KR20140015107A - 열교환기용 콘덴서 - Google Patents

Abstract

열교환 유체가 유입되는 입구와 유출되는 출구를 각각 가지며 서로 이격되는 메인 튜브와, 메인 튜브를 연결하며 서로 일정 간격으로 배치되는 다수의 서브 튜브를 가지는 튜브유닛과; 서브 튜브들 사이에 개재되도록 설치되어, 상기 튜브유닛을 통과하는 열교환 유체와 공기와의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환핀;을 포함하며,
열교환핀은, 상기 서브 튜브들 각각의 마주하는 면에 접촉되며 평면 구조를 가지는 제1 및 제2평면접촉부와, 제1 및 제2수평접촉부를 서로 연결하는 경사연결부 및, 경사연결부에 설치되는 다수의 방열리브를 포함하여, 제1 및 제2수평접촉부와 경사연결부가 사다리꼴 형상으로 반복된 패턴구조로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환용 콘덴서가 개시된다.

Description

열교환기용 콘덴서{A CONDENCER OF HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기용 콘덴서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경량화 및 저비용으로 제작이 가능하면서도 열교환 효율을 유지할 수 있는 열교환기용 콘덴서에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 최적의 실용적인 면적과 방열성능을 발휘할 수 있도록 가장 얇은 코어, 경제적인 열교환기를 유지하는 것이 요구된다.

차량용 공기조화장치의 증발기나 콘덴서 또는 라디에이터 등과 같이 내부 순환 유체와 외부 공기를 열교환 시키는 열교환기에 있어서, 순환 유체 유로를 형성하는 각 튜브들 사이에는 튜브의 전열 면적을 확대하여 두 유체 사이의 열교환 요율을 높이기 위한 열교환 핀이 설치된다.

상기 열교환 핀은 순환유체가 흐르는 튜브와 접촉하여 튜브와 열교환 함과 동시에, 그 표면에 접촉하는 공기와의 열교환을 함으로써 튜브 내 순환 유체와 공기 사이의 열교환율을 높이는 것으로서, 열전도율이 높고 비표면적이 클수록 열교환율이 높아진다.

따라서, 열교환 핀은 통상 알루미늄과 같이 열전도율이 높고 성형하기 쉬운 금속재질로 제조되어 적용된다. 이러한 열교환 핀은 대한민국 등록특허 제10-0261006호(열교환기용편평튜우브)에 개시된 바와 같이, 소위 지그재그 패턴으로 연속되어 튜브들 사이에 개재되도록 설치됨으로써, 열교환을 높이도록 설치된 구성을 가진다.

그런데 이러한 종래의 구성에 의하면, 열교환 핀의 효율을 높이기 위해서, 밀집도를 높이기 위해서 열교환 핀의 지그재그 패턴을 조밀하게 형성하게 되므로, 그 전체적인 하중이 증가하게 되며, 또한 고가의 재료가 많이 들어가게 되어서 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 열교환 핀과 튜브와의 접촉면적이 작아 열교환 효율을 효과적으로 향상시키기 어려운 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 열교환 효율을 향상시킴은 물론 하중을 줄이고 제조비용을 줄일 수 있도록 개선된 열교환기용 콘덴서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기용 콘덴서는, 열교환 유체가 유입되는 입구와 유출되는 출구를 각각 가지며 서로 이격되는 메인 튜브와, 상기 메인 튜브를 연결하며 서로 일정 간격으로 배치되는 다수의 서브 튜브를 가지는 튜브유닛과; 상기 서브 튜브들 사이에 개재되도록 설치되어, 상기 튜브유닛을 통과하는 열교환 유체와 공기와의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환핀;을 포함하며,

상기 열교환핀은, 상기 서브 튜브들 각각의 마주하는 면에 접촉되며, 평면 구조를 가지는 제1 및 제2평면접촉부와; 상기 제1 및 제2수평접촉부를 서로 연결하는 경사연결부; 및 상기 경사연결부에 설치되는 다수의 방열리브;를 포함하여, 상기 제1 및 제2수평접촉부와 상기 경사연결부가 사다리꼴 형상으로 반복된 패턴구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 경사연결부에는 복수의 방열용 슬릿이 형성되고, 상기 방열리브는 상기 방열용 슬릿을 가로지르도록 상기 경사 연결부의 내측면 및 외측면 각각으로 돌출되게 설치되는 것이 좋다.

또한, 상기 제1 및 제2평면접촉부의 폭(d)은 1.2∼1.8mm을 가지고, 상기 제1평면접촉부들 간의 거리인 피치(p)는 3∼5mm인 것이 좋다.

또한, 상기 방열리브는 상기 서로 이웃한 경사 연결부 각각에 서로 반대 방향으로 경사지게 설치되는 것이 좋다.

본 발명의 열교환기용 콘덴서에 따르면, 열교환 핀을 사다리꼴 형상이 반복되는 패턴으로 가공하여 설치함으로써, 열교환 핀의 재료를 줄일 수 있게 되어, 콘덴서 전체의 중량을 줄이고, 소형화가 가능하도록 할 수 있다.

따라서, 콘덴서가 설치되는 차량 등의 경량화추세에 적용할 수 있으며, 따라서 차량의 연비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 콘덴서의 소형화 및 경량화가 가능하면서도, 열교환 핀의 구조를 변경하고, 서브튜브와의 접촉면적을 늘려줌으로써 열교환효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기용 콘덴서를 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기용 콘덴서의 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열교환 핀을 발췌하여 보인 부분 사시도이다.
도 4는 도 3의 요부를 보인 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기용 콘덴서를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기용 콘덴서(10)는, 프레임 형의 튜브유닛(20)과, 튜브유닛(20)에 연결되도록 설치되는 열교환 핀(30)을 구비한다.

상기 튜브유닛(20)은 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 메인 튜브(21,22)와, 상기 메인 튜브들(21,22)을 연결하는 서브 튜브들(23)을 구비한다.

상기 한 쌍의 메인 튜브(21,22) 중 하나의 메인 튜브(22)로는 열교환 유체가 유입되는 입구(22a)를 가지고, 다른 메인 튜브(21)에는 서브 튜브(23)를 경유하여 열교환 핀(30)과 열교환 된 열교환 유체가 배출되는 출구(21a)를 가진다.

또한, 메인 튜브(21,22)는 원형 파이프 형상을 가진다.

성기 서브 튜브들(23)은 메인 튜브(21,22)를 서로 연결하여 열교환 유체가 이동되도록 하기 위한 것으로서, 메인 튜브(21,22)보다 작은 내경을 가지며, 복수가 일정한 간격으로 배치된다. 그리고 이들 서브 튜브들(23) 사이에는 열교환 핀(30)이 교번되게 설치된다. 이러한 서브 튜브(23)는 사각 파이프 구조를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 서브 튜브들(23)이 사각 파이프 구조를 가짐으로써, 상기 열교환 핀(30)과의 접촉면적을 넓힐 수 있게 된다.

상기 열교환핀(30)은 서브 튜브들(23) 사이마다 설치되는 것으로서, 소위 사다리꼴 형상을 가지는 단위패턴(도 3 참조)이 연속된 구조를 가진다. 구체적으로 열교환핀(30)은 서로 마주하는 서브 튜브들(23) 각각의 마주하는 면(23a,23b)에 접촉되는 제1 및 제2평면접촉부(31,32)와, 제1 및 제2평면접촉부(31,32)를 서로 연결하는 경사연결부(33)와, 경사연결부(33)에 설치되는 다수의 방열리브(34)를 구비한다.

상기 제1 및 제2평면접촉부(31,32)는 소정 면적을 가지는 평판 구조를 가지며, 서브 튜브(23)의 서로 마주하는 면(23a,23b)에 밀착되게 설치되며, 그 폭(d)은 대략 1.0∼2.0mm이고, 더욱 바람직하게는 1.2∼1.8mm인 것이 바람직하다. 제1 및 제2평면접촉부(31,32)는 서브 튜브(23)의 길이방향을 기준으로 서로 어긋나는 위치 즉, 교번되게 이격되는 위치에서 서브 튜브(23)에 접합되어 결합되도록 설치된다.

그리고 경사연결부(33)는 제1 및 제2평면접촉부(31,32)의 서로 가까운 쪽 끝단을 서로 연결하되, 제1 및 제2평면접촉부(31,32) 사이에서 사다리꼴 형상을 이루도록 연결된다. 즉, 서로 이웃한 경사연결부(33) 각각은 서로 나란하지 않고, 사다리꼴 형상으로 반복하여 배치된다. 이러한 경사연결부(33)는 제1 및 제2평면접촉부(31,32)와 일체로 형성되어, 제1 및 제2평면접촉부(31,32)와의 연결부분에서 절곡되어 사다리꼴 형상을 이루도록 가공되는 것이 바람직하며, 평면 형상을 가진다.

상기와 같이 사다리꼴 형상을 갖도록 연결되어 설치되는 제1 및 제2평면접촉부(31,32) 및 경사연결부(33)는 단위 패턴의 피치(p) 즉, 제1평면접촉부(31) 간의 거리(p)가 상기 폭(d)보다 2 내지 3배의 길이를 갖도록 형성되는 것이 좋다. 즉, 상기 피치(p)는 2∼6mm로 형성되는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 3∼5mm 바람직하다.

이와 같이, 열교환핀(30)이 1.2∼1.8mm의 폭(d)으로 서브튜브(23)의 면(23a,23b)에 밀착되어 결합되고, 단위 패턴형상의 피치(p)를 3∼5mm로서 충분히 간격을 두고 형성함으로써, 열교환 효율이 저하되는 것을 방지하면서도, 열교환핀(30)을 제조하는데 따른 재료를 현저하게 줄여서 비용을 절감할 수 있음은 물론, 열교환 콘덴서(10) 전체의 중량 및 사이즈도 줄일 수 있게 된다. 따라서 저비용, 소형 및 경량화되도록 열교환용 콘덴서(10)를 제작하여 보급할 수 있으며, 이러한 콘덴서(10)를 차량에 장착시에는 차량 경량화 효과를 볼 수 있게 되어 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 피치(p)가 늘어나게 되면, 열교환핀(30)의 지탱강도가 약해질 수 있으나, 그러한 약점은 열교환핀(30)을 사다리꼴 형상으로 형성함으로써, 충분한 지탱강도를 확보할 수 있게 된다.

또한, 더 나아가서는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 경사 연결부(33)에는 다수의 방열용 슬릿(33a)이 형성된다. 상기 방열용 슬릿(33a)은 일정 간격으로 배치되도록 형성되어, 공기 순환이 원활하게 이루어지도록 함으로써 열교환핀(30)의 사다리꼴 패턴구조와 상관없이 공기 흐름이 효과적으로 이루어지도록 하여 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 도 4와 같이, 상기 방열리브(34)가 상기 경사 연결부(33)에 더 설치되어 공기와의 열교환 면적을 넓혀주고, 방열용 슬릿(33a)을 통한 공기 흐름이 자연스럽게 이루어지도록 가이드 하는 역할을 하게 된다. 이러한 방열리브(34)는 복수가 일정한 간격으로 설치되며, 바람직하게는 경사 연결부(33)의 내측면과 외측면 각각으로 돌출되게 설치되는 것이 바람직하다. 따라서 경사 연결부(33)의 내측면과 외측면 각각으로 통과하는 공기와의 접촉면적을 넓힐 수 있다.

또한, 방열리브(34)는 더 나아가서는 방열용 슬릿(33a)을 통과하는 공기의 흐름을 가이드 하면서 접촉면적으로 향상시킬 수 있도록 방열용 슬릿(33a)을 교차하도록 설치되는 것이 좋다.

또한, 구성을 가지는 방열리브(34)는 서로 마주하는 경사 연결부(33) 각각에서 서로 반대방향으로 경사지게 형성된다. 이로 인하여 공기 흐름이 방열리브(34)에 의해 방해되지 않고 자연스럽게 가이드 되어 이동되도록 할 수 있다.

상기 구성을 가지는 방열리브(34)는 경사 연결부(33)와 일체로 형성되는 것이 바람직하며, 바람직하게는 경사 연결부(33)를 소정 길이 및 폭으로 반복하여 절개한 뒤, 절개된 부분을 절곡시킴으로써 방열용 슬릿(33a)이 형성되는 동시에 방열리브(34)가 형성되도록 가공할 수 있게 된다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기용 콘덴서(10)는 앞서 설명한 바와 같이, 사다리꼴 형상을 가지는 열교환핀(30)을 서브 튜브들(23) 사이에 설치함으로써, 피치(p)의 길이를 충분히 길게 확보하여 경량화, 소형화가 가능하고, 원료를 줄일 수 있게 되어 비용을 줄일 수 있게 된다.

그리고 이와 같이 경량화 및 소형화가 가능하면서도, 서브 튜브(23)와의 접촉면적을 늘리고, 방열용 슬릿(33a)과 방열리브(34)를 설치함으로써, 열교환효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10..열교환용 콘덴서 20..튜브유닛
21,22..메인 튜브 23..서브 튜브
30..열교환핀

Claims (4)

1. 열교환 유체가 유입되는 입구와 유출되는 출구를 각각 가지며 서로 이격되는 메인 튜브와, 상기 메인 튜브를 연결하며 서로 일정 간격으로 배치되는 다수의 서브 튜브를 가지는 튜브유닛과;
   상기 서브 튜브들 사이에 개재되도록 설치되어, 상기 튜브유닛을 통과하는 열교환 유체와 공기와의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환핀;을 포함하며,
   상기 열교환핀은,
   상기 서브 튜브들 각각의 마주하는 면에 접촉되며, 평면 구조를 가지는 제1 및 제2평면접촉부와;
   상기 제1 및 제2수평접촉부를 서로 연결하는 경사연결부; 및
   상기 경사연결부에 설치되는 다수의 방열리브;를 포함하여,
   상기 제1 및 제2수평접촉부와 상기 경사연결부가 사다리꼴 형상으로 반복된 패턴구조로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환용 콘덴서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 경사연결부에는 복수의 방열용 슬릿이 형성되고,
   상기 방열리브는 상기 방열용 슬릿을 가로지르도록 상기 경사 연결부의 내측면 및 외측면 각각으로 돌출되게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환용 콘덴서.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2평면접촉부의 폭(d)은 1.2∼1.8mm을 가지고,
   상기 제1평면접촉부들 간의 거리인 피치(p)는 3∼5mm인 것을 특징으로 하는 열교환용 콘덴서.
4. 제3항에 있어서,
   상기 방열리브는 상기 서로 이웃한 경사 연결부 각각에 서로 반대 방향으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환용 콘덴서.
   

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