KR200352327Y1

KR200352327Y1 - 결합 플레이트를 구비한 열교환기

Info

Publication number: KR200352327Y1
Application number: KR20-2004-0006588U
Authority: KR
Inventors: 안황재
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2004-06-04

Abstract

본 고안에 따르면, 결합 플레이트를 구비한 열교환기가 개시된다. 상기 열교환기는 헤더 및 상기 헤더와 결합되어 작동유체의 유로를 형성하는 탱크를 구비하는 것으로, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 헤더파이프, 헤더파이프 내부에 배치되어 작동유체를 구획단위로 안내하는 배플, 헤더파이프에 양단부가 연통 접속되는 다수의 튜브, 튜브사이에 개재되는 다수의 방열핀을 포함하는 열교환기에 있어서, 헤더 및 탱크 사이에 개재되는 것으로, 중앙에 작동유체가 통과하는 개구부가 형성된 적어도 하나의 결합 플레이트가 구비되고, 상기 결합 플레이트의 외주면에는 헤더 측으로 연장되는 헤더 삽입부 및 탱크 측으로 연장되는 탱크 삽입부가 형성되며, 헤더 및 탱크에는 각각의 삽입부에 대응되는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다. 개시된 열교환기에 따르면, 가조립체의 브레이징 작업성이 향상되고, 작동유체의 누출이 방지된다.

Description

결합 플레이트를 구비한 열교환기{Heat exchanger having coupling plate}

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가조립체의 브레이징 작업성이 향상되고, 작동유체의 누출이 방지되는 개선된 구조의 열교환기에 관한 것이다.

통상적으로 차량용 공기조화장치의 응축기로 사용되는 열교환기는 기상의 냉매를 방열핀과 접촉된 튜브의 내부로 통과시켜 튜브 및 방열핀의 표면과 접촉되는 유동공기와 열교환이 이루어지도록 함으로써, 액체 냉매를 만드는 공조장치의 주요구성부품이다.

일반적으로, 이러한 열교환기는 소정간격 이격된 한 쌍의 헤더파이프 사이에 복수 개의 튜브가 병렬로 연결되고, 상기 튜브 사이에는 넓은 전열면적으로 작동유체의 열교환을 촉진하는 방열핀이 설치되며, 상기 열교환기의 양최외측에는 서포트가 고정된다.

상기 헤더파이프는 헤더와 탱크의 일조가 조립됨으로써, 구비되는데, 도 1에는 종래기술에 의한 헤더파이프의 조립구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 헤더(10a)의 양측단부에는 절곡부(10aa)가 구비되고, 상기 절곡부(10aa)는 탱크(10b)의 양측단부를 수용하여, 이를 탄성적으로 지지함으로써, 헤더파이프의 가조립이 이루어진다. 또한, 이러한 가조립부의 양단에는 엔드캡(11)이 결합된다.

상기와 같이 이루어지는 헤더파이프 가조립체는 접합이 이루어지는 브레이징 요소에 클래드가 도포되어 있어 브레이징로를 거쳐 가열함으로써, 브레이징 결합된다.

그런데, 상술한 바와 같이 구성되는 열교환기에 의하면, 헤더(10a) 및 탱크(10b)가 견고한 조립을 이루지 못하여 결합력이 약화되는 문제가 발생한다.

특히, 헤더파이프 가조립체의 브레이징 공정에 있어서, 상기 헤더(10a) 양측단부에 구비된 절곡부(10aa)의 지지력이 고온환경에서 약화되고, 또한, 헤더(10a)와 탱크(10b)에 스프링 백에 의한 복원력이 작용되면, 헤더(10a)와 탱크(10b)에 벌어짐으로 인해 조립체에 갭이 발생된다. 이러한 갭이 존재하는 상태에서 브레이징이 이루어지면, 리크 현상이 발생하여 냉매의 누출현상이 발생하고, 이는 열교환기의 효율이 저하되는 원인이 된다.

또한, 헤더파이프 중 일 측에 리시버 드라이어가 장착되는 경우, 브레이징시 리시버 드라이어의 하중에 의해 가조립된 헤더(10a) 및 탱크(10b) 간의 갭이 발생하여 상기와 같은 문제점이 야기된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 가조립체의 브레이징 작업성이 향상되는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 작동유체의 누출현상이 방지되며, 효율이 향상되는개선된 구조의 열교환기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 헤더파이프의 조립구조를 도시한 사시도,

도 2는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도,

도 3은 도 2에 나타낸 헤더파이프의 조립상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 고안의 다른 일 실시예에서 채용 가능한 헤더파이프의 조립상태를 도시한 단면도,

도 5는 도 4에 나타낸 헤더파이프를 도시한 도면으로, 도 4의 A-A에 따른 단면도,

도 6은 도 2에 도시한 열교환기의 조립구조를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...결합 플레이트 100`...개구부

100a...헤더 삽입부 100b...탱크 삽입부

110...헤더파이프 110`...헤더파이프의 요홈

10a,110a...헤더 110a`...헤더의 삽입홈

110aa...결합편 110ab...탭

10b,110b...탱크 110b`...탱크의 삽입홈

11,111...엔드캡 113...유입관

114...배출관 130...서포트

131...방열핀 132...튜브

140...배플

상기와 같은 목적 및 그 밖의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 열교환기는,

헤더 및 상기 헤더와 결합되어 작동유체의 유로를 형성하는 탱크를 구비하는 것으로, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 헤더파이프, 상기 헤더파이프 내부에 배치되어 작동유체를 구획단위로 안내하는 배플, 상기 헤더파이프에 양단부가 연통 접속되는 다수의 튜브, 상기 튜브사이에 개재되는 다수의 방열핀을 포함하는 열교환기에 있어서,

상기 헤더 및 탱크 사이에 개재되는 것으로, 중앙에 작동유체가 통과하는 개구부가 형성된 적어도 하나의 결합 플레이트가 구비되고, 상기 결합 플레이트의 외주면에는 상기 헤더 측으로 연장되는 헤더 삽입부 및 상기 탱크 측으로 연장되는 탱크 삽입부가 형성되며, 상기 헤더 및 탱크에는 각각의 상기 삽입부에 대응되는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 결합 플레이트의 외주면에 대응되는 상기 헤더 및 탱크의 내면에는 요홈이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합 플레이트는 리시버 드라이어가 연결된 헤더파이프 내부에 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 헤더파이프의 조립상태를 도시한 단면도이다.

도시된 도면들에서는 응축기를 예로 들어 설명하지만, 상기 응축기에 한정되지 않고 이하에서 설명될 본 고안의 실질적인 특징들은 모든 열교환기에 적용될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 열교환기는 서로 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 헤더파이프(110)와, 상기 헤더파이프(110)를 밀폐하는 엔드캡(111)과, 상기 한 쌍의 헤더파이프(110)사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브(132)와, 상기 튜브(132)사이에 개재되는 다수의 방열핀(131)과, 열교환기의 최외측에 접합되는 서포트(130)로 크게 구성되어져 있다.

여기서, 상기 튜브(132) 사이에 설치되는 방열핀(131)은 넓은 전열면적을 제공하여 작동유체의 열교환을 촉진한다.

최외측 튜브(132)에는 서포트(130)가 접합되는데, 상기 서포트(130)는 내측에 배치되는 다수의 튜브(132) 및 방열핀(131)을 보호한다.

상기 헤더파이프(110) 일 측에는 리시버 드라이어(120, receiver drier)가 설치되는데, 상기 리시버 드라이어(120)는 액상의 작동유체 속에 포함된 수분과 이로 인한 부식침전물 등을 제거하거나 또는 잉여 작동유체를 저장하는 역할을 한다.

상기 헤더파이프(110) 내부에는 배플(140)이 설치되는데, 배플(140)은 양측 헤더파이프(110) 내부의 작동유체의 흐름을 구획단위로 안내하기 위해 양측 헤더파이프(110) 내부의 적당한 장소에 다수로 설치된다.

이와 같이, 열교환기가 구성됨에 따라, 작동유체는 상기 헤더파이프(110) 일 측에 구비된 유입관(113)으로 유입되어 양측 헤더파이프(110)에 고정된 배플(140)을 경계로 하여 일련의 튜브(132)를 구획단위로 통과하여 배출관(114)으로 배출된다. 이러한 유동과정을 통해, 작동유체는 외기와 열교환을 수행하여 기체상태에서 액체상태로 응축된다.

도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 헤더파이프(110) 내부에는 결합 플레이트(100)가 설치되는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 헤더파이프(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 헤더(110a)와 탱크(110b)의 일조가 조립되어 구비되는데, 헤더(110a)의 양측단부에는 절곡 형상의 결합편(110aa)이 형성되고, 이러한 결합편(110aa)에 탱크(110b) 양측단부가 삽입됨으로써, 헤더파이프(110) 조립체가 구비된다.

상기 헤더(110a)와 탱크(110b) 사이에는, 도 3에서 볼 수 있듯이, 결합 플레이트(100)가 개재된다. 상기 결합 플레이트(100)는 헤더(110a) 및 탱크(110b)의 내면에 밀착되도록 구비되는 것이 바람직한데, 도면에서 볼 수 있듯이, 대략 원형의 판상부재로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 헤더(110a)의 결합편(110aa)에 대응되는 플레이트(100) 부위는 상대적으로 편평한 형상으로 구비되어, 결합편(110aa)에 의해 충분히 가압되도록 한다.

상기 결합 플레이트(100)의 외주면에는 헤더(110a) 측으로 연장 형성되는 헤더 삽입부(100a)와 탱크(110b) 측으로 연장 형성되는 탱크 삽입부(100b)가 구비된다. 또한, 상기 헤더 및 탱크 삽입부(100a,100b)에 대응되는 헤더(110a)와탱크(110b) 각각의 대응위치에는 상기 삽입부(100a,100b)들이 끼워지는 삽입홈(110a`,110b`)이 원주방향으로 형성된다.

여기서, 상기 삽입부(100a,100b)와 삽입홈(110a`,110b`)의 결합은 억지끼워맞춤에 의해 이루어지도록 삽입부(100a,100b)가 약간 큰 폭으로 구비되는 것이 바람직하다. 이 경우, 헤더파이프(110) 가조립체의 변형이 방지되고, 안정적인 브레이징 작업을 통해 헤더파이프(110)의 결합강도가 확보될 수 있다.

또한, 상기 결합 플레이트(100)의 중앙에는 작동유체가 통과하는 개구부(100`)가 형성된다. 여기서, 상기 개구부(100`)는 작동유체의 유동저항 및 결합 플레이트(100)의 강도를 고려하여 적절한 크기로 구비되는 것이 바람직할 것이다.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에서 채용 가능한 헤더파이프의 조립상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 헤더파이프의 A-A에 따른 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 결합 플레이트(100)의 외주면에는 헤더 및 탱크 삽입부(100a,100b)가 형성되고, 헤더(110a)와 탱크(110b)에는 상기 삽입부(100a,100b)들이 끼워지는 삽입홈(110a`,110b`)이 형성된다. 여기서, 도 5에서 볼 수 있듯이, 상기 헤더(110a) 및 탱크(110b)의 내부면에는 원주방향으로, 결합 플레이트(100)의 외주면이 삽입되는 요홈(110`)이 형성된다.

이와 같이, 결합 플레이트(100)가 헤더(110a) 및 탱크(110b)와 다수의 접촉면을 형성함으로써, 헤더(110a)와 탱크(110b)의 벌어짐이 방지되는바, 브레이징 작업성이 개선되고, 헤더파이프(110)의 결합강도가 향상된다.

이하에서는 도 1에 도시한 열교환기의 조립과정에 대해, 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도면에서 볼 수 있듯이, 헤더(110a)의 길이방향으로 튜브(132)가 삽입되는 다수 개의 슬롯(110a``)이 형성되고, 양측단부에는 절곡된 형상의 결합편(110aa)이 형성된다. 또한, 상기 헤더(110a) 및 탱크(110b) 사이에는 결합 플레이트(100)가 개재되는데, 결합 플레이트(100) 외주면에는 헤더 삽입부(100a) 및 탱크 삽입부(100b)가 구비되고, 헤더(110a)와 탱크(110b)의 대응부위에는 상기 삽입부(100a,100b)들이 끼워지는 삽입홈(110a`,110b`)이 형성된다.

열교환기의 조립을 위해, 상기 결합 플레이트(100)를 개재한 상태에서, 탱크(110b)의 양측단부를 헤더(110a)의 결합편(110aa)에 삽입하는데, 여기서, 결합 플레이트(100)에 마련된 삽입부(100a,100b)가 각각에 대응되는 삽입홈(110a`,110b`)에 끼워지도록 조립한다. 또한, 헤더(110a) 일 측에 형성된 탭(110ab)을 벤딩하여 탱크(110b)의 외주면을 감싸도록 한다.

상기 헤더(110a)의 길이방향으로 마련된 다수의 슬롯(110a``)에는 튜브(132)의 단부가 일정간격으로 삽입되고, 헤더파이프(110)의 단부에는 엔드캡(111)이 조립되어, 헤더파이프(110)를 밀폐시킨다.

도 6에서는 한 쌍의 헤더파이프(110) 중 일 측만이 도시되어있으나, 이와 소정간격 이격되는 타 측의 헤더파이프에 대해서도 동일한 조립과정을 거쳐 열교환기의 조립이 이루어질 수 있음은 용이하게 이해될 것이다.

이렇게 조립된 열교환기 가조립체에 있어서, 클래드가 도포된 구성요소를 브레이징로에서 고온의 열공정을 통해 브레이징 접합하면, 일체화된 열교환기가 완성된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안의 열교환기에 따르면, 결합 플레이트가 헤더와 탱크 사이에 개재되므로, 헤더와 탱크의 벌어짐이 방지되고, 견고한 조립이 이루어지는바, 헤더파이프 가조립체의 브레이징 작업성이 향상된다.

또한, 헤더파이프의 결합강도가 개선되어, 작동유체의 누출이 방지되는바, 열교환기의 효율이 향상된다.

특히, 헤더파이프의 결합강도가 향상되므로, 헤더파이프 일 측에 리시버 드라이어 등의 부재가 장착되는 경우, 장착된 부재의 하중에도 불구하고 작동유체의 누출이 방지된다.

본 고안은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 실용신안등록청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

헤더 및 상기 헤더와 결합되어 작동유체의 유로를 형성하는 탱크를 구비하는 것으로, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 헤더파이프, 상기 헤더파이프 내부에 배치되어 작동유체를 구획단위로 안내하는 배플, 상기 헤더파이프에 양단부가 연통 접속되는 다수의 튜브, 상기 튜브사이에 개재되는 다수의 방열핀을 포함하는 열교환기에 있어서,

상기 헤더 및 탱크 사이에 개재되는 것으로, 중앙에 작동유체가 통과하는 개구부가 형성된 적어도 하나의 결합 플레이트가 구비되고, 상기 결합 플레이트의 외주면에는 상기 헤더 측으로 연장되는 헤더 삽입부 및 상기 탱크 측으로 연장되는 탱크 삽입부가 형성되며, 상기 헤더 및 탱크에는 각각의 상기 삽입부에 대응되는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 결합 플레이트의 외주면에 대응되는 상기 헤더 및 탱크의 내면에는 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 결합 플레이트는 리시버 드라이어가 연결된 헤더파이프 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.