조립식 복합 다중 열교환기(fabricated type combined multiple heat exchanger)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
F28F 1/32
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2005-0068157
2005년07월05일
(21) 출원번호 10-2003-0099319
(22) 출원일자 2003년12월29일
(71) 출원인 한국델파이주식회사
대구 달성군 논공읍 북리 580-1
(72) 발명자 한상철
대구광역시달서구장기동장기누림타운103동1402호
(74) 대리인 이원희
심사청구 : 없음
(54) 조립식 복합 다중 열교환기
요약
본 발명은 여러 대의 열교환기를 필요로 하는 자동차 등과 같은 장치에 사용되는, 튜브와 탱크 부위를 별도로 가공, 조립
하여 제작한 조립식 복합 다중 열교환기에 관한 것이다.
본 발명의 조립식 복합 다중 열교환기(1)는 내부에 적어도 2개 이상의 유로(11,21,31,41)가 형성되어 있으며 모서리면에
돌출된 연결편(9)을 통해 하나로 이어져 있는 하나 이상의 판형 튜브(10,20,30,40)와, 상기 판형 튜브(10,20,30,40)의 양
측단에 끼워지도록 내측면이 마주보는 상태로 포개져 있는 한 쌍의 탱크 반제품(5)을 하나의 단위 튜브 플레이트(3)로서
적층하여 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 조립식 복합 다중 열교환기에 의하면, 여러 대의 열교환기를 하나로 통합함으로써 제작 원가나 조립공
정수를 대폭 줄일 수 있을 뿐 아니라, 통합된 부품을 부위 별로 나누어 제작, 조립함으로써 제작 효율성을 극대화시킬 수
있게 된다.
대표도
도 4
색인어
열교환기, 조립, 통합, 다중, 튜브, 탱크
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 일반적인 에어컨 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 응축기의 부분 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조립식 복합 다중 열교환기의 사시도.
도 4는 상부 탱크 반제품을 생략한 도 3에 도시된 단위 튜브 플레이트의 사시도.
도 5는 도 4의 AA선 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 판형 튜브를 제작하는 도중에 제작되는 판형 튜브 반제품의 사시도.
공개특허 10-2005-0068157
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*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명*
1 : 복합 다중 열교환기 2 : 주름핀
3 : 단위 튜브 플레이트 5 : 탱크 반제품
6 : 탱크 7 : 금속 판재
8 : 판형 튜브 반제품 9 : 연결편
10,20,30,40 : 판형 튜브 11,21,31,41 : 내부유로
13,23,33,43 : 반 타원형 부분
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 자동차용 복합 다중 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최적의 제작 메카니즘이 상이한 튜브와 탱크
부위를 별도로 가공하여 조립한 뒤 복수의 튜브와 탱크 및 주름핀을 적층하여 브레이징(braizing)에 의해 결합할 때 함께
결합되도록 한 자동차용 조립식 복합 다중 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 사용되는 에어컨 시스템은 도 1에 도면번호 101로 도시된 바와 같이, 압축기(103), 응축기(105), 리
시버 드라이어(107), 팽창밸브(109) 및 증발기(111)로 이루어져 있다.
여기에서 압축기(103)는 통상의 에어컨 시스템에서와 마찬가지로 냉매를 고온 고압의 가스로 변환시키는 역할을 하며,
응축기(105)는 고온 고압의 가스를 액화시키며, 리시버 드라이어(107)는 수분과 먼지등을 제거하고 냉방 부하에 맞게 필
요한 양을 증발기로 공급할 수 있도록 냉매를 일시 저장한다. 또한, 팽창밸브(109)는 증발기(111)에서 열교환이 용이하도
록 냉매를 저온 저압의 미립자 액상으로 만들며, 증발기(111)는 열교환기로서 블로워유니트(113)에 의하여 유입되는 공기
와 열교환하여 냉기를 만들게 되는데, 증발기(111)를 거친 냉매는 다시 압축기(103)로부터 에어컨 시스템(101)을 순환 반
복하게 된다.
이와 같이 구성된 차량용 에어컨 시스템(101)에 있어서 응축기(105)는 도 2에 도시된 것과 같이, 튜브 플레이트(121)와
주름핀(123;louver fin)을 수직하게 교대로 적층시켜 구성하고 있는 바, 튜브 플레이트(121)는 평판 형태의 상하 플레이트
를 위 아래로 부착하여 내부에 형성된 유체통로를 통해 냉매를 유동시킴으로써 냉매를 통한 열교환이 발생되도록 한다. 튜
브 플레이트(121) 사이에 부착되는 주름핀(123)은 센터라고도 하며, 박판 형태의 금속띠를 지그재그로 수 차례 절첩하여
제작되며 블로워팬(113)에 의해 압송된 공기와의 접촉면적을 가능한한 증대시킴으로써 응축기(111)에서의 열교환이 최
대한 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
그런데, 위와 같이 열교환을 목적으로 설치된 응축기 뿐 아니라, 라디에이터, 증발기, 히터코어 등과 같은 열교환기는 지
금까지 그 기능에 따라 구분지어 제작되고, 각각 별도로 엔진룸에 설치하여 사용되므로 제작 및 조립 과정에서 많은 공정
수를 필요로 하게 되고, 그에 따라 원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 엔진룸에 여러개의 열교환기가 설치될 경우, 공간확보상의 문제점이 있었고, 그에 따라 제품 생산성이 낮아지는 문
제점이 있었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 위와 같은 종래의 열교환기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 하나의 열교환기로 컨덴서
와 라디에이터 및 트랜스미션오일 쿨러 그리고 인터쿨러의 열교환 기능을 겸할 수 있도록 함으로써 제품의 원가를 절감하
고, 그 크기를 줄여 제작 생산성을 향상시킴과 동시에, 각각 열교환기를 탱크 부분과 튜브 부분으로 나누어 별도로 제작한
다음 후 공정에서 조립하여 완제품을 만들도록 함으로써 제작 공정을 일층 효율화할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
발명의 구성 및 작용
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 적어도 2개 이상의 유로가 형성되어 있으며 모서리면에 돌출된 연결
편을 통해 하나로 이어져 있는 하나 이상의 판형 튜브와, 이 판형 튜브의 양측단에 끼워지도록 내측면이 마주보는 상태로
포개져 있는 한 쌍의 탱크 반제품을 하나의 단위 튜브 플레이트로서 적층하여 이루어져 있는 조립식 복합 다중 열교환기를
제공한다.
이하, 본 발명에 따른 조립식 복합 다중 열교환기의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
공개특허 10-2005-0068157
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도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이 본 발명의 조립식 복합 다중 열교환기는 크게 판형 튜브(10,20,30,40)와 이 판형
튜브(10,20,30,40)의 양단을 잇는 탱크(6)로 구성된 단위 튜브 플레이트(3)를 적층시키고, 적층된 판형 튜브(10,20,30,40)
사이에 주름핀(2)을 개재시켜 이루어진다.
이 때, 각각의 단위 튜브 플레이트(3)는 도 3에 도시된 것처럼 긴 판자 모양의 튜브(10,20,30,40)와 이들 각각의 튜브
(10,) 양단에 끼워지는 좌우 2개의 탱크(6)로 이루어져 있는데, 각 튜브(10,)는 원하는 열교환기의 수에 따라 다수개가 형
성될 수 있으며, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 4개의 열교환기가 구비된 경우이고, 각각의 튜브(10,) 폭은 열교환이 이루
어지는 유체의 용도 또는 종류에 따라 결정될 수 있다. 여기에서 각각의 탱크(6)는 도 5에 도시된 바와 같이 도 4에 도시된
상하 한 쌍의 탱크 반제품(5)을 안쪽 면이 마주보도록 포개어 형성되며, 도 5에 도시된 탱크(6) 좌측의 개구부를 통해 각각
의 튜브(10,)가 삽입된다.
상하 한 쌍이 탱크(6)를 구성하는 탱크 반제품(5)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 예컨대 알루미늄과 같이 전성이 뛰
어난 금속 판재(7)를 프레스 가공하여 제작하게 되는데, 최초 금속 판재는 원하는 열교환기 수에 맞게 적어도 2개 이상, 본
실시예에서는 4개의 반 타원형 부분(13,)이 열교환 유체의 유량에 알맞은 크기를 갖도록 절단되어 각 반 타원형 부분(13,)
을 병렬로 이어 놓은 것과 같은 형상을 취하게 된다. 이와 같이 가공된 판재(7)는 프레스 가공에 의해 반 타원형 부분
(13,23,33,43)의 원호형 에지 부분을 따라 저수턱(15,25,35,45)을 형성하게 되며, 이렇게 저수턱(15,)을 형성하도록 움푹
하게 들어간 판재(7)의 바닥부분에는 다시 각 반 타원형 부분(13,23,33,43)의 초점을 중심으로 컵 모양의 오목부
(16,26,36,46)가 압입되어 형성되고, 끝으로 오목부(16,) 바닥면에는 동심원을 그리면서 원형 개구부(17,)가 절결 형성된
다.
이와 같이 형성되는 탱크(6)가 양단에 끼워지는 판형 튜브(10,)는 앞서 언급한 바와 같이 모두 동일한 길이를 가지나, 각
각의 반 타원형 부분(13,)의 직경과 일치하는 각기 다른 폭을 가지도록 형성되는 바,
먼저 도 6에 도시된 바와 같이 적어도 2개 이상의, 예컨대 4개의 독립적인 판형 튜브(10,)를 갖도록 압출에 의해 하나의
판형 튜브 반제품(8)을 제작한다. 이 때 각각의 튜브는 용도에 따라 예컨대, 제1 튜브(10)는 컨덴서로서 내부에 다수의 유
로(11)를, 제2 튜브(20)는 인터쿨러로서 큰 폭을 갖는 2개의 유로(21)를, 제3 튜브(30)는 트랜스미션 오일쿨러로서 적은
유량에 맞게 폭은 작지만 개수는 많은 유로(31)를, 제4 튜브(40)는 냉각수 용으로 다량의 냉각수를 열교환시킬 수 있도록
큰 폭을 갖는 2개의 유로(41)를 각각 갖도록 할 수 있다. 일단, 도 6에 도시된 바와 같이 한판의 판형 튜브 반제품(8)이 제
작된 다음, 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 튜브(10,)를 기계적으로 연결할 수 있는 최소한의 연결편(9)만을 남기고 각 튜
브(10,)들 사이의 압입면을 잘라내면, 도 4와 같이 독립된 4개의 판형 튜브(10,)가 완성된다. 그리고 나서 각 판형 튜브
(10,)의 양단에 탱크(6)를 끼우면 상하로 적층된 다른 튜브(10,) 들과 상하로 유로를 형성하게 되며, 이러한 연결을 상하로
적층시킴으로써 튜브(10,) 수에 따른 즉, 4개의 개별적인 열교환기를 일체로 제작할 수 있게 된다.
이와 같은 조립식 복합 다중 열교환기(1)의 제작과정은 다음과 같다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 탱크 반제품(5)을 내측면이 위로 향하게 놓고, 그 위에 각각의 반 타원형 부분(13,)
에 해당하는 판형 튜브(10,20,30,40)를 양단이 약간 걸리게 얹는다. 그리고 다시 도 5에 도시된 것처럼 판형 튜브(10,) 위
로 양단이 약간 걸리도록 다른 하나의 탱크 반제품(5)을 내측면이 아래로 향하게 하여 판형 튜브(10,) 밑에 놓인 판형 튜브
(10,) 위로 포개 놓는다.
이렇게 해서 하나의 단위 튜브 플레이트(3)가 조립 완성되면 도 3에 도시된 것처럼 단위 튜브 플레이트(3) 다수개를 상하
로 적층시키고, 적층된 단위 튜브 플레이트(3)의 각 판형 튜브(10,) 사이에 주름핀(2)을 개재시켜 전체 복합 다중 열교환기
(1)의 조립이 완성되고, 조립된 각 부분품들을 브레이징에 의해 600 내지 700℃ 정도에서 고온 가열하여 부착하면 완성된
조립식 복합 다중 열교환기(1)를 제작하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 조립식 복합 다중 열교환기(1)에 의하면, 상하 적층된 각각의 판형 튜브(10,)가 각각의
반 타원형 부분(13,23,33,43)에 의해 마감되어 적층된 탱크 반제품(5)에 의해 형성되는 탱크(6)를 통해 상하로 연결됨으로
써 각각 독립된 하나의 열교환기를 형성하게 되므로, 용도에 따라 판형 튜브(10,)의 폭이나 내부 유로(11,)의 수를 결정한
다면 하나의 조립식 복합 다중 열교환기(1)에 의해 여러 개의 단위 열교환기 기능을 수행할 수 있게 된다.
발명의 효과
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 조립식 복합 다중 열교환기에 따르면, 열교환을 필요로 하는 여러 장치의 열교환
기를 하나로 통합하여 패키지화함으로써 열교환기의 제작원가를 절감할 수 있으며, 조립작업 및 조립라인을 단순화시켜
제작 생산성을 향상시킬 수 있고, 열교환기를 기능별로 제작하여 부착할 때에 비해 연결 및 조립에 필요한 부분이 감소되
므로 내구성 증진을 기대할 수 있게 된다.
또한, 이와 같이 열교환기를 통합 제작함에 있어 부분 별로 기능에 따라 나누어 제작한 뒤 제작된 부분품을 후 공정에서
조립하여 일체화시킴으로써 제작 공정을 합리화시켜 제품 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히 여러 개의 열교환기를 통합
하면서도 형상에 따라 최적의 제작 메카니즘을 달리하는 튜브 부분과 탱크 부분을 분리하여 제작함으로써 생산 효율을 극
대화시킬 수 있게 된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
공개특허 10-2005-0068157
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내부에 적어도 2개 이상의 유로(11,21,31,41)가 형성되어 있으며 모서리면에 돌출된 연결편(9)을 통해 하나로 이어져 있
는 하나 이상의 판형 튜브(10,20,30,40)와, 상기 판형 튜브(10,20,30,40)의 양측단에 끼워지도록 내측면이 마주보는 상태
로 포개져 있는 한 쌍의 탱크 반제품(5)을 하나의 단위 튜브 플레이트(3)로서 적층하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는
조립식 복합 다중 열교환기.
청구항 2.
제1 항에 있어서,
상기 탱크 반제품(5)은 적어도 2개 이상의 반 타원형 부분(13,23,33,43)을 병렬로 이어지도록 한 형상의 판재(7)에 상기
반 타원형 부분(13,23,33,43)의 원호형 에지 부분을 따라 저수턱(15,25,35,45)이, 각 반 타원형 부분(13,23,33,43)의 초점
을 중심으로 컵 모양의 오목부(16,26,36,46)가, 상기 오목부(16,26,36,46)의 바닥면에 원형 개구부(17,27,37,47)가 각각
형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립식 복합 다중 열교환기.
도면
도면1
공개특허 10-2005-0068157
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도면2
도면3
공개특허 10-2005-0068157
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도면4
도면5
공개특허 10-2005-0068157
- 6 -
도면6
공개특허 10-2005-0068157
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