KR20110034145A

KR20110034145A - 축냉 열교환기

Info

Publication number: KR20110034145A
Application number: KR1020090091561A
Authority: KR
Inventors: 오광헌; 전영하; 임홍영
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-05
Also published as: KR101551692B1

Abstract

본 발명은 축냉 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 별도의 축냉재저장부가 전ㆍ후열 튜브 사이에 구비되어 열교환매체의 냉기를 효과적으로 저장하고, 엔진 정지 시 냉기를 방출하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지함으로써 사용자의 냉방 쾌적성을 높일 수 있으며, 재 냉방 시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있는 축냉 열교환기에 관한 것이다.

열교환기, 아이들, 축냉재, 열교환

Description

축냉 열교환기{COLD RESERVING HEAT EXCHANGER}

근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다. 특히, 동력과 전기에너지를 동시에 사용하는 하이브리드 차량에 대한 연구 개발이 증가되는 추세이다.

상기 하이브리드 차량은 신호대기 등의 정차 시 자동으로 엔진을 정지하고 다시 변속기의 조작으로 엔진이 재시동되도록 하는 아이들 스톱/고 시스템을 채택하는 경우가 많다. 그러나 상기 하이브리드 차량의 경우에도 냉방장치는 엔진에 의 해 작동되므로 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지하게 되고 이에 따라, 증발기의 온도가 상승되어 사용자의 쾌적함을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 증발기 내부의 냉매는 상온에서도 쉽게 기화되므로 압축기가 동작되지 않는 짧은 시간동안 냉매가 기화되어 다시 엔진이 작동되어 압축기 및 증발기가 작동되더라도 기화된 냉매를 압축하여 액화해야하므로 실내에 냉풍이 공급되기 위한 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 전체 에너지 소요량을 높이는 문제점이 있다.

한편, 냉방 효율을 높이기 위하여 일본특허공개번호 2000-205777호 (발명의 명칭 :　축냉 열교환기)가 제안된 바 있으며, 이를 도 1에 도시하였다.

상기 도 1에 도시된 바와 같은 축냉 열교환기는 열교환매체가 유통되는 열교환매체 통로(91e)와, 축냉재가 저장되는 축냉재실(91f，91f′)을 2중관 구조의 튜브(91)에 의하여 일체로 형성하고, 상기 2중관 구조의 튜브(91)의 외측에 상기 열교환매체와의 열교환되는 유체의 통로(94)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그러나 상기 도 1에 도시된 바와 같은 축냉 열교환기는 상기 튜브가 여러 개의 판재를 접합하여 형성되므로 접합 불량의 발생빈도가 높고 2중관 형태로 형성됨에 따라 제조상의 어려움이 있으며, 접합 불량이 발생되는 경우에 내부의 열교환매체와 축냉재가 혼합되는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 접합 불량이 발생된다 하더라도 그 부분을 찾아내기 어려운 문제점이 있다.

아울러, 상기 축냉 열교환기는 2중관의 내측에 열교환매체가 이동되는 통로가 형성되고 외측에 축냉재가 저장되는 축냉재실이 형성되므로 상기 축냉재가 내부의 열교환매체의 냉기를 저장하기에는 용이하지만, 상기 이중관 구조의 외부를 통 과하는 공기는 상기 축냉재실과 접촉되므로 열교환매체의 열전달이 저하되는 문제점이 있다. 또, 상기 이중관 튜브 외측에 개재되는 핀 역시 상기 축냉재실과 접촉될 뿐 상기 열교환매체 통로와는 직접 연결되지 않으며, 상기 축냉재가 저장될 수 있는 공간이 제한되어 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 축냉재저장부가 전ㆍ후열 튜브 사이에 구비되어 열교환매체의 냉기를 효과적으로 저장하고, 엔진 정지 시 냉기를 방출하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지함으로써 사용자의 냉방 쾌적성을 높일 수 있으며, 재 냉방 시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 공기 흐름방향으로 열교환매체-축냉재-열교환매체를 통과함으로써 공기의 열교환성능을 보다 향상할 수 있으며, 축냉재저장부가 별도로 형성되어 열교환매체가 유동되는 열교환영역과 완벽하게 분리되어 형성되므로 내부 리크 가능성을 낮출 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 목적은 상기 축냉재저장부가 유연한(Flexible) 재질을 이용함으로써 전ㆍ후열의 튜브 사이에 빈 공간 없이 축냉재저장부가 위치될 수 있으며, 진동을 흡수하여 소음을 최소화할 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 목적은 전ㆍ후열 사이에 응축수가 배출될 수 있도록 상하방향으로 중공되는 응축수배출부가 형성됨으로써 응축수에 의한 열교환성능 저하를 방지할 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 축냉 열교환기(1000)는 전열 및 후열을 형성하는 복수개의 튜브(100); 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(200); 상기 전ㆍ후열 튜브(100)의 일측 단부가 삽입되어 전ㆍ후열을 연통하는 제1탱크부(300); 상기 전ㆍ후열 튜브(100)의 타측 단부가 각각 삽입되며, 수평방향으로 서로 일정거리 이격되게 형성되는 한 쌍의 제2탱크부(400); 상기 한 쌍의 제2탱크부(400)에 형성되는 입구파이프(500) 및 출구파이프(600); 공기가 유동가능한 공기유동부(710)가 복수개 형성되고, 내부에 축냉재가 저장되며, 상기 한 쌍의 제2탱크부(400) 사이에 삽입되는 축냉재저장부(700); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축냉 열교환기(1000)는 상기 제1탱크부(300)의 중앙부분에 상하방향으로 중공되는 응축수배출부(340)가 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 축냉재저장부(700)는 유연한 재질로 형성되어 상기 전ㆍ후열 튜브(100)에 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 공기유동부(710)는 상기 축냉재저장부(700)의 상측 및 하측 일정 영역을 제외하고 높이방향으로 길게 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 축냉재저장부(700)의 폭(l)은 상측보다 하측이 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 축냉 열교환기(1000)는 둘레부분이 실링부재(S)에 의해 감싸지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 축냉 열교환기는 별도의 축냉재저장부가 전ㆍ후열 튜브 사이에 구비되어 열교환매체의 냉기를 저장하고, 엔진 정지 시 냉기를 방출하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지하고, 상기 축냉부에 의해 열교환매체의 급격한 온도 상승을 방지하여, 열교환기의 재가동 시 소요되는 에너지와 시간을 절약할 수 있으며, 사용자의 냉방쾌적성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.

또, 본 발명의 축냉 열교환기는 공기 흐름방향으로 열교환매체-축냉재-열교환매체를 통과함으로써 공기의 열교환성능을 보다 향상할 수 있으며, 축냉재저장부가 별도로 형성되어 열교환매체가 유동되는 열교환영역과 완벽하게 분리되어 형성되므로 내부 리크 가능성을 낮출 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 축냉 열교환기는 상기 축냉재저장부가 유연한(Flexible) 재질을 이용함으로써 전ㆍ후열의 튜브 사이에 빈 공간 없이 축냉재저장부가 위치될 수 있으며, 진동을 흡수하여 소음을 최소화할 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 축냉 열교환기는 전ㆍ후열 사이에 응축수가 배출될 수 있도록 상하방향으로 중공되는 응축수배출부가 형성됨으로써 응축수에 의한 열교환성능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 축냉 열교환기(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 축냉 열교환기(1000)의 사시도, 분해사시도, 및 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 축냉 열교환기(1000)의 다른 단면도이며, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 축냉 열교환기(1000)의 제1탱크부(300)를 나타낸 사시도, 분해사시도, 및 헤더(310)의 전개도이다.

또한, 도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 다른 축냉 열교환기(1000)의 사시도, 튜브(100) 분해사시도, 및 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 축냉 열교환기(1000)의 다른 단면도이다.

본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 복수개의 튜브(100); 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(200), 상기 튜브(100)의 일측 단부에 형성되는 제1탱크부(300), 상기 튜브(100)의 일측 단부에 각각 형성되는 한 쌍의 제2탱크부(400); 입구파이프(500) 및 출구파이프(600)를 포함하여 형성된다.

상기 튜브(100)는 열교환매체가 유동되는 열교환매체 유로를 형성하는 구성으로, 복수개가 나란하게 구비되며, 전열 및 후열을 형성하도록 2열로 형성된다.

상기 핀(200)은 상기 튜브(100) 사이에 개재됨으로써 공기와 접촉되는 면적을 늘려 축냉 열교환기(1000)의 열교환 성능을 향상한다.

상기 제1탱크부(300)는 상기 전열 및 후열을 형성하는 튜브(100)의 일측 단부가 삽입되는 구성으로서, 동일 열에서 상기 튜브(100)의 적층방향으로 연결하여 열교환매체가 유동되도록 하고, 상기 전열 튜브(100) 및 후열 튜브(100)를 연통한다.

상기 제1탱크부(300)는 다양하게 형성될 수 있는데, 상기 도 2 내지 도 8에서는 상기 제1탱크부(300)가 헤더(310) 및 탱크(320)의 결합에 의해 형성되고, 상기 제2탱크부(400)도 헤더(410) 및 탱크(420)의 결합에 의해 형성된 예를 도시하였고, 상기 도 9 내지 도 12는 플레이트(110)-튜브(100) 타입으로 상기 제1탱크부(300)가 상기 플레이트(110)를 연결하도록 형성된 예를 도시하였다.

상기 제2탱크부(400)는 한 쌍이 상기 튜브(100)의 타측 단부가 각각 삽입되도록 수평방향으로 일정거리 이격되게 형성된다.

즉, 상기 제2탱크부(400)는 각각 전열 튜브(100) 및 후열 튜브(100)를 적층방향으로 열교환매체가 유동될 수 있도록 구비되며, 상기 전열 튜브(100)와 연결되는 제2탱크부(400)와 상기 후열 튜브(100)와 연통되는 제2탱크부(400) 사이에 일정 공간이 형성된다.

본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 상기 제2탱크부(400) 사이 공간을 활용하여 상기 공간에 축냉재저장부(700)를 형성한다.

상기 축냉재저장부(700)는 공기가 유동가능한 공기유동부(710)가 복수개 형성되고, 내부에 축냉재가 저장되어 냉방 시, 열교환매체의 냉기를 저장하고, 엔진 정지 (아이들) 상태에서 냉기를 방출하여 본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 사용자의 냉방쾌적성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

더욱 상세하게, 본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 상기 축냉재저장부(700)에 저장된 냉기를 이용하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지하고, 상기 축냉부에 의해 열교환매체의 급격한 온도 상승을 방지하여, 열교환기의 재가동 시 소요되는 에너지와 시간을 절약할 수 있다.

또한, 본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 상기 축냉재저장부(700)가 전열과 후열의 튜브(100) 사이에 구비되어 효과적으로 열교환매체의 냉기를 저장할 수 있으며, 공기의 열교환성능을 보다 향상할 수 있다.

상기 축냉재저장부(700)는 별도의 구성으로서 상기 제2탱크부(400) 사이에 삽입형성되므로, 축냉재 또는 열교환매체가 리크되어 발생될 수 있는 문제점을 최소화할 수 있다.

상기 축냉재저장부(700)는 기본적인 열교환기의 구성을 갖도록 형성되어도 무방하나, 소음을 줄이고, 상기 튜브(100)에 밀착되어 열교환성능을 향상할 수 있도록 유연한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 공기유동부(710)는 상기 축냉재저장부(700)의 상측 및 하측 일정 영역을 제외하고 높이방향으로 길게 복수개 형성되어 상기 축냉재저장부(700)가 단일체로 축냉재를 용이하게 저장하면서도 축냉 열교환기(1000)의 전ㆍ후측으로 공기가 원활하게 유동되도록 할 수 있다.

상기 공기유동부(710)는 상기한 바와 같은 형태 외에도, 불규칙적으로 중공될 수도 있으며, 공기가 충분히 열교환되면서 유동될 수 있도록 다양한 형태로 중공형성될 수 있다.

상기 축냉재저장부(700)는 축냉재를 삽입하기 위한 축냉재장입부가 형성되고, 상기 축냉재 장입 시, 내부에 잔존하는 공기가 원활히 배출되도록 하기 위한 공기배출부가 형성될 수 있다.

도 5는 유연한 재질의 축냉재저장부(700)를 이용하는 경우에, 상기 축냉재저장부(700)가 상기 제2탱크부(400) 사이에 삽입된 후, 상기 전열 및 후열 튜브(100) 측에 밀착되게 형성된 예를 도시하였다.

또한, 상기 축냉재저장부(700)가 유연한 재질로 형성되는 경우에, 금속재로 형성되는 것과 비교하여 차량 움직임에 따른 진동을 흡수하여, 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상기 제2탱크부(400)에는 열교환매체를 유입하는 입구파이프(500) 및 배출하는 출구파이프(600)가 연결된다.

한편, 축냉 열교환기(1000)가 냉방을 담당하는 경우에, 외측 표면에 응축수가 발생될 수 있는 바, 본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 상기 제1탱크부(300)의 중앙부분에 상하방향으로 중공되는 응축수배출부(340)가 복수개 형성되도록 한다.

상기 제1탱크부(300)의 중앙부분은 상기 전열 튜브(100)와 후열 튜브(100) 사이를 의미하며, 내부 격벽(313)이 존재하는 경우에, 격벽(313)이 위치되는 부분을 의미한다.

상기 제1탱크부(300)에 응축수배출부(340)를 형성하는 일 예를 설명한다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 제1탱크부(300)가 탱크(320) 및 헤더(310)의 결합에 의해 형성되되, 상기 탱크(320)는 중앙 부분에 길이방향으로 길게 고정홈(321)이 형성되고, 상기 헤더(310)는 응축수배출부(340)와 상응하는 위치에 중공부(311)가 형성되며, 상기 중공부(311) 양측면에 돌출부(312)가 형성되어 상기 돌 출부(312)가 겹쳐짐으로써 상기 응축수배출부(340)가 형성되는 클래드시트를 폴딩(Folding)하여 형성될 수 있다.

이 때, 상기 제1탱크부(300)는 상기 전열과 후열을 연통하는 역할을 담당하므로, 격벽(313)에 연통부(330)가 형성되어야 한다.

상기 연통부(330)를 형성하기 위하여 상기 격벽(313)을 형성하기 위해 서로 겹쳐지는 부분의 중공된 영역이 서로 맞닿게 형성될 수 있다.

상기 응축수배출부(340)를 형성하기 위한 중공부(311) 및 상기 연통부(330)를 형성하기 위한 중공된 영역을 먼저 형성한 후, 상기 돌출부(312) 형태를 가공하고, 폴딩하여 상기 헤더(310)를 제조할 수 있다.

본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 상기 응축수배출부(340)가 형성됨으로써 상기 제1탱크부(300) 상측의 응축수를 하측으로 원활히 배출되도록 함으로써 응축수에 의한 열교환성능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 둘레부분이 실링부재(S)에 의해 감싸져 공조케이스에 구비되도록 함으로써 상기 축냉재저장부(700)의 이탈을 방지하고, 소음 및 진동을 줄일 수 있도록 한다.

도 2에서 상기 실링부재(S)가 축냉 열교환기(1000)의 상측과 측면을 감싸는 구성, 및 하측과 다른 측면을 감싸는 구성으로 형성된 예를 도시하였으나, 상기 실링부재(S)는 축냉 열교환기(1000)를 적절하게 감싸 축냉재저장부(700)의 이탈을 방지할 수 있는 더욱 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 축냉 열교환기(1000)가 플레이트(110) 튜브(100) 타입으로 형성된 예를 도시하였다.

상기 플레이트(110)-튜브(100) 타입의 축냉 열교환기(1000) 역시 상술한 바와 같은 구성과 동일하게 형성되되, 상기 전열과 후열 유로를 형성하는 튜브(100)각 "U"자 형태의 플레이트(110)를 접합하여 형성되고, 하측에 상기 튜브(100)를 연결하여 제1탱크부(300)를 형성하며, 상측의 돌출된 단부를 연결하여 한 쌍의 제2탱크부(400)를 형성한다.

상기 축냉 열교환기(1000)는 상기 제1탱크부(300)가 전열과 후열에 연속되게 형성되지 않는 경우에, 그 사이 영역은 응축수배출부(340)로 활용될 수 있다.

상기 도 9 내지 도 12에 도시한 축냉 열교환기(1000) 역시, 상기 한 쌍의 제2탱크부(400) 사이에 축냉재저장부(700)가 삽입형성되어 전열 및 후열 유로를 유동하는 열교환매체의 냉기를 저장하고, 엔진 정지시 배출하여 사용자의 냉방쾌적성을 보다 향상하게 된다.

상기 도 12에 도시한 축냉 열교환기(1000)는 전열 및 후열 유로의 직경이 좁아지게 형성되고, 상기 축냉재저장부(700)가 유연한 재질로 형성되어, 상기 축냉재저장부(700)의 폭(l)이 하측 영역에서 보다 확장되도록 한 예를 도시하였다.

상기 축냉 열교환기(1000)는 표면에 형성되는 응축수 및 상기 축냉재저장부(700)에 저장된 축냉재가 중력에 의해 하부에 쏠리는 현상이 발생될 수 있으므로 하측 영역의 축냉 열용량을 높이기 위해 상기 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명 의 축냉 열교환기(1000)는 상기 축냉재저장부(700)의 폭(l)이 상측보다 하측이 더 넓게 형성되도록 한다.

이 때, 상기 축냉재저장부(700)의 폭(l)은 완만한 곡선부를 형성하여 내부 열교환매체의 흐름에 영향을 주지 않도록 한다.

본 발명의 축냉 열교환기(1000)는 독립적으로 형성된 축냉재저장부(700)를 위치하여 축냉재 또는 열교환매체가 리크되거나, 축냉재와 열교환매체가 혼합될 수 있는 가능성을 최소화 할 수 있으며, 축냉 효과를 극대화할 수 있는 장점이 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 축냉 열교환기를 나타낸 단면도.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 사시도, 분해사시도, 및 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 다른 단면도.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 축냉 열교환기의 제1탱크부를 나타낸 사시도, 분해사시도, 및 헤더의 전개도.

도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 다른 축냉 열교환기의 사시도, 튜브 분해사시도, 및 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 축냉 열교환기의 다른 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1000 : 축냉 열교환기

100 : 튜브 110 : 플레이트

200 : 핀

300 : 제1탱크부 310 : 헤더

311 : 중공부 312 : 돌출부

320 : 탱크 321 : 고정홈

330 : 연통부 340 : 응축수배출부

400 : 제2탱크부 410 : 헤더

420 : 탱크

500 : 입구파이프 600 : 출구파이프

700 : 축냉재저장부 710 : 공기유동부

l : 축냉재저장부의 폭

S : 실링부재

Claims

전열 및 후열을 형성하는 복수개의 튜브(100);

상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(200);

상기 전ㆍ후열 튜브(100)의 일측 단부가 삽입되어 전ㆍ후열을 연통하는 제1탱크부(300);

상기 전ㆍ후열 튜브(100)의 타측 단부가 각각 삽입되며, 수평방향으로 서로 일정거리 이격되게 형성되는 한 쌍의 제2탱크부(400);

상기 한 쌍의 제2탱크부(400)에 형성되는 입구파이프(500) 및 출구파이프(600);

공기가 유동가능한 공기유동부(710)가 복수개 형성되고, 내부에 축냉재가 저장되며, 상기 한 쌍의 제2탱크부(400) 사이에 삽입되는 축냉재저장부(700); 를 포함하는 축냉 열교환기.
제1항에 있어서,

상기 축냉 열교환기(1000)는 상기 제1탱크부(300)의 중앙부분에 상하방향으로 중공되는 응축수배출부(340)가 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 축냉재저장부(700)는 유연한 재질로 형성되어 상기 전ㆍ후열 튜브(100)에 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
제3항에 있어서,

상기 공기유동부(710)는 상기 축냉재저장부(700)의 상측 및 하측 일정 영역을 제외하고 높이방향으로 길게 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
제3항에 있어서,

상기 축냉재저장부(700)의 폭(l)은 상측보다 하측이 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
제1항에 있어서,

상기 축냉 열교환기(1000)는 둘레부분이 실링부재(S)에 의해 감싸지는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.