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KR102452541B1 - 차량용 열교환기 - Google Patents

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KR102452541B1
KR102452541B1 KR1020160170232A KR20160170232A KR102452541B1 KR 102452541 B1 KR102452541 B1 KR 102452541B1 KR 1020160170232 A KR1020160170232 A KR 1020160170232A KR 20160170232 A KR20160170232 A KR 20160170232A KR 102452541 B1 KR102452541 B1 KR 102452541B1
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 의한 차량용 열교환기는, 제1유체가 통과하는 내부공간을 가진 하우징; 상기 하우징의 일단에 설치되고, 제1유체가 유입되는 제1유체 입구매니폴드와, 제2유체가 유입되는 제2유체 입구매니폴드와, 제2유체가 배출되는 제2유체 출구매니폴드를 가진 헤더; 및 상기 하우징의 내부에 설치되고, 서로 이격된 복수의 코어 엘리먼트를 가진 열교환코어;를 가지고, 상기 복수의 코어엘리먼트는 상기 헤더에 결합되며, 인접한 코어엘리먼트들 사이에는 제1유체가 통과하는 제1유체 통로가 형성되고, 상기 코어엘리먼트는 제2유체가 흐르는 제2유체 통로를 가지며, 상기 제2유체 통로의 입구는 상기 제2유체 입구매니폴드와 소통하고, 상기 제2유체 통로의 출구는 상기 제2유체 출구매니폴드와 소통할 수 있다.

Description

차량용 열교환기{VEHICLE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 이상의 유체들 사이의 열전달성능을 개선할 수 있는 차량용 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 2 이상의 유체들 사이의 열을 전달하는 장치이다. 이러한 열교환기는 차량, 보일러, 선박, 설비 등과 같은 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.
이러한 열교환기는 핀 튜브형 열교환기, 셀 튜브형 열교환기, 판형 열교환기 등과 같이 다양한 종류가 있다.
핀 튜브형 열교환기는 제작이 용이하지만 핀 내구성이 저하될 뿐만 아니라 그 열전달효율이 낮은 단점이 있다. 셀 튜브형 열교환기는 내압성이 우수하고 부품 신뢰성이 높은 장점이 있지만 구조가 복잡하고 중량이 무거운 단점이 있다. 판형 열교환기는 내압성이 우수하고(200bar 이상 가능) 열전달효율이 높은 장점이 있지만 설치의 자유도가 낮은 단점이 있다.
EGR쿨러, 폐열회수시스템의 배기가스 보일러 또는 EGR가스 보일러 등과 차량용 열교환기는 EGR가스 또는 배기가스 등과 같은 열유체(thermal fluid)가 냉각수 또는 작동유체 등과 같은 냉각유체(cooling fluid)와 열교환함에 따라 열에너지를 회수하는 기술로서, 차량용 열교환기는 최대 30bar 이상의 고압조건 내지 고온조건을 가지며, 이러한 고온/고압 조건은 열교환기의 각 부품들의 내구성에 영향을 미칠 수 있다.
한편, 셀 튜브형 열교환기는 내압성이 우수하고 부품 신뢰성이 높은 장점이 있어 많이 사용되고 있으며, 플랜트나 선박 등에서는 설치공간이 상대적으로 넓게 확보할 수 있으므로 셀 튜브형 열교환기를 사용함에 제약이 없지만, 차량에서는 그 설치공간이 상대적으로 협소함에 따라 셀 튜브형 열교환기를 적용할 경우에는 설계의 자유도, 부품의 신뢰성, 정비의 용이성 등을 고려하여야 한다.
이와 같이, 종래의 셀 튜브형 열교환기는 고압(30bar 이상)의 냉각유체가 셀(shell)의 내부공간을 통과함에 따라 셀은 충분한 내압성을 가진 내압용기로 구성되어야 하고, 열유체로부터 회수한 열이 외부로 손실됨을 방지하기 위하여 셀의 외부에 별도의 단열처리가 요구됨에 따라 그 제조비용이 높은 단점이 있었다.
또한, 종래의 셀 튜브형 열교환기는 배기가스 또는 EGR가스 등과 같은 열유체가 열교환기 튜브를 통과함에 따라 열교환기 튜브의 내면에 탄매(PM, Particlulate Matter)가 부착될 수 있고, 이로 인해 열교환기 튜브의 내부가 막혀 열교환성능이 매우 저하되는 단점이 있었다.
그리고, 종래의 셀 튜브형 열교환기는 셀의 내부에 설치된 열교환기 튜브를 분리함이 용이하지 못하고, 이에 탄매 등과 같은 오염물질의 세척이 용이하지 못한 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 열전달성능을 개선할 수 있고, 설계자유도, 부품의 신뢰성, 세척의 용이성을 효과적으로 구현할 수 있는 차량용 열교환기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 차량용 열교환기는,
제1유체가 통과하는 내부공간을 가진 하우징;
상기 하우징의 일단에 설치되고, 제1유체가 유입되는 제1유체 입구매니폴드와, 제2유체가 유입되는 제2유체 입구매니폴드와, 제2유체가 배출되는 제2유체 출구매니폴드를 가진 헤더; 및
상기 하우징의 내부에 설치되고, 서로 이격된 복수의 코어 엘리먼트를 가진 열교환코어;를 포함하고,
상기 복수의 코어엘리먼트는 상기 헤더에 결합되며, 인접한 코어엘리먼트들 사이에는 제1유체가 통과하는 제1유체 통로가 형성되고,
상기 코어엘리먼트는 제2유체가 흐르는 제2유체 통로를 가지며, 상기 제2유체 통로의 입구는 상기 제2유체 입구매니폴드와 소통하고, 상기 제2유체 통로의 출구는 상기 제2유체 출구매니폴드와 소통할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상대적으로 고온인 제1유체가 하우징과 열교환코어 사이를 통과하고, 상대적으로 저온인 제2유체가 열교환코어의 내부를 순환하도록 구성함으로써 내구성 및 내압성을 만족시키면서도 그 열전달효율을 대폭 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 조립 및 분리가 용이한 구조를 적용함으로써 하우징의 내부 및 열교환코어 등을 효과적으로 세척할 뿐만 아니라 설계자유도, 부품의 신뢰성 등을 함께 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 열교환코어를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 하우징을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 화살표 B 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 도 4의 C-C선을 따라 도시한 단면도이다.
도 9는 도 4의 D-D선을 따라 도시한 단면도이다.
도 10은 도 4의 E-E선을 따라 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 열교환코어의 코어엘리먼트를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 열교환코어의 코어엘리먼트를 도시한 정단면도이다.
도 13은 도 11의 변형 실시예에 따른 열교환코어의 코어엘리먼트를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량용 열교환기(10)는 하우징(11)과, 하우징(11) 내에 설치되는 열교환코어(20)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 하우징(11)은 제1유체가 통과하는 내부공간(11a)을 가질 수 있다. 하우징(11)의 일단에는 개구(11b)가 형성될 수 있고, 하우징(11)의 개구(11b)에는 헤더(30, header)가 밀봉적으로 설치될 수 있고, 헤더(30)에는 열교환코어(20)가 연결될 수 있으며, 열교환코어(20)의 내부에는 제2유체가 순환할 수 있다.
하우징(11)은 제1유체가 유입되는 입구포트(12, inlet port)와, 제1유체가 배출되는 출구포트(13, outlet port)를 가질 수 있다.
열교환코어(20)는 하우징(11)의 내부공간(11a)에 설치될 수 있고, 도 2와 같이 열교환코어(20)는 복수의 코어엘리먼트(21)를 포함할 수 있다.
복수의 코어엘리먼트(21)는 적층되어 배열될 수 있고, 도 8과 같이 복수의 코어엘리먼트(21)가 이격됨으로써 인접한 코어엘리먼트(21)들 사이에는 제1유체가 통과하는 제1유체 통로(51)가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1유체는 배기가스 또는 EGR가스 등과 같은 상대적으로 고온인 열유체(thermal fluid)일 수 있고, 제2유체는 냉각수 또는 작동유체 등과 같이 제1유체 보다 온도가 낮은 저온유체일 수 있다.
도 2와 같이, 코어엘리먼트(21)들은 수직방향으로 직립하도록 설치될 수 있고, 이에 도 8와 같이 코어엘리먼트(21)들은 수평방향으로 이격될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 헤더(30)는 제1유체 입구매니폴드(31, first fluid inlet manifold)와, 제2유체 입구매니폴드(32, second fluid inlet manifold)와, 제2유체 출구매니폴드(33, second fluid outlet manifold)와, 열교환코어(20)가 결합되는 단부벽(35, back end wall)을 포함할 수 있다.
헤더(30)의 전면(front portion)에는 제1유체 입구매니폴드(31), 제2유체 입구매니폴드(32) 및 제2유체 출구매니폴드(33)가 일체형으로 제공될 수 있다.
헤더(30)의 이면(back portion)에는 단부벽(35)이 형성되며, 단부벽(35)은 하우징(11)의 개구(11b)를 밀봉적으로 폐쇄할 수 있다.
제1유체 입구매니폴드(31)의 단부에는 제1유체가 유입되는 입구포트(12)가 형성되고, 제1유체 입구매니폴드(31)의 내부에는 입구포트(12)와 소통하는 제1유체 분배챔버(31a, first fluid distribution chamber)가 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1유체 분배챔버(31a)가 제2유체 입구매니폴드(32) 및 제2유체 출구매니폴드(33)와 함께 헤더(30)에 일체형(unitary)으로 형성됨에 따라 제1유체(EGR가스 또는 배기가스 등)가 제2유체(작동유체 또는 냉각수 등)에 의해 예비적으로 냉각될 수 있으므로 제1유체에 대한 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 단부벽(35)은 헤더(30)의 이면(back portion)에 형성되고, 단부벽(35)은 하우징(11)의 개구(11b)를 폐쇄할 수 있다. 단부벽(35)에는 제1유체 분배챔버(31a)와 소통하는 복수의 소통틈새(36, communication aperture)가 형성될 수 있고, 복수의 소통틈새(36)는 수평방향을 따라 일정간격으로 이격될 수 있다. 각 소통틈새(36)는 단부벽(35)에서 수직방향으로 길게 연장될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 각 소통틈새(36)는 코어엘리먼트(21)들 사이에 형성된 복수의 제1유체 통로(51)와 소통하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 입구포트(12)를 통해 유입된 제1유체는 EGR가스 분배챔버(31a)를 통해 복수의 소통틈새(36)로 분배된 후에 복수의 제1유체 통로(51)를 통과할 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 단부벽(35)에는 복수의 소통틈새(36)가 일정간격으로 이격됨에 따라 복수의 소통틈새(36)들 사이에는 복수의 리브(37)가 형성될 수 있다. 복수의 리브(37)는 수직방향으로 연장될 수 있다. 복수의 리브(37)에는 복수의 끼움홈(38)이 개별적으로 형성될 수 있고, 이에 도 8 및 도 9과 같이 복수의 끼움홈(38)과 복수의 소통틈새(36)가 교대로 형성될 수 있다. 복수의 끼움홈(38)에는 복수의 코어엘리먼트(21)가 개별적으로 끼움결합될 수 있다. 각 끼움홈(38)은 수직방향으로 길게 연장될 수 있고, 복수의 끼움홈(38)은 수평방향을 따라 일정간격으로 이격될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2유체 입구매니폴드(32)의 단부에는 제2유체가 유입되는 제2유체 입구포트(32a)가 형성될 수 있다. 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2유체 입구매니폴드(32)의 내부에는 제2유체 입구포트(32a)와 소통하는 제2유체 입구챔버(32b)가 형성될 수 있다. 단부벽(35)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 제2유체 입구챔버(32b)와 소통하는 복수의 소통유로(32c)가 형성될 수 있다. 이에, 제2유체 입구포트(32a)를 통해 유입되는 제2유체는 제2유체 입구챔버(32b)를 통해 복수의 소통유로(32c) 측으로 분배된 후에, 코어엘리먼트(21)의 입구(26)로 유입될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2유체 출구매니폴드(33)의 단부에는 제2유체가 배출되는 제2유체 출구포트(33a)가 형성될 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2유체 출구매니폴드(33)의 내부에는 제2유체 출구포트(33a)와 소통하는 제2유체 출구챔버(33b)가 형성될 수 있다. 단부벽(35)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 제2유체 출구챔버(33b)와 소통하는 복수의 소통유로(33c)가 형성될 수 있다. 이에, 제2유체는 코어엘리먼트(21)의 출구(27)에서 복수의 소통유로(33c)를 거쳐 제2유체 출구챔버(33b)에서 합류된 후에 제2유체 출구포트(33a)를 통해 배출될 수 있다.
이와 같이, 열교환코어(20)의 코어엘리먼트(21)들은 헤더(30)의 제2유체 입구매니폴드(32) 및 제2유체 출구매니폴드(33)에 연결되고, 이에 제2유체는 열교환코어(20)의 코어엘리먼트(21)들의 내부를 순환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2유체 입구매니폴드(32)는 헤더(30)의 하부에 배치될 수 있고, 제2유체 출구매니폴드(33)는 헤더(30)의 상부에 배치될 수 있다. 이에 대응하여 코어엘리먼트(21)의 입구(26)는 하우징(11)의 하부에 위치하며, 코어엘리먼트(21)의 출구(27)는 하우징(11)의 상부에 위치할 수 있다. 제2유체가 랭킨사이클의 작동유체(working fluid)일 경우에, 작동유체인 제2유체가 코어엘리먼트(21)의 제2유체 통로(25)를 통과함에 따라 열유체(thermal fluid)인 제1유체와의 열교환에 의해 액체상태(liquid phase)에서 기체상태(vapor phase)로 기화될 수 있다. 이에 의해, 작동유체인 제2유체가 코어엘리먼트(21)의 제2유체 통로(25) 내에서 하부방향에서 상부방향으로 이동하면서 액체상태에서 기체상태로 기화됨이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
열교환코어(20)는 헤더(30)에 연결되는 복수의 코어엘리먼트(21)를 포함할 수 있다.
도 11 및 도 12을 참조하면, 코어엘리먼트(21)는 제2유체가 순환하는 제2유체 통로(25)를 포함할 수 있다. 제2유체 통로(25)는 구불러진 경로(serpentine or reversing path)를 형성할 수 있고, 이에 열교환접촉면적을 넓혀 열교환성능을 향상시킬 수 있다. 제2유체 통로(25)는 제2유체가 유입되는 입구(26) 및 제2유체가 배출되는 출구(27)를 가질 수 있으며, 입구(26)는 제2유체 입구매니폴드(32)의 소통유로(32c)과 소통하고, 출구(27)는 제2유체 출구매니폴드(33)의 소통유로(33c)과 소통하도록 구성될 수 있다.
도 11 및 도 12을 참조하면, 코어엘리먼트(21)는 서로 대향하는(opposing) 한 쌍의 하프셀(22, 23)을 포함할 수 있고, 각 하프셀(22, 23)에는 제2유체 통로(25)를 형성하기 위한 홈부(24)가 형성될 수 있다. 하프셀(22, 23)은 대략 0.5mm의 두께를 가진 박판일 수 있다. 한 쌍의 하프셀(22, 23)은 블레이징 용접 등을 통해 함께 결합(joint together)될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코어엘리먼트(21)의 하프셀(22, 23)이 대략 0.5mm 정도의 박판으로 이루어지고, 하프셀(22, 23)의 홈부(24)를 프레스 공법으로 용이하게 가공할 수 있으며, 한 쌍의 하프셀(22, 23)을 블레이징 용접 등을 통해 용이하게 결합할 수 있으므로 대략 30bar 정도의 내압성능을 확보할 수 있고, 종래의 셀 튜브 열교환기에 비해 두 유체 사이의 접촉면적을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 제2유체 통로(25)의 구조 내지 형상 등에 대한 설계자유도가 높은 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2유체 통로(25)는 원형 단면으로 이루어질 수 있고, 이에 제2유체 통로(25)의 내압성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2유체 통로(25) 중에서 일부의 제2유체 통로(25a)는 납작한 직사각형 단면(flat rectanglur cross-section)으로 이루어질 수 있고, 직사각형 단면은 라운드진 모서리(corner rounded)를 가질 수 있다. 이와 같이, 직사각형 단면의 제2유체 통로(25a)는 원형 단면의 제2유체 통로(25) 보다 넓은 체적을 가질 수 있고, 직사각형 단면의 제2유체 통로(25a)가 원형 단면의 제2유체 통로(25)들 사이에 배치됨으로써 액체상태에서 기체상태로 기화됨이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 13과 같이 제2유체 통로(25)가 형성된 부분의 외면에는 일정 형상의 비드(29)가 형성될 수 있고, 이에 열교환성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 제1유체가 EGR가스 또는 배기가스 등과 같은 열유체이고, 제2유체가 냉각수 또는 작동유체 등과 같이 제1유체 보다 저온유체이며, 제1유체가 하우징(11)의 제1유체 통로(51)을 통과하고, 제2유체가 코어엘리먼트(21)의 제2유체 통로(25)를 순환함으로써 별도의 내압용기를 적용할 필요 없이 박판의 하프셀 구조로 이루어진 코어엘리먼트(21)를 통해 내압성 및 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 코어엘리먼트(21)의 입구(26)는 연결구(26a, connection piece)를 통해 제2유체 입구챔버(32b)의 소통유로(32c)와 소통하도록 연결될 수 있다. 코어엘리먼트(21)의 출구(27)는 연결구(27a, connection piece)를 통해 제2유체 출구챔버(33b)의 소통유로(33c)과 소통하도록 연결될 수 있다.
복수의 코어엘리먼트(21)는 일정 간격으로 이격됨으로써 인접한 코어엘리먼트(21)들 사이에는 제1유체가 통과하는 제1유체 통로(51)가 형성될 수 있고, 하우징(11)의 입구포트(12)를 통해 유입되는 제1유체는 코어엘리먼트(21)들 사이의 제1유체 통로(51)를 통과하고, 제1유체는 제2유체 통로(25)를 통과하는 제2유체와 열교환할 있다.
도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 코어엘리먼트(21)들 사이의 제1유체 통로(51)에는 복수의 배플(55)이 개재될 수 있다. 이러한 배플(55)은 코어엘리먼트(21)들이 내압 및 열변형 등으로 인해 비틀리거나 변형됨을 방지할 수 있다. 도 6과 같이, 복수의 배플(55)은 측방향에서 바라볼 때 지그 재그 방식으로 배치될 수 있고, 이를 통해 작동유체가 지그재그 방향으로 흘러감으로써 EGR가스의 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 코어엘리먼트(21)의 길이방향 일단에는 끼움돌기(28)가 형성될 수 있고, 코어엘리먼트(21)의 끼움돌기(28)는 헤더(30)의 끼움홈(38)에 끼움결합될 수 있다. 이를 통해 복수의 코어엘리먼트(21)는 수평방향을 따라 일정간격으로 이격될 수 있고, 이에 따라 코어엘리먼트(21)들 사이의 제1유체 통로(51)를 일정하게 유지할 수 있다.
도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 코어엘리먼트(21)의 상단 가장자리(21a)가 하우징(11)의 천정에 결합될 수 있다. 하우징(11)의 천정에는 복수의 상부 홈(61)이 형성될 수 있고, 상부 홈(61)은 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의해, 코어엘리먼트(21)의 상단 가장자리(21a)가 상부 홈(61)에 끼움결합될 수 있다.
도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 코어엘리먼트(21)의 하단 가장자리(21b)가 하우징(11)의 바닥에 분리가능하게 결합될 수 있다. 하우징(11)의 바닥에는 복수의 하부 홈(62)이 형성될 수 있고, 하부 홈(62)은 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의해, 코어엘리먼트(21)의 하단 가장자리(21b)가 하부 홈(62)에 끼움결합될 수 있다.
이와 같이, 코어엘리먼트(21)의 길이방향 일단이 헤더(30)에 결합되고, 코어엘리먼트(21)의 상단은 하우징(11)의 천정에 결합되며, 코어엘리먼트(21)의 하단이 하우징(11)의 바닥에 결합됨으로써 하우징(11)의 내부공간(11a) 내에 매우 안정적으로 설치될 수 있다.
그리고, 코어엘리먼트(21)들의 길이방향 타단은 지지부재(63)에 의해 지지될 수 있다. 지지부재(63)는 하우징(11)의 폭방향으로 가로질러 연장되고, 지지부재(63)는 코어엘리먼트(21)들의 타단을 폭방향으로 연결하도록 구성될 수 있다.
지지부재(63)는 일정 간격으로 이격된 복수의 홈(63a)을 가질 수 있고, 지지부재(63)의 홈(63a)들의 간격은 코어엘리먼트(21)들의 간격과 동일하게 형성될 수 있다.
지지부재(63)의 홈(63a)에 각 코어엘리먼트(21)의 타단 가장자리(21c)가 끼움결합됨으로써 코어엘리먼트(21)들의 타단 가장자리(21c)가 지지부재(63)에 의해 폭방향으로 서로 연결될 수 있다.
지지부재(63)의 양단은 하우징(11)의 양 내측면에 분리가능하게 결합될 수 있고, 이를 통해 코어엘리먼트(21)들의 타단이 지지부재(63)를 통해 하우징(11)에 안정되게 지지될 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 하우징(11)의 양 내측면에는 측면 홈(64)이 형성될 수 있고, 측면 홈(64)은 길이방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 그리고, 지지부재(63)의 양단에는 돌기(63b)가 형성될 수 있으며, 지지부재(63)의 돌기(63b)가 하우징(11)의 측면 홈(64)에 결합될 수 있다.
코어엘리먼트(21)의 상단 및 하단이 하우징(11)의 천정 및 바닥에 결합되고, 코어엘리먼트(21)의 길이방향 일단은 헤더(30)에 결합되며, 코어엘리먼트(21)의 길이방향 타단은 지지부재(63)에 의해 지지됨으로써 코어엘리먼트(21)는 그 상단 및 하단, 길이방향 양단 등이 하우징(11)에 견고하게 지지될 수 있고, 이를 통해 코어엘리먼트(21)는 진동, 내압, 열변형 등에 대해 안정적으로 지지되어 내구성이 향상될 수 있다.
그리고, 코어엘리먼트(21)의 상단 가장자리(21a) 및 하단 가장자리(21b), 지지부재(63) 등이 하우징(11)에 분리가능하게 결합되는 구조로 이루어짐으로써 열교환코어(20)의 코어엘리먼트(21)가 하우징(11)에 대해 분리 및 조립이 용이하고, 이를 통해 하우징(11)의 내부공간(11a) 및 열교환코어(20)의 코어엘리먼트(21)들에 대한 세척이 매우 용이한 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1유체가 EGR가스 또는 배기가스인 경우에 도 6에 예시된 바와 같이, 하우징(11)의 일측에는 세척수를 주입하기 위한 세척수 주입구(18)가 형성될 수 있다. 이러한 세척수 주입구(18)를 통해 하우징(11)의 내부공간(11a)에 세척수를 주입함으로써 열교환코어(20)의 코어엘리먼트(21)에 부착된 EGR가스 또는 배기가스의 탄매 등을 용이하게 세척할 수 있고, 이를 통해 열전달성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 코어엘리먼트(21)들은 적어도 2이상의 탄성부재(65)에 의해 하우징(11)의 내면에 대해 탄성적으로 지지될 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 하우징(11)의 내측면에는 적어도 2이상의 탄성부재(65)가 대칭적으로 설치될 수 있고, 각 탄성부재(65)는 길이방향으로 연장된 판스프링 구조로 이루어져 코어엘리먼트(21)들을 양측방향에서 탄성적으로 지지할 수 있다. 이러한 탄성부재(65)들에 의해 복수의 코어엘리먼트(21)는 내압, 진동, 열변형 등에 대해 보다 안정적으로 지지될 수 있다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
10: 차량용 열교환기 11: 하우징
11a: 내부공간 11b: 개구
12: 입구포트 13: 출구포트
20: 열교환코어 21: 코어엘리먼트
22, 23: 하프셀 25: 제2유체 통로
26: 입구 27: 출구
28: 끼움돌기 29: 비드
30: 헤더 31: 제1유체 입구매니폴드
32: 제2유체 입구매니폴드 33: 제2유체 출구매니폴드
35: 후방 단부벽 36: 소통틈새
37: 리브 38: 끼움홈
51: 제1유체 통로 55: 배플
61: 상부 홈 62: 하부 홈
63: 지지부재 64: 측면 홈
65: 탄성부재

Claims (17)

  1. 제1유체가 통과하는 내부공간을 가진 하우징;
    상기 하우징의 일단에 설치되고, 제1유체가 유입되는 제1유체 입구매니폴드와, 제2유체가 유입되는 제2유체 입구매니폴드와, 제2유체가 배출되는 제2유체 출구매니폴드를 가진 헤더; 및
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 서로 이격된 복수의 코어 엘리먼트를 가진 열교환코어;를 포함하고,
    상기 복수의 코어엘리먼트는 상기 헤더에 결합되며, 인접한 코어엘리먼트들 사이에는 제1유체가 통과하는 제1유체 통로가 형성되고,
    상기 코어엘리먼트는 제2유체가 흐르는 제2유체 통로를 가지며, 상기 제2유체 통로의 입구는 상기 제2유체 입구매니폴드와 소통하고, 상기 제2유체 통로의 출구는 상기 제2유체 출구매니폴드와 소통하며,
    상기 제1유체 입구매니폴드의 단부에는 제1유체가 유입되는 입구포트가 형성되고, 상기 제1유체 입구매니폴드의 내부에는 상기 입구포트와 소통하는 제1유체 분배챔버(first fluid distribution chamber)가 형성되고,
    상기 헤더는 상기 제1유체 분배챔버와 소통하는 복수의 소통틈새를 가지고, 상기 복수의 소통틈새는 복수의 제1유체 통로와 개별적으로 소통하는 차량용 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2유체 입구매니폴드의 단부에는 제2유체가 유입되는 제2유체 입구포트가 형성되고, 상기 제2유체 입구매니폴드의 내부에는 상기 제2유체 입구포트와 소통하는 제2유체 입구챔버가 형성되는 차량용 열교환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2유체 입구챔버와 소통하는 복수의 소통유로가 형성되고, 상기 복수의 소통유로는 복수의 코어엘리먼트의 입구에 개별적으로 연결되는 차량용 열교환기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2유체 출구매니폴드의 단부에는 제2유체가 배출되는 제2유체 출구포트가 형성되고, 상기 제2유체 출구매니폴드의 내부에는 상기 제2유체 출구포트와 소통하는 제2유체 출구챔버가 형성되는 차량용 열교환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2유체 출구챔버와 소통하는 복수의 소통유로가 형성되고, 상기 복수의 소통유로는 복수의 코어엘리먼트의 출구에 개별적으로 연결되는 차량용 열교환기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트는 서로 대향하는(opposing) 한 쌍의 하프셀을 포함하고, 각 하프셀에는 홈부가 형성되며, 한 쌍의 하프셀이 결합(joint together)되는 차량용 열교환기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트들 사이에는 복수의 배플이 개재되는 차량용 열교환기.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 소통틈새들 사이에는 복수의 끼움홈이 교대로 형성되고, 상기 복수의 끼움홈에는 복수의 코어엘리먼트가 개별적으로 끼움결합되는 차량용 열교환기.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트의 길이방향 일단은 상기 헤더에 분리가능하게 끼움결합되는 차량용 열교환기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트의 상단 가장자리가 하우징의 천정에 분리가능하게 결합되는 차량용 열교환기.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트의 하단 가장자리가 하우징의 바닥에 분리가능하게 결합되는 차량용 열교환기.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트들의 길이방향 타단들이 지지부재에 의해 연결됨으로써 지지되는 차량용 열교환기.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 지지부재의 양단은 하우징의 양 내측면에 분리가능하게 결합되는 차량용 열교환기.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어엘리먼트들은 상기 하우징의 내면에 대해 적어도 2이상의 탄성부재에 의해 탄성적으로 지지되는 차량용 열교환기.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 세척수를 주입하는 세척수 주입구가 형성되는 차량용 열교환기.
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