와 같은 냉각 유체와 열교환하며 통과될 때 고온 냉매 증기가 액체로 응 축되는 응축기(10A)의 열교환 튜브들(140)을 통해 응축기(10A)의 유입구 헤더(120) 내로 고온 고압 냉매 증기를 순환시킨다. 고압 액체 냉매는 응축기(10A)의 유출구 헤더(130) 내에 수집되어, 냉매 라인(14)을 통해 증발기(10B)의 유입구 헤더(20)로 통과한다. 그런 다음, 냉매는 증발기 팬(80)에 의해 열교환 튜브들(40) 위로 통과하는 냉각된 공기와 열교환하며 통과될 때 냉매가 가열되는 증발기(10B)의 열교환 튜브들(40)을 통과한다. 냉매 증기는 증발기(10B)의 유출구 헤더(30) 내에 수집되고, 그 흡입 유입구를 통해 압축기(60)로 복귀하도록 냉매 라인(16)을 통과한다. 도9 및 도10에 도시된 예시적인 냉매 증기 압축 사이클은 단순화된 공조 사이클이지만, 본 발명의 열교환기에는 열 펌프 사이클, 최적(economized) 사이클, 압축기 및 열교환기와 같은 종렬(tandem) 구성요소를 갖는 사이클, 냉각 장치(chiller) 사이클 및 다양한 선택 및 특징을 포함하는 다른 사이클 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 설계들의 냉매 증기 압축 시스템이 채용될 수 있음을 이해할 것이다.
도9에 도시된 실시예에 있어서, 응축된 냉매 액체는 응축기(10A)로부터 팽창 디바이스를 횡단하지 않고 증발기(10B)에 직접 통과한다. 따라서, 본 실시예에서, 냉매는 종래의 냉매 증기 압축 시스템에서와 같이 충분히 팽창된 저압 냉매 액체/증기 혼합물과 다르게 고압 액체 냉매로서 증발식 열교환기(10B)의 유입구 헤더(20)로 진입된다. 따라서, 본 실시예에서, 냉매의 팽창은 간극(G)에서 본 발명의 증발기(10B) 내에서 발생하여, 분배가 실질적으로 균일한 방식으로 달성된 후에만 팽창이 발생하는 것을 보장한다.
도10에 도시된 실시예에 있어서, 응축된 냉매 액체는 응축기(10A)로부터 증 발기(10B)로 통과할 때 냉매 라인(14)과 작동식으로 설치된 팽창 디바이스(90)를 통과한다. 팽창 디바이스(90)에 있어서, 고압 액체 냉매는 저압 액체 냉매 또는 액체/증기 냉매 혼합물로 부분적으로 팽창된다. 본 실시예에 있어서, 냉매의 팽창은 간극(G)에서 본 발명의 증발기(10B) 내에서 완료된다. 간극(G)이 간극(G)을 통해 액체가 통과할 때 팽창의 완료를 보장하기에 충분히 작을 수 없을 때, 또는 열평형 팽창 밸브 또는 전자 팽창 밸브(90)가 유동 제어 디바이스로서 사용될 때, 증발기(10B)의 유입구 헤더(20)의 상류의 팽창 디바이스(90) 내의 냉매의 부분적인 팽창은 유리할 수 있다.
도1, 도3, 도5 및 도7에 도시된 본 발명의 열교환기의 실시예들은 단일 패스 열교환기로서 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 열교환기는 멀티 패스 열교환기일 수 있다. 이제 도11을 참조하면, 열교환기(10)는 멀티 패스 증발기 실시예로 도시되어 있다. 도시된 멀티 패스 실시예에 있어서, 유입구 헤더는 제1 챔버(20A) 및 제2 챔버(20B)로 구획되고, 유출구 헤더는 또한 제1 챔버(30A) 및 제2 챔버(30B)로 구획되며, 열교환 튜브들(40)은 3개의 뱅크들(40A, 40B 및 40C)로 분리된다. 제1 튜브 뱅크(40A)의 열교환 튜브들은 유입구 헤더(20)의 제1 챔버(20A) 내로 개방된 유입구 및 유출구 헤더(30)의 제1 챔버(30A)로 개방된 유출구를 갖는다. 제2 튜브 뱅브(40B)의 열교환 튜브들은 유출구 헤더(30)의 제1 챔버(30A) 내로 개방되는 유입구 및 유입구 헤더(20)의 제2 챔버(20B)로 개방된 유출구를 갖는다. 제3 튜브 뱅크(40C)의 열교환 튜브들은 유입구 헤더(20)의 제2 챔버(20B) 내로 개방되는 유입구 및 유출구 헤더(30)의 제2 챔버(30B)로 개방되는 유출구를 갖 는다. 이런 방식으로, 냉매 라인(14)으로부터 열교환기로 진입하는 냉매는 단일 패스 열교환기와 같이 한번이 아닌 3번 열교환 튜브들(40)의 외부(exterior)에 대해 통과하는 공기와 열교환하며 통과한다. 본 발명에 따르면, 제1, 제2 및 제3 튜브 뱅크의 열교환 튜브들 각각의 유입구 단부는 채널들로 개방되는 유입구와 각 헤더의 대향 내측면 사이에 팽창 간극(G)을 형성하도록 각 헤더의 대향 내측면과 이격 대향하게 배치된 복수의 유동 채널들에 개방된 유입구를 갖는 그 부속 헤더 챔버 내에 위치된다. 따라서, 팽창은 패스들 사이의 헤더들에서 발생하여, 튜브 패스 각각의 튜브들의 유동 채널들의 진입 시에 냉매 액체/증기의 보다 균일한 분배를 보장한다.
고압 액체 또는 부분적으로 팽창된 액체/증기 혼합물 중 어느 하나로서의 냉매는 냉매 라인(14)으로부터 열교환기(10)의 헤더(20)의 제1 챔버(20A)로 통과한다. 그런 다음, 냉매는 간극(G)을 통해 챔버(20A)로부터 도11에 도시된 최우측의(right-most) 4개의 튜브들로 구성되는 제1 튜브 뱅크(40A)의 열교환 튜브들과 관련된 유동 채널(42) 각각으로 통과한다. 냉매가 간극(G)을 통과할 때, 냉매는 상기한 바와 같이 팽창한다. 냉매 액체/증기 혼합물은 제1 튜브 뱅크(40A)의 유동 채널들로부터 유출구 헤더(30)의 제1 챔버(30A) 내로 통과하고, 그로부터 도11에 도시된 중앙의 4개의 튜브들로 구성되는 제2 튜브 뱅크(40B)의 열교환 튜브들로 분배된다. 유출구 헤더(30)의 제1 챔버(30A)로부터 제2 튜브 뱅크(40B)의 열교환 튜브들의 유동 채널들로 진입하기 위하여, 냉매는 냉매의 더한 팽창을 초래하도록 좁은 간극(G)을 다시 통과해야 한다. 냉매 액체/증기 혼합물은 제2 튜브 뱅크(40B) 의 유동 채널들로부터 유입구 헤더(20)의 제2 챔버(20B) 내로 통과하고, 그로부터 도11에 도시된 최좌측(right-most)의 4개의 튜브들로 구성되는 제3 튜브 뱅크(40C)의 열교환 튜브들 내로 분배된다. 유입구 헤더(20B)의 제2 챔버(20B)로부터 제3 튜브 뱅크(40C)의 열교환 튜브들의 유동 채널들로 진압하기 위하여, 냉매는 냉매의 더한 팽창을 초래하도록 좁은 간극(G)을 다시 통과해야 한다. 냉매 액체/증기 혼합물은 제3 튜브 뱅크(40C)의 유동 채널들로부터 유출구 헤더(30)의 제2 챔버(30B) 내로 통과하고, 그로부터 냉매 라인(16)으로 통과된다.
이제 도12를 참조하면, 열교환기(10)는 멀티 패스 응축기 실시예로서 도시되어 있다. 도시된 멀티 패스 실시예에 있어서, 유입구 헤더(120)는 제1 챔버(120A) 및 제2 챔버(120B)로 구획되고, 유출구 헤더(130)는 또한 제1 챔버(130A) 및 제2 챔버(130B)로 구획되며, 열교환 튜브들(140)은 3개의 튜브 뱅크들(140A, 140B 및 140C)로 분리된다. 제1 튜브 뱅크(140A)의 열교환 튜브들은 유입구 헤더(120)의 제1 챔버(120A) 내로 개방되는 유입구 및 유출구 헤더(130)의 제1 챔버(130A)로 개방되는 유출구를 갖는다. 제2 튜브 뱅크(140B)의 열교환 튜브들은 유입구 헤더(130)의 제1 챔버(130A) 내로 개방되는 유입구 및 유입구 헤더(120)의 제2 챔버(130B)로 개방되는 유출구를 갖는다. 제3 튜브 뱅크(140C)의 열교환 튜브들은 유입구 헤더(120)의 제2 챔버(120B) 내로 개방되는 유입구 및 유출구 헤더(130)의 제2 챔버(130B)로 개방되는 유출구를 갖는다. 이런 방식으로, 냉매 라인(12)으로부터 응축기로 진입하는 냉매는 단일 패스 열교환기에서와 같이 한번이 아닌, 3번 열교환 튜브들(140)의 외부에 대해 통과하는 공기와 열교환하며 통과된다. 유입구 헤더(120)의 제1 챔버(120A)로 진입하는 냉매는 냉매 라인(14)을 거쳐 압축기 유출구로부터 배향된 완전히 고압인 냉매 증기이다. 그러나, 제2 튜브 뱅크 및 제3 튜브 뱅크를 진입하는 냉매는, 냉매가 제1 및 제2 튜브 뱅크를 통과하여 부분적으로 응축될 때 액체증기 혼합물이 될 것이다. 본 발명에 따르면, 제2 및 제3 뱅크의 열교환 튜브들 각각의 유입구 단부는, 채널들로 개방되는 유입구와 각 헤더의 대향 내측면 사이에 비교적 좁은 간극(G)을 형성하도록 각 헤더의 대향 내측면과 이격 대향되게 배치된 복수의 유동 채널들에 개방되는 유입구를 갖는 그 관련 헤더 챔버 내에 위치된다. 간극(G)은 수반되는 패스 각각의 열교환 튜브들의 유동 채널들로의 진입 시에 냉매 액체/증기 혼합물의 보다 균일한 분배를 보장하는 유동 제안을 제공한다.
압축기(60)로부터의 고온 고압 냉매 증기는 열교환기(10)의 냉매 라인(12)으로부터 유입구 헤더(120)의 제1 챔버(120A)로 통과된다. 그런 다음, 냉매는 챔버(120A)로부터 도12에 도시된 최좌측의 4개의 튜브들로 구성되는 제1 튜브 뱅크(140A)의 열교환 튜브들과 관련된 유동 채널들(42) 각각으로 통과된다. 냉매가 제1 튜브 뱅크(140A)의 유동 채널들을 통과할 때, 냉매 증기의 일부는 액체로 응축된다. 냉매 액체/증기 혼합물은 제1 튜브 뱅크(140A)의 유동 채널들로부터 유출구 헤더(130)의 제1 챔버(130A) 내로 통과하고, 그로부터 도12에 도시된 중앙의 4개의 튜브들로 구성되는 제2 튜브 뱅크(140B)의 튜브들 내로 분배된다. 유출구 헤더(130)의 제1 챔버(130A)로부터 제2 튜브 뱅크(140B)의 열교환 튜브들의 유동 채널들로 진입하기 위하여, 냉매 액체/증기는 이제 좁은 간극(G)을 통과해야 한다. 냉매 액체/증기 혼합물은 제2 튜브 뱅크(140B)의 유동 채널들로부터 유입구 헤더(120)의 제2 챔버(120B) 내로 통과하고, 그로부터 도12에 도시된 최우측의 4개의 튜브들로 구성되는 제3 튜브 뱅크(140C)의 튜브들 내로 분배된다. 유입구 헤더(120)의 제2 챔버(120B)로부터 제3 튜브 뱅크(140C)의 열교환 튜브들의 유동 채널들로 진입하기 위하여, 냉매는 좁은 간극(G)을 다시 통과해야 한다. 냉매 액체/증기 혼합물은 제3 튜브 뱅크(140C)의 유동 채널들로부터 유출구 헤더(130)의 제2 챔버(130B) 내로 통과하고, 그로부터 냉매 라인(14) 내로 통과한다.
동일한 개수의 열교환 튜브들이 멀티 패스 열교환기(10)의 튜브 뱅크 각각에 있어서 도11 및 도12에 도시되어 있지만, 이 개수는 각 튜브 뱅크를 통해 유동하는 증기 및 액체 냉매의 상대적인 양에 따라 가변될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 통상적으로, 냉매 혼합물 내에 증기 성분이 많을수록, 뱅크를 통해 적당한 압력 강하를 보장하기 위한 관련 냉매 튜브 뱅크 내에 포함되는 열교환 튜브들은 많다. 또한, 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이, 매니폴드 내측으로 연장되는 열교환 튜브들은, 관련 헤더 및 열교환 튜브 설계에 의해 용이하게 조정될 수 있는, 헤더 내측의 튜브들 주위를 유동하는 냉매에 대해 과도한 유압 임피던스를 생성하지 않는다.
본 발명이 열교환 튜브들의 유입구 단부에 대해 서술되었음에도 불구하고, 관련 패스에 있어서의 열교환 튜브들 사이에서만 압력 강하 균형의 이점을 낮추지만 유출구 단부에 또한 적용될 수 있음을 알 것이다. 또한, 간극(G)의 폭은 헤더 입구에 근접되게 위치된 열전달 튜브들과 관련된 통상 큰 간극들에 의해 그리고 헤 더 입구로부터 멀리 이격되게 위치된 열전달 튜브들과 관련된 작은 간극들에 의해 냉매 분배를 더 개선시키기 위해 열교환 튜브들 또는 열교환기 튜브 뱅크들 사이에서 가변될 수 있다.
추가적으로, 간극(G)의 폭은 튜브의 복수의 채널들(42) 사이의 균일한 분배를 보장하기 위하여 또는 튜브의 채널들(42) 사이의 유동의 분배를 가변시키는 것을 보장하기 위하여 열교환 튜브(40)의 스팬을 따라 가변될 수 있다. 통상적으로, 큰 치수의 간극은 열교환 튜브(40)의 외부 에지에 근접되게 위치된 채널들(42)과 관련되어 사용되는 한편, 다소 작은 치수의 간극은 열교환 튜브(40)의 중간을 향해 근접되게 위치된 채널들(42)과 관련되어 사용된다. 그러나, 일부 열교환기 용도에 있어서, 열교환 튜브(40)의 채널들(42) 사이의 유동을 선택적으로 분배하기 위하여 채널들의 선단 에지와 후단 에지 사이의 간극을 가변시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 일부 열교환기에 있어서, 열교환기 효율을 향상시키기 위해서 공기 유동 내로 대향하는 튜브의 에지인 열교환 튜브의 선단 에지에서의 채널들에 대한 다소 작은 간극과, 열교환 튜브에서의 후단 에지에서의 채널들에 대한 다소 큰 간극을 제공하는 것이 바람직하다. 열교환 튜브(40)의 선단 에지와 후단 에지 사이의 스팬을 따라 간극(G)의 폭을 가변시킴으로써, 필요에 따라 액체의 유동은 열교환 튜브(40)의 각 채널들(42)로 선택적으로 분배될 수 있다.
본 발명은 특별히 도면에 도시된 바와 같은 바람직한 형식을 참조하여 도시되고 서술되었지만, 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고 세부에 걸쳐 다양한 변경이 유효함을 당업계의 숙련자들은 이해할 것이다.

Claims (36)

  1. 냉매를 수집하기 위한 챔버를 형성하는 내측면을 갖는 헤더와,
    관통 냉매 유로를 형성하는 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함하고,
    적어도 하나의 열교환 튜브는 상기 적어도 하나의 열교환 튜브의 유입구 단부에서 상기 냉매 유로로 개방되는 유입구를 갖고,
    상기 적어도 하나의 열교환 튜브의 유입구 단부는 상기 헤더의 상기 챔버 내로 연장되고, 상기 냉매 유로로 개방되는 유입구가 상기 헤더의 대향 내측면과 이격 대향되게 배치된 채로 위치 설정됨으로써 상기 열교환 튜브의 상기 냉매 유로로 개방되는 유입구와 상기 헤더의 대향 내측면 사이에 비교적 좁은 간극을 형성하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간극은 대략 0.1 mm의 폭을 갖는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 간극은 팽창 간극을 포함하는 열교환기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 간극은 폭을 갖고, 간극의 폭은 적어도 하나의 열교환 튜브의 유입구 단부에 대해 가변적인 열교환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 그 냉매 유로를 통해 종 방향으로 평행하게 연장되는 복수의 채널들을 갖고, 상기 복수의 채널들 각각은 상기 적어도 하나의 열교환 튜브를 통해 분리식 냉매 유로를 형성하는 열교환기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 채널들 각각은 비원형 단면을 갖는 유로를 형성하는 열교환기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 채널들 각각은 직사각형, 삼각형 또는 사다리꼴 단면을 갖는 유로를 형성하는 열교환기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 복수의 채널들 각각은 원형 단면을 갖는 유로를 형성하는 열교환기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는 증발기인 열교환기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는 응축기인 열교환기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는 단일 패스 열교환기인 열교환기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는 멀티 패스 열교환기인 열교환기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 사실상 직사각형 단면을 갖는 열교환기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 사실상 타원형 단면을 갖는 열교환기.
  15. 냉매를 수집하기 위한 챔버를 각각 형성하는 제1 헤더 및 제2 헤더와,
    상기 제1 헤더와 제2 헤더 사이에서 연장되는 복수의 열교환 튜브들을 포함하고,
    상기 복수의 열교환 튜브들 각각은 상기 제1 헤더 및 제2 헤더 중 하나의 헤더로 개방되는 유입구 단부와, 상기 제1 및 제2 헤더 중 다른 하나의 헤더로 개방되는 유출구 단부를 갖고, 상기 복수의 열교환 튜브들 각각은 그 유입구 단부로부터 그 유출구 단부로 종방향으로 평행하게 연장되는 복수의 채널들을 갖고, 상기 채널들 각각은 분리식 냉매 유로를 형성하고, 상기 복수의 열교환 튜브들 각각의 유입구 단부는 상기 제1 및 제2 헤더 중 상기 하나의 헤더의 상기 챔버 내로 연장되고 상기 채널들로 개방된 유입구가 상기 제1 및 제2 헤더 중 상기 하나의 헤더의 대향 내측면과 이격 대향되게 배치된 채로 위치 설정됨으로써 상기 채널들로 개방되는 유입구와 상기 제1 및 제2 헤더 중 상기 하나의 헤더의 대향하는 대향 내측면 사이에 비교적 좁은 간극을 형성하는 열교환기.
  16. 제15항에 있어서, 각 간극은 대략 0.1 mm의 폭을 갖는 열교환기.
  17. 제15항에 있어서, 각 간극은 팽창 간극을 포함하는 열교환기.
  18. 제17항에 있어서, 각 간극은 폭을 갖고, 간극의 폭은 복수의 열교환 튜브들의 각 유입구 단부에 대해 가변적인 열교환기.
  19. 제17항에 있어서, 각 간극은 폭을 갖고, 간극의 폭은 복수의 열교환 튜브들 중 적어도 하나의 열교환 튜브의 각 채널들에 대해 가변적인 열교환기.
  20. 제15항에 있어서, 상기 복수의 채널들 각각은 비원형 단면을 갖는 유로를 형성하는 열교환기.
  21. 제15항에 있어서, 상기 복수의 채널들 각각은 원형 단면을 갖는 유로를 형성하는 열교환기.
  22. 제15항에 있어서, 복수의 열교환 튜브들은 사실상 직사각형 단면을 갖는 열교환기.
  23. 제15항에 있어서, 복수의 열교환 튜브들은 사실상 타원형 단면을 갖는 열교 환기.
  24. 냉매 유동 연통하게 연결된 압축기, 응축기 및 증발식 열교환기를 포함하고, 고압 냉매 증기는 상기 압축기로부터 상기 응축기로 통과하고, 고압 냉매 액체는 상기 응축기로부터 상기 증발식 열교환기로 통과하며, 저압 냉매 증기는 상기 증발식 열교환기로부터 상기 압축기로 통과하는 냉매 증기 압축 시스템이며,
    상기 증발식 열교환기는,
    냉매 회로로부터 냉매를 수용하기 위한 챔버를 형성하는 내측면을 갖는 유입구 헤더 및 유출구 헤더와,
    상기 유입구 헤더와 유출구 헤더 사이에서 연장되는 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 상기 유입구 헤더로 개방되는 유입구 단부 및 상기 유출구 헤더로 개방되는 유출구 단부를 갖고, 상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 그 유입구 단부로부터 그 유출구 단부로 종방향으로 평행하게 연장되는 복수의 채널들을 갖고, 상기 채널들 각각은 분리식 냉매 유로를 형성하고, 상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 상기 유입구 헤더의 상기 챔버 내로 통과하고, 상기 채널들로 개방되는 유입구가 상기 헤더의 대향 내측면과 이격 대향된 채로 위치 설정됨으로써 상기 채널들로 개방되는 유입구와 상기 유입구 헤더의 대향하는 대향 내측면 사이에 팽창 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉매 증기 압축 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 팽창 간극은 대략 0.1 mm의 폭을 갖는 냉매 증기 압축 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 간극은 팽창 간극을 포함하는 냉매 증기 압축 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 간극은 폭을 갖고, 간극의 폭은 상기 적어도 하나의 열교환 튜브의 유입구 단부에 대해 가변적인 냉매 증기 압축 시스템.
  28. 제26항에 있어서, 상기 팽창 간극은 상기 냉매 증기 압축 시스템에서의 1차 팽창 디바이스인 냉매 증기 압축 시스템.
  29. 제26항에 있어서, 상기 팽창 간극은 상기 냉매 증기 압축 시스템에서의 2차 팽창 디바이스인 냉매 증기 압축 시스템.
  30. 제24항에 있어서, 상기 증발식 열교환기는 단일 패스 열교환기인 냉매 증기 압축 시스템.
  31. 제24항에 있어서, 상기 증발식 열교환기는 멀티 패스 열교환기인 냉매 증기 압축 시스템.
  32. 냉매 회로에 연결된 압축기, 응축기 및 증발식 열교환기를 제공하는 단계와,
    상기 압축기로부터 상기 응축기로 고압 냉매 증기를 통과시키는 단계와,
    상기 응축기로부터 상기 증발식 열교환기의 유입구 헤더로 고압 냉매 액체를 통과시키는 단계와,
    상기 증발식 열교환기의 유입구 헤더로부터 유출구 헤더로 냉매를 통과시키기 위한 복수의 냉매 유로들을 형성하는 복수의 채널들을 갖는 적어도 하나의 열교환 튜브를 제공하는 단계와,
    고압 액체 냉매를 유입구 헤더의 내측면과 상기 적어도 하나의 열교환 튜브로의 유입구 사이에 형성된 팽창 간극을 통해 통과시킴으로써 상기 복수의 냉매 유로들 각각으로 그리고 상기 복수의 냉매 유로들 각각을 통해 유입구 헤더 내에 수용된 고압 액체를 분배시키는 단계와,
    저압 냉매 증기를 상기 증발식 열교환기로부터 상기 압축기로 다시 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 팽창 간극은 유입구 헤더의 내측면과 상기 적어도 하나의 열교환 튜브로의 유입구 사이에서 측정된 폭을 갖는 냉매 증기 압축 사이클의 작동 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 팽창 간극은 상기 냉매 증기 압축 사이클에서의 1차 팽창 디바이스로서 제공되는 냉매 증기 압축 사이클의 작동 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 팽창 간극은 상기 냉매 증기 압축 사이클에서의 2차 팽창 디바이스로서 제공되는 냉매 증기 압축 사이클의 작동 방법.
  35. 제32항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환 튜브의 유입구 단부에 대해 상기 팽창 간극의 폭을 가변시킴으로써 액체 냉매가 상기 하나의 열교환 튜브의 복수의 냉매 유로들에 실질적으로 균일하게 분배되고, 액체 냉매와 증기 냉매의 저압 혼합물로 팽창되는 단계를 더 포함하는 냉매 증기 압축 사이클의 작동 방법.
  36. 제32항에 있어서, 열교환 튜브의 선단 에지에서의 유동 채널과 후단 에지에서의 유동 채널 사이에서 상기 적어도 하나의 열교환 튜브의 유입구 단부에 대해 상기 팽창 간극의 폭을 가변시킴으로써 액체 냉매가 상기 하나의 열교환 튜브의 복수의 냉매 유로들 사이에 선택적으로 분배되는 단계를 더 포함하는 냉매 증기 압축 사이클의 작동 방법.
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