KR101250780B1 - 증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발기는 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부가 형성되어 열교환효율을 높일 수 있고 사용자의 냉방쾌적성을 유지할 수 있도록 한 증발기에 관한 것이다.

본 발명의 증발기는 적어도 하나 이상의 격실이 형성되고 일정거리 이격되어 나란히 배치되는 상단탱크 및 하단탱크와; 상기 상단탱크의 격실과 하단탱크의 격실을 연결하는 복수개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 적층되는 복수개의 핀을 포함하는 증발기에 있어서, 상기 증발기는 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 상부 또는 하부에 축냉열교환부가 구비되어 엔진 정지시 상기 축냉부에 저장된 냉기를 이용하여 차량 실내 온도를 쾌적하게 유지할 수 있어 사용자의 냉방 쾌적성을 유지할 수 있고 재냉방시 소요되는 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상기 축냉부가 증발기에 구비됨으로써 공기측 저항 감소를 방지하므로 송풍용량이 증대가 불필요하며 증발기의 열전달 효율을 극대화할 수 있으므로 차량의 소형화를 이룰 수 있고 연비의 향상과 유해 배기물질의 배출이 저감되어 부가적으로 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

증발기, 히터코어, 축냉열교환부

Description

증발기{Evaporator}

도 1은 종래의 축냉열교환기가 구비된 공조장치의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 증발기의 일실시예를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 증발기의 튜브 사시도.

도 4는 상기 도 3에 도시된 튜브 내부의 냉매흐름개략도.

도 5는 본 발명에 따른 다른 증발기의 일실시예를 나타낸 사시도.

도 6은 상기 도 5에 도시된 증발기의 분해사시도.

도 7은 상기 도 5에 도시된 증발기의 냉매흐름개략도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 상단탱크

20 : 하단탱크

30 : 연결탱크 31 : 배플

40 : 튜브 41 : 플레이트

50 : 축냉열교환부 51 : 돌출부

52 : 홀 53 : 축냉재주입구

60 : 핀

70 : 입구파이프 80 : 출구파이프

100 : 본 발명의 증발기

본 발명은 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부가 형성되어 열교환효율을 높일 수 있고 사용자의 냉방쾌적성을 유지할 수 있도록 한 증발기에 관한 것이다.

근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며 소비자의 다양한 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다. 특히, 동력과 전기에너지를 동시에 사용하는 하이브리드 차량에 대한 연구 개발이 증가되는 추세이다.

상기 하이브리드 차량은 신호대기 등의 정차시 자동으로 엔진을 정지하고 다시 변속기의 조작으로 엔진이 재시동되도록 하는 아이들 스톱/고우 (stop/go) 시스템을 채택하는 경우가 많다. 그러나 상기 하이브리드 차량의 경우에도 냉방장치는 엔진에 의해 작동되므로 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지하게 되고 이에 따라, 증발기의 온도가 상승하여 차량 내의 쾌적함을 떨어뜨린다는 문제점이 있다. 또한, 증발기 내부의 냉매는 상온에서도 쉽게 기화하므로 압축기가 동작하지 않는 짧은 시간동안 냉매가 기화되고 다시 엔진이 작동되어 압축기 및 증발기가 작동되더라도 기화된 냉매를 압축하여 액화해야하므로 실내에 냉풍이 공급되기 위한 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 전체 에너지 소요량을 높이는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 축냉열교환기가 구비된 공조장치(1)의 개략도로 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 압축식 냉동 시스템에 사용되고, 공조케이스(4)에 내부에 증발기(3) 및 축냉재가 저장된 축냉열교환기(2)를 구비한 공조장치(1)에 있어서, 상기 공조장치(1)는 증발기(3)와 나란히 위치하며 상기 증발기(3)를 통과하는 공기의 통풍방향에 대하여 상기 증발기(3)와 직렬이 되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 공조장치(1)가 제안된 바 있다.

상기 공조장치는 상기 축냉열교환기가 구비되어 냉방시스템이 작동될 경우에 상기 증발기의 냉기를 저장하고 엔진 정지시에는 저장된 축냉재의 잠열을 이용하여 냉방을 하므로 차량 내부의 급격한 온도 상승을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 축냉열교환기는 상기 증발기를 통과한 공기에 의해서만 열교환하므로 즉, 대류에 의해서만 냉기를 저장하므로 요구되는 충분한 축냉효율을 기대할 수 없으며 상기 축냉열교환기는 별도의 구성품으로 상기 공조케이스 내부에 구비되므로 차량용 냉각장치가 엔진룸 내부에서 충분한 공간을 차지하기 어려운 상황에서 공간효율 저하 등과 같은 새로운 문제점을 유발한다. 또한, 상기 증발기를 통과한 공기의 후측에 위치하게 되므로 통기측 공기저항이 증가되어 차량 실내로 토출되는 풍량이 줄어들게 되므로 송풍용량을 높여야하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 축냉열교환부를 구비하여 엔진 정지시에도 축냉부에 저장된 냉기를 이용하여, 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지함으로써 차량의 냉방쾌적성을 유지할 수 있고 냉매의 급격한 온도상승을 방지하며, 다시 냉매 압축기의 작동시 빠르게 축냉될 수 있어 재 냉방시 소모되는 에너지와 시간을 최소화할 수 있는 증발기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 증발기의 상부 또는 하부에 축냉열교환부가 구비되는 간단한 구조로 상기 플레이트 내부 및 핀을 통한 전도를 이용하고 축냉능력을 효과적으로 향상시켜 송풍용량이 증가됨이 없이 증발기의 열전달감소율을 최소화할 수 있으며 전체 에너지 효율을 높일 수 있어 차량의 소형화ㆍ경량화를 이룰 수 있도록 한 증발기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증발기는 적어도 하나 이상의 격실이 형성되고 일정거리 이격되어 나란히 배치되는 상단탱크 및 하단탱크와; 상기 상단탱크의 격실과 하단탱크의 격실을 연결하는 복수개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 적층되는 복수개의 핀을 포함하는 증발기에 있어서, 상기 증발기는 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 플레이트는 횡방향으로 냉매가 유동되는 부분과 상기 축냉재가 저장되는 부분을 구획하는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 축냉열교환부는 상기 플레이트의 일측에 축냉재가 유통되는 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발기는 압출성형에 의해 제작될 경우, 상기 증발기는 튜브와 축냉열교환부를 구획하는 배플이 횡방향으로 형성된 연결탱크가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 증발기(100)를 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.

본 발명의 증발기(100)는 적어도 하나 이상의 격실이 형성되고 일정거리 이격되어 나란히 배치되는 상단탱크(10) 및 하단탱크(20)와; 상기 상단탱크(10)의 격실과 하단탱크(20)의 격실을 연결하는 복수개의 튜브(40)와; 상기 튜브(40) 사이에 적층되는 복수개의 핀(60)을 포함하는 증발기(100)에 있어서, 상기 증발기(100)는 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부(50)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 증발기(100)는 튜브-플레이트 타입이거나 또는 압출성형에 의해 제작될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 증발기(100)의 일실시예를 나타낸 사시도이며, 상기 증발기(100)는 각각의 플레이트(41)가 접합되어 튜브(40)를 형성하고 상기 튜 브(40) 사이에 복수개의 핀(60)이 적층되어 구성된다.

본 발명의 증발기(100)가 플레이트(41)를 이용하여 형성될 경우, 상기 축냉열교환부(50)는 상기 플레이트(41)와 일체형으로 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 증발기(100)의 튜브(40) 사시도로 도시된 바와 같이 상기 플레이트(41)의 일측에 횡방향으로 냉매가 유동되는 부분과 상기 축냉재가 저장되는 부분을 구획하는 돌출부(51)가 형성되어 플레이트(41)를 이용하여 축냉열교환부(50)가 일체로 형성된 증발기(100)를 제작할 수 있다.

상기 플레이트(41)의 형상을 바꾸는 간단한 구성으로 상기 축냉열교환부(50)를 일체로 형성할 수 있어 추가작업이 소요되지 않으며 상기 증발기(100)의 상부 또는 하부에 형성된 상기 축냉열교환부(50)에 축냉재가 저장되어 상기 증발기(100)의 냉기를 효과적으로 저장할 수 있게 된다.

도 4는 상기 도 3에 도시된 튜브(40) 내부의 냉매흐름개략도로 상부에 냉매가 유동되는 냉매유로가 형성되며 하부에 축냉재가 저장되는 축냉열교환부(50)가 형성된 일실시예를 보여준다.

상기 축냉열교환부(50)는 이웃하는 튜브(40)에 형성된 축냉열교환부(50)와의 연통을 위한 홀(52)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 홀(52)이 형성됨으로써 한 번의 충전작업을 통해 상기 축냉열교환부(50)에 상기 축냉재를 충전할 수 있으며 차량의 운행상태 및 온도 변화에 따른 상기 축냉재의 체적변화를 제어할 수 있는 효과가 있다.

상기 축냉열교환부(50)의 일측에 상기 축냉재의 충전을 위한 축냉재주입 구(53)가 더 형성될 수 있으며 상기 축냉열교환부(50)에 저장되는 축냉재는 전체 용량에서 체적변화를 수용할 정도로 충전되어야함은 당연하다. 또한, 상기 축냉재주입구(53)는 상기 축냉재의 충전이 완료된 후 완전밀봉되어야 하며 이 때, O링과 같은 실링부재가 이용될 수 있다.

상기 도 2 내지 도 4에 도시된 플레이트(41)는 본 발명의 증발기(100)를 설명하기 위한 일실시예로 상기 플레이트(41)의 형상은 다양한 형태로 제작될 수 있으며 이에 따라 상기 증발기(100) 내부의 냉매 흐름 역시 다양한 형태를 갖을 수 있는 것은 당연하다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 증발기(100)의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6는 상기 도 5에 도시된 증발기(100)의 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 증발기(100)는 압출성형되어 제작될 수 있다.

이 때, 본 발명의 증발기(100)는 냉매가 유통되는 부분인 튜브(40)와 축냉재가 저장되는 축냉열교환부(50)를 구획하는 배플이 횡방향으로 형성된 연결탱크가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결탱크(30)가 더 구비되어 상기 축냉열교환부(50)를 연결하는 방법은 상기 플레이트(41)를 이용할 경우에도 적용될 수 있는 것은 당연하다. 즉, 냉매유동을 위한 튜브(40)가 플레이트(41)를 이용하여 형성되고, 상기 축냉재가 저장되는 축냉열교환부(50)가 플레이트를 이용한 튜브 형태로서, 각각 제작하고, 상기 연결탱크(30)를 통해 튜브(40)와 축냉열교환부(50)를 연결할 수 있다.

상기 도 5 및 도 6에 도시된 증발기(100)는 상부에 냉매가 유통되는 튜브(40)와 하부에 축냉열교환부(50)가 형성되고 상기 튜브(40)와 축냉열교환부(50)는 상기 연결탱크(30)로 연결되며 상기 상단탱크(10) 및 연결탱크(30)의 상부에 각각 2개의 격실이 존재하고 상기 상단탱크(10)의 일측에 입구파이프(70) 및 출구파이프(80)가 구비된 일실시예를 도시하였다.

도 7은 상기 도 5에 도시된 증발기(100)의 냉매흐름개략도로 도시된 바와 같이, 상기 연결탱크(30)는 상기 냉매와 축냉재가 혼합되지 않도록 상기 냉매가 유동되는 부분과 축냉재가 저장하는 부분을 구분하는 배플(31)이 형성되어야 한다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 증발기는 상부 또는 하부에 축냉열교환부가 구비되어 엔진 정지시 상기 축냉부에 저장된 냉기를 이용하여 차량 실내 온도를 쾌적하게 유지할 수 있어 사용자의 냉방 쾌적성을 유지할 수 있고 재냉방시 소요되는 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 본 발명의 증발기는 축냉열교환부를 구비함으로써 공기측 저항 감소를 방지하므로 송풍용량이 증대가 불필요하며 증발기의 열전달 효율을 극대화할 수 있으므로 차량의 소형화를 이룰 수 있고 연비의 향상과 유해 배기물질의 배출이 저감되어 부가적으로 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 적어도 하나 이상의 격실이 형성되고 일정거리 이격되어 나란히 배치되는 상단탱크(10) 및 하단탱크(20)와; 상기 상단탱크(10)의 격실과 하단탱크(20)의 격실을 연결하는 복수개의 튜브(40)와; 상기 튜브(40) 사이에 적층되는 복수개의 핀(60)을 포함하는 증발기(100)에 있어서,

   상기 증발기(100)는 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부(50)가 형성되되,

   상기 튜브(40)가 한 쌍의 플레이트(41)의 결합에 의해 형성되고,

   상기 플레이트(41)는 상부 및 하부 영역 중 하나의 영역에 냉매가 유동되며, 나머지 하나 영역에 축냉재가 저장되도록 횡방향으로 구획하는 돌출부(51)가 형성되며,

   상기 플레이트(41)의 축냉열교환부(50) 형성 영역에 축냉재가 유통되는 홀(52)이 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 적어도 하나 이상의 격실이 형성되고 일정거리 이격되어 나란히 배치되는 상단탱크(10) 및 하단탱크(20)와 상기 상단탱크(10)의 격실과 하단탱크(20)의 격실을 연결하는 복수개의 튜브(40)와 상기 튜브(40) 사이에 적층되는 복수개의 핀(60)을 포함하는 증발기(100)에 있어서,

   상기 증발기(100)는 상부 또는 하부에 축냉재가 봉입된 축냉열교환부(50)가 형성되며,

   상기 튜브(40)와 축냉열교환부(50)를 구획하는 배플(31)이 횡방향으로 형성된 연결탱크(30)가 구비되는 것을 특징으로 하는 증발기.

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