KR20050104072A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 열교환기에 관한 것으로, 제1헤더파이프의 유입관으로 유입된 냉매의 유동저항으로 인한 압력손실을 최소화하여, 냉매의 유량분배를 균일하게 하고, 열교환기 코어의 온도분포를 균일하게 하여 열교환성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은, 냉매를 유입하는 유입관 및 냉매를 유출시키는 유출관이 구비된 제1ㆍ2헤더파이프와; 상기 제1ㆍ2헤더파이프에 삽입고정 되는 다수의 튜브와; 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 제1ㆍ2헤더파이프내에 삽입되는 튜브의 길이가 유입관에서 멀어질수록, 그리고 유출관에 가까워질수록 점차적으로 감소되는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 차량용 공조장치의 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제1헤더파이프의 유입관으로 유입된 냉매의 유동저항으로 인한 압력손실을 최소화하여, 냉매의 유량분배를 균일하게 하고 열교환기 코어의 온도분포를 균일하게 하여, 열교환성능을 향상시킨 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 차내의 온도를 쾌적하게 유지하기 위하여 실내를 냉ㆍ난방하는 공조장치가 구비되어 있다. 이중에서 차량의 냉방장치는, 실내ㆍ외의 더운공기를 송풍장치의 구동에 의해 강제로 순환시키면서, 열교환기와 열교환에 의해 차가워진 공기를 차량의 실내로 공급하는 장치이다.

즉, 열교환기로 토출된 액체상태의 냉매가 기체상태로 변화하는 과정에서 송풍장치에 의해 유입된 공기가 열교환기 코어부분을 통과하면서 열교환이 이루어지고, 이에 의해 차가워진 공기가 자동차의 실내로 유입되어 냉방이 되는 것이다.

일반적인 열교환기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(100)의 유입관(15)으로 유입된 냉매가 유동하는 냉매유로(17a)가 구비된 제1헤더파이프(11)와; 유출관(16)을 향하여 유동하는 냉매유로(17b)가 구비된 제2헤더파이프(12)와; 상기 제1ㆍ2헤더파이프(11,12)에 삽입고정되고, 상기 제1헤더파이프(11)의 냉매유로(17a)와 제2헤더파이프(12)의 냉매유로(17b)를 연결하기 위하여 동일간격으로 병렬배치된 튜브(13);로 이루어져 있다.

상기한 구조의 열교환기(100)에서는, 열교환기(100)로 유입된 냉매가 제1헤더파이프(11)의 냉매 유입관(15)을 통하여 냉매유로(17a)로 유입되면, 유입된 냉매는 제1헤더파이프(11)내에 삽입된 각각의 튜브(13)로 분배되면서 이동하게 된다. 상기 튜브(13)로 유입된 냉매가 외부의 공기와 열교환된 후에는 제2헤더파이프(12)의 냉매유로(17b)로 이동하여 냉매유출구(16)를 통해 외부에 토출된다.

그러나, 상기 구조의 열교환기에 있어서는 냉매유로로 유입된 냉매가 냉매유입관을 흐를때 유동저항이 증대하여 냉매유로에서 각각의 튜브로 균일한 유동분배가 이루어지지 않게 된다. 따라서, 열교환기의 냉매유로와 각각의 튜브에 냉매분포가 불균일하게 되어 열교환성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 구조에서는 헤더파이프의 냉매유로의 유로단면적이 동일하므로 작동유체의 유입관에서 멀어질수록 냉매의 유속이 완만해지고, 유입관입구측에서 멀어질수록 유출관으로 토출되는 냉매의 유동량이 줄어들게 된다.

상기한 문제점을 개선하기 위해, 헤더파이프내에 배분판을 설치하여 냉매의 유동저항을 감소시키고, 냉매의 유동분배성을 향상시킨 열교환기가 도 2에 도시되어 있다.

상기한 배분판(200)이 헤더파이프(11,12)내에 구비된 열교환기(100)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 열교환기(100)의 유입관(15)으로 유입된 냉매가 유동하는 냉매유로(17a)가 구비된 제1헤더파이프(11)와; 유출관(16)을 향하여 유동하는 냉매유로(17b)가 구비된 제2헤더파이프(12)와; 상기 제1ㆍ2헤더파이프(11,12)에 삽입고정되고, 상기 제1헤더파이프(11)의 냉매유로(17a)와 제2헤더파이프(12)의 냉매유로(17b)를 연결하기 위하여 동일간격으로 병렬배치된 튜브(13)와; 상기 튜브(13)들 사이에 개재되는 방열핀(14)과; 상기 제1헤더파이프(11) 및 제2헤더파이프(12)에 각각 삽입되고 냉매의 원활한 유량분배를 위한 배분홀(230)이 구비된 배분판(200);으로 이루어져 있다.

상기 냉매유입구(15)로 유입된 냉매는, 제1헤더파이프(11)내의 배분판(200)의 배분홀(230)을 통과하여 각각의 튜브(13)로 유동하고, 제2헤더파이프(12)내의 배분판(200)의 배분홀(230)을 통과하여 냉매유출구(16)에서 외부로 토출된다.

상기한 배분홀의 직경은, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 유입관(15)에서 멀어질수록, 그리고 유출관(16)에 가까워질수록 점차적으로 증가하고 있다.

그러나, 상기한 구조의 열교환기에서는 헤더파이프내의 배분판 및 배분홀이 제1ㆍ2헤더파이프내의 냉매유로(17a,17b)를 좁게 하여 유동저항을 증가시키게 되어 냉매의 압력강하량이 증가되고, 구성이 복잡하게 되어 제작이 어려워지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 열교환기내부에 유동하는 냉매의 균일한 유동분배로 열교환기 코어 전체의 온도분포를 균일화하여 열교환성능을 향상시키며, 구성을 단순화하여 제작을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 냉매를 유입하는 유입관 및 냉매를 유출시키는 유출관이 구비된 제1ㆍ2헤더파이프와; 상기 제1ㆍ2헤더파이프에 삽입고정 되는 다수의 튜브와; 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 제1ㆍ2헤더파이프내에 삽입되는 튜브의 길이가 유입관에서 멀어질수록, 그리고 유출관에 가까워질수록 점차적으로 감소되게 배치한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 참고도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 열교환기의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 의한 열교환기(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열교환기(10)의 냉매유입관(15)으로 유입된 냉매가 유동하는 냉매유로(17a)가 구비된 제1헤더파이프(11)와; 냉매유출관(16)을 향하여 유동하는 냉매유로(17b)가 구비된 제2헤더파이프(12)와; 상기 제1ㆍ2헤더파이프(11,12)에 삽입고정되고, 상기 제1헤더파이프(11)의 냉매유로(17a)와 제2헤더파이프(12)의 냉매유로(17b)를 연결하기 위하여 동일간격으로 병렬배치되는 튜브(13)와; 상기 튜브(13)에 동일간격으로 교대로 적층되는 방열핀(14);를 포함하는 열교환기에 있어서, 제1헤더파이프(11)와 제2헤더파이프(12)에 동일한 길이의 튜브(13a,13b,13c,13d)가 단차지게 삽입고정되어 제1헤더파이프(11)의 유입관(15)에서 멀어질수록 제2헤더파이프(12)의 유출관(16)으로 가까워질수록, 삽입깊이가 단차지게 줄어드는 것을 특징으로 한다.

도 4는, 본 발명에 의한 열교환기의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 열교호나기의 일반적인 구성은 도 3에 도시된 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 제1헤더파이프(11)와 제2헤더파이프(12)에 삽입되는 동일한 길이의 튜브(13a,13b,13c,13d)의 삽입깊이가 제1헤더파이프(11)의 유입관(15)에서 멀어질수록, 제2헤더파이프(12)의 유출관(16)으로 가까워질수록 테이퍼(Taper)진 형상으로 감소시킨 것이다.

본 발명에서와 같이, 제1ㆍ2헤더파이프에 삽입되는 튜브의 삽입깊이를 단차지게 하거나 테이퍼(Taper)지게 하면, 냉매유입구측에 가까운 튜브내로 흐르는 냉매량을 제한하고 유입구에서 먼쪽의 튜브까지 냉매가 원활히 흐르게 되므로, 냉매의 유동량이 균일하게 배분되어 열교환성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 동일한 길이의 튜브가 헤더파이프로 삽입깊이를 달리함으로써 균일한 냉매분포효과를 얻을 수 있어, 열교환기의 제조가 용이하게 된다.

상기한 열겨환기는 증발기, 히터코어, 응축기 등의 여타 열교환기에도 물론 적용 가능하다.

이상에서는 본 발명에 의한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 열교환기의 제1ㆍ2헤더파이프에 삽입고정되는 튜브의 삽입깊이를 조절하여 각각 단차지거나 테이퍼지게 배열함으로써, 헤더파이프의 유입관으로 토출되는 냉매의 유동저항을 최소화하고, 냉매의 유동량을 균일화하여 열교환성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 열교환기의 구성이 단순화됨으로써 열교환기의 제조가 용이해지는 요과가 있다.

도 1은, 종래의 열교환기를 도시한 정면도.

도 2는, 종래의 열교환기에 관한 것으로, 도 2(a)는, 헤더파이프내에 배분판을 도시한 정면도이고, 도 2(b)는, 배분판을 도시한 정면도.

도 3은, 본 발명에 의한 열교환기를 도시한 정면도.

도 4는, 본 발명에 의한 다른 실시예를 도시한 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,100 ................ 열교환기(Heat Exchanger)

11 ................ 제1헤더파이프 12 ..... 제2헤더파이프

13,13a,13b,13c,13d ... 튜브 14 ..... 방열핀

15 ................ 유입관 16 ..... 유출관

Claims (2)

1. 작동유체의 유입 및 유출을 위한 유입관 및 유출관이 구비된 제1ㆍ2헤더파이프와; 상기 제1ㆍ2헤더파이프에 삽입고정되는 다수의 튜브와; 상기 튜브사이에 개재되는 방열핀;을 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 제1ㆍ2헤더파이프(11,12)내에 동일한 길이의 튜브(13,13a,13b,13c,13d)가 삽입깊이를 달리하여 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 튜브(13,13a,13b,13c,13d)의 삽입깊이는, 유입관(15)에서 멀어질수록, 유출관(16)에서 가까워질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 열교환기.