KR102274840B1 - 열교환기 - Google Patents

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KR102274840B1
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박동혁
이종문
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주식회사 두원공조
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Abstract

본 발명은, 유체가 내부로 유동되는 다수개의 튜브; 상기 다수개의 튜브가 각각 삽입되는 다수개의 튜브홀이 형성된 헤더; 상기 튜브들 사이에 개재된 핀; 상기 헤더의 바깥쪽에 결합된 탱크; 상기 유체가 유입 및 토출되는 유체파이프; 상기 헤더와 상기 탱크의 상측에 설치된 제1장착부재; 상기 헤더와 상기 탱크의 하측에 설치된 제2장착부재; 및 상기 헤더와 탱크 사이에 배치되는 배플;을 포함한다.
본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더와 탱크 사이에 조립과 고정이 용이하고 브레이징 용접이 순조롭게 이루어지는 배플을 적용하여 탱크의 강성보강을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 배플의 배치로 인하여 유체의 유동흐름에 지장을 주지 않고 일정 내부 압력에서 탱크의 강성확보가 가능하고 유체의 유속을 균일하게하고 유체의 분포를 고르게 하여 열교환 성능을 향상시키게 한다.

Description

열교환기{Heat Exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체들 사이에 열교환을 수행하는 장치에 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, 난방 할 수 있게 한다. 이러한 열교환기는 냉매를 열교환매체로 사용하는 응축기와 증발기, 그리고 유체를 열교환매체로 사용하는 라디에이터와 히터코어 등 사용목적과 용도에 따라 다양하게 제작되고 있다.
일반적으로 종래의 열교환기는, 길이방향으로 배열되는 복수개의 튜브 삽입홀이 형성되는 헤더 및 상기 헤더와 결합하여 내부 공간에 유로를 형성하는 탱크는 유체의 저장 및 분배의 기능을 갖도록 구성된다.
이때, 탱크는 지지구조가 없을경우 일정 내부 압력에서 부풀어 오르게 되는 문제점이 있으며 강성확보를 위하여 벌집엠보구조 적용을 통해 그 강성을 높이는데 한계가 있다. 이로 인한 문제를 해결하기 위해, 탱크의 강성보강을 위해 지지구조를 형성할 경우 유량의 유동흐름을 방해하게 되어 유량의 저장 및 분배가 제대로 이루어지지 않아 열교환기의 기능이 저하가 되는 문제가 있다. 또한 탱크와 헤더 사이에 별도로 제작된 지지구조를 조립할 경우 브레이징 용접 과정중 제작된 지지구조의 조립 위치가 어긋나 브레이징 용접이 순조롭게 이루어지지 않는 문제가 발생하였다.
본 발명은 열교환기의 헤더와 탱크사이에 지지구조가 없어 일정 내부압력에서 변형되는 탱크의 강성보강이 가능하게 하여 내구성을 확보하고 열교환 성능에 도움이 되는 열교환기 구조를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 유체가 내부로 유동되는 다수개의 튜브; 상기 다수개의 튜브가 각각 삽입되는 다수개의 튜브홀이 형성된 헤더; 상기 튜브들 사이에 개재된 핀; 상기 헤더의 바깥쪽에 결합된 탱크; 상기 유체가 유입 및 토출되는 유체파이프; 상기 헤더와 상기 탱크의 상측에 설치된 제1장착부재; 상기 헤더와 상기 탱크의 하측에 설치된 제2장착부재; 및 상기 헤더와 탱크 사이에 배치되는 배플;을 포함하는 열교환기를 제공한다.
상기 배플은, 판형으로 형성되며, 일단부가 상기 탱크 측을 향하고 타단부가 상기 헤더측을 향하도록 배치된다.
상기 배플은, 다수개로 구비되며, 각각 수평으로 상기 헤더의 상기 튜브홀 중앙부에 배치되고, 서로 수직으로 이격되도록 배치된다.
상기 배플은, 수직으로 상기 탱크와 상기 헤더면에 배치되고, 상기 탱크 및 상기 제2장착부재 측을 향하여 장착돌기가 돌출 형성된다.
상기 탱크 및 상기 제2장착부재는, 상기 장착돌기가 삽입되는 체결홈이 형성된다.
상기 탱크는, 수직으로 서로 이격되도록 배치되는 다수개의 조립홀이 형성된 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트의 수평 단부로부터 상기 헤더 측으로 연장 형성된 한 쌍의 결합부재를 포함하며, 상기 다수개의 배플은, 일단부가 각각 상기 다수개의 조립홀에 삽입된다.
상기 탱크는, 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트의 수평 단부로부터 상기 헤더 측으로 연장 형성되며, 수직으로 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 고정홈이 각각 형성된 한 쌍의 결합부재를 포함하며, 상기 배플은, 상기 고정홈에 각각 삽입되는 고정돌기가 타단부 측 수평 단부에 각각 형성된다.
상기 배플은, 수직으로 인접하는 튜브홀과 튜브홀 사이에 배치된다.
상기 배플은, 수평으로 인접하는 튜브홀과 튜브홀 사이에 배치된다.
본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더와 탱크 사이에 조립과 고정이 용이하고 브레이징 용접이 순조롭게 이루어지는 상기 배플을 적용하여 탱크의 강성보강을 가능하게 한다.
따라서 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 상기 배플의 배치로 인하여 유체의 유동흐름에 지장을 주지 않고 일정 내부 압력에서 상기 탱크의 강성확보가 가능하고 유체의 유속을 균일하게하고 유체의 분포를 고르게 하여 열교환 성능을 향상시키게 한다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도2는 도1의 탱크와 헤더사이에 배치되는 배플을 도시한 도면이다.
도3은 도2의 탱크를 확대하여 도시한 도면이다.
도4는 도2의 배플이 헤더에 배치되는 형태를 확대하여 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 탱크와 헤더사이에 배치되는 배플을 도시한 도면이다.
도6은 도5의 배플이 헤더에 배치되는 형태를 확대하여 도시한 도면이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(100)는, 튜브(130), 헤더(110), 탱크(120), 배플(140), 핀(160), 제1장착부재(170), 제2장착부재(180), 유체파이프(190)를 포함한다.
상기 튜브(130)는 유체가 내부로 유동되며 다수개로 형성된다.
상기 헤더(110)는 다수개로 형성된 상기 튜브(130)가 각각 삽입되는 다수개의 튜브홀(111)으로 형성된다.
여기서, 상기 헤더(110)의 다수개의 상기 튜브홀(111)은 다수개의 상기 튜브(130)가 삽입될 수 있게 소정의 크기로 상기 헤더(110)의 길이 방향으로 이격되어 나란하게 형성된다.
이로 인해, 상기 튜브홀(111)에 상기 튜브(130)들의 단부가 삽입되도록 결합이 가능하다.
상기 탱크(120)는 상기 헤더(110)의 바깥쪽에 결합된다.
여기서, 상기 탱크(120)는 상기 베이스플레이트(121)와 한 쌍의 결합부재(122)를 포함하는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.
도2를 참고하여 상기 열교환기(100)의 일측 단부의 상기 탱크(120)에 대하여 먼저 설명한다.
상기 배플(140)은 상기 헤더(110)와 상기 탱크(120)사이에 배치된다.
여기서, 상기 배플(140)은 판형으로 형성되며, 상기 배플(140)의 일단부가 상기 탱크(120) 측을 향하고 상기 배플(140)의 타단부가 상기 헤더(110)측을 향하도록 배치된다.
추가적으로, 판형으로 형성되는 상기 배플(140)은 소정 두께의 직사각형 형상을 이룬다.
상기 핀(160)은 상기 튜브(130)들 사이에 개재된다.
상기 제1장착부재(170)는 상기 헤더(110)와 상기 탱크(120)의 상측에 설치된다.
상기 제2장착부재(180)는 상기 헤더(110)와 상기 탱크(120)의 하측에 설치된다.
여기서, 상기 제1장착부재(170)와 상기 제2장착부재(180)는 상기 유체의 기밀을 유지시킨다.
상기 배플은(140) 조립을 위한 상기 고정돌기(141)가 일체화된 형상으로 일반적인 프레스 공법으로 생산할 수 있어 생산원가의 비용 또한 줄일 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에서의 상기 배플(140)은 다수개로 구비되며, 각각 수평으로 상기 헤더(110)의 튜브홀(111) 중앙부에 배치되고, 상기 탱크(120)와 상기 헤더(110)에 수직으로 이격되도록 배치된다.
여기서는 보다 구체적으로, 상기 헤더(110)와 상기 탱크(120) 사이에 수평으로 배치되며 상기 탱크(120)와 상기 헤더(110)에 수직으로 이격되도록 배치되는 다수개의 상기 배플(140)에 대해 상세히 설명하도록 한다.
한편, 앞서 말한 바와 같이 상기 탱크(120)는 베이스플레이트(121)와 상기 한 쌍의 결합부재(122)를 포함한다.
상기 베이스플레이트(121)는 상기 배플(140)이 수직으로 이격되도록 배치될 수 있도록 다수개의 조립홀(123)이 형성되며 상기 조립홀(123)은 상기 배플(140)의 일측면과 조립이 가능한 소정의 홀크기로 상기 베이스플레이트(121)위에 형성된다.
상기 한 쌍의 결합부재(122)는 상기 베이스플레이트(121)의 수평 단부로부터 상기 헤더(110)측으로 연장 형성되어 결합이 가능하도록 굽혀진 형태로 형성된다.
또한, 상기 한 쌍의 결합부재(122)는 다수개의 상기 배플(140)이 각각 수평으로 배치되고 수직으로 서로 이격되어 배치가 가능하도록 복수개의 고정홈(124)이 각각 형성된다.
한편, 상기 배플(140)의 타단부 측 수평 단부의 양측에는 고정돌기(141)가 형성된다.
즉, 상기 배플(140)이 상기 탱크(120)에 배치될 시 상기 한 쌍의 결합부재(122)의 양측에 형성된 상기 고정홈(124)에 상기 배플(140)의 타단부 측 수평 단부의 양측에 형성된 고정돌기(141)가 걸쳐지게 되어 상기 배플(140)은 상기 탱크(120)에 견고하게 배치된다.
그리고 상기 배플(140)의 타단부가 상기 헤더(110)측을 향하도록 배치될 시 상기 배플(140)의 타단부는 상기 헤더(110)의 수직으로 인접하는 상기 튜브홀(111)과 튜브홀(111) 사이에 배치된다.
따라서 상기한 형태로 인하여 상기 헤더(110)와 상기 탱크(120) 사이에 지지 형태로 각각 수평으로 배치되고 서로 수직으로 이격되도록 배치되는 다수개의 상기 배플(140)은 조립과 고정이 용이하고 브레이징이 가능하다.
또한, U턴유로(미도시)에 적용이 가능하고 유체의 유동흐름을 방해하지 않으면서 탱크(120)의 강성 보강이 가능하다.
그리고 도5를 참고하여 상기 열교환기(100)의 타측 단부의 상기 탱크(120)에 대하여 설명한다.
상기 헤더(110)와 상기 탱크(120) 사이에 수직으로 배치되는 상기 배플(150)은 일단부가 상기 탱크(120)측에 타단부가 상기 헤더(110)의 수평으로 인접하는 튜브홀(111)과 튜브홀(111) 사이에 배치된다.
즉, 상기 헤더(110)와 상기 탱크(120) 사이에 수직으로 배치되는 상기 배플(150)은 유로(미도시)를 양분할 수 있음으로써 유체의 유속을 균일하게하고 유체의 분포를 고르게 함과 동시에 탱크(120) 강성 보강이 가능하다.
또한, 상기 배플(150)은, 상기 탱크(120) 및 상기 제2장착부재(180) 측을 향하여 장착돌기(142)가 각각 돌출 형성된다.
여기서, 상기 탱크(120) 및 상기 제2장착부재(180)는, 상기 장착돌기(142)가 삽입되는 체결홈(143)이 형성된다.
따라서 상기 배플(150)은 상기 탱크(120)와 상기 제2장착부재(180)에 조립과 고정이 용이하게 됨으로써, 더욱더 견고한 안정적인 배치가 가능하게 된다.
하지만, 종래의 열교환기는, 길이방향으로 배열되는 복수개의 튜브홀(111)이 형성되는 헤더(110) 및 상기 헤더(110)와 결합하여 내부 공간에 유로를 형성하는 탱크(120)를 포함하여 유체의 저장 및 분배의 기능을 갖도록 구성된다. 이때, 탱크(120)는 지지구조가 없어 일정 내부 압력의 강성확보가 취약하며 탱크(120)에 강성보강을 위해 지지구조를 형성할 경우 유체의 유동흐름을 방해하게 되어 유체의 저장 및 분배가 제대로 이루어지지 않는다.
또한 탱크(120)와 헤더(110) 사이에 별도로 제작된 지지구조를 조립할 경우 브레이징 용접이 이루어지기까지 제작된 지지구조의 상태가 흐트러져 브레이징 용접이 순조롭게 이루어지지 않게 되는 문제가 발생하였다.
여기서, 본 발명에 따른 열교환기(100)에 의하면, 헤더(110)와 탱크(120) 사이에 조립과 고정이 용이하고 브레이징 용접이 순조롭게 이루어지는 상기 배플(140,150)을 적용하여 탱크(120)의 강성보강을 가능하게 한다.
따라서 본 발명에 따른 열교환기(100)에 의하면, 상기 배플(140,150)의 배치로 인하여 유체의 유동흐름에 지장을 주지 않고 일정 내부 압력에서 상기 탱크(120)의 강성확보가 가능하고 유체의 유속을 균일하게하고 유체의 분포를 고르게 하여 열교환 성능을 향상시키게 한다.
100 : 열교환기 110 : 헤더
111 : 튜브홀 120 : 탱크
121 : 베이스플레이트 122 : 한 쌍의 결합부재
123 : 조립홀 124 : 고정홈
130 : 튜브 141 : 고정돌기
142 : 장착돌기 143 : 체결홈
160 : 핀 170 : 제1장착부재
180 : 제2장착부재 190 : 유체파이프
140,150 : 배플

Claims (9)

  1. 유체가 내부로 유동되는 다수개의 튜브;
    상기 다수개의 튜브가 각각 삽입되는 다수개의 튜브홀이 형성된 헤더;
    상기 튜브들 사이에 개재된 핀;
    상기 헤더의 바깥쪽에 결합된 탱크;
    상기 유체가 유입 및 토출되는 유체파이프;
    상기 헤더와 상기 탱크의 상측에 설치된 제1장착부재;
    상기 헤더와 상기 탱크의 하측에 설치된 제2장착부재; 및
    상기 헤더와 탱크 사이에 배치되는 배플;을 포함하되,
    상기 배플은, 판형으로 형성되며, 일단부가 상기 탱크 측을 향하고 타단부가 상기 헤더측을 향하도록 배치되며,
    상기 배플은, 수직으로 상기 탱크와 상기 헤더면에 배치되고,
    상기 제2장착부재 측을 향하여 장착돌기가 돌출 형성되고,
    상기 제2장착부재는, 상기 장착돌기가 삽입되는 체결홈이 형성된 열교환기.
  2. 삭제
  3. 유체가 내부로 유동되는 다수개의 튜브;
    상기 다수개의 튜브가 각각 삽입되는 다수개의 튜브홀이 형성된 헤더;
    상기 튜브들 사이에 개재된 핀;
    상기 헤더의 바깥쪽에 결합된 탱크;
    상기 유체가 유입 및 토출되는 유체파이프;
    상기 헤더와 상기 탱크의 상측에 설치된 제1장착부재;
    상기 헤더와 상기 탱크의 하측에 설치된 제2장착부재; 및
    상기 헤더와 탱크 사이에 배치되는 배플;을 포함하되,
    상기 배플은, 다수개로 구비되며, 각각 수평으로 상기 헤더의 튜브홀 중앙부에 배치되고, 서로 수직으로 이격되도록 배치되며,
    상기 탱크는,
    수직으로 서로 이격되도록 배치되는 다수개의 조립홀이 형성된 베이스플레이트와,
    상기 베이스플레이트의 수평 단부로부터 상기 헤더 측으로 연장 형성된 한 쌍의 결합부재를 포함하며,
    상기 다수개의 배플은, 일단부가 각각 상기 다수개의 조립홀에 삽입되고,
    상기 탱크는,
    베이스플레이트와,
    상기 베이스플레이트의 수평 단부로부터 상기 헤더 측으로 연장 형성되며, 수직으로 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 고정홈이 각각 형성된 한 쌍의 결합부재를 포함하며,
    상기 배플은, 상기 고정홈에 각각 삽입되는 고정돌기가 타단부 측 수평 단부에 각각 형성된 열교환기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 배플은, 수직으로 인접하는 튜브홀과 튜브홀 사이에 배치되는 열교환기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 배플은, 수평으로 인접하는 튜브홀과 튜브홀 사이에 배치되는 열교환기.
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