KR100737160B1 - 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉매가 흐르는 냉매 헤더탱크(52)를 가지는 응축기(50)와, 냉각수가 흐르는 냉각수 헤더탱크(62)를 가지는 라디에이터(60)가 결합되고, 열교환되는 공기가 상기 응축기(50)를 통과하는 면적과 상기 라디에이터(60)를 통과하는 면적이 동일한 크기로 된 일체형 열교환기에 있어서, 상기 응축기(50)에서 열교환되는 공기가 통과하는 면적이 응축면적(C1)과 비응축면적(C2)으로 나누어지도록 상기 냉매 헤더탱크(52)의 일측에는 배플(56)이 결합되어 냉매 헤더탱크(52)는 냉매 유동공간(SC1)과 냉매 비유동공간(SC2)으로 나누어져 있으므로, 필요 이상의 응축면적을 가지는 응축기의 응축면적을 줄여 라디에이터의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기{Heat Exchanger in one form of Conderser and Radiator}

도1은 종래 일체형 열교환기를 나타내는 사시도,

도2는 도1에서 화살표 A-A선에 따른 단면도,

도3은 종래 일체형 열교환기에서 공기가 통과하면서 열교환되는 상태도,

도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기를 나타내는 구성도,

도5는 본 발명의 제2실시예에 의한 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기를 나타내는 구성도,

도6은 도5에서 E부의 상세도,

도7은 도5의 측면도이다.

<도면 중 주요 부호에 대한 설명>

50 : 응축기 52 : 냉매 헤더탱크

54 : 제1열교환부 56 : 배플

58 : 열전달 방지부재 60 : 라디에이터

62 : 냉각수 헤더탱크 64 : 제2열교환부

72 : 연통관 C1 : 응축면적

C2 : 비응축면적 D2 : 방열면적

SC1 : 냉매 유동공간 SC2 : 냉매 비유동공간

SD : 냉각수 헤더탱크의 내부공간

본 발명은 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필요 이상의 면적을 가지는 응축기의 면적을 줄여 라디에이터의 성능을 향상시키는 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기에 관한 것이다.

차량의 엔진룸 앞부분에는 엔진 냉각수의 온도를 낮추기 위한 라디에이터와, 상기 라디에이터의 전면측에 위치되며 공조장치의 압축기에서 유입된 냉매를 응축시키는 응축기가 설치되어 있다.

상기 응축기와 라디에이터는 공히, 소정의 간격을 두고 나란히 배열되는 두개의 헤더탱크와, 상기 각 헤더탱크들을 상호 연통시켜 열교환매체를 유동시키는 다수개의 방열튜브와, 상기 방열튜브들 사이에 개재되는 다수개의 방열핀 등으로 이루어지며, 일단에 각각 별도로 부착된 브라켓이 볼트체결로 차체에 고정되는 방식으로 장착된다.

종래 상기 응축기와 라디에이터를 일체형으로 구성함으로써, 상기 응축기와 라디에이터가 별도로 구성됨에 따른 제조설비의 차별화 및 부품수의 증가 등과 같은 문제점을 해결하는 일체형 열교환기가 개발되어 있다.

종래 일체형 열교환기의 일 예는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 헤더탱크(10)가 소정의 형상으로 절곡된 하나의 헤더베이스(12)와, 상기 헤더베이스(12)의 양측에 각각 부착되는 냉매 헤더커버(14) 및 냉각수 헤더커버(16)로 이루어짐에 따라 소정의 간격을 두고 구분된 두개의 폐공간(냉매 유입공간 및 냉각수 유입공간)을 형성하고, 각 폐공간에는 냉매 튜브(20)와 냉각수 튜브(22)의 각각이 인입되며, 방열핀(30)은 상기 냉매 튜브(20)와 냉각수 튜브(22)에 공통으로 접합된 일체형 방열핀으로, 응축기(1)와 라디에이터(2)가 일체로 구성되어 있다. 여기서, 상기 냉매 헤더커버(14)와 냉각수 헤더커버(16)는 차별화된 형상(예컨대, 원형단면과 장방형단면)으로 이루어지는데, 그 이유는 열교환기 설치시 방향을 쉽게 파악할 수 있도록 함과 동시에, 각 헤더커버(14, 16)에 연계되는 배관의 구조와 작동유체의 압력이 다르기 때문이다.

한편, 상기 응축기(1)와 라디에이터(2)의 헤더탱크가 각각 별개로 제작되어 서로 결합된 일체형 열교환기도 개시되어 있다.

그런데, 상기 방열핀(30)을 일체형 방열핀으로 하여 응축기(1)와 라디에이터(2)을 일체로 제작하는 일체형 열교환기 등에서는 전체 열교환기의 사이즈는 라디에이터에 맞추어 제작되는데, 이와 같이 응축기의 응축면적과 라디에이터의 방열면적이 동일하게 되어 있는 일체형 열교환기에서는 응축기의 관점에서는 응축면적의 증가로 응축기 성능이 증가되지만 필요 이상의 응축면적의 증가로 인하여 라디에이터의 성능에 악영향을 주게 된다.

즉, 도3에 도시한 바와 같이, 입구공기(B공기)는 응축기(1)와 열교환을 마친 후 라디에이터(2)에서 열교환을 하게 되는데, 응축면적(C 면적)과 방열면적(D 면적)이 동일한 면적으로 된 일체형 열교환기에서는 라디에이터(2)의 입구공기온도가 증가하게 되어 라디에이터(2)의 성능을 감소시킨다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 필요 이상의 응축면적을 가지는 응축기의 응축면적을 줄여 라디에이터의 성능을 향상시키는 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기는, 냉매가 흐르는 냉매 헤더탱크를 가지는 응축기와, 냉각수가 흐르는 냉각수 헤더탱크를 가지는 라디에이터가 결합되고, 열교환되는 공기가 상기 응축기를 통과하는 면적과 상기 라디에이터를 통과하는 면적이 동일한 크기로 된 일체형 열교환기에 있어서, 상기 응축기에서 열교환되는 공기가 통과하는 면적이 응축면적과 비응축면적으로 나누어지도록 상기 냉매 헤더탱크의 일측에는 배플이 결합되어 냉매 헤더탱크는 냉매 유동공간과 냉매 비유동공간으로 나누어져 있는 것을 특징으로 한다.

상기 비응축면적의 부분에 냉각수가 흐르게 되어 비응축면적이 방열면적으로 변화되도록 상기 냉매 헤더탱크의 냉매 비유동공간과 상기 냉각수 헤더탱크의 내부공간은 연통관에 의해 연통되어 있을 수도 있다.

상기 응축기의 응축면적의 부분에서 상기 방열면적의 부분으로 열전달을 방 지하도록 상기 응축면적과 상기 방열면적 사이에는 열전달 방지부재가 삽입되어 있을 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명의 제1실시예를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 라디에이터(60)의 앞측에는 응축기(50)가 결합되어 일체로 되어 있다. 상기 응축기(50)는 냉매가 흐르는 냉매 헤더탱크(52)(52)가 양측에 세워지고, 양측의 냉매 헤더탱크(52)(52) 사이에는 도시하지 않은 냉매 튜브 및 방열핀이 결합되어 제1열교환부(54)가 형성되며, 상기 라디에이터(60)는 냉각수가 흐르는 냉각수 헤더탱크(62)(62)가 양측에 세워지고, 양측의 냉각수 헤더탱크(62)(62) 사이에는 도시하지 않은 냉각수 튜브 및 방열핀이 결합되어 제2열교환부(64)가 형성되어 있다.

상기 냉매 헤더탱크(52)과 냉각수 헤더탱크(62)는 일체형 캡으로 조립된다. 이와 같이 일체형 캡으로 조립되면, 냉매 헤더탱크(52)와 냉각수 헤더탱크(62)가 일정한 간격을 가지게 되고, 이로 인해 서로 열전도에 의한 악영향을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 도시하지 않은 방열핀은 응축기용 방열핀과 라디에이터용 방열핀이 일체로 된 일체형 방열핀이다. 또한, 상기 도시하지 않은 냉매 튜브와 냉각수 튜브도 서로 분리되어 상기 냉매 헤더탱크(52) 및 냉각수 헤더탱크(62)에 각각 연통되거나, 하나의 튜브의 양측에 냉매 유동구멍 및 냉각수 유동구멍이 각각 형성되어 상기 냉매 헤더탱크(52) 및 냉각수 헤더탱크(62)에 각 유동구멍이 연통된 구조로 되어 있을 수 있다. 즉, 헤더탱크와 튜브와 방열핀은 다양한 제조방식에 의해 응축기부분과 라디에이터부분이 서로 일체로 제작될 수 있다.

상기 응축기(50)는 상기 라디에이터(60)의 앞쪽에 위치하며, 열교환되는 공기가 상기 응축기(50)를 통과하는 면적(C1+C2)과 상기 라디에이터(60)를 통과하는 면적(D)은 동일한 크기로 되어 있는데, 상기 응축기(50)에서 열교환되는 공기가 통과하는 면적이 응축면적(C1)과 비응축면적(C2)으로 나누어지도록 상기 냉매 헤더탱크(52)의 일측(상측)에는 배플(56)이 결합되어 냉매 헤더탱크(52)는 냉매 유동공간(SC1)과 냉매 비유동공간(SC2)으로 나누어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 의한 일체형 열교환기에 의하면, 상기 냉매 헤더탱크(52)의 냉매 비유동공간(SC2)에는 냉매가 흐르지 않으므로, 이 냉매 비유동공간(SC2)에 연통된 냉매 튜브에는 냉매가 흐르지 않게 되어, 열교환되는 공기가 응축기(50)를 통과할 때 비응축면적(C2)이 형성된다. 따라서, 라디에이터(60)의 입구 공기 온도가 낮아져서 라디에이터(60)의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도5는 본 발명의 제2실시예를 나타낸다. 도6은 도5의 E부를 상세히 나타내는 도면이고, 도7은 도5의 측면도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제2실시예는 제1실시예에서 상기 비응축면적(C2)의 부분에 냉각수가 흐르게 되어 비응축면적(C2)이 방열면적(D2)으로 변화되도록 상기 냉매 헤더탱크(52)의 냉매 비유동공간(SC2)과 상기 냉각수 헤더탱크(62)의 내부공간(SD)은 연통관(72)에 의해 연통되어 있다. 그리고, 상기 응축기(50)의 응축면적(C1)의 부분에서 상기 방열면적(D2) 부분으로 열전달을 방지하도록 상기 응축면적(C1)과 상기 방열면적(D2) 사이에는 열전달 방지 부재(58)가 삽입되어 있다. 상기 열전달 방지부재(58)는 핀 또는 플레이트로 되어 있다. 상기 연통관(72)은 2개로 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 의한 일체형 열교환기에 의하면, 상기 냉매 헤더탱크(52)의 냉매 비유동공간(SC2)에는 냉각수가 흐르게 되어, 이 냉매 비유동공간(SC2)에 연통된 튜브에는 냉각수가 흐르게 되어, 열교환되는 공기가 응축기(50)를 통과할 때 방열면적(D2)이 형성된다. 따라서, 응축면적이 줄어져서 라디에이터(60)의 입구공기 온도가 낮아지는 한편 방열면적이 증가하여 라디에이터(60)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 열전달 방지부재(58)는 응축기의 응축부에서 라디에이터의 방열부로 열전달을 방지하므로 라디에이터의 성능을 더욱 더 향상시킬 수 있게 된다.

상기 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에서 배플(56)의 위치를 조절하여 응축기의 응축면적을 조절함에 의해 열교환기를 최적의 사이즈로 선정한다.

그리고, 상기 본 발명의 제1실시예와 제2실시예를 나타내는 도면에서 냉매 및 냉각수의 유입관과 유출관 등은 생략되어 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.

본 발명에 의한 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기에 의하면, 필요 이상의 응축면적을 가지는 응축기의 응축면적을 줄여 라디에이터의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 냉매가 흐르는 냉매 헤더탱크를 가지는 응축기와, 냉각수가 흐르는 냉각수 헤더탱크를 가지는 라디에이터가 결합되고, 열교환되는 공기가 상기 응축기를 통과하는 면적과 상기 라디에이터를 통과하는 면적이 동일한 크기로 된 일체형 열교환기에 있어서,

   상기 응축기에서 열교환되는 공기가 통과하는 면적이 응축면적과 비응축면적으로 나누어지도록 상기 냉매 헤더탱크의 일측에는 배플이 결합되어 냉매 헤더탱크는 냉매 유동공간과 냉매 비유동공간으로 나누어져 있는 것을 특징으로 하는 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 비응축면적의 부분에 냉각수가 흐르게 되어 비응축면적이 방열면적으로 변화되도록 상기 냉매 헤더탱크의 냉매 비유동공간과 상기 냉각수 헤더탱크의 내부공간은 연통관에 의해 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 비응축면적의 부분에 냉각수가 흐르게 되어 비응축면적이 방열면적으로 변화되도록 상기 냉매 헤더탱크의 냉매 비유동공간과 상기 냉각수 헤더탱크의 내부 공간은 연통관에 의해 연통되어 있고,

   상기 응축기의 응축면적의 부분에서 상기 방열면적의 부분으로 열전달을 방지하도록 상기 응축면적과 상기 방열면적 사이에는 열전달 방지부재가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 응축기와 라디에이터의 일체형 열교환기.

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