KR100556231B1 - 에어컨용 증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 에어컨, 가정용 에어컨, 사무실용 에어컨, 산업용 에어컨등에 사용하는 증발기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다수의 냉매 전열 플레이트 상하부에 냉매가 유동될 수 있도록 설치된 상하부 탱크와, 상기 상부 탱크 일측에는 냉매가 분기되어 유입될 수 있도록 유입매니폴드를 형성하고, 타측에는 냉매가 토출될 수 있도록 토출 매니폴드를 설치하되 상부탱크 일측에는 유입 매니폴드와 연결되도록 다수 형성된 제1, 제2, 제3 유로와, 상기 유입매니폴드와 토출매니폴드 사이의 상하부탱크에는 한개 이상의 냉매 유동 차단막이 설치되어 냉매가 지그재그 유동되어 외부의 공기와 열전달 될 수 있도록 다수 형성된 제1, 제2, 제3, 제4 증발영역과, 상기 다수 형성된 증발영역 중 제3 증발영역의 상단부 탱크에는 냉매 분할 유동관으로 부터 유입되는 증발되지 않은 저온의 냉매와 증발된 냉매가 혼합되도록 공간부를 형성하여 "토출 매니폴드로 토출"되는 냉매를 저온으로 균등화시킬 수 있도록 증발기가 구성된 것으로서, 본 발명은 별도의 냉매 분할 유동관을 형성함으로 냉매유입시 유량을 분할 유입시켜 일부의 증발영역에서 사용된 냉매와 사용되지 않은 냉매를 혼합하여 냉매간 온도차이를 줄여 증발기 출구측의 인접 공기온도차 감소 및 균일성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하여 증발기의 효율을 높일 수 있도록 한 에어컨용 증발기에 관한 것이다.

증발기, 에어콘, 플레이트, 튜브, 유동관, 냉매

Description

에어컨용 증발기{air conditioner evaporator}

도1은 본 발명에 따른 증발기의 증발 영역과 냉매 이동 경로를 나타낸 증발기 구성 예시도.

도2는 본 발명에 따른 증발기의 증발영역을 이루는 냉매 전열 플래이트 상하단에 탱크가 설치된 상태의 조립 구성도.

도3은 본 발명에 따른 증발기의 유입 매니폴드측의 유로구성을 나타낸 냉매 전열 플레이트 구성도.

도4는 본 발명의 다른 실시 예로서 증발기의 튜브 상하부에 설치되는 탱크가 분리결합될 수 있도록 증발기 상하부 헤드의 조립구성도.

도5는 본발명의 다른 실시예로서 유동관이 유로를 갖는 상부 탱크 상부에 노출되도록 설치된 증발기의 조립 구성도.

도6a은 상기 도5에 따른 별도의 유동관이 설치되는 조립구간의 냉매 전열 플레이트 예시도.

도6b는 상기 도5에 따른 냉매 혼합구간의 이후에 조립되는 플레이트 예시도.

도7은 본 발명의 다른 실시 예로서 유동관이 하부탱크에 설치된 증발기의 조립 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:상부탱크 11:하부탱크

12:유입 매니폴드 13:토출매니폴드

14a, 14b, 14c:제1, 제2, 제3 유로 15a, 15b, 15c, 15d:냉매유동차단막

16a, 16b, 16,c 16d:증발영역 17:냉매 복합 유동관

18, 18a, 18b:냉매 전열 플레이트 19:튜브

20:핀 21:공간부

22:천공부 30:증발기

31,31‘:증발기 탱크

본 발명은 자동차 에어컨, 가정용 에어컨, 사무실용 에어컨, 산업용 에어컨등에 사용하는 증발기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 증발기 두께를 박형화 함과 동시에 별도의 냉매 분할 유동관을 형성함으로 냉매유입시 유량을 분할 유입시켜 일부의 증발영역에서 사용된 냉매와 사용되지 않은 냉매를 혼합하여 냉매간 온도차이를 줄여 증발기 출구측의 인접 공기온도차 감소및 균일성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하여 증발기의 효율을 높일 수 있도록 한 에어컨용 증발기에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨의 기본적인 원리를 살펴보면, 에어컨은 냉매가 실내 열교환기(증발기)를 통과할 때 일어나는 과정으로 증발 과정이라고 한다. 즉 냉매는 증 기 상태에서 출발하여 주변 공기로부터 열을 빼았아서 건도가 증가하게 된다. 증발기를 통과할 때 냉매는 통상 5도인데 여름철 실내의 공기 온도가 더욱 높으므로(27도) 실내의 공기는 냉매를 가열하여 실내 공기로부터 열을 빼았는 것이다. 그러나 증발이 완료되기 전까지는 증기 상태이므로 아무리 열을 가해도 온도는 변하지 않는다(잠열).

실제로 증발기를 통과할 때 냉매는 완전 증발하여 과열 증기의 상태가 된다. 과열 증기는 기체상태이므로 이 때부터 빼았는 열은 온도 변화의 요인이 되는 현열이다. 압력은 변하지 않는 상태에서 온도가 올라가니까 체적이 올라가게 되므로 가스 상태로 변하게 되는 것이다. 이는 흔히 과열도(過熱度)라고 하는 데 이는 냉방 성능과 압축기 보호에 밀접한 관계가 있으므로 성능 설계자에게는 아주 중요한 요소이다.

따라서 통상적인 에어컨의 구성은 압축기(Compressor), 응축기, 증발기, 팽창밸브, 홴으로 구성되어 압축, 응축, 팽창, 증발을 반복순환하게 되면 이러한 과정에서 응축과 증발이 반복적으로 이루어져 실내의 공기온도를 떨어트리게되는 데, 일반적인 에어콘의 증발기에서 냉매가 이동시 입구축과 출구측의 온도 차이가 많이 발생하게되는데 이는 증발기의 구조적인 문제점에 의해 열손실이 발생되는 것이다.

또한 자동차 에어컨의 구성을 살펴보면, 응축기, 증발기, 블로워 모터에 의해 구동되는 블로어팬, 응축기, 팽창변, 증발기, 블로어팬으로 냉매가 전달될 수 있도록 연결되는 파이프가 설치되어 자동차의 실내로 차가운 공기가 공급되도록 구성되어 있는 것으로서 일반적으로 사용되는 통상의 에어컨의 싸이클과 동일한 과정 으로 이루어진다.

따라서 자동차 에어컨 역시 냉매가 이동되는 증발기의 구조적인 문제점에 의해 입구측에서 인입될 때의 온도와 출구측으로 토출되는 냉매의 온도차가 커지므로 열교환이 효율적이지 못하는 문제점이 있었으며,

또한 일반적인 구조를 갖는 자동차 에어컨의 경우 증발기가 매우 중요한 역할을 하는데 이는 자동차 내부로 차가운 공기가 공급되도록 하기 위하여 팽창변으로부터 교축된 저온, 저압의 냉매가 증발기에 유입되어 증발기로부터 유입된 바람을 이용하여 자동차 내부의 공기 온도를 저하시키고 있다.

그러나 현재 차량에 사용되는 증발기의 경우에는 냉매의 열 발산이 제대로 이루어지지 않는 경우가 발생되는데 이는 냉매를 이동시키는 관로가 작게 형성되어 있고, 작게 형성된 관로를 통해 일정량 이상의 냉매가 이동을 해야 함으로 관로에서 냉매가 정체되어 제대로 순환하지 못하는 문제점이 발생하였다.

또한 종래에는 냉매가 증발기 내부로 유동하면서 공기와의 열 교환이 되는데 있어서, 냉매의 유동분배가 균일하지 않으므로 인하여 증발기의 일부 영역, 특히 냉매 배출 영역 일부구간에서는 과열영역이 크게 발생되어 증발기 출구측 공기온도차이가 증가되고 온도의 균일성이 떨어지는 문제점이 있다.

종래의 증발기 기술 중에서 일본 실용신안공개공보에 나타난 특개평 제 9-170850를 살펴보면, 1개의 탱크에 각각 2개의 독립된 탱크로 상하로 구성하되, 유입된 냉매는 총 4분할 유동하고, 냉매의 유동방향에 따라 중력/가속력 작용을 이용한 냉매 중첩 유동에 의하여 증발기 출구 공기온도의 균일성이 좋으나 증발기 두께 감소에 의한 박형화 할 시에는 플레이트 분활 유로 폭이 작아지므로 통로 저항이 증가되며 이로 인한 성능이 저하되는 문제점이 있으며,

일본국 공개특허 특개평 2000-055573호를 살펴보면, 상하 각각 독립형의 2탱크와 헤드가 일체형구조로서 헤드에 천공된 장방형의 구멍에 압출방식 또는 프레스 가공방식의 냉매 튜브를 삽입하여 핀과 결합구성하도록 되어있다.

이때 냉매가 유입되는 전면부의 상측 탱크 중앙부 임의의 위치에 냉매 유로변경용 배플(칸막이)이 구성되어 있으며, 배플 중앙부에 부분 천공되어 유입된 냉매중 일부는 천공부를 통해 일부의 증발 영역으로, 일부는 타 증발 영역으로 각각 분할 유동함으로써 증발기 전반의 온도편차를 줄일 수 있도록 되어 있으나 온도 편차를 줄이기 위해서 전면에서 후면으로 연통을 위한 구조가 추가로 구성되어야 함으로써 구조가 복잡한 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 증발기 상부탱크의 유입매니폴드측에 형성된 냉매 전열 플래이트의 제1, 제2, 제3 유로중 어느 하나의 유로에 냉매 유동관을 설치하되 상기 냉매 유동관은 제1차 증발영역과 제2차 증발영역을 거치지 않고 일부의 분할 냉매가 유입되도록 하여 제1차 증발영역과 제2차 증발영역에서 사용된 냉매와 혼합 후 제3, 제4 증발영역을 지나가도록 함으로써 출구측으로 토출되는 인접 공기온도차 감소및 균일성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하여 증발기의 효율을 높일 수 있도록 한 에어컨용 증발기를 제공함을 제1 목적으로 하 고, 제2의 목적으로는 증발기 두께를 박형화에 의한 케이스 내부의 장착공간의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과와 증발기가 박형화되므로 중량의 감소, 원가절감의 효과로 인하여 에어콘의 소형화를 이룩할 수 있는 효과를 갖는 에어콘 증발기를 제고할 수 있도록 한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

일측 유입 매니폴더로부터 냉매가 유입되어 다수의 튜브를 통해 증발기 내부에서 순환되고, 순환되는 냉매의 열을 증발하기 위하여 다수의 플래이트로 이루어진 튜브와 튜브사이에 다수의 핀이 설치되며, 상기 튜브는 상부탱크부와 하부탱크부 사이에 설치되어 냉매를 유동시킬 수 있도록된 에어콘용 증발기에 있어서,

다수의 냉매 전열 플래이트 상하부에 냉매가 유동될 수 있도록 설치된 상하부 탱크(10)(11)와,

상기 상부 탱크(10) 일측에는 냉매가 분기되어 유입될 수 있도록 유입매니폴드(12)를 형성하고, 타측에는 냉매가 토출될 수 있도록 토출 매니폴드(13)를 설치하되 상부탱크(10)일측에는 유입 매니폴드와 연결되도록 다수 형성된 제1, 제2, 제3 유로(14a)(14b)(14c)와;

상기 유입매니폴드(12)와 토출매니폴드(13) 사이의 상하부탱크(10)(11)에는 한개이상의 냉매 유동 차단막(15a)(15b)(15c)(15d)이 설치되어 냉매가 지그재 유동되어 외부의 공기와 열절달 될 수 있도록 다수 형성된 제1, 제2, 제3, 제4 증발영 역(16a)(16b)(16c)(16d)과;

상기 다수 형성된 증발영역 중 제3 증발영역의 상단부 탱크(10)에는 냉매 분할 유동관(17)으로 부터 유입되는 증발되지 않은 저온의 냉매와 증발된 냉매가 혼합되도록 공간부(21)를 형성하여 토출 배니폴드(13)로 토출되는 냉매를 저온으로 균등화시킬 수 있도록 증발기가 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 상부탱크(10)의 유입 매니폴드측에 형성된 냉매 전열 플래이트(18)의 유로는 제1, 제2, 제3 유로(14a)(14b)(14c)중 어느 하나의 유로에 냉매 분할 유동관(17)을 설치하여 사용하지 않은 저온의 냉매와 제1차 증발영역과 제2차 증발영역에서 사용된 냉매가 제3차 증발영역 상부탱크(10)의 공간부(21)에서 혼합되어 냉매온도가 감소될 수 있도록 증발기가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예로서 상기 증발기의 냉매 전열 플래이트는 상하부에 각각 1개로 이루어진 탱크(10)(11)와;

상기 상하부 탱크 중 어느 한개의 탱크 일측에 냉매가 분할 유동될 수 있도록 별도의 유동관(17)이 설치된 증발기가 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 유동관은, 증발기 일부 증발영역 탱크부에서 일부 냉매 유동과정을 통하여 적어도 1차 이상 증발된 냉매와 유동관(17)으로부터 유입된 증발되지 않은 저온 냉매가 혼합되도록 증발 영역이 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 냉매 전열 플래이트는 상부 또는 하부탱크 내부에는 냉매 분할 유동관(17)이 삽입 결합될 수 있도록 별도의 천공부(22)를 갖는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본발명의 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 증발기의 증발 영역과 냉매 이동 경로를 나타낸 증발기 구성 예시도로서, 상부 탱크(10)일측에 형성된 유입 매니폴드(12)에서 분기기되어 인입되는 냉매는 상부탱크에 형성된 제1, 제2, 제3 유로(14a)(14b)(14c)로 각각 분기 유입된다.

상기 제1 유로(14a)와 제2 유로(14b)로 인입된 냉매는 상부탱크 내부에 설치된 제1 냉매 유동차단막(15a)에 의하여 더이상 직진이동하지 못하고 하부에 연결된 다수의 튜브(19)를 통하여 하향이동되면서 외부의 공기와 열교환이루어져 제1 증발영역(16a)을 형성하고 하부탱크(11)로 유입된 냉매는 관통된 하부탱크에서 수평이동하다가 하부탱크의 제2 냉매 유동 차단막(15b)에 의해 상부로 유턴되어 튜브(19)를 따라 이동하면서 역시 외부의 공기와 열교환하면서 제2 증발영역(16b)을 형성한다.

상기 제2 증발영역 상단부의 상부 탱크(10)로 유입된 냉매는 다시 상부 탱크를 따라서 수평이동 중 제3 냉매 유동 차단막(15c)에 의해 다시 하향으로 유턴된다.

상기 제3 증발영역(16c) 상단부의 상부 탱크(10)는 유입 매니폴드(12)에서 인입된 냉매가 냉매 분할 유동관(17)을 통하여 곧 바로 유입된 사용하지 않은 저온 냉매와 제1, 제2 증발영역(16a)(16b)에서 사용된 냉매가 혼합된 후 튜브를 통하여 하향이동하면서 외부의 공기와 열교환하면서 제3 증발영역(16c)을 형성한다.

상기 제3증발영역을 형성하면서 하향된 냉매는 일측단부가 폐쇄된 하부 탱크(11)로 유입된 후 다시 유턴히여 상부로 이동되어 제4 증발영역(16d)을 형성하면서 상부 탱크를 통하여 출구인 토출 배니폴드(13)로 토출되도록하여 열교환이 이루어진다.

도2는 본 발명에 따른 증발기의 증발영역을 이루는 냉매 전열 플래이트 상하단에 탱크가 설치된 상태의 조립 구성도 로서, 상하부 탱크(10)(11)로 구성된 냉매 전열 플래이트(18)와 핀의 연결구성으로 특히 상하부 탱크(10)(11)에 냉매 분할 유동관(17)이 삽입되어 일부 증발영역에 이르기까지 연결구성되고 외부에는 공기가 유입되는 증발기로 구성된다.

즉, 상부 탱크(10) 일측에는 냉매 유입 매니폴드(12)가 구비되고 타측에는 균일화된 저온 냉매가 배출되는 토출 배니폴드(13)가 형성된다.

상기 유입 매니폴드(12)를 형성한 냉매 전열 플래이트(18)는 상단부에 탱크를 구성하되 제1 증발영역과 제2 증발영역의 상부 탱크(10) 내에는 다수의 제1, 제2, 제3유로(14a)(14b)(14c)를 형성하고 제1 유로와 제2 유로 사이에 위치하는 제3 유로(14c)는 냉매 유동관(17)이 설치된다.

상기 제1, 제2 유로로 유입된 냉매는 제1 증발영역(16a)과 제2 증발영역(16b)의 튜브를 통과하여 제3 증발영역(16c)의 상단부에 위치한 상부탱크(10) 내의 공간부(21)에서 제3 유로를 연결한 냉매 유동관(17)으로부터 유입된 사용하지 않은 냉매와 혼합되어 제3, 제4 증발영역(16c)(16d)을 통과한 후 토출 매니폴드(13)로 배출된다.

상기에서 설명되는 튜브는 냉매 전열 플래이트와 플래이드를 대응결합 시키면 이의 사이에 형성된 냉매가 흐를 수 있는 튜브가 형성되고 튜브 내측에는 냉매의 흐름방향을 결정하는 배플이 다수설치된 것으로 이러한 기본원리는 공지사항이다.

이와 같이 본 발명은 상단부의 유입 매니폴드(12)측의 상부탱크(10) 내부에 다수의 유로를 형성하되 제3 유로에 냉매 분할 유동관(17)을 제1, 제2 증발영역(16a)(16b)의 길이에 해당하는 길이 만큼 상부탱크에 설치되므로 유입 매니폴드(12)에서 냉매 분할 유동관(17)으로 유입된 냉매는 신속하게 제3 증발영역(16c)의 상부 탱크(10)의 공간부(21)로 유입되어 제1, 제2 유로(14a)(14b)로 유입되어 제1, 제2 증발영역에서 사용된 냉매와 혼합되어 냉매의 온도가 낮아지고 균일한 온도로 유지시킬 수 있게되어 증발기의 냉매 효율을 높일 수 있다.

특히 냉매 분할 유동관을 설치하므로써 분할된 냉매가 유동시 이동마찰이 발생되지 않고 신속하게 공간부(21)로 공급되므로 제1, 제2 유로의 직경보다 유동관(17)의 직경이 작더라도 공간부에 위치한 냉매와 충분히 혼합되는 양이 되며, 이는 증발기를 구성하는 냉매 전열 플래이트(18)의 크기와 상하탱크의 직경크기에 따라서 변경될 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 증발기의 유입 매니폴드측의 유로구성을 나타낸 전열플레이드 구성도 로서, 플래이트 상하부에는 탱크가 구성되고 상부 탱크(10)에는 제1, 제2, 제3 유로(14a)(14b)(14c)를 구성하되 제1 유로(14a)(14b)와 제2 유로 사 이에는 냉매 유동관(17)이 설치 될 수 있도록 구성한 플래이트와 탱크부를 확대한 구성도이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 증발기의 전체적인 구성도를 설명하면, 상하 탱크로 구성된 냉매 전열 플래이트(18)들과 이들의 사이에는 공기를 증발시킬 수 있도록 된 통상의 핀이 구성되어져 있다.

특히 본 발명은 상부 탱크에 냉매 분할 유동관이 설치되어 일부 증발영역에 이르기까지 연장구성되고 외부에는 공기가 유입되는 증발기를 구성함에 있어서, 팽창변으로부터 입구 파이프(도시 없음)를 통해 유입된 액체 냉매는 유입구 최 외측의 상부 탱크(또는 하부 탱크)로 유입되며 이때의 냉매일부는 상부탱크(또는 하부탱크)의 천공된 제1, 제2 유로를 통하고 일부의 냉매는 중앙부에 위치한 제3 유로의 유동관(17)을 관통하여 통과하게 된다.

이 과정에서 상부(또는 하부) 탱크의 일부 천공된 제1, 제2 유로(14a)(14b)로 유입된 냉매는 제1 증발영역(16a)의 말단부에 위치한 상부탱크(10)의 제1 냉매 유동 차단막(15a)으로 인하여 하부방향으로 향하면서 외부의 공기와 열 전달을 통해 1차 증발이 이루어진 후 이는 다시 하부 탱크를 통해 제2 증발영역(16b)으로 유동한다.

상기 설명에서 냉매의 유로방향을 상부 또는 하부로 설명하는 것은 유동관과 유입 매니폴드(12)가 상부 탱크 설치될 경우와 또는 하부탱크(11)에 설치한 경우의 예를 들어 설명한 것임을 밝힙니다.

이때 제2 증발영역으로 명시된 하부탱크의 일측단에 설치된 제2 냉매 유동 차단막(15b)에 의하여 다시 상부 방향으로 향하면서 외부의 공기와 열 전달을 통해 2차 증발이 이루어진다.

상기 제2 증발영역(16b)에서 2차 증발된 냉매는 다시 상부 탱크를 통해 제3 증발영역(16c)으로 유입된다.

이때 제3 증발영역의 상부 탱크로 유입된 냉매는 제1, 제2 증발영역(16a)(16b)을 거친 냉매는 유동관(17)에서 직접 공급되는 저온의 냉매와 혼합된다. 따라서 1차, 2차 증발되면서 온도 상승된 냉매가 저온의 냉매와 혼합되면서 온도는 낮아지고 혼합된 냉매는 다시 상부탱크의 일측단에 설치된 제3냉매 유동 차단막(15c)으로 인하여 하부방향의 제3 증발영역(16c)을 지나면서 외부의 공기와 열전달을 통해 3차 증발이 이루어진 후 하부탱크의 일측 차단막에 의하여 제4 증발영역의 튜브를 따라 상방향으로 이동되면서 역시 외부의 공기와 열전달을 통해 4차 증발이 완료되어 최종출구인 토출 매인폴드를 통하여 배출된다.

본 발명은 이러한 반복과정을 통하여 증발기 표면의 공기 온도 분포가 균일(인접된 공기온도차 감소)해지므로 에어컨 성능향상은 물론 실내의 쾌적성을 도모할 수 있다.

도4는 본 발명의 다른 실시 예로서 증발기의 튜브 상하부에 설치되는 탱크가 분리결합될 수 있도록 증발기 상하부 탱크(31)(31')에 형성된 상태의 조립구성도로서, 냉매 유로인 상하부 탱크(10)(11)가 구성된 증발기(30) 상하 탱크(31)(31')부분을 증발기 튜브를 구성하는 본체와 분리결합될 수 있도록 구성한 것으로서, 냉매 전열 튜브는 1열 배열로 구성되고 상부탱크 내부에는 냉매가 분할 유입되도록 유동 관이 냉매 유동 차단막과 동시에 결합구성되어 있다.

냉매 유동차단막은 별도로 구성된 부품으로서 중앙부에는 냉매 분할 유동관(17)이 삽입 결합될 수 있도록 천공된 유로가 형성되어 있다. 또한 증발기로 유입된 냉매의 유동과정 및 실시 효과는 상기 도1 내지 도3에서 설명한 바와 동일하다.

도5는 본발명의 다른 실시예로서 유동관이 유로를 갖는 상부 탱크 상부에 노출되도록 설치된 증발기의 조립 구성도로서, 상하부에 각각 1개 탱크로 구성하된 상하부탱크에는 유동관이 통과되도록 천공부가 구성되어 냉매를 냉크의 내측과 탱크 외측의 분할된 유동관(17)으로 이동될 수 있도록 한 것이다.

또한 증발기를 구성함에 있어서 각각 결합되는 냉매 전열 플래이트중 일부의 플래이트는 냉매의 유로 변경을 위하여 탱크의 천공부가 없는 소위 냉매 유동 차단막으로 구성되어 있다.

모든 냉매 플래이트의 탱크부를 제외한 면에는 냉매의 열전달 촉진을 위한 수단으로 일정 간격으로 돌기가 구성되어 있다. 그 외 증발기로는 유입된 냉매의 유동과정 및 실시 효과는 상기 도1 내지 도4의 설명과 동일하나 도5의 특징은 유입된 냉매의 분할 유동관이 탱크 내부에 구성되는 것과 달리 탱크 외부에 구성된 것으로서 플래이트 상단부에 탱크를 구성하고 냉크의 내부에는 제1 냉매유로(14a)와 제2 냉매 유로(14b)가 형성되며 상부탱크 외면부의 플래이트 상부면은 냉매 유동관(17)이 설치될 수 있도록 천공부가 형성된다.

상기 냉매 유동관(17)을 상부탱크 외면으로 설치하는 이유는 냉매를 분할하 기 위함과 또한 증발기의 플래이트를 박형화시 크기가 축소될 경우 최대한의 탱크 크기를 유지시키고 냉매를 분할하여 온도를 균일화할 수 있도록 한 것이다.

도6a은 상기 도5에 따른 별도의 유동관이 설치되는 조립구간의 냉매 전열 플레이트 예시도 로서, 냉매 전열 플래이트(18a) 상하부에 탱크를 구성하고 상부 탱크에는 제1 냉매 유로(14a)와 제2 냉매 유로(14b)를 나란히 형성하고 그 상면에 냉매를 분할 할 수 있는 유동관(17)이 삽입되도록 천공부를 형성한 것이다.

상기와 같이 냉매 전열 플래이트(18a) 상부에 제1, 제2 냉매유로(14a)(14b)를 형성하고 그 상부에 천공부(22)를 형성하여 도5와 같이 탱크 외부에 유동관(17)을 설치 할 수도 있다. 또한 도3의 냉매 전열 플래이트 구성을 제1, 제2 냉매 유로 사이에 제3 냉매 유로를 형성하여 유동관을 나란히 설치할 수도 있지만 다른 실시 예로서 도6a와 같이 냉매 전열 플래이트를 형성하여 상부 탱크 내에 제1, 제2 냉매 유로를 형성하고 그 상부에 제3 냉매 유로를 형성하여 냉매 분할유동관(17)을 설치할 수도 있다. 물론 이때는 제1, 제2 냉매 유로와 상부에 설치된 유동관은 일체형으로서 외부로 노출되지 않는다.

도6b는 상기 도5에 따른 냉매 혼합구간의 이후에 조립되는 플레이트 예시도로서, 분할 유동관으로 유입된 사용하지 않은 냉매와 제1, 제2 증발영역에서 사용된 냉매를 혼합하는 구간에 설치되는 것으로서, 제3 증발영역과 제4 증발영역을 형성하는 냉매 전열 플래이트(18b)의 구조를 나타 낸 것이다. 이는 상기에서 설명한 탱크 외면에 설치한 분할 유동관(17) 말단부 이후에 설치되는 플래이트(18b)와 내부에 일체로 설치되는 유동관 말단부 이후에 설치되는 구간의 플래이트(18b) 형상 이 동일한 구조로 이루어진다.

도7은 본 발명의 다른 실시 예로서 유동관이 하부탱크에 설치된 증발기의 조립 구성도로서, 상기에서 언급한 바와 같이 증발기 형성하는 튜브 상하단부에 각각 1개의 탱크를 구성하되 하부탱크 일측 유입 매니폴드를 형성하고 제1, 제2 냉매 유로와 유동관을 설치한 상태를 나타낸 것이다.

또한 도7의 경우에서 하부 탱크 내에 제1, 제2유로를 형성하고 탱크외면에 유동관(17)을 설치할 수도 있다.

상기에서 설명된 본 발명의 냉매 유동관은 상부(또는 하부탱크)에 형성된 탱크 중 하나의 탱크 내부에 다수 설치된 냉매 유로의 한 곳에 설치되어 냉매를 분할유입하도록 함으로써 일부의 증발영역에서 사용된 냉매와 혼합할 수 있도록 한것이다.

또한 본 발명에서 튜브를 구성하기 위한 냉매 전열 플래이트와 외부에 형성되는 핀은 플래이트와 플래이트 사이에 결합되어 냉매로부터 전달되는 열을 외부의 공기와 열전달시켜 주는 핀과 결합되도록 증발기 외측에 플래이트를 결합시켜 튜브를 구성하고 상기 튜브는 각각의 증발 영역을 형성한다.

본 발명은 상기 에서 설명한 바와 같이 증발기를 구성하는 냉매 전열 플래이트 상단(또는 하단)에 탱크를 구성하고 상하탱크 중 어느일측에 유로를 통하여 제1, 제2 증발영역을 통과는 냉매와 유동관을 통하여 제3 증발영역의 일측 공간부에서 혼합되도록 함으로써 제3증발영역 및 제4증발영역을 거쳐 유동하는 동안 냉매의 온도를 줄여 줌으로써 증발기로 토출되는 인접 공기온도 차이를 균일화 시킬 수 있게된 것이다.

또한 본 발명의 냉매 분할 유동관으로 유입된 냉매는 1차 증발영역 또는 2차증발영역 이상을 거친 냉매와 혼합되는 것을 전제로한 것이다.

따라서 에어컨의 크기에 따라서 냉매의 증발영역이 2개 또는 그 이상으로 형성될 수 있으며, 증발영역이 다수로 길게 형성될 경우에는 분할 유동관을 단차를 주어 1개 이상으로 형성할 수도 있다.

본 발명의 도5와 같이 증발기를 구성하는 튜브 부분과 탱크가 형성된 상하 헤드부분을 별도로 구성하면 냉매 분할 유동관을 설치한 후 조립이 간편 용이할 수 있다. 단 조립에 있어서는 연결부가 밀봉되어 냉매가 누출되지 않도록하는 것은 당연한 것이다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 박형의 증발기를 실현함에 있어서 본 발명은 냉매를 분할시킬 수 있도록 유동관을 구성함으로써 증발기 내부로 유동하는 냉매간의 혼합성 개선을 통하여 냉매 온도 및 상호간의 온도차이를 감소시켜 증발기로 부터토출되는 공기의 온도를 낮춤과 동시에 온도분포의 균일성 향상을 통한 에어컨 성 능과 효율을 높일 수 있는 이점을 갖는 것이다.

또한 박형화된 열교환기의 성능 확보 및 증발기 출구측 공기온도의 균일성 향상에 의한 에어컨의 성능이 향상되는 효과를 가져오는 동시에 증발기 두께를 박형화에 의한 케이스 내부의 장착공간의 효율이 극대화되는 효과가 있고, 증발기가 박형화되므로 중량의 감소, 원가절감의 효과와 에어콘의 소형화를 이룩할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (6)

1. 일측 유입 매니폴더로부터 냉매가 유입되어 다수의 튜브를 통해 증발기 내부에서 순환되고, 순환되는 냉매의 열을 증발하기 위하여 다수의 플래이트로 이루어진 튜브와 튜브사이에 다수의 핀이 설치되며, 상기 튜브는 상부탱크부와 하부탱크부 사이에 설치되어 냉매를 유동시킬 수 있도록된 에어콘용 증발기에 있어서,

   다수의 냉매 전열 플래이트 상하부에 냉매가 유동될 수 있도록 설치된 상하부 탱크(10)(11)와,

   상기 상부 탱크(10) 일측에는 냉매가 분기되어 유입될 수 있도록 유입매니폴드(12)를 형성하고, 타측에는 냉매가 토출될 수 있도록 토출 매니폴드(13)를 설치하되 상부탱크(10)일측에는 유입 매니폴드와 연결되도록 다수 형성된 제1, 제2, 제3 유로(14a)(14b)(14c)와;

   상기 유입매니폴드(12)와 토출매니폴드(13) 사이의 상하부탱크(10)(11)에는 한개이상의 냉매 유동 차단막(15a)(15b)(15c)(15d)이 설치되어 냉매가 지그재 유동되어 외부의 공기와 열절달 될 수 있도록 다수 형성된 제1, 제2, 제3, 제4 증발영역(16a)(16b)(16c)(16d)과;

   상기 다수 형성된 증발영역 중 제3 증발영역의 상단부 탱크(10)에는 냉매 분할 유동관(17)이 설치되고, 이로부터 유입되는 증발되지 않은 저온의 냉매와 증발된 냉매가 혼합되도록 공간부(21)를 형성하여 증발된 냉매를 저온으로 균등화시킬 수 있도록 증발기가 구성된 것을 특징으로 하는 에어컨용 증발기.
2. 제1항에 있어서,

   증발기의 냉매 전열플래이트는 상하부에 각각 1개로 이루어진 탱크(10)(11)와;

   상기 상하부 탱크 중 어느 한개의 탱크 일측에 냉매가 분할 유동될 수 있도록 별도의 유동관(17)이 설치된 것을 특징으로 하는 에어컨용 증발기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유동관은, 증발기 일부 증발영역 탱크부에서 일부 냉매 유동과정을 통하여 적어도 1차 이상 증발된 냉매와 유동관으로부터 유입된 증발되지 않은 저온 냉매가 혼합되도록 증발 영역이 구성된 것을 특징으로 하는 에어컨용 증발기
4. 제1항에 있어서,

   상기 냉매 전열 플래이트는 상 하부탱크 중 하나의 탱크 내부에 냉매 이동유로가 형성되고 탱크 외면에 냉매 분할 유동관(17)이 삽입 결합될 수 있도록 별도의 천공부를 갖는 것을 특징으로 하는 에어컨용 증발기.
5. 제1항에 있어서,

   상기 전열 플레이트의 냉매 유로인 상하부 탱크는 상하 탱크부분과 증발영역을 형성하는 튜브로 구성하고 증발기의 탱크(31)(31')와 몸체가 분리결합될 수 있 도록 구성한 것을 특징으로 하는 에어컨용 증발기.
6. 제3항에 있어서,

   상기 냉매 분할 유동관은 상하부 탱크 중 어느 하나의 탱크에 한개 이상의 냉매유로와 한개 이상의 분할유동관이 서로 다른 길이로 설치되어 증발된 냉매와 유동관으로부터 유입된 증발되지 않은 저온 냉매가 한개 이상의 혼합영역을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어컨용 증발기.

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