KR20020044315A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 그 목적은 간막이부재를 개선하여 헤더파이프와 전열관의 조립 작업을 보다 용이하게 하며 헤더파이프의 손상을 방지하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 열교환기의 간막이부재에 의하면, 내부에 냉매통로(51a)가 형성된 간막이부재(50)를 매개로 전열관(30)과 한 쌍의 헤더파이프(10L)(10R)가 연통되게 결합됨으로써, 이들의 조립 작업이 보다 용이하게 이루어지는 작용효과가 있다. 아울러 헤더파이프(10L)(10R)의 일측을 따라서만 간막이부재(50) 및 전열관(30) 결합을 위한 슬롯(12)(13)이 형성되기 때문에, 슬롯(12)(13)부에서 강도저하가 집중되는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 공기조화기 또는 차량용에 사용되는 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤더파이프에 장착되어 냉매가 일정한 방향으로 흐르도록 안내하는 간막이부재를 갖춘 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 원형 튜브를 확관시켜 핀에 부착한 핀&튜브형(Fin & Tube type)과, 한 쌍의 헤더파이프 사이에 복수의 전열관과 핀이 병렬로 배치된 페러렐 플로우형(Parallel flow type) 등 다양한 종류의 것이 개시되어 있다. 도 1은 이러한 열교환기 중에서 종래 페러렐 플로우형을 개략적으로 보인 것이다.

종래 페러렐 플로우형 열교환기는 이에 도시한 바와 같이, 냉매 입구(2a)와 출구(2b)를 갖춘 한 쌍의 헤더파이프(1L, header pipe)(1R)와, 한 쌍의 헤더파이프(1L)(1R) 사이에 병렬로 배치된 복수의 전열관(3)을 구비한다.

한 쌍의 헤더파이프(1L)(1R)는 소정 간격 이격되게 배치되며, 복수의 전열관(3)은 양쪽 끝이 각각의 헤더파이프(1L)(1R)에 연통되게 끼워져 결합된다. 또한, 복수의 전열관(3) 사이에는 방열 표면적을 극대화시키기 위한 열교환핀(4)이 설치된다.

그리고, 냉매의 이동경로를 일정한 방향으로 안내하기 위해 헤더파이프(1L)(1R)에는 복수개의 간막이판(5,baffle)이 마련된다. 이 간막이판(5)은 헤더파이프(1L)(1R)내의 중공의 공간을 상하로 구획할 수 있도록 판(板)으로 이루어지며, 헤더파이프(1L)(1R) 일측면에 형성된 슬롯(6)을 통해 끼워져 결합된다.

따라서 냉매는 입구(2a)를 통해 헤더파이프(1L)(1R)내로 유입되며, 복수의간막이판(5)에 의해 통로군으로 연계된 복수의 전열관(3)을 따라 상류측에서 하류측으로 순차적으로 이동하면서 출구(2b)를 통해 빠져나간다. 이 때??냉매는 이동 중에 전열관(3) 및 열교환핀(4)을 매개로 공기와 열교환된다.

그러나, 이러한 종래 열교환기에서는 전열관(3)을 직결시키기 위해 헤더파이프(1L)(1R)의 일측에 슬롯(7)을 구성하는 것은 물론이며 복수개의 간막이판(5)의 설치를 위해 헤더파이프(1L)(1R)의 타측에도 일부를 절개하여 복수개의 슬롯(6)을 구성하였기 때문에, 이 부분에서 헤더파이프(1L)(1R)의 강도가 취약한 단점이 있으며, 여기에 약간의 변형이 발생되면 냉매가 누출될 가능성이 있다.

따라서 종래에는 제품불량을 방지하고자 헤더파이프(1L)(1R)에 슬롯(6)(7)을 형성하여 간막이판(5)을 설치하는 작업과, 헤더파이프(1L)(1R)에 복수의 전열관(3)을 병렬로 결합하는 작업 등이 상당한 주의를 요하면서 별도로 진행되며, 이로 인해 전반적인 제품 조립공정이 난해하고 제조비용 역시 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간막이부재를 매개로 헤더파이프와 전열관을 연결하여 이들의 조립 작업을 보다 용이하게 하며, 헤더파이프의 손상을 방지할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 간막이부재를 갖춘 열교환기의 일 예를 개략적으로 보인 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 간막이부재를 갖춘 열교환기를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 헤더파이프와 전열관의 연결구조를 발췌하여 보인 분해사시도이다.

도 4는 도 2의 Ⅳ - Ⅳ 선에 따른 단면도로서, 간막이부재의 조립 상태를 개략적으로 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10L,10R..헤더파이프 12..제1슬롯

13..제2슬롯 30..전열관

50..간막이부재 51..구획부

51a..냉매유로 51b..연통홀

52..관결합부 52a..결합홀

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

소정간격 이격되게 배치된 한 쌍의 헤더파이프와, 상기 헤더파이프 사이에 병렬로 배치된 복수의 전열관과, 상기 복수의 전열관을 따라 일정한 방향으로 냉매가 흐르도록 상기 헤더파이프에 설치된 간막이부재를 구비한 열교환기에 있어서,

간막이부재에는 상기 전열관과 상기 헤더파이프를 연통시키는 냉매통로가 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤더파이프에는 상기 전열관의 단부가 결합되는 제1슬롯과, 상기 간막이부재가 결합되는 제2슬롯이 종방향을 따라 교호적으로 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간막이부재는 상기 제2슬롯에 삽입되어 상기 헤더파이프를 상하로 구획하며 내부에 상기 냉매통로가 형성된 구획부와, 상기 헤더파이프 외측으로 노출되며 상기 전열관이 결합되는 관결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구획부의 상면 또는 하면 중 어느 일면에는 상기 냉매통로와 상기 헤더파이프내를 연통시키는 연통홀이 마련되며,

상기 관결합부에는 상기 냉매통로와 연통되도록 형성되며 상기 전열관이 결합되는 결합홀이 마련된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 열교환기의 전체적인 구조를 보인 것이고, 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 간막이부재를 통한 전열관 연결구조를 발췌하여 보인 것이다.

본 발명에 따른 페러럴 플로우형 열교환기는 도 2에 도시한 바와 같이, 상호 소정 간격으로 이격되게 배치된 한 쌍의 헤더파이프(10L)(10R)와, 한 쌍의 헤더파이프(10L)(10R) 사이에 병렬로 배치된 복수의 전열관(30)과, 복수의 전열관(30) 사이를 따라 배치되는 열교환핀(40)을 갖추고 있다.

한 쌍의 헤더파이프(10L)(10R)는 내부에 유로가 형성되도록 중공형태로 이루어져 있으며, 이들의 양단은 각각 캡(11)을 통해 밀폐된다. 그리고 일측의 헤더파이프(10L)에는 냉매가 들어오는 입구관(20)과 열교환된 냉매가 빠져나가는 출구관(21)이 마련된다. 입구관(20)은 헤더파이프(10L)의 상단부에, 출구관(21)은 헤더파이프(10L)의 하단부에 각각 연결된다.

그리고, 복수의 전열관(30)은 내부가 타원형 중공으로 이루어진 평판형 관으로 이루어지며, 양쪽 끝단이 각각 한 쌍의 헤더파이프(10L)(10R)에 사이에 층층으로 배치된다. 또한, 복수의 전열관(30) 사이에는 열교환핀(40)이 설치된다. 열교환핀(40)은 전열관(30)을 지나는 냉매와 공기와의 열교환 효율을 향상시키기 위한 것인데, 열교환 면적을 극대화하기 위해 파형으로 이루어지며 이것 역시 층층으로 배치된다.

한편, 이러한 복수의 전열관(30)을 매개로 연결되는 한 쌍의 헤더파이프(10L)(10R)에는 입구관(20)을 통해 들어온 냉매가 바로 출구관(21)을 통해 빠져나가지 못하도록 냉매의 흐름을 차단하기 위한 간막이부재(50)가 복수개 설치된다. 이에 따라 입구관(20)을 통해 들어온 냉매는 복수의 전열관(30)을 순차적으로 지나면서 빠져나가게 되는데, 도 3과 도 4를 참조하여 간막이부재(50)의 상세한 구조를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 헤더파이프(10L)(10R)의 일측에는 횡방향으로 개구된 복수개의 슬롯(12)(13)이 일정간격 이격되게 마련된다. 이 슬롯은 전열관(30)의 단부가 직접 끼워져 결합되는 제1슬롯(12)과, 간막이부재(50)가 끼워져 결합되는 제2슬롯(13)으로 구별되며, 이들은 헤더파이프(10L)(10R)의 종방향으로 교호적으로 마련된다. 따라서 제1슬롯(12)은 전열관(30) 단부의 가로 폭 및 높이와 동일하게, 제2슬롯(13)은 간막이부재(50)의 가로 폭 및 높이와 동일하게 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 간막이부재(50)는 일측이 제2슬롯(13)에 삽입되며 타측에는 전열관(30)의 단부가 끼워져 결합됨으로써, 상류측 전열관(30)을 지나온 냉매를 점차 하류측으로 안내하게 된다.

이를 위해 간막이부재(50)는 일부가 제2슬롯(13)에 삽입되어 헤더파이프(10L)(10R)내의 중공의 공간을 상하로 구획하는 구획부(51)와, 헤더파이프(10L)(10R) 외부로 노출되며 전열관(30)의 단부가 직접 끼워져 결합되는 관결합부(52)를 갖추고 있다. 이 때, 구획부(51) 내부에는 냉매가 이동할 수 있도록 냉매통로(51a)가 형성되어 있으며, 이의 상면 또는 하면 중 어느 일면에는 헤더파이프(10L)(10R)내와 연통되도록 연통홀(51b)이 천공되어 있다. 본 실시 예에서는 도시된 바와 같이, 연통홀(51b)을 구획부(51) 하면에 형성하였다. 그리고 관결합부(52)에는 냉매통로(51a)와 연통되며 전열관(30)이 직접 끼워져 결합되도록 결합홀(52a)이 마련된다. 이로 인해 관결합부(52)에 전열관(30) 단부를 결합하면, 전열관(30)은 간막이부재(50)를 매개로 헤더파이프(10L)(10R)와 연통되게 된다. 미설명부호 53은 구획부(51)와 관결합부(52) 경계를 따라 돌출되게 형성된 비드로서, 간막이부재(50)의 결합 시 헤더파이프(10L)(10R) 외주에 밀착되어 이의 결합을용이하게 한다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 열교환기의 조립과정 및 이에 따른 효과를 설명한다.

먼저, 관결합부(52)에 전열관(30)을 삽입하면, 전열관(30)과 간막이부재(50)가 일체화된다. 이러한 상태에서 비드(53)가 헤더파이프(10L)(10R) 외주에 밀착될 때까지 간막이부재(50)를 일측 헤더파이프(10L)(10R)의 제2슬롯(13)에 삽입하면, 간막이부재(50)를 매개로 전열관(30) 일단이 헤더파이프(10L)(10R)에 결합된다.

계속하여 전열관(30)의 타단을 타측 헤더파이프(10L)(10R)에 형성된 제1슬롯(12)에 끼워 결합한 후, 각각의 결합부위를 용접수단을 접합하면 이들이 밀폐 결합된다.

이러한 방법으로 복수의 전열관(30)을 순차적으로 배치하면, 간막이부재(50)내에 형성된 냉매통로(51a)와 연통홀(51b) 및 헤더파이프(10L)(10R)를 통해 층층이 배치된 복수개의 전열관(30)이 연통되며, 이로 인해 냉매흐름이 일방향으로 이루어지게 된다.

따라서 간막이부재(50)를 설치함과 동시에 전열관(30)이 헤더파이프(10L)(10R)에 연통되게 결합됨으로써, 이의 조립작업이 보다 용이하게 이루어진다. 아울러 전열관(30)과 간막이부재(50) 설치를 위한 제1슬롯(12)과 제2슬롯(13)이 종래에 비해 헤더파이프(10L)(10R)의 일측을 따라서만 형성되기 때문에, 슬롯(12)(13) 형성으로 인한 헤더파이프(10L)(10R)의 강도저하를 방지할 수 있다.

또한, 헤더파이프(10L)(10R)의 슬롯(12)(13) 부위에 변형이 있더라도 전열관(30)이 간막이부재(50)를 견고하게 잡아주는 기능을 수행함으로써, 냉매 누설이 방지된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기의 간막이부재에 의하면, 내부에 냉매통로가 형성된 간막이부재를 매개로 전열관과 한 쌍의 헤더파이프가 연통되게 결합됨으로써, 이들의 조립 작업이 보다 용이하게 이루어지는 작용효과가 있다. 아울러 헤더파이프의 일측을 따라서만 간막이부재 및 전열관 결합을 위한 슬롯이 형성되기 때문에, 슬롯부에서 강도저하가 집중되는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 소정간격 이격되게 배치된 한 쌍의 헤더파이프와, 상기 헤더파이프 사이에 병렬로 배치된 복수의 전열관과, 상기 복수의 전열관을 따라 일정한 방향으로 냉매가 흐르도록 상기 헤더파이프에 설치된 간막이부재를 구비한 열교환기에 있어서,

   상기 간막이부재에는 상기 전열관과 상기 헤더파이프를 연통시키는 냉매통로가 마련된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 헤더파이프에는 상기 전열관의 단부가 결합되는 제1슬롯과, 상기 간막이부재가 결합되는 제2슬롯이 종방향을 따라 교호적으로 마련된 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 간막이부재는,

   상기 제2슬롯에 삽입되어 상기 헤더파이프를 상하로 구획하며 내부에 상기 냉매통로가 형성된 구획부와,

   상기 헤더파이프 외측으로 노출되며 상기 전열관이 결합되는 관결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 구획부의 상면 또는 하면 중 어느 일면에는 상기 냉매통로와 상기 헤더파이프내를 연통시키는 연통홀이 마련되며,

   상기 관결합부에는 상기 냉매통로와 연통되도록 형성되며 상기 전열관이 결합되는 결합홀이 마련된 것을 특징으로 하는 열교환기.