KR101461077B1

KR101461077B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR101461077B1
Application number: KR1020120069607A
Authority: KR
Inventors: 장준일; 신성홍; 이상옥
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-11-13
Also published as: KR20140001600A

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 헤더탱크의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플에 있어서, 상기 밀폐용 배플이 상기 튜브가 삽입되는 측에 위치되는 헤더의 내주면과 접하는 제1둘레부와, 상기 제1둘레부와 반대되는 측에 위치되는 탱크의 내주면과 접하는 제2둘레부, 및 상기 헤더 및 탱크가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 제3둘레부로 구분되되, 상기 제3둘레부에 형성된 클래드 유동부가 상기 제1둘레부 및 제2둘레부에 형성된 제1단차부의 단차보다 작게 형성되거나, 편평하게 형성됨으로써, 제3둘레부로 클래드가 원활하게 유동될 수 있도록 하여 밀폐용 배플의 브레이징 접합성능을 향상시킬 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른 쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 실내의 열을 흡수하여 외부로 방출할 경우에는 냉방 시스템으로서, 외부의 열을 흡수하여 실내로 방출할 경우에는 난방 시스템으로서 작용하게 된다.

기본적으로 열교환기는 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 열교환매체를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 열교환매체를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다.

냉각장치에서는, 액체 상태의 열교환매체가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실제 냉각 작용이 일어나게 된다.

상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 열교환매체는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 열교환매체가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출된다.

또, 상기 액화된 열교환매체가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다.

상술한 바와 같이 상기 응축기에서는 고온ㆍ고압의 기체 상태인 열교환매체가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 방출하면서 액체 상태로 응축된 후 배출된다.

도 1은 종래의 일반적인 응축기(10)를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 상기 응축기는 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 한 쌍의 헤더탱크(11)를 가지고 있으며, 상기 헤더탱크(11)는 일반적으로 헤더(12)와 탱크(13)의 결합에 의해 형성된다.

또, 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양 단이 고정되어 냉매의 유로를 형성하는 복수개의 튜브(14)와 상기 튜브(14) 사이에 개재되는 복수개의 핀(15)을 갖는다.

또, 상기 응축기(10)는 상기 한 쌍의 헤더탱크(11) 내부에 냉매의 유동을 조절하는 배플을 포함하는데, 최근에는 소재 절감을 위해 헤더탱크(11)의 양 끝단에 형성된 개구부를 밀폐하기 위해 엔드 캡 대신 배플(16)을 사용하기도 한다.

국내공개특허 제2004-0064951호(공개일 2004.07.21, 명칭 : 자동차 공조장치용 응축기의 배플구조)에서는 개구부를 밀폐하는 배플의 몸체 둘레면에 폭이 넓은 지지턱을 형성함으로써, 헤더탱크 내부면에 설치시 접촉되는 배플의 외주면적을 확보하여 배플이 처지거나 기울어지는 현상을 방지하기 위한 응축기의 배플구조에 대해 개시된 바 있다.

일반적으로 응축기의 헤더탱크는 헤더, 탱크 및 배플을 가조립한 다음 브레이징 공정을 거치게 되는데, 배플의 경우, 양면 클래드 사양으로 낮은 온도에서 용융되어 클래드가 흘러 들어감으로써, 헤더 및 탱크와 용접되어 결합된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 응축기(10)는 상기 헤더탱크(11)에 결합된 배플(16)이 바닥면에 수직하게 서있도록 놓인 상태에서 브레이징 공정을 거치게 된다.

이 때, 상기 응축기는 배플의 클래드가 용융되어 흘러내리게 되는데, 배플의 가운데에서 흐르는 클래드가 지지턱에 막혀 결합부위로 충분히 흘러들어가지 못하게 되므로, 헤더, 탱크, 및 배플이 결합되는 부위 중 특히 상측에 위치한 곳에서 용접이 제대로 이루어지지 않아 응축기 내부에 유동되는 열교환매체가 누설될 수 있다는 문제점이 있다.

국내공개특허 제2004-0064951호(공개일 2004.07.21, 명칭 : 자동차 공조장치용 응축기의 배플구조)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 헤더탱크의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플에 있어서, 상기 밀폐용 배플이 상기 튜브가 삽입되는 측에 위치되는 헤더의 내주면과 접하는 제1둘레부와, 상기 제1둘레부와 반대되는 측에 위치되는 탱크의 내주면과 접하는 제2둘레부, 및 상기 헤더 및 탱크가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 제3둘레부로 구분되되, 상기 제3둘레부에 형성된 클래드 유동부가 상기 제1둘레부 및 제2둘레부에 형성된 제1단차부의 단차보다 작게 형성되거나, 편평하게 형성됨으로써, 제3둘레부로 클래드가 원활하게 유동될 수 있도록 하여 밀폐용 배플의 브레이징 접합성능을 향상시킬 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

본 발명의 열교환기는 헤더(110)와 탱크(120)의 조립에 의해 형성되며, 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)와, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(300)와 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 핀(400)을 포함하여 형성되는 열교환기(1)에 있어서, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플(600)은 상기 튜브(300)가 삽입되는 측에 위치되는 헤더(110)의 내주면과 접하는 제1둘레부(610); 상기 제1둘레부(610)와 반대되는 측에 위치되는 탱크(120)의 내주면과 접하는 제2둘레부(620); 상기 헤더(110) 및 탱크(120)가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 제3둘레부(630); 상기 제1둘레부(610) 및 제2둘레부(620)에 위치한 가장자리를 따라 상기 헤더(110)의 길이방향으로 양측으로 돌출되어 형성되는 제1단차부(640); 및 상기 제3둘레부(630)에 위치한 가장자리를 따라 형성되는 클래드 유동부(650)를 포함하여 형성되되, 상기 클래드 유동부(650)는 상기 제1단차부(640)보다 단차가 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클래드 유동부(650)는 편평하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클래드 유동부(650)는 상기 제1단차부(640)와 동일하게 형성된 단차가 코킹을 통해 축소되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클래드 유동부(650)는 상기 제3둘레부(630)에서 상기 밀폐용 배플(600)의 내측을 향해 원호형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클래드 유동부(650)는 상기 밀폐용 배플(600)의 중심방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열교환기는 헤더탱크의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플에 있어서, 상기 밀폐용 배플이 상기 튜브가 삽입되는 측에 위치되는 헤더의 내주면과 접하는 제1둘레부와, 상기 제1둘레부와 반대되는 측에 위치되는 탱크의 내주면과 접하는 제2둘레부, 및 상기 헤더 및 탱크가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 제3둘레부로 구분되되, 상기 제3둘레부에 형성된 클래드 유동부가 상기 제1둘레부 및 제2둘레부에 형성된 제1단차부의 단차보다 작게 형성되거나, 편평하게 형성됨으로써, 제3둘레부로 클래드가 원활하게 유동될 수 있도록 하여 밀폐용 배플의 브레이징 접합성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 열교환기는 밀폐용 배플의 제1단차부에 의해 헤더탱크 내부에 설치시 접촉되는 면적을 충분히 확보하여, 밀폐용 배플이 처지거나 기울어지는 현상을 방지함으로써 작업공수를 줄일 수 있는 동시에, 제3둘레부의 접합 상태를 개선할 수 있다는 장점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 열교환기는 헤더, 탱크 및 배플이 결합되는 부위를 통해 열교환매체가 누설되는 것을 방지하여, 누설에 의해 발생되는 열교환 성능 저하 등의 문제점을 해결하고, 열교환기의 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 일반적인 응축기를 나타내 분해사시도.
도 2는 응축기의 브레이징 방향을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 응축기를 나타낸 부분 분해사시도.
도 4는 본 발명의 응축기에 포함되는 밀폐용 배플을 나타낸 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 밀폐용 배플의 aa', bb', cc' 단면도.
도 6은 본 발명의 응축기가 브레이징 되는 상태를 나타낸 도면.
도 7은 도 4에 도시된 밀폐용 배플의 aa' 단면도를 나타낸 또 다른 실시예.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 응축기를 나타낸 부분 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 응축기에 포함되는 밀폐용 배플을 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 밀폐용 배플의 aa' 단면도이며, 도 6은 본 발명의 응축기가 브레이징 되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 4에 도시된 밀폐용 배플의 aa' 단면도를 나타낸 또 다른 실시예이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 응축기는 크게 제1헤더탱크(100), 제2헤더탱크(200), 입구파이프, 출구파이프, 튜브(300) 및 핀(400)을 포함하여 형성된다.

상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 일반적으로 헤더(110)와 탱크(120)의 결합에 의해 형성되며, 일정거리 이격되어 나란하게 구비된다.

상기 입구파이프 및 출구파이프는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 어느 하나에 형성되어 냉매가 유입 또는 배출되도록 한다.

상기 튜브(300)는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양단이 고정되어 냉매의 유로를 형성하며, 일정간격 이격되어 병렬 배치된다. 상기 핀(400)은 상기 튜브(300) 사이에 상하로 절곡되어 개재되어 상기 튜브(300) 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시킨다.

또한, 본 발명의 응축기는 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 내부에 구비되어 열교환매체의 흐름을 조절하는 복수개의 배플(500)이 더 구비될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 응축기는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플(600)을 포함하여 형성된다.

상기 밀폐용 배플(600)은 상기 배플(500)과 동일한 형태이되, 기존의 엔드캡을 대신하여 개구부를 밀폐하도록 사용된다.

상기 밀폐용 배플(600)의 외주면은 크게 영역에 따라 제1둘레부(610), 제2둘레부(620) 및 제3둘레부(630)로 나뉠 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1둘레부(610)는 상기 튜브(300)가 삽입되는 측에 위치되는 헤더(110)의 내주면과 접하는 영역이며, 상기 제2둘레부(620)는 상기 제1둘레부(610)와 반대되는 측에 위치되며, 탱크(120)의 내주면과 접하는 영역이고, 상기 제3둘레부(630)는 상기 헤더(110) 및 탱크(120)가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 영역이다.

상기 밀폐용 배플(600)은 상기 제1둘레부(610) 및 제2둘레부(620)에 위치한 가장자리를 따라 상기 헤더(110)의 길이방향으로 양측으로 돌출되어 형성되는 제1단차부(640)를 포함하여 형성된다.

이에 따라, 상기 밀폐용 배플(600)은 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 내면에 설치시, 상기 제1단차부(640)에 의해 접촉되는 외주 면적이 넓어져, 처지거나 기울어지는 현상이 방지될 수 있다.

이 때, 도 5에 도시된 것처럼, 상기 밀폐용 배플(600)은 상기 제3둘레부(630)에 위치한 가장자리에 단차 없이 aa'방향으로의 단면이 1자 형태가 되도록 형성될 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 응축기는 브레이징 접합 과정에서, 상기 밀폐용 배플(600)의 양면 클래드가 녹아내릴 때, 상기 제3둘레부(630)로 잘 흘러내림으로써, 헤더(110), 탱크(120) 및 밀폐용 배플(600)이 결합되는 부위에서 클래드에 의한 접합이 원활하게 이루어질 수 있다.

한편, 상기 밀폐용 배플(600)은 상기 제3둘레부(630)에 위치한 가장자리를 따라 형성되는 클래드 유동부(650)를 포함하여 형성되되, 상기 클래드 유동부(650)의 단차가 상기 제1단차부(640)의 단차보다 작게 형성될 수 있다.

상기 클래드 유동부(650)는 상기 제1단차부(640) 제조 시, 함께 제조된 다음, 때리거나 찝는 코킹작업을 통해 단차가 축소되어 형성될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 클래드 유동부(650)는 상기 밀폐용 배플(600)의 제3둘레부(630)에 위치한 가장자리에서 상기 밀폐용 배플(600)의 내측, 즉 중심부를 향해 원호형태로 형성될 수 있다.

아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 클래드 유동부(650)는 밀폐용 배플(600)의 내측에 위치한 단부, 즉 원호를 이루는 가장자리가 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.

이를 통해, 상기 밀폐용 배플(600)은 중심부에서 흐르는 클래드가 모서리에 고이거나 막혀서 흘러들어가지 못하거나 하는 문제없이, 둥글게 형성되는 상기 클래드 유동부(650)를 통해 클래드가 원활하게 흘러내릴 수 있게 된다.

도 3을 참고로 본 발명에 따른 열교환기(1)의 조립 과정을 설명하면, 먼저 이용되는 각 부품을 제조한다.

이는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)를 형성하는 헤더(110)와 탱크(120), 튜브(300), 핀(400) 및 밀폐용 배플(600) 등의 구성을 준비하는 것으로, 상기 밀폐용 배플(600)은 상술한 바와 같은 특징을 갖는 단일품으로 먼저 제조되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 밀폐용 배플(600)은 프레스 가공으로 형성될 수도 있으며, 별도로 엠보싱 공정을 추가하여 상기 밀폐용 배플(600)의 일정위치에 제1단차부(640) 및 클래드 유동부(650)가 형성되도록 할 수도 있다.

다음으로, 상기 헤더(110), 튜브(300) 및 핀(400) 조립체를 형성하는데, 상기 튜브(300)의 일측을 상기 제1헤더탱크(100) 헤더(110)의 튜브삽입홀(140)에 고정한 다음, 상기 튜브(300) 타측을 상기 제2헤더탱크(200) 헤더(110)의 튜브삽입홀(140)에 고정시킨다.

다음으로, 상기 헤더(110), 튜브(300) 및 핀(400) 조립체와, 상기 탱크(120)를 고정하게 되는데, 이 과정에서 상기 배플(500) 및 밀폐용 배플(600)을 일정 위치에 배치한 다음 도 2와 같이 놓인 상태에서 브레이징 접합 공정을 수행하여 응축기를 제조한다.

이에 따라, 본 발명의 열교환기는 상기 제3둘레부에 형성된 클래드 유동부의 단차가 상기 제1둘레부 및 제2둘레부에 형성된 제1단차부의 단차보다 작게 형성됨으로써, 제3둘레부로 클래드가 원활하게 유동될 수 있도록 하여 밀폐용 배플의 브레이징 접합성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 열교환기는 밀폐용 배플의 제1단차부에 의해 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크 내부에 설치시 접촉되는 면적을 충분히 확보하여, 밀폐용 배플이 처지거나 기울어지는 현상을 방지함으로써 작업공수를 줄일 수 있는 동시에, 제3둘레부의 접합 상태를 개선할 수 있다는 장점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 열교환기는 헤더, 탱크 및 배플이 결합되는 부위를 통해 열교환매체가 누설되는 것을 방지하여, 누설에 의해 발생되는 열교환 성능 저하의 문제점을 해결하고, 열교환기의 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : 열교환기
100 : 제1헤더탱크
110 : 헤더 120 : 탱크
130 : 개구부 140 : 튜브삽입홀
200 : 제2헤더탱크
300 : 튜브
400 : 핀
500 : 배플
600 : 밀폐용 배플 610 : 제1둘레부
620 : 제2둘레부 630 : 제3둘레부
640 : 제1단차부 650 : 클래드 유동부

Claims

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헤더(110)와 탱크(120)의 조립에 의해 형성되며, 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)와, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(300)와 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 핀(400)을 포함하여 형성되는 열교환기(1)에 있어서,
상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플(600)은
상기 튜브(300)가 삽입되는 측에 위치되는 헤더(110)의 내주면과 접하는 제1둘레부(610); 상기 제1둘레부(610)와 반대되는 측에 위치되는 탱크(120)의 내주면과 접하는 제2둘레부(620); 상기 헤더(110) 및 탱크(120)가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 제3둘레부(630); 상기 제1둘레부(610) 및 제2둘레부(620)에 위치한 가장자리를 따라 상기 헤더(110)의 길이방향으로 양측으로 돌출되어 형성되는 제1단차부(640); 및 상기 제3둘레부(630)에 위치한 가장자리를 따라 형성되는 클래드 유동부(650)를 포함하여 형성되되,
상기 클래드 유동부(650)는 상기 제1단차부(640)보다 단차가 작게 형성되며,
상기 클래드 유동부(650)는 상기 제1단차부(640)와 동일하게 형성된 단차가 코킹을 통해 축소되며,
상기 클래드 유동부(650)는 상기 제3둘레부(630)에서 상기 밀폐용 배플(600)의 내측을 향해 원호형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
헤더(110)와 탱크(120)의 조립에 의해 형성되며, 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)와, 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(300)와 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 핀(400)을 포함하여 형성되는 열교환기(1)에 있어서,
상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 양측 단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐용 배플(600)은
상기 튜브(300)가 삽입되는 측에 위치되는 헤더(110)의 내주면과 접하는 제1둘레부(610); 상기 제1둘레부(610)와 반대되는 측에 위치되는 탱크(120)의 내주면과 접하는 제2둘레부(620); 상기 헤더(110) 및 탱크(120)가 결합되는 영역에 대응되도록 외주면이 단차지어 형성되는 제3둘레부(630); 상기 제1둘레부(610) 및 제2둘레부(620)에 위치한 가장자리를 따라 상기 헤더(110)의 길이방향으로 양측으로 돌출되어 형성되는 제1단차부(640); 및 상기 제3둘레부(630)에 위치한 가장자리를 따라 형성되는 클래드 유동부(650)를 포함하여 형성되되,
상기 클래드 유동부(650)는 상기 제1단차부(640)보다 단차가 작게 형성되며,
상기 클래드 유동부(650)는 상기 밀폐용 배플(600)의 중심방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.