KR102335898B1 - 실외열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실외열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 냉ㆍ난방 모드가 전환되더라도 냉매의 입ㆍ출구가 변경되지 않는 차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기에 있어서, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따른 냉매의 온도변화에 따라 개폐가 조절되는 배플이 구비됨으로써, 냉매 패스 가변이 용이하며, 난방 모드 시에만 냉매가 리시버드라이어를 바이패스하도록 패스를 구성할 수 있는 실외열교환기에 관한 것이다.

Description

실외열교환기{OUTDOOR HEAT EXCHANGER}
본 발명은 실외열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 냉ㆍ난방 모드가 전환되더라도 냉매의 입ㆍ출구가 변경되지 않는 차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기에 있어서, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따른 냉매의 온도변화에 따라 개폐가 조절되는 배플이 구비됨으로써, 냉매 패스 가변이 용이하며, 난방 모드 시에만 냉매가 리시버드라이어를 바이패스하도록 패스를 구성할 수 있는 실외열교환기에 관한 것이다.
휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량이 현재 일반적인 차량의 형태이나, 이러한 차량용 에너지원 역시 환경오염 문제 뿐 아니라 석유 매장량의 감소 등과 같은 다양한 원인으로 인해 새로운 에너지원의 필요성이 점점 대두되고 있는 바, 현재 가장 실용화 단계에 가까운 기술 중 하나가 연료 전지를 에너지원으로 하여 구동되는 차량이다.
그런데, 이와 같은 연료 전지를 사용하는 차량에서는 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 가지는 차량과는 달리 냉각수를 이용한 히팅 시스템을 사용할 수 없다. 즉, 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량의 경우 엔진에서 매우 많은 열이 발생하게 되고, 엔진을 냉각하기 위한 냉각수 순환 시스템이 구비되며, 냉각수가 엔진으로부터 흡수한 열을 실내 난방에 이용하도록 하고 있었다. 그러나 엔진에서 발생하는 것과 같은 많은 열이 연료 전지를 사용하는 차량의 구동원에서는 발생하지 않기 때문에, 이러한 종래의 난방 방식을 사용하기에는 한계가 있었다.
이에 따라 연료 전지 차량에서는, 공조 시스템에 히트펌프를 추가하여 이를 열원으로서 사용할 수 있게 하거나, 전기 히터와 같은 별도의 열원을 구비하는 등 여러 연구가 이루어지고 있다.
이와 관련된 기술로, 국내공개특허 제2012-0103054호(공개일 2012.09.19, 명칭 : 차량용 히트펌프시스템)가 개시된 바 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 차량용 히트펌프 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 히트펌프 시스템(10)은 크게 실외 열교환기(11), 실내열교환기(12), 증발기(13), 압축기(14), 팽창수단(15) 및 칠러(chiller)(16)를 포함하여 형성된다.
먼저, 도 1을 참고로 난방 사이클을 설명하면, 상기 실내열교환기는 고온ㆍ고압의 냉매를 열교환하는 과정에서 고온의 열을 방출하고, 방출된 열기를 차량의 실내로 공급하여 실내를 난방한다.
상기 실내열교환기를 통과한 냉매가 제1밸브(21)를 통과한 후, 제1삼방밸브(22)에 의해 실외열교환기를 거치지 않고, 제2삼방밸브(23)에 의해 칠러(16)를 통과하여 전장 라디에이터(24)로부터 유입된 전장 냉각수와 열교환함으로써, 상기 칠러가 증발기 역할을 하게 된다.
이후, 냉매는 압축기를 지나 다시 실내열교환기를 통과하는 순환루트를 반복적으로 거치게 된다.
도 2를 참고로 냉방 사이클을 설명하면, 실외 열교환기가 응축기로서 작동하게 되며, 응축된 냉매가 상기 제2삼방밸브에 의해 증발기를 통과하며 주위 열을 흡수하면서 차량의 실내에 차가운 공기를 공급하게 된다.
다음으로, 냉매는 압축기 및 실내열교환기를 거쳐 다시 제1삼방밸브에 의해 상기 실외열교환기를 통과하는 순환루트를 반복적으로 거치며 냉방 사이클을 이루게 된다.
한편, 난방 모드에서 상기 실외열교환기는 외부 온도가 낮은 상태에서 주위의 열을 흡수하는 과정에서 표면의 온도가 급속하게 저하됨으로써 표면에 수분이 결빙되어 서리가 발생되며, 서리를 녹이는 제상과정에서 응축수가 배출된다.
상기 실외열교환기는 크로스 플로우 타입으로 핀/튜브가 배치될 경우, 서리를 녹이는 제상과정에서 녹은 물의 배수성이 좋지 않아 제상이 잘 되지 않고, 녹았던 서리가 재동결되어 착상이 발생된다는 문제점이 있었다.
상기 실외열교환기는 착상이 발생되면 공기의 유로가 막히게 되어 열교환 성능이 저하되며, 제상 운전으로 인한 열부하가 증가하게 되어 전체적인 히트펌프 시스템의 성능이 떨어지게 된다.
이에 반해, 다운 플로우 타입의 실외열교환기는 일반적인 자용차용 증발기와 같이 녹았던 서리가 밑으로 흘러내리도록 형성됨으로써 배수성이 좋아지고 히트펌프의 제상모드 효율을 향상시킬 수 있었다.
하지만, 다운 플로우 타입의 실외열교환기에서도 착상은 발생되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 실외열교환기는 냉방 시 필요한 과냉 영역 확보를 위해 냉매가 리시버드라이어를 거친 다음 마지막 패스를 통과할 수 있도록 구성하는 것이 일반적이다.
그러나 이는 냉방 모드에 한정되어 있으며, 실외열교환기가 증발기로 작동하는 난방 모드 시에는 과냉 영역을 확보할 필요가 없으며, 도 3과 같은 패스를 갖는 실외 열교환기에서는 난방 시 리시버드라이어를 거치며 냉매측 압력 강하량 증가에 따른 냉매 온도 저하로 인해 마지막 패스(도면상 점 영역으로 표시)에서 착상 현상이 가장 먼저 발생하게 된다.
이에 따라, 난방시 리시버드라이어 측으로 냉매의 흐름을 유도하지 않도록 하여 착상을 최대한 지연시킬 수 있는 히트펌프용 실외 열교환기의 개발이 필요한 실정이다.
일본공개특허 제2008-180485호(공개일 2008.08.07, 명칭 : 열교환기)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기에 있어서, 냉ㆍ난방 모드가 전환되더라도 냉매의 입ㆍ출구가 변경되지 않으면서, 난방 모드 시에만 냉매가 리시버드라이어를 바이패스하도록 패스를 구성함으로써, 착상 현상을 최대한 지연시킬 수 있으며, 시스템 경량화가 가능한 실외열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실외열교환기는 냉매가 유입 또는 배출되며 높이방향 또는 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200); 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양단이 고정되어 냉매의 유로를 형성하는 복수개의 튜브(300); 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 복수개의 핀(400); 상기 제2헤더탱크(200)와 제1연결부(510) 및 제2연결부(520)를 통해 연결되는 리시버드라이어(500); 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)에 구비되어 냉매의 흐름을 조절하는 전환배플(600); 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 내부에 구비되어 냉매의 흐름을 유도 또는 차단하도록 개폐가 가능한 제1가변배플(710); 및 상기 제1연결부(510) 또는 제2연결부(520) 내부에 구비되어 개폐가 가능한 제2가변배플(720); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 냉방 또는 난방 모드로 전환되더라도 냉매가 유입되는 유입구(101)와, 냉매가 배출되는 배출구(102)의 위치가 동일할 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 냉방 모드 시 냉매 유동 패스 수가, 난방 모드 시 냉매 유동 패스 수와 같거나 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)은 냉방 또는 난방 모드 전환에 따른 냉매 온도 변화에 따라 개폐가 조절될 수 있다.
또한, 상기 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)은 온도 변화에 따라 형상 또는 위치 변경이 가능한 재질로 제조될 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)가 높이방향으로 서로 일정거리 이격되어 나란하게 배치되는 다운 플로우 타입의 열교환기일 수 있다.
또한, 상기 제1헤더탱크(100)는 길이방향으로 연장 형성되어 냉매가 유입되는 유입탱크(110)와, 높이방향으로 상기 유입탱크(110)의 상측에 나란하게 구비되어 냉매가 배출 되는 배출탱크(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(100)의 유입탱크(110) 내에 일정 간격으로 두 개의 상기 전환배플(600)이 배치되며, 상기 제2헤더탱크(200)의 냉매 유동방향으로 전단에 한 개의 상기 전환배플(600)이 배치되고, 후단에 제1가변배플(710)이 배치되어 냉ㆍ난방 모드 시 4 패스의 유로를 가질 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 냉방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 폐쇄되고, 상기 제2가변배플(720)이 개방되어 3패스의 냉매가 상기 리시버드라이어(500)를 거쳐 4 패스에 도달하며, 난방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 개방되고, 상기 제2가변배플(720)이 폐쇄되어 3패스의 냉매가 직접 4 패스에 도달할 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(100)의 유입탱크(110) 내에 냉매 유동방향으로 전단에 제1가변배플(710)이 구비되고, 일정 간격 이격되어 후단에 상기 전환배플(600)이 구비되며, 상기 제2헤더탱크(200) 내에 일정 간격으로 두 개의 상기 제1가변배플(710)이 구비되어 냉방 모드 시 4 패스의 유로를 갖고, 난방 모드 시 2 패스의 유로를 가질 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 냉방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 폐쇄되고, 상기 제2가변배플(720)이 개방되어 3패스의 냉매가 상기 리시버드라이어(500)를 거쳐 4 패스에 도달하며, 난방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 개방되고, 상기 제2가변배플(720)이 폐쇄되어 1패스의 냉매가 직접 2 패스에 도달할 수 있다.
또한, 상기 실외열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)가 길이방향으로 서로 일정거리 이격되어 나란하게 배치되는 크로스 플로우 타입의 열교환기일 수 있다.
본 발명의 실외열교환기는 차량용 히트펌프 시스템의 냉ㆍ난방 모드가 전환되더라도 냉매의 입ㆍ출구가 변경되지 않으면서, 난방 모드 시에만 냉매가 리시버드라이어를 바이패스하도록 패스를 구성함으로써, 착상 현상을 최대한 지연시킬 수 있으며, 시스템 경량화가 가능하다는 장점이 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기는 냉방 모드시에는 응축기 역할을 하고, 난방 모드시에는 증발기 역할을 수행하게 된다. 따라서 실외열교환기는 냉방 모드 시 냉매가 기상에서 액상으로 변하게 되고, 난방 모드시 이상에서 기상으로 변하게 되므로, 냉방일 때와 냉매 흐름을 반대로 설계하는 것이 바람직하나, 이를 위해서는 추가적인 전환 밸브가 필수적이다. 또한 실외열교환기에서는 냉방시 필요한 과냉영역 확보를 위해 냉매가 리시버드라이어를 거친 다음 마지막 패스를 통과하도록 구성하는데, 난방 모드시에는 과냉 영역의 확보가 필요하지 않을 뿐 아니라, 리시버드라이어를 거치게 되는 경우 냉매 측 압력 강하량 증가에 따른 냉매 온도 저하로 인해 마지막 패스에서 착상 현상이 가장 먼저 발생하게 된다.
따라서 본 발명에서는 냉ㆍ난방 모드 전환에 따른 냉매 온도 변화에 따라 개폐가 조절되는 제1가변배플 및 제2가변배플을 포함하여 형성됨으로써, 각 패스별 튜브 열수 변경은 물론, 난방 시 냉매가 리시버드라이어를 통과하지 않도록 유로를 조절할 수 있다.
즉, 본 발명은 냉ㆍ난방 모드 전환시 냉매의 입ㆍ출구를 변경하지 않아도 되기 때문에 추가적인 전환 밸브가 필요하지 않아 시스템 경량화 및 비용 절감이 가능하며, 난방 모드 시 리시버드라이어를 통과하면서 발생되는 냉매 측 압력 강하량 증가로 인한 착상 현상이 가속화되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 온도에 따라 개폐가 조절되는 제1가변배플 및 제2가변배플이 형상기억합금이나, 열팽창률이 다른 이종 금속을 이용한 바이메탈 등으로 구성됨으로써, 시스템이 작동되는 도중에도 필요에 따라 위치 및 형상 변경이 가능하도록 형성된다는 장점이 있다.
도 1은 종래 차량용 히트펌프 시스템의 난방 사이클을 나타낸 개략도.
도 2는 종래 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 사이클을 나타낸 개략도.
도 3은 종래의 실외열교환기에서 착상이 먼저 발생되는 영역을 표시한 도면.
도 4 내지 7은 본 발명에 따른 실외열교환기 중 다운 플로우 타입에서 냉ㆍ난방 모드 시 냉매의 흐름을 나타낸 도면.
도 8 내지 9는 본 발명에 따른 실외열교환기 중 크로스 플로우 타입에서 냉ㆍ난방 모드 시 냉매의 흐름을 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 실외열교환기(1)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 실외열교환기(1)는 차량용 히트펌프 시스템 내에 구비되는 것으로, 냉방 모드 시 응축기 역할을 하고, 난방 모드 시 증발기 역할을 하는 것으로, 도 4 내지 7과 같이 다운 플로우(down flow) 타입으로 형성될 수도 있고, 도 8 내지 9와 같이 크로스 플로우(cross flow) 타입으로 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 실외열교환기(1)는 크게, 제1헤더탱크(100), 제2헤더탱크(200), 튜브(300), 핀(400), 리시버드라이어(500), 전환배플(600), 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)을 포함하여 형성된다.
상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 냉매가 유입 또는 배출되며 높이방향 또는 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비된다.
상기 리시버드라이어(500)는 몸체(530)와, 상기 제2헤더탱크(200)와 상기 몸체(530) 사이에 연결되어 상기 몸체(530)로 냉매가 유입되도록 안내하는 제1연결부(510) 및 배출되도록 안내하는 제2연결부(520)를 포함하여 형성된다.
상기 튜브(300)는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양단이 고정되어 냉매의 유로를 형성하는 것으로 복수개가 길이방향으로 나란하게 구비되며, 그 사이에 전열면적이 증대되도록 핀(400)이 개재된다.
상기 전환배플(600)은 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)에 구비되어 냉매의 흐름을 조절하게 된다.
이때, 상기 전환배플(600)은 유로를 밀폐시켜 냉매의 흐름을 조절하는 것과 달리, 상기 제1가변배플(710)은 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 내부에 구비되어 냉매의 흐름을 유도 또는 차단하도록 개폐가 조절되며, 상기 제2가변배플(720)도 상기 제1연결부(510) 또는 제2연결부(520) 내부에 구비되어 냉매가 필요에 따라 상기 리시버드라이어(500)를 통과하지 않도록 유로를 차단할 수도 있으며, 통과하도록 유로를 개방할 수도 있다.
이때, 상기 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)은 차량용 히트펌프 시스템의 냉ㆍ난방 모드 전환에 따른 냉매의 온도변화에 따라 개폐가 조절되며, 형상기억합금으로 제조되어 온도 변화에 따라 형상이 변화되도록 형성될 수도 있으며, 바이메탈(bi-metal)로 제조되어 위치 변경이 가능하도록 형성될 수도 있다.
상기 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)은 상기 전환배플(600)과 마찬가지로 실외열교환기(1) 조립 시 일체로 브레이징 결합될 수 있는데, 이를 위해 알루미늄보다 높은 융점을 가진 물질을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.
먼저, 도 4 내지 7과 같은 다운 플로우 타입의 실외열교환기(1)를 예로 설명하면, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 높이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되며, 상기 제1헤더탱크(100)는 길이방향으로 연장 형성되어 냉매가 유입되는 유입탱크(110)와, 높이방향으로 상기 유입탱크(110)의 상측에 나란하게 구비되어 냉매가 배출 되는 배출탱크(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 유입탱크(110) 및 배출탱크(120)는 입출구가 형성된 타측 단부가 연통로(130)를 통해 연결되도록 형성된다.
이에 따라, 도시된 다운 플로우 타입의 실외열교환기(1)에서는 냉매가 상기 유입탱크(110)를 통해 유입된 다음, 상기 튜브(300)를 따라 상기 제2헤더탱크(200)로 유동되며, 리시버드라이어(500)를 거친 후, 다시 상기 튜브(300)를 따라 상기 배출탱크(120)를 통해 배출된다.
이때, 상기 실외열교환기(1)는 마지막 패스를 거친 냉매가 다시 유입탱크(110)로 유입되지 않고 상기 연통로(130)를 따라 배출탱크(120)로 유동될 수 있도록, 마지막 패스와, 그 전에 통과하는 패스 사이의 상기 유입탱크(110) 내에 상기 전환배플(600)이 설치되도록 한다.
특히, 본 발명의 실외열교환기(1)는 냉방 또는 난방 모드로 전환되더라도 냉매가 유입되는 유입구(101)와, 냉매가 배출되는 배출구(102)의 위치가 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 4 및 도 7과 같은 다운 플로우 타입의 실외열교환기(1)는 냉방 모드와 난방 모드 시에 모두 상기 유입탱크(110)로 냉매가 유입되고, 상기 배출탱크(120)로 냉매가 배출되도록 형성된다.
본 발명의 실외열교환기(1)는 도 4 및 도 5와 같이 냉ㆍ난방 모드 시 냉매 유동 패스 수가 동일하게 형성될 수도 있으며, 도 6 및 도 7과 같이 냉방 모드 시의 냉매 유동 패스 수가 난방 모드 시의 냉매 유동 패스 수보다 크게 형성될 수 있다.
차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기(1)는 난방 모드 시 내부에 유동되는 냉매량이 냉방 모드일 때보다 적은데, 냉매 유동 패스수가 많으면 유동되는 과정에서 냉매측 압력 강하량이 증가되어 냉매의 온도가 저하되고, 이로 인해 착상 현상이 가속화되는 문제가 발생된다.
따라서 본 발명의 실외열교환기(1)는 도 6과 같이 냉방 모드 시에는 4 패스의 냉매 패스를 갖도록 하고, 도 7과 같이 난방 모드 시에는 2 패스의 냉매 패스를 갖도록 함으로써, 상술한 바와 같은 착상 현상을 지연시킬 수 있다.
물론, 본 발명의 실외열교환기(1)는 냉방 모드 시 반드시 4 패스의 냉매 패스를 가질 필요는 없으며 6패스 일 수도 있고, 난방 모드 시에도 2 패스뿐만 아니라, 3 패스가 되도록 구성될 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 실외열교환기(1)를 설명하면, 본 발명의 실외열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(100)의 유입탱크(110) 내에 일정 간격으로 두 개의 상기 전환배플(600)이 배치되고, 상기 제2헤더탱크(200)의 냉매 유동방향으로 전단에 한 개의 상기 전환배플(600)이 배치되고, 후단에 제1가변배플(710)이 배치되어 냉ㆍ난방 모드 시 4 패스의 유로를 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1헤더탱크(100)의 냉매 유동방향으로 후단에 배치되는 상기 전환배플(600)은 3 패스와 4 패스 사이에 배치되는 것으로, 4패스를 거친 냉매가 상기 제1헤더탱크(100)의 배출탱크(120) 측으로 유동되도록 한다. 또한, 상기 제2헤더탱크(200)에 배치되는 제1가변배플(710)은 상기 리시버드라이어(500)와 연결되는 제1연결부(510) 및 제2연결부(520) 사이에 배치되어 상기 제2가변배플(720)과 함께 난방 모드 시 냉매가 상기 리시버드라이어(500)를 바이패스하도록 하는 역할을 한다.
이에 따라, 본 발명의 실외열교환기(1)는 냉방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 폐쇄되고, 상기 제2가변배플(720)이 개방되어 3 패스의 냉매가 상기 리시버드라이어(500)를 거쳐 4 패스에 도달하며, 난방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 개방되고, 상기 제2가변배플(720)이 폐쇄되어 3패스의 냉매가 직접 4 패스에 도달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기(1)는 냉방 시 응축기로 사용되는 경우에는 내부에 고온 고압의 냉매가 유동되며, 난방 시 증발기로 사용되는 경우에는 내부에 저온 저압의 냉매가 유동되므로, 상기 제1가변배플(710)은 고온의 냉매와 반응할 경우 폐쇄되고, 저온의 냉매와 반응할 경우 개방되는 특징을 갖는다.
이와 반대로, 상기 제2가변배플(720)은 고온의 냉매와 반응할 경우 개방되고, 저온의 냉매와 반응할 경우 폐쇄된다.
다음으로, 도 6 및 7의 실외열교환기(1)를 설명하면, 본 발명의 실외열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(100)의 유입탱크(110) 내에 냉매 유동방향으로 전단에 제1가변배플(710)이 구비되고, 일정 간격 이격되어 후단에 상기 전환배플(600)이 구비되며, 상기 제2헤더탱크(200) 내에 일정 간격으로 두 개의 상기 제1가변배플(710)이 구비되어 냉방 모드 시 4 패스의 유로를 갖고, 난방 모드 시 2 패스의 유로를 갖도록 형성될 수 있다.
냉방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)은 모두 폐쇄되고, 상기 제2가변배플(720)이 개방되어, 상기 유입탱크(110)로 유입된 냉매는 3 패스를 지나 상기 리시버드라이어(500)를 거쳐 4 패스에 도달하게 되며, 난방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)은 모두 개방되고, 상기 제2가변배플(720)이 폐쇄되어 1패스의 냉매가 리시버드라이어(500)를 거치지 않고 직접 2패스에 도달한 다음, 상기 연통로(130)를 지나 상기 배출탱크(120)로 배출된다.
또 다른 실시예로, 도 8 및 도 9와 같이, 본 발명의 실외열교환기(1)는 크로스 플로우(cross flow) 타임으로 형성될 수도 있다.
즉, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9의 실외열교환기(1)는 제1헤더탱크(100)에 높이방향으로 일정거리 이격되어 두 개의 전환배플(600)이 배치되며, 제2헤더탱크(200)에는 제1연결부(510) 하측에 하나의 전환배플(600)이 배치되고, 그 아래로 일정거리 이격되어 상기 제1연결부(510) 및 제2연결부(520) 사이에 두 개의 제1가변배플(710)이 배치된다.
이때, 상기 제1가변배플(710)은 온도에 반응하여 개폐되는 상태가 서로 반대되는 것으로 상측에 위치한 제1가변배플(710)은 고온의 냉매와 반응할 경우 개방되고, 저온의 냉매와 반응할 경우 폐쇄된다.
본 발명의 실외열교환기(1)에서는 상기 제2가변배플(720)이 상기 제1연결부(510) 및 제2연결부(520)에 모두 배치될 수도 있으나, 도 8 및 도 9와 같이 상기 제2연결부(520)에만 배치되더라도 상기 리시버드라이어(500)로 유동되는 냉매를 차단할 수 있다.
도 8을 참고로 냉방 시 냉매흐름을 설명하면, 상기 제1헤더탱크(100)의 유입구(101)로 유입된 냉매는 튜브(300)를 따라 제2헤더탱크(200)로 유동된 다음(1 pass), 상측으로 이동하여 다시 튜브(300)를 따라 제1헤더탱크(100)로 유동된 후(2 pass), 상측으로 이동하여 다시 튜브(300)를 따라 상기 제2헤더탱크(200)에 도달한다.(3 pass)
다음으로, 냉매는 상기 제1연결부(510)를 통해 상기 리시버드라이어(500)를 거친 후, 상기 제2연결부(520)를 따라 상기 제2헤더탱크(200)로 유동된 다음, 튜브(300)를 따라 상기 제1헤더탱크(100)의 배출구(102)를 통해 배출된다.(4 pass)
다음으로, 도 9를 참고로 난방 시 냉매흐름을 설명하면, 상기 제1헤더탱크(100)의 유입구(101)로 유입된 냉매는 튜브(300)를 따라 제2헤더탱크(200)로 유동된 다음(1 pass), 개방된 상기 제1가변배플(710)을 지나 하측으로 유동된 후 다시 튜브(300)를 따라 상기 제1헤더탱크(100)의 배출구(102)를 통해 배출된다.(2 pass)
이에 따라, 본 발명의 실외열교환기(1)는 냉ㆍ난방 모드 전환에 따른 냉매 온도 변화에 따라 개폐가 조절되는 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)을 포함하여 형성됨으로써, 각 패스별 튜브(300) 열수 변경은 물론, 난방 시 냉매가 리시버드라이어(500)를 통과하지 않도록 유로를 조절할 수 있다.
즉, 본 발명은 냉ㆍ난방 모드 전환시 냉매의 입ㆍ출구를 변경하지 않아도 되기 때문에 추가적인 전환 밸브가 필요하지 않아 시스템 경량화 및 비용 절감이 가능하며, 난방 모드 시 리시버드라이어(500)를 통과하면서 발생되는 냉매 측 압력 강하량 증가로 인한 착상 현상이 가속화되는 것을 방지할 수 있다.
1 : 실외열교환기
100 : 제1헤더탱크
110 : 유입탱크 120 : 배출탱크
101 : 유입구 102 : 배출구
130 : 연통로
200 : 제2헤더탱크
300 : 튜브
400 : 핀
500 : 리시버드라이어
510 : 제1연결부 520 : 제2연결부
530 : 몸체
600 : 전환배플
710 : 제1가변배플 720 : 제2가변배플

Claims (12)

  1. 냉매가 유입 또는 배출되며 높이방향 또는 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200);
    상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양단이 고정되어 냉매의 유로를 형성하는 복수개의 튜브(300);
    상기 튜브(300) 사이에 개재되는 복수개의 핀(400);
    상기 제2헤더탱크(200)와 제1연결부(510) 및 제2연결부(520)를 통해 연결되는 리시버드라이어(500);
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)에 구비되어 냉매의 흐름을 조절하는 전환배플(600);
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 내부에 구비되어 냉매의 흐름을 유도 또는 차단하도록 개폐가 가능한 제1가변배플(710); 및
    상기 제1연결부(510) 또는 제2연결부(520) 내부에 구비되어 개폐가 가능한 제2가변배플(720); 을 포함하여 형성되고,
    상기 제1가변배플(710)은, 상기 리시버드라이어(500)와 연결되는 상기 제1연결부(510) 및 상기 제2연결부(520) 사이에 배치되어,
    개방 시 상기 리시버드라이어(500)로 공급되는 냉매를 상기 제2헤더탱크(200) 내에서 바이패스하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템의 실외열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    냉방 또는 난방 모드로 전환되더라도 냉매가 유입되는 유입구(101)와, 냉매가 배출되는 배출구(102)의 위치가 서로 변경되지 않는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    냉방 모드 시 냉매 유동 패스 수가, 난방 모드 시 냉매 유동 패스 수와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)은
    냉방 또는 난방 모드 전환에 따른 냉매 온도 변화에 따라 개폐가 조절되는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1가변배플(710) 및 제2가변배플(720)은
    온도 변화에 따라 형상 또는 위치 변경이 가능한 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)가 높이방향으로 서로 일정거리 이격되어 나란하게 배치되는 다운 플로우 타입의 열교환기인 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크(100)는
    길이방향으로 연장 형성되어 냉매가 유입되는 유입탱크(110)와,
    높이방향으로 상기 유입탱크(110)의 상측에 나란하게 구비되어 냉매가 배출 되는 배출탱크(120)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(100)의 유입탱크(110) 내에 일정 간격으로 두 개의 상기 전환배플(600)이 배치되며,
    상기 제2헤더탱크(200)의 냉매 유동방향으로 전단에 한 개의 상기 전환배플(600)이 배치되고, 후단에 제1가변배플(710)이 배치되어 냉ㆍ난방 모드 시 4 패스의 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    냉방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 폐쇄되고, 상기 제2가변배플(720)이 개방되어 3패스의 냉매가 상기 리시버드라이어(500)를 거쳐 4 패스에 도달하며,
    난방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 개방되고, 상기 제2가변배플(720)이 폐쇄되어 3패스의 냉매가 직접 4 패스에 도달하는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(100)의 유입탱크(110) 내에 냉매 유동방향으로 전단에 제1가변배플(710)이 구비되고, 일정 간격 이격되어 후단에 상기 전환배플(600)이 구비되며,
    상기 제2헤더탱크(200) 내에 일정 간격으로 두 개의 상기 제1가변배플(710)이 구비되어 냉방 모드 시 4 패스의 유로를 갖고, 난방 모드 시 2 패스의 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    냉방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 폐쇄되고, 상기 제2가변배플(720)이 개방되어 3패스의 냉매가 상기 리시버드라이어(500)를 거쳐 4 패스에 도달하며,
    난방 모드 시, 상기 제1가변배플(710)이 개방되고, 상기 제2가변배플(720)이 폐쇄되어 1패스의 냉매가 직접 2 패스에 도달하는 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 실외열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)가 길이방향으로 서로 일정거리 이격되어 나란하게 배치되는 크로스 플로우 타입의 열교환기인 것을 특징으로 하는 실외열교환기.
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