KR100414852B1 - 열교환기용냉매유통관 - Google Patents

Abstract

열교환기용 냉매 유통관은 상하벽과, 상하벽에 걸쳐서 길이 방향으로 연장되고 또한 서로 소정 간격을 두고 설치된 복수개의 보강벽을 구비하고 내부에 병렬형의 냉매 통로를 갖는 평평관으로 이루어지며, 보강벽에는 병렬형의 냉매 통로끼리를 통과시키는 복수개의 연통공이 형성되어 있다. 각 보강벽에 있어서 모든 연통공의 보강벽에 대하여 차지하는 배율인 개구율은 10∼40%이다.

Description

열교환기용 냉매 유통관

본 발명은 열교환기용 냉매 유통관, 특히 차량 냉각기에 사용되는 콘덴서나 증발기용 냉매 유통관에 관한 것이다.

이 명세서 및 청구 범위를 통하여 「알루미늄」이란, 순알루미늄 및 알루미늄 합금 양자 모두를 포함하는 것으로 한다.

일본국 특허 출원 공고 제45300/91호에 개시되어 있는 바와 같은 차량 냉각기용 콘덴서는 서로 간격을 두고 좌우에 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더와, 양단이 각각 양 헤더에 접속된 병렬형의 편평형 냉매 유통관과, 이웃한 냉매 유통관 사이의 통풍 간극에 배치되고 양 냉매 유통관에 납땜되어 있는 콜게이트·핀(corrugated fin)과, 좌측 헤더의 상단부에 접속된 입구관과, 우측 헤더의 하단부에 접속된 출구관과, 좌측 헤더의 중간보다 상측 위치의 내부에 설치된 좌측 칸막이 판과, 우측 헤더의 중간보다 하측 위치의 내부에 설치된 우측 칸막이 판을 구비하고, 입구관과 좌측 칸막이판 사이의 냉매 유통관의 개수, 좌측 칸막이 판과 우측 칸막이 판 사이의 냉매 유통관의 개수, 우측 칸막이 판과 출구관간의 냉매 유통관의 개수가 위에서부터 순차적으로 감소되고 있으며, 입구관에서 유입된 기체 상태의 냉매가 출구관으로부터 액체 상태가 되어 유출되기까지 콘덴서내에서 사행형으로 흐르도록 이루어져 있는 소위 평행 플로형 또는 멀티 플로형으로 칭하는 콘덴서로서, 종래의 사행형 콘덴서를 대신하여 고성능화, 더 낮은 압력 손실 및초컴팩트화를 실현할 수 있는 것으로서 널리 사용되고 있다.

상기 콘덴서에 이용되는 편평형 냉매 유통관은 그 내부에 고압 가스 냉매를 도입하기 위해서 내압성이 요구된다. 이 요구에 응하는 동시에 열교환 효율을 높이기 위해서 냉매 유통관에는 상하벽과 그 상하벽에 걸쳐서 길이 방향으로 연장된 보강벽을 구비한 편평형 알루미늄관으로 이루어진 것이 이용되고 있었다.

그러나, 냉매 유통관에 보강벽이 설치되면, 그 내부에 별개의 냉매 유통로가 병렬형으로 형성되게 된다. 공기는 병렬형 냉매 통로에 수직하게 흐르기 때문에 필연적으로 공기의 출구측에 있는 냉매 통로 보다 입구측에 있는 냉매 통로에서의 열교환성이 더 좋다. 따라서, 상류측의 냉매 통로에서는 가스형의 냉매가 빠르게 응축(凝縮)되어 응축액이 모이는데 비해 하류측의 냉매 통로에서는 또 가스형의 냉매가 남기 때문에 냉매 유통관 전체로 본 경우, 냉매의 흐름이 불균일하고 열교환 효율이 나쁘다.

본 발명의 목적은 열교환 효율이 좋은 열교환기용 냉매 유통관을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 구체예 1의 편평형 냉매 유통관의 횡단면도.

도 2는 도 1의 편평형 냉매 유통관의 부분 확대도.

도 3은 도 1의 3-3선에 따른 확대 단면도.

도 4는 본 발명의 구체예 1의 냉매 유통관용 알루미늄판을 압연하여 제조하는 상태를 도시하는 횡단면도.

도 5는 도 4의 알루미늄판에 있어서의 병렬형의 융기부의 상측 가장자리에 절결부를 설치하는 상태를 도시하는 횡단면도.

도 6은 도 5의 6-6선에 따른 단면도.

도 7은 융기부와 그 상측 가장자리의 절결부를 1 공정으로 형성하는 상태를 도시하는 종단면도.

도 8은 본 발명의 구체예 1의 편평형 냉매 유통관의 제조상의 상태를 도시하는 확대 부분 사시도.

도 9는 본 발명의 구체예 2의 편평형 냉매 유통관의 횡단면도.

도 10은 본 발명의 구체예 3의 편평형 냉매 유통관의 횡단면도.

도 11은 본 발명의 구체예 4의 편평형 냉매 유통관의 횡단면도.

도 12는 본 발명의 구체예 5의 편평형 냉매 유통관의 횡단면도.

도 13은 본 발명의 구체예 6의 편평형 냉매 유통관의 횡단면도.

도 14는 평가 시험 1의 결과를 도시하고, 냉매의 평균 건조도 X와 열전달도 hA와의 관계를 표시하는 그래프.

도 15는 평가 시험 2의 결과를 도시하고, 냉매의 평균 건조도 X와 열전도율 h와의 관계를 표시하는 그래프.

도 16은 평가 시험 3의 결과를 도시하고, 냉매의 평균 건조도 X가 20%, 50% 및 80%에 있어서의 개구율과 열전달도 hA와의 관계 및 평균 건조도 X가 50%인 상태에 있어서의 개구율과 마찰 계수 f와의 관계를 표시하는 그래프.

도 17은 평가 시험 4의 결과를 도시하고, 냉매의 평균 건조도 X가 20%, 50% 및 80%에 있어서의 개구율과 열전도율 h와의 관계 및 평균 건조도 X가 50%인 상태에 있어서의 개구율과 마찰 계수 f와의 관계를 표시하는 그래프.

도 18은 평가 시험 5의 결과를 도시하고, 냉매 유통관을 이용한 콘덴서의 냉매 압력 손실 △Pr과 단위 전면 면적당 방열량 Q/Fa와의 관계를 표시하는 그래프.

도 19는 편평형 냉매 유통관이 사용된 콘덴서의 정면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1: 상측 벽

2: 하측 벽

5: 보강벽

6: 냉매 통로

7: 편평형 알루미늄관

본 발명은 상기 목적을 달성하는 열교환기 냉매 유통관을 제공하는 것으로서, 상하벽과, 그 상하벽에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되고 또한 서로 소정 간격을 두고 설치된 복수개의 보강벽을 구비하며, 병렬형의 냉매 통로를 갖는 편평형 알루미늄 관으로 이루어지고, 상기 편평형 알루미늄 관은 알루미늄판으로형성된 것이며, 상기 보강벽은 알루미늄판으로부터 융기형으로 일체로 형성된 융기부로 이루어지며, 상기 보강벽에는 병렬형의 냉매 통로를 관통하는 복수개의 연통공이 형성되어 있으며, 각 보강벽에 있어서 모든 연통공 면적의 보강벽의 표면 면적에 대하여 차지하는 비율인 개구율이 10∼40%이다.

병렬형의 냉매 통로를 각각 유통하는 냉매는 연통공을 통하여 유통관의 폭방향으로 흐르고, 모든 냉매 통로에 걸쳐서 혼합된다. 따라서, 냉매 통로간의 냉매에 온도차가 발생하는 일이 없기 때문에, 상류측과 하류측에 있어서 냉매는 동일하게 응축되어 냉매가 균일하게 흐르므로, 열교환 효율이 향상한다. 그리고, 각 보강벽에 있어서 모든 연통공이 보강벽에 대하여 차지하는 배율인 개구율은 열전달도에 영향을 미치지만, 상기 개구율이 10∼40%의 범위에서는 양호한 열전달도가 얻어짐으로써 냉매 유통관의 열교환 효율을 한층 향상시킬 수 있다. 개구율을 10∼40%의 범위내로 한정한 이유로는, 10%미만이면 열전달도가 증가하지 않으며, 40%를 초과하여도 열전달도는 역시 증가하지 않고 마찰 계수만이 증가하기 때문이다. 상기 개구율은 10∼40%의 범위내에서도 10∼30%가 바람직하고, 20%정도가 특히 바람직하다.

또, 연통공의 단면적은 이웃한 냉매 통로의 냉매의 교류가 충분히 행해지는 동시에 납땜시의 납의 흐름으로 막힐 우려가 없으며, 또 냉매 유통관의 내압성을 저하시키지 않는 크기로 되어 있다. 또, 연통공의 피치는 냉매 유통관의 내압성을 저하시키지 않으면서 상기 냉매의 교류가 충분히 행해지는 크기로 되어 있다.

또, 복수개의 보강벽에 형성된 연통공은 평면에서 보았을 때 갈짓자(之)형배치인 것이 바람직하다.

또한, 보강벽의 관폭 방향에 있어서의 피치는 4mm이하가 바람직하다. 보강벽의 상기 피치가 4mm를 초과하면 열교환 효율이 나빠진다.

또, 보강벽의 높이는 2mm이하가 바람직하다. 보강벽의 높이가 2mm를 초과하면, 열교환기를 컴팩트화하기 어려울 뿐만 아니라, 통과 공기의 저항이 증대하여 열교환 효율이 나빠진다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.

도 19는 본 발명에 의한 편평형 냉매 유통관에 사용되는 콘덴서를 나타낸다. 콘덴서는 서로 간격을 두고 좌우에 평행하게 배치된 한 쌍의 헤더(61, 62)와, 양자가 각각 양 헤더(61, 62)에 접속된 병렬형의 편평형 냉매 유통관(63)과, 이웃한 냉매 유통관(63) 사이의 통풍 간극에 배치되는 동시에 양 냉매 유통관(63)에 납땜된 콜 게이트·핀(64)과, 좌측 헤더(61)의 상단부에 접속된 입구관(65)과, 우측 헤더(62)의 하단부에 접속된 출구관(66)과, 좌측 헤더(61)의 중간보다 상측 위치의 내부에 설치된 좌측 칸막이 판(67)과, 우측 헤더(62)의 중간보다 하측 위치의 내부에 설치된 우측 칸막이 판(68)을 구비하고, 입구관(65)과 좌측 칸막이 판(67)간의 냉매 유통관(63)의 개수, 좌측 칸막이 판(67)과 우측 칸막이 판(68)간의 냉매 유통관(63)의 개수, 우측 칸막이 판(68)과 출구관(66)간의 냉매 유통관(63)의 개수가 위에서부터 순차적으로 감소되고 있으며, 입구관(65)에서 유입된 기체 상태의 냉매가 출구관(66)으로부터 액체 상태가 되어 유출되기까지 콘덴서내에서 사행형으로 흐르도록 이루어져 있다.

본 발명은 상기 콘덴서에 사용되는 냉매 유통관(63)에 관한 것이다. 이하 본 발명에 의한 냉매 유통관의 구체예가 후술될 것이다. 또, 이하의 구체예에서는, 각 보강벽에 있어서 모든 연통공이 보강벽에 대하여 차지하는 배율인 개구율은 모두 10∼40%로 되어 있다. 또, 복수개의 보강벽에 형성된 연통공은 평면에서 보았을 때 모두 갈짓자(之)형 배치로 되어 있다.

구체예 1

이 구체예는 도 1 내지 도 3에 도시한 것이다. 열교환기용 냉매 유통관(T1)은 평평한 상하벽(1, 2)과, 상하벽(1, 2)의 좌우 양측 가장자리에 걸치는 수직의 좌우 양측 벽(3, 4)과, 좌우 양측 벽(3, 4) 사이에 있어서 상하벽(1, 2)에 걸쳐서 길이 방향으로 연장되고 또한 서로 소정 간격을 두고 설치된 복수개의 보강벽(5)을 구비하고 내부에 병렬형의 냉매 통로(6)를 갖는 편평형 알루미늄관(7)으로 이루어지며, 보강벽(5)에는 병렬형의 냉매 통로(6) 사이를 통과하는 복수개의 장방형 연통공(8)이 형성되어 있다.

편평형 알루미늄관(7)은 상하 2장의 알루미늄판(9, 10)에 의해 중공부(中空部)가 형성되도록, 하측 알루미늄판(10)의 양측 가장자리가 수직으로 절곡되고, 절곡된 양측 가장자리를 알루미늄판(9)의 양측 가장자리에 접합함으로써 형성된 것이다.

보강벽(5)은 하측 벽(2)으로부터 내측으로 돌출하여 형성된 병렬형 융기부(11)가 상측 벽(1)의 내면에 접합되어 형성된 것이며, 장방형 연통공(8)은 융기부(11)의 상측 가장자리에 소정 간격을 두고 설치된 장방형 절결부(12)가 상측벽(1)에서 그 개방부를 막음으로써 형성된 것이다.

상기 냉매 유통관(T1)은 다음과 같이 제조된다.

우선, 상측 롤(13)로서, 병렬형의 환상홈(14)과, 그 환상홈(14)의 홈저면과 합치되는 주위면을 구비한 양 외측의 제1 소경부(15 : 小徑部) 및 또 그 양 외측에 있고 제1 소경부(15)보다 작은 직경으로 되어 있으며 또한 폭은 그것보다 넓은 제2 소경부(16)를 갖는 상측 롤(13)과, 그리고 하측 롤(17)로서, 제2 소경부(16)와 외측단이 일치하고 또한 이보다 폭이 좁은 대경부(18)를 양 외측에 구비하는 하측 롤(17)을 사용하여, 즉 상하 한 쌍의 압연 롤(13, 17)을 사용하여, 제조하고자 하는 냉매 유통관의 상하벽 보다 두께가 두껍고 또한 하면이 납 재료층으로 덮인 브레이징 시트(brazing sheet)로 이루어진 1 장의 알루미늄판 소재를 압연하고, 압연 롤(13, 17)의 주위면에 의해 압연되어 하측 벽(2)이 되는 판소재 부분을 소정의 두께까지 박피화하여 평단부(19)를 형성하는 동시에, 환상홈(14)에 의해 융기부(11)가 평단부(19)로부터 일체형으로 돌출되도록 하며 또한 융기부(11)와 동일한 높이의 내측 단부(20a)와 그 외측 가장자리로부터 상측으로 연장된 박피부(20b)를 갖는 상승부(20)를 양측 가장자리에 형성시킴으로써 압연 알루미늄판(21)이 형성된다.

다음에, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 앞 공정에 있어서의 상측 압연 롤(13)의 병렬형 환상홈(14)에 대응하는 위치에 있어서 소정 간격을 두고 장방형의 돌기(23)가 설치되어 있는 상측 롤(22)과 하측 롤(24) 사이로 압연 알루미늄판(21)을 통과시킴으로써, 각 융기부(11)의 상측 가장자리에 소정 간격을 두고 장방형 절결부(12)가 형성되고 하측 알루미늄판(10)이 얻어진다.

다수의 돌기(23)는 병렬형 융기부(11)의 상측 가장자리에 평면에서 보았을때 갈짓자(之)형 배치의 절결부(12)를 얻을 수 있도록 갈짓자로 배치되어 있다.

상기 하측 알루미늄판(10)의 제조 방법에서는, 절결부(12)가 형성된 융기부(11)를 얻기 위해서 2 단계 공정을 요하지만, 도 7에 도시된 바와 같이 병렬형 환상홈(14)내에 소정 간격으로 홈 깊이보다 낮게 형성된 돌기(25)를 갖는 상측 롤(26)을 제1 공정의 하측 롤(17)에 조합시켜서 사용하면, 1 단계 공정으로 절결부(12)가 형성된 융기부(11)를 얻을 수 있다.

한편, 양면이 납 재료층으로 덮인 브레이징 시트로 이루어지는 평평한 상측 알루미늄판(9)을 만든다. 상측 알루미늄판(9)의 양측 가장자리의 상면은 도 8에 도시된 바와 같이 외측 아래쪽으로 경사진 경사면(27)에 형성된다. 도 2에 쇄선으로 도시되어 있는 바와 같이, 상측 알루미늄판(9)의 양측 가장자리를 하측 알루미늄판(10)의 양 상승부(20)의 단부(20a)상에 얹어놓고, 박피부(20b)를 절곡하여 상측 알루미늄판(9)의 경사면(27)에 부착한다. 다음에 하측 알루미늄판(10)의 상승부(20)의 단부(20a) 및 융기부(11)의 선단과, 하측 알루미늄판(9) 하면을 납땜함으로써 냉매 유통관(T1)을 얻는다.

또한, 상측 압연 롤(13)의 주위면에 삼각 파형의 단면 형태를 갖는 요철부를 설치해 두거나 널링(knurling) 가공을 행해 두면, 하측 알루미늄판(10)의 내면 전체에 길이 방향으로 연장된 오목·볼록부 또는 격자형의 오목·볼록부를 얻을 수 있고, 하측 벽(2)의 표면적을 증대할 수 있다.

구체예 2

이 구체예는 도 9에 도시되어 있는 것이고, 열교환기용 냉매 유통관(T2)은 좌우측 벽(28, 29)이 2중 구조로 되어 있으며, 또한 연통공(30)이 역사다리꼴이고, 또, 하측 벽(2)에서 길이 방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 비교적 낮은 높이로 연장하는 복수개의 전열면적 증대용 돌기(31)가 상측 융기형으로 일체로 형성되어 있는 것 이외에는 구체예 1과 동일하다. 사다리꼴 연통공(30)은 융기부(11)의 상측 가장자리에 사다리꼴의 절결부(32)를 형성함으로써 얻을 수 있다.

냉매 유통관(72)을 형성하는 편평형 알루미늄관(33)은 상하 2장의 알루미늄판(34, 35)에 의해 중공부가 설치되도록, 양 알루미늄판(34, 35)의 양측 가장자리가 절곡되어 겹치며, 겹쳐진 부분이 접합됨으로써 형성되어 있다.

측벽(28, 29)은 구체적으로는 다음과 같이 형성된다. 즉, 상측 알루미늄판(35)의 양측에 보강벽(5)과 동일한 높이의 상승부(36)를 형성하는 동시에 상승부(36)의 하면 가장자리에 외측 위쪽으로 경사진 경사면(38)을 형성한다. 한편, 상측 알루미늄판(34)의 양측에는 도 9에 쇄선으로 도시된 바와 같이 상승부(36)의 외측면에 접하고 또한 하측 벽(2)의 하면을 넘어서 약간 아래쪽으로 돌출하는 수직 하부(37)를 설치한다. 수직 하부(37)의 아래쪽 돌출부(37a)를 절곡하여 하측 알루미늄판(35)의 경사면(38)에 부착하고, 상하 알루미늄판(34, 35)의 상호 접촉 부분을 납땜한다.

구체예 3

이 구체예는 도 10에 도시되어 있는 것이고, 열교환기용 냉매 유통관(T3)을 구성하는 편평형 알루미늄관(39)은 한쪽면이 납 재료층으로 덮인 납땜 시트로 이루어진 1장의 알루미늄판(40)이 납 재료층을 바깥으로 하여 중공부가 형성되도록 폭의 중앙부에서 헤어핀형으로 절곡되고, 양측 가장자리가 반달 모양으로 절곡되어 맞대어 접합시킴으로써 형성된 것이다. 좌우측 벽(41, 42)은 따라서 원호형이다. 맞대기 접합부(43)는 접합면적을 크게하기 위해서 횡단면 경사로 되어 있다.

보강벽(44)은 상측 벽(1)으로부터 내측 융기형으로 형성된 하향 융기부(44a)와 하측 벽(2)으로부터 내측 융기형으로 형성된 상향 융기부(44b)가 접합되어 형성된 것이고, 사다리꼴 연통공(45)은 하향 융기부(44a)의 하측 가장자리 및 상향 융기부(44b)의 상측 가장자리에 각각 소정 간격을 두고 설치된 한 쌍의 사다리꼴 절결부(45a, 45b)가 합쳐짐으로써 형성된 것이다.

구체예 4

이 구체예는 도 11에 도시되어 있는 것이고, 열교환기용 냉매 유통관(T4)에 있어서의 보강벽(46)은 상측 벽(1)으로부터 내측 융기형으로 형성된 하향 융기부(46a)가 평평한 하측 벽(2) 내면에 접합되어 형성된 것과, 하측 벽(2)으로부터 내측 융기형으로 형성된 상향 융기부(46b)가 평평한 상측 벽(1) 내면에 접합되어 형성된 것 2 종류가 존재하며, 양자가 교대로 배치되어 있으며, 사다리꼴 연통공(47)은 하향 융기부(46a)의 하측 가장자리 및 상향 융기부(46b)의 상측 가장자리에 각각 소정 간격을 두고 설치된 사다리꼴 절결부(47a, 47b)가 상하벽(1, 2)중 어느 한쪽의 벽에서 그 개방부를 막음으로써 형성된 것 이외에는 구체예 3과 동일하다.

구체예 5

이 구체예는 도 12에 도시되어 있는 것이고, 열교환기용 냉매 유통관(T5)에 있어서의 보강벽(48)은 상측 벽(1)으로부터 내측 융기형으로 형성된 하향 융기부(48a)가 평평한 하측 벽(2)의 내면에 접합되어 형성된 것이며, 사다리꼴 연통공(49)은 융기부(48a)의 하측 가장자리에 소정 간격을 두고 설치된 사다리꼴 절결부(49a)가 하측 벽(2)에서 그 개방부를 막음으로써 형성된 것 이외에는 구체예 3과 동일하다.

구체예 6

이 구체예는 도 13에 도시되어 있는 것이고, 열교환기용 냉매 유통관(T4)에 있어서의 편평형 알루미늄관(50)은 외면이 납 재료층으로 덮인 상하 2장의 알루미늄판(51, 52)이 중공부가 형성되도록 상하로 대향하는 측면 가장자리의 양쪽이 반달 모양으로 절곡되어 맞대어 접합됨으로써 형성된 것 이외에는 구체예 3과 동일하다. 좌우의 맞대기 접합부(53, 54)는 구체예 3과 동일한 횡단면 경사로 되어 있다.

상기 구체예에 있어서, 융기부 등이 마련된 알루미늄판 대신에 소정의 횡단면을 갖는 알루미늄 압출형 재료를 사용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 설명한다. 또, 실시예 및 비교예의 냉매 유통관의 횡단면 형상은 도 1에 도시한 대로이다.

실시예 1

길이 508mm, 측벽(3, 4)간의 간격 16.5mm, 상하벽(1, 2)간의 높이 1mm, 보강벽(5)의 수 6개, 보강벽(5)의 피치 2.4mm, 보강벽(5)의 두께 0.3mm, 연통공(8)의 피치(P) 1.6mm, 연통공(8)의 길이(L) 0.8mm, 연통공(8)의 높이(H) 0.2mm, 개구율10%인 냉매 유통관.

실시예 2

연통공의 높이 0.4mm, 개구율 20%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 냉매 유통관.

실시예 3

연통공의 높이 0.6mm, 개구율 30%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 냉매유통관.

실시예 4

연통공의 높이 0.8mm, 개구율 40%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 냉매 유통관.

비교예

보강벽에 연통공이 형성되어 있지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 냉매 유통관.

평가 시험 1

실시예 2 및 비교예의 냉매 유통관을 사용하고, 냉매의 평균 건조도(냉매중의 중기의 질량 비율)X와 열전달도 hA(h;열전달율, A;냉매 유통관내의 전열면적)와 의 관계를 조사하였다. 측정 방법은 다음과 같다. 즉, 냉매 유통관을 냉각수 통로내에 배치하여 냉매 유통관내에 HFC134a로 이루어진 냉매를 흐르게 하는 동시에, 냉각수 통로내에 냉각수를 흐르게 하여 소정시간 경과후, 냉매의 질량 속도 G를400kg/㎡·s, 냉매 입구 온도를 65℃, 냉매와 냉각수와의 사이의 열 유속을 8kW/m₂로 설정하는 동시에, 냉각수 유량을 레이놀즈수(Reynolds number)가 1500이 되도록 설정하여 평균 건조도 X를 변화시키면서 열전달도 hA를 측정하였다.

그 결과를 도 14에 도시한다. 도 14에서 보강벽에 연통공이 형성되어 있는 경우에는 연통공이 형성되어 있지 않은 경우에 비하여 어느 평균 건조도 X에 있어서도 열전달도 hA가 크게 되는 것을 알 수 있다.

평가 시험 2

실시예 2 및 비교예의 냉매 유통관을 사용하여 평가 시험 1과 동일한 방법으로 냉매의 평균 건조도 X와 열전달율 h와의 관계를 조사하였다. 그 결과를 도 15에 도시한다.

도 15에서 보강벽에 연통공이 형성되어 있는 경우에는 연통공이 형성되어 있지 않은 경우에 비하여 어느 평균 건조도 X에 있어서도 열전달율 h가 크게 되는 것을 알 수 있다.

평가 시험 3

실시예 1 내지 4 및 비교예의 냉매 유통관을 사용하여, 평가 시험 1과 동일한 방법으로 냉매의 평균 건조도 X가 20%, 50% 및 80%에 있어서의 개구율과 열전달도 hA와의 관계 및 평균 건조도 X가 50%인 상태에 있어서의 개구율과 마찰계수 f와의 관계(냉매의 레이놀즈수=104)를 조사하였다. 그 결과를 도 16에 도시한다.

도 16에서 보강벽에 연통공이 형성되어 있는 경우에는 연통공이 형성되어 있지 않은 경우에 비하여 어느 평균 건조도 X에 있어서도 열전달도 hA가 커지게 되고, 특히 개구율 20%에 있어서 열전달도 hA가 커지게 되는 것을 알 수 있다.

평가 시험 4

실시예 1 내지 4 및 비교예의 냉매 유통관을 사용하여, 평가 시험 1과 동일한 방법으로 냉매의 평균 건조도 X가 20%, 50% 및 80%에 있어서의 개구율과 열전달율 h와의 관계 및 평균 건조도 X가 50%인 상태에 있어서의 개구율과 마찰 계수 f와의 관계(냉매의 레이놀즈수=104)를 조사하였다. 그 결과를 도 17에 도시한다.

도 17에서 보강벽에 연통공이 형성되어 있는 경우에는 연통공이 형성되어 있지 않는 경우에 비하여 어느 평균 건조도 X에 있어서도 열전달율 h가 커지게 되고 특히 개구율 20%에 있어서 열전달율 h가 커지게 되는 것을 알 수 있다.

평가 시험 5

실시예 2 및 비교예의 냉매 유통관을 이용하여 각각 도 19에 도시한 멀티 플로형의 3종류의 콘덴서를 조립하였다. 즉, 37개의 냉매 유통관과 폭 22mm, 높이 7mm, 핀 피치 1mm의 콜 게이트 핀을 이용하여 폭 326mm, 높이 330.5mm, 전면 면적 0.108㎡의 코어부를 형성하는 동시에 각 냉매 유통관의 양단부를 좌우 헤더에 접속하였다. 타입 I의 콘덴서에서는 좌우 헤더에 칸막이 판을 설치하지 않았다(1 패스). 타입II의 콘덴서에서는 좌측 헤더의 중간보다 상측의 위치, 우측 헤더의 중간보다 하측의 위치에 각각 칸막이 판을 설치해 두고, 좌측 헤더의 칸막이벽보다도 상측에 존재하는 냉매 유통관의 수를 20개, 양 칸막이판간에 존재하는 냉매 유통관의 수를 11개, 우측 헤더의 칸막이판보다도 하측에 존재하는 냉매 유통관의 수를 6개로 해 두었다(3 패스). 타입III의 콘덴서에서는 좌측 헤더의 상부 및 하부의 위치에 각각 칸막이 판을 설치하는 동시에 우측 헤더에 있어서의 좌측 헤더의 2개의 칸막이판의 중간 높이 위치 및 좌측 혜더의 하측 칸막이 판보다 아래쪽의 위치에 각각 칸막이 판을 설치해 두고, 좌측 헤더의 상측 칸막이벽보다도 상측에 존재하는 냉매 유통관의 수를 12개, 좌측 헤더의 상측 칸막이판과 우측 헤더의 상측 칸막이판과의 사이에 존재하는 냉매 유통관의 수를 9개, 우측 헤더의 상측 칸막이판과 좌측 헤더의 하측 칸막이판과의 사이에 존재하는 냉매 유통관의 수를 7개, 좌측 헤더의 하측 칸막이판과 우측 헤더의 하측 칸막이판과의 사이에 존재하는 냉매 유통관의 수를 5개, 우측 헤더의 하측 칸막이판보다도 하측에 존재하는 냉매 유통관의 수를 4개로 하였다(5 패스). 그리고, 각 콘덴서의 냉매 압력 손실 △Pr과 단위 전면면적당 방열량 Q/Fa와의 관계를 조사하였다. 그 결과를 도 18에 도시한다.

도 18에서 보강벽에 개구율 20%로 연통공이 형성되어 있는 냉매 유통관을 이용한 콘덴서의 성능이 보강벽에 연통공이 형성되어 있지 않은 냉매 유통관을 이용한 콘덴서의 성능에 비해서 향상되고, 게다가 동일 냉매 압력 손실에 있어서도 향상하고 있는 것을 알 수 있다.

본 발명은 열교환기용 냉매 유통관에 의하면, 각 보강벽에 있어서의 모든 연통공이 차지하는 배율인 개구율이 10∼40%의 범위내에 있기 때문에, 이를 이용한 열교환기의 열교환 효율이 극히 우수한 것이다. 또한, 본 발명의 차량 냉각기용 콘덴서에 의하면, 열교환 효율이 매우 우수해진다.

Claims (12)

1. 상하벽과, 상하벽에 걸쳐지는 동시에 길이 방향으로 연장되고 또한 서로 소정 간격을 두고 설치된 복수개의 보강벽을 구비하며, 병렬형의 냉매 통로를 갖는 편평형 알루미늄관으로 이루어지고, 상기 편평형 알루미늄관은 알루미늄판으로 형성된 것이며, 상기 보강벽은 알루미늄판으로부터 융기형으로 일체로 형성된 융기부로 이루어지고, 상기 보강벽에는 병렬형의 냉매 통로를 통하게 하는 복수개의 연통공이 형성되어 있으며, 각 보강벽에 있어서 모든 연통공 면적의 보강벽의 표면 면적에 대하여 차지하는 비율인 개구율이 10∼40%인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
2. 제1항에 있어서, 개구율이 10∼30%인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
3. 제1항에 있어서, 개구율이 20% 정도인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연통공의 형상이 장방형 및 사다리꼴 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수개의 보강벽에 형성된 연통공이 인접 보강벽과의 관계에서 갈짓자 배치인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
6. 제1항에 있어서, 알루미늄판은 양면 중 적어도 한 면에 납 재료층을 갖는 브레이징 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
7. 제1항에 있어서, 편평형 알루미늄관은 상하 2장의 알루미늄판에 의해 중공부가 형성되도록 양 알루미늄판의 적어도 한 쪽이 양측 가장자리가 절곡되고, 절곡된 양측 가장자리가 다른 알루미늄판의 양측 가장자리에 접합됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
8. 제1항에 있어서, 편평형 알루미늄관은 상하 2장의 알루미늄판에 의해 중공부가 형성되도록 양 알루미늄판의 양측 가장자리가 절곡되어 겹쳐지고, 겹쳐진 부분이 접합됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
9. 제1항에 있어서, 편평형 알루미늄관은 1장의 알루미늄판이 중공부가 형성되도록 폭의 중앙부에서 절곡되고, 또 판의 양측 가장자리의 적어도 한 쪽이 절곡되어 절곡된 가장자리가 다른 가장자리에 맞대어지고 가장자리끼리가 접합됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
10. 제1항에 있어서, 보강벽은 상측 벽으로부터 내측 융기형으로 일체 형성된 하향 융기부와, 하측 벽으로부터 내측 융기형으로 일체 형성된 상향 융기부가 접합되어 형성된 것이며, 연통공은 하향 융기부의 하측 가장자리 및 상향 융기부의 상측 가장자리에 각각 소정 간격을 두고 설치된 한 쌍의 절결부가 합쳐짐으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
11. 제1항에 있어서, 보강벽은 상측 벽으로부터 내측 융기형으로 일체 형성된 하향 융기부가 평평한 하측 벽 내면에 접합되어 형성된 것과, 하측 벽으로부터 내측 융기형으로 일체 형성된 상향 융기부가 평평한 상측 벽 내면에 접합되어 형성된 것두 가지가 존재하며, 양자가 교대로 배치되어 있고 연통공은 하향 융기부의 하측 가장자리 및 상향 융기부의 상측 가장자리에 각각 소정 간격을 두고 설치된 절결부가 상하벽 중 어느 한 쪽의 벽에서 그 개방부를 막음으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.
12. 제1항에 있어서, 보강벽은 상하벽 중 한 쪽의 벽으로부터 내측 융기형으로 일체 형성된 융기부가 평평한 다른 쪽의 내면에 접합되어 형성된 것이며, 연통공은 융기부의 가장자리에 소정 간격을 두고 설치된 절결부가 상하벽 중 어느 한 쪽의 벽에서 그 개방부를 막음으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매 유통관.