KR20100016692A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 공기유통방향에 병렬로 나란하게 배열되어 열교환매체 유통로를 형성하는 복수개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 방열핀과; 상기 튜브의 양단부가 관통되도록 복수개의 튜브 삽입홀이 형성되어 상기 튜브의 양단측으로 일정간격 이격되어 배치되는 제1헤더부재, 및 제2헤더부재와; 상기 제1헤더부재와 제2헤더부재의 일측에 안착되어 상기 제1헤더부재와 제2헤더부재를 관통한 상기 튜브의 양단부가 삽입 고정되도록 복수개의 튜브 고정홀이 형성된 제1헤더파이프, 및 제2헤더파이프와; 상기 제1헤더파이프 또는 제2헤더파이프에 연결되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프, 및 유입된 열교환매체가 배출되는 출구파이프로 이루어지는 열교환기에 있어서,

상기 제1헤더부재와 제2헤더부재에는 상기 하나의 튜브 삽입홀과 다른 튜브 삽입홀 사이 및 최외측에 형성된 튜브 삽입홀의 외측 중 적어도 어느 한 곳 이상에 누설확인공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 브레이징, 누설

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤더파이프와 상기 헤더파이프를 감싸는 헤더부재로 구성된 열교환기에 있어서, 면접촉하는 헤더파이프와 헤더부재 사이에 견고한 결합이 이루어지도록 함과 아울러, 누설(漏泄)여부 판단이 용이한 열교환기에 관한 것이다.

통상적으로 열교환기는 냉각수나 냉매와 같은 열교환매체가 유동할 수 있는 유로를 구비하여, 상기 열교환매체가 유로를 따라 흐르는 동안 외기 또는 다른 열교환매체와 열교환이 이루어지도록 하는 것이다.

예를 들면 압축기에 의해 압축되어 온도가 상승된 냉매는 응축기로 이동되고, 상기 응축기를 거쳐 열교환하여 온도가 하강된 상기 냉매는 팽창밸브를 통과하면서 더욱 온도가 하강되어 증발기로 이동된다.

상기 증발기로 이동된 저온 상태의 냉매는 외기와 열교환하게 되고, 이때 발생된 차가워진 공기를 실내로 공급하면 냉방장치로 작동한다.

이와 달리, 엔진과 열교환을 통해 가열된 냉각수는 상기 엔진의 크랭크축에 연결된 워터펌프의 작동으로 인해 히터코어와 라디에이터로 이동되어 외기와 열교환한다.

이때 상기 히터코어와의 열교환에 의해 가열된 따뜻한 공기를 실내로 공급하면 난방장치로 작동하게 된다.

도 1과 2는 종래의 열교환기를 나타낸 도면으로서, 도면에서와 같이 내부에 열교환매체가 유통되도록 유로(111)가 형성되어 일정간격 이격되어 설치되는 제1헤더파이프(110), 및 제2헤더파이프(120)와; 상기 제1헤더파이프(110)와 제2헤더파이프(120)의 대향측 일부면을 감싸도록 배치되는 제1헤더부재(15), 및 제2헤더부재(25)와; 내부에 열교환매체 유통로(131)가 형성되어 일측 단부가 상기 제1헤더부재(115)를 관통하여 상기 제1헤더부재(115)에 안착된 제1헤더파이프(110)에 삽입되고, 타측 단부가 상기 제2헤더부재(125)를 관통하여 상기 제2헤더부재(125)에 안착되는 제2헤더파이프(120)에 삽입되는 복수개의 튜브(130)와, 상기 튜브(130) 사이에 개재되는 방열핀(135)으로 이루어진다.

여기서, 상기 튜브(130)의 양단부가 관통되는 제1헤더부재(115) 및 제2헤더부재(125)에는 상기 튜브(130)가 삽입되도록 튜브 삽입홀(117)이 관통 형성되고, 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)에는 상기 제1,2헤더부재(115, 125)의 튜브 삽입홀(117)을 관통한 튜브(130)의 양단부가 삽입되어 고정되도록 튜브 고정홀(113)이 형성된다.

이에 따라 상기 튜브(130)는 상기 제1,2헤더부재(115, 125)의 튜브 삽입홀(117)을 관통하여 제1,2헤더파이프(110, 120)의 튜브 고정홀(113)에 삽입되고, 상기 제1,2헤더부재(115, 125)는 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)의 일면에 면접촉되어 가조립 된 후, 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)와 제1,2 헤더부재(115, 125) 및 튜브(130)는 서로 브레이징(Brazing) 결합된다.

상기에서 브레이징(Brazing)이란 450ㅀC 이상에서 용융되는 용가재를 접합이 필요한 모재의 접합부에 위치시켜 450ㅀC 이상으로 가열시킴으로써 용용된 용가재가 상기 모재의 접합부에 스며들어 상기 접합부를 접합하는 접합방법으로, 성질이 다른 이종금속의 접합이 가능하며 강한 접합강도를 가지고 기밀성 및 내부식성이 우수하다는 장점이 있어 열교환기는 물론 열교환기와 같이 박판의 금속으로 이루어져 용접이 어려운 제품의 제작에 주로 사용되고 있다.

그런데, 종래의 열교환기의 제작에 있어서, 도 2와 도 3에 참조되는 바와 같이, 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)와 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)에 결합되는 제1,2헤더부재(115, 125)가 서로 면접촉됨에 따라 브레이징 접합면적이 협소해져 견고한 접합이 어려우며, 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)와 제1,2헤더부재(115, 125) 사이에 공기 또는 브레이징 과정에서 발생되는 가스와 용융액을 비롯한 이물질(190)이 개재될 경우 이들의 제거가 어려우며, 그로 인해 접합효율이 더 욱 저하된다는 문제점이 발생하였다.

이에 덧붙여 상기 제1,2헤더파이프(110, 120)와 제1,2 헤더부재(115, 125) 및 튜브(130) 사이의 접합부에 불량이 발생하였을 경우 불량을 발견하기 어려울 뿐만 아니라 불량을 발견할 지라도 정확한 위치를 찾는 것이 불가능하다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기를 구성하는 각 부재들의 접합부 특히, 제1,2헤더파이프와 상기 제1,2헤더파이프에 접합되는 제1,2헤더부재 사이에 접합면적이 증가되도록 함과 아울러, 제1,2헤더파이프와 상기 제1,2헤더파이프에 접합되는 제1,2헤더부재 사이에 공기 및 이물질이 개재되지 않도록 하여 견고히 결합된 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 열교환매체의 누설(漏泄)여부를 판단하는 것이 용이한 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 소재의 절감을 통해 생산비가 절감된 열교환기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 공기유통방향에 병렬로 나란하게 배열되어 열교환매체 유통로를 형성하는 복수개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 방열핀과; 상기 튜브의 양단부가 관통되도록 복수개의 튜브 삽입홀이 형성되어 상기 튜브의 양단측으로 일정간격 이격되어 배치되는 제1헤더부재, 및 제2헤더부재와; 상기 제1헤더부재와 제2헤더부재의 일측에 안착되어 상기 제1헤더부재와 제2헤더부재를 관통한 상기 튜브의 양단부가 삽입 고정되도록 복수개의 튜브 고정홀이 형성된 제1헤더파이프, 및 제2헤더파이프와; 상기 제1헤더파이프 또는 제2헤더파이프에 연결되어 열교환매체가 유입되는 입구파이 프, 및 유입된 열교환매체가 배출되는 출구파이프로 이루어지는 열교환기에 있어서,

상기 제1헤더부재와 제2헤더부재에는 상기 하나의 튜브 삽입홀과 다른 튜브 삽입홀 사이 및 최외측에 형성된 튜브 삽입홀의 외측 중 적어도 어느 한 곳 이상에 누설확인공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 누설확인공은 상기 튜브 삽입홀에 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 누설확인공은 상기 튜브 삽입홀에 연통되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 누설확인공은 하나 또는 다수개인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 누설확인공은 복수개의 상기 튜브 삽입홀의 장방향 일측 단부를 잇는 연장선과 타측 단부를 잇는 연장선 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 헤더부재에 누설확인공이 형성됨에 따라 헤더부재와 헤더파이프 사이에 접합면적이 증가하여 보다 견고한 접합이 이루어지며, 상기 누설확인공을 통해 상기 헤더부재와 헤더파이프 사이에 개재된 공기와 가스 및 이물질의 배출이 용이해져 불량이 발생되지 않는다는 작용효과가 있다.

또한, 누설확인공을 통해 열교환기의 누설(漏泄)여부를 판단하는 것이 용이해진다는 작용효과가 있다.

또한, 헤더부재에 누설확인공이 형성됨에 따라 상기 헤더부재의 소재가 절감되고 그로 인해 열교환기 제작비용이 절감된다는 작용효과가 있다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 열교환기에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 열교환기를 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 열교환기를 나타낸 단면도이고, 도 7은 다양한 형태의 헤더부재를 나타낸 평면도이다.

도 4와 도 5는 본 발명의 열교환기를 나타낸 도면으로서, 도면에 참조되는 바와 같이 본 발명의 열교환기는 내부에 유로(11)가 형성된 제1,2헤더파이프(10, 20)와, 상기 제1,2헤더파이프(10, 20)의 대향면에 각각 배치되는 제1,2헤더부재(15, 25)와, 상기 제1,2헤더부재(15, 25)를 관통하여 상기 제1,2헤더파이프(10, 20)에 양단부가 삽입되는 튜브(30)와, 상기 튜브(30) 사이에 개재되는 방열핀(35) 과, 상기 제1,2헤더파이프(10, 20) 내부로 열교환매체가 유입되도록 하는 입구 파이프(40), 및 상기 제1,2헤더파이프(10, 20)로부터 열교환매체가 배출되도록 하는 출구 파이프(50)로 이루어진다.

상기 입구 파이프(40)는 내부에 유로(11)가 형성된 제1헤더파이프(10) 또는 제2헤더파이프(20)에 연결되어 상기 제1헤더파이프(10) 또는 제2헤더파이프(20) 내부로 열교환매체가 유입되도록 하고, 상기 출구 파이프(50)는 상기 입구 파이프(40)를 통해 상기 제1헤더파이프(10) 또는 제2헤더파이프(20) 내부로 유입된 열교환매체가 외부로 배출되도록 하는 것으로서 상기 제1헤더파이프(10) 또는 제2헤더파이프(20)에 연결된다.

상기 입ㅇ출구 파이프(40, 50)에 연결되는 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)는 상술한 바와 같이 상기 입ㅇ출구 파이프(40, 50)를 통해 내부로 유입 및 내부로부터 배출되는 열교환매체가 유통되도록 내부에 적어도 하나 이상의 유로(11)가 형성되어 서로 일정거리 이격되어 설치된다.

상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)의 외부면을 감싸도록 배치되는 상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)는 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)의 외부면을 감싸도록 배치됨으로써 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)의 내압성 및 내구성이 향상되도록 함과 아울러, 이후 상기 제1헤더파이 프(10)와 제2헤더파이프(20)에 상기 튜브(30)의 양단부가 삽입되어 고정되는 과정을 가이드 함과 동시에 상기 튜브(30)와 제1 및 2헤더파이프(10, 20) 사이에 접합면적이 증대되도록 하여 밀폐력이 향상되도록 하고, 상기 튜브(30)와 제1 및 2헤더파이프(10, 20) 사이에 견고한 결합이 이루어지도록 하는 것으로서, 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)의 대향측 외부면의 일부를 감싸도록 배치된다.

상기 튜브(30)는 제1헤더파이프(10)로부터 제2헤더파이프(20)로 또는 제2헤더파이프(20)로부터 제1헤더파이프(10)로 열교환매체가 유통되도록 하는 것으로서, 내부에 열교환매체 유통로(31)가 형성되어 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)에 양단이 삽입되어 고정된다.

상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20) 사이에 상기 튜브(30)가 설치됨에 따라 상기 제1헤더파이프(10)로부터 제2헤더파이프(20)로 또는 제2헤더파이프(20)로부터 제1헤더파이프(10)로 열교환매체의 유통이 이루어지며, 이 과정을 통해 상기 열교환매체가 외부의 공기 또는 다른 열교환매체와 열교환이 이루어지도록 한다.

이때 상기 튜브(30)는 상기 튜브(30)의 외부를 거쳐 유통되는 외기 또는 다른 열교환매체의 유통을 저해하지 않도록 공기유통방향 또는 열교환매체 유통방향에 나란하게 복수개가 배치되며, 상기 튜브(30) 사이에는 열교환효율의 향상을 위해 방열핀(35)이 형성된다.

상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)의 일측에 배치되는 상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)에는 상기 튜브(30)가 관통되도록 튜브 삽입홀(17)이 형성되며, 상기 제1헤더파이프(10)와 제2헤더파이프(20)에는 상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)의 튜브 삽입홀(17)을 관통한 튜브(30)가 삽입되어 고정되도록 튜브 고정홀(13)이 형성된다.

여기서 상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)에는 하나의 튜브 삽입홀(17)과 다른 튜브 삽입홀(17) 사이 및 최외측에 형성된 튜브 삽입홀(17)의 외측 중 적어도 어느 한 곳에는 누설확인공(19)이 관통 형성된다.

상기 누설확인공(19)은 도 6의 확대된 부분에 참조되는 바와 같이 상기 제1,2헤더파이프(10, 20)와 상기 제1,2헤더부재(15, 25) 사이에 접합면적 즉, 브레이징되는 면적이 증대되도록 하고, 상기 제1,2헤더파이프(10, 20)와 상기 제1,2헤더부재(15, 25)의 접합면에 개재된 공기나 이물질이 자연스럽게 외부로 배출되도록 하여 상기 제1,2헤더파이프(10, 20)와 상기 제1,2헤더부재(15, 25) 사이에 견고한 결합이 이루어지도록 하는 것이다.

또한, 6에 참조되는 바와 같이 튜브(30)와 제1,2헤더파이프(10, 20)의 접합부에서 누설(漏泄)된 열교환매체가 외부로 배출되도록 하여 누설여부의 확인은 물론 나아가 누설된 부위의 정확한 위치를 측정할 수 있도록 한다.

상기 누설확인공(19)은 도 7에 예시된 바와 같이 제작의 용이성을 감안하여 일정한 형상을 갖도록 이루어져 상기 복수개의 튜브 삽입홀(17)의 장방향 일측 단 부를 잇는 연장선과 타측 단부를 잇는 연장선의 안쪽으로 형성된다.

상기 튜브 삽입홀(17)의 형성 위치와 형상, 및 크기에 대해서는 도 6에 도시된 예로써 한정치 아니하며, 본원발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든 변경실시가 가능 할 것이다.

도 7a 내지 7c는 다양한 형태의 누설확인공(19)을 나타낸 도면으로서, 도 7a에 예시된 A형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)과 동일한 형상 및 크기로 이루어지거나, B형태와 같이 상기 튜브 삽입홀(17)과 동일한 형상으로 이루어지되 상기 복수개의 튜브 삽입홀(17)의 장방향 일측 단부를 잇는 연장선과 타측 단부를 잇는 연장선을 모두 벗어나도록 형성되거나, C형태와 같이 상기 튜브 삽입홀(17)과 동일한 형상으로 이루어지되 상기 복수개의 튜브 삽입홀(17)의 장방향 일측 단부를 잇는 연장선과 타측 단부를 잇는 연장선을 모두 벗어나지 않도록 형성되거나, D형태와 같이 상기 튜브 삽입홀(17)과 동일한 형상으로 이루어지되 다른 기울기를 갖도록 형성됨과 아울러 상기 복수개의 튜브 삽입홀(17)의 장방향 일측 단부를 잇는 연장선과 타측 단부를 잇는 연장선을 모두 벗어나도록 형성 될 수 있다.

또한, 도 7b에 예시된 A형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 서로 다른 크기 및 형태를 갖도록 다수개로 형성될 수 있고, B형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 동일한 크기 및 형태를 갖도록 다수개가 형성될 수 있으며, C형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 서로 다른 크기 및 형태로 이루짐과 아울러 서로 다른 기울기를 갖 도록 다수개가 형성될 수 있다.

또한, 도 7c에 예시된 A형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)의 일측으로 하나가 연통되어 일체로 이루어지거나, B형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)의 일측으로 다수개가 연통되어 일체로 이루어지거나, C형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)의 양측으로 다수개가 연통되어 일체로 이루어지거나, D형태와 같이 상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)의 일측 또는 양측으로 상기 튜브 삽입홀(17)과 다른 기울기를 갖도록 다수개가 연통되어 일체로 이루어 질 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 분해 사시도.

도 3은 종래의 열교환기를 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 열교환기를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명의 열교환기를 나타낸 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 열교환기를 나타낸 단면도.

도 7은 다양한 형태의 헤더부재를 나타낸 평면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 제1헤더파이프 11: 유로

13: 튜브 고정홀 15: 제1헤더부재

17: 튜브 삽입홀 19: 누설확인공

20: 제2헤더파이프 25: 제2헤더부재

30: 튜브 31: 열교환매체 유통로

35: 방열핀

40: 입구 파이프 50: 출구 파이프

190: 이물질

Claims (5)

1. 공기유통방향에 병렬로 나란하게 배열되어 열교환매체 유통로(31)를 형성하는 복수개의 튜브(30)와; 상기 튜브(30) 사이에 개재되는 복수개의 방열핀(35)과; 상기 튜브(30)의 양단부가 관통되도록 복수개의 튜브 삽입홀(17)이 형성되어 상기 튜브(30)의 양단측으로 일정간격 이격되어 배치되는 제1헤더부재(15), 및 제2헤더부재(25)와; 상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)의 일측에 안착되어 상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)를 관통한 상기 튜브(30)의 양단부가 삽입 고정되도록 복수개의 튜브 고정홀(13)이 형성된 제1헤더파이프(10), 및 제2헤더파이프(20)와; 상기 제1헤더파이프(10) 또는 제2헤더파이프(20)에 연결되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(40), 및 유입된 열교환매체가 배출되는 출구파이프(50)로 이루어지는 열교환기에 있어서,

   상기 제1헤더부재(15)와 제2헤더부재(25)에는 상기 하나의 튜브 삽입홀(17)과 다른 튜브 삽입홀(17) 사이 및 최외측에 형성된 튜브 삽입홀(17)의 외측 중 적어도 어느 한 곳 이상에 누설확인공(19)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 누설확인공(19)은 상기 튜브 삽입홀(17)에 연통되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 누설확인공(19)은 하나 또는 다수개인 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 누설확인공(19)은 복수개의 상기 튜브 삽입홀(17)의 장방향 일측 단부를 잇는 연장선과 타측 단부를 잇는 연장선 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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