KR20120002391A - 열교환기 - Google Patents

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KR20120002391A
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김재훈
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갑을오토텍(주)
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Abstract

본 발명은 열전달면적은 넓게 하면서도 외주면에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 열교환기를 개시한다.
본 발명은 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기가 장착되는 냉매싸이클에 사용되는 열교환기로서, 납작한 단면형상을 가지며 내부 유로에 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽이 장착된 플랫 튜브 및 상기 플랫 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하여 열교환시키는 송풍팬으로 구성됨으로써, 방열벽을 통해 열전달 면적은 넓게 유지하고, 외주면에 이물질이 부착되는 것은 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

열교환기{A HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 다수개의 방열벽이 장착되어 멀티 채널이 구획된 플랫 형상의 플랫 튜브로 이루어진 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로서, 자동차의 열교환기로는 가열기, 냉각기, 증발기와 응축기가 있으며 자동차의 실내 공기를 데우거나 냉각하거나, 냉매를 증발시키거나 응축시키기 위하여 사용된다.
이러한 열교환기 중에서 응축기를 일예로 들어 설명하면, 응축기는 압축기와 증발기 그리고 팽창밸브와 함께 냉매 싸이클의 일부로서 작동하며, 저온 저압의 냉매가스를 압축기로 압축하면, 고온 고압의 압축가스가 되고, 상기 고온 고압의 냉매가스는 응축기로 유입되어 외부 공기에 의해 냉각되어 저온 고압의 냉매액으로 되고, 상기 냉매액은 팽창밸브로 보내지며, 팽창밸브의 작은 구멍을 통과하면 압력과 온도가 모두 낮아져 저온 저압의 냉매액이 되고, 상기 저온 저압의 냉매액은 증발기의 관을 따라 이동하며, 주위로부터 열을 흡수하여 저온 저압의 냉매 가스로 증발된다. 이때, 차가운 증발기의 관 사이로 실내의 더운 공기를 송풍기로 강제 송풍하면 열교환이 이루어져 차가운 공기로 되며 이 공기를 실내로 공급함으로써 냉방 작용을 하게 되는 것이다.
이러한 종래 구조의 열교환기는 냉매액이 흐르는 관의 외주면에 다수개의 방열핀을 촘촘하게 부착하여 관 내부를 흐르는 냉매액과 송풍팬에 의해 강제 송풍되는 외부 공기 간의 열전달이 활발하게 이루어지도록 구성된다.
그러나 이러한 열교환기는 오랜 시간 사용하게 되면 송풍기에 의해 열교환기 측으로 강제 송풍되는 외부 공기에 함유된 먼지나 오염물질들이 방열핀과 방열핀 사이에 부착되어 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한 방열핀과 방열핀 사이에 오염물질이 부착되면 제거가 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 열전달 면적은 유지하면서도 외주면에 오염물질이 부착되는 것을 방지하는 열교환기를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기가 장착되는 냉매싸이클에 사용되는 열교환기로서, 납작한 단면형상을 가지며 내부 유로에 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽이 장착되고, 적층되는 구간이 구비된 플랫 튜브; 및 냉매유체가 상기 내부 유로를 따라 흐를 수 있도록 상기 플랫 튜브의 양 끝단에 장착되어 상기 내부 유로와 연통되는 커넥터를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브는 상기 유로가 서로 분리된 공간으로 2개 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브의 일측 끝단에 장착되는 커넥터는 각각 유로를 연통시키는 연통로가 구비된 리턴 커넥터이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브의 타측 끝단에 장착되는 커넥터는 상기 플랫 튜브의 어느 하나의 유로와 인입구를 연결하는 인입로가 일측에 형성되고, 상기 플랫 튜브의 다른 하나의 유로와 인출구를 연결하는 인출로가 타측에 형성되며, 상기 인입로와 상기 인출로 사이에는 격벽이 장착된 인입출 커넥터이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브의 유로 중에서 상기 인출로와 연결되는 유로가 상기 플랫 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하여 열교환시키는 송풍팬에 가깝게 설치된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 유로가 짝수개를 이루도록 증가되는 경우, 상기 리턴 커넥터의 내부에는 기존의 상기 연통로와 분리되고 이웃하는 각각의 유로를 연통시키는 연통로가 추가되고, 상기 인입출 커넥터의 내부에는 상기 인입로와 상기 인출로 사이에 분리된 공간으로 이루어지고 이웃하는 각각의 상기 유로를 연통시키는 연통로가 추가된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브는 상기 유로가 서로 분리된 공간으로 3개 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브의 양 끝단에 장착되는 커넥터는 상기 플랫 튜브의 이웃하는 각각의 유로를 연통시키는 연통로와, 상기 플랫 튜브의 나머지 유로와 인입출구를 연결하는 인입출로가 형성되며, 상기 연통로와 상기 인입출로 사이에는 격벽이 장착된 인입출 리턴 커넥터이며, 상기 인입출 리턴 커넥터가 서로 엇갈리게 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브의 유로 중에서 순환을 마치고 외부로 인출되는 인출로와 연결되는 유로가 상기 플랫 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하여 열교환시키는 송풍팬에 가깝게 설치된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 유로가 홀수개를 이루도록 증가되는 경우, 상기 인입출 리턴 커넥터의 내부에는 별도의 공간을 갖는 상기 연통로가 추가된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브는 지그재그로 절곡되어 적층된 형상으로 이루어지고, 양 측면부에는 상기 플랫 튜브가 끼워져 고정되는 삽입구가 형성된 헤더가 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 헤더에는 다수개의 상기 플랫 튜브가 배열된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 플랫 튜브에는 외주면에 장착되어 열을 방출하는 외부 방열핀이 더 포함된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 외부 방열핀은 지그재그로 절곡된 형상을 가지며 상기 플랫 튜브의 적층되는 구간 사이 중에서 적어도 하나의 적층되는 구간 사이에 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 외부 방열핀은 상기 플랫 튜브가 다수개 배열되는 경우 이웃하는 상기 플랫 튜브의 적층되는 구간 사이까지 연장될 수 있도록 상기 외부 방열핀의 폭 방향으로 연장된다.
이와 같이 본 발명에 의한 열교환기는 납작한 단면형상을 가지며 내부 유로에 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽이 장착된 플랫 튜브로 구성됨으로써, 열전달 방출 면적은 넓게 유지하면서도 외부 공기와 접촉되는 외주면에 오염물질이 부착되는 것을 방지되는 효과가 있다.
또한, 외주면에 오염물질이 부착되더라도 쉽게 제거가 가능하므로 사용의 편의성이 증가되는 효과가 있다.
또한, 내부에 방열벽이 형성된 플랫 튜브의 외주면에 추가적인 외부 방열핀을 장착하여 열교환 성능을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 2는 플랫 튜브의 단면을 도시한 단면도,
도 3은 헤더가 장착된 열교환기를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 플랫 튜브의 단면을 도시한 단면도,
도 6은 도 4에 도시된 리턴 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 7은 도 4에 도시된 인입출 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 플랫 튜브의 유로가 짝수개를 이루도록 증가되는 경우의 리턴 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 플랫 튜브의 유로가 짝수개를 이루도록 증가되는 경우 인입출 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 11은 도 10에 도시된 열교환기의 일측 끝단에 장착된 인입출 리턴 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 12는 도 10에 도시된 열교환기의 타측 끝단에 장착된 인입출 리턴 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 제5 실시예인 열교환기의 인입출 커넥터 장착부를 도시한 단면도,
도 14는 본 발명의 바람직한 제6 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 15는 본 발명의 바라직한 제7 실시예인 열교환기를 도시한 사시도,
도 16은 본 발명의 바람직한 제8 실시예인 열교환기를 도시한 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예인 열교환기를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
열교환기는 냉매싸이클을 이루는 구성부품으로 사용되며, 가열기, 냉각기, 증발기와 응축기의 역할을 수행한다. 본 발명에서는 이러한 열교환기 중에서 응축기를 일예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 2는 플랫 튜브의 단면을 도시한 단면도이고, 도 3은 헤더가 장착된 열교환기를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기는 편평하고 납작한 단면형상을 가지며 내부에 긴 장방형의 유로(11)가 구비된 플랫 튜브(Flat tube)(10)와, 상기 플랫 튜브(10)를 향해 공기를 강제 송풍하는 송풍팬(1)으로 이루어진다.
플랫 튜브(10)는 유로(11) 내부에 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽(12)이 장착된다. 플랫 튜브(10)는 지그재그로 절곡되어 적층되는 형상을 이루는 것이 바람직하나, 적층되는 형상만으로 한정되는 것이 아니라, 장착 공간의 형상에 따라 감긴 형상으로 이루어지거나, 다양한 각도로 절곡되는 형상으로 이루어질 수 있다.
방열벽(12)은 도 2에 도시된 바와 같이 서로 반대 방향으로 기울어지는 제1방열벽(12a)과 제2방열벽(12b)이 차례로 다수개 배열되는 구조가 바람직하며, 방열벽(12)의 배열은 이러한 구조로만 한정되는 것이 아니라 유로(11)의 내부 형상에 따라 다양한 기울기로 기울어지게 배열될 수 있다.
상기 플랫 튜브(10)의 일측 끝단에는 냉매유체를 유입시키는 인입관(13)이 연결되고, 타측 끝단에는 인출관(14)이 연결된다. 인출관(14)은 인입관(13) 보다 높은 위치에 위치하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기는 인입관(13) 통해 유입된 냉매유체가 다수개의 채널로 형성된 유로(11) 내부를 지나면서 접촉되는 플랫 튜브(10)의 외주면에 접하는 외부 공기와 열교환이 이루어져 열이 방출되는 것이다. 외부 공기는 송풍팬(1)에 의해 플랫 튜브(10) 외주면을 향해 강제 송풍된다. 이때 유로(11)에 형성된 다수개의 방열벽(12)을 통해 냉매 유체는 플랫 튜브(10)의 외주면으로 연전달은 보다 활발하게 실시된다. 다수개의 방열벽(12)에 의해 냉매유체의 열 전달 방출면적이 증가되는 효과를 갖게 되는 것이다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 열교환기에 헤더(20)가 더 포함되는 구조로 구성될 수 있다. 헤더(20)는 지그재그로 절곡되어 적층되는 형상으로 이루어진 플랫 튜브(10)의 양 측면부를 지지할 수 있도록 삽입구(21)가 형성되며, 도시되진 않았지만 장착하고자 하는 자동차의 내부 일정 위치에 고정할 수 있도록 고정부가 형성될 수 있다. 일반적으로 고정부는 볼트로 고정된다. 헤더(20)는 후술할 본 발명의 바람직한 제2내지 제5 실시예의 플랫 튜브를 고정하는데 모두 적용가능하며, 실시예에 따라 삽입구(21)의 형상은 플랫 튜브의 외주면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 플랫 튜브(110)는 별도의 공간을 이루는 유로(111)가 2개 형성되는 구조로 이루어진다. 각 유로(111)는 연결부(113)로 연결되며 서로 별도의 공간으로 이루어진다. 연결부(113)는 플랫 튜브(110)의 두께보다 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 플랫 튜브(110)의 양 끝단에는 커넥터가 연결되고, 커넥터는 플랫 튜브에 형성되는 유로의 수에 따라 후술할 리턴커넥터, 인입출 커넥터 및 인입출 리턴 커넥터로 이루어진다.
플랫 튜브(110)의 지그재그로 절곡되어 적층되는 형상을 이루는 것이 바람직하나, 적층되는 형상만으로 한정되는 것이 아니라, 장착 공간의 형상에 따라 감긴 형상으로 이루어지거나, 다양한 각도로 절곡되는 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 유로(111) 내부에는 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽(112)이 장착된다.
방열벽(112)은 도 5에 도시된 바와 같이 서로 반대 방향으로 기울어지는 제1방열벽(112a)과 제2방열벽(112b)이 차례로 다수개 배열되는 구조가 바람직하며, 방열벽(112)의 배열은 이러한 구조로만 한정되는 것이 아니라 유로(111)의 내부 형상에 따라 다양한 기울기로 기울어지게 배열될 수 있다.
플랫 튜브(110)의 일측 끝단에는 각각의 유로(111)를 서로 연통시키는 연통로(121)가 구비된 관 형상의 리턴 커넥터(120)가 장착된다. 리턴 커넥터(120)의 양 끝단이 막힌 관형 상으로 이루어지며, 외주면에 플랫 튜브(110)가 삽입되어 각각의 유로(111)가 연통로(121)를 통해 연통되는 구조로 이루어진다.
또한 플랫 튜브(110)의 타측 끝단에는 인입출 커넥터(130)가 장착된다. 인입출 커넥터(130)는 양 끝단이 개구된 관 형상으로 이루어진다. 그리고 인입출 커넥터(130)의 일측에는 개구된 인입구(131a)와 플랫 튜브(110)의 어느 하나의 유로(111)를 연통시키는 인입로(131)가 형성된다. 인입출 커넥터(130)의 타측에는 개구된 인출구(132a)와 플랫 튜브(110)의 다른 하나의 유로(111)를 연결하는 인출로(132)가 형성된다. 인입로(131)와 인출로(132) 사이에는 격벽(133)이 장착되어 인입로(131)와 인출로(132)가 연통되지 않도록 한다.
또한, 바람직하게는 인출로(132)와 연결되는 유로(111)가 송풍팬(1)에 가깝게 설치된다. 즉, 플랫 튜브(110) 내부로 인입되어 열교환이 실시되는 냉매유체는 인출로(132)를 통해 인출되기 전에 송풍팬(1)에 가까운 유로(111)를 지나면서 강제 송풍되는 외부 공기에 우선적으로 접촉되기 때문에 좀 더 많은 열교환이 실시될 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기는 인입로(131) 통해 유입된 냉매유체가 다수개의 채널로 형성된 유로(111) 내부를 지나면서 접촉되는 플랫 튜브(110)의 외주면에 접하는 외부 공기와 열교환이 이루어져 열이 방출되는 것이다. 외부 공기는 송풍팬(1)에 의해 플랫 튜브(110) 외주면을 향해 강제 송풍된다. 이때 유로(111)에 형성된 다수개의 방열벽(112)을 통해 냉매 유체는 플랫 튜브(110)의 외주면으로 연전달은 보다 활발하게 실시된다. 다수개의 방열벽(112)에 의해 냉매유체의 열 전달 방출면적이 증가되는 효과를 갖게 되는 것이다. 또한, 인입로(131)를 통해 유입되고 일측의 유로(111)를 따라 이동되는 냉매유체는 리턴 커넥터(120)에 의해 송풍팬(1)에 가까운 쪽 방향에 위치한 유로(111)로 유입되고 인출구(132a)를 통해 외부로 인출되기 전까지 순환이 반복되므로 열교환이 활발하게 이루어진다. 또한 인출구(132a)를 통해 인출되기 전에 냉매유체는 송풍팬(1)에 가까운 유로(111)를 통과하면서 강세 송풍되는 외부 공기에 우선적으로 접촉되기 때문에 열교환 성능이 향상된다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 열교환기는 플랫 튜브(110') 내부에 유로(111)가 짝수개를 이루도록 증가되는 경우로서, 도 8에 도시된 바와 같이 플랫 튜브(110')의 일측 끝단에는 리턴 커넥터(120')가 장착되고, 도 9에 도시된 바와 같이 플랫 튜브(110')의 타측 끝단에는 인입출 커넥터(130')가 장착된다.
리턴 커넥터(120')는 도 8에 도시된 바와 같이 양 끝단이 막힌 관형 상으로 이루어지며, 외주면에 플랫 튜브(110)가 삽입되어 각각의 유로(111)가 서로 분리된 각각의 연통로(121)를 통해 연통되는 구조로 이루어진다. 각각의 연통로(121) 사이에는 격벽(123)이 장착되어 각각의 연통로(121)를 분리된 공간으로 형성한다.
인입출 커넥터(130')는 도 9에 도시된 바와 같이 양 끝단이 개구된 관 형상으로 이루어진다. 그리고 인입출 커넥터(130')의 일측에는 개구된 인입구(131a)와 플랫 튜브(110')의 양 측면 중 일 측면의 유로(111)를 연통시키는 인입로(131)가 형성된다. 인입출 커넥터(130')의 타측에는 개구된 인출구(132a)와 플랫 튜브(110')의 타 측면의 유로(111)를 연결하는 인출로(132)가 형성된다. 또한 인입로(131)와 인출로(132)의 사이에는 중앙부에 서로 이웃하도록 추가된 유로(111)를 연통시키는 연통로(134)가 추가된다. 연통로(134)와 인입로(131) 및 인출로(132)의 사이에는 격벽(133)이 장착되어 분리된 공간으로 형성한다.
상기와 같이 유로(111)가 짝수를 이루도록 증가되는 경우 증가되는 수(N)에 대응하여 리턴 커넥터(120')에서는 연통로(121)가 N/2 개만큼 증가되고, 인입출 커넥터(130')에서는 연통로(134)가 N/2 개만큼 증가된다.
또한, 바람직하게는 인출로(132)와 연결되는 유로(111)가 송풍팬(1)에 가깝게 설치된다. 즉, 플랫 튜브(110') 내부로 인입되어 열교환이 실시되는 냉매유체는 인출로(132)를 통해 인출되기 전에 송풍팬(1)에 가까운 유로(111)를 지나면서 강제 송풍되는 외부 공기에 우선적으로 접촉되기 때문에 좀 더 많은 열교환이 실시될 수 있는 것이다.
냉매유체는 짝수개로 추가된 유로(111)를 다수번 순환하면서 열교환이 성능이 향상되는 것이다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 열교환기는 도 10 내지 도12에 도시된 바와 같이 플랫 튜브(210)는 별도의 공간을 이루는 유로(211)가 3개 형성되는 구조로 이루어진다. 각 유로(211)는 연결부(213)로 연결되며 서로 별도의 공간으로 이루어진다. 연결부(213)는 플랫 튜브(210)의 두께보다 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다.
플랫 튜브(210)의 지그재그로 절곡되어 적층되는 형상을 이루는 것이 바람직하나, 적층되는 형상만으로 한정되는 것이 아니라, 장착 공간의 형상에 따라 감긴 형상으로 이루어지거나, 다양한 각도로 절곡되는 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 유로(211) 내부에는 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽(212)이 장착된다.
방열벽(212)은 서로 반대 방향으로 기울어지는 제1방열벽(212a)과 제2방열벽(212b)이 차례로 다수개 배열되는 구조가 바람직하며, 방열벽(212)의 배열은 이러한 구조로만 한정되는 것이 아니라 유로(211)의 내부 형상에 따라 다양한 기울기로 기울어지게 배열될 수 있다.
플랫 튜브(210)의 양 끝단에는 관형상으로 이루어진 인입출 리턴 커넥터(220)가 장착된다. 인입출 리턴 커넥터(220)는 일측 끝단은 막히고 타측 끝단은 개구된 관형상으로 이루어지며, 외주면에 플랫 튜브(210)가 삽입되어 연통되는 구조로 이루어진다.
인입출 리턴 커넥터(220)는 이웃하는 각각의 유로(211)를 서로 연통시키는 연통로(221)와, 플랫 튜브(210)의 나머지 유로와 인입출구(222a)를 연결하는 인입출로(222)가 형성된다. 연통로(221)와 인입출로(222) 사이에는 격벽(223)이 장착되어 별도의 분리된 공간으로 구획한다.
인입출 리턴 커넥터(220)는 플랫 튜브(210)의 양 끝단에 인입출구(222a)가 서로 엇갈리게 장착된다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이 플랫 튜브의 일측 끝단에 장착되는 인입출 리턴 커넥터(220)에 형성된 인입출구(222a)는 순환을 완료한 냉매유체를 외부로 인출하는 인출구 역할을 수행하고, 도 12에 도시된 바와 같이 플랫 튜브의 타측 끝단에 장착되는 인입출 리턴 커넥터(220)에 형성된 인입출구(222a)는 냉매유체를 플랫 튜브(210) 내부로 인입시키는 인입구 역할을 수행한다.
또한, 바람직하게는 플랫 튜브(210)의 일측 끝단에 장착된 인입출 리턴 커넥터(220)에 형성되어 인출구 역할을 수행하는 인입출구(222a)와 연통되는 유로(211)가 송풍팬(1)에 가깝게 설치된다. 즉, 플랫 튜브(210) 내부로 인입되어 열교환이 실시되는 냉매유체는 인입출로(222)를 통해 인출되기 전에 송풍팬(1)에 가까운 유로(211)를 지나면서 강제 송풍되는 외부 공기에 우선적으로 접촉되기 때문에 좀 더 많은 열교환이 실시될 수 있는 것이다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제5 실시예인 열교환기는 플랫 튜브(210') 내부에 유로(211)가 홀수개를 이루도록 증가되는 경우로서, 도 13에 도시된 바와 같이 플랫 튜브(210')의 양측 끝단에는 인입축 리턴 커넥터(220')가 장착된다. 제4 실시예와 마찬가지로 인입출 리턴 커넥터(220')는 플랫 튜브(210')의 양측 끝단에 서로 엇갈리게 장착된다.
인입출 리턴 커넥터(220')는 도 13에 도시된 바와 같이 일측 끝단은 개구되고 타측은 막힌 관형 상으로 이루어지며, 그리고 인입출 리턴 커넥터(220')의 일측에는 개구된 인입출구(222a)와 플랫 튜브(210')의 양 측면 중 일 측면의 유로(211)를 연통시키는 인입출로(222)가 형성된다. 인입출 리턴 커넥터(220')의 타측부에는 이웃하는 유로(211)를 연통시키는 연통로(221)가 형성된다.
인입출로(222)와 상기 유로(211)와 연통로(221) 사이에는 중앙부에 서로 이웃하도록 추가된 유로(211)를 연통시키는 연통로(224)가 추가된다. 연통로(224)와 인입출로(222) 및 연통로(221)의 사이에는 격벽(223)이 장착되어 각각을 분리된 공간으로 형성한다.
상기와 같이 유로(211)가 홀수를 이루도록 증가되는 경우 본 발명의 바람직한 제4 실시예와 같이 3개의 유로(211)를 기본으로 하고 증가되는 유로(211) 수(N)에 대응하여 리턴 커넥터(220')에서는 연통로(224)가 N/2 개만큼 증가된다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제6 실시예인 열교환기는 도 14에 도시된 바와 같이 헤더(20')에 다수개의 플랫 튜브(10)가 배열된다. 이때, 각각의 튜브(10)가 연결관(14)으로 연통되고, 양 끝단에 인입관(13) 이나 인출관(14)이 장착되는 직렬 유로를 이루는 구조로 구성되거나, 도시 되진 않았지만, 각각의 플랫 튜브(10) 양 끝단에 인입관(13)과 인출관(14)이 각각 연결되고 각각의 인입관(13)은 이웃하는 인입관(13)과 연결되고 인출관(14)은 이웃하는 인출관(14)과 연결되는 병렬 유로를 이루는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 헤더(20')에는 하나의 유로(11)가 구비된 플랫 튜브(10)를 대신하여 바람직한 제2실시예 내지 제5 실시예에서 설명된 다수개의 유로(111,211)가 구비된 플랫 튜브(110, 210)가 장착될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 열교환기의 플랫 튜브(10, 110, 110', 210, 210')는 납작한 형상으로 이루어지고 그 내부에 유로가 적어도 하나 형성되며, 유로에는 다수개의 방열벽이 장착된 구조로 이루어져 유로를 흐르는 냉매유체가 접촉되는 열전달 면적은 넓게 하면서도 플랫 튜브(10, 110, 110', 210, 210')의 외주면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 열교환기의 플랫 튜브(10, 110, 110', 210, 210')는 냉매싸이클 내에서 응축기로 사용될 수도 있고, 증발기로도 사용될 수 있다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제7 실시예인 열교환기는 도 15에 도시된 바와 같이 플랫 튜브(10)의 적층되는 구간 사이에 외부 방열핀(40)이 장착된다. 외부 방열핀(40)은 길게 연장된 직사각형 형태의 판 형상을 지그재그로 절곡한 형상으로 이루어지고, 브레이징(Brazing)에 의해 절곡부위가 외부 방열핀(40)의 외주면에 결합된다. 외부 방열핀(40)은 도시된 바와 같이 적층되는 구간의 사이사이에 모두 장착되는 구조가 바람직하나, 설계자의 선택에 따라 원하는 사이에만 선택적으로 장착하여 플랫 튜브(10)의 외주면에 이물질이 접착되는 것을 저감함과 동시에 열전달 면적을 증가시킨다. 이때 외부 방열핀(40)은 인입관(13)에 가까운 측보다는 인출관(14)에 가까운 측에 설치되는 것이 바람직하다.
그 외의 구조 및 작동은 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일하다. 또한 플랫 튜브(10)는 본 발명의 또 다른 실시예인 플랫 튜브(110, 110', 210, 210')로 이루어질 수도 있다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제8 실시예인 열교환기는 도 16에 도시된 바와 같이 다수개의 플랫 튜브(10)가 배열되고, 각각의 튜브(10)는 연결관(14)으로 연통되고, 연결관(14)으로 연결되지 않는 양 끝단에는 인입관(13)이나 인출관(14)이 장착되는 직렬 유로를 이루는 구조로 구성된다. 또한 도시되진 않았지만, 각각의 플랫 튜브(10) 양 끝단에 인입관(13)과 인출관(14)이 각각 연결되고 각각의 인입관(13)은 이웃하는 인입관(13)과 연결되고, 각각의 인출관(14)은 이웃하는 인출관(14)과 연결되는 병렬 유로를 이루는 구조로 구성될 수 있다.
그리고 각 플랫 튜브(10)의 적층되는 구간 사이에 외부 방열핀(140)이 장착된다.
외부 방열핀(140)은 길게 연장된 직사각형 형태의 판 형상을 지그재그로 절곡한 형상으로 이루어지고, 브레이징(Brazing)에 의해 절곡부위가 외부 방열핀(40)의 외주면에 결합된다. 외부 방열핀(140)은 이웃하는 플랫 튜브(10)의 적층되는 구간 사이에도 장착될 수 있도록 외부 방열핀(140)의 폭 방향으로 연장된다. 즉 배열되는 다수개의 플랫 튜브(10) 중에서 최 외곽에 위치하는 플랫 튜브(10)의 일측면에서부터 반대쪽의 최 외곽에 위치하는 플랫 튜브(10)의 타측면까지 연장된다. 이때, 외부 방열핀(140)은 세 개 이상의 플랫 튜브(10)가 배열되는 경우 최 외곽에 위치하는 플랫 튜브(10)의 일측면에서부터 반대쪽 최외곽에 위치하는 플랫 튜브(10)의 타측면까지 연장되는 것이 바람직하나, 중간 위치의 플랫 튜브(10) 까지만 연장되는 구조로 이루어질 수도 있다. 또는 중간 위치의 플랫 튜브(10)에서 반대쪽 최외곽에 위치하는 플랫 튜브(10)의 타측면까지 연장되는 구조가 일측 플랫 튜브(10)에서 중간 위치의 플랫 튜브(10)까지 연장되는 외부 방열핀(140)과 교차로 설치될 수도 있다.
또한 외부 방열핀(140)은 도시된 바와 같이 적층되는 구간의 사이사이에 모두 장착되는 구조가 바람직하나, 설계자의 선택에 따라 원하는 사이에만 선택적으로 장착하여 플랫 튜브(10)의 외주면에 이물질이 접착되는 것을 저감함과 동시에 열 전달 면적을 증가시킨다. 이때 외부 방열핀(140)은 인입관(13)에 가까운 측보다는 인출관(14)에 가까운 측에 설치되는 것이 바람직하다.
그 외의 구조 및 작동은 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일하고, 외부 방열핀(140)은 열을 방출하는 기능 이외에 다수개의 플랫 튜브(10)를 견고하게 고정시키는 역할을 수행한다. 또한 플랫 튜브(10)는 본 발명의 또 다른 실시예인 플랫 튜브(110, 110', 210, 210')로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
1 : 송풍팬
10, 110, 110', 210, 210' : 플랫 튜브
11, 111, 211 : 유로
12, 112, 212 : 방열벽

Claims (15)

  1. 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기가 장착되는 냉매싸이클에 사용되는 열교환기로서,
    납작한 단면형상을 가지며 내부 유로에 다수개의 채널이 구획되도록 다수개의 방열벽이 장착되고, 적층되는 구간이 구비된 플랫 튜브; 및
    냉매유체가 상기 내부 유로를 따라 흐를 수 있도록 상기 플랫 튜브의 양 끝단에 장착되어 상기 내부 유로와 연통되는 커넥터;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 플랫 튜브는 상기 유로가 서로 분리된 공간으로 2개 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 플랫 튜브의 일측 끝단에 장착되는 커넥터는 각각 유로를 연통시키는 연통로가 구비된 리턴 커넥터인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 플랫 튜브의 타측 끝단에 장착되는 커넥터는
    상기 플랫 튜브의 어느 하나의 유로와 인입구를 연결하는 인입로가 일측에 형성되고, 상기 플랫 튜브의 다른 하나의 유로와 인출구를 연결하는 인출로가 타측에 형성되며, 상기 인입로와 상기 인출로 사이에는 격벽이 장착된 인입출 커넥터인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 플랫 튜브의 유로 중에서 상기 인출로와 연결되는 유로가 상기 플랫 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하여 열교환시키는 송풍팬에 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유로가 짝수개를 이루도록 증가되는 경우,
    상기 리턴 커넥터의 내부에는 기존의 상기 연통로와 분리되고 이웃하는 각각의 유로를 연통시키는 연통로가 추가되고, 상기 인입출 커넥터의 내부에는 상기 인입로와 상기 인출로 사이에 분리된 공간으로 이루어지고 이웃하는 각각의 상기 유로를 연통시키는 연통로가 추가되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 플랫 튜브는 상기 유로가 서로 분리된 공간으로 3개 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 플랫 튜브의 양 끝단에 장착되는 커넥터는
    상기 플랫 튜브의 이웃하는 각각의 유로를 연통시키는 연통로와, 상기 플랫 튜브의 나머지 유로와 인입출구를 연결하는 인입출로가 형성되며, 상기 연통로와 상기 인입출로 사이에는 격벽이 장착된 인입출 리턴 커넥터이며, 상기 인입출 리턴 커넥터가 서로 엇갈리게 장착되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 플랫 튜브의 유로 중에서 순환을 마치고 외부로 인출되는 인출로와 연결되는 유로가 상기 플랫 튜브를 향해 공기를 강제 송풍하여 열교환시키는 송풍팬에 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 유로가 홀수개를 이루도록 증가되는 경우,
    상기 인입출 리턴 커넥터의 내부에는 별도의 공간을 갖는 상기 연통로가 추가되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랫 튜브는
    지그재그로 절곡되어 적층된 형상으로 이루어지고, 양 측면부에는 상기 플랫 튜브가 끼워져 고정되는 삽입구가 형성된 헤더가 장착되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 헤더에는 다수개의 상기 플랫 튜브가 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  13. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랫 튜브에는
    외주면에 장착되어 열을 방출하는 외부 방열핀이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 외부 방열핀은
    지그재그로 절곡된 형상을 가지며 상기 플랫 튜브의 적층되는 구간 사이 중에서 적어도 하나의 적층되는 구간 사이에 장착되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 외부 방열핀은
    상기 플랫 튜브가 다수개 배열되는 경우, 이웃하는 상기 플랫 튜브의 적층되는 구간 사이에도 장착될 수 있도록 상기 외부 방열핀의 폭 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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