KR20240048413A - 열 교환기 - Google Patents

Abstract

열 교환기는 열 교환핀, 열 교환핀을 관통하도록 배치되어 냉매가 유동되고, 제1두께로 형성되는 냉매관, 열교환핀의 외측에서 냉매관과 연결되도록 마련되고, 냉매관의 제1두께보다 큰 제2두께로 형성되는 분배관, 냉매관과 분배관의 사이에서 냉매관 및 분배관에 각각 결합되는 커넥팅 부재로서, 제2두께로 형성되는 커넥팅 부재를 포함한다.

Description

열 교환기{HEAT EXCHANGER}

본 개시는 제조 과정에서의 불량률을 저감하도록 개선된 구조를 갖는 열 교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열 교환기는 냉동사이클에 사용되는 장치로써 응축기나 증발기의 역할을 한다.

열 교환기는 내부에 냉매가 유동하며 외부 공기와 열 교환하는 냉매관과, 방열 면적을 넓히도록 냉매관에 접촉되는 열 교환핀을 포함하여 냉매와 외부 공기를 열 교환시키는 장치이다.

또한, 열 교환기는 냉매관으로 냉매를 공급하기 위한 분배관과, 냉매관의 냉매 유동 방향을 전환시키기 위해 냉매관의 단부에 결합되는 벤딩관을 포함할 수 있다.

열 교환기의 냉매관과 분배관은 용접에 의해 결합될 수 있다. 이 때, 냉매관과 분배관의 단면의 두께는 서로 상이하게 마련되는 바 열 용량 불균형에 따른 용접 불량이 발생할 수 있다.

개시된 발명의 일 측면은 열 교환기의 용접 시 불량률이 저감될 수 있도록 개선된 구조를 갖는 열 교환기를 제공한다.

개시된 발명의 일 측면에 따른 열교환기는 열교환핀을 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 상기 열교환핀을 관통하도록 배치되어 냉매가 유동되고 제1두께로 형성되는 냉매관을 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 상기 열교환핀의 외측에서 상기 냉매관과 연결되도록 마련되고, 상기 냉매관의 제1두께보다 큰 제2두께로 형성되는 분배관을 포함할 수 있다. 상기 열교환기는 상기 냉매관과 상기 분배관의 사이에서 상기 냉매관 및 상기 분배관에 각각 결합되는 커넥팅 부재로서, 상기 제2두께의 95% 이상 105% 이하 범위 내의 두께로 형성되는 커넥팅 부재를 포함할 수 있다.

상기 커넥팅 부재는 상기 냉매관 및 상기 분배관과 접촉되는 커넥팅 바디 및 상기 커넥팅 바디의 상부에 형성되며, 상기 커넥팅 바디로부터 외측으로 내경이 증가 하도록 연장되는 확장 플랜지를 포함할 수 있다.

상기 커넥팅 바디는 제1 커넥팅 바디, 상기 제1 커넥팅 바디의 내경보다 큰 내경을 가지며, 상기 제1 커넥팅 바디의 상부에 형성되는 제2 커넥팅 바디 및 상기 제1 커넥팅 바디와 상기 제2 커넥팅 바디를 연결하고 상기 제1 커넥팅 바디로부터 경사지게 연장되는 커넥팅 확장부를 포함할 수 있다.

상기 분배관은 상기 커넥팅 바디의 내측에 삽입되는 삽입부, 상기 삽입부로부터 상측으로 연장되어 상기 커넥팅 부재의 상기 확장 플랜지에 지지되는 확관부 및 상기 확관부로부터 상측으로 연장되고 상기 삽입부의 내경보다 큰 내경을 갖는 연장부를 포함할 수 있다.

상기 커넥팅 부재는 상기 커넥팅 바디가 상기 냉매관의 내측에 삽입되도록 상기 냉매관과 연결되고, 상기 바디의 내측으로 상기 분배관이 삽입되도록 상기 분배관과 연결될 수 있다.

상기 냉매관은 냉매관 바디 및 상기 냉매관 바디로부터 연장되어 상부로 갈수록 내경이 커지도록 마련되는 냉매관 확장부로서, 상기 커넥팅 확장부를 외측에서 지지하는 냉매관 확장부를 포함할 수 있다.

상기 냉매관은 복수로 마련되고, 상기 열교환기는 상기 제2두께로 형성되고 상기 복수의 냉매관 중 나란하게 배치되는 두 개의 냉매관 각각의 개방된 단부에 결합되어 상기 두 개의 냉매관을 연결하는 벤딩관을 더 포함할 수 있다.

상기 커넥팅 부재의 순 체적은 상기 벤딩관의 순 체적의 65% 이상 135% 이하로 마련될 수 있다.

상기 커넥팅 부재와 상기 벤딩관은 상기 냉매관에 자동으로 용접될 수 있다.

상기 분배관은 상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재의 용접 이후, 상기 커넥팅 부재에 수동으로 용접될 수 있다.

상기 제1두께는 0.45mm 이상 0.55mm이하로 마련되고 상기 제2두께는 0.9mm 이상 1.1mm이하로 마련될 수 있다.

상기 열교환기는 상기 커넥팅 부재와 상기 냉매관을 용접하여 서로 결합시키도록 상기 냉매관과 상기 커넥팅 부재의 사이에 배치되는 알루미늄 솔더를 더 포함할 수 있다.

상기 냉매관, 상기 분배관 및 상기 커넥팅 부재는 알루미늄 재질을 포함하고 용접에 의해 서로 결합될 수 있다.

개시된 발명의 일 실시예에 따른 냉매관, 상기 냉매관에 결합되는 벤딩관, 상기 냉매관에 결합되는 커넥팅 부재 및 상기 커넥팅 부재에 결합되어 냉매가 유입 또는 유출되도록 마련되는 분배관을 포함하는 열 교환기의 제조 방법에 있어서, 열 교환기의 제조 방법은 상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재를 1차로 용접하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 열 교환기의 제조 방법은 상기 커넥팅 부재와 상기 분배관을 2차로 용접하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 열 교환기의 제조 방법에서, 상기 커넥팅 부재의 순 체적은 상기 벤딩관의 순 체적의 65% 이상 135% 이하로 마련될 수 있다.

상기 열 교환기의 제조 방법에서, 상기 냉매관의 두께는 제1두께로 형성되고, 상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재의 두께 및 상기 분배관의 두께는 상기 제1두께보다 큰 제2두께로 형성될 수 있다.

상기 열 교환기의 제조 방법에서, 상기 커넥팅 부재는 상기 냉매관의 내측으로 삽입되고 상기 분배관의 일부가 삽입되도록 마련되는 커넥팅 바디를 포함할 수 있다.

상기 열 교환기의 제조 방법에서, 상기 커넥팅 바디는 제1커넥팅 바디 및 상기 제1커넥팅 바디의 내경보다 큰 내경을 가지고 상기 제1커넥팅 바디의 상부에 위치하는 제2 커넥팅 바디를 포함할 수 있다.

상기 열 교환기의 제조 방법에서, 상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재는 자동으로 용접되고, 상기 커넥팅 부재와 상기 분배관은 수동으로 용접될 수 있다.

상기 열 교환기의 제조 방법에서, 상기 냉매관, 상기 벤딩관, 상기 커넥팅 부재 및 상기 분배관은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.

일정 수준의 열 용량을 갖는 커넥팅 부재를 이용하여 냉매관과 분배관을 연결 함으로써, 자동 용접 및 수동 용접 시 과열 또는 미용융 등의 용접 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 열 교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 열 교환기의 열 교환핀을 생략하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 열 교환기의 냉매관, 솔더, 커넥팅 부재 및 분배관을 분해하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 커넥팅 부재 및 솔더를 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 열 교환기의 횡단면도이다.
도 7은 도 6의 B부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 벤딩관과 커넥팅 부재가 냉매관에 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 벤딩관과 커넥팅 부재가 냉매관에 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 분배관이 커넥팅 부재에 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 분배관이 커넥팅 부재에 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 열 교환기의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 열 교환기의 열 교환핀을 생략하여 도시한 도면이다. 도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 열 교환기(1)는 냉매가 흐르도록 마련되는 복수의 냉매 관(50)과, 복수의 냉매 관(50)의 외측에 배치되는 열 교환핀(10)을 포함할 수 있다.

복수의 냉매 관(50)은 유체인 냉매가 흐를 수 있도록 그 내부가 개방되어 냉매가 유동하는 유로를 형성할 수 있다.

복수의 냉매 관(50)은 냉매 튜브로 마련될 수 있다. 냉매 튜브는 마이크로 채널 냉매튜브가 사용될 수 있다. 마이크로 채널 냉매튜브는 수력직경이 3mm 이하인 튜브로 정의될 수 있다. 수력직경은 튜브의 단면적을 튜브의 둘레로 나눈 값이다.

냉매는 냉매 관(50)에 형성된 유로를 따라 흐르면서 압축 또는 팽창하여 주위로 열을 방출하거나 주위로부터 열을 흡수할 수 있다. 냉매가 압축 또는 팽창하며 열을 효율적으로 방출 또는 흡수하기 위해, 냉매 관(50)에는 열 교환핀(10)이 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 열 교환핀(10)은 단일한 구성이 아닌, 복수의 열 교환핀(10)을 개략적으로 도시한 것으로써 개시된 발명에 따른 열 교환기(1)의 열 교환핀(10)은 복수로 마련될 수 있다.

열 교환핀(10)은 냉매 관(50)이 연장되는 방향과 수직한 방향으로 일정한 간격을 두고 복수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 열 교환핀(10)은 열 전도율이 높은 알루미늄 합금 재질을 포함할 수 있다.

열 교환핀(10)은 냉매 관(50)의 외면에 접합되어 실질적으로 외부 공기와 냉매 관(50)의 열 교환 면적을 넓히는 역할을 할 수 있다.

열 교환핀(10)이 적층되는 간격이 좁을수록 더 많은 수의 열 교환핀(10)이 배치될 수 있다. 그러나, 열 교환핀(10) 사이의 간격이 지나치게 좁아질 경우, 열 교환기(1) 쪽으로 유입되는 외부 공기의 유동에 열 교환핀(10)이 저항으로 작용될 수 있다. 따라서, 압력 손실을 최소화 하기 위하여 열 교환핀(10)의 간격은 적절하게 조절될 수 있다.

열 교환기(1)는 지지 플레이트(20)를 포함할 수 있다.

냉매 관(50)은 냉매 관(50)의 단부가 지지 플레이트(20)를 관통하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉매 관(50)의 일부분은 지지 플레이트(20)를 기준으로 지지 플레이트(20)의 내측에 배치되고, 냉매 관(50)의 다른 일부분은 지지 플레이트(20)를 기준으로 지지 플레이트(20)의 외측에 배치될 수 있다. 지지 플레이트(20)의 외측에 배치된 냉매 관(50)의 단부는 벤딩 관(30)과 커넥팅 부재(100)와 결합될 수 있다.

예를 들어, 냉매 관(50)은 지지 플레이트(20)를 관통하여 지지 플레이트(20)의 외측에서 분배 관(60)과 연결됨으로써 냉매 관(50)으로 냉매가 유입되거나 열 교환이 완료된 냉매가 냉매 관(50)으로부터 유출될 수 있다.

냉매 관(50)은 복수의 열로 배치될 수 있다.

예를 들어, 냉매 관(50)은 냉매가 유입되는 부분으로서, 지지 플레이트(20)의 일 측에 나란하게 배치될 수 있다. 냉매 관(50)은 제1열을 따라 배치되어 지지 플레이트(20)의 일 측에 대응되게 배치될 수 있다.

냉매 관(50)은 지지 플레이트(20)의 일 측과 반대되는 지지 플레이트(20)의 타 측에 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉매 관(50)은 냉매가 유출되는 부분으로서, 지지 플레이트(20)의 타 측에 제2열을 따라 배치될 수 있다.

제1열과 제2열은 도면을 기준으로 전방 및 후방에 해당할 수 있다. 다만, 열 교환기(1)의 배치방향에 따라 이러한 방향은 달라질 수 있다.

또한, 하나의 냉매 관(50)은 제1열과 제2열 모두에 일부분이 각각 배치될 수 있다.

분배 관(60)은 복수로 마련될 수 있다. 복수의 분배 관(60)은 제1열에 배치된 냉매 관(50)과 연결될 수 있다.

제1열에 배치된 냉매 관(50)과 연결되는 복수의 분배 관(60)을 통해 냉매가 분배 관(60)으로부터 냉매 관(50)으로 유입될 수 있다.

복수의 분배 관(60)은 제2열에 배치된 냉매 관(50)과 연결될 수 있다.

제2열에 배치된 냉매 관(50)과 연결되는 복수의 분배 관(60)을 통해 열 교환이 완료된 냉매가 냉매 관(50)으로부터 분배 관(60)으로 유출될 수 있다.

복수의 분배 관(60)은 제1열에 2개, 제2열에 2개가 마련되는 것으로 도시 및 설명되었으나, 분배 관(60)의 개수는 이에 한정되지 않을 수 있다.

벤딩 관(30)은 복수의 냉매 관(50) 중 인접하게 배치된 두 개의 냉매 관(50)을 연결하도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 냉매 관(50)은 두 개의 개방된 단부를 가질 수 있다. 또한, 냉매 관(50)은 냉매의 유동 방향이 전환되도록 절곡되고 두 개의 개방된 단부의 반대 위치에 형성되는 절곡부를 가질 수 있다.

냉매 관(50)의 개방된 일 단부는 복수의 분배 관(60) 중 하나와 연결되어 냉매 관(50)으로 냉매가 유입될 수 있다.

냉매 관(50)의 개방된 타 단부는 벤딩 관(30)과 연결될 수 있다. 인접하게 배치된 두 개의 냉매 관(50)의 개방된 단부는 벤딩 관(30)에 의해 서로 연결될 수 있다.

따라서, 냉매 관(50)으로 유입된 냉매는 냉매 관(50) 내부의 유로를 따라 유동되고, 냉매 관(50)의 절곡부에 의해 방향이 전환되고, 벤딩 관(30)에 의해 인접한 다른 냉매 관(50)으로 냉매가 유동될 수 있다.

또한, 냉매 관(50)의 개방된 일 단부와 개방된 타 단부는 서로 다른 벤딩 관(30)에 각각 결합되어 냉매가 이동하는 경로를 형성할 수 있다.

열 교환핀(10)은 지지 플레이트(20)를 기준으로 지지 플레이트(20)의 내측에 배치될 수 있다. 열 교환핀(10)은 냉매 관(50)이 효율적으로 열을 방출 또는 흡수할 수 있도록 임의의 형태로 마련될 수 있다.

도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 냉매 관(50)에는 벤딩 관(30) 및 커넥팅 부재(100)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 분배 관(60)은 커넥팅 부재(100)를 통해 냉매 관(50)과 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 분배 관(60)은 냉매가 유입 또는 유출되는 일 부분을 생략하여 도시한 것으로서, 분배 관(60)의 형상은 열 교환기(1)의 설치 상황에 따라 변할 수 있다. 대체로 분배 관(60)의 형상은 벤딩 관(30) 또는 커넥팅 부재(100)와 달리 복잡한 형상으로 마련될 수 있다.

따라서, 분배 관(60)을 냉매 관(50)과 연결하기 위한 용접은 자동으로 수행되기 어렵고, 숙련된 기술자에 의해 수동으로 수행되어야 한다.

개시된 발명의 열 교환기(1)의 벤딩 관(30), 솔더, 냉매 관(50), 커넥팅 부재(100) 및 분배 관(60)은 모두 알루미늄 재질을 포함하도록 마련될 수 있다.

이하에서는, 이와 같은 알루미늄 수동 용접에서의 불량률을 저감할 수 있도록 구성된 커넥팅 부재(100)와 관련하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 일 실시예에 따른 열 교환기의 냉매 관, 솔더, 커넥팅 부재 및 분배 관을 분해하여 도시한 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 커넥팅 부재 및 솔더를 분해하여 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 커넥팅 부재(100)는 냉매 관(50)과 분배 관(60)을 연결하도록 냉매 관(50)과 분배 관(60)의 사이에 배치될 수 있다.

예를 들어, 커넥팅 부재(100)는 냉매 관(50)과 분배 관(60)의 사이에서 냉매 관(50) 및 분배 관(60)에 각각 결합될 수 있다.

예를 들어, 커넥팅 부재(100)의 일부분은 냉매 관(50)에 삽입되고, 커넥팅 부재(100)의 다른 일부분은 분배 관(60)이 삽입되도록 마련될 수 있다.

냉매 관(50)은 냉매 관 바디(51), 냉매 관 확장부(52) 및 냉매 관 플랜지(53)를 포함할 수 있다.

냉매 관 바디(51)는 내부에 냉매가 유동되도록 개방된 중공을 형성할 수 있다. 냉매 관 바디(51)는 냉매의 유동 방향을 따라 길게 연장될 수 있다.

냉매 관 확장부(52)는 냉매 관 바디(51)의 일 측에 형성될 수 있다. 냉매 관 확장부(52)는 냉매 관(50)의 개방된 단부를 향하여 내경이 점점 증가하도록 마련될 수 있다. 냉매 관 확장부(52)의 내면은 경사지게 형성될 수 있다.

냉매 관 확장부(52)는 커넥팅 부재(100)의 커넥팅 확장부(113, 도 5 참조)의 형상에 대응되게 마련될 수 있다. 냉매 관 확장부(52)는 커넥팅 부재(100)가 냉매 관(50)으로 삽입된 상태에서 커넥팅 부재(100)를 지지하도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 냉매 관 확장부(52)는 냉매 관 바디(51)로부터 연장되어 상부로 갈수록 내경이 커지도록 마련될 수 있다. 냉매 관 확장부(52)는 후술할 커넥팅 부재(100)의 커넥팅 확장부(113)를 외측에서 지지할 수 있다.

냉매 관 플랜지(53)는 냉매 관(50)의 개방된 단부에 형성될 수 있다. 냉매 관 플랜지(53)는 외측으로 갈수록 내경이 점점 증가하도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 냉매 관 플랜지(53)는 냉매 관 바디(51)로부터 상방으로 연장될 수 있다.

냉매 관 플랜지(53)는 알루미늄 솔더(40)를 지지하도록 마련될 수 있다. 알루미늄 솔더(40)는 냉매 관 플랜지(53)에 안착되어 커넥팅 부재(100)와 냉매 관(50)이 용접을 통해 결합되게 할 수 있다.

냉매 관 플랜지(53)는 솔더의 용융 시 냉매 관(50)의 외측으로 알루미늄 솔더(40)가 흘러 넘치지 않도록 액체 상태의 알루미늄 솔더(40)를 수용하도록 마련될 수 있다.

커넥팅 부재(100)는 커넥팅 바디(110) 및 확장 플랜지(120)를 포함할 수 있다.

커넥팅 바디(110)는 일부가 냉매 관(50)에 삽입되고, 다른 일부는 분배 관(60)이 삽입되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 커넥팅 바디(110)의 하측 부분은 냉매 관(50)에 삽입될 수 있다. 커넥팅 바디(110)의 상측 부분을 통해 분배 관(60)이 삽입될 수 있다.

커넥팅 바디(110)는 냉매 관(50) 및 분배 관(60)과 접촉될 수 있다.

확장 플랜지(120)는 커넥팅 바디(110)의 상측 단부에 형성될 수 있다. 확장 플랜지(120)는 커넥팅 바디(110)로부터 외측으로 내경이 점점 증가하도록 연장될 수 있다.

예를 들어, 확장 플랜지(120)는 분배 관(60)의 외측에 배치되어 분배 관(60)의 외면과 일정 거리 이격 되도록 커넥팅 바디(110)로부터 상방으로 연장될 수 있다.

확장 플랜지(120)는 커넥팅 바디(110)와 분배 관(60)의 용접 시 솔더가 외부로 흘러 넘치는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.

커넥팅 바디(110)는 제1 커넥팅 바디(111), 제2 커넥팅 바디(112) 및 커넥팅 확장부(113)를 포함할 수 있다.

제1 커넥팅 바디(111)는 냉매 관(50)의 내부로 삽입되도록 마련될 수 있다. 제1 커넥팅 바디(111)는 냉매 관(50)의 내부에 수용될 수 있다.

제2 커넥팅 바디(112)는 제1 커넥팅 바디(111)의 내경보다 큰 내경을 갖도록 마련될 수 있다. 제2 커넥팅 바디(112)는 제1 커넥팅 바디(111)의 상부에 형성될 수 있다.

제2 커넥팅 바디(112)의 일부는 냉매 관(50)의 내부로 삽입되고, 제2 커넥팅 바디(112)의 다른 일부는 냉매 관(50)의 외측에 배치되어 외부에 노출될 수 있다.

커넥팅 확장부(113)는 제1 커넥팅 바디(111)와 제2 커넥팅 바디(112)를 연결하고 제1 커넥팅 바디(111)로부터 경사지게 연장될 수 있다. 커넥팅 확장부(113)는 제2 커넥팅 바디(112)를 향하여 내경이 점점 증가하도록 마련될 수 있다.

커넥팅 확장부(113)의 하측 내경은 제1 커넥팅 바디(111)의 내경과 동일하게 마련될 수 있고, 커넥팅 확장부(113)의 상측 내경은 제2 커넥팅 바디(112)의 내경과 동일하게 마련될 수 있다.

커넥팅 확장부(113)는 분배 관(60)의 단부를 지지하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 분배 관(60)이 커넥팅 부재(100)로 삽입되는 경우 분배 관(60)의 하단부는 커넥팅 부재(100)의 커넥팅 확장부(113)가 형성된 부분까지 삽입될 수 있다.

커넥팅 부재(100)의 확장 플랜지(120)는 제2 커넥팅 바디(112)의 상부의 형성되며, 제2 커넥팅 바디(112)로부터 외측으로 내경이 증가하도록 연장될 수 있다.

분배 관(60)은 삽입부(61), 확관부(62) 및 연장부(63)를 포함할 수 있다.

삽입부(61)는 커넥팅 바디(110)의 내측에 삽입되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 삽입부(61)는 제2 커넥팅 바디(112)의 내부에 수용되어 제2 커넥팅 바디(112)의 내측으로 삽입될 수 있다.

삽입부(61)의 단부는 커넥팅 부재(100)의 커넥팅 확장부(113)에 지지될 수 있다.

확관부(62)는 삽입부(61)로부터 상측으로 연장될 수 있다. 확관부(62)는 커넥팅 부재(100)의 확장 플랜지(120)에 지지될 수 있다.

예를 들어, 분배 관(60)이 커넥팅 부재(100)의 내측에 삽입된 경우 확관부(62)는 커넥팅 부재(100)의 확장 플랜지(120)의 내면에 안착될 수 있다.

연장부(63)는 확관부(62)로부터 상측으로 연장되고, 삽입부(61)의 내경보다 큰 내경을 갖도록 마련될 수 있다.

열 교환기(1)는 알루미늄 솔더(40)를 포함할 수 있다.

알루미늄 솔더(40)는 커넥팅 부재(100)와 냉매 관(50)을 용접하여 서로 결합시키도록 냉매 관(50)과 커넥팅 부재(100)의 사이에 배치될 수 있다.

알루미늄 솔더(40)는 모재와 유사하게 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. 자동 용접 단계에서, 알루미늄 솔더(40)는 냉매 관(50)의 냉매 관 플랜지(53)에 안착되어 냉매 관(50)과 커넥팅 부재(100)를 접합시키고 냉매 관(50)과 벤딩 관(30)을 접합시키도록 마련될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 열 교환기의 횡단면도이다. 도 7은 도 6의 B부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 냉매 관(50)의 두께는 제1 두께(d1)로 마련될 수 있다. 냉매 관(50)의 두께란 냉매 관(50)의 외경과 냉매 관(50)의 내경의 차이로 정의될 수 있다.

분배 관(60)의 두께는 냉매 관(50)의 제1 두께(d1)보다 큰 제2 두께(d2)로 마련될 수 있다. 커넥팅 부재(100)의 두께는 제2 두께(d2)로 마련될 수 있다. 벤딩 관(30)의 두께는 제2 두께(d2)로 마련될 수 있다.

다만, 커넥팅 부재(100)의 두께는 이에 한정되지 않고 분배 관(60)의 두께와 유사하게 마련될 수도 있다. 예를 들어 커넥팅 부재(100)의 두께는 제2두께(d2)의 95% 이상 105% 이하 범위 내의 두께로 마련될 수 있다.

분배 관(60)의 두께란 분배 관(60)의 외경과 분배 관(60)의 내경의 차이로 정의될 수 있다. 커넥팅 부재(100)의 두께란 커넥팅 부재(100)의 외경과 커넥팅 부재(100)의 내경의 차이로 정의될 수 있다. 벤딩 관(30)의 두께란 벤딩 관(30)의 외경과 벤딩 관(30)의 내경의 차이로 정의될 수 있다.

냉매 관(50)은 내부에서 냉매가 유동되도록 마련되는 관으로서, 냉매의 열 교환이 용이하도록 비교적 얇은 두께로 형성될 필요가 있다. 다만, 냉매 관(50)의 두께는 냉매의 유동 압력을 견딜 수 있을 정도의 내압성을 갖는 두께로 마련될 필요가 있다.

따라서, 냉매 관(50)의 제1 두께(d1)는 대략 0.45mm 이상 0.55m이하로 마련될 수 있다. 바람직하게는, 냉매 관(50)의 제1 두께(d1)는 대략 0.5mm로 마련될 수 있다.

분배 관(60)과 커넥팅 부재(100) 및 벤딩 관(30)은 냉매 관(50)과 연결되어 지지 플레이트(20)의 외측에 배치되는 구성으로서, 열 교환기(1)의 외부에 노출되는 구성이다.

따라서, 분배 관(60), 커넥팅 부재(100) 및 벤딩 관(30)의 경우 외부의 충격을 견딜 수 있도록 비교적 두꺼운 두께로 형성될 필요가 있다. 특히, 분배 관(60)의 경우 열 교환기(1)의 설치 상황에 따라 형상이 변형되는 바 이러한 형상 변형에 대한 내구성을 갖도록 비교적 두꺼운 두께로 형성될 필요가 있다.

따라서, 분배 관(60), 커넥팅 부재(100) 및 벤딩 관(30)의 제2 두께(d2)는 대략 0.9mm이상 1.1mm이하로 마련될 수 있다. 바람직하게는, 분배 관(60), 커넥팅 부재(100) 및 벤딩 관(30)의 제2 두께(d2)는 대략 1.0mm로 마련될 수 있다.

예를 들어, 분배 관(60), 커넥팅 부재(100) 및 벤딩 관(30) 각각의 제2 두께(d2)는 제1 두께(d1)의 대략 2배로 형성될 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 벤딩 관과 커넥팅 부재가 냉매 관에 결합되는 과정을 나타낸 도면이다. 도 9는 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 벤딩 관과 커넥팅 부재가 냉매 관에 결합된 상태를 나타낸 도면이다. 도 10은 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 분배 관이 커넥팅 부재에 결합되는 과정을 나타낸 도면이다. 도 11은 일 실시예에 따른 열 교환기의 제조 과정에서, 분배 관이 커넥팅 부재에 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 8 내지 도 9를 참조하여, 벤딩 관(30)과 커넥팅 부재(100)가 냉매 관(50)에 결합되는 과정을 설명하도록 한다.

벤딩 관(30) 및 커넥팅 부재(100)는 냉매 관(50)의 개방된 단부에 용접을 통해 결합될 수 있다.

예를 들어, 벤딩 관(30)의 하부는 냉매 관(50)의 냉매 관 바디(51)로 삽입될 수 있다. 커넥팅 부재(100)의 커넥팅 바디(110)는 냉매 관(50)의 내측으로 삽입될 수 있다.

예를 들어, 커넥팅 부재(100)의 제1 커넥팅 바디(111)와 커넥팅 확장부(113) 및 제2 커넥팅 바디(112)의 일부는 냉매 관(50)의 냉매 관 바디(51)의 내측에 수용될 수 있다.

벤딩 관(30)과 커넥팅 부재(100)는 냉매 관(50)에 삽입된 상태로 냉매 관(50)에 자동으로 용접될 수 있다.

이 때, 1차 자동 용접의 범위는 벤딩 관(30)의 하부 일부이고, 커넥팅 부재(100)의 제2 커넥팅 바디(112)에 해당할 수 있다.

도 10 내지 도 11을 참조하여, 분배 관(60)이 커넥팅 부재(100)에 결합되는 과정을 설명하도록 한다.

분배 관(60)은 커넥팅 부재(100)의 내측으로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 분배 관(60)의 삽입부(61)는 커넥팅 부재(100)의 확장 플랜지(120)를 통과하여 커넥팅 바디(110)의 내측에 수용될 수 있다.

분배 관(60)의 형상은 열 교환기(1)의 배치에 따라 변형될 수 있다. 따라서, 분배 관(60)을 냉매 관(50)과 연결하기 위해서는 자동 용접이 불가하며 수동 용접이 필요할 수 있다.

분배 관(60)은 커넥팅 부재(100)에 삽입된 상태로 커넥팅 부재(100)에 수동으로 용접될 수 있다. 이 때, 2차 수동 용접의 범위는 커넥팅 부재(100)의 제2 커넥팅 바디(112)의 상부 일부 및 확장 플랜지(120)와 분배 관(60)의 삽입부(61), 확관부(62) 및 연장부(63)의 하부 일부에 대응될 수 있다.

개시된 발명의 경우, 분배 관(60)과 냉매 관(50)이 모두 알루미늄 재질을 포함하도록 마련될 수 있다. 알루미늄의 경우 알루미늄 솔더(40)와 모재 간 용융점의 차이가 45도 내지 50도에 불과하도록 마련된다.

따라서 냉매 관(50)의 두께가 분배 관(60)보다 얇게 마련됨에 따라, 냉매 관(50)에 분배 관(60)을 직접 용접하는 경우 냉매 관(50)의 온도는 빠르게 상승하고, 분배 관(60)의 온도는 느리게 상승하여 알루미늄 솔더(40)가 용융점까지 도달했을 때 냉매 관(50)은 용융점을 넘어 과열됨으로써 손상이 발생될 수 있다.

이러한 과열 손상이 발생하는 원인은, 냉매 관(50)과 분배 관(60)이 서로 상이한 열 용량을 가지면서도 알루미늄 솔더(40)와 모재 간의 용융점의 차이가 크지 않기 때문이다.

따라서 개시된 발명은 벤딩 관(30)의 순 체적의 일정 범위 내에 있으면서도 분배 관(60)과 동일한 두께를 갖는 커넥팅 부재(100)를 이용하여 냉매 관(50)의 과열로 인한 손상을 방지하고 용접 불량 확률을 저감할 수 있다.

즉, 커넥팅 부재(100)의 순 체적은 벤딩 관(30)의 순 체적의 65%이상 135%이하로 마련될 수 있다.

다시 말해, 커넥팅 부재(100)의 순 체적은 벤딩 관(30)의 순 체적을 기준으로 35% 이내의 범위에서 벤딩 관(30)의 순 체적보다 크게 마련되거나 벤딩 관(30)의 순 체적을 기준으로 35% 이내의 범위에서 벤딩 관(30)의 순 체적보다 작게 마련될 수 있다.

벤딩 관(30)은 냉매 관(50)과 자동 용접이 가능한 규격으로 마련될 수 있다.

즉 벤딩 관(30) 의 체적은 냉매 관(50)과 핀의 열전달율을 고려하여 자동 용접시 가열되는 두 부재의 온도차에 따라 파손되지 않을 정도로 두께와 체적이 결정될 수 있다.

다만, 지지 플레이트(20)의 외측으로 노출된 냉매 관(50)의 순 체적은 이에 한정되지 않으며, 용접 조건 및 화염 세기 등의 다양한 외부 조건에 의하여 변경되어 설계될 수 있다.

개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 커넥팅 부재(100)의 순 체적을 벤딩 관(30)의 순 체적의 65% 이상 135% 이하로 형성 함으로써, 벤딩 관(30)과 냉매 관(50)의 자동 용접 설계를 변경하지 않고 커넥팅 부재(100)와 냉매 관(50)의 자동 용접이 동시에 수행될 수 있다.

이를 통해, 개시된 발명은 커넥팅 부재(100)와 벤딩 관(30)의 열 용량을 최대한 유사하게 설정함으로써 1차 자동 용접 시의 용접 완성도를 높여 열 교환기(1)의 과열 또는 미용융으로 인한 불량 확률을 저감시킬 수 있다.

또한, 개시된 발명은 1차로 냉매 관(50)에 커넥팅 부재(100)를 벤딩 관(30)과 함께 자동으로 용접하고, 이후 2차로 냉매 관(50)에 연결된 커넥팅 부재(100)와 분배 관(60)을 수동으로 용접함에 따라 용접 완성도를 높일 수 있다.

커넥팅 부재(100)의 두께는 분배 관(60)의 두께와 동일하거나 그와 유사하게 마련될 수 있다. 따라서, 2차 수동 용접 범위 내에서 커넥팅 부재(100)와 분배 관(60)의 열 용량은 비슷하게 마련될 수 있다.

이에 따라, 개시된 발명은 기술자의 숙련도에 관계 없이 수동 용접 시에 발생할 수 있는 과열 또는 미용융 등의 불량 확률을 저감시킬 수 있는 기술적 효과를 가질 수 있다.

또한, 개시된 발명에 따르면, 냉매 관(50), 냉매 관(50)에 결합되는 벤딩 관(30), 냉매 관(50)에 결합되는 커넥팅 부재(100) 및 커넥팅 부재(100)에 결합되어 냉매가 유입 또는 유출되도록 마련되는 분배 관(60)을 포함하는 열 교환기(1)를 제조하는 방법에 있어서, 열 교환기(1)의 제조 방법은 벤딩 관(30)과 커넥팅 부재(100)를 1차로 용접하는 단계 및 커넥팅 부재(100)와 분배 관(60)을 2차로 용접하는 단계를 포함할 수 있다.

냉매 관(50)의 두께는 제1 두께(d1)로 형성되고, 벤딩 관(30)과 커넥팅 부재(100)의 두께 및 분배 관(60)의 두께는 제1 두께(d1)보다 큰 제2 두께(d2)로 형성될 수 있다.

또한, 벤딩 관(30)과 커넥팅 부재(100)는 자동으로 용접되고, 커넥팅 부재(100)와 분배 관(60)은 수동으로 용접될 수 있다.

냉매 관(50), 벤딩 관(30), 커넥팅 부재(100) 및 분배 관(60)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1; 열 교환기
10; 열 교환핀
20; 지지 플레이트
30; 벤딩 관
40; 알루미늄 솔더
50; 냉매 관
100; 커넥팅 부재
110; 커넥팅 바디
111, 112; 제1 커넥팅 바디, 제2 커넥팅 바디
113; 커넥팅 확장부
120; 확장 플랜지
60; 분배관
61; 삽입부
62; 확관부
63; 연장부
d1; 제1 두께
d2; 제2 두께

Claims (20)

1. 열교환핀;
   상기 열교환핀을 관통하도록 배치되어 냉매가 유동되고, 제1두께로 형성되는 냉매관;
   상기 열교환핀의 외측에서 상기 냉매관과 연결되도록 마련되고, 상기 냉매관의 제1두께보다 큰 제2두께로 형성되는 분배관;
   상기 냉매관과 상기 분배관의 사이에서 상기 냉매관 및 상기 분배관에 각각 결합되는 커넥팅 부재로서, 상기 제2두께의 95% 이상 105% 이하 범위 내의 두께로 형성되는 커넥팅 부재;를 포함하는 열 교환기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커넥팅 부재는
   상기 냉매관 및 상기 분배관과 접촉되는 커넥팅 바디; 및
   상기 커넥팅 바디의 상부에 형성되며, 상기 커넥팅 바디로부터 외측으로 내경이 증가 하도록 연장되는 확장 플랜지;를 포함하는 열 교환기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 커넥팅 바디는
   제1 커넥팅 바디;
   상기 제1 커넥팅 바디의 내경보다 큰 내경을 가지며, 상기 제1 커넥팅 바디의 상부에 형성되는 제2 커넥팅 바디; 및
   상기 제1 커넥팅 바디와 상기 제2 커넥팅 바디를 연결하고 상기 제1 커넥팅 바디로부터 경사지게 연장되는 커넥팅 확장부;를 포함하는 열 교환기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 분배관은
   상기 커넥팅 바디의 내측에 삽입되는 삽입부;
   상기 삽입부로부터 상측으로 연장되어 상기 커넥팅 부재의 상기 확장 플랜지에 지지되는 확관부; 및
   상기 확관부로부터 상측으로 연장되고 상기 삽입부의 내경보다 큰 내경을 갖는 연장부;를 포함하는 열 교환기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 커넥팅 부재는 상기 커넥팅 바디가 상기 냉매관의 내측에 삽입되도록 상기 냉매관과 연결되고, 상기 바디의 내측으로 상기 분배관이 삽입되도록 상기 분배관과 연결되는 열 교환기.
6. 제3항에 있어서,
   상기 냉매관은
   냉매관 바디; 및
   상기 냉매관 바디로부터 연장되어 상부로 갈수록 내경이 커지도록 마련되는 냉매관 확장부로서, 상기 커넥팅 확장부를 외측에서 지지하는 냉매관 확장부;를 포함하는 열 교환기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 냉매관은 복수로 마련되고,
   상기 제2두께로 형성되고 상기 복수의 냉매관 중 나란하게 배치되는 두 개의 냉매관 각각의 개방된 단부에 결합되어 상기 두 개의 냉매관을 연결하는 벤딩관;을 더 포함하는 열 교환기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 커넥팅 부재의 순 체적은 상기 벤딩관의 순 체적의 65% 이상 135% 이하로 마련되는 열 교환기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 커넥팅 부재와 상기 벤딩관은 상기 냉매관에 자동으로 용접되는 열 교환기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 분배관은 상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재의 용접 이후, 상기 커넥팅 부재에 수동으로 용접되는 열 교환기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1두께는 0.45mm 이상 0.55mm이하로 마련되고 상기 제2두께는 0.9mm 이상 1.1mm이하로 마련되는 열 교환기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 커넥팅 부재와 상기 냉매관을 용접하여 서로 결합시키도록 상기 냉매관과 상기 커넥팅 부재의 사이에 배치되는 알루미늄 솔더;를 더 포함하는 열 교환기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 냉매관, 상기 분배관 및 상기 커넥팅 부재는 알루미늄 재질을 포함하고 용접에 의해 서로 결합되는 열 교환기.
14. 냉매관, 상기 냉매관에 결합되는 벤딩관, 상기 냉매관에 결합되는 커넥팅 부재 및 상기 커넥팅 부재에 결합되어 냉매가 유입 또는 유출되도록 마련되는 분배관을 포함하는 열 교환기의 제조 방법에 있어서,
    상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재를 1차로 용접하는 단계; 및
    상기 커넥팅 부재와 상기 분배관을 2차로 용접하는 단계;를 포함하는 열 교환기의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 커넥팅 부재의 순 체적은 상기 벤딩관의 순 체적의 65% 이상 135% 이하로 마련되는 열 교환기의 제조 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 냉매관의 두께는 제1두께로 형성되고, 상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재의 두께 및 상기 분배관의 두께는 상기 제1두께보다 큰 제2두께로 형성되는 열 교환기의 제조 방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 커넥팅 부재는
    상기 냉매관의 내측으로 삽입되고 상기 분배관의 일부가 삽입되도록 마련되는 커넥팅 바디;를 포함하는 열 교환기의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 커넥팅 바디는
    제1커넥팅 바디; 및
    상기 제1커넥팅 바디의 내경보다 큰 내경을 가지고 상기 제1커넥팅 바디의 상부에 위치하는 제2 커넥팅 바디;를 포함하는 열 교환기의 제조 방법.
19. 제14항에 있어서,
    상기 벤딩관과 상기 커넥팅 부재는 자동으로 용접되고, 상기 커넥팅 부재와 상기 분배관은 수동으로 용접되는 열 교환기의 제조 방법.
20. 제14항에 있어서,
    상기 냉매관, 상기 벤딩관, 상기 커넥팅 부재 및 상기 분배관은 알루미늄 재질을 포함하는 열 교환기의 제조 방법.
    

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