KR200413998Y1 - Heat exchanger with strain relief side plates - Google Patents
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Abstract
본 고안은 열응력에 의한 변형을 방지하기 위한 측면 플레이트를 구비한 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger having a side plate for preventing deformation due to thermal stress.
본 고안은 상부 및 하부 탱크와 상기 상부 및 하부 탱크가 연통되도록 결합된 복수개의 튜브와 상기 튜브들 사이에 설치된 방열 핀과 상기 상부 및 하부 탱크의 좌우 양측에 부착된 측면 플레이트를 구비한 열교환기에 있어서, 상기 측면 플레이트에 절단 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 변형 방지용 측면 플레이트를 구비한 열교환기를 제공하며, 또한 상기 절단 홀의 형상은 상기 절단 홀의 양측에 모서리를 갖는 노치가 각각 형성되고 상기 노치의 끝단이 향하는 방향은 상기 측면 플레이트의 길이 방향과 수직 방향이 되는 형상인 것을 특징으로 하는 변형 방지용 측면 플레이트를 구비한 열교환기를 제공한다.The present invention is a heat exchanger having a plurality of tubes coupled to communicate between the upper and lower tanks and the upper and lower tanks and heat dissipation fins installed between the tubes and side plates attached to the left and right sides of the upper and lower tanks. And a heat exchanger having a deformation preventing side plate, wherein the side plate has a cut hole formed therein, wherein the cut hole has a notch having corners at both sides of the cut hole, and the end of the notch faces. The direction is provided with a heat exchanger having a deformation preventing side plate, characterized in that the shape is perpendicular to the longitudinal direction of the side plate.
본 고안에 의하면, 열교환기의 측면 플레이트에 절단 홀을 형성하여 응력 집중을 유도하고 하중에 취약한 부분을 형성함으로써 측면 플레이트의 변형을 쉽게 하여 열교환기의 다른 구성 요소에 발생하는 열응력을 감소시키고 열교환기의 전체 골격의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한 열교환기를 사용함에 따라 절단 홀 주변부의 응력 집중과 변형의 반복으로 측면 플레이트가 저절로 절단되므로 별도의 절단 공정 없이 열응력 및 골격 변형을 방지함으로써 작업 공정을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by forming a cutting hole in the side plate of the heat exchanger to induce stress concentration and to form a vulnerable portion of the load, it is easy to deform the side plate to reduce the thermal stress generated in the other components of the heat exchanger and heat exchange It is effective to prevent deformation of the entire skeleton of the group, and the side plate is cut by itself due to stress concentration around the cutting hole and repetition of deformation according to the heat exchanger, thereby preventing thermal stress and skeleton deformation without a separate cutting process. By doing so, the work process can be reduced.
열교환기, 측면 플레이트, 절단 홀, 열팽창, 응력 집중 Heat exchanger, side plate, cutting hole, thermal expansion, stress concentration
Description
도 1은 차량용 냉각 장치에 사용되고 있는 종래 기술에 의한 열교환기를 개략적으로 도시한 개념도,1 is a conceptual diagram schematically showing a heat exchanger according to the prior art used in a vehicle cooling apparatus;
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 측면 플레이트를 구비한 열교환기를 도시한 사시도,2 is a perspective view showing a heat exchanger having a side plate according to an embodiment of the present invention,
도 3a 내지 도 3c는 본 고안의 각각 다른 일 실시예에 따른 측면 플레이트의 전개도를 간략하게 도시한 도면,3a to 3c are simplified views showing the development of the side plate according to another embodiment of the present invention,
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 측면 플레이트의 열응력 분포 곡선을 간략하게 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual view briefly showing the thermal stress distribution curve of the side plate according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 상부 탱크 20: 하부 탱크10: upper tank 20: lower tank
30: 튜브 40: 방열 핀30: tube 40: heat dissipation fin
50: 측면 플레이트 51: 절단 홀50: side plate 51: cutting hole
본 고안은 변형 방지를 위한 측면 플레이트를 구비한 열교환기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열교환기의 측면 플레이트에 절단 홀을 형성하여 응력 집중을 유도하고 하중에 취약한 부분을 형성함으로써 측면 플레이트의 변형을 쉽게 하여 열교환기의 열응력 및 골격 변형을 방지하고, 또한 열교환기의 사용에 따라 절단 홀 주변부의 응력 집중과 변형의 반복으로 측면 플레이트가 저절로 절단됨으로써 열교환기의 골격 변형을 방지하는 측면 플레이트를 구비한 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger having a side plate for preventing deformation. More specifically, by forming a cutting hole in the side plate of the heat exchanger to induce stress concentration and to form a vulnerable portion of the load to facilitate deformation of the side plate to prevent thermal stress and skeletal deformation of the heat exchanger, The invention relates to a heat exchanger having a side plate which prevents skeletal deformation of the heat exchanger by causing the side plate to be cut by itself due to repeated stress concentrations and deformations in the periphery of the cutting hole with use.
열교환기는 온도가 다른 유체 상호 간에 열을 교환하는 장치로서, 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해서 온도가 낮은 유체로 열이 전달되는 장치이며 일반적으로 가열기, 냉방기, 증발기, 응축기 등에 사용되고 있다.A heat exchanger is a device for exchanging heat between fluids having different temperatures. The heat exchanger is a device that transfers heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid through a heat transfer wall, and is generally used in a heater, an air conditioner, an evaporator, a condenser, and the like.
냉각 사이클을 이용하여 실내를 냉각시키는데 사용되는 에어컨은 압축기에서 고온, 고압으로 압축된 냉매 가스가 응축기에서 외기와의 열교환에 의해 액화되고 팽창 밸브를 지나 증발기에서 내기와의 열교환에 의해 기화되면서 이때 흡수되는 기화열에 의해 냉방 작용을 수행하는 공기 조절 장치이다. 에어컨의 냉방 효율을 위해서는 열교환이 일어나는 응축기 및 증발기의 효율이 높아야 하는데 이러한 응축기 및 증발기에 일반적으로 사용되고 있는 것이 바로 열교환기이다.The air conditioner used to cool the room using a cooling cycle is absorbed as the refrigerant gas, which has been compressed at high and high pressure in the compressor, is liquefied by heat exchange with the outside air in the condenser and vaporized by heat exchange with the bet in the evaporator through the expansion valve. It is an air conditioner that performs the cooling action by the heat of vaporization. For the cooling efficiency of the air conditioner, the efficiency of the condenser and evaporator in which heat exchange takes place must be high, and the heat exchanger is generally used in such condenser and evaporator.
도 1은 차량용 냉각 장치에 사용되고 있는 종래 기술에 의한 열교환기를 개략적으로 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing a heat exchanger according to the prior art used in a vehicle cooling apparatus.
종래 기술에 의한 열교환기는 상부 및 하부 탱크(1,2), 튜브(3), 방열 핀(4) 및 측면 플레이트(5)를 포함하여 구성된다.The heat exchanger according to the prior art comprises an upper and
상부 탱크(1)와 하부 탱크(2)가 평행하게 수직으로 소정 간격 이격되어 위치하며, 상부 탱크(1)와 하부 탱크(2) 사이에는 내부에 냉매 이동로가 형성된 복수개의 튜브(3)가 수평으로 이격되어 설치되고 튜브(3)의 양단부는 상부 탱크(1)와 하부 탱크(2)가 서로 연통되도록 상부 및 하부 탱크에 각각 결합되며, 각 튜브(3)들의 사이에는 냉매의 열교환을 촉진하기 위한 방열 핀(4)이 설치된다. 상부 및 하부 탱크(1,2)의 좌우 양측에는 방열 핀(4)을 보호하고 열교환기의 전체적인 골격을 유지하기 위한 측면 플레이트(5)가 튜브(3)와 평행하게 상부 및 하부 탱크(1,2)에 결합된다.The upper tank 1 and the
이러한 구조를 가진 열교환기는 통상적으로 각 구성요소들에 접착제(Clad)가 도포된 후 브레이징(Blazing) 용접에 의해 결합되어 각각의 위치에 고정된다.Heat exchangers having this structure are typically bonded to each component by means of an adhesive (Clad) and then joined by brazing welding and fixed in their respective positions.
응축기에 사용되는 열교환기를 일례로 하여 열교환기에서 주변과 열교환이 되는 과정을 살펴보면, 압축기를 통과한 고온, 고압의 냉매 가스가 배관을 통하여 상부 탱크(1)로 유입되고, 상부 탱크(1)로 유입된 냉매 가스는 상부 탱크(1)로부터 튜브(3)를 통하여 하부 탱크(2)로 유입되는데 이때 튜브(3)를 통과하는 냉매 가스와 외부 공기와의 열교환이 이루어지게 된다. 고온인 냉매 가스의 열이 외부 공기로 전달되고 냉매 가스는 열을 빼앗겨 온도가 내려가며 응축이 일어나는데, 이러한 열교환 과정에서 튜브(3) 사이에 설치된 방열 판(4)에 의해 냉매 가스와 외부 공기와의 접촉 면적과 접촉 시간이 증가됨으로써 더욱 효율적인 열교환이 일어나게 된다.As an example of the heat exchanger used in the condenser, a process of heat exchange with the surroundings in the heat exchanger is carried out. The high-temperature and high-pressure refrigerant gas passing through the compressor flows into the upper tank 1 through a pipe, and then into the upper tank 1. The introduced refrigerant gas is introduced into the
이와 같은 열교환이 발생하는 과정에서 튜브(3)의 내부로 고온의 냉매 가스 가 통과하게 되므로 열교환기는 온도에 따른 열팽창이 일어나게 되는데, 열교환기의 구성 요소 각각은 서로 동일한 온도 상태를 유지하지 않으며 또한 동일한 열팽창 계수를 갖고 있지 않으므로 각각 열팽창량이 다르게 나타난다.In this process of heat exchange, a high temperature refrigerant gas passes through the inside of the
열팽창량은 온도에 비례하여 증가되는 물성치로서, 고온의 냉매 가스가 통과하는 튜브(3)는 상대적으로 고온 상태를 유지하게 되고 열교환기의 좌우 측면에 설치되어 냉매 가스가 통과하지 않는 측면 플레이트(5)는 상대적으로 저온 상태를 유지하게 되므로, 고온 상태의 튜브(3)와 저온 상태의 측면 플레이트(5)의 열팽창량은 서로 달라지게 된다.Thermal expansion is a property value that increases in proportion to the temperature, the
열교환기의 각 구성요소는 브레이징 용접에 의해 결합되어 있으므로, 상기한 바와 같이 열팽창량이 서로 달라지게 되면 열교환기 전체 골격이 뒤틀리게 되고 튜브(3) 및 측면 플레이트(5) 각각에는 열팽창량 차이에 따른 열응력이 발생하게 된다. 따라서 종래 기술에 의한 열교환기는 수명이 짧아지고 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.Since the components of the heat exchanger are joined by brazing welding, as described above, when the thermal expansion amounts are different from each other, the entire skeleton of the heat exchanger is distorted, and each of the
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로서 열교환기 브레이징 용접 후 별도의 공정으로 측면 플레이트(5) 중단부위를 절단하여 열팽창에 의한 골격 변형이나 열응력 발생을 방지하는 방법이 사용되기도 하였으나, 이러한 방법에 의하는 경우에는 작업 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.As a conventional technique for solving this problem, a method for preventing skeletal deformation or thermal stress generation due to thermal expansion by cutting the interruption portion of the
따라서 본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로서, 측면 플레이트에 절단 홀을 형성하여 응력 집중을 유도함으로써 절단 홀 주변부를 하중에 대해 취약하게 하여 측면 플레이트의 변형이 쉽게 일어나도록 하고 이에 따라 열교환기의 다른 구성 요소에 열응력을 감소시켜 열교환기 전체 골격의 변형을 막고, 또한 열교환기를 사용함에 따라 측면 플레이트의 절단 홀 주변부에 응력 집중과 변형이 반복되어 측면 플레이트가 저절로 절단되게 함으로써 열팽창에 의한 전체 골격 변형이 방지되는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve such a problem, and by forming a cutting hole in the side plate to induce stress concentration, the periphery of the cutting hole is vulnerable to the load so that the deformation of the side plate easily occurs and thus the heat exchanger To reduce the thermal stress on the other components of the heat exchanger to prevent deformation of the entire skeleton of the heat exchanger, and as the heat exchanger is used, stress concentrations and deformations are repeated around the cutting holes of the side plates, causing the side plates to be cut by themselves. It is an object to provide a heat exchanger in which skeletal deformation is prevented.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 상부 및 하부 탱크와 상기 상부 및 하부 탱크가 연통되도록 결합된 복수개의 튜브와 상기 튜브들 사이에 설치된 방열 핀과 상기 상부 및 하부 탱크의 좌우 양측에 부착된 측면 플레이트를 구비한 열교환기에 있어서, 상기 측면 플레이트에 절단 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 변형 방지용 측면 플레이트를 구비한 열교환기를 제공하며, 또한 상기 절단 홀의 형상은 상기 절단 홀의 양측에 모서리를 갖는 노치가 각각 형성되고 상기 노치의 끝단이 향하는 방향은 상기 측면 플레이트의 길이 방향과 수직 방향이 되는 형상인 것을 특징으로 하는 변형 방지용 측면 플레이트를 구비한 열교환기를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention, a plurality of tubes coupled to the upper and lower tanks and the upper and lower tanks and the heat dissipation fins installed between the tubes and the side attached to the left and right sides of the upper and lower tanks A heat exchanger having a plate, the heat exchanger having a side plate for preventing deformation, characterized in that the cutting hole is formed in the side plate, and the shape of the cutting hole is formed with notches having corners on both sides of the cutting hole, respectively. And the direction in which the end of the notch faces is a shape that is perpendicular to the longitudinal direction of the side plate.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 측면 플레이트를 구비한 열교환기를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view showing a heat exchanger having a side plate according to an embodiment of the present invention.
열교환기는 도 1에서 설명한 바와 같이 상부 및 하부 탱크(10,20), 상부 및 하부 탱크(10,20)가 서로 연통되도록 설치된 복수개의 튜브(30), 각 튜브(30)들 사이에 설치된 방열 핀(40) 및 상부 및 하부 탱크(10,20)의 좌우 양측에 설치된 측면 플레이트(50)를 포함하여 구성되며, 열교환기의 각 구성 요소는 브레이징 용접에 의해 결합되어 각각의 위치에 고정된다.As described in FIG. 1, the heat exchanger includes a plurality of
측면 플레이트(50)는 열교환기 전체 골격을 지지하고 방열 핀(40)을 보호하는 기능을 하며 측면 플레이트(50)의 형상은 길이 방향의 수직 단면이 "ㄷ"자 형태인 채널 형상으로서 개방된 면이 튜브(30)와 방열 핀(40) 측으로 향하도록 위치하고 측면 플레이트(50)의 길이 방향이 튜브(30)의 길이 방향과 평행하게 위치하며 길이 방향의 양측단은 상부 및 하부 탱크(10,20)에 브레이징 용접으로 부착된다.The
측면 플레이트(50)의 일측 중간 부위에는 절단 홀(51)이 형성되고 절단 홀(51)의 형상은 원과 같이 접선의 기울기가 연속적으로 변화하는 임의의 폐곡선 형태로 할 수 있으며, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 절단 홀(51)의 형상은 절단 홀(51)의 양측에 모서리를 갖는 노치(즉 접선의 기울기가 불연속적으로 변화하는 부분)가 각각 형성되고 모서리 형상의 노치 끝단이 향하는 방향은 측면 플레이트(50)의 길이 방향과 수직 방향이 되는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 고안의 각각 다른 일 실시예에 따른 측면 플레이트의 전개도를 간략하게 도시한 도면이다.3a to 3c are simplified views showing the development of the side plate according to another embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이 본 고안의 일 실시예에 따라 측면 플레이트(50)에 길이 방향으로 소정 거리 이격되어 동일한 형상으로 2개 이상, 바람직하게는 2개의 절단 홀(51)이 형성될 수 있으며, 또한 도 3b에 도시된 바와 같이 본 고안의 일 실시예에 따라 측면 플레이트(50)에 길이 방향의 수직 방향으로 소정 거리 이격되어 동일한 형상으로 2개 이상, 바람직하게는 2개의 절단 홀(51)이 형성되고 각 절단 홀(51)의 중심은 측면 플레이트(50)의 길이 방향에 대한 동일 수직선상에 위치하는 형태로 형성될 수 있다. 아울러 도 3c에 도시된 바와 같이 측면 플레이트(50)에 길이 방향과 길이 방향의 수직 방향으로 각각 소정 거리 이격되어 동일한 형상으로 4개의 절단 홀(51)이 형성될 수도 있을 것이다. 또한 도 3a 내지 도 3c에서 예시한 일 실시예 이외의 다른 형태로 위치하는 절단 홀(51)을 형성할 수도 있을 것이다.As shown in FIG. 3A, two or more, preferably two, cutting
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 측면 플레이트의 열응력 분포 곡선을 간략하게 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual view briefly showing the thermal stress distribution curve of the side plate according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 열교환기의 튜브(30)가 고온 상태이고 측면 플레이트(50)가 저온 상태인 경우에 튜브(30)의 열팽창량은 측면 플레이트(50)에 비해 상대적으로 많고 측면 플레이트(50)의 열팽창량은 상대적으로 적다. 따라서 튜브(30)와 측면 플레이트(50) 간의 열팽창량의 차이에 의해 측면 플레이트(50)는 인장력을 받게 된다.When the
인장력을 받는 측면 플레이트(50)의 응력 분포 곡선은 도 4에 화살표로 도시된 바와 같이 절단 홀(51)의 주위에서 응력의 밀도가 높게 나타나고 절단 홀(51)의 가장 자리에 응력 집중 현상이 발생하므로, 즉 절단 홀(51)의 주위에서 응력이 커 지게 되므로 측면 플레이트(50)의 수직 단면 중에서 절단 홀(51)의 중심을 지나는 도 4에 도시된 A-A 수직 단면이 인장력에 가장 취약한 부분이 된다.The stress distribution curve of the
따라서 튜브와의 열팽창량 차이에 의해 발생한 인장력이 측면 플레이트(50)에 작용하면 가장 취약한 A-A 단면에서 변형이 쉽게 일어나게 되므로, 상대적으로 다른 구성요소, 즉 튜브 혹은 상부 및 하부 탱크에는 열팽창에 따른 하중 및 변형량이 감소됨으로써 열교환기의 전체 골격의 변형을 방지할 수 있게 된다.Therefore, when the tensile force generated by the difference in thermal expansion amount with the tube acts on the
또한 열교환기를 사용함에 따라 A-A 단면에 응력 집중이 반복되고 인장력에 따른 변형이 반복되면 A-A 단면에 크랙(Crack)이 발생되어 측면 플레이트(50)는 A-A 단면을 중심으로 파괴가 발생된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 측면 플레이트(50)를 별도의 공정에 의해 절단하지 않고 사용에 의해서 저절로 상하 양측으로 절단되도록 하는 구조이다.In addition, when the heat exchanger is used, if stress concentration is repeated in the A-A cross section and deformation according to the tensile force is repeated, cracks are generated in the A-A cross section so that the
이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 열교환기의 측면 플레이트에 절단 홀을 형성하여 응력 집중을 유도하고 하중에 취약한 부분을 형성함으로써 측면 플레이트의 변형을 쉽게 하여 열교환기의 다른 구성 요소에 발생하는 열응력을 감소시키고 열교환기의 전체 골격의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한 열교환기를 사용함에 따라 절단 홀 주변부의 응력 집중과 변형의 반복으로 측면 플레이트가 저절로 절단되므로 별도의 절단 공정 없이 열응력 및 골격 변형을 방지함으로써 작업 공정을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, heat is generated in other components of the heat exchanger by forming a cutting hole in the side plate of the heat exchanger to induce stress concentration and forming a vulnerable portion of the load, thereby easily deforming the side plate. It has the effect of reducing stress and preventing deformation of the entire skeleton of the heat exchanger. Also, as the heat exchanger is used, the side plate is cut by itself due to stress concentration around the cutting hole and repetition of deformation. And by preventing the skeleton deformation there is an effect that can reduce the work process.
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2006
- 2006-01-24 KR KR2020060002128U patent/KR200413998Y1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
REGI | Registration of establishment | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100621 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |