KR20230095820A - 열교환기 - Google Patents

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KR20230095820A
KR20230095820A KR1020220174618A KR20220174618A KR20230095820A KR 20230095820 A KR20230095820 A KR 20230095820A KR 1020220174618 A KR1020220174618 A KR 1020220174618A KR 20220174618 A KR20220174618 A KR 20220174618A KR 20230095820 A KR20230095820 A KR 20230095820A
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KR1020220174618A
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이덕호
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한온시스템 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

본 발명의 열교환기는 하측이 개방되게 형성된 탱크; 상기 탱크의 개방된 하측이 내부에 삽입되며, 상기 탱크와의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 헤더; 상기 탱크와 헤더의 사이에 개재되어 결합된 배플; 및 일측인 삽입부가 상기 탱크와 배플이 이루는 내측 형상에 대응되는 형태로 형성되며, 상기 탱크와 배플이 이루는 내측에 상기 삽입부가 삽입되어 결합된 노즐; 을 포함하여 이루어져, 헤더탱크와 입출구 파이프를 연결하는 노즐의 연통홀 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있어 열교환매체의 유동 저항을 줄여 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 탱크 및 배플에 노즐이 연결되는 부위에서 결합력이 증대되어 내구성을 향상시킬 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

Description

열교환기 {Heat exchanger}
본 발명은 탱크와 헤더의 결합에 의해 형성되는 헤더탱크에 열교환매체가 유입 또는 배출되는 입출구 파이프를 연결할 수 있는 노즐이 결합된 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 실내의 열을 흡수하여 외부로 방출할 경우에는 냉방 시스템으로서, 외부의 열을 흡수하여 실내로 방출할 경우에는 난방 시스템으로서 작용하게 된다.
도 1 내지 도 3은 종래의 열교환기와 헤더탱크를 나타낸 분해사시도 및 단면 개략도이다.
일반적으로 열교환기는, 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 헤더탱크; 상기 헤더탱크에 연결되어 열교환매체가 유동되는 통로를 형성하는 복수의 튜브(20) 및 튜브(20)들 사이에 개재되어 결합된 방열핀(30)을 포함하여 구성된다. 그리고 헤더탱크는 헤더(11)와 탱크(12)의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 수용될 수 있는 공간이 형성되며, 헤더탱크의 길이방향 양단에는 엔드캡(13)이 배치되고 엔드캡(13)은 헤더(11)와 탱크(12)의 사이에 개재되어 결합됨으로써 엔드캡(13)에 의해 헤더탱크의 끝부분이 막히도록 형성될 수 있다. 또한, 엔드캡(13)에는 열교환매체가 유입 또는 배출될 수 있도록 입출구 파이프(15)가 연결될 수 있다. 일례로 엔드캡(13)에는 양면을 관통하는 관통공(13a)이 형성되고 열교환기는 노즐(14) 및 입출구 파이프(15)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 엔드캡(13)의 관통공(13a)에 노즐(14)의 일측이 삽입되고 노즐(14)의 타측에는 입출구 파이프(15)가 삽입되는 형태로 조립될 수 있으며, 조립된 후에는 브레이징에 의해 부품들이 결합되어 고정될 수 있다.
그런데 이와 같은 종래의 열교환기에서는 엔드캡(13)의 관통공(13a)을 형성하는 살 부분의 영역으로 인해 그만큼 노즐의 내측 통로인 연통공의 크기(직경)가 작아질 수밖에 없어서 노즐의 연통공의 크기를 키우는데 한계가 있으며, 그 결과 열교환매체의 유동 저항이 증가하게 되어 열교환기의 열교환 효율이 저하되는 단점이 있다. 또한, 엔드캡의 관통공에 삽입되는 부분인 노즐의 일측의 크기가 상대적으로 작기 때문에 노즐과 엔드캡이 연결되는 부분의 결합 강도가 낮아서 내구성이 저하되는 단점이 있다.
KR 2014-0095698 A (2014.08.04)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 헤더탱크에 열교환매체가 유입 또는 배출되는 입출구 파이프를 연결하기 위한 노즐을 결합함에 있어서, 노즐의 내부 통로인 연통홀의 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 하측이 개방되게 형성된 탱크; 상기 탱크의 개방된 하측이 내부에 삽입되며, 상기 탱크와의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 헤더; 상기 탱크와 헤더의 사이에 개재되어 결합된 배플; 및 일측인 삽입부가 상기 탱크와 배플이 이루는 내측 형상에 대응되는 형태로 형성되며, 상기 탱크와 배플이 이루는 내측에 상기 삽입부가 삽입되어 결합된 노즐; 을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 헤더에 삽입된 탱크의 하단은 상기 헤더의 내측 하단으로부터 이격되게 배치되고, 상기 배플은 상기 탱크의 하단과 상기 헤더의 내측 하단 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 내주면과 상기 배플의 내주면은 서로 단차가 없게 형성될 수 있다.
또한, 상기 헤더는 내측면과 외측면을 관통하는 고정홀이 형성되고, 상기 배플은 고정탭이 돌출 형성되어, 상기 배플의 고정탭이 상기 헤더의 고정홀에 삽입되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 탱크의 하단은 상기 배플의 폭방향 양측 상단에 접촉되어 받쳐질 수 있다.
또한, 상기 노즐은, 상기 삽입부에서 연장 형성되며 상기 삽입부보다 직경이 큰 파이프 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐의 삽입부가 탱크와 배플이 이루는 내측에 삽입되는 방향으로 상기 배플에서 이격되게 배치되어 상기 삽입부의 일단이 접촉되어 받쳐지고, 상기 헤더와 탱크의 사이에 개재되어 결합되며, 양면을 관통하는 관통공이 형성된 보조 배플을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐의 삽입부의 일단은 상기 보조 배플과 접촉되어 접합될 수 있다.
또한, 상기 보조 배플의 관통공은 상기 노즐의 삽입부의 내측인 연통공에 대응되는 형태로 형성되되, 상기 관통공이 연통공을 가리지 않도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 보조 배플은 상측 및 하측으로 돌출탭이 형성되고, 상기 헤더 및 탱크에는 내측면과 외측면을 관통하는 결합홀이 형성되어, 상기 보조 배플의 돌출탭이 헤더 및 탱크의 결합홀에 삽입되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 탱크 및 헤더는 각각 2열로 형성되고, 상기 2열 중 하나의 열에는 상기 배플이 결합되고, 상기 2열 중 다른 하나의 열에는 상기 배플에 대응되는 위치에 양면이 막혀있는 형태의 엔드캡이 결합될 수 있다.
그리고 본 발명의 열교환기는, 하측이 개방되게 형성된 탱크; 상기 탱크의 개방된 하측이 내부에 삽입되며, 상기 탱크와의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 헤더; 상기 탱크와 헤더가 결합된 조립체의 개방된 측을 덮어 막도록 상기 탱크와 헤더의 외측에 결합되고, 양면을 관통하는 개구가 형성된 배플; 및 삽입부의 적어도 일부가 상기 탱크의 내측 형상에 대응되는 형태로 형성되며, 상기 탱크와 헤더가 이루는 내측에 상기 삽입부가 삽입되어 결합된 노즐; 을 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐의 삽입부의 상측은 상기 탱크의 내주면에 접촉되고 삽입부의 하측은 상기 헤더의 내주면에 접촉되어 받쳐질 수 있다.
또한, 상기 배플의 개구의 상측은 탱크의 내주면에 대응되게 형성되고 개구의 하측은 상측에 연결되어 단차가 없는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 배플은 둘레에서 탱크 및 헤더의 외측면 쪽으로 절곡된 절곡탭이 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 배플의 절곡탭은 복수로 형성되며, 상기 배플의 절곡탭은 탱크 측에 대응되는 위치의 절곡탭과 헤더 측에 대응되는 위치의 절곡탭이 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 헤더는 내측면에서 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 탱크의 하단이 상기 걸림턱에 닿아 받쳐질 수 있다.
또한, 상기 노즐은, 상기 삽입부에서 연장 형성되며 상기 삽입부보다 직경이 큰 파이프 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탱크 및 헤더는 각각 2열로 형성되고, 상기 2열 중 하나의 열에는 상기 배플이 결합되고, 상기 2열 중 다른 하나의 열에는 상기 배플에 대응되는 위치에 양면이 막혀있는 형태의 엔드캡이 상기 탱크와 헤더가 결합된 조립체의 개방된 외측에 결합될 수 있다.
또한, 상기 엔드캡은 둘레에서 탱크 및 헤더의 외측면 쪽으로 절곡된 절곡탭이 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 엔드캡의 절곡탭은 복수로 형성되며, 상기 엔드캡의 절곡탭은 탱크 측에 대응되는 위치의 절곡탭과 헤더 측에 대응되는 위치의 절곡탭이 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 배플 및 엔드캡은 하나로 연결된 형태의 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 열교환기는 헤더탱크와 입출구 파이프를 연결하는 노즐의 연통홀 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있어, 열교환매체의 유동 저항을 줄일 수 있어 열교환기의 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 연통홀을 형성하는 노즐의 삽입부의 크기가 상대적으로 크기 때문에 노즐이 탱크 및 배플과 결합된 부분에서 결합력이 향상되므로, 노즐이 탱크 및 배플에 연결되는 부분의 내구성이 향상되고 열교환매체의 리크 가능성을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 열교환기에서 헤더탱크, 엔드캡, 노즐 및 입출구 파이프의 결합 구조를 나타낸 부분사시도이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기에서 탱크, 헤더, 배플, 엔드캡 및 노즐의 결합구조를 나타낸 부분사시도이다.
도 8 내지 도 11은 종래기술을 적용한 열교환기에서 탱크, 헤더, 엔드캡 및 노즐의 결합구조를 나타낸 측면도 및 단면도이다.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기에서 탱크, 헤더, 배플 및 노즐의 결합구조를 나타낸 측면도 및 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기에서 보조 배플을 더 포함한 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제1실시예에 따른 입구 파이프 및 출구 파이프를 포함한 열교환기 전체를 나타낸 조립사시도이다.
도 21 내지 도 24는 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기에서 탱크, 헤더, 배플, 엔드캡 및 노즐의 결합구조를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이다.
도 25는 도 21에서 노즐을 제거한 상태를 나타낸 좌측면도이다.
도 26은 도 21의 우측면도이다.
도 27은 도 26의 AA'방향 단면도이다.
도 28은 도 26의 BB'방향 단면도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4 내지 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기에서 탱크, 헤더, 배플, 엔드캡 및 노즐의 결합구조를 나타낸 부분사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기는 크게 탱크(110), 헤더(120), 배플(130) 및 노즐(150)을 포함하여 구성될 수 있으며, 엔드캡(140) 및 입출구 파이프를 더 포함할 수 있다.
탱크(110)는 하측이 개방되게 형성되어 하측에서 상측으로 오목한 형태로 형성될 수 있다. 보다 상세하게 탱크(110)는 길이방향 양단이 개방된 파이프 형태에서 하측이 개방되어 있는 형태로 형성되어, 단면이 "∩" 형태로 형성될 수 있다. 그리고 일례로 탱크(110)는 2열로 형성될 수 있으며, 탱크(110)는 2열을 형성하도록 2개가 각각 별개로 형성되어 2개의 탱크(110)가 서로 폭방향으로 이격 배치될 수 있다.
헤더(120)는 탱크(110)와의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성할 수 있다. 헤더(120)는 상측에서 하측으로 오목한 형태로 형성될 수 있으며, 헤더(120)는 탱크(110)에 대응되는 형태로 형성되어 헤더(120)에 탱크(110)가 결합될 수 있다. 일례로 헤더(120)는 한 장의 판재를 절곡하여 2열을 형성하도록 일체로 형성될 수 있으며, 헤더(120)는 상측에서 하측으로 오목한 형태로 형성되어 단면이 "U"자인 파이프 형태를 두 개 붙여서 이어놓은 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 도면상에서 전방쪽인 헤더(120)의 제1열에 하나의 탱크(110)의 하단이 삽입되어 결합되고 도면상에서 후방쪽인 헤더(1200의 제2열에 다른 하나의 탱크(110)의 하단이 삽입되어 결합될 수 있다. 여기에서 탱크(110)의 하단은 헤더(120)의 내측 하단으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 헤더(120)에는 내측면과 외측면을 관통하는 복수의 튜브 삽입홀(123)이 형성되어 튜브가 튜브 삽입홀(123)에 삽입되어 결합될 수 있다.
배플(130)은 탱크(110)와 헤더(120)의 사이에 개재되어, 배플(130)이 헤더(120) 및 탱크(110)에 결합될 수 있다. 헤더(120)의 길이방향 일단에는 내측면과 외측면을 관통하는 고정홀이 형성되고, 배플(130)의 하측에는 고정탭(131)이 하부쪽을 향해 돌출 형성되어 고정탭(131)이 고정홀에 삽입되어 결합될 수 있다. 그리고 배플(130)의 폭방향 양측 상단은 탱크(110)의 하단에 접촉되어 눌려서 탱크(110)와 헤더(120)에 의해 배플(130)이 고정될 수 있다. 즉, 헤더(120)에 배플(130)을 먼저 결합한 후 탱크(110)를 헤더(120)에 결합하여, 탱크(110)의 하단과 헤더(120)의 내측 하단 사이에 배플(130)이 배치될 수 있다. 여기에서 배플(130)의 상측인 배플(130)의 내주면은 탱크(110)의 내주면과 서로 단차가 없게 형성되어, 탱크(110)와 배플(130)에 의해 내측에 매끈한 형태의 구멍이 뚫려있는 형태가 될 수 있다. 또한, 배플(130)은 도시된 바와 같이 전방쪽인 제1열에 배치될 수 있다.
그리고 탱크(110) 및 헤더(120)가 형성하는 제2열에는 엔드캡(140)이 결합될 수 있으며, 엔드캡(140)은 탱크(110) 및 헤더(120)의 길이방향 단부를 막도록 형성될 수 있다. 또한, 엔드캡(140)은 폭방향으로 배플(130)에 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 엔드캡(140)은 상측 및 하측에 돌출탭이 형성되고 탱크(110) 및 헤더(120)에는 각각 돌출탭에 대응되는 결합홀이 형성되어, 이 결합홀에 엔드캡(140)의 돌출탭이 삽입되어 결합될 수 있다.
노즐(150)은 대략 깔때기 형태로 형성될 수 있다. 노즐(150)은 길이방향 일측에 삽입부(151)가 형성되고 삽입부(151)에서 길이방향 타측으로 파이프 연결부(152)가 연장 형성될 수 있다. 그리고 삽입부(151)는 탱크(110)와 배플(130)이 이루는 내측 형상에 대응되는 형태로 형성될 수 있으며, 파이프 연결부(152)는 삽입부(151)보다 직경이 크게 형성될 수 있다. 또한, 탱크(110)와 배플(130)이 이루는 내측에 노즐(150)의 삽입부(151)가 삽입되어 결합될 수 있으며, 노즐(150)의 파이프 연결부(152)에는 입출구 파이프(160)가 삽입되어 결합될 수 있다.
그리하여 본 발명의 열교환기는 탱크(110)와 배플(130)이 이루는 내측 공간을 모두 이용해 노즐(150)의 삽입부(151)의 크기를 형성할 수 있으므로, 삽입부(151)의 내측의 열교환매체의 유동 통로인 연통홀의 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있다. 따라서 열교환매체의 유동 저항을 줄일 수 있어 열교환기의 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 연통홀을 형성하는 노즐의 삽입부의 크기가 상대적으로 크고, 노즐의 삽입부의 하측 일부를 제외한 대부분의 면이 탱크에 접촉된 상태로 접합되어 결합될 수 있다. 이에 따라 노즐이 탱크 및 배플과 결합된 부분에서 결합력이 향상되므로, 노즐이 탱크 및 배플에 연결되는 부분의 내구성이 향상되고 열교환매체의 리크 가능성을 줄일 수 있는 장점이 있다.
보다 상세하게 종래의 기술과 본 발명의 기술을 비교해보면 아래와 같다.
도 8 내지 도 11은 종래기술을 적용한 열교환기에서 탱크, 헤더, 엔드캡 및 노즐의 결합구조를 나타낸 측면도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이 종래기술을 적용하여 열교환기를 형성했을 때를 보면, 탱크(12)의 하측이 헤더(11)의 내측에 삽입되어 있고, 엔드캡(13)은 탱크(12)와 헤더(11)의 사이에 개재되어 결합된다. 그리고 노즐(14)의 삽입부(14a)가 삽입되는 부분인 엔드캡(13)의 양면을 관통하는 구멍을 형성하기 위해 구멍의 주변으로 엔드캡(13)의 살이 존재할 수밖에 없다. 또한, 노즐(14)의 삽입부(14a)는 엔드캡(13)의 구멍에 삽입되어 결합되기 때문에, 엔드캡(13)의 살 두께만큼 탱크(12)의 내측면에서 반경방향 안쪽으로 노즐(14)의 삽입부(14a)가 이격된다. 따라서 엔드캡(13)의 살은 노즐(14)의 연통홀(14b)의 단면적을 축소시키는 요인이 되어, 그 결과 노즐(14)의 연통홀(14b)을 통과하는 열교환매체의 유동 저항이 커지게 된다. 또한, 노즐(14)의 삽입부(14a)의 외측면은 탱크 또는 헤더의 내주면에 접촉되지 않고 이격된 상태가 되므로, 노즐(14)의 삽입부(14a)와 엔드캡(13)의 구멍 부분만 결합되어 접합되기 때문에 노즐이 엔드캡에 결합된 부분에서의 결합력이 상대적으로 낮아지게 된다.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기에서 탱크, 헤더, 배플 및 노즐의 결합구조를 나타낸 측면도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 기술을 적용하여 열교환기를 형성했을 때를 보면, 배플(130)이 탱크(110)의 내측에는 존재하지 않고 탱크(110)의 하단과 헤더(120)의 내측 하단 사이에 위치하게 된다. 따라서 종래에 비해 노즐(150)의 삽입부(151)가 삽입되는 구멍인 탱크(110)와 배플(130)이 형성하는 내측 형상의 크기가 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 따라서 탱크(110)와 배플(130)의 사이에 삽입되는 노즐(150)의 삽입부(151)의 크기를 키울 수 있으므로, 삽입부(151)의 내측인 연통홀(151a)의 단면적을 상대적으로 크게 형성할 수 있게 된다. 그리하여 연통홀(151a)을 통과하는 열교환매체의 유동 저항을 줄일 수 있다. 그리고 탱크(110)의 내주면(110a)에 노즐(150)의 삽입부(151)의 대부분의 면이 접촉되어 받쳐져 접합되고, 배플(130)의 내주면(130a)의 내주면에 노즐(150)의 삽입부(151)의 하측이 접촉되어 받쳐져 접합될 수 있기 때문에, 노즐(150)과 탱크(110)의 결합력이 증대하여 내구성이 향상되고 열교환매체의 리크 가능성을 줄일 수 있다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기에서 보조 배플을 더 포함한 실시예를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기는 보조 배플(170)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
보조 배플(170)은 탱크(110)와 헤더(120)의 결합에 의해 형성되는 내측 공간의 단면에 대응되는 형태로 형성되되, 보조 배플(170)은 길이방향으로 양면을 관통하는 관통공(171)이 형성될 수 있다. 그리고 보조 배플(170)은 노즐(150)이 탱크(110)와 배플(130)의 사이로 삽입되는 길이방향으로 배플(130)에서 이격되게 배치되어, 배플(130)보다 안쪽에 보조 배플(170)이 배치될 수 있다. 또한, 배플(170)은 상측 및 하측으로 돌출탭(172)이 형성되어, 돌출탭(172)이 탱크(110)의 결합홀 및 헤더(120)의 결합홀에 삽입되어 결합될 수 있다. 그리하여 노즐(150)의 삽입부(151)를 탱크(110)와 배플(130)의 사이로 삽입하였을 때 삽입부(151)의 일단이 보조 배플(170)에 접촉되어 받쳐질 수 있다. 이후 노즐(151)의 삽입부(151)의 일단은 보조 배플(170)과 접합되어 견고하게 고정될 수 있다. 이와 같이 보조 배플(170)에 의해 노즐(150)이 보다 견고하게 탱크(110)에 결합될 수 있으며, 노즐(150)이 탱크(110)와 배플(130)의 사이로 삽입되는 깊이가 제한될 수 있다.
또한, 보조 배플(170)의 관통공(171)은 노즐(150)의 삽입부(151)의 내측인 연통공에 대응되는 형태로 형성될 수 있으며, 관통공(171)은 연통공을 가리지 않도록 연통공의 단면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
도 20은 본 발명의 제1실시예에 따른 입구 파이프 및 출구 파이프를 포함한 열교환기 전체를 나타낸 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기는 복수의 튜브(300) 및 방열핀을 더 포함하여 구성될 수 있다. 튜브(300)는 헤더(120)에 형성된 튜브 삽입홀에 삽입되어 결합될 수 있고, 방열핀은 튜브(300)들 사이에 삽입되어 결합될 수 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기는 한 쌍의 헤더탱크, 복수의 튜브, 복수의 방열핀, 입구 파이프 및 출구 파이프를 포함하여 구성될 수 있다.
헤더탱크는 상기한 탱크(110), 헤더(120), 배플(130) 및 노즐(150)을 포함할 수 있으며, 엔드캡(140)을 더 포함할 수 있다. 여기에서 헤더탱크는 탱크(110)와 헤더(120)의 결합에 의해 형성되는 내부 공간을 길이방향으로 구획할 수 있도록 길이방향 양단의 사이의 임의의 위치에 추가적인 배플이 결합될 수 있다. 그리고 한 쌍의 헤더탱크가 상하로 이격되게 배치되고, 하나의 헤더탱크의 노즐에는 입구 파이프(510)가 결합되고 다른 하나의 헤더탱크의 노즐에는 출구 파이프(520)가 결합될 수 있다. 복수의 튜브(300)는 일단이 하나의 헤더탱크에 삽입되어 결합되고 타단이 다른 하나의 헤더탱크에 삽입되어 결합될 수 있다. 방열핀은 튜브(300)들 사이에 개재되어 튜브에 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기는 한 쌍의 헤더탱크가 1열 또는 3열 이상으로 형성될 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그리고 추가적인 배플이나 연통홀 등을 이용해 다양한 열교환매체의 유동 경로를 형성할 수 있다.
도 21 내지 도 24는 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기에서 탱크, 헤더, 배플, 엔드캡 및 노즐의 결합구조를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이며, 도 25는 도 21에서 노즐을 제거한 상태를 나타낸 좌측면도이다. 그리고 도 26은 도 21의 우측면도이고, 도 27은 도 26의 AA'방향 단면도이며, 도 28은 도 26의 BB'방향 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기는 크게 탱크(110), 헤더(120), 배플(600) 및 노즐(150)을 포함할 수 있고, 엔드캡(700)을 더 포함할 수 있다.
탱크(110)와 헤더(120)는 상기한 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 헤더(120)의 내측면에서 걸림턱(121)이 돌출 형성되어 탱크(110)의 하단이 걸림턱(121)에 닿아 받쳐질 수 있다. 그리하여 탱크(110)가 헤더(120)의 내측에 삽입될 때 삽입되는 깊이가 제한될 수 있으며, 일정한 거리를 유지한 상태로 결합될 수 있다. 여기에서 걸림턱(121)은 본 발명의 제1,2실시예에 모두 적용될 수 있다.
배플(600)은 탱크(110)와 헤더(120)가 결합된 조립체의 개방된 길이방향 일단을 덮어 막도록 탱크(110)와 헤더(120)가 결합된 조립체의 외측에 끼워져 결합될 수 있다. 그리고 배플(600)은 길이방향으로 양면을 관통하는 개구(610)가 형성되어 개구(610)를 통해 탱크(110)와 헤더(120)가 결합된 내부 공간과 외부가 연통될 수 있다. 일례로 배플(600)은 길이방향에 수직인 판 형태로 형성되어 둘레에서 안쪽으로 이격된 위치에 개구(610)가 형성될 수 있으며, 배플(600)은 둘레에서 탱크(110) 및 헤더(120)의 외측면 쪽으로 절곡된 형태로 절곡탭(620)이 형성될 수 있다. 그리고 절곡탭(620)은 복수로 형성될 수 있고, 복수의 절곡탭(620)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 복수의 절곡탭(620) 중 일부는 탱크(110)에 대응되는 위치에 탱크(110)의 외주면에 대응되는 형태로 절곡될 수 있으며, 복수의 절곡탭(620) 중 또 다른 일부는 헤더(120)에 대응되는 위치에 헤더(120)의 외주면에 대응되는 형태로 절곡될 수 있다. 또한, 복수의 절곡탭(620)은 각각 대응되는 탱크(110) 또는 헤더(120)의 외주면과 나란하게 형성되어 마주보는 면이 접촉되어 결합될 수 있으며, 그 상태에서 브레이징에 의해 접합될 수 있다. 개구(610)의 하측은 개구(610)의 상측과 단차가 없는 곡선 형태로 형성될 수 있다. 일례로 개구(610)의 상측은 탱크(110)의 내주면 형태와 일치하게 형성될 수 있고, 개구(610)의 하단은 헤더(120)의 내주면 하단과 일치하게 형성될 수 있다. 또한, 배플(600)은 도시된 바와 같이 전방쪽인 제1열에 배치될 수 있다.
노즐(150)은 일례로 삽입부(151) 및 파이프 연결부(152)를 포함할 수 있다. 삽입부(151)의 외주면은 배플(600)의 개구(610)와 일치하게 형성될 수 있다. 삽입부(151)의 상측은 탱크(110)의 내주면과 일치하고 삽입부(151)의 하단은 헤더(120)의 하단과 일치하게 형성될 수 있다. 그리고 노즐(150)의 삽입부(151)는 배플(600)의 개구(610)를 통과하여 탱크(110)와 헤더(120)의 내부에 삽입될 수 있고, 삽입부(151)의 상측은 탱크(110)의 내주면에 접촉되며 삽입부(151)의 하단은 헤더(120)의 내주면 하단에 접촉되어 받쳐질 수 있다. 또한, 삽입부(151)의 내측에는 열교환매체의 유동 통로인 연통홀(151a)이 형성될 수 있다. 파이프 연결부(152)는 제1실시예와 동일하게 형성될 수 있으며, 파이프 연결부(152)에는 입출구 파이프가 삽입되어 결합될 수 있다.
그리하여 탱크(110)의 내측 공간을 최대로 이용해 노즐(150)의 삽입부(151)의 크기를 형성할 수 있으므로, 삽입부(151)의 내측의 열교환매체의 유동 통로인 연통홀(151a)의 크기를 상대적으로 크게 형성할 수 있다. 그리고 탱크(110)의 내주면 둘레 전체에 노즐(150)의 삽입부(151)가 접촉되어 접합될 수 있고, 헤더(120)의 내주면 하단에 삽입부(151)의 하단이 접촉되어 접합될 수 있으므로, 노즐이 탱크 및 헤더와 결합된 부분에서 결합력이 현저하게 향상되므로, 노즐이 탱크 및 헤더에 연결되는 부분의 내구성이 향상되고 열교환매체의 리크 가능성을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기는 엔드캡(700)을 더 포함할 수 있다. 여기에서 탱크(110) 및 헤더(120)는 제1실시예와 같이 각각 2열로 형성되고, 2열 중 전방인 제1열에는 배플(600)이 결합되고, 후방인 제2열에는 엔드캡(700)이 결합될 수 있다.
엔드캡(700)은 탱크(110) 및 헤더(120)의 길이방향 일단을 막도록 형성될 수 있다. 일례로 엔드캡(700)은 폭방향으로 배플(600)에 대응되는 위치에 배치되고, 엔드캡(700)은 탱크(110)와 헤더(120)가 결합된 조립체의 개방된 길이방향 일단을 덮어 막도록 탱크(110)와 헤더(120)가 결합된 조립체의 외측에 끼워져 결합될 수 있다. 그리고 엔드캡(700)은 길이방향으로 양면이 막혀있는 형태로 형성되어, 엔드캡(700)에 의해 제2열의 탱크(110)와 헤더(120)가 결합된 내부 공간과 외부가 차단될 수 있다. 또한, 엔드캡(700)은 길이방향에 수직인 판 형태로 형성될 수 있으며, 엔드캡(700)은 그 둘레에서 탱크(110) 및 헤더(120)의 외측면 쪽으로 절곡된 형태로 절곡탭(720)이 형성될 수 있다. 그리고 절곡탭(720)은 복수로 형성될 수 있고, 복수의 절곡탭(720)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 복수의 절곡탭(720) 중 일부는 탱크(110)에 대응되는 위치에 탱크(110)의 외주면에 대응되는 형태로 절곡될 수 있으며, 복수의 절곡탭(720) 중 또 다른 일부는 헤더(120)에 대응되는 위치에 헤더(120)의 외주면에 대응되는 형태로 절곡될 수 있다. 또한, 복수의 절곡탭(720)은 각각 대응되는 탱크(110) 또는 헤더(120)의 외주면과 나란하게 형성되어 마주보는 면이 접촉되어 결합될 수 있으며, 그 상태에서 브레이징에 의해 접합될 수 있다.
또한, 배플(600) 및 엔드캡(700)은 하나로 연결된 형태의 일체로 형성될 수 있다. 일례로 하나의 판재를 프레싱 가공하여 배플(600) 및 엔드캡(700)이 일체로 형성될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나 본 발명의 제2실시예에서는 제1실시예와 마찬가지로 보조 배플을 더 포함할 수 있으며, 복수의 튜브 및 방열핀을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예에서는 한 쌍의 헤더탱크, 복수의 튜브, 복수의 방열핀, 입구 파이프 및 출구 파이프를 포함하여 구성될 수도 있다. 또한, 한 쌍의 헤더탱크는 각각 1열 또는 3열 이상으로 형성될 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그리고 추가적인 배플이나 연통홀 등을 이용해 다양한 열교환매체의 유동 경로를 형성할 수 있다.
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
110 : 탱크 110a : 탱크의 내주면
120 : 헤더 121 : 걸림턱
123 : 튜브 삽입홀 130 : 배플
130a : 배플의 내주면 131 : 고정탭
140 : 엔드캡
150 : 노즐 151 : 삽입부
151a : 연통홀 152 : 파이프 연결부
160 : 입출구 파이프
170 : 보조 배플 171 : 관통공
172 : 돌출탭
200 : 제2헤더탱크
300 : 튜브
510 : 입구 파이프 520 : 출구 파이프
600 : 배플 610 : 개구
620 : 절곡탭
700 : 엔드캡 720 : 절곡탭

Claims (22)

  1. 하측이 개방되게 형성된 탱크;
    상기 탱크의 개방된 하측이 내부에 삽입되며, 상기 탱크와의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 헤더;
    상기 탱크와 헤더의 사이에 개재되어 결합된 배플; 및
    일측인 삽입부가 상기 탱크와 배플이 이루는 내측 형상에 대응되는 형태로 형성되며, 상기 탱크와 배플이 이루는 내측에 상기 삽입부가 삽입되어 결합된 노즐;
    을 포함하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤더에 삽입된 탱크의 하단은 상기 헤더의 내측 하단으로부터 이격되게 배치되고, 상기 배플은 상기 탱크의 하단과 상기 헤더의 내측 하단 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 내주면과 상기 배플의 내주면은 서로 단차가 없게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헤더는 내측면과 외측면을 관통하는 고정홀이 형성되고, 상기 배플은 고정탭이 돌출 형성되어, 상기 배플의 고정탭이 상기 헤더의 고정홀에 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탱크의 하단은 상기 배플의 폭방향 양측 상단에 접촉되어 받쳐진 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 삽입부에서 연장 형성되며 상기 삽입부보다 직경이 큰 파이프 연결부를 더 포함하는 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 삽입부가 탱크와 배플이 이루는 내측에 삽입되는 방향으로 상기 배플에서 이격되게 배치되어 상기 삽입부의 일단이 접촉되어 받쳐지고, 상기 헤더와 탱크의 사이에 개재되어 결합되며, 양면을 관통하는 관통공이 형성된 보조 배플을 더 포함하는 열교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노즐의 삽입부의 일단은 상기 보조 배플과 접촉되어 접합된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보조 배플의 관통공은 상기 노즐의 삽입부의 내측인 연통공에 대응되는 형태로 형성되되, 상기 관통공이 연통공을 가리지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보조 배플은 상측 및 하측으로 돌출탭이 형성되고, 상기 헤더 및 탱크에는 내측면과 외측면을 관통하는 결합홀이 형성되어, 상기 보조 배플의 돌출탭이 헤더 및 탱크의 결합홀에 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 및 헤더는 각각 2열로 형성되고,
    상기 2열 중 하나의 열에는 상기 배플이 결합되고, 상기 2열 중 다른 하나의 열에는 상기 배플에 대응되는 위치에 양면이 막혀있는 형태의 엔드캡이 결합된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 하측이 개방되게 형성된 탱크;
    상기 탱크의 개방된 하측이 내부에 삽입되며, 상기 탱크와의 결합에 의해 내부에 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 헤더;
    상기 탱크와 헤더가 결합된 조립체의 개방된 측을 덮어 막도록 상기 탱크와 헤더의 외측에 결합되고, 양면을 관통하는 개구가 형성된 배플; 및
    삽입부의 적어도 일부가 상기 탱크의 내측 형상에 대응되는 형태로 형성되며, 상기 탱크와 헤더가 이루는 내측에 상기 삽입부가 삽입되어 결합된 노즐;
    을 포함하는 열교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 노즐의 삽입부의 상측은 상기 탱크의 내주면에 접촉되고 삽입부의 하측은 상기 헤더의 내주면에 접촉되어 받쳐진 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 배플의 개구의 상측은 탱크의 내주면에 대응되게 형성되고 개구의 하측은 상측에 연결되어 단차가 없는 곡선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 배플은 둘레에서 탱크 및 헤더의 외측면 쪽으로 절곡된 절곡탭이 연장 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배플의 절곡탭은 복수로 형성되며, 상기 배플의 절곡탭은 탱크 측에 대응되는 위치의 절곡탭과 헤더 측에 대응되는 위치의 절곡탭이 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 헤더는 내측면에서 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 탱크의 하단이 상기 걸림턱에 닿아 받쳐진 것을 특징으로 하는 열교환기.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 삽입부에서 연장 형성되며 상기 삽입부보다 직경이 큰 파이프 연결부를 더 포함하는 열교환기.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 탱크 및 헤더는 각각 2열로 형성되고,
    상기 2열 중 하나의 열에는 상기 배플이 결합되고, 상기 2열 중 다른 하나의 열에는 상기 배플에 대응되는 위치에 양면이 막혀있는 형태의 엔드캡이 상기 탱크와 헤더가 결합된 조립체의 개방된 외측에 결합된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 엔드캡은 둘레에서 탱크 및 헤더의 외측면 쪽으로 절곡된 절곡탭이 연장 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 엔드캡의 절곡탭은 복수로 형성되며, 상기 엔드캡의 절곡탭은 탱크 측에 대응되는 위치의 절곡탭과 헤더 측에 대응되는 위치의 절곡탭이 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 배플 및 엔드캡은 하나로 연결된 형태의 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
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