KR102173367B1 - Heat Exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브를 확장하는 기계적인 방법에 의해 튜브와 핀을 결합시키는 열교환기에 있어서, 튜브와 핀과의 접촉 면적을 확대시킴으로써, 튜브와 핀과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, in a heat exchanger that couples a tube and a fin by a mechanical method of expanding the tube, by increasing the contact area between the tube and the fin, the heat conduction performance between the tube and the fin is improved. It relates to a heat exchanger that can be improved.
Description
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브를 확장하는 기계적인 방법에 의해 튜브와 핀을 결합시키는 열교환기에 있어서, 튜브와 핀과의 접촉 면적을 확대시킴으로써, 튜브와 핀과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, in a heat exchanger that couples a tube and a fin by a mechanical method of expanding the tube, by increasing the contact area between the tube and the fin, the heat conduction performance between the tube and the fin is improved. It relates to a heat exchanger that can be improved.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량에 구비된 열교환기(10)는 일반적으로 열교환매체가 유입 및 배출되는 입구파이프(11-1) 및 열교환매체가 배출되는 출구파이프(11-2)를 포함하여 일정 이격되어 형성되는 한 쌍의 헤더탱크(11)를 포함하며, 헤더탱크(11)에는 튜브(12)의 양단이 삽입됨으로서, 열교환매체가 튜브(12)를 따라 유동할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
아울러, 튜브(12)에는 다수의 핀(13)이 결합되어 형성됨으로써, 주행풍 등에 의해 유동하는 공기를 안내함과 더불어, 공기와 열교환매체 간의 열 교환을 통해 엔진 등에서 공급되어 유동하는 열교환매체를 냉각시킬 수 있다.In addition, the
튜브(12)와 핀(13) 결합시키기 위한 방법에는 브레이징을 통해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시키거나, 튜브(12)를 핀(13)에 삽입한 후, 튜브(12)의 외경 확장에 의한 기계적인 방식에 의해 튜브(12)와 핀(13)을 접촉, 결합시킬 수 있다.In the method for coupling the
브레이징을 통해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시키기 위해서는 튜브(12) 사이에 절곡된 핀(13)을 위치시키고, 절곡되어 튜브(12)와 만나는 점을 브레이징함으로써, 튜브(12)와 핀(13)을 결합시킬 수 있다.In order to couple the
기계적인 방식에 의해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시키기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 면적을 가지는 핀(13)을 튜브(12)의 길이 방향으로 다수 배열시키고, 핀(13)에 형성되되 내경이 튜브(12)의 외경보다 크게 형성되는 튜브삽입공(13-1)에 튜브(12)를 삽입한 후, 튜브(12)의 외경 확장에 의해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시킬 수 있다.In order to couple the
상술된 기계적인 방식에 의해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시키는 열교환기는 브레이징을 통해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시키는 방식의 열교환기에 비해 제조 원가가 절감되는 장점이 있다.A heat exchanger that combines the
그러나 기계적인 방식을 통해 튜브(12)와 핀(13)을 결합시키는 방식은 단순 접촉에 의해 결합되므로, 이에 따른 열 저항에 의해 브레이징 방식의 열교환기에 비해 열전도 효율이 낮은 문제점이 있다.However, since the method of coupling the
또한, 브레이징 방식에 비해 튜브(12)와 핀(13)과의 고른 접촉 불량에 따라 열전도 효율이 낮은 문제점이 있다.In addition, compared to the brazing method, there is a problem in that the heat conduction efficiency is low due to poor even contact between the
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브를 확장하는 기계적인 방법에 의해 튜브와 핀을 결합시키는 열교환기에 있어서, 튜브와 핀과의 접촉 면적을 확대시킴으로써, 튜브와 핀과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.The present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to increase the contact area between the tube and the fin in a heat exchanger that combines a tube and a fin by a mechanical method of expanding the tube. , To provide a heat exchanger capable of improving the heat conduction performance between the tube and the fin.
본 발명에 따른 열교환기는 내부에 열교환매체가 유동 가능하게 형성되는 튜브(100); 내경이 상기 튜브(100)의 외경보다 크게 형성되는 튜브삽입공(210)을 포함하여 상기 튜브(100)의 길이 방향으로 배열되되, 상기 튜브(100)의 외경 확장에 의해 상기 튜브(100)와 결합되는 핀(200); 및 열교환매체가 유입 및 배출되는 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)를 포함하며, 서로 이격되어 상기 튜브(100)의 양단이 결합되는 한 쌍의 헤더탱크(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 더 자세하게는 상기 튜브삽입공(210)은 원주면으로부터 수평하게 방사상으로 일정 길이를 가지도록 관통되어 다수 형성되는 연장관통공(211)을 포함하고, 상기 튜브(100)는 상기 연장관통공(211)에 대응하여 외면으로부터 방사상으로 돌출되어 형성되는 돌출부(110)를 포함하여, 상기 튜브(100)의 외경 확장 시, 상기 돌출부(110)가 상기 연장관통공(211)으로 삽입되어 접촉됨으로써, 상기 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉면적을 증대시키는 것을 특징으로 한다.The heat exchanger according to the present invention includes a
또한, 상기 튜브삽입공(210)은 내면이 요철 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 튜브(100)는 튜브삽입공(210)의 내면 형상에 대응하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 튜브관통공(210)은 원주면으로부터 수평하게 일정 길이를 가지도록 관통되어 형성되는 연장관통공(211)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the tube through
또한, 상기 튜브(100)는 상기 돌출관통공(211)에 대응하여 외면으로부터 돌출되어 형성되는 돌출부(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 돌출부(110)의 길이는 상기 연장관통공(211)의 길이와 동일하거나 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the length of the
본 발명에 따른 열교환기는 튜브를 확장하는 기계적인 방법에 의해 튜브와 핀을 결합시키는 열교환기에 있어서, 튜브와 핀과의 접촉 면적을 확대시킴으로써, 튜브와 핀과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger that combines the tube and the fin by a mechanical method of expanding the tube, and has the advantage of improving the heat conduction performance between the tube and the fin by increasing the contact area between the tube and the fin. have.
또한, 본 발명에 따른 열교환기는 튜브와 핀의 면적 증대 없이 튜브와 핀과의 접촉 면적을 확대시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the heat exchanger according to the present invention has the advantage of increasing the contact area between the tube and the fin without increasing the area of the tube and the fin.
또한, 본 발명에 따른 열교환기는 튜브와 핀의 면적 증대 없이 튜브와 핀과의 접촉 면적을 확대시킬 수 있으므로, 소형화에 따른 열교환기에 유리한 장점이 있다.In addition, since the heat exchanger according to the present invention can increase the contact area between the tube and the fin without increasing the area of the tube and the fin, there is an advantage in the heat exchanger according to the miniaturization.
도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 열교환기에 있어 기계적인 방식을 통한 튜브의 확장을 통해 튜브와 핀을 결합시키는 것을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 또 다른 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기의 튜브 및 핀을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 튜브 및 핀을 나타낸 도면.1 is a view showing a conventional heat exchanger.
Figure 2 is a view showing the coupling of the tube and the fin through the expansion of the tube through a mechanical method in a conventional heat exchanger.
3 is a view showing a heat exchanger according to the present invention.
4 is another view showing the heat exchanger according to the present invention,
5 is a view showing tubes and fins of a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
6 is a view showing tubes and fins of a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat exchanger according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 도면이다.3 to 4 are views showing a heat exchanger according to the present invention.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 튜브(100), 핀(200) 및 헤더탱크(300)를 포함하여 형성된다.3 to 4, the
튜브(100)는 내부에 열교환매체가 유동 가능하게 형성되는 유로가 형성되며, 기계적인 방식에 의해 외경이 확장 가능하게 형성된다.The
이를 위해, 튜브(100)는 열교환매체의 유동 및 누수가 방지될 수 있는 재질로 형성됨과 더불어, 유연한 재질로 형성됨으로써, 튜브(100)의 외경 확장을 위한 장치가 삽입되어 외경의 확장이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.To this end, the
핀(200)은 튜브(100)가 삽입 가능하게 형성되는 튜브삽입공(210)이 다수 형성되며, 튜브(100)의 길이 방향으로 선택되는 길이만큼 다수 배열되어 위치될 수 있다.The
이때, 튜브삽입공(210)은 튜브(100)가 삽입 가능할 뿐만 아니라, 튜브(100)의 외경 확장 시, 튜브삽입공(210)의 내면과 튜브(100)의 외면이 서로 접촉되어 결합되어야 하므로, 튜브삽입공(210)의 내경은 튜브(100)의 외경보다는 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the
즉, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 튜브(100)가 튜브삽입공(210)에 삽입되고, 삽입된 튜브(100)를 기계적인 방식에 의해 외경을 확장시킴으로써, 튜브(100)의 외면과 튜브삽입공(210)의 내면을 서로 접촉시켜 결합할 수 있다.That is, in the
아울러, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 배열된 핀(200)의 양단이 결합되어 핀(200)을 고정시킬 수 있는 별도의 고정수단을 더 포함할 수 있으나, 한정하지는 않는다.In addition, the
헤더탱크(300)는 열교환매체가 유입 및 배출되는 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)를 포함하며, 서로 이격되어 튜브(100)의 양단이 결합되도록 한 쌍으로 형성된다.The
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 엔진 등에서 유입되는 열교환매체가 입구파이프(310)를 통해 헤더탱크(300)로 유동하고, 양단이 결합된 튜브(100)를 따라 이동하여 출구파이프(320)를 통해 배출되며, 튜브(100)와 결합된 핀(200)을 통해 주행풍 등에 의해 유동하는 공기와 열 교환되도록 함으로써, 열교환매체를 냉각시킬 수 있다.As described above, in the
이는 튜브(100)와 핀(200)을 브레이징을 통해 결합하는 열교환기에 비해, 열교환기의 제작에 따른 브레이징 과정을 생략할 수 있으므로, 제조 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.Compared to a heat exchanger in which the
<제1 실시예><First Example>
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기의 핀과 튜브를 나타낸 도면이다.5 is a view showing fins and tubes of a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
이때, 도 5의 (a)는 튜브(100)의 외경 확장 전, 도 5의 (b)는 튜브(100)의 외경 확장 후를 나타낸 도면이다.At this time, Figure 5 (a) is a view showing the expansion of the outer diameter of the
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 핀(200)에 형성된 튜브삽입공(210)의 내면이 요철 형상으로 형성된다.As shown in FIG. 5, in the
즉, 튜브삽입공(210)은 내면이 절곡된 요철 형상으로 형성됨으로써, 튜브(100)의 외경 확장에 따른 튜브(100)의 외면과 튜브삽입공(210)의 내면과의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.That is, the
이는 기계식 방식에 의해 튜브(100)와 핀(200)이 단순 접촉되어 결합되는 열교환기에 있어서, 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉 면적을 증대시킴으로써, 종래의 기계식 열교환기에 비해 튜브(100)와 핀(200)과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있다.This is a heat exchanger in which the
아울러, 튜브(100)는 튜브삽입공(210)의 내면에 밀착되도록 외면이 튜브삽입공(210)의 형상에 대응하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the outer surface of the
즉, 튜브(100)의 외면은 튜브삽입공(210)의 형상에 대응하도록 절곡되어 요철 형상으로 형성됨에 따라, 튜브(100)의 외경 확장에 따라 튜브삽입공(210)의 내면과 고르게 접촉하여 결합될 수 있다.That is, as the outer surface of the
다시 말해, 내면이 요철 형상으로 형성되는 튜브삽입공(210)과 접촉되어 결합되도록 튜브(100)의 외경을 확장할 시, 요철 형상의 튜브삽입공(210)에 고르게 접촉하기 어려운 문제점이 있으며, 고른 접촉을 위해 튜브(100)의 외경을 큰 힘을 가하여 외경을 확장할 시에, 튜브(100)의 두께 및 강성이 낮아져 파손 등에 의해 열교환매체가 누수될 수 있는 우려가 있다.In other words, when expanding the outer diameter of the
이를 위해, 튜브(100)의 외면을 튜브삽입공(210)의 내면 형상과 대응하는 요철 형상으로 형성함으로써, 튜브(100)의 외경 확장에 따른 튜브(100)의 파손을 방지함과 더불어, 튜브삽입공(210)의 내면과 고르게 접촉 결합되도록 하는 것이 바람직하다.To this end, by forming the outer surface of the
상술된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 핀(200)에 형성되는 튜브삽입공(210)의 내면과, 튜브(100)의 외면을 절곡시켜 요철 형상으로 형성함으로써, 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉 면적을 증대시켜 튜브(100)와 핀(200)과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 선택되는 크기를 가지는 튜브삽입공(210)과 튜브(100)의 외면을 크기의 큰 변화 없이 절곡하여 요철 형상으로 형성함으로써, 튜브삽입공(210)의 크기 및 형상의 요소가 튜브(100)와 핀(200)의 면적에 방해하지 않도록 할 수 있다.In addition, in the
다시 말해, 접촉 면적을 넓히기 위해 튜브삽입공과 튜브를 타원형 형상으로 형성하는 종래의 기계식 열교환기는 튜브삽입공과 튜브의 타원형 형상에 대응하는 면적 증가가 수반되어야 하며, 이는 작은 면적에 구비되기 위한 소형의 열교환기를 제작하기 불리하다.In other words, a conventional mechanical heat exchanger in which a tube insertion hole and a tube are formed in an oval shape to increase the contact area must be accompanied by an increase in area corresponding to the tube insertion hole and the elliptical shape of the tube. It is disadvantageous to make a flag.
이에 반해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(1000)는 튜브(100)와 핀(200)간의 접촉 면적 증대를 위한 별도의 면적을 필요로 하지 않으며, 요철 형상으로의 변경을 통해 튜브(100)와 핀(200)간의 접촉 면적을 증대시킬 수 있으므로, 소형의 열교환기에 적용이 유리할 뿐만 아니라, 종래의 기계식 열교환기에 비해 열 교환 성능이 향상된 열교환기를 제작할 수 있다.In contrast, the
<제2 실시예><Second Example>
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 핀과 튜브를 나타낸 도면이다.6 is a view showing fins and tubes of a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.
이때, 도 6의 (a)는 튜브(100)의 외경 확장 전, 도 6의 (b)는 튜브(100)의 외경 확장 후를 나타낸 도면이다.At this time, Figure 6 (a) is a view showing the expansion of the outer diameter of the
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기(1000)의 튜브관통공(210)은 원주면으로부터 수평하게 일정 길이를 가지도록 관통되어 형성되는 연장관통공(211)을 적어도 하나 이상 포함한다.As shown in Fig. 6, the tube through
아울러, 튜브(100)는 연장관통공(211)에 대응하여 외면으로 일정 길이를 가지도록 돌출되어 형성되는 돌출부(110)를 포함한다.In addition, the
즉, 튜브삽입공(210)은 연장관통공(211)을 포함하고, 튜브(100)의 외면에는 돌출부(110)가 형성됨에 따라, 튜브(100)의 외경 확장에 따른 돌출부(110)가 연장관통공(211)에 삽입되어 접촉됨으로써, 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉 면적을 증대 시킬 수 있다.That is, the
이는 튜브(100)의 확장에 따른 기계식 방식에 의해 튜브(100)와 핀(200)이 단순 접촉되어 결합되는 열교환기에 있어서, 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉 면적을 증대시킴으로써, 종래의 기계식 열교환기에 비해 튜브(100)와 핀(200)과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있다.This is a heat exchanger in which the
이때, 튜브(100)에 형성된 돌출부(110)의 폭은 연장관통공(211)의 폭과 동일하게 형성함으로써, 튜브(100)의 외경 확장에 따라 돌출부(110)와 연장관통공(211)과의 접촉 확률을 증대시키는 것이 바람직하다.At this time, the width of the
반면, 튜브(100)에 형성된 돌출부(110)의 길이는 연장관통공(211)의 길이보다 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, the length of the
좀 더 상세하게 설명하자면, 돌출부(110)는 연장관통공(210)의 길이와 동일하게 형성됨에 따라, 튜브(100)의 외경 확장 시, 연장관통공(210)에 돌출부(110)가 삽입되어 접촉되므로, 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉 면적을 증대시켜 튜브(100)와 핀(200)간의 열전도 성능을 향상시킬 수 있다.In more detail, as the
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 튜브(100)의 확장에 따라 핀(200)과 결합되는 열교환기를 형성할 수 있으므로, 튜브와 핀을 브레이징하여 결합하는 열교환기에 비해 제조 원가를 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉 면적 증대에 따른 튜브(100)와 핀(200)과의 열전도 성능을 향상시킬 수 있으므로, 종래의 튜브에 확장에 따른 튜브와 핀을 결합하는 기계식 열교환기에 비해 열전도 성능 및 이에 대응하는 열 교환 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, since the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 다양한 변형 실시예가 가능함은 물론이다.It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is various, and various modified embodiments are possible without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.
1000 : 열교환기
100 : 튜브
110 : 돌출부
200 : 핀
210 : 관통공
211 : 연장관통공
300 : 헤더탱크
310 : 입구파이프
320 : 출구파이프1000: heat exchanger
100: tube
110: protrusion
200: pin
210: through hole
211: extension through hole
300: header tank
310: inlet pipe
320: exit pipe
Claims (6)
내경이 상기 튜브(100)의 외경보다 크게 형성되는 튜브삽입공(210)을 포함하여 상기 튜브(100)의 길이 방향으로 배열되되, 상기 튜브(100)의 외경 확장에 의해 상기 튜브(100)와 결합되는 핀(200); 및
열교환매체가 유입 및 배출되는 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)를 포함하며, 서로 이격되어 상기 튜브(100)의 양단이 결합되는 한 쌍의 헤더탱크(300);를 포함하며,
상기 튜브삽입공(210)은 원주면으로부터 수평하게 방사상으로 일정 길이를 가지도록 관통되어 다수 형성되는 연장관통공(211)을 포함하고,
상기 튜브(100)는 상기 연장관통공(211)에 대응하여 외면으로부터 방사상으로 돌출되어 형성되는 돌출부(110)를 포함하여, 상기 튜브(100)의 외경 확장 시, 상기 돌출부(110)가 상기 연장관통공(211)으로 삽입되어 접촉됨으로써, 상기 튜브(100)와 핀(200)과의 접촉면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 열교환기.
A tube 100 in which a heat exchange medium is formed to flow therein;
Arranged in the longitudinal direction of the tube 100 including a tube insertion hole 210 formed with an inner diameter larger than the outer diameter of the tube 100, the tube 100 and the tube 100 by expanding the outer diameter of the tube 100 A pin 200 to be coupled; And
Includes an inlet pipe 310 and an outlet pipe 320 through which the heat exchange medium is introduced and discharged, and a pair of header tanks 300 are spaced apart from each other to which both ends of the tube 100 are coupled; and,
The tube insertion hole 210 includes an extended through hole 211 formed by passing through to have a predetermined length in a radial direction horizontally from the circumferential surface,
The tube 100 includes a protrusion 110 formed by radially protruding from an outer surface corresponding to the extension through hole 211, and when the outer diameter of the tube 100 is expanded, the protrusion 110 becomes the extension through hole A heat exchanger, characterized in that the contact area between the tube 100 and the fin 200 is increased by being inserted into and contacting the tube 211.
상기 돌출부(110)의 길이는
상기 연장관통공(211)의 길이와 동일하거나 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 1,
The length of the protrusion 110 is
Heat exchanger, characterized in that formed equal to or smaller than the length of the extension through hole (211).
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