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KR100545578B1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

열교환기에 관한 본 발명은, 상호 평행하며 소정간격 이격되는 상 하부 헤더파이프와, 상기 상부 헤더 파이프를 길이방향으로 양분하여 제 1 및 제 2통로를 형성시키는 격벽부재와, 상기 상부 헤더 파이프 및 하부 헤더 파이프를 양단에서 각각 밀봉하는 엔드캡과, 상기 제 2통로와 하부 헤더 파이프에 양단부가 연통되도록 설치된 다수개의 튜브와, 상기 각 튜브 사이에 개재되는 핀을 구비하는 열교환기에 있어서, 상기 격벽부재는 복수개의 관통홈과, 열교환매체가 통과하는 연통구가 각각 형성되고, 상기 각 관통홈에는 상기 제 1 및, 제 2통로를 선택적으로 구획하는 배플이 설치된 것을 특징으로 한다. 이러한 열교환기는 유입구와 유출구의 위치가 하나의 헤더 파이프에 설치되기 때문에 공기조화 장치에 적용시 장착이 매우 간단하며 구조가 간단하다. 또한 열교환기의 점유공간이 작으므로 좁은공간에 설치가 용이하며, 또한 배플에 의해 열교환 매체의 흐름이 제어되기 때문에 열교환 매체의 흐름이 균일하고 유동압력이 일정하여 열교환 효율이 높다는 효과가 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤더 파이프의 내부에 배플이 구비된 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공기조화 장치에 사용되는 열교환기는, 열교환 매체를 방열 휜과 접촉된 튜브의 내부로 통과시켜, 튜브 및 방열휜의 표면과 접촉되는 유동공기와 열교환이 이루어지도록 구성되어 있는 장치이다.
이러한 열교환기는 열교환매체의 특성 및 사용 압력에 따라 휜 튜브 타입(fin tube type), 서펜타인 타입(serpentine type), 드론 컵 타입(drawn cup type), 패러렐 플로우 타입(parallel flow type)등 여러 종류의 것이 사용되고 있다. 상기한 바와 같은 열교환기중 패러랠 플로우 타입(parallel flow type) 열교환기의 일 실시예를 도 1에 개략적으로 나타내었다.
도시한 바와 같이, 패러랠 플로우 타입(parallel flow type) 열교환기는 한 쌍의 헤더 파이프(10,12)와, 상기 헤더 파이프(10,12)에 양단이 연통되도록 설치된 복수개의 튜브(18)를 구비한다. 상기 각 튜브(18) 사이에는 방열 휜(fin)(20)이 설치된다. 아울러 각 헤더 파이프(10,12)에는 열교환 매체의 유입구(28)와 유출구(30)가 각각 형성되어 있다. 이와 같이 구성되어 있는 종래 열교환기의 유입구(28)로 유입된 열교환 매체는 상부 헤더 파이프(10)내부로 유입되고 계속하여 각 튜브(18)를 통과하면서 외기와 열교환을 하며, 하부 헤더 파이프(12)로 유동하고 열교환 매체 유출구(30)를 통하여 배출 된다.
그러나 상술한 바와 같은 종래의 열교환기는 유입구(28) 및 유출구(30)가 상 하부 헤더 파이프(10,12)에 각각 분리되어 설치되어 있으므로, 공기조화 장치에 적용시 장착이 매우 번거롭다는 문제점을 가지고 있다. 즉, 유입구(28)와 유출구(30) 사이의 간격이 넓어져 열교환 매체의 공급 및 배출을 위한 파이프의 길이가 길어지고, 소요되는 부품의 수가 증가하여 열교환기의 설치공간이 상대적으로 넓어지는 문제점을 가지고 있다. 또한 유입구(28)로 유입된 열교환 매체가 각 튜브(18)를 동시에 통과하는데 있어서, 튜브(18)의 개수가 상대적으로 많으므로 각각의 튜브(18)를 통과하는 열교환 매체의 유동유량이 튜브마다 서로 다르기 때문에, 튜브내의 압력이 일정하지 않고 따라서 유동저항이 발생하여 열교환 효율이 저하한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 유입관 및 유출관을 일측의 헤더 파이프에 설치함으로써 점유공간을 적게 차지하며 아울러 열교환 매체의 흐름을 조절하여 압력강하를 발생시키지 않음으로써, 열교환 효율이 높은 열교환기를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상호 평행하며 소정간격 이격되는 상 하부 헤더파이프와, 상기 상부 헤더 파이프를 길이방향으로 양분하여 제 1 및 제 2통로를 형성시키는 격벽부재와, 상기 상부 헤더 파이프 및 하부 헤더 파이프를 양단에서 각각 밀봉하는 엔드캡과, 상기 제 2통로와 하부 헤더 파이프에 양단부가 연통되도록 설치된 다수개의 튜브와, 상기 각 튜브사이에 개재되는 핀을 구비하는 열교환기에 있어서, 상기 격벽부재는 복수개의 관통홈과, 열교환매체가 통과하는 연통구가 각각 형성되고, 상기 각 관통홈에는 상기 제 1 및, 제 2통로를 선택적으로 구획하는 배플이 설치된 것을 특징으로 한다. 아울러 상기 배플은 제 1 및 제 2통로를 선택적으로 구획 하도록 개구부가 형성되어 있으며, 하부 헤더 파이프의 내부 중앙부에 배플이 더 구비된다.
이하, 본 발명에 따른 열교환기의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 단면을 도시하였다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 열교환기는 상호 평행하고 소정간격 이격되며, 열교환 매체의 유동통로가 되는 상부 헤더 파이프(10) 및 하부 헤더파이프(12)와, 상기 상부 헤더 파이프(10)와 하부 헤더 파이프(12)를 연결하는 다수개의 튜브(18)를 구비한다. 상기 헤더 파이프(10,12)중 상부 헤더 파이프(10)는 격벽부재(14)에 의하여 길이방향으로 양분되어 제 1통로(32) 및 제 2통로(34)가 형성된다. 상기 격벽부재(14)는 상부 헤더 파이프(10)의 내면에 브레이징 결합된다. 상기 격벽부재(14)는 상부 헤더 파이프(10)의 내부에서 수평으로 설치되므로, 제 1통로(32)는 제 2통로(34)의 상부에 위치하게 된다. 또한 상부 헤더 파이프(10)의 상부에는 열교환 매체의 유입구(28) 및 유출구(30)가 위치한다. 상기 유출입구(28,30)가 상부 헤더 파이프(10)의 상측부에 위치하므로, 유입구(28) 및 유출구(30)는 상기 제 1통로(32)와 직접 연통되어 있다. 아울러 하부 헤더 파이프(12)에는 상기 상부 헤더 파이프(10)와 같은 격벽부재는 설치되지 않고, 대체로 중앙부에 배플(baffle,22d)이 위치하여 열교환 매체의 유동을 안내한다.
상기 상부 헤더 파이프(10)가 격벽부재(14)에 의하여 상 하로 양분되므로, 다수개의 튜브(18)는 상부 헤더 파이프(10)의 제 2통로(34)와 하부 헤더 파이프(12)사이에 마련되어, 상부 헤더 파이프(10)과 하부 헤더 파이프(12)를 연통시킨다. 아울러 상기 다수개의 튜브(18)의 사이에는 각각 휜(fin, 20)이 개재되어 열교환 효율를 증가시킨다. 또한 상기 상부 헤더 파이프(10) 및 하부 헤더 파이프(12)의 양단에는 각 헤더 파이프(10,12)를 밀봉하는 4개의 엔드캡(16)이 브레이징 결합된다.
도 3은 격벽부재(14)와 배플(22a,22b,22c)를 분리시킨 사시도이다.
도시한 바와 같이 격벽부재(14)는 대체로 판형의 형상을 취하며 3개의 관통홈(24)이 상호 평행하도록 형성되어 있다. 또한 상기 관통홈(24)의 양측부에는 연통구(26)가 각각 형성된다. 상기 연통구(26)는 다양한 형상을 취할 수 있으나, 대체로 타원형의 형상을 취함이 바람직하다. 상기 3개의 관통홈(24)에는 배플(22a,22b,22c)이 수직방향으로 삽입되어 브레이징 결합된다. 배플(22a,22b,22c)은 상부 헤더 파이프(10)의 종단면의 형상과 대응한 형상을 취하여 대체로 원형의 형상이며, 배플(22a,22b,22c)의 외주면이 상부 헤더 파이프(10)의 내면과 밀착되어, 격벽의 기능을 하며 열교환 매체의 유동을 안내한다. 아울러 상기 배플(22a,22b,22c)에는 반원형의 개구부(27)가 형성된다. 개구부(27)는 다양한 형상을 취할 수 있다. 상기 개구부(27)는 열교환 매체가 통과하기 위하여 형성되며 상기 세 개의 관통홈(24)에 각 배플(22a,22b,22c)이 삽입되어 브레이징 결합된다. 상기 각 배플(22a,22b,22c)이 격벽부재(14)에 삽입됨에 있어서, 배플 22a와 22c는 개구부(27)가 격벽부재(14)에 대하여 상부에 위치하도록 설치되며, 배플 22b는 개구부(27)가 격벽부재(14)에 대하여 하부에 위치하도록 설치된다. 상기 3개의 배플(22a,22b,22c)중 배플 22b 는 제 1통로(도 2의 32)를, 배플 22a 및 22b는 제 2통로(도 2의 34)를 차단하도록 형성된다. 따라서 상부 해더 파이프(10)에 있어서, 제 1통로(32)는 배플 22b에 의하여 두 부분으로 구획되고, 제 2통로는 배플 22a 및 22c에 의하여 3부분으로 구획된다.
또한 본 발명의 열교환기는, 상기 상부 헤더 파이프(10)의 제 1통로(32)와 연통되도록, 상부 헤더 파이프(10)의 상측 외주면에 열교환 매체의 유입구(28)와 유출구(30)를 구비하되, 상부 헤드 파이프(10)의 중앙부에 설치된 배플 22b를 사이에 두고 이격되어 설치된다. 그러므로 열교환 매체가 상부 헤더 파이프(10)의 상측 외주면에 설치된 유입구(28)로 i의 방향으로 유입되면, 격벽부재(14)에 형성된 연통구(26)을 통과하여 화살표 a의 방향으로 유동하여 하부 헤더 파이프(12)에 도달한다. 이때 열교환 매체는 배플 22b와 배플 22a에 의하여 안내되므로 구획 되어진 통로내를 유동한다. 하부 헤더 파이프(12)에 도달한 열교환 매체는 수평으로 유동하면서 흐름이 배플 22d에 차단되고 화살표 b의 방향으로 유동한다. 상부 헤더 파이프(10)의 제 2통로(34)에 도달한 열교환 매체는 다시 화살표 c의 방향으로 유동하여, 하부 헤더 파이프(12)를 거쳐 화살표 d의 방향으로 유동한다. 이어서 상기 열교환매체는 상부 헤더 파이프(10)의 제 2통로(34)와 격벽부재(14)의 연통구(26)와 제 1통로(32)와 유출구(30)를 통하여 외부로 유출된다.
도 4에 상기한 바와 같이 격벽부재(14)에 각 배플(22a,22b,22c)이 결합된 모습을 나타내었다.
도시한 바와 같이, 각 배플(22a,22b,22c)에 형성된 개구부(27)의 위치가 격벽부재(14)에 대하여 상부 또는 하부에 위치함을 알 수 있다.
이상, 본 발명은 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 병형이 가능하다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 열교환기는, 유입구와 유출구의 위치가 하나의 헤더 파이프에 형성되어 있기 때문에 공기조화 장치에 적용시 장착이 매우 간단하며, 사용되는 파이프가 적어 구조가 간단하다. 또한 열교환기의 점유공간이 적으므로 좁은공간에 설치가 용이하다. 또한 배플에 의해 열교환 매체의 흐름이 제어되기 때문에 열교환 매체의 흐름이 균일하여, 유동압력이 일정하여 열교환 효율이 높다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 열교환기의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 특징부인 격벽부재 및 배플의 구성을 도시한 분리사시도.
도 4는 상기 격벽부재에 배플이 결합된 후의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:상부 헤더 파이프 12:하부 헤더 파이프
14:격벽부재 16:엔드캡
18:튜브 20:휜
22a,22b,22c,22d:배플 24:관통홈
26:연통구 27:개구부
28:유입구 30:유출구
32:제 1통로 34:제 2통로

Claims (2)

  1. 상호 평행하며 소정간격 이격되는 상 하부 헤더파이프와, 상기 상부 헤더 파이프를 길이방향으로 양분하여 제 1 및 제 2통로를 형성시키는 격벽부재와, 상기 상부 헤더 파이프 및 하부 헤더 파이프를 양단에서 각각 밀봉하는 엔드캡과, 상기제 2통로와 하부 헤더 파이프에 양단부가 연통되도록 설치된 다수개의 튜브와, 상기 각 튜브사이에 개재되는 핀을 구비하는 열교환기에 있어서,
    상기 격벽부재는 복수개의 관통홈과, 열교환매체가 통과하는 연통구가 각각 형성되고, 상기 각 관통홈에는 상기 제 1 및, 제 2통로를 선택적으로 구획하는 배플이 설치되며,
    상기 배플은 제 1통로 및 제 2통로를 선택적으로 구획하도록 개방된 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하부 헤더 파이프의 중앙부에 배플을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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