KR20120003033A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 설치되는 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더탱크와 이중관 형태의 튜브를 갖는 열교환기에 관한 것이다.
본 발명의 열교환기는, 헤더와 탱크가 조립되어 형성된 것으로서 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로를 형성하는 헤더탱크; 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로가 복수 개 형성되도록 압출성형된 이중관 형태이고 헤더탱크와 연결되는 복수 개의 튜브 및 분할몸체;를 포함하여 구성되고, 상기 헤더는 하부에 튜브결합구를 갖고, 튜브결합구로부터 이격된 상부지점에 탱크의 하부가 위치되어 브레이징되는 탱크결합면을 가지며, 상기 분함몸체는 헤더의 탱크결합면에 위치되어 탱크 및 헤더와 브레이징되고, 튜브에 형성된 복수 개의 열교환매체유동로 중 중심부에 위치된 열교환매체유동로에 삽입되어 연결되는 돌출연결부를 가짐으로써 헤더와 탱크의 결합에 의해 형성되는 공간을 복수 개로 분할하는 동시에 분할된 각각의 공간을 통해 열교환매체가 각각 유동되도록 한다.
본 발명의 열교환기는, 튜브에 대한 별도의 기계적인 가공작업을 시행하지 않더라도 이중관 형태의 튜브를 용이하게 조립할 수 있고, 복수의 열교환매체가 섞이지 않는 견고한 밀폐조립 상태를 확보할 수 있으며, 제조원가가 저렴한 특징이 있다.

Description

열교환기{THE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 차량에 설치되는 내부열교환기 또는 이종 유체간에 열교환이 이루어지는 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더탱크와 이중관 형태의 튜브를 갖는 열교환기에 관한 것이다.

차량에는 다양한 형태의 열교환기가 구비되어 있다.

일반적으로 열교환기는 일정거리 이격되어 구비되는 헤더탱크(3) 및 헤더탱크(3)에 형성되는 입구파이프 및 출구파이프를 갖는다.(대부분의 헤더탱크(3)는 헤더(3a)와 탱크(3c)로 구성되어 있음)

또, 일정거리 이격된 각각의 헤더탱크에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 복수 개의 튜브(1)를 갖는다.

또, 튜브(1) 사이에 개재되는 핀을 갖는다.

한편, 튜브의 열교환매체 유로를 경유하는 열교환매체가 단순히 외부공기와 열교환되도록 구현된 차량용 열교환기는 주행풍의 풍속에 따라 열교환 성능에 큰 차이가 발생되고, 정차시나 정체 주행시 등에 있어서 열교환 효율이 매우 저하되는 문제점 등이 있다.

이러한 문제점 해소를 위하여 일본 공개특허 2009-166529호와 같이 이종유체간에 열교환이 이루어지도록 하기 위해 이중관 형태의 튜브를 갖는 열교환기가 안출되었다.

이중관 형태의 튜브를 갖는 열교환기를 이중관 형태의 열교환기라고 한다.

이중관 형태의 튜브를 갖는 열교환기를 제작함에 있어서, 내부관과 외부관을 각각 별도로 제작하여 사용하는 경우 정밀한 조립상태를 얻거나 그러한 상태를 확인하는 것에 어려움이 있었다.

이러한 문제점 해소를 위해 일본 공개특허 JP 2009-166529호와 같이 이중관 형태의 튜브를 압출, 성형한 후 튜브의 끝단에 단차를 두고 이 튜브를 각각의 헤더에 삽입하는 구조가 안출되었다.(도 1 및 도 2 참조)

이러한 구조는 이중관 형태의 튜브가 일체로 압출성형된 것이기 때문에 조립이 용이한 특징이 있지만 튜브의 끝부분에 단차를 형성하기 위한 기계가공이 요구된다.

그러나 기계가공을 실시하는 과정에서 튜브에 변형이 발생되는 등의 이유로 조립성이 불량해지는 경우가 자주 발생되고, 크랙 등으로 인해 조립된 상태에서 누수가 발생되기도 하며, 제조원가의 상승을 유발하는 문제점이 있었다.

특히, 튜브의 외측부에 고압의 유체가 흐르도록 된 경우에는 내압성을 고려하여 격벽이 있는 형태로 압출성형하기 때문에 단차를 형성하는 가공작업이 더욱 어려웠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 기계적인 가공작업을 거치지 않더라도 이중관 형태의 튜브를 용이하게 조립할 수 있고, 열교환매체가 섞이지 않는 견고한 밀폐조립 상태를 확보할 수 있으며, 제조원가를 낮출 수 있는 구조를 가지는 이중관 형태의 열교환기를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 열교환기의 튜브로서 압출성형된 이중관 형태의 것을 사용하고, 열교환기의 헤더탱크를 구현함에 있어서는 헤더와 탱크를 가지며 헤더와 탱크의 결합에 의해 형성되는 공간을 복수 개의 부분으로 분할하면서 튜브에 형성된 복수 개의 열교환매체유동공간 중 어느 하나에 삽입되는 부분을 갖는 분할몸체를 갖는 형태로 구현한다.

이를 통해 튜브에 대한 별도의 기계적인 가공작업을 시행하지 않더라도 이중관 형태의 튜브를 용이하게 조립할 수 있고, 열교환매체가 섞이지 않는 견고한 밀폐조립 상태를 확보할 수 있으며, 제조원가를 낮출 수 있는 구조를 가지지는 이중관 형태의 열교환기가 되도록 한다.

이러한 본 발명의 열교환기는, 헤더와 탱크 및 분할몸체가 조립되어 형성된것으로서 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로를 형성하는 헤더탱크를 갖는다.

또, 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로가 복수 개 형성된 이중관 형태이고 헤더탱크와 연결되는 복수 개의 튜브를 갖는다.

또, 상기 헤더는 하부에 튜브결합구를 가지며, 튜브결합구로부터 이격된 상부지점에 탱크의 하부가 위치되어 브레이징되는 탱크결합면을 갖는다.

또, 상기 분할몸체는 헤더의 탱크결합면에 위치되어 탱크 및 헤더와 브레이징되고, 튜브에 형성된 복수 개의 열교환매체유동로 중 중심부에 위치된 열교환매체유동로에 삽입되어 연결되는 돌출연결부를 가짐으로써 헤더와 탱크의 결합에 의해 형성되는 공간을 복수 개로 분할하는 동시에 분할된 각각의 공간을 통해 열교환매체가 각각 유동되도록 한다.

본 발명의 열교환기는 튜브와 헤더탱크를 갖는데 상기 튜브는 압출성형된 이중관 형태의 것이고, 헤더탱크는 헤더와 탱크를 가지며 헤더와 탱크의 결합에 의해 형성되는 공간을 복수 개의 부분으로 분할하면서 튜브에 형성된 복수 개의 열교환매체유동공간 중 어느 하나에 삽입되는 부분을 갖는 분할몸체를 갖는 형태이다.

따라서 튜브에 대한 별도의 기계적인 가공작업을 시행하지 않더라도 이중관 형태의 튜브를 용이하게 조립할 수 있고, 복수의 열교환매체가 섞이지 않는 견고한 밀폐조립 상태를 확보할 수 있으며, 제조원가가 저렴한 특징이 있다.

도 1은 끝부분에 단차가 형성된 튜브를 사용하여 제조된 종래 이중관 형태의 열교환기를 설명하기 위한 개략도
A : 헤더탱크의 단면도
B : 헤더탱크의 분해 사시도
도 2는 끝부분에 단차가 형성된 튜브의 개략도
도 3은 본 발명의 열교환기를 설명하기 위한 개략도
A : 열교환기의 사시도
B : 헤더탱크와 튜브를 설명하기 위한 단면 개략도
도 4는 분할몸체의 돌출연결부 중 열교환매체유동로에 삽입되는 방향의 끝단부가 모따기 된 형상인 것을 설명하기 위한 개략도
도 5는 분할몸체의 돌출연결부 중 열교환매체유동로에 삽입되는 방향의 끝부분에서 튜브와 접촉되는 부분이 라운딩처리된 형상인 것을 설명하기 위한 개략도
도 6은 튜브에 형성된 열교환매체유동로의 단면이 타원형이고 열교환매체유동로에 핀이 위치된 것을 설명하기 위한 단면 개략도
도 7은 튜브에 형성된 열교환매체유동로의 단면이 원형인 경우를 도시한 개략도
도 8은 본 발명의 구성요소인 헤더탱크의 분해 사시도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 열교환기를 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 분할몸체의 돌출연결부 중 열교환매체유동로에 삽입되는 방향의 끝단부가 모따기 된 형상인 것을 설명하기 위한 개략도이다.

또, 도 5는 분할몸체의 돌출연결부 중 열교환매체유동로에 삽입되는 방향의 끝단부가 라운딩처리된 형상인 것을 설명하기 위한 개략도이다.

또, 도 6은 튜브에 형성된 열교환매체유동로의 단면이 타원형이고 열교환매체유동로에 핀이 위치된 것을 설명하기 위한 단면 개략도이다.

도 7은 튜브에 형성된 열교환매체유동로의 단면이 원형인 경우를 도시한 개략도이다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 이중관 형태의 튜브를 갖는 열교환기에 관한 것이다.

따라서 본 발명의 열교환기는 종래기술에서와 같이 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로를 형성하는 헤더탱크(30)를 가지며, 이러한 헤더탱크(30)는 헤더(31)와 탱크(32)의 결합에 의해 이루어진다.

또, 헤더탱크(30)와 연결되고 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로(11, 12)가 형성된 복수 개의 튜브(10)를 갖는데 이 튜브(10)는 복수 개의 열교환매체유동로(11, 12)를 갖는 이중관 형태이다.

그런데 본 발명은 별도의 기계적인 가공작업을 거치지 않더라도 이중관 형태의 튜브(10)를 용이하게 조립할 수 있고, 열교환매체가 섞이지 않는 견고한 밀폐조립 상태를 확보할 수 있으며, 제조원가를 낮출 수 있는 구조를 가지는 이중관 형태의 열교환기를 제공하려는 목적을 갖는다.

이러한 목적 달성을 위해 본 발명에서는 복수 개의 열교환매체유동로(11, 12)를 갖도록 압출성형된 이중관 형태의 튜브(10)를 사용한다.

또, 헤더(31)는 하부에 튜브결합구(31a)를 가지며, 튜브결합구(31a)로부터 이격된 상부지점에 탱크(32)의 하부가 위치되어 브레이징되는 탱크결합면(31c)을 갖는다.

또, 헤더(31)의 탱크결합면(31c)에 위치되어 탱크(32) 및 헤더(31)와 브레이징되고 ,튜브(10)에 형성된 복수 개의 열교환매체유동로(11, 12) 중 중심부에 위치된 열교환매체유동로(11)에 삽입되어 연결되는 돌출연결부(33a)를 가짐으로써 헤더(31)와 탱크(32)의 결합에 의해 형성되는 공간을 복수 개로 분할하는 동시에 분할된 각각의 공간을 통해 열교환매체가 각각 유동되도록 하는 분할몸체(33)가 더 구비된 형태로 구현된다.

즉, 헤더(31)와 탱크(32)의 결합에 의해 형성되는 공간을 분할몸체(33)가 분할하고, 분할된 각각의 공간에 위치되는 열교환매체는 튜브(10)에 형성된 각각의 열교환매체유동로(11, 12)를 통해 유동되도록 하는 것이다.

분할몸체(33)의 돌출연결부(33a)가 튜브(10)의 중심부에 위치된 열교환매체유동로(11)에 삽입된 상태로 브레이징되는 것만으로도 각각의 열교환매체가 섞이는 것을 방지할 수 있다.

따라서 종래와 같이 튜브(10)의 끝단부에 단차가 형성되도록 튜브(10)를 가공하는 공정이 요구되지 않는다.

본 발명에 있어서, 분할몸체(33)의 돌출연결부(33a)는 외형이 작아서 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입되는 유동로삽입부(33ab)를 가지며, 외형이 커서 상기 유동로삽입부(33ab)가 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입될 때 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입되지 못하고 튜브(10)의 끝단부에 걸려 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입되지 못하면서 외측의 열교환매체유동로(12)와 내측의 열교환매체유동로(11)가 소통되지 못하도록 하는 비삽입부(33ac)를 갖는 형태로 구현할 수 있다.(도 3참조)

이러한 구성에 의하면 분할몸체(33)의 돌출연결부(33a)가 열교환매체유동로(11)에 확실하게 삽입 가능하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 턱(33b)의 앞쪽이 튜브(10)의 열교환매체유동로(11)에 헐거운끼워맞춤 형태로 삽입이 되도록 하면 보다 확실한 삽입상태가 되도록 할 수 있다.

물론, 튜브(10)의 끝단부가 턱(33b)에 접촉된 상태로 브레이징되어야 보다 견고한 상태로의 브레이징이 가능하다.

본 발명에 있어서, 전술한 돌출연결부(33a) 중 열교환매체유동로(11)에 삽입되는 방향의 끝부분에서 튜브와 접촉되는 부분은 도 4과 같이 모따기가 되어 있거나 도 5과 같이 라운딩처리되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 돌출연결부(33a)가 튜브(10)의 열교환매체유동로(11)에 삽입되는 것은 용이한 특징이 있다.

본 발명의 열교환기도 통상의 열교환기와 같이 열교환 효율을 높여주는 복수 개의 아우터핀(20)이나 이너핀(21)을 갖는 형태로 구현할 수 있다.

아우터핀(20)은 튜브(10) 사이에 개재되어 외부와의 열교환 효율을 높여주는 형태의 것이다.(도 3참조)

이너핀(21)은 열교환매체유동로(11, 12)에 위치된 형태의 핀이다. (도 6참조)

1. 튜브 3. 헤더탱크
3a. 헤더 3c. 탱크
10. 튜브 11, 12. 열교환매체유동로
20, 21. 핀 30. 헤더탱크
31. 헤더 31a. 튜브결합구
31c. 탱크결합면 32. 탱크
33. 분할몸체 33a. 돌출연결부
33ab. 유동로삽입부 33ac. 비삽입부

Claims (4)

1. 헤더(31)와 탱크(32)가 조립되어 형성된 것으로서 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로를 형성하는 헤더탱크(30); 열교환매체가 유동되는 열교환매체유동로(11, 12)가 복수 개 형성되도록 압출성형된 이중관 형태이고 헤더탱크(30)와 연결되는 복수 개의 튜브(10);를 포함하여 구성된 열교환기에 있어서,
   상기 헤더(31)는 하부에 튜브결합구(31a)를 갖고, 튜브결합구(31a)로부터 이격된 상부지점에 탱크(32)의 하부가 위치되어 브레이징되는 탱크결합면(31c)을 가지며,
   상기 헤더(31)의 탱크결합면(31c)에 위치되어 탱크(32) 및 헤더(31)와 브레이징되고 ,튜브(10)에 형성된 복수 개의 열교환매체유동로(11, 12) 중 중심부에 위치된 열교환매체유동로(11)에 삽입되어 연결되는 돌출연결부(33a)를 가짐으로써 헤더(31)와 탱크(32)의 결합에 의해 형성되는 공간을 복수 개로 분할하는 동시에 분할된 각각의 공간을 통해 열교환매체가 각각 유동되도록 하는 분할몸체(33)가 더 구비된 것을 특징으로 하는, 열교환기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 돌출연결부(33a)는 외형이 작아서 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입되는 유동로삽입부(33ab)를 가지며, 외형이 커서 상기 유동로삽입부(33ab)가 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입될 때 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입되지 못하고 튜브(10)의 끝단부에 걸려 내측의 열교환매체유동로(11)에 삽입되지 못하면서 외측의 열교환매체유동로(12)와 내측의 열교환매체유동로(11)가 소통되지 못하도록 하는 비삽입부(33ac)를 갖는 것을 특징으로 하는, 열교환기..
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 열교환기는 튜브(10) 사이에 개재되어 외부와의 열교환 효율을 높여주는 복수 개의 아우터핀(20)이나 열교환매체유동로(11, 12)에 위치된 복수 개의 이너핀(21)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 돌출연결부(33a) 중 열교환매체유동로(11)에 삽입되는 방향의 끝부분에서 튜브와 접촉되는 부분은 모따기가 되어 있거나 라운딩처리되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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