KR20070073175A - 축냉 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일 플레이트 측면에 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용부를 연장 형성하되, 냉매가 유동하는 영역과 구획되게 형성하여 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부를 구비한 한쌍의 플레이트를 접합하여 상기 플레이트 사이에서 냉매가 흐르는 유로를 갖도록 형성된 단위튜브를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 단일 플레이트 각각의 공기가 통과하는 측면에 일체로 연장 형성되며, 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실을 구비하도록 브레이징 접합되는 축냉재 수용부와; 상기 축냉재 수용부의 상하부중 어느 한 부분에 상기 축냉재 수용실내로 축냉재를 주입할 수 있는 축냉재 주입수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

축냉, 열교환기

Description

축냉 열교환기{A Cold storage heat exchanger}

도 1은 종래 기술과 관련된 도면.

도 2는 본 발명에 의한 축냉 열교환기의 일 실시예로 1-탱크 타입의 분리 사시도.

도 3은 도 2에서 축냉재 수용부의 상단에 헤더가 결합된 상태를 도시한 사시도.

도 4는 도 3에서 헤더에 탱크가 결합된 상태를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 단위튜브의 분리 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 열교환기

10 : 튜브

50 : 축냉재 수용부

60 : 축냉재 주입수단

61 : 헤더

62 : 탱크

63 : 엔드캡

64 : 축냉재 주입구

본 발명은 축냉 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 플레이트 측면에 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용부를 연장 형성하되, 냉매가 유동하는 영역과 구획되게 형성하여 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있는 축냉 열교환기에 관한 것이다.

최근들어 엔진 정지와 동시에 냉동 사이클의 순환이 정지한 경우라도 차내 온도의 상승을 방지할 수 있도록 한 기술이 개발되고 있는 바, 이에 대한 종래 기술의 일례로 일본국 공개특허 특개평2000-205777호에 개시되어 있는 바, 이 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 열매체가 흐르는 열매체 통로(92e)와, 축열재(93)를 수용하는 축열재 수용실(91f,91f')을 2중관 구조의 튜브(91)로 일체가 되게 구성하고, 상기 2중관 구조의 튜브(91)의 외부에, 상기 열매체와의 사이에서 열교환을 행하는 유체의 통로(94)를 형성하여 구성한 축열용 열교환장치이다.

좀더 상세하게는 좌측 외부 판재(91c)의 일단부에 형성된 좌측 외부 탱크(91i)와, 좌측 내부 판재(91a)의 일단부에 형성된 좌측 내부 탱크(91g)와, 상기 좌측 외부 판재(91c) 및 좌측 외부 탱크(91i)에 대해 대칭되는 형상으로 일체화되게 우측 외부 탱크(91i)를 갖는 우측 외부 판재(91d)와, 상기 좌측 내부 판재(91a) 및 좌측 내부 탱크(91g)에 대해 대칭되는 형상으로 일체화되게 우측 내부 탱크(91g)를 갖는 우측 내부 판재(91b)로 구성된다.

상기 좌측 내부 탱크(91g)는 상기 좌측 외부 탱크(91i)에 수납되어 축열재 수용실(91f')가 형성되고, 상기 좌측 내부 판재(91a)는 상기 좌측 외부 판재(91c)에 수납되어 축열재 수용실(91f)을 형성하게 된다.

다음으로, 우측 내부 탱크(91g)는 상기 우측 외부 탱크(91i)에 수납되어 축열재 수용실(91f')이 형성되고, 상기 우측 내부 판재(91b)는 상기 우측 외부 판재(91d)에 수납되어 축열재 수용실(91f)을 형성하게 된다.

그리고, 상기 좌우측 외부 탱크(91i)의 가장자리부는 서로 접합되어 고정되고, 좌우측 내부 탱크(91g)의 가장자리부는 서로 접합되어 고정된다.

그리고, 상기 좌우측 내부 판재(91a)(91b)는 서로 일정 간격 이격되게 배치되어 열매체 통로(91e)를 형성하게 되며, 이 열매체 통로(91e)는 좌우측 내부 탱크(91g)사이의 공간과 연통되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술은 열매체 통로(91e)와 축열재(93)를 수용하는 축열재 수용실(91f,91f')을 구획 분리 형성하기 위해 별도의 좌측 외부 탱크(91i)를 갖는 좌측 외부 판재(91c)와, 좌측 내부 탱크(91g)를 갖는 좌측 내부 판재(91a)를 개별적으로 형성하여 이들을 맞은편에 대칭 형상으로 된 우측 외부 탱크와 우측 내부 탱크에 서로 맞대어 접합시켜야 하는 등 작업 공수가 많이 필요한 문제점이 있었다.

그리고, 열매체 통로(91e)와 축열재(93)를 수용하는 축열재 수용실(91f,91f')을 구획 분리 형성하기 위해 별도의 좌측 외부 탱크(91i)를 갖는 좌측 외부 판재(91c)와, 좌측 내부 탱크(91g)를 갖는 좌측 내부 판재(91a)를 별도로 제작해야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 단일 플레이트 측면에 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용부를 연장 형성하되, 냉매가 유동하는 영역과 구획되게 형성하여 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있는 축냉 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부를 구비한 한쌍의 플레이트를 접합하여 상기 플레이트 사이에서 냉매가 흐르는 유로를 갖도록 형성된 단위튜브를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 단일 플레이트 각각의 공기가 통과하는 측면에 일체로 연장 형성되며, 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실을 구비하도록 브레이징 접합되는 축냉재 수용부와; 상기 축냉재 수용부의 상하부중 어느 한 부분에 상기 축냉재 수용실내로 축냉재를 주입할 수 있는 축냉재 주입수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 축냉 열교환기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 축냉 열교환기의 일 실시예로 1-탱크 타입의 분리 사 시도이고, 도 3은 도 2에서 축냉재 수용부의 상단에 헤더가 결합된 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에서 헤더에 탱크가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

여기서, 본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명이 적용될 수 있는 열교환기, 바람직하게는 증발기의 종류는 일단부에 한 쌍의 컵이 형성됨과 아울러 내부의 구획비드에 의해 "U"자형 유로가 구비된 두 개의 1탱크 플레이트들을 접합하여 이루어진 튜브들과 방열핀들을 교대로 적층하여 이루어지는 1-탱크 타입과, 상,하 양단부에 각각 컵이 형성된 두 개의 2탱크 플레이트들을 접합하여 이루어진 튜브들과 방열핀들을 교대로 적층하여 이루어지는 2-탱크 타입과, 상,하 양단부에 각각 한 쌍의 컵이 형성됨과 아울러 내부의 구획비드에 의해 양쪽으로 독립된 두 개의 유로가 구비된 두 개의 4탱크 플레이트들을 접합하여 이루어진 튜브들과 방열핀들을 교대로 적층하여 이루어지는 4탱크 타입 등이 있다.

본 발명은 전술한 3가지 타입중 편의상 1-탱크 타입의 열교환기를 일예로 설명하기로 한다.

상기한 열교환기(1)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상단부 또는 상,하단부에 각각 슬로트(14a)가 형성된 한 쌍의 컵(14)을 나란하게 갖는 플레이트(11) 두 개를 접합하여 이루어짐과 아울러 서로 접합되는 컵(14)들에 의해 한 쌍의 탱크(40)가 형성되고, 내부에는 상기 한 쌍의 탱크(40) 사이에서 수직 방향으로 소정의 길이만큼 형성된 구획비드(13)를 중심으로서 상기 한 쌍의 탱크(40)를 연통시키는 "U"자형 유로(12)가 형성되어 다수 적층되는 단위 튜브(10)와, 상기 단위 튜브(10)들 사이에 적층되는 방열핀(80)들과, 그리고 상기 튜브(10)들 및 방열핀(80) 들의 보강을 위하여 이들의 최외곽에 설치되는 두 엔드 플레이트(30)를 포함하여 이루어진다.

아울러, 양두형 플레이트는 하단부에 2개의 컵이 더 형성되어 있다는 것을 제외하고 편두형 플레이트(11)와 동일하므로 이하 편의상 상단부에 2개의 컵(14)이 형성된 편두형 플레이트(11)만을 예를 들어 설명한다.

그리고, 상기한 튜브(10)들 중에는 입구파이프(2)와 연결되어 냉매를 유입할 수 있도록 탱크(40)의 일측으로 입구측 매니폴드(21)를 돌출시킨 매니폴드 튜브(20)와, 출구파이프(3)와 연결되어 냉매를 배출할 수 있도록 탱크(40)의 일측으로 출구측 매니폴드(21a)를 돌출시킨 매니폴드 튜브(20a)도 사용된다.

상기 매니폴드(21)(21a)는 반원형 매니폴드(21)(21a)를 가진 두 매니폴드 플레이트를 서로 접촉시킴으로써 원형의 파이프 형태로 이루어지며, 이와 같이 형성되는 매니폴드(21)(21a)를 입구파이프(2) 및 출구파이프(3)와 결합한 다음 브레이징함으로써 매니폴드(21)(21a)와 입구파이프(2) 및 출구파이프(3)가 서로 접합될 수 있는 것이다.

아울러, 상기 매니폴드 튜브(20)(20a)는 매니폴드(21)(21a)를 제외하면 상기 튜브(10)와 그 구성이 동일하다.

상기한 바와 같이, 구성된 열교환기(1)내에서의 냉매흐름을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

설명하기에 앞서, 상기 냉매의 입,출구측 매니폴드(21)(21a)가 형성된 탱크(40)는 유입되는 냉매와 배출되는 냉매를 구획하기 위한 배플(60)이 내부에 형성되 어 있다.

따라서, 상기 한 쌍의 탱크(40)는 상기 배플(60)을 기준으로 냉매가 유입되는 입구측(4)과 냉매가 배출되는 출구측(5)으로 구분되는데, 상기 입구측(4) 탱크(40)는 도면상에서 "A", "B"라 하고, 냉매가 배출되는 출구측(5) 탱크(40)는 도면상에서 "C", "D"라고 할 때,

상기 입구측 매니폴드(21)를 통해 유입되는 냉매는 상기 탱크(40)의 "A"측에 고루 분배된 후 튜브(10)(20)들의 "U"자형 유로(12)를 따라 흐르다가 인접한 타측 탱크(40)의 "B"측으로 유입되고 계속해서 동일탱크(40)의 "C"측으로 흐르게 되고, 다시 튜브(10)(20a)들의 "U"자형 유로(12)를 따라 흐르다가 출구측 매니폴드(21a)가 형성된 탱크(40)의 "D"측으로 유입되어 최종 배출되게 되는 것이다.

이러한 열교환기(1)는 냉매 라인을 따라 냉각 시스템 내에서 순환하는 냉매를 유입하고 배출하는 과정에서 상기 튜브(10)(20)(20a)들 사이를 통해 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차실내측으로 송풍되는 공기를 냉각하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 구성된 열교환기 즉, 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부(40)를 구비한 한쌍의 플레이트(11)를 접합하여 상기 플레이트(11) 사이에서 냉매가 흐르는 유로(12)를 갖도록 형성된 단위튜브(10)를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 단일 플레이트(11) 각각의 공기가 통과하는 측면에 일체로 연장 형성되며, 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실(51)을 구비하도록 브레이징 접합되는 축냉재 수용부(50)와; 상기 축냉재 수용부 (50)의 상하부중 어느 한 부분에 상기 축냉재 수용실(51)내로 축냉재를 주입할 수 있는 축냉재 주입수단(60)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 축냉재 주입수단(60)은, 상기 축냉재 수용부(50)의 상단부가 삽입되는 다수의 삽입공(61a)이 일정 간격으로 관통 형성되고, 단일체로 된 헤더(61)와, 상기 헤더(61)에 결합되는 탱크(62)와, 상기 헤더(61)와 탱크(62)의 단부에 결합되어 상기 헤더(61)와 탱크(62)에 형성된 내부 공간을 밀봉시키는 엔드캡(63)과, 상기 탱크(62)에 형성되어 축냉재를 주입할 수 있는 축냉재 주입구(64)로 이루어진다.

그리고, 상기 단위튜브(20)와 이웃한 다른 단위튜브(20)사이에는 냉매가 공기와 열교환이 촉진되도록 제1 핀(80)이 내재되며, 상기 축냉재 수용부(50)와 이웃한 다른 축냉재 수용부(50) 사이에는 축냉재가 냉매와 열교환이 촉진되도록 제2 핀(50)이 내재된다.

여기서, 상기 제1 핀(80)과 제2 핀(80)은 일체형으로 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 핀과 제2 핀을 동일한 부재 번호를 부여하였는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 핀(80)과 제2 핀(80)은 축냉재 수용부(50)까지 연장 형성되어 있다.

한편, 본 발명은 상기 축냉재 주입구(64)에 축냉재를 보충하거나 저장된 양을 감소시킬 수 있는 리저버 탱크를 연장 설치할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 열교환기를 자동차 공기조장치의 증발기로 사용하게 되면, 하절기 차량의 엔진이 잠시 정지되면, 압축기도 정지되며, 이로 인해 냉매의 순환이 이루어지지 않게 된다. 따라서, 이 경우 하절기에 유로(path)내에 수용된 냉매의 온도는 상승되어 증발기로의 역활을 수행하지 못하게 되나, 축냉재 수용실내에 충진된 축냉재는 냉매와는 달리 냉기를 발생시킬 수 있는 저온 상태로 유지하고 있기 때문에 공기조화장치의 블로어 모터(미도시)를 구동시켜 블로어 휠(미도시)이 회전되도록 하면 공기는 축냉 열교환기의 단위튜브와 이웃한 다른 단위튜브의 단일 공기 통로를 통과하면서 열교환되어 냉기 상태로 강제 송풍되어 차량 실내로 토출된다.

따라서, 차량 객실의 승객이 느끼는 냉방성을 향상시켜줄 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 단일 플레이트 측면에 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용부를 연장 형성하되, 냉매가 유동하는 영역과 구획되게 형성하여 이 단일 플레이트를 서로 맞대어 접합하여 튜브를 구성할 수 있기 때문에 축냉 기능을 갖는 열교환기의 제작 부품수를 절감할 수 있으며, 그 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 축냉 기능을 갖는 열교환기를 제작하기 위한 플레이트를 기존 플레이트 제작에 사용되는 축냉 기능이 부가된 금형만을 교체하여 제작할 수 있기 때문에 종래와 같이 별개의 형상을 갖는 두장의 플레이트를 따로 제작할 필요가 없는 생산성과 원가를 절감할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 상하부중 적어도 어느 한 부분 이상에 탱크부를 구비한 한쌍의 플레이트를 접합하여 상기 플레이트 사이에서 냉매가 흐르는 유로를 갖도록 형성된 단위튜브를 다수개 배치하여 접합 구성한 열교환기에 있어서,

   상기 한쌍의 단일 플레이트 각각의 공기가 통과하는 측면에 일체로 연장 형성되며, 축냉재를 수용할 수 있는 축냉재 수용실을 구비하도록 브레이징 접합되는 축냉재 수용부와;

   상기 축냉재 수용부의 상하부중 어느 한 부분에 상기 축냉재 수용실내로 축냉재를 주입할 수 있는 축냉재 주입수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 축냉재 주입수단은,

   상기 축냉재 수용부의 상단부가 삽입되는 다수의 삽입공이 일정 간격으로 관통 형성되고, 단일체로 된 헤더와;

   상기 헤더에 결합되는 탱크와;

   상기 헤더와 탱크의 단부에 결합되어 상기 헤더와 탱크에 형성된 내부 공간을 밀봉시키는 엔드캡과;

   상기 탱크에 형성되어 축냉재를 주입할 수 있는 축냉재 주입구로 이루어진 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.
3. 상기 단위튜브와 이웃한 다른 단위튜브사이에는 냉매가 공기와 열교환이 촉진되도록 제1 핀이 내재되며,

   상기 축냉재 수용부와 이웃한 다른 축냉재 수용부 사이에는 축냉재가 냉매와 열교환이 촉진되도록 제2 핀이 내재되는 것을 특징으로 하는 축냉 열교환기.

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