KR20060021444A - Header-tank for heat exchanger using in vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환매체의 순환을 원활이 유도하여 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 구조의 자동차 열교환기용 헤더탱크에 관한 것으로, 이를 위해 상호 대향 배치되는 제 1, 2헤더탱크 중 하부에 배치된 제 2헤더탱크의 캡에 순환관로 또는 간격블록체를 형성하여 튜브로 불균일하게 순환되는 열교환매체를 균일하게 분배하여 열교환의 상승 효과가 발현되는 특징이 있다. 이러한 본 발명은 각 튜브의 전반에 걸쳐 열교환매체를 균등하게 분배 함으로써, 실제 열교환 면적이 극대화되어 열교환기의 성능을 향상시키는데 효과가 있다.The present invention relates to a header tank for an automotive heat exchanger having a structure capable of smoothly inducing circulation of a heat exchange medium to increase heat exchange efficiency, and for this purpose, a second header disposed below the first and second header tanks disposed opposite to each other. By forming a circulation conduit or a space block body in the cap of the tank is uniformly distributed heat exchange medium circulated unevenly into the tube is characterized in that the synergistic effect of the heat exchange is expressed. The present invention distributes the heat exchange medium evenly through each tube, thereby maximizing the actual heat exchange area, thereby improving the performance of the heat exchanger.
열교환매체, 메니폴드, 자동차, 열교환기, 헤더, 탱크, 유로, 격벽Heat exchange medium, manifold, automobile, heat exchanger, header, tank, flow path, bulkhead
Description
도 1a는 종래의 열교환기 및 열교환매체의 순환을 도시한 제 1구성도,Figure 1a is a first configuration showing the circulation of a conventional heat exchanger and heat exchange medium,
도 1b는 도 1a에 따른 열교환매체의 분포를 도시한 개념도,1B is a conceptual diagram illustrating a distribution of a heat exchange medium according to FIG. 1A;
도 1c는 종래의 열교환기 및 열교환매체의 순환을 도시한 제 2구성도,Figure 1c is a second configuration showing the circulation of the conventional heat exchanger and heat exchange medium,
도 2a는 본 발명에 따른 자동차 열교환기용 헤더탱크가 적용된 구성도,Figure 2a is a configuration diagram applied to a header tank for a heat exchanger for the vehicle according to the invention,
도 2b는 도 2a에 따른 열교환매체의 분포를 도시한 개념도,2b is a conceptual diagram illustrating a distribution of a heat exchange medium according to FIG. 2a;
도 2c는 도 2a에서 발췌된 캡을 나타내는 확대 사시도,Figure 2c is an enlarged perspective view showing the cap extracted in Figure 2a,
도 3은 도 2c의 다른 실시예를 나타내는 캡을 사시도이다.3 is a perspective view of a cap showing another embodiment of FIG. 2C.
1: 제 1헤더탱크 2: 메니폴드1: first header tank 2: manifold
3: 제 2헤더탱크 5a: 격벽3:
5b: 격막 4: 튜브5b: diaphragm 4: tube
5: 전열핀 9: 열교환기 5: heating fin 9: heat exchanger
10: 제 1헤더탱크 11: 헤더10: first header tank 11: header
12: 탱크 13: 격벽12: tank 13: bulkhead
12: 메니폴드 20: 제 2헤더탱크12: manifold 20: second header tank
30: 튜브 40: 전열핀 30: tube 40: heating fin
50: 캡 51: 순환관로50: cap 51: circulation pipe
52: 간격블록체 100: 열교환기 52: gap block 100: heat exchanger
본 발명은 열교환매체의 순환을 원활이 유도하여 열교환 효율을 증가시킬 수 있는 구조의 자동차 열교환기용 헤더탱크에 관한 것으로, 이를 위해 상호 대향 배치되는 제 1, 2헤더탱크 중 하부에 배치된 제 2헤더탱크의 캡에 순환관로 또는 간격블록체를 형성하여 튜브로 불균일하게 순환되는 열교환매체를 균일하게 분배하여 열교환의 상승 효과가 발현되는 특징이 있다. 이러한 본 발명은 각 튜브의 전반에 걸쳐 열교환매체를 균등하게 분배 함으로써, 실제 열교환 면적이 극대화되어 열교환기의 성능을 향상시키는데 효과가 있다.The present invention relates to a header tank for an automotive heat exchanger having a structure capable of smoothly inducing circulation of a heat exchange medium to increase heat exchange efficiency, and for this purpose, a second header disposed below the first and second header tanks disposed opposite to each other. By forming a circulation conduit or a space block body in the cap of the tank is uniformly distributed heat exchange medium circulated unevenly into the tube is characterized in that the synergistic effect of the heat exchange is expressed. The present invention distributes the heat exchange medium evenly through each tube, thereby maximizing the actual heat exchange area, thereby improving the performance of the heat exchanger.
일반적으로 자동차용 열교환기는 공조장치와 엔진냉각수계통에 설치되어 냉매 및 냉각수를 외부공기의 유동을 이용하여 원하는 온도로 변화시키는 역활을 하는데, 이러한 열교환기 중 공조장치에 사용되는 열교환기는 컨덴서, 증발기 및 엔진냉각을 위하여 사용되는 라디에이터가 대표적인 예이다.In general, the automotive heat exchanger is installed in the air conditioning system and the engine cooling water system to change the refrigerant and cooling water to a desired temperature by using the flow of external air. Among the heat exchangers, the heat exchanger used in the air conditioning system is a condenser, an evaporator, and Radiator used for engine cooling is a typical example.
상기와 같은 공조장치에 사용되는 에어컨 시스템의 구성을 살펴보면, 냉매를 고온 고압의 가스로 변환하는 압축기와, 고온 고압의 가스를 액화하는 컨덴서와, 수분과 먼지 등을 제거하고 냉방부하에 맞게 필요한 양을 증발기로 공급할 수 있도록 냉매를 일시 저장하는 리시버드라이어와, 증발기에서 열교환이 용이하도록 저온 저압의 서리와 같은 형태로 만드는 팽창밸브와, 블로워 유니트에 의하여 유입되는 공기와 열교환하여 냉기를 생성하는 증발기로 구성되며, 증발기를 거친 냉매는 다시 압축기로 순환 반복하게 된다.Looking at the configuration of the air conditioning system used in the above air conditioner, a compressor for converting the refrigerant into a gas of high temperature and high pressure, a condenser to liquefy the gas of high temperature and high pressure, the amount required to remove the moisture and dust, etc. A receiver dryer that temporarily stores refrigerant to supply the evaporator to an evaporator, an expansion valve that forms a frost-like form of low temperature and low pressure so as to facilitate heat exchange in the evaporator, and an evaporator that generates cold air by heat exchange with air introduced by a blower unit. The refrigerant passing through the evaporator is circulated again to the compressor.
이러한 열교환기 중 응축기와 증발기는 에어컨의 작동에 필요한 냉매를 고온 고압의 상태 또는 저온 저압의 상태에서 주위의 잠열과 열교환하여 냉매를 액화시키거나 증발시켜 냉기를 생성시키게 되고, 라디에이터는 엔진의 실린더를 경유하여 고온화 된 냉각수를 주위의 잠열과 열교환함으로써 저온상태로 변온시키는 역활을 한다.Among the heat exchangers, the condenser and the evaporator heat-exchange the refrigerant necessary for the operation of the air conditioner with the latent heat of high temperature or high temperature or low pressure to liquefy or evaporate the refrigerant to generate cold air. It plays the role of converting the coolant, which has been heated through diesel, into the low temperature state by exchanging heat with the surrounding latent heat.
이하에서는 상기에서 설명된 응축기 및 증발기와 같은 자동차용 열교환기의 문제점에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the problems of the heat exchanger for automobiles such as the condenser and the evaporator described above will be described.
도 1a는 종래의 열교환기 및 열교환매체의 순환을 도시한 제 1구성도이고, 도 1b는 도 1a에 따른 열교환매체의 분포를 도시한 개념도이다.1A is a first configuration diagram illustrating a circulation of a conventional heat exchanger and a heat exchange medium, and FIG. 1B is a conceptual diagram illustrating a distribution of a heat exchange medium according to FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래에는 열교환기(9)는 내부를 순환하는 열교환매체의 순환경로를 증가시키기 위해 상/하부에 대향 배치된 제 1, 2헤더탱크(1,3)에 격벽(5a)을 설치하였다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a
이 때 상기 제 1헤더탱크(1)는 중앙에 격막(5b)을 설치하고, 열교환매체가 유출/입되는 매니폴드(2) 부위에만 격벽(5a)을 부분 설치하여 열교환매체의 순환을 유도하였다.At this time, the first header tank 1 was installed with a
즉, 이러한 구조는 열교환매체를 제 1헤더탱크(1)를 통해 유입시켜 튜브(4)와 제 2헤더탱크(3)를 거쳐 다시 제 1헤더탱크(1)와, 튜브(4)와, 제 2헤더탱크(3) 와, 제 1헤더탱크(1)로 유출될 수 있도록 순환경로를 유도하기 위함이다That is, such a structure allows the heat exchange medium to flow through the first header tank 1, and then passes through the
그러나 이와 같은 종래의 열교환기(9)는 열교환매체가 제 2헤더탱크(3)에서 제 1헤더탱크(1)로 이동될때 튜브(4)로의 열교환매체 불균일 유입현상이 발생된다.However, in the
이는 열교환매체가 하부에 배치된 제 2헤더탱크(3)를 지나는 경우, 열교환매체는 제 2헤더탱크(1)의 타측 영역에서 그 용량이 급격히 집중되는 현상이 발생되고, 이와 반대로 일측 영역에서의 열교환매체는 그 용량이 감소되는 문제점이 발생된다.This is because when the heat exchange medium passes through the
따라서 일측 영역의 해당 튜브로(5)는 열교환매체의 결핍이 발생되어 열교환되는 성능이 저하되는 문제점이 발생되었다.(도 1b에 도시)Therefore, the
도 1c는 종래의 열교환기 및 열교환매체의 순환을 도시한 제 2구성도이다.Figure 1c is a second configuration showing the circulation of a conventional heat exchanger and heat exchange medium.
도 1c에 도시된 바와 같이, 종래에는 열교환기(9)는 내부를 순환하는 열교환매체의 순환경로를 증가시키기 위해 상/하부에 대향 배치된 제 1, 2헤더탱크(1,3) 중 하부에 배치된 제 2헤더탱크(3)에만 격벽(5a)을 설치하였다. As shown in FIG. 1C, the
이러한 구조는 앞서 설명된 열교환기 보다 열교환매체의 순환경로가 짧아 열교환 효율이 떨어지며, 또한 도 1a의 열교환기와 마찮가지로 열교환매체가 제 2헤더탱크(3)에서 제 1헤더탱크(1)로 이동될때 튜브(4)로의 열교환매체 불균일 유입현상이 발생되는 문제점이 있다.This structure has a shorter circulation path of the heat exchange medium than the heat exchanger described above, so that the heat exchange efficiency is reduced, and similarly to the heat exchanger of FIG. 1A, the heat exchange medium moves from the
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 열교환매체의 순환을 원활이 유도하며, 또한 각 튜브의 전반에 걸쳐 열교환매체를 균등하게 분배 함으로써, 실제 열교환 면적이 극대화되어 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있는 구조의 자동차 열교환기용 헤더탱크를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the first object of the present invention is to smoothly induce circulation of the heat exchange medium and to distribute the heat exchange medium evenly throughout each tube. The heat exchange area is maximized to provide a header tank for an automotive heat exchanger structure that can improve the performance of the heat exchanger.
아울러 제 2목적은, 상호 대향 배치되는 제 1, 2헤더탱크 중 하부에 배치된 제 2헤더탱크의 캡에 순환관로 또는 간격블록체를 형성하여 튜브로 불균일하게 순환되는 열교환매체를 균일하게 분배하여 열교환의 상승 효과가 발현되는 자동차 열교환기용 헤더탱크를 제공하는 것이다.In addition, the second purpose is to form a circulation conduit or a spacing block body in the cap of the second header tank disposed at the lower side of the first and second header tanks disposed opposite to each other, thereby uniformly distributing the heat exchange medium circulated unevenly through the tube. It is to provide a header tank for an automotive heat exchanger that exhibits a synergistic effect of heat exchange.
이러한 본 발명의 목적들은, 탱크와 헤더로 분리 구성되어 내부유로를 형성하는 제 1, 2헤더탱크와, 상기 각 헤더탱크의 양측 개구부에 결합되어 냉매 유로를 밀폐하는 캡과, 상기 각 헤더탱크가 상통될 수 있도록 상기 각 헤더탱크의 사이로 병렬 결합되는 튜브와, 상기 각 튜브를 순환하는 열교환매체가 열교환될 수 있도록 상기 각 튜브의 사이에 결합되는 전열핀으로 구성되는 자동차용 열교환기에 있어서, The object of the present invention, the first header, the second header tank which is composed of a separate tank and the header to form an internal flow path, the cap coupled to both openings of each of the header tank to seal the refrigerant passage, and each of the header tank In the heat exchanger for an automobile comprising a tube coupled in parallel between each of the header tanks so as to communicate with each other, and a heat transfer fin coupled between the tubes so that the heat exchange medium circulating the tubes can be heat exchanged.
상기 제 1, 2헤더탱크는 열교환매체의 순환경로를 증가시키기 위해 내부유로(13)를 길이방향으로 구획하는 격벽이 내설되고,The first and second header tanks are provided with a partition wall for partitioning the inner flow passage 13 in the longitudinal direction to increase the circulation path of the heat exchange medium.
상기 제 1헤더탱크의 일측으로는 열교환매체를 유출/입시키기 위해 구획된 내부유로와 각각 연결되는 한쌍의 메니폴드가 각각 결합되며,One side of the first header tank is coupled to a pair of manifolds respectively connected to the internal flow path partitioned to flow in and out of the heat exchange medium,
상기 제 2헤더탱크의 양측에 결합된 캡은 순환하는 열교환매체를 유도할 수 있도록 외측에 형성된 순환관로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 열교환기용 헤더탱크에 의해서 달성된다. Caps coupled to both sides of the second header tank is achieved by a header tank for a vehicle heat exchanger, characterized in that it comprises a circulation pipe formed on the outside to guide the circulating heat exchange medium.
상기에서 제 2헤더탱크의 양측에 결합된 캡은 순환하는 열교환매체를 유도할 수 있도록 내측에 형성된 간격블록체를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The cap coupled to both sides of the second header tank is preferably configured to include a space block body formed inside to induce a circulating heat exchange medium.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
이하에서는 본 발명에 따른 자동차 열교환기용 헤더탱크에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the heat exchanger header tank for a vehicle according to the present invention will be described in detail.
도 2a는 본 발명에 따른 자동차 열교환기용 헤더탱크가 적용된 구성도이고, 도 2b는 도 2a에 따른 열교환매체의 분포를 도시한 개념도이며, 도 2c는 도 2a에서 발췌된 캡을 나타내는 확대 사시도이다.FIG. 2A is a schematic diagram illustrating a header tank for an automotive heat exchanger according to the present invention, and FIG. 2B is a conceptual diagram illustrating a distribution of a heat exchange medium according to FIG. 2A, and FIG. 2C is an enlarged perspective view illustrating a cap extracted in FIG. 2A.
도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상호 대향 배치되는 제 1, 2헤더탱크(10,20) 중 하부에 배치된 제 2헤더탱크(20)의 캡(50)에 순환관로(51) 또는 간격블록체(52)를 형성하여 튜브(30)로 불균일하게 순환되는 열교환매체를 균일하게 분배하여 열교환의 상승 효과가 발현될 수 있는 구조의 자동차 열교환기용 헤더탱크(100)에 관한 것이다.As shown in Figures 2a, 2b and 2c, the present invention is to the
이러한 자동차 열교환기용 헤더탱크는(100)는 크게 3부분으로 나뉘어지는데, 이는 상호 대향 배치되는 제 1, 2헤더탱크(10,20)와, 상기 각 헤더탱크(10,20)가 상통될 수 있도록 상기 각 헤더탱크(10,20)의 사이로 병렬 결합되는 튜브(30)와, 상기 각 튜브(30)를 순환하는 열교환매체가 열교환될 수 있도록 상기 각 튜브(30) 의 사이에 결합되는 전열핀(40)으로 구성된다.The
여기서 상기 각 헤더탱크(10,20)는 열교환매체의 순환을 위해 내부유로가 형성될 수 있도록 탱크(12)와 헤더(11)로 분리 구성되며, 이 때 상기 각 내부유로는 순환하는 열교환매체의 순환경로를 2배로 증가시켜 열교환매체의 열교환 효율을 증대시키기 위한 단일의 격벽(13)이 각각 내설되어 구성된다.Here, each of the
아울러 열교환기(100)의 상부에 배치된 상기 제 1헤더탱크(10)인데, 상기 제 1헤더탱크(10)의 일측으로는 열교환매체를 유출/입시키기 위한 메니폴드(12) 연결구조 마련된다.In addition, the
이러한 상기 메니폴드(12)는 구획된 2개의 내부유로에 각각 개별적으로 연결되어 있어, 유입되는 열교환매체가 튜브(30)와 제 2헤더탱크(20)를 거쳐 다시 제 1헤더탱크(10)로 유출될 수 있다.The
그리고 상기 제 2헤더탱크(20)는 메니폴드(12)를 통해 유입된 열교환매체가 순환될 수 있도록 양단을 밀폐시키는 캡(50)이 부착되어 구성된다. 이러한 상기 캡(50)은 상기 제 2헤더탱크(20)를 밀폐시키면서 순환하는 열교환매체를 구획되어진 다른 내부유로로 유도될 수 있도록 외측에 형성된 순환관로(51)를 더 포함하여 구성된다.In addition, the
이하에서는 열교환매체의 순환구조에 관하여 간단히 설명하기로 한다.Hereinafter, the circulation structure of the heat exchange medium will be briefly described.
먼저 제 1헤더탱크로 유입된 열교환매체는 압력 및 자중에 의해 튜브를 따라 하부에 배치된 제 2헤더탱크로 이동된다.First, the heat exchange medium introduced into the first header tank is moved to the second header tank disposed below the tube by the pressure and the own weight.
제 2헤더탱크로 이동된 열교환매체는 압력에 의해 제 2헤더탱크의 양측으로 유도되는데, 제 2헤더탱크의 양측 영역에서 그 용량이 급격히 집중되는 현상이 발생된다.(도 2b에 도시)The heat exchange medium transferred to the second header tank is induced to both sides of the second header tank by pressure, and a phenomenon in which the capacity is rapidly concentrated in both regions of the second header tank occurs (shown in FIG. 2B).
그러나 상기 열교환매체는 제 2헤더탱크의 양측에 연결된 캡의 순환관로를 따라 구획된 다른 내부유로로 균등하게 배분 유도되며, 이렇게 유도된 열교환매체는 튜브로 균일하게 다시 재유입되어 제 1헤더탱크로 배출된다.However, the heat exchange medium is evenly distributed to other internal flow paths partitioned along the circulation passages of the caps connected to both sides of the second header tank, and the heat exchange medium thus introduced is uniformly reintroduced back into the tube to the first header tank. Discharged.
도 3은 도 2c의 다른 실시예를 나타내는 캡을 사시도이다.3 is a perspective view of a cap showing another embodiment of FIG. 2C.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캡(50)은 실시예로 순환하는 열교환매체를 유도하기 위해 내측에 형성된 간격블록체(52)를 포함하여 구성할 수 있다..As shown in Figure 3, the
상기 캡(50)은 실시예로 순환하는 열교환매체를 유도하기 위해 내측에 형성된 간격블록체(52)를 포함하여 구성할 수 있다..The
이러한 상기 간격블록체(52)는 제 2헤더탱크(30)의 내부유로를 구획하는 격벽(13)에 밀착되어 격벽(13)과 캡(50)의 사이에 간격블록체 만큼의 갭을 형성하기 위함이다.The
이러한 갭을 따라 열교환매체는 구획되어진 다른 내부유로로 유도될 수 있는 구조가 마련되는 것이다.Along this gap, the heat exchange medium is provided with a structure that can lead to other internal flow paths.
따라서 본 발명은 열교환매체의 열교환 효율을 증대시킬 수 있어, 열교환 면적이 극대화될 뿐만 아니라, 이로 인해 자동차 실내의 쾌적성을 도모할 수 있는 특징이 있다.Therefore, the present invention can increase the heat exchange efficiency of the heat exchange medium, the heat exchange area is not only maximized, it is possible to thereby achieve the comfort of the interior of the vehicle.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 자동차 열교환기용 헤더탱크에 따르면, 2헤 더탱크를 밀폐하는 캡에 순환관로 또는 간격블록체를 형성함으로써, 순환하는 열교환매체의 열교환 효율을 상승시킬 수 있는 특징이 있다.As described above, according to the header tank for an automotive heat exchanger according to the present invention, the heat exchange efficiency of the circulating heat exchange medium can be increased by forming a circulation conduit or an interval block body in a cap that seals the two header tanks. .
또한 기존의 열교환기 쉽게 적용할 수 있어 별도의 조립시설이 필요치 않은 장점이 있다. 이로인해 기존의 직교형 메니폴드 결합형 열교환기에 비해 호환성과, 조립성, 열효율성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.In addition, the existing heat exchanger can be easily applied there is no need for a separate assembly facility. As a result, it is possible to improve compatibility, assemblability, and thermal efficiency as compared to conventional orthogonal manifold coupled heat exchangers.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
Claims (2)
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