KR101047347B1 - 오일쿨러 일체형 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일쿨러 일체형 응축기에 관한 것이다. 구체적으로는 서로 이격되게 설치된 제1헤더(101)와 제2헤더(102) 사이에 다수의 튜브와 방열핀이 설치되어 열교환 코어부(TC)를 이루되; 상기 열교환 코어부(TC)는, 냉매가 유입하여 냉각 및 과냉각되어 유출하는 냉매 응축부(TC1)와, 상기 냉매 응축부의 중간 위치에 오일이 유입하여 냉각되어 유출하는 오일 냉각부(TC2)로 나누어져 있으며; 상기 제1헤더와 제2헤더의 각 내부에는, 그 길이방향을 따라 상기 냉매 또는 오일이 유동하는 대통로(S1)와 소통로(S2)로 나누는 격벽부(116)(216)가 형성되어 있는 한편, 상기 냉매와 오일의 흐름방향 및 구간을 나누도록 상기 대통로 및/또는 소통로를 가로막는 다수의 배플부재(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127)가 구비되어 있다. 이러한 구조에 의하면, 부품의 공용화 및 표준화를 쉽게 하고 오일쿨러를 응축기의 중간 위치에 응축기와 일체로 쉽게 제작할 수 있게 하는 효과가 있다.

Description

오일쿨러 일체형 응축기{condenser integrated with oil-cooler}

본 발명은 오일쿨러와 응축기가 일체로 된 오일쿨러 일체형 응축기에 관한 것이다.

열교환기는 냉, 난방 시스템의 열교환매체 유로상에 설치되어 그 내부를 흐르는 열교환매체가 외기열을 흡열하거나 또는 자신의 열을 외부로 방열하는 방식으로 열교환을 수행하여 소정공간을 냉, 난방하게 된다.

여기서, 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템은, 압축기에서 기체 상태의 냉매는 액화되기 쉬운 고온, 고압의 기체상태로 압축되어 응축기로 이송되고, 응축기에서는 이러한 기체상태의 냉매가 액체상태로 상변화되어 팽창밸브로 이송된다.

이후, 팽창밸브에서는 액체상태로 상변화된 냉매가 교축작용에 의해 저온, 저압의 습포화증기 상태로 변화되어 증발기로 이송되고, 이렇게 증발기로 유입된 냉매는 주변의 공기로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 흡수하여 스스로 증발함과 아울러 기체상태로 변화한 다음 압축기로 유입하는 사이클을 반복적으로 수행한다.

그리고, 자동차에는 엔진이나 변속기 등의 윤활 및 기밀유지를 위해 사용되 는 오일을 냉각시키기 위해서 오일쿨러가 별도로 장착되어 있다. 그러나 상기와 같이 오일쿨러가 별개의 부품으로 구성됨에 따라 제작공수가 증가하여 생산성이 저하되고 제조비용도 상승함과 아울러 오일쿨러를 장착하기 위한 공간확보에도 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 오일쿨러를 응축기와 일체화한 기술이 한국공개특허 제2004-0099997호, 한국공개특허 제2006-0011204호, 한국공개특허 제2006-0056260호, 한국등록특허 제0644134호, 일본공개특허 제2005-140463호 등으로 개시되어 있다.

상기 한국공개특허 제2004-0099997호는, 응축기와 오일쿨러 사이에 열전달을 차단하기 위한 열차단플레이트를 구비하고, 각 헤더파이프 내측에는 열차단 플레이트가 삽입 또는 안착되도록 지지수단이 구비된 구성이다.

상기 한국공개특허 제2006-0011204호는, 응축기와 트랜스미션 오일쿨러 및 파워스티어링 오일쿨러를 일체화한 열교환기로서, 좌/우 헤더파이프의 내부공간을 상하방향으로 서로 독립된 제1, 제2, 제3공간부(S1)(S2)(S3)가 형성되도록 구획하는 구획수단을 구비하는 구성이다.

상기 한국공개특허 제2006--0056260호는, 제1헤더 파이프는 한 쌍의 제1배플 사이에 위치되는 절결부를 포함하고, 절결부는 제1헤더 파이프가 횡방향으로 절결되어 형성되는 구성이다.

상기 한국등록특허 제0644134호는, 오일쿨러에서 응축기로 열전달을 최소화하도록 배플판은 제1, 제2헤더 내부의 응축기와 오일쿨러의 경계부에 소정의 간격 을 두고 복수개가 각각 설치되되, 인접한 두 개의 배플판 사이의 헤더 파이프 부분에는 열전달 방지홈 또는 홀이 형성되어 있는 구성이다.

상기 일본공개특허 제2005-140463호는, 각각 별도로 제작된 응축기와 오일쿨러의 헤더파이프를 연결부재를 통하여 연결하여 모듈화 또는 일체화하는 구성이다.

그런데, 종래 오일쿨러 일체형 응축기에서는 응축기에 대해 오일쿨러가 놓이는 위치에 따라 응축기용 입/출구 파이프와 배관접속블록의 설치위치가 각각 모두 다르고 적용되는 차량에 따라서도 달라지므로, 오일쿨러 일체형 응축기의 부품의 공용화 및 표준화가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 종래 오일쿨러 일체형 응축기에서는 응축기에 대해 오일쿨러가 놓이는 위치가 상부 또는 하부에만 설치되는 제약을 받으므로, 실체 차량에 장착시 차량의 전면 공기 유입이 유리한 응축기의 중간 위치에 오일쿨러를 설치하고자 하는 경우와 같이 효율적이고 경제적으로 설치하기가 어려워, 현재 대부분의 차량에서는 결국 외장형 오일쿨러를 응축기 전면의 원하는 위치에 앞/뒤로 병렬로 설치하고 있다. 따라서 이 경우에 차량에 장착시 차량 전후 공간을 차지하게 되고 오일쿨러가 위치하는 응축기 부위에서는 냉매의 냉각효율이 떨어지고, 이러한 응축기의 냉각효율의 저하는 냉방효율의 저하로 이어져 차량의 연비를 떨어뜨리게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 부품의 공용화 및 표준화를 쉽게 하고 오일쿨러를 응축기의 중간 위치에 응축기와 일체로 쉽게 제작할 수 있게 하는 오일쿨러 일체형 응축기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 오일쿨러 일체형 응축기는, 서로 이격되게 설치된 제1헤더와 제2헤더 사이에 다수의 튜브와 방열핀이 설치되어 열교환 코어부를 이루되; 상기 열교환 코어부는, 냉매가 유입하여 냉각 및 과냉각되어 유출하는 냉매 응축부와, 상기 냉매 응축부의 중간 위치에 오일이 유입하여 냉각되어 유출하는 오일 냉각부로 나누어져 있으며; 상기 제1헤더와 제2헤더의 각 내부에는, 그 길이방향을 따라 상기 냉매 또는 오일이 유동하는 대통로와 소통로로 나누는 격벽부가 형성되어 있는 한편, 상기 냉매와 오일의 흐름방향 및 구간을 나누도록 상기 대통로를 가로막거나 상기 대통로 및 소통로를 가로막는 다수의 배플부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 격벽부는 상기 대통로와 상기 소통로간의 열전달을 줄이도록 그 내부에 공간부가 형성된 이중벽으로 되어 있다.

상기 냉매 응축부와 상기 오일 냉각부를 구분하는 부분에 설치된 배플부재는 오일과 냉매간의 열전달을 줄이도록 그 사이에 공간부가 형성되게 2개가 인접하여 설치되어 있다.

상기 제1헤더에는 냉매가 유입하는 유입구멍과 상기 소통로에 연통하는 유출구멍을 가진 배관접속블록이 결합되어 있다.

상기 오일 냉각부의 오일유입구멍과 오일유출구멍은 상기 제1, 제2헤더의 대통로에 연통되어 있다.

본 발명에 의한 오일쿨러 일체형 응축기에 의하면, 부품의 공용화 및 표준화된 배관접속블록을 이용하여 단가인하를 통한 원가절감을 얻을 수 있고, 생산 자동 화를 통한 생산성을 높일 수 있으며, 작업을 표준화를 통하여 뛰어난 품질을 확보할 수 있다.

또한, 오일쿨러를 응축기의 중간 위치에 원하는 크기로 응축기와 일체로 쉽게 제작할 수 있으며, 이에 따라 응축기를 효율적으로 최적으로 설계할 수 있으므로, 일체형으로 제작됨에 불구하고 종래의 오일쿨러와 응축기보다 더 높은 용량 및 성능을 확보할 수 있고 궁극적으로는 차량의 연비를 크게 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 오일쿨러 일체형 응축기는 헤더파이프의 격벽부와 배플을 이용하여 작동유체들간의 열전달(열교환)을 차단하고, 코어상(양측 헤더파이프 사이)에서는 상호간의 열전달을 차단하는 재질로 다양한 형태의 부재를 적용함으로써 완벽하게 열전달(열교환)을 차단할 수 있게 한다.

그리고, 본 발명에 의한 오일쿨러 일체형 응축기는 차량 장착에 따른 공간 효율이 높고, 제작부품 및 제작공수가 획기적으로 절감됨에 따라 큰 원가절감을 얻을 수 있고, 이들의 생산을 위한 자동화가 크게 개선되어 높은 생산성을 얻을 수 있고, 불량발생이 줄어듬에 따라 높은 품질확보가 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1는 본 발명이 적용된 오일쿨러 일체형 응축기를 나타내는 단면도이고, 도2는 도1의 제1, 제2헤더의 단면도이며, 도3 내지 도6은 도1에서 A부, B부, C부 및 D부의 각 상세도이다. 도시한 바와 같이 본 발명이 적용된 오일쿨러 일체형 응축기는, 서로 이격되게 설치된 제1헤더(101)와 제2헤더(102) 사이에 다수의 튜브(104) 와 방열핀(106)이 설치되어 열교환 코어부(TC)를 이루고 있다.

상기 열교환 코어부(TC)는, 냉매가 유입하여 냉각 및 과냉각되어 유출하는 냉매 응축부(TC1)와, 상기 냉매 응축부(TC1)의 중간 위치에 오일이 유입하여 냉각되어 유출하는 오일 냉각부(TC2)로 나누어져 있다. 상기 냉매 응축부(TC1)와 상기 오일 냉각부(TC2)의 경계부에는 방열핀이 제거되어 있는데, 냉매 응축부(TC1)와 오일 냉각부(TC2)의 경계부에는 열전달율이 낮은 재질의 열전달 차단용 핀 또는 플레이트가 설치되어 있을 수도 있다.

상기 튜브(104)는 그 양단부가 상기 제1헤더(101)와 제2헤더(102)의 슬롯들에 그 양단부가 삽입되며 서로 병렬로 배치되고, 상기 방열핀(106)은 상기 튜브(104) 사이에 게재되어 있다. 그리고, 상기 제2헤더(102)에는 수액기(108)가 일체로 결합되어 있으며, 제1헤더(101)의 외면에는 냉매가 유입하는 냉매 유입부와 냉매가 유출하는 냉매 유출부가 형성되어 유입배관(110) 및 유출배관(112)에 연결되는 배관접속블록(114)이 결합되어 있다.

도2 내지 도6에 도시한 바와 같이, 상기 제1헤더(101)와 제2헤더(102)의 각 내부에는, 그 길이방향을 따라 상기 냉매 또는 오일이 유동하는 대통로(S1)와 소통로(S2)로 나누는 격벽부(116)가 형성되어 있는 한편, 상기 냉매와 오일의 흐름방향 및 구간을 나누도록 상기 대통로(S1)를 가로막거나 상기 대통로(S1) 및 소통로(S2)를 가로막는 다수의 배플부재(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127)가 구비되어 있으며, 상기 제1헤더(101)와 제2헤더(102)의 양단에는 엔드 캡(128)이 각각 결합되어 있다.

그리고, 상기 격벽부(116)는 압출공정에 의해 상기 제1, 제2헤더(101)(102) 와 일체로 형성되어 있다. 도7에 도시한 바와 같이(제2실시예), 상기 격벽부(116)는 상기 대통로(S1)와 상기 소통로(S2)간의 열전달을 줄이도록 그 내부에 공간부(S3)가 형성된 이중벽(216)으로 되어 있을 수도 있다.

상기 냉매 응축부(TC1)와 상기 오일 냉각부(TC2)를 구분하는 부분에 설치된 배플부재(121, 122, 124, 125)는 오일과 냉매간의 열전달을 줄이도록 그 사이에 공간부가 형성되게 2개가 인접하여 설치되어 있다.

본 실시예에서는, 냉매 응축부(TC1)가 4개의 패스(P1, P2, P3, P4)를 이루고 오일 냉각부(TC2)가 1개의 패스(P5)를 이루도록, 상기 제1헤더(101)에 결합된 상기 배플부재(121, 122, 123)에 의해 제1헤더 내의 대통로(S1)가 4개의 공간(S1a, S1b, S1c, S1d)을 이루고 제1헤더 내의 소통로(S2)가 2개의 공간(S2a, S2b)을 이루며, 상기 제2헤더(102)에 결합된 상기 배플부재(124, 125, 126, 127)에 의해 제2헤더 내의 대통로(S1)가 5개의 공간(S1e, S1f, S1g, S1h, S1i)을 이루고 제2헤더 내의 소통로(S2)가 3개의 공간(S2c, S2d, S2e)을 이룬다.

상기 튜브(104)의 양단이 상기 제1헤더(101) 및 제2헤더(102)의 상기 대통로(S1)에 연통하도록 상기 제1헤더(101) 및 제2헤더(102)에는 튜브삽입구멍이 형성되어 있으며, 상기 제1헤더(101) 및 제2헤더(102)의 격벽부(116)(216)에는 상기 5개의 패스(P1, P2, P3, P4, P5)를 이루도록 튜브삽입구멍이 가공될 시에 가공되는 구멍(H1)(H2)이 형성되어 있다.

상기 오일 냉각부(TC2)의 오일유입구멍(H3)과 오일유출구멍(H4)은 상기 제1, 제2헤더(101)(102)의 대통로(S1)에 각각 연통되게 형성되어 있다(P5 패스).

상기 제1헤더(101) 및 제2헤더(102)에서 엔드 캡(128)이 결합된 곳의 격벽부(116)(216)에는 엔드 캡(128)에 의해 막히는 절개홈이 형성되어 대통로(S1)와 소통로(S2)가 연통될 수도 있다.

상기 배관접속블록(114)은 상기 배플부재(121)가 구비된 부분에 결합되어 있으며, 상기 제2통로(S2) 및 제1통로(S1)에 냉매가 유입하는 유입구멍(114a)과 상기 제2통로로(S2)에서 냉매가 유출하는 유출구멍(114b)을 구비한다.

상기 제2헤더(102)의 하부에는 상기 수액기(108)와 연통하는 2개의 연통구멍(H5)(H6)이 형성되어 있는데, 상기 수액기(108)는 상기 제2헤더(102)의 하부에 일체로 브레이징되는 하부 몸체(134)와, 상기 하부 몸체(134)의 상측에 끼워져 브레이징에 의해 고정되는 고정 브라켓에 의해 상기 제2헤더 파이프(102)의 상부에 고정되는 상부 몸체(135)로 나누어져 있다. 상기 하부 몸체(134)의 내부에는 필터(137)가 설치되어 있고, 상기 상부 몸체(135)의 내부에는 건조제 조립체(139)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명이 적용된 차량용 응축기에서, 도2에 도시한 바와 같이, 유입배관(110)에 연결된 배관접속블록(114)의 유입구멍(114a)을 통해 제1헤어(101)에 유입하는 냉매는, 공간 S2a, 공간 S1a, 패스 P1, 공간 S1e, 공간 S2c, 공간 S1g, 패스 P2, 공간 S1c, 패스 P3를 순차적으로 흐르면서 기상의 냉매가 응축과정을 겪으면서 외기와 열교환된 후, 공간 S1h 및 공간 S2d를 거쳐 수액기(108)의 하부 몸체(134)를 통해 수액기에 유입하여 일시적으로 저장되어 상부 몸체(135)에 설치된 건조제 조립체(139)에 의해 수분이 제거되는 한편 하부 몸체(134)에 설치된 필터(137)에 의해 먼지 등이 제거된 다음, 공간 S2e, 공간 S1i를 통해 패스 P4를 지나서 공간 S1d, 공간 S2b를 통하여 배관접속블록(114)의 유출구멍(114b)를 통해 유출배관(112)으로 유출하여 팽창밸브(미도시)로 유동된다. 이때, 상기 패스 P1, P2, 및 P3는 응축 영역을 이루며, 상기 패스 P4를 흐르는 냉매는 거의 액상이므로 과냉각 영역을 이룬다.

한편, 엔진 오일 또는 변속기 오일은 오일유입구멍(H3)을 통해 공간 S1b에 유입한 후, 패스 P5를 따라 흐르는 중에 공기와 열교환하여 냉각되고, 공간 S1f를 통해 배출된다.

본 발명에 의한 오일쿨러 일체형 응축기는 부품의 공용화 및 표준화된 배관접속블록을 이용하여 단가인하를 통한 원가절감을 얻을 수 있으며, 오일쿨러를 응축기의 중간 위치에 원하는 크기로 응축기와 일체로 쉽게 제작할 수 있으며, 이에 따라 응축기를 효율적으로 최적으로 설계할 수 있으므로, 일체형으로 제작됨에 불구하고 종래의 오일쿨러와 응축기보다 더 높은 용량 및 성능을 확보할 수 있다.

도1은 본 발명이 적용된 오일쿨러 일체형 응축기를 나타내는 단면도,

도2은 도1에서 제1헤더 및 제2헤더의 단면도,

도3는 도1에서 A부의 상세도,

도4는 도1에서 B부의 상세도,

도5는 도1에서 C부의 상세도,

도6은 도1에서 D부의 상세도,

도7은 도2의 제1헤더 및 제2헤더의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 제1헤더 102 : 제2헤더

114 : 배관접속블록 116 : 격벽부

121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 : 배플부재

S1 : 대통로 S2 : 소통로

Claims (5)

1. 서로 이격되게 설치된 제1헤더와 제2헤더 사이에 다수의 튜브와 방열핀이 설치되어 열교환 코어부를 이루되;

   상기 열교환 코어부는, 냉매가 유입하여 냉각 및 과냉각되어 유출하는 냉매 응축부와, 상기 냉매 응축부의 중간 위치에 오일이 유입하여 냉각되어 유출하는 오일 냉각부로 나누어져 있으며;

   상기 제1헤더와 제2헤더의 각 내부에는, 그 길이방향을 따라 상기 냉매 또는 오일이 유동하는 대통로와 소통로로 나누는 격벽부가 형성되어 있는 한편, 상기 냉매와 오일의 흐름방향 및 구간을 나누도록 상기 대통로를 가로막거나 상기 대통로 및 소통로를 가로막는 다수의 배플부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 오일쿨러 일체형 응축기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 격벽부는 상기 대통로와 상기 소통로간의 열전달을 줄이도록 그 내부에 공간부가 형성된 이중벽으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 오일쿨러 일체형 응축기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 냉매 응축부와 상기 오일 냉각부를 구분하는 부분에 설치된 배플부재는 오일과 냉매간의 열전달을 줄이도록 그 사이에 공간부가 형성되게 2개가 인접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오일쿨러 일체형 응축기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1헤더에는 냉매가 유입하는 유입구멍과 상기 소통로에 연통하는 유출구멍을 가진 배관접속블록이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 오일쿨러 일체형 응축기.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 오일 냉각부의 오일유입구멍과 오일유출구멍은 상기 제1, 제2헤더의 대통로에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 오일쿨러 일체형 응축기.

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