열교환기(Heat exchanger)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
F28F 9/02
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2005-0035551
2005년04월19일
(21) 출원번호 10-2003-0070968
(22) 출원일자 2003년10월13일
(71) 출원인 한라공조주식회사
대전광역시 대덕구 신일동 1689-1
(72) 발명자 이정재
대전광역시대덕구신일동1689-1
(74) 대리인 박원용
심사청구 : 없음
(54) 열교환기
요약
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 압출튜브타입의 증발기에서 복수열의 튜브를 연통시키는 헤
더탱크측을 독립된 별도의 헤더탱크로 구성함으로서 제작이 간편하고 리크를 방지함과 아울러 냉매측 압력강하량을 개선
한 열교환기에 관한 것이다.
이에 본 발명은 내부에 일정형상의 유로를 가지며 복수열로 배열되는 다수의 튜브(160); 상기 튜브(160)들 사이에 개재되
는 방열핀(170); 상기 복수열로 배열된 튜브(160)의 일단과 연통하도록 설치되며 복수의 구획된 냉매통로(123)(123a)를
갖는 제 1 헤더탱크(120)와 상기 복수열의 튜브(160)를 연통시키는 단일 냉매통로(133)를 갖는 제 2 헤더탱크(130)가 배
플(150)을 사이에 두고 각각 독립되게 결합된 상부 헤더탱크(110); 상기 복수열로 배열된 튜브(160)의 타단과 연통하도록
설치되며 복수의 구획된 냉매통로(143)(143a)를 갖는 하부 헤더탱크(140)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
대표도
도 3
색인어
열교환기, 증발기, 헤더탱크, 튜브, 배플
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 종래의 열교환기를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에서의 A-A선 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 사시도,
도 4는 도 3에서의 B-B선 단면도,
도 5는 도 3에서의 C-C선 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 열교환기 101: 입구파이프
102: 출구파이프 103: 사이드서포트
공개특허 10-2005-0035551
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110: 상부 헤더탱크 120: 제 1 헤더탱크
121,131,141: 헤더 122,132,142: 탱크
123,143: 전방측 냉매통로 123a,143a: 후방측 냉매통로
130: 제 2 헤더탱크 133: 냉매통로
140: 하부 헤더탱크 150: 배플
160: 튜브 161: 전방 튜브열
162: 후방 튜브열
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 압출튜브타입의 증발기에서 복수열의 튜브를 연통시키는 헤
더탱크측을 독립된 별도의 헤더탱크로 구성함으로서 제작이 간편하고 리크를 방지함과 아울러 냉매측 압력강하량을 개선
한 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 그 내부에 작동유체가 흐를 수 있는 유로를 구비함으로써 작동유체와 외기가 열교환되도록 이루어진 장치로서
각종 공조장치에 사용되며 사용조건에 따라 증발기, 응축기, 라디에이터, 히터코어 등 여러가지 형식의 것이 사용되고 있
다.
상기 열교환기 중에서 증발기는 냉매 통로의 구조형식에 따라 분류되는데, 하나의 압출튜브를 다단절곡한 서펜타인 타입,
딤플형상의 플레이트를 적층시킨 라미네이트 타입 등이 대표적이며, 최근에는 복수개의 압출튜브를 사용하는 복수압출튜
브 타입의 증발기가 소개되고 있다.
이러한 복수압출튜브 타입의 증발기를 간략히 설명하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수열로 배열되는 다수의 튜브
(30)와, 상기 튜브(30)들 사이에 개재되는 방열핀(40)과, 상기 복수열의 튜브(30) 양단에 연통되게 결합되며 각 튜브(30)
열을 연통하는 냉매통로(14)(14a)(23)(23a)가 형성된 복수열의 상,하부 헤더탱크(10)(20)로 구성된다.
그리고, 상기 상부 헤더탱크(10)에는 각 냉매통로(14)(14a)를 양분하는 배플(15)이 구비되어 상기 배플(15)을 기준으로
일측에는 상기 복수열로 배열된 튜브(30)에서 전방 튜브열(31)을 통과한 냉매가 후방 튜브열(32)로 유동할 수 있도록 각
냉매통로(14)(14a)를 연통시키는 다수의 연통홀(13)이 형성되어 있다.
또한, 상기 상부 헤더탱크(10)에는 냉매가 유입/배출 될 수 있도록 입,출구파이프(2)(3)가 구비된다.
여기서, 상기 상,하부 헤더탱크(10)(20)는 상기 튜브(30)의 단부에 결합되는 헤더(11)(21)와 상기 헤더(11)(21)에 접합되
는 탱크(12)(22)로 이루어진다.
따라서, 냉매가 상기 입구파이프(2)를 통해 상기 상부 헤더탱크(10)의 전방측 냉매통로(14)로 유입된 후 상기 배플(15)에
의해 구획된 상기 전방 튜브열(31)의 일측 튜브(31)들을 따라 유동하여 상기 하부 헤더탱크(20)의 전방측 냉매통로(23)로
유입된다.
상기 하부 헤더탱크(20)의 전방측 냉매통로(23)로 유입된 냉매는 유턴하여 이번에는 상기 전방 튜브열(31)의 타측 튜브
(31)들을 따라 유동하면서 상기 상부 헤더탱크(10)의 전방측 냉매통로(14)로 유입된다.
이때, 상기 상부 헤더탱크(10)의 전방측 냉매통로(14)로 유입된 냉매는 상기 다수의 연통홀(13)을 통해 인접한 후방측 냉
매통로(14a)로 흘러간 후, 상기 배플(15)에 의해 구획된 상기 후방 튜브열(32)의 일측 튜브(32)들을 따라 유동하여 상기
하부 헤더탱크(20)의 후방측 냉매통로(23a)로 유입된다.
상기 하부 헤더탱크(20)의 후방측 냉매통로(23a)로 유입된 냉매는 유턴하여 이번에는 상기 후방 튜브열(32)의 타측 튜브
(32)들을 따라 유동하면서 상기 상부 헤더탱크(10)의 후방측 냉매통로(14a)로 유입된 후 상기 출구파이프(3)를 통해 배출
된다.
그러나, 상기 상부 헤더탱크(10)에서 배플(15)로 구획된 일측의 각 냉매통로(14)(14a)를 연통시키기 위해 다수의 연통홀
(13)을 형성해야 하는데 이러한 연통홀(13)이 상기 상호 접합되는 헤더(11)와 탱크(12)의 내측에 형성되기 때문에 제작이
매우 어려운 문제가 있으며, 또한 상기 다수의 연통홀(13)측에서 리크의 위험성이 큰 문제도 있다.
공개특허 10-2005-0035551
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그리고, 상기 연통홀(13)이 상기 헤더탱크(10)의 냉매통로(14)(14a) 면적에 비해 상대적으로 작음에 따라 상기 연통홀
(13)을 통과하는 냉매의 압력강하량이 증가하여 불리한 문제도 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 배플을 기준으로 냉매가 연통하는 상기 헤더탱크측을 독립
된 별도의 헤더탱크로 구성하되 상기 연통홀을 생략한 단일탱크로 구성함으로서 제작이 간편하고 리크를 방지함과 아울러
냉매측 압력강하량을 개선하여 열교환 성능을 향상한 열교환기를 제공하는데 있다.
발명의 구성 및 작용
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 일정형상의 유로를 가지며 복수열로 배열되는 다수의 튜브; 상기 튜브들
사이에 개재되는 방열핀; 상기 복수열로 배열된 튜브의 일단과 연통하도록 설치되며 복수의 구획된 냉매통로를 갖는 제 1
헤더탱크와 상기 복수열의 튜브를 연통시키는 단일 냉매통로를 갖는 제 2 헤더탱크가 배플을 사이에 두고 각각 독립되게
결합된 상부 헤더탱크; 상기 복수열로 배열된 튜브의 타단과 연통하도록 설치되며 복수의 구획된 냉매통로를 갖는 하부 헤
더탱크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에서의 B-B선 단면도이며, 도 5는 도 3에서의 C-C
선 단면도이다.
본 발명에 따른 열교환기(100)는 내부에 일정형상의 유로를 가지며 복수열로 배열되는 다수의 튜브(160)와, 상기 튜브
(160)들 사이에 개재되며 전열 면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(170)과, 상기 복수열의 튜브(160) 양단부에 연통
되게 결합되는 상,하부 헤더탱크(110)(140)로 구성된다.
그리고, 상기 튜브(160)와 방열핀(170)을 보호하기위해 이들의 양측에는 사이드서포트(103)가 설치된다.
또한, 상기 상부 헤더탱크(110)에는 냉매가 유입/배출될 수 있도록 입,출파이프(101)(102)가 구비된다.
여기서, 편의상 상기 복수열의 튜브(160)에서 전방측에 위치한 튜브(161)들을 전방 튜브열(161)이라 하고, 후방측에 위치
한 튜브(162)들을 후방 튜브열(162)이라 하기로 한다.
한편, 상기 튜브(160), 방열핀(170), 헤더탱크(110)(140), 사이드서포트(103)는 이들이 가조립된 상태에서 브레이징으로
접합되어 열교환기(100)의 제조가 완료 된다.
이러한 열교환기(100)에 있어서, 상기 상부 헤더탱크(110)는 상기 복수열의 튜브(160) 일단과 연통하도록 설치되되, 제 1
헤더탱크(120)와 제 2 헤더탱크(130)가 배플(150)을 사이에 두고 각각 독립되게 결합되어 이루어진다.
상기 제 1 헤더탱크(120)는 상기 배플(150)로 구획된 일측 복수열의 튜브(160) 일단에 연통되게 결합되는 헤더(121)와 상
기 헤더(121)를 밀폐하여 내부에 복수의 구획된 냉매통로(123)(123a)를 형성하는 복수열의 탱크(122)가 접합되어 구성된
다.
즉, 상기 냉매통로(123)(123a) 중 전방측 냉매통로(123)는 상기 복수열의 튜브(160) 중 전방 튜브열(161)과 연통하고, 후
방측 냉매통로(123a)는 상기 후방 튜브열(162)과 연통하게 된다
그리고, 상기 제 2 헤더탱크(130)는 상기 배플(150)로 구획된 타측 복수열의 튜브(160) 일단에 연통되게 결합되는 헤더
(131)와 상기 헤더(131)를 밀폐하되 내부에 단일 냉매통로(133)를 형성하여 상기 전방 튜브열(161)과 후방 튜브열(162)
이 연통할 수 있도록 단일 탱크(132)가 접합되어 구성된다.
다음으로 상기 하부 헤더탱크(140)는 상기 복수열로 배열된 튜브(160)의 타단과 연통하도록 설치되는데, 상기 복수열의
튜브(160) 일단에 연통되게 결합되는 헤더(141)와 상기 헤더(141)를 밀폐하여 내부에 복수의 구획된 냉매통로
(143)(143a)를 형성하는 복수열의 탱크(142)가 접합되어 구성된다.
여기서, 상기 냉매통로(143)(143a) 중 전방측 냉매통로(143)는 상기 복수열의 튜브(160) 중 전방 튜브열(161)과 연통하
고, 후방측 냉매통로(143a)는 상기 후방 튜브열(162)과 연통하게 된다
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(100)의 냉매흐름을 설명하면 다음과 같다.
냉매가 상기 입구파이프(101)를 통해 상기 제 1 헤더탱크(120)의 전방측 냉매통로(123)로 유입되며, 유입된 냉매는 상기
배플(150)에 의해 구획된 상기 전방 튜브열(161)의 일측 튜브(161)들을 따라 유동하여 상기 하부 헤더탱크(140)의 전방
측 냉매통로(143)로 유입된다.
공개특허 10-2005-0035551
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이후, 상기 하부 헤더탱크(140)의 전방측 냉매통로(143)로 유입된 냉매는 유턴하여 이번에는 상기 전방 튜브열(161)의 타
측 튜브(161)들을 따라 유동하면서 상기 제 2 헤더탱크(130)의 냉매통로(133)로 유입된다.
계속해서, 상기 제 2 헤더탱크(130)의 냉매통로(133)로 유입된 냉매는 상기 냉매통로(133)와 연통되게 결합된 상기 후방
튜브열(162)의 일측 튜브(162)들을 따라 유동하여 상기 하부 헤더탱크(140)의 후방측 냉매통로(143a)로 유입된다.
이후, 상기 하부 헤더탱크(140)의 후방측 냉매통로(143a)로 유입된 냉매는 유턴하여 이번에는 상기 후방 튜브열(162)의
타측 튜브(162)들을 따라 유동하면서 상기 제 1 헤더탱크(120)의 후방측 냉매통로(123a)로 유입된 후 상기 출구파이프
(102)를 통해 배출된다.
따라서, 본 발명은 상기 상부 헤더탱크(110)에서 냉매가 연통되는 부분인 상기 제 2 헤더탱크(130)를 단일 탱크로 구성하
여 독립되게 결합함으로서, 종래의 냉매를 연통시키기 위한 연통홀(13:종래)을 생략함과 동시에 단일 탱크로 구성되어 제
작이 간편하고. 냉매의 리크 위험성이 해소되며 냉매측 압력강하량도 개선된 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 열교환기(100) 중 증발기에 대해서만 설명하였지만, 이 외에도 라디에이터, 응
축기, 히터코어 등 다양한 열교환기에 동일하게 적용이 가능함은 물론이다.
발명의 효과
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상기 상부 헤더탱크에서 냉매가 연통되는 부분인 상기 제 2 헤더탱크를 단일 탱크로
구성하여 독립되게 결합함으로서 열교환기의 제작이 간편하고 냉매의 리크가 방지됨과 아울러 냉매측 압력강하량도 개선
되어 열교환기의 성능이 향상된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
내부에 일정형상의 유로를 가지며 복수열로 배열되는 다수의 튜브(160);
상기 튜브(160)들 사이에 개재되는 방열핀(170);
상기 복수열로 배열된 튜브(160)의 일단과 연통하도록 설치되며 복수의 구획된 냉매통로(123)(123a)를 갖는 제 1 헤더탱
크(120)와 상기 복수열의 튜브(160)를 연통시키는 단일 냉매통로(133)를 갖는 제 2 헤더탱크(130)가 배플(150)을 사이에
두고 각각 독립되게 결합된 상부 헤더탱크(110);
상기 복수열로 배열된 튜브(160)의 타단과 연통하도록 설치되며 복수의 구획된 냉매통로(143)(143a)를 갖는 하부 헤더탱
크(140)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기 상,하부 헤더탱크(110)(140)는 상기 튜브(160)의 단부에 결합되는 헤더(121)(131)(141)와 상기 헤더
(121)(131)(141)를 밀폐하여 내부에 냉매통로(123)(123a)(133)(143)(143a)를 형성하는 탱크(122)(132)(142)가 접합되
어 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
청구항 3.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 헤더탱크(120)에는 냉매가 유입/배출될 수 있도록 각 냉매통로(123)(123a)와 연통하는 입,출구파이프
(101)(102)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
도면
공개특허 10-2005-0035551
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도면1
공개특허 10-2005-0035551
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도면2
공개특허 10-2005-0035551
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도면3
공개특허 10-2005-0035551
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도면4
공개특허 10-2005-0035551
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도면5
공개특허 10-2005-0035551
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