KR20100099774A - 증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핀의 루버를 공기 유입구 측으로부터 일부를 삭제 또는 일자형 루버로 형성함으로써 열교환시 발생하는 응축수의 배출을 용이하게 하는 증발기에 관한 것이다.

본 발명의 증발기는 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 상부헤더탱크(10)및 하부헤더탱크(20); 상기 헤더탱크(10)(20)에 양 단이 고정되어 열교환 매체 유로를 형성하며, 제 1열 및 제 2열을 갖는 튜브(31)(32); 상기 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이에 개재되며, 루버(40)가 형성되는 핀(50)을 포함하여 이루어지는 증발기(100)에 있어서, 공기가 최초로 유입되는 측에 위치한 제 1열 튜브(31)의 폭 방향으로 공기와 만나는 지점인 상기 제 1열 튜브(31)의 단부로부터 후방으로 상기 루버(40)가 형성되지 않는 전방영역(35)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 증발기는 열교환시 발생하는 응축수를 효과적으로 배출 또는 제거함으로써 유량 저하로 인한 열교환 성능저하를 방지하여 열교환 효율을 높이고, 작동이 끝난 뒤에도 증발기내 코어의 빠른 건조를 유도하여 곰팡이 발생으로 인한 냄새를 줄일 수 있는 효과가 있다.

열교환, 증발기, 핀, 루버, 응축수

Description

증발기 {Evaporator}

본 발명은 자동차용 공조장치에 사용되는 증발기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핀의 루버를 공기 유입구 측으로부터 일부를 삭제 또는 일자형 루버로 형성함으로써 열교환시 발생하는 응축수의 배출을 용이하게 하는 증발기에 관한 것이다.

열에너지를 재사용하거나 용도에 맞게 온도를 낮추거나 높여 사용할 목적 등으로 각종 열교환기가 사용되고 있으며, 자동차에도 각종 열교환기가 구비되고 있다. 증발기는 열교환기의 한 종류이며, 자동차용 공조장치의 내부에 구비되는 한 구성요소로 외부의 공기와 열 교환하여 자동차 실내로 차가운 공기가 공급되도록 하는 냉방장치이다.

도 1은 종래의 증발기를 나타낸 사시도이며, 도 2a는 종래의 증발기를 나타낸 부분 평면도이고, 도 2b는 상기 도 3a에 도시한 AA' 단면도이다. 도 3은 루버의 형상을 나타낸 사시도이며, 도 4는 종래의 증발기를 나타낸 부분 단면도이고, 도 5 는 종래의 증발기의 응축수 흐름을 나타낸 부분 단면도이다.

종래의 증발기(E)는 도 1에 도시된 바와 같이 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 상부헤더탱크(1) 및 하부헤더탱크(2); 상기 상부헤더탱크(1) 및 하부헤더탱크(2)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(3); 상기 튜브(3) 사이에 개재되는 핀(5); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 증발기(E)는 내부에 온도가 낮은 열교환매체가 순환되고 상기 열교환매체가 상기 증발기를 통과하는 외부의 공기와 열 교환되어 자동차 내부로 차가운 공기가 유입되도록 하는 냉방장치이므로, 상기 증발기의 내부 및 표면의 온도가 주위보다 낮아져 상기 증발기의 표면에는 응축수가 존재하게 된다. 그러나 상기 응축수가 상기 증발기의 표면에 그대로 존재하는 경우, 상기 응축수는 공기의 유동의 방해요소로 작용할 뿐만 아니라 증발기와 공기와의 열교환 성능을 저하시키게 된다.

종래의 차량용 열교환기용 증발기를 도 1 및 도 2에 도시하였다. 자동차 공기조화장치의 증발기나 콘덴서 또는 라디에이터 등과 같이 내부 순환 유체와 외부 공기를 열 교환시키는 열교환기에 있어서 순환 유체 유로를 형성하는 각 튜브(3)들 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브(3)의 전열 면적을 확대하여 두 유체 사이의 열교환 효율을 높이는 코루게이트 핀(5)이 개재된다.

핀(5)은 순환유체가 흐르는 튜브(3)와 접촉하여 튜브(3)와 열 교환함과 아울 러 그 표면에 접촉하는 공기와 열교환을 함으로써 튜브(3)내 순환유체와 공기 사이의 열교환율을 높이는 것으로서, 열전도율이 높고 비표면적(比表面積)이 클수록 열교환율이 높아진다.

따라서 핀(5)들은 통상 알루미늄과 같이 열전도율이 높고 성형하기 쉬운 재질의 금속재로 제조되는 바, 특히 유체의 유동에 저항을 주지 않으면서 비표면적을 극대화할 수 있는 파형의 박판구조로 제조된다.

그리고 파형을 이루는 그 각 빗면(斜面)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일부가 절개된 후 그 절개된 부분이 공기유동방향에 대하여 비스듬히 꺾임으로써 그 핀(5)에 입사되는 공기를 유도하여 그 절개된 틈을 통해 빗면을 교차하여 흐르게 하는 비늘 형상의 루버(4)들이 공기유동방향을 따라 등간격으로 배열되게 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 증발기의 루버(4)는 대략 중심부에서 대칭적인 구조로 V자 형상을 이루며 유동공기가 루버(4)군의 형태를 통하여 V형상의 긴 접촉 면적을 통해 열교환 되는 경로를 늘여 열교환 성능을 향상 시키는데 치중 하였다.

도 5를 참조하면, 고온 다습한 공기가 갑자기 이슬점 이하의 증발기 표면에 닿는 입구 측에서는 응축수가 다량 발생한다. 이때 기존의 V형상의 경로를 가지는 루버(4)군은 도 5에 도시된 바와 같이 고이는 응축수(6)를 쉽게 배출 시킬 수 없는 단점이 있다. 물론 절개된 틈을 통해 응축수(6)가 배출되기는 하지만, 다량의 응축 수(6)가 발생되는 증발기의 입구 측에서는 응축수(6)의 배출이 늦어지는 경우가 대부분이다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 양쪽으로 찢겨져 있는 루버(4) 형상은 원활한 응축수의 흐름을 막고 응축수 방울이 공기의 흐름을 증대시켜 응축수의 배출을 어렵게 한다.

상기 응축수의 배출이 늦어지는 경우 응축수가 유입되는 공기를 차단하게 되어 공기 측 압력강하를 높이고 유량이 줄어들게 되어 냉각성능을 저하 시키며, 증발기의 작동이 끝난 경우에 증발기에 그대로 맺히게 되고 곰팡이 등의 서식환경을 제공하게 되어 냄새유발의 원인이 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 응축수가 제 1열 튜브와 제 2열 튜브의 간격사이로 배출이 용이하게 함으로써 응축수로 인한 공기 측 압력강하 및 유량 저하를 방지하고 응축수로 인하여 열교환기의 공기와의 직접 접촉하는 면적이 줄어들게 되어 열교환 성능을 저하시키는 원인을 제거하게 되는 증발기를 제공함에 있다.

본 발명의 증발기는 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 상부헤더탱크(10)및 하부헤더탱크(20); 상기 헤더탱크(10)(20)에 양 단이 고정되어 열교환 매 체 유로를 형성하며, 제 1열 및 제 2열을 갖는 튜브(31)(32); 상기 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이에 개재되며, 루버(40)가 형성되는 핀(50)을 포함하여 이루어지는 증발기(100)에 있어서, 공기가 최초로 유입되는 측에 위치한 제 1열 튜브(31)의 폭 방향으로 공기와 만나는 지점인 상기 제 1열 튜브(31)의 단부로부터 후방으로 상기 루버(40)가 형성되지 않는 전방영역(35)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발기(100)는 상기 전방영역(35)에 상기 루버(40) 또는 슬릿(Slit)이 공기 유동방향으로 평행하게 추가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방영역(35), 루버(40) 또는 슬릿은 형성되는 범위가 상기 제 1열 튜브(31) 폭의 최소 20%에서 최대 80%까지인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발기(100)는 상기 제 1열 튜브(31)상에 개재된 핀(50)에서 상기 전방영역(35)이외에 형성되는 상기 루버(40)는 유입되는 공기를 중력 방향으로 유도하도록 일측은 상방으로, 타측은 하방으로 형성되는 사선 구조인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 증발기는 열교환시 발생하는 응축수를 효과적으로 배출 또는 제거함으로써 유량 저하로 인한 열교환 성능저하를 방지하여 열교환 효율을 높이고, 작동이 끝난 뒤에도 증발기내 코어의 빠른 건조를 유도하여 곰팡이 발생으로 인한 냄새를 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 증발기를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 증발기를 나타낸 부분 사시도이다. 도 8a는 본 발명의 증발기를 나타낸 부분 평면도이며, 도 8b는 상기 도 7a에 도시된 BB'의 단면도이고, 도 9는 본 발명의 루버를 나타낸 부분 단면도이다. 도 10은 본 발명의 증발기를 나타낸 부분 단면도이고, 도 11은 본 발명의 증발기의 응축수 흐름을 나타낸 부분 단면도이다. 도 12a는 본 발명의 다른 실시예의 증발기를 나타낸 부분 평면도이고, 도 12b는 본 발명의 다른 실시예의 증발기를 나타낸 부분 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면 본 발명은 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 상부헤더탱크(10)및 하부헤더탱크(20); 상기 헤더탱크(10)(20)에 양 단이 고정되어 열교환 매체 유로를 형성하며, 제 1열 및 제 2열을 갖는 튜브(31)(32); 상기 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이에 개재되며, 루버(40)가 형성되는 핀(50)을 포함하여 이루어지는 증발기(100)에 있어서, 공기가 최초로 유입되는 측에 위치한 제 1열 튜브(31)의 일정 전방영역(35)에 상기 루버(40)가 형성되지 않도록 하여 응축수의 배출을 용이하게 한 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 증발기용 핀(50)과 루버(40)는 외부공기와의 열교 환 면적을 확대하기 위하여 증발기의 내부 순환 유체의 유로를 형성하는 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32) 사이에 개재된다.

상기 핀(50)은 평판으로 된 박판을 이용하여 비늘형상으로 된 복수개의 루버(40)를 일정각도 경사각을 이루도록 프레스 절곡하여 형성한 후에, 파형을 이루도록 절곡하게 된다.

파형은 일명 코루게이트형이라고도 하는데, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제 1열 튜브(31) 및 상기 제 2열 튜브(32) 사이에 설치되는 코루게이트형 핀(50)은 지그재그 식으로 형성하여 핀(50)의 비표면적을 최대한 넓히게 되는 것이고, 상기 코루게이트형 핀(50)의 상하 측에 상기 제 1열 및 제 2열 튜브(31)(32)가 접촉되게 함으로써 상기 제 1열 및 제 2열 튜브(31)(32)의 자체 열이 자연스럽게 방열되도록 하며 넓어진 비표면적을 이용하여 열교환 효율을 높이는 것이다. 코루게이트형을 이룬 상기 핀(50)은 경사면에 복수개의 루버(40)가 일정각도 경사각을 이룬 상태로 형성되게 된다.

도 8 및 도 10을 참조하면 상기 루버(40)군은 중심부에서 대칭적인 구조로 V자 형상을 이룬다. 루버(40)군을 V형상으로 형성되게 함으로써 V형상의 긴 접촉 면적을 통해 열교환 되는 경로를 늘여 열교환 성능을 향상시키기 위함이다. 제 1열 튜브(31)상에 개재되는 핀(50)은 일측이 위로 향하고 타측이 아래로 향하는 사선형상의 루버(40)를 형성하고, 제 2열 튜브(32)상에 개재되는 핀(50)은 일측이 아래로 향하고 타측이 위로 향하는 사선형상의 루버(40)를 형성한다.

이때, 제 1열 튜브(31)상에 개재되는 핀(50)은 제 1열 튜브(31)의 폭 방향으로 공기와 만나는 지점인 상기 제 1열 튜브(31)의 단부로부터 후방으로 상기 제 1열 튜브(31) 폭의 최소 20%에서 최대 80%까지의 전방영역(35)에는 루버(40)가 형성되지 않는다. 이는 공기의 최초 유입구인 제 1열 튜브(31)의 일측에 고온다습한 공기가 유입되면서 다량의 응축수가 발생하는데, 상기 전방영역(35)에 루버(40)를 형성하지 않음으로써 도 11에 도시한 바와 같이 응축수(60)가 루버의 저항을 받지 않고 화살표 방향으로 미끄러지듯 이동하게 되어 응축수의 신속한 배출을 돕는 것이다.

응축수의 발생량이 많은 증발기의 경우 상기 전방영역(35)을 80%까지 지정하여 응축수의 배출을 원활하게 할 수 있으며, 응축수의 발생량이 적은 증발기의 경우 상기 전방영역(35)을 20%까지 줄여 적용함으로써, 루버(40)가 형성되지 않아 줄어들게 되는 비표면적으로 인해 발생하는 열 손실을 막을 수 있다.

여기서, 상기 헤더탱크(10)(20)의 길이방향으로 동일방향에 위치되는 핀(50)은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제 1열 및 제 2열 튜브(31)(32)의 전 영역에 걸쳐 일체로 형성된다. 아울러, 상기 제 1열 튜브(31)의 전방영역(35)은 상기 제1열 튜브(31) 전체 영역(튜브의 두께 포함)을 기준으로 공기와 만나는 지점을 시작점으로 한다.

즉, 상기 도 8에 도시한 바와 같이 기준점 S는 0%를 의미하며, 기준점 E는 100%를 의미한다.

도 9를 참조하면, 상기 제 1열 튜브(31)의 전방영역(35)을 따라 흐르는 응축수(60)를 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이로 배출시키기 위해 상기 제 1열 튜브(31)상에 남아있는 루버(40)의 형상은 일측은 상방으로 타측은 하방으로 향하는 사선 형상으로 이루어진다. 상기와 같은 루버(40)의 형상은 공기의 유동방향을 중력방향으로 유도하여 도 10에 도시된 바와 같이 상기 핀(50)에 발생하는 응축수(60)를 화살표 방향을 따라 신속하게 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이로 배출시키기 위함이다. 이에 따라, 배수되지 않은 응축수에 의해 발생되는 곰팡이 등의 세균의 번식을 억제할 수 있고, 이러한 세균에 의한 냄새를 방지할 수 있게 된다.

도 12를 참조하면 또 다른 실시예의 하나로 제 1열 튜브(31)상에 개재되는 상기 전방영역(35)의 핀(50)에는 공기의 유동방향을 따라 수평방향으로 형성된 루버(40) 또는 슬릿(Slit)이 형성될 수 있다. 이는 열교환 비표면적도 늘여주면서, 응축수의 배출도 용이하게 하기 위함이다. 상기 슬릿은 핀(50)을 소정부분 절개하여 상방향 또는 하방향으로 변형시켜 형성되는 것으로, 상기 루버(40)와 마찬가지로 열교환 효율 향상 및 응축수 배출 수단으로 사용된다.

상기 수평방향으로 형성된 루버(40)는 4개가 구비되어 있는 것으로 도 12에 도시되어 있으나, 한 개 또는 다수 개가 형성될 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 10 및 도 11을 참조하면 증발기의 내부 및 표면의 온도가 주위보다 낮아져 상기 증발기의 표면에는 응축수(60)가 존재하게 된다. 상기 응축수(60)는 열효율을 높이기 위해 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32) 사이에 설치된 핀(50)에서도 발생하게 되는데, 응축수가 가장 많이 발생하는 공기 유입구 측의 핀(50)에 루버(40)를 형성하지 않거나 공기 유동방향을 따라 수평방향으로 형성하여, 응축수의 배출을 원활하게 하고, 제 1열 튜브(31)의 나머지 부분 핀(50)에는 공기의 흐름을 중력방향으로 유도할 수 있도록, 도 9에 도시된 바와 같이 루버(40)를 형성하여 응축수를 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이로 배출되도록 한다.

응축수의 신속한 배출은 공기의 흐름을 원활하게 하여 냉방 성능을 높여줄 뿐 아니라 응축수로 인해 발생되는 곰팡이 생성을 억제함으로써 세균오염 및 냄새를 방지할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래의 증발기를 나타낸 사시도

도 2a는 종래의 증발기를 나타낸 부분 평면도

도 2b는 상기 도 3a에 도시한 AA' 단면도

도 3은 루버의 형상을 나타낸 사시도

도 4는 종래의 증발기를 나타낸 부분 단면도

도 5는 종래의 증발기의 응축수 흐름을 나타낸 부분 단면도

도 6은 본 발명의 증발기를 나타낸 사시도

도 7은 본 발명의 증발기를 나타낸 부분 사시도

도 8a는 본 발명의 증발기를 나타낸 부분 평면도

도 8b는 상기 도 7a에 도시된 BB'의 단면도

도 9는 본 발명의 루버를 나타낸 부분 단면도

도 10은 본 발명의 증발기를 나타낸 부분 단면도

도 11은 본 발명의 증발기의 응축수 흐름을 나타낸 부분 단면도

도 12a는 본 발명의 다른 실시예의 증발기를 나타낸 부분 평면도

도 12b는 본 발명의 다른 실시예의 증발기를 나타낸 부분 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 증발기

10 : 상부 헤더탱크 20 : 하부 헤더탱크

30 : 튜브 31 : 제 1열 튜브

32 : 제 2열 튜브 35 : 전방영역

40 : 루버 50 : 핀

Claims (4)

1. 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 상부헤더탱크(10)및 하부헤더탱크(20); 상기 헤더탱크(10)(20)에 양 단이 고정되어 열교환 매체 유로를 형성하며, 제 1열 및 제 2열을 갖는 튜브(31)(32); 상기 제 1열 튜브(31)와 제 2열 튜브(32)사이에 개재되며, 루버(40)가 형성되는 핀(50)을 포함하여 이루어지는 증발기(100)에 있어서,

   상기 증발기(100)는

   공기가 최초로 유입되는 측에 위치한 제 1열 튜브(31)의 폭 방향으로 공기와 만나는 지점인 상기 제 1열 튜브(31)의 단부로부터 후방으로 상기 루버(40)가 형성되지 않는 전방영역(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기(100)는

   상기 전방영역(35)에 상기 루버(40) 또는 슬릿(Slit)이 공기 유동방향으로 평행하게 추가 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 전방영역(35), 루버(40) 또는 슬릿은 형성되는 범위가 상기 제 1열 튜브(31) 폭의 최소 20%에서 최대 80%까지인 것을 특징으로 하는 증발기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기(100)는

   상기 제 1열 튜브(31)상에 개재된 핀(50)에서 상기 전방영역(35)이외에 형성되는 상기 루버(40)는 유입되는 공기를 중력 방향으로 유도하도록 일측은 상방으로, 타측은 하방으로 형성되는 사선 구조인 것을 특징으로 하는 증발기.

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