KR102198007B1 - 열교환기 - Google Patents

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KR102198007B1
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Abstract

본 발명은 서로 일정간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 헤더탱크(100); 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)에 각각 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 다수의 튜브(200); 상기 다수의 튜브(200) 사이에 개재되는 다수의 전열핀(300); 및 일측 및 타측에 각각 상기 헤더탱크(100)의 일단이 삽입되는 제1삽입홀(411) 및 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)이 형성되며, 상기 제2삽입홀(421)의 둘레에 상기 파이프(500)가 삽입되는 방향으로 경사진 틸팅부(440)가 형성되는 커넥터(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000)에 관한 것이다.

Description

열교환기{Heat exchanger}
본 발명은 열교환기의 파이프 연결 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파이프의 벤딩부위를 최소화하여 열교환기의 설치공간을 최소화할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 우천시 또는 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 차량의 내장품으로, 통상 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 차량의 실내에 송풍함으로써 차량 실내를 냉, 난방하거나 환기한다.
이러한 차량용 공조장치에 사용되는 열교환기는 특정 유로내를 순환하는 열교환매체(냉매 또는 냉각수)와 송풍기의 송풍공기 사이에 열교환이 효과적으로 이루어지게 하는 역할을 한다.
도 1은 일반적인 열교환기의 사시도, 도 2는 일반적인 열교환기의 유동 해석 그래도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 열교환기는 소정의 간격을 두고 상하로 나란하게 배열되는 한 쌍의 헤더 탱크(1); 상기 한 쌍의 헤더 탱크가 상호 연통하도록 이들을 연결하는 다수의 튜브(2); 상기 튜브들 사이에 각각 적층되는 다수의 전열핀(3); 및 상기 한 쌍의 헤더 탱크(1) 중 소정의 위치에 열교환매체를 각각 유입하고 배출하도록 연결되는 한 쌍의 파이프(5)를 포함하여 이루어진다.
상술한 형태의 열교환기로는 응축기, 증발기 및 히터코어 등을 들 수 있으며, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기의 통로를 제공함으로써, 송풍공기의 열교환을 제어하는 공조케이스에는 이들중 증발기 및 히터코어가 내장되며, 열교환기에 사용되는 파이프는 그 길이가 점점 길어지고 있는 추세이다.
그러나 종래의 열교환기는 파이프에 다수의 벤딩부위가 발생함으로써, 파이프의 설치공간이 많이 필요하여 궁극적으로 열교환기의 설치 공간이 많이 필요한 문제점이 있다.
또한, 종래의 열교환기는 도 2에 도시된 바와 같이, 열교환유체의 유동이 파이프의 벤딩부위에서 파이프의 내면으로 과도하게 쏠려서 파이프의 파손이 발생하는 문제점이 있다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 열교환기의 파이프 연결 구조의 개발이 필요한 실정이다.
이와 관련된 기술로서, 본 출원인은 한국공개특허 제2013-0000626호의 이중관식 열교환기의 조립방법 및 이에 의해 조립된 이중관식 열교환기를 제시한 적이 있었다.
한국공개특허 제2013-0000626호 (2013.01.03)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 파이프의 설치공간을 최소화하여 열교환기의 설치공간을 최소화할 수 있는 열교환기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 열교환기(1000)는 서로 일정간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 헤더탱크(100); 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)에 각각 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 다수의 튜브(200); 상기 다수의 튜브(200) 사이에 개재되는 다수의 전열핀(300); 및 일측 및 타측에 각각 상기 헤더탱크(100)의 일단이 삽입되는 제1삽입홀(411) 및 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)이 형성되며, 상기 제2삽입홀(421)의 둘레에 상기 파이프(500)가 삽입되는 방향으로 경사진 틸팅부(440)가 되고, 상기 틸팅부(440)는 내측 단면이 호의 형상을 갖도록 형성되며, 상기 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)에서 멀어질수록 단면의 호의 크기가 작아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 헤더탱크(100)는 일단이 상기 커넥터(400)의 제1삽입홀(411)에 삽입되는 깊이를 제한하기 위하여 외면에 형성되는 돌출부(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제1삽입홀(411)과 제2삽입홀(421)이 서로 수직한 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제2삽입홀(421)의 지름을 기준선으로 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 분리되며,상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에 파이프(500)가 삽입된 후, 브레이징되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제2삽입홀(421)의 지름을 기준선으로 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 분리되되, 상기 제1플랜지(410)의 일측과 상기 제2플랜지(420)의 일측이 폴딩 가능하게 결합된 폴딩부(430)가 형성되며, 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에 파이프(500)가 삽입된 후, 브레이징되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 맞닿은 부위의 외면에 함몰홈이 형성되며, 상기 제1플랜지(410) 또는 제2플랜지(420)에 결합되어 상기 함몰홈에 압입되는 레버(460)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 열교환기는 파이프가 커넥터의 내부에 삽입되어 브레이징 됨으로써, 파이프의 벤딩부위와 설치공간을 최소화하여 열교환기의 설치공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기는 커넥터에 경사진 틸팅부가 형성됨으로써, 커넥터의 설치공간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 열교환기의 사시도
도 2는 일반적인 열교환기의 유동 해석 그래도
도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 분해사시도
도 5는 본 발명에 따른 열교환기의 단면도
도 6은 본 발명에 따른 커넥터의 단면도
도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 유동 해석 그래프
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 사시도
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 분해사시도
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 단면도
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터의 사시도
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터의 작동도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 분해사시도, 도 5는 본 발명에 따른 열교환기의 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 커넥터의 단면도이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 한 쌍의 헤더탱크(100), 다수의 튜브(200), 다수의 전열핀(300), 및 커넥터(400)를 포함하여 구성된다.
상기 한 쌍의 헤더탱크(100)는 서로 일정간격 이격되게 설치되며, 각각 헤더와 탱크의 결합에 의해 형성된다.
상기 다수의 튜브(200)는 상기 한 쌍의 헤더탱크(100)에 각각 양단이 고정되어 열교환유체의 유로를 형성한다.
상기 다수의 전열핀(300)은 상기 다수의 튜브(200) 사이에 개재되어 상기 다수의 튜브(200) 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시킨다.
상기 커넥터(400)는 일측 및 타측에 각각 상기 헤더탱크(100)의 일단이 삽입되는 제1삽입홀(411) 및 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)이 형성된다.
상기 파이프(500)는 열교환유체가 유입되는 유입파이프 또는 열교환유체가 유출되는 유출파이프로 구성될 수 있다.
한편, 상기 커넥터(400)는 상기 제2삽입홀(421)에 파이프(500)가 삽입된 후, 브레이징에 의해 접합된다.
이 때, 상기 커넥터(400)는 상기 파이프(500)가 삽입됨으로써, 상기 파이프(500)의 벤딩부위를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 파이프(500)가 삽입되는 부위의 내경이 확장된 확관부(도면부호 미표시)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제2삽입홀(421)의 둘레에 상기 파이프(500)가 삽입되는 방향으로 경사진 경사면인 틸팅부(440)가 형성된다. 도 5에서와 같이 틸팅부(440)의 내측 단면은 호의 형상을 갖도록 형성되며, 파이프(500)가 삽입되는 방향으로 경사지게 형성됨에 따라, 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)에서 멀어질수록 단면의 호의 크기가 작아지도록 형성된다.
상기 틸팅부(440)는 경사지게 형성되어 상기 커넥터(400)의 설치면적을 줄이는 역할을 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 파이프(500)가 커넥터(400)의 내부에 삽입되어 브레이징 됨으로써, 파이프(500)의 벤딩부위와 설치공간을 최소화하여 열교환기의 설치공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 커넥터(400)에 경사진 틸팅부(440)가 형성됨으로써, 커넥터(400)의 설치공간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 5를 참조하면 상기 헤더탱크(100)는 일단이 상기 커넥터(400)의 제1삽입홀(411)에 삽입되는 깊이를 제한하기 위하여 외면에 형성되는 돌출부(110)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 돌출부(110)는 상기 헤더탱크(100)의 일단이 상기 커넥터(400)의 제1삽입홀(411)을 통해 커넥터(400)의 내부에 과도하게 삽입되어 커넥터(400)의 내부를 흐르는 열교환유체의 유동이 상기 헤더탱크(100)의 일단에 의해 막히는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편, 상기 커넥터(400)는 상기 제1삽입홀(411)과 제2삽입홀(421)이 서로 수직한 위치에 형성될 수 있다.
이 때, 상기 커넥터(400)의 제1삽입홀(411)에는 상기 헤더탱크(100)의 일단이 삽입되고, 상기 커넥터(400)의 제2삽입홀(421)에는 상기 파이프(500)가 삽입되므로, 상기 커넥터(400)는 상기 헤더탱크(100)와 파이프(500)를 서로 수직하게 연결하는 것으로, 상기 파이프(500)의 벤딩부위를 대체하여 상기 파이프(500)의 벤딩부위를 최소화할 수 있다.
도 4 내지 도 5에서 미설명된 부호 430은 후술될 폴딩부(430)이다.
도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 유동 해석 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 열교환유체의 유동이 커넥터(400)의 내면으로 쏠리지 않아서 커넥터(400)의 내면에 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 커넥터(400)에 틸팅부(440)를 형성하여 커넥터(400)의 전체적인 크기를 축소하여도 열교환유체의 유동에 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 열교환기(1000)는 열교환유체의 유동에 영향을 주지 않고 커넥터(400)의 설치공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 사시도, 도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 분해사시도, 도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터의 단면도이다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터(400)는 상기 제2삽입홀(421)의 지름을 기준선으로 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 분리될 수 있다. 도면에는 상기 기준선이 상기 튜브(200)의 길이방향인 실시예가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
이 때, 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에는 파이프(500)가 간편하게 삽입된 후, 브레이징에 의해 접합된다.
이에 따라, 본 발명의 실시예 1에 따른 커넥터(400)는 파이프(500)를 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에 간편하게 삽입하여 브레이징 결합할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 제1플랜지(410)가 제2플랜지(420)보다 하측에 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 맞닿은 부위의 외면에 함몰홈이 형성되며, 일단이 상기 제1플랜지(410) 또는 제2플랜지(420)에 결합되어 타단이 상기 함몰홈에 압입되는 레버(460)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 함몰홈은 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 맞닿은 부위의 외면에 원주방향을 따라 다수개 형성될 수 있다.
상기 레버(460)는 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 벌어지지 않게 잡아주는 역할을 한다.
또한, 상기 레버(460)는 상기 함몰홈에 압입되는 단부가'l'자 형태에서 'ㄱ'자 형태로 벤딩되어 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)를 더 강하게 잡아줄수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터의 사시도, 도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터의 작동도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터(400)는 상기 제2삽입홀(421)의 지름을 기준선으로 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 분리되되, 상기 제1플랜지(410)의 일측에 상기 제2플랜지(420)의 일측이 폴딩 가능하게 결합된 폴딩부(430)가 형성될 수 있다. 도면에는 상기 기준선이 상기 튜브(200)의 길이방향인 실시예가 도시되었다.
이 때, 상기 폴딩부(430)는 탄성 있는 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 폴딩부(430)는 상기 제1플랜지(410)의 일측과 제2플랜지(420)의 일측이 힌지 결합되어 형성될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터(400)는 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 서로 폴딩 가능하게 결합됨으로써, 파이프(500)가 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에 삽입된 후, 제1플랜지(410) 또는 제2플랜지(420)를 폴딩하여 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 파이프(500)를 간편하게 둘러싼 후, 간편하게 브레이징할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예 2에 따른 커넥터(400)는 제1플랜지(410)가 제2플랜지(420)보다 하측에 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
또한, 상기 커넥터(400)는 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 맞닿은 부위의 외면에 함몰홈이 형성되며, 상기 제1플랜지(410) 또는 제2플랜지(420)에 결합되어 상기 함몰홈에 압입되는 레버(460)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 함몰홈은 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 맞닿은 부위의 외면에 원주방향을 따라 다수개 형성되되, 상기 폴딩부(430)에는 형성되지 않는다.
상기 레버(460)는 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 벌어지지 않게 잡아주는 역할을 한다.
또한, 상기 레버(460)는 상기 함몰홈에 압입되는 단부가'l'자 형태에서 'ㄱ'자 형태로 벤딩되어 상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)를 더 강하게 잡아줄수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 본 발명에 따른 열교환기
100 : 헤더탱크
110 : 돌출부
200 : 튜브
300 : 전열핀
400 : 커넥터
410 : 제1플랜지
411 : 제1삽입홀
420 : 제2플랜지
421 : 제2삽입홀
430 : 폴딩부
440 : 틸팅부
460 : 레버

Claims (6)

  1. 서로 일정간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 헤더탱크(100);
    상기 한 쌍의 헤더탱크(100)에 각각 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 다수의 튜브(200);
    상기 다수의 튜브(200) 사이에 개재되는 다수의 전열핀(300); 및
    상기 헤더탱크(100)와 파이프(500)를 연결하는 커넥터(400)를 포함하되,
    상기 커넥터(400)는 상기 헤더탱크(100)의 일단이 삽입되는 제1삽입홀(411)과, 상기 제1삽입홀(411)과 수직한 위치에 상기 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)과, 열교환유체가 커넥터(400) 내면으로 쏠리지 않도록 상기 제2삽입홀(421)의 둘레와 연결되는 상기 제1삽입홀(411)에 대향되는 면에 상기 파이프(500)가 삽입되는 방향으로 경사진 틸팅부(440)가 형성되고,
    상기 틸팅부(440)는 내측 단면이 호의 형상을 갖도록 형성되며, 상기 파이프(500)가 삽입되는 제2삽입홀(421)에서 멀어질수록 단면의 호의 크기가 작아지는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000).
  2. 제1항에 있어서, 상기 헤더탱크(100)는
    일단이 상기 커넥터(400)의 제1삽입홀(411)에 삽입되는 깊이를 제한하기 위하여 외면에 형성되는 돌출부(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000).
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 커넥터(400)는
    상기 제2삽입홀(421)의 지름을 기준선으로 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 분리되며,
    상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에 파이프(500)가 삽입된 후, 브레이징되는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000).
  5. 제1항에 있어서, 상기 커넥터(400)는
    상기 제2삽입홀(421)의 지름을 기준선으로 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)로 분리되되, 상기 제1플랜지(410)의 일측과 상기 제2플랜지(420)의 일측이 폴딩 가능하게 결합된 폴딩부(430)가 형성되며,
    상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420) 사이에 파이프(500)가 삽입된 후, 브레이징되는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 커넥터(400)는
    상기 제1플랜지(410)와 제2플랜지(420)가 서로 맞닿은 부위의 외면에 함몰홈이 형성되며,
    상기 제1플랜지(410) 또는 제2플랜지(420)에 결합되어 상기 함몰홈에 압입되는 레버(460)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000).
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