WO2022103180A1 - 열교환기, 핀튜브 제조방법 및 열교환기 제조방법 - Google Patents

열교환기, 핀튜브 제조방법 및 열교환기 제조방법 Download PDF

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WO2022103180A1
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tube
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fin tube
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김홍성
김재영
정승모
이한춘
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    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, a fin tube manufacturing method, and a heat exchanger manufacturing method, and more particularly, to a heat exchanger capable of distributing refrigerant without a separate header, a fin tube manufacturing method, and a heat exchanger manufacturing method.
  • a heat exchanger may be used as a condenser or an evaporator in a refrigeration cycle device comprising a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator.
  • the heat exchanger can be installed in a vehicle, a refrigerator, or an air conditioner, and can exchange refrigerant with air.
  • the heat exchanger may be classified into a fin tube type heat exchanger, a micro-channel type heat exchanger, and the like.
  • the heat exchanger may include a tube through which a refrigerant for exchanging heat with external air passes, a fin coupled between the tubes to improve heat exchange performance, and a header connected to the tube to distribute the refrigerant to the tube.
  • an insertion hole is formed on one surface of the header through slotting processing or wire cutting, and then a tube is inserted into the insertion hole.
  • the prior art Korean Patent No. 10-0644135 discloses a header in which a plurality of tube insertion holes are formed, and an end of a tube is coupled to the tube insertion hole.
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the above problems.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger that does not require a separate header.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger in which a refrigerant is uniformly distributed.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of increasing the efficiency of mass production by improving production speed and production cost.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger that can be flexibly customized according to the size of a product having the heat exchanger without the need for a separate mold.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger that does not require a separate slotting process or wire cutting process for forming a tube insertion hole.
  • a plurality of fin tubes in which a fin for heat transfer and a plurality of tubes through which a refrigerant flows are integrally formed are disposed on a plate, and the fin tube is a part of the fin tube
  • a first surface constituting a front surface and a second surface constituting a rear surface of the fin tube are provided, communicate with at least one side of the plurality of tubes, and an opening penetrating the first surface and the second surface is formed and the periphery of the openings of the adjacent fin tubes may be connected to each other by a connection part so that the openings of the adjacent fin tubes communicate with each other.
  • connection part may protrude in a tubular shape from a first surface of the fin tube toward a second surface of the fin tube adjacent to the fin tube.
  • connection part may be formed in a tubular shape and may be respectively joined around the openings of the fin tubes adjacent to each other.
  • the connecting portion may include: a first connecting portion formed around the opening of the first surface; and a second connection part formed around the opening of the second surface, wherein the second connection part may be coupled to a first connection part formed on a first surface of the fin tube adjacent to the fin tube.
  • the first connection portion is formed to protrude from the first surface of the fin tube toward a second surface of the fin tube adjacent to the fin tube, and the second connection portion is, from the second surface of the fin tube to the fin tube. It may be formed to protrude toward the first surface of the adjacent fin tube.
  • the distance between the first surface of the fin tube and the second surface of the fin tube adjacent to the fin tube is the thickness of the first tube portion formed on the first surface of the fin tube, and the thickness of the fin tube adjacent to the fin tube. It is formed to be larger than the sum of the thicknesses of the second tube portions formed on the second surface, so that a space portion may be formed between the tube portions of the adjacent fin tubes.
  • the air may flow between the plurality of fin tubes to improve the heat exchange performance of the heat exchanger.
  • a protrusion may be formed in the first connecting portion, and a groove into which the protrusion is inserted may be formed in a second connecting portion coupled to the first connecting portion.
  • the protrusion may be formed in a closed loop shape, and the groove may be formed in a closed loop shape.
  • the closed loop shape may be a ring shape.
  • the plurality of fin tubes may be arranged in parallel to each other by continuously coupling the first connecting portion and the second connecting portion of the fin tube adjacent to each of the fin tubes.
  • the plurality of fin tubes, the openings of the respective fin tubes communicate with each other to supply refrigerant to a plurality of tubes formed in each of the fin tubes, or receive refrigerant from a plurality of tubes formed in each of the fin tubes
  • a refrigerant conduit portion may be formed.
  • the opening may be formed on one side and the other side of the plurality of tubes, respectively.
  • the openings may be respectively formed between one side and the other side of the plurality of tubes, and between one side and the other side of the plurality of tubes.
  • the refrigerant in the heat exchanger is non-uniformly distributed, the refrigerant is redistributed in the middle of the refrigerant passage, so that the refrigerant can be uniformly distributed.
  • Each of the fin tubes may be formed of a single plate.
  • Each of the fin tubes may be formed of a first plate and a second plate joined to each other, the first surface being an outer surface of the first plate, and the second surface being an outer surface of the second plate.
  • the first plate and the second plate may be bonded to each other to form the fin, except for a portion in which the plurality of tubes and the opening are formed.
  • the opening may be formed to be spaced a predetermined distance from the edges of the first and second plates toward the plurality of tubes, and the fin may include a fin portion formed between the opening and the edges of the first and second plates. there is.
  • the method for manufacturing a fin tube includes the steps of cutting a first plate and a second plate to the size of a fin tube, and the first plate and the second plate are coupled to each other forming a tube portion to protrude and forming a tube, and forming an opening spaced apart from an edge of each of the first plate and the second plate on at least one side of the tube portion, and around the opening of the first plate It may include forming a first connection part, forming a second connection part around the opening of the second plate, and bonding the inner surface of the first plate and the inner surface of the second plate.
  • a plurality of fin tubes are manufactured by the manufacturing method of the fin tube, and then a first connection part of the fin tube and the fin tube are adjacent to each other.
  • the second connection part of the fin tube may be coupled.
  • the distance between the first plate of the fin tube and the second plate of the fin tube adjacent to the fin tube is the thickness of the first tube portion formed on the first plate of the fin tube, and the thickness of the fin tube adjacent to the fin tube. It is formed to be larger than the sum of the thicknesses of the second tube portions formed on the second plate, so that a space portion may be formed between the fin tubes adjacent to each other.
  • a protrusion may be formed in the first connecting portion of the fin tube, and a groove may be formed in the second connecting portion of the adjacent fin tube, so that the protrusion may be inserted into the groove.
  • the first connecting portion and the second connecting portion may be brazed by applying a filler metal to at least one of the protrusion and the groove.
  • the fin tube may include a fin portion formed between the opening and an edge of the plate.
  • each of the fin tubes in which the first connection part and the second connection part are formed are continuously coupled to each other to constitute a coolant flow path that performs the same role as a header through which the coolant flows, there is an advantage that a separate header is not required.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention as viewed from one side.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, viewed from the other side.
  • FIG. 4 is a perspective view of a fin tube according to an embodiment of the present invention as viewed from one side.
  • FIG. 5 is a perspective view of the fin tube according to an embodiment of the present invention as viewed from the other side.
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view taken along line I-I' shown in FIG. 4 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional perspective view according to another embodiment of I-I' shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view according to another embodiment of II′ shown in FIG. 4 .
  • FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a longitudinal cross-sectional view of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of a method for manufacturing a fin tube and a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • each component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description.
  • the size and area of each component do not fully reflect the actual size or area.
  • all parts to be inserted, coupled, fitted, contacted, joined, and assembled between the heat exchanger components may be coupled by a brazing method.
  • Filler metal may be injected into all parts of the heat exchanger where it is inserted, joined, fitted, contacted, joined, or assembled between components.
  • the heat exchanger can be brazed by being put into the furnace in a state in which filler metal is put in, and exposed to high temperature conditions for a certain period of time.
  • a description of the brazing may be omitted.
  • the direction in which the x-axis is directed can be defined as the left-right direction.
  • a direction in which the +x axis is directed from the origin may be referred to as a left direction, and a direction in which the -x axis is directed may be referred to as a right direction.
  • the direction in which the y-axis is directed can be defined as the front-back direction.
  • the direction from the origin to the +y-axis may be referred to as the forward direction, and the direction to the -y-axis may be referred to as the rearward direction.
  • a direction in which the z-axis is directed may be defined as an up-down direction.
  • the direction in which the +z-axis is directed may be referred to as an upper direction, and the direction in which the -z-axis is directed may be referred to as a lower direction.
  • the heat exchanger may include a plurality of fin tubes 10 , a first pipe 20 , and a second pipe 30 .
  • the fin tube 10 may extend in the vertical direction.
  • the fin tube 10 may be integrally formed with a plurality of tubes 103 through which the refrigerant flows in the plate and the fins 102 for heat transfer.
  • a plurality of fin tubes 10 may be disposed adjacent to each other in the front-rear direction and in parallel.
  • the fin tube 10 and the fin tube 10 adjacent to the fin tube 10 may be connected to each other.
  • the fin tube 10 may include connecting portions on the front and rear surfaces.
  • the connection part may include a first connection part 130 formed on the front surface and a second connection part 140 formed on the rear surface.
  • the first connection part 130 may include a first upper connection part 131 and a first lower connection part 134 (refer to FIGS. 2 and 3 ).
  • the first upper connection part 131 may be disposed on one side of the front surface of the fin tube 10 .
  • the first lower connection part 134 may be disposed on the other front side of the fin tube 10 .
  • the first upper connection part 131 may communicate with one end of the plurality of tubes 103 .
  • the first lower connection part 134 may communicate with the other ends of the plurality of tubes 103 .
  • the first pipe 20 may correspond to a refrigerant inlet pipe for introducing a refrigerant.
  • the first pipe 20 may communicate with the first upper connecting portion 131 formed in the fin tube 10a disposed at the frontmost portion. Accordingly, the refrigerant may be introduced into the fin tube 10 through the first pipe 20 .
  • the second pipe 30 may correspond to a refrigerant discharge pipe through which the refrigerant is discharged.
  • the second pipe 30 may communicate with the first lower connection part 134 formed in the fin tube 10a disposed at the forefront. Accordingly, the refrigerant may be discharged to the outside of the fin tube 10 through the second pipe 30 .
  • the heat exchanger may include a plurality of fin tubes 10 and a stopper block 50 .
  • the fin tube 10 may be formed as a single plate.
  • the fin tube 10 may be formed of a first plate 11 and a second plate 12 bonded to each other (see FIG. 6 ).
  • the fin tube 10 may include a first surface 105 and a second surface 106 constituting the outer surface.
  • the first surface 105 constitutes the front surface of the fin tube 10 , and may be configured on the outer surface of the first plate 11 .
  • the second surface 106 may constitute a rear surface of the fin tube 10 and an outer surface of the second plate 11 .
  • the fin tube 10 communicates with at least one side of the plurality of tubes 103 , and an opening 120 penetrating the first surface 105 and the second surface 106 of the fin tube 10 may be formed. .
  • the opening 120 may be respectively formed on one side and the other side of the plurality of tubes 103 .
  • the opening 120 may be formed to be spaced apart from the edge of the plate by a predetermined distance toward the plurality of tubes 103 .
  • the shape of the opening 120 is preferably formed in a circular shape, but is not limited thereto.
  • the opening 120 may include a first opening 121 and a second opening 122 .
  • the first opening 121 may be formed on one side of the fin tube 10 .
  • the first opening 121 may be formed to be spaced apart from the upper edge of the fin tube 10 toward the plurality of tubes 103 by a predetermined distance.
  • First opening 121 The first opening 121 may communicate with one end of the plurality of tubes 103 .
  • the second opening 122 may be formed on the other side of the fin tube 10 .
  • the second opening 122 may be formed to be spaced apart from the lower edge of the fin tube 10 toward the plurality of tubes 103 by a predetermined distance.
  • the second opening 122 may communicate with the other ends of the plurality of tubes 103 .
  • the first opening 121 and the second opening 122 may be formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the longitudinal direction of the fin tube 10 .
  • the first opening 121 and the second opening 122 may have the same shape and structure.
  • the fin tube 10 may form the fin 102 by bonding the first plate 11 and the second plate 12 to each other.
  • the fin 102 may correspond to the remaining portion of the fin tube 10 excluding the portion in which the plurality of tubes 103 and the opening 120 are formed.
  • the pin 102 may include a pin portion 102s formed between the opening 120 and the edge of the plate.
  • the fin 102 in the case of the conventional fin tube type heat exchanger, as a plurality of tubes are inserted into the header, only the remaining portion except for the plurality of tubes corresponds to the area of the fin, but the fin 102 according to an embodiment of the present invention is the header. Since the process of inserting the fin tube 10 into the fin tube 10 is omitted, the total area of the fin 102 increases as the fin portion 102s is further included, thereby increasing the heat exchange efficiency between the heat exchanger and the air.
  • the fin tube 10 may be connected to the periphery of the openings 120 of the fin tube 10 adjacent to each other by connecting portions so that the openings 120 of the fin tube 10 adjacent to each other communicate with each other.
  • connection part may protrude in a tubular shape from the first surface 105 of the fin tube 10 toward the second surface 106 of the fin tube 10 adjacent to the fin tube 10 .
  • the connection part is formed in a tubular shape and may be respectively joined around the opening 120 of the fin tubes 10 adjacent to each other.
  • the connecting portion is formed around the first connecting portion 130 formed around the opening 120 of the first surface 105 of the fin tube 10 and the opening 120 of the second surface 106 of the fin tube 10 .
  • a second connection unit 140 may be included.
  • the first connection part 130 may be formed to protrude from the first surface 105 of the fin tube 10 toward the second surface 106 of the fin tube 10 adjacent to the fin tube 10 .
  • Protrusions 133 and 136 may be formed on the first connection part 130 .
  • the protrusions 133 and 136 may be formed in a closed loop shape and may be formed in a ring shape, but is not limited thereto.
  • the second connection part 140 may be formed to protrude from the second surface 106 of the fin tube 10 toward the first surface 105 of the fin tube 10 adjacent to the fin tube 10 .
  • Grooves 142 and 144 into which the protrusions 133 and 136 of the first connection part 130 are inserted may be formed in the second connection part 140 .
  • the grooves 142 and 144 may be formed in a closed loop shape and may be formed in a ring shape, but is not limited thereto.
  • the protrusions 133 and 136 of the first connection part 130 are inserted into the grooves 142 and 144 of the second connection part 140 so that the second connection part 140 is formed on the first surface 105 of the adjacent fin tube 10. It may be coupled to the first connector 130 .
  • the plurality of fin tubes 10 may be arranged in parallel to each other by continuously coupling the first connecting portions 130 formed on each of the fin tubes 10 and the second connecting portions 140 of the fin tubes 10 adjacent to each other. .
  • the first connection part 130 may be formed on the first surface 105 of the fin tube 10 .
  • the first connection part 130 may be formed around the opening 120 .
  • the first connector 130 may include connector bodies 132 and 135 and protrusions 133 and 136 .
  • the connector bodies 132 and 135 may be formed to protrude a predetermined distance forward from the first surface 105 of the fin tube 10 .
  • the protrusions 133 and 136 may be formed to protrude a predetermined distance forward from the connection body 132 and 135 .
  • the connecting part bodies 132 and 135 and the protrusions 133 and 136 may form a step difference.
  • the first connection part 130 may include a first upper connection part 131 and a first lower connection part 134 .
  • the first upper connection part 131 may be formed on one side of the fin tube 10 .
  • the first upper connection part 131 may include an upper body 132 and an upper protrusion 133 .
  • the upper body 132 may be formed on one side of the fin tube 10 .
  • the upper body 132 may be formed to protrude a predetermined distance from the first surface 105 of the fin tube 10 .
  • An upper protrusion 133 may be formed on one surface of the upper body 132 .
  • the upper body 132 and the upper protrusion 133 may form a step difference.
  • the upper protrusion 133 may be formed to protrude a predetermined distance from the upper body 132 .
  • the upper protrusion 133 may be formed to protrude a predetermined distance in the forward direction.
  • the upper protrusion 133 may be formed in a closed loop shape.
  • the closed loop shape may be a ring shape, but is not limited thereto.
  • An inner diameter of the upper protrusion 133 may correspond to a diameter of the first opening 121 .
  • the first lower connection part 131 may be formed on the other side of the fin tube 10 .
  • the first lower connection part 134 may include a lower body 135 and a lower protrusion 136 .
  • the lower body 135 may be formed on the other side of the fin tube 10 .
  • the lower body 135 may be formed to protrude a predetermined distance from the first surface 105 of the fin tube 10 .
  • a lower protrusion 136 may be formed on one surface of the lower body 135 .
  • the lower body 135 and the lower protrusion 136 may form a step difference.
  • the lower protrusion 136 may be formed to protrude a predetermined distance from the lower body 135 .
  • the lower protrusion 136 may be formed to protrude a predetermined distance in the forward direction.
  • the lower protrusion 136 may be formed in a closed loop shape.
  • the closed loop shape may be a ring shape, but is not limited thereto.
  • the inner diameter of the lower protrusion 136 may correspond to the diameter of the second opening 122 .
  • the second connection part 140 may be formed on the second surface 106 of the fin tube 10 .
  • the second connection part 140 may be formed around the opening 120 .
  • the second connecting portion 140 may be formed with grooves 142 and 144 into which the protrusions 133 and 136 of the adjacent fin tube 10 are inserted.
  • the grooves 142 and 144 may be formed to be depressed inwardly of the second connection part 140 .
  • the grooves 142 and 144 may be formed in a closed loop shape.
  • the closed loop shape may be a ring shape, but is not limited thereto.
  • the shapes of the grooves 142 and 144 may correspond to the shapes of the protrusions 133 and 136 .
  • the outer diameters of the grooves 142 and 144 may correspond to the outer diameters of the protrusions 133 and 136 .
  • the inner diameters of the grooves 142 and 144 may correspond to the inner diameters of the protrusions 133 and 136 .
  • the peripheral surfaces of the grooves 142 and 144 may be in contact with the peripheral surfaces of the protrusions 133 and 136 .
  • the second connection part 140 may include a second upper connection part 141 and a second lower connection part 143 .
  • the second upper connection part 141 may be formed on one side of the fin tube 10 .
  • the second upper connection part 141 may have an upper groove 142 into which the upper protrusion 133 of the adjacent fin tube 10 is inserted.
  • the upper groove 142 may be formed in a central portion of the second upper connecting portion 141 .
  • the upper groove 142 may be formed to be depressed inwardly of the second upper connecting part 141 .
  • the upper groove 142 may be formed in a closed loop shape.
  • the closed loop shape may correspond to various shapes such as a ring shape.
  • the shape of the upper groove 142 may correspond to the shape of the upper protrusion 133 .
  • the outer diameter of the upper groove 142 may correspond to the outer diameter of the upper protrusion 133 .
  • the inner diameter of the upper groove 142 may correspond to the inner diameter of the upper protrusion 133 .
  • the circumferential surface of the upper groove 142 may be in contact with the circumferential surface of the upper protrusion 133 .
  • the second lower connection part 143 may be formed on the other side of the fin tube 10 .
  • the second lower connection part 143 may have a lower groove 144 into which the lower protrusion 136 of the adjacent fin tube 10 is inserted.
  • the lower groove 144 may be formed in a central portion of the second lower connecting portion 143 .
  • the lower groove 144 may be formed to be depressed inwardly of the second lower connection part 143 .
  • the upper groove 142 may extend toward the second surface 106 of the fin tube 10 .
  • the lower groove 144 may be formed in a closed loop shape.
  • the closed loop shape may correspond to various shapes such as a ring shape.
  • the shape of the lower groove 144 may correspond to the shape of the lower protrusion 136 .
  • the outer diameter of the lower groove 144 may correspond to the outer diameter of the lower protrusion 136 .
  • the inner diameter of the lower groove 144 may correspond to the inner diameter of the lower protrusion 136 .
  • the circumferential surface of the lower groove 144 may be in contact with the circumferential surface of the lower protrusion 136 .
  • the stopper block 50 is inserted into the second connection part 140 of the pin tube 10f disposed at the rearmost among the plurality of pin tubes 10, and may include a stopper body 51 and a stopper protrusion 52 . there is. Accordingly, it is possible to prevent leakage of the refrigerant flowing inside the plurality of fin tubes 10 .
  • the stopper body 51 may be formed in a disk shape, but is not limited thereto.
  • the stopper body 51 may be formed in a shape corresponding to the grooves 142 and 144 of the second connection part 140 .
  • the stopper body 51 is inserted into the second connecting portion 140 , and the grooves 142 and 144 of the stopper body 51 and the second connecting portion 140 may be in contact with each other.
  • the stopper protrusion 52 may be formed in a cylindrical shape, but is not limited thereto.
  • the stopper protrusion 52 may be formed in a shape corresponding to the inside of the second connection part 140 except for the grooves 142 and 144 of the second connection part 140 .
  • the inside of the second connection part 140 excluding the stopper protrusion 52 and the grooves 142 and 144 may be in contact with each other.
  • the fin tube 10 may be formed by bonding the inner surface of the first plate 11 and the inner surface of the second plate 12 to each other.
  • the first plate 11 and the second plate 12 may be formed in the same shape except for the first connection part 130 and the second connection part 140 .
  • the outer surface of the first plate 11 may correspond to the first surface 105
  • the outer surface of the second plate 12 may correspond to the second surface 106 .
  • the first plate 11 and the second plate 12 may be bonded to each other to form a plurality of tubes 103 and fins 102 .
  • a tube hole 101 through which a refrigerant flows may be formed inside the plurality of tubes 103 .
  • the first plate 11 may include a first flat plate portion 102a formed at a position corresponding to the fin 102 and a first tube portion 103a formed at a position corresponding to the plurality of tubes 103 .
  • the first flat plate portion 102a and the first tube portion 103a may extend in the longitudinal direction of the first plate 11 , and may be provided in plurality and may be alternately arranged in the left and right directions.
  • the first tube portion 103a may be formed to protrude a predetermined distance from the first surface 105 of the first plate 11 .
  • the cross-section of the first tube portion 103a may be formed in various shapes, such as a semicircular shape.
  • the second plate 12 may include a second flat plate portion 102b formed at a position corresponding to the fin 102 and a second tube portion 103b formed at a position corresponding to the plurality of tubes 103 .
  • the second flat portion 102b and the second tube portion 103b may extend in the longitudinal direction of the second plate 12 , and may be provided in plurality and may be alternately arranged in the front and rear directions.
  • the second tube portion 103b may be formed to protrude a predetermined distance from the second surface 106 of the second plate 12 .
  • the cross-section of the second tube portion 103b may be formed in various shapes, such as a semicircular shape.
  • the first flat plate portion 102a and the second flat plate portion 102b may be coupled to face each other to form the fin 102 .
  • the first tube portion 103a and the second tube portion 103b may be coupled to face each other to form the tube hole 101 and the tube 103 .
  • the first upper connection part 131 may be formed on the first surface 105 of the first plate 11 .
  • the first upper connection part 131 may be formed to protrude from the first surface 105 .
  • the overall cross-sectional shape of the first upper connection part 131 may form a step in a shape in which "T" is turned upside down.
  • the first upper connection part 131 may include an upper body 132 protruding from the first surface 105 and an upper protrusion 133 protruding from the upper body 132 .
  • the second upper connecting portion 141 may be formed on the second surface 106 of the second plate 12 .
  • the second upper connecting portion 141 may be formed to protrude from the second surface 106 .
  • the overall cross-sectional shape of the second upper connection part 141 may correspond to an “n” shape.
  • the second upper connection part 141 may be formed with an upper groove 142 recessed inward.
  • the upper protrusion 133 of the first upper connection part 131 may be inserted into the upper groove 142 of the second upper connection part 141 of the adjacent fin tube 10 .
  • the upper groove 142 may be formed in a shape corresponding to the upper protrusion 133 . Accordingly, the first upper connecting portion 131 of the fin tube 10 and the second upper connecting portion 141 of the adjacent fin tube may be coupled.
  • the lower protrusion 136 of the first lower connecting portion 134 may also be inserted into the lower groove 144 of the second lower connecting portion 143 as described above. Accordingly, the first lower connecting portion 134 of the fin tube 10 and the second lower connecting portion 143 of the adjacent fin tube may be coupled.
  • the first connection part 130 and the second connection part 140 may be formed in various shapes, and the protrusions 133 and 136 of the first connection part 130 and the grooves 142 and 144 of the second connection part 140 are also formed in various shapes. can be
  • the upper protrusion 133 ′ of the first upper connecting part 131 ′ may be formed to have an outer diameter gradually decreasing as it moves away from the upper body 123 ′.
  • the upper protrusion 133' may be formed in a truncated cone shape with a hollow in the center, and may include an inclined surface.
  • the upper groove 142' of the second upper connection part 141' is formed in a shape corresponding to the upper protrusion 133', and the upper protrusion 133' may be inserted into the upper groove 142'.
  • the description of the first lower connection part may be equally applied to the description of the first upper connection part 131'.
  • the description of the upper protrusion 133' may be applied to the description of the lower protrusion
  • the description of the upper groove 142' may be applied to the description of the lower groove.
  • the first upper connection part 131 ′′ may be formed to have an outer diameter that gradually decreases as it moves away from the first surface 105 .
  • the first upper connecting portion 131 ′′ may be formed in a truncated cone shape with a hollow portion formed in the center, and may include an inclined surface.
  • the first upper connecting portion 131 ′′ may function as a protrusion. Therefore, The first upper connecting portion 131 ′′ may be referred to as a protrusion.
  • the upper groove 142'' of the second upper connection part 141'' may be formed in a shape corresponding to the first upper connection part 131''.
  • the first upper connecting portion 131 ′′ may be inserted into the upper groove 142 ′′.
  • the description of the first lower connection part may be equally applied to the description of the first upper connection part 131 ′′.
  • the contact area between the grooves 142' and 142" and the protrusions 131' and 131" is increased to improve the brazing quality, and the grooves 142'.142'' and the protrusions 131'.131'' are Since they are coupled along the inclined surface, the assembly properties between the fin tubes 10 can be improved.
  • the plurality of fin tubes 10 may be formed so that each of the openings 120 communicates with each other.
  • Each of the openings 120 may communicate with each other to form the refrigerant conduit unit 150 .
  • the refrigerant pipe part 150 may be formed by combining the first connection part 130 of the fin tube 10 and the second connection part 140 of the fin tube 10 adjacent to the fin tube 10 .
  • the refrigerant conduit unit 150 may supply the refrigerant to the plurality of tubes 103 or may receive the refrigerant from the plurality of tubes 103 .
  • the refrigerant conduit unit 150 may include a first refrigerant conduit 151 and a second refrigerant conduit 152 .
  • the first refrigerant conduit 151 may be formed on one side of the plurality of fin tubes 10 .
  • the first refrigerant conduit 151 may be formed so that the first openings 121 formed on one side of each fin tube 10 communicate with each other.
  • the first refrigerant conduit 151 may communicate with the first pipe 20 . Accordingly, the refrigerant may be introduced into the first refrigerant conduit 151 from the first pipe 20 .
  • the first refrigerant conduit 151 may communicate with one end of the plurality of tubes 103 . Accordingly, the refrigerant may be distributed to the plurality of tubes 103 along the first refrigerant conduit 151 .
  • the second refrigerant conduit 152 may be formed on the other side of the plurality of fin tubes 10 .
  • the second refrigerant conduit 152 may be formed so that the second openings 122 formed on the other side of each fin tube 10 communicate with each other.
  • the second refrigerant conduit 152 may communicate with the other ends of the plurality of tubes 103 . Accordingly, the refrigerant may be introduced into the second refrigerant conduit 152 from the plurality of tubes 103 .
  • the second refrigerant conduit 152 may communicate with the second pipe 30 . Accordingly, the refrigerant may be discharged from the second refrigerant conduit 152 to the second pipe 30 .
  • the refrigerant pipe section 150 performs the same role as the header for supplying/branching the refrigerant, a separate header is not required.
  • the productivity of the heat exchanger can be increased.
  • a space 160 through which air flows may be formed between the fin tube 10 and the adjacent fin tube 10 .
  • the space portion 160 may be formed between the fin tube 10 and the tube portions 113 and 123 of the adjacent fin tube 10 .
  • the space portion 160 may be formed between the first tube portion 103a of the fin tube 10 and the second tube portion 103b of the adjacent fin tube 10 .
  • the space 160 has a gap (w) between the first surface 105 of the fin tube 10 and the second surface 106 of the fin tube 10 adjacent to the fin tube 10, the fin tube 10 ) of the thickness t1 of the first tube portion 103a formed on the first surface 105 and the thickness t2 of the second tube portion 103b formed on the second surface 106 of the adjacent fin tube. It can be formed when it is greater than the sum of .
  • air may flow in the left and right directions along the space portion 160 and exchange heat with the plurality of fin tubes 10 .
  • the opening 120 may be respectively formed between one side and the other side of the plurality of tubes 103 and one side and the other side of the plurality of tubes 103 in the fin tube 10 .
  • the opening 120 is a first opening 121 formed on one side of the plurality of tubes 103, a second opening 122 formed on the other side of the plurality of tubes 103, and between one side and the other side of the plurality of tubes. It may include a third opening formed. The third opening is formed between the first opening 121 and the second opening 122 , and a plurality of third openings may be formed.
  • the first connection part 130 is formed around the opening 120 of the first surface 105 , and may include a first upper connection part 131 , a first lower connection part 134 , and a first middle connection part 137 . there is.
  • the first upper connection part 131 is formed around the first opening 121
  • the first lower connection part 134 is formed around the second opening 122
  • the first middle connection part 137 is formed around the third opening, respectively.
  • the first middle connection part 137 may have the same shape and structure as the first upper connection part 131 and the first lower connection part 134 . Accordingly, the description of the first middle connection part 137 may be equally applied to the description of the first upper connection part 131 and the first lower connection part 134 .
  • the second connection part 140 is formed around the opening 120 of the second surface 106 , and may include a second upper connection part 141 , a second lower connection part 143 , and a second middle connection part 145 . there is.
  • the second upper connection part 141 is formed around the first opening 121
  • the second lower connection part 143 is formed around the second opening 122
  • the second middle connection part 145 is formed around the third opening, respectively.
  • the second middle connection part 145 may have the same shape and structure as the second upper connection part 141 and the second lower connection part 143 . Accordingly, the description of the second middle connection part 145 may be equally applied to the description of the second upper connection part 141 and the second lower connection part 143 .
  • the third opening may not be formed. Accordingly, the frontmost fin tube 10a may not include the first middle connection part 137 , and the rearmost fin tube 10f may not include the second middle connection part 145 .
  • the plurality of fin tubes 10 may be formed so that each of the openings 120 communicates with each other. Each of the openings 120 may communicate with each other to form the refrigerant conduit unit 150 .
  • the refrigerant conduit unit 150 may include a first refrigerant conduit 151 , a second refrigerant conduit 152 , and a third refrigerant conduit 153 .
  • the third refrigerant conduit 153 is a first refrigerant conduit 151 . ) and the second refrigerant conduit 152, and may be formed in plurality.
  • the third refrigerant conduit 153 may be formed so that third openings formed in each fin tube 10 communicate with each other.
  • the third refrigerant conduit 153 may receive the refrigerant from the first refrigerant conduit 151 , and may supply the refrigerant back to the second refrigerant conduit 152 .
  • the refrigerant may be introduced into the first refrigerant conduit 151 through the first pipe 20 .
  • the refrigerant introduced into the first refrigerant conduit 151 may be distributed to the third refrigerant conduit 153 along the plurality of tubes 103 .
  • the refrigerant flowing into the third refrigerant conduit 153 may be uniformly distributed in the third refrigerant conduit 153 , and may be distributed to the second refrigerant conduit 152 along the plurality of tubes 103 .
  • the refrigerant distributed to the second refrigerant conduit 152 may be discharged to the outside of the heat exchanger through the second pipe 30 .
  • the refrigerant may be uniformly redistributed in the heat exchanger through the third refrigerant conduit 153 .
  • the heat exchanger according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 11 is connected to a plate having a first surface 105 and a second surface 106 opposite to each other as in the above-described embodiment.
  • the fin 102 and the refrigerant flow, the plurality of tubes 103 are integrally formed, and openings 121 and 122 communicating with the plurality of tubes 103 are formed on one side and the other side of the plurality of tubes 103.
  • a plurality of fin tubes 10 may be included.
  • a tubular connection part 190 may be disposed between the openings 121 and 122 of the fin tube 10 adjacent to each other.
  • the connection part 190 may be manufactured as an independent part as a first connection part 130 and a second connection part 140 as shown in FIGS. 2 to 5, respectively, and as an integral connection part 190 of a tubular shape as in this embodiment. can be manufactured.
  • connection part 190 may connect the openings 121 and 122 to communicate with each other so that a refrigerant flows between the openings 121 and 122 of the fin tube 10 adjacent to each other.
  • connection part 190 was formed separately from the fin tube 10 and joined around the openings 121 and 122 adjacent to each other, but unlike the connection part 190, the connection part 190 is connected to the fin tube ( It may be integrally formed in the fin tube 10 so as to protrude toward the openings 121 and 122 of the 10).
  • the method for manufacturing the fin tube may include cutting the first plate 11 and the second plate 12 to the size of the fin tube 10 ( S111 ).
  • the first plate 11 and the second plate 12 are coupled to each other to form tube portions 113 and 123 forming a plurality of tubes 103 to protrude, respectively, and at least of the tube portions 113 and 123 .
  • the step of forming the opening 120 spaced apart from the edges of the first plate 11 and the second plate 12 on one side (S112) may include.
  • the first connection part 130 is formed around the opening 120 among the first surface 105 that is the outer surface of the first plate 11 , and the second is the outer surface of the second plate 12 .
  • the second connection part 140 is formed around the opening 120 of the surface 106 , the first connection part 130 is joined to the first plate 11 , and the second connection part 14 is connected to the second plate 12 .
  • ) may include a step (S113) of bonding.
  • the fin tube manufacturing method may include bonding the inner surface of the first plate 11 and the inner surface of the second plate 12 ( S114 ).
  • the fin tube 10 is manufactured by the fin tube manufacturing method ( S110 ), and then the first connection part 130 of the fin tube 10 and the adjacent fin It may include a step (S120) of coupling the second connection portion 140 of the tube (10).
  • the protrusions 133 and 136 formed on the first connection part 130 may be inserted into the grooves 142 and 144 formed on the second connection part 140 of the adjacent fin tube 10 .
  • the step of coupling the first connection part 130 of the fin tube 10 and the second connection part 140 of the adjacent fin tube 10 is a step of disposing a plurality of fin tubes 10 adjacent to each other ( S121) may be included.
  • the step (S120) of coupling the first connection part 130 of the fin tube 10 and the second connection part 140 of the adjacent fin tube 10 to at least one of the protrusions 133 and 136 and the grooves 142 and 144 is filled with filler metal. It may include a step of brazing the first connecting portion 130 and the second connecting portion 140 of the fin tube 10 adjacent to each other by applying (S122).

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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 플레이트에 열전달용 핀과, 냉매가 유동되는 복수개의 튜브가 일체로 형성된 핀튜브가 복수개 배치되고, 상기 핀튜브는, 상기 핀튜브의 전면을 구성하는 제1 면과, 상기 핀튜브의 후면을 구성하는 제2 면을 구비하고, 상기 복수개의 튜브의 적어도 일측과 연통되고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 관통하는 개구부가 형성되고, 서로 인접한 핀튜브의 개구부들이 서로 연통되도록 상기 인접한 핀튜브의 개구부들의 주변이 연결부로 연결될 수 있다. 이에 따라, 별도의 헤더 없이 냉매 분배가 가능한 장점이 있다.

Description

열교환기, 핀튜브 제조방법 및 열교환기 제조방법
본 발명은 열교환기, 핀튜브 제조방법 및 열교환기 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 헤더 없이 냉매 분배가 가능한 열교환기, 핀튜브 제조방법 및 열교환기 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 압축기, 응축기, 팽창기구 및 증발기로 이루어지는 냉동 사이클 장치에서 응축기나 증발기로 사용될 수 있다. 열교환기는 차량이나 냉장고 똔느 공기조화기 등에 설치될 수 있으며, 냉매를 공기와 열교환 시킬 수 있다.
열교환기는 핀튜브형 열교환기, 마이크로 채널형 열교환기 등으로 구분될 수 있다.
열교환기는 외부 공기와 열교환하기 위한 냉매가 통과하는 튜브와, 튜브 사이에 결합되어 열교환 성능을 향상시키는 핀과, 튜브에 연결되어 튜브로 냉매를 분배하는 헤더를 포함할 수 있다.
한편, 종래의 경우, 헤더의 일면에 슬로팅 가공 또는 와이어 커팅을 통해 삽입구를 형성한 다음, 상기 삽입구에 튜브를 삽입하였다.
예를 들어, 종래기술인 대한민국 등록특허공보 제10-0644135호는, 복수의 튜브 삽입구멍이 형성되며, 상기 튜브 삽입구멍에 튜브의 단부가 결합되는 헤더를 개시한다.
그러나, 종래기술의 경우, 헤더에 삽입되는 튜브의 개수만큼 헤더 각각에 슬로팅 가공 등을 개별적으로 해야했고, 이에 따라 열교환기의 생산속도를 저하하여 대량생산의 효율을 감소시키는 문제가 있다.
또한, 종래기술의 경우, 열교환기의 크기에 따라, 열교환기 제작을 위한 별도의 금형이 필요하여 생산효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래기술의 경우, 삽입구 가공 시, 발생하는 공차를 관리하기 위해 상당한 비용이 소모되는 문제가 있다.
또한, 종래기술의 경우, 삽입구 가공과 튜브 제작 시, 발생하는 공차로 인해 브레이징 불량율이 증가하는 문제가 있다.
또한, 종래기술의 경우, 가공 장비의 날이 마모되어, 일정한 형태로 튜브가 삽입되는 삽입구를 형성하기 어려우며, 날을 빈번히 교체해주어야 하는 문제가 있다.
종래기술은 예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-0644135호(공고일자 2006년11월10일), 대한민국 공개실용신안공보 제20-2007-0017024호(공개일자 2009년04월27일), 대한민국 등록실용신안공보 제20-0432601호(공고일자 2006년12월05일), 대한민국 등록특허공보 제10-1447072호(공고일자 2014년10월06일), 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0097632호(공개일자 2019년08월21일)가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 별도의 헤더가 필요없는 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 냉매가 균일하게 분배되는 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 생산속도 및 생산비용을 개선하여 대량생산의 효율을 증대시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 별도의 금형이 필요없이, 열교환기를 구비하는 제품의 크기에 따라 유연하게 맞춤 제작이 가능한 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 튜브 삽입구를 형성하기 위한 별도의 슬로팅 가공이나 와이어 커팅 공정이 필요없는 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기는, 플레이트에 열전달용 핀과, 냉매가 유동되는 복수개의 튜브가 일체로 형성된 핀튜브가 복수개 배치되고, 상기 핀튜브는, 상기 핀튜브의 전면을 구성하는 제1 면과, 상기 핀튜브의 후면을 구성하는 제2 면을 구비하고, 상기 복수개의 튜브의 적어도 일측과 연통되고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 관통하는 개구부가 형성되고, 서로 인접한 핀튜브의 개구부들이 서로 연통되도록 상기 인접한 핀튜브의 개구부들의 주변이 연결부로 연결될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 핀튜브의 제1 면으로부터 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면을 향하여 관형상으로 돌출될 수 있다.
상기 연결부는, 관형상으로 형성되어 서로 인접한 핀튜브들의 개구부 주변에 각각 접합될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 제1 면의 개구부 주변에 형성되는 제1 연결부와; 상기 제2 면의 개구부 주변에 형성되는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제2 연결부는, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제1 면에 형성된 제1 연결부와 결합될 수 있다.
상기 제1 연결부는, 상기 핀튜브의 제1 면으로부터 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면을 향하여 돌출되게 형성되고, 상기 제2 연결부는, 상기 핀튜브의 제2 면으로부터 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제1 면을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
이에 따라, 별도의 금형이 필요없이, 결합되는 핀튜브의 개수를 조절하여 열교환기의 성능에 따른 열교환기를 제작할 수 있어, 열교환기의 생산속도 및 생산비용을 개선하여 열교환기의 제작효율을 증대시킬 수 있다.
상기 핀튜브의 제1 면과, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면 사이의 간격이, 상기 핀튜브의 제1 면에 형성되는 제1 튜브부의 두께와, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2면에 형성되는 제2 튜브부의 두께의 합보다 크게 형성되어, 상기 인접한 핀튜브의 튜브부 사이에 공간부가 형성될 수 있다.
이에 따라, 복수의 핀튜브 사이로 공기가 유동하여 열교환기의 열교환 성능이 향상될 수 있다.
상기 제1 연결부에 돌기가 형성되고, 상기 제1 연결부에 결합되는 제2 연결부에 상기 돌기가 삽입되는 그루브가 형성될 수 있다.
상기 돌기는 폐루프 형상으로 형성되고, 상기 그루브는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 폐루프 형상은 링 형일 수 있다.
이에 따라, 핀튜브 간의 조립성이 향상되어, 열교환기의 제작효율을 증대시킬 수 있다.
상기 복수개의 핀튜브는, 상기 각각의 제1 연결부와, 상기 각각의 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 연결부가 연속적으로 결합되어 서로 평행하게 배치될 수 있다.
상기 복수개의 핀튜브는, 상기 각각의 핀튜브의 개구부가 서로 연통되어, 상기 각각의 핀튜브에 형성된 복수개의 튜브로 냉매를 공급하거나, 상기 각각의 핀튜브에 형성된 복수개의 튜브로부터 냉매를 공급받는 냉매관로부를 형성할 수 있다.
이에 따라, 별도의 헤더가 필요없어 헤더에 튜브 삽입구를 형성하기 위한 별도의 슬로팅 가공이나 와이어 커팅 공정이 필요없어 열교환기의 생산속도 및 생산비용을 개선하여 열교환기의 제작효율을 증대시킬 수 있다.
상기 핀튜브 각각은, 상기 개구부가 상기 복수개의 튜브의 일측과 타측에 각각 형성될 수 있다.
상기 핀튜브 각각은, 상기 개구부가 상기 복수개의 튜브의 일측, 타측 및 상기 복수개의 튜브의 일측과 타측 사이에 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 열교환기 내 냉매가 불균일하게 분배되었더라도, 냉매가 냉매 유로 중간에서 다시 분배되어, 냉매가 균일하게 분배될 수 있다.
상기 핀튜브 각각은, 단일의 플레이트로 형성될 수 있다.
상기 핀튜브 각각은, 서로 접합되는 제1 플레이트와, 제2 플레이트로 형성되고, 상기 제1 면은 제1 플레이트의 외측면이고, 상기 제2 면은 제2 플레이트의 외측면일 수 있다.
상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트는, 상기 복수개의 튜브와 상기 개구부가 형성된 부분을 제외하고, 서로 접합되어 상기 핀을 형성할 수 있다.
상기 개구부는, 상기 제1,2 플레이트의 가장자리로부터 상기 복수개의 튜브 측으로 소정거리 이격되게 형성되고, 상기 핀은, 상기 개구부와 상기 제1,2 플레이트의 가장자리 사이에 형성되는 핀부위를 포함할 수 있다.
이에 따라, 핀튜브 사이를 유동하는 공기와의 열교환면적을 늘려 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 핀튜브의 제조방법은, 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 핀튜브 크기로 재단하는 단계와, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트가 서로 결합되어 튜브를 형성하는 튜브부를 각각 돌출되게 형성하고, 상기 튜브부의 적어도 일측에 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 각각의 가장자리로부터 이격되는 개구부를 형성하는 단계와, 상기 제1 플레이트의 상기 개구부 주변에 제1 연결부를 형성하고, 상기 제2 플레이트의 상기 개구부 주변에 제2 연결부를 형성하는 단계와, 상기 제1 플레이트의 내측면과 상기 제2 플레이트의 내측면을 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조방법은, 상기 핀튜브의 제조방법으로 상기 핀튜브를 복수개 제조한 다음, 상기 핀튜브의 제1 연결부와 상기 핀튜브와 인접한 핀튜브의 제2 연결부를 결합할 수 있다.
상기 핀튜브의 제1 플레이트와, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 플레이트 사이의 간격이, 상기 핀튜브의 제1 플레이트에 형성되는 제1 튜브부의 두께와, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 플레이트에 형성되는 제2 튜브부의 두께의 합보다 크게 형성되어, 서로 인접하는 핀튜브 사이에 공간부가 형성될 수 있다.
상기 핀튜브의 제1 연결부에 돌기가 형성되고, 상기 인접한 핀튜브의 제2 연결부에 그루브를 형성하여, 상기 돌기가 상기 그루브에 삽입될 수 있다.
상기 돌기와 상기 그루브 중 적어도 어느 하나에 용가재를 도포하여 상기 제1 연결부와 제2 연결부를 브레이징할 수 있다.
상기 핀튜브는, 상기 개구부와 플레이트의 가장자리 사이에 형성되는 핀부위를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 열교환기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 제1 연결부 및 제2 연결부가 형성된 핀튜브 각각이 연속적으로 결합되어, 냉매가 유동되는 헤더와 같은 역할을 수행하는 냉매 유로를 구성하므로, 별도의 헤더가 필요없다는 장점이 있다.
둘째,　각각의 핀튜브에 제1 연결부 및 제2 연결부를 핀튜브 길이방향으로 다수 형성함에 따라 복수의 냉매 유로가 구성되므로, 열교환기 내에서 냉매가 불균일하게 분배되었더라도 중간 냉매 유로에서 냉매가 다시 분배되어 냉매가 균일하게 분배되는 장점이 있다.
셋째, 각각의 핀튜브에 형성된 제1 연결부 및 제2 연결부가 레고와 같이 연속적으로 결합되므로 조립성이 향상되고, 이에 따라 생산속도 및 생산비용을 개선하여 생산 효율이 증대되는 장점이 있다.
넷째, 별도의 금형이 필요없어, 열교환기를 구비하는 제품의 크기에 따라 유연하게 맞춤 제작이 가능한 장점이 있다.
다섯째, 별도의 헤더가 필요없는 바, 헤더에 튜브를 삽입하기 위한 삽입구 형성공정이 생략되므로, 열교환기 제조비용이 감소되는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 일측에서 바라본 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 타측에서 바라본 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀튜브를 일측에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀튜브를 타측에서 바라본 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 I-I'의 단면투시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 I-I'의 다른 실시예에 따른 단면투시도이다.
도 8은 도 4에 도시된 I-I'의 또 다른 실시예에 따른 단면투시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀튜브 및 열교환기 제조방법에 대한 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래", "하부", "위", "상부" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 11에 대하여, 열교환기 구성요소간 삽입, 결합, 끼움, 접촉, 접합, 조립되는 모든 부위는 브레이징 방식으로 결합될 수 있다. 열교환기의 구성요소 간 삽입, 결합, 끼움, 접촉, 접합, 조립되는 모든 부위에는 필러메탈이 투입될 수 있다. 열교환기는 필러메탈이 투입된 상태로 로에 투입되어, 고온조건에 일정시간 노출됨으로써 브레이징 될 수 있다. 이하에서는, 상기 브레이징에 대한 설명이 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 11에 도시된 좌표계를 기준으로, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 내지 그 구성요소에 대한 방향에 대하여 정의한다.
x축이 향하는 방향을 좌우방향이라 정의할 수 있다. 원점으로부터 +x축이 향하는 방향을 좌측방향, -x축이 향하는 방향을 우측방향이라 할 수 있다. y축이 향하는 방향을 전후방향이라 정의할 수 있다. 원점으로부터 +y축이 향하는 방향을 전방방향, -y축이 향하는 방향을 후방방향이라 할 수 있다. z축이 향하는 방향을 상하방향이라 정의할 수 있다. +z축이 향하는 방향을 상측방향, -z축이 향하는 방향을 하측방향이라 할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 복수개의 핀튜브(10), 제1 파이프(20), 제2 파이프(30)를 포함할 수 있다.
핀튜브(10)는 상하방향으로 연장될 수 있다. 핀튜브(10)는 플레이트에 냉매가 유동하는 복수개의 튜브(103)와, 열전달용 핀(102)이 일체로 형성될 수 있다.
핀튜브(10)는 전후방향으로 서로 인접하고 평행하게 복수 개 배치될 수 있다. 핀튜브(10)와 상기 핀튜브(10)와 인접한 핀튜브(10)는 서로 연결될 수 있다.
핀튜브(10)는 전면과 후면에 연결부를 포함할 수 있다. 연결부는 전면에 형성되는 제1 연결부(130)와, 후면에 형성되는 제2 연결부(140)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(130)는 제1 어퍼 연결부(131) 및 제1 로어 연결부(134)를 포함할 수 있다 (도 2 및 도 3 참조).
제1 어퍼 연결부(131)는 핀튜브(10)의 전면 일측에 배치될 수 있다. 제1 로어 연결부(134)는 핀튜브(10)의 전면 타측에 배치될 수 있다.
제1 어퍼 연결부(131)는 복수개의 튜브(103)의 일단과 연통될 수 있다. 제1 로어 연결부(134)는 복수개의 튜브(103)의 타단과 연통될 수 있다.
제1 파이프(20)는 냉매를 유입하는 냉매유입관에 해당될 수 있다. 제1 파이프(20)는 최전방에 배치되는 핀튜브(10a)에 형성되는 제1 어퍼 연결부(131)와 연통될 수 있다. 따라서, 냉매는 제1 파이프(20)를 통해 핀튜브(10) 내부로 유입될 수 있다.
제2 파이프(30)는 냉매가 토출되는 냉매토출관에 해당될 수 있다. 제2 파이프(30)는 최전방에 배치되는 핀튜브(10a)에 형성되는 제1 로어 연결부(134)와 연통될 수 있다. 따라서, 냉매는 제2 파이프(30)를 통해 핀튜브(10) 외부로 토출될 수 있다.
냉매는 복수의 핀튜브(10)로 유동하는 동안, 공기는 복수의 핀튜브(10) 사이를 통과하며 냉매와 열교환할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 복수개의 핀튜브(10) 및 마개블럭(50)을 포함할 수 있다.
핀튜브(10)는 단일의 플레이트로 형성될 수 있다. 핀튜브(10)는 서로 접합되는 제1 플레이트(11)와, 제2 플레이트(12)로 형성될 수 있다 (도 6 참조).
핀튜브(10)는 외측면을 구성하는 제1 면(105)과, 제2 면(106)을 포함할 수 있다. 제1 면(105)은 핀튜브(10)의 전면을 구성하고, 제1 플레이트(11)의 외측면에 구성할 수 있다. 제2 면(106)은 핀튜브(10)의 후면을 구성하고, 제2 플레이트(11)의 외측면을 구성할 수 있다.
핀튜브(10)는 복수개의 튜브(103)의 적어도 일측과 연통되고, 핀튜브(10)의 제1 면(105) 및 제2 면(106)을 관통하는 개구부(120)가 형성될 수 있다.
개구부(120)는 복수개의 튜브(103)의 일측과 타측에 각각 형성될 수 있다. 개구부(120)는 플레이트의 가장자리로부터 복수개의 튜브(103) 측으로 소정거리 이격되게 형성될 수 있다. 개구부(120)의 형상은 원형 형상으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
개구부(120)는 제1 개구부(121) 및 제2 개구부(122)를 포함할 수 있다.
제1 개구부(121)는 핀튜브(10)의 일측에 형성될 수 있다. 제1 개구부(121)는 핀튜브(10)의 상측 가장자리로부터 복수개의 튜브(103) 측으로 소정거리 이격되게 형성될 수 있다. 제1 개구부(121) 제1 개구부(121)는 복수개의 튜브(103)의 일단과 연통될 수 있다.
제2 개구부(122)는 핀튜브(10)의 타측에 형성될 수 있다. 제2 개구부(122)는 핀튜브(10)의 하측 가장자리로부터 복수개의 튜브(103) 측으로 소정거리 이격되게 형성될 수 있다. 제2 개구부(122)는 복수개의 튜브(103)의 타단과 연통될 수 있다.
제1 개구부(121)와 제2 개구부(122)는 핀튜브(10)의 길이방향을 따라 소정거리 이격되도록 형성될 수 있다. 제1 개구부(121)와 제2 개구부(122)는 동일 형상 및 구조로 형성될 수 있다.
핀튜브(10)는 제1 플레이트(11)와 제2 플레이트(12)가 서로 접합되어 핀(102)을 형성할 수 있다. 핀(102)은 복수개의 튜브(103)와 개구부(120)가 형성된 부분을 제외한 핀튜브(10)의 나머지 부분에 해당할 수 있다.
핀(102)은 개구부(120)와 플레이트의 가장자리 사이에 형성되는 핀부위(102s)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 종래 핀튜브형 열교환기의 경우, 헤더에 복수개의 튜브가 삽입됨에 따라 복수개의 튜브를 제외한 나머지 부분만이 핀의 면적에 해당했으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 핀(102)은 헤더에 핀튜브(10)를 삽입하는 과정이 생략되어 핀부위(102s)가 더 포함됨에 따라 핀(102)의 총면적이 늘어나 열교환기와 공기의 열교환 효율이 증가할 수 있다.
핀튜브(10)는 서로 인접한 핀튜브(10)의 개구부(120)들이 서로 연통되도록 상기 인접한 핀튜브(10)의 개구부(120)들의 주변에 연결부로 연결될 수 있다.
연결부는 핀튜브(10)의 제1 면(105)로부터 상기 핀튜브(10)에 인접한 핀튜브(10)의 제2 면(106)을 향하여 관형상으로 돌출될 수 있다. 연결부는 관형상으로 형성되어 서로 인접한 핀튜브(10)들의 개구부(120) 주변에 각각 접합될 수 있다.
연결부는 핀튜브(10)의 제1 면(105)의 개구부(120) 주변에 형성된 제1 연결부(130)와, 핀튜브(10)의 제2 면(106)의 개구부(120) 주변에 형성된 제2 연결부(140)를 포함할 수 있다.
제1 연결부(130)는 핀튜브(10)의 제1 면(105)으로부터 상기 핀튜브(10)에 인접한 핀튜브(10)의 제2 면(106)을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다. 제1 연결부(130)에는 돌기(133,136)가 형성될 수 있다. 돌기(133,136)는 폐루프 형상으로 형성되고, 링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 연결부(140)는 핀튜브(10)의 제2 면(106)으로부터 상기 핀튜브(10)에 인접한 핀튜브(10)의 제1 면(105)을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다. 제2 연결부(140)에는 제1 연결부(130)의 돌기(133,136)가 삽입되는 그루브(142,144)가 형성될수 있다. 그루브(142,144)는 폐루프 형상으로 형성되고, 링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
따라서, 제1 연결부(130)의 돌기(133,136)가 제2 연결부(140)의 그루브(142,144)에 삽입되어 제2 연결부(140)는 인접한 핀튜브(10)의 제1 면(105)에 형성된 제1 연결부(130)와 결합될 수 있다.
복수개의 핀튜브(10)는 핀튜브(10) 각각에 형성된 제1 연결부(130)와, 서로 인접한 핀튜브(10)의 제2 연결부(140)가 연속적으로 결합되어 서로 평행하게 배치될 수 있다.
제1 연결부(130)는 핀튜브(10)의 제1 면(105)에 형성될 수 있다. 제1 연결부(130)는 개구부(120) 주변에 형성될 수 있다. 제1 연결부(130)는 연결부 바디(132,135)와, 돌기(133,136)를 포함할 수 있다.
연결부 바디(132,135)는 핀튜브(10)의 제1 면(105)으로부터 전방으로 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 돌기(133,136)는 연결부 바디(132,135)로부터 전방으로 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 연결부 바디(132,135)와 돌기(133,136)는 단차를 형성할 수 있다.
제1 연결부(130)는 제1 어퍼 연결부(131) 및 제1 로어 연결부(134)를 포함할 수 있다.
제1 어퍼 연결부(131)는 핀튜브(10)의 일측에 형성될 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131)는 어퍼 바디(132) 및 어퍼 돌기(133)를 포함할 수 있다.
어퍼 바디(132)는 핀튜브(10)의 일측에 형성될 수 있다. 어퍼 바디(132)는 핀튜브(10)의 제1 면(105)으로부터 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 어퍼 바디(132)의 일면에는 어퍼 돌기(133)가 형성될 수 있다. 어퍼 바디(132)와 어퍼 돌기(133)는 단차를 형성할 수 있다.
어퍼 돌기(133)는 어퍼 바디(132)로부터 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 어퍼 돌기(133)는 전방방향으로 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 어퍼 돌기(133)는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다. 폐루프 형상은 링 형상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 어퍼 돌기(133)의 내경은 제1 개구부(121)의 직경에 대응할 수 있다.
제1 로어 연결부(131)는 핀튜브(10)의 타측에 형성될 수 있다. 제1 로어 연결부(134)는 로어 바디(135) 및 로어 돌기(136)로 이루어질 수 있다.
로어 바디(135)는 핀튜브(10)의 타측에 형성될 수 있다. 로어 바디(135)는 핀튜브(10)의 제1 면(105)으로부터 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 로어 바디(135)의 일면에는 로어 돌기(136)가 형성될 수 있다. 로어 바디(135)와 로어 돌기(136)는 단차를 형성할 수 있다.
로어 돌기(136)는 로어 바디(135)로부터 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 로어 돌기(136)는 전방방향으로 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 로어 돌기(136)는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다. 폐루프 형상은 링 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 로어 돌기(136)의 내경은 제2 개구부(122)의 직경에 대응할 수 있다.
제2 연결부(140)는 핀튜브(10)의 제2 면(106)에 형성될 수 있다. 제2 연결부(140)는 개구부(120) 주변에 형성될 수 있다. 제2 연결부(140)는 인접한 핀튜브(10)의 돌기(133,136)가 삽입되는 그루브(142,144)가 형성될 수 있다.
그루브(142,144)는 제2 연결부(140)의 내측으로 함몰되도록 형성될 수 있다. 그루브(142,144)는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다. 폐루프 형상은 링 형상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그루브(142,144)의 형상은 돌기(133,136)의 형상과 대응될 수 있다.
그루브(142,144)의 외경은 돌기(133,136)의 외경에 대응될 수 있다. 그루브(142,144)의 내경은 돌기(133,136)의 내경에 대응될 수 있다. 그루브(142,144)의 둘레면은 돌기(133,136)의 둘레면과 접할 수 있다.
제2 연결부(140)는 제2 어퍼 연결부(141) 및 제2 로어 연결부(143)를 포함할 수 있다.
제2 어퍼 연결부(141)는 핀튜브(10)의 일측에 형성될 수 있다. 제2 어퍼 연결부(141)는 인접한 핀튜브(10)의 어퍼 돌기(133)가 삽입되는 어퍼 그루브(142)가 형성될 수 있다.
어퍼 그루브(142)는 제2 어퍼 연결부(141)의 중앙부에 형성될 수 있다. 어퍼 그루브(142)는 제2 어퍼 연결부(141)의 내측으로 함몰되도록 형성될 수 있다.
어퍼 그루브(142)는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다. 폐루프 형상은 링 형상 등 다양한 형상에 해당할 수 있다. 어퍼 그루브(142)의 형상은 어퍼 돌기(133)의 형상과 대응될 수 있다.
어퍼 그루브(142)의 외경은 어퍼 돌기(133)의 외경에 대응될 수 있다. 어퍼 그루브(142)의 내경은 어퍼 돌기(133)의 내경에 대응될 수 있다. 어퍼 그루브(142)의 둘레면은 어퍼 돌기(133)의 둘레면과 접할 수 있다.
제2 로어 연결부(143)는 핀튜브(10)의 타측에 형성될 수 있다. 제2 로어 연결부(143)는 인접한 핀튜브(10)의 로어 돌기(136)가 삽입되는 로어 그루브(144)가 형성될 수 있다.
로어 그루브(144)는 제2 로어 연결부(143)의 중앙부에 형성될 수 있다. 로어 그루브(144)는 제2 로어 연결부(143)의 내측으로 함몰되도록 형성될 수 있다. 어퍼 그루브(142)는 핀튜브(10)의 제2 면(106)을 향하도록 연장될 수 있다.
로어 그루브(144)는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다. 폐루프 형상은 링 형상 등 다양한 형상에 해당할 수 있다. 로어 그루브(144)의 형상은 로어 돌기(136)의 형상과 대응될 수 있다.
로어 그루브(144)의 외경은 로어 돌기(136)의 외경에 대응될 수 있다. 로어 그루브(144)의 내경은 로어 돌기(136)의 내경에 대응될 수 있다. 로어 그루브(144의 둘레면은 로어 돌기(136)의 둘레면과 접할 수 있다.
마개블럭(50)은 복수개의 핀튜브(10) 중 최후방에 배치되는 핀튜브(10f)의 제2 연결부(140)에 삽입되고, 마개바디(51)와 마개돌기(52)를 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 핀튜브(10) 내부를 유동하는 냉매의 누설을 방지할 수 있다.
마개바디(51)는 원판 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 마개바디(51)는 제2 연결부(140)의 그루브(142,144)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 마개바디(51)는 제2 연결부(140)에 삽입되고, 마개바디(51)와 제2 연결부(140)의 그루브(142,144)는 서로 접할 수 있다.
마개돌기(52)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 마개돌기(52)는 제2 연결부(140)의 그루브(142,144)를 제외한 제2 연결부(140)의 내부와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 마개돌기(52)와 그루브(142,144)를 제외한 제2 연결부(140)의 내부는 서로 접할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하면, 핀튜브(10)는 제1 플레이트(11)의 내측면과 제2 플레이트(12)의 내측면이 서로 접합되어 형성될 수 있다. 제1 플레이트(11)와 제2 플레이트(12)는 제1 연결부(130) 및 제2 연결부(140)를 제외하고는 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 플레이트(11)의 외측면은 제1 면(105)에 해당할 수 있고, 제2 플레이트(12)의 외측면은 제2 면(106)에 해당할 수 있다.
제1 플레이트(11)와 제2 플레이트(12)가 서로 접합되어 복수개의 튜브(103)와 핀(102)이 형성될 수 있다. 복수개의 튜브(103)의 내측에는 냉매가 유동하는 튜브홀(101)이 형성될 수 있다.
제1 플레이트(11)는 핀(102)에 대응되는 위치에 형성되는 제1 평판부(102a)와, 복수개의 튜브(103)에 대응되는 위치에 형성되는 제1 튜브부(103a)를 포함할 수 있다. 제1 평판부(102a)와 제1 튜브부(103a)는 제1 플레이트(11)의 길이방향으로 연장되고, 복수개로 구비되어 서로 교대로 좌우방향으로 배열될 수 있다.
제1 튜브부(103a)는 제1 플레이트(11)의 제1 면(105)으로부터 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 제1 튜브부(103a)의 단면은 반원 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제2 플레이트(12)는 핀(102)에 대응되는 위치에 형성되는 제2 평판부(102b)와, 복수개의 튜브(103)에 대응되는 위치에 형성되는 제2 튜브부(103b)를 포함할 수 있다. 제2 평판부(102b)와 제2 튜브부(103b)는 제2 플레이트(12)의 길이방향으로 연장되고, 복수개로 구비되어 서로 교대로 전후방향으로 배열될 수 있다.
제2 튜브부(103b)는 제2 플레이트(12)의 제2 면(106)으로부터 소정거리 돌출되게 형성될 수 있다. 제2 튜브부(103b)의 단면은 반원 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 평판부(102a)와 제2 평판부(102b)는 서로 마주하도록 결합되어 핀(102)을 형성할 수 있다. 제1 튜브부(103a)와 제2 튜브부(103b)는 서로 마주하도록 결합되어 튜브홀(101) 및 튜브(103)를 형성할 수 있다.
제1 어퍼 연결부(131)는 제1 플레이트(11)의 제1 면(105)에 형성될 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131)는 제1 면(105)으로부터 돌출되게 형성될 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131)의 전체적인 단면 형상은 "T"를 뒤집어 놓은 형상으로 단차를 형성할 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131)는 제1 면(105)으로부터 돌출된 어퍼 바디(132)와, 어퍼 바디(132)로부터 돌출된 어퍼 돌기(133)를 포함할 수 있다.
제2 어퍼 연결부(141)는 제2 플레이트(12)의 제2 면(106)에 형성될 수 있다. 제2 어퍼 연결부(141)는 제2 면(106)으로부터 돌출되게 형성될 수 있다. 제2 어퍼 연결부(141)의 전체적인 단면 형상은 "n"형상에 해당할 수 있다. 제2 어퍼 연결부(141)는 내측으로 함몰된 어퍼 그루브(142)가 형성될 수 있다.
제1 어퍼 연결부(131)의 어퍼 돌기(133)는 인접한 핀튜브(10)의 제2 어퍼 연결부(141)의 어퍼 그루브(142)에 삽입될 수 있다. 어퍼 그루브(142)는 어퍼 돌기(133)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 핀튜브(10)의 제1 어퍼 연결부(131)와 인접한 핀튜브의 제2 어퍼 연결부(141)는 결합될 수 있다.
제1 로어 연결부(134)의 로어 돌기(136) 또한, 위와 같이 제2 로어 연결부(143)의 로어 그루브(144)에 삽입될 수 있다. 따라서, 핀튜브(10)의 제1 로어 연결부(134)와 인접한 핀튜브의 제2 로어 연결부(143)는 결합될 수 있다.
제1 연결부(130)와 제2 연결부(140)는 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 제1 연결부(130)의 돌기(133,136)와 제2 연결부(140)의 그루브(142,144) 또한 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 제1 어퍼 연결부(131')의 어퍼 돌기(133')는 어퍼 바디(123')로부터 멀어질수록 외경이 점차 감소되도록 형성될 수 있다. 어퍼 돌기(133')는 중앙에 중공부가 형성된 원뿔대 형상으로 형성될 수 있고, 경사면을 포함할 수 있다.
제2 어퍼 연결부(141')의 어퍼 그루브(142')는 어퍼 돌기(133')에 대응되는 형상으로 형성되어, 어퍼 돌기(133')는 어퍼 그루브(142')에 삽입될 수 있다.
제1 로어 연결부에 대한 설명은 제1 어퍼 연결부(131')에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 로어 돌기에 대한 설명은 어퍼 돌기(133')에 대한 설명이 적용될 수 있고, 로어 그루브에 대한 설명은 어퍼 그루브(142')에 대한 설명이 적용될 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 어퍼 연결부(131'')는 제1 면(105)으로부터 멀어질수록 외경이 점차 감소되도록 형성될 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131")는 중앙에 중공부가 형성된 원뿔대 형상으로 형성될 수 있고, 경사면을 포함할 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131'')는 돌기와 같은 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 제1 어퍼 연결부(131")는 돌기라 지칭할 수 있다.
제2 어퍼 연결부(141'')의 어퍼 그루브(142'')는 제1 어퍼 연결부(131'')에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131")는 어퍼 그루브(142")에 삽입될 수 있다.
제1 로어 연결부에 대한 설명은 제1 어퍼 연결부(131'')에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
따라서, 그루브(142',142")와 돌기(131',131")의 접촉면적이 늘어나 브레이징 품질이 향상되고, 그루브(142'.142'')와 돌기(131'.131'')가 경사면을 따라 결합되므로 핀튜브(10) 간의 조립성이 향상될 수 있다.
이하, 도 9를 참조하면, 복수개의 핀튜브(10)는 각각의 개구부(120)가 연통되게 형성될 수 있다. 각각의 개구부(120)는 연통되어 냉매관로부(150)를 형성할 수 있다. 냉매관로부(150)는 핀튜브(10)의 제1 연결부(130)와 핀튜브(10)와 인접한 핀튜브(10)의 제2 연결부(140)가 결합되어 형성될 수 있다.
냉매관로부(150)는 복수개의 튜브(103)로 냉매를 공급하거나, 복수개의 튜브(103)로부터 냉매를 공급받을 수 있다. 냉매관로부(150)는 제1 냉매관로(151)와 제2 냉매관로(152)를 포함할 수 있다.
제1 냉매관로(151)는 복수개의 핀튜브(10)의 일측에 형성될 수 있다. 제1 냉매관로(151)는 각각의 핀튜브(10)의 일측에 형성된 제1 개구부(121)들이 서로 연통되어 형성될 수 있다. 제1 냉매관로(151)는 제1 파이프(20)와 연통될 수 있다. 따라서, 냉매는 제1 파이프(20)로부터 제1 냉매관로(151)로 유입될 수 있다. 제1 냉매관로(151)는 복수개의 튜브(103)의 일단과 연통될 수 있다. 따라서, 냉매는 제1 냉매관로(151)를 따라 복수의 튜브(103)로 분배될 수 있다.
제2 냉매관로(152)는 복수개의 핀튜브(10)의 타측에 형성될 수 있다. 제2 냉매관로(152)는 각각의 핀튜브(10)의 타측에 형성된 제2 개구부(122)가 서로 연통되어 형성될 수 있다. 제2 냉매관로(152)는 복수개의 튜브(103)의 타단과 연통될 수 있다. 따라서, 냉매는 복수의 튜브(103)로부터 제2 냉매관로(152)로 유입될 수 있다. 제2 냉매관로(152)는 제2 파이프(30)와 연통될 수 있다. 따라서, 냉매는 제2 냉매관로(152)로부터 제2 파이프(30)로 토출될 수 있다.
따라서, 냉매관로부(150)가 냉매를 공급/분지하는 헤더와 같은 역할을 수행하므로 별도의 헤더가 필요없고, 이에 따라, 종래의 핀튜브형 열교환기에 있어 핀튜브를 헤더에 삽입하는 공정이 생략되어 열교환기의 생산성이 증가할 수 있다.
핀튜브(10)와 인접한 핀튜브(10)가 결합됨에 따라 핀튜브(10)와 인접한 핀튜브(10) 사이에는 공기가 유동하는 공간부(160)가 형성될 수 있다. 공간부(160)는 핀튜브(10)와 인접한 핀튜브(10)의 튜브부(113,123) 사이에 형성될 수 있다. 공간부(160)는 핀튜브(10)의 제1 튜브부(103a)와 인접한 핀튜브(10)의 제2 튜브부(103b) 사이에 형성될 수 있다.
공간부(160)는 핀튜브(10)의 제1 면(105)과 핀튜브(10)에 인접한 핀튜브(10)의 제2 면(106) 사이의 간격(w)이, 핀튜브(10)의 제1 면(105)에 형성되는 제1 튜브부(103a)의 두께(t1)와, 인접한 핀튜브의 제2 면(106)에 형성되는 제2 튜브부(103b)의 두께(t2)의 합보다 큰 경우에 형성될 수 있다.
공간부(160)가 형성됨에 따라, 공기는 공간부(160)를 따라 좌우방향으로 유동하며 복수개의 핀튜브(10)와 열교환할 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 설명한다. 개구부(120)는 핀튜브(10)에 복수개의 튜브(103)의 일측, 타측 및 복수개의 튜브(103)의 일측과 타측 사이에 각각 형성될 수 있다.
개구부(120)는 복수개의 튜브(103)의 일측에 형성되는 제1 개구부(121), 복수개의 튜브(103)의 타측에 형성되는 제2 개구부(122), 복수개의 튜브의 일측과 타측 사이에 형성되는 제3 개구부를 포함할 수 있다. 제3 개구부는 제1 개구부(121)와 제2 개구부(122) 사이에 형성되고, 다수 형성될수 있다.
제1 연결부(130)는 제1 면(105)의 개구부(120) 주변에 형성되고, 제1 어퍼 연결부(131), 제1 로어 연결부(134) 및 제1 미들 연결부(137)를 포함할 수 있다. 제1 어퍼 연결부(131)는 제1 개구부(121) 주변에, 제1 로어 연결부(134)는 제2 개구부(122) 주변에, 제1 미들 연결부(137)는 제3 개구부 주변에 각각 형성될 수 있다.
제1 미들 연결부(137)는 제1 어퍼 연결부(131) 및 제1 로어 연결부(134)와동일한 형상, 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제1 미들 연결부(137)에 대한 설명은 제1 어퍼 연결부(131)와 제1 로어 연결부(134)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
제2 연결부(140)는 제2 면(106)의 개구부(120) 주변에 형성되고, 제2 어퍼 연결부(141), 제2 로어 연결부(143) 및 제2 미들 연결부(145)를 포함할 수 있다. 제2 어퍼 연결부(141)는 제1 개구부(121) 주변에, 제2 로어 연결부(143)는 제2 개구부(122) 주변에, 제2 미들 연결부(145)는 제3 개구부 주변에 각각 형성될 수 있다.
제2 미들 연결부(145)는 제2 어퍼 연결부(141) 및 제2 로어 연결부(143)와동일한 형상, 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제2 미들 연결부(145)에 대한 설명은 제2 어퍼 연결부(141)와 제2 로어 연결부(143)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
복수개의 핀튜브(10) 중 최전방에 배치되는 핀튜브(10a)의 제1 면(105)과, 최후방에 배치되는 핀튜브(10f)의 제2 면(106)에는 냉매의 누설을 방지하기 위해 제3 개구부가 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 최전방에 배치되는 핀튜브(10a)는 제1 미들 연결부(137)를 포함하지 않고, 최후방에 배치되는 핀튜브(10f)는 제2 미들 연결부(145)를 포함하지 않을 수 있다.
복수개의 핀튜브(10)는 각각의 개구부(120)가 연통되게 형성될 수 있다. 각각의 개구부(120)는 연통되어 냉매관로부(150)를 형성할 수 있다. 냉매관로부(150)는 제1 냉매관로(151), 제2 냉매관로(152) 및 제3 냉매관로(153)를 포함할 수 있다.제3 냉매관로(153)는 제1 냉매관로(151)와 제2 냉매관로(152) 사이에 형성되고, 다수 형성될 수 있다.
제3 냉매관로(153)는 각각의 핀튜브(10)에 형성된 제3 개구부가 서로 연통되어 형성될 수 있다. 제3 냉매관로(153)는 제1 냉매관로(151)로부터 냉매를 공급받고, 제2 냉매관로(152)로 다시 냉매를 공급할 수 있다.
열교환기 내부의 냉매 유동을 설명하면, 냉매는 제1 파이프(20)를 통해 제1 냉매관로(151)로 유입될 수 있다. 제1 냉매관로(151)로 유입된 냉매는 복수의 튜브(103)를 따라 제3 냉매관로(153)로 분배될 수 있다. 제3 냉매관로(153)로 유입된 냉매는 제3 냉매관로(153) 내에서 균일하게 분배되고, 복수의 튜브(103)를 따라 제2 냉매관로(152)로 분배될 수 있다. 제2 냉매관로(152)로 분배된 냉매는 제2 파이프(30)를 통해 열교환기 외부로 토출될 수 있다.
따라서, 냉매가 열교환기 내에 불균일하게 분배되었더라도, 냉매는 제3 냉매관로(153)를 통해 열교환기 내에서 균일하게 재분배될 수 있다.
이하 도 11을 참조하면, 도 11에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 전술한 실시예와 마찬가지로 서로 대향되는 제1 면(105)과 제2 면(106)을 구비하는 플레이트에 연절달용 핀(102)과, 냉매가 유동되고 복수개의 튜브(103)가 일체로 형성되고, 상기 복수개의 튜브(103)의 일측 및 타측에 상기 복수개의 튜브(103)와 연통되는 개구부(121,122)가 형성된 핀튜브(10)를 복수개 포함할 수 있다.
본 실시예에는 서로 인접한 핀튜브(10)의 개구부(121,122)들 사이에 관형상의 연결부(190)가 배치될 수 있다. 연결부(190)는 도 2 내지 도 5와 같이 제1 연결부(130) 및 제2 연결부(140)로 독립적인 파트로 각각 제작될 수 있고, 본 실시예와 같이 관형상의 일체형 연결부(190)로 제작될 수 있다.
연결부(190)는 서로 인접하는 핀튜브(10)의 개구부(121,122)들 사이에 냉매가 유동되도록 개구부(121,122)들을 연통되도록 연결할 수 있다.
연결부(190)는 핀튜브(10)와 별로도 형성되어 서로 인접한 개구부(121,122)들 주변에 접합되었으나, 이와 달리 연결부(190)는 핀튜브(10)의 개구부(121,122) 주변에 인접한 핀튜브(10)의 개구부(121,122)를 향하여 돌출되도록 핀튜브(10)에 일체적으로 형성될 수도 있다.
이하 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 핀튜브 제조방법(S110)에 대해 설명한다.
핀튜브 제조방법은 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(12)를 핀튜브(10) 크기로 재단하는 단계(S111)를 포함할 수 있다.
핀튜브 제조방법은 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(12)가 서로 결합되어 복수개의 튜브(103)를 형성하는 튜브부(113,123)를 각각 돌출되게 형성하고, 튜브부(113,123)의 적어도 일측에 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(12)의 가장자리로부터 이격되는 개구부(120)를 형성하는 단계(S112)를 포함할 수 있다.
핀튜브 제조방법은 제1 플레이트(11)의 외측면인 제1 면(105) 중 개구부(120) 주변에 제1 연결부(130)를 형성하고, 제2 플레이트(12)의 외측면인 제2 면(106) 중 개구부(120) 주변에 제2 연결부(140)를 형성하고, 제1 플레이트(11)에 제1 연결부(130)를 접합하고, 제2 플레이트(12)에 제2 연결부(14)를 접합하는 단계(S113)를 포함할 수 있다.
핀튜브 제조방법은 제1 플레이트(11)의 내측면과 제2 플레이트(12)의 내측면을 접합시키는 단계(S114)를 포함할 수 있다.
플레이트(11,12) 각각에 연결부(130,140)를 형성하고, 플레이트(11,12) 각각에 연결부를 접합하는 단계(S113)와, 플레이트(11,12)를 접합하는 단계(S114)의 순서는 서로 바뀔 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 제조방법(S100)은 핀튜브 제조방법(S110)으로 핀튜브(10)를 제조한 다음, 핀튜브(10)의 제1 연결부(130)와, 인접한 핀튜브(10)의 제2 연결부(140)를 결합하는 단계(S120)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(130)에 형성된 돌기(133,136)가 인접한 핀튜브(10)의 제2 연결부(140)에 형성된 그루브(142,144)에 삽입될 수 있다.
핀튜브(10)의 제1 연결부(130)와, 인접한 핀튜브(10)의 제2 연결부(140)를 결합하는 단계(S120)는 복수개의 핀튜브(10)를 서로 인접하게 배치하는 단계(S121)를 포함할 수 있다.
핀튜브(10)의 제1 연결부(130)와, 인접한 핀튜브(10)의 제2 연결부(140)를 결합하는 단계(S120)는 돌기(133,136)와 그루브(142,144) 중 적어도 어느 하나에 용가재를 도포하여 서로 인접하는 핀튜브(10)의 제1 연결부(130)와 제2 연결부(140)를 브레이징 하는 단계(S122)를 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (23)

  1. 플레이트에 열전달용 핀과, 냉매가 유동되는 복수개의 튜브가 일체로 형성된 핀튜브가 복수개 배치되고,
    상기 핀튜브는,
    상기 핀튜브의 전면을 구성하는 제1 면과, 상기 핀튜브의 후면을 구성하는 제2 면을 구비하고,
    상기 복수개의 튜브의 적어도 일측과 연통되고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 관통하는 개구부가 형성되고,
    서로 인접한 핀튜브의 개구부들이 서로 연통되도록 상기 인접한 핀튜브의 개구부들의 주변이 연결부로 연결되는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 핀튜브의 제1 면으로부터 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면을 향하여 관형상으로 돌출되는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    관형상으로 형성되어 서로 인접한 핀튜브들의 개구부 주변에 각각 접합되는 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제1 면의 개구부 주변에 형성된 제1 연결부와;
    상기 제2 면의 상기 개구부 주변에 형성된 제2 연결부를 포함하고,
    상기 제2 연결부는,
    상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제1 면에 형성된 제1 연결부와 결합되는 열교환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결부는,
    상기 핀튜브의 제1 면으로부터 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면을 향하여 돌출되게 형성되고,
    상기 제2 연결부는,
    상기 핀튜브의 제2 면으로부터 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제1 면을 향하여 돌출되게 형성되는 열교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 핀튜브의 제1 면과, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면 사이의 간격이, 상기 핀튜브의 제1 면에 형성되는 제1 튜브부의 두께와, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 면에 형성되는 제2 튜브부의 두께의 합보다 크게 형성되어, 상기 인접한 핀튜브의 튜브부 사이에 공간부가 형성되는 열교환기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결부에 돌기가 형성되고,
    상기 제1 연결부에 결합되는 상기 제2 연결부에 상기 돌기가 삽입되는 그루브가 형성된 열교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌기는 폐루프 형상으로 형성되고,
    상기 그루브는 폐루프 형상으로 형성되는 열교환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폐루프 형상은 링 형인 열교환기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 핀튜브는,
    상기 각각의 핀튜브의 제1 연결부와, 상기 각각의 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 칼라가 연속적으로 결합되어 서로 평행하게 배치되는 열교환기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 핀튜브는,
    상기 각각의 핀튜브의 개구부가 서로 연통되어, 상기 각각의 핀튜브에 형성된 복수개의 튜브로 냉매를 공급하거나, 상기 각각의 핀튜브에 형성된 복수개의 튜브로부터 냉매를 공급받는 냉매관로부를 형성하는 열교환기.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 핀튜브 각각은,
    상기 개구부가 상기 복수개의 튜브의 일측과 타측에 각각 형성되는 열교환기.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 핀튜브 각각은,
    상기 개구부가 상기 복수개의 튜브의 일측, 타측 및 상기 복수개의 튜브의 일측과 타측 사이에 각각 형성되는 열교환기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 핀튜브 각각은, 단일의 플레이트로 형성되는 열교환기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 핀튜브 각각은,
    서로 접합되는 제1 플레이트와, 제2 플레이트로 형성되고,
    상기 제1 면은 제1 플레이트의 외측면이고,
    상기 제2 면은 제2 플레이트의 외측면인 열교환기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트는,
    상기 복수개의 튜브와 상기 개구부가 형성된 부분을 제외하고, 서로 접합되어 상기 핀을 형성하는 열교환기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 개구부는,
    상기 제1, 2 플레이트의 가장자리로부터 상기 복수개의 튜브 측으로 소정거리 이격되게 형성되고,
    상기 핀은,
    상기 개구부와 상기 제1, 2 플레이트의 가장자리 사이에 형성되는 핀부위를 포함하는 열교환기.
  18. 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 핀튜브 크기로 재단하는 단계;
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트가 서로 결합되어 튜브를 형성하는 튜브부를 각각 돌출되게 형성하고, 상기 튜브부의 적어도 일측에 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 각각의 가장자리로부터 이격되는 개구부를 형성하는 단계;
    상기 제1 플레이트의 상기 개구부 주변에 제1 연결부를 형성하고, 상기 제2 플레이트의 상기 개구부 주변에 제2 연결부를 형성하는 단계;
    상기 제1 플레이트의 내측면과 상기 제2 플레이트의 내측면을 접합시키는 단계를 포함하는 핀튜브 제조방법.
  19. 제18항의 제조방법으로 상기 핀튜브를 복수개 제조한 다음, 상기 핀튜브의 제1 연결부와 상기 핀튜브와 인접한 핀튜브의 제2 연결부를 결합하는 열교환기 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 핀튜브의 제1 플레이트와, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 플레이트 사이의 간격이, 상기 핀튜브의 제1 플레이트에 형성되는 제1 튜브부의 두께와, 상기 핀튜브에 인접한 핀튜브의 제2 플레이트에 형성되는 제2 튜브부의 두께의 합보다 크게 형성되어, 서로 인접하는 핀튜브 사이에 공간부가 형성되는 열교환기 제조방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 핀튜브의 제1 연결부에 돌기가 형성되고, 상기 인접한 핀튜브의 제2 연결부에 그루브를 형성하여, 상기 돌기가 상기 그루브에 삽입되는 열교환기 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 돌기와 상기 그루브 중 적어도 어느 하나에 용가재를 도포하여 상기
    제1 연결부와 제2 연결부를 브레이징하는 열교환기 제조방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 핀튜브는,
    상기 개구부와 플레이트의 가장자리 사이에 형성되는 핀부위를 포함하는 열교환기 제조방법.
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