WO2016148508A1 - 자동차용 열교환기 - Google Patents

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WO2016148508A1
WO2016148508A1 PCT/KR2016/002650 KR2016002650W WO2016148508A1 WO 2016148508 A1 WO2016148508 A1 WO 2016148508A1 KR 2016002650 W KR2016002650 W KR 2016002650W WO 2016148508 A1 WO2016148508 A1 WO 2016148508A1
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space
row
heat exchanger
refrigerant
communication hole
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PCT/KR2016/002650
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English (en)
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전영하
구중삼
신현근
오광헌
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한온시스템 주식회사
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    • F28F9/0212—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions the partitions being separate elements attached to header boxes

Definitions

  • the present invention relates to an automotive heat exchanger, and more particularly, to an automotive heat exchanger such that the temperature distribution of air passing through the heat exchanger becomes uniform.
  • Cars are equipped with air conditioning for summer cooling and moisture removal.
  • the air conditioner includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, through which the refrigerant is circulated, and the evaporator makes cold air by absorbing ambient heat when the refrigerant evaporates and supplies it to the room.
  • the temperature of the air discharged to the room is preferably the same regardless of the vent position. However, if the temperature distribution of the evaporator is not uniform, the temperature distribution of the air passing through the heat exchanger is not uniform, and thus the temperature of the discharged air may vary according to the vent.
  • Such a heat exchanger is mainly installed so that the first-row heat exchanger and the second-row heat exchanger overlap each other, and the two heat exchangers form a system with one inlet and an outlet as a whole.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-column heat exchanger according to the prior art, in which a single heat exchanger and a second heat exchanger arranged before and after are separated into one plane.
  • both the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 20 are composed of an upper header tank and a lower header tank and a plurality of tubes connecting them.
  • the upper and lower header tanks of the first and second rows are arranged in the upper row space 11, the second row space 21, the lower row space 12, and the second row by partition walls transversely intersecting the inner middle part.
  • the lower row space 22 is partitioned.
  • baffles 31 and 32 are installed at predetermined positions to block the flow of the coolant, thereby forming a plurality of passes having a flow of the coolant upward or downward.
  • the illustrated example is a heat exchanger having a flow path of a total of six passes of three rows in one row and three rows in two rows, and a refrigerant inlet 11a is formed at one side of the first row upper space 11, and the second row upper space 21 is shown.
  • the coolant outlet 21a is formed at one side of the bottom side, and a communication hole 40 is formed at one side of the partition wall of the lower header tank to connect the lower row space 12 and the lower row space 22.
  • the refrigerant flowing into the refrigerant inlet 11a passes through the 1, 2, 3 paths of the first heat exchanger 10, moves to the second heat exchanger 20 through the communication hole 40, and 4, 5, 6. After passing through the pass, it is discharged to the refrigerant outlet 21a.
  • the conventional heat exchanger has a series flow structure in which the refrigerant flows through the second heat exchanger 20 after passing through all of the first heat exchanger 10 so that the paths overlapping each other in the vehicle installation state (1 and 6, 2 and 5, There are areas (1 pass and 6 pass) in which temperature variations are severe among 3 and 4).
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-1998-0050607 discloses a heat exchanger having a structure overlapping with a first row and a second row as described above.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the object is to provide a heat exchanger for automobiles having improved uniformity of temperature distribution by forming parallel flow and counterflow of refrigerant in the first heat exchanger and the second heat exchanger. have.
  • the upper first row space 110 and the upper second row space 120 and between each of the first communication hole 141 and the second communication hole 142 is An upper header tank 100 having an upper intermediate space 130 formed therein, a lower first row space 210 and a lower second row space 220, and a first communication hole 241 and a second therebetween.
  • a plurality of tubes 300 connect the lower header tank 200 having the lower intermediate space 230 in which the communication hole 242 is formed, and the upper first row space 110 and the lower first row space 210.
  • a heat exchanger made of a plurality of heat exchangers formed by connecting a plurality of tubes 300 to the upper two heat spaces 120 and the lower two heat spaces 220, and the upper one heat space 110 and an upper portion.
  • baffles 400 installed in the second row space 120, the lower first row space 210, and the lower second row space 220 to form a path of the coolant, wherein the coolant is connected to the first heat exchanger. Distribution to two heat exchangers A parallel path is formed, and each of the first heat exchanger and the second heat exchanger provides a heat exchanger for the vehicle, wherein the flow of the refrigerant from the inlet to the outlet flows in opposite directions to form a counter flow. .
  • the inlet end is a refrigerant inlet 143 formed in the upper middle space 130 and the outlet end is a refrigerant outlet 243 formed in the lower middle space 230, and the refrigerant flows into the refrigerant inlet 143.
  • the upper first row space 110 and the upper second row space (through the first communication hole 141 and the second communication hole 142 formed in opposite directions of the upper intermediate space 130, respectively) And flows into the lower first thermal space 210 and the lower second thermal space 220 in the opposite direction in the first heat exchanger and the second heat exchanger, and flows into the lower intermediate space.
  • the lower intermediate space from the lower first row space 210 and the lower second row space 220 through the first communication hole 241 and the second communication hole 242 formed in opposite directions of the 230. Inflow to the 230, it is characterized in that the discharge through the refrigerant outlet (243).
  • the coolant inlet 143 is formed at one side of the upper surface of the upper middle space 130, and the coolant outlet 243 is formed at one side of the lower surface of the lower middle space 230.
  • the refrigerant inlet 143 is formed on either side of both sides of the upper middle space 130, the refrigerant outlet 243 is formed on any one side of both sides of the lower middle space (230). It is done.
  • the baffle 400 is alternately installed in the upper first row space 110 and the lower first row space 210 at a predetermined interval in the first heat exchanger, and the baffle 400 is the upper first row space 110. And an equal number of coolant paths are formed in the lower first row space 210 and an odd number of refrigerant paths are formed, and the baffle is spaced at a predetermined interval in the upper second row space 120 and the lower second row space 220 in the second heat exchanger. 400 are alternately installed, and the baffle 400 is equally installed in the upper second row space 120 and the lower second row space 220, and an odd number of refrigerant passes is formed.
  • the inlet end is a refrigerant inlet 143 formed in the upper middle space 130 and the outlet end is a refrigerant outlet 243 formed in the lower middle space 230, and the refrigerant flows into the refrigerant inlet 111.
  • the refrigerant flows into the refrigerant inlet 111.
  • the refrigerant After being introduced into the upper second row space 120, the refrigerant is discharged to the outlet 121 formed in the upper two row spaces 120, and the remaining portion of the refrigerant is formed at one side of the lower intermediate space 230.
  • Ascending to the upper second row space 120 is characterized in that the discharge through the refrigerant outlet 121.
  • the coolant inlet 111 and the coolant outlet 121 are formed on the same side of the upper first row space 110 and the upper second row space 120, respectively.
  • the baffle 400 is alternately installed in the upper first row space 110 and the lower first row space 210 at a predetermined interval in the first heat exchanger, and the baffle 400 is the lower first row space 210.
  • the baffle 400 is alternately installed at intervals, and the baffles 400 are equally installed in the upper two row spaces 120 and the lower two row spaces 220, and an odd number of refrigerant paths are formed. .
  • the refrigerant flows into the opposite sides of the first heat exchanger and the second heat exchanger to form a parallel path, the refrigerant flows in opposite directions in the first heat exchanger and the second heat exchanger to form a counter flow. This reduces the variation in the refrigerant temperature in the overlapping region of the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the temperature distribution of the heat exchanger becomes uniform, and thus the temperature distribution of the air passing through the heat exchanger becomes uniform, so that cold air of a uniform temperature can be discharged without variation in position in each vent in the room.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a heat exchanger according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view of a two-row heat exchanger according to the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of the upper header tank of the heat exchanger according to the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the lower header tank of the heat exchanger according to the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing the configuration and refrigerant flow of the first embodiment of a heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 6 to 8 are cross-sectional views of the heat exchanger according to the first embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 5, and FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram three-dimensionally showing the refrigerant flow of the first embodiment
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration and the refrigerant flow of the second embodiment of the heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 11 and 12 are cross-sectional views of the heat exchanger according to the second embodiment, FIG. 11 is a sectional view taken along the line D-D of FIG. 10, and FIG. 12 is a sectional view taken along the line E-E of FIG.
  • Fig. 13 is a schematic diagram three-dimensionally showing the refrigerant flow of the second embodiment
  • the automotive heat exchanger includes an upper header tank 100 and a lower header tank 200, a tube 300 connecting them, and a cooling fin 310 installed between the tubes 300. ).
  • the upper header tank 100 and the lower header tank 200 each have a three-space structure having a first space, a second space, and an intermediate space between the first and second spaces.
  • Each header tank may have an inlet and an outlet of a refrigerant in one side of the three spaces, that is, the first and second row spaces and the intermediate space, as necessary.
  • Figure 2 shows the connector (510, 520) connected to the inlet or outlet formed on the front and left side of the upper header tank 100. (The direction arrow shown in Figure 2 is the same throughout the specification. It is a standard.)
  • the upper header tank 100 includes a header member 101 having a partition wall 101a formed therebetween, and both sides of the view A protrude upward and the middle portion downward.
  • the tank member 102 forming the upper first row space 110 and the upper second row space 120, and the upper portion of the middle portion of the tank member 102;
  • the cover member 103 is mounted to form an upper middle space 130.
  • Reference numeral 101b denotes a tube hole into which the tube 300 is inserted.
  • the tank member 102 has a first communication hole 141 communicating the upper first row space 110 and the upper intermediate space 130 with each other, and the upper second row space 120 and the upper intermediate space 130.
  • a second communication hole 142 for communicating is formed.
  • baffles 400 are provided along the longitudinal direction (left and right directions) of the header member 101.
  • the baffle 400 partitions the inner spaces of the upper first row space 110 and the upper second row space 120 in the longitudinal direction (left and right directions when viewed from the front), and the baffle 400 blocks the refrigerant flow and switches the refrigerant.
  • the exact baffle installation position is shown in the drawings for explaining each embodiment (first embodiment; Figs. 5, 9, and 2; Figs. 10 and 13).
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the lower header tank 200, the header member 201 is connected to the lower end of the tube 300, the header member 201 in combination with the lower first row space 210 between the A tank member 202 forming the lower second row space 220 and the lower intermediate space 230, a cover member 303 mounted on the lower portion of the tank member 202 to form the lower intermediate space 230, and A plurality of baffles 400 are installed between the header member 201 and the tank member 202 to define a coolant path by partitioning the lower first row space 210 and the lower second row space 220.
  • the lower header tank 200 has the same configuration as the upper header tank 100, and the header members 101 and 201 are disposed to face each other so as to be connected to each other by the tube 300.
  • the baffle 400 installed in the upper header tank 100 and the lower header tank 200 has a single row baffle and a second row baffle formed of one plate as shown, and the baffles are installed at the same position in the first row and the second row. Can be.
  • the first row and the second row of baffles may be formed as separate components, and the first and second rows of baffles may be installed at different positions.
  • a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 9 on the assumption of a heat exchanger having a two-row structure having an upper header tank 100 and a lower header tank 200 having a three-space structure as described above.
  • a first communication hole 141 is formed at one end portion between the upper first row space 110 and the upper intermediate space 130, and the upper second row space 120 and the upper intermediate space ( The second communication hole 142 is formed at the other end portion between the 130, and the refrigerant inlet 143 is formed on one side of the upper intermediate space 130.
  • a first communication hole 241 is formed at one end portion between the lower first row space 210 and the lower intermediate space 230, and the lower second row space 220 and the lower intermediate space ( A second communication hole 242 is formed at the other end portion between the 230, and the refrigerant outlet 243 is formed at one side of the lower intermediate space 230.
  • the coolant inlet 143 and the coolant outlet 243 are respectively formed in the center of the upper surface of the upper middle space 130 and the lower surface of the lower middle space 230, this is only one embodiment and the refrigerant inlet 143 ) And the refrigerant outlet 243 are not particularly limited as long as they are formed to communicate with the upper middle space 130 and the lower middle space 230. That is, the refrigerant inlet 143 and the refrigerant outlet 243 are not only arbitrary positions of the upper surface of the upper intermediate space 130 and the upper surface of the lower intermediate space 230, but also the upper intermediate space 130 and the lower intermediate space 230. It may be formed on either side of both sides.
  • the first communication holes 141 and 241 and the second communication holes 142 and 242 are located opposite to each other.
  • first communication hole 141 of the upper header tank 100 and the first communication hole 241 of the lower header tank 200 are located in diagonally opposite directions to each other, and the upper header tank The second communication hole 142 of 100 and the second communication hole 242 of the lower header tank 200 are also located in diagonally opposite directions to each other.
  • the baffle 400 is alternately installed in the upper first row space 110 and the lower first row space 210 at regular intervals along the left and right longitudinal directions of the heat exchanger, to form an odd path.
  • the same number of baffles 400 are installed in the 110 and lower row 1 spaces 210.
  • the refrigerant inlet 143 is formed at the upper side (upper middle space 130), the first pass is a downward path flowing from the upper side to the lower side. Therefore, when the odd pass is formed as a whole including the first pass, the final pass is also a downward pass flowing from the top to the bottom, so that the final pass of the first row is the refrigerant outlet 243 formed at the lower side (lower intermediate space 230). ( Figure 5 shows the case of 5 passes.)
  • the baffle 400 is installed in the second column in the same manner. That is, alternately installed in the upper two row spaces 120 and the lower two row spaces 220 at regular intervals along the left and right longitudinal directions of the heat exchanger, the same number of the upper two row spaces 120 and the lower two row spaces 220. Baffle 400 is installed and formed in an odd pass. However, as described above, since the second communication hole 142 is located opposite to the first communication hole 141, the position of the first path is located in the direction opposite to the first path of the first row. . However, since the upper refrigerant inlet 143 is the same, even in the second row, the first pass and the final pass are the downward pass, and the final pass may be connected to the refrigerant outlet 243 located at the lower side. The case of 5 passes equal to column 1 is shown.)
  • the refrigerant flows into the upper middle space 130 through the refrigerant inlet 143.
  • Some of the introduced refrigerant is introduced into the upper first row space 110 through the first communication hole 141 formed at one side of the upper intermediate space 130.
  • the lower portion formed on the other side of the lower first row space 210. It is introduced into the lower intermediate space 230 through the first communication hole 241 of the header tank 200, and is discharged through the outlet 231 formed in the lower intermediate space 230.
  • the remaining part of the refrigerant introduced into the upper middle space 130 is introduced into the upper second row space 120 through the second communication hole 142 formed on the opposite side of the upper middle space 131.
  • the first to fifth passes of the second heat exchanger are sequentially reciprocated up and down, and then through the second communication hole 242 of the lower header tank 200 formed at one side of the lower second heat space 220.
  • the lower intermediate space 230 is introduced into the lower intermediate space 230 and discharged through the refrigerant outlet 243 of the lower intermediate space 230 together with the refrigerant passing through the one heat exchanger.
  • the refrigerant flows into the upper middle space 130 through the refrigerant inlet 143, and then opens the first communication hole 141 and the second communication hole 142 formed on opposite sides of the upper middle space 130.
  • the first communication hole 241 and the second communication hole (241) formed opposite to each other in the lower intermediate space 230 ( 242 is introduced into the lower intermediate space 230, and finally discharged together through the refrigerant outlet (243).
  • a parallel flow is formed in which refrigerants having the same temperature condition are uniformly distributed to the first heat exchanger and the second heat exchanger, and in addition, the refrigerants are opposed to each other in the first heat exchanger and the second heat exchanger that overlap each other (the first heat exchanger).
  • the counter current flows in the right direction (arrow 1) and in the two heat exchanger, and in the left direction (arrow 2), the temperature deviation of the overlapping regions is reduced, and a uniform temperature distribution is formed throughout the heat exchanger.
  • the second embodiment is also based on a heat exchanger having a two-row structure having an upper header tank 100 and a lower header tank 200 of the three-space structure.
  • a first communication hole 141 is formed at one end portion between the upper first row space 110 and the upper intermediate space 130, and the upper second row space 120 and the upper intermediate space ( Second communication holes 142 are formed at opposite ends between the 130.
  • Both the refrigerant inlet 111 and the refrigerant outlet 121 are formed in the upper header tank 100.
  • a first communication hole 241 is formed at one end portion between the lower first row space 210 and the lower intermediate space 230, and the lower second row space 220 and the lower intermediate space ( Second communication holes 242 are formed at opposite ends between the 230.
  • the first communication hole 241 is formed on the side where the coolant inlet 111 is formed in the upper first row space 110, so that the first pass of the coolant flowing into the coolant inlet 111 descends. After the lower first row space 210 is moved to the lower intermediate space 230 through the first communication hole 241.
  • the baffle 400 is alternately installed in the upper first row space 110 and the lower first row space 210 at regular intervals along the left and right longitudinal directions of the heat exchanger, and the upper first row space ( 110, one more number of baffles 400 are installed as compared to the lower one row space 210.
  • the refrigerant inlet 111 is formed at the upper side (upper one row space 110), the first pass is a downward path flowing from the upper side to the lower side. Therefore, when an even pass is formed, including the first pass as a whole, the final pass is an upward pass flowing from the bottom to the top, so that the final pass of the first row opens the first communication hole 141 of the upper row space 110. It can be introduced into the upper middle space 130 through. ( Figure 6 shows the case of the pass.)
  • the baffle 400 is installed in the second column in the same manner. That is, the upper two row spaces 120 and the lower two row spaces 220 are alternately installed along the left and right longitudinal directions of the heat exchanger. However, the same number of baffles 400 are installed in the upper two-row space 120 and the lower two-row space 220 to form an odd path.
  • the first pass of the second row is a path rising in the lower row 2 space 220 and the second row is an odd pass as described above, so the final pass is the same upward path as the first pass, so that the refrigerant in the upper row 2 space 120 It flows to the adjacent part of the exit 121. (The figure shows the case of 5 passes.)
  • the refrigerant flows into the refrigerant inlet 111 formed at one side of the upper first heat space 110, descends to the lower first heat space 210 through a first pass of the first heat exchanger, and then some of them.
  • the upper and lower reciprocating movement of the second pass through the sixth pass of the first heat exchanger is introduced into the upper first heat space 110 again, the upper through the first communication hole 141 on one side of the upper first heat space 110 Flows into the intermediate space 130, moves to the opposite side of the upper intermediate space 130, and flows into the upper second row space 120 through the second communication hole 142 formed at the other side of the upper intermediate space 130, Thereafter, it is discharged through the refrigerant outlet 121 formed in the upper two column spaces 120.
  • the remaining portion of the refrigerant descending to the lower first heat space 210 via the first pass of the first heat exchanger is the lower intermediate space through the first communication hole 241 formed at one side of the lower first heat space 210. It flows into the 230, and moves to the opposite side of the lower intermediate space 230 and flows into the lower second row space 220 through the second communication hole 242 formed on the other side of the lower intermediate space 230. Thereafter, the first to fifth passes of the second heat exchanger pass through the upper and lower reciprocating sequentially, and then flow into the upper second heat space 120 and are discharged through the outlet 121.
  • the second embodiment is configured by the even heat path in which the first heat exchanger has the first pass as the downward path, and the coolant inlet 111 and the coolant by the second heat exchanger as the odd path with the first path as the upward path.
  • Both outlets 121 can be formed in the upper header tank 100 of the upper side.
  • the refrigerant inlet 111 and the refrigerant outlet 121 are heat exchanged. It can be collected and installed on the same side of the plane.
  • the piping layout connected to the coolant inlet 111 and the coolant outlet 121 can be simplified, and piping can be easily connected or dismantled.
  • the present invention relates to an automotive heat exchanger such that the temperature distribution of the air passing through the heat exchanger becomes uniform.

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Abstract

본 발명은 자동차용 열교환기에 관한 것으로, 냉매가 1열열교환기와 2열열교환기에 병렬로 유입되면서 서로 상반되는 흐름 방향을 가짐으로써 온도분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

Description

자동차용 열교환기
본 발명은 자동차용 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기를 통과한 공기의 온도분포가 균일해지도록 된 자동차용 열교환기에 관한 것이다.
자동차에는 여름철 냉방 및 습기제거를 위해서 에어컨이 구비된다.
에어컨은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하며, 이들을 통해 냉매를 순환시키고, 증발기에서 냉매의 증발시 주변의 열을 흡수하는 것을 이용하여 냉기를 만들어 실내로 공급한다.
실내로 토출되는 공기의 온도는 벤트 위치에 상관없이 동일한 것이 바람직하다. 그런데, 증발기의 온도분포가 균일하지 않으면 열교환기를 통과한 공기의 온도분포가 균일하지 않고, 이에 벤트에 따라 토출 공기의 온도가 차이 날 수 있다.
따라서, 증발기 즉, 열교환기의 공기 통과 면적 전체에서 온도분포를 균일하게 하는 것이 필요하다.
근래에 열교환기를 통과한 공기의 온도분포가 균일해지는데 도움이 되도록 복수열의 열교환기를 이용하고 있다. 이와 같은 열교환기는 주로 1열 열교환기와 2열 열교환기를 서로 겹쳐지도록 설치하되, 전체적으로 하나의 입구와 출구를 구비하여 2개의 열교환기가 하나의 시스템을 이루고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 복수열 열교환기의 모식도로서, 전후에 배치된 1열열교환기와 2열열교환기를 하나의 평면에 분리 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 1열열교환기(10)와 2열열교환기(20) 모두 상부헤더탱크와 하부헤더탱크 및 이들을 연결하는 다수의 튜브로 구성되어 있다. 1열과 2열의 상부헤더탱크와 하부헤더탱크는 내부 중간 부분을 횡방향으로 가로지르는 격벽에 의해 각각 1열상부공간(11)과 2열상부공간(21), 1열하부공간(12)과 2열하부공간(22)으로 구획된다.
상기 각각의 공간에는 소정 위치에 배플(31,32)이 설치되어 냉매의 흐름을 차단함으로써 상향 또는 하향의 냉매 흐름을 가지는 복수의 패스(pass)가 형성된다. 도시된 예는 1열 3패스, 2열 3패스의 총 6패스의 흐름 경로를 가지는 열교환기로서, 1열상부공간(11) 일측에 냉매입구(11a)가 형성되고, 2열상부공간(21)의 일측에 냉매출구(21a)가 형성되고, 하부헤더탱크의 격벽 일측에 1열하부공간(12)과 2열하부공간(22)을 연결하는 연통홀(40)이 형성되어 있다.
따라서, 냉매입구(11a)로 유입된 냉매는 1열열교환기(10)의 ①,②,③패스를 통과하고, 연통홀(40)을 통해 2열열교환기(20)로 이동하여 ④,⑤,⑥패스를 통과한 후, 냉매출구(21a)로 배출된다.
그런데, 상기 종래 열교환기는 냉매가 1열열교환기(10)를 모두 경유한 뒤 2열열교환기(20)를 흐르는 직렬 흐름 구조로 이루어져 있어서 차량 설치 상태에서 서로 중첩되는 패스(1과 6, 2와 5, 3과 4)중 온도 편차가 심하게 발생하는 영역(1패스와 6패스)이 있다.
따라서 열교환기의 온도분포 균일성이 저하되고, 이를 통과한 공기의 온도분포가 균일하지 않게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-1998-0050607호에 상기와 같이 제1열과 제2열로 중첩된 구조의 열교환기가 개시되어 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 1열열교환기와 2열열교환기에서 냉매의 병렬 흐름 및 대항류가 형성됨으로써 온도분포의 균일성이 향상된 자동차용 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부1열공간(110)과 상부2열공간(120) 및 이들 각각과의 사이에 제1연통홀(141)과 제2연통홀(142)이 형성된 상부중간공간(130)을 구비한 상부헤더탱크(100)와, 하부1열공간(210)과 하부2열공간(220) 및 이들 각각과의 사이에 제1연통홀(241)과 제2연통홀(242)이 형성된 하부중간공간(230)을 구비한 하부헤더탱크(200)와, 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)을 다수의 튜브(300)가 연결하여 이루어진 1열열교환기와, 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)을 다수의 튜브(300)가 연결하여 이루어진 2열열교환기 및, 상기 상부1열공간(110), 상부2열공간(120), 하부1열공간(210), 하부2열공간(220)에 설치되어 냉매의 패스를 형성하는 다수의 배플(400)을 포함하고, 상기 냉매가 상기 1열열교환기와 상기 2열열교환기로 분배되어 병렬 패스를 형성하고, 상기 1열열교환기와 상기 2열열교환기 각각은 유입단에서 배출단을 향하는 상기 냉매의 흐름이 서로 반대 방향으로 흘러 대항류를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기를 제공한다.
상기 유입단은 상기 상부중간공간(130)에 형성된 냉매입구(143)이고 상기 배출단은 상기 하부중간공간(230)에 형성된 냉매출구(243)이며, 상기 냉매는 상기 냉매입구(143)로 유입된 뒤, 상부중간공간(130)의 서로 반대쪽 방향에 각각 형성된 상기 제1연통홀(141)과 상기 제2연통홀(142)을 통해 상기 상부1열공간(110)과 상기 상부2열공간(120)으로 분배 유입되고, 분배된 냉매는 상기 1열열교환기와 상기 2열열교환기에서 상호 반대 방향으로 흘러 상기 하부1열공간(210)과 상기 하부2열공간(220)으로 흐르고, 상기 하부중간공간(230)의 서로 반대쪽 방향에 형성된 상기 제1연통홀(241)과 상기 제2연통홀(242)을 통해 상기 하부1열공간(210)과 상기 하부2열공간(220)으로부터 상기 하부중간공간(230)으로 유입되며, 상기 냉매출구(243)를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매입구(143)는 상기 상부중간공간(130)의 상면 일측에 형성되고, 상기 냉매출구(243)는 상기 하부중간공간(230)의 하면 일측에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 냉매입구(143)는 상기 상부중간공간(130)의 양 측면 중 어느 한쪽 면에 형성되고, 상기 냉매출구(243)는 상기 하부중간공간(230)의 양 측면 중 어느 한쪽 면에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 1열열교환기에서 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)에 동수로 설치되어 홀수의 냉매 패스가 형성되고, 상기 2열열교환기에서 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 동수로 설치되어 홀수의 냉매 패스가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 유입단은 상기 상부중간공간(130)에 형성된 냉매입구(143)이고 상기 배출단은 상기 하부중간공간(230)에 형성된 냉매출구(243)이며, 상기 냉매가 상기 냉매입구(111)로 유입되어 상기 1열열교환기의 제1패스를 통해 상기 하부1열공간(210)으로 하강한 뒤 그 중 일부는 상기 1열열교환기의 냉매 패스를 따라 일측 방향으로 흘러 상기 상부1열공간(110)으로 상승하고, 상기 상부중간공간(130)의 상기 제1연통홀(141)을 통해 상기 상부중간공간(130)으로 흐르며, 상기 상부중간공간(130)의 반대쪽에 형성된 상기 제2연통홀(142)을 통해 상기 상부2열공간(120)으로 유입된 후, 상기 상부2열공간(120)에 형성된 상기 냉매출구(121)로 배출되고, 냉매의 나머지 일부는 상기 하부중간공간(230)의 일측에 형성된 상기 제1연통홀(241)을 통해 상기 하부중간공간(230)으로 유입되고, 상기 하부중간공간(230)의 반대쪽에 형성된 상기 제2연통홀(242)을 통해 상기 2열열교환기로 유입되어 상기 2열열교환기의 냉매 패스를 따라 상기 1열열교환기의 냉매흐름과는 반대 방향으로 흐른 뒤 상기 상부2열공간(120)으로 상승하여 상기 냉매출구(121)를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매입구(111)와 상기 냉매출구(121)는 상기 상부1열공간(110)과 상기 상부2열공간(120)의 동일한 측면에 각각 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 1열열교환기에서 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 하부1열공간(210)에 비해 상기 상부1열공간(110)에 1개 더 많은 수로 설치되어 짝수의 냉매 패스가 형성되고, 상기 2열열교환기에서 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 동수로 설치되어 홀수의 냉매 패스가 형성된 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 1열열교환기와 2열열교환기의 서로 반대쪽으로 냉매가 분배 유입되어 병렬 패스를 구성하고, 1열열교환기와 2열열교환기에서 냉매가 상호 반대방향으로 흘러 대항류를 형성함으로써 1열열교환기와 2열열교환기 중첩 영역의 냉매 온도의 편차가 감소된다.
따라서 열교환기의 온도분포가 균일해지고, 이에 열교환기를 통과한 공기의 온도분포가 균일해짐으로써, 실내의 각 벤트에서 위치에 따른 편차 없이 균일한 온도의 냉풍이 토출될 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 열교환기의 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 2열 구조 열교환기의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 상부헤더탱크의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 하부헤더탱크의 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 열교환기의 제1실시예의 구성 및 냉매 흐름을 나타낸 모식도.
도 6 내지 도 8은 상기 제1실시예에 따른 열교환기의 단면도로서, 도 6은 도 5의 A-A선 단면도, 도 7은 도 5의 B-B선 단면도, 도 8은 도 5의 C-C선 단면도.
도 9은 상기 제1실시예의 냉매 흐름을 입체적으로 도시한 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 열교환기의 제2실시예의 구성 및 냉매 흐름을 나타낸 모식도.
도 11과 도 12는 상기 제2실시예에 따른 열교환기의 단면도로서, 도 11은 도 10의 D-D선 단면도, 도 12는 도 12의 E-E선 단면도.
도 13은 상기 제2실시예의 냉매 흐름을 입체적으로 도시한 개략도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 열교환기는 상부헤더탱크(100)와 하부헤더탱크(200) 및 이들을 연결하는 튜브(300)와, 튜브(300) 사이에 설치된 냉각핀(310)을 포함한다.
상부헤더탱크(100)와 하부헤더탱크(200)는 각각 1열공간과 2열공간 및 1열공간과 2열공간 사이의 중간공간을 구비한 3공간 구조로 이루어진다.
각각의 헤더탱크에는 필요에 따라 상기 3개의 공간 즉, 1열공간과 2열공간 및 중간공간의 일측에 냉매의 입구 및 출구가 형성될 수 있다. 그 일 예로서 도 2에는 상부헤더탱크(100)의 전방면과 좌측면에 형성된 입구 또는 출구와 연결되는 연결구(510,520)가 도시되어 있다.(도 2에 표시된 방향표시 화살표는 명세서 전체에 걸쳐 동일한 기준이 된다.)
도 3에 도시된 바와 같이, 상부헤더탱크(100)는 중간에 격벽(101a)이 형성된 헤더부재(101)와, 일측면에서 보아(View A) 양측 부분은 상방으로 돌출되고 중간 부분은 하방으로 돌출된 단면 구조를 가짐으로써 헤더부재(101)와 더불어 상부1열공간(110)과 상부2열공간(120)을 형성하는 탱크부재(102)와, 탱크부재(102)의 중간 부분의 상부에 장착되어 상부중간공간(130)을 형성하는 커버부재(103)를 포함한다. 미설명 부호 101b는 튜브(300)가 삽입되는 튜브홀이다.
상기 탱크부재(102)에는 상부1열공간(110)과 상부중간공간(130)을 상호 연통시키는 제1연통홀(141)과, 상부2열공간(120)과 상부중간공간(130)을 상호 연통시키는 제2연통홀(142)이 형성된다.
또한, 헤더부재(101)의 길이 방향(좌우 방향)을 따라 복수의 배플(400)이 설치된다. 배플(400)은 상부1열공간(110)과 상부2열공간(120)의 내부 공간을 길이 방향(정면에서 보아 좌우 방향)으로 구획하는데, 배플(400)은 냉매 흐름을 차단 및 전환함으로써 냉매 패스를 형성하는 역할을 한다.(정확한 배플 설치위치는 각 실시예를 설명하는 도면(제1실시예 ; 도 5, 도 9, 제2실시예; 도 10, 도 13)에 표시하였다.
도 4는 하부헤더탱크(200)의 분해사시도로서, 튜브(300)의 하단이 연결되는 헤더부재(201)와, 헤더부재(201)와 결합하여 양자의 사이에 하부1열공간(210)과 하부2열공간(220) 및 하부중간공간(230)을 형성하는 탱크부재(202)와, 탱크부재(202)의 하부에 장착되어 하부중간공간(230)을 형성하는 커버부재(303) 및, 헤더부재(201)와 탱크부재(202) 사이에 설치되어 하부1열공간(210) 및 하부2열공간(220)을 구획함으로써 냉매 패스를 형성하는 복수의 배플(400)을 포함한다.
즉, 하부헤더탱크(200)는 상부헤더탱크(100)와 구성이 동일하며, 양자의 사이를 튜브(300)로 연결할 수 있도록 각각의 헤더부재(101,201)가 서로 마주보는 상태로 배치된다.
상부헤더탱크(100)와 하부헤더탱크(200) 내에 설치되는 배플(400)은 도시된 바와 같이 1열배플과 2열배플이 하나의 판재로 형성되어 1열과 2열에서 배플이 동일한 위치에 설치될 수 있다. 또한, 1열배플과 2열배플이 별개의 부품으로 이루어져 1열과 2열의 배플이 각각 다른 위치에 설치될 수도 있다.
상기와 같은 3공간 구조의 상부헤더탱크(100)와 하부헤더탱크(200)를 구비한 2열 구조의 열교환기를 전제로 도 5 내지 9를 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다.
상부헤더탱크(100)에는 상부1열공간(110)과 상부중간공간(130) 사이의 일측 끝부분에 제1연통홀(141)이 형성되고, 상부2열공간(120)과 상부중간공간(130) 사이의 타측 끝부분에 제2연통홀(142)이 형성되며, 상부중간공간(130)의 일측에 냉매입구(143)가 형성된다.
하부헤더탱크(200)에는 하부1열공간(210)과 하부중간공간(230) 사이의 일측 끝부분에 제1연통홀(241)이 형성되고, 하부2열공간(220)과 하부중간공간(230) 사이의 타측 끝부분에 제2연통홀(242)이 형성되며, 하부중간공간(230)의 일측에 냉매출구(243)가 형성된다.
상기 냉매입구(143)와 냉매출구(243)가 각각 상부중간공간(130)의 상면과 하부중간공간(230)의 하면의 중앙에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예일 뿐이며 냉매입구(143)와 냉매출구(243)는 상부중간공간(130)과 하부중간공간(230)에 연통되도록 형성되기만 하면 그 위치에는 특별한 제한이 없다. 즉, 냉매입구(143)와 냉매출구(243)는 상부중간공간(130)의 상면과 하부중간공간(230)의 상면의 임의의 위치뿐만 아니라 상부중간공간(130)과 하부중간공간(230) 양쪽 측면 중 어느 한쪽 면에도 형성될 수 있다. 냉매입구(143)와 냉매출구(243)의 형성 위치의 차이(단, 상부중간공간(130)과 하부중간공간(230)에 연통될 것)에 의하여 1열열교환기와 2열열교환기로의 냉매 유입 시점에 미세한 차이가 있을 뿐 이하에서 설명할 내용인 제1열과 제2열의 병렬 패스 및 대항류를 이루어 온도 분포 균일성을 향상시키는 작용 효과의 차이는 존재하지 않는다.
상부헤더탱크(100)와 하부헤더탱크(200) 각각에서 제1연통홀(141,241)과 제2연통홀(142,242)은 서로 반대쪽에 위치한다.
또한, 제1열과 제2열 각각에서 상부헤더탱크(100)의 제1연통홀(141)과 하부헤더탱크(200)의 제1연통홀(241)은 서로 대각선 반대쪽 방향에 위치하고, 상부헤더탱크(100)의 제2연통홀(142)과 하부헤더탱크(200)의 제2연통홀(242)도 서로 대각선 반대쪽 방향에 위치한다.
상부1열공간(110)과 하부1열공간(210)의 사이와, 상부2열공간(120)과 하부2열공간(220)의 사이는 각각 다수의 튜브(300)들에 의해 연결된다.
제1열에서 배플(400)은 열교환기의 좌우 길이방향을 따라 일정 간격으로 상부1열공간(110)과 하부1열공간(210)에 번갈아 설치되되, 홀수 패스를 형성하도록 상부1열공간(110)과 하부1열공간(210)에 동수의 배플(400)이 설치된다.
냉매입구(143)가 상측(상부중간공간(130))에 형성되므로 제1패스는 상부에서 하부로 흐르는 하향 패스가 된다. 따라서, 제1패스를 포함하여 전체적으로 홀수 패스가 형성된 경우 최종 패스 역시 상부에서 하부로 흐르는 하향 패스가 되며, 이에 제1열의 최종 패스는 하측(하부중간공간(230))에 형성된 냉매출구(243)로 연결될 수 있다.(도면에는 5패스의 경우를 도시하였다.)
제2열 역시 동일한 방식으로 배플(400)이 설치된다. 즉, 열교환기의 좌우 길이방향을 따라 일정 간격으로 상부2열공간(120)과 하부2열공간(220)에 번갈아 설치되며, 상부2열공간(120)과 하부2열공간(220)에 동수의 배플(400)이 설치되어 홀수 패스로 형성된다. 단, 전술한 바와 같이 제1연통홀(141)과는 반대쪽에 제2연통홀(142)이 위치하므로 제2열은 제1패스의 위치가 제1열의 제1패스와는 반대쪽 방향에 위치한다. 그러나, 상측의 냉매입구(143)는 동일하므로 제2열의 경우에도 제1패스와 최종패스는 하향 패스가 되며, 이에 최종 패스는 하측에 위치한 냉매출구(243)로 연결될 수 있다.(도면에는 제1열과 동일한 5패스의 경우를 도시하였다.)
상기와 같은 구조에 의하여, 제1실시예의 냉매흐름은 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이 이루어진다.
제1실시예에서 냉매는 냉매입구(143)을 통해 상부중간공간(130)으로 유입된다. 유입된 냉매의 일부는 상부중간공간(130)의 일측에 형성된 제1연통홀(141)를 통해 상부1열공간(110)으로 유입된다. 이후 제1패스를 통해 하부1열공간(210)으로 하향 이동하고, 제2,3,4,5패스를 순차적으로 상/하 왕복 이동한 후, 하부1열공간(210)의 타측에 형성된 하부헤더탱크(200)의 제1연통홀(241)을 통해 하부중간공간(230)으로 유입되고, 하부중간공간(230)에 형성된 출구(231)를 통해 배출된다.
그리고, 상부중간공간(130)으로 유입된 냉매의 나머지 일부는 상부중간공간(131)의 반대쪽에 형성된 제2연통홀(142)을 통해 상부2열공간(120)으로 유입된다. 이후, 2열열교환기의 제1 내지 제5패스를 순차적으로 상/하 왕복 이동한 후, 하부2열공간(220)의 일측에 형성된 하부헤더탱크(200)의 제2연통홀(242)을 통해 상기 하부중간공간(230)으로 유입되고, 1열열교환기를 경유한 냉매와 함께 하부중간공간(230)의 냉매출구(243)를 통해 배출된다.
상기와 같이 냉매는 냉매입구(143)을 통해 상부중간공간(130)으로 유입된 뒤, 상부중간공간(130)에서 서로 반대쪽에 형성된 제1연통홀(141)과 제2연통홀(142)을 통해 각각 1열열교환기와 2열열교환기로 유입되고, 각 열의 열교환기에서 동일한 홀수 패스를 이동한 후, 하부중간공간(230)에서 서로 반대쪽에 형성된 제1연통홀(241)과 제2연통홀(242)을 통해 하부중간공간(230)으로 유입되며, 마지막으로 냉매출구(243)를 통해 같이 배출된다.
상기와 같이, 동일한 온도 조건의 냉매가 1열열교환기와 2열열교환기로 균일하게 배분되는 병렬 흐름이 형성되고, 이에 더하여 서로 중첩된 1열열교환기와 2열열교환기에서 냉매가 서로 반대방향(1열열교환기에서는 오른쪽 방향(화살표①), 2열열교환기에서는 왼쪽 방향(화살표②))으로 흐르는 대항류를 형성하므로 상호 중첩되는 영역의 온도 편차가 감소되고, 열교환기 전체적으로 균일한 온도 분포가 형성된다.
따라서, 열교환기를 통과하여 실내로 토출되는 공기의 온도 분포 균일성이 향상된다.
이제 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 제2실시예 역시 상기 3공간 구조의 상부헤더탱크(100)와 하부헤더탱크(200)를 구비한 2열 구조의 열교환기를 기본으로 한다.
상부헤더탱크(100)에는 상부1열공간(110)과 상부중간공간(130) 사이의 일측 끝부분에 제1연통홀(141)이 형성되고, 상부2열공간(120)과 상부중간공간(130) 사이의 반대쪽 끝부분에 제2연통홀(142)이 형성된다.
냉매입구(111)와 냉매출구(121)가 모두 상부헤더탱크(100)에 형성되는데, 상부1열공간(110)에서 제1연통홀(141)이 형성된 위치의 반대쪽 끝부분에 냉매입구(111)가 형성되고, 상부2열공간(120)에서 제2연통홀(142)이 형성된 위치에 근접한 부분에 냉매출구(121)가 형성된다. 즉, 제2실시예에서는 냉매입구(111)와 냉매출구(121)가 상부헤더탱크(100)의 동일한 측면에 형성된다.
하부헤더탱크(200)에는 하부1열공간(210)과 하부중간공간(230) 사이의 일측 끝부분에 제1연통홀(241)이 형성되고, 하부2열공간(220)과 하부중간공간(230) 사이의 반대쪽 끝부분에 제2연통홀(242)이 형성된다.
하부1열공간(210)에서 제1연통홀(241)은 상부1열공간(110)에서 냉매입구(111)가 형성된 쪽에 형성되어, 냉매입구(111)로 유입된 냉매의 제1패스가 하강 후 하부1열공간(210)에서 제1연통홀(241)을 통해 하부중간공간(230)으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
상부1열공간(110)과 하부1열공간(210)의 사이와, 상부2열공간(120)과 하부2열공간(220)의 사이는 각각 다수의 튜브(300)들에 의해 연결된다.
제1열에서 배플(400)은 열교환기의 좌우 길이방향을 따라 일정 간격으로 상부1열공간(110)과 하부1열공간(210)에 번갈아 설치되되, 짝수 패스를 형성하도록 상부1열공간(110)에는 하부1열공간(210)에 비해 1개 더 많은 수의 배플(400)이 설치된다.
냉매입구(111)가 상측(상부1열공간(110))에 형성되므로 제1패스는 상부에서 하부로 흐르는 하향 패스가 된다. 따라서, 제1패스를 포함하여 전체적으로 짝수 패스가 형성된 경우 최종 패스는 하부에서 상부로 흐르는 상향 패스가 되며, 이에 제1열의 최종 패스는 상부1열공간(110)의 제1연통홀(141)을 통해 상부중간공간(130)으로 유입될 수 있다.(도면에는 6패스의 경우를 도시하였다.)
제2열 역시 동일한 방식으로 배플(400)이 설치된다. 즉, 열교환기의 좌우 길이방향을 따라 일정 간격으로 상부2열공간(120)과 하부2열공간(220)에 번갈아 설치된다. 단, 상부2열공간(120)과 하부2열공간(220)에 동수의 배플(400)이 설치되어 홀수 패스로 형성된다. 제2열의 제1패스는 하부2열공간(220)에서 상승하는 패스이고 상기와 같이 제2열은 홀수 패스이므로 최종 패스는 제1패스와 동일한 상향 패스가 되어 상부2열공간(120)의 냉매출구(121) 인접 부위로 흐르게 된다.(도면에는 5패스의 경우를 도시하였다.)
상기와 같은 구조에 의하여, 제2실시예의 냉매흐름은 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이 이루어진다.
제2실시예에서 냉매는 상부1열공간(110)의 일측에 형성된 냉매입구(111)로 유입되고, 1열열교환기의 제1패스를 통해 하부1열공간(210)으로 내려온 뒤, 그 중 일부는 1열열교환기의 제2패스 내지 제6패스를 상/하 왕복 이동하여 다시 상부1열공간(110)으로 유입되고, 상부1열공간(110) 일측의 제1연통홀(141)을 통해 상부중간공간(130)으로 유입되며, 상부중간공간(130)의 반대쪽으로 이동하여 상부중간공간(130)의 타측에 형성된 제2연통홀(142)을 통해 상부2열공간(120)으로 유입되고, 이후 상부2열공간(120)에 형성된 냉매출구(121)를 통해 배출된다.
그리고, 1열열교환기의 제1패스를 경유하여 하부1열공간(210)으로 내려온 냉매중의 나머지 일부는 하부1열공간(210)의 일측에 형성된 제1연통홀(241)을 통해 하부중간공간(230)으로 유입되고, 하부중간공간(230)의 반대쪽으로 이동하여 하부중간공간(230)의 타측에 형성된 제2연통홀(242)을 통해 하부2열공간(220)으로 유입된다. 이후, 2열열교환기의 제1패스 내지 제5패스를 순차적으로 상/하 왕복 경유한 뒤, 상부2열공간(120)으로 유입되어 상기 출구(121)를 통해 배출된다.
상기와 같이 1열열교환기의 제1패스 이후에, 냉매의 일부는 1열열교환기의 제2패스 내지 제6패스를 오른쪽 방향(화살표①)으로 이동하고, 나머지 냉매는 하부중간공간(230)을 경유한 뒤 2열열교환기의 제1패스 내지 제5패스를 왼쪽 방향(화살표②)으로 이동한다.
즉, 열교환기 유입 시점에 큰 차이가 없어서 온도 편차가 크지 않은 두 냉매 유동이 각각 1열열교환기와 2열열교환기로 유입되어 냉매의 병렬 흐름이 형성되고, 이에 더하여 1열열교환기와 2열열교환기에서 상호 반대쪽 방향의 대향류를 형성하므로, 상호 중첩되는 1열열교환기와 2열열교환기의 대응 영역의 온도 편차가 크지 않고, 열교환기 전체적으로 균일한 온도 분포를 이루게 된다.
따라서, 열교환기를 통과한 공기의 온도 편차가 감소하여 실내로 토출되는 공기의 온도 분포가 균일해진다.
상기와 같이 제2실시예는 1열열교환기가 제1패스를 하향패스로 하는 짝수패스로 구성되고, 2열열교환기가 제1패스를 상향패스로 하는 홀수패스로 구성됨으로써 냉매입구(111)와 냉매출구(121)를 모두 상측의 상부헤더탱크(100)에 형성할 수 있게 된다.
또한, 상부중간공간(130)을 이용하여 1열열교환기에서 배출된 냉매 흐름을 다시 반대쪽 방향(즉, 냉매입구(111)쪽 방향)으로 유도함으로써 냉매입구(111)와 냉매출구(121)를 열교환기의 같은 쪽 측면에 모아서 설치할 수 있게 되었다.
따라서, 냉매입구(111)와 냉매출구(121)에 연결되는 배관 레이아웃을 간결히 할 수 있고, 배관의 연결이나 해체 작업을 용이하게 실시할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
본 발명은 열교환기를 통과한 공기의 온도분포가 균일해지도록 된 자동차용 열교환기에 관한 것이다.

Claims (8)

  1. 상부1열공간(110)과 상부2열공간(120) 및 이들 각각과의 사이에 제1연통홀(141)과 제2연통홀(142)이 형성된 상부중간공간(130)을 구비한 상부헤더탱크(100)와,
    하부1열공간(210)과 하부2열공간(220) 및 이들 각각과의 사이에 제1연통홀(241)과 제2연통홀(242)이 형성된 하부중간공간(230)을 구비한 하부헤더탱크(200)와,
    상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)을 다수의 튜브(300)가 연결하여 이루어진 1열열교환기와,
    상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)을 다수의 튜브(300)가 연결하여 이루어진 2열열교환기 및,
    상기 상부1열공간(110), 상부2열공간(120), 하부1열공간(210), 하부2열공간(220)에 설치되어 냉매의 패스를 형성하는 다수의 배플(400)을 포함하고,
    상기 냉매가 상기 1열열교환기와 상기 2열열교환기로 분배되어 병렬 패스를 형성하고,
    상기 1열열교환기와 상기 2열열교환기 각각은 유입단에서 배출단을 향하는 상기 냉매의 흐름이 서로 반대 방향으로 흘러 대항류를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입단은 상기 상부중간공간(130)에 형성된 냉매입구(143)이고 상기 배출단은 상기 하부중간공간(230)에 형성된 냉매출구(243)이며, 상기 냉매는 상기 냉매입구(143)로 유입된 뒤, 상부중간공간(130)의 서로 반대쪽 방향에 각각 형성된 상기 제1연통홀(141)과 상기 제2연통홀(142)을 통해 상기 상부1열공간(110)과 상기 상부2열공간(120)으로 분배 유입되고, 분배된 냉매는 상기 1열열교환기와 상기 2열열교환기에서 상호 반대 방향으로 흘러 상기 하부1열공간(210)과 상기 하부2열공간(220)으로 흐르고, 상기 하부중간공간(230)의 서로 반대쪽 방향에 형성된 상기 제1연통홀(241)과 상기 제2연통홀(242)을 통해 상기 하부1열공간(210)과 상기 하부2열공간(220)으로부터 상기 하부중간공간(230)으로 유입되며, 상기 냉매출구(243)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉매입구(143)는 상기 상부중간공간(130)의 상면 일측에 형성되고, 상기 냉매출구(243)는 상기 하부중간공간(230)의 하면 일측에 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉매입구(143)는 상기 상부중간공간(130)의 양 측면 중 어느 한쪽 면에 형성되고, 상기 냉매출구(243)는 상기 하부중간공간(230)의 양 측면 중 어느 한쪽 면에 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 1열열교환기에서 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)에 동수로 설치되어 홀수의 냉매 패스가 형성되고,
    상기 2열열교환기에서 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 동수로 설치되어 홀수의 냉매 패스가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입단은 상기 상부중간공간(130)에 형성된 냉매입구(143)이고 상기 배출단은 상기 하부중간공간(230)에 형성된 냉매출구(243)이며, 상기 냉매가 상기 냉매입구(111)로 유입되어 상기 1열열교환기의 제1패스를 통해 상기 하부1열공간(210)으로 하강한 뒤 그 중 일부는 상기 1열열교환기의 냉매 패스를 따라 일측 방향으로 흘러 상기 상부1열공간(110)으로 상승하고, 상기 상부중간공간(130)의 상기 제1연통홀(141)을 통해 상기 상부중간공간(130)으로 흐르며, 상기 상부중간공간(130)의 반대쪽에 형성된 상기 제2연통홀(142)을 통해 상기 상부2열공간(120)으로 유입된 후, 상기 상부2열공간(120)에 형성된 상기 냉매출구(121)로 배출되고, 냉매의 나머지 일부는 상기 하부중간공간(230)의 일측에 형성된 상기 제1연통홀(241)을 통해 상기 하부중간공간(230)으로 유입되고, 상기 하부중간공간(230)의 반대쪽에 형성된 상기 제2연통홀(242)을 통해 상기 2열열교환기로 유입되어 상기 2열열교환기의 냉매 패스를 따라 상기 1열열교환기의 냉매흐름과는 반대 방향으로 흐른 뒤 상기 상부2열공간(120)으로 상승하여 상기 냉매출구(121)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉매입구(111)와 상기 냉매출구(121)는 상기 상부1열공간(110)과 상기 상부2열공간(120)의 동일한 측면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 1열열교환기에서 상기 상부1열공간(110)과 상기 하부1열공간(210)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 하부1열공간(210)에 비해 상기 상부1열공간(110)에 1개 더 많은 수로 설치되어 짝수의 냉매 패스가 형성되고,
    상기 2열열교환기에서 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 일정 간격으로 상기 배플(400)이 번갈아 설치되되, 상기 배플(400)이 상기 상부2열공간(120)과 상기 하부2열공간(220)에 동수로 설치되어 홀수의 냉매 패스가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
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