KR101528227B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 공조장치에 구비된 열교환기에 관한 것으로서, 공조 케이스와 열교환기 사이에 형성되는 단열재의 끝단에 능동형 진동부를 형성하여 열교환기 표면에 형성된 응축수가 원활히 배출되도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

보다 구체적으로는 각각의 도어(110d, 120d, 130d)에 의해 개폐정도가 조절되는 벤트(110, 120, 130)가 형성된 공조케이스(100); 및 상기 하부 헤더탱크(320)와 상기 공조케이스(100) 사이에 위치하는 단열재(150)를 포함하여 이루어지는 자동차용 공조장치(1000)내에 구비되는 상부 헤더탱크(310)와 하부 헤더탱크(320), 튜브(350), 핀(360)을 포함하는 열교환기(300)에 있어서, 상기 단열재(150)는 일 측면에 돌출 형성되고 공기 유동에 따라 진동하는 적어도 하나 이상의 능동형 진동부(151)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

증발기, 열교환기, 공조장치, 자동차용 공조장치, 단열재, 응축수

Description

열교환기{Heat Exchanger}

본 발명은 자동차용 공조장치에 구비된 열교환기에 관한 것으로서, 공조 케이스와 열교환기 사이에 형성되는 단열재의 끝단에 능동형 진동부를 형성하여 열교환기 표면에 형성된 응축수가 원활히 배출되도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

도 1a 는 자동차용 공조장치를 도시한 개략도, 도 1b 는 상기 도 1a 에 도시한 A부분의 확대도, 도 2 는 종래의 열교환기를 나타낸 단면도, 도 3 은 종래의 다른 열교환기를 나타낸 단면도이다.

도 1a 를 참조하면 자동차용 공조장치는 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의하여 개폐정도가 조절되는 벤트(11, 12, 13)가 설치된 공조케이스(10), 상기 공조케이스(10)의 입구에 연결되어 외기를 송풍하는 송풍부(도면 미도시), 상기 공조케이스(10) 내부에 구비되는 증발기(E) 및 히터코어(H), 상기 공조케이스(10)의 냉기통로와 온기통로의 개폐정도를 조절하는 템프 도어(15)를 포함하여 형성된다.

이와 같이 구성된 자동차용 공조장치는 냉방 사이클이 가동될 경우, 상기 템프 도어(15)는 상기 냉기통로를 개방함과 동시에 상기 온기통로를 폐쇄한다. 따라 서, 상기 송풍부(도면 미도시)에 의하여 송풍되는 공기는 상기 증발기(E)를 통과하면서 증발기(E)의 내부를 유동하는 냉매와 열 교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 상기 냉기통로 쪽으로 유동되고 개방된 벤트(11, 12, 13)들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 냉방이 수행된다.

반면에 난방 사이클이 가동될 경우, 상기 템프 도어(15)는 상기 냉기통로를 폐쇄함과 동시에 상기 온기통로를 개방함에 따라 송풍되는 공기는 온기통로를 통하여 상기 히터코어(H)를 거치면서 상기 히터코어(H)의 내부를 유동하는 냉각수와 열 교환되어 온기로 바뀌게 되고 개방된 벤트(11, 12, 13)들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 난방이 수행된다.

상기 증발기(E)는 이격되어 나란하게 구비되는 상부 헤더탱크 및 하부 헤더탱크; 상기 상부 헤더탱크 및 하부 헤더탱크에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 핀을 포함하여 이루어진다.

따라서, 종래의 증발기(E)는 내부에 온도가 낮은 열 교환매체가 순환되고 상기 열 교환매체가 상기 증발기(E)를 통과하는 외부 공기와 열 교환되어 자동차 내부로 차가운 공기를 공급하는 냉방장치이므로, 상기 증발기(E)의 내부 및 표면의 온도가 주위보다 낮아져 상기 증발기(E)의 표면에는 응축수가 생성된다. 이러한 응축수가 상기 증발기(E)의 표면에 그대로 존재하는 경우, 세균의 번식과 그로 인한 악취의 문제뿐만 아니라 공기 유동을 방해하며 증발기(E)와 외부 공기와의 열 교환 성능을 저하시킨다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 2 및 도 3 에 도시된 열교환기가 개시된 바 있다.

도 2 를 참조하면 상기 증발기(E)는 이격되어 나란하게 구비되는 상·하부 헤더탱크(21), 상기 헤더탱크(21) 내부에 형성된 격벽(22), 상기 헤더탱크(21)에 양 단이 고정되어 열 교환매체 유로를 형성하는 튜브(23), 상기 튜브(23)사이에 개재되는 핀(24)을 포함하며 상기 헤더탱크(21) 상단에 결합되는 헤더(20)는 중앙부위가 높게 구성되는 헤더 중앙부(20a)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 증발기(E)의 표면 및 내부에 발생하는 응축수의 배출을 촉진시키게 된다.

또한, 도 3 을 참조하면 상기 증발기(E)는 헤더 탱크(21)의 중앙에 별도의 배수 홀(25)이 구성되어 있어 상기 증발기(E)의 표면 및 내부에 발생하는 응축수의 배출을 원활하게 한다.

도 1b 를 참조하면 상기 증발기(E)가 상기 공조케이스(10)에 장착되는 경우 상기 공조케이스(10)에 상기 증발기(E)가 장착되는 부위를 거치부(10-1), 배수를 위해 경사지게 형성된 부위를 경사부(10-2)라 할 수 있다. 상기 거치부(10-1)에서 상기 증발기(E)와 접촉 길이를 확보하고 외부와 열 교환을 차단하기 위해 단열재(16)를 부착한다.

따라서, 상기 증발기(E)는 상기 공조케이스(10)에 밀착되어 차량의 움직임에 의해 진동 및 소음 등이 유발되지 않도록 고정되어 하부 헤더탱크의 공기 유동 상 류측 방향에 존재하는 응축수는 배출될 수 있으나 하부 헤더탱크의 공기 유동 하류측 방향에 존재하는 응축수는 배출이 어려워진다. 특히, 상기 단열재(16)는 상기 증발기(E)와 공조케이스(10) 사이에 부착되므로 배수를 위한 공간이 더욱 협소해진다.

그러므로, 도 2 및 도 3 에 도시된 증발기(E)의 경우에도 상기 단열재(16)를 부착시 응축수의 배출이 어려운 문제점을 해결할 수 없으므로 상기 단열재(16) 부착 후에도 응축수를 원활하게 배출할 수 있는 열교환기의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 상기 단열재의 일 측면에 돌출 형성되며 공기 유동에 따라 진동하는 능동형 진동부를 이용하여 응축수 배출을 원활하게 하는 열교환기를 제공하고자 한다.

본 발명은 각각의 도어(110d, 120d, 130d)에 의해 개폐정도가 조절되는 벤트(110, 120, 130)가 형성된 공조케이스(100); 및 상기 하부 헤더탱크(320)와 상기 공조케이스(100) 사이에 위치하는 단열재(150)를 포함하여 이루어지는 자동차용 공조장치(1000)내에 구비되는 상부 헤더탱크(310)와 하부 헤더탱크(320), 튜브(350), 핀(360)을 포함하는 열교환기(300)에 있어서, 상기 단열재(150)는 일 측면에 돌출 형성되고 공기 유동에 따라 진동하는 적어도 하나 이상의 능동형 진동부(151)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 단열재(150)는 상기 하부 헤더탱크(320)의 하단을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 상기 능동형 진동부(151)는 상기 열교환기(300)의 공기 유동 하류측 방향으로 상기 하부 헤더탱크(320)의 측면에 형성되는 상기 단열재(150)에서 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 능동형 진동부(151)는 상기 단열재(150)의 길이와 상기 능동 형 진동부(151)의 형성 위치에 따라 상기 하부 헤더탱크(320), 튜브(350) 및 핀(360) 중 선택되는 어느 하나를 진동에 의해 충격을 가하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 열교환기의 표면 및 내부에 형성되는 응축수를 원활하게 배출시키는 장점이 있다. 즉, 단열재의 부착에 의해 열교환기와 공조케이스 사이의 공간이 협소해지는데 능동형 진동부를 이용하여 응축수의 배출을 촉진시켜 응축수에 의한 열 교환성능 저하를 방지함으로써 열교환기의 방열성능을 높이는 장점이 있다.

일반적으로 자동차용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 적정 온도로 유지하거나 또는 우천시나 동절기에 자동차의 유리창에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자의 전·후방 시야가 확보될 수 있도록 하는 장치이다. 또한, 증발기는 자동차용 공조장치의 내부에 구비되는 한 구성요소로 열교환기의 일종이며 외부의 공기와 열 교환하여 자동차 실내로 차가운 공기를 공급해주는 냉방장치이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 의한 실시예 1 의 단열재를 나타낸 사시도를, 도 5 는 본 발명에 의한 실시예 1 의 단열재가 구비된 자동차용 공조장치의 개략도를, 도 6 은 본 발명에 의한 실시예 1 의 열교환기의 사시도를, 도 7 은 본 발명에 의한 실시예 2 의 단열재를 나타낸 사시도를, 도 8 은 본 발명에 의한 실시예 2 의 단열재가 구비된 열교환기의 단면도를, 도 9 는 본 발명에 의한 실시예 2 의 단열재가 구비된 열교환기의 정면도를, 도 10 은 본 발명에 의한 다른 형태의 단열재가 구비된 열교환기의 단면도를 나타낸다.

실시예 1

도 4 및 도 5 를 참조하면 실시예 1 은 공조케이스(100), 열교환기(300), 단열재(150), 능동형 진동부(151)를 포함한다.

도 5 를 참조하면 상기 단열재(150)는 상기 열교환기(300)가 상기 공조케이스(100)에 장착되는 부위 사이에 형성될 수 있다. 상기 열교환기(300)는 내부에 저온의 열 교환매체가 순환되고 이러한 열 교환매체는 상기 열교환기(300)를 통과하는 외부 공기와 열 교환하여 자동차 내부에 차가운 공기를 공급하는 냉방장치이므로 외부와의 단열이 필요하며 이를 위해 상기 단열재(150)를 사용한다. 상기 열교환기(300)는 증발기일 수 있다.

도 4 및 도 5 를 참조하면 상기 능동형 진동부(151)는 상기 단열재(150)의 끝단에 일정 간격으로 이격되어 돌출 형성될 수 있다. 일반적으로 시스템 또는 장치의 일부분에 에너지를 주어 다른 부분이 특수 기능을 실행할 수 있도록 하는 것을 가진(excitation)이라 한다. 송풍부(도면 미도시)의 통풍에 따라 상기 능동형 진동부(151)가 특수한 기능을 수행하는데 이하 상세히 살펴본다. 상기 열교환기(300)의 하부 헤더탱크(320)의 공기 유동 하류측 방향에 존재하는 응축수는 상기 단열재(150)로 인해 배출이 어려워 공기 유동을 방해하며 열 교환성능을 저해시킨다. 따라서, 상기 송풍부(도면 미도시)의 통풍에 의해 공기 유동시 공기 유동방향에 따라 상기 능동형 진동부(151)가 진동하면서 상기 열교환기(300)와 접촉 및 이탈을 반복하게 된다. 상기 열교환기(300)에 상기 능동형 진동부(151)가 충격을 가함에 따라 상기 하부 헤더탱크(320)의 공기 유동 하류측 방향에 존재하는 응축수의 배출을 촉진시켜 공기 유동을 원활하게 하고 열 교환성능을 향상시킨다. 상기 능동형 진동부(151)는 상기 단열재(150)의 측면에 돌출 형성되며 특히 상기 송풍부(도면 미도시)로부터의 통풍에 의한 공기 유동 하류측 방향으로 상기 하부 헤더탱크(320)의 측면에 형성되는 단열재(150) 부분에서 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다. 상기 능동형 진동부(151)는 신축성이 있는 다양한 소재로 형성될 수 있다.

도 5 를 참조하면 본 발명의 자동차용 공조장치(1000)는 각각의 도어(110d, 120d, 130d)에 의해 개폐정도가 조절되는 벤트(110, 120, 130)가 형성된 공조케이스(100); 및 상기 하부 헤더탱크(320)와 상기 공조케이스(100) 사이에 위치하는 단열재(150)를 포함하여 이루어지며 내부에는 상부 헤더탱크(310)와 하부 헤더탱크(320), 튜브(350), 핀(360)을 포함하는 열교환기(300)가 구비된다. 또한, 상기 자동차용 공조장치(1000)는 상기 공조케이스(100)의 입구에 연결되어 외기를 송풍하여 자동차 실내로 공기를 공급하는 송풍부(도면 미도시)가 더 구비되며, 상기 공조케이스(100)는 자동차용 공조장치(1000)의 기본 몸체에 해당한다.

도 5 를 참조하면 상기 공조케이스(100)는 자동차 실내의 차창 쪽으로 공기를 토출하기 위한 디프로스트 벤트(Defrost Vent, 110)와, 자동차 실내의 상반부로 공기를 토출하기 위한 페이스 벤트(Face Vent, 120)와, 자동차 실내의 앞좌석 바닥 쪽으로 공기를 토출하기 위한 앞좌석용 플로어 벤트(Floor Vent, 130)가 형성되고 상기 벤트(110, 120, 130)들은 각각의 도어(110d, 120d, 130d)에 의해 개폐정도가 조절된다.

도 6 은 상기 송풍부(도면 미도시)의 통풍에 의해 공기 유동시 공기 유동방향에 따라 상기 단열재(150)에 일체로 형성된 상기 능동형 진동부(151)가 상기 열교환기(300)와 접촉 및 이탈을 반복하며 진동하는 구조를 다른 측면에서 나타내었다.

실시예 2

도 7 내지 도 9 를 참조하면 실시예 1 은 열교환기(300), 단열재(150), 능동형 진동부(151)를 포함한다.

도 8 및 도 9 를 참조하면 상기 단열재(150)는 상기 상부 헤더탱크(310)의 상단 또는 하부 헤더탱크(320)의 하단을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 단열재(150)의 역할은 상술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.

도 8 및 도 9 를 참조하면 상기 능동형 진동부(151)는 상기 단열재(150)의 끝단에 일정 간격으로 이격되어 돌출 형성될 수 있다. 다만, 응축수의 배출 곤란이 문제되는 부분은 상기 하부 헤더탱크(320)의 공기 유동 하류측 방향에 존재하는 응축수이므로 상기 능동형 진동부(151)는 상기 하부 헤더탱크(320)의 하단을 감싸는 단열재(150)에만 형성되며 상기 상부 헤더탱크(310)의 상단을 감싸는 단열재(150) 에는 형성되지 않는 것이 바람직하다. 상기 능동형 진동부(151)의 기능, 형성 위치 및 재질에 관한 것은 상술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.

도 9 를 참조하면 상기 능동형 진동부(151)는 상기 송풍부(도면 미도시)의 통풍에 의해 공기 유동시 공기 유동방향에 따라 상기 능동형 진동부(151)가 진동하면서 상기 열교환기(300)의 일부분과 접촉 및 이탈을 반복하면서 상기 열교환기(300)에 충격을 가하게 되는데, 도 9 는 상기 능동형 진동부(151)가 상기 튜브(350) 및 핀(360)에 접촉 및 이탈을 반복하면서 충격을 가하게 되는 구조를 나타낸다.

도 10 을 참조하면 상기 능동형 진동부(151)가 상기 하부 헤더탱크(320)에 접촉 및 이탈을 반복하면서 충격을 가하게 되는 구조를 나타낸다.

상기 능동형 진동부(151)가 충격을 가함에 따라 상기 하부 헤더탱크(320)의 공기 유동 하류측 방향에 존재하는 응축수의 배출을 촉진시켜 공기 유동을 원활하게 하고 열 교환성능을 향상시킨다.

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

도 1a 는 자동차용 공조장치를 도시한 개략도.

도 1b 는 상기 도 1a 에 도시한 A부분의 확대도.

도 2 는 종래의 열교환기를 나타낸 단면도.

도 3 은 종래의 다른 열교환기를 나타낸 단면도.

도 4 는 본 발명에 의한 실시예 1 의 단열재를 나타낸 사시도.

도 5 는 본 발명에 의한 실시예 1 의 단열재가 구비된 자동차용 공조장치의 개략도.

도 6 은 본 발명에 의한 실시예 1 의 열교환기의 사시도.

도 7 은 본 발명에 의한 실시예 2 의 단열재를 나타낸 사시도.

도 8 은 본 발명에 의한 실시예 2 의 단열재가 구비된 열교환기의 단면도.

도 9 는 본 발명에 의한 실시예 2 의 단열재가 구비된 열교환기의 정면도.

도 10 은 본 발명에 의한 다른 형태의 단열재가 구비된 열교환기의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 공조케이스

E : 증발기 H : 히터 코어

10-1 : 거치부 10-2 : 경사부

11, 12, 13 : 벤트 11d, 12d, 13d : 도어

15 : 템프 도어 16 : 단열재

20 : 헤더 20a : 헤더 중앙부

21 : 헤더 탱크 22 : 격벽

23 : 튜브 24 : 핀

25 : 배수 홀

1000 : 자동차용 공조장치

100 : 공조케이스

110, 120, 130 : 벤트 110d, 120d, 130d : 도어

150 : 단열재 151 : 능동형 진동부

160 : 템프 도어

300 : 열교환기

310 : 상부 헤더탱크 320 : 하부 헤더탱크

321 : 헤더 322 : 격벽

323 : 탱크

330 : 입구 파이프 340 : 출구 파이프

350 : 튜브 360 : 핀

400 : 히터 코어

Claims (4)

1. 각각의 도어(110d, 120d, 130d)에 의해 개폐정도가 조절되는 벤트(110, 120, 130)가 형성된 공조케이스(100); 및 하부 헤더탱크(320)와 상기 공조케이스(100) 사이에 위치하는 단열재(150)를 포함하여 이루어지는 자동차용 공조장치(1000)내에 구비되는 상부 헤더탱크(310)와 하부 헤더탱크(320), 튜브(350), 핀(360)을 포함하는 열교환기(300)에 있어서,

   상기 단열재(150)는 일 측면에 돌출 형성되고 공기 유동에 따라 진동하는 적어도 하나 이상의 능동형 진동부(151)를 구비하는 것을 특징으로 하며,

   상기 능동형 진동부(151)는 상기 열교환기(300)의 공기 유동 하류측 방향으로 상기 하부 헤더탱크(320)의 측면에 형성되는 상기 단열재(150)에서 돌출 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 단열재(150)의 길이와 상기 능동형 진동부(151)의 형성 위치에 따라 상기 하부 헤더탱크(320), 튜브(350) 및 핀(360) 중 선택되는 어느 하나를 진동에 의해 충격을 가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단열재(150)는 상기 하부 헤더탱크(320)의 하단을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 삭제
4. 삭제

Images