KR20030021864A - 일체형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 일체형 열교환기는, 제1열교환매체의 통로를 형성하는 한쌍의 제1탱크부들과, 제1탱크부들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제1튜브들을 구비하는 제1열교환기와; 제2열교환매체의 통로를 형성하며 제1탱크부들과 각각 상호 평행하게 배치되는 한쌍의 제2탱크부들과, 제2탱크부들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제2튜브들을 구비하는 제2열교환기와; 제1,2열교환기의 양측에 설치되어 이들을 지지하며, 제3열교환기를 이루는 제3튜브들의 양단부에 설치되는 탱크부의 일부를 이루는 서포트 부재들; 및 제1,2,3튜브들의 외면에 개재되는 방열휜들;을 구비한다.

Description

일체형 열교환기{Integral heat exchanger}

본 발명은 차량용 공기조화장치의 열교환기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방열기, 응축기 및, 외장형 오일쿨러를 일체로 형성한 일체형 열교환기에 관한 것이다.

통상적으로 차량용 공기조화장치는 주위의 각종 변화에 따른 온도 및 습도와 공기의 환경을 적정하게 유지함으로서 승차한 사람에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있도록 하기 위한 장치이다.

이러한 차량용 공기조화 장치에 사용되는 열교환기는 이의 내부에서 열교환 매체를 증발시켜 증발 잠열을 흡수함으로써 차량의 실내 공기를 냉각시키는 증발기와, 증발기로부터 증발된 열교환매체를 응축시키기 위한 응축기(condenser)와, 엔진의 냉각수를 열교환매체로 하여 자동차 실내 공기를 가열하기 위한 히터 코어(heater core)와, 엔진 냉각수를 냉각시키기 위한 방열기(radiator)와, 자동변속기 내부를 유동하는 오일의 온도 상승을 방지하기 위하여 오일을 냉각시키는 오일쿨러(oil cooler) 등이 있다. 여기서, 오일쿨러는 외부의 공기를 이용하여 오일은 냉각시키는 외장형 오일쿨러와, 방열기의 냉각수를 이용하여 오일을 냉각시키기 위하여 방열기의 냉각수가 유동하는 경로에 설치되는 내장형 오일쿨러로 구분될 수 있다.

상기와 같은 열교환기들은 단품으로 각각 제조되어 차량에 장착되는 경우, 열교환기들의 설치 면적이 상대적으로 넓어지고 이들을 통과하는 공기를 제어하기 위한 주변장치가 복잡하여질 수 있다.

따라서, 최근에는 방열기, 응축기, 및 외장형 오일쿨러 등을 범퍼에 모두 연결하여, 완성차 조립시에 이들을 동시에 조립할 수 있도록 하는 FEM(Front End Module) 방식이 채택되고 있다.

이와 관련된 기술의 일예로서, 일본 특개평10-206074호에 "일체형 열교환기"가 개시되어 있다.

이 일체형 열교환기는, 한 쌍의 방열기 탱크 사이에 코어부를 형성하여 된 방열기와, 한 쌍의 응축기 탱크 사이에 코어부를 형성하여 된 응축기가 인접배치되고, 상기 한 쌍의 응축기 탱크의 각각에 제1칸막이부가 설치되어 응축기 탱크의 일측에 오일실을 형성하며, 상기 오일실에 오일유입 파이프 및 오일유출 파이프가 설치된 구조를 가진다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방열기, 응축기 및, 외장형 오일쿨러를 일체로 형성함으로써, 단품 제조에 따른 작업 공정수 및, 완성차 의 조립시의 작업 공정수를 줄일 수 있는 일체형 열교환기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 열교환기를 도시한 분리사시도.

도 2는 도 1의 일체형 열교환기가 결합된 상태를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 열교환기를 도시한 분리사시도.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

10..제1열교환기11..제1탱크부

12..제1튜브13..제1방열휜

20..제2열교환기21..제2탱크부

22..제2튜브23..제2방열휜

30..서포트 부재40..제3열교환기

41..헤더42..제3튜브

43..제3방열휜44..돌기부

51..인입홈52..캡

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징에 따른 일체형 열교환기는, 상호 소정간격 이격되도록 설치되는 제1,2,3열교환기와; 상기 제1,2열교환기의 양측에 설치되어 이들을 지지하며, 상기 제3열교환기를 이루는 튜브들의 양단부에 설치되는 탱크부들의 일부를 이루는 서포트 부재들을 구비한다.

상기 탱크부는, 상기 제3열교환기를 이루는 튜브들의 단부들과 결합되는 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체 통로를 형성하는 것으로 상기 각 서포트 부재의 본체로부터 연장되는 연장부를 구비하여 된 것이 바람직하다.

상기 탱크부는, 상기 서포트 부재의 연장부가 몰입되어 상기 제3열교환기를 이루는 튜브들과 결합되는 인입부와, 상기 연장부와 결합되어 상기 인입부를 밀폐하여 열교환매체 통로를 형성하는 캡을 구비하여 된 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따른 일체형 열교환기는, 제1열교환매체의 통로를 형성하는 한쌍의 제1탱크부들과, 상기 제1탱크부들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제1튜브들을 구비하는 제1열교환기와; 제2열교환매체의 통로를 형성하며 상기 제1탱크부들과 각각 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 제2탱크부들과, 상기 제2탱크부들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제2튜브들을 구비하는 제2열교환기와; 상기 제1,2열교환기의 양측에 설치되어 이들을 지지하며, 제3열교환기를 이루는 제3튜브들의 양단부에 설치되는 탱크부의 일부를 이루는 서포트 부재들; 및 상기 제1,2,3튜브들의 외면에 개재되는 방열휜들;을 구비한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 열교환기에 대한 분리사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 일체형 열교환기가 결합된 상태가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1열교환기(10)는 차량엔진에서 발생하는 열을 냉각수를 열교환매체로 하여 냉각시키는 방열기로서, 냉각수의 통로를 형성하는 한 쌍의 제1탱크부(11)들을 구비한다. 상기 제1탱크부(11)들은 상호 소정 간격으로 이격되게 배치되며, 이들 사이에는 복수개의 제1튜브(12)들이 적층되어 외부 공기와 열교환을 수행되는 코어부를 형성하게 된다. 이때, 상기 제1튜브(12)들의 양단부는 제1탱크부(11)들에 각각 형성된 삽입부들에 각각 삽입되며, 제1튜브(12)들의 내부공간과 제1탱크부(11)들의 내부공간이 상호 연통이 된다. 따라서, 상기 제1튜브(12)들 및 제1탱크부(11)들의 내부공간을 통하여 냉각수가 유동가능하게 된다. 한편, 상기 제1탱크부(11)의 각각에는 냉각수가 유출입되는 유입부 및 유출부가 형성되어 있다.

제2열교환기(20)는 냉매를 열교환매체로 하며, 상기 냉매를 응축하는 응축기로서, 제1열교환기(10)와 마찬가지로, 냉매의 통로를 형성하는 한 쌍의 제2탱크부(21)들과, 상기 제2탱크부(21)들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제2튜브(22)들을 구비한다. 상기 제2탱크부(21)에는 냉매가 유출입되는 유입부 및 유출부가 형성되어 있다.

상기 제1,2열교환기(10,20)는 상호 인접하게 설치되는데, 제1탱크부(11)와 제2탱크부(21)가 상호 나란하게 놓인 형태를 가진다. 상기 제1,2탱크부(11)(21)는 별개의 단품으로 각각 이루어지거나, 제1,2탱크부(11)(21)가 일체로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1,2열교환기(10)(20)는 외부 공기가 유입되는 방향으로부터 제2열교환기(20), 제1열교환기(10) 순서로 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1열교환기(10)의 제1튜브(12)들의 각 외면에는 제1방열휜(13)이, 상기 제2열교환기(20)의 제2튜브(22)들의 각 외면에는 제2방열휜(23)이 각각 개재되어 열교환을 촉진시킬 수 있다. 이와 같이 상기 제1,2방열휜(13)(23)을제1,2튜브(12)(22)들에 각각 개재하게 되면, 상기 제1,2튜브(12)(22)들 내로 유동하는 각 열교환매체의 온도가 서로 다르므로, 제1방열휜(13)과 제2방열휜(23) 사이에 열이 전달되는 것을 차단할 수 있어 유리하다. 그러나, 이에 한정되지 않고 제조상으로는 제1,2방열휜을 일체로 형성하는 것이 유리하므로, 이들을 일체로 형성하는 것도 가능하다.

상기 제1열교환기(10)의 제1탱크부(11)의 단면 형상은 구형이고, 제2열교환기(20)의 제2탱크부(21)의 단면 형상은 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 여러 가지의 단면 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 제1,2탱크부(11)(21)의 각각에 있어서, 열교환매체가 유입되는 유입부와 열교환매체가 유출되는 유출부가 형성되는 위치는 열교환매체의 유동 경로에 따라 변경가능하므로, 도면에 도시된 것에 한정되지는 않는다.

상기 제1,2열교환기(10)(20)의 양측에는 이들을 지지하기 위한 한 쌍의 서포트 부재(30)들이 설치된다. 상기 서포트 부재(30)들은 각각 상기 제1,2열교환기(10)(20)를 지지하는 지지부(31)와, 상기 지지부(31)의 하측으로부터 외부 공기가 유입되는 방향으로 대략 직각되게 연장된 연장부(32)로 이루어져 있다.

상기 서포트 부재(30)들의 각 지지부(31)는 상기 제1,2탱크부(11)(21)들의 하측면과 각각 접촉한 상태로, 브레이징(blazing) 공정에 의해 접합될 수 있다.

한편, 상기 서포트 부재(30)들의 각 연장부(32) 사이에는 제3열교환기(40)가 설치된다.

상기 제3열교환기(40)는 외부 공기를 이용하여 자동변속기의 오일을 냉각시키는 외장형 오일쿨러로서, 복수개의 제3튜브(42)들이 적층되며, 상기 제3튜브(42)들의 외면에는 방열휜(43)이 개재된다. 한편, 상기 제3튜브(42)들은 압출 성형되거나, 한 쌍의 플레이트가 상호 대향되게 접합되어 성형될 수 있다. 상기 제1,2튜브(12)(22)들의 경우도 마찬가지이다.

상기 서포트 부재(30)들의 각 연장부(32)와 제3튜브(42)들의 양단부 사이에는 한 쌍의 헤더(41)들이 설치된다. 상기 헤더(41)들에는 각각 제3튜브(42)들의 일단부가 삽입될 수 있도록 상기 제3튜브(42)들의 개수에 맞도록 튜브 삽입부(41a)들이 형성되어 있다. 따라서, 상기 제3튜브(42)들의 양단부는 각 헤더(41)에 형성된 튜브 삽입부(41a)들을 통하여 각각 삽입된다.

그리고, 상기 서포트 부재(30)들의 각 연장부(32)에는 돌기부(33)가 형성되어 상기 각 헤더(41)와 결합됨으로써, 상기 헤더(41)들을 밀폐시키게 된다. 상기 밀폐된 공간은 오일이 유동될 수 있는 통로인 탱크부를 이루게 된다.

상기 돌기부(33)는 띠 형상을 가지며, 그 내측에는 소정 공간을 가지는 것이 바람직하다. 상기 돌기부(33)의 띠 형상은 상기 헤더(41)의 형상에 대응된다. 따라서, 상기 돌기부(33)의 외측면과 상기 헤더(41)의 가장자리의 내측면이 접촉되거나, 상기 돌기부(33)의 내측면과 상기 헤더(41)의 가장자리의 외측면이 접촉된 상태에서, 브레이징 공정에 의하여 접합될 수 있다. 한편, 상기 돌기부의 형상은 이에 한정되지 않고, 평활면을 가지며 돌출된 형상일 수 있는데, 이 경우에는 상기 돌기부는 서포트 부재와 일체로 형성이 가능하다.

상기 헤더(41)에는 적어도 하나의 배플(44)이 형성되어, 오일이 지그재그로 유동가능하도록 함으로써, 열교환을 촉진시킬 수도 있다. 이때, 오일의 유동경로에 따라 오일이 유출입되는 유출부 및 유입부의 형성위치도 변경되어야 한다. 또한, 상기 배플(41)은 생략됨으로써 오일의 일방향 유동도 가능하다.

도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 열교환기가 도시되어 있다. 앞서 도시한 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다. 따라서, 동일한 부재에 관한 설명은 생략하기로 한다.

도면을 참조하면, 서포트 부재(30)들의 각 연장부(32)에 있어서, 외측에는 몰입된 인입홈(51)이 형성되어 있다. 상기 각 인입홈(51)에는 상기 제3튜브(42)들의 각 일단부가 삽입가능하도록 튜브 삽입부(51a)들이 형성되어 있다. 상기 인입홈(51)에는 캡(52)이 삽입된다. 상기 캡(52)은 내측에 소정 공간을 가짐으로써, 상기 인입홈(51)의 공간과 함께, 열교환매체의 통로를 형성하는 탱크부를 이루게 된다. 상기 인입홈(51)의 가장자리의 내측면과 캡(52)의 외측면이 접촉한 상태에서 브레이징 공정을 거쳐 접합이 이루어짐으로써, 상기 탱크부가 밀폐가 될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 방열기, 응축기, 외장형 오일쿨러를 일체로 형성함으로써, 각각의 단품으로 제조하는 것에 비해 작업 공정수를 줄일 수 있으며, 완성차의 조립시 이들을 동시에 조립할 수 있어 작업 공정수를 줄일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 상호 소정간격 이격되도록 설치되는 제1,2,3열교환기와;

   상기 제1,2열교환기의 양측에 설치되어 이들을 지지하며, 상기 제3열교환기를 이루는 튜브들의 양단부에 설치되는 탱크부들의 일부를 이루는 서포트 부재들을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크부는, 상기 제3열교환기를 이루는 튜브들의 단부들과 결합되는 헤더와, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체 통로를 형성하는 것으로 상기 각 서포트 부재의 본체로부터 연장되는 연장부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 탱크부는, 상기 서포트 부재의 연장부가 몰입되어 상기 제3열교환기를이루는 튜브들과 결합되는 인입부와, 상기 연장부와 결합되어 상기 인입부를 밀폐하여 열교환매체 통로를 형성하는 캡을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.
4. 제1열교환매체의 통로를 형성하는 한쌍의 제1탱크부들과, 상기 제1탱크부들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제1튜브들을 구비하는 제1열교환기와;

   제2열교환매체의 통로를 형성하며 상기 제1탱크부들과 각각 상호 평행하게 배치되는 한쌍의 제2탱크부들과, 상기 제2탱크부들 사이에 코어부를 형성하는 복수개의 제2튜브들을 구비하는 제2열교환기와;

   상기 제1,2열교환기의 양측에 설치되어 이들을 지지하며, 제3열교환기를 이루는 제3튜브들의 양단부에 설치되는 탱크부의 일부를 이루는 서포트 부재들; 및

   상기 제1,2,3튜브들의 외면에 개재되는 방열휜들;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 일체형 열교환기.