KR20230067519A - 열교환기 - Google Patents

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KR20230067519A
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전영하
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 폭방향의 중앙부가 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 절곡된 함몰부가 형성되고 상기 함몰부를 사이에 두고 격벽이 서로 이격되게 배치된 탱크; 및 상기 헤더와 결합되어 상기 격벽에 의해 폭방향으로 구획된 복수의 격실을 형성하며, 튜브가 삽입되는 튜브삽입홀이 형성된 헤더; 를 포함하고, 상기 탱크는, 길이방향의 적어도 일부 영역에서 상기 격벽이 서로 폭방향으로 접촉된 접촉부가 형성되고, 상기 접촉부에서 폭방향으로 상기 격벽을 관통하여 상기 복수의 격실을 연통시키는 연통공을 포함하여 이루어져, 헤더탱크에서 부품 수의 증가 없이 헤더탱크의 폭방향 중앙부에 응축수가 배수될 있는 배수홀을 형성하기 용이한 열교환기에 관한 것이다.

Description

열교환기 {Heat exchanger}
본 발명은 제1열 및 제2열에 각각 열교환매체가 유동되는 열교환기의 헤더탱크가 격벽에 의해 구획되어 복수의 격실이 형성되며 상기 격벽에 복수의 격실을 연결하는 연통공이 형성된 열교환기에 관한 것이다.
차량용 공조장치는 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천 시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는 통상 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉 , 난방하거나 또는 환기한다.
이러한 공조장치의 일반적인 냉동사이클은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 냉매를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된다. 냉각 시스템에서는, 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 냉매가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후, 다시 증발기로 유입되어 기화하며 주변으로부터 기화열을 흡수함으로써 주변 공기를 냉각하고, 이를 통해, 자동차 실내를 냉방한다.
이러한 냉각 시스템에 사용되는 응축기, 증발기 등이 대표적인 열교환기로서, 열교환기 외부의 공기와 열교환기 내부의 열교환매체, 즉 냉매 사이에 보다 효과적으로 열교환을 일으키기 위한 많은 연구가 꾸준히 이루어져 오고 있다. 실내의 냉방에 있어 가장 직접적인 효과가 드러나는 것은 증발기 효율인 바, 특히 증발기의 열교환 효율을 개선하기 위한 다양한 구조적 연구 개발이 이루어지고 있다.
이와 같이 증발기의 열교환효율을 높이고자 하는 개선된 구조 중 하나는 튜브 및 핀으로 이루어지는 코어가 이중으로 형성되어, 냉매가 유동되는 공간인 제1열 및 제2열을 형성하는 이중 증발 구조를 갖는 예가 제안된 바 있다.
종래에 일본특허공개 제2005-308384호("이젝터 사이클", 2005.11.04)에 제1열 및 제2열 각각에 냉매가 유통되는 이중 증발기와 유사한 형태가 개시되어 있다.
이때, 이와 같은 이중 증발기는 상측 또는 하측에 배치된 헤더탱크가 격벽에 의해 구획되어 2열로 형성되며, 냉매의 흐름을 위한 유로 구성을 위해 냉매가 각각 유동되도록 형성된 제1열과 제2열을 연결하도록 제1열과 제2열을 구획하는 격벽에 연통홀이 형성될 수 있다.
그런데 이러한 헤더탱크는 제1열과 제2열의 중간 위치에 해당되는 부분에 배수홀이 형성되어 있지 않아, 열교환 시 증발기를 구성하는 냉매 튜브 및 핀에서 발생되는 응축수가 헤더탱크를 통과하여 배수되기 어려운 단점이 있다.
또한, 헤더탱크에 응축수가 배수되는 배수홀을 형성하기 위해 제1열과 제2열의 중간 위치에 해당되는 부분을 잘록하게 형성하고 이 잘록한 부분에 배수홀을 형성할 수는 있으나, 이러한 구조에서는 제1열과 제2열을 연결하는 연통홀을 형성하기 매우 어려우며 구조적인 강도가 약해 내구성이 저하될 수 있다.
JP 2005-308384 A (2005.11.04)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 2열로 형성된 헤더탱크에서 부품 수의 증가 없이 헤더탱크의 폭방향 중앙부에 응축수가 배수될 있는 통공을 형성하기 용이하고, 헤더탱크의 제1격실과 제2격실을 연결하는 연통공의 형성 크기 및 위치에 대한 자유도가 높으며, 연통공이 형성된 부분의 내구성이 높은 열교환기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 폭방향의 중앙부가 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 절곡된 함몰부가 형성되고 상기 함몰부를 사이에 두고 격벽이 서로 이격되게 배치된 탱크; 및 상기 탱크와 결합되어 상기 격벽에 의해 폭방향으로 구획된 복수의 격실을 형성하며, 튜브가 삽입되는 튜브삽입홀이 형성된 헤더; 를 포함하고, 상기 탱크는, 길이방향의 적어도 일부 영역에서 상기 격벽이 서로 폭방향으로 접촉된 접촉부가 형성되고, 상기 접촉부에서 폭방향으로 상기 격벽을 관통하여 상기 복수의 격실을 연통시키는 연통공을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탱크는, 상기 함몰부를 사이에 두고 이격된 격벽과 접촉부를 연결하는 연결부를 더 포함하며, 상기 연결부는 상기 이격된 격벽에서 접촉부 쪽으로 가면서 격벽이 이격된 간격이 점점 좁아지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 접촉부의 높이는 함몰부의 하단에서부터 상기 탱크 상단의 평탄부가 접촉부와 연결된 라운드부를 제외한 부분까지의 높이일 수 있다.
또한, 상기 헤더와 탱크는, 상기 헤더의 외부 공간과 상기 탱크의 함몰부의 오목한 공간이 연통되도록 상기 함몰부와 상기 함몰부에 대향하는 헤더 부분을 관통하는 통공을 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤더는 폭방향의 중앙부의 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 오목부가 형성되고, 상기 헤더의 오목부가 탱크의 함몰부에 대응되어 접촉될 수 있다.
또한, 상기 헤더와 탱크는, 상기 헤더의 오목부의 오목한 공간과 상기 탱크의 함몰부의 오목한 공간이 연통되도록 상기 오목부와 상기 함몰부를 관통하는 통공을 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤더의 오목부에 형성된 통공의 둘레에서 탱크 측으로 제1고정부가 돌출 형성되고, 상기 헤더의 제1고정부는 상기 탱크의 함몰부에 형성된 통공을 통과하여 길이방향으로 절곡되어 상기 헤더의 오목부와 탱크의 함몰부가 밀착될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 격벽들 중 어느 하나에서 상기 연통공의 내측으로 제2고정부가 연장 형성되고, 상기 제2고정부는 연통공을 통과하여 다른 하나의 격벽을 감싸도록 다른 하나의 격벽쪽으로 절곡되어, 상기 격벽들이 서로 마주보는 폭방향으로 밀착될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 격벽에 형성된 연통공 중 어느 하나는 다른 하나보다 구멍의 크기가 작게 형성되고, 상기 연통공 중 어느 하나의 연통공에서 다른 하나의 연통공을 통과하여 연통공의 바깥쪽으로 절곡된 코킹부가 형성되어, 상기 격벽들이 서로 마주보는 폭방향으로 밀착될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 격벽에 형성된 연통공은 사방이 격벽에 의해 둘러싸인 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 격벽에 형성된 연통공은 세 방향이 격벽에 의해 둘러싸여있고 상기 헤더에 인접하는 측인 한쪽 방향은 개방되어 있을 수 있다.
또한, 상기 헤더와 탱크 사이에 개재되어 내부 공간인 상기 복수의 격실을 길이방향으로 구획하는 배플을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 격벽이 서로 폭방향으로 접촉된 접촉부는 서로 마주보고 접촉된 면이 접합되어 밀폐될 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기는, 상기 헤더와 탱크의 결합에 의해 내부 공간이 제1격실과 제2격실로 구획되어 2열로 형성된 제1헤더탱크; 상기 제1헤더탱크와 이격되어 배치되고, 폭방향으로 내부 공간이 구획되어 2열로 형성된 제2헤더탱크; 상기 제1헤더탱크와 제2헤더탱크에 양단이 연결되어 고정된 복수의 튜브; 및 상기 튜브들 사이에 개재된 방열핀; 을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1헤더탱크의 제1열에는 제1격실과 연통되는 열교환매체 유입구가 형성되고, 상기 제1헤더탱크의 제2열에는 제2격실과 연통되는 배출구가 형성되며, 상기 제1헤더탱크는 상기 헤더와 탱크 사이에 개재된 배플에 의해 내부 공간인 제1격실과 제2격실이 각각 길이방향으로 구획되며, 상기 제2헤더탱크의 제1열에는 배플을 기준으로 길이방향의 일측에 내부 공간의 단면적을 축소시키는 제1스로틀이 형성되고, 상기 제2헤더탱크의 제2열에는 배플을 기준으로 길이방향의 타측에 내부 공간의 단면적을 축소시키는 제2스로틀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1헤더탱크의 유입구를 통해 유입되는 열교환매체가 상기 제1헤더탱크의 배출구로 배출되는 열교환매체의 유동 경로는, 상기 제1헤더탱크의 제1열에서 제2헤더탱크의 제1열로 유동되는 제1패스; 상기 제1패스를 통과한 후 상기 제2헤더탱크의 제1열에서 제1헤더탱크의 제1열로 유동되는 제2패스; 상기 제2패스를 통과한 후 상기 제1헤더탱크의 제1열과 제2열을 연결하는 상기 연통공을 통과하여 상기 제1헤더탱크의 제2열에서 제2헤더탱크의 제2열로 유동되는 제3패스; 및 상기 제3패스를 통과한 후 상기 제2헤더탱크의 제2열에서 제1헤더탱크의 제2열로 유동되는 제4패스; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 열교환기는 2열로 형성된 헤더탱크에서 부품 수의 증가 없이 헤더탱크의 폭방향 중앙부에 응축수가 배수될 있는 통공을 형성하기 용이하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
그리고 헤더탱크의 폭방향으로 구획된 제1격실 및 제2격실을 연결하는 연통공의 형성 크기 및 위치에 대한 자유도가 높으며, 헤더탱크의 연통공이 형성된 부분의 내구성이 높은 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 한 쌍의 격벽이 이격되어 있는 부분을 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 한 쌍의 격벽이 접촉되어 있는 접촉부 부분을 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 탱크를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉부 부분을 나타낸 부분사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 탱크 및 헤더의 폭방향 중앙부가 결합된 구조 및 통공을 나타낸 단면도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 탱크에서 연통공이 형성된 부분의 접촉부를 밀착시키기 위한 결합구조의 일실시예를 나타낸 단면도 및 사시도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 탱크에서 연통공이 형성된 부분의 접촉부를 밀착시키기 위한 결합구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도 및 사시도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 전체를 나타낸 사시도이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 배플에 인접한 부분 및 배플이 없는 부분을 자른 단면도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열교환매체 유동 경로를 나타낸 사시도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 헤더탱크 및 이를 포함한 증발기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 한 쌍의 격벽이 이격되어 있는 부분을 자른 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 한 쌍의 격벽이 접촉되어 있는 접촉부 부분을 자른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 탱크를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 열교환기는 크게 탱크(110) 및 헤더(120)를 포함하여 구성될 수 있으며, 탱크(110)와 헤더(120)의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 유동될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 그리고 탱크(110)에는 폭방향 중앙에 길이방향을 따라 격벽(113)이 형성되어, 격벽(113)에 의해 헤더탱크(100)의 내부 공간이 폭방향으로 제1격실(101)과 제2격실(102)로 구획될 수 있다. 또한, 본 발명의 열교환기는 배플(130) 및 엔드캡(140)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
탱크(110)는 폭방향의 중앙부가 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 절곡된 함몰부(111)가 형성될 수 있으며, 함몰부(111)가 형성된 부분은 탱크(110)의 내측으로 볼록하게 돌출 형성될 수 있다. 일례로 탱크(110)는 헤더(120)와 마주보는 측이 오목하게 형성될 수 있고, 폭방향 중앙부에서 오목한 내측으로 함몰부(111)가 돌출되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 함몰부(111)의 폭방향 양측면을 구성하는 한 쌍의 격벽(113)이 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고 탱크(110)는 길이방향의 적어도 일부 영역에서 한 쌍의 격벽(113)이 서로 폭방향으로 접촉된 접촉부(114)가 형성되고, 접촉부(114)에서 폭방향으로 한 쌍의 격벽(113)을 관통하여 제1격실(101)과 제2격실(102)을 연통시키는 연통공(115)이 형성될 수 있다. 여기에서 접촉부(114)에 해당되는 영역은 이후에 브레이징에 의해 서로 마주보는 면이 접합되어 밀폐될 수 있다. 또한, 접촉부(114) 및 연통공(115)은 하나 이상 형성될 수 있으며, 일례로 도시된 바와 같이 제1접촉부(114-1)와 제2접촉부(114-2)가 서로 이격된 위치에 형성될 수 있으며, 제1접촉부(114-1)에 상대적으로 크기가 큰 제1연통공(115-1)이 형성되고 제2접촉부(114-2)에 상대적으로 크기가 작은 제2연통공(115-2)이 형성될 수 있다.
헤더(120)는 폭방향의 중앙부가 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 오목부(121)가 형성될 수 있으며, 오목부(121)가 형성된 부분은 헤더(120)의 내측으로 볼록하게 돌출 형성될 수 있다. 일례로 헤더(120)는 탱크(110)와 마주보는 측이 오목하게 형성될 수 있고, 폭방향 중앙부에서 오목한 내측으로 오목부(121)가 돌출되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 헤더(120)에는 튜브가 삽입될 수 있는 복수의 튜브삽입홀(124)이 형성될 수 있으며, 복수의 튜브삽입홀(124)은 길이방향으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
배플(130)은 판 형태로 형성되어 탱크(110)와 헤더(120)의 사이에 개재되어 결합될 수 있다. 탱크(110) 및 헤더(120)에는 내면과 외면을 관통하는 결합공이 형성되고, 배플(130)은 상기 결합공에 대응되는 부분에 돌출된 결합돌기가 형성되어 결합돌기가 결합공에 삽입되는 형태로 조립될 수 있다. 엔드캡(140)에는 양면을 관통하는 구멍이 형성될 수 있고, 엔드캡(140)에는 매니폴드나 입구파이프 및 출구파이프가 결합되어 연결될 수 있다.
그리하여 탱크(110)와 헤더(120)는 서로 오목한 내측이 마주보도록 결합되고 그 사이에 배플(130)이 개재되어 결합될 수 있다. 결합된 후에는 브레이징에 의해 서로 접촉되는 면끼리 접합될 수 있으며, 접합에 의해 밀폐되어 열교환매체가 리크되지 않을 수 있다.
이에 따라 본 발명의 열교환기는 2열로 형성된 헤더탱크에서 부품 수의 증가 없이 헤더탱크의 폭방향 중앙부에 응축수가 배수될 있는 통공을 형성하기 용이하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 즉, 종래에는 한 쌍의 격벽이 서로 이격되어 있는 상태에서 제1격실과 제2격실을 연통시키기 위해 한 쌍의 격벽에 구멍을 뚫고 별도의 연통관을 결합하거나, 이격된 한 쌍의 격벽에 구멍을 뚫고 한 쌍의 격벽 사이에 구멍이 뚫린 별도의 인서트 부재를 삽입한 후 접합해야 했기 때문에 추가적인 부품이 필요하여 구성이 복잡해지고 제조비용이 증가하게 된다. 반면 본 발명에서는 이와 같은 추가적인 구성 부품 없이 소성가공을 통해 한 쌍의 격벽(113)을 접촉시킨 접촉부(114)를 형성하고, 접촉부(114)에서 양측 공간을 연통시키는 연통공(115)을 펀칭 가공하여 형성함으로써 간단하게 헤더탱크의 구획된 공간을 연통시키는 구성을 형성할 수 있다. 또한, 헤더탱크의 폭방향으로 구획된 제1격실 및 제2격실을 연결하는 연통공의 형성 크기 및 위치에 대한 자유도가 높으며, 헤더탱크의 연통공이 형성된 부분의 내구성이 높은 장점이 있다. 또한, 별도의 연통관을 사용하지 않으므로 연통공의 최대 면적(높이)을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉부 부분을 나타낸 부분사시도이다.
도시된 바와 같이 탱크(110)는 함몰부(111)를 사이에 두고 서로 이격된 한 쌍의 격벽(113)과 접촉부(114)를 연결하는 연결부(118)를 더 포함할 수 있다. 여기에서 연결부(118)에 해당되는 길이는 A로 표시하였다. 연결부(118)는 한 쌍의 격벽(113)에서 접촉부(114) 쪽으로 가면서 한 쌍의 격벽(113)이 이격된 간격이 점점 좁아지는 형태로 완만하게 형성될 수 있다. 즉, 연결부(118)에 의해 한 쌍의 격벽(113)에서 접촉부(114) 쪽으로 가면서 제1격실(101) 및 제2격실(102)의 단면적이 점점 커지는 형태가 될 수 있다. 그리하여 소성가공을 통해 접촉부(114) 부분을 성형할 때 연결부에 의해 균열 등이 없이 보다 안정적인 성형이 가능할 수 있다. 그리고 성형성을 고려하여 연결부의 길이는 더 길어지거나 짧아질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 탱크 및 헤더의 폭방향 중앙부가 결합된 구조 및 통공을 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 탱크(110)와 헤더(120)에는, 헤더(120)의 외부 공간과 탱크(110)의 함몰부(111)의 오목한 공간이 연통되도록 함몰부(111)에서 탱크(110)와 헤더(120)를 관통하는 통공(112, 122)이 형성될 수 있다. 그리하여 열교환기의 표면에 맺힌 응축수가 헤더탱크(100)의 폭방향 중앙부에 형성된 통공(112, 122)을 통해 배출될 수 있다. 이때, 통공(112, 122)은 복수로 구성될 수 있고, 복수의 통공(112, 122)은 길이방향으로 이격되어 배열될 수 있다. 또한, 통공(112, 122)은 탱크(110)의 함몰부(111) 및 헤더(120)의 오목부(121)가 서로 인접한 부분에서 함몰부(111)의 오목한 공간과 오목부(121)의 오목한 공간이 서로 연통될 수 있도록 관통된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 헤더탱크(100)는 탱크(110)의 함몰부(111)와 헤더(120)의 오목부(121)가 서로 대응되는 위치에 형성되어, 탱크(110)와 헤더(120)가 결합되었을 때 함몰부(111)와 오목부(121)가 서로 접촉될 수 있다. 여기에서 탱크(110)의 함몰부(111)와 헤더(120)의 오목부(121)는 굴곡된 형상에 의해 구조적인 강도가 큰 부분이므로, 탱크(100)의 함몰부(111)와 헤더(120)의 오목부(121)가 서로 견고하게 받쳐져 결합된 상태에서 브레이징에 의해 접합될 수 있어 헤더탱크의 내구성이 향상될 수 있으며 접합된 부분에서 열교환매체의 리크를 방지할 수 있다.
또한, 헤더(120)의 오목부(121)가 형성된 통공(122)의 둘레에서 탱크(100) 측으로 제1고정부(123)가 돌출 형성되고, 제1고정부(123)는 탱크(110)의 함몰부(111)에 형성된 통공(112)을 통과하여 자유단 부분이 길이방향으로 절곡되어 헤더(120)의 오목부(121)와 탱크(110)의 함몰부(111)가 서로 밀착 고정될 수 있으며, 이후 브레이징에 의해 접합된 통공(112, 122)의 주변에서 열교환매체의 리크를 방지할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 탱크에서 연통공이 형성된 부분의 접촉부를 밀착시키기 위한 결합구조의 일실시예를 나타낸 단면도 및 사시도이다.
도시된 바와 같이 탱크(110)의 접촉부(114)의 높이(H)는 함몰부(111)의 하단에서부터 탱크(110)의 상단의 평탄부(110a)가 접촉부(114)와 연결된 라운드부(110b)를 제외한 부분까지의 높이가 될 수 있다. 여기에서 접촉부(114)를 절단하여 제거함으로써 연통공(115)을 형성할 수 있기 때문에 연통공(115)의 최대 면적을 확보할 수 있다.
또한, 탱크(110)의 접촉부(114)에서는 한 쌍의 격벽(113) 중 어느 하나에서 연통공(115)의 내측으로 제2고정부(116)가 연장 형성되고, 제2고정부(116)는 연통공(115)을 통과하여 다른 하나의 격벽쪽으로 절곡되어, 한 쌍의 격벽(113)이 서로 마주보는 폭방향으로 밀착될 수 있으며, 이후 브레이징에 의해 접합된 연통공(115) 주변의 접촉부(114)에서 열교환매체가 리크되는 것을 방지할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 탱크에서 연통공이 형성된 부분의 접촉부를 밀착시키기 위한 결합구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도 및 사시도이다.
도시된 바와 같이 탱크(110)의 한 쌍의 격벽(113)에 형성된 연통공(115) 중 어느 하나는 다른 하나보다 구멍의 크기가 작게 형성되고, 코킹을 통해 상대적으로 구멍의 크기가 작은 부분의 격벽의 소재가 연통공(115)중 어느 하나의 연통공에서 다른 하나의 연통공을 통과하여 연통공의 바깥쪽으로 절곡된 코킹부(117)가 형성될 수 있다. 일례로 코킹부(117)는 연통공 전체를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 연통공(115)이 형성된 접촉부(114)에서 한 쌍의 격벽(113)이 브레이징에 의해 접합되기 용이하며, 열교환매체의 리크를 방지할 수 있다. 그리고 코킹부(117)에 의해 연통공(115) 부분의 구조적인 강도가 증가하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 탱크(110)의 한 쌍의 격벽(113)에 형성된 연통공(115)은 사방이 격벽(113)에 의해 둘러싸인 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 연통공(115)의 주변에서 격벽(113)의 구조적인 변형을 방지할 수 있고, 탱크(110)와 헤더(120)가 접합되었을 때 구조적인 강도 저하를 줄일 수 있다.
또는, 탱크(110)의 한 쌍의 격벽(113)에 형성된 연통공(115)은 세 방향이 격벽(113)에 의해 둘러싸여있고 헤더(120)에 인접하는 측인 한쪽 방향은 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 격벽(113)의 접촉부(114)에 연통공(115)을 형성할 때 절단해야 하는 길이가 상대적으로 짧기 때문에, 적은 힘으로도 절단이 가능하여 연통공을 형성하기 용이할 수 있다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 전체를 나타낸 사시도이며, 도 19 및 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기에서 배플에 인접한 부분 및 배플이 없는 부분을 자른 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 열교환기는 상기 탱크와 헤더의 결합에 의해 내부 공간이 폭방향으로 제1격실(101)과 제2격실(102)로 구획되어 2열로 형성된 제1헤더탱크(100), 상기 제1헤더탱크(100)와 이격되어 배치되고 폭방향으로 내부 공간이 구획되어 2열로 형성된 제2헤더탱크(200); 복수의 튜브(200) 및 방열핀(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1헤더탱크(100)와 제2헤더탱크(200)는 서로 이격되어 배치되며, 제1헤더탱크(100)와 제2헤더탱크(200)는 튜브삽입홀이 형성된 헤더끼리 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 튜브(300)는 복수로 구성되며 2열로 형성될 수 있다. 튜브(300)들은 헤더탱크들(100, 200)에 형성된 튜브삽입홀에 양단이 삽입되어 조립될 수 있으며, 조립된 후 브레이징에 의해 접합될 수 있다. 방열핀(400)은 이웃하는 튜브(300)들 사이에 개재되어 브레이징에 의해 접합될 수 있다. 그리고 본 발명의 열교환기는 배플(130)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열교환매체 유동 경로를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 열교환기는 일례로 하나 이상의 배플(130)과 복수의 스로틀(201, 202)을 더 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 열교환기의 제1열(도면에서 후방측)에는 제1격실(101)과 연통되는 열교환매체의 유입구가 형성될 수 있으며, 제2열(도면에서 전방측)에는 제2격실(102)과 연통되는 열교환매체의 배출구가 형성될 수 있다. 또한, 유입구 및 배출구가 형성된 엔드캡(140)에는 매니폴드(500)가 결합되어 연결될 수 있다.제1헤더탱크(100)는 길이방향으로 양단 사이의 중앙부에 배플(130)이 결합되어, 배플(130)에 의해 제1헤더탱크(100)의 내부 공간인 제1격실(101)과 제2격실(102)이 각각 길이방향으로 구획될 수 있다. 그리고 제2헤더탱크(100)의 제1열에는 배플(130)을 기준으로 길이방향의 일측에 내부 공간의 단면적을 축소시키는 제1스로틀(201)이 결합되고, 제2헤더탱크(200)의 제2열에는 배플(130)을 기준으로 길이방향의 타측에 내부 공간의 단면적을 축소시키는 제2스로틀(202)이 결합될 수 있다.
그리하여 제1헤더탱크(100)의 유입구를 통해 유입되는 열교환매체가 제1헤더탱크(100)의 배출구로 배출되는 열교환매체의 유동 경로는, 제1헤더탱크(100)의 제1열에서 제2헤더탱크(200)의 제1열로 유동되는 제1패스(P1); 제1패스(P1)를 통과한 후 제2헤더탱크(200)의 제1열에서 제1헤더탱크(100)의 제1열로 유동되는 제2패스(P2); 제2패스(P2)를 통과한 후 제1헤더탱크(100)의 제1열과 제2열을 연결하는 제1연통공(115-1) 및 제2연통공(115-2)을 통과하여 제1헤더탱크(100)의 제2열에서 제2헤더탱크(200)의 제2열로 유동되는 제3패스(P3); 및 제3패스(P3)를 통과한 후 제2헤더탱크(200)의 제2열에서 제1헤더탱크(100)의 제2열로 유동되는 제4패스(P4);를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 제1연통공(115-1) 및 제2연통공(115-2)은 배플(130)을 기준으로 일측(도면에서 우측)인 제2패스(P2)에서 제3패스(P3)로 넘어가는 위치에서 제1헤더탱크(100)의 제1열과 제2열을 연통시키도록 형성될 수 있다. 이외에도 열교환기는 배플(130)과 연통공(115-1,115-2)의 배치에 따라 다양한 유로의 구성이 가능하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 제1헤더탱크
101 : 제1격실 102 : 제2격실
110 : 탱크 110a : 평탄부
110b : 라운드부 111 : 함몰부
112 : 통공 113 : 격벽
114 : 접촉부 114-1 : 제1접촉부
114-2 : 제2접촉부 115 : 연통공
115-1 : 제1연통공 115-2 : 제2연통공
116 : 제2고정부 117 : 코킹부
118 : 연결부
120 : 헤더 121 : 오목부
122 : 통공 123 : 제1고정부
124 : 튜브삽입홀 130 : 배플
140 : 엔드캡
200 : 제2헤더탱크
201 : 제1스로틀 202 : 제2스로틀
300 : 튜브
400 : 방열핀
500 : 매니폴드

Claims (16)

  1. 폭방향의 중앙부가 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 절곡된 함몰부가 형성되고 상기 함몰부를 사이에 두고 격벽이 서로 이격되게 배치된 탱크; 및
    상기 탱크와 결합되어 상기 격벽에 의해 폭방향으로 구획된 복수의 격실을 형성하며, 튜브가 삽입되는 튜브삽입홀이 형성된 헤더; 를 포함하고,
    상기 탱크는,
    길이방향의 적어도 일부 영역에서 상기 격벽이 서로 폭방향으로 접촉된 접촉부가 형성되고, 상기 접촉부에서 폭방향으로 상기 격벽을 관통하여 상기 복수의 격실을 연통시키는 연통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크는,
    상기 함몰부를 사이에 두고 이격된 격벽과 접촉부를 연결하는 연결부를 더 포함하며,
    상기 연결부는 상기 이격된 격벽에서 접촉부 쪽으로 가면서 격벽이 이격된 간격이 점점 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 접촉부의 높이는 함몰부의 하단에서부터 상기 탱크 상단의 평탄부가 접촉부와 연결된 라운드부를 제외한 부분까지의 높이인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헤더와 탱크는,
    상기 헤더의 외부 공간과 상기 탱크의 함몰부의 오목한 공간이 연통되도록 상기 함몰부와 상기 함몰부에 대향하는 헤더 부분을 관통하는 통공을 포함하는 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헤더는 폭방향의 중앙부의 길이방향을 따라 내측으로 오목하게 오목부가 형성되고, 상기 헤더의 오목부가 탱크의 함몰부에 대응되어 접촉된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 헤더와 탱크는,
    상기 헤더의 오목부의 오목한 공간과 상기 탱크의 함몰부의 오목한 공간이 연통되도록 상기 오목부와 상기 함몰부를 관통하는 통공을 포함하는 열교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 헤더의 오목부에 형성된 통공의 둘레에서 탱크 측으로 제1고정부가 돌출 형성되고,
    상기 헤더의 제1고정부는 상기 탱크의 함몰부에 형성된 통공을 통과하여 길이방향으로 절곡되어 상기 헤더의 오목부와 탱크의 함몰부가 밀착된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 격벽들 중 어느 하나에서 상기 연통공의 내측으로 제2고정부가 연장 형성되고,
    상기 제2고정부는 연통공을 통과하여 다른 하나의 격벽을 감싸도록 다른 하나의 격벽쪽으로 절곡되어, 상기 격벽들이 서로 마주보는 폭방향으로 밀착된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 격벽에 형성된 연통공 중 어느 하나는 다른 하나보다 구멍의 크기가 작게 형성되고, 상기 연통공 중 어느 하나의 연통공에서 다른 하나의 연통공을 통과하여 연통공의 바깥쪽으로 절곡된 코킹부가 형성되어, 상기 격벽들이 서로 마주보는 폭방향으로 밀착된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 격벽에 형성된 연통공은 사방이 격벽에 의해 둘러싸인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 격벽에 형성된 연통공은 세 방향이 격벽에 의해 둘러싸여있고 상기 헤더에 인접하는 측인 한쪽 방향은 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 헤더와 탱크 사이에 개재되어 내부 공간인 상기 복수의 격실을 길이방향으로 구획하는 배플을 더 포함하는 열교환기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 격벽이 서로 폭방향으로 접촉된 접촉부는 서로 마주보고 접촉된 면이 접합되어 밀폐된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 상기 헤더와 탱크의 결합에 의해 내부 공간이 제1격실과 제2격실로 구획되어 2열로 형성된 제1헤더탱크;
    상기 제1헤더탱크와 이격되어 배치되고, 폭방향으로 내부 공간이 구획되어 2열로 형성된 제2헤더탱크;
    상기 제1헤더탱크와 제2헤더탱크에 양단이 연결되어 고정된 복수의 튜브; 및
    상기 튜브들 사이에 개재된 방열핀; 을 포함하는 열교환기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크의 제1열에는 제1격실과 연통되는 열교환매체 유입구가 형성되고, 상기 제1헤더탱크의 제2열에는 제2격실과 연통되는 배출구가 형성되며, 상기 제1헤더탱크는 상기 헤더와 탱크 사이에 개재된 배플에 의해 내부 공간인 제1격실과 제2격실이 각각 길이방향으로 구획되며,
    상기 제2헤더탱크의 제1열에는 배플을 기준으로 길이방향의 일측에 내부 공간의 단면적을 축소시키는 제1스로틀이 형성되고, 상기 제2헤더탱크의 제2열에는 배플을 기준으로 길이방향의 타측에 내부 공간의 단면적을 축소시키는 제2스로틀이 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크의 유입구를 통해 유입되는 열교환매체가 상기 제1헤더탱크의 배출구로 배출되는 열교환매체의 유동 경로는,
    상기 제1헤더탱크의 제1열에서 제2헤더탱크의 제1열로 유동되는 제1패스;
    상기 제1패스를 통과한 후 상기 제2헤더탱크의 제1열에서 제1헤더탱크의 제1열로 유동되는 제2패스;
    상기 제2패스를 통과한 후 상기 제1헤더탱크의 제1열과 제2열을 연결하는 상기 연통공을 통과하여 상기 제1헤더탱크의 제2열에서 제2헤더탱크의 제2열로 유동되는 제3패스; 및
    상기 제3패스를 통과한 후 상기 제2헤더탱크의 제2열에서 제1헤더탱크의 제2열로 유동되는 제4패스;
    를 포함하여 이루어지는 열교환기.
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