KR20220095283A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유체가 유동되며, 일정간격으로 배치되는 다수개의 제1튜브; 상기 제1튜브 사이에 개재되는 방열핀; 상기 제1튜브가 결합되는 헤더; 상기 헤더의 상측에 결합되어 유로가 유통되는 공간이 형성되는 탱크; 및 상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 탱크의 내부 공간을 제1공간과 제2공간으로 분리시키는 격벽을 포함하는 열교환기를 제공한다.
본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 탱크와 헤더의 사이에 가스켓이 배치되며, 제1튜브와 제2튜브가 삽입되고 탱크의 내부에 유체가 유동되는 공간을 분리시키는 격벽이 설치됨으로써, 단일제품으로 엔진과 전장부품의 냉각이 동시에 가능하게 되어 간편한 조립이 가능하게 되고 냉각성능이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더에 보강리브가 설치되고 격벽에 안착홈이 형성되며, 헤더와 가스켓 사이에 단차가 형성되기에 내구성 향상과 적절한 씰링이 가능하다.
따라서 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 적절한 씰링과 내구성이 향상되며 간편한 조립과 냉각성능이 향상되어 사용 시의 효율성을 증대시킨다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체를 열교환시키는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진 룸 내에는 엔진 등과 같은 구동을 위한 부품뿐만 아니라, 엔진 등과 같은 차량 내 각 부품을 냉각하거나 또는 차량 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 라디에이터, 인터쿨러, 응축기 등과 같은 다양한 열교환기들이 구비된다. 이와 같은 열교환기들은 일반적으로 내부에 열교환매체가 유통하며, 열교환기 내부의 열교환매체와 열교환기 외부의 공기가 서로 열교환함으로써 냉각 또는 방열이 발생되게 한다.

하지만 종래의 차량용 냉각 시스템에 사용되는 열교환기는 냉각용 시스템과 전장부품 냉각용 시스템이 개별적으로 요구되며, 엔진 냉각을 위한 엔진 라디에이터와 전장부품 냉각을 위한 전장 라디에이터가 개별적으로 구비하게 된다.

이와 같이 전장라디에이터가 엔진라디에이터의 전단에 설치되는 경우 모듈부피가 커지게 되어 제조 시에 시간이 많이 소요가 되고 엔진라디에이터로 주행풍이 적절하게 공급되지 못하게 되어 열교환기의 효율이 줄어들게 되는 문제점이 있다.

이에 따라 열교환기의 효율을 증대시키고자 전장라디에이터를 응축기의 하단에 설치하고자 하는 경우 응축기의 면적이 축소되기에 냉방효율을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.

즉, 상기와 같이 열교환기에서 전장라디에이터와 엔진라디에이터를 개별적으로 구비하여 사용하기에는 효율성 측면에서 무리가 있다.

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로서, 엔진과 전장부품의 냉각이 동시에 가능하게 하는 일체형 라디에이터를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

본 발명은, 유체가 유동되며, 일정간격으로 배치되는 다수개의 제1튜브; 상기 제1튜브 사이에 개재되는 방열핀; 상기 제1튜브가 결합되는 헤더; 상기 헤더의 상측에 결합되어 유로가 유통되는 공간이 형성되는 탱크; 및 상기 탱크의 내부에 설치되어 상기 탱크의 내부 공간을 제1공간과 제2공간으로 분리시키는 격벽을 포함하는 열교환기를 제공한다.

상기 격벽은, 유체가 유동되는 상기 제1공간이 형성되는 제1격벽과, 상기 제1격벽과 연결되며, 유체가 유동되는 상기 제2공간이 형성되도록 하는 제2격벽을 포함한다.

상기 제1,2격벽은, 하측 단부 사이에 형성된 중공홈에 제2튜브가 삽입된다.

상기 탱크와 상기 헤더의 사이에 배치되는 가스켓을 더 포함한다.

상기 1,2격벽은, 각각 하측에 제2안착홈이 형성된다.

상기 1,2격벽의 하측에는, 제1격벽에서 제2격벽으로 연장된 형상으로 형성되는 제2안착홈이 형성된다.

상기 가스켓은, 상기 탱크와 상기 헤더의 테두리 사이에 배치되는 메인가스켓부와, 상기 메인가스켓부의 내부에 설치되며, 상기 격벽과 상기 헤더의 사이에 배치되는 보조가스켓부를 포함한다.

상기 탱크는, 상기 메인가스켓부가 안착되는 내주면에 제1안착홈이 형성된다.

상기 헤더는, 상기 제1튜브가 삽입되는 제1삽입홀이 형성된 상기 제1,2공간 사이에, 상기 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀이 형성되는 제3공간이 더 구비된다.

상기 헤더는, 상기 메인가스켓부가 안착되는 면과 상기 보조가스켓부가 안착되는 면 사이에 단차(Step difference)가 형성된다.

상기 제2안착홈은, 상기 탱크의 내주면에 형성된 제1안착홈과 연결된다.

상기 제3공간은, 상기 제1,2공간보다 하측으로 함몰되며, 상기 제2삽입홀을 감싸는 일단과 타단이 상기 제2삽입홀 측으로 갈수록 하측으로 기울어진 형상으로 형성된다.

상기 제1삽입홀과 상기 제1삽입홀 사이의 안착부에는, 보강리브가 설치된다.

상기 보강리브는, 제1삽입홀의 측벽보다 하측에 배치되며 상기 헤더의 테두리 측으로 갈수록 일단과 타단이 상측으로 기울어진 형상으로 형성된다.

상기 안착부는, 중심을 기준으로 대칭되는 형상으로 형성된다.

본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 탱크와 헤더의 사이에 가스켓이 배치되며, 제1튜브와 제2튜브가 삽입되고 탱크의 내부에 유체가 유동되는 공간을 분리시키는 격벽이 설치됨으로써, 단일제품으로 엔진과 전장부품의 냉각이 동시에 가능하게 되어 간편한 조립이 가능하게 되고 냉각성능이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더에 보강리브가 설치되고 격벽에 안착홈이 형성되며, 헤더와 가스켓 사이에 단차가 형성되기에 내구성 향상과 적절한 씰링이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 적절한 씰링과 내구성이 향상되며 간편한 조립과 냉각성능이 향상되어 사용 시의 효율성을 증대시킨다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 헤더와 탱크를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 도 1의 격벽이 설치되어 제1,2공간으로 분리된 탱크의 확대도이다.
도 5는 도 1의 탱크의 배면도이다.
도 6은 도 5 의 A-A-선을 따라 절단된 단면도이다.
도 7은 도 3의 헤더의 평면도이다.
도 8은 도 7의 B-B’선을 따라 절단된 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예로서, 탱크에 설치된 격벽의 하측단부를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예로서, 탱크에 설치된 격벽의 하측단부를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 4실시예로서, 탱크에 설치된 격벽의 하측단부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 5실시예로서, 보강리브가 설치된 헤더를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12의 C-C’선을 따라 절단된 단면도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 내지 도 13을 참고하면, 본 발명에 따른 열교환기(100)는, 제1튜브(110), 방열핀(120), 헤더(130), 탱크(140), 격벽(150)을 포함한다.

상기 제1튜브(110)는 유체가 유동되며, 다수개로 일정간격으로 이격되어 배치된다. 상기 방열핀(120)은 다수개의 상기 제1튜브(110) 사이에 개재된다. 상기 헤더(130)는 상기 제1튜브(110)가 결합되는 한 쌍으로 구비된다. 상기 탱크(140)는 한 쌍으로 구비되어 상기 헤더(130)에 각각 설치되며, 유체가 유동되는 공간이 형성된다. 여기서, 상기 헤더(130)를 기준으로 상기 탱크 측(140)을 상측이라 하고 상기 제1튜브(110) 및 방열핀(120) 측을 하측이라 한다.

여기서, 상기 헤더(130)와 상기 탱크(140) 사이에 가스켓(170)이 설치되며, 적절한 씰링이 가능한 형상으로 구비되는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.

상기 격벽(150)은 상기 탱크(140)의 내부에 설치되어 상기 탱크(140)의 유체의 유동되는 공간을 제1,2공간(153,154)으로 분리시킨다.

여기서, 상기 격벽(150)은 유체가 유동되는 상기 제1공간(153)이 형성되는 제1격벽(151)과 상기 제1격벽(151)과 연결되며, 유체가 유동되는 상기 제2공간(154)이 형성되도록 하는 제2격벽(152)을 포함하여 냉각이 가능하게 한다.

그리고 상기 제1,2 공간(153,154)이 분리되도록 하기 위해 상기 제1격벽(151)과 상기 제2격벽(152)의 하측 단부 사이에 형성된 중공홈(155)에 제2튜브(160)가 삽입이 된다.

이하부터는 본 발명의 열교환기(100)의 제1실시예에 따른 상기 헤더(130)와 상기 탱크(140) 사이에 상기 가스켓(170)이 설치되며, 적절한 씰링이 가능하게 하는 형상에 대해서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

한편, 상기 가스켓(170)은 상기 탱크(140)와 상기 헤더(130)의 테두리 사이에 배치되는 메인가스켓부(171)와 상기 메인가스켓부(171)의 내부에 설치되며, 상기 격벽(150)과 상기 헤더(130)의 사이에 배치되는 보조가스켓부(172)를 포함한다.

여기서, 상기 탱크(140)는 상기 메인가스켓부(171)가 안착되는 내주면에 제1안착홈(141)이 형성된다.

이로 인하여 상기 탱크(140)와 결합되는 상기 가스켓(170)이 이중으로 씰링이 가능하게 된다.

그리고 상기 제1안착홈(141)은 V자형, 사각형, 원형 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정하는 것은 아님은 물론이다.

부가적으로 상기 제1안착홈(141)은 필요에 따라 상기 헤더(130)의 외주면에 형성될 수도 있다.

한편, 상기 헤더(130)는 상기 메인가스켓부(171)가 안착되는 면과 상기 보조가스켓부(172)가 안착되는 면 사이에 단차(Step difference)가 형성된다.

여기서, 단차의 형성은 구배를 갖는 경사나 계단식 높이차 등으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.

이로 인하여 상기 헤더(130)는 상기 가스켓(170)의 압축률이 안착되는 면에 따라 다르게 형성이 가능하기에 적합한 씰링을 가능하게 한다.

또한, 상기 헤더(130)는, 상기 제1튜브(110)가 삽입되는 제1삽입홀(131)이 형성된 상기 제1,2공간(153,154) 사이에 상기 제1,2공간(153,154)보다 하측으로 함몰되며, 상기 제2튜브(160)가 삽입되는 제2삽입홀(132)이 형성되고 상기 제2삽입홀(132)을 감싸는 일단과 타단이 상기 제2삽입홀(132) 측으로 갈수록 하측으로 기울어진 제3공간(133)이 구비된다.

여기서, 상기 제1삽입홀(131)과 상기 제1삽입홀(131) 사이의 안착부(134)는 중심을 기준으로 대칭이 되며, 중심으로부터 상기 헤더(130)의 테두리 측으로 갈수록 상측으로 기울어진 형상으로 형성된다.

이로 인하여 상기 헤더(130)가 쉽게 파손되지 않는 견고한 형상으로 유지가 가능하게 된다.

이하부터는 본 발명의 열교환기(100)의 제2실시예에 따른 탱크(240)가 가스켓에 이중 씰링을 위해 구비되는 형상에 대해서 상세하게 설명하고자 한다.

이때, 제1실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 하고 도 9에 도시되지 않은 제1튜브, 방열핀, 헤더, 가스켓과 관련된 기본 설명은 제외하도록 한다.

한편, 상기 격벽(250)은 상기 탱크(240)의 내부에 설치되어 상기 탱크(240)의 내부를 제1,2공간(253,254)으로 분리시키며, 유체가 유동되는 상기 제1공간(253)이 형성되는 제1격벽(251)과 상기 제1격벽(251)과 연결되며, 유체가 유동되는 상기 제2공간(254)이 형성되도록 하는 제2격벽(252)을 포함하여 냉각이 가능하게 한다.

여기서, 상기 1,2격벽(251,252)은 각각 하측에 헤더와 탱크에 배치되는 메인가스켓부에 안착되는 제1안착홈(241)과 연결되는 제2안착홈(242)이 형성된다.

이로 인하여 본 발명의 열교환기(100)의 헤더와 상기 탱크(340) 사이에 결합되는 가스켓이 이중으로 씰링이 가능하게 된다.

이하부터는 본 발명의 열교환기(100)의 제3실시예에 따른 탱크(340)와 가스켓의 이중 씰링을 위해 구비되는 형상에 대해서 상세하게 설명하고자 한다.

이때, 제1,2실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 하고 도 10에 도시되지 않은 제1튜브, 방열핀, 헤더, 탱크, 가스켓과 관련된 기본 설명은 제외하도록 한다.

한편, 상기 격벽(350)은 상기 탱크(340)의 내부에 설치되어 제1,2공간(353,354)으로 분리시키며, 상기 격벽(350)은 유체가 유동되는 상기 제1공간(353)이 형성되는 제1격벽(351)과 상기 제1격벽(351)과 연결되며, 유체가 유동되는 상기 제2공간(354)이 형성되도록 하는 제2격벽(352)을 포함한다.

여기서, 상기 1,2격벽(351,352)의 하측에는, 제1격벽(351)에서 제2격벽(352)으로 연장된 형상으로 형성되는 제2안착홈(342)이 형성된다.

이로 인하여 상기 탱크(340)가 가스켓에 안착 시에 이중으로 씰링이 가능하게 된다.

이하부터는 본 발명의 열교환기(100)의 제4실시예에 따른 탱크(440)와 가스켓의 이중 씰링을 위해 구비되는 형상에 대해서 상세하게 설명하고자 한다.

이때, 제1 내지 제3 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 하고 도 11에 도시되지 않은 제1튜브, 방열핀, 헤더, 탱크, 가스켓과 관련된 기본 설명은 제외하도록 한다.

한편, 상기 격벽(450)은 상기 탱크(440)의 내부에 단일로 구비되며, 유체가 유동되는 제1,2공간(453,454)으로 분리시켜 냉각이 가능하게 한다.

한편, 상기 격벽(450)은, 하측에 제2안착홈(442)이 형성된다.

이로 인하여 상기 탱크(440)가 가스켓에 안착 시에 이중으로 씰링이 가능하게 된다.

이하부터는 본 발명의 열교환기(100)의 제5실시예에 따른 헤더(530)의 형상에 대해서 상세하게 설명하고자 한다.

이때, 제 1 내지 4 실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 하고 도 10에 도시되지 않은 제1튜브, 제2튜브, 방열핀, 제1삽입홀 제2삽입홀, 탱크, 가스켓과 관련된 기본 설명은 제외하도록 한다.

한편, 제1튜브가 삽입되는 상기 제1삽입홀(531)과 상기 제1삽입홀(531) 사이의 안착부(534)에는, 보강리브(535)가 설치된다.

여기서, 상기 보강리브(535)는 상기 안착부(534)의 상측 방향으로 오목하거나 볼록하게 형성된다.

또한, 상기 보강리브(535)는 상기 제1삽입홀(531)의 측벽보다 하측에 배치되며 상기 헤더(530)의 테두리 측으로 갈수록 일단과 타단이 상측으로 기울어지게 형성된다.

즉, 상기 보강리브(535)가 설치가 되기에 헤더(530)가 쉽게 파손되지 않는 견고한 형상으로 유지가 가능하게 된다.

그리고 상기 안착부(534)는 중심을 기준으로 대칭되는 형상으로 형성된다.

이에 따라 본 발명에 따른 열교환기(100)에 의하면, 헤더(530)의 내구성이 강화 되도록 하는 것이 가능하다.

하지만 종래의 차량용 냉각 시스템에 사용되는 열교환기는 냉각용 시스템과 전장부품 냉각용 시스템이 개별적으로 요구되며, 엔진 냉각을 위한 엔진 라디에이터와 전장부품 냉각을 위한 전장 라디에이터가 개별적으로 구비하였다.

즉, 이와 같이 전장라디에이터가 엔진라디에이터의 전단에 설치되는 경우 모듈부피가 커지게 되어 제조 시에 시간이 많이 소요가 되고 차량에서 발생되어 엔진라디에이터로 주행풍이 적절하게 공급되지 못하게 되어 열교환기의 효율이 줄어들게 되는 문제점이 있었다.

이에 따라 열교환기의 효율을 증대시키고자 전장라디에이터를 응축기의 하단에 설치하는 경우 응축기의 면적이 축소되기에 냉방효율을 저하시키는 문제가 발생하게 되었다.

즉, 상기와 같이 열교환기에서 전장라디에이터와 엔진라디에이터를 개별적으로 구비하여 사용하기에는 효율성 측면에서 무리가 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 탱크와 헤더의 사이에 가스켓이 배치되며, 제1튜브와 제2튜브가 삽입되고 탱크의 내부에 유체가 유동되는 공간을 분리시키는 격벽이 설치됨으로써, 단일제품으로 엔진과 전장부품의 냉각이 동시에 가능하게 되어 간편한 조립이 가능하게 되고 냉각성능이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더에 보강리브가 설치되고 격벽에 안착홈이 형성되며, 헤더와 가스켓 사이에 단차가 형성되기에 내구성 향상과 적절한 씰링이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 적절한 씰링과 내구성이 향상되며 간편한 조립과 냉각성능이 향상되어 사용 시의 효율성을 증대시킨다.

100 : 열교환기 110 : 제1튜브
120 : 방열핀 130,530 : 헤더
131,531 : 제1삽입홀 132,532 : 제2삽입홀
133,533 : 제3공간 134,534 : 안착부
140,240,340,440 : 탱크 141,241,441 : 제1안착홈
150,250,350,450 : 격벽 151,251,351 : 제1격벽
152,252,352 : 제2격벽 153,253,353,453 : 제1공간
154,254,354,454 : 제2공간 155 : 중공홈
160 : 제2튜브 170 : 가스켓
171 : 메인가스켓부 172 : 보조가스켓부
242,342,442 : 제2안착홈 535 : 보강리브

Claims (15)

1. 유체가 유동되며, 일정간격으로 배치되는 다수개의 제1튜브;
   상기 제1튜브 사이에 개재되는 방열핀;
   상기 제1튜브가 결합되는 헤더;
   상기 헤더의 상측에 결합되어 유로가 유통되는 공간이 형성되는 탱크; 및
   상기 탱크의 내부에 설치되어 유체가 유동되는 제1공간과 제2공간으로 분리시키는 격벽을 포함하는 열교환기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 격벽은,
   유체가 유동되는 상기 제1공간이 형성되는 제1격벽과,
   상기 제1격벽과 연결되며, 유체가 유동되는 상기 제2공간이 형성되도록 하는 제2격벽을 포함하는 열교환기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1,2격벽은, 하측 단부 사이에 형성된 중공홈에 제2튜브가 삽입되는 열교환기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 탱크와 상기 헤더의 사이에 배치되는 가스켓을 더 포함하는 열교환기.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 1,2격벽은, 각각 하측에 제2안착홈이 형성되는 열교환기.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 1,2격벽의 하측에는,
   제1격벽에서 제2격벽으로 연장된 형상으로 형성되는 제2안착홈이 형성된 열교환기.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 가스켓은,
   상기 탱크와 상기 헤더의 테두리 사이에 배치되는 메인가스켓부와,
   상기 메인가스켓부의 내부에 설치되며, 상기 격벽과 상기 헤더의 사이에 배치되는 보조가스켓부를 포함하는 열교환기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 탱크는, 상기 메인가스켓부가 안착되는 내주면에 제1안착홈이 형성되는 열교환기.
9. 청구항 3에 있어서,
   상기 헤더는, 상기 제1튜브가 삽입되는 제1삽입홀이 형성된 상기 제1,2공간 사이에, 상기 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀이 형성되는 제3공간이 더 구비되는 열교환기.
10. 청구항 5에 있어서,
    상기 헤더는, 상기 메인가스켓부가 안착되는 면과 상기 보조가스켓부가 안착되는 면 사이에 단차(Step difference)가 형성된 열교환기.
11. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2안착홈은, 상기 탱크의 내주면에 형성된 제1안착홈과 연결되는 열교환기.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3공간은, 상기 제1,2공간보다 하측으로 함몰되며, 상기 제2삽입홀을 감싸는 일단과 타단이 상기 제2삽입홀 측으로 갈수록 하측으로 기울어진 형상으로 형성되는 열교환기.
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1삽입홀과 상기 제1삽입홀 사이의 안착부에는, 보강리브가 설치되는 열교환기.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 보강리브는, 제1삽입홀의 측벽보다 하측에 배치되며 상기 헤더의 테두리 측으로 갈수록 일단과 타단이 상측으로 기울어진 형상으로 형성된 열교환기.
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 안착부는, 중심을 기준으로 대칭되는 형상으로 형성된 열교환기.
    

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