KR101844296B1 - 차량용 열교환기 - Google Patents

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Abstract

차량용 열교환기가 개시된다. 본 발명에 의한 차량용 열교환기는 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크와, 양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브와, 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀과, 길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더를 포함한다.

Description

차량용 열교환기{Heat exchanger for vehicle}
본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 열교환기는 공조장치와 엔진냉각수 계통에 설치되어 냉매 및 냉각수를 외부공기의 유동을 통해 원하는 온도로 변화시키는데, 특히, 이러한 열교환기 중 증발기는 냉매가 흐르는 다수의 튜브와 방열을 돕는 방열핀이 구비되고, 튜브의 단부에는 헤더파이프가 연결되는 구조로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 차량용 열교환기에 관하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래 차량용 열교환기의 사시도이고, 도 2는 종래 차량용 열교환기의 헤더탱크와 튜브의 연결부위를 보인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 차량용 열교환기는 복수의 튜브(1)가 상호 나란하게 복수 배치되고, 상기 튜브(1) 사이에는 방열핀(2)이 삽입되어 코어(3)를 형성한다. 또한, 상기 코어(3)의 양단에는 각각 헤더탱크(4,5)가 설치된다. 따라서, 헤더탱크(4)로 유입된 냉매 및 냉각수가 튜브(1)를 통과하면서 방열이 이루어져 온도가 조절된 후 헤더탱크(5)를 통해 외부로 배출된다.
그러나, 근래 들어 열교환기 입구 온도가 증가하고, 열교환기 효율은 증대가 되고 있어 입구와 출구의 온도 차이가 점점 커지고 있다. 이로 인해 열교환기의 튜브(1)에 가해지는 열 부하(Thermal load)가 커져 열교환기의 튜브(1)가 파괴되는 현상이 발생하고 있다. 따라서, 튜브의 보강이 보다 확실하게 이루어진 차량용 열교환기의 제공이 필요하다.
한국공개특허 10-2014-0087781호
본 발명의 일 실시예는 열교환기의 튜브가 삽입되는 헤더의 외측면에 보강헤더를 추가로 구비하여, 튜브의 내구성을 향상시켜 열교환기 튜브의 파괴 현상을 예방할 수 있는 차량용 열교환기를 제공하고자 한다.
본 발명은 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크; 양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및 길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고, 상기 보강헤더는 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며, 상기 제1수평부와 제2수평부는 상기 튜브 사이에 번갈아 가며 끼워지는 차량용 열교환기를 제공한다.
또한, 본 발명은 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크; 양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및 길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고, 상기 보강헤더는 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며, 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부에는 고정돌기가 형성되고, 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부과 접하는 상기 제2수직부와 제1수직부에는 각각 상기 고정돌기가 끼워지는 고정홈이 형성되는 차량용 열교환기를 제공한다.
또한, 본 발명은 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크; 양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및 길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고, 상기 보강헤더는 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며, 상기 제1보강헤더 및 제2보강헤더는 상기 튜브와 접하는 부분에 상기 튜브가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 돌출된 돌기를 형성하는 차량용 열교환기를 제공한다.
또한, 본 발명은 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크; 양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브; 상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및 길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고, 상기 보강헤더는 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및 상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며, 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부과 접하는 상기 제2수직부와 제1수직부에는 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부의 상단 및 하단과 접하도록 보강지지돌기가 형성되는 차량용 열교환기를 제공한다.
이때, 상기 보강헤더는 상기 제2삽입홀의 주변에 상기 튜브가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 돌출된 돌기부를 형성할 수 있다.
이때, 상기 보강헤더는 상기 헤더탱크의 상부와 하부에만 형성될 수 있다.
이때, 상기 헤더는 상기 제1삽입홀의 주변에 상기 탱크의 내측을 향해 돌출된 돌출부를 형성할 수 있다.
이때, 상기 헤더탱크는 상부에 외부에서 유체가 유입되는 입구가 형성된 제1헤더탱크; 및 하부에 내부의 유체가 배출되는 출구가 형성된 제2헤더탱크;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 방열핀은 지그재그로 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 보강지지돌기는 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부과 접하는 평면부와, 상기 제1수평부와 제2수평부 사이에 끼워지는 튜브와 접하는 곡면부를 포함할 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 열교환기의 튜브가 삽입되는 헤더의 외측면에 보강헤더를 추가로 구비하여, 튜브의 내구성을 향상시켜 열교환기 튜브의 파괴 현상을 예방할 수 있다.
또한, 열교환기에 조립 방식으로 보강헤더를 설치할 수 있어, 제작이 완료된 상태 또는 이미 사용중인 열교환기에도 보강헤더를 적용하여 열교환기 튜브의 내구성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 2는 종래 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 헤더탱크와 튜브의 연결부위를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 4는 도 3에 있어서, 헤더탱크 및 보강헤더가 분리된 상태를 보인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 헤더탱크와 튜브 및 보강헤더의 연결부위를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 분리 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기를 보다 상세히 설명하도록 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 냉매 또는 냉각수의 온도를 조절하도록 차량에 설치된 예를 들어 설명하나, 이는 일 실시예에 해당될 뿐이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 차량용을 비롯한 공지의 다양한 분야의 열교환기가 해당될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이고, 도 4는 도 3에 있어서, 헤더탱크 및 보강헤더가 분리된 상태를 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 헤더탱크와 튜브 및 보강헤더의 연결부위를 보인 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기는 상호 마주보게 배치되는 한 쌍의 헤더탱크(310,320)와, 튜브(400)와, 방열핀(500)과, 보강헤더(600)를 포함한다.
먼저, 헤더탱크(310,320)는 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구(111) 또는 출구(121)를 형성하며 내부에 공간부(101)가 마련된 탱크(110,120)와, 상기 탱크(110,120)의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀(201)이 형성된 헤더(210,220)로 이루어지고, 한 쌍으로 구비되어 상기 헤더(210,220)가 마주보게 상호 이격 배치된다.
상기 탱크(110,120)와 헤더(210,220)는 단일체로 형성될 수 있으며, 별도의 구성으로 생산된 후, 용접 등의 방식으로 결합된 형태일 수 있다. 후자의 경우 탱크(110,120)와 헤더(210,220)의 연결부위는 부수가 발생하지 않도록 기밀이 확보된 상태여야 한다.
또한, 상기 헤더탱크(310,320)의 내부에는 헤더탱크(310,320) 내부공간을 복수의 공간으로 구획하는 적어도 하나 이상의 격벽이 형성될 수 있다.
한편, 튜브(400)는 중공의 형성으로 복수 구비되며, 양측 단부가 상기 헤더(210,220)의 제1삽입홀(201)에 삽입되어 상기 공간부(101)와 연통하는 유로(410)를 제공한다.
따라서, 상기 입구(111)를 통해 고온의 유체가 헤더탱크(310)의 내부로 유입되고, 헤더탱크(310,320) 사이를 연결하는 복수의 튜브(400)를 경유하면서, 방열이 이루어져 온도가 하향 조절된 후, 헤더탱크(320)의 출구(121)를 통해 외부로 빠져나갈 수 있다.
이때, 상기 튜브(400)의 상부 또는 하부에는 양측에 배치된 헤더탱크(310,320)의 간격을 유지시킴과 동시에 최상단 또는 최하단에 배치된 튜브(400)가 곧바로 외부로 노출되는 것을 방지하도록 커버하는 덮개(700)가 형성될 수 있다.
도 5로 되돌아가서, 상기 헤더(210,220)는 상기 제1삽입홀(201)의 주변에 상기 탱크(110,120)의 내측을 향해 돌출된 돌출부(202)를 형성할 수 있다.
상기와 같이 제1삽입홀(201)의 주변에 탱크(110,120)의 내측으로 돌출부(202)가 형성되면, 탱크(110,120)의 외측에서 제1삽입홀(201)을 통해 튜브(400)의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다. 또한 튜브(400)의 양단이 돌출부(202)에 의해 지지되어 결합력이 향상되는 것은 물론 전반적으로 헤더(210,220) 및 튜브(400)의 내구성 또한 향상될 수 있다.
한편, 상기 헤더탱크는(310,320), 상부에 외부에서 유체가 유입되는 입구(111)가 형성된 제1헤더탱크(310)와, 하부에 내부의 유체가 배출되는 출구(121)가 형성된 제2헤더탱크(320)를 포함할 수 있다.
즉, 제1헤더탱크(310)의 상부에 형성된 입구(111)를 통해 온도 조절이 필요한 고온의 유체가 제1헤더탱크(310)로 유입되고, 제1헤더탱크(310)와 제2헤더탱크(320) 사이를 연결하는 복수의 튜브(400)를 경유하면서 방열이 이루어져 온도가 하향 조절된 후, 제2헤더탱크(320)의 하부에 형성된 출구(121)를 통해 온도가 낮아진 유체가 외부로 빠져나갈 수 있다.
또한, 방열핀(500)은 상기 튜브(400) 사이에 개재된다. 상기와 같은 방열핀(500)의 구성으로 튜브(400)를 경유하는 유체의 방열이 확실하게 이루어져 온도조절이 보다 신속하게 이뤄질 수 있다. 이때, 상기 방열핀(500)은 지그재그로 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 헤더탱크(310,320), 튜브(400), 방열핀(500)은 일반적인 열교환기의 경우와 동일하거나 유사하므로, 이하에서는 본 발명의 주요부인 보강헤더(600)에 대해 보다 중점적으로 설명한다.
보강헤더(600)는 길이 방향을 따라 상기 튜브(400)의 단부가 끼워지는 복수의 제2삽입홀(601)이 형성되고 전체적으로 평판의 형태로 이루어져 상기 헤더(210,220)의 외측면에 결합된다.
보다 상세하게는, 보강헤더(600)는 전술한 헤더(210,220)와 나란하게 형성되고, 상기 제1삽입홀(201)과 대응되는 위치에 제2삽입홀(601)을 형성한다.
상기와 같은 보강헤더(600)의 구성으로, 튜브(400)의 양측 단부는 상기 제2삽입홀(601)과 제1삽입홀(201)을 순차적으로 통과한 뒤, 헤더탱크(310,320)의 내부로 삽입된다. 이와 같이 튜브(400)가 제2삽입홀(601)과 제1삽입홀(201)을 통과하면서, 보강헤더(600)와 헤더(210,220)에 의해 이중으로 지지될 수 있다.
또한, 제2삽입홀(601)에 튜브(400)가 끼워진 상태에서 보강헤더(600)와 튜브(400)를 용접방식으로 고정할 경우, 기존에 헤더(210,220)와 튜브(400) 만을 용접 고정하였을 경우에 비해서, 튜브(400)에 형성되는 용접부의 면적 및 개수가 증가되어 튜브(400)와 헤더탱크(310,320)의 결합력이 높아지는 것은 물론, 튜브(400)의 내구성이 증가될 수 있다.
상기 보강헤더(600)는 단일체로 형성될 수 있고, 복수의 부재가 결합된 형태를 취할 수 있다.
또한, 보강헤더(600)는 한겹 또는 여러겹으로 형성될 수 있으며, 그 두께 역시 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 보강헤더(600)는 헤더(210,220)의 외측면과 면접촉하고, 클래드(clad)방식을 비롯한 공지의 다양한 결합 방식으로 접합될 수 있으며, 헤더(210,220) 및 보강헤더(600)와 튜브(400)는 납땜(brazing)방식을 비롯하여 공지의 다양한 연결 방식으로 고정될 수 있다.
다시 도 5로 되돌아가서, 상기 보강헤더(600)는, 상기 제2삽입홀(601)의 주변에 상기 튜브(400)가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 돌출된 돌기부(602)를 형성한다.
기존에는 헤더(210,220)의 제1삽입홀(201) 주변에 탱크(110,120) 방향으로 돌출된 돌출부(202)를 형성하여 튜브(400)를 보강시켰다.
그러나, 본 발명에서는 튜브(400)의 추가 보강을 하기 위해 보강헤더(600)의 제2삽입홀(601) 주변에 열교환기의 코아방향으로 돌출된 돌기부(602)를 형성한다. (여기서 '열교환기의 코아방향'이라 함은 튜브의 중심방향을 의미한다.)
상기와 같은 돌기부(602)의 구성으로 제2삽입홀(601) 및 제1삽입홀(201)에 끼워지는 튜브(400)의 양단이 돌출부(202)뿐 아니라, 돌기부(602)에 의해서도 지지되어 내구성이 보다 향상될 수 있다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 돌출부(202) 및 돌기부(602)가 튜브(400)의 단부를 이중으로 지지하면서 잡아줄 수 있어, 튜브(400)와 헤더탱크(310,320)의 결합력이 향상됨과 동시에 튜브(400)의 내구성이 증대될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 분리 사시도이다.
도 6 내지 도 7은 참조하면, 상기 보강헤더(600)는, 분리형으로 이루어져 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1보강헤더(610)는 상기 헤더(210,220)의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더(210,220)의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부(611)와, 상기 제1수직부(611)와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부(611)의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브(400) 사이에 끼워지는 제1수평부(612)로 이루어진다.
또한, 제2보강헤더(620)는 상기 헤더(210,220)의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더(210,220)의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부(621)와, 상기 제1수직부(611)와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부(621)의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브(400) 사이에 끼워지는 제2수평부(622)로 이루어진다.
만일 보강헤더(600)가 단일체로 형성될 경우, 튜브(400)를 헤더탱크(310,320)에 삽입하기 전 보강헤더(600)를 헤더탱크(310,320)에 먼저 조립한 뒤, 튜브(400)를 조립해야만 한다. 이 경우, 이미 제작이 완료된 상태이거나, 사용중인 상태의 열교환기에는 보강헤더(600)를 적용하기 어려운 문제가 있다.
전술한 발명의 일 실시예에 따르면, 보강헤더(600)를 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)로 분리시켜, 조립 설치할 수 있도록 하였다
특히, 도 4에 도시한 바와 같이 헤더탱크(310,320)의 양측에서 수평방향으로 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)를 끼울 수 있어, 이미 제작이 완료된 상태이거나, 사용중인 상태의 열교환기에도 보강헤더(600)를 적용시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더(600)를 기존의 열교환기에 추가로 적용하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 열교환기의 양측에 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)를 위치시키고, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)의 간격을 좁히면서, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)의 수평부(612,622)를 튜브(400) 사이에 끼운다.
제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)가 완전히 끼워지면, 수평부(612,622)의 단부에 형성된 고정돌기(613,623)가 수직부(611,621)에 형성된 고정홈(614,624)에 끼워져 고정된다.
이후, 튜브(400)와 보강헤더(600)를 브레이징 등의 방식으로 고정시킬 수 있다.
또한, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)를 고정하거나, 보강헤더(600)와 헤더탱크(310,320)를 고정하는 것도 가능하다.
다시 도 4를 참조하면, 제1보강헤더(610)의 제1수평부(612)와 제2보강헤더(620)의 제2수평부(622)는 상기 튜브(400) 사이에 번갈아 가며 끼워질 수 있다.
이때 제1수평부(612)와 제2수평부(622)는 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)가 열교환기에 끼워졌을 때, 상호 중첩되지 않는 범위에서 다양한 배치 형태가 발생할 수 있다.
또한, 상기의 경우, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)는 상호 대칭되게 형성될 수 있다.
이와 같이 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)가 대칭될 경우, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)를 별도로 제작할 필요 없이, 하나의 금형에서 제작할 수 있으며, 원하는 길이로 절단하고, 방향만 바꾸어 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)로 사용할 수 있다.
다시 도 7로 되돌아가서, 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부에는 고정돌기(613,623)가 형성되고, 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부과 접하는 상기 제2수직부(621)와 제1수직부(611)에는 각각 상기 고정돌기(613,623)가 끼워지는 고정홈(614,624)이 형성될 수 있다.
전술했던 바와 같이, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)는 헤더탱크(310,320)의 양측에서 수평방향으로 조립된다. 이때, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)는 브레이징(brazing) 등의 방식으로 고정되기 전 조립된 상태를 유지해야 한다. 따라서, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)가 서로 끼워진 상태를 유지할 수 있도록 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부에 고정돌기(613,623)를 형성하고, 제2수직부(621)와 제1수직부(611)에는 상기 고정돌기(613,623)가 끼워지는 고정홈(614,624)을 형성하는 것이다.
변형 예로, 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부에 고정홈을 형성하고, 제2수직부(621)와 제1수직부(611)에는 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부가 접하는 위치에 상기 고정홈에 끼워지는 고정돌기가 형성될 수도 있다.
이 밖에도, 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)가 조립된 상태를 일정 시간 동안 유지할 수 있는 범위에서 제1보강헤더(610)와 제2보강헤더(620)에는 다양한 고정수단이 구비될 수 있다.
도 7로 되돌아가서, 상기 제1보강헤더(610) 및 제2보강헤더(620)는 상기 튜브(400)와 접하는 부분에 상기 튜브(400)가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 돌출된 돌기(615,625)를 형성할 수 있다. 상기와 같은 돌기(615,625)의 구성으로 튜브(400)와 제1보강헤더(610) 및 제2보강헤더(620)의 접촉면이 확보되면서 튜브(400)의 보강이 이루어질 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 제1보강헤더(610) 및 제2보강헤더(620)가 조립되면, 상기 수직부(611,621)와 수평부(612,622)에 의해, 제1삽입홀(201)이 형성되고, 수직부(611,621)와 수평부(612,622)에 형성된 돌기(615,625)에 의해 제1삽입홀(201)의 주변으로 돌기부(602)가 형성될 수 있다.
상기와 같은 돌기(615,625)의 조합으로 형성된 돌기부(602)에 의해, 제2삽입홀(601) 및 제1삽입홀(201)에 끼워지는 튜브(400)의 양단이 돌출부(202)뿐 아니라, 돌기부(602)에 의해서도 지지되어 내구성이 보다 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 분리 사시도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 보강헤더의 사시도이다.
도 9 내지 도 10을 참조하면, 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부와 접하는 상기 제2수직부(621)와 제1수직부(611)에는 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부의 상단 및 하단과 접하도록 보강지지돌기(630)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1수직부(611)와 제1수평부(612) 및 제2수직부(621)와 제2수평부(622)의 연결부위는 제1수평부(612)와 제2수평부(622) 사이에 삽입되는 튜브(400)의 곡면과 대응되게 아치형으로 곡률지게 형성될 수 있다. 따라서, 제1수평부(612)와 제2수평부(622) 사이에 삽입되는 튜브(400)는 제1수직부(611)와 제1수평부(612) 및 제2수직부(621)와 제2수평부(622)의 연결부위에 밀착 지지될 수 있다.
상기 보강지지돌기(630)는 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부과 접하는 상기 제2수직부(621)와 제1수직부(611)에 형성되어, 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부의 상단 및 하단을 접촉 지지하는 것은 물론, 제1수평부(612)와 제2수평부(622) 사이에 삽입되는 튜브(400)를 지지할 수도 있다.
이때, 상기 보강지지돌기(630)는 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부과 접하는 평면부(631)와, 상기 제1수평부(612)와 제2수평부(622) 사이에 끼워지는 튜브(400)와 접하는 곡면부(632)를 포함할 수 있다.
따라서, 평면의 제1수평부(612)와 제2수평부(622)의 단부는 평면부(631)에 안정적으로 접촉 지지되고, 곡면의 튜브(400)는 곡면부(632)에 안정적으로 접촉 지지될 수 있다.
또한, 상기와 같은 보강지지돌기(630)의 구성으로, 튜브(400) 전체가 수직부(611,621)와 수평부(612,622)에 접촉 지지될 수 있어, 튜브(400)와 제1보강헤더(610) 및 제2보강헤더(620)의 접촉 면적이 확보되고, 튜브(400)를 제1보강헤더(610) 및 제2보강헤더(620)에 용접, 클래드 방식으로 접합시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 상기 보강헤더(600)는, 상기 헤더탱크(310,320)의 상부와 하부에만 형성될 수 있다.
일반적으로, 열교환기의 튜브(400)가 파괴되는 위치를 분석해보면 헤더(210,220)와 튜브(400)의 브레이징 용접부이고, 특히 열교환기의 상부와 하부에 형성된 튜브(400)가 주로 파괴된다.
그러므로, 열교환기의 상부와 하부에 형성된 튜브(400)의 보강만 이루어지도록 헤더탱크(310,320)의 상부와 하부에만 보강헤더(600)를 형성할 수 있다.
일례로, 상기 보강헤더(600)는 열교환기의 최상단에 위치한 3열의 튜브와, 열교환기의 최하단에 위치한 3열의 튜브의 보강이 이루어지도록 그와 대응되는 길이만큼만 형성되어 헤더탱크(310,320)에 접합될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 열교환기의 튜브(400)가 삽입되는 헤더(210,220)의 외측면에 보강헤더(600)를 추가로 구비하여, 튜브(400)의 내구성을 향상시켜 열교환기 튜브(400)의 파괴 현상을 예방할 수 있고, 열교환기에 조립 방식으로 보강헤더(600)를 설치할 수 있어, 제작이 완료된 상태 또는 이미 사용중인 열교환기에도 보강헤더(600)를 적용하여 열교환기 튜브(400)의 내구성을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
110, 120 : 탱크 101 : 공간부
111 : 입구 121 : 출구
210, 220 : 헤더 201 : 제1삽입홀
202 : 돌출부 310,320 : 헤더탱크
310 : 제1헤더탱크 320 : 제2헤더탱크
400 : 튜브 410 : 유로
500 : 방열핀 600 : 보강헤더
601 : 제2삽입홀 602 : 돌기부
610 : 제1보강헤더 611 : 제1수직부
612 : 제1수평부 613, 623 : 고정돌기
614, 624 : 고정홈 615, 625 : 돌기
620 : 제2보강헤더 621 : 제2수직부
622 : 제2수평부 630 : 보강지지돌기
631 : 평면부 632 : 곡면부

Claims (12)

  1. 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크;
    양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브;
    상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및
    길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고,
    상기 보강헤더는
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며,
    상기 제1수평부와 제2수평부는 상기 튜브 사이에 번갈아 가며 끼워지는 차량용 열교환기.
  2. 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크;
    양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브;
    상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및
    길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고,
    상기 보강헤더는
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며,
    상기 제1수평부와 제2수평부의 단부에는 고정돌기가 형성되고, 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부과 접하는 상기 제2수직부와 제1수직부에는 각각 상기 고정돌기가 끼워지는 고정홈이 형성되는 차량용 열교환기.
  3. 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크;
    양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브;
    상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및
    길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고,
    상기 보강헤더는
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며,
    상기 제1보강헤더 및 제2보강헤더는 상기 튜브와 접하는 부분에 상기 튜브가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 돌출된 돌기를 형성하는 차량용 열교환기.
  4. 일측에 개방면을 형성하고, 타측에 입구 또는 출구를 형성하며 내부에 공간부가 마련된 탱크와, 상기 탱크의 개방면에 결합되고 길이 방향을 따라 복수의 제1삽입홀이 형성된 헤더로 이루어져, 상기 헤더가 마주보게 상호 이격 배치되는 한 쌍의 헤더탱크;
    양측 단부가 상기 헤더의 제1삽입홀에 삽입되어 상기 공간부와 연통하는 유로를 제공하는 복수의 튜브;
    상기 튜브 사이에 개재되는 방열핀; 및
    길이 방향을 따라 상기 튜브가 끼워지는 복수의 제2삽입홀이 형성되고 상기 헤더의 외측면에 결합되는 보강헤더;를 포함하고,
    상기 보강헤더는
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 일측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제1수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제1수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제1수평부로 이루어진 제1보강헤더; 및
    상기 헤더의 길이방향과 나란하게 형성되고 상기 헤더의 타측 모서리를 감싸도록 절곡된 형상을 갖는 제2수직부와, 상기 제1수직부와 수직방향으로 형성되며 상기 제2수직부의 길이 방향을 따라 복수 형성되어 상기 튜브 사이에 끼워지는 제2수평부로 이루어진 제2보강헤더;를 포함하며,
    상기 제1수평부와 제2수평부의 단부과 접하는 상기 제2수직부와 제1수직부에는 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부의 상단 및 하단과 접하도록 보강지지돌기가 형성되는 차량용 열교환기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강헤더는
    상기 제2삽입홀의 주변에 상기 튜브가 삽입되는 방향과 반대 방향으로 돌출된 돌기부를 형성하는 차량용 열교환기.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강헤더는
    상기 헤더탱크의 상부와 하부에만 형성되는 차량용 열교환기.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤더는 상기 제1삽입홀의 주변에 상기 탱크의 내측을 향해 돌출된 돌출부를 형성하는 차량용 열교환기.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤더탱크는
    상부에 외부에서 유체가 유입되는 입구가 형성된 제1헤더탱크; 및
    하부에 내부의 유체가 배출되는 출구가 형성된 제2헤더탱크;
    를 포함하는 차량용 열교환기.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열핀은 지그재그로 절곡된 형상으로 이루어진 차량용 열교환기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 보강지지돌기는 상기 제1수평부와 제2수평부의 단부과 접하는 평면부와, 상기 제1수평부와 제2수평부 사이에 끼워지는 튜브와 접하는 곡면부를 포함하는 차량용 열교환기.
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