KR20230000221A - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유체가 유동되며, 일정간격으로 배치되는 다수개의 제1튜브; 상기 제1튜브 사이에 개재되는 방열핀; 상기 제1튜브가 삽입되는 제1삽입홀이 형성되는 제1공간 및 제2공간과, 상기 제1공간 및 상기 제2공간 사이에 상기 제1공간 및 상기 제2공간 보다 하측으로 함몰되어 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀과 제3튜브가 삽입되는 제3삽입홀이 형성된 제3공간을 구비하는 헤더; 상기 헤더의 상측에 결합되는 유로가 유통되는 공간이 형성되는 탱크; 및 상기 탱크와 상기 헤더의 사이에 배치되는 가스켓;을 포함하며, 상기 헤더의 제3공간에 상기 제3삽입홀과 이격되어 상기 가스켓과 인접하는 관통부가 형성되는 열교환기를 제공한다.
본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더의 제1튜브가 삽입되는 제1공간 및 상기 제2공간 사이에 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀과 제3튜브가 삽입되는 제3삽입홀이 형성된 제3공간에 제3삽입홀과 이격되는 관통부가 형성됨으로써, 제1공간과 제2공간에 상기 가스켓의 불완전 씰링으로 인한 내부 누설이 발생되는 경우 외관으로 확인이 가능하고, 제3공간의 제3삽입홀에 삽입되는 제3튜브에서 공기를 외부와 통하게 하여 공기 부피팽창에 따른 열충격을 최소화하는 것을 가능하게 한다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환기의 내부를 통과하는 유체와 외부를 통과하는 공기가 열교환되도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진 등과 같은 차량 내 각 부품을 냉각하거나 또는 차량 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 라디에이터, 인터쿨러, 응축기, 증발기 등과 같은 다양한 열교환기들이 구비된다.

이와 같은 열교환기는 일반적으로 내부에 열교환매체가 유통하며, 열교환매체가 유동되는 헤더와 탱크 사이에 튜브가 삽입되고, 씰링을 가능하게 하기 위해 가스켓이 안착된다.

하지만 종래의 열교환기는 밀폐된 상태에서 헤더와 탱크 사이에 튜브 내의 튜브 내에서 공기의 미세누설을 확인 하지 못하는 경우가 자주 발생하게 된다. 또한, 유체가 흐르지 않는 더미튜브 내부의 공기는 열교환기내에 유동되는 유체보다 열에 의한 부피팽창이 크기에 온도차이로 인한 열충격을 자주 받게 된다.

이로 인하여 열교환기의 성능이 낮아지게 되고 이에 따라 차량의 내구성이 떨어지게 된다.

대한민국 등록특허 제10-1013871호 (발명의 명칭 : 다구획 일체형 하이브리드 열교환기)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 헤더와 탱크 사이에 튜브 내의 공기의 누설을 확인하고 열충격을 감소시키는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 유체가 유동되며, 일정간격으로 배치되는 다수개의 제1튜브; 상기 제1튜브 사이에 개재되는 방열핀; 상기 제1튜브가 삽입되는 제1삽입홀이 형성되는 제1공간 및 제2공간과, 상기 제1공간 및 상기 제2공간 사이에 상기 제1공간 및 상기 제2공간 보다 하측으로 함몰되어 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀과 제3튜브가 삽입되는 제3삽입홀이 형성된 제3공간을 구비하는 헤더; 상기 헤더의 상측에 결합되는 유로가 유통되는 공간이 형성되는 탱크; 및 상기 탱크와 상기 헤더의 사이에 배치되는 가스켓;을 포함하며, 상기 헤더의 제3공간에 상기 제3삽입홀과 이격되어 상기 가스켓과 인접하는 관통부가 형성되는 열교환기를 제공한다.

상기 가스켓은, 메인가스켓부와, 상기 메인가스켓부의 내부에 연결되며, 상기 제3삽입홀을 감싸는 한 쌍의 보조가스켓부를 포함하며, 상기 관통부는, 상기 한 쌍의 보조가스켓부와 접하도록 형성된다.

상기 관통부는, 상기 제3공간에 상기 보조가스켓부와 인접되고 상기 제3튜브와 연통되도록 형성된 리크탐지홀을 구비한다.

상기 리크탐지홀은, 상기 한 쌍의 보조가스켓부 사이와 상기 제3삽입홀 외측면 사이에 위치하는 제4공간에 한 쌍으로 형성된다.

상기 리크탐지홀은, 외경이 상기 제3삽입홀의 외경보다 작게 구비된다.

상기 리크탐지홀은, 전후 폭이 상기 제3삽입홀보다 작게 구비된다.

상기 관통부는, 상기 제3공간에 상기 보조가스켓부와 인접되고 상기 제2공간으로부터 유입된 유체가 상기 제3튜브로 유동되도록 형성된 연통로를 구비한다.

상기 연통로는, 상기 제3삽입홀을 기준으로 상기 제2공간 또는 상기 제1공간으로 연통되도록 좌우로 이격된 한 쌍으로 구비된다.

상기 헤더는, 상기 제2삽입홀을 감싸는 좌측단과 우측단이 상기 제2삽입홀 측으로 갈수록 하측으로 기울어진 형상으로 형성된다.

상기 헤더는, 상기 제3공간의 상기 연통로가 형성된 하단이 상기 메인가스켓부가 안착되는 하단보다 상하 높이가 낮게 구비된다.

상기 헤더는, 상기 제3공간의 상기 연통로와 연결된 상기 보조가스켓부의 상기 연통로의 안착면이 상기 메인가스켓부가 안착되는 안착면보다 0.1mm이상 0.6mm이하의 단차를 구비한다.

본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 헤더의 제1튜브가 삽입되는 제1공간 및 상기 제2공간 사이에 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀과 제3튜브가 삽입되는 제3삽입홀이 형성된 제3공간에 제3삽입홀과 이격되는 관통부가 형성됨으로써, 제1공간과 제2공간에 상기 가스켓의 불완전 씰링으로 인한 내부 누설이 발생되는 경우 외관으로 확인이 가능하고, 제3공간의 제3삽입홀에 삽입되는 제3튜브에서 공기를 외부와 통하게 하여 공기 부피팽창에 따른 열충격을 최소화하는 것을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 헤더와 탱크를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 도 2의 A부분의 확대도이다.
도 4는 도 3의 평면도로서, 헤더에 가스켓이 안착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 B-B’선을 따라 절단된 단면의 일부를 나타낸 도면이다.

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 6을 참고하면 본 발명에 따른 열교환기(100)는 제1튜브(110), 방열핀(120), 헤더(130), 탱크(140), 가스켓(150), 사이드플레이트(160)를 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 삽입되는 제1삽입홀(131)이 형성되는 제1공간(130a) 및 제2공간(130b)과, 상기 제1공간(130a) 및 상기 제2공간(130b) 사이에 상기 제1공간(130a) 및 상기 제2공간(130b) 보다 하측으로 함몰되어 제2튜브(133)가 삽입되는 제2삽입홀(132)과 제3튜브(134)가 삽입되는 제3삽입홀(136)이 형성된 제3공간(130c)을 구비한다.

여기서, 상기 제2튜브(133)에는 유체가 유동되며, 상기 제3튜브(134)에는 유체가 유동하지 않으며, 상기 제1공간(130a)과 상기 제2공간(130b)을 분리하는 기능을 한다.

여기서, 상기 헤더(130)는 후술되는 상기 탱크(140)가 결합되는 결합공정을 원활하게 하기 위한 절곡되는 절곡부(137)를 더 구비한다.

그리고 상기 헤더(130)는 제3공간(130c)에 상기 제3삽입홀(136)과 이격되는 관통부(135)가 형성된다.

상기 탱크(140)는 상기 헤더(130)의 상측에 결합되는 유로가 유통되는 공간이 형성된다.

상기 가스켓(150)은 메인가스켓부(151)와, 상기 메인가스켓부(151)와 일체로 연결되며, 상기 제2삽입홀(132)을 감싸는 한 쌍의 보조가스켓부(152)를 포함하고 이때 한 쌍의 보조가스켓부(152)는 상기 관통부(135)와 접하도록 배치된다.

상기 사이드플레이트(160)는 상기 제1튜브(110)와 상기 방열핀(120)으로 구비된 본 발명의 열교환기(100)의 코어를 좌/우 외곽에서 지지하도록 한다.

이하부터는 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기(100)에서 상기 제3공간(130c)에 상기 보조가스켓부(152)와 접하도록 배치되는 상기 관통부(135)의 형상에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

상기 관통부(135)는, 상기 헤더(130)의 제3공간(130c)에 상기 보조가스켓부(152)와 인접되고 상기 제3튜브(134)와 연통되도록 형성된 리크탐지홀(135a)을 구비한다.

여기서, 상기 리크탐지홀(135a)은 상기 한 쌍의 보조가스켓부(152)사이와 상기 제3삽입홀(136) 외측면 사이에 위치하는 제4공간(130d)에 한 쌍으로 형성된다.

이때 상기 리크탐지홀(135a)은, 외경이 상기 제3삽입홀(136)의 외경보다 작게 구비되고 전후 폭이 상기 제3삽입홀(136)보다 작게 구비된다.

즉, 이와 같이 상기 리크탐지홀(135a)이 상기 제4공간(130d)에 구비가 되기에 상기 제1공간(130a)과 제2공간(130b)에 상기 가스켓(150)의 불완전 씰링으로 인한 내부 누설이 발생되는 경우 외관으로 확인이 가능하다.

또한, 상기 리크탐지홀(135a)을 통해 상기 제4공간(130d)에 상기 제3삽입홀(136)에 삽입되는 상기 제3튜브(134) 내부의 공기를 외부공기와 통하게 하도록 하기에 부피팽창이 발생하지 않게 되어 열충격이 최소화되도록 하는 것을 가능하게 한다.

이하부터는 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기(100)에서 상기 제3공간(130c) 내부에 상기 보조가스켓부(152)와 접하도록 배치되는 상기 관통부(135)의 형상에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

상기 관통부(135)는, 상기 제3공간(130c)에 상기 제2공간(130b)으로부터 유입된 유체가 상기 제3삽입홀(136)에 삽입된 상기 제3튜브(134)로 유동되도록 형성된 연통로(135b)를 구비한다.

여기서, 상기 연통로(135b)는, 상기 제3삽입홀(136)을 기준으로 상기 제2공간(130b) 또는 상기 제1공간(130a)으로 연통되도록 좌우로 이격된 한 쌍으로 구비된다.

이때 상기 제2공간(130b) 내부의 압력이 상기 탱크(140)가 상기 가스켓(150)을 누르는 힘보다 크게 작용되어지는 경우 공기보다 열팽창 계수가 작은 유체가 상기 연통로(135b)를 통해 상기 제3튜브(134)로 유동된다.

즉, 이와 같이 상기 제3튜브(134)의 내부로 유체가 유동되어짐에 따라 상기 제3튜브(134)에 공기가 아닌 유체가 채워지도록 하기에 공기의 부피팽창이 발생하지 않게 되어 열충격이 최소화되도록 하는 것을 가능하게 한다.

부가적으로 상기 헤더(130)는 상기 제3공간(130c)의 상기 제2삽입홀(132)을 감싸는 좌측단과 후측단이 상기 제2삽입홀(132) 측으로 갈수록 하측으로 기울어진 형상으로 형성되며, 상기 제3공간(130c)의 상기 연통로(135b)가 형성된 하단이 상기 메인가스켓부(151)가 안착되는 하단보다 상하 높이가 낮게 구비되고 상기 제3공간(130c)에 상기 연통로(135b)와 연결된 상기 보조가스켓부(152)의 상기 연통로(135b)의 안착면(138)이 상기 메인가스켓부(151)가 안착되는 안착면(139)보다 0.1mm이상 0.6mm이하의 단차를 구비한다.

이에 따라 상기 가스켓(150)이 상기 헤더(130)에 안착 시에 적합한 씰링을 가능하게 한다.

100 : 열교환기 110 : 제1튜브
120 : 방열핀 130 : 헤더
130a: 제1공간 130b: 제2공간
130c: 제3공간 130d: 제4공간
131 : 제1삽입홀 132 : 제2삽입홀
133 : 제2튜브 134 : 제3튜브
135 : 관통부 135a: 리크탐지홀
135b: 연통로 136 : 제3삽입홀
137 : 절곡부 138 : 연통로의 안착면
139 : 메인가스켓부 안착면 140 : 탱크
150 : 가스켓 151 : 메인가스켓부
152 : 보조가스켓부 160 : 사이드플레이트

Claims (11)

1. 유체가 유동되며, 일정간격으로 배치되는 다수개의 제1튜브;
   상기 제1튜브 사이에 개재되는 방열핀;
   상기 제1튜브가 삽입되는 제1삽입홀이 형성되는 제1공간 및 제2공간과, 상기 제1공간 및 상기 제2공간 사이에 상기 제1공간 및 상기 제2공간 보다 하측으로 함몰되어 제2튜브가 삽입되는 제2삽입홀과 제3튜브가 삽입되는 제3삽입홀이 형성된 제3공간을 구비하는 헤더;
   상기 헤더의 상측에 결합되는 유로가 유통되는 공간이 형성되는 탱크; 및
   상기 탱크와 상기 헤더의 사이에 배치되는 가스켓;을 포함하며,
   상기 헤더의 제3공간에 상기 제3삽입홀과 이격되어 상기 가스켓과 인접하는 관통부가 형성되는 열교환기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스켓은,
   메인가스켓부와,
   상기 메인가스켓부의 내부에 연결되며, 상기 제3삽입홀을 감싸는 한 쌍의 보조가스켓부를 포함하며,
   상기 관통부는, 상기 한 쌍의 보조가스켓부와 접하도록 형성된 열교환기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 관통부는, 상기 제3공간에 상기 보조가스켓부와 인접되고 상기 제3튜브와 연통되도록 형성된 리크탐지홀을 구비하는 열교환기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 리크탐지홀은, 상기 한 쌍의 보조가스켓부 사이와 상기 제3삽입홀 외측면 사이에 위치하는 제4공간에 한 쌍으로 형성된 열교환기.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 리크탐지홀은, 외경이 상기 제3삽입홀의 외경보다 작게 구비되는 열교환기.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 리크탐지홀은, 전후 폭이 상기 제3삽입홀보다 작게 구비되는 열교환기.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 관통부는, 상기 제3공간에 상기 보조가스켓부와 인접되고 상기 제2공간으로부터 유입된 유체가 상기 제3튜브로 유동되도록 형성된 연통로를 구비하는 열교환기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 연통로는, 상기 제3삽입홀을 기준으로 상기 제2공간 또는 상기 제1공간으로 연통되도록 좌우로 이격된 한 쌍으로 구비되는 열교환기.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 헤더는, 상기 제2삽입홀을 감싸는 좌측단과 우측단이 상기 제2삽입홀 측으로 갈수록 하측으로 기울어진 형상으로 형성되는 열교환기.
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 헤더는,
    상기 제3공간의 상기 연통로가 형성된 하단이 상기 메인가스켓부가 안착되는 하단보다 상하 높이가 낮게 구비되는 열교환기.
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 헤더는,
    상기 제3공간의 상기 연통로와 연결된 상기 보조가스켓부의 상기 연통로의 안착면이 상기 메인가스켓부가 안착되는 안착면보다 0.1mm이상 0.6mm이하의 단차를 구비한 열교환기.
    
    

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