KR101385230B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입출구의 구성을 헤더탱크의 공기유입방향으로 배치되도록 함으로써 열교환기 사이즈의 증대를 방지하고 열교환기의 냉매의 배분을 향상시키도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

본 발명의 열교환기는 공기유동방향으로 2열로 배치되며 일정간격으로 병렬 배치되는 복수개의 튜브(10); 상기 튜브(10) 사이에 개재되는 복수개의 핀(20); 상기 튜브(10)의 양단부가 삽입고정되는 상부헤더(30)와 하부헤더(30')와, 상기 상부헤더(30) 및 하부헤더(30')와 각각 결합되어 냉매유로를 형성하는 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 및 상기 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 내부의 냉매유로를 길이방향으로 제1열(41,41')과 제2열(42,42')로 구획하는 격벽(50)을 포함하여 이루어지는 상부 헤더탱크(60)와 하부 헤더탱크(60'); 를 포함하는 열교환기(100)에 있어서, 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)과 제2열(42)에는 내부를 구획하는 제 1 배플(45)이 구비되고, 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 상부탱크(40) 제2열(42) 일측에는 냉매가 유입되는 입구파이프(43)와 냉매가 유출되는 출구파이프(44)가 각각 구비되며, 상기 입구파이프(43) 후방 격벽(50)상에 상기 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 1 연통수단(51)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 열교환기는 입출구의 구성을 헤더탱크의 공기유입방향으로 배치되도록 함으로써 열교환기 사이즈의 증대를 방지할 수 있고, 열교환기의 장착성을 향상시킬 수 있으며, 열교환기 유닛을 소형화할 수 있고, 제조성을 향상 시킬 수 있으며, 유입되는 냉매의 일부를 감압하여 배출되는 냉매와 함께 배출되도록 함으로써 건도 및 온도분포를 개선되도록 하며 전체적인 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

열교환기, 헤더탱크, 소형화, 장착성, 감압

Description

열교환기{Heat Exchanger}

도 1은 종래의 일반적인 열교환기를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 열교환기의 개략적인 구조를 나타낸 도면.

도 3과 도 4는 열교환기가 증발기로 사용된 예를 나타낸 도면.

도 6은 종래의 열교환기로서 열교환기의 크기를 줄이기 위한 예를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 의한 열교환기의 사시도.

도 8은 본 발명에 의한 열교환기의 헤더탱크의 분해사시도.

도 9는 본 발명에 의한 열교환기의 유체흐름을 나타낸 사시도.

도 10은 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도.

도 11은 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도.

도 12는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도.

도 13은 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도.

도 14는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도.

도 15는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도.

도 16은 종래 열교환기의 냉매 온도분포와 본 발명에 의한 열교환기의 냉매 온도분포를 나타낸 도면.

도 17은 본 발명에 의한 열교환기의 열교환영역을 도시한 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 튜브 20: 핀

30,30': 상 · 하부 헤더 40,40': 상 · 하부 탱크

41,41': 제1열 42,42': 제2열

43,44: 입 · 출구파이프 45: 제 1 배플

46: 제3배플 47: 제 2 배플

48: 제 2 연통수단 49: 제 3 연통수단

50: 격벽 51: 제 1 연통수단

60,60': 상 · 하부 헤더탱크 100: 열교환기

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 입출구의 구성을 헤더탱크의 공기유입방향으로 배치되도록 함으로써 열교환기 사이즈의 증대를 방지하고 열교환기의 냉매의 배분을 향상시키도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 냉매가 유입되고 유입된 냉매가 핀(fin)이 구비된 튜브로 이동되 어 튜브를 냉각하거나 가열되도록 하여 냉매의 열을 방열시키거나 가열되도록 하여 유출하는 장치이다.

종래의 일반적인 열교환기를 도 1에 도시하였다.

도시된 바와 같이, 종래의 열교환기(200)는 나란하게 일정간격으로 적층 배열되는 복수개의 튜브(110); 상기 튜브(110) 사이에 개재되는 복수개의 핀(120); 및 상기 튜브의 양단부가 삽입고정되는 헤더(130)와, 상기 헤더(130)의 상부와 결합되어 냉매유로를 형성하는 상 · 하부 탱크(140,140')와, 상기 탱크(140,140') 내부의 냉매유로를 길이방향으로 입구측열과 출구측열로 구획하는 격벽(150)을 포함하여 이루어지는 헤더탱크(160); 를 포함하여 이루어진다.

상기 상부 탱크(140) 출구측열(142)의 일측에는 냉매가 배출되는 출구파이프(144)가 구비되고 상기 상부 탱크(140)의 입구측열(141)의 일측에는 냉매가 유입되는 입구파이프(143)가 구비된다. 상기 입구측열(141)은 열교환성능의 극대화를 위하여 열교환기에 바람이 부는 방향의 뒤편에 구성하는 것이 일반적이다. 또한, 대부분의 자동차 열교환기의 경우에는 파이프라인(170)을 탱크의 전단부, 즉 바람이 불어오는 방향으로 설치되고 감압수단인 팽창밸브(TXV)가 차량의 엔진룸 쪽에 장착되는 경우가 많다. 이와 같이 파이프 라인(170)을 차량의 엔짐룸 쪽에 장착하기 위해서는 전면으로 구성하여야 한다.

이에 따라 상기 열교환기는 도 2에서와 같이 입출구 구성을 위하여 파이프 라인이 핀 및 튜브의 적층방향으로의 공간이 필요로 하게 되므로 사이즈 증대가 불가피하여 차량의 열교환기 유니트의 장착성이 나빠지게 되는 문제점이 있었다. 또 한, 냉매가 입/출구측의 유동특성으로 인하여 별도의 유체배분수단이 없는 경우 유체가 쏠려 배출되게 되므로 쏠림현상이 발생되며, 이에 따라 한쪽으로 치우쳐지게 되는 온도분포를 갖게 되고 결국 열교환 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

도 3과 도 4는 열교환기가 증발기로 사용된 예를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 상기 증발기의 장변부가 차량의 가로방향과 수직으로 장착되거나 수평으로 장착되는 것을 나타낸 것이다.

기존의 사이드 파이프(side pipe) 장착시 도 3의 경우에는 증발기의 장변부가 차량의 가로방향과 수직으로 장착되는 것으로 증발기의 장착에는 별문제가 되지 않지만, 도 4에서와 같이 증발기의 장변부가 차량의 가로방향과 수평하게 장착되는 경우에는 파이프 라인이 핀 및 튜브의 적층방향으로의 공간이 필요로 하게 되므로 케이스의 사이즈 증대가 불가피하여 차량의 열교환기 유니트의 장착성이 나빠지게 되는 문제점이 있었다.

팽창밸브(TXV)와 연결하기 위하여 파이프 라인을 탱크의 전단부로 설치하는 경우에는 헤더탱크의 길이방향으로 파이프라인이 설치되게 되므로 길이방향으로의 불필요한 공간이 발생하게 되어 열교환기의 전체 크기가 증가하게 되고, 파이프 라인으로의 풍량이 누설(Leak)되게 되므로 이를 방지하기 위하여 실(Seal)과 같은 부착물이 필요로 하며, 케이스의 전체적인 크기가 증가하게 된다. 또한, 파이프 라인의 길이가 증가함에 따라 불필요한 압력손실이 증가하고 파이프 라인에서의 불필요한 열교환으로 성능저하를 일으키는 문제점이 있었다.

이러한 문제점 중에서 열교환기의 크기를 줄이기 위한 일예로는 일본특허공 개공보 특개2004-349305호가 개시된 바 있으며, 이를 도 5에 도시하였다.

도시된 바와 같이, 상기 열교환기는 파이프 라인(170)을 전단으로 설치하기 위하여 일부의 핀 또는 튜브를 제거하고 이 제거된 공간에 파이프 라인(170)을 설치하도록 함으로써 전체 열교환기의 크기를 줄일 수 있는 장점은 있으나, 일부의 핀 또는 튜브가 제거되게 되므로 성능이 저하된다.

열교환기의 크기를 줄이기 위한 다른 예로는 파이프 라인(170)이 헤더 탱크(160)의 측면으로 설치하여 전체 열교환기의 크기를 줄일 수 있도록 하였다. 이러한 경우에는 입구파이프(143)가 출구측열(142)을 통과해서 입구측열(141)로 이동하여야 하기 때문에 헤더 탱크(160)의 격벽(150)을 통과하는 구성을 필요로 하게 된다.

이를 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 배플 등과 같은 차폐수단(145)을 이용하여 헤더 탱크(160)의 출구측열(142)의 일부를 막고, 연통수단(146)을 이용하여 입구파이프(143)의 구조를 형성할 수 있다. 이 경우에는 출구파이프(144)가 설치되는 출구측열(142)의 1~5열은 사용하지 못하게 된다. 이에 따라 출구측열(142)의 튜브 및 핀의 감소를 가져오게 되므로 성능 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 출구측열(142)의 1~5열의 튜브 및 핀을 이용하기 위해 차폐수단을 사용하지 않고 입구파이프(143)가 출구측열(142)을 통하여 입구측열(141)로 직접관통하도록 연통수단을 사용하는 방안이 있으나, 이 경우에는 헤더 탱크의 출구측열(142) 내측의 유로 면적이 줄게 되어 압력 강하 및 냉매 불균형이 발생될 수 있으며, 출구측열(142)과 입구측열(141)의 관통부와 입구측열(141) 연결 파이프 사이 에 리크가 발생하는 경우에는 이러한 불량을 찾아내기가 불가능할 뿐만 아니라, 불량 발생시 성능이 저하되어 품질문제가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 입출구의 구성을 헤더탱크의 측면으로 배치되도록 함으로써 열교환기 사이즈의 증대를 방지할 수 있으며, 열교환기의 장착성을 향상시킬 수 있고, 열교환기 유닛을 소형화할 수 있으며, 제조성을 향상시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 열교환기의 냉매의 배분을 향상시키도록 하는 열교환기를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은 유입되는 냉매의 일부를 감압하여 배출되는 냉매와 함께 배출되도록 함으로써 건도 및 온도분포를 개선되도록 하며 전체적인 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는 공기유동방향으로 2열로 배치되며 일정간격으로 병렬 배치되는 복수개의 튜브(10); 상기 튜브(10) 사이에 개재되는 복수개의 핀(20); 상기 튜브(10)의 양단부가 삽입고정되는 상부헤더(30)와 하부헤더(30')와, 상기 상부헤더(30) 및 하부헤더(30')와 각각 결합되어 냉매유 로를 형성하는 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 및 상기 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 내부의 냉매유로를 길이방향으로 제1열(41,41')과 제2열(42,42')로 구획하는 격벽(50)을 포함하여 이루어지는 상부 헤더탱크(60)와 하부 헤더탱크(60'); 를 포함하는 열교환기(100)에 있어서, 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)과 제2열(42)에는 내부를 구획하는 제 1 배플(45)이 구비되고, 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 상부탱크(40) 제2열(42) 일측에는 냉매가 유입되는 입구파이프(43)와 냉매가 유출되는 출구파이프(44)가 각각 구비되며, 상기 입구파이프(43) 후방 격벽(50)상에 상기 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 1 연통수단(51)이 구비되고, 상기 상부탱크(40)의 제2열(42)에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 부위에 상기 제2열(42)의 내부를 구획하는 제 2 배플(47)이 구비되며, 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 상부탱크(40)의 타측에 위치한 격벽(50)상에 상기 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 2 연통수단(48)이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 하부탱크(40')는 상기 입구파이프(43)가 설치되는 상응하는 위치에 상기 제2열(42')과 제1열(41')을 연통시키는 제 3 연통수단(49)이 구비되고, 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 상기 제 2 배플(47)과 대응하는 위치에 제 3 배플(46)이 구비된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 상기 제 3 배플(46)은 연통홀(46a)이 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 부위에 연통홀(46a)가 구비된 제 3 배플(46)이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 상부탱크(40) 제1열(41)의 일측과 상기 하부탱크(40') 제1열(41')의 일측에 의해 냉매유로를 형성하는 제1영역; 상기 상부탱크(40) 제1열(41)의 타측과 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제2영역; 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 타측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제3영역; 상기 제 1 배플(45)과 상기 제1연통수단(51) 사이에 위치한 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제 4 영역; 상기 제 4 영역과 인접하며 상기 제1연통수단(51)을 포함하는 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 보조영역; 으로 구성되며, 유입된 냉매가 상기 보조영역을 거쳐 상기 제1영역 또는 제4영역으로 합류되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 상기 연통홀(46a)은 지름 0.5~8mm 에 상당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 제 2 배플(47)은 상기 상부 헤더탱크(60) 및 하부 헤더탱크(60') 길이의 7~40 %인 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 열교환기의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 의한 열교환기의 헤더탱크의 분해사시도이며, 도 9는 본 발명에 의한 열교환기의 유체흐름을 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 11은 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도이며, 도 12는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 13은 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도이며, 도 14는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 15는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도이며, 도 16은 종래 열교환기의 냉매 온도분포와 본 발명에 의한 열교환기의 냉매 온도분포를 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명에 의한 열교환기의 열교환영역을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(100)는 공기유동방향으로 2열로 배치되며 일정간격으로 병렬 배치되는 복수개의 튜브(10); 상기 튜브(10) 사이에 개재되는 복수개의 핀(20); 상기 튜브(10)의 양단부가 삽입고정되는 상부헤더(30)와 하부헤더(30'); 상기 상부헤더(30) 및 하부헤더(30')와 각각 결합되어 냉매유로를 형성하는 상부탱크(40)와 하부탱크(40'); 및 상기 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 내부의 냉매유로를 길이방향으로 제1열(41,41')과 제2열(42,42')로 구획하는 격벽(50);을 포함하여 이루어지는 상부 헤더탱크(60)와 하부 헤더탱크(60') 로 구성된다.

상기 튜브(10)는 나란하게 배열되어 냉매유로를 형성하며 복수개로 된다. 또 한, 각각의 튜브(10)들 사이에는 핀(20)이 개재된다.

상기 상부 헤더탱크(60) 및 하부 헤더탱크(60')는 상기 튜브(10)의 양단에 각각 구비되며, 상기 튜브(10)의 양단부가 삽입고정되는 상부 헤더(30) 및 하부 헤더(30')와, 상기 상부 헤더(30) 및 하부 헤더(30')의 상부와 결합되어 냉매유로를 형성하는 상부 탱크(40) 및 하부 탱크(40')와, 상기 냉매유로의 내부 공간을 구획하는 격벽(50)으로 구성된다.

상기 상부 헤더(30) 및 하부 헤더(30')는 상기 튜브(10)의 양단부가 삽입고정되는 복수개의 튜브삽입홀(31,31')이 형성되며 상기 상부 탱크(40) 및 하부 탱크(40')와 함께 냉매유로를 형성하게 된다.

상기 상부 탱크(40) 및 하부 탱크(40')는 상기 상부 헤더(30) 및 하부 헤더(30')의 상부와 결합되어 상기 상부 헤더(30) 및 하부 헤더(30')와 함께 냉매유로를 형성한다. 상기 상부 탱크(40) 및 하부 탱크(40') 내부에는 냉매유로를 길이방향으로 제1열(41,41')과 제2열(42,42')로 구획하는 격벽(50)이 구비된다.

또한, 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)과 제2열(42)에는 내부를 구획하는 제 1 배플(45)이 구비된다. 상기 제 1 배플(45)에 의해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)과 제2열(42)의 내부가 좌우로 구획되게 된다.

상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측 측면에는 냉매가 유출입되는 입 · 출구파이프(43,44)가 구비되며, 이들과 서로 연통되게 된다.

이와 같이 본 발명은 핀과 튜브의 일부분을 제거하여 헤더 탱크의 측면으로 배치하는 종래의 열교환기의 문제점을 보완하여 핀과 튜브의 일부분을 제거하지 않고 입출구의 구성을 공기유입방향으로 배치되도록 하여 열교환기를 소형화하고, 핀의 제거 및 미브레이징의 불량을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 상기 입구파이프(43)의 후방에 위치한 격벽(50)에는 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 1 연통수단(51)이 구비된다. 또한, 상기 상부탱크(40)의 제2열(42)에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 부위에 내부를 구획하는 제 2 배플(47)이 구비된다.

이때, 상기 제2배플(47)은 하부 헤더탱크(60')의 일측 단부로부터 위치되는 거리(w)는 상기 헤더탱크(60,60') 길이(L)의 7~40 %인 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제2배플(47)이 상기 상부 헤더탱크(60)의 중간에 설치된 상기 제 1 배플(45) 쪽으로 치우쳐 구비되면 열교환기 출구측으로 배출되는 냉매의 양이 적게 되며, 상기 제2배플(47)이 상기 상부 헤더탱크(60)의 중간에 설치된 상기 제 1 배플(45) 쪽에서 너무 멀어지게 되면 유입되는 냉매의 압력손실이 크게 된다. 또, 상기 상부탱크(40)의 타측에는 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 2 연통수단(48)이 구비된다.

이에 따라 본 발명의 열교환기는 도 9에 도시된 바와 같이 냉매흐름을 갖게 된다.

상기 입구파이프(43)로 유입된 냉매는 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측으로 유입되고 상기 제 2 배플(47)에 의해 막혀 있으므로 상기 격벽(50)에 구비된 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된다. 냉매가 상기 상 부탱크(40)의 제1열(41)로 이동되게 될 때, 일부 냉매가 분기되어 상부탱크(40) 제2열(42)에서 튜브(10)를 통과하며 상기 하부탱크(40')의 제2열(41') 일측으로 이동되게 된다. 상기 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된 냉매는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')로 이동되며, 이동된 냉매는 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 하부탱크(40')의 제1열(41') 타측으로 이동되고, 상기 튜브(10)를 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41) 타측으로 이동된다. 상기 상부탱크(40)의 제1열(41) 타측으로 이동된 냉매는 상기 제 2 연통수단(48)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제2열(42) 타측으로 이동되며, 상기 튜브(10)를 통해 하부탱크(40')의 제2열(42') 타측으로 이동후 하부탱크(40')의 제2열(42') 일측으로 이동하며 분기되어 상기 하부탱크(40')의 제2열(41') 일측으로 이동된 일부 냉매와 합류되어 튜브(10)를 통해 상부 탱크(40)의 제2열(42) 일측으로 이동되어 출구파이프(44)를 통해 배출되게 된다.

도 10은 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 11은 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기는 기본적인 구조는 전술한 본 발명에 의한 열교환기와 같으나, 다른 점은 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 부위에 제3배플(46)이 구비되고, 상기 하부탱크(40')는 상기 입구파이프(43)가 설치되는 상응하는 위치에 제2열(42')과 제1열(41')을 연통시키는 제 3 연통수단(49)이 구비된다.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기는 도 11에 도시된 바와 같은 냉매흐름을 갖게 된다.

상기 입구파이프(43)로 유입된 냉매는 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측으로 유입되고 냉매의 일부는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')로 이동되며, 냉매의 나머지는 상기 제 2 배플(47)에 의해 막혀 있으므로 상기 격벽(50)에 구비된 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된다. 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')로 이동된 냉매의 일부는 제3배플(46)에 의해 막혀 있으므로 상기 제 3 연통수단(49)을 통과하여 하부탱크(40')의 제1열(41') 일측으로 이동되고 튜브(10)를 통해 상부탱크(40)의 제1열(41) 일측으로 이동되어 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된 냉매의 일부와 합류되고 합류된 유체는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')로 이동되며, 이동된 냉매는 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 하부탱크(40')의 제1열(41') 타측으로 이동되고, 상기 튜브(10)를 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41) 타측으로 이동된다. 상기 상부탱크(40)의 제1열(41) 타측으로 이동된 냉매는 상기 제 2 연통수단(48)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제2열(42) 타측으로 이동되며, 상기 튜브(10)를 통해 하부탱크(40')의 제2열(42') 타측으로 이동후 하부탱크(40')의 제2열(42') 일측으로 이동하며 다시 튜브(10)를 통해 상부 탱크(40)의 제2열(42) 일측으로 이동되어 출구파이프(44)를 통해 배출되게 된다.

도 12는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 13은 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기는 기본적인 구조는 전술한 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기와 같으나, 다른 점은 상기 제3배플(46)에 연통홀(46a)이 구비된다. 상기 제3배플(46)에 상기 연통홀(46a)을 구비하게 되면 상기 제3배플로 냉매가 쏠리는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 상기 연통홀(46a)은 지름은 0.5~8mm 에 상당하는 면적을 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 된 본 발명에 의한 다른 형태의 열교환기는 도 11에 도시된 바와 같은 냉매흐름을 갖게 된다.

상기 입구파이프(43)로 유입된 냉매는 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측으로 유입되고 냉매의 일부는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')로 이동되며, 냉매의 나머지는 상기 제 2 배플(47)에 의해 막혀 있으므로 상기 격벽(50)에 구비된 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된다. 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')로 이동된 냉매의 일부는 상기 제 3 연통수단(49)과 연통홀(46a)이 형성된 제3배플(46)로 이동되며 상기 제 3 연통수단(49)을 통과한 냉매는 하부탱크(40')의 제1열(41') 일측으로 이동되고 튜브(10)를 통해 상부탱크(40)의 제1열(41) 일측으로 이동되어 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된 냉매의 일부와 합류되고 합류된 유체는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')로 이동되며, 이동된 냉매는 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 하부탱크(40')의 제1열(41') 타측으로 이동되고, 상기 튜브(10)를 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41) 타측으로 이동된다. 상기 상 부탱크(40)의 제1열(41) 타측으로 이동된 냉매는 상기 제 2 연통수단(48)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제2열(42) 타측으로 이동되며, 상기 튜브(10)를 통해 하부탱크(40')의 제2열(42') 타측으로 이동후 하부탱크(40')의 제2열(42') 일측으로 이동하며 연통홀(46a)을 통과한 냉매와 합류하여 튜브(10)를 통해 상부 탱크(40)의 제2열(42) 일측으로 이동되어 출구파이프(44)를 통해 배출되게 된다. 이때, 연통홀(46a)를 통과한 냉매는 감압되어 합류되게 된다.

도 14는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 15는 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기의 냉매흐름을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기는 기본적인 구조는 전술한 본 발명에 열교환기와 같으나, 다른 점은 상기 제3배플(46)에 연통홀(46a)이 구비된다.

이에 따라 본 발명에 의한 또 다른 형태의 열교환기는 도 15에 도시된 바와 같은 냉매흐름을 갖게 된다.

상기 입구파이프(43)로 유입된 냉매는 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측으로 유입되고 냉매의 일부는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')로 이동되며, 냉매의 나머지는 상기 제 2 배플(47)에 의해 막혀 있으므로 상기 격벽(50)에 구비된 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된다. 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')로 이동된 냉매의 일부는 제3배플(46)의 연통홀(46a)을 통과하게 된다. 상기 제 1 연통수단(51)을 통해 상기 상부탱크(40)의 제1열(41)로 이동된 냉매는 상기 튜브(10)를 통해 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')로 이동되며, 이동된 냉매는 상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 하부탱크(40')의 제1열(41') 타측으로 이동되고, 연통홀(46a)을 통과한 냉매와 합류하여 튜브(10)를 통해 상부 탱크(40)의 제2열(42) 일측으로 이동되어 출구파이프(44)를 통해 배출되게 된다. 이때, 연통홀(46a)를 통과한 냉매는 감압되어 합류되게 된다.

이와 같이 유입되는 냉매의 일부를 감압하여 열교환기를 통과하여 배출되는 냉매의 나머지와 혼합되어 배출되도록 하게 되면 냉매의 출구측으로 쏠려 배출되어 쏠림현상이 발생되는 종래 열교환기의 문제점을 개선할 수 있으며, 온도의 분포를 개선하여 열교환성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 16의 (a)는 일반적인 열교환기의 온도분포를 나타낸 도면이고, (b)는 본 발명의 열교환기의 온도분포를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 종래의 열교환기는 냉매가 출구측으로 쏠려 배출되게 되므로 온도분포가 한쪽으로 치우치게 되는 반면에, 본 발명의 열교환기는 냉매의 일부가 감압되며 열교환기를 통과한 냉매의 나머지와 혼합되어 배출되게 되어 냉매의 온도분포가 고르게 된다.

이와 같이 본 발명은 유입되는 냉매의 일부를 감압하여 배출되는 냉매와 함께 배출되도록 함으로써 온도분포를 개선할 수 있게 된다.

전술한 열교환기를 종합하여 열교환영역으로 도시하면 도 17과 같다.

도시된 바와 같이 본 발명의 열교환기는 상기 상부탱크(40) 제1열(41)의 일측과 상기 하부탱크(40') 제1열(41')의 일측에 의해 냉매유로를 형성하는 제1영 역(a); 상기 상부탱크(40) 제1열(41)의 타측과 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제2영역(b); 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 타측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제3영역(c); 상기 제 1 배플(45)과 상기 제1연통수단(51) 사이에 위치한 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제 4 영역(d); 상기 제 4 영역(d)과 인접하며 상기 제1연통수단(51)을 포함하는 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 보조영역(e); 으로 구성된다.

이때, 유입된 냉매가 상기 보조영역을 거쳐 상기 제1영역 또는 제4영역으로 합류되도록 하는 것이 바람직하다.

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

이에 따라, 본 발명의 열교환기는 입출구의 구성을 헤더탱크의 측면으로 배치되도록 함으로써 열교환기 사이즈의 증대를 방지할 수 있고, 열교환기의 장착성을 향상시킬 수 있으며, 열교환기 유닛을 소형화할 수 있고, 제조성을 향상시킬 수 있으며, 유입되는 냉매의 일부를 감압하여 배출되는 냉매와 함께 배출되도록 함으로써 건도 및 온도분포를 개선되도록 하며 냉매의 배분을 향상시켜 전체적인 열교 환기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 공기유동방향으로 2열로 배치되며 일정간격으로 병렬 배치되는 복수개의 튜브(10); 상기 튜브(10) 사이에 개재되는 복수개의 핀(20); 상기 튜브(10)의 양단부가 삽입고정되는 상부헤더(30)와 하부헤더(30')와, 상기 상부헤더(30) 및 하부헤더(30')와 각각 결합되어 냉매유로를 형성하는 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 및 상기 상부탱크(40)와 하부탱크(40') 내부의 냉매유로를 길이방향으로 제1열(41,41')과 제2열(42,42')로 구획하는 격벽(50)을 포함하여 이루어지는 상부 헤더탱크(60)와 하부 헤더탱크(60'); 를 포함하는 열교환기(100)에 있어서,

   상기 상부탱크(40)의 제1열(41)과 제2열(42)에는 내부를 구획하는 제 1 배플(45)이 구비되고,

   상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 상부탱크(40) 제2열(42) 일측에는 냉매가 유입되는 입구파이프(43)와 냉매가 유출되는 출구파이프(44)가 각각 구비되며, 상기 입구파이프(43) 후방 격벽(50)상에 상기 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 1 연통수단(51)이 구비되고,

   상기 상부탱크(40)의 제2열(42)에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 부위에 상기 제2열(42)의 내부를 구획하는 제 2 배플(47)이 구비되며,

   상기 제 1 배플(45)을 중심으로 상기 상부탱크(40)의 타측에 위치한 격벽(50)상에 상기 제1열(41)과 제2열(42)을 연통시키는 제 2 연통수단(48)이 구비되며,

   상기 하부탱크(40')는 상기 입구파이프(43)가 설치되는 상응하는 위치에 상기 제2열(42')과 제1열(41')을 연통시키는 제 3 연통수단(49)이 구비되고,

   상기 하부탱크(40')의 제2열(42')에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 상기 제 2 배플(47)과 대응하는 위치에 제 3 배플(46)이 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 3 배플(46)은 연통홀(46a)이 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부탱크(40')의 제2열(42')에는 상기 입구파이프(43)와 출구파이프(44) 사이에 위치한 부위에 연통홀(46a)가 구비된 제 3 배플(46)이 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기는,

   상기 상부탱크(40) 제1열(41)의 일측과 상기 하부탱크(40') 제1열(41')의 일측에 의해 냉매유로를 형성하는 제1영역(a);

   상기 상부탱크(40) 제1열(41)의 타측과 상기 하부탱크(40')의 제1열(41')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제2영역(b);

   상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 타측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제3영역(c);

   상기 제 1 배플(45)과 상기 제1연통수단(51) 사이에 위치한 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 제 4 영역(d);

   상기 제 4 영역(d)과 인접하며 상기 제1연통수단(51)을 포함하는 상기 상부탱크(40) 제2열(42)의 일측과 상기 하부탱크(40')의 제2열(42')의 타측에 의해 냉매유로를 형성하는 보조영역(e); 으로 구성되며,

   유입된 냉매가 상기 보조영역(e)을 거쳐 상기 제1영역(a) 또는 제4영역(d)으로 합류되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 연통홀(46a)은 지름 0.5~8mm 에 상당하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 배플(47)은 상기 상부 헤더탱크(60) 및 하부 헤더탱크(60') 길이의 7~40 %인 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.

Images