KR20060102375A

KR20060102375A - 열교환기

Info

Publication number: KR20060102375A
Application number: KR1020050023897A
Authority: KR
Inventors: 오광헌; 이덕호
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-09-27
Also published as: KR101104276B1

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화탄소용 열교환기에서 복수열의 튜브 양단부에 헤더와 다수의 돔이 형성된 탱크를 결합하되 상기 헤더와 탱크의 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 개재하고 상기 연결유로의 특정부위에는 배플을 형성하여 냉매유로를 다양하게 변경/구성할 수 있도록 함과 아울러 헤더탱크의 체적을 감소시키고 가공성을 향상시킴은 물론 내압/내구성을 향상시킨 열교환기에 관한 것이다.

이에 본 발명은 복수열로 배열되는 다수의 튜브(130) 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(111a)(121a)이 복수열로 형성된 상,하부 헤더(111)(121); 상기 상,하부 헤더(111)(121)에 안착되고 각 튜브(130)의 삽입방향으로 돔(112a)(122a)이 돌출형성된 상,하부 탱크(112)(122); 상기 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 사이에 개재되어 상기 복수열의 튜브(130) 단부가 삽입되도록 삽입홈(116)(126)이 복수열로 형성됨과 아울러 상기 각 열의 삽입홈(116)(126)들을 연결하여 해당 열의 튜브(130)들을 연통시키는 연결유로(117a,117b)(127a,127b)가 형성된 상,하부 연결부재(115)(125); 상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 연결유로(117a,117b)(127a,127b) 중 적어도 하나 이상의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)의 특정부위를 폐쇄하도록 형성되어 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐를수 있도록 냉매의 유동방향을 전환하는 배플(118)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 이산화탄소, 헤더, 탱크, 연결부재

Description

열교환기{Heat exchanger}

도 1 은 일반적인 열교환기를 나타내는 정면도,

도 2 는 도 1 에서의 A-A선 단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 사시도,

도 4 는 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도,

도 5 는 도 4의 열교환기에서 연통수단을 다르게 한 경우를 나타내는 분해사시도,

도 6 은 도 3의 B-B선 단면도,

도 7 은 본 발명에 따른 열교환기에서 두 개의 연결부재를 적층한 경우를 나타내는 분해사시도,

도 8 및 도 9 는 도 7의 연결부재의 다른예를 나타내는 단면도,

도 10 은 본 발명에 따른 열교환기에서 헤더탱크의 양단부에 입,출구파이프가 전방을 향하도록 설치된 경우를 나타내는 사시도,

도 11 내지 도 16 은 본 발명에 따른 열교환기에서 연결부재의 다양한 형태에 따른 냉매순환과정을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100: 열교환기 101: 전방튜브열

102: 후방튜브열 110: 상부 헤더탱크

111: 상부 헤더 111a,121a: 튜브삽입홀

111b,121b: 돌출탭 112: 상부 탱크

112a,122a: 돔 113,123: 고정수단

115: 상부 연결부재 116,126: 삽입홈

117a,117b,127a,127b: 연결유로

118: 배플 119: 연통수단

119a,112b: 연통로 119b: 격벽

120: 하부 헤더탱크 121: 하부 헤더

122: 하부 탱크 125: 하부 연결부재

130: 튜브 140: 방열핀

150: 엔드캡 160: 입구파이프

160a: 입구유로 161: 출구파이프

161a: 출구유로

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화탄소용 열교환기에서 복수열의 튜브 양단부에 헤더와 다수의 돔이 형성된 탱크를 결합하되 상기 헤더와 탱크의 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 개재하고 상기 연결유로의 특 정부위에는 배플을 형성하여 냉매유로를 다양하게 변경/구성할 수 있도록 함과 아울러 헤더탱크의 체적을 감소시키고 가공성을 향상시킴은 물론 내압/내구성을 향상시킨 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 냉,난방시스템의 유로상에 설치되어 그 내부를 흐르는 열교환매체가 외기열을 흡열하도록 하거나 또는 자신의 열을 외부로 방열하는 방식으로 열교환을 수행하도록 하여 소정공간을 냉,난방할 수 있게 한다.

이러한 열교환기는 냉매를 열교환매체로 사용하는 응축기와 증발기, 그리고 냉각수를 열교환매체로 사용하는 라디에이터와 히터코어 등 사용목적과 용도에 따라 다양하게 제작되고 있다.

상기한 종래의 열교환기를 도 1 및 도 2 를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다. 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(1)는 좌,우로 일정간격 이격된 한 쌍의 헤더탱크(10)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크(10)에 양단부가 결합되어 두 헤더탱크(10)를 연통시키는 복수개의 튜브(20)와, 상기 튜브(20)들 사이에 개재되어 전열면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(30)과, 상기 튜브(20) 및 방열핀(30)을 보호하기 위해 이들의 최외곽에 설치되는 사이드 서포트(40)로 구성된다.

여기서, 상기 헤더탱크(10)는 튜브(20)들의 양단이 결합될 수 있도록 다수의 튜브홀(13)이 형성된 헤더(11)와, 상기 헤더(11)와 결합되어 냉매가 유동할 수 있는 통로를 형성하는 탱크(12)로 이루어진다.

그리고, 상기 한 쌍의 헤더탱크(10) 내부에는 냉매가 상기 튜브(20)들을 지그재그 형태로 흐를 수 있도록 배플(60)이 교호적으로 설치된다.

이와 같은 열교환기(1)는 냉매가 입구파이프(50)를 통해 헤더탱크(10) 내부로 유입되고, 유입된 냉매는 배플(60)에 의해 튜브(20)들을 지그재그 형태로 흐르는 과정에서 외부공기와 활발한 열교환을 수행하게 되고, 이후 출구파이프(51)를 통해 배출된다.

최근에는 지구 온난화 등의 문제로 인해 이산화탄소를 냉매로 사용하는 열교환기가 개발되고 있는 바, 이러한 이산화탄소 냉매는 압축 효율이 우수하고 열전달 성능도 매우 우수하다는 점 등 많은 장점을 가지고 있다.

상기 이산화탄소용 열교환기는 앞서 설명한 일반적인 열교환기(1)와 비슷한 구조로 이루어지나, 이산화탄소 냉매의 작동상 특성으로 인하여 고압을 견딜 수 있는 구조로 제작되고 있다.

이러한 이산화탄소용 열교환기의 일예로, 일본 특허공개번호 제2003-314987호는 내부재를 이용한 구성으로 외부재와 내부재 사이의 튜브측면에 성형된 홈과 탱크의 연통로로 냉매를 연통시키는 구조이며, 일본 특허공개번호 제2003-172592호는 내부재의 홀을 작게하여 튜브 폭 보다 작게 형성함으로서 헤더의 체적을 줄여 내구성을 향상시키는 구조이고, 일본 특허공개번호 제2003-130584호는 외주면에 브레이징재를 감싸는 구조이다.

그러나, 상기한 종래의 열교환기들은 구조가 복잡함은 물론 가공성이 떨어지거나 외주면에 브레이징재를 감싸는 구조로서 헤더탱크의 체적이 커지게 되는 문제가 있었다.

한편, 상기와 같은 단일열의 튜브를 사용하는 열교환기 외에도 일본 특허공 개번호 제2002-372383호와 같이 온도분포를 균일하게 하기 위해 복수열의 압출튜브를 사용한 열교환기도 개시되어 있다.

즉, 상기 열교환기는 튜브를 복수열로 배열하고 상기 복수열의 튜브의 양단부에 복수열의 헤더탱크를 결합한 구조로 되어 있으며, 냉매유로의 구성을 위해 상기 복수열의 헤더탱크를 상호 연통시킬 수 있도록 헤더탱크의 격벽에는 연통홀이 형성되어 있다.

그러나, 상기 복수열의 튜브를 사용하는 열교환기는 상기 연통홀을 형성하기 위해 헤더탱크의 격벽에 수직으로 가공해야 함으로서, 헤더탱크의 압출제조시 프레스 작업이 어려움은 물론 가공이 힘든 문제가 있으며, 아울러 다양한 냉매유로의 구성이 어렵고 구조가 복잡하며 헤더탱크의 체적이 커지는 문제도 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 복수열의 튜브 양단부에 헤더와 다수의 돔이 형성된 탱크를 결합하되 상기 헤더와 탱크의 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 개재하고 상기 연결유로의 특정부위에는 배플을 형성하여 냉매유로를 다양하게 변경/구성할 수 있도록 함과 아울러 헤더탱크의 체적을 감소시키고 가공성을 향상시킴은 물론 내압/내구성을 향상시킨 열교환기를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수열로 배열되는 다수의 튜브 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀이 복수열로 형성된 상,하부 헤더; 상기 상,하부 헤더에 안착되고 각 튜브의 삽입방향으로 돔이 돌출형성된 상,하부 탱크; 상기 헤더와 탱크의 사이에 개재되어 상기 복수열의 튜브 단부가 삽입되도록 삽입홈이 복수열로 형성됨과 아울러 상기 각 열의 삽입홈들을 연결하여 해당 열의 튜브들을 연통시키는 연결유로가 형성된 상,하부 연결부재; 상기 상,하부 연결부재의 연결유로 중 적어도 하나 이상의 연결유로의 특정부위를 폐쇄하도록 형성되어 냉매가 상기 튜브들을 지그재그 형태로 흐를수 있도록 냉매의 유동방향을 전환하는 배플을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 사시도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 분해사시도이며, 도 5 는 도 4의 열교환기에서 연통수단을 다르게 한 경우를 나타내는 분해사시도이고, 도 6 은 도 3의 B-B선 단면도이며, 도 7 은 본 발명에 따른 열교환기에서 두 개의 연결부재를 적층한 경우를 나타내는 분해사시도이고, 도 8 및 도 9 는 도 7의 연결부재의 다른예를 나타내는 단면도이며, 도 10 은 본 발명에 따른 열교환기에서 헤더탱크의 양단부에 입,출구파이프가 전방을 향하도록 설치된 경우를 나타내는 사시도이고, 도 11 내지 도 16 은 본 발명에 따른 열교환기에서 연결부재의 다양한 형태에 따른 냉매순환과정을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(100)는 상호 일정간격 이격된 한 쌍의 헤더탱크(110)(120)와, 상기 헤더탱크(110)(120)의 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 사이에 개재되는 연결부재(115)(125)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)(120)에 양단부가 결합되어 복수열로 배열되는 튜브(130)와, 상기 튜브(130)들 사이에 개재되어 전열면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(140)과, 상기 헤더탱크(110)(120)의 양단부에 결합되는 엔드캡(150) 및 입,출구파이프(160)(161)로 구성된다.

먼저, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)(120)는 상,하부 헤더(111)(121)와 상기 상,하부 헤더(111)(121)에 결합되는 상,하부 탱크(112)(122)로 이루어지며, 상기 헤더(111)(121)는 일정간격으로 복수열로 배열되는 다수의 튜브(130) 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(111a)(121a)이 복수열로 형성되고, 폭방향으로의 양단부에는 상기 탱크(112)(122)를 고정할 수 있도록 고정수단(113)(123)이 구비된다.

여기서, 상기 고정수단(113)(123)은 상기 탱크(112)(122)의 폭방향 양단부를 고정할 수 있도록 상기 헤더(111)(121)의 길이방향으로 다수의 돌출탭(111b)(121b)을 형성하여 이루어진다.

따라서, 상기 헤더(111)(121)에 탱크(112)(122)가 안착된 후에는 상기 돌출탭(111b)(121b)을 내측으로 절곡하여 탱크(112)(122)를 가압하면서 고정하게 된다.

한편, 상기 고정수단(113)(123)은 상기 돌출탭(111b)(121b) 외에도 상기 헤더(111)(121)의 길이방향으로 리브(미도시)를 형성하여 이루어지거나 각각의 부재를 브레이징으로 접합하여 이루어질 수 도 있다.

그리고, 상기 상,하부 탱크(112)(122)는 상기 상,하부 헤더(111)(121)에 안착되어 상기 고정수단(113)(123)인 돌출탭(111b)(121b) 또는 리브로 고정되고 상기 각 튜브(130)의 삽입 방향으로 다수의 돔(112a)(122a)이 복수열로 돌출형성된다.

즉, 상기 돔(112a)(122a)은 반구형상으로서 상기 튜브(130)와 동일간격으로 형성되며 그 내측면은 상기 튜브(130)의 단부와 일정간격 이격되어 있다. 따라서, 상기 튜브(130)로 유입되거나 배출되는 냉매의 원활한 유동을 안내하게 된다.

한편, 도면에는 상기 상,하부 탱크(112)(122)에 돔(112a)(122a)이 형성된 구조에 대해서만 도시되어 있지만, 상기 상,하부 탱크(112)(122)는 아래에서 설명될 연결부재(115)(125)에 의해 상기 돔(112a)(122a)을 생략한 평판형태(미도시)로도 가능하다.

그리고, 상기 상,하부 헤더(111)(121)와 상기 상,하부 탱크(112)(122)의 사이에는 상,하부 연결부재(115)(125)가 각각 개재되는데, 상기 연결부재(115)(125)는 상기 복수열의 튜브(130)의 단부가 삽입되도록 삽입홈(116)(126)이 복수열로 형성됨과 아울러 상기 각 열의 삽입홈(116)(126)들을 연결하여 해당 열의 튜브(130)들을 연통시킬 수 있도록 연결유로(117a,117b)(127a,127b)가 형성된다.

상기 연결유로(117a,117b)(127a,127b)는 상기 탱크(112)(122)의 돔(112a)(122a) 내부와 연통됨으로서 동일열에 배열된 다수의 튜브(130)를 연통시키게 되는 것이다.

또한, 상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 연결유로(117a,117b)(127a,127b) 중 적어도 하나 이상의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)에는 특정부위를 폐쇄하는 배플(118)이 형성되어 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형성태로 흐를수 있도록 냉매의 유동방향을 전환하게 된다.

즉, 상기 배플(118)의 유무 또는 배플(118)의 위치 및 개수에 따라 열교환기(100)의 냉매유로를 다양하게 구성할 수 있어서 에어컨 시스템의 성능을 향상할 수 있다.

이처럼, 상기 배플(118)은 상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)상에 자유롭게 형성이 가능하며 이에 따라 도면에서와 같이 다양한 냉매유로를 구성할 수 있으며, 도면에서는 일예로 몇개만 도시되어 있지만 더욱더 다양한 유로구성이 가능함은 물론이다. 아울러 도면에 도시된 다양한 형태의 연결부재(115)(125)에 따른 각각의 냉매순환과정에 대한 설명은 아래에서 하기로 한다.

그리고, 상기 복수열의 튜브(130)에서 공기가 유입되는 측을 전방튜브열(101)이라 하고, 공기가 배출되는 측을 후방튜브열(102)이라 할 때, 다양한 냉매유로의 구성을 위해 전방튜브열(101)과 후방튜브열(102)을 연통시키기 위한 구조가 필요하다. 물론 상기 전방튜브열(101)과 후방튜브열(102)을 연통시키지 않아도 냉매유로의 구성은 가능하다.

따라서, 본 발명은 상기 복수열의 튜브(130)들을 각각 연통시키는 복수열의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 상호 연통시킬 수 있도록 연통수단(119)이 구비된다.

상기 연통수단(119)은 상기 상,하부 연결부재(115)(125) 중 어느 하나에 상 기 복수열의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 상호 연통시키는 연통로(119a)가 형성됨과 아울러 상기 각 삽입홈(116)(126)의 사이에는 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 폐쇄하는 격벽(119b)이 형성되어 이루어진다.

또한, 다른 실시예로서 상기 연통수단(119)은 상기 상,하부 탱크(112)(122) 중 어느 하나에 상기 복수열의 돔(112a)을 상호 연통시키는 연통로(112b)를 형성하여 이루어질 수 도 있다.

여기서, 상기 연통로(119a)(112b)들은 냉매배분을 고려하여 열교환성능을 향상할 수 있도록 위치별로 크기나 폭 등을 상이하게 형성할 수 있으며, 또한, 도면에서는 상기 연통로(119a)(112b)가 복수열의 연결유로(117a,117b)(127a,127b) 또는 복수열의 돔(112a)을 각각 폭방향으로 연통시키고 있지만, 상기 복수열의 연결유로(117a,117b)(127a,127b) 또는 복수열의 돔(112a)에서 각 열의 삽입홈(116)(126)이나 돔(112a)들을 길이방향으로 연통시키는 별도의 연통로(미도시)를 형성하여 냉매유동저항을 줄일 수 도 있다.

이러한 상기 연통수단(119)은 도면에서와 같이 상기 상부 연결부재(115)의 배플(118)을 기준으로 일측의 일정영역에만 형성될 수 도 있고, 하부 연결부재(125)의 전체에 형성될 수 도 있으며, 따라서, 상기 후방튜브열(102)을 유동하는 냉매가 상기 연통수단(119)을 통해 리턴하여 전방튜브열(101)로 유동하거나, 또는 전방튜브열(101)을 유동하는 냉매가 상기 연통수단(119)을 통해 리턴하여 후방튜브열(102)로 유동하는 냉매유로를 가지게 된다.

한편, 상기 연결부재(115)(125)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상 기 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 사이에 복수개(도면상에서는 두 개)를 적층하여 구성할 수 도 있다.

즉, 상기 복수개로 적층된 각 연결부재(115)(125) 중 탱크(112)(122)와 접촉하는 연결부재(115)(125)는 다른 연결부재(115)(125) 보다 표면적이 더 크도록 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 폐쇄하여 형성된다. 이에따라, 상기 탱크(112)(122)와 접촉하는 연결부재(115)(125)에는 연결유로(117a,117b)(127a,127b) 없이 삽입홈(116)(126)만 형성되어 상기 연결부재(115)(125)와 탱크(112)(122)가 면접촉하는 면적이 증가하면서 내압 및 내구성을 더욱 향상할 수 있다.

아울러, 상기와 같이 연결부재(115)(125)를 복수개로 적층할 경우에는 상기 연통수단(119)을 복수개의 연결부재(115)(125)에 선택적으로 형성할 수 도 있다.

그리고, 도 8 은 삽입홈(116)과 연결유로(117a)(117b)가 형성된 동일구조의 연결부재(115) 두 개를 적층한 경우로서, 이 경우에는 상기 연결유로(117a)(117b)가 확장되면서 냉매측 압력강하량이 줄어드는 이점이 있으며,

도 9 는 적층되는 연결부재(115)에 각각 형성된 연결유로(117a)(117b)의 크기를 상호 다르게 형성하여 냉매가 편중되는 부분에 따라 상기 연결유로(117a)(117b)의 크기를 적절하게 형성함으로서 냉매배분을 향상할 수 있다.

그리고, 상기 상,하부 헤더탱크(110)(120)의 양단부에는 각각 엔드캡(150)이 결합되는데, 상기 엔드캡(150)에는 입,출구파이프(160)(161)가 구비된다.

상기 입,출구파이프(160)(161)의 위치는 냉매유로를 어떻게 구성하느냐에 따라 결정되며, 본 발명에서는 도면에서와 같이 상기 배플(118)의 형성 위치에 따라 다양한 냉매유로가 구성되고 이와 대응하여 상기 입,출구파이프(160)(161)도 다양한 위치에 설치된다.

이때, 상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 단부측에는 상기 입구파이프(160)와 연결유로를 연통시키는 입구유로(160a) 및 상기 출구파이프(161)와 연결유로를 연통시키는 출구유로(161a)가 각각 형성된다.

한편, 본 발명에서는 상기 상,하부 헤더탱크(110)(120)의 양단부에 모두 엔드캡(150)을 설치한 것에 대해서만 설명하였지만, 상기 헤더탱크(110)(120)를 구성하는 각 부재(헤더,연결부재,탱크)가 서로 면접합 되기 때문에 냉매의 유입 및 배출을 위해 상기 입,출구파이프(160)(161)를 설치해야 하는 곳에만 엔드캡(150)을 설치하고 그 외의 곳에는 엔드캡(150)을 생략할 수 있다.

그리고, 도 10 과 같이, 상기 엔드캡(150)을 모두 생략하고 상기 상,하부 헤더탱크(110)(120)의 양단부에 곧바로 입,출구파이프(160)(161)를 선택적으로 결합하되 전방을 향하도록 설치할 수 있다.

물론 상기 입,출구파이프(160)(161)는 상기 연결부재(115)의 연결유로(117a)(117b)와 선택적으로 연통되게 설치됨은 당연할 것이다.

아울러, 도 10 에서는 헤더탱크(110)의 양단부에 입,출구파이프(160)(161)를 설치하였지만, 상기 입,출구파이프(160)(161)를 헤더탱크(110)의 양단부에 설치하지 않고 헤더탱크(110)의 양단부 사이의 특정위치에 자유롭게 설치할 수 도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기의 냉매순환과정을 설명하면 다 음과 같다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 열교환기(100)는 상기 배플(118) 및 연통수단(119)의 설치 위치에 따라 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이 다양한 냉매유로의 구성이 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 기본적인 냉매유로 형태인 도 11에 대해서는 냉매순환과정을 상세히 설명하고 나머지는 간략히 설명하기로 한다.

먼저, 도 11은, 상기 상부 연결부재(115)에 형성된 복수열의 연결유로(117a)(117b)의 대략 중앙부위에 배플(118)을 각각 형성하고, 상기 배플(118)을 기준으로 일측 영역에는 연통수단(119)을 형성한 구조이다. 이때, 입,출구파이프(160)(161)는 상부 헤더탱크(110)의 일단부에 모두 설치된다.

따라서, 상기 입구파이프(160)를 통해 냉매가 공급되면, 이 냉매는 상기 상부 연결부재(115)의 입구유로(160a)를 통해 후방튜브열(102)과 연통하는 후방측 연결유로(117a)로 유입된다. 이때 상기 냉매는 후방측 연결유로(117a)의 배플(118) 형성 위치에까지만 흐르면서 상부 탱크(112)의 다수의 후방측 돔(112a) 내측을 통해 후방튜브열(102)의 각 튜브(130) 단부로 공급되어진다.

여기서, 상기 후방튜브열(102)의 각 튜브(130)로 공급되는 냉매는 상기 배플(118)을 기준으로 일측에 위치한 튜브(130)들로만 공급되는 것이다.

계속해서, 상기 냉매는 상기 후방튜브열(102)의 각 튜브(130)들을 따라 유동한 후, 하부 탱크(122)의 후방측 돔(122a)을 통해 하부 연결부재(125)의 후방측 연결유로(127a)로 유동하게 된다.

상기 하부 연결부재(125)의 후방측 연결유로(127a)로 유동한 냉매는 이곳에 서 유턴하여 이번에는 상기 배플(118)을 기준으로 타측에 위치한 튜브(130)들을 따라 유동한 후, 상부 연결부재(115)의 후방측 연결유로(117a)로 유입된다.

상기 상부 연결부재(115)의 후방측 연결유로(117a)로 유입된 냉매는 상기 연통수단(119)을 통해 상부 연결부재(115)의 전방측 연결유로(117b)로 유동하게 되고, 이후, 상기 냉매는 배플(118)을 기준으로 상기 전방튜브열(101)의 일측에 위치한 튜브(130)들을 따라 유동하면서 상기 하부 연결부재(125)의 전방측 연결유로(127b)로 유입된다.

상기 하부 연결부재(125)의 전방측 연결유로(127b)로 유동한 냉매는 이곳에서 유턴하여 이번에는 상기 배플(118)을 기준으로 타측에 위치한 튜브(130)들을 따라 유동한 후, 상부 연결부재(115)의 전방측 연결유로(117b)로 유입된다.

상기 상부 연결부재(115)의 전방측 연결유로(117b)로 유입된 냉매는 연결부재(115)의 단부측에 형성된 출구유로(161a)를 통해 상기 출구파이프(161)로 배출되면서 열교환기(100)내에서의 냉매순환과정이 완료된다.

도 12는, 상기 도 11의 상부 연결부재(115)와 동일한 구조의 상부 연결부재(115)가 구비되고, 하부 연결부재(125)에는 복수열의 연결유로(127a)(127b) 중 전방측 연결유로(127b)에 배플(118)을 추가로 형성한 구조이다.

따라서, 도 11과 동일한 냉매순환과정을 가지게 되지만, 상기 하부 연결부재(125)의 전방측 연결유로(127b)에 형성된 배플(118)에 의해 상기 전방튜브열(101)을 흐르는 냉매의 상,하 유동수가 증가하게 된다.

이에 따라, 냉매의 출구 위치가 바뀌게 되면서 상기 출구파이프(161)는 하부 헤더탱크(120)의 일단부에 설치되게 된다.

도 13은, 상기 상부 연결부재(115)의 복수열의 연결유로(117a)(117b) 중 전방측 연결유로(117b)에 배플(118)을 형성하고, 상기 하부 연결부재(125)에는 전체영역에 연통수단(119)을 형성한 구조이다.

따라서, 입구파이프(160)를 통해 유입된 냉매는 상기 배플(118)을 기준으로 일측에 위치한 전,후방 튜브열(101)(102)의 튜브(130)들을 유턴하여 흐르고, 이후 상기 배플(118)을 기준으로 타측에 위치한 전,후방 튜브열(101)(102)의 튜브(130)들을 재차 유턴하여 흐른 후 출구파이프(161)로 배출되게 된다.

이에 따라, 상기 입,출구파이프(160)(161)는 상기 상부 헤더탱크(110)의 양단부에 각각 설치되게 된다.

도 14는, 상기 상부 연결부재(115)의 복수열의 연결유로(117a)(117b)에 배플(118)을 각각 형성하고, 상기 하부 연결부재(125)의 복수열의 연결유로(127a)(127b)에도 배플(118)을 각각 형성하였으며, 이때 상기 상,하부 연결부재(115)(125)에 형성된 각 배플(118)을 상호 교호적으로 형성한 구조이다.

따라서, 입구파이프(160)를 통해 유입된 냉매는 전,후방 튜브열(101)(102)의 튜브(130)들을 동시에 흐르게 되는데, 이때 상기 배플(118)에 의해 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐르면서 출구파이프(161)로 배출되게 된다.

이에 따라, 상기 입구파이프(160)는 상기 상부 헤더탱크(110)의 일단부에 설치되고, 상기 출구파이프(161)는 입구파이프(160)와 반대방향인 하부 헤더탱크(120)의 일단부에 설치되게 된다.

도 15는, 도 14의 상,하부 연결부재(115)(125)와 동일한 구조로 이루어지며, 단, 상기 배플(118)의 위치를 더욱 조밀하게 형성한 구조이다.

따라서, 도 14와 동일한 냉매순환과정을 가지게 되지만, 더욱 조밀하게 형성된 배플(118)에 의해 상기 전,후방 튜브열(101)(102)을 동시에 흐르는 냉매의 상,하 유동수가 증가하게 된다.

도 16은, 상기 상부 연결부재(115)의 복수열의 연결유로(117a)(117b)에 배플(118)을 각각 형성하고, 상기 하부 연결부재(125)의 복수열의 연결유로(127a)(127b)에도 배플(118)을 각각 형성하였으며, 이때 상기 배플(118)을 공기유동방향에서 볼 때, 상기 전방측 연결유로(117b,127b)와 후방측 연결유로(117a,127a)에 상호 엇갈리게 형성한 구조이다.

즉, 도 16은 도 15와 동일한 냉매순환과정을 가지게 되지만, 상기 배플(118)이 전방측 연결유로(117b,127b)와 후방측 연결유로(117a,127a)에 상호 엇갈리게 형성됨으로서 상기 전,후방 튜브열(101)(102)에 구성되는 냉매유로가 겹쳐지게 된다.

한편, 도면에서는 상기 배플(118)을 상기 전방측 연결유로(117b,127b)와 후방측 연결유로(117a,127a)에 각각 동일개수로 엇갈리게 형성한 경우를 도시하고 있지만, 이 외에도 상기 배플(118)을 상기 전방측 연결유로(117b,127b)와 후방측 연결유로(117a,127a)에 각각 상이한 개수로 엇갈리게 형성할 수 도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(100)의 냉매유로는 일예를 나타낸 것일 뿐, 상기 연결부재(115)(125)에 형성되는 배플(118) 또는 연통수단(119)의 다양한 변형을 통해 더욱더 다양한 냉매유로를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 튜브(130)를 2열로 배열한 경우에 대해서만 설명하였지만, 그 이상의 열로도 배열 가능함은 물론이다.

상기한 본 발명에 따르면, 복수열의 튜브 양단부에 상기 헤더와 다수의 돔이 형성된 탱크를 결합하되 상기 헤더와 탱크의 사이에 연결유로가 형성된 연결부재를 개재하고 상기 연결유로의 특정부위에는 배플 및 연통수단을 형성함으로서, 냉매유로를 다양하게 변경/구성할 수 있고, 상기 헤더탱크의 체적이 감소됨과 아울러 가공성도 향상된다.

또한, 상기 헤더와 돔형 탱크의 사이에 연결부재를 개재하여 접합면적을 넓혀줌으로서 내압/내구성이 향상된다.

그리고, 상기 튜브를 복수열로 구성함과 아울러 상기 복수열의 튜브를 연통시키기 위해 상기 연결부재의 연결유로를 상기 연통수단으로 간단히 연통시킴으로서 냉매의 원활한 유동으로 열교환기의 온도편차가 줄어들고, 구성이 단순화되어 제조공정 및 비용이 절감된다.

Claims

복수열로 배열되는 다수의 튜브(130) 양단에 각각 결합될 수 있도록 다수의 튜브삽입홀(111a)(121a)이 복수열로 형성된 상,하부 헤더(111)(121);

상기 상,하부 헤더(111)(121)에 안착되고 각 튜브(130)의 삽입방향으로 돔(112a)(122a)이 돌출형성된 상,하부 탱크(112)(122);

상기 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 사이에 개재되어 상기 복수열의 튜브(130) 단부가 삽입되도록 삽입홈(116)(126)이 복수열로 형성됨과 아울러 상기 각 열의 삽입홈(116)(126)들을 연결하여 해당 열의 튜브(130)들을 연통시키는 연결유로(117a,117b)(127a,127b)가 형성된 상,하부 연결부재(115)(125);

상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 연결유로(117a,117b)(127a,127b) 중 적어도 하나 이상의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)의 특정부위를 폐쇄하도록 형성되어 냉매가 상기 튜브(130)들을 지그재그 형태로 흐를수 있도록 냉매의 유동방향을 전환하는 배플(118)

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(111)(121)에는 상기 상,하부 탱크(112)(122)를 고정할 수 있도록 고정수단(113)(123)이 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,

상기 고정수단(113)(123)은 상기 탱크(112)(122)의 양단부를 고정할 수 있도록 상기 헤더(111)(121)의 길이방향으로 다수의 돌출탭(111b)(121b)을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 복수열의 튜브(130)들을 각각 연통시키는 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 상호 연통시킬수 있도록 연통수단(119)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 4 항에 있어서,

상기 연통수단(119)은 상기 상,하부 연결부재(115)(125) 중 어느 하나에 상기 복수열의 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 상호 연통시키는 연통로(119a)가 형성됨과 아울러 상기 각 삽입홈(116)(126)의 사이에는 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 폐쇄하는 격벽(119b)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 4 항에 있어서,

상기 연통수단(119)은 상기 상,하부 탱크(112)(122) 중 어느 하나에 상기 복수열의 돔(112a)을 상호 연통시키는 연통로(112b)가 형성되어 이루어지는 것을 특 징으로 하는 열교환기.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 연통로(119a)(112b)는 냉매배분을 향상할 수 있도록 위치별로 상이한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 연결부재(115)(125)는 복수개가 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 8 항에 있어서,

상기 적층된 각 연결부재(115)(125) 중 탱크(112)(122)와 접촉하는 연결부재(115)(125)는 다른 연결부재(115)(125) 보다 표면적이 더 크도록 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 폐쇄하여 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 양단부에는 엔드캡(150)이 결합되고, 상기 엔드캡(150)에는 입,출구파이프(160)(161)가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 10 항에 있어서,

상기 연결부재(115)(125)의 단부측에는 상기 입,출구파이프(160)(161)와 연결유로(117a,117b)(127a,127b)를 각각 연통시키는 입,출구유로(160a)(161a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 상,하부 헤더(111)(121)와 탱크(112)(122)의 양단부에는 전방을 향하도록 입,출구파이프(160)(161)가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 배플(118)은 상기 상,하부 연결부재(115)(125)의 전방측 연결유로(117b,127b)와 후방측 연결유로(117a,127a)에 상호 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 13 항에 있어서,

상기 배플(118)은 상기 전방측 연결유로(117b,127b)와 후방측 연결유로(117a,127a)에 각각 상이한 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.