KR20230130067A - 증발기 - Google Patents

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KR20230130067A
KR20230130067A KR1020237027060A KR20237027060A KR20230130067A KR 20230130067 A KR20230130067 A KR 20230130067A KR 1020237027060 A KR1020237027060 A KR 1020237027060A KR 20237027060 A KR20237027060 A KR 20237027060A KR 20230130067 A KR20230130067 A KR 20230130067A
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heat exchange
exchange tube
baffle
tube set
cavity
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KR1020237027060A
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슈핑 쑤
용 왕
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요크 (우씨) 에어 컨디셔닝 앤드 리프리져레이션 씨오., 엘티디
존슨 컨트롤즈 타이코 아이피 홀딩스 엘엘피
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Abstract

본 출원은 증발기를 제공하며, 본 증발기는: 하우징, 제1 열교환 튜브 세트, 제2 열교환 튜브 세트, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치, 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치, 및 재분배 장치를 포함한다. 제1 열교환 튜브 세트는 제2 열교환 튜브 세트 위에 위치되고, 제1 열교환 튜브 세트의 열의 개수는 제2 열교환 튜브 세트의 열의 개수보다 많다. 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 각각 제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트의 대향하는 양측에 배치되고, 냉매를 제1 열교환 튜브 세트로부터 제2 열교환 튜브 세트로 흐르게 유도하기 위해, 제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트의 외곽선들을 따라 배열된다. 재분배 장치는 냉매를 제2 열교환 튜브 세트로 균일하게 분배하도록 제1 열교환 튜브 세트와 제2 열교환 튜브 세트 사이에 배치된다. 본 출원의 증발기는 더 높은 열교환 효율을 가진다.

Description

증발기
본 출원은 증발기에 관한 것으로, 특히 높은 열교환 효율을 갖는 증발기에 관한 것이다.
전통적인 냉각 시스템은 증발기, 응축기, 스로틀링 장치 및 압축기를 갖는다. 증발기를 통과할 때, 저온의 냉매 액체가 외부와 열을 교환하여 외부로부터 열을 흡수함으로써, 외부의 온도를 낮추고 냉각 효과를 달성하며; 외부는 공기 또는 냉각수일 수 있다. 열교환 후, 냉매 액체는 기체 냉매로 기화되어 압축기로 들어간다. 증발기의 열교환 효율은 여러 요인들에 영향을 받는다.
본 출원은 증발기를 제공하고, 본 증발기의 열교환 효율은 더 높다.
본 출원의 증발기는: 하우징, 제1 열교환 튜브 세트, 제2 열교환 튜브 세트, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치, 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치, 및 재분배 장치를 포함하며; 하우징은 공동을 갖고, 공동은 길이 방향, 폭 방향, 및 높이 방향을 가지며; 제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들은 공동의 길이 방향을 따라 연장되고, 공동의 폭 방향 및 높이 방향을 따라 배열되며, 그리고 제1 열교환 튜브 세트는 제2 열교환 튜브 세트 위에 위치되되, 공동의 폭 방향에서, 제1 열교환 튜브 세트의 열의 개수가 제2 열교환 튜브 세트의 열의 개수보다 많으며; 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 각각, 공동의 폭 방향으로 제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트의 대향하는 양측에 배치되고, 제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트의 외곽선들을 따라 배열되며; 재분배 장치는 제1 열교환 튜브 세트와 제2 열교환 튜브 세트 사이에 배치되고, 공동의 폭 방향에서의 재분배 장치의 양단은 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치에 각각 연결되되, 재분배 장치는 공동의 길이 방향을 따라 연장되어 제2 열교환 튜브 세트의 상부를 덮고, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분으로부터 일정 거리를 가지며, 재분배 장치에는 홀들의 복수의 행들(rows)이 구비되며, 홀들의 복수의 행들의 홀들의 각 행은 열교환 튜브들의 연장 방향을 따라 배열되고, 홀들의 복수의 행들의 홀들의 각 행은 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 대응하는 열과 정렬된다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트는 각각, 높이 방향을 따라 연장되는 공동의 중앙 계면에 대해 대칭으로 배열된다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 열교환 튜브 세트의 폭은 제2 열교환 튜브 세트의 폭과 동일하다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 열교환 튜브 세트는 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분 및 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분을 갖고, 공동의 폭 방향에서, 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분의 폭이 제2 열교환 튜브 세트의 폭보다 크다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 폭은 상부로부터 저부로 점차 감소하고, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 상부의 폭은 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분의 폭과 동일하며, 그리고 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 저부의 폭은 제2 열교환 튜브 세트의 폭과 동일하다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 공동의 폭 방향에서, 재분배 장치 내의 복수의 홀들의 크기들이 재분배 장치의 중간으로부터 양측으로 점차 감소한다.
상기한 증발기는: 제3 열교환 튜브 세트를 더 포함하되, 제3 열교환 튜브 세트는 공동의 저부에 그리고 제2 열교환 튜브 세트 아래에 위치되고, 제3 열교환 튜브 세트는 제2 열교환 튜브 세트로부터 일정 거리를 가져 순환 공간을 형성하여서, 제2 열교환 튜브 세트로부터 흘러나오는 기체 냉매가 순환 공간을 통해 하우징 상에 배치된 냉매 유출구로 흐를 수 있게 된다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 각각, 그리고 공동의 높이 방향으로, 적어도 하나의 배플 배기 채널을 포함하며, 배플 배기 채널은 제2 열교환 튜브 세트 위에 위치되고, 적어도 하나의 배플 배기 채널은 제1 열교환 튜브 세트 내의 기체 냉매를 배출하도록 구성된다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 각각, 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션을 포함하며, 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션은 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 양측에 배치되며; 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션에는 각각, 복수의 배기 홀들이 구비되며, 복수의 배기 홀들 각각은 배플 배기 채널을 형성하며, 복수의 배기 홀들은 공동의 길이 방향을 따라 배열되고, 복수의 배기 홀들 각각은 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분으로부터 제2 열교환 튜브 세트로의 방향으로 긴 스트립 형상을 형성한다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 열교환 튜브 세트는 열교환 튜브 배기 채널을 가지며, 열교환 튜브 배기 채널은 제1 열교환 튜브 세트의 열교환 튜브들 사이에 형성되고, 열교환 튜브 배기 채널은 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 양측으로부터 내향과 상향으로 연장되며, 그리고 공동의 길이 방향에 수직한 단면 평면 상에서, 열교환 튜브 배기 채널의 폭은 열교환 튜브 배기 채널 위의 열교환 튜브들 사이의 간극보다 크다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치 각각은 상측 배플과 하측 배플을 포함하며, 상측 배플은 제1 열교환 튜브 세트의 일측에 배치되고, 하측 배플은 메인 바디 섹션 및 연장 섹션을 포함하고, 메인 바디 섹션은 제2 열교환 튜브 세트의 일측에 배치되고, 연장 섹션은 메인 바디 섹션으로부터 상향 연장되고, 연장 섹션은 상측 배플과 적어도 부분적으로 중첩되며, 그리고 배플 배기 채널은 상측 배플과 연장 섹션 사이에 형성된다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치 각각은 적어도 하나의 횡단 배플(transverse baffle)을 더 포함하며, 적어도 하나의 횡단 배플은 배플 배기 채널에 배치되고, 적어도 하나의 횡단 배플은 하측 배플의 연장 섹션에 횡방향으로 연장되며, 그리고 적어도 하나의 횡단 배플에는 기체 냉매가 통과할 수 있게 하기 위한 복수의 개구들이 구비된다.
위에서 설명된 바와 같은 증발기에 대해, 적어도 하나의 횡단 배플의 개수는 두 개이고, 적어도 하나의 횡단 배플은 배플 배기 채널의 연장 방향을 따라 배열되며, 그리고 두 개의 횡단 배플들의 개구들은 엇갈린 방식으로 배열된다.
본 출원의 증발기의 강하막(falling film) 열교환 튜브 세트는 상이한 개수의 열을 갖는 두 부분을 가지며, 상측 열교환 튜브 세트의 열의 개수가 하측 열교환 튜브 세트의 열의 개수보다 크다. 열교환 튜브 세트의 두 부분 사이에 재분배 장치가 제공되어서, 하측 열교환 튜브 세트의 열교환 튜브들이 액체 냉매의 충분한 흐름을 얻을 수 있게 된다. 본 출원의 강하막 열교환 튜브 세트의 설정은 증발기의 열교환 효율을 개선시킬 수 있다.
도 1은 냉각 시스템(100)의 개략적인 블록도이다;
도 2는 도 1의 증발기(130)의 제1 실시예의 입체도이다;
도 3은 도 2의 증발기의 방사상 섹션의 개략도이다;
도 4는 도 3의 메인 분배 장치(330), 및 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 일부의 개략도이다;
도 5는 도 3의 재분배 장치(350)의 제1 실시예의 입체도이다;
도 6은 도 3의 재분배 장치(350)의 제2 실시예의 상면도이다;
도 7은 본 출원의 증발기의 제2 실시예의 방사상 섹션의 개략도이다;
도 8a는 도 7a의 부분 A의 부분 확대도이다;
도 8b는 도 7의 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션의 상면도이다;
도 9a는 본 출원의 증발기의 제3 실시예의 방사상 섹션의 개략도이다;
도 9b는 도 8a의 부분 B의 부분 확대도이다;
도 10a는 본 출원의 증발기의 제4 실시예의 방사상 단면도의 부분 확대도이다;
도 10b는 도 10a의 횡단 배플의 상면도이다; 그리고
도 11은 본 출원의 증발기의 제5 실시예의 방사상 섹션의 개략도이다.
본 출원의 다양한 실시예들은 본 명세서의 일부가 되는 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. "전방", "후방", "상측", "하측", "좌측", "우측", "내측", "외측", "상부", "저부", "앞면", "뒷면", "근위", "원위", "횡방향", "종방향"과 같은 방향성 용어들은 본 출원의 다양한 예시적인 구조적 부분들 및 요소들을 설명하기 위해 본 출원에서 사용되며, 본 명세서에서 사용되는 이들 용어들은 단지 예시의 편의를 위한 것이고, 첨부된 도면들에 도시된 예시적인 배향들에 기초하여 결정되는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 개시되는 실시예들은 상이한 방향들로 배치될 수 있으므로, 이들 방향성 용어들은 단지 예시를 위한 것이고, 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
본 출원에서 사용되는 "제1" 및 "제2"와 같은 서수들은 단지 구별 및 식별을 위해 사용되고, 다른 의미를 갖지 않으며, 그리고 구체적으로 지시되지 않는 한, 이들은 특정 순서를 나타내지 않으며, 특정 관련성도 갖지 않는다. 예를 들어, 용어 "제1 구성요소" 자체가 "제2 구성요소"의 존재를 의미하지 않으며, 용어 "제2 구성요소" 자체도 "제1 구성요소"의 존재를 의미하지 않는다.
도 1은 냉각 시스템(100)의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템(100)은 압축기(110), 응축기(120), 스로틀링 장치(140), 및 증발기(130)를 포함하며, 이들은 파이프들에 의해 연결되어 냉매 순환 루프를 형성하고, 루프는 그 안에 냉매로 채워져 있다. 도 1에서 화살표 방향으로 도시된 바와 같이, 냉매는 압축기(110), 응축기(120), 스로틀링 장치(140), 및 증발기(130)를 통해 순차적으로 흐르고, 다시 압축기(110)로 들어간다. 냉각 공정에서, 스로틀링 장치(140)는 응축기(120)로부터의 고압 액체 냉매를 스로틀링하여 그 압력을 감소시키며; 저압 냉매는 증발기(130)에서 냉각될 대상과 열을 교환하고, 기화를 위해 냉각될 대상의 열을 흡수하며; 기화에 의해 발생된 냉매 증기는 압축기(110)에 의해 흡인되고, 압축된 후에 고압으로 배출되며; 압축기(110)로부터 배출된 고온 및 고압 기체 냉매는 응축기(120)에서 주위 매체와 열교환을 수행하여 열을 방출하고 액체 냉매로 응축되며; 그리고 고온 액체 냉매는 다시 스로틀링 장치(140)를 통해 흘러 감압된다. 이와 같은 반복된 순환으로, 연속적인 냉각 효과가 초래된다.
도 2는 도 1의 증발기(130)의 제1 실시예의 입체도이며; 도 2에 도시된 바와 같이, 증발기(130)는 하우징(201)을 가지며, 하우징(201)은 원통형 바디(204) 및 튜브 플레이트들의 쌍(208 및 209)을 포함하되, 원통형 바디(204)는 양단에 개구들을 갖는 원통 형상이고, 튜브 플레이트들의 쌍(208 및 209)은 원통형 바디(204)의 양단에서 개구들을 시일(seal)하도록 원통형 바디(204)의 양단에 각각 배치된다. 원통형 바디(204) 및 튜브 플레이트들의 쌍(208 및 209)은 공동(305)(도 3 참조)을 둘러싸고, 공동(305)은 열교환 튜브들을 수용하기 위해 사용된다. 도 2에 도시된 위치들을 참조하면, 증발기(130)는 높이 방향(H), 길이 방향(L), 및 폭 방향(W)을 가지며, 공동(305)의 높이 방향, 길이 방향, 및 폭 방향은 증발기(130)의 방향들과 일치한다. 원통형 바디(204)에는 냉매 유입구(211) 및 냉매 유출구(212)가 구비되되, 냉매 유입구(211)와 냉매 유출구(212)는 둘 모두 증발기(130)의 상측 부분에 높이 방향으로 위치된다. 냉각 시스템(100) 내의 액체 냉매 또는 기체-액체 혼합 냉매가 냉매 유입구(211)로부터 증발기(130)로 들어가고, 증발기(130) 내의 열을 흡수한 후 기체 냉매가 되며, 냉매 유출구(212)로부터 배출된다.
도 3은 도 2의 증발기의 방사상 단면의 개략도이며; 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(201) 내부에 공동(305)이 형성되고, 공동(305) 내에는 강하막 열교환 튜브 세트(310), 침수식 열교환 튜브 세트(320), 메인 분배 장치(330), 미스트 제거기(340), 재분배 장치(350), 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)가 구비된다. 도 2 및 도 3과 함께 도시된 바와 같이, 냉매 유입구(211)와 냉매 유출구(212)는 둘 모두 하우징(201) 위에 있다. 이 중, 냉매 유입구(211)는 냉매의 균일한 분배가 가능하게 하기 위해, 길이 방향 및 폭 방향에서 증발기(130)의 중간 부분에 위치된다. 냉매 유출구(212) 및 냉매 유입구(211)는 방사 방향으로 엇갈리게 배치된다. 메인 분배 장치(330)는 냉매 유입구(211)로부터 받은 냉매를 균일하게 분배한 후 강하막 열교환 튜브 세트(310)로 보내기 위해, 강하막 열교환 튜브 세트(310) 위에 배치되고 냉매 유입구(211)와 연통된다. 미스트 제거기(340)는 하우징(201)의 내벽에 연결될 때까지 메인 분배 장치(330)의 가장자리로부터 외향으로 연장된다. 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 각각, 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 양측에 배치된다. 침수식 열교환 튜브 세트(320)는 공동(305)의 저부에 배치되고, 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 저부로부터 일정 거리를 갖는다. 재배선 장치(350)는 강하막 열교환 튜브 세트(310)에 배치된다.
강하막 열교환 튜브 세트(310) 및 침수식 열교환 튜브 세트(320)는 각각, 순차적으로 배열된 복수의 열교환 튜브들로 형성된 열교환 튜브 다발들이다. 열교환 튜브 다발에서의 각 열교환 튜브는 공동(305)의 길이 방향(L)을 따라 연장된다. 각 열교환 튜브 내부에는 물 또는 다른 매체를 순환시키기 위한 유체 채널이 형성된다. 각 열교환 튜브와 인접한 열교환 튜브 사이의 간극이 냉매를 순환시키기 위한 냉매 채널을 형성한다. 유체 채널 내의 매체는 열교환 튜브의 튜브 벽을 통해 냉매 채널 내의 냉매와 열교환을 한다. 침수식 열교환 튜브 세트(320)는 공동의 하우징(201)의 저부의 내벽으로부터 상향으로 배열되고, 침수식 열교환 튜브 세트(320)는 상부(312)와 저부(313)를 갖는다. 저부(313)는 하우징(201)의 내벽에 실질적으로 인접하고 내벽을 따라 배열되고, 상부(312)의 높이가 실질적으로 동일하다. 증발기(130)의 방사상 단면에서 보면, 침수식 열교환 튜브 세트(320)의 저부(313)의 윤곽은 실질적으로 원호 형상이며, 상부(312)의 윤곽은 실질적으로 수평 직선이고, 저부(313)의 양단이 상부(312)의 양단에 연결된다.
강하막 열교환 튜브 세트(310)는 제1 열교환 튜브 세트(301) 및 제2 열교환 튜브 세트(302)를 포함하되, 제1 열교환 튜브 세트(301)는 제2 열교환 튜브 세트(302)의 상측 부분에 배치된다. 공동(305)의 폭 방향에서, 제2 열교환 튜브 세트(302)는 침수식 열교환 튜브 세트(320) 위에 배치되고, 체 냉매가 순환 공간(361)을 통해 용이하게 흐를 수 있도록 순환 공간(361)을 형성하기 위해 침수식 열교환 튜브 세트(320)로부터 일정 거리를 갖는다. 본 출원에서, 침수식 열교환 튜브 세트는 제3 열교환 튜브 세트이다. 제1 열교환 튜브 세트(301) 및 제2 열교환 튜브 세트(302) 내의 열교환 튜브들은 열들로 균일하게 배열되고, 열교환 튜브들의 각 열과 열교환 튜브들의 인접한 열 간의 거리들이 동일하다. 제1 열교환 튜브 세트(301) 내의 열교환 튜브들의 열의 개수는 C1이고, 제2 열교환 튜브 세트(302) 내의 열교환 튜브들의 열의 개수는 C2이되, 제1 열교환 튜브 세트(301) 내의 열교환 튜브들의 열의 개수(C1)는 제2 열교환 튜브 세트(302) 내의 열교환 튜브들의 열의 개수(C2)보다 크다. 본 실시예에서는, 제1 열교환 튜브 세트(301)의 인접한 열들 간의 거리가 제2 열교환 튜브 세트(302)의 거리와 동일하여서, 공동(305)의 폭 방향에서, 제1 열교환 튜브 세트(301)의 최대 폭이 제2 열교환 튜브 세트(302)의 최대 폭보다 크다. 이 중, 제1 열교환 튜브 세트(301)는 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341) 및 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)을 포함한다. 공동(305)의 폭 방향에서, 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341) 및 제2 열교환 튜브 세트(302)는 각각, 상부로부터 저부까지 폭이 동일하고, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 폭은 상부로부터 저부로 점차 감소한다. 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 상부(316)의 폭은 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341)의 폭과 동일하고, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 저부(317)의 폭은 제2 열교환 튜브 세트(302)의 폭과 동일하다. 공동(305)의 폭 방향에서, 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341)의 외측면 및 제2 열교환 튜브 세트(302)의 외측면의 윤곽들은 실질적으로 수직 방향을 따라 연장되는 평면들이고, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 외측면의 윤곽은 상부로부터 저부로 내향으로 기울어진 경사를 형성한다.
공동(305)의 폭 방향에서, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 각각, 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 양측에 제공되되, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 폭 방향에서 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 양측에 인접해 있다. 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 외곽을 따라 배열된다. 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 각각, 제1 열교환 튜브 세트(301)의 양측에 위치되는 제1 측면 상측 배플(381) 및 제2 측면 상측 배플(382), 및 제2 열교환 튜브 세트(302)의 양측에 위치되는 제1 측면 하측 배플(383) 및 제2 측면 하측 배플(384)을 포함한다. 제1 측 상측 배플(381)은 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341)의 일측에 위치되는 제1 측면 상측 배플의 상측 섹션(385) 및 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(387)을 포함하고, 제2 측면 상측 배플(382)은 제2 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341)의 타측에 위치되는 제2 측면 상측 배플의 상측 섹션(386) 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(388)을 포함한다. 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 외곽과 일치하게, 제1 측면 상측 배플의 상측 섹션(385), 제2 측면 상측 배플의 상측 섹션(386), 제1 측면 하측 배플(383) 및 제2 측면 하측 배플(384)은 각각, 공동(305)의 높이 방향 및 길이 방향을 따라 연장된다. 제1 측면 상측 배플의 상측 섹션(385)과 제2 측면 상측 배플의 상측 섹션(386) 간의 거리는 제1 측면 하측 배플(383)과 제2 측면 하측 배플(384) 간의 거리보다 크다. 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(387)과 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(388)이 상부로부터 저부로 서로를 향해 기울어지도록, 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(387)의 양단이 각각, 제1 측면 상측 배플의 상측 섹션(385) 및 제1 측면 하측 배플(383)에 연결되고, 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(388)의 양단이 각각, 제2 측면 상측 배플의 상측 섹션(386) 및 제2 측면 하측 배플(384)에 각각 연결된다.
제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351)와 강하막 열교환 튜브 세트(310) 사이에 그리고 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)와 강하막 열교환 튜브 세트(310) 사이에는 더 작은 간극들이 존재한다. 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351)와 하우징(201) 사이에 그리고 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)와 하우징(201) 사이에는 측면 순환 공간(360)을 형성하는 간극들이 형성된다. 측면 순환 공간(360)은 기체 냉매를 순환시키기 위해 사용된다. 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351)와 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 액체 냉매가 측면 순환 공간(360)으로 들어가는 것을 방지하기 위해, 냉매를 제1 열교환 튜브 세트(301)로부터 제2 열교환 튜브 세트(302)로 상부로부터 저부로 흐르도록 유도하기 위해 사용된다.
메인 분배 장치(330)는 강하막 열교환 튜브 세트(310) 위에 배치되고, 재분배 장치(350)는 제1 열교환 튜브 세트(301)와 제2 열교환 튜브 세트(302) 사이에 배치된다. 메인 분배 장치(330) 및 재분배 장치(350)는 액체 냉매를 열교환 튜브들의 각 열에 균일하게 분배한다. 미스트 제거기(340)는 메인 분배 장치(330)의 외측 가장자리로부터 연장되어 하우징(201)의 내벽에 연결된다. 이에 따라, 미스트 제거기(340)와 메인 분배 장치(330)는 공동(305)을 상측 공간(391)과 하측 공간(392)으로 나눈다. 미스트 제거기(340)는 복수의 홀들을 갖는 망상 구조이고, 상측 공간(391)은 미스트 제거기(340)의 홀들을 통해 하측 공간(392)과 유체 연통된다. 냉매 유출구(212)와 냉매 유입구(211)는 둘 모두 상측 공간(391)에서 하우징(201) 상에 배치되고, 냉매 유입구(211)는 메인 분배 장치(330)와 연통된다.
도 4는 도 3의 메인 분배 장치(330), 및 강하막 열교환 튜브 세트(310)의 일부의 개략도이며; 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 분배 장치(330)는 저부 플레이트(401), 상부 플레이트(402), 측부 플레이트들의 쌍(403 및 404), 및 흐름 유도 튜브(414)를 포함하되, 저부 플레이트(401) 및 상부 플레이트(402)는 공동(305)의 폭 방향 및 길이 방향을 따라 연장되고, 측부 플레이트들의 쌍(403 및 404)은 공동(305)의 높이 방향 및 길이 방향을 따라 연장된다. 저부 플레이트(401), 측부 플레이트(403), 상부 플레이트(402) 및 측부 플레이트(404)는 챔버(408)를 둘러싸도록 순차적으로 연결된다. 상부 플레이트(402)에는 흐름 유도 튜브 홀(413)이 구비되며, 흐름 유도 튜브(414)의 일단은 흐름 유도 튜브 홀(413)과 연통되고, 흐름 유도 튜브의 타단은 냉매 유입구(211)와 연통된다. 저부 플레이트(401)에는 홀들의 복수의 행들(419)이 구비되며, 홀들의 각 행(419)은 복수의 홀들을 포함하고, 홀들의 각 행(419) 내의 홀들은 열교환 튜브들의 연장 방향을 따라 배열된다. 저부 플레이트(401) 내의 홀들의 열의 개수는 제1 열교환 튜브 세트(301)의 열의 개수와 동일하고, 홀들의 복수의 행들(419)의 홀들의 각 행(419)은 제1 열교환 튜브 세트(301) 내의 열교환 튜브들의 대응하는 열과 정렬된다. 냉매 유입구(211)로부터 메인 분배 장치(330)로 들어가는 액체 냉매는 저부 플레이트(401) 상에서 균일하게 분배되기 위해 공동(305)의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 흐른다. 메인 분배 장치(330) 내의 냉매는 저부 플레이트 내의 홀들의 각 행(419)을 통해 제1 열교환 튜브 세트(301) 내의 열교환 튜브들의 각 대응하는 열로 흐른다. 냉매는 메인 분배 장치(330)에 의해 분배되며, 이는 냉매 유입구(211)로부터 들어오는 액체 냉매를 열교환 튜브들의 각 열로 균일하게 분배한다. 본 출원의 일부 실시예들에서, 저부 플레이트(401) 내의 홀의 개수 및 면적은 증발기(130)로 들어가는 냉매의 유량과 매칭되도록 구성되어서, 메인 분배 장치(330) 내의 냉매의 액위 높이가 일정 범위 내에서 유지된다.
도 5는 도 3의 재분배 장치(350)의 제1 실시예의 입체도이며, 도 5에 도시된 바와 같이, 재분배 장치는 복수의 홀들을 갖는 편평한 플레이트이다. 도 4에 도시된 메인 분배 장치(330)의 저부 플레이트(401)의 구조와 유사하게, 재분배 장치(350)에는 홀들의 복수의 열들(519)이 구비되며, 홀들의 각 열(519)은 복수의 홀들을 포함하고, 홀들의 각 열(519) 내의 홀들은 공동(305)의 길이 방향, 즉 열교환 튜브들의 연장 방향을 따라 배열된다. 메인 분배 장치(330) 내의 홀들의 열의 개수는 제2 열교환 튜브 세트(302)의 열의 개수와 동일하고(도 5는 홀들의 일부만을 도시하는 개략도임), 홀들의 복수의 열들(519)의 홀들의 각 열(519)은 제1 열교환 튜브 세트(301) 내의 열교환 튜브들의 대응하는 열과 정렬된다. 폭 방향에서의 재분배 장치(350)의 양단(511 및 512)은 각각, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)에 연결되고, 길이 방향에서의 재분배 장치의 양단(514 및 515)은 제1 열교환 튜브 세트(301)와 제2 열교환 튜브 세트(302)를 분리하기 위해, 각각, 튜브 플레이트에 연결된다. 재분배 장치(350)의 홀의 개수 및 면적은 제1 열교환 튜브 세트(301)를 통한 열교환 후의 액체 냉매의 유량과 매칭되도록 구성되어서, 재분배 장치(350) 상의 액체 냉매의 냉매 액위가 일정 범위 내에서 유지된다.
도 3에 도시된 실시예의 적용 시, 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341) 내의 열교환 튜브의 개수 대 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342) 내의 열교환 튜브의 개수 대 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브의 개수의 비는 492:184:310이다. 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(341) 대 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 열 개수 비는 37:23이다.
도 3에 도시된 실시예에서, 액체 냉매는 냉매 유입구(211)로부터 메인 분배 장치(330)로 들어가고, 열교환을 위해 제1 열교환 튜브 세트(301)로 들어가기 전에 메인 분배 장치(330)에 의해 균일하게 분배된다. 제1 열교환 튜브 세트(301)에서, 액체 냉매의 일부는 열교환을 거쳐 기체 냉매가 되고, 액체 냉매의 일부는 계속해서 하향으로 흐른다. 제1 열교환 튜브 세트(301) 내의 냉매의 일부가 기체 상태가 되므로, 제1 열교환 튜브 세트(301)의 저부의 액체 냉매의 양은 제1 열교환 튜브 세트(301)의 상부의 액체 냉매의 양보다 적고, 열교환 튜브 세트(301)의 저부의 액체 냉매는 열교환을 위해 제2 열교환 튜브 세트(302)로 들어가기 전에 재분배 장치(350)에 의해 재분배된다. 제2 열교환 튜브 세트(302)는 계속해서 액체 냉매의 일부를 기체 냉매로 변환하는 한편, 냉매의 다른 일부는 여전히 액체 상태이고, 액체 냉매는 침수식 열교환 튜브 세트(320)로 들어가 계속해서 열교환을 한다. 강하막 열교환 튜브 세트(310) 내의 액체 냉매는 저부로부터 저부로 흐르고, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)에 의해 측면 순환 공간(360)으로 확산되는 것이 차단된다. 침수식 열교환 튜브 세트에서, 냉매의 일부는 기체 냉매로 변환된다. 강하막 열교환 튜브 세트(310)와 침수식 열교환 튜브 세트(320) 간의 열교환에 의해 생성된 기체 냉매는 냉매 유출구(212)로부터 흘러나오기 전에 순환 공간(361), 측면 순환 공간(360), 미스트 제거기(340) 및 상측 공간(391)을 통해 순차적으로 흐른다. 미스트 제거기(340)는 기체 냉매에 혼합된 작은 액체 방울을 제거하는 것이 가능하다.
본원에서 설명되는 기체 냉매는 기체가 냉매의 대부분을 차지한다는 점을 지칭하고, 기체 냉매가 소량의 액체 방울을 함유한다는 점이 배제되지 않는다.
본 출원에서, 침수식 열교환 튜브 세트(320) 내의 열교환 튜브들은 냉매 액체에 의해 잠기고, 냉매 액체의 높이는 증발기의 작동 중에 침수식 열교환 튜브 세트(320)의 높이와 실질적으로 동일 평면에 있다.
본 출원에서, 제1 열교환 튜브 세트(301)의 열의 개수는 메인 분배 장치(330)에 의해 분배되는 액체 냉매의 흐름과 매칭되고, 제2 열교환 튜브 세트(302)의 열의 개수는 재분배 장치(350)에 의해 분배되는 액체 냉매의 흐름과 매칭된다. 본 출원에서, 강하막 열교환 튜브 세트(310)에는 상이한 개수의 열을 갖는 두 개의 섹션들이 구비되며, 이는 증발기(130)의 열교환 효율을 개선시키는 데 유리하다.
도 6은 재분배 장치(350) 내의 홀들의 각 열의 직경들이 상이한 것을 제외하고는, 도 5에 도시된 실시예와 유사한 도 3의 재분배 장치(350)의 제2 실시예의 상면도이다. 재분배 장치(350)의 폭 방향으로는 홀들의 복수의 행들이 있고, 홀들의 각 행 내의 각 홀은 동일한 직경을 갖지만, 다른 행들 내의 홀들과 직경이 상이하다. 폭 방향의 중간에 위치되는 홀들의 행(621) 내의 각 홀은 가장 큰 직경을 갖고, 폭 방향의 양측에 위치되는 홀들의 두 개의 행들(625 및 626) 내의 각 홀은 가장 작은 직경을 갖는다. 홀들의 각 행 내의 각 홀의 직경은 폭 방향에서 중간으로부터 양측으로 점차 감소한다. 도 6의 재분배 장치(350)는 도 3에 도시된 실시예에도 적용가능하다. 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 폭은 점차 좁아지고 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 양측에는 양측과 형상이 매칭되는 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(387) 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(388)이 구비되며, 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(387)과 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(388)은 내향으로 기울어진 경사면들이다. 제1 측면 상측 배플의 기울어진 하측 섹션(387) 및 제2 측면 상측 배플의 기울어진 하측 섹션(388)의 유도로 인해, 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 저부의 양측의 액체 냉매의 흐름은 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(342)의 저부의 중간의 액체 냉매의 흐름보다 더 많다. 도 6에 도시된 바와 같은 재분배 장치(350)는 냉매가 제2 열교환 튜브 세트(302) 내로 비교적 균일하게 분배될 수 있게 할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 제1 열교환 튜브 세트(301)에서 발생된 기체 냉매와 액체 냉매는 둘 모두 제2 열교환 튜브 세트(302)로 흐른다. 이 중, 제1 열교환 튜브 세트(301)에서 발생된 액체 냉매는 제2 열교환 튜브 세트(302)에서 계속해서 열교환할 수 있는 반면, 기체 냉매는 기본적으로 더 이상 열교환에 참여하지 않는다. 일부 실시예들에서, 제1 열교환 튜브 세트(301)에서 발생된 기체 냉매를 제 시간에 배출하는 것은 제2 열교환 튜브 세트(302)의 열교환 효율을 개선시키는 데 유리하다.
도 7은 본 출원의 증발기의 제2 실시예의 방사상 단면의 개략도이고, 도 8a는 도 7a의 A 부분의 부분 확대도이며, 도 8b는 도 7의 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션의 상면도이다. 본 실시예는 도 7의 제1 열교환 튜브 세트(301)가 열교환 튜브 배기 채널(729)을 갖고, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)에 배플 배기 채널이 구비되는 것을 제외하고는, 도 3에 도시된 실시예와 유사하다.
도 7, 도 8a, 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 증발기(700)의 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(351) 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(352)는 제1 열교환 튜브 세트의 하측 섹션(742)의 양측에 각각 위치된 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(787) 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(788)을 포함한다. 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션(787) 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션(788)에는 각각 복수의 배기 홀들(705)이 구비되고, 복수의 배기 홀들(705)의 각 배기 홀(705)은 배플 배기 채널(708)을 형성한다. 배플 배기 채널(708)은 제1 열교환 튜브 세트(701)에서 발생된 기체 냉매를 제 시간에 배출할 수 있다.
도 7 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 복수의 배기 홀들(705)은 공동(305)의 길이 방향을 따라 배열되고, 복수의 배기 홀들(705)의 각 배기 홀(705)은 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(741)으로부터 제2 열교환 튜브 세트(302)로의 방향으로 긴 스트립 형상을 형성한다. 긴 스트립 형상의 복수의 배기 홀들(705)은 과잉의 액체 냉매가 배기 홀들(705)로부터 순환 공간(760) 내로 흘러드는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 열교환 튜브 세트(701)에는 열교환 튜브 배기 채널(729)이 구비되며, 이는 폭 방향에서 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(742)의 양측으로부터 제1 열교환 튜브 세트(701)의 중앙 계면을 향해 비스듬히 상향 연장된다. 공동(305)의 길이 방향에 수직한 단면 평면에서, 열교환 튜브 배기 채널(729)의 폭은 열교환 튜브 배기 채널(729) 위의 열교환 튜브들 사이의 간극보다 크다. 본 출원의 일 실시예에서, 열교환 튜브 배기 채널(729)은 열교환 튜브 배기 채널(729)의 연장 방향을 따라 여러 열교환 튜브들의 위치를 비워서 형성되고, 이에 따라 열교환 튜브 배기 채널(729)의 폭은 열교환 튜브의 직경보다 약간 크다. 제1 열교환 튜브 세트(701)에서 발생된 기체 냉매는 열교환 튜브 배기 채널(729)을 통해 배플 배기 채널(708)로 들어갈 수 있다.
열교환 튜브 배기 채널(729) 및 배플 배기 채널(708)은 기체 냉매를 순환 공간(760)으로 빠르게 배출하는 것에 유리하여, 제2 열교환 튜브 세트(702)로 들어가는 과잉의 기체 냉매가 제2 열교환 튜브 세트(702) 상의 냉매 액막에 충돌하고 제2 열교환 튜브 세트(702)의 열교환 효율에 영향을 미치는 것을 방지한다. 한편, 제2 열교환 튜브 세트(702) 상의 기체 냉매의 충돌에 의해 발생되는 진동이 감소된다.
도 9a는 본 출원의 증발기의 제3 실시예의 방사상 단면의 개략도이고, 도 9b는 도 9a의 B 부분의 부분 확대도이다. 본 실시예는 배플 배기 채널의 배열 모드를 제외하고는, 도 7에 도시된 실시예와 유사하다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치(951)는 제1 측면 상측 배플(971) 및 제1 측면 하측 배플(972)을 포함하고, 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치(952)는 제2 측면 상측 배플(973) 및 제2 측면 하측 배플(974)을 포함한다. 제1 측면 상측 배플(971)은 상측 섹션(981) 및 하측 섹션(982)을 포함하고, 제2 측면 상측 배플(973)은 상측 섹션(983) 및 하측 섹션(984)을 포함한다. 상측 섹션들(981 및 983)은 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분(941)의 양측에 배치되고, 하측 섹션들(982 및 984)은 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분(942)의 양측에 배치된다. 제1 측면 하측 배플(972)은 메인 바디 섹션(985) 및 연장 섹션(986)을 포함하고, 하측 배플(974)은 메인 바디 섹션(987) 및 연장 섹션(988)을 포함한다. 메인 바디 섹션들(985 및 987)는 제2 열교환 튜브 세트(902)의 양측에 배치되고, 연장 섹션들(986 및 988)은 각각 메인 바디 섹션들(985 및 987)의 상부들로부터 하측 섹션(982 및 984)에 각각 실질적으로 평행한 방향을 따라, 상향 및 외향으로 연장된다. 연장 섹션들(986 및 988)은 제1 측면 상측 배플(971) 및 제2 측면 상측 배플(973)과 적어도 부분적으로 중첩되도록 공동(305)의 높이 방향으로 하측 섹션들(982 및 984)의 저부들을 넘어선다. 연장 섹션(986)은 제1 측면 상측 배플(971)의 하측 섹션(982)으로부터 일정 거리를 가져 배기 채널(908)을 형성하고, 연장 섹션(988)은 제2 측면 상측 배플(973)의 하측 섹션(984)으로부터 일정 거리를 가져 배기 채널(909)을 형성한다. 제1 열교환 튜브 세트(901)에서 발생된 기체 냉매는 배기 채널(908) 및 배기 채널(909)를 통해 배출될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예와 비교해서, 본 실시예의 액체 냉매는 배기 채널들(908 및 909)로부터 흘러나오기 쉽지 않다.
도 10a는 본 출원의 증발기의 제4 실시예의 방사상 단면도의 부분 확대도이고, 도 10b는 도 10a의 횡단 배플의 사면도이다. 본 실시예는 도 10a의 배플 배기 채널이 횡단 배플을 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 9a에 도시된 실시예와 유사하다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 하측 배플(1072)의 연장 섹션(1087)과 상측 배플(1071)의 하측 섹션(1082) 사이에 배기 채널(1008)가 형성되고, 배기 채널(1008)에 횡단 배플들(1001 및 1002)이 구비된다. 횡단 배플들(1001 및 1002)은 하측 배플(1072)의 연장 섹션(1087)에 횡방향으로 연장되는데, 즉 횡단 배플들(1001 및 1002)은 하측 배플(1072)의 연장 섹션(1087)에 수직하거나, 하측 배플(1072)의 연장 섹션(1087)과 일정 끼인각을 형성한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 횡단 배플들(1001 및 1002)에는 복수의 개구들(1009)이 구비되고, 개구들(1009)은 기체 냉매가 통과할 수 있게 할 수 있다. 개구들(1009)은 횡단 배플들(1001 및 1002)을 관통하는 홀들이거나, 횡단 배플들(1001 및 1002)의 일측 가장자리로부터 내향으로 만입되어 형성된 리세스일 수 있다. 이 중, 횡단 배플들(1001)의 개구들(1009)과 횡단 배플들(1002)의 개구들(1009)은 엇갈린 방식으로 배열되어서, 기체 냉매가 원만하게 통과할 수 있는 한편, 액체 냉매의 대부분은 횡단 배플들(1001 및 1002)에 의해 차단될 수 있다. 도 9a에 도시된 실시예와 비교해서, 본 실시예는 또한, 액체 냉매가 배플 배기 채널로부터 흘러나오는 것을 방지할 수 있다.
도 11은 본 출원의 증발기의 제5 실시예의 방사상 단면의 개략도이며, 제1 열교환 튜브 세트(1101)의 폭이 제2 열교환 튜브 세트(1102)의 폭과 동일한 것을 제외하고는, 도 3에 도시된 실시예와 유사하다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 열교환 튜브 세트(1101)와 제2 열교환 튜브 세트(1102)는 각각 균일한 폭들을 갖고, 제2 열교환 튜브 세트(1102)는 제1 열교환 튜브 세트(1101)의 하측 부분에 배치된다. 제1 열교환 튜브 세트(1101)의 폭은 제2 열교환 튜브 세트(1102)의 폭과 기본적으로 동일하다. 그러나, 제1 열교환 튜브 세트(1101)의 열의 개수는 제2 열교환 튜브 세트(1102)의 열의 개수보다 적은데, 즉, 공동(305)의 폭 방향에서, 제1 열교환 튜브 세트(1101) 내의 열교환 튜브들이 제2 열교환 튜브 세트(1102) 내의 열교환 튜브들보다 더 조밀하게 배열된다. 재분배 장치(1150) 내의 홀들의, 행의 개수 및 위치들은 제2 열교환 튜브 세트(1102)에 대응하고, 액체 냉매가 또한 제2 열교환 튜브 세트(1102) 내로 균일하게 분배될 수 있음으로써, 도 3에 도시된 실시예의 기술적 효과를 달성할 수 있다.
도 11에 도시된 실시예에서, 상측 배플(1171)과 하측 배플(1172)이 둘 모두 수직 방향을 따라 연장되고, 상측 배플(1171)의 하측 섹션(1182)이 공동(305)의 높이 방향으로 하측 배플(1172)의 연장 섹션(1186)과 부분적으로 중첩되며, 그리고 횡단 배플들(1111 및 1112)이 배플 배기 채널들(1108) 사이에 배치되며, 이는 또한 도 10a의 실시예에서 제시된 바와 같은 기술적 효과를 달성할 수 있다.
본 출원의 상기한 실시예들에서, 강하막 열교환 튜브 세트, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 모두 폭 방향에서 공동의 중앙 계면에 대해 대칭이다. 다른 실시예들에서, 강하막 열교환 튜브 세트, 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 또한, 강하막 열교환 튜브 세트 내의 제1 열교환 튜브 세트의 열의 개수가 제2 열교환 튜브 세트의 열의 개수보다 큰 한, 폭 방향에서 공동의 중앙 계면에 대해 비대칭일 수도 있다. 예를 들어, 공동의 폭 방향에서, 제2 열교환 튜브 세트의 제1 측면은 제1 열교환 튜브 세트의 제1 측면과 동일 평면에 있고, 제2 열교환 튜브 세트의 제2 측면은 제1 열교환 튜브 세트의 제2 측면과 엇갈려 있다.
강하막 증발기에서, 냉매 유입구로부터 증발기로 들어오는 냉매 액체는 열교환을 위한 액막을 형성하기 위해 강하막 열교환 튜브 세트의 상부의 열교환 튜브들의 표면들에 균일하게 분배되기 전에, 메인 분배 장치에 의해 분배된다. 액체 냉매의 일부는 증발 및 열교환 후에 기체 상태로 변환되고, 증발되지 않은 액체 냉매의 다른 일부는 열교환 튜브들의 하측 행 상으로 떨어져 계속해서 증발할 것이고; 강하막 열교환 튜브 세트를 통해 흐르는 액체 냉매의 흐름은 강하막 열교환 튜브 세트의 상부로부터 저부로 점차 감소한다.
일반적으로, 강하막 증발 열교환 계수 "hr"과 강하막 열교환 튜브를 통해 흐르는 액체 냉매의 흐름 "m1" 사이의 관계는 다음과 같다: 액체 냉매의 흐름이 임계 흐름 "m2"보다 많을 때, 강하막 증발 열교환 계수 "hr"은 기본적으로 액체 냉매의 흐름의 변화에 의해 변하지 않고, 액체 냉매의 흐름이 임계 흐름 "m2"보다 적을 때, 강하막 증발 열교환 계수 "hr"은 액체 냉매의 흐름이 감소함에 따라 급격히 감쇠한다. 강하막 증발기의 설계에서, 강하막 열교환 계수의 감쇠를 방지하기 위해, 강하막 열교환 튜브 세트의 저부의 열교환 튜브에서의 액체 냉매의 흐름이 임계 흐름 "m2"에 도달하는 것이 보장된다. 또한, 증발기의 저부에 배치된 일정 비의 침수식 열교환 튜브 다발이 강하막 열교환 튜브 세트의 저부에서 액체 냉매에 대해 열을 교환한다.
침수식 열교환 튜브 세트 영역의 열교환 성능을 보장하기 위해, 냉매가 침수식 열교환 튜브 세트를 잠기게 할 필요가 있다. 일반적인 설계에서, 강하막 열교환 튜브의 열의 개수는 균일하며, 이 설계에서, 일반적으로, 강하막 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들 대 침수식 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 비가 1:1일 때, 전체 증발기의 열교환 효율이 더 높다.
본 출원의 증발기에서, 강하막 열교환 튜브 세트는 상이한 개수의 열을 갖는 두 부분을 포함하며; 제1 열교환 튜브 세트가 액체 냉매와 열을 교환한 후, 액체 냉매의 일부가 기체로 변환되고, 열교환 튜브에서의 액체 냉매의 흐름은 상부로부터 저부로 점차 감소한다. 제1 열교환 튜브 세트의 저부에서의 열교환 튜브들의 액체 냉매의 흐름이 임계 흐름 "m2"에 도달하였다. 이 경우, 제1 열교환 튜브 세트의 저부에 동일한 개수의 열의 열교환 튜브들이 연속적으로 추가된다면, 추가된 열교환 튜브들에서의 액체 냉매의 흐름은 임계 흐름 "m2"보다 적으며, 이는 추가된 열교환 튜브들의 강하막 증발 열교환 계수 "hr"의 감소를 초래할 것이며, 이에 의해 증발기의 열교환 효율에 영향을 미친다. 이에 따라, 본 출원에서, 제1 열교환 튜브 세트의 저부의 액체 냉매에 대해 재분배 장치와 더 적은 개수의 열을 갖는 제2 열교환 튜브 세트가 추가되어 계속해서 열교환을 한다. 재분배 장치는 제1 열교환 튜브 세트의 저부에서 액체 냉매를 수집한 다음 재분배하고, 재분배 장치 내의 홀들의 열의 개수는 제2 열교환 튜브 세트의 열의 개수에 대응한다. 제2 열교환 튜브 세트의 열의 개수는 제1 열교환 튜브 세트의 열의 개수보다 적으므로, 제2 열교환 튜브 세트의 상부에서의 열교환 튜브들의 액체 냉매의 흐름은 제1 열교환 튜브 세트의 저부에서의 열교환 튜브들의 액체 냉매의 흐름보다 많을 것인데, 즉, 제2 열교환 튜브 세트의 상부에서의 열교환 튜브들의 액체 냉매의 흐름은 임계 흐름 "m2"를 초과하며, 제2 열교환 튜브 세트는 더 높은 강하막 증발 열교환 계수 "hr"를 유지할 수 있으며, 이에 따라 제2 열교환 튜브 세트는 또한 더 높은 열교환 효율을 유지할 수 있다.
강하막 증발기에서, 강하막 열교환 튜브 세트에 의한 열교환 후에 증발되지 않았던 냉매에 대해 침수식 열교환 튜브 세트가 열교환을 위해 사용되지만, 침수식 열교환 튜브 세트의 열교환 튜브들은 냉매 액체에 잠기고, 강하막 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 액체 흐름이 임계 흐름 m2보다 많을 때, 침수식 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 열교환 계수는 강하막 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 열교환 계수보다 작다. 이에 따라, 강하막 열교환 튜브들에 대한 상기한 흐름 요건들을 충족시키는 것을 전제로 하여, 강하막 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브의 개수 대 증발기 내의 열교환 튜브의 총 개수의 비를 증가시키는 것이 증발기의 열교환 효율을 개선시키는 데 유리하다.
본 출원에서, 상이한 개수의 열을 갖는 두 부분을 포함하도록 강하막 열교환 튜브 세트를 배치하고, 재분배 장치를 동시에 배치함으로써, 제1 열교환 튜브 세트의 저부에서의 열교환 튜브들의 흐름이 임계 흐름에 도달했을 때, 냉매는 재분배 장치에 의해 재분배될 수 있으며, 이에 의해 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 각 열에서의 액체 냉매의 흐름을 증가시키고, 제2 열교환 튜브 세트의 열교환 튜브들 내의 액체 냉매의 흐름이 임계 흐름 "m2" 이상이 되도록 할 수 있다. 제2 열교환 튜브 세트의 저부에서, 각 열교환 튜브에서의 흐름은 임계 흐름에 가깝거나 동일하다. 강하막 열교환 튜브 세트의 저부의 열교환 튜브들은 일반적으로 임계 흐름에 도달하도록 배치되므로, 전통적인 증발기와 비교해서, 본 출원의 증발기는 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브의 열을 더 적게 갖고, 제2 열교환 튜브 세트의 저부의 액체 냉매의 총량이 더 적으며, 이에 의해 침수식 열교환 튜브 세트에서 요구되는 열교환 튜브들의 개수를 감소시킨다. 전통적인 강하막 증발기와 비교해서, 본 출원의 강하막 열교환 튜브 세트에서 열교환 튜브들의 개수 대 열교환 튜브들의 총 개수의 비가 더 크므로, 본 출원의 증발기는 더 높은 열교환 효율을 가진다.
본 출원의 특징들 중 일부만이 본 명세서에서 예시되고 설명되지만, 당업자들에게 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 출원의 진정한 사상 내에 속하는 상기한 모든 수정 및 변경을 커버하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (13)

  1. 증발기로서,
    하우징(201) ― 상기 하우징(201)은 공동(305)을 갖고, 상기 공동(305)은 길이 방향(L), 폭 방향(W), 및 높이 방향(H)을 가짐 ―;
    제1 열교환 튜브 세트 및 제2 열교환 튜브 세트 ― 상기 제1 열교환 튜브 세트 및 상기 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들은 상기 공동(305)의 상기 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 공동(305)의 상기 폭 방향(W) 및 상기 높이 방향(L)을 따라 배열되며, 그리고 상기 제1 열교환 튜브 세트는 상기 제2 열교환 튜브 세트 위에 위치되되, 상기 공동(305)의 상기 폭 방향에서, 상기 제1 열교환 튜브 세트의 열(column)의 개수가 상기 제2 열교환 튜브 세트의 열의 개수보다 많음 ―;
    제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치 ― 상기 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 상기 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 각각, 상기 공동(305)의 상기 폭 방향으로 상기 제1 열교환 튜브 세트 및 상기 제2 열교환 튜브 세트의 대향하는 양측에 배치되고, 상기 제1 열교환 튜브 세트 및 상기 제2 열교환 튜브 세트의 외곽선들을 따라 배열됨 ―; 및
    재분배 장치(350) ― 상기 재분배 장치(350)는 상기 제1 열교환 튜브 세트와 상기 제2 열교환 튜브 세트 사이에 배치되고, 상기 공동(305)의 상기 폭 방향(W)에서의 상기 재분배 장치(350)의 양단은 각각, 상기 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 상기 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치에 연결되되, 상기 재분배 장치(350)는 상기 공동(305)의 상기 길이 방향(L)을 따라 연장되어 상기 제2 열교환 튜브 세트의 상부를 덮고, 상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분으로부터 일정 거리를 가지며, 상기 재분배 장치(350)에는 홀들의 복수의 행들(rows)이 구비되며, 상기 홀들의 복수의 행들의 홀들의 각 행은 상기 열교환 튜브들의 연장 방향을 따라 배열되고, 상기 홀들의 복수의 행들의 홀들의 각 행은 상기 제2 열교환 튜브 세트 내의 열교환 튜브들의 대응하는 열과 정렬됨 ― 를 포함하는, 증발기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환 튜브 세트 및 상기 제2 열교환 튜브 세트는 각각, 상기 높이 방향을 따라 연장되는 상기 공동(305)의 중앙 계면에 대해 대칭으로 배열되는 것인, 증발기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 열교환 튜브 세트의 폭이 상기 제2 열교환 튜브 세트의 폭과 동일한 것인, 증발기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열교환 튜브 세트는 상기 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분 및 상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분을 갖고, 상기 공동(305)의 상기 폭 방향에서, 상기 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분의 폭이 상기 제2 열교환 튜브 세트의 폭보다 큰 것인, 증발기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 폭은 상부로부터 저부로 점차 감소하고, 상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 상부의 폭은 상기 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분의 폭과 동일하며, 그리고 상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 저부의 폭은 상기 제2 열교환 튜브 세트의 폭과 동일한 것인, 증발기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 공동(305)의 상기 폭 방향(W)에서, 상기 재분배 장치(350) 내의 복수의 홀들의 크기들이 상기 재분배 장치(350)의 중간으로부터 양측으로 점차 감소하는 것인, 증발기.
  7. 제1항에 있어서,
    제3 열교환 튜브 세트(320) ― 상기 제3 열교환 튜브 세트(320)는 상기 공동(305)의 저부에 그리고 상기 제2 열교환 튜브 세트 아래에 위치되고, 상기 제3 열교환 튜브 세트(320)는 상기 제2 열교환 튜브 세트로부터 일정 거리를 가져 순환 공간(361)을 형성하여서, 상기 제2 열교환 튜브 세트로부터 흘러나오는 기체 냉매가 상기 순환 공간(361)을 통해 상기 하우징(201) 상에 배치된 냉매 유출구(212)로 흐를 수 있게 됨 ― 를 더 포함하는, 증발기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 상기 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 상기 공동(305)의 상기 높이 방향으로, 각각, 적어도 하나의 배플 배기 채널을 포함하며, 상기 배플 배기 채널은 상기 제2 열교환 튜브 세트 위에 위치되고, 상기 적어도 하나의 배플 배기 채널은 상기 제1 열교환 튜브 세트 내의 기체 냉매를 배출하도록 구성된 것인, 증발기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 상기 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치는 각각, 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션 및 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션을 포함하며, 상기 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션 및 상기 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션은 상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 양측에 배치되고, 상기 제1 측면 상측 배플의 하측 섹션 및 상기 제2 측면 상측 배플의 하측 섹션에는 각각, 복수의 배기 홀들이 구비되며, 그리고 상기 복수의 배기 홀들 각각은 배플 배기 채널을 형성하며,
    상기 복수의 배기 홀들은 상기 공동(305)의 상기 길이 방향을 따라 배열되고, 상기 복수의 배기 홀들 각각은 상기 제1 열교환 튜브 세트의 상측 부분으로부터 상기 제2 열교환 튜브 세트로의 방향으로 긴 스트립 형상을 형성하는 것인, 증발기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 열교환 튜브 세트는 열교환 튜브 배기 채널을 가지며, 상기 열교환 튜브 배기 채널은 상기 제1 열교환 튜브 세트의 상기 열교환 튜브들 사이에 형성되고, 상기 열교환 튜브 배기 채널은 상기 제1 열교환 튜브 세트의 하측 부분의 양측으로부터 내향과 상향으로 연장되며, 그리고 상기 공동의 상기 길이 방향에 수직한 단면 평면 상에서, 상기 열교환 튜브 배기 채널의 폭이 상기 열교환 튜브 배기 채널 위의 상기 열교환 튜브들 사이의 간극보다 큰 것인, 증발기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 상기 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치 각각은 상측 배플과 하측 배플을 포함하며, 상기 상측 배플은 상기 제1 열교환 튜브 세트의 일측에 배치되고, 상기 하측 배플은 메인 바디 섹션 및 연장 섹션을 포함하고, 상기 메인 바디 섹션은 상기 제2 열교환 튜브 세트의 일측에 배치되고, 상기 연장 섹션은 상기 메인 바디 섹션으로부터 상향 연장되고, 상기 연장 섹션은 상기 상측 배플과 적어도 부분적으로 중첩되며, 그리고 상기 배플 배기 채널은 상기 상측 배플과 상기 연장 섹션 사이에 형성되는 것인, 증발기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 측면 열교환 튜브 배플 장치 및 상기 제2 측면 열교환 튜브 배플 장치 각각은 적어도 하나의 횡단 배플(transverse baffle)을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 횡단 배플은 상기 배플 배기 채널에 배치되고, 상기 적어도 하나의 횡단 배플은 상기 하측 배플의 상기 연장 섹션에 횡방향으로 연장되며, 그리고 상기 적어도 하나의 횡단 배플에는 상기 기체 냉매가 통과할 수 있게 하기 위한 복수의 개구들이 구비되는 것인, 증발기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 횡단 배플의 개수는 두 개이고, 상기 적어도 하나의 횡단 배플은 상기 배플 배기 채널의 연장 방향을 따라 배열되며, 그리고 상기 두 개의 횡단 배플들의 개구들이 엇갈린 방식으로 배열되는 것인, 증발기.
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