KR20180114294A - 증발기 - Google Patents

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KR20180114294A
KR20180114294A KR1020170045828A KR20170045828A KR20180114294A KR 20180114294 A KR20180114294 A KR 20180114294A KR 1020170045828 A KR1020170045828 A KR 1020170045828A KR 20170045828 A KR20170045828 A KR 20170045828A KR 20180114294 A KR20180114294 A KR 20180114294A
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 증발기에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 높이 방향으로 양단에 배치되는 헤더탱크를 이루는 헤더의 양측 가장자리가 기울어져 형성되도록 함으로써, 응축수의 배수성을 증대시키고, 방열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 증발기에 관한 것이다.

Description

증발기{Evaporator}
본 발명은 증발기에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 높이 방향으로 양단에 배치되는 헤더탱크를 이루는 헤더의 양측 가장자리가 기울어져 형성되도록 함으로써, 응축수의 배수성을 증대시키고, 방열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 증발기에 관한 것이다.
차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천 시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 환기한다.
이러한 공조장치의 일반적인 냉동사이클은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 냉매를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다. 냉각 시스템에서는, 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 냉매가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후, 다시 증발기로 유입되어 기화하며 주변으로부터 기화열을 흡수함으로써 주변 공기를 냉각하고, 이를 통해, 자동차 실내를 냉방한다.
한편, 종래의 일반적인 증발기를 도 1에 도시하였다.
도시된 바와 같이, 종래의 증발기(10)는 나란하게 일정간격으로 적층 배열되는 복수개의 튜브(11); 상기 튜브(11) 사이에 개재되는 복수개의 핀(12); 및 상기 튜브의 양단부가 삽입 고정되는 상 · 하부 탱크(13,13'); 를 포함하여 이루어진다.
이러한 종래 증발기는 하부 탱크와 하부 핀 사이에 응축수가 응집력에 의해 장시간 고여 있게 되고, 증발기 주변에 맺힌 응축수가 얼게 되는 아이싱(icing) 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 응축수의 고임은 각종 세균 번식의 원인이 되어, 차량용 공조장치의 작동 시 불쾌한 냄새를 유발시키게 되며, 차량의 원활한 습기 제거 기능이 저하되고, 차량 내 습도가 높아져 차량 창문에 습기가 차는 등의 문제점을 발생시키게 된다.
이와 관련된 기술로, 국내공개특허 제2007-0039281호(공개일 2007.04.11, 명칭 : 차량 공조장치용 공조케이스)에는 공조케이스의 공기유입구로 유입되는 공기가 증발기 쪽으로 고른 풍량으로 유동되게 함으로써, 증발기에서 발생하는 아이싱 현상을 방지하고자 하는 발명이 개시된 바 있다.
하지만, 상기 선행문헌은 증발기의 표면에서 풍량 부족으로 인해 공기 및 냉매와의 열교환이 이루어지지 않아 아이싱이 발생되는 현상을 방지하기 위한 것으로, 상술한 바와 같이 하부 탱크와 핀 사이에 응축수가 고이는 현상에 대한 해결방안이 될 수 없었다.
따라서 증발기의 하측 헤더탱크 측에 집중되는 응축수가 용이하게 배출될 수 있는 구조의 개선이 필요한 실정이다.
일본특허공개공보 제2000-205777호 (발명의 명칭 :　증발기)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 높이 방향으로 양단에 배치되는 헤더탱크를 이루는 헤더의 양측 가장자리가 기울어져 형성되도록 함으로써, 응축수의 배수성을 증대시키고, 방열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 증발기에 관한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 튜브가 3열 배치되어 가운데 열에 축냉재가 저장되는 축냉 증발기인 경우, 간단한 구조의 격벽부로 인해 제1열 및 제3열 튜브에 유동되는 냉각유체가 서로 이동 가능하도록 형성됨으로써, 냉각유체의 냉기를 효과적으로 저장하는 동시에, 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 증발기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 증발기는 높이방향으로 일정 거리 이격되어 탱크(220) 및 헤더(210)의 결합으로 형성되는 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202); 상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)에 양단이 고정된 튜브(100); 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(500); 을 포함하여 형성되는 증발기(1)에 있어서, 상기 헤더(210)는 폭 방향으로 3등분 되어 제1 내지 제3영역(215, 216, 217)을 포함하되, 전, 후에 배치되는 제1영역(215) 및 제3영역(217)이 가장자리로 갈수록 탱크(220) 측으로 기울어지며, 가운데에 배치되는 제2영역(216)이 편평하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)은 3~10도 기울어져 형성될 수 있다.
또한, 상기 튜브(100)는 폭 방향으로 2열 배치될 수 있다.
또한, 상기 튜브(100)는 폭 방향으로 3열 배치되며, 제1열 및 제3열 튜브(110, 130)에 냉각유체가 순환되고, 제2열 튜브(120)에 축냉재가 저장될 수 있다.
또한, 상기 헤더(210)는 제1영역(215)에 제1열 튜브(110)가 결합 고정되며, 제2영역(216)에 제2열 튜브(120)가 결합 고정되고, 제3영역(217)에 제3열 튜브(130)가 결합 고정될 수 있다.
또한, 상기 헤더(210)는 제1 내지 제3영역(215, 216, 217)의 폭 비율이, 제1 내지 제3열 튜브(110, 120, 130)의 폭 비율과 동일할 수 있다.
또한, 상기 헤더(210)는 상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)의 폭이 A일 때, 제2영역(216)의 폭이 0.8A~1.2A일 수 있다.
또한, 상기 헤더(210)는 상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)의 폭이 A일 때, 제2영역(216)의 폭이 0.85A~0.95A일 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)는 격벽부(300)에 의해 너비방향으로 공간이 세 개로 분리되어, 상기 제1열 튜브(110)와 연통되는 제1공간부(231), 상기 제2열 튜브(120)와 연통되는 제2공간부(232) 및 상기 제3열 튜브(130)와 연통되는 제3공간부(233)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 격벽부(300)는 상기 헤더(210)의 제2열 튜브삽입홀(212)과, 제1열 튜브삽입홀(211) 사이 및 제3열 튜브삽입홀(213) 사이에 일단이 고정되고, 상기 제2열 튜브(120)를 감싸며 탱크(220) 측 방향으로 연장되는 2개의 헤더측 격벽부(310); 및 상기 헤더측 격벽부(310)가 일정 지점에서 만나 동일 방향으로 연장되어 타단이 상기 탱크(220)의 어느 한 지점에 고정되며, 일정 영역이 중공되는 연통홀(340)을 포함하는 탱크측 격벽부(320); 을 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤더측 격벽부(310)는 상기 제2영역(216)의 폭 방향으로 양단에 고정될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 증발기는 하부 헤더탱크를 이루는 헤더의 양측 가장자리가 하측으로 기울어져 형성되도록 함으로써, 응축수의 배수성을 증대시키고, 방열 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 증발기에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 실시 예에 적용되는 헤더는 폭 방향으로 3등분 되어 제1 내지 제3영역을 포함하되, 전, 후에 배치되는 제1영역 및 제3영역이 가장자리로 갈수록 탱크측으로 기울어지며, 가운데에 배치되는 제2영역이 편평하게 형성됨으로써, 차량 장착 시 증발기가 기울어져 장착되더라도, 폭 방향으로 양측에 일정 각도 이상의 기울기가 유지됨으로써, 편평한 면이 없을 때보다 배수성이 좋아진다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 증발기는 축냉재가 가운데에 위치한 튜브에 저장되는 3열 축냉 증발기에 적용되는 경우, 냉매의 냉기를 효과적으로 저장하고, 엔진 정지 시 냉기를 방출하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지하고, 실내 공기를 일정하게 유지함으로써, 사용자의 냉방 쾌적성을 높일 수 있으며, 재 냉방 시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
이때, 본 발명에서는 축냉재 저장되는 가운데 열의 튜브가 고정되는 영역의 헤더는 편평하게 형성되고, 양측 가장자리에 냉각유체가 유동되어 응축수가 발생되기 쉬운 튜브가 고정되는 영역의 헤더는 경사지게 형성됨으로서, 축냉성능을 확보함과 동시에, 응축수 배출이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상, 하부 헤더탱크 내에 축냉재가 저장되는 제2열 튜브를 감싸며, 제1열 및 제3열 튜브와 공간을 분리시키고, 제1열 및 제3열 튜브의 냉각유체가 순환되도록 연통홀이 형성된 격벽부를 포함함으로써, 축냉재와 냉각유체가 서로 섞이지 않게 할 뿐만 아니라, 공간 분리를 위해 불필요하게 차지하는 면적을 제거함으로써, 열교환기 전체 코어의 폭을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 상기 격벽부가 제2열 튜브 공간을 분리하면서도, 상, 하부 헤더탱크 내에서 제1열 및 제3열 튜브로 이동하는 냉각유체의 유동공간을 최대한 확보하도록 함으로써, 유동저항을 최소화할 수 있으며, 제1열 및 제3열 튜브의 냉각유체 간 이동을 위해 별도의 추가적인 구조물을 설치하지 않아도 됨에 따라 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 증발기를 나타낸 사시도.
도 2는 공조 케이스 내에 증발기가 장착된 상태를 나타낸 개략도.
도 3은 삼각 형태로 경사진 헤더가 장착된 증발기를 나타낸 측단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 증발기의 부분 분해사시도 및 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 증발기의 측단면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 증발기의 헤더를 나타낸 사시도.
도 8은 삼각 형태의 헤더와, 본 발명의 헤더를 차량 장착 전, 후 상태를 비교한 단면도.
도 9는 삼각 형태의 헤더와, 본 발명의 헤더에서 기울어진 부분의 헤더 경사 각도별로, 차량 장착 각도에 따른 각 헤더의 평균 각도를 비교한 그래프.
도 10은 삼각 형태의 헤더와, 본 발명의 헤더에서 기울어진 부분의 헤더 경사 각도에 따른 잔류 응축수량을 비교한 그래프.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 증발기의 사시도.
도 12 및 도 13은 도 11의 상부 헤더탱크 측을 나타낸 사시도 및 분해사시도.
도 14는 본 발명에서 다양한 실시 예에 따른 격벽부가 장착된 상태를 나타낸 정면도.
도 15 내지 도 18은 도 11의 증발기에서 냉각유체의 흐름을 나타낸 흐름도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 증발기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 증발기는 높이방향으로 일정 거리 이격되어 탱크(220) 및 헤더(210)의 결합으로 형성되는 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202), 상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)에 양단이 고정된 튜브(100), 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(500)을 포함한다.
이때, 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 상기 헤더(210)는 폭 방향으로 3등분 되어 제1 내지 제3영역(215, 216, 217)을 포함하되, 전, 후에 배치되는 제1영역(215) 및 제3영역(217)이 가장자리로 갈수록 탱크측으로 기울어지며, 가운데에 배치되는 제2영역(216)이 편평하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 증발기는 도 2에 도시된 것처럼, 공조 케이스(30) 내에 일정 각도 기울어져 장착된다.
도 3에 도시된 증발기(20)는, 하측 헤더탱크(21) 측에 맺힌 응축수의 배출이 용이하도록 하측 방향으로 기울어져, 대략 삼각 형태로 형성된 헤더(22)가 장착된 예이며, 도 4 내지 도 7에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 헤더(210)는 폭 방향으로 3등분 되어 제1 내지 제3영역(215, 216, 217)을 포함하되, 전, 후에 배치되는 제1영역(215) 및 제3영역(217)이 가장자리로 갈수록 탱크(220)측으로 기울어지며, 가운데에 배치되는 제2영역(216)이 편평하게 형성되었다.
본 발명의 헤더와 도 3의 헤더는 모두 응축수 배출을 위해 하측으로 기울어진 경사부가 존재하지만, 본 발명의 헤더는 가운데에 편평한 제2영역(216)이 더 형성된다.
이와 같은 차이는 도 8에서 비교한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 헤더를 적용한 증발기가 공조케이스(30) 내에 기울어져 장착된 상태에서도, 응축수 배출을 위한 헤더의 경사 각도가 일정 각도 이상 확보되도록 한다.
즉, 편평한 영역인 제2영역(216)이 없는 도 4의 헤더(22)는 어느 한 쪽으로 기울어져 장착되는 경우, 나머지 반대쪽의 각도는 줄어들게 된다. 이렇게 되면 각도가 작아지는 쪽의 배수성이 나빠지게 된다는 단점이 있다.
이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 증발기(1)는, 삼각헤더(22)가 장착된 증발기와 동일하게 기울어져 장착되더라도, 도 8과 같이, 추가적으로 제2영역(216)의 길이만큼 기울어진 방향으로 경사 각도를 갖게 되며, 도 9와 같이 헤더의 양쪽 방향 평균 각이 대략 3% 정도 추가적으로 주어지게 된다.
이에 따라, 도 10과 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 증발기(1)는 삼각 헤더(22)가 적용되었을 때보다 대략 10~15%의 응축수 배출효과가 증가한다는 장점이 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 헤더(210)의 제1영역(215) 및 제3영역(217)은 3~10도 기울어져 형성될 수 있다.
한편, 상기 증발기(1)는 도 3 및 도 4와 같이 2열 튜브(120)가 장착될 수도 있으며, 도 11과 같이 3열 튜브(130)가 장착된 증발기일 수 있다.
이 경우, 상기 튜브(100)는 폭 방향으로 3열 배치되며, 제1열 및 제3열 튜브(110, 130)에 냉각유체가 순환되고, 제2열 튜브(120)에 축냉재가 저장된다. 또한, 상기 헤더(210)는 제1영역(215)에 제1열 튜브가 결합 고정되며, 제2영역(216)에 제2열 튜브(!20)가 결합 고정되고, 제3영역(217)에 제3열 튜브가 결합 고정될 수 있다.
상기 헤더는 제1 내지 제3영역(215, 216, 217)의 폭 비율이, 제1 내지 제3열 튜브(110, 120, 130)의 폭 비율과 동일하게 형성될 수 있는데, 좀 더 구체적으로, 상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)의 폭이 A일 때, 제2영역(216)의 폭이 0.8A~1.2A일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)의 폭이 A일 때, 제2영역(216)의 폭이 0.85A~0.95A가 되도록 함으로써, 축냉재가 저장되는 측의 제2열 튜브의 폭이, 제1열 튜브 및 제3열 튜브의 폭보다 작게 형성되도록 할 수 있다.
이하에서는 도11 내지 도 17에 도시된 증발기의 구성에 대해 좀 더 자세히 설명하기로 한다.
상기 증발기(1)는 크게 튜브(100), 상부 헤더탱크(201), 하부 헤더탱크(202), 격벽부(300), 유입구(410), 배출구(420)를 포함하여 형성된다.
상기 튜브(100)는 3열의 튜브(100)가 서로 연결되도록 형성되어, 동시에 일체로 압출공정을 통해 제작될 수 있는데, 이런 경우 제작이 간편하고 조립이 용이하다는 장점이 있다.
상기 증발기(1)는 상기 튜브(100) 사이에 핀(500)이 더 개재될 수 있는데, 3열로 배치되는 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(500)이 일체로 형성되어, 냉각유체가 유동되는 제1열 튜브(110) 및 제3열 튜브(130)와, 축냉재가 저장되는 제2열 튜브(120) 간 열교환이 상기 핀(500)을 통해 이루어질 수도 있다.
아울러, 상기 튜브(100)는 제1열 튜브(110), 제2열 튜브(120) 및 제3열 튜브(130)의 폭이 서로 동일하거나, 제2열 튜브(120)가 더 얇게 형성될 수도 있으나, 제2열 튜브(120) 내의 축냉재 저장 공간이 충분히 확보될 수 있도록, 제2열 튜브(120)의 폭 또는 너비가 좀 더 두껍게 형성될 수도 있으며, 제2열 튜브(120) 내에 내압성 향상을 위해 형성되는 격벽의 수가, 제1열 튜브(110) 및 제3열 튜브(130)보다 적게 형성될 수도 있다.
다음으로, 상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)는 상기 튜브(100)의 길이방향으로 양단에 고정되며, 너비방향으로 공간이 세 개로 분리되어, 상기 제1열 튜브(110)와 연통되는 제1공간부(231), 상기 제2열 튜브(120)와 연통되는 제2공간부(232) 및 상기 제3열 튜브(130)와 연통되는 제3공간부(233)로 이루어지며, 헤더(210) 및 탱크(220)의 결합으로 형성된다.
상기 헤더(210)와 탱크(220)는 각각 프레스 공정에 의해 성형되고, 서로 브레이징 접합되어 하나의 상부 헤더탱크(201) 또는 하부 헤더탱크(202)를 구성하게 된다.
상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202) 내부에는 제1공간부(231), 제2공간부(232) 및 제3공간부(233)의 분리를 위해 격벽부(300)가 더 구비된다.
다음으로, 상기 축냉재 주입구는 상기 제2공간부(231)에 형성되는 것으로, 상기 상부 헤더탱크(201)의 제2공간부(231)에 형성될 수도 있고, 하부 헤더탱크(202)의 제2공간부(231)에 형성될 수도 있다.
또한, 증발기는 상기 상부 헤더탱크의 일측에 구비되며, 상기 유입구 및 배출구와 연통되도록 형성되는 매니폴드와, 상기 매니폴드를 통해 유입구와 연통되며, 냉각유체가 유입되는 입구파이프와, 상기 매니폴드를 통해 배출구와 연통되며, 냉각유체가 배출되는 출구파이프를 포함할 수 있다.
상기 입구파이프 및 출구파이프는 폭 방향과 나란하게 수평으로 설치되고, 이를 위해, 상기 매니폴드가 상기 입구파이프 및 출구파이프 측으로 각각 연장되며 대략 'L'자 형태로 구부러져 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 격벽부(300)는 크게 2개의 헤더측 격벽부(310)와 탱크측 격벽부(320)로 이루어질 수 있는데, 상기 헤더측 격벽부(310)는 상기 헤더(210)의 제2열 튜브삽입홀(212) 및 제1열 튜브삽입홀(211) 사이, 제2열 튜브삽입홀(212) 및 제3열 튜브삽입홀(213) 사이에 일단이 고정되고, 상기 제2열 튜브(120)를 감싸며 상기 탱크(220) 측 방향으로 연장 형성된다.
상기 탱크측 격벽부(320)는 상기 헤더측 격벽부(310)가 일정 지점에서 만나 동일 방향으로 연장되어 타단이 상기 탱크(220)의 어느 한 지점에 고정된다.
이때, 도 12에 도시된 것처럼, 상기 격벽부(300)는 상기 제1공간부(231) 및 제3공간부(233) 간에 냉각유체가 이동 가능하도록, 상기 탱크측 격벽부(320) 상 일정 영역이 중공 형성되는 연통홀(340)을 포함한다.
상기 연통홀(340)은 상기 상부 헤더탱크(201) 또는 하부 헤더탱크(202)에 구비되는 격벽 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는데, 상기 연통홀(340)의 위치는, 증발기(1)의 냉각유체 유로에 따라 달라질 수 있으며, 여러 곳에 형성될 수도 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 연통홀(340)은 상기 격벽부(300)의 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 형성된 예가 도시되었는데, 냉각유체의 유동저항 및 격벽부(300)의 내압성을 고려하여 작게 형성된 연통홀(340)이 다수개 형성될 수도 있고, 크게 하나가 형성될 수도 있다.
도 13에 도시된 실시 예에서, 상기 격벽부(300)는 상기 헤더측 격벽부(310)의 일단부에 상기 헤더(210)측으로 돌출되는 헤더(210) 결합돌기가, 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개 형성된다.
상기 헤더(210) 결합 돌기는 상기 격벽부(300)가 상기 헤더(210)의 일정 위치에 고정되도록 하는 것으로, 상기 헤더(210) 상에 형성된 돌기 삽입홈(214)에 삽입 고정될 수 있는데, 상기 돌기 삽입홈(214)은 상기 제2영역(216)의 폭 방향으로 양단에 위치할 수 있다.
또 다른 실시 예로, 상기 격벽부(300)는 상기 헤더(210) 및 탱크(220)에 고정 시, 제1안착홈(331) 및 제2안착홈(332) 또는 관통되는 돌기 삽입홈(214) 없이, 상기 헤더(210) 내측면에 안착된 후, 브레이징 됨으로써, 결합 고정될 수도 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 격벽부(300)의 형상은 상기 헤더(210)의 2 지점에 헤더측 격벽부(310)가 고정되고, 상기 탱크(220)의 1 지점에 탱크측 격벽부(320)가 고정되도록 하면서, 제1공간부(231), 제2공간부(232) 및 제3공간부(233)로 공간이 분리되도록 한다면, 얼마든지 다양하게 변경 실시가 가능하다.
이때, 상기 증발기(1)는 상기 제1열 내지 제3열 튜브삽입홀(213) 사이 간격과, 상기 헤더측 격벽부(310)의 두께가 동일하게 형성됨으로써, 코어 폭이 최소화될 수 있다.
한편, 상기 증발기(1)는 상기 제1공간부(231) 또는 제3공간부(233)에 형성되어 냉각유체가 유입되는 유입구(410) 및 배출되는 배출구(420)가 형성되고, 상기 제1공간부(231) 및 제3공간부(233)에 냉각유체의 유동을 조절하는 배플(360)이 더 구비됨으로써, 유로를 다양하게 변경할 수 있다.
도 15 내지 도 18은 연통홀(340) 및 배플(360)의 위치를 달리 하여, 냉각유체의 유로를 다양하게 구성한 증발기(1)가 도시되어 있다.
도 15 내지 도 18에는 연통홀(340) 및 배플(360)의 위치를 달리 하여, 냉각유체의 유로를 다양하게 구성한 증발기(1)가 도시되어 있다.
이하에서는, 도 15를 참고로 증발기(1) 내, 2 패스의 냉각유체 흐름을 설명하기로 한다.
도 15에 도시된 증발기(1)는 상기 유입구(410) 및 배출구(420)가 상부 헤더탱크(201)에 형성되고, 연통홀(340)이 하부 헤더탱크(202) 내에 구비되는 격벽 상 한 곳에 형성될 수 있다.
먼저, 냉각유체는 상기 상부 헤더탱크(201)의 제1공간부(231)에 형성된 유입구(410)를 통해 유입되며, 제1열 튜브(110)를 따라 하측으로 이동된 다음, 상기 하부 헤더탱크(202)의 격벽부(300) 상 형성된 연통홀(340)을 지나 제3공간부(233)로 유입된다.
그 다음, 냉각유체는 상기 하부 헤더탱크(202)의 제3공간부(233)를 지나, 제3열 튜브(130)를 따라 다시 상측으로 이동된 후, 상기 상부 헤더탱크(201)의 제3공간부(233)로 유입되고, 상기 상부 헤더탱크(201)의 제3공간부(233)에 형성된 배출구(420)를 따라 배출된다.
다음으로, 도 16을 참고로 증발기(1) 내, 4 패스의 냉각유체의 흐름을 설명하기로 한다.
도 16에 도시된 증발기(1)는 상기 유입구(410) 및 배출구(420)가 상부 헤더탱크(201)에 형성되고, 연통홀(340)이 하부 헤더탱크(202) 내에 구비되는 격벽 상 한 곳에 형성되며, 상부 헤더탱크(201)의 제1공간부(231) 및 제3공간부(233)에 각각 배플(360)이 구비된다.
먼저, 냉각유체는 상기 상부 헤더탱크(201)의 제1공간부(231)에 형성된 유입구(410)를 통해 유입되며, 유입된 냉각유체는 제1열 튜브(110)를 따라 하측, 상측 방향의 순서로 유동되어 상기 상부 헤더탱크(201)에 도달한 다음, 상기 상부 헤더탱크(201)의 격벽부(300) 상 형성된 연통홀(340)을 지나 제3공간부(233)로 유입된다.
그 다음, 냉각유체는 상부 헤더탱크(201)의 제3공간부(233)에 연결된 제3열 튜브(130)를 따라 하측으로 이동된 후, 상기 하부 헤더탱크(202)의 제3공간부(233)를 따라 이동하다가, 다시 제3열 튜브(130)를 따라 상측 방향으로 유동되어 최종적으로 상기 상부 헤더탱크(201)에 도달한 다음, 상기 상부 헤더탱크(201)의 제3공간부(233)에 형성된 배출구(420)를 따라 배출된다.
다음으로, 도 17을 참고로 증발기(1) 내, 6 패스의 냉각유체 흐름을 설명하기로 한다.
도 17에 도시된 증발기(1)는 상기 유입구(410) 및 배출구(420)가 상부 헤더탱크(201)에 형성되고, 연통홀(340)이 하부 헤더탱크(202) 내에 구비되는 격벽 상 한 곳에 형성되며, 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)의 제1공간부(231) 및 제3공간부(233)에 각각 배플(360)이 구비된다.
먼저, 냉각유체는 상기 상부 헤더탱크(201)의 제1공간부(231)에 형성된 유입구(410)를 통해 유입되며, 유입된 냉각유체는 제1열 튜브(110)를 따라 하측, 상측, 하측 방향의 순서로 유동되어 상기 하부 헤더탱크(202)에 도달한 다음, 상기 하부 헤더탱크(202)의 격벽부(300) 상 형성된 연통홀(340)을 지나 제3공간부(233)로 유입된다.
그 다음, 냉각유체는 하부 헤더탱크(202)의 제3공간부(233)에 연결된 제3열 튜브(130)를 따라 상측으로 이동된 후, 상기 상부 헤더탱크(201)의 제3공간부(233)를 따라 이동하다가, 다시 제3열 튜브(130)를 따라 하측, 상측 방향의 순서로 유동되어 최종적으로 상기 상부 헤더탱크(201)에 도달한 다음, 상기 상부 헤더탱크(201)의 제3공간부(233)에 형성된 배출구(420)를 따라 배출된다.
마지막으로 도 18에는 8패스의 냉각유체 흐름을 갖는 증발기(1)가 도시되어 있으며, 흐름은 도 17과 유사하되 하측에서 상측 방향으로, 상측에서 하측 방향으로 유동되는 패스 2개가 더 형성되도록 하기 위해, 상부 헤더탱크(201)의 제1공간부(231) 및 제3공간부(233)에 각각 배플(360)이 하나 더 구비된다.
이에 따라, 본 발명은 상, 하부 헤더탱크(202) 내에 축냉재가 저장되는 제2열 튜브(120)를 감싸며, 제1열 및 제3열 튜브(110, 130)와 공간을 분리시키고, 제1열 및 제3열 튜브(110, 130)의 냉각유체가 순환되도록 연통홀(340)이 형성된 격벽부(300)를 포함함으로써, 축냉재와 냉각유체가 서로 섞이지 않게 할 뿐만 아니라, 공간 분리를 위해 불필요하게 차지하는 면적을 제거함으로써, 열교환기 전체 코어의 폭을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1, 20 : 증발기
100: 튜브
110, 120, 130: 제1열 내지 제3열 튜브
201, 202 : 상부 헤더탱크, 하부 헤더탱크
210 : 헤더
211, 212, 213 : 제1 내지 제3열 튜브삽입홀
214: 돌기 삽입홈
215, 216, 217: 제1영역, 제2영역, 제3영역
220 : 탱크
231, 232, 233 : 제1공간부, 제2공간부, 제3공간부
300: 격벽부
310: 헤더측 격벽부 320: 탱크측 격벽부
340 : 연통홀
360 : 배플
410, 420: 유입구, 배출구
430: 매니폴드
440, 450: 입구파이프, 출구파이프
500: 핀

Claims (11)

  1. 높이방향으로 일정 거리 이격되어 탱크(220) 및 헤더(210)의 결합으로 형성되는 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202); 상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)에 양단이 고정된 튜브(100); 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(500); 을 포함하여 형성되는 증발기(1)에 있어서,
    상기 헤더(210)는
    폭 방향으로 3등분 되어 제1 내지 제3영역(215, 216, 217)을 포함하되,
    전, 후에 배치되는 제1영역(215) 및 제3영역(217)이 가장자리로 갈수록 탱크(220) 측으로 기울어지며, 가운데에 배치되는 제2영역(216)이 편평하게 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)은
    3~10도 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브(100)는
    폭 방향으로 2열 배치되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브(100)는
    폭 방향으로 3열 배치되며, 제1열 및 제3열 튜브(110, 130)에 냉각유체가 순환되고, 제2열 튜브(120)에 축냉재가 저장되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 헤더(210)는
    제1영역(215)에 제1열 튜브(110)가 결합 고정되며, 제2영역(216)에 제2열 튜브(120)가 결합 고정되고, 제3영역(217)에 제3열 튜브(130)가 결합 고정되는 것을 특징으로 하는 증발기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 헤더(210)는
    제1 내지 제3영역(215, 216, 217)의 폭 비율이, 제1 내지 제3열 튜브(110, 120, 130)의 폭 비율과 동일한 것을 특징으로 하는 증발기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 헤더(210)는
    상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)의 폭이 A일 때, 제2영역(216)의 폭이 0.8A~1.2A인 것을 특징으로 하는 증발기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 헤더(210)는
    상기 제1영역(215) 및 제3영역(217)의 폭이 A일 때, 제2영역(216)의 폭이 0.85A~0.95A인 것을 특징으로 하는 증발기.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 상부 헤더탱크(201) 및 하부 헤더탱크(202)는
    격벽부(300)에 의해 너비방향으로 공간이 세 개로 분리되어, 상기 제1열 튜브(110)와 연통되는 제1공간부(231), 상기 제2열 튜브(120)와 연통되는 제2공간부(232) 및 상기 제3열 튜브(130)와 연통되는 제3공간부(233)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증발기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 격벽부(300)는
    상기 헤더(210)의 제2열 튜브삽입홀(212)과, 제1열 튜브삽입홀(211) 사이 및 제3열 튜브삽입홀(213) 사이에 일단이 고정되고, 상기 제2열 튜브(120)를 감싸며 탱크(220) 측 방향으로 연장되는 2개의 헤더측 격벽부(310); 및
    상기 헤더측 격벽부(310)가 일정 지점에서 만나 동일 방향으로 연장되어 타단이 상기 탱크(220)의 어느 한 지점에 고정되며, 일정 영역이 중공되는 연통홀(340)을 포함하는 탱크측 격벽부(320); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 헤더측 격벽부(310)는
    상기 제2영역(216)의 폭 방향으로 양단에 고정되는 것을 특징으로 하는 증발기.
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