KR20040062390A

KR20040062390A - 증발기

Info

Publication number: KR20040062390A
Application number: KR1020030071872A
Authority: KR
Inventors: 조재헌; 김재훈
Original assignee: 위니아만도 주식회사
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2004-07-07
Also published as: WO2004059235A1; US7222501B2; AU2003269545A1; AU2003269545B2; US20050172664A1; KR100532053B1; EP1579166A4; EP1579166A1

Abstract

본 발명은 자동차 에어콘용 증발기에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 증발기의 전체적인 크기를 줄이면서도 열교환 성능을 향상시킬 수 있도록 하는데 있으며, 더 자세히는 헤더부의 구조를 개선하여 가용접을 생략한 채 직접 조립 및 브레이징 용접할 수 있도록 함으로써 생산성을 향상시키고자 하는데 있다.

상기와 같은 목적들을 이루기 위한 본 발명의 특징적인 기술수단은 자동차 에어콘용 증발기에 있어서, 헤더부는 내면 중앙에 길이 방향의 세로요홈(112)을 갖고, 양측변 끝단(111)의 내측면에 길이 방향의 그루브(111b)가 형성된 U자형태의 단면을 갖는 탱크부재(110)와, 상기 탱크부재의 세로요홈에 하변 끝단을 끼워서 그 탱크부재의 내부 공간을 폭방향으로 양분하는 격벽부재(140)와, 상기 탱크부재의 양측 그루브(111b)와 그루브(111b) 사이에 결합하여 상기 탱크부재의 개방부분을 덮어 밀폐하도록 하되, 상기 튜브(200)들을 끼우기 위한 다수의 튜브구멍(121)들을 가지는 헤더 플레이트(120)와, 상기 탱크부재의 내면 모양에 따라 형성하여 그 탱크부재의 내부 공간을 구획할 수 있도록 한 중간배플(131)과, 상기 탱크부재의 내면 모양에 따라 형성하여 그 탱크부재의 양측 끝단에 조립하였을 때 내부 공간을 밀폐할 수 있도록 한 마감배플(132)들로 구성하고, 상기 튜브(200)는 그 내부에 복수개의 냉매유로를 가지도록 다수의 격벽들을 갖는 앞열 튜브부와 뒷열 튜브부, 그리고 이들 사이를 연결한 연결부로 형성하되, 상기 연결부는 그 폭치수(TW)를 1~3mm로 하고, 그 두께 치수(TT)를 0.5~3.0mm로 하여서 구성하는 것이다.

Description

증발기{EVAPORATOR}

본 발명은 복수열의 튜브를 가진 자동차 에어콘용 증발기에 대한 것으로, 더 상세하게는 증발기의 상, 하측 헤더부와 이들 사이를 연결한 2열의 튜브 구조로 구성하되, 헤더부와, 튜브와, 주름핀 등을 개량하여 전체 크기를 줄이면서 열교환 효과를 극대화시키고자 하는데 특징이 있는 것이다.

일반적으로 복수의 튜브열을 갖는 증발기는 도 1에서 보는 바와 같이 상, 하의 헤더부(101)(102)와, 상기 헤더부들의 사이를 연결하되, 공기의 흐름에 대하여 전방 1열, 후방 1열 2열로 마련된 튜브(200)들과, 상기 튜브들의 사이 사이를 채운 주름핀(400)으로 구성하여 그 내부를 흐르는 유체와 상기 튜브들 사이를 지나는 공기사이에 열교환이 이루어지도록 하는 것이다.

상기와 같이 이루어진 증발기들을 개선하는데 있어서 궁극적인 목표는 전체적인 크기를 줄이면서 열교환 성능을 향상시키고자 하는데 있다.

이와 같은 목적을 가지고 개선된 종래의 2열 튜브 증발기는 다음과 같은 단점 또는 미비점이 지적된다.

먼저, 2열의 튜브들을 연결하기 위한 헤더부의 구조는 대부분 탱크부재와 헤더 플레이트로 구성되는 바, 이들은 다이캐스팅 또는 프레싱의 제조방법으로 제조하기 때문에 압출된 소재에 비하여 조립 생산성이 떨어지고, 제조 원가가 높아진다.

그리고 헤더부의 내부에 배플을 삽입하여 유체의 패스 공간을 구획하게 되는 바, 2열의 튜브를 따라 구획된 전, 후 공간에 각각 다른 배플을 조립하여야 하기 때문에 조립작업성이 떨어진다.

또, 헤더부의 탱크부재와 헤더 플레이트를 조립하는데 있어서 헤더 플레이트의 양측 변을 탱크부재의 측면으로 꺾어 절곡한 후, 가용접(예컨대 TIG용접)을 한 다음에 브레이징 용접하기 때문에 작업 공정이 추가되는 것은 물론, 가용접으로 인한 변형으로 불량 발생율이 높아지는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 전, 후 2열의 튜브는 각각 별개의 튜브로 되어 있는 바, 전방 1차열의 튜브들 사이를 흐른 공기가 후방 2차열의 튜브 사이를 흐를 때는 공기가 서로 교차하기 때문에 통풍성을 저해하는 단점이 있다.

그리고 또, 종래의 일반적인 튜브들은 압출성형시의 제작성을 감안하여 그 측변이 둥글게 마무리 되어 있는 바, 이는 열교환시 발생하는 응축수가 쉽게 떨어져 나가지 못하고 옆으로 흐르게 만들기 때문에 열교환 효과를 떨어트리는 결과를 낸다.

또 한, 종래의 헤더부는 튜브를 끼우는 부분이 평평하게 되어 있기 때문에 튜브들로부터 떨어진 응축수가 쉽게 흘러내리지 않고, 표면장력 및 모세관 현상에 의해 머무르는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점들을 해결 보완하여 새로운 증발기를 제공하고자 하는 것으로, 발명의 주된 목적은 증발기의 전체적인 크기를 줄이면서도 열교환 성능을 향상시킬 수 있도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 구성품들을 압출제조된 소재 및 프레싱 가공된 소재를 이용하여 구성할 수 있도록 함으로써 부품 생산에 대한 생산성을 높이고 제조원가를 절감할 수 있도록 하는데 있다.

특히, 헤더부의 구조를 탱크부재에 홈을 형성하고, 그 홈에 헤더 플레이트를 끼우는 형태로 조립하도록 하므로써 가용접을 생략한 채 직접 조립 및 브레이징 용접할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 앞쪽 튜브부와 뒷쪽 튜브부의 사이에 연결부를 형성하므로써 방열상태를 높이고, 공기의 압력손실을 줄일 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 튜브의 양측 끝단 형상을 개선하고, 헤더 플레이트의 모양을 개선함으로써 튜브 주변에 생성된 응축수가 튜브를 타고 배출되기에용이하도록 하는 한편, 흘러내린 응축수가 헤더부에 잔류하지 않도록 하고, 이 튜브들 사이에 채워진 주름핀이 쉽게 변형되지 않도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상, 하 헤더부와 튜브들로써 증발기를 구성하되, 그 내부를 흐르는 냉매의 패스구조를 특정 비율로 구성하여 냉각효과를 상승시키고자 하는데 있다.

도 1은 종래의 증발기를 보인 예시도

도 2는 본 발명의 증발기 전체 구성을 보인 사시도

도 3은 본 발명의 조립상태를 보인 부분 사시도

도 4는 본 발명의 헤더 플레이트를 보인 단면도

도 5는 본 발명의 분해상태를 보인 부분 사시도

도 6은 본 발명의 탱크부재의 또 다른 구성의 단면도

도 7은 도 6의 조립상태를 보인 부분 단면도

도 8은 본 발명의 배플들을 보인 사시도

도 9는 본 발명에 사용된 어뎁터의 구성도

도 10은 도 9의 부분 확대 단면도

도 11은 본 발명의 격벽부재의 사시도

도 12는 본 발명의 튜브를 보인 구성도

도 13은 본 발명의 다른 실시예의 튜브 구성도

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예의 튜브 구성도

도 15는 본 발명의 제1실시예의 구성도

도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 패스 설명도

도 17은 본 발명의 제2실시예의 구성도

도 18은 본 발명의 제2실시예에 따른 패스 설명도

도 19는 본 발명의 헤더 플레이트가 갖는 반경치수의 측정값을 보인 그래프

도 20은 본 발명 튜브의 연결부에 따른 방열상태의 측정값을 보인 그래프

도 21은 본 발명 튜브의 연결부에 따른 공기압력 손실상태의 측정값을 보인 그래프

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100 : 헤더부

110 : 탱크부재 111 : 양측 끝단

112 : 세로요홈 120 : 헤더 플레이트

121 : 튜브구멍 123 : 절곡부

125 : 가로요홈

130 : 배플 131 : 중간배플

132 : 마감배플 133 : 파이프구멍

134 : 절개홈 140 : 격벽부재

141 : 절개홈 142 : 연통구멍

143 : 절개홈

200 : 튜브

210 : 앞쪽 튜브부 220 : 뒷쪽 튜브부

230 : 연결부 240 : 평면부

250 : 라운딩 가공부

300 : 어뎁터

310 : 삽입관부 320 : 환테턱

330 : 연결관부

400 : 주름핀

상기와 같은 목적들을 이루기 위한 본 발명의 특징적인 기술수단은 2열의 냉매 유로를 가지는 상, 하측 헤더부, 상기한 상, 하측 헤더부를 서로 연결하되, 알루미늄 재료로 제작되고, 공기의 흐름 방향에 대하여 앞, 뒤 2열로 이루어지고, 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 서로 나란하게 적층배열되어 냉매가 흐르는 복수개의 튜브, 상기 튜브 사이사이를 통과하는 공기의 전열면적을 증가시키기 위해 인접한 튜브들 사이에 각각 배치된 알루미늄 소재의 주름핀 으로 이루어진 증발기에 있어서, 상기 헤더부는 내면 중앙에 길이 방향의 세로요홈을 갖고, 양측변 끝단의 내측면에 길이 방향의 요홈이 형성된 U자형태의 단면을 갖는 탱크부재와, 상기 탱크부재의 세로요홈에 하변 끝단을 끼워서 그 탱크부재의 내부 공간을 폭방향으로 양분하는 격벽부재와, 상기 탱크부재의 양측 요홈과 요홈사이에 결합하여 상기 탱크부재의 개방부분을 덮어 밀폐하도록 하되, 상기 튜브들을 끼우기 위한 다수의 튜브구멍들을 가지는 헤더 플레이트와, 상기 탱크부재의 내면 모양에 따라 형성하여 그 탱크부재의 내부 공간을 구획할 수 있도록 한 중간배플과, 상기 탱크부재의 내면 모양에 따라 형성하여 그 탱크부재의 양측 끝단에 조립하였을 때 내부 공간을 밀폐할 수 있도록 한 마감배플들로 구성하는 한편, 상기 튜브는 상기 튜브는 그 내부에 복수개의 냉매유로를 가지도록 다수의 격벽들을 갖는 앞열 튜브부와 뒷열 튜브부, 그리고 이들 사이를 연결한 연결부로 형성하되, 상기 연결부는 그 폭치수(TW)를 1~3mm로 하고, 그 두께 치수(TT)를 0.5~3.0mm로 하는 것이다.

이하 본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 증발기는 임의의 위치로 유입파이프(151)과 유출파이프(152)을 가지는 상, 하 한 쌍의 헤더부(101)(102)와, 상기 헤더부들의 사이를 연결한 2열의 튜브(200)들과, 상기 튜브들의 사이 사이를 채운 주름핀(400)으로 구성된다.

상기한 헤더부(100)는 탱크부재(110)와, 헤더 플레이트(120)와, 배플(130)과, 격벽부재(140)로 이루어진다.

상기한 탱크부재(110)는 폭의 양측 끝단(111)이 같은 방향을 향하도록 U자형 단면으로 압출성형한 것이며, 필요한 경우 U자 형상의 중앙부분을 내측으로 구부려서 도면에서와 같은 W자형 단면이 되도록 할 수도 있다.

상기한 헤더 플레이트(120)는 상기 탱크부재의 양측 끝단 사이에 조립하여 내부 공간을 밀폐하되, 좌, 우 양측면이 상기한 양측 끝단의 안쪽에 밀착되며 다수의 튜브구멍(121)들을 가진 것이다.

그리고 상기 배플(130)은 상기 탱크부재(110)와 헤더 플레이트(120)가 이룩한 내부의 폭방향 형상에 맞게 형성하여 내부 공간을 길이 방향으로 구획할 수 있는 것이며, 격벽부재(140)는 상기 헤더부(100)와 헤더 플레이트(120)가 이룩한 내부 공간의 길이방향 형상에 맞게 형성하여 그 내부 공간을 폭방향으로 구획할 수 있는 것이다.

이때, 본 발명의 탱크부재(110)와 헤더 플레이트(120)가 갖는 가장 큰 특징은 압출성형의 방법으로 U자형 단면(또는 도면과 같은 W자형 단면)을 갖는 탱크부재(110)를 제조하고, 프레싱가공의 방법으로 헤더 플레이트(120)를 각각 제조한 후, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 탱크부재(110)의 양측 끝단(111) 안쪽으로 헤더 플레이트(120)의 폭방향 양단을 끼워서 미리 고정한 후 브레이징 용접을 실시할 수 있도록 한다는 점이다.

먼저, 조립성 향상을 위한 탱크부재(110)의 특징을 설명한다.

도 3 내지 도 6 에서 보는 바와 같이 탱크부재(110)의 양측 끝단(111)에 길이 방향을 따라 그루브(111b)를 형성한 후, 이 그루브 속으로 헤더 플레이트(120)의 양측단이 끼워지도록 고정할 수 있다.

이와 같이 조립함으로써 탱크부재(110)에 헤더 플레이트(120)가 임시 고정될 수 있는 것이며, 이와 같은 임시 고정수단은 종래와 같은 가용접을 생략할 수 있게 한다.

상기 탱크부재(110)는 격벽부재(140)의 조립을 용이하게 할 목적으로 바닥의 중앙에 세로요홈(112)을 형성하여 이 세로요홈(112)에 격벽부재(140)의 두께가 끼워지도록 한다.

다음으로 조립성 향상을 위한 헤더 플레이트(120)의 특징을 설명한다.

상기와 같이 조립된 헤더 플레이트(120)는 도 4에서 보는 바와 같이 탱크부재(110)와의 결속력을 향상시키고 배수성능을 높이기 위하여 바깥쪽으로 배가 부른 호형이 되도록 만곡지게 형성하는 것이 바람직하다.

이때의 만곡진 정도는 도 6에서 보는 바와 같이 그 반경 치수(R)가 75~85mm 가 되도록 형성하는 것이다.

따라서 다음에 설명할 중간배플 및 마감배플도 상기 헤더 플레이트의 내측면과 접촉할 것이므로 역시 그 반경 치수(R)를 75~85mm로 한다.

상기와 같은 반경치수(R)값은 도 19는 상기와 같은 실험을 통해 찾아진 값이다. 즉, 증발기 설치시 팬에 의해 발생하는 공기속도를 2.5m/s, 2.0m/s, 1.5m/s 로 각각 통과시키면서 반경치수(R)값을 60mm 로부터 105mm까지 변화시키면서 대입시켰을 때, 최상의 배수성능은 반경 치수(R)이 75~85mm일 때 임을 알 수 있다.

또한, 이 헤더 플레이트(120)는 그 중앙에 길이 방향으로 절곡부(123)를 형성하여 내측면으로는 절곡홈(123a)이 형성되도록 하고, 동시에 외측면으로는 절곡돌기(123b)가 형성되도록 한다. 이와 같이 형성함으로써 격벽부재(140)의 하단은 앞서 설명한 바와 같이 탱크부재(110)의 바닥 중앙에 마련한 세로요홈(112)에 끼워지고, 상단은 이 절곡홈(123a)에 끼워져 고정될 것이다.

또, 상기한 헤더 플레이트(120)는 그 양측 끝단에 폭을 가로지르는가로요홈(125)을 형성하여, 탱크부재(110)의 양측 끝단부분에서 조립되는 배플(130)의 상단 두께가 이 가로요홈(125)에 끼워지도록 한다. 이와 같이 형성함으로써 배플(130)이 탱크부재의 바깥쪽으로 빠져 나가지 않도록 할 수 있게 된다.

다음은 조립성 향상을 위한 배플(130)의 특징을 설명한다.

상기한 배플(130)은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 헤더부(100)의 내부에서 공간을 구획시키기 위한 하나 이상의 중간배플(131)과, 상기 헤더부(100)의 양측 끝단부분에서 내부공간을 밀폐시키기 위한 한 쌍의 마감배플(132)로 구성한다.

그리고 이 배플(130)들은 도 8에서 보는 바와 같이 상기 격벽부재(140)와의 조립을 위해 필요한 위치에 절개홈(134)을 형성할 수 있으며, 상기한 한 쌍의 마감배플(132) 중 어느 하나는 유체 유입파이프(151)와 유체 유출파이프(152)를 연결할 수 있도록 한 쌍의 파이프구멍(133)을 형성한다.

그리고 상기한 한 쌍의 파이프구멍(133)을 이용하여 유체 유입파이프(151)와 유체 유출파이프(152)를 연결할 때는 연결의 편의성과 기밀 유지력을 높이기 위해 도 2에서 보는 바와 같이 어뎁터(300)를 개입시켜 연결하는 것이 바람직하다.

한편, 이때 사용하는 어뎁터(300)는 도 9에서 보는 바와 같이 상기한 마감배플(132)의 파이프구멍(133)에 끼워 연결하기 위한 한 쌍의 삽입관부(310)와, 파이프를 연결하기 위한 한 쌍의 연결관부(330), 그리고 상기 삽입관부(310)로부터 상기 연결관부(330)로 뚫린 한 쌍의 유통구멍(301)으로 형성한 것으로 하고,

이 파이프 연결용 어뎁터(300)의 삽입관부(310)를 마감배플(132)에 연결할때는 도 10에서 보는 바와 같이 그 외경에 환테턱(320)이 형성된 것으로 하여, 이 환테턱(320)이 걸릴 때까지 상기 마감배플(132)의 파이프구멍(133)에 끼운 후, 그 끝단을 확관 코킹시켜서 고정하는 것이다.

다음은 조립성 향상을 위한 격벽부재(140)의 특징을 설명한다.

상기 탱크부재(110)는 그 내부 공간을 좌, 우 2열로 구획할 목적으로 격벽부재(140)를 조립한다.

이때의 격벽부재(140)는 도 11에서 보는 바와 같이 중단에 중간배플(131)과의 조립을 위해 필요한 위치에 절개홈2(143)를 형성할 수 있으며, 끝단에 마감배플(132)과의 조립을 위해 절개홈(141)을 형성할 수 있다.

또한, 그 중단에는 어느 일측에 좌, 우 공간을 연통시키기 위한 연통구멍(142)을 형성할 수 있으며, 이 격벽부재(140)의 역할은 탱크부재(110)의 강도를 보강하고 뒤틀림을 예방하는 기능을 한다.

다음은 본 발명의 튜브(200)들이 갖는 특징을 설명한다.

헤더부(101)(102)의 사이를 연결하는 본 발명의 튜브(200)는 앞쪽 튜브부(210)와 뒷쪽 튜브부(220), 그리고 이들 사이를 연결한 연결부(230)가 일체로 형성된 것이며, 대체적으로 연결부(230)의 구성을 위하여 전체를 압출성형의 제조방법으로 제조하는 것이 유리하다.

본 발명을 실시하는데 있어서 이들 튜브(200)의 실제적인 치수는 도 14에서 보는 바와 같이 튜브 전체의 폭(W)은 30~50mm, 두께(T)는 1.5~3.0mm로 하고, 특히 연결부(230)의 폭치수(TW)를 1~3mm, 연결부(230)의 두께(TT)를 0.5~3.0mm로 하는 것이 중요한 점이다.

상기와 같은 연결부(230)의 폭치수(TW)와 두께(TT)값은 도 20 및 도 21에서 보는 바와 같이 실험을 통해 찾아진 값이다.

먼저, 도 20의 방열량에 관한 실험에서 보면, 연결부의 폭치수(TW)값이 1.0 ~ 3.0mm일 때 주름핀(400)의 높이가 5.5mm, 7.5mm, 9.5mm로 달려져도 방열량에 대한 변화가 가장 적었고, 3.0mm이상을 벗어나면 발열성능 저하현상이 있었다.

또 한, 도 21의 공기 압력손실에 관한 실험에서 보면, 연결부의 폭치수(TW)값이 1.0 ~ 3.0mm일 때 연결부(230)의 두께(TT)값이 달라져도 압력손실 및 변화가 적었으며, 3.0mm이상을 벗어나면 압력손실의 증가하였다.

뿐만 아니라 여기서 두께(TT)값이 0.0mm(연결부가 없는 경우임)일 때는 연결부가 있을 때 보다 상대적으로 같은 연결부 구간에서 높은 압력손실이 있음을 알수 있다.

이와 같이 앞쪽 튜브부(210)와 뒷쪽 튜브부(220)를 연결부(230)로써 연결하여 막아 주면 임의의 튜브들 사이로 흐르는 공기가 옆 칸의 다른 튜브들 사이로 측면이동하지 않게 되므로 공기의 흐름이 신속 원활해 지므로 냉각성능을 향상시키는 효과가 있다.

다시 말해서 튜브와 튜브사이에는 주름핀들이 채워져 있는 바, 임의의 튜브와 튜브 사이를 흐르는 공기의 흐름이 주름핀에 의해서 저항을 받으면 측편으로 흐르도록 유도 되나, 본 발명의 튜브들은 앞쪽 튜브부(210)와 뒷쪽 튜브부(220) 사이에 연결부(230)가 있어서 이와 같이 측편으로의 공기 흐름을 차단하게 되는 것이다.

그리고 또 본 발명의 튜브(200)들은 도 12와 그 부분 확대도에서 보는 바와 같이 그 폭의 바깥쪽 측면을 평면부(240)로 하고, 그 평면부(240)의 모서리를 라운딩 가공부(250)로 형성하는 것이 특징이다.

튜브(200)의 외측 측면을 평면부(240)로 형성하게되면 튜브 주변을 흐르는 공기가 끝부분에 가서 와류 현상을 유발하게 되고, 이 와류현상은 응축수가 날리는 것을 방지하게 된다.

따라서 응축수가 주름핀 및 튜브들 사이에서 모세관 현상 또는 표면장력에 의해 응집되어 잔류하는 것을 방지할 수 있으며, 끝단의 평면부(240)에서는 수직 하방으로 직접 흘러 배출되기에 용이하게 되는 것이다.

또한, 상기 평면부(240)의 양측 모서리가 너무 각이지면 와류의 발생과 함께 공기의 흐름을 방해 하므로 어느정도의 라운딩 가공부(250)를 형성하는 것이며, 이때 형성되는 라운딩 가공부(250)의 라운딩 곡면의 반지름(R)값은 0.5mm ~ 1.0mm 의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이 반지름값 0.5mm ~ 1.0mm 은 튜브(200)와 튜브(200) 사이에 채워지는 주름핀(400)의 브레이징 용접과 관계있다.

즉, 튜브와 튜브 사이에서 주름핀이 브레이징 용접될 때 상기한 반지름값이 너무 크면 주름핀(400)의 끝단이 튜브와 접촉하지 않으므로 브레이징 용접시 클래드재가 용융되어도 끝단부분까지 용접하지 못하는 것이며, 반지름값이 너무 작으면 공기의 흐름에서 와류의 크기가 너무 크다.

이러한 사항에 따라 실험한 실험치에 따르면 라운딩 곡면의 반지름값은 0.5mm ~ 1.0mm 가 적당하다.

한편, 상기한 본 발명의 튜브(200)는 도 13에서 보는 바와 같이 그 내부 공간을 다수의 공간으로 구획하는 이너핀(201)을 구비하거나, 도 14에서 보는 바와 같이 그 내부 공간을 다수의 공간으로 구획한 다수의 격판(202)을 일체로 구비할 수 있다.

이러한 이너핀(201)이나 격판(202)은 열교환 효과를 상승시키기 위함이다.

그리고 상기 격판(202)은 도 14에서 보는 바와 같이 기울어지게 형성하여 냉매유로들이 삼각형 및 역삼각형의 단면이 반복되는 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 상기 주름핀(400)은 도 12에서 보는 바와 같이 그 폭치수2(W2)를 튜브(200)의 폭치수(W)와 동일하게 하여도 무방하다.

즉, 종래에는 튜브의 폭치수(W)와 주름핀(400)의 폭치수2(W2)를 동일하게 하였을 경우 주름핀이 눌려서 찌그러지면 통기성을 저해하였으나, 본 발명에서는 튜브(200)들 끝단이 평면부(240)로 되어 있기 때문에 주름핀(400)이 눌리지 않으며 통기성을 저해하지 않는다.

다음은 상기와 같은 구성 요소를 이용하여 제작한 증발기의 실시예를 설명한다.

실시예1

실시예 1은 본 상기와 같은 구성요소들로서 도 15에서 보는 바와 같이 가장 많이 사용되는 기본적인 형태로 구성한 것이다.

즉, 상, 하측 헤더부(101)(102)와, 이들 헤더부 사이를 연결하는 2열의 튜브(200)들과, 상기 튜브들의 사이 사이를 채운 주름핀(400)으로 이루어지며, 상기한 상측 헤더부(101)는 일측 마감배플(132)에 앞서 설명한 바와 같이 어뎁터(300)를 사용하여 냉매 유입파이프(151) 및 냉매 유출파이프(152)을 연결한 것이다.

그리고 상기한 상측 헤더부(101)의 내부에는 길이 방향으로 조립하여 전, 후의 폭을 양분한 격벽부재(140)와, 상기 격벽부재(140)와 절개홈(143)으로써 맞물리도록 조립하여 좌, 우의 길이를 반분하되, 도면상 우측 약 1/3 지점에 위치한 중간배플(131)로 구획한 것이다.

또한 하측 헤더부(102)이 내부에는 역시 길이 방향으로 조립하여 전, 후의 폭을 양분한 격벽부재(140)와, 상기 격벽부재(140)와 절개홈(143)으로써 맞물리도록 조립하여 좌, 우의 길이를 반분하되, 도면상 좌측 약 1/3 지점에 위치한 중간배플(131)로 구획한 것이다.

이때, 상기한 헤더부들은 브레이징 용접을 하는데 있어서, 탱크부재를 제외한 격벽부재와, 중간배플과, 마감배플과, 헤더 플레이트의 양면에 각각 브레이징 용접용 클래드재를 도포하여 브레이징 용접하는 것이 클래드재를 아낄 수 있어서 실용적이다.

실시예 1에 따른 증발기의 사용상태를 보면, 도 16에서 보는 바와 같이 어뎁터(300)의 삽입관부(310)로 유입된 냉매는 다음의 순서로 흐른다.

즉, 상측 헤더부(101)의 앞쪽 우측 공간으로 유입된 후, 중간배플(131)이 있으므로 즉시 앞쪽 튜브부(210)를 따라 아래로 흐르고, 하측 헤더부(102)의 앞쪽 우측에서 중앙부분으로 흐른 후, 다시 앞쪽 튜브(200)부를 따라 상측으로 흐르고, 상측 헤더부(101)의 앞쪽 중앙부분에서 좌측 공간으로 이동한 후, 다시 앞쪽 튜브부(210)를 따라 하측 헤더부(102)의 앞쪽 좌측부분으로 흐른다.

이어서 하측 헤더부(102)의 격벽부재(140)에 형성된 연통구멍(142)을 통해 하측 헤더부(102)의 뒷쪽으로 흐른다.

뒷쪽 헤더부(100)에서는 중간배플(131)이 있으므로 즉시 뒷쪽 튜브부(220)를 따라 상측으로 흐르고, 상측 헤더부(101)의 뒷쪽에서는 다시 중앙부분으로 이동한 후, 뒷쪽 튜브부(220)를 따라 하측 헤더부(102)의 뒷쪽으로 흐른다.

그리고 하측 헤더부(102)의 뒷쪽에서는 우측으로 이동한 후, 뒷쪽 튜브부(220)를 따라 상승하고, 상측 헤더부(101)의 뒷쪽에서 어뎁터(300)의 연결관부(330)를 통해 밖으로 배출되는 것이다.

이 경우의 패스에 따르면 도 16에서 보는 바와 같이 앞쪽 튜브부(210) 및 뒷쪽 튜브부(220)를 이동하는 냉매의 발열 분포가 서로 다르기 때문에 냉각효과가 좋아진다.

실시예2

도 17은 실시예2에 따른 패스구조를 보인 것이다.

이는 상기 도면에서 보듯이 어뎁터(300)를 상측 헤더부(101)의 중단에 연결한 것으로서, 상, 하측 헤더부(101)(102)와, 이들 헤더부 사이를 연결하는 2열의 튜브(200)들과, 상기 튜브들의 사이 사이를 채운 주름핀(400)으로 구성하고, 상기한 상, 하측 헤더부(101)(102)는 양측으로 마감배플(132)을 사용하여 밀폐한 것이다.

이 때는 상측 헤더부(101)의 내부를 길이 방향으로 조립하여 전, 후의 폭을 양분한 격벽부재(140)와, 상기 격벽부재(140)와 절개홈(143)으로써 맞물리도록 조립하여 좌반부를 1/2로 나누고 또 우반부를 1/2로 나누는 각각의 중간배플(131)로 구획한 것이다. 그리고 하측 헤더부(102)의 내부에는 길이방향으로 조립하여 전, 후의 폭을 양분한 격벽부재(140) 만이 조립되어 있고 중간배플은 없다.

따라서 도 18에서 보는 바와 같이 어뎁터(300)의 삽입관부(310)로 연결된 냉매는 다음의 순서로 흐른다.

즉, 상측 헤더부(101)의 중앙부분으로 유입된 냉매는 좌, 우에 조립된 중간배플(131)로 인해 즉시 앞쪽 튜브부(210)를 따라 하측 헤더부(102)로 흐르고, 하측 헤더부(102)의 앞쪽 에서는 좌, 우 양측으로 퍼져서 흐른 후, 다시 앞쪽 튜브부(210)를 따라 상측으로 이동한다.

상측 헤더부(101)에서는 좌측 및 우측에 조립된 중간배플(131)의 외측으로 유입되기 때문에 각각 격벽부재(140)에 형성된 연통구멍(142)을 따라 상측 헤더부(101)의 뒷쪽으로 이동된다.

그리고 상측 헤더부(101)의 뒷쪽에서는 다시 뒷쪽 튜브부(220)의 양측변을 따라 좌, 우 양측에서 동시에 하강하고, 하측 헤더부(102)의 뒷쪽에서는 중앙으로 모아진 후, 다시 뒷쪽 튜브부(220)의 중앙을 따라 상승한다.

따라서 상측 헤더부(101)의 중앙으로 상승한 냉매는 열교환이 충분히 이루어진 상태에서 연결관부(330)를 따라 배출되는 것이다.

이러한 패스 구조는 냉매 유입파이프과 냉매 유출파이프이 중앙에 위치해야할 경우 유용한 구조이며, 상기한 상측 헤더부(101)의 내부 공간을 2개의 중간배플(131)으로써 좌측의 a구간과, 중앙의 b구간과, 우측의 c구간으로 구획하되, 그 비율을 헤더부의 전체 길이에 대하여 25:50:25로 하는 것이 아니라 20:60:20이 비율로 구획하는 것이 바람직하다.

이는 상, 하측의 헤더부(101)(102)사이에 연결된 튜브의 수량을 좌,우와 중앙으로 나누는 값이기도 한데, 처음 중앙부분으로 내려가는 초기의 냉매가 보다 많은 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 냉매가 점차 이동하여 좌, 우 양측으로 흐르게 되면 열교환이 진행됨에 따라 그 체적이 점차 줄어들기 때문에 a구간과, b구간과, c구간의 비율을 헤더부의 길이에 대하여 20:60:20의 비율이 가장 적합하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 증발기에 있어서, 헤더부의 구성품인 탱크부재와 헤더 플레이트들을 모두 압출제조된 소재 및 프레싱 가공된 소재를 이용하여 구성하도록 하였기 때문에 부품 생산에 대한 생산성을 높이면서 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

특히, 2열의 튜브를 구성할 때는 앞쪽 튜브부와 뒷쪽 튜브부를 연결부로써 일체로 형성하였기 때문에 튜브와 튜브 사이를 흐르는 공기가 다른 튜브 사이로 넘어가지 않고 용이하게 통과되며, 이로 인해 열교환 효과를 상승시킬 수 있게 된 것이다.

뿐만 아니라 상기 튜브는 튜브 끝단을 평면부로 하였기 때문에 그 주변에 생성된 응축수가 튜브를 타고 배출되기에 매우 용이하며, 더 나가서 이 튜브들 사이에 채워진 주름핀이 쉽게 변형되지 않는 장점이 있다.

아울러 본 발명의 튜브는 중간 배플의 위치를 조정하여 냉매의 흐름에 적합하도록 튜브 수를 조절할 수 있고, 2열로 나열된 튜브들의 조립 간격을 공기의 흐름이 큰 부분에 밀집되도록 조립하여 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

결론적으로 본 발명은 각부분의 구조를 개량하여 열교환 효과가 상승되도록 하였기 때문에 같은 열교환능력 대비시 증발기의 전체적인 크기를 줄일 수 있게 된것이며, 그 외에 헤더부의 탱크부재와 헤더 플레이트는 자체의 탄성으로 고정력을 가지므로 가용접을 생략한 채 직접 조립 및 브레이징 용접할 수 있는 장점이 있어 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims

2열의 냉매 유로를 가지는 상, 하측 헤더부(101)(102),

상기한 상, 하측 헤더부를 서로 연결하되, 알루미늄 재료로 제작되고, 공기의 흐름 방향에 대하여 앞, 뒤 2열로 이루어지고, 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 서로 나란하게 적층배열되어 냉매가 흐르는 복수개의 튜브(200),

상기 튜브 사이사이를 통과하는 공기의 전열면적을 증가시키기 위해 인접한 튜브들 사이에 각각 배치된 알루미늄 소재의 주름핀(400)으로 이루어진 증발기에 있어서,

상기 헤더부는 내면 중앙에 길이 방향의 세로요홈(112)을 갖고, 양측변 끝단(111)의 내측면에 길이 방향의 그루브(111b)가 형성된 U자형태의 단면을 갖는 탱크부재(110)와,

상기 탱크부재의 세로요홈에 하변 끝단을 끼워서 그 탱크부재의 내부 공간을 폭방향으로 양분하는 격벽부재(140)와,

상기 탱크부재의 양측 그루브(111b)와 그루브(111b) 사이에 결합하여 상기 탱크부재의 개방부분을 덮어 밀폐하도록 하되, 상기 튜브(200)들을 끼우기 위한 다수의 튜브구멍(121)들을 가지는 헤더 플레이트(120)와,

상기 탱크부재의 내면 모양에 따라 형성하여 그 탱크부재의 내부 공간을 구획할 수 있도록 한 중간배플(131)과,

상기 탱크부재의 내면 모양에 따라 형성하여 그 탱크부재의 양측 끝단에 조립하였을 때 내부 공간을 밀폐할 수 있도록 한 마감배플(132)들로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 탱크부재(110)는 상기 헤더 플레이트(120)를 위에서 눌러 끼우기 용이하도록 상기 요홈의 상측에 라운딩부(111a)를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 탱크부재(110)는 세로요홈(112)이 있는 중앙부분이 내측으로 절곡되어 W자형 단면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 격벽부재(140)는 폭 방향으로 양분된 탱크부재의 내부공간을 서로 연결하기 위하여 적어도 일부 구간에 연통구멍(142)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 격벽부재(140)는 그 길이의 중단에 중간배플을 조립하기 위하여 절개홈(143)을 형성하고, 양측 끝단에 마감배플을 조립하기 위한 절개홈(141)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 헤더 플레이트(120)는 중앙이 높아지도록 둥글게 형성하되, 그 반경 치수(R)가 75~85mm 인 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 헤더 플레이트(120)는 중앙에서 길이 방향으로 절곡부(123)를 형성하여 그 외측면으로는 절곡돌기(123b)가 형성되고 내측면으로는 격벽부재 조립 안내용 절곡홈(123a)이 형성되도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 헤더 플레이트(120)는 그 양측 끝단에 폭을 가로지르는 마감배플 조립 안내용 가로요홈(125)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 중간배플(131) 및 마감배플(132)은 상기 헤더 플레이트와의 접촉단면을 만곡부로 형성하되, 이 만곡부는 그 반경 치수(R)가 75~85mm 인 것으로 하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 중간배플(131) 및 마감배플(132)은 중앙부분에 격벽부재 조립용 절개홈(134)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 탱크부재(120)의 양측 끝단에 조립하는 양쪽 마감배플(132)은 어느 한 쪽 마감배플에 냉매 유입구 및 냉매 유출구용 파이프구멍(133)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 헤더부는 탱크부재를 제외한 격벽부재와, 중간배플과, 마감배플과, 헤더 플레이트의 양면에 각각 브레이징 용접용 클래드재를 도포하여 브레이징된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 1에 있어서,

상기한 상측 헤더부(101)는 상기 중간배플을 사용하여 그 내부 공간을 a구간, b구간, c구간으로 구획하되, 전체 길이에 대하여 20:60:20의 비율을 가지도록 하고, 상기 b구간에 냉매 유입구 및 냉매 유출구를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 13에 있어서,

상기한 상측 헤더부(101)는 격벽부재(140)를 사용하여 폭방향으로 공간을 양분하되, 상기 a구간 및 c구간의 위치에 연통구멍(142)들을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
2열의 냉매 유로를 가지는 상, 하 헤더부,

상기한 상, 하 헤더부를 서로 연결하되, 알루미늄 재료로 제작되고, 공기의 흐름 방향에 대하여 앞, 뒤 2열로 이루어지고, 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 서로 나란하게 적층배열되어 냉매가 흐르는 복수개의 튜브,

상기 튜브 사이사이를 통과하는 공기의 전열면적을 증가시키기 위해 인접한 튜브들 사이에 각각 배치된 알루미늄 소재의 주름핀 으로 이루어진 증발기에 있어서,

상기 튜브(200)는 그 내부에 복수개의 냉매유로를 가지도록 다수의 격벽들을 갖는 앞열 튜브부와 뒷열 튜브부, 그리고 이들 사이를 연결한 연결부로 형성하되, 상기 연결부는 그 폭치수(TW)를 1~3mm로 하고, 그 두께 치수(TT)를 0.5~3.0mm로 하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 15에 있어서,

상기한 튜브(200)는 앞열 튜브부와 뒷열 튜브부, 그리고 이들 사이를 연결한 연결부를 포함한 전체 폭치수(W)가 30~50mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 15 또는 16항에 있어서,

상기한 튜브의 두께 치수(T)는 1.5~3.0mm 인 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 15에 있어서,

상기한 튜브(200)는 그 폭의 외측면을 두께면과 직교하는 평면부(240)로 하고, 그 평면부 모서리의 라운딩 가공부(250)를 약 0.5~1.0mm의 반지름값(R)을 갖도록 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 15에 있어서,

상기한 주름핀(400)은 그 폭치수(W2)를 튜브(200)의 폭치수(W)와 동일하게 하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 15에 있어서,

상기한 튜브(200)는 앞열 튜브부와 뒷열 튜브부, 그리고 이들 사이를 연결한 연결부 전체를 일체로 압출성형의 제조방법으로 제조하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.
청구항 15에 있어서,

상기 튜브(200)는 그 내부에 복수개의 냉매유로를 형성하되, 그 각각의 냉매유로는 삼각형 및 역삼각형의 단면을 갖도록 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 증발기.