KR100858094B1 - 열교환 플레이트 및 이것을 이용한 적층형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환 플레이트 및 이것을 이용한 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 열교환 성능을 높일 수 있음과 아울러 열교환기의 콤팩트화를 도모할 수 있고, 팽창밸브 및 냉매파이프류를 연결하기 용이하도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 적층형 열교환기는, 다수의 플랫튜브(100) 및 전열핀(300)들이 교대로 적층되고, 최좌/우측 플레이트(200L,200R) 에는 좌/우측 엔드 플레이트(200LE,200RE)가 적층되어 이루어진다. 플랫튜브를 구성하는 플레이트(200)의 중앙에는 제1 내지 제3홀컵(201,202,203)이 폭방향으로 형성되고; 플레이트의 내면에는 종방향의 구획비드(210)에 의하여 제1 및 제3홀컵과는 통하지만 중앙의 제2홀컵과는 통하지 않는 상/하부 U턴유로(212,214)가 형성된다. 좌측 엔드 플레이트에는 최좌측 플레이트의 제1홀컵 및 제2홀컵과 차례로 통하는 냉매유입구(232) 및 냉매배출구(234)가 형성된다. 최좌측 플레이트의 제3홀컵은 막힌다. 우측 엔드 플레이트의 내면에는 최우측 플레이트의 제1 및 제2홀컵이 서로 통하도록 연결유로(236)가 형성된다. 또한, 최우측 플레이트의 제3홀컵 및 중앙 플레이트(200C)의 제1홀컵(201)은 막힌다.
열교환기, 열교환, 증발기, 열교환플레이트, 공조, 공기조화

Description

열교환 플레이트 및 이것을 이용한 적층형 열교환기{HEAT EXCHANGING PLATE AND LAMINATED TYPE HEAT EXCHANGER USING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 적층형 열교환기가 공기조화장치의 공조케이스에 내장된 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환 플레이트의 예를 나타내는 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 2의 열교환 플레이트들에 의하여 형성되는 플랫튜브의 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 열교환 플레이트들을 이용하여 이루어진 본 발명에 따른 적층형 열교환기의 냉매유동구조를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 적층형 열교환기를 구성하는 좌측 엔드 플레이트와 조인트 플랜지와의 조립구조를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 적층형 열교환기를 구성하는 좌측 엔드 플레이트의 외면을 나타내는 부분 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 적층형 열교환기를 구성하는 우측 엔드 플레이트의 내면을 나타내는 부분 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 열교환 플레이트의 다른 예를 나타내는 개략적인 정 면도이다.
도 9는 도 8의 열교환 플레이트들을 이용하여 이루어진 본 발명에 따른 적층형 열교환기의 냉매유동구조를 나타내는 설명도이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명에 따른 열교환 플레이트의 또 다른 예를 나타내는 개략적인 정면도이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명에 따른 열교환 플레이트에 형성되는 홀컵들의 형상의 예를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 열교환기, 20 : 공조케이스,
100 : 플랫튜브, 200, 200A : 플레이트,
201∼205 : 홀컵, 210 : 구획비드,
212, 214 : U턴유로, 216 : 엠보싱 비드,
218 : 브레이징 비드, 232 : 냉매유입구,
232a,234a : 연결비드, 233, 236 : 연결유로,
234 : 냉매배출구, 250 : 조인트 플랜지,
252 : 냉매유입포트, 254 : 냉매배출포트,
270 : 팽창밸브, 300 : 전열핀
본 발명은 열교환 플레이트 및 이것을 이용한 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 열교환 성능을 높일 수 있음과 아울러 열교환기의 콤팩트화를 도모할 수 있으며, 팽창밸브 및 냉매파이프류를 연결하기 용이한 열교환 플레이트 및 이것을 이용한 적층형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공기조화장치를 구성하는 적층형 열교환기는 두 플레이트로 서로 접합되어 상부 또는 하부에 U턴유로에 의하여 연결되는 적어도 한 쌍의 탱크를 가지는 플랫튜브들과 전열핀들이 교대로 적층되어 이루어진다. 이러한 일반적인 적층형 열교환기는 공조케이스에 내장되어 냉매공급관 및 냉매배출관과 연결되고, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기가 열교환기 내부를 흐르는 냉매와 열교환되어 찬 공기로 바뀐 후 자동차 실내로 송풍됨으로써 자동차 실내의 냉방이 수행된다. 따라서, 열교환기는 공조케이스의 점유면적을 줄일 수 있도록 콤팩트한 반면에 열교환성능이 우수할 것이 요구된다.
그러나, 상기한 바와 같이 일반적인 적층형 열교환기에 있어서는, 하나의 U턴유로를 통하여 냉매가 유동하도록 되어 있어 냉매유동분포가 고르지 못하므로 열교환성능이 떨어지고, 이는 열교환기의 콤팩트화를 저해하는 요인이 된다. 또한, 냉매파이프, 즉 냉매공급관 및 냉매배출관이 열교환기의 하단 양쪽에 배치되는 냉매유입구 및 냉매배출구에 직접 연결되도록 되어 있기 때문에 파이프 연결작업이 힘들다. 더욱이 대부분의 열교환기에서와 같이 냉매유입구와 냉매배출구가 하단에 형성되면 자동차 장착시 파이프 연결작업공간이 좁아 파이프 연결작업이 더욱 어렵게 된다. 또한, 냉매유입구 및 냉매배출구가 열교환기의 전방 또는 후방 양쪽에 형 성되기 때문에 파이프들이 대시패널을 관통하여 열교환기의 전방 또는 후방에서 냉매유입구 및 냉매배출구쪽으로 굴곡되어 냉매유입구 및 냉매배출구에 연결될 뿐만 아니라 이 파이프 굴곡부중에 팽창밸브가 설치됨에 따라 파이프들 및 팽창밸브의 점유면적에 의하여 공기유로저항이 커져 풍량 및 풍압손실을 초래하고 열교환성능이 저하되며 열교환기의 콤팩트화를 저해한다.
상기한 종래 일반적인 적층형 열교환기의 문제점들을 고려하여 다양한 적층형 열교환기들이 제안되었다.
예컨대, 일본 공개실용신안 평2-21481호 및 동 평2-69275호에는, 플레이트의 중앙부에 입구탱크 및 출구탱크가 서로 이간된 상태로 형성됨으로써 2개의 U턴유로를 가지는 적층형 증발기가 개시되어 있다. 그러나, 이 적층형 증발기에 있어서는 냉매유입구 및 냉매배출구가 증발기의 후방 양쪽에 설치되어 있어 상기 냉매유입구 및 냉매배출구에 연결되는 파이프들에 의한 공기유로저항을 다소 감소시킬 수는 있으나 완전히 감소시키기는 어렵고, 파이프를 공조케이스 내부로 굴곡하여 냉매유입구 및 냉매배출구에 직접 연결하여야 함과 아울러 팽창밸브의 연결문제 때문에 일반적인 적층형 열교환기와 마찬가지로 파이프 및 팽창밸브 연결작업이 번거롭다.
한편, 일본 공개특허 평2-238271호 및 동 평5-18635호에는 일측에 냉매유입구 및 냉매배출구가 설치된 열교환기가 개시되어 있다. 이 열교환기들에 있어서는 냉매유입구 및 냉매배출구가 송풍공기가 유동하지 않는 일측면에 배치되어 있으므로 자동차 장착시 대시패널을 통하여 냉매파이프를 굴곡하지 않고 열교환기의 냉매유입구 및 냉매배출구에 손쉽게 연결할 수 있는 장점은 있으나 냉매파이프를 냉매 유입구 및 냉매배출구에 직접 연결할 때의 문제점을 해결할 수 없고 또 U턴유로가 하나밖에 없어 열교환성능을 향상시키기 어렵다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 열교환 성능을 높일 수 있음과 아울러 열교환기의 콤팩트화를 도모할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 팽창밸브 및 냉매파이프류를 연결하기 용이한 적층형 열교환기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 다수의 홀컵을 가지고 가장자리에 형성된 브레이징 비드에 의하여 내면에 소정의 유로가 형성됨과 아울러 이 유로에 유로에는 다수의 엠보싱 비드가 소정의 배열로 형성됨으로써, 2개가 서로 접합될 경우 플랫튜브를 이루는 열교환 플레이트에 있어서: 상기 플레이트에는 그 폭방향으로 제1홀컵, 제2홀컵 및 제3홀컵이 차례로 형성되고; 상기 플레이트의 내면에는 그 중앙에 종방향으로 형성되는 구획비드에 의하여 제1홀컵 및 제3홀컵과는 통하지만 중앙의 제2홀컵과는 통하지 않는 상부 U턴유로 및 하부 U턴유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 상부 U턴유로의 좌상부유로 및 우상부유로를 연통시키는 제4홀컵이 구획비드의 상부에 더 형성되고, 하부 U턴유로의 좌하부유로 및 우하부유로를 연통시키는 제5홀컵이 구획비드의 하부에 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1홀컵 내지 제3홀컵은 열교환 플레이트의 중앙부에 그 폭방향으로 배치될 수 있고, 열교환 플레이트의 중심을 기준으로 상부쪽 또는 하부쪽에 폭 그 폭방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1홀컵 내지 제3홀컵은 각각 상반부의 크기가 하반부의 크기보다 크게 형성되거나, 이와는 반대로 각각 하반부의 크기가 상반부의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 열교환 플레이트를 이용하여 이루어진 적층형 열교환기로서, 두 열교환 플레이트가 접합되어 이루어지는 다수의 플랫튜브와 다수의 전열핀이 교대로 적층되고, 최좌측 플레이트에는 좌측 엔드 플레이트가 적층됨과 아울러 최우측 플레이트에는 우측 엔드 플레이트가 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 열교환 플레이트에는 그 폭방향으로 제1홀컵, 제2홀컵 및 제3홀컵이 차례로 형성된다. 또한, 상기 열교환 플레이트의 내면에는 중앙에 종방향으로 형성되는 구획비드에 의하여 제1홀컵 및 제3홀컵과는 통하지만 중앙의 제2홀컵과는 통하지 않는 상부 U턴유로 및 하부 U턴유로가 형성된다. 또한, 상기 좌측 엔드 플레이트에는 최좌측 플레이트의 제1홀컵과 통하는 냉매유입구가 형성됨과 아울러 최좌측 플레이트의 제2홀컵과 통하는 냉매배출구가 형성된다. 또한, 상기 최좌측 플레이트의 제3홀컵은 막히고, 상기 우측 엔드 플레이트의 내면은 최우측 플레이트의 제1홀컵 및 제2홀컵이 서로 통하도록 이루어짐과 아울러 최우측 플레이트의 제3홀컵은 막히며, 상기 플레이트들중 중앙 플레이트의 제1홀컵은 막힌다.
본 발명에 따르면, 상기 좌측 엔드 플레이트의 외면에는 냉매유입구와 연결되는 냉매유입포트 및 냉매배출구와 연결되는 냉매배출포트를 가진 조인트 플랜지가 더 설치된다. 이 조인트 플랜지에 팽창밸브 및 냉매파이프들이 차례로 설치될 수 있다.
상기 조인트 플랜지의 냉매유입포트 및 냉매배출포트는 폭방향으로 나란하게 형성되고, 이와 대응하여 좌측 엔드 플레이트의 냉매유입구 및 냉매배출구도 폭방향으로 나란하여 형성되며, 냉매유입구 및 냉매배출구중 좌측 엔드 플레이트 외면으로 돌출된 각 연결비드가 냉매유입포트 및 냉매배출포트에 삽입되어 접합됨으로써 조인트 플랜지가 좌측 엔드 플레이트에 지지될 수 있다. 다른 예로서, 상기 조인트 플랜지의 냉매유입포트는 하단부에 형성되고 냉매배출포트는 상단부에 형성되며, 좌측 엔드 플레이트의 냉매유입구는 냉매유입포트와 대응하여 하부에 설치되고 냉매배출구는 냉매배출포트와 대응하여 상부에 설치되며, 상기 좌측 엔드 플레이트의 내면에는 냉매유입구와 최좌측 플레이트의 제1홀컵을 연결하는 연결유로가 형성되고, 상기 냉매유입구 및 냉매배출구중 좌측 엔드 플레이트 외면으로 돌출된 각 연결비드가 냉매유입포트 및 냉매배출포트에 삽입되어 접합됨으로써 조인트 플랜지가 좌측 엔드 플레이트에 지지될 수 있다.
상기 우측 엔드 플레이트는 최우측 플레이트를 덮는 형상으로 적층되며, 우측 엔드 플레이트의 내면에 형성되는 연결유로에 의하여 최우측 플레이트의 제1홀컵 및 제2홀컵이 연통될 수 있다.
제4홀컵 및 제5홀컵이 더 형성된 열교환 플레이트를 이용하여 이루어진 열교 환기에 있어서는, 최좌측 플레이트의 제4홀컵 및 제5홀컵, 최우측 플레이트의 제4홀컵 및 제5홀컵은 막힌다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1에는 공조케이스(20)에 본 발명에 따른 적층형 열교환기(10)가 내장된 것이 도시되어 있다. 도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층형 열교환기(10)는, 두 열교환 플레이트(200,200)가 접합되어 형성되는 다수의 플랫튜브(100)와 다수의 전열핀(300)이 교대로 적층되어 이루어지고, 상기 플레이트(200)들중 최좌측 플레이트(편의상 200L로 표시함)에는 좌측 엔드 플레이트(200LE)(도 5 및 도 6 참조)가 적층됨과 아울러 최우측 플레이트(편의상 200R로 표시함)에는 우측 엔드 플레이트(200RE)(도 7 참조)가 적층된다.
본 발명에 따른 열교환 플레이트(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 그 폭방향으로 차례로 형성된 제1홀컵(201), 제2홀컵(202) 및 제3홀컵(203)을 가진다. 여기서는 예로서 플레이트(200)의 중앙부에 폭방향으로 제1 내지 제3홀컵(201∼203)이 나란하게 형성된 것이 도시되어 있다. 상기 제2홀컵(202)을 중심으로 상하로 형성되는 구획비드(210)에 의하여, 본 발명에 따른 열교환 플레이트(200)는 제1홀컵(201) 및 제3홀컵(203)과는 통하지만 중앙의 제2홀컵(202)과는 통하지 않도록 요입형성되는 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)를 가진다.
플랫튜브(100)의 접합강도를 향상시킴과 아울러 냉매가 와류를 일으키면서 유동하여 냉매의 전열성이 향상될 수 있도록 하기 위하여 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)에는 다수의 엠보싱 비드(216)가 소정의 배열로 상기 구획비드(210)만큼 돌출되어 형성된다.
참조부호 218은 플레이트의 가장자리를 따라 상기 구획비드(210) 또는 엠보싱 비드(216)의 높이만큼 돌출형성되는 브레이징 비드를 나타낸다. 또한, 참조부호 220은 제1홀컵(201) 및 제2홀컵(202)의 가장자리에 형성되어 상기 제1홀컵(201) 및 제2홀컵(202)과 U턴유로들(212,214)을 통하게 하는 안내비드들을 나타내고, 참조부호 222는 상기 홀컵들(201,202,203)의 가장자리에 형성되어 상부 U턴유로(212)와 하부 U턴유로(214)가 서로 통하지 않도록 차단하는 유로차단비드를 나타낸다.
따라서, 두 열교환 플레이트(200,200)를 서로 접합하면, 서로 대응하는 브레이징 비드(218)들, 엠보싱 비드(216)들, 구획비드(210)들, 안내비드(220)들 및 유로차단비드(222)들이 차례로 접합됨으로써 도 3에 도시된 바와 같이 중앙에 3개의 탱크(110)를 가지는 플랫튜브(100)가 형성될 수 있다. 이 플랫튜브(100)에 있어서 제1홀컵(201)들 및 제3홀컵(203)들에 의하여 형성되는 좌/우측 탱크(편의상 110L, 110R로 표시함)는 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)와 통하지만 제3홀컵(203)들에 의하여 형성되는 중앙 탱크(편의상 110C으로 표시함)는 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)와 통하지 않는다. 예컨대, 일측 열교환 플레이트의 제1홀컵(201)을 통하여 냉매가 플랫튜브(100)의 좌측 탱크(110L) 내부로 유입되 면, 이 냉매는 타측 열교환 플레이트의 제1홀컵(201)을 통하여 배출될 수 있을 뿐만 아니라 안내비드(220)들 사이를 통하여 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)를 통하여 우측 탱크(110R)쪽으로 유동하여 제3홀컵(203)들을 통하여 배출될 수 있다.
상기한 바와 같이 형성되는 플랫튜브(100)들과 전열핀(300)들이 교대로 적층조립체의 최좌측 플레이트(200L)에 좌측 엔드 플레이트(200LE)를 적층하고 최우측 플레이트(200R)에 우측 엔드 플레이트(200RE)를 적층하여 브레이징을 행하면 각 구성요소들이 차례로 접합되므로 본 발명에 따른 적층형 열교환기를 얻을 수 있다. 즉, 인접하는 플랫튜브(100)들의 서로 대응하는 홀컵들중 어느 하나의 홀컵에 그 밖으로 돌출형성된 버링부(207)(도 3 참조)가 대응하는 홀컵에 삽입되어 접합됨으로써 플랫튜브(100)들의 탱크(110)들이 차례로 통하게 되고, 이것에 의하여 전체적으로 소정의 유로를 가지는 적층형 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 최좌측 플레이트(200L) 및 최우측 플레이트(200R)는 도 5에 도시된 바와 같이 좌/우측 엔드 플레이트(200LE,200RE)의 접합이 용이하도록 돌출된 컵이 없는 형태의 플레이트로 이루어지지만, 최좌/우측 플레이트(200L,200R)에는 홀컵들과 대응하는 유로구멍(이하 편의상 "홀컵"으로 칭한다)들이 형성된다. 이 최/좌우측 플레이트(200L,200R)의 홀컵들중 일부 홀컵들은 적층형 열교환기 전체의 유로형식에 따라 막힘으로써 최좌/우측 플레이트(200L,200R)가 블랭크 플레이트의 기능을 하게 된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 최좌측 플레이트(200L)에 접합되는 좌측 엔드 플레이트(200LE)에는 최좌측 플레이트(200L)의 제1홀컵(201)과 통하는 냉매유입구(232) 및 최좌측 플레이트(200L)의 제2홀컵(202)과 통하는 냉매배출구(234)가 형성된다. 그리고, 상기 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 외면에는 냉매유입구(232)와 연결되는 냉매유입포트(252) 및 냉매배출구(234)와 연결되는 냉매배출포트(254)를 가진 조인트 플랜지(250)가 더 설치될 수 있다. 이 조인트 플랜지(250)는 팽창밸브(270)를 손쉽게 직결할 수 있도록 이루어짐으로써, 팽창밸브(270)의 입구 및 출구에 냉매유입관(282) 및 냉매배출관(284)을 손쉽게 연결할 수 있게 된다.
조인트 플랜지(250)로서, 도 5에 도시된 바와 같이 그 냉매유입포트(252)가 하단부에 형성되고 그 냉매배출포트(254)가 상단부에 형성된 것이 채용될 수 있다. 이 경우 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 냉매유입구(232)는 냉매유입포트(252)와 대응하여 하부에 설치되고 냉매배출구(234)는 냉매배출포트(254)와 대응하여 상부에 설치되며, 상기 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 내면에는 냉매유입구(232)와 최좌측 플레이트(200L)의 제1홀컵(201)을 연결하는 연결유로(233)(도 6 참조)가 형성된다. 그리고, 상기 냉매유입구(232) 및 냉매배출구(234)중 좌측 엔드 플레이트(200LE) 외면으로 돌출된 각 연결비드(232a,234a)가 냉매유입포트(252) 및 냉매배출포트(254)에 삽입되어 접합됨으로써 조인트 플랜지(250)가 좌측 엔드 플레이트(200LE)에 지지될 수 있다.
또한, 여기서는 도시되지는 않았으나 조인트 플랜지(250)로서, 그 냉매유입포트(252) 및 냉매배출포트(254)가 폭방향으로 나란하게 형성된 것이 채용될 수 있 다. 이 경우 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 냉매유입구(232) 및 냉매배출구(234)도 상기 냉매유입포트(252) 및 냉매배출포트(254)와 대응하여 폭방향으로 나란하여 형성되며, 냉매유입구(232) 및 냉매배출구(234)중 좌측 엔드 플레이트(200LE) 외면으로 돌출된 각 비드가 냉매유입포트(252) 및 냉매배출포트(254)에 삽입되어 접합됨으로써 조인트 플랜지(250)가 좌측 엔드 플레이트(200LE)에 지지될 수 있다.
한편, 우측 엔드 플레이트(200RE)는 최우측 플레이트(200R)를 덮는 형상으로 적층되며, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 그 내면에는 최우측 플레이트(200R)의 제1홀컵(201) 및 제2홀컵(202)을 연통시키는 연결유로(236)가 형성된다.
본 발명에 따른 적층형 열교환기가 열교환성능이 우수한 소정의 유로를 가지도록 하기 위하여, 최좌측 플레이트(200L)의 제3홀컵(203), 최우측 플레이트(200R)의 제3홀컵(203) 및 플레이트(200)들중 중앙 플레이트(편의상 200C로 표시함)의 제1홀컵(201)은 막힌다. 즉, 이 플레이트들은 블랭크 플레이트로 기능한다.
다음에 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 적층형 열교환기가 자동차 공기조화장치를 구성하는 증발기로 채용된 경우의 냉매유동경로에 대하여 설명한다.
압축기로부터 토출되는 냉매가 응축기, 리시버 드라이어 및 팽창밸브(270)를 거쳐 조인트 플랜지(250)의 냉매유입포트(252)를 통하여 우측 엔드 플레이트(200RE)의 냉매유입구(232)로 유입되면 우측 엔드 플레이트(200RE)의 냉매유입구(232)와 최좌측 플레이트(200L)의 제1홀컵(201)이 연결유로(233)에 의하여 서로 통하고 있기 때문에 유입되는 냉매는 최좌측 플레이트(200L)의 제1홀컵(201) 쪽으로 유동한다. 이 냉매는 좌반부 플레이트(200)들의 제1홀컵(201)들을 통하여 중앙 플레이트(200C)의 제1홀컵(201)까지 유동함과 동시에 좌반부 플레이트(200)들의 제1홀컵(201)들로부터 좌반부 플레이트(200)들의 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)를 통하여 좌반부 플레이트(200)들의 제3홀컵(203)들쪽으로 유동한다.
이 냉매는 최좌측 플레이트(200L)의 제3홀컵(203) 및 최우측 플레이트(200R)의 제3홀컵(203)을 제외하고 나머지 제3홀컵(203)들은 막혀 있지 않으므로 최우측 플레이트(200R)의 제3홀컵(203)쪽으로 유동한다.
우반부 플레이트(200)들의 제3홀컵(203)쪽으로 유동하는 냉매는 동시에 우반부 플레이트(200)들의 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)를 통하여 우반부 플레이트(200)들의 제1홀컵(201)들쪽으로 유동한다.
이 냉매는 중앙 플레이트(200C)의 제1홀컵(201)은 막혀 있고 최우측 플레이트(200R)의 제1홀컵(201)은 막혀 있지 않으므로 최우측 플레이트(200R)의 제1홀컵(201)을 통하여 우측 엔드 플레이트(200RE)의 연결유로(236)로 유동한 다음 플레이트(200)들의 제2홀컵(202)들을 통하여 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 냉매배출구(234)쪽으로 유동하고, 최종적으로 조인트 플랜지(250)의 냉매배출포트(254)를 통하여 배출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적층형 열교환기(10)를 공조케이스(20)에 내장하고 이 공조케이스(20)를 자동차에 장착할 경우 조인트 플랜지(250) 부분이 대시패널(30)을 통하여 엔진룸쪽으로 노출되므로 상기 조인트 플랜지(250)에 팽창밸브(270)를 설치하고 팽창밸브(270)의 입/출구에 각각 냉매파이프(282,284)를 손쉽게 결합할 수 있 다.
한편, 도 8 및 도 9에는 본 발명에 따른 열교환 플레이트의 다른 예와, 이 열교환 플레이트가 적용된 적층형 열교환기가 도시되어 있다. 본 예의 플레이트(200A)는, 전술한 예의 플레이트(200)에 있어서, 상부 U턴유로(212)와 대응하는 좌상부유로(212L) 및 우상부유로(212R)를 연통시키도록 구획비드(210)의 상부에 형성되는 제4홀컵(204)과, 하부 U턴유로(214)와 대응하는 좌하부유로(214L) 및 우하부유로(214R)를 연통시키도록 구획비드(210)의 하부에 형성되는 제5홀컵(205)을 더 가지며, 나머지 구성요소들은 동일하다. 즉, 상부 U턴유로(212)는 좌상부유로(212L), 제4홀컵(204) 및 우상부유로(212R)에 의하여 이루어지고, 하부 U턴유로(214)는 좌하부유로(214L), 제5홀컵(205) 및 우하부유로(214R)에 의하여 이루어진다.
이 예의 열교환 플레이트(200A)를 이용하여 이루어진 적층형 열교환기에 있어서, 최좌측 플레이트(200L)의 제4홀컵(204) 및 제5홀컵(205), 최우측 플레이트(200R)의 제4홀컵(204) 및 제5홀컵(205)은 더 막힌다.
이 예의 적층형 열교환기의 냉매유동경로를 살펴보면, 조인트 플랜지(250)의 냉매유입포트(252) 및 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 냉매유입구(232)를 통하여 최좌측 플레이트(200L)의 제1홀컵(201)으로 유입되는 냉매는 좌반부 플레이트(200A)들의 제1홀컵(201)들을 통하여 중앙 플레이트(200C)의 제1홀컵(201)까지 유동한다. 이와 동시에 좌반부 플레이트(200A)들의 제1홀컵(201)들쪽으로 유동하는 냉매는 좌반부 플레이트(200A)들의 상부 U턴유로(212)(즉, 좌상부유로(212L), 제4홀컵(204) 및 우상부유로(212R)) 및 하부 U턴유로(214)(즉, 좌하부유로(214L), 제5홀컵(205) 및 우하부유로(214R))를 통하여 좌반부 플레이트(200A)들의 제3홀컵(203)들쪽으로 일부 유동하는 한편 나머지 일부는 제4홀컵(204)들 및 제5홀컵(205)들을 통하여 최우측 플레이트(200R)쪽으로 유동한다. 이와 같이 제4홀컵(204)들 및 제5홀컵(205)들을 통하여 최우측 플레이트(200R)쪽으로 유동하는 냉매는 우반부 플레이트(200A)들의 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)를 통하여 최우측 플레이트(200R)의 제1홀컵(201)쪽으로 유동한다.
한편, 좌반부 플레이트(200A)들의 제3홀컵(203)들쪽으로 유동한 냉매는 최우측 플레이트(200R)의 제3홀컵(203)쪽으로 유동하면서 상기한 바와 같이 제4홀컵(204)들 및 제5홀컵(205)들을 통하여 최우측 플레이트(200R)의 제1홀컵(201)쪽으로 유동하는 냉매와 함께 우반부 플레이트(200A)들의 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)를 통하여 우반부 플레이트(200A)들의 제1홀컵(201)들쪽으로 유동하여, 최우측 플레이트(200R)의 제1홀컵(201) 및 우측 엔드 플레이트(200RE)의 연결유로(236)를 거쳐 플레이트(200A)들의 제2홀컵(202)들을 통하여 좌측 엔드 플레이트(200LE)의 냉매배출구(234)쪽으로 유동하여 조인트 플랜지(250)의 냉매배출포트(254)를 통하여 배출될 수 있다.
전술한 2가지 예의 열교환 플레이트에 있어서는 제1홀컵(201) 내지 제3홀컵(203)이 열교환 플레이트(200 또는 200A)의 중앙부에 형성되어 있는 것만을 도시하고 설명하였지만, 제1홀컵(201) 내지 제3홀컵(203)은 냉매유동성, 열교환성능, 과열영역 등을 고려하여 다른 위치에 형성될 수 있다. 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 상기 홀컵들(201 내지 203)이, 열교환 플레이트(200)의 중앙에 대하여 소정의 거리만큼 떨어진 하부에 형성되어도 좋고, 도 11에 도시된 바와 같이 열교환 플레이트(200)의 중앙에 대하여 소정의 거리만큼 떨어진 상부에 형성되어도 좋다.
또한, 상부 U턴유로(212) 및 하부 U턴유로(214)의 냉매의 유동분포 및 열교환성능을 고려하여 홀컵들(201 내지 203)은 그 상/하반부의 크기가 다르게 형성될 수 있다. 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이 홀컵들(201 내지 203)의 상반부의 크기가 하반부의 크기보다 클 경우에는 상부 U턴유로(212)로 유동하는 냉매유량이 하부 U턴유로(214)로 유동하는 냉매유량보다 많고, 이와는 반대로 도 13에 도시된 바와 같이 홀컵들(201 내지 203)의 상반부의 크기가 하반부의 크기보다 작을 경우에는 상부 U턴유로(212)로 유동하는 냉매유량이 하부 U턴유로(214)로 유동하는 냉매유량보다 적으므로, 이러한 점을 고려하여 적절한 형태의 적층형 열교환기를 구성할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 열교환 플레이트 및 이것을 이용한 적층형 열교환기에 있어서는, 상하로 배치되는 2개의 U턴유로(212,214)를 통하여 냉매유동이 이루어짐으로써 냉매유동분포의 균일화가 이루어져 열교환면적이 최대로 활용될 수 있다. 따라서, 송풍공기와 냉매와의 열교환효율을 높일 수 있고, 열교환 성능 향상에 따라 열교환기의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 열교환기의 일측부, 즉 좌측 엔드 플레이트(200LE)에 설치된 조인트 플랜지(250)가 자동차에 공기조화장치를 장착할 때 대시패널(30)을 통하여 엔진룸쪽으로 돌출되므로, 상기 조인트 플랜지(250)에 팽창밸브(270) 및 냉매파이프(282,284)를 직결할 수 있으므로 팽창밸브(270) 조립작업 및 파이프 연결작업을 손쉽게 수행할 수 있다. 또한, 조인트 플랜지(250)가 열교환기의 높이중 중앙부에 배치됨으로써 냉매파이프(282,284)를 더욱 용이하게 연결할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 냉매파이프 연결구조가 채용됨으로써 공조케이스(20) 내부로 냉매파이프(282,284)가 연결되는 것을 배제할 수 있으므로 송풍공기가 냉매파이프(282,284)에 의하여 유로저항을 받아 풍량 및 풍압이 저하되는 현상을 방지할 수 있는 한편, 냉매파이프 연결공간을 배제할 수 있으므로 열교환 성능향상 및 공기조화장치의 콤팩트화를 동시에 도모할 수 있다.

Claims (13)

  1. 다수의 홀컵을 가지고 가장자리에 형성된 브레이징 비드에 의하여 내면에 소정의 유로가 형성됨과 아울러 이 유로에는 다수의 엠보싱 비드가 소정의 배열로 형성됨으로써, 2개가 서로 접합될 경우 플랫튜브를 이루는 열교환 플레이트에 있어서:
    상기 플레이트에는 그 폭방향으로 제1홀컵, 제2홀컵 및 제3홀컵이 차례로 형성되고;
    상기 플레이트의 내면에는 그 중앙에 종방향으로 형성되는 구획비드에 의하여 제1홀컵 및 제3홀컵과는 통하지만 중앙의 제2홀컵과는 통하지 않는 상부 U턴유로 및 하부 U턴유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 U턴유로의 좌상부유로 및 우상부유로를 연통시키는 제4홀컵이 구획비드의 상부에 더 형성되고, 하부 U턴유로의 좌하부유로 및 우하부유로를 연통시키는 제5홀컵이 구획비드의 하부에 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환 플레이트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 두 열교환 플레이트가 접합되어 이루어지는 다수의 플랫튜브와 다수의 전열핀이 교대로 적층되고, 최좌측 플레이트에는 좌측 엔드 플레이트가 적층됨과 아울러 최우측 플레이트에는 우측 엔드 플레이트가 적층되어 이루어지는 적층형 열교환기에 있어서:
    상기 열교환 플레이트에는 제1홀컵, 제2홀컵 및 제3홀컵이 폭방향으로 차례로 형성되고;
    상기 열교환 플레이트의 내면에는 중앙에 종방향으로 형성되는 구획비드에 의하여 제1홀컵 및 제3홀컵과는 통하지만 중앙의 제2홀컵과는 통하지 않는 상부 U턴유로 및 하부 U턴유로가 형성되며;
    상기 좌측 엔드 플레이트에는 최좌측 플레이트의 제1홀컵과 통하는 냉매유입 구가 형성됨과 아울러 최좌측 플레이트의 제2홀컵과 통하는 냉매배출구가 형성되고;
    상기 우측 엔드 플레이트의 내면에는 최우측 플레이트의 제1홀컵 및 제2홀컵이 서로 통하도록 연결유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 열교환 플레이트들중 최좌측 플레이트의 제3홀컵, 최우측 플레이트의 제3홀컵 및 중앙 플레이트의 제1홀컵은 각각 막혀 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 좌측 엔드 플레이트의 외면에는 팽창밸브를 직결할 수 있도록 냉매유입구와 연결되는 냉매유입포트 및 냉매배출구와 연결되는 냉매배출포트를 가진 조인트 플랜지가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조인트 플랜지의 냉매유입포트 및 냉매배출포트는 폭방향으로 나란하게 형성되고, 이와 대응하여 좌측 엔드 플레이트의 냉매유입구 및 냉매배출구도 폭방향으로 나란하여 형성되며, 냉매유입구 및 냉매배출구중 좌측 엔드 플레이트 외면으로 돌출된 각 연결비드가 냉매유입포트 및 냉매배출포트에 삽입되어 접합됨으로써 조인트 플랜지가 좌측 엔드 플레이트에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 조인트 플랜지의 냉매유입포트는 하단부에 형성되고 냉매배출포트는 상단부에 형성되며, 좌측 엔드 플레이트의 냉매유입구는 냉매유입포트와 대응하여 하부에 설치되고 냉매배출구는 냉매배출포트와 대응하여 상부에 설치되며, 상기 좌측 엔드 플레이트의 내면에는 냉매유입구와 최좌측 플레이트의 제1홀컵을 연결하는 연결유로가 형성되고, 상기 냉매유입구 및 냉매배출구중 좌측 엔드 플레이트 외면으로 돌출된 각 연결비드가 냉매유입포트 및 냉매배출포트에 삽입되어 접합됨으로써 조인트 플랜지가 좌측 엔드 플레이트에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 열교환 플레이트중 상부 U턴유로의 좌상부유로 및 우상부유로를 연통시키는 제4홀컵이 구획비드의 상부에 더 형성되고, 하부 U턴유로의 좌하부유로 및 우 하부유로를 연통시키는 제5홀컵이 구획비드의 하부에 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 최좌측 플레이트의 제4홀컵 및 제5홀컵, 최우측 플레이트의 제4홀컵 및 제5홀컵은 막혀 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
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