KR100668480B1 - 파이프 커넥터 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수 배출파이프측에 연결되는 파이프 커넥터에 배압수단을 형성하여 이 부분으로 통과하기 전에 탱크내의 챔버에서 배압이 형성되도록 하여 코어 전체에 냉각수가 균일하게 분배되도록 하며, 이로 인해 코어 전체에 온도 분포가 균일하여 방열 성능이 향상되도록 한 파이프 커넥터 구조에 관한 것으로,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 파이프 커넥터 구조는, 한쌍의 상하부 헤더와, 상기 상하부 헤더 각각의 외측에 설치되는 한쌍의 상하부 탱크와, 상기 상하부 헤더 사이에 설치되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브들의 사이에 배치되는 핀과, 상기 상하부 탱크에 각각 설치되는 파이프 커넥터와, 상기 상부 탱크의 일측에 설치된 상기 파이프 커넥터의 입구측에 배압수단이 구비된 열교환기에 있어서, 상기 배압수단은, 상기 파이프 커넥터의 출구측 단부를 일부만 개방하고, 출구측 외주상에 다수개의 통공을 형성하여서 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 파이프 커넥터 구조는, 한쌍의 상하부 헤더와, 상기 상하부 헤더 각각의 외측에 설치되는 한쌍의 상하부 탱크와, 상기 상하부 헤더 사이에 설치되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브들의 사이에 배치되는 핀과, 상기 상하부 탱크에 각각 설치되는 파이프 커넥터와, 상기 상부 탱크의 일측에 설치된 상기 파이프 커넥터의 입구측에 배압수단이 구비된 열교환기에 있어서, 상기 배압수단은, 상기 파이프 커넥터의 출구측 단부에 인접한 부분에 축관부를 형성하고, 상기 축관부와 입구측 사이의 외주상에는 다수개의 통공을 형성하여서 구성됨을 특징으로 한다.

상부 탱크, 냉각수 배출파이프, 파이프 커넥터, 연결부, 배압수단

Description

파이프 커넥터 구조{STRUCTURE OF PIPE CONNECTOR}

도 1은 종래 기술의 일례에 따른 열교환기를 도시한 정면도.

도 2는 종래 기술의 다른 예에 따른 열교환기를 도시한 정면도.

도 3은 도 2에 도시된 지시선 "A"부의 상세 내부 단면도.

도 4는 도 2에 도시된 지시선 "B"부의 상세 내부 단면도.

도 5는 본 발명의 열교환기를 구성하는 파이프 커넥터의 일 실시예에 따른 설치 단면도.

도 6은 도 5에 도시된 파이프 커넥터의 외관을 도시한 사시도.

도 7은 도 5에 도시된 파이프 커넥터의 다른 실시예에 따른 외관을 도시한 사시도.

도 8은 본 발명에 의한 파이프 커넥터의 또 다른 실시예에 따른 외관을 나타낸 사시도.

도 9는 본 발명에 의한 파이프 커넥터의 또 다른 실시예에 따른 외관을 나타낸 사시도.

도 10은 풍량 200㎥/h인 조건에서의 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 배압수단이 있는 경우와 없는 경우에서 방열량과 압력 강하에 대한 실험을 실시한 후 나타낸 그래프.

도 11은 풍량 400㎥/h인 조건에서의 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 배압수단이 있는 경우와 없는 경우에서 방열량과 압력 강하에 대한 실험을 실시한 후 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31 : 상부 탱크

33 : 냉각수 배출파이프

40, 50 : 파이프 커넥터

41 : 연결부

42, 51, 61, 71 : 배압수단

42a : 절곡편

51b : 폐쇄벽

42b, 51a : 통공

본 발명은 파이프 커넥터 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수 배출파이프측에 연결되는 파이프 커넥터에 배압수단을 형성하여 이 부분으로 통과하기 전에 탱크내의 챔버에서 배압이 형성되도록 하여 코어 전체에 냉각수가 균일하게 분배되도록 하며, 이로 인해 코어 전체에 온도 분포가 균일하여 방열 성능이 향상되도록 한 파이프 커넥터 구조에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 열교환기는 차량의 대시 하부에 장착되어 있는 소형 라디에이터로 엔진등의 열원을 경유하여 뜨거워진 냉각수를 열원으로 하고, 블로워(blower)로 공기를 순환시켜 실내를 난방하는데 사용되는 것이다.

최근에는 상기 열교환기의 박형, 경량화 추세에 부응하여 일정한 냉각수량을 유지하면서 압력손실을 저감할 수 있는 박형의 열교환기를 제조하는데 노력하고 있다.

이러한 노력의 결과로 제조된 열교환기의 구조를 도 1에 도시하였다.

도시된 바와 같이, 내부에 소정 공간을 챔버가 형성된 한쌍의 헤더(1)(2)가 서로 마주보게 소정 거리 이격되게 배치되어 있고, 좌우 양단이 상기 챔버와 연통 가능하도록 헤더(1)(2)의 내측에 연결 설치되는 구조로 하여 상기 한쌍의 헤더(1)(2) 사이에는 다수개의 튜브(3)가 일정한 간격이 되게 배열 설치되어 있다.

상기 튜브(3)들의 사이에는 코루게이트핀(4)이 배치되어 냉각수를 열교환시키는 코어(5)를 형성하고 있고, 상기 헤더(1)(2) 각각의 외측에는 내부에 소정의 챔버를 갖는 한쌍의 탱크(6)(7)가 설치되어 있어, 이 탱크(6)(7)의 챔버는 상기 헤더(1)(2)와 상호 연통 가능하게 설치되어 있다.

상기 탱크(6)(7)중 어느 하나, 도면상의 좌측에 위치한 탱크(6)에는 중앙을 기준으로 하여 상하부 적정 위치에는 냉각수 배출파이프(8)와 냉각수 유입파이프(9)가 탱크(6)의 챔버와 연통 가능하게 설치되어 있다.

상기 냉각수 배출/유입파이프(8)(9)가 설치된 탱크(6)의 중앙에 해당되는 챔버에는 냉각수의 흐름을 "⊃"자 형상으로 유로길이를 증대시켜 열교환 성능을 증가시키기 위한 배플(10)이 설치되어 있다.

그런데, 상기와 같은 구성을 갖는 열교환기는 박형 경량화로 개발되면서 유로면적의 협소로 인한 냉각수측 압력 손실값이 커져 차량을 공회전 운전 또는 저속 운전할 경우 냉각수 유량이 감소하여 열교환기의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 종래 열교환기를 도 2 내지 도 4에 도시하였다.

내부에 소정 공간을 갖는 챔버가 형성된 한쌍의 헤더(11)(12)가 서로 마주보게 소정 거리 이격되게 배치되어 있고, 상하 양단이 상기 챔버와 연통 가능하도록 헤더(11)(12)의 내측부에 연결 설치되는 구조로 하여 상기 한쌍의 헤더(11)(12) 사이에는 다수개의 튜브(13)가 좌우로 일정한 간격이 되게 배열 설치되어 있다.

상기 튜브(13)들의 사이에는 코르게이트핀(14)이 배치되어 냉각수를 열교환시키는 코어(15)를 형성하고 있고, 상기 헤더(11)(12) 각각의 외측에는 내부에 소정의 챔버를 갖는 한쌍의 탱크(16)(17)가 설치되어 있어, 이 탱크(16)(17)의 챔버는 상기 헤더(11)(12)와 상호 연통 가능하게 설치되어 있다.

상기 탱크(16)(17)의 도면상에서 보아 우측부분에 각각 냉각수 배출파이프(18)와 냉각수 유입파이프(19)가 탱크(16)(17)의 챔버와 연통 가능하게 설치되어 있다.

좀더 상세하게는 상기 냉각수 배출파이프(18)와 냉각수 유입파이프(19)는 탱크(16)(17)에 파이프 커넥터(20)를 매개로 하여 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 열교환기에 따르면, 냉각수측 압력강하가 적게 일어나도록 하는 것을 해결할 수 있으나 전술한 도 1에 도시된 열교환기와 비교하여 열교환기 코어 전체의 냉각수 유량 분배가 균일하지 않기 때문에 도 2에 도시된 열교환기의 방열 성능이 저하되는 문제점을 유발하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 냉각수 배출파이프측에 연결되는 파이프 커넥터에 냉각수 배압수단을 형성하여 이 부분으로 통과하기 전에 탱크내의 챔버에서 배압이 형성되도록 하여 코어 전체에 냉각수가 균일하게 분배되도록 하며, 이로 인해 코어 전체에 온도 분포가 균일하여 방열 성능이 향상되도록 한 파이프 커넥터 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 파이프 커넥터 구조는, 한쌍의 상하부 헤더와, 상기 상하부 헤더 각각의 외측에 설치되는 한쌍의 상하부 탱크와, 상기 상하부 헤더 사이에 설치되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브들의 사이에 배치되는 핀과, 상기 상하부 탱크에 각각 설치되는 파이프 커넥터와, 상기 상부 탱크의 일측에 설치된 상기 파이프 커넥터의 입구측에 배압수단이 구비된 열교환기에 있어서, 상기 배압수단은, 상기 파이프 커넥터의 출구측 단부를 일부만 개방하고, 출구측 외주상에 다수개의 통공을 형성하여서 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 파이프 커넥터 구조는, 한쌍의 상하부 헤더와, 상기 상하부 헤더 각각의 외측에 설치되는 한쌍의 상하부 탱크와, 상기 상하부 헤더 사이에 설치되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브들의 사이에 배치되는 핀과, 상기 상하부 탱크에 각각 설치되는 파이프 커넥터와, 상기 상부 탱크의 일측에 설치된 상기 파이프 커넥터의 입구측에 배압수단이 구비된 열교환기에 있어서, 상기 배압수단은, 상기 파이프 커넥터의 출구측 단부에 인접한 부분에 축관부를 형성하고, 상기 축관부와 입구측 사이의 외주상에는 다수개의 통공을 형성하여서 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 열교환기를 구성하는 파이프 커넥터의 일 실시예에 따른 설치 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 파이프 커넥터의 외관을 도시한 사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 파이프 커넥터의 다른 실시예에 따른 외관을 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명에 의한 파이프 커넥터의 또 다른 실시예에 따른 외관을 나타낸 사시도이며, 도 9는 본 발명에 의한 파이프 커넥터의 또 다른 실시예에 따른 외관을 나타낸 사시도이며, 도 10은 풍량 200㎥/h인 조건에서의 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 배압수단이 있는 경우와 없는 경우에서 방열량과 압력 강하에 대한 실험을 실시한 후 나타낸 그래프이며, 도 11은 풍량 400㎥/h인 조건에서의 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 배압수단이 있는 경우와 없는 경우에서 방열량과 압력 강하에 대한 실험을 실시한 후 나타낸 그래프이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환기는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상부ㆍ하부 헤더(30)(12)와, 튜브(13)와 코르게이트핀(14)으로 이루어진 코어(15)와, 상부ㆍ하부 탱크(31)(17)와, 냉각수 유입파이프(19)와, 파이프 커넥터(20)(40)와, 냉각수 배출파이프(33)로 구성된다.

상기 상부ㆍ하부 헤더(30)(12)는 상하로 적정 간격으로 이격되게 배치되고, 내부에 챔버가 형성된다.

상기 튜브(13)는 양단이 상기 상부ㆍ하부 헤더(30)(12)와 연통 가능하게 상기 상부ㆍ하부 헤더(30)(12)의 내측에 연결 설치되며, 상기 상부ㆍ하부 헤더(30)(12) 사이에 일정한 간격이 되게 다수개가 배열된다.

상기 코르게이트핀(14)은 튜브(13) 사이에 배치된다.

상기 상부ㆍ하부 탱크(31)(17)는 상기 상부ㆍ하부 헤더(30)(12)의 외측에 설 치되며, 상기 상부ㆍ하부 헤더(30)(12)와 연통되도록 내부에 챔버가 형성된다.

상기 냉각수 유입파이프(19)는 상기 하부 탱크(17)에 파이프 커넥터(20)를 매개로 결합 설치되어 냉각수를 상기 하부 탱크(17)의 챔버내로 유입시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 파이프 커넥터(20)는 소정의 직경을 가지고 있다.

상기 냉각수 배출파이프(33)는 상기 상부 탱크(31)에 파이프 커넥터(40)를 매개로 결합 설치되어 냉각수를 상부 탱크(31)로부터 외부로 배출하는 역할을 한다.

상기 파이프 커넥터(40)는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 그 일단부에 상기 냉각수 배출파이프(33)가 오링(34)을 매개로 연결되는 단차지게 연결부(41)가 상기 상부 탱크(31)의 외부로 돌출되게 형성된다.

즉, 상기 연결부(41)가 단차가 지도록 형성되어 있기 때문에 상부 탱크(31)에 형성된 설치공(31a)을 통해 파이프 커넥터(40)를 삽입하여도 연결부(41)는 상부 탱크(31)의 내부로 인입되지 않고 나머지 부분만 인입된다.

상기 연결부(41)의 끝단에는 철부(41a)와 요부(41b)가 번갈아 가면서 형성된다.

상기 냉각수 배출파이프(33)의 단부에는 외측으로 절곡된 환상의 플랜지부(33a)가 상기 연결부(41)의 내부로 슬라이드 가능하게 삽입될 수 있을 정도의 크기로 형성된다.

상기와 같이 파이프 커넥터(40)에 연결부(41) 및 요철부(41a)(41b)가 형성되 어 있기 때문에, 파이프 커넥터(40)와 냉각수 배출파이프(33)의 연결 순서는 먼저, 연결부(41)내로 오링(34)을 삽입한 다음, 냉각수 파이프(33)를 연결부(41)내로 삽입한다.

이후에, 별도의 기구를 이용하여 연결부(41)에 형성된 철부(41a)를 가압 절곡시키면 이 철부(41a)는 플랜지부(33a)를 가압하게 됨과 아울러 냉각수 배출파이프(33)는 연결부(41)에 고정 연결되게 된다.

한편, 상기 냉각수 유입파이프(19)를 설치하는 구조는 종래 도면 도 4에 나타내었으며, 그 연결방법은 냉각수 배출파이프(19)와 동일하여 도면상에 별도의 부재번호를 기재하지 않는다.

상기 연결부(41)를 제외한 상부 탱크(31)의 내부로 인입된 파이프 커넥터(40)에는 배압수단(42)이 형성된다.

이 배압수단(42)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 파이프 커넥터(40)의 내부 중심 방향으로 분리 가능하게 절곡 형성된 다수개의 절곡편(42a)으로 이루어진다.

바람직하게는 출구측 단부를 일부만 개방한 것이다.

여기서, 바람직하게는 파이프 커넥터(40)의 외주에 다수개의 통공(42b)을 더 형성할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 냉각수 유입파이프(19) 및 파이프 커넥터(20)를 통해 고온ㆍ고압의 냉각수가 하부 탱크(17)내로 유입되며, 이렇게 유입된 냉각수는 다수 개의 튜브(13)를 통해 상방향으로 유동하여 상부 탱크(31)내의 챔버내로 이동한 후, 배압수단(42)을 경유하여 냉각수 배출파이프(33)로 배출된다.

여기서, 상기 배압수단(42)를 경유하는 과정에서 냉각수는 압력 강하가 되면서 통과하기 때문에 배압수단(42)의 후단에 있는 상부 탱크(31)내의 공간이 배압을 형성하게 된다.

이 배압의 형성으로 인해 코어(15)내에는 냉각수 골고루 분배되며, 이로 인해 튜브(13) 사이에 있는 코르게이트(14)에서 발생되는 방열량이 증대된다.

상기와 같은 냉각수의 유동과정을 거치는 본 발명의 열교환기를 차량에 적용하여 실험한 결과를 도 10 및 도 11에 나타내 보였다.

도 10에 나타낸 그래프에 따르면, 블로워의 풍량 200㎥/h인 조건에서의 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 배압수단이 있는 경우(

Ret(Y))가 없는 경우(

Ret(N))에 비해 방열량이 3% 향상되었음을 알수 있고, 배압수단이 있는 경우(

Ret(Y))가 없는 경우(

Ret(N))에 비해 압력 강하가 좀더 많이 일어나는 것으로 나타났다.

그리고, 도 11에 나타낸 그래프에 따르면, 블로워의 풍량 400㎥/h인 조건에서의 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 배압수단이 있는 경우(

Ret(Y))가 없는 경우(

Ret(N))에 비해 방열량이 2% 향상되었음을 알수 있고, 배압수단이 있는 경우(

Ret(Y))가 없는 경우(

Ret(N))에 비해 압력 강하가 좀더 많이 일어나는 것으로 나타났다.

따라서, 차량의 공회전 상태 또는 저속 운전시 냉각수의 유량이 3ℓ/min~10ℓ/min 정도에서 배압수단의 유무에 따라 방열량이 차이가 있는 것을 알수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 파이프 커넥터(50)에 형성된 배압수단(51)의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 그 구성은 파이프 커넥터(50)의 단부 전체를 폐쇄시키는 폐쇄벽(51b)과, 파이프 커넥터(50)의 외주에 형성되는 다수개의 통공(51a)으로 구성할 수도 있다.

바람직하게는 파이프 커넥터(50)의 출구측 단부를 폐쇄하고, 출구측 외주상에 다수개의 통공(51a)을 형성한 것이다.

도 8은 본 발명에 의한 파이프 커넥터에 형성된 배압수단(61)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 그 구성은 파이프 커넥터의 단부에 연장 형성된 축소관(61b)과, 파이프 커넥터의 외주에 형성되는 다수개의 통공(61a)으로 구성할 수도 있다.

도 9는 본 발명에 의한 파이프 커넥터(70)에 형성된 배압수단(71)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 그 구성은 파이프 커넥터(70)의 단부에 연장 형성된 축소관(71b)과, 이 축소관(71b)의 단부에 연장 형성된 확대관(71c)과, 파이프 커넥터(70)의 외주에 형성되는 다수개의 통공(71a)으로 구성할 수도 있다.

좀더 상세하게는 파이프 커넥터(70)의 출구측 단부에 인접한 부분에 축관부를 형성하고, 상기 축관부와 입구측 사이의 외주상에 다수개의 통공을 형성하여 구성된 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉각수 배출파이프측에 연결되는 파이프 커넥터에 배압수단을 형성하여 이 부분으로 통과하기 전에 탱크내의 챔버에서 배압이 형성되도록 하여 코어 전체에 냉각수가 균일하게 분배되도록 하며, 이로 인해 코어 전체에 온도 분포가 균일하여 방열 성능이 향상되도록 할 수 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 한쌍의 상하부 헤더(30)(12)와, 상기 상하부 헤더(30)(12) 각각의 외측에 설치되는 한쌍의 상하부 탱크(31)(17)와, 상기 상하부 헤더(30)(12) 사이에 설치되는 다수개의 튜브(13)와, 상기 튜브(13)들의 사이에 배치되는 핀(14)과, 상기 상하부 탱크(31)에 각각 설치되는 파이프 커넥터(40)(20)와, 상기 상부 탱크(31)의 일측에 설치된 상기 파이프 커넥터(40)의 입구측에 배압수단(42)이 구비된 열교환기에 있어서,

   상기 배압수단(42)은,

   상기 파이프 커넥터(40)의 출구측 단부(42a)를 일부만 개방하고, 출구측 외주상에 다수개의 통공(42b)을 형성하여서 구성됨을 특징으로 하는 파이프 커넥터 구조.
4. 한쌍의 상하부 헤더(30)(12)와, 상기 상하부 헤더(30)(12) 각각의 외측에 설치되는 한쌍의 상하부 탱크(31)(17)와, 상기 상하부 헤더(30)(12) 사이에 설치되는 다수개의 튜브(13)와, 상기 튜브(13)들의 사이에 배치되는 핀(14)과, 상기 상하부 탱크(31)에 각각 설치되는 파이프 커넥터(70)(20)와, 상기 상부 탱크(31)의 일측에 설치된 상기 파이프 커넥터(70)의 입구측에 배압수단(71)이 구비된 열교환기에 있어서,

   상기 배압수단(71)은,

   상기 파이프 커넥터(70)의 출구측 단부에 인접한 부분에 축관부(71b)를 형성하고, 상기 축관부(71b)와 입구측 사이의 외주상에는 다수개의 통공(71a)을 형성하여서 구성됨을 특징으로 하는 파이프 커넥터 구조.

Images