KR101960804B1

KR101960804B1 - 차량용 열교환기

Info

Publication number: KR101960804B1
Application number: KR1020130168371A
Authority: KR
Inventors: 유석종
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2019-03-21
Also published as: KR20150078723A

Abstract

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기의 헤더와 탱크의 결합 구조를 개선하여 헤더와 탱크의 결합력이 향상되고, 리크를 최소화한 차량용 열교환기에 관한 것이다.

Description

차량용 열교환기{Heat-exchanger for Motor Vehicle}

차량용 열교환기는, 차량 내부의 냉방을 위해 에어컨시스템(Air conditioning system)에 사용되는 응축기 및 증발기와, 차량의 엔진 냉각을 위하여 사용되는 라디에이터(Radiator)가 대표적인 예이다. 이러한 차량용 열교환기는, 크게 4부분으로 이루어지는데, 이는 탱크(Tank)와 헤더(Header)가 결합되는 한 쌍의 헤더탱크(Header tank)와, 상기 각 헤더탱크가 연통될 수 있도록 연결되는 튜브(Tube)와, 튜브를 통해 순환되는 냉매의 열을 치환하는 핀(Fin)으로 구성된다.

위와 같은 구성의 열교환기는, 열을 치환하기 위해서 외부와의 차단이 요구된다. 특히 헤더와 탱크의 결합부위에서 냉매의 유출이 자주 발생되는데, 이는 개스킷(Gasket)의 기밀 유지 상태와, 탱크의 구조에 기인한다.

이하에서는 종래의 헤더와 탱크의 결합구조에 관해서 첨부되어진 도면과 함께 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 차량용 열교환기의 사시도이며, 도 2는 종래의 헤더탱크의 헤더와 탱크 분해사시도이고, 도 3은 종래의 헤더탱크 결합단면도이고, 도 4는 종래의 헤더 측면도이다.

통상의 열교환기(H)는 도 1에 도시된 바와 같이 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(10, 20); 한 쌍의 헤더탱크(10, 20)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(30); 튜브(30) 사이에 개재되는 핀(40); 을 포함하여 이루어진다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 헤더탱크(10)의 탱크(11)와 헤더(12)는 헤더몸체(12a)의 둘레를 따라 크림프부(Crimp, 12b)가 형성되고, 탱크몸체(11a)의 둘레를 따라 형성되는 결합부(11b)가 크림프부(12b)에 크림핑(Crimping) 결합된다. 상세하게는, 크림프부(12b)에는 헤더몸체(12a)의 둘레를 따라 일정 간격으로 크림프홀(Crimp hole, 12d)이 형성된다. 크림프홀(12d)의 상측에는 크림프(12f, 도 3 및 도 4 참조)가 형성되며, 크림프(12f)가 내측으로 크림핑됨에 따라 탱크(11)의 결합부(11b)의 상측에 크림프(12f)의 하측이 끼워져 크림핑 결합된다. 또한, 탱크(11)와 헤더(12) 결합 시, 탱크(11)와 헤더(12) 사이에는 밀봉과 기밀성을 유지하기 위해 개스킷(15)이 내설된다.

이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 크림프부(12b)의 상단부에는 탱크(11)의 결합부(11b) 삽입을 용이하게 하기 위해 외측으로 절곡된 밴딩부(Bending part, 12e)가 형성된다. 일반적으로 크림프(12f)의 하단은 밴딩부(12e) 형성을 위한 밴딩라인(Bending Line, L1)과 수평한 선상에 위치하게 되는데, 상기와 같은 구성의 경우 탱크(11)와 헤더(12) 결합 시 크림프(12f)의 하단이 밴딩부(12e)의 하단 즉 밴딩라인(L1)과 일치하도록 구성되어 크림프(12f)의 하단은 탱크(11) 측으로 갈수록 상방으로 기울어지게 결합부(11b)에 결합된다. 따라서 탱크(11)와 헤더(12) 결합 시 결합력 약화로 인해 개스킷(15)의 압축률이 떨어지게 되고 고압의 냉매가 유동하는 헤더탱크의 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다. 특히 크림프홀(12d)은 프레스(Press) 가공에 의해 형성되기 때문에 장시간 사용할 경우 크림프홀(12d) 둘레부의 크랙(Crack) 발생으로 인한 헤더(12)의 변형 및 파손의 우려가 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 헤더와 탱크가 크림핑 결합되는 열교환기에 있어서, 헤더의 밴딩부 형성을 위한 밴딩라인과, 크림프홀을 소정거리 이격 배치하여 크림핑 결합 시 크림프의 하단이 탱크의 결합부 상단과 일치하도록 구성하여 탱크와 헤더 결합 시 결합력을 향상시키고, 개스킷 압축률을 높인 차량용 열교환기를 제공함에 있다.

또한, 헤더의 길이방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 크림프홀 각각의 사이에 외측 돌출부(Dart)를 형성하여 크림프홀의 둘레부 내구성을 증가시킨 차량용 열교환기를 제공함에 있다.

아울러, 헤더의 길이방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 크림프홀 각각의 높이가 서로 다르게 배치하여 헤더에 가해지는 하중을 분산시킨 차량용 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 차량용 열교환기는, 둘레를 따라 크림프부(crimp part, 122)가 형성되는 헤더(header, 120)와, 상기 크림프부(122)에 대응하여 개방면의 둘레를 따라 결합부(112)가 돌출 형성된 탱크(tank, 110)와, 상기 크림프부(122)와 상기 결합부(112) 사이에 끼워지는 개스킷(gasket, 150)을 포함하며 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(header tank, 100)와, 상기 헤더탱크(100)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 다수의 튜브(tube, 300)와, 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 핀(fin, 400)을 포함하여 이루어지는 차량용 열교환기(H)에 있어서, 상기 크림프부(122)는, 복수 개가 상기 크림프부(122)의 측면 둘레를 따라 이격 배치되는 크림프홀(crimp hole, 125); 및 상기 크림프홀(125)의 일측에 형성되어 크림핑 결합 시 타단이 상기 결합부(112)의 일측에 걸림 결합되는 크림프(crimp, 126); 일단이 상기 탱크(110) 외측으로 절곡된 밴딩부(bending part, 127); 및 상기 밴딩부(127) 형성을 위해 상기 크림프부(122)의 측면 둘레를 따라 상기 밴딩부(127) 타단에 형성된 밴딩라인(bending line, L2); 를 포함하며, 상기 크림프홀(125)은, 상기 밴딩라인(L2)에서 타측 방향으로 일정거리 이격 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 크림프(126)는, 상기 크림프홀(125)의 일측에 형성되되, 상기 크림프(126)의 타단은 상기 밴딩라인(L2)의 타측 방향으로 일정거리 이격 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 크림프부(122) 상의 상기 크림프홀(125a)과 이웃하는 크림프홀(125b) 사이에는 상기 크림프부(122)의 외측으로 돌출 형성되는 외측 돌출부(128)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 크림프홀(125a)과 이웃하는 크림프홀(125b) 각각은 상기 밴딩라인(L2)과의 이격 거리가 상이한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 차량용 열교환기는, 헤더와 탱크의 결합력이 향상되어 개스킷 압축률이 증가함에 따라 냉매의 리크를 방지하는 효과가 있다.

또한, 헤더의 크림프홀이 피로 파괴되는 것을 방지하여 헤더탱크의 내구성이 증가함에 따라 유지보수비용이 저렴해진 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 열교환기 사시도
도 2는 종래의 헤더탱크 분해사시도
도 3은 종래의 헤더탱크 단면도
도 4는 종래의 크림프 타입 헤더 부분측면도
도 5는 본 발명의 차량용 열교환기의 사시도
도 6은 본 발명의 차량용 열교환기의 헤더탱크 분해사시도
도 7은 본 발명의 헤더탱크 단면도
도 8은 본 발명의 크림프 타입 헤더 부분측면도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 열교환기(H)의 사시도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 차량용 열교환기(H)는 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 상부 헤더탱크(100) 및 하부 헤더탱크(200)와, 상부 헤더탱크(100) 및 하부 헤더탱크(200)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 다수의 튜브(300)와, 튜브(300)사이에 개재되는 핀(400)을 포함하여 이루어진다.

도 6에는 본 발명의 일실시 예에 따른 헤더탱크(100)의 분해사시도가 도시되어 있다. 도면상에는 본 발명의 차량용 열교환기(H)의 상부 헤더탱크(100)의 분해사시도가 도시되어 있으나, 하부 헤더탱크(200)에도 적용될 있음은 자명하며, 이하, 상부 헤더탱크(100)를 기준으로 본 발명의 일실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 편의상 도면의 위쪽을 상측 도면의 아래쪽을 하측으로 정의하여 설명한다.

헤더탱크(100)는 탱크(110)와 탱크(110)의 하부 개방면을 밀폐하며 튜브와 탱크(110)를 연통시키는 헤더(120)와, 탱크(110)와 헤더(120)의 결합부에 구비되어 탱크(110) 내부를 유동하는 냉매의 리크를 방지하는 개스킷(150)으로 구성된다.

탱크(110)는 내부에 냉매유동공간(113)이 형성되며, 하면이 개방 형성되는 탱크몸체(111)와, 탱크몸체(111)의 하단 둘레를 따라 외측으로 연장 형성된 결합부(112)를 포함하여 구성된다. 결합부(112)는 헤더(120)와의 크림핑 결합을 위해 구성된다.

헤더(120)는 탱크(110)의 하부 개방면을 밀폐하기 위한 구성으로 튜브가 끼워지는 튜브삽입홀(123)이 복수 개 형성된 헤더몸체(121)와, 헤더몸체(121)의 둘레를 따라 결합부(112)가 끼워지도록 형성된 크림프부(122)를 포함하여 구성된다. 크림프부(122)는, 내면에 헤더(120)의 결합부(112) 외면이 끼움 결합되도록 구성되며, 크림프부(122)의 측면에는 탱크(110)와의 결합을 더욱 견고히 하기 위해 결합부(112)의 상단에 걸림 결합되는 크림프(126, 도 7 및 도 8 참조)가 형성된다. 크림프(126)는 크림프부(122)의 측면을 따라 복수 개가 일정거리 이격 형성되며, 크림프(126)의 크림핑 결합을 용이하게 하기 위해 크림프(126)의 하단에는 크림프홀(125)이 형성될 수 있다. 크림프홀(125)은 크림프(126)에 대응되도록 복수 개가 크림프부(122)의 측면을 따라 이격 배치될 수 있다. 또한 복수 개가 형성되는 크림프홀(125)과 이웃하는 크림프홀(125) 사이에는 외측 돌출부(128)가 형성된다. 외측 돌출부(128)는 크림프부(122)의 측면 상에 형성되며, 크림프부(122)의 측면 외측으로 돌출 형성되도록 프레스 가공에 의해 형성될 수 있다. 외측 돌출부(126)는 크림프홀(125)과 이웃하는 크림프홀(125) 사이에 형성되어 크림프홀(125)의 둘레면에 발생할 수 있는 크랙을 방지하기 위해 구성된다.

이하, 탱크(110)와 헤더(120)의 결합력을 향상시켜, 개스킷(150)의 압축력을 증가하고, 크림프홀(125)에 가해지는 하중을 분산시켜, 크림프홀(125)의 내구성을 증대시키기 위한 본 발명의 핵심 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 7에는 본 발명의 헤더탱크(100)의 종단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명의 헤더(120)의 측면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 헤더(120)의 크림프부(122) 상에는 탱크(110)의 결합부(112) 삽입을 용이하게 하기 위해 밴딩부(127)가 형성된다. 밴딩부(127)는 크림프부(122)의 상단부 상에 둘레를 따라 형성되는 밴딩라인(L2)을 기준으로 상부로 갈수록 탱크(110) 외측으로 기울어지게 절곡 형성될 수 있다.

이때, 크림프홀(125)은 상단이 밴딩라인(L2)에서 하방으로 소정거리 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라 크림프홀(125)의 상측에 형성된 크림프(126) 역시 하단이 밴딩라인(L2)에서 하방으로 일정거리 이격되어 배치될 수 있다. 크림프홀(125)의 상단 즉 크림프(126)의 하단이 밴딩라인(L2)에 일치되거나 근접 배치될 경우 밴딩부(127)로 인해 크림프(126)가 결합부(112)의 상단에 끼워졌을 때 크림프(126)의 하단면이 탱크(110) 측으로 갈수록 상방으로 기울어지게 크림핑되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서 본 발명은 크림프(126)의 하단이 밴딩라인(L2)에서 이격 형성되므로 결합부(112) 상면이 크림프(126)의 하면에 끼워졌을 때 밴딩부(127)의 영향을 받지 않게되고, 도 7에 도시된 바와 같이 크림프(126)의 하면과 결합부(112)의 상면이 완전히 밀착되어 면접촉 결합된다. 이에 따라 탱크(110)와 헤더(120)의 결합력을 향상시키고 나아가 개스킷(150)의 압축력 증가에 따른 헤더탱크의 내구성이 보장된다.

또한, 크림프홀(125a)은, 이웃하는 크림프홀(125b)과 그 높이가 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉 크림프홀(125a)과, 이웃하는 크림프홀(125b)은 밴딩라인(L2)과의 이격거리가 서로 다르게 형성될 수 있다. 이를 통해 헤더(120)가 받는 힘을 분산시키고 크림프홀(125b)의 수직방향으로 받는 힘을 감소시켜 크림프홀(125b)의 내구성이 증대될 수 있다.

아울러 크림프홀(125a)과 이웃하는 크림프홀(125b) 사이에는 상술한 바와 같은 외측 돌출부(128)를 형성하여 크림프홀(125a)의 둘레에 발생될 수 있는 크랙을 예방하여 헤더(120)의 변형 및 파손을 방지하고, 탱크(110)와 헤더(120)의 결합력을 유지시킨다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

H : 차량용 열교환기
100 : 상부 헤더탱크
110 : 탱크 111 : 탱크몸체
112 : 결합부 113 : 냉매유동공간
120 : 헤더 121 : 헤더몸체
122 : 크림프부 123 : 튜브삽입홀
125 : 크림프홀 126 : 크림프
127 : 밴딩부 128 : 외측 돌출부
L2 : 밴딩라인
150 : 개스킷
200 : 하부 헤더탱크
300 : 튜브
400 : 핀

Claims

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둘레를 따라 크림프부(crimp part, 122)가 형성되는 헤더(header, 120)와, 상기 크림프부(122)에 대응하여 개방면의 둘레를 따라 결합부(112)가 돌출 형성된 탱크(tank, 110)와, 상기 크림프부(122)와 상기 결합부(112) 사이에 끼워지는 개스킷(gasket, 150)을 포함하며 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(header tank, 100)와, 상기 헤더탱크(100)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 다수의 튜브(tube, 300)와, 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 핀(fin, 400)을 포함하여 이루어지는 차량용 열교환기(H)에 있어서,
상기 크림프부(122)는,
복수 개가 상기 크림프부(122)의 측면 둘레를 따라 이격 배치되는 크림프홀(crimp hole, 125); 및
상기 크림프홀(125)의 일측에 형성되어 크림핑 결합 시 타단이 상기 결합부(112)의 일측에 걸림 결합되는 크림프(crimp, 126);
일단이 상기 탱크(110) 외측으로 절곡된 밴딩부(bending part, 127); 및
상기 밴딩부(127) 형성을 위해 상기 크림프부(122)의 측면 둘레를 따라 상기 밴딩부(127) 타단에 형성된 밴딩라인(bending line, L2); 를 포함하며,
상기 크림프홀(125)은, 상기 밴딩라인(L2)에서 타측 방향으로 일정거리 이격 형성되되,
상기 크림프부(122) 상의 상기 크림프홀(125a)과 이웃하는 크림프홀(125b) 사이에는 상기 크림프부(122)의 외측으로 돌출 형성되는 외측 돌출부(128)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량용 열교환기.
둘레를 따라 크림프부(crimp part, 122)가 형성되는 헤더(header, 120)와, 상기 크림프부(122)에 대응하여 개방면의 둘레를 따라 결합부(112)가 돌출 형성된 탱크(tank, 110)와, 상기 크림프부(122)와 상기 결합부(112) 사이에 끼워지는 개스킷(gasket, 150)을 포함하며 일정거리가 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(header tank, 100)와, 상기 헤더탱크(100)에 양 단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 다수의 튜브(tube, 300)와, 상기 튜브(300) 사이에 개재되는 핀(fin, 400)을 포함하여 이루어지는 차량용 열교환기(H)에 있어서,
상기 크림프부(122)는,
복수 개가 상기 크림프부(122)의 측면 둘레를 따라 이격 배치되는 크림프홀(crimp hole, 125); 및
상기 크림프홀(125)의 일측에 형성되어 크림핑 결합 시 타단이 상기 결합부(112)의 일측에 걸림 결합되는 크림프(crimp, 126);
일단이 상기 탱크(110) 외측으로 절곡된 밴딩부(bending part, 127); 및
상기 밴딩부(127) 형성을 위해 상기 크림프부(122)의 측면 둘레를 따라 상기 밴딩부(127) 타단에 형성된 밴딩라인(bending line, L2); 를 포함하며,
상기 크림프홀(125)은, 상기 밴딩라인(L2)에서 타측 방향으로 일정거리 이격 형성되되,
상기 크림프홀(125a)과 이웃하는 크림프홀(125b) 각각은 상기 밴딩라인(L2)과의 이격 거리가 상이한 것을 특징으로 하는, 차량용 열교환기.