KR20210118563A - 열 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각 서로 다른 온도의 열교환매체가 흐르는 제1튜브와 제2튜브를 포함하는 열 교환기에 있어서, 제1튜브와 제2튜브에 흐르는 열교환매체의 온도차로 인해 열 팽창 편차가 발생하더라도, 헤더와 튜브가 분리되지 않게 하거나, 내구성이 저하되는 등의 문제점을 방지할 수 있는 열 교환기에 관한 것이다.

Description

열 교환기{Heat exchanger}

본 발명은 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 있었다. 이를 해결하기 위해, 서로 다른 유로를 형성하는 2열의 튜브를 포함하는 일체형 라디에이터가 소개되고 있으며, 도 1은 2열의 튜브를 포함하는 일체형 라디에이터를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 일부분을 확대하여 도시한 것이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 2열의 튜브를 포함하는 일체형 라디에이터는, 높이 방향으로 일정 간격 이격되어 적층되는 제1튜브(11), 상기 제1튜브(11)의 수평한 방향에 배치되어, 제1튜브(11)와 동일한 방향으로 일정 간격 이격되어 적층되는 제2튜브(12), 제1튜브(11)와 제2튜브(12)의 양단에 각각 결합되는 헤더(20), 상기 헤더(20)에 결합되는 탱크(30) 및 상기 헤더(20)와 탱크(30) 사이에 배치되는 가스켓(40)을 포함할 수 있다. 열팽창이 발생하기 이전, 즉 제작단계에서 제1튜브(11)와 제2튜브(12)의 길이는 서로 동일할 수 있다.

일반적으로 제1튜브(11)와 제2튜브(12)에는 서로 다른 온도의 열교환매체가 흐르는데, 제1튜브(11)와 제2튜브(12) 각각에 흐르는 열교환매체의 온도차로 인해, 헤더(20)의 열 팽창이 균일하게 일어나지 않아, 동일한 온도의 열교환매체가 흐르는 경우에 비하여 헤더의 형상이 더 변형되거나, 균일하게 변형되지 않아 헤더와 튜브가 분리되어 열교환매체가 누출되거나, 헤더탱크가 파손되어 내구성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

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 수평하게 배치되어, 각각 서로 다른 온도의 열교환매체가 흐르는 제1튜브와 제2튜브를 포함하는 열 교환기에 있어서, 열팽창 편차를 고려하여 열 교환기를 설계함으로써, 제1튜브와 제2튜브에 흐르는 열교환매체의 온도차로 인해 열팽창 편차가 발생하더라도, 헤더와 튜브가 분리되지 않게 하거나, 내구성이 저하되는 등의 문제점을 방지할 수 있는 열 교환기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 열 교환기는, 상대적으로 높은 온도의 열교환매체가 흐르는 고온부와 상대적으로 낮은 온도의 열교환매체가 흐르는 저온부를 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 저온부에 배치되되, 일측으로 연장 형성되어 상기 제1열교환매체가 내부 유로를 따라 흐르고, 다수개가 서로 이격되어 높이 방향으로 적층 배열되는 제1튜브, 상기 고온부에 배치되되, 일측으로 연장 형성되어 상기 제2열교환매체가 내부 유로를 따라 흐르고, 다수개가 서로 이격되어 높이 방향으로 적층 배열되는 제2튜브, 한 쌍이 각각 튜브의 양단에 결합되되, 상기 제1튜브와 단부와 상기 제2튜브의 단부가 각각 삽입되는 제1튜브 삽입홀과 제2튜브 삽입홀이 서로 이격되어 형성되는 헤더 및 상기 고온부에 형성되는 열변형 허용수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열변형 허용수단은, 한 쌍의 상기 헤더의 저온부에 형성되는 제1튜브 삽입홀 사이의 간격보다 한 쌍의 상기 헤더의 고온부에 형성되는 제2튜브 삽입홀 사이의 간격이 작은 제1열변형 허용수단인 것을 특징으로 한다.

또한, 일단이 상기 헤더의 가장자리에 결합되는 외곽부, 일단이 상기 제1튜브 삽입홀과 상기 제2튜브 삽입홀 사이에 위치하여 내부공간을 구획하는 배플, 상기 제1튜브 삽입홀측에 위치하는 외곽부의 타단과 상기 배플의 타단을 연결하는 제1커버부, 및 상기 제2튜브 삽입홀측에 위치하는 외곽부의 타단과 상기 배플의 타단을 연결하는 제2커버부를 포함하여, 상기 헤더와 결합되는 탱크를 더 포함하되, 상기 열변형 허용수단은, 상기 제2커버부의 일부분에 탄성재질로 형성되는 제2열변형 허용수단인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열 교환기의 전방에서 상기 탱크의 측면을 바라봤을 때, 상기 제1튜브가 연장 형성된 방향을 기준으로 상기 제2커버부는 상기 제1커버부보다 외측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2열변형 허용수단은, 상기 제2커버부 중 상기 배플에 인접한 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2열변형 허용수단은, 상기 제2커버부 상에 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열변형 허용수단은, 상기 고온부에 위치한 상기 헤더의 일부분이 절곡 형성되는 제3열변형 허용수단인 것을 특징으로 한다.

또한, 서로 결합되는 상기 헤더와 상기 탱크 사이에 위치하는 가스켓을 더 포함하되, 상기 가스켓은, 환 형상으로 상기 헤더의 가장자리와 상기 탱크의 가장자리 사이에 위치하여 압축되는 외곽 가스켓부;와, 상기 외곽 가스켓부의 중단을 연결하여 상기 제1튜브 삽입홀과 상기 제2튜브 삽입홀 사이에 위치해, 상기 배플에 의해 압축되는 중단 가스켓부를 포함하고, 상기 열변형 허용수단은, 상기 외곽 가스켓부 중, 상기 고온부에 위치하는 부분이 다른 부분보다 덜 압축되는 제4열변형 허용수단인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1튜브의 Y축 방향 길이와 상기 제2튜브의 Y축 방향 길이는 서로 동일한 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 열 교환기에 의하면, 헤더의 전체 영역 중, 제1튜브 삽입홀이 형성된 영역의 위치를 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역의 위치보다 외측에 위치하게 함으로써, 헤더에 열팽창 편차가 발생했을 때, 상대적으로 많은 열팽창이 일어나는 헤더의 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역과, 상대적으로 적은 열 팽창이 일어나는 헤더의 제1튜브 삽입홀의 위치를 동일하게 함으로써, 열팽창으로 인한 헤더와 튜브가 분리되어 열교환매체가 누출되거나, 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 탱크의 일부분이 탄성재질로 형성됨으로써, 열팽창시 발생하는 응력을 탄성부에서 흡수하여, 열팽창으로 인한 탱크의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 헤더의 제2튜브 삽입홀이 형성된 부분이 절곡되어 형성됨으로써, 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역의 열팽창이 발생하더라도, 헤더가 파손되는 것이 아니라, 헤더의 절곡된 부분이 유연하게 변형됨으로써, 열팽창으로 인한 헤더의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 가스켓에 포함되는 외곽 가스켓부 중, 헤더의 제2튜브 삽입홀이 형성되는 영역에 위치하는 외곽 가스켓부의 압축률이 나머지 가스켓의 압축류보다 작게 설정됨으로써, 헤더의 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역이 제1튜브 삽입홀이 형성된 영역보다 더 열팽창 되더라도 해당 부분의 열팽창으로 인한 응력이 탱크에 불균일하게 전달되는 것을 방지해, 탱크의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 2열의 튜브를 포함하는 라디에이터의 부분 분해 사시도.
도 2는 도 1의 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더탱크에 열 팽창이 발생했을 때의 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시에에 의한 열 교환기의 헤더탱크에 열 팽창이 발생했을 때의 부분 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기의 부분 단면도.
도 8은 도 7의 부분 확대도.

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

[제1실시예]

본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기는 앞서 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 제1튜브, 제2튜브, 헤더, 가스켓 및 탱크를 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 열 교환기는 헤더, 탱크 및 가스켓의 구조를 변경함으로써, 본 발명이 이루고자 하는 과제인 헤더의 열팽창 편차로 인한 열교환매체의 누출을 방지하거나, 열 교환기의 내구성이 저하되는 것을 방지한다. 따라서 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기에 포함되는 제1튜브, 제2튜브, 헤더, 가스켓 및 탱크의 결합관계는 도 1과 도 2에 도시된 종래의 2열 튜브를 갖는 라디에이터와 동일할 수 있다. 따라서 도 1고 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기를 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더(200)와 탱크(400)를 수평방향 평면으로 자른 단면을 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기는, 제1튜브(110), 제2튜브(120), 헤더(200), 가스켓(300), 탱크(400) 및 열변형 허용수단(도번 미도시)을 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1튜브(110)와 제2튜브(120)는 서로 열 교환기의 폭 방향으로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 다수개의 제1튜브(110)는 높이 방향으로 서로 이격되어 적층 배열될 수 있으며, 제2튜브(120) 또한 다수개가 높이 방향으로 서로 이격되어 적층 배열될 수 있다.

도 3에 도시된 좌측이 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 전방, 즉 공기가 유입되는 방향이다. 따라서 열 교환기의 좌측을 전방이라 하고, 우측을 후방이라 한다. 제1튜브(110) 내부에 형성된 유로에는 제1열교환매체가 흐르고, 제2튜브(120) 내부에 형성된 유로에는 제2열교환매체가 흐른다. 제1튜브(110)의 내부에 형성된 유로에 흐르는 제1열교환매체는 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 포함되는 배터리를 냉각시키는 용도로 사용될 수 있고, 제2튜브(120)의 내부에 형성된 유로에 흐르는 제2열교환매체는 차량의 전장부품을 냉각시키는 용도로 사용될 수 있다. 일반적으로 제2열교환매체의 온도가 제1열교환매체의 온도보다 높을 수 있으며, 제2열교환매체가 흐르는 제2튜브(120)가 결합된 헤더(200)와 탱크(400)에서 열팽창이 더 발생할 수 있다. 즉, 열팽창 편차가 발생할 수 있다. 이하 설명의 편의상, 열 교환기에 있어서, 상대적으로 낮은 온도의 제1열교환매체가 흐르는 부분인 도 3의 좌측을 저온부라 하고, 상대적으로 높은 온도의 제2열교환매체가 흐르는 부분인 도 3의 우측을 고온부라 한다.

헤더(200)는 한 쌍이 각각 제1튜브(110)와 제2튜브(120)의 양단에 각각 결합되며, 도 3은 한 쌍의 헤더(200) 중 하나만을 도시한 것이다. 도면에는 도시되지 않았지만, 헤더(200)와 제1튜브(110)가 교차되는 부분에는 제1튜브 삽입홀이, 헤더(200)와 제2튜브(120)가 교차되는 부분에는 제2튜브 삽입홀이 형성될 수 있다. 제1튜브(110)와 제2튜브(120)는 각각 전후방으로 서로 이격되어 형성되기 때문에, 제1튜브 삽입홀과 제2튜브 삽입홀 또한 전후방으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의한 열변형 허용수단은 열 교환기에 포함되는 헤더, 탱크 및 가스켓 중 적어도 어느 한 부분에 형성되는 것이다. 본 실시예에서 열변형 허용수단은 헤더의 형상이 일부분 변형되는 제1열변형 허용수단이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 헤더(200)의 형상은 제1튜브 삽입홀과 제2튜브 삽입홀이 형성되는 영역이 각각의 삽입홀에 튜브가 삽입되는 방향인 도 3의 상측으로 절곡되는 형상일 수 있다. 헤더(200)가 이러한 형상을 가지는 이유는 헤더(200)에 열팽창이 발생했을 때, 헤더(200)가 보다 유연하게 변형되게 함으로서, 브레이징과 같은 방식으로 서로 결합된 상태의 헤더(200)와 튜브가 분리되는 상황을 방지하기 위함이다. 또한, 제1튜브의 길이 방향을 기준으로 헤더(200)의 제1튜브 삽입홀의 위치인 R1은 제2튜브 삽입홀의 위치인 R2보다 외측에 있다. 도 3에 도시된 헤더(200)뿐만 아니라, 반대측에 형성되는 헤더 또한 도 3에 도시된 헤더(200)와 동일하게 제1튜브의 길이 방향을 기준으로 제1튜브 삽입홀의 위치는 제2튜브 삽입홀의 위치보다 외측에 위치한다. 즉, 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 헤더에 있어서, 각각의 헤더에 형성된 제1튜브 삽입홀 사이의 거리는 제2튜브 삽입홀 사이의 거리보다 멀게 구성되며, 이러한 제1튜브 삽입홀과 제2튜브 삽입홀의 거리 차이가 상술한 제1열변형 허용수단이다. 본 실시예가 이와 같이, 한 쌍의 제2튜브 삽입홀의 사이의 간격이 한 쌍의 제1튜브 삽입홀의 간격보다 작은 것은, 헤더(200)에 있어서 상대적으로 온도가 높은 제2열교환매체가 흐르는 고온부의 열팽창이 상대적으로 온도가 낮은 제1열교환매체가 흐르는 저온부보다 많이 일어나기 때문에, 열팽창이 일어났을 때, 제1튜브 삽입홀의 위치인 R1과 제2튜브 삽입홀의 위치인 R2를 서로 동일하게 하기 위함이다.

초기에 설정되는 R1과 R2 사이 간격은 헤더(200)의 재질, 제1튜브(110) 내부를 흐르는 제1열교환매체의 온도, 제2튜브(120) 내부를 흐르는 제2열교환매체의 온도와 같은 외부 요인에 의해 변경될 수 있으며, 바람직하게 R1과 R2사이의 간격은 0.1~5mm 사이의 값으로 결정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기의 헤더에 열팽창이 일어났을 때의 부분 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 헤더(200)의 열팽창시, 제1튜브 삽입홀의 위치 R1과 제2튜브 삽입홀의 위치 R2는 서로 동일하게 형성되게 함으로써, 헤더(200)의 열팽창으로 인한 튜브와 헤더(200)의 분리 또는 튜브의 파손과 같은 문제를 방지할 수 있다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 가스켓은 헤더(200)와 탱크(400) 사이에 배치되어, 헤더(200)에 탱크(400)가 결합될 때, 압축되어 탱크(400) 내부 공간을 씰링한다. 가스켓은 헤더(200)의 가장자리에 위치하는 환 형상의 외곽 가스켓부(311, 312)와, 외곽 가스켓부(311, 312)의 중단을 연결하되, 제1튜브(110)와 제2튜브(120) 사이에 배치되는 중단 가스켓부(320)를 포함할 수 있다.

[제2실시예]

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 헤더 부분의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기는, 열변형 허용수단이 앞서 설명한 제1실시예에서 탱크(400)의 형상적인 특징이 부가되는 제2열변형 허용수단인 것으로, 제2열변형 허용수단으로 부가되는 탱크(400)에 특징에 관하여 상세히 설명하고, 설명하지 않는 부분은 제1실시예와 제2실시예가 서로 동일한 것으로 간주한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 탱크(400)는 헤더(200)와 결합되어 열교환매체가 이동하는 내부공간을 형성하는 부재로써, 외곽부(410), 배플(420), 제1커버부(431) 및 제2커버부(432)를 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 외곽부(410)는 일단(도 5를 기준으로 하단)이 헤더(200)의 가장자리에 결합되는 부분으로, 외곽부(410) 전체는 일종의 통 형상으로 형성될 수 있다. 외곽부(410)의 일단은 가스켓의 외곽 가스켓부(311, 312)와 맞닿아 압축시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 배플(420)은 일단이 제1튜브 삽입홀과 제2튜브 삽입홀 사이에 위치하여, 탱크(400)가 구성하는 내부공간을 구획한다. 배플(420)의 일단은 중단 가스켓부(320)와 맞닿아 압축시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1커버부(431)는 제1튜브 삽입홀측에 위치하는 외곽부(410)의 타단과, 배플(420)의 타단을 연결하여 내부공간을 형성한다. 제1커버부(431), 외곽부(410) 및 배플(420)로 둘러싸인 공간으로는 제1열교환매체가 유입되거나, 배출되는 공간이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2커버부(432)는 제2튜브 삽입홀측에 위치하는 외곽부(410)의 타단과, 배플(420)의 타단을 연결하여 내부공간을 형성한다. 제2커버부(432), 외곽부(410) 및 배플(420)로 둘러싸인 공간으로는 제2열교환매체가 유입되거나 배출된다. 제2커버부(432)는 제1커버부(431)보다 상측으로 더 연장되어 형성될 수 있다. 제2커버부(432)의 일부분은 탄성재질로 형성되는 제2열변형 허용수단(433)으로 이루어질 수 있다. 제2열변형 허용수단(433)은 고무 또는 실리콘과 같은 탄성재질로 형성되는 부분으로, 탱크(400)에 열팽창 발생할 때, 열팽창으로 인한 응력을 흡수하기 위한 것이다. 보다 상세히, 앞서 본 발명의 제1실시예에 의한 열 교환기에서 설명했듯 헤더(200)에서는 상대적으로 온도가 높은 제2열교환매체가 흐르는 제2튜브(120)측의 열팽창이 더 발생하여, 헤더(200)의 전체 영역 중 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역이 도 5의 상측으로 더 이동하게 된다. 이에 따라, 탱크(400)에 포함되는 제2커버부(432), 배플(420) 및 제2커버부(432)에 연결된 외곽부(410)는 상측으로 더 밀려나게 되어 응력이 발생하는데, 본 실시예는 제2커버부(432)의 일부분이 제2열변형 허용수단(433)으로 이루어짐으로써, 열팽창 편차에 의한 응력을 흡수할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2열변형 허용수단(433)은 제2커버부(432)의 전체영역 중, 배플(420)에 인접한 부분에 형성될 수 있으며, 인서트 사출을 통해 탱크(400)와 일체화될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 헤더에 열팽창이 일어났을 때의 부분 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기의 탱크(400)는, 열팽창이 일어나더라도 이로 인한 응력이 제2커버부(432)의 다른 부분으로 전달되지 않고, 제2커버부(432)에 형성된 제2열변형 허용수단(433)로 전달됨으로써, 제2열변형 허용수단(433)를 제외한 탱크(400)의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 5와 도 6에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기에서 제2열변형 허용수단(433)는 단일개만이 제2커버부(432)의 일부분에 형성되었지만, 본 발명은 제2열변형 허용수단(433)의 개수를 이에 한정하는 것은 아니며, 복수개의 제2열변형 허용수단(433)이 제2커버부(432)의 다양한 부분에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 도 6에 도시된 부분 외에도, 제2커버부(432)와 외곽부(410)가 서로 연결되는 부분에 제2열변형 허용수단이 더 형성되어, 헤더(200)의 열팽창 편차로 인한 응력을 흡수할 수 있다.

[제3실시예]

도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기의 일부분을 도시한 것이고, 도 8은 도 7의 일부분을 확대하여 도시한 것이다.

도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기는, 다른 구성은 앞서 설명한 본 발명의 제2실시예에 의한 열 교환기와 동일하되, 열변형 허용수단이 헤더(200)의 일부분이 절곡되어 형성되는 제3열변형 허용수단(210)인 것으로 상이하다. 따라서 이하 설명하는 본 발명의 제3실시예에 의한 열 교환기는, 제3열변형 허용수단인(210)에 대한 내용을 중점적으로 설명하며, 설명하지 않는 부분은 제2실시예와 동일한 것으로 간주한다.

도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 제3열변형 허용수단(210)은 헤더(200)의 일부분, 보다 상세히는 헤더(200)의 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역 중 일부분에 형성된다. 제3열변형 허용수단(210)은 헤더(200)의 일부분이 절곡되어 형성되는 부분으로, 제2튜브 삽입홀이 형성된 부분의 열 변형이 제1튜브 삽입홀이 형성된 부분보다 더 일어나는 열팽창 편차에 대응하기 위해 형성된다. 즉, 제3열변형 허용수단(210)을 통해 헤더(200)의 제2튜브 삽입홀이 형성된 부분에 열팽창이 발생하더라도, 절곡부(210)가 펴지는 형태로 보다 유연하게 변형됨으로써, 헤더(200)의 파손을 방지할 수 있다. 즉, 열팽창으로 인한 응력이 제3열변형 허용수단(210)으로 흡수되도록 할 수 있다.

도 7과 도 8에 도시된 본 발명의 제3실시예에서 절곡부(210)는 단일개만이 헤더(200)의 일부분에 절곡되어 형성되지만, 본 발명은 절곡부(210)의 개수를 이에 한정하는 것은 아니며, 복수개의 절곡부가 헤더(200)의 일부분에 절곡 형성될 수 있다.

[제4실시예]

본 발명의 제4실시예에 의한 열 교환기는, 열변형 수단이 가스켓부(320)에 형성되는 제4열변형 수단인 것을 특징으로 한다. 보다 상세히, 본 실시예의 제4열변형 수단은 도 3과 도 4에 도시된 외곽 가스켓부(311, 312)와 중단 가스켓부(320) 중, 헤더(200)의 제2튜브 삽입홀이 형성된 고온부에 위치한 외곽 가스켓부(312)의 압축률이 다른 부분의 가스켓부의 압축률보다 낮은 것이다. 이러한 제4열변형 수단은, 본 발명에 의한 열 교환기의 열 팽창시, 헤더(200)의 제2튜브 삽입홀이 형성된 고온부가 제1튜브 삽입홀이 형성된 저온부보다 튜브의 길이 방향으로 더 변형되기 때문에, 다른 부분보다 고온부에 위치한 외곽 가스켓부(312)가 더 압축되게 되는데, 설계단계부터 우측에 위치한 외곽 가스켓부(312)의 압축률을 다른 부분보다 낮게 하면 열팽창으로 인한 힘이 탱크(400)로 전달되지 않기 때문이다. 예를 들어, 헤더(200)와 탱크(400)의 결합시 헤더(200)의 저온부에 위치한 외곽 가스켓부와 중단 가스켓부의 압축률이 40%라고 할 때, 헤더(200)의 고온부에 위치한 외곽 가스켓부(312)의 압축률을 30%로 설정할 수 있다.

가스켓의 제2튜브 삽입홀이 형성된 영역에 위치한 외곽 가스켓부의 압축률을 다른 부분보다 낮게 하는 방법으로는, 해당 부분의 외곽 가스켓부의 형상을 다른 부분들과 달리 하거나, 그 재질을 다른 가스켓부와 다르게 변경하거나, 도 3 및 도 4를 기준으로 고온부에 위치한 외곽 가스켓부와 맞닿는 외곽부(410)의 일단을 다른 외곽부(410)의 일단보다 상측에 위치하도록 하는 등의 방법이 사용될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의한 열 교환기는, 상술한 제1열변형 허용수단, 제2열변형 허용수단, 제3열변형 허용수단 및 제4열변형 허용수단 중, 적어도 하나 이상의 열변형 허용수단을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

11 : 제1튜브 12 : 제2튜브
20 : 헤더 30 : 탱크
40 : 가스켓 110 : 제1튜브
120 : 제2튜브 200 : 헤더
210 : 제3열변형 허용수단 311, 312 : 외곽 가스켓부
320 : 중단 가스켓부 400 : 탱크
410 : 외곽부 420 : 배플
431 : 제1커버부 432 : 제2커버부
433 : 제2열변형 허용수단

Claims (9)

1. 상대적으로 높은 온도의 열교환매체가 흐르는 고온부와 상대적으로 낮은 온도의 열교환매체가 흐르는 저온부를 포함하는 열교환기에 있어서,
   상기 저온부에 배치되되, 일측으로 연장 형성되어 제1열교환매체가 내부 유로를 따라 흐르고, 다수개가 서로 이격되어 높이 방향으로 적층 배열되는 제1튜브;
   상기 고온부에 배치되되, 일측으로 연장 형성되어 상기 제1열교환매체보다 높은 온도의 제2열교환매체가 내부 유로를 따라 흐르고, 다수개가 서로 이격되어 높이 방향으로 적층 배열되는 제2튜브;
   한 쌍이 각각 튜브의 양단에 결합되되, 상기 제1튜브와 단부와 상기 제2튜브의 단부가 각각 삽입되는 제1튜브 삽입홀과 제2튜브 삽입홀이 서로 이격되어 형성되는 헤더; 및
   상기 고온부에 형성되는 열변형 허용수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열변형 허용수단은, 한 쌍의 상기 헤더의 저온부에 형성되는 제1튜브 삽입홀 사이의 간격보다 한 쌍의 상기 헤더의 고온부에 형성되는 제2튜브 삽입홀 사이의 간격이 작은 제1열변형 허용수단인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
3. 제1항에 있어서,
   일단이 상기 헤더의 가장자리에 결합되는 외곽부, 일단이 상기 제1튜브 삽입홀과 상기 제2튜브 삽입홀 사이에 위치하여 내부공간을 구획하는 배플, 상기 제1튜브 삽입홀측에 위치하는 외곽부의 타단과 상기 배플의 타단을 연결하는 제1커버부, 및 상기 제2튜브 삽입홀측에 위치하는 외곽부의 타단과 상기 배플의 타단을 연결하는 제2커버부를 포함하여, 상기 헤더와 결합되는 탱크;
   를 더 포함하되,
   상기 열변형 허용수단은, 상기 제2커버부의 일부분에 탄성재질로 형성되는 제2열변형 허용수단인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 열 교환기의 전방에서 상기 탱크의 측면을 바라봤을 때, 상기 제1튜브가 연장 형성된 방향을 기준으로 상기 제2커버부는 상기 제1커버부보다 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2열변형 허용수단은, 상기 제2커버부 중 상기 배플에 인접한 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2열변형 허용수단은, 상기 제2커버부 상에 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 열변형 허용수단은, 상기 고온부에 위치한 상기 헤더의 일부분이 절곡 형성되는 제3열변형 허용수단인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
8. 제3항에 있어서,
   서로 결합되는 상기 헤더와 상기 탱크 사이에 위치하는 가스켓;
   을 더 포함하되,
   상기 가스켓은, 환 형상으로 상기 헤더의 가장자리와 상기 탱크의 가장자리 사이에 위치하여 압축되는 외곽 가스켓부;와, 상기 외곽 가스켓부의 중단을 연결하여 상기 제1튜브 삽입홀과 상기 제2튜브 삽입홀 사이에 위치해, 상기 배플에 의해 압축되는 중단 가스켓부;를 포함하고,
   상기 열변형 허용수단은, 상기 외곽 가스켓부 중, 상기 고온부에 위치하는 부분이 다른 부분보다 덜 압축되는 제4열변형 허용수단인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1튜브의 Y축 방향 길이와 상기 제2튜브의 Y축 방향 길이는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 열 교환기.

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