KR0169347B1 - 열교환장치 및 그 제조방법 - Google Patents

열교환장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR0169347B1
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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것이다.
일렬로 배열된 전도판(10, 10a, 11, 11a, 12, 12a, 13, 13a)과, 상기 전도판의 일면에 형성된 부착수단(30)으로 상기 전도판에 부착된 파이프(20)와 상기 전도판을 고정하기 위한 상, 하고정판(15, 16)이 상기 전도판 상, 하부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환장치와, 그 제조방법이다. 이로써 좁은 공간에 설치하여 높은 열교환을 이루기위한 열교환장치 및 그 제조방법이다.

Description

열교환 장치 및 그 제조 방법
제1도는 종래 열교환기의 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 열교환장치의 분해사시도.
제3도는 본 발명에 따른 열교환장치에 채용된 파이프가 부착된 전도판의 전개도.
제4도는 제3도 E부분 확대도.
제5도는 제3도 A부분 확대도.
제6도는 본 발명에 따른 제1열교환기와 제2열교환기의 분해사시도.
제7도는 본 발명에 따른 제1열교한기와 제2열교환기의 결합상태 사시도.
제8도는 본 발명에 따른 열교환장치의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
15 : 상부고정판 16 : 하부고정판
18 : 끼움구멍 30 : 부착부재
d1, d2 : 전도판사이의 간격
본 발명은 열교환장치 및 그 제조방봅에 관한 것으로서, 더 상세하게는 파이프를 절곡하여 전도판에 부착하고 전도판을 일렬로 적층시킨 후 그 상, 하단부를 고정함으로써 같은 공간에 보다 많은 전도판과 파이프를 설치할 수 있는 열교환 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 열 교환기는 제1도에 도시된 바와 같이 다수개의 구멍(5)이 상부에서 하부로 천공된 다수열의 전도판(1)이 횡으로 적층되어 있다. 다수개의 구멍(5)이 형성된 전도판(1)에, U절곡되게 길게 형성된 다수개의 파이프(2)가 도면상의 좌측에서 구멍(5)에 끼워져 장착된다. 전도판(1)의 좌, 우측에는 고정판(3a, 3b)이 설치되어 있어 열교환기의 외곽을 형성한다, 또한 U절곡되게 길게 형성된 각 파이프(2)의 단부(4)에는 U절곡 파이프(2a)가 용접결합되고, 그 상, 하단부는 파이프의 입구(4a)와 출구(4b)가 된다.
이와 같이 구성된 종래의 열교환기는 파이프입구(4a)로 냉매개 유입되어 파이프(2)를 따라 흐르면서 전도판(1) 및 파이프(2)를 통하여 전도판(1)의 사이를 유동하는 대기와 열교환을 행하고, 열교환을 끝낸 냉매는 출구(4b)를 통하여 배출된다.
이와 같은 구조의 종래의 열교환기는 전도판(1)과 파이프(2)가 수직으로 설치되어 전도판(1) 사이를 유동하면서 전도작용을 하는 대기의 흐름이 원활하지 못하다. 또한 같은 공간에서 많은 열교환량을 얻기위해서는 열교환 면적을 확장해야 하는데 종랴의 열교환기는 전도판(1)에 구멍(5)을 형성하고, 구멍(5)을 횡으로 관통하여 파이프(2)를 설치하기 때문에 파이프(2) 길이의 연장을 통하여 전도면적을 확장하는 데는 한계가 있다.
한편 종래의 열교환기는 그 제작시 각 전도판(1)에 파이프(2)를 결합한 다음 확관용볼을 파이프(2) 내에 밀어넣어 파이프(2)의 외경을 확관함으로써 파이프(2)와 전도판(1)이 밀착되어 접촉하도록 하였다. 그러나 확관용볼을 파이프(2) 내로 밀어넣을 때 도면상의 파이프의 좌측에 있는 U절곡부까지 넣으면 절곡부에서 터짐이 발생되고, 또한 조금 밀너놓으면 파이프(2)에 확관되지 않은 부분이 발생되어 전도판(1)과의 접촉성이 떨어져 열교환율이 저하된다.
또한 각 파이프(2)의 단부(4)를 별도로 확관한 다음 U절곡 파이프(2a)를 각단부에 결합하여 용접등을 하게 되는데, 이 때 용접 부주의로 인하여 단부(4)의 터짐이 발생되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1목적은 같은 공간에 보다 많은 전도판을 설치하고 파이프의 길이를 연장시켜 전도면적을 확장함으로써 많은 열교환량을 얻을 수 있는 열교환장치를 제공함에 있다.
본 발명의 제2목적은 U절곡 파이프와 확관용볼을 사용하지 않고 용접부분을 최소로 하여 간단하게 열교환장치를 제조하는 방법을 제공함에 있다.
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환 장치는, d1의 간격을 두고 다수개 배치되고 부착부재에 의해서 다수개의 구멍이 천공된 다수개의 전도판과 상기 전도판의 일면에 상기 부착부재에 의해 부착되며 상하부가 수회 U절곡된 파이프로 이루어진 제1열교환기와; d1의 간격을 두고 다수개 배치되고 부착부재에 의해서 다수개의 구멍이 천공된 다수개의 전도판과 상기 전도판의 일면에 상기 부착부재에 의해 부착되며 상하부가 수회 U절곡된 파이프로 이루어지며, 상기 제1열교환기의 전도판과 상기 전도판 사이의 간격이 d2(1/2d1)가 되도록 상기 제1열교환기와조립된 제2열교환기와; 상기 제1열교환기의 전도판과 상기 제1열교환기의 전도판 사이의 간격이 d2(1/2d1)가 되도록 조립한 후, 상기 제1열교환기 및 상기 제2열교환기의 상하부에 조립되며 상기 파이프의 절곡부가 끼워지는 다수의 끼움구멍이 천공된 상, 하고정판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 제2목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환장치의 제조방법은, 다수개의 전도판의 적어도 어느 일면에 부착부재를 형성하는 부착부재 형성단계, 상기 전도판을 일렬로 배열하는 전도판 배열단계, 상기 각 전도판에 상기 부착부재를 통하여 파이프(20)를 부착하되, 상기 전도판의 상, 하부에서 수회 U절곡하여 부착하는 파이프 부착단계, 상기 전도판이 일렬로 적층되도록 상기 전도판의 사이에 위치하는 상기 파이프의 일부분을 U절곡하여 제1열교환기(100)를 구성하는 제1열교환기 구성단계, 상기 제1열교환기의 제작방법과 동일한 방법으로 제2열교환기(200)를 구성하는 제2열교환기 구성단계, 상기 제2열교환기 각각의 전도판을 상기 제1열교환기 각 전도판의 공간사이에 삽입하고, 상기 제1열교환기의 상기 파이프 일측단과 상기 제2열교환기의 파이프 일측단을 결합시켜 열교환장치(300)를 제작하는 열교환장치 제작단계, 그리고 상기 열교환장치의 상, 하부에 상, 하고정판(15, 16)을 장착하는 상, 하고정판 장착단계로 이루어진 열교환장치를 제조하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 열교환장치의 분해사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열교환장치(300)는 제1열교환기(100)와 제2열교환기(200)거 결합되어 형성되며, 열교환장치(300)를 고정지지하기 위하여 그 상, 하단부에 장착된 상, 하 고정판(15,16)을 구비하여 구성된다.
열교환장치(300)는 파이프(20)가 부착된 다수개의 전도판(10,11,12,13)으로 구성된 제1열교환기(100)와 파이프(20)가 부착된 다수개의 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)으로 구성된 제2열교환기(200)의 결합으로 이루어진다. 이때 각 전도판에는 다수개의 구멍(31)이 형성되어 있다. 제1열교환기(100)와 제2열교환기(200)를 구성하는 일렬로 배열된 다수개의 전도판이 소정간격 이격되어 입설되어 있고, 각 전도판의 일면에는 파이프(20)가 부착되 어 있다. 이때 파이프(20)는 일체형으로 형성되어 전도판의 상, 하부에서 수회 U절곡되어 각 전도판의 일면에 부착되어 있다. 각 전도판의 상, 하부에서 수회 U절곡되어 각 전도판의 일면에 부착되어 있다. 각 전도판의 일면에는 부착부재(30)가 형성되어, 파이프(20)를 각각의 전도판(10, 10a-13, 13a)에 부착한다. 이때 부착부재(30)는 제4도에 확대도시된 바와 같이 각 전도판(10, 10a-13,13a)의 절개편으로 그 일측은 절곡되어 파이프(20)를 파지한다.
열교환장치(300)의 상, 하단부에는 상, 하고정판(15, 16)이 장착되어 일정간격(d2) 이격되어 일렬로 적층 배열된 전도판(10, 10a-13, 13a)을 고정지지한다. 상, 하 고정판(15, 16)에는 파이프(20)의 상, 하 절곡부 숫자와 동수로 끼움구멍(19)이 형성되어 있어 상, 하 고정판(15, 16)을 파이프(20)의 절곡부분에 끼워 장착한다. 상, 하 고정판(15, 16)은 전도판(10, 10a-13, 13a)의 상, 하단부에 밀착되어 장착된다. 이때 상, 하 고정판(15, 16)과 전도판을 더욱 강하게 결합시키려면 결합부재(32)을 사용하여 좌, 우측에 위치한 전도판(10, 13a)과 상, 하고정판(15, 16)을 용접 결합할 수 있다. 상, 하고정판(15, 16)은 전도판(10, 10a, 11, 11a, 12, 12a, 13, 13a) 사이의 간격(d2)을 일정하게 유지하고 고정한다.
이하에서는 본 발명에 따른 열교환장치의 제조방법을 상세히 설명한다.
제3도에 도시된 것은 본 발명에 따른 파이프(20)를 각각의 전도판(10, 11, 12, 13)에 부착한 것이다. 부착부재(30)의 형성단계는 다음과 같다. 각각 분리되어 배열된 각 전도판(10, 11, 12, 13)의 일면에 부착부재(30)를 형성한다. 부착부재(30)는 각 전도판(10,11,12,13)을 프레스로 눌러 다수개의 절개편을 형성하고 후에 파이프(20)를 부착할 때 그 일측을 절곡하여 파이프(20) 파지할 수 있도록 형성한다. 전도판(10, 11, 12, 13)의 배열단계는 각각 분리형성된 각 전도판(10, 11, 12, 13)을 일정하게 이격시켜 일렬로 배열한다. 파이프(20) 부착단계는 다음과 같다. 일체로 연장형성된 파이프(20)를 각 전도판(10, 11, 12, 13)의 절개편으로 형성된 부착부재(30)에 결합시키고 각 전도판(10, 11, 12, 13)의 상부 또는 하부에서 U절곡하여 파이프(20)를 전도판(10, 11, 12, 13)에 부착시킨다. 이와 같은 공정을 도면상의 좌측에 위치한 전도판(10)의 좌하단에서부터 시작하여 우측에 위치한 전도판(13)의 우하단까지 파이프(20)의 단절없이 시행하다. 이때 파이프(20)의 U절곡은 냉매의 흐름에 지장을 주지않는 범위에서 최소로 한다. 그리고 도면상에서21은 파이프(20)의 입구이고, 22는 파이프(20)의 출구가 된다.
제5도에 확대 도시된 것은 전도판(10, 11, 12, 13)의 상, 하부에서 U절곡 한 파이프(20)의 절곡부분(A)을 나타낸 것으로 파이프(20)속을 흐르는 냉매의 흐름에 영향을 주지 않는 범위에서 파이프(20)를 절곡할 수 있는 최소 반경의 반지름(R)을 나타낸 것이다.
제1열교환기(100) 및 제2열교환기(200)의 제작단계는 가음과 같다. 제6도에서 도시된 것은 전도판(10, 11, 12, 13)을 일렬로 적층시켜 제1열교환기(100) 및 제2열교환기(200)를 제작한 것이다. 제3도에 도시된 바와 같이 일면에 파이프(20)가 부착된 각각의 전도판(10, 11, 12, 13)의 사이에 위치하는 파이프(20)의 일부분(B, C, D)을 U절곡하여 전도판(10-13)을 일렬로 적층시켜 제1열교환기(100)를 제작한다. 전도판(10-13)을 일렬로 적층하는 방법은 먼저 파이프(20)의 B부분을 도면상의 좌측으로 U절곡한 후 다시 C 부분을 우측으로 U절곡하고, 또다시 D부분을 좌측으로 U절곡하면 제6도에 도시된 바와같이 전도판(10-13)이 일렬 적층되어 배열된다. 같은방법으로 제2열교환기 (200)를 제작한다. 이때 21a, 22a는 제2열교환기(200)의 입구와 출구가 된다. 제1열교환기(100)의 전도판(10, 11, 12, 13) 사이사이의 간격(d1)은 상기한 절곡부 반지름(R)보다 같거나 크다. 또한 제2열교환기(200)의 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)의 사이사이 간격(d1)도 제1열교환기(100)의 간격(d1)과 동일하다.
열교환장치(300)의 제작단계는 다음과 같다. 제6도에 도시된 바와 같이 상기한 구성으로 제작된 제1열교환기(100)의 각 전도판(10, 11, 12, 13)의 사이사이 공간에 제2열교환기(200)의 각 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)을 삽입하여 제7도에 도시된 열교환장치(300)를 제작한다. 제2열교환기(200)의 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)을 제1열교환기(100)의 전도판(10, 11, 12, 13)에 삽입하는 방법은 제6도에 도시된 바와 같이 제1열교환기(100)의 전도판(10, 11, 12, 13)과 제2열교환기(200)의 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)이 교대로 배열되게 삽입하는데, 상기와 같은 삽입된 전도판(10, 10a, 11, 11a, 12, 12a, 13, 13a)의 배열상태 10, 10a, 11, 11a, 12, 12a, 13, 13a의 순서가 되고, 제1열교환기(100)의 전도판(10)과 제2열교환기(200)의 전도판(10a)의 사이 공간의 간격(d2)은 이전 간격(d1)의 절반이 된다.
이때 제1열교환기(100)의 출구(22)와 제2열교환기(200)의 출구(22a)를 결합시키면 제1열교환기(100)의 입구(21)는 열교환장치(300)의 입구가 되고, 제2열교환기(200)의 입구(21a)가 열교환장치(300)의 출구가 된다.
상, 하부고정판(15, 16)의 장착단계는 다음과 같다. 제7도에 도시된 바와 같이 열교환장치(300)의 상, 하부에 상, 하고정판(15, 16)을 장착하여 본 발명에 따른 열교환 장치를 제작한다. 상, 하고정판(15, 16)에 제7도와 같이 제작된 열교환장치(300)의 전도판(10, 10a-13, 13a)의 상, 하부에서 절곡된 파이프(20)의 절곡부 숫자와 동수로 끼움구멍(18)을 천공한다. 상, 하고정판(15, 16)을 열교환장치(300)의 상, 하부의 파이프(20) 절곡부분에 끼워 전도판(10, 10a-13, 13a)에 밀착되게 장착한다. 이 때 상, 하고정판(15, 16)을 열교환장치(300)에 강하게 장착하려면 결합부재(32)를 이용하여 좌, 우측에 위치하는 전도판(10, 13a)과 상, 하고정판(15, 16)을 결합시킨다. 상, 하고정판(15, 16)은 전도판(10, 10a-13, 13a)를 고정하고 전도판(10, 10a-13, 13a)의 간격을 일정하게 유지한다.
상기와 같이 구성된 열교환장치는 파이프입구(21)로 냉매가 유입되어 전도판(10, 10a-13, 13a)과 파이프(20)를 통하여 전도판(10, 10a-13, 13a)의 사이를 유동하는 대기와 열교환을 수행하고 출구(21a)로 배출된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 전도판 사이의 간격을 최소로 하여 전도판의 면적을 확장한 본 고안에 따른 열교환기는 같은공간에 설치된 종래의 열교환기보다 열교환량을 배가시킬 수 있고 전도판이 평행하게 적층되어 있어 전도판 사이를 유동하는 대기의 흐름이 원활하다. 또한 열교환기에 강제 대류 열교환을 일으킬 목적으로 팬(FAN)을 설치하여 작동시키면 바람이 전도판사이로 흐르게 되어 공기의 대류작용이 원활히 수행된다.
본 발명에 따른 열교환기의 제조방법은 파이프를 절곡하여 전도판에 부착하고 전도판을 일렬로 적층시켜 제1열교환기를 제작하고, 같은 방법으로 제작된 제2열교환기를 제1열교환기에 삽입하여 열교환장치를 제작한 후 상, 하단부에 상, 하고정판을 장착시켜 열교환장치를 제작한다. 이로써 전도판에 구멍을 천공하지 않을 뿐만 아니라, U절곡관 및 확관용볼을 사용하지 않고, 용접부분을 최소로 하여 순쉽고 간단하게 열교환장치를 제작할 수 있다.
그리고 열교환장치를 냉장고의 응축기로 사용할 경우에는 파이프에 뜨거운 냉매가 흐르고, 냉매가 파이프를 지나는 동안 파이프에서 전도판으로 열전달이 일어나고, 파이프와 전도판에서 주위대기로 열전달이 일어나 결국 냉매가 주위로 열을 방출시킴으로써 응축되어 응축기의 역할을 수행한다.

Claims (2)

  1. d1의 간격을 두고 다수개 배치되고 부착부재(30)에 의해서 다수개의 구멍(31)이 천공된 다수개의 전도판(10, 11, 12, 13)과 상기 전도판(10, 11, 12, 13)의 일면에 상기 부착부재(30)에 의해 부착되며 상하부가 수회 U절곡된 파이프(20)로 이루어진 제1열교환기(100)와; d1의 간격을 두고 다수개 배치되고 부착부재(30)에 의해서 다수개의 구멍이 천공된 다수개의 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)과 상기 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)의 일면에 상기 부착부재(30)에 의해 부착되며 상하부가 수회 U절곡된 파이프(20)로 이루어지며, 상기 제1열교환기(100)의 전도판(10, 11, 12, 13)과 상기 전도판(10a, 11a, 12a, 13a) 사이의 간격이 d2(1/2d1)가 되도록 상기 제1열교환기(100)와 조립된 제2열교환기(200)와; 상기 제2열교환기(200)의 전도판(10a, 11a, 12a, 13a)과 상기 제1열교환기(100)의 전도판(10, 11, 12, 13) 사이의 간격이 d2(1/2d1)가 되도록 조립한 후, 상기 제1열교환기(100) 및 상기 제2열교환기(200)의 상하부에 조립되며 상기 파이프(20.의 절곡부가 끼워지는 다수의 끼움구멍(18)이 천공된 상, 하고정판(15, 16)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환장치.
  2. 다수개의 전도판(10, 11, 12, 13)의 적어도 어느 일면에 부착부재(30)를 형성하는 부착부재 형성단계, 상기 전도판을 일렬로 배열하는 전도판 배열단계, 상기 각 전도판에 상기 부착부재를 통하여 파이프(20)를 부착하되, 상기 전도판의 상, 하부에서 수회 U절곡하여 부착하는 파이프 부착단계, 상기 전도판이 일렬로 적층되도록 상기 전도판의 사이에 위치하는 상기 파이프의 일부분을 U절곡하여 제1열교환기(100)를 구성하는 제1열교환기 구성단계, 상기 제1열교환기의 제작방법과 동일한 방법으로 제2열교환기(200)를 구성하는 제2열교환기 구성단계, 상기 제2열교환기 각각의 전도판을 상기 제1열교환기 각 전도판의 공간사이에 삽입하고, 상기 제1열교환기의 상기 파이프 일측단과 상기 제2열교환기의 파이프 일측단을 결합시켜 열교환장치(300)를 제작하는 열교환장치 제작단계, 그리고 상기 열교환장치의 상, 하부에 상, 하고정판(15, 16)을 장착하는 상, 하고정판 장착단계로 이루어져 열교환장치를 제조하는 것을 특징으로 하는 열교환장치의 제조방법.
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KR100599034B1 (ko) * 1999-12-10 2006-07-12 삼성전자주식회사 냉동사이클용 열교환기 및 그 제조방법

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