KR101557694B1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 적어도 한 쌍의 제 1헤더 파이프를 포함하는 제 1열교환유닛, 및 제 1헤더 파이프 각각에 축 방향으로 배치되는 제 2헤더 파이프를 포함하는 제 2열교환유닛을 포함하고, 이웃하는 제 열교환유닛과 제 2열교환유닛 사이에 단순 접하는 보조방열핀을 배치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 튜브의 플럭스 미도포 부위에 해당되는 헤더 파이프를 나눠 별도의 열교환유닛으로 제작함으로써 열교환기의 크기나 용량을 용이하게 가변시킬 수 있고, 플럭스가 미도포되어 나뉘어진 튜브 사이에 보조방열핀을 단순 접하게 배치함으로써 용접을 하는 조립공수를 줄일 수 있다.

Description

열교환기{OUT-DOOR CONDENSER}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브의 플럭스 미도포 부위에 해당되는 헤더 파이프를 나눠 별도의 열교환유닛으로 제작함으로써 열교환기의 크기나 용량을 용이하게 가변시킬 수 있고, 플럭스가 미도포되어 나뉘어진 튜브 사이에 보조방열핀을 단순 접하게 배치함으로써 용접을 하는 조립공수를 줄일 수 있는 열교환기에 관한 것이다.
실외측 열교환기 중 알루미늄 콘덴서 부품을 비부식성 플럭스법(NB법)으로 브레이징시 사용되는 헤더 파이프나 튜브와 같은 형태의 재료는 주로 판형 클래드재를 성형하여 원형 또는 반원형, 타원형 타입으로 제작하여 사용하고 있다.
기존의 공정에서는 판상 형태의 판상 클래드재를 성형, 가공하여 원형의 헤더파이프로 제작하고, 핀의 경우에도 알루미늄 모재에 납재를 양면으로 압연한 브레이징용 클래드재를 주로 사용하고 있다. 튜브의 경우에는 주로 알루미늄 30또는 10계열을 압출한 후에 절단 가공한다. 제품을 조립한 후 전체적으로 5∼20% 정도의 저농도 플럭스를 일차적으로 전면 분사하고, 브레이징 성능이 좋지 않은 헤더파이프와 튜브의 조립 부위에는 20∼40% 정도의 고농도 플럭스를 도포하며, 고농도 플럭스가 핀 부위에 묻는 것을 방지하기 위해 공기를 고압으로 분사시켜 준다.
이와 같이 기존의 브레이징에서 사용되는 원형 알루미늄 부품을 제조하는 방법에는 판상 클래드재를 만든 후에 반원 타입으로 만들어 2개를 조립하는 방법, 클래드재가 아닌 일반 알루미늄 소재를 파이프 형태로 압출 가공하여 파이프 단면에 40계열 Al-Si (8-12%)Sheet를 부착하는 방법, 판상 클래드재를 원형으로 성형하는 방법 등이 있다.
특히, 한국 등록특허공보 제10-1295908호(2013.08.06. 발명의 명칭: 열교환기)에는 튜브와 핀의 접합부위에 플럭스를 도포하는 공정에 대해 제안되어 있다.
그러나, 열교환기는 규격화된 크기로 이루어지고, 양측의 헤더파이프와 튜브 및 핀이 용접되어 결속됨에 따라, 열교환 용량에 따라 분리하거나 연장 적층하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 튜브의 플럭스 미도포 부위에 해당되는 헤더 파이프를 나눠 별도의 열교환유닛으로 제작하여 적층 연결함으로써 기존에 규격화되게 제작되는 열교환기 대비 열교환기의 크기나 용량을 용이하게 가변시킬 수 있도록 하기 위한 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 플럭스가 미도포되어 나뉘어진 튜브 사이에 보조방열핀을 단순 접하게 배치함으로써 용접을 하는 조립공수를 줄일 수 있고, 열교환 효율을 향상시키고자 하는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 열교환기는: 적어도 한 쌍의 제 1헤더 파이프를 포함하는 제 1열교환유닛; 및 상기 제 1헤더 파이프 각각에 축 방향으로 배치되는 제 2헤더 파이프를 포함하는 제 2열교환유닛을 포함하고, 이웃하는 상기 제 1열교환유닛과 상기 제 2열교환유닛은 사이에 단순 접하는 보조방열핀을 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2헤더 파이프는 대응되는 상기 제 1헤더 파이프의 단부에 접하여 지지되거나, 분리 가능하게 결합되거나 또는 용접될 수 있다.
다수 개의 상기 제 1헤더 파이프 중 어느 하나는 냉매의 유입을 위한 제 1유입구와, 냉매의 유출을 위한 제 1유출구를 구비할 수 있다.
다수 개의 상기 제 2헤더 파이프 중 어느 하나는 냉매의 유입을 위한 제 2유입구와, 냉매의 유출을 위한 제 2유출구를 구비할 수 있다.
상기 제 1열교환유닛은, 나란한 상기 제 1헤더 파이프의 사이에 배치되며, 냉매를 분배하는 다수 개의 제 1튜브; 및 이웃한 상기 제 1튜브들의 사이에 배열되어 용접되고, 통과되는 외기를 통해 상기 제 1튜브의 냉매와 열교환 유도하는 제 1방열핀을 포함한다.
상기 제 2열교환유닛은, 나란한 상기 제 2헤더 파이프의 사이에 배치되며, 냉매를 분배하는 다수 개의 제 2튜브; 및 이웃한 상기 제 2튜브들의 사이에 배열되어 용접되고, 통과되는 외기를 통해 상기 제 2튜브의 냉매와 열교환 유도하는 제 2방열핀을 포함한다.
상기 보조방열핀은 이웃하는 상기 제 1튜브와 상기 제 2튜브는 사이에 배치될 수 있다.
상기 보조방열핀은 양측이 대응되는 상기 제 1헤더 파이프 또는 상기 제 2헤더 파이프에 용접되어 고정될 수 있다.
상기 보조방열핀이 접하는 상기 제 1튜브와 상기 제 2튜브의 해당 표면은 플럭스제가 미도포되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기는 종래 기술과 달리 튜브의 플럭스 미도포 부위에 해당되는 헤더 파이프를 나눠 별도의 열교환유닛으로 제작하여 적층 연결함으로써 기존에 규격화되게 제작되는 열교환기 대비 열교환기의 크기나 용량을 용이하게 가변시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은 플럭스가 미도포되어 나뉘어진 튜브 사이에 보조방열핀을 단순 접하게 배치함으로써 용접을 하는 조립공수를 줄일 수 있고, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 요부 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 요부 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 요부 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(10)는 제 1열교환유닛(100)과 제 2열교환유닛(200)을 포함한다.
제 1열교환유닛(100)과 제 2열교환유닛(200)은 에어컨이나 냉동기기 등에 구비되어, 각각 냉매를 유동시키며 공기와 열교환 가능한 설비이다.
그래서, 제 1열교환유닛(100)은 제 1헤더 파이프(110), 제 1튜브(120) 및 제 1방열핀(130)을 포함한다.
제 1헤더 파이프(110)는 냉매가 입,출되는 것으로서 적어도 한 쌍이 구비된다. 편의상, 제 1헤더 파이프(110)는 나란하게 배치되는 한 쌍인 것으로 도시한다. 특히, 제 1헤더 파이프(110)는 제 1열교환유닛(100)의 양측 가장자리에 구비되고, 축 방향으로 나란하게 배치된다.
또한, 제 1튜브(120)는 제 1헤더 파이프(110)의 사이에 등간격을 두고 제 1헤더 파이프(110)의 축 방향으로 나란하게 배열되며 냉매가 흐르는 통로를 형성한다. 제 1튜브(120)는 제 1헤더 파이프(110)로 유입된 냉매가 분배되도록 하는 역할을 한다.
이때, 제 1튜브(120)는 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 열전달율이 높은 재질로 이루어진다.
그리고, 제 1방열핀(130)은 나란하게 배열되는 제 1튜브(120)들 사이에 배치된다. 특히, 제 1방열핀(130)은 상하 방향으로 번갈아 뾰족하게 절곡되어 이웃한 제 1튜브(120)에 번갈아 접하도록 배치된다. 아울러, 제 1방열핀(130)은 열전달율이 높은 재질로 이루어진다. 이때, 제 1방열핀(130)은 상하측이 대응되는 제 1튜브(120)에 용접된다.
한 쌍의 제 1헤더 파이프(110) 중 어느 하나는 냉매의 유입을 위한 제 1유입구(112)와, 냉매의 유출을 위한 제 1유출구(114)를 구비한다. 편의상, 해당되는 제 1헤더 파이프(110)는 상측 둘레면에 제 1유입구(112)를 구비하고, 하측 둘레면에 제 1유출구(114)를 구비한다.
또한, 제 2열교환유닛(200)은 제 2헤더 파이프(210), 제 2튜브(220) 및 제 2방열핀(230)을 포함한다.
제 2헤더 파이프(210)는 냉매가 입,출되는 것으로서 적어도 한 쌍이 구비된다. 편의상, 제 2헤더 파이프(210)는 나란하게 배치되는 한 쌍인 것으로 도시한다. 특히, 제 2헤더 파이프(210)는 제 2열교환유닛(200)의 양측 가장자리에 구비되고, 축 방향으로 나란하게 배치된다.
또한, 제 2튜브(220)는 제 2헤더 파이프(210)의 사이에 등간격을 두고 제 2헤더 파이프(210)의 축 방향으로 나란하게 배열되며 냉매가 흐르는 통로를 형성한다. 제 2튜브(220)는 제 2헤더 파이프(210)로 유입된 냉매가 분배되도록 하는 역할을 한다.
이때, 제 2튜브(220)는 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 열전달율이 높은 재질로 이루어진다.
그리고, 제 2방열핀(230)은 나란하게 배열되는 제 2튜브(220)들 사이에 배치된다. 특히, 제 2방열핀(230)은 상하 방향으로 번갈아 뾰족하게 절곡되어 이웃한 제 2튜브(220)에 번갈아 접하도록 배치된다. 아울러, 제 2방열핀(230)은 열전달율이 높은 재질로 이루어진다. 이때, 제 2방열핀(330)은 상하측이 대응되는 제 2튜브(220)에 용접된다.
아울러, 한 쌍의 제 2헤더 파이프(210) 중 어느 하나는 냉매의 유입을 위한 제 2유입구(212)와, 냉매의 유출을 위한 제 2유출구(214)를 구비한다. 편의상, 해당되는 제 2헤더 파이프(210)는 상측 둘레면에 제 2유입구(212)를 구비하고, 하측 둘레면에 제 2유출구(214)를 구비한다.
한편, 이웃하는 제 1열교환유닛(100)과 제 2열교환유닛(200)은 사이에 단순 접하는 보조방열핀(300)을 부가 배치한다.
그리고, 제 1열교환유닛(100)과 제 2열교환유닛(200)은 분리될 수 있도록 적층되어 연결된다. 이로 인해, 열교환기(10)의 성능과 크기는 조절될 수 있다. 물론, 적층되는 제 1열교환유닛(100)과 제 2열교환유닛(200)의 개수는 한정하지 않는다.
편의상, 제 2열교환유닛(200)은 제 1열교환유닛(100)의 상측에 적층되는 것으로 한다. 이때, 제 2헤더 파이프(210)는 대응되는 제 1헤더 파이프(110)의 단부에 접하여 지지되거나, 분리 가능하게 결합되거나 또는 용접될 수 있다.
아울러, 보조방열핀(300)은 이웃하는 제 1튜브(120)와 제 2튜브(220)는 사이에 배치되어 상측이 대응되는 제 2튜브(220)의 하측면에 접하고, 하측이 대응되는 제 1튜브(120)의 상측면에 접한다.
이때, 보조방열핀(300)은 호환성을 위해 제 1방열핀(130) 및 제 2방열핀(230)에 동일한 형상으로 제작될 수 있다.
특히, 보조방열핀(300)이 접하는 제 1튜브(120)와 제 2튜브(220)의 해당 표면은 플럭스제(도시하지 않음)가 미도포된다. 그래서, 보조방열핀(300)은 대응되는 제 1튜브(120)와 제 2튜브(220)에 단순히 접한 상태이다.
이때, 플럭스제는 서로 다른 재질의 제 1방열핀(130)과 제 1튜브(120)를 접합 유도하기 위한 용제이고, 서로 다른 재질의 제 2방열핀(230)과 제 2튜브(220)를 접합 유도하기 위한 용제이다.
일직선상에 위치하는 제 1헤더 파이프(110)와 제 2헤더 파이프(210)가 일체로 제작될 경우, 보조방열핀(300)에 대응되는 제 1헤더 파이프(110)와 제 2헤더 파이프(210)의 연결 부위가 절단시, 열교환기(10)는 쉽게 분리될 수 있다.
아울러, 보조방열핀(300)은 양측이 대응되는 제 1헤더 파이프(110) 또는 제 2헤더 파이프(210)에 용접되어 고정된다. 즉, 보조방열핀(300)이 대응되는 제 1튜브(120)와 제 2튜브(220) 사이에 배치된 후, 일직선상에 배치되는 제 1헤더 파이프(110)와 제 2헤더 파이프(210)는 용접 등 연결되고 나서, 보조방열핀(300)의 양측은 제 1헤더 파이프(110) 또는 제 2헤더 파이프(210)에 용접되어 고정된다.
특히, 보조방열핀(300)이 이웃한 제 1튜브(120)와 제 2튜브(220) 사이에 위치하여 접촉 면적을 증가시킴으로써 제 1열교환유닛(100)의 최상측의 제 1튜브(120)와 제 2열교환유닛(200)의 최하측의 제 2튜브(220)에 흐르는 냉매의 열교환 효율을 향상시킨다.
또한, 보조방열핀(300)이 열교환기(10)로부터 용이하게 분리될 수 있도록, 제 1열교환유닛(100)의 최상측에 위치한 제 1튜브(120)의 상측면 및 제 2열교환유닛(200)의 최하측에 위치한 제 2튜브(220)의 하측면이 플럭스제로 도포되지 않음으로써, 조립 공수가 감소하고, 제조원가가 경감된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 열교환기 100: 제 1열교환유닛
110: 제 1헤더 파이프 112: 제 1유입구
114: 제 1유출구 120: 제 1튜브
130: 제 1방열핀 200: 제 2열교환유닛
210: 제 2헤더 파이프 212: 제 2유입구
214: 제 2유출구 220: 제 2튜브
230: 제 2방열핀 300: 보조방열핀

Claims (7)

  1. 적어도 한 쌍의 제 1헤더 파이프를 포함하는 제 1열교환유닛; 및 상기 제 1헤더 파이프 각각에 축 방향으로 배치되는 제 2헤더 파이프를 포함하는 제 2열교환유닛을 포함하고,
    이웃하는 상기 제 1열교환유닛과 상기 제 2열교환유닛은 사이에 단순 접하는 보조방열핀을 배치하며,
    상기 보조방열핀은 이웃하는 상기 제 1열교환유닛의 제 1튜브와 상기 제 2열교환유닛의 제 2튜브 사이에 분리 가능하게 적층되어 접촉 면적을 증가시키고, 양측이 대응되는 상기 제 1헤더 파이프 또는 상기 제 2헤더 파이프에 용접되어 고정되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2헤더 파이프는 대응되는 상기 제 1헤더 파이프의 단부에 접하여 지지되거나, 분리 가능하게 결합되거나 또는 용접되는 것을 특징으로 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    다수 개의 상기 제 1헤더 파이프 중 어느 하나는 냉매의 유입을 위한 제 1유입구와, 냉매의 유출을 위한 제 1유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수 개의 상기 제 2헤더 파이프 중 어느 하나는 냉매의 유입을 위한 제 2유입구와, 냉매의 유출을 위한 제 2유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1열교환유닛은, 나란한 상기 제 1헤더 파이프의 사이에 배치되며, 냉매를 분배하는 다수 개의 상기 제 1튜브; 및 이웃한 상기 제 1튜브들의 사이에 배열되어 용접되고, 통과되는 외기를 통해 상기 제 1튜브의 냉매와 열교환 유도하는 제 1방열핀을 포함하고,
    상기 제 2열교환유닛은, 나란한 상기 제 2헤더 파이프의 사이에 배치되며, 냉매를 분배하는 다수 개의 상기 제 2튜브; 및 이웃한 상기 제 2튜브들의 사이에 배열되어 용접되고, 통과되는 외기를 통해 상기 제 2튜브의 냉매와 열교환 유도하는 제 2방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보조방열핀이 접하는 상기 제 1튜브와 상기 제 2튜브의 해당 표면은 플럭스제가 미도포되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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