KR20070067848A

KR20070067848A - 축냉 열교환기

Info

Publication number: KR20070067848A
Application number: KR1020050129271A
Authority: KR
Inventors: 안용귀; 이정한; 임연우
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-06-29
Also published as: KR101151627B1

Abstract

본 발명은 단일 플레이트상에 냉매가 유동하는 영역과 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용영역을 구획하여 형성함으로써, 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 축냉 열교환기는, 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부를 구비한 한쌍의 플레이트를 접합하여 상기 플레이트 사이에서 냉매가 흐르는 유로를 갖도록 형성된 단위튜브를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 플레이트 각각의 외곽 둘레에는 냉매가 흐르는 상기 유로의 공기 유동 방향 상하류측에 상기 유로와 분리 구획되도록 구획벽을 구비하여 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실을 갖는 축냉재 수용부가 연장 형성되고, 상기 축냉재 수용부의 일측에는 외부로부터 상기 축냉재 수용실로 축냉재가 유입되도록 유입탱크가 형성되며, 상기 축냉재 수용부의 가장자리부는 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.

축냉, 열교환기

Description

축냉 열교환기{A Cold storage heat exchanger}

도 1은 종래 기술과 관련된 도면.

도 2는 본 발명에 의한 축냉 열교환기의 일 실시예로 1-탱크 타입의 외관 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 단위튜브의 분리 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 축냉 열교환기

130 : 단위튜브

110,120 : 플레이트

200,210 : 축냉재 수용부

220,230 : 유입탱크

300 : 핀

본 발명은 축냉 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 플레이트상에 냉매가 유동하는 영역과 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용영역을 구획하여 형성함으로써, 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있는 축냉 열교환기에 관한 것이다.

최근, 환경을 보호하고 차량 엔진의 연비 향상을 위하여, 교통 신호 대기 등과 같은 정차시에 엔진을 자동적으로 정지시키는 차량(예를 들면, 하이브리드(hybrid vechicle) 차량과 같이 경제적으로 주행하는 차량)이 실용화되고 있고, 이후, 다수의 이러한 유형의 차량들이 증가되고 있는 추세에 있다. 차량 공조장치에서 냉동사이클을 구성하는 압축기는 대체로 차량 엔진에 의하여 구동된다. 따라서, 전술한 경제적인 주행 차량에서, 엔진이 정지될 때마다 압축기도 정지된다. 따라서, 이 경우 하절기에 냉방용 증발기의 온도는 증가하여 차량 객실로 송풍되는 공기의 온도도 증가하게 됨에 따라 차량 객실의 승객이 느끼는 냉방성을 떨어트린다.

최근 들어 엔진 정지와 동시에 냉동 사이클의 순환이 정지한 경우라도 차내 온도의 상승을 방지할 수 있도록 한 기술이 개발되고 있는 바, 이에 대한 종래 기술의 일례로 일본국 공개특허 특개평2000-205777호에 개시되어 있는 바, 이 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 열매체가 흐르는 열매체 통로(91e)와, 축열재(93)를 수용하는 축열재 수용실(91f,91f')을 2중관 구조의 튜브(91)로 일체가 되게 구성하고, 상기 2중관 구조의 튜브(91)의 외부에, 상기 열매체와의 사이에서 열교환을 행하는 유체의 통로(94)를 형성하여 구성한 축열용 열교환장치이다.

좀더 상세하게는 좌측 외부 판재(91c)의 일단부에 형성된 좌측 외부 탱크(91i)와, 좌측 내부 판재(91a)의 일단부에 형성된 좌측 내부 탱크(91g)와, 상기 좌 측 외부 판재(91c) 및 좌측 외부 탱크(91i)에 대해 대칭되는 형상으로 일체화되게 우측 외부 탱크(91i)를 갖는 우측 외부 판재(91d)와, 상기 좌측 내부 판재(91a) 및 좌측 내부 탱크(91g)에 대해 대칭되는 형상으로 일체화되게 우측 내부 탱크(91g)를 갖는 우측 내부 판재(91b)로 구성된다.

상기 좌측 내부 탱크(91g)는 상기 좌측 외부 탱크(91i)에 수납되어 축열재 수용실(91f')가 형성되고, 상기 좌측 내부 판재(91a)는 상기 좌측 외부 판재(91c)에 수납되어 축열재 수용실(91f)을 형성하게 된다.

다음으로, 우측 내부 탱크(91g)는 상기 우측 외부 탱크(91i)에 수납되어 축열재 수용실(91f')이 형성되고, 상기 우측 내부 판재(91b)는 상기 우측 외부 판재(91d)에 수납되어 축열재 수용실(91f)을 형성하게 된다.

그리고, 상기 좌우측 외부 탱크(91i)의 가장자리부는 서로 접합되어 고정되고, 좌우측 내부 탱크(91g)의 가장자리부는 서로 접합되어 고정된다.

그리고, 상기 좌우측 내부 판재(91a)(91b)는 서로 일정 간격 이격되게 배치되어 열매체 통로(91e)를 형성하게 되며, 이 열매체 통로(91e)는 좌우측 내부 탱크(91g)사이의 공간과 연통되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술은 열매체 통로(91e)와 축열재(93)를 수용하는 축열재 수용실(91f,91f')을 구획 분리 형성하기 위해 별도의 좌측 외부 탱크(91i)를 갖는 좌측 외부 판재(91c)와, 좌측 내부 탱크(91g)를 갖는 좌측 내부 판재(91a)를 개별적으로 형성하여 이들을 맞은편에 대칭 형상으로 된 우측 외부 탱크와 우측 내부 탱크에 서로 맞대어 접합시켜야 하는 등 작업 공수가 많이 필요한 문제 점이 있었다.

그리고, 열매체 통로(91e)와 축열재(93)를 수용하는 축열재 수용실(91f,91f')을 구획 분리 형성하기 위해 별도의 좌측 외부 탱크(91i)를 갖는 좌측 외부 판재(91c)와, 좌측 내부 탱크(91g)를 갖는 좌측 내부 판재(91a)를 별도로 제작해야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명은 축냉 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 플레이트상에 냉매가 유동하는 영역과 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용영역을 구획하여 형성함으로써, 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있는축냉 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 축냉 열교환기는, 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부를 구비한 한쌍의 플레이트를 접합하여 상기 플레이트 사이에서 냉매가 흐르는 유로를 갖도록 형성된 단위튜브를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 플레이트 각각의 외곽 둘레에는 냉매가 흐르는 상기 유로의 공기 유동 방향 상하류측에 상기 유로와 분리 구획되도록 구획벽을 구비하여 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실을 갖는 축냉재 수용부가 연장 형성되고, 상기 축냉재 수용부의 일측에는 외부로부터 상기 축냉재 수용 실로 축냉재가 유입되도록 유입탱크가 형성되며, 상기 축냉재 수용부의 가장자리부는 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 축냉 열교환기의 일 실시예로 1-탱크 타입의 외관 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 단위튜브의 분리 사시도이다.

본 발명에 의한 축냉 열교환기(100)는 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부(111;111a,111b)(121;121a,12b)를 구비한 한쌍의 플레이트(110)(120)를 접합하여 상기 플레이트(110)(120) 사이에서 냉매가 흐르는 유로(path)를 갖도록 형성된 단위튜브(130)를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 플레이트(110)(120) 각각의 외곽 둘레에는 냉매가 흐르는 상기 유로의 공기 유동 방향 상하류측에 상기 유로와 분리 구획되도록 구획벽(140)(240)을 구비하여 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실(201)(211)을 갖는 축냉재 수용부(200)(210)가 연장 형성되고, 상기 축냉재 수용부(200)(210)의 일측에는 외부로부터 상기 축냉재 수용실(201)(211)로 축냉재가 주입되도록 주입탱크(220)(230)가 형성되며, 상기 축냉재 수용부(200)(210)의 가장자리부는 서로 접합되도록 구성된다.

이하, 본 발명에 의한 축냉 열교환기의 바람직한 실시예로 1탱크 타입의 증발기에 적용된 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 축냉 열교환기(100)는, 내부에 유로(path)가 형성된 단위튜브(130)를 다수개 좌우 방향으로 배치하여 브레이징 접합 구성한다.

상기 단위튜브(130)들은 상하부중 어느 한 부분에 통공되어 서로 반대 방향으로 돌출된 탱크부(111)(121)를 구비한 한쌍의 플레이트(110)(120)를 접합하여 구성된다.

여기서, 상기 탱크부(111)(121)는 상기 플레이트(110)(120)의 상부에 형성된 것을 예로 들어 도시하였다.

그리고, 상기 유로(path)는 상기 한쌍의 플레이트(110)(120)의 서로 마주보는 내측면에 탱크부(111)(121)로부터 하방향으로 수직으로 소정 길이 연장되게 형성된 비드(113)(123)에 의해 "U"자 형상으로 형성된다.

즉, 일례로 탱크부(111a)(121a)중 어느 하나로 냉매가 유입되면 비드(113)(123)에 의해 구획된 절반의 유로를 통해 하강 유동된 후, 비드(113)(123)의 끝단부에서 "U"턴하여 나머지 절반의 유로를 통해 상승 유동하여 나머지 탱크부(111b,121b)를 통해 배출되는 것이다.

여기서, 상기 유로(path)는 상기 비드(113,123)의 상면보다 단차지게 요입 형성되어 한쌍의 플레이트(110)(120)를 서로 접합하였을때 비드(113)(123)에 의해 단일 유로로 완성되는 것이다.

한편, 상기와 같이 구성된 상기 한쌍의 플레이트(110)(120) 각각의 사방 외곽에는 상기 냉매가 유동되는 공간 둘레에 걸쳐 상기 유로(path)와 분리되게 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실(201,211)을 갖는 축냉재 수용부(200)(210)가 연장 형성된다.

여기서, 상기 축냉재 수용실(201)(211)은 플레이트(110)(120)의 외곽보다 소정 깊이 단차지게 형성됨으로써, 축냉재를 수용할 수 있게 된다.

상기 축냉재 수용부(200)(210)의 일측에는 외부로부터 상기 축냉재 수용실(201)(211)로 축냉재가 유입되도록 유입탱크(220)(230)가 형성된다.

여기서, 상기 유입탱크(220)(230)의 형성 위치는 탱크부(111)(121)가 형성되는 플레이트(110)(120)의 상단부측에 형성한다.

상기와 같이 구성된 한쌍의 플레이트(110)(120)는 서로 맞대어 접합되는데, 그 접합되는 부분은 상기 축냉재 수용부(200)(210)의 가장자리부와, 축냉재 수용실(201)(211)과 유로(path)를 분리 구획하는 구획벽(140)(240)과, 비드(113)(123)와 탱크부(111)(121) 및 유입탱크(220,230)가 서로 접합된다.

이로써, 유입탱크(220)(230)와 축냉재 수용실(201)(211)는 단일 통로를 형성하게 되고, 유로(path)와 탱크부(111)(121)는 또 다른 단일 통로를 형성할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 한쌍의 플레이트(110)(120)를 서로 맞대어 접합하여서 된 단위튜브(130)를 다수개 좌우 방향으로 배치하여 접합하게 되면, 단위튜브(130)의 탱크부(111)(121)와 이웃한 다른 단위튜브의 탱크부는 서로 연통되게 접합될 뿐만 아니라 단위튜브(130)의 유입탱크(220)(230)와 이웃한 다른 단위튜브의 유입탱크 역시 서로 연통되게 접합된다.

이로써, 냉매가 유동하는 경로와 축냉재가 유동하는 경로가 분리될 수 있게 된다.

한편, 상기 단위튜브(130)와 이웃한 단위튜브(130A) 사이 및 상기 단위튜브(130)의 가장자리에서 연장된 축냉재 수용부(200)(210)와 이웃한 단위튜브의 가장자리에서 연장된 축냉재 수용부(200)(210) 사이에는 상기 냉매와 축냉재와의 열교환이 이루어지도록 단일 공기 통로(air path)가 형성된다.

그리고, 상기 단일 공기 통로(air path)에는 냉매와 축냉재가 공기와의 열교환이 촉진되도록 핀(300)이 내재되는 데, 상기 핀(300)이 차지하는 영역은 단위튜브 및 축냉재 수용부 영역까지 커버할 수 있는 크기의 단일체로 형성된다.

상기와 같이 구성된 열교환기를 자동차 공기조장치의 증발기로 사용하게 되면, 하절기 차량의 엔진이 잠시 정지되면, 압축기도 정지되며, 이로 인해 냉매의 순환이 이루어지지 않게 된다. 따라서, 이 경우 하절기에 유로(path)내에 수용된 냉매의 온도는 상승되어 증발기로의 역활을 수행하지 못하게 되나, 축냉재 수용실내에 충진된 축냉재는 냉매와는 달리 냉기를 발생시킬 수 있는 저온 상태로 유지하고 있기 때문에 공기조화장치의 블로어 모터(미도시)를 구동시켜 블로어 휠(미도시)이 회전되도록 하면 공기는 축냉 열교환기의 단위튜브와 이웃한 다른 단위튜브의 단일 공기 통로를 통과하면서 열교환되어 냉기 상태로 강제 송풍되어 차량 실내로 토출된다.

따라서, 차량 객실의 승객이 느끼는 냉방성을 향상시켜줄 수 있게 된다.

여기서, 미설명 부호 400은 열교환 매체인 냉매가 유입되는 유입구이고, 410은 냉매가 배출되는 배출구이며, 420은 축냉재가 유입되는 유입구이다.

한편, 이제까지 설명한 본 발명의 축냉 열교환기는 1-탱크 타입을 예로 들어 설명하였으나, 도면상에는 도시하지는 않았지만 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 타입의 열교환기에도 적용하여 구성할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 단일 플레이트상에 냉매가 유동하는 영역과 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용영역을 구획하여 형성함으로써, 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 축냉 기능을 갖는 열교환기를 제작하기 위한 플레이트를 기존 플레이트 제작에 사용되는 축냉 기능이 부가된 금형만을 교체하여 제작할 수 있기 때문에 종래와 같이 별개의 형상을 갖는 두장의 플레이트를 따로 제작할 필요가 없는 생산성과 원가를 절감할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 열교환기를 자동차 공기조장치의 증발기로 사용하는 경우에, 이 증발기를 통과하는 공기가 플레이트의 공기 흐름 방향의 전방/후방 또는 상하류측에 배치된 축냉재에 의해 2중 냉각됨에 따라 냉각 효율이 높아지는 효과가 있다.

Claims

상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부를 구비한 한쌍의 플레이트를 접합하여 상기 플레이트 사이에서 냉매가 흐르는 유로를 갖도록 형성된 단위튜브를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서,

상기 한쌍의 플레이트 각각의 외곽 둘레에는 냉매가 흐르는 상기 유로의 공기 유동 방향 상하류측에 상기 유로와 분리 구획되도록 구획벽을 구비하여 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실을 갖는 축냉재 수용부가 연장 형성되고, 상기 축냉재 수용부의 일측에는 외부로부터 상기 축냉재 수용실로 축냉재가 유입되도록 유입탱크가 형성되며, 상기 축냉재 수용부의 가장자리부는 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 단위튜브와 이웃한 단위튜브 사이 및 상기 단위튜브의 가장자리에서 연장된 축냉재 수용부와 이웃한 단위튜브의 가장자리에서 연장된 축냉재 수용부 사이에는 단일 공기 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.