KR20210105823A

KR20210105823A - 열교환기

Info

Publication number: KR20210105823A
Application number: KR1020210019420A
Authority: KR
Inventors: 이원택; 신성홍; 전우재
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2021-08-27

Abstract

본 발명은 탱크 상에 평면 접합부가 형성되어, 유입부와 배출부에 플랜지 결합을 용이하게 가능하고, 탱크의 제작 공정을 단순화 가능할 뿐만 아니라, 탱크의 형상 자유도를 확보 가능한 열교환기에 관한 것이다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플랜지가 결합되는 탱크 상에 평평한 형상의 결합면이 형성되어, 탱크와 플랜지의 결합 및 플랜지 가공이 용이한 열교환기에 관한 것이다.

종래의 열교환기(C)는 도 1에 도시된 바와 같이 탱크(10)가 내부 압력에 대한 충분한 내구성을 가지기 위하여 굴곡진 형상을 가지기 때문에, 탱크(10)의 냉매 유입부 또는 냉매 배출부에 결합되는 플랜지(20) 또한 이에 대응하여 결합면이 굴곡진 형상을 가져야 했다.

그러나, 탱크(10)에 결합되는 플랜지(20)의 결합면을 굴곡진 형상으로 만들기 위해서는 플랜지(20)의 결합면을 굴곡지게 가공하는 별도의 절삭 공정이 필요하고, 탱크(10)의 결합면과 플랜지(20)의 결합면 공차 관리가 미흡할 경우 들뜸 현상이 발생하여 탱크(10)와 플랜지(20) 브레이징이 용이하지 않은 문제점이 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 플랜지(20) 제작이 압출을 통하여 굴곡진 결합면(31)이 형성된 성형물(30)을 제작 후, 성형물(30)을 플랜지(20) 크기에 맞게 절단 후 가공하는 과정을 통하여 제작될 경우, 압출 과정에서 플랜지(20)의 일측면에 굴곡진 결합면(31)을 형성하여야 하기 때문에, 성형물(30)의 형상 가공이 제한되어 플랜지(20)가 크고 무거워지는 문제점 또한 있다.

한국 등록특허공보 제1518205호(2015.04.30.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 탱크와 플랜지의 브레이징을 보다 용이하게 가능한 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 탱크에 결합되는 플랜지 제작 공정을 보다 단순화 가능한 열교환기를 제공하는 것이다.

그리고, 탱크에 결합되는 플랜지의 형상을 압출 또는 단조를 통한 성형 과정에서 최적화 가능한 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따른 열교환기는, 내부에 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브를 포함하는 코어부; 상기 코어부의 양측에 각각 구비되며, 튜브 삽입홀이 형성되어 상기 튜브 삽입홀을 통해 복수개의 튜브와 유동적으로 결합되는 한 쌍의 헤더; 상기 한 쌍의 헤더 각각에 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 형성하는 한 쌍의 탱크;를 포함하며, 상기 한 쌍의 헤더탱크 중 어느 하나의 일측 탱크에는, 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로 유입되는 유입부와, 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로부터 배출되는 배출부가 구비되되, 상기 유입부와 배출부 중 적어도 하나에는, 상기 일측 탱크의 외벽이 평평한 형상으로 이루어진 평면 접합부가 형성될 수 있다.

상기 평면 접합부가 형성된 상기 유입부 또는 상기 배출부에 결합되는 플랜지;를 더 포함하며, 상기 플랜지는, 상기 유입부 또는 상기 배출부와 접합되는 탱크 접합부를 포함하고, 상기 탱크 접합부는 상기 평면 접합부에 대응하는 평평한 형상을 가질 수 있다.

상기 일측 탱크의 평면 접합부는, 상기 일측 탱크에서 상기 평면 접합부를 제외한 나머지 영역의 일측 탱크의 외벽보다 상기 일측 탱크와 결합되는 헤더 측으로 오목하게 형성될 수 있다.

상기 플랜지는 배관이 삽입되는 배관 삽입부를 포함하며, 상기 배관 삽입부는 상기 플랜지가 압출 또는 단조되는 방향으로 형성될 수 있다.

상기 플랜지는 나사가 결합되는 나사 결합부를 더 포함하며, 상기 나사 결합부는 상기 플랜지가 압출 또는 단조되는 방향으로 형성될 수 있다.

상기 플랜지는 상기 배관 삽입부가 형성된 길이 방향 일측이 상기 나사 결합부가 형성된 길이 방향 타측보다 돌출된 구조를 가질 수 있다.

상기 플랜지는 상기 평면 접합부와 마주보는 상기 나사 결합부의 길이방향 일측을 폐쇄하는 차단부를 포함할 수 있다.

상기 플랜지는, 상기 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부를 더 포함할 수 있다.

상기 연결 삽입부의 내경은 상기 배관 삽입부의 내경에 비해 작게 형성되고, 상기 연결 삽입부와 상기 배관 삽입부 사이는 단차가 형성되어 걸림턱이 형성될 수 있다.

상기 일측 탱크에는 상기 유입부와 상기 배출부에서 상기 플랜지의 연결 삽입부를 향해 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 열교환매체가 유동가능하도록 내부가 관통될 수 있다.

상기 일측 탱크와 상기 플랜지는, 상기 돌출부를 상기 연결 삽입부에 삽입한 상태에서 상기 돌출부의 끝단을 외측 반경방향으로 확대하여 서로 결합될 수 있다.

상기 돌출부의 끝단이 외측 반경방향으로 확대되어 형성되는 확관부가 상기 걸림턱에 접촉되어 지지될 수 있다.

상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부재는 길이방향 일측이 상기 일측 탱크에 결합되고, 길이방향 타측이 상기 플랜지에 결합되는 리벳일 수 있다.

상기 연결부재는 길이방향 일측이 상기 일측 탱크에 형성된 홈에 삽입된 후 외력에 의해 상기 일측 탱크 측의 끝단이 변형되며 수평 돌기를 형성하고, 길이방향 타측이 상기 플랜지에 결합되는 코킹부재일 수 있다.

길이방향 일측이 상기 유입부 또는 상기 배출부에 삽입되고, 길이방향 타측이 상기 플랜지의 연결 삽입부에 삽입된 상태로 확관되어 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 결합하는 관형 결합부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따른 열교환기 제조방법은, 내부에 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브를 포함하는 코어부; 상기 코어부의 양측에 각각 구비되며, 튜브 삽입홀이 형성되어 상기 튜브 삽입홀을 통해 복수개의 튜브와 유동적으로 결합되는 한 쌍의 헤더; 상기 한 쌍의 헤더 각각에 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 형성하는 한 쌍의 탱크; 상기 한 쌍의 헤더탱크 중 어느 하나의 일측 탱크에 구비되어 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로 유입되는 유입부와 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로부터 배출되는 배출부로서, 상기 유입부와 배출부 중 적어도 하나에는, 상기 일측 탱크의 외벽이 평평한 형상으로 이루어진 평면 접합부가 형성되는, 유입부와 배출부; 및 상기 평면 접합부가 형성된 상기 유입부 또는 상기 배출부에 결합되는 플랜지로서, 상기 플랜지는 상기 유입부 또는 상기 배출부와 접합되는 탱크 접합부를 포함하고, 상기 탱크 접합부는 상기 평면 접합부에 대응하는 평평한 형상을 가지는, 플랜지;를 포함하는 열교환기의 제조 방법으로서, S10) 상기 플랜지를 상기 유입부 및 상기 배출부 중 적어도 하나에 결합하는 단계; 및 S20) 브레이징을 통해 상기 플랜지와 상기 일측 탱크를 용융결합하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 플랜지는 배관이 삽입되는 배관 삽입부와, 상기 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부를 더 포함하고, 상기 일측 탱크에는 상기 유입부와 상기 배출부에서 상기 플랜지의 연결 삽입부를 향해 돌출되며 상기 열교환매체가 유동가능하도록 내부가 관통된 돌출부가 형성되며, 상기 S10) 단계에서는, 상기 돌출부를 상기 연결 삽입부에 삽입한 상태에서 상기 돌출부의 끝단을 외측 반경으로 확대하여 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합할 수 있다.

상기 연결 삽입부의 내경은 상기 배관 삽입부의 내경에 비해 작게 형성되고, 상기 연결 삽입부와 상기 배관 삽입부 사이는 단차가 형성되어 걸림턱이 형성되며, 상기 S10) 단계에서는, 상기 돌출부의 끝단이 외측 반경방향으로 확대되어 형성되는 확관부가 상기 걸림턱에 접촉되어 지지될 수 있다.

상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 연결하는 리벳;을 더 포함하고, 상기 S10) 단계에서는, 상기 리벳의 길이방향 일측을 상기 일측 탱크에 결합하고, 길이방향 타측을 상기 플랜지에 결합하여, 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합할 수 있다.

상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 연결하며, 길이방향 일측이 상기 일측 탱크에 형성된 홈에 삽입되고 길이방향 타측이 상기 플랜지에 결합되는 코킹부재;를 더 포함하고, 상기 S10) 단계에서는, 상기 코킹부재의 길이방향 일측을 상기 일측 탱크에 형성된 홈에 삽입한 후 외력을 가해 상기 일측 탱크 측의 상기 코킹부재의 끝단에 수평 돌기를 형성하여, 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합할 수 있다.

상기 플랜지는 배관이 삽입되는 배관 삽입부와, 상기 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부를 더 포함하고, 길이방향 일측이 상기 유입부 또는 상기 배출부에 삽입되고, 길이방향 타측이 상기 플랜지의 연결 삽입부에 삽입되는 관형 결합부재;를 더 포함하며, 상기 S10) 단계에서는, 상기 관형 결합부재의 길이방향 일측을 상기 유입부 또는 상기 배출부에 삽입하고 길이방향 타측을 상기 연결 삽입부에 삽입한 상태로 상기 관형 결합부재를 확관하여, 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합할 수 있다.

상기 일측 탱크의 외벽은 클래드재로 형성되고, 상기 S20) 단계에서는, 상기 플랜지가 상기 일측 탱크에 결합된 상태에서, 상기 일측 탱크의 외벽의 클래드재를 이용하여 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 브레이징할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 열교환기는, 탱크와 플랜지의 결합면이 모두 평평한 형상을 가지게 되므로, 플랜지의 결합면을 곡면 형상으로 가공하는 별도의 절삭 공정을 필요로 하지 않는 장점이 있다.

또한, 탱크와 플랜지의 결합면이 평평한 형상을 가지므로 공차에 의한 들뜸 현상이 발생하지 않아, 탱크와 플랜지를 보다 용이하게 브레이징 가능한 장점이 있다.

그리고, 압출 과정에서 플랜지의 형상을 자유롭게 조절 가능하므로, 플랜지의 형상을 최적화하여 플랜지 형성에 사용되는 자제를 최소화 가능할 뿐만 아니라, 플랜지의 무게 또한 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 플랜지의 압출 방향을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따른 일측 탱크에 플랜지가 결합된 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 플랜지의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 플랜지의 측단면도이다.
도 8 내지 도 12는 일측 탱크와 플랜지의 결합 구조를 나타낸 측단면도이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 확대도이다.

우선, 본 발명의 열교환기(1000)는 응축기일 수 있다. 열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 일반적으로 열교환 시스템은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 열교환매체를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 열교환매체를 팽창시키는 팽창밸브로 구성되는데, 여기에서 증발기나 응축기가 대표적인 열교환기이다. 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 냉매가　다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다. 즉, 이와 같은 열교환 시스템의 구성들 중 본 발명의 열교환기(1000)는 특히 응축기일 수 있다. 열교환기(1000)가 응축기인 경우, 응축 효율을 높이기 위하여 일측에 리시버 드라이어가 더 구비될 수 있으며, 이때 열교환매체의 유입구 및 배출구는 리시버 드라이버가 구비된 측의 반대측 헤더탱크의 탱크에 구비될 수 있다. 다만, 본 발명의 열교환기(1000)를 응축기로 제한하는 것은 아니며, 응축기가 아닌 경우에도 후술하는 본 발명의 탱크(100)와 플랜지(200)에 관한 특징들이 적용 가능함은 물론이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기(1000)는 크게 열교환이 이루어지는 코어부(Core)와, 코어부 양측에 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(H/D)와, 어느 하나의 헤더탱크에 결합되는 리시버 드라이어(R/D)를 포함할 수 있으며, 이때 리시버 드라이어(R/D)가 결합되는 헤더탱크의 반대측 헤더탱크에 열교환매체가 유입되는 유입부와 열교환매체가 배출되는 배출부가 형성되고, 유입부 및 배출부에 각각 결합되는 플랜지(200)를 더 포함할 수 있다.

코어부(Core)는 내부에 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브를 포함할 수 있고, 헤더탱크(H/D)는 코어부의 양측에 각각 구비되며, 튜브 삽입홀이 형성되어 튜브 삽입홀을 통해 복수개의 튜브와 유동적으로 결합되는 한 쌍의 헤더와, 한 쌍의 헤더 각각에 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 형성하는 한 쌍의 탱크를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명에 의하면 한 쌍의 헤더탱크(H/D) 중 어느 하나의 일측 탱크(100)에는, 열교환매체가 일측 탱크로 유입되는 유입부(110)와, 열교환매체가 일측 탱크로부터 배출되는 배출부(120)가 구비되되, 유입부와 배출부 중 적어도 하나에는 일측 탱크의 외벽이 평평한 형상으로 이루어진 평면 접합부가 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면 본 발명인 열교환기(1000)는 일측 탱크(100) 상에 플랜지(200)가 결합되어 일측 탱크(100)로 열교환매체를 유입하거나, 일측 탱크(100)를 통과한 열교환매체가 배출되는 배관과 탱크(100)를 연결하며, 일측 탱크(100)와 플랜지(200)의 결합면은 평평한 형상을 가지는 것을 권장한다. 상세히 설명하면, 위에서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 플랜지가 결합되는 탱크의 결합면이 굴곡진 형상을 가질 경우, 플랜지 또한 탱크의 굴곡진 결합면에 대응되는 형상을 가져야 하기 때문에 제조 공정이 복잡하여 지고, 탱크와 플랜지의 결합이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 플랜지 압출 성형 과정에서 플랜지의 형상을 자유롭게 조절할 수 없는 문제점 또한 있으므로, 본 발명에서는 플랜지와 탱크의 결합면을 평평하게 형성하여, 이러한 다양한 문제점을 해소하여 준 것이다.

도 4는 본 발명의 일측 탱크와 프랜지의 결합을 나타내기 위한 부분 확대도로서, 도시된 바와 같이 일측 탱크(100)는 열교환매체가 유입되는 유입부(110)와 열교환기의 내부 유로를 통과한 열교환매체가 배출되는 배출부(120)가 형성되며, 이러한 유입부(110)와 배출부(120)에 플랜지(200)가 결합되게 되므로, 플랜지(200)가 결합되는 일측 탱크(100)의 일면에 평평한 형상의 평면 접합부(130)를 형성한 후, 평면 접합부(130)에 유입부(110)와 배출부(120)를 형성하여 준 것이다. 그리고, 유입부(110) 및 배출부(120)와 플랜지(200)는 서로 밀착된 상태에서 브레이징되므로, 플랜지(200) 또한 평면 접합부(130)와 마주보는 일면에 평면 접합부(130)에 대응하는 평평한 형상의 탱크 접합부(210)가 형성될 수 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 일 예에 따른 일측 탱크에 플랜지가 결합된 측면도로서, 일측 탱크(100)는 평면 접합부(130)가 형성된 구역이 일측 탱크(100)에서 튜브가 결합되는 방향으로 함몰된 형상을 가져, 평면 접합부(130)가 형성되는 영역의 폭 방향 길이(H)가 타 영역의 폭 방향 길이(h)보다 짧게 형성되는 것을 권장한다.

상세히 설명하면, 외부로 노출되는 플랜지(200)의 노출 부위를 최소화하여 탱크와 플랜지의 결합을 보다 공고히 하고, 탱크의 외주면 형상을 평평한 형상으로 변경 시 탱크의 내구성이 약해지는 문제가 있으므로, 평면 접합부(130)가 형성되는 일측 탱크(100)의 특정 영역 폭 방향 길이(H)를 타 영역의 폭 방향 길이(h) 보다 짧게 형성하여, 평면 접합부(130)가 형성된 영역을 타 영역의 압력보다 낮춰 준 것이다.

도 6은 본 발명의 일 예에 따른 플랜지의 측단면도로서, 도 6을 참조하면 플랜지(200)는 배관이 결합되는 배관 삽입부(220)와, 나사가 결합되는 나사 결합부(230)를 더 포함하며, 배관 삽입부(220)와 나사 결합부(230)는 플랜지(200)가 압출 또는 단조되는 방향(B)으로 형성될 수 있다.

상세히 설명하면, 위에서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 종래에는 플랜지의 일면에 탱크의 굴곡진 형상에 대응하는 굴곡진 형상을 가져야 했기 때문에, 압출방향(A)과 수직 배치되는 성형물(30)의 측면에 굴곡진 결합면(31)이 형성되었기 때문에, 배관과 나사가 결합되는 홀의 방향이 성형물(30)이 압출되는 방향과 달라 성형물(30) 상에 홀을 천공할 수 없었으나, 본 발명은 플랜지(200)가 압출되는 방향(B)과 배관 삽입부(220) 및 나사 결합부(230)가 천공되는 방향이 동일하게 이루어지므로, 압출 과정에서 배관 삽입부(220)와 나사 결합부(230)의 기본 홀을 천공할 수 있는 것이다. 그리고, 플랜지(200)는 압출 후 절단되는 면이 평면 접합부(130)에 결합되는 탱크 접합부(210)로 사용되므로, 가장자리 형상을 자유롭게 조절할 수 있어, 형상 최적화 과정을 통해 플랜지(200) 형성에 사용되는 재료를 절감하고, 플랜지(200)의 무게를 최소화 가능한 장점이 있다. 나아가, 본 발명에 의하면 탱크 접합부(210)가 평면으로 이루어지기 때문에, 플랜지(200)를 압출뿐만 아니라 단조를 통해서도 성형 가능하며, 따라서 탱크(100)의 평면 접합부(130)에 매칭되도록 플랜지(200)가 단조를 통해 성형될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 플랜지의 측단면도이다. 도 6과 도 7을 비교하여 설명하면, 본 발명의 플랜지(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 탱크 접합부(210)가 단차지게 형성되어 나사 결합부(230)와 평면 접합부(130)의 접촉이 차단되는 제1 타입과, 도 7에 도시된 바와 같이 나사 결합부(240)가 차단부(245)에 의해 폐쇄되어 나사 결합부(240)와 평면 접합부(130)의 접촉이 차단되는 제2 타입으로 구분될 수 있다.

상세히 설명하면, 일측 탱크(100)와 플랜지(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 일측 탱크(100)의 평면 접합부(130)에 플랜지(200)의 탱크 접합부(210)를 밀착시킨 후, 평면 접합부(130)와 탱크 접합부(210)를 브레이징하여 서로 용융결합될 수 있다. 이때, 나사 결합부(230)가 천공될 경우 용접물이 나사 결합부(240)를 채우게 되어 나사 결합부(240)에 나사를 결합하지 못하는 문제가 발생하게 되므로, 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크 접합부(210)가 배관 삽입부(220)가 형성된 길이방향 일측이 나사 결합부(240)가 형성된 길이 방향 타측보다 돌출된 단차 구조를 가지게 하여 용접물이 나사 결합부(240)로 유입되는 것을 방지하거나, 도 7에 도시된 바와 같이 나사 결합부(220)의 길이방향 타측이 플랜지(200)의 차단부(245)에 의해 폐쇄되는 구조를 가지게 한 것이다.

한편, 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플랜지(200)는 배관 삽입부(220)와 연통되어 플랜지(100)를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부(230)를 더 포함하며, 이때 연결 삽입부(230)의 내경은 배관 삽입부의 내경에 비해 작게 형성되고, 연결 삽입부와 배관 삽입부 사이에는 단차가 형성되어 걸림턱(225)이 형성될 수 있다.

도 8 내지 도 12은 일측 탱크와 플랜지의 다양한 결합 구조를 도시한 것으로, 이하 각 결합구조에 대해 상세히 살펴보도록 한다.

도 8은 제1 실시예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 결합구조를 나타낸다. 이에 의하면, 일측 탱크(100)의 유입부(110)와 배출부(120)에 돌출부(101)가 형성되어, 돌출부(101)를 플랜지(200)의 연결 삽입부(230)에 삽입한 상태에서 확관 함으로써 이루어질 수 있다. 상세히 설명하면 돌출부(101)는 유입부(110) 또는 배출부(120)를 감싸며 플랜지(200)가 결합되는 방향으로 돌출된 형상을 가지며, 열교환매체가 유동가능하도록 내부 중심부가 관통되어 있을 수 있다. 따라서, 버링부(101)를 배관 접속부(230)에 삽입한 상태에서 확관 시 버링부(101)가 외측으로 벌어지며 연결 삽입부(230)의 내면에 밀착하게 되므로, 일측 탱크(100)에 플랜지(200)를 고정시킬 수 있는 것이다. 확관이란 관판에 관을 고정하는 방법의 하나로서, 관단의 관판에 접촉되어 있는 부분을 확대하여 관판의 구멍에 밀착시켜 고정하는 방법으로, 본 발명에 의하면 돌출부(101)를 연결 삽입부(230)에 삽입한 상태에서 돌출부(101)의 끝단을 외측 반경방향으로 확대하여 돌출부(101)의 끝단을 연결 삽입부(230)의 내면에 밀착하게 하여, 탱크(100)에 플랜지(200)를 고정시킬 수 있다.

도 9는 제2 실시예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 결합구조를 나타낸다. 한편, 이때, 제2 실시예에 따른 결합구조는, 플랜지(200)의 내부면에 걸림턱(225)이 형성됨으로써, 돌출부(101)가 확관되어 형성되는 확관부(102)가 걸림턱(225)에 걸려 일측 탱크(100)와 플랜지(200)가 결합되는 구조일 수 있다. 상세히 설명하면, 단순한 확관 만으로는 탱크와 플랜지의 결합이 공고하게 이루어지지 않을 수 있으므로, 플랜지 내부에 확관 시 돌출부의 확대된 단부인 확관부가 삽입 고정되는 걸림턱(225)을 형성하여, 탱크와 플랜지의 결합을 보다 공고히 하여 준 것이다.

도 10은 제3 실시예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 결합구조를 나타낸 것으로, 이에 의하면 일측 탱크(100)와 플랜지(200)는 연결부재(300)를 통해 이루어질 수 있으며, 이때 연결부재(300)는 리벳(300A)일 수 있다. 상세히 설명하면, 리벳(300A)의 길이방향 일측 머리부가 일측 탱크(100)에 삽입 고정되게 하고, 길이방향 타측 머리부가 플랜지(200)에 위치되게 하여 일측 탱크(100)와 플랜지(200)를 서로 결합하여 준 것이다.

도 11은 제4 실시예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 결합구조를 나타낸 것으로, 이에 의하면 일측 탱크(100)와 플랜지(200)는 연결부재(300)를 통해 이루어질 수 있으며, 이때 연결부재(300)는 코킹부재(300B)일 수 있다. 상세히 설명하면, 코킹부재(300B)는 길이방향 일측이 플랜지(200)에 결합되고, 길이방향 타측이 일측 탱크(100)에 형성된 홈에 삽입된 후 외력에 의해 단부가 변형되며 수평 돌기(310)를 형성할 수 있다. 이와 같이 수평돌기(310)가 일측 탱크 측에 형성되어 걸림결합되어 일측 탱크와 플랜지가 서로 결합될 수 있다.

도 12는 제5 실시예에 따른 일측 탱크와 플랜지의 결합구조를 나타낸 것으로, 이에 의하면 일측 탱크(100)와 플랜지(200)는 관형의 결합부재(400)를 통해 이루어질 수 있다. 상세히 설명하면, 열교환매체가 통과할 수 있는 유로가 형성된 관형의 결합부재(400)의 길이방향 일측을 유입부(110) 또는 배출부(120)에 삽입하고, 길이방향 타측을 연결 삽입부(230)에 삽입한 후 결합부재(400)를 확관하여 줌으로써, 탱크(100)와 플랜지(200)를 결합부재(400)로 연결하여 준 것이다. 여기서 상술한 바와 같이 관형의 결합부재(400)가 확관될 시, 플랜지(200) 측에 삽입된 결합부재(400)의 일단은 외측 반경방향으로 확장되어 연결 삽입부(230)의 내주면에 밀착되거나 또는 걸림턱(225)에 걸릴 수 있으며, 유입부(110) 또는 배출부(120) 측에 삽입된 결합부재(400)의 타단은 외측 반경방향으로 확장되어 유입부(110) 또는 배출부(120)에 해당하는 일측 탱크(100)의 내측에 걸릴 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 양태에 따른 열교환기의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.

본 방법의 열교환기는 도 3을 통해 앞서 설명한 열교환기(1000)로서, 본 발명의 열교환기는 내부에 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브를 포함하는 코어부; 코어부의 양측에 각각 구비되며, 튜브 삽입홀이 형성되어 튜브 삽입홀을 통해 복수개의 튜브와 유동적으로 결합되는 한 쌍의 헤더; 한 쌍의 헤더 각각에 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 형성하는 한 쌍의 탱크; 한 쌍의 헤더탱크 중 어느 하나의 일측 탱크에 구비되어 열교환매체가 일측 탱크로 유입되는 유입부와 열교환매체가 상기 일측 탱크로부터 배출되는 배출부로서, 유입부와 배출부 중 적어도 하나에는, 일측 탱크의 외벽이 평평한 형상으로 이루어진 평면 접합부가 형성되는, 유입부와 배출부; 및 평면 접합부가 형성된 유입부 또는 배출부에 결합되는 플랜지로서, 플랜지는 상기 유입부 또는 상기 배출부와 접합되는 탱크 접합부를 포함하고, 탱크 접합부는 상기 평면 접합부에 대응하는 평평한 형상을 가지는, 플랜지;를 포함할 수 있다.

본 방법은 이와 같은 열교환기에 있어서, 플랜지를 유입부 및 배출부 중 적어도 하나에 결합하는 단계(S10)와, 이후 브레이징을 통해 플랜지와 일측 탱크를 용융결합하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.

우선, S10 단계는 플랜지를 일측 탱크의 평면 접합부가 형성된 유입부 또는 배출부에 플랜지의 평면으로 이루어진 탱크 접합부를 맞닿게 하여, 브레이징을 통해 플랜지와 일측 탱크를 용융결합하기 이전에 플랜지를 일측 탱크에 기계적으로 결합하는 단계로서, 상술한 실시예의 결합구조가 이용될 수 있다.

구체적으로, 도 6, 8을 다시 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 결합방법은 다음과 같다. 플랜지(200)는 배관이 삽입되는 배관 삽입부(220)와, 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부(230)를 더 포함하고, 일측 탱크(100)에는 유입부(110)와 배출부(120)에서 플랜지의 연결 삽입부(230)를 향해 돌출되며 열교환매체가 유동가능하도록 내부가 관통된 돌출부(101)가 형성될 수 있으며, 이때 S10 단계에서는, 돌출부(101)를 연결 삽입부(230)에 삽입한 상태에서 돌출부(101)의 끝단을 외측 반경으로 확대하여 일측 탱크(100)와 플랜지(200)를 서로 결합할 수 있다.

도 6, 9를 다시 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 결합방법은 다음과 같다. 연결 삽입부(230)의 내경은 배관 삽입부(220)의 내경에 비해 작게 형성되고, 연결 삽입부(230)와 배관 삽입부(220) 사이는 단차가 형성되어 걸림턱(225)이 형성될 수 있으며, 이때 S10 단계에서는, 돌출부(101)의 끝단이 외측 반경방향으로 확대되어 형성되는 확관부(102)가 걸림턱(225)에 접촉되어 지지될 수 있다.

도 10을 다시 참조하면 본 발명의 제3 실시예에 따른 결합방법은 다음과 같다. 본 열교환기는 일측 탱크(100)와 플랜지(200)를 연결하는 리벳(300A)을 더 포함할 수 있으며, 이때 S10 단계에서는, 리벳(300A)의 길이방향 일측을 일측 탱크(100)에 결합하고, 길이방향 타측을 플랜지(200)에 결합하여, 일측 탱크(100)와 플랜지(300A)를 서로 결합할 수 있다.

도 11을 다시 참조하면 본 발명의 제4 실시예에 따른 결합방법은 다음과 같다. 본 열교환기는 일측 탱크(100)와 플랜지(200)를 연결하며, 길이방향 일측이 일측 탱크(100)에 형성된 홈에 삽입되고 길이방향 타측이 플랜지(200)에 결합되는 코킹부재(300B)를 더 포함할 수 있으며, 이때 S10 단계에서는, 코킹부재(300B)의 길이방향 일측을 일측 탱크(100)에 형성된 홈에 삽입한 후 외력을 가해 일측 탱크(100) 측의 코킹부재(300B)의 끝단에 수평 돌기(310)를 형성하여, 일측 탱크(100)와 플랜지(200)를 서로 결합할 수 있다.

도 6, 12를 다시 참조하면 본 발명의 제5 실시예에 따른 결합방법은 다음과 같다. 플랜지(200)는 배관이 삽입되는 배관 삽입부(220)와, 배관 삽입부와 연통되어 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부(230)를 더 포함하고, 본 열교환기는 길이방향 일측이 유입부(110) 또는 배출부(120)에 삽입되고, 길이방향 타측이 플랜지(200)의 연결 삽입부(230)에 삽입되는 관형 결합부재(400);를 더 포함할 수 있으며, 이때 S10 단계에서는, 관형 결합부재(400)의 길이방향 일측을 유입부(110) 또는 배출부(120)에 삽입하고 길이방향 타측을 연결 삽입부(230)에 삽입한 상태로 관형 결합부재(400)를 확관하여, 일측 탱크(100)와 플랜지(200)를 서로 결합할 수 있다. 이때 관형의 결합부재(400)가 확관될 시, 플랜지(200) 측에 삽입된 결합부재(400)의 일단은 외측 반경방향으로 확장되어 연결 삽입부(230)의 내주면에 밀착되거나 또는 걸림턱(225)에 걸릴 수 있으며, 유입부(110) 또는 배출부(120) 측에 삽입된 결합부재(400)의 타단은 외측 반경방향으로 확장되어 유입부(110) 또는 배출부(120)에 해당하는 일측 탱크(100)의 내측에 걸릴 수 있다.

본 발명은 이와 같은 다양한 결합 실시예들을 통해 S10 단계에서 플랜지를 일측 탱크에 우선적으로 결합할 수 있으며, 이후 S20 단계에서 브레이징을 통해 플랜지와 일측 탱크를 용융결합할 수 있다.

여기서, 본 발명에 의하면, 일측 탱크의 외벽은 클래드재로 형성될 수 있으며, 이때 S20 단계에서는, 플랜지가 일측 탱크에 결합된 상태에서 일측 탱크의 외벽의 클래드재를 이용하여 일측 탱크와 플랜지를 브레이징할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 브레이징 공정 전단계까지 다양한 결합구조를 통해 탱크와 플랜지를 기계적으로 결합하고, 이후 브레이징 공정에서 탱크의 클래드재를 이용하여 클래드재를 탱크에 용융결합하게 됨에 따라, 열교환기 전체의 제조 공정을 단순화할 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000: 열교환기
H/D: 헤더탱크
Core: 코어부
R/D: 리시버 드라이어
100: 일측 탱크
110: 유입부
120: 배출부
130: 평면 접합부
101: 돌출부
102: 확관부
200: 플랜지
210: 탱크 접합부
220: 배관 삽입부
225: 걸림턱
230: 연결 삽입부
240: 나사 결합부
245: 차단부
300: 연결부재
300A, 300B: 리벳, 코킹부재
310: 수평 돌기
400: 관형 결합부재

Claims

내부에 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브를 포함하는 코어부;
상기 코어부의 양측에 각각 구비되며, 튜브 삽입홀이 형성되어 상기 튜브 삽입홀을 통해 복수개의 튜브와 유동적으로 결합되는 한 쌍의 헤더;
상기 한 쌍의 헤더 각각에 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 형성하는 한 쌍의 탱크;를 포함하며,
상기 한 쌍의 헤더탱크 중 어느 하나의 일측 탱크에는, 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로 유입되는 유입부와, 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로부터 배출되는 배출부가 구비되되,
상기 유입부와 배출부 중 적어도 하나에는, 상기 일측 탱크의 외벽이 평평한 형상으로 이루어진 평면 접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 평면 접합부가 형성된 상기 유입부 또는 상기 배출부에 결합되는 플랜지;를 더 포함하며,
상기 플랜지는,
상기 유입부 또는 상기 배출부와 접합되는 탱크 접합부를 포함하고, 상기 탱크 접합부는 상기 평면 접합부에 대응하는 평평한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 일측 탱크의 평면 접합부는,
상기 일측 탱크에서 상기 평면 접합부를 제외한 나머지 영역의 일측 탱크의 외벽보다 상기 일측 탱크와 결합되는 헤더 측으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 플랜지는 배관이 삽입되는 배관 삽입부를 포함하며,
상기 배관 삽입부는 상기 플랜지가 압출 또는 단조되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제4항에 있어서,
상기 플랜지는 나사가 결합되는 나사 결합부를 더 포함하며,
상기 나사 결합부는 상기 플랜지가 압출 또는 단조되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 플랜지는 상기 배관 삽입부가 형성된 길이 방향 일측이 상기 나사 결합부가 형성된 길이 방향 타측보다 돌출된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 플랜지는 상기 평면 접합부와 마주보는 상기 나사 결합부의 길이방향 일측을 폐쇄하는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제4항에 있어서,
상기 플랜지는,
상기 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 연결 삽입부의 내경은 상기 배관 삽입부의 내경에 비해 작게 형성되고, 상기 연결 삽입부와 상기 배관 삽입부 사이는 단차가 형성되어 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제9항에 있어서,
상기 일측 탱크에는 상기 유입부와 상기 배출부에서 상기 플랜지의 연결 삽입부를 향해 돌출된 돌출부가 형성되며,
상기 돌출부는 상기 열교환매체가 유동가능하도록 내부가 관통되어 있는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제10항에 있어서,
상기 일측 탱크와 상기 플랜지는,
상기 돌출부를 상기 연결 삽입부에 삽입한 상태에서 상기 돌출부의 끝단을 외측 반경방향으로 확대하여 서로 결합되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제11항에 있어서,
상기 돌출부의 끝단이 외측 반경방향으로 확대되어 형성되는 확관부가 상기 걸림턱에 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 연결하는 연결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제13항에 있어서,
상기 연결부재는 길이방향 일측이 상기 일측 탱크에 결합되고, 길이방향 타측이 상기 플랜지에 결합되는 리벳인 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제13항에 있어서,
상기 연결부재는 길이방향 일측이 상기 일측 탱크에 형성된 홈에 삽입된 후 외력에 의해 상기 일측 탱크 측의 끝단이 변형되며 수평 돌기를 형성하고, 길이방향 타측이 상기 플랜지에 결합되는 코킹부재인 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제8항에 있어서,
길이방향 일측이 상기 유입부 또는 상기 배출부에 삽입되고, 길이방향 타측이 상기 플랜지의 연결 삽입부에 삽입된 상태로 확관되어 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 결합하는 관형 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
내부에 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브를 포함하는 코어부; 상기 코어부의 양측에 각각 구비되며, 튜브 삽입홀이 형성되어 상기 튜브 삽입홀을 통해 복수개의 튜브와 유동적으로 결합되는 한 쌍의 헤더; 상기 한 쌍의 헤더 각각에 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 형성하는 한 쌍의 탱크; 상기 한 쌍의 헤더탱크 중 어느 하나의 일측 탱크에 구비되어 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로 유입되는 유입부와 상기 열교환매체가 상기 일측 탱크로부터 배출되는 배출부로서, 상기 유입부와 배출부 중 적어도 하나에는, 상기 일측 탱크의 외벽이 평평한 형상으로 이루어진 평면 접합부가 형성되는, 유입부와 배출부; 및 상기 평면 접합부가 형성된 상기 유입부 또는 상기 배출부에 결합되는 플랜지로서, 상기 플랜지는 상기 유입부 또는 상기 배출부와 접합되는 탱크 접합부를 포함하고, 상기 탱크 접합부는 상기 평면 접합부에 대응하는 평평한 형상을 가지는, 플랜지;를 포함하는 열교환기의 제조 방법으로서,
S10) 상기 플랜지를 상기 유입부 및 상기 배출부 중 적어도 하나에 결합하는 단계; 및
S20) 브레이징을 통해 상기 플랜지와 상기 일측 탱크를 용융결합하는 단계;
를 포함하는, 열교환기 제조 방법.
제17항에 있어서,
상기 플랜지는 배관이 삽입되는 배관 삽입부와, 상기 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부를 더 포함하고,
상기 일측 탱크에는 상기 유입부와 상기 배출부에서 상기 플랜지의 연결 삽입부를 향해 돌출되며 상기 열교환매체가 유동가능하도록 내부가 관통된 돌출부가 형성되며,
상기 S10) 단계에서는,
상기 돌출부를 상기 연결 삽입부에 삽입한 상태에서 상기 돌출부의 끝단을 외측 반경으로 확대하여 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 연결 삽입부의 내경은 상기 배관 삽입부의 내경에 비해 작게 형성되고, 상기 연결 삽입부와 상기 배관 삽입부 사이는 단차가 형성되어 걸림턱이 형성되며,
상기 S10) 단계에서는,
상기 돌출부의 끝단이 외측 반경방향으로 확대되어 형성되는 확관부가 상기 걸림턱에 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는, 열교환기 제조 방법.
제17항에 있어서,
상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 연결하는 리벳;을 더 포함하고,
상기 S10) 단계에서는,
상기 리벳의 길이방향 일측을 상기 일측 탱크에 결합하고, 길이방향 타측을 상기 플랜지에 결합하여, 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 제조 방법.
제17항에 있어서,
상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 연결하며, 길이방향 일측이 상기 일측 탱크에 형성된 홈에 삽입되고 길이방향 타측이 상기 플랜지에 결합되는 코킹부재;를 더 포함하고,
상기 S10) 단계에서는,
상기 코킹부재의 길이방향 일측을 상기 일측 탱크에 형성된 홈에 삽입한 후 외력을 가해 상기 일측 탱크 측의 상기 코킹부재의 끝단에 수평 돌기를 형성하여, 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 제조 방법.
제17항에 있어서,
상기 플랜지는 배관이 삽입되는 배관 삽입부와, 상기 배관 삽입부와 연통되어 상기 플랜지를 관통하도록 형성되는 연결 삽입부를 더 포함하고,
길이방향 일측이 상기 유입부 또는 상기 배출부에 삽입되고, 길이방향 타측이 상기 플랜지의 연결 삽입부에 삽입되는 관형 결합부재;를 더 포함하며,
상기 S10) 단계에서는,
상기 관형 결합부재의 길이방향 일측을 상기 유입부 또는 상기 배출부에 삽입하고 길이방향 타측을 상기 연결 삽입부에 삽입한 상태로 상기 관형 결합부재를 확관하여, 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 서로 결합하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 제조 방법.
제17항에 있어서,
상기 일측 탱크의 외벽은 클래드재로 형성되고,
상기 S20) 단계에서는,
상기 플랜지가 상기 일측 탱크에 결합된 상태에서, 상기 일측 탱크의 외벽의 클래드재를 이용하여 상기 일측 탱크와 상기 플랜지를 브레이징하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 제조 방법.