KR101422696B1 - 일체형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 열교환기에 관한 것으로, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일체형 열교환기는 내부에 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 상·하부로 분리되어 유동하며, 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 튜브와; 한 쌍의 배플에 의해 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)과 제 2열교환매체가 유통되는 하부공간(B)으로 구획되어 서로 독립되게 구비된 입구파이프를 통하여 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 유입되고 유입된 각 열교환매체를 상기 복수 개의 튜브에 분배하는 제 1헤더탱크와; 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀과; 상기 배플에 의해 구획된 상기 상·하부 공간(A, B)에 상기 튜브 내부에 유통되는 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 모이며, 모여진 제 1 및 제 2열교환매체를 독립되게 구비된 출구파이프를 통해 배출하는 제 2헤더탱크; 및 내부에 제 1열교환매체가 유통되는 튜브와 내부에 제 2열교환매체가 유통되는 튜브 사이에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 튜브와 평행하게 배치되어 상기 배플 사이의 공간에 양단부가 삽입되어 고정되는 열차단 플레이트로 이루어지는 일체형 열교환기에 있어서,

상기 제 1 및 제 2헤더탱크에는 상기 열차단 플레이트가 삽입되도록 누설확인부가 형성되되, 상기 누설확인부는 상기 제 1 및 제 2헤더탱크를 구성하는 제 1 및 제 2 헤더에 형성된 튜브삽입홀의 외측 단부를 이은 연장선보다 외측으로 연장형성 되는 것을 특징으로 한다.

응축기, 컨덴서, 오일쿨러, 열교환기, 일체형

Description

일체형 열교환기{Integrated Heat Exchanger}

본 발명은 일체형 열교환기에 관한 것으로, 내부에 유통되는 이종의 열교환매체가 서로 혼합되지 않도록 함과 동시에 열교환기의 기밀상태 파악이 용이하도록 제 1 및 2헤더탱크를 구성하는 제 1 및 제 2헤더가 상·하로 분할되어 형성된 일체형 열교환기에 관한 것이다.

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

여기서, 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템은 압축기에서 기체 상태의 냉매를 액화되기 쉬운 고온, 고압의 기체 상태로 압축하여 응축기로 이송하고, 상기 응축기에서는 이러한 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 상변화시켜 팽창밸브로 이송한다.

이후, 팽창밸브에서는 액체 상태로 상변화된 냉매를 교축 작용에 의해 저온, 저압의 습포화 증기 상태로 변화되어 증발기로 이송하고, 이렇게 증발기로 유입된 냉매는 주변의 공기로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 흡수하여 스스로 증발함과 아울러 기체 상태로 변화한 다음 압축기로 유입하는 사이클을 반복적으로 수행한다.

그리고, 자동차에는 엔진이나 변속기 등의 윤활 및 기밀유지를 위해 사용되는 오일을 냉각시키기 위해서 오일쿨러가 별도 장착되어 있다.

그러나, 상기와 같이 오일쿨러가 별개의 부품으로 구성됨에 따라 제작공수가 증가하여 생산성이 저하되고 제조비용도 상승함과 아울러 오일쿨러를 장착하기 위한 공간확보에도 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 도 1과 도 2에 참조되는 바와 같이 상기 응축기(100)와 오일쿨러(200) 일체형 열교환기가 개시되었다.

도시된 바와 같이 종래의 응축기(100)와 오일쿨러(200) 일체형 열교환기는 냉매가 유통되는 응축기(100)와 오일이 유통되는 오일쿨러(200)가 일체로 형성되어 상기 제 1헤더탱크(110, 210)와 제 2헤더탱크(140, 240)에 형성된 배플(170)에 의해 유로가 구획된다.

여기서 상기 배플(170)은 상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240)의 길이방향을 따라 복수개가 구비되며, 상기 배플(170)사이에는 열차단 플레이트(180)가 상기 튜브(150, 250)와 나란하게 배치되고, 상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240)에는 상기 배플(170)의 기밀상태 확인을 위해 기밀확인부(173)가 형성된다.

상기 기밀확인부(173)는 상기 배플(170)사이에 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240)의 내·외부가 관통되도록 형성된 것으로 상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240) 내부에 유통되는 냉매 또는 오일의 누설을 확인하는 역할을 한다.

그런데 상기 열교환기를 구성하는 상기 튜브(150, 250) 사이의 간격이 일정거리 이하일 경우 즉, 열교환기가 성능의 향상으로 인해 소형화 되는 경우 상기 기밀확인부(173)를 형성하기 어려울 뿐만 아니라. 설사 형성하더라도 상기 기밀확인부(173)가 작은 홀형상으로 이루어짐에 따라 열교환기 내부의 누설여부를 정확히 파악하기 힘들다는 문제점이 발생하였다.

또한, 열교환매체 내부에서 누설된 열교환매체는 먼저 상기 배플(170)에 의해 형성된 공간에 충전된 후 외부로 배출됨에 따라 누설량이 매우 작을 경우 상기 누설확인공(173)을 통해 열교환매체가 흘러나오는데 오랜 시간이 걸림에 따라 누설여부를 확인하는데 시간이 오려걸림은 물론 정확한 누설확인이 어렵다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이종 열교환매체가 유통되는 일체형 열교환기를 구성하는 튜브사이의 간격이 작거나 소형화된 일체형 열교환기에 있어서, 기밀확인이 용이한 일체형 열교환기를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일체형 열교환기는 내부에 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 상·하부로 분리되어 유동하며, 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 튜브와; 한 쌍의 배플에 의해 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)과 제 2열교환매체가 유통되는 하부공간(B)으로 구획되어 서로 독립되게 구비된 입구파이프를 통하여 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 유입되고 유입된 각 열교환매체를 상기 복수 개의 튜브에 분배하는 제 1헤더탱크와; 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀과; 상기 배플에 의해 구획된 상기 상·하부 공간(A, B)에 상기 튜브 내부에 유통되는 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 모이며, 모여진 제 1 및 제 2열교환매체를 독립되게 구비된 출구파이프를 통해 배출하는 제 2헤더탱크; 및 내부에 제 1열교환매체가 유통되는 튜브와 내부에 제 2열교환매체가 유통되는 튜브 사이에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 튜브와 평행하게 배치되어 상기 배플 사이의 공간에 양단부가 삽입되어 고정되는 열차단 플레이트로 이루어지는 일체형 열교환기에 있어서,

상기 제 1 및 제 2헤더탱크에는 상기 열차단 플레이트가 삽입되도록 누설확인부가 형성되되, 상기 누설확인부는 상기 제 1 및 제 2헤더탱크를 구성하는 제 1 및 제 2 헤더에 형성된 튜브삽입홀의 외측 단부를 이은 연장선보다 외측으로 연장형성 되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 누설확인부와 열차단 플레이트 사이의 공간을 통해 열교환기의 누설여부를 파악할 수 있도록 상기 누설확인부의 높이(d1)는 상기 열차단 플레이트의 높이(d2)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1 및 제 2헤더는 상기 누설확인부의 상측과 하측으로 각각 분할되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배플의 일단부에는 고정부가 돌출 형성되고, 상기 상·하로 분할된 상기 제 1 및 제 2헤더 또는 상기 제 1 및 제 2탱크에는 상기 고정부가 삽입되어 고정되도록 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1탱크와 제 2탱크에는 상기 누설확인부와 연이어 통하도록 슬롯이 함입 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 열차단 플레이트는 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)을 연결하는 튜브 또는 제 2열교환매체가 유통되는 하부공간(B)을 연결하는 튜브와 동일한 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 튜브사이의 간격이 작거나 소형화된 일 체형 열교환기에 있어서 기밀확인이 용이하다는 작용효과가 있다.

또한, 상·하로 분할 제작된 헤더에 의해 상기 배플 사이에 개방된 누설확인부가 형성됨에 따라 기밀시험이 신속하게 이루어진다는 특유의 작용효과가 있다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일체형 열교환기에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일체형 열교환기의 조립을 나타낸 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일체형 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 일체형 열교환기는 내부에 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 상부와 하부로 분리되어 유동하며, 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 튜브(150, 250)와, 배플(170)에 의해 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)과 제 2열교환매 체가 유통되는 하부공간(B)으로 구획되어 서로 독립되게 구비된 입구파이프(120, 220)를 통하여 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 유입되고 유입된 각 열교환매체를 상기 복수 개의 튜브(150, 250)에 분배하는 제 1헤더탱크(110)와, 상기 튜브(150, 250) 사이에 개재되는 방열핀(160, 260)과, 상기 배플(170)에 의해 구획된 상기 상·하부 공간(A, B)에 상기 튜브(150, 250) 내부에 유통되는 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 모이며, 모여진 제 1 및 제 2열교환매체를 독립되게 구비된 출구파이프(130, 230)를 통해 배출하는 제 2헤더탱크(140)로 이루어진다.

여기서 상기 제 1헤더탱크(110, 210)를 구성하는 제 1헤더(111a, 111b)는 상·하로 분할되고, 상·하로 분할된 상기 제 1헤더(111a, 111b)의 상부와 하부 사이에는 열차단 플레이트(180)의 단부가 삽입되도록 누설확인부(190)가 형성되며, 상기 제 2헤더탱크(140, 240)를 구성하는 제 2헤더(141a, 141b)도 상기 제 1헤더(111a, 111b)와 마찬가지로 상·하로 분할 형성되어 그 사이에 상기 열차단 플레이트(180)의 단부가 삽입되도록 누설확인부(190)가 형성된다.

이처럼 상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240)를 구성하는 제 1 및 제 2 헤더(111a, 111b, 141a, 141b)가 각각 상·하로 분할 형성되고, 그 사이에 상기 열차단 플레이트(180)가 삽입됨에 따라, 상기 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)의 제작이 보다 손쉬워져 상기 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)를 비롯한 열교환기의 생산성이 보다 향상된다는 장점이 있다.

이때 상기 열차단 플레이트(180)의 높이(d2) 보다 상기 누설확인부(190)의 높이(d1)가 보다 크게 형성됨에 따라 상기 누설확인부(190)와 열차단 플레이 트(180) 사이에는 소정의 공간이 형성되고, 이로 인해 열교환기의 기밀확인이 용이해지고, 상기 누설확인부(190)에 열차단 플레이트(180)를 삽입하는 조립과정이 보다 수월해져 생산성이 향상된다는 장점이 있다.

또한, 상기 제 1열교환매체와 제 2열교환매체 사이에 열교환이 이루어지지 않도록 제 1열교환매체가 유통되는 튜브(150)와 제 2열교환매체가 유통되는 튜브(250) 사이에 배치되는 상기 열차단 플레이트(180)는 상기 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)을 연결하는 튜브(150) 또는 제 2열교환매체가 유통되는 하부공간(B)을 연결하는 튜브(250)와 동일한 튜브로 이루어짐이 바람직하다.

이처럼 상기 열차단 플레이트(180)가 상부공간(A)을 연결하는 튜브(150) 또는 하부공간(B)을 연결하는 튜브(250)와 동일한 튜브로 이루어짐에 따라 상기 열차단 플레이트(180)의 제작을 위한 별도의 공정 및 별도의 설비가 필요치 않아 제조비용이 절감됨과 아울러 생산성이 향상된다는 장점이 있다.

상기 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)의 일측에 결합되는 상기 제 1 및 제 2탱크(115, 145)에는 슬롯(195)이 형성되는데, 상기 슬롯(195)은 누설확인부(190)에 삽입되는 상기 열차단 플레이트(180)의 단부가 일부 삽입되도록 함과 아울러 누설확인부(190)를 확장하여 누설확인이 보다 용이해지도록 하는 것으로서, 상기 슬롯(195)은 상기 누설확인부(190)와 연이어 통하도록 상기 누설확인부(190)와 동일 평면상에 형성됨이 바람직하다.

상기 열차단 플레이트(180)가 상기 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)의 누설확인부(190)는 물론 상기 제 1 및 제 2탱크(115, 145)의 슬롯(195)에 삽입됨으로써 상기 열차단 플레이트(180)의 접합면적이 증가됨에 따라 상기 열차단 플레이트(180)를 비롯한 열교환기의 강성이 보다 향상됨은 물론, 상기 누설확인부(190)가 확장되는 결과를 가져와 열교환기의 누설 여부를 확인하는 것이 보다 용이해진다는 장점이 있다.

상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240)에는 이종의 열교환매체가 서로 혼합되지 않도록 배플(170)이 형성되는데, 상기 배플(170)은 상·하로 분할된 상기 제 1 및 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)의 대향단부 즉 상기 누설확인부(190)의 상·하측에 각각 일정거리 이격되어 형성된다.

상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 210, 140, 240)에 배플(170)이 형성됨으로써 이종 열교환매체의 혼합이 방지되며, 상기 배플(170) 사이에 누설확인부(190) 및 슬롯(195)이 형성됨에 따라 열교환기의 기밀상태를 파악하기 용이하다는 장점이 있다.

한편 상기 배플(170)은 도 6a에 참조되는 바와 같이 제 1 및 제 2탱크(115, 145)에 일체로 형성되어 상기 제 1헤더(111a, 111b) 및 제 2헤더(141a, 141b)의 내측에 결합된다.

이때 상기 배플(170)의 일단부에는 고정부(171)가 돌출 형성되고 상기 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)에는 상기 고정부(171)가 삽입되도록 수용부(175)가 형성되어, 열교환기의 제조과정에서 상기 고정부(171)가 상기 수용부(175)에 삽입되어 고정됨에 따라 접합면적의 증대 및 고정구조의 개선으로 인해 견고한 결합이 이루어진다.

위와 반대로 상기 배플(170)은 도 6b에서 참조되는 바와 같이 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b)에 일체로 형성되어 상기 제 1 탱크 및 제 2탱크(115, 145)의 내측에 결합된다.

이때 상기 배플(170)의 일단부에는 고정부(171)가 돌출 형성되고 상기 제 1 및 제 2탱크(115, 145)에는 상기 고정부(171)가 삽입되도록 수용부(175)가 형성되어, 열교환기의 제조과정에서 상기 고정부(171)가 수용부(175)에 삽입되어 고정됨에 따라 접합면적의 증대 및 고정구조의 개선으로 인해 견고한 결합이 이루어진다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래의 일체형 열교환기를 나타낸 정면도.

도 2는 종래의 일체형 열교환기를 나타낸 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명의 일체형 열교환기의 조립을 나타낸 정면도.

도 5는 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 일체형 열교환기를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명의 일체형 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110, 210: 제 1헤더탱크 111a, 111b: 제 1헤더

113: 튜브삽입홀 115: 제 1탱크

120, 220: 입구파이프 130, 230: 출구파이프

140, 240: 제 2헤더탱크 141a, 141b: 제 2헤더

145: 제 2탱크 150, 250: 튜브

160, 260: 방열핀 170: 배플

171: 고정부 175: 수용부

180: 열차단 플레이트 190: 누설확인부

195: 슬롯

Claims (6)

1. 내부에 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 상·하부로 분리되어 유동하며, 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 튜브(150, 250)와; 한 쌍의 배플(170)에 의해 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)과 제 2열교환매체가 유통되는 하부공간(B)으로 구획되어 서로 독립되게 구비된 입구파이프(120, 220)를 통하여 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 유입되고 유입된 각 열교환매체를 상기 복수 개의 튜브(150, 250)에 분배하는 제 1헤더탱크(110)와; 상기 튜브(150, 250) 사이에 개재되는 방열핀(160, 260)과; 상기 배플(170)에 의해 구획된 상기 상·하부 공간(A, B)에 상기 튜브(150, 250) 내부에 유통되는 제 1 및 제 2열교환매체가 각각 모이며, 모여진 제 1 및 제 2열교환매체를 독립되게 구비된 출구파이프(130, 230)를 통해 배출하는 제 2헤더탱크(140); 및 내부에 제 1열교환매체가 유통되는 튜브(150)와 내부에 제 2열교환매체가 유통되는 튜브(250) 사이에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 튜브(150, 250)와 평행하게 배치되어 상기 배플(170) 사이의 공간에 양단부가 삽입되어 고정되는 열차단 플레이트(180)로 이루어지는 일체형 열교환기에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 140)에는 상기 열차단 플레이트(180)가 삽입되도록 누설확인부(190)가 형성되되, 상기 누설확인부(190)는 상기 제 1 및 제 2헤더탱크(110, 140)를 구성하는 제 1 및 제 2 헤더(111, 141)에 형성된 튜브삽입홀(113)의 외측 단부를 이은 연장선보다 외측으로 연장형성되고,

   상기 제 1 및 제 2헤더(111, 141)는 상기 누설확인부(190)의 상측과 하측으로 각각 분할되어 형성되며,

   상기 제 1탱크(115)와 제 2탱크(145)에는 상기 누설확인부(190)와 연이어 통하도록 슬롯(195)이 함입 형성되되, 상기 슬롯(195)은 상기 누설확인부(190)와 연이어 통하도록 상기 누설확인부(190)와 동일 평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 누설확인부(190)와 열차단 플레이트(180) 사이의 공간을 통해 열교환기의 누설여부를 파악할 수 있도록 상기 누설확인부(190)의 높이(d1)는 상기 열차단 플레이트(180)의 높이(d2)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 배플(170)의 일단부에는 고정부(171)가 돌출 형성되고, 상기 상·하로 분할된 상기 제 1 및 제 2헤더(111a, 111b, 141a, 141b) 또는 상기 제 1 및 제 2탱크(115, 145)에는 상기 고정부(171)가 삽입되어 고정되도록 수용부(175)가 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 열차단 플레이트(180)는 제 1열교환매체가 유통되는 상부공간(A)을 연결하는 튜브(150) 또는 제 2열교환매체가 유통되는 하부공간(B)을 연결하는 튜브(250)와 동일한 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.

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