KR20010019000A

KR20010019000A - 열교환기

Info

Publication number: KR20010019000A
Application number: KR1019990035199A
Authority: KR
Inventors: 김현영
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-03-15
Also published as: SE9903589D0; JP2001066078A; KR100292533B1

Abstract

본 발명은, 열교환기에 관한 것으로서, 판면을 관통하여 형성된 관통공이 사각형상을 이루도록 배치되어 있는 복수의 전열판과; 상기 전열판의 사이에 적어도 하나 개재되어 인접된 양 전열판과 상호 협조적으로 판면방향을 따라 제1유로를 형성하여 대각방향으로 배치된 상기 전열판의 관통공중 어느 한 쌍이 유체의 흐름방향을 따라 상기 제1유로의 상류측 및 하류측에 각각 배치되도록 하고, 나머지 한 쌍의 관통공과 두께방향을 따라 상호 연통되도록 한 쌍의 제1연통공이 형성된 고리형상의 제1유로형성부재와; 상기 전열판을 사이에 두고 상기 제1유로형성부재와 두께방향을 따라 상호 교호적으로 적어도 하나 배치되어 인접배치된 양 전열판과 상호 협조적으로 평면투영시 상기 제1유로와 교차되는 제2유로를 형성하고, 상기 제1유로와 상호 연통되는 한 쌍의 제2연통공이 형성되어 있는 고리형상의 제2유로형성부재와; 적층방향을 따라 일측에 최종적으로 배치되어 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 외부에 대해 차단하는 제1커버부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 일회의 결합공정으로 부품간의 결합이 가능하도록 함으로써 제조공정을 단순화함과 동시에 결합된 부품의 결합상태를 공고히 할 수 있는 열교환기가 제공된다.

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은, 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 납접(Brazing) 및 용접(Welding)에 의해 상호 결합되던 부품을 일회의 납접에 의해 모두 결합되도록 함으로써 제조공정을 단순화하고 납접된 부위가 용접시 발생되는 열에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 열교환기의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 열교환기는, 거의 직육면체 형상을 가지며 내부에 상호 다른 제1 및 제2유체가 각각 통과하면서 열교환될 수 있도록 복수의 유로가 형성된 본체(101)와, 본체(101)의 장변부의 일측 및 양 단변부에 결합되어 동일한 유체의 유로를 상호 연통시키는 복수의 헤더(121a~121d)를 가진다.

본체(101)의 길이방향을 따라서는 제1유체의 유로가 형성되어 있으며, 본체(101)의 양 단부에는 제1유체의 각 유로의 입구(103a,103b) 및 출구(미도시)가 각각 형성되어 있다. 본체(101)의 장변부의 일측에는 제2유체의 유로의 각 입구(미도시)가 형성되어 있으며, 대향측 장변부의 대각측 영역에는 제2유체의 유로의 각 출구(105c,105d)가 각각 형성되어 있다.

이들 제1 및 제2유체의 각 유로의 입구 및 출구에는 동일한 유체의 각 유로를 상호 연통시킬 수 있도록 절개된 원통형상을 가지는 헤더(121a~121d)가 각각 결합되어 있다. 각 헤더(121a~121d)에는 외부로부터 제1 및 제2유체가 각각 유입 및 유출될 수 있도록 유체배관(123a~123d)이 각각 접속되어 있다.

한편, 본체(101)는 직사각판상을 가지는 금속부재로 형성되어 두께방향을 따라 상호 나란하게 소정 거리 이격배치되는 복수의 전열판(125)과, 전열판(125)사이에 배치되어 전열판(125)과 협조적으로 내부에 유체의 유동경로를 형성하는 사각봉형상의 엣지바아(127)와, 전열판(125)과 엣지바아(127)에 의해 형성된 유로내에 전열작용을 촉진시키도록 수용되는 전열핀부재(129)를 가진다.

전열핀부재(129)는 전열면적이 증대되도록 박판을 주름형상을 가지게 형성하거나 판면으로부터 다수의 돌기가 형성되도록 엠보싱(Embossing) 등의 가공방법으로 형성되도록 한다.

전열판(125)과 엣지바아(127)의 상호 접촉영역에는 융점이 비교적 낮은 경납재(Filler Metal)가 도포되어 있어 소위 브레이징(Brazing)이라고 하는 납접방법에 의해 상호 결합된다. 브레이징이 완료되면 각 유체의 유로의 입구 및 출구에 헤더를 용접에 의해 결합되도록 한다.

그런데, 이러한 종래의 열교환기에 있어서는, 먼저 전열판(125)과 엣지바아(127) 및 전열핀부재(129)로 구성된 본체(101)를 브레이징을 한 상태에서, 본체(101)의 각 유로의 입구 및 출구에 헤더(121a~121d)를 각각 용접해야 하는 번거로움이 있다. 특히, 헤더(121a~121d)는 용접에 의해 본체(101)에 결합되므로 상대적으로 고온의 열이 발생하게 되며, 이 때 발생된 열에 의해 전열판(125)과 엣지바아(127)사이의 경납재가 녹아 상호 결합부위가 분리되는 소위 디브레이징(Debrazing)현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 일회의 결합공정으로 부품간의 결합이 가능하도록 함으로써 제조공정을 단순화함과 동시에 결합된 부품의 결합상태를 공고히 할 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 열교환기의 분해사시도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 분해사시도,

도 4는 도 3의 열교환기의 결합상태의 사시도,

도 5 및 도 6은 각각 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 및 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전열판 11 : 전열부

12a~12d,22a~22d,32a~32d,52a~52d : 각 돌출부

13a~13d : 관통공 20 : 제1유로형성부재

21 : 전열핀수용부 24b,24d,34a,34c : 연통공

30 : 제2유로형성부재 40 : 전열핀부재

50 : 제1커버부재 60 : 제2커버부재

62a~62d : 유체수용부 63,64 : 유입관

65,66 : 유출관

상기 목적은, 본 발명에 따라, 판면을 관통하여 형성된 관통공이 사각형상을 이루도록 배치되어 있는 복수의 전열판과; 상기 전열판의 사이에 적어도 하나 개재되어 인접된 양 전열판과 상호 협조적으로 판면방향을 따라 제1유로를 형성하여 대각방향으로 배치된 상기 전열판의 관통공중 어느 한 쌍이 유체의 흐름방향을 따라 상기 제1유로의 상류측 및 하류측에 각각 배치되도록 하고, 나머지 한 쌍의 관통공과 두께방향을 따라 상호 연통되도록 한 쌍의 제1연통공이 형성된 고리형상의 제1유로형성부재와; 상기 전열판을 사이에 두고 상기 제1유로형성부재와 두께방향을 따라 상호 교호적으로 적어도 하나 배치되어 인접배치된 양 전열판과 상호 협조적으로 평면투영시 상기 제1유로와 교차되는 제2유로를 형성하고, 상기 제1유로와 상호 연통되는 한 쌍의 제2연통공이 형성되어 있는 고리형상의 제2유로형성부재와; 적층방향을 따라 일측에 최종적으로 배치되어 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 외부에 대해 차단하는 제1커버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 전열판에 접촉되어 전열을 촉진시킬 수 있도록 상기 제1유로형성부재와 상기 제2유로형성부재중 적어도 어느 하나의 내부에 수용되는 전열핀부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전열핀부재는 상기 각 유체의 흐름방향의 가로방향에 대해 파형상을 갖는 것이 효과적이다.

상기 전열판과 상기 제1 및 제2유로형성부재는 직사각형상을 가지며, 각 장변부에는 소정 길이구간에 걸쳐 판면방향을 따라 돌출된 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 관통공 및 상기 연통공은 상기 돌출부에 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2유로의 각 입구 및 출구를 가지고 상기 제1커버부재의 대향측에 배치되는 제2커버부재를 더 포함하는 것이 효과적이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 열교환기의 결합상태의 사시도이고, 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 및 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 열교환기는, 판상부재로 형성되어 두께방향을 따라 소정 거리 이격되어 상호 평행하게 배치되는 복수의 전열판(10)과, 전열판(10)사이에 개재되어 판면방향을 따라 전열판(10)과 상호 협조적으로 유로를 형성하는 고리상의 제1 및 제2유로형성부재(20,30)와, 유로내에 배치되어 전열작용을 촉진시키는 전열핀부재(40)와, 적층방향을 따라 최종으로 배치되어 이들 유로를 외부에 대해 차단하는 제1커버부재(50)와, 제1커버부재(50)의 대향측에 배치되어 이들 유로의 입구 및 출구를 형성하는 제2커버부재(60)를 가진다.

제1커버부재(50)는 직사각 판상의 금속부재로 형성되며 각 장변 양 측영역에는 판면방향을 따라 돌출된 반원형상의 돌출부(52a~52d)가 각각 형성되어 있다.

제2커버부재(60)는 제1커버부재(50)와 대응되도록 거의 직사각형상을 가지며 제1커버부재(50)의 돌출부(52a~52d)의 대응영역에는 제1 및 제2유체를 각각 일시수용할 수 있도록 반구체형상의 제1유체수용부(62a,62c) 및 제2유체수용부(62b,62d)가 각각 형성되어 있다. 대각방향으로 배치된 각 한 쌍의 유체수용부(62a~62d)에는 동일 유체의 유입관(63,64) 및 유출관(65,66)가 각각 접속되어 있다.

전열판(10)은 거의 직사각판상부재로 된 전열부(11)와, 전열부(11)의 장변부 양 측영역에 내부에 관통공(13a~13d)이 형성되도록 판면방향을 따라 돌출된 반원고리형상의 돌출부(12a~12d)를 가진다.

제1 및 제2유로형성부재(20,30)에는 전열판(10)의 관통공(13a~13d)과 상호 연통되도록 연통공(24b,24d,34a,34c)이 형성된 반원고리형상의 돌출부(22a~22d,32a~32d)와, 전열핀부재(40)를 수용하는 전열핀수용부(21,31)가 각각 형성되어 있다. 제1 및 제2유로형성부재(20,30)의 돌출부(22a~22d,32a~32d)중 대각방향으로 회전대칭되도록 배치된 각 한 쌍의 돌출부(22a,22c,32b,32d)는 전열핀수용부(21,31)와 상호 연통되도록 형성되어 있으며, 나머지 한 쌍의 돌출부(22b,22d,32a,32c)는 전열핀수용부(21,31)와 각각 구획되도록 형성되어 있다.

전열핀부재(40)는 거의 평행사변형 형상을 가지고, 제1 및 제2유로형성부재(20,30)의 전열핀수용부(21,31)내에 수용된다. 전열핀부재(40)는 금속박판부재를 전열면적이 증대되도록 정부와 저부가 상호 교호적으로 반복되는 주름형상으로 가공하여 형성된다.

이러한 구성에 의하여, 먼저, 각 전열판(10)과, 제1유로형성부재(20) 및 제2유로형성부재(30)와, 제1 및 제2커버부재(50,60)의 상호 접촉영역에는 경납재가 도포되도록 한다. 다음, 제1커버부재(50)의 상측에 제1 및 제2유로형성부재(20,30)중 어느 하나를 적치시키고, 그 위에 전열판(10)이 적층되도록 한다. 이렇게 제1 및 제2유로형성부재(20,30)중 어느 하나가 먼저 적치되면, 이후부터는 전열판(10)을 사이에 두고 제1 및 제2유로형성부재(20,30)가 상호 교호적으로 배치되도록 함으로써 제1 및 제2유체의 유로가 상호 교번적으로 형성되도록 한다.

유체량과 유속 등을 고려하여 적절한 수의 제1 및 제2유로형성부재(20,30)를 교호적으로 배치하고 최상층에 제2커버부재(60)가 배치되도록 한다. 적층이 완료되면, 브레이징에 의해 이들이 상호 결합되도록 한다. 브레이징이 완료되면 제2커버부재(60)의 해당 유체 유로의 입구 및 출구에 해당 유체의 유입관(63,64) 및 유출관(65,66)을 상호 연결시킨다.

각 유입관(63,64)을 통해 유입된 각 유체는, 도 3에 도시된 바와 같이, 실선화살표 및 점선화살표 방향을 따라 유동하여, 분기형성된 해당 유로로 유입되고, 전열판(10) 및 전열핀부재(40)를 매개로 열교환된 후, 해당 유출관(65,66)을 통하여 유출된다.

전술 및 도시한 실시예에서는, 제1유로형성부재(20) 및 제2유로형성부재(30)를 동일하게 형성하고 회전대칭되도록 배치하여 상호 다른 유체의 유로를 형성하도록 구성하고 있지만, 유량 및 열교환속도 등을 고려하여 제1 및 제2유로형성부재(20,30)의 두께 및 각 돌출부의 크기 등을 적절히 조절할 수 있다.

또한, 전술 및 도시한 실시예에서는, 제1유체 및 제2유체가 거의 동일한 유량으로 상호 열교환되는 것으로 간주하고 제1 및 제2유로형성부재(20,30)가 한 개씩 상호 교호적으로 배치되도록 구성하여 설명하고 있지만, 제1유로형성부재(20) 1개에 대해 제2유로형성부재(30)를 2개 또는 그 이상을 연속적으로 배치되도록 할 수도 있으며, 그 반대도 가능하다.

그리고, 전술 및 도시한 실시예에서는, 제1 및 제2유로형성부재(20,30)가 모두 외측으로 돌출된 반원고리형상의 돌출부(22a~22d,32a~32d)를 가지도록 구성하여 설명하고 있지만, 타원, 또는 다각형상으로 구성할 수 있음은 물론이다. 또, 제1 및 제2유로형성부재(20,30)를 돌출부가 형성되지 않은 사각고리형상으로 구성하고 대각 모서리영역을 일부 구획하여 다른 유체가 통과할 수 있도록 연통로를 형성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구성부품을 일회의 브레이징으로 결합되도록 함으로써, 종래와 같이, 추가적인 용접공정을 제거하여 제조공정을 단순화 할 수 있으며, 부품의 결합상태가 지속적으로 유지될 수 있는 열교환기가 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 열교환기는, 제조공정이 단순화되어 제조비용이 저감될 뿐만 아니라, 불량발생률이 적어 품질의 안정을 확보할 수 있다.

Claims

판면을 관통하여 형성된 관통공이 사각형상을 이루도록 배치되어 있는 복수의 전열판과; 상기 전열판의 사이에 적어도 하나 개재되어 인접된 양 전열판과 상호 협조적으로 판면방향을 따라 제1유로를 형성하여 대각방향으로 배치된 상기 전열판의 관통공중 어느 한 쌍이 유체의 흐름방향을 따라 상기 제1유로의 상류측 및 하류측에 각각 배치되도록 하고, 나머지 한 쌍의 관통공과 두께방향을 따라 상호 연통되도록 한 쌍의 제1연통공이 형성된 고리형상의 제1유로형성부재와; 상기 전열판을 사이에 두고 상기 제1유로형성부재와 두께방향을 따라 상호 교호적으로 적어도 하나 배치되어 인접배치된 양 전열판과 상호 협조적으로 평면투영시 상기 제1유로와 교차되는 제2유로를 형성하고, 상기 제1유로와 상호 연통되는 한 쌍의 제2연통공이 형성되어 있는 고리형상의 제2유로형성부재와; 적층방향을 따라 일측에 최종적으로 배치되어 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 외부에 대해 차단하는 제1커버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 전열판에 접촉되어 전열을 촉진시킬 수 있도록 상기 제1유로형성부재와 상기 제2유로형성부재중 적어도 어느 하나의 내부에 수용되는 전열핀부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제2항에 있어서, 상기 전열핀부재는 상기 각 유체의 흐름방향의 가로방향에 대해 파형상을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전열판과 상기 제1 및 제2유로형성부재는 직사각형상을 가지며, 각 장변부에는 소정 길이구간에 걸쳐 판면방향을 따라 돌출된 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 관통공 및 상기 연통공은 상기 돌출부에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2유로의 각 입구 및 출구를 가지고 상기 제1커버부재의 대향측에 배치되는 제2커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.