KR20040084404A

KR20040084404A - 자동차용 증발기

Info

Publication number: KR20040084404A
Application number: KR1020030019455A
Authority: KR
Inventors: 김인갑
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-06
Also published as: KR100924067B1

Abstract

본 발명은 자동차용 증발기에 관한 것으로, 증발기 토출공기의 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 구조의 자동차용 증발기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 증발기는,

다수의 2유로 플레이트가 적층되어 형성된 2유로 냉매탱크와; 상기 냉매탱크의 내부에 설치되는 복수의 블랭크플레이트와; 냉매가 유입되는 유입파이프; 및 냉매가 유출하는 유출파이프를 포함하는데,

상기 냉매탱크는 그 내부에 설치된 다수의 블랭크플레이트에 의해 다수의 증발구역으로 구획되어, 각 유로의 각 증발구역에서 냉매의 유동방향이 전환되며, 서로 인접한 유로에서 냉매는 서로 반대방향으로 유동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 증발기에 의하면, 2유로 냉매탱크 내를 유동하는 냉매가 각 인접유로에서 서로 반대방향으로 유동하게 되므로 냉매의 편류가 발생한 경우에도 냉매탱크를 통과한 토출공기가 균일한 온도분포를 가지게 되어 쾌적한 공기조화가 이루어지는 장점이 있다

Description

자동차용 증발기{EVAPORATOR FOR VEHICLE}

일반적으로, 자동차의 공조장치는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축된 냉매의 열을 대기중으로 방열하는 응축기와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 및 냉매가 상변화하면서 자동차 내부에 공급되는 공기로부터 열을 흡수하는 증발기로 이루어진다.

상기 증발기에 있어서 쾌적한 공기조화를 위해서는 냉매와 공기의 효과적인 열교환과 더불어 토출되는 공기의 온도분포가 균일해야 할 것이 요구된다.

도1은 종래의 2유로 증발기의 사시도이고, 도2(a)는 도1의 내부 냉매의 흐름을 나타내는 작동도이며, 도2(b)는 도1의 모식도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 종래의 증발기는 2유로냉매탱크(T)와, 상기 냉매탱크(T)에 냉매가 유입되는 유입파이프(IP) 및 상기 냉매탱크(T)로부터 냉매가 유출되는 유출파이프(OP)로 이루어진다.

상기 2유로냉매탱크(T)는 2개의 2유로 플레이트(P)가 서로 대향하도록 적층되어 형성된 냉매튜브(TU)가 다수개 적층되어 형성되는데, 도시한 바와 같이, 상기2유로 플레이트(P)에는 상부와 하부에 각각 2개의 독립된 냉매연통공(FH)이 형성되어, 상기 냉매연통공(FH)를 통하여 냉매가 유동하게 된다.

또한, 상기 냉매탱크(T)의 내부에는, 도1에 도시한 바와 같이, 블랭크플레이트(B')가 설치되는데, 상기 블랭크플레이트(B')에는 하부에만 냉매연통공(FH)이 형성되어 있다. 이는 냉매의 유동방향을 바꾸어 증발구역(도2(b)의 E1, E2)을 구획하기 위한 것이다.

상기 종래 증발기의 작동과정을 설명하면, 도2(a)에 도시한 바와 같이, 유입파이프(IP)를 통하여 냉매탱크의 상부로 유입된 냉매는 제1증발구역(E1)에서 각 냉매튜브(TU)를 따라 위쪽에서 아래쪽으로 유동하면서 공기(화살표방향)와 열교환된다. 상기 제1증발구역(E1)의 하부에 도달한 냉매는 블랭크플레이트(B')의 하부의 냉매연통공(FH)을 통과하여 제2증발구역(E2)에 진입하게 되는데, 제2증발구역(E2)에서 냉매는 아래쪽에서 위쪽으로 유동하게 된다.

상기 제2증발구역(E2)의 상부에 도달한 냉매는 유출파이프(OP)를 통하여 증발기를 벗어나게 된다.

이러한 종래의 2유로 증발기에 있어서, 인접한 유로를 유동하는 냉매의 방향은 서로 일치하게 된다. 그런데, 도2(b)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 각 유로(P1,P2)를 유동하는 냉매에는 냉매의 편류가 발생하게 된다.

즉, 위쪽에서 아래쪽으로 유동하는 경우 중력의 영향으로 액체상태의 냉매가 제1증발구역(E1)의 앞부분에서 유동하게 되고, 아래쪽에서 위쪽으로 유동하는 경우에는 관성력의 영향으로 제2증발구역(E2)의 뒷부분에서 유동하게 되므로, 공기와의열전달이 이루어지는 범위는 빗금으로 나타낸 범위에서 집중적으로 이루어지게 된다.

이러한 냉매의 편류로 인하여, 냉매탱크(T)를 통과한 토출공기의 온도분포가 불균일하게 되어 쾌적한 공기조화가 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2유로 냉매탱크의 냉매튜브 내를 유동하는 냉매가 각 인접유로에서 서로 반대방향으로 유동하도록 함으로써 냉매탱크를 통과한 토출공기가 균일한 온도분포를 가지도록 하는 구조의 자동차 증발기를 제공하는데 목적이 있다.

도1은, 종래의 2유로 증발기의 사시도이다.

도2(a)는 도1의 작동도이고, 도2(b)는 도1의 냉매의 흐름의 모식도이다.

도3은, 본 발명에 따른 2유로 증발기의 사시도이다.

도4는, 도3의 작동도이다.

도5는, 도1의 제1증발구역에서의 냉매의 흐름을 나타내는 모식도이다.

도6(a)는 도3의 엔드플레이트의 일 예의 측면도 및 사시도이고, 도6(b)는 다른 예의 측면도 및 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

P... 2유로 플레이트, B,B'... 블랭크플레이트,

T... 냉매탱크, IP... 유입파이프,

OP... 유출파이프, E1... 제1증발구역,

E2... 제2증발구역, P1... 제1유로,

P2... 제2유로, FH... 냉매연통공,

UP... 상부파이프, DP... 하부파이프,

A1... 상부파이프의 단면적, A2... 하부파이프의 단면적,

TU... 냉매튜브, EP... 엔드플레이트

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차용 증발기는,

다수의 2유로 플레이트가 적층되어 형성된 2유로 냉매탱크와; 상기 냉매탱크의 내부에 설치되는 복수의 블랭크플레이트(Blank Plate)와; 냉매가 유입되는 유입파이프; 및 냉매가 유출하는 유출파이프를 포함하는데,

상기 냉매탱크는 그 내부에 설치된 다수의 블랭크플레이트에 의해 다수의 증발구역으로 구획되어, 각 유로의 각 증발구역에서 냉매의 유동방향이 전환되며, 서로 인접한 유로에서 냉매는 서로 상하 반대방향으로 유동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1증발구역의 유로 중 어느 한쪽에는 상기 냉매탱크의 상부측면에 연결된 상부파이프를 통하여 냉매가 유입되고, 다른 한쪽에는 상기 냉매탱크의하부측면에 연결된 하부파이프를 통하여 냉매가 유입되어,

상기 상부파이프를 통하여 유입된 냉매는 제1증발구역에서 위쪽에서 아래쪽으로 유동하고, 상기 하부파이프를 통하여 유입된 냉매는 제1증발구역에서 아래쪽에서 위쪽으로 유동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블랭크플레이트는 냉매탱크의 내부에 1개 이상 설치되는 것을 특징으로 하며,

상기 블랭크플레이트의 상부에는 일측 유로에 냉매연통공이 형성되고, 그 하부에는 타측 유로에 냉매연통공이 형성되며, 각 증발구역에서의 냉매의 유동방향을 전환시키도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부파이프의 단면적은 상기 상부파이프의 단면적보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉매탱크의 양단부에 설치되는 엔드플레이트에는, 상기 유입파이프 또는 유출파이프와, 상기 유입파이프 또는 유출파이프로부터 분기 형성된 상부파이프 및 하부파이프가 상기 엔드플레이트와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 증발기는, 2유로 냉매탱크(T)와, 상기 냉매탱크(T)의 내부에 설치되는 복수(도면에서는 2개)의 블랭크플레이트(B)와, 냉매가 유입되는 유입파이프(IP), 및 냉매가 유출되는 유출파이프(OP)를 포함한다.

상기 2유로 냉매탱크(T)는 2개의 2유로 플레이트(P,도1참조)가 적층된 냉매튜브(TU)가 다수 적층되어 형성된 것으로, 그 구성은 종래의 2유로 냉매탱크와 동일하므로 상세한 설명은 생략하며, 냉매는 각 유로(P1,P2) 내에서 서로 독립적으로 유동하게 된다.

상기 냉매탱크(T)의 내부에는 2개의 블랭크플레이트(B)가 설치되는데, 도3에 도시한 블랭크플레이트(B)에 있어서, 그 상부에는 왼쪽에만 냉매연통공(FH)이 형성되고, 그 하부에는 상기와 반대쪽인 오른쪽에만 냉매연통공(FH)이 형성되어 있다.

도3에 도시하지 않은 블랭크플레이트(B)는 상기 도시한 블랭크플레이트(B)와 반대로 냉매연통공(FH)이 위치하도록 배치된다.

상기와 같은 구조의 블랭크플레이트(B)에 의해 각 유로(P1,P2)의 내부를 유동하는 냉매는 그 유동방향이 바뀌게 되므로(도4참조), 상기 블랭크플레이트(B)는 다수(도면에서는 3개)의 증발구역을 구획하게 된다.

상기 냉매탱크(T)의 양단에는 엔드플레이트(EP)가 각각 설치되고, 상기 엔드플레이트(EP)에는 도3에 도시한 바와 같이 유입파이프(IP) 및 유출파이프(IP)가 각각 설치된다.

상기 유입파이프(IP)는 상부파이프(UP)와 하부파이프(DP)로 분기되는데, 상기 상부파이프(UP)의 단면적(A1)은 상기 하부파이프(DP)의 단면적(A2)보다 크도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상부파이프(UP)는 상기 냉매탱크(T)의 제1증발구역(E1)의 상부측면에결합되어 상기 제1유로(P1)로 냉매가 유입되고, 상기 하부파이프(DP)는 상기 냉매탱크(T)의 제1증발구역의 하부측면에 결합되어 상기 제2유로(P2)로 냉매가 유입된다.

또한 상기 유출파이프(OP)도, 상부파이프(UP)와 하부파이프(DP)로 분기되는데 그 구성은 유입파이프(OP)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 엔드플레이트(EP)에 설치되는 유입파이프(IP), 유출파이프(OP), 상기 유입파이프(IP) 및 유출파이프(OP)로부터 각각 분기형성된 상부파이프(UP), 및 하부파이프(DP)는, 도6(a)에 도시한 바와 같이, 엔드플레이트(EP)와 별개로 형성되어 부착될 수 있으며, 도6(b)에 도시한 바와 같이, 상기 엔드플레이트(EP)와 일체로 형성될 수도 있다. 도6(b)와 같이 일체로 형성하는 경우에는 제작비용과 작업공수가 절감되는 장점이 있다.

상기 실시예의 작동과정을 설명하면, 도4에 도시한 바와 같이 냉매는 유입파이프(IP)를 통하여 일부는 상부파이프(UP)를 통하여 제1유로로 유입되며, 다른 일부는 하부파이프(UP)를 통하여 제2유로로 유입된다. 이 때, 상기 상부파이프(UP)의 단면적(A1)이 하부파이프(A2)의 단면적보다 더 크게 형성되므로, 중력의 영향으로 하부파이프(A2)에 많은 냉매가 유동하는 것이 방지된다.

상기 상부파이프(UP)를 통하여 유입된 냉매는 제1증발구역(E1)에서 위쪽에서 아래쪽으로 유동하는 반면에, 상기 하부파이프(DP)를 통하여 유입된 냉매는 아래쪽에서 위쪽으로 유동하게 된다. 즉, 각 인접유로에서 서로 반대방향으로 유동하게 되는 것이다.

상기 제1유로(P1)에서 냉매탱크(T)의 하부에 도달한 냉매는 블랭크플레이트(B)의 하부에 형성된 냉매연통공(FH)을 통하여 제2증발구역(E2)로 진입하여 아래쪽에서 위쪽으로 유동하게 되며, 상기 제2유로(P2)에서 냉매탱크(T)의 상부에 도달한 냉매는 블랭크플레이트(B)의 상부에 형성된 냉매연통공(FH)을 통하여 제2증발구역(E2)로 진입하여 위쪽에서 아래쪽으로 유동하게 된다.

그 후, 각 유로(P1,P2)의 냉매는 제3증발구역에서 다시 유동방향이 전환되어 유동한 후에 유출파이프(OP)를 통하여 냉매탱크(T)를 벗어나게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서 각 인접유로(P1,P2)의 내부를 유동하는 냉매는 서로 반대방향으로 유동하게 되므로, 각 유동방향에 따라 중력 및 관성력의 작용으로 인한 냉매의 편류가 발생한 경우에도, 토출공기의 온도분포는 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 제2유로(P2)의 열교환량이 적은 부분(빗금없는 범위)을 통과한 공기는 제1유로(P1)의 열교환량이 많은 부분(빗금친 부분)을 통과하는 한편, 제2유로(P2)의 열교환량이 많은 부분(빗금친 부분)을 통과한 공기는 제1유로(P1)의 열교환량이 적은 부분(빗금없는 부분)을 통과하게 되므로 토출공기의 통과 위치에 관계없이 공기와 냉매와의 열교환량은 일정하게 되므로 토출공기의 온도분포는 고르게 유지된다.

상기 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 제1유로(P1)는 제1증발구역(E1)에서 상부파이프(UP)로 냉매가 유입되고, 제2유로(P2)는 하부파이프(DP)로 냉매가 유입되는 경우를 도시하였지만, 이러한 유입방향은 서로 바뀌어도 무방하며, 이 때에는 블랭크플레이트(B)의 냉매연통공(FH)의 위치도 그에 대응하여 바뀌도록 설치하면 된다.

또한, 상기 실시예는 블랭크플레이트(B)의 개수가 2개인 경우를 설명하였지만, 그 개수는 반드시 2개로 한정되지는 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 증발기에 의하면, 2유로 냉매탱크 내를 유동하는 냉매가 각 인접유로에서 서로 반대방향으로 유동하게 되므로 냉매의 편류가 발생한 경우에도 냉매탱크를 통과한 토출공기가 균일한 온도분포를 가지게 되어 쾌적한 공기조화가 이루어지는 장점이 있다.

Claims

다수의 2유로 플레이트(P)가 적층되어 형성된 2유로 냉매탱크(T)와; 상기 냉매탱크(T)의 내부에 설치되는 복수의 블랭크플레이트(Blank Plate,B)와; 냉매가 유입되는 유입파이프(IP); 및 냉매가 유출하는 유출파이프(OP)를 포함하는 자동차용 증발기에 있어서,

상기 냉매탱크(T)는 그 내부에 설치된 다수의 블랭크플레이트(B)에 의해 다수의 증발구역(E1,E2,...)으로 구획되어, 각 냉매탱크(T)의 각 증발구역(E1,E2,...)에서 냉매의 유동방향이 전환되며, 서로 인접한 유로(P1,P2)에서 냉매는 서로 상하 반대방향으로 유동하는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기.
제1항에 있어서,

상기 제1증발구역(E1)의 냉매탱크(T)의 유로(P1,P2) 중 어느 한쪽에는 냉매탱크(T)의 상부측면에 연결된 상부파이프(UP)를 통하여 냉매가 유입되고, 다른 한쪽에는 냉매탱크(T)의 하부측면에 연결된 하부파이프(DP)를 통하여 냉매가 유입되어,

상부파이프(UP)를 통하여 유입된 냉매는 제1증발구역(E1)에서 위쪽에서 아래쪽으로 유동하고, 하부파이프(DP)를 통하여 유입된 냉매는 제1증발구역(E1)에서 아래쪽에서 위쪽으로 유동하는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기.
제1항에 있어서,

상기 블랭크플레이트(B)는, 냉매탱크(T)의 내부에 1개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기.
제1항에 있어서,

상기 블랭크플레이트(B)의 상부에는 일측 유로에 냉매연통공(FH)이 형성되고 그 하부에는 타측 유로에 냉매연통공(FH)이 형성되어, 각 증발구역(E1,E2,...)에서의 냉매의 유동방향을 전환시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기.
제2항에 있어서,

상기 하부파이프(DP)의 단면적(A2)이 상기 상부파이프(UP)의 단면적(A1)보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기.
제2항에 있어서,

상기 냉매탱크(T)의 양단부에 설치되는 엔드플레이트(EP)에는, 상기 유입파이프(IP) 또는 유출파이프(OP)와, 상기 유입파이프(IP) 또는 유출파이프(OP)로부터 분기 형성된 상부파이프(UP) 및 하부파이프(DP)가 상기 엔드플레이트(EP)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기.