KR20230115727A - 열교환기 - Google Patents

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KR20230115727A
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KR1020220012536A
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최정범
고광옥
이상민
한지훈
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 한 쌍의 헤더탱크, 복수개의 튜브 및 복수개의 핀을 포함하며, 한 쌍의 헤더탱크가 각각 배플로 구획되어 배플을 기준으로 두 개의 열교환부가 형성된 일체형 열교환기에 있어서, 하나의 헤더탱크 내부에 구비된 한 쌍의 배플 사이의 공간과 헤더탱크의 외부 공간이 헤더와 탱크가 결합된 사이의 간극을 통해 연통되도록 구성됨으로써, 두 개의 열교환부가 일체로 형성되는 일체형 열교환기에서 두 개의 열교환부 사이에서의 온도차에 의해 발생하는 열변형을 쉽게 허용할 수 있도록 형성하여 열응력을 감소시킴으로써, 두 개의 열교환부 사이에서 열교환매체의 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

Description

열교환기 {Heat exchanger}
본 발명은 두 개의 열교환부가 일체로 형성된 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 특정 유로상에 설치되어 그 내부를 순환하는 열교환매체가 외기열을 흡열하거나 또는 열교환매체의 열을 외부로 방열하는 방식으로 열교환을 수행하는 장치이다.
이러한 열교환기는 냉매를 열교환매체로 사용하는 응축기와 증발기, 그리고 냉각수를 열교환매체로 사용하는 라디에이터와 히터코어, 또한 엔진 및 변속기 등의 내부를 유동하는 오일을 냉각하기 위해 오일을 열교환매체로 사용하는 오일쿨러 등 사용목적과 용도에 따라 다양하게 제작되고 있다.
그리고 근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며, 다양한 소비자의 요구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
그런데 자동차에 사용되는 열교환기에 있어서 복수의 열교환기를 별개로 제작하여 설치하는 경우 제작공수가 많아져 생산성이 낮을 뿐만 아니라, 재료의 낭비가 심해 원가 상승과 더불어 각각의 열교환기들을 장착하기 위한 공간을 확보하는 데에도 어려움이 있었다. 그리하여 이러한 문제를 해결하기 위해 복수의 열교환기를 일체화하여 형성하는 다양한 기술이 개발되어 사용되고 있다.
이와 관련된 종래 기술로 한국공개특허(10-2007-0081635)인 일체형 열교환기가 개시되어 있으며, 도 1은 종래의 일체형 열교환기를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 종래의 일체형 열교환기는 제1유체가 유통되는 복수개의 제1튜브(11), 상기 제1튜브(11)의 사이에 개재되어진 제1방열핀(12) 및 상기 제1튜브(11)의 양단에 각각 결합되는 제1헤더(13)로 이루어진 제1코어부(10)와, 제2유체가 유통되는 복수개의 제2튜브(21), 상기 제2튜브(21)의 사이에 개재되어진 제2방열핀(22) 및 상기 제2튜브(21)의 양단에 각각 결합되는 제2헤더(23)로 이루어진 제2코어부(20)와, 상하로 배열되는 상기 제1,2코어부(10)(20)의 제1헤더(12) 및 제2헤더(22)에 동시에 결합되어 상기 제1,2유체가 유동되는 공간을 형성하는 단일의 탱크(30)와, 상기 탱크(30)의 내부에 적어도 하나 이상 설치되어 제1유체와 제2유체를 분리하는 배플(60)을 포함하여 이루어진다. 이와 같이 종래의 일체형 열교환기는 단일 탱크(30) 내부를 배플(60)로 구획하여 두 가지 열교환매체를 동시에 냉각시킬 수 있도록 하였다.
그런데 이때 일체형 열교환기는 온도가 다른 두 가지의 열교환매체가 배플(60)로 구획된 하나의 탱크 내부를 순환하게 되므로, 온도차에 의한 튜브(21,22)와 탱크(60)의 열팽창 차이에 의해 튜브, 헤더 및 탱크의 변형이 발생하게 되고 이로 인해 열교환매체의 누설이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 배플(60)을 탱크(30)에 설치하고, 한 쌍의 배플(60) 사이에 열차단 슬롯(31)을 형성하여 탱크(30)를 통한 두 가지 열교환매체의 열전달을 줄일 수 있도록 하였으나, 일체형 열교환기는 가열과 냉각이 반복되며 두 개의 열교환부가 접하는 부분에서 충분한 응력 흡수가 어려워, 여전히 열교환매체의 누설이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
KR 10-2007-0081635 A (2007.08.17)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 두 개의 열교환부가 일체로 형성되는 일체형 열교환기에서 두 개의 열교환부 사이에서 온도차에 의해 발생하는 열응력을 감소시켜, 두 개의 열교환부 사이에서 열교환매체의 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 헤더탱크, 및 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단이 연결된 복수의 튜브를 포함하고, 상기 한 쌍의 헤더탱크는 각각 둘레를 따라 서로 이격되게 형성되는 복수의 절곡탭을 포함하고, 상기 복수의 절곡탭 사이에는 끝단으로부터 오목하게 요입되는 복수의 홈부가 형성된 헤더; 상기 헤더의 내측에 하단부가 삽입되고 상기 절곡탭이 안쪽으로 절곡되어 결합되며, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체의 유동 공간을 형성하는 탱크; 및 상기 헤더 및 탱크 중 어느 하나 이상에 결합되어 내부 공간을 구획하는 적어도 하나 이상의 배플; 을 포함하며, 상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 배플에 대응되는 위치에 상기 홈부들 보다 깊이가 깊은 제1홈부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 배플에 의해 헤더탱크의 일측과 타측은 구획되며, 구획된 일측과 타측에 유동되는 열교환매체의 온도가 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 배플은 한 쌍으로 구성되어 길이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 제1홈부는 길이방향으로 상기 한 쌍의 배플 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1홈부는 헤더의 폭방향 양측에 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 제1홈부의 일측 또는 양측에 이격되어 제2홈부가 형성되고, 상기 제2홈부는 상기 홈부들 보다 깊이가 깊게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2홈부의 깊이는 제1홈부의 깊이와 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 제1홈부의 일측 또는 양측에 이격되어 제3홈부가 형성되고, 상기 제3홈부는 상기 홈부들 보다 깊이가 깊게 형성되며, 상기 제1홈부는 상기 제3홈부 보다 깊이가 깊게 형성될 수 있다.
또한, 상기 튜브들 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단이 연결되되 상기 한 쌍의 배플 사이에 연결된 더미튜브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 더미튜브의 내부에는 열교환매체가 유동되지 않도록 형성되며, 상기 더미튜브는 튜브와 동일한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1홈부는 더미튜브의 양측에 인접한 튜브 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1홈부는 더미튜브의 위치에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 헤더와 탱크와 한 쌍의 배플에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 헤더와 탱크의 사이 및 한 쌍의 배플과 헤더 사이에 개재되어 밀착되는 가스켓을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤더는 테두리부에 가스켓 안착홈이 형성되어 상기 가스켓 안착홈에 가스켓이 삽입되고, 상기 탱크는 하단에 바깥쪽으로 돌출된 결합부가 형성되고 상기 결합부가 헤더의 가스켓 안착홈에 삽입되어, 상기 가스켓 안착홈과 결합부의 사이에 가스켓이 눌려 밀착될 수 있다.
또한, 상기 가스켓은, 상기 헤더의 가스켓 안착홈에 대응되는 형태로 형성된 둘레부; 및 상기 둘레부의 폭방향 양측에 양단이 연결되며, 상기 한 쌍의 배플의 위치에 대응되게 길이방향으로 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 브리지; 를 포함하고, 상기 둘레부가 가스켓 안착홈에 삽입되며, 상기 한 쌍의 브리지는 한 쌍의 배플과 헤더 사이에 눌려 밀착될 수 있다.
또한, 상기 제1홈부는 길이방향으로 상기 한 쌍의 브리지 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 홈부들의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 홈부 기준선이라 하면, 상기 홈부 기준선은 탱크와 가스켓의 접촉면보다 헤더의 바닥면으로부터 더 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1홈부의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 제1홈부 기준선이라 하면, 상기 제1홈부 기준선은 탱크와 가스켓의 접촉면보다 헤더의 바닥면에 더 인접하게 위치할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 제1홈부의 일측 또는 양측에 이격되어 제3홈부가 형성되고, 상기 제3홈부는 상기 홈부들 보다 깊이가 깊게 형성되며, 상기 제1홈부는 상기 제3홈부 보다 깊이가 깊게 형성되며, 상기 제3홈부의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 제3홈부 기준선이라 하면, 상기 제3홈부 기준선은 탱크와 가스켓의 접촉면보다 헤더의 바닥면으로부터 더 이격되거나 동일선상에 위치할 수 있다.
본 발명의 열교환기는 두 개의 열교환부가 일체로 형성되는 일체형 열교환기에서 두 개의 열교환부 사이에서의 온도차에 의해 발생하는 열변형을 쉽게 허용할 수 있도록 형성하여 열응력을 감소시킴으로써, 두 개의 열교환부 사이에서 열교환매체의 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 일체형 열교환기를 나타낸 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 제1헤더탱크 부분을 나타낸 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기의 헤더의 일부를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기의 헤더의 일부를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환기의 헤더의 일부를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 제1헤더탱크 부분을 나타낸 단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환기의 헤더의 일부를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는 크게 한 쌍의 헤더탱크(100, 200) 및 복수의 튜브(300)를 포함하여 구성될 수 있고, 복수의 핀을 더 포함할 수 있다. 그리고 한 쌍의 헤더탱크는 제1헤더탱크(100)와 제2헤더탱크(200)로 구성되고, 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 각각 헤더, 탱크 및 배플을 포함하여 구성되며, 헤더에는 각각 복수의 홈부 및 제1홈부가 형성될 수 있으며, 한 쌍의 헤더탱크(100, 200)는 각각 가스켓(120, 220)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 서로 상하로 일정거리 이격되어 나란하게 배치될 수 있으며, 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 헤더에는 복수의 튜브(300)의 양단이 삽입되어 결합될 수 있다. 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 열교환매체가 저장 및 유동되는 공간을 형성하는 부분이며, 복수의 튜브(300)는 열교환매체의 유로를 형성하는 부분이다. 그리고 각각의 헤더탱크(100, 200)는 헤더(130, 230)와 탱크(110, 210)의 결합에 의해 형성되며, 헤더와 탱크가 서로 결합되는 부분에는 가스켓(120, 220)이 개재되어 열교환매체의 누출을 방지하도록 결합될 수 있다. 또한, 한 쌍의 헤더탱크에는 열교환매체가 유입되는 입구 파이프 및 배출되는 출구 파이프가 형성될 수 있다.
복수의 튜브(300)는 각각 제1헤더탱크(100)의 헤더(130)에 일단이 연결되고 제2헤더탱크(200)의 헤더(230)에 타단이 연결될 수 있다. 그리고 복수의 튜브(300)는 서로 일정거리 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 튜브(300)는 헤더(130, 230)에 형성된 튜브 삽입홀에 삽입된 후 브레이징 등에 의해 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하며, 열교환매체가 통과하며 열교환을 일으키는 부분이다. 이때, 헤더(130, 230)에는 튜브(300)의 단부가 삽입될 수 있도록 복수의 튜브 삽입홀이 형성되고, 복수의 튜브(300)들은 길이방향으로 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다.
핀(400)은 튜브(300)들 사이에 개재되며, 핀(400)은 튜브(300)와 접하게 배치된 상태에서 브레이징 등으로 튜브(300)에 결합될 수 있으며, 핀(400)은 코루게이트 형상 등으로 형성되어 튜브(300)를 통과하는 열교환매체의 방열 면적을 넓혀 열교환 효율을 높이는 역할을 한다.
그리고 본 발명에 따른 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)는 각각 헤더(130, 230), 가스켓(120, 220), 탱크(110, 210) 및 한 쌍의 배플(111, 211)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 제1헤더탱크(100)와 제2헤더탱크(200)는 각각의 헤더(130, 230)가 서로 마주보게 배치될 수 있으며, 제1헤더탱크(100)와 제2헤더탱크(200)는 세부적인 형태를 제외하고는 서로 대칭인 구조로 형성될 수 있다. 이하에서는 제1헤더탱크(100)의 세부구조를 예로 설명하였다.
탱크(110)는 헤더(130)와 결합되어 내부에 열교환매체가 저장 및 유동될 수 있는 공간을 형성하는 부분이다. 탱크(110)는 일측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되며, 탱크(110)는 개방된 단부에 둘레를 따라 결합부(112)가 형성되어, 결합부(112)가 헤더(130)의 가스켓 안착홈(136)에 삽입될 수 있다.
헤더(130)는 테두리부에 가스켓(120)이 삽입되어 배치될 수 있도록 가스켓 안착홈(136)이 형성되며, 가스켓 안착홈(136)은 헤더(130)의 둘레 전체를 따라 오목하게 형성될 수 있다. 그리고 헤더(130)는 튜브(300)들이 삽입될 수 있는 튜브 삽입홀들이 형성될 수 있다. 또한, 헤더(130)는 가스켓 안착홈(136)의 바깥쪽 둘레의 단부에 둘레를 따라가면서 이격되어 복수의 홈부(131)가 오목하게 형성될 수 있다. 그리하여 홈부(131)들 사이의 부분이 절곡탭(132)로 형성되며, 절곡탭(132)을 안쪽으로 절곡하여 탱크(110)의 결합부(112)를 고정할 수 있다.
가스켓(120)은 헤더(130)에 형성된 가스켓 안착홈(136)의 형태와 대응되는 형태로 둘레부(121)가 형성될 수 있다. 그리고 가스켓(120)은 둘레부(121)의 폭방향 양측에 한 쌍의 브리지(122)가 연결될 수 있으며, 한 쌍의 브리지(122)는 서로 길이방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리하여 가스켓(120)은 둘레부(121)가 헤더(130)의 가스켓 안착홈(136)에 삽입되어 배치되며, 브리지(122)는 헤더(130)에 형성된 하나의 튜브 삽입홀을 기준으로 양측에 각각 배치되어 튜브 삽입홀들 사이에 브리지(122)가 배치될 수 있다. 여기에서 브리지(122)들은 헤더(130)의 상면에 놓이게 된다.
배플(111)은 탱크(110)의 내부 공간을 구획하도록 탱크(110)의 내측에 형성되며, 배플(111)은 가스켓(120)의 브리지(122)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 배플(111)은 한 쌍으로 구성되며 서로 길이방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고 제1헤더탱크(100)에 형성된 한 쌍의 배플(111)의 위치와 제2헤더탱크(200)에 형성된 한 쌍의 배플(211)의 위치는 길이방향으로 서로 동일한 위치에 형성될 수 있다.
그리하여 헤더(130)에 가스켓(120)을 결합한 상태에서 탱크(110)의 결합부(112)가 헤더(130)의 가스켓 안착홈(136)에 삽입되도록 결합하고, 헤더(130)와 탱크(110)를 가압한 상태에서 가스켓 안착홈(136)의 바깥쪽에서 상측으로 연장 형성된 형태의 절곡탭(132)들을 탱크(110)쪽을 향해 절곡하여 헤더(130)와 탱크(110)와 가스켓(120)이 결합될 수 있다. 이때, 가스켓(120)의 둘레부(121)가 헤더(130)와 탱크(110)에 의해 눌려 밀착되고 가스켓(120)의 브리지(122)들이 헤더(130)와 배플(111)에 의해 눌려 밀착된 상태로 결합될 수 있다.
이에 따라 한 쌍의 배플(111, 211)에 의해 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 내부 공간이 각각 구획되며, 한 쌍의 배플(111, 211)이 형성된 위치를 기준으로 길이방향으로 좌측에는 제1열교환부(1001)가 형성되고 우측에는 제2열교환부(1002)가 형성될 수 있다. 그리고 제1열교환부(1001)와 제2열교환부(1002)에는 각각 입구 파이프와 출구 파이프가 형성되어, 제1열교환부(1001)의 내부와 제2열교환부(1002)의 내부에 서로 다른 열교환매체가 유동될 수 있다. 또한, 열교환매체는 냉각수이며, 본 발명의 열교환기는 라디에이터로서 서로 온도가 상이한 저온 및 고온의 열교환매체가 배플에 의해 구획된 일측과 타측에 각각 유동되는 일체형 라디에이터일 수 있다.
여기에서 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 각각의 헤더(130, 230)에는 길이방향으로 한 쌍의 배플(111, 211)의 사이에 대응되는 위치에 홈부(131)들 보다 깊이가 깊은 제1홈부(133)가 형성될 수 있다. 제1헤더탱크(100)를 예를 들어 설명하면, 길이방향으로 한 쌍의 배플(111) 사이의 위치는 제1열교환부(1001)와 제2열교환부(1002)가 서로 만나는 부분이며, 이 부분에서는 양측 열교환부의 온도차에 의해 양측 열교환부에 위치하는 튜브(300)들의 열팽창에 따른 길이변화가 달라서, 헤더에 열변형이 발생하게 된다. 이때, 본 발명은 헤더(130)에 형성된 제1홈부(133)가 헤더(130)의 열변형을 쉽게 허용하는 구조를 만들어주기 때문에, 헤더탱크의 제1열교환부(1001)와 제2열교환부(1002)의 사이 위치에서 헤더(130) 및 이 부분에 인접한 튜브(300)가 헤더(130)에 결합된 부분에 발생하는 열응력을 줄일 수 있다. 따라서 양측 열교환부의 온도차에 의해 발생하는 열응력에 따른 헤더, 헤더와 튜브의 결합부분의 파손을 방지할 수 있게 되며, 이에 따라 일체형 열교환기의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 열교환기는 더미튜브(310)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 더미튜브(310)는 길이방향으로 한 쌍의 배플(111, 211) 사이의 위치에 배치될 수 있으며, 더미튜브(310)는 튜브(300)들과 마찬가지로 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)에 양단이 연결된 형태로 결합될 수 있다. 여기에서 더미튜브(310)는 내부가 비어있고 내부에 열교환매체가 유동되지 않으며, 더미튜브(310)는 제1열교환부(1001)와 제2열교환부(1002) 간의 열전달을 차단하는 역할을 할 수 있다. 그리고 더미튜브(310)는 일례로 튜브(300)들과 동일한 형태로 형성되어, 튜브(300)와 더미튜브(310)를 공용으로 용이하게 사용할 수 있다. 또한, 더미튜브(310)의 양측에 인접한 튜브(300) 사이의 위치에 제1홈부(133)가 형성될 수 있으며, 바람직하게는 길이방향으로 더미튜브(310)에 대응되는 위치에 제1홈부(133)가 형성될 수 있다.
또한, 제1홈부(133)는 헤더(130)의 폭방향 양측에 서로 대응되는 위치에 형성되어, 보다 용이하게 헤더(130)가 열변형을 허용하도록 할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기의 헤더의 일부를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기의 한 쌍의 헤더탱크(100, 200)는 각각의 헤더에 제2홈부(134)가 더 형성될 수 있다. 일례로 제1헤더탱크(100)의 헤더(130)에는 길이방향으로 제1홈부(133)의 일측 또는 양측에 이격되어 제2홈부(134)가 형성되고, 제2홈부(134)는 홈부(131)들 보다 깊이가 깊게 형성될 수 있다. 즉, 제1홈부(133)에 인접하여 제2홈부(134)가 추가로 형성되는 것이다. 이때, 제2홈부(134)의 깊이는 제1홈부(133)와 동일하게 형성될 수 있다.
그리하여 제1홈부(133)가 형성된 부분을 기준으로 길이방향 바깥쪽으로 가면서 분산시켜 열변형을 허용하도록(열응력을 감소시키도록) 함으로써, 헤더 및 헤더와 튜브가 결합된 부분의 파손을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환기의 헤더의 일부를 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환기의 한 쌍의 헤더탱크(100, 200)는 각각의 헤더에 제3홈부(135)가 더 형성될 수 있다. 일례로 제1헤더탱크(100)의 헤더(130)에는 길이방향으로 제1홈부(133)의 일측 또는 양측에 이격되어 제3홈부(135)가 형성되고, 제3홈부(135)는 홈부(131)들 보다 깊이가 깊게 형성될 수 있다. 즉, 제1홈부(133)에 인접하여 제3홈부(135)가 추가로 형성되는 것이다. 이때, 제3홈부(135)의 깊이는 제1홈부(133) 보다는 깊이가 얕게 형성될 수 있다. 다시말하면, 제1홈부(133)의 깊이가 제일 깊게 형성되고 제1홈부(133)를 기준으로 길이방향 바깥쪽으로 가면서 깊이가 덜 깊은 제3홈부(135)가 형성되고 그 다음에 제3홈부(135) 보다 깊이가 덜 깊은 홈부(131)가 형성된 형태로 배치될 수 있다.
그리하여 제1홈부(133)가 형성된 부분을 기준으로 길이방향 바깥쪽으로 가면서 분산시켜 단계적으로 열변형을 허용하도록(열응력을 감소시키도록) 함으로써, 헤더 및 헤더와 튜브가 결합된 부분의 파손을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제1홈부(133)는 길이방향으로 한 쌍의 브리지(122) 사이에 위치할 수 있다. 또한, 홈부(131)들의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 홈부 기준선이라 하면, 홈부 기준선은 탱크(110)와 가스켓(120)의 접촉면의 연장선(L)보다 헤더(130)의 바닥면으로부터 더 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제1홈부(133)의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 제1홈부 기준선이라 하면, 제1홈부 기준선은 탱크(110)와 가스켓(120)의 접촉면의 연장선(L)보다 헤더(130)의 바닥면에 더 인접하게 위치할 수 있다. 또한, 제3홈부(135)의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 제3홈부 기준선이라 하면, 제3홈부 기준선은 탱크(110)와 가스켓(120)의 접촉면의 연장선(L)보다 헤더(130)의 바닥면으로부터 더 이격되거나 동일선상에 위치할 수 있다. 즉, 일반적으로 홈부(131)는 가스켓(120)이 보이지 않는 깊이로 형성되어야 리크를 방지할 수 있으나, 제1홈부(133)는 가스켓(120)이 보이더라도 열교환매체가 흐르지 않는 더미튜브(310)에 인접한 위치에 배치되었을 경우 열교환매체의 리크가 발생할 여지가 없다. 따라서 그만큼 제1홈부(133)의 깊이를 깊게 형성할 수도 있다. 하지만 반드시 가스켓(120)이 보이게 제1홈부(133)의 깊이를 형성해야 하는 것은 아니며, 제1홈부(133)의 형성 깊이는 탱크(110)의 결합부(112) 및 가스켓(120)과 무관하게 자유롭게 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.
1001 : 제1열교환부 1002 : 제2열교환부
100 : 제1헤더탱크
110 : 탱크
111 : 배플 112 : 결합부
120 : 가스켓
121 : 둘레부 122 : 브리지
130 : 헤더 131 : 홈부
132 : 절곡탭 133 : 제1홈부
134 : 제2홈부 135 : 제3홈부
136 : 가스켓 안착홈
200 : 제2헤더탱크
210 : 탱크 211 : 배플
220 : 가스켓
221 : 둘레부 222 : 브리지
230 : 헤더
300 : 튜브 310 : 더미튜브
400 : 핀

Claims (18)

  1. 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 헤더탱크, 및 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단이 연결된 복수의 튜브를 포함하고,
    상기 한 쌍의 헤더탱크는 각각,
    둘레를 따라 서로 이격되게 형성되는 복수의 절곡탭을 포함하고, 상기 복수의 절곡탭 사이에는 끝단으로부터 오목하게 요입되는 복수의 홈부가 형성된 헤더;
    상기 헤더의 내측에 하단부가 삽입되고 상기 절곡탭이 안쪽으로 절곡되어 결합되며, 상기 헤더와 결합되어 열교환매체의 유동 공간을 형성하는 탱크; 및
    상기 헤더 및 탱크 중 어느 하나 이상에 결합되어 내부 공간을 구획하는 적어도 하나 이상의 배플; 을 포함하며,
    상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 배플에 대응되는 위치에 상기 홈부들 보다 깊이가 깊은 제1홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배플에 의해 헤더탱크의 일측과 타측은 구획되며, 구획된 일측과 타측에 유동되는 열교환매체의 온도가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배플은 한 쌍으로 구성되어 길이방향으로 서로 이격되어 배치되며,
    상기 제1홈부는 길이방향으로 상기 한 쌍의 배플 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1홈부는 헤더의 폭방향 양측에 서로 대응되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 제1홈부의 일측 또는 양측에 이격되어 제2홈부가 형성되고,
    상기 제2홈부는 상기 홈부들 보다 깊이가 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2홈부의 깊이는 제1홈부의 깊이와 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 제1홈부의 일측 또는 양측에 이격되어 제3홈부가 형성되고,
    상기 제3홈부는 상기 홈부들 보다 깊이가 깊게 형성되며, 상기 제1홈부는 상기 제3홈부 보다 깊이가 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 튜브들 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단이 연결되되 상기 한 쌍의 배플 사이에 연결된 더미튜브를 더 포함하며,
  9. 제8항에 있어서,
    상기 더미튜브의 내부에는 열교환매체가 유동되지 않도록 형성되며,
    상기 더미튜브는 튜브와 동일한 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1홈부는 더미튜브의 양측에 인접한 튜브 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1홈부는 더미튜브의 위치에 대응되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 헤더와 탱크와 한 쌍의 배플에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 헤더와 탱크의 사이 및 한 쌍의 배플과 헤더 사이에 개재되어 밀착되는 가스켓을 더 포함하는 열교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 헤더는 테두리부에 가스켓 안착홈이 형성되어 상기 가스켓 안착홈에 가스켓이 삽입되고,
    상기 탱크는 하단에 바깥쪽으로 돌출된 결합부가 형성되고 상기 결합부가 헤더의 가스켓 안착홈에 삽입되어, 상기 가스켓 안착홈과 결합부의 사이에 가스켓이 눌려 밀착된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 가스켓은,
    상기 헤더의 가스켓 안착홈에 대응되는 형태로 형성된 둘레부; 및
    상기 둘레부의 폭방향 양측에 양단이 연결되며, 상기 한 쌍의 배플의 위치에 대응되게 길이방향으로 서로 이격되어 배치된 한 쌍의 브리지; 를 포함하고,
    상기 둘레부가 가스켓 안착홈에 삽입되며, 상기 한 쌍의 브리지는 한 쌍의 배플과 헤더 사이에 눌려 밀착된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1홈부는 길이방향으로 상기 한 쌍의 브리지 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 홈부들의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 홈부 기준선이라 하면,
    상기 홈부 기준선은 탱크와 가스켓의 접촉면보다 헤더의 바닥면으로부터 더 이격된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1홈부의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 제1홈부 기준선이라 하면,
    상기 제1홈부 기준선은 탱크와 가스켓의 접촉면보다 헤더의 바닥면에 더 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤더탱크의 각각의 헤더에는 길이방향으로 상기 제1홈부의 일측 또는 양측에 이격되어 제3홈부가 형성되고, 상기 제3홈부는 상기 홈부들 보다 깊이가 깊게 형성되며, 상기 제1홈부는 상기 제3홈부 보다 깊이가 깊게 형성되며,
    상기 제3홈부의 오목한 골의 끝을 연장한 선을 제3홈부 기준선이라 하면,
    상기 제3홈부 기준선은 탱크와 가스켓의 접촉면보다 헤더의 바닥면으로부터 더 이격되거나 동일선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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