KR20070064953A

KR20070064953A - 열교환기

Info

Publication number: KR20070064953A
Application number: KR1020050125596A
Authority: KR
Inventors: 오광헌; 이덕호; 임홍영
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-06-22

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방열핀과 헤더탱크의 사이에 가이드 플레이트를 설치함으로서 튜브 및 방열핀에서 발생하는 응축수가 외부로 원활하게 배수되도록 함과 아울러 특히 압출 헤더탱크의 요홈에 응축수가 고이는 것을 방지하고, 내압성으로 인하여 헤더탱크상에 배수구조를 만들기 어려운 경우에도 응축수의 배수를 원활하게 할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

이에 본 발명은 내부에 유로를 가지며 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(30); 상기 튜브(30)들 사이에 개재되는 방열핀(40); 상기 튜브(30)의 양단부에 결합되는 상,하부 헤더탱크(10)(20)를 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 방열핀(40)과 하부 헤더탱크(20)의 사이에는, 전면부(100a)를 통해 상기 하부 헤더탱크(20)측으로 향하는 공기를 튜브(30) 및 방열핀(40)측으로 가이드하고, 후면부(100b)를 통해 상기 튜브(30) 및 방열핀(40)에서 발생하는 응축수를 외부로 원활하게 배수할 수 있도록 원호 형상의 가이드 플레이트(100)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 증발기, 헤더파이프, 튜브, 방열핀, 가이드 플레이트, 응축수

Description

열교환기{Heat exchanger}

도 1은 종래의 열교환기를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에서의 A-A선 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 열교환기에 가이드 플레이트를 설치한 상태를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 열교환기에서 가이드 플레이트를 나타내는 사시도,

도 5는 도 3에서의 B-B선 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 열교환기에서 가이드 플레이트의 다른실시예를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1: 열교환기 10: 상부 헤더탱크

11,21: 통로 20: 하부 헤더탱크

22: 요홈 23: 배플

24: 튜브홀 25: 클래드시트

30: 튜브

40: 방열핀 50: 사이드서포트

60: 엔드캡 61: 입구파이프

62: 출구파이프

100: 가이드 플레이트 100a: 전면부

100b: 후면부 110: 튜브삽입홈

120: 튜브관통공

열교환기는 그 내부에 열교환매체가 흐를 수 있는 유로를 구비함으로써 열교환매체와 외기가 열교환되도록 이루어진 장치로서 각종 공조장치에 사용되며 사용조건에 따라 증발기, 응축기, 라디에이터, 히터코어 등 여러가지 형식의 것이 사용되고 있다.

상기 열교환기(증발기)는 열교환매체 통로의 구조형식에 따라 분류되는데, 하나의 압출튜브를 다단절곡한 서펜타인 타입, 딤플형상의 플레이트를 적층시킨 라미네이트 타입 등이 대표적이며, 최근에는 복수개의 압출튜브를 사용하는 복수압출튜브 타입의 열교환기가 소개되고 있다.

이러한 복수압출튜브 타입의 열교환기(증발기)를 간략히 설명하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수열로 배열되는 다수의 튜브(30)와, 상기 튜브(30)들 사이에 개재되는 방열핀(40)과, 상기 복수열의 튜브(30) 양단부에 결합되며 각 튜브(30)열과 연통 연통하도록 복수열의 통로(21)를 갖는 상,하부 헤더탱크(10)(20)로 구성된다.

또한, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)의 양단부는 엔드캡(60)에 의해 밀폐됨과 아울러, 상기 엔드캡(60)에는 열교환매체를 유입/배출할 수 있도록 입,출구파이프(61)(62)가 구비된다.

그리고, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)에는 배플(23) 또는 복수열의 통로(21)를 선택적으로 연통시키는 연통홀(미도시)을 형성하여 열교환매체의 흐름을 다양하게 구성할 수 있도록 되어 있다.

일예로, 도 1는 상부 헤더탱크(10)의 복수열의 통로(11) 중앙에 배플(23)을 형성한 경우로서, 화살표와 같은 열교환매체의 흐름을 가지게 된다.

즉, 열교환매체가 상기 입구파이프(61)를 통해 상부 헤더탱크(10)의 전체 통로(11) 중 배플(23)로 구획된 일측 통로(11)로 유입되고, 이후 상기 일측 통로(11)와 연통하는 일측 튜브(30)들을 따라 유동하여 하부 헤더탱크(20)의 통로(21)로 유입된다.

상기 하부 헤더탱크(20)의 통로(21)로 유입된 열교환매체는 유턴하여 이번에는 타측 튜브(30)들을 따라 유동하면서 상부 헤더탱크(10)의 배플(23)로 구획된 타측 통로(11)로 유입된 후 출구파이프(62)를 통해 배출된다.

한편, 이산화탄소용 열교환기는 극히 높은 압력에서 작동하기 때문에 내압성을 향상시키기 위해 상기 헤더탱크(10)(20)를 압출로 제조하고, 이 압출 헤더탱크(10)(20)의 외측면에는 클래드시트(25)를 접합하고 있다.

이때 상기 방열핀(40)이 클래드시트(25)와 닿을 경우 브레이징 과정에서 박판의 방열핀(40)이 녹을수 있기 때문에 일반적으로 방열핀(40)과 클래드시트(25)/헤더탱크(10)(20)의 사이에 갭(Gap)(S)을 두고 있다.

그러나, 열교환기(1)의 작동중 튜브(30) 및 방열핀(40)에서 발생하는 응축수가 상기 방열핀(40)과 클래드시트(25)의 사이에 형성된 갭(S) 부분에 모이게 되며, 특히 상기 압출 헤더탱크(20)의 각 튜브(30)열 사이에 형성된 요홈(22)부에 응축수가 고이게 되는 문제점이 있었다. 이렇게 응축수가 고이게 되면 부식이나 냄새 등이 발생할 우려가 있다.

아울러, 내압성으로 인하여 상기 헤더탱크(20)와 클래드시트(25)의 접촉부가 긴밀하게 유지되어야 하기 때문에 상기 헤더탱크(20)상에 요철이나 배수구조를 만들기 어려워 결국 응축수의 배수성이 좋지 못한 문제가 있었다.

또한, 헤더탱크(20)의 형상 자체를 배수성이 좋은 형상으로 제조할 경우에는 제조상 제약이 많았다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 방열핀과 헤더탱크의 사이에 가이드 플레이트를 설치함으로서 튜브 및 방열핀에서 발생하는 응축수가 외부로 원활하게 배수되도록 함과 아울러 특히 압출 헤더탱크의 요홈에 응축수가 고이는 것을 방지하고, 내압성으로 인하여 헤더탱크상에 배수구조를 만들기 어려운 경우에도 응축수의 배수를 원활하게 할 수 있는 열교환기를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 유로를 가지며 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브; 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀; 상기 튜브의 양단부에 결합되는 상,하부 헤더탱크를 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 방열핀과 하부 헤더탱크의 사이에는, 전면부를 통해 상기 하부 헤더탱크측으로 향하는 공기를 튜브 및 방열핀측으로 가이드하고, 후면부를 통해 상기 튜브 및 방열핀에서 발생하는 응축수를 외부로 원활하게 배수할 수 있도록 원호 형상의 가이드 플레이트가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기에 가이드 플레이트를 설치한 상태를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기에서 가이드 플레이트를 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 3에서의 B-B선 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 열교환기에서 가이드 플레이트의 다른실시예를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 열교환기(1)는 내부에 일정형상의 유로를 가지며 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(30)와, 상기 튜브(30)들 사이에 개재되며 전열 면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(40)과, 상기 튜브(30) 양단부에 각각 연통되게 결합되는 상,하부 헤더탱크(10)(20)로 구성된다.

그리고, 상기 튜브(30)와 방열핀(40)을 보호하기위해 이들의 최외곽에는 사 이드서포트(50)가 설치되고, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)의 개구된 양단은 엔드캡(60)으로 밀폐된다.

또한, 상기 튜브(30)는 압출튜브로 이루어질 수도 있고, 두 개의 플레이트를 상호 접합하여 이루어질 수도 있다. 아울러 상기 튜브(30)는 도면에서와 같이 복수열 뿐만아니라 단일열로 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)의 내부에는 상기 튜브(30)의 열 수에 대응하여 통로(11)(21)가 형성되어 있다. 도면에서는 튜브(30)를 3열로 설치하였기 때문에 상,하부 헤더탱크(10)(20)의 내부에도 각각 3개의 통로(11)(21)가 형성되어 있다.

여기서, 상,하부 헤더탱크(10)(20)의 각각의 통로(11)(21)는 상기 튜브(30)의 각 열과 연통되어 있다.

또한, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)는 내압성을 고려하여 압출로 제조하는 것이 바람직하고, 이때 튜브(30)를 향한 외측면에는 클래드시트(25)가 접합된다. 물론 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20) 및 클래드시트(25)에는 튜브(30)의 단부가 삽입/결합될 수 있도록 튜브홀(24)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)는 압출제조방법 외에도 각각 두 개의 부재를 상호 결합하여 구성할 수도 있다.

한편, 상기 튜브(30), 방열핀(40), 상,하부 헤더탱크(10)(20), 사이드서포트(50) 등은 가조립된 상태에서 브레이징하게 되며 이때 브레이징과정에서 용융된 클래드재에 의해 각 구성품의 접촉된 부분이 접합되어 열교환기(1)의 제조가 완료 되 는 것이다.

상기한 열교환기(1)에 있어서, 상기 방열핀(40)과 하부 헤더탱크(20)의 사이에는, 전면부(100a)를 통해 상기 하부 헤더탱크(20)측으로 향하는 공기를 방열핀(40)측으로 가이드하고, 후면부(100b)를 통해 열교환기(1)의 작동시 상기 튜브(30) 및 방열핀(40)에서 발생하여 낙하하는 응축수를 외부로 원활하게 배수할 수 있도록 가이드 플레이트(100)가 설치된다.

즉, 상기 가이드 플레이트(100)는 상기 방열핀(40)과 하부 헤더탱크(20)의 사이에 형성되는 갭(S) 부분에 설치되는 것이다.

여기서, 상기 가이드 플레이트(100)는 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 물론 상기 가이드 플레이트(100)는 원호 형상 외에도 전면부(100a)에서는 공기를 가이드하고 후면부(100b)에서는 응축수가 자중에 의해 외부측으로 흐를 수 있도록 전,후면부(100a)(100b)를 각각 경사지게 형성할 수도 있다.

또한, 상기 가이드 플레이트(100)의 양단부는 상기 하부 헤더탱크(20)의 측면 보다 외측으로 돌출되도록 연장 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가이드 플레이트(100)의 내측인 가이드 플레이트(100)와 하부 헤더탱크(20)의 사이에는 충진재를 개재할 수도 있다. 여기서 상기 충진재로는 에폭시 수지 등 다양한 재질을 사용할 수 있다.

이러한 상기 가이드 플레이트(100)는 열교환기(1)의 브레이징 후에 삽입하는 타입과, 열교환기(1)의 조립과정에서 같이 조립하는 타입으로 구성할 수 있다.

먼저, 열교환기(1)의 브레이징 후에 삽입하는 타입은, 도 4와 같이, 튜브 (30)의 일측방향에서 삽입할 수 있도록 상기 가이드 플레이트(100)에 일측이 개방된 다수의 튜브삽입홈(110)을 형성하여 이루어진다.

이때 상기 가이드 플레이트(100)의 재질로는 금속제를 사용할 수도 있지만, 열교환기(1)의 브레이징후에 삽입/설치되기 때문에 합성수지제를 사용할 수도 있으며, 그 외 배수성에 유리한 재질을 사용할 수 있다.

다음으로, 열교환기(1)의 조립과정에서 같이 조립하는 타입은, 도 6과 같이, 열교환기(1)의 조립시 튜브(30)의 일단부가 끼워져 삽입(관통)될 수 있도록 상기 가이드 플레이트(100)에 다수의 튜브관통공(120)을 형성하여 이루어진다.

이때, 상기 가이드 플레이트(100)의 재질로는 조립 후 브레이징을 거쳐야 하기 때문에 금속제를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드 플레이트(100)는 열교환기(1)의 조립시 같이 조립한 후 브레이징하기 때문에 상기 방열핀(40)과 접촉하는 면은 클래드재(미도시)를 생략하고 반대쪽 면에만 클래드재를 도포하여 방열핀(40)이 브레이징 과정에서 녹지않도록 하는 것이 바람직하다. 이때 방열핀(40)이 녹는 것을 최소화 하기 위해 방열핀(40)과 접촉하는 가이드 플레이트(100)의 면에 요철(비드)(미도시)을 형성할 수도 있다.

참고로, 브레이징 과정에서는 열교환기(1)의 각 구성품에 도포된 클래드재가 용융되면서 각 구성품의 접촉면을 접합하게 되는데, 이때 박판형태의 방열핀(40)은 많은량의 클래드재와 접촉할 경우 녹게 된다.

한편, 배수성의 향상을 위해 상기한 가이드 플레이트(100)의 양단부를 곡면으로 형성할 수 있으며, 홀(미도시) 등의 기타 형상을 추가 할 수도 있다.

그리고, 본 발명에서는 상기 원호 형상의 가이드 플레이트(100)가 하부 헤더탱크(20)의 상측에 안착된 상태로 설치됨과 아울러 양단부가 하부 헤더탱크(20)의 측면 보다 외측으로 돌출 연장되어 있기 때문에 상기 열교환기(1)를 통과하는 공기 중 하부 헤더탱크(20)측으로 향하는 공기를 튜브(30) 및 방열핀(40)측으로 가이드시킴으로서 열교환성능을 향상할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(1)는 상기 방열핀(40)과 하부 헤더탱크(20)의 사이에 원호 형상의 가이드 플레이트(100)를 설치함으로서, 하부 헤더탱크(20)측으로 향하는 공기가 전면부(100a)를 통해 튜브(30) 및 방열핀(40)측으로 가이드되어 열교환성능이 향상되게 된다.

또한, 열교환기(1)의 작동시 튜브(30) 및 방열핀(40)에서 발생하는 응축수가 자중에 의해 상기 가이드 플레이트(100)의 상측면으로 낙하하게 되고, 이 낙하한 응축수는 가이드 플레이트(100)의 후면부(100b) 곡면을 따라 외측방향으로 흘러 배출되기 때문에 응축수의 배출이 원활하고 헤더탱크(20)의 외측면에 형성된 요홈(22)부에 응축수가 고이지 않게 되는 것이다.

참고로, 상기 가이드 플레이트(100)의 상측면으로 낙하한 응축수는 전면부(100a)를 통해 가이드되는 공기의 영향을 받아 전면부(100a)로 흐르기 보다는 대부분 후면부(100b)를 따라 배출되게 된다.

한편, 내압성으로 인하여 헤더탱크(20)상에 배수구조를 만들기 어려운 열교환기에도 상기 가이드 플레이트(100)를 간단히 설치하여 응축수의 배수를 원활하게 할 수 있다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 방열핀과 헤더탱크의 사이에 가이드 플레이트를 설치함으로서 튜브 및 방열핀에서 발생하는 응축수가 외부로 원활하게 배수됨과 아울러 특히 압출 헤더탱크의 요홈에 응축수가 고이는 것이 방지되고, 내압성으로 인하여 헤더탱크상에 배수구조를 만들기 어려운 경우에도 응축수의 배수를 원활하게 할 수 있다.

Claims

내부에 유로를 가지며 일정간격으로 배열되는 다수의 튜브(30);

상기 튜브(30)들 사이에 개재되는 방열핀(40);

상기 튜브(30)의 양단부에 결합되는 상,하부 헤더탱크(10)(20)를 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서,

상기 방열핀(40)과 하부 헤더탱크(20)의 사이에는,

전면부(100a)를 통해 상기 하부 헤더탱크(20)측으로 향하는 공기를 튜브(30) 및 방열핀(40)측으로 가이드하고, 후면부(100b)를 통해 상기 튜브(30) 및 방열핀(40)에서 발생하는 응축수를 외부로 원활하게 배수할 수 있도록 원호 형상의 가이드 플레이트(100)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드 플레이트(100)는 열교환기(1)의 조립시 상기 튜브(30)의 일단부가 끼워질수 있도록 다수의 튜브관통공(120)이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,

상기 가이드 플레이트(100)는 브레이징시 상기 방열핀(40)이 녹는것을 방지 할 수 있도록 방열핀(40)의 반대측 면에만 클래드재가 도포되는 것을 특징으로 하 는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드 플레이트(100)의 양단부는 상기 하부 헤더탱크(20)의 측면 보다 외측으로 돌출되도록 연장 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.