KR20120010357A - 증발기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 제1배분판 및 제2배분판이 구비되어 열교환매체의 흐름을 조절함으로써 제1열 및 제2열의 과열 영역이 서로 다른 영역으로 분산되도록 하고, 온도 균일성을 보다 높일 수 있는 증발기를 제공하는 것이다.

Description

증발기{Evaporator}
본 발명은 증발기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 헤더탱크 내부에 구획수단이 구비되어 열교환매체의 흐름을 조절함으로써 제1열 및 제2열의 과열 영역이 서로 다른 영역으로 분산되도록 하고, 온도 균일성을 보다 높일 수 있는 증발기를 제공하는 것이다.
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 있으며 상기 증발기 역시 소형화와 함께 열교환 성능을 높이기 위한 연주가 이루어지고 있다.
상기 증발기는 액상의 열교환매체가 기체상태로 변화하는 과정에서 송풍장치에 의해 유입된 공기를 열교환에 의해 냉각되도록 하여 차가워진 공기를 차량의 실내로 공급되도록 하는 냉방장치로 도 1a, 및 도 1b는 종래의 증발기를 나타낸 사시도 및 분해 사시도이다.
상기 도 1a, 및 도 1b에 도시된 바와 같은 종래의 증발기는 격벽(11)에 의해 적어도 하나 이상의 격실이 형성되고 일정거리 이격되어 나란히 배치되며 입구 파이프(30) 및 출구 파이프(40)가 각각 형성된 제1헤더탱크(10) 및 제2헤더탱크(20); 상기 제1헤더탱크(10) 또는 제2헤더탱크(20) 내부에 구비되어 열교환매체의 유동을 조절하는 배플(12); 상기 제1헤더탱크(10) 및 제2헤더탱크(20)에 연결되어 상기 입구 파이프(30)와 연통되는 제1열과 상기 출구 파이프(40)와 연통되는 제2열을 형성하는 복수개의 튜브(50); 상기 제1헤더탱크(10) 내부에 상기 제1열과 제2열의 일정 영역을 연통시키는 연통부(13); 및 상기 튜브(50) 사이에 적층되는 복수개의 핀(60); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 증발기는 상기 배플이 상기 제1헤더탱크 또는 제2헤더탱크의 폭방향으로 상기 제1열 및 제2열에 걸쳐 형성된다.
도 1c는 상기 도 1a에 도시한 증발기의 열교환매체 흐름 개략도로 4패스를 갖는 예를 도시하였다.
상기 도 1c를 참조로, 상기 입구 파이프를 통해 제1헤더탱크로 유입된 열교환매체는 제1열의 배플이 형성된 영역까지 상기 제1헤더탱크의 길이방향으로 이동하면서 상기 제1열 튜브를 통해 상기 제2헤더탱크로 유입되고, 상기 제2헤더탱크로 유입된 열교환매체는 상기 제1열의 튜브를 통해 다시 상기 제1헤더탱크로 유입되며, 상기 연통부를 통해 상기 제2열의 제1헤더탱크로 이동되어 제2열의 튜브를 통해 상기 제2헤더탱크로 유입되고, U-턴되어 상기 제2열의 튜브를 통해 상기 제1헤더탱크로 유입되어 상기 출구 파이프를 통해 배출된다.
그러나 상기 도 1a 내지 도 도 1c에 도시한 바와 같은 증발기는 출구측에 인접한 영역(제2열의 하측 제2헤더탱크에서 상측 제1헤더탱크로 이동되는 부분, 특히 좌측 부분)의 온도가 증가되어 상기 영역을 통과하는 공기의 온도가 다른 영역을 통과하는 공기의 온도와 차이가 유발될 수 있는 문제점이 있다.
즉, 전체 증발기를 통과한 공기의 온도 분포가 불균일해질 수 있어 사용자의 냉방 쾌적성을 저하할 수 있다.
이에 따라, 열교환매체의 흐름을 조절하여 열교환효율을 높일 수 있으면서도 전체 온도의 균일성을 향상할 수 있는 증발기의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 헤더탱크 내부에 구획수단이 구비됨으로써 제1열과 제2열의 출구측 위치를 조절하여 과열 영역을 분산하고, 온도 균일성을 보다 향상할 수 있는 증발기를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 제1열 및 제2열에 각각 열교환매체를 유입 및 배출하기 위한 입구 매니폴드 및 출구 매니폴드가 동일한 측에 형성되어 있으며, 별도의 구성이 필요치 않아 소형화 가능하고, 헤더와 탱크 사이에 구획수단을 위치하는 간단한 구성을 통해 간단히 제조 가능한 증발기를 제공하는 것이다.
본 발명의 증발기(1000)는 격벽(102)이 형성된 헤더(101)와 탱크(103)의 결합에 의해 2공간으로 구획되되, 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120); 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 구획된 공간에 각각 양단이 고정되어 열교환매체가 유동되는 제1열 및 제2열을 형성하는 복수개의 튜브(200); 상기 튜브(200) 사이에 개재되는 핀(300); 제1열 및 제2열에 독립적으로 열교환매체가 순환되도록 상기 제1헤더탱크(110)의 일측에 형성되어 열교환매체를 유입하는 입구 매니폴드(410) 및 상기 제2헤더탱크(120)의 일측에 형성되어 열교환매체를 배출하는 출구 매니폴드(420); 상기 입구 매니폴드(410)로부터 유입된 열교환매체를 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 안내하도록 상기 제1헤더탱크(110)의 제1열 내부를 구획하는 제1구획수단(500a); 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 반대 측으로 이동된 열교환매체를 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 측으로 안내하도록 상기 제2헤더탱크(120)의 제2열 내부를 구획하는 제2구획수단(500b); 및 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부에 구비되어 열교환매체 흐름을 조절하는 배플(600); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1구획수단(500a)은 상기 제1헤더탱크(110)의 제1열 내부를 높이방향으로 구획하는 제1배분판(510)이며, 상기 제2구획수단(500b)은 상기 제2헤더탱크(120)의 제2열 내부를 높이방향으로 구획하는 제2배분판(520)인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 배플(600)은 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)이 형성되지 않은 영역에 구비되는 제1배플(610)과, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)의 양 단부 및 그 내부에 상기 튜브(200)와 연결되는 측을 차단하는 제2배플(620)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부 영역을 상ㆍ하방향으로 구획하는 평면부(502); 상기 평면부(502)의 일정 영역이 중공되어 열교환매체를 상ㆍ하방향으로 연통하는 중공부(504); 및 공기 흐름방향으로 상기 평면부(502)의 단부로부터 연장되어 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)의 내벽면에 밀착되는 제1지지부(505)와, 상기 격벽(102)의 일측에 밀착되는 제2지지부(507); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 제1지지부(505) 및 제2지지부(507)가 상기 튜브(200)가 형성된 측으로 연장되어 억지끼움되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제1지지부(505)는 상기 헤더(101) 내벽면과의 사이에 상기 탱크(103)의 단부가 삽입고정되도록 단차진 단차부(506)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 입구 매니폴드(410) 또는 출구 매니폴드(420)에 인접한 평면부(502)의 일정영역이 상기 튜브(200)가 연결되는 측으로 함몰되어 열교환매체의 이동을 원활히 하는 확장부(503)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 평면부(502)에 상기 제1배플(610)이 끼움결합되는 고정홈(501)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제1구획수단(500a)은 입구 매니폴드(410)로부터 유입된 열교환매체를 안내하는 제1구획파이프(530)이며, 상기 제2구획수단(500b)은 상기 출구 매니폴드(420)로 열교환매체를 안내하는 제2구획파이프(540)인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 배플(600)은 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)가 형성되지 않은 영역에 구비되는 제1배플(610)과, 상기 제1구획파이프(530) 또는 제2구획파이프(540)의 외측 둘레를 감싸도록 형성되는 제3배플(630)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 증발기(1000)는 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1열에서 상기 제1헤더탱크(110)의 제1구획수단(500a)에 의해 안내되어 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)의 반대 측에서 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 형성된 측으로 유동되며, 상기 제2열에서 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)의 반대 측으로 유동된 후, 상기 제2헤더탱크(120)의 제2구획수단(500b)에 의해 안내되어 상기 출구 매니폴드(420)를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기(1000)는 공기 흐름방향으로 제1열 및 제2열이 순차적으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 증발기(1000)는 각각 상기 제1열 및 제2열 내부를 유동하는 열교환매체의 흐름이 동일 개수의 패스를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 증발기(1000)는 각각 상기 제1열 및 제2열 내부를 유동하는 열교환매체의 흐름이 2a+1(a는 1 이상의 양수) 패스를 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 증발기는 헤더탱크 내부에 구획수단이 구비됨으로써 제1열과 제2열의 출구측 위치를 조절하여 과열 영역을 분산하고, 온도 균일성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 증발기는 제1열 및 제2열에 각각 열교환매체를 유입 및 배출하기 위한 입구 매니폴드 및 출구 매니폴드가 동일한 측에 형성되어 있으며, 별도의 구성이 필요치 않아 소형화 가능하고, 헤더와 탱크 사이에 구획수단을 위치하는 간단한 구성을 통해 간단히 제조 가능한 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 증발기를 나타낸 사시도, 분해사시도, 및 흐름개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 증발기를 나타낸 사시도 및 분해사시도.
도 4 내지 도 6은 상기 도 2에 도시한 증발기의 AA', BB', CC' 방향 단면도.
도 7은 상기 도 2 내지 도 6에 도시한 증발기의 흐름 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 증발기를 나타낸 다른 흐름 개략도.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 증발기를 나타낸 다른 분해사시도 및 단면도.
도 11은 상기 도 9 및 도 10에 도시한 증발기의 흐름 개략도.
도 12는 본 발명에 따른 증발기를 나타낸 또 다른 흐름 개략도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 증발기(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 증발기(1000)는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120), 튜브(200), 핀(300), 입구 매니폴드(410), 출구 매니폴드(420), 제1구획수단(500a), 제2구획수단(500b) 및 배플(600)을 포함하여 형성된다.
상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)는 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 구성으로서, 헤더(101) 및 탱크(103)의 결합에 의해 형성된다.
이 때, 상기 헤더(101)는 중앙 영역에 길이방향으로 길게 2개의 공간으로 구획하는 격벽(102)이 형성되며, 상기 2개의 공간은 서로 연통되지 않는 영역으로서 개별 튜브(200)가 삽입되어 각각 제1열 및 제2열을 형성한다.
도면에서 상기 헤더(101)는 폴딩(Folding)되어 격벽(102)을 형성한 예를 도시하였다.
상기 튜브(200)는 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 격벽(102)에 의해 구획된 영역에 각각 양단이 고정되어 열교환매체가 유동되는 구성으로서, 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)와 함께 제1열 및 제2열을 형성한다.
본 발명에서 제1열은 도면에서 전측에 위치되는 구성으로서, 상기 입구 매니폴드(410)와 연결된 제1헤더탱크(110) 내부에 제1구획수단(500a)이 형성되는 영역을, 제2열은 도면에서 후측에 위치되는 구성으로서, 상기 출구 매니폴드(420)와 연결된 제2헤더탱크(120) 내부에 제2구획수단(500b)이 형성되는 영역으로 정의한다.
도면에서, 상기 제1헤더탱크(110)가 상측에 위치하고, 상기 제2헤더탱크(120)가 하측에 위치한 예를 도시하였으나, 이는 일 실시예로서, 본 발명의 증발기(1000)는 이에 한정되지 않고 더욱 다양하게 실시될 수 있다.
상기 입구 매니폴드(410)는 상기 제1헤더탱크(110)의 일측에 형성되어 상기 제1열 및 제2열에 각각 열교환매체를 유입하는 구성으로서, 단일 입구 파이프(430)가 연결되며, 엔드캡(401) 부분에 각각 제1열 및 제2열과 연통되는 유입부(402) 한 쌍이 형성된다.
상기 출구 매니폴드(420)는 상기 제2헤더탱크(120)의 일측(상기 제1헤더탱크(110)의 입구 파이프(430)가 형성된 측과 동일한 측)에 형성되어 각각 상기 제1열 및 제2열을 순환한 열교환매체가 배출되는 부분으로서, 상기 엔드캡(401) 부분에 각각 제1열 및 제2열과 연통되는 배출부(미도시) 한 쌍이 형성된다.
상기 입구 매니폴드(410)와 출구 매니폴드(420)는 동일한 구성이되, 열교환매체의 흐름에 따라 구분된다.
이 때, 상기 출구 매니폴드(420)는 상기 입구 매니폴드(410)가 형성되는 동일한 측에 형성되어 입구 파이프(430) 및 출구 파이프(440)의 형성이 용이하도록 하고, 소형화가 가능하도록 한다.
도면에서, 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 모두 좌측에 위치된 예를 도시하였다.
상기 제1구획수단(500a) 및 제2구획수단(500b)은 각각 제1헤더탱크(110)의 제1열 및 제2헤더탱크(120)의 제2열 내부를 구획하는 수단으로서, 본 발명의 증발기(1000)는 크게 상기 제1구획수단(500a) 및 제2구획수단(500b)이 판형태(제1배분판(510) 및 제2배분판(520))로 형성될 수 있으며, 파이프형태(제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)로 형성될 수도 있다.
먼저, 도 2 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1구획수단(500a)이 제1배분판(510)이며, 상기 제2구획수단(500b)이 제2배분판(520)으로 형성된 예를 설명한다.
상기 제1배분판(510)은 상기 제1헤더탱크(110)의 제1열에 형성되어 내부를 높이방향으로 구획하여 열교환매체의 흐름을 조절하는 부분으로서, 도면에서 상기 제1배분판(510)을 기준으로 상측은 튜브(200)와 연통되지 않으며, 하측은 튜브(200)와 연통되는 영역이다.
상기 제1배분판(510)은 특정 영역(중공부(504)가 형성되는 영역)까지 열교환매체의 흐름을 안내한 후, 상기 중공부(504)가 형성된 특정 영역에서 상ㆍ하측이 서로 연통되어 열교환매체가 튜브(200) 측으로 이동되도록 한다.
더욱 상세하게, 상기 제1배분판(510)은 평면부(502), 중공부(504), 제1지지부(505) 및 제2지지부(507)를 포함하여 형성된다.
상기 평면부(502)는 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(110)의 제1공간부(111) 및 제2공간부(112)를 구획하는 부분으로, 상기 제1헤더탱크(110)의 제1열 내부 공간에 대응되도록 형성된다.
상기 중공부(504)는 상기 평면부(502)의 일정 영역이 중공되어 열교환매체를 상ㆍ하방향으로 연통하는 구성이다.
즉, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 유입된 열교환매체는 상기 평면부(502)의 상측 영역인 제1공간부(111)(튜브(200)와 연결되지 않는 측)를 통해 제1헤더탱크(110)의 길이방향으로 안내된 후, 상기 중공부(504)를 통해 상기 평면부(502)의 하측 영역인 제2공간부(112)(튜브(200)와 연결되는 측)로 이동되고, 튜브(200)로 이동되어 열교환이 이루어진다.
상기 제1지지부(505)는 공기 흐름방향으로 상기 평면부(502)의 일측 단부로부터 연장되어 상기 제1헤더탱크(110)의 내벽면에 밀착되며, 상기 제2지지부(507)는 상기 평면부(502)의 타측 단부로부터 연장되어 상기 격벽(102)에 밀착된다.
즉, 상기 제1지지부(505) 및 제2지지부(507)는 도면에서 공기 흐름방향으로 상기 평면부(502)의 양단부에서 연장 형성되어 상기 평면부(502)의 위치를 고정하는 부분으로서, 이 때, 충분한 밀착면을 가질 수 있도록 상기 제1지지부(505) 및 제2지지부(507)는 상기 튜브(200)가 형성된 측으로 연장되는 것이 바람직하며, 상기 헤더(101)의 높이는 상기 제1지지부(505)와 안정적으로 접하여 고정될 수 있도록 하는 높이로 형성되어야 한다.
또한, 상기 제1헤더탱크(110)의 내벽면에 밀착되는 제1지지부(505)는 상기 헤더(101)와 사이에 상기 튜브(200)의 단부가 삽입고정되도록 단차진 단차부(506)가 형성되는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6의 단면도를 참조하면, 상기 제1지지부(505)는 일정 영역은 헤더(101) 면과, 일정영역은 탱크(103) 면과 밀착된다.
상기 제1헤더탱크(110)는 헤더(101)와 탱크(103)의 결합에 의해 형성되는 데, 상기 헤더(101)에 상기 제1배분판(510)이 고정된 후, 상기 탱크(103)가 결합되며, 가조립된 상태에서 브레이징되어 일체로 제조된다. (제2헤더탱크(120)의 경우에는 헤더(101)에 상기 제2배분판(520)이 고정된 후, 상기 탱크(103)가 결합된다.)
상기 제2배분판(520)은 상기 제1배분판(510)과 동일한 구성으로서, 상기 출구 매니폴드(420)가 연결된 제2헤더탱크(120)의 제2열에 구비된다.
상기 제2헤더탱크(120)는 상기 제2배분판(520)에 의해 구획되는 상측 영역인 제2공간부(122)(튜브(200)와 연통되는 측)는 열교환매체가 유동되면서 열교환이 이루어지며, 상기 제2배분판(520)은 평면부(502)의 하측인 제1공간부(121)(튜브(200)와 연통되지 않는 측)는 열교환매체를 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 측으로 안내한다.
즉, 상기 제1배분판(510)은 제1열에서, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 튜브(200)로 유동되기 이전에 상기 제1헤더탱크(110) 제1열의 제1공간부(111)를 통해 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 먼저 안내되도록 하기 위한 구성으로서, 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 안내된 열교환매체는 상기 튜브(200)를 통해 상측 및 하측 방향으로 이동되면서 도면 우측에서 좌측 방향으로 이동된다.
또한, 상기 제2배분판(520)은 제2열에서, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 유입된 열교환매체가 튜브(200)를 통해 유동된 후, 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 반대 측으로 이동되며, 이를 출구 매니폴드(420)로 안내하기 위한 구성이다.
한편, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 입구 매니폴드(410) 또는 출구 매니폴드(420)에 인접한 평면부(502)의 일정영역이 상기 튜브(200)가 연결되는 측(제1공간부(111, 121))으로 함몰되는 확장부(503)가 형성된다.
즉, 상기 확장부(503)는 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)에 의해 구획되는 제1공간부(111, 121) 영역을 확장하여 상기 입구 매니폴드(410)로부터 유입되는 열교환매체 및 상기 출구 매니폴드(420)로 배출되는 열교환매체의 흐름을 원활히 하도록 하는 구성이다.
이 때, 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부에는 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 길이방향으로 열교환매체 흐름을 차단하는 배플(600)이 형성되며, 상기 배플(600)은 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)이 형성되지 않은 부분에 형성되는 제1배플(610)과, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)이 형성된 부분에 형성되는 제2배플(620)을 포함한다.
상기 제1배플(610)은 종래와 동일한 형태로 형성될 수 있으며, 상기 탱크(103)의 일정영역에 상기 제1배플(610)을 고정하기 위한 홈이 형성될 수 있다.
상기 제2배플(620)은 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)이 형성됨에 따라, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)의 형태에 대응되도록 형성되어야 한다.
상기 도 4는 상기 확장부(503)가 형성된 부분인 도 2의 AA' 단면도이며, 상기 5는 상기 제2배플(620)이 형성된 부분인 도 2의 BB' 단면도이고, 상기 도 6은 상기 중공부(504)가 형성된 부분인 도 2의 CC' 단면도이다.
상기 도 4 내지 도 6을 참조로, 상기 제2배플(620)은 상기 제1공간부(111)(제1배분판(510)의 경우 도면에서 하측 영역)를 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 길이방향으로 차단하도록 형성된다.
상기 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제2배플(620)의 고정을 용이하도록 하기 위하여 상기 제1배분판(510) 또는 제2배분판(520)의 평면부(502)에는 고정홈(501)이 형성되며, 상기 제2배플(620)의 상측은 상기 고정홈(501)이 삽입되는 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 증발기(1000)는 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1열에서 상기 제1헤더탱크(110)의 제1배분판(510)에 의해 안내되어 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)의 반대 측에서 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 형성된 측으로 유동되며, 상기 제2열에서 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)의 반대 측으로 유동된 후, 상기 제2헤더탱크(120)의 제2배분판(520)에 의해 안내되어 상기 출구 매니폴드(420)를 통해 배출된다.
즉, 본 발명의 증발기(1000)는 상기 열교환매체가 상기 제1열에서 도면 우측에서 좌측으로 유동되면서 공기와 열교환이 이루어지며, 상기 제2열에서 도면 좌측에서 우측으로 유동되면서 공기와 열교환이 이루어진다.
이에 따라, 본 발명의 증발기(1000)는 출구측에 인접하여 온도가 상승되는 과열 영역을 제1열 및 제2열에서 서로 분배되도록 함으로써 전체 온도 균일성을 높일 수 있는 장점이 있다. (도 7에서 과열영역을 빗금으로 표시함)
이 때, 본 발명의 증발기(1000)는 내부 흐름이 배플(600)의 형성 위치에 따라 조절가능하며, 온도 균일성을 보다 높이기 위하여 상기 제1열 및 제2열의 패스 수는 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 증발기(1000)는 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)의 동일 측에 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 형성될 수 있도록 각각 상기 제1열 및 제2열 내부를 유동하는 열교환매체의 흐름이 2a+1(a는 1 이상의 양수) 패스, 즉 3 이상의 홀수 패스를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 7에 도시한 형태는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부에 제1배플(610)이 2곳에 형성되고, 제2배플(620)이 제1배분판(510)의 양 단부를 포함하여 4곳에 형성된 예를 도시하였다.
상기 도 7은 제1열 및 제2열이 각각 5 패스를 갖는 예로서, 도 7 (a)는 제1열의 흐름을, 도 7 (b)는 제2열의 흐름을 도시하였다.
도 7 (a)를 참조로, 상기 제1열에서, 입구 매니폴드(410)를 통해 제1헤더탱크(110)의 제1공간부(111)(제1배분판(510) 상측)로 유입된 열교환매체는 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 이동된 후, 튜브(200)를 통해 하측의 제2헤더탱크(120)로 이동되는 제1영역(A1-1), 튜브(200)를 통해 상기 제2헤더탱크(120)에서 상기 제1헤더탱크(110)의 제2공간부(112)(제1배분판(510) 하측)로 이동되는 제2영역(A1-2), 튜브(200)를 통해 다시 상기 제2헤더탱크(120)로 이동되는 제3영역(A1-3), 튜브(200)를 통해 또 다시 상기 제1헤더탱크(110)의 제2공간부(112)로 이동되는 제4영역(A1-4), 및 튜브(200)를 통해 또 다시 상기 제2헤더탱크(120)로 이동되는 제5영역(A1-5)을 거쳐 상기 출구 매니폴드(420)를 통해 배출된다.
또한, 상기 도 7 (b)를 참조로, 상기 제2열에서, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 제1헤더탱크(110)로 유입된 열교환매체는 제2헤더탱크(120)의 제2공간부(122)와 튜브(200)를 통해 이동되는 흐름이 교번되는 제1영역(A2-1) 내지 제5영역(A2-5)을 통과한 후, 상기 제2배분판(520)을 통해 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 반대 측에서 상기 출구 매니폴드(420)로 안내되어 배출된다.
다시 말해, 본 발명의 증발기(1000)는 제1열과 제2열의 흐름을 반대로 형성하여 온도 균일성을 높일 수 있는 장점이 있는 것으로서, 제1열에서, 제1영역(A1-1) 내지 제5영역(A1-5)의 열교환매체 흐름은 도면 우측에서 좌측으로 이동되며, 제2열에서 제1영역(A2-1) 내지 제5영역(A2-5)의 열교환매체 흐름은 도면 좌측에서 우측으로 이동된다.
도 8은 배플(600)의 개수를 조절하여 상기 제1열 및 제2열 각각 3패스를 갖는 예를 도시하였다.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 증발기(1000)의 다른 예를 나타낸 도면으로서, 상기 제1구획수단(500a)이 입구 매니폴드(410)로부터 유입된 열교환매체를 안내하는 제1구획파이프(530)이며, 상기 제2구획수단(500b)이 상기 출구 매니폴드(420)로 열교환매체를 안내하는 제2구획파이프(540) 형태인 예를 도시하였다.
즉, 상기 제1구획파이프(530)는 상기 제1헤더탱크(110) 제1열 내부를 제1공간부(111) 및 제2공간부(112)로 구획하는 구성으로서, 상기 제1배분판(510)과 비교하여 볼 때, 도면에서 상측 영역이 상기 제1구획파이프(530) 내부 영역과 동일한 기능을 수행하게 되며, 튜브(200)와 연통되는 상기 제1배분판(510)의 하측 영역이 상기 제1구획파이프(530) 외부 영역과 동일한 기능을 수행한다.
또한, 상기 제2구획파이프(540)는 상기 제2헤더탱크(120) 제2열 내부를 제1공간부(121) 및 제2공간부(122)로 구획하는 구성으로서, 상기 제2배분판(520)과 비교하여 볼 때, 도면에서 하측 영역이 상기 제2구획파이프(540) 내부 영역과 동일한 기능을 수행하게 되며, 튜브(200)와 연통되는 상기 제2배분판(520)의 상측 영역이 상기 제2구획파이프(540) 외부 영역과 동일한 기능을 수행한다.
다시 말해, 배분판(510, 520)을 이용한 형태는 상기 제1헤더탱크(110)의 1열 내부 및 제2헤더탱크(120)의 2열 내부를 상ㆍ하로 구획하며, 상기 파이프(530, 540)를 이용한 형태는 상기 제1헤더탱크(110)의 1열 내부 및 제2헤더탱크(120)의 2열 내부를 파이프(530, 540)의 내ㆍ외측으로 구획한다.
이 때, 본 발명의 증발기(1000)는 상기 배플(600)이 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)가 형성되지 않은 영역에 구비되는 제1배플(610)과, 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)의 외측 둘레를 감싸도록 형성되는 제3배플(630)을 포함하여 형성된다.
즉, 상기 제1배플(610)은 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부에 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)가 구비되지 않은 공간에 형성되어 열교환매체의 흐름을 조절한다.
또한, 상기 제3배플(630)은 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부에 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)가 구비된 공간에 형성되는 구성으로서, 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540) 외측을 감싸도록 형성된다.
즉, 상기 제1배플(610) 및 제2배플(630)은 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)를 통해 안내되는 열교환매체의 흐름을 방해하지 않으면서도 튜브(200)와 연통되는 영역에서 열교환매체의 흐름을 조절하여 열교환효율을 높일 수 있다.
이 때, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 제1열로 유입된 열교환매체는 상기 제1구획파이프(530)를 통해 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 안내된다.
또한, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 제2열로 유입된 열교환매체는 상기 제2열 내부를 순환한 후(입구 매니폴드(410) 측에서 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대측 방향으로 유동된 후, 상기 제2구획파이프(540)에 의해 안내되어 출구 파이프를 통해 배출된다.
도 11은 도 9 및 도 10에 도시한 증발기(1000)의 내부 흐름을 나타낸 도면으로서, 그 전체적인 흐름은 상기 제1구획수단(500a) 및 제2구획수단(500b)이 제1배분판(510) 및 제2배분판(520) 형태로 형성된 도 7과 유사하다.
도 11 (a)를 참조로, 상기 제1열에서, 입구 매니폴드(410)를 통해 제1헤더탱크(110)의 제1공간부(111)(제1구획파이프(530) 내부)로 유입된 열교환매체는 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 이동된 후, 튜브(200)를 통해 하측의 제2헤더탱크(120)로 이동되는 제1영역(A1-1), 튜브(200)를 통해 상기 제2헤더탱크(120)에서 상기 제1헤더탱크(110)의 제2공간부(112)(제1구획파이프(530) 외부)로 이동되는 제2영역(A1-2), 튜브(200)를 통해 다시 상기 제2헤더탱크(120)로 이동되는 제3영역(A1-3), 튜브(200)를 통해 또 다시 상기 제1헤더탱크(110)의 제2공간부(112)로 이동되는 제4영역(A1-4), 및 튜브(200)를 통해 또 다시 상기 제2헤더탱크(120)로 이동되는 제5영역(A1-5)을 거쳐 상기 출구 매니폴드(420)를 통해 배출된다.
또한, 상기 도 7 (b)를 참조로, 상기 제2열에서, 상기 입구 매니폴드(410)를 통해 제1헤더탱크(110)로 유입된 열교환매체는 제2헤더탱크(120)의 제2공간부(122)와 튜브(200)를 통해 이동되는 흐름이 교번되는 제1영역(A2-1) 내지 제5영역(A2-5)을 통과한 후, 상기 제2구획파이프(540)를 통해 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 반대 측에서 상기 출구 매니폴드(420)로 안내되어 배출된다.
도 12는 도 11에 도시한 형태와 유사하되, 상기 배플(600)의 개수를 조절하여 상기 제1열 및 제2열 각각 3패스를 갖는 예를 도시하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 증발기(1000)는 온도 균일성을 보다 높이기 위하여 상기 제1열 및 제2열의 패스 수는 동일하게 형성되며, 동일 측에 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 형성될 수 있도록 각각 상기 제1열 및 제2열 내부를 유동하는 열교환매체의 흐름이 홀수 패스를 갖도록 한다.
또한, 본 발명의 증발기(1000)는 공기 흐름방향으로 제1열 및 제2열이 순차적으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 증발기(1000)는 헤더탱크(110, 120) 내부에 구분판(510, 520) 또는 구획파이프(530, 540) 형태의 구획수단(500a, 500b)이 구비됨으로써 제1열과 제2열의 출구측 위치를 조절하여 과열 영역을 분산하고, 온도 균일성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 증발기(1000)는 제1열 및 제2열에 각각 열교환매체를 유입 및 배출하기 위한 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 동일한 측에 형성되어 있으며, 별도의 구성이 필요치 않아 소형화 가능하고, 헤더(101)와 탱크(103) 사이에 구획수단(500a, 500b)을 위치하는 간단한 구성을 통해 간단히 제조 가능한 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 증발기
101 : 헤더 102 : 격벽
103 : 탱크
110 : 제1헤더탱크 111 : 제1공간부
112 : 제2공간부
120 : 제2헤더탱크 121 : 제1공간부
122 : 제2공간부
200 : 튜브
300 : 핀
401 : 엔드캡 402 : 유입부
410 : 입구 매니폴드 420 : 출구 매니폴드
430 : 입구 파이프 440 : 출구 파이프
500a : 제1구획수단 500b : 제2구획수단
501 : 고정홈 502 : 평면부
503 : 확장부 504 : 중공부
505 : 제1지지부 506 : 단차부
507 : 제2지지부
510 : 제1배분판 520 : 제2배분판
530 : 제1구획파이프 540 : 제2구획파이프
600 : 배플
610 : 제1배플 620 : 제2배플
630 : 제3배플
A1-1 ~ A1-5 : 제1열의 열교환영역
A2-1 ~ A2-5 : 제2열의 열교환영역

Claims (14)

  1. 격벽(102)이 형성된 헤더(101)와 탱크(103)의 결합에 의해 2공간으로 구획되되, 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120);
    상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 구획된 공간에 각각 양단이 고정되어 열교환매체가 유동되는 제1열 및 제2열을 형성하는 복수개의 튜브(200);
    상기 튜브(200) 사이에 개재되는 핀(300);
    제1열 및 제2열에 독립적으로 열교환매체가 순환되도록 상기 제1헤더탱크(110)의 일측에 형성되어 열교환매체를 유입하는 입구 매니폴드(410) 및 상기 제2헤더탱크(120)의 일측에 형성되어 열교환매체를 배출하는 출구 매니폴드(420);
    상기 입구 매니폴드(410)로부터 유입된 열교환매체를 상기 입구 매니폴드(410)가 형성된 반대 측으로 안내하도록 상기 제1헤더탱크(110)의 제1열 내부를 구획하는 제1구획수단(500a);
    상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 반대 측으로 이동된 열교환매체를 상기 출구 매니폴드(420)가 형성된 측으로 안내하도록 상기 제2헤더탱크(120)의 제2열 내부를 구획하는 제2구획수단(500b); 및
    상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부에 구비되어 열교환매체 흐름을 조절하는 배플(600); 을 포함하여 형성되는 증발기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1구획수단(500a)은 상기 제1헤더탱크(110)의 제1열 내부를 높이방향으로 구획하는 제1배분판(510)이며, 상기 제2구획수단(500b)은 상기 제2헤더탱크(120)의 제2열 내부를 높이방향으로 구획하는 제2배분판(520)인 것을 특징으로 하는 증발기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배플(600)은 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)이 형성되지 않은 영역에 구비되는 제1배플(610)과, 상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)의 양 단부 및 그 내부에 상기 튜브(200)와 연결되는 측을 차단하는 제2배플(620)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은
    상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120) 내부 영역을 상ㆍ하방향으로 구획하는 평면부(502);
    상기 평면부(502)의 일정 영역이 중공되어 열교환매체를 상ㆍ하방향으로 연통하는 중공부(504); 및
    공기 흐름방향으로 상기 평면부(502)의 단부로부터 연장되어 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)의 내벽면에 밀착되는 제1지지부(505)와, 상기 격벽(102)의 일측에 밀착되는 제2지지부(507); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 제1지지부(505) 및 제2지지부(507)가 상기 튜브(200)가 형성된 측으로 연장되어 억지끼움되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1지지부(505)는 상기 헤더(101) 내벽면과의 사이에 상기 탱크(103)의 단부가 삽입고정되도록 단차진 단차부(506)가 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 입구 매니폴드(410) 또는 출구 매니폴드(420)에 인접한 평면부(502)의 일정영역이 상기 튜브(200)가 연결되는 측으로 함몰되어 열교환매체의 이동을 원활히 하는 확장부(503)가 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1배분판(510) 및 제2배분판(520)은 상기 평면부(502)에 상기 제1배플(610)이 끼움결합되는 고정홈(501)이 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1구획수단(500a)은 입구 매니폴드(410)로부터 유입된 열교환매체를 안내하는 제1구획파이프(530)이며, 상기 제2구획수단(500b)은 상기 출구 매니폴드(420)로 열교환매체를 안내하는 제2구획파이프(540)인 것을 특징으로 하는 증발기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배플(600)은 상기 제1구획파이프(530) 및 제2구획파이프(540)가 형성되지 않은 영역에 구비되는 제1배플(610)과, 상기 제1구획파이프(530) 또는 제2구획파이프(540)의 외측 둘레를 감싸도록 형성되는 제3배플(630)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기(1000)는
    상기 입구 매니폴드(410)를 통해 유입된 열교환매체가
    상기 제1열에서 상기 제1헤더탱크(110)의 제1구획수단(500a)에 의해 안내되어 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)의 반대 측에서 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)가 형성된 측으로 유동되며,
    상기 제2열에서 상기 입구 매니폴드(410) 및 출구 매니폴드(420)의 반대 측으로 유동된 후, 상기 제2헤더탱크(120)의 제2구획수단(500b)에 의해 안내되어 상기 출구 매니폴드(420)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 증발기(1000)는 공기 흐름방향으로 제1열 및 제2열이 순차적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 증발기(1000)는 각각 상기 제1열 및 제2열 내부를 유동하는 열교환매체의 흐름이 동일 개수의 패스를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 증발기(1000)는 각각 상기 제1열 및 제2열 내부를 유동하는 열교환매체의 흐름이 2a+1(a는 1 이상의 양수) 패스를 갖는 것을 특징으로 하는 증발기.
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