KR100833478B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 소정간격 이격되는 한 쌍의 헤더와, 각 헤더에 양단부가 설치되어 적층되는 튜브들과, 헤더와 결합되어 열교환매체의 통로를 형성하는 탱크와, 튜브들의 최외각층에 설치되고, 각 헤더에 양단부가 삽입되는 서포트 부재들을 구비하여 된 열교환기에 있어서, 탱크에는 서포트 부재의 단부가 인입되어 탱크의 회전을 방지하기 위한 회전방지홈이 형성됨으로써, 브레이징 공정시 탱크가 헤더와 결합될 때 발생되는 형상불량을 방지하고, 구조적 강성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

도 1은 브레이징 공정시, 종래의 열교환기를 도시한 부분 사시도.

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 탱크부에 대한 부분 분해 사시도.

도 2b는 도 2a에 있어서 탱크부에 대한 조립도.

도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 탱크부에 대한 부분 분해 사시도.

도 3b는 도 3a에 있어서 탱크부에 대한 조립도.

도 4a는 본 발명의 제3실시예에 따른 탱크부에 대한 부분 분해 사시도.

도 4b는 도 4a에 있어서 탱크부에 대한 단면도.

도 5a는 본 발명의 제4실시예에 따른 탱크부에 대한 부분 분해 사시도.

도 5b는 도 5a에 있어서 탱크부에 대한 단면도.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

21,31,41,51..헤더 22,32,42,52..탱크

23,34,45,53..서포트 부재 24,35,46,54..삽입홈

25,36,47,58..회전방지홈 26,55..엔드 캡

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 브레이징 공정시 탱크가 헤더와 결합될 때 발생되는 형상불량을 방지하고, 구조적 강성을 높일 수 있도록 구조가 개선된 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 그 내부에 열교환매체가 유동할 수 있는 통로를 구비하여 외기와 열교환하는 장치이다. 이와 같은 열교환기에 있어서, 특히, 자동차의 공기조화장치에 사용되는 열교환기는, 냉매의 종류 및 열교환기의 형상에 따라 휜 튜브 타입(fin tube type), 서펜틴 타입(serpentine type), 드론 컵 타입(drawn cup type), 패러렐 플로우 타입(parallel flow type)등으로 나누어지거나, 그 용도별로 분류하면 증발기, 응축기, 라디에이터(radiator), 히터 코어(heater core)등으로 나누어 볼 수 있다.

도 1에는 종래의 열교환기에 대한 일예를 도시하고 있다.

도시된 열교환기는 라디에이터로서, 상부와 하부에 헤더(11,12)와 탱크(13,14)를 결합시킨 탱크부를 구비하고, 그 사이를 다수의 튜브(15)가 연통되어 냉각수가 흐르며, 튜브(15)들 사이로는 다수의 방열휜(16)이 설치된다. 또한, 탱크부의 양측에는 서포트 부재(19)가 각각 설치되어, 탱크부를 지지한다.

이와 같은 라디에이터는 상부 탱크(13)에 형성된 냉각수 유입관(17)을 통해 상부 탱크(13)내로 고온의 냉각수가 공급되고, 이것이 상부 헤더(11)를 통해 병렬로 배설된 튜브(15)로 공급되어 이를 통과하면서 실외의 공기와 열교환을 일으키며, 다시 하부 헤더(12)를 거쳐 하부 탱크(14)에 모아져 냉각수 유출관(18)을 통해 엔진(미도시)으로 공급되는 것이다.

상기와 같은 라디에이터를 제조함에 있어서, 각각의 부재는 알루미늄과 같이 열교환이 용이한 재료를 이용하고, 이러한 부재는 각각의 형상으로 가공되어 열교환기로 조립된다. 각 부재들은 브레이징(brazing) 공정을 거쳐 서로 접합시키게 되는데, 이를 위하여 클래드(clad) 원판을 사용하게 된다. 상기 클래드 원판은 서로 다른 융점을 가진 두 종류의 판으로 이루어진다. 즉, 가공제품의 외관을 이루는 부분의 재료로서 융점이 높은 알루미늄과 브레이징을 위한 접합부분의 재료로서 융점이 낮은 알루미늄을 겹쳐서 한 장의 판으로 형성한 것을 말한다.

그러나, 브레이징 공정에서, 부재들의 접합부분에서의 클래드층이 용융됨에 따라 연화되거나 틈새가 발생될 수 있다. 특히, 헤더와 탱크가 접합되는 부분에서 그러한데, 통상적으로 조립된 열교환기는 뉘어진 상태로 브레이징 공정을 거치게 되는데, 이에 따라 외부 충격 또는 각 부품의 자중 등에 의하여 탱크가 기울어지거나 잘못 놓여질 수 있게 된다. 이에 따라, 브레이징 공정 후에는 열교환기의 구조적 강성이 나빠지고, 형상 또한 불량해지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 별도의 지그(zig)가 사용될 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 지그를 제조하여야 한다. 또한, 지그가 사용됨에 따라 작업자의 생산능률이 감소하게 되고, 생산비용이 상승될 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탱크가 회전하거나 위치가 이탈되는 것을 방지하기 위하여 탱크나 엔드 캡에 서포트부재가 인입될 수 있는 회전방지홈을 형성함으로써, 구조적 강성을 높일 수 있고, 형상불량을 방지할 수 있는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 헤더와, 상기 각 헤더에 양단부가 설치되어 적층되는 튜브들과, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체의 통로를 형성하는 탱크와, 상기 튜브들의 최외각층에 설치되고, 상기 각 헤더에 양단부가 삽입되는 서포트 부재들을 구비하여 된 열교환기에 있어서, 상기 탱크에는 상기 서포트 부재의 단부가 인입되어 탱크의 회전을 방지하기 위한 회전방지홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 탱크의 양단부에는, 상기 양단부로부터 각각 하방으로 연장되어 상기 헤더의 상면과 면접촉됨으로써, 상기 탱크를 밀폐시키고 상기 회전방지홈이 위치되는 연장부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 탱크의 양단부에는, 상기 양단부로부터 제1,2절곡부가 순차적으로 형성되어, 상기 제1절곡부는 탱크의 측면을 이루고, 상기 제2절곡부는 탱크내로 절곡되어, 상기 헤더와 면접촉됨으로써 탱크를 밀폐시키며, 상기 회전방지홈은 제2절곡부에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기는, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 헤더와, 상기 각 헤더에 양단부가 설치되어 적층되는 튜브들과, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체의 통로를 형성하는 탱크와, 상기 탱크의 양단부와 각각 결합하여 탱크를 밀폐시키는 엔드 캡들과, 상기 튜브들의 최외각층에 설치되고, 상기 각 헤더에 양단부가 삽입되는 서포트 부재들을 구비하여 된 열교환기에 있어서,

상기 엔드 캡에는 상기 헤더와 면접촉될 수 있도록 그 하단부로부터 탱크내로 절곡되며, 상기 서포트 부재의 단부가 인입되는 인입홈이 형성된 인입돌기가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 열교환기는 기본적으로, 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체의 통로인 탱크부를 형성하는 탱크와, 상기 각 헤더에 양단부가 설치되어 적층되는 튜브들과, 상기 튜브들 사이에 설치되는 방열휜을 구비한다.

도 2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 탱크부의 일부를 분해하여 도시한 것이고, 도 2b는 도 2a의 조립도를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 헤더(21)의 양측 장변부는 절곡부(21a)가 형성되어 있으며, 평활면에는 복수개의 삽입홈(24)들이 형성되어 있다. 상기 헤더(21)에 형성된 삽입홈(24)들 중에서, 헤더(21)의 최외각에 형성된 삽입홈(24)에는 서포트 부재(23)의 일단부가 삽입된다. 상기 서포트 부재(23)는 탱크부를 지지하기 위한 것이다. 그리고, 나머지 삽입홈(24)들에는 튜브(15, 도1참조)들의 각 일단부가 삽입된다.

상기 헤더(21)에는 탱크(22)가 설치되어 탱크부를 이루게 된다. 즉, 상기 탱크(22)의 양측 가장자리는 각각 절곡되어 있으며, 탱크(22)의 양단부에는 개구되어 있다. 따라서, 상기 탱크(22)와 헤더(21) 사이에는 소정의 공간을 형성하게 된다.

상기 탱크(22)가 헤더(21)에 안착되면, 상기 탱크(22)의 양측 가장자리의 외측면은 상기 헤더(21)의 절곡부(21a)의 내측면과 상호 접촉하게 되고, 이 상태에서 브레이징 공정을 거치게 되면 상기 헤더(21)와 탱크(22)는 상호 접합이 된다. 한편, 상기 헤더의 형상은 도면에 도시된 것에 한정되지는 않는다.

상기 탱크(22)에는 서포트 부재(23)의 단부가 인입되어 탱크(22)의 회전을 방지하기 위한 회전방지홈(25)이 형성되어 있다.

상기 탱크(22)에 형성된 회전방지홈(25)에는 서포트 부재(23)가 삽입됨으로써, 열교환기가 뉘어져서 브레이징 공정을 거칠 때, 열교환기의 형상불량 및 결합위치의 불량 발생을 방지하게 된다. 즉, 상기 서포트 부재(23)의 양측 단변부가 상호 이격되게 위치된 삽입홈(24) 및 회전방지홈(25)의 양측 단변부에 2점 지지되어 미끄러짐을 막음으로써, 탱크(22)의 기울어짐 또는 탱크(22)의 위치 이탈 등을 방지할 수 있다.

상기 탱크(22) 양단부의 개구측에는 각각 헤더(21)와 탱크(22)가 이루는 탱크부를 밀폐시키기 위한 엔드 캡(26)이 설치될 수 있다.

도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 탱크부의 일부를 분해하여 도시한 것이고, 도 3b는 도 3a의 조립도를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 헤더(31)에는 복수개의 삽입홈(35)이 형성되어 있다. 상기 헤더(31)의 형상은 평판으로 도시되어 있으나, 전술한 실시예와 마찬가지로 절곡부가 형성될 수도 있다. 상기 헤더(31)와 결합되어 탱크부를 이루는 탱크(32)의 양단부에는 각각 하방으로 연장된 연장부(33)가 형성되어 있다.

상기 탱크(32)가 헤더(31)에 안착되면, 상기 연장부(33)의 하면이 헤더(31)의 단부측 상면과 접촉하게 되고, 상기 탱크(32)의 양측 가장자리의 외측면은 헤더(31)의 양측 가장자리 상면과 접촉하게 된다. 이 상태에서 브레이징 공정을 거치게 되면, 상기 탱크(32)와 헤더(31)는 접합되며, 탱크(32)를 밀폐시키게 된다. 상기와 같이, 상기 연장부(33)를 형성시켜 탱크부를 밀폐시키게 구조를 가지게 되면, 엔드 캡이 생략될 수 있다.

한편, 상기 연장부(33)에는 헤더(31)에 형성된 삽입홈(35)과 대응되도록 회전방지홈(36)이 형성되어 있다. 탱크부를 지지하는 서포트 부재(34)는 헤더(31)의 삽입홈(35)을 거쳐 회전방지홈(36)을 관통하게 설치된다. 상기 회전방지홈(36)은 전술한 실시예와 같이, 열교환기의 브레이징 공정을 수행할 때, 탱크(32)의 기울어짐 또는 탱크(32)의 위치 이탈 등을 방지할 수 있다.

즉, 상기 서포트 부재(34)의 양측 장변부에는 클래드층이 형성되어 있어, 브레이징 공정을 거치면서 상기 클래드층이 용융됨으로써, 서포트 부재(34)의 두께가 얇아진다. 이에 반하여, 상기 서포트 부재(34)의 양측 단변부에는 클래드층이 형성되어 있지 않으므로, 서포트 부재(34)의 폭 길이는 변함이 없게 된다. 따라서, 상기 서포트 부재(34)의 양측 단변부는 삽입홈(35) 및 회전방지홈(36)의 양측 단변부를 각각 충분히 지지할 수 있게 되어, 탱크(32)의 기울어짐 또는 탱크(32)의 위치 이탈 등을 방지할 수 있게 된다.

도 4a는 본 발명의 제3실시예에 따른 탱크부에 대한 일부를 분해하여 도시한 것이고, 도 4b는 도 4a의 단면도를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 헤더(41)의 양측 장변부는 절곡되어 있으며, 평활면에는 복수개의 삽입홈(46)들이 형성되어 있다. 상기 삽입홈(46)들 중에서 헤더(41)의 최외각에 형성된 삽입홈(46)에는 서포트 부재(45)의 일단부가 삽입된다. 상기 헤더(41)는 탱크(42)와 결합되어 탱크부를 이루게 된다.

상기 서포트 부재(45)에 있어서, 양측 장변부의 일부에는 각각 절곡된 절곡부(45a)가 형성되고, 양단부에는 상기 헤더(41)의 삽입홈(46)에 삽입가능하도록 돌기부(45b)가 형성될 수 있다. 상기 돌기부(45b)가 헤더(41)의 삽입홈(46)에 삽입되면 절곡부(45a)의 단변은 헤더(41)의 단부측 하면과 접촉됨으로써, 지지효과를 높일 수 있다.

상기 탱크(42)의 양단부에는 각각 제1,2절곡부(43)(44)가 순차적으로 형성되어 있다.

즉, 상기 탱크(42)의 단부로부터 2단 절곡되는데, 제1절곡부(43)는 탱크(42)의 측면을 이루게 되고, 제2절곡부(44)는 탱크(42)내로 절곡되어 있다.

따라서, 상기의 형상을 가지는 탱크(42)가 헤더(41)에 안착하게 되면, 상기 제2절곡부(44)는 상기 헤더(41)의 상면과 면접촉하게 된다. 이 상태에서, 브레이징 공정을 거치게 되면, 상기 헤더(41)와 탱크(42)는 접합되어 탱크부를 밀폐시키게 된다.

상기 제2절곡부(44)에는 상기 헤더(41)에 형성된 삽입홈(46)과 대응되도록 회전방지홈(47)이 형성되어 있다. 탱크부를 지지하는 서포트 부재(45)는 상기 삽입홈(46)을 거쳐 회전방지홈(47)을 관통하게 설치된다.

상기 서포트 부재(45)의 폭 길이는 전술한 제2실시예와 같이, 브레이징 공정을 거친 후에도 변화가 없게 되므로, 상기 서포트 부재(45)의 양측 단변부가 삽입홈(46) 및 회전방지홈(47)의 양측 단변부를 각각 충분히 지지할 수 있어, 탱크(42)의 기울어짐 또는 탱크(42)의 위치 이탈 등을 방지할 수 있다.

따라서, 열교환기의 브레이징 공정을 수행할 때, 열교환기의 형상불량 및 결합위치의 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 제4실시예에 따른 탱크부를 일부 분해하여 도시한 것이고, 도 5b는 도 5a의 단면도를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 전술한 실시예와 마찬가지로 헤더(51)의 양측 장변부는 절곡부(51a)가 형성되어 있으며, 평활면에는 복수개의 삽입홈(54)들이 형성되어 있다. 그리고, 상기 헤더(51)는 탱크(52)와 결합되어 탱크부를 이루게 된다.

상기 탱크(52)는 제1실시예에서와 마찬가지의 형상을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 탱크(52)의 양단부에는 탱크(52)와 결합되어 탱크(52)를 밀폐시키기 위하여 엔드 캡(55)이 설치된다.

상기 엔드 캡(55)에는 하단부로부터 탱크(52)내로 절곡된 인입돌기(56)가 형성된다. 상기 인입돌기(56)의 하면은 상기 탱크(52)의 양측 가장자리 내측면과 면접촉하게 되고, 인입돌기(56)의 양측면은 상기 헤더(51)의 절곡부(51a)의 내측면과 면접촉하게 됨으로써, 상기 엔드 캡(55), 헤더(51) 및 탱크(52)의 조립된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 인입돌기(56)에는 상기 헤더(51)에 서포트 부재(53)가 삽입되기 위해 형성된 삽입홈(54)과 대응되게 인입홈(58)이 형성된다. 상기 서포트 부재(53)의 단부는 상기 삽입홈(54)을 거쳐 인입홈(58)에 삽입된다. 상기 서포트 부재(53)는 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 절곡부(53a) 및 돌기부(53b)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 서포트 부재(53)의 폭 길이는 전술한 제2 및 제3실시예와 같이, 브레이징 공정을 거친 후에도 변화가 없게 되므로, 상기 서포트 부재(53)의 양측 단변부가 삽입홈(54) 및 인입홈(58)의 양측 단변부를 각각 충분히 지지할 수 있어, 탱크(52)의 기울어짐 또는 탱크(52)의 위치 이탈 등을 방지할 수 있다.

상기 엔드 캡(55)의 상단부에는 탱크(52)내로 절곡된 회전방지돌기(57)가 형성될 수 있다. 상기 회전방지돌기(57)는 탱크(52)가 회전되는 것을 방지하기 위한 것으로써, 상기 탱크(52) 단부의 개구에 삽입되어, 탱크(52)의 상부 내측면과 면접촉된다. 따라서, 상기 엔드 캡(55)의 인입돌기(56) 및 회전방지돌기(57)는 탱크(52)와 결합되어, 상기 탱크(52)를 밀폐시키는 동시에 탱크(42)의 회전 및 탱크(52)의 위치 이탈을 방지할 수 있게 된다. 한편, 상기 회전방지돌기(57)는 도면에 도시된 바와 같이, 엔드 캡(55)의 상단부에 형성될 수 있으나, 엔드 캡의 양측 중에서 적어도 일측에 형성될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기는, 브레이징 공정시 발생될 수 있는 헤더와 탱크의 접합부분에서의 브레이징 불량에 따른 구조적 강성이 약화되는 것과, 열교환기의 형상불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예 시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 상호 소정간격 이격되는 한 쌍의 헤더와,

   상기 각 헤더에 양단부가 설치되어 적층되는 튜브들과,

   상기 헤더와 결합되어 열교환매체의 통로를 형성하는 탱크와,

   상기 튜브들의 최외각층에 설치되고, 상기 각 헤더에 양단부가 삽입되는 서포트 부재들을 구비하여 된 열교환기에 있어서,

   상기 탱크에는 상기 서포트 부재의 단부가 인입되어 탱크의 회전을 방지하기 위한 회전방지홈이 형성되고,

   상기 헤더에도 상기 서포트 부재가 인입되는 삽입홈이 형성되어,

   상기 서포트 부재는 상기 헤더의 삽입홈을 거쳐 상기 탱크의 회전방지홈을 관통하게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크의 양단부와 각각 결합하여 탱크를 밀폐시키는 엔드 캡들이 더 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크의 양단부에는, 상기 양단부로부터 각각 하방으로 연장되어 상기 헤더의 상면과 면접촉됨으로써, 상기 탱크를 밀폐시키고 상기 회전방지홈이 위치되 는 연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크의 양단부에는, 상기 양단부로부터 제1,2절곡부가 순차적으로 형성되어, 상기 제1절곡부는 탱크의 측면을 이루고, 상기 제2절곡부는 탱크내로 절곡되어 헤더와 면접촉됨으로써 탱크를 밀폐시키며, 상기 회전방지홈은 제2절곡부에 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
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