KR20090110976A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 내부에 열교환매체가 유통되는 유로가 형성되어 공기유통방향 상류와 하류에 이격되어 설치되는 한쌍의 헤더탱크와; 나선형으로 꼬여져 공기유통방향으로 길게 형성된 튜브; 및 상기 튜브의 양단부가 고정됨과 아울러 상기 헤더탱크로부터 열교환매체가 유통되는 분지탱크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

열교환, 냉각, 방열, 내연기관, 라디에이터, 컨덴서

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 내부에 열교환매체가 유통되는 튜브가 나선형으로 꼬여짐과 아울러 상기 튜브의 길이방향이 공기유통방향을 향하도록 하여 열교환 효율의 향상 및 응축수의 배출이 용이한 열교환기에 관한 것이다.

통상적으로 열교환기는 냉각수나 냉매와 같은 열교환매체가 유동할 수 있는 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 열교환에 의해 온도가 하강된 상기 냉매는 팽창밸브를 통과하면서 더욱 온도가 하강되어 증발기로 이동된다. 여기서 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.

도 1과 2는 증발기를 나타낸 도면으로서, 상부 또는 하부에 유통로가 형성된 플레이트(110, 130)가 자동차의 폭방향으로 다수개 적층되고, 상기 플레이트(110, 130) 사이에 냉각효율의 향상을 위한 방열핀(140)이 결합된다.

상기 플레이트(110, 130)의 상부 또는 하부에 형성된 유통로는 상기 플레이트(110, 130)가 다수개 결합됨에 따라 일반적인 열교환기의 헤더탱크 역할을 하고, 상기 플레이트(110, 130)는 다른 플레이트(110, 130)와 이루는 공간에 열교환매체가 유통되도록 하여 일반적인 열교환기의 튜브 역할을 한다.

이에 따라 상기 플레이트(110)에 연결된 입구파이프(111)를 통해 유입된 열교환매체는 상기 입구파이프(111)가 형성된 플레이트(110, 130)로부터 각각의 플레이트(110, 130) 사이공간으로 이동된 다음, 상기 플레이트(110, 130) 사이공간을 통해 유통되는 과정에서 외기와 열교환 한 다음, 출구파이프(112)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같은 종래의 증발기는 상기 플레이트(110, 130)가 공기흐름 방향과 나란하게 배치됨에 따라 공기가 상기 플레이트(110, 130)를 통과하는 과정에서 흐트러지지 아니하고 층류상태로 통과함에 따라 상기 증발기의 열교환성능이 저하된다는 문제점이 발생하였다.

또한, 종래의 증발기의 경우 내ㅇ외부의 온도차에 의해 발생된 응축수가 상기 증발기의 외부로 배출되지 못하고 상기 플레이트(130)와 방열핀(140) 사이에 체류되어 상기 증발기의 성능이 저할 될 뿐만 아니라 상기 응축수에 의해 증발기가 손상된다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부에 열교환매체가 유통되는 튜브를 공기유통방향으로 길게 형성함과 아울러 나선형으로 꼬여지도록 하여 열교환기의 외부를 따라 흐르는 공기의 흐름을 난류화 하여 열교환성능이 향상된 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 나선형으로 꼬여진 튜브에 의해 상기 튜브의 외부면에 형성된 응축수가 중력방향을 따라 자연스럽게 외부로 배출되도록 하여 내구성이 향상된 열교환기를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 열교환기는 내부에 열교환매체가 유통되는 유로가 형성되어 공기유통방향 상류와 하류에 이격되어 설치되는 한쌍의 헤더탱크와; 나선형으로 꼬여져 공기유통방향으로 길게 형성된 튜브; 및 상기 튜브의 양단부가 고정됨과 아울러 상기 헤더탱크로부터 열교환매체가 유통되는 분지탱크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 튜브 내부에 유통되는 열교환매체는 공기흐름방향과 대향방향으로 유통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 튜브에는 방열수단이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 열교환기의 외부를 따라 흐르는 공기가 상기 튜브의 형상에 의해 난류화됨에 따라 열교환기의 열교환성능이 향상된다는 작용효과가 있다.

또한, 튜브의 외부면에 응축된 응축수가 상기 튜브의 형상 및 유통되는 공기의 흐름에 의해 자연스럽게 외부로 배출됨에 따라 열교환기의 내구성이 향상된다는 작용효과가 있다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 열교환기에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 튜브의 표면에 응축된 응축수의 배출을 나타낸 사시도이고, 도 6은 외부공기와 열교환매체의 흐름을 나타낸 사시도이며, 도 7은 튜브의 다른 형태를 나타낸 사시도이다.

도 3과 도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 열교환기는 공기유통방향 상류와 하류에 이격되어 설치되는 한쌍의 헤더탱크(10)와, 공기유통방향으로 길게 형성된 다수개의 튜브(30), 및 상기 튜브(30)와 상기 헤더탱크(10)를 연결하는 분지탱크(20)로 이루어진다.

상기 헤더탱크(10)는 외부로부터 열교환매체가 유입되는 입구파이프(11)와 외부로 열교환매체가 배출되는 출구파이프(12)가 형성되어, 상기 입구파이프(11)를 통해 유입된 열교환매체가 유통되도록 내부에 소정의 공간이 형성되어 공기유통방향으로 일정거리 이격되어 한쌍이 설치된다.

상기 헤더탱크(10)에는 분지탱크 삽입홀(13)이 관통 형성되는데, 상기 분지탱크 삽입홀(13)은 상기 헤더탱크(10)로부터 상기 분지탱크로(20)의 열교환매체가 이동되도록 하는 것으로서, 상기 분지탱크 삽입홀(13)에는 내부에 열교환매체 유로가 형성된 상기 분지탱크(20)가 결합된다.

상기 분지탱크 삽입홀(13)에 결합된 상기 분지탱크(20)에는 상기 헤더탱크(10)와 마찬가지로 상기 튜브(30)측으로 열교환매체의 이동이 이루어지도록 튜브 삽입홀(21)이 관통 형성되며, 상기 튜브(30)는 상기 튜브 삽입홀(21)에 양단이 결려 고정된다.

상기 튜브(30)의 양단에 상기 분지탱크(20)가 연결되고, 상기 분지탱크(20)가 상기 헤더탱크(10)에 연결됨에 따라 상기 입구파이프(11)를 통해 상기 헤더탱크(10)로 유입된 열교환매체는 상기 분지탱크(20)를 거쳐 각각의 튜브(30)로 나뉘 어 유통된다.

상기 튜브(30)의 열교환매체 유통홀(31)을 거쳐 유통되는 열교환매체는 상기 튜브(30)를 통과하는 동안 외기와 충분히 열교환 한 후, 타측 분지탱크(20) 및 타측 헤더탱크(10)를 거쳐 상기 출구파이프(12)를 통해 외부로 배출된다.

여기서 상기 튜브(30)는 공기유통방향으로 길게 형성됨과 아울러 나선형으로 꼬여진 형상을 갖는다.

상기 튜브(30)가 나선형으로 꼬여져 공기유통방향으로 길게 형성됨에 따라 상기 튜브(30)의 외부면을 따라 흐르는 공기는 상기 튜브(30)의 형상에 의해 자연스럽게 난류화 되고, 그로 인해 상기 열교환기의 열교환 성능이 보다 향상된다.

또, 도 5에 참조되는 바와 같이 온도차에 의해 상기 튜브(30)의 외부면에 형성된 응축수(33)는 상기 튜브(30)의 형상에 의해 중력방향으로 이동되고 결국에는 외부로 배출되어져 상기 열교환기의 내구성이 보장됨과 아울러, 세균 및 유해균류로부터 안전해진다는 장점이 있다.

상기 튜브(30) 내부에 유통되는 열교환매체는 공기흐름방향과 동일한 방향으로 유통되어도 무방하나, 도 6에 참조되는 바와 같이 상기 튜브(30) 내부에 유통되는 열교환매체는 공기흐름 방향과 대향방향으로 유통됨이 보다 바람직하다.

상기 튜브(30) 내부에 유통되는 열교환매체와 상기 튜브(30) 외부를 따라 흐르는 공기흐름 방향이 서로 대향됨에 따라 상기 튜브(30) 내부에 유통되는 상기 열교환매체와 상기 튜브(30)의 외부에 흐르는 열교환매체 사이에 온도차가 감소되어 상기 열교환기가 온도차로 인해 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 튜브(30)에는 방열수단(32)이 형성된다.

상기 튜브(30)의 외부에 도 7a와 같이 방열수단(32)이 돌출 형성되거나, 도 7b와 같이 방열수단(32)이 함입 형성됨에 따라 상기 튜브(30)의 열교환 면적이 증가하여 상기 열교환기의 열교환 성능이 향상된다는 장점이 있다.

상기 방열수단(32)은 도면에서와 같이 상기 튜브(30)의 길이를 따라 다수개가 나란히 형성될 수도 있고, 상기 튜브(30)의 길이방향으로 갈수록 상기 튜브(30)의 아래측 즉, 중력방향측을 향하도록 형성될 수도 있다.

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 실시예에 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.

도 1은 종래의 증발기를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 증발기를 나타낸 정면도.

도 3은 본 발명의 열교환기를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 분해 사시도.

도 5는 튜브의 표면에 응축된 응축수의 배출을 나타낸 사시도.

도 6은 외부공기와 열교환매체의 흐름을 나타낸 사시도.

도 7은 튜브의 다른 형태를 나타낸 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 헤더탱크 11: 입구파이프

12: 출구파이프 13: 분지탱크 삽입홀

20: 분지탱크 21: 튜브삽입홀

30: 튜브 31: 냉각수 유통홀

32: 방열수단 33: 응축수

140: 방열핀

Claims (3)

1. 내부에 열교환매체가 유통되는 유로가 형성되어 공기유통방향 상류와 하류에 이격되어 설치되는 한쌍의 헤더탱크(10)와;

   나선형으로 꼬여져 공기유통방향으로 길게 형성된 튜브(30); 및

   상기 튜브(30)의 양단부가 고정됨과 아울러 상기 헤더탱크(10)로부터 열교환매체가 유통되는 분지탱크(20)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 튜브(30) 내부에 유통되는 열교환매체는 공기흐름방향과 대향방향으로 유통되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 튜브(30)에는 방열수단(32)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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