KR20140054864A - 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기 - Google Patents

차량용 공조장치의 이중관식 열교환기 Download PDF

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KR20140054864A
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한규익
윤길상
강인근
엄세동
고재우
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한라비스테온공조 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기에 관한 것으로서, 외측관의 삽입공에 유도관의 끝단이 평탄하게 안착되도록 하는 일정깊이의 삽입단턱을 구비함으로써, 상기 외측관의 삽입공에 유도관을 삽입할 때 유도관의 삽입깊이를 제한할 수 있고, 상기 외측관의 내측에 흐르는 냉매의 흐름이 간섭되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 외측관(120)의 내측에 냉매가 유입 및 배출되도록 구비되는 복수의 삽입공(122)과; 상기 삽입공(122)의 외주에 구비되어 상기 삽입공(122)에 유도관(130)을 고정할 때 상기 유도관(130)이 상기 외측관(120)의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하지 않도록 삽입깊이를 제한하는 삽입단턱(124)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 공조장치의 이중관식 열교환기{DOUBLE PIPE TYPE HEAT EXCHANGER OF AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 외측관의 삽입공에 유도관의 끝단이 평탄하게 안착되도록 하는 일정깊이의 삽입단턱을 구비함으로써, 상기 외측관의 삽입공에 삽입되는 유도관의 삽입깊이를 제한할 수 있고, 상기 외측관의 내측에 흐르는 냉매의 흐름이 간섭되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는, 차량 실내를 냉방 하기 위한 냉방시스템과, 난방을 하기 위한 난방시스템을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 냉방시스템은, 저온, 저압의 기상 냉매를 단열 압축하여 고온, 고압의 기상 냉매로 만들어 토출하는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)로부터 토출되는 고온, 고압의 가스냉매를 열교환에 의하여 포화액 상태로 만드는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)로부터 액화된 상태로 이송되어 오는 냉매를 교축시켜 저온의 포화 습증기 상태로 만드는 팽창밸브(3), 및 상기 팽창밸브(3)로부터 이송되어 오는 냉매를 증발시켜 포화증기 상태로 만들어 압축기(1)로 보내는 증발기(4)를 포함하며, 상기 증발기(4)에서의 열교환에 의해 공기를 냉기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 냉방한다.
또한, 상기 냉방시스템에는, 상기 압축기(1)의 단열성능 및 팽창밸브(3)의 교축성능을 향상시키기 위해, 증발기(4)에서 압축기(1)로 냉매가 진입되는 석션라인(Suction Line)의 일측에 이중관식 열교환기(10)가 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이중관식 열교환기(10)는, 증발기(4)에서 압축기(1)로 냉매의 흐름을 유도하는 내측관(110)과, 상기 내측관(110)의 외측에 구비되어 팽창밸브(3)에서 증발기(4)로 냉매의 흐름을 유도하는 외측관(120)으로 구성된다. 상기 내측관(110)과 외측관(120)에 흐르는 냉매는, 열교환 효율을 향상시키기 위해 서로 반대방향으로 흐르도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외측관(120)의 양단 일측에는, 상기 외측관(120)의 내측에 냉매가 진입되고 진입된 냉매가 배출되도록 유도하는 삽입공(122)이 구비된다.
또한, 상기 삽입공(122)에는, 타 배관과의 연결이 용이하도록 하는 유도관(130)이 고정된다.
상기 유도관(130)은, 일측에 외주연으로 일정높이 돌출되어 상기 삽입공(122)의 내측으로 삽입할 때 외측관(120)의 외주에 걸려 상기 유도관(130)의 삽입깊이를 제한하도록 하는 비드(Bead, 132)를 구비한다.
상기 유도관(130)의 제조시 상기 비드(132)를 형성하게 되면, 외측관(120)을 삽입공(122)에 삽입할 때 일정한 삽입깊이를 유지할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 상기한 구조에 의하면 상기 유도관(130)에 비드(132)를 제조하는 공정이 추가됨으로써 제조단가가 상승하는 문제점이 있다.
상기와 같이 구성된 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기의 조립상태를 살펴본다.
먼저, 외측관(120)의 삽입공(122) 각각에 유도관(130)의 일단을 삽입한다. 이때, 상기 유도관(130)의 비드(132)가 상기 외측관(120)의 외주에 걸리게 됨으로써 삽입깊이가 제한된다.
이후, 상기 외측관(120)과 비드(132) 사이를 용접으로 융착시켜 밀폐시킨다.
이어서, 유도관(130)이 고정된 외측관(120)의 내측에 내측관(110)을 삽입시킨 후, 상기 외측관(120)의 양단을 내측관(110)의 외주에 용접으로 융착시켜 밀폐시키면 이중관식 열교환기의 제조가 완료된다.
그런데, 종래의 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기는, 외측관(120)의 삽입공(122)에 삽입된 유도관(130)의 끝단부가 상기 외측관(120)의 내측면으로 돌출하게 됨으로써, 상기 외측관(120)의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하게 되는 문제점이 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 유도관(130)이 확실하게 외측관(120)에 삽입되기 위해서는 외측관(120)의 내부통로를 침범하여야만 한다. 이에 따라, 상기 외측관(120)을 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하게 되는 문제점이 있다.
한편, 상기 유도관(130)의 삽입깊이를 상기 외측관(120)의 정점(O)(도 7 참조)에 맞추게 되면, 상기 유도관(130)의 끝단부가 상기 외측관(120)의 삽입공(122)에 충분히 삽입되지 않게 된다.
이 상태에서 외측관(120)과 유도관(130) 사이를 용접하게 되면, 용접시 발생하는 용융액이 상기 외측관(120)과 유도관(130) 사이로 침투되어 상기 외측관(120)의 내측에 적층됨으로써 냉매의 흐름을 간섭하게 되는 문제점이 발생한다.
또한, 상기 유도관(130)의 비드(132) 높이(h2)는, 상기 외측관(120)의 삽입공(122)에 안정적으로 삽입이 이루어지도록 하기 위해, 삽입공(122)의 높이(h1)와 같도록(h1=h2) 유지함이 바람직하다. 그러나, 비드(132)의 제조공차 및 형상공차 등으로 인하여 실제로는 삽입공(122)의 높이(h1)이 보다 비드(132)의 높이(h2)가 높아지게 된다(h1<h2).
이에 따라, 상기 유도관(130)이 외측관(120)의 내측으로 돌출되어 상기 외측관(120)의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 외측관(120)의 삽입공(122)에 유도관(130)을 삽입시켜, 상기 유도관(130)의 비드(132)가 상기 외측관(120)의 외주연에 안착된 상태에서 용접작업을 수행할 때, 용접작업 중 발생하는 용융액이 상기 외측관의 외주연을 따라 흘러내리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 외측관의 삽입공에 유도관의 끝단이 평탄하게 안착되도록 하는 일정깊이의 삽입단턱을 구비함으로써, 상기 외측관의 삽입공에 유도관을 삽입할 때 삽입깊이를 제한할 수 있고, 상기 외측관의 내측에 흐르는 냉매의 흐름이 간섭되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 외측관의 삽입단턱의 외주에 융착부를 구비함으로써, 상기 외측관과 유도관의 용접에 의한 융착이 용이하게 이루어져 밀폐성을 향상시키고, 용융액이 상기 외측관의 외주연을 따라 흘러내리는 것을 방지하도록 하는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외측관의 내측에 냉매가 유입 및 배출되도록 구비되는 복수의 삽입공과; 상기 삽입공의 외주에 구비되어 상기 삽입공에 유도관을 고정할 때 상기 유도관이 상기 외측관의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하지 않도록 삽입깊이를 제한하는 삽입단턱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 유도관의 끝단에는, 상기 삽입공에 고정될 때 상기 외측관의 정점과 삽입단턱의 삽입깊이에 따라 상기 유도관의 끝단이 상기 외측관의 정점을 침범하지 않도록 원호부가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 원호부는, 상기 외측관의 원주와 동일 또는 유사한 원호로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 외측관에는, 삽입공에 유도관을 용접으로 융착할 때 용융액이 상기 외측관의 외주를 따라 흘러내리는 것을 방지하도록 하는 융착부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 융착부는, 삽입단턱의 외주에 구비되어 유도관을 용접에 의해 융착할 때 용접비드가 원활하게 형성됨에 따라 밀폐성이 향상되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 외측관의 삽입공에 유도관의 끝단이 평탄하게 안착되도록 하는 일정깊이의 삽입단턱을 구비함으로써, 상기 외측관의 삽입공에 유도관이 삽입될 때 유도관의 삽입깊이를 제한할 수 있고, 상기 외측관의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래와 같이 유도관에 비드를 형성하기 위한 공정이 필요없고 단순히 외측관의 삽입공에 삽입단턱의 자리파기 홈 공정만 추가되므로, 이중관식 열교환기의 제조단가를 저감시키는 효과가 있다.
또한, 유도관의 끝단을 외측관의 원호와 동일 또는 유사하게 형성함으로써, 상기 외측관의 내부로 유도관이 침범하지 않도록 하여 냉매의 흐름을 간섭하지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 외측관의 삽입단턱의 외주에 융착부를 구비함으로써, 상기 외측관과 유도관의 밀폐성을 향상시키고, 용접시 발생하는 용융액이 상기 외측관의 외주연을 따라 흘러내리는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 차량용 공조장치의 냉방시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 종래의 이중관식 열교환기의 확대 단면도.
도 3은 종래의 이중관식 열교환기의 외측관과 유도관의 측 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 외측관 유도관의 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 이중관식 열교환기의 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 외측관 유도관의 분리 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 외측관과 유도관 결합상태의 확대 측 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다(종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다).
<제1실시 예>
본 발명의 제1실시 예에 따른 이중관식 열교환기(10)는, 증발기(4)에서 압축기(1)로 냉매의 흐름을 유도하는 내측관(110)과, 상기 내측관(110)의 외측에 구비되고 팽창밸브(3)에서 증발기(4)로 냉매의 흐름을 유도하는 외측관(120)을 포함한다. 상기 내측관(110)과 외측관(120)에 흐르는 냉매의 방향은, 열교환 효율을 향상시키기 위해 서로 반대방향으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 외측관(120)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 외측관(120)의 내측을 통해 냉매가 유입 및 배출되도록 양단에 일정크기의 삽입공(122)이 구비된다.
또한, 상기 삽입공(122)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일정 깊이를 가지고 평탄면이 유지되도록 하여 유도관(130)의 삽입깊이를 제한하는 삽입단턱(124)이 구비된다.
상기 삽입단턱(124)은, 유도관(130)을 삽입공(122)에 삽입할 때, 상기 외측관(120)의 원주에 간섭되지 않도록 삽입깊이를 제한한다. 이에 따라, 상기 외측관(120)의 내측으로 상기 유도관(130)의 일단이 침범하는 것을 방지하여 냉매의 흐름을 간섭하지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 삽입공(122)에는, 상기 삽입단턱(124)에 안착된 유도관(130)과 외측관(120) 사이를 용접에 의해 융착할 때, 밀폐성을 향상시키고 용융액이 상기 외측관(120)의 외주연을 따라 흘러내리는 것을 방지하도록 일정깊이를 갖는 융착부(126)가 구비된다.
상기 융착부(126)는, 유도관(130)이 고정되는 삽입공(122)의 근접된 위치에 구비되어, 용접에 의해 융착될 때 발생하는 용융액이 상기 외측관(120)의 외주연 원주를 따라 흘러내리는 것을 방지하고, 안정적인 용접비드 형성이 이루어져 밀폐성이 향상되도록 한다. 경우에 따라서 상기 융착부(126)는 생략가능하다.
상기 유도관(130)은, 상기 외측관(120)의 삽입공(122)에 구비된 삽입단턱(124)에 안착됨으로써, 종래와 같이 상기 유도관(130)의 외주에 별도의 비드(132)을 구비하지 않고서도 상기 외측관(120)을 삽입공(122)에 삽입할 때 삽입깊이를 제한시킬 수 있다.
또한, 이러한 구성의 유도관(130)은, 제조단가를 저감시키고 제조공정 및 시간을 단축할 수 있다.
상기와 같이 구성된 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기의 제조공정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 냉매가 유입되고 유입된 냉매가 배출되도록 외측관(120)의 내측 양단 각각에 삽입공(122)을 형성하고, 상기 삽입공(122)의 외주에 유도관(130)이 안착될 수 있도록 자리홈 가공을 통해 일정깊이의 삽입단턱(124)을 형성한다.
또한, 상기 외측관(120)에 유도관(130)을 용접에 의해 융착시킬 때 발생하는 용융액이 상기 외측관(120)의 원주를 따라 흘러내리는 것을 방지하고 용접비드를 용이하게 형성하기 위하여, 상기 삽입단턱(124)의 외주에 일정깊이의 융착부(126)를 형성한다.
이어서, 상기 외측관(120)의 삽입단턱(124)에 유도관(130)을 안착하고, 상기 외측관(120)과 유도관(130) 사이에 융착부(126)를 형성하여 접합시킨다.
즉, 상기 유도관(130)이 고정된 외측관(120)에 내측관(110)을 삽입한 후, 상기 내측관(110)과 외측관(120)의 내측 사이에 흐르는 냉매가 외부로 유출되는 것을 방지하도록, 상기 외측관(120)의 양단을 용접에 의해 융착시키면 이중관식 열교환기(10)의 제조가 완료된다.
이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 외측관(120)의 삽입단턱(124)을 통해 유도관(130)의 삽입깊이를 제한할 수 있고 상기 외측관(120)의 내측으로 상기 유도관(130)이 침범하지 않으므로, 상기 외측관(120)의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하지 않고 냉매의 원활한 흐름을 유지할 수 있다.
<제2실시 예>
제1실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 제2실시 예에 따른 특징부만을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 제2실시 예는 도 6에 도시된 바와 같이, 삽입단턱(124)에 안착되는 유도관(130)의 끝단에, 상기 외측관(120)의 원주와 동일 또는 유사한 원호를 가지는 원호부(134)를 형성한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 삽입단턱(124)에 안착된 유도관(130)의 끝단이 상기 외측관(120)의 내측 정점(O)보다 깊게 안착될 경우, 상기 외측관(120)의 정점(O)에서부터 삽입단턱(124)의 삽입깊이(h3) 만큼 유도관(130)이 침범하여 냉매의 유동을 방해하게 된다.
이를 방지하기 위해, 상기 유도관(130)의 끝단에 상기 외측관(120)의 원주와 동일 또는 유사한 원호를 가지는 원호부(134)를 형성하면, 상기 외측관(120)의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하지 않도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경 실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 이중관식 열교환기 110: 내측관
120: 외측관 122: 삽입공
124: 삽입단턱 126: 융착부
130: 유도관 132: 비드(Bead)
134: 원호부

Claims (5)

  1. 외측관(120)의 내측에 냉매가 유입 및 배출되도록 구비되는 복수의 삽입공(122)과;
    상기 삽입공(122)의 외주에 구비되어, 상기 삽입공(122)에 유도관(130)을 고정할 때 상기 유도관(130)이 상기 외측관(120)의 내측에 흐르는 냉매의 흐름을 간섭하지 않도록 삽입깊이를 제한하는 삽입단턱(124)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도관(130)의 끝단에는, 상기 삽입공(122)에 고정될 때 상기 외측관(120)의 정점(O)과 삽입단턱(124)의 삽입깊이(h3)에 따라 상기 유도관(130)의 끝단이 상기 외측관(120)의 정점(O)을 침범하지 않도록 원호부(134)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 원호부(134)는, 상기 외측관(120)의 원주와 동일 또는 유사한 원호로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 외측관(120)에는, 삽입공(122)에 유도관(130)을 용접으로 융착할 때 용융액이 상기 외측관(120)의 외주를 따라 흘러내리는 것을 방지하도록 하는 융착부(126)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 융착부(126)는, 삽입단턱(124)의 외주에 구비되어 유도관(130)을 용접에 의해 융착할 때 용접비드가 원활하게 형성됨에 따라 밀폐성이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 이중관식 열교환기.
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