KR100497847B1

KR100497847B1 - 증발기

Info

Publication number: KR100497847B1
Application number: KR1019970053676A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 오쿠다; 히로야수 시마누키; 히로히코 와타나베
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2005-09-30
Also published as: KR19980032970A; EP0838641B1; CZ336097A3; EP0838641A2; DE69729836D1; ATE271210T1; EP0838641A3; DE69729836T2; AU4282097A

Abstract

증발기는, 서로 간격을 두고 상하로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더와, 폭방향을 전후로 향하여 이들 한 쌍의 헤더에 양단이 각각 접속된 병렬형의 냉매 유통관으로 이루어진 적어도 하나의 증발기 유닛을 구비하고 있다. 상기 냉매 유통관은, 편평한 좌우벽과, 이들 좌우벽의 전후 양측 가장자리에 걸쳐지는 전후 양측벽과, 이들 전후 양측벽 사이에서 좌우벽에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되며 서로 소정 간격을 두고 마련된 복수 개의 보강벽을 구비하고, 내부에 병렬형의 냉매 통로를 갖는 편평관으로 이루어진다. 상기 보강벽에는 병렬형 냉매 통로끼리 통하게 하는 복수 개의 연통 구멍이 형성되어 있다. 상기 편평관은 좌측벽 형성부를 갖는 판형의 좌측 구성 부재와, 우측벽 형성부를 갖는 판형의 우측 구성 부재에 의해 형성되며, 상기 편평관의 전후 양측벽은, 좌측 구성 부재의 전후 양측 가장자리에 우측 융기형으로 일체 성형되어 우측 구성 부재에 납땜된 우측 돌출벽과, 우측 구성 부재의 전후 양측 가장자리에 좌측 융기형으로 일체 성형되어 좌측 구성 부재에 납땜된 좌측 돌출벽으로 이루어지고, 상기 편평관의 보강벽은 좌측 구성 부재의 좌측벽 형성부에 내측 융기형으로 일체 성형되는 동시에, 그 선단이 동일 다른 쪽에 납땜된 보강벽 형성부로 이루어진다.

Description

증발기{EVAPORATOR}

본 발명은 차량용 에어컨, 실내용 에어컨 등의 공조 장치에 사용되는 증발기에 관한 것이다.

본 명세서에서는, 통풍 방향과 평행한 방향을 전후 방향이라 하고, 이 전후 방향과 직교하는 방향을 좌우 방향이라고 한다. 예컨대, 도면상에서 도 3의 왼쪽을 전방, 오른쪽을 후방이라 하고, 아래쪽을 좌측방, 위쪽을 우측방이라 한다.

종래에는, 예컨대 차량용 에어컨용 증발기로서, 일본국 특허 공개 공보 평3-230064호에 기재되어 있는 적층형 증발기가 사용되고 있었다. 이 적층형 증발기는, 내측면에 상하 방향으로 연장되는 복수 개의 리브가 돌출 형성된 한 쌍의 프레스 성형품제의 세로로 긴 플레이트를, 리브를 내측으로 하여 대향 상태로 겹쳐서 주연부에서 납땜함으로써 형성되고, 또한 상하 방향으로 연장되는 편평관부를 갖는 복수 개의 튜브 요소가 상호 간에 핀을 개재시킨 상태에서 그 두께 방향으로 적층되며, 튜브 요소의 상하 양단부에 편평관부로 연결되는 탱크부가 벌지(bulge)형으로 형성되고, 각 튜브 요소의 탱크부가 서로 연통 상태로 납땜된 것이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 각 튜브 요소(70)의 세로로 긴 플레이트(71, 72)의 리브(73, 74)는 횡단면 거의 U자형이 되도록 내측으로 돌출해 있고, 한 쪽의 세로로 긴 플레이트(71)의 리브(73)가 다른 쪽의 세로로 긴 플레이트(72)의 리브(74) 사이에 위치하는 동시에, 그 선단이 다른 쪽의 세로로 긴 플레이트(72)에 납땜되며, 다른 쪽의 세로로 긴 플레이트(72)의 리브(74)의 선단이 한 쪽의 세로로 긴 플레이트(71)에 납땜됨으로써 복수 개의 병렬형 냉매 통로(75)가 형성되어 있다.

그러나, 종래의 증발기에는 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 세로로 긴 플레이트(71, 72)의 리브(73, 74)가 횡단면이 U자형이기 때문에, 튜브 요소(70)의 폭을 일정하게 한 경우, 도 18에 부호(76)로 도시된 바와 같이 냉매의 유통에 기여하지 않는 쓸데없는 공간 부분이 발생하며, 그 결과 냉매 통로(75) 수를 증가시키는 데에 한계가 있다. 또한, 프레스 기술상의 제약으로 그 제조 공정에서 재료를 신장시키는 데에는 한계가 있으며, 인접하는 리브(73, 74) 사이의 간격을 작게 하면 플레이트(71, 72)에 균열이 발생하기 때문에, 인접하는 리브(73, 74)간의 간격을 비교적 크게 해야 하고, 그 결과 튜브 요소(70)의 폭을 일정하게 한 경우, 냉매 통로(75)의 상당 직경을 작게 하는 동시에 냉매 통로(75)의 수를 많게 하는 것이 불가능해진다. 따라서, 열교환 성능, 즉 냉매의 증발 성능의 향상에도 한계가 있다.

따라서, 상기 문제를 해결하기 위해서, 서로 간격을 두고 상하로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더(header)와, 이들 한 쌍의 헤더에 양단이 각각 접속된 병렬형의 냉매 유통관으로 이루어진 적어도 하나의 증발기 유닛을 구비하고 있으며, 상기 냉매 유통관이, 편평한 좌우벽과, 이들 좌우벽에 걸쳐 있는 동시에 길이 방향으로 연장되며 서로 소정 간격을 두고 마련된 복수 개의 보강벽을 구비한 중공 압출 형재로 이루어진 증발기를 생각할 수 있다. 이러한 증발기에서는, 전술한 종래의 증발기의 튜브 요소의 편평관부에 비하여 냉매 통로의 수를 증가시킬 수 있는 동시에, 냉매 통로의 상당 직경을 작게 할 수 있다. 그런데, 열교환 효율, 즉 냉매의 증발 효율을 향상시키는 동시에 증발기의 컴팩트화를 도모하기 위해서는, 냉매 유통관은 얇은 두께이고, 또한 좌우 방향의 폭은 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

그러나, 압출 형재의 경우, 압출 기술상의 제약으로부터 관을 높은 치수 정밀도로 두께를 얇게 하는 것과, 높은 치수 정밀도로 관의 좌우 방향의 폭을 작게 하는 데에는 한계가 있었다. 더구나, 압출 형재의 경우, 성능 향상에 효과가 있다고 생각되는 병렬형 냉매 통로끼리 통하게 하는 연통 구멍을 보강벽에 형성할 수 없다.

본 발명의 목적은, 전술한 모든 문제를 해결하고, 종래의 증발기에 비하여 열교환 성능, 즉 냉매의 증발 성능이 향상되며, 중공 압출 형재를 구비한 증발기에 비해서도 열교환 성능, 즉 냉매의 증발 성능이 향상되는 동시에 컴팩트한 증발기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 증발기는, 서로 간격을 두고 상하로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더와, 폭방향을 전후로 향하여 이들 한 쌍의 헤더에 양단이 각각 접속된 병렬형의 냉매 유통관으로 이루어진 적어도 하나의 증발기 유닛을 구비하고 있으며, 상기 냉매 유통관은, 편평한 좌우벽과, 이들 좌우벽의 전후 양측 가장자리에 걸쳐지는 전후 양측벽과, 이들 전후 양측벽 사이에서 좌우벽에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되며 서로 소정 간격을 두고 마련된 복수 개의 보강벽을 구비하고, 내부에 병렬형의 냉매 통로를 갖는 편평관으로 이루어지며, 이 편평관은 금속판으로 형성되고, 상기 보강벽은 금속판으로부터 내측 융기형으로 일체 성형된 보강벽 형성부로 이루어진 것이다.

본 발명의 증발기에 의하면, 냉매 유통관이, 편평한 좌우벽과, 이들 좌우벽의 전후 양단에 걸쳐지는 전후 양측벽과, 이들 전후 양측벽 사이에서 좌우벽에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되며 서로 소정 간격을 두고 마련된 복수 개의 보강벽을 구비하고, 내부에 병렬형의 냉매 통로를 갖는 편평관으로 이루어지며, 이 편평관은 금속판으로 형성된 것이고, 상기 보강벽은 금속판으로부터 내측 융기형으로 일체 성형된 보강벽 형성부로 이루어지기 때문에, 일본국 특허 공개 공보 평3-230064호에 기재된 종래의 증발기의 튜브 요소의 편평관부에 비하여 냉매 통로의 수를 증가시킬 수 있는 동시에, 냉매 통로의 상당 직경을 작게 할 수 있다. 따라서, 상기 공개 공보에 기재된 증발기에 비하여 열교환 성능, 즉 냉매의 증발 성능이 향상된다. 또한, 중공 압출 형재를 구비한 증발기에 비하여 냉매 유통관을 높은 치수 정밀도로 두께를 얇게 할 수 있는 동시에, 높은 치수 정밀도로 좌우 방향의 폭을 작게 할 수 있기 때문에, 상기 공개 공보의 증발기에 비하여 열교환 성능, 즉 냉매의 증발 성능이 향상되는 동시에 컴팩트화가 가능해진다.

상기 증발기에 있어서, 보강벽에는 병렬형 냉매 통로끼리를 통하게 하는 복수 개의 연통 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이들 복수 개의 연통 구멍은 좌측에서 볼 때 지그재그 배치형으로 형성되어 있는 것이 좋다. 또한, 각 보강벽에서의 전체 연통 구멍이 차지하는 비율인 개구율이 10～40%인 것이 좋다.

본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

이하의 설명에서, 도면 전체를 통하여 동일물 및 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 의한 증발기의 제1 구체예의 전체 구성을 도시한 것이고, 도 2는 그 냉매의 흐름을 도시한 것이며, 도 3 내지 도 5는 그 주요부의 구성을 도시한 것이다. 그리고, 도면 전체를 통하여 동일물 및 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 「알루미늄」이란 용어에는 순수 알루미늄 외에 알루미늄 합금을 포함하는 것으로 한다.

도 1에서, 증발기(1)는 서로 간격을 두고 상하로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더(2, 3)와, 폭방향을 전후로 향하여 이들 헤더(2, 3)에 양단이 각각 접속된 병렬형의 편평 냉매 유통관(4)과, 인접하는 냉매 유통관(4) 사이의 통풍 간극에 배치되는 동시에, 양 냉매 유통관(4)에 납땜된 알루미늄제 콜게이트핀(5)으로 이루어진 2개의 증발기 유닛(1A)을 구비하고 있다. 이들 2개의 증발기 유닛(1A)은 서로 간격을 두고 전후로 평행하게 배치되어 있다. 2개의 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)끼리와 하측 헤더(3)끼리는, 양단이 양 상측 헤더(2)의 길이의 중앙부 및 양 하측 헤더(3)의 길이의 중앙부에 각각 접속된 연통관(6, 7)에 의해 통하게 되어 있다. 하측 연통관(7)의 길이의 중앙부의 아래쪽에는 냉매의 입구관(8)이 접속되는 동시에, 상측 연통관(6)의 길이의 중앙부의 위쪽에는 냉매의 출구관(9)이 접속되어 있다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 입구관(8)으로부터 하측 연통관(7)에 유입된 액상의 냉매가 양 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)로 분리되어 유입되고, 이어서 각 냉매 유통관(4) 내부를 위쪽으로 흐르는 동안에 기상(氣相)으로 되어 상측 헤더(2)에 유입되며, 이어서 상측 연통관(6)을 통하여 출구관(9)으로 유출된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매 유통관(4)은, 편평한 좌우벽(11, 12)과, 이들 좌우벽(11, 12)의 전후 양측 가장자리에 걸쳐지는 전후 양측벽(13, 14)과, 이들 전후 양측벽(13, 14) 사이에서 좌우벽(11, 12)에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되며 서로 소정 간격을 두고 마련된 복수 개의 보강벽(15)을 구비하고, 내부에 병렬형의 냉매 통로(16)를 갖는 알루미늄제 편평관(17)으로 이루어진다.

알루미늄제 편평관(17)의 좌측벽(11) 내면에서 인접하는 보강벽(15)끼리의 사이 부분에는, 전열 면적을 증대시킬 목적으로, 길이 방향에 간격을 두고 복수 개의 돌기(18)가 우측 융기형으로 일체로 각각 형성되어 있다. 보강벽(15)에는 병렬형의 냉매 통로(16)끼리 통하게 하는 복수 개의 연통 구멍(19)이 형성되어 있다. 이들 연통 구멍(19)은 좌측에서 볼 때 지그재그 배치로 되어 있다. 연통 구멍(19)이 열려져 있으면, 병렬형의 유체 통로(16)를 각각 유통하는 유체는 연통 구멍(19)을 통하여 편평관(17)의 폭방향으로 흐르고, 모든 유체 통로(16)에 널리 퍼져 혼합되며, 유체 통로(16) 사이에서 유체에 온도차가 생기는 일이 없어진다. 따라서, 열교환 효율, 즉 냉매의 증발 효율이 향상된다. 각 보강벽(15)에서 전체 연통 구멍(19)이 차지하는 비율인 개구율은 10～40%, 특히 10～30%의 범위 내인 것이 바람직하며, 20%정도인 것이 좋다. 이 경우에, 연통 구멍(19)을 형성함으로써 열교환 효율 향상 효과가 현저해진다.

알루미늄제 편평관(17)은, 좌측벽(11), 전후 양측벽(13, 14) 및 보강벽(15)을 구성하는 알루미늄제이고 판형인 좌측 구성 부재(21)와, 우측벽(12) 및 전후 양측벽(13, 14)을 구성하는 알루미늄제이고 판형인 우측 구성 부재(22)에 의해 형성된 것이다. 좌측 구성 부재(21)는, 좌측벽 형성부(23)와, 이 좌측벽 형성부(23)의 전후 양측 가장자리에 각각 우측 융기형으로 일체 성형된 우측 돌출벽(24)과, 좌측벽 형성부(23)에 내측 융기형으로 일체 성형된 보강벽 형성부(25)로 이루어진다. 보강벽 형성부(25)의 우측 가장자리에는 길이 방향으로 간격을 두고 복수 개의 노치(26)가 형성되고, 보강벽 형성부(25)의 선단이 우측벽(12)에 납땜되는 동시에, 노치(26)의 개방부가 우측벽(12)에 의해 막힘으로써 연통 구멍(19)이 형성되어 있다. 좌측 구성 부재(21) 외측면의 전후 양측 가장자리에는 전후 방향 바깥쪽을 향하여 우측으로 경사진 경사면(27)이 형성되어 있다.

우측 구성 부재(22)는, 우측벽 형성부(28)와, 이 우측벽 형성부(28)의 전후 양측 가장자리에 좌측 융기형으로 일체 성형된 좌측 돌출벽(29)으로 이루어진다. 좌측 돌출벽(29)의 높이는, 원래 좌측 구성 부재(21)의 보강벽 형성부(25)의 높이에 좌측벽 형성부(23)의 두께를 더한 것보다도 약간 크게 되어 있다(도 4의 쇄선 참조). 그리고, 좌측 구성 부재(21)의 우측 돌출벽(24)과 우측 구성 부재(22)의 좌측 돌출벽(29)에 의해 편평관(17)의 전후 양측벽(13, 14)이 형성되어 있다.

또, 좌측 구성 부재(21)는 외측면에만 납땜재층을 갖는 알루미늄 브레이징 시트로 형성되고, 우측 구성 부재(22)는 양면에 납땜재층을 갖는 알루미늄 브레이징 시트로 형성되어 있다.

그리고, 좌측 구성 부재(21)와 우측 구성 부재(22)는, 우측 구성 부재(22)의 좌측 돌출벽(29)이 좌측 구성 부재(21)의 우측 돌출벽(24)의 외측에 와서 겹치도록 조합되고, 좌측 돌출벽(29)의 좌단부가 전후 방향 안쪽으로 절곡되어 내측 굴곡부(29a)가 경사면(27)에 밀착 걸어맞춤됨으로써 양 구성 부재(21, 22)가 임시로 고정되며, 이 상태에서 우측 돌출벽(24)과 좌측 돌출벽(29)이 서로 납땜되는 동시에, 보강벽 형성부(25)의 선단이 우측벽 형성부(28)에 납땜되며, 또한 내측 굴곡부(29a)가 경사면(27)에 납땜됨으로써 편평관(17)이 형성된다.

좌측 구성 부재(21)는 압연에 의해 성형되고, 우측 구성 부재(22)는 롤 포밍에 의해 성형된다. 좌측 구성 부재(21)의 압연은 통상의 압연기를 이용하여 행해진다. 또한, 좌측 구성 부재(21)의 압연은 중심 워크롤과, 이 중심 워크롤의 주위에 그 둘레 방향에 등간격을 두고 배치되며, 또한 중심 워크롤과 동일한 원주 속도로 회전하는 복수 개의 위성 워크롤로 이루어지는 압연기를 이용하여 행해질 경우도 있다. 중심 워크롤 및 각 위성 워크롤 중의 어느 한 쪽의 주위면에는, 우측 돌출벽 성형용 환상 홈 및 보강벽 형성부 성형용 환상 홈이 전체 둘레에 걸쳐서 마련되는 동시에, 인접하는 보강벽 형성부 성형용 환상 홈끼리의 사이에는 복수 개의 돌기 성형용 오목부가 둘레 방향으로 간격을 두고 각각 마련되며, 또한 보강벽 형성부 성형용 환상 홈의 바닥면에 노치부 성형용 볼록부가 마련된다. 그리고, 알루미늄 브레이징 시트를 그러한 중심 워크롤과 모든 위성 워크롤 사이로 연속적으로 통과시키면, 각 홈, 오목부 및 볼록부가 알루미늄 브레이징 시트에 완전히 전사되어, 원하는 형상을 구비한 좌측 구성 부재(21)를 얻는다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 증발기의 제2 구체예를 보여주고 있다.

도 6에서, 증발기(30)와 전술한 제1 구체예의 증발기(1)와의 차이점은, 상측의 연통관(6)의 길이의 중앙부의 위쪽에 냉매의 입구관(31)이 접속되는 동시에, 하측의 연통관(7)의 길이의 중앙부의 아래쪽에 냉매의 출구관(32)이 접속되어 있는 점이다. 그 밖의 구성은 제1 구체예와 동일하다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 입구관(31)으로부터 상측 연통관(6)에 유입된 액상의 냉매는 비증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)에 분리되어 유입되고, 이어서 각 냉매 유통관(4) 내부를 아래쪽으로 흐르는 동안에 기상으로 되어 하측 헤더(3)에 유입되고, 이어서 하측 연통관(7)을 통과하여 출구관(32)으로 유출된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 증발기의 제3 구체예를 보여주고 있다.

도 8에서, 증발기(35)의 2개의 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)의 우단부끼리는, 양 상측 헤더(2)에 양단이 접속된 연통관(36)에 의해 통하게 된다. 또한, 양증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)끼리는 통하지 않는다. 후방의 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)의 좌단에 냉매의 입구관(37)이 접속되는 동시에, 전방의 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)의 좌단에 냉매의 출구관(38)이 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 전술한 제1 구체예와 동일하다.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 입구관(37)으로부터 후방 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)에 유입된 액상의 냉매가, 각 냉매 유통관(4) 내부를 위쪽으로 흘러 상측 헤더(2)에 유입되고, 이어서 연통관(36)을 통과하여 전방 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)에 유입되며, 이어서 각 냉매 유통관(4) 내부를 아래쪽으로 흘러 하측 헤더(3)에 유입되고, 기상으로 되어 출구관(38)으로 유출된다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 증발기의 제4 구체예를 보여주고 있다.

도 10에서, 증발기(40)의 2개의 증발기 유닛(1A)의 상하 양 헤더(2, 3)는, 양 상측 헤더(2) 및 양 하측 헤더(3)에 양단이 각각 접속된 연통관(41, 42)에 의해 좌단부끼리가 각각 통하게 되어 있다. 아래쪽 연통관(42)의 길이의 중앙부의 좌측에 냉매의 입구관(43)이 접속되는 동시에, 위쪽 연통관(41)의 길이의 중앙부의 좌측에 냉매의 출구관(44)이 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 전술한 제1 구체예와 동일하다.

그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 입구관(43)으로부터 아래쪽 연통관(42)에 유입된 액상의 냉매가, 양 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)에 분리되어 유입되고, 이어서 양 증발기 유닛(1A)의 각 냉매 유통관(4) 내부를 위쪽으로 흐르는 동안에 기상으로 되어 상측 헤더(2)에 유입되며, 이어서 위쪽 연통관(41)을 통하여 출구관(44)으로 유출된다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 증발기의 제5 구체예를 보여주고 있다.

도 12에서, 증발기(45)의 2개의 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)의 길이의 중앙부끼리가 연통관(6)에 의해 통하고, 하측 헤더(3)끼리는 통하지 않는다. 후방의 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)에서 길이의 중앙부의 아래쪽에 냉매의 입구관(46)이 접속되는 동시에, 전방의 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)의 길이의 중앙부의 아래쪽에 냉매의 출구관(47)이 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 전술한 제1 구체예와 동일하다.

그리고, 도 13에 도시된 바와 같이, 입구관(46)으로부터 후방 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)에 유입된 액상의 냉매가, 각 냉매 유통관(4) 내부를 위쪽으로 흘러서 상측 헤더(2)에 유입되고, 이어서 연통관(6)을 통하여 전방 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)에 유입되며, 이어서 각 냉매 유통관(4) 내부를 아래쪽으로 흘러서 하측 헤더(3)에 유입되고, 기상으로 되어 출구관(47)으로 유출된다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 증발기의 제6 구체예를 보여주고 있다.

도 14에서, 증발기(50)의 2개의 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)의 길이의 중앙부끼리는 연통관(6)에 의해 통하고, 하측 헤더(3)끼리는 통하지 않는다. 후방의 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)의 좌단에 냉매의 입구관(51)이 접속되는 동시에, 전방의 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)의 좌단에 냉매의 출구관(52)이 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 전술한 제1 구체예와 동일하다.

그리고, 도 15에 도시된 바와 같이, 입구관(51)으로부터 후방 증발기 유닛(1A)의 하측 헤더(3)에 유입된 액상의 냉매는, 각 냉매 유통관(4) 내부를 위쪽으로 흘러서 상측 헤더(2)에 유입되고, 이어서 연통관(6)을 통과하여 전방 증발기 유닛(1A)의 상측 헤더(2)에 유입되며, 이어서 각 냉매 유통관(4) 내부를 아래쪽으로 흘러서 하측 헤더(3)에 유입하고, 기상으로 되어 출구관(52)으로 유출된다.

도 16은 본 발명의 증발기의 제7 구체예를 보여주고 있다.

도 16에 있어서, 증발기(55)는 하나의 증발기 유닛(55A)으로 이루어진다. 증발기 유닛(55A)은 상하로 간격을 두고 배치된 한 쌍의 헤더(56, 57)와, 전후 방향으로 간격을 두고 배치되며 폭방향을 전후로 향하여 상기 한 쌍의 헤더(56, 57)에 양단이 각각 접속된 복수 개의, 예컨대 3개의 냉매 유통관(4)으로 이루어진 복수 개의 냉매 유통관군(58)을 구비하고 있다. 이들 냉매 유통관군(58)은 좌우 방향으로 간격을 두고 병렬형으로 배치되어 있다.

상측 헤더(56)는 아래쪽으로 개방된 상자형의 헤더 본체(59)와, 이 헤더 본체(59)의 하단 개구를 폐쇄하는 헤더 플레이트(60)로 이루어지며, 헤더 플레이트(60)에 냉매 유통관(4)의 상단이 접속되어 있다.

하측 헤더(57)는 상측 헤더(56)와 상하 역방향이고, 헤더 플레이트(60)에 냉매 유통관(4)의 하단이 접속되어 있다. 하측 헤더(57)의 길이의 중앙부에 칸막이벽(61)이 마련되고, 이것에 의해 하측 헤더(57) 내부가 2개의 구획으로 나뉘어져 있다. 하측 헤더(57)의 하측면에서 칸막이벽(61)보다 우측인 부분에 냉매의 입구관(62)이 접속되며, 마찬가지로 좌측 부분에 냉매의 출구관(63)이 접속되어 있다.

그리고, 이 증발기(55)에서는, 입구관(62)으로부터 하측 헤더(57)의 칸막이벽(61)보다 우측으로 유입된 액상의 냉매가, 칸막이벽(61)보다 우측에 위치하는 모든 냉매 유통관(4) 내부를 위쪽으로 흐르며, 또한 상측 헤더(56)를 통하여 칸막이벽(61)보다 좌측에 위치하는 모든 냉매 유통관(4) 내부에 유입되어, 이들 냉매 유통관(4) 내부를 아래쪽으로 흘러 하측 헤더(57)의 칸막이벽(61)보다 좌측에 유입되고, 기상으 되어 출구관(63)으로 유출된다.

실시예 1

이 실시예는 제7 구체예의 증발기(55)를 이용하여 행한 것이다.

증발기(55)의 좌우 방향의 길이 L은 227mm, 전후 방향의 폭 W는 60mm, 높이 H는 235mm로 하였다. 또한, 각 냉매 유통관(4)이 되는 편평관(17)의 전후 방향의 폭은 18mm, 좌우 방향의 두께는 1.7mm로 하고, 3개의 냉매 유통관(4)으로 이루어진 냉매 유통관군(58)의 수를 22로 하였다.

그리고, 우선 공기측 전열 면적 A(m²) 및 냉매측 전열 면적 B(m²)를 구하였다. 또한, 냉매로서 HFC134a를 사용하여, 공기 입구 온도(건구: 25℃, 습구: 17.8℃), 팽창 밸브 앞의 압력: 16.5kg/cm²G, 서브쿨: 5deg, 증발기 출구 압력: 1.8kg/cm²G, 슈퍼히트: 5deg, 입구 풍량: 450m³/h의 조건으로 열교환량 Q(kcal/h), 공기측 통기 저항 ΔPa(wet)(mmAq)를 측정하였다.

비교예 1

이 비교예는 상기 실시예의 편평관으로 이루어진 냉매 유통관 대신에, 알루미늄제 중공 압출 형재로 이루어진 냉매 유통관을 사용한 증발기를 이용하여 행한 것이다. 즉, 증발기의 사이즈는 상기 실시예의 증발기의 사이즈와 동일하고, 중공 압출 형재로 이루어진 냉매 유통관의 사이즈도 상기 실시예의 편평관의 사이즈와 동일하다.

그리고, 우선 공기측 전열 면적 A(m²) 및 냉매측 전열 면적 B(m²)를 구하였다. 또한, 냉매로서 HFC134a를 사용하여, 상기 실시예와 동일 조건으로 열교환량 Q(kcal/h), 공기측 통기 저항 ΔPa(wet)(mmAq)를 측정하였다.

비교예 2

이 비교예는 일본국 특허 공개 공보 평3-230064호에 기재되어 있는 구성으로, 전후 방향의 폭이 75mm인 것을 제외하고는 상기 실시예의 증발기와 사이즈가 동일한 것을 이용하여 행한 것이다.

우선 공기측 전열 면적 A(m²) 및 냉매측 전열 면적 B(m²)를 구하였다. 또한, 냉매로서 HFC134a를 사용하여, 상기 실시예와 동일한 조건으로 열교환량 Q(kcal/h), 공기측 통기 저항 ΔPa(wet)(mmAq)를 측정하였다.

그 결과를 아래 표에 정리하여 기재하였다.

상기 표에서, 공기측 전열 면적 A, 냉매측 전열 면적 B, 열교환량 Q 및 공기측 통기 저항 ΔPa(wet)의 각각의 값은, 비교예 2를 100으로 한 경우의 비율을 각각 의미한다.

상기 표로부터 명백하듯이, 실시예의 증발기는 비교예 2의 증발기에 비하여 전후 방향의 폭이 작으며, 전체로서 소형임에도 불구하고, 열교환량이 동등하다. 이것은, 비교예 2에 비하여 전후 방향의 폭이 작음에도 불구하고 냉매측 전열 면적이 커지기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예의 공기측 통기 저항은 비교예 2의 경우에 비하여 작으며, 그 결과 더 많은 공기를 흐르게 하는 것이 가능해지며, 이 경우 열교환량도 더욱 증가한다. 또한, 비교예 1의 증발기는 그 사이즈가 실시예와 같음에도 불구하고 열교환량은 실시예의 경우에 비하여 작다. 이것은 냉매측 전열 면적이 실시예에 비하여 작으며, 또한 보강벽에 병렬형 냉매 통로끼리 통하게 하는 연통 구멍이 형성되어 있지 않기 때문이라고 생각된다.

실시예 2

이 실시예는 실시예1의 냉매 유통관(4)을 사용하여, HFC134a로 이루어진 냉매의 평균 건도(냉매 중의 증기의 질량 비율) X(%)와 열전달율 h와의 관계를 조사하였다. 측정 방법은 다음과 같다. 즉, 냉매 유통관을 냉각수 통로 내에 배치하고, 냉매 유통관 내부에 HFC134a로 이루어진 냉매가 흐르게 하는 동시에, 냉각수 통로 내에 냉각수를 흐르게 하여 소정 시간 경과한 후, 냉매의 유속을 400kg/m²·s, 냉매와 냉각수 사이의 열유속을 8kW/m², 냉매의 포화 온도 T를 40℃로 설정하는 동시에, 냉각수량을 레이놀즈수가 1500이 되도록 설정하여, 냉매의 평균 건도를 변화시키면서 열전도율 h를 측정하였다.

비교예 3

이 비교예는 비교예 1의 냉매 유통관을 사용하여, HFC134a로 이루어진 냉매의 평균 건도 X(%)와 열전도율 h와의 관계를 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 조사하였다.

실시예 2 및 비교예 3의 결과를 도 17에 도시하였다.

도 17로부터 명백하듯이, 냉매측 전열 면적이 커지는 동시에 보강벽에 연통 구멍이 형성되어 있는 실시예 2의 경우는, 냉매측 전열 면적이 작아지는 동시에 보강벽에 연통 구멍이 형성되어 있지 않은 비교예 3의 경우에 비하여 열전달율 h가 커졌다.

본 발명에 의하면, 종래의 증발기에 비하여 열교환 성능, 즉 냉매의 증발 성능이 향상되며, 또한 중공 압출 형재를 구비한 증발기에 비해서도 열교환 성능이 향상되는 동시에, 컴팩트한 증발기가 제공된다.

도 1은 본 발명에 의한 증발기의 제1 구체예의 전체 구성을 도시한 사시도.

도 2는 제1 구체예의 증발기에 있어서의 냉매의 흐름을 도시한 도면.

도 3은 제1 구체예의 증발기에 있어서의 냉매 유통관의 일부 노치의 부분 사시도.

도 4는 상기 냉매 유통관의 부분 확대 횡단면도.

도 5는 도 4의 V-V선 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 증발기의 제2 구체예의 전체 구성을 도시한 사시도.

도 7은 제2 구체예의 증발기에 있어서의 냉매의 흐름을 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 의한 증발기의 제3 구체예의 전체 구성을 도시한 사시도.

도 9는 제3 구체예의 증발기에 있어서의 냉매의 흐름을 도시한 도면.

도 10은 본 발명에 의한 증발기의 제4 구체예의 전체 구성을 도시한 사시도.

도 11은 제4 구체예의 증발기에 있어서의 냉매의 흐름을 도시한 도면.

도 12는 본 발명에 의한 증발기의 제5 구체예의 전체 구성을 도시한 사시도.

도 13은 제5 구체예의 증발기에 있어서의 냉매의 흐름을 도시한 도면.

도 14는 본 발명에 의한 증발기의 제6 구체예의 전체 구성을 도시한 사시도.

도 15는 제6 구체예의 증발기에 있어서의 냉매의 흐름을 도시한 도면.

도 16은 본 발명에 의한 증발기의 제7 구체예의 전체 구성을 도시한 일부 노치의 사시도.

도 17은 실시예 2와 비교예 3의 결과를 도시한 그래프.

도 18은 종래의 증발기의 튜브 요소를 도시한 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 증발기

2, 3 : 헤더

4 : 냉매 유통관

6, 7 : 연통관

8 : 입구관

9 : 출구관

15 : 보강벽

17 : 편평관

21 : 좌측 구성 부재

22 : 우측 구성 부재

23 : 좌측벽 형성부

24 : 우측 돌출벽

25 : 보강벽 형성부

Claims

서로 간격을 두고 상하로 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더와, 양단이 각각의 양 헤더에 폭방향을 전후로 향하여 접속되는 병렬형의 냉매 유통관으로 이루어진 적어도 하나의 증발기 유닛을 구비하는데,

상기 증발기 유닛은 전후 방향으로 간격을 두고 배치된 복수 개의 냉매 유통관으로 이루어진 냉매 유통관군을 복수 개 구비하고 있고, 이들 냉매 유통관군은 좌우 방향으로 병렬형으로 배치되며,

상기 냉매 유통관은 편평한 좌우벽과, 상기 좌우벽의 전후 양측 가장자리에 걸쳐지는 전후 양측벽과, 상기 전후 양측벽 사이에서 상기 좌우벽에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되며 서로 소정 간격을 두고 마련된 복수 개의 보강벽을 구비하고, 내부에 병렬형의 냉매 통로를 갖는 편평관으로 이루어지며, 상기 편평관은 금속판으로 형성된 것이고, 상기 보강벽은 금속판으로부터 내측 융기형으로 일체 성형된 보강벽 형성부로 이루어진 증발기.
제1항에 있어서, 상기 보강벽에는 상기 병렬형 냉매 통로끼리 통하게 하는 복수 개의 연통 구멍이 형성되어 있는 것인 증발기.
제2항에 있어서, 복수 개의 연통 구멍이 좌측에서 볼 때 지그재그 배치형으로 형성되어 있는 것인 증발기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 각각의 보강벽에서 전체 연통 구멍이 차지하는 비율인 개구율이 10～40%인 것인 증발기.
제1항에 있어서, 2개의 증발기 유닛이 전후로 간격을 두고 평행하게 배치되어 있고, 상기 2개의 증발기 유닛의 상측 헤더끼리와 하측 헤더끼리가 각각 연통관에 의해 통하게 되며, 한 쪽의 연통관에 냉매의 입구관이 접속되는 동시에 다른 쪽의 연통관에 냉매의 출구관이 접속되어 있는 것인 증발기.
제1항에 있어서, 2개의 증발기 유닛이 전후로 간격을 두고 평행하게 배치되어 있고, 상기 2개의 증발기 유닛의 상측 헤더끼리가 연통관에 의해 통하게 되며, 한 쪽의 증발기 유닛의 하측 헤더에 냉매의 입구관이 접속되는 동시에 다른 쪽의 증발기 유닛의 하측 헤더에 냉매의 출구관이 접속되어 있는 것인 증발기.
제1항에 있어서, 상기 편평관은, 좌측벽 형성부를 갖는 판형의 좌측 구성 부재 및 우측벽 형성부를 갖는 판형의 우측 구성 부재에 의해 형성되고, 상기 편평관의 전후 양측벽은, 상기 좌측 구성 부재의 전후 양측 가장자리에 우측 융기형으로 일체 성형되어 상기 우측 구성 부재에 납땜된 우측 돌출벽과, 상기 우측 구성 부재의 전후 양측 가장자리에 좌측 융기형으로 일체 성형되어 상기 좌측 구성 부재에 납땜된 좌측 돌출벽 가운데 적어도 어느 한 쪽으로 이루어지며, 상기 편평관의 보강벽은, 상기 좌측 구성 부재의 좌측벽 형성부 및 상기 우측 구성 부재의 우측벽 형성부 가운데 적어도 한 쪽에 내측 융기형으로 일체 성형되는 동시에, 그 선단이 다른 쪽에 납땜된 보강벽 형성부로 이루어진 것인 증발기.
제7항에 있어서, 상기 보강벽에는 병렬형 냉매 통로끼리 통하게 하는 복수 개의 연통 구멍이 형성되어 있는 것인 증발기.
제8항에 있어서, 복수 개의 연통 구멍이 좌측에서 볼 때 지그재그 배치형으로 형성되어 있는 것인 증발기.
제8항 또는 제9항에 있어서, 각 보강벽에서 전체 연통 구멍이 차지하는 비율인 개구율이 10～40%인 것인 증발기.