KR20210116898A - 열 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 온도의 유체가 흐르는 제1튜브와 제2튜브가 서로 함께 설치된 열 교환기에 있어서, 헤더의 형상을 다양한 방식으로 변경함으로써 제1튜브와 제2튜브가 서로 인접한 부분의 헤더에서의 열 변형을 방지할 수 있는 열 교환기에 관한 것이다.

Description

열 교환기{Heat exchanger}

본 발명은 서로 다른 온도의 유체가 흐르는 튜브가 설치된 열 교환기에 있어서, 서로 다른 온도의 유체가 흐르는 튜브가 삽입된 헤더의 열 변형을 방지할 수 있는 열 교환기에 관한 것이다.

차량의 공조장치에 사용되는 응축기는 열교환기의 범주에 포함되는 구성요소로, 냉방 사이클 과정 중에 압축기에서 송출되는 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축하고, 팽창수단으로 송출한다.

차량의 공조장치에 사용되는 라디에이터 또한 열교환기의 범주에 포함되는 구성요소로, 엔진의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하는 것을 방지한다.

일반적으로 내연기관은 항상 고온, 고압의 가스를 연소시키는 과정에서 매우 많은 양의 열이 발생되며, 상기 열이 적절히 냉각되지 않으면 과열로 인하여 실린더와 피스톤을 포함하는 각종 부품이 손상되므로, 상기 실린더 주위에 냉각수를 수용하는 재킷을 구비하고, 상기 재킷 내부의 냉각수를 순환시킴으로써 상기 냉각수가 엔진으로부터 발생하는 열을 흡수함으로써 엔진이 냉각되도록 하고 있다. 즉, 라디에이터는 엔진 내부를 순환하면서 연소에 의해 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수가 워터펌프에 의해 순환되면서, 외부에 열을 방출하도록 하여 엔진의 과열을 방지하며 최적의 운전 상태가 유지되도록 하는 열교환기이다.

한편, 하이브리드 차량에서는 엔진 외에도 모터, 인버터, 배터리 스택 등을 포함하는 전기, 전자 구성품인 전장부품 역시 냉각해야하는데, 상기 엔진을 통과한 냉각수와 전장부품을 통과한 냉각수는 일정 온도 차이가 발생되어 하나의 냉각 시스템을 갖지 못한다. 따라서 차량용 냉각 시스템은 크게 엔진 냉각용 시스템과, 전장부품 냉각용 시스템이 개별적으로 구비되며, 엔진 냉각을 위한 라디에이터와 전장부품 냉각을 위한 라디에이터가 개별적으로 구비된다.

상기 전장부품 냉각용 라디에이터는 일반적으로 별도로 제작되어 응축기의 상측 또는 하측에 조립된다. 이러한 방식은 전장부품 냉각용 라디에이터와 응축기의 조립을 위한 부품이 필요하며, 조립 공정 추가에 따른 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 상기와 같이 전장부품 냉각용 라디에이터를 상기 응축기의 하측 또는 상측에 조립할 경우, 제한된 공간 내에 구비되어야 하기 때문에 상기 응축기의 전면 면적이 축소될 수밖에 없어 냉방 성능이 저하될 수 있으며, 상기 응축기의 하측 영역에 형성되는 과냉각 영역이 차량의 범퍼 빔에 가려져 외부에서 유입되는 공기가 충분하지 못하다는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국 공개특허공보 제10-2018-0023184호("일체형 라디에이터 및 이의 조립 방법", 공개일 2018.03.07., 이하 선행기술 1)에서는 하나의 라디에이터에 엔진 냉각용 영역과 전장부품 냉각용 영역이 일체형으로 구성된 일체형 라디에이터 및 이의 조립 방법에 관하여 개시되어 있다.

도 1은 선행기술 1에 개시된 일체형 라디에이터의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 특정 부분을 확대하여 도시한 것이다.

도 1과 도 2를 참조하여 선행기술 1을 간략히 설명하면, 일체형 라디에이터(10)는 서로 일측으로 적층 배열되는 제1튜브(21)와 제2튜브(22), 제1튜브(21)와 제2튜브(22)의 단부에 결합되는 헤더(30), 헤더(30)의 외측에 결합되고, 내부에 배플(41)이 형성되어 내부 공간을 제1튜브(21)와 제2튜브(22)가 위치하는 공간으로 구획하는 탱크(40)를 포함할 수 있다. 제1튜브(21) 내부를 통과하는 유체(열교환매체)는 제2튜브(22) 내부를 통과하는 유체보다 온도가 높을 수 있는데, 이렇듯 제1튜브(21)와 제2튜브(22) 각각에 흐르는 유체의 온도가 차이가 날 경우, 헤더(30)의 제1튜브(21)가 삽입되는 부분과 제2튜브(22)가 삽입되는 부분에서 열 변형이 일어나, 유체가 외부로 누출되는 등의 문제점이 발생하였다. 종래 이러한 문제점을 해결하기 위해, 제1튜브(21)와 제2튜브(22) 사이에 유체가 흐르지 않는 더미튜브를 삽입하는 등의 방법을 사용하였지만, 더미튜브를 사용하더라도 제1튜브(21)와 제2튜브(22) 각각을 흐르는 유체의 온도차로 인한 열 변형이 발생하는 등의 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2018-0023184호("일체형 라디에이터 및 이의 조립 방법", 공개일 2018.03.07.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 열 교환기의 목적은 서로 다른 온도의 유체가 흐르는 제1튜브와 제2튜브가 서로 함께 설치된 열 교환기에 있어서, 제1튜브와 제2튜브가 서로 인접한 부분의 헤더에서의 열 변형을 방지할 수 있는 열 교환기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 열 교환기는, 내부에 유로가 형성되어 제1열교환매체가 흐르고, 다수개가 일측으로 이격되어 적층 배열되는 제1튜브, 내부에 유로가 형성되어 상기 제1열교환매체와 다른 온도의 제2열교환매체가 흐르고, 다수개가 일측으로 이격되어 적층 배열되되, 상기 제1튜브의 일측에 배열되는 제2튜브, 적어도 하나 이상이 상기 제1튜브와 상기 제2튜브 사이에 배치되는 더미튜브 및 튜브의 단부가 삽입되는 다수개의 튜브 삽입홀이 일측으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 더미튜브의 단부가 삽입되는 튜브 삽입홀과 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역들 중 적어도 한 영역에 열응력 흡수부가 형성되는 헤더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열응력 흡수부는, 상기 더미튜브의 단부가 삽입되는 튜브 삽입홀과 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역들 중 적어도 한 영역에 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통홀은, 일측으로 연장 형성되는 형태이거나, 상기 관통홀의 중앙부분의 폭이 인접한 다른 부분의 폭보다 작은 형태인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통홀은, 일측으로 연장 형성되는 형태이고,

단일의 상기 영역에 형성된 다수개의 상기 관통홀들 중, 최외곽에 배치된 관통홀의 끝단은, 인접한 상기 튜브 삽입홀의 끝단과 폭 방향을 기준으로 동일한 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통홀은 중앙부분의 폭이 인접한 다른 부분의 폭보다 작은 형태이고, 단일의 상기 영역에 형성된 다수개의 상기 관통홀들 중, 최외곽에 배치된 관통홀의 중앙부분은, 인접한 상기 튜브 삽입홀의 끝단과 폭 방향을 기준으로 동일한 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 가장자리가 상기 헤더의 가장자리에 결합되며, 내부에 배플이 형성되어 내부공간을 상기 제1튜브의 단부가 위치하는 공간과 상기 제2튜브의 단부가 위치하는 공간으로 구획하는 탱크 및 환 형상으로, 상기 헤더의 가장자리와 상기 탱크의 가장자리 사이에 위치하는 외곽부와, 상기 외곽부의 중단을 연결하여 상기 관통홀을 덮는 형태의 중단부를 포함하는 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스켓은, 상기 관통홀 측 일면에 돌출 형성되어 상기 관통홀에 삽입되는 돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌기의 형상은 상기 관통홀의 형상에 대응되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중단부는 적어도 두 개 이상이 서로 이격되어 배치되고, 상기 가스켓은, 서로 인접한 상기 중단부를 연결하는 브릿지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통홀은, 단일의 상기 영역에 상기 헤더의 폭 방향으로 다수개가 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열응력 흡수부가 형성된 영역의 헤더의 두께는 다른 영역의 헤더의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열응력 흡수부는, 상기 영역들 중, 중앙에 인접한 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열응력 흡수부는, 상기 더미튜브의 단부가 삽입되는 튜브 삽입홀과 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역들 중 적어도 한 영역에 함몰 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홈은, 상기 영역들 중 중앙에 인접한 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 열 교환기에 의하면, 헤더의 더미튜브가 삽입되는 제3튜브 삽입홀과, 이에 인접한 튜브 삽입홀 사이 영역의 헤더에 열응력 흡수부가 형성됨으로써, 제1튜브와 제2튜브 내부를 흐르는 열교환매체간의 온도차로 인한 헤더의 열 변형이 발생하더라도, 헤더 자체의 파손이나 내구성 약화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 선행기술 1의 라디에이터의 부분 분해 사시도.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더와 가스켓의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더의 상부 평면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 헤더의 상부 평면도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 가스켓의 사시도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더와 가스켓의 결합 사시도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기의 헤더의 단면도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 열 교환기의 헤더의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 열 교환기의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 다양한 실시예에 의한 열 교환기는, 앞서 배경기술에서 설명했던 열 교환기와 마찬가지로, 다수개의 튜브, 튜브의 양단에 각각 결합되는 헤더탱크를 포함할 수 있다. 이때 다수개의 튜브는 제1튜브, 제2튜브 및 더미튜브로 나뉘며, 제1튜브는 일측으로 적층되고, 내부에 유로가 형성되어 제1열교환매체가 흐르고, 제2튜브 또한 일측으로 적층되되, 제1튜브의 일측에 위치하고, 내부에 유로가 형성되어 제1열교환매체와 온도가 다른 제2열교환매체가 흐른다. 즉, 본 발명에서 제1튜브와 제2튜브는 상술한 배경기술에서 설명한 제1튜브와 제2튜브와 동일하다. 더미튜브는 열변형을 방지하기 위해 제1튜브와 제2튜브 사이에 배치되는 것으로, 제1튜브 및 제2튜브와 달리 열교환 매체가 내부로 유동하지 않고, 서로 온도가 상이한 제1튜브와 제2튜브 사이에서 열 충격을 방지하는 역할을 한다. 더미튜브는 제1튜브 및 제2튜브와 동일한 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명은 더미튜브의 재질을 이에 한정하지는 않는다.

이하 본 발명에서 설명하고자 하는 다양한 실시예에 의한 열 교환기는, 제1튜브와 제2튜브 각각을 흐르는 제1열교환매체와 제2열교환매체간의 온도차이 때문에 헤더에 열 변형이 발생하기 때문에, 헤더의 구조를 변경하여 열 변형에 대비하며, 이에 따라 헤더에 대해서 중점적으로 설명한다.

[제1실시예 및 제2실시예]

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100)와 가스켓(200)이 분해된 상태를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 열교환기의 헤더(100)는 다수개의 튜브 삽입홀들이 형성된다. 다수개의 튜브 삽입홀들 중, 제1영역(S1)에 형성되는 튜브 삽입홀로는 상술한 제1튜브의 일단이 삽입되고, 제2영역(S2)에 형성되는 튜브 삽입홀로는 상술한 제2튜브의 일단이 삽입되며, 제1영역(S1)과 제2영역(S2) 사이에 위치한 제3영역(S3)에 형성되는 튜브 삽입홀로는 더미튜브의 일단이 삽입된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가스켓(200)은 헤더(100)의 가장자리에 안착되어, 탱크(미도시)의 가장자리가 헤더(100)의 가장자리에 결합될 때, 헤더(100)와 탱크 사이에 위치해 압축되어 탱크 내부의 유로를 씰링하는 역할을 한다. 가스켓(200)의 세부적인 구성에 대해서는 후술한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100)의 상부 평면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100)는, 제1영역(S1)에는 제1튜브의 일단이 삽입되는 제1튜브 삽입홀(110)이, 제2영역(S2)에는 제2튜브의 일단이 삽입되는 제2튜브 삽입홀(120)이, 제3영역(S3)에는 더미튜브의 일단이 삽입되는 제3튜브 삽입홀(130)이 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제3영역(S3)상에는 총 5개의 제3튜브 삽입홀(130)이 형성되어 있으므로, 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기에서 더미튜브는 총 5개가 제1튜브와 제2튜브 사이에 배치될 수 있다. 도 4에서 도번으로 별도로 구분되진 않았지만, 본 발명의 다양한 실시예를 포함하는 열 교환기는, 헤더(100)의 더미튜브의 단부가 삽입되는 제3튜브 삽입홀(130)과, 제3튜브 삽입홀(130)에 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역에 다양한 형태의 열응력 흡수부가 형성되며, 열응력 흡수부의 형태에 따라 실시예가 나뉜다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 열응력 흡수부는, 5개의 제3튜브 삽입홀(130) 중, 가장 가운데 위치한 제3튜브 삽입홀(130)과 이에 인접한 제3튜브 삽입홀(130) 사이의 영역의 헤더(100)에 형성되는 관통홀(140)을 포함할 수 있다. 배경기술에서 상술했듯, 제1튜브와 제2튜브 각각을 흐르는 열교환매체의 온도차로 인해, 제1튜브와 제2튜브가 서로 인접한 부분, 즉 제3영역(S3)에서 가장 많은 열 변형이 발생하며, 특히 제3영역(S3) 중에서도 정중앙(C)에 가장 많은 열 변형이 일어난다. 따라서 본 발명은 정중앙(C)에 인접한 부분에 열응력을 흡수할 수 있는 관통홀(140)을 형성함으로써, 헤더(100)에 열 변형이 일어나더라도 관통홀(140)에 인접한 부분 또는 관통홀의 내측으로 열 변형이 일어나게 함으로써, 헤더(100)의 다른 부분에서의 열 변형으로 인한 응력(stress)을 완화한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 단일의 제1영역에는 다수개의 관통홀(140)이 헤더(100)의 폭 방향으로 일정간격 이격되어 형성되며, 본 실시예에서는 가장 가운데 위치한 제3튜브 삽입홀(130)을 기준으로 양측에 각각 위치한 제1영역에 다수개의 관통홀(140)이 형성된다.

본 실시예에서 관통홀(140)은 일측으로 연장 형성된다. 단일의 홀 형성 영역에 형성되는 다수개의 관통홀(140)들 중, 최외곽에 배치되는 관통홀(140)의 끝단(양단 중 헤더의 폭 방향을 기준으로 가장 외측에 위치하는 끝단)은 인접한 튜브 삽입홀의 끝단과 헤더(100)의 폭 방향을 기준으로 동일한 위치에 배치될 수 있는데, 이는 헤더(100)의 열 변형으로 인한 응력이 관통홀(140) 내부로 원활히 전이되도록 하기 위함이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100)의 상부 평면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100)는 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100)와 다른 부분은 서로 동일하되, 관통홀(140)의 형상이 제1실시예와 달리, 땅콩(peanut) 형상이다. 보다 상세히 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 관통홀(140)은 두 개의 타원형의 홀이 서로 겹쳐진 형상이며, 따라서 길이 방향을 기준으로, 가운데 부분의 폭이 인접한 부분의 폭보다 작은 형태가 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 단일의 제1영역에 형성된 땅콩 형상의 다수개의 관통홀(140)들 중, 최외곽에 배치된 관통홀(140)의 중앙부분은, 인접한 제3튜브 삽입홀(130)의 끝단과 폭 방향을 기준으로 동일한 위치에 배치된다. 이 또한 헤더(100)에 열 변형이 일어나더라도 관통홀(140)에 인접한 부분에서 열 변형이 일어나게 함으로써, 헤더(100)의 다른 부분에서의 열 변형으로 인한 응력(stress)을 완화하기 위함이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 열 교환기의 제1영역에 형성되는 관통홀(140)은, 정중앙(C)을 기준으로 대칭이 되도록 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 가스켓(200)의 하부 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 가스켓(200)은 고무 또는 실리콘과 같은 탄성재질로 형성될 수 있으며, 외곽부(210), 중단부(220) 및 브릿지부(230)를 포함할 수 있다.

외곽부(210)는 가스켓(200)이 헤더(100)에 안착될 때, 헤더(100)의 가장자리에 위치하는 부분이다. 따라서 외곽부(210)는 탱크가 헤더(100)에 결합될 때, 탱크의 가장자리와 헤더(100)의 가장자리에 의해 압착되어 탱크의 내부공간을 씰링한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 중단부(220)는 외곽부(210)의 중단을 서로 연결하는 부분이며, 가스켓(200)이 헤더(100)에 안착될 때, 중단부(220)는 관통홀(140)을 덮어, 관통홀(140)을 통한 열교환매체의 유출을 방지한다. 따라서 중단부(220)는 관통홀(140)이 형성된 헤더의 영역에 대응되는 형태로 형성되며, 개수 또한 관통홀(140)이 형성된 헤더 영역의 개수에 대응되게 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 중단부(220)의 하면에는 돌기(221)가 형성될 수 있다. 돌기(221)는 관통홀(140)에 삽입되어 열교환매체의 유출을 더욱 방지함과 동시에, 중단부(220)의 위치 정렬을 보다 용이하게 한다. 돌기(221)의 형상은 헤더(100)에 형성된 관통홀(140)의 형상 및 크기에 대응될 수 있다.

탱크는 내부에 형성되어 탱크 내부공간을 제1튜브가 위치하는 부분과 제2튜브가 위치하는 부분으로 구획하는 배플을 포함할 수 있는데, 탱크와 헤더(100)가 서로 결합될 때, 중단부(220)는 상기한 배플에 의해 압착될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 브릿지부(230)는 중단부(220)가 복수개 형성될 때, 서로 인접한 중단부(220)를 연결한다. 상술했듯, 가스켓(200) 자체는 강성이 약한 탄성재질로 형성되기 때문에 정렬하기 다소 힘들 수 있다. 특히, 상술한 외곽부(210)의 경우, 헤더(100)의 가장자리 부분에 형성되는 일종의 안착공간에 안착되어 상대적으로 정렬이 용이하지만, 별도의 안착공간이 없이 관통홀(140)의 상부를 덮는 형태로 안착되는 중단부(220)는 정렬이 용이하지 않다. 브릿지부(230)는 이를 보완하기 위해 서로 인접한 중단부(220)를 서로 연결하며, 도 6에는 자세히 도시되지 않았지만, 도 6에 도시된 브릿지부(230)와 대칭되는 위치에는 또 다른 브릿지부가 형성되어, 중단부(220)의 정렬을 보다 용이하게 할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 서로 인접한 중단부(220) 사이에 적어도 하나 이상의 브릿지부(230)가 형성될 수 있고, 바람직하게는 서로 인접한 중단부(220) 사이에 복수개의 브릿지부(230)가 형성되며, 복수개로 형성되는 브릿지부(230)는, 중단부(220)의 길이 방향을 기준으로 한 가상의 정중앙 선에 대칭이 되도록 형성될 수 있다.

도 7은 앞서 설명한 헤더(100)와 가스켓(200)이 서로 결합된 상태를 도시한 것으로, 도 6에 도시된 돌기(221)는 헤더(100)의 관통홀(140)에 삽입되어 가스켓(200)이 헤더(100)에 보다 용이하게 결합되면서, 관통홀(140)로 열교환 매체가 누출되는 것을 더욱 방지할 수 있다.

[제3실시예]

도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기의 헤더의 길이방향의 단면 중 일부분을 도시한 것이다.

본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기의 열응력 흡수부는, 앞서 설명한 제1실시예 및 제2실시예와는 다르게, 관통홀을 형성하지 않고 헤더(100)의 열 변형을 방지하는 구조를 가진다. 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기의 열응력 흡수부는, 제3영역(S3)에 위치한 헤더의 두께를 다른 부분보다 얇게 하여, 헤더(100)의 열 변형에 의해 응력이 제3영역(S3)으로 전이되더라도 유연하게 변형되도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제3영역(S3)에 위치한 헤더의 전체 두께가 다른 부분보다 얇은 것이 아니라, 제3영역(S3)에 위치한 다수개의 영역(제3튜브 삽입홀 및 제3튜브 삽입홀에서 인접한 다른 튜브 삽입홀 사이)들 중, 정중앙(C)에 인접한 영역(점선의 원으로 표시된 부분)의 헤더의 두께가 다른 영역의 두께보다 얇도록 형성될 수 있다. 단, 본 발명은 제3영역(S3)에 해당하는 헤더의 두께를 도 8에 도시된 바와 같이 한정하는 것은 아니며, 제3영역(S3) 전체 헤더의 두께가 제1영역(S1) 또는 제2영역(S2) 헤더의 두께보다 얇을 수 있다.

[제4실시예]

도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 열 교환기의 헤더의 길이방향의 단면 중 일부분을 도시한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 의한 열 교환기의 열응력 흡수부는, 제3영역(S3)의 헤더(100)에 형성되는 홈(101)을 포함할 수 있다. 홈(101)은 제3영역(S3)의 헤더(100) 상에 함몰 형성됨으로써, 헤더(100)의 열 변형에 의해 응력이 제3영역(S3)으로 전이되더라도 유연하게 변형되도록 할 수 있다. 홈(101)은 일정 영역이 하측으로 함몰 형성되는 형태가 아닌, V자 형태의 단면을 가지는 노치(notch) 형상일 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기와 마찬가지로, 본 발명의 제4실시예에 의한 열 교환기의 헤더(100) 또한 홈(101)이 제3영역(S3)의 헤더(100) 전체에 걸쳐 형성되는 것이 아닌, 제3영역(S3)의 정중앙(C)에 인접한 영역의 헤더(100)에만 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 제3실시예와 제4실시예에 의한 열 교환기의 특징은 서로 혼용될 수 있다. 즉, 제3영역(S3)의 헤더(100)의 두께가 다른 영역의 헤더(100)의 두께보다 얇으면서, 노치 형상의 홈(101) 또한 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라 관통홀(140)이 제3실시예와 제4실시예에 형성될 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 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.

10 : 일체형 라디에이터 21 : 제1튜브
22 : 제2튜브 30 : 헤더
40 : 탱크 41 : 배플
100 : 헤더 101 : 홈
110 : 제1튜브 삽입홀 120 : 제2튜브 삽입홀
130 : 더미튜브 삽입홀 140 : 관통홀
200 : 가스켓 210 : 외곽부
220 : 중단부 221 : 돌기
230 : 브릿지부
S1 : 제1영역 S2 : 제2영역
S3 : 제3영역

Claims (14)

1. 내부에 유로가 형성되어 제1열교환매체가 흐르고, 다수개가 일측으로 이격되어 적층 배열되는 제1튜브;
   내부에 유로가 형성되어 상기 제1열교환매체와 다른 온도의 제2열교환매체가 흐르고, 다수개가 일측으로 이격되어 적층 배열되되, 상기 제1튜브의 일측에 배열되는 제2튜브;
   적어도 하나 이상이 상기 제1튜브와 상기 제2튜브 사이에 배치되는 더미튜브; 및
   튜브의 단부가 삽입되는 다수개의 튜브 삽입홀이 일측으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 더미튜브의 단부가 삽입되는 튜브 삽입홀과 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역들 중 적어도 한 영역에 열응력 흡수부가 형성되는 헤더;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열응력 흡수부는,
   상기 더미튜브의 단부가 삽입되는 튜브 삽입홀과 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역들 중 적어도 한 영역에 형성되는 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 관통홀은, 일측으로 연장 형성되는 형태이거나, 상기 관통홀의 중앙부분의 폭이 인접한 다른 부분의 폭보다 작은 형태인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 관통홀은, 일측으로 연장 형성되는 형태이고,
   단일의 상기 영역에 형성된 다수개의 상기 관통홀들 중, 최외곽에 배치된 관통홀의 끝단은, 인접한 상기 튜브 삽입홀의 끝단과 폭 방향을 기준으로 동일한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 관통홀은 중앙부분의 폭이 인접한 다른 부분의 폭보다 작은 형태이고,
   단일의 상기 영역에 형성된 다수개의 상기 관통홀들 중, 최외곽에 배치된 관통홀의 중앙부분은, 인접한 상기 튜브 삽입홀의 끝단과 폭 방향을 기준으로 동일한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
6. 제2항에 있어서,
   가장자리가 상기 헤더의 가장자리에 결합되며, 내부에 배플이 형성되어 내부공간을 상기 제1튜브의 단부가 위치하는 공간과 상기 제2튜브의 단부가 위치하는 공간으로 구획하는 탱크; 및
   환 형상으로, 상기 헤더의 가장자리와 상기 탱크의 가장자리 사이에 위치하는 외곽부와, 상기 외곽부의 중단을 연결하여 상기 관통홀을 덮는 형태의 중단부를 포함하는 가스켓;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 가스켓은, 상기 관통홀 측 일면에 돌출 형성되어 상기 관통홀에 삽입되는 돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 돌기의 형상은 상기 관통홀의 형상에 대응되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 중단부는 적어도 두 개 이상이 서로 이격되어 배치되고,
   상기 가스켓은, 서로 인접한 상기 중단부를 연결하는 브릿지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
10. 제2항에 있어서,
    상기 관통홀은, 단일의 상기 영역에 상기 헤더의 폭 방향으로 다수개가 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 열응력 흡수부가 형성된 영역의 헤더의 두께는 다른 영역의 헤더의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 열 교환기.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 열응력 흡수부는, 상기 영역들 중, 중앙에 인접한 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 열응력 흡수부는,
    상기 더미튜브의 단부가 삽입되는 튜브 삽입홀과 인접한 튜브 삽입홀 사이의 영역들 중 적어도 한 영역에 함몰 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 홈은, 상기 영역들 중 중앙에 인접한 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.

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