KR101947374B1 - 차량용 공기조화장치의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 서로 이격되게 배치되고 냉매가 유입 및 유출되는 한 쌍의 헤더파이프; 양단부가 상기 헤더파이프에 연통되게 결합하여 상기 냉매가 유동하고, 서로 평행하게 이격 배열되는 복수개의 튜브; 상기 한 쌍의 헤더파이프 중 어느 하나와 연통되게 결합하는 리시버 드라이어; 및 상기 헤더파이프 내부에 구비되어, 상기 튜브를 유동하는 상기 냉매의 유동흐름을 지그재그가 되도록 유도하는 하나 또는 복수개의 배플을 포함하는 차량용 공기조화장치의 열교환기에 있어서, 상기 튜브는 상기 헤더파이프로부터 냉매가 최초로 유입되어 유동하는 제1냉각구간을 포함하고, 상기 제1냉각구간을 통과한 냉매가 지그재그로 유동하여 상기 리시버 드라이어 쪽으로 유동하는 냉각구간과, 상기 리시버 드라이어를 통과한 냉매가 과냉각되도록 유동하고, 상기 제1냉각구간에 인접 배치되는 과냉각구간을 포함하되, 상기 제1냉각구간 및 상기 과냉각구간은 차량의 전면 그릴 개구부에 위치하고, 상기 리시버 드라이어는 몸체의 내측에 길이방향을 따라 구비되어 상기 냉각구간으로부터 유입되는 상기 냉매를 상기 과냉각구간 쪽으로 유동하도록 하는 격벽을 포함하며, 상기 격벽은 상기 리시버 드라이어의 하부 냉매를 안정화시키기 위하여 하단부에 안정화 홈이 형성된 차량용 공기조화장치의 열교환기를 제공한다.
따라서 냉매가 최초로 유입되어 유동하는 제1냉각구간과 과냉각구간을 차량의 전면 개구부에 위치하게 하여 냉각성능을 향상시킬 수 있으며, 리시버 드라이어 내부에 격벽을 구비하여 과냉각구간으로 안정적인 냉매를 공급하여 과냉각구간에서 안정적인 과냉각이 이루어질 수 있다.

Description

차량용 공기조화장치의 열교환기 {Heat Exchanger for an Air Conditioning System of a vehicle}

본 발명은 차량용 공기조화장치의 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 전면에 설치되는 콘덴서의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공기조화장치의 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공기조화장치의 열교환기는, 내부에 작동유체가 흐를 수 있는 유로를 구비하여 상기 작동유체와 외기가 열교환 되도록 하는 것으로서, 차량 엔진이 적정 온도를 유지할 수 있도록 하는 냉각수가 유동하는 라디에이터와, 냉매가 유동하는 콘덴서를 포함한다.

이 중 콘덴서는, 압축기로부터 유출되는 고온 고압의 냉매를 외기와 열교환시켜 응축시키는 역할을 하며, 이격 설치된 한 쌍의 헤더파이프와, 상기 한 쌍의 헤더파이프에 양단부가 삽입되며 서로 이격되게 적층 배치된 복수개의 튜브와, 상기 튜브 사이에 개재된 복수개의 방열핀을 포함하고, 상기 튜브로 냉매가 유동하되 복수개의 패스(Path)구조로 되어 있다.

한편, 최근에는 기술발전이 급격히 진행됨에 따라 자동차를 설계하는 데 있어 성능보다는 외부 디자인을 보다 중시되어지는 경향이 나타나고 있다. 따라서 최근의 차량들은 최적성능에 의한 설계보다는 외부 디자인을 주로 하여 설계하기 때문에, 차량의 각 기관들은 그 성능을 극대화할 수 있는 방안을 강구하여 설계해야만 한다.

이에, 상기 콘덴서 또한 그 냉각성능(열교환성능)을 극대화할 필요가 있는데, 여기서 이러한 콘덴서의 냉각성능은 외부의 신선한 공기와의 열교환에 의하여 그 성능이 좌우된다고 해도 과언이 아닌 만큼, 상기 콘덴서는 엔진룸 내부에서 주행풍 및 외부의 신선한 공기 유입이 많은 차량의 전면에 위치하게 된다.

그런데, 종래의 콘덴서는, 차량의 엔진룸 내부로 신선한 외기가 유입되는 개구부와 언매칭 되는 경우가 많았으며, 특히 콘덴서의 냉매유로 패스 중 응축성능이 좋아야하는 초기 냉매 패스유로가 개구부와 언매칭 되는 경우가 많아 콘덴서의 전체적인 냉각성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은, 콘덴서의 초기 냉매유로구간을 차량의 전면 개구부에 위치하게 하여 냉각성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공기조화장치의 열교환기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 서로 이격되게 배치되고 냉매가 유입 및 유출되는 한 쌍의 헤더파이프; 양단부가 상기 헤더파이프에 연통되게 결합하여 상기 냉매가 유동하고, 서로 평행하게 이격 배열되는 복수개의 튜브; 상기 한 쌍의 헤더파이프 중 어느 하나와 연통되게 결합하는 리시버 드라이어; 및 상기 헤더파이프 내부에 구비되어, 상기 튜브를 유동하는 상기 냉매의 유동흐름을 지그재그가 되도록 유도하는 하나 또는 복수개의 배플을 포함하는 차량용 공기조화장치의 열교환기에 있어서, 상기 튜브는 상기 헤더파이프로부터 냉매가 최초로 유입되어 유동하는 제1냉각구간을 포함하고, 상기 제1냉각구간을 통과한 냉매가 지그재그로 유동하여 상기 리시버 드라이어 쪽으로 유동하는 냉각구간과, 상기 리시버 드라이어를 통과한 냉매가 과냉각되도록 유동하고, 상기 제1냉각구간에 인접 배치되는 과냉각구간을 포함하되, 상기 제1냉각구간 및 상기 과냉각구간은 차량의 전면 그릴 개구부에 위치하고, 상기 리시버 드라이어는 몸체의 내측에 길이방향을 따라 구비되어 상기 냉각구간으로부터 유입되는 상기 냉매를 상기 과냉각구간 쪽으로 유동하도록 하는 격벽을 포함하며, 상기 격벽은 상기 리시버 드라이어의 하부 냉매를 안정화시키기 위하여 하단부에 안정화 홈이 형성된 차량용 공기조화장치의 열교환기를 제공한다.

이때, 상기 과냉각구간은 상기 튜브의 최하측에 위치하고, 상기 제1냉각구간은 상기 과냉각구간의 상측에 위치하는 것이 좋다.

삭제

여기서, 상기 격벽은, 내측면에 액화돌기가 돌출될 수 있으며, 상기 액화돌기는, 상측에서 하측으로 상기 냉매의 유동방향을 따라 형성되고, 복수개가 서로 이격되게 배치되거나, 반구형으로 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 공기조화장치용 열교환기는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 냉매가 최초로 유입되어 유동하는 제1냉각구간과 과냉각구간을 차량의 전면 개구부에 위치하게 하여 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 리시버 드라이어 내부에 격벽을 구비하여 과냉각구간으로 안정적인 냉매를 공급하여 과냉각구간에서 안정적인 과냉각이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기조화장치의 열교환기와 차량 전면 개구부와의 위치관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 열교환기와 백빔과의 위치관계를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 리시버 드라이어의 내부구조를 나타내는 정단면도이다.
도 4는 도 3의 리시버 드라이어의 내부구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 격벽의 하단부에 형성된 안정화홈을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 격벽 내부에 구비되는 액화돌기를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 액화돌기의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기조화장치의 열교환기와 차량 전면 개구부와의 위치관계를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 열교환기와 백빔과의 위치관계를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 리시버 드라이어의 내부구조를 나타내는 정단면도이다. 또한, 도 4는 도 3의 리시버 드라이어의 내부구조를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 2의 격벽의 하단부에 형성된 안정화홈을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 6은 도 5의 격벽 내부에 구비되는 액화돌기를 나타내는 사시도이며, 도 7은 도 6의 액화돌기의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 공기조화장치의 열교환기(400;이하 '열교환기'라 한다)는, 냉매가 유동하는 콘덴서로서, 차량의 엔진룸(50) 전면에 배치되어 차량 그릴(10)의 개구부(12,14)로부터 유입되는 외기 또는 주행풍과 냉매가 서로 열교환되도록 한다. 한편, 도면에서 참조부호 30은 상기 열교환기(400)의 배면에 배치되는 라디에이터를 나타내고, 40은 냉각팬, 20은 백빔(Back beam)을 나타낸다.

이에, 상기 열교환기(400)에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 살펴보면, 상기 열교환기(400)는, 리시버 드라이어(300) 일체형 응축기로, 서로 이격되게 배치되어 냉매가 유입 및 유출되는 한 쌍의 헤더파이프(110,120)와, 양단부가 상기 헤더파이프(110,120)에 연통되게 결합하고 서로 평행하게 상하방향을 따라 이격 배열되는 복수개의 튜브(200)와, 상기 한 쌍의 헤더파이프(110,120) 중 어느 하나와 연통되게 결합하는 리시버 드라이어(300)를 포함하며, 상기 헤더파이프(110,120) 내부에는 상기 튜브(200)를 유동하는 상기 냉매의 유동흐름을 지그재그가 되도록 유도하는 하나 또는 복수개의 배플(122)을 포함하고 있다. 여기서, 이러한 열교환기(400)의 상세한 구성은 공지의 콘덴서의 구성과 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 이와 대별되는 구성을 위주로 하여 설명하기로 한다.

상기 튜브(200)는 복수개가 상하방향으로 서로 이격되게 배치되어 내부로 냉매가 유동하되, 냉매가 지그재그로 유동하는 복수개의 냉각구간(Path;210,220,230,240)으로 이루고 있다.

상세하게, 상기 튜브(200)는, 헤더파이프(110,120)로부터 냉매가 유출입 하면서 지그재그로 유동한 뒤 상기 리시버 드라이어(300) 쪽으로 유동하는 냉각구간(210,220,230)과, 상기 리시버 드라이어(300)를 통과한 냉매가 유동하면서 과냉각 되는 과냉각구간(240)을 포함한다.

상기 냉각구간(210,220,230)은, 상기 헤더파이프(110)로부터 냉매가 최초로 유입되어 일 방향으로 유동하는 제1냉각구간(210)과, 상기 제1냉각구간(210)의 상측에 위치하여 냉매가 상기 제1냉각구간(210)과는 반대방향인 타 방향으로 유동하는 제2냉각구간(220)과, 상기 제2냉각구간(220)의 상측에 위치하여 냉매가 일 방향으로 유동하여 상기 리시버 드라이어(300) 쪽으로 유동하는 제3냉각구간(230)을 포함한다.

그리고, 상기 과냉각구간(240)은, 상기 리시버 드라이어(300)를 통과한 냉매가 유동하면서 과냉각되는 구간으로, 상기 제1냉각구간(210)의 하측에 인접 배치되어 있으며, 상기 튜브(200)에 있어서 최하측에 위치하고 있다.

한편, 상기 냉각구간(210,220,230,240)에서 상기 헤더파이프(110)로부터 냉매가 최초로 유입되어 응축되는 제1냉각구간(210)은, 전체 응축성능에 큰 영향을 미치며 초기 응축구간으로 다른 냉각구간(220,230)에 비하여 가장 많은 면적을 갖고 있는데, 이러한 이유는, 우선 튜브(200) 내를 유동하는 냉매 특성상 기상 냉매를 가장 많이 함유하여 동일 유량에서 많은 체적을 차지하고 있기 때문이며, 상기 제1냉각구간(210)에서의 응축능력이 커야 이후 냉각구간(220,230)에서의 냉매 유로 저항이 안정되어 냉매압력강하가 적어지고 이에 열교환기(400)의 냉각성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.

따라서 상기 열교환기(400)는, 주행풍 또는 외기가 유입되는 차량의 전면 개구부(12)와 응축성능에 큰 영향을 미치는 상기 제1냉각구간(210)과 과냉각구간(240)을 서로 대응되게 위치시킴으로써, 상기 개구부(12)로부터 유입되는 외기 또는 주행풍이 상기 제1냉각구간(210)과 과냉각구간(240)에 직접적으로 대면접촉하게 하여 응축성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 개구부(12)는, 상기 제1냉각구간(210)과 과냉각구간(240)에 대응하도록 그릴(10)의 하측에 형성될 수 있지만, 상기 그릴(10)의 상측에도 개구부(14)를 형성하여 상기 제2냉각구간(220)과 상기 제3냉각구간(230)으로 주행풍 또는 외기가 직접 대면할 수 있도록 할 수 있음은 물론이다.

상기 리시버 드라이어(300)는, 원통형상의 몸체(310)와, 상기 몸체(310)의 하측에 결합되는 필터캡(330)을 포함한다. 여기서, 상기 리시버 드라이어(300) 세부구성은 공지의 리시버 드라이어의 구성과 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 미설명부호 311은 건조제(미도시)가 장착되는 건조제 장착공간을 나타낸다.

한편, 상기 리시버 드라이어(300)는, 상부에서 냉매가 유입될 시, 냉매가 요동치면서 매우 불안정한 흐름을 가지면서 유입되는데, 이렇게 냉매가 불안정한 흐름을 갖게 되면 상기 과냉각구간(240)에 안정적인 냉매를 공급하지 못하게 되고, 이는 과냉각구간(240)에서의 냉각성능을 떨어뜨리는 요인이 된다.

이에, 상기 리시버 드라이어(300)는, 내부에 상측에서 유입되는 냉매를 안정화시켜 과냉각구간(240)으로 안정화된 냉매를 공급하기 위한 격벽(320)을 더 구비한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 격벽(320)은, 상기 리시버 드라이어(300)의 몸체(310) 내측의 유입부측에 길이방향을 따라 구비되어, 상측의 상기 제3냉각구간(230)으로부터 유입되는 상기 냉매를 하측으로 유동하도록 유도한다. 이를 위해, 상기 격벽(320)은, 내부로 상기 냉매가 유동하도록 공간을 두고 또한 유동흐름에 대하여 그 저항이 최소가 되도록 관형상으로 형성되어 있다. 여기서, 도 3의 미설명부호 121은 상기 헤더파이프(120)의 하측단부에 결합하는 엔드캡을 나타낸다.

나아가, 도 5를 참조하면, 상기 격벽(320)은, 상기 리시버 드라이어(300)의 하부 냉매를 안정화시키기 위하여 하단부에 안정화 홈(321)이 형성되어 있다. 상기 안정화 홈(321)은, 일종의 노즐과 같은 역할을 하여 격벽(320)을 따라 흘러내리면서 액화된 냉매가 하측에서 분출되게 하여 리시버 드라이어(300) 몸체(310) 내에 모여 있는 하부 냉매를 안정화시키는 역할을 한다.

한편, 상기 격벽(320)은, 내측면에 내부를 유동하는 냉매 중 잔류 기상냉매가 접촉하면서 액화될 수 있도록 하는 돌출된 액화돌기(322,323)를 구비한다.

도 6을 참조하면, 상기 액화돌기(322)는, 상측에서 하측으로 상기 냉매의 유동방향을 따라 형성되고, 복수개가 서로 이격되게 배치되어 있다. 여기서, 상기 액화돌기(322)는 유동흐름에 저항력이 최소화되는 형상인 원통형상으로 형성되는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.

상기한 형상의 액화돌기(322)의 다른 실시예로 도 7을 참조하면, 상기 액화돌기(323)는, 반구형으로 돌출되어 있으며, 복수개가 서로 이격되게 배치되어 엠보싱의 구조를 이루고 있다.

따라서 상기한 바와 같이 상기 열교환기(400)는, 냉매가 최초로 유입되어 유동하는 제1냉각구간(210)과 과냉각구간(240)을 차량의 전면 개구부(12)에 대응되도록 위치시킴으로써 냉각성능을 향상시킬 수 있으며, 나아가 리시버 드라이어(300) 내부에 구비된 격벽(320)을 통하여 리시버 드라이어(300) 내부의 냉매를 안정화함은 물론, 과냉각구간(240)으로 안정적인 냉매를 공급함으로써 과냉각구간(240)에서 냉매의 안정적인 과냉각을 도모할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10... 그릴 12,14... 개구부
20... 백빔 110, 120... 헤더파이프
122... 배플 200... 튜브
210... 제1냉각구간 220... 제2냉각구간
230... 제3냉각구간 240... 과냉각구간
300... 리시버 드라이어 310... 몸체
320... 격벽 321... 안정화 홈
322,323... 액화돌기 330... 필터캡
400... 열교환기

Claims (7)

1. 서로 이격되게 배치되고 냉매가 유입 및 유출되는 한 쌍의 헤더파이프; 양단부가 상기 헤더파이프에 연통되게 결합하여 상기 냉매가 유동하고, 서로 평행하게 이격 배열되는 복수개의 튜브; 상기 한 쌍의 헤더파이프 중 어느 하나와 연통되게 결합하는 리시버 드라이어; 및 상기 헤더파이프 내부에 구비되어, 상기 튜브를 유동하는 상기 냉매의 유동흐름을 지그재그가 되도록 유도하는 하나 또는 복수개의 배플을 포함하는 차량용 공기조화장치의 열교환기에 있어서,
   상기 튜브는,
   상기 헤더파이프로부터 냉매가 최초로 유입되어 유동하는 제1냉각구간을 포함하고, 상기 제1냉각구간을 통과한 냉매가 지그재그로 유동하여 상기 리시버 드라이어 쪽으로 유동하는 냉각구간과,
   상기 리시버 드라이어를 통과한 냉매가 과냉각되도록 유동하고, 상기 제1냉각구간에 인접 배치되는 과냉각구간을 포함하되,
   상기 제1냉각구간 및 상기 과냉각구간은 차량의 전면 그릴 개구부에 위치하고,
   상기 리시버 드라이어는,
   몸체의 내측에 길이방향을 따라 구비되어 상기 냉각구간으로부터 유입되는 상기 냉매를 상기 과냉각구간 쪽으로 유동하도록 하는 격벽을 포함하며,
   상기 격벽은,
   상기 리시버 드라이어의 하부 냉매를 안정화시키기 위하여 하단부에 안정화 홈이 형성된 차량용 공기조화장치의 열교환기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 과냉각구간은 상기 튜브의 최하측에 위치하고,
   상기 제1냉각구간은 상기 과냉각구간의 상측에 위치하는 차량용 공기조화장치의 열교환기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 격벽은,
   내측면에 액화돌기가 돌출된 차량용 공기조화장치의 열교환기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 액화돌기는,
   상측에서 하측으로 상기 냉매의 유동방향을 따라 형성되고, 복수개가 서로 이격되게 배치되는 차량용 공기조화장치의 열교환기.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 액화돌기는,
   반구형으로 복수개가 서로 이격되게 배치된 차량용 공기조화장치의 열교환기.

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