JP6487006B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
過給機によって急速に圧縮された空気は、温度が非常に高くなり、体積が膨張し酸素密度が低下し、結果として、シリンダ中の充填効率が低下する現象が生じる。したがって、インタークーラは、過給機で圧縮された高温の空気を冷却させることで、エンジンシリンダの吸入効率が高くなるようにし、燃焼効率が向上して、燃費が向上する。
このような役割を果たすインタークーラは、冷却方式に応じて水冷式と空冷式とに分けられる。このうち、水冷式インタークーラ10は、空冷式インタークーラとその原理は類似しているが、高温の空気が通過するインタークーラを冷却させる時に外部の空気の代わりに車両の冷却水や水などを用いて圧縮空気を冷却させるという点において差がある。
しかし、このような水冷式インタークーラは、空気がケースの内側とコアの外側との間に通過しないようにして、空気が全部コアを通過するようにすることで、熱交換効率を向上させることができる。しかし、ケースの内側にコアを挿入して組み立てるために、ケースの外側とコアの外側が離隔して遊びが存在必要であるため、ケースとコアとが離隔した隙間を介して空気がバイパスして熱交換性能が低下する。もしくは、ケースの内側とコアの外側が離隔することなく密着して結合するためには、ケースをいくつかの切片に形成した後、組み立てなければならないため、構造および組立が複雑でケースの構造的な強度が低下する。
また、別の接着剤や補強のためのリブがなくてもシール部材をハウジングに容易に結合することができ、ハウジングにコア部を組み立てる際に、シール部材がガイドの役割をしてコア部の組立が容易となる利点がある。
さらに、空気の圧力によりシール部材が折り曲げられてシール部材がコアに密着することができ、空気がバイパスすることを確実に防止できる利点がある。
<実施例1>
図2および図3は本発明の第1実施例による熱交換器を示す組立斜視図および分解斜視図であり、図4は本発明の第1実施例による熱交換器を示す上側平面断面図であり、図5および図6は本発明の第1実施例によるハウジングにシール部材が結合する構造を示す部分斜視図である。
図示の通り、本発明の第1実施例による熱交換器1000は、内部に冷却水が貯留および流動される空間が形成された入口タンク部および出口タンク部と、タンク部に両端が連結されて冷却水の流路を形成する複数個のチューブ130と、チューブ130同士の間に介在されたフィン140とを含むコア部100と、凹状に形成され、コア部100が挿入されて内部に収容され、一側に空気が流入される空気流入口710が形成され、他側に空気が排出される空気排出口720が形成されたハウジング700と、コア部100の外側とハウジング700の内側との間に介在され、コア部100とハウジング700との間をシールするシール部材800と、を含んでなり、ハウジング700の内側の長さ方向の両側面および底面には凹状に結合溝730が形成されて結合溝730にシール部材800の一側が挿入されて結合し、コア部100の外側の長さ方向の両側面および底面には凹状に嵌合溝150が形成されて嵌合溝150にシール部材800の他側が挿入される。
ここで、ハウジング700には、内側の長さ方向の両側面および底面に凹状に結合溝730が形成され、シール部材800の一側が結合溝730に挿入されて結合される。また、シール部材800の一側がハウジング700の結合溝730に挿入された状態で、シール部材800の他側は、ハウジング700の内側面から突出した形態に配置される。また、コア部100は、外側の長さ方向の両側面および底面に凹状に嵌合溝150が形成されて、嵌合溝150にシール部材800の他側が挿入された状態になるように配置される。この際、図面にはコア部100に形成された嵌合溝150がコア部100に結合した側面補強板200および下部補強板400に形成される実施例について示しているが、側面補強板200および下部補強板400はなく、コア部100自体に嵌合溝が形成されてもよい。
また、コア部100の入口タンク部に連結される入口パイプ111と、出口タンク部に連結される出口パイプ121とをさらに含んでおり、入口パイプ111および出口パイプ121が、上部補強板500を貫通するように結合する。すなわち、コア部100の入口タンク部に入口パイプ111が連結されるように結合し、コア部100の出口タンク部に出口パイプ121が連結されるように結合する。この際、入口パイプ111および出口パイプ121は、上部補強板500に貫通形成された結合孔を貫通するように結合し、入口パイプ111および出口パイプ121は、ろう付けまたは溶接などにより上部補強板500に結合して固定される。
すなわち、ハウジング700の内部の何もない空間にコア部100を挿入しやすくなるように、上側から見たときに、ハウジング700の内側の空間の面積よりもコア部100の面積が小さく形成され、ハウジング700の内側面とコア部100の外側面が離隔して配置される。また、長さ方向にコア部100の外側の両側面とハウジング700の内側の両側面とが離隔して形成され、ハウジング700の開放した上側を介して上側から下側の方向にコア部100がハウジング700の内部に容易に挿入されて組み立てられる。
また、シール部材800の他側端部の長さ方向の側面801は、他の部分に比べて幅が狭く形成される。
また、ハウジング700には、結合溝730に連結されるように凹状に固定溝740が形成され、ハウジング700の結合溝730に挿入されるシール部材800の一側には固定突起810が突出形成され、固定突起810が固定溝740に挿入される。
すなわち、コア部100の嵌合溝150に挿入されて配置されるシール部材800の他側は、長さ方向の側面801と幅方向の側面802のいずれか一つ以上が嵌合溝150と離隔して配置される。一例として、図示の通り、シール部材800の他側の幅方向の側面802が嵌合溝150と離隔して配置されてもよく、シール部材800の他側の長さ方向の側面801は、コア部100によって圧縮されない程度にコア部100の嵌合溝150と接触した状態になるように配置されてもよく、離隔して配置されてもよい。
また、シール部材800は、弾性材質で形成できる。
すなわち、シール部材800が弾性材質で形成されることで、コア部100とハウジング700との間に空気がバイパスしないようにシールする役割を果たし、且つ振動を吸収することができ、弾性材質のシール部材800によって寸法公差および組立公差を吸収することができる。
すなわち、図7のように、熱交換器の作動時に一側である空気流入口710を介してハウジング700の内部に高温および高圧の空気が流入し、空気がコア部100を通過して圧力降下が生じ、空気流入口710側と空気排出口720側に圧力差が発生するため、空気の圧力によってシール部材800の他側が、幅方向である空気の流動方向に押されて折り曲げられ、シール部材800の他側の幅方向の側面802が、コア部100嵌合溝150の幅方向の側面152と密着してシールされる。
また、シール部材800は、上記とは反対に、先ず、シール部材800をコア部100の嵌合溝150に挿入して結合した後、シール部材800が結合したコア部100をハウジング700の内部に挿入するように組み立ててもよい。
<実施例2>
図8は本発明の第2実施例による熱交換器を示す分解斜視図であり、図9は本発明の第2実施例による熱交換器の上側平面断面を示す概略図である。
図示の通り、本発明の第2実施例による熱交換器1000は、内部に冷却水が貯留および流動する空間が形成された入口タンク部および出口タンク部と、タンク部に両端が連結されて冷却水の流路を形成する複数個のチューブ130と、チューブ130同士の間に介在されたフィン140とを含むコア部100と、凹状に形成され、コア部100が挿入されて内部に収容され、一側に空気が流入される空気流入口710が形成され、他側に空気が排出される空気排出口720が形成されたハウジング700と、コア部100とハウジング700との間をシールするシール部と、を含み、シール部は、ハウジング700の内側の側面および底面から突出するように形成されたシール部材800でもよい。
ハウジング700は、凹状に形成され、内部が中空となり、上側が開放した形態に形成されてもよく、ハウジング700の内部にコア部100が挿入されて収容されるように結合できる。この際、コア部100の上側に結合された上部補強板500は、コア部100の上面より広く形成され、上部補強板500の周縁部に上下を貫通する貫通孔が形成されて、空気が通過できるように形成されたハウジング700の内部にコア部100が挿入され組み立てられ後、締結手段を用いて上部補強板500をハウジング700に結合することができる。
また、シール部材800は、ハウジング700とは異なる材質で形成され、且つシール部材800は、ハウジング700と一体に射出される。
一例として、ハウジング700がプラスチック素材を用いて射出成形によって製造される場合、ゴム材質などのシール部材800を二重射出などによりハウジング700と一体に射出して形成してもよい。これにより、シール部材800をハウジング700に結合して固定されるようにするための別の構造を必要とせず、シール部材800がハウジング700に強固に結合して固定される。
すなわち、図10〜図13に示す通り、ハウジング700の内側の側面に形成されたシール部材800は、ハウジング700の内側の側面のうち長さ方向の一側面、長さ方向の両側面、幅方向の一側面および幅方向の両側面など多様に形成されてもよく、長さ方向の側面と幅方向の側面のいずれにも形成されてよい。もしくは、長さ方向の側面の一部または幅方向の側面の一部に形成されてもよく、長さ方向の側面と幅方向の側面を連結する形態に形成されてもよい。また、図示した通り、コア部100のタンク部が形成された部分にはフィン140が配置されず、空気が通過しないか通過しにくくて熱交換がスムーズに行われないバイパス領域であるため、ハウジング700の幅方向の側面の一部に突出した形態のシール部材800を形成してもよい。また、ハウジング700の内側の側面に形成されたシール部材800は、ハウジング700の上端から底面まで延長形成されてもよく、空気が通過するように形成された開口以外の部分にシール部材800が形成されてもよい。
すなわち、長さ方向の両側のハウジング700とコア部100との間および高さ方向の下側のハウジング700とコア部100との間に空気がバイパスしないように、シール部材800が両側の側面側と下側が連結されるようにしてもよい。
また、シール部材800は、別に形成されてハウジング700の内側面に付着するか結合される。すなわち、ハウジング700は、十分な構造的な剛性を有するように、一般的に金属やプラスチック射出物で形成され得るため、シールのためのシール部材800は、ハウジング700の材質に比べて剛性が低い素材を用いて別に作製し、ハウジング700にシール部材800が付着するか結合するようにしてもよい。
図14および図15は本発明の第3実施例による熱交換器を示す分解斜視図および上側平面断面を示す概略図である。
図示の通り、本発明の第3実施例による熱交換器1000は、内部に冷却水が貯留および流動される空間が形成された入口タンク部および出口タンク部と、タンク部に両端が連結されて冷却水の流路を形成する複数個のチューブ130と、チューブ130同士の間に介在されたフィン140とを含むコア部100と、凹状に形成され、コア部100が挿入されて内部に収容され、一側に空気が流入される空気流入口710が形成され、他側に空気が排出される空気排出口720が形成されたハウジング700と、コア部100とハウジング700との間をシールするシール部と、をむ。シール部は、ハウジング700の内側の側面および底面に凹状に形成された挿入溝760と、コア部100の外側の側面および下面から突出して挿入溝760に挿入される突出部170とを含む。
これは、凹凸構造を用いてハウジング700の挿入溝760にコア部100の突出部170が挿入されるように形成され、挿入溝760に突出部170が挿入された状態で、挿入溝760と突出部170との間隙を非常に小さく形成することができるため、挿入溝760と突出部170との間隙を介して空気がほとんど通過しないようにすることである。この際、第2実施例と同様、熱交換器が作動して高温の空気がハウジング700の内部に流入すると、コア部100が熱膨張して、挿入溝760と突出部170との間隙が存在しないように接触できる。
また、挿入溝760は、図示の通り、長さ方向にハウジング700の内側の両側面に形成されてもよく、底面にも形成されて両側面の挿入溝と連結される。突出部170は、様々な形態に形成されてもよく、コア部100を構成するチューブ130に形成されるかチューブ130に結合した側面補強板200に形成されてもよい。また、挿入溝と突出部の配置および形態は多様に形成できる。
すなわち、シール部材800が弾性材質で形成されることで、コア部100とハウジング700との間に空気がバイパスしないようにシールする役割を果たし、且つ振動を吸収することができ、弾性材質のシール部材800によって寸法公差および組立公差を吸収することができる。
また、シール部材800は、上記とは反対に、シール部材800がコア部100から突出した形態に形成されてもよい。また、ハウジング700の上面には凹状に溝が形成され、この溝に別のシール用部材が塗布または介在された後、コア部100の上側に結合した上部補強板500がハウジング700の上面と密着するように結合し、上部補強板500の下面とハウジング700の上面との間がシールされる。
また、シール部材800は、空気がチューブ130同士の間を通過するように、コア部100の幅方向の両側面は塞がないように形成され、幅方向の両側面のうちコア部100のフィン140が配置された領域以外の他の領域を塞ぐように形成されてもよい。
111 入口パイプ
121 出口パイプ
130 チューブ
140 フィン
150 嵌合溝
151 長さ方向の側面
152 幅方向の側面
160 支持部
170 突出部
200 側面補強板
400 下部補強板
500 上部補強板
510 結合孔
700 ハウジング
710 空気流入口
720 空気排出口
730 結合溝
740 固定溝
750 載置溝
760 挿入溝
800 シール部材
800a 水平部
800b 垂直部
801 長さ方向の側面
802 幅方向の側面
810 固定突起
1000 熱交換器
Claims (5)
- 内部に冷却水が貯留および流動される空間が形成された入口タンク部および出口タンク部と、前記タンク部に両端が連結されて冷却水の流路を形成する複数個のチューブ(130)と、前記チューブ(130)同士の間に介在されたフィン(140)とを含むコア部(100)と、
凹状に形成され、前記コア部(100)が挿入されて内部に収容され、一側に空気が流入される空気流入口(710)が形成され、他側に空気が排出される空気排出口(720)が形成されたハウジング(700)と、
前記コア部(100)の外側とハウジング(700)の内側との間に介在され、コア部(100)とハウジング(700)との間をシールする弾性材質のシール部材(800)と、を含んでなり、
前記ハウジング(700)の内側の長さ方向の両側面および底面には凹状に結合溝(730)が形成されて前記結合溝(730)にシール部材(800)の一側が挿入されて結合し、前記コア部(100)の外側の長さ方向の両側面および底面には凹状に嵌合溝(150)が形成されて前記嵌合溝(150)にシール部材(800)の他側が挿入されるが、前記シール部材(800)の他側の幅方向の側面(802)の両側面が嵌合溝(150)の幅方向の側面(152)と離隔して配置された後、前記シール部材(800)は空気の圧力により他側が折り曲げられ、幅方向の側面(802)のうち、一側面が嵌合溝(150)の幅方向の側面(152)に密着されることを特徴とする熱交換器。
- 前記ハウジング(700)の内側とコア部(100)の外側が離隔して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記シール部材(800)の他側端部の長さ方向の側面(801)は、他の部分に比べて幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記ハウジング(700)には結合溝(730)に連結されるように凹状に固定溝(740)が形成され、前記ハウジング(700)の結合溝(730)に挿入されるシール部材(800)の一側には固定突起(810)が突出形成され、前記固定突起(810)が固定溝(740)に挿入されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記シール部材(800)の他側は、コア部(100)の嵌合溝(150)から離隔して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
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