KR20190017851A - Device for heat transfer - Google Patents

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KR20190017851A
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펠릭스 기르쉐이드
피터 헤일
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한온시스템 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a heat transfer device (1), in particular for transferring heat between a first fluid and a second fluid. The device (1) comprises a closed housing (3) with a heat exchanger unit (2) disposed in a volume fully enclosed within the housing (3), and the heat exchanger unit (2) is formed with tubes (10, 11, 15, 16) which are arranged to be spaced from each other. The heat exchanger unit (2) has at least one cylindrical spiral (9, 14) having a central axis and at least two spirally bent cylindrical tubes (10, 11, 15, 16). The present invention also relates to the use of the device (1) used for a refrigerant circuit of an air conditioning system, in particular a motor vehicle.

Description

열 전달 장치{DEVICE FOR HEAT TRANSFER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat transfer device,

본 발명은, 특히 자동차에 적용하기 위한 열 전달 장치에 관한 것이다. 이때, 열은 제 1 유체와 제 2 유체, 바람직하게는 액체 상태의 유체와 냉매 사이에서 전달된다. 액체 상태의 유체로는 냉매로부터 열을 흡수하거나 냉매로 열을 방출하는 물 또는 물-글리콜-혼합물이 사용된다. 냉매로는 바람직하게 R744 또는 CO2로도 명명되는 이산화탄소가 사용된다. 상기 장치는 하우징에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛을 갖춘 폐쇄된 하우징을 구비한다. 상기 열교환기 유닛은 관들로 형성되어 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a heat transfer device for application to automobiles in particular. At this time, heat is transferred between the first fluid and the second fluid, preferably between the fluid in the liquid state, and the refrigerant. Liquid fluids include water or water-glycol-mixtures which absorb heat from the refrigerant or release heat to the refrigerant. As the refrigerant, carbon dioxide, which is preferably also referred to as R744 or CO2, is used. The apparatus comprises a closed housing with a heat exchanger unit disposed within a volume completely enclosed by the housing. The heat exchanger unit is formed by pipes.

선행 기술에는, 냉매 순환계 및 이 냉매 순환계 내에 통합된 열교환기를 구비하는 자동차용 공기 조화 시스템이 공지되어 있으며, 이 경우 상기 열교환기는 한 편으로는 증발기로서 그리고 이와 더불어 유체를 냉각시키기 위하여, 그리고 다른 한 편으로는 유체를 가열하기 위한 응축기로서 작동된다. 증발기를 관류할 때에는 냉매가 증발하는 한편, 응축기를 관류할 때에는 냉매가 액화된다. 열 전달은 항상 냉매의 위상 변동 하에서 이루어진다.Background Art [0002] There is known in the prior art an air conditioning system for a vehicle having a refrigerant circulation system and a heat exchanger integrated in the refrigerant circulation system, in which case the heat exchanger is used as an evaporator, on the one hand, On the one hand, as a condenser for heating the fluid. When the evaporator is perfused, the refrigerant evaporates, and when the condenser is perfused, the refrigerant is liquefied. Heat transfer always takes place under the phase change of the refrigerant.

냉매 순환계 내에서는, 이산화탄소에 비해 훨씬 더 낮은 압력을 갖는, 예컨대 R134a 및 1234yf와 같은 종래의 냉매가 순환한다. 그 외에 R744를 사용하는 냉매 순환계 프로세스는 특히 초임계적으로(transcritical) 진행된다. 이때 열은, 예컨대 R134a가 사용되는 프로세스들에서와 같이, 증발기를 관류할 때 항상 임계적인 압력보다 낮은 압력에서, 즉 임계 미만의 압력에서 흡수된다. 그러나 임계적인 압력보다 높은 압력에서는, 즉 임계 초과 압력에서는 열이 주변으로 방출된다. 예컨대 R134a를 사용하여 임계치 아래에서 작동이 이루어질 때 또는 R744를 사용하는 특정 주변 조건에서 냉매의 액화가 이루어지면, 열교환기는 응축기로서 명명된다. 일부 열 전달은 일정한 온도에서 이루어진다. 열교환기 내에서 열이 임계치를 초과해서 방출되는 경우에는, 냉매의 온도가 일정하게 감소한다. 이러한 경우에는 열교환기가 가스 냉각기로도 명명된다.In the refrigerant circulation system, conventional refrigerants such as R134a and 1234yf, which have much lower pressure than carbon dioxide, circulate. In addition, the refrigerant cycle process using R744 is particularly transcritical. The heat is then always absorbed at a pressure lower than the critical pressure, i. E., Below the critical pressure, when the vaporizer is perfused, such as in processes where R134a is used. However, at pressures higher than the critical pressure, that is, at supercritical pressure, heat is released to the surroundings. For example, when operation is performed below the threshold using R134a, or when liquefaction of the refrigerant occurs in certain ambient conditions using R744, the heat exchanger is termed a condenser. Some heat transfer takes place at a constant temperature. When heat is released in the heat exchanger beyond a threshold value, the temperature of the refrigerant is constantly reduced. In this case, the heat exchanger is also referred to as a gas cooler.

열을 흡수하는 유체로서 주변 공기와 R744 사이 열 전달을 위한 가스 냉각기는 그 구조와 크기가 R134a를 위한 종래의 응축기들에 상응한다. 또한, 자동차 내에서, 특히 프론트 영역에서의 설치 위치도 동일하다. 냉매가 가스 냉각기를 관류할 때에는 대체로 현열(sensible heat)이 공기로 전달되어야 하기 때문에, 충분히 높은 교환 수준(exchange degree)에 도달하기 위해 가급적 낮은 온도를 갖는 주변 공기에 의한 균일한 입사 흐름(incident flow)이 보장되어야 한다. 그러나 높은 교환 수준 및 이와 더불어 가스 냉각기의 효율적인 작동은 자동차의 프론트 영역에 배치된, 특히 열을 주변 공기로 전달하기 위한 열교환기 그리고 운전자-보조 시스템의 수가 일반적인 경향에 따라 증가함으로써 점점 더 어렵게 전환될 수 있다.As a heat absorbing fluid, a gas cooler for heat transfer between ambient air and R744 corresponds to conventional condensers of the structure and size of R134a. Also, the installation position in the vehicle, particularly in the front area, is the same. Since the sensible heat must be delivered to the air when the refrigerant is perfused through the gas cooler, a uniform incident flow by ambient air with a temperature as low as possible to reach a sufficiently high exchange degree, ) Should be guaranteed. However, the high level of exchange and the efficient operation of the gas cooler, along with this, are increasingly difficult to achieve by increasing the number of heat exchangers and driver-assist systems arranged in the front region of the vehicle, especially for transferring heat to ambient air, .

선행 기술에 공지된, 열을 흡수하거나 열을 방출하는 유체로서 액체 냉매를 사용하는, 즉 R134a 및 1234yf와 같은 냉매를 위한 냉매-냉각제-열교환기는 플레이트 열교환기로서 형성되어 있다. 이때, 벽이 얇은 알루미늄판 또는 강철판으로부터 제조된 플레이트들은 각각 사전에 결정된 압력에서, 예를 들면 증발기에서 4bar의 작동 압력과 31bar의 파열압(bursting pressure) 그리고 응축기에서 16bar의 작동 압력과 60bar의 파열압에서 냉매의 강도 요구 수준에 상응한다. 냉매로서 R744를 적용하는 경우에, 파열압 요구 수준은 증발기의 경우 260bar에 놓이고, 응축기/가스 냉각기의 경우는 약 몇 배만큼 더 높은 340bar에 놓인다.Coolant-coolant-heat exchangers for refrigerants, such as R134a and 1234yf, which use liquid refrigerants as fluids that absorb heat or emit heat, known in the prior art, are formed as plate heat exchangers. At this time, the plates made from thin-walled aluminum plates or steel plates, respectively, are preheated at a predetermined pressure, for example an operating pressure of 4 bar and a bursting pressure of 31 bar in an evaporator and an operating pressure of 16 bar and a burst of 60 bar in a condenser Corresponds to the strength demand level of the refrigerant at the pressure. When applying R744 as refrigerant, the burst pressure requirement level is set at 260 bar for the evaporator and 340 bar, which is about several times higher for the condenser / gas cooler.

따라서 동일한 온도 요구 수준에서 냉매 R744의 경우, 파열압과 작동 압력 모두가 냉매 R134a 또는 1234yf의 경우보다 약 10배까지 더 높다. 훨씬 더 높은 액체 요구 수준에 상응하기 위해, 플레이트 시트의 벽은 훨씬 더 두꺼운 두께로 그리고/또는 특수강과 같은 다른 제작 재료로부터 형성되어야 한다. 하지만 상기와 같은 요구 수준에 상응하는, 예를 들면 더 두꺼운 벽으로 그리고/또는 특수강으로부터 제조된 열교환기들과 같은 내압성 부품들은 특히 매우 무거운 중량과 큰 설치 공간을 갖고, 그리고 제조 시와 유지 시에 매우 비용 집약적이다.Thus, for the refrigerant R744 at the same temperature requirement, both burst pressure and operating pressure are up to about 10 times higher than for refrigerant R134a or 1234yf. In order to correspond to a much higher level of liquid requirements, the walls of the plate sheet must be formed from a much thicker and / or different material, such as special steel. However, pressure-resistant parts, such as heat exchangers made from thicker walls and / or special steels, corresponding to the abovementioned requirements, for example, have a particularly heavy weight and a large installation space, It is cost-intensive.

유럽 공개 실용신안 출원서 EP 2 402 694 A1호로부터는 열교환기, 특히 응축기로서 작동되는, 자동차 공기 조화 설비의 열교환기가 제시된다. 상기 응축기는, 냉매와 냉각제 사이에서 열을 전달하기 위한 관 다발 및 하우징을 구비하며, 이 경우 냉매는 관 다발의 관들을 통해서 안내되고, 냉각제는 하우징을 통해서 안내된다. 냉각제는 외부 면에서 관 둘레로 흐른다. 상기 관들은 단부에서 각각 수집기로 형성된 부재 내부와 연통된다. 열교환기는 직교류(cross-flow) 식으로 작동된다. 하우징의 재료는 플라스틱이다.European Published Utility Model Application EP 2 402 694 A1 discloses a heat exchanger of an automotive air conditioning system, which operates as a heat exchanger, in particular as a condenser. The condenser has a tube bundle and a housing for transferring heat between the refrigerant and the coolant, wherein the coolant is guided through the tubes of the tube bundle, and the coolant is guided through the housing. The coolant flows around the tube from the outer surface. The tubes communicate with the interior of the member formed at the end, each of which is formed by a collector. The heat exchanger operates in a cross-flow manner. The material of the housing is plastic.

선행 기술에 공지된 냉매-열교환기의 경우, 공기와의 열 전달에 많은 설치 공간이 사용되어야 하고, 특히 자동차의 프론트 영역에서는 이러한 설치 공간이 점점 작아진다. 또한, R744에 비해 R134a 또는 1234yf를 위한 종래의 열교환기의 경우, 냉매 순환계 내에서 부품들의 설계 압력 요구 수준이 현저히 더 낮다.In the case of a refrigerant-heat exchanger known in the prior art, a large amount of installation space must be used for heat transfer with air, and particularly in the front area of an automobile, such installation space becomes smaller. Also, in the case of a conventional heat exchanger for R134a or 1234yf compared to R744, the design pressure requirement level of the components in the refrigerant circulation system is significantly lower.

본 발명의 과제는, 두 가지 유체 사이에서, 특히 냉각제로서 액체 상태의 유체와 냉매 사이에서 열을 효율적으로 전달하기 위한 열교환기를 제공하는 데 있다. 상기 열교환기에 의해서는, 구조물의 크기가 최소인 경우 또는 설치 공간 수요가 최소인 경우에 최대의 열 출력이 전달될 수 있어야만 한다. 상기 열교환기는 이산화탄소를 이용한 작동에 적합해야만 한다. 또한, 상기 열교환기는 최소의 중량을 가져야만 하고, 최소의 제조 비용 및 재료 비용을 야기해야만 한다.It is an object of the present invention to provide a heat exchanger for efficiently transferring heat between two fluids, in particular, between a fluid in a liquid state as a coolant and a refrigerant. Depending on the heat exchanger, the maximum heat output must be able to be delivered when the size of the structure is minimal or the space requirement is minimal. The heat exchanger must be suitable for operation with carbon dioxide. In addition, the heat exchanger must have a minimum weight and must cause minimal manufacturing and material costs.

상기 과제는, 독립 특허 청구항들의 특징들을 갖는 대상들에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 특허 청구항들에 기재되어 있다.This problem is solved by objects having the features of the independent patent claims. Improvements are described in the dependent patent claims.

상기 과제는 본 발명에 따른 열 전달 장치, 특히 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서 열을 전달하기 위한 장치에 의해서 해결된다. 이 장치는 하우징에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛을 갖춘 폐쇄된 하우징을 구비한다. 상기 열교환기 유닛은 서로 이격되어 배치된 관들로 형성되어 있다.The above problem is solved by a heat transfer device according to the invention, in particular an apparatus for transferring heat between a first fluid and a second fluid. The apparatus has a closed housing with a heat exchanger unit disposed within a volume completely enclosed by the housing. The heat exchanger units are formed of tubes spaced apart from each other.

본 발명의 컨셉에 따라, 상기 열교환기 유닛은 중심축을 갖는 적어도 하나의 원통 스파이럴(cylindrical spiral) 및 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관을 갖는다. 이 경우 원통 스파이럴이란 표현은 나선(helix) 또는 나선체(helicoid)를 의미하고, 이러한 나선 또는 나선체는 일정한 기울기를 갖는 곡선으로서 원형 실린더의 측면 둘레에 배치되어 있다. 원통 스파이럴형으로 휘어진 관은 바람직하게는 원형 유동 횡단면을 갖는 관이고, 상기 원형 유동 횡단면은 원통 스파이럴을 묘사하고, 나선 형태로 형성되어 있다. 원통 스파이럴형으로 휘어진 관은 대체로 관-원통 스파이럴로도 명명된다.According to the inventive concept, the heat exchanger unit has at least one cylindrical spiral having a central axis and at least two cylindrical spiral bent tubes. In this case, the expression cylinder spiral means helix or helicoid, and the spiral or helical body is disposed around the circumference of the circular cylinder as a curve having a constant slope. The tube spirally bent is preferably a tube having a circular flow cross section, the circular flow cross section describing a cylindrical spiral and being formed in a spiral shape. Cylindrical spiral-shaped tubes are also commonly referred to as tube-cylindrical spirals.

상기 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관은 바람직하게 연결 부재들과 연결 라인들을 통해서 서로 연결되어 있고, 그리고 상기 관들 영역에서뿐만 아니라 연결 부재들과 연결 라인들의 영역에서도 상기 유체들 사이 열이 전달될 수 있도록 서로 이격된 상태로 그리고 하우징에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 배치되어 있다.The at least two cylindrically spiral bent tubes are preferably connected to each other via connecting members and connecting lines and heat can be transferred between the fluids in the areas of the connecting members and connecting lines as well And are disposed within the volume enclosed by the housing.

1개 이상의 원통 스파이럴이 배치된 경우, 이 원통 스파이럴들의 중심축들은 바람직하게는 서로 평행하게 정렬되어 있다.When more than one cylindrical spiral is arranged, the central axes of these cylindrical spiral are preferably aligned parallel to each other.

본 발명의 한 개선예에 따라, 원통 스파이럴형은 적어도 하나의 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관 및 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관을 구비한다. 이때 상기 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관은 원통 스파이럴의 중심축에 대해 동축으로, 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 배치되어 있다. 따라서 관들의 중심축은 원통 스파이럴의 중심축에 상응한다. 상이한 지름을 갖는 내부 관과 외부 관으로 이루어진 관-원통 스파이럴들은 동축으로 결합되어 있다.According to an improvement of the present invention, the cylindrical spiral type includes an inner tube bent in at least one cylindrical spiral shape and an outer tube bent in a cylindrical spiral shape. At this time, the inner tube bent in a cylindrical spiral shape is arranged inside a volume surrounded by an outer tube which is coaxial with the central axis of the cylindrical spiral and curved in a cylindrical spiral shape. Thus, the central axis of the tubes corresponds to the central axis of the cylindrical spiral. The tube-cylindrical spirals consisting of an inner tube and an outer tube of different diameters are coaxially coupled.

본 발명의 바람직한 한 실시예에 따라, 하우징에 의해서 둘러싸인 용적 내부에는 가이드 장치들이 배치되어 있으며, 상기 가이드 장치들은, 열 전달을 위한 2개의 유체 중 1개의 유체를 열교환기 유닛의 관들의 외부 면을 따라서 유동 경로들을 통해 안내하기 위해, 하우징과의 연결 시 상기 1개의 유체를 위한 유동 경로들을 형성한다.In accordance with a preferred embodiment of the present invention, guide devices are arranged in the volume enclosed by the housing, wherein the guide devices are arranged such that one of the two fluids for heat transfer is connected to the outer surface of the tubes of the heat exchanger unit Thus forming flow paths for the one fluid upon connection with the housing to guide through the flow paths.

원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관과 중심축에 방사 방향으로 인접 배치된 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관 사이에는 바람직하게 가이드 장치로서 분리 부재가 배치되어 있으며, 그 결과 하우징에 의해서 완전히 둘러싸인 용적이 유동 경로들로 세분된다. 이 경우 상기 분리 부재는 원통 스파이럴의 중심축에 대해 동축으로 정렬되어 있다. 분리 부재는 바람직하게 중공 원통형으로, 특히 원형 횡단면으로 형성되어 있으며, 결과적으로 내부 관은 상기 분리 부재에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 그리고 외부 관은 상기 분리 부재 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어지는 방식으로 배치되어 있다.A separating member is preferably arranged as a guide device between the inner tube bent in a cylindrical spiral shape and the outer tube bent in a cylindrical spiral manner radially adjacent to the central axis so that the volume completely enclosed by the housing forms a flow path . In this case, the separating member is aligned coaxially with respect to the central axis of the cylindrical spiral. The separating member is preferably hollow cylindrical, in particular a circular cross-section, so that the inner tube is arranged in a volume enclosed by the separating member and the outer tube is bent in a cylindrical spiral around the separating member .

본 발명의 바람직한 추가 실시예에서, 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관에 의해서 둘러싸인 용적 내부에는, 가이드 장치로서 변위 부재가 형성되어 있다. 이때 상기 변위 부재는 원통 스파이럴 또는 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관의 중심축에 대해 동축으로 배치되어 있다. 변위 부재는 바람직하게 원통형으로, 특히 원형 횡단면으로 형성되어 있으며, 그 결과 내부 관이 상기 변위 부재의 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어진 방식으로 배치되어 있다.In a further preferred embodiment of the present invention, a displacement member is formed as a guide device in the volume enclosed by the inner tube bent in a cylindrical spiral shape. At this time, the displacement member is coaxially arranged with respect to the center axis of the inner tube bent in a cylindrical spiral or a cylindrical spiral shape. The displacement member is preferably cylindrical, in particular a circular cross-section, so that the inner tube is disposed in a cylindrical spiral fashion around the displacement member.

결과적으로 유동 경로들은 하우징과 분리 부재에 의해 그리고 분리 부재와 변위 부재에 의해, 그리고 각각 관의 외부 면에 의해 제한된다. 유동 경로들의 유입구 및 배출구는 중심축 방향으로 서로 이격된 상태로 형성되어 있고, 그 결과 유체는 대체로 상기 중심축에 대해 평행하게 상기 유동 경로들을 통해해 안내된다. 바람직하게 동축으로 정렬된 적어도 2개의 유동 경로는 유체에 의해 순차적으로 또는 동시에 관류될 수 있다.As a result, the flow paths are limited by the housing and the separating member and by the separating and displacing members, and by the outer surface of the tube, respectively. The inlets and outlets of the flow paths are formed spaced apart from each other in the direction of the central axis so that the fluid is guided generally through the flow paths in parallel to the central axis. The at least two flow paths, preferably aligned coaxially, may be perfused sequentially or simultaneously by the fluid.

본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따라, 관들은 외부 면에 리브형(ribbed)으로 형성되어 있다. 매우 우수한 열전도성 재료, 특히 알루미늄으로부터 형성되어 있고, 관들의 외부 면에서 열 전달 표면을 증가시키며, 그리고 관들과 열 접촉하는 리브들은 난류 유동 발생을 위해 그리고/또는 동축 유동 경로들의 상호 매칭을 위해, 그리고 간극이 없는 반지름 치수 형성을 위해 바람직하게 휘어져 있다. 제 1 유체, 특히 냉매는 이때 관들 내부에서 흐르는 한편, 제 2 유체, 특히 냉각제는 관들의 리브형 외부 면을 따라서 안내된다. 관들은 바람직하게 또한 금속, 특히 알루미늄으로부터 형성되어 있다.According to a further preferred embodiment of the invention, the tubes are ribbed on the outer surface. Ribs formed from a very good thermally conductive material, in particular aluminum, which increase the heat transfer surface at the outer surface of the tubes and which are in thermal contact with the tubes, are used for generating turbulent flow and / or for mutual matching of coaxial flow paths, And is preferably curved for forming a gapless radial dimension. The first fluid, in particular the refrigerant, then flows inside the tubes, while the second fluid, in particular the coolant, is guided along the ribbed outer surfaces of the tubes. The tubes are preferably also formed from metal, especially aluminum.

본 발명의 한 개선예에 따라, 하우징은 제 1 하우징 부재와 제 2 하우징 부재로 적으로 2개의 부분으로 형성되어 있다. 바람직하게 상기 하우징 부재들은 분리면에 접촉하는 방식으로 배치되어 있다. 하우징은 주변에 대해 열교환기 유닛을 밀봉 방식으로 밀폐하며, 이 경우 상기 하우징 부재들 사이 분리면 영역에는 바람직하게 추가의 밀봉부들, 특히 플랫 밀봉부들이 형성되어 있다. 장치의 조립 상태에서, 하우징 부재들은 서로 단단히 연결되어 있으며, 바림직하게는 서로 나사 결합되어 있다. 대안적인 실시예들에 따라, 하우징 부재들은 서로 클램핑(clamping) 결합되거나 접착되거나 용접되거나 크림핑(crimping) 결합된다. 이때, 크림핑 결합이란 일종의 가장자리를 굽혀서 플랜지를 만드는 결합 방법으로서 이해될 수 있으며, 이 경우에는 2개의 구성 부품이 소성 변형에 의해서 서로 연결된다. 크림핑된 영역 내부에는 밀봉부, 예를 들면 크림핑부로도 명명되는 O자형 링 밀봉부가 통합되는 방식으로 삽입될 수 있다.According to an improvement of the present invention, the housing is formed with two portions as a first housing member and a second housing member. Preferably, the housing members are disposed in such a manner as to contact the separation surfaces. The housing seals the heat exchanger unit with respect to its surroundings, in which case additional sealing portions, in particular flat seals, are preferably formed in the region of the separation surface between the housing members. In the assembled state of the device, the housing members are tightly connected to each other and fastened together in a threaded manner. According to alternative embodiments, the housing members are clamped together, glued, welded or crimped together. At this time, the crimping bond can be understood as a bonding method of bending a kind of edge to form a flange, and in this case, the two component parts are connected to each other by plastic deformation. The inside of the crimped area can be inserted in such a way that an O-ring sealing part, also called a sealing part, for example a crimping part, is incorporated.

하우징은 바람직하게 플라스틱 또는 금속, 특히 알루미늄 및/또는 주조 알루미늄으로부터 형성되어 있다. 상기 하우징은 바람직하게 유체를 안내하기 위한 연결관들을 구비한다. 이때 유체는 유입구를 통해 하우징 내로 안내될 수 있고, 그리고 배출구를 통해 상기 하우징으로부터 외부로 안내될 수 있다. 상기 연결관들은 바람직하게 각각 양측이 하우징의 벽으로부터 돌출한다.The housing is preferably formed from plastic or metal, especially aluminum and / or cast aluminum. The housing preferably has coupling tubes for guiding the fluid. The fluid may then be guided through the inlet into the housing and out through the outlet from the housing. The connecting tubes preferably project from the wall of the housing on both sides.

순전히 역류식 형태로 또는 직교류식 형태로 또는 직교식과 역류식의 조합 형태로 작동할 수 있는 열교환 장치로서 본 발명의 바람직한 실시예는, 냉매 순환계 내에, 특히 공기 조화 시스템의 냉매 순환계 내에 사용될 수 있고, 냉각 순환계 또는 가열 순환계의 유체를 냉각시키거나 가열시키기 위해서 이용된다. 이때, 열교환기 유닛은 냉매, 특히 이산화탄소의 응축기, 가스 냉각기 또는 증발기로서 상이한 적용예들에 사용될 수 있는데, 예를 들면 냉각제로 냉각된 열교환기로서뿐만 아니라 냉매 제공된 과급 공기 냉각기로서, 배기가스 냉각기 또는 오일 냉각기로서 사용될 수 있다. 이때에는, 냉매로 또는 냉각제서 다른 매체들, 특히 물, 또는 오일 혹은 배기가스와 같은 물-글리콜-혼합물도 사용될 수 있다. 열 전달 장치는 바람직하게 냉매-열교환기, 특히 냉매-냉각제-열교환기, 특수하게는 이산화탄소-물-열교환기로서 사용될 수 있다.As a heat exchanger capable of operating purely in countercurrent form or in crossflow form or in combination of orthogonal and countercurrent form, the preferred embodiment of the present invention can be used in a refrigerant circulation system, in particular in a refrigerant circulation system of an air conditioning system , A cooling circulation system, or a heating circulation system. At this time, the heat exchanger unit may be used in different applications as a refrigerant, in particular a condenser, a gas cooler or an evaporator of carbon dioxide, for example as a coolant-cooled heat exchanger, as well as a refrigerant-provided supercharging air cooler, Can be used as a cooler. At this time, water-glycol-mixtures such as refrigerants or other media in the coolant, especially water, or oil or exhaust gas, may also be used. The heat transfer device can preferably be used as a refrigerant-heat exchanger, in particular as a refrigerant-coolant-heat exchanger, in particular as a carbon dioxide-water-heat exchanger.

본 발명에 따른 장치를 이용할 경우, 종래의 공기 냉각 가스 냉각기가 70% 내지 90%까지 냉각제 냉각, 특히 물 냉각 가스 냉각기로 대체될 수 있고, 그리고 자동차의 프론트 영역의 더 넓은 공간 사용이 가능하도록 상기 프론트 영역으로부터 옮겨질 수 있다. 냉각제-공기-열교환기 내에서 냉각제 재냉각을 위해 상기와 같은 유형의 매력적인 설치 공간이 필요하기는 하지만, 자동차 프론트 영역에 배치될 모든 열교환기들은 상호 간에 더욱 유연하게 배치될 수 있다. R744 가스 냉각기 내부에서 현열 전달을 위해 그리고 이와 더불어 공기 조화 시스템의 효율적인 작동을 위한 모든 요건이 충족된다. 가스 냉각기의 위치 옮김 및 2차 냉각제 순환계를 통환 재순환 가능성 없이는, 불충분한 냉각 또는 열 방출로 인해서, 특정 자동차 내에서 냉매로서 이산화탄소를 사용하는 냉매 순환계를 갖춘 공기 조화 시스템의 효율적인 작동이 보장될 수 없다. 많은 적용예들의 경우, 자동차 내에는 원래의 엔진 냉각 외에 이미 제 2 냉각제 시스템이 존재하는데, 예를 들면 하이브리드 차량의 경우 전기 부품들 냉각 또는 과급 공기 냉각을 위한 제 2 냉각제 시스템이 존재한다. 따라서 냉각제 냉각 가스 냉각기를 이미 존재하는 제 2 냉각제 시스템에 통합하는 것이 가능하다. 냉각제 재냉각에 필요한 추가 복잡성은 적다. 냉각 장치로의 작동 모드 외에 가열 작동 모드 또는 열 펌프 모드로도 작동 가능한 전기 자동차의 공기 조화 시스템의 냉각제 냉각 가스 냉각기로서 본 발명에 따른 장치를 사용할 경우, 상기 장치는 필요에 따라 증발기 또는 가스 냉각기로 작동되며, 이 경우 냉매 순환계는 밸브들에 의해 스위칭될 수 있다. 이때 상기 장치가 전기 부품들의 냉각제 순환계에 통합되어 있고 증발기로서 작동되면, 상기 전기 부품들, 예를 들면 배터리 및/또는 전기 모터의 폐열이 평가되어 가열 목적에 사용될 수 있다.When using the apparatus according to the invention, the conventional air cooling gas cooler can be replaced by 70% to 90% coolant cooling, in particular a water cooling gas cooler, Can be removed from the front area. All of the heat exchangers to be placed in the automotive front area can be more flexibly positioned relative to each other, although an attractive installation space of the above type is required for re-cooling of the coolant in the coolant-air-heat exchanger. All requirements for sensible heat transfer inside the R744 gas cooler and, in addition, for efficient operation of the air conditioning system are met. Without the possibility of recirculating the position of the gas cooler and recirculating the secondary coolant circulation, the efficient operation of an air conditioning system with a refrigerant circulation system using carbon dioxide as the refrigerant in a particular automobile due to insufficient cooling or heat release can not be guaranteed . In many applications, there is already a second refrigerant system in the vehicle besides the original engine cooling, for example in the case of a hybrid vehicle there is a second refrigerant system for cooling the electric components or for supercharging air. It is thus possible to integrate the coolant coolant gas cooler into the already existing second coolant system. The additional complexity required for re-cooling the coolant is small. In the case of using the device according to the invention as a coolant cooling gas cooler in an air conditioning system of an electric car which can also be operated in a heat operating mode or a heat pump mode in addition to the operating mode to the cooling device, In which case the refrigerant circulation system can be switched by the valves. At this time, if the device is integrated in the coolant circulation system of the electrical components and is operated as an evaporator, the waste heat of the electrical components, for example a battery and / or an electric motor, can be evaluated and used for heating purposes.

요약해서 말하자면, 본 발명에 따른 열 전달 장치는 다음과 같은 다양한 장점을 갖는다:In summary, the heat transfer apparatus according to the present invention has the following various advantages:

- 2개의 유체, 특히 냉각제로서의 액체 상태의 유체와 냉매 사이에서 열 전달이 효율적으로 이루어지며,- efficient transfer of heat between two fluids, in particular liquid refrigerant as coolant, and refrigerant,

- 구조물의 크기가 최소인 경우 또는 설치 공간 수요가 최소인 경우에, 다시 말해 개장된 용적에 대한 전달 가능한 열 출력의 비율이 최적인 경우에, 최대의 열 출력이 전달될 수 있으며,- maximum heat output can be delivered if the size of the structure is minimal or if the space requirement is minimal, ie the ratio of deliverable heat output to the refitted volume is optimal,

- 병렬로 그리고/또는 직렬로 연결 가능한 다수의 관-원통 스파이럴 또는 스파이럴 관 코일들의 조합으로 인해 고내압성 열교환기가 제공될 수 있고,A high pressure-resistant heat exchanger can be provided due to the combination of a plurality of pipe-cylindrical spiral or spiral pipe coils that can be connected in parallel and / or in series,

- 병렬로 그리고/또는 직렬로 연결 가능한 다수의 관-원통 스파이럴, 특히 리브붙이 관-원통 스파이럴의 모듈 방식 구조가 제공될 수 있으며, 이를 통해 높은 출력 범위에서 최소 중량을 갖는 열교환기가 실현될 수 있고 그리고 유체 조합에 모듈 방식으로 적용될 수 있으며,A modular structure of a plurality of tube-spiral, in particular ribbed tube-cylindrical spiral, which can be connected in parallel and / or in series, can be provided, whereby a heat exchanger with a minimum weight in a high power range can be realized And can be applied modularly to fluid combinations,

- 특히 자동차에 적용하기 위해, 이산화탄소를 이용한 작동에 적합하며, 그리고- especially suitable for use in automobiles, suitable for operation with carbon dioxide, and

- 제조 비용이 최소로 되고, 재료 경비도 최소로 된다.- The manufacturing cost is minimized and the material cost is minimized.

본 발명의 또 다른 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면을 참조해서 이루어지는 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 드러난다. 도면에 대한 설명:
도 1은 제 1 하우징 부재와 제 2 하우징 부재로 형성된 폐쇄된 하우징을 갖춘 열 전달 장치를 도시한 도면이며,
도 2 내지 도 4는 열 전달 장치로서, 하우징과 상기 하우징 내에 배치된 열교환기 유닛을 단면도로 도시한 도면이고,
도 5는 열 전달 장치의 열교환기 유닛을 도시한 도면이며,
도 6a, 6b는 제 2 하우징 부재 내에 매립된, 도 5의 열 전달 장치의 열교환기 유닛을 도시한 도면이고,
도 6c는 제 2 하우징 부재 내에 매립된, 도 6a, 6b의 열 전달 장치의 열교환기 유닛으로서, 상기 열교환기 유닛을 단면도로 도시한 도면이며,
도 7은 하우징 부재들을 갖춘 열 전달 장치와 열교환기 유닛을 분해도로 도시한 도면이고,
도 8a는 각각 외부 관과 내부 관을 갖춘 제 1 및 제 2 원통 스파이럴로 이루어진 열교환기 유닛을 분해도로 도시한 도면이며,
도 8b는 변위 부재들과 분리 부재들을 갖춘 도 8a의 열교환기 유닛을 분해도로 도시한 도면이고,
도 9는 나관(bare tube) 부분과 리브들을 갖춘 부분 그리고 단면도로 도시된 상기 리브들을 갖춘 부분을 구비하는 원통 스파이럴 관을 도시한 도면이며, 그리고
도 10은 열교환기 유닛의 관-원통 스파이럴을 단면도로 도시한 도면이다.Further details, features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings. Explanation of drawings:
Figure 1 shows a heat transfer device with a closed housing formed of a first housing member and a second housing member,
Figures 2 to 4 are cross-sectional views of a heat exchanger unit disposed within the housing and the housing,
Figure 5 shows a heat exchanger unit of a heat transfer device,
Figures 6a and 6b are views of a heat exchanger unit of the heat transfer apparatus of Figure 5 embedded in a second housing member,
Figure 6c is a heat exchanger unit of the heat transfer device of Figures 6a, 6b, embedded in a second housing member, in a sectional view of the heat exchanger unit,
Figure 7 is an exploded view of a heat transfer device and heat exchanger unit with housing members,
8A is an exploded view of a heat exchanger unit composed of first and second cylindrical spiral having an outer tube and an inner tube,
8B is an exploded view of the heat exchanger unit of FIG. 8A with displacement members and separating members, and FIG.
Figure 9 shows a cylindrical spiral tube with a bare tube portion and a portion with ribs and a portion with the ribs shown in cross-section,
10 is a cross-sectional view of a tube-cylindrical spiral of a heat exchanger unit.

도 1에는, 하우징 상부 절반부로도 명명되는 제 1 하우징 부재(3a)와 하우징 하부 절반부로도 명명되는 제 2 하우징 부재(3b)로 형성된 하우징(3)을 갖춘 열 전달 장치(1)가 도시되어 있다. 2개의 부분으로 이루어진 상기 하우징(3)의 하우징 부재(3a, 3b)들은 폐쇄된 상태에서 서로 분리면(4)에 접한다. 1 there is shown a heat transfer device 1 having a housing 3 formed by a first housing member 3a, also referred to as the housing upper half, and a second housing member 3b, also referred to as the housing lower half, have. The housing members 3a and 3b of the two-part housing 3 abut on the separating surface 4 in a closed state.

제 1 하우징 부재(3a)는, 제 2 하우징 부재(3b)와 결합하여 용적을 완전히 둘러싸도록 형성되어 있다. 제 1 하우징 부재(3a)와 제 2 하우징 부재(3b)는 장치(1)의 조립 상태에서 서로 대응한다. 상기 두 하우징 절반부(3a, 3b)는 간단히 결합되어 조립될 수 있다.The first housing member 3a is formed so as to completely engage with the second housing member 3b. The first housing member 3a and the second housing member 3b correspond to each other in the assembled state of the device 1. [ The two housing halves (3a, 3b) can be simply assembled and assembled.

하우징 부재(3a, 3b)들은 냉각제의 유입과 배출을 위한 각 하나의 연결관(5, 6)을 구비한다. 냉각제는 유입구(5)를 통해 장치(1) 내로 유입되고, 배출구(6)를 통해 상기 장치(1)로부터 배출된다. 냉매는 유입관(7)을 통해 장치(1) 내로 유입되고, 배출관(8)을 통해 상기 장치(1)로부터 배출된다. 냉매를 위한 상기 유입관(7)과 배출관(8)은 하우징(3)의 제 1 하우징 부재(3a)의 벽을 관통한다.The housing members (3a, 3b) are provided with one connection pipe (5, 6) for the inflow and outflow of coolant. The coolant flows into the device 1 through the inlet 5 and out of the device 1 through the outlet 6. The refrigerant flows into the device 1 through the inlet pipe 7 and out of the device 1 through the outlet pipe 8. The inlet pipe (7) and the outlet pipe (8) for the refrigerant pass through the wall of the first housing member (3a) of the housing (3).

도 2 내지 도 4는 열 전달 장치(1)로서, 각각 하우징(3) 그리고 상기 하우징(3) 내부에, 즉 상기 하우징(3)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛(2)을 단면도로 제시한다. 이때 상기 열교환기 유닛(2)은 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들을 갖춘 리브붙이 관들로 이루어진 어레인지먼트로서 형성되어 있다. 열교환기 유닛(2)의 바람직한 제작 재료는 알루미늄이며, 하우징(3)의 경우에는 플라스틱이 바람직하다. 2 to 4 show a heat transfer device 1 which comprises a housing 3 and a heat exchanger unit 2 disposed inside the housing 3, i.e., inside a volume surrounded by the housing 3, . Wherein the heat exchanger unit 2 is formed as an arrangement of ribbed tubes with connecting members 19 and connecting lines 20. A preferred material for the heat exchanger unit 2 is aluminum, and in the case of the housing 3, plastic is preferred.

하우징(3)은 주변에 대해 열교환기 유닛(2)을 둘러싼 용적을 밀봉 방식으로 밀폐한다. 장치(1)의 작동 상태에서, 열교환기 유닛(2) 내부에는 냉매가 흐르는 한편, 액체 상태의 유체, 특히 물 또는 물-글리콜-혼합물과 같은 냉각제는 또한 열교환기 유닛(2)을 순환한다. 유동 방향(21)으로 유입구(5)를 통해 장치(1) 내로 유입되는 냉각제는 하우징 부재(3a, 3b)들의 벽들과 열교환기 유닛(2) 사이에 형성된 간극들 그리고 그와 더불어 상기 열교환기 유닛(2)의 외부 면에서 상기 장치(1)를 지나 배출구(6)를 통해 상기 장치(1)로부터 배출된다. 결과적으로 냉각제는 열교환기 유닛(2)의 구성 부품들과 하우징(3) 내부 면 사이에서 유동 방향(21)으로 안내된다. 냉각제는 열교환기 유닛(2)의 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들을 순환함으로써, 결과적으로 상기 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들이 냉각제와 냉매 사이 열 전달에 참여한다.The housing (3) seals the volume surrounding the heat exchanger unit (2) in a sealing manner. In the operating state of the device 1, a refrigerant flows in the heat exchanger unit 2, while a liquid-state fluid, in particular a refrigerant such as water or a water-glycol-mixture, also circulates through the heat exchanger unit 2. The coolant flowing into the device 1 through the inlet 5 in the flow direction 21 flows into the gaps formed between the walls of the housing members 3a and 3b and the heat exchanger unit 2 and with the heat exchanger unit 2, (1) through the outlet (6) through the device (1) at the outer surface of the device (2). As a result, the coolant is guided in the flow direction 21 between the components of the heat exchanger unit 2 and the inner surface of the housing 3. The coolant circulates between the connecting members 19 of the heat exchanger unit 2 and the connecting lines 20 so that the connecting members 19 and the connecting lines 20 participate in the heat transfer between the coolant and the refrigerant .

열교환기 유닛(2)은 서로 동축으로 배치된 각 2개의 관-원통 스파이럴을 갖는 2개의 하위 유닛으로서 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)로 형성되어 있다. 상기 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)은 각각 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관(10, 15) 및 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관(11, 16)을 구비하고, 이 관들은 각각 공동 중심축을 중심으로 동축으로 배치되어 있다. 상기 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)의 중심축들은 재차 서로 평행하게 정렬되어 있다. 상기 원통 스파이럴(9, 14)들의 외부 관(10, 15)과 내부 관(11, 16)은 리브붙이 관으로서 형성되어 있다.The heat exchanger unit 2 is formed of a first cylindrical spiral 9 and a second cylindrical spiral 14 as two lower units having two tube-cylindrical spiral coaxially arranged with each other. The first cylindrical spiral 9 and the second cylindrical spiral 14 each have outer tubes 10 and 15 bent in a cylindrical spiral shape and inner tubes 11 and 16 bent in a cylindrical spiral shape, And each is coaxially arranged about a common central axis. The central axes of the first cylindrical spiral 9 and the second cylindrical spiral 14 are arranged in parallel with each other. The outer tubes 10, 15 and the inner tubes 11, 16 of the cylindrical spiral 9, 14 are formed as ribs with ribs.

상기 원통 스파이럴(9, 14)의 외부 관(10, 15)과 내부 관(11, 16) 사이에는 각각 중공 원통형 분리 부재(12, 17)가 배치되어 있다. 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴과 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 공동 중심축에 대해 재차 동축으로 정렬된, 원형 횡단면을 갖는 분리 부재(12, 17)는 상기 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴에 의해서 둘러싸인 용적과 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴에 의해서 둘러싸인 용적을 분리한다. 원통 스파이럴(9, 14)들 그리고 그와 더불어 상기 제 1 원통 스파이럴(9)의 내부 관(11)과 제 2 원통 스파이럴(14)의 내부 관(15)에 의해, 각각 중심축을 중심으로 둘러싸인 용적 내부에는 각각 변위 부재(13, 18)가 배치되어 있다. 상기 변위 부재(13, 18)는 원형 횡단면을 갖는 완전 원통형 형태 또는 로드(rod) 형태를 구비하고, 원통 스파이럴(9, 14)의 중심축에 대해 동축으로 정렬되어 있다. 따라서 제 1 원통 스파이럴(9) 및 제 2 원통 스파이럴(14) 모두가 하기와 같이 내부에서 외부로 형성되어 있다: 변위 부재(13, 18), 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴, 분리 부재(12, 17) 및 외부 관(10, 15)의 원통형 스파이럴. 상기 내부 관(11, 16)들은 각각 연결 라인(20)과 연결 부재(19)를 통해서 외부 관(10, 15)들과 서로 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 그 결과 관(10, 11, 15, 16)들에 의해 둘러싸인 용적들이 냉매 공급과 관련된 용적을 형성한다.Hollow cylindrical separating members 12 and 17 are disposed between the outer tubes 10 and 15 of the cylindrical spiral 9 and the inner tubes 11 and 16, respectively. Separating members 12, 17 having a circular cross-section, again coaxially aligned with the cylindrical spiral of the inner tubes 11, 16 and the hollow spiral of the outer tubes 10, 15, , 16) and the volume enclosed by the cylindrical spiral of the outer tubes (10, 15). The cylindrical spiral 9 and 14 and the inner tube 11 of the first cylindrical spiral 9 and the inner tube 15 of the second cylindrical spiral 14 together define a volume Displacement members 13 and 18 are respectively disposed in the interior. The displacement members 13 and 18 have a full cylindrical shape or a rod shape having a circular cross section and are coaxially aligned with respect to the central axis of the cylindrical spiral 9 and 14. [ Both the first cylindrical spiral 9 and the second cylindrical spiral 14 are formed from the inside to the outside as follows: the displacement members 13, 18, the cylindrical spiral of the inner tubes 11, 16, (12, 17) and the outer tube (10, 15). The inner tubes 11 and 16 are fluidically connected to the outer tubes 10 and 15 through a connecting line 20 and a connecting member 19 so that the tubes 10, 16) form the volume associated with the refrigerant supply.

제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들은, 냉매가 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들을 통해 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들로 안내되기 전에, 필요에 따라 냉매에 의해 동시에 또는 순차적으로 관류될 수 있다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15)들도 마찬가지로 필요에 따라 냉매에 의해 동시에 또는 순차적으로 관류될 수 있다. 특히 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들 및/또는 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들의 동시 관류는, 개별 관류 시 냉매의 압력 손실을 조절하기 위해 냉매 관류의 정확한 조절을 전제로 한다. 대안적으로는 또한 외부 관(10, 15)들에 냉매가 동시에 공급될 수 있고, 후속해서 내부 관(11, 16)들에 냉매가 동시에 또는 순차적으로 공급될 수 있으며, 또는 모든 관(10, 11, 15, 16)에 냉매가 동시에 또는 순차적으로 공급될 수 있다. 결과적으로 열교환기 유닛(2)은 출력 요건에 따라 1행 또는 다수의 행으로 형성되어 있고, 원통 스파이럴(9, 14)의 수가 가변적이다. 그 경로가 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14) 외에도, 도면에 도시되지 않은 추가의 원통 스파이럴들이 제공될 수 있다.The tubes 10 and 11 of the first cylindrical spiral 9 are arranged such that the refrigerant is directed to the tubes 15 and 16 of the second cylindrical spiral 14 through the connecting members 19 and the connecting lines 20 Can be perfused simultaneously, or sequentially, by a refrigerant as required beforehand. The tubes 15 of the second cylindrical spiral 14 may likewise be simultaneously or sequentially perfused by the refrigerant as required. The simultaneous perfusion of the tubes 10, 11 of the first cylindrical spiral 9 and / or of the tubes 15, 16 of the second cylindrical spiral 14 is achieved by means of simultaneous perfusion of the refrigerant Precise regulation of perfusion is assumed. Alternatively, the refrigerant may also be simultaneously supplied to the outer tubes 10, 15 and subsequently the refrigerant may be supplied to the inner tubes 11, 16 simultaneously or sequentially, or all the tubes 10, 11, 15, 16) may be supplied simultaneously or sequentially. As a result, the heat exchanger unit 2 is formed into one row or a plurality of rows according to the output requirement, and the number of the cylindrical spiral 9, 14 is variable. In addition to the first cylindrical spiral 9 and the second cylindrical spiral 14, additional cylindrical spiral not shown in the drawings may be provided.

관(10, 11, 15, 16)들, 상기 관(10, 11, 15, 16)들 사이에 배치된 분리 부재(12, 17)들 및 상기 원통 스파이럴(9, 14)들 내부에 배치된 변위 부재(13 ,18)들과 관련한 하우징(3)의 형성 시, 냉각제는 의도한 대로 열교환기 유닛(2)의 외부 면을 따라서 안내되고, 그와 더불어 유동 방향(21)으로 열교환기 유닛(2) 둘레에서 냉각제에 의한 장치(1) 관류가 정해진다. 결과적으로 방향 전환부들이 형성된 냉각제를 위한 유동 경로들은 하우징(3) 내에 통합 방식으로 배치된 열교환기 유닛(2)과 하우징(3) 내에 형성된 리세스들, 홈들 및 그와 유사한 부재들의 구조상의 결합으로부터 주어진다. 이 경우에는 특히 분리 부재(12, 17)들 및 변위 부재(13, 18)들 모두는, 특히 그 길이 측면에서, 냉각제의 질량 흐름이 의도한 바대로 분할되도록 형성되어 있다.(12,17) disposed between said tubes (10,11, 15,16) and said cylindrical spiral (9,14) disposed within said tubes (10,11,15,16) In the formation of the housing 3 with respect to the displacement members 13 and 18 the coolant is guided along the outer surface of the heat exchanger unit 2 as intended and is connected to the heat exchanger unit 2) Peripheral device by coolant (1) Perfusion is determined. As a result, the flow paths for the coolant in which the diverting portions are formed are arranged in a heat exchanger unit 2 arranged in an integrated manner in the housing 3 and a structural combination of recesses, grooves and the like formed in the housing 3 Lt; / RTI > In this case, in particular, the separating members 12 and 17 and the displacing members 13 and 18 are formed such that, in particular, in terms of their length, the mass flow of the coolant is divided as intended.

특히 도 3에 제시된 바와 같이, 냉각제는 유입된 후, 유동 방향(21)으로 유입구(5)를 통해 흐르고, 제 1 원통 스파이럴(9)의 외부 관(10)과 내부 관(11)의 둘레에 형성된 용적을 통한 2개의 부분 질량 흐름으로 분할된 후에는 대체로 서로 평행하게 그리고 상기 원통 스파이럴(9)의 중심축에 평행하게 흐른다. 냉각제의 제 1 부분 질량 흐름은 하우징(3)과 분리 부재(12)의 벽 사이를 관통하게 된다. 냉각제의 제 2 부분 질량 흐름은 분리 부재(12)와 변위 부재(13) 사이를 관통하게 된다. 도면에 도시되지 않은, 나관으로서 관들의 실시예의 경우에는, 또한 유동 경로들이 원통 스파이럴형 관들에 의해 실제로 원통 스파이럴형으로 와인딩된다. 리브붙이 관으로서 관(10, 11)들의 실시예에서, 유동 경로들은 리브들 사이에 형성된 간극들을 통해 진행된다. 변위 부재(13)는, 고정된 지지를 보장하기 위해 단부면들에 의해 각각 하우징(3)에 접한다. 분리 부재(12)의 단부면들은 원통 스파이럴(9)의 단부면들, 특히 외부 관(10)과 내부 관(11)의 원통 스파이럴의 단부면들보다 돌출하며, 이 경우 한 편으로는 유입 시 냉각제 질량 흐름을 분할하고, 다른 한 편으로는 부분 질량 흐름들을 재차 모으고, 그리고 공동 질량 흐름으로서 제 2 원통 스파이럴(14)로 안내하기 위해, 상기 분리 부재(12)의 단부면들과 하우징(3) 사이, 양측에서는 간극이 유지된다. 제 1 원통 스파이럴(9)을 순환한 후 제 2 원통 스파이럴(14)로 안내되는 냉각제 질량 흐름은 하우징(3)의 벽과 분리 부재(17) 사이에서 실제로 상기 제 2 원통 스파이럴(14)의 중심축에 평행하게 관통된다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 분리 부재(17)의 단부면들은 원통 스파이럴(14)의 단부, 특히 외부 관(15)과 내부 관(16)의 원통 스파이럴들의 단부보다 돌출하고, 이 경우 분리 부재(17)는 제 1 단부면 영역에서 하우징(3)의 둘레 면과 유체 밀봉 방식으로, 특히 냉각제 밀봉 방식으로 접한다. 유체 밀봉 방식 배치는 냉각제 질량 흐름이 분할됨 없이, 원통 스파이럴형으로 형성된 외부 관(15) 둘레에서 냉각제 안내에 사용된다. 제 1 단부면 말단에 배치된, 분리 부재(17)의 제 2 단부면과 하우징(3) 사이에는, 외부 관(15) 순환 후 냉각제의 질량 흐름을 내부 관(16)으로 방향 전환하기 위해 간극이 형성되어 있다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관(15)을 돌아 유동 경로로부터 배출된 후 냉각제 질량 흐름은 방향 전환되고, 그리고 분리 부재(17)와 변위 부재(18) 사이에서 제 2 원통 스파이럴(14)의 내부 관(16)을 돌아 유동 경로를 통해 배출구(6)로 안내된다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 유동 경로들은 순차적으로 관류된다.3, the coolant flows in the flow direction 21 in the flow direction 21 after the coolant flows in and flows around the outer tube 10 and the inner tube 11 of the first cylindrical spiral 9 After being divided into two partial mass flows through the formed volume, flow substantially parallel to each other and parallel to the central axis of the cylindrical spiral 9. [ The first partial mass flow of coolant will pass between the housing 3 and the wall of the separating member 12. The second partial mass flow of coolant will pass between the separating member 12 and the displacing member 13. In the case of embodiments of the tubes as bare tubes not shown in the figures, the flow paths are also actually wound in a cylindrical spiral form by cylindrical spiral tubes. In the embodiment of the tubes 10, 11 as ribbed tubes, the flow paths proceed through the gaps formed between the ribs. The displacement member 13 abuts against the housing 3 by end faces to ensure fixed support. The end faces of the separating member 12 project beyond the end faces of the cylindrical spiral 9, in particular the end faces of the cylindrical spiral of the outer tube 10 and the inner tube 11. In this case, The end faces of the separating member 12 and the end faces of the housing 3 (not shown) are separated to separate the coolant mass flow and collect the partial mass flows on the other hand and to guide the second cylindrical spiral 14 as a co- ), The gap is maintained on both sides. The coolant mass flow which is circulated through the first cylindrical spiral 9 and then guided to the second cylindrical spiral 14 is substantially parallel to the center of the second cylindrical spiral 14 between the wall of the housing 3 and the separating member 17, Parallel to the axis. The end faces of the separating member 17 of the second cylindrical spiral 14 protrude beyond the ends of the cylindrical spiral 14 and in particular the cylindrical spiral of the outer tube 15 and the inner tube 16. In this case, (17) contacts the circumferential surface of the housing (3) in a fluid-tight manner, in particular in a coolant-sealing manner, in the first end face area. The fluid sealing arrangement is used to guide the coolant around the outer tube 15 formed in a cylindrical spiral shape, without the coolant mass flow being split. Between the second end face of the separating member 17 and the housing 3 disposed at the end of the first end face is a clearance between the second end face of the separating member 17 and the housing 3 to direct the mass flow of coolant to the inner tube 16, Respectively. The coolant mass flow is diverted after passing through the outer tube 15 of the second cylindrical spiral 14 and out of the flow path and the second cylindrical spiral 14 between the separation member 17 and the displacement member 18, To the outlet (6) through a flow path. The flow paths of the second cylindrical spiral 14 are sequentially perfused.

도 5에는 열 전달 장치(1)의 열교환기 유닛(2)이 도시되어 있다. 도 6a, 6b 및 도 6c는 제 2 하우징 부재(3b), 즉 하우징 상부 절반부 내에 매립된, 도 5의 열교환기 유닛(2)을 도시한다. 도 6c는 열교환기 유닛(2)으로서 원통 스파이럴(9, 14)들의 관(10, 11, 15, 16)들을 단면도로 제시한다. Fig. 5 shows a heat exchanger unit 2 of the heat transfer apparatus 1. In Fig. Figures 6a, 6b and 6c show the second housing member 3b, i.e. the heat exchanger unit 2 of Figure 5, which is embedded in the upper half of the housing. 6c shows in cross-section the tubes 10, 11, 15, 16 of the cylindrical spiral 9, 14 as the heat exchanger unit 2.

장치(1)의 작동 중에는 열교환기 유닛(2) 내부에 냉매가 흐르는데, 상기 냉매는 유동 방향(22)으로 유입관(7)을 통해 열교환기 유닛(2) 내로 유입되고, 배출관(8)을 통해 배출된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유입관(7)을 통해 열교환기 내로 유입되는 냉매는 연결 부재(19) 내에서 각각 제 1 원통 스파이럴(9)의 외부 관(10)을 통과하는 부분 질량 흐름과 내부 관(11)을 통과하는 부분 질량 흐름으로 분할된다. 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들에는 냉매의 부분 질량 흐름들이 동시에 공급된다. 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들로부터 배출된 후, 부분 질량 흐름들은 추가 연결 부재(19) 내에서 다시 모이고, 연결 라인(20)을 통해 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들로 안내된다. 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들을 관류한 후 제 2 원통 스파이럴(14)로 안내되는 냉매 질량 흐름은 후속해서 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관(15)을 통해 안내되고, 외부 관(15)으로부터 배출된 후 방향 전환된 다음, 내부 관(16)을 통해 배출관(8)으로 안내된다. 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관(15)과 내부 관(16)은 냉매에 의해 순차적으로 관류된다. 따라서 열교환기 유닛(2) 또는 열 전달 장치(1)의 냉매측은 냉각제측에 상응하게(도 3의 실시예 참조), 순전히 역류식으로 연결된다.During operation of the device 1 a refrigerant flows into the heat exchanger unit 2 which flows into the heat exchanger unit 2 through the inlet pipe 7 in the flow direction 22 and into the heat exchanger unit 2 through the outlet pipe 8 ≪ / RTI > 5, the refrigerant flowing into the heat exchanger through the inlet pipe 7 is divided into a partial mass flow through the outer pipe 10 of the first cylindrical spiral 9 in the connecting member 19, Is divided into a partial mass flow passing through the inner tube (11). The tubes 10, 11 of the first cylindrical spiral 9 are simultaneously supplied with partial mass flows of refrigerant. After being discharged from the tubes 10 and 11 of the first cylindrical spiral 9, the partial mass flows are collected again in the additional connecting member 19 and the second mass of the second cylindrical spiral 14 Are guided to the tubes (15, 16). The refrigerant mass flow which has passed through the tubes 10 and 11 of the first cylindrical spiral 9 and then is guided to the second cylindrical spiral 14 is then guided through the outer tube 15 of the second cylindrical spiral 14 Is discharged from the outer tube 15 and then diverted and then guided to the discharge tube 8 through the inner tube 16. The outer tube 15 and the inner tube 16 of the second cylindrical spiral 14 are sequentially perfused by the refrigerant. Thus, the refrigerant side of the heat exchanger unit 2 or the heat transfer device 1 corresponds to the coolant side (see the embodiment of Fig. 3) and is connected in a purely countercurrent manner.

열 전달 장치(1)의 냉매측에 대한 예시적 연결은 특히 가스 냉각기로 작동되는 열교환기 유닛(2)과 관련이 있으며, 이 경우 1단계 상태 변화에도 불구하고 냉각 시 냉매 밀도는 상당히 상승하며, 결과적으로 제 1 원통 스파이럴(9)의 관(10, 11)들은 동시에 관류되고, 제 2 원통 스파이럴(14)의 관(15, 16)들은 순차적으로 관류된다. 열교환기 유닛(2)의 제 1 원통 스파이럴(9)의 동시 관류 및 제 2 원통 스파이럴(14)의 순차적 관류는 잠열 전달(latent heat)을 갖지 않는 매체들을 위한 특수 작동 방식이다. 이때 잠열 전달이란 표현은 위상 변동과 동시에 열이 흡수되거나 방출되는 열 전달 과정을 의미한다. 잠열 전달 예로는 응축과 증발이 언급될 수 있다. 잠재적인 비율을 갖지 않는 열 전달은 유체의 위상 변동 없이 이루어진다. 잠재적인 비율을 갖지 않는 열 전달 과정들은 예를 들면 가스 냉각기로서 임계치를 초과해서 작동되는 열교환기에서, 특히 냉각제로 냉각된 또는 물로 냉각된, 이산화탄소를 위한 기존 가스 냉각기에서 이루어진다.The exemplary connection to the refrigerant side of the heat transfer device 1 is particularly relevant to a heat exchanger unit 2 which is operated with a gas cooler, in which case the refrigerant density increases significantly during cooling, As a result, the tubes 10, 11 of the first cylindrical spiral 9 are simultaneously perfused and the tubes 15, 16 of the second cylindrical spiral 14 are sequentially perfused. Simultaneous perfusion of the first cylindrical spiral 9 of the heat exchanger unit 2 and sequential perfusion of the second cylindrical spiral 14 is a special mode of operation for media that do not have latent heat. Here, latent heat transfer refers to a heat transfer process in which heat is absorbed or released simultaneously with phase fluctuation. Examples of latent heat transfer include condensation and evaporation. Heat transfer without potential ratios takes place without phase shift of the fluid. Heat transfer processes that do not have a potential ratio are made, for example, in conventional gas coolers for carbon dioxide, which are cooled with coolant or cooled with water, in a heat exchanger operating above a threshold as a gas cooler, for example.

도 7은 2개의 하우징 부재(3a, 3b)를 갖춘 열 전달 장치(1)와 열교환기 유닛(2)의 분해도를 도시한다. 도 8a 및 도 8b에는 각각 외부 관(10, 15)과 내부 관(11, 16)을 구비한 제 1 원통 스파이럴(9) 및 제 2 원통 스파이럴(14)로 이루어진 열교환기 유닛(2)의 분해도가 각각 제시되며, 이때 특히 도 8b는 분리 부재(12, 17)들과 변위 부재(13, 18)들의 형성을 도시한다. 7 shows an exploded view of a heat transfer device 1 and a heat exchanger unit 2 with two housing members 3a and 3b. In each of Figures 8a and 8b an exploded view of the outer tube (10, 15) and internal tube (11, 16) a first cylindrical spiral (9) and a second cylindrical heat exchanger unit (2) consisting of a spiral (14) having a Respectively, in which FIG. 8b shows the formation of the separating members 12, 17 and displacement members 13, 18, respectively.

열교환기 유닛(2)은 하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸여 있다. 바람직하게는 플라스틱, 금속 또는 다른 적합한 경량 재료로 형성된 하우징(3)은 도 7에서 개방된 형태로 도시되어 있다. 열교환기 유닛(2)은 하우징 부재(3a, 3b)들 내부에 형성된 리세스(23)들 내에 배치되어 있으며, 상기 리세스들은 원통 스파이럴(9, 14)들, 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들의 외부 형태 그리고 상기 구성 부품들의 배치에 서로 적합하게 형성되어 있다. 상기 두 하우징 부재(3a, 3b)는 예를 들면 분리면(4) 내에 배치된 플랫 밀봉부와 함께 서로 나사 결합되어 있다. 상기 밀봉부와 나사 연결부들은 도시되지 않았다. 냉각제의 연결관(5, 6)들은 각각 하우징 부재(3a, 3b)들에 견고하게 그리고 유체 밀봉 방식으로 배치되어 있다. 냉매의 유입관(7)과 배출관(8)은 하우징 상부 절반부(3a) 내에 형성된 관통 개구(24)를 통해 안내되고, 상기 하우징 부재(3a)와 유체 밀봉 방식으로 연결되어 있다.The heat exchanger unit (2) is completely surrounded by the housing (3). The housing 3, which is preferably made of plastic, metal or other suitable lightweight material, is shown in open form in Fig. The heat exchanger unit 2 is arranged in recesses 23 formed in the housing members 3a and 3b and the recesses are connected to the cylindrical spiral 9 and 14, The outer shape of the lines 20 and the arrangement of the components. The two housing members 3a, 3b are screwed together, for example, with a flat seal disposed in the separating surface 4. The sealing portion and the screw connection portions are not shown. The connecting pipes 5 and 6 of the coolant are arranged in a rigid and fluid sealing manner on the housing members 3a and 3b, respectively. The inlet pipe 7 and the outlet pipe 8 of the refrigerant are guided through the through openings 24 formed in the housing upper half portion 3a and are connected in fluid sealing manner to the housing member 3a.

도 8a는 각각 원통 스파이럴(9, 14)들의 내부에 동축으로 배치된 변위 부재(13, 18)들을 갖는 내부 관(11, 16)들 그리고 원통 스파이럴형 관(10 ,15)들의 어레인지먼트 내부에 동축으로 배치된 분리 부재(12, 17)들을 갖는 외부 관(10, 15)들의 분해도를 도시한다. 상기 변위 부재(13, 18)들 및 분리 부재(12, 17)들 모두는 관(10, 11, 15, 16)들 둘레에 형성된 유동 경로들을 제한하기 위해 사용되기 때문에, 상기 변위 부재(13, 18)들과 분리 부재(12 ,17)들은 가이드 장치, 특히 냉각제를 위한 가이드 장치로도 명명된다. 도 8b에는 내부 관(11, 16)들의 변위 부재(13, 18)들, 분리 부재(12, 17) 및 외부 관(10, 15)들의 분해도가 제시되며, 이때 상기 부품들은 장치(1)의 조립 상태에서 내부에서 외부로 언급된 순서대로 배치되어 있다. 연결 부재(19)들과 연결 라인(20)들은 열교환기 유닛(2)을 보충하게 하기 위해 거론되었다.8a shows internal tubes 11 and 16 each having displacing members 13 and 18 coaxially disposed in the interior of cylindrical spiral 9 and 14 and internal coils 11 and 16 in the arrangement of cylindrical spiral tubes 10 and 15, 15 with the separating members 12, 17 disposed in the outer tube 10, 15, respectively. Since both the displacement members 13 and 18 and the separation members 12 and 17 are used to restrict the flow paths formed around the pipes 10, 11, 15 and 16, the displacement members 13, 18 and the separating members 12, 17 are also referred to as guiding devices, in particular guiding devices for the coolant. Figure 8b shows an exploded view of the displacement members 13,18 of the inner tubes 11,16, the separating members 12,17 and the outer tubes 10,15, In the assembled state, they are arranged in the order mentioned from the inside to the outside. The connecting members 19 and the connecting lines 20 have been discussed for replenishing the heat exchanger unit 2.

도 9는 나관으로 형성된 부분 및 리브들을 구비한 부분 그리고 단면도로 도시된 상기 리브들을 구비한 부분을 갖는 원통 스파이럴(9, 14)의 관(10, 11, 15, 16)을 도시한다. 나관으로 형성된 관(10, 11, 15, 16) 부분은 0.6㎜ 내지 1.7㎜±10% 범위의 벽 두께(s)에서, 5.5㎜ 내지 8.2㎜±0.15㎜ 범위의 외부 지름(da) 및 4.25㎜ 내지 4.8 범위의 내부 지름(di)을 갖는다. 리브붙이 관으로 형성된 부분의 외부 지름(dar)은 9.4㎜에 이르는 한편, 리브붙이 관의 최소 내부 지름(di,min)은 4.0㎜에 이른다. 나관과 리브붙이 관 사이 전환부는 약 15㎜의 길이(l)를 갖는다. 9 shows the tubes 10, 11, 15, 16 of the cylindrical spiral 9, 14 with a portion formed with a bell tube and a portion with ribs and a portion with the ribs shown in a sectional view. The portion of the tube 10,11,15,16 formed by the borehole has an outer diameter d a in the range of 5.5 mm to 8.2 mm ± 0.15 mm and a wall thickness d a in the wall thickness s in the range of 0.6 mm to 1.7 mm ± 10% It has an inside diameter ranging from 4.8 to ㎜ (d i). The outer diameter (d ar ) of the portion formed by the ribbed tube is 9.4 mm, while the minimum inner diameter (d i, min ) of the ribbed tube is 4.0 mm. The switching part between the bare tube and the ribbed tube has a length (1) of about 15 mm.

리브붙이 관으로 형성된 관(10, 11, 15 ,16) 부분의 범위는 0.6㎜ 내지 1.1㎜ 범위의 최소 벽 두께(s)를 갖는다. 리브 높이(rn)는 0.3㎜ 내지 0.4㎜의 리브 두께(rs)에서, 1.3㎜±10% 내지 2㎜에 이른다. 리브 밀도로는 50/(25.4㎜)이 적용된다. 더 나아가, 적용예에는 -50% 내지 +200% 범위의 리브붙이 관의 치수가 적합한 것으로 나타난다.The range of the portion of the tube 10, 11, 15, 16 formed by the ribbed tube has a minimum wall thickness s in the range of 0.6 mm to 1.1 mm. The rib height r n ranges from 1.3 mm 10% to 2 mm at rib thickness r s of 0.3 mm to 0.4 mm. The rib density is 50 / (25.4 mm). Furthermore, the application shows that the dimensions of the ribbed tube in the range of -50% to + 200% are suitable.

도 10은 열교환기 유닛(2)의 관-원통 스파이럴의 단면도가 제시된다. 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 내부 지름(Di)은 예를 들면 9.4㎜의 중심축 방향으로 리브붙이 관(10, 11, 15, 16)의 외부 지름(dar)이 8.8㎜±0.1㎜ 내지 9.0㎜±0.2㎜일 때, 50.9㎜에 이른다. 바람직하게 원통 스파이럴(9, 14)의 바람직한 외부 지름은 각각 ±10㎜ 공차에서 48㎜, 69㎜, 90㎜ 및 111㎜이다. 원통 스파이럴(9, 14)의 외부 지름이 69㎜일 때 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 내부 지름은 50㎜이고, 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴의 외부 지름은 48㎜이며, 그리고 내부 관(11, 16)의 원통 스파이럴의 내부 지름은 29㎜이다. 각 원통 스파이럴(9, 14)의 권선 수는 5 내지 50에 놓인다. Figure 10 shows a cross-sectional view of the tube-cylindrical spiral of the heat exchanger unit 2. The inner diameter of the spiral cylinder of the outer cylinder (10, 15) (D i ) , for example, the outer diameter of the center axial direction of the rib paste 9.4㎜ tube (10, 11, 15, 16 ) (d ar) The 8.8㎜ ± 0.1 mm to 9.0 mm ± 0.2 mm, it reaches 50.9 mm. Preferably, the outer diameters of the cylindrical spiral 9 and 14 are 48 mm, 69 mm, 90 mm and 111 mm, respectively, with a tolerance of ± 10 mm. The inner diameter of the cylindrical spiral of the outer tubes 10 and 15 is 50 mm and the outer diameter of the cylindrical spiral of the inner tubes 11 and 16 is 48 mm when the outer diameter of the cylindrical spiral 9 and 14 is 69 mm And the inner diameter of the cylindrical spiral of the inner tubes 11 and 16 is 29 mm. The number of windings of each cylindrical spiral 9, 14 lies between 5 and 50.

1: 열 전달 장치
2: 열교환기 유닛
3: 하우징
3a: 제 1 하우징 부재, 하우징 상부 절반부
3b: 제 2 하우징 부재, 하우징 하부 절반부
4: 하우징(3)의 분리면
5: 냉각제 유입구, 연결관
6: 냉각제 배출구, 연결관
7: 냉매 유입관
8: 냉매 배출관
9: 제 1 원통 스파이럴
10: 제 1 원통 스파이럴(9)의 외부 관
11: 제 1 원통 스파이럴(9)의 내부 관
12: 제 1 원통 스파이럴(9)의 분리 부재
13; 제 1 원통 스파이럴(9)의 변위 부재
14: 제 2 원통 스파이럴
15: 제 2 원통 스파이럴(14)의 외부 관
16: 제 2 원통 스파이럴(14)의 내부 관
17: 제 2 원통 스파이럴(14)의 분리 부재
18: 제 2 원통 스파이럴(14)의 변위 부재
19: 연결 부재
20: 연결 라인
21: 냉각제 유동 방향
22: 냉매 유동 방향
23: 리세스
24: 관통 개구
a: 간격
da: 나관(10, 11, 15, 16)의 외부 지름
dar: 리브붙이 관(10, 11, 15, 16)의 외부 지름
di,min: 리브붙이 관(10, 11, 15, 16)의 최소 내부 지름
Di: 외부 관(10, 15)의 원통 스파이럴의 내부 지름
rh: 리브 높이
rs: 리브 두께
l: 전환부 길이
s: 나관(10, 11, 15, 16)의 벽 두께1: Heat transfer device
2: Heat exchanger unit
3: Housing
3a: a first housing member, a housing upper half
3b: a second housing member, a housing lower half portion
4: separating surface of the housing (3)
5: coolant inlet, connection pipe
6: Coolant outlet, connection pipe
7: Refrigerant inlet pipe
8: Refrigerant discharge pipe
9: 1st cylinder spiral
10: outer tube of the first cylindrical spiral (9)
11: inner tube of the first cylindrical spiral (9)
12: separating member of the first cylindrical spiral (9)
13; The displacement member of the first cylindrical spiral (9)
14: 2nd cylinder spiral
15: outer tube of the second cylindrical spiral 14
16: inner tube of the second cylindrical spiral 14
17: separating member of the second cylindrical spiral (14)
18: displacement member of the second cylindrical spiral 14
19: connecting member
20: connection line
21: direction of coolant flow
22: direction of refrigerant flow
23: recess
24: Through hole
a: spacing
d a : the outer diameter of the bores (10, 11, 15, 16)
d ar : the outside diameter of the ribs (10, 11, 15, 16)
d i, min : Minimum inner diameter of the ribs (10, 11, 15, 16)
D i : the inner diameter of the cylindrical spiral of the outer tube (10, 15)
r h : rib height
r s : rib thickness
l: Switch length
s: Wall thickness of the bores (10, 11, 15, 16)

Claims (9)

하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸인 용적 내부에 배치된 열교환기 유닛(2)을 갖춘 폐쇄된 하우징(3)을 구비하며, 상기 열교환기 유닛(2)은 서로 이격되어 배치된 관(10, 11, 15, 16)들로 형성되어 있는, 냉매와 냉각제 사이에서 열을 전달하기 위한 열 전달 장치(1)로서,
상기 열교환기 유닛(2)은 중심축을 갖는 적어도 하나의 원통 스파이럴(cylindrical spiral)(9, 14)을 형성하는 적어도 2개의 원통 스파이럴형으로 휘어진 관(10, 11, 15, 16)을 구비하고,
상기 적어도 하나의 원통 스파이럴(9, 14)은 제 1 원통 스파이럴(9)과 제 2 원통 스파이럴(14)을 포함하고,
상기 제 1 원통 스파이럴(9)은 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 1 외부 관(10) 및 상기 제 1 외부 관(10)에 의해 둘러싸인 용적 내부에 배치되는 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 1 내부 관(11)을 구비하고,
상기 제 2 원통 스파이럴(14)은 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 2 외부 관(15) 및 상기 제 2 외부 관(15)에 의해 둘러싸인 용적 내부에 배치되는 원통 스파이럴형으로 휘어진 제 2 내부 관(16)을 구비하고,
냉매가 상기 제 1 외부 관(10)의 내부와 상기 제 1 내부 관(11)의 내부를 동시에 관류한 후 상기 제 2 외부 관(15)의 내부와 상기 제 2 내부 관(16)의 내부를 순차적으로 관류하고,
냉각제는 상기 제 1 외부 관(10)의 외부와 상기 제 1 내부 관(11)의 외부를 동시에 관류한 후 상기 제 2 외부 관(15)의 외부와 상기 제2 내부관(16)의 외부를 순차적으로 관류하도록 형성되어,
상기 제 2 원통 스파이럴(14)에서 냉매와 냉각수 사이 온도 차이는 상기 제 1 원통 스파이럴(9)에서 냉매와 냉각수 사이 온도 차이보다 작고, 상기 제 2 원통 스파이럴(14)에서 냉매와 냉각수 사이 열교환 시간은 상기 제 1 원통 스파이럴(9)에서 냉매와 냉각수 사이 열교환 시간보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.And a closed housing (3) with a heat exchanger unit (2) arranged inside a volume completely enclosed by the housing (3), said heat exchanger unit (2) comprising tubes (10, 11, 15. A heat transfer device (1) for transferring heat between a refrigerant and a coolant,
The heat exchanger unit (2) comprises at least two cylindrically spiral bent tubes (10, 11, 15, 16) forming at least one cylindrical spiral (9, 14)
Wherein said at least one cylindrical spiral (9, 14) comprises a first cylindrical spiral (9) and a second cylindrical spiral (14)
The first cylindrical spiral 9 comprises a first outer tube 10 curved in a cylindrical spiral form and a first inner tube 11 curved in a cylindrical spiral shape disposed inside a volume surrounded by the first outer tube 10, And,
The second cylindrical spiral 14 includes a second outer tube 15 bent in a cylindrical spiral shape and a second inner tube 16 bent in a cylindrical spiral shape disposed in the volume surrounded by the second outer tube 15. [ And,
The refrigerant flows through the inside of the first outer pipe 10 and the inside of the first inner pipe 11 simultaneously and flows into the inside of the second outer pipe 15 and the inside of the second inner pipe 16 Sequentially,
The coolant flows through the outside of the first outer pipe 10 and the outside of the first inner pipe 11 at the same time and then flows to the outside of the second outer pipe 15 and the outside of the second inner pipe 16 Are formed so as to be sequentially perfused,
The temperature difference between the refrigerant and the cooling water in the second cylindrical spiral 14 is smaller than the temperature difference between the refrigerant and the cooling water in the first cylindrical spiral 9 and the heat exchange time between the refrigerant and the cooling water in the second cylindrical spiral 14 is Is formed to be longer than the heat exchange time between the refrigerant and the cooling water in the first cylindrical spiral (9). 제 1 항에 있어서,
상기 하우징(3)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 가이드 장치들이 배치되어 있으며, 상기 가이드 장치들은, 열 전달을 위한 유체들 중 하나의 유체를 상기 열교환기 유닛(2)의 관(10, 11, 15, 16)들의 외부 면을 따라서 유동 경로들을 통해 안내하기 위해, 상기 하우징(3)과 결합하여 상기 하나의 유체를 위한 유동 경로들을 형성하는 방식으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.The method according to claim 1,
Guide devices are arranged in the volume enclosed by the housing 3 and the guide devices are arranged so that one of the fluids for heat transfer is connected to the tubes 10, 11, 15, 15 of the heat exchanger unit 2, Are arranged in such a way as to form flow paths for said one fluid in combination with said housing (3) for guiding through the flow paths along the outer surface of said housing (3). 제 2 항에 있어서,
상기 하우징(3)에 의해서 완전히 둘러싸인 용적이 유동 경로들로 세분되도록 상기 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관(11, 16)과 중심축에 대해 방사 방향으로 인접 배치된 원통 스파이럴형으로 휘어진 외부 관(10, 15) 사이에 가이드 장치로서 분리 부재(12, 17)가 배치되어 있으며, 상기 분리 부재(12, 17)는 상기 원통 스파이럴(9, 14)의 중심축에 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.3. The method of claim 2,
(11, 16) curved in a cylindrical spiral so that the volume completely enclosed by the housing (3) is subdivided into flow paths, and an outer tube (10) curved in a cylindrical spiral shape radially adjacent to the central axis And the separating members 12 and 17 are disposed coaxially with the center axes of the cylindrical spiral 9 and 14. The separating members 12 and 17 are arranged in the same manner as the separating members 12 and 17, , Heat transfer device. 제 3 항에 있어서,
상기 분리 부재(12, 17)가 중공 원통형으로 형성되어 있음으로써, 상기 내부 관(11, 16)이 상기 분리 부재(12, 17)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 그리고 상기 외부 관(10, 15)이 상기 분리 부재(12, 17) 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어진 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.The method of claim 3,
The separating members 12 and 17 are formed in a hollow cylindrical shape so that the inner tubes 11 and 16 are located inside the volume surrounded by the separating members 12 and 17 and the outer tubes 10 and 15 Wherein the heat transfer member is arranged around the separating member (12, 17) so as to be bent in a cylindrical spiral shape. 제 2 항에 있어서,
상기 원통 스파이럴형으로 휘어진 내부 관(11, 16)에 의해서 둘러싸인 용적 내부에 가이드 장치로서 변위 부재(13, 18)가 형성되어 있으며, 상기 변위 부재(13, 18)는 상기 원통 스파이럴(9, 14)의 중심축에 대해 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.3. The method of claim 2,
Displacement members 13 and 18 are formed as guide devices in the volume enclosed by the cylindrical spiral-shaped inner tubes 11 and 16 and the displacement members 13 and 18 are connected to the cylindrical spiral 9 and 14 And the heat transfer member is disposed coaxially with respect to the central axis of the heat transfer member. 제 5 항에 있어서,
상기 변위 부재(13, 18)가 원통형으로 형성되어 있음으로써, 상기 내부 관(11, 16)이 상기 변위 부재(13, 18)의 둘레에 원통 스파이럴형으로 휘어진 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the displacement members (13, 18) are formed in a cylindrical shape so that the internal pipes (11, 16) are arranged in a cylindrical shape spirally around the displacement members (13, 18) , Heat transfer device. 제 1 항에 있어서,
상기 관(10, 11, 15, 16)들은 외부 면에 리브형(ribbed)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the tubes (10, 11, 15, 16) are ribbed on the outer surface. 제 1 항에 있어서,
상기 하우징(3)은 제 1 하우징 부재(3a)와 제 2 하우징 부재(3b)로 적어도 2개의 부분으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the housing (3) is formed by at least two parts: a first housing member (3a) and a second housing member (3b). 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 열 전달 장치(1)는 공기 조화 시스템의 냉매 순환계용으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 열 전달 장치. A heat transfer device (1) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is used for a refrigerant circulation system of an air conditioning system.
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