KR101081961B1 - 알루미늄 라디에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 라디에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판재를 밴딩하여 헤더탱크를 형성하는 구조에서 판재의 각 단부에 맞대기부를 요입 형성하여 면접합하고 접합부위가 헤더탱크의 외측으로 돌출되지 않도록 함과 아울러 튜브의 삽입길이를 제한하고 지지하도록 튜브스토퍼를 형성함으로서 접합효과를 최대화하고 헤더탱크의 유동을 방지하며 브레이징시 불량을 방지한 알루미늄 라디에이터에 관한 것이다.

이에 본 발명은 일정한 간격을 두고 배열되는 다수의 튜브(130)와, 상기 튜브(130)들 사이에 개재되는 방열핀(140)과, 상기 튜브(130)의 양단에 결합됨과 아울러 내부에 통로를 형성할 수 있도록 판재(111)를 밴딩하고 연결되는 단부를 접합하여 형성한 헤더탱크(110)를 포함하여 이루어진 알루미늄 라디에이터에 있어서, 상기 판재(111)의 연결되는 각 단부에는 접합부위가 헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되지 않도록 상호 동일방향으로 마주하도록 밴딩되는 맞대기부(120)가 형성된 것을 특징으로 한다.

열교환기, 라디에이터, 헤더탱크, 튜브, 판재, 맞대기부

Description

알루미늄 라디에이터{Aluminum radiator}

도 1은 종래의 플라스틱 라디에이터를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에서 헤더탱크를 나타내는 일부 절결 사시도,

도 3은 도 1에서 헤더탱크를 나타내는 단면도,

도 4는 종래의 알루미늄 라디에이터에서 탱크부를 나타내는 단면도,

도 5는 종래의 다른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크를 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터를 나타내는 전체 사시도,

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크를 나타내는 단면도,

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크의 다양한 예를 나타내는 단면도,

도 11 내지 도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크의 다양한 예를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100: 라디에이터 110: 헤더탱크

110a: 헤더 110b: 탱크

111: 판재 112: 튜브홀

120: 맞대기부 120a: 돌기

121: 요입부 125: 튜브스토퍼

126: 제 1 지지부 127: 제 2 지지부

130: 튜브 140: 방열핀

150: 사이드 서포트 160: 엔드캡

170: 입구파이프 171: 출구파이프

본 발명은 알루미늄 라디에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판재를 밴딩하여 헤더탱크를 형성하는 구조에서 판재의 각 단부에 맞대기부를 요입 형성하여 면접합하고 접합부위가 헤더탱크의 외측으로 돌출되지 않도록 함과 아울러 튜브의 삽입길이를 제한하고 지지하도록 튜브스토퍼를 형성함으로서 접합효과를 최대화하고 헤더탱크의 유동을 방지하며 브레이징시 불량을 방지한 알루미늄 라디에이터에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관이 장착된 차량에서는 엔진의 가동시 발생하는 열이 실린더 헤드, 피스톤, 밸드 등에 전도되며, 이로 인하여 이 부품들의 온도가 과도하게 높아지면 열팽창이나 열화에 따라 부품의 강도가 떨어지고, 엔진 수명이 단축되며, 연소상태도 나빠져 노킹이나 조기점화가 발생하여 엔진의 출력도 저하된다.

또한, 엔진의 냉각이 불완전하게 이루어지는 경우에는 실린더 내주면의 유막이 끊어지는 등 윤활기능도 저하됨과 아울러 엔진오일이 변질됨으로써 실린더의 이상마로를 일으키게 될 뿐만 아니라 피스톤이 실린더 내벽면에 융착되는 현상도 발생하게 된다.

따라서, 이러한 엔진의 냉각을 의하여 자동차에는 통상 수냉식 냉각장치가 설치된다.

수냉식 냉각장치는 워터펌프에 의하여 냉각수가 실린더 블록 및 실린더 헤드를 순환하면서 그 온도를 낮추는 것이며, 냉각수의 방열을 위해 라디에이터, 냉각팬 및 수온조절기 등이 구비된다.

상기 라디에이터는 엔진을 통과하면서 온도가 상승한 냉각수를 방열하여 냉각하는 장치로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 두고 나란히 배열되는 한쌍의 헤더(2a)(3a) 및 상기 한쌍의 헤더(2a)(3a)와 서로 결합되어 열교환매체가 이동하는 통로를 형성하는 탱크(2b)(3b)로 이루어진 헤더탱크(2)(3)와, 상기 한쌍의 헤더(2a)(3a)에 양단부가 고정되어 상기 헤더탱크(2)(3)를 상호 연통시키는 다수의 튜브(4)와, 상기 튜브(4)들 사이에 개재되는 방열핀(4a)으로 구성된다.

또한, 상기 튜브(4) 및 방열핀(4a)을 보호하기 위해 이들의 최외곽에는 사이드 서포트(7)가 헤더(2a)(3a)에 결합되어 설치된다.

상기와 같이 종래 라디에이터(1)의 구성 부품중에서 튜브(4)와 방열핀(4a)과 사이드 서포트(7) 및 헤더(2a)(3a)는 알루미늄으로 이루어지며, 상기 탱크 (2b)(3b)는 합성수지를 재질로 하여 이루어져 있다.

상기와 같이 탱크(2b)(3b)와 헤더(2a)(3a)와의 재질이 서로 상이하기 때문에 이들은 서로 기계적인 결합 방법에 의해 결합되어 있다.

즉, 헤더(2a)(3a)의 테두리부에 일정 간격을 두고 연장 형성된 복수의 탭부(2c)가 탱크(2b)(3b)를 감싸도록 벤딩되어 헤더(2a)(3a)와 탱크(2b)(3b)가 결합되는 것이다.

아울러, 헤더(2a)(3a)와 탱크(2b)(3b) 사이를 통하여 냉각수가 누출되지 않도록 그 사이에 고무류의 가스킷(5)이 개재되어 있다.

그러나, 지금까지 설명한 플라스틱 탱크가 갖추어진 라디에이터(1)는 재활용이 어렵고, 상기 헤더탱크(2)(3)의 조립공정이 복잡함과 아울러 원가가 비싸며, 상기 헤더(2a)(3a)와 탱크(2b)(3b)의 결합 구조가 매우 취약함은 물론 플라스틱 탱크의 깨짐 발생 또는 겨울철의 제설재로 인한 내구성 저하 등의 많은 문제가 있었다.

이러한 플라스틱 탱크의 단점을 극복하기 위해 플라스틱 탱크 대신에 알루미늄재 탱크로 제작하여 가조립한 후 브레이징 공법으로 라디에이터를 만들고자 하는 노력이 계속되고 있다.

알루미늄재를 이용하면 탱크부품의 제작이 용이하고 가조립한 후 코킹의 추가공정없이 브레이징으로 라디에이터를 제작할 수 있는 이점이 있다.

또한, 헤더와 탱크가 동일한 재질로 이루어져 있으므로 재활용이 매우 용이하다. 그리고, 브레이징으로 접합된 탱크와 헤더는 종래의 헤더-탱크 접합부보다 강도와 내구면에서 우수하다.

전술한 바와 같은 플라스틱의 단점을 해결하기 위한 알루미늄 라디에이터로 예컨대, 일본 특개평 1998-206071호와, 일본 특개평 1999-270990호 등이 있다.

먼저 일본 특개평 1998-206071호는 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 판재를 절곡하여 한편의 단부를 다른편의 단부에 연재하는 방법으로 탱크부(10)를 성형한 구조이다. 그러나, 이러한 구조는 판재의 접합부위가 겹치기 접합으로 이루어져 접합부의 비대칭으로 인한 접합성이 저하되어 누설의 문제가 있고, 아울러 상기 탱크부(10)의 튜브홀(미도시)에 튜브(4)를 삽입한 후에는 튜브(4)의 단부측 확관이 어렵기 때문에 상기 탱크부(10)에 튜브(4)가 단순히 삽입된 구조외에 별도의 지지구조가 없어서 브레이징 공정으로 이동 중 탱크부(10)에 유동이 발생하여 브레이징 불량이 발생하는 문제가 있었다.

다음으로 일본 특개평 1999-270990호는 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 판재를 절곡하여 "L"자형의 헤더(20)와 탱크부(21)를 형성하여 조립하는 구조로서, 이 역시 판재의 접합부위가 겹치기 접합으로 이루어진 것이며, 튜브(4)의 확관은 가능하나 상호 조립이 어려운 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 판재의 연결되는 각 단부에 맞대기부를 요입 형성하여 면접합하고 접합부위가 헤더탱크의 외측으로 돌출되지 않도록 함과 아울러 튜브의 삽입길이를 제한하고 지지하도록 튜브스토퍼를 형성함으로서 접합효과를 최대화하고 헤더탱크의 유동을 방지하며 브레이징시 불량을 방지한 알루미늄 라디에이터를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정한 간격을 두고 배열되는 다수의 튜브와, 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀과, 상기 튜브의 양단에 결합됨과 아울러 내부에 통로를 형성할 수 있도록 판재를 밴딩하고 연결되는 단부를 접합하여 형성한 헤더탱크를 포함하여 이루어진 알루미늄 라디에이터에 있어서, 상기 판재의 연결되는 각 단부에는 접합부위가 헤더탱크의 외측으로 돌출되지 않도록 상호 동일방향으로 마주하도록 밴딩되는 맞대기부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤더탱크의 측벽에는 상기 튜브의 삽입길이를 제한할 수 있도록 내측방향으로 돌출되게 밴딩된 튜브스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터를 나타내는 전체 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크를 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 라디에이터(100)는 일정한 간격을 두고 배열되는 다수의 튜브(130)와, 상기 튜브(130)들 사이에 개재되며 전열면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(140)과, 상기 튜브(130)의 양단부에 결합되고 개구된 양측이 엔드캡(160)으로 밀폐됨과 아울러 내부에 통로를 형성할 수 있도록 판재(111)를 밴딩하고 연결되는 단부를 접합하여 형성한 헤더탱크(110)와, 상기 튜브(130)와 방열핀(140)을 보호할 수 있도록 이들의 최외곽에 설치되는 사이드 서포트(150)로 구성된다.

또한, 상기 헤더탱크(110)에는 열교환매체를 유입/배출할 수 있도록 입,출구파이프(170)(171)가 구비되며, 상기 튜브(130)들의 단부가 삽입될 수 있도록 다수의 튜브홀(112)이 형성된다.

따라서, 열교환매체가 입구파이프(170)를 통해 상부의 헤더탱크(110)로 유입되어 튜브(130)들을 흐르는 과정에서 외기와 활발한 열교환을 수행하면서 점차 냉각된 후 상기 하부의 헤더탱크(110)로 유입되고, 이후 상기 출구파이프(171)를 통해 유로상으로 배출되어 과열된 자동차 엔진의 냉각시킴을 반복하게 된다.

이러한 상기 라디에이터(100)에 있어서, 상기 헤더탱크(110)는 하나의 판재(111)를 사각형태로 밴딩하여 각 단부를 연결/접합할 수 도 있고, 분리된 두 개의 판재(111)를 각각 밴딩하여 헤더(110a)와 탱크(110b)로 구성한 후 이들을 연결/접합하여 이루어질 수 도 있다.

이때, 상기 판재(111)의 연결되는 각 단부에는 접합부위가 헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되지 않도록 상호 동일방향으로 마주하도록 밴딩되는 맞대기부(120)가 형성된다.

여기서, 상기 맞대기부(120)는 서로 대칭되는 형상으로 이루어지고, 상기 판재(111)의 연결되는 각 단부를 내측방향으로 밴딩하여 형성되며, 브레이징시 면접합된다.

따라서, 브레이징후에는 상기 판재(111)의 각 단부에 대칭되게 형성된 맞대 기부(120)가 면접합되어 접합효과를 최대화 할 수 있음은 물론 브레이징 후 변형이나 누설불량이 발생하지 않으며, 접합부위도 헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되지 않아 브레이징 공정으로 이동시 헤더탱크(110)가 기울어지는 등의 유동을 방지하여 브레이징시 불량도 방지하게 된다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크의 다양한 예를 나타내는 단면도로서, 상기한 제 1 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 2 실시예는 상기 판재(111)의 연결/접합되는 각 단부에 상호 동일방향으로 마주하도록 맞대기부(120)를 밴딩형성하되, 제 1 실시예와는 다르게 외측방향으로 밴딩형성한 것이다.

이때, 상기 맞대기부(120)가 헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되지 않도록 맞대기부(120)의 주변에 내측으로 요입되는 요입부(121)가 형성된다.

그리고, 도 10과 같이 상기 맞대기부(120)의 접합면에는 상대 맞대기부(120)와 선접촉 할 수 있도록 돌기(120a)가 하나 이상 형성된다.

즉, 상기 맞대기부(120)의 면접합시 소재변형으로 인한 들뜸으로 브레이징 후 누설불량을 방지하기 위해 상기 맞대기부(120)의 접합면에 선접촉할 수 있도록 돌기(120a)를 형성하여 들뜸 또는 비균일 접촉을 방지하고 브레이징성을 향상할 수 있는 것이다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 알루미늄 라디에이터에서 헤더탱크의 다양한 예를 나타내는 단면도로서, 상기한 제 1,2 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 제 3 실시예는 하나의 판재(111)를 밴딩하여 헤더탱크(110)를 일체형으로 형성한 구조에서 상기 헤더탱크(110)에 삽입되는 튜브(130)의 끝단부를 지지함과 동시에 삽입길이를 제한할 수 있는 형상을 구성함으로서, 하나의 판재(111)로 헤더탱크(110)를 형성할시 튜브(130)의 확관이 어려워 브레이징 공정으로 이동중 발생하는 헤더탱크(110)의 기울어짐 등과 같은 유동을 방지하여 브레이징 불량을 방지하도록 한 것이다.

이에 따라, 상기 헤더탱크(110)의 측벽에는 상기 튜브(130)를 지지함과 동시에 튜브(130)의 삽입길이를 제한할 수 있도록 내측방향으로 돌출되게 밴딩된 튜브스토퍼(125)가 형성된다.

즉, 상기 튜브스토퍼(125)는 상기 헤더탱크(110)의 내측으로 삽입된 튜브(130)의 끝단부를 면으로 지지해 주기 때문에 일체형 헤더탱크(110) 구조에서 헤더탱크(110)의 유동을 방지할 수 있는 것이다.

아울러, 분리형 헤더탱크 구조에서 처럼 별도의 튜브(130) 확관이 필요없다.

한편, 상기 튜브스토퍼(125)가 형성된 일체형 헤더탱크(110)는 압출 공법으로 제조할 수 도 있으나, 재료비를 절감할 수 있도록 롤포밍 공법으로 제조하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 헤더탱크(110)에는 튜브(130)의 측면에 접촉하면서 튜브(130) 와의 지지력을 증대할 수 있는 구조가 형성되는데,

첫번째는, 상기 튜브(130) 측면의 헤더탱크(110) 공간을 줄인것으로서, 즉, 상기 헤더탱크(110)의 측벽에는 상기 튜브(130)의 측면을 지지할 수 있도록 상기 튜브스토퍼(125)의 하측방향의 측벽을 튜브(130)의 측면에 접촉시킨 제 1 지지부(126)를 형성한 것이다.

두번째는, 상기 헤더탱크(110)의 바닥면에 내측방향으로 돌출되게 밴딩된 제 2 지지부(127)를 형성한 것이다.

따라서, 상기한 제 1 지지부(126) 또는 제 2 지지부(127)에 의해 상기 헤더탱크(110)의 유동방지는 물론 상기 튜브(130)의 유동까지 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기한 헤더탱크(110)의 구조를 라디에이터(100)에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 응축기, 히터코어, 증발기 등 모든 열교환기에 동일하게 적용할 수 있으며, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 판재의 연결되는 각 단부에 맞대기부를 요입 형성하여 면접합하고 접합부위가 헤더탱크의 외측으로 돌출되지 않도록 함과 아울러 튜브의 삽입길이를 제한하고 지지하도록 튜브스토퍼를 형성함으로서 접합효과를 최대화하여 누설방지 및 브레이징성이 향상됨과 아울러 헤더탱크의 유동이 방지되어 브레이징시 불량이 방지된다.

Claims (7)

1. 일정한 간격을 두고 배열되는 다수의 튜브(130)와, 상기 튜브(130)들 사이에 개재되는 방열핀(140)과, 상기 튜브(130)의 양단에 결합됨과 아울러 내부에 통로를 형성할 수 있도록 판재(111)를 밴딩하고 연결되는 단부를 접합하여 형성한 헤더탱크(110)를 포함하여 이루어진 알루미늄 라디에이터에 있어서,

   상기 판재(111)의 연결되는 각 단부에는 접합부위가 헤더탱크(110)의 외측으로 돌출되지 않도록 상호 동일방향으로 마주하도록 밴딩되는 맞대기부(120)가 형성되되,

   상기 맞대기부(120)의 접합면에는 상대 맞대기부(120)와 선접촉 할 수 있도록 돌기(120a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 맞대기부(120)는 내측방향으로 밴딩된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 맞대기부(120)는 외측방향으로 밴딩되되, 그 주변이 내측으로 요입된 요입부(121)가 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 헤더탱크(110)의 측벽에는 상기 튜브(130)의 삽입길이를 제한할 수 있도록 내측방향으로 돌출되게 밴딩된 튜브스토퍼(125)가 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 헤더탱크(110)의 측벽에는 상기 튜브(130)의 측면을 지지하도록 상기 튜브스토퍼(125)의 하측방향의 측벽을 튜브(130)의 측면에 접촉시킨 제 1 지지부(126)가 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 헤더탱크(110)의 바닥면에는 상기 튜브(130)의 측면을 지지하도록 내측방향으로 돌출되게 밴딩된 제 2 지지부(127)가 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.

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