KR200194067Y1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 고안에 따르면, 다수개의 플레이트(17)와; 다수개의 플레이트(17)를 적층시킨 단부에 배치된 엔드 플레이트(41)와; 탱크(18) 및 튜브를 통해 냉매를 유입 또는 유출시키는 매니폴드와; 냉매 공급용 또는 유출용 배관(12, 13)과; 방열휜(16)을 구비한 열교환기에 있어서, 상기 엔드 플레이트(41)에는 통공부(48)가 형성되고, 상기 매니폴드중 최소한 하나는, 상기 엔드 플레이트(41)의 평면에 접촉하였을 때 영문자 D의 단면 형상인 접속 단부(45)를 제공하는 만곡부(43)와, 상기 엔드 플레이트(41)의 평면과 면접촉하는 평면부(50) 및, 지지부(51)를 구비하는 매니폴드 부재(42)로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다. 본 고안에 따른 열교환기는 종래 제한된 위치에만 설치 가능했던 매니폴드의 위치를 열교환기의 단부에도 설치 가능하도록 하여 자유로운 설계의 변경 및 그에 따른 성능 향상이 이루어질 수 있게 하는 장점이 있다.

Description

열교환기
제1도는 종래 기술의 열교환기에 대한 사시도.
제2도는 제1도 열교환기의 플레이트에 대한 분해 사시도.
제3도는 제1도 열교환기의 매니폴드에 대한 분해 사시도.
제4도는 본 고안에 따른 열교환기의 일부 분해 사시도.
제5(a)도 및 제5(b)도는 열교환기의 엔드 플레이트에 매니폴드 부재가 결속된 상태를 나타내는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 열교환기 11 : 탱크
12 : 냉매 공급관 13 : 냉매 유출관
17 : 플레이트 19 : 통공부
30 : 매니폴드 41 : 엔드 플레이트
42 : 매니폴드 부재 46,47 : 돌기
본 고안은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔드 플레이트(end plate)에 매니폴드(manifold)를 설치할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 그 내부에 열교환 매체가 유동할 수 있는 유로를 구비하여, 열교환 매체가 유로를 흐르는 동안 외기와 열교환을 행할 수 있도록 하는 장치이다. 열교환기가 이용되는 대표적인 예로서 자동차의 공기 조화 장치를 들 수 있다. 열교환기는 열교환 매체로서 사용되는 냉매의 종류 및 열교환기 내부에서 발생하는 내부 압력에 따라 다양한 방식이 개발되어 있는데, 이들은 튜브 방식, 드론 컵 방식(drawn cup type), 서펜타인 방식(serpentine) 등으로 구분할 수 있다.
제1도에는 드론 컵 방식의 열교환기의 사시도가 도시되어 있다. 열교환기(10)는 소정 형상의 플레이트(17)를 적층시킴으로써 튜브 및 탱크를 형성하고, 그 사이에 방열 휜(16)을 배치한 것이다. 플레이트(17) 사이에는 냉매 공급관을 접속시킬 수 있는 매니폴드(14) 및 냉매 유출관을 접속시킬 수 있는 매니폴드(15)가 배치된다. 냉매 공급관(12)은 열교환기(10)의 외부에 있는 냉매원으로부터 열교환기(10)의 내부에 형성된 탱크에 냉매를 공급하며, 탱크에 공급된 냉매는 플레이트 사이에 형성된 튜브를 순환한 이후에 냉매 유출관(13)을 통해 다시 열교환기(10)의 외부로 순환 배출된다. 냉매 유출관(13)은 매니폴드(15)에 접속된다.
제2도에는 제1도에 도시된 열교환기(10)의 다수개의 플레이트(17)가 탱크와 튜브를 형성하는 것을 도시한 것이다. 플레이트(17)는 통상적으로 알루미늄 판을 소정의 형상으로 가공한 것인데, 상부에는 일 방향으로 돌출한 통공부(19)를 구비하고, 하부에는 튜브면(21)이 가공되어 있다. 튜브면(21)은 플레이트(17)의 일 평면에 형성된 U자형자형의 움푹 패인 면으로서, 근접한 다른 플레이트와 한쌍을 이루어 유체가 유동할 수 있는 통로인 튜브를 형성한다.
제2도에 도시된 바와 같이, 플레이트(17)를 적층시키면 각각의 플레이트 상부에 일방향으로 돌출한 통공부(19)는 상호 연통된 상태로 탱크(18)를 형성하게 된다. 냉매 공급용 매니폴드(14)를 통해 유입된 냉매는 상기 탱크(18)를 통해 열교환기(10)의 내부로 확산된다. 또한 탱크(18)를 유동하는 냉매는 플레이트(17)들 사이에 형성된 튜브면(21)을 통해 유동한다. 튜브면(21)이 형성된 이면에는 제1도에 도시된 방열용 휜(fin)이 배치되어 보다 효율적인 열교환이 가능하게 한다. 일부 플레이트(17′)에는 통공부가 배플(baffle, 23)에 의해 차단되어 있으며, 이것은 냉매의 이동 경로를 보다 길게 하기 위한 것이다. 복수의 플레이트(17)가 적층된 단부에는 엔드 플레이트(22)가 설치되는데, 엔드 플레이트(22)에는 상기에 설명된 튜브면(21)이나 탱크(18)들이 형성되지 아니하고 단지 근접한 플레이트와의 사이에 방열핀을 삽입시킬 수 있는 공간을 형성하도록 단(25, 26)이 지어져 있다.
제3도는 제2도의 매니폴드(14, 15)를 사시도로 나타낸 것이다. 매니폴드(30)는 통공부(34, 33, 38)가 형성된 절반의 매니폴드 부재(31, 32)를 서로 접촉시킨 상태로 형성된다. 절반의 매니폴드 부재(31) 단부에는 접속 단자(37)가 형성되는데, 접속 단부(37)에는 제1도에 도시된 냉매 공급관(12) 또는 냉매 유출관(13)이 접속된다. 접속단부(37)는 절반의 매니폴드 부재(31, 32)가 서로 접촉할 때 원형을 이루며, 상기 접속 단부가 형성하는 원통형 통로는 통공부(33, 36)와 연통하는 반면에, 다른 통공부(34)와는 연통하지 않는다. 따라서 접속단부(37)를 통해 유입 또는 유출되는 냉매(F)는 통공부(33, 36)로 형성되는 탱크만을 통해 근접한 플레이트의 탱크 및 튜브로 유입 또는 유출될 수 있다.
상기와 같은 매니폴드를 구비한 열교환기는 그 구성에 있어 몇가지 제한이 따른다. 우선 매니폴드의 설치 지점이 플레이트들의 사이에만 국한된다는 것은 열교환기의 적용에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 즉, 제1도에 도시된 바와 같이 다수의 플레이트(17)를 적층시켜서 형성한 열교환기를 자동차등과 같은 적용 대상에 탑재할때에는 냉매 공급관 및 유출관의 위치를 변경하여야만 하는 경우가 발생하는데, 이때 매니폴드의 설치 가능 위치가 플레이트의 사이로만 제한되는 것이다. 또한 매니폴드의 형상에 기인하여, 상기 매니폴드의 접속 단부(36, 37)의 방향이 일방향으로만 제한된다. 이처럼 종래 기술의 매니폴드는 적용 대상에 따라 자유로운 설계 변경을 통해 성능을 향상시키는데 많은 장애를 초래하였다.
본 고안은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 매니폴드가 엔드 플레이트에 설치될 수 있는 열교환기의 제공을 목적으로 한다.
본 고안의 다른 목적은 엔드 플레이트에 설치된 매니폴드의 유체 유출입 방향을 변경시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따르면, 통공부 및 튜브면이 형성된 다수개의 플레이트와; 상기 다수개의 플레이트를 적층시킨 단부에 배치된 엔드 플레이트와; 상기 통공부를 연통시킴으로써 형성된 탱크 및 튜브를 통해 냉매를 유입 또는 유출시키는 매니폴드와; 상기 매니폴드에 접속되는 냉매 공급용 또는 유출용 배관과; 상기 다수개의 플레이트 사이에 배치되는 방열휜을 구비한 열교환기에 있어서, 상기 엔드 플레이트에는 상기 다수개의 플레이트들중 근접한 플레이트의 통공부에 연통되는 최소한 하나의 통공부가 형성되고, 상기 매니폴드중 최소한 하나는, 상기 엔드 플레이트의 평면에 접촉하였을 때 영문자 D의 단면 형상인 접속 단부를 제공하는 만곡부와, 상기 만곡부의 길이 방향 연장선상에서 상기 엔드 플레이트의 평면과 면접촉하는 평면부와, 전체 길이 방향에 걸쳐 상기 엔드 플레이트의 평면과 면접촉하는 지지부를 구비하는 매니폴드 부재로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기를 제공한다.
본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 엔드 플레이트에는 돌기가 형성되고, 상기 매니폴드 부재의 평면부에는 상기 돌기들중 어느 하나에 결속될 수 있는 돌기홈이 형성된다.
본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 매니폴드 부재를 상기 엔드 플레이트에 접촉시키는데 따라 상기 접속 단부의 방향이 반대로 전환 가능하다.
본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 매니폴드에 접속되는 냉매 공급용 또는 유출용 배관은, 상기 매니폴드의 만곡부와 상기 엔드 플레이트의 평면이 접촉하였을 때 형성되는 영문자 D의 접속 단부 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 구비한다.
이하 본 고안을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
제4도에는 본 고안에 따른 열교환기의 엔드 플레이트와 매니폴드 부재의 분해 사시도가 도시되어 있다. 본 고안에 따르면, 다수의 플레이트의 단부에 결합되는 엔드 플레이트(41)에는 최소한 하나의 통공부(48)가 형성되고, 상기 엔드 플레이트(41)에 결합될 수 있는 매니폴드 부재(42)가 제공된다. 엔드 플레이트(41)의 전체적인 형상은 제1도에 도시된 통상적인 엔드 플레이트와 유사하다. 즉, 근접한 플레이트와의 사이에 방열휜을 삽입할 수 있는 공간을 형성하도록 단(49)이 형성되어 있다.
엔드 플레이트(41)에 형성된 통공부(48)는 근접한 플레이트에 형성된 통공부와 연통하여 탱크를 형성할 수 있다. 엔드 플레이트(41)에는 돌기(46, 47)가 형성될 수 있는데, 이것은 이후에 설명될 매니폴드 부재의 돌기홈에 결속될 수 있다.
상기 엔드 플레이트(41)에는 매니폴드 부재(42)가 결합될 수 있다. 매니폴드 부재(42)는 엔드 플레이트(41)의 평면에 면접촉하였을 때 영문자 D의 단면 형상을 제공하는 만곡부(43)와, 상기 만곡부(43)의 길이 방향으로 연장되어 있으며 돌기홈(44)이 형성된 평면부(50)와, 매니폴드 부재의 전체 길이 방향에 걸쳐 연장된 지지부(51)를 구비한다. 돌기홈(44)이 돌기(47)에 결속됨으로써 매니폴드 부재(42)는 엔드 플레이트(41)에 대해 결합 상태를 유지할 수 있다. 선택적으로는 돌기에 수나사가 형성되고 돌기홈의 위치에 통공이 형성되어, 상기 통공을 관통하는 수나사에 외부에서 암나사를 결속시킴으로써 결합 상태를 유지할 수도 있을 것이다.
제4도에 도시된 바와 같이, 매니폴드 부재(42)가 엔드 플레이트(41)에 결합되면 만곡부(43)의 내측면은 엔드 플레이트(41)의 평면과 함께 영문자 D형상의 유체 출입 통로를 형성한다. 반면에 평면부(50)의 내측면은 플레이트(41)의 평면과 면접촉 상태를 유지하므로, 유체 공급관 또는 유출관을 통해 접속 단부(45)로 출입하는 유체는 외부로 누설됨이 없이 통공부(48)를 통해 근접한 플레이트와 함께 형성된 탱크로 유통될 수 있다. 지지부(51)의 내측면도 엔드 플레이트(41)의 내측면과 면접촉 상태를 유지함으로써 유체의 외부누설을 방지한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 유체 공급관 또는 유출관은 상기 접속 단부(45)에 접속될 수 있도록 D자 형상을 구비한다.
본 고안에 따른 매니폴드 부재(42)는 접속 단부(45)의 방향이 반대 방향으로 변경될 수 있다. 즉, 제4도에 도시된 바와 같이 부호 A로 표시된 화살표 방향의 유체가 출입할 수 있도록 매니폴드 부재가 결합될 수 있지만, 이와는 반대로 부호 B로 표시된 화살표 방향의 유체가 출입할 수 있도록 매니폴드 부재가 결합될 수 있다.
제5(a)도는 제4도의 화살표 A방향의 유체가 출입될 수 있도록 매니폴드 부재(42)가 결합된 상태를 단면으로 도시한 것이며, 제5(b)도는 제4도의 화살표 B방향의 유체가 출입될 수 있도록 매니폴드 부재(42)가 결합된 상태를 단면으로 도시한 것이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 매니폴드 부재(42)의 지지부(51)는 접속 단부(45)의 배향에 따라 상부에 위치하거나 또는 하부에 위치할 수 있다. 매니폴드 부재(42)가 제5(b)도에 도시된 상태를 유지할 때는, 제4도의 돌기(46)가 매니폴드 부재(42)의 돌기홈(44)에 결속된다.
본 고안에 따른 열교환기에서 매니폴드의 설치예를 들면, 양 단부에 본 고안의 매니폴드를 설치하거나, 냉매의 유입 또는 유출용의 어느 한쪽에만 본 고안의 매니폴드를 설치하고 다른쪽에는 종래 기술의 매니폴드를 설치할 수도 있다. 또 다른 예로서, 매니폴드의 접속 단부 방향이 유입 및 유출 방향이 서로 반대로 설치될 수도 있다. 이처럼 본 고안에 따른 열교환기는 종래 제한된 위치에만 설치 가능했던 매니폴드의 위치를 열교환기의 단부에도 설치 가능하도록 하여 자유로운 설계의 변경 및 그에 따른 성능 향상이 이루어질 수 있게 하는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 통공부(19) 및 튜브면(21)이 형성된 다수개의 플레이트(17)와; 상기 다수개의 플레이트(17)를 적층시킨 단부에 배치된 엔드 플레이트(41)와; 상기 통공부(19)를 연통시킴으로써 형성된 탱크(18) 및 튜브를 통해 냉매를 유입 또는 유출시키는 매니폴드와; 상기 매니폴드에 접속되는 냉매 공급용 또는 유출용 배관(12, 13)과; 상기 다수개의 플레이트(17) 사이에 배치되는 방열휜(16)을 구비한 열교환기에 있어서, 상기 엔드 플레이트(41)에는 상기 다수개의 플레이트(17)들중 근접한 플레이트의 통공부(19)에 연통되는 최소한 하나의 통공부(48)가 형성되고, 상기 매니폴드중 최소한 하나는, 상기 엔드 플레이트(41)의 평면에 접촉하였을 때 영문자 D의 단면 형상인 접속 단부(45)를 제공하는 만곡부(43)와, 상기 만곡부(43)의 길이 방향 연장선상에서 상기 엔드 플레이트(41)의 평면과 면접촉하는 평면부(50)와, 전체 길이 방향에 걸쳐 상기 엔드 플레이트(41)의 평면과 면접촉하는 지지부(51)를 구비하는 매니폴드 부재(42)로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔드 플레이트(41)에는 돌기(46, 47)가 형성되고, 상기 매니폴드 부재(42)의 평면부(50)에는 상기 돌기(46, 47)들중 어느 하나에 결속될 수 있는 돌기홈(44)이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드 부재(42)를 상기 엔드 플레이트(41)에 접촉시키는데 따라 상기 접속 단부(45)의 방향이 반대로 전환 가능한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드(42)에 접속되는 냉매 공급용 또는 유출용 배관(12, 13)은, 상기 매니폴드(42)의 만곡부(43)와 상기 엔드 플레이트(41)의 평면이 접촉하였을 때 형성되는 영문자 D의 접속단부(45) 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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