KR100828400B1 - 수액기 일체형 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로, 그 목적은 수액기를 응축기의 영역에 편입시켜 부피를 축소하고, 냉매를 과냉각시켜 토출시키도록 하는 수액기 일체형 응축기를 제공함에 있다. 이는 제1 헤더파이프와; 상기 제1 헤더파이프의 아래에, 상기 제1 헤더파이프의 길이 방향과 수직한 방향으로 위치 격차를 두어 수액기를 설치하기 위한 공간부가 형성되도록 상기 제1 헤더파이프와 평행하게 배치되는 제2 헤더파이프와; 상기 제1 헤더파이프와 제2 헤더파이프로부터 일정 거리 이격되어 평행하게 배치되는 제3 헤더파이프와; 일단이 상기 제1 헤더파이프에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 상기 제2 헤더파이프의 일부에 연통 가능하게 설치되고, 일단은 상기 제2 헤더파이프에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 상기 제3 헤더파이프의 나머지에 연통 가능하게 설치되며, 상기 제1 헤더파이프와 제2 헤더파이프 및 제3 헤더파이프의 길이 방향과 수직한 방향으로 배열되는 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되는 코루게이트핀과; 상기 제1 헤더파이프와 제2 헤더파이프 및 제3 헤더파이프중 응축영역 및 과냉각영역의 어느 일측 헤더파이프에 각각 형성된 유입파이프 및 유출파이프와; 상기 유입파이프를 통해 유입된 냉매가 응축영역을 모두 거친후에 수액기 내로 유입된 후 과냉각영역으로 유출하기 위한 연결파이프를 가지며, 상기 공간부내에 설치되는 수액기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

제1,2,3헤더파이프, 튜브, 코루게이트핀, 유출파이프, 유입파이프, 수액기, 연결파이프

Description

수액기 일체형 응축기{RECEIVER DRIER - INTEGRATED CONDENSER}

도 1은 종래에 따른 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 정면도.

도 3은 도 2의 냉매 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 다른실시예를 나타낸 정면도.

도 5는 도 4의 냉매 흐름도.

(도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10, 20, 30: 제1,2,3헤더파이프 40: 튜브

50: 코루게이트핀 60: 유입파이프

61: 유출파이프 70: 수액기

71: 연결파이프 80: 경계배플

81,82,83,84: 배플 90: 엔드캡

91: 엔드플레이트

본 발명은 수액기 일체형 응축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위치격차를 가지는 헤더파이프의 공간부에 수액기를 설치하고, 냉매를 유입파이프에서 응축영역, 수액기 및 과냉각영역을 순차적으로 거쳐 유출파이프로 유출하도록 하여 냉매효율을 향상시키는 수액기 일체형 응축기에 관한 것이다.

일반적으로 응축기는 압축기에서 압송된 고온ㆍ고압의 냉매를 외기와 열교환시켜 액화시키는 것이고, 수액기는 응축기와 팽창밸브 사이에 설치되어 응축기에서 액화된 냉매를 냉방부하에 따라 필요한 양을 증발기로 공급할 수 있도록 일시적으로 저장하는 역할을 하는 것으로, 최근에는 자동차의 한정된 엔진룸의 공간활용 측면에서 응축기와 수액기를 일체화시킨 수액기 일체형 응축기가 널리 실용화되어 있다.

상기의 수액기 일체형 응축기는 일정간격 이격된 두개의 헤더파이프 사이에 복수개의 튜브가 결합되고, 상기 튜브 사이에 코루게이트핀을 개재하며, 상기 헤더파이프 중 어느 일측에 수액기를 설치하여 냉방사이클 구성하고 있지만, 이는 응축기에 연통시키는 수액기의 설치공간 만큼 부피가 커지는 문제점이 있다.

그래서, 최소한 공간으로 최대의 성능을 발휘하는 수액기 일체형 응축기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이중에서 도 1에서 도시한 수액기 일체형 응축기는 일본국 공개실용신안 실개평6-28561의 "열교환기"로 공개되어 있다.

이를 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래에 따른 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 정면도이다.

도시한 바와 같이 수액기 일체형 응축기는 일체형 헤더파이프(1)와; 상기 일 체형 헤더파이프(1)와 평행하게 이격 설치되며, 2개가 독립적으로 분리된 제1, 2분리형 헤더파이프(2)(3)와; 양단이 상기 일체형 헤더파이프(1) 및 제1, 2분리형 헤더파이프(2)(3)에 연통되도록 나란하게 설치하되 상기 제1, 2분리형 헤더파이프(2)(3)의 설치위치에 따라 길이가 상이한 장ㆍ단튜브(4a)(4b)들과; 상기 장ㆍ단튜브(4a)(4b)들 사이에 개재되는 코루게이트핀(5)과; 상기 제1, 2분리형 헤더파이프(2)(3)의 위치 격차에 의해 형성되는 공간부에 설치되는 수액기(6)로 구성되어 있다.

또한, 상기 수액기의 입구부(7)를 제2분리형 헤더파이프(3)에 연통 접속시킴과 동시에 상기 입구부(7) 이외의 적어도 한 곳을 상기 제2분리형 헤더파이프(3)에 브라켓트(8)로 고정 지지시키며, 제1분리형 헤더파이프에 유입파이프(9a)가 설치되고, 유출파이프(9b)를 수액기(6)의 단부에 설치된다.

상기의 수액기 일체형 응축기는 수액기(6)를 응축기의 영역에 편입시켜 직사각형태로 형성함으로서, 설치 공간의 축소가 가능하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기의 수액기 일체형 응축기의 냉매흐름은 냉매가 유입파이프(9a)로 유입되어 제1분리형 헤더파이프(2)와 장튜브(4a)를 통과하면서 응축되고, 이 응축된 냉매는 일체형헤더파이프(1)를 거치고, 다시 단튜브(4b)를 통과하면서 재응축되어 수액기(6) 내부로 냉매를 유동시켜 수액기(6)에 형성된 냉매유출구(9b)를 통해 팽창밸브(도면상 미도시)로 냉매를 유출하게 되지만, 이는 냉매가 과냉각 되지 않아 냉방효율이 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 수액기(6)를 제2분리형 헤더파이프(3)에 고정하기 위해서는 별도의 브라켓트(8)가 필요하여 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 수액기를 응축기의 영역에 편입시켜 부피를 축소하고, 냉매를 과냉각시켜 토출시키도록 하는 수액기 일체형 응축기를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수액기 일체형 응축기는, 제1 헤더파이프와; 상기 제1 헤더파이프의 아래에, 상기 제1 헤더파이프의 길이 방향과 수직한 방향으로 위치 격차를 두어 수액기를 설치하기 위한 공간부가 형성되도록 상기 제1 헤더파이프와 평행하게 배치되는 제2 헤더파이프와; 상기 제1 헤더파이프와 제2 헤더파이프로부터 일정 거리 이격되어 평행하게 배치되는 제3 헤더파이프와; 일단이 상기 제1 헤더파이프에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 상기 제2 헤더파이프의 일부에 연통 가능하게 설치되고, 일단은 상기 제2 헤더파이프에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 상기 제3 헤더파이프의 나머지에 연통 가능하게 설치되며, 상기 제1 헤더파이프와 제2 헤더파이프 및 제3 헤더파이프의 길이 방향과 수직한 방향으로 배열되는 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되는 코루게이트핀과; 상기 제1 헤더파이프와 제2 헤더파이프 및 제3 헤더파이프중 응축영역 및 과냉각영역의 어느 일측 헤더파이프에 각각 형성된 유입파이프 및 유출파이프와; 상기 유입파이프를 통해 유입된 냉매가 응축영역을 모두 거친후에 수액기 내로 유입된 후 과냉각영역으로 유출하기 위한 연결파이프를 가지며, 상기 공간부내에 설치되는 수액기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결파이프는 제1헤더파이프의 하단부와 수액기 상부를 연결하고, 수액기 하부와 제2헤더파이프을 연결하는 것이다.

또한, 상기 제1헤더파이프의 길이(

)와 제2헤더파이프의 길이(

)는

인 것이다.

또한, 상기 헤더파이프 중 적어도 하나의 헤더파이프내에 유로 형성을 위한 배플이 개재된 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.

또한, 상기 제1,2헤더파이프의 경계에 대응되는 제3헤더파이프 내부 위치에 경계배플이 개재된 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 일실시예를 나타낸 정면도이다.

도시한 바와 같이 수액기 일체형 응축기는 제1,2 및 3헤더파이프(10)(20) (30), 튜브(40), 코루게이트핀(50), 유입파이프(60), 유출파이프(61) 및 수액기(70)로 구성되어 있다.

상기 제1,2 및 3헤더파이프(10)(20)(30)는 각각 일정간격 이격되어 서로 평행하게 배치되어 있는데 제1,2 헤더파이프(10)(20)의 총 길이가 제3헤더파이프(30)와 동일한 길이를 가지며, 제1,2헤더파이프(10)(20)의 위치 격차에 의해 공간부가 형성된다. 즉, 제1 헤더파이프(10)의 아래에, 이 제1 헤더파이프(10)의 길이 방향과 수직한 방향으로 위치 격차를 두어 수액기를 설치하기 위한 공간부가 형성되도록 제1 헤더파이프(10)와 평행하게 제2 헤더파이프(20)가 배치된다. 제1,2 및 3헤더파이프(10)(20)(30)는 하나의 구성요소로 표현하였지만 이에 한정하지 않고 두개의 구성요소로 분리하여 형성할 수도 있다.

상기 제1,2 및 3헤더파이프(10)(20)(30)의 사이에는 복수의 튜브(40)가 결합되는데, 이 튜브(40)의 일단이 제1 헤더파이프(10)에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 제2 헤더파이프(20)의 일부에 연통 가능하게 설치된다. 그리고, 튜브(40)의 일단이 제2 헤더파이프(200에 연통 가능하게 설치됨가 아울러 타단이 제3 헤더파이프(300의 나머지에 연통 가능하게 설치된다. 따라서, 전술한 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20)간의 위치 격차에 의해 제1헤더파이프(10)와 제3헤더파이프(30)의 상부에 결합된 다수의 튜브(40)들 보다 제2헤더파이프(20)와 제3헤더파이프(30) 하부에 결합된 다수의 튜브(40)들이 상대적으로 길이가 짧다. 그리고, 상기 튜브(40)들은 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20) 및 제3 헤더파이프(30)의 길이 방향과 수직한 방향으로 배열 설치된다. 상기 인접된 튜브(40)들 사이에는 코루게이트핀(50)이 개재된다.

하기에서는 설명의 편의상 길이가 긴 튜브를 장튜브(40a)로 짧은 튜브를 단 튜브(40b)로 나타내고, 공통적인 부분은 튜브(40)로 하여 설명한다.

도면상

으로 도시한 부분은 제1헤더파이프(10)를 나타내고,

는 제2헤더파이프(20)를 나타내고 있으며, 상기 제1헤더파이프(10)의 길이(

)와 제2헤더파이프(20)의 길이(

)는

의 범위에 있다.

또한, 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20) 및 제3 헤더파이프(30)중 응축영역에 해당하는 어느 일측 헤더파이프, 바람직하게는 제3 헤더파이프(30)의 어느 일측에는 압축기(미도시)와 연결된 유입파이프(60)가 설치되고, 과냉각영역에 해당하는 제3헤더파이프(30)에는 팽창밸브(미도시)와 연결되는 유출파이프(61)가 형성된다.

상기 제3헤더파이프(30)의 내부에는 응축영역과 과냉각영역을 구분하는 경계배플(80)이 설치되어 냉매유로를 형성하도록 구성되며, 각 격실에 적어도 하나 이상의 배플을 설치하여 다양한 냉매유로를 형성할 수 있다.

상기 응축기의 공간부에는 수액기(70)가 설치되는데 이는 연결파이프(71)로 제1헤더파이프(10)의 하단부와 수액기(70) 상부를 연결하고, 상기 수액기(70) 하부와 제2헤더파이프(20)를 연결한다.

상기 제1,2 및 3헤더파이프(10)(20)(30)의 양단부에는 각각 엔드캡(90)에 의해 밀폐되고, 최외각에 배치되는 코루게이트핀을 한쌍의 엔드플레이트(91)가 상하에서 각각 보호한다.

도 3은 도 2의 냉매흐름도이다. 이를 참고하여 본 발명의 냉매 흐름을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 도면상 화살표는 냉매의 흐름 방향을 나타내고, 제3헤더파이프(30)는 경계배플(80)에 의해 상부격실(31)과 하부격실(32)로 나뉜다.

본 발명에서는 제3헤더파이프(30)의 상부에 압축기와 연통된 유입파이프(60)가 형성되어 냉매가 상기 제3헤더파이프(30)의 상부격실(31)에 유입된다. 이때 냉매는 경계배플(80)에 의해 상부격실(31)에서 장튜브(40a)를 통해 제1헤더파이프 (10)내로 유입된다.

이 과정에서 기상의 냉매는 외부와 열교환되면서 응축되어 액상의 냉매를 이룬다. 상기의 냉매유로는 응축영역(condensing area)을 이룬다.

그리고, 응축된 액상의 냉매는 연결파이프(71)를 통해 수액기(70)로 유입된다. 수액기(70) 내부에는 통상 건조제가 내장되어 있어 액상으로 응축된 냉매로부터 수분이나 먼지 등을 제거하게 된다.

수액기(70)에 저장되어진 냉매는 다시 수액기(70)의 하단부와 제2헤더파이프(20)을 연결하는 연결파이프(71)를 통해 제2헤더파이프(20)와 다수의 단튜브(40b)를 거쳐 제3헤더파이프(30)의 하부격실(32)에 유입된다. 이 과정에서 액상의 냉매는 재응축되어 과냉각 상태를 이루게 되며 과냉각된 냉매는 유출파이프(61)를 통해 팽창밸브로 유동되게 된다. 상기의 냉매유로는 과냉각영역(subcooling area)을 형성한다.

상기에서 살펴본 바와 같이 냉매가 응축영역을 거치면서 응축되어도 완전히 액상으로 변하지 못하고 기상의 냉매와 혼재되어 있는 상태에서 수액기(70)에 유입되어 기액이 분리되어 액상의 냉매만이 과냉각영역에 유입됨으로서, 과냉각영역에서는 거의 기상의 냉매가 유입되지 않게 된다. 따라서, 유출파이프(61)의 출구온도가 낮아 냉동효율이 향상되는 것이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 수액기 일체형 응축기의 다른실시예를 나타내고 있고, 이는 도 2 및 도 3의 일실시예에서 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20) 및 제3 헤더파이프(30)중 적어도 어느 하나의 헤더파이프내에 배플을 설치하여 냉매유로를 형성하는 것을 보여주기 위한 도면이다.

따라서, 도2 및 도3의 실시예와 같은 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 중복되는 내용은 생략하여 설명의 복잡화를 방지한다.

상기 실시예에서는 복수의 배플을 설치하여 다양한 냉매유로가 형성한 것으로서, 제1헤더파이프(10)의 내부에 배플(81)이 설치되어 제1상측격실(11)과 제1하측격실(12)로 나누고, 제2헤더파이프(20)의 내부에는 배플(82)이 설치되어 제2상측격실(21)과 제2하측격실(22)로 나눈다.

또한, 상기 제1,2헤더파이프(10)(20)의 경계에 대응되는 제3헤더파이프(30)의 내부에는 응축영역과 과냉각영역의 경계 부분에 경계배플(80)이 설치되고, 상기 경계배플(80)의 상측에는 배플(83)이 설치되어 최상부격실(33)과 상부격실(34)로 나누고, 상기 경계배플(80)의 하측에는 배플(84)이 설치되어 하부격실(35)과 최하부격실(36)로 나눈다.

상기의 격실(11,12,21,22,33,34,35,36)들에 의해 냉매유로 P1 내지 P4가 형성되는 것이며, 이의 냉매흐름을 설명하면 다음과 같다.

제3헤더파이프(30)의 상단부에 형성된 유입파이프(60)를 통해 압축기에서 토출된 기상의 냉매가 제3헤더파이프(30)의 최상부격실(33)과 상기 최상부격실(33)에 연통된 다수의 장튜브(40a)를 통해 제1헤더파이프(10) 방향으로 냉매유로(P1)을 형성하고, 상기 제1헤더파이프(10)의 제1상측격실(11)에 위치한 냉매는 다시 상부격실(34)로 유동됨과 아울러 다수의 장튜브(40a)를 통해 제1헤더파이프(10)의 제1하 측격실(12)에 이르는 냉매유로(P2)를 형성한다.

상기의 냉매유로(P1,P2)는 응축영역을 이루며 냉매는 지그재그로 유동되면서 외기와 열교환되어 기상의 냉매가 액상의 냉매로 상변화된다.

그리고, 응축영역을 통과한 냉매는 연결파이프(71)를 통해 수액기로 유입되어 액냉매가 저장된다. 이때의 냉매 상태는 기상과 액상이 혼합된 상태로 유입되지만 수액기에 저장되면서 액상의 냉매만 과냉각영역으로 유동된다.

즉, 과냉각영역에 해당하는 P3 및 P4의 냉매유로는 제2헤더파이프(20)의 제2상측격실(21)에서 다수의 단튜브(40b)를 거쳐 다시 제3헤더파이프(30)의 하부격실(35)에 유동되고, 상기 하부격실(35)에서 다수의 단튜브(40b)를 거쳐 제3헤더파이프(30)의 최하부격실(36)로 유동되어 상기 최하부격실(36)에 형성된 유출파이프(61)를 통해 팽창밸브로 배출되는데 이때의 냉매의 상태는 수액기(70)에서 액상의 냉매만 공급되고, 이를 다시 재응축함으로 과냉각상태가 되는 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 수액기 일체형 응축기는 수액기를 응축기의 영역에 편입시켜 설치공간의 축소가 가능하고, 냉매흐름을 응축영역에서 수액기로 저장하고, 이를 다시 과냉각영역으로 유동시킴으로서, 냉동효율이 향상된다.

또한, 수액기를 응축기에 고정할때 별도의 브라켓트가 필요없어 제조공정이 감소하고, 원가도 절감된다.

Claims (5)

1. 제1 헤더파이프(10)와;

   상기 제1 헤더파이프(10)의 아래에, 상기 제1 헤더파이프(10)의 길이 방향과 수직한 방향으로 위치 격차를 두어 수액기를 설치하기 위한 공간부가 형성되도록 상기 제1 헤더파이프(10)와 평행하게 배치되는 제2 헤더파이프(20)와;

   상기 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20)로부터 일정 거리 이격되어 평행하게 배치되는 제3 헤더파이프(30)와;

   일단이 상기 제1 헤더파이프(10)에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 상기 제2 헤더파이프(20)의 일부에 연통 가능하게 설치되고, 일단은 상기 제2 헤더파이프(20)에 연통 가능하게 설치됨과 아울러 타단은 상기 제3 헤더파이프(30)의 나머지에 연통 가능하게 설치되며, 상기 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20) 및 제3 헤더파이프(30)의 길이 방향과 수직한 방향으로 배열되는 튜브(40)와;

   상기 튜브(40) 사이에 개재되는 코루게이트핀(50)과;

   상기 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20) 및 제3 헤더파이프(30)중 응축영역 및 과냉각영역의 어느 일측 헤더파이프에 각각 형성된 유입파이프(60) 및 유출파이프(61)와;

   상기 유입파이프(60)를 통해 유입된 냉매가 응축영역을 모두 거친후에 수액기 내로 유입된 후 과냉각영역으로 유출하기 위한 연결파이프(71)를 가지며,

   상기 공간부내에 설치되는 수액기(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결파이프(71)는 제1헤더파이프(10)의 하단부와 수액기(70) 상부를 연결하고, 수액기(70) 하부와 제2헤더파이프(20)을 연결하는 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1헤더파이프(10)의 길이(

   

   )와 제2헤더파이프(20)의 길이(

   

   )는

   

   인 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 헤더파이프(10)와 제2 헤더파이프(20) 및 제3 헤더파이프(30)중 적어도 어느 하나의 헤더파이프내에 유로 형성을 위한 배플이 개재된 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1,2헤더파이프(10)(20)의 경계에 대응되는 제3헤더파이프(30) 내부 위치에 경계배플(80)이 개재된 것을 특징으로 하는 수액기 일체형 응축기.

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