KR101447072B1 - Header assembly of heat exchanger - Google Patents
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Abstract
개시된 열교환기의 헤더 조립체는 서로 이격되며, 탱크 및 헤더의 결합에 의하여 형성된 한 쌍의 헤더-탱크와, 상기 한 쌍의 헤더-탱크 각각에 연통되도록 결합된 복수의 튜브 및 상기 복수의 튜브 사이에 개재된 복수의 핀을 포함하며, 상기 탱크 및 상기 헤더 중 어느 하나의 양측단부 각각에는 일정한 간격으로 복수의 돌기가 형성되되, 장축 중심선에 대해 일측단부와 타측단부에 형성된 상기 복수의 돌기는 서로 비대칭 관계일 수 있다. 이에 의하면, 대량 생산을 위해 복수의 헤더 또는 탱크가 집합체 형태로 가공될 경우, 상기 헤드들 또는 상기 탱크들 각각은 종래보다 서로 근접하게 배치될 수 있음으로써, 상기 복수의 헤더 또는 탱크의 생산을 위해 투입되는 소재의 소요량을 절감할 수 있다. 결과적으로, 상기한 형태의 헤더 또는 탱크를 사용하여 조립되는 열교환기의 헤더 조립체는 종래보다 소재 소요량이 절감됨으로써, 생산 비용을 줄일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.The header assembly of the disclosed heat exchanger is spaced from one another and comprises a pair of header-tanks formed by the combination of a tank and a header, a plurality of tubes connected to each of the pair of header-tanks, Wherein a plurality of projections are formed at regular intervals on either side of either one of the tank and the header, and the plurality of projections formed at one end and the other end with respect to the long axis are arranged asymmetrically Lt; / RTI > According to this, when a plurality of headers or tanks are processed in an aggregate form for mass production, each of the heads or the tanks can be disposed closer to each other than before, The amount of material to be supplied can be reduced. As a result, the header assembly of the heat exchanger assembled using the header or the tank of the above-described type can provide an advantage of reducing the production cost by reducing the material required amount.
열교환기, 헤더-탱크 Heat exchanger, header-tank
Description
본 발명은 열교환기의 헤더 조립체에 관한 것으로서, 특히 자동차 등의 공조 시스템에 장착되는 열교환기에서 열교환유체의 유로를 제공하는 헤더 조립체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a header assembly for a heat exchanger, and more particularly, to a header assembly for providing a flow path of a heat exchange fluid in a heat exchanger installed in an air conditioning system of an automobile or the like.
자동차나 주거 공간, 사무 공간 등에서 적정한 온도를 유지하고 관리하는 공조 시스템의 열교환기는 열교환유체의 유로 상에 설치되어 그 내부를 흐르는 열교환유체가 외부열을 흡열하거나 또는 열교환기 내부의 열을 외부로 방열하는 방식으로 열교환을 수행함으로써 차량 내부나 건물 내부 등과 같은 소정 공간을 냉/난방한다.BACKGROUND ART A heat exchanger of an air conditioning system that maintains and manages a proper temperature in an automobile, a residential space, and an office space is installed on a flow path of a heat exchange fluid, and a heat exchange fluid flowing inside the heat exchange heat absorbs external heat, Thereby cooling / heating a predetermined space such as a vehicle interior or a building interior.
상기 열교환기로는 증발기, 히터 코어(heater core), 응축기, 라디에이터(radiator) 등이 있으며, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기를 열교환시켜 차량 실내를 냉/난방하는 공조 케이스에는 이들 중 증발기와 히터 코어가 선택적으로 설치된다.The heat exchanger includes an evaporator, a heater core, a condenser, a radiator, and the like. In an air conditioning case where the air blown by the blower exchanges heat to cool / Respectively.
일반적으로 상기 열교환기의 헤더 조립체의 구조는 한 쌍의 헤더-탱크(header-tank) 사이에 튜브(tube)들이 결합되고, 상기 튜브들 사이에 방열을 위한 핀(pin)이 결합된다.Generally, the structure of the header assembly of the heat exchanger is such that tubes are coupled between a pair of header-tanks, and a pin for heat dissipation is coupled between the tubes.
상기 헤더-탱크는 헤더 및 탱크의 결합 구조로, 그 결합 방식은 상기 헤더의 형태에 따라 다양하게 이루어질 수 있다.The header-tank is a coupling structure of a header and a tank, and the coupling method can be variously changed according to the shape of the header.
즉, 체결 보조 장치 등이 없이 헤더 상에 상기 탱크를 안착한 후 브레이징(brazing)에 의해 결합하는 방식이나, 클립(clip)이나 링(ring)에 의하여 상기 헤더와 상기 탱크를 결합하는 방식 등이 있다.That is, there is a method in which the tank is seated on a header without a fastening assisting device and the like, followed by brazing, or a method of coupling the header and the tank by a clip or a ring .
상기 체결 보조 장치 등이 없이 상기 헤더와 상기 탱크를 결합하는 방식은 브레이징에 의한 접합이 완료되기 전인 단순 조립 상태에서 생산 공정 중의 충격 등이 가해지는 경우 본래의 정상 위치를 이탈하는 문제가 발생할 수 있다.The method of joining the header and the tank without the fastening assisting device or the like may cause a problem of leaving the original normal position when an impact is applied during the manufacturing process in a simple assembled state before the joining by brazing is completed .
또한, 브레이징에 의한 용융 접합이 완료된 후 열교환기 제품으로서 공조 시스템이 가동하는 상황에서 제품 내부에서 발생하는 높은 압력에 의해 상기 헤더와 상기 탱크의 결합 부위가 쉽게 파손되는 문제가 있다.Further, there is a problem that the joint between the header and the tank is easily broken due to a high pressure generated in the product when the air conditioning system operates as a heat exchanger product after the fusion bonding by brazing is completed.
상기 클립이나 링에 의해 상기 헤더와 상기 탱크를 결합하는 방식은 별도의 부품이 필요하게 되고, 따라서 부품의 조립 공수가 증가하게 되는 문제가 있다.A method of coupling the header and the tank by the clip or the ring requires a separate component, thus increasing the number of parts assembled.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 복수의 돌기가 형성된 헤더 상에 상기 탱크를 결합한 후, 상기 돌기부를 상기 탱크의 외주면에 접촉하도록 벤딩하고, 상기 접촉된 부분을 브레이징함으로써 기계적 강도를 높이는 방식이 제시되었다.In order to solve the above problems, a method has been proposed in which after joining the tank on a header having a plurality of protrusions formed therein, the protrusions are bent so as to contact the outer circumferential surface of the tank, and the contacted portions are brazed to increase the mechanical strength.
도 1은 종래 차량용 열교환기의 헤더 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도이 다.1 is a perspective view schematically showing a header assembly of a conventional vehicular heat exchanger.
도 1을 참조하면, 차량용 열교환기의 헤더 조립체(header assembly;10)는 상하로 소정 간격 이격되어 열교환유체가 유/출입되는 한 쌍의 헤더-탱크(11)와, 상기 헤더-탱크(11) 사이에 개재되어 양단부 각각이 상기 상하로 이격된 헤더-탱크(11)에 연통되도록 결합된 복수의 튜브(15) 및 상기 복수의 튜브(15) 사이에 개재되는 복수의 핀(16)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a
상기 헤더-탱크(11)는 선형의 관 형태로, 헤더(12) 상에 탱크(14)가 결합되어 형성되며, 상기 헤더(12)의 양측단부에 형성된 돌기(13)들이 상기 탱크(14)를 고정시킨다.The header-
상기 일측의 헤더-탱크(11)로 유입되어 상기 튜브(15)들을 경유한 후 상기 타측의 헤더-탱크(11)를 통해 유출되는 열교환유체는 상기 복수의 핀(16)에 의해 외부와 활발한 열교환이 이루어져 냉각 또는 가열하게 된다.The heat exchange fluid flowing into the header-
도 2는 도 1의 헤더 조립체 중 돌기가 형성된 헤더의 초기 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.FIG. 2 is a plan view schematically showing an initial state of a header formed with protrusions in the header assembly of FIG. 1. FIG.
도 2를 참조하면, 상기 탱크(14)의 형태에 맞게 벤딩(bending) 등의 가공이 이루어지기 전인 초기 상태의 상기 헤더(12)는 장축 방향의 양측단부 각각에 일정한 간격으로 이격 형성된 복수의 돌기(13) 및 중심부에 튜브(15)들이 삽입되도록 일정 간격으로 형성된 복수의 삽입홀(12a)을 포함한다.2, the
상기 헤더(12)의 일측단부에 형성된 돌기(13)와 타측단부에 형성된 돌기(13)는 서로 동일한 간격으로 형성되어 상기 헤더의 장축 중심선(C)에 대해 서로 선대 칭 관계를 가진다.The
이러한 대칭 구조의 돌기(13)를 가진 헤더(12)에 의하면, 상기한 체결 보조 장치 등이 없이 또는 클립이나 링에 의해 결합하는 방식보다는 향상된 효과를 제시할 수 있으나, 대량 생산 시 소재의 소요량이 증가하는 문제가 있다.According to the
도 3은 도 2의 헤더의 집합체를 개략적으로 나타낸 평면도이다.FIG. 3 is a plan view schematically showing an aggregate of the headers of FIG. 2. FIG.
도 3을 참조하면, 상기 헤더 집합체(17)는 판재 형태의 소재(미도시)가 금형(미도시) 내에서 가공 공정을 통해 성형되어 복수의 헤더(12)가 일정한 간격으로 프레임(18)에 결합된다.Referring to FIG. 3, the
상기 복수의 헤더(12) 각각에는 장축의 중심선(C)에 선대칭 관계를 가진 복수의 돌기(13)가 형성되어 있기 때문에, 인접한 헤더(12')들은 각각 돌기(13')들이 서로 일정한 간격을 두고 마주하는 형태를 이룬다.Each of the plurality of the
따라서, 상기 헤더(12)들 사이의 공간에 해당하는 만큼의 소재가 불가피하게 소비되어 결과적으로 열교환기의 헤더 조립체(10)를 양산 시 생산 비용이 증가되는 문제점이 있다.Therefore, the amount of material corresponding to the space between the
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 헤더의 소재 소요량을 줄임으로써 경제적으로 생산될 수 있는 열교환기의 헤더 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a header assembly for a heat exchanger that can be economically produced by reducing the material required for a header.
본 발명에 따른 열교환기의 헤더 조립체는 서로 이격되며, 탱크 및 헤더의 결합에 의하여 형성된 한 쌍의 헤더-탱크와, 상기 한 쌍의 헤더-탱크 각각에 연통되도록 결합된 복수의 튜브 및 상기 복수의 튜브 사이에 개재된 복수의 핀을 포함하며, 상기 탱크 및 상기 헤더 중 어느 하나의 양측단부 각각에는 일정한 간격으로 복수의 돌기가 형성되되, 장축 중심선에 대해 일측단부와 타측단부에 형성된 상기 복수의 돌기는 서로 비대칭 관계일 수 있다.The header assembly of the heat exchanger according to the present invention comprises a pair of header-tanks spaced apart from each other and formed by a combination of a tank and a header, a plurality of tubes connected to each of the pair of header- A plurality of projections formed at both ends of one of the tank and the header, the plurality of projections being formed at regular intervals, and the plurality of projections formed at one end and the other end with respect to the long axis, May be asymmetric with respect to each other.
상기 일측단부에 형성된 복수의 돌기는 상기 타측단부에 형성된 복수의 돌기 사이에 배치되되, 일측으로 편향 배치될 수 있다.The plurality of protrusions formed at the one end may be disposed between the plurality of protrusions formed at the other end, and may be deflected toward one side.
상기 일측단부에 형성된 돌기들 각각과 이에 인접한 타측단부에 형성된 돌기들 각각의 장축 사이의 거리는 2mm~100mm 이내일 수 있다.The distance between each of the protrusions formed at the one end portion and the protrusions formed at the other end portion adjacent to the one end portion may be within 2 mm to 100 mm.
본 발명에 따른 열교환기의 헤더 조립체에 의하면, 대량 생산을 위해 복수의 헤더 또는 탱크가 집합체 형태로 가공될 경우, 상기 헤더들 또는 상기 탱크들 각각은 종래보다 서로 근접하게 배치될 수 있음으로써, 상기 복수의 헤더 또는 탱크의 생산을 위해 투입되는 소재의 소요량을 절감할 수 있다. According to the header assembly of the heat exchanger of the present invention, when a plurality of headers or tanks are processed in an aggregate form for mass production, each of the headers or the tanks can be arranged closer to each other than the conventional ones, It is possible to reduce the amount of material to be supplied for the production of a plurality of headers or tanks.
결과적으로, 상기한 형태의 헤더 또는 탱크를 사용하여 조립되는 열교환기의 헤더 조립체는 종래보다 소재 소요량이 절감됨으로써, 생산 비용을 줄일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.As a result, the header assembly of the heat exchanger assembled using the header or the tank of the above-described type can provide an advantage of reducing the production cost by reducing the material required amount.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 헤더 집합체 및 상기 헤더를 구비한 열교환기의 헤더 조립체에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a header assembly according to the present invention and a header assembly of a heat exchanger having the header will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 헤더 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 헤더 조립체를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 도 4의 Ⅰ-Ⅰ′선에 따라 헤더-탱크를 개략적으로 나타낸 단면도이다.4 is a perspective view schematically showing a header assembly of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an exploded perspective view schematically illustrating the header assembly of FIG. 4, and FIG. 6 is a cross- Sectional view schematically showing the header-tank according to the present invention.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 열교환기의 헤더 조립체(100)는 한 쌍의 헤더-탱크(110)와, 복수의 튜브(130) 및 복수의 핀(131)을 포함할 수 있다.4 through 5, the
상기 한 쌍의 헤더-탱크(110)는 상하로 소정 간격 이격되어 상호 평행하게 배치될 수 있다.The pair of header-
상기 한 쌍의 헤더-탱크(110) 각각은 헤더(111) 상에 탱크(115)가 결합되며, 상기 헤더(111) 및 탱크(115) 양자 또는 헤더(111)나 탱크(115) 중 어느 하나에는 상대방의 외주면을 감싸안듯이 접촉되는 복수의 돌기(112)가 형성될 수 있다.Each of the pair of header-
이하, 상기 복수의 돌기(112)는 헤더(111)에만 형성된 것을 예로 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the plurality of
상기 헤더(111) 및 상기 탱크(115)는 반원 형태와 유사한 형태로서, 상기 헤더(111)의 내부면에 상기 탱크(115)의 외부면이 접촉되는 형태로 결합될 수 있으며, 상기 헤더(111)의 양측단부 각각에 형성된 돌기(112)들이 상기 탱크(115)를 감싸안아 상기 헤더(111) 상에 상기 탱크(115)를 고정시킬 수 있다.The
상기 복수의 돌기(112)는 상기 헤더(111)와 상기 탱크(115)의 결합을 용이하게 하고, 결합 후에는 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다.The plurality of
상기 한 쌍의 헤더-탱크(110) 양단부는 엔드캡(end cap;140)에 의하여 밀폐될 수 있다.Both ends of the pair of header-
상기 한 쌍의 헤더-탱크(110) 중 일측의 헤더-탱크(110)에는 유입 파이프(151)가 연통 가능하게 결합되고, 타측의 헤더-탱크(110)에는 유출 파이프(152)가 연통 가능하게 결합되어, 상기 한 쌍의 헤더-탱크(110) 내로 열교환유체가 유입 및 유출될 수 있다.An
상기 복수의 튜브(130)는 양단부 각각이 상기 한 쌍의 헤더-탱크(110) 각각에 연통되도록 결합될 수 있다.The plurality of
상기 복수의 핀(131)은 상기 복수의 튜브(130) 사이에 개재될 수 있으며, 상기 복수의 튜브(130) 및 상기 복수의 핀(131)을 보강하기 위하여 이들의 최외각에는 한 쌍의 사이드 서포트(side support;132)가 결합될 수 있다.The plurality of
상기와 같은 구조의 헤더 조립체(100)에서 열교환유체는 상기 유입 파이프(151)를 통해 상기 일측의 헤더-탱크(110)로 유입되어 상기 튜브(130)들을 따라 상기 타측의 헤더-탱크(110)로 유입된 후 유출 파이프(152)를 통해 배출될 수 있다.In the
상기 경로를 따라 이동하는 열교환유체는 상기 튜브(130)들을 통과하면서 상기 복수의 핀(131)을 통해 외부 공기와 활발한 열교환이 이루어져 냉각 또는 가열될 수 있다.The heat exchange fluid flowing along the path may pass through the
도 7은 도 4의 헤더 조립체 중 헤더의 초기 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.7 is a plan view schematically showing an initial state of a header among the header assemblies of FIG.
도 7을 참조하면, 상기 헤더(111)는 상기 탱크(115)의 형태에 맞게 벤딩 등의 가공이 이루어지기 전인 초기 상태의 모습을 나타낸 것으로서, 중심부에 상기 튜브(130)들이 삽입되도록 복수의 삽입홀(113)이 형성되고, 양측단부 각각에 복수의 돌기(112)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the
상기 헤더(111)의 일측단부에 형성된 복수의 돌기(112)와 타측단부에 형성된 복수의 돌기(112)는 상기 헤더의 장축 중심선(C)에 대하여 비대칭 관계일 수 있다.The plurality of
상기 비대칭 관계 중 상기 일측단부에 형성된 복수의 돌기(112)는 상기 타측단부에 형성된 복수의 돌기(112) 사이에 배치되되, 일측 방향으로 편향되게 배치되어 상기 복수의 돌기(112)는 전체적으로 헤더(111) 상에서 지그재그(zigzag)로 형성된 형태일 수 있다.The plurality of
도 8은 도 7의 헤더의 집합체를 개략적으로 나타낸 평면도이다.8 is a plan view schematically showing an aggregate of the headers of Fig.
도 8을 참조하면, 상기 헤더 집합체(120)는 상기 헤더(111)의 양산 시 판재 형태의 소재(미도시)를 금형(미도시)에 넣어 가공함으로써 형성될 수 있으며, 평행한 한 쌍의 프레임(121) 또는 사각의 프레임(121)에 복수의 헤더(111)가 일정한 간격으로 결합 배치된 형태일 수 있다.Referring to FIG. 8, the
상기 복수의 헤더(111)가 배치된 형태를 구체적으로 설명하면, 헤더(111)의 일측단부에 형성된 복수의 돌기(112)는 인접한 헤더(111')의 타측단부에 형성된 복수의 돌기(112') 사이에 배치될 수 있다.A plurality of
즉, 종래에는 임의의 헤더(111)의 일측단부에 형성된 복수의 돌기(112)는 인접한 헤더(111')의 타측단부에 형성된 복수의 돌기(112')와 1:1로 대응하여 서로 마주보는 형태이었으나, 본 발명에서는 임의의 헤더(111)의 일측단부에 형성된 돌기(112)들이 이에 인접한 헤더(111')의 타측단부에 형성된 돌기(112')들 사이에 엇갈리게 개재된 형태일 수 있다.That is, conventionally, a plurality of
다만, 임의의 헤더(111) 일측단부에 형성된 돌기(112)들과 이에 인접한 헤더(111')의 타측단부에 형성된 돌기(112')들은 서로 인접하는데, 그 인접하는 돌기(112,112')들 사이의 거리(G)는 상기 장축에 평행한 방향으로 2mm~100mm 이내일 수 있다.However, the
상기 2mm보다 작은 거리를 가지게 되면 제조 공정 중 돌기(112,112')들이 서로 붙게 될 수 있고, 100mm보다 크게 되면 상기 돌기(112,112')들의 수가 적어지게 되어 상기 헤더(111)와 상기 탱크(115)의 결합 시 결합력이 감소될 수 있게 된다.If the distance between the
본 발명에 따른 헤더(111)의 형태에 의하면, 대량 생산을 위해 복수의 헤 더(111)가 집합체(120) 형태로 가공될 경우, 상기 헤드(111)들 각각은 종래보다 서로 근접하게 배치될 수 있음으로써, 상기 복수의 헤더(111) 생산을 위해 투입되는 소재의 소요량을 절감할 수 있다.According to the form of the
결과적으로, 상기한 형태의 헤더(111)를 사용하여 조립되는 열교환기의 헤더 조립체(100)는 종래보다 소재 소요량이 절감됨으로써, 생산 비용을 줄일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.As a result, the
도 1은 종래 차량용 열교환기의 헤더 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도.1 is a perspective view schematically showing a header assembly of a conventional vehicular heat exchanger;
도 2는 도 1의 헤더 조립체 중 돌기가 형성된 헤더의 초기 상태를 개략적으로 나타낸 평면도.FIG. 2 is a plan view schematically showing an initial state of a header formed with protrusions in the header assembly of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 2의 헤더의 집합체를 개략적으로 나타낸 평면도.Fig. 3 is a plan view schematically showing the aggregate of the headers of Fig. 2; Fig.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 헤더 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도.FIG. 4 is a perspective view schematically illustrating a header assembly of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 5는 도 4의 헤더 조립체를 개략적으로 나타낸 분해 사시도.Figure 5 is an exploded perspective view schematically illustrating the header assembly of Figure 4;
도 6은 도 4의 Ⅰ-Ⅰ′선에 따라 헤더-탱크를 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view showing a header-tank according to line I-I 'of FIG. 4;
도 7은 도 4의 헤더 조립체 중 헤더의 초기 상태를 개략적으로 나타낸 평면도.FIG. 7 is a plan view schematically showing an initial state of a header among the header assemblies of FIG. 4;
도 8은 도 7의 헤더의 집합체를 개략적으로 나타낸 평면도.Fig. 8 is a plan view schematically showing the aggregate of the headers of Fig. 7; Fig.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
100... 헤더 조립체 110... 헤더-탱크100 ...
111... 헤더 112... 돌기111 ...
113... 탱크 130... 튜브113 ...
131... 핀 151... 유입 파이프131 ... pin 151 ... inlet pipe
152... 유출 파이프152 ... outlet pipe
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