일체형 열교환기(Integrated style heat exchanger)

공개특허 특2003-0092711
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(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
F28F 3/02
(11) 공개번호
(43) 공개일자
특2003-0092711
2003년12월06일
(21) 출원번호 10-2002-0030485
(22) 출원일자 2002년05월31일
(71) 출원인 한라공조주식회사
대전광역시 대덕구 신일동 1689-1
(72) 발명자 안용귀
대전광역시대덕구신일동1689-1
김용호
대전광역시대덕구신일동1689-1
김승환
대전광역시대덕구신일동1689-1
(74) 대리인 박원용
심사청구 : 없음
(54) 일체형 열교환기
요약
본 발명은 일체형 열교환기에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 제 1 열교환기와 제 2 열교환기가 구성의 일부를 서로
공유하면서 일체화됨과 아울러 상기 두 열교환기가 공유하는 방열핀을 분리되게 하여 두 열교환기 사이에서의 열교
환을 차단할 수 있는 일체형 열교환기에 관한 것이다.
이에 본 발명은 제 1 열교환매체가 유동하는 복수개의 제 1 튜브(50)가 적층된 제 1 열교환기(7)와, 상기 제 1 열교환
매체와 다른 온도를 가지는 제 2 열교환매체가 유동하는 복수개의 제 2 튜브(60)가 적층되며 상기 제 1 열교환기(7)
와 일체로 설치되는 제 2 열교환기(8)와, 상기 각 튜브(50)(60)를 통과하는 열교환매체를 열교환시키는 방열핀(100)
을 포함하는 일체형 열교환기에 있어서, 상기 방열핀(100)은 제 1 튜브(50)들 사이에 배치되는 제 1 방열핀(101)과
제 2 튜브(60)들 사이에 배치되는 제 2 방열핀(102)으로 구성되며, 상기 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)은 이
들의 외측면에 도포된 클래드재(80)에 연결되어 브레이징 공정시 용융되어 개별적으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
대표도
도 8
색인어
열교환기, 방열핀, 라디에이터, 응축기, 튜브, 헤더 탱크
명세서
도면의 간단한 설명
공개특허 특2003-0092711
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도 1은 일반적인 일체형 열교환기를 나타내는 사시도,
도 2는 종래의 일체형 열교환기용 방열핀의 일 예를 보인 사시도,
도 3은 본 발명의 일체형 열교환기용 방열핀의 제작공정을 보인 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 열교환기용 방열핀 사시도,
도 5는 도 4에서의 A-A선 확대단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 A-A선 확대단면도,
도 7은 본 발명의 일체형 열교환기용 방열핀이 브레이징에 의해 클래드재가 용융되어 각 방열핀이 분리된 상태의 사
시도,
도 8은 브레이징 후의 일체형 열교환기를 나타내는 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1: 일체형 열교환기 2: 일체형 열교환기용 헤더부
3: 서포트 플레이트 4: 제 1 롤러
5: 제 2 롤러 6: 전조 롤러
7: 제 1 열교환기 8: 제 2 열교환기
10: 제 1 헤더부 11: 제 1 삽입공
20: 제 2 헤더부 21: 제 2 삽입공
30: 제 1 탱크 40: 제 2 탱크
50: 제 1 튜브 60: 제 2 튜브
80: 클래드재 90: 저융점 모재
100: 방열핀 101: 제 1 방열핀
102: 제 2 방열핀 103: 산부
104: 골부 105: 루버
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 일체형 열교환기에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 제 1 열교환기와 제 2 열교환기가 구성의 일부를 서로
공유하면서 일체화됨과 아울러 상기 두 열교환기가 공유하는 방열핀을 분리되게 하여 두 열교환기 사이에서의 열교
환을 차단할 수 있는 일체형 열교환기에 관한 것이다.
차량의 엔진룸 앞부분에는 공조장치의 압축기에서 유입된 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하는 제 1 열교환기와,
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상기 제 1 열교환기의 전면측에 위치되어 엔진을 냉각시키기 위한 라디에이터 역할을 하는 제 2 열교환기가 설치되어
있다.
상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기는 소정의 간격을 두고 나란히 배열되는 두 개의 헤더탱크와, 상기 각 헤더탱크들
을 상호 연통시켜 열교환매체를 유동시키는 다수개의 튜브와, 상기 튜브들 사이에 개재되는 다수개의 방열핀 등으로
이루어지며, 일단에 각각 별도로 부착된 브래킷이 볼트체결로 차체에 고정되는 방식으로 장착된다.
최근에는 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 일체형으로 구성함으로써, 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기가 별도로
구성됨에 따른 제조설비의 차별화 및 부품수의 증가 등과 같은 문제점을 해결할 수 있는 일체형 열교환기가 실용화
되어 있다.
일체형 열교환기(1)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 상부가 개방되고 바닥면에 길이방향을 따라 다수의 제 1 삽입공(1
1)들이 형성된 제 1 헤더부(10) 및 상부가 개방되고 바닥면에 길이방향을 따라 다수의 제 2 삽입공(21)들이 형성되어
상기 제 1 헤더부(10)의 일측과 일체로 연결되는 제 2 헤더부(20)를 가진 일체형 열교환기용 헤더부(2)와; 상기 제 1
헤더부(10)에 접합되는 제 1 탱크(30) 및 상기 제 2 헤더부(20)에 접합되는 제 2 탱크(40)와; 서로 대응하는 상기 일
체형 열교환기용 헤더부(2)들을 상호 연통시켜 열교환매체를 유동시키는 다수의 제 1 튜브(50) 및 제 2 튜브(60)와;
상기 각 튜브(50)(60)들 사이에 파형으로 되어 횡방향으로 개재되는 다수의 방열핀(70)과; 최외측에 설치되어 튜브(5
0)(60) 및 방열핀(70)들을 보강하는 양쪽 서포트 플레이트(3)로 이루어진다.
이와 같은 일체형 열교환기(1)는 제 1 헤더부(10)와 제 2 헤더부(20)가 일체로 이루어져 있을 뿐만 아니라 방열핀(70
)을 공유하고 있기 때문에 구성요소가 줄어 들어 원가절감을 할 수 있을 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있고, 또
한 전체 크기도 콤팩트하게 할 수 있는 이점을 가진다.
그러나, 상기한 일체형 열교환기(1)는 상대적으로 온도 차이를 갖는 제 1 열 교환기(7)(대략 50℃ ~ 70℃의 응축온도
)와 제 2 열교환기(8)(대략 90℃ 이상)가 서로 방열핀(70)을 공유함으로써 고효율 열전도체인 그 방열핀(70)을 통하
여 두 열교환기(7)(8) 사이에 불필요한 열교환이 이루어져 상대적으로 낮은 냉각온도를 유지해야 하는 제 1 열교환기
(7)의 응축효율이 저하되는 문제점을 가지게 된다.
이에, 종래 일체형 열교환기(1)들에는 도 2에서 도시한 바와 같이 산부(73)와 골부(74)가 교번하는 파형 단면이면서
중앙의 산부(73)와 골부(74)에서 반달형의 배제부(76)를 갖고 산부(73)와 골부(74)사이의 빗면에는 비늘 형태의 루
버(75)를 갖는 방열핀(70)이 제안되어 왔다.
그러나, 상기한 방열핀(70)은 반달형의 배제부(76)를 형성하기위해 작업공수가 증가하고 제조공정이 복잡해짐과 아
울러 상기 반달형 배제부(76) 부위의 강도가 취약하기 때문에 조립시 변형되는 문제점을 가지고 있으며, 또한 상기 반
달형 배제부(76)에 의해 두 열교환기(7)(8) 사이에서 발생하는 열교환을 어느정도 억제할 수는 있으나 완전히 차단하
지 못하는 문제점이 있는 것이다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 제 1,2 열교환기측 방열핀을 클래드재 등에 의해 임시
로 연결하여 가조립하고 브레이징을 거친 후 상기 방열핀이 2개로 완전 분리되게 함으로써, 상기 제 1,2 열교환기의
코어 조립작업시 각각의 방열핀을 가공/조립하지 않아도 됨에 따라 생산성을 향상 시킬 수 있으며, 또한 상기 제 1,2
열교환기간의 불필요한 열전달을 차단함과 아울러 각각의 방열성능을 높일 수 있는 일체형 열교환기를 제공하는데
있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1 열교환매체가 유동하는 복수개의 제 1 튜브(50)가 적층된 제 1 열교환
기(7)와, 상기 제 1 열교환매체와 다른 온도를 가지는 제 2 열교환매체가 유동하는 복수개의 제 2 튜브(60)가 적층되
며 상기 제 1 열교환기(7)와 일체로 설치되는 제 2 열교환기(8)와, 상기 각 튜브(50)(60)를 통과하는 열교환매체를 열
교환시키는 방열핀(100)을 포함하는 일체형 열교환기에 있어서, 상기 방열핀은 제 1 튜브들 사이에 배치되는 제 1 방
열핀과 제 2 튜브들 사이에 배치되는 제 2 방열핀으로 구성되며, 상기 제 1 방열핀과 제 2 방열핀은 이들의 외측면에
도포된 클래드재에 연결되어 브레이징 공정시 용융되어 개별적으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
발명의 구성 및 작용
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
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종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일체형 열교환기용 방열핀의 제작공정을 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체
형 열교환기용 방열핀 사시도이며, 도 5는 도 4에서의 A-A선 확대단면도이고, 도 7은 본 발명의 일체형 열교환기용
방열핀이 브레이징에 의해 클래드재가 용융되어 각 방열핀이 분리된 상태의 사시도이며, 도 8은 브레이징 후의 일체
형 열교환기를 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 제 1 열교환기(7)와 제 2 열교환기(8)가 일체로 구성된 일체 형 열교환기(1)는 상부가 개방되고 바닥
면에 길이방향을 따라 다수의 제 1 삽입공(11)들이 형성된 제 1 헤더부(10) 및 상부가 개방되고 바닥면에 길이방향을
따라 다수의 제 2 삽입공(21)들이 형성되어 상기 제 1 헤더부(10)의 일측과 일체로 연결되는 제 2 헤더부(20)를 가진
일체형 열교환기용 헤더부(2)와; 상기 제 1 헤더부(10)에 접합되는 제 1 탱크(30) 및 상기 제 2 헤더부(20)에 접합되
는 제 2 탱크(40)와; 서로 대응하는 상기 일체형 열교환기용 헤더부(2)들을 상호 연통시켜 열교환매체를 유동시키는
다수의 제 1 튜브(50) 및 제 2 튜브(60)와; 상기 각 튜브(50)(60)들 사이에 파형으로 되어 횡방향으로 개재되는 다수
의 방열핀(100)과; 최외측에 설치되어 튜브(50)(60) 및 방열핀(100)들을 보강하는 양쪽 서포트 플레이트(3)로 이루
어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 방열핀(100)은 제 1 튜브(50) 사이에 개재되는 제 1 방열핀(101)과 제 2 튜브(60)
사이에 개재되는 제 2 방열핀(102)을 상호 일정한 간격으로 이격한 상태에서 상기 각 방열핀(101)(102)의 양면에 클
래드재(80)를 접합하여 롤러 가공 등에 의해 압착 성형함에 따라 상기 각 방열핀(101)(102)은 클래드재(80)에 의해
연결되게 된다.
계속해서 상기한 방열핀(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 롤러(4)와 제 2 롤러(5)를 통과하면서 상기 클래드재(
80)와 상기 방열핀(100)이 더욱 압착이 되고, 마지막으로 전조롤러(6)를 거치면서 산부(103)와 골부(104) 사이의 빗
면에 루버(105)가 성형됨과 동시에 전체적으로는 파형으로 절곡된다. 이와 같은 공정을 통하여 형성된 방열핀(100)
은 도 4와 같이 산부(103)와 골부(104)가 교번하는 파형 단면이면서 그 빗면에는 비늘 형태의 루버(105)를 갖으며 제
1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)을 일체로 갖는 방열핀(100)으로 완성된다.
여기서 상기 클래드재(80)는 상기 방열핀(100)의 용융점보다 낮은 용융점을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같은 방열핀(100)은 상기 제 1 방열핀(101)측을 제 1 튜브(50) 사이에 개재하고 제 2 방열핀(102)측을 제 2 튜
브(60) 사이에 개재하여 상기 각 튜브(50)(60)의 외측면과 상기 방열핀(100)의 산부(103)와 골부(104)가 선접촉하게
된다.
이처럼 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)을 일체로 제작하게 되면 상기 각 튜브(50)(60)에 개재할 때 작업이 쉬
워짐과 아울러 생산성이 향상되는 것이다.
그리고, 상기한 방열핀(100)이 각각의 튜브(50)(60) 사이에 개재된 일체형 열교환기(1)를 노(爐)에 넣어 소정온도로
가열하는 브레이징 공정을 통하여 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 각 방열핀(101)(102) 양면에 일체로 접합되
어 있는 클래드재(80)가 용융되어 상기 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)을 완전히 분리시킴과 아울러 상기 각
튜브(50)(60)의 외측면과 선접촉 되어 있는 방열핀(100)의 산부(103)와 골부(104)가 접합되게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 A-A선 확대단면도로써, 상기한 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)의 상호
대응되는 각 단부 사이에 상기 방열핀(100)보다 용융점이 낮은 저융점 모재(90)를 삽입함과 아울러 상기 저융점 모재
(90)는 상기 각 방열핀(101)(102)의 단부를 일체로 연결하여 간격을 일정하게 유지함으로써 상기 각 방열핀(101)(10
2)의 양면에 클래드재(80)를 접합할시 작업공정 및 생산능률을 향상시킨다. 아울러 일 실시예의 방열핀(100) 제조공
정과 동일한 공정을 통하여 제작되게 된다.
그리고, 상기 저융점 모재(90) 역시 브레이징 공정을 통하여 클래드재(80)와 함께 용융되어 제 1 방열핀(101)과 제 2
방열핀(102)을 분리시키게 된다.
상기한 본 발명에 따르면, 일체형 열교환기(1)의 각 튜브(50)(60)들 사이에 개재되어 접합되는 방열핀(100)은 브레이
징 공정을 통하여 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)으로 완전히 분리되며, 따라서 제 1 튜브(50)와 제 2 튜브(60
)내에서 이동되는 열교환매체는 상기 각 튜브(50)(60)를 통해 각각의 방열핀(101)(102)으로 열을 전도하게 됨과 아
울러 상기 각각의 방열핀(101)(102)은 방열핀(101)(102) 사이로 송풍되는 공기에 방열하게 된다.
특히, 열교환이 활발하게 일어나는 상기 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)이 완전히 분리됨에 따라 두 열교환기(
7)(8)가 각기 독립적인 냉각성능을 확보할 수 있게 된다.
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그리고, 냉각온도가 다른 제 1 열교환기(7)와 제 2 열교환기(8)가 일체화됨에 따라 상기 두 열교환기(7)(8) 사이의 열
교환이 수반되어 필연적으로 발생하는 냉각온도가 낮은 열교환기(제 1 열교환기)(7)의 냉각성능 저하 문제를 개선한
것이다.
발명의 효과
상기한 본 발명에 따르면, 상기 제 1,2 열교환기측에 개재되는 방열핀을 클 래드재 등에 의해 임시로 연결하여 상기
제 1,2 열교환기와 가조립함으로써, 상기 제 1,2 열교환기의 코어 조립작업시 각각의 방열핀을 가공/조립하지 않아도
되므로 생상성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 상기의 방열핀이 브레이징을 거친 후 2개로 완전 분리됨으로써, 상기 제 1,2 열교환기간의 불필요한 열전달을
차단함과 아울러 각각의 방열성능을 높일 수 있는 것이다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
제 1 열교환매체가 유동하는 복수개의 제 1 튜브(50)가 적층된 제 1 열교환기(7)와, 상기 제 1 열교환매체와 다른 온
도를 가지는 제 2 열교환매체가 유동하는 복수개의 제 2 튜브(60)가 적층되며 상기 제 1 열교환기(7)와 일체로 설치
되는 제 2 열교환기(8)와, 상기 각 튜브(50)(60)를 통과하는 열교환매체를 열교환시키는 방열핀(100)을 포함하는 일
체형 열교환기에 있어서,
상기 방열핀(100)은 제 1 튜브(50)들 사이에 배치되는 제 1 방열핀(101)과 제 2 튜브(60)들 사이에 배치되는 제 2 방
열핀(102)으로 구성되며,
상기 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102)은 이들의 외측면에 도포된 클래드재(80)에 연결되어 브레이징 공정시 용
융되어 개별적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방열핀(101)과 제 2 방열핀(102) 사이에 저융점 모재(90)가 더 개재되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교
환기.
청구항 3.
제 2 항에 있어서,
상기 저융점 모재(90)의 용융점은 상기 방열핀(100)의 용융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
청구항 4.
제 2 항에 있어서,
상기 저융점 모재(90)는 브레이징 공정을 통하여 상기 클래드재(80)와 함께 용융되는 것을 특징으로 하는 일체형 열
교환기.
도면
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도면2
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도면4
도면5
도면6
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