KR100188065B1 - 자동차용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 열교환기에 관한 것으로서, 그 내부에 냉매가 흐르는 다수의 튜브사이에 주름핀이 용착된 자동차용 열교환기에 있어서, 상기 주름핀의 높이(즉, 튜브사이의 간격)는 열교환기의 공기입구측 풍속이 2.8 m/sec ~ 3.5 m/sec인 상태에서 4.0㎜ ~ 5.8㎜로 되어 있는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 이루어져 있으므로, 동일한 풍속조건에서 방열량이 최대가 되므로 열교환효율을 높일수 있다.

Description

자동차용 열교환기

제1도는 자동차용 열교환기의 일예를 나타내는 사시도.

제2도는 본 발명의 실시예에 의한 자동차용 열교환기의 주름핀높이에 대해 전열면적당의 방열량을 나타내는 그래프.

제3도는 본 발명의 실시예에 의한 자동차용 열교환기에서 풍속에 대해 최적의 주름핀높이를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 배플플레이트 13 : 탱크

15, 15' : 튜브 17 : 안내탱크

19, 19' : 주름핀 21 : 냉매유입구

23 : 냉매유출구

본 발명은 열교환효율을 향상시키는 자동차용 열교환기에 관한 것이다.

자동차용 열교환기는 그 일예로서, 제1도에 도시한 바와 같이, 배플플레이트(11)에 의해 유입공간(13a)과 유출공간(13b)이 형성된 탱크(13)에 다수의 튜브(15, 15')의 일측단이 연통배설되고, 상기 다수의 튜브(15, 15')의 타측단에는 상기 일군의 튜브(15)에서 타군의 튜브(15')로 냉매를 모아 안내하도록 안내탱크(17)가 배설되며, 상기 각 인접한 튜브(15, 15')사이에는 외기와의 열교환면적을 크게 하도록 주름핀(19, 19')이 배설되고, 상기 탱크(13)에는 그 유입공간(13a)과 유출공간(13b)에 냉매가 유입/유출하도록 냉매유입구(21) 및 냉매유출구(23)가 형성된 구조로 되어 있다.

그리고, 최좌측 주름핀과 최우측 주름핀에는 열교환기 전체의 변형을 방지하도록 사이드 플레이트(24, 24')가 배설되어 있다.

이와 같이 구성된 자동차용 열교환기에서, 냉매유입구(21)를 통해 상기 탱크(13)의 유입공간(13a)에 유입한 냉매는 일군의 튜브(15)로 분산되어 흐르면서 일군의 주름핀(19)과 열교환을 한 후, 안내탱크(17)에서 모여 다시 타군의 튜브(15')로 분산되어 흐르면서 타군의 주름핀(19')과 열교환을 한 후, 탱크(13)의 유출공간(13b)에 모여 냉매유출구(23)를 통하여 도시하지 않은 냉매관으로 유출한다.

이때, 종래의 자동차용 열교환기, 특히, 난방용으로 사용되는 히터코어는 주름핀의 열전달면적과 튜브의 열전달면적의 비율이 7 ~ 9 : 1로 되어 있고, 각 튜브간의 간격 즉, 주름핀의 높이는 6 ~ 8㎜로 되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 자동차용 열교환기는 주름핀의 열전달면적과 튜브의 열전달면적의 비율과, 각 튜브간의 간격 즉, 주름핀의 높이가 최적상태로 되어 있지 않으므로, 열교환효율이 높지 않다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브의 열전달면적과 주름핀의 열전달면적과의 비율을 최적의 상태로 하기 위하여 튜브간의 간격 즉 주름핀의 높이를 변화시켜, 동일한 크기의 열교환기에서 열교환효율을 높임으로서, 소형자동차에 장착가능한 자동차용 열교환기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명에 의한 자동차용 열교환기는 그 내부에 냉매가 흐르는 다수의 튜브사이에 주름핀이 용착된 자동차용 열교환기에 있어서, 상기 주름핀의 높이(즉, 튜브사이의 간격)는 열교환기의 공기입구측 풍속이 2.8 m/sec ~ 3.5 m/sec인 상태에서 4.0㎜ ~ 5.8㎜로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 주름핀의 열전달면적과 상기 튜브의 열전달면적의 비율이 4.0 ~ 5.5 : 1로 되어 있다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

그 내부에 냉매가 흐르는 다수의 튜브사이에 주름핀이 용착된 자동차용 열교환기에 있어서, 냉매와 외기와의 열교환은, 열전도에 의해 냉매와 주름핀사이에서 이루어지는 제1단계와, 대류에 의해 주름핀과 외기사이에서 이루어지는 제2단계로 나누어 진다.

이때, 열교환 효율은 제1단계에서 튜브의 열전달면적과, 제2단계에서 주름핀의 열전달면적과의 비율에 의해 증감되는데, 본 발명에 의한 자동차용 열교환기, 특히, 난방용으로 사용되는 히터코어는 상기 주름핀의 높이(즉, 튜브사이의 간격)는 열교환기의 공기입구측 풍속이 2.8 m/sec ~ 3.5 m/sec인 상태에서 4.0㎜ ~ 5.8㎜로 되어 있고, 주름핀의 열전달면적과 튜브의 열전달면적의 비율이 4.0 ~ 5.5 : 1로 되어 있다.

열교환기에서, 주름핀과 외기사이에서 이루어지는 제2단계의 전열량이 많아야 열교환효율이 증가하는 데, 제2단계의 전열량이 많이 위해서는 제1단계인 냉매로부터 주름핀으로의 전열량이 많아야 하며, 이를 위해서는 튜브의 열전달면적이 커야 하고 튜브와 주름핀의 접합면적이 증가하여야 한다.

즉, 크기가 제한되어 있는 자동차용 열교환기에서, 튜브의 열전달면적을 크게 하기 위해서는 튜브의 수를 증가시켜야 하며, 상기 튜브수의 증가는 동일한 공간내에서 튜브사이의 간격이 줄어듬을 의미하며, 이로인해, 주름핀의 높이가 작아지게 되어 튜브와 주름핀의 접합면적이 증가하므로 열교환효율이 향상되는 것이다.

따라서, 주름핀의 높이와, 이에 의한 주름핀의 열전달면적과 튜브의 열전달면적의 비율은 열교환효율에 큰 인자로 작용한다.

제2도는 히터코어용 열교환기의 공기입구측 풍속이 3.0 m/sec에서, 주름핀높이의 역수에 대한 전열면적당의 방열량을 나타내는 그래프인데, 여기에서 나타난 바와 같이, 최대의 방열은 일정한 범위의 주름핀 높이에서 이루어짐을 알 수 있다.

그리고, 제3도는 히터코어용 열교환기의 공기입구측 풍속에 대해, 최대의 방열량을 가지는 최적의 주름핀 높이를 나타내는 그래프이다.

제2도 및 제3도는 실험에 의해 얻어진 그래프로서, 제3도에서 풍속이 2.8m/sec ~ 3.5m/sec에서 주름핀의 높이는 4.0㎜ ~ 5.8㎜로 되며 직선형을 이루고 있다.

상기 주름핀의 높이의 역수를 취하여 이에 따른 방열량과의 관계를 나타낸 제2도에서, 주름핀의 높이 4.0㎜ ~ 5.8㎜에 대해서는 직선부분으로 나타나게 되어 방열량의 증가율이 일정하게 되므로, 최적의 열전달상태를 보이고 있는 것이다.

즉, 주름핀의 높이가 이 구역을 벗어나게 되면 그래프가 곡선으로 변하여 방열량이 급격히 떨어지게 된다.

그리고, 실험에 의하면 주름핀의 열전달 면적에 비해 튜브의 열전달면적이 상대적으로 증가할수록 열교환성능이 향상됨이 확인되었다. 이때 주름핀의 열전달면적과 튜브의 열전달면적의 비는 4.0 ~ 5.5 : 1임이 확인되었다.

따라서, 본 발명에 의한 자동차용 열교환기는 동일한 풍속조건에서 방열량을 최대로 하여 열교환효율을 높인다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 그 내부에 냉매가 흐르는 다수의 튜브사이에 주름핀이 용착된 자동차용 열교환기에 있어서, 상기 주름핀의 높이(즉, 튜브사이의 간격)는 열교환기의 공기입구측 풍속이 2.8 m/sec ~ 3.5 m/sec인 상태에서 4.0㎜ ~ 5.8㎜로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 주름핀의 열전달면적과 상기 튜브의 열전달면적의 비율은 4.0 ~ 5.5 : 1로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.