KR100510860B1 - 열교환기헤더어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헤더파이프의 강도를 보강함과 동시에 응축기를 차체 또는 라디에이터에 결합하기 위한 수단을 헤더파이프에 간단하고도 견고하게 결합할 수 있도록 함으로써 별도의 응축기 고정부재를 배재할 수 있는 응축기의 헤더 어셈블리를 제공하는 것으로, 튜브의 양단부가 결합되는 한쌍의 호형상의 헤더와, 상기 한쌍의 헤더의 각각의 단부로부터 연장되어 돌설되는 한쌍의 제1, 제2 돌기 및 상기 한쌍의 헤더와 각각 결합되어 냉매통로를 형성하는 호형상의 탱크를 포함하는 단면이 타원형상인 한 쌍의 헤더파이프;

상기 헤더파이프의 탱크 외주면을 밀착하여 포위하는 본체, 상기 본체의 양단부로부터 연장되어 상기 헤더에 돌설된 제 1,2돌기들과 대응하여 대면하는 제 3돌기 및 제 4돌기들을 갖는 보강대; 및

상기 헤더의 제1,2돌기와 상기 보강대의 제3,4돌기를 결합하는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 헤더 어셈블리

본 발명은 차량용 공조장치에 이용되는 열교환기에 관한 것으로, 특히 가스 냉매를 냉각하여 액화 응축하는 냉매응축기에 있어서 헤더파이프를 구성하는 헤더와 탱크의 접합면을 보강하기 위한 보강수단을 포함하고 동시에 보강수단에 응축기를 차체나 라디에이터에 고정시키기 위한 브래킷이 일체로 형성되는 응축기의 헤더 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 응축기는 서로 대향되게 마주하여 입설된 헤더파이프와, 상기 헤더파이프 사이에 평행하게 상하로 배열되며 그 양단부가 연통되어 결합된 복수의 튜브와, 상기 튜브 사이에 교호하여 열적결합된 냉각핀으로 이루어지고, 상기 헤더파이프는 튜브가 삽입되어 결합하는 단면이 반타원형상인 헤더 및 상기 헤더와 분할 결합되어 냉매의 유통로를 형성하는 탱크로 이루어지며, 이들은 상호 가결합된 상태에서 고온의 분위기에서 브레이징됨으로써 응축기로 완성된다.

이와 같이 구성되는 응축기를 차체나 그 밖의 외부수단에 고정함에 있어서, 종래에는 도 7과 같이 헤더(32)와 탱크(33)로 이루어진 헤더파이프(31)에 브래킷(34)을 용접하여 사용하고 있다.

그러나 이러한 헤더파이프의 가결합 방법에 의하면 헤더(32)의 플레이트에 탱크(33)의 단부가 밀착되지 않은 상태에서 브레이징될 수 있으며, 이럴 경우 헤더(32) 및 탱크(33)의 접합부는 클래드가 용융되더라도 브레이징 접합이 이루어지지 않아 그 상호간의 결합력이 약해지고 결국 실차에 장착하여 사용할 경우 냉매의 고압을 견디지 못하고 누수현상이 발생할 수 있다.

또한 상기와 같이 여러 단품의 조합으로 이루어진 응축기에 있어서, 헤더와 탱크의 접합부분이 밀착되어 브레이징되어도 헤더파이프의 탱크에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결 수단등에 의한 무게에 의해 그 결합부분에 갭이 발생할 수 있고, 더욱이 P싸이클 테스트시에 압력유출로 인한 정확한 실험결과를 얻을 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 응축기의 헤더와 탱크를 가결합할 때 발생할 수 있는 접합부의 조립불량을 방지하고, 헤더파이프의 내압을 향상시키도록 하는 응축기의 헤더 어셈블리를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 응축기의 헤더파이프에 체결되는 연결수단 등의 자중에 의해 헤더와 탱크의 브레이징면에 발생할 수 있는 갭을 방지하는 응축기의 헤더 어셈블리를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 헤더파이프의 강도를 보강함과 동시에 응축기를 차체에 결합할 수 있는 수단을 일체로 형성함으로써 별도의 응축기 고정부재를 배재할 수 있는 응축기의 헤더 어셈블리를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 튜브의 양단부가 결합되고 단부로부터 연장되어 각각 돌설되는 한 쌍의 제1 및 제 2돌기를 갖고 상기 제 1돌기에 두께방향으로 결합공이 형성된 호형상의 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 냉매 통로를 형성하는 호형상의 탱크를 포함하는 단면이 타원형상인 한 쌍의 헤더파이프; 및 상기 헤더파이프의 탱크 외주면을 밀착하여 포위하는 본체, 상기 본체의 양단부로부터 연장되어 상기 헤더에 돌설된 제 1,2돌기들과 대응하여 대면하는 제 3돌기 및 제 4돌기들을 갖고, 상기 제 3돌기에 상기 헤더의 제 1돌기에 형성된 결합공과 대응하는 결합공이 두께방향으로 형성되고 상기 제 4돌기에 상기 헤더의 제 2돌기를 수용하는 슬릿이 형성되는 보강대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강대는 제 3돌기의 끝단부를 연장하여 응축기를 외부 구성요소에 고정시키기 위한 브래킷을 더 포함하고 있다.

본 발명에 따른 다른 실시예는 튜브의 양단부가 결합되고 단부로부터 연장되어 각각 돌설되는 한 쌍의 제1 및 제 2돌기를 갖고 상기 한 쌍의 돌기에 두께방향으로 각각 결합공이 형성된 호형상의 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 냉매통로를 형성하는 호형상의 탱크를 포함하는 단면이 타원형상인 한 쌍의 헤더파이프; 및

상기 헤더파이프의 탱크 외주면을 밀착하여 포위하는 본체, 상기 본체의 양단부로부터 연장되어 상기 헤더에 돌설된 제 1,2돌기들과 대응하여 대면하는 한 쌍의 제 3돌기 및 제 4돌기들을 갖고, 상기 한 쌍의에 상기 헤더의 제 1,2돌기에 형성된 결합공과 대응하는 각각 결합공이 두께방향으로 형성되는 보강대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 헤더파이프의 헤더와 탱크를 가결합한 후 보강대를 체결함으로써 헤더와 탱크의 접합면을 밀착시킨 상태에서 브레이징할 수 있다.

나아가, 보강대에 응축기를 외부에 고정시키기 위한 브래킷을 일체로 형성함으로써 부품수 및 제조공정을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 보인 응축기 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

전체부호를 1로 표시한 응축기는 수평방향으로 배열된 복수의 튜브(2)와 이 사이에 열적결합된 코루게이트핀(3)에 의해 열교환부를 형성하며, 상기 튜브(2) 양측에는 서로 대향되게 직립된 한 쌍의 제1헤더파이프(4) 및 제2헤더파이프(5)가 결합되어 있다.

튜브(2)는 편평한 관으로 내부에 다수의 냉매통로가 형성되어 있으며, 압출성형이나 프레스성형에 의해 제조되고, 상기 헤더파이프(4)(5)는 각각 동형의 타원형상으로 반타원형상인 헤더(4a)(5a)와 탱크(4b)(5b)의 분할체로 구성되어 결합됨으로써 일정한 직경을 갖는 결합단면이 타원형상인 냉매통로를 형성하고 있다.

상기 각각의 헤더(4a)(5a)에는 다수의 튜브(2) 양단부가 각각 삽입되어 결합되며, 그 외측으로 탱크(4b)(5b)가 각각 결합되어 있다. 상기 제1,2헤더파이프(4)(5)는 복수의 배플(6-8)에 의해 구획분할되어 다실의 유체통로를 형성하고 있으며, 실시예에 의하면 제1헤더파이프(4)에는 가스상태의 냉매가 유입되는 입구파이프(9)와 열교환부에서 외기와 열교환되어 상변환된 액냉매가 유출되는 출구파이프(10)가 각각 결합되어 있다. 상기한 제1 및 2헤더파이프(4)(5)는 상기한 배플(6-8)들의 설치 위치나 또는 설치 갯수에 따라 출구파이프가 제2헤더파이프 결합될 수 있다. 도면중 부호 11은 헤더파이프의 상하부 개구부를 밀폐하기 위한 캡을 도시한 것이다.

그리고 상기 헤더(4a;또는 5a)의 양단부에 제 1돌기(12)와 제 2돌기(13)들이 각각 돌설되어 있다. 제 1돌기(12)는 두께방향으로 결합공(12a)이 관통되어 형성되어 있고, 이의 결합공(12a)에 리벳(14) 등에 의한 체결수단을 이용하되 상기 리벳 대신에 보울트를 사용할 수도 있다.

상기 제 1,2돌기(12)(13)들은 도 2,3,4,5에 도시된 바와 같이, 각각 응축기(1)의 전면과 후면에 대해 직교하는 방향으로 절곡되어 돌설되어 있다.

부언하면, 응축기(1)를 구성하는 튜브(2)의 전면과 후면에 대해 직교하는 방향으로 절곡되어 돌설된다.

제 1 및 제 2헤더파이프(4)(5)에는 다수의 보강대(15)를 체결하고 있다. 이의 보강대(15)는 응축기를 차체에 결합하기 위한 외부 체결수단등을 부착할 경우 그 체결수단의 무게에 의해 헤더(4a)와 탱크(4b)의 결합부분에 갭이 발생하는 것을 방지하기 위한 수단으로 이용되고 있다.

상기 제1,2헤더파이프(4)(5)에 체결되는 다수의 보강대(15)는 동일형상으로 이루어져 있으며, 이하 제1헤더파이프(4)에 체결된 보강대를 예를 들어 설명한다.

보강대(15)는 탱크(4b)의 외주면과 동일한 내주면의 곡률을 갖는 단면이 반타원형상으로 이루어지는 본체(15a)를 갖고, 본체(15a)의 양단부에는 상기 헤더(4a)의 제1,2돌기(12)(13)들과 대응하여 대면하는 제 3돌기(15b) 및 제 4돌기(15c)가 각각 형성되어 있다.

제 3돌기(15c)는 두께방향으로 결합공(15d)이 형성되어 상기 제1돌기(12)에 형성된 결합공(12a)과 대응하여 리벳(14)등에 의한 체결수단에 의해 양 부재를 결합하게 된다.

제 4돌기(15c)에는 제 2돌기(13)와 대응하는 방향으로 슬릿(15e)이 형성되어 있으며, 상기 제 2돌기(13)에 돌기(13e)를 형성하여 이 돌기(13e)를 슬릿(15e)에 끼워 고정시킴으로써 상기 제 1,3돌기(12)(15b)와의 결합에 의해 이들 사이에 위치하는 탱크(4b)를 헤더(4a)측에 밀착시켜 결합력을 증대시킬 수 있고, 나아가 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결수단을 헤더파이프에 결합할 경우 이들의 무게에 의해 헤더(4a)와 탱크(4b)의 결합부분이 와해되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 다른 실시예로 도 3과 같이 상기 보강대(15)의 본체(15a)로부터 연장된 제 3돌기(15b)의 단부를 연장하여 브래킷(16)을 일체로 형성함으로써 별도의 부재를 사용하지 않고 응축기를 차체에 결합할 수 있다. 여기서 상기 본체(15a)는 헤더파이프의 결합력을 증대시키는 역할을 한다.

브래킷(16)은 제 3돌기(15b)로부터 일정거리 연장되어 절곡된 형상으로 그 절곡부분에는 보울트를 체결하기 위한 장공(16a)이 형성되어 있어 이를 통해 차체나 라디에이터 그 밖의 체결부재와 결합됨으로써 응축기를 고정시키게 된다.

도 4 및 도 5는 보강대의 다른 실시예로써 이하, 실시예와 동일한 부분에 대한 구성 설명은 생략하며 동일부호를 첨부한다.

도시한 바와 같이 튜브(2)의 단부가 삽입되는 헤더(4a)의 양단부를 일정길이로 연장한 후 그 연장부가 외향으로 절곡되는 제 1돌기(12) 및 제 2돌기(13)를 형성하고, 상기 제 1,2 돌기(12)(13)에는 두께방향으로 관통되는 결합공(12a)(13a)을 형성하여, 이 결합공에 후술하는 리벳(14)이 통과되는 것이다. 이와 대응하는 보강대(17)는 탱크(4b)의 외주면과 동일한 곡률로 만곡된 본체(17a)로 이루어지며, 상기 본체(17a)의 양단부는 상기 제 1,2돌기(12)(13)와 대응하는 제 3돌기(17b)와 제 4돌기(17c)를 형성하고 있다.

제 3,4돌기(17b)(17c) 각각에는 상기 제1,2돌기(12)(13)들과 대응하는 결합공(17d)(17e)을 형성하고 이들을 통해 리벳(14)이나 또는 보울트등의 체결수단에 의해 결합함으로써 상기 헤더(4a)와 보강대(17) 사이에 위치하는 탱크(4b)를 협착하여 헤더(4a)와 결합력을 증대시킬 수 있다.

즉, 상기 리벳(14)은 결합공(12a)(17d)을 통과하여 제1 돌기(12)와 제3 돌기(17b)를 결합하게 되고, 상기 리벳(14)은 결합공(13a)(17e)을 통과하여 제2 돌기(13)와 제4 돌기(17c)를 결합하게 되는 것이다.

도 5는 도 4의 다른 실시예로 상기 보강대(17)의 본체(17a)로부터 연장된 제 3돌기(17b)의 단부를 연장하여 브래킷(18)을 일체로 형성함으로써 별도의 부재를 사용하지 않고 응축기를 차체에 결합할 수 있다.

상기 브래킷(18)은 제 3돌기(17b)로부터 일정거리 연장되어 절곡된 형상으로 그 절곡부분에는 보울트를 체결하기 위한 장공(18a)이 형성되어 있어 이를 통해 차체나 그 밖의 체결부재와 결합됨으로써 응축기를 고정시키게 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 튜브(2)의 단부가 삽입되는 헤더(4a)의 양단부를 일정길이로 연장한 후 그 연장부가 외향으로 절곡되는 제 1돌기(19) 및 제 2돌기(20)를 형성하고, 상기 제 2 돌기(20)에는 두께방향으로 결합공(20a)을 형성하여, 이 결합공에 후술하는 리벳(14)이 통과됨과 아울러 후술하는 제4돌기(21c)의 결합공(21e)에도 통과되어 결국에는 리벳(14)에 의해 제2 돌기(20)와 제4 돌기(21c)가 서로 결합되는 것이다.

이와 대응하는 보강대(21)는 탱크(4b)의 외주면과 동일한 곡률로 만곡된 본체(21a)로 이루어지며, 상기 본체(21a)의 양단부는 상기 제 1,2돌기(19)(20)와 대응하는 제 3돌기(2Ib)와 제 4돌기(21c)를 형성하고 있다.

상기 제 3돌기(21b)에는 제 1돌기(19)를 삽입하기 위한 슬릿(21d)이 형성되며, 제 4돌기(21c)는 일정길이로 연장되어 제 2돌기(20)와 결합하기 위한 결합공(21e)이 형성됨과 동시에 외측으로 브래킷(22)이 절곡되어 있다.

상기 브래킷(22)에는 차체 등의 외부장치에 결합하기 위한 장공(22a)이 두께 방향으로 관통되어 있으며, 특히 상기 브래킷(22)은 길이방향의 전체에 대해 수평방향으로 절곡부(22b)를 형성하고 있다. 이의 절곡부(22b)는 브래킷(22)의 강도를 보강하기 위해 형성된 것으로, 상기 절곡부(22b)를 형성함으로써 소재의 두께를 줄일 수 있으며, 동시에 외력이나 차체의 진동에 의한 브래킷의 휨현상을 방지할 수 있다.

이상 실시예와 같이 제 1 및 제 2헤더파이프(4)(5)는 보강대에 의해 결합강도가 증대됨에 따라 헤더(4a)와 탱크(4b)의 소재 두께를 줄일 수 있어 원자재를 절감할 수 있고 아울러 헤더파이프에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결수단등의 무게에 의해 그 결합부분에 갭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 헤더 및 탱크로 결합되어 냉매통로를 형성하는 헤더파이프의 결합간격을 균일하게 유지하고 동시에 내압을 증대시킬 수 있도록 보강대를 포함하고 있다.

이러한 보강대를 헤더파이프에 체결할 경우 헤더와 탱크를 밀착시켜 접촉부의 갭 발생을 방지할 수 있어 고압의 냉매압력에 대항할 수 있다.

그리고 헤더와 탱크의 접합부분이 밀착되어 브레이징되어도 헤더파이프의 탱크에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결수단등에 의한 무게에 의해 그 결합부분에 갭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

더욱이 본 발명은 보강대를 헤더파이프에 체결함에 있어서 상기 보강대와 헤더를 브레이징 용접에 의한 결합방법을 배재하고 리벳등에 의한 체결수단에 의해 결합되게 함으로써 그 체결이 용이하며, 특히 보강대의 단부를 연장하여 응축기를 차체에 결합할 수 있는 브래킷을 일체로 형성함으로써 응축기를 고정하기 위한 별도의 부재를 생략할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 보인 응축기 정면도,

도 2는 실시예에 따른 헤더파이프의 결합관계를 보인 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 도 2의 다른 실시예를 보인 헤더파이프 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 제 2실시예의 결합관계를 보인 단면도,

도 5는 도 4의 다른 실시예를 보인 헤더파이프 단면도,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 헤더파이프 단면도,

도 7은 종래 헤더파이프의 결합관계를 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1;응축기 2;튜브

3;코루게이트핀 4;제1헤더파이프

5;제2헤더파이프 4a,5a;헤더

4b,5b:탱크 12;제 1돌기

13;제 2돌기 15;보강대

15a;본체 l5b;제 3돌기

15c;제 4돌기

Claims (7)

1. 튜브의 양단부가 결합되는 한쌍의 호형상의 헤더와, 상기 한쌍의 헤더의 각각의 단부로부터 연장되어 돌설되는 한쌍의 제1, 제2 돌기 및 상기 한쌍의 헤더와 각각 결합되어 냉매통로를 형성하는 호형상의 탱크를 포함하는 단면이 타원형상인 한 쌍의 헤더파이프;

   상기 헤더파이프의 탱크 외주면을 밀착하여 포위하는 본체, 상기 본체의 양단부로부터 연장되어 상기 헤더에 돌설된 제 1,2돌기들과 대응하여 대면하는 제 3돌기 및 제 4돌기들을 갖는 보강대; 및

   상기 헤더의 제1,2돌기와 상기 보강대의 제3,4돌기를 결합하는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더어셈블리.
2. 제 1항에 있어서, 상기 결합수단은 상기 헤더의 제 1돌기에 결합공을 형성하고, 제 2돌기에 돌기를 돌설하며;

   상기 보강대는 제 3돌기에 상기 헤더의 제 1돌기에 형성된 결합공과 대응하는 결합공을 형성하여 리벳으로 체결하며, 제 4돌기에 상기 헤더의 제 2돌기에 돌설된 돌기를 수용하는 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더어셈블리.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보강대는 제 3돌기의 끝단부를 연장하여 열교환기를 외부 구성요소에 고정시키기 위한 브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더어셈블리.
4. 제 3항에 있어서, 상기 브래킷의 단부에는 절곡한 절곡부가 형성됨을 특징으로 하는 열교환기 헤더어셈블리.
5. 튜브의 양단부가 결합되고 단부로부터 연장되어 각각 돌설되는 한 쌍의 제1 및 제 2돌기를 갖고 상기 한 쌍의 돌기에 두께방향으로 각각 결합공이 형성된 호형상의 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 냉매통로를 형성하는 호형상의 탱크를 포함하는 단면이 타원형상인 한 쌍의 헤더파이프; 및 상기 헤더파이프의 탱크 외주면을 밀착하여 포위하는 본체, 상기 본체의 양단부로부터 연장되어 상기 헤더에 돌설된 제 1,2돌기들과 대응하여 대면하는 한 쌍의 제 3돌기 및 제 4돌기들을 갖고, 상기 한 쌍의에 상기 헤더의 제 1,2돌기에 형성된 결합공과 대응하는 각각 결합공이 두께방향으로 형성되는 보강대를 포함하는 열교환기의 헤더어셈블리.
6. 제 5항에 있어서, 상기 보강대는 제 3돌기의 끝단부를 연장하여 열교환기를 외부 구성요소에 고정시키기 위한 브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 헤더어셈블리.
7. 제 6항에 있어서, 상기 브래킷의 단부에는 절곡한 절곡부가 형성됨을 특징으로 하는 열교환기 헤더어셈블리.