KR20200015521A - 압축공기용 열교환기, 그 열교환기를 사용한 제습 유닛, 및 그 제습 유닛을 구비한 제습 시스템 - Google Patents

Abstract

(과제) 유로 배치를 보다 효율화 한 압축공기용 열교환기, 및 그 열교환기를 사용한 압축공기용 제습 유닛, 및 그 제습 유닛을 구비한 제습 시스템을 제공한다.
(해결수단) 내부의 주열전달 유로(11)에 냉각용의 열원(3)이 배치되어서 이루어지는 원통 형상의 유로관(10)의 외주에, 2개의 스파이럴 형상의 제1 및 제2전열벽(24, 25)을 소정의 간극을 개재시켜서 상기 유로관(10)의 방사 방향으로 교대로 겹쳐 감음으로써 형성된 열교환 유로부(20)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 전열벽(24, 25)간의 간극에 의해서 압축공기를 상기 유로관(10) 내에 도입하고 그곳으로부터 도출하기 위한 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)가 방사 방향으로 교대로 형성되고, 이들 유로(21, 22)를 흐르는 압축공기 사이에 있어서 열교환이 행해지도록 되어 있다.

Description

압축공기용 열교환기, 그 열교환기를 사용한 제습 유닛, 및 그 제습 유닛을 구비한 제습 시스템

본 발명은, 예를 들면 압축공기를 냉각해서 제습하는데 사용하는 압축공기용 열교환기, 그 열교환기를 사용한 압축공기용 제습 유닛, 및 그 제습 유닛을 구비한 압축공기용 제습 시스템에 관한 것이다.

외부로부터 도입된 압축공기를 냉각에 의해 제습하고, 제습 후(냉각 후)의 압축공기를 제습 전(냉각 전)의 압축공기와의 열교환에 의해 재가열(제냉(除冷))한 후에 외부로 도출하는 제습 유닛은, 이하의 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이 이미 알려져 있다. 이 제습 유닛은, 냉매관을 구비하고 있어서 도입된 압축공기를 냉각해서 제습하기 위한 주냉각부와, 제습 후의 압축공기와 제습 전의 압축공기 사이에서 열교환을 행하게 함으로써 상기 제습 전의 압축공기를 예냉(보조냉각)함과 아울러 제습 후의 압축공기를 재가열하기 위한 열교환부를 갖고 있다.

그런데, 상기 각 특허문헌에 개시된 종래의 제습 유닛에 있어서는, 축 방향을 따라서 연장되는 상기 주냉각부와 상기 열교환부를 상호 독립된 것으로 해서 개별적으로 형성하고, 주냉각부 위에 열교환부를 배치함과 아울러 이들 주냉각부 및 열교환부를 지나는 상기 압축공기의 유로를 축 방향의 양단부에서 서로 접속시키고 있다. 그러나, 이러한 구조를 채용하면, 예를 들면 압축공기가 제습 유닛에 도입되고나서 도출되기까지의 동안에, 상기 압축공기의 흐름을 축 방향으로 몇번이나 되접어 꺾을 필요성이 생기는 등, 제습 유닛 내에 있어서의 압축공기의 유로 배치가 번잡해서 비효율적으로 되는 경향이 있고, 그 결과, 제습 유닛의 대형화나 압축공기의 압력손실의 증대 등을 초래할 우려가 있다.

일본 특허공개 2011-5374호 공보 일본 특허공개 평 8-131754호 공보

그래서, 본 발명의 기술적 과제는 유로 배치를 보다 효율화한 압축공기용 열교환기, 및 그 열교환기를 사용한 압축공기용 제습 유닛, 및 그 제습 유닛을 구비한 제습 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본원의 제1의 발명은 압축공기용의 열교환기로서, 상기 열교환기는 축 방향 일단의 제1단 및 타단의 제2단을 갖고, 내부의 주열전달 유로에 있어서 열원과 압축공기 사이에서 열수수를 행하게 하는 원통 형상의 유로관과, 상기 주열전달 유로에 외부로부터의 압축공기를 도입하기 위한 도입 유로, 및 상기 주열전달 유로로부터 열수수 후의 압축공기를 외부로 도출하기 위한 도출 유로를 갖고 있어서, 이들 도입 유로 및 도출 유로를 흐르는 압축공기 사이에서 열교환을 행하게 하는 열교환 유로부를 구비하고 있고, 상기 열교환 유로부는 스파이럴 형상으로 형성된 제1전열벽 및 제2전열벽을 갖고, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽은 각각의 내단을 상기 유로관의 외주에 기밀하게 고정함과 아울러 상호간에 소정의 간극을 개재시킨 상태에서 상기 유로관의 외주에 교대로 겹쳐 감겨지고, 상기 제1전열벽과 제2전열벽 사이에 상기 간극에 의해 상기 도입 유로 및 도출 유로가 교대로 형성되어 있고, 상기 열교환 유로부의 외주부에는 상기 도입 유로에 외부로부터의 압축공기를 도입시키기 위한 도입구와, 상기 도출 유로로부터 압축공기를 유출시키기 위한 도출구가 개설되고, 상기 유로관의 제1단측에는 상기 도입 유로와 상기 주열전달 유로를 연통시키는 유입구가 개설되고, 상기 제2단측에는 상기 주열전달 유로와 상기 도출 유로를 연통시키는 유출구가 개설되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기에 있어서 바람직하게는, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽은 내외 한쪽의 면에 오목부가 형성됨과 아울러 다른쪽의 면에 돌기가 형성되어서 이루어지는 볼록 형상 핀을 각각 복수 갖고 있고, 보다 바람직하게는, 상기 볼록 형상 핀의 오목부의 개구 가장자리가 대략 원형으로 모따기되어 있으며, 상기 개구 가장자리에 있어서의 오목부의 내면과 전열벽의 상기 한쪽의 면이 이루는 각도는 90도보다 크고, 또한 상기 오목부의 깊이는 상기 개구 가장자리의 반경보다 작다.

또한, 상기 열교환기에 있어서 바람직하게는, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽의 내단은 상기 유로관의 외주에 서로 180도 간격으로 고정되고, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽의 외단은 상기 열교환 유로부의 외주부에 서로 180도 간격으로 배치되어 있으며, 보다 바람직하게는 상기 제1전열벽 및 제2전열벽의 내단 및 외단은, 상기 유로관의 축을 포함하는 동일 평면 상에 배치되어 있고, 상기 유입구 및 유출구가 상기 유로관에 있어서의 상기 평면을 사이에 둔 한쪽의 각도 범위와 다른쪽의 각도 범위에 각각 개설되어 있다.

그리고, 상기 과제를 해결하기 위해서 본원의 제2의 발명은, 압축공기를 제습 하기 위한 제습 유닛으로서, 상기 제습 유닛은 냉각용 열원과, 상기 냉각용 열원에 의해 냉각되고 또한 제습된 압축공기를, 제습 전의 압축공기와의 열교환에 의해 재가열하기 위한 열교환기와, 이들 열교환기 및 냉각용 열원이 수용된 중공의 케이스를 갖고 있고, 상기 열교환기는 축 방향 일단의 제1단 및 타단의 제2단을 갖고, 내부의 주열전달 유로에 상기 냉각용 열원이 배치된 원통 형상의 유로관과, 상기 주열전달 유로에 외부로부터의 압축공기를 도입하기 위한 도입 유로, 및 상기 주열전달 유로에서 냉각된 제습 후의 압축공기를 외부로 도출하기 위한 도출 유로를 갖고 있어서, 이들 도입 유로 및 도출 유로를 흐르는 압축공기 사이에서 열교환을 행하게 하는 열교환 유로부를 구비하고 있고, 상기 열교환 유로부는 스파이럴 형상으로 형성된 제1전열벽 및 제2전열벽을 갖고 있고, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽은 각각의 내단을 상기 유로관의 외주에 기밀하게 고정함과 아울러 상호간에 소정의 간극을 개재시킨 상태에서 상기 유로관의 외주에 교대로 겹쳐 감겨지고, 상기 제1전열벽과 제2전열벽 사이에 상기 간극에 의해 상기 도입 유로 및 도출 유로가 교대로 형성되어 있고, 상기 열교환 유로부의 외주부에는 상기 도입 유로에 제습하기 위한 압축공기를 유입시키는 도입구와, 상기 도출 유로로부터 제습 후의 압축공기를 유출시키는 도출구가 개설되고, 상기 유로관의 제1단측에는 상기 도입 유로와 상기 주열전달 유로를 연통시키는 유입구가 개설되고, 상기 제2단측에는 상기 주열전달 유로와 상기 도출 유로를 연통시키는 유출구가 개설되고 있으며, 상기 케이스에는 열교환기의 상기 도입구에 연통된 입력 포트와, 열교환기의 상기 도출구에 연통된 출력 포트와, 상기 주열전달 유로의 제2단측에 연통되어서 상기 열교환기 내에서 발생한 드레인수를 외부로 배출하기 위한 드레인 배출 포트가 개설되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제습 유닛에 있어서 바람직하게는, 상기 열교환기의 주위와 케이스 사이에는 공극이 형성되어 있고, 상기 공극은 제1격벽 및 제2격벽에 의해 상기 제1단측의 제1공간과, 상기 제2단측의 제2공간과, 이들 제1공간과 제2공간에 끼워진 제3공간의 3개의, 공간으로 분할되어 있고, 상기 입력 포트와 상기 도입구 사이 및 상기 출력 포트와 상기 도출구 사이 중, 어느 한쪽이 상기 제1공간에 의해 접속되고, 어느 다른쪽이 상기 제3공간에 의해 접속되어 있으며, 또한, 상기 제2공간에 의해 상기 주열전달 유로의 제2단측이 상기 드레인 배출 포트에 접속되어 있다. 이 때, 보다 바람직하게는, 상기 입력 포트 및 상기 출력 포트가 상기 드레인 배출 포트보다 높은 위치에 배치되어 있고, 더 바람직하게는, 상기 입력 포트와 상기 도입구가 상기 제1공간에 의해 접속되고, 상기 출력 포트와 상기 도출구가 상기 제3공간에 의해 접속되어 있으며, 상기 제1전열벽의 외단이 상기 제1전열벽의 내측에 인접하는 제2전열벽에 기밀하게 고정되어 있고, 상기 제1전열벽에 있어서의 가장 외측에 배치된 최외벽 부분에 상기 도입구가 개설되어 있고, 상기 제2전열벽의 외단과 그 내측에 인접하는 제1전열벽 사이에 형성된 간극에 의해 상기 도출구가 형성되어 있다.

또한, 상기 제습 유닛에 있어서 바람직하게는, 상기 제1전열벽의 내단과 상기 제2전열벽의 내단은 상기 유로관의 외주에 서로 180도 간격으로 고정되고, 상기 제1전열벽의 외단과 상기 제2전열벽의 외단은 상기 열교환 유로부의 외주부에 서로 180도 간격으로 배치되어 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 제1전열벽의 내단 및 외단과 상기 제2전열벽의 내단 및 외단은 상기 유로관의 축을 포함하는 1개의 평면 상에 배치되어 있고, 상기 유입구 및 유출구가 상기 유로관에 있어서의 상기 평면을 사이에 둔 한쪽의 각도 범위와 다른쪽의 각도 범위에 각각 개설되어 있다. 이 때, 더욱 바람직하게는, 상기 유출구가 상기 평면을 사이에 두고 상기 드레인 배출 포트와는 반대측에 위치하는 상기 유로관의 각도 범위에 개설되어 있다. 또, 상기 제습 유닛에 있어서 상기 냉각용 열원은 상기 유로관의 제1단으로부터 상기 주열전달 유로 내에 삽입되어, 냉매를 유통시키는 냉매관이라도 좋다.

그리고, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 상기 제습 유닛을 구비한 제습 시스템은, 감압기에 의해 감압된 냉매를 상기 냉매관에 유통시키고, 상기 주열전달 유로에 있어서 압축공기와의 사이에서 열교환을 행한 냉매를 압축기 및 응축기를 통해서 다시 상기 감압기에 유통시킴으로써, 상기 냉매를 순환시키는 냉동회로를 구비하고 있고, 상기 제습 유닛의 드레인 배출 포트에는 오토 드레인이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다

본 발명의 열교환기에 있어서는, 주열전달 유로를 형성하는 원통 형상의 유로관의 외주에 2개의 스파이럴 형상의 전열벽을, 소정의 간극을 개재시켜서 상기 유로관의 방사 방향으로 교대로 겹쳐 감음으로써 형성된 열교환 유로부가 형성되고, 이들 전열벽 사이의 간극에 의해서 압축공기를 상기 유로관 내에 도입해 그곳으로부터 도출하기 위한 도입 유로 및 도출 유로가 방사 방향으로 교대로 형성되어 있다. 그 때문에, 상기 열교환 유로부에 있어서 대향류에 의해 열교환 효율을 확보하면서도, 예를 들면 압축공기의 흐름이 축 방향으로 되접어 꺾여서 왕복하는 것을 억제할 수 있는 등, 압축공기의 유로 배치의 번잡함을 피하여, 보다 효율적인 유로 배치를 실현하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명에 의하면, 유로 배치를 보다 효율화한 압축공기용 열교환기, 및 그 열교환기를 사용한 압축공기용 제습 유닛, 및 그 제습 유닛을 구비한 제습 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제습 유닛을 구비한 제습 시스템의 개략적인 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기를 사용한 제습 유닛의 분해 사시도이다.
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 열교환기를 사용한 제습 유닛의 제1단측에 있어서의 축(L)을 따른 요부 확대도이며, (b)는 제2단측에 있어서의 축(L)을 따른 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 사용한 제습 유닛의, 도 3(a) 중의 IV-IV선을 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 열교환기를 사용한 제습 유닛의, 도 3(b) 중의 V-V선을 따른 단면도이다.
도 6은 상기 열교환기의 볼록 형상 핀의 단면, 및 그것들의 주위에 있어서의 압축공기의 개략적인 흐름을 나타내는 도면이다. (a)는 오목부 내에서의 흐름, (b)는 돌기 주위에서의 흐름을 나타내고 있다.
도 7의 (a)∼(c)는 본 발명에 따른 열교환기의 제조 방법을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제습 유닛의 하나의 변형예를 나타내는 개략적인 외관 사시도이다.

이하에, 본 발명에 따른 열교환기(1), 그 열교환기(1)를 사용한 제습 유닛(2), 및 그 제습 유닛(2)을 구비한 제습 시스템(100)의 제 1 실시형태에 대해서, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 제습 시스템(100)은 열교환기(1) 및 냉각용 열원으로서의 증발기(3)가 내부에 수용된 제습 유닛(2)과, 상기 증발기(3)의 냉매관(110)에 대하여 냉매를 환류시키기 위한 냉동회로(101)와, 상기 제습 유닛(2)으로부터 배출된 드레인수를 축적하기 위한 오토 드레인(109)으로 구성되어 있다. 그리고, 외부로부터 상기 제습 유닛(2) 내에 도입된 피제습용의 압축공기가 상기 증발기(3)에 의해 냉각됨으로써 제습되고, 또한, 제습 후의 압축공기가 상기 열교환기(1)에 있어서 제습 전의 압축공기와의 열교환에 의해 재가열(즉 제냉)된 후에, 상기 제습 유닛(2)의 외부로 출력되게 되어 있다.

여기에서, 상기 냉동회로(101)는 냉매의 기액을 분리하는 어큐뮬레이터(102)와, 냉매를 압축하는 압축기(103)와, 압축기에서 압축된 냉매를 응축시켜서 이 냉매로부터 응축열을 방출시키는 응축기(104)와, 냉매를 감압시키는 감압기로서의 캐피러리 튜브(105)를 갖고 있다. 이들 어큐뮬레이터(102), 압축기(103), 응축기(104), 및 캐피러리 튜브(105)는, 구리 등의 금속으로 형성되어 있어서 냉매가 유통하는 냉매관(110)에 의해 직렬로 접속되어 있다.

그리고, 상기 압축기(103)의 1차측에는 제습 유닛(2)으로부터 도출된 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도계(106)가 설치되어 있다. 또한, 상기 응축기(104)와 캐피러리 튜브(105) 사이에는 상기 응축기(104)에 외기를 분사하기 위한 팬(107)을 구동시키는 압력 스위치(108)가 설치되어 있다. 또한, 상기 압축기(103)와 응축기(104) 사이의 냉매관(110)에는, 상기 압축기(103)에 의해 압축된 냉매의 일부를 상기 압축기(103)의 1차측으로 되돌리기 위한 분기관(111)이 설치되어 있다. 이 때, 상기 분기관(111)을 흐르는 냉매의 유량은 상기 분기관(111)에 설치되어 있는 용량 조정 밸브(112)에 의해 조절된다.

즉, 상기 냉동회로(101)에서는, 우선, 상기 제습 유닛(2)에 있어서 압축공기와의 열교환에 의해 증발한 냉매가 압축기(103)에 의해 압축된다. 다음에, 그 압축기(103)에 의해 압축된 냉매는, 그 일부가 상기 분기관(111)을 지나서 상기 압축기(103)의 1차측으로 되돌려지고, 나머지가 상기 응축기(104)에 도입된다. 계속해서, 그 응축기(104)에 도입된 냉매는 상기 팬(107)에 의해 생기는 공기류와의 열교환에 의해 냉각되어서 액화한다. 그리고, 그 응축기(104)에 의해 액화된 냉매는, 상기 캐피러리 튜브(105)로 감압되고, 이 감압된 냉매가 제습 유닛(2) 내에 배치된 증발기(3)의 냉매관(110)으로 환류된다.

그 때, 상기 제습 유닛(2) 내에 있어서 상기 압축공기의 제습에 의해 발생한 드레인수는, 상기 제습 유닛(2)에 접속된 드레인 배출관(109a)을 통해서 오토 드레인(109)에 축적되어 간다. 그리고, 예를 들면 상기 오토 드레인(109)에 있어서의 드레인수의 축적량이나, 시간 등의 적당한 파라미터를 트리거로 해서 그 축적된 드레인수가 상기 제습 유닛(2)으부터 드레인 배출관(109a)을 통해서 공급된 압축공기의 압력을 이용하여 상기 오토 드레인(109)으로부터 배출된다. 또, 상기 오토 드레인(109)은 상기 제습 유닛(2)에 대하여 볼 밸브(109b)를 통해서 접속되어 있지만, 상기 볼 밸브(109b)는 통상 열려 있고, 오토 드레인(109)의 메인터넌스 등의 때에 닫히는 것이다.

그런데, 상기 제습 시스템(100)에 장착되어 있는 제습 유닛(2)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 열교환기(1) 및 증발기(3)에 추가해서, 이것들을 내부에 수용하기 위한 스테인레스 등의 금속으로 이루어지는 중공의 케이스(30)를 갖고 있다. 이 케이스(30)에는, 외부의 컴프레서 등의 공압원에 접속되어, 피제습공기로서의 압축공기를 상기 제습 유닛(2) 내에 입력하기 위한 입력 포트(41)와, 상기 증발기(3)에 의해 냉각되어서 제습됨과 아울러 상기 열교환기(1)에 있어서 제습 전의 압축공기와의 열교환에 의해 재가열(제냉)된 압축공기를, 접속된 외부의 공기압 기기 등에 출력하기 위한 출력 포트(42)와, 상기 드레인 배출관(109a)을 접속해서 상기 오토 드레인(109)과 연결함으로써 상기 제습 유닛(2) 내에서의 제습에 의해 발생한 드레인수를, 상기 오토 드레인(109)에 대하여 도출하기 위한 드레인 배출 포트(43)가 개설되어 있다. 또, 상기 드레인 배출 포트(43)는 상기 케이스(30)의 가장 낮은 위치로부터 하방을 향해서 수직으로 개설되어 있고, 상기 입력 포트(41) 및 출력 포트(42)는 상기 드레인 배출 포트(43)보다 높은 위치에 개설되어 있다. 이와 같이 각 포토를 배치함으로써 상기 제습 유닛(2) 내에 있어서 제습 전후의 압축공기에, 분리 후의 드레인이 재혼입되는 것을 방지하고 있다.

상기 제습 유닛(2)에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 열교환기(1)는 도 2∼도 5에 나타내는 바와 같이, 축(L) 방향으로 연장되는 원통 형상의 유로관(10)과, 상기 유로관(10)의 축(L)을 따라 연장되는 외주면 상에 권회되어서 형성되는 열교환 유로부(20)로 구성되어 있다.

상기 유로관(10)은, 예를 들면 스테인레스나 알루미늄이나 구리 등의 금속에 의해서 양단이 개구되는 중공으로 형성되어 있고, 축(L) 방향의 일단에 제1단(13) 및 제1개구(15)를 갖고, 축(L) 방향의 타단에 제2단(14) 및 제2개구(16)를 갖고 있다. 그리고, 이 유로관(10)의 내부에는 증발기(3)가 배치되어 있고, 그것에 의해, 상기 유로관(10) 내에는 상기 증발기(3)와 흐르는 압축공기 사이에서 열수수를 행하게 하는(구체적으로는, 상기 입력 포트(41)로부터 입력된 피제습용의 압축공기를 상기 증발기(3)로 냉각하는) 주열전달 유로(주냉각 유로)(11)가 형성되어 있다. 즉, 여기에서는 상기 주열전달 유로(11)가 상기 유로관(10)의 단면 원형의 내주면에 의해 구획된 원기둥 형상의 단일공간에 의해 형성되어 있다. 이와 같이, 상기 주열전달 유로(11) 내에 증발기(3)를 배치함으로써 상기 주열전달 유로(11) 내에 있어서 상기 피제습용의 압축공기에 포함된 수분이 상기 냉각에 의해 응축해서 상기 드레인수로서 제거되고, 그 결과, 상기 압축공기가 제습되게 된다.

또, 상기 증발기(3)의 냉매관(110)은 구리나 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 유로관(10)의 제1단(13)측의 제1개구(15)로부터 축(L)을 따라 상기 주열전달 유로(11) 내에 삽입되어 있다. 이 때, 이 증발기(3)의 냉매관(110)의 외주에는 냉매와 압축공기의 열교환효율을 향상시킴과 아울러 수분의 응축을 촉진시키기 위한 핀(110a)이 복수 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이 핀(110a)으로서는, 예를 들면 플레이트 핀이나, 냉매관(110)의 외주면으로부터 방사상으로 연장되는 스파인 핀이 적합하게 사용된다. 상기 핀(110a)은 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하지만, 구리 등 다른 전열성이 우수한 금속으로 형성되어 있어도 좋다.

한편, 상기 열교환 유로부(20)는 단면이 스파이럴 형상으로 형성되어서 상기 유로관(10)의 축(L) 방향 길이와 실질적으로 같은 길이를 갖는 2매의 전열벽, 즉 제1전열벽(24) 및 제2전열벽(25)으로 구성되어 있다. 이들 제1전열벽(24) 및 제2전열벽(25)은 가장 내측에 위치하는 제1내단(24a) 및 제2내단(25a)과, 가장 외측에 위치하는 제1외단(24b) 및 제2외단(25b)을 갖고 있고, 상기 제1내단(24a)과 제2내단(25a)이 상기 유로관(10)의 외주면에 있어서의 서로 약 180도 이간된 실질적으로 진역의 위치에, 용접 등의 고정수단에 의해 축(L)을 따라서 기밀하게 고정되어 있다. 그리고, 이들 전열벽(24, 25)은 상호간에 소정의 간극을 개재시킨 상태에서, 상기 유로관(10)의 상기 축(L)과 직교하는 방사 방향 전체, 즉 상기 유로관(1)의 외주 전체에 교대로 복수회 겹쳐 감겨져 있다.

그렇게 함으로써, 상기 유로관(10)의 주위에 2중의 스파이럴 형상의 유로가 형성되고, 그 한쪽의 유로가 상기 입력 포트(41)로부터 입력된 피제습용의 압축공기를 상기 유로관(10)의 주열전달 유로(11)에 안내하기 위한 도입 유로(21)를 형성하고, 다른쪽의 유로가 상기 주열전달 유로(11)에서 냉각되어 제습된 제습 후의 압축공기를 상기 출력 포트(42)에 안내하기 위한 도출 유로(22)를 형성하고 있다.

즉, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)는 상기 유로관(10)의 주위를 복수회 감음으로써 상기 유로관(10)의 전체 둘레에 교대로 복수층 겹쳐진 상태로 배치되어 있고, 상기 도입 유로(21)를 흐르는 제습 전의 고온의 압축공기와, 그 흐름과 대향하도록 상기 도출 유로(22)를 흐르는 제습 후의 저온의 압축공기 사이에서 열교환이 행해지도록 되어 있다. 그 결과, 상기 열교환 유로부(20)에 있어서 상기 주열전달 유로(11)에서 냉각된 제습 후의 압축공기가 재가열(제냉)됨과 동시에, 상기 입력 포트(41)로부터 입력된 제습 전의 압축공기가 예비냉각(예냉)되게 된다. 이 때, 상기 예비냉각에 의해 도입 유로(21) 내에 드레인수가 발생할 경우도 있지만, 압축공기에 의해 상기 주열전달 유로(11)로 운반되어 가서 상기 드레인 배출 포트(43)로부터 배출된다.

또, 상기 제1 및 제2전열벽(24, 25)은 상기 도입 유로(21)를 흐르는 제습 전의 압축공기와 상기 도출 유로(22)를 흐르는 제습 후의 압축공기 사이에서 열교환을 할 수 있는 재료에 의해 형성되어 있으면 족하고, 예를 들면 스테인레스나 구리나 알루미늄 등의 금속으로 형성할 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 제1전열벽(24)의 제1내단(24a) 및 제2전열벽(25)의 제2내단(25a)으로부터 각각 이들 전열벽(24, 25)의 권취 방향으로 약 180도 나아간 각도 범위에는, 유로관(10)의 외면과 제1전열벽(24) 사이, 및 상기 유로관(10)의 외면과 제2전열벽(25) 사이에, 상기 도입 유로(21)의 내주단부 및 도출 유로(22)의 내주단부가 각각 형성되어 있다. 즉, 상기 제1내단(24a) 및 제2내단(25a)을 포함하는 평면(P)보다 하방에는, 상기 유로관(10)에 직접 인접하는 위치에 도입 유로(21)의 내주단부가 형성되고, 상기 평면(P)보다 상방에서는 상기 유로관(10)에 직접 인접하는 위치에 도출 유로(22)의 내주단부가 형성되어 있다.

그래서, 상기 유로관(10)에 있어서의 상기 제1단(13)의 근방에는 상기 도입 유로(21)에 직접 접하는 각도 범위(상기 평면(P)보다 하반분)에, 상기 도입 유로(21)와 상기 주열전달 유로(11)를 연통시키는 유입구(12a)가 개설되어 있다. 한편, 상기 유로관(10)에 있어서의 상기 제2단(14)의 근방에는 상기 도출 유로(22)에 직접 접하는 각도 범위(상기 평면(P)보다 상반분)에, 상기 주열전달 유로(11)와 상기 도출 유로(22)를 연통시키는 유출구(12b)가 개설되어 있다. 또, 제습 후의 압축공기에 드레인이 재혼입하는 것을 피하기 위해서, 이 유출구(12b)가 개설된 각도 범위는 평면(P)을 사이에 두고 상기 드레인 배출 포트(43)와는 반대측에 위치시키는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 유입구(12a)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 유로관(10)을 관통하는 복수의 구멍에 의해 형성되어 있고, 구체적으로는, 둘레 방향으로 6개씩 2열로 형성된 원형의 구멍에 의해 형성되어 있다. 또한, 상기 유출구(12b)는 유로관(10)을 제2단(14)으로부터 일정 폭으로 축(L)을 중심으로 한 부채꼴로 잘라냄으로써 형성되어 있고, 여기에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 그 부채 형상의 개구 각도가 90도보다 큰 둔각으로 되어 있다. 단, 상기 유입구(12a) 및 유출구(12b)의 수나 형상은 이것들에 한정되는 것은 아니다.

한편, 이 열교환 유로부(20)의 외주부에는 상기 입력 포트(41)로부터 입력된 피제습용의 압축공기를 상기 도입 유로(21)에 도입하기 위한 도입구(26)가 개설됨과 아울러, 상기 도출 유로(22)로부터 제습 후의 압축공기를 상기 출력 포트(42)에 도출하기 위한 도출구(29)가 개설되어 있다. 구체적으로는, 상기 평면(P) 상에 있어서, 상기 제1전열벽(24)의 제1외단(24b)이 축(L)을 사이에 두고 상기 제1내단(24a)과는 반대측의 위치에 설치됨과 아울러, 상기 제2전열벽(25)의 제2외단(25b)이 축(L)을 사이에 두고 상기 제2내단(25a)과는 반대측의 위치에 설치되어 있다. 즉, 상기 각 외단(24b, 25b)은 상기 열교환 유로부(20)의 외주면에 있어서의 서로 약 180도 이간한 실질적으로 진역의 위치에 배치되어 있다. 그리고, 상기 제1전열벽(24)의 제1내단(24a) 및 제1외단(24b)과, 상기 제2전열벽(25)의 제2내단(25a) 및 제2외단(25b)은, 실질적으로 축(L)을 포함하는 1개의 평면(P) 상에 배치되어 있다.

그 결과, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 제1전열벽(24)의 제1외단(24b) 및 제2전열벽(25)의 제2외단(25b)으로부터, 각각 상기 전열벽(24, 25)의 권취 방향과는 역방향으로 약 180도씩 되돌린 위치까지의 각도 범위에는, 상기 열교환 유로부(20)의 외주부, 즉 상기 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)의 외주단부가, 상기 제1전열벽(24) 및 제2전열벽(25)의 가장 외측에 배치된 최외벽 부분에 의해 각각 형성되어 있다.

구체적으로, 상기 평면(P)보다 하방에서는, 상기 도입 유로(21)의 외주단부가 상기 제1전열벽(24)의 최외벽 부분과, 그 바로 내측에 인접하는 상기 제2전열벽(25) 사이에 형성되어 있다. 이 도입 유로(21)의 외주단부는 상기 제1전열벽(24)의 제1외단(24b)을, 그 바로 내측에 인접하는 제2전열벽(25)의 외주면에 용접 등에 의해 축(L)을 따라 기밀하게 고정함으로써 막혀 있다. 그리고, 상기 제1전열벽(24)의 최외벽 부분에는 상기 제1단(13)의 근방에 상기 평면(P)과 직교하는 방향(도면 중 하방향)을 향해서 원형의 상기 도입구(26)가 개설되어 있다.

한편, 상기 평면(P)보다 상방에서는, 상기 도출 유로(22)의 외주단부가 상기 제2전열벽(25)의 최외벽 부분과, 그 바로 내측에 인접하는 제1전열벽(24) 사이에 형성되어 있다. 이 도출 유로(22)의 외주단부는 상기 제2전열벽(25)의 제2외단(25b)이 그 바로 내측의 제1전열벽(24)의 외주면에 기밀하게 고정되지 않음으로써 개방되어 있어서, 그 제2외단(25b)과 제1전열벽(24) 사이에 형성된 간극에 의해 제3공간(53)에 연통하는 상기 도출구(29)가 형성되어 있다. 상기 도출구(29)는 상기 도입구(26)와 마찬가지로 상기 평면(P)과 직교하는 방향(도면 중 하방향)에 개설되어 있다.

또한, 도 4∼도 6에 나타내는 바와 같이, 전열벽(24, 25)에는 한쪽의 면(도면 중 외면)에 오목부(27a)가 형성됨과 아울러, 그것과 반대측을 향하는 다른쪽의 면(도면 중 내면)에 돌기(27b)가 형성되어서 이루어지는 중공의 볼록 형상 핀(27)이, 전열벽 전체에 걸쳐서 대략 균등하게 분포시킨 상태에서 복수 형성되어 있다. 이들 볼록 형상 핀(27)은, 도 6(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 오목부(27a) 내 및 상기 돌기(27b)의 주위에 압축공기의 와류를 발생시켜서, 도입 유로(21) 및 도출 유로(22) 내에 있어서의 압축공기의 흐름을 교반함으로써, 주로 양 유로(21, 22) 내를 흐르는 압축공기간의 열교환 효율을 향상시키기 위한 것이다. 그리고, 이들 볼록 형상 핀(27)의 선단, 즉 돌기(27b)의 선단은 방사 방향으로 인접하는 전열벽(24, 25)에 접촉하여, 상기 전열벽(24, 25) 사이의 간극, 즉 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)의 높이를 유지하고 있다.

이 볼록 형상 핀(27)의 상기 오목부(27a)의 내면은 대강 구면 형상으로 형성되어 있고, 그 개구 가장자리(27c)는 대략 원형으로 모따기되어 있다. 그리고, 이 개구 가장자리(27c)에 있어서의 상기 오목부(27a)의 내면과 전열벽(24, 25)의 상기 한쪽의 면의 교차 각도(α)는 90도보다 큰 둔각으로 되어 있고, 상기 오목부(27a)의 깊이는 상기 개구 가장자리(27c)의 반경보다 얕게 형성되어 있다. 이들 볼록 형상 핀(27)은 상기 전열벽(24, 25)을 형성하는 금속판에 프레스 가공을 행함으로써 성형되지만, 상술한 바와 같이 각도(α)을 둔각으로 형성함으로써 가공시에 상기 개구 가장자리(27c)에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기 열교환기(1)의 제조 방법의 일례를 도 7에 의거하여 설명한다. 우선, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 축(L) 방향 일단의 제1단(13) 및 타단의 제2단(14)이 개구하는 원통관을 준비하고, 상기 원통관의 둘레벽을 상기 평면(P)(도 4)에 의해 2분할했다고 가정하고, 상기 원통관의 제1단(13)측에 있어서는 한쪽의 각도 범위(180도)에 속하는 둘레벽 부분에 원형의 상기 유입구(12a)를 복수개(예를 들면, 둘레 방향으로 6개, 축(L) 방향으로 2열) 형성하고, 상기 원통관의 제2단(14)측에 있어서는, 다른쪽의 각도 범위(180도)에 속하는 둘레벽 부분에 상기 제2단(14)으로부터 일정 폭으로 둘레 방향으로 부채꼴로 잘라낸 유출구(12b)를 형성함으로써 상기 유로관(10)을 형성한다.

그 한편으로, 2매의 금속판에 프레스 가공에 의해 상기 볼록 형상 핀(27)을, 예를 들면 본 실시형태와 같이 격자상으로 배열시키거나, 또는 지그재그 형상으로 배열시키거나 등, 대략 균등하게 분포시킨 상태에서 형성하고, 그 한쪽에 상기 도입구(26)를 관통 형성해서 제1전열벽(24)으로 하고, 다른쪽을 제2전열벽(25)으로 한다.

다음에, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 및 제2전열벽(24, 25)의 내단(24a, 25a)를 상기 유로관(10)의 둘레벽에 대하여 상기 평면(P) 상의 위치에서 용접 등에 의해 기밀하게 고정한다. 그리고, 상기 제1전열벽(24)이 유로관(10)에 있어서의 상기 유입구(12a)를 형성한 각도 범위의 외주면을 덮고, 상기 제2전열벽(25)이 유로관(10)에 있어서의 상기 유출구(12b)를 형성한 각도 범위의 외주면을 덮도록 하여, 양 전열벽(24, 25)을 겹친 상태에서 상기 유로관(10)의 외주에 복수회 권취한다. 그 때, 양 전열벽(24, 25)의 볼록 형상 핀(27)은 모두 내측을 향해서 돌출하도록 권취된다. 계속해서, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 상기 제1전열벽(24)의 제1외단(24b)을, 내측에 인접하는 제2전열벽(25)의 외주면에 대하여 용접 등에 의해 기밀하게 고정한다. 그렇게 함으로써 상기 열교환기(1)가 제조된다.

다음에, 상기 케이스(30)에 대해서 구체적으로 설명한다. 상기 케이스(30)는, 도 2∼도 5로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 상기 열교환기(1) 및 증발기(3)를 내부에 수용하기 위한 원통 형상을 한 케이스 본체부(31)와, 이 케이스 본체부(31)의 축(L) 방향의 제1단(31a)에 용접 등에 의해 기밀하게 고정된 제1캡 부재(32)와, 제2단(31b)에 용접 등에 의해 기밀하게 고정된 제2캡 부재(33)로 구성되어 있다.

상기 제1캡 부재(32)는 상기 케이스 본체부(31)의 제1단(31a)측에 있어서, 상기 열교환 유로부(20)의 외주부에 끼워맞추는 통 형상의 제1내캡(35)과, 상기 제1내캡(35)을 내부에 수용한 중공의 제1외캡(36)을 구비하고 있다. 상기 제1외캡(36)과 상기 제1내캡(35) 사이에는 축(L)의 둘레로 환상을 이룬 제1공간(51)이 형성되어 있다. 상기 제1외캡(36)은 원통 형상의 둘레벽(36a)에 있어서의 일단측의 둘레 가장자리에, 축(L) 방향 외측으로 돌출하는 돔 형상의 끝벽(36b)을 일체로 연결함과 아울러, 타단측을 개구시켜서 이루어지는 것이다. 상기 둘레벽(36a)에는 상기 제1공간(51)에 연통하는 상기 입력 포트(41)가, 상기 출력 포트(42)와 마찬가지로 평면(P)과 직각을 이루는 평면(Q) 방향(도면 중의 상방향)을 향해서 개설되어 있다.

또한, 상기 제1외캡(36)의 끝벽(36b)에는 상기 증발기(3)를 형성하는 한쌍의 냉매관(110)을 기밀하게 삽입한 상태에서 고정하기 위한 삽통구멍(36c)이, 축(L)을 따라서 2개 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1외캡(36)은 원통 형상의 통 형상 격벽(44)을 더 갖고 있고, 상기 통 형상 격벽(44)의 일단부가 이들 삽통구멍(36c)의 주위를 둘러싸도록, 상기 끝벽(36b)의 내면에 용접 등에 의해 기밀하게 고정되어 있고, 그 타단부가 상기 유로관(10)의 제1단(13)의 내부에 빈틈없이 끼워맞추고 있다. 즉, 이 통 형상 격벽(44)에 의해서 상기 유로관(10)의 주열전달 유로(11)와 상기 제1공간(51)이 실질적으로 기밀하게 구획되어 있다.

또한, 제2캡 부재(33)는 상기 케이스 본체부(31)의 제2단(31b)측에 있어서, 상기 열교환 유로부(20)의 외주부에 끼워맞추는 통 형상의 제2내캡(37)과, 상기 제2내캡(37)을 내부에 수용한 중공의 제2외캡(38)을 구비하고 있다. 상기 제2외캡(38)과 제2내캡(37) 사이에는 제2공간(52)이 형성되어 있다. 상기 제2외캡(38)은 원통 형상의 둘레벽(38a)에 있어서의 일단측의 둘레 가장자리를, 축(L) 방향 외측으로 돌출하는 돔 형상의 끝벽(38b)에 의해서 일체로 연결함과 아울러, 타단측을 개구시켜서 이루어지는 것이다. 상기 둘레벽(38a)에는 상기 제2공간(52)에 연통하는 상기 드레인 배출 포트(43)가, 상기 입력 포트(41) 및 출력 포트(42)와는 같은 평면(Q) 상에 있어서 역방향(도면 중의 하방향)을 향해서 개설되어 있다.

그리고, 상기 케이스 본체부(31)는 축(L) 방향 양단의 상기 제1 및 제2단(31a, 31b)이 각각 개구되어 있고, 축(L) 방향의 길이가 상기 열교환기(1)의 축(L) 방향의 길이보다 짧게 형성되어 있으며, 그 때문에 열교환기(1)는 그 양단을 제1 및 제2단(31a, 31b)으로부터 돌출시킨 상태에서 케이스 본체부(31)에 삽입되어 있다. 그리고, 열교환기(1)에 있어서의 양단의 돌출 부분이 상기 제1캡 부재(32) 및 제2캡 부재(33)의 제1내캡(35) 및 제2내캡(37)에 각각 끼워맞추고 있다.

상기 케이스 본체부(31)의 내경은 상기 열교환기(1)의 외경, 즉 상기 열교환 유로부(20)의 외경보다 크게 되어 있고, 그 때문에 상기 케이스 본체부(31)와 상기 열교환기(1) 사이에는 상기 열교환기(1)의 도출구(29)에 연통하는 제3공간(53)이 축(L) 둘레에 환상을 이루어서 형성되어 있다. 또한, 상기 케이스 본체부(31)의 둘레벽에는 상기 제3공간(53)에 연통하는 상기 출력 포트(42)가 개설되어 있다. 그리고, 이 제3공간(53)은 상기 제1캡 부재(32)의 제1내캡(35)에 형성된 제1격벽(35b)과, 제2캡 부재(33)의 제2내캡(37)에 형성된 제2격벽(37b)에 의하여 축(L) 방향의 양측에 인접하는 제1캡 부재(32) 내의 제1공간(51) 및 제2캡 부재(33) 내의 제2공간(52)과는 기밀하게 구획되어 있다.

상기 제1캡 부재(32)에 있어서, 상기 제1내캡(35)은 양단이 각각 개구되어 있고, 그 원통 형상의 제1측벽(35a)에 있어서의 케이스 본체부(31)측에 위치하는 끝 가장자리에는, 축(L)과 직교하는 방향으로 기립한 플랜지 형상의 상기 제1격벽(35b)이 일체로 형성되어 있다. 그리고, 이 제1격벽(35b)의 외측 가장자리부는 상기 케이스 본체부(31)의 제1단(31a)에 대하여 용접 등에 의해 기밀하게 고정되어 있다. 또, 상기 제1격벽(35b)의 외측 가장자리부는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 케이스 본체부(31)의 제1단(31a)과 제1외캡(36)의 개구단 사이에 협지된 상태에서 양자에 대하여 기밀하게 고정되어 있어도 좋다. 또한, 상기 제1측벽(35a)에는 관통구멍(39)이 관통 형성되어 있고, 제1내캡(35)을 열교환 유로부(20)에 끼워맞춤으로써 이 관통구멍(39)이 상기 제1전열벽(24)의 도입구(26)와 겹쳐서 상기 도입구(26)가 상기 제1공간(51)에 연통된다. 그 결과, 상기 입력 포트(41)가 제1공간(51)을 통해서 도입구(26)에 연통되게 된다.

또한, 상기 제1내캡(35)에 있어서는 상기 원통 형상의 제1측벽(35a)에 있어서의 상기 제1격벽(35b)과는 반대측의 단부에, 상기 열교환기(1)의 열교환 유로부(20)의 한쪽 끝면 전체(즉, 소용돌이 형상을 이루는 상기 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)의 한쪽의 단부 개구 전체)를 기밀하게 폐쇄하기 위한 제1폐색벽(23a)이 안쪽 방향을 향해서 환상으로 설치되어 있다. 상기 제1폐색벽(23a)은 납 재나 접착제 등에 의해, 상기 열교환 유로부(20)의 한쪽의 끝면 전체에 대하여 기밀하게 고정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 이 제1폐색벽(23a)의 내주 가장자리는 상기 통 형상 격벽(44)의 외주면에까지 이르고 있다.

상기 제2캡 부재(33)에 있어서, 상기 제2내캡(37)은 양단이 각각 개구되어 있고, 그 원통 형상의 제2측벽(37a)에 있어서의 케이스 본체부(31)측에 위치하는 끝 가장자리에, 축(L)과 직교하는 방향으로 기립한 플랜지 형상의 상기 제2격벽(37b)이 일체로 형성되어 있다. 그리고, 이 제2격벽(37b)의 외측 가장자리부는 상기 케이스 본체부(31)의 제2단(31b) 대해서 용접 등에 의해 기밀하게 고정되어 있다. 또, 상기 제2격벽(37b)의 외측 가장자리부는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 케이스 본체부(31)의 제2단(31b)과 제2외캡(38)의 개구단 사이에 협지된 상태에서, 양자에 대하여 기밀하게 고정되어 있어도 좋다.

또한, 상기 제2내캡(37)에 있어서는 상기 원통 형상의 제2측벽(37a)에 있어서의 상기 제2격벽(37b)과는 반대측의 단부에, 상기 열교환기(1)의 열교환 유로부(20)의 다른쪽의 끝면 전체(즉, 소용돌이 형상을 이루는 상기 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)의 다른쪽의 단부 개구 전체)를 기밀하게 폐색하기 위한 제2폐색벽(23b)이, 안쪽 방향을 향해서 환상으로 설치되어 있다. 상기 제2폐색벽(23b)은 납재나 접착제 등에 의해 상기 열교환 유로부(20)의 다른쪽의 끝면 전체에 대하여 기밀하게 고정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 제2폐색벽(23b)의 내주 가장자리는 축(L)을 따라 제1단(13) 방향으로 약간 절곡되어서 상기 열교환기(1)에 있어서의 유로관(10)의 제2단(14) 내에 끼워맞추고 있다. 그렇게 함으로써 상기 유로관(10)에 있어서의 제2단(14)의 제2개구(16)가 상기 제2내캡(37) 및 제2공간(52)을 통해서 상기 드레인 배출 포트(43)에 연통되어 있다.

또, 상기 케이스 본체부(31), 및 제1캡 부재(32)의 제1내부 캡(35), 제2캡 부재(33)의 제2내부 캡(37), 제1 및 제2외부 캡(36, 38)은, 각각 스테인레스 등의 금속으로 형성해도 좋지만, 합성 수지, 또는 합성 수지와 금속의 조합으로 형성되어 있어도 된다.

다음에, 도 1 및 도 3∼도 5에 의거하여 제습 유닛(2)의 작용 효과에 대해서 구체적으로 설명한다.

예를 들면 컴프레서 등의 공압원에 접속된 입력 포트(41)로부터 제1공간(51)에 유입된 피제습용의 압축공기는, 상기 도입구(26)를 통해서 열교환 유로부(20)의 도입 유로(21)에 도입된다. 이 도입 유로(21)에 도입된 압축공기는, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 열교환 유로부(20) 내를 안쪽 방향을 향해서 스파이럴 형상으로 돌면서 흘러간다. 그 동안에, 상기 도입 유로(21) 내를 흐르는 제습대상의 압축공기는 인접하는 도출 유로(22) 내를 상기 도입 유로(21) 내의 압축공기와는 반대방향으로 흐르는 제습 후의 압축공기와의 사이에서 열교환된다. 이 때, 제습 후의 압축공기는 주열전달 유로(11) 내에서 냉각되어 있어서 제습 전의 압축공기보다 저온이기 때문에, 도입 유로(21) 내의 압축공기가 예비냉각, 즉 예냉된다. 이 압축공기의 예냉은 주열전달 유로(11)에서의 주냉각에 대한 예냉이며, 이 예냉 된 압축공기가 상기 유입구(12a)를 통해서 주열전달 유로(11)의 제1단(13)측에 유입된다.

상기 주열전달 유로(11)에 유입된 피제습용의 압축공기는 증발기(3)의 냉매관(110) 내를 흐르는 냉매와 열교환을 하면서, 그 제2단(14)측을 향해서 흐름으로써 냉각되고, 그 때, 압축공기 중에 포함되는 수분(수증기)이 응축해서 드레인수로 되어 압축공기로부터 제거된다. 이와 같이 하여 제습된 저온의 압축공기는, 유로관(10)의 제2단(14) 근방에 개설된 유출구(12b)를 통해서 상기 열교환 유로부(20)의 도출 유로(22)에 유입된다. 그 한편으로, 상기 드레인수는 주열전달 유로(11) 내를 흐르는 압축공기에 의해 유로관(10)의 제2단(14)을 향해서 흘러가게 되고, 상기 제2단(14)의 제2개구(16)를 통해서 상기 제2캡 부재(33) 내에 형성된 제2공간(52)으로 안내된다. 그러면, 상기 드레인수는 중력에 의해 제2공간(52) 내를 낙하하여 상기 케이스(30)의 제2외캡(38)의 바닥에 개설된 드레인 배출 포트(43)를 통해서 제습 유닛(2)의 외부로 배출되고, 상기 드레인 배출 포트(43)에 접속된 오토 드레인(109) 내에 축적되어 간다. 그리고, 예를 들면 상기 오토 드레인(109)에 있어서의 드레인수의 축적량이나, 시간 등의 적당한 파라미터를 트리거로 해서, 오토 드레인(109) 내에 설치된 도시하지 않은 밸브가 열리고, 그 축적된 드레인수가 상기 압축공기의 압력에 의해 상기 오토 드레인(109)으로부터 배출된다.

상기 도출 유로(22)에 유입된 제습 후의 저온의 압축공기는, 열교환 유로부(20) 내를 바깥 방향을 향해서 스파이럴 형상으로 돌면서 흘러 간다. 그 동안에, 상기 도출 유로(22) 내를 흐르는 제습 후의 압축공기는, 인접하는 도입 유로(21) 내를 상기 도출 유로(22) 내의 압축공기와는 반대방향으로 흐르는 제습 전의 압축공기와의 사이에서 열교환되어서 재가열된다. 이 재가열된 제습 후의 압축공기는 도출구(29)를 통해서 제3공간(53)에 유입되고, 상기 출력 포트(42)를 통해서 외부의 공기압 기기 등에 출력된다. 이와 같이, 제습 후의 압축공기를 재가열함으로써 출력처의 공기압 기기 등에 있어서 결로가 생기는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 상기 열교환기(1) 및 그것을 구비한 제습 유닛(2)에 의하면, 주열전달 유로(11)를 형성하는 원통 형상의 유로관(10)의 외주에 2개의 스파이럴 형상의 제1 및 제2전열벽(24, 25)을 소정의 간극을 개재시켜서 상기 유로관(10)의 방사 방향으로 교대로 겹쳐 감음으로써 열교환 유로부(20)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 전열벽(24, 25) 사이의 간극에 의해서 압축공기를 상기 유로관(10) 내에 유입하고 또한 도출하기 위한 도입 유로(21) 및 도출 유로(22)가, 방사 방향으로 교대로 형성되어 있다. 그 때문에, 상기 열교환 유로부(20)에 있어서 대향류에 의해 압축공기간의 열교환 효율을 확보하면서도 압축공기의 유로 배치의 번잡함을 피하여, 보다 효율적인 유로 배치를 실현하는 것이 가능해지고, 그 결과, 열교환기(1)나 제습 유닛(2)의 소형화를 실현하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명에 따른 열교환기, 제습 유닛, 및 제습 시스템의 일실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 설계변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 상술한 제습 유닛(2)의 실시형태는 그 축(L)을 수평으로 해서 사용하는 것이지만, 그것에 한정되는 것은 아니고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 드레인 배출 포트(43)를 제2외캡(38)의 끝벽(38b)의 축(L) 상에 설치하고, 축(L)을 수직으로 해서 사용해도 된다.

또한, 상기 제습 유닛(2)의 실시형태에서는 냉각용의 열원(3)으로서 냉매관(110)으로 이루어지는 증발기를 사용하고 있지만, 다른 냉각 방식으로 이루어지는 열원(3)을 사용해도 된다.

또, 상기 열교환기(1)에 대해서는 냉각·제습용에 한정하지 않고, 가열용으로 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 제습 유닛(2)의 실시형태에 있어서, 입출력 포트(41, 42)의 배치를 바꾸거나, 열교환 유로부(20)에 있어서의 도입 유로(21)와 도출 유로(22)의 배치를 바꾸는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시형태에서는 열교환 유로부(20)는 2매의 판 형상의 전열벽(24, 25)의 내단(24a, 25a)을 유로관(10)의 외주면에 고정한 뒤에, 양 전열벽(24, 25)을 유로관(10) 주위에 스파이럴 형상으로 겹쳐 감음으로써 형성되어 있지만, 유로관(10)과 2매의 스파이럴 형상의 전열벽(24, 25)을 압출 가공으로 일체로 성형해도 좋다. 그 때, 상기 볼록 형상 핀(27)은 상기 실시형태와 같은 오목부(27a) 및 돌기(27b)로 이루어지는 것 대신에, 예를 들면 축(L)을 따라 연장되는 오목홈 및 돌출조로 이루어지는 것으로 할 수 있다. 단, 이들 볼록 형상 핀(27)의 높이는 압축공기의 흐름을 방해하지 않도록, 상기 도입 유로(21)나 도출 유로(22)의 높이보다 낮은 것으로 된다.

1 : 열교환기
2 : 제습 유닛
3 : 열원(증발기)
10 : 유로관
11 : 주열전달 유로(주냉각 유로)
12a : 유입구
12b : 유출구
13 : 제1단
14 : 제2단
20 : 열교환 유로부
21 : 도입 유로
22 : 도출 유로
24 : 제1전열벽
24a : 제1내단
24b : 제1외단
25 : 제2전열벽
25a : 제2내단
25b : 제2외단
26 : 도입구
27 : 볼록 형상 핀
27a : 오목부
27b : 돌기
27c : 개구 가장자리
29 : 도출구
30 : 케이스
35b : 제1격벽
37b : 제2격벽
41 : 입력 포트
42 : 출력 포트
43 : 드레인 배출 포트
51 : 제1공간
52 : 제2공간
53 : 제3공간
100 : 제습 시스템
101 : 냉동회로
103 : 압축기
104 : 응축기
105 : 캐피러리 튜브(감압기)
109 : 오토 드레인
110 : 냉매관
P, Q : 평면
L : 축

Claims (14)

1. 압축공기용의 열교환기로서, 상기 열교환기는,
   축 방향 일단의 제1단 및 타단의 제2단을 갖고, 내부의 주열전달 유로에 있어서 열원과 압축공기 사이에서 열수수를 행하게 하는 원통 형상의 유로관과,
   상기 주열전달 유로에 외부로부터의 압축공기를 도입하기 위한 도입 유로, 및 상기 주열전달 유로로부터 열수수 후의 압축공기를 외부로 도출하기 위한 도출 유로를 갖고 있어서, 이들 도입 유로 및 도출 유로를 흐르는 압축공기 사이에서 열교환을 행하게 하는 열교환 유로부를 구비하고 있고,
   상기 열교환 유로부는 스파이럴 형상으로 형성된 제1전열벽 및 제2전열벽을 갖고, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽은 각각의 내단을 상기 유로관의 외주에 기밀하게 고정함과 아울러 상호간에 소정의 간극을 개재시킨 상태에서 상기 유로관의 외주에 교대로 겹쳐 감겨지고, 상기 제1전열벽과 제2전열벽 사이에 상기 간극에 의해서 상기 도입 유로 및 도출 유로가 교대로 형성되고 있고,
   상기 열교환 유로부의 외주부에는 상기 도입 유로에 외부로부터의 압축공기를 유입시키기 위한 도입구와, 상기 도출 유로로부터 압축공기를 유출시키기 위한 도출구가 개설되고,
   상기 유로관의 제1단측에는 상기 도입 유로와 상기 주열전달 유로를 연통시키는 유입구가 개설되고, 상기 제2단측에는 상기 주열전달 유로와 상기 도출 유로를 연통시키는 유출구가 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1전열벽 및 제2전열벽은 내외 한쪽의 면에 오목부가 형성됨과 아울러 다른쪽의 면에 돌기가 형성되어서 이루어지는 볼록 형상 핀을 각각 복수 갖고 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 볼록 형상 핀의 오목부의 개구 가장자리가 대략 원형으로 모따기되어 있고, 상기 개구 가장자리에 있어서의 오목부의 내면과 전열벽의 상기 한쪽의 면이 이루는 각도는 90도보다 크고, 또한, 상기 오목부의 깊이는 상기 개구 가장자리의 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1전열벽 및 제2전열벽의 내단은 상기 유로관의 외주에 서로 180도 간격으로 고정되고, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽의 외단은 상기 열교환 유로부의 외주부에 서로 180도 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1전열벽 및 제2전열벽의 내단 및 외단은 상기 유로관의 축을 포함하는 동일 평면 상에 배치되어 있고, 상기 유입구 및 유출구가 상기 유로관에 있어서의 상기 평면을 사이에 둔 한쪽의 각도 범위와 다른쪽의 각도 범위에 각각 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 압축공기를 제습하기 위한 제습 유닛으로서,
   상기 제습 유닛은, 냉각용 열원과, 상기 냉각용 열원에 의해 냉각되고 또한 제습된 압축공기를, 제습 전의 압축공기와의 열교환에 의해 재가열하기 위한 열교환기와, 이들 열교환기 및 냉각용 열원이 수용된 중공의 케이스를 갖고 있고,
   상기 열교환기는,
   축 방향 일단의 제1단 및 타단의 제2단을 갖고, 내부의 주열전달 유로에 상기 냉각용 열원이 배치된 원통 형상의 유로관과,
   상기 주열전달 유로에 외부로부터의 압축공기를 도입하기 위한 도입 유로, 및 상기 주열전달 유로에서 냉각된 제습 후의 압축공기를 외부로 도출하기 위한 도출 유로를 갖고 있어서, 이들 도입 유로 및 도출 유로를 흐르는 압축공기 사이에서 열교환을 행하게 하는 열교환 유로부를 구비하고 있고,
   상기 열교환 유로부는 스파이럴 형상으로 형성된 제1전열벽 및 제2전열벽을 갖고, 상기 제1전열벽 및 제2전열벽은 각각의 내단을 상기 유로관의 외주에 기밀하게 고정함과 아울러 상호간에 소정의 간극을 개재시킨 상태에서 상기 유로관의 외주에 교대로 겹쳐 감겨지고, 상기 제1전열벽과 제2전열벽 사이에 상기 간극에 의해서 상기 도입 유로 및 도출 유로가 교대로 형성되어 있고,
   상기 열교환 유로부의 외주부에는 상기 도입 유로에 제습하기 위한 압축공기를 유입시키는 도입구와, 상기 도출 유로로부터 제습 후의 압축공기를 유출시키는 도출구가 개설되고,
   상기 유로관의 제1단측에는 상기 도입 유로와 상기 주열전달 유로를 연통시키는 유입구가 개설되고, 상기 제2단측에는 상기 주열전달 유로와 상기 도출 유로를 연통시키는 유출구가 개설되어 있고,
   상기 케이스에는 열교환기의 상기 도입구에 연통된 입력 포트와, 열교환기의 상기 도출구에 연통된 출력 포트와, 상기 주열전달 유로의 제2단측에 연통되어서 상기 열교환기 내에서 발생한 드레인수를 외부로 배출하기 위한 드레인 배출 포트가 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 열교환기의 주위와 케이스 사이에는 공극이 형성되어 있고, 상기 공극은 제1격벽 및 제2격벽에 의해 상기 제1단측의 제1공간과, 상기 제2단측의 제2공간과, 이들 제1공간과 제2공간에 끼워진 제3공간의, 3개의 공간으로 분할되어 있고,
   상기 입력 포트와 상기 도입구의 사이 및 상기 출력 포트와 상기 도출구의 사이 중, 어느 한쪽이 상기 제1공간에 의해 접속되고, 어느 다른쪽이 상기 제3공간에 의해 접속되어 있고, 또한, 상기 제2공간에 의해서 상기 주열전달 유로의 제2단측이 상기 드레인 배출 포트에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 입력 포트 및 상기 출력 포트가 상기 드레인 배출 포트보다 높은 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 입력 포트와 상기 도입구가 상기 제1공간에 의해 접속되고, 상기 출력 포트와 상기 도출구가 상기 제3공간에 의해 접속되어 있고,
   상기 제1전열벽의 외단이 상기 제1전열벽의 내측에 인접하는 제2전열벽에 기밀하게 고정되어 있고, 상기 제1전열벽에 있어서의 가장 외측에 배치된 최외벽 부분에 상기 도입구가 개설되어 있고,
   상기 제2전열벽의 외단과 그 내측에 인접하는 제1전열벽 사이에 형성된 간극에 의해 상기 도출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1전열벽의 내단과 상기 제2전열벽의 내단은 상기 유로관의 외주에 서로 180도 간격으로 고정되고, 상기 제1전열벽의 외단과 상기 제2전열벽의 외단은 상기 열교환 유로부의 외주부에 서로 180도 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1전열벽의 내단 및 외단과 상기 제2전열벽의 내단 및 외단은 상기 유로관의 축을 포함하는 1개의 평면 상에 배치되어 있고, 상기 유입구 및 유출구가 상기 유로관에 있어서의 상기 평면을 사이에 둔 한쪽의 각도 범위와 다른쪽의 각도 범위에 각각 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유출구가 상기 평면을 사이에 두고 상기 드레인 배출 포트와는 반대측에 위치하는 상기 유로관의 각도 범위에 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
13. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각용 열원은 상기 유로관의 제1단으로부터 상기 주열전달 유로 내에 삽입되어, 냉매를 유통시키는 냉매관인 것을 특징으로 하는 제습 유닛.
14. 제 13 항에 기재된 제습 유닛을 구비한 제습 시스템으로서,
    감압기에 의해 감압된 냉매를 상기 냉매관에 유통시키고, 상기 주열전달 유로에 있어서 압축공기와의 사이에서 열교환을 행한 냉매를 압축기 및 응축기를 통해서 다시 상기 감압기에 유통시킴으로써, 상기 냉매를 순환시키는 냉동회로를 구비하고 있고,
    상기 제습 유닛의 드레인 배출 포트에는 오토 드레인이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 제습 유닛.

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