KR20040102747A - 열교환기용 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기용 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플레이트의 유로내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 배열된 다수의 비드를 유선형으로 형성하고 목비드부에는 안내비드를 형성함으로써 냉매측의 압력강하량을 감소하고 균일한 냉매 분포를 얻을 수 있는 열교환기용 플레이트에 관한 것이다.
이에 본 발명은 유로(112)와 연통되게 구비되는 탱크(118)와, 상기 탱크(118)를 통해 유로(112)내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측면이 서로 접합되어 배열되는 다수의 제 1 비드(115)와, 상기 유로(112)의 입,출구측에 형성됨과 아울러 하나 이상의 제 2 비드(116a)들로 구획되어 복수개의 통로(116b)를 갖는 목비드부(116)로 구성되는 튜브(110)를 이루는 열교환기용 플레이트에 있어서, 상기 제 1 비드(115)는 유선형으로 이루어지되 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)가 다음식, 0.35 ≤W/L ≤0.9 를 만족하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기용 플레이트{Plate for heat exchanger}
본 발명은 열교환기용 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플레이트의 유로내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 배열된 다수의 비드를 유선형으로 형성하고 목비드부에는 안내비드를 형성함으로써 냉매측의 압력강하량을 감소하고 균일한 냉매 분포를 얻을 수 있는 열교환기용 플레이트에 관한 것이다.
열교환기는 그 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로를 구비함으로써 열교환매체와 외기가 열교환되도록 이루어진 장치로서 각종 공조장치에 사용되며 사용조건에 따라 핀 튜브 타입, 서펜틴 타입, 드론 컵 타입, 패러렐 플로우 타입 등 여러가지 형식이 사용되고 있다.
또한, 상기 열교환기 중에서 냉매를 열교환매체로 사용하는 증발기는 일단부에 한 쌍의 컵이 형성됨과 아울러 내부의 구획비드에 의해 "U"자형 유로가 구비된 두 개의 1탱크 플레이트들을 접합하여 이루어진 튜브들과 방열핀들을 교대로 적층하여 이루어지는 1탱크 타입과,
상,하 양단부에 각각 컵이 형성된 두 개의 2탱크 플레이트들을 접합하여 이루어진 튜브들과 방열핀들을 교대로 적층하여 이루어지는 2탱크 타입과,
상,하 양단부에 각각 한 쌍의 컵이 형성됨과 아울러 내부의 구획비드에 의해 양쪽으로 독립된 두 개의 유로가 구비된 두 개의 4탱크 플레이트들을 접합하여 이루어진 튜브들과 방열핀들을 교대로 적층하여 이루어지는 4탱크 타입 등이 있다.
여기서, 일예로 상기 1탱크 타입의 열교환기를 보다 상세히 설명하면 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 상단부에 홀(14a)이 형성된 컵(14)을 나란하게 갖는 한 쌍의 탱크(40)와, 상기 한 쌍의 탱크부(40) 사이에서 수직으로 소정의 길이만큼 구획비드(13)가 형성된 편두형 또는 양두형 플레이트(11) 2개가 서로 접합됨으로써 구획비드(13)들을 중심으로 전체적으로 "U"자형 유로(12)가 형성됨과 아울러 서로 접합된 탱크(40)들에 의하여 양쪽으로 탱크(40)가 형성되는 튜브(10)들과, 상기 튜브(10)들 사이에 적층되는 방열핀(50)들과, 그리고 상기 튜브(10)들 및 방열핀(50)들의 보강을 위하여 이들의 최외측에 설치되는 두 엔드 플레이트(30)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 유로(12)내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측 플레이트가 엠보싱 가공에 의하여 다수의 제 1 비드(15)들이 내측으로 돌출되어 접합된다.
또한, 상기 각 튜브(10)의 유로(12) 입,출구측에는 냉매가 상기 유로(12)로 골고루 분배되도록 하나 이상의 제 2 비드(16a)로 구획된 복수개의 통로(16b)를 갖는 목비드부(16)가 형성되어 있다.
아울러, 양두형 플레이트는 하단부에 한 개 혹은 두 개의 컵이 더 형성되어 있다는 것을 제외하고 편두형 플레이트(11)와 동일하므로 이하 편의상 상단부에 두 개의 컵(14)이 형성된 편두형 플레이트(11)만을 예를 들어 설명한다.
상기한 튜브(10)들 중에는 내부와 통하도록 탱크(40)의 일측으로 돌출됨과 아울러 냉매를 유입하기 위해 입구파이프(2)와 연결되는 입구측 매니폴드(21)가 형성된 매니폴드 튜브(20)와, 냉매를 배출하기 위해 출구파이프(3)와 연결되는 출구측 매니폴드(21)가 형성된 매니폴드 튜브(20)도 사용된다.
상기한 바와 같은 증발기(1)내에서의 냉매흐름은 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 냉매 입,출구측 매니폴드(21)가 형성된 탱크(40)는 유입되는 냉매와 배출되는 냉매를 구획하기 위한 구획수단(60)이 내부에 형성되어 있다.
따라서, 상기 한 쌍의 탱크(40)는 냉매가 유입되는 탱크(40)측을 도면상에서는 "A", 상기 "A"측에서 냉매가 유턴되어 돌어오는 탱크(40)측을 "B", 상기 "B"측과 연통됨에 따라 냉매가 흘러 유입되는 탱크(40)측을 "C", 상기 "C"측에서 냉매가 유턴되어 돌어온후 배출되는 탱크(40)측을 "D"라고 할 때,
상기 입구측 매니폴드(21)를 통해 유입되는 냉매는 상기 탱크(40)의 "A"측에 고루 분배된 후 튜브(10)(20)들의 "U"자형 유로(12)를 따라 흐르다가 인접한 타측 탱크(40)의 "B"측으로 유입되고 계속해서 동일탱크(40)의 "C"측으로 흐르게 되고, 다시 튜브(10)(20)들의 "U"자형 유로(12)를 따라 흐르다가 출구측 매니폴드(21)가 형성된 탱크(40)의 "D"측으로 유입되어 최종 배출되게 되는 것이다.
이러한 증발기(1)는 냉매 라인을 따라 냉각 시스템 내에서 순환하는 냉매를 유입하고 배출하는 과정에서 상기 튜브(10)(20)들 사이를 통해 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차실내측으로 송풍되는 공기를 냉각하게 되는 것이다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(11)에 형성된 다수의 제 1 비드(15)의 형상이 원형으로 이루어짐에 따라 냉매유입시 상기 제 1 비드(15)의 냉매가 유입되는 방향에 정체점이 생기게 되고 이 정체점에서 큰 압력이 작용하여 냉매측의 압력강하량이 증가하는 문제가 있음과 아울러 냉매가 가장자리측으로 편중되어 흐름에 따라 유로(12)내를 흐르는 냉매의 유동분포가 불균일하게 된다.
따라서, 증발기(1)가 점차 콤팩트화 되어가는 추세에서 냉매측의 압력강하량이 증가하여 냉매의 유동분포가 불균일하게 되면 증발기(1)에 과냉/과열이 발생하게 되며, 과냉구간에서는 증발기(1)의 표면에 아이싱(icing) 문제가 발생하고 과열구간에서는 공기 온도 편자로 인한 에어컨 시스템의 성능이 저하되어 에어컨 시스템이 불안정하게 됨과 아울러 증발기(1)를 통해 토출되는 공기의 온도분포차이가 크게 발생하여 냉방성능이 저하되는 문제가 있다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 플레이트의 유로내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 배열된 다수의 제 1 비드를 유선형으로 형성함과 아울러 목비드부의 제 2 비드는 상기 제 1 비드의 첫번째 열까지 연장하는 안내비드를 형성함으로서 냉매측의 압력강하량을 감소하고 냉매의 유동분포를 균일하게 개선하여 과냉/과열을 방지하며 에어컨 시스템의 안정화와 냉방성능을 향상한 열교환기를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 증발기를 나타내는 개략적인 사시도,
도 2는 종래의 튜브를 이루는 플레이트가 분리된 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 종래의 플레이트에서 냉매의 유동분포를 개략적으로 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브를 이루는 플레이트가 분리된 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트의 상부를 나타내는 도면,
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에서 유선형 비드와 종래의 원형 비드에 대한 냉매유동분포를 비교한 그림,
도 6b는 도 6a의 플레이트에서 유선형 비드와 종래의 원형 비드에 대한 속도분포를 비교한 그림,
도 7은 본 발명에 따른 제 1 비드의 폭과 길이의 비에 대한 방열성능을 나타내는 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 제 1 비드의 폭과 길이의 비에 대한 압력강하량을 나타내는 그래프,
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에서 제 1 비드의 배열을 변형한 일예를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명에 따른 제 1 비드간의 간격에 따른 방열량과 압력강하량을 나타내는 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 플레이트의 유로를 흐르는 냉매 유량에 대한 제 1 비드의 형상별 방열량 및 압력강하량을 나타내는 그래프,
도 12는 본 발명에 제 2 실시예에 따른 플레이트의 상부를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트에서 안내비드가 형성된 목비드부와 종래의 일반 목비드에 대한 냉매유동분포를 비교한 그림,
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트의 목비드부가 비대칭인 경우를 나타내는 도면,
도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플레이트의 상부를 나타내는 도면,
도 16은 도 15의 플레이트에 대한 냉매유동분포를 나타내는 도면,
도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플레이트에서 목비드부를 변형하여 나타내는 도면,
도 18은 도 17의 플레이트에 대한 냉매유동분포를 나타내는 도면,
도 19는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플레이트에서 제 1 비드의 배열을 변형한 일예를 나타내는 도면,
도 20은 본 발명에 따른 플레이트가 1탱크, 2탱크, 4탱크 타입의 증발기 플레이트에 적용된 일예를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
1: 증발기 20: 매니폴드 튜브
21: 매니폴드 30: 엔드 플레이트
50: 방열핀 110: 튜브
111: 플레이트 112: 유로
113: 구획비드 114: 컵
115: 제 1 비드(유선형) 115a: 제 1 비드(원형)
116: 목비드부 116a: 제 2 비드
116b: 통로 117,117a: 안내비드
118: 탱크
W: 제 1 비드의 폭 L: 제 1 비드의 길이
W/L: 제 1 비드의 폭과 길이의 비
S: 제 1 비드의 비드간 간격
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유로와 연통되게 구비되는 탱크와, 상기 탱크를 통해 유로내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측면이 서로 접합되어 배열되는 다수의 제 1 비드와, 상기 유로의 입,출구측에 형성됨과 아울러 하나 이상의 제 2 비드들로 구획되어 복수개의 통로를 갖는 목비드부로 구성되는 튜브를 이루는 열교환기용 플레이트에 있어서, 상기 제 1 비드는 유선형으로 이루어지되 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)가 다음식, 0.35 ≤W/L ≤0.9 를 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유로와 연통되게 구비되는 탱크와, 상기 탱크를 통해 유로내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측면이 서로 접합되어 배열되는 다수의 제 1 비드와, 상기 유로의 입,출구측에 형성됨과 아울러 하나 이상의 제 2 비드들로 구획되어 복수개의 통로를 갖는 목비드부로 구성되는 튜브를 이루는 열교환기용 플레이트에 있어서, 상기 제 2 비드들 중 적어도 하나 이상은 상기 목비드부를 통과하는 냉매를 안내하여 상기 유로측으로 균일하게 분포되도록 일정한 길이로 연장된 안내비드를 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 튜브를 이루는 플레이트가 분리된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트의 상부를 나타내는 도면이며, 도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에서 유선형 비드와 종래의 원형 비드에 대한 냉매유동분포를 비교한 그림이고, 도 6b는 도 6a의 플레이트에서 유선형 비드와 종래의 원형 비드에 대한 속도분포를 비교한 그림이며, 도 7은 본 발명에 따른 제 1 비드의 폭과 길이의 비에 대한 방열성능을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 제 1 비드의 폭과 길이의 비에 대한 압력강하량을 나타내는 그래프이며, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에서 제 1 비드의 배열을 변형한 일예를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 제 1 비드간의 간격에 따른 방열량과 압력강하량을 나타내는 그래프이며, 도 11은 본 발명에 따른 플레이트의 유로를 흐르는 냉매 유량에 대한 제 1 비드의 형상별 방열량 및 압력강하량을 나타내는 그래프이다.
먼저 본 발명은 1탱크 타입, 2탱크 타입, 4탱크 타입의 증발기(1)에 모두 동일하게 적용이 가능함을 미리 밝혀두며, 편의상 1탱크 타입에 대해서 설명하기로한다.
상기한 증발기(1)는 상단부에 나란하게 형성되는 컵(114)으로 이루어진 한 쌍의 탱크(118)와, 상기 한 쌍의 탱크(118) 사이에서 수직으로 소정의 길이만큼 구획비드(113)가 형성된 플레이트(111) 두 개가 서로 접합됨으로써 구획비드(113)를 중심으로 전체적으로 "U"자형 유로(112)가 형성됨과 아울러 서로 접합된 탱크(118)들에 의하여 양쪽에 탱크(118)가 형성되는 튜브(110)들과, 상기 튜브(110)들 사이에 개재되는 방열핀(50:종래)들과, 그리고 상기 튜브(110)들 및 방열핀(50:종래)들의 보강을 위하여 이들의 최외측에 설치되는 두 엔드 플레이트(30:종래)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기한 튜브(110)들 중에는 내부와 통하도록 상기 하나의 탱크(118) 일측으로 연장 형성되어 냉매를 유입/배출하도록 입,출구 파이프(2)(3)가 결합되는 매니폴드(21:종래)가 형성된 한 쌍의 매니폴드 플레이트가 서로 접합되어 이루어진 매니폴드 튜브(20:종래)가 설치되고, 상기 각 튜브(110)(20:종래)들의 유로(112) 입,출구측에는 적어도 하나 이상의 제 2 비드(116a)들로 구획되는 복수개의 통로(116b)를 갖는 목비드부(116)가 형성되어 냉매가 상기 유로(112)로 골고루 분배되어 유입되도록 이루어져 있다.
또한, 상기 플레이트(111)에는 구획비드(113)를 중심으로 그 양쪽에 상기 유로(112)를 따라 다수의 제 1 비드(115)들이 엠보싱 성형방법에 의해 안쪽면으로 돌출되도록 형성되어 있으며, 냉매의 유동성 향상과 난류를 유도하도록 사선방향으로 규칙적으로 격자 배열되어 있다. 아울러 상기 두 개의 플레이트(111)에 각각 형성된 구획비드(113) 및 제 1 비드(115)들은 서로 접촉된 상태에서 브레이징에 의해 접합되게 된다.
상기한 증발기(1)에 있어서, 상기 제 1 비드(115)는 유선형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이는 도 6a 에 도시된 바와 같이, 종래 원형상의 제 1 비드(15:종래)와 상기 유선형의 제 1 비드(115)의 냉매유동분포를 비교한 그림을 참조하여 설명하면,
종래 원형상의 제 1 비드(15:종래)는 앞서 설명한 바와 같이, 냉매유입시 냉매가 유입되는 방향의 제 1 비드(15:종래)에서 각각 정체점이 생기게 되고 이 정체점에서는 큰 압력이 작용하여 냉매측의 압력강하량이 증가함은 물론 냉매가 가장자리측으로 편중되어 흐름에 따라 유로(12:종래)내를 흐르는 냉매의 유동분포가 불균일함을 볼 수 있는 반면,
본 발명에 따른 제 1 비드(115)는 유선형으로 이루어짐에 따라 압력강하량이 감소하여 제 1 비드(115)의 냉매 유입방향의 정체점에서 큰 압력이 생기지 않고 제 1 비드(115)의 유선형 면을 따라 부드럽게 유동하는 것을 볼 수 있다.
또한, 도 6b 에 도시된 종래 원형상의 제 1 비드(15:종래)와 상기 유선형의 제 1 비드(115)의 속도분포를 비교한 그림에서도 볼 수 있듯이, X축은 플레이트의 내부 구간을 나타내고 Y축은 속도를 나타낸 것으로서,
종래 원형상의 제 1 비드(15:종래)는 양측 가장자리에서 냉매가 빠르게 유동하고 중앙측에서는 냉매가 느리게 유동하여 속도편차가 심하게 발생하는 것을 볼수 있는 반면,
본 발명에 따른 제 1 비드(115)는 전 구간에 걸쳐 고른 속도분포를 보이고 있음을 알 수 있다.
이러한 결과로 볼 때, 상기 유선형의 제 1 비드(115)가 원형상의 제 1 비드(15:종래) 보다 냉매의 유동분포 뿐만 아니라 속도분포에 있어서도 확실히 개선된 구조임을 알 수 있다.
또한, 상기 유선형의 제 1 비드(115)는 냉매가 비드(115)를 거치면서 역류현상으로 인한 후류가 후반부에서 발생함으로 냉매가 접촉할 수 있는 접촉면이 증대되어 전열성능이 향상됨과 아울러 후류가 비교적 적게 형성되어 원형상의 비드(15:종래) 처럼 후류에 의한 사공간(dead zone)이 없게 되는 것이다.
여기서, 상기 제 1 비드(115)를 거치면서 발생하는 후류는 냉매의 난류를 촉진시켜 전열성능을 향상시키지만 종래의 원형 비드(15:종래)처럼 후류가 크게 되면 사공간이 생기게 됨과 동시에 이러한 압력차로 인한 냉매의 유동이 불균일하게 되어 과냉/과열의 우려가 있고, 또한 후류가 너무 작으면 난류 및 전열의 촉진을 저하시키게 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 제 1 비드(115)는 냉매가 유입되는 방향에서 선단의 압력을 줄이고 후류가 적당히 생기도록 함과 아울러 냉매 유동분포의 불균일성을 개선하고 전열성능을 향상시키기 위해 유선형으로 형성하되 제 1 비드(115)의 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)를 제한하였으며, 이는 도 7 및 도 8 에 도시된 그래프와 같이,
제 1 비드(115)의 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)가 작을수록 냉매측의 압력강하량이 감소되어 유리한 반면, 방열성능은 저하되고(대략 2∼3%),
또한, 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)가 클수록 방열성능은 다소 증가하여 유리한 반면, 냉매측의 압력강하량이 증가하여 냉매의 유동분포가 불균일하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 비드(115)의 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)를 적정범위인 다음식, 0.35 ≤W/L ≤0.9 를 만족하도록 하였으며, 제작성과 성능을 고려하여 제 1 비드(115)의 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)는 다음식, 0.4 ≤W/L ≤0.6 를 만족하는 것이 더욱 바람직할 것이다.
그리고, 상기 제 1 비드(115)의 폭(W)은 1mm 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
이는 제 1 비드(115)의 폭(W)이 1mm 이하가 되면 제작상에서 플레이트(111)에 크랙이 발생할 우려가 있고 제작상에 어려움이 있으며, 또한, 폭(W)이 작아짐으로써 길이(L)가 상대적으로 커지기 때문에 비드(115)간의 간섭으로 인한 크랙의 발생도 있다.
한편, 도 9 에서와 같이, 유로(112)상에 배열되는 다수의 제 1 비드(115)(115a)를 변형하여 각 유선형의 비드(115)열 사이에 원형 비드(115a)열이 형성되도록 하여 유선형 비드(115)열과 원형 비드(115a)열이 상호 교번적으로 배열되도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 유로(112)상에 배열되는 다수의 제 1 비드(115)는 길이방향측으로 인접한 각 비드(115)간의 간격(S)이 다음식, 0.3mm ≤S ≤5.0mm 를 만족하는 것이 바람직하다.
이는 도 10 에 도시된 그래프에서와 같이, 간격(S)이 0.3mm 이하가 되면 방열량이 비교적 높아 열교환효율에서는 크게 문제가 없는 반면 압력강하량이 높아져 냉매가 가장자리측으로 편중되어 흐르거나 냉매의 유동분포가 불균일하게 되는 등의 문제가 발생하게 되고, 간격(S)이 5.0mm 이상이 되면 압력강하량이 낮아져 냉매의 유동 분포가 개선되긴 하지만 방열량이 낮아져 열교환효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 상기 비드(115)간의 간격(S)이 적정범위인 0.3mm ∼ 5.0mm 를 만족하도록 한 것이다.
도 11 은 유로내를 유동하는 유량에 따라 변화하는 방열량 및 압력강하량을 나타낸 그래프이며, 상기 제 1 비드(115)의 형상이 원형일때와, 원형과 유선형이 교번적으로 배열되었을때와, 유선형일때를 비교한 것으로서,
도시된 바와 같이, 제 1 비드(115)의 형상이 유선형일 때 방열량이 가장 높아 열교환효율이 향상됨을 알 수 있으며, 동시에 압력강하량은 가장 낮아 냉매의 유동 분포가 개선됨을 알 수 있다.
아울러, 저유량시에도 유선형이 원형보다 유리함을 알 수 있다.
도 12는 본 발명에 제 2 실시예에 따른 플레이트의 상부를 나타내는 도면이고, 도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트에서 안내비드가 형성된 목비드부와 종래의 일반 목비드에 대한 냉매유동분포를 비교한 그림이며, 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트의 목비드부가 비대칭인 경우를 나타내는 도면으로서, 상기한 제 1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 상기 목비드부(116)에 형성되는 제 2 비드(116a)들 중 적어도 하나 이상은 일정한 길이로 연장된 안내비드(117)가 일체로 형성되어 목비드부(116)를 통과하는 냉매를 안내하여 상기 유로(112)측으로 균일하게 분포되도록 한 것이다.
그리고, 상기 안내비드(117)는 단부측으로 갈수록 폭이 감소하는 유선형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 안내비드(117) 중 중앙의 안내비드(117)는 다른 안내비드(117) 보다 그 길이가 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 유로(112)상에 배열 형성되는 제 1 비드(115a)는 원형으로 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 비드(115a)는 원형이 아닌 제 1 실시예 처럼 유선형으로 형성될 수도 있음은 물론이며 이는 아래에서 다시 설명될 것이다.
또한, 상기 제 1 비드(115a)들은 길이방향측으로 인접한 각 비드(115a)간의 간격(S)이 0.3mm ∼ 5.0mm 인 것이 바람직하다.
도 13 에서는 종래의 일반 목비드부와 상기 안내비드가 형성된 목비드부의 냉매유동분포를 해석하여 비교한 그림이며, 보는 바와 같이, 탱크(118)로부터 유입되는 냉매가 목비드부(116)를 통과하면서 유로(112)측으로 균일하게 분배되어야 하지만, 종래의 일반 목비드부(16:종래)측은 냉매의 분배가 제대로 이루어지지 않아가장자리측으로 편중됨을 알 수 있다.
반면, 상기 안내비드(117)가 형성된 목비드부(116)의 경우에는 목비드부(116)를 통과하는 냉매가 안내비드(117)의 안내를 받아 유로(112)상에 배열 형성된 제 1 비드(115a)들로 고루 분배되어 흐르는 것을 알 수 있다.
이렇게 일정한 길이로 연장되는 안내비드(117)의 형성으로 인해 냉매의 유동 분포가 개선되어 과냉/과열을 방지할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 안내비드(117)가 형성된 목비드부(116)는 상기 유로(112)의 입구측과 출구측에 대칭으로 형성될 수도 있지만, 도 14 에서와 같이, 비대칭으로 형성될 수도 있는데, 즉 상기 유로(112)의 입구측 목비드부(116)에만 안내비드(117)를 형성할 수도 있는 것이다.
도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플레이트의 상부를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15의 플레이트에 대한 냉매유동분포를 나타내는 도면이며, 도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플레이트에서 목비드부를 변형하여 나타내는 도면이고, 도 18은 도 17의 플레이트에 대한 냉매유동분포를 나타내는 도면이며, 도 19는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플레이트에서 제 1 비드의 배열을 변형한 일예를 나타내는 도면으로서, 상기한 제 1,2 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이, 제 3 실시예에서는 상기 제 1 비드(115)의 형상을 유선형으로 형성하고 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)에는 안내비드(117a)를 형성한 것이다.
즉, 상기한 제 1 실시예에서 제 1 비드(115)를 유선형으로 형성하여 얻을 수 있는 효과와 제 2 실시에에서 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)에 안내비드(117)를 형성하여 얻을 수 있는 효과를 모두 포함함으로써 최대의 성능을 얻을 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제 1 비드(115)의 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)는 상기한 실시예와 같이 적정범위인 다음식, 0.35 ≤W/L ≤0.9 를 만족하고, 길이방향측으로 인접한 각 비드(115)간의 간격(S)은 다음식, 0.3mm ≤S ≤5.0mm 를 만족하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 안내비드(117a)는 상기 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)들 중 중앙의 비드(116a)가 상기 제 1 비드(115)의 첫번째 열까지 연장 형성된다.
그리고, 상기 제 1 비드(115)의 첫번째 열 중에서 상기 안내비드(117a)가 형성된 곳은 비드(115)가 제거되는 것이 바람직하다.
한편, 도 17 과 같이 상기 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)들 중 중앙의 비드(116a) 뿐만 아니라 양끝에 위치한 비드(116a)들도 상기 제 1 비드(115)의 첫번째 열까지 연장되는 안내비드(117a)가 형성될 수 있다.
아울러, 이러한 변형된 예는 도면에 도시된 것 외에도 더욱 다양하게 이루어질수 있다.
따라서, 도 16 및 도 18 에 도시된 냉매 유동 분포를 해석한 그림을 보면, 상기 목비드부(116)의 각 통로(116b)를 통해 냉매가 유입될 때 상기안내비드(117a)에 의해 유도되어 상기 제 1 비드(115)측으로 흘러감으로써 제 2 비드(116a)와 제 1 비드(115) 첫번째 열 사이의 사공간(dead zone)을 방지하고 냉매가 균일하게 분포되도록 하여 냉매가 좌우로 치우쳐 편중되는 것을 방지함과 아울러 과냉/과열을 방지하게 되는 것이다.
한편, 도 19 에서와 같이, 유로(112)상에 배열되는 다수의 제 1 비드(115)(115a)를 변형하여 유선형 비드(115)열과 원형 비드(115a)열이 상호 교번적으로 배열되도록 형성할 수도 있다.
도 20 은 상기한 각각의 실시예가 1탱크, 2탱크, 4탱크 타입의 증발기 플레이트에 적용된 경우를 일예로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 먼저 1탱크 타입의 경우는 앞서 설명하였으므로 생략하며,
2탱크 타입의 경우에는 탱크(118)가 튜브(110)의 상,하단부에 각각 구비되고 유로는 상기 탱크(118)를 일직선으로 연결하며 유로(112)의 입,출구측에 형성된 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)들 중 중앙의 비드(116a)는 제 1 비드(115)의 첫번째 열까지 그 길이가 연장된 안내비드(117a)가 형성되어 있다.
그리고, 4탱크 타입의 경우에는 탱크(118)가 튜브(110)의 상,하단부에 각각 나란하게 한 쌍이 구비되고 유로(112)는 상기 각 한 쌍의 탱크(118) 사이에서 수직으로 형성된 구획비드(113)의 구획에 의해 양측으로 독립된 두 개의 유로(112)가 형성되며 상기 각 유로(112)의 입,출구측에 형성된 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)는 각각 일정한 길이로 연장된 안내비드(117)가 형성되어 있다.
한편, 상기 1탱크, 2탱크, 4탱크 타입의 플레이트(111)에 형성되는 제 1 비드(115)들은 모두 유선형으로 형성되어 있지만, 원형으로 형성될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 열교환기용 플레이트에 따르면, 상기 플레이트(111)에 형성되는 다수의 제 1 비드(115)를 유선형으로 형성함과 아울러 상기 목비드부(116)에 형성되는 제 2 비드(116a)는 상기 제 1 비드(115)의 첫번째 열까지 연장하는 안내비드(117)(117a)를 형성함으로써, 상기 목비드부(116)에 형성된 각 통로(116b)를 통해 냉매가 유입될 때 상기 안내비드(117)(117a)에 의해 유도되어 상기 유로(112)내에 배열된 다수의 제 1 비드(115) 측으로 균일하게 분포되어 유동함과 아울러 냉매측의 압력강하량은 감소되고 방열량은 증가하여 열교환효율이 향상되어 증발기(1)의 콤팩트화에 유리하게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 튜브(110)를 이루는 플레이트(111)에서 제 1 비드(115)는 유선형으로 형성하고 목비드부(116)의 제 2 비드(116a)는 안내비드(117)(117a)를 형성하여 1탱크 타입의 증발기(1)에 적용된 것에 대해서 설명하였지만, 상기 제 1 비드(115)와 제 2 비드(116a)는 본 발명의 청구범위 내에서 다양하게 변형이 가능함과 아울러 동일한 구조를 2탱크 타입 또는 4탱크 타입의 증발기(1)에 적용하여도 본 발명과 동일한 효과를 얻을수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 플레이트의 유로내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 배열된 다수의 제 1 비드를 유선형으로 형성함과 아울러 목비드부에 형성된 제 2 비드는 상기 제 1 비드의 첫번째 열까지 연장하는 안내비드를 형성함으로서, 냉매측의 압력강하량이 감소되고 방열량은 증가되어 열교환효율이 향상된다.
또한, 냉매 유동분포 및 토출공기의 온도분포가 균일하게 개선되어 증발기의 과냉/과열이 방지됨과 아울러 에어컨 시스템이 안정화 되고 성능도 향상된다.
그리고, 냉매측의 압력강하량이 감소됨에 따라 증발기의 콤팩트화에 유리하다.

Claims (15)

  1. 유로(112)와 연통되게 구비되는 탱크(118)와, 상기 탱크(118)를 통해 유로(112)내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측면이 서로 접합되어 배열되는 다수의 제 1 비드(115)(115a)와, 상기 유로(112)의 입,출구측에 형성됨과 아울러 하나 이상의 제 2 비드(116a)들로 구획되어 복수개의 통로(116b)를 갖는 목비드부(116)로 구성되는 튜브(110)를 이루는 열교환기용 플레이트에 있어서,
    상기 제 1 비드(115)는 유선형으로 이루어지되 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)가 다음식, 0.35 ≤W/L ≤0.9 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 비드(115)의 각 유선형 비드(115)열 사이에 원형 비드(115a)열이 형성되어 이들이 상호 교번적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 비드(115)(115a)는 길이방향으로 인접한 각 비드(115)(115a)간의 간격(S)이 다음식, 0.3mm ≤S ≤5.0mm 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  4. 유로(112)와 연통되게 구비되는 탱크(118)와, 상기 탱크(118)를 통해 유로(112)내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측면이 서로 접합되어배열되는 다수의 제 1 비드(115)(115a)와, 상기 유로(112)의 입,출구측에 형성됨과 아울러 하나 이상의 제 2 비드(116a)들로 구획되어 복수개의 통로(116b)를 갖는 목비드부(116)로 구성되는 튜브(110)를 이루는 열교환기용 플레이트에 있어서,
    상기 제 2 비드(116a)들 중 적어도 하나 이상은 상기 목비드부(116)를 통과하는 냉매를 안내하여 상기 유로(112)측으로 균일하게 분포되도록 일정한 길이로 연장된 안내비드(117)(117a)를 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  5. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 안내비드(117)(117a)는 단부측으로 갈수록 폭이 감소하는 유선형인 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 유로(112)의 입구측과 출구측에 형성되는 목비드부(116)는 상호 대칭인 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 유로(112)의 입구측과 출구측에 형성되는 목비드부(116)는 상호 비대칭인 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 안내비드(117)(117a)는 상기 제 1 비드(115)의 첫번째 열까지 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 비드(115a)는 원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 비드(115)는 유선형으로 이루어지되 폭(W)과 길이(L)의 비(W/L)가 다음식, 0.35 ≤W/L ≤0.9 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  11. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 비드(115)는 유선형 비드(115)열과 원형 비드(115a)열이 상호 교번적으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 비드(115)(115a)는 길이방향으로 인접한 각 비드(115)(115a)간의 간격(S)이 다음식, 0.3mm ≤S ≤5.0mm 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  13. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 탱크(118)는 상기 튜브(110)의 상단부에 나란하게 한 쌍이 구비되고, 상기 유로(112)는 상기 한 쌍의 탱크(118) 사이에서 수직으로 일정부분을 구획하도록 형성된 구획비드(113)에 의해 "U"자형 유로(112)를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  14. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 탱크(118)는 상기 튜브(110)의 상,하단부에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
  15. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 탱크(118)는 상기 튜브(110)의 상,하단부에 각각 나란하게 한 쌍이 구비되고, 상기 유로(112)는 상기 각 한 쌍의 탱크(118) 사이에서 수직으로 형성된 구획비드(113)의 구획에 의해 양측으로 독립된 두 개의 유로(112)를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 플레이트.
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