KR20120044849A - 헤더유닛 및 이를 가지는 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기의 헤더유닛에 관한 것으로, 바디와 결합하는 커버를 포함하고, 바디는 커버의 외측과 내측을 함께 지지하는 것을 포함하여 구성되는 것이다. 이로써 헤더유닛은 냉매의 작동압력이 큰 냉/난방용 열교환기에서 냉매를 유통시키는 것이 가능하다.

Description

헤더유닛 및 이를 가지는 열교환기{HEADER AND HEAT EXCHANGER HAVING THE SAME}
본 발명은 열교환기의 헤더유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기의 헤더유닛에 관한 것이다.
공기조화기는 주변 공기의 열과 습도를 제어할 수 있도록 구성되는 시스템이다. 주변 공기와의 열교환은 간단한 냉동사이클에 의해서 이루어진다.
냉동사이클은 압축기와 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성될 수 있다. 압축기에서 빠져 나온 고온, 고압의 냉매는 응축기에서 실외 공기와 열교환하여 저온의 냉매로 상 변환되고, 이후 팽창밸브를 통과하면서 저온, 저압의 냉매로 상 변환된다. 이후 저온, 저압의 냉매는 증발기에서 실내 공기와 열교환함으로써 실내 공기가 차가워지도록 한다.
열교환기는 사용되는 장소에 따라서 차량용 열교환기와 가정용 열교환기 등으로 구별된다. 차량용 열교환기와 가정용 열교환기는 냉매의 종류가 다르고, 설치되는 장소에 따라 풍량, 유속 등 동작 환경에서 차이가 난다. 따라서 각각의 열교환기는 최적의 열교환 효율을 가지도록 그 재질 또는 크기 등이 다르게 설계된다.
일 측은, 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기를 개시한다.
다른 일 측은, 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기의 냉매를 효율적으로 분배할 수 있는 구조를 개시한다.
또 다른 일 측은, 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기의 냉매의 내압 을 확보할 수 있는 구조를 개시한다.
또 다른 일 측은, 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기의 부식 방지 및 강성을 확보할 수 있는 구조를 개시한다.
또 다른 일 측은, 배수 성능이 향상된 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기를 개시한다.
일 기술적 사상에 따른 헤더유닛은 바디;와 상기 바디와 결합하는 커버;를 포함하고, 상기 바디는 상기 커버의 외측과 내측을 함께 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바디는 기저부;와, 상기 기저부에 마련되는 안착홈;을 포함하고, 상기 커버는 지지부;와, 상기 지지부에 마련되는 측벽부;를 포함하고, 상기 커버의 측벽부의 적어도 일 부분은 상기 바디의 안착홈에 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바디의 안착홈은 상기 기저부에서 돌출되어 형성되는 외측벽부와 내측벽부를 포함하고, 상기 외측벽부가 상기 내측벽부보다 더 높게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바디는 상기 기저부에서 돌출되어 형성되는 중간 격벽을 더 포함하고, 상기 바디의 중간 격벽은 상기 커버의 지지부에 코킹 방식으로 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바디와 커버의 길이 방향으로 설치되는 복수 개의 칸막이판;을 더 포함하고, 상기 복수 개의 칸막이판의 적어도 일 부분은 상기 바디의 중간 격벽에 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 커버의 지지부에 삽입되는 다수의 튜브를 포함하고, 상기 바디의 중간 격벽에는 상기 다수의 튜브가 삽입되는 위치를 제한하는 스톱퍼;가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 커버의 지지부에 삽입되는 다수의 튜브를 포함하고, 결합 공정 전 상기 다수의 튜브는 상기 중간 격벽에서 소정 간격 떨어져 설치되고, 결합 공정 후 상기 다수의 튜브와 중간 격벽 사이의 소정 간격에는 클래드가 채워지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤더유닛은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤더유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유입관은 구리 재질로 형성되고, 상기 헤더유닛과 냉매유입관 사이에는 스테인리스 재질의 연결관이 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤더유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유입관은 구리 재질로 형성되고, 상기 냉매유입관이 상기 헤더유닛에 견고하게 지지되도록 상기 냉매유입관을 감싸는 보강부재가 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤더 유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유출관은 구리 재질로 형성되고, 상기 헤더 유닛과 냉매유출관 사이에는 스테인리스 재질의 연결관이 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤더유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유출관은 구리 재질로 형성되고, 상기 냉매유출관이 상기 헤더유닛에 견고하게 지지되도록 상기 냉매유출관을 감싸는 보강부재가 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤더유닛에는 R-22 계열의 냉매가 유통되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 다른 일 기술적 사상에 따른 열교환기는 한 쌍의 헤더유닛;과 상기 한 쌍의 헤더유닛 사이에 마련되는 한 쌍의 열교환유닛;을 포함하고, 상기 한 쌍의 헤더유닛 각각은, 바디;와 상기 바디와 결합하는 커버;를 포함하고, 상기 바디는 상기 커버의 외측과 내측을 함께 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더유닛 각각은, 상기 바디와 커버에 삽입되어 상기 한 쌍의 헤더유닛 각각을 복수 개로 구획하는 복수 개의 칸막이판;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더유닛과 한 쌍의 열교환유닛은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더유닛과 한 쌍의 열교환유닛에는 R-22, R-410A 계열의 냉매가 유통되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더유닛 중 어느 하나 안으로 유입된 냉매가 상기 제1열교환유닛과 제2열교환유닛에서 열교환된 후 상기 한 쌍의 헤더유닛 중 어느 하나 밖으로 유출되기까지 일련의 냉매 유로를 형성하는 냉매 서킷이 복수 개 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 또 다른 기술적 사상에 따른 헤더유닛은 바디;와 상기 바디와 결합하는 커버;를 포함하고, 상기 바디의 적어도 일 측은 상기 커버의 가장 바깥쪽 면을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바디의 적어도 일 측에는 상기 커버의 가장 바깥쪽 면 외측과 내측을 함께 지지하는 안착홈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바디의 안착홈은 상기 커버의 가장 바깥쪽 면의 외측과 내측을 지지하는 외측벽부와 내측벽부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
일 실시예에 따른 열교환기는 냉매 분배를 개선하여 열교환 효율을 현저하게 증가시킬 수 있다.
또한, 열교환기의 제조 원가를 절감하면서 동작 신뢰성, 냉매 가스 압력에 대한 강성을 확보할 수 있다.
또한, 열교환기의 콤팩트화가 가능하여 설치 공간을 최소화할 수 있고 공기조화기의 소형화가 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제1헤더유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에서 일 실시예에 따른 냉매 유입관이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2에서 일 실시예에 따른 냉매 유출관이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2에서 일 실시예에 따른 칸막이판이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 2에서 일 실시예에 따른 튜브가 결합된 부분을 따라서 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제2헤더유닛을 나타낸 분해사시도이다.
도 8은 도 7에서 일 실시예에 따른 통공이 형성된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 7에서 일 실시예에 따른 칸막이판이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 제1열교환유닛과 제2열교환유닛의 튜브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 제1열교환유닛과 제2열교환유닛의 핀의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 12은 다른 실시예에 따른 냉매유입관을 나타낸 도면이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 냉매유입관을 나타낸 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 15는 도 14의 열교환기에 따른 제1헤더유닛의 제1구조를 나타낸 단면도이다.
도 16은 도 14의 열교환기에 따른 제1헤더유닛의 제1구조를 나타낸 단면도이다.
도 17은 도 14의 열교환기에 따른 제1헤더유닛의 제2구조를 나타낸 단면도이다.
도 18은 도 14의 열교환기에 따른 제1헤더유닛의 제2구조를 나타낸 단면도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 열교환기의 냉매 유동 모습을 나타낸 모식도이다.
이하, 일 실시예에 따른 열교환기의 구성에 대하여 첨부도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(1)는 실내 공기와 열교환하는데 사용될 수 있다. 특히 건축물에 설치되는 증발기(또는 응축기)로 사용된다. 이는 자동차에 설치되는 것과 구별된다. 자동차에 설치되는 열교환기의 경우 R-12, R-134a(냉방전용 최대작동압력 x 3 : 60-70 kg/cm2) 등과 같은 차량용 냉매가 사용된다. 그러나 도 1에 도시된 열교환기(1)의 경우 R-22, R-410A((냉/난방 최대작동압력 x 3 : 130-140 kg/cm2) 등과 같은 가정용 에어컨의 냉매가 사용된다. 이처럼 냉매 종류 및 냉/난방 기능이 추가됨에 따라 사용 가스 압력에서 차이가 발생하기 때문에 열교환기는 형상 및 구조가 다르다. 이하에서는 R-22, R-410A 등의 가정용 에어컨용 냉매가 사용될 수 있는 알루미늄 재질로 형성되는 열교환기(1)에 대해서 설명한다.
열교환기(1)는 한 쌍의 헤더유닛(10, 20)과, 한 쌍의 헤더유닛(10, 20) 사이에 마련되는 한 쌍의 열교환유닛(30, 40)을 포함하여 구성될 수 있다. 한 쌍의 헤더유닛(10, 20)은 수평 방향으로 배치되고, 한 쌍의 열교환유닛(30, 40)은 상하 방향으로 배치된다. 이하에서 하측에 배치되는 헤더유닛을 제1헤더유닛(10)이라 하고, 상측에 배치되는 헤더유닛을 제2헤더유닛(20)이라 한다. 또한 전방에 배치되는 열교환유닛을 제1열교환유닛(30)이라 하고, 후방에 배치되는 열교환유닛을 제2열교환유닛(40)이라 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 제1헤더유닛을 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 도 2에서 일 실시예에 따른 냉매 유입관이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2에서 일 실시예에 따른 냉매 유출관이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 2에서 일 실시예에 따른 칸막이판이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 2에서 일 실시예에 따른 튜브가 결합된 부분을 따라서 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1헤더유닛(10)은 바디(50)와 커버(60), 복수 개의 칸막이판(70)을 포함하여 구성될 수 있다.
바디(50)는 대략 "ω" 모양으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 기저부(51)와 안착홈(52), 중간 격벽(53), 스톱퍼(54)를 포함하여 구성될 수 있다.
커버(60)는 대략 "c" 가 옆으로 누운 모양으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 지지부(61)와 측벽부(62)를 포함하여 구성될 수 있다.
바디(50)의 중간 격벽(53)은 바디(50)의 기저부(51)의 중앙에서 상측 방향으로 돌출되어 커버(60)의 지지부(61)에 삽입된다. 중간 격벽(53)의 상단은 지지부(61) 밖으로 돌출되어 지지부(61)와 코킹(caulking)방식으로 결합된다. 이로써 중간 격벽(53)은 제1헤더유닛(10)을 제1헤더(11)와 제2헤더(12)로 분리하고 이들이 서로 실링되도록 한다. 또한 코킹 결합 구조에 의해서 중간 격벽과 지지부의 냉매 내압 에 대한 강성을 확보할 수 있다.
커버(60)의 측벽부(62)는 바디(50)의 안착홈(52)에 삽입되는 구조이다. 즉, 바디(50)의 안착홈(52)은 소정 깊이의 홈을 형성하도록 외측벽부(52a)와 내측벽부(62)로 구성되는데, 그 사이에 커버(60)의 측벽부(62)가 삽입된다. 이로써 바디(50)의 외측벽부(52a)와 내측벽부(52b)는 커버(60)의 측벽부(62)에서 가장 바깥쪽에 있는 부분의 외면과 내면을 각각 지지할 수 있다. 외측벽부(52a)는 내측벽부(52b)보다 기저부(51)에서 상측 방향으로 더 많이 돌출되어 형성된다. 이처럼 바디(50)가 커버(60)의 외면과 내면을 함께 지지하는 구조를 채택함으로써 냉매 내압에 대한 강성을 확보할 수 있다.
커버(60)의 지지부(61)의 좌우 사이드 영역에는 튜브(70)들이 삽입된다. 각 튜브(70)는 중간 격벽(53)에 형성되어 있는 스톱퍼(54)에 걸릴 때까지 삽입됨으로써 튜브(70)의 설치 위치가 정해진다. 튜브(70)는 중간 격벽(53)과 소정 간격(G)으로 떨어져 있는 것이 바람직하다. 브레이징 공정 전 튜브(70)와 중간 격벽(53) 사이의 간격(G)은 0.2 - 0.3 mm 로 형성될 수 있다. 이 간격(G)은 브레이징(Brazing) 공정 후 클래드(clad)에 의해서 채워지게 된다. 이는 중간 격벽(53)과 튜브(70) 사이의 결합력을 증가시켜 냉매 내압에 대한 강성을 가질 수 있도록 한다.
복수 개의 칸막이판(70)은 제1헤더(11)의 양 단부에 설치되어 제1헤더(11)가 실링되도록 한다. 또한, 제1헤더(11)의 중앙 영역에 설치되어 제1헤더(11)를 2개의 탱크(11a, 11b)로 구획한다. 제1탱크(11a)와 제2탱크(11b) 각각에는 하나의 군을 형성하는 제1열교환유닛(30)의 튜브(70)들이 연결된다. 이처럼 제1헤더(11)에서는 복수 개의 칸막이판(70)에 의해서 냉매가 복수 개로 구획되어 유통되도록 한다.
그리고 복수 개의 칸막이판(70)은 제2헤더(12)의 양 단부에 설치되어 제2헤더(12)가 실링되도록 한다. 제2헤더(12)는 하나의 탱크(12a)로 형성되어 제2열교환기유닛(40)의 전체 튜브(70)들이 연결된다. 이처럼 제2헤더(12)에서는 냉매가 하나로 통합되어 유통되도록 함으로써 구조를 단순화하고 원가를 절감할 수 있다. 특히 하나의 냉매유출관(90)과 연통되기 때문에 열교환기(1)를 컴팩트하게 제조할 수 있다.
한편, 제1헤더(11)의 우측 단부에 설치되는 칸막이판(70)과 이격 되는 별도의 칸막이판(70)이 하나 더 설치된다. 제1헤더(11)의 양 칸막이판(70) 사이에 형성되는 공간은 제2헤더(12)와 연통되도록 중간 격벽(53)이 일 부분 제거된다.(도 4참조) 이처럼 중간 격벽(53)이 제거되어 제1헤더(11)와 제2헤더(12)가 연통되는 부분에 냉매유출관(90)이 결합된다.
칸막이판(70)의 적어도 일 부분은 중간 격벽(53)에 삽입되는 구조이다. 칸막이판(70)과 중간 격벽(53)의 결합력을 강화시켜 냉매 실링 확보 및 내압 강성을 크게 하기 위한 것이다.
냉매유입관(81, 82)은 복수 개로 마련되어 제1헤더(11)의 각 탱크마다 설치된다. 보다 구체적으로 제1냉매유입관(81)은 제1헤더(11)의 제1탱크(11a)에 연결되고, 제2냉매유입관(82)은 제1헤더(11)의 제2탱크(11b)에 연결된다. 실질적으로, 각 냉매유입관(81, 82)은 제1헤더(11)의 커버(60)의 측벽부(62)에 삽입되는데, 냉매유입관(81, 82)과 커버(60)의 측벽부(62) 사이에는 제1연결관(83)이 끼워질 수 있다. 냉매유입관(81, 82)은 구리 재질로 형성되고 커버(60)는 알루미늄 재질로 형성되기 때문에 이종 재질간의 부식을 방지하기 위해 이들 사이에 스테인리스 재질의 제1연결관(83)을 게재시킨 것이다.
한편, 냉매유입관(81, 82)이 커버(60)의 측벽부(62)에 견고하게 지지될 수 있도록 냉매유입관(81, 82)을 지지하는 제1보강부재(84)가 설치된다. 제1보강부재(84)는 알루미늄 재질로 형성된다. 이에 제1연결관(83)은 알루미늄 재질의 제1보강부재(84)와 구리 재질의 냉매유입관(81, 82) 사이에도 마련된다.
냉매유출관(90)은 제1헤더(11)와 제2헤더(12)의 우측 단부에 인접한 영역에 설치된다. 보다 구체적으로 냉매유출관(90)은 커버(60)의 지지부(61)의 중앙 영역에 설치된다. 냉매유출관(90)의 하측에는 중간 격벽(53)이 일부 제거되기 때문에 제1헤더(11)와 제2헤더(12)가 연통된다. 냉매유출관(90)의 지름은 냉매유입관(81, 82)의 지름보다 크게 형성되는데, 이는 액체 상태의 냉매가 열교환하는 동안 기체 상태로 변이되면서 부피가 커지므로 압력 손실이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 이로써 냉매의 유동 저항을 줄여서 냉매가 원활하게 유동하도록 할 수 있다. 또한, 하나의 냉매유출관(90)이 제1헤더유닛(10)의 일측에 마련됨으로써 열교환기(1)를 컴팩트하게 제조할 수 있다.
이때 냉매유출관(90)과 커버(60)의 지지부(61) 사이에는 제2연결관(91)이 끼워질 수 있다. 냉매유출관(90)은 구리 재질로 형성되고 커버(60)는 알루미늄 재질로 형성되기 때문에 이종 재질간의 부식을 방지하기 이들 사이에 스테인리스 재질의 제2연결관(91)을 게재시킨 것이다.
한편, 냉매유출관(90)이 커버(60)의 지지부(61)에 견고하게 지지될 수 있도록 냉매유출관(90)을 지지하는 제2보강부재(92)가 설치된다. 제2보강부재(92)는 알루미늄 재질로 형성된다. 이에 제2연결관(91)은 알루미늄 재질의 제2보강부재(92)와 구리 재질의 냉매유출관(90) 사이에도 마련된다.
도 7은 일 실시예에 따른 제2헤더유닛을 나타낸 분해사시도이고, 도 8은 도 7에서 일 실시예에 따른 통공이 형성된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 7에서 일 실시예에 따른 칸막이판이 결합된 부분을 잘라낸 모습을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 제2헤더유닛(20)은 바디(50)와 커버(60), 복수 개의 칸막이판(70)을 포함하여 구성될 수 있다.
바디(50)는 대략 "ω" 모양으로 형성될 수 있다. 구체적으로 기저부(51)와 안착홈(52), 중간 격벽(53), 스톱퍼(54)를 포함하여 구성될 수 있다. 커버(60)는 대략 "c" 가 옆으로 누운 모양으로 형성될 수 있다. 구체적으로 지지부(61)와 측벽부(62)를 포함하여 구성될 수 있다. 이들 구성에서 제1헤더유닛(10)의 바디(50)와 커버(60)와 동일한 부분은 설명을 생략하고, 다른 부분을 중심으로 설명한다.
바디(50)의 중간 격벽(53)은 제2헤더유닛(20)을 제3헤더(21)와 제4헤더(22)로 분리하고 이들이 서로 실링되도록 한다. 다만, 중간 격벽(53)에는 그 길이 방향으로 복수 개의 통공(53a)이 형성된다. 냉매는 복수 개의 통공(53a)을 통하여 제3헤더(21)에서 제4헤더(22)로 이동할 수 있다.
복수 개의 칸막이판(70)은 제3헤더(21)의 양 단부에 설치되어 제3헤더가 실링되도록 한다. 또한, 제3헤더(21)의 중앙 영역에 설치되어 제3헤더(21)를 2개의 탱크(21a, 21b)로 구획한다. 제1탱크(21a)와 제2탱크(21b) 각각에는 하나의 군을 형성하는 제1열교환유닛(30)의 튜브(31)들이 연결된다. 이처럼 제3헤더(21)에서는 복수 개의 칸막이판(70)에 의해서 냉매가 복수 개로 구획되어 유통되도록 한다.
그리고 복수 개의 칸막이판(70)은 제4헤더(22)의 양 단부에 설치되어 제4헤더(22)가 실링되도록 한다. 또한, 제4헤더(22)의 중앙 영역에 설치되어 제4헤더(22)를 2개의 탱크(22a, 22b)로 구획한다. 제1탱크(22a)와 제2탱크(22b) 각각에는 하나의 군을 형성하는 제2열교환기유닛(40)의 튜브(41)들이 연결된다. 이처럼 제3헤더(22)에서는 복수 개의 칸막이판(70)에 의해서 냉매가 복수 개로 구획되어 유통되도록 한다.
결국 제3헤더(21)와 제4헤더(22)는 복수 개로 구획되어 제1열교환유닛(30)과 제2열교환기유닛(40)을 연결하는 복수 개의 연결통로를 형성할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 제1열교환유닛과 제2열교환유닛의 튜브의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 제1열교환유닛과 제2열교환유닛의 핀의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1열교환유닛(30)과 제2열교환유닛(40) 각각은 다수의 튜브(31)와 핀(35)을 포함하여 구성될 수 있다.
다수의 튜브(31) 각각은 복수 개의 마이크로 채널(32)을 가지는 편평한 모양으로 형성된다. 마이크로 채널(32)은 6 - 10개 정도로 형성될 수 있다. 튜브(31)는 그 폭(W)이 7 - 13 mm 에 해당하고 높이(H)가 2 - 3 mm 에 해당한다. 마이크로 채널()의 거리(S)는 0.7 - 0.8 mm 에 해당한다.
다수의 핀(35) 각각은 인접하는 튜브(31) 사이에 배치된다. 핀(35)은 주름 모양(corrugate)으로 형성된다. 여기서, 주름 모양은 핀(35)이 소정 간격을 가지고 대략 90 정도로 교호적으로 굽어지면서 형성된다. 즉, 핀(35)은 튜브(31)에서 수직 방향으로 돌출되는 모양으로 형성되는데, 이러한 구조는 브레이징 공정 후 핀(35)과 튜브(31) 접촉 지점에 필렛(36)(filet)이 형성되도록 한다.
또한, 핀(35)에는 루버(37)가 형성된다. 루버(37)는 열교환 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 배수를 용이하게 한다. 즉, 공기 유동을 와전시켜 공기와의 접촉 시간 및 면적을 증가시켜 열교환 효율을 높이고, 응축수의 표면장력이 작아지도록 하여 배수 성능을 높인다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 냉매유입관을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 냉매유입관(81, 82)는 제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)에 일체로 결합될 수 있다. 즉, 알루미늄 재질의 냉매유입관(81, 82)와 알루미늄 재질의 제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)가 브레이징 공정에 의해 결합할 수 있다.
냉매유입관(81, 82) 각각은 수직방향부(85a)와, 수평방향부(85b), 이들 사이를 연결하는 절곡부(85c)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1냉매유입관(81)의 수평방향부(85b)는 제1헤더(11)의 제1탱크(11a)와 대응되고, 제2냉매유입관(82)의 수평방향부(85b)는 제1헤더(11)의 제2탱크(11b)와 대응된다.
냉매유입관(81, 82) 각각의 수직방향부(85a)는 구리 재질의 냉매배관(미도시) 연결된다. 물론 이종 재질간의 부식을 방지하기 위하여 스테인리스 재질의 연결관이 삽입될 수 있다. 한편, 수직방향부(85a)의 직경이 수평방향부(85b)에 비해서 상대적으로 작게 형성된다. 특히, 이러한 직경의 차이는 절곡부(85c)에서 급격하게 발생한다. 또한, 절곡부(85)는 냉매의 유동 방향은 수직 방향에서 수평 방향으로 급격하게 변경함으로써 냉매의 원활한 분배를 저해하는 요인으로 작용한다.
이에 수직방향부(85a)와 인접하는 수평방향부(85b)에 확산부재(86)를 설치함으로써 수직방향부(85a)에서 수평방향부(85b)로 유동하는 냉매를 적절하게 분배되도록 한다. 확산부재(86)는 원형 형상의 돌기로 형성될 수 있다. 한편, 다른 실시예로, 확산부재(86)는 수평방향부(85b)와 인접하는 수직방향부(85a)에 설치되는 것도 가능하다.
또한, 수평방향부(85b)에는 확산부재(86)에 의해서 적절하게 분배되는 냉매를 가이드하는 복수 개의 유입관 가이드부재(87)가 설치된다. 복수 개의 유입관 가이드부재(87)는 냉매를 제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)의 각 탱크(11a, 11b)로 적절하게 분배시킨다. 이후 제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)의 각 탱크(11a, 11b)에서 적절하게 분배된 냉매는 제1열교환유닛(30)의 튜브(31)들로 적절하게 이동되도록 한다.
도 14는 다른 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 15 및 도 16은 도 14의 열교환기에 따른 제1헤더유닛의 제1구조를 나타낸 단면도이다.
도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 복수 개의 냉매유입관(81, 82)과 냉매유출관(90)은 열교환기(1)의 우측 단부에 함께 설치될 수 있다.
제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)는 복수 개의 냉매유입관(81, 82)과 연통된다. 제1헤더(11)는 제1냉매유입관(81)과 연통되는 제1탱크(11a)와, 제2냉매유입관(82)과 연통되는 제2탱크(11b)를 구비한다. 제1탱크(11a)와 제2탱크(11b)는 수평 칸막이판(71)과, 수평 칸막이판(71)의 양측에 마련되는 수직 칸막이판(72)에 의해서 서로 구획된다. 제1탱크(11a)에는 냉매 유로를 형성하는 일군의 튜브(31a)들이 연결되고, 제2탱크(11b)에도 냉매 유로를 형성하는 일군의 튜브(31b)들이 연결된다.
제1헤더유닛(10)의 제2헤더(12)는 냉매유출관(90)과 연통된다. 제2헤더(12)는 냉매유출관(90)과 연통되는 하나의 탱크(12a)를 구비한다.
이상에서 도 14에 도시된 열교환기(1)와 도 1에 도시된 열교환기(1)가 서로 다른 부분에 대해서 설명하였고, 이외에 도 1에 도시된 열교환기(1)와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 17 및 도 18은 도 14의 열교환기에 따른 제1헤더유닛의 제2구조를 나타낸 단면도이다.
도 14 및 도 17, 도 18에 도시된 바와 같이, 복수 개의 냉매유입관(81, 82)과 냉매유출관(90)은 열교환기(2)의 우측 단부에 함께 설치될 수 있다.
제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)는 복수 개의 냉매유입관(81, 82)과 연통된다. 제1헤더(11)는 제1냉매유입관(81)과 연통되는 제1탱크(11a)와, 제2냉매유입관(82)과 연통되는 제2탱크(11b)를 구비한다. 이때 제1탱크(11a)와 제2탱크(11b)는 칸막이판(70)에 의해서 서로 구획되고, 제1냉매유입관(81)에서 제1탱크(11a)에 이르기까지 냉매가 유동하는 제1탱크유로(14a)와 제2냉매유입관(82)에서 제2탱크(11b)에 이르기까지 냉매가 유동하는 제2탱크유로(14b)는 압출 성형에 의하여 구획된다.
제1헤더유닛(10)의 제2헤더(12)는 냉매유출관(90)과 연통된다. 제2헤더(12)는 냉매유출관(90)과 연통되는 하나의 탱크(12a)를 구비한다.
이상에서 도 15에 도시된 열교환기(2)와 도 1에 도시된 열교환기(1)가 서로 다른 부분에 대해서 설명하였고, 이외에 도 1에 도시된 열교환기(1)와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
이하, 일 실시예에 따른 열교환기의 동작 및 결합에 대하여 첨부도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 19는 일 실시예에 따른 열교환기의 냉매 유동 모습을 나타낸 모식도이다.
도 1 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 열교환기(1)는 복수 개의 냉매서킷(101, 102)을 포함하여 구성될 수 있다.
복수 개의 냉매서킷(101, 102)은 제1냉매서킷(101)과 제2냉매서킷(102)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1냉매서킷(101)은 제1냉매유입관(81)으로 유입되는 냉매가 제1헤더(11)의 제1탱크(11a)와 제1열교환유닛(30)의 일군의 튜브(31)들, 제3헤더(21)의 제1탱크(21a), 제4헤더(22)의 제1탱크(22a), 제2열교환유닛(40)의 일군의 튜브(31)들, 제2헤더(12)를 통과한 후 냉매유출관(90)을 통하여 빠져나가는 냉매 유로를 말하고, 제2냉매서킷(102)은 제2냉매유입관(82)으로 냉매가 제1헤더(11)의 제2탱크(11b)와 제1열교환유닛(30)의 일군의 튜브(31)들, 제3헤더(21)의 제2탱크(21b), 제4헤더(22)의 제2탱크(22b), 제2열교환유닛(40)의 제2군의 다수의 튜브(31), 제2헤더(12)를 통과한 후 냉매유출관(90)을 통하여 빠져나가는 냉매 유로를 말한다.
이처럼 냉매서킷(101, 102)을 복수 개로 형성함으로써 냉매 분배를 효율적으로 할 수 있기 때문에 열교환 효율을 높일 수 있다. 또한, 냉매유입관(81, 82)을 복수 개로 형성함으로써 냉매를 따로따로 공급할 수 있기 때문에 열교환기(1)의 높이가 커지는 경우에도 냉매를 높은 곳까지 확실하게 유통시킬 수 있어서 동작의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 하나의 탱크(12a)로 형성되는 제2헤더(12)는 하나의 냉매유출관(90)과 연통되기 때문에 제2헤더(12)의 구조 및 냉매유출관(90)의 구조를 단순화할 수 있다. 그리고 냉매유출관(90)이 제1헤더유닛(10)의 단부에 마련되기 때문에 전체적으로 열교환기(1)의 컴팩트하게 형성할 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 열교환기는 제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)와, 제2헤더유닛(20)의 제3헤더(21)와 제4헤더(22)가 하나의 탱크로 형성될 수 있다. 이 경우 열교환기는 하나의 냉매서킷을 가질 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 열교환기는 제1헤더유닛(10)의 제1헤더(11)와, 제2헤더유닛(20)의 제3헤더(21)와 제4헤더(22)가 3개 이상의 탱크로 분리되어 형성될 수 있다. 이 경우 열교환기는 3개 이상의 냉매서킷을 가질 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 제1냉매서킷(101)과 제2냉매서킷(102)는 냉매의 유동 방향이 반대로 형성될 수 있다.
또한, 열교환기(1)는 알루미늄 재질로 형성된다. 즉, 제1헤더유닛(10)과 제2헤더유닛(200), 제1열교환유닛(30), 제2열교환유닛(40)은 알루미늄 재질로 형성되어, 브레이징(brazing) 공정에 의해서 결합된다.
특히, 냉/난방에 사용되는 가정용 열교환기는 파괴압 기준이 최대 가스 작동 압력의 3배 즉, R-22, R-410A 냉매 계열에 속하는 가정용 에어컨의 냉매는 냉/난방에 사용할 경우 내압설계 기준이 130-140 kg/cm2 에 해당하는데, 이러한 압력기준에 만족하기 위해서 바디(50)의 외측벽부(52a)와 내측벽부(52b)는 커버(60)의 측벽부(62)의 외면과 내면을 함께 지지하는 구조로 형성된다. 그리고 칸막이판(70)이 바디(50)와 커버(60)에 삽입될 때 칸막이판(70)의 적어도 일 부분이 중간 격벽(53)에 삽입되는 구조로 형성된다. 또한, 튜브(31)와 중간 격벽(53)의 간격(G)에는 브레이징 공정 후 클래드가 채워짐으로써 튜브(31)가 견고하게 지지될 수 있다.
한편, 알루미늄 재질로 형성되는 제1헤더유닛(10)에는 구리 재질로 형성되는 냉매유입관(81, 82) 및 냉매유출관(90) 사이에는 스테인리스 재질로 형성되는 연결관(83, 91)이 설치되기 때문에 이종 재질간의 부식을 방지할 수 있다. 이와 더불어 냉매유입관(81, 82) 및 냉매유출관(90)이 견고하게 지지될 수 있도록 이들을 감싸는 보강부재(84, 92)가 설치된다.
10: 제1헤더유닛 20: 제2헤더유닛
30: 제1열교환유닛 40: 제2열교환유닛
50: 바디 60: 커버
70: 칸막이판 80: 냉매유입관
90: 냉매유출관

Claims (21)

  1. 바디;와
    상기 바디와 결합하는 커버;를 포함하고,
    상기 바디는 상기 커버의 외측과 내측을 함께 지지하는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디는 기저부;와, 상기 기저부에 마련되는 안착홈;을 포함하고,
    상기 커버는 지지부;와, 상기 지지부에 마련되는 측벽부;를 포함하고,
    상기 커버의 측벽부의 적어도 일 부분은 상기 바디의 안착홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바디의 안착홈은 상기 기저부에서 돌출되어 형성되는 외측벽부와 내측벽부를 포함하고,
    상기 외측벽부가 상기 내측벽부보다 더 높게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 바디는 상기 기저부에서 돌출되어 형성되는 중간 격벽을 더 포함하고,
    상기 바디의 중간 격벽은 상기 커버의 지지부에 코킹 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바디와 커버의 길이 방향으로 설치되는 복수 개의 칸막이판;을 더 포함하고,
    상기 복수 개의 칸막이판의 적어도 일 부분은 상기 바디의 중간 격벽에 삽입되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 커버의 지지부에 삽입되는 다수의 튜브를 포함하고,
    상기 바디의 중간 격벽에는 상기 다수의 튜브가 삽입되는 위치를 제한하는 스톱퍼;가 형성되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 커버의 지지부에 삽입되는 다수의 튜브를 포함하고,
    결합 공정 전 상기 다수의 튜브는 상기 중간 격벽에서 소정 간격 떨어져 설치되고, 결합 공정 후 상기 다수의 튜브와 중간 격벽 사이의 소정 간격에는 클래드가 채워지는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 헤더유닛은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 헤더유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유입관은 구리 재질로 형성되고,
    상기 헤더유닛과 냉매유입관 사이에는 스테인리스 재질의 연결관이 마련되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 헤더유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유입관은 구리 재질로 형성되고,
    상기 냉매유입관이 상기 헤더유닛에 견고하게 지지되도록 상기 냉매유입관을 감싸는 보강부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 헤더유닛.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 헤더 유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유출관은 구리 재질로 형성되고,
    상기 헤더 유닛과 냉매유출관 사이에는 스테인리스 재질의 연결관이 마련되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 헤더유닛의 적어도 일 부분과 연결되는 냉매유출관은 구리 재질로 형성되고,
    상기 냉매유출관이 상기 헤더유닛에 견고하게 지지되도록 상기 냉매유출관을 감싸는 보강부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 헤더유닛.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 헤더유닛에는 R-22, R-410A 계열의 냉매가 유통되는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  14. 한 쌍의 헤더유닛;과
    상기 한 쌍의 헤더유닛 사이에 마련되는 한 쌍의 열교환유닛;을 포함하고,
    상기 한 쌍의 헤더유닛 각각은,
    바디;와
    상기 바디와 결합하는 커버;를 포함하고,
    상기 바디는 상기 커버의 외측과 내측을 함께 지지하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더유닛 각각은,
    상기 바디와 커버에 삽입되어 상기 한 쌍의 헤더유닛 각각을 복수 개로 구획하는 복수 개의 칸막이판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더유닛과 한 쌍의 열교환유닛은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더유닛과 한 쌍의 열교환유닛에는 R-22, R-410A 계열의 냉매가 유통되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더유닛 중 어느 하나 안으로 유입된 냉매가 상기 제1열교환유닛과 제2열교환유닛에서 열교환된 후 상기 한 쌍의 헤더유닛 중 어느 하나 밖으로 유출되기까지 일련의 냉매 유로를 형성하는 냉매 서킷이 하나 또는 복수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  19. 바디;와
    상기 바디와 결합하는 커버;를 포함하고,
    상기 바디의 적어도 일 측은 상기 커버의 가장 바깥쪽 면을 지지하는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 바디의 적어도 일 측에는 상기 커버의 가장 바깥쪽 면 외측과 내측을 함께 지지하는 안착홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 바디의 안착홈은 상기 커버의 가장 바깥쪽 면의 외측과 내측을 지지하는 외측벽부와 내측벽부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤더 유닛.
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