KR101184208B1

KR101184208B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR101184208B1
Application number: KR1020060033981A
Authority: KR
Inventors: 김기홍; 이정재; 전영하
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: KR20070102173A; US7857038B2; US20070240863A1

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 사이드 서포트의 몸체 양측에 "ㄷ"자 형태의 리브를 형성함으로써 강도보강은 물론 실링부재를 부착할 수 있는 면적을 확보하여 열교환성능의 저하를 방지하고 또한 방열핀의 가장자리를 눌러주기 때문에 방열핀을 안정적으로 지지할 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

이에 본 발명은 상호 일정간격 이격되어 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더탱크(110); 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)에 양단부가 연통되게 결합되는 다수의 튜브(120); 상기 튜브(120)들 사이에 개재되는 방열핀(130); 상기 튜브(120) 및 방열핀(130)을 보호하기 위해 이들의 최외곽에 설치되는 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a)를 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a) 중 일측 사이드 서포트(140)는 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)에 결합되는 몸체(141)와, 상기 몸체(141)의 양측에 강도보강 및 실링부재(101) 부착면(142a)을 형성할 수 있도록 다단절곡됨과 아울러 끝단부가 상기 방열핀(130)을 눌러주는 리브(142)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

열교환기, 헤더탱크, 튜브, 방열핀, 사이드 서포트, 몸체, 리브

Description

열교환기{Heat exchanger}

도 1 은 종래의 열교환기를 나타내는 사시도,

도 2 는 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 사시도,

도 3 은 본 발명에 따른 열교환기에서 사이드 서포트를 나태는 사시도,

도 4 는 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 단면도,

도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 열교환기를 제조하기 위해 사이드 서포트와 튜브 및 방열핀을 트레이에 정렬한 상태를 나타내는 사시도 및 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100: 열교환기 101: 실링부재

105: 트레이 106: 홈

110: 헤더탱크

111: 헤더 112: 탱크

115: 엔드캡 120: 튜브

130: 방열핀 140,140a: 사이드 서포트

141: 몸체 141a,143: 삽입부

142: 리브 142a: 부착면

150: 입구파이프 151: 출구파이프

자동차 공조장치에 사용되는 열교환기는 냉,난방시스템의 열교환매체 유로상에 설치되어 그 내부를 흐르는 열교환매체가 외기열을 흡열하도록 하거나 또는 자신의 열을 외부로 방열하는 방식으로 열교환을 수행하도록 하여 소정공간을 냉,난방할 수 있게 한다.

상기한 열교환기로는 증발기, 히터코어, 응축기, 라디에이터 등을 들수 있으며, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기를 열교환시켜 차실내를 냉,난방하는 공조케이스에는 이들 중 증발기와 히터코어가 선택적으로 설치된다.

도 1 은 이러한 열교환기(1) 중에서 히터코어를 일예로 도시한 것이며, 이를 설명하면, 상하로 일정간격 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더탱크(2)(3)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크(2)(3)에 양단부가 연통되게 결합되는 다수의 튜브(4)와, 상기 튜브(4)들 사이에 개재되는 방열핀(5)과, 상기 튜브(4) 및 방열핀(5)을 보강하기 위해 이들의 최외곽에는 설치되는 한 쌍의 사이드 서포트(6)로 구성된다.

또한, 상기 한 쌍의 헤더탱크(2)(3)의 양단부는 엔드캡(9)에 의해 밀폐되며, 한 쌍의 헤더탱크(2)(3)에는 각각 열교환매체를 유입/배출하는 입,출구파이프(7)(8)가 설치된다.

따라서, 열교환매체가 상기 입구파이프(7)를 통해 상기 일측 헤더탱크(2)의 내부로 유입되고, 이후 상기 튜브(4)들을 따라 흐르면서 타측 헤더탱크(3)의 내부로 유입되며, 타측 헤더탱크(3)로 유입된 열교환매체는 상기 출구파이프(8)를 통해 배출되는 것이다.

여기서, 상기 열교환매체는 상기 튜브(4)의 내부 유동하면서 방열핀(5)에 열을 전달하여 외부공기와 활발한 열교환을 수행하면서 냉각되게 된다.

한편, 상기 열교환기(1)의 둘레에는 열교환기(1)를 공조케이스(미도시)의 내부에 수납할 때 공조케이스의 내부를 유동하는 공기가 리크되지 않도록 공조케이스의 내측 벽면과 밀착되는 부분에 실링부재(10)를 부착하게 된다.

특히, 상기 사이드 서포트(6)에는 양측면에 실링부재(10)가 부착되는데, 종래의 사이드 서포트(6) 구조는 양측면에 실링부재(10)의 부착면적을 확보하기 어렵고 헤더탱크(2)(3)의 단부측과 단차지게 됨으로써 실링부재(10)의 부착작업이 어려운 문제가 있었다.

이렇게 상기 사이드 서포트(6)의 양측면에 실링부재(10)의 부착면적이 확보되지 않은 상태에서 실링부재(6)를 부착하게 되면 실링부재(10)가 방열핀(5)의 영역까지 침범하게 되어 방열핀(5)을 가리게 됨으로써 열교환성능을 저하시키는 문제도 있었다.

그리고, 상기 사이드 서포트(6)는 일반적으로 롤포밍 공법으로 제조하게 되는데, 이때 사이드 서포트(6)의 양단부에는 헤더탱크에 삽입/결합되는 삽입부(미도시)가 돌출 형성되어 있어서 사이드 서포트(6)의 길이방향 중심을 따라 강도보강용 리브(굴곡형태)를 형성하기가 어려워 강도에 취약한 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사이드 서포트의 몸체 양측에 "ㄷ"자 형태의 리브를 형성함으로써 강도보강은 물론 실링부재를 부착할 수 있는 면적을 확보하여 열교환성능의 저하를 방지하고 또한 방열핀의 가장자리를 눌러주기 때문에 방열핀을 안정적으로 지지할 수 있는 열교환기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상호 일정간격 이격되어 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더탱크; 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단부가 연통되게 결합되는 다수의 튜브; 상기 튜브들 사이에 개재되는 방열핀; 상기 튜브 및 방열핀을 보호하기 위해 이들의 최외곽에 설치되는 한 쌍의 사이드 서포트를 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서, 상기 한 쌍의 사이드 서포트 중 일측 사이드 서포트는 상기 한 쌍의 헤더탱크에 결합되는 몸체와, 상기 몸체의 양측에 강도보강 및 실링부재 부착면을 형성할 수 있도록 다단절곡됨과 아울러 끝단부가 상기 방열핀을 눌러주는 리브로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 2 는 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 사시도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 열교환기에서 사이드 서포트를 나태는 사시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 열교환기를 나타내는 단면도이고, 도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 열교환기를 제조하기 위해 사이드 서포트와 튜브 및 방열핀을 트레이에 정렬한 상태를 나타내는 사시도 및 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(100)는, 상하로 일정간격 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더탱크(110)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)에 양단부가 연통되게 결합되는 다수의 튜브(120)와, 상기 튜브(120)들 사이에 개재되어 전열면적을 넓혀 열교환을 촉진시키는 방열핀(130)과, 상기 튜브(120) 및 방열핀(130)을 보호하기 위해 이들의 최외곽에 설치되는 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a)로 구성된다.

여기서, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)는 튜브(120)들의 양단이 결합될 수 있도록 다수의 튜브홀(미도시)이 형성된 헤더(111)와, 상기 헤더(111)와 결합되어 열교환매체가 유동할 수 있는 통로를 형성하는 탱크(112)로 이루어진다.

상기 한 쌍의 헤더탱크(110)의 양단부는 엔드캡(115)에 의해 밀폐된다.

또한, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)의 일단부에는 각각 열교환매체를 유입하고 배출할 수 있도록 입,출구 파이프(150)(151)가 구비된다.

즉, 상기 일측 헤더탱크(110)의 일단부에 결합된 엔드캡(115)에는 입구파이프(150)가 수평으로 결합되고, 타측 헤더탱크(110)의 일단부에 결합된 엔드캡(115) 에는 출구파이프(151)가 수평으로 결합된다.

이러한, 상기 각 구성요소들은 가조립된 상태에서 브레이징시 상호 접합되는 것이다.

그리고, 상기 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a) 중 상기 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 일측 사이드 서포트(140)는 상기 한 쌍의 헤터탱크(110)에 결합되도록 양단부에 삽입부(141a)가 돌출 형성된 평판형태의 몸체(141)와, 상기 몸체(141)의 양측에 다단절곡되어 그 끝단부가 상기 방열핀(130)을 눌러주는 리브(142)로 이루어진다.

즉, 사이드 서포트(140)(140a)를 롤포밍 공법으로 제조하기 때문에 상기 삽입부(141a)가 형성되어 있는 몸체(141)에는 헤더탱크(110)와의 결합성(평면 상태가 바람직함)을 위해 강도보강 구조를 형성하기가 어려우며, 이에따라 본 발명은 상기 삽입부(141a)를 벗어난 몸체(141)의 양측을 다단절곡하여 리브(142)를 형성함으로써 강도보강은 물론 리브(142)의 측면에 실링부재(101)를 부착할 수 있는 부착면(142a)을 확보할 수 있도록 한 것이다.

상기 리브(142)는 "ㄷ"자 형태로 절곡됨과 아울러 몸체(141)의 외측방향(열교환기 외측방향)으로 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 "ㄷ"자 형태로 절곡된 리브(142)는 일정한 탄력을 가지게 되며, 이러한 리브(142)의 끝단부가 일정한 탄력으로 방열핀(130)의 가장자리를 각각 눌러주기 때문에 방열핀(130)을 안정적으로 지지할 수 있게 되어 열교환기(100)의 가조립후 운반도중이나 브레이징 과정에서 방열핀(130)의 유동을 방지하게 되는 것 이다.

또한, 상기 리브(142)가 몸체(141)의 외측방향으로 돌출되기 때문에 결국 사이드 서포트(140)의 외측면과 상기 헤더탱크(110)의 단부측(엔드캡의 외측)이 단차없이 평면을 이루게 되어 열교환기(100)의 둘레에 실링부재(101)를 부착하는 작업을 용이하게 할 수 있게 된다.

아울러, 실링부재(101) 부착면(142a)이 확보되기 때문에 사이드 서포트(140)의 측면에 실링부재(101)를 부착하더라도 실링부재(101)가 방열핀(130) 영역까지 침범하지 않아 열교환성능이 저하되는 종래문제를 해결할 수 있다.

그리고, 상기 사이드 서포트(140)의 전체 폭을 Ws라 할 때, 상기 몸체(141)에 형성된 리브(142)의 폭(B)은 다음식, 0.12×Ws ≤ B ≤ 0.3×Ws 를 만족하는 것이 바람직하다.

만일, 상기 리브(142)의 폭(B)이 0.3×Ws 보다 커지게 되면 상기 방열핀(130)과 맞닿는 브레이징면이 적어져서 사이드 서포트(140)와 방열핀(130)의 접합강도가 저하되는 문제가 있고, 상기 리브(142)의 폭(B)이 0.12×Ws 보다 작아지게 되면 측면의 외력에 대한 강도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 상기 사이드 서포트(140)의 전체 폭을 Ws라 할 때, 상기 몸체(141)의 양단부에 형성된 삽입부(141a)의 폭(A)은 다음식, 0.35×Ws ≤ A ≤ 0.6×Ws 를 만족하는 것이 바람직하다.

만일, 상기 삽입부(141a)의 폭(A)이 0.6×Ws 보다 커지게 되면 상대적으로 상기 리브(142)의 폭(B)이 작아지기 때문에 외력에 대한 강도가 저하되고, 상기 삽 입부(141a)의 폭(A)이 0.35×Ws 보다 작아지게 되면 사이드 서포트(140)와 헤더탱크(110)의 결합 강도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.

이와 같이, 상기 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a) 중 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 사이드 서포트(140)는 몸체(141)의 양측에 리브(142)가 형성된 구조이지만, 아래에서 설명할 상기 입,출구 파이프(150)(151)의 반대측에 위치한 사이드 서포트(140a)는 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)와 결합되도록 양단부에 삽입부(143)가 형성된 평판 형태로 구성된다.

물론, 상기 입,출구 파이프(150)(151)의 반대측에 위치한 사이드 서포트(140a)도 앞서 설명한 바와 같이 리브(142)가 형성된 구조로 구성할 수도 있다. 이처럼 상기한 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a)는 실링부재(101)가 부착되는 위치에 따라 리브(142)가 형성된 구조나 평판형태의 구조 등 다양하게 구성할 수 있다.

한편, 상기 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 사이드 서포트(140)의 외측면은 헤더탱크(110)의 끝단부와 일치하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 입,출구 파이프(150)(151)의 반대측에 위치한 사이드 서포트(140a)에 대해 설명한다.

상기 사이드 서포트(140a)는 외측면이 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)의 끝단부와 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)의 끝단부와 사이드 서포트(140a)의 외측면이 단차가 생기게 되면 상기 열교환기(100)를 공조케이스(미도시)에 삽입 장착시 공조케이스의 내벽면과 상기 사이드 서포트(140a)의 사이에서 기밀유지가 되지 않아 공기가 리크될 수 있기 때문에, 본 발명에서는 한 쌍의 헤더탱크(110)의 끝단부와 사이드 서포트(140a)의 외측면이 단차 없이 일치하도록 한 것이다.

물론, 상기 사이드 서포트(140a)가 평판 형태이건 강도보강을 위해 리브가 형성된 구조이건 외측면이 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)의 끝단부와 단차 없이 일치해야 한다.

여기서, 상기 튜브(120)의 높이를 Ht라 할 때, 상기 사이드 서포트(140a)의 높이(Hs)는 다음식, 0.8×Ht ≤ Hs ≤ 1.35×Ht 를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 식은 상기 입,출구 파이프(150)(151)의 반대측에 위치한 사이드 서포트(140a)의 높이(Hs) 뿐만아니라 상기 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 사이드 서포트(140)의 높이에도 적용할 수 있다.

참고로, 도 5a 및 도 5b와 같이, 상기 열교환기(100)의 제조시 열교환기(100)의 조립을 위하여 상기 튜브(120)와 방열핀(130)을 트레이(105)에 교대로 쌓게 되는데, 즉, 상기 트레이(105)에 형성된 다수의 홈(106)에 하나의 사이드 서포트(140)를 기준으로 하여 방열핀(130)과 튜브(120)를 순서대로 넣은 후 조립과정이 진행 되는 것이다.

이때, 상기 기준이 되는 사이드 서포트(140)는 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 리브(142)의 높이가 높은 사이드 서포트(140)를 기준으로 방열핀(130)과 튜브(120)를 정렬해 나가게 되는데, 반대편 마지막에 정렬되는 사이드 서포트(140a)는 튜브(120) 열수를 가변적으로 하기 위하여 사이드 서포트(140a)의 높 이(Hs)를 튜브(120)의 높이(Ht)와 유사하게(0.8×Ht ≤ Hs ≤ 1.35×Ht) 하는 것이다.

즉, 상기 사이드 서포트(140a)의 높이(Hs)를 튜브(120)의 높이(Ht)와 유사하게 함으로써, 상기 트레이(105)를 튜브(120) 열수가 다른 열교환기(100)의 제조시에도 사용가능하도록 공용화 할 수 있는 것이다.

만일, 상기 마지막에 정렬되는 사이드 서포트(140a)(입,출구 파이프의 반대측 사이드 서포트)의 높이(Hs)가 1.35×Ht 보다 커지게 되면, 튜브(120) 열수가 더 많은 열교환기(100)의 제작에 사용되는 트레이(105)에 상기 사이드 서포트(140a)를 정렬할 때, 상기 트레이(105)의 튜브(120)가 삽입되던 홈(106)에 그 보다 높이(Hs)가 큰 사이드 서포트(140a)를 삽입할 수 없는 것이다.

반대로, 상기 마지막에 정렬되는 사이드 서포트(140a)의 높이(Hs)가 0.8×Ht 보다 작아지게 되면, 사이드 서포트(140a)의 높이(Hs) 보다 트레이(105)의 홈(106)의 폭이 너무 넓어서 사이드 서포트(140a)가 서있지 못하고 쓰러지게 된다.

따라서, 입,출구 파이프(150)(151)의 반대측에 위치한 사이드 서포트(140a)의 높이(Hs)는 열교환기(100)의 제조시 튜브(120) 열수를 가변적으로 하기 위하여 튜브(120)의 높이(Ht)와 유사하게(0.8×Ht ≤ Hs ≤ 1.35×Ht) 형성함으로써 트레이(105)를 공용으로 사용할 수 있다.

이와 같이, 상기 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 사이드 서포트(140)는 리브(142)에 의해 강도보강은 물론 실링부재(101) 부착면을 형성하게 되어 종래에 실링부재(10:종래)가 방열핀(5:종래)의 영역까지 침범하여 방열핀(5:종래)을 가 림으로써 열교환성능을 저하시키는 문제를 해결한 것이다.

또한, 상기 입,출구 파이프(150)(151)의 반대측에 위치한 사이드 서포트(140a)는 외측면이 헤더탱크(110)의 끝단부와 일치함으로써 기밀유지를 할 수 있으며 상기 사이드 서포트(140a)에도 리브를 형성할 경우 강도보강을 할 수 있다.

한편, 상기 입,출구 파이프(150)(151)측에 위치한 사이드 서포트(140)는 몸체(141)의 양측에 형성된 리브(142)에 의해 강도가 보강됨으로써 이러한 개선된 구조를 통하여 소재두께를 감소시킬수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 사이드 서포트(140)에 양측에 "ㄷ"자 형태의 리브(142)를 형성한 구조를 편의상 열교환기(100) 중 히터코어에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 라디에이터, 응축기, 증발기 등 모든 열교환기에 동일한 구성 및 방법으로 적용할 수 있으며, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 사이드 서포트의 몸체 양측에 "ㄷ"자 형태의 리브를 형성함으로써 강도보강은 물론 실링부재를 부착할 수 있는 면적을 확보할 수 있고 실링부재를 부착하는 작업을 용이하게 할 수 있으며, 또한 방열핀의 가장자리를 눌러주기 때문에 방열핀을 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 상기 리브에 의해 실링부재 부착면이 확보되기 때문에 사이드 서포트의 측면에 실링부재 부착시 방열핀 영역까지 침범하지 않아 열교환성능 저하가 방 지된다.

그리고, 상기 리브에 의해 사이드 서포트의 강도가 보강됨으로써 소재두께를 감소할 수 있다.

아울러, 상기 입,출구 파이프의 반대측에 위치한 사이드 서포트의 외측면이 상기 헤더탱크의 끝단부와 단차없이 일치함으로써 기밀을 유지할 수 있다.

Claims

상호 일정간격 이격되어 평행하게 배치되는 한 쌍의 헤더탱크(110);

상기 한 쌍의 헤더탱크(110)에 양단부가 연통되게 결합되는 다수의 튜브(120);

상기 튜브(120)들 사이에 개재되는 방열핀(130);

상기 튜브(120) 및 방열핀(130)을 보호하기 위해 이들의 최외곽에 설치되는 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a)를 포함하여 이루어진 열교환기에 있어서,

상기 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a) 중 일측 사이드 서포트(140)는 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)에 결합되는 몸체(141)와, 상기 몸체(141)의 양측에 강도보강 및 실링부재(101) 부착면(142a)을 형성할 수 있도록 다단절곡됨과 아울러 끝단부가 상기 방열핀(130)을 눌러주는 리브(142)로 이루어지되,

상기 일측 사이드 서포트(140)의 폭을 Ws라 할 때, 상기 몸체(141)에 형성된 리브의 폭(B)은 다음식, 0.12×Ws ≤ B ≤ 0.3×Ws 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 리브(142)는 "ㄷ"자 형태로 절곡됨과 아울러 몸체(141)의 외측방향으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브(120)의 높이를 Ht라 할 때, 상기 한 쌍의 사이드 서포 트(140)(140a) 중 적어도 하나의 사이드 서포트의 높이(Hs)는 다음식, 0.8×Ht ≤ Hs ≤ 1.35×Ht 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,

상기 몸체(141)의 양단부에는 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)에 삽입 결합되도록 삽입부(141a)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 3 항에 있어서,

상기 한 쌍의 사이드 서포트(140)(140a) 중 적어도 하나의 사이드 서포트의 외측면은 상기 한 쌍의 헤더탱크(110)의 끝단부와 일치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
삭제
제 4 항에 있어서,

상기 일측 사이드 서포트(140)의 폭을 Ws라 할 때, 상기 몸체(141)의 양단부에 형성된 삽입부(141a)의 폭(A)은 다음식, 0.35×Ws ≤ A ≤ 0.6×Ws 를 만족하는 것을 특징으로 하는 열교환기.