KR100349399B1

KR100349399B1 - 냉매 증발기

Info

Publication number: KR100349399B1
Application number: KR1020000034886A
Authority: KR
Inventors: 나가사와토시야; 토리고에에이치; 마키하라마사미치
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-08-24
Also published as: DE60010377T2; CN1292484A; BR0002961A; DE60010377D1; EP1065453A3; KR20010015060A; US6449979B1; EP1065453B1; CN1180212C; EP1065453A2

Abstract

본 발명에 따른 증발기(1)는 공기 흐름 방향에 직교한 폭 방향으로 서로 나란하게 배열된 복수개의 튜브(2 내지 5)를 구비한다. 상기 튜브는 공기 흐름 방향(A)으로 두 줄로 배열되고, 폭 방향으로 연장되는 탱크부 역시 상기 튜브에 대응하는 공기 흐름 방향으로 두 줄로 배열된다. 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)는 각각 폭 방향으로의 일측단의 탱크부에 제공되어, 냉매는 한 줄의 모든 튜브를 통해 통과한 후에 다른 한 줄의 모든 튜브를 통해 흐른다. 상기 증발기에 있어, 스로틀홀(throttle hole)(51a 내지 53a)은 냉매를 분배하기 위한 탱크부의 분배부(9b)(12b)에 제공되어 상기 튜브내에서의 냉매 분배를 임의로 설정할 수 있다. 따라서, 상기 증발기로부터 송풍되어 나온 공기 온도는 균일하게 될 수 있다.

Description

냉매 증발기{REFRIGERANT EVAPORATOR}

본 발명은 냉매 분배가 알맞게 설정될 수 있도록 한 냉동 사이클의 증발기에 관한 것이다. 상기 증발기는, 예를 들면 차량용 에어컨에 적합하다.

도 19 에 나타낸 냉매 통로를 갖는 냉매 증발기(110)는 일본국 실용신안등록 제2518259호공보(JP-Y2-2518259)에 제안되어 있다. 상기 냉매 증발기(110)는 그 내부에 각각 평행한 두 개의 냉매 통로(100a)(100b)를 갖는 복수개의 튜브(100)와, 상기 튜브(100)로부터 독립적으로 형성된 제 1 및 제 2 탱크(101)(102)를 구비한다. 일측 냉매 통로(100a)는 상기 제 1 탱크(101)와 연통되고, 타측 냉매 통로(100b)는 상기 제 2 탱크(102)와 연통된다. 구획판(도시되지 않음)은 탱크 길이 방향으로의 제 1 탱크(101) 중앙 위치에 제공되어, 상기 제 1 탱크(101)는 냉매를 상기 튜브(100)로 분배하기 위한 입구 탱크부(101a)와 상기 튜브(100)로부터 냉매를 모으기 위한 출구 탱크부(101b)로 구획된다. 상기 제 1 탱크(101)는 공기 흐름방향(A)으로 상기 제 2 탱크(102)로부터의 상류측에 배치된다. 또한, 냉매 입구(103)는 상기 입구 탱크부(101a)에 제공되고, 냉매 출구(104)는 상기 출구 탱크부(101b)에 제공된다. 상기 냉매 통로(100a)는 상류 공기측에 제공된 상류 통로 F1 및 F4 를 형성하고, 냉매 통로(100b)는 하류 공기측에 제공된 하류 통로 F2 및 F3 을 형성한다.

상기 증발기(110)에 있어, 상기 냉매 입구(103)로부터의 냉매는 도 19 에서 화살표로 나타낸 냉매 흐름방향으로 냉매 통로를 통해 흐르고, 상기 냉매 출구(104)로부터 외부로 토출된다. 기-액 2상(gas-liguid two-phase) 냉매가 도 19 의 제 2 탱크(102)내에서 좌측으로 흐를 시, 액상(liquid phase) 냉매는 기상(gas phase) 냉매보다 큰 관성력으로 인해 상기 제 2 탱크(102)내에서 가장 좌측(leftmost side)으로 쉽게 흐른다. 따라서, 액상 냉매비(liquid refrigerant ratio)는 상기 냉매 통로 F3 의 좌측에서 높게 되고, 증발기(110)로부터 송풍된 공기의 온도는 불균일하게 된다.

상기 일반적인 냉매 증발기(110)에 있어서, 스로틀 수단은 도 19 에서의 제 2 탱크(102)의 좌측에 제공되어, 상기 제 2 탱크(102)의 가장 좌측으로 흐르는 액상 냉매의 양을 제한한다. 그러나, 냉매의 흐름량이 상기 증발기(110)에서 작아질 때, 상기 냉매 통로 F1 및 F2 에서 대부분 기화된 냉매는 도 19 의 좌측에 있는 냉매 통로 F3 및 F4 로 흐르고, 상기 냉매 통로 F3 및 F4 주위에서 상기 튜브(100)를 통해 통과하는 공기는 냉각되기 어렵다. 그 결과로, 이러한 경우에 상기 증발기(110)로부터 송풍된 공기의 온도 차이는 냉매 통로의 좌우측 사이에서 커지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 송풍 공기의 균일한 온도 분포를 갖는 증발기를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 냉매 증발기를 나타낸 개략 사시도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증발기의 하부 탱크부를 도시한 개략 사시도.

도 3 은 증발기로부터 송풍된 공기의 온도 분포를 나타낸 그래프.

도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탱크부의 단면을 나타낸 개략 단면도.

도 5a 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브를 나타낸 단면도.

도 5b 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브 형성 재질을 설명하기 위한 설명도.

도 5c 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브 형성 부재상으로 납땜 재질의 접착 상태를 설명하기 위한 설명도.

도 6 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탱크부로의 튜브 삽입 구조를 나타낸 단면도.

도 7a 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브의 종단부를 나타낸 평면도.

도 7b 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브의 종단부를 나타낸 정면도.

도 7c 는 도 7b 의 부분 확대도.

도 7d 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브의 종단부를 나타낸 확대 사시도.

도 7e 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탱크부로의 튜브 종단부의 삽입 상태를 나타낸 개략도.

도 8 은 본 발명의 제 1 실시예의 변형에 따른 튜브와 탱크부 사이의 결합 구조를 나타낸 단면도.

도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 증발기의 주름핀상에 납땜 재질의 접착 상태를 설명하기 위한 개략도.

도 10 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구획판과 탱크부의 분해 상태를 나타낸 확대 사시도.

도 11 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탱크부의 립부를 나타낸 사시도.

도 12 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증발기의 파이프 조인트부를 나타낸 사시도.

도 13 은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 파이프 조인트부에 부착되는 립부를 나타낸 사시도.

도 14a 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파이프 조인트부를 나타낸 정면도.

도 14b 는 도 14a 의 XIVB-XIVB 선 단면도.

도 14c 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파이프 조인트부의 중간판 부재를나타낸 정면도.

도 15a 내지 도 15c 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연통홀을 나타낸 단면도.

도 16a 내지 도 16d 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 연통홀을 형성하는 방법을 나타낸 개략 단면도.

도 17 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스로틀 플레이트와 탱크부를 나타낸 분해 사시도.

도 18 은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 냉매 흐름 통로를 나타낸 개략 사시도.

도 19 는 일반적인 증발기를 나타낸 개략 사시도.

도 20 은 도 19 의 일반적인 증발기의 개략 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 ∼ 5: 튜브 6: 냉매 입구

7: 냉매 출구 8 내지 13: 탱크부

9b, 12b: 분배 탱크부 51a ∼ 53a: 스로틀홀

본 발명에 의하면, 냉매 증발기에 있어, 복수개의 튜브가 공기(외부 유체) 흐름 방향에 직교하는 폭 방향으로 서로 나란하게 배열되고 공기 흐름 방향으로 복수개의 줄(row)로 배열되며, 복수개의 탱크는 상부 탱크부와 하부 탱크부를 구비하도록 각 튜브의 상부 및 하부 양단에 배치된다. 상기 탱크는 튜브 배열에 대응하여 공기 흐름방향으로 복수개의 줄로 배열된다. 상기 탱크는 냉매가 유입되는 냉매 입구와 상기 탱크와 튜브를 통해 통과한 냉매가 토출되는 냉매 출구를 구비한다. 상기 입구와 출구는, 상기 입구로부터 유입된 냉매가 상기 입구가 위치되는 한 줄에 제공된 모든 냉매 통로를 통과하고 인접한 줄의 모든 냉매 통로를 순차적으로 통과하여 냉매 출구로 흐르는 방식으로, 공기 흐름방향으로 서로 다른 줄 탱크에 위치되도록 폭 방향으로의 탱크 측단에 제공된다. 상기 증발기에 있어, 하부 탱크부는 그 내부에 냉매 통로 면적을 줄이는 스로틀(throttle)을 구비한다. 따라서, 상기 튜브에서의 액체 냉매 분포는 상기 스로틀을 이용하여 조절될 수 있고, 상기 증발기로부터 송풍된 공기의 온도 분포는 균일하게 될 수 있다.

또한, 상기 스로틀은 스로틀홀을 갖는 복수개의 스로틀 플레이트를 포함한다. 따라서, 한 줄에서의 튜브의 냉매 분포가 불균일 하더라도, 상기 스로틀 플레이트의 배열 위치를 적절하게 설정함으로써 공기 흐름 방향으로의 튜브 중첩부(over-lapped portion)에 불균일한 냉매 분포를 보상할 수 있게 된다.

또한, 공기 흐름 방향으로 서로 인접한 인접 탱크는 구획벽에 의해 구획되고, 상기 구획벽에 제공된 연통홀을 통해 서로 연통되도록 제공된다. 따라서, 상기 튜브의 냉매 분배는 스로틀홀과 연통홀 모두를 이용하여 정교하게 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 목적들 및 장점들이 첨부 도면을 참조로 할 때, 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 더 명료하게 이해될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예를 도 1 내지 도 17 을 참조하여 설명한다. 제 1 실시예에 있어서, 본 발명은 차량용 에어컨(vehicle air conditioner)의 냉동 사이클의 냉매 증발기(1)에 일반적으로 적용된다. 상기 증발기(1)는 도 1 의 장치에 해당되는 차량용 에어컨(도시되지 않음)의 유니트 케이스내에 상하 방향으로 배치된다. 공기가 송풍기(도시되지 않음)에 의해 송풍되어 도 1 의 공기 흐름 방향(A)으로 증발기(1)를 통과 할 시, 송풍된 공기와 상기 증발기(1)를 통해 흐르는 냉매 사이에서 열 교환이 행해진다.

상기 증발기(1)는 복수개의 튜브(2 내지 5)를 포함하며, 냉매는 상기 튜브(2 내지 5)의 길이 방향으로 흐른다. 상기 튜브(2 내지 5)는 공기 흐름 방향(A)과 상기 튜브(2 내지 5)의 길이 방향 모두에 직교하는 폭 방향으로 서로 나란하게 배열된다. 또한, 상기 튜브(2 내지 5)는 공기 흐름 방향(A)으로 서로 인접하게 배치된 두 줄로 배열된다. 즉, 튜브(2)(3)는 하류측에 배열되고, 튜브(4)(5)는 상기 튜브(2)(3)의 상류측에 배열된다. 상기 각 튜브(2 내지 5)는 그 내부에 평단면 형상의 냉매 통로를 형성하는 평면 튜브이다. 상기 튜브(2)(3)는 입구측 열 교환부(X)의 냉매 통로를 형성하고, 상기 튜브(4)(5)는 출구측 열 교환부(Y)를 형성한다. 도 1 에 있어, 튜브(2)는 입구측 열 교환부(X)의 좌측에 배치되고, 튜브(3)는 상기 입구측 열 교환부(X)의 우측에 배치된다. 유사하게, 튜브(4)는 출구측 열 교환부(X)의 좌측에 배치되고, 튜브(5)는 상기 출구측 열 교환부(Y)의 우측에 배치된다.

상기 증발기(1)는 냉매를 유입하는 입구(6)와 냉매를 배출하는 출구(7)를 갖는다. 냉동 사이클의 열 팽창 밸브(도시되지 않음)에 의해 감압된 저온 저압 기액 2상(gas-liquid two-phase) 냉매는 상기 입구(6)를 통해 증발기(1)로 유입된다. 상기 출구(7)는 상기 증발기(1)에서 증발된 기체 냉매가 상기 출구(7)를 통해 압축기(도시되지 않음)로 되돌아 가도록 냉동 사이클의 압축기의 입구 파이프와 연결된다. 상기 제 1 실시예에서는, 상기 입구(6)와 출구(7)는 증발기(1)의 상부 좌단면에 배치되어 있다.

상기 증발기(1)는 그 증발기(1)의 상부 왼편 입구측에 배치된 상부 왼편 입구측 탱크부(8)와, 상기 증발기(1)의 하부 입구측에 배치된 하부 입구측 탱크부(9)와, 상기 증발기(1)의 상부 오른편 출구측에 배치된 상부 오른편 출구측 탱크부(11)와, 상기 증발기(1)의 하부 출구측에 배치되는 하부 출구측 탱크부(12)와, 그리고 상기 증발기(1)의 상부 왼편 출구측에 배치되는 상부 왼편 출구측 탱크부(13)를 포함한다. 상기 입구(6)는 상기 상부 왼편 입구측 탱크부(8)와 연통되고, 상기 출구(7)는 상부 왼편 출구측 탱크부(13)와 연통된다. 냉매는 상기 탱크부(8 내지 13)로부터 각 튜브(2 내지 5)로 분배되고, 상기 각 튜브(2 내지 5)로부터 상기 탱크부(8 내지 13)로 모아진다. 또한, 상기 탱크부(8 내지 13)는 상기 튜브(2 내지 5)의 배열과 대응되게 공기 흐름 방향(A)으로 서로 인접하게 두 줄로 배열된다. 즉, 입구측 탱크부(8 내지 10)는 출구측 탱크부(11 내지 13)의 하류 공기 측에 배치된다.

상기 상부 입구측 탱크부(8)(10)는 그 사이에 배치되는 구획 판(14)에 의해 구획되고, 상기 상부 출구측 탱크부(11)(13)는 그 사이에 배치되는 구획 판(15)에 의해 구획된다. 상기 하부 입구측 탱크(9)와 하부 출구측 탱크(12)는 구획되지 않고 상기 증발기(1)의 전 폭을 따라 폭 방향으로 길게 연장 형성된다.

상기 증발기(1)의 입구측 열 교환부(X)에 있어서, 튜브(2)의 각 상단은 상부 왼편 입구측 탱크부(8)와 연통되고, 상기 튜브(2)의 각 하단은 하부 입구측 탱크부(9)와 연통된다. 이와 유사하게, 튜브(3)의 각 상단은 상부 오른편 입구측 탱크부(10)와 연통되고, 상기 튜브(3)의 각 하단은 상기 하부 입구측 탱크부(9)와 연통된다. 상기 증발기(1)의 출구측 열 교환부(Y)에 있어서, 튜브(4)의 각 상단은 상부 왼편 출구측 탱크부(13)와 연통되고, 상기 튜브(4)의 각 하단은 하부 출구측 탱크부(12)와 연통된다. 유사하게, 튜브(5)의 각 상단은 상기 상부 오른편 출구측 탱크부(11)와 연통되고, 상기 튜브(5)의 각 하단은 하부 출구측 탱크부(12)와 연통된다.

상기 구획 벽(16)은 상기 상부 왼편 입구측 탱크부(8)와 상부 왼편 출구측 탱크부(13)의 사이와, 상부 오른편 입구측 탱크부(10)와 상부 오른편 출구측 탱크부(11)의 사이에 형성된다. 즉, 상기 구획 벽(16)은 상기 증발기(1)의 전체 폭을 걸쳐 그 폭 방향으로 연장 형성된다. 또한 구획벽(17)은 하부 입구측 탱크부(9)와 하부 출구측 탱크부(12) 사이에서 상기 증발기(1)의 전 폭에 걸쳐 그 폭 방향으로 연장 형성된다. 상기 구획 벽(16)(17)은 상기 탱크부(8 내지 13)와 일체로 형성된다.

상기 본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 상기 탱크부(10)(11)를 구획하는 상기 구획 벽(16)의 우측부는, 도 1 에 도시한 바와 같이, 상기 탱크부(10)(11)가 서로 연통되는 복수개의 연통홀(18)을 갖는다. 상기 제 1 실시예에서, 상기 연통홀(18)은 상기 튜브(3)(5)에 각각 대응되는 위치에 형성되어, 냉매가 상기 튜브(5)측으로 균일하게 분배된다. 즉, 상기 연통홀(18)의 개수는 각 줄에서의 튜브(3)(5)의 개수와 동일하다.

상기 연통홀(18)은 프레스 가공등과 같은 방법을 통하여 금속 박판(예를 들면, 알루미늄)으로 만들어진 구획 벽(16)에 동시에 스탬핑된다. 상기 제 1 실시예에서, 상기 각 연통홀(18)은 직사각 형상으로 형성된다. 상기 연통홀(18)의 개구 면적과 배열 위치는 상기 튜브(3)(5)측으로 흐르는 냉매가 가장 알맞은 분배가 얻어지도록 결정된다. 도 1 에 있어, 상기 연통홀(18)은 균일한 면적을 갖도록 형성된다. 따라서, 상기 연통홀(18)은 용이하게 형성된다. 그러나, 상기 연통홀(18)의 개구 면적과 형태는 임의대로 변경할 수 있다.

복수개의 웨이브 형상의 주름핀(corrugated fin)(19)은 인접한 튜브(2 내지 5) 사이에 배치되며, 상기 튜브(2 내지 5)의 평면에 일체로 결합된다. 복수개의 웨이브 형상의 내부 핀(20)은 상기 각 튜브(2 내지 5)의 내측에 배치된다. 상기 각 내부 핀(20)의 웨이브의 첨단부(尖端部)는 상기 튜브(2 내지 5)의 각 내면에 접착된다. 상기 내부 핀(20)으로 인하여 상기 튜브(2 내지 5)는 보강되고, 냉매의 전열 면적은 증가되어 상기 증발기(1)의 냉각 성능을 향상시킨다.

도 2 는 상기 튜브(2 내지 5)의 하부 부분의 하부 입구측 탱크부(9)와 하부 출구측 탱크부(12)의 구조를 나타낸다. 상기 하부 입구측 탱크부(9)내에는, 그 내부에 각각 제 1 및 제 2 그리고 제 3 스로틀홀(throttle hole)(51a 내지 53a)을 갖는 제 1 및 제 2 그리고 제 3 스로틀 플레이트(51 내지 53)가 상기 튜브(3)(4)의 액체 냉매 분배를 자유로이 설정할 수 있도록 배치된다. 상기 제 1 스로틀 플레이트(51)는 하부 입구측 탱크부(9)내에서 상기 튜브(2)로부터 냉매를 모으기 위한 집결 탱크(collection tank)(9a)와 상기 튜브(3)으로 냉매를 분배하기 위한 분배 탱크(distribution tank)(9b) 사이의 경계부에 배치된다. 상기 제 2 및 제 3 스로틀 플레이트(52)(53)는 상기 하부 입구측 탱크부(9)의 분배 탱크(9b)내에서 소정 간격으로 떨어져 배치된다.

유사하게, 상기 하부 출구측 탱크부(12)내에도 제1 및 제 2 그리고 제 3 스로틀 플레이트(51 내지 53)가 제공된다. 상기 제 1 스로틀 플레이트(51)는 상기 튜브(5)로부터 냉매를 모으기 위한 집결 탱크(12a)와 상기 튜브(4)로 냉매를 분배하기 위한 분배 탱크(12b) 사이의 경계부에 배치된다. 상기 제 2 및 제 3 스로틀 플레이트(52)(53)은 상기 하부 출구측 탱크부(12)의 분배 탱크(12b)내에서 소정 간격으로 떨어져 배치된다.

상기 제 1 내지 제 3 스로틀홀(51a 내지 53a) 각각은 프레싱 가공에 의해 상기 스로틀 플레이트(51 내지 53)을 구성하는 금속 박판(예를 들면, 알루미늄 판등)에 펀칭 방법으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 스로틀홀(51a 내지 53a) 각각은 도 2 에 나타낸 바와 같이 원형 형태로 형성된다. 상기 제 1 내지 제 3 스로틀홀(51a 내지 53a)의 개구 면적은 상기 튜브(3)(5)측으로 흐르는 냉매의 가장알맞은 분배가 얻어지도록 결정된다. 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 스로틀홀의 개구 면적은 냉매 흐름의 하류측으로 갈수록 작게되도록 설정된다. 상기 제 1 실시예에 있어, 상기 스로틀 플레이트(51 내지 53)의 개수와 스로틀홀(51a 내지 53a)의 형태는 바뀔 수 있다. 이후에 설명되겠지만, 상기 스로틀 플레이트(51 내지 53)는 상기 탱크부(9)(12)와 별개로 형성된 후에 납땜에 의해 상기 탱크부(9)(12)에 일체로 접합된다. 또한, 증발기(1)는 그 각 부분이 납땜으로 일체로 결합됨으로써 조립된다.

다음으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 증발기(1)의 동작을 설명한다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 먼저 냉동 사이클의 팽창 밸브(도시되지 않음)에 의해 감암된 저온 저압 기액 2상(gas-liquid two phase)냉매는 입구(6)로부터 상부 왼편 입구측 탱크부(8)로 유입되고, 화살표 "a" 로 나타낸 바와 같이, 각 튜브(2)로 분배되어 상기 튜브(2)를 통해 하방향으로 흐른다. 이후, 상기 냉매는, 화살표 "b" 로 나타낸 바와 같이, 하부 입구측 탱크부(9)을 통해 오른쪽으로 흐르고, 화살표 "c" 로 나타낸 바와 같이, 각 튜브(3)로 분배되어 상기 튜브(3)를 통해 상방향으로 흐른다. 또한, 상기 냉매는 상부 오른편 입구측 탱크부(10)로 흐른 후, 화살표 "d" 로 나타낸 바와 같이, 연통홀(18)을 통과하여 상부 오른편 출구측 탱크부(11)로 흐른다. 따라서, 냉매는 상기 연통홀(18)을 통해 하류 공기측으로부터 상류 공기측으로 이동된다. 이후, 상기 냉매는 상기 상부 오른편 출구측 탱크부(11)에서 각 튜브(5)로 분배되어, 화살표 "e" 로 나타낸 바와 같이, 상기 튜브(5)를 통해 하방향으로 흘러 하부 출구측 탱크부(12)측으로 흐른다.

또한, 상기 냉매는 화살표 "f" 로 나타낸 바와 같이, 하부 출구측 탱크부(12)을 통해 좌측으로 흘러 각 튜브(4)로 분배되어, 화살표 "g" 로 나타낸 바와 같이, 상기 튜브(4)를 통해 상방향으로 흐른다. 이후, 상기 냉매는 상부 왼편 출구측 탱크부(13)로 모여지고, 화살표 "h" 로 나타낸 바와 같이, 상기 상부 왼편 출구측 탱크부(13)를 통해 좌측으로 흘러서 출구(7)로부터 증발기(1)의 외부로 토출된다.

한편, 공기는 증발기(1)를 향하여 공기 흐름 방향(A)으로 송풍되어 상기 증발기(1)의 열교환부(X)(Y)의 개방부를 통해 통과한다. 이 때, 상기 튜브(2 내지 5)를 통해 흐르는 냉매는 공기의 열을 흡수하여 증발된다. 그 결과, 상기 증발기(1)를 통과하는 공기는 냉각되고 차량의 객실로 토출되어 객실을 냉방시킨다.

상기 제 1 실시예에 의하면, 도 1 의 화살표 "a" 내지 "c" 로 나타낸 바와 같은 지그재그 경로의 입구측 냉매 통로를 포함하는 입구측 열교환부(X)는, 도 1 의 화살표 "e" 내지 "h" 로 나타낸 바와 같은 지그재그 경로의 출구측 냉매 통로를 포함하는 출구측 열교환부(Y)의 하류 공기측에 배치된다. 따라서, 상기 증발기(1)는 우수한 열전도성을 가지면서 열교환을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 상기 상부 오른편 입구측 탱크부(10)와 상기 탱크부(10)의 상류 공기측에 배치된 상부 오른편 출구측 탱크부(11)는 그 사이에 배치된 구획벽(16)에 형성된 연통홀(18)을 통해 서로 직접적으로 연통된다. 따라서, 증발기(1)의 입구측 냉매 통로는 측부 통로와 같은 어떠한 추가적인 냉매 통로없이 상기 증발기(1)의 출구측 냉매 통로와 연통된다. 그러므로, 상기 증발기(1)의 구조는 간단하게 되고상기 증발기(1)를 통해 흐르는 냉매의 압력 손실은 감소된다. 그 결과, 상기 증발기(1)에서의 냉매의 증발 압력과 증발 온도는 감소하여 상기 증발기(1)의 냉각 성능이 향상된다.

상기 증발기(1)에 있어서, 냉매 통로가 제공되어 냉매는 냉매 입구(6)로부터 열 교환부(Y)를 통해 통과하고 모든 열 교환부(X)를 통과한 후에 냉매 출구(7)로부터 토출된다. 따라서, 상기 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)는 공기 흐름 방향(A)에 직교한 폭 방향으로 열 교환부(X)(Y)의 일단측(예를 들면, 도 1 에서 좌 상단측)에 집중해서 위치될 수 있다. 따라서, 상기 냉매 입구(6)과 냉매 출구(7)에 대응하는 위치에 에어컨 케이스(도시되지 않음)의 개방부를 제공함으로써 에어컨 케이스 외부의 외부 파이프는 상기 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)에 직접적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 연결용 보조 파이프는 불필요하게 된다.

상기 제 1 실시예의 증발기(1)에 있어서, 상기 각 튜브(2 내지 5)을 통해 흐르는 냉매의 분배는 증발기(1)로부터 송풍된 공기의 균일한 온도 분포를 얻기 위하여 다음에 설명된 바와 같이 설정된다.

먼저, 공기 흐름 방향(A)으로 중첩되게 배열된 튜브(2)(4)내에서의 냉매 분배를 설명한다. 냉매가 상부 입구측 탱크부(8)로부터 튜브(2)로 분배될 시, 다량의 액체 냉매는 중력에 의해 냉매 입구(6)에 가장 가까운 튜브(2)(도 1 의 좌측)로 일반적으로 쉽게 흘러 들어간다. 한편, 상기 액체 냉매는 상기 냉매 입구(6) 반대측의 튜브(2)로 흘로 들어가는 것은 어렵다. 그러나, 상기 냉매는 공기와 열 교환 하기 전에 상기 상부 입구측 탱크부(8)로 흐른다. 따라서, 액체 냉매비(liquidrefrigerant ratio)는 높아지고, 액체 냉매의 충분한 양은 상기 입구(6)의 반대측(도 1 의 우측) 튜브(2)로 흘러 들어간다. 그 결과로서, 상기 튜브(2)로의 액체 냉매의 분배는 비교적 균일하게 된다.

한편, 상기 튜브(2)의 상류 공기측에 위치한 튜브(4)내에서의 액체 냉매 분배는 분배 탱크(12b)내에서 스로틀홀(51a 내지 53a)을 갖는 스로틀 플레이트(51 내지 53)를 제공함으로써 대략 균일하게 된다.

상기 스로틀홀(51a 내지 53a)이 상기 분배 탱크(12b)에 제공되지 않을 경우, 액체 냉매는 그 관성력에 의해 대부분 상기 분배 탱크(12b)의 가장 좌측(leftmost side)으로 흐른다. 따라서, 상기 액체 냉매는 대부분 좌측의 튜브(4)로 흐르고, 기체 냉매는 대부분 우측의 튜브(4)로 흐르게 되어 상기 튜브(4)에서의 액체 냉매 분배는 불균일하게 된다. 그러나, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 탱크부(12)를 통해 화살표 "f"로 나타낸 방향으로 흐르는 냉매는 제 1 스로틀홀(51a)을 통과할 시 유속이 빨라진다. 상기 냉매가 상기 제 1 스로틀홀(51a)을 통과한 직후부위의 위치에서는, 기체 냉매와 액체 냉매가 혼합되어 그 혼합된 냉매는 상기 제1 스로틀홀(51a) 직후부에 제공된 튜브(4)로 흐른다. 상기 스로틀홀(51a)로부터 더 좌측으로 흐르는 액체 냉매는 제 2 스로틀 플레이트(52)에 의해 제한된다. 따라서, 상기 제 2 스로틀 플레이트(52) 직전부위에 있는 튜브(4)로 흐르는 액체 냉매량은 증가한다.

상기 제 2 스로틀홀(52a) 직후부위에서는, 기체 냉매와 액체 냉매가 혼합되어 그 혼합된 기액 냉매는 상기 제 2 스로틀홀(52a) 직후부위에 제공된 튜브(4)로흐른다. 유사하게, 제 3 스로틀 플레이트(53) 직전부위에 있는 튜브(4)로 흐르는 액체 냉매량은 상기 제 3 스로틀 플레이트(53)의 제한 작용에 의해 증가되고, 기액 2상 냉매는 상기 제 3 스로틀 플레이트(53)의 혼합 작용에 의해 상기 제 3 스로틀 홀(53a) 직후부위에 제공된 튜브(4)로 흐른다.

상기 액체 냉매 분배는 제 1 내지 제 3 스로틀 홀(51a 내지 53a)의 개구 면적과 제 1 내지 제 3 스로틀 플레이트(51 내지 53)의 배열 위치를 적절히 설정함으로써 대략적으로 균일하게 설정될 수 있다. 따라서, 공기 흐름 방향(A)의 하류와 상류측에 배열된 튜브(2)(4)를 통과하는 공기의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다. 한편, 제 1 내지 제 3 스로틀 홀(51a 내지 53a)의 개구 면적과 스로틀 플레이트(51 내지 53)의 배열 위치를 적절히 설정함으로써, 튜브(2)에서의 액체 냉매 분배와 일치하여 튜브(4)에서의 액체 냉매 분배의 설정이 가능하게 되어, 중첩된 튜브(2)(4)로부터 송풍된 공기는 균일한 온도 분포를 갖게된다.

27℃의 온도를 갖는 공기가 상기 제 1 내지 제 3 스로틀홀(51a 내지 53a)을 갖는 단지 하나의 냉매 출구측 열 교환부(Y)로 송풍될 경우, 각기 다른 위치의 튜브(4)로부터 송풍된 공기의 온도 분포는 도 3 의 실선과 같이 나타난다. 한편, 27℃의 온도를 갖는 공기가 상기 스로틀홀(51a 내지 53a)을 갖지 않는 단지 하나의 냉매 출구측 열 교환부(Y)로 송풍될 경우에는, 각기 다른 위치의 튜브(4)로부터 송풍된 공기의 온도 분포는 도 3 의 점선과 같이 나타난다. 도 3 에 나타난 바와 같이, 송풍된 공기의 온도 분포는 상기 스로틀홀(51a 내지 53a)로 인해 대체로 균일하게 되어 대폭 향상된다.

또한, 액체 냉매를 튜브(2 내지 5)로 균일하게 분배함으로써 열 교환부(X)(Y)의 전체 면적이 효과적으로 이용되어, 열교환 효율을 향상시킨다. 또한, 상기 액체 냉매를 튜브(4)로 균일하게 분배함으로써 냉매가 튜브(4)로부터 탱크(13)로 흐르는 시점에서, 냉매의 기화는 쉽게 완료될 수 있다.

여기에서, 제 1 스로틀 플레이트(51)는 냉매를 모으기 위한 집결 탱크(9a)와 냉매를 분배하기 위한 분배 탱크(9b) 사이의 경계부에 배치된다. 또한, 제 1 스로틀 플레이트(51)는 집결 탱크(12a)와 분배 탱크(12b) 사이의 경계부에 배치된다. 제 1 실시예에 있어서, 제 1 스로틀 플레이트(51)는 상기 경계부에 근접한 위치에 배치될 수도 있다. 이러한 경우라도, 제 1 실시예의 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 공기 흐름 방향(A)의 하류측 및 상류측에 위치한 튜브(3)(5)에서의 냉매 분배를 설명한다. 즉, 상기 튜브(3)(5)는 공기 흐름 방향(A)으로 중첩된다. 스로틀홀(51a 내지 53a)을 갖는 제 1 내지 제 3 스로틀 플레이트(51 내지 53)는, 상기에서 설명한 분배 탱크(12b)에 제공된 제 1 내지 제 3 스로틀홀(51a 내지 53a)과 유사하게, 액체 냉매를 튜브(3)에서 균일하게 분배하도록 분배 탱크(9b)에 배치된다. 상기 튜브(3)내에서의 액체 냉매의 균일한 분배로, 상기 튜브(5) 내에서의 냉매 분배는 동일 개구 면적을 갖는 복수개의 연통홀(18)이 공기 흐름 방향(A)에 직교한 폭 방향으로 등간격으로 제공되어 있기 때문에 균일하게 될 수 있다. 따라서, 상기 중첩된 튜브(3)(5)로부터 송풍된 공기의 균일한 온도 분포를 제공할 수 있게 된다.

상기 튜브(2)내에서 액체 냉매의 불균일한 분배가 커지게 될 경우, 분배 탱크(12b)에서 제 1 내지 제 3 스로틀홀(51a 내지 53a)의 개구면적과 제 1 내지 제 3 스로틀 플레이트(51 내지 53)의 배열 위치를 적절히 설정함으로써, 상기 튜브(4)에서의 액체 냉매 분배는 상기 튜브(2)에서의 액체 냉매 분배와 역으로 된다. 따라서, 이러한 경우더라도 상기 튜브(2)(4)를 통과하는 공기의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

또한, 상기 튜브(3)내에서 액체 냉매의 불균일한 분배가 일어날 경우에는, 복수개의 연통홀(18)의 개구면적과 배열 위치를 적절히 설정함으로써, 튜브(5)내에서의 냉매 분배를 조절하여 상기 튜브(3)(5)로부터 송풍된 공기의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 냉매 입구(6)측에서 상대적으로 큰 액체 냉매비를 갖는 튜브(2)의 냉매 통로와 냉매 출구(7)측에서 상대적으로 큰 기체 냉매비를 갖는 튜브(4)의 냉매 통로는 공기 흐름 방향(A)으로 연속적으로 배치된다. 따라서, 냉매의 유량이 작더라도 증발기(1)로부터 송풍된 공기의 온도 분포는 균일하게 될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 각 튜브(2 내지 5)에서의 액체 냉매 분배는 스로틀홀(51a 내지 53a)과 연통홀(18)에 의해 개별적으로 조절될 수 있다. 따라서, 소정 위치에 복수개의 스로틀홀을 제공함으로써 정교한 조절은 필요치 않게 되고, 냉매 통로에서의 압력 손실은 방지된다.

다음으로, 본 발명에 의한 증발기(1)의 구조와 그의 제조방법을 설명한다.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 상부 탱크부(8)(10)(11)(13) 또는 하부 탱크부(9)(12)는 알루미늄 박판을 구부려 형성된다. 즉, 상부 탱크부(8)(10(11)(13)와 구획벽(16)은 하나의 알루미늄 박판을 구부려서 일체로 형성된다. 상기 구획벽(16)은 상기 알루미늄 박판의 중앙부가 접어 포개져서 형성된다. 유사하게, 상기 하부 탱크부(9)(12)와 구획벽(17)은 하나의 알루미늄 박판을 구부려서 일체로 형성된다. 상기 탱크부(8 내지 13)는 상기 튜브(2 내지 5)에 비하여 냉매 압력에 의해 상대적으로 큰 응력이 작용된다. 따라서, 예를 들면, 상기 탱크부(8 내지 13)를 형성하기 위한 알루미늄 박판의 두께는 충분한 강도를 갖기 위하여 0.6 mm 로 된다.

상기 탱크부(8 내지 13)를 형성하기 위한 각 알루미늄 박판은 일측 도포 알루미늄판, 예를 들면 단지 일측면에 납땜 재질(A4000)로 도포된 알루미늄 코어판(A3000)이다. 상기 일측 도포 알루미늄판은 납땜 재질로 도포된 면이 상기 탱크부(8 내지 13) 내측으로 배치되고, 상기 코어판이 외부로 노출되도록 배치된다. 상기 코어판이 납땜 재질과 희생부식재(Sacrifice corrosion material)(예를 들면, Al-1.5wt%Zn)사이에 끼워지도록 상기 희생부식재는 상기 코어판의 외면에 도포될 수 있다. 그 결과, 상기 일측 도포 알루미늄판의 내식성(anti-corrosion performance)은 향상된다.

도 5a 를 참조해 보면, 하나의 알루미늄 박판은 평면 형태의 단면을 갖는 내부 냉매 통로(21)가 상기 각 튜브(2 내지 5)에 형성되도록 구부려진다. 상기 내부 냉매 통로(21)는 내부 핀(20)에 의해 복수개의 작은 통로로 구획된다. 상기 튜브(2내지 5)의 내면과 상기 내부 핀(20) 각 웨이브의 첨단부(尖端部)는 상기 튜브(2 내지 5)의 길이 방향으로 연장되는 복수개의 작은 통로가 상기 냉매 통로(21)내에서 구획되도록 접착된다.

도 5b 에 나타낸 바와 같이, 상기 튜브(2 내지 5)를 형성하기 위한 상기 알루미늄 박판은 알루미늄 베어 플레이트(bare plate), 예를 들면, 일측면에 희생부식재(23)(Al-1.5wt%Zn)를 도포한 알루미늄 코어판(22)(A3000)일 수 있다. 이러한 경우, 상기 알루미늄 베어 플레이트는 상기 희생부식재(23)를 도포한 면이 상기 튜브(2 내지 5)의 외부로 배치되도록 배치된다. 상기 튜브(2 내지 5)가 상기 내부 핀(20)에 의해 보강됨으로 인하여 상기 튜브(2 내지 5)를 형성하기 위한 상기 알루미늄 박판의 두께 "t"는 대략 0.25 - 0.4 mm 로 감소될 수 있다. 따라서, 상기 각 튜브(2 내지 5)의 높이 "h"는 폭 방향으로 대략 1.75mm 로 감소될 수 있다. 또한, 상기 내부 핀(20)도 알루미늄 베어 플레이트(A3000)로 제작된다.

도 5c 에 나타낸 바와 같이, 납땜 재질(A4000)은 상기 튜브(2 내지 5)와 내부 핀(20)의 결합을 위하여 상기 튜브(2 내지 5)와 내부 핀(20)의 연결점에 도포된다. 즉, 상기 튜브(2 내지 5)를 형성하기 위하여 알루미늄 박판(이후에서는 튜브박판(24)이라 칭함)를 구부리기 전에, 페이스트(paste) 납땜 재질(24a)이 상기 튜브 박판(24)의 두 측단부의 내면에 도포된다. 이와 유사하게, 상기 내부 핀(20)을 상기 각 튜브(2 내지 5)의 내면에 접착하기 전에, 페이스트 납땜 재질(20a)(A4000)이 상기 내부 핀(20)의 각 웨이브 첨단부에 도포된다. 따라서, 상기 튜브 박판(24)의 측단부의 결합과, 상기 튜브 박판(24)의 내면과 내부 핀(20) 사이의 결합은증발기(1)가 일체로 납땜될 시 동시에 행해질 수 있다. 상기 튜브 박판(24)이 상기 튜브(2 내지 5)의 내측으로 배치되도록 그의 일면에 납땜 재질로 도포된 일측 도포 알루미늄판일 경우, 납땜 재질은 상기 튜브 박판(24)에 도포될 필요가 없다. 또한, 상기 각 내부 핀(20)은 그 양면에 납땜 재질로 도포된 양측 도포 알루미늄 판으로 제작될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 내부 핀(20)의 웨이브 첨단부에 납땜 재질의 도포는 필요하지 않게 된다.

제 1 실시예에 있어서, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 길이 방향으로의 상기 튜브(2 내지 5)의 각 단부(25)는 탱크부(8 내지 13)의 각 평면에 형성된 튜브 삽입구멍(26)으로 삽입됨으로써 상기 탱크부(8 내지 13)로 결합된다. 상기 튜브(2 내지 5)가 상기 탱크부(8 내지 13)로 용이하게 삽입되기 위하여, 상기 각 단부(25)는 도 7a 에 나타낸 바와 같이 형성된다. 즉, 도 5a 와 도 7a 에 나타낸 바와 같이, 각 튜브(2 내지 5)는 상기 튜브 박판(24)의 측단부가 서로 결합되는 확장 단부(27)를 갖는다. 도 7a 에 나타낸 바와 같이, 상기 확장 단부(27)는 상기 튜브(2 내지 5)의 길이방향 양측 단부를 잘라내어 홈부(27a)를 형성한다. 즉, 상기 튜브(2 내지 5)의 각 단부(25)는 확장 단부(27)을 갖지 않게 된다. 그 결과, 각 길이방향 단부(25)는 대략 타원형 단면을 갖는다. 상기 홈부(27a)는, 도 7e 에 나타낸 바와 같이, 단부(25)가 상기 튜브 삽입구멍(26)으로 삽입될 시, 상기 각 튜브(2 내지 5)의 위치 고정자로서 이용된다. 그 결과, 상기 탱크부(8 내지 13)로의 탱크부(8 내 13) 삽입은 용이하게 된다. 도 7e 는 단지 하류 공기측과 상류 공기측의 하나의 탱크부(8 내지 13)와 튜브(2 내지 5)를 대략적으로 나타낸 것이다.

상기 각 튜브 삽입구멍(26)은 튜브(2 내지 5)의 각 단부(25)의 단면 형태와 대응하는 타원 형태로 형성된다. 상기 각 튜브 삽입구멍(26)은 상기 튜브 삽입구멍(26)의 주연을 따라 상기 탱크부(8 내지 13) 외측으로 돌출되게 형성된 돌출부(26a)를 갖는다. 도 6 에 나타낸 바와 같이, 상기 튜브(2 내지 5)의 각 단부(25)가 상기 튜브 삽입구멍(26)으로 삽입될 시, 상기 탱크부(8 내지 13)의 돌출부(26a)의 내면은 각 단부(25)와 접촉된다. 따라서, 상기 탱크부(8 내지 13)와 튜브(2 내지 5)는 상기 탱크부(8 내지 13)의 내면에 도포된 납땜 재질을 통해 서로 결합될 수 있다.

상기 돌출부(26a)는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 탱크부(8 내지 13)의 내측으로 돌출될 수 있다. 이러한 경우에는, 튜브(2 내지 5)가 상기 탱크부(8 내지 13)으로 삽입되기 전에, 납땜 재질이 상기 튜브(2 내지 5)의 각 단부(25)에 도포될 수 있다. 따라서, 상기 탱크부(8 내지 13)과 튜브(2 내지 5)는 각 단부(25)에 도포된 납댐 재질을 통해 서로 납땜될 수 있다.

주름핀(corrugated fin)(19)은, 도 9 에 나타낸 바와 같이, 상기 주름핀(19)의 일부를 자르고 비스듬하게 세움으로써 형성된 잘 알려진 루버(louvers)(19a)를 갖는다. 상기 주름핀(19)은 알루미늄 베어 플레이트(aluminum bare plate)(A3000)로 제작된다. 따라서, 납땜 재질이 상기 주름핀(19)의 웨이브 첨단부에 도포된 후에, 상기 주름핀(19)은 납땜 재질(19b)를 통해 웨이브 첨단부에서 튜브(2 내지 5)로 결합된다.

구획벽(14)(15)은, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 상기 탱크부(8)(10)(11)(13)로 상기 구획벽(14)(15)의 부착이 용이하도록 하나의 판부재(27)를 이용하여 일체로 형성된다. 상기 구획벽(14)(15)을 형성하는 판부재(27)는 양측 도포 알루미늄 판, 예를 들면, 그 양측면에 납땜 재질(A4000)로 도포된 알루미늄 코어판(A3000)으로 제작된다.

상기 판 부재(27)는 탱크부(8)와 탱크부(13) 사이와, 탱크부(10)와 탱크부(11) 사이에 배치된 구획벽(16)이 끼워지는 슬릿홈(27a)을 갖는다. 상기 구획벽(14)이 끼어지는 슬릿홈(28)은 상기 탱크부(8)와 탱크부(10) 사이에 형성되고, 상기 구획벽(15)이 끼워지는 슬릿홈(29)은 상기 탱크부(11)와 탱크부(13) 사이에 형성된다. 상기 구획벽(14)(15)은 각각 상기 슬릿홈(28)(29)으로 끼워지면서 상기 구획벽(16)은 슬릿홈(27a)에 끼워진다. 따라서, 상기 구획벽(14)(15)은 상기 판 부재(27)의 양측면에 도포된 납땜 재질과 상기 탱크부(8)의 내측면에 도포된 납땜 재질을 이용하여 탱크부(8)(10(11)(13)와 결합된다. 따라서, 상기 탱크부(8)와 탱크부(10)는 서로 구획되고, 상기 탱크부(11)와 탱크부(13)도 서로 구획된다. 상기 구획벽(14)(15)은 별개로 형성될 수 있다.

도 11 은 상기 탱크부(8 내지 13)의 립부(lip portion)를 나타낸다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 탱크부(8 내지 13)는 4 개의 길이방향 단부 개구(opening), 즉 상부 우단(right end) 개구, 상부 좌단(left end) 개구, 하부 우단 개구, 하부 좌단 개구를 갖는다. 상기 립부(30)는 입구(6)과 출구(7)가 제공된 상부 좌단 개구를 제외하고 3 개의 개구에 각각 부착된다. 상기 립부(30)는 그 일면에 납땜 재질로 도포된 일측 도포 알루미늄 판을 이용하여 프레싱에 의해 접시와 같은 형태로 형성된다. 상기 납땜 재질이 도포된 면은 상기 립부(30)의 내면으로 설정된다. 상기 립부(30)의 내면은 그 내면에 도포된 납땜 재질을 통해 탱크부(8 내지 13)의 3 개의 길이방향 단부 각각의 외면에 결합되어 연결된다. 따라서, 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)가 형성된 상부 좌단 개구를 제외한 상기 탱크부(8 내지 13)의 3 개의 길이방향 단부 개구는 닫힌다.

다음으로, 증발기(1)의 파이프 조인트부(pipe joint portion)를 도 12 내지 14c 를 참조하여 설명한다. 상기 파이프 조인트부는 탱크부(8)(13)의 상부 좌단 개구에 배치된다. 도 12 에 나타낸 바와 같이, 상기 파이프 조인트부는 립부(lip portion)(31)와 중간판 부재(32)와 그리고 조인트 커버(33)를 포함한다. 상기 립부(13)는, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 양측면에 납땜 재질로 도포된 양측 도포 알루미늄 판을 이용하여 프레싱 가공으로 형성되고, 상기 탱크부(8)(13)의 상부 좌단 개구에 결합된다. 상기 립부(31)는 상기 탱크부(8)와 연통되는 냉매 입구(6)와 상기 탱크부(13)과 연통되는 냉매 출구(7)를 포함한다.

상기 중간 판 부재(32)는, 도 14c 에 나타낸 바와 같이, 상기 냉매 입구(6)과 연통되는 입구측 개구(32a)와 상기 냉매 출구(7)과 연통되는 출구측 개구(32b)와 그리고 상기 입구측 개구(32a)와 인접한 위치에서 비스듬하게 돌출되는 돌출부(32c)를 갖는다. 상기 중간 판 부재(32)는 납땜 재질이 도포되지 않은 알루미늄 베어 플레이드(A3000)으로 제작된다.

상기 조인트 커버(33)는 그 일면에 납땜 재질로 도포된 일측 도포 알루미늄판으로 제작된다. 상기 조인트 커버(33)는 그 납땜 재질로 도포된 면이 중간판 부재(33)에 면하도록 상기 중간판 부재(33)에 결합된다. 상기 조인트 커버(33)는 통로 형성부(33a)와 상기 통로 형성부(33a)의 일단에 형성된 연결 개구(33b)와 그리고 원통부(33c)를 갖는다. 상기 통로 형성부(33a)는 반 원통 형태로 형성되고, 상기 입구측 개구(32a)에서 돌출부(32c)의 돌출 단부까지의 중간판 부재(32)를 덮는다. 상기 원통부(33c)는 상기 조인트 커버(33)로부터 돌출되어 형성되고, 상기 중간판 부재(32)의 출구측 개구(32b)와 연통된다. 상기 조인트 커버(33)의 연결 개구(33b)는 팽창 밸브의 출구에 연결되고, 그 원통부(33c)는 상기 팽창 밸브의 기체 냉매 온도 감지부의 입구에 연결된다.

상기 파이프 조인트부는 상기 립부(31)와 중간판 부재(32)와 그리고 조인트 커버(33)와 일체로 납땜되어 형성된다. 따라서, 도 13 및 14a 에 참조하여, 상기 팽창 밸브의 입구와 출구 사이의 핀 피치(P2)가 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7) 사이의 핀 피치(P1) 보다 작더라도, 그 사이의 차이는 상기 파이프 조인트부에 의해 흡수될 수 있다.

도 15a 내지 도 15c 는 3 가지 형태의 연통홀(18)을 나타낸다. 도 15a 내지 도 15c 에 있어, 상기 연통홀(18)은 탱크부(10)(11)의 주연을 따라 돌출부를 갖는 상기 탱크부(10)(11)사이의 구획벽(16)(중앙의 포개진 부)에 형성된다.

상기 연통홀(18)을 형성하기 위한 방법을 도16a 와 도 16d 를 참조하여 설명한다. 먼저, 도 16a 에 나타낸 바와 같이, 돌출부를 갖는 플루홀(flue hole)(34a)과 돌출부를 갖는 않는 스탬프홀(stamped hole)이 탱크부(8)(10)(11)(13)을 형성하는 알루미늄 박판(34)에 프레싱에 의해 형성된다.(이후 상기 알루미늄 박판(34)는탱크 박판(34)이라 칭함). 상기 스탬프홀(34b)은 상기 플루홀(34a)의 돌출부가 상기 스탬프홀(34b)로 삽입될 수 있도록 적당한 직경을 갖는다. 다음으로, 도 16b 에 나타낸 바와 같이, 상기 탱크 박판(34)은 상기 플루홀(34a)이 상기 스팸프홀(34b)에 면하도록 U 자 형태를 갖고 구부려진다. 이후, 도 16c 에 나타낸 바와 같이, 상기 플루홀(34a)의 돌출부를 상기 스탬프홀(34b)로 삽입한다. 또한, 도 16d 에 나타낸 바와 같이, 돌출부의 일단을 클램핑을 위하여 외주연측으로 구부린다. 그 결과, 상기 플루홀(34a)의 돌출부는 상기 스탬프홀(34b)에서 느슨해지는 것으로부터 제한되고, 상기 연통홀(18)이 형성된다.

도 17 은 각 스로틀 플레이트(51 내지 52)가 탱크부(9)(12)로 조립되는 구조를 나타낸다. 도 17 에 나타낸 바와 같이, 각 스로틀 플레이트(51 내지 53)가 끼워지는 슬릿홈(36)이 하부 탱크(9)(12)의 적절한 위치에 제공된다. 상기 각 스로틀 플레이트(51 내지 53)는 알루미늄 코어판(A3000)의 양측면에 납땜 재질(A4000)이 도포됨으로써 얻어지는 양측 도포 알루미늄 판으로 형성된다. 이러한 경우, 상기 스로틀 플레이트(51 내지 53)를 각각 소정의 슬릿홈(36)으로 끼움으로써, 상기 스로틀 플레이트(51 내지 53)는, 스로틀 플레이트(51 내지 53)상의 납땜 재질과 상기 하부 탱크부(9)(12)의 내면상의 납땜 재질을 이용하여, 하부 탱크부(9)(12)로 접합된다.

이하, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예를 도 18 을 참조하여 설명한다. 제 2 실시예에 있어, 제 1 실시예에서의 구성요소와 유사한 구성요소는 동일 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 설명한 제 1 실시예에 있어서, 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)는 증발기(1)의 상부 좌측에 배치된다. 그러나, 제 2 실시예에서는, 상기 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)는 증발기(1)의 하부 좌측에 배치된다. 특히, 상기 냉매 입구(6)는 하부 입구측 탱크부(9)의 좌측부와 연통되도록 제공되고, 상기 냉매 출구(7)는 하부 출구측 탱크부(12)의 좌측부와 연통되도록 제공된다.

상기 냉매 입구(6)와 냉매 출구(7)의 배열 변경으로, 스로틀 플레이트(14)(15)는 하부 탱크부(9)(12)에 배치되고, 연통홀(18)은 하부측 구획벽(17)에 제공된다. 또한, 제 2 실시예에 있어, 스로틀홀(51a)을 갖는 하나의 스로틀 플레이트(51)는 하부 탱크부(9)내에서 상기 냉매 입구(6)와 구획벽(14) 사이에 배치된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 냉매 입구(6)에서 하부 탱크부(9)의 왼쪽부분으로 흐르는 냉매는 튜브(2)로 분배되고, 화살표 "m"으로 나타낸 바와 같이 상기 튜브(2)를 통해 상방향으로 흘러서 상부 탱크부(8)로 흐른다. 또한, 상기 상부 탱크부(8)에서의 냉매는 상부 탱크부(10)로 흐른다. 그 후에, 상기 상부 탱크부(10)에서의 냉매는 튜브(3)로 분배되고, 화살표 "n"으로 나타낸 바와 같이 상기 튜브(3)을 통해 하방향으로 흘러서 하부 탱크부(9)의 오른쪽 부분으로 흐른다. 이후, 상기 하부 탱크부(9)의 오른쪽 부분으로 흐르는 냉매는 연통홀(18)을 통과하고, 하부 탱크부(12)의 오른쪽 부분으로 흐른다. 즉, 냉매는 상기 연통홀(18)을 통해 입구측 열 교환부(X)에서 출구측 열 교환부(Y)로 이동한다.

다음으로, 냉매는 상기 하부 탱크부(12)의 오른쪽 부분에서 튜브(5)로 분배되고, 화살표 "o"로 나타낸 바와 같이 상기 튜브(5)를 통해 상방향으로 흘러서 상부 탱크부(11)로 흐른다. 그 이후에, 냉매는 상기 상부 탱크부(11)에서 상부 탱크부(13)으로 흐른다. 이후, 상기 냉매는 상부 탱크부(13)에서 튜브(4)로 분배되고, 화살표 "p"로 나타낸 바와 같이 튜브(4)를 통해 하방향으로 흐른다. 또한, 상기 냉매는 상기 튜브(4)로부터 하부 탱크부(12)의 왼쪽 부분내에서 모이고, 출구(7)로부터 증발기(1)의 외측으로 흐른다.

상기 냉매가 상부 탱크부(13)로부터 튜브(4)로 분배되면서, 많은 액체 냉매량은 중력에 의해 도 18 에서 오른쪽 부분으로 흐르고, 상기 액체 냉매의 분배는 불균일하게 된다. 제 2 실시예에 있어, 튜브(2)를 통해 흐르는 액체 냉매의 분배는 튜브(4)의 하류 공기측에 배치된 튜브(2)내에서의 액체 냉매 분배를 상기 튜브(4)에서의 액체 냉매 분배와 역으로 되기 위하여 스로틀 플레이트(51)의 스로틀홀(51)에 의해 조절된다. 따라서, 공기 흐름 방향(A)으로 중첩된 상기 튜브(2)(4)를 통해 통과하는 공기의 온도 분포는 균일하게 된다.

한편, 냉매가 상부 탱크부(10)으로부터 튜브(3)로 분배되면서, 많은 액체 냉매량은 중력에 의해 도 18 에서 왼쪽 부분으로 흐르고, 상기 액체 냉매의 분배는 불균일하게 된다. 제 2 실시예에 있어, 튜브(5)내에서의 액체 냉매의 분배는 복수개의 연통홀(18)의 개구 면적과 배열 위치를 적절히 설정함으로써 조절된다. 따라서, 공기 흐름 방향(A)으로 중첩된 상기 튜브(5)(3)를 통해 통과하는 공기의 온도 분포는 균일하게 된다.

비록 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예와 관련해서 충분히설명되었다 하더라도, 다양한 변형 및 변경이 본 발명이 속하는 기술분야에서 명백할 것이다.

예를 들면, 상기 설명한 제 1 실시예에 있어서, 3 개의 스로틀홀(51a 내지 53a)은 각각 입구측 탱크부(9)와 출구측 탱크부(12)내에 제공된다. 그러나, 냉매 분배의 요구에 따라서 하나 또는 그 이상의 스로틀홀이 제공될 수 있다. 또한, 상기 스로틀홀(51a 내지 53a)은 타원형 또는 사각형 등과 같이 제작될 수 있다. 상기 설명한 제 1 실시예에서, 스로틀홀(51a 내지 53a)를 갖는 스로틀 플레이트(51 내지 53)는 탱크부(9)(12)에 제공된다. 그러나, 스로틀은, 예를 들면 상기 탱크부를 얇게 함으로써 상기 탱크부내에 형성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 스로틀은 상기탱크부의 탱크 단면적의 80% 보다 같거나 작은 스로틀 면적을 갖도록 스로틀링된다.

상기 설명한 실시예에서, 본 발명은 완전히 수직으로 배치된 냉매 증발기에 적용된다. 그러나, 상기 본 발명은 경사진 증발기에도 적용될 수 있다.

상기 설명한 제 1 실시예에 있어, 두 탱크(10)(11)는 구획벽(16)에 제공된 연통홀(18)을 통해 서로 연통된다. 그러나, 상기 두 탱크(10)(11)는, 상기 연통홀(18) 대신, 증발기(1)측면(도 1 의 우측면)에 제공된 냉매 사이드 통로를 통해 서로 연통될 수 있다.

상기 설명한 실시예에 있어, 입구측 열 교환부(X)는 공기 흐름 방향(A)으로 출구측 열 교환부(Y)의 상류 공기측에 배치될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 열 교환부(X)(Y)가 공기 흐름 방향(A)으로 3 줄 이상으로 배치되는 냉매 증발기에 적용될 수 있다.

상기와 같은 변형 및 변경은 특허청구의 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위내에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 탱크부(8 내지 13)와 튜브(2 내지 5)는 별개로 형성된 다음, 서로 일체로 결합된다. 따라서, 상기 탱크부(8 내지 13)의 두께는 상기 탱크부(8 내지 13)를 보강하도록 증가될 수 있고, 이와 동시에 상기 튜브(2 내지 5)의 두께는 튜브(2 내지 5)와 주름핀(19) 사이의 미세화를 향상시키도록 충분히 감소되어 그 결과, 증발기(1)는 소형화되고 충분한 냉각 성능을 갖는 효과가 있다.

또한, 상부 탱크부(8)(10)(11)(13)는 하나의 알루미늄 박판을 구부려 형성되고, 또한 하부 탱크부(9)(12)도 하나의 알루미늄 박판을 구부려 형성된다. 따라서, 상기 탱크부(8 내지 13)을 형성하기 위한 알루미늄 박판의 외면에 납땜 재질을 도포할 필요가 없게되어 상기 탱크부(8 내지 13)의 내식성을 향상시킨 효과가 있다.

이와 유사하게, 상기 튜브(2 내지 5)의 외면에도 납땜 재질을 도포할 필요가 없게되어 상기 튜브(2 내지 5)의 내식성을 향상시킨다. 또한, 납땜 재질이 상기 튜브(2 내지 5)의 외면에 도포되지 않기 때문에, 상기 튜브(2 내지 5)의 표면처리층(surface treated layer)이 효과적으로 형성된다. 그 결과, 증발기(1)의 배수성(water-draining performance)이 향상되어 상기 증발기(1)에서의 악취 발생을 방지하는 효과가 있다.

또한, 주름핀(19)에도 납땜 재질이 도포되지 않는다. 따라서, 상기 주름핀(19)의 표면처리층도 효과적으로 형성된다. 그 결과, 증발기(1)의 배수성이 향상되어 상기 증발기(1)에서 발생되는 악취를 방지하는 효과가 있다.

Claims

증발기(1)를 통해 흐르는 냉매와 상기 증발기의 외부에서 흐르는 외부 유체 사이에 열 교환을 수행하는 증발기에 있어서,

외부 유체의 흐름 방향(A)에 직교한 폭 방향으로 서로 나란하게 배열되고, 외부 유체 흐름 방향으로 복수개의 줄로 배열되는 냉매가 흐르는 복수개의 튜브(2 내지 5); 및

상부 탱크부(8)(10)(11)(13)와 하부 탱크부(9)(12)를 갖도록 상기 각 튜브의 양 상부 및 하부단에 배치되고, 외부 유체의 흐름 방향으로 상기 튜브에 대응해서 복수개의 줄로 배열되어 상기 튜브로 냉매를 분배하고 상기 튜브로부터 냉매를 모으기 위한 복수개의 탱크(8 내지 13)를 포함하며,

상기 탱크는 냉매가 유입되는 입구(6)와 상기 탱크와 튜브를 통해 통과한 냉매가 토출되는 출구(7)를 구비하고;

상기 입구와 출구는 입구로부터 유입된 냉매가 상기 입구가 위치되는 한 줄에 제공된 모든 냉매 통로를 통과하고 인접한 줄의 모든 냉매 통로를 순차적으로 통과하여 냉매 출구로 흐르는 방식이 되도록 외부 유체의 흐름 방향으로 서로 다른 줄 탱크에 제공되며;

상기 하부 탱크는 그 내부에 냉매 통로 면적이 냉매 흐름방향으로 감소되는 스로틀(51a 내지 53a)을 갖는

증발기.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브와 탱크는 외부 유체의 흐름 방향으로 두 줄로 배열되고;

상기 튜브와 탱크는 상기 외부 유체의 흐름 방향에 대하여 복수개의 상류 냉매 통로와 복수개의 하류 냉매 통로를 형성하고, 상기 외부 유체의 흐름 방향으로 배열된 상류 및 하류 냉매 통로를 통하여 흐르는 냉매의 흐름 방향이 서로 역으로 되는 방식으로 상기 냉매가 상기 외부 유체의 흐름 방향과 직교에 가까운 방향으로 흐르는 증발기.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 탱크부는 그 내부에 냉매 통로 면적이 감소되는 스로틀(51a 내지 53a)을 갖는 증발기.
제 1 항에 있어서,

상기 두 입구와 출구는 폭 방향 및 상하 방향으로 상기 탱크의 동일 측단에 배치되는 증발기.
제 1 항에 있어서,

상기 외부 유체의 흐름 방향으로 서로 인접한 인접 탱크를 구획하기 위한 제 1 구획벽(16)(17)을 더 포함하며,

상기 구획벽은 상기 외부 유체의 흐름 방향으로 서로 인접한 인접 탱크가 서로 연통되고, 폭 방향으로 배열된 복수개의 연통홀(18)을 갖는 증발기.
제 5 항에 있어서,

상기 상부 탱크부를 폭 방향으로 제 1 탱크부와 제 2 탱크부로 각각 구획하기 위한 제 2 구획벽(14)(15)를 더 포함하며;

상기 입구와 출구는 상기 제 1 탱크부에 제공되고;

상기 연통홀(18)은 상기 제 2 탱크부와 결합된 튜브에 대응한 위치의 상기 제 1 구획벽에 제공되는 증발기.
제 6 항에 있어서,

상기 스로틀은 적어도 냉매를 상기 튜브로 분배하기 위하여 상기 하부 탱크부의 분배부에 제공되는 증발기.
제 6 항에 있어서,

상기 연통홀의 개수는 상기 제 2 탱크부와 결합된 한 줄의 튜브의 개수와 같은 증발기.
제 5 항에 있어서,

상기 하부 탱크부를 폭방향으로 제 1 탱크부와 제 2 탱크부로 각각 구획하기 위한 제 2 구획벽(14)(15)를 더 포함하며;

상기 입구와 출구는 상기 제 1 탱크부에 제공되고;

상기 연통홀은 상기 제 2 탱크부와 결합된 튜브에 대응되는 위치의 상기 제 1 구획벽에 제공되는 증발기.
제 9 항에 있어서,

상기 스로틀은 상기 입구가 제공된 제 1 탱크부내에 제공되는 증발기.
제 9 항에 있어서,

상기 연통홀의 개수는 상기 제 2 탱크부에 연결된 한 줄의 튜브의 개수와 같은 증발기.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스로틀은 스로틀홀을 갖는 복수개의 스로틀 플레이트를 포함하는 증발기.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 탱크부는 하방향으로 흐르는 냉매를 모으는 집결부와, 냉매를 상방향을 분배하는 분배부를 형성하고;

상기 스로틀은 스로틀홀을 갖는 복수개의 스로틀 플레이트를 포함하며;

상기 스로틀 플레이트는 상기 집결부와 분배부 사이의 폭 방향 경계부에서 상기 분배부로 폭 방향으로 소정 위치에 배치되는 증발기.
제 1 항 내지 제 11 항 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 튜브와 탱크는 별개로 형성된 후 서로 일체로 결합되는 증발기.
증발기(1)를 통해 흐르는 냉매와 상기 증발기의 외부에서 흐르는 외부 유체 사이에 열 교환을 수행하는 증발기에 있어서,

외부 유체의 흐름 방향과 그 길이 방향 모두에 직교하는 방향으로 한 줄로 나란하게 배열되고, 냉매가 그 길이 방향으로 흐르는 복수개의 상류 튜브(2)(3);

상기 외부 유체의 흐름 방향으로 상기 상류 튜브의 하류측에 폭 방향으로 한 줄로 나란하게 배열되고, 냉매가 그 길이 방향으로 흐르는 복수개의 하류 튜브(4)(5);

상기 각 상류 튜브의 양 종단부에 결합되고, 냉매를 상기 상류 튜브로 분배하고 상기 상류 튜브로부터 모으기 위한 상류 탱크(8 내지 10);

상기 각 하류 튜브의 양 종단부에 결합되고, 냉매를 상기 하류 튜브로 분배하고 상기 하류 튜브로부터 모으기 위한 하류 탱크(11 내지 13); 및

냉매 통로 면적을 줄이기 위하여 상기 상류 탱크와 하류 탱크의 적어도 하나에 배치된 스로틀(51a 내지 53a)를 포함하며;

상기 상류 탱크와 하류 탱크의 어느 하나는 냉매를 유입하기 위하여 폭 방향으로의 일측단에 입구를 갖고, 상기 상류 탱크와 하류 탱크의 다른 하나는 냉매를 토출하기 위하여 폭 방향으로의 일측단에 출구를 가지며;

외부 유체의 흐름 방향에 대한 상기 두 상류 및 하류 튜브에 있어, 냉매의 흐름 방향이 서로 역으로 되며;

상기 상류 탱크와 하류 탱크는 냉매를 상기 튜브로부터 모으기 위한집결부(9a)(12a)와 냉매를 상기 튜브로 분배하는 분배부(9b)(12b)를 형성하고;

상기 스로틀은 적어도 상기 분배부에 배치되는

증발기.
제 15 항에 있어서,

상기 스로틀은 스로틀홀을 갖는 복수개의 스로틀 플레이트(51 내지 53)를 포함하고;

상기 스로틀 플레이트는 상기 집결부와 분배부 사이의 폭 방향 경계부로부터 하류 냉매 측으로 소정 위치에 배치되는 증발기.
제 15 항에 있어서,

상기 상류 탱크와 하류 탱크를 형성하기 위하여 폭 방향으로 연장하는 제 1 구획벽(16)(17);

상기 상류 및 하류 탱크를 폭 방향으로 제 1 탱크부와 제 2 탱크부로 각각 구획하기 위한 제 2 구획벽(14)(15)를 더 포함하며;

상기 입구와 출구는 상기 튜브의 폭 방향과 길이 방향으로의 동일측의 상기 제 1 탱크부에 제공되고;

상기 제 1 구획벽은 상기 제 2 탱크부와 결합된 튜브에 대응한 위치에 제공된 연통홀(18)을 갖는 증발기.
제 17 항에 있어서,

상기 연통홀의 개수는 상기 제 2 탱크부에 결합된 한 줄에서의 튜브의 개수와 동일한 증발기.
제 15 항 내지 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 입구는 상기 하류 탱크에 제공되고, 상기 출구는 상류 탱크에 제공되는 증발기.