KR200343597Y1 - 적층형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔드 플레이트와 접면하는 튜브를 이루는 두 플레이트의 접합부의 폭을 비대칭으로 형성함으로서 상기 튜브의 파손을 방지하여 내구성을 향상하고 열교환기의 경량화를 도모한 적층형 열교환기에 관한 것이다.

이에 본 고안은 적어도 두 개의 플레이트(101)(102)를 접합하여 내부에 유로(103)를 형성하는 다수열의 튜브(100)와, 상기 튜브(100)들 사이에 개재되는 방열핀(50)과, 상기 튜브(100) 및 방열핀(50)을 보강하기 위해 이들의 최외측에 설치되는 엔드 플레이트(30)를 포함하여 이루어지는 적층형 열교환기에 있어서, 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 튜브(100)는 상호 접합되는 두 플레이트(101)(102)의 접합부(101a)(102a)의 폭(a)(b)이 비대칭인 것을 특징으로 한다.

Description

적층형 열교환기{Laminated heat exchanger}

본 고안은 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔드 플레이트와 접면하는 튜브를 이루는 두 플레이트의 접합부의 폭을 비대칭으로 형성함으로서 상기 튜브의 파손을 방지하여 내구성을 향상하고 열교환기의 경량화를 도모한 적층형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 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 있다.

이하, 상기한 열교환기 중에서 다수의 튜브를 적층하여 이루어지고 냉매를 작동유체로 사용하는 적층형 열교환기인 증발기를 일예로 설명하기로 한다.

상기 증발기(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상단부에 홀(14a)이 형성된 컵(14)을 나란하게 갖는 한 쌍의 탱크(40a)와, 상기 한 쌍의 탱크(40a) 사이에서 수직으로 소정의 길이만큼 구획비드(13)가 형성된 편두형 또는 양두형 플레이트(11)(11a) 두 개가 서로 접합됨으로써 구획비드(13)를 중심으로 전체적으로 "U"자형 유로(12)가 형성됨과 아울러 길이방향으로 서로 접합된 탱크(40a)들에 의하여 양쪽으로 탱크(40)가 형성되는 튜브(10)들과, 상기 튜브(10)들 사이에 개재되는 방열핀(50)과, 그리고 상기 튜브(10) 및 방열핀(50)들을 보강하기 위하여 이들의 최외측에 설치되는 두 엔드 플레이트(30)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 유로(12)내를 흐르는 냉매를 난류화시키기 위해 마주하는 양측 플레이트가 엠보싱 가공에 의하여 내측으로 돌출되어 접합된 다수의 비드(15)들이 형성된다.

여기서, 상기 비드(15)들은 목적에 따라서 형성되지 않을 수도 있다.

그리고, 상기 각 튜브(10)의 유로(12) 입,출구측에는 냉매가 상기 유로(12)로 골고루 분배되도록 하나 이상의 비드(16a)로 구획된 복수개의 통로(16b)를 갖는 목비드부(16)가 형성되어 있다.

한편, 양두형 플레이트는 하단부에 한 개 혹은 두 개의 컵이 더 형성되어 있다는 것을 제외하고 편두형 플레이트(11)(11a)와 동일하므로 이하 편의상 상단부에 두 개의 컵(14)이 형성된 편두형 플레이트(11)(11a)만을 예를 들어 설명한다.

그리고, 상기 튜브(10)들 중에는 내부와 연통하면서 탱크(40a)의 일측으로 돌출되는 입,출구측 매니폴드(21)(21a)가 형성되어 냉매를 유입/배출하기 위한 입,출구파이프(2)(3)와 연결되는 매니폴드 튜브(20)도 사용된다.

이렇게 상기 각 구성요소들은 가조립된 상태에서 브레이징하게 되는데 이때 상기 플레이트(11)(11a)의 표면에 부착되어 있는 클래드(clad)재가 용융되어 각 구성요소들을 접합하게 된다.

상기한 바와 같은 증발기(1)내에서의 냉매흐름은 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 입,출구측 매니폴드(21)(21a)가 형성된 탱크(40)는 유입되는 냉매와 배출되는냉매를 구획하기 위한 배플(60)이 내부에 형성되어 있다.

따라서, 상기 한 쌍의 탱크(40)는 냉매가 유입되는 탱크(40)측을 도면상에서는 "A", 상기 "A"측에서 냉매가 유턴되어 돌어오는 탱크(40)측을 "B", 상기 "B"측과 연통됨에 따라 냉매가 흘러 유입되는 탱크(40)측을 "C", 상기 "C"측에서 냉매가 유턴되어 돌어온후 배출되는 탱크(40)측을 "D"라고 할 때,

상기 입구측 매니폴드(21)를 통해 유입되는 냉매는 상기 탱크(40)의 "A"측에 고루 분배된 후 튜브(10)(20)들의 "U"자형 유로(12)를 따라 흐르다가 인접한 타측 탱크(40)의 "B"측으로 유입되고 계속해서 동일탱크(40)의 "C"측으로 흐르게 되고, 다시 튜브(10)(20)들의 "U"자형 유로(12)를 따라 흐르다가 출구측 매니폴드(21a)가 형성된 탱크(40)의 "D"측으로 유입되어 최종 배출되게 되는 것이다.

이러한 증발기(1)는 냉매 라인을 따라 냉각 시스템 내에서 순환하는 냉매를 유입하고 배출하는 과정에서 상기 튜브(10)(20)들 사이를 통해 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차실내측으로 송풍되는 공기를 냉각하게 된다.

그러나, 상기한 증발기(1)를 포함하는 적층형 열교환기의 내압성 및 내피로성 시험시, 도 3과 같이 주로 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하고 있는 튜브(10)측에서 파손이 발생하게 된다.

즉, 상기 튜브(10)를 형성하기 위해 상호 접합된 두 개의 플레이트(11)(11a) 중 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(11)측에서 파손이 발생하게 되며, 특히 상기 플레이트(11)의 파손 부위는 다른 요소와 접합이 이루어지지 않는 측면측에서 발생하게 된다.

따라서, 종래에는 이를 방지하기 위하여 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(11)를 타 플레이트에 비하여 소재의 두께를 두껍게 하는 등의 방법으로 상기의 문제를 해결하고 있다.

그러나, 타 플레이트 보다 두꺼운 소재를 사용하게 되면 그 만큼 제조비용이 증가함은 물론 열교환기 전체의 중량도 증가하여 경량화에도 어려움이 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 상기 엔드 플레이트와 접면하는 튜브를 이루는 두 플레이트의 접합부의 폭을 비대칭으로 형성하여 브레이징시 상기 플레이트의 취약부분인 측면까지 필렛이 충분히 형성되도록 하여 이부분의 두께가 두꺼워지도록 함으로서 소재의 두께 증가 없이도 상기 튜브의 파손을 방지하여 내구성을 향상하고 열교환기의 경량화를 도모한 적층형 열교환기를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 적층형 열교환기를 나타내는 사시도,

도 2는 종래의 적층형 열교환기에서 튜브를 나타내는 분해사시도,

도 3은 도 1에서의 M-M선 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 적층형 열교환기에서 엔드플레이트에 접면하는 튜브를 나타내는 부분 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1: 적층형 열교환기(증발기) 2: 입구파이프

3: 출구파이프 10,100: 튜브

11,11a,101,102: 플레이트 12,103: 유로

13: 구획비드 14: 컵

14a: 홀 15,16a: 비드

16: 목비드부 16b: 통로

20: 매니폴드 튜브 21: 입구측 매니폴드

21a: 출구측 매니폴드 30: 엔드 플레이트

40,40a: 탱크 50: 방열핀

60: 배플 101a,102a: 접합부

105: 필렛 a,b: 접합부의 폭

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 적어도 두 개의 플레이트를 접합하여 내부에 유로를 형성하는 다수열의 튜브와, 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀과, 상기 튜브 및 방열핀을 보강하기 위해 이들의 최외측에 설치되는 엔드 플레이트를 포함하여 이루어지는 적층형 열교환기에 있어서, 상기 엔드 플레이트와 접면하는 튜브는 상호 접합되는 두 플레이트의 접합부의 폭이 비대칭인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아울러, 적층형 열교환기의 전체구성 및 작용에 대한 설명은 앞서 설명하였으므로 생략하고, 종래와 동일한 구성에 대해서는 종래 도면을 참조하며 동일부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안에 따른 적층형 열교환기에서 엔드플레이트에 접면하는 튜브를 나타내는 부분 단면도이다.

먼저, 본 고안에 따른 적층형 열교환기(1)의 전체구성을 종래 도면을 참조하여 간략히 설명하면, 두 개의 플레이트(101)(102)를 접합하여 내부에 유로(103)를 형성하는 다수열의 튜브(100)와, 상기 각 튜브(100)들의 상단에 일체로 형성되고 각각 접합되어 상기 유로(103)와 연통하도록 구비되는 탱크(40)와, 상기 튜브(100)들 사이에 개재되어 열교환을 촉진시키는 방열핀(50)과, 상기 튜브(100) 및 방열핀(50)을 보강하기 위해 이들의 최외측에 설치되는 엔드 플레이트(30)를 포함하여 이루어진다.

이러한 적층형 열교환기(1)에 있어서, 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 튜브(100)는 상기 튜브(100)를 형성하기 위해 상호 접합되는 두 플레이트(101)(102)의 접합부(101a)(102a)의 폭(a)(b)이 비대칭으로 형성된다.

여기서, 상기 접합부(101a)(102a)의 폭(a)(b)은 상기 두 플레이트(101)(102)가 접면하는 평면의 폭이다.

즉, 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 접합부(101a) 폭을 a라하고, 다른 하나의 플레이트(102)의 접합부(102a) 폭을 b라 할 때, 다음식, a〈 b 를 만족하는 것이 바람직하다.

이렇게, 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 접합부(101a) 폭(a) 보다 여기에 접합되는 다른 플레이트(102)의 접합부(102a) 폭(b)을 더 크게 함으로서, 브레이징시 상기 접합부(101a)(102a)에 필렛(105)이 충분히 형성되도록 한 것이다.

즉, 브레이싱시 상기 각 플레이트(101)(102)의 표면에 부착되어 있는 클래드재가 용융되면서 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 측면을 따라 필렛(105)이 확장되어 형성된다.

따라서, 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 가장 취약부분인 측면 두께가 상기 필렛(105)에 의해 두꺼워지기 때문에 소재의 두께 증가 없이도 파손을 방지할 수 있으며 내구성도 향상되는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 적층형 열교환기(1)는 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 접합부(101a) 폭(a) 보다 여기에 접합되는 다른 플레이트(102)의 접합부(102a) 폭(b)을 더 크게 형성함으로서, 상기 각각의 구성요소(튜브, 방열핀, 엔드 플레이트 등)들을 가조립한 상태에서 브레이징노에 투입하면 상기 각 플레이트(101)(102)의 표면에 부착되어 있는 클래드재가 용융되면서 상기 각 구성요소들을 접합시킴과 동시에 상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 가장 취약부분인 측면에 필렛(105)이 확장 형성되어 이부분의 두께가 두꺼워짐에 따라 파손이 방지된다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따르면, 상기 엔드 플레이트와 접면하는 플레이트의 접합부 폭 보다 여기에 접합되는 다른 플레이트의 접합부 폭을 더 크게 형성하여 브레이징시 상기 플레이트의 취약부분인 측면까지 필렛이 확장 형성되어 이부분의 두께가 두꺼워짐으로서, 소재의 두께 증가 없이도 상기 튜브의 파손을 방지하여 내구성이 향상되고 열교환기의 경량화에 유리하다.

Claims (2)

1. 적어도 두 개의 플레이트(101)(102)를 접합하여 내부에 유로(103)를 형성하는 다수열의 튜브(100)와, 상기 튜브(100)들 사이에 개재되는 방열핀(50)과, 상기 튜브(100) 및 방열핀(50)을 보강하기 위해 이들의 최외측에 설치되는 엔드 플레이트(30)를 포함하여 이루어지는 적층형 열교환기에 있어서,

   상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 튜브(100)는 상호 접합되는 두 플레이트(101)(102)의 접합부(101a)(102a)의 폭(a)(b)이 비대칭인 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 엔드 플레이트(30)와 접면하는 플레이트(101)의 접합부(101a) 폭을 a 라하고, 다른 하나의 플레이트(102)의 접합부(102a) 폭을 b 라 할 때, 다음식, a 〈 b 를 만족하는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.