KR100755376B1 - 일체형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 의한 일체형 열교환기는, 라디에이터 탱크형성부 및 콘덴서 탱크형성부를 갖춘 한 쌍의 헤더; 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 접합되는 라디에이터 탱크부; 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 접합되는 콘덴서 탱크부; 양단부가 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 라디에이터 튜브; 양단부가 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 콘덴서 튜브; 및 각각의 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브들 사이에 이들 튜브들과 공통으로 접합되도록 개재된 다수의 방열핀;을 포함하며, 상기 라디에이터 탱크부 및 콘덴서 탱크부의 중심선(C1)(C2)간의 간격(D1)이 상기 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브의 중심선(C3)(C4)간의 간격(D2)보다 크게 설정됨을 특징으로 한다. 이에 의하면, 라디에이터 탱크부와 콘덴서 탱크부가 충분한 간격(d2)으로 이격되므로, 각종 부착물을 부착하기 위한 작업공간을 확보할 수 있으며, 주변 배관의 레이아웃 설계 자유도를 높일 수 있다. 또 브래이징 접합불량 발생시 재생이 용이하다는 장점도 있다.
응축기, 컨덴서, 라디에이터, 방열기, 일체형열교환기

Description

일체형 열교환기{INTEGRATED HEAT EXCHANGER}
도 1은 일반적인 일체형 열교환기의 구조를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 열교환기의 요부 구성을 보인 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 일체형 열교환기의 요부 구성을 보인 단면도, 그리고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 일체형 열교환기의 요부 구성을 보인 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10;헤더 10a;라디에이터 탱크형성부
10b;콘덴서 탱크형성부 11;라디에이터 탱크부
13;콘덴서 탱크부 20;라디에이터 튜브
22;콘덴서 튜브 30;방열핀
본 발명은 차량용 라디에이터와 콘덴서가 하나의 유니트로 일체로 구성되는 일체형 열교환기에 관한 것이다.
상기와 같은 일체형 열교환기는 제조공정상의 개선 효과가 있을 뿐만 아니라 부품(헤더, 방열핀 등)의 공용으로 인한 부품수의 절감을 도모할 수 있다는 등의 장점이 있어 차량용 열교환기로서 개발이 활발히 진행되고 있으며, 일부 실용화되어 사용되고 있다.
이러한 일체형 열교환기의 전형적인 한 예가 도 1에 사시도로 도시되어 있고, 그 요부 구성이 도 2에 단면도로 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 일체형 열교환기는 라디에이터 탱크형성부(10a) 및 콘덴서 탱크형성부(10b)를 갖춘 한 쌍의 헤더(10)를 구비한다. 상기 라디에이터 탱크형성부(10a)는 반사각 단면을 가지며, 상기 콘덴서 탱크형성부(10b)는 반원형 단면을 가진다. 상기 각 헤더(10)의 라디에이터 탱크형성부(10a)에는 라디에이터 탱크부(11)가 브래이징 접합되며, 이에 의해 내부에 냉각수 유로(12a)를 가지는 라디에이터 헤더탱크(12)가 구성된다. 그리고, 상기 각 헤더(10)의 콘덴서 탱크형성부(10b)에는 콘덴서 탱크부(13)가 브래이징 접합되며, 이에 의해 내부에 냉매 유로(14a)를 가지는 콘덴서 헤더탱크(14)가 구성된다. 다수 의 라디에이터 튜브(20)는 양쪽 라디에이터 헤더탱크(12)(12')의 냉각수 유로(12a)을 연통시키도록 이들 사이에 배열되며, 다수의 콘덴서 튜브(22)는 양쪽 콘덴서 헤더탱크(14)(14')의 냉매 유로(14a)을 연통시키도록 이들 사이에 배열된다. 그리고, 다수의 방열핀(30)이 상기 라디에이터 튜브(20)와 콘덴서 튜브(22)들 사이에 개재되어 구성된다. 이 방열핀(30)은 상기 라디에이터 튜브(20)와 콘덴서 튜브(22)에 공통 접합되는 방식으로 구비된다.
도 1에서 미설명 부호 32 및 33은 서포트 플레이트 이고, 34 및 35는 냉매유입구 및 유출구 이며, 36 및 37은 냉각수 유입구 및 유출구이다.
상기와 같은 구조의 일체형 열교환기는, 부품의 공용화로 인한 부품수의 절감을 도모할 수 있으며, 또한, 제조시 각 구성부품의 접합이 동일 공정 내에서 이루어지므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 일체형 열교환기는, 도 2에서 보는 바와 같이, 라디에이터 탱크부(11)와 콘덴서 탱크부(13)간의 간격(d1)이 매우 좁은 구조로 이루어지기 때문에, 브래킷류를 포함하는 각종 부착물을 부착하기 위한 작업공간을 제대로 확보할 수 없을 뿐만 아니라 냉매 배관이나 냉각수 배관의 설계가 극히 제한되는 등 주변에 설치되는 각종 배관의 레이아웃 구성을 효율적으로 할 수 없다고 하는 문제가 있다.
또한, 상기한 바와 같은 일반적인 일체형 열교환기는 헤더와 탱크의 열용량이 크기 때문에, 헤더 탱크부의 접합이 잘 이루어지지 않는 경우가 있는데, 기존의 분리형 열교환기에서는 이러한 접합불량이 발생될 경우 재브레이징이나 토치웰딩 등으로 재생이 가능하였으나, 일체형 열교환기의 경우는 두 열교환기의 탱크부의 간격이 좁아 상기와 같은 접합불량 발생시 재생이 어렵다고 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 안출한 것으로, 열교환기의 설치에 필요한 각종 부착물을 부착하기 위한 작업공간을 확보할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있으며, 또 주변 배관의 레이아웃 설계 자유도를 높일 수 있는 일체형 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 브래이징 접합불량 발생시 재생이 용이한 일체형 열교환기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 일체형 열교환기는, 라디에이터 탱크형성부 및 콘덴서 탱크형성부를 갖춘 한 쌍의 헤더; 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 접합되는 라디에이터 탱크부; 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 접합되는 콘덴서 탱크부; 양단부가 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 라디에이터 튜브; 양단부가 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 콘덴서 튜브; 및 각각의 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브들 사이에 이들 튜브들과 공통으로 접합되도록 개재된 다수의 방열핀;을 포함하며, 상기 라디에이터 탱크부 및 콘덴서 탱크부의 중심선간의 간격이 상기 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브의 중심간의 간격보다 크게 설정됨을 특징으로 한다.
이에 의하면, 라디에이터 탱크부와 콘덴서 탱크부가 충분한 간격으로 이격되 므로, 열교환기 설치에 필요한 각종 부착물을 부착하기 위한 작업공간을 확보할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 주변 배관의 레이아웃 설계 자유도를 한층 높일 수 있다.
또한, 라디에이터 탱크부와 콘덴서 탱크부가 충분한 간격으로 이격됨으로써, 브래이징 접합불량 발생시에도 분리형 열교환기에서와 같이 재브래이징이나 토치 웰딩 등을 통하여 용이하게 재생할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 일체형 열교환기의 요부 구성을 보인 단면도이다. 참고로 본 실시예를 설명함에 있어서 종래와 그 구성 및 작용이 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용하며, 또한 전체적인 구성에 대해서는 도 1를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 열교환기는, 라디에이터 탱크형성부(10a) 및 콘덴서 탱크형성부(10b)를 갖춘 한 쌍의 헤더(10)를 구비한다. 상기 라디에이터 탱크형성부(10a)는 반사각형 단면을 가지도록 형성되며, 상기 콘덴서 탱크형성부(10b)는 반원형 단면을 가지도록 형성된다. 상기 각 헤더(10)의 라디에이터 탱크형성부(10a)에는 라디에이터 탱크부(11)가 브래이징 접합되며, 이에 의해 내부에 냉각수 유로(12a)를 가지는 라디에이터 헤더탱크(12)가 구성된다. 그리고, 상기 각 헤더(10)의 콘덴서 탱크형성부(10b)에는 콘덴서 탱크부(13)가 브래이징 접합되며, 이에 의해 내부에 냉매 유로(14a)를 가지는 콘덴서 헤더탱크(14)가 구성된다. 다수의 라디에이터 튜브(20)는 양쪽 라디에이터 헤더탱크(12)(12')의 냉각수 유로(12a)을 연통시키도록 이들 사이에 배열되며, 다수의 콘덴서 튜브(22)는 양쪽 콘덴서 헤더탱크(14)(14')의 냉매 유로(14a)을 연통시키도록 이들 사이에 배열된다. 그리고, 다수의 방열핀(30)이 상기 라디에이터 튜브(20)와 콘덴서 튜브(22)들 사이에 개재되어 구성된다. 이 방열핀(30)은 상기 라디에이터 튜브(20)와 콘덴서 튜브(22)에 공통 접합되는 방식으로 구비된다.
이러한 일체형 열교환기를 구성하는 기본적인 구조는 앞서 설명한 일반적인 일체형 열교환기와 크게 다르지 않으나, 본 발명은 도 2와 도 3의 도면 비교를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 라디에이터 탱크형성부(10a)와 콘덴서 탱크형성부(10b)간의 간격(d2)이 종래(d1)에 비하여 크게 넓어졌다는 특징이 있다. 이에 따라 본 발명에 의한 일체형 열교환기는 각종 부착물을 부착하기 위한 공간 확보가 용이하게 될 뿐만 아니라 주변 배관의 레이아웃 설계 자유도가 높아지게 되며, 또한 브래이징 접합불량 발생시에도 재생이 용이하게 된다.
상기와 같이 라디에이터 탱크형성부(10a)와 콘덴서 탱크형성부(10b)간의 간격(d2)을 충분히 이격시키기 위하여 본 발명의 실시예에서는, 도 3에서 보는 바와 같이, 헤더(10)의 라디에이터 탱크형성부(10a)에 접합되는 라디에이터 탱크부(11)의 형상을 기존의 정형적인 직사각 형태에서 어느 한 쪽으로 치우친 비정형적인 사각 형태를 가지도록 형성하고 있다. 즉, 헤더(10)의 콘덴서 탱크형성부(10b)에는 반원형 단면을 가지는 콘덴서 탱크부(13)가 접합되어 있고, 헤더(10)의 라디에이터 탱크형성부(10a)에는 상기 콘덴서 탱크부(13)로부터 멀어지는 방향으로 치우친 비 정형 사각 단면을 가지는 라디에이터 탱크부(11)가 접합되어 일체형 열교환기를 구성하고 있다.
이에 의해 라디에이터 탱크부(11) 및 콘덴서 탱크부(13)의 중심선(C1)(C2)간의 간격(D1)이 라디에이터 튜브(20) 및 콘덴서 튜브(22)의 중심선(C3)(C4)간의 간격(D2)보다 크게 설정되고, 따라서 라디에이터 탱크부(11)와 콘덴서 탱크부(13) 사이의 간격(d2)을 충분히 이격시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 헤더(10)를 구성함에 있어서, 도시예에서는 라디에이터 탱크형성부(10a)와 콘덴서 탱크형성부(10b)가 하나의 몸체로 구성된 예를 도시하고 있으나, 상기 헤더(10)는 라디에이터 탱크형성부(10a)와 콘덴서 탱크형성부(10b)가 분리 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 일체형 열교환기를 나타낸 요부 단면도이다.
본 실시예에서는 라디에이터 탱크부(11)와 콘덴서 탱크부(13) 사이의 간격(d2)을 충분이 이격시키기 위하여 콘덴서 탱크부(13) 및 라디에이터 탱크부(11)의 형상을 약간 변경하였다는 것을 제외하고는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하게 이루어진다.
즉, 본 실시예에서는 상기 콘덴서 탱크부(13)가 상기 라디에이터 탱크부(11)의 반대쪽으로 편중된 반원형 단면 구조를 가지고 헤더(10)의 콘덴서 탱크형성부(10b)에 접합되어 있고, 상기 라디에이터 탱크부(11)는 상기 콘덴서 탱 크부(13)로부터 멀어지는 방향으로 벌어진 계단면을 갖는 계단구조의 비정형 사각 단면 구조를 가지고 헤더(10)의 라디에이터 탱크형성부(10a)에 접합되어 있다.
따라서, 상기와 같이 헤더(10)에 각각 접합된 라디에이터 탱크부(11) 및 콘덴서 탱크부(13)의 중심선(C1)(C2)을 연장하여 보면, 이 중심선(C1)(C2 )간의 간격(D1)이 라디에이터 튜브(20)와 콘덴서 튜브(22)의 중심선(C3)(C4)간의 간격(D2)보다 크게 되며, 결국, 라디에이터 탱크부(11)와 콘덴서 탱크부(13)와의 사이 간격(d2)이 충분히 이격된 상태로 라디에이터 탱크부(11)와 콘덴서 탱크부(13)가 배치되게 된다. 이러한 각 탱크부(11)(13)의 배치관계로 얻어지는 효과는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 일체형 열교환기를 나타낸 요부 단면도이다.
본 실시예는 헤더(10)의 형상 변경을 통하여 이에 각각 접합되는 라디에이터 탱크부(11) 및 콘덴서 탱크부(13)의 간격이 충분히 이격되도록 하고 있다.
즉, 상기 헤더(10)의 대략 중앙부가 그 양측에 위치하는 라디에이터 탱크형성부(10a) 및 콘덴서 탱크형성부(10b)의 중심선(C1)(C2)이 V자 형태를 이루도록 절곡되고, 이 절곡된 헤더(10)의 라디에이터 탱크형성부(10a) 및 콘덴서 탱크형성부(10b)의 중심선(C1)(C2)을 기준으로 라디에이터 탱크부(11) 및 콘덴서 탱크부(13)가 각각 접합됨으로써, 이들 라디에이터 탱크부(11) 및 콘덴서 탱크부(13) 가 서로 멀어지는 방향으로 소정각도(α)(β) 경사지게 배치되면서 충분한 간격(d2)으로 이격되도록 구성되어 있다. 그외 다른 구성 및 작용은 앞서 설명한 본 발명의 실시예들과 동일하게 이루어진다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 일체형 열교환기는, 분리형 열교환기에서는 얻을 수 없는 특유의 효과, 즉 부품 절감 및 공정 간소화의 효과를 가질 뿐만 아니라, 라디에이터 탱크부(11)와 콘덴서 탱크부(13) 사이의 간격이 충분히 이격되므로, 종래 일체형 열교환기의 단점인 작업공간 확보의 어려움, 주변 배관 레이아웃의 제한 및 재생의 어려움을 적극적으로 해소할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 라디에이터 탱크부와 콘덴서 탱크부가 충분한 간격으로 이격되므로, 열교환기 설치에 필요한 각종 부착물을 부착하기 위한 작업공간을 확보할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 주변 배관의 레이아웃 설계 자유도를 한층 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 일체형 열교환기는, 라디에이터 탱크부와 콘덴서 탱크부가 충분한 간격으로 이격됨으로써, 브래이징 접합불량 발생시에도 분리형 열교환기에서와 같이 재브래이징이나 토치 웰딩 등을 통하여 용이하게 재생할 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (4)

  1. 라디에이터 탱크형성부 및 콘덴서 탱크형성부를 갖춘 한 쌍의 헤더;
    상기 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 접합되는 라디에이터 탱크부;
    상기 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 접합되는 콘덴서 탱크부;
    양단부가 상기 각 헤더의 라디에이터 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 라디에이터 튜브;
    양단부가 상기 각 헤더의 콘덴서 탱크형성부에 삽입된 상태로 설치되는 다수의 콘덴서 튜브; 및
    상기 각각의 라디에이터 튜브 및 콘덴서 튜브들 사이에 이들 튜브들과 공통으로 접합되도록 개재된 다수의 방열핀;을 포함하는 일체형 열교환기에 있어서,
    상기 라디에이터 탱크부의 중심선(C1)과 상기 콘덴서 탱크부의 중심선 (C2) 사이의 간격(D1)이 상기 라디에이터 튜브의 중심선(C3)과 상기 콘덴서 튜브의 중심선(C4) 사이의 간격(D2)보다 크게 형성되어, 상기 라디에이터 탱크부 및 콘덴서 탱크부가 충분한 간격(d2)으로 이격됨을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘덴서 탱크부는 반원형 단면을 가지도록 형성되고, 상기 라디에이터 탱크부는 상기 콘덴서 탱크부로부터 멀어지는 방향으로 치우친 비정형 사각형 단면을 가지도록 형성됨으로써 이들 콘덴서 탱크부와 라디에이터 탱크부가 충분한 간격(d2)으로 이격되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘덴서 탱크부는 상기 라디에이터 탱크부의 반대측으로 편중된 반원형 단면을 가지도록 형성되고, 상기 라디에이터 탱크부는 상기 콘덴서 탱크부의 반대측으로 벌어지는 계단구조의 비정형 사각형 단면을 가지도록 형성됨으로써 이들 콘덴서 탱크부와 라디에이터 탱크부가 충분한 간격(d2)으로 이격되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤더의 중앙부가 그 양측에 위치하는 라디에이터 탱크형성부 및 콘덴서 탱크형성부의 중심선(C1)(C2)이 V자 형태를 이루도록 절곡되고, 이 절곡된 헤더의 라디에이터 탱크형성부 및 콘덴서 탱크형성부의 중심선을 기준으로 상기 라디에이터 탱크부 및 콘덴서 탱크부가 각각 접합됨으로써, 상기 라디에이터 탱크부는 상기 콘덴서 탱크부와 멀어지는 방향으로 수직면에 대하여 소정각도(α) 경사지게 배치되며, 상기 콘덴서 탱크부는 상기 라디에이터 탱크부와 멀어지는 방향으로 수직면에 대하여 소정각도(β) 경사지게 배치되어 충분한 간격(d2)으로 이격되는 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
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