KR20190061821A

KR20190061821A - 차량용 열교환기

Info

Publication number: KR20190061821A
Application number: KR1020170160591A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 오동석; 조완제; 신현근; 이상용
Original assignee: 현대자동차주식회사; 한온시스템 주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-05
Also published as: US20190160908A1; CN109835135B; US10618372B2; KR102440596B1; DE102018110370A1; CN109835135A; DE102018110370B4

Abstract

차량용 열교환기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 다수개의 제1, 및 제2 플레이트들이 교대로 적층되어 내부에 제1 유로와 제2 유로를 교번적으로 형성하며, 각각의 상기 제1, 제2 유로를 통과하는 작동유체들을 상호 열교환 시키고, 일면이 상기 팽창밸브에 연결되는 열교환부와, 상기 열교환부의 타면에서 일측 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유로와 연결되는 제1 유입홀과, 상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 열교환부의 일면에 형성되고, 상기 제1 유로와 연결되는 제1 배출홀과, 상기 제1 유입홀 및 상기 제1 배출홀과 대향하는 위치에서 제1, 및 제2 플레이트에 각각 형성되며, 상기 열교환부의 내부에서 상기 제1 유로와 연결되고, 상기 제2 유로와는 연결이 폐쇄되는 연결홀과, 상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 열교환부의 타측 모서리부에 형성되고, 상기 제2 유로와 연결되는 제2 유입홀; 및 상기 열교환부의 중앙에 형성되고, 상기 제2 유입홀과 상기 제2 유로를 통해 연결되는 제2 배출홀을 포함하되, 상기 열교환부의 일면 또는 타면에는 상기 제2 유입홀과 상기 제2 배출홀을 통해 유동되는 작동유체로부터 발생하는 소음과 진동을 저감시키는 적어도 하나의 소음 저감유닛이 장착된다.

Description

차량용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팽창밸브에 일체로 장착되며, 응축기로부터 공급되는 냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 냉방성능을 향상시키고, 냉매의 유동 시에 발생되는 소음 및 진동을 저감시키도록 하는 차량용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브, 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 에어컨 시스템이 설치된 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.

상기한 에어컨 시스템은 일반적인 냉동 사이클에 따라 작동하는 것으로서, 상기한 압축기, 응축기, 팽창밸브, 및 증발기를 상호 연결하는 에어컨 배관을 통해 순차적으로 반복 순환하면서 고온 고압의 액체상태에서 저온저압의 기체상태로 연속적으로 상변화되어 냉방과정을 수행하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 에어컨 시스템은 응축기에서 응축된 냉매를 다시 한번 과냉시키는 구조로 이루어지는 바, 냉매의 흐름이 복잡하여 응축기 입출구 배관 내부의 압력강하가 빈번하게 발생되는 문제점이 있다.

또한, 응축기가 한정된 크기로 이루어지고, 엔진룸 내부 공간이 협소하여 냉매가 이동하는 에어컨 배관의 길이에 제약이 발생함으로써, 냉매를 필요온도로 저감시키기 위한 최소요구 길이를 충족하지 못하게 되고, 이로 인해, 압축기 소요동력 대비 냉방 능력의 계수인 COP(Coefficient Of Performance)가 낮아져 에어컨 시스템의 전체적인 냉방성능 및 효율이 저하되는 문제점도 있다.

아울러, 에어컨 시스템을 순환하는 냉매는 압축기를 통해 고온고압으로 압축되어 빠른 속도로 에어컨 배관 상에서 유동됨에 따라, 에어컨 배관에서 소음 및 진동이 발생되며, 이러한 소음 및 진동으로 인해 차량의 전체적인 NVH 성능이 저하되는 문제점도 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 팽창밸브에 일체형으로 장착되며, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시키고, 냉매의 유동 시에 발생되는 소음 및 진동을 저감시킴으로써, 차량의 NVH 성능을 향상시키도록 하는 차량용 열교환기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 상호 결합되는 다수개의 제1, 및 제2 플레이트들이 교대로 적층되어 내부에 제1 유로와 제2 유로를 교번적으로 형성하며, 각각의 상기 제1, 제2 유로를 통과하는 작동유체들을 상호 열교환 시키고, 일면이 상기 팽창밸브에 연결되는 열교환부와, 상기 열교환부의 타면에서 일측 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유로와 연결되는 제1 유입홀과, 상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 열교환부의 일면에 형성되고, 상기 제1 유로와 연결되는 제1 배출홀과, 상기 제1 유입홀 및 상기 제1 배출홀과 대향하는 위치에서 제1, 및 제2 플레이트에 각각 형성되며, 상기 열교환부의 내부에서 상기 제1 유로와 연결되고, 상기 제2 유로와는 연결이 폐쇄되는 연결홀과, 상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 열교환부의 타측 모서리부에 형성되고, 상기 제2 유로와 연결되는 제2 유입홀과, 상기 열교환부의 중앙에 형성되고, 상기 제2 유입홀과 상기 제2 유로를 통해 연결되는 제2 배출홀을 포함하되, 상기 열교환부의 일면 또는 타면에는 상기 제2 유입홀과 상기 제2 배출홀을 통해 유동되는 작동유체로부터 발생하는 소음과 진동을 저감시키는 적어도 하나의 소음 저감유닛이 장착될 수 있다.

상기 제1 플레이트는 상기 제1 유로의 내부에서 돌출되는 적어도 하나 이상의 돌기가 일면에 형성되고, 상기 제2 배출홀과 상기 연결홀이 형성되는 제1 메인 바디와, 상기 제1 유입홀이 형성되며, 상기 제1 메인 바디로부터 상기 팽창밸브의 폭 방향을 향하여 연장 형성되는 제1 연장부를 포함할 수 있다.

상기 제2 플레이트는 상기 제2유로의 내부에서 돌출되는 적어도 하나 이상의 돌기가 일면에 형성되고, 상기 재2 배출홀과 상기 연결홀이 형성되는 제2 메인 바디와, 상기 제2 유입홀이 형성되며, 상기 제2 메인 바디로부터 상기 팽창밸브의 폭 방향을 향하여 연장 형성되는 제2 연장부를 포함하되, 상기 제2 유로를 형성하도록 상호 결합된 상기 제2 플레이트에는 상기 제2 유로와 상기 제2 배출홀을 연통시키도록 상기 제2 배출홀에 대응하는 위치에 노칭홀이 형성될 수 있다.

상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 상기 제1, 및 제2 메인 바디로부터 각각 연장되며, 서로 엇갈리게 위치될 수 있다.

상기 연결홀은 상기 제1 및 제2 메인 바디에서 상기 제1 및 제2 연장부의 반대측에서 상기 제2 배출홀로부터 이격되게 형성되며, 슬롯 형상으로 형성될 수 있다.

상기 소음 저감유닛은 상기 열교환부의 타면에 장착되는 제1 소음 저감유닛을 포함하고, 상기 제1 소음 저감 유닛은 길이방향을 기준으로 중앙부가 원통 형상으로 형성되고, 상기 중앙부로부터 양측 단부로 갈수록 상기 중앙부의 지름 보다 작은 지름을 가지는 제1, 및 제2 장착부가 원추 형상으로 형성되는 머플러 바디를 포함할 수 있다.

상기 제1 장착부에는 상기 열교환기의 형상과 동일한 외형으로 형성된 장착 플레이트가 코킹 및 브레이징 용접을 통해 장착될 수 있다.

상기 장착 플레이트는 상기 제1 장착부가 상기 제2 배출홀에 연결되도록 상기 열교환부의 타면에 브레이징 용접을 통해 장착될 수 있다.

상기 장착 플레이트에는 상기 제1 유입홀에 대응하여 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 제2 장착부와 상기 관통홀에는 연결 배관을 장착하기 위한 배관블록이 각각 장착될 수 있다.

상기 제1 소음 저감유닛은 확장형 소음기일 수 있다.

상기 소음 저감유닛은 상기 팽창 밸브와 상기 열교환부의 사이에 장착되는 제2 소음 저감유닛을 포함하며, 상기 제2 소음 저감유닛은 적어도 두 장으로 구성되어 상호 결합되며, 내부에 공간을 형성하는 소음 저감 플레이트와, 상기 제2 배출홀에 대응하여 상기 소음 저감 플레이트의 중앙에 형성되고, 상기 공간과 연결되는 공명홀을 포함할 수 있다.

상기 소음 저감 플레이트에는 상기 제1, 및 제2 유입홀에 대응하여 제1, 및 제2 돌출부가 일체로 형성될 수 있다.

상기 제2 소음 저감유닛은 상기 열교환부와 동일한 외형으로 형성되며, 상기 열교환부에 브레이징 용접을 통하여 장착될 수 있다.

상기 공간은 상기 제2 유입홀로 유입되어 상기 제2 유로들을 통과한 후, 상기 제2 배출홀로 배출되는 작동유체만 상기 공명홀을 통해 유입되도록 상기 제1 유로, 상기 제1 유입홀, 및 상기 제1 배출홀과의 연결이 폐쇄될 수 있다.

상기 제2 소음 저감유닛은 공명형 소음기일 수 있다.

상기 팽창밸브에는 연결 플레이트가 고정볼트를 통해 장착될 수 있다.

상기 연결 플레이트와 상기 팽창밸브의 사이에는 상기 열교환부로부터 상기 팽창밸브에 유입되거나, 상기 팽창밸브로부터 상기 열교환부로 유입되는 작동유체의 누출이 방지되도록 시일 링이 개재될 수 있다.

상기 연결 플레이트에는 상기 팽창밸브의 반대방향에서 상기 열교환부 또는 상기 소음 저감유닛이 코킹 및 브레이징 용접을 통해 장착될 수 있다.

상기 작동유체는 응축기로부터 배출되어 상기 제1 유입홀을 통해 각각의 상기 제1 유로를 통과하는 고온고압의 냉매와, 증발기로부터 배출되어 상기 제2 유입홀을 통해 각각의 상기 제2 유로를 통과하는 저온저압의 냉매로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 의하면, 팽창밸브에 일체형으로 장착되며, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시킴으로써, 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시키고, 냉매의 흐름을 단순화시켜 응축기 입출구 배관 내부의 압력강하 발생을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 냉매를 과냉시켜 증발기로 공급함으로써, 증발기 입구측 냉매온도를 추가적으로 더 낮게 만들고 증발기의 엔탈피 차이를 크게 함에 따라, 압축기 소요동력 대비 냉방 능력의 계수인 COP(Coefficient Of Performance)의 극대화가 가능하여 종래에 비해 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 냉방효율을 향상시키는 효과도 있다.

아울러, 제1, 및 제2 소음 저감유닛 중, 하나 또는 모두를 열교환기에 일체로 구성하여 냉매의 유동 시에 발생되는 소음 및 진동을 저감시킴으로써, 차량의 실내로 소음 및 진동이 전달되는 것을 방지하고, 차량의 전체적인 NVH 성능을 향상시켜 승차감과 차량의 전체적인 상품성을 향상시키는 효과도 있다.

그리고 열교환기를 소음 저감유닛과 함께 팽창밸브에 일체형으로 구성하여 모듈화하고, 구성요소 간소화를 도모하여 제작원가를 절감하는 효과가 있다.

나아가, 에어컨 배관의 길이를 축소하여 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화함으로써, 공간 활용성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 단면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에서 상호 결합된 제2 플레이트의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 제2 소음 저감유닛의 분해 사시도이다.
도 8은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도로써, 응축기로부터 배출된 냉매의 유동 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도로써, 증발기로부터 배출된 냉매의 유동상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도 및 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 단면도이며, 도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에서 상호 결합된 제2 플레이트의 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(30)와, 팽창밸브(30)를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기(40)를 포함하는 에어컨 시스템에서 응축기(20)와 팽창밸브(30) 사이에서 팽창밸브(30)에 직접 장착되며, 내부로 유입되는 작동유체인 냉매를 열교환시키게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는, 도 1 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 열교환부(110), 제1, 제2 유입홀(118a, 122a), 제1, 제2 배출홀(118b, 122b), 연결홀(124), 및 적어도 하나의 소음 저감유닛을 포함한다.

먼저, 상기 열교환부(110)는 상호 결합되는 다수개의 제1, 및 제2 플레이트(112, 114)들이 적층되고, 내부에 제1 유로(116a)와 제2 유로(116b)를 교번적으로 형성한다. 이러한 열교환부(110)는 각각의 상기 제1, 제2 유로(116a, 116b)를 통과하는 작동유체들을 상호 열교환시킨다. 또한, 상기 열교환부(110)의 일면은 상기 팽창밸브(30)에 연결된다.

상기 제1 유입홀(118a)은 상기 열교환부(110)의 타면에서 일측 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유로(116a)와 연결된다.

상기 제1 배출홀(118b)은 상기 제1 유입홀(118a)에 대응하여 상기 열교환부(110)의 일면에 형성되고, 상기 제1 유로(116a)와 연결된다.

그리고 상기 연결홀(124)은 상기 제1 유입홀(118a) 및 상기 제1 배출홀(118b)과 대향하는 위치에서 제1, 및 제2 플레이트(112, 114)에 각각 형성된다. 이러한 연결홀(124)은 상기 열교환부(110)의 내부에서 상기 제1 유로(116a)와 연결되고, 상기 제2 유로(116b)와는 연결이 폐쇄된다.

본 실시예에서, 상기 제2 유입홀(122a)은 상기 제1 유입홀(118a)에 대응하여 상기 열교환부(110)의 타측 모서리부에 형성되고, 상기 제2 유로(116b)와 연결된다.

상기 제2 배출홀(122b)은 상기 열교환부(110)의 중앙에 형성되고, 상기 제2 유입홀(122a)과 상기 제2 유로(116b)를 통해 연결된다.

이에 따라, 상기 열교환부(110)는 제1, 제2 유입홀(118a, 122a)을 통해 제1, 제2 유로(116a, 116b)를 각각 통과하는 작동유체의 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환시킬 수 있다.

여기서, 상기 제1 플레이트(112)는 제1 메인 바디(112a)와 제1 연장부(112b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 메인 바디(112a)의 일면에는 상기 제1 유로(116a)의 내부에서 돌출되는 적어도 하나 이상의 돌기(112c)가 형성된다. 이러한 제1 메인 바디(112a)는 반원 형상으로 되고, 상기 제2 배출홀(122b)과 상기 연결홀(124)이 형성된다.

상기 제1 연장부(112b)에는 상기 제1 유입홀(118a)이 형성되며, 상기 제1 메인 바디(112a)로부터 상기 팽창밸브(30)의 폭 방향을 향하여 연장 형성된다.

이와 같이 구성되는 상기 제1 플레이트(112)는 두 장이 상호 결합되며, 내부에 상기 제1 유로(116a)를 형성할 수 있다.

상기 제2 플레이트(114)는 제2 메인 바디(114a)와 제2 연장부(114b)를 포함할 수 있다.

상기 제2 메인 바디(114a)의 일면에는 상기 제2 유로(116b)의 내부에서 돌출되는 적어도 하나 이상의 돌기(114c)가 일면에 형성된다. 이러한 제2 메인 바디(114a)는 반원 형상으로 되고, 상기 제2 배출홀(122b)과 상기 연결홀(124)이 형성된다.

즉, 상기 제1, 및 제2 메인 바디(112a, 114a)는 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제2 연장부(114b)에는 상기 제2 유입홀(122a)이 형성되며, 상기 제2 메인 바디(114a)로부터 상기 팽창밸브(30)의 폭 방향을 향하여 연장 형성된다.

여기서, 상기 제1 연장부(112b)와 상기 제2 연장부(114b)는 상기 제1, 및 제2 메인 바디(112a, 114a)로부터 동일한 방향으로 연장되며, 서로 엇갈리게 위치될 수 있다.

즉, 도면을 기준으로, 상기 제1 연장부(112b)는 하부에 위치되며, 상기 제2 연장부(114b)는 상부에 위치될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 제2 플레이트(114)는 두 장이 상호 결합되며, 내부에 상기 제2 유로(116b)를 형성할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 제2 유로(116b)를 형성하도록 상호 결합된 상기 제2 플레이트(114)에는 상기 제2 유로(116b)와 상기 제2 배출홀(122b)이 연통되도록 상기 제2 배출홀(122b)에 대응하는 위치에 노칭홀(114d)이 형성될 수 있다.

즉, 상기 노칭홀(114d)은 상기 제2 유로(116b)를 통과한 작동유체를 상기 제2 배출홀(122b)로 배출하게 된다.

이와 같이 구성되는, 상기 제1, 및 제2 플레이트(112, 114)들은 제1, 및 제2 유로(116a, 116b)를 형성하도록 각각 2 장이 상호 결합된 상태로 적층됨으로써, 상기 열교환부(110)를 형성한다.

한편, 제1, 및 제2 플레이트(112, 114)에 각각 형성되는 상기 돌기(112c, 114c)들은 상기 제1 유로(116a)와 상기 제2 유로(116b)를 각각 통과하는 작동유체들을 우회시켜 제1 유로(116a)와 제2 유로(116b)의 전체에 걸쳐 고르게 흐르도록 유동흐름을 제어하는 기능을 하게 된다.

즉, 상기 돌기(112c, 114c)들은 제1 유입홀(118a)과 제2 유입홀(122a)로 각각 유입되는 작동유체들이 제1 유로(116a)와 제2 유로(116b)를 통과할 경우, 각 유로(116a, 116b) 상에서 전체적으로 유동되도록 함으로써, 열교환 면적을 증대시켜 효율을 향상시키게 된다.

한편, 상기 연결홀(124)은 상기 제1 및 제2 메인 바디(112a, 114a)에서 상기 제1 및 제2 연장부(112b, 114b)의 반대측에서 상기 제2 배출홀(122b)로부터 이격되게 형성된다. 이러한 연결홀(124)은 라운드진 슬롯 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 작동유체들은 응축기(20)로부터 배출되어 상기 제1 유입홀(118a)을 통해 각각의 상기 제1 유로(116a)를 통과하는 고온고압의 냉매와, 증발기(40)로부터 배출되어 상기 제2 유입홀(122a)을 통해 각각의 상기 제2 유로(116b)를 통과하는 저온저압의 냉매로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 열교환부(110)는 2 장이 상호 결합되는 복수개의 상기 제1, 및 제2 플레이트(112, 114)가 각각 결합된 상태로 적층되는 플레이트형(또는,‘판형’이라고도 함)으로 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 열교환부(110)에 형성된 유로와 유입홀, 배출홀이 각각 2개가 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 유로와, 유입홀, 및 배출홀의 개수는 유입되는 작동유체의 수에 따라 변경하여 적용이 가능하다.

예를 들어, 작동유체가 냉각수를 더 포함할 경우에는 냉각수가 유동되는 새로운 유로가 형성되도록 별도의 플레이트를 적층하고, 이 새로운 유로와 연결되는 유입홀과 배출홀을 새롭게 형성할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 소음 저감유닛은 하나 또는 두 개로 구성될 수 있으며, 상기 열교환부(110)의 일면 또는 타면에 장착될 수 있다. 이러한 소음 저감유닛은 상기 제2 유입홀(122a)과 상기 제2 배출홀(122b)을 통해 유동되는 냉매로부터 발생하는 소음과 진동을 저감시킬 수 있다.

여기서, 상기 소음 저감유닛 은 상기 열교환부(110)의 타면에 장착되는 제1 소음 저감유닛(160)과, 상기 열교환부(110)의 일면에 장착되는 제2 소음 저감유닛(170)을 포함할 수 있다.

상기 제1, 및 제2 소음 저감유닛(160, 170)은 상기 열교환부(110)의 양측에 각각 장착되거나, 상기 제1, 및 제2 소음 저감유닛(160, 170) 중, 하나만 상기 열교환부(110)에 장착될 수 있다.

먼저, 상기 제1 소음 저감유닛(160)은 중앙부(164)와 제1, 및 제2 장착부(166, 168)로 구성된 머플러 바디(162)를 포함한다.

상기 중앙부(164)는 상기 머플러 바디(162)의 길이방향을 기준으로 중앙에 배치된다.

그리고 상기 제1, 및 제2 장착부(166, 168)는 상기 중앙부(160)로부터 양측 단부로 갈수록 상기 중앙부(162)의 지름 보다 작은 지름을 가지며, 원추 형상으로 형성된다.

여기서, 상기 제1 장착부(166)에는 상기 열교환기(110)의 형상과 동일한 외형으로 형성된 장착 플레이트(161)가 코킹 및 브레이징 용접을 통해 장착될 수 있다.

상기 장착 플레이트(161)는 상기 제1 장착부(166)가 상기 제2 배출홀(122a)에 연결되도록 상기 열교환부(110)의 타면에 브레이징 용접을 통해 장착될 수 있다.

이에 따라, 상기 장착 플레이트(161)는 상기 열교환부(110)와 밀폐될 수 있으며, 상기 제2 배출홀(122b)과의 사이에서 냉매의 누출이 방지될 수 있다.

이러한 장착 플레이트(161)에는 상기 제1 유입홀(118a)에 대응하여 관통홀(161a)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 응축기(20)로부터 공급된 냉매는 상기 관통홀(161a)을 통과하여 상기 제1 유입홀(118a)로 원활하게 유입될 수 있다.

그리고 상기 제2 장착부(168)와 상기 관통홀(161a)에는 연결 배관(미도시)을 장착하기 위한 배관블록(169)이 각각 장착될 수 있다.

상기 배관블록(169)들은 상기 압축기(10) 또는 상기 증발기(20)를 상기 열교환기(100)와 연결 시, 연결 배관들을 쉽게 연결할 수 있도록 함으로써, 배관연결 작업성을 향상시키고, 배관 장착시간을 단축시키는 기능을 할 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 제1 소음 저감유닛(160)은 상기 중앙부(164)의 내부 단면적 보다 작은 단면적을 갖는 상기 제1 장착부(166)를 통하여 상기 제2 배출홀(122b)로부터 배출된 저온저압의 냉매가 유동되면서 발생되는 소음 및 진동을 단면적의 변화를 이용해 반사시키는 확장형 소음기로 형성된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 제2 소음 저감유닛의 분해 사시도이다.

도 7을 참조하면, 상기 제2 소음 저감유닛(170)은 적어도 두 장의 소음 저감 플레이트(172)와, 공명홀(174)을 포함한다.

먼저, 상기 소음 저감 플레이트(172)는 두 장으로 구성되어 상호 결합되며, 내부에 공간(S)을 형성한다.

이러한 소음 저감 플레이트(172)의 개수는 짝수 개로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 내부에 각각 공간(S)을 형성하도록 4장으로 구성되어 2 장씩 상호 결합된다.

여기서, 상기 소음 저감 플레이트(172)에는 상기 제1, 및 제2 유입홀(118a, 122a)에 대응하여 제1, 및 제2 돌출부(176, 178)가 일체로 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 소음 저감유닛(170)은 상기 열교환부(110)와 동일한 외형으로 형성되며, 상기 열교환부(110)에 브레이징 용접을 통하여 장착될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 공명홀(176)은 상기 제2 배출홀(122b)에 대응하여 상기 제1, 및 제2 소음 저감 플레이트(172, 174)의 중앙에 형성되고, 상기 공간(S)과 연결된다.

여기서, 상기 공간(S)은 상기 제2 유입홀(122a)로 유입되어 상기 제2 유로(116b)들을 통과한 후, 상기 제2 배출홀(122b)로 배출되는 냉매만 상기 공명홀(176)을 통해 유입되도록 상기 제1 유로(116a), 상기 제1 유입홀(118a), 및 상기 제1 배출홀(118b)과의 연결이 폐쇄될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 제2 소음 저감유닛(170)에서 상기 제2 배출홀(122b)을 통해 제2 유로(116b)를 통과한 저온저압의 냉매가 배출될 경우, 상기 제2 배출홀(122b)로부터 배출된 저온저압의 냉매는 상기 공명홀(174)을 통해 상기 공간(S)으로 유입된다.

그러면, 저온저압의 냉매는 상기 공명홀(174)을 통해 공간(S)으로 유입되면서, 냉매의 유동 시에 발생하는 소음 및 진동 주파수와는 역상의 주파수를 발생시키게 된다.

이러한 역상의 주파수는 상기 제2 배출홀(122b)을 통해 배출되면서 저온저압의 냉매로부터 발생된 유동 소음 및 진동에 의한 정상파를 상쇄시키게 되고, 이에 따라, 저온저압의 냉매가 유동되면서 발생된 냉매의 진동 및 소음이 저감된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 제2 소음 저감유닛(170)은 공명형 소음기의 기능을 하는 것으로, 유체가 이동경로를 따라 유동하면서 발생되는 소음 및 진동에 의한 정상파가 이동경로 상에 형성되는 조그만 입구나 홀을 통해 연결된 밀폐된 공간으로 유입되면서, 정상파와는 역상의 소음 및 진동이 발생하게 되는데, 이 역상파가 정상파의 특정 주파수 대역(주로 고주파 영역) 소음을 상쇄하게 됨으로써, 유체의 이동 시 발생되는 소음 및 진동을 저감시키게 되는 것이다.

즉, 상기 제2 소음 저감유닛(170)은 조그만 입구나 홀을 통해 연결된 밀폐된 공간을 통과하면서 역상의 소음 및 진동이 발생하는 헬름홀즈 원리(Helmholtz Resonator)를 이용한 공명형 소음기 기능을 하게 된다.

따라서, 상기 제1, 및 제2 소음 저감유닛(160, 170)은 상기 열교환부(110)에 일체로 구성됨으로써, 종래 냉매의 유동 소음 및 진동 저감을 위해 적용되던 에어컨 배관의 연장 또는 에어컨 배관에 별도로 장착되던 소음기를 제거할 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 팽창밸브(30)에는 연결 플레이트(130)가 고정볼트(B)를 통해 장착된다.

여기서, 상기 연결 플레이트(130)와 상기 팽창밸브(30)의 사이에는 상기 열교환부(110)로부터 상기 팽창밸브(30)에 유입되거나, 상기 팽창밸브(30)로부터 상기 열교환부(110)로 유입되는 냉매의 누출이 방지되도록 시일 링(132)이 개재될 수 있다.

또한, 상기 연결 플레이트(130)에는 상기 팽창밸브(30)의 반대방향에서 상기 열교환부(110) 또는 상기 제2 소음 저감유닛(170)이 코킹 및 브레이징 용접을 통해 장착될 수 있다.

이에 따라, 상기 열교환부(110)는 상기 연결 플레이트(130)를 통하여 상기 팽창밸브(30)에 직접 장착되거나, 상기 연결 플레이트(130)에 장착되는 상기 제2 소음 저감유닛(170)을 통하여 장착됨으로써, 상기 팽창밸브(30)와 일체형으로 구성될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 8은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도로써, 응축기로부터 배출된 냉매의 유동 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도로써, 증발기로부터 배출된 냉매의 유동상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 응축기(20)에서 응축된 고온고압의 냉매는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 유입홀(118a)로 유입된다.

상기 제1 유입홀(118a)로 유입된 냉매는 상기 연결홀(124)들을 통해 상기 제1 유로(116a)들을 각각 통과한 후, 상기 제1 배출홀(118b)을 통해 상기 팽창밸브(30)로 배출된다.

여기서, 상기 열교환부(110)로 유입된 고온고압의 냉매는 각각의 제2 유로(114b)들를 통과하는 저온저압의 냉매와 상호 열교환 되어 과냉된다.

그리고 증발기(40)로부터 배출된 저온저압의 냉매는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 유입홀(122a)을 통해 유입되어 각각의 제2 유로(116b)로 유입된다.

이 때, 저온저압의 냉매는 상기 제2 소음 저감유닛(170)에 근접하게 위치된 상기 제2 배출홀(122b)로부터 상기 제2 소음 저감유닛(170)의 공명홀(174)로 유입된다.

이에 따라, 저온저압의 냉매는 상기 공명홀(174)을 통하여 연결된 상기 공간(S)을 통과하면서 냉매의 유동 시 발생되는 소음 및 진동에 의한 정상파와는 역상의 소음 및 진동이 발생된다.

이러한 역상파는 저온저압의 냉매 유동 시 발생된 정상파의 특정 주파수 대역(주로 고주파 영역) 소음을 상쇄하게 됨으로써, 저온저압의 냉매가 제2 배출홀(218b)을 통과하면서 발생되는 소음 및 진동을 1차로 저감시키게 된다.

그런 후, 저온저압의 냉매는 각각의 상기 제2 유로(116b)들를 통과하면서 상기 제1 유로(116a)들을 통과하는 고온고압의 냉매와 열교환 된다. 상기 제2 유로(116b)를 통과한 저온저압의 냉매는 상기 노칭홀(114d)을 통해 상기 제2 배출홀(122b)로 배출된다.

이에 따라, 저온저압의 냉매는 상기 팽창밸브(30)의 반대 방향에서 상기 제2 배출홀(122b)과 연결된 상기 제1 장착부(166)를 통과하여 상기 머플러 바디(162)의 중앙부(164)로 유입된다.

여기서, 상기 제1 장착부(166)를 통과하는 저온저압의 냉매는 단면적이 상대적으로 작은 상기 제1 장착부(166)로부터 단면적이 큰 상기 중앙부(164)로 유동된다.

이 때, 상기 머플러 바디(162)는 상기 제1 장착부(166)와 상기 중앙부(164)의 내부에서 단면 변화를 이용해 확장형 소음기의 기능을 하게 됨으로써, 제2 배출홀(114b)을 통해 배출된 저온저압의 냉매로부터 발생된 소음 및 진동이 상쇄되어 저감된다.

그런 후, 상기 제1 소음 저감유닛(160)을 통과한 저온저압의 냉매는 압축기(10)로 배출된다.

즉, 본 실시예에서, 상기 증발기(40)로부터 공급된 저온저압의 냉매는 상기 제2 소음 저감유닛(170)에서 1차로 소음 및 진동이 상쇄된 후, 상기 열교환부(110)를 통과한다. 그런 후, 상기 열교환부(110)로부터 배출되는 저온저압의 냉매는 상기 제1 소음 저감유닛(160)을 통과하면서 2차로 소음 및 진동이 상쇄되어 저감된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 상기 열교환부(110)의 양측면에 각각 제1, 및 제2 소음 저감유닛(160, 170)을 일체로 구성하고, 상기 팽창밸브(30)에 직접 장착됨으로써, 모듈화를 도모할 수 있고, 냉매의 유동 시에 발생되는 소음 및 진동을 저감할 수 있다.

또한, 열교환부(110)에서는 고온고압의 냉매를 저온저압의 냉매와 상호 열교환을 통하여 과냉시키게 됨으로써, 고온고압의 냉매 내부에 포함된 불응축 냉매도 열교환을 통해 응축된 상태로 상기 팽창밸브(30)로 유입된다.

이에 따라, 열교환기(100)는 상기 증발기(40) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들게 되며, 상기 증발기(40)의 엔탈피 차를 크게 할 수 있어 COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시킬 수 있다.

아울러, 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 불응축 기체냉매에 의한 에어컨 시스템의 효율저하를 방지함으로써, 상기 팽창밸브(30)에서의 팽창효율을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)를 설명함에 있어, 제1, 및 2 소음 저감유닛(160, 170)이 모두 적용된 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 제1 소음 저감유닛(160)만 적용할 수도 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)를 적용하면, 상기 팽창밸브(30)에 일체형으로 장착되며, 상기 응축기(20)로부터 공급되는 고온고압의 냉매를 상기 증발기(40)로부터 상기 압축기(10)로 공급되는 저온저압의 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시킴으로써, 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시키고, 냉매의 흐름을 단순화시켜 응축기 입출구 배관 내부의 압력강하 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 냉매를 과냉시켜 상기 증발기(40)로 공급함으로써, 상기 증발기(40) 입구측 냉매온도를 추가적으로 더 낮게 만들고 상기 증발기(40)의 엔탈피 차이를 크게 함에 따라, 상기 압축기(10) 소요동력 대비 냉방 능력의 계수인 COP(Coefficient Of Performance)의 극대화가 가능하여 종래에 비해 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 냉방효율을 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 제1, 및 제2 소음 저감유닛(160, 170)을 일체로 구성하여 냉매의 유동 시에 발생되는 소음 및 진동을 저감시킴으로써, 차량의 실내로 소음 및 진동이 전달되는 것을 방지하고, 차량의 전체적인 NVH 성능을 향상시켜 승차감과 차량의 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

그리고 상기 열교환부(110)를 팽창밸브(30)에 일체형으로 구성하여 모듈화하고, 별도로 장착되던 소음기를 제거함에 따라, 구성요소 간소화를 도모하여 제작원가를 절감할 수 있다.

나아가, 에어컨 배관의 길이를 축소하여 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화함으로써, 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 열교환기
110 : 열교환부
112, 114 : 제1, 및 제2 플레이트
112a, 114a : 제1, 및 제2 메인 바디
112b, 114b : 제1, 및 제2 연장부
112c, 114c : 돌기
114d : 노칭홀
116a, 116b : 제1, 및 제2 유로
118a, 122a : 제1, 및 제2 유입홀
118b, 122b : 제1, 및 제2 배출홀
124 : 연결홀
130 : 연결 플레이트
132 : 시일 링
160, 170 : 제1, 및 제2 소음 저감유닛
162 : 머플러 바디
164 : 중앙부
166, 168 : 제1, 및 제2 장착부
169 : 배관블록
172 : 소음 저감 플레이트
174 : 공명홀
176, 178 : 제1, 및 제2 돌출부

Claims

상호 결합되는 다수개의 제1, 및 제2 플레이트들이 교대로 적층되어 내부에 제1 유로와 제2 유로를 교번적으로 형성하며, 각각의 상기 제1, 제2 유로를 통과하는 작동유체들을 상호 열교환 시키고, 일면이 상기 팽창밸브에 연결되는 열교환부;
상기 열교환부의 타면에서 일측 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유로와 연결되는 제1 유입홀;
상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 열교환부의 일면에 형성되고, 상기 제1 유로와 연결되는 제1 배출홀;
상기 제1 유입홀 및 상기 제1 배출홀과 대향하는 위치에서 제1, 및 제2 플레이트에 각각 형성되며, 상기 열교환부의 내부에서 상기 제1 유로와 연결되고, 상기 제2 유로와는 연결이 폐쇄되는 연결홀;
상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 열교환부의 타측 모서리부에 형성되고, 상기 제2 유로와 연결되는 제2 유입홀; 및
상기 열교환부의 중앙에 형성되고, 상기 제2 유입홀과 상기 제2 유로를 통해 연결되는 제2 배출홀; 을 포함하되,
상기 열교환부의 일면 또는 타면에는 상기 제2 유입홀과 상기 제2 배출홀을 통해 유동되는 작동유체로부터 발생하는 소음과 진동을 저감시키는 적어도 하나의 소음 저감유닛이 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1 플레이트는
상기 제1 유로의 내부에서 돌출되는 적어도 하나 이상의 돌기가 일면에 형성되고, 상기 제2 배출홀과 상기 연결홀이 형성되는 제1 메인 바디; 및
상기 제1 유입홀이 형성되며, 상기 제1 메인 바디로부터 상기 팽창밸브의 폭 방향을 향하여 연장 형성되는 제1 연장부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 제2 플레이트는
상기 제2유로의 내부에서 돌출되는 적어도 하나 이상의 돌기가 일면에 형성되고, 상기 제2 배출홀과 상기 연결홀이 형성되는 제2 메인 바디; 및
상기 제2 유입홀이 형성되며, 상기 제2 메인 바디로부터 상기 팽창밸브의 폭 방향을 향하여 연장 형성되는 제2 연장부;를 포함하되,
상기 제2 유로를 형성하도록 상호 결합된 상기 제2 플레이트에는 상기 제2 유로와 상기 제2 배출홀을 연통시키도록 상기 제2 배출홀에 대응하는 위치에 노칭홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제3항에 있어서,
상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는
상기 제1, 및 제2 메인 바디로부터 각각 연장되며, 서로 엇갈리게 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제3항에 있어서,
상기 연결홀은
상기 제1 및 제2 메인 바디에서 상기 제1 및 제2 연장부의 반대측에서 상기 제2 배출홀로부터 이격되게 형성되며, 슬롯 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 소음 저감유닛은 상기 열교환부의 타면에 장착되는 제1 소음 저감유닛을 포함하고,
상기 제1 소음 저감 유닛은
길이방향을 기준으로 중앙부가 원통 형상으로 형성되고, 상기 중앙부로부터 양측 단부로 갈수록 상기 중앙부의 지름 보다 작은 지름을 가지는 제1, 및 제2 장착부가 원추 형상으로 형성되는 머플러 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 제1 장착부에는
상기 열교환기의 형상과 동일한 외형으로 형성된 장착 플레이트가 코킹 및 브레이징 용접을 통해 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제7항에 있어서,
상기 장착 플레이트는
상기 제1 장착부가 상기 제2 배출홀에 연결되도록 상기 열교환부의 타면에 브레이징 용접을 통해 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제7항에 있어서,
상기 장착 플레이트에는
상기 제1 유입홀에 대응하여 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제9항에 있어서,
상기 제2 장착부와 상기 관통홀에는
연결 배관을 장착하기 위한 배관블록이 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 제1 소음 저감유닛은
확장형 소음기인 것을 특징으로 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 소음 저감유닛은 상기 팽창 밸브와 상기 열교환부의 사이에 장착되는 제2 소음 저감유닛을 포함하며,
상기 제2 소음 저감유닛은
적어도 두 장으로 구성되어 상호 결합되며, 내부에 공간을 형성하는 소음 저감 플레이트; 및
상기 제2 배출홀에 대응하여 상기 소음 저감 플레이트의 중앙에 형성되고, 상기 공간과 연결되는 공명홀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 소음 저감 플레이트에는
상기 제1, 및 제2 유입홀에 대응하여 제1, 및 제2 돌출부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 제2 소음 저감유닛은
상기 열교환부와 동일한 외형으로 형성되며, 상기 열교환부에 브레이징 용접을 통하여 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 공간은
상기 제2 유입홀로 유입되어 상기 제2 유로들을 통과한 후, 상기 제2 배출홀로 배출되는 작동유체만 상기 공명홀을 통해 유입되도록 상기 제1 유로, 상기 제1 유입홀, 및 상기 제1 배출홀과의 연결이 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 제2 소음 저감유닛은
공명형 소음기인 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 팽창밸브에는
연결 플레이트가 고정볼트를 통해 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제17항에 있어서,
상기 연결 플레이트와 상기 팽창밸브의 사이에는
상기 열교환부로부터 상기 팽창밸브에 유입되거나, 상기 팽창밸브로부터 상기 열교환부로 유입되는 작동유체의 누출이 방지되도록 시일 링이 개재되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제17항에 있어서,
상기 연결 플레이트에는
상기 팽창밸브의 반대방향에서 상기 열교환부 또는 상기 소음 저감유닛이 코킹 및 브레이징 용접을 통해 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 작동유체는 응축기로부터 배출되어 상기 제1 유입홀을 통해 각각의 상기 제1 유로를 통과하는 고온고압의 냉매와, 증발기로부터 배출되어 상기 제2 유입홀을 통해 각각의 상기 제2 유로를 통과하는 저온저압의 냉매로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.