KR20100030844A - 차량용 복합 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 복합 열교환기에 관한 것으로서, 제1유체가 유통하는 다수의 제1튜브(111)와, 상기 제1튜브 사이에 개재된 제1방열핀(112)과, 상기 제1튜브의 양단에 각각 결합되는 제1헤더(113)로 이루어진 제1열교환부(110)와; 제2유체가 유통하는 다수의 제2튜브(121)와, 상기 제2튜브 사이에 개재된 제2방열핀(122)과, 상기 제2튜브의 양단에 각각 결합되는 제2헤더(123)로 이루어진 제2열교환부(120)로 이루어지되, 상기 제1헤더(113)와 제2헤더(123)는 서로 직렬로 배치되고, 상기 제1튜브(111)와 제2튜브(121)는 서로 병렬로 배치되는 한편, 상기 제1열교환부(110)와 상기 제2열교환부(120)의 사이에는 상기 제1유체와 제2유체간을 격리하면서 제1, 제2열교환부 사이의 열전달을 최소화하도록 격리부재(130)가 가로질러 배치되어 상기 제1헤더(113)와 제2헤더(123)의 단부를 막고 있는 구성으로 되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 2종 유체 상호간의 열교환을 최소화하여 열교환 기능을 극대화하고 조립과 제작을 용이하게 하는 효과가 있다.

Description

차량용 복합 열교환기{multi heat exchanger for vehicle}

본 발명은 차량용 복합 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2종 유체 상호간의 열교환을 최소화하여 열교환 기능을 극대화하고 조립과 제작을 용이하게 하는 차량용 복합 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 냉매사이클의 형성에 의해 차량을 냉방하는 공기조화기용 증발기 및 응축기, 엔진을 냉각하도록 순환하는 냉각수를 식히는 방열기가 배설되어 있다. 상기 응축기와 방열기는 차량의 외부공기에 의해서도 강제 냉각되도록 차량의 앞쪽에 서로 인접되게 설치되어 있다.

상기 증발기는 그 내부에 흐르는 저압의 냉매액이 기화하면서 주위 공기의 열을 흡수함에 의해 냉기를 발생시키는 열교환기이고, 상기 응축기는 상기 증발기와 냉매사이클을 형성하도록 그 내부에 흐르는 고압의 냉매가스가 액화하면서 주위공기에 열을 방출하는 열교환기이며, 상기 방열기는 엔진에서 발생되는 열을 빼앗아 데워진 냉각수가 차량 외부에 열을 방출하는 열교환기이다. 즉, 상기 응축기와 방열기는 그 내부에 흐르는 각 작동유체(냉매, 냉각수)가 냉각되는 열교환기이다.

그런데 이와 같이 구성된 응축기와 방열기는, 별도의 공정으로 제작되므로 별도의 제작라인을 위한 설비의 이중투자와 부품수의 증가 및 제조공정의 증가로 열교환기의 제조비용이 증가하고, 별도의 유니트로 인접되게 배설되므로 외부공기가 응축기 및 방열기를 순차적으로 통과하게 되므로 응축기를 통과하면서 온도가 상승된 외부공기가 방열기를 지날 때에는 열교환효과가 떨어져 방열기의 열교환량이 적어지는 등의 문제가 야기되므로, 응축기와 방열기의 기능을 동시에 하는 복합 열교환기가 한국등록실용신안 등록번호 제20-0150667호로 개시되어 있다.

상기 등록번호 제20-0150667호는, 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 다수의 튜브(1)로 이루어진 제1튜브군(T1)과 다수의 튜브(1')로 이루어진 제2튜브군(T2)의 각 일단부가 사이드 관형헤더(3)(5)에 각각 연통되고, 제1튜브군(T1) 및 제2튜브군(T2)의 각 타단부가 격리판(7a)을 가진 중간 관형헤더(7)의 양측에 연통되어 상기 제1, 제2튜브군(T1)(T2)이 분리되며, 상기 제1, 제2튜브군(T1)(T2)의 인접하는 튜브(1)(1')사이에는 열교환을 용이하게 하는 주름핀(9)(9')이 배설되고, 상기 사이드 관형헤더(3)(5)에는 냉매 또는 냉각수의 유입구(3a)(5a)가 각각 형성되며, 상기 중간 관형헤더(7)에는 상기 격리판(7a)에 의해 나누어진 두 개의 냉매통로에 냉매 또는 냉각수의 유출구(7b)(7c)가 각각 형성된 구조로 되어 있다.

그런데 이와 같이 구성된 종래 복합 열교환기는 튜브의 중간을 가로질러 중간 관형헤더가 배치되고 중간 관형헤더에 삽입된 격리판에 의해 냉매와 냉각수의 냉매통로를 나누고, 튜브의 반대편 단부에 사이드 관형헤더가 결합된 구조로 되어 있으므로, 열교환기의 구성이 어렵고 제한적일 뿐만 아니라 2종 유체(냉매와 냉각수)간의 열교환으로 인해 열교환 기능이 양호하지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 2종 유체 상호간의 열교환을 최소화하여 열교환 기능을 극대화하고 조립과 제작을 용이하게 하는 차량용 복합 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 차량용 복합 열교환기는, 제1유체가 유통하는 다수의 제1튜브와, 상기 제1튜브 사이에 개재된 제1방열핀과, 상기 제1튜브의 양단에 각각 결합되는 제1헤더로 이루어진 제1열교환부와; 제2유체가 유통하는 다수의 제2튜브와, 상기 제2튜브 사이에 개재된 제2방열핀과, 상기 제2튜브의 양단에 각각 결합되는 제2헤더로 이루어진 제2열교환부로 이루어지되, 상기 제1헤더와 제2헤더는 서로 직렬로 배치되고, 상기 제1튜브와 제2튜브는 서로 병렬로 배치되는 한편, 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부의 사이에는 상기 제1유체와 제2유체간을 격리하면서 제1, 제2열교환부 사이의 열전달을 최소화하도록 격리부재가 가로질러 배치되어 상기 제1헤더와 제2헤더의 단부를 막고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 격리부재의 내부에는 상기 제1열교환부와 제2열교환부 사이의 열전달을 줄이도록 공간부가 형성되어 있다.

상기 격리부재는, 상기 제1열교환부에 용착되는 제1격리부재와, 상기 제2열교환부에 용착되는 제2격리부재로 이루어지되, 상기 제1격리부재와 제2격리부재에는 서로 착탈가능케 결합되는 걸림돌기 및 걸림턱이 서로 대응하여 형성되어 있다.

본 발명에 의한 차량용 복합 열교환기에 의하면, 2종 유체 상호간의 열교환을 최소화하여 열교환 기능을 극대화하고 조립과 제작을 용이하게 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 제1실시예가 적용된 차량용 복합 열교환기를 나타내는 입면도이고, 도4는 도3에서 제1헤더와 제2헤더를 격리하는 격리부재를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예가 적용된 차량용 복합 열교환기(100)는 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120)가 격리부재(130)에 의해 격리되는 구조이다. 도3에서는 2개의 라디에이터로 작용하는 열교환기가 결합된 상태를 나타낸다.

상기 제1열교환부(110)는, 제1유체가 유통하는 다수의 제1튜브(111)와, 상기 제1튜브(111) 사이에 개재된 제1방열핀(112)과, 상기 제1튜브(111)의 양단에 각각 결합되는 제1헤더(113)로 이루어진다.

상기 제2열교환부(120)는, 제2유체가 유통하는 다수의 제2튜브(121)와, 상기 제2튜브(121) 사이에 개재된 제2방열핀(122)과, 상기 제2튜브(122)의 양단에 각각 결합되는 제2헤더(123)로 이루어진다.

상기 제1헤더(113)와 제2헤더(123)는 서로 직렬로 배치되고, 상기 제1튜브(111)와 제2튜브(121)는 서로 병렬로 배치되는 한편, 상기 제1열교환부(110)와 상기 제2열교환부(120)의 사이에는 상기 제1유체와 제2유체간을 격리하면서 제1, 제2열교환부(110)(120) 사이의 열전달을 최소화하도록 상기 격리부재(130)가 가로질러 배치되어 상기 제1헤더(113)와 제2헤더(123)의 단부를 막고 있다.

상기 격리부재(130)는 H형강 단면형으로 되어 있으며, 그 웨브부(131)의 면이 상기 제1헤더(113)의 단부면과 제2헤더(123)의 상기 단부면에 용착하여 제1유체와 제2유체에 각각 접하고 있다. 격리부재(130)의 플랜지부(132)의 내면은 상기 제1헤더(113)과 제2헤더(123)의 단부 외면에 밀착하여 용착된다.

상기 제1, 제2헤더(113)(123)에는 제1, 제2유체가 각각 유입, 유출하는 유체유입구 및 유체유출구가 형성되어 있다. 도면에서는 유체 유입구 및 유체 유출구가 생략되어 있다.

도5는 본 발명의 격리부재의 다른 실시예(제2실시예)를 나타내는 단면도로서, 제2실시예의 격리부재(230)은 상기 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120) 사이의 열전달을 더욱 줄이도록 격리부재(230)의 내부에 공간부(S)가 형성되어 있다.

도6은 본 발명의 격리부재의 또 다른 실시예(제3실시예)를 나타내는 단면도로서, 제3실시예의 격리부재(330)는, 상기 제1열교환부(110)에 용착되는 제1격리부 재(331)와, 상기 제2열교환부(120)에 용착되는 제2격리부재(332)로 이루어져 있으며, 상기 제1격리부재(331)와 제2격리부재(332)에는 서로 착탈가능케 결합되는 걸림돌기(331a) 및 걸림턱(332a)이 서로 대응하여 형성되어 있다. 상기 제1격리부재(331)와 제2격리부재(332)는 서로 조립되어 용착되거나, 용착되지 않고 분리가능케 되어 있을 수 있다.

도7은 응축기로 작용하는 제1열교환부(410)와 라디에이터로 작용하는 제2열교환부(420)가 격리부재(430)에 의해 격리되어 결합된 상태의 복합 열교환기(400)를 나타내는 실시예(제4실시예)이다. 제4실시예의 복합 열교환기(400)는 제1실시예의 복합 열교환기(100)와 유사하므로 자세한 설명은 생락한다.

도1은 종래 복합 열교환기를 나타내는 사시도,

도2는 도1의 중간 관형 헤더를 나타내는 단면도,

도3은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 복합 열교환기를 나타내는 입면도,

도4는 도3의 격리부재를 나타내는 단면도,

도5는 도3의 격리부재의 다른 예를 나타내는 단면도,

도6은 도3의 격리부재의 또 다른 예를 나타내는 단면도,

도7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량용 복합 열교환기를 나타내는 입면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 제1열교환부 111 : 제1튜브

112 : 제1방열핀 113 : 제1헤더

120 : 제2열교환부 121 : 제2튜브

122 : 제2방열핀 123 : 제2헤더

130 : 격리부재

Claims (3)

1. 제1유체가 유통하는 다수의 제1튜브와, 상기 제1튜브 사이에 개재된 제1방열핀과, 상기 제1튜브의 양단에 각각 결합되는 제1헤더로 이루어진 제1열교환부와; 제2유체가 유통하는 다수의 제2튜브와, 상기 제2튜브 사이에 개재된 제2방열핀과, 상기 제2튜브의 양단에 각각 결합되는 제2헤더로 이루어진 제2열교환부로 이루어지되,

   상기 제1헤더와 제2헤더는 서로 직렬로 배치되고, 상기 제1튜브와 제2튜브는 서로 병렬로 배치되는 한편, 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부의 사이에는 상기 제1유체와 제2유체간을 격리하면서 제1, 제2열교환부 사이의 열전달을 최소화하도록 격리부재가 가로질러 배치되어 상기 제1헤더와 제2헤더의 단부를 막고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 복합 열교환기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 격리부재의 내부에는 상기 제1열교환부와 제2열교환부사이의 열전달을 줄이도록 공간부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 복합 열교환기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 격리부재는, 상기 제1열교환부에 용착되는 제1격리부재와, 상기 제2열교환부에 용착되는 제2격리부재로 이루어지되,

   상기 제1격리부재와 제2격리부재에는 서로 착탈가능케 결합되는 걸림돌기 및 걸림턱이 서로 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 복합 열교환기.

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