KR19990005139U - 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 열교환기의 개선된 사이드 플레이트 조립구조를 개시한다.

본 고안은 이격된 두 탱크와, 이 두 탱크간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 다수의 코러게이트형 방열핀과, 최외측 방열핀들 외측에 각각 접합되어 이들을 보호하는 두 사이드 플레이트를 구비하는 차량용 열교환기에 있어서, 양 선단부가 두 탱크의 헤더 주면에 각각 접촉하며 양 단부에 그 선단으로부터 인입된 걸림홈을 각각 갖는 위 사이드 플레이트와, 각 걸림홈의 양 외측에 위치되도록 사이드 플레이트의 양 선단부에서 내측으로 밴딩 형성되며 두 헤더의 하면에 각각 접촉하는 복수의 받침편과, 헤더의 대향하는 두 선단으로부터 각각 연장 형성되며 대응하는 사이드 플레이트의 걸림홈들에 각각 끼워짐과 동시에 사이드 플레이트의 외측면을 가압하도록 밴딩되는 복수의 누름편을 구비한다. 이에 따라 별도의 고정수단 없이도 두 사이드 플레이트를 최외측 방열핀들에 유동없이 정확하게 브레이징 용접할 수 있게 된다.

Description

차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조

본 고안은 차량용 터보엔진(tubo engin)에 사용되는 차량용 열교환기(inter cooler)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방열핀(放熱fin)을 보호하기 위한 사이드 플레이트(side plate)의 조립구조에 관한 것이다.

터보엔진은 연료와 혼합되는 공기중의 산소량을 증가시키기 위해 흡입된 외부공기를 강제로 압축시킨 뒤, 실린더(cylinder)에 주입함으로써 엔진의 출력을 증가시키고 있다. 그런데 이와 같이 압축된 공기는 온도가 크게 상승하게 되어 상대적으로 그에 포함된 산소량의 감소가 발생되므로 엔진의 충분한 출력향상을 기대하기 어렵게 된다. 이에 따라 터보엔진은 압축된 흡입공기를 외기와의 열교환에 의해 냉각시킴으로써 그에 포함된 산소량을 증가시키는 소위 차량용 열교환기를 함께 구비하는 것이 일반적이다.

도 1에는 이러한 차량용 열교환기(C)를 개략적으로 도시하였다. 이것은 압축공기가 유입 및 유출되는 두 탱크(tank:K) 사이에 압축공기를 외기와 열교환시키는 다수의 평판형 튜브(tube:T)가 일정간격으로 배열되어 양 탱크(K)와 각각 연통하도록 접합되고, 각 튜브(T) 간에는 압축공기의 방열을 촉진시키기 위한 코러게이트(corrugate) 형상의 방열핀(放熱fin:F)들이 개재되어 접합된다. 또한 양쪽 최외측에 위치한 방열핀(F)들의 외측에는 이들을 외력으로부터 보호하기 위한 사이드 플레이트(P)가 각각 접합되어 구성된다.

한편 이와 같은 차량용 열교환기(C)는 각 구성요소들이 그 표면에 플럭스(flux)가 도포된 크래드(clad)재로 구성되어 이들을 소정형태로 가조립한 뒤 브레이징(brazing) 용접함으로써 일체로 제작되는데, 이때 별다른 지지수단이 없는 두 사이드 플레이트(P)의 정확한 조립에 각별한 주의가 요구된다.

이를 위해 종래에는 도 2에 도시한 바와 같이, 소정형태로 가조립된 차량용 열교환기(C)의 양 사이드 플레이트(P) 외면에 사이드바(side bar:)를 각각 접촉시키고, 이 사이드바(Bs)를 크로스바(cross bar:Bc)로 상호 연결하여 두 사이드 플레이트(P)를 방열핀(F)에 접촉 지지한 상태에서 브레이징 용접함으로써 사이드 플레이트(P)들을 최외측 방열핀(F)들에 접합시키고 있다.

그런데 이 경우 사이드 플레이트(P)를 방열핀(F)에 대해 정확하게 접합할 수는 있으나, 이들을 지지하기 위해 별도의 사이드바(Bs)와 크로스바(Bc)를 구비해야 하는 번잡함과 공수증가의 문제가 야기된다.

한편 도 3에는 종래의 다른 방법을 도시하였는데, 이것은 각 구성요소들의 가조립시 두 사이드 플레이트(P)의 양 선단부가 두 탱크(K)의 헤더(header:H) 외면에 각각 접촉하도록 구성하고, 두 헤더(H)의 양 선단에 누름편(R)들을 각각 연장 형성하여 각 사이드 플레이트(P)의 외측면을 가압하도록 밴딩(banding)한 상태에서 브레이징 용접함으로써 두 사이드 플레이트(P)를 최외측 방열핀(F)들에 접합시키고 있다.

그런데 이 경우에는 단순히 평판상의 사이드 플레이트(P)를 헤더(H)의 누름편()들로 가압하는 구성인 바, 브레이징 용접시 컨베이어(conveyer)의 진동에 의해 사이드 플레이트(P)가 그 폭방향으로 유동되어 본래의 접합위치를 벗어나 어긋나게 접합되는 제작불량이 발생되는 문제가 있었다.

본 고안의 목적은 상술한 종래의 문제들을 감안하여 별도의 사이드바와 크로스바를 구비할 필요가 없으며, 두 사이드 플레이트를 최외측 방열핀들에 대해 어긋남 없이 정확히 브레이징 용접할 수 있는 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 의한 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조는, 이격된 두 탱크와, 이 두 탱크간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 다수의 코러게이트형 방열핀과, 최외측 방열핀들 외측에 각각 접합되어 이들을 보호하는 두 사이드 플레이트를 구비하는 차량용 열교환기에 있어서, 양 선단부가 두 탱크의 헤더 주면에 각각 접촉하며 양 단부에 그 선단으로부터 인입된 걸림홈을 각각 갖는 위 사이드 플레이트와, 각 걸림홈의 양 외측에 위치되도록 사이드 플레이트의 양 선단부에서 내측으로 밴딩 형성되며 두 헤더의 하면에 각각 접촉하는 복수의 받침편과, 헤더의 대향하는 두 선단으로부터 각각 연장 형성되며 대응하는 사이드 플레이트의 걸림홈들에 각각 끼워짐과 동시에 사이드 플레이트의 외측면을 가압하도록 밴딩되는 복수의 누름편을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 고안의 한 바람직한 특징에 의하면, 사이드 플레이트의 양 선단부 중간에 헤더의 누름편들이 탄성적으로 접촉하는 지지랜드(support land)가 돌출 형성되고, 위 걸림홈이 이 지지랜드에 형성된다.

이에 따라 본 고안은, 종래와 같은 별도의 사이드바 및 크로스바를 구비하지 않고서도 두 사이드 플레이트를 최외측 방열핀에 정확하게 브레이징 용접할 수 있게 되므로 차량용 열교환기의 제작성 향상과 원가절감에 크나큰 효과를 발휘한다.

도 1은 일반적인 인터쿨러의 열교환기의 일례를 개략적으로 보인 정면도,

도 2는 종래 사이드 플레이트 조립방법의 일례를 보인 발췌 정면도,

도 3은 종래 사이드 플레이트 조립방법의 다른 예를 보인 발췌 정면도,

도 4는 본 고안에 의한 사이드 플레이트 조립구조를 보인 발췌 정면도,

도 5는 도 4의 Ⅴ를 따라 취한 발췌 분해 사시도,

도 6은 그 결합상태 측면도,

도 7은 그 평면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

K : 탱크(tank) H : (탱크의) 헤더(header)

T : 튜브(tube) F : 방열핀(放熱fin)

P : 사이드 플레이트(side plate)

1 : (사이드플레이트의) 지지랜드(support land)

1a : (지지랜드의) 걸림홈 2 : (사이드플레이트의) 받침편

3 : (사이드플레이트의) 비이드(bead)

5 : (헤더의) 누름편

이와 같은 본 고안의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 1에서, 차량용 열교환기(C)는 이격된 두 탱크(K) 사이에 압축공기를 외기와 열교환시키는 다수의 튜브(T)가 일정간격으로 배열되어 양 탱크(K)와 각각 연통하도록 접합되고, 각 튜브(T)들 사이에는 압축공기의 방열을 촉진시키기 위한 코러게이트 형의 방열핀(F)들이 개재되어 접합된다. 이에 따라 양쪽 최외측에 위치한 방열핀(F)들이 외부에 노출되는 바, 이 최외측 방열핀(F)들의 외측에는 이들을 외력으로부터 보호하기 위한 사이드 플레이트(P)가 각각 접합된다.

도 4 내지 도 7에서, 본 고안에 의한 사이드 플레이트(P) 조립구조는 두 사이드 플레이트(P)의 양 선단부 중간에 그 선단으로부터 인입되는 걸림홈(1a)이 각각 형성되고, 각 걸림홈(1a)의 외측으로는 두 탱크(K)의 헤더(H) 하면에 각각 접촉되는 복수의 받침편(2)들이 형성된다. 이러한 받침편(2)들은 바람직하기로 사이드 플레이트(P)의 선단부 양측을 일정길이만큼 절개(切開)한 뒤, 내측을 향하도록 밴딩함으로써 구성된다. 이를 위해 본 고안의 두 사이드 플레이트(P)는 그 양 선단부가 두 탱크(K)의 헤더(H) 주면에 접촉할 수 있는 충분한 길이로 구성된다.

한편 두 탱크(K)의 헤더(H) 양쪽, 즉 두 사이드 플레이트(P)와 각각 접촉하는 길이방향의 두 선단 중간에는 대응하는 사이드 플레이트(P)의 걸림홈()들에 각각 끼워짐과 함께 각 사이드 플레이트(P)의 외측면을 가압하도록 밴딩되는 누름편(5)들이 적정길이로 연장 형성된다.

이와 같은 누름편(5)의 밴딩시 사이드 플레이트(P)를 유동없이 안정되게 가압 지지하기 위해서는 누름편(5)이 사이드 플레이트(P)의 외측면에 균일하게 접촉되는 것이 바람직한데, 사이드 플레이트(P)의 두께는 상당히 얇은 박판(薄板)이므로 누름편(5)의 정확한 밴딩이 상당히 어려울 뿐만 아니라 누름편(5)에 충분한 탄성을 부여하기도 매우 어렵게 된다.

이에 따라 바람직하기로는 두 사이드 플레이트(P)의 양 선단부 중간에 헤더(H)의 대응하는 누름편(5)들이 탄성적으로 접촉하는 지지랜드(1)가 펀칭(punching)에 의해 외측으로 돌출되도록 형성되고, 이 지지랜드(1)에 전술한 걸림홈(1a)들이 형성된다. 이때 지지랜드(1)의 돌출량은 헤더(H)의 누름편(5)이 사이드 플레이트(P)의 외측면에 균일하게 접촉될 수 있도록 밴딩될 수 있는 높이로 설정된다.

한편 각 사이드 플레이트(P)의 걸림홈(1a)과 받침편(2)들 사이에는 사이드 플레이트(P)의 강도를 보강함과 동시에 사이드 플레이트(P)가 헤더(H)에 보다 강한 탄성으로 밀착할 수 있도록 유도하는 두 비이드(bead:3)가 그 길이방향으로 각각 나란하게 형성된다. 이러한 비이드(3)는 여러형태로 구성될 수 있는데, 바람직하기로는 도시된 바와 같이 외측으로 돌출되는 대략 호(弧)형으로 구성된다. 또한 사이드 플레이트(P)의 폭방향의 양 선단에도 그 강도보강을 위한 플랜지(flange:4)들이 각각 외측으로 밴딩 형성된다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 고안에 의한 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조는 두 탱크(K)의 헤더(H)에 형성된 고정슬롯(fixing slot:S)에 튜브(T)의 양 단부를 각각 삽입한 뒤, 각 튜브(T)들 간에 방열핀(F)들을 개재시킨다. 이 상태에서 최외측 방열핀(F)의 외측에 두 사이드 플레이트(P)를 각각 위치시켜 그 양 선단의 걸림홈(1a)들에 대응하는 헤더(H)의 누름편(5)들이 끼워지도록 한다. 이때 두 사이드 플레이트(P) 양 선단부의 받침편(2)들은 두 헤더(H)의 하면에 각각 접촉된다. 이어서 두 헤더(H)의 누름편(5)들을 도시하지 않은 치구에 의해 소정방향으로 밴딩하여 각 누름편(5)들을 두 사이드 플레이트(P)의 지지랜드(1) 외면에 균일하게 접촉시킨다. 그러면 두 사이드 플레이트(P)가 그 비이드(3)들에 의해 적절한 탄성으로 헤더(H)의 외주에 밀착되게 된다.

이에 따라 두 사이드 플레이트(P)가 각 헤더(H)에 안정되게 지지되는데, 특히 본 고안은 두 헤더(H)의 누름편(5)들이 사이드 플레이트(P)의 걸림홈(1a)들에 각각 끼워지게 되므로 사이드 플레이트(P)에 강제적인 외력이 작용하지 않는한 어느 방향으로도 유동되지 않는다. 그러므로 각 구성부품들을 가조립하여 컨베이어를 통해 브레이징로에 투입하여도 그 진동에 의해 종래와 같은 어긋남이 발생되지 않고 정확한 위치에 접합되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 종래와 같이 별도의 사이드바 및 크로스바를 구비하지 않고서도 두 사이드 플레이트를 최외측 방열핀들에 어긋남 없이 정확하게 브레이징 용접할 수 있게 되며, 이에 따라 사이드 플레이트의 접합불량에 의한 차량용 열교환기의 제작불량율을 최소화할 수 있게 된다. 따라서 본 고안은 차량용 열교환기의 제작성을 크게 향상시킬 수 있음은 물론 제조원가를 절감할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이격된 두 탱크와, 상기 두 탱크간에 일정간격으로 배열되어 각각에 연통하는 다수의 튜브와, 상기 각 튜브들간에 개재되어 냉매의 방열을 촉진시키는 다수의 코러게이트형 방열핀과, 상기 최외측 방열핀들 외측에 각각 접합되어 이들을 보호하는 두 사이드 플레이트를 구비하는 차량용 열교환기에 있어서,

   양 선단부가 상기 두 탱크(K)의 헤더(H) 주면에 각각 접촉하며 양 단부에 그 선단으로부터 인입된 걸림홈(1a)을 각각 갖는 상기 사이드 플레이트(P)와,

   상기 각 걸림홈(1a)의 양 외측에 위치되도록 상기 사이드 플레이트(P)의 양 선단부에서 내측으로 밴딩 형성되며 상기 두 헤더(H)의 하면에 각각 접촉하는 복수의 받침편(2)과,

   상기 헤더(H)의 대향하는 두 선단으로부터 각각 연장 형성되며 대응하는 상기 사이드 플레이트(P)의 걸림홈(1a)들에 각각 끼워짐과 동시에 사이드 플레이트(P)의 외측면을 가압하도록 밴딩되는 복수의 누름편(5)을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 사이드 플레이트(P)의 양 선단부 중간에 상기 헤더(H)의 누름편(5)들이 탄성적으로 접촉하는 지지랜드(1)가 돌출 형성되고, 상기 걸림홈(1a)이 상기 지지랜드(1)에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 걸림홈(1a)과 받침편(2)들 사이의 상기 사이드 플레이트(P)에 그 길이방향으로 복수의 비이드(3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기의 사이드 플레이트 조립구조.