KR20100032947A

KR20100032947A - 차량용 열교환기

Info

Publication number: KR20100032947A
Application number: KR1020080091869A
Authority: KR
Inventors: 김택근
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-03-29
Also published as: KR101415711B1

Abstract

개시된 차량용 열교환기는 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트에 결합되어 지지되며, 상기 열교환 매체가 유입되는 유입부와, 상기 유입부에 연통되는 연결부와, 상기 연결부에 연통되며, 상기 연결부로부터 방사형으로 형성되되 복수개가 서로 이격된 방사부 및 상기 연결부와 연통되며, 상기 방사부를 경유하여 이동된 상기 열교환 매체가 배출되는 배출부를 포함한 튜브; 및 상기 복수의 방사부 사이에 결합된 복수의 방열핀을 포함할 수 있다. 이에 의하면, 튜브의 일측을 열교환 매체의 유입구로, 타측을 배출구로 형성하고, 상기 유입구 및 상기 배출구 사이를 방사형으로 형성함으로써, 열교환 매체를 하나의 통로를 통해 이동되게 할 수 있어 종래와 같은 튜브별 유량 배분 차이로 인한 열교환 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 종래의 헤더 탱크가 불필요하게 되어 열교환기의 구조를 단순화 및 소형화시킬 수 있는 장점이 있다.

열교환기, 튜브

Description

차량용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로서, 특히 배관 내에 흐르는 열교환매체와 외부 공기 사이의 열교환이 이루어지는 차량용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 다른 두개의 유체를 직접 또는 간접적으로 접촉시켜 열을 교환하는 장치로서, 그 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 통로부를 구비하며, 열교환 매체가 통로부를 흐르는 동안 외부의 공기와 열교환을 행할 수 있도록 디자인된 장치이다.

이러한 열교환기는 자동차의 공조 시스템에서도 필수적으로 사용되고 있다.

도 1은 종래의 차량용 열교환기를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 차량용 열교환기(10)는 헤더 탱크(header tank;15)와, 튜브(tube;16) 및 방열핀(17)을 포함한다.

상기 헤더 탱크(15)는 그 타입에 따라 2-탱크형, 4-탱크형 등이 있고, 냉매가 유입되는 탱크와 배출되는 탱크가 상기 튜브(16)의 일측에 함께 배치될 수도 있 고, 상기 튜브(16)를 사이에 두고 서로 평행하게 배치될 수도 있다.

이 중 4-탱크형으로 튜브(16) 일측에 유출입 탱크가 배치된 형태를 보면, 2개의 탱크(11,12)는 유입 탱크로서, 나머지 2개의 탱크(13,14)는 배출 탱크로서 기능할 수 있는데, 2개의 유입 탱크(11,12) 중 어느 하나에는 유입 파이프(11a)가 설치되고, 2개의 배출 탱크(13,14) 중 어느 하나에는 배출 파이프(14a)가 설치된다.

상기 유입 파이프(11a)를 통해 유입된 냉매는 상기 2개의 유입 탱크(11,12)에 연통 가능하게 결합된 튜브(16)를 통해 하류 측에 있는 유입 탱크(12)로 이동하게 된다.

상기 하류 측 유입 탱크(12)로 유입된 냉매는 연통홀(18)을 통해 상기 배출 탱크(13,14)로 이동되고, 상류 측 배출 탱크(13)로부터 하류 측 배출 탱크(14)로의 이동은 상기 2개의 배출 탱크(13,14)에 연통 가능하게 결합된 튜브(16)를 통해 이루어져 하류 측 배출 탱크(14)에 설치된 배출 파이프(14a)를 통해 외부로 배출된다.

상기와 같은 구조의 헤더 탱크(15)는 그 내부의 폭이 모두 동일하여 상기 튜브(16)로의 냉매의 배분 차가 커 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다.

예컨대, 유입 파이프(11a)가 설치된 상류 측 유입 탱크(11)의 경우, 유입 파이프(11a) 측인 일측보다 그 반대 측인 타측에서 상기 튜브(16)로의 냉매 이동량이 많이 발생하여 불균일한 유량 배분이 일어나 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 헤더 탱크(15)와 상기 튜브(16)는 일반적으로 브레이징 접합법에 의하여 결합되므로, 가공 공수가 증가하고, 접합 부분을 통해 냉매가 누출될 가능성이 많은 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉매의 이동량을 균일하게 하여 열교환 성능을 향상시키고, 냉매 누출을 방지할 수 있는 개선된 차량용 열교환기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 열교환기는 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트에 결합되어 지지되며, 상기 열교환 매체가 유입되는 유입부와, 상기 유입부에 연통되는 연결부와, 상기 연결부에 연통되며, 상기 연결부로부터 방사형으로 형성되되 복수개가 서로 이격된 방사부 및 상기 연결부와 연통되며, 상기 방사부를 경유하여 이동된 상기 열교환 매체가 배출되는 배출부를 포함한 튜브; 및 상기 복수의 방사부 사이에 결합된 복수의 방열핀을 포함할 수 있다.

상기 튜브는 일측부가 유입부를 형성하고, 타측부가 배출부를 형성하며, 상기 연결부 및 상기 방사부는 상기 유입부 및 상기 배출부 사이에서 복수회의 벤딩에 의하여 형성될 수 있다.

상기 튜브는 냉매 유출을 최소화하기 위한 압출 튜브일 수 있다.

상기 튜브 중 상기 연결부는 Z축 방향으로 연장된 상기 유입부의 일측단부가 Y축의 일측 방향으로 벤딩된 후 X축 방향으로 벤딩 및 상기 방사부의 X축 방향으로의 벤딩에 의하여 형성되고, 상기 방사부는 상기 연결부의 일측단부가 Y축의 타측 방향으로 벤딩, Z축의 일측 방향으로 벤딩, Y축의 타측 방향으로 벤딩 및 Z축의 타측 방향으로 순차적으로 벤딩되어 형성되며, 상기 연결부 및 상기 방사부의 교대 형성을 통해 복수개가 형성된 후, 마지막 연결부의 일측단부가 Y축의 타측 방향으로 벤딩된 후 Z축의 일측 방향으로 벤딩되어 상기 배출부를 형성할 수 있다.

상기 복수의 방열핀(120)은 상기 연결부(112)에서 상기 방사부(113) 방향으로 갈수록 밀도가 증가하여 방사 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 방열핀(120)들이 외부로 노출되도록 상기 튜브(110) 및 상기 지지 플레이트(130)의 상하로 결합되어 구조적으로 강도를 보강하는 보강 커버(140)가 더 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 열교환기에 의하면, 튜브의 일측을 열교환 매체의 유입구로, 타측을 배출구로 형성하고, 상기 유입구 및 상기 배출구 사이를 방사형으로 형성함으로써, 열교환 매체를 하나의 통로를 통해 이동되게 할 수 있어 종래와 같은 튜브별 유량 배분 차이로 인한 열교환 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 종래의 헤더 탱크가 불필요하게 되어 열교환기의 구조를 단순화 및 소형화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 열교환 매체의 이동 경로로써 단일 튜브를 사용함으로써 냉매의 유출을 방지할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 열교환기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 튜브 내에서 열교환 매체가 흐르는 방향을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 차량용 열교환기(100)는 지지 플레이트(130)와, 튜브(110) 및 방열핀(120)을 포함할 수 있다.

상기 지지 플레이트(130)는 상기 튜브(110)와 결합하여 상기 튜브(110)의 형태를 유지하도록 지지할 수 있다.

상기 지지 플레이트(130)는 원형 및 상기 원형으로부터 분기된 한 쌍의 직선형으로 이루어질 수 있다.

상기 튜브(110)는 단일관으로 이루어지며, 상기 튜브(110)의 일측을 통해 튜브(110) 내부로 열교환 매체가 유입되어 상기 튜브(110) 내부를 통해 타측으로 이동하여 상기 타측을 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 열교환 매체가 유입되는 일측은 유입부(111)이고, 상기 열교환 매체가 배출되는 타측은 배출부(114)를 형성할 수 있다.

상기 튜브(110) 중 상기 유입부(111) 및 상기 배출부(114) 사이에는 연결부(112) 및 방사부(113)가 형성될 수 있다.

상기 연결부(112) 및 상기 방사부(113)는 상기 튜브(110)의 구간 구간에서 벤딩이 이루어짐에 의해 형성될 수 있으며, 대략적인 평면 형태는 원형의 연결부(112)에 방사부(113)가 소정 간격 이격된 직선들이 방사형으로 분기된 형태일 수 있다.

이하, 상기 튜브(110)의 구체적인 형상에 대해 설명하기로 하되, 이하에서 설명하는 용어 중 상류는 열교환 매체가 유입되는 측을 가르키고, 하류는 열교환 매체가 배출되는 측을 가르키며, 상방, 하방, 외측, 내측 방향은 일 예로 설명하는 것이므로 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 상기 튜브(110) 중 열교환 매체가 유입되는 유입부(111)는 Z축의 일측 방향으로 연장되다 하류 측에서 Y축의 하방으로 벤딩될 수 있다.

상기 Y축의 하방으로 벤딩된 유입부(111)의 하류 측 단부는 X축 방향으로 벤딩되면서 상기 연결부(112)가 형성될 수 있다.

상기 연결부(112)는 X축 방향으로 연장되면서, 하류 측 단부가 Y축의 상방으로 벤딩되고, 다시 Z축의 외측 방향(여기서, 외측은 연결부로부터 멀어지는 방향)으로 벤딩된 후, 다시 Y축의 하방으로 벤딩되고, 마지막으로 Z축의 내측 방향으로 벤딩되어 방사부(113)를 형성할 수 있다.

즉, 상기 방사부(113)는 직사각형 형태를 형성하여 상기 연결부(112)로부터 유입된 열교환 매체가 Y축의 상방, Z축의 외측 방향, Y축의 하방, Z축의 내측 방향으로 순차적으로 순환하게 할 수 있다.

상기 Z축의 내측 방향으로 벤딩된 방사부(113)의 하류 측 단부는 X축 방향으로 벤딩되어 연결부(112)를 형성할 수 있다.

상기와 같은 벤딩 과정을 통해 상기 연결부(112) 및 상기 방사부(113)가 복수회 교대로 형성된 후, 상기 연결부(112)의 하류 측 단부가 Y축의 상방으로 벤딩되고, 다시 Z축의 외측 방향으로 벤딩되어 상기 열교환 매체가 배출되는 배출부(114)를 형성할 수 있다.

상기 튜브(110)는 냉매 유출을 최소화하기 위한 압출 튜브일 수 있다.

상기 방열핀(120)은 복수개가 상기 복수의 방사부(113) 사이에 결합되어 상기 튜브(110) 내를 흐르는 열교환 매체와 외부의 공기 사이에 열교환을 매개할 수 있다.

한편, 상기 방열핀(120)들이 외부로 노출되도록 상기 튜브(110) 및 상기 지지 플레이트(130)의 상하로 결합되어 구조적으로 강도를 보강하는 보강 커버(140)가 더 구비될 수 있다.

상기와 같은 구조의 차량용 열교환기(100)는 유입부(111)로 유입된 열교환 매체가 연결부(112) 및 방사형으로 형성된 방사부(113)를 경유하면서 방열핀(120)들을 통해 외부의 공기와 열교환을 행한 후 배출부(114)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기와 같은 구조의 차량용 열교환기(100)에 의하면, 단일관인 튜브(110)를 통해 열교환 매체의 유입과, 열교환 경로 제공 및 배출이 이루어질 수 있으므로, 종래 열교환 매체의 유입 및 배출을 담당하던 헤더 탱크를 생략할 수 있다.

따라서, 종래 헤더 탱크에 의하여 각 튜브별로 배분되던 유량의 불균일성을 해결할 수 있어 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래 헤더 탱크를 제거함으로써 열교환기의 구조를 단순화시키고 소형화시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 방사부(113)들의 간격을 조절하여 상기 방사부(113)들 사이에 결합되는 방열핀(120)들의 밀도를 변화시킬 수 있으므로, 열교환 성능의 조절이 가능하다.

도 1은 종래의 차량용 열교환기를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기를 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 도 2의 튜브 내에서 열교환 매체가 흐르는 방향을 개략적으로 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100... 열교환기 110... 튜브

111... 유입부 112... 연결부

113... 방사부 114... 배출부

120... 방열핀 130... 지지 플레이트

140... 보강 커버

Claims

열교환 매체가 튜브(110) 내를 이동하여 외부 공기와 열교환이 이루어지는 차량용 열교환기(100)에 있어서,

지지 플레이트(130);

상기 지지 플레이트(130)에 결합되어 지지되며, 상기 열교환 매체가 유입되는 유입부(111)와, 상기 유입부(111)에 연통되는 연결부(112)와, 상기 연결부(112)에 연통되며, 상기 연결부(112)로부터 방사형으로 형성되되 복수개가 서로 이격된 방사부(113) 및 상기 연결부(112)와 연통되며, 상기 방사부(113)를 경유하여 이동된 상기 열교환 매체가 배출되는 배출부(114)를 포함한 튜브(110); 및

상기 복수의 방사부(113) 사이에 결합된 복수의 방열핀(120)을 포함하는 차량용 열교환기(100).
청구항 1에 있어서,

상기 튜브(110)는 일측부가 유입부(111)를 형성하고, 타측부가 배출부(114)를 형성하며, 상기 연결부(112) 및 상기 방사부(113)는 상기 유입부(111) 및 상기 배출부(114) 사이에서 복수회의 벤딩에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기(100).
청구항 2에 있어서,

상기 튜브(110) 중 상기 연결부(112)는 Z축 방향으로 연장된 상기 유입부(111)의 일측단부가 Y축의 일측 방향으로 벤딩된 후 X축 방향으로 벤딩 및 상기 방사부(113)의 X축 방향으로의 벤딩에 의하여 형성되고,

상기 방사부(113)는 상기 연결부(111)의 일측단부가 Y축의 타측 방향으로 벤딩, Z축의 일측 방향으로 벤딩, Y축의 타측 방향으로 벤딩 및 Z축의 타측 방향으로 순차적으로 벤딩되어 형성되며,

상기 연결부(111) 및 상기 방사부(113)의 교대 형성을 통해 복수개가 형성된 후, 마지막 연결부(111)의 일측단부가 Y축의 타측 방향으로 벤딩된 후 Z축의 일측 방향으로 벤딩되어 상기 배출부(114)를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기(100).
청구항 1에 있어서,

상기 복수의 방열핀(120)은 상기 연결부(112)에서 상기 방사부(113) 방향으로 갈수록 밀도가 증가하여 방사 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기(100).
청구항 1에 있어서,

상기 방열핀(120)들이 외부로 노출되도록 상기 튜브(110) 및 상기 지지 플레이트(130)의 상하로 결합되어 구조적으로 강도를 보강하는 보강 커버(140)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기(100).