KR100723809B1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열교환기는, 한 쌍의 플레이트가 상호 결합되어 열교환 매체 통로와 탱크를 형성하는 복수개의 튜브들과, 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열 휜과, 상기 튜브들로부터 상호 대향되는 방향으로 접합되는 적어도 하나의 탭을 포함하는 보강수단을 구비한다.
따라서, 상기 탭을 포함하는 보강수단을 구비함으로써, 상호 인접한 튜브를 적층할 때, 적층되는 튜브사이의 접합강도를 향상시키게 된다.

Description

열교환기{Heat exchanger}
도 1은 종래의 드론컵 타입의 열교환기의 일예를 도시한 사시도,
도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 플레이트들이 결합되기 전을 도시한 분리사시도,
도 2b는 도 2a의 플레이트들이 결합된 상태의 정면도,
도 2c는 도 2a의 플레이트들이 결합된 상태의 상측 평면도,
도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 플레이트를 도시한 사시도,
도 3b는 도 3a의 플레이트의 부분 평면도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 플레이트를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 플레이트를 도시한 사시도이다.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
10,10'..튜브 11,11',21,21',31,41,51..플레이트
12..통로 13..탱크
14,52..컵 18..방열휜
22..탭 32..보강 브릿지
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 열교환 매체 통로를 형성하는 튜브를 이루는 플레이트의 구조가 개선된 열교환기에 관한 것이다.
통상적으로 열교환기는 온도가 다른 두 개의 유체를 직접 또는 간접으로 접촉시켜 열을 교환하는 장치로서, 그 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 통로부를 구비하여, 열교환 매체가 통로부를 흐르는 동안 외부의 공기와 열교환을 행할 수 있도록 디자인된 장치이다. 자동차의 공기조화 시스템에서도 열교환기는 필수적으로 사용되고 있다.
열교환기는 열교환 매체로서 사용되는 냉매의 종류 및 열교환기 내부에서 발생하는 내부 압력에 따라 다양한 방식이 개발되어 왔으며, 대표적으로 휜 튜브 타입(fin tube type), 서펜틴 타입(serpentine type), 드론 컵 타입(drawn cup type), 패러랠 플로우 타입(parallel flow type)등이 있다.
도1은 상술한 열교환기 중, 드론 컵 타입 열교환기의 일예를 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 종래의 드론 컵 타입 열교환기(100)에 있어서, 각각 상부에 컵(14)(14')이 형성된 두 장의 플레이트(11)(11')가 상호 결합되어, 열교환 매체가 흐르는 통로와 그 단부에 탱크(13)가 마련된 튜브(10)가 복수개 적층된다. 상기 적층되는 각 튜브(10) 사이에는 방열 휜(15)이 개재된다.
그리고, 상기 탱크(13)에는 각각 열교환 매체를 탱크(13)로 공급 또는 배출하기 위한 매니폴드(12)가 설치된다.
상술한 바와 같이 구성된 종래의 드론 컵 타입 열교환기(100)의 작동은 다음 과 같다.
상기 매니폴드(12)를 통하여 탱크(13)내로 유입되는 열교환 매체는, 상기 탱크(13)의 내부에 형성된 관통구(미도시)를 유동하면서, 동시에 튜브(10)의 내부에 형성되어 있는 통로로 유동하며 외부와 열교환을 한다. 상기 튜브(10)를 유동하면서 외부와 열교환을 마친 열교환 매체는 탱크(13)와, 매니폴드(12)를 거쳐서 배출된다.
한편, 상기 탱크(13)내로 유동되는 열교환 매체의 압력이 상승하게 되면, 탱크(13)는 압력에 의하여 팽창하게 된다. 그 결과, 적층되는 튜브(10)사이의 접합되는 부위의 파손 및 변형을 가져오게 되므로 열교환기의 내구성을 만족시키지 못하게 된다.
또한, 최적 설계된 열교환기에 있어서, 상기 튜브(10)의 변형에 따라, 튜브(10)의 내부에 형성된 통로 또한 변형이 됨으로써, 열교환기의 성능을 약화시키게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상호 인접한 튜브를 적층하여 접합할 때, 상기 튜브를 이루는 플레이트에 보강수단을 구비함으로써, 튜브간의 접합강도를 향상시킨 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는,
한 쌍의 플레이트가 상호 결합되어 열교환 매체 통로와 탱크를 형성하는 복 수개의 튜브들;
상기 튜브들 사이에 개재되는 방열 휜; 및
상기 튜브들로부터 상호 대향되는 방향으로 접합되는 적어도 하나의 탭을 포함하는 보강수단; 을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 보강수단의 탭은, 상기 플레이트의 탱크부로부터 연장되는 연장부들과, 상기 연장부의 단부로부터 절곡되어 인접하는 튜브의 탱크부에 접합되는 절곡부를 포함하여 된 것이 바람직하다.
게다가, 상기 각 플레이트의 탱크를 이분할하는 적어도 하나의 보강 브릿지를 더 포함하여 된 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기를 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 인접한 튜브(10')와 적층되어 코어를 형성하는 복수개의 튜브(10)를 포함한다.
상기 튜브(10)(10')에는, 열교환 매체가 흐르는 통로와 탱크(13)가 마련된다.
상기 탱크(13)는 상호 대향하는 플레이트(11)(11')의 각 상부에 형성된 컵(14)(14')이 상호 접합됨으로써 형성된다.
또한, 상기 적층되는 각 튜브(10) 사이에는 보다 효율적인 열교환을 위하여 방열 휜(15)이 개재되고, 상기 탱크(13)에는 각각 열교환 매체를 탱크(13)로 공급 또는 배출하기 위한 매니폴드(12)가 설치된다.
한편, 상기 플레이트(11)(11')의 탱크(13)부에는 보강수단이 형성된다.
상기 보강수단은, 도 2a 내지 도4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 플레이트들(21)(21')이 결합되기 전의 상태를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 플레이트들(21)(21')에는 보강수단(20)이 구비되어 있으며, 상기 보강수단(20)은 소정의 폭을 가진 탭(22)을 포함한다.
상기 탭(22)은, 플레이트(21)(21')의 탱크(13)부를 이루는 컵(14)(14')의 측단면으로부터 절곡되어 연장되는 연장부(22a)와 절곡부(22b)를 구비한다. 상기 탭(22)은 플레이트(21)(21')에 접합되어 형성될 수 있으나, 플레이트(21)(21')와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 탭(22)은, 상술한 가공방법에 한정되지 않고, 비딩 가공에 의하여 일체로 형성될 수도 있다.
상기 탭(22)은, 각 컵(14)(14')의 좌우측에 각각 하나씩 형성되고, 상기 상부 컵(14)(14')의 상측 및 하부 컵(14)(14')의 하측에 적어도 하나씩 형성된다. 도면에는 상기 탭(22)의 수를 하나씩 도시하였으나, 여기에 한정되지 않고, 복수개가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 탭(22)은 상하부 컵(14)(14') 중 적어도 하나 이상에 형성되면 된다.
한편, 상기 탭(22)은 컵(14)(14')의 좌우측에 각각 형성하는 것이, 대칭성을 가지므로 비틀림을 방지할 수 있어 보다 바람직할 것이다.
도 2b는 도 2a의 플레이트들(21)(22')이 결합된 상태의 정면도를 나타낸 것이고, 도 2c는 상측 평면도를 나타낸 것이다.
도 2b 및 도 2c에 도시된 것처럼, 두 장의 플레이트(21)(21')를 맞대어 접합 시킴으로써 형성된 튜브(10)를 인접한 튜브(10')와 적층시키게 되면, 상기 플레이트(21)(21')마다 상호 대향되는 방향으로 형성된 탭(22)의 절곡부(22b)간에 면접촉이 된다. 이때, 브레이징 공정을 거치게 되면, 상기 탭(22)의 절곡부(22b)간에는 면접합이 이루어진다.
그러면, 탱크(13)가 팽창하더라도, 상기 접합된 절곡부(22b)간의 접합력이 상기 탱크(13)의 팽창력을 상쇄시키게 되어, 상기 튜브(10)사이의 접합부위의 파손 및 상기 튜브(10)의 변형을 방지하게 된다.
도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 플레이트(31)를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도3a의 플레이트(31)의 상부를 도시한 부분 평면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 플레이트(31)는, 탱크(13)를 형성하는 상하부 컵(14)의 관통홀(14a)에, 보강수단(30)으로서, 보강 브릿지(32)를 포함한다.
상기 보강 브릿지(32)는 상기 컵(14)에 수평 또는 수직으로 형성됨으로써, 상기 컵(14)을 두 개의 영역으로 이분할시킬 수 있으나, 상기 보강 브릿지(32)는 수직으로 형성되는 것이 바람직하다.
이는 상기 플레이트(31)의 상하부에 형성된 컵(14)의 형상은 좌우폭이 상하폭보다 넓은 타원의 형상이어서, 상기 컵(14)의 내부에 고압이 발생하게 되면, 상기 고압에 의한 변형량이, 좌우측보다 상하측에 있어 보다 크게 되기 때문이다.
한편, 상기 보강 브릿지(32)의 양단부는, 상기 상하부 컵(14) 상하측의 내부면에 각각 접합될 수 있으나, 도 3b에 도시된 바와 같이, 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보강 브릿지(32)는, 도면에 도시된 것에 한정되지 않고, 상하부 컵(14) 중 적어도 하나 이상에 형성되면 된다.
상기 보강 브릿지(32)는 탱크(13)의 팽창에 따라 컵(14)이 팽창하게 되면, 상하측에 발생되는 팽창력을 상기 보강 브릿지(32)와 컵(14)사이의 지지력으로 상쇄시켜 변형을 억제하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 플레이트(41)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 플레이트(41)에는 도 2a에 도시된 전술한 제1실시예에 따른 탭(22)과, 도 3a에 도시된 전술한 제2실시예에 따른 보강 브릿지(32)를 구비한다.
즉, 상기 보강 브릿지(32)는 상부 컵(14)의 상측 및 하부 컵(14)의 하측과, 상하부 컵(14)의 좌우측에 탭(22)이 각각 형성되고, 상기 상하부 컵(14)의 내측면에는 보강 브릿지(32)가 형성된다.
도면에는 상하부 컵(14) 모두에 상기 탭(22)과 보강 브릿지(32)가 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상하부 컵(14) 중 적어도 하나 이상에 형성되면 된다.
따라서, 상기 탭(22)은 튜브(10)사이의 접착강도를 높이게 되고, 상기 보강 브릿지(32)는 컵(14)의 변형을 방지하여 탱크(13)의 팽창을 억제시키게 된다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 플레이트를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 플레이트(51)의 적어도 일측에 두 개의 컵(52)들이 형성이 되어 있다. 그 상하측에 하나의 컵(14)이 각각 형성된 전술한 실시예에 따른 플레 이트(11)와 그 구조가 상이하나, 본 실시예에 따른 플레이트(51) 또한 드론 컵 타입의 열교환기에서 일반적으로 사용되는 것이다.
그리고, 상기 플레이트(51)의 상측에 형성된 컵(52)들에는 탭(22) 및 보강 브릿지(32)가 형성되어진다. 상기 탭(22) 및 보강 브릿지(32)는 전술한 실시예에서 설명한 바와 같다.
한편, 상기 탭(22)은 좌측 컵(52)의 좌측 및 상측, 우측 컵(52)의 좌측 및 상측에 각각 하나씩 형성되어 있으며, 상기 좌측 컵(52) 및 우측 컵(52)의 내측면에는 상기 컵(52)을 각각 이분할하는 보강 브릿지(32)가 형성되어 있다.
그러나, 상기 탭(22)과 보강 브릿지(32)는 도면에 도시된 것에 한정되지 않고, 선택적인 형성될 수 있다. 즉, 탭(22)이나 보강 브릿지(32)만이 형성되거나, 탭(22)과 보강 브릿지(32) 둘 다 형성될 수 있다. 또한, 상기 탭(22) 및 보강 브릿지(32)의 수도 도면에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 열교환기는 다음과 같은 효과가 있다.
튜브의 적층시, 플레이트의 탱크부에 탭을 형성하여 상기 탭이 상호 접합되도록 함으로써, 상기 튜브간의 접합강도를 보다 높일 수 있다.
또한, 상기 탱크의 컵 내측에 보강 브릿지를 형성함으로써, 열교환 매체의 고압에 의한 탱크의 팽창시, 탱크의 변형을 억제할 수 있다.
따라서, 열교환기의 내구성을 보다 높이고, 열교환기의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 청구된 등록청구범위에 의하여 정해져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 한 쌍의 플레이트가 상호 결합되어 열교환 매체 통로와 탱크를 형성하는 복수개의 튜브들;
    상기 튜브들 사이에 개재되는 방열 휜; 및
    상기 튜브들로부터 상호 대향되는 방향으로 접합되는 적어도 하나의 탭을 포함하는 보강수단;을 구비하며,
    상기 보강수단은 상기 각 플레이트의 탱크를 이분할하는 적어도 하나의 보강 브릿지를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보강수단의 탭은,
    상기 플레이트의 탱크부로부터 연장되는 연장부들과, 상기 연장부의 단부로부터 절곡되어 인접하는 튜브의 탱크부에 접합되는 절곡부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보강수단은,
    상호 대향되는 탱크부로부터 연장되어 상호 접합되는 제1,2탭을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 삭제
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 탭은,
    상기 플레이트와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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