KR100339559B1 - Heat exchanger and its manufacturing mathod for air conditioner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기 조화기용 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래의 플랫 튜브형 열교환기를 증발기에 적용할 경우에는 물빠짐이 원활하게 이루어지지 않기 때문에 증발기를 통과하는 공기의 흐름을 방해하고, 상기 플랫 튜브형 열교환기를 에어콘의 실내기에 적용시 그 응축수가 실내로 비산되어 나오게 되며, 종래의 열교환기를 확관 방식에 의해 제작하는 경우에는 제조 공정의 단순화로 인하여 제조 원가 측면에서 유리한 조건을 갖게 되지만, 열교환기의 성능 향상을 위해서 세경화할 경우 확관봉 역시 가늘어져 하므로 인해 확관을 시키기 위한 압력 전달에 문제가 발생하게 됨에 따라 확관 방식의 경우에는 튜브의 직경에 제한이 따르게 되고, 브레이징 방식의 경우에는 브레이징을 위한 공정의 추가로 인하여 제조 원가의 상승을 유발시키게 되는 등의 많은 문제점이 있었던 바, 본 발명은 플랫 튜브형 열교환기를 증발기에 적용시 핀의 표면에 발생되는 응축수를 효율적으로 배수시킬 수 있도록 하여 증발기를 통과하는 공기의 흐름을 원활하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열교환기를 튜브의 직경에 관계없이 핀과 튜브 사이의 접촉 열저항이 최소화되도록 용이하게 비확관형으로 제조할 수 있도록 하여 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.The present invention relates to a heat exchanger for an air conditioner and a method for manufacturing the same. When the conventional flat tube heat exchanger is applied to an evaporator, water is not smoothly prevented, thereby preventing the flow of air through the evaporator. When the tube type heat exchanger is applied to the indoor unit of the air conditioner, the condensate is scattered to the room, and when the conventional heat exchanger is manufactured by the expansion method, it has favorable conditions in terms of manufacturing cost due to the simplification of the manufacturing process. In order to improve performance, the expansion rod is also thinned, which causes a problem in the pressure transmission to expand the tube, so in the case of the expansion method, the diameter of the tube is limited, and in the case of the brazing method, The addition of processes may lead to an increase in manufacturing costs Since the present invention has many problems, such as a flat tube heat exchanger to effectively drain the condensate generated on the surface of the fin when applied to the evaporator can not only smoothly maintain the flow of air passing through the evaporator In addition, the heat exchanger can be easily non-expanded so as to minimize the contact heat resistance between the fin and the tube regardless of the diameter of the tube to improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger.
Description
본 발명은 공기 조화기용 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어콘 등의 공기 조화기에 설치되는 플랫 튜브형 열교환기를 증발기에 적용시 핀의 표면에 발생되는 응축수를 효율적으로 배수시킬 수 있으며, 열교환기를 튜브의 직경에 관계없이 핀과 튜브 사이의 접촉 열저항이 최소화되도록 용이하게 비확관형으로 제조할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an air conditioner heat exchanger and a method for manufacturing the same, and more particularly, when applying a flat tube heat exchanger installed in an air conditioner such as an air conditioner to the evaporator can efficiently drain the condensate generated on the surface of the fin. In addition, the heat exchanger can be easily non-expansion type to minimize contact thermal resistance between the fin and the tube regardless of the diameter of the tube.
일반적으로, 냉장고나, 에어콘 등의 공기 조화기에 적용되는 냉동 사이클은 외부로 부터 열을 흡수하거나 또는 열을 방출하여 식품을 신선하게 보관하기도 하고, 실내를 냉/난방시켜 실내 환경을 쾌적하게 유지시키는 역할을 하게 된다.In general, a refrigeration cycle applied to an air conditioner such as a refrigerator or an air conditioner absorbs heat from the outside or releases heat to keep food fresh and to keep the indoor environment pleasant by cooling / heating the room. It will play a role.
이와 같은 상기 냉동 사이클은 저온 저압의 기체 상태인 냉매를 고온 고압의 기체 상태 냉매로 변화시키는 압축기와, 상기 압축기에서 변화된 고온 고압의 기체 상태인 냉매를 고온 고압의 액체 상태의 냉매로 변화시키는 응축기(= 응축용 열교환기)와, 상기 응축기에서 변화된 고온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 변화시키는 모세관과, 상기 모세관에서 변화된 저온 저압의 액체 상태인 냉매를 기체 상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기(= 증발용 열교환기)로 구성되는 데, 이때 상기 각 구성요소들은 냉매관으로 연결된다.The refrigeration cycle includes a compressor for changing a gaseous refrigerant of low temperature and low pressure into a gaseous state refrigerant of high temperature and high pressure, and a condenser for changing the gaseous state of high temperature and high pressure gaseous refrigerant changed from the compressor into a liquid refrigerant of high temperature and high pressure ( = A heat exchanger for condensation), a capillary tube for converting the high temperature and high pressure liquid refrigerant changed in the condenser into a low temperature low pressure liquid refrigerant, and external heat while changing the low temperature low pressure liquid refrigerant in the capillary tube into a gas state. It consists of an absorbing evaporator (= heat exchanger for evaporation), wherein each of said components is connected to a refrigerant pipe.
상기와 같은 냉동 사이클을 구성하는 주요 부품중의 하나인 종래의 플랫 튜브형(Flat Tube Type) 열교환기는 도 1에 도시한 바와 같이, 주로 증발기로 적용되어사용되었으며, 증발기에 적용하여 사용하는 것도 검토되어 왔는 데, 이와 같은 플랫 튜브형 열교환기는 두개의 플랫 튜브(11) 사이에 루버핀(12)을 벤딩하여 상기 플랫 튜브(11)에 브레이징(Brazing)하여 제작한다.The conventional flat tube type heat exchanger, which is one of the main components constituting the refrigeration cycle as described above, is mainly used as an evaporator, as shown in FIG. The flat tube type heat exchanger is manufactured by brazing the louver fin 12 between two flat tubes 11 and brazing the flat tube 11.
상기 플랫 튜브형 열교환기를 증발기로 적용할 때 플랫 튜브(11) 속으로 차가운 냉매가 흐르면 루버핀(12)의 표면에 응축수(W)가 발생하기 시작하는 데, 루버핀(12)의 라운딩된 부분의 반지름이 작아서 맺힌 응축수(W)가 고이게 된다.When the cool tube flows into the flat tube 11 when the flat tube type heat exchanger is applied to the evaporator, condensed water (W) starts to occur on the surface of the louver fin 12. Condensed water (W) formed due to the small radius is high.
종래의 열교환기를 확관 방식에 의해 제조하고자 할 때에는 도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 복수개의 핀(22)에 튜브(21)를 삽입하기 위한 튜브 삽입공(23)을 형성시킨 후, 상기 핀(22)의 튜브 삽입공(23)에 튜브(21)를 삽입시키게 되는 데, 이때 튜브(21)의 외주면과 핀(22)의 튜브 삽입공(23) 내주면 사이에는 공간이 존재하므로 큰 열저항을 갖기 때문에 열교환기의 성능을 저해하는 원인이 된다.When the conventional heat exchanger is to be manufactured by the expansion method, as shown in FIG. 2, first, a tube insertion hole 23 for inserting the tube 21 into the plurality of fins 22 is formed, and then the fins ( The tube 21 is inserted into the tube insertion hole 23 of 22. At this time, a space exists between the outer circumferential surface of the tube 21 and the inner circumferential surface of the tube insertion hole 23 of the pin 22. This causes the performance of the heat exchanger to be impaired.
따라서, 상기한 열저항을 감소시키기 위하여 튜브(21)의 내부에 튜브(21)의 내경보다 일정량 더 큰 확관봉(24)을 삽입하여 튜브(21)를 확관시키므로써 튜브(21)의 외주면이 핀(22)에 접촉되도록 하여 접촉 저항을 감소시키게 된다.Therefore, in order to reduce the thermal resistance, the outer peripheral surface of the tube 21 is expanded by inserting the expansion tube 24 larger than the inner diameter of the tube 21 into the tube 21 to expand the tube 21. Contact with the pin 22 reduces the contact resistance.
이러한 제조 공정을 통한 열교환기의 성능에서 접촉부의 접촉 열저항은 전체 열저항의 3% 정도에 해당하게 된다.In the performance of the heat exchanger through this manufacturing process, the contact thermal resistance of the contact portion corresponds to about 3% of the total thermal resistance.
또 다른 열교환기 제작 방식의 경우는 도 3에 도시한 바와 같이, 복수개의 핀(32)을 튜브(31) 사이에 삽입한 후, 상기 핀(32)과 튜브(31) 사이에 금속 필터(33)를 삽입하여 브레이징을 하므로써 열교환기를 제작하게 되는 데, 이러한 제작 공정을 통해 열교환기를 제작하는 경우에는 접촉 열저항이 '0'이 되므로 열교환기 전체 성능의 약 3% 정도를 전술한 도 1의 확관 방식보다 상승시킬 수 있게 된다.In the case of another heat exchanger fabrication method, as shown in Figure 3, after inserting a plurality of fins 32 between the tube 31, the metal filter 33 between the fin 32 and the tube 31. The heat exchanger is manufactured by brazing inserting the heat exchanger. In the case of manufacturing the heat exchanger through such a manufacturing process, the contact heat resistance becomes '0', so that about 3% of the overall performance of the heat exchanger is expanded. It can be raised over the way.
그러나, 이와 같은 종래의 플랫 튜브형 열교환기를 증발기에 적용할 경우에는 물빠짐이 원활하게 이루어지지 않기 때문에 증발기를 통과하는 공기의 흐름을 방해할 뿐만 아니라, 상기 플랫 튜브형 열교환기를 에어콘의 실내기에 적용시 그 응축수가 실내로 비산되어 나오게 되는 등의 문제점이 있었다.However, when the conventional flat tube type heat exchanger is applied to the evaporator, the water does not flow smoothly, thereby preventing the flow of air passing through the evaporator, and when the flat tube type heat exchanger is applied to the indoor unit of the air conditioner, There was a problem such as condensate is splashed into the room.
또한, 종래의 열교환기를 확관 방식에 의해 제작하는 경우에는 제조 공정의 단순화로 인하여 제조 원가 측면에서 유리한 조건을 갖게 되지만, 열교환기의 성능 향상을 위해서 세경화할 경우 확관봉(24) 역시 가늘어져 하므로 인해 확관을 시키기 위한 압력 전달에 문제가 발생하게 됨에 따라 확관 방식의 경우에는 튜브(21)의 직경에 제한이 따르게 되고, 브레이징 방식의 경우에는 브레이징을 위한 공정의 추가로 인하여 제조 원가의 상승을 유발시키게 되는 등의 많은 문제점이 있었다.In addition, when the conventional heat exchanger is manufactured by the expansion method, it has favorable conditions in terms of manufacturing cost due to the simplification of the manufacturing process, but when the diameter is thinned to improve the performance of the heat exchanger, the expansion tube 24 is also thinned. As a problem occurs in the pressure transmission for expanding the pipe, the diameter of the tube 21 is limited in the case of the expansion method, and in the case of the brazing method, the manufacturing cost increases due to the addition of a process for brazing. There were many problems such as being let go.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 에어콘 등의 공기 조화기에 설치되는 플랫 튜브형 열교환기를 증발기에 적용시 핀의 표면에 발생되는 응축수를 효율적으로 배수시킬 수 있도록 하여 증발기를 통과하는 공기의 흐름을 원활하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열교환기를 튜브의 직경에 관계없이 핀과 튜브 사이의 접촉 열저항이 최소화되도록 용이하게 비확관형으로 제조할 수 있도록 하여 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 공기 조화기용 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, when applying a flat tube heat exchanger installed in an air conditioner, such as an air conditioner to the evaporator to efficiently drain the condensate generated on the surface of the fin to pass through the evaporator In addition to maintaining a smooth air flow, the heat exchanger can be easily non-expanded to minimize contact thermal resistance between the fin and the tube regardless of the diameter of the tube, thereby improving heat exchange efficiency of the heat exchanger. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger for an air conditioner and a method of manufacturing the same.
도 1은 종래의 공기 조화기에 설치되는 플랫 튜브형 열교환기를 개략적으로 나타낸 구성도1 is a schematic view showing a flat tube heat exchanger installed in a conventional air conditioner
도 2는 종래의 공기 조화기에 설치되는 열교환기를 확관 방식에 의해 제조시의 상태를 나타낸 평면도2 is a plan view showing a state at the time of manufacturing a heat exchanger installed in a conventional air conditioner by an expansion method;
도 3은 종래의 공기 조화기에 설치되는 열교환기가 브레이징 방식에 의해 제조된 상태를 나타낸 정면도3 is a front view showing a state in which a heat exchanger installed in a conventional air conditioner is manufactured by a brazing method;
도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 구성도Figure 4 is a schematic view showing a heat exchanger according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 열교환기를 제작시의 제조 공정도5 is a manufacturing process diagram when manufacturing a heat exchanger according to the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1; 플랫 튜브 2; 다공성 부재One; Flat tube 2; Porous member
1a; 튜브 W; 응축수1a; Tube W; Condensate
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 열교환기를 제작하기 위한 알루미늄을 용해시키는 단계와, 상기 용해된 알루미늄을 옮겨서 포밍 박스에 주입시키는 단계와, 상기 포밍 박스에 주입되어 있는 액체의 알루미늄으로 부터 가스를 뽑아내는 단계와, 상기 포밍하기 전 과정에 포밍 박스의 내부에 원하는 사이즈를 갖는 튜브를 삽입시키는 단계와, 상기 액체의 알루미늄을 원하는 형태로 응고시켜 절단하는 단계를 진행하도록 된 것을 특징으로 하는 공기 조화기용 열교환기의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the step of dissolving aluminum for manufacturing a heat exchanger, the step of transferring the dissolved aluminum to the forming box, and the liquid of the liquid injected into the forming box Extracting the gas from the aluminum, inserting a tube having a desired size inside the forming box before the forming, and solidifying and cutting the aluminum of the liquid into a desired shape. A manufacturing method of a heat exchanger for an air conditioner is provided.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열교환기를 제작시의 제조 공정도이다.Figure 4 is a schematic view showing a heat exchanger according to the present invention, Figure 5 is a manufacturing process diagram when manufacturing the heat exchanger according to the present invention.
본 발명은 에어콘 등의 공기 조화기에 설치되는 플랫 튜브형 열교환기의 플랫 튜브(1) 사이에 루버핀 대신에 핀의 역할을 하며 증발기로 사용시 물빠짐이 용이하도록 하기 위해 다공성 부재(Porous Member)(2)가 부착되어 구성된다.The present invention serves as a fin instead of louver fins between the flat tubes (1) of the flat tube heat exchanger installed in an air conditioner such as an air conditioner, and a porous member (2) to facilitate water drainage when used as an evaporator. ) Is attached.
상기와 같이 구성된 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 에어콘 등의 공기 조화기에 설치되는 플랫 튜브형 열교환기의 플랫 튜브(1) 사이에 루버핀 대신에 핀의 역할을 하는 다공성 부재(2)가 부착되므로써 증발기로 적용할 때 플랫 튜브(1) 속으로 차가운 냉매가 흐름에 따라 루버핀의 역할을 하는 다공성 부재(2)의 표면에 발생하는 응축수(W)를 상기 다공성 부재(2)로 인해 원활하게 배수시킬 수 있게 된다.In the present invention configured as described above, as shown in FIG. 4, a porous member 2 serving as a fin instead of a louver fin is provided between the flat tubes 1 of the flat tube heat exchanger installed in an air conditioner such as an air conditioner. When applied to the evaporator, the condensed water (W) generated on the surface of the porous member (2) acts as a louver pin as the coolant flows into the flat tube (1) when smoothly applied by the porous member (2) It can be drained quickly.
따라서, 응축기에만 사용해왔던 상기 플랫 튜브형 열교환기를 증발기로 적용하여 효율적으로 사용할 수 있으며, 또한 상기 플랫 튜브형 열교환기의 배수 성능은 다공성 부재(2)의 밀도를 조정하므로써 용이하게 조절할 수 있게 된다.Therefore, the flat tube heat exchanger that has been used only in the condenser can be used efficiently by applying the evaporator, and the drainage performance of the flat tube heat exchanger can be easily adjusted by adjusting the density of the porous member 2.
한편, 상기 열교환기를 제작할 때에는 도 5에 도시한 바와 같이, 튜브(1a)의 직경에 관계없이 튜브(1a)와 복수개의 핀 사이의 접촉 열저항을 감소시키는 방법으로 제작하게 된다.On the other hand, when manufacturing the heat exchanger, as shown in Figure 5, regardless of the diameter of the tube (1a) is produced by a method of reducing the contact thermal resistance between the tube (1a) and a plurality of fins.
즉, 상기 열교환기의 제작시 복수개의 핀은 종래 기술과 동일한 방식으로 제작하게 되는 데, 알루미늄을 용해시킨 다음, 용해된 알루미늄을 옮겨서 포밍 박스(3)에 주입시킨 후, 상기 포밍 박스(3)에 주입되어 있는 액체의 알루미늄으로부터 가스를 뽑아낸 다음, 포밍하기 전 과정에 상기 포밍 박스(3)의 내부에 원하는 사이즈를 갖는 튜브(1a)를 삽입시킨 후, 상기 액체의 알루미늄을 원하는 형태로 응고시켜 절단하므로써 핀과 튜브 사이의 공간을 완전히 없애 접촉 열저항이 극소화되도록 손쉽게 비확관형으로 열교환기의 제작을 완료할 수 있게 된다.That is, when the heat exchanger is manufactured, a plurality of fins are manufactured in the same manner as in the prior art. After dissolving aluminum, the molten aluminum is transferred and injected into the forming box 3, and then the forming box 3 is formed. After extracting the gas from the aluminum of the liquid injected into the tube, inserting the tube 1a having a desired size into the inside of the forming box 3 before forming, and solidifying the aluminum of the liquid in a desired form. It is possible to complete the manufacture of the heat exchanger easily and non-expanded so that the contact heat resistance is minimized by completely eliminating the space between the fin and the tube by cutting.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 에어콘 등의 공기 조화기에 설치되는 플랫 튜브형 열교환기를 증발기에 적용시 핀의 표면에 발생되는 응축수를 효율적으로 배수시킬 수 있으므로써 증발기를 통과하는 공기의 흐름을 원활하게 유지시킬 수 있으며, 열교환기를 튜브의 직경에 관계없이 핀과 튜브 사이의 접촉 열저항이 최소화되도록 용이하게 비확관형으로 제조할 수 있어서 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 등의 많은 장점이 구비된 매우 유용한 발명이다.As described above, in the present invention, when the flat tube heat exchanger installed in an air conditioner such as an air conditioner is applied to the evaporator, the condensed water generated on the surface of the fin can be efficiently drained to smoothly flow the air through the evaporator. The heat exchanger can be easily non-expanded so as to minimize the contact heat resistance between the fin and the tube regardless of the diameter of the tube, thereby improving heat exchange efficiency of the heat exchanger. Is a very useful invention.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 의해 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is generally defined in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge of the world will be able to make various changes.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080422 Year of fee payment: 7 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |