KR200321989Y1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

열교환기를 개시한다. 본 고안의 열교환기는, 측면에 냉매 유동통로가 다수 형성되는 제 1탱크 및 제 2 탱크가 상기 제 1탱크 또는 상기 제 2 탱크의 일측 또는 양측에 형성된 체결부에 의해 결합되는 상하부 각각 한 쌍의 탱크, 상기 탱크와 결합되며 그 저면에 다수 나란하게 관통장공이 형성된 상하부의 헤드, 상기 상하부헤드의 상기 관통장공에 그 양 단부가 삽입 고정되는 것으로 그 내부에 열교환매체의 유동통로가 일체로 형성되고 서로 평행한 복수의 튜브 및 상기 튜브들 사이의 공간에 마련되는 방열휜을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 튜브의 구조가 개선된 열교환기에 관한 것이다.

도 1에는 종래의 적층형 열교환기(10)의 구성이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 종래의 적층형 열교환기(10)는 다수의 적층되어 연통 결합되는 튜브(18)를 포함하며, 상기 튜브(18)는 열교환매체의 유동이 이루어지도록 유동공간을 확보하기 위하여 두장의 플레이트(18a,18b)를 겹쳐 가장자리를 따라 형성되는 외부벽(18)이 브레이즈 접합법 또는 시밍(SEAMING)결합법으로 용접 결합된다.

상기 튜브(18)와 수직으로 교차하여 결합하는 것으로서 상기 튜브(18)의 단부를 납입하는 다수의 상하부 슬롯(15a)(13a)이 형성된 상하부헤드(15)(14)와 상기 상하부헤드(15)(13)와 상하부탱크(12)(14)가 결합되어 상하부탱크부(A)(B)가 형성된다. 또한 상하부탱크부(A)(B)의 외주에는 열교환매체의 유입구(16)와 유출구(17)가 형성된다.

상기 상부탱크부(A)와 하부탱크부(B)사이에 설치되는 것으로서, 상호 소정간격 이격되는 다수의 상호 나란한 튜브(18)는 상기 상하부탱크부(A)(B)의 길이 방향으로 상호 소정간격 이격되어 복수열을 형성한다. 상기 다수의 나란한 튜브(18)는 상부헤더(15)의 슬롯(15a)과 하부헤더(13)의 슬롯(13a)에 그 양단부가 삽입된 다음 용접되어 고정설치된다. 상기 소정간격 이격된 튜브(18) 사이에는 방열휜(19)이 설치된다.

상기와 같은 구조를 가진 종래의 적층형 열교환기(10)는 다음과 같이 동작한다. 먼저 열교환매체는 상기 상부탱크부(A)의 일 측에 형성된 유입구(16)로 부터 유입되어 상부탱크부(A)내를 유동하면서, 상부탱크부(A)와 연통된 각각의 튜브(18)내에 형성된 열교환매체의 통로로 분배되어 각 튜브(18)의 외주와 방열휜(19)을 통하여 외부와 열교환을 행하게 된다. 이후 하부탱크부(B)를 거쳐 유출구(17)로 빠져나간다.

그러나 종래의 적층형 열교환기(10)는 복수열의 튜브(18) 내측면끼리의 사이에 열교환이 불가한 데드스페이스(DEAD SPACE)(18c)가 생기는 문제점이 있었으며 또한 종래의 열교환기(10)를 구성하는 상기 튜브(18)는 한 쌍의 대칭형 플레이트(18a,18b)를 브레이즈 접합법 등에 의해 결합시키므로 접합불량발생 및 작업 공정이 난이하고 시간소요가 많은 문제점이 있었다. 또한 상기 튜브(18)의 외주면에 방열휜(19)을 설치함으로서 작업공정이 길어지는 문제점이 있었다.

또한 도시되지는 않았지만 복열이 아닌 일렬로 설치되는 튜브의 경우 에도 튜브의 길이방향 중간부분에 격벽이 있는 경우는 열교환이 되지 않는 데드스페이스가 발생되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 극복하기 위하여 창안된 것으로서, 브레이즈 접합이 없이 압출성형법으로 튜브를 구성함으로써 접합불량을 줄이고, 가공공수의 절감을 가능하게 하며 또한 방열휜을 튜브와 일체로 형성함으로써 별도의 방열휜을 설치하지 않아도 되는 이점이 있다. 또한 측면 튜브끼리의 데드스페이스에 주름을 형성함으로써 튜브의 외부전열면적을 증대시킬 수 있는 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 열교환기의 분리 사시도.

도 2a는 본 고안에 따른 열교환기의 개략적인 일부절제 사시도.

도 2b는 Ⅱb-Ⅱb 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 열교환기의 방열휜을 제외한 상태의 개략적 분해 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 열교환기의 탱크부의 저면도.

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 단면도.

도 6은 본 고안의 제2실시예에 따른 튜브의 단면도.

도 7은 본 고안의 제3실시예에 따른 튜브의 일부를 나타낸 단면도.

도 8은 본 고안의 제4실시예에 따른 튜브의 일부를 나타낸 단면도.

도 9는 본 고안의 제5실시예에 따른 튜브의 일부를 나타낸 단면도.

도 10은 본 고안의 제6실시예에 따른 튜브의 일부를 나타낸 단면도.

도 11은 본 고안의 제7실시예에 따른 튜브와 단일체상으로 된 방열휜이 슬롯가공된 것을 나타낸 사시도.

도 12는 본 고안의 제7실시예의 방열휜을 가공하기 위한 전용공구를 개략적으로 도시한 사시도.

도 13은 도 11의 ⅩⅢ-ⅩⅢ 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

12,14,22a,22b,22c,22d..탱크 13,21a,21b..헤더

16,26..유입관 17,27..유출관

13a,23..슬롯 18,28..튜브

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 열교환기는, 측면에 냉매 유동통로가 다수 형성된 상하부 각각 한 쌍의 탱크, 상기 탱크와 결합되며 그 저면에 다수 나란하게 관통장공이 형성된 상하부의 헤드, 상기 상하부헤드의 상기 관통장공에 그 양 단부가 삽입 고정되는 것으로 그 내부에 열교환매체의 유동통로가 일체로 형성되고 서로 평행한 복수의 튜브 및 상기 튜브들 사이의 공간에 마련되는 방열휜을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상하부 한 쌍의 탱크는 체결부(BURR)를 가지는 상부 제1탱크와, 상기 상부 제1탱크의 체결부에 대칭되게 결합되는 상부 제2탱크와 체결부(BURR)를 가지는 하부 제1탱크와, 상기 하부 제1탱크의 체결부에 대칭되게 결합되는 하부 제2탱크로 구성된 것을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 탱크는 상하부헤드에 접합되는 돌기부가 형성된 것을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기튜브는 압출성형법에 의해 제작되고 그 내부에 길이방향으로 나란한 격벽이 일체로 형성되며, 상기 튜브 중앙의 외주면에는 상기 튜브의 길이방향을 따라 주름이 형성된 것을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 방열휜은 상기 튜브의 표면에서 형성된 돌출부로 이루어진 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 제1실시예에 따른 열교환기가 도 2a 내지 도 5에 도시되어 있다.

상기 도면들을 참조하면, 본 고안에 따른 열교환기는 열교환매체의 일시저장 및 유동통로를 확보하기 위하여, 저면에 소정형상의 공간을 형성하는 대칭형으로 된 상부 제1탱크(22a)와 상부 제2탱크(22c) 및 하부 제1탱크(22b)와 하부 제2탱크(22d)를 포함한다. 상기 상하부탱크(22a)(22c)(22b) (22d)는 양측의 저면이 일정용적의 공간을 형성한 상부헤드(21a)와 하부헤드(21b)가 결합되어 상하부탱크부(A')(B')를 형성한다. 상기 상하부탱크부(A')(B')는 소정간격 이격되어 설치되며, 그 사이에는 압출성형법으로 제작된 다수개의 일체형 튜브(28)가 연통 결합된다. 또한 상기 튜브(28)들 사이의 공간에는 박판의 알루미늄과 같은 열전도성과 가공성이 좋은 재료로 성형되는 방열휜(29)이 설치된다.

상기 상하 헤드(21a,21b)에는 다수개의 관통장공(23)과 배플(31), 상기 헤드(21a)(21b)의 길이방향 중앙에 다수의 결합용 사각홈(37)이 설치된다.

또한 상부탱크부(A') 탱크는 상부측탱크(22a)(22c)끼리, 하부측 탱크는 하부측 탱크(22b)(22d)끼리 상호 연통하기 위한, 다수의 사각형 관통공(32a)(32c)이 각탱크의 측면에 각각 형성된다. 또한 동일측 탱크중 한 개의 탱크에는, 상호간 연통접합이 용이하도록 상기 사각형의 관통공(32c) 주위에 버(BURR)로된 체결부(32b)가 형성된다. 상기 인접한 탱크끼리는 상기 사각형의 관통공(32a)과 체결부(32b)가 접합되어 연통된다.

또한 상기 상하부 탱크(22a)(22c)(22b)(22d)의 일단에는 다수의 사각형 돌기부(33)가 형성되어 상기 헤드(21a)(21b)의 돌기홈(37)에 삽입됨으로써 결합을 용이하게 한다.

상기 다수개의 튜브(28)에는 상기 튜브(28)의 길이방향으로 다수의 격벽에 의하여 상기 튜브(28)의 내부를 다수의 공간(36)으로 분할한다. 또한 상기 튜브(28)는 길이방향으로 중앙부의 상하단에 조립용 홈(59a)과 상기 튜브(28)의 중앙부에서 길이방향으로 형성되는 단면이 삼각형인 삼각주름(59)을 포함한다. 또한 상기 튜브(28)는 상기 상하부 헤드(21a)(21b)의 관통장공(23)에 그 양단부가 삽입되어 멈추는 상기 조립용 홈(59a)에 의해 그 삽입깊이가 조정된다. 상기 삼각주름(59)은 단면이 다수의 삼각형태가 연속된 형태이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 열교환기(20)는 상기 상부탱크부(A')의 유입구(26)로 유입된 열교환매체가 상부탱크부(A')로 유동되고 이후 상기 튜브(28)로 분배되어 통과하는데 상기 상하부 헤드(21a)(21b)에 형성된 배플(31)은 열교환매체에 저항을 형성함으로써 열교환효율을 높인다. 상기 튜브(28) 내부의 유동통로를 통과하는 열교환매체는 방열휜(24)과 중앙부의 삼각주름(59)을 통하여 외부의 공기와 열교환이 이루어진 후 상기 하부탱크부(B')로 유입된 후 배출된다. 또한 상기튜브(28) 내부에서 상기 튜브(28)의 길이방향으로 다수가 형성된 공간(36)을 이루는 격벽은 외부로의 전열속도를 빠르게 하여주며, 상기 튜브(28)의 강도를 기구적으로 보강하여 견고하게 지지해준다.

본 고안에 따른 열교환기튜브의 제2실시예가 도 6 에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 튜브(68)는 그 내부에 다수의 공간(36)을 형성하고 또한 상기 튜브(28)의 길이방향으로 중앙부에는 둥근주름(69)이 길이방향으로 형성되어 있고, 그 형상은 두부가 곡면으로 되어 있다.

본 고안에 따른 열교환기(20)의 다른 실시예로서, 별개로 설치하는 방열휜이 필요치않고 외주면에 일체로 방열휜이 형성된 튜브(28,68,78,88, 98,108,118)의 다양한 형태의 단면이 도 7 내지 도 11에 도시되어 있다.

도 7은 본 고안의 제3실시예에 따른 열교환기의 튜브(78)의 단면도로서, 상기 튜브(78)는 그 내부에 다수의 공간(36)을 형성하고 외주상에 상기 튜브(78)와 일체로 형성된 막대형 방열휜(71)이 형성된다. 상기 막대형 방열휜(71)이 형성된 튜브(78)는 압출성형법으로 제작된다.

도 8은 본 고안의 제4실시예에 따른 열교환기 튜브(88)의 단면도로서, 상기 튜브(88)는 그 내부에 다수의 공간(36)을 형성하고 외주상에 상기 튜브(88)와 일체로 형성된 삼각형 방열휜(81)이 형성된다. 상기 삼각형 방열휜(81)이 형성된 튜브(88)는 압출성형법으로 제작된다.

또한 상기 방열휜의 전열효과를 더 향상시키기 위하여 상기 형태의 일부 방열휜(71,81)의 표면은 주름을 형성한 것이 바람직하다. 이러한 형태는 전열면적을늘리며, 이는 열교환의 효율은 전열면적에 정비례한다는 원리를 응용한다. 이를 적용한 본 고안의 제5실시예에 의한 도 9의 막대형상에 형성된 주름을 갖는 방열휜(91), 본 고안의 제6실시예에 의한 도 10의 삼각형 돌출부에 형성된 주름을 갖는 방열휜(101)이 도시되어 있다.

도 11은 본 고안의 제7실시예에 따른 것으로서 튜브(118)의 너비방향으로 튜브(118)의 외주에 돌출된 부분을 다수의 슬롯(112)을 형성하여 방열휜(111)을 구성함으로써, 상기 절단된 슬롯(112)으로 송풍기(미도시)에 의한 통풍을 원활하게 하여 열교환의 효과가 상승된다. 본 고안의 제7실시예의 특징에 따른 이러한 슬롯(112)가공은 본 고안의 제3실시예 내지 제6실시예에 적용될 수 있다.

도 12 에는 상기 슬롯(112)을 형성하는 가공을 위하여, 다수의 원형 회전커터가 나란하게 결합된 전용공구(120)가 도시되어 있으며, 일괄적이고 능률적인 가공이 가능하다.

도 13은 도 11의 단면을 보여주며, 응축수의 효율적인 배출을 위해 상기 방열휜(111)은 상기 튜브(118)의 표면과 소정의 각을 이룬다. 즉 상기 튜브(118)의 너비방향으로 다수개의 슬롯(112)으로 분할되어 형성된다.

상기와 같이 작동되는 본 발명에 따른 열교환기는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 상하 플레이트가 단일체로 형성된 튜브를 사용함으로서 두 장의 플레이트를 접합하는 접합공정을 생략할 수 있다.

둘째; 상기 튜브의 중앙에 방열용 주름 또는 외부에 상기 튜브와 일체로 형성되는 단일체로 형성되고, 돌출된 형태의 방열휜을 포함함으로써 별도의 방열휜 설치공정을 생략할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 열교환기는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 본 고안에 속하는 기술적 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태로 변형 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 측면에 냉매 유동통로가 다수 형성되는 제 1탱크 및 제 2 탱크가 상기 제 1탱크 또는 상기 제 2 탱크의 일측 또는 양측에 형성된 체결부에 의해 결합되는 상하부 각각 한 쌍의 탱크,

   상기 탱크와 결합되며 그 저면에 다수 나란하게 관통장공이 형성된 상하부의 헤드,

   상기 상하부헤드의 상기 관통장공에 그 양 단부가 삽입 고정되는 것으로 그 내부에 열교환매체의 유동통로가 일체로 형성되고 서로 평행한 복수의 튜브 및

   상기 튜브들 사이의 공간에 마련되는 방열휜을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탱크는 상하부헤드에 접합되는 돌기부(33)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상하부헤드에는 결합용 사각홈(37)이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브에는 상하부헤드의 관통장공(23)에 그 양단부가 삽입되어 멈추는 조립용 홈(59a)이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브는 압출성형법에 의해 제작되고 그 내부에 길이방향으로 나란한 격벽이 일체로 형성되며, 상기 튜브 중앙의 외주면에는 상기 튜브의 길이방향을 따라 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.