KR20060033206A

KR20060033206A - 열교환기의 핀과 튜브의 결합구조와 핀 결합장치 및 핀의결합방법

Info

Publication number: KR20060033206A
Application number: KR1020040082195A
Authority: KR
Inventors: 김광민
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-19

Abstract

본 발명은 유체탱크사이를 유체 연결하는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배치되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열교환기의 튜브에 핀을 결합시키는 핀 결합장치 및 핀 결합방법과, 튜브와 핀의 결합구조에 관한 것이다. 본 열교환기의 핀 결합장치는, 상기 핀의 절곡부분이 거치되는 다수개의 통형상의 핀걸이와, 상기 핀걸이에 거치된 상기 핀의 절곡부분에 압력을 가하여 상기 핀을 상기 튜브에 압착시키는 핀 압착부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 튜브와 결합되는 핀을 부분적으로 교체할 수 있는 구조를 갖는 열교환기를 제공할 수 있으며, 열교환기의 손상된 핀의 교체가 용이해진다.

라디에이터, 핀, 교체

Description

열교환기의 핀과 튜브의 결합구조와 핀 결합장치 및 핀의 결합방법{structure for combination of cooling fin and tube in a heat exchanger, apparatus for combination of cooling fin and tube and method therefor}

도 1은 본 발명에 따른 라디에이터의 핀과 튜브의 조립상태도,

도 2는 도 1의 핀과 튜브가 분리된 상태의 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 라디에이터에서 일부 핀의 교체전 상태도,

도 4는 본 발명에 따른 핀 결합장치의 사시도,

도 5는 도 4의 핀 가압부의 사시도,

도 6은 도 5의 핀 가압부의 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 튜브의 사시도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 라디에이터 2 : 핀

3 : 튜브 4 : 냉각수 탱크어셈블리

5 : 핀 교체영역 10 : 핀 결합장치

11 : 핀 고정부 12 : 핀걸이

13, 14 : 가스 이동관 15 : 가스분출구

17 : 압축기 20 : 지지프레임

31 : 고정원판 32 : 이동원판

33 : 스프링 34 : 고정핀

35 : 고정고리

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라디에이터와 같은 열교환기의 핀과 튜브의 결합구조와, 핀을 튜브에 결합시키는 핀 결합장치 및 핀 결합방법에 관한 것이다.

자동차의 컨댄서, 증발기, 라디에이터 또는 냉방장치의 컨댄서 등과 같이 산업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 열교환기가 존재하고 이러한 열교환기는 크기 및 형상, 유체유동구성 등의 차이점은 있지만, 기본적인 형태는 유체유동에 의한 열교환 구성으로서, 유체를 수용하는 양단의 유체탱크 사이를 유체 연결하는 다수 매의 다양한 형상의 튜브 및 튜브 사이에 고착되어 외기 등과 열 교환을 수행하기 위하여 지그재그 형상으로 절곡된 박판금속판 부재인 센터핀을 구비한다.

상기 종래의 구성에서와 같이, 다수 매의 튜브와 각 튜브 사이를 접속하는 핀을 구성하여 고정 접합하기는 대단히 번거로운 일이다.

열교환기의 한가지 종류로서, 라디에이터는 차량의 수냉식 냉각장치에서 기관으로부터 가열된 냉각수를 냉각시키도록 하는 장치로서, 일정한 방열면적을 가지 고 기관에서 가열된 냉각수를 통과시키게 되는 일종의 탱크이다.

열효율을 좋게 내보내기 위해서는 방열 면적이 가능한 한 넓은 쪽이 좋으므로, 라디에이터는 편평한 튜브에 열을 전달하기 쉬운 성질을 가진 금속판(핀)을 용접한 라디에이터 코어의 양측에, 냉각수를 저장하는 탱크를 붙인 구조로 되어 있다. 그리고, 라디에이터의 히터코어는 핀과 튜브의 결합으로 이루어지는데, 이 핀은 차량 주행 중에 이물질에 의해 손상을 입기 쉬우며 손상된 핀은 엔진 냉각을 제대로 수행하지 못해 시스템에 큰 문제를 야기 시킬 수 있다.

그런데, 종래의 핀은 용접을 통해 튜브에 체결되어 있어서, 라디에이터의 핀이 일부 영역이 손상되었을 경우에 라디에이터 전체를 교체해야만 하는 비용상의 문제와 정비성의 문제가 있다. 또한, 이러한 문제점은 컨댄서 및 증발기와 같은 다른 열교환기에도 적용된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열교환기의 핀을 부분적으로 교체할 수 있는 핀과 튜브의 결합구조와, 열교환기에서 손상된 핀을 용이하게 교체 가능한 핀의 결합장치 및 핀의 결합방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유체탱크사이를 유체 연결하 는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배치되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열교환기의 튜브에 핀을 결합시키는 핀 결합장치에 있어서, 상기 핀의 절곡부분이 거치되는 다수개의 통형상의 핀걸이와, 상기 핀걸이에 거치된 상기 핀의 절곡부분에 압력을 가하여 상기 핀을 상기 튜브에 압착시키는 핀 압착부를 포함하는 것에 의해 달성된다.

상기 핀 압착부는 상기 핀걸이의 판면에 형성된 가스 분출구와, 상기 핀걸이들을 연결하는 가스 이동관과, 상기 가스 이동관으로 압축가스를 공급하는 압축기로 구성되어 상기 가스 분출구를 통해 상기 압축가스를 분출시켜 상기 핀을 상기 튜브에 압착시킬 수 있다.

상기 핀 압착부는 상기 핀걸이의 단부에 형성되어, 상기 핀을 상기 가스 분출구 측으로 위치시키는 핀 가압부를 포함하며; 상기 핀 가압부는 고정원판과, 상기 고정원판에 대향하게 설치되는 이동원판과, 상기 고정원판과 상기 이동원판사이에 마련된 스프링과, 상기 이동원판과 상기 고정원판을 연결하는 고정고리로 이루어져서, 상기 이동원판을 상기 고정원판측으로 가압한 후 상기 고정고리로 상기 이동원판과 상기 고정원판을 고정시키고, 상기 핀을 상기 튜브에 삽입시, 상기 스프링의 복원력에 의해 상기 핀을 상기 가스 분출구상에 위치시킬 수 있다.

상기 핀 압착부는 상기 이동원판들을 연결하여 연동시키는 고정핀을 포함하여, 상기 이동원판들을 한번에 상기 고정원판측으로 이동시킬 수 있다.

상기 튜브는 상기 핀의 절곡부분과의 접촉면적이 넓어지도록 지그재그 형상을 가지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 견지에 따르면, 상기 목적은, 유체탱크사이를 연결하는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배설되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열교환기의 튜브에 핀을 결합시키는 핀 결합방법에 있어서, 다수의 핀걸이를 구비한 핀 결합장치의 상기 핀걸이에 상기 핀의 절곡부분을 거치시키는 과정과; 상기 핀이 거치된 상기 핀 결합장치를 적어도 한 쌍의 튜브 사이에 위치시키는 과정과; 상기 핀 결합장치에 마련된 가압장치를 통해 상기 핀에 압력을 가하여 상기 핀을 상기 튜브에 압착시키는 과정을 포함하는 것에 의해서도 달성될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 상기 목적은, 유체탱크사이를 연결하는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배설되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열 교환기의 핀과 튜브의 결합구조에 있어서, 유체를 수용하는 한 쌍의 유체탱크 사이에 다수개의 튜브가 등간격으로 배치되어 조립되고, 상기 튜브들 사이마다 상기 핀이 삽입되어 조립되는 것에 의해서도 달성될 수 있다.

상기 유체탱크와 상기 튜브는 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 상기 유체탱크에 일체화된 튜브사이에 상기 핀을 고정시킴으로써, 상기 열 교환기의 조립과정이 간단해진다.

상기 튜브의 판면에는 돌기가 형성되어 있고, 상기 튜브의 판면에는 홈이 형성되어, 상기 핀을 튜브에 압착시 상기 튜브와 상기 핀의 결합이 견고해진다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 라디에이터의 핀과 튜브의 조립상태도이고, 도 2는 도 1의 핀과 튜브가 분리된 상태도이다. 양단의 유체수용부인 냉각수 탱크 어셈블 리(4) 사이에 등간격으로 배치된 다수 매의 지그재그 형상의 튜브(3)와, 이 튜브(3)사이에 배설되는 지그재그 형상의 박판절곡체인 핀(2)을 가진다. 튜브(3)와 핀(2)은 냉각수 탱크어셈블리(4)사이를 유체 연결한다. 본 발명에 따른 라디에이터(1)는 튜브(3)사이들마다 핀(2)을 개별적으로 삽입하여 조립하는 구조를 가지는 것이 바람직하며, 튜브(3)와 냉각수 탱크어셈블리(4)가 일체로 구성되는 것을 전제로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 라디에이터에서 일부 핀이 제거된 핀 상태도이다. 라디에이터(1)의 일부 핀이 손상된 경우, 손상된 핀을 제거하고, 도 3의 핀 교체영역에 새로운 핀(2)을 고정시 도 4에서 후술할 핀 결합장치(10)를 이용하여 핀(2)을 튜브(3)에 고정시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 핀 결합장치(10)의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 핀 결합장치(10)는 등간격으로 배치된 다수개의 원통형상의 핀고정부(11)와, 핀고정부(11)들을 연결하는 지지프레임(20)으로 이루어진다. 상부에 위치한 핀고정부(11)들은 핀(2)의 골부분을 상부의 튜브(3)에 압착하기 위한 것이고, 하부에 위치한 핀고정부(11)들은 핀(2)의 마루부분을 하부의 튜브(3)에 압착하기 위한 것이다.

핀고정부(11)는 핀(2)이 거치되는 핀걸이(12)와, 핀걸이(12)의 단부에 마련되어 핀(2)을 튜브(3)측으로 가압하는 핀 가압부(30)로 이루어진다. 핀 결합장치(10)의 상하부의 각 핀걸이(12)의 판면에는 가스 분출구(15)가 형성되어 있고, 각 핀걸이(12)들의 단부는 가스 이동관(13)으로 연결되고, 가스 이동관(13)은 압축기 (17)에 연결되어 있다. 따라서, 압축기(17)의 동작시 압축가스가 가스 이동관(13)을 통해 가스 분출구(15)로 배출된다. 한편, 상기 핀 가압부(30)는 핀(2)을 가스 분출구(15)에 위치시키는 기능을 한다.

도 5는 도 4의 핀 가압부(30)의 사시도이고, 도 6은 도 5의 핀 가압부(30)의 측면도이다. 핀 가압부(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 고정원판(31)과, 고정원판(31)에 대향하게 배치되는 이동원판(32)과, 고정원판(31)과 이동원판(32) 사이를 연결하는 스프링(33)으로 이루어진다. 그리고, 각 핀 가압부(11)의 이동원판(32)들은 고정핀(34)으로 모두 연결되어, 고정핀(34)을 이동시키면 각 이동원판(32)이 연동하여 이동된다. 여기서, 상기 이동원판(32)과 고정원판(31)사이는 벨로즈(bellows)를 형성하여 스프링(33)이 외부로 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 고정원판(31)의 판면의 일측에는 고정고리(35)가 마련되어 있다. 고정고리(35)는 이동원판(32)을 고정원판(31)측으로 가압한 다음 고정고리(35)를 체결하면, 이동원판(32)과 고정원판(31)이 접촉된 상태를 유지한다. 이와 동시에, 스프링(33)의 복원력이 핀(2)을 튜브(3)에 삽입하는 방향으로 작용한다. 따라서, 이동원판(32)을 고정원판(31)측으로 이동시켜 고정고리(35)를 체결한 다음 핀(2)을 이동원판(32)측에 접촉되도록 핀걸이(12)에 거치한 다음, 고정고리(35)를 풀면 스프링(33)의 복원력이 핀(2)을 밀어서 핀(2)이 가스분출구(15)의 위치에 배치된다. 이후에, 핀 결합장치(10)에서, 압축기(17)를 구동시켜 가스분출구(15)를 통해 압축가스를 분출시키면 압축가스의 압력에 의해 핀 (2)이 상부 튜브와 하부 튜브에 압착된다.

본 발명에 따른 핀 결합장치(10)를 이용하여 핀(2)을 튜브(3)에 결합하는 과정은 다음과 같다. 먼저 핀 결합장치(10)의 고정핀(34)을 이동시켜, 이동원판(32)을 고정원판(31)측으로 부착하고, 고정고리(35)를 체결한다. 그 다음 상부측 핀걸이(12)에 핀(2)의 골부분을 걸치고, 하부측 핀걸이(12)에 핀(2)의 마루부분이 접촉하게 한다. 그 다음 라디에이터(1)에서 상부 튜브(3)와 하부 튜브(3) 사이에 핀 결합장치(10)의 핀걸이(12) 부분을 위치시킨다. 그 다음, 이동원판(31)과 고정원판(32)을 연결한 고정고리(35)를 풀어서, 핀(2)을 가스 분출구(15)에 위치시킨다.

그리고, 압축기(17)를 구동시켜 핀 결합장치(10)의 가스 분출구(15)를 통해 압축가스를 분출시킨다. 상부측 핀걸이(12)의 가스 분출구(15)에 분출된 압축가스는 핀(2)의 골을 가압하고, 하부측 핀고정부(12)의 가스 분출구에서 분출된 압축가스는 핀(2)의 마루를 가압하여 라디에이터(1)의 상부 튜브(3)와 하부 튜브(3)에 핀(2)이 압착되어 결합한다.

도 7은 본 발명에 적용되는 튜브의 사시도이다. 종래의 튜브는 직사각형의 평평한 관이므로, 종래의 핀과 튜브는 선 접촉이었으나, 본 발명에서는 지그재그 형상의 핀(2)의 절곡면과의 접촉면적이 넓어지도록, 튜브(3)에 골과 마루를 형성하였다. 이에 따라 튜브(3)는 핀(2)과 면접촉을 이루므로, 방열량을 증대시킬 수 있다. 또한, 튜브(3)가 골과 마루의 형상으로 되어 있어서, 동일 길이를 갖는 종래의 튜브에 비해 표면적이 넓어지므로, 튜브(3) 자체의 형상에 의해서도 냉각 효과를 기대할 수 있다.

또한, 도 7에서와 같이 튜브(3)의 판면에는 돌기(3a)를 형성하고, 핀(2)의 판면에는 홈(미도시)을 형성하여, 튜브(3)에 마련된 돌기(3a)와 핀(2)에 마련된 홈이 결합하여 조립상태가 견고해질 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 라디에이터의 튜브와 핀의 결합구조에서, 핀을 부분적으로 교체할 수 있는 구조로 형성하여, 손상된 핀만을 교체할 수 있게 된다. 또한, 압축가스를 분출시키는 가스 분출구가 형성된 다수의 핀걸이가 마련된 핀 결합장치를 마련하여, 가스 분출구를 통해 분출되는 압축가스에 의해 핀걸이에 거치된 핀을 가압하여 튜브에 압착시킴으로써, 핀의 교체시 본 발명에 따른 핀 결합장치를 이용하면 핀을 용이하게 교체할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 튜브와 결합되는 핀을 부분적으로 교체할 수 있는 구조를 갖는 열교환기를 제공할 수 있으며, 열교환기에서 손상된 핀의 교체가 용이해진다.

Claims

유체탱크사이를 유체 연결하는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배치되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열교환기의 튜브에 핀을 결합시키는 핀 결합장치에 있어서,

상기 핀의 절곡부분이 거치되는 다수개의 통형상의 핀걸이와,

상기 핀걸이에 거치된 상기 핀의 절곡부분에 압력을 가하여 상기 핀을 상기 튜브에 압착시키는 핀 압착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합장치.
제1항에 있어서,

상기 핀 압착부는 상기 핀걸이의 판면에 형성된 가스 분출구와, 상기 핀걸이들을 연결하는 가스 이동관과, 상기 가스 이동관으로 압축가스를 공급하는 압축기로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합장치.
제2항에 있어서,

상기 핀 압착부는 상기 핀걸이의 단부에 형성되어, 상기 핀을 상기 가스 분출구 측으로 위치시키는 핀 가압부를 포함하며;

상기 핀 가압부는 고정원판과, 상기 고정원판에 대향하게 설치되는 이동원판과, 상기 고정원판과 상기 이동원판사이에 마련된 스프링과, 상기 이동원판과 상기 고정원판을 연결하는 고정고리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합장치.
제3항에 있어서,

상기 핀 압착부는 상기 이동원판들을 연결하여 연동시키는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합장치.
제3항에 있어서,

상기 튜브는 상기 핀의 절곡부분과의 접촉면적이 넓어지도록 지그재그 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합장치.
유체탱크사이를 연결하는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배설되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열교환기의 튜브에 핀을 결합시키는 핀 결합방법에 있어서,

다수의 핀걸이를 구비한 핀 결합장치의 상기 핀걸이에 상기 핀의 절곡부분을 거치시키는 과정과;

상기 핀이 거치된 상기 핀 결합장치를 적어도 한 쌍의 튜브 사이에 위치시키는 과정과;

상기 핀 결합장치에 마련된 가압장치를 통해 상기 핀에 압력을 가하여 상기 핀을 상기 튜브에 압착시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합방법.
유체탱크사이를 연결하는 다수의 튜브와, 상기 튜브사이에 배설되는 지그재그형상의 박판절곡체인 핀을 가지는 열 교환기의 핀과 튜브의 결합구조에 있어서,

유체를 수용하는 한 쌍의 유체탱크 사이에 다수개의 튜브가 등간격으로 배치되어 조립되고, 상기 튜브들 사이마다 상기 핀이 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀과 튜브의 결합구조.
제7항에 있어서,

상기 유체탱크와 상기 튜브는 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀과 튜브의 결합구조.
제7항에 있어서,

상기 튜브의 판면에는 돌기가 형성되어 있고, 상기 튜브의 판면에는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀 결합구조.