KR20130065173A

KR20130065173A - 차량용 열교환기

Info

Publication number: KR20130065173A
Application number: KR1020110131911A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 조완제
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-19
Also published as: JP2013122368A; US20130146264A1; DE102012105386A1; CN103162559A

Abstract

차량용 열교환기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 제1 유입포트와 제1 배출포트를 통해 내부로 작동유체가 유입 및 배출되는 탱크; 상기 탱크의 하부와 상부 일측에 각각 형성되는 제2 유입포트와 제2 배출포트를 통해 작동유체를 유입 및 배출시키며, 상기 탱크에 제1, 제2 챔버를 각각 형성하도록 상기 탱크의 내측 하부와 상부를 각각 구획하여 장착되는 제1, 제2 헤더; 및 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 돌출부가 형성된 플레이트를 결합해 상기 각 제1 챔버와 제2 챔버로 유입 및 배출되는 작동유체가 내부에서 이동하도록 연결유로를 갖는 적어도 하나 이상의 결합관을 형성하고, 상기 결합관의 외부에서 유동되는 작동유체와의 상호 열교환을 통해 상기 연결유로를 통과하는 작동유체를 냉각시키며, 상기 탱크의 내부에서 상기 제1 헤더와 제2 헤더를 상호 연결하는 적어도 하나 이상의 방열유닛을 포함한다.

Description

차량용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각각의 작동유체가 내부로 유입되어 상호 열교환을 통해 온도가 조절되는 차량용 열교환기에 관한 것이다.

최근의 자동차 산업은 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며, 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화, 소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.

이 중, 열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 것으로 라디에이터, 가열기, 냉각기, 증발기, 및 응축기 등에 사용되며, 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른 쪽으로 열을 방출시키게 된다.

이러한 열교환기는 이러한 열교환기는 열에너지를 재사용하거나 용도에 맞게 유입되는 작동유체의 온도를 조절하게 되고, 보통 차량의 공조시스템이나 변속기 오일쿨러 등에 적용하며, 엔진룸에 장착된다.

여기서, 열교환기는 한정적인 공간을 갖는 엔진룸에 장착 시, 공간확보 및 장착의 어려움이 발생하는 바, 소형, 경량화 및 고효율 고기능화를 위한 연구가 계속되고 있는 실정이다.

이에 따라, 최근에는 플레이트가 적층된 플레이트 타입으로 냉각수를 열교환 매체로 사용하는 판형 열교환기나, 작동유체의 흐름변경 및 난류를 형성하도록 다수개의 파이프 내부에 새경가공을 한 쉘 엔 튜브(Shell and Tube) 타입 열교환기의 개발이 이루어지고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 열교환기에서 판형 열교환기의 경우에는 고압 및 저압 유체의 상호 열교환 시, 쉘 엔 튜브 타입 열교환기에 비해 내압이 낮기 때문에 플레이트의 두께를 증대시켜야만 함에 따라, 작동유체 간 열교환 효율이 저하되고, 제작원가 증가, 및 전체적인 중량과 크기가 증대되는 문제점이 있다.

또한, 판형 열교환기에 비해 열교환 효율이 우수한 쉘 엔 튜브 타입 열교환기의 경우에는 각 파이프의 새경가공에 따른 비용이 증가되며, 매끄러운 튜브 형태로 가공됨에 따라 작동유체의 흐름변경을 유도하기가 어려워 난류형성이 이루어지지 않아 제작비용에 비해 열교환 효율을 효율적으로 상승시키기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각각의 작동유체가 내부로 유입되며, 유동하는 각 작동유체에 흐름변경 및 난류형성을 촉진함으로써, 각 작동유체의 상호 열교환 시, 열교환 효율 향상을 통해 전체적인 냉각성능을 향상시키도록 하는 차량용 열교환기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 제1 유입포트와 제1 배출포트를 통해 내부로 작동유체가 유입 및 배출되는 탱크; 상기 탱크의 하부와 상부 일측에 각각 형성되는 제2 유입포트와 제2 배출포트를 통해 작동유체를 유입 및 배출시키며, 상기 탱크에 제1, 제2 챔버를 각각 형성하도록 상기 탱크의 내측 하부와 상부를 각각 구획하여 장착되는 제1, 제2 헤더; 및 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 돌출부가 형성된 플레이트를 결합해 상기 각 제1 챔버와 제2 챔버로 유입 및 배출되는 작동유체가 내부에서 이동하도록 연결유로를 갖는 적어도 하나 이상의 결합관을 형성하고, 상기 결합관의 외부에서 유동되는 작동유체와의 상호 열교환을 통해 상기 연결유로를 통과하는 작동유체를 냉각시키며, 상기 탱크의 내부에서 상기 제1 헤더와 제2 헤더를 상호 연결하는 적어도 하나 이상의 방열유닛을 포함한다.

상기 제1, 제2 헤더는 상기 각 방열유닛에 대응하여 상호 마주하는 일면에 상기 각 방열유닛의 양단부가 장착되며, 상기 제1, 제2 챔버와 연결된 제1, 제2 장착홀이 각각 형성될 수 있다.

상기 제1 유입포트와 제1 배출포트는 상기 제1, 제2 챔버의 사이에서 상기 탱크의 양측면에 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

상기 제2 유입포트와 제2 배출포트는 상기 탱크의 상, 하면에서 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

상기 각 돌출부는 프레스 성형을 통해 상기 플레이트에 일체로 가공될 수 있다.

상기 돌출부는 상기 플레이트의 길이방향을 따라 내측면과 외측면이 반원형의 나선 형상으로 형성될 수 있다.

상기 각 돌출부는 양단부의 설정구간이 상기 제1 헤더와 제2 헤더에 각각 삽입되도록 반원형의 직선구간으로 형성될 수 있다.

상기 각 결합관은 상기 각 돌출부에 의해 원형의 파이프로서, 내주면과 외주면이 나선 형상으로 형성되며, 상기 연결유로의 내부로 유동되는 작동유체의 유동 시, 회전에 의한 소용돌이 흐름을 유도하고, 외부를 통과하는 작동유체에 난류형성을 유도할 수 있다.

상기 결합관은 각 플레이트의 돌출부가 각각 외측을 향하여 돌출되게 배치된 상태로, 상호 결합되어 형성될 수 있다.

상기 각 방열유닛은 상기 제1 헤더와 제2 헤더의 사이에서 상기 각 결합관을 상호 엇갈리게 배치시켜 장착될 수 있다.

상기 방열유닛은 상기 제1 헤더와 제2 헤더의 크기에 따라, 상기 방열유닛에 포함된 결합관의 개수를 조절해 적용하도록 상기 각 결합관을 기준으로 분리 가능하게 형성될 수 있다.

상기 방열유닛은 상기 플레이트에 형성되는 각 돌출부의 내측면이 상호 마주하게 배치시킨 상태로, 두 개의 플레이트를 상호 결합하여 상기 연결유로를 갖는 결합관을 형성할 수 있다.

상기 방열유닛은 상기 플레이트에 형성되는 상기 각 돌출부의 내측면이 상호 대응되게 배치되도록 하나의 플레이트를 접은 상태로, 결합하여 상기 연결유로를 갖는 결합관을 형성할 수 있다.

상기 플레이트는 상기 각 돌출부의 사이에 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 유동홀이 형성될 수 있다.

상기 각 결합관의 연결유로 내부를 통과하는 작동유체의 유동방향과 상기 각 결합관의 외부를 통과하는 작동유체의 유동방향은 서로 수직방향일 수 있다.

상기 제1 유입포트와 제1 배출포트는 상기 탱크의 상, 하부에서 상기 제1, 제2 헤더를 관통하여 형성되며, 상기 탱크의 상, 하면 일측에 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

상기 제2 유입포트와 제2 배출포트는 상기 제1 유입포트와 제1 배출포트에 대응하여 상기 탱크의 상, 하면 타측에 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

상기 제1 유입포트는 상기 제2 유입포트와 상기 탱크의 상, 하부에서 서로 대향되게 위치되어 상기 각 유입포트를 통해 유입되어 상기 탱크의 내부에서 상기 방열유닛의 연결유로 내부로 이동하는 작동유체와, 결합관의 외부로 유동하는 작동유체를 서로 반대방향으로 이동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 의하면, 각각의 작동유체가 내부로 유입되며, 유동하는 각 작동유체에 흐름변경 및 난류형성을 촉진함으로써, 각 작동유체의 상호 열교환 시, 열교환 효율 향상을 통해 전체적인 냉각성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 나선형상의 돌출부가 가공된 플레이트가 상호 결합되어 작동유체가 유동되는 나선 형상의 연결유로를 형성함으로써, 제작원가 절감 및 전체 중량을 낮추는 효과도 있다.

또한, 고압의 작동유체가 이동되는 연결유로의 전체형상이 원형으로 이루어짐에 따라 종래 판형 열교환기에 비해 내압을 향상시켜 전체적인 내구성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 투영 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 방열유닛의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 방열유닛의 분해 사시도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 9는 도 8의 C-C 선에 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기의 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 투영 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 선에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 방열유닛의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 방열유닛의 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 각각의 작동유체가 내부로 유입되며, 유동하는 각 작동유체에 흐름변경 및 난류형성을 촉진함으로써, 각 작동유체의 상호 열교환 시, 열교환 효율 향상을 통해 전체적인 냉각성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 탱크(110), 제1, 제2 헤더(120, 130), 및 방열유닛(140)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 탱크(110)는 제1 유입포트(112)와 제1 배출포트(114)를 통해 내부로 작동유체가 유입 및 배출된다.

본 실시예에서, 상기 제1, 제2 헤더(120, 130)는 상기 탱크(110)의 하부와 상부 일측에 각각 형성되는 제2 유입포트(122)와 제2 배출포트(132)를 통해 작동유체를 유입 및 배출시키도록 상기 탱크(110)의 내측 상, 하부를 구획하여 각각 장착된다.

이러한 제1, 제2 헤더(120, 130)는 상기 제2 유입포트(122)를 통해 유입되는 작동유체가 상기 탱크(110)의 내부에서 제1 유입포트(112)를 통해 유입되는 작동유체와 혼합되는 것을 방지하도록 상기 탱크(110)에 별도의 제1, 제2 챔버(124, 134)를 각각 형성하게 된다.

즉, 상기 제1 챔버(124)는 상기 탱크(110)의 하부에 위치되고, 제2 챔버(134)는 상기 탱크(110)의 하부에 위치되며, 상기 제1 챔버(124)와 연결된 제2 유입포트(122)와 제2 챔버(134)와 연결된 제2 배출포트(132)를 통해 유입 및 배출되는 작동유체를 임시로 저장하게 된다.

여기서, 상기 제1 유입포트(112)와 제1 배출포트(114)는 상기 제1, 제2 챔버(124, 134)의 사이에서 상기 탱크(110)의 양측면 상, 하부에 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

따라서, 상기 제1 유입포트(112)를 통해 유입된 작동유체는 상기 탱크(110)의 내부에서 상기 제1 배출포트(114)를 향하여 이동 시, 제1, 제2 헤더(124, 134)의 사이에서 탱크(110)의 내부에 고르게 분포되어 유동하게 된다.

그리고 상기 제2 유입포트(122)와 제2 배출포트(132)는 상기 탱크(110)의 상, 하면에서 각각 대각선 방향으로 위치된다.

즉, 본 실시예에서, 상기 제2 유입포트(122)는 제1 유입포트(112)의 반대측에서 상기 탱크(100)의 하면에 형성되고, 제2 배출포트(132)는 제1 배출포트(114)의 반대측에서 탱크의 상면에 형성된다.

본 실시예에서, 상기 제1, 제2 헤더(120, 130)는 상기 각 방열유닛(140)에 대응하여 상호 마주하는 일면에 상기 각 방열유닛(140)의 양단부가 장착되며, 상기 제1, 제2 챔버(124, 134)와 연결된 제1, 제2 장착홀(126, 136)이 각각 형성된다.

그리고 상기 방열유닛(140)은 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 돌출부(144)가 형성된 플레이트(142)를 결합해 상기 각 제1 챔버(124)와 제2 챔버(134)로 유입 및 배출되는 작동유체가 내부에서 이동하도록 연결유로(146)를 갖는 다수개의 결합관(148)을 형성한다.

이러한 방열유닛(140)은 다수개로 구성되며, 상기 탱크(110)의 내부에서 결합관(148)의 외부로 유동되는 작동유체와의 상호 열교환을 통해 상기 연결유로(146)를 통과하는 작동유체를 냉각시키며, 상기 탱크(110)의 내부에서 상기 제1 헤더(120)와 제2 헤더(130)를 상호 연결하게 된다.

즉, 상기 방열유닛(140)은 상기 제1, 제2 헤더(120, 130)에 각각 형성되는 제1, 제2 장착홀(126, 136)에 양단이 삽입된 상태로 장착되어 제1 챔버(124)와 제2 챔버(134)를 상호 연결하게 된다.

또한, 상기 각 방열유닛(130)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 헤더(120)와 제2 헤더(130)의 사이에서 상기 각 결합관(148)을 상호 엇갈리게 배치시켜 장착될 수 있다.

이에 따라, 상기 각 방열유닛(140)은 탱크(110)의 내부에서 제1, 제2 헤더(120, 130)의 내측에 복층으로 구성되며, 외부를 통과하는 작동유체는 각 결합관(148)의 외부와 접촉면적이 증대된다.

여기서, 상기 각 결합관(148)의 연결유로(146) 내부를 통과하는 작동유체의 유동방향과 상기 각 결합관(148)의 외부를 통과하는 작동유체의 유동방향은 서로 수직방향으로 각각 유동되면서 각 작동유체의 상호 열교환이 이루어진다.

따라서, 상기 열교환기(100)는 작동유체와 외기가 각각 다른 방향으로 유동됨에 따라, 보다 효율적인 열교환이 가능해 질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 돌출부(144)는, 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 플레이트(142)의 길이방향을 따라 내측면과 외측면이 반원형의 나선 형상으로 형성된다.

여기서, 상기 각 돌출부(144)는 양단부의 설정구간이 상기 제1 헤더(120)와 제2 헤더(130)에 형성되는 제1, 제2 장착홀(126, 136)에 각각 삽입된 상태로 밀폐가 용이하도록 반원형의 직선구간으로 형성된다.

이러한 각 돌출부(144)는 프레스 성형을 통해 상기 플레이트(142)에 일체로 가공될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 결합관(148)은 상기 각 돌출부(144)에 의해 원형의 파이프로서, 내주면과 외주면이 나선 형상으로 형성된다.

이러한 각 결합관(148)은 상기 연결유로(146)의 내부로 유동되는 작동유체의 유동 시, 회전에 의한 소용돌이 흐름을 유도하게 된다.

또한, 상기 각 결합관(148)은 외부를 통과하는 작동유체에 난류형성을 유도함으로써, 각 작동유체의 상호 열교환 시, 열교환 효율을 향상시키게 된다.

여기서, 상기 각 결합관(148)은 각 플레이트(142)의 돌출부(144)가 각각 외측을 향하여 돌출되게 배치된 상태로, 상호 결합되어 파이프 형상의 관을 이루도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 방열유닛(140)은 상기 플레이트(142)에 형성되는 각 돌출부(144)의 내측면이 상호 마주하게 배치시킨 상태로, 두 개의 플레이트(142)를 상호 결합하여 연결유로(146)를 갖는 결합관(148)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 각 플레이트(142)는 용접 등을 통해 상호 결합될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 방열유닛(140)은 상기 제1 헤더(120)와 제2 헤더(130)의 크기에 따라, 상기 방열유닛(140)에 포함된 결합관(148)의 개수를 조절해 적용하도록 상기 각 결합관(148)을 기준으로 분리 가능하게 형성된다.

즉, 본 실시예에서는, 도 4와 같이, 상기 제1, 제2 헤더(120, 130)의 크기에 맞게 7개의 결합관(148)이 형성된 방열유닛(140)을 적용하였으나, 이에 한정된 것은 아니며, 제1, 제2 헤더(120, 130)의 크기에 따라 다수개의 결합관(148)이 형성된 방열유닛(140)에서 각 결합관(148)의 개수를 조절하여 분리한 상태로 적용할 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 각 플레이트(142)는 상기 각 돌출부(144)의 사이에 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 유동홀(149)이 형성된다.

상기 각 유동홀(149)은 상기 각 플레이트(142)에서 돌출부(144)의 프레스 성형 후, 펀칭공정을 통해 형성될 수 있다.

여기서, 상기 유동홀(149)은 복층으로 구성되는 상기 각 방열유닛(140)의 외부를 통과하는 작동유체의 상, 하 이동을 유리하게 함으로써, 상기 각 결합관(148)의 외주면에 유체 흐름을 고르게 분포시킬 수 있어 열교환 효율을 더욱 증대시키는 기능을 하게 된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 방열유닛(140)은 두 개의 플레이트(142)가 상호 결합되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 하나의 플레이트(142)에 각각 형성되는 상기 돌출부(144)의 내측면이 상호 대응되게 배치되도록 상기 플레이트(142)를 접은 상태로, 결합하여 상기 연결유로(146)를 갖는 결합관(148)을 형성할 수도 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 작동 상태도이다.

먼저, 상기 열교환기(100)의 내부에서 이동되는 작동유체는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 유입포트(112)를 통하여 탱크(110)의 내부로 유입되어 상기 각 방열유닛(140)의 결합관(148) 외부를 지나 제1 배출포트(114)를 통해 배출된다.

그리고 제2 유입포트(122)를 통해 제1 챔버(124)로 유입된 작동유체는 상기 각 방열유닛(140)에 형성된 각 결합관(148)의 연결유로(146)를 따라 제2 챔버(134)로 유동된다.

이 때, 상기 각 결합관(148)은 상기 각 돌출부(144)가 상호 결합되어 나선형 파이프 형상으로 형성됨으로써, 연결유로(146)의 내부에서 유동되는 작동유체를 회전시켜 소용돌이 흐름을 발생시키게 된다.

여기서, 상기 탱크(110)의 내부에서 방열유닛(140)의 외부로 유동하는 작동유체는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 각 결합관(148)의 외부를 따라 유동됨으로써, 상기 각 돌출부(144)의 나선형상에 의해 난류형성이 촉진된다.

동시에, 탱크(110) 내부의 작동유체는 상기 각 유동홀(149)을 통해 복층으로 구성된 상기 각 방열유닛(140)의 상, 하부로 고르게 분포되어 연결유로(146)를 통과하는 작동유체와의 상호 열교환이 효율적으로 이루어지게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)를 설명함에 있어, 상기 열교환기(100)의 탱크(110) 내부로 유입되는 각 작동유체는 차량에 있어서 열교환이 요구되는 냉각수, 엔진오일, 변속기오일, 에어컨 냉매, 및 차량 배기가스 등이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는 차량을 포함한 모든 분야에 적용이 가능하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이고, 도 9는 도 8의 C-C 선에 따른 단면도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기의 작동 상태도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기(200)는 전술한 제1 실시예와 전체적인 구성은 동일하나, 단지, 제1 유입포트(212)와 제1 배출포트(214)의 위치에서만 차이점이 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기(200)에서, 제1 유입포트(212)와 제1 배출포트(214)는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 탱크(210)의 상, 하부에서 상기 제1, 제2 헤더(220, 230)를 관통하여 형성된다.

이러한 제1 유입포트(212)와 제1 배출포트(214)는 상기 탱크(110)의 상, 하면 일측에 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

그리고 상기 제2 유입포트(222)와 제2 배출포트(232)는 상기 제1 유입포트(212)와 제1 배출포트(214)에 대응하여 상기 탱크(210)의 상, 하면 타측에 각각 대각선 방향으로 위치될 수 있다.

여기서, 상기 제1 유입포트(212)는 상기 제2 유입포트(222)와 상기 탱크(110)의 상, 하부에서 서로 대향되게 위치되어 상기 각 유입포트(212, 222)를 통해 유입되어 상기 탱크(210)의 내부에서 방열유닛(240)의 연결유로(246) 내부로 이동하는 작동유체와, 결합관(248)의 외부로 유동하는 작동유체를 서로 반대방향으로 이동시키게 된다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기(200)는, 도 10에서 도시한 바와 같이, 각 작동유체의 유동방향을 서로 반대방향으로 이동시키면서 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열교환기(200)를 설명함에 있어, 상기 각 유입포트(212, 222)와 배출포트(214, 234)를 제외한 탱크(210), 제1, 제2 헤더(220, 230), 및 방열유닛(240)과 각 구성요소의 구성 및 작동은 전술한 제1 실시예와 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100, 200)를 적용하면, 각각의 작동유체가 내부로 유입되며, 유동하는 각 작동유체에 흐름변경 및 난류형성을 촉진함으로써, 각 작동유체의 상호 열교환 시, 열교환 효율 향상을 통해 전체적인 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 나선형상의 돌출부(144)가 가공된 플레이트(142)가 상호 결합되어 작동유체가 유동되는 나선 형상의 연결유로(146)를 형성함으로써, 제작원가 절감 및 전체 중량을 낮출 수 있다.

또한, 고압의 작동유체가 이동되는 연결유로(146)의 전체형상이 원형으로 이루어짐에 따라 종래 판형 열교환기에 비해 내압을 향상시켜 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100, 200 : 열교환기 110, 210 : 탱크
112, 212 : 제1 유입포트 114, 214 : 제1 배출포트
120, 220 : 제1 헤더 122, 222 : 제2 유입포트
124 : 제1 챔버 126 : 제1 장착홀
130, 230 : 제2 헤더 132, 232 : 제2 배출포트
134 : 제2 챔버 136 : 제2 장착홀
140 : 방열유닛 142 : 플레이트
144 : 돌출부 146 : 연결유로
148 : 결합관 149 : 유동홀

Claims

제1 유입포트와 제1 배출포트를 통해 내부로 작동유체가 유입 및 배출되는 탱크;
상기 탱크의 하부와 상부 일측에 각각 형성되는 제2 유입포트와 제2 배출포트를 통해 작동유체를 유입 및 배출시키며, 상기 탱크에 제1, 제2 챔버를 각각 형성하도록 상기 탱크의 내측 하부와 상부를 각각 구획하여 장착되는 제1, 제2 헤더; 및
길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 돌출부가 형성된 플레이트를 결합해 상기 각 제1 챔버와 제2 챔버로 유입 및 배출되는 작동유체가 내부에서 이동하도록 연결유로를 갖는 적어도 하나 이상의 결합관을 형성하고, 상기 결합관의 외부에서 유동되는 작동유체와의 상호 열교환을 통해 상기 연결유로를 통과하는 작동유체를 냉각시키며, 상기 탱크의 내부에서 상기 제1 헤더와 제2 헤더를 상호 연결하는 적어도 하나 이상의 방열유닛;
을 포함하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 헤더는
상기 각 방열유닛에 대응하여 상호 마주하는 일면에 상기 각 방열유닛의 양단부가 장착되며, 상기 제1, 제2 챔버와 연결된 제1, 제2 장착홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1 유입포트와 제1 배출포트는
상기 제1, 제2 챔버의 사이에서 상기 탱크의 양측면에 각각 대각선 방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제2 유입포트와 제2 배출포트는
상기 탱크의 상, 하면에서 각각 대각선 방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 돌출부는
프레스 성형을 통해 상기 플레이트에 일체로 가공되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 돌출부는
상기 플레이트의 길이방향을 따라 내측면과 외측면이 반원형의 나선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 각 돌출부는
양단부의 설정구간이 상기 제1 헤더와 제2 헤더에 각각 삽입되도록 반원형의 직선구간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 결합관은
상기 각 돌출부에 의해 원형의 파이프로서, 내주면과 외주면이 나선 형상으로 형성되며, 상기 연결유로의 내부로 유동되는 작동유체의 유동 시, 회전에 의한 소용돌이 흐름을 유도하고, 외부를 통과하는 작동유체에 난류형성을 유도하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 결합관은
각 플레이트의 돌출부가 각각 외측을 향하여 돌출되게 배치된 상태로, 상호 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 방열유닛은
상기 제1 헤더와 제2 헤더의 사이에서 상기 각 결합관을 상호 엇갈리게 배치시켜 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 방열유닛은
상기 제1 헤더와 제2 헤더의 크기에 따라, 상기 방열유닛에 포함된 결합관의 개수를 조절해 적용하도록 상기 각 결합관을 기준으로 분리 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 방열유닛은
상기 플레이트에 형성되는 각 돌출부의 내측면이 상호 마주하게 배치시킨 상태로, 두 개의 플레이트를 상호 결합하여 상기 연결유로를 갖는 결합관을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 방열유닛은
상기 플레이트에 형성되는 상기 각 돌출부의 내측면이 상호 대응되게 배치되도록 하나의 플레이트를 접은 상태로, 결합하여 상기 연결유로를 갖는 결합관을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플레이트는
상기 각 돌출부의 사이에 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 결합관의 연결유로 내부를 통과하는 작동유체의 유동방향과 상기 각 결합관의 외부를 통과하는 작동유체의 유동방향은 서로 수직방향인 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1 유입포트와 제1 배출포트는
상기 탱크의 상, 하부에서 상기 제1, 제2 헤더를 관통하여 형성되며, 상기 탱크의 상, 하면 일측에 각각 대각선 방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제16항에 있어서,
상기 제2 유입포트와 제2 배출포트는
상기 제1 유입포트와 제1 배출포트에 대응하여 상기 탱크의 상, 하면 타측에 각각 대각선 방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제16항에 있어서,
상기 제1 유입포트는
상기 제2 유입포트와 상기 탱크의 상, 하부에서 서로 대향되게 위치되어 상기 각 유입포트를 통해 유입되어 상기 탱크의 내부에서 상기 방열유닛의 연결유로 내부로 이동하는 작동유체와, 결합관의 외부로 유동하는 작동유체를 서로 반대방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.