KR20110032021A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내압성이 높은 헤더탱크의 결합구조를 가진 열교환기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 상기 헤더는 좌, 우 양단부 가장자리를 따라 복수 개의 탭이 돌출 형성되어 있고 상기 탱크의 좌, 우 양단부에서 연장되어 상기 헤더를 향해 굽어진 절곡부에는복수 개의 탭홀이 마련되어 있어 상기 탭이 상기 탭홀에 삽입되며 상기 헤더와 탱크가 결합 되며, 나아가 상기 헤더의 좌, 우는 상기 절곡부에 의해 하방은 상기 절곡부 끝단의 후크부에 의해 감싸져 지지되는 헤더와 탱크의 결합구조를 가진 열교환기에 관한 것이다.

열교환기, 헤더, 탱크, 압력, 탭, 클램핑, 후크

Description

열교환기{Heat Exchanger}

본 발명은 내압성이 높은 헤더탱크의 결합구조를 가진 열교환기에 관한 것으로 보다 상세하게는 열교환기 헤더와 탱크간의 구속력을 증대시켜 냉매 누설을 원천적으로 차단할 수 있는 헤더탱크 결합구조를 가진 열교환기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 열교환기의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 내부에 냉각수가 유동하는 다수개의 튜브(40)에 열교환효율의 향상을 위한 방열핀(50)이 구비되며, 상기 방열핀(50) 중 최외측에 위치하는 방열핀을 보호하도록 써포트(60)가 배치된다. 상기 튜브(40)와 써포트(70)의 양단부는 헤더(20)의 튜브삽입홀(21)에 각각 삽입되어 체결되며, 상기 헤더(30)는 탱크(30)와 결합되어 내부에 열교환기의 길이방향을 따라 연통로가 형성된다.

여기서 상기 헤더(20)와 탱크(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 헤더(20)와 탱크(30)의 결합부(22)에 실링부재(70)를 삽입시키고, 상기 탱크(30)에 수직방향의 압력을 가하여 상기 실링부재(70)가 압착되며 상기 헤더(20)의 양단부에 형성된 탭(23)이 상기 탱크(30)의 결합돌기부(31)에 상측으로 돌출되도록 한 후, 상기 헤더(20)의 탭(23)을 수평방향으로 외력을 가하여 상기 탱크(30)의 결합 돌기부(31)를 감싸도록 클램핑한다.

한편 상기 열교환기의 냉매흐름에 있어 헤더탱크에 반복적으로 냉매 압력이 가해질 수 밖에 없으며, 특히 일시적으로 높은 압력이 가해지는 경우가 발생함으로써 상기 헤더탱크의 결합에 영향을 줄 수밖에 없는데, 종래의 열교환기의 경우 상기 헤더의 결합돌기부(31)를 감싸는 탭(23)만이 상기 압력에 대항하여 헤더탱크를 결합하고 있어 만일 상기 탭(23)이 압력을 견디지 못하고 벌어지는 경우 상기 헤더탱크의 결합이 완전히 유지되지 못하고 내부의 냉매가 샐 위험성이 높아지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한 것으로 헤더탱크에 가해지는 압력에 불구하고 헤더탱크의 결합부가 견고하게 유지될 수 있도록 한 것으로 특히 상기 탭의 고정구조를 개선하여 탱크에 의한 헤드의 고정력을 높이고 나아가 헤더에 결합수단을 부가함으로써 탱크와 헤더가 상호 고정하도록 하여 헤더탱크의 결합력을 향상시키고자 한다.

본 발명에 따른 열교환기는

공기 송풍 방향에 나란하게 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되고 상기 튜브 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시키는 핀과; 상기 튜브의 단부가 결합되는 튜브삽입홀이 나란하게 다수개 형성되고 길이방향을 따라 양측으로 형성된 안착부가 형성된 헤더; 및 상기 헤더와 상호 결합하는 탱크로 이루어져 내부에 열교환매체의 유동통로를 형성하는 헤더탱크를 포함하며, 상기 헤더는 좌, 우 양단부 가장자리를 따라 복수 개의 탭이 돌출 형성되어 있고 상기 탱크의 좌, 우 양단부에서 연장되어 상기 헤더를 향해 굽어진 절곡부에는복수 개의 탭홀이 마련되어 있어, 상기 탭이 상기 탭홀에 삽입되며 상기 헤더와 탱크가 결합 되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 절곡부는 상기 헤더를 좌, 우에서 밀착하여 감싸며 상기 헤더 와 탱크가 결합 되는 것을 특징으로 한다.

또한 여기서, 상기 탭홀에 삽입된 탭의 상부는 상기 탱크를 향해 클램핑되어 상기 헤더와 탱크가 결합 되는 것을 특징으로 하는 열교환기

한편, 상기 절곡부 끝단에는 후크부가 형성되며 상기 후크부가 헤더를 하방에서 감싸며 상기 헤더와 탱크가 결합 되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 탱크의 후크부 또는 상기 헤더에 쌍을 이루며 택일적으로 형성되는 걸림돌기와 걸림홈에 의해 상기 헤더와 탱크가 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 헤더와 탱크의 결합에 있어 내압성이 크게 증가된다. 헤드의 탭이 탱크의 외측이 아닌 탱크에 구비된 탭홀에 결합되므로 냉매의 압력에 의해 탭이 벌어지더라도 탭이 완전히 좌우로 이동하여 탱크와 분리될 가능성이 낮다. 또한 탱크에서 연장 형성된 절곡부가 헤더를 좌, 우에서 고정하고 동시에 후크부가 하방에서 헤더를 다시 한 번 붙잡아 지지 하므로 결합이 더욱 견고해 압력에 의해 결합이 해제되는 일이 없도록 함으로써 냉매 누설을 원천적으로 차단한다.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 열교환기의 헤더탱크의 클램핑 전/후의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 헤더/탱크의 사시도이다. 도 6은 도 4a의 A-A' 단면도이고 도 7은 도 4a의 B-B' 단면도이다. 도 8은 본 발명의 헤더/탱크의 또 다른 모습의 단면도이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 열교환기는 하부에 위치하는 헤더(200)의 탭(230)이 상부에 위치하는 탱크(300)의 탭홀(310)에 삽입된 뒤 돌출된 탭(230)이 탱크(300)의 외부에서 클램핑 되며 헤더(200)에 탱크(300)가 고정되는 구조이다. 도 4에서는 탭(230)이 상기 탱크(300)의 중앙부를 향해 클램핑 되는 모습을 도시하고 있으나 이는 탭(230)의 끝단이 외부와 간섭될 가능성을 줄이기 위한 것으로 상기 탭(230)은 상기 탱크(300)의 외부에서 어느 방향을 향해 클램핑 되어도 무방하다. 상기 탱크(300)의 외부는 일정 간격을 두고 탭(230)이 클램핑되어 안착되는데 탭(230)이 안착되지 않는 공간에 차단벽을 형성하여 탭(230)의 클램핑시 정확한 위치에 안착되도록 유도하며 나아가 클램핑 된 탭(230)간에 서로 간섭이 없이 좌우로 움직이지 않도록 하고 있다.

도 5를 참고하여 헤더(200)와 탱크(300)의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면, 도시된 바와 같이 상기 헤더(200)는 튜브가 삽입되는 다수개의 튜브삽입홀(210)이 나란하게 형성되고, 좌, 우 양단부를 따라 안착부(220)가 형성되며, 상기 안착 부(220)의 가장자리를 따라 복수 개의 탭(230)이 일정간격을 두고 돌출 형성되어 있다. 도 5에서는 상기 탭(230)을 형성함에 있어 상기 헤드의 좌우에 대응하는 동일 위치에 각각 탭(230)을 일정간격으로 형성하고 있으나 이와는 달리 상기 헤드의 좌우에 엇갈려가며 번갈아 상기 탭(230)을 형성함으로써 상기 탱크(300)와 결합 후에 헤더(200)탱크(300)가 받는 압력이 헤더(200)의 전체 길이방향에 대해 각각의 좌우에 형성된 탭(230)에 번갈아 고르게 분산되도록 함으로써 결합력을 높일 수 있다.

상기 탱크(300)는 상기 헤더(200)와 결합되어 내부에 냉각수가 유동하는 연통로가 형성되도록 길이방향으로 내부에 공간이 형성되어 일면이 개방된다. 상기 헤더(200)의 좌, 우에는 양단부에서 연장된 절곡부(320)가 형성되어 있는데 절곡부(320)는 상기 헤더(200)를 향해 하방으로 굽어진 형상을 하고 있다. 상기 절곡부(320)에는 상기 헤더(200)의 탭(230)이 삽입되는 탭홀(310)이 형성되어 있으며 그 끝단은 내부를 향해 다시 굽은 후크부(330)가 구비되어 있다.

상기 절곡부(320)의 형상은 상기 헤더(200)의 안착부(220)와 그 끝단에 형성된 탭(230)의 형상에 대응하여 제작되는데 상기 헤더(200)와 탱크(300)의 결합방법과 관련하여 후술된다.

도 6 및 도 7을 통해 헤더(200)와 탱크(300)의 조립방법을 설명한다. 도 6에서 탭홀(310)이 형성된 부분의 결합 단면도를 도시하고 있는데 먼저 헤드의 탭(230)이 탱크(300)의 절곡부(320)와 후크부(330) 안쪽 빈 공간으로 진입한 뒤 절곡부(320)에 형성된 탭홀(310)에 삽입된다. 동시에 헤더(200)의 좌, 우를 이루는 안착홈은 탭(230)을 따라 이동하며 상기 빈 공간에 미끄러지듯이 끼워져 절곡부(320) 및 후크부(330)에 의해 감싸지며 조립된다. 탱크(300)의 재질에 제한을 두는 것은 아니나 일반적으로 플라스틱으로 탱크(300)를 사출 성형하므로 상기 조립에 필요한 유격을 만들 정도의 탄성을 가지게 되고 조립이 매끄럽게 이루어지게 된다.

탭(230)이 형성되지 않은 헤드의 좌, 우 양단은 도 7에 도시하듯이 안착부(220)만 절곡부(320)와 후크부(330) 안쪽 빈 공간에 삽입되며 조립된다. 이때에 안착부(220)의 끝단이 절곡부(320)의 내측 공간 상부와 직선을 이루며 맞닿도록 할 수 있지만 결합력을 증가시키기 위하여 절곡부(320)의 내측 빈 공간 상부면에 홈을 형성하여 이 홈에 탭(230)이 형성되지 않은 안착부(220) 끝단이 끼워지도록 하는 것이 바람직하다.

한편 상기 탭(230)과 탭홀(310)이 없는 경우에도 상기 절곡부(320)와 후크부(330)의 형상만으로도 조립이 가능함은 물론이다. 이 경우 안착홈의 끝단과 절곡부(320)의 전단부가 상호 끼워지되 상기 헤드만이 후크부(330)에 의해 상기 헤드를 잡는 경우가 된다.

상기 절곡부(320)는 탱크(300)의 좌, 우 양단에서 연장되어 형성되는데 좌, 우 방향으로 연장되는 길이는 안착홈에 절곡부(320)의 전단 일부가 끼워지고 그 외측으로 탭홀(310)이 형성되기에 충분한 길이이며 이후 절곡부(320)는 상기 헤더(200)를 향해 아래로 굽어지게 된다. 상기 탱커가 굽어지는 형상의 절곡부(320)를 가지고 있어서, 굽어져 하방으로 연장되는 절곡부(320)에 의해 다시 한 번 헤드를 좌, 우에서 밀착하며 감싸게 된다.

나아가 상기 후크부(330)에 의해 상기 헤더(200)는 하방에서 감싸져 지지된다. 후크부(330)는 상기 헤더(200)의 안착홈을 좌, 우에서 지지하되 상기 헤더(200)의 양단이 끼워져 조립이 가능하도록 안착홈의 일부만을 감싸는 정도 (예를 들어 탭홀(310)이 형성된 부분까지만) 이면 충분하다.

한편, 도 8은 걸림돌기(340)와 걸림홈(240)이 추가된 본 발명의 또 다른 실시예의 헤더(200)/탱크(300)의 단면도로서, 도 8에 도시한 바와 같이 상기 후크부(330)에 걸림돌기(340)가 돌출 형성되고 상기 걸림돌기(340)가 조립시 대응되는 상기 헤더(200)에 걸림홈(240)을 형성함으로써 추가적인 조립의 견고함을 달성할 수 있다. 걸림돌기(340)와 걸림홈(240)은 헤더탱크의 길이방향을 따라 길게 일체로 형성되거나 개별적인 걸림돌기(340)와 걸림홈(240)을 필요한 길이방향 지점에 나누어 다수 형성할 수 도 있다. 도 8과는 역으로 쌍으로 형성하되 후크부(330)에 걸림홈(240)을 형성하고 이에 대응되는 헤더(200)에 걸림돌기(340)를 형성할 수도 있음은 물론이다.

이러한 본 발명이 종래와 차별화되며 결합의 내압성이 증가되는 이유는 첫째로, 상기 헤드에서 돌출된 탭(230)이 상기 탱크(300)의 외측면이 아닌 탱크(300)에서 연장 형성된 절곡부(320)에 형성된 탭홀(310)에 삽입된 뒤 클램핑 되므로 설사 탭(230)이 압력을 견디지 못하고 일부 벌어지는 경우에도 탭(230) 자체가 탭홀(310)에서 완전히 이탈되지 못하므로 종래와 같이 탭(230)의 약화로 결합이 해제될 가능성이 낮아지게 된다.

둘째로, 절곡부(320)가 헤더(200) 방향으로 굽어지며 하방으로 계속 연장된 절곡부(320)가 상기 절곡부(320)의 내측 빈 공간에 끼워지는 안착홈과 밀착되며 헤더(200)가 좌우로의 유격이 없이 견고하게 탱크(300)가 조립되도록 하여 결합력이 높아진다.

셋째로, 상기 헤더(200)가 탭(230)을 이용해 탱크(300)를 잡는 것에 더하여 상기 탱크(300)역시 절곡부(320) 끝단에 형성된 후크부(330)를 이용해 헤더(200)를 다시 한 번 잡고 있어 결합력이 증대된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래의 열교환기를 도시한 사시도.

도 2는 종래의 열교환기의 헤더탱크의 분해사시도.

도 3은 도 2의 헤더탱크 결합부의 단면도.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 열교환기의 헤더탱크의 클램핑 전/후의 사시도.

도 5는 본 발명의 헤더/탱크의 사시도

도 6은 도 4a의 A-A' 단면도.

도 7은 도 4a의 B-B' 단면도.

도 8은 본 발명의 헤더/탱크의 또 다른 실시예의 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

200 : 헤더 210 : 튜브삽입홀

220 : 안착부 230 : 탭

240 : 걸림홈

300 : 탱크 310 : 탭홀

320 : 절곡부

330 : 후크부

340 : 걸림돌기

Claims (5)

1. 공기 송풍 방향에 나란하게 일정 간격으로 병렬 배치된 복수 개의 튜브(40)와; 상기 튜브(40) 사이에 개재되고 상기 튜브(40) 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시키는 핀(50)과; 상기 튜브(40)의 단부가 결합되는 튜브삽입홀(210)이 나란하게 다수개 형성되고 길이방향을 따라 양측으로 형성된 안착부(220)가 형성된 헤더(200); 및 상기 헤더(200)와 상호 결합하는 탱크(300)로 이루어져 내부에 열교환매체의 유동통로를 형성하는 헤더탱크를 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 헤더(200)는 좌, 우 양단부 가장자리를 따라 복수 개의 탭(230)이 돌출 형성되어 있고 상기 탱크(300)의 좌, 우 양단부에서 연장되어 상기 헤더(200)를 향해 굽어진 절곡부(320)에는 복수 개의 탭홀(310)이 마련되어 있어, 상기 탭(230)이 상기 탭홀(310)에 삽입되며 상기 헤더(200)와 탱크(300)가 결합 되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절곡부(320)는 상기 헤더(200)를 좌, 우에서 밀착하여 감싸며 상기 헤더(200)와 탱크(300)가 결합 되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 탭홀(310)에 삽입된 탭(230)의 상부는 상기 탱크(300)를 향해 클램핑되어 상기 헤더(200)와 탱크(300)가 결합 되는 것을 특징으로 하는 열교환기
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절곡부(320) 끝단에는 후크부(330)가 형성되며 상기 후크부(330)가 헤더(200)를 하방에서 감싸며 상기 헤더(200)와 탱크(300)가 결합 되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 탱크(300)의 후크부(330) 또는 상기 헤더(200)에 쌍을 이루며 택일적으로 형성되는 걸림돌기(340)와 걸림홈(240)에 의해 상기 헤더(200)와 탱크(300)가 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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