KR20110100002A

KR20110100002A - 상변화 물질을 포함하는 이중 증발기

Info

Publication number: KR20110100002A
Application number: KR1020100019056A
Authority: KR
Inventors: 안황재
Original assignee: 안황재
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-09

Abstract

본 발명에 의한 자동차용 공조시스템의 상변화물질을 포함하는 듀얼증발기 구조는, 공조시스템의 효율을 향상시킴과 아울러 환경 친화적이고, 소비동력의 저감(低減)을 제공하기 위한 것으로, 냉매부와 유체부로 형성되는 헤더파이프앗세이A와; 상기 헤더파이프앗세이A와 평행하게 냉매부와 유체부로 형성하고 서로 대응이 되도록 구성되는 헤더파이프앗세이B와; 상기 헤더파이프앗세이A와 헤더파이프앗세이B에 양단부가 삽입되고 적층되는 튜브앗세이와; 상기 적층된 튜브앗세이 사이에 개재되는 일체형방열핀과; 상기 헤더파이프앗세이A 또는, 상기 헤더파이프앗세이B의 어느 일측 또는, 양측에 구성된 냉매 유입·유출파이프를 포함하며, 상기 튜브앗세이의 어느 일측에 냉매가 유동될 수 있는 냉매튜브와 타측의 내부에는 PCM이 충진된 유체튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

상변화 물질을 포함하는 이중 증발기{WITH PCM(Phase Change Material) DUAL EVAPORATOR}

본 발명은 차량용 공조시스템에 사용되는 상변화물질(이하 "PCM" 이라 통칭함)을 포함하는 듀얼증발기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량용 공조시스템은 증발기에서 저압의 기체냉매가 유입되어 고온·고압의 상태로 압축하여 응축기로 토출하는 압축기와, 상기 압축기에서 유입된 고온·고압의 기체냉매를 액화시키는 응축기와, 상기 응축기와 연결되는 수액기와, 상기 수액기에서 유입되는 고온·고압의 액체냉매를 단열팽창 시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브와 연결되어 단열팽창된 액체냉매를 송풍팬에 의하여 유입되는 공기와 열교환이 되도록 구성된 증발기로 되어 있다. 이 때, 상기의 증발기에 PCM을 포함하는 유체부를 두어 환경에 따라 요구되는 에어컨의 효율을 향상시킴과 아울러 환경 친화적이고, 소비동력을 저감할 수 있도록 구성한 차량용 공조시스템에서 PCM을 포함하는 듀얼증발기 구조에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 일반적으로 차량용 공조시스템에 사용되는 열교환기는, 온도가 높은 유체로 부터 전열벽(傳熱壁)을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로 크게 동력장치를 순환하며 연소시 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수를 이용하여 실내에 더운 공기를 공급해주는 히터와, 압축기로 부터 유입된 고온·고압의 냉매가스를 외부 공기 등을 사용하여 냉각시켜 냉매를 액화시키는 기능을 하는 응축기와, 상기 공조시스템의 송풍통로 상에 장착하여 유입되는 공기와 상기 팽창밸브에 의해 단열팽창된 액냉매를 열교환시키는 증발기 등으로 구분 된다.

상기와 같이 종래기술에 의한 열교환기는 냉·난방장치용 및 공기조화 등의 분야에 사용이 가능하나, 이하에서는, 편의 상 차량용 공조시스템에 사용되는 증발기를 예로 서술하도록 한다.

도 1은 일반적인 공조시스템의 냉동사이클을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 공조시스템의 냉동사이클(1)은, 증발기(5)에서 저압의 상태로 배출되는 기체 상태의 냉매를 쉬운 고온·고압의 상태로 압축하여 토출하는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)와 연결된 응축기(3)와, 상기 응축기(3)와 직·간접으로 연결되는 수액기(4)와, 상기 수액기에서 배출되는 고온·고압 상태의 액냉매를 단열팽창하는 팽창밸브(6)와, 상기 팽창밸브(6)와 연결되어 단열팽창된 저온·저압의 액냉매를 유입되는 공기와 열교환으로 증발시키는 증발기(5)로 구성되어 있다. 즉, 상기 압축기(2)는 증발기(5)에서 배출된 저온·저압의 상태인 기체냉매를 고온·고압의 상태로 압축하여 응축기(3)로 보내고, 상기 응축기(3)는 압축기(2)에 의해 고온·고압의 기체 상태로 전환된 냉매를 냉각 팬(미도시)의 송풍작용 등으로 응축시켜서 고온·고압의 액체 상태로 만든다. 상기와 같은 과정으로 액체 상태로 상변화가 이루어진 냉매는 냉매속에 포함된 수분 및 이물질을 제거하기 위하여 수액기(4)를 통과하게 된다. 이 때, 상기 수액기(4)는 잉여 냉매의 보관과 잔류된 미량의 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하여 액체의 냉매만을 유출시켜 저온·저압의 냉매로 팽창시키는 팽창 밸브(6)를 통해서 증발기(5)에 도달하고, 상기 증발기(5)에서는 냉매가 액체상태에서 기체상태로 증발하게 된다. 이때, 발생한 증발 잠열이 주위의 온도를 하강시키게 되며, 송풍기(미도시)에 의하여 유입되는 공기를 냉각시키는 구조로 이루어져 있다.

도 2는 차량용 공조시스템의 유입공기 유동을 도시한 개략도이다.

첨부한 도 2에서와 같이, 통상의 차량용 냉·난방장치는 히터(5)와 증발기(3)가 배치되며, 이는 냉·난방 전환 개폐도어(4)의 개폐 방향에 따라 송풍팬(2), 히터(5), 증발기(3)를 경유함으로써, 유입되는 공기와 열교환으로 냉·난방 공기가 생성되고, 이를 차량 객실로 송풍하는 작동원리를 갖는다.

상기 종래에 사용된 차량용 공조시스템의 증발기는, 그 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 통로부를 구비하여, 열교환 매체가 통로부를 흐르는 동안 유입되는 공기와 열교환을 할 수 있도록 하는 장치이다. 증발기는 열교환 매체로서 사용되는 냉매의 종류 및 요구되는 열교환기 성능에 따라 다양한 방식이 개발되어 있는데, 핀 튜브타입, 서펜틴타입, 드론컵타입, 패러렐플로우타입 등으로 분류 된다.

이러한 대부분의 증발기는 냉매를 방열핀이 접촉된 튜브의 내부로 통과시켜 튜브 및 방열핀의 표면과 송풍팬에 의해 유입되어 유동되는 공기와 열교환을 하도록 한다. 따라서, 상기 튜브의 구조는 내부를 통과하는 냉매를 열교환이 잘 되는 구조로 되어 있다.

일반적인 종래기술의 증발기 구조를 설명하면, 상기 증발기는 상호 소정의 간격으로 적층된 튜브와, 상기 적층된 튜브 양측, 또는 일측에 형성된 탱크와, 상기 탱크의 적절한 위치에 설치되는 메니폴드와, 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀과, 상기 탱크의 냉매 통로부인 유통홀이 구비된다.

또한, 상기 매니폴드에는 냉매의 유입 및 유출을 하기 위해 연결되는 유입·유출파이프가 구송되고, 상기 탱크나 메니폴드에는 냉매의 유동 방향을 바꾸기 위하여 배플이 설치되어 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌1] 일본 특허 특개평7-019783은 한쌍의 헤더 파이프의 내부에는 핀 사이에 2개 설치된 평편관을 통과하는 냉매의 흐름을 2개 이상의 멀티패스에 의하여 분류하기 위하여 세로 칸막이판을 설치하고, 세로 칸막이판은 상기 한쌍의 헤더 파이프 내벽에 각각 형성된 한쌍의 홈부에 체결하는 구조.

[문헌2] 한국 특허 공개 특2002-0057010의 일체형 열교환기는, 라디에이터 탱크형성부 및 콘덴서 탱크형성부를 갖춘 한 쌍의 헤더, 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 접합되는 라디에이터 탱크부, 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 접합되는 콘덴서 탱크부, 양단부가 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 라디에이터 튜브, 양단부가 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 콘덴서 튜브 및 각각의 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브들 사이에 이들 튜브들과 공통으로 접합되도록 개재된 다수의 방열핀,을 포함하며, 상기 라디에이터 탱크부 및 콘덴서 탱크부의 중심선 간의 간격이 상기 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브의 중심선간의 간격보다 크게 설정됨을 특징으로 한다. 이에 의하면, 라디에이터 탱크부와 콘덴서 탱크부가 충분한 간격으로 이격되므로, 각종 부착물을 부착하기 위한 작업공간을 확보할 수 있으며, 주변 배관의 레이아웃 설계 자유도를 높일 수 있는 구조.

[문헌3] 한국 특허 공개 특2003-0086707는 증발기 및 히터코어 일체형 열교환기 및 이것을 이용한 자동차 공조장치에 관한 것으로서, 구성의 단순화로 설치공간을 대폭적으로 축소할 수 있고, 좌우독립제어구조의 공조장치에도 적용할 수 있는 일체형 열교환기를 제공하는 것이 목적인 일체형 열교환기는, 히터코어 튜브들와, 상기 히터코어 튜브들의 양쪽 개구부가 차례로 삽입되는 히터코어 제1헤더탱크 및 히터코어 제2헤더탱크와, 냉각수유입구 및 냉각수배출구를 가지는 히터코어와; 상기 히터코어 제1헤더탱크 및 히터코어 제2헤더탱크에 차례로 삽입되는 증발기 제1헤더탱크 및 증발기 제2헤더탱크와, 상기 히터코어 튜브들 내부를 관통하여 배치되어 양쪽 개구부가 상기 제1 및 증발기 제2헤더탱크에 차례로 삽입되는 다수의 증발기 튜브와, 냉매유입구 및 냉매배출구를 가지는 증발기와; 그리고, 상기 히터코어 튜브들 사이에 각각 적층되는 다수의 열교환핀을 포함하여 이루어지는 구조.

[문헌4] 한국 특허 공개 특2003-0027609는 이산화탄소와 같이 열교환기 내에서 계속적으로 온도가 하강해 자체 열흐름을 유발할 수 있는 유체를 냉매로 사용하는 열교환기에 있어, 열교환기 자체에서의 열흐름을 차단하면서도 내압특성이 우수할 뿐 아니라 냉매의 분포가 고르게 형성될 수 있도록 하기 위한 것으로, 서로 소정 간격 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 독립적이고 일렬로 배열된 적어도 둘 이상의 격실을 갖는 제 1,2 헤더파이프와, 내부로 냉매가 흐르며, 상기 제 1,2 헤더파이프의 마주하는 격실들을 서로 연통시켜 상기 연통되는 제 1,2헤더파이프의 격실들과 함께 적어도 둘 이상의 슬랩을 형성하는 복수개의 방열 튜브와, 상기 제 1헤더파이프의 일측 단부에 위치한 격실에 형성된 냉매 유입관과, 상기 냉매 유입관으로부터 유입된 냉매가 상기 슬랩을 단위로 흐를 수 있도록 상기 냉매의 흐름에 따라 상기 제 1,2 헤더파이프에 형성되어 인접하는 격실을 서로 연통시키는 리턴홀과, 상기 냉매의 흐름에 따라 상기 슬랩 중 최종의 슬랩을 구성하는 격실에 형성되어 냉매가 유출되도록 하는 냉매 유출관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기에 관한 것이다. 이 때, 상기 제 1,2 헤더 파이프에는 유동방향을 전환시켜 열교환 효율을 향상시키기 위한 배플(26)이 구비될 수 있다.

[문헌5] 한국 특허 공개 실1998-055280는 라디에이터 컨덴서 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 탱크와 헤더의 중앙에 길이방향으로 요홈을 형성한 후 격벽을 설치하여 냉매와 냉각수가 분리되도록하여 라디에이터탱크와 컨덴서탱크로 구분하고, 상기 헤더에는 라디에이터 튜브홀과 컨덴서 튜브홀을 형성하여 라디에이터 튜브와 컨덴서 튜브를 결합하여 라디에이터 컨덴서 일체형 열교환기를 구성한 구조.

상기의 종래 기술은 각각의 헤더 파이프에 분리벽을 체결홈에 따라 삽입하거나 헤더를 2개로 구성하는 구조로써, 본 발명의 헤더 파이프와는 구조적으로 차별되고, 또 상기의 종래 기술들은 공기 유입 방향의 전단과 후단부에 구성된 열교환기의 열전달을 절대적으로 차단되어야만 성능이 향상되는 구조로 사용된다.

그리고, 종래 기술에 따른 공조시스템의 증발기에 의하면, 단지 내부에 다수개의 냉매 유동경로가 형성된 플레이트나 튜브에 의해 이루어진 증발기는 냉방장치의 종류 및 환경에 따라 요구되는 열교환 성능을 충족시키지 못함으로써 A/C 성능 및 자동차 효능을 저하(低下)시키는 문제점이 있다.

또한, 운전자가 요구하는 적절한 냉방장치의 공조성능에 부응하기 위해서는 과도한 소비 동력(動力)이 요구되어 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 튜브앗세이와 헤더파이프앗세이의 각각 일측에 냉매부를 타측에 유체부를 형성하고 에어컨 작동시 냉기를 튜브앗세이와 방열핀앗세이의 전도와 유입되는 공기의 대류에 의하여 유체부에 보관하고, 에어컨 비작동시 유체부에 보관된 냉기를 송풍팬에 의하여 유입된 공기와 열교환으로 쾌적하게 변한 공기를 탑승객이 있는 실내로 유입 시킴으로써, 에어컨시스템 효율을 향상하고 아울러 환경 친화적이고, 소비동력을 저감(低減)할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 실시예에 따른 헤더파이프앗세이 및 튜브앗세이를 적절하게 적용할 수 있도록 하여 부품개발 비용의 저감 및 열교환 효율을 향상시켜 원가절감 및 소비동력을 저감(低減)할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 차량용 공조시스템에 사용되는 PCM을 포함하는 듀얼증발기에 있어서, 냉매부와 유체부가 일체형 또는 분리형으로 구성되는 헤더파이프앗세이A와; 상기 헤더파이프앗세이A와 평행하며 냉매부와 유체부를 일체형 또는 분리형으로 서로 대응되게 설치되는 헤더파이프앗세이B와; 상기 헤더파이프앗세이A와 헤더파이프앗세이B에 양단부가 고정되고 적층되는 튜브앗세이와; 상기 튜브앗세이 사이에 개재되는 일체형방열핀으로 구성한다. 또한, 튜브앗세이는 냉매부와 유체부가 일체형 또는 분리형으로 구성하고, 냉매부의 냉기가 튜브앗세이나 방열핀앗세이 등의 전도나 유입되는 공기의 대류에 의하여 유체부로 전달이 잘 되도록 구성 한다.

본 발명은 차량용 공조시스템에 사용되는 PCM을 포함하는 듀얼증발기의 헤더파이프앗세이와 튜브앗세이에 냉매가 유동되는 냉매부와 PCM이 충진된 유체부를 일체로 구성하여 에어컨 가동시 냉기를 튜브앗세이와 방열핀앗세이의 전도나 유입되는 공기의 대류 등에 의하여 냉기를 유체부에 보관하고, 에어컨 비가동시에 보관된 냉기를 통하여 주위의 온도를 하강시키게 되며, 이 때 송풍기를 이용하여 유입된 공기를 냉각시켜 실내의 탑승객에게 쾌적한 공기를 유입시키는 구조로 에어컨의 효율을 향상시킴과 아울러 환경 친화적이고, 소비동력을 저감할 수 있도록 구성한다.

본 발명의 다른 효과는, 상기 튜브앗세이는 냉매튜브 및 유체튜브를 구비하고 각각의 튜브가 전도에 의하여 냉기를 전달할 수 있도록 일체형방열핀을 냉매측과 유체측에 걸쳐 일체로 구성한다. 또한, 상기 튜브앗세이를 냉매튜브와 유체튜브로 각각 분리하여 헤더파이프앗세이에 적층이 되도록 각각 삽이하여 조립하고 냉매부와 유체부의 튜브가 전도나 유입되는 공기 등에 의하여 냉기가 전달될 수 있도록 일체형방열핀은 냉매부와 유체부에 걸쳐 일체로 구성을 한다.

도 1은 일반적인 공조시스템의 예를 도시한 구성도.
도 2는 자동차 공조시스템에 유입되는 공기를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차 공조시스템의 듀얼증발기를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 헤더파이프앗세이A와 튜브앗세이를 일부 도시한 분해사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 헤더파이프앗세이C와 튜브앗세이를 일부 도시한 분해사시도.
도 6은 본 발명 헤더파이프앗세이A와 튜브앗세이의 제 1 실시 예에 따른 단면도.
도 7은 본 발명 헤더파이프앗세이C와 튜브앗세이의 제 2 실시 예에 따른 단면도.
도 8은 본 발명 튜브앗세이의 단면도.
도 9는 본 발명 튜브앗세이의 다른 예에 따른 튜브의 단면도.
도 10은 본 발명 튜브앗세이의 또 다른 예에 따른 튜브의 단면도.

본 발명은, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은, 본 발명에 따른 차량용 공조시스템의 듀얼증발기 구조를 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이, 상기한 기술을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 기본적인 차량용 공조시스템의 듀얼증발기 구조에 의하면, 차량용 공조시스템의 듀얼증발기(10)는, 냉매부와 유체부가 일체로 형성된 헤더파이프앗세이A(20)와, 상기 냉매부와 유체부가 일체로 구성되고 헤더파이프앗세이A(20)와 평행하게 서로 대응이 되도록 구성된 헤더파이프앗세이B(30)와, 상기 헤더파이프앗세이A(20)와 헤더파이프앗세이B(30)에 양단부가 고정되고 내부에 냉매유로가 형성된 냉매부와 PCM이 충진된 유체부로 구성된 튜브앗세이(50)와, 상기 튜브앗세이(50) 사이에 개재되는 일체형방열핀(60)과, 상기 일체형방열핀(60)의 마지막 외곽 양측에 구비되는 서포트(40)를 포함하고 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 헤더파이프앗세이와 튜브앗세이를 일부 도시한 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 상기한 기술을 해결하기 위하여 안출된 차량용 공조시스템의 듀얼증발기 구조에 의하면, 상기 헤더파이프앗세이A와 헤더파이프앗세이B는 대략 "W"형상으로 이루어진 헤더부와 상기 헤더부와 소정의 수납부를 구비할 수 있는 탱크부를 서로 접합하여 어느 하나에는 냉매부인 냉매부를 구비하고, 다른 하나에는 유체부가 형성된 유체부를 구비할 수 있고, 튜브앗세이(140)의 일측에 형성된 냉매부(140a)의 내부에는 1개 또는 다수개의 냉매유로(140a-1)를 형성하고, 상기 냉매유입부(110a)와 냉매유출부(미도시)에 그 양단부를 고정하여 냉매가 유동하도록 함으로써, 상기 팽창밸브(미도시)에 의해 단열팽창되어 유입된 저온·저압의 액체 냉매는 송풍기(미도시)에 의하여 유입된 공기와 열교환으로 공기를 냉각시키고, 기체로 변화되는 것이다. 그리고 타측에 형성된 유체부(140b)의 내부에도 1개 또는 다수개의 유체구(140b-1)를 형성하고, 상기 유체유입부(110b)와 유체유출부(미도시)에 그 양단부를 고정하여 PCM을 충진하고 밀봉하여 에어컨이 작동 중에는 튜브앗세이(140)와 일체형방열핀(150), 헤더파이프앗세이(110)의 전도나 유입되는 공기 등에 의하여 냉기를 보관하여 필요시 보관된 냉기를 이용하여 주위의 온도를 하강시키게 되어, 에어컨시스템 효율을 향상시킴과 아울러 환경 친화적이고, 소비동력을 저감할 수 있도록 구성되어 있다. 특히 차세대 자동차인 전기자동차와 하이브리드자동차 등에서 단시간 주차와 정차시에 전기적인 소비를 최소화 하기 위해 에어컨시스템의 모터나 압축기 등을 일시적으로 중지하더라도 일정시간 듀얼증발기의 유체부에 충진된 PCM에 보관된 냉기를 송풍팬에 의하여 유입되는 공기와 열교환하여 탑승객이 있는 실내로 쾌적한 공기를 유입시킬 수 있도록 구성하는 특징이 있다.

또한, 상기 튜브앗세이는, 냉매튜브와 유체튜브로 각각 형성하여 적층하고, 에어컨 작동시는 냉매튜브의 냉기를 유체튜브의 PCM에 일체형방열핀의 전도나 유입되는 공기 등에 의해 냉기를 보관하고, 에어컨 비작동시는 유체부의 PCM에 보관된 냉기를 이용하여 팬에 의하여 유입되는 공기와 열교환으로 실내에 쾌적한 공기를 유입시킨다. 즉 에어컨 비작동시에도 일정 시간 동안 실내에 쾌적한 공기를 유입시킬수 있어 자동차를 효율적으로 운전할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 튜브앗세이는 냉매튜브와 유체튜브로 각각 형성하고, 상기 각각의 튜브를 2열로 일정하게 적층되게 구성하고 적층된 튜브 사이에 일체형방열핀을 나란하게 개재하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 헤더파이프앗세이A와 헤더파이프앗세이B는 압출(壓出)공정 또는 포밍(Forming)공정, 용접공정 등을 통해 제작할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 헤더파이프앗세이A와 헤더파이프앗세이B에, 각각의 튜브앗세이나 각각의 튜브를 튜브삽입공에 삽입하여 용접 또는 브레이징(Brazing) 등을 이용하여 접합할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 예에 따른 차량용 공조시스템의 듀얼증발기 구조에 의하면, 상기 헤더파이프앗세이(A, B, C, D)에는, 일측 또는, 양측에 적절하게 냉매의 유입파이프와 유출파이프를 구비하는 것이 바람직하다.

이하는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하도록 한다. 단, 이들 실시예는 예시적인 목적일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 간단한 일예를 아래와 같이 설명 한다.

먼저, 본 발명에 따른 기술적 구성요소 중 서포트(40)는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하고, 헤더파이프앗세이A, 헤더파이프앗세이B, 튜브앗세이, 냉매튜브, 유체튜브, 일체형방열핀의 구성을 첨언한다.

또한, 여기서는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템의 듀얼증발기를 살펴보기로 한다.

[제 1 실시예]

도시된 도 4는, 본 발명에 따른 차량용 공조시스템의 듀얼증발기의 구조에 의하면, 냉매부와 유체부로 이루어진 헤더파이프앗세이A(110); 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 평행하게 냉매부와 유체부가 일체로 서로 대응이 되도록 구성된 헤더파이프앗세이B(미도시)에 양단부가 고정되는 튜브앗세이(140, 240, 340)와; 상기 튜브앗세이(140, 240, 340) 사이에 개재되는 일체형방열핀(150)을 포함하는 차량용 공조시스템의 듀얼증발기(10)의 구조에 있어서, 상기 냉매부(110a)와 유체부(110b)로 이루어진 헤더파이프앗세이A(110)는, 그 중앙부에 열교환이 잘 이루어지도록 형성된 분리벽(111)이 구비되어 냉매부(110a) 및 유체부(110b)로 분리하고, 상기 튜브앗세이(140)는, 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 헤더파이프앗세이B(미도시)에 그 양단부가 고정되어 어느 일측에는 하나 또는 하나 이상의 냉매유로(140a-1)가 형성된 냉매튜브(140a)와 타측의 내부에도 적어도 하나 또는 하나 이상의 유체구(140b-1)가 형성된 유체튜브(140b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

물론, 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 헤더파이프앗세이B(미도시)는 압출(壓出)공정 또는 일정한 형상으로 말아서 제조하는 포밍(Forming)공정 등을 통해 제작할 수 있다.

그리고, 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 헤더파이프앗세이B(미도시)는 냉매부(110a)와 유체부(110b)의 소정위치에는 냉매와 유체의 유동방향을 전환시켜 열교환 효율을 향상시키기 위한 유동전환 베플이 한 개 또는 한 개 이상 구비될 수 있다.

물론, 이러한 냉매와 유체를 유입·유출하는 유입·유출파이프 및 냉매와 유체의 유동방향을 전환시키는 배플(미도시)의 구성은 후술할 본 발명의 제 2 실시예에도 동일하게 적용된다. 그리고 유체부에는 유입·유출파이프 및 유체의 유동방향을 전환시키는 배플이 없이 구성될 수도 있다. 다만, 유체를 충진하기 하기 위한 충진구는 구비할 수 있다.

또한, 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 헤더파이프앗세이B(미도시)는, 그 소정위치에 적어도 1개 이상의 냉매튜브삽입공(110a-1)과 유체튜브삽입공(110b-1)을 구비하여 상기 튜브앗세이(140, 240, 340)의 냉매튜브(140a, 240a, 340a)와 유체튜브(140b, 240b, 340b)를 삽입하고 접합되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 냉매튜브삽입공(110a-1)과 유체튜브삽입공(110b-1)은 상기 튜브앗세이(140, 240, 340)의 냉매튜브(140a, 240a, 340a)와 유체튜브(140b, 240b, 340b)의 외형과 동일하게 형성함과 아울러 각각의 튜브의 외경과 같거나 보다 크게 형성하여 튜브들이 용이하게 삽입되어 접합될 수 있도록 한다. 이 때, 각각의 튜브와 튜브삽입공들의 접합은 용접 또는 브레이징 등의 접합방식을 이용할 수 있다. 이러한 브레이징의 접합소재로는 웰드 링 또는 클래드(Weldling Ring, Clad) 등이 이용될 수 있다.

도 8과 도 9에, 도시된 바와 같이, 상기 튜브앗세이(140, 240)는, 그 중앙부에 냉매튜브(140a, 240a) 및 유체튜브(140b, 240b)를 구획하고 열전도를 효과적으로 하기 위한 형태의 연결부(142, 242)을 구비하고 각각의 냉매튜브(140a, 240a) 및 유체튜브(140b, 240b)를 적층한다. 상기 튜브앗세이 각각의 튜브 내에서 냉매 및 유체에 의한 열교환을 향상시킬 수 있도록 적층된 튜브 사이에 일체형방열핀(150)을 나란하게 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 10에, 도시된 바와 같이, 상기 튜브앗세이(340)는, 각각의 냉매튜브(340a)와 유체튜브(340b)로 각각 분리하여 평행하게 2행으로 구성하고 각각의 튜브 내에서 냉매 및 PCM에 의한 전도나 유입되는 공기 등으로 냉기의 보관을 향상시킬 수 있도록 적층된 튜브 사이에 일체형방열핀(150)을 나란하게 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 냉매튜브(140a, 240a, 340a)와 유체튜브(140b, 240b, 340b)에는 적어도 하나 또는 하나 이상의 냉매유로(140a-1, 240a-1, 340a-1)와 유체구(140b-1, 240b-1, 340b-1)가 구비 될 수 있도록 한다.

물론, 상기 냉매튜브(140a, 240a, 340a)와 유체튜브(140b, 240b, 340b) 및 냉매유로(140a-1, 240a-1, 340a-1)와 유체구(140b-1, 240b-1, 340b-1)는 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 조건하에서 그 갯수 및 형상을 다양하게 성형할 수 있다.

도시된 도 6은, 본 발명 헤더파이프앗세이와 튜브앗세이의 제 1 실시 예에 따른 일부 단면도이다.

그리고, 상기 헤더파이프앗세이A(110)에 대응되는 헤더파이프앗세이B(미도시)를 상기 헤더파이프앗세이A(110)와 같도록 구성함으로써 냉매측과 유체측이 전도에 의한 열교환을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 헤더파이프앗세이A(110)와 헤더파이프앗세이B(미도시)의 형상 이외 내용은 후술할 본 발명의 제 2 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

[제 2 실시예]

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 2 개의 파이프가 접합되어 형성된 헤더파이프앗세이C를 도시한 분해사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 실시예에 의한 차량용 공조시스템의 듀얼증발기의 구조에 의하면, 냉매부와 유체부를 이루는 헤더파이프앗세이C(210)와; 상기 냉매부와 유체부가 접합되어 일체로 구성되고 헤더파이프앗세이C(210)와 평행하게 서로 대응이 되도록 구성된 헤더파이프앗세이D(미도시); 상기 헤더파이프앗세이C(210)와 헤더파이프앗세이D(미도시)에 양단부가 고정되는 적어도 1개 이상의 튜브앗세이(140, 240, 340)와; 상기 튜브앗세이(140, 240, 340) 사이에 개재되는 일체형방열핀(150)을 포함하는 차량용 공조시스템의 듀얼증발기 구조에 있어서, 상기 헤더파이프앗세이C(210)는, 적어도 1개 이상의 파이프를 서로 접합하여 어느 하나의 파이프는 냉매부(210a-1)인 냉매헤더파이프(210a)를 구비하고, 다른 하나의 파이프에는 유체부(210b-1)가 형성된 유체헤더파이프(2Olb)를 형성하여 구성한다.

상기 헤더파이프앗세이C(210)는, 냉매부와 유체부로 구성되며, 그 소정위치에 적어도 1개 이상의 냉매튜브삽입공(210a-2)과 유체튜브삽입공(210b-2)을 구비하여 상기 튜브앗세이(140, 240, 340)의 냉매튜브(140a, 240a, 340a)와 유체튜브(140b, 240b, 340b)를 삽입하고 접합하여 구성한다.

도시된 도 7은, 본 발명 헤더파이프앗세이와 튜브앗세이의 제 2 실시 예에 따른 일부 단면도이다.

그리고, 상기 헤더파이프앗세이C(210)에 대응되는 헤더파이프앗세이D(미도시)를, 상기 헤더파이프앗세이C(210)와 같도록 구성함으로써 냉매측과 유체측이 전도에 의한 열교환을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 본 발명과 종래기술을 대비하여 볼 때, 상기 헤더파이프앗세이와 튜브앗세이를, 각각 냉매부, 냉매튜브 및 유체부, 유체튜브로 분리하여 에어컨이 작동중에는 증발기의 냉매측 냉열을 헤더파이프앗세이와 튜브, 일체형방열핀에 의한 전도나 유입되는 공기에 의해 냉기를 PCM에 보관하고 필요시 PCM에 보관된 냉기와 송풍팬을 이용하여 유입된 공기와 열교환으로 쾌적한 공기로 만드는 구조로 구성되어 에어컨시스템 효율을 향상시킴과 아울러 환경 친화적이고, 소비동력을 저감할 수 있도록 구성되어 있다. 특히 차세대 자동차인 전기자동차와 하이브리드자동차 등에서 전기적인 소비를 최소화 하기 위해 자동차용 공조시스템의 에어컨을 신호대기나 정차시 일시적으로 중지하더라도 일정시간 듀얼증발기의 PCM에 축열된 냉열을 송풍팬에 의하여 유입되는 공기와 열교환하여 탑승객이 있는 실내로 쾌적한 공기를 유입시킬 수 있도록 구성함으로써, 주로 엔진이 아닌 전지 등의 에너지를 사용하는 상기와 같은 자동차 시스템의 소비동력을 절감할 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims

자동차용 공조시스템의 PCM을 포함하는 듀얼증발기 구조는;
냉매부와 유체부가 일체로 형성된 헤더파이프앗세이A(C)와; 상기 냉매부와 유체부가 일체로 형성되고, 헤더파이프앗세이A(C)와 평행하게 서로 대응이 되도록 구성된 헤더파이프앗세이B(D)와; 상기 헤더파이프앗세이A(C)와 헤더파이프앗세이B(D)의 소정위치에 구성된 배플과; 상기 헤더파이프앗세이A(C)와 헤더파이프앗세이B(D)에 양단부가 고정되고 어느 일측에 냉매유로인 냉매튜브와 타측에 PCM이 충진된 유체튜브가 일체로 구성된 튜브앗세이와; 상기 튜브앗세이 사이에 개재되는 일체형방열핀과; 상기 헤더파이프앗세이A(C)나 헤더파이프앗세이B(D)의 어느 일측 또는 양측에 구성된 냉매의 유입파이프, 유출파이프로 구성하는 것을 특징으로 한다.
제 1항에 있어서,
상기 헤더파이프앗세이A(C, B, D)의 소정위치에 상기 튜브앗세이의 냉매튜브가 삽입되어 접합되는 냉매튜브삽입공과 유체튜브가 삽입되어 접합되는 유체튜브삽입공이 적어도 1개 이상 구성되는 것을 특징으로 하는 PCM을 포함하는 듀얼증발기.
제 1항에 있어서,
상기 헤더파이프앗세이A(C, B, D) 에는 성능을 향상시키기 위하여 냉매의 유동방향을 전환시키는 배플이 구성되는 것을 특징으로 하는 PCM을 포함하는 듀얼증발기.
제 1항에 있어서,
상기 헤더파이프앗세이A(C, B, D)의 헤더와 탱크는 소정의 수납부를 형성하며, 대략 "W"형상이나 "8" 자형으로 하고, 이를 일체형이나 2개를 용접 등에 의하여 서로 접합하고, 어느 일측에는 냉매의 유동경로인 냉매헤더파이프를 구비하고, 타측에는 PCM이 충진된 유체헤더파이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 PCM을 포함하는 듀얼증발기.
제 1항 에 있어서,
상기 튜브앗세이는, 냉매튜브 및 유체튜브를 일체 또는 분리형으로 구성하여 각각 냉매튜브삽입공과 유체튜브삽입공에 삽입하여 접합될 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 PCM을 포함하는 듀얼증발기.