KR20190026365A

KR20190026365A - 열교환기용 코어 어셈블리

Info

Publication number: KR20190026365A
Application number: KR1020170113166A
Authority: KR
Inventors: 정기석
Original assignee: (주)해송엔지니어링
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-13

Abstract

본 발명은 냉각수 또는 오일과 같은 유체를 냉각시키는 열교환기를 구성하는 코어 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 열매체유닛에 사용되는 튜브바를 생략하고, 튜브바 대신 하부 플레이트와 상부 플레이트를 롤 포밍(roll forming)하여 스페이서부를 형성함으로써, 튜브바 제조 및 적층 내지 정렬하는 노력과 비용을 절감하여 부품 단순화, 공수 감소 및 제조 원가를 절감할 수 있는 열교환기용 코어 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

열교환기용 코어 어셈블리{core assembly for heat exchanger}

일반적으로 선박 또는 자동차 등의 엔진을 구동함에 있어, 연소실 안의 연소가스의 온도는 2,000℃ 이상에 이르고, 이 온도의 상당한 양이 실린더, 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도된다.

이러한 부분의 온도가 과도하게 높아지면 부품 재료의 강도가 저하되어 고장이 생기거나 수명이 단축되고, 연소상태가 나빠져 노킹이나 조기 점화가 발생하며 그 결과 엔진의 출력이 저하된다.

또한, 냉각이 불완전한 상태에서는 실린더 벽의 유막이 끊기는 등의 윤활기능의 저하와 냉각수의 변질 등으로 이상마모, 눌러 붙는 등 고장의 원인이 된다. 반대로 지나치게 냉각되면 연소에서 발생한 열량 가운데 냉각으로 손실되는 열량이 크기 때문에, 엔진의 열효율이 낮아지고 연료 소비량의 증가하는 등의 문제가 생기므로 엔진의 온도를 알맞게 유지해주어야 한다. 이와 같이 엔진을 통과하며 가열된 냉각수(열매체)는 열교환기를 통해 적정한 수준으로 냉각시켜야 한다. 냉각수와 마찬가지로 엔진을 구동할 때 엔진오일, 미션오일 등이 필수적으로 사용되며, 오일(열매체)은 엔진 실린더, 크랭크 샤프트와 같은 기계적 부품의 냉각 및 섭동부위의 마찰을 줄이기 위한 윤활작용을 하며, 열교환기를 통해 냉각시켜야 한다.

도 1b는 종래 열교환기를 도시하는 사시도이고, 도 1c는 도 1b의 A부분을 확대 도시한 도면으로서, 이를 참조하면 열교환기는 오일과 같은 열매체가 유입되는 유입구(15)가 형성된 상부탱크(10)와, 유출구(25)가 형성된 하부탱크(20)와, 상부탱크(10)로부터 유입된 오일을 외부공기에 의해 냉각시키는 코어 어셈블리(30)를 포함하여 구성된다.

상기 코어 어셈블리는 가장 먼저 코어 어셈블리의 각 구성을 조립하여 브레이징 용접을 통해 완성한 후 이 코어 어셈블리에 상,하부탱크를 접합하고, 상,하부탱크에 냉각수를 공급하고 배출시키기 위한 파이프 등을 접합하는 과정을 개별적으로 작업하여 제조된다.

그리고 코어 어셈블리(30)는 에어핀(42)과, 에어핀(42)의 상하로 배치되는 헤드바(43)로 이루어지는 다수의 에어유닛(41)을 포함하는 에어부(40) 및 각 에어유닛(41)의 좌우로 배치되는 다수의 열매체유닛(미도시)을 포함하는 오일부(50)로 이루어지며, 상기 에어유닛과 열매체유닛은 플레이트를 경계로 교대로 배치된다.

상기 열매체유닛은 하부 및 상부 플레이트 사이에 삽입된 핀과, 상기 핀의 양단에 배치되는 튜브바로 이루어지며, 각 플레이트와 튜브바가 교대로 적층되어 튜브바의 상,하면에서 브레이징 접합이 이루어진다.

다만, 상기 플레이트와, 핀, 튜브바를 놓는 위치가 구획되어 있지 않아 조립 과정이 복잡하고, 적층할 때 이들이 제 위치에 놓이지 않거나 조립 작업 중 위치가 틀어지는 경우 불량이 발생하게 되는 문제가 있다. 또한, 튜브바의 상,하면에서만 접합이 이루어지기 때문에, 일부에서 접합이 완전하게 이루어지지 않은 경우 오일 등이 샐 수 있어 기밀성능, 접합 강도 및 내압성을 향상시킬 수 있는 구조의 코어 어셈블리의 개발이 필요한 실정이다.

또한, 열매체유닛은 플레이트와, 튜브바와, 핀 등을 작업시마다 조립하여야 하므로 자동화가 어렵고, 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1417218호 2. 대한민국 공개특허 제10-2013-0117421호 3. 대한민국 등록특허 제10-1374925호

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 열매체유닛에 사용되는 튜브바를 생략하고, 튜브바 대신 하부 플레이트와 상부 플레이트를 롤 포밍(roll forming)하여 스페이서부를 형성함으로써, 튜브바 제조 및 적층 내지 정렬하는 노력과 비용을 절감하여 부품 단순화, 공수 감소 및 제조 원가를 절감할 수 있는 열교환기용 코어 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 열교환기용 코어 어셈블리는 열매체가 흐르는 열매체유닛과, 상기 열매체와 열교환하는 공기가 흐르는 에어유닛을 포함하는 것으로서, 상기 열매체유닛은 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 핀이 배치되는 구조로 이루어지되, 상기 하부 플레이트는 하부 평판부와, 상기 하부 평판부의 양단부에서 절곡하여 형성되는 하부 스페이서부로 이루어지며, 상기 상부 플레이트는 상부 평판부와, 상기 상부 평판부의 양단부에서 절곡하여 형성되며 상기 하부 스페이서부와 접합되는 상부 스페이서부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 코어 어셈블리에 있어서, 하부 스페이서부 및 상부 스페이서부는 각각 하부 및 상부 평판부와 평행하도록 적어도 한 번 절곡된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 코어 어셈블리에 있어서, 상부 스페이서부는 상기 하부 스페이서부 상에 적층되어 맞대기 접합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 코어 어셈블리에 있어서, 하부 스페이서부는 상기 하부 평판부의 단부에서 연장되되 하부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 단부에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부와, 상기 제1절곡부와 제2절곡부 사이에 형성되는 끼움홈으로 이루어지고, 상기 상부 스페이서부는 상기 상부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부로 이루어지며, 상기 상부 스페이서부의 제1절곡부는 상기 끼움홈에 측방향에서 슬라이딩하면서 끼워져 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 코어 어셈블리에 있어서, 하부 스페이서부는 일단부에는 끼움용 스페이서부가 형성되고, 타단부에는 적층용 스페이서부가 형성되며, 상기 끼움용 스페이서부는 상기 하부 평판부의 일단부에서 연장되되 하부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 단부에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부와, 상기 제1절곡부와 제2절곡부 사이에 형성되는 끼움홈으로 이루어지고, 상기 상부 스페이서부의 일단부는 상기 상부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부로 이루어지며, 상기 상부 스페이서부의 제1절곡부를 상기 끼움홈에 삽입한 다음, 상기 적층용 스페이서부를 상부 스페이서부의 타단부 상에 적층하여 조립되는 것을 특징으로 한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 열교환기용 코어 어셈블리는 기존 열매체유닛에 사용되는 튜브바를 생략하고, 튜브바 대신 하부 플레이트와 상부 플레이트를 롤 포밍(roll forming)하여 스페이서부를 형성함으로써, 튜브바 제조 및 적층 내지 정렬하는 노력과 비용을 절감하여 부품 단순화, 공수 감소 및 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1a는 에어유닛과 열매체유닛이 교번하여 적층된 일반적인 코어 어셈블리를 도시하는 사시도이고, 도 1b는 종래 열교환기를 도시하는 사시도이고, 도 1c는 도 1b의 A부분을 확대 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 열매체유닛의 제1실시예를 도시하는 사시이다.
도 3은 본 발명의 열매체유닛의 제2실시예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 열매체유닛의 제3실시예를 도시하는 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 열매체유닛의 제4실시예를 도시하는 정면도이고, 도 5b는 도 5a의 열매체유닛이 조립되는 모습을 도시하는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 따른 코어 어셈블리(100)는 열매체를 냉매인 공기로 냉각시키는 열교환기에 사용되는 것으로서, 크게 도 1a에 도시된 종래의 열교환기용 코어 어셈블리와 마찬가지로 열매체가 흐르는 열매체유닛(101)과, 상기 열매체와 열교환하는 공기가 흐르는 에어유닛(103)로 이루어진다.

다만, 본 발명에서는 기존 열매체유닛(101)에 사용되는 튜브바를 생략하는 대신 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하부 플레이트(110)와 상부 플레이트(110a)를 롤 포밍(roll forming)하여 스페이서부(113,113a)를 형성함으로써, 부품 단순화와, 공수 감소 및 원가 절감할 수 있는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 열매체유닛(101)은 하부 플레이트(110)와 상부 플레이트(110a) 사이에 핀(120)이 배치되는 구조로 이루어진다. 하부 플레이트(110) 및 상부 플레이트(110a)에는 각각 클래드층(미도시)이 형성되는데, 상기 클래드층이 브레이징시 가열에 의해 용융되면서 접합이 이루어지게 된다.

상기 하부 플레이트(110)는 하부 평판부(111)와, 상기 하부 평판부(111)의 양단부에서 절곡하여 형성되는 하부 스페이서부(113)로 이루어진다.

상기 상부 플레이트(110a)는 상부 평판부(111a)와, 상기 상부 평판부(111a)의 양단부에서 절곡하여 형성되며 상기 하부 스페이서부(113)와 접합되는 상부 스페이서부(113a)로 이루어진다.

그리고 상기 하부 스페이서부(113) 및 상부 스페이서부(113a)는 각각 하부 및 상부 평판부(111a)와 평행하도록 적어도 한 번 절곡하여 형성되며, 상부 스페이서부(113a)는 상기 하부 스페이서부(113) 상에 적층되어 맞대기 접합되는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 하부 스페이서부(113) 및 상부 스페이서부(113a)는 각각 도 2에 도시된 바와 같이 하부 평판부(111) 및 상부 평판부(111a)에서 연장되며 중앙 쪽으로 절곡되는 제1절곡부(115, 115a)와, 상기 제1절곡부(115, 115a)에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부(116, 116a)로 이루어지고, 제1절곡부(115, 115a)와, 제2절곡부(116, 116a)는 하부 평판부(111) 및 상부 평판부(111a)와 평행하게 절곡된다.

그리고 하부 스페이서부(113)를 상부 스페이서부(113a) 상에 적층되면 상기 하부 스페이서부(113)의 제2절곡부(116)와, 상부 스페이서부(113a)의 제2절곡부(116a)가 맞닿은 상태로 브레이징 접합된다.

도 2에 도시된 제1실시예에서는 하부 스페이서부(113) 및 상부 스페이서부(113a)가 각각 평판부(111,111a), 제2절곡부(116,116a) 및 제1절곡부(115,115a) 순으로 배치되는 반면, 도 3에 도시된 제2실시예는 하부 스페이서부(113) 및 상부 스페이서부(113a)가 각각 평판부(111,111a), 제1절곡부(115,115a)와, 제2절곡부(116,116a) 순으로 배치되다는 점에서 차이가 있다.

그리고 도시하지 않았지만, 하부 스페이서부(113)는 제1절곡부만으로 이루어지고, 상부 스페이서부(113a)는 두 번 절곡하여 제1, 2절곡부로 구성하는 등 핀의 두께에 맞추어 다양하게 조합할 수 있으며, 절곡되는 방향도 도 2, 3과 같이 필요에 따라 다르게 구성할 수 있다.

제1실시예 및 제2실시예는 하부 플레이트와 상부 플레이트 양단에 배치되던 기존의 튜브바를 생략하기 때문에 제조 원가를 감소할 수 있으며, 조립 과정에서도 튜브바를 정렬하는 데 소요되는 시간과 노력을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 열매체유닛의 제3실시예를 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 열매체유닛의 제4실시예를 도시하는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예는 제1실시예 및 제2실시예와 같이 조립시 하부 스페이서부(113)를 단순히 상부 스페이서부(113a) 상에 적층하는 방식이 아닌 하부 스페이서부(113)에 상부 스페이서부(113a)를 슬라이딩 방식으로 끼움 결합하여 조립한다는 점에서 차이가 있다.

보다 구체적으로, 본 실시예의 하부 스페이서부(113)는 상기 하부 평판부(111)의 단부에서 연장되되 하부 평판부(111)의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부(115)와, 상기 제1절곡부(115)의 단부에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부(116)와, 상기 제1절곡부(115)와 제2절곡부(116) 사이에 형성되는 끼움홈(117)으로 이루어진다.

상기 상부 스페이서부(113a)는 상기 상부 평판부(111a)의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부(115a)로 이루어지고, 상기 상부 스페이서부(113a)의 제1절곡부(115a)는 상기 끼움홈(117)에 측방향에서 슬라이딩하면서 끼워져 조립된다.

이러한 끼움 결합 방식으로 하부 스페이서부(113)와 상부 스페이서부(113a)를 조립한 다음, 접합하게 되면 접합면이 많아져 접합 강도가 크게 향상되고 열매체유닛이 브레이징 접합 전에 가조립되기 때문에 열매체유닛과 에어유닛을 교대로 조립하는 과정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 하부 스페이서부(113)와 상부 스페이서부(113a) 끼움 결합을 하기 때문에 밀폐 성능이 크게 향상되어 열매체가 하부 플레이트와 상부 플레이트 양단으로 새어나오는 것을 확실히 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시예는 도 4에서 상부 스페이서부(113a)를 하부 스페이서부(113)에 슬라이딩 방식으로 조립하는 데에 따른 조립 과정의 복잡함으로 보완하기 위해 안출된 것으로서, 본 실시예의 하부 스페이서부는 일단부에는 끼움용 스페이서부(113b)가 형성되고, 타단부에는 적층용 스페이서부(113c)가 형성된다는 점에서 제3실시예와 차이가 있다.

보다 구체적으로, 상기 끼움용 스페이서부(113b)는 상기 하부 평판부(111)의 일단부에서 연장되되 하부 평판부(111)의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부(115)와, 상기 제1절곡부(115)의 단부에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부(116)와, 상기 제1절곡부(115)와 제2절곡부(116) 사이에 형성되는 끼움홈(117)으로 이루어진다.

상기 상부 스페이서부(113a)의 일단부는 상기 상부 평판부(111a)의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부(115a)로 이루어지고, 타단

상기 상부 스페이서부(113a)의 제1절곡부(115a)를 상기 끼움홈(117)에 삽입한 다음, 상기 적층용 스페이서부(113c)를 상부 스페이서부(113a)의 타단부 상에 적층하여 조립되는 것을 특징으로 한다.

이러한 제4실시예는 하부 플레이트(110)와 상부 플레이트(110a)의 일단은 끼움 결합을 하도록 하고, 타단은 적층되도록 조합한 것으로서, 일단의 끼움 결합을 통해 단순히 적층하는 도 2 및 도 3에 비해 조립시 정렬이 용이하고, 도 4에 비해 상대적으로 조립 과정을 단순화할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 코어 어셈블리 101 : 열매체유닛
110 : 플레이트 111 : 평판부
113 : 스페이서부 115 : 제1절곡부
116 : 제2절곡부 117 : 끼움홈
120 : 핀

Claims

열매체가 흐르는 열매체유닛과, 상기 열매체와 열교환하는 공기가 흐르는 에어유닛을 포함하는 코어 어셈블리에 있어서,
상기 열매체유닛은,
하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에 핀이 배치되는 구조로 이루어지되,
상기 하부 플레이트는 하부 평판부와, 상기 하부 평판부의 양단부에서 절곡하여 형성되는 하부 스페이서부로 이루어지며,
상기 상부 플레이트는 상부 평판부와, 상기 상부 평판부의 양단부에서 절곡하여 형성되며 상기 하부 스페이서부와 접합되는 상부 스페이서부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 하부 스페이서부 및 상부 스페이서부는 각각,
하부 및 상부 평판부와 평행하도록 적어도 한 번 절곡된 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 상부 스페이서부는 상기 하부 스페이서부 상에 적층되어 맞대기 접합되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 하부 스페이서부는 상기 하부 평판부의 단부에서 연장되되 하부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 단부에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부와, 상기 제1절곡부와 제2절곡부 사이에 형성되는 끼움홈으로 이루어지고,
상기 상부 스페이서부는 상기 상부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부로 이루어지며,
상기 상부 스페이서부의 제1절곡부는 상기 끼움홈에 측방향에서 슬라이딩하면서 끼워져 조립되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 하부 스페이서부는 일단부에는 끼움용 스페이서부가 형성되고, 타단부에는 적층용 스페이서부가 형성되며,
상기 끼움용 스페이서부는 상기 하부 평판부의 일단부에서 연장되되 하부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 단부에서 바깥쪽으로 절곡되는 제2절곡부와, 상기 제1절곡부와 제2절곡부 사이에 형성되는 끼움홈으로 이루어지고,
상기 상부 스페이서부의 일단부는 상기 상부 평판부의 중심 쪽으로 절곡되는 제1절곡부로 이루어지며,
상기 상부 스페이서부의 제1절곡부를 상기 끼움홈에 삽입한 다음, 상기 적층용 스페이서부를 상부 스페이서부의 타단부 상에 적층하여 조립되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어 어셈블리.