KR100630319B1 - 적층형 열교환기용 매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 공조장치의 적층형 열교환기에 열교환유체(냉각수 또는 냉매)의 유입과 배출을 위해 설치되는 적층형 열교환기용 매니폴드에 관한 것으로, 특히, 열교환유체 유,배출용의 입구,출구 파이프가 각각 결합되는 매니폴드의 출입부에, 열교환기 조립과정 등에서 작업자에 의해 발생하는 입,출구 파이프의 모멘트를 흡수,소진하여 입,출구 파이프와 매니폴드 출입부 사이의 결합부 손상을 방지할 수 있는 주름부를 가지는 적층형 열교환기용 매니폴드에 관한 것이다.

본 발명은, 상단에 두 개의 탱크부가 병치되고, 그 두 탱크부 사이에서 하향하는 방향으로 곧게 뻗은 구획비드의 구획에 의해, 상기 구획비드를 아랫방향으로 우회하여 상기 두 탱크부를 연결하는 U 자형 유로를 형성하며, 상기 하나의 탱크부에는 그 탱크부로부터 측방향으로 연장,성형되어 입,출구 파이프가 결합되는 출입부를 구비하는 적층형 열교환기용 매니폴드에 있어서, 상기 출입부는 입,출구 파이프를 통해 전해져 오는 모멘트를 스스로 소성변형하면서 흡수하여 소진할 수 있는 주름부를 가지고, 상기 적층형 열교환기용 매니폴드는 알루미늄제 플레이트 2개가 서로 접합되어 이루어지며, 상기 주름부는 접합되는 상기 알루미늄제 플레이트의 성형시 동시에 가공되고, 상기 알루미늄제 플레이트와 일체로 성형된 것을 특징으로 한다. 이 매니폴드는 열교환튜브와 용접공정을 통해 일체화되어 열교환기가 완성된 이후 그 열교환기를 운반하거나 또는 공기조화케이스에 조립할 때 작업자가 입,출구 파이프를 잡고 작업을 함에 따라 사후적으로 발생되는 열교환기 불량률을 크게 낮출 수 있어 결과적으로 열교환기의 제조원가를 절감할 수 있게 한다.

적층형, 열교환기, 히터, 매니폴드

Description

적층형 열교환기용 매니폴드{MANIFOLD FOR LAMINATE TYPE HEAT EXCHANGER OF CAR AIRCONDITIONER}

도 1은 일반적인 적층형 열교환기의 정면도.

도 2는 종래 적층형 열교환기용 매니폴드의 내부구조를 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취하여 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 적층형 열교환기용 매니폴드의 분해사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 열교환기용 매니폴드의 내부구조를 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취하여 보인 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 열교환튜브 2 : 매니폴드

21 : 출입부 2a, 2b : 좌,우 플레이트

22, 23 : 탱크부 24 : 구획비드

25 : 주름부 26 : 열교환유로부

27 : 접합부 3 : 입구 파이프

4 : 출구 파이프 5 : 열교환핀

본 발명은 자동차 공조장치의 적층형 열교환기에 열교환유체(냉각수 또는 냉매)의 유입과 배출을 위해 설치되는 적층형 열교환기용 매니폴드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 열교환유체 유,배출용의 입,출구 파이프가 각각 결합되는 매니폴드의 출입부에, 열교환기 조립과정 등에서 작업자에 의해 발생하는 입,출구 파이프의 모멘트를 변형에너지로 흡수,소진하여 입,출구 파이프와 매니폴드 출입부 사이의 결합부 손상을 방지할 수 있는 주름부를 가지는 적층형 열교환기용 매니폴드에 관한 것이다.

자동차의 공기조화장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드 실드에 끼는 성에 등을 제거할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 통상 이 장치는 냉방 시스템과 난방 시스템을 동시에 갖추고 있어서, 자동차 실외나 실내로부터 외기(外氣)나 내기(內氣)를 선택적으로 도입한 후 그 공기를 냉각 또는 가열한 다음 자동차 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나, 환기, 또는 윈드 실드 글래스(Wind Shield Glass)의 성에를 제거한다.

즉, 자동차의 공기조화장치는, 자동차 실내,외를 연통시키는 케이스 내에 내,외기를 선택적으로 도입하여 송풍하는 블로어(Blower)와, 상기 블로어가 송풍하는 공기를 냉각 또는 가열하는 열교환기들인 증발기(Evaporator)와 히터(Heater), 그리고, 상기 히터에 유입되는 공기량비를 조정할 수 있게 하는 온도조절도어 등을 내장하여, 상기 블로어에 의해 실내공기 또는 실외공기를 선택적으로 도입한 후 그 공기를 케이스 내부에 설치된 증발기를 경유하여 온도조절도어로써 히터를 선택적으로 통과하게 하면서 상기 증발기와 히터로 냉각하거나 가열한 후 자동차 실내에 토출함으로써 자동차 실내를 냉,난방 또는 환기하는 장치이다.

이와 같은 공기조화장치에 있어서, 상기 증발기와 히터 등과 같은 열교환기들은 열교환유체(냉매 또는 냉각수)가 순환되게 하는 순환 사이클의 한 구성을 이루면서 공기조화 케이스가 형성하는 송풍로상에 횡방향으로 배설(排設)되어, 그 송풍로를 통해 송풍되는 공기를 열교환유체와 열교환시켜 가열하거나 냉각하는 열교환장치로서, 특히 적층형 열교환기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기조화 케이스(미도시) 내 송풍로의 횡단면 방향으로 배열되고 각 상단의 탱크부들을 통해 서로 연통되어 그 내부에 송풍로 횡단면 상에 고루 배치되는 유로를 형성하는 다수의 열교환튜브(1)들과, 상기 열교환튜브(1)들 사이에 개재(介在)되어 그 열교환튜브(1)들과 연통하는 유로를 형성하는 한편 각 상단 일측에 그 유로를 워터 재킷(미도시)이나 팽창밸브(미도시) 또는 압축기(미도시) 등과 같은 열교환유체 순환 사이클을 이루는 다른 구성에 연결하는 입구 파이프(3) 또는 출구 파이프(4)(이하, 입,출구 파이프(3)(4)로 약칭한다)가 결합되는 2 개의 매니폴드(미도시)를 포함하고, 선택적인 구성으로서 상기 열교환튜브(1)들 사이에 개재되어 열교환튜브의 전열면적(傳熱面積)을 확대하는 다수의 열교환핀(5) 등의 구성들로 이루어진다.

이러한 구성에 따라 열교환기는 열교환유체 순환 사이클을 순환하는 열교환유체를 유입용의 일측 매니폴드의 입구 파이프(3)를 통해 유입하여 열교환튜브(1)들을 따라 고루 분배되어 흐르게 한 후 배출용의 타측 매니폴드의 출구 파이프(4)를 통해 배출함으로써 그 열교환유체와 열교환튜브(1)들 사이를 통해 자동차 실내로 흐르는 공기를 열교환시켜 자동차 실내에 토출되는 공기를 가열하거나 냉각하게 된다.

이러한 작용을 하는 적층형 열교환기에 있어서 입,출구 파이프(3)(4)에 의해 공기조화장치 케이스(미도시) 외부의 다른 열교환유체 순환 사이클 구성에 연결되는 매니폴드(2)는, 통상 도 2의 단면도에서 알 수 있는 바와 같이, 상단부에 탱크공(22a)(23a)을 갖는 2 개의 탱크부(22)(23)가 나란히 성형된 두 개의 플레이트(2a)(2b)가 서로 마주보고 접합되어 이루지며(도 3 참조), 일측의 탱크부(22)에는 입구 파이프(3)(또는 출구 파이프(4))를 그 탱크부(22)에 연결하기 위한 출입부(21)가 연장,성형된다.

한편, 적층형 열교환기는 그 매니폴드(2)에 입구 파이프(3) 및 출구 파이프(4)가 결합된 상태로 운반되거나 공조장치에 장착하게 되는데, 이 때 작업자는 주로 입,출구 파이프(3)(4)를 잡고 적층형 열교환기를 운반하거나 조립하게 된다. 이와 같은 경우에 각 입,출구 파이프(3)(4)에는 적층형 열교환기를 운반하거나 조립할 때에 작업자에 의해 굽힘모멘트가 작용하여 각 유,배출 매니폴드(2)의 출입부(21)와 입,출구 파이프(3)(4) 사이의 결합부분(A)에는 상기 입,출구 파이프(3)(4)의 굽힘모멘트에 의해 강한 응력이 생성된다.

그러나, 종래 적층형 열교환기용 매니폴드(2)는 상술한 바와 같은 응력에 대한 대응수단 예컨대 입,출구 파이프(3)(4)의 모멘트를 감소시키거나 또는 응력집중 을 완화시킬 수 있는 구조 등을 가지고 있지 않기 때문에 운반이나 조립시 상대적으로 취약한 입,출구 파이프(3)(4)와 출입부(21) 사이의 결합부분(A)에서 쉽게 변형이나 균열이 발생하는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 적층형 열교환기용 매니폴드의 문제점은 그 적층형 열교환기용 매니폴드(2)가 용접공정으로 열교환튜브(1)들과 일체화하여 형성한 적층형 열교환기 전체으로 불량을 만드는 요인이 되어 결과적으로 열교환기의 제조원가를 상승시키는 문제를 초래하였다.

이와 같이 종래 적층형 열교환기용 매니폴드는 조립작업이나 운반작업 과정에서 입,출구 파이프(3)(4)와 출입부(21) 사이 결합부분이 작은 외력에 의해서도 쉽게 변형되거나 파손되기 때문에 열교환기의 제조원가를 높이는 요인이 되어왔다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 적층형 열교환기용 매니폴드가 가진 문제점을 해소할 수 있는 것으로, 열교환유체를 유입하거나 혹은 배출하는 출입부에, 조립과정 등에서 작업자에 의해 생성되는 입,출구 파이프의 모멘트를 변형에너지로 흡수하여 소진시킬 수 있는, 따라서 입,출구 파이프의 모멘트에 의해 상대적으로 취약한 입,출구 파이프와 출입부 사이 결합부분의 변형이나 손상을 방지할 수 있는 적층형 열교환기용 매니폴드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이상과 같은 목적을 가지고 안출된 본 발명에 따른 적층형 열교환기용 매니폴드는, 상단에 두 개의 탱크부가 병치되고, 그 두 탱크부 사이에서 하향하는 방향으로 곧게 뻗은 구획비드의 구획에 의해, 상기 구획비드를 아랫방향으로 우회하여 상기 두 탱크부를 연결하는 U 자형 유로를 형성하며, 상기 하나의 탱크부에는 그 탱크부로부터 측방향으로 연장,성형되어 입,출구 파이프가 결합되는 출입부를 구비하는 적층형 열교환기용 매니폴드에 있어서, 상기 출입부는 입,출구 파이프를 통해 전해져 오는 모멘트를 스스로 소성변형하면서 흡수하여 소진할 수 있는 주름부를 가지고, 상기 적층형 열교환기용 매니폴드는 알루미늄제 플레이트 2개가 서로 접합되어 이루어지며, 상기 주름부는 접합되는 상기 알루미늄제 플레이트의 성형시 동시에 가공되고, 상기 알루미늄제 플레이트와 일체로 성형된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 통하여 보다 구체적으로 살펴본다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 명료성을 위하여 서두에서 설명된 종래 기술의 구성과 동일한 본 발명의 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 열교환기용 매니폴드의 조립도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층형 열교환기용 매니폴드(2)는 대칭되는 구조를 갖는 알루미늄제 성형품인 플레이트 2 개(2a)(2b)가 서로 접합되어 이루어진 것으로서, 각 플레이트(2a)(2b)는, 평활한 열교환유로부(26)와, 상기 열교환유로부(26) 상단부 나란히 함몰성형된 두 개의 탱크부(22)(23)와, 상기 두 탱크 중 하나의 탱크(22)에서 외측을 향하여 반구형 단면을 가지고 연장된 출입부(21)와, 상기 두 탱크부(22)(23)의 사이에서 아래를 향하여 곧게 돌기성형된 구획비드(24), 그리고, 가장자리를 따라 플렌지형태로 융기된 접합부(27)들을 가지고 있다.

이러한 대칭구조의 두 플레이트(2a)(2b)는 서로 맞대어진 후 브레이징 공정 을 통해 상호 접촉하는 접합부(27)와 구획비드(24)가 용착됨으로써, 서로 마주 보는 각 플레이트(2a)(2b)의 열교환유로부(26) 사이에 출입부(21)를 가진 탱크부(22)로부터 상기 구획비드(24)의 최하단(미도시)을 우회하여 다른 탱크부(23)로 이어지는 유로를 가지는 유,배출용의 매니폴드(2)를 형성한다.

이러한 구조를 갖는 2 개의 매니폴드(2)는 각각 열교환튜브(1)들 사이에 개재되어 그 상단의 탱크부(22)(23) 탱크공(22a)(23a)을 통해 인접한 열교환튜브(1)들과 소통하는 한편 각 일측 탱크부(22)에서 연장된 출입부(21)에 입,출구 파이프(3)(4)가 각각 결합됨에 따라, 열교환유체를 송풍로(미도시)의 횡단면 방향으로 고루 분배되어 흐르게 하는 유로를 형성하는 열교환튜브(1)들의 유입실과 배출실의 역할을 한다.

특히, 본 발명에 따른 열교환유체 유,배출용의 매니폴드(2)는 그 출입부(21)에 조립과정이나 운반과정에서 작업자에 의해 입,출구 파이프(3)(4)에서 발생하는 모멘트를 흡수하여 소진시키는 주름부(25)를 가진다. 이 주름부(25)는 도 1과 같이 조립된 열교환기를 입,출구 파이프(3)(또는 4)가 결합된 상태로 운반하거나 또는 공기조화케이스에 장치할 경우 통상 작업자는 매니폴드(2)의 출입부(21)에 결합된 입,출구 파이프(3)(또는 4)를 잡고 작업을 수행하게 되어 그 입,출구 파이프(3)(또는 4)에 모멘트가 작용하는 경우가 빈번하게 일어나는데, 이러한 경우 그 모멘트를 각 주름에서 발생하는 응력집중으로 스스로 소성변형하면서 자체의 변형에너지로 축적하여 소진시킴으로써 입,출구 파이프(3)(4)에서 생성된 모멘트가 출입부(21)에 전달되지 않게 하는 역할을 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 적층형 열교환기용 매니폴드(2)는 그 출입부(21)에 성형된 주름부(25)가 입,출구 파이프(3)(4)에서 출입부(21)측으로 전달되어 오는 모멘트를 변형에너지로 흡수하여 소진하기 때문에 조립이나 운반과정에서 작업자에 의해 입,출구 파이프(3)(4)에 생기는 경우에도 입,출구 파이프(3)와 출입부(21) 사이의 결합부(A)가 변형되거나 혹은 손상되지 않는다. 이에, 열교환튜브(1)와 일체화되어 완성품 열교환기가 된 이후에 발생하는 열교환기 불량률을 크게 낮출 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 적층형 열교환기용 매니폴드에 따르면, 그 출입부에 각각 성형된 주름부가 조립과정 등에서 작업자에 의해 생성되는 입,출구 파이프의 모멘트를 변형에너지로 흡수하여 소진시킴으로써, 열교환기의 불량을 초래하는 입,출구 파이프와 출입부 사이의 결합부분에서 빈번하게 발생하는 변형과 손상을 방지할 수 있다. 이에 열교환튜브와 용접공정에서 일체화된 이후 공기조화케이스 등에 대한 조립과정 등에서 사후적으로 발생하는 열교환기의 불량률을 크게 낮출 수 있으므로 결과적으로 열교환기의 제조원가를 절감하는 효과를 발휘할 수 있다.

Claims (1)

1. 상단에 두 개의 탱크부가 병치되고, 그 두 탱크부 사이에서 하향하는 방향으로 곧게 뻗은 구획비드의 구획에 의해, 상기 구획비드를 아랫방향으로 우회하여 상기 두 탱크부를 연결하는 U 자형 유로를 형성하며, 상기 하나의 탱크부에는 그 탱크부로부터 측방향으로 연장,성형되어 입,출구 파이프가 결합되는 출입부를 구비하는 적층형 열교환기용 매니폴드에 있어서,

   상기 출입부는 입,출구 파이프를 통해 전해져 오는 모멘트를 스스로 소성변형하면서 흡수하여 소진할 수 있는 주름부를 가지고,

   상기 적층형 열교환기용 매니폴드는 알루미늄제 플레이트 2개가 서로 접합되어 이루어지며, 상기 주름부는 접합되는 상기 알루미늄제 플레이트의 성형시 동시에 가공되고, 상기 알루미늄제 플레이트와 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기용 매니폴드.

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