KR102711184B1

KR102711184B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR102711184B1
Application number: KR1020190108911A
Authority: KR
Inventors: 김재훈; 우수진; 이유호; 임홍영; 전영하; 한정완
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2024-09-30
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: KR20210027883A

Abstract

본 발명은 냉매가 이동하여 열교환을 하는 제1 열교환부 및 제2 열교환부를 포함하고, 냉매가 제1 열교환부에서 열교환을 한 후 이동하는 제1 라인과 냉매가 제2 열교환부에서 열교환을 한 후 이동하는 제2 라인 각각은 제1 라인튜브와 제2 라인튜브를 통과하여 이동하되, 제1 라인튜브와 제2 라인튜브는 서로 마주보도록 배치되며, 제1 라인튜브와 제2 라인튜브를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동하면서 열교환을 하는 내부 열교환부를 포함하는 열교환기를 제공한다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

실시예는 열교환기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 팽창밸브에 의해 교축되기 전 냉매의 과냉도와 증발부에서 배출되는 냉매의 과열도를 제어하기 위한 열교환기에 관한 것이다.

일반적인 차량용 냉방시스템은 도 1과 같이 냉매를 압축하여 송출하는 압축부(1), 압축부(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축부(2), 응축부(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 팽창밸브(3), 그리고 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발부(4) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진 냉동사이클로 구성되며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 차량의 실내를 냉방한다.

차량용 냉방시스템이 작동되면, 먼저 압축부(1)가 구동되어 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 및 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축부(2)로 송출하고, 응축부(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 저온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축부(2)에서 저온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발부(4)로 보내어지고, 증발부(4)는 그 냉매를 송풍기가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발부(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축부(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

냉매순환과정에 있어서, 차량 실내의 냉방은 상술한 바와 같이 송풍기가 송풍하는 공기가 증발부(4)를 거치면서 증발부(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

상술한 바와 같은 냉방시스템의 냉방 효율은 여러 가지 요인들에 의해 결정되는 데, 그 중에서도 팽창밸브(3)에 의해 교축되기 직전 고압 냉매의 과냉도와 증발부(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도는 각각 냉매 유동성과 증발부(4)에서의 압력 강하량 그리고 증발부(4)의 과열영역(증발부의 냉매 배출구측 일부 영역)과 압축부(1)의 체적효율 등에 영향을 미쳐 냉방효율에 상당한 영향을 주게 된다. 일례로 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하면, 냉매의 비체적이 감소되어 냉매유동이 안정화되고 증발부(4)에서의 냉매 압력강하량이 감소되어 에어컨시스템의 냉방효율이 증대되며 압축부(1)의 동력소모량은 감소한다.

반면, 증발부(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도가 적정하게 유지되지 않으면, 액상 냉매의 압축부(1) 유입을 방지하기 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되는 상대적으로 온도가 높은 증발부(4)의 과열영역이 확대되어야 하기 때문에 에어컨시스템의 냉방성능이 떨어지게 된다.

따라서 차량용 냉방시스템은 팽창밸브(3)에 의해 교축되기 전 냉매의 과냉도와 증발부(4)에서 배출되는 냉매의 과열도를 유지하기 위해 연구가 지속되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0069354호.

실시예는 팽창밸브에 의해 교축되기 전 냉매의 과냉도와 증발부에서 배출되는 냉매의 과열도를 제어하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는, 냉매가 이동하여 열교환을 하는 제1 열교환부 및 제2 열교환부를 포함하고, 상기 냉매가 상기 제1 열교환부에서 열교환을 한 후 이동하는 제1 라인과 상기 냉매가 상기 제2 열교환부에서 열교환을 한 후 이동하는 제2 라인 각각은 제1 라인튜브와 제2 라인튜브를 통과하여 이동하되, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동하면서 열교환을 하는 내부 열교환부를 포함하는 열교환기를 제공한다.

바람직하게는, 상기 내부 열교환부의 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브 사이에는 열교환핀이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부 열교환부의 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 면접촉을 통해 열교환하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 열교환부는 응축부가, 상기 제2 열교환부는 증발부가 사용되며, 상기 응축부는 한 쌍의 제1 헤더탱크, 상기 제1 헤더탱크 사이를 연결하도록 배치되는 복수의 제1 튜브, 상기 제1 튜브 사이에 배치되는 복수의 제1 핀 및 제1 하우징을 구비하며, 상기 증발부는 한 쌍의 제2 헤더탱크, 상기 제2 헤더탱크를 연결하도록 배치되는 복수의 제2 튜브, 상기 제2 튜브 사이에 배치되는 복수의 제2 핀 및 제2 하우징을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 하우징의 내벽은 복수의 상기 제1 튜브의 양측과 브레이징 용접되어 복수의 제1 냉각수 이동통로를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 하우징은 복수의 상기 제1 튜브의 배치방향을 가로지르며, 상기 제1 하우징의 표면에서 돌출되는 냉각수의 제1 유입통로 및 제1 유출통로가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 하우징의 내벽은 복수의 상기 제2 튜브의 양측과 브레이징 용접되어 복수의 제2 냉각수 이동통로를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 하우징은 복수의 상기 제2 튜브의 배치방향을 가로지르며, 상기 제2 하우징의 표면에서 돌출되는 냉각수의 제2 유입통로 및 제2 유출통로가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크는 일체로 연결되며, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크는 선형의 통로를 형성하며, 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크 내부에는 복수의 복수의 베플이 배치되어 상기 냉매의 유로를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 헤더탱크로 유입되는 냉매는 상기 응축부의 상부에서 하부로 이동하며, 상기 제2 헤더탱크로 유입되는 냉매는 상기 증발부의 하부에서 상부로 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 일측방향으로 배치된 복수의 제1 튜브로 냉매가 이동하는 수냉식 응축부; 상기 일측방향으로 배치된 복수의 제2 튜브로 냉매가 이동하는 수냉식 증발부; 상기 수냉식 응축부를 통과한 냉매과 상기 수냉식 증발부를 통과한 냉매를 서로 열교환시키는 내부 열교환부를 포함하되, 상기 수냉식 응축부, 상기 수냉식 증발부, 상기 내부열교환기는 한 쌍의 헤더탱크를 공유하는 열교환기로 구현될 수 있다.

바람직하게는, 상기 수냉식 응축부는 복수의 상기 제1 튜브를 감싸는 제1 하우징을 포함하고, 상기 수냉식 증발부는 복수의 상기 제2 튜브를 감싸는 제2 하우징을 포함하며, 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 내부로 이동하는 냉각수에 의해 상기 냉매의 온도가 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징에는 상기 냉각수가 이동하기 위한 유입통로와 유출통로가 각각 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 헤더탱크는 직선의 관 구조로 마련되며, 상기 내부열교환기는 상기 수냉식 응축부와 상기 수냉식 증발부 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 헤더탱크 내부에는 복수의 베플이 배치되어 유로를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부 열교환부는 상기 냉매가 상기 수냉식 응축부를 이동하여 팽창밸브로 이동하는 제1 라인과 상기 수냉식 증발부를 이동하여 압축부로 이동하는 제2 라인 각각은 제1 라인튜브 및 제2 라인튜브를 통과하여 이동하되, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동하면서 열교환을 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브 사이에는 열교환핀이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 따르면, 팽창밸브에 의해 교축되기 전 냉매의 과냉도와 증발부에서 배출되는 냉매의 과열도를 제어하여 냉방 효율을 증대할 수 있다.

또한, 복수의 열교환기를 결합시 일체형 구조로 마련하여 부품을 최소화를 통해 비용 절감하는 효과가 있다.

또한, 시스템의 각 구성 부품간의 연결부 개수를 줄여 냉매의 누설 위함을 감소시키고, 조립을 간소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 차량용 냉방시스템의 구조도이고,
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기가 사용되는 차량용 열교환 시스템의 구조도이고,
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구조도이고,
도 4은 도 2의 실시예의 사시도이고,
도 5는 도 4의 A-A`방향의 단면도이고,
도 6는 도 4의 B-B`방향의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 냉매가 이동하여 열교환을 하는 제1 열교환부 및 제2 열교환부를 포함하고, 냉매가 제1 열교환부에서 열교환을 한 후 냉매가 이동하는 제1 라인(501)과 상기 냉매가 상기 제2 열교환부에서 열교환을 한 후 상기 냉매가 이동하는 제2 라인(502) 각각은 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)를 통과하여 이동하되, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)는 서로 마주보도록 배치되며, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동하면서 열교환을 하는 내부 열교환부(500)를 포함하는 열교환기로 구현된다.

본 발명에서 제1 열교환부는 응축부(200)가 제2 열교환부는 증발부(400)가 사용되며, 응축부(200)와 증발부(400) 사이를 이동하는 냉매간에 열교환이 이뤄지는 내부 열교환부(500)가 구비될 수 있다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기가 사용되는 차량용 열교환 시스템의 구조도이다.

도 2을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 차량용 열교환시스템에 사용된다.

이러한 차량용 열교환 시스템은 냉매가 압축부(100), 응축부(200), 팽창밸브(300) 및 증발부(400)를 순환하는 시스템을 기본 구조로 한다.

압축부(100)는 동력 공급원인 모터 또는 엔진으로부터 동력을 전달받아 구동될 수 있으며, 증발부(400)에서 토출된 저온저압의 기상 냉매를 흡입 및 압축하여 고온고압의 기체 상태로 만들어 응축부(200)로 보낼 수 있다.

응축부(200)는 압축부(100)에서 토출된 고온고압의 기상 냉매를 외부 열원과 열교환시켜 저온고압의 액체로 응축하여 팽창밸브(300)쪽으로 보내는 역할을 한다. 그리고 응축부(200)는 기액 분리기에서 기상 냉매와 액상의 냉매가 분리되어 액상의 냉매만이 팽창밸브(300)쪽으로 공급될 수 있다. 일실시예로 응축부(200)는 수냉식 구조가 사용될 수 있다.

팽창밸브(300)는 응축부(200)에서 토출된 저온고압의 액상 냉매를 교축작용을 이용해 급속히 팽창시켜 저온저압의 습포화 상태로 만들어 증발부(400)로 보내는 역할을 한다. 여기에서 팽창밸브(300)는 응축부(200)에서 증발부(400)쪽으로 유동되는 냉매를 팽창시키도록 오리피스를 갖는 팽창유로가 형성될 수 있으며, 응축부(200)에서 증발부(400)쪽으로 유동되는 냉매의 유량을 조절할 수 있도록 오리피스의 개방 정도를 조절하는 유량조절수단이 구비될 수 있다.

증발부(400)는 팽창밸브(300)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량의 실내로 송풍되는 공기와 열교환시켜 액상냉매를 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다. 그리고 증발부(400)에서 증발하여 저온저압의 기상 냉매는 다시 압축부(100)를 통해 흡입 및 압축되어 고온고압의 기체 상태로 만들어져 응축부(200)로 보내지며, 상기한 바와 같은 사이클을 반복하게 된다. 이때, 증발부(400)도 수냉식 증발부(400)가 사용될 수 있다.

본 발명에서는 응축부(200)를 이동하여 팽창밸브(300)로 냉매가 이동하는 제1 라인(501)과, 증발부(400)를 이동하여 압축부(100)로 이동하는 제2 라인(502)간에 열교환을 하는 내부 열교환부(500)를 구비할 수 있다.

내부 열교환부(500)는 제1 라인(501)의 냉매가 이동하는 제1 라인튜브(520)와 제2 라인(502)의 냉매가 이동하는 제2 라인튜브(530)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동할 수 있다.

이러한 내부 열교환부(500)는 팽창밸브(300)로 유입되는 저온고압의 액상 냉매와 증발부(400)에서 배출되는 저온저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써 팽창밸브(300)에서 교축되기 전의 저온고압 액상 냉매를 과냉화하고 증발부(400)로부터 배출되어 압축부(100)로 유입되기 전의 저압 냉매의 과열도를 적정화하여 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

내부 열교환부(500)를 통과한 냉매는 압축부(100)로 이동할 수 있다. 이때, 어큐뮬레이터(600)는 압축부(100)로 이동하는 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하여 압축부(100)로 공급할 수 있다.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구조도이고, 도 4은 도 2의 실시예의 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A`방향의 단면도이고, 도 6는 도 4의 B-B`방향의 단면도이다.

도 3 내지 도 6를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 응축부(200), 증발부(400) 및 내부 열교환부(500)를 포함할 수 있다.

응축부(200)는 한 쌍의 제1 헤더탱크(210), 복수의 제1 튜브(230), 복수의 제1 핀(231) 및 제1 하우징(250)을 포함할 수 있다.

제1 헤더탱크(210)는 한 쌍으로 마련되며, 압축부(100)에서 압축된 고온고압의 기체 상태 냉매가 이동하는 유로를 형성할 수 있다. 제1 헤더탱크(210)는 헤더와 탱크가 브레이징 용접을 통해 냉매가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 한 쌍의 제1 헤더탱크(210)는 서로 마주보도록 배치되며, 제1 헤더탱크(210)의 일측에는 제1 튜브(230)가 삽입되기 위한 복수의 삽입홀이 형성될 수 있다.

제1 튜브(230)는 세장형으로 형성될 수 있으며, 내부에는 냉매가 이동하기 복수의 유로가 형성될 수 있다. 제1 튜브(230)는 마주보도록 배치되는 제1 헤더탱크(210)의 삽입홀에 각각 삽입되어 제1 헤더탱크(210)의 유로와 연통될 수 있다.

제1 핀(231)은 복수로 마련되며, 복수의 제1 튜브(230) 사이에 배치되어 열교환 효율을 증대할 수 있다. 제1 핀(231)은 지그재그 형상 또는 물결 형상의 단면 구조를 가지도록 마련될 수 있으며, 양측이 제1 튜브(230)의 외면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 일실시예로, 제1 핀(231)은 루버핀이 사용될 수 있다.

제1 하우징(250)은 수냉식 응축부(200)에서 냉각수가 이동하기 위한 통로를 형성할 수 있다. 제1 하우징(250)은 복수의 튜브와 핀을 감싸는 구조로 마련되어 제1 튜브(230)와 제1 튜브(230) 사이공간을 이동할 수 있는 제1 냉각수 이동통로를 형성할 수 있다.

일실시예로, 제1 하우징(250)은 복수의 제1 튜브(230)의 측면과 결합하는 한 쌍의 판형 플레이트 구조를 구비할 수 있다. 제1 하우징(250)은 제1 튜브(230)의 양측면에서 브레이징 용접을 통해 결합되어 상하에 배치되는 제1 튜브(230) 사이공간에 냉각수 이동통로를 형성할 수 있다.

또한, 제1 하우징(250)에는 복수의 제1 튜브(230)의 배치방향을 가로지르며, 제1 하우징(250) 표면에서 돌출되는 냉각수의 제1 유입통로(251) 및 제1 유출통로(253)가 배치될 수 있다. 제1 유입통로(251)의 일측에는 냉각수가 유입되는 제1 유입구(251a)가, 제1 유출통로(253)의 일측에는 냉각수가 유출되는 제1 유출구(253a)가 형성될 수 있다.

제1 유입통로(251) 및 제1 유출통로(253)는 제1 하우징(250) 표면에서 돌출되는 구조로 마련되어 냉각수가 상하로 이동할 수 있는 이동공간을 형성할 수 있다.

이는 제1 하우징(250)이 제1 튜브(230)의 측면과 브레이징 용접되어 밀착되는 바, 제1 냉각수 이동통로를 흐르는 냉각수가 전체적으로 순환하기 어려운 구조이다. 이러한 문제를 방지하기 위해 제1 유입통로(251)와 제1 유출통로(253)는 상부로 돌출되는 구조로 마련될 수 있다.

또한, 냉각수 순환의 용이성을 확보하기 위해 제1 유입통로(251) 및 제2 유출통로(453)는 한 쌍의 판형 플레이트 구조를 구비하는 제1 하우징(250)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 마주보도록 배치되는 한 쌍의 제1 유입통로(251)는 일측에 형성되는 제1 유입구(251a)로 유입되는 냉각수의 분배를 원활하게 할 수 있으며, 제1 유출통로(253) 또한 냉각수의 순환을 도울 수 있다.

제1 유입구(251a)와 제1 유출구(253a)는 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.

일실시예로, 제1 유입구(251a)는 제1 유입통로(251)의 상부에, 제1 유출구(253a)는 제2 유출통로(453)의 하부에 배치될 수 있다. 다만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며 펌프를 통해 순환하는 냉각수의 유입구와 유출구는 다양한 위치에 배치될 수 있다.

증발부(400)는 한 쌍의 제2 헤더탱크(410), 제2 헤더탱크(410)를 연결하도록 배치되는 복수의 제2 튜브(430), 제2 튜브(430) 사이에 배치되는 복수의 제2 핀(431) 및 제2 하우징(450)을 포함할 수 있다.

제2 헤더탱크(410)는 한 쌍으로 마련되며, 팽창밸브(300)에서 교축된 저압의 액상 냉매가 이동하는 유로를 형성할 수 있다.

제2 헤더탱크(410)는 헤더와 탱크가 브레이징 용접을 통해 냉매가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 한 쌍의 제2 헤더탱크(410)는 서로 마주보도록 배치되며, 제2 헤더탱크(410)의 일측에는 제2 튜브(430)가 삽입되기 위한 복수의 삽입홀이 형성될 수 있다.

제2 튜브(430)는 세장형으로 형성될 수 있으며, 내부에는 냉매가 이동하기 복수의 유로가 형성될 수 있다. 제2 튜브(430)는 마주보도록 배치되는 제1 헤더탱크(210)의 삽입홀에 각각 삽입되어 제2 헤더탱크(410)의 유로와 연통될 수 있다.

제2 핀(431)은 복수로 마련되며, 복수의 제2 튜브(430) 사이에 배치되어 열교환 효율을 증대할 수 있다. 제2 핀(431)은 제1 핀(231)과 마찬가지로 지그재그 형상 또는 물결 형상의 단면 구조를 가지도록 마련될 수 있으며, 양측이 제1 튜브(230)의 외면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 일실시예로, 제2 핀(431)은 루버핀이 사용될 수 있다.

제2 하우징(450)은 증발부(400)에서 냉각수가 이동하기 위한 통로를 형성할 수 있다. 제2 하우징(450)은 복수의 제2 튜브(430)와 제2 핀(431)을 감싸는 구조로 마련되어 제2 튜브(430)와 제2 튜브(430) 사이공간을 이동할 수 있는 제2 냉각수 이동통로를 형성할 수 있다.

일실시예로, 제2 하우징(450)은 복수의 제2 튜브(430)의 측면과 결합하는 한 쌍의 판형 플레이트 구조를 구비할 수 있다. 제2 하우징(450)은 제2 튜브(430)의 양측면에서 브레이징 용접을 통해 결합되어 상하에 배치되는 제2 튜브(430) 사이공간에 제2 냉각수 이동통로를 형성할 수 있다.

또한, 제2 하우징(450)에는 복수의 제2 튜브(430)의 배치방향을 가로지르며, 제1 하우징(250) 표면에서 돌출되는 냉각수의 제2 유입통로(451) 및 제2 유출통로(453)가 배치될 수 있다. 제2 유입통로(451)의 일측에는 냉각수가 유입되는 제2 유입구(451a)가, 제2 유출통로(453)의 일측에는 냉각수가 유출되는 제2 유출구(453a)가 형성될 수 있다.

제2 유입통로(451) 및 제2 유출통로(453)는 제2 하우징(450) 표면에서 돌출되는 구조로 마련되어 냉각수가 상하로 이동할 수 있는 이동공간을 형성할 수 있다.

이는 제2 하우징(450)이 제2 튜브(430)의 측면과 브레이징 용접되어 밀착되는 바, 제2 냉각수 이동통로를 흐르는 냉각수가 전체적으로 순환하기 어려운 구조이다. 이러한 문제를 방지하기 위해 제2 유입통로(451)와 제2 유출통로(453)는 상부로 돌출되는 구조로 제2 튜브(430)와 하우징 사이에 이동공간을 형성할 수 있다.

또한, 냉각수 순환의 용이성을 확보하기 위해 제2 유입통로(451) 및 제2 유출통로(453)는 한 쌍의 판형 플레이트 구조를 구비하는 제2 하우징(450)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 마주보도록 배치되는 한 쌍의 제2 유입통로(451)는 일측에 형성되는 제2 유입구(451a)로부터 유입되는 냉각수의 분배를 원활하게 할 수 있으며, 제2 유출통로(453) 또한 냉각수의 순환을 도울 수 있다.

제2 유입구(451a)와 제2 유출구(453a)는 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.

일실시예로, 제2 유입구(451a)는 제2 유입통로(451)의 상부에, 제2 유출구(453a)는 제2 유출통로(453)의 하부에 배치될 수 있다. 다만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며 펌프를 통해 순환하는 냉각수의 유입구와 유출구는 다양한 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 구성인 응축부(200)와 증발부(400)는 열교환기의 열교환 효율의 증대 및 부품 비용절감을 위해 핀 및 튜브의 결합을 기본 구성으로 하고 있다.

내부 열교환부(500)는 제1 라인(501)의 냉매가 이동하는 제1 라인튜브(520)와 제2 라인(502)의 냉매가 이동하는 제2 라인튜브(530)를 포함할 수 있다. 제1 라인(501)은 응축부(200)를 통과하는 냉매가 팽창밸브(300)로 이동하는 라인을 나타내고, 제2 라인(502)은 증발부(400)를 통과한 냉매가 압축부(100)로 이동하는 라인을 나타낸다.

내부 열교환부(500)는 응축부(200)에서 이동하는 냉매와 증발부(400)에서 이동하는 냉매를 열교환하도록 배치된다.

일실시예로, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530) 사이에는 열교환핀(540)이 배치될 수 있다. 열교환핀(540)의 종류에는 제한이 없으며, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)에 양측이 접촉하도록 배치되어 열교환을 하는 다양한 형상을 구비할 수 있다.

또한, 도면에는 나타나지 않고 있으나, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)는 면접촉을 통해 열교환하는 구조를 구비할 수 있다. 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)는 하나의 튜브의 내부가 구획되는 형태를 구비하여 열교환을 할 수 있다.

본 발명에서 제1 헤더탱크(210)와 제2 헤더탱크(410)는 일체로 연결될 수 있으며, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)는 제1 헤더탱크(210)와 제2 헤더탱크(410) 사이에 배치될 수 있다.

제1 헤더탱크(210)와 제2 헤더탱크(410)는 연결부를 통해 일체로 형성될 수 있다.

일실시예로, 제1 헤더탱크(210), 제2 헤더탱크(410) 및 연결부는 선형의 통로를 형성할 수 있다.

제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)는 서로 마주보도록 배치되는 연결부에 양측이 삽입고정될 수 있으며, 연결부를 따라 이동하는 냉매가 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)로 이동할 수 있다.

일실시예로, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530) 및 열교환핀(540)은 외부로 노출될 수 있다. 제1 하우징(250)은 응축부(200)를 구성하는 제1 튜브(230)의 외측에 결합되며, 제2 하우징(450)은 증발부(400)를 구성하는 제2 튜브(430) 외측에 결합되는 바, 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)는 외부로 노출될 수 있다.

제1 헤더탱크(210)와 제2 헤더탱크(410) 내부에는 복수의 베플(211,411)이 배치될 수 있다. 베플(211,411)은 응축부(200) 및 증발부(400)를 이동하는 냉매의 유로를 조절할 수 있다.

베플(211,411)의 형상은 제1 헤더탱크(210) 및 제2 헤더탱크(410)의 내부 단면의 형상과 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 베플(211,411)의 개수는 형성하고자 하는 유로의 수에 따라 다양하게 변형실시될 수 있다.

도 3를 참조하면, 압축부(100)로부터 이동하는 냉매는 제1 헤더탱크(210)로 유입된다. 이때, 제1 헤더탱크(210) 내부의 복수의 유로를 따라 냉매가 이동하게 되며, 응축부(200)를 거친 냉매는 제1 라인튜브(520)를 따라 이동하여 팽창밸브(300)로 유입된다.

팽창밸브(300)를 이동하는 냉매는 제2 헤더탱크(410) 내부로 유입된다. 제1 헤더탱크(210)로 유입된 냉매는 베플(211,411)로 인해 형성되는 유로를 따라 이동하게 되며, 증발부(400)를 거친 냉매는 제2 라인튜브(530)를 따라 이동하여 압축부(100)로 이동하게 된다.

응축부(200)로 유입되는 냉매는 응축부(200) 상부에서 하부로 이동하여 제1 라인튜브(520)를 통과하게 되며, 증발부(400)로 유입되는 냉매는 증발부(400) 하부에서 상부로 이동하여 제2 라인튜브(530)를 통과하게 된다.

이를 통해 중앙의 제1 라인튜브(520)와 제2 라인튜브(530)가 서로 인접하여 배치되며, 서로 반대방향의 냉매 흐름을 가지면서 열교환을 할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 압축부 200 : 응축부
210 : 제1 헤더탱크 211, 411 : 베플
230 : 제1 튜브 231 : 제1 핀
250 : 제1 하우징 251 : 제1 유입통로
251a : 제1 유입구 253 : 제1 유출통로
253a : 제1 유출구 300 : 팽창밸브
400 : 증발부 410 : 제2 헤더탱크
430 : 제2 튜브 431 : 제2 핀
450 : 제2 하우징 451 : 제2 유입통로
451a : 제2 유입구 453 : 제2 유출통로
453a : 제2 유출구 500 : 내부 열교환부
501 : 제1 라인 502 : 제2 라인
510 : 연결부 520 : 제1 라인튜브
530 : 제2 라인튜브 540 : 열교환핀
600 : 어큐뮬레이터

Claims

냉매가 이동하여 열교환을 하는 제1 열교환부 및 제2 열교환부를 포함하고,
상기 냉매가 상기 제1 열교환부에서 열교환을 한 후 이동하는 제1 라인과 상기 냉매가 상기 제2 열교환부에서 열교환을 한 후 이동하는 제2 라인 각각은 제1 라인튜브와 제2 라인튜브를 통과하여 이동하되,
상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동하면서 열교환을 하는 내부 열교환부를 포함하고,
상기 제1 열교환부는 응축부가, 상기 제2 열교환부는 증발부가 사용되며,
상기 응축부는 한 쌍의 제1 헤더탱크, 상기 제1 헤더탱크 사이를 연결하도록 배치되는 복수의 제1 튜브, 상기 제1 튜브 사이에 배치되는 복수의 제1 핀 및 제1 하우징을 구비하며
상기 증발부는 한 쌍의 제2 헤더탱크, 상기 제2 헤더탱크를 연결하도록 배치되는 복수의 제2 튜브, 상기 제2 튜브 사이에 배치되는 복수의 제2 핀 및 제2 하우징을 포함하는 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 내부 열교환부의 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브 사이에는 열교환핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 내부 열교환부의 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 면접촉을 통해 열교환하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 하우징의 내벽은 복수의 상기 제1 튜브의 양측과 브레이징 용접되어 복수의 제1 냉각수 이동통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제5 항에 있어서,
상기 제1 하우징은 복수의 상기 제1 튜브의 배치방향을 가로지르며, 상기 제1 하우징의 표면에서 돌출되는 냉각수의 제1 유입통로 및 제1 유출통로가 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 제2 하우징의 내벽은 복수의 상기 제2 튜브의 양측과 브레이징 용접되어 복수의 제2 냉각수 이동통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제7 항에 있어서,
상기 제2 하우징은 복수의 상기 제2 튜브의 배치방향을 가로지르며, 상기 제2 하우징의 표면에서 돌출되는 냉각수의 제2 유입통로 및 제2 유출통로가 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크는 일체로 연결되며,
상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제9 항에 있어서,
상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크는 선형의 통로를 형성하며,
상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크 내부에는 복수의 복수의 베플이 배치되어 상기 냉매의 유로를 조절하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제10 항에 있어서,
상기 제1 헤더탱크로 유입되는 냉매는 상기 응축부의 상부에서 하부로 이동하며, 상기 제2 헤더탱크로 유입되는 냉매는 상기 증발부의 하부에서 상부로 이동하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
일측방향으로 배치된 복수의 제1 튜브로 냉매가 이동하는 수냉식 응축부;
상기 일측방향으로 배치된 복수의 제2 튜브로 냉매가 이동하는 수냉식 증발부;
상기 수냉식 응축부를 통과한 냉매과 상기 수냉식 증발부를 통과한 냉매를 서로 열교환시키는 내부 열교환부를 포함하되,
상기 수냉식 응축부, 상기 수냉식 증발부, 상기 내부 열교환부는 한 쌍의 헤더탱크를 공유하고,
상기 수냉식 응축부는 복수의 상기 제1 튜브를 감싸는 제1 하우징을 포함하고, 상기 수냉식 증발부는 복수의 상기 제2 튜브를 감싸는 제2 하우징을 포함하며,
상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 내부로 이동하는 냉각수에 의해 상기 냉매의 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
삭제
제12 항에 있어서,
상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징에는 상기 냉각수가 이동하기 위한 유입통로와 유출통로가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제12 항에 있어서,
상기 한 쌍의 헤더탱크는 직선의 관 구조로 마련되며,
상기 내부 열교환부는 상기 수냉식 응축부와 상기 수냉식 증발부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제15 항에 있어서,
상기 헤더탱크 내부에는 복수의 베플이 배치되어 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제12 항에 있어서,
상기 내부 열교환부는 상기 냉매가 상기 수냉식 응축부를 이동하여 팽창밸브로 이동하는 제1 라인과 상기 수냉식 증발부를 이동하여 압축부로 이동하는 제2 라인 각각은 제1 라인튜브 및 제2 라인튜브를 통과하여 이동하되,
상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브를 흐르는 냉매는 서로 반대방향으로 이동하면서 열교환을 하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제17 항에 있어서,
상기 제1 라인튜브와 상기 제2 라인튜브 사이에는 열교환핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.