KR101082472B1 - 증발기의 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발기의 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2탱크 타입의 증발기에서 플레이트의 컵부에 상,하로 연결되는 브릿지부를 형성함으로서 강도를 보강하여 내구성을 향상시킨 증발기의 플레이트에 관한 것이다.

이에 본 발명은 상,하단부에 각각 일측방향으로 돌출되며 그 선단부에 관통된 슬로트(111a)를 갖는 컵(111)과, 상기 상,하단부의 컵(111)을 연통시키는 유로(113)와, 상기 유로(113)상에 내측방향으로 돌출 형성되는 다수의 비드(114)를 포함하여 이루어져 대칭되는 플레이트(110)와 접합되어 하나의 튜브(100)를 구성하는 증발기의 플레이트에 있어서, 상기 컵(111)의 슬로트(111a)에 상,하로 연결되는 브릿지부(112)를 형성하되, 상기 브릿지부(112)의 폭을 L1이라 하고 슬로트(111a)의 폭을 L2라 할 때, 종횡비(L1/L2)는 다음식, 0.05 ≤ L1/L2 ≤ 0.2 을 만족하는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 증발기, 플레이트, 컵, 슬로트, 브릿지부

Description

증발기의 플레이트{Plate of evaporator}

도 1은 종래의 증발기를 나타내는 사시도,

도 2는 종래의 증발기에서 플레이트의 분리된 상태를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 플레이트의 분리된 상태를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 플레이트에서 브릿지부의 소재 두께에 대한 파단압력을 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 플레이트에서 슬로트와 브릿지부의 종횡비에 대한 파단압력을 나타내는 그래프,

도 6a ∼ 6c 는 본 발명에 따른 플레이트에서 브릿지부의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1: 증발기 2: 상부탱크

3: 하부탱크 5: 엔드플레이트

6: 입구파이프 7: 출구파이프

20: 방열핀

100: 튜브 110: 플레이트

111: 컵 111a: 슬로트

112: 브릿지부 112a: 슬롯

113,115b: 유로 114,115a: 비드

115: 냉매분배부

L1: 브릿지부의 폭 L2: 슬로트의 폭

본 발명은 증발기의 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2탱크 타입의 증발기에서 플레이트의 컵부에 상,하로 연결되는 브릿지부를 형성함으로서 강도를 보강하여 내구성을 향상시킨 증발기의 플레이트에 관한 것이다.

열교환기는 그 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로를 구비함으로써 열교환매체와 외기가 열교환되도록 이루어진 장치로서 각종 공조장치에 사용되며 사용목적에 따라 증발기, 응축기, 라디에이터, 히터코어 등 여러가지 형식의 것이 사용되고, 사용조건에 따라 핀 튜브 타입, 서펜틴 타입, 드론 컵 타입, 패러렐 플로우 타입 등 여러가지가 사용되고 있다.

도 1 은 종래의 드론 컵 타입 증발기의 일예를 나타낸 사시도이며 2탱크 타입을 도시하였다. 도시된 바와 같이, 상기 증발기(1)는 일정간격으로 다수개가 적층/접합되면서 상,하부에 탱크(2)(3)를 형성하는 튜브(10)와, 상기 상,하부 탱크(2)(3) 중 적어도 어느 하나에 설치되는 입,출구파이프(6)(7)와, 상기 튜브(10)들 사이에 설치되는 방열핀(20)으로 구성된다.

상기 튜브(10)들의 최외곽에는 튜브(10) 및 방열핀(20)을 보호할 수 있도록 엔드플레이트(5)가 설치되고, 상기 탱크(2)(3)의 내부에는 냉매의 유동방향을 전환시키는 배플(미도시)이 형성되어 입구파이프(6)를 통해 유입된 냉매가 튜브(10)들을 지그재그 형태로 흐른 후 출구파이프(7)로 배출되도록 하고 있다.

그리고, 상기 하나의 튜브(10)는 대칭되는 한 쌍의 플레이트(11)가 접합되어 구성되며 이에따라 내부에는 냉매가 유동할 수 있도록 유로(13)가 형성된다. 이러한 플레이트(11)는 도 2와 같이, 상,하단부에 각각 일측방향으로 돌출되며 그 선단부에 관통된 슬로트(12a)를 갖는 컵(12)과, 상기 상,하단부의 컵(12)을 연통시키는 유로(13)와, 상기 유로(13)상에 내측방향으로 돌출되는 다수의 비드(14)로 이루어진다.

상기한 바와 같이, 구성된 증발기(1)내에서의 냉매흐름은, 먼저 상기 입구파이프(6)를 통해 하부 탱크(3)내로 냉매가 유입되고, 하부 탱크(3)로 유입된 냉매는 배플에 의해 구획된 일부 튜브(10)들을 따라 흐르는 과정에서 외부 공기와 열교환을 수행한 후 상부 탱크(2)로 흘러간다. 상부 탱크(2)로 흘러간 냉매는 이번엔 다른 튜브(10)들을 따라 흐르면서 재차 열교환을 수행한 후 하부 탱크(3)로 흘러가며, 이후 출구파이프(7)를 통해 최종 배출된다.

이러한 증발기(1)는 냉각 시스템 내에서 순환하는 냉매를 유입하고 배출하는 과정에서 상기 튜브(10)들 사이를 통해 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차실내측으로 송풍되는 공기를 냉각하게 되는 것이다.

한편, 최근에는 증발기(1)가 점차 박형화되어 감에 따라 소재 두께도 점차 얇아지면서 구조적인 강도가 저하되는 문제가 있다.

즉, 상기 종래의 2탱크 타입의 증발기(1)에서는 상기 플레이트(11)의 상,하단에 형성된 컵(12)이 폭방향으로 길쭉한 장방형 형태로 형성됨에 따라 구조적으로 더욱더 취약한 구조를 가지게 됨으로서 증발기(1)의 내압에 의해 상기 컵(12)부에서 크랙 또는 리크 등이 발생하는 등 내구성이 저하되는 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 플레이트의 컵부에 상,하로 연결되는 브릿지부를 형성함으로서 강도를 보강하여 내구성을 향상시킨 증발기의 플레이트를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상,하단부에 각각 일측방향으로 돌출되며 그 선단부에 관통된 슬로트를 갖는 컵과, 상기 상,하단부의 컵을 연통시키는 유로와, 상기 유로상에 내측방향으로 돌출 형성되는 다수의 비드를 포함하여 이루어져 대칭되는 플레이트와 접합되어 하나의 튜브를 구성하는 증발기의 플레이트에 있어서, 상기 컵의 슬로트에 상,하로 연결되는 브릿지부를 형성하되, 상기 브릿지부의 폭을 L1이라 하고 슬로트의 폭을 L2라 할 때, 종횡비(L1/L2)는 다음식, 0.05 ≤ L1/L2 ≤ 0.2 을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 플레이트의 분리된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 플레이트에서 브릿지부의 소재 두께에 대한 파단압력을 나타내는 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 플레이트에서 슬로트와 브릿지부의 종횡비에 대한 파단압력을 나타내는 그래프이고, 도 6a ∼ 6c 는 본 발명에 따른 플레이트에서 브릿지부의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 증발기(1)는 도 1을 일부 참조하면, 일정간격으로 다수개가 적층/접합되면서 상,하부에 탱크(2)(3)를 형성하는 튜브(100)와, 상기 상,하부 탱크(2)(3) 중 적어도 어느 하나에 형성되는 입,출구파이프(6)(7)와, 상기 튜브(100)들 사이에 설치되어 열교환을 촉진시키는 방열핀(20)으로 구성된다.

상기 튜브(100)들의 최외곽에는 튜브(100) 및 방열핀(20)을 보호할 수 있도록 엔드플레이트(5)가 설치되고, 상기 탱크(2)(3)의 내부에는 냉매의 유동방향을 전환시키는 배플(미도시)이 형성되어 입구파이프(6)를 통해 유입된 냉매가 튜브(100)들을 지그재그 형태로 흐른 후 출구파이프로(7) 배출되도록 하고 있다.

그리고, 상기 하나의 튜브(100)는 대칭되는 한 쌍의 플레이트(110)가 브레이징에 의해 상호 접합되어 구성되며, 이에따라 내부에는 냉매가 유동할 수 있도록 유로(113)가 형성된다. 이러한 상기 플레이트(110)는 상,하단부에 각각 일측방향으로 돌출되며 그 선단부에 관통된 슬로트(111a)를 갖는 컵(111)과, 상기 상,하단부의 컵(111)을 연통시키는 유로(113)와, 상기 유로(113)를 따라 형성되는 다수의 비드(114)로 이루어진다.

여기서, 상기 비드(114)는 엠보싱 성형방법에 의해 플레이트(110)의 내측방향으로 돌출되도록 성형됨과 동시에 사선방향으로 규칙적으로 격자배열되어 냉매의 유동성 향상과 난류를 유도하도록 하고 있다.

그리고, 상기 튜브(100)의 유로(113) 입,출구측에는 탱크(2)(3)내의 냉매가 유로(113)로 균일하게 분배될 수 있도록 복수개의 비드(115a)들로 분할된 복수개의 유로(115b)를 갖는 냉매분배부(115)가 형성된다.

한편, 상기 입구파이프(6)와 출구파이프(7)는 각각 하나의 플레이트(110)에 그 절반이 형성되고 나머지 절반은 마주하는 다른 플레이트(110)에 형성되어 이들 플레이트(110)가 브레이징 접합될 때 완전한 하나의 입구파이프(6) 또는 출구파이프(7)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 플레이트(110)의 상,하단부에 형성된 컵(111)의 슬로트(111a)에는 상대적으로 취약한 구조를 갖는 컵(111)부의 강도를 보강하여 내구성을 향상 할 수 있도록 슬로트(111a)의 상,하측을 연결하는 브릿지부(112)가 형성된다.

여기서, 상기 브릿지부(112)는 브릿지부(112)의 폭을 L1이라 하고 슬로트(111a)의 폭을 L2라 할 때, 종횡비(L1/L2)는 다음식, 0.05 ≤ L1/L2 ≤ 0.2 을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 브릿지부(112)의 최소 폭(L1)은 2mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기한 식은 브릿지부(112)의 소재 두께(t)가 0.2mm ∼ 0.4mm 인 경우에 최적의 값이며, 소재의 두께(t)가 0.2mm ∼ 0.4mm 를 벗어날 경우에는 상기 식을 기 초로 하여 소폭 변동이 될 수 도 있다.

즉, 도 4는 브릿지부의 소재 두께에 대한 파단압력을 나타내는 그래프로서 소재 두께(t)가 0.3mm, 0.35mm, 0.4mm 일때를 일예로 나타낸 것이며, 보는 바와 같이, 브릿지부(112)의 소재 두께(t)가 얇을 수록 종회비(L1/L2)가 커져야 함을 알 수 있다.

아울러, 동등 수준의 종횡비(L1/L2)라면 소재 두께에 따라 약 0.05 ∼ 0.1 정도의 차이를 보이므로 구조적인 문제로 성능이 저하되지 않는 수준으로 소재 두께를 정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 종횡비(L1/L2)가 0.05 보다 작으면 강도가 취약해져 내구성이 저하되고, 0.2 보다 크게 되면 냉매측 압력강하량이 증가하여 좋지 않다.

도 5는 슬로트와 브릿지부의 종횡비에 대한 파단압력을 나타낸 그래프로서, 보는 바와 같이, 상기 브릿지부(112)의 최소 단면적의 비가 약 0.05 ∼ 0.06 이상 되어야 최대 파단압력에서 견딜 수 있다.

따라서, 상기 브릿지부(112)의 단면적의 비는 상기 슬로트(111a)의 전체 단면적 대비 약 0.05 ∼ 0.06 이상, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 0.2 로 구성하여 내구성을 충분히 가질 수 있도록 설계한다.

상기와 같이 컵(111)의 슬로트(111a)에 상,하로 연결되게 형성되는 브릿지부(112)는 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 도 6a 내지 도 6c는 브릿지부의 다양한 실시예를 나타낸 것이다.

도 6a는 상기 브릿지부(112)의 양측면을 평면으로 형성한 것이고, 도 6b는 브릿지부(112)의 양측면을 곡면으로서 형성한 것이며, 도 6c는 브릿지부(112)를 슬로트(111a)에 대해 경사지게 형성한 것이다. 아울러 도면에 도시된 브릿지부(112)의 형상 외에도 더욱더 다양하게 변형하여 형성할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 브릿지부(112)에는 브릿지부(112)에 의한 냉매유동저항을 감소시킬 수 있도록 적어도 하나 이상의 슬롯(112a) 등을 추가로 형성할 수 도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 플레이트(110)의 컵(111)부에 슬로트(111a)의 상,하로 연결되는 브릿지부(112)를 형성하되, 적정한 종횡비(L1/L2)를 설정하여 냉매측 압력강하량에 큰 영향을 미치지 않는 범위내에서 구조적으로 강도를 보강하여 내구성을 향상시킨 것이다.

한편, 본 발명에 따른 증발기(1)의 냉매흐름은 앞서 설명하였으므로 생략한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 플레이트(110)의 컵(111)부에 브릿지부(112)를 형성하여 강도 및 내구성을 향상시킨 구조를 2탱크 타입의 증발기(1)에 적용한 것에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 1탱크 타입 또는 4탱크 타입의 증발기에도 동일하게 적용할 수 있고 동일한 효과를 얻을수 있음은 물론이다.

상기한 본 발명은, 상기 플레이트의 컵부에 슬로트의 상,하로 연결되는 브릿지부를 형성함으로서, 상기 플레이트의 강도 보강 및 내구성이 향상된다.

Claims (4)

1. 상,하단부에 각각 일측방향으로 돌출되며 그 선단부에 관통된 슬로트(111a)를 갖는 컵(111)과, 상기 상,하단부의 컵(111)을 연통시키는 유로(113)와, 상기 유로(113)상에 내측방향으로 돌출 형성되는 다수의 비드(114)를 포함하여 이루어져 대칭되는 플레이트(110)와 접합되어 하나의 튜브(100)를 구성하는 증발기의 플레이트에 있어서,

   상기 컵(111)의 슬로트(111a)에 상,하로 연결되는 브릿지부(112)를 형성하되, 상기 브릿지부(112)의 폭을 L1이라 하고 슬로트(111a)의 폭을 L2라 할 때, 종횡비(L1/L2)는 다음식, 0.05 ≤ L1/L2 ≤ 0.2 을 만족하고,

   상기 브릿지부(112)의 두께는(t)는 다음식, 0.2mm ≤ t ≤ 0.4mm 을 만족하는 것을 특징으로 하는 증발기의 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 브릿지부(112)의 폭(L1)은 2mm 이상인 것을 특징으로 하는 증발기의 플레이트.
3. 삭제
4. 삭제

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