KR20080107024A - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입파이프가 연결된 제 1헤더탱크 내부에 열교환매체의 유통방향과 소정의 경사를 갖도록 배플을 구비하여 각각의 튜브에 유입되는 열교환매체의 유량조절이 가능한 열교환기에 관한 것이다.
이에 본 발명에 의한 열교환기는 일정간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 제 1헤더탱크(10) 및 제 2헤더탱크(20)와, 상기 제 1헤더탱크(10)에 연결되고 열교환매체가 유입되는 입구파이프(60) 및 상기 제 2헤더탱크(20)에 연결되고 열교환매체가 배출되는 출구파이프(70)와, 상기 제 1헤더탱크(10) 및 제 2헤더탱크(20) 사이에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 복수개의 튜브(30)와, 상기 튜브(30) 사이에 개재되는 방열핀(40)을 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서,
상기 제 1헤더탱크(10)의 내부에는 상부배플(11)과 상기 상부배플(11)의 아래측으로 하부배플(12)이 구비되며, 상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 열교환매체 유통방향으로 갈수록 사이 단면적이 감소되는 노즐형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 복수개의 튜브를 통해 유통되는 열교환매체의 유량을 선택적으로 조절하여 열교환매체의 순환을 원활히 유도함으로써 열교기의 성능이 향상되며, 복수개의 튜브 중 선택되는 튜브에 대해서 열교환매체의 유통량을 조절할 수 있어 열교환기의 활용범위가 넓어진다는 작용효과가 있다.
열교환기, 배플, 베르누이, 열교환매체

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}
도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 열교환기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명의 열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도 및 단면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 라디에이터 10: 제 1헤더탱크
11: 상부배플 12: 하부배플
20: 제 2헤더탱크 30: 튜브
40: 방열핀 60: 입구파이프
70: 출구파이프
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입파이프가 연결된 제 1헤더탱크 내부에 열교환매체의 유통방향과 소정의 경사를 갖도록 배플을 구비하여 각각의 튜브에 유입되는 열교환매체의 유량조절이 가능한 열교환기에 관한 것이다.
통상적으로 열교환기는 냉각수나 냉매와 같은 열교환매체가 유통되는 유로를 구비하여, 상기 열교환매체가 유로를 따라 흐르는 동안 외기와 열교환이 이루어지도록 하는 것이다.
예를 들면 압축기에 의해 압축되어 온도가 상승된 냉매는 응축기로 이동되고, 상기 응축기를 거쳐 외기와의 열교환에 의해 온도가 하강된 상기 냉매는 팽창밸브를 통과하면서 더욱 온도가 하강되어 증발기로 이동된다. 여기서 차량의실내공기는 상기 증발기를 통해 열교환이 이루어지며, 이때 발생된 차가워진 공기를 실내로 공급하면 냉방장치로 작동한다. 또한 가온된 엔진을 냉각시킨 냉각수는 히터코어로 이동되어 열교환이 발생되며, 이때 발생된 따뜻한 공기를 실내로 공급하면 난방장치로 작동하게 된다.
이와 같은 종래의 열교환기는 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이 내부에 열교환매체가 유통되는 한 쌍의 제 1헤더탱크(110)와 제 2헤더탱크(120), 상기 제 1헤더탱크(110)에 연결되고 열교환매체가 유입되는 입구파이프(160) 및 상기 제 2헤더탱크(120)에 연결되고 열교환매체가 배출되는 출구파이프(170)와, 상기 제 1헤더탱크(110) 및 제 2헤더탱크(120) 사이에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하 는 복수개의 튜브(130)와, 상기 튜브(130) 사이에 개재되는 방열핀(140)으로 이루어진다.
이와 같이 이루어진 열교환기에는 상기 유입파이프(160)를 통해 열교환매체가 유입되고 이렇게 유입된 열교환매체는 제 1헤더탱크(110)와 상기 제 1헤더탱크(110)에 연결된 복수개의 튜브(130)를 통해 제 2헤더탱크(120)로 이동된 후, 출구파이프(170)를 통해 외부로 배출되게 되는데, 상기 제 1헤더탱크(110)와 복수개의 튜브(130)를 통해 열교환매체가 유통되는 과정에서 상기 유입파이프(160)측에 가까운 튜브(130)에 비해 상기 유입파이프(160)측으로부터 멀리 배치된 튜브(30)에는 유통되는 열교환매체의 유량이 감소되어 열교환기 전체적으로 고른 열배분이 이루어지지 못해 열교환기의 전체적인 효율이 저하된다는 문제가 발생하였다.
이러한 문제를 해결하기 위해 상기 제 1헤더탱크 내부에 격벽을 설치하였으나, 기대만큼의 효과를 얻지 못하였으며, 그로 인해 열교환기의 제작이 어려워져 제작비가 상승된다는 문제가 추가적으로 발생하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 튜브 각각에 유통되는 열교환매체의 유통량을 조절하여 열교환 성능이 향상된 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 튜브 중 선택되는 튜브에 대해서 열교환매체의 유통량이 증가되도록 하여 활용범위가 확장된 열교환기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열교환기는 일정간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 제 1헤더탱크 및 제 2헤더탱크와, 상기 제 1헤더탱크에 연결되고 열교환매체가 유입되는 입구파이프 및 상기 제 2헤더탱크에 연결되고 열교환매체가 배출되는 출구파이프와, 상기 제 1헤더탱크 및 제 2헤더탱크 사이에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 복수개의 튜브와, 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀을 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서,
상기 제 1헤더탱크의 내부에는 상부배플과 상기 상부배플의 아래측으로 하부배플이 구비되며, 상기 상부배플과 하부배플은 열교환매체 유통방향으로 갈수록 사이 단면적이 감소되는 노즐형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부배플은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 하측을 향하도록 배치되며, 상기 하부배플은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부배플은 열교환매체의 유통방향과 나란하게 배치되며, 상기 하부배플은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측을 향하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
이에 덧붙여, 상기 상부배플과 하부배플은 양측단이 제 1헤더탱크의 내벽면에 연결된 판형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부배플과 하부배플은 제 1헤더탱크의 내벽면으로부터 중앙으로 돌출된 제 1배플과 제 2배플로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열교환기에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명의 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 유입파이프(60)가 연결된 상기 제 1헤더탱크(10)의 내부에는 상부배플(11)과 상기 상부배플(11)의 아래측으로 하부배플(12)이 구비된다.
상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 입구파이프(60)를 통해 제 1헤더탱크(10)로 유입된 열교환매체를 안내하는 것으로, 상부배플(11)은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측으로 향하도록 그리고 상기 하부배플(12)은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측을 향하도록 배치되어, 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 상기 상부배플(11)과 하부배플(12) 사이의 단면적이 감소되는 노즐형상으로 이루어진다. 이는 베르누이 법칙을 이용하는 것으로, 상기 상·하부배플(11, 12)에 의해 상기 상·하부배플(11, 12)의 후단부측 열교환매체의 속도(V2)는 전단부측 열교환매체의 속도(V1) 보다 빨라지고, 상기 상·하부배플(11, 12)의 후단부측 열교환매체의 압력(P2)은 전단부측 압력(P1)에 비해 낮아져 상기 상·하부배플(11, 12)의 후단부측에 위치한 튜브(30)에 보다 많은 양의 열교환매체가 유통되게 된다.
상기 제 1헤더탱크(10)에 위와 같은 상·하부배플(11)이 구비됨으로써 각각의 튜브(30)에 유통되는 열교환매체의 유량을 선택적으로 조절할 수 있게 된다. 즉 이로써 열교환매체의 순환을 원활히 유도하여 상기 열교환기의 열교환 효율이 향상된다. 도면에는 발명의 명확한 설명을 위해 상부배플(11)과 하부배플(12)만 도시하였으나, 상기 상부배플(11)과 하부배플(12) 사이에는 하나 이상 다수개의 배플이 더 구비될 수도 있다. 또, 상기 상·하부배플(11)의 기울기는 당업자 입장에서 얼마든지 변경이 가능할 것이다.
상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 도면에 참조되는 바와 같이 양측단이 제 1헤더탱크(10)의 내벽면에 연결된 판형상으로 이루어진다. 여기서, 상기 상부배플과 하부배플은 도 4b, 4c와 같이 중앙부가 열교환기의 튜브(30)측 또는 그와 반대되는 방향으로 만곡형성될 수 있다. 이처럼 상기 상부배플(11)과 하부배플(12)의 중앙부가 만곡 형성됨으로써 저항 및 소음이 감소된다는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 유입파이프(60)가 연결된 상기 제 1헤더탱크(10)의 내부에는 내벽면으로부터 중앙으로 돌출된 제 1상·하부배플(11a, 12a)과 제 2상·하부배플(11b, 12b)이 구비된다.
상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)은 각각 열교환매체 유통방향으로 갈수록 사이 단면적이 점점 감소되는 형상으로 이루어진다. 이는 베르누이의 법칙을 응용한 것으로 상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)의 후단부측 열교환매체의 속도(V2)는 전단부측 열교환매체의 속도(V1) 보다 빨라지고, 상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)의 후단부측 열교환매체의 압력(P2)은 전단부측 압력(P1)에 비해 낮아져 상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)의 후단부측에 위치한 튜브(30)에 보다 많은 양의 열교환매체가 유통되게 된다.
상기 제 1헤더탱크(10)에 위와 같은 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)이 구비됨으로써 각각의 튜브(30)에 유통되는 열교환매체의 유량을 선택적으로 조절할 수 있게 된다. 즉 이로써 열교환매체의 순환을 원활히 유도하여 상기 열교환기의 열교환 효율이 향상된다.
여기서, 상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)은 중앙부가 열교환기의 튜브(30)측 또는 그와 반대되는 방향으로 만곡형성될 수 있다. 이처럼 상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)의 중앙부가 만곡 형성됨으로써 저항 및 소음이 감소된다는 장점이 있다.
이때 상기 제 1상하부배플(11a, 12a)과 제 2상하부배플(11b, 12b)은 서로 다른 높이, 서로 다른 기울기를 갖도록 구비될 수도 있다.
이하 나머지 구성은 상술한 바와 같으므로 생략한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로 도시된 바와 같이 도시된 바와 같이 유입파이프(60)가 연결된 상기 제 1헤더탱크(10)의 내부에는 상부배플(11)과 상기 상부배플(11)의 아래측으로 하부배플(12)이 구비된다.
상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 입구파이프(60)를 통해 제 1헤더탱크(10)로 유입된 열교환매체를 안내하는 것으로, 상부배플(11)은 열교환매체의 유통방향과 나란하게 배치되고 상기 하부배플(12)은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측을 향하도록 배치되어, 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 상기 상부배플(11)과 하부배플(12) 사이의 단면적이 감소되는 노즐형상으로 이루어진다. 이는 베르누이 법칙을 이용하는 것으로, 상기 상·하부배플(11, 12)에 의해 상기 상·하부배플(11, 12)의 후단부측 열교환매체의 속도(V2)는 전단부측 열교환매체의 속도(V1) 보다 빨라지고, 상기 상·하부배플(11, 12)의 후단부측 열교환매체의 압력(P2)은 전단부측 압력(P1)에 비해 낮아져 상기 상·하부배플(11, 12)의 후단부측에 위치한 튜브(30)에 보다 많은 양의 열교환매체가 유통되게 된다.
나머지 상세한 설명은 상술한 실시예와 같으므로 생략한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예 에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 헤더탱크 내부에 구비된 상부배플과 하부배플에 의해 복수개의 튜브를 통해 유통되는 열교환매체의 유량을 선택적으로 조절하여 열교환매체의 순환을 원활히 유도함으로써 열교기의 성능이 향상된다는 작용효과가 있다.
또한, 상기 헤더탱크 내부에 구비된 상부배플과 하부배플에 의해 복수개의 튜브 중 선택되는 튜브에 대해서 열교환매체의 유통량을 조절할 수 있어 열교환기의 활용범위가 넓어진다는 특유의 작용효과가 있다.

Claims (5)

  1. 일정간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 제 1헤더탱크(10) 및 제 2헤더탱크(20)와, 상기 제 1헤더탱크(10)에 연결되고 열교환매체가 유입되는 입구파이프(60) 및 상기 제 2헤더탱크(20)에 연결되고 열교환매체가 배출되는 출구파이프(70)와, 상기 제 1헤더탱크(10) 및 제 2헤더탱크(20) 사이에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 복수개의 튜브(30)와, 상기 튜브(30) 사이에 개재되는 방열핀(40)을 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서,
    상기 제 1헤더탱크(10)의 내부에는 상부배플(11)과 상기 상부배플(11)의 아래측으로 하부배플(12)이 구비되며, 상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 열교환매체 유통방향으로 갈수록 사이 단면적이 감소되는 노즐형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부배플(11)은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 하측을 향하도록 배치되며, 상기 하부배플(12)은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부배플(11)은 열교환매체의 유통방향과 나란하게 배치되며, 상기 하부배플(12)은 열교환매체의 유통방향으로 갈수록 단부가 상측을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 양측단이 제 1헤더탱크(10)의 내벽면에 연결된 판형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 1 항 내지 제 3항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부배플(11)과 하부배플(12)은 제 1헤더탱크(10)의 내벽면으로부터 중앙으로 돌출된 제 1배플(11a, 12a)과 제 2배플(11b, 12b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
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