KR940010978B1 - 멀티플로우형의 열교환기 - Google Patents

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KR940010978B1
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마사쯔구 스가와라
가쯔히또 바바
도시아끼 야마모또
즈또무 스나가
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갈소니꾸 가부시끼가이샤
미야모리 유끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

멀티플로우형의 열교환기
제 1 도는, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 일부 파단 사시도.
제 2 도는, 동 실시예의 편평관의 성형 과정의 상태를 나타내는 단면도.
제 3 도는, 동 실시예의 편평관의 단면도.
제 4 도는, 인너핀(inner fin)의 사시도.
제 5,6 도는, 상기 실시예의 실험결과를 나타내는 그래프.
제 7 도는, 상기 열교환기의 변형예를 나타내는 정면도.
제 8 도는, 상기 열교환기의 장착 구조를 나타내는 요부 분석 사시도.
제 9 도는, 제 8 도의 선(Ⅸ-Ⅸ)에 따른 단면도.
제 10 도는, 제 8 도의 선(Ⅹ-Ⅹ)에 따른 단면도.
제 11 도는, 상기 열교환기의 기타의 장착 구조를 나타내는 요부 분해사시도.
제 12 도는, 제 11 도의 선(Ⅷ-Ⅷ)에 따른 단면도.
제 13 도는, 상기 열교환기의 또 다른 장착 구조를 나타내는 분해사시도.
제 14 도는, 본 발명의 타 실시예에 사용되는 편평관의 성형상태를 나타내는 단면도.
제 15 도는, 동 편평관의 굽힘 상태를 나타내는 단면도.
제 16a 도는, 동 편평관의 사시도, 제 16b,c 도는 제 16a 도의 선(B-B) 및 선(C-C)에 따른 단면도.
제 17 도는, 동 편평관의 다른 예를 나타내는 사시도.
제 18,19 도는, 동 편평관의 또 다른 예를 나타내는 사시도와 단면도.
제 20∼25 도는, 본 발명의 열교환기의 실험결과를 나타내는 그래프.
제 26,27 도 및 제 28,29 도는 각각 동 편평관의 또다른 예를 나타내는 사시도와 단면도.
제 30 도는, 상기 편평관의 헤더파이프와의 연결 상태를 나타내는 분해 사시도.
제 31,32 도는, 상기 편평관의 단부의 다른 예를 나타내는 사시도.
제 33 도는, 제 32 도에 나타낸 편평관의 분해사시도.
제 34 도는, 종래의 열교환기의 사시도.
제 35 도는, 제 34 도의 단면도.
제 36 도는, 상기 종래의 열교환기의 편평관의 단면도.
제 37 도는, 상기 종래의 열교환기의 인너핀의 사시도이다.
본 발명은, 자동차용 공기조화장치에 장착되는 멀티플로우형의 열교환기의 개량에 관한 것이다.
최근 제안되고 있는 자동차용 공기조화장치에 콘덴서등에 사용되는 열교환기에는, 제 34 도에 나타낸 멀티플로우형의 것이 있다(예로서, 미합중국 특허 제4,615,385호, 일본국 특개소 62-175,588호 공보 참조).
이 멀티플로우형의 열교환기는, 소정길이 (ℓ)만큼 이격되고 또한 평행으로 대향 설치된 한쌍의 헤더파이프(1,2)를 가지고 있다. 일방의 입구측 헤더파이프(1)에는 냉매 따위의 열교환 유체가 유입되는 입구관(3)이 장착되고, 타방의 출구측 헤더파이프(2)에는 상기 열교환 유체가 유출되는 출구관(4)이 장착되어 있다. 이 양 헤더파이프(1,2) 사이에는 다수의 편평관(5)이 양 헤더파이프(1,2)를 연통하도록 설치되고, 입구측 헤더파이프(1)로 부터 유입된 열교환 유체가 복수의 평행류가 되어서 출구측 헤더파이프(1,2)로 유입되도록 되어 있다. 또 양 헤더파이프(1,2)가 대향하는 측면에는, 제 35 도에서와 같이 돔(dome)상의 팽출부(6)가 형성되고, 이에 의해서 상기 열교환기의 내압 강도 증가를 도포하고 있다.
또한, 제 34,35 도에 있어서, 부호(7)는, 전열용의 파형핀, 부호(8,9)는 밀폐용 뚜껑, 부호(10)는 보강플레이트이다.
또, 상기 편평관(5)내에는, 제 36 도에 나타낸 바와 같이, 축 직각 단면이 소정 피치(p)의 파형형상을 한 인너핀(11)이 삽입 고착되어 있다. 이 인너핀(11)은, 상기 편평관(5)의 유로(r)를 구획하고, 내부에 복수개의 독립된 소유로(12)를 형성하고 있다.
따라서, 이 멀티플로우형의 열교환기(H)에서는, 입구측의 헤더파이프(1)내에 유입한 열교환 유체는 일괄적으로 출구측의 헤더파이프(2)를 향해서 복수의 평행류가 되어 유동함과 동시에 이 소유로(12)내에서도 평행류로 되어 유동하게 된다.
이 멀티플로우형의 열교환기(H)는, 상기 각 소유로(12)의 등가직경(즉, 이 소유로(12)를 원형 단면의 유로로 환산하였을 때의 직경)이 소정치가 되도록하여, 열교환성능의 향상을 도모하고 있다. 즉, 유통하는 공기의 압력강하, 열교환 유체의 유통저항, 열교환 효율의 관계로부터, 전열면적을 소정의 것으로 만들고, 이에 의하여 열교환기 전체의 열교환 효율을 높이고 있다. 또한, 열교환기에는, 이른바 이형관튜브(내부에 복수의 유로가 형성되도록 압출성형을 하여 편평한 타원관으로 만든것)를 사용한 것이 있으나, 상기 멀티플로우형의 열교환기(H)는, 이형관 튜브의 열교환기에 비하여, 관의 두께를 얇게할 수 있고, 유통저항이 적고, 열교환 성능도 높다는 장점외에 헤더파이프(1,2)에 팽출부(9)를 형성하고 있다는 사실에서 내압성능이 높고 소형, 경량이 된다는 장점도 갖고 있다.
그러나, 상기 멀티플로우형의 열교환기(H)는, 성능의 면, 제조의 면에서 문제를 갖고 있다.
우선, 성능면에서, 상기 인너핀(11)은, 제 36 도에 나타낸 바와 같이, 편평관(5)내의 유로(r)를 구획하도록, 노중납땜(Arurnace brazing)한 것으로서, 여기에서 형성된 소유로(12)는, 시단에서 종단에 이르기까지 직선적인 유로로되어 있으며, 열교환 유체는 펀평관(5)내를 단순히 직선적으로 흐를뿐, 교반되는 일은 없다. 따라서, 소유로(12)의 중심부분을 흐르는 열교환 유체는 단순히 편평관(5)내를 통과할 뿐, 열교환 유체 전부가 열교환작용에 기여하지는 않고 있다.
또, 인너핀(11)에 의하여 구획 형성된 소유로(12)중을 흐르는 열교환 유체는, 헤더파이프(1,2) 사이를 흐르고 있는 경우에는, 열교환 유체가 서로 혼입하는 일이 없기 때문에, 충분히 열교환 성능을 발휘하지 못하고 유동하게 된다.
이점에 관하여, 일본국 특개소 61-295,494호 공보 및 실개소 62-39,182호 공보에는, 파형의 인너핀에서 소정의 피치마다 교호히 파형을 형성한 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 인너핀은, 인너핀에 의해서 열교환 유체를 사행류로 하여도 열교환 성능면에서도 불충분한 것으로 되어 있다.
다음, 제조면에 있어서도 문제가 있다.
상기 인너핀(11)은, 편평관(5)등 열교환기를 구성하는 타부재와 더불어 전체를 일괄해서 노중 납땜하지만, 이 경우, 노내로 반입하기 전에, 플럭스(flux)를 인너핀(11)의 돌기부(11a)에 도포하는 공정이 있다. 그러나, 이 공정에서 플럭스는 인너핀(11)이, 이 제 37 도에 나타낸 바와 같이, 파상판 형상이므로, 돌기부(11a)에 부착한 플럭스는 그 사면에 따라 흘러, 골부(11b)에 고이게 된다. 이때문에, 플럭스가 가장 많이 도포되어야 하는 부분인 돌기부(11a)의 표면에는, 플럭스의 부착량이 적고, 실제상 납땜 작업이 매우 어려운 것으로 되어 있다.
또한, 멀티플로우형의 열교환기(H)는, 예로서, 미합중국 특허 제4,651,816호에 개시된 바와 같이, 상기 헤더파이프(1,2)에 납땜등으로 고착된 브라켓트(13)에 의하여 자체 또는 여타의 열교환기, 즉 엔진냉각 사이클의 라디에이터에 볼트로 고정된다. 이 브라켓트(13)는 통상 알루미늄제로서, 차량에 따라 상이한 장착위치를 지그 등을 사용하여 위치 결정을 한다음, 상기 편평관(5)과 파상핀(7)과의 납땜과 동시에 가열로 중에서 일체로 납땜하거나, 혹은 이 납땜을 한 후에 TIG 용접등으로 고착시키도록 되어 있다.
그런데, 전술한 납땜에 의한 고착방법에 있어서는, 일반적으로 브리켓트의 정착 위치 정밀도를 유지하여 납땜하는 것이 곤란하다. 함편, 상기 TIG 용점에 있어서는 그 용접 공수가 많고, 생산성 및 코스트의 면에서도 불리하다.
또한, 일본국 실개소 61-110,017호 공보에는, 용접을 하지 않고 열교환기를 고정하는 구조가 개시되어 있으나, 여기에 개시된 열교환기는, 헤더파이프를 이용하고 있지 않으므로 부품수가 많아지거나 조립에 시간이 걸리는 것으로 되어 있다.
본 발명은, 이와같은 불합리점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 편평관 내를 흐르는 열교환 유체가 사행류가 되도록 방해부재를 설치함과 동시에 이 방해부재와 편평관의 내벽에 의해서 구획 형성되는 유로의 단면적의 등가직경이 0.4∼1.5mm가 되도록 하고, 냉매통로저항을 너무 크게하지 않고서도 냉매의 교반을 충분하게 행할 수 있는, 열교환 성능상과 제조상 및 조립상에 있어서 우수한 멀티플로우형의 열교환기를 제공함을 목적으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명키로 한다.
제 1 도는, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 일부 파단사시도, 제 2 도는 동 실시예의 편평관의 성형전 상태를 나타내는 단면도, 제 3 도는 동 실시예의 편평관 성형후의 상태를 나타내는 단면도, 제 4 도는 인너핀의 요부 사시도로서, 제 34∼37 도에 나타낸 부재와 동일한 부재에는 동일부호를 사용했다.
이 멀티플로우형의 열교환기(H)에서는, 열교환 유체가 유입하는 입구관(3)이 장착된 단면이 환상인 입구측 헤더파이프(1)와, 상기 열교환 유체가 유출하는 출구관(4)이 장착된 단면이 환상인 출구측 헤더파이프(2)를 소정길이 (ℓ)만큼 이격하여 배치함과 동시에 이 양자를 평행으로 대향 설치하고 그 사이를 다수의 편평관(5)에 의하여 연통시키고 있는 점은, 제 34 도의 것과 같다. 이들 헤더파이프(1,2)는 알루미늄제의 관으로서 두께 1.5mm의 관이다.
우선, 편평관(5)에 관해서 설명한다.
편평관(5)은, 통상적으로 전봉관이라고 불리우는 것으로서, 제 2 도에 표시하는 바와 같이 1매의 편평한 판재로부터 축 직각단면이 평편한 U자상이 되도록 성형하고, 그 단부의 플랜지(21)를 화살표 방향으로 변형시켜, 양 플랜지(21,21)를 밀착시킨 상태로 용접한 것이다.
다음에, 상기 각 편평관(5)내에 설치한 냉매의 흐름을 방해하도록 기능을 발휘하는 방해부재(G)로서의 인너핀(20)에 관해서 설명한다.
이 인너핀(20)은, 제 3,4 도에 나타낸 바와 같이, 축 직각 단면이 소정 피치(p)의 파형상을 이루어, 상기 편평관(5)내의 유로(r)를 복수개의 독립된 소유로(12)로 구획한 것이다. 이들 각 소유로(12)의 유체직경은, 유통하는 공기의 압력강하, 열교환 유체의 유통저항, 열교환 효율의 관계로 부터 구한 등가직경이 소정의 값으로 설정되어 있으며, 바람직하게는 약 0.4∼1.5mm정도, 더욱 바람직하게는, 0.7mm 정도이다.
특히, 본 실시예의 인너핀(20)은, 전술한 소정 피치(p)의 파형부(h)를 형성하는 경우에, 열교환 유체의 흐름방향(제 4 도의 화살표 방향)에 대해서 소정길이(s)마다 상기 파형을 직각방향으로 엇갈려 돌출시킨 파형부(h)를 가지며, 제 1 단의 파형부(h1)의 중앙에 제 2 단위 파형부(h2)의 단부면(E)이 또, 제 2 단의 파형부(h2)의 중앙에 제 3 단의 파형부(h3)의 단부면(E)이 각각 위치하도록 되어 있다.
여기에서, 상기 소정 길이(s)는 서로 같아도 좋고, 또 서로 상이하게 하여도 좋다, 이 파형부의 형상은 제 3 도에 나타낸 바와 같이 대략 사다리꼴 형상으로 하여도 좋으나, 제 37 도와 같이 파상형으로 하여도 무방하다.
이와 같이할 경우 단부면(E)이 칼끝효과(칼끝처럼 예리한 단부에서 열교환작용은 타부분에 비해서 효과적으로 이루어지는 점에서, 이와 같이 칭하여지고 있다)를 발휘하고, 이 단부면(E)이 편평관(5)의 전체길이에 걸쳐 다수 존재하는 것이 되므로, 열교환 유체와 공기와의 열교환이 매우 효율적으로 행하여지며, 이에 의하여 열교환기 전체의 열교환 성능이 크게 높아진다. 또 이 단부면(E)은 선단의 파형부(h1)의 중간에 차순의 파형부(h2)의 단부면이 위치하도록 하고 있으므로 선단의 파형부(h1)에 의해서 형성된 소유로(12)를 통해 유동한 열교환 유체는 차순의 파형부(h2)의 단부면(E)에 충돌하고, 이에 의해서 교반이 되며 이 교반효과에 의해서도 열교환이 매우 효율적으로 행하여지고 이에 의하여 열교환기 전체의 열교환 성능이 현저하게 높아지게 된다.
예를 들어 풍속 5m/s의 상태에서 방열성능을 조사하는 실험을 행한 결과, 제 5 도와 같은 실험 결과를 얻었다.
이 실험결과에 의하면 종래의 파상판의 인너핀을 사용한 열교환기(동 도면에서는 파선으로 표시)와 본 발명에 관한 열교환기(동 도에서의 실선으로 표시)를 비교하면, 등가직경이 0.75mm의 경우에는, 1500kcal/h정도의 차가 있으며, 1.2mm의 것에서는 1200kcal/h 정도의 차가 생겨, 모두 본 실시예의 지그재그상 인너핀(20)쪽이 약 15% 정도 우수함을 알았다. 또 열교환 유체를 냉매로 한 경우의 유로저항을 측정하면, 제 6 도와 같이 0.4∼1.5mm 정도가 가장 바람직하다는 것이 판명되었다.
전술한 실시예의 경우, 선단의 파형부(h1)의 중앙에 차순의 파형부(h2)의 단부면(E)이 위치하도록 하였으나, 반드시 차순의 파형부(h2)의 단부면(E)이 선단의 파형부(h1)의 중앙에 위치할 필요는 없고, 선단의 파형부(h1)의 사이에 차순의 파형부(h2)의 단부면(E)이 위치하면 된다.
또, 상기 파형부는 열교환 유체의 흐름방향에 대하여 직교하는 방향으로 엇갈려 놓은 것이나, 이 엇갈려 놓은 방향으로서는 반드시 직교하는 방향에 한하는 것은 아니고, 비스듬한 방향도 좋다.
또한, 본 발명은 제 7 도에 나타낸 바와 같은 열교환기에 사용하여도 좋다. 이 열교환기는 헤더파이프(1)의 상하방향 중앙에 격리판(22)을 장착하여 상부 헤더파이프(1a)와 하부 헤더파이프(1b)으로 분할되고, 입구관(3)을 통해 유입된 열교환 유체가 상부 헤더파이프(1a), 편평관(5), 헤더파이프(2), 편평관(5), 하부 헤더파이프(1b)를 통해서 출구관(4)으로 유출하도록 한 것이다. 이 열교환기는, 격리판(22)을 헤더파이프(1)내에 1매 장착하고, U턴을 1회 행하는 것이지만, 이 격리판(22)을 양 헤더파이프(1,2)내에 복수매(제 7 도중에서 파선으로 표시) 장착하고, U턴을 복수회 행하도록 하여도 됨은 물론이다.
이와같은 열교환기의 열 교환기(H)를 제조하는 경우에는, 양 헤더파이프(1,2) 사이에 편평관(5)을 다수평행으로 설치하고, 이들 편평관(5) 상호간에는 파형핀(7)을 이 편평관(5)내에는 인너핀(20)을 설치하고, 이를 노속에 넣고 전체를 납땜한다.
이 제조에 있어서, 상기 편평관(5)내에 삽입된 인너핀(20)의 돌기부(11a)에 도포한 액상의 플럭스는, 돌기부(11a)의 사면을 따라 흘러도 이 인너핀(20)에는 파형부(h)가 돌출 성형되어 있으므로, 이 돌출로 인해서 생긴 구멍부분(o)(제 4 도 참조)을 통해서 흐르며, 반대측의 인너핀(20)의 외주면에 부착하게 되고 상기 돌기부측에 존재하는 플럭스와 반대측에 존재하는 플럭스가 인너핀 전체에 대략 균등하게 도포된 상태가 되며, 인너핀(20)가 편평관(5)과의 결합이 전체에 걸쳐 행하여져서, 인너핀(20)과 편평관(5)와의 연결 강도가 강하게 된다.
이와 같이 구성된 열교환기를 차체 혹은 기타의 피 장착체에 장착하기 위하여, 상기 헤더파이프(1,2)의 강성력을 이용하므로서 고 정밀도로 또한 용이하게 장착되도록 하고 있다.
즉, 제 8 도에 나타낸 바와 같이, 열교환기의 하단을 차체의 프론트 크로스 멤버(B1)에, 상단을 자동차 차체의 라지코어판넬(B2)에 장착하는 경우에는 헤더파이프(1,2)의 하단(일단)(1a,2a)을, 헤더파이프(1,2)의 외형 형상에 대응한 형상을 가지며, 일단이 개방되고 타단이 밀폐된 원통형상의 고무 재료등으로 된 탄성부재(32a)를 협지하여 프론트 크로스 멤버(B1)로 형성한, 상기 탄성부재(32a)의 외형 형상에 대응한 형상을 갖는 계지부(30)에 삽입 개지하도록 구성하고 있다. 한편, 헤더파이프(1,2)의 상단(타단)(1b,2b)은 제 8 도 및 제 10 도에 나타낸 바와 같이, 헤더파이프(1,2)의 외형 형상에 대략 대응한 내주형상을 갖고 단면반원상으로 만곡한 지지부(31a)와, 볼트(35)를 삽입하는 장공(33)이 뚫인 장착부(31b)등을 가지는 지지브라켓트(31)를, 헤더파이프(1,2)의 외형 형상에 대응한 내주 형상을 갖는 탄성부재(32b)를 협지하도록하여, 볼트(35)를 장공(33)에 삽입해서 라디코어판넬(B2)에 있는 나사구멍(34)에 나합시키므로서 고착시키도록 구성되어 있다.
그리고, 상기 탄성부재(32a,32b)는 고무재료에 한정되지 않고, 예로서 폴리우레탄 따위의 발포재를 사용하는 것도 가능하다. 또 상기 프론트 크로스 멤버(B1)의 계지부(30)에 드레인구멍(36)을 뚫는 것이 바람직하다. 또한 탄성부재(32a,32b)를 생략하고, 헤더파이프(1a,2b)와 프론트 크로스 멤버(B1) 및 헤더파이프(1b,2b)와 지지브라켓트(31)를 직접 계지 혹은 유지할 수도 있다. 단, 각 구성부품, 예를 들면 열교환기의 헤더파이프(1,2)나 프론트 크로스 멤버(B1)의 계지부(30), 라디코어판넬(B2)의 나사구멍(34)등의 제조상의 오차를 감안하면, 이들 오차를 적당하게 흡수할 수 있는 탄성부재(32a,32b)를 설치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성한 본 실시예의 장착구조에 의해서 열교환기를 피 장착체에 장착하는 경우는 제 8 도에 나타낸 바와 같이, 우선 헤더파이프(1,2)의 외형 형상에 대응한 내형 형상을 가지며, 일단이 개방되고 타단이 밀폐된 원통형상이 고무재료등으로된 탄성부재(32a)를 헤더파이프의 일단(1a,2a)에 삽입한다. 상기 탄성부재(32a)의 외형 형상에 대응한 내형 형상을 가지는 계지부(30)에 삽입해서 계지한다. 이어서 헤드파이프(1,2)의 외형 형상에 대략 대응한 내주형상을 갖고 단면 반원상으로 만곡한 지지부(31a)와 볼트(35)를 삽입하는 장공(33)이 뚫여 있는 장착부(31b)를 갖는 지지브라켓트(31,31)를, 헤더파이프(1,2)의 외형 형상에 대응한 내주형상을 가지는 탄성부재(32b)를 협지하도록 하여 헤더파이프의 타단(1b,2b)에 눌러댄 다음, 상기 지지브라켓트(31)의 장착부(31b)의 장공(33)과 라디코어판넬(B2)에 설치된 나사구멍(34)에 볼트(35)를 삽입해서 장착한다.
이와 같이, 열교환기의 헤더파이프의 일단(1a,2a)를 탄성부재(32a)를 통해서 피 장착체에 삽입, 계지시킴과 동시에, 헤더파이프의 타단(1b,2b)을 별도의 부품인 지지브라켓트(31)에 의해 탄성부재(32b)를 경유, 피 장착체에 장착하도록 구성하였기 때문에 피 장착체에 대한 장착작업이 매우 용이하고 또한 제조상의 오차를 흡수할 수가 있다.
제 11 도는, 열교환기의 장착구조 변형예를 나타내는 요부 분해사시도, 제 12 도는 제 11 도의 선(XII-XII)에 따른 단면도이다.
이 열교환기의 장착구조는 열교환기를 장착하는 피 장착체가 차체로서 헤더파이프(1,2)의 하단(1a,2a)을 프론트 크로스 멤버(B1)에, 또한 헤더파이프(1,2)의 상단(1b,2b)을 상부 레일(B3)에 각각 고정하는 구체적 예를 나타내고 있다. 열교환기의 헤더파이프(1,2)의 상단(1b,2b)에는, 이 헤더파이프(1,2)의 외형 형상에 대응한 내형 형상을 가지는 대략 원통형상의 탄성부재(32b)가 삽입되어 있고, 또한 이 탄성부재(326)는, 이 탄성부재(32b)의 외형형상에 대응한 내형 형상을 갖는 대략 원통형상의 지지부(31a)와, 장공(33)이 뚫여 있는 장착부(31b)를 갖는 지지브라켓트(31)에 삽입되어 있다.
따라서, 이와같은 장착구조의 열교환기를 차체등에 장착하는 경우에도, 우선 헤더파이프의 하단(1a,2a)을 탄성부재(32a)에 삽입하면서, 프론트 크로스 멤버(B1)의 계지부(30)에 삽입 계지한다. 이어서, 헤더파이프의 상단(1b,2b)에 탄성부재(32b)를 삽입하면서 다시 지지브라켓트(31)를 삽입하여, 당해 지지브라켓트(31)에 뚫린 장공(33)에 볼트(35)를 삽입하고, 차체의 상부 레인(B3)에 형성된 나사구멍(34)에 당해 볼트(35)를 나합해서 고정한다.
제 13 도는 상기 열교환기의 장착구조의 또다른 변형예를 나타내는 분해 사시도이며, 이 경우는, 상기열교환기(자동차용 공기 조화장치의 콘덴서)(H)를 라디에이터(40)에 장착하고, 당해 라디에이터(40)를 차체에 장착하도록 구성하고 있다. 즉, 상기 열교환기(H)의 헤더파이프(1,2)의 하단(1a,2a)을 삽입하는 계지부(30,30)를 피 장착체인 라디에이터(40)의 하부에 형성하고, 또 라디에이터(40)와 팬슈라우드(41)를 연결하는 볼트(42)가 관통하도록 상기 지지브라켓트(31)를 상기 헤더파이프(1,2)의 상단(1b,2b)에 삽입하도록 되어있다. 그리고 당해 열교환(H) 및 라디에이터(40), 팬슈라우드(41)를 차체에 조립하는 경우에는 우선 열교환기(H)의 헤더파이프(1,2)의 하단을 라디에이터(40)의 계지부(30)에 삽입한후, 지지브라켓트(31)를 헤더파이프(1,2)의 상단(1b,2b)에 삽입하고, 이 상태에서, 지지브라켓트(31), 라디에이터(40) 및 팬슈라우드(41)를 함께 볼트로 고정한다. 이에 의하여 열교환기(H)가 라디에이터(40)에 고정되고, 이어서 이 조립체(H,40,41)를 볼트(43)등으로 차체에 장착한다. 또한, 도면중 부호(44)는 라디에이터의 하부에 형성된 돌기부, 부호(45)는 차체에 장착되며, 상기 돌기부를 지지하기 위한 브라켓트이다.
이와 같이하면, 열교환기(H)와 라디에이터(40) 및 팬슈라우드(41)를 일체로 한 상태에서 차체에 조립할 수 있으며, 차체의 조립작업의 효율화를 도모할 수 있다.
제 14 도는 본 발명의 타 실시예를 나타낸 것으로서 전술한 방해부재(G)를 전술한 인너핀(20)과 같이 편평판과는 별체에 형성한 것이 아니라, 편평관 자체에 의해 형성한 것이다.
이 편평관(5)은, 제 14 도에 나타낸 바와 같이 로울(R1,R2)에 의해 로울 형성된다. 2개의 성형 로울(R1,R2)에는 반편평관(5a,5b)의 형상에 대응하도록 형성되고, 다시 딤플(50a,50b)에 대응한 요부(50)와 철부(51)가 각각 형성되어 있으므로, 2개의 성형로울(R1,R2)사이에 알미늄의 평판을 통과시키면, 용이하게 반편평관(5a,5b)을 제조할 수가 있다. 그리고 이 2개의 반편평관(5a,5b)은 동일형상이므로, 성형 로울형(R1,R2)는 1조만 있으면 족하고 설비비용도 저렴하다. 그리고 제 15 도에 나타낸 바와 같이 중심부분으로부터 굽히면 딤플(50a,50b)이 제 15 도에 파선으로 표시되는 바와 같이, 2개의 반편평관(5a,5b)의 각각이 대응하는 위치에 서로 대향해서 돌출하고, 그 정상부(51a,51b)가 당접한다. 그후 외주를 납땜하는 경우는 상기 당접한 정상부(51a,51b)끼리도 서로 납댐을 하면, 제 16a 도에 나타낸 편평관(5)이 형성된다. 이 편평관(5)은 제 16b 도에 나타낸 바와 같이 2개의 반편평관(5a,5b)의 반평부분에 서로 인접하는 딤플(50a,50b)이 일정한 피치(Pd)로서 형성된다.
이 편평관(5)에 있어서는 딤플(50a,50b)에 의하여 구획 형성된 복수개의 소유로(12a)(제 16b 도 참조)와, 딤플(50a,50b)이 형성되어 있지 않은 축 직각 단면에서 형성된 관내의 두께가 t, 폭이 W인 유로(제 16 c 도 참조)등이 형성된다. 상기 딤플(50a,50b)의 형상은 제 16a 도에 나타낸 바와같은 원형상이나, 제 17 도에 나타낸 바와같은 타원상 등 어느 것이나 좋으나, 이 딤플(50a,50b)에 의하여 형성되는 소유로는 바람직하게는 전술한 소정의 소정의 등가직경을 고려해서 형성하는 것이 바람직하다. 또, 이 편평관(5)을 형성함에 있어 제 17 도와 같은 전봉관을 사용하여도 좋음은 물론이다.
상기 2개의 반편평관(5a,5b)은 제 18,19 도에 나타낸 바와 같이 별체로 성형하여도 좋다. 제 18,19 도에 나타낸 것은 2개의 반편평관(5a,5b)의 끝 가장자리에 절곡 플랜지(52a,52b)를 형성한 것으로서, 이 2개의 반편평관(5a,5b)을 중앙부분에서 접합한 경우에 플랜지(52a,52b)가 면당접하도록 구성되어 있다. 이와 같이 하면, 납땜재의 접착면적이 증가하고 납댐에 의한 접합강도 및 납댐시의 작업성이 향상하게 된다.
상기 편평관(5)의 관내부 두께(t) 및 서로 인접하는 상기 딤플(50a,50b)사이의 피치(Pd)는 본 발명의 열교환기의 열교환성능이나 내압등의 제반조건에 의하여 적절한 값으로 결정되는 것이 바람직하나, 실험에 의하면 상기 두께(t) 및 피치(Pd) 그리고 딤플선단의 접합 폭(A)은,
t=0.5∼1.7mm,
Pd=2∼4mm
A=1∼2mm
로 하는 것이 바람직한 것으로 판명되고 있다.
제 20∼25 도의 실험 결과를 나타내는 그래프에 의거하여 이점을 상세히 설명하면, 제 20 도는 폭 W=17mm, 관 내부의 두께 t=1.1mm, 관두께 0.4mm의 편평관(5)에 의해서 구성된 열교환기의 상기 딤플피치(Pd)에 대한 열교환기의 열교환 능력변화를 나타내는 그래프이다.
제 21 도는 같은 편평관(5)을 사용한 열교환기에 있어서, 딤플피치(Pd)에 대한 편평관(5)의 내압 변화를 나타낸 그래프이다.
제 22 도는 폭 W=17mm, 관 내부의 두께 t=1.1mm, 관두께=0.4mm의 편평관(5)에 의하여 구성한 열교환기의 상기 딤플피치(Pd)에 대한 편평관내의 통로저항의 변화를 나타낸 그래프이다.
제 23 도는, 폭 W=17mm, 관두께=0.4mm,딤플피치 Pd=3mm의 편평곤(5)에 의해서 구성한 열교환기의 관리부 두께(t)에 대한 열교환 능력의 변화를 그래프 이다.
제 20∼22 도에 나타낸 바와 같이, 딤플피치(Pd)를 작게 설정하면, 열교환기의 능력 및 내압이 증가함을 알 수 있다. 그런데, 당해 딤플피치(Pd)를 너무 작게 설정할 경우, 제 21 도와 같이 딤플(50a,50b)에 의해 구획되는 복수의 유로가 작아져서, 역으로 피 열교환 유체의 유통저항이 증가한다는 사태가 생길 염려가 있어, 딤플피치(Pd)를 2∼4mm로 하는 것이 바람직하다. 또, 제 23 도에 나타낸 바와 같이 편평관(5)의 관내부 두께(t)가 작아지면, 열교환기의 능력이 증가한다. 그런데, 이 경우에도 상기 딤플피치(Pd)의 경우와 같이 관내부의 두께(t)를 너무 작게 설정하면, 피열교환 유체의 유통 저항이 증가하고 유체공급에 요하는 부하가 증가하므로서 관내부 두께(t)를 0.5∼1.7mm로 설정하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
또 딤플(50a,50b)의 선단이 상호 접합되는 폭(A)는 열교환기가 파괴되는 압력에 대항시키기 위하여서는 폭(A)이 큰 것이 바람직하나, 편평관(5)과 접합되는 파형 핀(7)과의 접착율에 관해서는 폭(A)이 작은 것이 바람직하다. 그래서 딤플(50a,50b)의 선단이 상호 접합되는 폭(A)을 여러 가지로 변경해서 실험한 결과, 제 24,25 도에 나타낸 바와 같이 1∼2mm가 최적임이 판명되었다. 이 폭(A)에 관해서는 전술한 제 16a 도에 나타낸 납땜관 혹은 제 17 도에 나타낸 전봉관에 있어서도 적용된다.
이와 같이 구성한 본 실시예의 멀티플로우형 열교환기를 제조하는 경우에는 우선 전술한 로울성형에 의하여 반편평관(5a,5b)을 성형함과 동시에 복수의 딤플(50a,50b)을 형성한다. 그리고 2개의 반편평관(5a,5b)을 접합하기 전에 당해 반편평관(5a,5b)의 내외부에 플럭스를 도포하고, 이어서 2개의 반편평관(5a,5b)을 중앙부를 합쳐서 고정시킨 상태로 가열로 중에 넣어 노중 납땜한다. 여기에서 상기 플럭스의 도포는 반편평관(5a,5b)을 접합하기 전에 행하기 때문에 그 작업이 매우 용이하며, 더욱이 플럭스를 반편평관(5a,5b)내에 균일하게 도포할 수 있다는 점에서 플럭스가 딤플(50a,50b) 사이에 형성되는 작은 유로를 막히게 할 염려도 없다. 이와 같이 해서 접합된 복수의 편평관(5) 양단을 헤더파이프(1,2)에 뚫은 계합공(도시하지 않음)에 각각 삽입하고 각 편평관(5) 사이에 파형된(7)을 개재시킨 후, 상기 헤더파이프(1,2)의 편평관(5) 및 편평관(5)과 파형핀(7)을 납땜한다.
상기 딤플(50a,50b)을 여러 가지로 변형시킬 수가 있다. 예를 들면 제 26∼29 도에 나타낸 바와 같이 일방의 반편평관(5a)에 대략 평행으로 복수의 비이드(53a)를 형성하고, 타방의 반편평관(5b)에는 상기 비이드(53a)와 교차하는 복수의 비이드(53b)를 형성하여 이 2개의 반편평관(5a,5b)을 상기 실시예와 같이 중앙에 합쳐 접합하므로서 제 27,29 도와 같이 양 비이드(53a,53b)의 교차부분에서 편평관(5)내의 유로를 구획하여도 좋다.
그리고 제 26,27 도에 나타낸 실시예와 제 28,29 도에 나타낸 실시예와의 상이점은 2개의 반편평관(5a,5b)의 양단 가장자리의 접합구조이다.
이와 같이 로울 성형에 의해서 분리 성형한 반편평관(5a,5b)으로서 되는 편평관의 단부를 상기 헤더파이프(1,2)와 확실하게 접합하기 위해서는 제 30 도에 나타낸 바와 같이 성형하는 것이 바람직하다.
이 편평관(5)의 단부에는 헤더파이프(1,2)와 당접하는 당접부(61a)등을 형성하고, 당접된 상태에서 노중에서 납땜을 할 수 있도록 하고 있다. 즉 상기 당접부(61a)등은 반편평관(5a,5b)의 단부에 형성된 플랜지로서 상기 반편평관(5a,5b)을 로울 성형에 의하여 축 직각단면 「U」자형으로 성형한후 프레스 성형에 의하여 형성되고 있다. 그 형상은 상기 헤더파이프(1,2)에 뚫린 계합공(60)의 주연의 당해 헤더파이프(1,2)의 외주면에 대응하도록 형성되어 있다. 또 2개의 반편평관(5a,5b)을 중앙부를 합쳐서 접합하므로서 편평관(5) 내부에 형성되는 유로는, 상기 계합공(60)과 대략 같은 형상으로 형성되어 있다.
이와 같이 하면 인너핀(20)을 폐지하므로서 인너핀(20)의 편평관(5)에 대한 삽입공정 및 당해 인너핀(20)삽입후에 편평관(5)을 눌러서 압착시키는 공정이 불필요하게 되고, 또한 플럭스의 도포작업성의 향상에 수반되는 편평관 폐색을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또 열교환기의 조립작업이 용이하게 되어 생산성이 향상된다.
또 편평관(5)은 제 31 도에 나타낸 바와 같이 하여도 좋다. 이 편평관(5)은 그 관단부에 계합공(60)의 형상에 대응한 형상의 삽입부(62a,62b)와 계합공(60)의 주연에 당접하는 당접부(61a,61b)를 가지고 있다. 이 편평관(5)은 상기 제 30 도의 것과 마찬가지로 2개의 반편평관(5a,5b)을 로울 성형할때에 축 직각단면 「U」자형으로 평편을 구부리고, 그 양단에 플랜지부(52a,52b)를 형성함과 동시에 반편평관(5a,5b)의 편평부분에 복수의 딤플(50a,50b)을 형성한다. 그리고 이 반편평관(5a,5b)의 즉단부의 플랜지부(52a,52b)를 제 31 도에 나타낸 바와 같이 일부를 절삭하고, 2개의 반편평관(5a,5b)의 즉단부의 플랜지부(52a,52b)를 제 31 도에 나타낸 바와 같이 일부를 절삭하고, 2개의 반편평관(5a,5b)을 중앙부에서 합하여 접합하므로서, 플랜지부(52a,52b)의 단부면이 계합공(60)의 주연에 당접하고, 또한 당해 플랜지부(52a,52b)를 일부 절삭한 편평관(5a,5b)의 삽입부(62a,62b)가 계합공(60)에 삽입된다.
따라서 이와같은 삽입부(62a,62b) 및 당접부(61a,61b)를 편평관(5)의 양단부에 형성하면, 이 편평관(5)을 헤더파이프(1,2)의 계합공(60)에 조립하는 경우에 계합공(60)에 대한 삽입치수가 당접부(61a,61b)에 의하여 위치결정이 되어 일정 치수가 되며 이에 의하여 조립작업이 매우 쉽게된다.
또 제 32,33 도에 나타낸 것은 전술한 제 31 도의 것과 같이 로울 성형한 일방의 반편평관(5b)의 단부를 프레스 성형에 의하여 플랜지부(52a,52b)와 반대방향으로 접고, 또 타방의 반편평관(5a)의 단부는 상기 반편평관(5b)의 단부외면을 내포하도록 하는 치수로 전과 동일하게 접고 있다. 여기에서 이 접혀진 부분이 계합공(60)에 삽입되는 삽입부(62a,62b)가 되며 또 당해 접혀진 플랜지부의 단부면이 계합공(60) 주연에 당접하는 당접부(61a,61b)로 되고 있다. 그리고 제 32 도에 나타낸 바와 같이, 2개의 반편평관(5a,5b)의 중앙부를 합쳐서 접합한 상태에서 노중 납땜을 행하며, 편평관(5)을 헤더파이프(1,2)에 조립할시에는 이 편평관(5)의 양단부의 삽입부(62a,62b)를 상기 당접부(61a,61b)가 계합공(60)의 주연에 당접할 때까지 헤더파이프(1,2)내에 삽입한다.
이와 같이 하여도 계합공에 대한 삽입치수가 당접부에 의해서 위치결정이 되어 일정치수가 되며 이에 의해서 조립작업이 매우 용이하게 된다.
상술한 실시예는 주로 자동차용 공기조화장치의 콘덴서에 사용되는 것이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 이배포레이터(evaporator) 또는 자동차용 라디에이터로서도 사용할 수 있음은 물론이다.
이상 설명과 같이 본 발명에 의하면 편평관 내를 흐르는 열교환 유체가 방해부재에 의해서 사행류가 되도록하고 또한 유로의 단면적을 등가 직경으로 0.4∼1.5mm로 하였으므로, 냉매통로 저항을 그렇게 크게하지 않고도 냉매의 교반을 충분히 행할 수가 있으며 따라서 열교환기의 열교환 효율이 대폭 향상된다.
상기 방해부재를 형성함에 있어, 편평관 자체에 의해서 형성하면, 부품수의 저감등으로 열교환기의 성형이 용이하여지고 비용면에서도 유리하게 된다.
또한 본 발명에서는 열교환기의 헤더파이프 일단을 탄성부재를 통해서 피 장착체에 삽입 계지함과 동시에 헤더파이프의 타단을 별도 부품인 지지브라켓트에 의해서 탄성부재를 통하여 피 장착체에 장착하도록 구성하였으므로 피 장착체에 대한 장착작업이 매우 용이하며 또한 제조상의 오차를 흡수할 수가 있다.
상기 2개의 반편평관의 딤플 정상부 서로를 1∼2mm의 폭으로 접합하고 또한 상기 딤플피치를 2∼4mm, 관내부의 두께를 0.5∼1.7mm로 하였으므로 인너핀을 폐지하므로서, 인너핀의 편평관으로의 삽입공정 및 당해 인너핀 삽입후에 편평관을 압착시키는 공정이 불필요하게 되고, 더우기 플럭스의 도포작업성 향상에 따르는 편평관 폐색을 방지할 수가 있으며 열교환 성능이 높고, 또한 제조가 용이하게 된다.
하나의 편평관은 2개의 반편평관을 중앙부에서 합쳐 접합하여서 구성하고, 상기 헤더파이프의 계합공 주연의 형상에 대응해서 당접하도록 상기 반편평관의 단부에 당접부를 형성하였으므로 편평관의 위치결정이 용이하게 되고 조립작업성이 향상한다.

Claims (4)

  1. 열교환 유체가 유통하는 단면이 환상원인 한쌍의 헤더파이프(1,2)를 소정길이(ℓ) 이격하여 평행하게 대향설치하고, 이 양 헤더파이프(1,2)사이를 다수의 편평관(5)으로 연통시키는 열교환기에 있어서, 상기 각 편평관(5)을 유통하는 상기 열교환 유체가 사행 교반되도록 하기 위하여 상기 유체의 흐름방향으로 방해부재(G)를 소정길이(S)마다 엇갈리게 절기시킨 파형부(h)와, 상기 방해부재(G)와 상기 편평관의 내벽 등으로서 구획 형성되는 유로 단면적의 등가직경이 0.4∼1.5mm로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티플로우형의 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방해부재(G)는 인너핀에 의하여 형성되고, 그 인너핀(20)은 상기 편평관내의 유로를 복수개의 소 유로로 구획하도록 파상형으로 하며, 상기 선단의 파형부 사이에 차순의 파형부의 단면(E)이 위치하도록 한 것을 특징으로 하는 멀티플로우형의 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 헤더파이프(1,2)의 일단(1a,2a)을 피장착체(B1)에 형성한 계지부(30)에 계지하고, 타단(1b,2b)을 지지하는 지지브라켓트(31)를 통해서 당해 헤더파이프(1,2)의 타단(1b,2b)을 상기 피장착체(B2,B3)에 장착한 것을 특징으로 하는 멀티플로우형의 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 헤더파이프(1,2)의 일단(1a,2a)과 피장착체(B1)의 계지부(30)와의 사이, 그리고 상기 지지브라켓트(31)와 상기 헤더파이프(1,2)의 타단(1b,2b)과의 사이에 각각 탄성부재(32b)를 개재시킨 것을 특징으로 하는 멀티플로우형의 열교환기.
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