KR20220083876A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉매가 유입 및 배출되며 서로 이격되어 구비되는 제1,2 헤더탱크; 상기 제1,2 헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되는 다수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 핀; 상기 제2헤더탱크와 연결되는 리시버드라이어; 상기 제1헤더탱크에 연결되어 냉매가 통과되는 디스파이프; 상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 디스파이프로부터 하측으로 이격되는 석션파이프; 상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 석션파이프로부터 하측으로 이격되는 리퀴드 파이프; 및 상기 석션파이프와 상기 리퀴드파이프에 각각 설치되며, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제1,2 밸브를 포함하는 실외열교환기를 제공한다.
본 발명에 따른 실외 열교환기에 의하면, 석션파이프와 리퀴드파이프에 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제1,2 밸브가 설치됨으로써, 필요 시 냉ㆍ난방 모드에 맞게 조절이 가능하게 한다.
따라서 본 발명에 따른 실외 열교환기에 의하면, 석션파이프와 리퀴드파이프가 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되어 필요에 따라 냉ㆍ난방 모드에 맞게 조절이 가능하게 되기에 차량에 설치되어 사용 시에 효율성을 증대시킨다.

Description

열교환기{heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 히트펌프 시스템에 설치되어 냉매가 순환되도록 하는 실외 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 내부에는 압축기 및 실내열교환기를 거쳐 통과하는 냉매가 냉방 또는 난방 되도록 하는 실외 열교환기가 설치되어 사용되고 있다.

도 1을 참고하면 일반적으로 실외 열교환기(1)는 냉매가 유입 및 배출되며 서로 이격되어 구비되는 제1,2 헤더탱크(2,3) 상기 제1,2 헤더탱크(2,3)에 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되는 다수개의 튜브(4); 상기 튜브(4) 사이에 개재되는 복수개의 핀(5); 상기 제2헤더탱크(3)와 연결되는 리시버드라이어(6); 상기 제1헤더탱크(2)에 연결되어 냉매가 통과되는 디스파이프(7); 상기 제1헤더탱크(2)에 연결되며, 상기 디스파이프(7)로부터 하측으로 이격되는 석션파이프(8); 상기 제1헤더탱크(2)에 연결되며, 상기 석션파이프(8)로부터 하측으로 이격되는 리퀴드파이프(9);를 포함하고 있다.

그런데 이러한 실외 열교환기는 단일제품으로 냉방용이나 난방용으로 동시에 사용하고자 하는 경우 난방 시에는 냉매 유동패스수가 많게 되면 냉방 모드시에 비해 냉매측 압력 강하에 의해 냉매가 유동되는 과정에서 난방성능이 저하가 된다.

이에 따라 난방성능의 저하를 극복하기 위해 냉매유동 패스수를 줄이고자 리시버드라이버(6)와 상기 리시버드라이버(6)와 연결되는 서브쿨존(미도시)을 실외열교환기로부터 제거하게 되면 냉방 시에 사용하고자 할 때에 냉방성능을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.

즉, 상기와 같이 실외 열교환기(1)를 단일제품으로 냉방용과 난방용으로 동시에 사용하기에는 무리가 있다.

본 발명은, 차량용 히트펌프 시스템에 설치되어 냉매가 순환되도록 하는 실외 열교환기에 관한 것으로서, 석션파이프와 리퀴드파이프에 냉ㆍ난방 모드 전환에 맞게 개폐가 되는 제1,2 밸브가 설치되어 필요시에 냉난방 모드에 맞추어 적용이 가능하게 하는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 냉매가 유입 및 배출되며 서로 이격되어 구비되는 제1,2 헤더탱크; 상기 제1,2 헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되는 다수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 핀; 상기 제2헤더탱크와 연결되는 리시버드라이어; 상기 제1헤더탱크에 연결되어 냉매가 통과되는 디스파이프; 상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 디스파이프로부터 하측으로 이격되는 석션파이프; 상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 석션파이프로부터 하측으로 이격되는 리퀴드 파이프; 및 상기 석션파이프와 상기 리퀴드파이프에 각각 설치되며, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제1,2 밸브를 포함하는 실외열교환기를 제공한다.

냉방모드 시, 상기 제1밸브는 상기 석션파이프를 폐쇄하며, 상기 제2밸브는 상기 리퀴드파이프를 개방하고, 상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 리퀴드파이프를 통해 외부로 토출된다.

난방 모드 시, 상기 제1밸브는 상기 석션파이프를 개방하며, 상기 제2밸브는 상기 리퀴드파이프를 폐쇄하고, 상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 석션파이프를 통해 외부로 토출된다.

또한, 본 발명은, 냉매가 유입 및 배출되며 서로 이격되어 구비되는 제1,2 헤더탱크; 상기 제1,2 헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되는 다수개의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 핀; 상기 제2헤더탱크와 연결되는 리시버드라이어; 상기 제1헤더탱크에 연결되어 냉매가 통과되는 디스파이프; 상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 디스파이프로부터 하측으로 이격되는 석션파이프; 상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 석션파이프로부터 하측으로 이격되는 리퀴드 파이프; 및 상기 석션파이프와 상기 리퀴드파이프에 단일로 결합되며, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제3 밸브를 포함하는 열교환기를 제공한다.

냉방모드 시, 상기 제3밸브는 냉매가 유동되는 상기 석션파이프를 폐쇄하며,상기 제3밸브는 냉매가 유동되는 상기 리퀴드파이프를 개방하고, 상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 리퀴드파이프를 통해 외부로 토출된다.

난방 모드 시, 상기 제3밸브는 냉매가 유동되는 상기 석션파이프를 개방하며, 상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 석션파이프로부터 상기 제3밸브의 유출구를 통해 외부로 토출된다.

본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템에 설치되어 냉매가 순환되도록 하는 실외 열교환기에 의하면, 석션파이프와 리퀴드파이프에 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제1,2 밸브가 설치됨으로써, 필요 시 냉ㆍ난방 모드에 맞게 조절이 가능하게 한다.

따라서 본 발명에 따른 실외 열교환기에 의하면, 석션파이프와 리퀴드파이프가 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되어 필요에 따라 냉ㆍ난방 모드에 맞게 조절이 가능하게 되기에 차량에 설치되어 사용 시에 효율성을 증대시킨다.

도 1은 종래의 실외용 열교환기의 냉방 시 냉매흐름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 실외 열교환기에서 냉방 시 냉매흐름의 단면도이다.
도 3은 도 2의 실외 열교환기에서 난방 시 냉매흐름의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 실외 열교환기에서 냉방 시 냉매흐름의 단면도이다.
도 5는 도 4의 실외 열교환기에서 난방 시 냉매흐름의 단면도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 2와 도 3을 참고하면 본 발명에 따른 실외열교환기(100)는 제1,2 헤더탱크(110,120), 튜브(130), 핀(130b), 리시버드라이어(140), 디스파이프(140a), 석션파이프(140b), 리퀴드 파이프(140c), 제1,2밸브(150,160)를 포함한다.

상기 제1,2 헤더탱크(110,120)는 냉매가 유입 및 배출되며 서로 일정거리 이격되어 나란하게 구비된다.

상기 튜브(130)는 상기 제1헤더탱크(110)와 상기 제2헤더탱크(120)의 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되도록 나란하게 다수개로 구비된다.

상기 핀(130b)은 다수개의 상기 튜브(130) 사이에 전열면적이 증대되도록 개재된다.

상기 리시버드라이어(140)는 상기 제2헤더탱크(120)와 연결되며, 상기 제2헤더탱크(120)로 유동된 냉매를 냉매의 유로로 통과하게 한다.

상기 디스파이프(140a)는 상기 제1헤더탱크(110)에 연결되며 냉매가 유입되는 유입구(미도시)를 통해 유입된 냉매가 통과된다.

상기 석션파이프(140b)는 상기 제1헤더탱크(110)에 연결되며, 상기 디스파이프(140a)로부터 하측으로 이격된다.

여기서, 석션파이프(140b)는 냉방과 난방 시에 따라 냉매의 유동이 조절되는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.

상기 리퀴드파이프(140c)는 상기 제1헤더탱크(110)에 연결되며, 상기 석션파이프(140b)로부터 하측으로 이격된다.

여기서, 상기 리퀴드파이프(140c)는 냉방과 난방 시에 따라 냉매의 유동이 조절되는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.

상기 제1,2밸브(150,160)는 상기 석션파이프(140b)와 상기 리퀴드파이프(140c)에 각각 설치되며, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되어 냉ㆍ난방 모드 조절이 가능하게 한다.

이하부터는 본 발명의 제1실시예에 따른 실외열교환기(100)에서 상기 석션파이프(140b)와 상기 리퀴드 파이프(140c)에 각각 설치되는 상기 제1,2밸브(150,160)가 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐되는 형상에 대해서 설명하고자 한다.

첫 번째로 냉방모드 시에 상기 제1,2밸브(150,160)가 개폐되는 형상에 대해 설명하고자 한다.

한편, 도 2를 참고하면 본 발명의 실외열교환기(100)는 냉방모드 시, 상기 제1밸브(150)는 상기 석션파이프(140b)를 폐쇄하며, 상기 제2밸브(160)는 상기 리퀴드파이프(140c)를 개방한다.

여기서, 본 발명의 실외 열교환기(100)는 상기 유입구(미도시)를 통해 상기 디스파이프(140a)로 유입되어 상기 제1헤더탱크(110)를 통해 상기 제2헤더탱크(120)로 유동되는 제1패스(130a)와 상기 제1패스(130a)를 통해 유동된 냉매가 상기 제2헤더탱크(120)로부터 상기 제1헤더탱크(110)로 유동되는 제2패스(130c)와 상기 제2패스(130c)를 통해 유동된 냉매가 상기 제1밸브(150)에 의해 상기 석션파이프(140b)가 폐쇄 시에 제1헤더탱크(110)를 통해 상기 제2헤더탱크(120)로 유동되는 제3패스(130d)와 상기 제3패스(130d)로부터 유동된 냉매가 상기 제2헤더탱크(120)로부터 상기 제1헤더탱크(110)로 제4패스(130e)를 통하여 유동된다.

이로 인하여 냉매가 유동되는 냉매유로의 냉매 유동 패스 수가 4개를 갖게 된다.

부가적으로 상기 제1헤더탱크(110)는 상기 제1패스(130a)와 상기 제2패스(130c) 사이에 제1배플(110a)이 구비되고 상기 3패스(130d)와 상기 제4패스(130e) 사이에는 제2배플(110b)이 구비가 되기에 유동된 냉매가 유출되지 않도록 하는 것이 가능하다.

그리고 상기 제2헤더탱크(120)는 상기 제2패스(130c)와 상기 제3패스(130d) 사이에 냉매가 유출되지 않도록 하는 제3배플(120a)과 상기 제3배플(120a)로부터 하측으로 이격되며 상기 제3패스(130d)를 통과한 냉매가 상기 리시버드라이어(140)로 유입되도록 하는 제4배플(120b)이 구비된다.

즉, 상기 유입구(미도시)로부터 유동되어 상기 디스파이프(140a)를 통해 상기 튜브(130)로 유입되어 상기 튜브(130)를 순환한 냉매는 상기 냉매유로를 통해 상기 리시버드라이어(140)를 통과하고 상기 리시버드라이버(140)와 연결되는 서브쿨존(미도시)을 순차적으로 통과하여 상기 리퀴드파이프(140c)로 유동되어 외부로 토출되도록 하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명의 실외 열교환기(100)가 냉방모드 시에 냉방성능이 적절하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

두 번째로 난방모드 시에 상기 제1,2밸브(150,160)가 개폐되는 형상에 대해 설명하고자 한다.

한편, 본 발명의 실외열교환기(100)는 난방모드 시, 상기 제1밸브(150)는 상기 석션파이프(140b)를 개방하며, 상기 제2밸브(160)는 상기 리퀴드파이프(140c)를 폐쇄한다.

여기서, 본 발명의 실외 열교환기(100)는 상기 디스파이프(140a)로 유입된 냉매가 상기 제1헤더탱크(110)를 통해 상기 제2헤더탱크(120)로 상기 제1패스(130a)를 통해 유동되며, 상기 제1패스(130a)를 통해 유동된 냉매는 상기 제2헤더탱크(120)로부터 상기 제1헤더탱크(110)로 상기 제2패스(130c)를 통하여 유동된다.

이로 인하여 상기 유입구(미도시)로부터 유동되어 상기 디스파이프(140a)를 통해 상기 튜브(130)로 유입되어 상기 튜브(130)를 순환한 냉매는, 상기 석션파이프(140b)를 통해 외부로 토출된다.

즉, 상기 리시버드라이어(140)와 상기 서브쿨존(미도시)을 통과하지 않으며 냉매가 유동되는 상기 냉매유로의 냉매 유동 패스 수가 2개를 가지게 되어 냉매 압력강하가 최소화가 되게 하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명의 실외 열교환기(100)가 난방성능이 적절하게 유지되도록 난방모드에 맞게 적용이 가능하게 된다.

즉, 상기와 같이 두 가지 경우로 살펴본 바와 같이 본 발명의 실외 열교환기(100)가 필요에 따라 냉ㆍ난방 모드에 맞게 적용이 가능하게 되기에 차량에 설치하여 사용 시 효율성이 증대가 된다.

이하부터는 본 발명의 제2실시예에 따른 실외열교환기(100)에서 상기 석션파이프(140b)와 상기 리퀴드 파이프(140c)에 설치되는 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐되는 형상에 대해서 설명하고자 한다. 이 때 본 발명의 제1실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하고자 한다.

상기 석션파이프(140b)와 상기 리퀴드파이프(140c)는, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 단일로 구비된 제3 밸브(250)가 설치된다.

도 4를 참고하면 제2실시예에 따른 실외열교환기(100)는 냉방모드 시, 상기 제3밸브(250)는 상기 유입구(미도시)를 통해 상기 디스파이프(140a)로 유입된 냉매가 상기 제2패스(130c)를 통해 냉매가 상기 석션파이프(140b)로 유동 시 폐쇄하고 상기 제4패스(130e)를 통해 냉매가 상기 리퀴드파이프(140c)로 유동 시에는 개방한다.

즉, 이에 따라 상기 유입구(미도시)로부터 유동되어 상기 디스파이프(140a)를 통해 상기 튜브(130)로 유입되어 상기 튜브(130)를 순환한 냉매는 상기 리시버드라이어(140)를 통과하고 상기 리시버드라이버(140)와 연결되는 서브쿨존(미도시)을 순차적으로 통과하여 상기 리퀴드파이프(140c)로 유동되어 상기 제3밸브에 형성된 유출구(251)를 통해 외부로 토출되도록 하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명의 실외 열교환기(100)가 냉방모드 시에 냉방성능이 적절하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 실외열교환기(100)는 난방모드 시, 상기 유입구(미도시)를 통해 상기 디스파이프(140a)로 유입된 냉매가 상기 제2패스(130c)를 통해 상기 석션파이프(140b)로 유동 시에 상기 제3밸브(250)가 개방된다.

이로 인하여 상기 유입구(미도시)로부터 유동되어 상기 디스파이프(140a)를 통해 상기 튜브(130)로 유입되어 상기 튜브(130)를 순환한 냉매는, 상기 석션파이프(140b)와 연결되어 개방된 제3밸브(250)에 형성된 유출구(251)를 통해 외부로 토출된다.

즉, 상기와 같이 상기 제3밸브(250)가 상기 석션파이프(140b)와 상기 리퀴드파이프(140c)에 단일로 구비가 되기에 석션파이프(140b)와 라퀴드파이프(140c)로부터 유출되는 상기 유출구(251)가 단일로 구비가 되어 본 발명의 실외열교환기(100)의 배관의 레이아웃을 간편하게 하는 것이 가능하다.

하지만 종래의 실외 열교환기는 단일제품으로 냉방용이나 난방용으로 동시에 사용하고자 하는 경우 난방 시에는 냉매 유동패스수가 많게 되면 냉방 모드시에 비해 냉매측 압력 강하에 의해 냉매가 유동되는 과정에서 난방성능이 저하가 되었다.

이에 따라 난방성능의 저하를 극복하기 위해 냉매유동 패스수를 줄이고자 리시버드라이버(6)와 상기 리시버드라이버(6)와 연결되는 서브쿨존(미도시)을 실외열교환기로부터 제거하게 되면 냉방 시에 사용하고자 할 때에 냉방성능을 저하시키는 문제가 발생하게 되었다.

즉, 상기와 같이 실외 열교환기(1)를 단일제품으로 냉방용과 난방용으로 동시에 사용하기에는 무리가 있다.

하지만, 본 발명에 따른 실외 열교환기에 의하면, 석션파이프와 리퀴드파이프에 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제1,2 밸브가 설치됨으로써, 필요 시 냉ㆍ난방 모드에 맞게 조절이 가능하게 한다.

따라서 본 발명에 따른 실외 열교환기에 의하면, 석션파이프와 리퀴드파이프가 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되어 필요에 따라 냉ㆍ난방 모드에 맞게 조절이 가능하게 되기에 차량에 설치되어 사용 시에 효율성을 증대시킨다.

100 : 실외열교환기 110 : 제1헤더탱크
110a: 제1배플 110b: 제2배플
120 : 제2헤더탱크 120a: 제3배플
120b: 제4배플 130 : 튜브
130a: 제1패스 130b: 핀
130c: 제2패스 130d: 제3패스
130e: 제4패스 140 : 리시버드라이어
140a: 디스파이프 140b: 석션파이프
140c: 리퀴드파이프 150 : 제1밸브
160 : 제2밸브 250 : 제3밸브
251 : 유출구

Claims (6)

1. 냉매가 유입 및 배출되며 서로 이격되어 구비되는 제1,2 헤더탱크;
   상기 제1,2 헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되는 다수개의 튜브;
   상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 핀;
   상기 제2헤더탱크와 연결되는 리시버드라이어;
   상기 제1헤더탱크에 연결되어 냉매가 통과되는 디스파이프;
   상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 디스파이프로부터 하측으로 이격되는 석션파이프;
   상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 석션파이프로부터 하측으로 이격되는 리퀴드 파이프; 및
   상기 석션파이프와 상기 리퀴드파이프에 각각 설치되며, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제1,2 밸브를 포함하는 열교환기.
2. 청구항 1에 있어서,
   냉방모드 시,
   상기 제1밸브는 상기 석션파이프를 폐쇄하며,
   상기 제2밸브는 상기 리퀴드파이프를 개방하고,
   상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 리퀴드파이프를 통해 외부로 토출되는 열교환기.
3. 청구항 1에 있어서,
   난방 모드 시,
   상기 제1밸브는 상기 석션파이프를 개방하며,
   상기 제2밸브는 상기 리퀴드파이프를 폐쇄하고,
   상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 석션파이프를 통해 외부로 토출되는 열교환기.
4. 냉매가 유입 및 배출되며 서로 이격되어 구비되는 제1,2 헤더탱크;
   상기 제1,2 헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매의 유로가 형성되는 다수개의 튜브;
   상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 핀;
   상기 제2헤더탱크와 연결되는 리시버드라이어;
   상기 제1헤더탱크에 연결되어 냉매가 통과되는 디스파이프;
   상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 디스파이프로부터 하측으로 이격되는 석션파이프;
   상기 제1헤더탱크에 연결되며, 상기 석션파이프로부터 하측으로 이격되는 리퀴드 파이프; 및
   상기 석션파이프와 상기 리퀴드파이프에 단일로 결합되며, 냉ㆍ난방 모드 전환에 따라 개폐가 되는 제3 밸브를 포함하는 열교환기.
5. 청구항 4에 있어서,
   냉방모드 시,
   상기 제3밸브는 냉매가 유동되는 상기 석션파이프를 폐쇄하며,
   상기 제3밸브는 냉매가 유동되는 상기 리퀴드파이프를 개방하고,
   상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 리퀴드파이프를 통해 외부로 토출되는 열교환기.
6. 청구항 4에 있어서,
   난방 모드 시,
   상기 제3밸브는 냉매가 유동되는 상기 석션파이프를 개방하며,
   상기 디스파이프를 통해 상기 튜브로 유입되어 상기 튜브를 순환한 냉매는, 상기 석션파이프로부터 상기 제3밸브의 유출구를 통해 외부로 토출되는 열교환기.

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