KR101067248B1

KR101067248B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR101067248B1
Application number: KR1020050007610A
Authority: KR
Inventors: 박태영; 오광헌; 이덕호
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2011-09-27
Also published as: KR20060086709A

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화탄소용 열교환기에서 헤더와 다수의 돔 및 돔을 연결하는 연통유로가 형성된 탱크를 결합하되 그 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 선택적으로 개재하여 냉매유로를 용이하게 변경함과 아울러 헤더탱크의 체적을 감소시키고 가공성을 향상시킴은 물론 내압/내구성을 향상시킨 열교환기에 관한 것이다.

이에 본 발명은 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(130)(230); 상기 튜브(130)(230)의 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(111a)(121a)(211a)(221a)이 형성된 상,하부 헤더(111)(121)(211)(221); 상기 상,하부 헤더(111)(121)(211)(221)에 안착되고 각 튜브(130)(230)의 삽입방향으로 다수의 돔(112a)(122a)(212a)(222a)이 돌출형성됨과 아울러 상기 다수의 돔(112a)(122a)(212a)(222a)을 연결하여 튜브(130)(230)들을 연통시키는 연통유로(114)(124)(214a,214b)(224a,224b)가 형성된 상,하부 탱크(112)(122)(212)(222)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 이산화탄소, 헤더, 탱크, 돔, 연결부재

Description

열교환기{Heat exchanger}

도 1 은 일반적인 열교환기를 나타내는 정면도,

도 2 는 도 1 에서의 A-A선 단면도,

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 사시도,

도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도,

도 5 는 도 3에서의 B-B선 단면도,

도 6 은 도 3에서의 C-C선 단면도,

도 7 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도,

도 8 은 도 7에서 헤더와 탱크 및 연결부재가 결합된 상태를 나타내는 부분 단면도,

도 9 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기에서 연결부재에 배플이 형성된 상태를 나타내는 사시도,

도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기에서 두 개의 연결부재를 상,하로 적층하여 구성한 상태를 나타내는 단면도,

도 11 은 도 10의 다른예를 나타내는 단면도,

도 12 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 사시도,

도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도,

도 14 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기에서 연통수단을 다르게 구성한 상태를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100: 열교환기 110,210: 상부 헤더탱크

111,211: 상부 헤더 111a,121a,211a,221a: 튜브삽입홀

111b,121b,211b,221b: 돌출탭 112,212: 상부 탱크

112a,122a,212a,222a: 돔 113,123,213,223: 고정수단

114,214a,214b,224a,224b: 연통유로

115,215: 상부 연결부재 116,126,216,226: 삽입홈

117,127,217a,217b,227a,227b: 연결유로

118,218a: 입구유로 119,170: 배플

120,220: 하부 헤더탱크 121,221: 하부 헤더

122,222: 하부 탱크 125,225: 하부 연결부재

128,218b: 출구유로

130,230: 튜브 140,240: 방열핀

150,250: 엔드캡 160,260: 입구파이프

161,261: 출구파이프 201: 후방튜브열

202: 전방튜브열 228: 연통수단

228a,222b: 연통로 228b: 격벽

열교환기는 냉,난방시스템의 유로상에 설치되어 그 내부를 흐르는 열교환매체가 외기열을 흡열하도록 하거나 또는 자신의 열을 외부로 방열하는 방식으로 열교환을 수행하도록 하여 소정공간을 냉,난방할 수 있게 한다.

이러한 열교환기는 냉매를 열교환매체로 사용하는 응축기와 증발기, 그리고 냉각수를 열교환매체로 사용하는 라디에이터와 히터코어 등 사용목적과 용도에 따라 다양하게 제작되고 있다.

상기한 종래의 열교환기를 도 1 및 도 2 를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다. 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(1)는 좌,우로 일정간격 이격된 한 쌍의 헤더탱크(10)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크(10)에 양단부가 결합되어 두 헤더탱크(10)를 연통시키는 복수개의 튜브(20)와, 상기 튜브(20)들 사이에 개재되어 전열면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(30)과, 상기 튜브(20) 및 방열핀(30)을 보호하기 위해 이들의 최외곽에 설치되는 사이드 서포트(40)로 구성된다.

여기서, 상기 헤더탱크(10)는 튜브(20)들의 양단이 결합될 수 있도록 다수의 튜브홀(13)이 형성된 헤더(11)와, 상기 헤더(11)와 결합되어 냉매가 유동할 수 있는 통로를 형성하는 탱크(12)로 이루어진다.

그리고, 상기 한 쌍의 헤더탱크(10) 내부에는 냉매가 상기 튜브(20)들을 지그재그 형태로 흐를 수 있도록 배플(60)이 교호적으로 설치된다.

이와 같은 열교환기(1)는 냉매가 입구파이프(50)를 통해 헤더탱크(10) 내부로 유입되고, 유입된 냉매는 배플(60)에 의해 튜브(20)들을 지그재그 형태로 흐르는 과정에서 외부공기와 활발한 열교환을 수행하게 되고, 이후 출구파이프(51)를 통해 배출된다.

최근에는 지구 온난화 등의 문제로 인해 이산화탄소를 냉매로 사용하는 열교환기가 개발되고 있는 바, 이러한 이산화탄소 냉매는 압축 효율이 우수하고 열전달 성능도 매우 우수하다는 점 등 많은 장점을 가지고 있다.

상기 이산화탄소용 열교환기는 앞서 설명한 일반적인 열교환기(1)와 비슷한 구조로 이루어지나, 이산화탄소 냉매의 작동상 특성으로 인하여 고압을 견딜 수 있는 구조로 제작되고 있다.

이러한 이산화탄소용 열교환기의 일예로, 일본 특허공개번호 제2003-314987호는 내부재를 이용한 구성으로 외부재와 내부재 사이의 튜브측면에 성형된 홈과 탱크의 연통로로 냉매를 연통시키는 구조이며, 일본 특허공개번호 제2003-172592호는 내부재의 홀을 작게하여 튜브 폭 보다 작게 형성함으로서 헤더의 체적을 줄여 내구성을 향상시키는 구조이고, 일본 특허공개번호 제2003-130584호는 외주면에 브레이징재를 감싸는 구조이다.

그러나, 상기한 종래의 열교환기들은 구조가 복잡함은 물론 가공성이 떨어지거나 외주면에 브레이징재를 감싸는 구조로서 헤더탱크의 체적이 커지게 되는 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 헤더와 다수의 돔 및 상기 돔을 연결하는 연통유로가 형성된 탱크를 결합하되 그 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 선택적으로 개재함으로서 냉매유로를 용이하게 변경함과 아울러 헤더탱크의 체적을 감소시키고 가공성을 향상시킴은 물론 내압/내구성을 향상시킨 열교환기를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브; 상기 튜브의 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀이 형성된 상,하부 헤더; 상기 상,하부 헤더에 안착되고 각 튜브의 삽입방향으로 다수의 돔이 돌출형성됨과 아울러 상기 다수의 돔을 연결하여 튜브들을 연통시키는 연통유로가 형성된 상,하부 탱크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 사시도이고, 도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도이며, 도 5 는 도 3에서의 B-B선 단면도이고, 도 6 은 도 3에서의 C-C선 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기(100)는 크게 한 쌍의 헤더탱크(110)(120)와, 튜브(130)와, 방열핀(140)과, 엔드캡(150)과, 입,출구파이프(160)(161)로 구성된다.

먼저, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)(120)는 상,하부 헤더(111)(121)와 상기 상,하부 헤더(111)(121)에 결합되는 상,하부 탱크(112)(122)로 이루어지며, 상기 헤더(111)(121)는 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(130) 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(111a)(121a)이 형성되고, 폭방향으로의 양단부에는 상기 탱크(112)(122)를 고정할 수 있도록 고정수단(113)(123)이 구비된다.

여기서, 상기 고정수단(113)(123)은 상기 탱크(112)(122)의 폭방향 양단부를 고정할 수 있도록 상기 헤더(111)(121)의 길이방향으로 다수의 돌출탭(111b)(121b)을 형성하여 이루어진다.

따라서, 상기 헤더(111)(121)에 탱크(112)(122)가 안착된 후에는 상기 돌출탭(111b)(121b)을 내측으로 절곡하여 탱크(112)(122)를 가압하면서 고정하게 된다.

한편, 상기 고정수단(113)(123)은 상기 돌출탭(111b)(121b) 외에도 상기 헤더(111)(121)의 길이방향으로 리브(미도시)를 형성하여 이루어지거나 각각의 부재를 브레이징으로 접합하여 이루어질 수 도 있다.

그리고, 상기 상,하부 탱크(112)(122)는 상기 상,하부 헤더(111)(121)에 안착되어 상기 고정수단(113)(123)인 돌출탭(111b)(121b) 또는 리브로 고정되고, 상기 각 튜브(130)의 삽입 방향으로 다수의 돔(112a)(122a)이 돌출형성됨과 아울러 상기 다수의 돔(112a)(122a)을 연결하여 튜브(130)들을 연통시키는 연통유로(114)(124)가 형성된다.

즉, 상기 돔(112a)(122a)은 반구형상으로서 상기 튜브(130)와 동일간격으로 형성되며 그 내측면은 상기 튜브(130)의 단부와 일정간격 이격되어 있다. 따라서, 상기 튜브(130)로 유입되거나 배출되는 냉매의 원활한 유동을 안내하게 된다.

또한, 상기 연통유로(114)(124)도 반구형상이며 상기 탱크(112)(122)의 길이방향으로 돌출형성되면서 상기 다수의 돔(112a)(122a)을 연결/연통시키게 된다.

그리고, 상기 탱크(112)(122)에는 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐를수 있도록 상기 연통유로(114)(124)의 특정부위를 폐쇄하는 배플(170)이 형성될 수 있다.

즉, 상기 배플(170)의 유무 또는 배플(170)의 위치 및 개수에 따라 열교환기(100)의 냉매유로를 다양하게 구성할 수 있어서 에어컨 시스템의 성능을 향상할 수 있다.

여기서, 상기 배플(170)을 상부 탱크(112)에만 형성할 수도 있지만, 상,하부 탱크(112)(122)에 모두 형성할 수 도 있으며, 이 경우에는 상호 교호적으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 상,하부 헤더탱크(110)(120)의 양단부측에는 엔드캡(150)이 결합되고, 상기 엔드캡(150)에는 열교환기(100)의 내부로 냉매를 유입하기 위한 입구파이프(160) 및 열교환기(100)의 내부를 유동하면서 열교환 완료된 냉매를 배출하기 위한 출구파이프(161)가 구비된다.

여기서, 상기 입,출구파이프(160)(161)의 위치는 냉매유로를 어떻게 구성하느냐에 따라 결정된다. 즉, 상기 상부 헤더탱크(110)의 일측에는 입구파이프(160)를 구성하고 하부 헤더탱크(120)의 일측에는 출구파이프(161)를 구성할 수 도 있고, 상부 헤더탱크(110)의 양측에 각각 입구파이프(160)와 출구파이프(161)를 구성할 수 도 있는 것이다.

한편, 상기 튜브(130)들의 사이에는 전열면적을 넓혀 열교환을 촉진시킬 수 있도록 방열핀(140)이 개재되는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에서는 상기 상,하부 헤더탱크(110)(120)의 양단부에 모두 엔드캡(150)을 설치한 것에 대해서만 설명하였지만, 상기 헤더탱크(110)(120)를 구성하는 각 부재(헤더,연결부재,탱크)가 서로 면접합 되기 때문에 냉매의 유입 및 배출을 위해 상기 입,출구파이프(160)(161)를 설치해야 하는 곳에만 엔드캡(150)을 설치하고 그 외의 곳에는 엔드캡(150)을 생략할 수 있다.

이때, 상기 엔드캡(150)을 생략하는 곳에서는 상기 상,하부 탱크(112)(122)에 형성된 연통유로(114)(124)가 끝단부까지 형성되지 않고 마지막 돔(112a)(122a)에까지만 연결 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기의 냉매순환과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 입구파이프(160)를 통해 냉매가 공급되면, 이 냉매는 상기 상부 탱크(112)의 연통유로(114)로 유입된다. 여기서, 냉매가 상기 연통유로(114)로 유 입되면 상부 탱크(112)의 다수의 돔(112a) 내측을 통해 각 튜브(130)의 단부로 공급되어진다.

계속해서, 상기 연통유로(114)로 유입된 냉매는 각 튜브(130)들을 따라 유동하게 되는데, 이때 냉매가 상기 튜브(130)들을 유동하는 과정에서 튜브(130)들 사이를 통과하는 외기와 열교환을 수행하게 되고, 이후, 하부 탱크(122)의 돔(122a)을 통해 하부 탱크(122)의 연통유로(124)로 유동하게 된다.

상기 하부 탱크(122)의 연통유로(124)로 유동한 냉매는 상기 엔드캡(150)의 출구파이프(161)를 통해 배출된다.

한편, 상기 상부 탱크(112)의 연통유로(114)에 배플(170)이 형성될 경우에는, 상기 배플(170)에 의해 상기 다수의 튜브(130)들이 일정개수씩 구획된 복수의 튜브군을 이루게되며, 이에 따라 상기 입구파이프(160)를 통해 유입된 냉매는 상기 배플(170)에 의해 상기 복수의 튜브군을 지그재그 형태로 유동한 후, 출구파이프(161)를 통해 배출되게 된다.

도 7 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도이고, 도 8 은 도 7에서 헤더와 탱크 및 연결부재가 결합된 상태를 나타내는 부분 단면도이며, 도 9 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기에서 연결부재에 배플이 형성된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기에서 두 개의 연결부재를 상,하로 적층하여 구성한 상태를 나타내는 단면도이며, 도 11 은 도 10의 다른예를 나타내는 단면도로서, 상기한 제 1 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 2 실시예는 상기한 제 1 실시예와 동일한 구성이나 상기 튜브(130)들 사이를 연통시키는 유로를 적정히 구성하고 내구성을 보완하기 위해 상기 상,하부 헤더(111)(121)와 상기 상,하부 탱크(112)(122)의 사이에 상,하부 연결부재(115)(125)를 개재한 것이다.

즉, 상기 돔형상의 탱크(112)(122)와 상기 연결부재(115)(125)를 결합하여 내구성을 보완하는 동시에 튜브(130)들을 연통시키는 유로를 충분히 확보할 수 있는 구성이다.

상기 연결부재(115)(125)는 상기 튜브(130)의 단부가 삽입되도록 삽입홈(116)(126)이 형성됨과 아울러 상기 삽입홈(116)(126)을 연결하여 상기 튜브(130)들을 연통시킬 수 있도록 연결유로(117)(127)가 형성된다.

상기 연결유로(117)(127)는 상기 탱크(112)(122)의 돔(112a)(122a) 내부와 연통됨은 물론 탱크(112)(122)의 연통유로(114)(124)와 연통됨으로서 상기 다수의 튜브(130)를 연통시키는 유로를 더욱 확장하여 냉매측 유동저항 감소 및 압력강하량을 줄일 수 있는 것이다.

또한, 도면에는 상기 상,하부 탱크(112)(122)에 돔(112a)(122a)이 형성된 구조에 대해서만 도시되어 있지만, 상기 상,하부 탱크(112)(122)는 상기 연결부재(115)(125)에 의해 상기 돔(112a)(122a)을 생략한 평판형태(미도시)로도 가능하다.

한편, 상기 연결부재(115)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 헤더(111)와 탱크(112)의 사이에 복수개(도면상에서는 두 개)를 적층하여 구성할 수 도 있다.

즉, 도 10 은 삽입홈(116)과 연결유로(117)가 형성된 동일구조의 연결부재(115) 두 개를 적층한 경우로서, 이렇게 두 개를 적층함에 따라 상기 연결유로(117)가 확장되면서 냉매측 압력강하량이 더욱더 줄어드는 이점이 있으며,

도 11 은 적층되는 연결부재(115)에 각각 형성된 연결유로(117)의 크기를 상호 다르게 형성하여 냉매가 편중되는 부분에 따라 상기 연결유로(117)의 크기를 적절하게 형성함으로서 냉매배분을 향상할 수 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 적층되는 연결부재(115) 중 탱크(112)와 접촉하는 연결부재(115)는 연결유로(117)를 생략하고 삽입홈(116)만 형성할 수 있다. 이 경우 다른 연결부재(115)의 연결유로(117)와 상기 탱크의 돔(112a) 및 연통유로(114)와의 연통은 그대로 유지하면서 탱크(112)와의 접합면적을 높여 내압 및 내구성을 더욱 향상할 수 있다.

그리고, 상기 탱크(112)(122)의 연통유로(114)(124)와 상기 연결부재(115)(125)의 연결유로(117)(127)에는 특정부위를 폐쇄하는 배플(170)(119)이 형성되는데, 이때 상기 탱크(112)(122)와 연결부재(115)(125)에 형성되는 배플(170)(119)은 동일위치에 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 상기 탱크(112)(122)의 연통유로(114)(124)와 상기 연결부재(115)(125)의 연결유로(117)(127)에 각각 배플(170)(119)이 형성되면서 냉매의 흐름을 차단하게 된다. 따라서, 상기 배플(170)(119)에 의해 냉매의 흐름이 변경되어 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐르게 되는 것이다.

한편, 상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 단부측에는 상기 연결유로(117)(127)와 상기 입,출구파이프(160)(161)가 각각 연통할 수 있도록 입,출구유로(118)(128)가 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예는 상기 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 사이에 연결부재(115)(125)를 개재한 구성 외에 상기 제 1 실시예와 냉매순환과정이 동일하다.

도 12 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 사시도이고, 도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도이며, 도 14 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기에서 연통수단을 다르게 구성한 상태를 나타내는 사시도로서, 상기한 제 1,2 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 3 실시예는, 일정간격으로 복수열로 배열되는 다수의 튜브(230) 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(211a)(221a)이 복수열로 형성되고 폭방향 양단부에는 고정수단(213)(223)이 구비된 상,하부 헤더(211)(221)와, 상기 상,하부 헤더(211)(221)에 안착되어 상기 고정수단(213)(223)으로 고정되고 각 튜브(230)의 삽입방향으로 다수의 돔(212a)(222a)이 돌출형성됨과 아울러 상기 각 열의 돔(212a)(222a)을 연결하여 각 열의 튜브(230)들을 독립적으로 연통시키는 연통유로(214a,214b)(224a,224b)가 형성된 상,하부 탱크(212)(222)로 구성된 상,하부 헤더탱크(210)(220)가 구비된다.

그리고, 상기 상,하부 헤더(211)(221)와 상,하부 탱크(212)(222)의 사이에는 상,하부 연결부재(215)(225)가 개재되는데, 상기 연결부재(215)(225)는 상기 복수열의 튜브(230) 단부가 삽입되도록 삽입홈(216)(226)이 복수열로 형성됨과 아울러 상기 삽입홈(216)(226)을 연결하여 각 열의 튜브(130)들을 독립적으로 연통시키는 연결유로(217a,217b)(227a,227b)가 역시 복수열로 형성된다.

이와 같이, 상기한 제 1,2 실시예가 단일열 튜브 구조라면 제 3 실시예는 복수열 튜브 구조로서 튜브(230)의 열을 공기의 유동방향으로 확장하여 구성한 예이며, 단일열과 복수열이라는 차이 외에 다른 차이점은 없다.

다만, 제 3 실시예는 복수열 구조이기 때문에 다양한 냉매유로의 구성을 위해 전방튜브열(202)과 후방튜브열(201)을 연통시키기 위한 구조가 필요하다. 물론 상기 전방튜브열(202)과 후방튜브열(201)을 연통시키지 않아도 냉매유로의 구성은 가능하다.

따라서, 본 발명은 상기 복수열의 연결유로(227a,227b) 및 복수열의 연통유로(224a,224b)를 각각 연통시킬수 있도록 연통수단(228)이 구비된다.

상기 연통수단(228)은 상기 상,하부 연결부재(215)(225) 중 어느 하나에 상기 복수열의 연결유로(227a,227b)를 상호 연통시키는 연통로(228a)가 형성됨과 아울러 상기 각 삽입홈(226)의 사이에는 연결유로(227a,227b)를 폐쇄하는 격벽(228b)이 형성되어 이루어진다.

또한, 다른 실시예로서 상기 상,하부 탱크(212)(222) 중 어느 하나에 상기 복수열의 튜브(230)와 대응하는 복수열의 돔(222a)을 상호 연통시키는 연통로 (222b)를 형성하여 이루어질 수 도 있다. 이렇게 상기 탱크(222)에 연통로(222b)를 형성할 경우에는 상기 연결부재(215)(225)를 생략할 수 도 있다.

여기서, 상기 연통로(228a)(222b)들은 열교환성능을 고려하여 각각 크기나 폭 등을 상이하게 형성할 수 있으며, 또한, 도면에서는 상기 연통로(228a)(222b)가 복수열의 연결유로(227a,227b) 또는 복수열의 돔(222a)을 각각 폭방향으로 연통시키고 있지만, 상기 복수열의 연결유로(227a,227b) 또는 복수열의 돔(222a)에서 각 열의 삽입홈(226)이나 돔(222a)들을 길이방향으로 연통시키는 별도의 연통로(미도시)를 형성하여 냉매유동저항을 줄일 수 있다.

본 발명에서는 상기 하부 연결부재(225) 또는 하부 탱크(222)에 연통로(228a)(222b)을 형성하였으며, 따라서, 상기 후방튜브열(201)을 유동하는 냉매는 상기 연통수단(228)이 구비된 하부 헤더탱크(220)측에서 리턴하여 상기 전방튜브열(202)을 유동한 후 배출되는 냉매유로를 가지게 된다.

그리고, 상기 상,하부 헤더탱크(210)(220)의 양단부에는 각각 엔드캡(250)이 결합되는데, 상기 엔드캡(250)에는 입,출구파이프(260)(261)가 구비된다. 상기 입,출구파이프(260)(261)의 위치는 냉매유로를 어떻게 구성하느냐에 따라 결정되며, 본 발명에서는 상기 상부 헤더탱크(210)의 일측에 각각 입구파이프(260)와 출구파이프(261)를 형성하되, 상기 입구파이프(260)는 상기 후방측 연결유로(217a) 및 연통유로(214a)를 통해 후방튜브열(201)과 연통하도록 형성하고, 출구파이프(261)는 상기 전방측 연결유로(217b) 및 연통유로(214b)를 통해 전방튜브열(202)과 연통하도록 형성하였다.

또한, 상기 상부 연결부재(215)의 일단부에는 상기 후방측 연결유로(217a)와 상기 입구파이프(260)를 연통시키는 입구유로(218a) 및 상기 전방측 연결유로(217b)와 상기 출구파이프(261)를 연통시키는 출구유로(218b)가 각각 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기의 냉매순환과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 입구파이프(260)를 통해 냉매가 공급되면, 이 냉매는 상기 상부 탱크(212)의 후방측 연통유로(214a) 및 상부 연결부재(215)의 후방측 연결유로(217a)로 유입된다. 여기서, 냉매가 상기 후방측 연통유로(214a) 및 연결유로(217a)로 유입되면 상부 탱크(212)의 다수의 후방측 돔(212a) 내측을 통해 후방튜브열(201)의 각 튜브(230) 단부로 공급되어진다.

계속해서, 상기 후방측 연통유로(214a) 및 연결유로(217a)로 유입된 냉매는 후방튜브열(201)의 각 튜브(230)들을 따라 유동하게 되는데, 이때 냉매가 상기 튜브(230)들을 유동하는 과정에서 튜브(230)들 사이를 통과하는 외기와 열교환을 수행하게 되고, 이후, 하부 탱크(222)의 후방측 돔(222a)을 통해 하부 탱크(222)의 후방측 연통유로(224a) 및 하부 연결부재(225)의 후방측 연결유로(227a)로 유동하게 된다.

상기 하부 탱크(222)의 후방측 연통유로(224a) 및 하부 연결부재(225)의 후방측 연결유로(227a)로 유동한 냉매는 연통로(228a)를 통해 하부 탱크(222)의 전방측 연통유로(224b) 및 하부 연결부재(225)의 전방측 연결유로(227b)로 유동 한 후, 전방튜브열(202)의 각 튜브(230)들을 따라 유동하게 되는데, 이때 상기 튜브(230)들 사이를 통과하는 외기와 재차 열교환을 수행한 후, 상부 탱크(212)의 전방측 연통유로(214b) 및 상부 연결부재(215)의 전방측 연결유로(217b)로 유입된다.

상기 상부 탱크(212)의 전방측 연통유로(214b) 및 상부 연결부재(215)의 전방측 연결유로(217b)로 유입된 냉매는 상기 엔드캡(250)의 출구파이프(261)로 배출된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 제 1,2,3 실시예의 냉매유로는 일예를 나타낸 것일 뿐, 상기 탱크(112)(122)(212)(222) 및 연결부재(115)(125)(215)(225)에 형성되는 배플(170)(119) 또는 연통수단(228)의 다양한 변형을 통해 더욱더 다양한 냉매유로를 구성할 수 있다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 헤더와 다수의 돔 및 상기 돔을 연결하는 연통유로가 형성된 탱크를 결합하되 그 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 선택적으로 개재함으로서, 상기 헤더탱크의 체적이 감소됨과 아울러 가공성이 향상되고, 상기 연통유로 및 연결부재에 배플이나 연통수단을 간단히 형성할 경우 냉매유로도 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 상기 헤더와 돔형 탱크의 사이에 연결부재를 개재하여 접합면적을 넓혀줌으로서 내압/내구성이 향상된다.

그리고, 상기 튜브를 복수열로 구성함과 아울러 상기 복수열의 튜브를 연통시키기 위해 상기 연결부재의 연결유로를 상기 연통수단으로 간단히 연통시킴으로 서 냉매의 원활한 유동으로 열교환기의 상,하,좌,우 온도편차가 감소된다.

또한, 상기 돔형 탱크와 연결부재를 결합함으로서 내구성을 보완하는 동시에 튜브들을 연통시키는 유로를 충분히 확보할 수 있어서 냉매측 유동저항 감소 및 압력강하량을 줄일 수 있다.

Claims

일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(130)(230);

상기 튜브(130)(230)의 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(111a)(121a)(211a)(221a)이 형성된 상,하부 헤더(111)(121)(211)(221);

상기 상,하부 헤더(111)(121)(211)(221)에 안착되고 각 튜브(130)(230)의 삽입방향으로 다수의 돔(112a)(122a)(212a)(222a)이 돌출형성됨과 아울러 상기 다수의 돔(112a)(122a)(212a)(222a)을 연결하여 튜브(130)(230)들을 연통시키는 연통유로(114)(124)(214a,214b)(224a,224b)가 형성된 상,하부 탱크(112)(122)(212)(222)

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브(230)는 복수열로 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(111)(121)(211)(221)에는 상기 상,하부 탱크(112)(122)(212)(222)를 고정할 수 있도록 고정수단(113)(123)(213)(223)이 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 3 항에 있어서,

상기 고정수단(113)(123)(213)(223)은 상기 탱크(112)(122)(212)(222)의 양측을 고정할 수 있도록 상기 헤더(111)(121)(211)(221)의 길이방향으로 다수의 돌출탭(111b)(121b)(211b)(221b)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(111)(121)와 상,하부 탱크(112)(122)의 사이에는 상기 튜브(130)의 단부가 삽입되도록 삽입홈(116)(126)이 형성됨과 아울러 상기 삽입홈(116)(126)을 연결하여 튜브(130)들을 연통시키는 연결유로(117)(127)가 형성된 상,하부 연결부재(115)(125)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(211)(221)와 상,하부 탱크(212)(222)의 사이에는 상기 복수열의 튜브(230) 단부가 삽입되도록 삽입홈(216)(226)이 복수열로 형성됨과 아울러 상기 삽입홈(216)(226)을 연결하여 각 열의 튜브(230)들을 독립적으로 연통시키는 연결유로(217a,217b)(227a,227b)가 형성된 상,하부 연결부재(215)(225)가 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 탱크(112)에는 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐를수 있 도록 상기 연통유로의 특정부위를 폐쇄하는 배플(170)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 5 항에 있어서,

상기 탱크(112)와 연결부재(115)에는 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐를수 있도록 상기 연통유로(114) 및 연결유로(117)의 특정부위를 폐쇄하는 배플(170)(119)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 6 항에 있어서,

상기 복수열의 연결유로(227a)(227b) 및 복수열의 연통유로(224a)(224b)를 각각 연통시킬수 있도록 연통수단(228)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 9 항에 있어서,

상기 연통수단(228)은 상기 상,하부 연결부재(215)(225) 중 어느 하나에 상기 복수열의 연결유로(227a)(227b)를 상호 연통시키는 연통로(228a)가 형성됨과 아울러 상기 각 삽입홈(226)의 사이에는 연결유로(227a)(227b)를 폐쇄하는 격벽(228b)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,

상기 상,하부 탱크(212)(222) 중 어느 하나에는 상기 복수열의 튜브(230)와 대응하는 복수열의 돔(222a)을 상호 연통시키는 연통로(222b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 연결부재(115)(125)(215)(225)는 복수개가 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 12 항에 있어서,

상기 적층된 각 연결부재(115)(125)(215)(225)의 연결유로(117)(127)(217a,217b)(227a,227b) 크기는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(111)(121)(211)(221)와 탱크(112)(122)(212)(222)의 양단부에는 엔드캡(150)(250)이 결합되고, 상기 엔드캡(150)(250)에는 입,출구파이프(160.260)(161,261)가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.