KR101634399B1 - 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 증발기의 헤더와 탱크로 이루어진 냉매 유로에 있어서, 냉매유량을 분배하기 위해 구성되는 배플의 구조에 관한 것으로, 다수의 튜브(10)와, 상기 튜브(10) 사이에 설치되는 핀(20)과, 상기 튜브(10)의 양 끝단이 고정되는 헤더(30)와, 상기 헤더(30)와 결합되어 냉매 유로를 형성하는 탱크(40)로 이루어진 차량용 증발기(1)에 있어서, 상기 헤더(30) 또는 탱크(40)의 중앙부가 유로 방면으로 수직으로 절곡되어 형성되는 2겹의 격판(50)과; 상기 격판(50)의 일부분을 절개하여 냉매 유로의 한쪽 방면을 차단하도록 수직 절곡되는 배플(51)을 구비한 것을 기술적 특징으로 한다.
이에 의해 배플을 형성하기 위해 헤더 또는 탱크의 격판 일부를 이용하므로 중량의 증감 없이 배플을 구성할 수 있어 조립이 용이하여 생산성이 향상된다.

Description

증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조{A BAFFLE OF EVAPORATOR}

본 발명은 차량용 증발기의 헤더와 탱크를 통해 형성되는 냉매 유로에 구비되는 배플의 구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 헤더 또는 탱크의 중앙부가 2중으로 절곡되어 격판이 형성된 경우, 이 격판의 일부분을 이용해 냉매 유로를 차단할 수 있는 격판을 만들고, 이 격판에 냉매유량 분배를 위한 적정 크기의 배플(baffle)을 형성한 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조에 관한 것이다.

차량용 냉동사이클은 압축기에서 압축된 기상 냉매가 응축기를 거쳐 응축되어 액상의 냉매로 상변화되고, 이 액상의 냉매가 팽창밸브를 거쳐 저온저압의 혼합냉매(액상, 기상냉매)로 변화된 후, 증발기를 통해 공기와 열교환하여 기상냉매로 상변화되고, 이를 통해 증발기와 열교환된 공기는 차량 내로 토출되면서 실내 냉방을 이룬다.

이때 증발기는 팽창밸브에서 공급되는 기상냉매가 공기와 열교환되면서 다시 액상의 냉매로 변화하므로, 액상과 기상 상태의 냉매가 증발기 내에 흐르게 되고, 이 때문에 증발기에는 2종의 냉매가 흐를 수 있도록 2개의 분리된 유로를 갖는다.

이러한 증발기의 냉매 유로에 냉매가 고르게 흘러 공기와 열교환을 이룰 수 있도록 하는 것이 기술적으로 열교환 성능에 미치는 영향이 매우 크고, 이에 따라 차량용 증발기의 냉매 통로에는 이러한 냉매가 균일하게 분배될 수 있도록 스로틀이 형성된 배플이 구비된다.

이와 같은 증발기용 냉매 분배기의 종래기술로는 한국공개특허 제10-2001-0015060호(냉매 증발기)가 개시된 바 있다.

상기 기술은 도 1에서와 같이 증발기에 있어서, 외부 유체의 흐름방향에 직교한 폭 방향으로 서로 나란하게 배열되고, 외부 유체 흐름방향으로 복수개의 줄로 배열되는 냉매가 흐르는 복수개의 튜브와; 상부 탱크부와 하부 탱크부를 갖도록 상기 각 튜브의 상하단에 배치되고, 외부 유체의 흐름방향으로 상기 튜브에 대응하여 복수개의 줄로 배열되어 상기 튜브로 냉매를 분배하고 상기 튜브로부터 냉매를 모으기 위한 복수개의 탱크(100)를 포함하며, 상기 탱크(100)는 냉매가 유입되는 입구와 상기 탱크와 튜브를 통해 통과한 냉매가 토출되는 출구를 구비하고, 상기 입구와 출구는 입구로부터 유입된 냉매가 상기 입구가 위치되는 한 줄로 제공된 모든 냉매 통로를 통과하고, 인접한 한 줄의 모든 냉매 통로를 순차적으로 통과하여 냉매 출구로 흐르는 방식이 되도록 외부 유체의 흐름 방향을 서로 다른 줄 탱크에 제공되며, 상기 하부 탱크는 그 내부에 냉매 통로 면적이 감소되는 배플(120)을 갖는 구조이다.

이와 같은 종래의 증발기는 냉매의 분배를 위해 냉매가 흐르는 통로에 면적이 감소되는 배플(120)을 장착하기 위해 탱크의 일부를 절개하여 장착홀(110)을 만들고, 이 장착홀(110)에 배플(120)을 삽입하여 장착하거나, 별도로 제작된 배플(120)을 탱크(100) 내에 용접하여 고정한다.

그러나 이러한 종래 기술은 배플(120)을 구성하기 위해 별도의 조립 부품을 추가하고, 이 부품을 고정하기 위해 장착홀(110)을 형성하거나 용접을 하여 고정하기 때문에 조립에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 있으며, 장착홀(110)과 배플(120) 간의 틈을 실링하기 위한 과정이 더 필요하여 비용이 증가하는 문제가 있다.

또한 별도로 조립되는 배플로 인해 증발기의 중량이 증가하고, 이 배플은 차량의 주행 진동에 의해 헤드 또는 탱크와의 용접부위에 균열이 발생하면 냉매의 압력에 의해 쉽게 파손될 수 있고, 이에 결과적으로는 배플이 이탈하여 유량 분배의 기능을 상실할 수 있는 문제가 있다.

또 다른 종래기술로는 한국공개특허 제10-2002-0066265호(열교환기의 냉매 균일 분배 장치)가 개시된 바 있다.

상기 기술은 도 2에서와 같이 통로 형성되는 헤더와 헤더의 길이 방향으로 수직한 방향으로 연통하도록 냉매유로를 형성하여 상기 헤더의 외주면에 차례대로 적어도 2개 이상의 튜브를 포함한 열교환기에 있어서, 헤더는 냉매가 유입되는 입구단에서 맞은편으로 갈수록 그 내경이 점차 작아지도록 형성된다.

즉, 냉매유로는 입구측 내경(D)이 출구측 내경(D1)보다 크게 형성함으로서 내경이 큰 입구로 유입된 냉매가 내경이 작은 출구측으로 흐르면서 압력이 강하되어 냉매가 고압으로 분배될 수 있게 하고, 이를 통해 증발기 전체로 냉매가 고르게 분배될 수 있도록 한 구성이다.

그러나 이러한 종래기술은 입구측과 출구측의 내경을 다르게 하기 위해 헤더와 탱크의 구조를 변경해야 하고, 이를 위해 각 부품의 생산라인을 변경함과 동시에 조립 이를 위해 증발기의 생산라인을 변경해야하므로 실제로 적용되기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 증발기의 헤더와 탱크 내에 배플을 구성함에 있어서, 헤더와 탱크의 일부를 사용하여 배플을 구성하여 중량의 증가 없이 배플을 구성할 수 있으며, 별도의 조립 부품을 추가하지 않아 조립이 쉬운 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조를 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명은 격판의 일부를 절개하여 형성한 배플을 유동 없이 견고하게 고정할 수 있는 고정 수단을 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적에 따른 본 발명은 다수의 튜브와, 상기 튜브 사이에 설치되는 핀과, 상기 튜브의 양 끝단이 고정되는 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 냉매 유로를 형성하는 탱크로 이루어진 차량용 증발기에 있어서, 상기 헤더 또는 탱크의 중앙부가 유로 방면으로 수직으로 절곡되어 형성되는 2겹의 격판과; 상기 격판의 일부분을 절개하여 냉매 유로의 한쪽 방면을 차단하도록 수직 절곡되는 배플을 구비한 것에 의해 달성된다.

이때 상기 헤더 또는 탱크 내측에는 부분 절개된 격판의 자유단이 고정될 수 있는 돌출형 리브가 더 형성될 수 있다.

본 발명의 사용으로 배플을 형성하기 위해 헤더 또는 탱크의 일부를 사용하므로 중량의 변화 없이 배플을 구성할 수 있고, 이에 더해 격판의 일부를 절개하여 냉매 통로의 수직방향으로 절곡하는 것으로 간단하게 배플을 형성할 수 있다.

이에 의해 배플을 구성하기 위한 부품을 추가하지 않으므로 조립이 쉽고, 이에 의해 조립시간을 단축할 수 있어 생산성이 향상된다.

또한 배플의 일단이 냉매 통로를 구획하는 격판과 일체 형성되어 있어 냉매의 압력에 의해 결합부위가 파손되지 않아 사용 수명이 연장되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 냉매 증발기를 보인 사시도,
도 2는 열교환기의 냉매 균일 분배 장치의 예를 보인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 증발기의 예를 보인 사시도,
도 4(a, b)는 본 발명에 따른 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조의 예를 보인 사시도 및 단면도,
도 5는 도 4(a)의 분리된 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 배플의 다른 실시예를 보인 사시도,
도 7(a, b)는 본 발명에 따른 헤더 및 탱크의 다른 실시예를 보인 단면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 냉매가 공기와 열교환되는 증발기에 있어서, 냉매가 증발기 내의 통로를 따라 고르게 증발기의 전체로 고르게 분배되게 함으로서, 냉매와 공기의 열교환 성능을 향상시키는 유량 분배용 배플에 관한 것으로, 유량 분배용 배플을 설치하기 위해 별도의 조립부품을 추가하지 않고, 이로 인해 증발기의 중량에도 변화 없이 냉매의 통로에 배플을 구성할 수 있도록 개선된 배플의 구조를 제공하고자 한다.

이를 위해 본 발명은 도 3과 도 4에서와 같이 다수의 튜브(10)와, 상기 튜브(10) 사이에 설치되는 핀(20)과, 상기 튜브(10)의 양 끝단이 고정되는 헤더(30)와, 상기 헤더(30)와 결합되어 냉매 유로를 형성하는 탱크(40)로 이루어진 차량용 증발기(1)에 있어서, 상기 헤더(30) 또는 탱크(40)의 중앙부가 유로 방면으로 수직으로 절곡되어 형성되는 2겹의 격판(50)과; 상기 격판(50)의 일부분을 절개하여 냉매 유로의 한쪽 방면을 차단하도록 수직 절곡되는 배플(51)을 포함한다.

증발기(1)는 냉매가 흐르는 유로가 형성되는 튜브(10)가 병렬로 다수 배열되고, 상기 튜브(10)와 튜브(10) 사이의 틈에 핀(20)을 설치하여 공기와의 접촉면을 넓게 함으로서 열교환 성능을 향상하며, 튜브(10)의 상하 양단은 헤더(30)가 설치되어 고정되고, 상기 헤더(30)를 덮는 형태의 탱크(40)를 통해 헤더(30)와 탱크(40) 내에 냉매 통로가 형성된 구조이다.

이때 튜브(10)는 2열로 배열되어 액상냉매와 기상냉매 등과 같이 서로 다른 상태의 냉매가 흐르고, 이에 의해 헤더(30)와 탱크(40)도 길이방향으로 좌우측의 공간을 구획하는 격판(50)이 설치된다.

이러한 격판(50)을 형성하기 위해 도 3과 도 7에서와 같이 헤더(30)의 중심을 상측으로 절곡하여 헤더(30)와 일체로 된 격판(50)으로 형성되거나, 탱크(40)의 중심을 하향 절곡하여 탱크(40)와 일체된 격판(50')으로 형성될 수 있고, 헤더(30)와 탱크(40)가 일체로 형성된 일체형 탱크(35)로 실시될 수 있다.

이와 같은 격판(50)은 헤더(30) 또는 탱크(40) 및 일체형 탱크(35)를 절곡하여 형성한 것으로, 격판(50)의 부분은 2겹의 이중벽이 되며, 본 발명은 격판(50)의 이중벽의 일부를 절개하여 후술하는 배플(51)을 형성한다.

배플(51)은 그 중심측에 스로틀홀(51A)이 형성되어 이를 통과하는 냉매의 압력을 강하시킴으로서 냉매가 증발기의 전체로 고르게 분배될 수 있도록 하는 구성으로, 이러한 배플(51)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 2겹의 격판(50) 중, 일측 1겹의 격판(50)의 일부분을 냉매 통로를 가로지르는 폭 만큼 절개하여 냉매 통로와 대략 수직이 되도록 절곡하여 형성되고, 그 중심에는 냉매가 통과하도록 스로틀홀(51A)을 형성하며, 배플(51)의 자유단은 냉매의 압력에 의해 유동되지 않도록 헤더(30) 또는 탱크(40)의 내측에 고정된다.

이처럼 절곡된 배플(51)의 끝단을 고정하기 위해 헤더(30) 또는 탱크(40)의 내측벽에는 냉매 통로측으로 돌출되는 리브(52)가 더 형성되는데, 이러한 리브(52)는 배플(51)이 절곡된 후, 그 끝단이 리브(52)에 걸려 고정되도록 실시된다.

이때 리브(52)는 배플(50)의 유동을 더욱 견고하게 고정하기 위해서는 도 5에서와 같이 배플(50)의 끝단 양측방향으로 2개의 리브(52)를 형성할 수 있고, 또 다른 예로는 일측 리브(52)와 배플(50)을 브레이징 용접하여 고정할 수 있다.

또한 배플(50)을 절개할 때에 그 끝단을 일정 폭 더 연장하여 절개하고, 이를 "ㄱ"자 형상으로 절곡하여 연장판(53)을 형성할 수 있는데, 이러한 연장판(53)은 헤더(30) 또는 탱크(40) 내측과 면 접촉을 이루어 보다 견고하게 고정할 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 2겹의 격판(50) 일부를 절개하여 냉매 통로로 절곡하여 배플(51)을 형성하므로 별도의 조립부품을 추가하지 않아 조립이 간단하고, 부품 감소에 따른 원가가 절약되며, 증발기(1)의 중량의 증가 없이 배플(51)을 구성할 수 있는 기술적 특징이 있다.

1: 증발기 10: 튜브
20: 핀 30: 헤더
35: 일체형 탱크 40: 탱크
50, 50', 50": 격판 51: 배플
51A: 스로틀 홀 52: 리브
53: 연장판

Claims (5)

1. 다수의 튜브(10)와, 상기 튜브(10) 사이에 설치되는 핀(20)과, 상기 튜브(10)의 양 끝단이 고정되는 헤더(30)와, 상기 헤더(30)와 결합되어 냉매 유로를 형성하는 탱크(40)로 이루어진 차량용 증발기(1)에 있어서,
   상기 헤더(30) 또는 탱크(40)의 중앙부가 유로 방면으로 수직으로 절곡되어 형성되는 2겹의 격판(50)과;
   상기 2겹의 격판(50) 중, 일측 1겹의 상기 격판(50)의 일부분을 절개하여 냉매 유로의 한쪽 방면을 차단하도록 수직 절곡되는 배플(51)을 구비한 것을 특징으로 하는 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 헤더(30) 또는 탱크(40) 내측에는 부분 절개된 격판(50)의 자유단이 고정될 수 있는 돌출형 리브(52)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 배플(51)의 자유단은 헤더(30) 또는 탱크(40)의 내측면과 면 접촉을 할 수 있도록 자유단이 절곡되어 형성되는 연장판(53)을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 배플(51)은 그 자유단이 헤더(30) 또는 탱크(40)의 내측면에 용접되어 고정되는 것을 특징으로 하는 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 배플(51)은 양방면이 연통하는 스로틀 홀(51A)이 형성된 것을 특징으로 하는 증발기의 냉매 유량 분배용 배플의 구조.

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