KR20050028181A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 열교환기가 개시된다. 상기 열교환기는 이격되게 배치되며 일측면에 슬롯이 형성된 한쌍의 헤더파이프와, 상기 헤더파이프의 양단부를 밀폐시키는 엔드캡과, 상기 헤더파이프 사이에 양단부가 연통 접속되는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 개재되는 다수의 코루게이트핀과, 상기 코루게이트핀중 최외측 코루게이트핀과 접합하는 서포트를 포함한 열교환기에 있어서, 상기 서포트의 양단에는 삽입부가 형성되고 상기 엔드캡의 외측에는 삽입홈이 형성되어 상기 삽입부가 상기 삽입홈에 삽입된 것을 특징으로 한다. 개시된 열교환기에 따르면, 서포트 양단부 및 엔드캡 외측이 가조립부를 형성하도록 하여 브레이징 접합시 헤더파이프의 처짐을 방지할 수 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기의 서포트 양단부 및 엔드캡 외측이 가조립부를 형성하도록 하여 브레이징 접합시 헤더파이프의 처짐을 방지하고 가공공수를 줄일 수 있도록 구조가 개선된 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 공조시스템의 유로상에 설치되어 유로상을 흐르는 작업유체를 외부공기와 열교환시켜 소정공간을 냉,난방할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 열교환기는 그 사용목적 및 장소 그 밖의 여러 가지 조건에 따라 다양하게 제작되고 있다.

도 1은 종래 열교환기의 일례를 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 튜브와 헤더파이프의 관계를 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 도 1에 나타낸 서포트 및 헤더파이프의 조립상태를 도시한 평면도이다.

상기 열교환기(1)는, 도시된 바와 같이, 양측에 이격된 헤더파이프(10) 사이에 복수개의 튜브(32)가 병렬로 연결되고 상기 튜브(32) 사이에는 넓은 전열면적으로 작동유체의 열교환을 촉진하는 코루게이트핀(31)이 고정되며 상기 양최외측 코루게이트핀(31)에는 상기 코루게이트핀(31)을 보호하는 서포트(30)가 고정된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 헤더파이프(10)는 헤더(10a)와 탱크(10b)가 일조로 구성된다.

그리고, 헤더파이프(10)에는, 도 1에서 볼 수 있듯이, 내부에 작동유체의 흐름을 구획단위로 안내하는 배플(15)이 고정되고 그 양단부는 엔드캡(11)으로 밀폐된다.

따라서, 작동유체는 상기 헤더파이프(10) 일측에 구비된 유입구(13)로 유입되어 양측 헤더파이프(10)에 고정된 배플(15)의 안내를 받아 튜브(32)를 통과한 후, 배출구(14)로 배출된다.

상기와 같이 구성된 종래 열교환기(1)의 서포트(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 양단부가 헤더파이프(10)에 고정되는데, 상기 헤더파이프(10)는 대략 원통체로 구성되므로, 상기 서포트(30)의 양단부는 상기 헤더파이프(10)의 접촉부와 상보적으로 반원 형태로 형성되며, 이들 접촉부는 브레이징 결합된다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성된 종래 열교환기(1)에 있어서는 다음과 같은 문제점을 갖는다.

첫째, 상기 서포트(30)가 상기 양측 헤더파이프(10)에 브레이징 고정되므로 그 양단부를 헤더파이프(10) 접촉면과 상보적으로 반원 형태로 가공해야 하므로 가공에 어려움이 있고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

둘째, 통상 서포트(30)는 그 강도를 증가시키기 위해 단면이 ??형상으로 제조되는데, 양단부는 헤더파이프(10)의 측부와 접합되어야 하므로 ??형상의 날개부분이 절개되어야 한다. 여기서, 서포트(30) 강도가 취약해지는 결과가 초래되는 문제점이 발생한다.

셋째, 도 2에 도시된 바와 같이, 통상 헤더파이프(10)의 슬롯(10a')과 튜브(32)사이에는 공차 t 가 생기게 되는데, 이 경우 브레이징 접합과정에서, 헤더파이프(10)가 자중의 영향을 받아 하방으로 회전할 수 있다. 이러한 헤더파이프(10)의 처짐 현상은 리크 발생의 원인이 된다.

넷째, 헤더파이프(10)의 슬롯(10a')에 튜브(32)가 삽입되어 브레이징 접합되는데, 이때 양측 헤더파이프(10)사이의 거리가 브레이징 지그에 의해 고정되더라도 외력에 의해 위치가 변경될 수 있는 문제점이 있다. 즉, 양측 헤더파이프(10)사이에 멈춤기능을 수행하는 부분이 존재하지 않는다.

상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 대한민국 공개특허 제 2003-0017857에 개시된 기술에 따르면 서포트(30), 엔드캡(11) 및 헤더파이프(10)가 함께 지지되는 고정부를 형성하는 데, 헤더파이프(10) 양단에 절곡부가 구비되어야 하고, 서포트(30) 양단에도 돌출부가 형성되어야 하며, 상기 절곡부의 절곡작업이 추가로 요구되는 등 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 서포트의 양단과 엔드캡 외측이 가조립부를 형성함으로서, 브레이징 접합시 헤더파이프의 처짐을 방지하도록 구조가 개선한 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 리크 발생을 방지하는 가조립부를 형성하면서도 가공공수를 줄일 수 있도록 구조가 개선된 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 열교환기의 가조립체는 이격되게 배치되며 일측면에 슬롯이 형성된 한쌍의 헤더파이프와, 상기 헤더파이프의 양단부를 밀폐시키는 엔드캡과, 상기 헤더파이프 사이에 양단부가 연통 접속되는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 개재되는 다수의 코루게이트핀과, 상기 코루게이트핀중 최외측 코루게이트핀과 접합하는 서포트를 포함한 열교환기 가조립체에 있어서,

상기 서포트의 양단에는 삽입부가 형성되고 상기 엔드캡의 외측에는 삽입홈이 형성되어 상기 삽입부가 상기 삽입홈에 삽입된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 삽입부는 상기 서포트의 적어도 일단이 단차를 형성하여 이루어짐으로서 단차를 형성하는 면이 상기 헤더파이프와 접할 수 있다.

더욱이, 상기 최외측 코루게이트핀과 접하는 상기 서포트의 일면에는 상기 최외측 코루게이트핀의 양단이 고정될 수 있도록 지지부가 더 구비될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 서포트 및 엔드캡의 조립상태를 도시한 부분사시도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기에 채용된 서포트 및 엔드캡의 조립상태를 도시한 부분사시도이다.

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

도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기(100)는 서로 간격을 두고 배치되는 한쌍의 헤더파이프(110)와, 상기 헤더파이프(110)를 밀폐하는 엔드캡(111)과, 내부에 설치되는 복수의 배플(115)과, 상기 한쌍의 헤더파이프(110)사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브(132)와, 상기 튜브(132)사이에 개재되는 다수의 코루게이트핀(131)과, 상기 코루게이트핀(131)중 최외측에 위치하는 코루게이트핀(131)과 접합되는 서포트(130)로 크게 구성되어져 있다.

헤더파이프(110)는 헤더 양측부가 절곡된 후 탱크와 조립되어 형성된다(도 2 참조). 상기 헤더파이프(110)에는 슬롯이 길이방향으로 일정하게 구비되어 튜브(132)가 이에 삽입된다. 그리고, 헤더파이프(110)의 양단부에는 엔드캡(111)이 결합된다.

배플(115)은 양측 헤더파이프(110) 내부의 작동유체의 흐름을 구획단위로 안내하기 위해 양측 헤더파이프(110) 내부의 적당한 장소에 고정된다.

이와 같이, 열교환기(100)가 구성됨에 따라 작동유체는 상기 헤더파이프(110) 일측에 구비된 유입구(113)로 유입되어 양측 헤더파이프(110)에 고정된 배플(115)을 경계로 하여 일련의 튜브(132)를 구획단위로 통과하여 배출구(114)로 배출된다.

이때, 상기 작동유체는 외기와 열교환을 수행하여 기체상태에서 액체상태로 응축된다.

상기 코루게이트핀(131)은 넓은 전열면적으로 작동유체의 열교환을 촉진하기 위해 튜브(132) 사이에 고정된다.

상기 양 최외측 코루게이트핀(131)에는 상기 코루게이트핀(131)을 보호하는 서포트(130)가 고정된다. 상기 서포트(130)는 통상 그 단면이 ??형상으로 구비되고, 그 저면은 코루게이트핀(131)과 접촉되며, 상면에는 돌출핀(미도시)이 형성되어 차체 등에 장착되도록 한다.

이러한 실시예에 있어서, 본 발명의 일 특징에 따르면, 도시된 바와 같이 엔드캡(111)의 외측에서 상기 서포트(130)의 양단과 엔드캡(111) 외측이 가조립부를 형성한다. 이러한 가조립부는 서포트(130)의 삽입부(150)와 엔드캡(111)의 삽입홈(140)으로 구성되는데, 삽입부(150)는 서포트(130)의 양단부에 형성되어져 있고 상기 삽입홈(140)은 상기 서포트(130)의 삽입부(150)에 대응하여 엔드캡(111)의 외측에 형성되어 있다.

상기 가조립부의 작용은 다음과 같다. 즉, 헤더파이프(110)와 헤더파이프(110)의 슬롯에 삽입된 튜브(132)는 브레이징 접합되는데 통상, 헤더파이프(110)의 일측에 형성된 슬롯과 튜브(132)사이에는 공차 t 가 생길 수 있으므로, 상기 브레이징 접합과정에서 헤더파이프(110)가 자중의 영향을 받아 하방으로 회전할 수 있다(도 2 참조). 여기서, 상기 가조립부는 이러한 회전을 방지하여 리크 발생 원인을 제거한다.

또한, 통상 서포트(130)는 그 단면이 ??형상으로 제조되는데, 종래의 기술에 따르면, 서포트(130) 양단부가 헤더파이프(110) 측면에 접합되기 위해 ??형상의 날개 부분이 절개되어야 한다. 그러나, 본 발명에 따르면 상기 서포트(130)의 몸체는 양단부까지 전체길이가 ??형상으로 구성되므로 서포트(130)의 강도가 향상된다.

더욱이, 서포트(130)와 헤더파이프(110)가 접합하는 접합면도 ??형상을 이루어, 브레이징면이 넓어지므로 종래 기술에 의하는 경우보다 서포트(130)가 견고하게 고정된다.

상기 가조립부는 브레이징에 의해 접합되는데, 이를 위해 알루미늄재질로 구성되는 서포트(130)의 표면에는 크래드재가 도포된다. 또한, 엔드캡(111) 내측면 및 외측면에는 크래드재가 도포된 후, 내측면은 헤더파이프(110)와 브레이징 접합되고, 엔드캡(111) 외측의 삽입홈(140)은 서포트(130)의 삽입부(150)와 브레이징 접합된다.

참고로 상기 크래드재는 브레이징 부분이 접합되도록 용가재의 역할을 하는 것으로 브레이징 되기 전에 별도의 공정에 의해 브레이징 요소에 도포된다.

본 발명의 다른 실시예로 도 6에 도시된 바와 같이 서포트(130)의 양단에 단차가 형성될 수 있다. 이때, 단차를 형성하는 면은 헤더파이프(110)의 일측과 접하게 되어 브레이징시 양측의 헤더파이프(110) 사이에 멈춤기능을 수행한다. 따라서, 헤더파이프(110)간의 거리는 일정하게 유지된다.

도 7은 지지부(160)를 채용한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 최외측 코루게이트핀(131)과 접하는 상기 서포트(130)의 일면에는 상기 최외측 코루게이트핀(130)의 단부가 고정될 수 있도록 지지부(160)가 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따르는 상기 열교환기(100)의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 일측면에 슬롯이 형성된 한쌍의 헤더파이프(110)와, 외측에 삽입홈(140)이 형성된 엔드캡(111)과, 다수의 튜브(132)와, 다수의 코루게이트핀(131)과, 양단에 삽입부(150)가 형성된 서포트(130)를 준비한다.

그리고, 상기 헤더파이프(110) 한쌍을 서로 이격되게 배치한다.

다음으로, 상기 엔드캡(111)을 상기 헤더파이프(110)의 양단부에 조립하고, 상기 튜브(132)를 상기 헤더파이프(110) 사이에 개재하고 상기 슬롯에 삽입한다.

그 다음으로, 상기 코루게이트핀(131)을 상기 튜브(132)와 교대로 배치하는데, 최외측에 코루게이트핀(131)이 위치하도록 배치한다.

그 후, 상기 서포트(130)를 상기 코루게이트핀(131)의 최외측에 접하도록 배치하고 상기 삽입부(150)를 상기 삽입홈(140)에 삽입하여 가조립체를 완성한다.

마지막으로, 상기 가조립체를 용착로에서 용착하여 브레이징 접합하여 열교환기(100)를 완성한다.

본 발명의 실질적인 특징들은 상기 실시예를 구성하는 각 제조단계의 순서가 바뀌어도 동일하게 적용될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 열교환기에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명에 따른 서포트는 전체길이를 통해 그 단면이 ??형상으로 구성되고 헤더파이프와 접합을 위한 절개가 요구되지 않으므로, 제작이 용이할 뿐만 아니라 강도가 향상된다.

둘째, 서포트의 양단부가 앤드캡 외측에 형성된 홈에 안착되어 브레이징 접합되므로, 서포트의 양단이 헤더파이프의 측부에 브레이징 접합되던 종래 기술에 비하여, 서포트 및 앤드캡의 브레이징면이 증가되어 서포트가 견고하게 고정된다.

셋째, 서포트 양단과 엔드캡 외측이 가조립부를 형성하므로 서포트의 지지를 받는 헤더파이프는 브레이징 접합과정에서 자중에 의한 처짐이 방지된다. 따라서 튜브와 헤더파이프 사이의 리크 발생을 막을 수 있다.

넷째, 서포트의 양단이 단차를 구비하여 가조립부를 형성하는 경우, 브레이징 접합과정에서 외력을 받더라도 단차를 형성하는 면이 멈춤기능을 수행하여 헤더파이프간의 거리가 일정하게 유지된다.

다섯째, 가조립부의 형상을 단순화함으로서, 가공공수를 감소시켜 가공비가 절감된다.

여섯째, 서포트의 일면에 지지부를 형성하여 최외측 코루게이트핀과 지지부가 접합됨으로써, 최외측 코루게이트핀의 단부가 곡면부인 헤더파이프에 결합되던 종래 기술에 비하여, 지지부의 평면에 결합되어 좀 더 안정적인 결합이 이루어질 수 있다.

본 발명은 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 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 열교환기의 일례를 나타낸 정면도,

도 2는 도 1에 나타낸 튜브 및 헤더파이프의 관계를 도시한 도면,

도 3은 도 1에 나타낸 서포트 및 헤더파이프의 조립상태를 도시한 평면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도,

도 5는 도 4에 나타낸 서포트 및 엔드캡의 조립상태를 도시한 부분사시도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기에 채용된 서포트 및 엔드캡의 조립상태를 도시한 부분사시도,

도 7은 지지부를 채용한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,100...열교환기 10,110...헤더파이프

10a...헤더 10a'... 슬롯

10b...탱크 11,111...엔드캡

13,113...유입관 14,114...배출관

15,115...배플 30,130...서포트

31,131...코루게이트핀 32,132...튜브

140...삽입홈 150...삽입부

160...지지부

Claims (3)

1. 서로 이격되게 배치되며 일측면에 슬롯이 형성된 한쌍의 헤더파이프와, 상기 헤더파이프의 양단부를 밀폐시키는 엔드캡과, 상기 각 헤더파이프 에 양단부가 연통 접속되는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 개재되는 다수의 코루게이트핀과, 상기 코루게이트핀중 최외측 코루게이트핀과 접합하는 서포트를 포함한 열교환기에 있어서,

   상기 서포트의 양단에는 삽입부가 형성되고 상기 엔드캡의 외측에는 삽입홈이 형성되어 상기 삽입부가 상기 삽입홈에 삽입된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 삽입부는 상기 서포트의 적어도 일단이 단차를 형성하여 이루어짐으로서 단차를 형성하는 면이 상기 헤더파이프와 접하도록 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 최외측 코루게이트핀과 접하는 상기 서포트의 일면에는 상기 최외측 코루게이트핀의 양단이 고정될 수 있도록 지지부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.