KR20220115427A

KR20220115427A - 열교환기

Info

Publication number: KR20220115427A
Application number: KR1020210019436A
Authority: KR
Inventors: 김영찬; 김혁; 반진기
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-17

Abstract

본 발명은 열교환기에 있어서 출구 탱크의 내부공간의 폭을 출구 탱크의 길이방향을 따라 위치별로 다르게 형성함으로써 입구 탱크에서 출구 탱크로 열교환매체가 유동될 시 코어부 내에서 열교환매체가 고르게 분산될 수 있는 구조를 가지는 열교환기에 관한 것이다.

Description

열교환기{Heat Exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기에 있어서 출구 탱크의 내부공간의 폭을 출구 탱크의 길이방향을 따라 위치별로 다르게 형성함으로써 코어부 내에서 열교환매체가 고르게 분산되어 유동될 수 있는 구조를 가지는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 엔진 실린더 내에 연료와 공기의 혼합기를 분사하여 피스톤의 압축에 의한 폭발력을 구동바퀴로 전달하여 진행하는 바, 상기와 같이 폭발에 의한 출력을 얻는 엔진은 폭발에 의한 고열을 식히기 위해 워터자켓과 같은 냉각장치를 갖게 되고, 상기 워터자켓을 순환한 냉각수를 다시 식혀주는 기능을 라디에이터가 수행한다.

이와 같은 기능을 갖는 라디에이터는 냉각 방식에 따라 외기에 의해 냉각되는 공랭식으로, 구성형식에 따라 크로스플로우(Cross-Flow) 및 다운플로우(Down-Flow) 라디에이터로 구분된다.

크로스플로우 및 다운플로우 라디에이터는 냉각수의 흐름방향에 따라 결정되는 것으로서, 종래 기술에 따른 라디에이터는 냉각수가 유입 및 배출되는 입구 및 출구 탱크가 이격되게 배치되고, 입구 및 출구 탱크의 사이를 상호 연결하는 튜브가 적층되게 장착되어 냉각수가 유동되며, 외기와의 열교환을 통해 유동되는 냉각수를 냉각시키는 구조로 구성된다.

크로스플로우 타입의 라디에이터는 입구 탱크 및 출구 탱크가 좌우측에 배치되어 튜브가 횡방향으로 적층되게 장착됨으로써 냉각수가 횡방향으로 순환하면서 냉각되는 방식이며, 다운플로우 타입의 라디에이터는 입구 탱크 및 출구 탱크가 상하로 배치되어 각 탱크 사이를 연결하는 튜브가 세로방향으로 적층되게 장착됨으로써 냉각수가 상하방향으로 순환하면서 냉각되는 방식이다. 이와 같이 구성되는 라디에이터는 주행 중 유입되는 차가운 외기와 냉각수가 열교환되도록 보통 차량의 엔진룸 내부에서 전방을 향하여 배치된다.

한편, 입구 파이프와 출구 파이프는 탱크의 어느 위치에도 자유로이 배치될 수 있으나, 입구와과 출구의 위치가 서로 엇갈리게 배치되는 것이 일반적이다. 이에 따라, 라디에이터 내부에 냉각수가 흐르게 될 시 냉각수는 특정한 흐름(flow)을 가지게 된다.

이와 같이 특정한 흐름이 형성됨에 따라, 차가운 라디에이터에 뜨거운 냉각수가 흐르게 될 시, 라디에이터의 차가운 부분과 냉각수에 의해 뜨거워진 부분과의 열 차이로 인해 응력이 발생하여 라디에이터가 파손되는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제2020-0099088호(2020.08.21.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 열교환기에 있어서 출구 탱크의 내부공간의 폭을 출구 탱크의 길이방향을 따라 위치별로 다르게 형성함으로써 코어부 내에서 열교환매체가 고르게 분산되어 유동될 수 있는 구조를 가지는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이를 달성하기 위한 출구 탱크의 최적의 설계 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 예에 따른 열교환기는, 열교환매체가 내부에 흐르는 다수의 튜브를 포함하는 코어부; 상기 코어부의 일측에 배치되고, 열교환매체가 유입되는 입구 파이프가 구비되는 입구 탱크; 및 상기 코어부의 타측에 배치되고, 냉각수가 배출되는 출구 파이프가 구비되는 출구 탱크;를 포함하고, 상기 출구 탱크는, 상기 출구 탱크의 길이방향을 따라 상기 출구 탱크의 내부공간의 폭이 위치별로 다르게 형성될 수 있다.

상기 출구 탱크는, 상기 출구 탱크의 내부공간의 폭이 상대적으로 좁은 소폭부가 하나 이상 형성되고, 상기 출구 탱크의 내부공간의 폭이 상대적으로 넓은 대폭부가 하나 이상 형성될 수 있다.

상기 출구 탱크는, 상기 출구 탱크의 길이방향을 따라 상기 소폭부와 대폭부가 서로 교번되어 형성될 수 있다.

상기 소폭부에 해당하는 출구 탱크의 높이는 상기 대폭부에 해당하는 출구 탱크의 높이에 비해 작을 수 있다.

상기 하나 이상의 소폭부 각각의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 하나 이상의 대폭부 각각의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이하되, 상기 각 소폭부의 내부공간의 폭은, 상기 각 대폭부의 내부공간의 폭에 비해 작을 수 있다.

상기 입구 파이프는 상기 입구 탱크의 상부측에 구비되고, 상기 출구 파이프는 상기 출구 탱크의 하부측에 구비될 수 있다.

상기 출구 탱크의 최상부에는 상기 소폭부가 형성될 수 있다.

상기 출구 탱크는, 상기 출구 탱크의 최상부인 제1 위치에 상기 소폭부가 형성되고, 상기 제1 위치 아래의 제2 위치에 상기 대폭부가 형성되고, 상기 제2 위치 아래의 제3 위치에 상기 소폭부가 형성되고, 상기 제3 위치 아래이자 상기 출구 탱크의 최하부인 제4 위치에 상기 대폭부가 형성될 수 있다.

상기 제1 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와, 상기 제2 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이와, 상기 제3 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와, 상기 제4 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이의 비는, 4:4:2:2 내지 4:4:3:2를 만족할 수 있다.

상기 입구 파이프는 상기 입구 탱크의 하부측에 구비되고, 상기 출구 파이프는 상기 출구 탱크의 상부측에 구비될 수 있다.

상기 출구 탱크의 최하부에는 상기 소폭부가 형성될 수 있다.

상기 출구 탱크는, 상기 출구 탱크의 최상부인 제1 위치에 상기 대폭부가 형성되고, 상기 제1 위치 아래의 제2 위치에 상기 소폭부가 형성되고, 상기 제2 위치 아래의 제3 위치에 상기 대폭부가 형성되고, 상기 제3 위치 아래이자 상기 출구 탱크의 최하부인 제4 위치에 상기 소폭부가 형성될 수 있다.

상기 제1 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와, 상기 제2 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이와, 상기 제3 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와, 상기 제4 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이의 비는, 2:2:4:4 내지 2:3:4:4를 만족할 수 있다.

상기 출구 탱크는, 상기 출구 탱크의 최상부인 제1 위치에 상기 대폭부가 형성되고, 상기 제1 위치 아래의 제2 위치에 상기 소폭부가 형성되고, 상기 제2 위치 아래의 제3 위치에 상기 대폭부가 형성되고, 상기 제3 위치 아래의 제4 위치에 상기 소폭부가 형성되고, 상기 제4 위치 아래이자 상기 출구 탱크의 최하부인 제5 위치에 대폭부가 형성될 수 있다.

상기 입구 파이프는 상기 입구 탱크의 상부측에 구비되고, 상기 출구 파이프는 상기 제4 위치에 형성된 소폭부 상에 구비될 수 있다.

본 발명에 의하면, 입구 파이프와 출구 파이프의 배치 및 출구 탱크의 형상 설계를 통해 냉각수의 코어부 내 유동 분포를 고르게 하여 코어부 내에서 냉각수의 편중된 흐름이 생성되는 것을 제거할 수 있고, 이에 따라 코어부 내에서 냉각수가 입구 탱크에서 출구 탱크로 한번에 유동되게 됨으로써, 온도 차이에 의한 열응력으로 인해 라디에이터가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 열교환기의 정면도이다.
도 2는 도 1을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 열교환기의 정면도로서, 본 발명의 열교환기(10)는 열교환이 집중적으로 일어나는 코어부(100)와, 코어부의 일측과 타측에 각각 구비되는 헤더탱크인 입구 탱크(200)와 출구 탱크(300)를 포함한다.

코어부(10)는 내부에 열교환매체가 흐르는 다수의 튜브와, 튜브 사이에 개재되는 다수의 핀을 포함할 수 있다.

입구 탱크(200)는 코어부(100)의 일측에 배치되고, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(210)가 입구 탱크(200) 상에 구비되어, 입구 파이프(210)를 통해 외부에서 입구 탱크(200) 내부로 냉각수가 유입될 수 있다.

출구 탱크(300)는 코어부(100)의 타측에 배치되고, 냉각수가 배출되는 출구 파이프(310)가 출구 탱크(300) 상에 구비되어, 출구 파이프(310)를 통해 출구 탱크(300) 내부에서 외부로 냉각수가 배출될 수 있다.

여기서, 도시된 바와 같이 본 발명의 열교환기는 코어부(100)의 튜브가 가로방향으로 배치되고, 코어부(100)의 좌측과 우측에 각각 헤더탱크가 구비되는 크로스 플로우 타입 구조를 가질 수 있으며, 열교환기의 내부를 유동하며 외부 공기와 냉각수인 라디에이터일 수 있다. 단 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 본 발명에 따른 열교환기의 특징들이 적용될 수 있는 다양한 종류의 열교환기일 수 있고, 동시에 열교환기가 크로스 플로우 타입뿐 아니라 다운 플로우 타입으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

다만, 설명의 편의를 위해 이하에서는, 본 발명의 열교환기가 코어부의 튜브가 가로방향으로 배치되고, 헤더탱크가 코어부의 좌측과 우측에 배치되며, 내부에 유동하는 열교환매체가 냉각수인 크로스 플로우 타입 라디에이터인 경우를 가정하여 설명하도록 한다.

이러한 라디에이터(10)에 있어서, 본 발명은 입구 탱크(200)에서 출구 탱크(300)로 냉각수가 유동될 시 코어부(100) 내에서 냉각수가 고르게 분산되어 유동되도록, 출구 탱크(300)의 길이방향(D1)을 따라 출구 탱크(300)의 내부공간의 폭이 위치별로 다르게 형성될 수 있다. 이때 길이방향(D1)은 출구 탱크(300)의 연장방향, 또는 크로스 플로우 타입인 경우에는 출구 탱크(300)의 상하방향과 동일한 방향을 의미할 수 있다.

도 2는 도 1을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 측면도로서, 본 발명의 출구 탱크(300)에 대해 보다 상세히 살펴보면, 도시된 바와 같이 출구 탱크(300)는 길이방향(D1)을 따라 내부공간의 폭이 상대적으로 좁게 형성된 영역인 소폭부(N)와, 내부공간의 폭이 상대적으로 넓게 형성된 영역인 대폭부(W)로 구분될 수 있다.

본 발명에서 헤더탱크의 내부공간의 폭이라 함은 헤더탱크의 일 지점에서의 내부공간의 수평 단면적의 크기 또는 헤더탱크의 길이방향 일정 구간에서의 해당 내부공간의 부피와 같이 헤더탱크 내부공간의 공간적 크기를 의미하는 것으로서, 후술하는 바와 같이 단순히 헤더탱크의 내부공간에서 전후방향(D2) 길이인 너비를 의미하는 것과는 차이가 있다.

또한, 본 발명에서 상대적이라 함은 소폭부(N)와 대폭부(W)를 비교하기 위한 것으로서, 예를 들어 소폭부(N)와 대폭부(W)를 비교하여, 소폭부(N)는 대폭부(W)에 비해 내부공간의 폭이 좁으므로 상대적으로 내부공간의 폭이 좁다고 할 수 있고, 대폭부(W)는 소폭부(N)에 비해 내부공간의 폭이 넓으므로 상대적으로 내부공간의 폭이 넓다고 할 수 있다. 보다 구체적으로, 소폭부(N)에 해당하는 헤더탱크의 길이방향 일정 구간에서 내부공간의 평균 부피는 대폭부(W)에 해당하는 헤더탱크의 길이방향 일정 구간에서 내부공간의 평균 부피보다 상대적으로 작을 수 있고, 이와 마찬가지로 대폭부(W)는 소폭부(N)에 비해 대폭부(N)에 해당하는 헤더탱크의 내부공간의 평균 부피가 소폭부에 비해 상대적으로 클 수 있다.

본 발명에서 출구 탱크(300)에는 소폭부(N)와 대폭부(W)가 각각 하나 이상 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 출구 탱크(300)에는 2개의 소폭부(N)와 2개의 대폭부(W)가 형성될 수 있다. 단 이에 한정되는 것은 아니고 소폭부(N)와 대폭부(W)는 각각 1개씩만 형성될 수 있고, 또는 소폭부(N) 1개와 대폭부(W) 2개, 또는 소폭부(N) 2개와 대폭부(W) 3개와 같이 자유로이 형성될 수 있다.

여기서, 소폭부(N)가 다수개 구비되고 대폭부(W)가 다수개 구비되는 경우, 각 소폭부(N)의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각 대폭부(W)의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, 소폭부(N)는 대폭부(W)에 비해 상대적으로 폭이 작은 영역에 해당하는 것이지, 각 소폭부(N)가 모두 동일한 폭으로 형성되지 않을 수 있다. 마찬가지로 대폭부(W) 역시 각 대폭부(W)의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

한편, 본 발명은 출구 탱크(300)의 탱크 높이(h)를 달리하여 소폭부(N)와 대폭부(W)를 형성할 수 있다. 즉, 도 2, 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 출구 탱크(300)는 길이방향(D1)을 따라 전후방향(D2)에 해당하는 내부공간의 너비(w)는 모두 동일하게 형성되되, 길이방향(D1)을 따라 위치별로 높이(h)를 달리 형성하여 내부공간의 폭을 다르게 할 수 있다. 이에 따라, 소폭부(N)에 해당하는 출구 탱크의 높이는 대폭부(W)에 해당하는 출구 탱크의 높이(h)에 비해 작게 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 정면도로서, 도시된 바와 같이 출구 탱크에서 소폭부(N)와 대폭부(W)의 경계면이 서로 단차가 되도록 형성될 수 있다. 이때 각 소폭부(N)의 높이는 일정하게 형성되고, 각 대폭부(W)의 높이는 일정하게 형성될 수 있다. 반면, 도 2에서의 출구 탱크에서는 소폭부(N)와 대폭부(W) 사이의 경계면이 도 4에서 단차가 형성되는 것과 달리 길이방향(D1)을 따라 출구 탱크의 높이가 점진적으로 증가하거나 감소하는 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우에는 소폭부(N)의 높이가 일정하다는 전제 하에 출구 탱크의 내부공간의 폭이 상대적으로 좁은 영역이 소폭부(N)에 해당하고, 출구 탱크에서 길이방향(D1)을 따라 높이가 증가하기 시작하는 부분에 해당하는 영역이 소폭부(N)와 대폭부(W)의 경계에 해당할 수 있다. 즉, 본 발명에서 각 소폭부(N)는, 소폭부(N)에 해당하는 출구 탱크의 높이가 길이방향(D1)으로 인접한 부분(즉, 각 소폭부(N)에 해당하는 출구 탱크의 일정 구간의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나)에 비해 상대적으로 낮고 일정하게 형성되는 구간을 의미할 수 있고, 각 대폭부(W)는, 대폭부(W)에 해당하는 출구 탱크의 높이가 길이방향(D1)으로 인접한 부분(즉, 각 대폭부(W)에 해당하는 출구 탱크의 일정 구간의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나)과 비교하여 높이가 점진적으로 증가하다가 일정 구간에서 높이가 일정하게 형성되고 다시 높이가 점진적으로 감소하게 되는 구간을 의미할 수 있다. 단, 대폭부(W)가 최상부 또는 최하부와 같이 끝단에 위치할 경우 일측 또는 타측에서 높이가 점진적으로 증가하거나 감소하지 않지 않을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 길이방향(D1)을 따라 출구 탱크(300)의 내부공간의 폭을 위치별로 다르게 형성함으로써 냉각수 유동시 뜨거운 냉각수가 코어부 전체에 고르게 분산되어 어느 한쪽으로 냉각수가 편중되어 특정한 흐름이 생기는 것을 억제할 수 있다. 이때 보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 출구 탱크(300)는 길이방향(D1)을 따라 소폭부(N)와 대폭부(W)가 서로 교번되어 형성될 수 있다. 출구 탱크(300) 내에서 상부에서 하부로 냉각수가 유동될 시 출구 탱크(300)의 폭이 좁을수록 냉각수의 유동이 어려워지게 되며, 소폭부(N)에 대응되는 튜브에 비해 대폭부(W)에 대응되는 튜브 쪽에 유체 압력이 감소하게 됨으로써 소폭부(N)에 비해 대폭부(W)로 냉각수가 잘 전달되므로, 이러한 점들을 고려하여 출구 탱크(300)에 소폭부(N)와 대폭부(W)를 교번하여 형성함에 따라 냉각수가 입구 탱크(200)에서 출구 탱크(300)로 유동될 시 코어부(100) 내에서 냉각수가 고르게 분산되어 유동되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서 입구 탱크(200)는 출구 탱크(300)와 달리 일반적인 일자형태로 형성될 수 있으며, 타 구조물(예를 들어, 니플, 압력캡의 필러넥 등)이 입구 탱크(200) 상에 삽입 및 고정될 수 있도록 충분히 크게 형성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 열교환기에 대해 구체적인 실시예를 통해 대해 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 것으로, 제1 실시예에 따른 열교환기(10A)는, 입구 파이프(210)가 입구 탱크(200)의 상부측에 구비되고, 출구 파이프(310)가 출구 탱크(300)의 하부측에 구비될 수 있다. 여기서, 입구 탱크(200)의 상부측은 입구 탱크의 길이방향(D1) 일측 단부 측에 해당할 수 있고, 출구 탱크(300)의 하부측은 출구 탱크의 길이방향(D1) 타측 단부 측에 해당할 수 있는 것으로서, 열교환기에서 입구 탱크(210)와 출구 탱크(310)의 위치가 서로 교차되어 엇갈리도록 형성되는 것을 의미할 수 있다. 이하 동일하다.

본 예에서 출구 탱크(300)는, 출구 탱크의 길이방향(D1)을 기준으로 최상부인 제1 위치에 소폭부(N_1)가 형성되고, 제1 위치 아래인 제2 위치에 대폭부(W_2)가 형성되고, 제2 위치 아래인 제3 위치에 소폭부(N_3)가 형성되며, 제3 위치의 아래이자 출구 탱크의 최하부인 제4 위치에 대폭부(W_4)가 형성될 수 있다. 각 소폭부(N)와 대폭부(W)의 구조는 상술한 바와 같다.

여기서, 제1 위치에 형성된 소폭부(N_1)의 길이방향 길이(l_1)와, 제2 위치에 형성된 대폭부(W_2)의 길이방향 길이(l_2)와, 제3 위치에 형성된 소폭부(N_3)의 길이방향 길이(l_3)와, 제4 위치에 형성된 대폭부(W_4)의 길이방향 길이(l_4)의 비는, 4:4:2:2 내지 4:4:3:2를 만족할 수 있다.

즉, 제1 실시예에 따른 열교환기(10A)는 입구 탱크(210)와 출구 탱크(310)가 서로 엇갈리도록 입구 탱크(210)가 상측에 형성되고 출구 탱크(310)가 하측에 형성되고, 이때 입구 탱크(210)와 동일선상에 배치되는 출구 탱크(300)의 최상부에는 소폭부(N)가 형성되며, 출구 탱크(300)의 위쪽으로부터 첫번째로 형성되는 제1 위치의 소폭부(N_1)와 제2 위치의 대폭부(W_2) 각각의 길이방향 길이는, 출구 탱크의 위쪽으로부터 두번째로 형성되는 제4 위치에 형성된 소폭부(N_4)의 길이방향 길이의 2배 이상으로 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 것으로, 제2 실시예에 따른 열교환기(10B)는, 입구 파이프(210)가 입구 탱크(200)의 하부측에 구비되고, 출구 파이프(310)가 출구 탱크(300)의 상부측에 구비될 수 있다.

본 예에서 출구 탱크(300)는, 출구 탱크의 길이방향(D1)을 기준으로 최상부인 제1 위치에 대폭부(W_1)가 형성되고, 제1 위치 아래인 제2 위치에 소폭부(N_2)가 형성되고, 제2 위치 아래인 제3 위치에 대폭부(W_3)가 형성되며, 제3 위치의 아래이자 출구 탱크의 최하부인 제4 위치에 소폭부(N_4)가 형성될 수 있다. 이때 각 소폭부(N)와 대폭부(W)의 구조는 상술한 바와 같을 수 있다.

여기서, 제1 위치에 형성된 대폭부(W_1)의 길이방향 길이(l_1)와, 제2 위치에 형성된 소폭부(N_2)의 길이방향 길이(l_2)와, 제3 위치에 형성된 대폭부(W_3)의 길이방향 길이(l_3)와, 제4 위치에 형성된 소폭부(N_4))의 길이방향 길이(l_4)의 비는, 2:2:4:4 내지 2:3:4:4를 만족할 수 있다.

즉, 제2 실시예에 따른 열교환기(10B)는 입구 탱크(210)와 출구 탱크(310)가 서로 엇갈리도록 입구 탱크(210)가 하측에 형성되고 출구 탱크(310)가 상측에 형성될 수 있고, 이때 입구 탱크(210)와 동일선상에 배치되는 출구 탱크(300)의 최하부에는 소폭부(N)가 형성되며, 출구 탱크의 아래쪽으로부터 첫번째로 형성되는 제4 위치의 소폭부(N_4)와 제3 위치의 대폭부(W_3) 각각의 길이방향 길이는, 출구 탱크(300)의 아래쪽으로부터 두번째로 형성되는 제2 위치에 형성된 소폭부(N_2)의 길이방향 길이의 2배 이상으로 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 나타낸 것으로, 제3 실시예에 따른 열교환기(10C)는, 입구 파이프(210)가 입구 탱크(200)의 상부측에 구비되고, 출구 파이프(310)가 출구 탱크(300)의 하부측에 구비될 수 있다.

본 예에서 출구 탱크(300)는, 출구 탱크의 길이방향(D1)을 기준으로 최상부인 제1 위치에 소폭부(N_1)가 형성되고, 제1 위치 아래인 제2 위치에 대폭부(W_2)가 형성되고, 제2 위치 아래인 제3 위치에 소폭부(N_3)가 형성되고, 제3 위치의 아래인 제4 위치에 대폭부(W_4)가 형성되며, 제4 위치의 아래이자 출구 탱크의 최하부인 제5 위치에 소폭부(N_5)가 형성될 수 있다. 이때 각 소폭부(N)와 대폭부(W)의 구조는 상술한 바와 같을 수 있다. 이때 입구 파이프(210)는 입구 탱크(200)의 최상부에 구비되고, 출구 파이프(310)는 제4 위치에 형성된 소폭부(N_4) 상에 구비될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입구 파이프와 출구 파이프의 배치 및 출구 탱크의 형상 설계를 통해 열교환매체, 즉 냉각수의 코어부 내 유동 분포를 고르게 하여 코어부 내에서 냉각수의 편중된 흐름이 생성되는 것을 제거할 수 있고, 이에 따라 코어부 내에서 냉각수가 입구 탱크에서 출구 탱크로 한번에 유동되게 됨으로써, 온도 차이에 의한 열응력으로 인해 라디에이터가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

10: 열교환기
10A, 10B, 10C: 제1, 제2, 제3 실시예에 따른 열교환기
100: 코어부
200: 입구 탱크
210: 입구 파이프
300: 출구 탱크
310: 출구 파이프
N: 소폭부
W: 대폭부

Claims

열교환매체가 내부에 흐르는 다수의 튜브를 포함하는 코어부;
상기 코어부의 일측에 배치되고, 열교환매체가 유입되는 입구 파이프가 구비되는 입구 탱크; 및
상기 코어부의 타측에 배치되고, 냉각수가 배출되는 출구 파이프가 구비되는 출구 탱크;를 포함하고,
상기 출구 탱크는,
상기 출구 탱크의 길이방향을 따라 상기 출구 탱크의 내부공간의 폭이 위치별로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 출구 탱크는,
상기 출구 탱크의 내부공간의 폭이 상대적으로 좁은 소폭부가 하나 이상 형성되고,
상기 출구 탱크의 내부공간의 폭이 상대적으로 넓은 대폭부가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 출구 탱크는,
상기 출구 탱크의 길이방향을 따라 상기 소폭부와 대폭부가 서로 교번되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 소폭부에 해당하는 출구 탱크의 높이는 상기 대폭부에 해당하는 출구 탱크의 높이에 비해 작은 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 소폭부 각각의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이하고,
상기 하나 이상의 대폭부 각각의 내부공간의 폭은 서로 동일하거나 상이하되,
상기 각 소폭부의 내부공간의 폭은, 상기 각 대폭부의 내부공간의 폭에 비해 작은 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 입구 파이프는 상기 입구 탱크의 상부측에 구비되고,
상기 출구 파이프는 상기 출구 탱크의 하부측에 구비되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 출구 탱크의 최상부에는 상기 소폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 출구 탱크는,
상기 출구 탱크의 최상부인 제1 위치에 상기 소폭부가 형성되고,
상기 제1 위치 아래의 제2 위치에 상기 대폭부가 형성되고,
상기 제2 위치 아래의 제3 위치에 상기 소폭부가 형성되고,
상기 제3 위치 아래이자 상기 출구 탱크의 최하부인 제4 위치에 상기 대폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 제1 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와,
상기 제2 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이와,
상기 제3 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와,
상기 제4 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이의 비는,
4:4:2:2 내지 4:4:3:2를 만족하는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 입구 파이프는 상기 입구 탱크의 하부측에 구비되고,
상기 출구 파이프는 상기 출구 탱크의 상부측에 구비되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제10항에 있어서,
상기 출구 탱크의 최하부에는 상기 소폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제10항에 있어서,
상기 출구 탱크는,
상기 출구 탱크의 최상부인 제1 위치에 상기 대폭부가 형성되고,
상기 제1 위치 아래의 제2 위치에 상기 소폭부가 형성되고,
상기 제2 위치 아래의 제3 위치에 상기 대폭부가 형성되고,
상기 제3 위치 아래이자 상기 출구 탱크의 최하부인 제4 위치에 상기 소폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 제1 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와,
상기 제2 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이와,
상기 제3 위치에 형성된 소폭부의 길이방향 길이와,
상기 제4 위치에 형성된 대폭부의 길이방향 길이의 비는,
2:2:4:4 내지 2:3:4:4를 만족하는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 출구 탱크는,
상기 출구 탱크의 최상부인 제1 위치에 상기 대폭부가 형성되고,
상기 제1 위치 아래의 제2 위치에 상기 소폭부가 형성되고,
상기 제2 위치 아래의 제3 위치에 상기 대폭부가 형성되고,
상기 제3 위치 아래의 제4 위치에 상기 소폭부가 형성되고,
상기 제4 위치 아래이자 상기 출구 탱크의 최하부인 제5 위치에 대폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제14항에 있어서,
상기 입구 파이프는 상기 입구 탱크의 상부측에 구비되고,
상기 출구 파이프는 상기 제4 위치에 형성된 소폭부 상에 구비되는 것을 특징으로 하는, 열교환기.