KR20160135064A - 차량용 열교환 장치 - Google Patents

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KR20160135064A
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Abstract

차량용 열교환 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 열교환 장치는: 열교환 매체가 유동되는 열교환 튜브; 및 열교환 튜브 사이에 지그재그 형태로 배치된 복수의 루버핀을 포함하고, 루버핀의 양측이 열교환 튜브에 연결되며, 루버핀이 굴곡된 형태로 형성되는 루버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 열교환 장치{HEAT EXCHANGING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 열교환 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 응축수의 배수 성능과 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 열교환 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 실내를 냉난방시킬 수 있도록 차량용 열교환기가 설치된다. 차량용 열교환기는 냉매 회로를 통해 냉매를 순환시킴에 의해 냉각되거나 가열된다. 차량용 열교환기는 냉매 튜브 및 루버핀을 포함한다. 냉매 튜브 사이에는 복수의 루버핀이 설치된다. 루버핀들 사이에는 공기가 통과할 수 있는 공기 유로가 형성된다. 공기가 루버핀 사이의 공기 유로를 통과하면서 루버핀과 열교환된다.
그러나, 종래의 차량용 열교환기는 루버핀이 냉매 튜브 사이에 사각판 형태로 형성되므로, 공기에 함유된 수분이 루버핀에 고르게 응결된다. 루버핀의 표면이 평면으로 형성되므로, 루버핀의 표면에서 응축수의 표면장력이 증대될 수 있다. 루버핀의 표면에서 응축수의 표면장력이 증가됨에 따라 루버핀에서 응축수의 배출 효율이 저하될 수 있다. 루버핀에서 응축수의 배출 효율이 저하됨에 따라 루버핀과 공기의 열교환 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 일본 공개특허공보 제2011-85381호(2011. 04. 28 공개, 발명의 명칭: 차량용 공기 조절 장치에 사용되는 열교환기)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 응축수의 배수 성능과 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 열교환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 열교환 장치는: 열교환 매체가 유동되는 열교환 튜브; 및 상기 열교환 튜브 사이에 지그재그 형태로 배치된 복수의 루버핀을 포함하고, 상기 루버핀의 양측이 상기 열교환 튜브에 연결되며, 상기 루버핀은 굴곡된 형태로 형성되는 루버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 루버핀은 상기 열교환 튜브 사이를 가로지르는 방향을 따라 볼록부와 오목부가 교번으로 형성될 수 있다.
상기 볼록부와 상기 오목부는 라운드진 형태로 형성될 수 있다.
상기 루버핀들 사이에는 공기 유로가 형성되고, 상기 공기 유로의 공기 유입측과 공기 배출측은 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.
상기 열교환 튜브의 길이방향 중심부를 기준으로 일측의 상기 루버핀들과 타측의 상기 루버핀들이 서로 반대방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 열교환 튜브 사이에 루버핀이 굴곡된 형태로 형성되므로, 루버핀에서 응축수의 배수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 루버핀에서 세균이 증식하거나 악취가 발생되는 것을 억제할 수 있고, 차량 실내에서 위생과 보건 안전성이 확보될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 루버핀이 굴곡된 형태로 형성되므로, 굴곡된 루버핀의 전개된 길이가 판형 루버핀의 길이에 비해 상대적으로 길어지게 된다. 따라서, 루버핀의 열교환 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치에서 루버핀을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치에서 루버핀의 일측을 절개한 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 열교환 장치의 일 실시예를 설명한다. 차량용 열교환 장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치에서 루버핀을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치에서 루버핀의 일측을 절개한 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 장치는 열교환 튜브(110) 및 루버(120)를 포함한다.
열교환 튜브(110)의 내부에는 냉매와 같은 열교환 매체가 유동된다. 열교환 튜브(110)의 내부에는 열교환 매체가 유동될 수 있도록 복수의 매체 유로부(113)가 형성된다. 열교환 장치(100)에는 열교환 튜브(110)가 일정 간격마다 이격된 상태로 복수 개 설치된다(도 1의 z축 방향). 열교환 튜브(110)는 사각판 형태로 형성될 수 있다.
루버(120)는 열교환 튜브(110) 사이에 지그재그 형태로 배치된 복수의 루버핀(123)을 포함하고, 루버핀(123)의 양측은 열교환 튜브(110)에 연결되며, 루버핀(123)이 굴곡된 형태로 형성된다.
예를 들면, 루버(120)는 열교환 튜브(110) 사이에 지그재그 형태로 형성되는 루버 프레임(121)과, 루버 프레임(121)의 내부에 열교환 튜브(110) 사이를 가로지르도록 설치되는 복수의 루버핀(123)을 포함한다. 이때, 루버 프레임(121)은 열교환 튜브(110)의 폭방향(도 1의 y축 방향)을 따라 이격된 상태로 복수 배열되고, 각 루버 프레임(121)의 내부에는 루버 프레임(121)의 길이방향(도 1의 x축 방향)을 따라 복수의 루버핀(123)이 배열된다. 루버핀(123)의 양측은 루버 프레임(121)을 매개로 열교환 튜브(110)에 연결된다.
루버핀(123)이 굴곡된 형태로 형성되므로, 루버핀(123)의 표면이 구부러진 곡면 형태로 형성된다. 루버핀(123)의 표면이 곡면 형태로 형성되므로, 루버핀(123)의 표면에 응축수가 응결되는 경우 응축수의 계면 직경이 루버핀(123)의 표면이 평면인 경우의 응축수의 계면 직경보다 상대적으로 감소된다.
루버핀(123)의 표면에서 응축수의 계면 직경이 상대적으로 감소됨에 따라 응축수의 표면장력이 저하되므로, 루버핀(123)에서 응축수의 배수성을 향상시킬 수 있다. 루버핀(123)에서 응축수의 배수성이 향상될 수 있으므로, 루버핀(123)과 공기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 루버핀(123)에서 응축수의 배수 효율이 향상되므로, 루버핀(123)에서 세균이 증식하거나 악취가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
루버핀(123)이 굴곡된 형태로 형성되므로, 굴곡된 루버핀(123)의 전개된 길이 및 표면적이 판형 루버핀(123)의 길이 및 표면적에 비해 상대적으로 길어지고 넓어지게 된다. 따라서, 루버핀(123)의 열교환 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다.
루버핀(123)은 열교환 튜브(110) 사이를 가로지르는 방향(도 1의 z축 방향)을 따라 볼록부(123a)와 오목부(123b)가 교번으로 반복되는 웨이브 형태(예: 사인파)로 형성된다. 루버핀(123)에 볼록부(123a)와 오목부(123b)가 교번으로 형성되므로, 루버핀(123)의 표면에는 경사 구간(123c)이 교번으로 배치된다.
따라서, 응축수가 흘러내리도록 유도하는 부분(예: 경사 구간(123c))과, 흘러내리는 응축수가 고이는 부분(예: 오목부(123b))이 교번으로 형성된다. 루버핀(123)에서 응축수가 일정한 부분에 고이도록 유도할 수 있으므로, 응축수 방울이 커짐에 따라 응축수의 배출 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 루버핀(123)의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.
볼록부(123a)와 오목부(123b)는 라운드진 형태로 형성된다. 볼록부(123a)와 오목부(123b)가 라운드진 형태로 형성되므로, 공기가 루버핀(123)의 표면을 따라 유동될 때에 데드존(dead zone)이나 정체 구간이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 루버핀(123)의 표면을 따라 공기의 유동 성능을 향상시킬 수 있으므로, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
루버핀(123)들 사이에는 공기 유로(125)가 형성되고, 공기 유로(125)의 공기 유입측과 공기 배출측은 굴곡진 형태로 형성된다. 공기 유로(125)의 공기 유입측과 공기 배출측이 굴곡진 형태로 형성되므로, 공기 유로(125)가 루버핀(123)의 길이방향으로 굴곡진 형태로 형성된다. 따라서, 공기의 유입측과 공기 배출측에서 루버핀(123)의 표면적이 증가되므로, 루버핀(123)의 공기 유입측과 공기 배출측에서 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.
이때, 이웃한 루버핀(123)에는 볼록부(123a)와 오목부(123b)가 일대일 대응되게 형성될 수 있다. 예를 들면, 하나의 루버핀(123)의 볼록부(123a)는 이웃한 루버핀(123)의 오목부(123b)에 대응되고, 하나의 루버핀(123)의 오목부(123b)는 이웃한 루버핀(123)의 볼록부(123a)에 대응되게 형성될 수 있다. 따라서, 루버핀(123)의 길이방향을 기준으로 볼 때에, 공기 유로(125)는 확장부와 협소부가 교번으로 반복되는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 이웃한 루버핀(123)에는 볼록부(123a)끼리 일대일 대응되게 형성될 수 있다. 예를 들면, 하나의 루버핀(123)의 볼록부(123a)는 이웃한 루버핀(123)의 볼록부(123a)에 대응되고, 하나의 루버핀(123)의 오목부(123b)는 이웃한 루버핀(123)의 오목부(123b)에 대응되게 형성될 수 있다. 따라서, 루버핀(123)의 길이방향을 기준으로 볼 때에, 공기 유로(125)가 웨이브 형태(사인파 형태)로 형성될 수 있다. 이때, 공기 유로(125)의 높이는 동일하게 형성된다.
열교환 튜브(110)의 길이방향 중심부를 기준으로 일측의 상기 루버핀(123)들과 타측의 상기 루버핀(123)들이 서로 반대방향으로 소정 각도(θ1, θ2) 경사지게 형성된다. 일측의 루버핀(123) 그룹과 타측의 루버핀(123) 그룹이 서로 반대방향으로 경사지게 형성되므로, 일측 루버핀(123) 그룹에서 유동되는 공기가 열교환 튜브(110)의 중심부에서 방향이 전환된 후 타측 루버핀(123) 그룹으로 유동된다. 따라서, 차량용 열교환 장치(100)에서 공기 유동은 전체적으로 "∧" 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 열교환 튜브(110) 사이에 루버핀(123)이 굴곡된 형태로 형성되므로, 루버핀(123)의 표면이 곡면 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 루버핀(123)의 표면에서 응축수의 계면 직경이 상대적으로 감소됨에 따라 응축수의 표면장력이 저하되므로, 루버핀(123)에서 응축수의 배수성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 루버핀(123)에서 세균이 증식하거나 악취가 발생되는 것을 억제할 수 있고, 차량 실내에서 위생과 보건 안전성이 확보될 수 있다.
또한, 루버핀(123)이 굴곡된 형태로 형성되므로, 굴곡된 루버핀(123)의 전개된 길이가 판형 루버핀(123)의 길이에 비해 상대적으로 길어지게 된다. 따라서, 루버핀(123)의 열교환 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 공기 유로(125)의 공기 유입측과 공기 배출측이 굴곡진 형태로 형성되므로, 공기의 유입측과 공기 배출측에서 루버핀(123)의 표면적이 증가될 수 있다. 따라서, 루버핀(123)의 공기 유입측과 공기 배출측에서 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 열교환 장치 110: 열교환 튜브
113: 매체 유로부 120: 루버
121: 루버 프레임 123: 루버핀
123a: 볼록부 123b: 오목부
123c: 경사 구간 125: 공기 유로

Claims (5)

  1. 열교환 매체가 유동되는 열교환 튜브; 및
    상기 열교환 튜브 사이에 지그재그 형태로 배치된 복수의 루버핀을 포함하고, 상기 루버핀의 양측이 상기 열교환 튜브에 연결되며, 상기 루버핀이 굴곡된 형태로 형성되는 루버를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 루버핀은 상기 열교환 튜브 사이를 가로지르는 방향을 따라 볼록부와 오목부가 교번으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 볼록부와 상기 오목부는 라운드진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 루버핀들 사이에는 공기 유로가 형성되고,
    상기 공기 유로의 공기 유입측과 공기 배출측은 굴곡진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 열교환 튜브의 길이방향 중심부를 기준으로 일측의 상기 루버핀들과 타측의 상기 루버핀들이 서로 반대방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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