KR100201686B1 - 자동차용 에어컨의 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 에어컨이 개선된 응축기를 개시한다.

상호 이격되며 냉매의 유입관 및 유출관이 연결되는 두 헤더와, 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하며 복수의 냉매유로를 폭방향으로 가지는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 다수의 방열핀과, 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매가 복수의 튜브들을 동시에 흐르도록 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨에 있어서, 두 헤더의 내부에 각각 축방향으로 삽입되어 그 내부를 공기의 유입측과 유출측으로 대응하는 두 구역으로 각각 구획하며 튜브의 공기 유출측에 비해 그 유입측으로 상대적으로 많은 양의 냉매가 흐르도록 유도하는 제1 및 제2구획판을 구비하여 응축기의 방열효율이 극대화되도록 하였다.

Description

자동차용 에어컨의 응축기

본 발명은 자동차용 에어컨(air conditioner)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 압축된 냉매가스(冷媒gas)를 액화시키는 응축기(condendser)에 관한 것이다.

냉각사이클(cooling cycle)을 이용하여 실내를 냉각시키는 데 사용되는 에어컨은 압축기(compressor)에서 고온, 고압으로 압축된 냉매가스를 응축기에서 액화시킨 뒤, 팽창밸브(expansion valve)를 통해 증발기(evaporator)에서 기화시킴으로써 흡수되는 냉매의 기화열에 의해 냉각작용을 수행하는 공기조절장치로, 사회 전반에 거쳐 광범위하게 사용되고 있다.

예를들어 자동차에 있어서도 여름철 차내의 냉방용으로 사용되고 있는데, 에어컨은 냉매의 기화열에 의해 냉각작용을 수행하는 것이므로 그 냉각효율 향상을 위해서는 특히 냉매가스의 응축효율을 높이는 것이 우선적으로 중요하다.

이에 따라 통상의 응축기에 비해 매우 작은 크기를 가지면서도 응축효율은 대폭 향상된 소위 SCC응축기(super compact condenser)가 출현하였다.

제1도 내지 제3도에서, 이격된 원통형의 두 헤더(header:H)사이에 냉매를 공기와 열교환시키는 평판형의 다수의 튜브(tube:T)가 일정간격으로 배열되어 양 헤더(H)와 각각 연통하도록 접합되고, 각 튜브(T)간에는 냉매의 방열을 촉진시키기 위한 코러게이트(corrugate)형상의 방열핀(放熱fin:F)들이 개재되어 접합된다.

각 헤더(H)의 소정위치에는 냉매의 흐름을 차단하여 냉매가 복수의 튜브(T)들을 동시에 통과하도록 유도하여 복수의 튜브군(tube群)을 형성하는 복수의 배플(baffle:B)들이 두 헤드(H)에 대해 상호 엇갈리게 설치되는데, 이 배플(B)들은 냉매가 각 튜브균을 진행함에 따라 압력이 강화되는 것을 억제하기 위해 그 유출측으로 갈수록 각 튜브군의 튜브(T)의 수량이 감소하도록 배치된다.

한편 튜브(T)는 제3도에 잘 도시된 바와 같이 그 내부에 복수의 냉매유로(S)를 폭방향으로 형성하여 전열면적을 증대시킴으로써 응축효율 향상을 꾀하고 있다. 나머지 부호 P1는 냉매가스가 압축기로부터 유입되는 유입관)이고, P2는 응축기를 통과한 액냉매가 증발기측으로 유출되는 유출관이며, E는 엔드 플레이트(end plate)이다.

이와 같은 응축기에 있어서 공기의 흐름은 제3도와 같이 튜브(T)의 폭방향으로 진행하게 되는데, 튜브(T)의 냉매유로(S)들은 그 폭방향을 따라 구성되어 냉매가 각 냉매유로(S)를 균일한 양으로 흐르게 되므로 공기의 유입측에 비해 유출측에서 열교환효율이 상대적으로 낮아지게 된다. 즉 공기는 튜브(T)를 진행함에 따라 점차 승온되게 되므로 그 유출측으로 갈수록 냉매와의 열교환 효율이 상대적으로 감소하게 되어 공기의 유출측을 흐르는 냉매가 충분히 열교환되지 못하게 되는 것이다. 그러므로 종래의 응축기는 그 방열효율을 충분히 발휘할 수 없었으며, 이에 따라 결과적으로 에어컨의 냉각성능을 떨어뜨리게 되는 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 해결할 방안으로 일본국 특개소 57-73392호에서는 공기의 유출측에 비해 유입구측 튜브의 냉매유로를 많이 형성하여 많은 양의 냉매가 공기와 열교환하도록 하고 있으나, 이는 공기의 유입측과 유출측 튜브들을 각각 제작해야 할 뿐만 아니라 튜브가 공기의 진행방향으로 배치되므로 종래의 문제를 해결하기 어렵다.

또한 일본극 특개평 2-140569호에서는 헤더의 냉매입구를 상하부로 분기시켜 냉매가 전 튜브들을 동시에 통과하도록 하고 있으나, 이 경우 냉매의 균등분배가 이루어지지 않으면 충분한 효과를 기대할 수 없을 뿐 아니라 응축기의 크기가 증가하여 설치면적이 커지게 되므로 적절한 해결책이 될 수 없었다.

한편 일본국 특개소 59-205585호에서는 헤더와 접합되는 튜브의 선단면을 경사지게 구성하거나 냉매유로를 공기의 유출측으로 갈수록 작게구성하여 공기의 유입측으로 많은 양의 냉매가 흐르도록 하고 있으나, 이는 튜브의 제작이 상당히 어렵고 냉매가 상부에서 하부로 진행할 때 저항이 커 압력강하가 심해 이 역시 적절한 해결책이라 할 수 없다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 제반 문제점들을 감안하여 튜브를 공기의 유입측과 유출측으로 별도 구성할 필요가 없고, 간단히 제작할 수 있으면서도 압력강하 없이 냉매가 공기와 충분히 열교환할 수 있는 자동차용 에어컨의 응축기를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기는, 상호 이격되며 냉매의 유입관 및 유출관이 연결되는 두 헤더와, 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하며 복수의 냉매유로를 폭방향으로 가지는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 다수의 방열핀과, 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매가 복수의 튜브들을 동시에 흐르도록 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨에 있어서, 두 헤더의 내부에 각각 축방향으로 삽입되어 그 내부를 공기의 유입측과 유출측에 대응하는 두 구역으로 각각 구획하며 튜브의 공기 유출측에 비해 그 유입측으로 상대적으로 많은 양의 냉매가 흐르도록 유도하는 제1 및 제2구획판이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 제1구획판이 공기 유출측으로 치우친 냉매 유입관의 한 지점과 튜브의 폭방향의 중간 지점을 통과하도록 배치되고, 제2구획판은 제1구획판과 대향되게 배치된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 제1튜브군에 속하는 튜브들의 제1헤더에 대한 진입길이가 냉매 유입관으로부터 멀어질수록 점차 짧아지게 구성된다.

이에 따라 본 발명은, 튜브를 공기의 유입측과 유출측으로 별도 구성할 필요가 없을 뿐 아니라 튜브의 냉매유로로 크기를 다르게 구성하지 않고서도 튜브의 공기유출측에 비해 유입측으로 많은 양의 냉매가 흐르게 할 수 있으므로 자동차용 에어컨의 냉각성능과 제작성 향상 등에 크나큰 효과를 발휘한다.

제1도는 종래의 응축기를 개략적으로 보인 정면도.

제2도는 그 발췌 평단면도.

제3도는 제2도의 III-III선을 따라 취한 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 응축기를 개략적으로 보인 정면도.

제5도는 그 평단면도.

제6도는 제5도의 VI-VI선을 따라 취한 단면도.

제7도는 본 발명 구획판의 구성을 보인 측면도.

제8도는 본 발명 배플의 구성을 보인 헤더의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2 : 헤더(header) 3 : 튜브(tube)

3a : (튜브의) 냉매유로 4 : 방열핀(放熱fin)

5 : 배플(baffle) 5a : (배플의) 지지홈

7,8 : (냉매)의 유입관 및 유출관 7a, 8a : (유입관 및 유출관의)의 슬릿(slit)

9, 10 : 제1 및 제2의 구획판 9a, 10a : (제1,2구획판) 삽입홈

9b, 10b : (제1,2구획판의)의 지지홈

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

제4도 내지 제8도에서, 본 발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기는 적정간격으로 이격된 원통형의 제1 및 제2헤더(1)(2)사이에 냉매를 공기와 열교환시키는 다수의 튜브(3)가 두 헤더(1)(2)의 길이방향을 따라 일정간격으로 배열되어 양 헤더(1)(2)와 각각 연통하도록 접합된다. 각 튜브(3)들 사이에는 냉매의 방열을 촉진시키기 위한 코러게이트 형상의 방열핀(4)들이 각각 개재되어 접합되고, 튜브(3)에는 열교환효율의 향상을 위해 그 폭방향을 따라 복수의 냉매유로(3a)가 형성된다.

또한 각 헤더(1)(2)의 소정위치에는 냉매가 복수의 튜브(3)들을 동시에 통과하도록 유도하는 배플(5)이 두 헤더(1)(2)에 대해 상호 엇갈리게 설치되어 헤더(1)(2)의 길이방향을 따라 복수의 튜브(3)들로 구성된 복수의 튜브군을 구성하게 된다. 이러한 배플(5)은 바람직하기로 냉매의 흐름에 따른 압력강하를 억제하기 위해 그 유출측으로 진행함에 따라 각 튜브군들의 튜브(3)의 수량이 감소하도록 배치된다.

제1헤더(1)의 상부에는 압축기로부터 냉매가스가 유입되는 유입관(7)이 연결되고, 그 하부에는 응축기를 통과한 액상냉매가 증발기측으로 유출되는 유출관(8)이 연결된다.

한편 본 발명의 특징에 따라 제1 및 제2헤더(1)(2)의 내부에는 이들의 내부를 튜브(3)의 공기 유입측과 유출측으로 대응하는 두 구역(1a,1b)(2a,2b)으로 각각 구획하여 공기 유출측에 비해 그 유입측으로 상대적으로 많은 양의 냉매가 흐르도록 유도하는 제1 및 제2구획판(9)(10)이 각 헤더(1)(2)의 축방향으로 각각 삽입된다.

이를 위해 제1구획판(9)은 제5도에 잘 도시된 바와 같이 냉매 유입관(7)의 중심을 지나 튜브(3)의 공기 유출측으로 치우친 한 지점, 예를 들어 그 지름의 대략 2/3지점과 튜브(3)의 폭방향의 중간인 1/2지점을 통과하도록 배치된다. 이에 따라 제1구획판(9)은 평면에서 보아 그 일단측이 냉매 유입관(7)의 한쪽, 즉 튜브(3)의 공기 유출측으로 치우치게 위치되어 공기 유출측인 제1헤더(1)의 제2구역(1b)에 비해 공기 유입측인 제1구역(1a)으로 상대적으로 많은 양의 냉매가 유입되게 된다. 한편 제2구획판(10)은 제1구획판(9)과 대향되도록 제2헤더(2)내에 배치되어 튜브(3)의 공기 유출측에 비해 그 유입측으로 많은 양의 냉매가 흐르도록 유도하게 된다.

이와 같이 본 발명 제1 및 제2구획판(9)(10)들은 바람직하기로 그 헤더(1 또는 2)의 배플(5)들에 의해 지지된다. 이를 위해 배플(5)에는 제8도에 도시된 바와 같이 제1 및 제2구획판(9)(10)들을 각각 삽입 지지하는 지지홈(5a)이 주면으로부터 일정길이 인입되어 형성되고, 두 구획판(9)(10)의 외측에는 각 배플(5)들 삽입 지지하는 복수의 지지홈(9b)(10b)이 일정간격으로 각각 형성된다. 이에 따라 두 구획판(9)(10)과 배플(5)은 각각의 지지홈(9b,10b)(5a)들을 통해 상호 맞물리도록 결합됨으로써 각 구획판(9)(10)이 대응하는 헤더(1,2)내에 지지되게 되는데, 각 구획판(9)(10)은 각 구성요소들과 함께 크래드(clad) 소재에 의해 브레이징(brazing)용접됨으로써 헤더(1,2)에 접합되는 것이 바람직할 것이다.

또한 각 튜브(3)는 그 양 선단부가 두 헤더(1,2)의 내부로 일정길이 진입하도록 접합되는 바, 두 구획판(9)(10)의 내측에는 튜브(3)의 선단부가 삽입되는 다수의 삽입홈(9a)(10a)이 일정간격으로 각각 형성된다. 그리고 냉매 유입관(7)과 유출관(8)의 선단부에는 제1구획판(9)의 외측단을 삽입하는 슬릿(slit:7a,8a)이 공기 유출측으로 치우치도록 각각 형성된다.

한편 유입관(7)을 통해 제1헤더(1)내로 유입된 냉매는 제1튜브군의각 튜브(3)들을 동시에 통과하게 되므로 유입관(7)으로부터 멀리 위치하는 튜브(3) 일수록 유입되는 냉매량이 적어지게 된다. 이에 따라 본 발명은 유입관(7)과 직결하는 제1튜브군에 속하는 튜브(3)들의 제1헤더(1)에 대한 진입길이가 유입관(7)으로부터 멀어질수록 점차 짧아지도록 구성되어 제1튜브군을 이루는 각 튜브(3)에 균일한 양의 냉매가 유입되도록 유도하게 된다.

한편 제2구획판(10)의 하단은 공기 유입측과 유출측으로 양분되어 각 튜브군을 통과한 냉매의 유출저항을 감소시키기 위해 제7도에 도시한 바와 같이 경사면으로 구성되어 냉매가 마지막 튜브군을 공기 유입측 및 유출측에 관계없이 거의 균일한 양으로 흐르도록 유도하게 된다. 나머지 부호는 엔드 플레이트이다.

이와 같은 구조적 특징으로 가지는 본 발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기는 유입관(7)에서 유입된 냉매가 제1 및 제2구획판(9)(10)에 의해 양분되어 튜브(3)의 공기 유출측에 비해 그 유입측으로 상대적으로 많은 양의 냉매가 흐르게 되므로, 많은 양의 냉매가 공기와 용이하게 열교환하게되어 응축효율이 크게 향상되게 된다. 뿐만 아니라 유입관(7)에서 유입된 냉매가 튜브군의 각 튜브(3)들을 균일한 양으로 흐르게 되므로 각 튜브(3)에서 균일한 열교환이 이루어져 냉매의 방열효율이 극대화되게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 의하면, 종래와 같이 튜브의 냉매유로 크기를 다르게 형성하거나 공기의 유입측과 유출측으로 튜브를 별도로 구성하지 않고서도 냉매가 튜브의 공기 유입측으로 집중되도록 간단하게 유도할 수 있으며, 냉매가 튜브군의 각 튜브들을 균일한 양으로 흐르도록 할 수 있게 된다. 이에 따라 종래에 비해 매우 간단하게 응축기를 제작할 수 있으면서 냉매의 응축효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 자동차용 에어컨의 냉각성능과 신뢰성 및 제작성 등을 크게 향상시키는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 상호 이격되며 냉매의 유입관 및 유출관이 연결되는 두 헤더와, 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하며 복수의 냉매유로를 폭방향으로 가지는 다수의 튜브와, 상기 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 다수의 방열핀과, 상기 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매가 복수의 튜브들을 동시에 흐르도록 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨에 있어서, 상기 두 헤더(1)(2)의 내부에 각각 축방향으로 삽입되어 그 내부를 공기의 유입측과 유출측에 대응하는 두 구역(1a,1b)(2a,2b)으로 각각 구획하며 상기 튜브(3)의 공기 유출측에 비해 그 유입측으로 상대적으로 많은 양의 냉매가 흐르도록 유도하는 제1 및 제2구획판(9)(10)이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1구획판(9)이 공기 유출측으로 치우친 상기 냉매 유입관(7)의 한 지점과 상기 튜브(3)의 폭방향의 중간 지점을 통과하도록 배치되고, 상기 제2구획판(10)은 상기 제1구획판(1)과 대향되게 배치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1튜브군에 속하는 튜브(3)들의 상기 제1헤더(1)에 대한 진입길이가 상기 냉매 유입관(7)으로부터 멀어질수록 점차 짧아지는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 각 배플(5)에 상기 제1 및 제2구획판(9)(10)들을 삽입하는 지지홈(5a)이 그 주면으로부터 인입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.