KR100740698B1 - 열교환기용 헤더파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기용 헤더파이프에 관한 것으로, 다수의 방열튜브를 삽입하기 위한 헤더파이프를 방열튜브가 삽입 결합되는 플레이트와 플레이트와 상호 결합되는 커버를 각각 별도로 가공하여 슬라이드 결합을 통해 제조함으로써 헤더파이프의 불량률을 저감시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 냉매의 흐름이 이루어지는 상하의 헤더파이프, 상하의 헤더파이프 사이에 일정 간격으로 설치되어 헤더파이프의 내부를 흐르는 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브 및 방열튜브 사이에 설치되어 방열이 이루어지는 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 헤더파이프는 일정곡률의 원호 형태로 성형되어지되 그 면의 길이 방향으로는 일정간격으로 관통 형성되어 방열튜브의 상단과 하단 각각이 삽입 결합되는 튜브결합공이 다수 구비된 플레이트; 플레이트에 비해 더 굽은 반원 형태의 곡률로 성형되어지되 양단 내측에는 플레이트의 양단이 슬라이드 결합되는 슬라이드 홈과 길이 방향의 일정간격으로 다수의 격벽홈이 관통 형성된 커버; 및 플레이트와 커버의 슬라이드 결합을 통해 형성되는 내부의 종단면 형태로 성형되어지되 각각의 격벽홈을 통해 플레이트와 커버가 이루는 내부공간에 설치되어 냉매의 유동이 방열튜브를 지그재그로 유동될 수 있도록 하는 배플(Baffle)로 이루어진다.

냉난방기, 에어컨디셔너, 열교환기, 코르게이프핀, 방열핀, 헤더파이프

Description

열교환기용 헤더파이프{Header pipe for heat exchanger}

도 1 은 일반적인 열교환기를 보인 사시도.

도 2 는 일반적인 열교환기용 헤더파이프의 제 1 예를 보인 사시도.

도 3 은 일반적인 열교환기용 헤더파이프의 제 2 예를 보인 사시도.

도 4 는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프를 보인 분리 사시도.

도 5 는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프를 보인 결합 사시도.

도 6 은 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프의 설치 상태를 보인 단면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100. 열교환기 120. 방열튜브

130. 방열핀 200. 헤더파이프

210. 플레이트 220. 커버

230. 배플

본 발명은 열교환기용 헤더파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 방열튜브를 삽입하기 위한 헤더파이프를 방열튜브가 삽입 결합되는 플레이트와 이와 상호 결합되는 커버를 각각 가공하여 슬라이드 결합을 통해 제조함으로써 헤더파이프의 불량률을 저감시킬 수 있도록 한 열교환기용 헤더파이프에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기(Heat Exchanger)라 함은 서로 온도가 다르고, 고체벽으로 분리된 두 유체 사이에 열교환을 수행하는 장치를 말하는 것으로, 좁은 의미의 열교환기는 일반적으로 상변화가 없는 두 공정 흐름 사이에 열을 교환하는 장치를 말하고, 넓은 의미로는 냉각기, 응축기 등을 포함한다. 이러한 열교환기는 난방, 공기조화, 동력발생, 냉각 및 폐열회수 등에 널리 이용된다.

한편, 열교환기의 종류로는 먼저, 기하학적 형태에 따른 분류로써 원통다관식 (Shell&Tube) 열교환기, 이중관식(Double Pipe Type) 열교환기, 평판형(Plate Type) 열교환기, 공냉식 냉각기(Air Cooler), 가열로 (Fired Heater) 및 코일식 (Coil Type) 열교환기가 있고, 기능에 따른 분류로써 열교환기(Heat Exchanger), 냉각기(Cooler), 응축기(Condenser), 재비기(Reboiler), 증발기(Evaporator), 예열기(Preheater) 및 2상 흐름 열교환기(Two Phase Flow Heat Exchanger) 등이 있다. 다음은 일반적인 냉반방용 열교환기를 보인 것이다.

도 1 은 일반적인 열교환기를 보인 사시도, 도 2 는 일반적인 열교환기용 헤 더파이프의 제 1 예를 보인 사시도, 도 3 은 일반적인 열교환기용 헤더파이프의 제 2 예를 보인 사시도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 일반적인 열교환기(10)의 구성을 살펴보면 냉매의 흐름이 이루어지는 상하의 헤더파이프(20), 상하의 헤더파이프(20) 사이에 일정 간격으로 설치되어 헤더파이프(20)의 내부를 흐르는 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브(30), 방열튜브(30) 사이에 설치되어 방열이 이루어지는 방열핀(40) 및 헤더파이프(20)로 냉매의 유입과 토출이 이루어지는 냉매유입 및 냉매토출 파이프(50a, 50b)로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 열교환기(10)은 냉매유입 파이프(50a)로부터 유입된 냉매가 상부측 헤더파이프(20)로 유입되어 순차적으로 방열튜브(30)를 지그재그로 경유한 후 냉매토출 파이프(50b)를 통해 토출된다. 이때, 냉매가 방열튜브(30)를 경유하는 과정에서 방열핀(30)에 열이 전달됨으로써 방열이 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 일반적인 열교환기(10)의 구성에서 헤더파이프(20, 20a)는 도 2 에 도시된 바와 같이 원형으로 형성되거나 도 3 에서와 같이 "D"형으로 형성되어 상하의 일정거리로 배열된다. 이처럼 상하의 일정거리로 배열된 헤더파이프(20, 20a)의 대향면 각각의 동일위치 상에 방열튜브(30)를 삽입 고정시키기 위한 튜브겹합공(22, 22a)이 형성되어 튜브결합공(22, 22a)을 통해 방열튜브(30)의 상단과 하단 각각이 삽입 결합된다.

그러나, 전술한 바와 같이 구성되는 일반적인 기술에 따른 열교환기용 헤더파이프는 일체형의 크레드(clade)재를 사용하여 제조되기 때문에 제조원가가 비싸 다는 문제가 있음은 물론, 이러한 일체형의 헤더파이프 구조는 헤더파이프 가공시 가공부분에 발생하는 깔쭉깔쭉한 부분(Burr)의 확인이 불가능하여 사전 불량을 감지할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 헤더파이프 가공시 가공부분에 깔쭉깔쭉한 부분(Burr)이 발생하게 되면 냉매의 흐름이 저해되고, 냉매의 흐름에 의해 Burr의 탈락이 이루어지게 되면 콤프레샤(Compressor)의 고장 원인이 될 수도 있는 문제를 안고 있다.

본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 다수의 방열튜브를 삽입하기 위한 헤더파이프를 방열튜브가 삽입 결합되는 플레이트와 플레이트와 상호 결합되는 커버를 각각 별도로 가공하여 슬라이드 결합을 통해 제조함으로써 헤더파이프의 불량률을 저감시킬 수 있도록 하는 열교환기용 헤더파이프를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 크레드재 플레이트와 알루미늄재 커버로 이루어지는 슬라이드 조립식 헤더파이프를 제조함으로써 종래의 일체형 크레드재로 이루어진 헤더파이프에 비해 그 제조 원가를 저감시킬 수 있도록 함에 있다.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 열교환기용 헤더파이프를 크레드재 플레이트와 알루미늄재 커버의 두 조각으로 가공함으로써 크레드재 플레이트와 알루미늄재 커버의 가공 후, 가공된 부분의 깔쭉깔쭉한 부분(Burr)을 시각적으로 확인할 수 있도록 하여 사전 불량률을 저감시킬 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프는 냉매의 흐름이 이루어지는 상하의 헤더파이프, 상하의 헤더파이프 사이에 일정 간격으로 설치되어 헤더파이프의 내부를 흐르는 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브 및 방열튜브 사이에 설치되어 방열이 이루어지는 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 헤더파이프는 일정곡률의 원호 형태로 성형되어지되 그 면의 길이 방향으로는 일정간격으로 관통 형성되어 방열튜브의 상단과 하단 각각이 삽입 결합되는 튜브결합공이 다수 구비된 플레이트; 플레이트에 비해 더 굽은 반원 형태의 곡률로 성형되어지되 양단 내측에는 플레이트의 양단이 슬라이드 결합되는 슬라이드 홈과 길이 방향의 일정간격으로 다수의 격벽홈이 관통 형성된 커버; 및 플레이트와 커버의 슬라이드 결합을 통해 형성되는 내부의 종단면 형태로 성형되어지되 각각의 격벽홈을 통해 플레이트와 커버가 이루는 내부공간에 설치되어 냉매의 유동이 방열튜브를 지그재그로 유동될 수 있도록 하는 배플(Baffle)로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 헤더파이프는 배플을 격벽홈을 통해 커버 내부에 결합한 상태에서 플레이트를 커버의 슬라이드 홈을 통해 슬라이드 결합한 후, 이를 로(爐)를 통해 가열하여 커버의 슬라이드 홈과 플레이트의 양단을 용융 결합시켜 제조된다.

한편, 전술한 바와 같은 구성에서 플레이트는 프레스 가공을 통해 성형되고, 커버는 압출과 프레스 가공을 통해 성형되며, 배플은 프레스 가공을 통해 성형된다.

아울러, 본 발명에 따른 구성에서 플레이트와 배플은 크레드재로 이루어지고, 커버는 알루미늄재로 이루어진다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기용 헤더파이프에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프를 보인 분리 사시도, 도 5 는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프를 보인 결합 사시도, 도 6 은 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프의 설치 상태를 보인 단면도이다.

도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 헤더파이프(200)는 일정곡률의 원호 형태로 성형되어 길이 방향의 면에 일정간격으로 다수의 튜브결합공(212)이 관통 형성되는 플레이트(210), 양단 내측에는 플레이트(210)의 양단이 슬라이드 결합되는 슬라이드 홈(222)과 길이 방향의 일정간격으로 다수의 격벽홈(224)이 관통 형성된 반원 형태의 커버(220) 및 플레이트(210)와 커버(220)의 결합된 내부의 종단면 형태로 성형되어지되 각각의 격벽홈(224)을 통해 플레이트(210)와 커버(220)가 이루는 내부공간에 설치되어 냉매의 유동이 방열튜브(120)를 지그재그로 유동될 수 있도록 하는 배플(Baffle : 230)로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 헤더파이프(200)는 배플(230)을 격벽홈(224)을 통해 커버(220) 내부에 결합한 상태에서 플레이트(210)를 커버(220)의 슬라이드 홈(222)을 통해 슬라이드 결합한 후, 이를 로(爐 : 도시하지 않음)를 통해 가열하여 커버(220)의 슬라이드 홈(222)과 플레이트(210)의 양단이 용융 결합된다.

한편, 전술한 바와 같이 구성된 헤더파이프(200)는 튜브결합공(212)이 상호 대향되도록 하여 상하의 일정거리로 배열되고, 이처럼 상하의 일정거리로 배열된 헤더파이프(200) 사이에는 방열튜브(120) 상단과 하단이 상부측 헤더파이프(200) 하부를 이루는 플레이트(210)의 튜브결합공(212)과 하부측 헤더파이프(200) 상부를 이루는 플레이트(210)의 튜브결합공(212) 각각에 삽입 결합된다.

그리고, 전술한 바와 같이 상부측 헤더파이프(200) 하부를 이루는 플레이트(210)의 튜브결합공(212)과 하부측 헤더파이프(200) 상부를 이루는 플레이트(210)의 튜브결합공(212) 각각에 그 상단과 하단이 삽입 결합되는 방열튜브(120) 사이에는 방열튜브(120)로부터 전달된 열을 방열시키는 방열핀(130)이 설치된다.

본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프(200)를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 플레이트(210)는 헤더파이프(200)를 이루는 두 조각 중 방열튜브(120)를 결합시키기 위한 구성으로, 이 플레이트(210)는 일정곡률의 원호 형태로 성형되어지되 그 면의 길이 방향으로는 일정간격으로 관통 형성되어 방열튜브(120)의 상단과 하단 각각이 삽입 결합되는 튜브결합공(212)이 다수 구비된다.

한편, 전술한 바와 같이 구성되는 플레이트(210)는 크레드(clade)재의 재질로 이루어지되 프레스 가공을 통해 성형된다. 이처럼 성형된 플레이트(210)는 평판에 가까울 정도의 곡률의 원호 형태로 이루어진다.

커버(220)는 헤더파이프(200)를 이루는 두 조각 중 후술하는 배플(230)을 플레이트(210)와의 결합된 공간 내부에 결합 고정시키기 위한 것으로, 이 커버(220)는 플레이트(210)에 비해 더 굽은 반원 형태의 곡률로 성형되어지되 양단 내측에는 플레이트(210)의 양단이 슬라이드 결합되는 슬라이드 홈(222)과 길이 방향의 일정 간격으로 다수의 격벽홈(224)이 관통 형성된 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 커버(220)는 알루미늄재로 이루어지된 용융된 알루미늄을 압출함과 아울러 프레스 가공을 통해 성형된다. 이처럼 성형된 커버(220)는 반원의 형태로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같이 반원의 형태로 이루어지는 커버(220)의 양단 내측에는 플레이트(210)의 양단이 슬라이드 결합되는 슬라이드 홈(222)이 형성됨을 알 수 있어 반원 형태로 이루어지는 커버(220)의 양단 내측은 플레이트(210)의 너비에 비해 작음을 알 수 있다.

배플(baffle : 230)은 헤더파이프(200)의 내부를 흐르는 냉매의 흐름을 차단하여 방열튜브(120) 내부의 유체흐름공(122)을 유동하는 냉매가 다수의 방열튜브(120)를 지그재그로 유동할 수 있도록 하는 것으로, 이 배플(230)은 격벽을 말하는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 구성된 배플(230)은 플레이트(210)와 커버(220)의 슬라이드 결합을 통해 형성되는 내부의 종단면 형태로 성형되어지되 각각의 격벽홈(224)을 통해 플레이트(210)와 커버(220)가 이루는 내부공간에 설치된다. 이때, 배플(230)은 크레드(clade)재로 이루어지되 프레스 가공을 통해 성형된다.

전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 헤더파이프(200)는 커버(220)의 격벽홈(224) 각각에 배플(230)의 일단을 삽입하여 고정시킨 후, 커버(220)의 슬라이드 홈(222)을 통해 플레이트(210)를 슬라이드 결합한다. 이처럼 플레이트(210)와 커버(220)를 슬라이드 결합 한 후에는 로(爐)를 통해 일정온도로 가열하여 크레드재의 플레이트(210) 양단이 알루미늄재 커버(220)의 슬라이드 홈(222) 상에 용융 결합되도록 하는 한편, 크레드재의 배플(230) 또한 알루미늄재 커버(220)의 격벽홈(224) 상에 용융 결합되도록 한다.

전술한 바와 같이 구성되는 헤더파이프(200)는 배열시 튜브결합공(212)이 상호 대향되는 방향으로 상하 일정거리에 배열된다.

한편, 배플(230)의 배열 위치를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 도 6 에 도시된 바와 같이 상부측 헤더파이프(200)의 우측으로부터 냉매가 유입된다고 가정하고 설명하면 상부측 헤더파이프(200)로부터 유입된 냉매는 그 유동이 첫 번째 방열튜브(120)로 유입되어야 하기 때문에 첫 번째 방열튜브(120)와 두 번째 방열튜브(120) 사이를 격벽하여야 한다.

그리고, 첫 번째 방열튜브(120)로 유입된 냉매가 방열튜브(120)의 하부측으로 유동되어 하부측 헤더파이프(200)의 내부로 유입되어 다시 두 번째 방열튜브(120)의 하부로부터 상부로 유동하기 위해서는 하부측 헤더파이프(220)에 구성되는 배플(230)은 두 번째와 세 번째 사이의 방열튜브(120) 사이를 격벽하여야 한다. 이처럼 배플(230)은 유동되는 냉매가 첫 번째 방열튜브(120)의 상부에서 하부로, 두 번째 방열튜브(120)의 하부에서 상부로, 다시 세 번째 방열튜브(120)의 상부에서 하부로, 반복적인 지그재그로 유동될 수 있도록 하는 위치에 설치된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프(200)는 내구성의 향상은 물론, 방열튜브(120)와의 접촉면적을 증대시켜 리크(leak)발생을 줄일 수 있고, 또한 조립작업성을 향상시켜 제조비용을 절감시킬 수가 있다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 다수의 방열튜브를 삽입하기 위한 헤더파이프를 방열튜브가 삽입 결합되는 플레이트와 플레이트와 상호 결합되는 커버를 각각 별도로 가공하여 슬라이드 결합을 통해 제조함으로써 헤더파이프의 불량률을 저감시킬 수 있는 효과가 발현된다.

또한, 본 발명에 따른 기술은 크레드재 플레이트와 알루미늄재 커버로 이루어지는 슬라이드 조립식 헤더파이프를 제조함으로써 종래의 일체형 크레드재로 이루어진 헤더파이프에 비해 그 제조 원가를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 열교환기용 헤더파이프를 크레드재 플레이트와 알루미늄재 커버의 두 조각으로 가공함으로써 크레드재 플레이트와 알루미늄재 커버의 가공 후, 가공된 부분의 깔쭉깔쭉한 부분(Burr)을 시각적으로 확인할 수 있도록 하여 사전 불량률을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 냉매의 흐름이 이루어지는 상하의 헤더파이프, 상기 상하의 헤더파이프 사이에 일정 간격으로 설치되어 헤더파이프의 내부를 흐르는 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브 및 상기 방열튜브 사이에 설치되어 방열이 이루어지는 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서,

   상기 헤더파이프는 일정곡률의 원호 형태로 성형되어지되 그 면의 길이 방향으로는 일정간격으로 관통 형성되어 상기 방열튜브의 상단과 하단 각각이 삽입 결합되는 튜브결합공이 다수 구비된 플레이트;

   상기 플레이트에 비해 더 굽은 반원 형태의 곡률로 성형되어지되 양단 내측에는 상기 플레이트의 양단이 슬라이드 결합되는 슬라이드 홈과 길이 방향의 일정간격으로 다수의 격벽홈이 관통 형성된 커버; 및

   상기 플레이트와 커버의 슬라이드 결합을 통해 형성되는 내부의 종단면 형태로 성형되어지되 상기 각각의 격벽홈을 통해 상기 플레이트와 커버가 이루는 내부공간에 설치되어 냉매의 유동이 상기 방열튜브를 지그재그로 유동될 수 있도록 하는 배플(Baffle)로 이루어며,

   상기 배플을 격벽홈을 통해 커버 내부에 결합한 상태에서 상기 플레이트를 커버의 슬라이드 홈을 통해 슬라이드 결합한 후, 이를 로(爐)를 통해 가열하여 상기 커버의 슬라이드 홈과 플레이트의 양단을 용융 결합시켜 제조된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트는 프레스 가공을 통해 성형되고, 상기 커버는 압출과 프레스 가공을 통해 성형되며, 상기 배플은 프레스 가공을 통해 성형되는 것을 트징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플레이트와 배플은 크레드재로 이루어지고, 상기 커버는 알루미늄재로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.

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