KR101082470B1

KR101082470B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR101082470B1
Application number: KR1020040066470A
Authority: KR
Inventors: 박태영; 한성석
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2011-11-10
Also published as: KR20050037940A

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 열교환기로 공급되는 열교환 매체의 양을 적정하게 조정하여 냉난방 부하에 따라 열교환 능력이 조절되도록 하는 열교환기에 관한 것으로서, 열교환기를 흐르는 열교환 매체의 흐름을 선택적으로 조절 또는 개폐하여 난방 또는 냉방 용량을 제어함과 아울러 열교환 매체를 통한 온도 편차가 최소화되도록 한 것이다.

이에 따른 본 발명은 헤더(101)에 개구된 입,출구(105a,107a)(105b,107b)측이 결합되고 하단부에는 리턴수단(106)이 구비되어 내부에 상기 입,출구(105a,107a)(105b,107b)를 연결하는 "U"자형 유로(105d)(107c)를 갖는 튜브(105)(107); 상기 헤더(101)에 설치되어 특정 튜브(105)(107)로 열교환 매체를 공급하는 매체 분배수단(110); 상기 매체 분배수단(110)를 수용하면서 상기 헤더(101)에 결합되고 일측에는 매체 공급관(120)과 매체 회수관(125)이 형성되며 내부에는 매체 분배수단(110)의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로(190)가 형성된 탱크(115); 상기 탱크(115)에 설치되고 제어 신호에 따라 작동되는 매체 조정수단(130)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 탱크, 헤더, 튜브, 공급홀, 안내가이드, 분배홀, 밸브체

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 것의 다른 예를 나타낸 정면 개략도,

도 3은 종래의 것의 다른 예를 나타낸 요부도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도,

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해 사시도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 정면 단면도,

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기에서 탱크와 매체 공급수단을 나타내는 분해 사시도,

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도,

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 평면도,

도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 작동상태도,

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도,

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도,

도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도,

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도

도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도,

도 16은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

100: 열교환기 101,103: 헤더

104: 방열핀 105,107: 튜브

105a,107a: 입구 105b,107b: 출구

105c: 구획벽 105d,107c: "U"자형 유로

106: 리턴수단 106a: 폐쇄벽

106b: 리턴플레이트

108: 열차단수단 108a: 차단공

110: 매체 분배수단 115: 탱크

115a: 공급탱크 115b: 회수탱크

116: 분할벽

120: 매체 공급관 125: 매체 회수관

130: 매체 조정수단 135: 리턴탱크

135a: 연통로 136: 배플

145: 공급홀 150: 안내가이드

160: 격벽 165: 안내부

170: 분배홀 190: 분배유로

195: 밸브체 210: 회전체

215: 탄성부재 220: 커버

225: 회전보조체 230: 실링부재

본 발명은 열교환기에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 열교환기로 공급되는 열교환 매체의 양을 적정하게 조정하여 냉난방 부하에 따라 열교환 능력이 조절되도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 공기조화장치는 냉방시스템과 난방시스템을 포함하는 것으로서, 상기 냉방시스템은 압축기의 구동에 의하여 토출되는 열교환 매체가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정을 통해서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 냉방하도록 구성되는 것이고, 상기 난방시스템은 열교환 매체(엔진냉각수)를 히터 코어로 유입하여 열교환시킴으로써 실내를 난방 하도록 구성되는 것이다.

상기 열교환 매체를 열교환시키는 응축기와 증발기 및 히터 코어 등은 열교환기로써, 상기 열교환기는 열교환 매체를 공급받아 적정 온도로 열교환한 후 순환되도록 하는 것이다.

상기한 종래의 열교환기는 도 1에 도시한 바와 같이, 그 양단부가 상,하부 헤더(1,3)에 고정되며 상호 소정간격 이격되는 복수개의 튜브(5)와, 상기 상,하부 헤더(1,3)와 각각 결합되어 각 튜브(5)의 단부와 연통되는 통로를 형성하는 상,하 부 탱크(7,9)와, 상기 각 튜브(5) 사이에 설치되어 방열 표면적을 넓히기 위한 방열핀(11)을 구비하여 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 열교환기는 공기조화장치, 특히 자동차용 공기조화장치에 장착된 상태에서 상기 상부 탱크(7)와 상부 헤더(1)에 의해 형성된 통로로 공급된 열교환 매체가 각 튜브(5)를 통과하면서 열교환기 주위의 공기와 열교환이 이루어진 후 상기 하부 탱크(9)와 하부 헤더(3)에 의해 형성되는 통로를 통하여 배출된다.

상기와 같이 열교환이 이루어지는 종래의 열교환기는 난방 또는 냉방 부하에 관계없이 열교환 매체(자동차의 냉각수)가 공급되게 되므로 난방 또는 냉방 부하에 따라 열교환 능력을 임의로 조정하기 위해서는 별도의 제어수단이 필요하다. 예컨데 자동차의 히터 코어로 사용되는 열교환기의 경우 열교환기의 열교환 능력을 조절하기 위하여서는 송풍기의 회전수를 조절하거나 열교환기의 전면에 도어를 설치하여 열교환기를 통과하는 풍량을 조절하는 방법을 사용하여 왔다. 상기와 같이 풍량을 제어하여 열교환기의 열교환력을 제어하는 것은 별도의 장치를 필요로 하기 때문에 확실한 제어가 이루어지지 않게 되는 문제점이 내재되어 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 선출원하여 등록받은 한국 등록특허공보 제170234호는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상,하부 헤더(1,3)에 그 양단부가 고정되고 등간격으로 배치되는 튜브(5)와, 상기 상부 헤더(1)에 연결되어 특정 튜브(5)로 열교환 매체를 공급하는 분할 공급수단(13)과, 상기 하부 헤더(3)에 연결되어 각 튜브(5)의 단부와 연통되는 하부 탱크(9)로 구성된 것이다.

상기 분할 공급수단(13)은 상부 헤더(1)와 결합된 각 튜브(5)의 상단부와 연통되는 복수개의 연결통로(15)와, 상기 연결통로(15)의 입구측이 소정의 각도 범위 내에서 형성되는 원통형의 열교환 매체 분할부(19)가 형성된 본체(17)와, 상기 본체(17)에 형성된 열교환 매체 분할부(19)와 연통되도록 설치된 적어도 하나의 열교환 매체 공급관(21)과, 상기 열교환 매체 분할부(19)에 회전 가능하게 설치되며 열교환 매체 분할부(19)와 연통되는 연결통로(15)의 입구를 선택적으로 차단하는 차단깃(27)이 회전축(25)에 설치된 회전부재(23)와, 상기 회전축(25)을 지지하며 열교환 매체 분할부(19)를 차단하는 커버부재(29)로 구성된 것이다.

상기와 같은 상태에서 열교환기를 이용하여 열교환 매체와의 열교환을 수행하기 위해서는 먼저, 상기 열교환 매체 공급관(21)을 통하여 열교환 매체를 공급함과 아울러 열교환 매체 분할부(19)에 회전 가능하게 설치된 회전부재(23)를 열교환기에 걸리는 부하에 따라 회전시키는 것이고, 상기 회전부재(23)의 회전에 따라 차단깃(27)이 연결통로(15)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 하여 일부의 튜브(5)에 열교환 매체가 공급되도록 하거나 전체의 튜브(5)에 열교환 매체가 공급되도록 하는 것이다.

상기 연결통로(15)의 입구가 양측에 형성되어 있는 경우에는 회전부재(23)의 양측에 설치된 차단깃(27)이 각 튜브(5)의 단부를 동시에 열게되어 일부의 튜브(5)로 열교환 매체를 공급할 수 있는 것이며, 회전부재(23)의 회전에 의해서 열교환 매체의 공급량을 조절할 수 있으므로 열교환기의 열교환 능력이 임의로 조절되는 것이다.

상기와 같이 열교환기의 각 튜브(5)로 열교환 매체를 선택적으로 흐를 수 있도록 하여 그 성능을 임의로 조정할 수 있어 난방 또는 냉방 부하에 용이하게 대처할 수 있다.

그러나 상기한 열교환기는, 열교환 매체의 양을 선택적으로 조절할 수 있는 장점은 있으나, 회전부재(23)의 차단깃(27)에 의해 가이드되는 열교환 매체가 열교환기의 일측의 튜브열에 편중되어 열교환 매체의 믹싱 성능이 저하될 우려가 있다.

또한 하부 탱크(9) 및 리턴파이프(미도시)를 각 지점으로 집중시켜 형성하므로써 열교환 매체의 순환이 이루어지도록 하고 있기 때문에 특정 지점 마다 온도 편차가 심하게 되는 단점도 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열교환기를 흐르는 열교환 매체의 흐름을 선택적으로 조절 또는 개폐하여 난방 또는 냉방 용량을 제어함과 아울러 온도 편차를 최소화 할 수 있는 열교환기를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 헤더에 개구된 입,출구측이 결합되고 하단부에는 리턴수단이 구비되어 내부에 상기 입,출구를 연결하는 "U"자형 유로를 갖는 튜브; 상기 헤더에 설치되어 특정 튜브로 열교환 매체를 공급하는 매체 분배수단; 상기 매체 분배수단를 수용하면서 상기 헤더에 결합되고 일측에는 매체 공급관과 매체 회수관이 형성되며 내부에는 매체 분배수단의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로가 형성된 탱크; 상기 탱크에 형성되어 상기 매체 공급관과 연통하는 안내부; 상기 안내부에 형성되어 안내부로 유입된 열교환매체를 상기 매체 분배수단으로 공급하는 다수개의 분배홀; 상기 탱크의 안내부에 밸브체를 설치하여 이루어짐과 아울러 제어 신호에 따라 상기 밸브체로 상기 분배홀을 개폐하여 열교환매체의 양을 조정하는 매체 조정수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 열차단수단을 사이에 두고 상,하 대칭되는 "U"자형 유로가 형성되며 상,하부 헤더에 상기 유로의 입,출구가 형성된 각 단부측이 결합되는 튜브; 상기 상,하부 헤더에 각각 설치되어 특정 튜브로 열교환 매체를 공급하는 상,하부 매체 분배수단; 상기 상,하부 매체 분배수단을 수용하면서 상,하부 헤더에 각각 결합되고 일측에는 매체 공급관과 매체 회수관이 형성되며 내부에는 매체 분배수단의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로가 형성된 상,하부 탱크; 상기 상,하부 탱크에 형성되어 상기 매체 공급관과 연통하는 안내부; 상기 안내부에 형성되어 안내부로 유입된 열교환매체를 상기 매체 분배수단으로 공급하는 다수개의 분배홀; 상기 상,하부 탱크의 안내부에 각각 밸브체를 설치하여 이루어짐과 아울러 제어 신호에 따라 상기 밸브체로 상기 분배홀을 개폐하여 열교환매체의 양을 조정하는 매체 조정수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 정면 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기에서 탱크와 매체 공급수단을 나타내는 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도이고, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 평면도이며, 도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 작동상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(100)는, 헤더(101)에 개구된 입,출구(105a)(105b)측이 결합되어 일정간격으로 배치되고 하단부에는 리턴수단(106) 이 구비되어 내부에 상기 입,출구(105a)(105b)를 연결하는 "U"자형 유로(150d)를 갖는 다수의 튜브(105)와, 상기 헤더(101)에 설치되어 특정 튜브(105) 또는 전체 튜브(105)로 열교환 매체를 공급하는 매체 분배수단(110)과, 상기 매체 분배수단(110)을 수용하면서 상기 헤더(101)에 설치되고 일측에는 열교환매체가 공급 및 회수될 수 있도록 매체 공급관(120)과 매체 회수관(125)이 각각 형성되며 내부에는 매체 분배수단(110)의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로(190)가 형성된 탱크(115)와, 상기 탱크(115)의 내측에 설치되고 제어 신호에 따라 자동적으로 작동되면서 열교환매체의 공급량을 특정시키는 매체 조정수단(130)으로 구성된다.

또한, 상기 튜브(105)들 사이에는 열교환을 촉진시키는 방열핀(104)이 더 개재될 수 있다.

먼저, 상기 매체 분배수단(110)은 상기 튜브(105)로 열교환매체를 공급할 수 있도록 다수개의 영역으로 구획된 튜브(105)의 입구(105a)측과 각각 연통하는 다수의 공급홀(145)이 적정 위치에 형성되고, 상측면에는 상기 각 분배유로(190)의 개구된 하단을 밀폐시킴과 동시에 분배유로(190)를 따라 유동하는 열교환매체를 상기 각 공급홀(145)로 안내하도록 안내가이드(150)가 형성되며, 상기 각 공급홀(145) 사이에는 격벽(160)이 형성되어 이루어진다.

상기 격벽(160)은 상기 공급홀(145)을 통해 공급된 열교환매체가 격벽(160)에 의해 구획된 일정 개수의 해당 튜브(105)로 공급되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 매체 분배수단(110)은 러버(Rubber) 재질 또는 합성수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 매체 분배수단(110)은 상기 탱크(115)와 헤더(101) 사이에서 튜브(105)의 입구(105a)측에 설치되어 튜브(105)의 입구(105a)로 유입되는 열교환매체와 튜브(105)의 출구(105b)로부터 배출되는 열교환매체간에 열전달을 최소화하게 되고, 아울러 상기 매체 공급관(120)을 통해 공급된 열교환매체가 튜브(105)의 입구(105a)로만 유입되도록 한다.

한편, 상기 매체 분배수단(110)의 안내가이드(150) 및 격벽(160)과 함께 상기 탱크(115)의 분배유로(190)의 위치 및 형상을 변형하면 구획된 특정 튜브(105)들로 유동하는 열교환매체의 유로 수 및 형태를 더욱 다양하게 바꿀수 있는 등 임의로 조정가능하다.

그리고, 상기 탱크(115)에는 상기 매체 공급관(120)과 연통된 원형상의 안내부(165)가 형성됨과 아울러 이 안내부(165)의 바닥에는 각 분배유로(190)를 통해 매체 분배수단(110)으로 열교환매체가 공급될 수 있도록 다수개의 분배홀(170)이 원주방향으로 등간격으로 형성된다.

또한, 상기 탱크(115)의 내부에는 상기 튜브(105)의 입구(105a)로 유입되는 열교환매체와 튜브(105)의 출구(105b)로부터 배출되는 열교환매체를 구획할 수 있도록 분할벽(116)이 일체로 형성된다.

그리고, 상기 탱크(115)의 매체 공급관(120)은 상기 분할벽(116)을 기준으로 튜브(105)의 입구(105a)와 연통하도록 설치되고, 매체 회수관(125)은 튜브(105)의 출구(105b)와 연통하도록 설치된다.

한편, 상기 탱크(115)의 저부측에는 상기 매체 분배수단(110)의 안내가이드(150)와 대응되는 분배유로(190)가 형성되는데, 상기 분배유로(190)는 안내가이드 (150)와 대응되게 적정간격으로 형성되고, 그 선단은 안내부(165)의 분배홀(170)과 연통하고 끝단은 상기 매체 분배수단(110)의 각 공급홀(145)의 위치까지 연장되게 형성된다.

즉, 상기 분배유로(190)는 상기 안내부(165)의 각 분배홀(170)과 매체 분배수단(110)의 각 공급홀(145)을 연통하도록 일정형태 및 길이로 형성되는 것이다.

이러한 상기 분배유로(190)는 안내가이드(150)와 결합시 밀폐된 유로를 형성함으로서, 상기 안내부(165)의 분배홀(170)을 통해 공급된 열교환매체가 매체 분배수단(110)의 각 공급홀(145)로 안정적으로 이동할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 매체 조정수단(130)은 상기 탱크(115)의 안내부(165)에 설치되어 분배홀(170)의 입구를 임의로 개폐(일부분 또는 전체)하는 밸브체(195)와, 상기 밸브체(195)에 탄성부재(215)를 매개로 결합 설치되는 회전체(210)와, 상기 회전체(210)의 상단을 지지함과 아울러 탱크(115)의 개구된 상측을 외부와 차단되게 밀폐하는 커버(220)와, 상기 커버(220)의 외측으로 돌출된 상기 회전체(210)의 일측에 결합됨과 아울러 액추에이터(미도시)와 연결되는 회전보조체(225)로 구성된다.

상기 밸브체(195)는 도시하지 않은 제어 스위치에 의해서 자동적으로 조정되면서 회전하며, 내열성 및 실링성을 향상할 수 있도록 테프론 재질 또는 우레탄 재질로 형성된다.

또한, 상기 탄성부재(215)는 상기 밸브체(195)가 안내부(165)의 바닥면측으로 밀착될 수 있도록 스프링 등으로 구성되고, 상기 회전체(210)와 커버(220) 사이에는 실링부재(230)가 설치되어 커버(220)와 탱크(115) 사이에 실링성이 유지되도 록 한다.

한편, 상기 밸브체(195)를 합성수지 재질로 형성한 경우에는 그 외측면에 러버 재질로 코팅할 수 도 있으며, 상기 밸브체(195)를 합성수지와 러버 재질로 단계별 처리한 경우에는 상기 분배홀(170)과 밸브체(195) 사이에 실링성이 향상된다.

그리고, 상기 튜브(105)는 내부에 "U"자형 유로(105d)를 형성할 수 있도록 구획벽(105c)을 갖는 일체형 튜브(105)로 이루어진다.

또한, 상기 일체형 튜브(105)의 하단부에 구비되는 리턴수단(106)은 상기 튜브(105)의 하단부에 폐쇄벽(106a)을 일체로 형성하여 이루어진다.

즉, 상기 일체형 튜브(105)는 상단부에 개구된 입,출구(105a)(105b)가 형성되고, 하단부는 상기 폐쇄벽(106a)으로 폐쇄되며, 내부에는 상기 입,출구(105a)(105b) 사이에서 수직방향으로 일정길이의 구획벽(105c)이 형성됨으로서 내부에 상기 입,출구(105a)(105b)를 연결하는 "U"자형의 유로(105d)가 형성되는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기(100)는, 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(105) 상단부에 헤더(101)를 결합하고, 상기 헤더(101)에는 매체 분배수단(110)을 설치함과 동시에 그 상측으로 매체 조정수단(130)이 탑재된 탱크(115)를 결합/설치하여 이루어진다.

따라서, 열교환기(100)를 흐르는 열교환매체의 흐름을 선택적으로 조절 또는 개폐하여 난방 또는 냉방 용량을 제어함과 동시에 온도 편차가 최소화되는 것이다.

이하, 열교환매체의 순환과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

열교환매체가 순환되는 과정에서 제어 스위치를 통해 상기 회전보조체(225)를 특정 각도로 회전시키게 되면, 밸브체(195)의 회전에 의해서 상기 분배홀(170) 중 일부의 분배홀(170)이 개방되며, 이 개방된 분배홀(170)은 분배유로(190) 및 공급홀(145)과 연통되고, 상기 공급홀(145)은 격벽(160)에 의해서 다수개의 영역으로 구획된 특정 튜브(105)들의 입구(105a)와 연통된다.

따라서, 상기 매체 공급관(120)을 통해서 공급된 열교환매체는 밸브체(195)의 회전에 의해 개방된 분배홀(170)과 연통하는 특정 튜브(105)의 입구(105a)로 유입되고, 특정 튜브(105)의 입구(105a)로 유입된 열교환매체는 튜브(105)의 "U"자형 유로(105d)를 따라 유동하면서 외부공기와 활발한 열교환을 수행한 후 튜브(105)의 출구(105b)를 통해 배출된다.

상기 튜브(105)의 출구(105b)를 통해 배출된 열교환매체는 분할벽(116)으로 구획된 탱크(115) 내부를 거쳐 매체 회수관(125)으로 최종 배출되는 것이다.

그리고, 상기 회전보조체(225)를 완전하게 회전시키게 되면, 밸브체(195)의 회전에 의해서 전체 분배홀(170)이 개방되며, 이때 상기 분배홀(170)은 분배유로(190) 및 공급홀(145)을 통해 전체 튜브(105)의 입구(105a)와 연통되게 된다.

따라서, 상기 매체공급관(120)을 통해 공급된 열교환매체는 전체가 개방된 분배홀(170)과 연통하는 전체 튜브(105)의 입구(105a)로 유입되고, 전체 튜브(105)의 입구(105a)로 유입된 열교환매체는 튜브(105)의 "U"자형 유로(105d)를 따라 유동하면서 외부 공기와 활발한 열교환을 수행한 후, 튜브(105)의 출구(105b)를 통해 배출된다.

계속해서, 상기 튜브(105)의 출구(105b)를 통해 배출된 열교환매체는 분할벽(116)으로 구획된 탱크(115) 내부를 거쳐 매체 회수관(125)으로 최종 배출되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 열교환기(100)의 중심부에 안내부(165)를 형성하고 이 안내부(165)를 중심으로 상기 분배유로(190)와 안내가이드(150) 및 공급홀(145)이 양측 각 방향으로 확산되도록 형성함으로서 상기 밸브체(195)의 작동범위에 따라 다수개의 영역으로 구획된 특정 튜브(105)로 열교환매체를 임의 조정하여 흐르게 함으로서 믹싱 성능이 향상되고, 단계별 조정이 가능하여 미세한 온도조절이 가능하다.

또한, 열교환 매체의 이동 경로를 자유 자재로 특정시킬 수 있어서 온도 직진성이 안정적으로 조정되며, 분배유로(190)와 안내가이드(150) 및 공급홀(145) 등을 다양한 형태로 형성함에 따라 각 튜브(105)로의 매체 공급을 자유자재로 설정할 수 있고, 상기 공급홀(145)을 기준으로 적정 위치에 격벽(160)을 형성하므로써 열교환 매체의 공급량을 우선적으로 특정시킬 수 있는 것이다.

그리고, "U"자형 유로(105d)를 갖는 튜브(105)를 사용함으로서 열교환매체가 "U"자형 유로(105d)를 유동할 때 상,하 온도 편차를 최소화 할 수 있고, 온도 유지가 균일하게 유지되어 열교환성능이 향상된다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도이 고, 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도로서, 상기한 제 1 실시예와 다른 구성 및 작용에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 열교환기(100)는 탱크(115) 및 튜브(105)의 리턴수단(106)을 제외한 모든 구성이 상기한 제 1 실시예와 동일하다. 즉, 제 1 실시예는 단일 탱크(115) 구조로서 탱크(115)의 내부에 유입되는 열교환매체와 배출되는 열교환매체를 구획하도록 분할벽(116)이 일체로 형성된 구조인 반면, 제 2 실시예는 상기 탱크(115)를 공급탱크(115a)와 회수탱크(115b)로 분리한 분리형 탱크(115) 구조이다.

또한, 제 2 실시예의 튜브(105)는 제 1 실시예의 튜브(105)와 리턴수단(106)을 다르게 한 것으로서, 이하 제 1 실시예와 차이되는 부분만을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 탱크(115)는 상기 매체 공급관(120)과 튜브(105)의 입구(105a)를 연통시키는 공급탱크(115a)와, 상기 매체 회수관(125)과 튜브(105)의 출구(105b)를 연통시키는 회수탱크(115b)로 구성된다.

이러한 상기 공급탱크(115a)와 회수탱크(115b)는 상기 헤더(101)에 나란히 결합되되, 공급탱크(115a)는 튜브(105)의 입구(105a)측에 결합되고 회수탱크(115b)는 튜브(105)의 출구(105b)측에 결합된다.

이렇게 제 2 실시예의 탱크(115)는, 탱크(115)의 구조를 분리형으로 구성하였으며, 이에 따라 상기 제 1 실시예에서 설명된 매체 분배수단(110)과 매체 조정수단(130)은 상기 공급탱크(115a)측에 설치된다.

그리고, 상기 튜브(105)는 내부에 "U"자형 유로(105d)를 형성할 수 있도록 구획벽(105c)을 갖는 일체형 튜브(105)로 이루어지고, 하단부에는 상기 제 1 실시예와 다른 리턴수단(106)이 구비된다.

상기 리턴수단(106)은 상기 튜브(105)의 하단부에 리턴플레이트(106b)가 밀폐되게 결합되어 이루어진다.

즉, 상기 일체형 튜브(105)는 상단부에 개구된 입,출구(105a)(105b)가 형성되고, 하단부는 리턴플레이트(106b)로 폐쇄되며, 내부에는 상기 입,출구(105a)(105b) 사이에서 수직방향으로 일정길이의 구획벽(105c)이 형성됨으로서 내부에 상기 입,출구(105a)(105b)를 연결하는 "U"자형의 유로(105d)가 형성되는 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환매체의 순환과정은 제 1 실시예와 동일하며 여기서 간략히 설명하면, 먼저 열교환매체가 상기 매체 공급관(120)을 통해 상기 공급탱크(115a)로 공급되고, 상기 공급탱크(115a)로 공급된 열교환매체는 상기 매체 조정수단(130) 및 매체 분배수단(110)을 거친 후, 상기 튜브(105)의 "U"자형 유로(105d)를 따라 유동하면서 외부공기와 활발한 열교환을 수행한 후 튜브(105)의 출구(105b)를 통해 배출된다.

이후, 상기 튜브(105)의 출구(105b)를 통해 배출된 열교환매체는 회수탱크(115b) 내부를 거쳐 매체 회수관(125)으로 최종 배출되는 것이다.

도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도이 고, 도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도로서, 상기한 제 2 실시예와 다른 구성 및 작용에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 열교환기(100)는 튜브(107) 및 리턴수단(106)을 제외한 모든 구성이 상기한 제 2 실시예와 동일하다. 즉, 상기한 제 2 실시예는 일체형 튜브(105) 구조인 반면, 제 3 실시예는 분리형 튜브(107) 구조이다. 이하 제 2 실시예와 차이되는 부분만을 설명하기로 한다.

상기 튜브(107)는 입구(107a)를 갖는 튜브(107)와 출구(107b)를 갖는 튜브(107)가 각각 분리되어 구성된 분리형 튜브(107)로 이루어진다.

이러한, 상기 튜브(107)의 하단부에는 상기 제 1,2 실시예와 다른 리턴수단(106)이 구비된다.

상기 리턴수단(106)은 상기 분리된 각각의 튜브(107) 하단부에 결합되는 헤더(103)와, 상기 헤더(103)에 결합되면서 연통로(135a)를 형성하여 분리된 튜브(107)를 연통시키는 리턴탱크(135)로 이루어진다.

즉, 상기 분리된 튜브(107)의 하단부를 연통시키도록 헤더(103)와 리턴탱크(135)를 결합함으로서 내부에는 분리된 튜브(107)의 입,출구(107a)(107b)를 연결하는 "U"자형 유로(107c)가 형성되는 것이다.

또한, 상기 리턴탱크(135)의 내부에는 상기 매체 분배수단(110)의 격벽(160)과 대응되는 위치에 배플(136)이 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 다수개의 영역으로 구획된 특정 튜브(107)들의 입구(107a)로 공급된 열교환매체가 리턴탱크 (135)를 통과하는 과정에서도 구획된 상태를 계속 유지하면서 "U"자형 유로(107c)를 따라 유동한 후 매체 회수관(125)으로 배출될 수 있는 것이다.

한편, 제 3 실시예의 열교환매체 순환과정은 앞서 설명한 제 1,2 실시예와 동일함으로 생략한다.

도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 결합 사시도이고, 도 16은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 측면 단면도로서, 상기한 제 1 실시예와 다른 구성 및 작용에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 4 실시예에 따른 열교환기(100)는, 열차단수단(108)을 사이에 두고 상,하 대칭되는 "U"자형 유로(105d)가 형성되며 상,하부 헤더(101)에 상기 유로(105d)의 입,출구(105a)(105b)가 형성된 각 단부측이 결합되는 튜브(105)와, 상기 상,하부 헤더(101)에 각각 설치되어 특정 튜브(105) 또는 전체 튜브(105)로 열교환매체를 공급하는 상,하부 매체 분배수단(110)과, 상기 상,하부 매체 분배수단(110)을 수용하면서 상,하부 헤더(101)에 각각 결합되고 일측에는 매체 공급관(120)과 매체 회수관(125)이 형성되며 내부에는 매체 분배수단(110)의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로(190)가 형성된 상,하부 탱크(115)와, 상기 상,하부 탱크(115)에 설치되고 제어 신호에 따라 작동되면서 열교환매체의 공급량을 특정시키는 상,하부 매체 조정수단(130)으로 구성된다.

이하, 제 1 실시예와 차이되는 부분만을 설명하기로 한다.

제 4 실시예는 좌우 독립 제어방식의 공조시스템에 적용되는 구조로서, 상기한 제 1 실시예의 열교환기(100)와 구조 및 작용이 동일하며, 단, 동일구조의 또 다른 열교환기(100)를 직렬로 대칭되게 연결한 것이다.

이를 위하여 상기 제 1 실시예와 같은 "U"자형 유로(105d)를 갖는 튜브(105)를 상호 맞댄 후 용접 등으로 접합하여 구성 할 수도 있지만, 더욱 바람직하게는 열차단수단(108)을 사이에 두고 상,하 대칭되는 "U"자형 유로(105d)가 형성되도록 튜브(105)를 일체로 형성하는 것이다.

여기서, 상기 열차단수단(108)은 상기 상,하부 "U"자형 유로(105d)의 사이에 차단공(108a)을 관통 형성하여 이루어진다.

따라서, 상기 차단공(108a)에 의해 상기 상,하부 각각의 "U"자형 유로(105d)를 유동하는 열교환매체간의 열전달이 차단되는 것이다.

한편, 도면상에서는 열교환기(100)를 수직으로 도시하였지만, 실제 공기조화장치에 장착시에는 수평상태로 장착하여 운전석과 조수석의 개별 온도조절이 가능하도록 구성된다.

이는, 좌우 독립 제어방식의 공조시스템에서 운전석과 조수석의 온도조절을 위한 템프도어(미도시)를 생략할 수 있고, 제 4 실시예의 열교환기(100) 하나만으로 운전석과 조수석의 독립적인 온도조절이 가능하도록 한 것이다.

즉, 상기 상,하부 탱크(115)에 설치된 상,하부 매체 조정수단(130)을 각각 개별적으로 작동시켜 튜브(105)들의 상,하부 유로(105d)로 각각 공급되는 열교환매체량을 조절해 줌으로서 운전석과 조수석의 온도를 다르게 조절할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 상기 매체 조정수단의 작동으로 특정 튜브 또는 전체 튜브로 열교환 매체를 공급함과 동시에 열교환매체의 양을 적정하게 조절함으로서, 냉,난방 부하에 따라 열교환 능력을 간편하게 조절할 수 있고, 열교환매체가 이동 저항성 없이 특정 튜브 또는 전체 튜브를 통해 분포되어 순환됨으로서 믹싱성능 및 전체 열교환 성능이 향상된다.

또한, 상기 안내부를 중심으로 각각의 분배유로와 안내가이드 및 공급홀이 양측방향으로 확산되는 형태로 형성되어 열교환매체를 각각의 튜브로 일정하게 공급할 수 있고, 단계적으로 열교환매체의 양을 조절할 수 있어서 미세한 온도조절이 가능하다.

그리고, 상기 분배유로와 안내가이드 및 격벽의 위치를 다양하게 변경하여 형성할 수 있기 때문에 특정 튜브들로 유동하는 열교환매체의 유로 수 및 형태를 자유자재로 조정할 수 있다.

또한, "U"자형 유로를 갖는 튜브를 사용함으로서 상,하 온도 편차가 최소화 된다.

Claims

헤더(101)에 개구된 입,출구(105a,107a)(105b,107b)측이 결합되고 하단부에는 리턴수단(106)이 구비되어 내부에 상기 입,출구(105a,107a)(105b,107b)를 연결하는 "U"자형 유로(105d)(107c)를 갖는 튜브(105)(107);

상기 헤더(101)에 설치되어 특정 튜브(105)(107)로 열교환 매체를 공급하는 매체 분배수단(110);

상기 매체 분배수단(110)를 수용하면서 상기 헤더(101)에 결합되고 일측에는 매체 공급관(120)과 매체 회수관(125)이 형성되며 내부에는 매체 분배수단(110)의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로(190)가 형성된 탱크(115);

상기 탱크(115)에 형성되어 상기 매체 공급관(120)과 연통하는 안내부(165);

상기 안내부(165)에 형성되어 안내부(165)로 유입된 열교환매체를 상기 매체 분배수단(110)으로 공급하는 다수개의 분배홀(170);

상기 탱크(115)의 안내부(165)에 밸브체(195)를 설치하여 이루어짐과 아울러 제어 신호에 따라 상기 밸브체(195)로 상기 분배홀(170)을 개폐하여 열교환매체의 양을 조정하는 매체 조정수단(130)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
열차단수단(108)을 사이에 두고 상,하 대칭되는 "U"자형 유로(105d)가 형성되며 상,하부 헤더(101)에 상기 유로(105d)의 입,출구(105a)(105b)가 형성된 각 단부측이 결합되는 튜브(105);

상기 상,하부 헤더(101)에 각각 설치되어 특정 튜브(105)로 열교환 매체를 공급하는 상,하부 매체 분배수단(110);

상기 상,하부 매체 분배수단(110)을 수용하면서 상,하부 헤더(101)에 각각 결합되고 일측에는 매체 공급관(120)과 매체 회수관(125)이 형성되며 내부에는 매체 분배수단(110)의 특정 부위로 열교환매체를 공급하도록 분배유로(190)가 형성된 상,하부 탱크(115);

상기 상,하부 탱크(115)에 형성되어 상기 매체 공급관(120)과 연통하는 안내부(165);

상기 안내부(165)에 형성되어 안내부(165)로 유입된 열교환매체를 상기 매체 분배수단(110)으로 공급하는 다수개의 분배홀(170);

상기 상,하부 탱크(115)의 안내부(165)에 각각 밸브체(195)를 설치하여 이루어짐과 아울러 제어 신호에 따라 상기 밸브체(195)로 상기 분배홀(170)을 개폐하여 열교환매체의 양을 조정하는 매체 조정수단(130)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 매체 분배수단(110)은 다수개의 영역으로 구획된 튜브(105)(107)의 입구(105a)(107a)측과 각각 연통하도록 다수의 공급홀(145)이 형성되고, 상측면에는 상기 각 분배유로(190)의 개구된 하단을 밀폐시킴과 동시에 분배유로(190)를 따라 유동하는 열교환매체를 상기 각 공급홀(145)로 안내하도록 안내가이드(150)가 형성되며, 상기 각 공급홀(145) 사이에는 격벽(160)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 3 항에 있어서,

상기 매체 분배수단(110)은 상기 튜브(105)(107)의 입구(105a)(107a)측에 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
삭제
제 2 항에 있어서,

상기 열차단수단(108)은 상기 상,하부 "U"자형 유로(105d)의 사이에 차단공(108a)을 관통 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 분배유로(190)는 상기 안내부(165)의 각 분배홀(170)과 상기 매체 분배수단(110)의 각 공급홀(145)을 연통하도록 일정형태 및 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 매체 조정수단(130)은, 상기 밸브체(195)에 탄성부재(215)를 매개로 설치되는 회전체(210)와, 상기 회전체(210)의 상단을 지지하도록 탱크(115)에 설치되는 커버(220)와, 상기 커버(220)의 외측으로 돌출된 회전체(210)의 일측에 결합됨과 아울러 액추에이터와 연결되는 회전보조체(225)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 8 항에 있어서,

상기 회전체(210)와 커버(220) 사이에는 실링부재(230)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브(105)는 내부에 "U"자형 유로(105d)를 형성할 수 있도록 구획벽(105c)을 갖는 일체형 튜브(105)인 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 10 항에 있어서,

상기 리턴수단(106)은 상기 튜브(105)의 하단부에 폐쇄벽(106a)이 일체로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 10 항에 있어서,

상기 리턴수단(106)은 상기 튜브(105)의 하단부에 리턴플레이트(106b)가 밀폐되게 결합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브(107)는 입구(107a)를 갖는 튜브(107)와 출구(107b)를 갖는 튜브(107)가 분리되어 구성된 분리형 튜브(107)인 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 13 항에 있어서,

상기 리턴수단(106)은 상기 분리된 튜브(107)의 하단부에 결합되는 헤더(103)와, 상기 헤더(103)에 결합되면서 연통로(135a)를 형성하여 분리된 튜브(107)를 연통시키는 리턴탱크(135)로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 14 항에 있어서,

상기 리턴탱크(135)의 내부에는 상기 매체 분배수단(110)의 격벽(160)과 대응되는 위치에 배플(136)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 탱크(115)의 내부에는 상기 튜브(105)의 입구(105a)로 유입되는 열교환매체와 튜브(105)의 출구(105b)로부터 배출되는 열교환매체를 구획 할 수 있도록 분할벽(116)이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 16 항에 있어서,

상기 탱크(115)의 매체 공급관(120)은 상기 분할벽(116)을 기준으로 튜브(105)의 입구(105a)와 연통하도록 설치되고, 매체 회수관(125)은 튜브(105)의 출구(105b)와 연통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 탱크(115)는 상기 매체 공급관(120)과 튜브(105)(107)의 입구(105a,107a)를 연통시키는 공급탱크(115a)와, 상기 매체 회수관(125)과 튜브(105)(107)의 출구(105b,107b)를 연통시키는 회수탱크(115b)로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.