KR100208215B1 - 자동차용 에어컨의 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨의 개선된 응축기 튜브를 개시한다.

튜브를 양 선단부에 스커트를 각각 가지며, 각 스커트의 선단에 상호 맞물리는 결합턱을 각각 가지는 압출가공된 상부 및 하부몸체로 구성하고, 이 상부 및 하부몸체간에 상하면에 다수의 전열돌기들을 각각 가지는 방열판을 구비하여 그 냉매유로를 양분함으로써 전열면적을 증대시키고 냉매흐름에 와류를 유도하여 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(condenser)에 관한 것이다.

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

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

제1도에는 이러한 응축기(C)의 일례로서 소위 SCC(super compact condenser)를 개략적으로 도시하였다. 이것은 적정간격으로 이격된 원통형의 두 헤더(header:H)사이에 냉매를 공기와 열교환시키는 다수의 튜브(tube:T)가 일정간격으로 배열되어 양 헤더(H)와 각각 연통하도록 고정되고, 각튜브(T)간에는 냉매의 방열을 촉진시키는 코러게이트(corrugate) 향상의 방열핀(放熱fin:F)들어 개재된다. 각 헤더(H)의 소정위치에는 냉매의 흐름을 차단하여 냉매가 복수의 튜브(T)들을 동시에 통과하도록 유도하는 배플(baffle:B)이 상호 엇갈리게 설치되는데, 이 배플(B)은 냉매의 압력강하를 억제하기 위해 그 유출측으로 진행함에 따라 튜브(T)의 수량이 감소하도록 배치된다. 한 헤더(H)의 상부에는 압축기로부터 냉매가스가 유입되는 유입관(P1)이 설치되고, 다른 헤더(H)의 하부에는 응축기(C)를 통과한 액상냉매가 증발기로 유출되는 유출관(P2)이 설치된다.

이와 같은 응축기(C)에 있어서 그 방열효율은 튜브(T)에 의해 사실상 결정되게 되는 바, 종래에는 제2도에 도시한 바와 같이 장방형 단면의 튜브 몸체(1)내에 코러게이트형의 인너핀(inner fin:3)을 그 길이방향으로 구비하여 복수의 냉매유로(2)를 형성함으로써 전열면적 증대에 의한 방열효율 향상을 도모하고 있었다.

그런데 이러한 종래의 응축기(C)는 튜브(T)의 인너핀(3)이 그 길이방향으로 구비되는 바, 냉매가 튜브(T)의 냉매유로(2)들을 따라 단순히 직선적으로만 흐르게 됨으로써 응축효율 향상을 어느 정도 이상은 기대할 수 없는 문제가 있었다.

한편 튜브(T)는 원형단면의 원재를 가압하여 장방향단면으로 구성한 뒤, 그 내부의 표면에 플럭스(flux)가 도포된 인너핀(3)을 삽입하여 브레이징(brazing) 용접함으로써 구성하는데, 인너핀(3)이 코러게이트 형상을 가지므로 그 절곡부에 있어서의 접합성이 떨어져 제작불량이 다량 발생할 뿐만 아니라 내구력이 취약한 문제도 있었다, 또한 냉매의 전열면적 증대를 위해 튜브(T)에 별도의 인너핀(3)을 구비해야하는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제들을 감안하여 냉매의 전열면적을 증가시킴과 함께 냉매의 흐름에 와류를 발생시킴으로써 응축효율을 극대화 시킬 수 있는 자동차용 에어컨의 응축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인너핀을 튜브에 대해 안정되게 접합할 수 있으면서 내구력을 크게 향상시킬 수 있는 자동차용 에어컨의 응축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 별도의 인너핀 없이도 냉매의 전열면적을 충분히 증대시킬 수 있음은 물론 냉매의 흐름에 와류를 유도할 수 있는 자동차용 에어컨의 응축기를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명의 제1발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기는, 이격된 두 헤더와, 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 방열핀과, 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매의 흐름을 튜브로 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨의 응축기에 있어서, 튜브가: 양 선단부에 스커트(skirt)를 각각 가지며, 각 스커트(12b)의 선단에 결합턱을 각각 가지는 상부몸체와; 양 선단부에 스커트를 각각 가지며, 각 스커트의 선단에 상부몸체 결합턱과 맞물리는 결합턱을 각각 가지는 하부몸체와; 상부 및 하부몸체의 각 결합턱간에 개재되어 상호 접합되는 레그(leg)을 양 선단에 각각 가지며, 그 상하면에 다수의 전열돌기들을 각각 가지고, 튜브의 냉매유로를 양분하는 방열판을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 제1발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 방열판이 크래드 시트(clad sheet)로 구성되고, 전열돌기들이 방열판을 딤플(dimple)형상으로 가공하여 구성된다.

이러한 제1발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 상부 및 하부몸체가 압출가공으로 구성된다.

또한 본 발명의 제2발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기는, 이격된 두 헤더와, 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 방열핀과, 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매의 흐름을 튜브로 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨의 응축기에 있어서, 튜브가: 두 단변측이 적정곡률의 곡면으로 구성되며, 내부에 냉매유로를 자기는 장방형의 몸체와; 이 몸체의 두 장변측 내면에 각각 형성되어 그 냉매유로중에 위치되는 다수의 전열돌기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이러한 제2발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 몸체을 압출가공으로 구성한 뒤, 이 몸체의 두 장변측을 딤플형상으로 가공하여 전열돌기들을 구성한다.

한편 본 발명의 제3발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기는, 이격된 두 헤더와, 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 방열핀과, 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매의 흐름을 튜브로 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨의 응축기에 있어서, 튜브가: 압출가공에 의해 구성되며, 두 단변측이 원호형으로 구성되고 냉매유로를 가지는 장방형의 몸체와, 이 몸체의 두 장변측 내면에서 각각 돌출하며 그 냉매유로내에서 길이방향과 나란하게 배열되는 다수의 전열핀들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 튜브의 전열면적이 종래에 비해 크게 향상됨은 물론 냉매의 흐름에 와류를 발생시키게 되어 응축기의 방열효율을 현저히 향상시키게 된다. 또한 튜브가 압출가공에 의해 형성되므로 그 내구력도 크게 향상된다. 따라서 본 발명은 자동차용 에어컨의 냉각성능과 신뢰성 향상 등에 크나큰 효과를 발휘한다.

제1도는 에어컨용 응축기의 일례를 보인 정면도.

제2도 종래 응축기의 튜브를 보인 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 응축기 튜브의 제1발명을 보인 발췌 분해 사시도.

제4도는 그 결합 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 응축기 튜브의 제2발명을 보인 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 응축기 튜브의 제3발명을 보인 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 응축기 튜브의 제3발명에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

H : 헤더(header) T, T', T : 튜브(tubu)

11, 21, 31 : (튜브의) 몸체 11a, 21a, 31a : (튜브의) 냉매유로

12, 13 : (튜브의) 상부 및 하부몸체

12b, 13b : (상하부 몸체의) 스커트(skirt)

14 : (튜브의) 방열판 15, 22 : (방열판의) 전열돌기

16 : (방열판의) 레그(leg) 32 : (튜브의) 전열핀

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

제1도에서, 본 발명에 의한 자동차용 에어컨의 응축기(C)는 적정간격으로 이격된 원통형의 두 헤더(H) 사이에 냉매를 공기와 열교환시키는 다수의 튜브(T)가 헤더(H)의 길이방향을 따라 일정간격으로 배열되어 양 헤더(H)와 각각 연통하도록 고정된다. 각 튜브(T)들 사이에는 냉매의 방열을 촉진시키는 코러게이트 형상의 방열핀(F)들이 개재되어 접합되고, 각 헤더(H)의 소정위치에는 냉매가 복수의 튜브(T)들을 동시에 통과하도록 유도하는 배플(B)이 상호 엇갈리게 설치된다. 배플(B)은 냉매의 흐름에 따른 압력강하를 억제하기 위해 그 유출측으로 진행함에 따라 튜브(T)의 수량이 감소하도록 배치된다. 한 헤더(H)의 상부에는 압축기로부터 냉매가스가 유입되는 유입관(P1)이 설치되고, 다른 헤더(H)의 하부에는 응축기(C)를 통과한 액상냉매가 증발기로 유출되는 유출관(P2)이 설치된다.

제2도 및 제4도에는 본 발명에 의한 튜브(T)의 제1발명이 도시되어 있다.

제3도 및 제4도에서, 튜브(T)는 발명의 특징에 따라 냉매유로(11a)를 가지는 몸체(11)가 상부몸체(12)와 하부몸체(13)로 구성되어 상호 접합되고, 이 상부 및 하부몸체(12)(13) 사이에 그 냉매유로(11a)를 양분하는 방열판(14)을 구비하여 구성된다. 상부 및 하부몸체(12)(13)의 양 선단부에는 이들간에 냉매유로(11a)를 형성하는 스커트(12b)(13b)가 각각 구비되는데, 이들 스커트(12b)(13b)는 방열효율 향상을 위해 도시된 바와 같이 적정곡률의 곡면으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉 방열판(14)에 의해 양분된 각 냉매유로(11a)를 원형으로 환산한 유체직경이 작아지도록 함으로써 방열효율 향상을 도모하는 것이다. 한편 상부 및 하부몸체(12)(13)의 각 스커트(12b)(13b) 선단에는 양자의 안정된 접합을 위해 상호 맞물리는 결합턱(12a)(13a)이 각각 형성되는데, 예를들어 도시된 바와 같이 상부몸체(12)에는 내측 가장자리부에 결합턱(12a)이 형성되고, 하부몸체(13)애는 외측 가장자리부에 결합턱(13a)이 형성된다. 이러한 본 발명 튜브(T)의 상부 및 하부몸체(12)(13)는 여러 가지 방법으로 구성될 수 있으나, 바람직하기로는 그 내구력 증대를 위해 압출가공에 의해 구성된다.

방열판(14)의 양단에는 상부 및 하부몸체(12)(13)의 각 결합턱(12a)(13a)간에 개재되어 상호 접합되는 대략 L자형의 레그(16)가 각각 연장 절곡되고, 그 상면과 하면에는 다수의 전열돌기(15)들이 각각 형성되어 양분된 냉매유로(11a)내에 위치하게 된다. 이러한 전열돌기(15)는 여러 가지 형태로 구성될 수 있는데, 바람직하기로는 그 전열면적의 극대화를 위해 방열판(14)을 딤펄형상으로 가공함으로써 구성된다. 이에 따라 본 발명 전열돌기(15)들은 예를들어 도시된 바와 같이 튜브(T)의 길이방향을 따라 그 상면측 및 하면측 전열돌기(15)들이 상호 교호적으로 배치되게 된다.

한편 본 발명 튜브(T)는 각 구성요소, 즉 상부 및 하부몸체(12)(13)와 방열판(14)들이 상호 접합됨으로써 구성되는데, 이는 바람직하기로 응축기(C)의 구성시 함께 브레이징 용접되어 구성된다. 이를 위해 본 발명 튜브(T)의 몸체(11)는 알루미늄재로 구성되고, 특히 방열판(14)은 그 표면에 크래딩소재가 도포된 알루미늄재의 크래드 시트로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 크래딩소재는 알루미늄을 주성분으로 하여 소량의 규소와 망간을 첨가한 것으로, 알루미늄의 용융온도 보다 약 30℃정도 낮은 용융온도를 가진다.

이에 따라 튜브(T)의 상부 및 하부몸체(12)(13) 사이에 방열판(14)을 가조립한 뒤 소정온도, 예를 들어 620℃정도의 브레이징로(brazing furnace)에 통과시킨다. 그러면 용융온도가 약 650℃정도인 알루미늄재의 구성부품들은 용융되지 않고, 이보다 낮은 용융온도를 가지는 크래딩소재만이 용융 및 소성됨으로써 각 구성품들이 상호 접합되어 튜브(T)를 구성하게 되는 것이다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 발명의 응축기(C) 튜브(T)는 방열판(14)에 의해 그 냉매유로(11a)가 양분되어 유체직경이 상당히 작고 방열판(14)의 전열돌기(15)들에 의해 전열면적이 종래에 비해 현저히 증대된다. 뿐만 아니라 전열돌기(15)들에 의해 냉매유로(11a)를 흐르는 냉매에 와류가 발생되게 됨으로써 응축효율을 극대화시킬 수 있게 된다. 또한 튜브(T)가 압출된 상부 및 하부몸체(12)(13)와 방열판(14)을 상호 접합하여 구성되므로 종래에 비해 내구력과 기계적 강성이 크게 향상되게 된다.

한편 제5도에는 본 발명 튜브(T')의 제2발명이 도시되어 있다. 이것은 두 단변측이 적정곡률의 곡면으로 구성된 장방형의 몸체(21)와, 두 장변측의 내면에 그 냉매유로(21a)중에 위치하는 다수의 전열돌기(22)들이 각각 형성된 구성이다. 몸체(21)는 바람직하기로 알루미늄재를 압출가공하여 구성되고, 전열돌기(22)들은 압출된 몸체(21)의 두 장변측을 딤플형상으로 가공하여 구성된다. 이러한 전열돌기(22)들은 여러 가지 형태로 배열될 수 있는데, 바람직하기로는 몸체(21)의 상면과 하면의 전열돌기(15)들이 튜브(T')의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 상호 교호적으로 배치된다. 이러한 전열돌기(15)들의 배열은 냉매의 전열면적 증대와 함께 냉매유로(21a)를 흐르는 냉매에 보다 강한 와류를 발생시키게 된다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 제2발명의 튜브(T')는 제1발명과 마찬가지로 종래에 비해 향상된 내구력을 가짐은 물론 응축효율을 현저히 향상시키게 된다. 더욱이 이 제2발명은 제1발명과는 달리 종래의 인너핀으로 기능하는 방열판(14)이 불필요하게 되어 매우 간단한 구성으로 제작성을 크게 향상시키는 효과를 가진다.

또한 제6도에는 본 발명 튜브(T)의 제3발명이 도시되어 있다. 이것은 두 단변이 적정곡률의 곡면으로 구성된 장방형의 몸체(31)와, 두 장변의 내면에 튜브(T)의 길이방향으로 각각 나란하게 배열되는 복수의 스트라이프(stripe)형 전열핀(32)이 형성된 구성이다. 이 실시예의 튜브(T)는 몸체(31)와 전열핀(32)이 알루미늄재를 압출가공함으로써 동시에 형성된다. 두 장변의 전열핀(32)들은 일정간격 이격되어 상호 대향되게 배치됨으로써 냉매유로(31a)를 흐르는 냉매에 와류를 발생시키게 된다. 이러한 구성의 제2발명 역시 전열면적이 매우 클 뿐 아니라 냉매의 흐름에 와류를 유도하게 됨으로써 방열효율을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다. 또한 제1발명과는 달리 별도의 방열판(14)을 구비할 필요가 없어 간단한 구성으로 제작성 향상을 가져온다.

한편 제7도에는 본 발명 튜브(T)의 제3발명에 대한 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이것은 전술한 실시예에서 몸체(31)의 두 장변측 전열핀(32)들이 튜브(T)의 길이방향에 직교하는 방향으로 상호 교호적으로 배치된 구성이다. 이러한 구성의 실시예는 전술한 실시예에 보다 냉매흐름에 강한 와류를 발생시키게 되어 응축효율을 극대화 시킬 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명에 의하면, 응축기 튜브의 전열면적이 크게 증대될 뿐 아니라 냉매의 흐름에 와류가 발생되게 되므로 응축기의 방열효율을 극대화시킬 수 있게 된다. 또한 튜브가 압출가공에 의해 구성되므로 종래에 비해 그 내구력과 기계적 강성이 증대됨은 물론 간단한 구조로서 제작이 매우 용이해진다. 따라서 본 발명은 자동차용 에어컨의 냉각성능과 신뢰성 및 제작성 등을 크게 향상시키는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 이격된 두 헤더와, 상기 두 헤더간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 상기 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 방열핀과, 상기 두 헤더에 대해 교호적으로 설치되어 냉매의 흐름을 튜브로 유도하는 복수의 배플을 구비하는 자동차용 에어컨의 응축기에 있어서, 상기 튜브(T)가: 양 선단부에 스커트(12b)를 각각 가지며, 각 스커트(12b)의 선단에 결합턱(12a)을 각각 가지는 상부몸체(12)와; 양 선단부에 스커트(13b)를 각각 가지며, 각 스커트(13b)의 선단에 상기 상부몸체(12)의 결합턱(12a)과 맞물리는 결합턱(13a)을 각각 가지는 하부몸체(12)와; 상기 상부 및 하부몸체(12)(13)의 각 결합턱(12a)(13a)간에 개재되어 상호 접합되는 레그(16)을 양 선단에 각각 가지며, 그 상하면에 다수의 전열돌기(15)들을 각각 가지고 상기 튜브(T)의 냉매유로(11a)를 양분하는 방열판(14)을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 방열판(14)의 상하측 전열돌기(15)가 상호 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전열돌기(15)가 상기 방열판(14)을 딤플형상으로 가공하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부몸체(12)(13)가 압출가공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 상부 및 하부몸체(12)(13)의 스커트(12b)(13b)가 적정곡률의 곡면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.
6. 제1항에 있어서, 상기 방열판(14)이 크래드 시트로 구성되어 상기 상부 및 하부몸체(12)(13)와 브레이징 용접되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어컨의 응축기.