KR200273141Y1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따르면, 냉매 유동 경로를 형성하는 튜브면과 최소한 2 개의 통공이 형성된 복수개의 플레이트 부재와; 한쌍의 플레이트 부재 사이에 배치된 방열 휜과; 상기 플레이트 부재의 각각의 통공에 연통됨으로써 냉매 유동 경로를 형성하는 최소한 두개의 통공이 형성된 매니폴드 부재;를 구비하는 열교환기에 있어서, 상기 냉매 유동 경로에 바이패스 유동 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다. 최소한 하나의 바이패스 통로 또는 바이패스 홈을 가진 열교환기에서는 열교환기 전체에 걸쳐서 균일한 냉매의 유동이 유지될 수 있다.

Description

열교환기

본 고안은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매 유동로에 바이패스 통로가 형성된 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 그 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 유동로를 구비하여 매체가 유동로를 흐르는 동안 외부와 열교환을 행할 수 있도록 하는 장치로서, 예를 들면 차량용 공기 조화기의 에어 컨디션에서 사용된다. 차량용 열교환기는 열교환 매체로서 사용되는 냉매의 종류 및 열교환기 내부에서 발생하는 내부 압력에 따라 다양한 방식이 개발되어 있는데, 이들은 튜브 방식, 드론 컵 방식(drawn cup type), 서펜타인 방식(serpentine) 등으로 구분할 수 있다.

도 1에는 드론 컵 방식의 열교환기의 사시도가 도시되어 있다. 열교환기(10)는 소정 형상의 플레이트(17)를 적층시킴으로써 튜브 및 탱크를 형성하고, 그 사이에 방열 휜(16)을 배치한 것이다. 플레이트(17) 사이에는 냉매 공급관 접속용 매니폴드(14) 및 냉매 유출관 접속용 매니폴드(15)가 배치된다. 냉매 공급관(12)은 열교환기(10)의 외부에 있는 냉매원으로부터 냉매를 열교환기(10)의 내부에 형성된 탱크에 공급하며, 탱크에 공급된 냉매는 플레이트 사이에 형성된 튜브를 순환하여 냉매 유출관(13)을 통해 다시 열교환기(10)의 외부로 순환 배출된다. 냉매 유출관(13)은 매니폴드(15)에 접속된다.

도 2는 도 1에 도시된 열 교환기(10)의 플레이트(17)가 탱크와 튜브를 형성한 것을 도시한 것이다. 플레이트(17)는 통상적으로 알루미늄 판을 소정의 형상으로 가공한 것인데, 상부에는 일 방향으로 돌출한 통공부(19)를 구비하고, 하부에는 튜브면(21)이 가공되어 있다. 튜브면(21)은 플레이트(17)의 일면에 형성된 U 자형의 움푹 패인 면으로서, 근접해있는 다른 플레이트와 한쌍을 이루어 유체가 유동할 수 있는 통로를 형성한다. 즉, 플레이트(17)의 중간부에는 길이 방향으로 연장된 돌출부(22)에 의해 U 자형의 움푹 패인 면이 형성되는데, 2 장의 플레이트(17)가겹쳐짐으로써 유동 경로를 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이 플레이트(17)를 적층시키면 각각의 플레이트 상부에 일방향으로 돌출한 통공부(19)는 상호 연통된 상태로 탱크(18)를 형성하게 되며, 냉매 공급관 접속용 매니폴드(14)를 통해 유입된 냉매는 상기 탱크(18)를 통해 열교환기(10)의 내부로 확산되며, 또한 탱크(18)를 유동하는 냉매는 플레이트(17)들 사이에 형성된 튜브면(21)을 통해 유동하여, 냉매 유출관 접속용 매니폴드(15)를 통해 유출된다. 튜브면(21)이 형성된 플레이트(17)의 이면에는 도 1에 도시된 방열용 휜(fin)이 배치되어 보다 효율적인 열교환을 이룬다. 일부 플레이트(17')에는 통공부가 배플(baffle, 23)로서 막혀 있으며, 이것은 냉매의 유동 경로를 보다 길게 하기 위한 것이다.

도 3은 도 2에 도면 번호 14 및 15 로 지시된 매니폴드를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도면 부호 A 로 표시된 화살표는 관찰자의 시선 방향을 나타낸다.

도면을 참조하면, 절반의 매니폴드(31,32)는 평탄면(35)을 오목하거나 또는 볼록하게 변형하고 해당 변형 부분에 통공(33,33')을 형성함으로써 이루어진다. 절반의 매니폴드(31)의 경우, 화살표(A) 방향에서 보았을때 평탄면(35)의 일부를 오목하게 변형함으로써 오목면(34)을 형성하고, 오목면(34)에 통공(33,33')을 관통시킨다. 한편, 다른 절반의 매니폴드(32)의 경우, 화살표(A) 방향에서 보았을때 평탄면(35')의 일부를 볼록하게 변형함으로써 볼록면(36)을 형성하고, 볼록면(35)에 통공(33,33')을 관통시킨다.

위와 같이 형성된 절반의 매니폴드(31,32)는 대응하는 통공이 상호 연통하도록 접함으로써 완성된 매니폴드(14,15)가 되며, 도 2에 도시된 바와 같이플레이트(17,17')들 사이에 배치됨으로써 탱크(18)와 연통된다. 절반의 매니폴드(31,32)가 접합되어 매니폴드(14,15)로서 완성되었을때 각각의 평탄면(35,35')은 접촉하며, 따라서 냉매는 각각의 통공(33,33')을 통해 직접적으로 유동할 수 없다.

위와 같은 열교환기에 있어서 냉매의 유동은 매니폴드(14,15)의 통공(33), 플레이트(17,17')의 통공(19) 및 튜브면(21)을 통해서 순차적으로 이루어진다. 그런데 이러한 냉매 유동 경로를 가지는 열교환기에서는 냉매의 유동이 균일하지 않게 발생하는 구간이 존재할 수 있다. 즉, 냉매의 공급 압력이 충분하지 못하거나, 플레이트(17,17')등이 외부 충격으로 약간이라도 변형되었을 경우 냉매는 전체적인 유동 경로를 통해 정상적으로 유동할 수 없으며, 그에 따라 과열 구간이 발생하고 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 열 교환 매체의 유동이 균일하게 이루어지는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 열 교환 매체의 유동이 바이패스 통로를 통해서도 이루어지는 열교환기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술의 열교환기에 대한 사시도.

도 2는 도 1의 열교환기의 플레이트에 대한 분해 사시도.

도 3은 도 1의 열교환기의 매니폴드에 대한 분해 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 열교환기의 플레이트에 대한 사시도.

도 5는 본 고안에 따른 열교환기의 매니폴드에 대한 분해 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명〉

10. 열교환기 11. 탱크

12. 냉매 공급관 13. 냉매 유출관

14.15. 매니폴드 17. 플레이트

18. 탱크 19. 통공

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따르면, 냉매 유동 경로를 형성하는 튜브면과 최소한 2 개의 통공이 형성된 복수개의 플레이트 부재와; 한쌍의 플레이트 부재 사이에 배치된 방열 휜과; 상기 플레이트 부재의 각각의 통공에 연통됨으로써 냉매 유동 경로를 형성하는 최소한 두개의 통공이 형성된 매니폴드 부재;를 구비하는 열교환기에 있어서, 상기 냉매 유동 경로에 바이패스 유동 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다.

본 고안에 따르면, 길이 방향으로 연장된 돌출부에 의해서 U자형의 냉매 유동경로를 형성하는 튜브면과 2개의 통공이 형성된 복수개의 플레이트 부재와; 한쌍의 플레이트 부재 사이에 배치된 방열 훤과; 상기 플레이트 부재의 각각의 통공에 연통되는 냉매 유동 경로를 형성하도록 평탄면의 일부를 오목 또는 볼록하게 변형함으로써 형성된 두개의 통공을 가지는 매니폴드 부재;를 구비하는 열교환기에 있어서, 상기 복수개의 플레이트 부재들중 하나에 형성된 두개의 통공이 직접적으로 연통되도록 상기 돌출부의 일부를 제거함으로써 바이패스 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다.

또한 본 고안에 따르면, 길이 방향으로 연장된 돌출부에 의해서 U자형의 냉매 유동 경로를 형성하는 튜브면과 2개의 통공이 형성된 복수개의 플레이트 부재와; 한쌍의 플레이트 부재 사이에 배치된 방열 훤과; 상기 플레이트 부재의 각각의 통공에 연통되는 냉매 유동 경로를 형성하도록 평탄면의 일부를 오목 또는 볼록하게 변형함으로써 형성된 두개의 통공을 가지는 매니폴드 부재;를 구비하는 열교환기에 있어서, 상기 매니폴드 부재에 형성된 두개의 통공이 직접적으로 연통하도록 상기 매니폴드 부재의 평탄면의 일부를 변형시킴으로써 상기 두개의 통공을 직접적으로 연결하는 바이패스 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다.

이하 본 고안을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안에 따라서 형성된 열교환기를 형성하기 위한 하나의 플레이트를 도시하는 사시도이다.

도면을 참조하면, 플레이트(40)에는 상부에 탱크를 구성하는 통공(42,42')이 형성되며, 하부에는 U 자형의 튜브면(43)이 형성된다. 플레이트(40)는 한쌍이 상호 접촉된 상태로 브레이징 접합됨으로써 냉매 유동 통로를 형성한다. 즉, 상기 U자형의 튜브면(43)들이 상호 접촉된 플레이트(40)에 의해서 U자형의 유동경로를 형성하게 된다. 통공(42)을 통해 유입되는 냉매는 튜브면(43)을 통해서 유동한 이후에, 통공(42')을 통해서 근접한 다른 플레이트의 튜브로 유동한다.

본 고안의 일 특징에 따르면, 플레이트(40)의 튜브면에는 바이패스 통로(44)가 형성된다. 도면에 도시된 실시예에서 바이패스 통로(44)는 돌출부(41)의 일부를 제거함으로써 이루어진다. 바이패스 통로(44)를 형성함으로써, 통공부(42)를 통해 유입된 냉매의 일부는 튜브면(43)을 U 자형으로 유동하지 않고 바이패스 통로(44)를 통해서 직접적으로 통공부(42')를 통해 이웃한 플레이트의 튜브로 유동할 수 있다.

도 5는 본 고안에 따른 열교환기의 매니폴드를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 매니폴드의 전체적인 구조는 도 3에 도시된 종래의 매니폴드와 유사하다. 즉, 도면 부호 A 로 지시된 화살표 방향에서 보았을 경우, 절반의매니폴드(51)에는 평탄면(55)을 오목하게 변형한 오목면(54)이 형성되고, 통공부(53,53')가 형성된다. 또한 다른 절반의 매니폴드(52)에는 평탄면(55')을 볼록하게 변형한 볼록면(56)이 형성되고, 통공(53,53')이 형성된다. 절반의 매니폴드(51,52)는 상호 접촉된 상태로 플레이트(40)의 사이에 배치된다. 매니폴드(51,52)를 상호 접촉시켰을때, 상기 평탄면(55,55'))은 완전히 밀착됨으로써 그 사이로 매체가 유동하지 않는다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 절반의 매니폴드(51 또는 52)에는 통공(53)과 통공(53')을 상호 연통시키는 바이패스 홈(58,58')이 형성된다. 바이패스 홈(58,58')은 완성된 매니폴드에서 통공(53)을 통해 유동하는 냉매의 일부가 직접적으로 다른 통공(53')을 통해 유동할 수 있도록 한다. 바이패스 홈(58, 58')은 도면에서 보는 바와 같이 상기 매니폴드(51, 52)의 평탄면(55, 55')을 변형시킴으로써 이루어진다.

위와 같이 최소한 하나의 바이패스 통로 또는 바이패스 홈을 가진 열교환기에서는 열교환기 전체에 걸쳐서 균일한 냉매의 유동이 유지될 수 있다. 냉매는 매니폴드의 통로 및 플레이트의 튜브면을 따라서 정상적인 유동을 하는 동시에, 매니폴드에 형성된 바이패스 홈과 플레이트에 형성된 바이패스 통로를 통해서 일부 냉매의 유동이 이루어진다. 따라서 정상 경로에 냉매의 유동을 방해하는 원인이 발생하거나, 유동에 필요한 압력이 충분하지 못한 경우라 할지라도, 바이패스 통로를 통해서 일부 냉매가 유동하여 열교환기 전체에 냉매가 균일하게 유동할 수 있다.냉매의 균일한 유동은 열교환기에서 발생할 수 있는 과열 구간을 배제하는 기능을 하므로, 열교환기의 성능이 향상될 수 있다.

본 고안은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 길이방향으로 연장된 돌출부에 의해서 U자형 냉매 유동 경로를 형성하는 튜브면과 2개의 통공이 형성된 복수개의 플레이트 부재와; 한쌍의 플레이트 부재사이에 배치된 방열 훤과; 상기 플레이트 부재의 각각의 통공에 연통되는 냉매 유동 경로를 형성하도록 평탄면의 일부를 오목 또는 볼록하게 변형함으로써 형성된 두개의 통공을 가지는 매니폴드 부재;를 구비하는 열교환기에 있어서,

   상기 복수개의 플레이트 부재들중 하나에 형성된 두개의 통공이 직접적으로 연통하도록 상기 돌출부의 일부를 제거함으로써 바이패스 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 길이 방향으로 연장된 돌출부에 의해서 U자형의 냉매 유동 경로를 형성하는 튜브면과 2개의 통공이 형성된 복수개의 플레이트 부재와; 한쌍의 플레이트 부재사이에 배치된 방열 훤과; 상기 플레이트 부재의 각각의 통공에 연통되는 냉매 유동 경로를 형성하도록 평탄면의 일부를 오목 또는 볼록하게 변형함으로써 형성된 두개의 통공을 가지는 매니폴드 부재;를 구비하는 열교환기에 있어서,

   상기 매니폴드 부재에 형성된 두개의 통공이 직접적으로 연통하도록 상기 매니폴드 부재의 평탄면의 일부를 변형시킴으로써 상기 두개의 통공을 직접적으로 연결하는 바이패스 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.