KR102076648B1 - 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

열교환기 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 열교환기에는, 복수의 냉매튜브 및 상기 복수의 냉매튜브와 결합되는 열교환핀이 포함되고, 상기 열교환핀에는, 핀 플레이트, 상기 냉매튜브와 대응되는 형상으로 상기 핀 플레이트에 개구되는 제 1 결합부 및 상기 제 1 결합부의 외면으로부터 외측방향으로 상기 핀 플레이트에 개구되는 제 2 결합부가 포함된다.

Description

열교환기 및 그 제조방법{A heat exchanger and a method for manufacturing the same}
본 발명은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 냉동 사이클을 구성하는 구성요소로 사용되며, 냉매가 유동될 수 있도록 구성된다. 특히, 상기 열교환기는 공기와의 열교환을 통하여 공기를 냉각 또는 가열시키는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 열교환기는 공기조화기나 냉장고 등의 냉동장치에 사용될 수 있으며, 열교환에 의한 냉매의 응축 또는 증발여부에 따라 응축기 또는 증발기로서 기능할 수 있다.
상세하게는, 상기 열교환기에는 냉매가 유동되는 냉매튜브와, 상기 냉매튜브와 결합되어 상기 냉매튜브 내의 냉매와 공기가 접촉되는 면적, 즉 열교환 면적을 증가시키는 열교환핀이 포함된다. 상기 열교환핀에는, 상기 냉매튜브와 결합될 수 있도록 개구된 결합부가 구비될 수 있다.
상기 열교환핀은 복수 개가 제공되며 복수의 열교환핀은 상기 냉매튜브의 연장방향을 따라 적층되도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 적층된 열교환핀들 사이에는 소정의 공간이 형성되며, 공기가 상기 소정의 공간으로 유동하면서 상기 튜브의 냉매와 열교환될 수 있다.
이때, 상기 열교환핀과 상기 냉매튜브가 밀찰되어 결합될 수록 냉매와 공기의 열교환율이 높아질수 있다. 따라서, 종래의 열교환기에서는 상기 냉매튜브와 상기 열교환핀을 밀착하여 결합시기기 위한 다양한 방법이 제시되었다.
예를 들어, 상기 냉매튜브를 상기 열교환핀에 마련된 결합부에 끼운 후, 상기 냉매튜브의 외경을 확장(이하, 확관)하여, 상기 열교환핀과 상기 냉매튜브를 밀착시키는 방법이 많이 사용되었다. 이때, 상기 냉매튜브의 내부에 확관 장치를 삽입하여 상기 냉매튜브를 확장하였다.
그러나, 이러한 방식의 열교환기 및 그 제조방법에 의하면, 상기 냉매튜브를 확관시키는 공정이 복잡하여, 열교환기의 제조비용 및 제조시간이 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 열교환효율을 향상시키기 위해 상기 냉매튜브의 내측에 형성된 소정의 요철구조가 변형되는 문제점이 있었다.
그리고, 확관 장치를 상기 냉매튜브의 내측에 삽입하여 확관하는 과정에서, 상기 냉매튜브가 원하지 않는 형상으로 변형이 일어남으로써 상기 냉매튜브의 성능이 저하되고 불량품이 생산되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉매튜브의 형상을 변형하지 않으며 효과적으로 냉매튜브와 열교환핀을 밀착시키는 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉매튜브와 열교환핀의 결합과 냉매튜브 사이의 결합을 동시에 수행하여 제조공정이 단순화되고 제조시간 및 제조비용을 절감한 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 열교환기에는, 복수의 냉매튜브 및 상기 복수의 냉매튜브와 결합되는 열교환핀이 포함되고, 상기 열교환핀에는, 핀 플레이트, 상기 냉매튜브와 대응되는 형상으로 상기 핀 플레이트에 개구되는 제 1 결합부 및 상기 제 1 결합부의 외면으로부터 외측방향으로 상기 핀 플레이트에 개구되는 제 2 결합부가 포함된다.
특히, 상기 제 2 결합부는 상기 제 1 결합부의 상부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 결합부는 상기 제 1 결합부의 외면과 접하는 제 1 길이와 상기 제 1 결합부의 외면에서 상측방향으로 연장된 제 2 길이를 포함하고, 상기 제 1 길이는 상기 제 2 길이보다 길 수 있다.
또한, 상기 제 1 결합부에는 상기 냉매튜브가 삽입되고, 상기 제 2 결합부에는 상기 냉매튜브와 상기 제 1 결합부의 접합을 위한 필러메탈이 삽입될 수 있다. 이때, 상기 필러메탈은 상기 냉매튜브 및 상기 열교환핀보다 녹는점이 낮은 알루미늄으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 복수의 냉매튜브 및 상기 열교환핀은 알루미늄으로 마련될 수 있다. 즉, 본 발명의 사상에 다른 열교환기는 알루미늄으로 형성된다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 열교환기 제조방법에는 냉매튜브 및 필러메탈이 마련되고, 제 1 결합부 및 제 2 결합부가 형성된 열교환핀이 마련되고, 상기 제 1 결합부에 상기 냉매튜브가 삽입되고, 상기 제 2 결합부에 상기 필러메탈이 삽입되도록, 상기 열교환핀과 상기 냉매튜브 및 상기 필러메탈이 결합되고, 상기 열교환핀, 상기 냉매튜브 및 상기 필러메탈의 조립체가 상기 필러메탈의 녹는점 이상으로 가열되고, 상기 필러메탈에 의해 상기 냉매튜브와 상기 제 1 결합부가 밀착되어 결합된다.
이때, 상기 필러메탈이 용융되어 상기 냉매튜브와 상기 제 1 결합부의 사이로 유동되도록, 상기 제 2 결합부는 상기 제 1 결합부의 상부에 형성될 수 있다. 상기 냉매튜브와 상기 필러메탈은 서로 접한 상태로 상기 제 1 결합부 및 상기 제 2 결합부에 삽입될 수 있다. 따라서, 상기 필러메탈은 상기 냉매튜브의 상부에 접하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 냉매튜브는 제 1 방향으로 연장되고, 상기 필러메탈은 상기 냉매튜브와 대응되는 길이로 상기 제 1 방향으로 연장되어, 상기 냉매튜브 및 상기 필러메탈은 상기 제 1 방향으로 나란하게 일 측이 접하도록 배치되어, 상기 제 1 결합부 및 상기 제 2 결합부에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 냉매튜브에는, 제 1 방향으로 연장되고, 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 1 냉매튜브, 상기 제 2 방향으로 인접하게 배치된 한 쌍의 제 1 냉매튜브를 연결하는 제 2 냉매튜브 및 상기 제 1 냉매튜브와 상기 제 2 냉매튜브가 접하는 튜브결합부가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 필러메탈은 상기 튜브결합부에 배치되고, 상기 필러메탈의 용융에 의해 상기 제 1 냉매튜브와 상기 제 2 냉매튜브가 고정되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 열교환핀, 상기 냉매튜브 및 상기 필러메탈은 알루미늄으로 마련되고, 상기 필러메탈의 녹는점은 상기 열교환핀 및 상기 냉매튜브의 녹는점보다 낮을 수 있다.
이러한 본 발명에 의하면, 필러메탈을 통해 냉매튜브와 열교환핀을 밀착시킴에 따라, 공기와 냉매간의 열교환효율을 높이고 열교환기의 성능이 향상되는 장점이 있다.
특히, 상기 냉매튜브와 상기 열교환핀의 사이에 상기 필러메탈이 용융되어 채워질 수 있도록 구성하여, 상기 냉매튜브와 상기 열교환핀을 밀착하여 결합시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 냉매튜브와 상기 열교환핀의 사이 뿐만아니라 상기 냉매튜브의 사이에도 상기 필러메탈이 용융될 수 있도록 배치하여, 상기 열교환기의 제조공정이 단순화되고 구성간의 결합력이 증대될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 냉매튜브의 확관 공정을 수행하지 않기 때문에 상기 냉매튜브의 변형이 방지될 수 있다는 장점이 있다.
특히, 열교환효율을 높이기 위해 상기 냉매튜브의 내면에 형성된 요철구조의 변형이 방지되기 때문에, 상기 열교환기의 구성간의 결합 후에도 처음 설계된 열효율을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 열교환핀을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 열교환핀, 냉매튜브 및 필러메탈의 결합을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 필러메탈의 예시적인 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 냉매튜브 및 필러메탈의 결합을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 필러메탈의 용융과정을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기(10)에는,복수의 냉매튜브(20) 및 상기 복수의 냉매튜브(20)와 결합되는 열교환핀(30)이 포함된다.
상기 냉매튜브(20)는 냉매가 유동되는 유동관으로 이해될 수 있다. 또한, 상기 냉매튜브(20)에 유동되는 냉매의 성질에 따라 상기 열교환기(10)는 증발기 또는 응축기로 기능할 수 있다. 예를 들어, 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 상기 냉매튜브(20)에 유동되는 경우, 상기 열교환기(10)는 응축기로 기능할 수 있다.
또한, 상기 냉매튜브(20)는 형상으로 구비될 수 있다. 도 1에서는 예시적으로 원형의 단면적을 갖는 냉매튜브(20)를 도시하였다. 또한, 상기 냉매튜브(20)에는 상기 열교환핀(30)과 결합되는 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 1 냉매튜브(21)를 연결하는 제 2 냉매튜브(26)가 포함된다.
이때, 상기 제 1 냉매튜브(21)는 제 1 방향(A)으로 연장되고, 제 2 방향(B)으로 복수 개가 배치된다. 도 1에서는 상기 제 2 방향(B)으로 배치된 6개의 제 1 냉매튜브(21)를 예시적으로 도시하였다.
또한, 상기 제 2 냉매튜브(26)는 상기 제 2 방향(B)으로 인접하게 배치된 한 쌍의 제 1 냉매튜브(21)를 연결한다. 그에 따라, 상기 제 2 냉매튜브(26)는 절곡된 형태로 마련되고, U자 튜브, 리턴튜브로 명칭될 수 있다. 도 1에서는 3개의 제 2 냉매튜브(26)를 예시적으로 도시하였다. 그에 따라, 도 1에 도시된 열교환기(10)에는 냉매유동이 3부분으로 분리되어 발생될 수 있다.
상기 열교환핀(30)은 상기 냉매튜브(20)에 유동되는 냉매와 상기 열교환기(10)를 통과하는 공기 간의 열교환면적을 넓히기 위한 구성으로 이해될 수 있다. 즉, 상기 열교환핀(30)은 상기 냉매튜브(20)와 결합되어 상기 열교환기(10)의 열교환효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 열교환핀(30)은 다양한 개수 및 형상으로 구비될 수 있다. 도 1에서는 상기 제 2 방향(B)으로 배열된 6개의 제 1 냉매튜브(21)에 대응하여 상기 제 2 방향(B)으로 연장된 열교환핀(30)을 도시하였다. 또한, 상기 열교환핀(30)은 상기 제 1 방향(A)으로 복수 개가 배열된다.
정리하면, 상기 제 1 냉매튜브(21)는 상기 제 1 방향(A)으로 연장되고 상기 제 2 방향(B)으로 이격되어 배치되고, 상기 열교환핀(30)은 상기 제 2 방향(B)으로 연장되고 상기 제 1 방향(A)으로 이격되어 배치된다.
이와 같은 상기 냉매튜브(20) 및 상기 열교환핀(30)은 설치되는 장소 등에 따라 서로 다른 형상으로 구비될 수 있으며, 도 1에 도시된 것은 예시적인 것에 불과하다.
이때, 상기 열교환핀(30)과 상기 냉매튜브(20)의 사이에 간극이 존재하는 경우, 열의 이동이 효과적으로 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 상기 열교환핀(30)와 상기 냉매튜브(20)가 밀착되지 않는 경우, 상기 열교환기(10)의 열교환효율이 낮아진다.
따라서, 본 발명의 사상에 따른 열교환기(10)는 상기 열교환핀(30)과 상기 냉매튜브(20)가 밀착되도록 제조된다. 이하, 상기 열교환기(10)의 각 구성 및 결합에 의한 열교환기 제조방법에 대하여 자세하게 설명한다. 또한, 설명의 편의상 도 1의 형상으로 구비된 열교환기(10)의 제조방법을 예시적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 제조방법을 도시한 도면이다. 도 2에서는 상기 열교환기가 제조되는 과정을 간략하게 도시한 것으로, 도 3 내지 도 7를 참조하여 자세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(10)의 제조를 위해서 상기 냉매튜브(20) 및 상기 열교환핀(30)이 마련된다. 또한, 본 발명의 사상에 따른 열교환기(10)에는 상기 냉매튜브(20)와 상기 열교환핀(30)의 접합을 위한 필러메탈(Filler metal, 100)이 마련된다(S10).
이때, 상기 냉매튜브(20), 상기 열교환핀(30) 및 상기 필러메탈(100)은 알루미늄(Aluminum)으로 마련된다. 즉, 본 발명의 사상에 따른 열교환기(10)는 알루미늄으로 마련된다(All Aluminum heat exchanger).
다만, 상기 냉매튜브(20), 상기 열교환핀(30) 및 상기 필러메탈(100)은 서로 다른 종류의 알루미늄으로 마련될 수 있다. 자세하게는, 상기 필러메탈(100)은 상기 냉매튜브(20) 및 상기 열교환핀(30)보다 녹는점이 낮은 알루미늄으로 마련될 수 있다.
예를 들어, 상기 필러메탈(100)은 녹는점이 577도인 알루미늄으로 마련되고, 상기 냉매튜브(20) 및 상기 열교환핀(30)은 녹는점이 660도인 알루미늄으로 마련될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 열교환기의 제조를 위해서, 상기 냉매튜브(20), 상기 열교환핀(30) 및 상기 필러메탈(100)은 복수 개로 구비된다.
이하, 도 3을 참조하여 상기 열교환기(10)의 제조를 위해서 마련된 상기 열교환핀(30)에 대하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 열교환핀을 도시한 도면이다. 도 3에서는 상기 냉매튜브(20)와 결합되는 복수의 열교환핀(30) 중 어느 하나의 열교환핀의 일부를 도시하였다
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열교환핀(30)에는 핀 플레이트(31) 및 상기 핀 플레이트(31)에 형성된 제 1 결합부(32) 및 제 2 결합부(36)가 포함된다.
상기 핀 플레이트(31)는 상기 열교환핀(30)의 외관을 형성하는 구성으로 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 상기 핀 플레이트(31)의 넓이는 공기와 접촉하는 열교환면적에 해당될 수 있다. 또한, 상기 핀 플레이트(31)의 폭은 효과적인 열교환을 위하여 비교적 좁게 마련될 수 있다.
또한, 상기 핀 플레이트(31)에는 열교환면적을 넓이거나 열교환에 의해 발생되는 응축수가 원활하게 유동될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 핀 필레이트(31)에는 복수의 요철구조가 구비될 수 있으며, 도 3에서는 이를 생략하고 도시하였다.
또한, 상기 핀 플레이트(31)에는 복수의 개구가 형성된다. 상기 개구는 상기 핀 플레이트(31)에 결합되는 상기 냉매튜브(30)의 개수와 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 도 1과 같이, 6개의 냉매튜브가 상기 핀 플레이트(31)에 결합되는 경우, 상기 핀 플레이트(31)에는 6개의 개구가 형성된다.
이와 같은 개구는 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(36)로 구비된다. 즉, 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(36)는 상기 핀 플레이트(31)에 하나의 개구를 형성한다.
상기 제 1 결합부(32)는 상기 냉매튜브(20)와 대응되는 형상으로 상기 핀 플레이트(31)에 개구된다. 자세하게는, 상기 냉매튜브(20)의 단면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 원형의 단면을 갖는 상기 냉매튜브(20)에 대응하여, 상기 제 1 결합부(32)는 원형으로 개구된다.
이때, 상기 제 1 결합부(32)는 상기 냉매튜브(20)의 단면보다 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉매튜브(20)의 외측반경이 R인 경우, 상기 제 1 결합부(32)는 R보다 큰 R1의 반경을 갖도록 개구된다.(R1>R)
상기 제 2 결합부(36)는 상기 제 1 결합부(32)의 외면으로부터 외측방향으로 상기 핀 플레이트(31)에 개구된다. 즉, 상기 제 2 결합부(36)는 상기 제 1 결합부(32)에서 외측으로 함몰된 형상으로 마련될 수 있다.
그에 따라, 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(32)로 형성되는 하나의 개구는, 전체적으로 상기 냉매튜브(20)와 대응되는 형상에서 적어도 일부분이 외측으로 더 개구된 형상을 갖는다.
또한, 상기 제 2 결합부(32)는 상기 제 1 결합부(32)의 상부에 위치된다. 즉, 하나의 개구는 전체적으로 상기 냉매튜브(20)와 대응되는 형상에서 상부가 외측으로 더 개구된 형상을 갖는다.
이때, 상기 제 2 결합부(36)는 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 도 3에서는 제 1 길이(t1) 및 제 2 길이(t2)를 갖는 직사각형 형상으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 해당된다.
이때, 상기 제 1 길이(t1)는 상기 제 1 결합부(32)의 외면과 접하는 길이로 이해될 수 있다. 도 3에서는 기재의 편의상, 상기 제 2 결합부(36)의 가로방향 직선길이를 도시하였으나, 상기 제 1 길이(t1)는 상기 제 1 결합부(32)의 외주면(32a)에 대응되는 호의 길이로 이해될 수 있다.
또한, 상기 제 2 길이(t2)는 상기 제 1 결합부(32)의 외면에서 상측방향으로 연장된 길이로 이해될 수 있다. 도 3에서는 기재의 편의상, 상기 제 2 결합부(36)의 세로방향 최대길이를 도시하였으나, 상기 제 2 길이(t2)는 상기 제 1 결합부(32)에서 상측방향으로 연장되는 각 길이로 이해될 수 있다.
특히, 상기 제 1 길이(t1)는 상기 제 2 길이(t2)보다 길 수 있다. 즉, 상기 제 2 결합부(36)는 상기 제 1 결합부(32)와 비교적 많은 면적이 접하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 길이(t1)는 1~5mm로 마련되고, 상기 제 2 길이(t2)는 0.2~2mm로 마련될 수 있다.
이와 같이, 상기 열교환핀(30)에는 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(36)로 형성된 복수의 개구가 형성되고, 상기 열교환핀(30)은 복수 개로 마련된다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 제 1 결합부(32)에 상기 제 1 냉매튜브(21)가 삽입되고(S20), 상기 제 2 결합부(36)에 상기 필러메탈(100)이 삽입된다(S30). 이때, 편의상 두 과정을 분리하여 기재하였으나, 두 과정은 동시에 수행될 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5을 참조하여 자세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 열교환핀, 냉매튜브 및 필러메탈의 결합을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 필러메탈의 예시적인 형상을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 필러메탈(100)은 서로 접한 상태로 마련된다. 자세하게는, 상기 필러메탈(100)은 상기 제 1 냉매튜브(21)와 같이 상기 제 1 방향(A)으로 연장되어 마련된다.
상기 필러메탈(100)은 상기 냉매튜브(20)와 대응되는 길이로 상기 제 1 방향(A)으로 연장될 수 있다. 더하여, 상기 필러메탈(100)의 상기 제 1 방향(A) 길이는 상기 제 1 냉매튜브(21)의 상기 제 1 방향(A) 길이보다 더 길게 마련될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 필러메탈(100)은 다양한 단면으로 마련될 수 있다. 도 5의 (a)에 도시된 필러메탈(100)은 납작한 직사각형 형상의 스트립(Strip) 타입에 해당되고, 도 5의 (b)에 도시된 필러메탈(100a)은 비교적 큰 반경의 원형으로 마련되는 봉 타입에 해당된다.
또한, 도 5의 (c)에 도시된 필러메탈(100b)은 비교적 작은 반경을 갖는 원형으로 마련되는 와이어(wire)타입에 해당된다. 이와 같은 필러메탈의 형상은 제조의 편의상 다양한 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 제 2 결합부(36)에 대응되도록 마련될 수 있다.
이때, 도 4의 (a)와 같이, 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)은 상기 제 1 방향(A)으로 나란하게 일 측이 접하도록 배치된다. 특히, 상기 필러메탈(100)은 상기 제 1 냉매튜브(21)의 상부에 접하여 배치될 수 있다.
그리고, 도 4의 (b)와 같이, 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)은 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(36)에 동시에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)의 결합체는 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(36)로 형성된 개구에 삽입된다.
이때, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 필러메탈(100)의 결합은 단순한 접촉에 해당될 수 있으며, 위치가 고정되는 정도의 약한 결합에 해당될 수 있다.
또한, 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)의 결합체는 상기 제 1 결합부(32) 및 상기 제 2 결합부(36)로 형성된 개구에 용이하게 삽입되도록, 상기 개구는 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)보다 크게 형성된다.
자세하게는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 결합부(32)는 상기 제 1 냉매튜브(21)보다 큰 반경으로 형성되고, 상기 제 2 결합부(36)는 상기 필러메탈(100)보다 크게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 개구와 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)의 사이에는 소정의 빈 공간이 발생된다.
특히, 상기 제 1 결합부(32)의 외주면(32a)과 상기 제 1 냉매튜브(21)의 사이에 발생되는 빈 공간을 간극(G)이라 한다. 일반적으로 이와 같은 간극(G)은 약 0.4~0.6mm정도로 형성될 수 있다. 이때, 상기 간극(G)은 상기 열교환기(10)의 열교환효율을 위해 완성된 열교환기(10)에서 최소화되어야 하는 부분으로 이해될 수 있다.
이와 같이, 상기 열교환핀(30)의 개구에 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 필러메탈(100)이 각각 삽입된다. 도 1의 열교환기(10)의 경우, 상기 제 1 방향(A)으로 배열된 복수의 열교환핀(30)에 6개의 제 1 냉매튜브(21) 및 필러메탈(100)의 결합체가 각각 삽입된다. 다르게 말하자면, 상기 제 2 방향(B)으로 배열된 6개의 제 1 냉매튜브(21) 및 필러메탈(100)의 결합체에 복수의 열교환핀(30)이 삽입된다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 2 냉매튜브(26)가 결합된다(S40). 즉, 상기 제 1 냉매튜브(21), 상기 필러메탈(100) 및 상기 열교환핀(30)이 결합된 상태에서, 상기 제 1 냉매튜브(21)에 상기 제 2 냉매튜브(26)가 결합된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 냉매튜브 및 필러메탈의 결합을 도시한 도면이다. 편의상, 도 6에는 상기 열교환핀(30)을 생략하고 도시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 냉매튜브(26)는 상기 제 2 방향(B)으로 인접한 한 쌍의 제 1 냉매튜브(21)를 연결한다. 이때, 상기 냉매튜브(20)에는, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 2 냉매튜브(26)가 접하는 튜브결합부(23)가 포함될 수 있다.
상기 튜브결합부(23)는 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 2 냉매튜브(26)가 겹쳐지는 부분으로 이해될 수 있다. 상기 튜브결합부(23)는 상기 제 1 냉매튜브(21) 및 상기 제 2 냉매튜브(26) 중 어느 하나가 다른 하나에게 삽입되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 튜브결합부(23)의 면적은 설계에 따라 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 튜브결합부(23)에서 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 2 냉매튜브(26)의 결합을 약한 결합 또는 접하는 부분으로 이해될 수 있다. 특히, 냉매가 유출될 수 있는 가능성이 있는 정도의 결합을 의미할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 필러메탈(100)은 상기 제 1 냉매튜브(21)보다 상기 제 1 방향(A)으로 더 연장되어 마련될 수 있다. 그에 따라, 상기 필러메탈(100)은 상기 튜브결합부(23)에 배치될 수 있다. 자세하게는, 상기 튜브결합부(23)의 상측에 상기 필러메탈(100)의 적어도 일부가 배치된다.
그리고, 다시 도 2를 참조하면, 상기 필러메탈(100)이 용융된다(S50). 즉, 상기 제 1 냉매튜브(21), 상기 제 2 냉매튜브(26), 상기 열교환핀(30) 및 상기 필러메탈(100)의 조립체에 소정의 열이 가해진다. 이때, 상기 필러메탈(100)의 녹는점보다 더 높은 온도로 가열되어 상기 필러메탈(100)이 용융될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 필러메탈의 용융과정을 도시한 도면이다. 도 7의 (a)는 상기 필러메탈(100)이 용융되기 전이고, 도 7의 (b)는 상기 필러메탈(100)이 용융된 후에 해당된다.
도 7의 (a)의 경우, 상기 제 1 결합부(32)와 상기 제 1 냉매튜브(21) 사이의 간극(G)을 확인할 수 있다. 그리고, 도 7의 (b)의 경우, 상기 필러메탈(100)이 용융되어 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 1 결합부(32)의 사이로 유동되어 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 1 결합부(32)가 밀착된다.
특히, 상기 필러메탈(100)은 상기 제 1 냉매튜브(21)의 상측에 배치됨에 따라 중력에 의해 자연스럽게 흘러내려 상기 간극(G)을 메울수 있다. 또한, 상기 튜브결합부(23)에도 용융된 필러메탈(100)이 흘려내림에 따라, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 2 냉매튜브(26)가 고정되어 결합될 수 있다.
정리하자면, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 필러메탈(100)을 접하도록 배치하여 상기 열교환핀(30)에 형성된 개구에 함께 삽입한다. 그리고, 상기 제 1 냉매튜브(21)에 상기 제 2 냉매튜브(26)를 결합시켜, 상기 제 1 냉매튜브(21), 상기 제 2 냉매튜브(26), 상기 열교환핀(30) 및 상기 필러메탈(100)의 조립체가 형성된다. 그리고, 이와 같은 조립체를 가열하여 상기 필러메탈(100)을 용융시킨다.
이와 같이 간단한 공정을 통해, 본 발명의 사상에 따른 열교환기(10)를 제조할 수 있다. 특히, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 열교환핀(30)이 밀착되어 결합되는 동시에, 상기 제 1 냉매튜브(21)와 상기 제 2 냉매튜브(26)가 고정되어 결합될 수 있다.
더하여, 상기 제 1 냉매튜브(21), 상기 제 2 냉매튜브(26) 및 상기 열교환핀(30)의 형상 변형이 방지될 수 있다.
10 : 열교환기 20 : 냉매튜브
21 : 제 1 냉매튜브 26 : 제 2 냉매튜브
30 : 열교환핀 31 : 핀 플레이트
32 : 제 1 결합부 36 : 제 2 결합부
100 : 필러메탈 G : 간극

Claims (15)

  1. 복수의 냉매튜브;
    상기 복수의 냉매튜브와 결합되는 열교환핀; 및
    상기 복수의 냉매튜브와 상기 열교환핀의 결합을 위한 필러메탈이 포함되고,
    상기 열교환핀에는,
    핀 플레이트;
    상기 냉매튜브와 대응되는 형상으로 상기 핀 플레이트에 개구되는 제 1 결합부; 및
    상기 제 1 결합부의 외면으로부터 외측방향으로 상기 핀 플레이트에 개구되는 제 2 결합부가 포함되고,
    상기 열교환핀, 상기 냉매튜브 및 상기 필러메탈은 알루미늄으로 마련되고,
    상기 제 2 결합부는 상기 제 1 결합부의 상부에 형성되며, 상기 제 1 결합부의 외면에 접하는 제 1 길이(t1) 및 상기 제 1 결합부의 외면에서 상측방향으로 연장된 제 2 길이(t2)를 갖는 직사각형 형상으로 구비되고,
    상기 제 1 길이는 상기 제 2 길이보다 길게 형성되고(t1>t2),
    상기 복수의 냉매튜브에는,
    제 1 방향으로 연장되고, 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 1 냉매튜브;
    상기 제 2 방향으로 인접하게 배치된 한 쌍의 제 1 냉매튜브를 연결하는 제 2 냉매튜브; 및
    상기 제 1 냉매튜브와 상기 제 2 냉매튜브가 접하는 튜브결합부;가 포함되고,
    상기 필러메탈은 상기 제 1 냉매튜브보다 더 길게 상기 제 1 방향으로 연장되어 상기 필러메탈의 적어도 일부가 상기 튜브결합부 및 상기 제 2 냉매튜브에 배치되며,
    상기 필러메탈의 용융에 의해 상기 제 1 냉매튜브와 상기 제 2 냉매튜브가 고정되어 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필러메탈의 단면은 상기 제 2 결합부에 대응되는 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 냉매튜브를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필러메탈의 단면은 상기 제 2 길이보다 작은 직경을 갖는 원형 형상으로 형성되고, 상기 제 2 결합부에 복수개가 삽입되어 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 결합부에는 상기 냉매튜브가 삽입되고,
    상기 제 2 결합부에는 상기 필러메탈이 삽입되며,
    상기 냉매튜브와 상기 필러메탈은 서로 접한 상태로 상기 제 1 결합부 및 상기 제 2 결합부에 함께 삽입되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 필러메탈은 상기 냉매튜브 및 상기 열교환핀보다 녹는점이 낮은 알루미늄으로 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 냉매튜브는 제 1 방향으로 각각 연장되고,
    상기 필러메탈은 각 냉매튜브와 대응되는 길이로 상기 제 1 방향으로 연장되어,
    상기 냉매튜브 및 상기 필러메탈은 상기 제 1 방향으로 나란하게 일 측이 접하도록 배치되어, 상기 제 1 결합부 및 상기 제 2 결합부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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  14. 삭제
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