KR101435020B1 - 열교환기의 헤더 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이패스홀이 구비된 바이패스격판을 헤더의 내부에 장착하여 열교환 성능을 향상시킨 열교환기의 헤더 조립체를 개시한다.
본 발명은 유체가 유입되어 내부를 흐르는 헤더(101, 102)와, 상기 헤더(101, 102) 사이를 연통시키는 튜브(200)와, 상기 헤더(101, 102)의 내부 관통로를 가로막도록 장착되며 상기 헤더(101, 102)의 내부 관통로 보다 좁은 바이패스홀(11)이 구비된 바이패스격판(10)으로 구성됨으로써, 헤더의 내부를 흐르는 유체의 치우침을 방지할 수 있다.

Description

열교환기의 헤더 조립체{HEADER OF HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열교환기의 헤더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤더의 내부에 바이패스격판을 설치하여 내부를 통과하는 냉매가 튜브에 고르게 유입될 수 있도록 하는 열교환기의 헤더 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 복수개의 튜브열을 갖는 열교환기 중 하나인 증발기는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 유체가 흐르는 상, 하의 헤더(101, 102)와, 각각의 헤더(101, 102)들의 사이를 연결하되, 공기의 흐름에 대하여 전방 1열, 후방 1열 합이 2열로 마련된 튜브(200)들과, 튜브(200) 들 사이에 장착되는 열교환핀(400)으로 구성하여 그 내부를 흐르는 유체와 튜브(200) 사이를 통과하는 공기와의 열교환이 이루어지도록 하는 것이다. 또한 헤더(101, 102)의 내부에는 격벽이 장착되어 헤더(101, 102) 내부를 흐르는 냉매를 안내한다.
그러나 상기와 같은 종래 구조의 헤더(101, 102)는 내부를 흐르는 유체는 헤더(101, 102)의 길이방향을 따라 일직선 방향으로 흐르기 때문에, 내부를 흐르는 유체가 끝단부 측에 몰리는 경향이 있다. 즉, 헤더(101, 102)의 내부에서 유체가 유입되는 방향에 가까운 측의 튜브(200)에 유입되는 유체량은 유체가 유입되는 방향에 먼 측의 튜브(200)에 유입되는 유체량 보다 적은 문제점이 발생된다.
공개특허 제10-2004-0062390호
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 헤더의 내부를 흐르는 유체가 튜브에 고르게 유입될 수 있도록 하는 열교환기의 헤더 조립체를 제공함에 있다.
또한 조립성이 향상될 수 있도록 하는 열교환기의 헤더 조립체를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 열교환기의 헤더 조립체는 유체가 유입되어 내부를 흐르는 헤더; 상기 헤더 사이를 연통시키는 튜브; 상기 헤더의 내부 관통로를 가로막도록 장착되며 상기 헤더의 내부 관통로 보다 좁은 바이패스홀이 적어도 하나 구비된 바이패스격판을 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 바이패스홀은 원형이나, 상기 헤더의 내부 관통로의 축소된 형상으로 이루어진다.
또한, 보다 바람직하게는, 헤더의 내부 관통로가 2열로 이루어지는 경우 상기 바이패스격판에는 이웃하는 내부 관통로를 가로막도록 연장되는 격판이 더 포함된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 헤더에는 상기 바이패스격판이 삽입될 수 있는 절개홈이 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 격판은 상기 바이패스격판보다 길게 형성되고, 상기 헤더에는 상기 격판의 돌출된 끝단이 관통되는 관통홀이 구비된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 절개홈에 끼워지는 격판의 단턱은 상기 바이패스격판에 형성되는 단턱 보다 낮은 위치에 형성된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 열교환기의 헤더 조립체는 헤더의 내부를 흐르는 유체가 튜브에 고르게 공급될 수 있도록 하여 열교환 성능이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 열교환기의 헤더 조립체는 헤더의 내부에 흐르는 유체에 공기가 유입되는 경우 바이패스홀에 의해 유체가 일측 튜브에 몰리는 현상을 방지하여 열교환 성능이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 구조의 열교환기를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기의 헤더 조립체를 도시한 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 헤더의 내부를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기의 헤더 내부를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 열교환기의 헤더 내부를 도시한 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 열교환기의 헤더 조립체를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 도 1을 인용한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기의 헤더 조립체를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 헤더의 내부를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 열교환기의 헤더 조립체는 냉매로 사용되는 유체가 내부에 흐르는 헤더(101, 102)와, 각각의 헤더(101, 102) 사이를 연통시키는 튜브(200)와, 튜브(200) 사이에 장착되는 열교환핀(400)과, 헤더(101, 102) 내부에 장착되는 바이패스격판(10)으로 구성된다. 헤더(102, 102)는 내부에 유체가 흐를 수 있는 관형상으로 이루어지고, 일측 또는 양측에 각각 유체가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구가 형성된다. 유입구와 유출구는 내부를 흐르는 유체의 흐름에 따라 그 위치를 변화시킬 수 있다. 또한, 바이패스격판(10)은 헤더(101, 102) 내부의 관통로를 가로막는 판 형상으로 구성된다. 바이패스격판(10)에는 바이패스홀(11)이 형성된다.
바이패스격판(10)에 형성되는 바이패스홀(11)은 원형을 이루거나, 도 5에 도시된 바와 같이 헤더(101, 102) 내부 관통로의 축소된 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 또한 도시되진 않았지만, 바이패스홀(11)은 다수개의 홀이 조합된 구조로 구성될 수도 있다.
헤더(101, 102)의 내부 관통로가 2열로 이루어지는 경우, 바이패스격판(10)에는 이웃하는 내부 관통로를 가로막도록 연장되는 격판(20)이 더 포함된다. 격판(20)은 헤더(101 or 102)의 내부 관통로 면적보다 큰 면적을 갖는 판 형상으로 이루어진다. 격판(20)은 바이패스격판(10) 보다 길게 형성되고, 헤더(101, 102)에는 격판(20)의 돌출된 끝단이 관통되는 관통홀(21)이 형성된다. 바이패스격판(10)과 격판(20)의 돌출 높이를 달리하는 이유는 조립과정 중 장착위치가 뒤바뀌는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 격판(20)이 장착되는 위치에만 관통홀(21)을 형성하여 조립 시, 장착위치가 뒤바뀌는 것을 방지한다. 마찬가지로 도시되진 않았지만, 바이패스격판(10)의 돌출된 길이를 격판(20)의 돌출된 길이보다 길게 형성할 수 있고, 바이패스격판(10)의 돌출된 끝단이 접촉되는 위치에 관통홀을 형성하는 구조로 구성될 수도 있다.
헤더(101, 102)에는 바이패스격판(10)과 격판(20)이 삽입될 수 있는 절개홈(13)이 형성된다.
또한 절개홈(13)에 끼워지는 격판(20)의 단턱(20a)은 바이패스격판(10)이 형성되는 단턱(10a) 보다 낮은 위치에 형성하여, 조립시 장착위치가 뒤바뀌는 것을 방지할 수도 있다. 이상에서 설명한 바이패스격판(10)과 격판(20)이 장착되는 위치가 뒤바뀌는 것을 방지하는 구조는 본 발명에 모두 적용하는 것도 가능하고, 그 중 하나의 구조만을 적용하는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 열교환기가 증발기인 경우, 내부 유체의 유동특성이 기체와 액체가 혼제하여 흐르는 이상류 유동을 보일 수 있다. 이때 헤더(101, 102) 내부에 길이방향을 따라 유체가 이동될 때 액체 냉매가 유입되는 방향을 끝단측으로 치움침 현상이 발생하여 증발기의 전체 튜브(200) 및 열교환핀(400)에서 열교환이 발생치 않고 유효한 액냉매가 흐르는 일부 구간만 열교환이 실시되어 열교환 성능이 저하되는 문제점이 발생될 수 있기 때문에, 헤더(101, 102)의 내부에 장착되는 바이패스홀(11)이 구비된 바이패스격판(10)을 장착함으로써, 유체가 바이패스홀(11)을 통과하면서 바이패스격판(10)에 일부가 부딪히게 되므로 액체냉매가 일측으로만 치우치는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한 유체를 이루는 냉매가 바이패스격판(10)에 부딪히면서 기체와 액체가 혼제되어 있는 경우 잘 섞일 수 있도록 하므로 증발기 전체의 튜브(200)와 열교환핀(400)에서 고르게 열교환이 이루어질 수 있다.
열교환기의 헤더(101, 102) 내부에 바이패스격판(10)을 장착하지 않는 경우 실험을 실시해보니 방열량이 4440kcla/h로 측정되었고, 바이패스격판(10)을 부착하고, 바이패스홀(11)의 홀 지름이 10mm인 경우에는 4585kcla/h, 홀 지름이 12mm인 경우에는 4598kcal/h, 홀 지름이 14mm인 경우에는 4549kcal/h로 측정되었다. 바이패스홀(11)의 홀 지름이 12mm인 경우에 가장 큰 열교환효율을 얻을 수 있는 것으로 조사되었다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 열교환기의 헤더 조립체는 도 4에 도시된 바와 같이 헤더(101)의 내부 관통로가 1열을 이루는 구조로 구성되는 경우, 헤더(101)의 내부에 바이패스격판(10)이 장착된다. 헤더(101)에는 바이패스격판(10)이 삽입될 수 있는 절개홈(13)이 형성된다. 바이패스격판(10)의 설계자의 요구에 따라 헤더(101, 102)의 내부에 다수개를 장착하는 것이 가능하다.
바이패스격판(10)이 장착되어 내부에 흐르는 유체의 치우침을 방지하는 동작은 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일하다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 열교환기의 헤더 조립체는 도 5에 도시된 바와 같이 헤더(101)의 내부 관통로가 1열을 이루는 구조로 구성되는 경우, 헤더(101)의 내부에 바이패스격판(10)이 장착되는 구조이다. 바이패스격판(10)은 헤더(101)의 내부 관통로에 삽입된 상태로 고정된다. 또한 바이패스격판(10)에 형성되는 바이패스홀(11)은 내부 관통로의 축소된 형상으로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 마찬가지로 바이패스홀(11)이 원형으로 형성될 수도 있다. 바이패스격판(10)이 장착되어 내부에 흐르는 유체의 치우침을 방지하는 동작은 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일하다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10 : 바이패스격판 11 : 바이패스 홀
13 : 절개홈 20 : 격판
10a, 20a : 단턱 101, 102 : 헤더
200 : 튜브

Claims (6)

  1. 유체가 유입되어 내부를 흐르는 내부 관통로가 2열로 이루어진 헤더(101, 102);
    상기 헤더(101, 102) 사이를 연통시키는 튜브(200);
    상기 헤더(101, 102)의 내부 관통로를 가로막도록 장착되며 상기 헤더(101, 102)의 내부 관통로 보다 좁은 바이패스홀(11)이 적어도 하나 구비된 바이패스격판(10); 및
    상기 바이패스격판(10)에서 이웃하는 내부 관통로를 가로막도록 연장되는 격판(20);을 포함하고,
    상기 바이패스격판(10)의 돌출된 끝단은 상기 헤더(101, 102)의 외부로 노출되지 않고, 상기 격판(20)은 돌출된 끝단이 외부로 노출되도록 상기 바이패스격판(10)보다 길게 형성되고, 상기 헤더(101, 102)에는 상기 격판(20)의 돌출된 끝단이 관통되는 관통홀(21)이 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바이패스홀(11)은 원형이나, 상기 헤더(101, 102)의 내부 관통로의 축소된 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더 조립체.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 헤더(101, 102)에는 상기 바이패스격판(10)이 삽입될 수 있는 절개홈(13)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더 조립체.
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서, 상기 절개홈(13)에 끼워지는 격판(20)의 단턱(20a)은 상기 바이패스격판(10)에 형성되는 단턱(10a) 보다 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더 조립체.
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