KR101264086B1 - 축냉 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축냉 열교환기에 관한 것으로써 축냉재 및 히트파이프가 구비되어 축냉 능력을 더욱 높여 자동차 실내의 온도를 쾌적하게 유지할 수 있도록 하는 축냉 열교환기에 관한 것이다.

본 발명의 축냉 열교환기는 내부에 축냉재 충전부를 형성하는 외부케이스; 상기 외부케이스 내의 축냉재 충전부에 충전되는 축냉재; 상기 외부케이스 내에 함입 고정되는 다수의 히트파이프; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 축냉 열교환기는 증발기 전면에 축냉 열교환기를 구비하여 엔진 정지시에도 상기 축냉 열교환기에 저장된 냉기를 이용하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지하고 실내 좌·우의 온도차이를 줄일 수 있어 사용차의 냉방 쾌적성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 축냉 열교환기는 엔진정지시 냉매의 급격한 온도상승을 방지하여 다시 압축기의 작동될 경우 상기 증발기 내부의 냉매가 빠르게 냉각될 수 있으므로 재 냉방시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있어 연비의 향상과 유해 배기물질의 배출이 저감되어 부가적으로 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

축냉재, 축냉 열교환기, 공조장치, 하이브리드, 수소연료

Description

축냉 열교환기{Cold Reserving Heat Exchanger}

도 1은 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 분해사시도.

도 3은 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 정면도.

도 4는 상기 도 3의 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 AA 방향의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 축냉 열교환기가 구비된 차량용 공조장치.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 축냉 열교환기

10 : 외부케이스

11 : 축냉재 충전부 12 : 통공부

20 : 축냉재

30 : 히트파이프

200 : 공조케이스 E : 증발기

210, 220, 230 : 벤트

본 발명은 축냉 열교환기에 관한 것으로써 축냉재 및 히트파이프가 구비되어 축냉 능력을 높여 자동차 실내의 온도를 쾌적하게 유지할 수 있도록 하는 축냉 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 적정온도로 유지하거나 또는 우천시나 동절기에 자동차의 유리창에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전·후방 시야가 확보될 수 있도록 하는 구성품이다.

세계적으로 에너지 및 환경 문제에 관한 관심사가 커져 감에 따라, 최근 자동차 생산 산업에 있어서 연비를 포함한 각 파트의 효율 개선이 꾸준히 이루어지고 있으며, 또한 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위하여 자동차 외관의 형태 역시 다양화되고 있는 추세이다. 이러한 경향에 따라, 차량의 각 부품들은 점차로 경량화·소형화 및 고기능화를 위한 꾸준한 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히, 연비 향상과 매연 등의 배출 규제로 인해 수소연료전지를 이용하는 차량 및 동력과 전기에너지를 동시에 사용하는 하이브리드 차량에 대한 연구 개발이 증가되는 추세이다.

상기 수소연료전지를 이용하는 차량 및 하이브리드 차량은 신호대기 등의 정차시 자동으로 엔진을 정지하고 다시 변속기의 조작으로 엔진이 재시동되도록 하는 아이들 스톱/고 시스템을 채택하는 경우가 많다. 그러나 상기 수소연료전지를 이용 하는 차량 및 하이브리드 차량의 경우에도 냉방장치는 엔진에 의해 작동되므로 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지하게 되고 이에 따라, 증발기의 온도가 급격하게 상승되어 사용자의 쾌적함을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 증발기 내부의 냉매는 상온에서도 쉽게 기화되므로 압축기가 동작되지 않는 짧은 시간동안 냉매가 기화되어 다시 엔진이 작동되어 압축기 및 증발기가 작동되더라도 기화된 냉매를 압축하여 액화해야하므로 실내에 냉풍이 공급되기 위한 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 전체 에너지 소요량을 높이는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 기존의 냉매용 증발기의 하류측에 축냉 열교환기를 배치하는 기술이 공개된 바 있으나 상기 축냉 열교환기는 핀-튜브 타입으로 상기 축냉 열교환기에 의해 저항이 증대되어 오히려 주행 중의 냉방성능을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

아울러, 일반적인 공조장치에 구비되는 증발기는 입구파이프 및 출구파이프의 위치에 따라 상기 입구파이프 및 출구파이프에 근접한 부분에 냉매가 편중되어 좌·우 온도 차이가 커짐에 따라 차량 내부의 좌·우 벤트를 통해 배출되는 공기의 온도 또한 차이가 크게 되어 승객의 냉방쾌적성이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증발기 전면에 축냉 열교환기를 구비하여 엔진 정지시에도 상기 축냉 열교환기에 저장된 냉기를 이용하여, 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지하고 좌·우의 온도차이를 줄일 수 있어 사용자의 냉방쾌적성을 유지할 수 있으며 냉매의 급격한 온도상승을 방지하여 다시 냉매 압축기의 작동시 빠르게 축냉될 수 있으므로 재 냉방시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있는 축냉 열교환기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 축냉 열교환기 내부에 히트파이프를 삽입하는 간단한 구조로 축냉 능력을 향상 시킬 수 있어 차량의 소형화·경량화를 이룰 수 있도록 할 뿐만 아니라 전체 에너지 효율을 높일 수 있도록 한 축냉 열교환기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축냉 열교환기는 내부에 축냉재 충전부(11)를 형성하는 외부케이스(10); 상기 외부케이스(10) 내의 축냉재 충전부(11)에 충전되는 축냉재; 상기 외부케이스(10) 내에 함입 고정되는 다수의 히트파이프(30); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 외부케이스(10)에는 다수의 통공부(12)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부케이스(10)는 한 쌍의 플레이트가 접합되고 이를 이루는 각 플레이트의 단면이 파형을 이루며 서로 대칭 형상을 이루는 것을 특징으로 하고, 상기 히트파이프(30)는 상기 외부케이스(10) 단면이 상기 플레이트의 마루 부분의 중첩에 의하여 볼록한 형상을 갖는 영역에 함입 고정되는 것을 특징으로 하며, 상 기 통공부(12)는 상기 외부케이스(10) 단면이 상기 플레이트의 골 부분끼리 서로 밀착결합된 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 축냉 열교환기를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 정면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 축냉 열교환기(100)는 한 쌍의 플레이트가 접합되어 축냉재 충전부(11)를 형성하는 외부케이스(10); 상기 축냉재 충전부(11)에 충전되는 축냉재(20); 다수개의 히트파이프(30); 를 포함하여 구성된다.

상기 외부케이스(10)는 본 발명의 축냉 열교환기(100)의 기본 몸체로 상기 외부케이스(10)는 이를 이루는 각 플레이트의 단면이 파형을 이루며 서로 대칭 형상으로 제작된다. 상기 외부케이스(10)의 단면을 이루는 플레이트의 마루 부분을 이루는 영역이 상기 축냉재 충전부(11)를 형성하게 되고, 상기 플레이트의 단면이 골 부분을 이루는 영역이 접합된다.

또한, 본 발명의 축냉 열교환기(100)는 상기 플레이트의 골 부분끼리 서로 밀착결합된 영역에 통공부(12)가 형성되어 차량용 공조장치 내부의 증발기(E)를 통과한 공기가 상기 축냉 열교환기(100)를 통과하도록 한다. 상기 통공부(12)는 상기 증발기(E)를 통과한 공기의 통기저항이 증대되지 않도록 하는 크기로 제작되어야 함은 당연하다.

상기 축냉재 충전부(11)에는 축냉재(20)가 충전되며 상기 축냉재(20)가 충전된 후 상기 히트파이프(30)가 함입고정된다. 상기 축냉재(20)의 재료로 상온에서 고체상태인 파라핀과 같은 물질이 이용될 경우에 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 히트파이프가 함입되어 고정되고 상기 축냉재(20)로 액체상태의 물질이 이용될 경우 상기 축냉재 충전부(11)의 직경에 맞는 고정부재가 더 구비되어 상기 축냉재 충전부(11)에 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 히트파이프(30)(Heat Pipe)는 파이프 내부에 휘발성 액체를 장입하고, 고진공과 동시에 완전 밀봉한 것으로 가해진 열온에 따라 파이프 전체가 같은 온도로 신속히 확산전도된다. 상기 히트파이프(30)는 이미 전기, 전자 등의 산업분야 및 농업분야 등에서 널리 사용되는 것으로 다른 별도의 동력원의 필요 없이 구리의 최고 수천 배에 달하는 열전도 성능을 낼 수 있다.

상기와 같은 히트파이프가 상기 충전재 사이에 함입고정됨으로써 상기 증발기(E) 내부의 냉매 편중에 따라 상기 증발기(E)를 통과한 좌·우 공기의 온도가 다르더라도 본 발명의 축냉 열교환기(100)는 빠르고 고르게 축냉가능하여 좌·우로 토출되는 냉풍의 온도차를 줄일 수 있게 된다.

도 4는 상기 도 3의 본 발명에 따른 축냉 열교환기(100)의 AA 방향의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 각 플레이트의 단면이 마루 부분을 이루는 영역에 축냉재(20)가 충전되고 상기 충전된 축냉재(20) 사이에 상기 히트파이프(30)가 함입고정된다. 또한, 상기 각 플레이트의 단면이 골 부분을 이루는 영역에서는 각각 의 플레이트가 접합되며 상기 영역에 통공부(12)가 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 축냉 열교환기(100)가 구비된 차량용 공조장치로 각각의 도어에 의하여 개도가 조절되는 벤트(210, 220, 230)가 형성된 공조케이스(200); 상기 공조케이스(200)의 일 측에 장착된 증발기(E), 상기 공조케이스(200) 내부의 상기 증발기(E) 전면에 장착 고정되는 축냉 열교환기(100);를 포함하여 구성된다.

상기 축냉 열교환기(100)가 장착됨으로서, 상기 축냉 열교환기(100)는 상기 증발기(E)의 작동시 차가워진 공기의 냉기를 저장하고 잠시 엔진이 정지될 경우에도 상기 축냉 열교환기(100)의 저장된 냉기를 통해 차량 실내로 토출되는 공기를 냉각하여 사용자의 냉방 쾌적성을 유지할 수 있도록 하고 상기 증발기(E) 내부 냉매의 급격한 기화를 방지하여 다시 엔진의 작동시에도 재냉방에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 이 때, 상기 축냉 열교환기(100) 내부에 장착된 히트파이프(30)는 빠른 열전도도를 가지고 있으므로 상기 증발기(E) 내부의 냉매가 편중되더라도 상기 축냉 열교환기(100)는 고른 온도 분포를 갖게 되고 이에 따라, 차량 내부의 좌·우 벤트(210, 220, 230)로 토출되는 공기 역시 온도차이를 줄일 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 축냉 열교환기는 증발기 전면에 축냉 열교환기를 구비하여 엔진 정지시에도 상기 축냉 열교환기에 저장된 냉기를 이용하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지하고 실내 좌·우의 온도차이를 줄일 수 있어 사용차의 냉방 쾌적성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 축냉 열교환기는 엔진정지시 냉매의 급격한 온도상승을 방지하여 다시 압축기의 작동될 경우 상기 증발기 내부의 냉매가 빠르게 냉각될 수 있으므로 재 냉방시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있어 연비의 향상과 유해 배기물질의 배출이 저감되어 부가적으로 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 단면이 파형을 이루며 서로 대칭 형상을 이루는 한 쌍의 플레이트가 접합되되, 상기 한 쌍의 플레이트의 마루 부분에 의한 내부 공간인 축냉재 충전부(11) 및, 상기 플레이트의 골 부분끼리 서로 밀착결합된 영역에 다수의 통공부(12)가 형성되는 외부케이스(10);

   상기 외부케이스(10) 내의 축냉재 충전부(11)에 충전되는 축냉재;

   상기 외부케이스(10)의 축냉재충전부(11) 내면에 대응되는 직경을 갖는 고정부재에 의해 고정되며, 상기 고정부재에 의해 상기 축냉재 충전부(11) 내에 함입 고정되는 다수의 히트파이프(30); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
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