KR20240054692A - 열교환기 - Google Patents

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KR20240054692A
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김상곤
김승목
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주식회사 두원공조
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Abstract

본 발명은 튜브들 내부에 형성된 유로를 따라 냉각수를 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하도록 안내하는 코어와, 상기 코어의 일측과 연결되고, 외부에서 유입된 냉각수를 상기 코어로 유동하도록 안내하거나, 상기 코어를 유동한 냉각수를 외부로 유출되도록 안내하는 입출탱크부재와, 상기 코어의 타측에 연결되고, 상기 코어를 따라 유동한 냉각수를 다시 상기 코어로 유턴시키는 유턴탱크부재, 및 상기 코어의 상측에 구비되어 케이스에 결합되고, 상기 입출탱크부재와 연통하는 냉각수 유입파이프와 냉각수 유출파이프를 구비하는 탑플레이트부재를 포함하여, 냉각수가 유동하는 유로를 제공하는 튜브를 관체형으로 롤 포밍하여 구성하므로, 제작 시간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 냉각수의 누수를 획기적으로 방지할 수 있는 열교환기를 제공한다.

Description

열교환기{Heat exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소연료전지의 스택(STACK) 내에 효율을 높이기 위해 고온, 고압의 압축 공기를 냉각수와 열교환시켜, 해당 적정 온도의 압축 공기를 스택에 공급되도록 하는 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 최근 환경문제와 고유가 등으로 인해 전기를 적용한 환경차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 환경차량은 예를 들어 수소연료전지차(Hydrogen Fuel Cell Vehicle) 및 하이브리드 전기차(Hybrid Electronic Vehicles)로 개발되어 상용화되고 있다.
상기와 같은 수소연료전지차 및 하이브리드 전기차(이하, 전기차량이라 통칭함)는 통상 다수의 리튬-이온 셀로 제조되어 재충전 가능한 고전압의 배터리 또는 연료전지가 적용되고 있다.
이러한 수소연료전지차에 구비되는 수소연료전지의 스택(STACK)의 효율을 높이기 위해 고온, 고압의 공기를 열교환기를 통해 적정 온도로 공급해 주어야 한다.
이때 열교환기에서 압축된 고온의 공기를 냉각수와의 열교환으로 압축 공기의 온도를 저하시켜 스택 내로 유입시키는데, 상기한 열교환기는 냉각수가 유동하는 튜브 내부로는 냉각수 통로를 구성되고, 접합된 튜브와 핀(Fin)을 다단으로 구성하여 각 단 핀 사이로 압축 공기가 유입되는 구조를 가진다.
이러한 열교환기는 냉각수를 이용한 수냉식 에어쿨러로 기밀이 완벽하게 되지 않으면 냉각수가 누수되어, 스택 내로 냉각수가 유입될 수 있다.
스택 내로 냉각수가 유입될 경우, 고가의 스택을 교체(스택 원가: 수소연료전지차량 원가의 40% 차지)해야 하므로 냉각수 누수가 없도록, 이중삼중으로 냉각수 누수가 발생하지 않도록 냉각수가 유동하는 통로를 보완할 필요가 있다.
종래기술로는 등록특허 제10-2378898호(2022.03.22)를 참조할 수 있다.
본 발명은 냉각수가 유동하는 유로를 제공하는 튜브를 관체형으로 롤 포밍(Roll forming)하여 구성하므로, 제작 시간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 냉각수의 누수를 획기적으로 방지할 수 있는 열교환기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 열교환기는 튜브들 내부에 형성된 유로를 따라 냉각수를 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하도록 안내하는 코어; 상기 코어의 일측과 연결되고, 외부에서 유입된 냉각수를 상기 코어로 유동하도록 안내하거나, 상기 코어를 유동한 냉각수를 외부로 유출되도록 안내하는 입출탱크부재; 상기 코어의 타측에 연결되고, 상기 코어를 따라 유동한 냉각수를 다시 상기 코어로 유턴시키는 유턴탱크부재; 및 상기 코어의 상측에 구비되어 케이스에 결합되고, 상기 입출탱크부재와 연통하는 냉각수 유입파이프와 냉각수 유출파이프를 구비하는 탑플레이트부재;를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 코어는 수직방향으로 일정한 간격을 두고 다단으로 이격 적층되는 복수 개의 튜브와, 상기 다단으로 이격 적층된 튜브들의 이격 틈 사이에 구비되어, 압축공기를 통과시키는 복수 개의 핀과, 상기 복수 개의 튜브 중 최하위에 위치하는 튜브의 하측에 배치되어, 상기 코어의 하측을 보호하는 엔드플레이트를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 입출탱크부재는 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 코어의 일측단에 결합되고, 상기 코어의 튜브들 각각의 일측단이 관통하는 복수 개의 결합공을 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격 형성한 제1헤드플레이트와, 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 내측에 제1탱크가 형성되도록 좌, 우측을 상기 제1헤드플레이트를 향해 절곡하여 상기 제1헤드플레이트의 좌, 우측 외주변과 결합하는 제1좌측벽체 및 제1우측벽체를 형성한 제1탱크외벽체와, 상기 제1헤드플레이트 및 제1탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제1탱크의 하측에 결합되어, 제1탱크의 하측을 밀폐하는 제1엔드배플과, 상기 제1헤드플레이트 및 제1탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제1탱크의 상측에 결합되고, 상기 냉각수 유입파이프 및 냉각수 유출파이프와 연결되는 한 쌍의 파이프연결편을 형성한 제1탑배플을 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 제1탱크외벽체는 상기 제1헤드플레이트를 향하는 그 내측면에 길이방향(수직선상)을 따라 제1탱크를 유입탱크 및 유출탱크로 구획하는 격벽체를 형성한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제1헤드플레이트는 상기 제1탱크외벽체를 향하는 그 내측면에 길이방향(수직선상)을 따라 상기 제1탱크외벽체의 격벽체 끝단이 안착되는 결합홈을 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 유턴탱크부재는 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 코어의 타측단에 결합되고, 상기 코어의 튜브들 각각의 타측단이 관통하는 복수 개의 결합공을 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 형성한 제2헤드플레이트와, 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 제2헤드플레이트와의 결합으로 내측에 탱크가 형성되도록 좌, 우측을 상기 제2헤드플레이트를 향해 절곡하여 상기 제2헤드플레이트의 좌, 우측 외주변과 결합하는 제2좌측벽체 및 제2우측벽체를 형성한 제2탱크외벽체와, 상기 제2헤드플레이트 및 제2탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제2탱크의 하측에 결합되어, 제2탱크의 하측을 밀폐하는 제2엔드배플과, 상기 제2헤드플레이트 및 제2탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제2탱크의 상측에 결합되어, 제2탱크의 상측을 밀폐하는 제2탑배플을 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 제2헤드플레이트 및 제2탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제2탱크의 내부에 구비되어, 상기 제2탱크의 형상이 유지되도록, 상기 제2탱크의 길이방향(수직선상)을 따라 일정한 간격으로 이격 배치되는 복수 개의 보강배플을 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 보강배플들 각각에는 상기 제2탱크로 냉각수가 유입되는 과정에서 냉각수가 어느 한 편으로 과도하게 유동하지 않도록 분해하는 복수 개의 관통홀을 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 탑플레이트부재는 상기 입출탱크부재 및 유턴탱크부재가 결합된 상기 코어의 상단이 관통하는 관통공을 형성한 로우플레이트와, 상기 로우플레이트의 상면에 적층되고, 상기 로우플레이트의 관통공을 관통한 상기 입출탱크부재 및 유턴탱크부재 각각의 상단이 결합되며, 상기 입출탱크부재의 상단이 위치하는 부분에 제1탑배플에서 상향으로 연장형성된 한 쌍의 파이프연결편이 관통하는 연통홀을 형성한 미들플레이트와, 상기 미들플레이트의 상면에 적층되고, 상기 입출탱크부재의 상단이 위치하는 부분에 형성된 한 쌍의 고정버에 냉각수 유입파이프 및 냉각수 유출파이프를 구비한 어퍼플레이트를 포함한다.
더불어 본 발명에 따른 열교환기는 상기 입출탱크부재의 제1탑배플에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편의 외측면과, 상기 냉각수 유입파이프 또는 냉각수 유출파이프의 하단 내측면을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제1브레이징접합면과, 상기 입출탱크부재의 제1탑배플에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편의 외측면과, 상기 탑플레이트부재의 로우플레이트에 형성된 관통공의 내측변을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제2브레이징접합면과, 상기 입출탱크부재의 제1탑배플 외측변과, 상기 제1헤드플레이트의 내측면 및 상기 제1탱크외벽체의 내측면을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제3브레이징접합면과, 상기 냉각수 유입파이프 또는 냉각수 유출파이프의 하단 외측면과, 상기 탑플레이트부재의 어퍼플레이트에 형성된 고정버의 내측면을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제4브레이징접합면과, 상기 탑플레이트부재의 미들플레이트와, 상기 입출탱크부재의 제1헤드플레이트 및 제1탱크외벽체의 상단을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제5브레이징접합면을 포함한다.
본 발명에 따른 열교환기에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
냉각수가 유동하는 유로를 제공하는 튜브를 관체형으로 롤 포밍하여 구성하므로, 제작 시간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 냉각수의 누수를 획기적으로 방지할 수 있고, 냉각용량에 대응하여 튜브의 길이만을 변경하여 열교환기를 구성함으로 사양 변경에 우수한 확장성을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 구성을 보인 분해시시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입출탱크부재와 탑플레이트부재의 결합을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입출탱크부재의 제1탱크를 보인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유턴탱크부재를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유턴탱크부재의 제2탱크를 보인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 총 5개소의 브레이징접합면을 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 누수 예시를 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 냉각수가 유동하는 유로를 제공하는 튜브를 관체형으로 롤 포밍하여 구성하므로, 제작 시간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 냉각수의 누수를 획기적으로 방지할 수 있는 열교환기에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 8을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기는 코어(100), 입출탱크부재(200), 유턴탱크부재(300), 탑플레이트부재(400)를 포함하는데, 먼저 상기 코어(100)는 튜브(110) 내부에 형성된 유로를 따라 냉각수를 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하도록 안내하는 것으로, 복수 개의 튜브(110)와 튜브(110) 사이에 핀(120)이 적층되고, 이들 핀(120)들 사이에 압축공기가 유동한다.
그리고 상기 코어(100)를 보호하기 위해 엔드플레이트(130)를 포함한다.
이때 복수 개의 튜브(110)는 수직방향으로 일정한 간격을 두고 서로 다단으로 적층되며, 상기 튜브(110)는 롤 포밍(Roll forming)에 의해 관체로 제조되고, 내부에 형성된 중공 형태의 유로를 따라 냉각수가 유동한다.
따라서 일정한 간격을 두고 다단으로 적층된 튜브(110)와 튜브(110) 사이 핀(120)으로 압축된 고온의 공기가 통과하게 되면, 상기 튜브(110)의 내부 유로를 따라 유동하는 냉각수와 압축 공기와의 열교환으로 압축공기의 온도가 저하되고, 온도가 저화된 압축 공기는 스택 내로 공급된다.
여기서 상기 튜브(110)는 길이가 수평선상을 이루고, 다단으로 적층될 시, 한 쌍 튜브(110)가 서로 평행을 이루도록 배치되어 하나의 층을 이루고, 이러한 층이 일정한 간격을 두고 다단으로 적층되어 코어(100)를 이루는 것이 바람직하다.
이때 한 쌍의 튜브(110) 중 어느 한 편의 튜브(110)에는 입출탱크부재(200)에서 유턴탱크부재(300)로 유동하는 냉각수가 안내되고, 다른 한 편의 튜브(110)에는 유턴탱크부재(300)에서 입출탱크부재(200)로 유동하는 냉각수가 안내된다.
더불어 상기 엔드플레이트(130)는 복수 개의 튜브(110) 중 최하위에 위치하는 튜브(110)의 하측에 구비되어, 상기 코어(100)의 하측을 마감하면서, 상기 코어(100)의 하측을 보호한다.
그리고 상기 코어(100)의 일측에는 입출탱크부재(200)가 연결되는데, 상기 입출탱크부재(200)는 외부에서 유입된 냉각수를 상기 코어(100)로 유동하도록 안내하거나, 상기 코어(100)로 유동한 냉각수를 외부로 유출되도록 안내한다.
이때 상기 입출탱크부재(200)는 제1헤드플레이트(210)와, 제1탱크외벽체(220)와, 제1엔드배플(230)과, 제1탑배플(240)을 포함하는데, 상기 제1헤드플레이트(210)는 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 코어(100)의 일측단에 결합되고, 상기 코어(100)의 튜브(110)들 각각의 일측단이 관통하는 복수 개의 결합공(211)을 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 형성한다.
그리고 상기 제1탱크외벽체(220)는 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 제1헤드플레이트(210)를 향하는 내측에 제1탱크(250)가 형성되도록 좌, 우측을 상기 제1헤드플레이트(210)를 향해 절곡하여 상기 제1헤드플레이트(210)의 좌, 우측 외주변과 결합하는 제1좌측벽체(221) 및 제1우측벽체(222)를 형성한다.
이때 상기 제1탱크외벽체(220)에는 상기 제1헤드플레이트(210)를 향하는 그 내측면에 길이방향(수직선상)을 따라 제1탱크(250)를 유입탱크(251) 및 유출탱크(252)로 구획하는 격벽체(223)를 형성한다.
더불어 상기 제1헤드플레이트(210)의 그 내측면 중심에는 길이방향을 따라 상기 제1탱크외벽체(220)의 격벽체(223) 끝단이 안착되는 결합홈(212)을 형성한다.
따라서 상기 제1헤드플레이트(210)에 상기 제1탱크외벽체(220)을 결합할 시, 상기 제1탱크외벽체(220)의 격벽체(223) 끝단이 상기 제1헤드플레이트(210)의 결합홈(212)에 안착된 후 브레이징 공정에 의해 서로 접합되어, 상기 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220)의 결합으로 이루어진 제1탱크(250)를 유입탱크(251) 및 유출탱크(252)로 구획한다.
그리고 상기 제1엔드배플(230)은 상기 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220)의 결합으로 이루어진 제1탱크(250)의 하측에 결합되어, 상기 제1탱크(250)의 하측을 밀폐하고, 상기 제1탑배플(240)은 상기 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220)의 결합으로 이루어진 제1탱크(250)의 상측에 결합되어, 제1탱크(250)의 상측을 밀폐한다.
이때 상기 제1탑배플(240)에는 상기 냉각수 유입파이프(20)의 하단과, 냉각수 유출파이프(10)의 하단이 각각 연결되는 한 쌍의 파이프연결편(241)을 상향으로 연장형성하고, 상기 한 쌍의 파이프연결편(241)들은 각각 상기 냉각수 유입파이프(20)의 하단과, 냉각수 유출파이프(10)의 하단과 연결되어, 상기 냉각수 유입파이프(20)는 상기 제1탱크외벽체(220)의 격벽체(223)에 의해 구획된 유입탱크(251)과 연통하고, 상기 냉각수 유출파이프(10)는 상기 제1탱크외벽체(220)의 격벽체(223)에 의해 구획된 유출탱크(252)와 연통한다.
또한, 상기 코어(100)의 타측에는 유턴탱크부재(300)가 연결되는데, 상기 유턴탱크부재(300)는 상기 튜브(110)를 통해 유입된 냉각수를 다시 상기 튜브(110)로 유턴시킨다.
이때 상기 유턴탱크부재(300)는 제2헤드플레이트(310)와, 제2탱크외벽체(320)와, 제2엔드배플(330)과, 제2탑배플(340)을 포함하는데, 상기 제2헤드플레이트(310)는 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 코어(100)의 타측단에 결합되고, 상기 코어(100)의 튜브(110)들 각각의 타측단이 관통하는 복수 개의 결합공(311)을 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 형성한다.
그리고 상기 제2탱크외벽체(320)는 수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 제2헤드플레이트(310)와의 결합으로 상기 제2헤드플레이트(310)를 향하는 내측에 제2탱크(350)가 형성되도록 좌, 우측을 상기 제2헤드플레이트(310)를 향해 절곡하여 상기 제2헤드플레이트(310)의 좌, 우측 외주변과 결합하는 제2좌측벽체(321) 및 제2우측벽체(322)를 형성한다.
상기 제2엔드배플(330)은 상기 제2헤드플레이트(310) 및 제2탱크외벽체(320)의 결합으로 이루어진 제2탱크(350)의 하측에 결합되어, 제2탱크(350)의 하측을 밀폐하고, 상기 제2탑배플(340)은 상기 제2헤드플레이트(310) 및 제2탱크외벽체(320)의 결합으로 이루어진 제2탱크(350)의 상측에 결합되어, 제2탱크(350)의 상측을 밀폐한다.
여기서 상기 제2탱크(350)의 내부에는 복수 개의 보강배플(360)을 구비하는데, 상기 보강배플들(360)은 제2탱크(350)의 단면 형상과 대응하는 형태로 형성되고, 상기 제2탱크(350) 내부에 일정한 간격으로 배치되어, 상기 제2탱크(350)의 형태가 유지되도록 강도를 보강한다.
상기 보강배플들(360)은 상기 제2헤드플레이트(310)와 제2탱크외벽체(320)에 끼워져 조립된 후 브레이징으로 접합되어 구비되는데, 이때 상기 제2탱크외벽체(320) 중 상기 보강배플(360)가 위치하는 위치에 형성된 구멍 또는 홈(362)에 돌출 형성된 결합편이 끼워져 조립된 후, 브레이징으로 접합된다.
상기 보강배플들(360)은 각각 복수 개의 관통홀(361)을 형성하는데, 상기 보강배플들(360)에 형성된 관통홀(361)은 상기 제2탱크(350)로 냉각수가 유입되는 과정에서 어느 한 측의 튜브(110)로 냉각수가 과도하게 흐르지 않도록 냉각수를 어느 정도 일정하게 분배해주는 역할을 한다.
또한, 상기 제2탱크(350)로 냉각수가 유동하는 과정에서 발생되는 기포가 상기 제2탱크(350)의 상측으로 집합되도록 유도하는 역할을 한다.
그리고 상기 탑플레이트부재(400)는 상기 코어(100)의 상측에 구비되어, 상기 입출탱크부재(200) 및 유턴탱크부재(300) 각각의 상측과 결합되고, 상기 입출탱크부재(200)의 제1탱크(250)와 연통하는 냉각수 유입파이프(20)와 냉각수 유출파이프(10)를 구비한다.
상기 탑플레이트부재(400)는 로우플레이트(410)와, 미들플레이트(420)와, 어퍼플레이트(430)를 포함하는데, 상기 탑플레이트부재(400) 중 최하위에 위치하는 상기 로우플레이트(410)는 상기 입출탱크부재(200) 및 유턴탱크부재(300)가 결합된 상기 코어(100)의 상단이 관통하는 관통공(411)을 형성한다.
그리고 상기 로우플레이트(410)의 상면에는 미들플레이트(420)가 적층 구비되는데, 상기 미들플레이트(420)는 상기 로우플레이트(410)의 관통공(411)을 관통한 상기 입출탱크부재(200)의 상단 및 유턴탱크부재(300)의 상단이 결합된다.
이때 상기 미들플레이트(420) 중 상기 입출탱크부재(200)의 상단이 위치하는 부분에는 냉각수 유입파이프(20) 및 냉각수 유출파이프(10)와 연통하는 연통홀(421)을 형성하여, 상기 입출탱크부재(200)의 제1탑배플(240)에서 상향으로 연장형성된 한 쌍의 파이프연결편(241)이 관통하여 상기 냉각수 유입파이프(20)의 하단과, 냉각수 유출파이프(10)의 하단이 각각 연결된다.
또한, 상기 미들플레이트(420)의 상면에는 어퍼플레이트(430)가 적층 구비되는데, 상기 어퍼플레이트(430) 중 상기 입출탱크부재(200)의 상단이 위치하는 부분에는 냉각수 유입파이프(20) 및 냉각수 유출파이프(10)를 구비한다.
이때 상기 어퍼플레이트(430) 중 상기 입출탱크부재(200)의 상단이 위치하는 부분에는 냉각수 유입파이프(20) 및 냉각수 유출파이프(10)가 결합 고정되는 한 쌍의 고정버(431)를 연장 형성하여, 상기 고정버(431)에 냉각수 유입파이프(20) 및 냉각수 유출파이프(10)의 하단이 결합되어 고정된다.
여기서 도 7 및 도 8을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기는 냉각수 유입파이프(20), 냉각수 유출파이프(10), 탑플레이트부재(400), 및 입출탱크부재(200)의 이음매를 통해 냉각수의 누수를 방지하고자 총 5개소의 브레이징접합면(a, b, c, d, e)을 형성하는데, 이를 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 8(a)은 누수가 발생하지 않은 것으로, 도 8(a)에 도시한 바와 같이 제1브레이징접합면(a)은 상기 입출탱크부재(200)의 제1탑배플(240)에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편(241)의 외측면과, 상기 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10)의 하단 내측면을 서로 브레이징으로 접합하여 형성한다.
따라서 상기 제1브레이징접합면(a)은 제1탑배플(240)과 상기 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10) 간의 누수를 방지한다.
그리고 제2브레이징접합면(b)은 상기 입출탱크부재(200)의 제1탑배플(240)에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편(241)의 외측면과, 상기 탑플레이트부재(400)의 로우플레이트(410)에 형성된 관통공(411) 내측면을 서로 브레이징으로 접합하여 형성한다.
따라서 상기 제2브레이징접합면(b)은 제1탑배플(240)과 로우플레이트(410) 간의 누수를 방지한다.
그리고 제3브레이징접합면(c)은 상기 입출탱크부재(200)의 제1탑배플(240) 외측변과, 상기 제1헤드플레이트(210)의 내측면 및 상기 제1탱크외벽체(220)의 내측면을 서로 브레이징으로 접합하여 형성한다.
따라서 상기 제3브레이징접합면(c)은 제1탑배플(240)와 제1탱크외벽체(220) 간의 누수를 방지한다.
그리고 제4브레이징접합면(d)은 상기 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10)의 하단 외측면과, 상기 탑플레이트부재(400)의 어퍼플레이트(430)에 형성된 고정버(431)의 내측면을 서로 브레이징으로 접합하여 형성한다.
따라서 상기 제4브레이징접합면(d)은 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10)와 어퍼플레이트(430) 간의 누수를 방지한다.
그리고 제5브레이징접합면(e)은 상기 탑플레이트부재(400)의 미들플레이트(420)와, 상기 입출탱크부재(200)의 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220)의 상단을 서로 브레이징으로 접합하여 형성한다.
따라서 상기 제5브레이징접합면(e)은 미들플레이트(420)와 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220) 간의 누수를 방지한다.
도 8(b, c, d)은 누수가 발생한 경우를 보인 것으로, 도 8(b)에 도시한 바와 같이 제1브레이징접합면(a)이 미접합되어 이를 통해 누수가 발생했을 때, 제1탑배플(240)에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편(241)의 외측면과, 상기 로우플레이트(410)에 형성된 관통공(411) 내측면과의 브레이징 접합으로 형성된 제2브레이징접합면(b)과, 상기 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10)의 하단 외측면과, 상기 어퍼플레이트(430)에 형성된 고정버(431)의 내측면과의 브레이징 접합으로 형성된 제4브레이징접합면(d)에 의해 누수가 방지된다.
도 8(c)에 도시한 바와 같이 상기 제1브레이징접합면(a)과, 제2브레이징접합면(b)이 미접합되어 이를 통해 누수가 발생했을 때, 상기 제1탑배플(240) 외측변과, 상기 제1헤드플레이트(210)의 내측면 및 상기 제1탱크외벽체(220)의 내측면과의 브레이징 접합으로 형성된 제3브레이징접합면(c)과, 상기 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10)의 하단 외측면과, 상기 어퍼플레이트(430)에 형성된 고정버(431)의 내측면과의 브레이징 접합으로 형성된 제4브레이징접합면(d)과, 상기 미들플레이트(420)와, 상기 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220)의 상단과의 브레이징 접합으로 형성된 제5브레이징접합면(e)에 의해 누수가 방지되어, 스택 내로 냉각수가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 8(d)에 도시한 바와 같이 상기 제1브레이징접합면(a)과, 제2브레이징접합면(b)과, 제3브레이징접합면(c)이 미접합되어 이를 통해 누수가 발생했을 때, 상기 냉각수 유입파이프(20) 또는 냉각수 유출파이프(10)의 하단 외측면과, 상기 어퍼플레이트(430)에 형성된 고정버(431)의 내측면과의 브레이징 접합으로 형성된 제4브레이징접합면(d)과, 상기 미들플레이트(420)와, 상기 제1헤드플레이트(210) 및 제1탱크외벽체(220)의 상단과의 브레이징 접합으로 형성된 제5브레이징접합면(e)에 의해 누수가 방지되어, 에어쿨러 외부로 냉각수가 흘러나가지 못하게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 냉각수 유출파이프 20: 냉각수 유입파이프
100: 코어 110: 튜브
120: 핀 130: 엔드플레이트
200: 입출탱크부재 210: 제1헤드플레이트
211, 311: 결합공 212: 결합홈
220: 제1탱크외벽체 221: 제1좌측벽체
222: 제1우측벽체 223: 격벽체
230: 제1엔드배플 240: 제1탑배플
241: 파이프연결편 250: 제1탱크
251: 유입탱크 252: 유출탱크
300: 유턴탱크부재 310: 제2헤드플레이트
320: 제2탱크외벽체 321: 제2좌측벽체
322: 제2우측벽체 330: 제2엔드배플
340: 제2탑배플 350: 제2탱크
360: 보강배플 361: 관통홀
362: 구멍 또는 홈 400: 탑플레이트부재
410: 로우플레이트 411: 관통공
420: 미들플레이트 421: 연통홀
430: 어퍼플레이트 431: 고정버
a: 제1브레이징접합면 b: 제2브레이징접합면
c: 제3브레이징접합면 d: 제4브레이징접합면
e: 제5브레이징접합면

Claims (10)

  1. 튜브들 내부에 형성된 유로를 따라 냉각수를 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하도록 안내하는 코어;
    상기 코어의 일측과 연결되고, 외부에서 유입된 냉각수를 상기 코어로 유동하도록 안내하거나, 상기 코어를 유동한 냉각수를 외부로 유출되도록 안내하는 입출탱크부재;
    상기 코어의 타측에 연결되고, 상기 코어를 따라 유동한 냉각수를 다시 상기 코어로 유턴시키는 유턴탱크부재; 및
    상기 코어의 상측에 구비되어 케이스에 결합되고, 상기 입출탱크부재와 연통하는 냉각수 유입파이프와 냉각수 유출파이프를 구비하는 탑플레이트부재;를 포함하는 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어는
    수직방향으로 일정한 간격을 두고 다단으로 이격 적층되는 복수 개의 튜브와,
    상기 다단으로 이격 적층된 튜브들의 이격 틈 사이에 구비되어, 압축공기를 통과시키는 복수 개의 핀과,
    상기 복수 개의 튜브 중 최하위에 위치하는 튜브의 하측에 배치되어, 상기 코어의 하측을 보호하는 엔드플레이트를 포함하는 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 입출탱크부재는
    수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 코어의 일측단에 결합되고, 상기 코어의 튜브들 각각의 일측단이 관통하는 복수 개의 결합공을 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격 형성한 제1헤드플레이트와,
    수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 내측에 제1탱크가 형성되도록 좌, 우측을 상기 제1헤드플레이트를 향해 절곡하여 상기 제1헤드플레이트의 좌, 우측 외주변과 결합하는 제1좌측벽체 및 제1우측벽체를 형성한 제1탱크외벽체와,
    상기 제1헤드플레이트 및 제1탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제1탱크의 하측에 결합되어, 제1탱크의 하측을 밀폐하는 제1엔드배플과,
    상기 제1헤드플레이트 및 제1탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제1탱크의 상측에 결합되고, 상기 냉각수 유입파이프 및 냉각수 유출파이프와 연결되는 한 쌍의 파이프연결편을 형성한 제1탑배플을 포함하는 열교환기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1탱크외벽체는
    상기 제1헤드플레이트를 향하는 그 내측면에 길이방향(수직선상)을 따라 제1탱크를 유입탱크 및 유출탱크로 구획하는 격벽체를 형성한 열교환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1헤드플레이트는
    상기 제1탱크외벽체를 향하는 그 내측면에 길이방향(수직선상)을 따라 상기 제1탱크외벽체의 격벽체 끝단이 안착되는 결합홈을 형성한 열교환기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유턴탱크부재는
    수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 코어의 타측단에 결합되고, 상기 코어의 튜브들 각각의 타측단이 관통하는 복수 개의 결합공을 길이방향을 따라 일정한 간격으로 이격되게 형성한 제2헤드플레이트와,
    수직선상으로 길이를 갖는 판 상으로, 상기 제2헤드플레이트와의 결합으로 내측에 탱크가 형성되도록 좌, 우측을 상기 제2헤드플레이트를 향해 절곡하여 상기 제2헤드플레이트의 좌, 우측 외주변과 결합하는 제2좌측벽체 및 제2우측벽체를 형성한 제2탱크외벽체와,
    상기 제2헤드플레이트 및 제2탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제2탱크의 하측에 결합되어, 제2탱크의 하측을 밀폐하는 제2엔드배플과,
    상기 제2헤드플레이트 및 제2탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제2탱크의 상측에 결합되어, 제2탱크의 상측을 밀폐하는 제2탑배플을 포함하는 열교환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2헤드플레이트 및 제2탱크외벽체의 결합으로 이루어진 제2탱크의 내부에 구비되어, 상기 제2탱크의 형상이 유지되도록, 상기 제2탱크의 길이방향(수직선상)을 따라 일정한 간격으로 이격 배치되는 복수 개의 보강배플을 포함하는 열교환기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 보강배플들 각각에는
    상기 제2탱크로 냉각수가 유입되는 과정에서 냉각수가 어느 한 편으로 과도하게 유동하지 않도록 분해하는 복수 개의 관통홀을 형성한 열교환기.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 탑플레이트부재는
    상기 입출탱크부재 및 유턴탱크부재가 결합된 상기 코어의 상단이 관통하는 관통공을 형성한 로우플레이트와,
    상기 로우플레이트의 상면에 적층되고, 상기 로우플레이트의 관통공을 관통한 상기 입출탱크부재 및 유턴탱크부재 각각의 상단이 결합되며, 상기 입출탱크부재의 상단이 위치하는 부분에 제1탑배플에서 상향으로 연장형성된 한 쌍의 파이프연결편이 관통하는 연통홀을 형성한 미들플레이트와,
    상기 미들플레이트의 상면에 적층되고, 상기 입출탱크부재의 상단이 위치하는 부분에 형성된 한 쌍의 고정버에 냉각수 유입파이프 및 냉각수 유출파이프를 구비한 어퍼플레이트를 포함하는 열교환기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 입출탱크부재의 제1탑배플에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편의 외측면과, 상기 냉각수 유입파이프 또는 냉각수 유출파이프의 하단 내측면을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제1브레이징접합면과,
    상기 입출탱크부재의 제1탑배플에서 상향으로 연장형성된 파이프연결편의 외측면과, 상기 탑플레이트부재의 로우플레이트에 형성된 관통공의 내측변을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제2브레이징접합면과,
    상기 입출탱크부재의 제1탑배플 외측변과, 상기 제1헤드플레이트의 내측면 및 상기 제1탱크외벽체의 내측면을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제3브레이징접합면과,
    상기 냉각수 유입파이프 또는 냉각수 유출파이프의 하단 외측면과, 상기 탑플레이트부재의 어퍼플레이트에 형성된 고정버의 내측면을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제4브레이징접합면과,
    상기 탑플레이트부재의 미들플레이트와, 상기 입출탱크부재의 제1헤드플레이트 및 제1탱크외벽체의 상단을 서로 브레이징으로 접합되어 형성된 제5브레이징접합면을 포함하는 열교환기.
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