KR20090101003A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 인접하는 튜브 사이에 개재되는 핀의 절곡부를 튜브의 길이방향과 평행하게 형성하여 열교환기의 표면에 생성되는 응축수의 배출을 용이하게 하는 열교환기에 관한 것이다.

본 발명의 열교환기는 일정 거리 이격되어 나란히 배치되는 상, 하부 헤더탱크; 상기 상, 하부 헤더탱크에 양단이 삽입 고정되어 냉매유로를 형성하는 복수 개의 튜브; 및 상기 튜브 사이에 개재되는 핀; 을 포함하여 이루어지는 열교환기에 있어서, 상기 핀은 파형(波形)의 박판으로 상기 튜브에 접합되는 핀의 절곡부가 상기 튜브의 길이방향과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 인하여 열교환기의 표면에 생성되는 응축수의 배출을 용이하게 하여 세균 및 곰팡이의 번식을 억제시키므로 차량의 승객석으로 쾌적한 공기가 유입되도록 하며, 핀 사이에 생성되는 응축수로 인해 열교환기를 통과하는 외부공기의 유동을 방해하지 않고 핀의 열교환면적이 감소하는 것을 방지하여 열교환기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

열교환기, 핀, 응축수, 평행

Description

열교환기 {Heat Exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 인접하는 튜브 사이에 개재되는 핀의 절곡부를 튜브의 길이방향과 평행하게 형성하여 열교환기의 표면에 생성되는 응축수의 배출을 용이하게 하는 열교환기에 관한 것이다.

근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있으며 상기 증발기 역시 소형화와 함께 열교환 성능을 높이기 위한 연구가 이루어지고 있다.

열교환기용 핀은 인접하는 튜브 사이에 구비되어 대기와 접하는 면적을 증가시켜 열전달률을 증가시키는 열교환기의 일부분으로서 방열성능을 최대로 하기 위한 노력이 있어 왔다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도로, 일정거리 이격되어 나란하게 형성된 상단탱크(110) 및 하단탱크(120)와 상기 상단탱크(110)와 하단탱크(120)를 연결하고 소정의 거리로 평행하게 배치되는 복수개의 튜브(130)와 인접하는 튜 브(130) 사이에 개재되는 핀(140)을 포함하여 이루어진다.

도 2는 상기 도 1의 핀과 튜브의 종단면도로, 상기 핀(140)은 파형의 박판으로 인접하는 빗면이 서로 반대방향으로 순차적으로 연속되며 형성되고 상기 빗면에는 다수개의 루버(Louver)(150)가 형성된다.

일반적으로 낮은 온도로 작동되는 증발기에 있어서 주위 대기와의 온도차로 인하여 상기 핀(140)에 응축수가 생성되며, 상기 튜브(130)의 길이방향과 수직을 이루도록 접합되는 핀(140)의 빗면으로 인해 생성된 응축수가 열교환기(100)의 하부까지 원활하게 배출되지 않는 문제점이 있었다.

아울러 응축수로 인해 핀(140) 사이를 유동하는 외부공기의 유동을 방해하고 외부공기와의 열교환 면적을 감소시켜 열교환기(100)의 효율을 감소시키고, 높은 습도에서 서식하는 각종 세균이나 곰팡이가 발생되어 차량의 공기조화장치의 작동 시 불쾌한 냄새가 승객석으로 유입되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은, 인접하는 튜브 사이에 개재되는 방열핀의 절곡부를 튜브의 길이방향과 평행하게 형성하여 열교환기의 표면에 생성되는 응축수의 배출을 용이하게 하는 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 열교환기는 일정 거리 이격되어 나란히 배치되는 상, 하부 헤더탱크; 상기 상, 하부 헤더탱크에 양단이 삽입 고정되어 냉매유로를 형성하는 복수 개의 튜브; 및 상기 튜브 사이에 개재되는 핀; 을 포함하여 이루어지는 열교환기에 있어서, 상기 핀은 파형(波形)의 박판으로 상기 튜브에 접합되는 핀의 절곡부가 상기 튜브의 길이방향과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 튜브의 길이방향을 따라 열교환효율을 향상시키기 위해 루버(Louver)가 형성되는 루버형성면에 제2절곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는 상기 핀의 절곡부가 접합되는 핀접합면이 파형(波形)으로 절곡되는 요철부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 중력방향 하측의 루버형성면에 형성되는 루버가 응축수의 배출을 용이하게 하기 위해 상측으로 절개되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 루버(louver)가 다수개 형성되며, 상기 핀의 전단부와 후단부에 형성되는 루버의 방향이 서로 반대방향인 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 폭(W)이 80~350mm 이내이며, 길이(L)가 10~60mm 이내인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 인하여 열교환기의 표면에 생성되는 응축수의 배출을 용이하게 하여 세균 및 곰팡이의 번식을 억제시키므로 차량의 승객석으로 쾌적한 공기가 유입되도록 하며, 핀 사이에 생성되는 응축수로 인해 열교환기를 통과하는 외부공기의 유동을 방해하지 않고 핀의 열교환면적이 감소하는 것을 방지하여 열교환기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

이하 상기와 같은 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 열교환기의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 사시도이며, 도 5는 도 4의 종단면도 및 루버에 의한 공기흐름을 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 제2실시예 사시도이며, 도 7은 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 제3실시예 종단면도이고, 도 8은 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 제4실시예 종단면도이다

본 발명의 열교환기는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 일정 거리 이격되어 나란히 배치되는 상, 하부 헤더탱크(10, 20); 상기 상, 하부 헤더탱크(10, 20)에 양단이 삽입 고정되어 냉매유로를 형성하는 복수 개의 튜브(30); 및 상기 튜 브(30) 사이에 개재되는 핀(40); 을 포함하여 이루어지는 열교환기에 있어서, 상기 핀(40)은 파형(波形)의 박판으로 상기 튜브(30)에 접합되는 핀(40)의 절곡부(42)가 상기 튜브(30)의 길이방향과 평행하게 형성된다.

상기 핀(40)은 금속 박판을 파형(波形)으로 절곡하고 각 루버형성면(46)에 방열성능을 향상시키기 위한 루버(louver)(48)를 다수개 형성한 구조로, 열교환기의 인접하는 튜브(30)의 핀접합면(34)에 핀(40)의 절곡부(42)가 튜브(30)의 길이방향과 평행하게 접하도록 브레이징 접합된다. 열교환기는 내부에 유동하는 열교환매체와 외부공기와의 온도차로 인해 열교환기의 표면에 응축수가 생성되고, 상기와 같이 튜브(30)에 핀(40)이 접합되어 연속되는 핀(40)의 루버형성면(46) 사이에 열교환기의 상부에서 하부까지 일정공간이 형성되므로 생성되는 응축수가 저항 없이 열교환기의 하부로 배출되도록 하는 효과가 있다. 상기에서 본 발명의 핀(40)은 종래의 열교환기에 사용되는 핀을 그대로 적용할 수 있으므로 별도의 생산라인을 증설할 필요가 없어 생산비가 절감되는 효과가 있다.

도 5는 핀(40)의 루버(48) 형성 방향을 도시한 것으로, 외부공기와의 열교환효율을 향상시키기 위해 대략 핀(40)의 중앙부를 기점으로 전단부(A)와 후단부(B)의 루버(48)가 서로 반대방향으로 형성되는 것을 나타낸 일실시예이다. 상기와 같은 구조로 인해 열교환기의 전면에서 유입되는 외부공기가 핀(40) 전단부(A)의 루버(48)를 따라 상측으로 완만하게 경사져 유입되고 후단부(B)의 루버(48)를 따라 하측으로 경사진 방향으로 배출된다. 상기와 같이 열교환기를 통과하는 외부공기가 루버(48)를 따라 열교환기의 상, 하측으로 유동함으로써 외부공기가 열교환기를 통 과하는 시간이 증대되어 열교환기와 외부공기와의 열전달률이 향상되는 효과가 있다.

도 6은 핀의 제2실시예를 나타낸 것으로, 핀(40)의 중력방향 하측의 루버형성면(46)에 형성되는 루버(48)를 상측으로 절개되도록 형성시켜 응축수가 용이하게 배출되도록 한구조이다. 도 4에 도시된 본 발명의 핀(40)을 그대로 사용하여도 열교환기에 생성된 응축수의 배출이 용이하게 이루어지나, 도 6과 같이 핀(40) 하부의 루버(48)를 상측으로 절개되도록 형성하게 되면, 핀(40)을 따라 흘러내리던 응축수가 하측으로 경사지게 형성된 루버(48)의 틈 사이에 맺혀 배출이 원활하지 못하게 되는 것을 방지하므로 응축수로 인한 열교환기의 열교환효율 저하나 곰팡이의 형성 등을 방지해주는 효과가 있다.

도 7은 핀의 제3실시예를 나타낸 것으로, 핀(40)의 루버형성면(46)에 튜브(30)의 길이방향을 따라 제2절곡부(44)를 형성하여 열교환기에 생성되는 응축수가 용이하게 배출되도록 한 구조이다. 핀(40)은 상술했던 핀(40)과 동일하나 다만 루버형성면(46)에 제2절곡부(44)를 추가한 구로조서, 평면상의 루버형성면보다 일측이 개방된 삼각단면 형상으로 이루어지는 제2절곡부(44)로 인해 상기 제2절곡부(44)에 응축수의 생성 및 배출이 보다 용이해진다. 작은 부피로 응축수의 생성이 이루어지면 물분자의 응집력에 의해 열교환기를 통과하는 외부공기 속의 수분이 이미 생성된 응축수에 응집되어 응축수의 부피가 커지게 되고 일정크기 이상으로 커지면 제2절곡부(44)를 따라 열교환기의 하측으로 응축수의 배출이 이루어지게 된다. 아울러 상기와 같이 핀(40)에 제2절곡부(44)를 형성하게 되면, 핀(40)의 폭(W) 방향으로의 강성이 증가하게 되므로 열교환기 내부에 유동하는 열교환매체로 인한 열교환기의 열변형을 방지하고, 열교환기 자체의 강성도 증가시키는 효과가 있다.

도 8은 튜브(30)의 핀접합면(34)이 핀(40)의 절곡부(42)와 부합하도록 파형(波形)으로 절곡된 요철부(32)가 형성된 것을 도시한 것으로, 상기 요철부(32)에 의해 핀(40)의 절곡부(42)가 튜브(30)와 접하는 면적이 증가하여 브레이징 접합 시 핀(40)과 튜브(30)와 결합력을 향상시키고, 열교환기 내부의 열교환매체로부터 핀(40)까지의 열전달률을 향상시켜 열교환기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

아울러 열교환기를 통과하는 외부공기는 핀(40) 전단부(A)와 후단부(B)의 루버(48) 방향에 따라 열교환기의 상, 하측방향으로만 외부공기가 유동하였으나, 인접하는 튜브(30) 사이의 요철부(32)에 의해 외부공기가 열교환기의 수평방향으로도 유동하게 됨에 따라 외부공기가 핀(40)을 통과하는 시간을 증가시켜 외부공기로의 열전달률이 더 증가되는 효과가 있다.

아울러 차량의 구조상 열교환기 장착되는 공간은 한정되어 있으므로, 상기 핀(40)의 폭(W)은 80~350mm 범위 이내로, 길이(L)는 10~60mm 범위 이내로 형성하는 것이 바람직하다.

도 1은 종래의 열교환기의 사시도.

도 2는 도 1의 열교환기의 종단면도.

도 3은 본 발명의 열교환기의 정면도.

도 4는 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 사시도.

도 5는 도 4의 종단면도 및 루버에 의한 공기흐름을 나타낸 개략도.

도 6은 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 제2실시예 사시도.

도 7은 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 제3실시예 종단면도.

도 8은 본 발명의 튜브와 핀 결합체의 제4실시예 종단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10, 20: 상, 하부 헤더탱크

30: 튜브 32: 요철부

34:핀접합면

40: 핀 42: 절곡부

44: 제2절곡부 46: 루버형성면

48: 루버

A, B: 전단부, 후단부

Claims (6)

1. 일정 거리 이격되어 나란히 배치되는 상, 하부 헤더탱크(10, 20); 상기 상, 하부 헤더탱크(10, 20)에 양단이 삽입 고정되어 냉매유로를 형성하는 복수 개의 튜브(30); 및 상기 튜브(30) 사이에 개재되는 핀(40); 을 포함하여 이루어지는 열교환기에 있어서,

   상기 핀(40)은 파형(波形)의 박판으로 상기 튜브(30)에 접합되는 핀(40)의 절곡부(42)가 상기 튜브(30)의 길이방향과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 핀(40)은 튜브(30)의 길이방향을 따라 열교환효율을 향상시키기 위해 루버(Louver)가 형성되는 루버형성면(46)에 제2절곡부(44)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브(30)는 상기 핀(40)의 절곡부(42)가 접합되는 핀접합면(34)이 파형(波形)으로 절곡되는 요철부(32)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 핀(40)은 중력방향 하측의 루버형성면(46)에 형성되는 루버(48)가 응축수의 배출을 용이하게 하기 위해 상측으로 절개되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 핀(40)은 루버(louver)(48)가 다수개 형성되며, 상기 핀(40)의 전단부(A)와 후단부(B)에 형성되는 루버(48)의 방향이 서로 반대방향인 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 핀(40)은 폭(W)이 80~350mm 이내이며, 길이(L)가 10~60mm 이내인 것을 특징으로 하는 열교환기.

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