KR100514145B1 - 탱크부에 비대칭 연통구멍을 가진 적층형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 한쌍의 성형판이 접합되어 형성되는 다수의 튜브요소가 핀을 사이에 두고 적층되어 이루어지되, 상기 성형판에는 그 내부에 냉매통로를 형성하도록 통로용기부가 구비되는 한편 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 탱크부를 이루는 탱크용기부가 구비된 적층형 열교환기에 있어서, 상기 탱크용기부(52, 54)는 인접하는 튜브요소의 탱크용기부에 용착되는 용착부(52b, 54b)를 구비하고, 상기 용착부에는 인접하는 탱크용기부에 연통하는 연통구멍(52a, 54a)이 형성되고, 상기 통로용기부에 가까운 쪽의 용착부 폭이 상기 통로용기부에서 먼 쪽의 용착부 폭보다 작게 되도록 상기 연통구멍(52a, 54a)은 상기 통로용기부 측으로 치우쳐져 형성되어 있으므로, 탱크부에서의 냉매의 압력손실을 저감하는 효과가 있다.

Description

탱크부에 비대칭 연통구멍을 가진 적층형 열교환기{laminated type heat exchanger with a non-symmetrical hole for header}

본 발명은 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 차량용 공기조화기의 증발기로서 사용하기에 적합하며 탱크부에 비대칭 연통구멍을 가진 적층형 열교환기에 관한 것이다.

종래 일반적으로 적층형 열교환기는 도1에 도시한 바와 같이, 다수의 제1, 제2튜브요소(2, 4)가 각각 서로 용착되어 그 내부에 냉매통로가 형성되고, 상기 냉매통로의 하부에는 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 제1, 제2탱크부(6, 8)가 형성되며, 상기 제2튜브요소의 일측면에는 상기 제1탱크부(6)에 냉매가 출입하도록 냉매출입부(10, 12)가 각각 형성되고, 상기 각 제1, 제2튜브요소(2, 4) 사이에는 상기 냉매통로에 흐르는 냉매와 외부공기가 서로 용이하게 열교환되도록 주름핀(14)이 배설된 구조로 되어 있다.

상기 제1탱크부(6)의 길이방향 중간부에는 상기 냉매출입부(10)로부터 상기 제1탱크부(6) 내에 유입한 냉매가 상기 냉매출입부(12)를 향해 유동하지 않게 두 개의 분할탱크(6a, 6b)를 형성하도록 칸막이가 형성되어 있다.

상기 제1, 제2튜브요소(2, 4)는 대체로 장방형상으로서, 두 개의 성형판에 의해 그 내부에 공간이 생길 수 있도록 접합형성된 것으로서, 상기 성형판의 길이방향 일단부에는 상기 제1, 제2탱크부(6, 8)를 형성하도록 탱크용기부(16, 18)가 형성되고, 상기 일측 탱크용기부(16)에서 타측 탱크용기부(18)를 향하여 U형의 냉매통로를 이루도록 통로용기부(20)가 형성된다.

도2에 도시한 바와 같이, 상기 탱크용기부(16, 18)는 인접하는 튜브요소의 탱크용기부에 용착되도록 평탄면을 가진 용착부(16b, 18b)를 구비하고, 상기 용착부(16b, 18b)에는 인접하는 탱크용기부에 연통하는 연통구멍(16a, 18a)이 형성된다.

이와 같이 구성된 적층형 열교환기에서 냉매출입부(10)을 통해 열교환기내로 유입하는 냉매는 좌측의 분할탱크(6a), U형의 냉매통로, 제2탱크부(8)의 좌측부, 제2탱크부(8)의 우측부, U형의 냉매통로, 우측의 분할탱크(6b)를 순차적으로 지나면서 주름핀(14)에 의해 외부공기와 열교환된 후, 냉매출입부(12)를 통해 냉매관으로 유출한다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래 적층형 열교환기에서는, 각 튜브요소를 용착하기 위해 탱크용기부(16, 18)에는 용착부(16b, 18b)가 형성되어 있는데, 이 용착부는 냉매의 통과 면적을 작게 하고 탱크부의 길이방향으로 흐르는 냉매흐름 면적의 급속축소와 확대과정을 반복함으로서 불필요한 압력손실을 발생시키게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 용착부의 면적을 최소화하여 해결하려 하고 있으나, 이는 내구성의 저하라는 문제점을 안고 있으므로 실질적인 해결책이 되지 못하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명은 목적은 탱크부의 내구성을 유지하면서 냉매의 압력손실을 최소화하는 적층형 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 적층형 열교환기는, 한쌍의 성형판이 접합되어 형성되는 다수의 튜브요소가 핀을 사이에 두고 적층되어 이루어지되, 상기 성형판에는 그 내부에 냉매통로를 형성하도록 통로용기부가 구비되는 한편 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 탱크부를 이루는 탱크용기부가 구비된 적층형 열교환기에 있어서, 상기 탱크용기부는 인접하는 튜브요소의 탱크용기부에 용착되는 용착부를 구비하고, 상기 용착부에는 인접하는 탱크용기부에 연통하는 연통구멍이 형성되되, 상기 통로용기부에 가까운 쪽의 용착부 폭이 상기 통로용기부에서 먼 쪽의 용착부 폭보다 작게 되도록 상기 연통구멍은 상기 통로용기부 측으로 치우쳐져 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 적층형 열교환기는, 한쌍의 성형판이 접합되어 형성되는 다수의 튜브요소가 핀을 사이에 두고 적층되어 이루어지되, 상기 성형판에는 그 내부에 냉매통로를 형성하도록 통로용기부가 구비되는 한편 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 탱크부를 이루는 탱크용기부가 구비된 적층형 열교환기에 있어서, 상기 탱크용기부는 인접하는 튜브요소의 탱크용기부에 용착되는 용착부를 구비하고, 상기 용착부에는 인접하는 탱크용기부에 연통하는 연통구멍이 형성되되, 상기 탱크부의 내구성을 유지하면서 냉매의 통과 면적을 크게 하도록 상기 연통구멍에서 상기 통로용기부에 가까운 쪽의 내주면은 굴곡되어 있을 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3는 본 발명이 적용된 적층형 열교환기를 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 다수의 제1, 제2튜브요소(22, 24)가 각각 서로 용착되어 그 내부에 형성된 냉매통로의 하부에는 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 제1, 제2탱크부(26, 28)가 형성되며, 상기 제2튜브요소(24)의 일측면에는 상기 제1탱크부(26)에 냉매가 출입하도록 냉매출입부(30, 32)가 각각 형성되고, 상기 각 제1, 제2튜브요소(22, 24) 사이에는 상기 냉매통로에 흐르는 냉매와 외부공기가 서로 용이하게 열교환되도록 주름핀(34)이 배설되며, 가장 바깥에 결합된 제1튜브요소(22)에는 상기 주름핀(34)를 개재하여 단부튜브요소(36)가 용착되고, 상기 단부튜브요소(36)의 외측에는 단부주름핀(38)을 개재하여 단부판(40)이 용착된다.

상기 제1탱크부(26)의 길이방향 중간부에는 상기 냉매출입부(30)로부터 상기 제1탱크부(26) 내에 유입한 냉매가 상기 냉매출입부(32)를 향해 유동하지 않게 두 개의 분할탱크(26a, 26b)를 형성하도록 도시하지 않은 칸막이가 형성되어 있다.

상기 제1, 제2튜브요소(22, 24) 및 단부튜브요소(36)은 대체로 장방형상으로서, 성형판(22a, 24a, 36a)에 의해 그 내부에 공간이 생길 수 있도록 접합형성된 구조이다. 즉, 상기 제1튜브요소(22)은 두 개의 성형판(22a)이 대면접합하여 형성되고, 상기 제2튜브요소(24)는 두 개의 성형판(24a)이 대면접합하여 형성되며, 상기 단부튜브요소(36)는 성형판(22a, 36a)이 대면접합하여 형성된 것이다.

상기 성형판(22a, 24a, 36a)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 재질로서 그 두께는 0.4mm ~ 0.6mm로 되어 있으며, 그 길이방향으로 냉매통로를 형성하도록 통로용기부(42)가 형성되며, 상기 통로용기부(42)의 중간에는 상기 통로용기부(42)를 U자형으로 형성케 양측을 나두도록 분할벽부(44)가 형성되고, 그 가장자리에는 상기 성형판(22a, 24a, 36a)가 서로 용착되도록 용착부(46)가 형성되고, 상기 통로용기부(21)에는 냉매 흐름을 난류로 만들도록 돌출형성된 엠보스부(48)가 형성된 형상이다. 이때, 상기 각 분할벽부(44) 및 각 엠보스부(48)도 서로 용착된다.

그리고, 상기 성형판(22a, 24a)의 상단부에는 절곡부(50)가 형성되고, 상기 성형판(22a, 24a)의 하단부에는 상기 탱크부(26, 28)을 형성하도록 탱크용기부(52, 54)가 형성된다. 또한, 상기 성형판(24a)에 의해 형성되는 냉매출입부(30, 32)에는 냉매를 안내하는 냉매관(56, 58)이 용착된다.

상기 탱크용기부(52, 54)는 연통구멍(52a, 54a)에 의해 서로 연통되어 상기 분할탱크(26a, 26b) 및 탱크부(28)를 형성한다. 상기 탱크용기부(52, 54)에서 서로 인접하는 상기 튜브요소가 용착되는 면은 평탄하게 되어 용착부(52b, 54b)를 이루고 있다.

상기 단부판(40)의 상, 하측 가장자리는 단부 주름핀(38)을 감싸도록 일정량 내측으로 절곡된다.

도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 비대칭 연통구멍을 가진 탱크부의 일부를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 탱크용기부(52, 54)는 인접하는 튜브요소(22, 24)의 탱크용기부(52, 54)에 용착되는 용착부(52b, 54b)를 구비하고, 상기 용착부(52b, 54b)에는 인접하는 탱크용기부(52, 54)에 연통하는 연통구멍(52a, 54a)이 형성되어 있는데, 상기 통로용기부(42)에 가까운 쪽의 용착부 폭(A)이 상기 통로용기부(42)에서 먼 쪽의 용착부 폭(B)보다 작게 되도록 상기 연통구멍(52a, 54a)은 상기 통로용기부(42) 측으로 치우쳐져 형성되어 있다.

도5는 도4에서 비대칭 연통구멍(52a, 54a)이 형성되어 튜브요소(22, 24)를 이루는 성형판(22a, 24a)의 일부를 나타내는 평면도이다. 도시한 바와 같이 연통구멍(52a, 54a)은 탱크용기부(52, 54)의 중심선에서 통로용기부(42) 측으로 치우쳐져 있다.

도6는 도4의 실시예에 추가하여 연통구멍(52a, 54a)의 내주면을 따라 돌출플랜지(60)가 형성된 본 발명의 제2실시예를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 상기 돌출플랜지(60)는, 튜브요소(22, 24)의 일측 성형판(22a, 24a)에만 형성되어 있으며, 인접하는 튜브요소의 연통구멍에 끼워지도록 연통구멍(52a, 54a)의 내주면에서 용착부(52b, 54b)의 외측으로 돌출하여 형성되어 있다.

도7는 비대칭 연통구멍(52a', 54a')이 형성되어 튜브요소를 이루는 성형판(22a', 24a')의 일부를 나타내는 평면도로서, 본 발명의 제3실시예를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 탱크용기부(52', 54')의 내구성을 유지하면서 냉매의 통과 면적을 크게 하도록 연통구멍(52a', 54a')에서 상기 통로용기부(42)에 가까운 쪽의 내주면은 굴곡되어 있다.

이와 같이 통로용기부(42)에 가까운 쪽의 내주면이 굴곡되어 있으므로, 상기 통로용기부(42)에 가까운 쪽의 용착부의 면적이 상기 통로용기부(42)에서 먼 쪽의 용착부의 면적보다 작게 된다.

도7에서 연통구멍(52a', 54a')의 내주면을 따라 도6에 도시한 바와 같은 돌출플랜지가 형성되어, 내구성을 높일 뿐만 아니라 튜브요소의 조립을 용이하게 할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 적층형 열교환기에서, 냉매출입부(30)를 통해 열교환기내로 유입하는 냉매는 분할탱크(26a), 통로용기부(42)에 형성되는 U형의 냉매통로, 제2탱크부(28)의 좌측부, 제2탱크부(28)의 우측부, 통로용기부(42)에 의해 형성되는 U형의 냉매통로, 분할탱크(26b)를 순차적으로 지나면서 주름핀(34)에 의해 외부공기와 열교환된 후, 냉매출입부(32)를 통해 냉매관으로 유출하게 된다.

이때, 제1, 제2탱크부(26, 28)의 내부에서 길이방향으로 냉매가 흐를 때, 통로용기부(42)측에 가까운 쪽의 용착부 폭(A)이 통로용기부(42) 측에서 먼 쪽의 용착부 폭(B)보다 작으므로 통로용기부(42)로 흐르는 냉매에 영향을 적게 주게 되어 압력손실을 줄이게 된다.

통로용기부(42)에 가까운 쪽은 통로용기부 내부의 엠보스부(48) 및 주름핀(34)에 의해 용착되므로 용착부의 폭이 작더라도 내구성이 거의 저하되지 않는다. 그리고, 통로용기부(42)에서 먼 쪽은 용착부의 폭이 크므로 내구성이 보완된다.

그리고, 제2실시예에서 연통구멍(52a, 54a)의 내주면에 돌출플랜지(60)가 형성된 구성은 내구성을 향상하는 효과가 있을 뿐만 아니라 인접하는 연통구멍에 돌출플랜지를 끼워 조립하므로 성형판을 맞대어 튜브요소를 가조립할 때 어긋남을 방지하게 된다.

또한, 제3실시예에서, 연통구멍(52a', 54a')에서 상기 통로용기부(42)에 가까운 쪽의 내주면은 굴곡되어 있으므로, 내주면이 파인 양만큼 통로용기부(42)에 가까운 쪽의 용착면적이 통로용기부에서 먼쪽의 용착면적보다 작게 된다. 따라서 제1실시예와 동일한 효과를 가져오게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

즉, 상기 실시예에서는 U 형의 냉매통로를 가지는 튜브요소가 적층되어 이루어진 열교환기를 예로 들었으나, 양측에 탱크 용기부가 형성된 직선 냉매통로를 가지는 튜브요소가 적층되어 이루어진 열교환기 등에도 적용될 수 있다.

본 발명에 의한 적층형 열교환기에 의하면, 탱크부의 내구성을 유지하면서 냉매의 압력손실을 최소화하는 효과가 있다.

도1은 종래 적층형 열교환기를 나타내는 사시도,

도2는 도1에서 탱크부의 일부를 나타내는 단면도,

도3는 본 발명이 적용된 적층형 열교환기를 나타내는 사시도,

도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 비대칭 연통구멍을 가진 탱크부의 일부를 나타내는 단면도,

도5는 도4의 비대칭 연통구멍이 형성된 성형판의 일부를 나타낸 평면도,

도6은 본 발명의 제2실시예에 의한 비대칭 연통구멍을 가진 탱크부의 일부를 나타내는 단면도,

도7은 본 발명의 제3실시예에 의한 비대칭 연통구멍이 형성된 성형판의 일부를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 : 제1튜브요소 24 : 제2튜브요소

26 : 제1탱크부 26a, 26b : 분할탱크

28 : 제2탱크부 30, 32 : 냉매출입부

34 : 주름핀 42 : 통로용기부

52, 54 : 탱크용기부 52a, 54a : 연통구멍

52b, 54b : 용착부 60 : 돌출플랜지

Claims (3)

1. 한쌍의 성형판이 접합되어 형성되는 다수의 튜브요소가 핀을 사이에 두고 적층되어 이루어지되, 상기 성형판에는 그 내부에 냉매통로를 형성하도록 통로용기부가 구비되는 한편 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 탱크부를 이루는 탱크용기부가 구비된 적층형 열교환기에 있어서,

   상기 탱크용기부는 인접하는 튜브요소의 탱크용기부에 용착되는 용착부를 구비하고, 상기 용착부에는 인접하는 탱크용기부에 연통하는 연통구멍이 형성되고,

   상기 통로용기부에 가까운 쪽의 용착부 폭이 상기 통로용기부에서 먼 쪽의 용착부 폭보다 작게 되도록 상기 연통구멍은 상기 통로용기부 측으로 치우쳐져 형성되어 있되,

   상기 연통구멍의 내주면에는 인접하는 튜브요소의 연통구멍에 끼워지도록 용착부의 외측으로 돌출한 돌출플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
2. 한쌍의 성형판이 접합되어 형성되는 다수의 튜브요소가 핀을 사이에 두고 적층되어 이루어지되, 상기 성형판에는 그 내부에 냉매통로를 형성하도록 통로용기부가 구비되는 한편 상기 냉매통로에 흐르는 냉매가 모여 흐르도록 탱크부를 이루는 탱크용기부가 구비된 적층형 열교환기에 있어서,

   상기 탱크용기부는 인접하는 튜브요소의 탱크용기부에 용착되는 용착부를 구비하고, 상기 용착부에는 인접하는 탱크용기부에 연통하는 연통구멍이 형성되되,

   상기 탱크부의 내구성을 유지하면서 냉매의 통과 면적을 크게 하도록 상기 연통구멍에서 상기 통로용기부에 가까운 쪽의 내주면은 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 연통구멍의 내주면에는 인접하는 튜브요소의 연통구멍에 끼워지도록 용착부의 외측으로 돌출한 돌출플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.