KR20140105429A - 증발기 열 교환기 유닛 - Google Patents

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KR20140105429A
KR20140105429A KR1020147004880A KR20147004880A KR20140105429A KR 20140105429 A KR20140105429 A KR 20140105429A KR 1020147004880 A KR1020147004880 A KR 1020147004880A KR 20147004880 A KR20147004880 A KR 20147004880A KR 20140105429 A KR20140105429 A KR 20140105429A
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heat exchanger
housing
expansion tank
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KR1020147004880A
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Inventor
틸로 셰퍼
골람 레차 차케리
Original Assignee
마그나 파워트레인 바드 홈부르크 게엠베하
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Abstract

모터 차량용 가열 냉각 모듈을 위한 증발기 열 교환기 유닛이 적어도 하나의 냉매 수집용 수집기 팽창 탱크 및 하나의 증발기를 포함하며, 그에 의해서 냉매의 적어도 일부가 기체 형태로 변환될 수 있는, 증발기 열 교환기 유닛으로서, 하우징이 내부 챔버를 둘러싸고, 상기 내부 챔버 내에는 수집기 팽창 탱크, 증발기 및 냉각 매체가 배열되고, 팽창 기관(organ)이 상기 하우징 상에 배열되고, 그에 의해서 냉매가 상기 증발기로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

증발기 열 교환기 유닛{EVAPORATOR HEAT EXCHANGER UNIT}
본원 발명은 증발기 열 교환기 유닛에 관한 것이고, 특히 모터 차량용 가열 냉각 모듈용 증발기 열 교환기 유닛에 관한 것이다.
모터 차량용의 통상적인 가열 냉각 모듈의 경우에, 냉매가 냉매 회로를 통과하고, 상기 냉매 회로는 일반적으로 적어도 압축기, 가스 냉각기, 내부 열 교환기, 팽창 요소, 증발기 및 수집기 팽창 탱크를 포함한다. 이러한 구성요소는 일반적으로 이러한 순서로 냉매를 전도(conduct)하는 파이프를 통해서 연결되며, 응축기 내에서 가스 냉각기 열이 냉매로부터 제거되고 그리고 증발기 내에서 열이 냉매로 공급된다. 이러한 열 전달에 의해서, 모터 차량의 내부 챔버, 배터리, 구동 모터 또는 모터 차량의 전자 시스템의 온도 제어가 간접적으로 실행된다.
모터 차량용의 통상적인 가열 및 냉각 모듈을 기초로, EP 1 990 221 A1이 가열-냉각 모듈을 제시하고 있으며, 여기에서, 폐쇄 유닛을 형성하는 방식으로, 응축기/가스 냉각기, 증발기, 및 내부 열 교환기가 통합된다. 이에 의해서, 낮은 제조 비용이 구현되어야 하고 그리고 설치된 냉각 매체 튜브의 길이가 감소되어야 한다. 이러한 경우에, 매우 상이한 온도를 가지는 이러한 구성요소가 폐쇄 유닛 내로 통합된다.
본원 발명의 목적은 모터 차량을 위한 가열 냉각 모듈의 개선된 구성을 제공하는 것이고, 여기에서 적합한 구성요소가 하나의 유닛으로 조합될 수 있다. 이러한 목적은 독립항인 제 1 항에 따른 증발기 열 교환기에 의해서 달성된다. 증발기 열 교환기 유닛의 바람직한 실시예는 독립항의 청구 대상이다.
독립항인 제 1 항에 따른 발명은, 유사한 온도를 가지는, 모터 차량용 가열 냉각 모듈의 그러한 부분이 하우징에 의해서 둘러싸여 하우징 내에 특히 적어도 부분적으로 배치된다는 장점을 제공한다. 그에 의해서, 특히 냉매 회로 내의 바람직하지 못한 열 전달을 최소화할 수 있고 그리고 가열 냉각 모듈이 더 작은 치수를 가질 수 있고, 그에 의해서 비용 및 공간적 장점이 발생된다.
이하에서, 모터 차량을 위한, 특히 전기 구동형 모터 차량 또는 하이브리드 모터 차량을 위한 가열 냉각 모듈용 증발기 열 교환기 유닛을 참조하여, 발명을 설명할 것이다. 그러나, 발명은 또한 내연 기관을 가지는 모터 차량의 가열 냉각 모듈에 대해서도 적용될 수 있다. 또한, 발명은 정지형의 적용예, 특히 건물을 위한 가열 냉각 모듈에 대해서, 또는 다른 적용예에서의 가열 냉각 모듈에 대해서도 적용될 수 있다.
모터 차량용 가열-냉각 모듈을 위해서 증발기 열 교환기 유닛이 제시되고, 그러한 유닛은 적어도 냉매를 수집하기 위한 수집기 팽창 탱크 및 증발기를 포함하고, 상기 증발기는 냉매의 적어도 일부를 기체 상태로 변환시킨다. 적어도 2개의 하우징 부분을 포함하고 그리고 내부 챔버를 둘러싸는 하우징이 적어도 수집기 팽창 탱크, 증발기 및 냉각 매체를 수용하고, 그에 의해서 상기 하우징 내에서, 팽창 요소가 배열되고, 그에 의해서 냉매가 증발기로 공급된다.
본원 발명의 내용에서, 증발기 열 교환기 유닛은, 모터 차량용 가열 냉각 모듈의 냉매 회로 내에 배열되는 장치로서 이해되어야 할 것이다. 냉매 유동에서, 증발기 열 교환기 유닛이 가스 냉각기 배출구와 압축기 유입구 사이에 배열된다. 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛이 적어도 수집기 팽창 탱크, 증발기, 하우징 및 팽창 요소를 가진다. 적어도 2개의 하우징 부분을 포함하는 하우징은, 수집기 팽창 탱크 및 증발기가 내부에 배열되고 그리고 냉각 매체를 포함하는 내부 챔버를 그러한 하우징이 둘러싸도록, 설계된다. 이러한 냉각 매체와 증발기 내의 냉매 사이에서 열 교환이 실시된다. 그에 의해서, 특히 열 교환기의 기능성이 하우징 내에서 실현된다. 상기 하우징 상에 배열되는 팽창 요소에서, 냉각은, 이러한 열 교환기 내에서, 증발기로 공급되는 냉매의 열을 흡수한다. 증발기를 통과한 후에, 냉매가 수집기 팽창 탱크 내로 전도되고(conducted) 그리고 상기 수집기 팽창 탱크와 분리된 부피 내에서 수집된다.
본원 발명의 내용에서, 모터 차량용 가열 냉각 모듈은, 특히 냉각 및/또는 열을 취함으로써 모터 차량의 승객실의 온도를 제어하기 위해서, 다양한, 적어도 2개의 지점에서 열 또는 냉각이 취해질 수 있는 냉매 회로로서 이해되어야 할 것이다. 바람직하게, 가열 냉각 모듈은 냉매 회로로부터 열을 추출하기 위한 가스 냉각기, 냉매 회로 내에서 열을 흡수하기 위한 증발기, 내부 열 교환기, 증발기 요소, 수집기 팽창 탱크 및 압축기 그리고 가열 냉각 모듈의 몇몇 구성요소들 사이에서 냉매를 전도하기 위한 파이프, 바람직하게 파이프라인을 구비한다. 또한, 발명에 따른 가열 냉각 모듈은 냉각 매체 회로를 포함하고, 상기 냉각 매체 회로에 의해서 가열 냉각 모듈의 증발기 내의 냉매 내로 열이 전달될 수 있다.
본원 발명의 내용에서, 수집기 팽창 탱크는, 수집기 팽창 탱크 내의 부피로 공급되는, 냉매가 내부에 수집될 수 있는 컨테이너로서 이해되어야 할 것이며, 상기 수집기 팽창 탱크는 특히 이러한 부피를 둘러싼다. 수집기 팽창 탱크 내에서, 바람직하게, 냉매가 높은 비율의 기체 형태 및 낮은 비율의 액체 형태가 된다. 수집기 팽창 탱크는, 특히 냉매를 위한 그에 따라 특히 상이한 동작 조건에서 가열 냉각 모듈 내의 압력 조건을 조절하기 위한 저장용기로서 가열 냉각 모듈 내에서 이용된다.
본원 발명의 내용에서, 냉매는, 바람직하게 증발기 열 교환기 유닛의 냉각 매체 및/또는 차량 주변으로부터의 공기 및/또는 차량의 내부 챔버에 대한 이러한 냉매의 가열 및 냉각 전이를 지원할 수 있는 매체로서 이해되어야 할 것이다. 바람직하게, 냉매로서, 모터 차량용 가열-냉각 모듈에서 사용하기에 적합한 냉각 매체, 특히 이산화탄소(CO2, R 744) 또는 테트라플루오로에탄(R 134a)가 제공된다.
본원 발명의 내용에서, 증발기는 증발기 열 교환기 유닛의 장치로서 이해되어야 하며, 그러한 장치에 의해서 증발기로 공급되는 냉매의 적어도 일부가 액체 상태로부터 기체 상태로 변환된다. 완화(relaxing) 냉매가 팽창 요소를 통해서 증발기로 공급되고, 증발기는 바람직하게 냉매 전도 길이를 가지고, 그러한 길이는 증발기의 외측 치수의 각각 보다 몇 배 더 길고, 그에 의해서 증발기는 매체, 특히 냉각 매체에 의해서 둘러싸인 큰 표면적을 가진다. 바람직하게, 증발기 및/또는 냉매 전도 요소 각각이 냉매 보다 높은 온도를 가지는 냉각 매체에 의해서 둘러싸이며, 열이 냉각 매체로부터 추출되고 그리고 동시에 에너지가 냉매로 전달됨에 따라 냉매의 적어도 일부가 기체 상태로 변환된다. 그러한 프로세스에서 냉매가 냉각되고, 그리고 바람직하게 냉각된 냉매는, 냉각된 냉각 매체에 의해서 승객실 내의 공기로부터 열을 취함으로써, 모터 차량의 승객실을 냉각시키기 위해서 사용된다. 유사하게, 냉각된 냉각 매체의 이용에 의해서 냉각되어야 하는 각각의 구성요소로부터 열을 제거함으로써, 냉각된 냉각 매체가 모터 및 전자장치, 또는 모터 차량의 배터리를 포함하는 전자적 구성요소 또는 엔진 구성요소 또는 구동 유닛을 냉각시키기 위해서 이용될 수 있다.
본원 발명의 내용에서, 냉각 매체가, 특히 이러한 목적에 적합한 열 교환기에 의해서, 증발기에서 냉매로 열을 전달할 수 있고 그리고 또한 공기로부터, 바람직하게 모터 차량의 승객실로부터 열을 제거할 수 있는, 매체로서 이해되어야 한다. 발명에 따라서, 냉각 매체가 증발기 열 교환기 유닛의 하우징에 의해서 둘러싸이는 내부 챔버 내에서 유지되고 그리고 증발기를 둘러싼다. 바람직하게, 냉각 매체가 물-함유 매체, 보다 바람직하게 물-기반의 매체, 특히 물, 및/또는 글리콜 함유 매체, 특히 글리콜이다.
본원 발명의 내용에서, 하우징은, 적어도 수집기 팽창 탱크 및 증발기 열 교환기 유닛의 증발기 및 냉각 매체를 수용하는 장치로서 이해되어야 할 것이다. 하우징은 내부 챔버를 둘러싸고, 상기 내부 챔버 내에는 수집기 팽창 탱크 및 증발기가 배치된다. 이러한 내부 챔버는 적어도 부분적으로, 바람직하게 실질적으로 완전히 냉매 매체로 충진된다. 하우징 상에, 팽창 요소가 배열된다. 발명의 견지에서, 팽창 요소가 이러한 하우징의 리세스 내에 또는 하우징에 의해서 둘러싸인 내부 챔버 내에 또는 하우징의 외부에 배열된다는 것을 이해하여야 할 것이다.
본원 발명의 내용에서, 팽창 요소가, 냉매 파이프 내의 횡단면의 감소부로서 이해되어야 할 것이며, 그러한 냉매 파이프 내를 냉매가 통과하여야 하고 그리고 그러한 냉매 파이프에서 냉매 유동이 팽창할 수 있고, 상기 냉매는 팽창 요소의 통과 전에 보다 더 높은 밀도 및 더 높은 압력을 가지는 한편, 냉매는 팽창 요소의 통과 후에 더 낮은 밀도 및 더 낮은 압력을 가진다. 팽창 요소의 통과 후에, 냉매가 발명의 증발기 열 교환기 유닛 내의 증발기로 공급된다.
발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 바람직한 실시예에서, 증발기가 수집기 팽창 탱크를 실질적으로 둘러싸도록 배열된다. 이는, 증발기 열 교환기 유닛의 하우징의 적어도 2개의 하우징 부분에 의해서 둘러싸인 내부 챔버 내의 증발기 및 수집기 팽창 탱크의 배열이 조합된 공간 절감을 허용한다. 수집기 팽창 탱크 주위의 증발기의 배열은, 바람직하게 증발기의 냉매 전도 요소가 증발기의 외측 치수의 각각 보다 몇 배 더 길어지는 것에 의해서, 증발기의 특히 가능한 한 큰 표면이 하우징 내의 냉각 매체의 주위 유동을 위해서 이용될 수 있게 한다.
발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 하우징 커버가 하나 이상의 유입구 리세스 및 하나 이상의 배출구 리세스를 구비하고, 상기 유입구를 통해서 냉매가 하우징에 의해서 둘러싸인 내부 공간에 배열된 증발기 내로 안내될 수 있고 그리고 상기 배출구를 통해서 냉매가 하우징에 의해서 둘러싸인 내부 공간에 배열된 수집기 팽창 탱크로부터 배출될 수 있다.
이러한 유입구 리세스 및 배출구 리세스는 바람직하게, 증발기 열 교환기 유닛의 요소가 아닌, 모터 차량용 가열 냉각 모듈의 구성요소에 대한 증발기 열 교환기 유닛의 냉매 포트(port)를 제공한다. 바람직하게, 냉매가, 유입구 리세스 내로 진입하기 전에 또는 배출구 리세스로부터 배출된 후에, 열 교환기 장치를 통과한다. 또한, 냉매가 유입구 리세스에 배치된 팽창 요소를 통과한다. 냉매가 유입구 리세스로부터 증발기 내로 안내된다.
배출구 리세스를 통해서, 수집기 팽창 탱크로부터 유동하고 그리고 바람직하게 열 교환기 유닛을 통과하는 냉매가, 냉각 가열 모듈의 압축기를 통과하도록, 방출된다. 냉매는 증발기 열 교환기 유닛의 외부에 배열된, 가열-냉각 모듈의 추가적인 전도체, 바람직하게 냉매 파이프를 통과한다.
발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 열 교환기 유닛이 하우징 상에 그리고 그 외부에 배열되고, 적어도 2개의 이격된 채널이 이러한 열 교환기 유닛 내에 배열되고, 그리고 제 1 채널 내에서, 냉매가 팽창 요소로 유동하고 그리고 제 2 채널에서, 열이 냉매 유동들 사이에서 교환될 수 있도록 수집기 팽창 탱크로부터의 냉매 유동이 안내된다. 열 교환기 유닛이 바람직하게 하우징 상에서 일체로 형성되고 바람직하게 하우징 상에 배열되며, 그에 따라 제 1 채널이 하우징 커버의 유입구 리세스와 정렬(registration)되도록 그리고 제 2 채널이 하우징 커버의 배출구 리세스와 정렬되도록, 이격된 채널들이 하우징에 대한 계면에서 서로에 대해서 맞춰서 적응된다(adapted). 이러한 방식에서, 증발기 열 교환기 유닛 내로 안내되는 냉매와 증발기 열 교환기 유닛으로부터 배출되는 냉매 사이에서 열이 전달될 수 있다.
발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 하우징이 적어도 하나의 유입구 개구부 및 적어도 하나의 배출구 개구부를 포함하고, 상기 유입구 개구부를 통해서 냉각 매체가 하우징에 의해서 형성된 내부 챔버 내로 안내될 수 있고 그리고 상기 배출구 개구부를 통해서 냉각 매체가 하우징에 의해서 형성된 내부 챔버로부터 배출될 수 있으며, 상기 냉각 매체가, 특히 증발기로 그리고 바람직하게 수집기 팽창 탱크로, 열을 방출한다. 하우징 내의 유입구 개구부를 통해서, 비교적 온난한(warmer) 냉각 매체, 특히 물 또는 바람직하게 물-기반의 매체가 증발기 주위의 유동을 위해서 하우징의 내부 챔버 내로 안내된다. 여기에서, 냉각 매체가 증발기의 표면 주위로 유동하고, 상기 표면은 증발기 내로 안내되는 비교적 낮은 온도의 냉매로 인해서 냉각 매체로부터 열을 흡수한다. 이어서, 냉각 매체가 냉각되어 하우징의 배출 개구부를 통해서 하우징의 내부 챔버를 떠난다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 수집기 팽창 탱크가 적어도 하나의 연결 채널 및 적어도 하나의 배출 채널을 가지고, 상기 연결 채널을 통해서 냉매가 수집기 팽창 탱크 내로 안내되고 그리고 상기 배출 채널을 통해서 냉매가 수집기 팽창 탱크로부터 배출될 수 있다. 이러한 연결 채널을 통해서, 냉매가 증발기로부터 수집기 팽창 탱크로 공급되고, 상기 냉매는 수집기 팽창 탱크 내에서 수집된다. 배출구 채널을 통해서, 냉매가 수집기 팽창 탱크로부터 배출되고, 그리고 바람직하게 열 교환기 유닛을 통과한 후에, 냉매가 냉각 가열 모듈의 압축기로 공급된다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 팽창 요소가 열 교환기 유닛과 증발기 사이에서 냉매 유동 내에 배치되고, 상기 팽창 요소는 하우징 부분 중 하나의 팽창 요소 리세스 내에 형성된다. 특히, 팽창 요소 리세스의 형성은 증발기 열 교환기 유닛의 하우징의 유입구 리세스 내에서 제공된다.
본원 발명의 내용에서, 팽창 요소 리세스는, 팽창 요소가 열 교환기 유닛과 증발기 사이의 냉매 유동에서의 냉매의 팽창을 유발할 수 있도록 팽창 요소를 수용하도록 구성된 리세스로서 이해되어야 할 것이다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 팽창 요소는 열 교환기 장치와 증발기 사이에서 냉매 유동 내에 배치되고, 상기 팽창 요소는 하우징 부분의 하나와 특히 타이트하게 연결되고 그리고 적어도 간접적으로 연결된다. 바람직하게, 냉매 유동이 팽창 요소를 통해서 하우징의 유입구 리세스로 직접적으로 공급될 수 있도록, 또는 냉매 유동이 하우징의 유입구 리세스를 통해서 팽창 요소로 직접적으로 공급될 수 있도록, 팽창 요소가 배열된다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 수집기 팽창 탱크가 수집기 팽창 탱크 단지(pot) 및 수집기 팽창 탱크 캡을 포함한다. 수집기 팽창 탱크 단지는 특히 냉매의 수집을 위해서 제공된다. 수집기 팽창 탱크 캡은 수집기 팽창 탱크 단지와 함께 수집기 팽창 탱크의 내부 챔버를 둘러싼다. 연결 채널 및/또는 배출 채널이 바람직하게 수집기 팽창 탱크 탭 상에 또는 수집기 팽창 탱크 단지 상에 배열된다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 수집기 팽창 탱크 캡 및 하우징 부분의 하나가 증발기 열 교환기 유닛의 커버로서 실질적으로 일체로 형성된다. 증발기 열 교환기 유닛의 이러한 커버는 적어도 하나의 다른 하우징 부분에 그리고 수집기 팽창 탱크 단지 모두에 탈착불가능하게 연결되고, 특히 납땜 또는 용접에 의해서 연결되고, 또는 상기 커버가 탈착가능하게 연결되고, 특히 나사체결된다.
본원 발명의 내용에서, 증발기 열 교환기 유닛의 커버가, 하우징의 적어도 하나의 다른 하우징 부분과 함께 하우징의 내부 챔버를 둘러싸고 그리고 수집기 팽창 탱크 단지와 함께 수집기 팽창 탱크의 내부 부피를 둘러싸는 커버로서 이해되어야 할 것이다. 하우징의 내부 챔버 내에 위치되는 수집기 팽창 탱크의 이러한 내부 부피가 실질적으로 냉매 밀봉(proof) 및 냉각 매체 밀봉 방식으로 하우징의 내부 챔버로부터 경계지어진다.
증발기 열 교환기 유닛의 커버와 수집기 팽창 탱크의 연결은 바람직하게 납땜된 연결 또는 용접된 연결로서 구성된다. 증발기 열 교환기 유닛의 커버와 적어도 하나의 다른 하우징 부분의 연결이 바람직하게 나사 연결로서 형성되고, 특히 복수의 나사를 이용한 나사 연결로서 형성된다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 증발기 열 교환기 유닛의 커버가 분배기 플레이트로서 구성되고, 이러한 분배기 플레이트내에는 적어도 하나의 유입구 리세스, 배출구 리세스, 연결 채널 및 배출 채널이 배치된다.
본원 발명의 내용에서, 분배기 플레이트는, 열 교환기 장치로부터 팽창 요소로, 팽창 요소로부터 증발기로, 증발기로부터 수집기 팽창 탱크로 그리고 수집기 팽창 탱크로부터 열 교환기 장치로 각각 냉매를 전도할 수 있도록 구성된, 증발기 열 교환기 유닛의 커버로서 이해하여야 할 것이다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 팽창 요소가 분배기 플레이트의 유입구 리세스 내에 배치된다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 이러한 증발기는 냉매를 전도하기 위한 벤딩된 파이프로서 본질적으로 구성된다. 바람직하게, 증발기가 수집기 팽창 탱크 주위에서 연장하는 파이프 주위로 실질적인 나선형으로 배열되고, 특히 증발기는 바람직하게 복수의 코일을 구비하며, 상기 코일은 단일 행(row), 이중 행 또는 복수 행으로 배열된다. 특히, 바람직하게 벤딩된 파이프는, 그 전체 길이가 증발기의 각각의 외측 치수를 몇 배 초과하도록, 구성된다. 이러한 방식에 의해서, 증발기의 냉매 전도 요소의 큰 표면적이 달성되고, 이는 열 교환을 위해서 특히 유리하다.
그러나, 바람직하게 서로에 대해서 각각 홀딩되거나 하나 이상의 구조적 부분에 대해서 홀딩되는 벤딩된 파이프유사 요소를 가지는 복수-부분으로서 증발기를 구축할 수도 있을 것이다.
증발기 열 교환기 유닛의 추가적인 바람직한 실시예에서, 이러한 증발기는 양호한 열 전도 재료, 특히 금속으로 제조된 파이프로서 구성된다. 특히 바람직한 실시예에서, 증발기가 길이방향으로 배향된 리브(rib)를 가지는 압출된(extruded) 프로파일로서 형성되며, 프로파일의 외측부에 배열된 리브형성부(ribbing) 이외에도, 리브형성부가 프로파일의 내측부에 제공될 수 있다. 프로파일은 바람직하게 알루미늄으로 형성되고 그리고 냉매가 내부에서 전도된다.
추가적으로 특히 바람직한 실시예에서, 증발기가 리브형성부를 가지는 횡방향으로 배향된 프로파일로 제조되고, 냉매는 바람직하게 알루미늄으로 형성된 이러한 프로파일의 내부에서 안내된다. 다른 바람직한 실시예에서, 이러한 리브형성부는 케이싱 상에 실질적으로 형성되고, 그에 의해서 특히 증발기와 하우징의 내부 챔버 내의 냉각 매체 사이의 열 전달이 개선된다.
발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 예시적인 실시예들이 도면과 관련된 이하의 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예의 도면이다.
도 2는 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예의 단면도이다.
도 3은 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예의 추가적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예의 분배기 플레이트의 단면도이다.
도 5는 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예의 3차원적인 도면이다.
도 6은 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예의 다른 3차원적인 도면이다.
도 1은 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛의 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 증발기 열 교환기 유닛(1)의 하우징(10)은 제 1 하우징 부분(15) 및 제 2 하우징 부분(17)을 포함한다. 여기에서, 제 1 하우징 부분(15)이 분배기 플레이트(16)로서 그리고 동시에 수집기 팽창 탱크 캡(36)으로서 구성된다. 이러한 실시예에서, 제 1 하우징 부분(15)이 금속 재료로 형성된다.
분배기 플레이트(16) 내에 연결 채널(31)을 위한 개구부 및 팽창 요소 리세스(13)가 각각 형성되며, 상기 연결 채널(31) 및 상기 팽창 요소 리세스(13)가, 각각, 가스켓(31a)에 의해서 그리고 가스켓(13a)에 의해서 증발기 열 교환기 유닛(1)의 주위에 대해서 압력-내성적으로(resistant) 그리고 유밀적으로(fluid-tight) 밀봉된다.
증발기 열 교환기 유닛(1)의 길이방향 축과 관련하여, 열 교환기 장치(50)가 제 2 하우징 부분(17)에 연결되지 않는 분배기 플레이트(16)의 측부(side) 상에 배치된다. 이러한 열 교환기 장치(50)는 플레이트 열 교환기로서 구성되고, 이는 그 장치가 함께 납땜되고 각각이 주어진 윤곽을 가지는 몇 개의 플레이트의 패킷을 가진다는 것을 의미한다. 이러한 플레이트의 윤곽은, 2개의 분리된 채널, 즉 제 1 채널(51) 및 제 2 채널(52)(양자 모두 도 1에 미도시됨) 내에서의 냉매의 전도를 허용하도록, 구성된다.
열 교환기 장치(50)의 하우징 나사들로부터 거리를 둔 측부 상에, 냉매 도크(dock)(60)가 배열되고, 상기 도크는 냉매의 공급 및 배출을 위한 포트들(양자 모두 도 1에 미도시됨)을 가진다.
제 2 하우징 부분(17)이, 냉각 매체 공급부(71)로서의 역할을 하는 유입구 개구부(12a), 및 냉각 매체 배출부(72)로서의 역할을 하는 배출구 포트(12b)를 가진다. 이러한 실시예에서, 제 2 하우징 부분(17)이 플라스틱 재료로 형성되나, 제 2 하우징 부분이 복합 플라스틱 재료 또는 금속 재료와 같은 다른 재료로 또한 형성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 제 1 하우징 부분(15) 및 제 2 하우징 부분(17)이 8개의 하우징 나사(81)에 의해서 서로에 대해서 탈착식으로 연결되나, 다른 실시예의 경우에 다른 방식으로 연결될 수집기 팽창 탱크
이하의 도면에 관한 설명에서, 증발기 열 교환기 유닛의 실질적으로 동일하게 형성된 요소가 도 1의 증발기 열 교환기 유닛의 상응하는 요소와 동일한 참조 번호로 표시되었다.
도 2는 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛(1)의 실시예의 평면 B-B에서의 단면도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 냉매가 냉매 도크(60)의 냉매 공급부(61)(도 2에 미도시됨)에 의해서 열 교환기 장치(50)의 제 1 채널(51)로 공급된다. 그에 의해서, 열이, 이러한 실시예에서 플레이트 열 교환기로서 형성된 열 교환기 장치(50) 내에서, 제 1 채널(51) 내의 냉매로부터 제 2 채널(52) 내의 냉매로 전달된다.
이어서, 제 1 채널(51)의 냉매가 제 1 채널(51)로부터, 하우징(10)의 제 1 하우징 부분(15)으로부터 배제된, 팽창 요소 리세스(13)(도 2에 미도시됨) 내로 유동하고, 이러한 실시예에서 상기 제 1 하우징 부분(15)은 분배기 플레이트(16)로서 형성된다.
냉매는 팽창 요소 리세스(13)로부터 유입구 리세스(11a)로 유동하고, 그리고 이어서 냉매가 증발기(20)로 공급되고, 상기 증발기에서 냉매가 증발기 코일(21) 내에서 전도된다. 증발기 코일(21)은 나선형으로 벤딩된 파이프로서 구성되고, 상기 파이프는 수집기 팽창 탱크(30) 주위의 복수의 회선(turn)으로 연장하고, 상기 냉매는 외부 권양 패킷 내의 분배기 플레이트(16)로부터 멀리 전도되고 이어서 내부 권양 패킷 내의 분배기 플레이트(16)로 다시 전도된다. 그러나, 증발기 코일(21)은 또한 비-나선형으로 벤딩된 부분을 가지고, 그에 의해서 냉매가 증발기 코일(21)의 나선형 부분을 통과한 후에 수집기 팽창 탱크(30)의 연결 채널(31)로 공급된다. 냉매가 증발기(20)를 통과하는 동안, 기체 상태의 냉매의 비율이 상승하는 반면, 액체 상태의 냉매의 비율이 감소된다.
이를 위해서 필요한 에너지가, 특히 증발기(20)의 증발기 코일(21) 주위로 유동하는 냉각 매체로부터의 열 전달에 의해서, 냉매로 공급되고, 상기 냉각 매체는 하우징(10)의 내부 챔버(18)를 통해서 유동하고, 이는 냉각 매체가 제 2 하우징 부분(17)의 벽, 분배기 플레이트(16) 및 수집기 팽창 탱크 단지(35) 사이에 있다는 것을 의미한다. 이러한 실시예에서 냉각 매체 공급부(71)가 제 2 하우징 부분(17)의 유입구 개구부(12a)를 통해서 이루어진다. 냉각 매체로부터 증발기(20) 내의 냉매로의 열 전달 후에, 냉각 매체 배출(72)이 제 2 하우징 부분(17)의 배출구 개구부(12b)를 통해서 이루어지며, 바람직하게 냉각 매체의 연속적인 유동이 하우징(10)의 내부 챔버(18)를 통해서 제공된다.
도 3은, 평면 A-A에서, 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛(1)의 실시예의 추가적인 단면도를 도시하며, 그 코스(course)는 또한 도 2에서 확인할 수 있다. 냉매가 증발기(20)를 통과한 후에, 냉매는 소통 채널(31)을 통해서 수집기 팽창 탱크(30) 내로 전달되고, 상기 수집기 팽창 탱크에서 액체 냉매의 적어도 일부가 수집기 팽창 탱크 단지(35) 내에 수집된다. 열 교환기 장치(50)의 제 1 채널(51) 내의 냉매로부터 열을 수용하기 위해서, 가열 냉각 모듈의 냉매 회로 내의 동작 조건에 의존하는 냉매의 양이 수집기 팽창 탱크(30)로부터 하우징(10)의 배출구 채널(32) 및 배출구 리세스(11b)(도 3에 미도시됨)를 통해서 열 교환기 열 교환기 장치(50)의 제 2 채널(52) 내로 공급된다.
열 교환기 장치(50)의 이러한 제 2 채널(52)을 통과한 후에, 냉매 배출부(62)(또한 도 3에 미도시됨)가 증발기 열 교환기 유닛(1)의 냉매 도크(60)로부터 가열 냉각 모듈의 다른 구성요소로, 이러한 실시예에서 압축기로, 이루어진다.
이러한 실시예에서, 하우징(10)의 내부 챔버(18)가 분배기 플레이트(16) 및 제 2 하우징 부분(17)에 의해서 둘러싸이며, 상기 분배기 플레이트(16) 및 제 2 하우징 부분(17)이 복수의 하우징 나사(81)를 이용하여 함께 나사체결된다. 이러한 실시예에서 수집기 팽창 탱크 커버(36)의 기능을 가지는 분배기 플레이트(16)에, 수집기 팽창 탱크 단지(35)가 납땜 조인트에 의해서 유밀 및 압력-밀봉식으로 배열된다.
도 4는 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛(1)의 실시예의 분배기 플레이트(16)의 단면도(단면 평면 D-D)를 도시한다. 유입구 리세스(11)에서, 냉매가 팽창 요소 리세스(13)로부터 배출된다. 그 전에, 팽창 요소(40)가 배열되고, 상기 팽창 요소(40)는 예를 들어 고정된 스로틀(fixed throttle)(41)로서 구성된다. 팽창 요소 리세스(13)가 유입구 리세스(11a)의 일부로서 형성된다. 냉매가 고정된 스로틀(41)에서 팽창되고, 그에 의해서 냉매 유동 내의 냉매의 압력이, 팽창 요소(40)를 통과한 후에, 감소된다. 냉매의 온도 또한 감소된다.
고정된 스로틀(41)을 통과한 후에, 유입구 리세스(11a) 내의 냉매가 액체 형태의 큰 비율 및 기체 형태의 작은 비율이 되고, 그리고 냉매 포트(33)를 통해서 증발기 코일(21)의 증발기(20)로 공급된다.
냉매가 증발기(20)를 통과한 후에, 냉매가 통과하는 연결 채널(31)에 의해서, 냉매 포트(34)를 통해서 수집기 팽창 탱크(30)로 공급된다.
분배기 플레이트(16)에서, 배출구 리세스(11b)가 배출 채널(32)과 함께 부가적으로 배열되고, 냉매가, 배출 채널(32) 및 배출구 리세스(11b)를 통해서, 수집기 팽창 탱크(30)로부터 열 교환기 장치의 제 2 채널(52)로 공급된다.
도 5 및 6은 도 1의 발명에 따른 증발기 열 교환기 유닛(1)의 실시예의 2개의 상이한 3차원적인 단면도를 도시한다. 그에 따라, 개별적인 구성요소의 각각에 대한 배열이 추가적으로 설명되어야 할 것이다. 특히, 냉매 도크(60) 상의 냉매 공급부(61) 및 냉매 배출부(62)의 배열이 도시되어 있으며, 그러한 배열은 이전의 도면으로부터 유추될 수 없을 것이다.
또한, 냉매의 경로가 도시되어 있고, 그러한 경로는 냉매 공급부(61)로 시작되고, 열 교환기 장치(50)를 통과하고, 팽창 요소(40)를 통과하고, 증발기(20)를 통과하고 그리고 수집기 팽창 탱크(30)를 통과하여 냉매 배출부(62)까지 이어진다.
열 교환기 장치(50)의 제 1 채널(51)이 냉매 공급부(61)에서 시작되도록 배열된다. 그 추가적인 코스가 함께 납땜되고 특정 윤곽으로 각각의 케이스 내에 펀칭되는 몇 개의 플레이트의 패키지에 의해서 형성되고, 제 2 채널(52)로부터 분리되고 냉매를 전도하며 내부에서 냉매가 팽창 요소 리세스(13)로 공급되는 중공형 공간이 이러한 엠보싱된 윤곽에 의해서 형성된다. 유사하게 형성되는 제 2 채널(52) 내에서, 냉매가, 수집기 팽창 탱크(30)로부터 증발기(20)를 통과한 후에, 냉매 배출부로 전달된다. 이러한 구성에 의해서, 제 2 채널(52) 내의 냉매에 대한 양호한 열 전달이, 제 1 채널(51) 및 제 2 채널(52) 내의 냉매 유동들 사이에서 이루어진다.
1 증발기 열 교환기 유닛
10 하우징
11a 유입구 리세스
11b 배출구 리세스
12a 유입구 개구부
12b 배출구 개구부
13 팽창 요소 리세스
13a 가스켓
15 제 1 하우징 부분
16 분배기 플레이트
17 제 2 하우징 부분
18 내부 챔버
20 증발기
21 증발기 파이프 코일
30 수집기 팽창 탱크
31 연결 채널
31a 가스켓
32 배출 포트
33 증발기 포트로의 냉매
34 증발기 포트로부터의 냉매
35 수집기 팽창 탱크 단지
36 수집기 팽창 탱크 커버
40 팽창 요소
41 고정된 스로틀
50 열 교환기 장치
51 제 1 채널
52 제 2 채널
60 냉매 도크
61 냉매 공급부
61 냉매 배출부
71 냉각 매체 공급부
72 냉각 매체 배출부
81 하우징 나사

Claims (15)

  1. - 냉매를 수집하기 위한 수집기 팽창 탱크(30), 및
    - 증발기(20)로서, 상기 증발기에 의해서 냉매의 적어도 일부가 기체 상태로 변될 수 있는, 증발기를 포함하는, 모터 차량용 가열-냉각 모듈을 위한 증발기 열 교환기 유닛(1)에 있어서,
    하우징(10)이 적어도 2개의 하우징 부분(15, 17)을 가지고 그리고 내부 챔버(18)를 둘러싸며, 상기 수집기 팽창 탱크(30), 증발기(20) 및 냉각 매체가 상기 내부 챔버(18) 내에 배열되고, 그리고 팽창 요소(40)가 상기 하우징(10)에 배열되고, 그에 의해서 상기 냉매가 상기 증발기(20)로 공급되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기(20)가 실질적으로 상기 수집기 팽창 탱크(30) 주위로 배열되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징(10)이 적어도 하나의 유입구 리세스(11a) 및 적어도 하나의 배출구 리세스(11b)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 유입구 리세스(11a)를 통해서 냉매가 상기 증발기(20)로 공급될 수 있고, 그리고 상기 적어도 하나의 배출구 리세스(11b)를 통해서 냉매가 상기 수집기 팽창 탱크(30)로부터 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 교환기 장치(50)가 상기 하우징(10)의 외부 면 상에 배열되고, 적어도 2개의 이격된 채널(51, 52)이 상기 열 교환기 장치(50) 내에 배열되고, 그리고 열이 냉매 유동들 사이에서 교환될 수 있는 방식으로, 제 1 채널(51) 내에서 냉매가 팽창 요소(40)로 유동하고 그리고 제 2 채널(52) 내에서 수집기 팽창 탱크(30)로부터의 냉매가 안내되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10)이 적어도 하나의 유입구 개구부(12a) 및 적어도 하나의 배출구 개구부(12b)를 가지고, 상기 적어도 하나의 유입구 개구부(12a)를 통해서 냉각 매체가 상기 하우징(10)에 의해서 둘러싸인 내부 챔버(18)로 공급될 수 있고 그리고 상기 적어도 하나의 배출구 개구부(12b)를 통해서 상기 냉각 매체가 상기 하우징(10)에 의해서 둘러싸인 내부 챔버(18)로부터 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집기 팽창 탱크(30)가 적어도 하나의 연결 채널(31) 및 적어도 하나의 배출구 채널(32)을 가지고, 적어도 하나의 연결 채널(31)을 통해서 상기 냉매가 상기 수집기 팽창 탱크(30)로 공급될 수 있고 그리고 상기 적어도 하나의 배출구 채널(32)을 통해서 냉매가 상기 수집기 팽창 탱크(30)로부터 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창 요소(40)가 상기 열 교환기 장치(50)와 상기 증발기(20) 사이의 냉매 유동 내에 배열되고, 상기 팽창 요소(40)가 상기 하우징 부분(15, 17) 중 하나의 팽창 요소 리세스(13) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창 요소(40)가 상기 열 교환기 장치(50)와 상기 증발기(20) 사이의 냉매 유동 내에 배열되고, 상기 팽창 요소(40)가 상기 하우징 부분(15, 17) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집기 팽창 탱크(30)가 수집기 팽창 탱크 단지(35) 및 수집기 팽창 탱크 커버(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징 부분(15) 중 하나와 상기 수집기 팽창 탱크 커버(36)가 상기 증발기 열 교환기 유닛의 커버로서 실질적으로 일체로 형성되고, 상기 증발기 열 교환기 유닛의 커버가 상기 적어도 하나의 다른 하우징 부분(15)에 그리고 상기 수집기 팽창 탱크 단지(35)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 증발기 열 교환기 유닛의 커버가 분배기 플레이트(16)로서 구성되고, 상기 적어도 하나의 유입구 리세스(11a) 및 배출구 리세스(11b), 연결 채널(31) 및 배출 채널(32)이 상기 분배기 플레이트(16) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 분배기 플레이트(16)의 유입구 리세스(11a)의 일부가 팽창 요소 리세스(13)로서 형성되고, 그리고 상기 팽창 요소(40)가 상기 팽창 요소 리세스(13) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기(20)가 냉매를 전도하기 위한 벤딩된 파이프(21)로서 실질적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기(20)가 길이방향으로 배향된 리브를 가지는 압출된 금속 프로파일로서, 특히 알루미늄 프로파일로서 형성되고, 상기 냉매가 상기 금속 프로파일 내에서 전도되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기(20)가 횡방향으로 배향된 리브를 가지는 압출된 금속 프로파일로서, 특히 알루미늄 프로파일로서 형성되고, 상기 냉매가 상기 금속 프로파일 내에서 전도되는 것을 특징으로 하는 증발기 열 교환기 유닛(1).
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