KR20120042854A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

간단하게 전열관을 헤더에 장착되도록 하여 제조공정을 간소화할 수 있도록 한 열교환기 및 그 제조방법을 제공한다. 헤더(2)에 장착된 전열관(4)에 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기(1)를 제조하는 경우, 헤더(2)를, 복수의 헤더유니트(21)와 헤더커버(3)로 구성한다. 이 헤더유니트(21)는 상하 한 쌍의 유니트 분리체(22)를 대향시키도록 구성되어 있으며, 또, 그 유니트 분리체(22)는 전열관(4)을 반으로 나눈 오목부(28)를 형성하고, 이 오목부(28)에 전열관(4)을 끼워 넣도록 한다. 그리고, 그 접합 부분을 납땜재(5)로 납땜한 후, 적층된 헤더유니트(21)의 개구하는 개구부(27)에 헤더커버(3)를 장착하도록 한다.

Description

열교환기 {HEAT EXCHANGER}

본 발명은 좌우의 헤더와, 그 헤더의 사이에 마련된 전열관을 가지는 열교환기에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 헤더에 전열관을 간단하게 접속할 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.

종래의 일반적인 다관식 열교환기(특허문헌 1 등)의 구조를 도 14에 나타낸다. 도 14에서, 부호 201은 핀이고, 복수의 전열관(202)의 축방향과 수직인 방향으로 마련되는 것이다. 이 핀(201)은, 일반적으로, 일정 간격을 두고 복수 매 마련되지만, 도 14에서는 양단 부분만을 도시하고 있다. 부호 202는 전열관이며, 그 내부에 냉각대상이 되는 유체가 통과된다. 또, 부호 203은 그 전열관(202)의 양단에 마련되는 헤더로서, 복수의 전열관에 유체를 유입시키도록 한 것이다. 이 헤더(203)의 내부에는 복수의 칸막이판(204)이 마련되어 있고, 이 칸막이판(204)에 의해서 유체의 흐름 방향을 규제하여, 한쪽의 전열관(202)으로부터 흘러 온 유체를 다른 쪽의 전열관(202)으로 흐르도록 한 것이다.

이와 같은 다관식 열교환기를 이용하여 유체를 냉각하는 경우, 우선, 도 14에서의 가장 왼쪽 상측의 헤더(203)로부터 유체를 유입시킨다. 그러면, 그 유체는 최상부(1단째)의 전열관(202)을 지나, 우측의 헤더(203)의 칸막이 공간(205)까지 흐르고, 그곳으로부터 칸막이 공간(205) 내에서 2단째의 전열관(202)으로 흐른다. 그리고, 그 유체는 좌측의 헤더(203)의 2단째의 칸막이 공간(205)까지 흐르고, 이하, 마찬가지로, 우측의 헤더(203)와 좌측의 헤더(203)를 사행(蛇行)하면서 흘러 간다. 한편, 이들의 전열관(202)과 수직인 방향으로 마련된 핀(201)을 따라서 공기를 유통시키면, 그 공기와 핀(201)이나 전열관(202)의 표면과의 사이에 열교환이 행해져, 전열관(202) 내를 흐르는 유체를 냉각시킬 수 있게 된다.

그런데, 이와 같은 열교환기를 제조하는 경우는, 일반적으로는, 좌우 한 쌍의 헤더와 복수 개의 전열관이나 핀 등을 준비하고, 그 전열관의 좌우 양단을 헤더에 장착해 간다. 이 헤더에 전열관을 장착하는 경우는, 헤더가 서로 마주 본 측면에 전열관을 통과시키기 위한 삽입구멍을 형성하고, 그 삽입구멍에 전열관의 단부를 축방향으로 삽입해 간다. 또, 반대 측의 단부에 대해서도 마찬가지로, 헤더의 삽입구멍에 전열관을 삽입해 가고, 양쪽의 단부를 삽입구멍에 장착한 후, 그 전열관과 삽입구멍과의 틈새를 납땜하여 구멍을 채운다(특허문헌 2).

[특허문헌 1] 일본국 특개2004-108601호 공보 [특허문헌 2] 일본국 특개2006-308144호 공보

그렇지만, 이와 같이 헤더의 삽입구멍에 전열관을 삽입하는 방법에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

즉, 종래와 같이, 헤더에 삽입구멍을 형성하여 전열관을 삽입해 가는 방법에서는, 그 삽입구멍에 전열관을 삽입할 필요가 있기 때문에, 전열관이 많아지게 되면, 그만큼 삽입작업에 시간이 걸려 버린다. 특히, 한쪽의 헤더에 전열관을 장착한 후, 반대 측의 헤더에 전열관을 장착하는 경우는, 한쪽의 헤더에서 전열관의 단부가 구속되어 있기 때문에, 모든 전열관의 단부를 반대 측의 삽입구멍의 위치에 맞춘 후에 하지 않으면, 모아서 전열관을 삽입할 수 없다.

그래서, 본 발명은 상기 과제에 주목하여 이루어진 것으로, 간단하게 전열관을 헤더에 장착되도록 하여 제조공정을 간소화할 수 있도록 한 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 한 쌍의 헤더 사이에 장착된 전열관에 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 당해 헤더를 상기 전열관의 축면(軸面)과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 복수의 제1 벽면과, 당해 제1 벽면의 분할면에 마련되고, 상기 전열관의 외주부에 접하도록 형성된 오목부와, 당해 오목부에 끼워 넣은 전열관과의 틈새 및 상기 복수의 제1 벽면의 분할면을 봉지(封止)하는 봉지재를 가지도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성하면, 오목부의 위로부터 전열관을 장착하여 끼워 넣게 할 수 있기 때문에, 삽입구멍에 축방향으로부터 전열관을 삽입하는 경우와 비교하여 현격히 작업효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기서 전열관으로서는, 단면 원형 모양의 것이라도 되고, 혹은, 단면 직사각형 모양이나 편평 모양인 것이라도 된다. 또, 이것에 대응하여, 오목부의 형상으로서는, 반원 형상이나 직사각형 형상이라도 된다.

또, 이와 같은 발명에 있어서, 전열관을 제1 벽면의 오목부에 장착하는 경우, 복수의 전열관을 준비하고, 이것을 분할면을 따라서 일렬로 늘어놓도록 한다.

이와 같이 하면, 각각의 전열관을 단면 원형 모양으로 한 경우는, 고압에 견디게 할 수 있게 됨과 아울러, 일렬로 늘어놓인 전열관과 외기와의 표면적도 크게 할 수 있기 때문에, 보다 열교환의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 제1 벽면에서의 대향하는 양(兩)분할면에 오목부를 형성하고, 이 제1 벽면의 오목부에 의해서 전열관을 끼워 넣도록 할 수도 있다.

이와 같이 하면, 예를 들면, 제1 벽면의 상부와 하부의 분할면에 각각 오목부를 형성하면, 상하의 전열관의 틈새를 작게 하여, 많은 전열관을 장착할 수 있게 된다.

이에 더하여, 내관과 외관으로 이루어지는 다중관을 이용하여 열교환하는 경우에도, 동일한 구성을 이용할 수 있다. 즉, 2쌍의 헤더와, 내관과 외관으로 이루어지는 전열관으로 이루어지고, 당해 내관과 외관에 각각 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 상기 2쌍의 헤더를, 외관과 내관의 사이에 유체를 통과시키는 한 쌍의 제1 헤더와, 내관에 유체를 통과시키는 한 쌍의 제2 헤더로 구성한다. 그리고, 상기 제1 헤더를, 상기 전열관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 제1 벽면과, 당해 제1 벽면에 대향하는 제2 벽면으로 구성됨과 아울러, 당해 제1 벽면의 분할면에 마련되고, 외관의 외주부에 접하도록 형성된 제1 오목부와, 당해 제2 벽면의 분할면에 마련되고, 내관의 외주부에 접하도록 형성된 제2 오목부를 가지도록 구성한다. 그리고, 당해 제1 오목부와 외관과의 틈새, 제2 오목부와 내관과의 틈새 및 분할면을 봉지재로 봉지한다.

이와 같이 하면, 다중관을 이용한 경우에, 외관뿐만이 아니라 내관에 대해서도 동일하게 오목부로 끼워 넣을 수 있기 때문에, 외관이나 내관을 축방향으로부터 삽입구멍에 삽입하는 경우에 비해, 현격히 장착의 작업효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 이와 같은 발명에 있어서, 제2 헤더를, 상기 내관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 내측의 제3 벽면과, 내관의 외주부에 접하도록 형성된 제3 오목부를 가지도록 구성한다.

이와 같이 구성하면, 제2 헤더에 대해서도, 마찬가지로, 상하의 제3 오목부에서 내관을 끼워 넣을 수 있어, 그 장착작업을 간단하게 행하게 할 수 있게 된다.

또, 이와 같은 전열관을 이용하는 경우, 그 전열관을, 외관에 내접하는 2개의 내관을 가지도록 구성하고, 이것에 대응하여, 제1 벽면의 분할면과 상기 제2 벽면의 분할면을 동일면으로 설정한다.

이와 같이 하면, 동축관의 외관과 내관의 축면을 일치시킴으로써, 제1 오목부와 제2 오목부의 각각의 분할면을 일치시킬 수 있어, 복수의 내관을 동시에 끼워 넣을 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 헤더 사이에 장착된 전열관에 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 당해 헤더를, 상기 전열관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 복수의 제1 벽면과, 당해 제1 벽면의 분할면에 마련되고, 상기 전열관의 외주부에 접하도록 형성된 오목부와, 당해 오목부에 끼워 넣은 전열관과의 틈새 및 상기 복수의 제1 벽면의 분할면을 봉지하는 봉지재를 가지도록 구성함으로써, 오목부의 위로부터 전열관을 장착하여 끼워 넣을 수 있어, 삽입구멍에 축방향으로부터 전열관을 삽입하는 경우와 비교해서 현격히 작업효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태를 나타내는 열교환기의 개략도.
도 2는 같은 형태에서의 헤더유니트와 전열관의 분해사시도.
도 3은 같은 형태에서의 헤더유니트를 조립한 상태를 나타내는 도면.
도 4는 같은 형태에서의 다른 전열관과 헤더유니트의 분해사시도.
도 5는 같은 형태에서의 헤더유니트에 헤더커버를 장착한 상태도.
도 6은 같은 형태에서의 헤더유니트를 오버랩시킨 도면.
도 7은 제2 실시형태에서의 헤더유니트를 나타내는 도면.
도 8은 도 7의 헤더유니트에 헤더커버를 장착한 상태도.
도 9는 제3 실시형태에서의 유니트 분리체를 나타내는 도면.
도 10은 제4 실시형태에서의 동축관을 이용한 열교환기를 나타내는 개략도.
도 11은 제4 실시형태에서의 헤더유니트를 나타내는 분해사시도.
도 12는 다른 실시형태에서의 오목부를 덮은 상태를 나타내는 도면.
도 13은 다른 실시형태에서의 동축관을 나타내는 도면.
도 14는 종래예에서의 일반적인 열교환기의 개략도.

<제1 실시형태>

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 이 실시형태에서의 열교환기(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 좌우의 헤더(2)의 사이에 복수의 전열관(4)을 가지고 이루어지는 것으로서, 특징적으로는, 그 헤더(2)를, 복수의 헤더유니트(21)와 헤더커버(3)로 구성하고, 또한, 각각의 헤더유니트(21)를, 전열관(4)을 상하로부터 끼워 넣기 위한 오목부(28)를 가지는 한 쌍의 유니트 분리체(22)로 구성하도록 한 것이다. 이하, 본 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 설명의 관계상, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전열관(4)이 장착되는 측을 전면(前面)(제1 벽면(23))으로 하고, 전열관(4)의 연장방향상을 후면(後面), 그 좌우 양측을 측면, 상측 및 하측을 각각 상면, 저면으로 하여 설명한다.

이 헤더(2)는 열교환의 대상이 되는 유체를 각각의 전열관(4)에 유입/배출시키도록 한 것으로서, 동일 평면상을 이루도록 일렬로 늘어놓인 전열관(4)을 유지 하는 헤더유니트(21)와, 이 헤더유니트(21)를 적층시킨 상태에서 후면 측으로부터 장착되는 헤더커버(3)를 구비하여 구성된다. 이 헤더(2)를 통하여 유체를 유입시키는 경우는, 그 헤더커버(3)의 유입구(31)로부터 유체를 유입시키고, 헤더유니트(21)의 후면 측에 마련된 개구부(27)를 통하여 전열관(4)으로 유도하도록 한다. 한편, 그 유체를 배출시키는 경우는, 전열관(4)에서 열교환하여 얻은 유체를 헤더유니트(21)의 후단 측으로 유도하고, 헤더커버(3)와의 틈새공간(S)을 통하여 배출구(32)로부터 배출시키도록 한다.

이와 같은 헤더(2)를 구성하는 헤더유니트(21)는, 도 2나 도 3에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 유니트 분리체(22)를 상하로 대향시켜 구성된다. 이 유니트 분리체(22)는 전열관(4)이 장착되는 측인 제1 벽면(23)에 복수의 오목부(28)를 마련함과 아울러, 그곳으로부터 연속하도록 좌우 양측면(24) 및 저면(25)을 마련하고, 후면 측을 개방시킨 개구부(27)를 형성하도록 하고 있다. 이 제1 벽면(23)은 전열관(4)의 축면과 평행한 분할면(20)으로 분할되어 있고, 그 분할면(20)에 복수의 오목부(28)를 형성하고 있다. 이 분할면(20)은 전열관(4)의 축면과 평행한 면에 의해서 분할되고 있으며, 또, 오목부(28)에 대해서는, 전열관(4)의 외형을 반으로 나눈 형상을 가지는 형상으로 되어 있다. 또한, 도 2나 도 3에서는, 전열관(4)이 원형이기 때문에, 오목부(28)의 형상에 대해서도 반원 모양으로 하고 있지만, 도 4에 나타내는 편평 모양의 전열관(4)을 사용하는 경우는, 그 전열관(4)의 하반분을 반으로 나눈 반편평 형상으로 할 수도 있다. 이와 같은 형상으로 형성된 오목부(28)는 제1 벽면(23)에 좌우 대칭이 되는 위치에 마련되어 있고, 이것에 의해서, 유니트 분리체(22)를 상하 역방향으로 하여 각각의 오목부(28)의 개방부(29)를 대향시켰을 경우에도, 각각의 개방부(29)를 위치맞춤하고, 이것에 의해서 전열관(4)을 끼워 넣을 수 있도록 하고 있다.

한편, 헤더유니트(21)의 후면 측으로부터 장착되는 헤더커버(3)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유체를 유입시키는 유입구(31)나, 그 유체를 배출시키는 배출구(32)를 마련하여 구성되어 있고, 그 유체를 각 헤더유니트(21)에 분기(分岐)시켜 유입(혹은 배출)시켜서 전열관(4)으로 유도하도록 하고 있다. 이 헤더커버(3)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 적층된 상태의 헤더유니트(21)를 덮도록 장착되며, 헤더유니트(21)의 후면 측의 개구부(27)에 틈새공간(S)을 형성한 상태에서, 그곳으로부터 유체를 헤더유니트(21) 내에 유입시키도록 하고 있다.

이와 같이 구성된 헤더(2)에는 열전도성이 높은 전열관(4)이 장착된다. 이 전열관(4)은 금속 등으로 구성되는 것으로서, 외경 치수가 0.8㎜ ~ 2.0㎜, 바람직하게는, 0.9㎜ ~ 1.5㎜, 내경 치수가 0.7㎜ ~ 1.9㎜, 바람직하게는, 0.8㎜ ~ 1.4㎜ 정도의 단면 원형 모양으로 구성된다. 이 전열관(4)을 헤더(2)에 장착하는 경우는, 접합매체로서 납땜재(5) 등을 이용하고, 이것을 용해시켜 헤더(2)의 오목부(28)와의 틈새를 채운다.

다음으로, 이와 같이 구성된 열교환기(1)를 제조하는 경우에 대해서 설명한다. 이 열교환기(1)를 제조하는 경우는, 우선, 유니트 분리체(22)의 오목부(28)가 상향(上向)이 되도록 배치하고, 그 상태에서, 그 오목부(28)의 개방부(29)로부터 전열관(4)을 장착한다. 이 오목부(28)에 전열관(4)을 장착하는 경우는, 복수 개의 전열관(4)을 유니트 분리체(22) 위에서 굴리듯이 떨어뜨려 넣고, 오목부(28)에 떨어져 들어간 전열관(4) 이외의 전열관(4)을 제거하여 장착한다. 그리고, 이와 같이 전열관(4)을 장착한 후, 그 전열관(4)의 단부의 위치를 정돈한 후, 상하 반대로 한 유니트 분리체(22)를 위로부터 씌우고, 상하의 유니트 분리체(22)의 오목부(28)에서 전열관(4)을 끼워 넣는다. 그리고, 상하의 유니트 분리체(22)의 분할면(20)이나 전열관(4)과 오목부(28)와의 틈새를 납땜재(5)로 납땜한다.

이하, 동일하게 하여, 전열관(4)을 장착한 헤더유니트(21)를 복수 마련하고, 이들을 상하방향으로 적층해 간다. 이 때 헤더유니트(21)의 후면 측은 개구한 상태로 되어 있으며, 그 후면 측으로부터 헤더커버(3)를 장착하여, 헤더유니트(21)의 후면 측에 틈새공간(S)을 형성한다. 이와 같이 헤더커버(3)를 장착한 후, 그 헤더커버(3)와 헤더유니트(21)의 접합 부분을 납땜하여, 유체가 외부로 새지 않도록 한다.

이와 같이 구성된 열교환기(1)를 사용하는 경우의 작용에 대해서 설명한다.

우선, 한쪽의 헤더(2)의 유입구(31)로부터 유체를 유입시키면, 그 유체는 헤더커버(3)와 헤더유니트(21)의 틈새공간(S)으로 흘러들고, 그곳으로부터 각 헤더유니트(21)로 분기하여, 각각의 전열관(4)으로 흘러 간다. 이 때, 그 유체는 전열관(4)의 외주 부분을 흐르는 다른 유체와의 사이에 열교환이 행해지며, 열교환이 행해진 상태에서 반대 측의 헤더유니트(21)로부터 배출된다. 그리고, 그 헤더유니트(21)의 후면 측의 틈새공간(S)을 통하여 헤더커버(3)의 배출구(32)로부터 배출된다.

이와 같이 상기 실시형태에 의하면, 오목부(28)를 가지는 복수의 유니트 분리체(22)를 상하로 대향시켜 전열관(4)을 끼워 넣도록 함으로써, 종래와 같이 전열관(4)을 축방향으로 삽입시키는 경우에 비해 현격히 그 장착작업을 간소화시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 제1 실시형태는, 동일한 형상을 가지는 유니트 분리체(22)를 상하로 대향시키도록 했지만, 납땜할 때의 용착대(溶着代)가 적게 되는 경우는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 다른 한쪽의 유니트 분리체(22)를 약간 작게 구성해 두고, 제1 벽면(23)이나 측면(24)을 오버랩시켜 납땜하도록 해도 된다. 이 때, 헤더유니트(21)에 헤더커버(3)를 장착하려고 하면, 작게 구성된 유니트 분리체(22)(도 6에서는 상측의 유니트 분리체(22))와 헤더커버(3)와의 사이에 틈새가 생겨 버리지만, 이 틈새에 대해서는 납땜재(5)나 금속판 등을 이용하여 봉지하도록 해도 된다.

<제2 실시형태>

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 도 7이나 도 8을 이용하여 설명한다. 상기 제1 실시형태에서는, 헤더유니트(21)의 후면 측을 개구시켜, 그곳으로 유체가 통과하도록 하고 있지만, 제2 실시형태에서는, 헤더유니트(21)의 측면 측을 개구시켜, 그곳으로 유체가 통과하도록 한 것이다.

이 실시형태에서의 헤더유니트(21)와 헤더커버(3)의 구성에 대해서 도 7이나 도 8을 이용하여 설명한다. 이 헤더유니트(21)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 한 쌍의 유니트 분리체(22)를 대향시켜 구성되는 것으로서, 각각의 유니트 분리체(22)에 전열관(4)의 형상에 대응시킨 반으로 나뉜 오목부(28)와, 그 오목부(28)를 가지는 제1 벽면(23)과 대향하는 후면(26)과, 저면(25)을 마련하고, 전체적으로 위로 향하는 'コ'자 형상을 이루도록 구성되어 있다. 그리고, 그 상면 측과 측면 측을 개구시켜, 헤더커버(3)를 장착하는 경우에는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 한 쌍의 유니트 분리체(22)에서 전열관(4)을 끼워 넣고, 납땜한 상태에서 적층해 간다. 다음으로, 이와 같이 적층된 헤더유니트(21)의 개구부(27)를 틈새공간(S)을 가지도록 헤더커버(3)를 장착하여 납땜한다.

이와 같이 구성한 경우에서도, 반으로 나뉜 한 쌍의 유니트 분리체(22)에서 전열관(4)을 끼워 넣도록 하고 있기 때문에, 종래와 같이 전열관(4)을 축방향으로 삽입시키는 경우에 비해 현격히 그 장착작업을 간소화할 수 있게 된다.

또한, 본 실시형태에서, 제1 실시형태와 같은 부호를 부여한 것은 제1 실시형태와 같은 구성을 가지는 것으로 한다.

<제3 실시형태>

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대해서 도 9를 이용하여 설명한다. 상기 실시형태에서는, 유니트 분리체(22)의 제1 벽면(23)에서의 상변 부분에 오목부(28)를 마련하도록 했지만, 이 실시형태에서는, 제1 벽면(23)의 상변 부분 및 하변 부분에 오목부(28)를 마련하도록 한 것이다.

이 유니트 분리체(22)는 제1 벽면(23)과 양측면(24)을 가짐과 아울러, 이들 벽면의 상하 중앙위치에 저면(25)을 마련하도록 한 것으로서, 상면 측 및 하면 측, 후면 측을 개구시키도록 한 것이다. 그리고, 이 제1 벽면(23)의 분할면(20)에 전열관(4)을 축면과 평행하게 반으로 나눈 오목부(28)를 형성함과 아울러, 그 하측의 분할면(20)에도 같은 형상을 이루는 오목부(28)를 마련하고, 이것에 의해서 같은 유니트 분리체(22)를 적층한 경우에, 각각의 오목부(28)에서 전열관(4)의 외주 부분을 끼워 넣어 유지시키도록 한 것이다.

이와 같이 했을 경우에서도, 반으로 나뉜 한 쌍의 유니트 분리체(22)의 오목부(28)에서 전열관(4)을 끼워 넣도록 하고 있기 때문에, 종래와 같이 전열관(4)을 축방향으로 삽입시키는 경우에 비해 현격히 그 장착작업을 간소화할 수 있게 된다.

게다가, 이 실시형태에서는, 유니트 분리체(22)를 적층해 나갈 때에, 상하방향의 저면(25)의 매수가 적게 되기 때문에, 상하방향의 두께를 작게 할 수 있으며, 이것에 수반하여, 전열관의 틈새도 작게 할 수 있게 된다.

<제4 실시형태>

다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 대해서 도 10이나 도 11을 이용하여 설명한다. 상기 제1 실시형태나 제2 실시형태에서는, 단일관으로서의 전열관(4)을 유니트 분리체(22)의 오목부에 장착하도록 하고 있지만, 이 제4 실시형태에서는, 내관(41)과 외관(42)을 가지는 전열관(4)을 헤더(2)의 오목부(28)에 장착하도록 한 것이다. 또한, 이 실시형태에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 2개의 내관(41)을 외관(42)에 내접시키고, 이것에 의해서 내관(41)이 고압으로 팽창한 경우에서도 외관(42)에 의해서 팽창을 방지할 수 있도록 함과 아울러, 각각의 축면을 일치시키도록 하고 있다.

우선, 이 내관(41)과 외관(42)을 가지는 전열관(4)을 이용하여 열교환시키는 경우의 작용에 대해서, 도 10을 이용하여 설명하면, 우선, 이 열교환기(1)를 사용하는 경우는, 유입구(31a)로부터 제1 헤더(2a)를 통하여 열교환의 대상이 되는 제1 유체를 유입시킨다. 또, 이것과 동시에, 제2 헤더(2b)의 유입구(31b)로부터 제2 유체를 유입시킨다. 그러면, 유입구(31a)로부터 유입한 제1 유체는 외관(42)과 내관(41)과의 틈새를 지나고, 한편, 유입구(31b)로부터 유입한 제2 유체는 내관(41) 내를 지나, 그 도중에 제1 유체와 열교환한다. 또한, 이와 같은 전열관(4)을 이용하여 열교환시키는 경우, 이것과는 반대로, 열교환의 대상이 되는 유체를 내관(41) 내로 통과시켜 외관(42)의 사이로 통과되는 다른 유체와 열교환시키도록 해도 되고, 혹은, 열교환의 대상이 되는 유체를 내관(41)과 외관(42)과의 링 모양의 틈새로 통과시켜, 내관(41) 내를 지나는 유체와 외관(42)의 외측을 지나는 유체와 열교환시키도록 해도 된다.

이와 같은 전열관(4)을 이용한 열교환기(1)의 헤더에 전열관(4)을 장착하는 경우, 내관(41)과 외관(42)과의 사이에 제1 유체를 유입시키는 제1 헤더(2a)와, 그 내관(41)의 내측에만 제2 유체를 유입시키기 위한 제2 헤더(2b)를 각각 마련하도록 한다.

이 열교환기(1)의 구성에 대해서 상세히 설명하면, 이 열교환기(1)의 제1 헤더(2a)의 유니트 분리체(22)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 외관(42)의 외형을 반으로 나눈 제1 오목부(28a)를 가지는 제1 벽면(23)과, 내관(41)의 외형을 반으로 나눈 제2 오목부(28b)를 가지는 제2 벽면(후면(26))을 구비하고, 한쪽의 측면을 개구시키도록 하고 있다. 이 때, 제1 오목부(28a)의 분할면(20)과 제2 오목부(28b)의 분할면(20)에 대해서는, 모든 관의 축면이 가지런해져 있기 때문에 동일 평면상으로 할 수 있다. 그리고, 상기 실시형태와 마찬가지로, 한 쌍의 유니트 분리체(22)를 상하 역방향으로 대향시켜, 제1 오목부(28a)에서 외관(42)의 외주부를 끼워 넣음과 아울러, 제2 오목부(28b)에서 내관(41)을 끼워 넣는다. 이것에 의해서, 제1 헤더(2a)의 헤더유니트(21a)에는 외관(42)과 내관(41)과의 틈새에 제1 유체를 통과시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 헤더유니트(21a)에는 헤더커버(3)가 장착된다. 또한, 이 실시형태에서는, 헤더유니트(21a)의 제1 벽면(23)과 후면(26)에 외관(42)이나 내관(41)이 돌출해 있기 때문에, 후면 측으로부터 헤더커버(3)를 장착할 수 없다. 그래서, 제1 헤더(2a)의 헤더유니트(21a)에 대해서는, 측면 측에 개구부(27)를 형성하고, 그 개구부(27)로부터 소정의 틈새공간(S)을 가지도록 헤더커버(3)를 장착한다. 이 헤더커버(3)에 대해서는, 제2 실시형태인 도 8에 나타내는 바와 같이, 좌우 어느 한쪽의 측면에만 장착하도록 해도 되고, 혹은 양쪽의 측면에 장착하도록 해도 된다.

한편, 제2 헤더(2b)의 유니트 분리체(22)는 제1 실시형태(도 2)나 제2 실시형태(도 7)와 동일하게 구성된다. 이 제2 헤더(2b)의 유니트 분리체(22)는 후면(26) 측에 전열관(4)이 돌출하지 않기 때문에, 제1 실시형태와 마찬가지로 후면 측으로부터 헤더커버(3)를 장착할 수 있다. 혹은, 제1 헤더(2a)에 장착되는 헤더커버(3)와 마찬가지로, 측면 측에 헤더커버(3)를 장착하여도 된다. 도 10에서는, 제2 헤더(2b)의 측면(24)에 헤더커버(3)를 장착한 상태를 나타내고 있다. 또한, 본 발명과의 관계에서, 제2 헤더(2b)의 유니트 분리체(22)에 대해서는 내관(41)이 장착되는 측의 벽면을 제3 벽면, 또, 이것에 축방향으로 대향하는 벽면을 제4 벽면(후면)으로 한다.

이와 같이 구성된 열교환기(1)를 제조하는 경우는, 좌우 양측에 제1 헤더(2a)와 제2 헤더(2b)의 헤더유니트를 배치하고, 그 상태에서 전열관(4)을 오목부(28a, 28b)에 장착해 간다. 이 때, 외관(42)에 대해서는 제1 헤더(2a)의 제1 벽면(23)의 오목부(28a)에 삽입하고, 그 외관(42)으로부터 돌출하는 내관(41)에 대해서는, 후면(26)에 마련된 오목부(28b) 및 제2 헤더(2b)의 오목부(28)에 삽입함과 아울러, 제2 헤더(2b)의 제3 벽면에 마련된 오목부에도 삽입한다. 그리고, 이와 같이 동축의 전열관(4)을 장착한 상태에서, 다른 유니트 분리체(22)를 상면 측으로부터 씌워 대향하는 오목부(28a, 28b)에서 외관(42)과 내관(41)을 상하로부터 끼워 넣는다. 그리고, 이와 같이 전열관(4)을 끼워 넣은 상태에서 접합 부분을 납땜하여 틈새를 봉지하고, 이와 같이 납땜된 헤더유니트(21)를 상하방향으로 복수 적층하여, 제1 헤더(2a) 및 제2 헤더(2b)의 측면(24)에 헤더커버(3)를 장착해 간다.

이와 같이 하면, 내관(41)과 외관(42)으로 이루어지는 전열관(4)을 헤더(2)에 장착하는 경우에서도, 종래와 같이 삽입구멍에 위치맞춤하여 전열관(4)을 삽입할 필요가 없어져, 지극히 효율적으로 전열관(4)을 헤더(2)에 장착할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 형태로 실시할 수 있다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 한 쌍의 유니트 분리체(22)를 상하로 대향시켜 전열관(4)을 끼워 넣도록 했지만, 도 12에 나타내는 바와 같이, 'U'자 모양의 오목부(28)를 마련하여 전열관(4)을 떨어뜨려 넣음과 아울러, 그 오목부(28)의 개방한 부분에 대해서는, 장방형 모양을 이루는 1매의 판재(210)를 장착하도록 해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 한 쌍의 유니트 분리체(22)에서 전열관(4)을 상하로부터 끼워 넣도록 했지만, 이것에 한정하지 않고, 전열관(4)을 장착한 후의 틈새를 납땜재(5)만으로 구멍을 채워 전열관(4)을 유지시키도록 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 동축의 전열관(4)을 이용하는 경우, 외관(42)으로서 원형인 것을 이용하도록 했지만, 예를 들면, 도 13에 나타내는 단면 직사각형 모양인 것도 이용해도 된다. 특히, 이와 같이 단면 직사각형 모양의 외관(42)을 이용하면, 2개의 내관(41)을 내접시키는 경우에, 그 외관(42)과의 벽면 및 인접하는 내관(41)으로 삼점(三点) 지지시킬 수 있어, 내관(41)을 안정시킨 상태에서 외관(42) 내에 유지시킬 수 있게 된다. 이 단면 직사각형 형상의 외관(42)의 치수는 외형의 한 변의 치수가 0.8㎜ ~ 2.0㎜, 두께의 치수는 0.05㎜ ~ 0.15㎜ 정도가 바람직하다.

1 … 열교환기 2 … 헤더
2a … 제1 헤더 2b … 제2 헤더
21 … 헤더유니트 22 … 유니트 분리체
23 … 제1 벽면 24 … 측면
25 … 저면 26 … 후면
26a … 제2 벽면 27 … 개구부
S … 틈새공간 28, 28a, 28b … 오목부
29 … 개방부 3 … 헤더커버
31 … 유입구 32 … 배출구
4 … 전열관 41 … 내관
42 … 외관 5 … 납땜재

Claims (6)

1. 한 쌍의 헤더 사이에 장착된 전열관에 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,
   당해 헤더를,
   상기 전열관의 축면(軸面)과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 복수의 제1 벽면과,
   당해 제1 벽면의 분할면에 마련되고, 상기 전열관의 외주부에 접하도록 형성된 오목부와,
   당해 오목부에 끼워 넣은 전열관과의 틈새 및 상기 복수의 제1 벽면의 분할면을 봉지(封止)하는 봉지재를 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 한 쌍의 헤더 사이에 장착된 전열관에 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,
   당해 헤더를,
   상기 전열관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 복수의 제1 벽면과,
   당해 제1 벽면의 분할면을 따라서 일렬로 마련되고, 상기 전열관의 외주부에 접하도록 형성된 복수의 오목부와,
   당해 오목부에 끼워 넣은 전열관과의 틈새 및 상기 복수의 제1 벽면의 분할면을 봉지하는 봉지재를 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 한 쌍의 헤더 사이에 장착된 전열관에 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,
   당해 헤더를,
   상기 전열관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 복수의 제1 벽면과,
   당해 제1 벽면에서의 양(兩)분할면에 마련되고, 상기 전열관의 외주부에 접하도록 형성된 복수의 오목부와,
   당해 오목부에 끼워 넣은 전열관과의 틈새 및 상기 복수의 제1 벽면의 분할면을 봉지하는 봉지재를 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 2쌍의 헤더와, 내관과 외관으로 이루어지는 전열관으로 이루어지고, 당해 내관과 외관에 각각 유체를 통과시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,
   상기 2쌍의 헤더를,
   외관과 내관의 사이에 유체를 통과시키는 한 쌍의 제1 헤더와, 내관에 유체를 통과시키는 한 쌍의 제2 헤더로 구성하고,
   상기 제1 헤더를,
   상기 전열관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 제1 벽면과, 당해 제1 벽면에 대향하는 제2 벽면으로 구성됨과 아울러, 당해 제1 벽면의 분할면에 마련되고, 외관의 외주부에 접하도록 형성된 제1 오목부와, 당해 제2 벽면의 분할면에 마련되며, 내관의 외주부에 접하도록 형성된 제2 오목부를 가지도록 구성함과 아울러,
   당해 제1 오목부와 외관과의 틈새, 제2 오목부와 내관과의 틈새 및 분할면을 봉지하는 봉지재를 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 헤더는 상기 내관의 축면과 평행한 면으로 분할된 분할면을 가지는 제3 벽면과, 당해 제3 벽면의 분할면에 마련되고, 내관의 외주부에 접하도록 형성된 제3 오목부를 가지도록 구성함과 아울러,
   제3 오목부와 내관과의 틈새 및 분할면을 봉지하는 봉지재를 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 전열관을 외관에 내접하는 2개의 내관을 가지도록 구성하고, 외관의 축면, 내관의 축면, 상기 제1 벽면의 분할면 및 상기 제2 벽면의 분할면을 동일면으로 한 것을 특징으로 하는 열교환기.

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