KR100691868B1

KR100691868B1 - 그라밋 구조를 갖는 용접성형된 열교환기와 그 제조방법 및 열교환기용 코어와 헤드 조립체

Info

Publication number: KR100691868B1
Application number: KR1020017011349A
Authority: KR
Inventors: 램버트마르코; 쥬거죠셉에스
Original assignee: 프로라이언스 인터내셔날, 인코퍼레이티드
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2007-03-12
Also published as: US20010023536A1; DE60040331D1; AU754417B2; JP2002538411A; KR20010113727A; EP1161318B1; CN1343149A; CA2364497C; EP1161318A4; CN1250358C; ATE409088T1; US6460610B2; BR0008828A; EP1161318A1; CA2364497A1; US6247232B1; HK1041845A1; AU3365000A; WO2000053358A1

Abstract

본 발명의 열교환기는 핀 배열에 의해 서로 연결되고 코어 조립체의 적어도 어느 한쪽에 핀 배열로부터 연장되는 튜브 단부를 갖는 복수개의 튜브를 갖는 코어 조립체와 상기 튜브 단부 주위에 배치되는 탄성 중합체 그라밋으로 이루어진다. 상기 열교환기는 코어 조립체를 드나드는 유체의 수용을 위한 탱크부와 튜브 단부가 삽입되는 통공을 갖는 헤더 및 수밀성 튜브와 헤더 연결부를 형성하는 그라밋으로 구성된다. 튜브 단부의 개공으로부터 그라밋으로 둘러싸인 튜브 내부에 보강부재가 가로질러 설치되는 데, 이때 상기 보강부재는 코어 조립체의 핀 배열부로 까지는 연장되지 않도록 형성된다. 헤더부는 그 내부에 통공이 구비된 평면상의 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장형성된 측벽 및 단부벽으로 이루어지고, 측벽과 단부벽은 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 접속된다. 측벽과 단부벽은 용접시 발생된 열이 발산되기에 충분하면서도, 탱크와 헤더부 통공에 튜브 단부와 그라밋이 결합된 상태의 헤더부에 대한 용접시 그라밋의 밀폐력을 저하시키지 않을 정도로 연장형성된다.

Description

그라밋 구조를 갖는 용접성형된 열교환기와 그 제조방법 및 열교환기용 코어와 헤드 조립체{WELDED HEAT EXCHANGER WITH GROMMET CONSTRUCTION AND METHOD FOR THE SAME, AND COMBINED CORE AND HEADER ASSEMBLY FOR A HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 튜브와 헤더 사이의 연결부에 그라밋(grommets)이 사용되고 탱크가 헤더(header)에 용접성형된 차량용 열교환기에 관한 것이다.

열교환기, 특히 차량에 사용되는 열교환기는 액상 대 기상형(liquit-to-air) 열교환기(예를 들면, 엔진 냉각용 라디에이터, 공기 조화형 응축기와 증발기 및 오일 냉각기)이거나, 기상 대 기상형(air-to-air) 열교환기(예를 들면, 흡기 냉각기)로 이루어져 있다. 액상 대 기상형 및 기상 대 기상형 열교환기는 대체로 유입 탱크나 매니폴드, 배출 탱크나 매니폴드, 그리고 상기 탱크나 매니폴드들 사이에 연장되어 냉각될 유체를 운반하는 다수의 튜브로 이루어져 있다. 대개 상기 탱크에는 튜브의 기계적인 부착과 유체 흐름을 위하여 헤더가 구비된다. 튜브에 부착된 핀은 튜브 내부의 액체나 가스와 외부의 주변 대기 사이로 열을 전달하게 된다. 통상적으로 기계적인 프레임워크(framework)나 구조를 통해서 조립체에 구조적 강도가 제공되어짐과 아울러 그러한 장치를 차량이나 그 장치가 사용되어지는 여타 기계상에 장착가능하게 하는 수단이 제공되어 진다.

사용되는 튜브는 원형 또는 타원형이거나, 원형 단부를 갖는 타원형일 수 있다. 튜브와 헤더의 연결부에 대한 용접방식은 일예로 미국특허 제5,407,004호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 본 명세서중에 포함되어 있다.

튜브는 사용중에 그 내부의 액체나 기체가 가열되어지고 그에 따라 튜브는 열팽창으로 인해 팽창과 길이의 증가가 일어나게 된다. 탱크나 매니폴드는 다른 프레임워크나 구조물에 견고하게 고정되어 있기 때문에 튜브의 길이 증가는 탱크 및 이에 결합된 헤더상에 상당한 기계적 스트레스를 가하게 되는데, 특히 튜브와 헤더 사이의 연결부에 스트레스가 집중된다. 이에 더하여, 열교환기 내부에 위치하는 고온의 액체나 기체에 의해서 가해지는 압력은 탱크나 매니폴드 및 헤더를 변형시키게 되고, 또한 튜브와 헤더의 연결부에까지도 스트레스를 가하게 된다. 열팽창과 내부 압력에 기인하는 복합적인 스트레스는 열교환기를 파손시키는 결과를 낳는다. 튜브와 헤더 사이의 연결부 또는 그와 같은 연결부와 인접한 튜브 내부에서 발생된 크랙은 열교환기의 파손을 초래하는 가장 큰 요인이다. 열팽창과 내부 압력에 기인하여 발생되는 열교환기의 파손 문제를 해결하기 위해 다양한 시도가 행해져 왔다. 그러한 시도는 다음의 두 형태 중 어느 하나에 속하는 데, 첫번째는 파손이 발생하기 쉬운 부위의 강도를 향상시키는 것이고, 두번째는 파손이 발생하기 쉬운 부위에 탄성복원력(resilience)을 부여하는 것이다. 강도의 개선에 더 많은 재료를 필요로 하는 어떠한 방식에 비해 탄성복원력을 제공하는 방안이 훨씬 경제적으로 열팽창과 내부 압력에 다른 스트레스 해결책을 제공해 줌에 따라 동 방안이 기계 설계자들에게 선호되고 있다.

차량용 엔진 냉각 라디에이터는 종종 탄성을 구비한 튜브와 헤더 연결부로 설계되어 왔다. 특별한 탄성 설계의 헤더를 사용하는 기관차용 라디에이터가 본 발명의 출원인에 의해서 삼십(30)년 이상 제작되어 오고 있다. 금속 헤더는 그 내부에 라디에이터 코어로부터 돌출된 타원형의 황동 튜브가 삽입되어지는 상당히 큰 구멍이나 개구부를 구비하고 있다. 평판형의 핀은 튜브 주위에 끼워지는 칼라가 구비된다. 헤더의 개구부 안으로는 타원형 황동 끼움 고리가 삽입된다. 상기 끼움고리는 실리콘 고무와의 몰딩에 의해 헤더에 접착된다. 이어서, 끼움 고리는 그 내부를 관통하는 코어 튜브와의 납땜에 의해서 튜브와 헤더 사이에 기밀성의 탄성 연결부를 구성하게 된다. 상기 방식은 기관차에서의 일반적인 동작 조건하에서는 매우 효과적인 구조로 인식되어 왔으나, 제작비용이 고가이다.

1970년대에는 원형 알루미늄 튜브, 알루미늄 판 핀, 알루미늄 헤더 및 플래스틱 탱크를 이용한 자동차용 라디에이터가 제작되었다. 성형 고무 시트는 헤더의 각 튜브 홀 마다에 탄성 그라밋이 구비됨과 아울러 헤더와 플래스틱 탱크 사이의 기밀성 유지를 위한 개스킷이 구비되는 데, 이 때 상기 개스킷은 헤더 위에 있는 주름진 탭(crimped tap)에 의해서 헤더에 부착된다. 헤더 홀의 고무 그라밋 내부로 튜브를 삽입하게 되면 그라밋 고무의 압축이 일어나게 되어 튜브와 헤더간에는 기밀성의 탄성부착(resilient sealing attachment)이 이루어지게 된다. 그런데, 모든 코어 튜브를 동시에 헤더 구멍에 삽입시키는 데는 상당한 힘이 요구된다. 이러한 구조는 비교적 작은 장치에 국한하여 적용이 가능한 바, 그 이유는 조립과정에서 코어와 헤더의 변형이 발생하는 문제점과 함께 소정량의 그라밋 압축량으로 코어 튜브를 헤더에 결합시키는 데에는 정밀한 허용 공차가 요구되기 때문이다.

다른 라디에이터들도 튜브와 헤더 연결부에 고무 그라밋을 사용해 오고 있다. 이들 라디에이터는 각각의 튜브가 전 길이에 걸쳐 그 외주면에 핀이 형성되고 원형 단부가 구비되며 단부를 제외한 거의 모든 구간은 타원형의 단면을 갖도록 설계되고 있다. 종래의 설계방식에서와 같이, 튜브와 헤더 사이의 밀폐는 튜브와 헤더 사이에 위치하는 그라밋의 압축에 의해 달성되었다. 한편, 다른 설계 방식에서는, 튜브가 각기 독립적으로 헤더에 조립되어짐으로써 조립을 위해 가해지는 높은 하중이 배제되도록 하고 있다. 상기 방식에 의하면 고중량의 구조물용으로 사용되는 초대형의 라디에이터를 구축하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 이와 같이 원형 단부를 갖는 튜브를 사용하게 되는 경우에는 코어들간의 간격이 보다 넓어지게 되고 그에 따라 대부분의 라이에이터 코어 디자인과 비교할 때 상대적으로 낮은 열교환 특성을 나타내게 된다는 문제점이 지적되고 있다.

미국특허 제4,756,361호 및 제5,205,354호에는 단부가 헤더 플레이트 내부의 통공(openings)에 안착된 실리콘 고무 그라밋을 통해서 연장된 원형의 튜브가 개시되어 있다. 미국특허 제5,052,475호 및 제5,226,235호에는 원형 튜브를 각기 땜납 탱크 및 용접 탱크에 밀봉되도록 하기 위해 원형의 그라밋이 사용되는 예가 개시되고 있다. 영국특허 제29,777호에는 원형 튜브와 헤더 전체에 걸쳐 튜브 판 캐스트(cast)가 구비된 그라밋이 사용되고 있는 형태가 개시되어 있다.

타원형 튜브를 구비한 브레이징 용접된 알루미늄 코어를 사용하는 기상 대 기상형 열교환기가 최근에 상업적으로 생산되고 있다. 상당히 큰 타원형 통공을 구비한 알루미늄 헤더는 주조된 알루미늄 매니폴드에 용접되어 진다. 타원형 실리콘 고무 그라밋은 앞서 언급된 미국특허 제4,756,361호에 기술되어 있는 형태와는 달리 용접된 탱크의 해더 상에 형성된 통공의 내부로 삽입되어 진다.

상기 미국특허 제4,756,361호에서, 헤더는 밀폐용 가스켓이 개재된 상태에서 볼트 체결에 의해 유입 및 유출 탱크에 접속되거나, 이와 유사한 수단에 의해서 접속이 이루어지게 된다. 미국특허 제5,226,235호에는 튜브와 핀을 구성하는 단일체의 코어로 이루어지고, 용접 성형된 탱크와 용접 후 탄성 그라밋이 삽입되어진 헤더 조립체로 구성된 탱크 조립체와 연결되는 라디에이터가 개시되어 있다. 상기 미국특허 제5,226,235호는 용접 성형된 탱크와 헤더 조립체가 밀폐용 개스킷을 개재하여 볼트로 조립한 미국특허 제4,756,361호에 비해서 한층 콤팩트하다는 장점이 있다. 그리고, 용접 성형된 탱크 구조는 유연성이 매우 뛰어나면서 어떠한 용도이든간에 신속하게 제작 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 미국특허 제5,226,235호는 탱크와 헤더 조립체에 대한 모든 용접은 탄성 그라밋을 그 조립체에 조립하기 전에 완료되어야 한다는 어려움이 수반되고 있다. 상기와 같은 조립 형태를 취하는 이유는 탄성 그라밋이 열에 의해서 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 한편, 상기 방식에서는 단일체의 코어 조립체을 탱크/헤더 조립체에 조립하는 것이 매우 어려운 바, 그 이유는 작업자가 그라밋의 한쪽 편 만을 볼 수 있을 뿐으로 조립의 편의를 위해서 그라밋의 반대편으로 접근하는 것이 불가능하기 때문이다. 일예로, 튜브의 단부가 제거가능한 탄환코(bullet nose)로 끼워져 있는 경우라면 코어 튜브를 그라밋으로 삽입하는 것이 용이하게 될 것이다. 그러나, 탱크와 헤더가 한 몸체로 이루어진 구조에 있어서는 상기 탄환코의 삽입 후 이를 제거하는 것이 실질적으로는 불가능하다.

그리고, 튜브가 삽입된 면으로부터 떨어진 그라밋 측으로 접근하는 것은 다른 면에서도 튜브 삽입에 도움이 될 것이다. 예를 들면, 튜브 삽입중에 그라밋으로부터 떨어져 있는 면에 대한 고정이나 지지는 튜브의 삽입이 보다 손쉽게 이루어지도록 하고 또한 그라밋이 밀려나오는 것을 방지하게 된다. 이는 물론 미국특허 제5,226,235호에 기재된 일체형 탱크/헤더 조립체에서는 불가능하다.

정밀한 튜브와 헤더의 연결부가 얻어지도록 제작함과 아울러 그 연결부의 내주면과 외주면 전체영역에 걸쳐 접근이 가능하여 관찰이 이루어질 수 있도록 하는 것이 유리하다 할 것이다. 코어 조립체는 따로 분리해 내어 시험이 가능하고, 필요한 경우에는 탱크가 부착되기 전 단계에서 튜브와 헤더 연결부에 대한 수정이 이루어질 수 있다.

종래 기술의 상기와 같은 문제점과 단점을 감안하여 본 발명은 튜브와 헤더 연결부에 그라밋을 이용하며 헤더는 그라밋의 삽입 후 탱크에 용접이 이루어지는 개선된 열교환기와 그러한 열교환기의 제조방법을 제공하고자 함에 목적을 두고 있다.

본 발명의 다른 목적은 코어 조립체에 대한 분리 시험이 가능하면서도 필요에 따라 탱크의 부착 전에 튜브와 헤더 연결부에 대한 수정이 이루어질 수 있도록 한 개선된 열교환기 조립방법을 제공함에 두고 있다.

상기의 목적과 그 외의 목적과 장점은, 본 발명이 속하는 분야의 기술자에게 쉽게 이해될 것임과 아울러 본 발명에 의해 달성되는 데, 이와 같은 본 발명의 열교환기는 일차적으로 핀 배열에 의해 접속되는 다수 개의 튜브를 구비하며 코어 조립체의 적어도 한쪽으로 상기 핀 배열부로부터 연장되는 튜브 단부가 구비된 코어 조립체와 튜브의 단부 주위에 장착되는 탄성 중합체의 그라밋으로 이루어 진다. 열교환기의 상기 탄성 중합체 그라밋으로는 내열성 실리콘 고무가 바람직하다.

본 발명의 열교환기는 코어 조립체로 드나드는 유체를 수용하기 위한 탱크부와 튜브의 단부를 수용하는 통공을 갖는 헤더부와 수밀성의 밀폐된 튜브와 헤더 연결부를 구성하는 그라밋을 포함하여 구성된다. 헤더부는 통공이 구비된 베이스 플레이트부와 베이스 플레이트부로부터 연장되고 탱크부에 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부를 통해서 연결되는 측벽으로 구성된다. 상기 측벽은, 튜브 단부와 헤더부 통공 내부에 수용된 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열이 발산되도록 함과 아울러 그 열에 의해서 그라밋의 밀폐력이 저하되는 것이 방지되도록 충분한 길이만큼 연장되어 진다.

열교환기의 헤더부는 베이스 플레이트부상에 절곡부가 구비되거나 측벽이 일체로 인발성형되어진 단일체의 금속판으로 이루어진다. 헤더부의 측벽 및 단부벽은 코너부에서 서로 연결되어 박스 형태를 취한다. 베이스 플레이트부는 실질적으로 평탄면으로 이루어지고 그러한 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직인 측벽과 단부벽이 구비된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 튜브 단부 통공으로부터 코어 조립체의 핀 배열부로까지는 연장되지 않은 채 탄성 중합체 그라밋으로 둘러싸인 부위의 튜브 단부측으로 연장된 보강부재가 튜브 단부의 통공 내부를 가로질러 형성되는 구조를 취한다.

한편, 본 발명의 열교환기는 핀 배열에 의해 서로 연결된 복수의 튜브를 구비한 코어 조립체로 구성되며, 상기 튜브는 상기 핀 배열부로부터 적어도 일측의 코어 조립체로부터 연장되어진 단부를 구비함과 아울러 상기 튜브 단부 주위에는 탄성 중합체 그라밋이 위치하게 된다. 상기 열교환기는 코어 조립체로 유입되거나 그로부터 유출되는 액체를 수용하기 위한 탱크부와 상기 튜브가 삽입되는 통공을 갖는 헤더부 및 수밀성의 튜브와 헤더 연결부를 형성하는 탄성 중합체 그라밋을 포함하여 구성된다. 상기 헤더부는 그 내부에 통공이 구비된 실질적으로 평탄면을 이루는 베이스 플레이트부와 베이스 플레이트부로부터 연장되어 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접을 통해서 탱크부에 연결되는 측벽 및 단부벽으로 이루어진다. 상기 측벽과 단부벽은 용접시에 발생되는 열을 분산시키기에 충분한 정도의 거리만큼 연장됨과 아울러 튜브 단부와 헤더부 통공 내부에 수용된 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열에 의해서 그라밋의 밀폐력이 저하되는 것이 방지되도록 한다.

본 발명은 열교환기 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 하고 있다. 본 발명의 방법은 핀 배열에 의해 서로 연결되고 적어도 일측 단부가 핀 배열의 외측으로 연장되는 복수의 튜브와 튜브 단부 주위에 배열된 탄성 중합체 그라밋으로 이루어진 코어 조립체를 일차적으로 제공하는 것으로 이루어진다. 상기 탄성 중합체 그라밋은 내열성 실리콘 고무 재질로 이루어진다. 그리고 유체가 코어 조립체로 유입되거나 그로부터 유출되도록 하는 개방된 단부를 구비한 탱크와, 튜브가 수용되는 통공이 구비되고 외측으로는 측벽이 연장된 베이스 플레이트부를 갖는 헤더부가 각각 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 측벽은 탱크와 헤더부 사이의 용접시 발생하는 열이 발산되도록 함과 아울러 튜브 단부와 헤더부 통공 내부에 수용된 그라밋에 대하여 용접할 때 발생되는 열에 의해서 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되도록 충분한 길이만큼 연장되어 진다.

본 발명은 또한 헤더부를 코어 조립체에 부착시킨 상태에서 헤더부 통공 내부로 튜브 단부와 그라밋이 삽입되도록 함으로써 밀폐상태의 수밀성 튜브와 헤더 연결부를 얻는 것을 포함한다. 이어서, 헤더부는 탱크의 개방 단부와 용접되어 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부를 형성하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 튜브 단부에서 용접이 행해질 때 헤더부 통공에 수용된 그라밋은 튜브와 헤더 연결부상의 밀폐특성 저하가 초래되지는 않는다.

그리고, 본 발명은 단일 금속판에 대하여 모서리 절곡을 하거나 인발하여 헤더부에 베이스 플레이트부로부터 연장된 측벽을 형성하고, 코너부에서 측벽과 단부벽을 접합하여 개방된 박스 구조가 얻어지도록 하는 단계를 포함한다. 상기 측벽과 단부벽은 실질적으로 평탄한 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직상태가 되도록 절곡된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 튜브 단부는 튜브 단부 통공으로부터 코어 조립체의 핀 배열부로까지는 연장되지 않은 채 그라밋으로 둘러싸인 부위의 튜브 단부측으로 연장되어진 상태로 튜브 단부의 통공 내부를 가로질러 삽입되는 보강부재를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징의 하나로, 열교환기는 핀 배열에 의해 서로 연결된 복수의 튜브를 구비한 코어 조립체로 구성되며, 상기 튜브는 코어 조립체의 핀 배열부로부터 적어도 일측으로 연장되어진 단부를 구비함과 아울러 상기 튜브 단부 주위에는 탄성 중합체 그라밋이 위치하게 된다. 튜브 단부의 적어도 어느 한쪽 튜브 단부 통공으로 연장되는 보강부재가 튜브 단부의 적어도 한 부위의 통공을 가로질러 배치되는 데, 이 때 상기 보강부재는 코어 조립체의 핀 배열부로까지는 연장되지는 않은 채 튜브 단부 통공으로부터 그라밋이 배치된 부위의 튜브 단부측까지 연장형성된다. 상기 열교환기는 코어 조립체를 드나드는 유체의 수용을 위한 탱크와 튜브 단부를 수용하는 통공이 구비된 헤더부 및 수밀성의 튜브와 헤더간의 연결부를 제공하는 그라밋을 포함한다.

본 실시예에서의 헤더부는 그 내부에 통공이 형성된 베이스 플레이트부와 베이스 플레이트부로부터 연장되고 하나 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크와 연결되는 측벽으로 구성된다. 상기 측벽은, 튜브 단부와 헤더부 통공 내부에 수용된 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열이 발산되도록 함과 아울러 그 열에 의해서 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되도록 충분한 길이만큼 연장되어 진다.

본 발명의 특징은 신규한 것으로 믿어지며, 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 특징적인 사항이 상세하게 나타나 있다. 첨부된 도면은 단순히 예시적인 것에 불과하며 정확한 축척을 바탕으로 해서 도시된 것은 아니다. 본 발명은 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 그 구조 및 방법이 명확하게 이해될 것이다.

도1은 본 발명에 따른 바람직한 단일체 브레이징 용접된 코어 블록에 대한 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 바람직한 박스형 헤더에 대한 사시도이다.

도3은 도2의 박스형 헤더의 절곡가공 전단계의 바람직한 구조를 보인 사시도이다.

도4는 본 발명에 따른 바람직한 성형 그라밋에 대한 사시도이다.

도5는 본 발명에 따른 열교환기를 제작함에 있어서 베이스 플레이트부의 통공 내부로 코어 조립체의 튜브를 조립하는 과정을 보인 단면도이다.

도6은 도5의 단계에 후속되는 조립 단계를 보인 단면도이다.

도7은 도6의 단계에 후속되는 조립 단계를 보인 단면도이다.

도8은 도1의 브레이징 용접된 단일체 코어 조립체 위로 도2의 박스형 헤더가 조립된 상태를 보인 사시도이다.

도9는 도8의 박스형 헤더에 튜브가 고정된 상태를 보인 평면도이다.

도10은 도9의 10-10선 단면도이다.

도11은 도9의 11-11선 단면도이다.

도12는 도2의 박스형 헤더상에 바람직한 탱크가 용접되어진 구조의 분해 사시도이다.

도13은 도8의 브레이징 용접된 단일체 코어 조립체와 박스형 헤더상에 탱크가 조립된 상태의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 기술함에 이어서 도면 제1도 내지 도면 제13도에서 서로 동일한 도면부호는 본 발명의 동일한 구성을 나타낸다. 본 발명의 구성 은 도면에 도시된 바에 국한되는 것만은 아니다.

본 발명은 일차적으로 차량용 액상 냉각제를 사용하는 공냉식 라디에이터를 대상으로 한다. 그러나, 본 발명은 다른 형태의 열교환기, 예를 들면 본 발명의 종래 기술 설명부에서 언급되었던 바의 오일 쿨러나 충전식 에어 쿨러 등에도 이용되어질 수 있다. 본 발명은 헤더의 베이스 플레이트부 통공 내부로 그라밋을 삽입한 후에 그라밋 재료에 대한 열적 손상을 초래함이 없이 헤더를 탱크에 용접하는 것이 가능하도록 하는 조립 구조 및 그 방법을 제공한다. 본 발명의 열교환기에서는 코어 조립체의 최적 열전달 특성을 위한 근접된 튜브 간격 유지가 가능하도록 타원형 튜브를 사용하는 것이 바람직하나 그 외의 튜브 형상이나 단면 형태도 사용이 가능하다.

도1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 의한 열교환기는 바람직하게는 타원형의 서로 평행한 튜브(22) 배열로 이루어진 코어 블럭 또는 코어 조립체(20)가 사용됨이 바람직하며, 이때 상기 튜브 사이 사이에는 열전달 핀(24)이 배열된다. 상기 핀은 평판형이거나 도1에 도시된 것과 같이 굴곡형(serpentine)으로 이루어진다. 상기 핀 스타일중 어느 것이나 열전달을 향상시키기 위한 루버(louver)를 포함한다. 상기 튜브와 핀은 대체로 알루미늄, 황동, 구리 또는 그 외의 열전도성이 높은 금속이나 합금으로 형성된다. 열전달 핀(24)은 스트립이 양 단부에서 반복적으로 굴곡되는 다수의 굴곡부를 갖는 굴곡 패턴을 이루면서 인접하는 튜브(22) 사이에 배열된다. 굴곡부의 근저부는 일반적으로 브레이징 용접이나 땜납에 의해서 튜브에 고정된다. 상기 형태와는 달리 열전달 핀(24)은 구멍 주위에 형성된 칼라를 갖는 금속판체로 제작될 수도 있다. 이때, 튜브는 상기 칼라의 구멍을 통해 삽입되며 코어 내부에서 핀 배열을 형성하기 위해서 복수 개의 핀이 적층되어질 수 있다. 튜브 단부(23)는 코어 조립체(20)의 핀 배열 외측으로 연장되어 열교환기에서 이용되는 헤더와 탱크에 연결되어 진다.

본 발명에서 사용되는 바람직한 형태의 헤더가 도2에 도시되어 있다. 헤더(30)는 튜브 단부(23)와 일치하는 형상을 갖는 헤더 통공(36)이 내부에 형성되어 있는 길이L과 폭W을 갖는 평판체 또는 평판상 베이스 플레이트부(38)를 구비한 사각형 바디로 구성된다. 헤더 통공(36)은 타원형이 바람직하고, 도시된 바와 같이 일열로 배열되는 데, 다수 열의 튜브가 결합될 수도 있을 것이다. 본 명세서 중에서 "타원형(oval)"이란 축 방향 단면(즉, 튜브의 길이 방향과 수직한 방향) 형상에 있어서 비원형인 모든 형태를 이르는 것으로서, 장원 또는 원호상 코너부를 갖는 사각형이나 비대칭형 타원형 및 달걀형 등과 같이 외주면이 부드러운 곡면을 이루는 형태 모두를 포함한다. 타원형 단면 형상에 있어서, 그와 같은 튜브와 통공은 한 쪽 방향의 직경이 다른 쪽 방향의 직경에 비해 클 수가 있는데, 이때 그 각각의 직경을 이하에서는 "장경"과 "단경"으로 칭한다. 타원형으로 이루어진 튜브와 그에 따른 타원형 헤더 개공 및 그라밋이 바람직하나, 원형이나 사각형 등과 같은 그 외의 형상을 갖는 튜브 통공과 그라밋이 사용될 수도 있다. 아래에서 언급될 이유에 기인하여, 그라밋이 적절하게 결합될 수 있도록 헤더 통공(36)은 튜브 단부(23) 보다 크게 형성된다. 베이스 플레이트부(38)의 폭(W)은 헤더 통공(36)의 장경에 비해 약간 크게 형성하여 헤더의 유동을 최소화함과 아울러 헤더 강도를 최대화한다.

헤더(30)가 박스 형상으로 성형되도록 측벽(32)과 단부벽(34)은 베이스 플레이트부(38)의 상면에 대하여 수직으로 상향연장된다. 측벽(32)은 베이스 플레이트부(38)의 전체 길이(L)에 걸쳐 그 양측 단부상에 서로 대향하게 세워지며, 수직의 상향 단부벽(34)은 전폭(W)에 걸쳐 서로 대향되게 세워진다. 측벽(32)은 그 상단부가 자유단부(32b)로 되고, 단부벽(34)도 그 상단부가 자유단부(34b)가 된다. 헤더(30)의 자유단부(32b)(34b)는 이후에 설명되듯이 용접에 의해서 열교환기의 탱크부에 연결된다. 적절한 열발산 및 헤더 통공(36) 주위에서의 과도한 열축적을 방지하기 위해 측벽(32)과 단부벽(34)의 높이(H)는 정밀하게 조절되도록 하는 것이 요구된다. 차량용에 이용되는 헤더의 경우를 예를 들면, 측벽과 단부벽의 높이는 적어도 반(1/2) 인치(1.25cm), 보다 적절하기는 일(1)인치((2.5cm)이다. 그리고, 헤더의 측벽과 단부벽 높이는 이(2)인치(5.0cm)가 적절하고, 1.5인치(3.75cm)가 보다 바람직하다. 헤더의 측벽과 단부벽 높이는 자유단부(32b)(34b)를 탱크에 용접하는 과정에서 그라밋 형성부에서 발생되는 과도한 온도상승을 피할 수 있도록 충분히 높게 형성되어야 하되, 과도한 재료의 소모를 필요로 하지 않도록 하는 높이로 제한되어야 한다. 헤더는 주조나 스탬핑(stamping) 또는 인발(drawing) 등과 같은 통상의 제조방식에 의해서 성형되어진다.

도3에는 헤더(30)를 스탬핑 방식으로 성형하는 바람직한 예가 도시되고 있다. 베이스 플레이트부(38), 측벽(32) 및 단부벽(34)은 구리, 황동 또는 알루미늄과 같은 단일체의 금속판체로부터 성형되어지는 것이 바람직하다. 수직 측벽(32)은 절곡 지시선(33)을 따라 벤딩하거나 접음(folding)에 따라서 형성되며, 수직 단부벽(34) 역시도 지시선(35)을 따라 벤딩하거나 접음에 의해서 성형되어 진다. 이에 따라 측벽(32)의 측단부(32a)는 단부벽(34)의 측단부(34a)와 접하게 되고, 용접에 의해서 수직의 접합부를 이루게 되어 코너부를 형성한다. 그와 같은 용접은 그라밋을 삽입하기 전 단계에서 행해지는 것이 바람직한 바, 그 이유는 측단부 (32a)(34a)에 의해서 형성된 코너부는 헤더 통공(36)과 상당히 가깝게 위치하기 때문이다.

인발에 의해서 성형된 헤더의 경우, 측벽(32)과 단부벽(34)(도2)은 단일 금속 판체로부터 인발되어 베이스 플레이트부(38)로부터 상향으로 연장형성된다.

그라밋은 튜브와 헤더부 통공 사이의 효과적인 밀폐수단이다. 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 그라밋이 도4에 도시되고 있다. 탄성 중합체 그라밋(40)은 내열성 실리콘 고무나 그 외 탄성 재질의 유연성이 있는 중합체 등과 같은 재료로서 열교환기의 여타 구성 부품에 대하여 양호한 밀폐특성을 제공하는 것이 바람직하며, 탄성 중합체 그라밋이 헤더 통공에 위치한 상태에서 용접에 의해 헤더를 탱크에 용접할 때 탄성 중합체 그라밋의 밀폐 성능에 영향을 받는 것을 피할 수 있도록 적절한 내열성을 갖추고 있는 것이 바람직하다. 탄성 중합체 그라밋은 다우 코닝사(Dow Corning Corporation)의 콤파운드 ST 125785-V-RED 등과 같은 실리콘 고무로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 고무는 가류조제(vulcanizing agent)를 포함하는 ASTM D2000 규격에 적합한 고내열성 실리콘 고무이다. 탄성 중합체 그라밋 재료의 여타 관련 성질을 아래의 표1과 같다.

성질 측정치

쇼어A 경도 50

인장강도, kgf/㎠ 90

파단강도, kgf/㎝ 18

연신율,% 300

비중 1.16

수축율, % 3.3

압축율, %, 22시간, 177℃ 11

온도범위, ℃ -55 ∼ +250

열시효 후 변화, 250℃/72시간:

경도, 포인트 2

인장,% -19

연신,% -10

본 발명의 헤더에 대한 실험실 시험에 의하면, 탄성 중합체 그라밋은 500

∼ 600

(260 ℃ ∼ 315℃)의 온도범위에서 견딜 수 있는 것으로 나타났다. 탄성 중합체 그라밋(40)은 열교환기 코어로부터 그 내부로 튜브를 받아들이기 위한 헤더 통공을 갖는 본체부로 구성된다. 외주면을 따라 외측으로 연장된 리브 또는 플랜지는 본체부의 상단부에 위치하며, 내주면을 따라 안쪽으로 연장된 리브 또는 플랜지는 탄성 중합체 그라밋의 하단부에 위치한다. 본 명세서 중에서 언급되고 있는 상대적인 방향과 관련한 용어는 단순히 도면과 관련하여 사용되고 있는 것으로서 그라밋과 그 외의 구성부분들은 도시된 것 이외의 어느 위치로도 이용될 수 있다. 탄성 중합체 그라밋(40)의 형상은 헤더(38)상에 코어 조립체(도1)로부터 튜브 단부(23)를 수용하기 위한 크기로 성형된 타원형의 헤더 통공(36)과 일치하는 형상을 취한다.

도5, 6 및 7은 코어 조립체(20)의 튜브 단부가 그라밋을 이용하여 헤더 통공(36)에 조립되는 과정을 보여주고 있다. 도5에서와 같이, 튜브(22)와 탄성 중합체 그리밋(40)은 먼저 모두 튜브의 길이방향으로 정열된다. 그리고, 도6에서와 같이 탄성 중합체 그라밋(40)은 헤더의 통공(36)에 삽입되어 져서 튜브 단부(23)가 그라밋과 접촉하게 된다. 이어서, 도7에서와 같이, 튜브 단부(23)는 탄성 중합체 그라밋(40)의 신축성 내부 통공으로 강제적으로 삽입되어 튜브(22)는 헤더 통공(36) 내부의 탄성 중합체 그라밋에 의해서 완전하게 수용되어 진다. 도4와 관련하여 볼 때, 탄성 중합체 그라밋은 예를 들면 세 개의 그룹과 같이 하나 이상의 그룹으로 성형되는 것이 바람직함에 따라 탄성 중합체 그라밋들은 3개가 동시에 헤더 통공 내부로 삽입이 이루어지게 된다. 모든 탄성 중합체 그라밋이 일단 헤더 통공 내부로 삽입이 이루어지게 되면 코어 조립체(20)의 모든 튜브 단부(23) 역시도 탄성 중합체 그라밋의 통공을 통해서 삽입이 이루어지게 된다.

탄성 중합체 그라밋의 안쪽으로 연장된 리브에 의해서 형성된 통공의 내경은 튜브 단부의 외경에 비해서 적게 형성되도록 함으로써 튜브의 완전한 삽입 후에 탄성 중합체 그라밋(40)의 하단부 외벽이 바깥쪽으로 밀려나도록 하는 것이 바람직하다. 탄성 중합체 그라밋 재료의 탄성복원력에 기인하여 튜브는 탄성 중합체 그라밋을 아랫쪽으로 늘어나도록 함과 아울러 그 벽들이 꺽여지도록 함으로써 내향 리브와 튜브 단부(23)의 외주면 사이에 완전한 밀폐접촉이 이루어지도록 하여 튜브 주위가 완벽하게 밀폐된다. 그리고, 내향 리브가 팽창하여 그라밋의 외벽부를 외측으로 팽출되도록 하거나 밀어붙임에 따라 그 외벽부는 헤더부 통공의 모서리부에 밀착되어 밀폐구조를 형성하게 됨으로써 탄성 중합체 그라밋이 헤더 통공을 미끄러져 외측으로 빠져나가는 것이 방지된다. 상기 리브가 마치 오-링 씨일과 같이 튜브와 헤더부 모두에 대하여 내주면 전체에 걸쳐 안쪽을 향해 보다 긴밀한 접촉을 하도록 힘을 가하는 탱크/헤더 조립체(60) 안쪽의 내부 압력 작용으로 그라밋의 튜브와 헤더부에 대한 밀폐가 한층 강화된다. 그라밋의 상단부 내주면 역시도 튜브의 외주면에 대하여 밀착상태로 접촉되어 누설에 대한 밀폐구조를 형성하게 된다. 그리고, 외향 리브의 아랫쪽 외측 모서리부도 헤더부 통공의 모서리부에 대하여 밀폐구조로 되어 보다 확실한 밀폐상태가 유지되도록 한다.

도8에는 헤더 통공(36) 내부에 튜브 단부(23)가 위치하도록 하여 밀폐구조의 튜브와 헤더 연결부가 형성되도록 하는 탄성 중합체 그라밋(40)을 이용하여 박스형 헤더(30)가 코어 조립체(20)에 부착조립된 구조의 바람직한 실시예가 도시되고 있다. 도시된 것과 같이, 튜브의 상,하단부가 각각 부착된 코어 조립체의 상부와 하부 모두에 헤더가 결합되어 있다. 도9, 10 및 11도에 도시된 것과 같이 탄성 중합체 그라밋을 헤더 통공에 삽입하는 과정에서 타원형 튜브가 변형되는 것을 방지하기 위해 튜브의 단부측 통공 내부를 가로질러 하나 또는 그 이상의 내부 강화부재 혹은 보강부재가 사용될 수 있을 것이다. 튜브 보강부재(50)는 튜브 내측의 소정 위치에 브레이징이나 용접에 의해서 고정시킬 수 있는 재질의 금속이나 합금으로 이루어진 단판으로 구성된다. 일부의 타원형 튜브에서 사용되어지는 내부 핀과는 달리, 튜브 보강부재(50)는 튜브 단부(23)로부터 그라밋으로 둘러싸인 부위의 구간에까지만 연장형성될 뿐으로 코어 조립체의 핀 배열부에 해당하는 튜브(22)의 본체로까지는 연장되지 않는다. 도면상에서는 튜브 보강부재(50)가 튜브 통공의 중앙부에 위치하는 것으로 도시되고 있는데, 이에 부가하여 별도의 보강 부재가 튜브 단부(23)의 통공 내부에 사용되어질 수 있다. 그와 같은 보강부재(50)는 단경이 0.5인치(1.3cm) 내지 1인치(2.5cm)이거나 그 이상인 튜브에 대하여 특히 유용하다. 이와 같은 경우에 내부 보강부재는 각 튜브의 단부로부터 약 1인치(2.5cm)의 길이로 연장형성되어 탄성 중합체 그라밋의 밀폐압력 작용에 의해 발생할 수 있는 변형이 방지되도록 하는 내부 지지력을 제공하게 된다. 보강부재의 형성범위를 튜브의 단부만으로 제한함으로써 튜브 내부에서의 유동 저항이 최소화된다.

도12에는 탄성 중합체 그라밋을 통해서 튜브 단부를 수용하는 헤더(30)와 탱크 조립체가 도시되고 있다. 측벽(62)과 단부벽(64)에 의해 형성된 개방된 하부를 구비하는 탱크(60)는 헤더(30)상에 정열되어 진다. 탱크 측벽의 하단부(62b)와 탱크 단부벽의 하단부(64b)는 헤더 측벽 모서리(32b)와 헤더 단부벽 모서리(34b)상에 각각 정열된다. 탱크(60)와 헤더(30) 각각의 모서리들이 서로 접촉되도록 한 상태에서 미그(MIG)나 티그(TIG) 용접 또는 그 외의 잘 알려진 용접방식을 통해서 용접 접합부를 형성함으로써 수밀성의 밀폐 접합부 또는 연결부가 얻어지게 된다. 상기 미그 및 티그 용접은 헤더(30) 내부로의 열 유동을 최소화한다는 면에서 유리하다.

도13에는 헤더의 상부 및 하부 모두에 탱크(60)가 용접 접합되어진 완성된 형태의 열교환기가 도시되어 있다. 상부 탱크(60)는 액상 냉각제의 유입을 위한 유입공(66)이 구비되어 있으며, 상기 유입공을 통해서 유입된 냉각제는 탱크와 코어 조립체(20)의 튜브를 지나 하부 탱크(60)로 흘러든 후 유출구(68)를 통해 빠져나가게 된다. 용접이나 기계적인 고정방식을 통해서 보조 지지판을 유입 탱크와 유출 탱크 및 코어부의 측벽에 걸쳐 덧대어 고정되도록하는 것이 바람직하다.

따라서, 탄성 튜브 헤더 연결부를 이용하는 본 발명의 열교환기 및 그 조립방법은 튜브로부터 헤더에 가해지는 스트레스를 감소 또는 제거시킴에 기인하여 사용 수명을 현저하게 연장시킬 수 있다. 본 발명에 의하면, 조립 과정중에 그라밋의 양쪽면에 대한 접근이 가능하기 때문에 그라밋이 결합된 헤더를 손쉽게 코어 조립체에 조립할 수 있다. 본 발명에서는 필요에 따라 튜브상에 탄환코(탄성 중합체 그라밋을 통해서 튜브 단부의 삽입을 용이하게 하도록 하는)를 사용할 수 있도록 하며, 탄성 중합체 그라밋의 멀리 떨어진 외측 부분을 지지하여 튜브 삽입부상의 튜브로부터 가해지는 힘을 지탱하도록 함과 아울러 헤더의 양쪽면으로부터 연결이 완료된 튜브와 헤더의 연결부에 대한 검사가 가능하도록 한다. 그리고, 본 발명은 튜브 삽입중에 그라밋이 외부로 밀려나올 위험을 감소시킬 수 있도록 하는 서로 연결된 복수의 탄성 중합체 그라밋을 사용가능하게 한다는 이점이 있다. 아울러, 내부 보강부재는 탄성 중합체 그라밋 압축 밀폐력에 기인하는 튜브 단부의 파손이 방지되도록 한다. 본 발명은 인발, 주조 또는 용접 성형된 탱크의 사용을 가능하며, 이들 모두는 박스형 헤더에 용접되어 진다. 이에 따라, 본 발명은 용접성형된 탱크를 사용하여 모델, 시제품 및 단기간 사용용 제품을 제공하는 데 필요로 하는 탄력적인 제조가 가능하도록 하며, 인발 또는 주조된 탱크를 사용하는 경우에는 저가의 비용으로 높은 생산성을 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 관련하여서 설명되었으나, 앞서 설명된 본 발명의 기술적 사성의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변화나 수정 및 변경이 가능할 것이다. 따라서, 뒤따르는 본 발명의 특허청구범위는 그와 같은 변화나 수정 및 변경이 본 발명의 진정한 범위 및 사상내에서 행해지는 것을 포함하게 될 것이다.

Claims

핀 배열에 의해 서로 연결되고 적어도 한쪽의 핀 배열부로부터 외측으로 연장된 단부를 구비하는 복수 개의 튜브를 갖는 코어 조립체;

튜브 단부 주위에 배열되는 탄성 중합체 그라밋;

상기 코어 조립체로 유입 또는 그로부터 유출되는 액체의 수용을 위한 탱크; 및

수밀성의 밀폐된 튜브와 헤더 연결부를 제공하는 탄성 중합체 그라밋과 튜브 단부가 수용되는 헤더 통공이 구비된 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장형성되며 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 연결되는 측벽으로 이루어진 헤더로 구성되며, 이때 상기 측벽은 튜브 단부와 헤더 통공 내부에 수용된 탄성 중합체 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열이 분산되도록 함과 아울러 그 열에 의해서 탄성 중합체 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되기에 충분한 길이만큼 연장되도록 구성됨을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 헤더는 상기 베이스 플레이트부로부터 연장되어 절곡된 측벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서 상기 헤더부는 베이스 플레이트부로부터 연장되는 절곡된 측벽과 단부벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어지고, 상기 측벽과 단부벽은 코너부에서 서로 연결되어 개방된 박스형 구조를 형성함을 특징으로 하는 열교환기.
제3항에 있어서, 상기 베이스 플레이트부는 실질적으로 평탄면을 이루며 상기 측벽과 단부벽은 상기 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 헤더는 상기 베이스 플레이트부로부터 연장되는 인발성형된 측벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기.
제5항에 있어서, 상기 베이스 플레이트부는 실질적으로 평면이고 상기 측벽과 단부벽은 상기 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 탄성 중합체 그라밋은 내열성 실리콘 고무로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 튜브 단부의 적어도 한편에는 그 단부의 통공을 가로지르는 보강부재가 포함되고, 그 보강부재는 상기 코어 조립체의 핀 배열부까지는 연장되지 않은 채 튜브의 단부 통공으로부터 탄성 중합체 그라밋이 배열된 주위의 튜브까지 연장형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
핀 배열에 의해 서로 연결되고 적어도 한쪽의 핀 배열부로부터 외측으로 연장된 단부를 구비하는 복수 개의 튜브를 갖는 코어 조립체;

튜브 단부 주위에 배열되는 탄성 중합체 그라밋;

상기 코어 조립체로 유입 또는 그로부터 유출되는 액체의 수용을 위한 탱크부; 및

수밀성의 밀폐된 튜브와 헤더 연결부를 제공하는 탄성 중합체 그라밋과 튜브 단부가 수용되는 통공이 구비된 실질적으로 평탄면인 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장형성되며 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 연결되는 측벽과 단부벽으로 이루어진 헤더로 구성되고, 이때 상기 측벽과 단부벽은 튜브 단부와 헤더 통공 내부에 수용된 탄성 중합체 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열이 발산되도록 함과 아울러 그 열에 의해서 탄성 중합체 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되기에 충분한 길이만큼 연장되도록 구성됨을 특징으로 하는 열교환기.
제9항에 있어서, 상기 헤더는 인발 또는 절곡에 의해 상기 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직을 이루는 측벽과 단부벽을 갖는 단일 금속판으로 구성되며, 이때 상기 측벽과 단부벽은 코너부에서 서로 연결되어 개방형 박스구조를 이룸을 특징으로 하는 열교환기.
제10항에 있어서, 상기 탄성 중합체 그라밋은 내열성 실리콘 고무로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기.
제9항에 있어서, 상기 튜브 단부의 적어도 한편에는 그 단부의 통공을 가로지르는 보강부재가 포함되고, 그 보강부재는 상기 코어 조립체의 핀 배열부까지는 연장되지 않은 채 튜브의 단부 통공으로부터 탄성 중합체 그라밋이 배열된 주위의 튜브까지 연장형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
a) 코어 조립체의 적어도 어느 한쪽에서 핀 배열부로부터 외측으로 연장되는 단부가 구비되며 핀 배열에 의해 서로 연결되는 다수개의 튜브와 튜브 단부에 배열되는 탄성 중합체 그라밋이 구비된 코어 조립체를 제공하는 단계;

b) 코어 조립체로 유입 또는 그로부터 유출되는 유체를 수용하기 위한 개방된 단부를 갖는 탱크를 제공하는 단계;

c) 상기 튜브 단부가 수용되는 통공이 내부에 구비된 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장형성되며 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 연결되는 측벽으로 이루어지며, 이때 상기 측벽은 탱크와의 용접시 발생되는 열이 발산되도록 함과 아울러 용접열에 의해서 탄성 중합체 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되기에 충분한 길이만큼 연장되도록 구성된 헤더를 제공하는 단계;

d) 베이스 플레이트부의 통공으로 튜브 단부와 그라밋을 삽입함에 의해 밀폐된 수밀성의 튜브와 헤더 연결부가 얻어지도록 헤더를 코어 조립체에 부착하는 단계; 및

e) 상기 헤더를 코어 조립체에 부착시킨 다음, 튜브와 헤더 연결부에서 상기 탄성 중합체 그라밋의 밀폐성능 감소를 초래함이 없이 튜브 단부와 탄성 중합체 그라밋이 베이스 플레이트부의 통공에 장착된 상태에서 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접이 이루어지도록 상기 헤더에 탱크의 개방 단부를 용접하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 헤더는 단일 금속판으로 이루어지고 상기 금속판의 가장자리부를 절곡하여 베이스 플레이트부로부터 연장되는 측벽을 형성하는 단계를 부가적으로 포함함을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 헤더는 단일 금속판으로 이루어지며: i) 상기 금속판 가장자리부를 절곡하여 베이스 플레이트부로부터 연장된 측벽과 단부벽이 형성되도록 하는 단계와 ii) 코너부에서 측벽과 단부벽을 연결하여 개방형 박스구조로 성형되도록 하는 단계를 부가적으로 포함함을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제15항에 있어서, 상기 베이스 플레이트부는 실질적으로 평면이고 측벽과 단부벽은 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직한 상태로 절곡됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 헤더는 단일 금속판으로 이루어지고 상기 금속판을 인발하여 상기 베이스 플레이트부로부터 연장되는 측벽이 형성되도록 함을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제13항에 있어서, (a)단계는 내열성 실리콘 고무로 이루어진 탄성 중합체 그라밋을 제공하는 것을 포함함을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제13항에 있어서, 적어도 어느 한쪽의 튜브 단부의 통공 내부에 그 통공을 가로지르는 보강부재를 삽입하는 단계를 부가적으로 포함하며, 이때 상기 보강부재는 상기 코어 조립체의 핀 배열부로까지는 연장되지 않고 튜브 단부의 통공으로부터 탄성 중합체 그라밋으로 둘러싸인 튜브 단부측까지 연장됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
핀 배열에 의해 서로 연결되고 적어도 한쪽의 핀 배열부로부터 외측으로 연장된 단부를 구비하는 복수개의 튜브를 갖는 코어 조립체;

튜브 단부 주위에 배치되는 탄성 중합체 그라밋;

튜브 단부의 적어도 한편에는 통공을 가로지르도록 위치하되 상기 코어 조립체의 핀 배열부까지는 연장되지 않은 채 튜브의 단부 통공으로부터 탄성 중합체 그라밋이 배열된 주위의 튜브까지 연장형성된 보강부재; 및

튜브 단부와 탄성 중합체 그라밋이 수용되는 통공이 구비되어 밀폐된 수밀성 튜브와 헤더 연결부를 형성하는 헤더를 포함하며 코어 조립체로 유입되고 그로부터 유출되는 유체를 수용하기 위한 탱크로 구성됨을 특징으로 하는 열교환기.
제20항에 있어서, 상기 헤더는 그 내부에 통공이 구비된 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장되어 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 연결되는 측벽으로 구성되며, 상기 측벽은 튜브 단부와 탄성 중합체 그라밋이 헤더 통공에 장착된 상태에서 상기 탱크와 헤더를 용접할 때 탄성 중합체 그라밋의 밀폐력 감소가 초래되지 않을 정도의 용접열의 발산에 충분한 거리만큼 연장됨을 특징으로 하는 열교환기.
제20항에 있어서, 상기 헤더는 상기 베이스 플레이트부로부터 연장되어 절곡된 측벽과 단부벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어지고, 상기 측벽과 단부벽은 코너부에서 연결되어 개방형 박스구조를 이룸을 특징으로 하는 열교환기.
제20항에 있어서, 상기 탄성 중합체 그라밋은 내열성 실리콘 고무로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기.
헤더와는 별도의 구성 부품으로서 코어 조립체를 유,출입하는 액체가 수용되는 개방단부가 구비된 탱크를 제공하는 단계;

각기 아래와 같이 구조를 갖는,

ⅰ) 핀 배열에 의해 서로 연결되고 코어 조립체의 적어도 어느 한쪽에 핀

배열로부터 연장되는 튜브 단부가 구비된 다수개의 튜브를 갖는 코어

조립체,와

ⅱ) 튜브 단부 수용을 위한 탄성 중합체 그라밋이 그 내부에 배치되는 통

공이 구비되고, 통공이 구비된 베이스와 상기 베이스면으로부터 연장

형성되는 측벽으로 구성되며, 이때 상기 측벽은 상기 탱크와 헤더간의

용접시 발생되는 열의 발산에 충분하면서도 튜브 단부와 그라밋이 헤

더부 통공에 수용된 상태에서 용접이 행해질 때 용접열에 의해 밀폐력

이 저하되는 것이 방지될 수 있는 정도의 길이로 연장형성되도록 구성

된 헤더,

로 이루어지며, 베이스 플레이트부의 통공에 수용되어 밀폐구조의 수밀성 튜브와 헤더 연결부를 형성하는 탄성 중합체 그라밋 내부로 튜브 단부가 삽입됨에 의해서 상기 헤더가 상기 코어 조립체에 부착되도록 하여 결합된 코어 조립체와 헤더를 제공하는 단계; 및

튜브 단부와 탄성 중합체 그라밋이 베이스 플레이트부의 통공에 수용된 상태에서 용접을 행함에 있어 상기 튜브와 헤더 연결부에서 상기 탄성 중합체 그라밋의 밀폐력 저하를 초래함이 없이 상기 헤더와 탱크의 개방 단부를 용접하여 하나 또는 그 이상의 용접부를 형성하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 헤더는 단일 금속판의 가장자리부를 절곡하여 베이스 플레이트부로부터 측벽이 연장되도록 구성됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제 24항에 있어서, 상기 헤더는 단일 금속판의 가장자리부를 절곡하여 베이스 플레이트부로부터 측벽과 단부벽이 연장형성되도록 구성되며, 상기 측벽과 단부벽은 코너부에서 서로 연결되어 개방형 박스 구조를 이룸을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제26항에 있어서, 상기 베이스 플레이트부는 실질적으로 평면이고 측벽과 단부벽은 베이스 플레이트부에 대하여 수직으로 절곡되어짐을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 헤더는 인발에 의해 베이스 플레이트부로부터 측벽이 연장형성된 단일 금속판으로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 탄성 중합체 그라밋은 내열성 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제24항에 있어서, 튜브 단부의 적어도 한쪽에는 그 단부의 통공을 가로지르는 보강부재가 형성되고, 그 보강부재는 튜브 단부 통공으로부터 코어 조립체의 핀 배열부로까지는 연장되지 않는 범위의 탄성 중합체 그라밋으로 둘러싸인 튜브 단부측까지 연장 형성됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 코어 조립체는 핀 배열의 양쪽으로 튜브 단부가 연장됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
핀 배열에 의해 서로 연결되며, 각 단부에 통공이 구비되고, 적어도 한쪽의 핀 배열부로부터 외측으로 연장된 단부를 구비하는 복수개의 튜브를 갖는 코어 조립체;

튜브 단부 주위에 배열되는 탄성 중합체 그라밋; 및

수밀성의 밀폐된 튜브와 헤더 연결부를 제공하는 탄성 중합체 그라밋과 튜브 단부가 수용되는 통공이 구비된 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장 형성되며 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 연결되는 측벽으로 이루어지며, 탱크와는 별개로 구성되어 탱크에의 부착 전에 튜브와 베이스 플레이트부 사이의 연결부에 대한 검사와 시험이 가능하게 구성되는 헤더로 이루어지고, 이때 상기 측벽은 베이스 플레이트부로부터 충분한 거리만큼 연장된 자유단부를 지님으로서 튜브 단부와 베이스 플레이트부의 통공 내부에 수용된 탄성 중합체 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열이 발산되도록 함과 아울러 그 열에 의해서 탄성 중합체 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되도록 구성됨을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제32항에 있어서, 상기 헤더는 상기 베이스 플레이트부로부터 연장되어 절곡된 측벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제32항에 있어서 상기 헤더는 베이스 플레이트로부터 연장되는 절곡된 측벽과 단부벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어지고, 상기 측벽과 단부벽은 코너부에서 서로 연결되어 개방된 박스형 구조를 형성함을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제34항에 있어서, 상기 베이스 플레이트부는 실질적으로 평탄면을 이루며 상기 측벽과 단부벽은 상기 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제32항에 있어서, 상기 헤더는 상기 베이스 플레이트부로부터 연장되는 인발성형된 측벽을 갖는 단일 금속판으로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제36항에 있어서, 상기 베이스 플레이트부는 실질적으로 평면이고 상기 측벽과 단부벽은 상기 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제32항에 있어서, 상기 탄성 중합체 그라밋은 그 그라밋이 베이스 플레이트부의 통공에 수용된 상태에서 헤더와 탱크를 용접할 때 그라밋의 밀폐특성 악화가 초래되는 것이 방지되기에 충분한 내열성 실리콘 고무로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제32항에 있어서, 튜브 단부의 적어도 한편에는 그 단부의 통공을 가로지르는 보강부재가 포함되고, 그 보강부재는 상기 코어 조립체의 핀 배열부까지는 연장되지 않은 채 튜브의 단부 통공으로부터 탄성 중합체 그라밋이 배열된 주위의 튜브까지 연장 형성됨을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
핀 배열에 의해 서로 연결되며, 각 단부에 통공이 구비되고, 적어도 한쪽의 핀 배열부로부터 외측으로 연장된 단부를 구비하는 복수개의 튜브를 갖는 코어 조립체;

튜브 단부 주위에 배열되는 탄성 중합체 그라밋; 및

수밀성의 밀폐된 튜브와 헤더 연결부를 제공하는 탄성 중합체 그라밋과 튜브 단부가 수용되는 통공이 구비된 실질적으로 평면을 이루는 베이스 플레이트부와 그 베이스 플레이트부로부터 연장형성되며 하나 또는 그 이상의 수밀성 용접부에 의해 탱크에 연결되는 측벽과 단부벽으로 이루어지며, 탱크와는 별개로 구성되어 탱크의 부착 전에 튜브와 베이스 플레이트부 사이의 연결부에 대한 검사와 시험이 가능하게 구성된 헤더로 이루어지고, 이때 상기 측벽과 단부벽은 베이스 플레이트부로부터 최소 1.5인치(one-half inch)만큼 외측으로 연장된 자유단부를 지님으로서 튜브 단부와 베이스 플레이트부의 통공 내부에 수용된 탄성 중합체 그라밋이 구비된 헤더와 탱크를 용접할 때 발생되는 열이 발산되도록 함과 아울러 그 열에 의해서 탄성 중합체 그라밋의 밀폐특성이 저하되는 것이 방지되도록 구성됨을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제40항에 있어서, 상기 헤더는 인발 또는 절곡에 의해 상기 베이스 플레이트부에 대하여 실질적으로 수직한 측벽과 단부벽을 갖는 단일 금속판으로 구성되며, 이때 상기 측벽과 단부벽은 코너부에서 서로 연결되어 개방형 박스구조를 이룸을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제41항에 있어서, 상기 그라밋은 그라밋이 헤더부 통공에 위치하는 동안에 헤더부를 탱크부와 용접할 때 그라밋의 밀봉특성 악화가 초래되는 것이 방지되기에 충분한 내열성 실리콘 고무로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.
제40항에 있어서, 튜브 단부의 적어도 한편에는 그 단부의 통공을 가로지르는 보강부재가 포함되고, 그 보강부재는 상기 코어 조립체의 핀 배열부까지는 연장되지 않은 채 튜브의 단부 통공으로부터 탄성 중합체 그라밋이 배열된 주위의 튜브까지 연장 형성됨을 특징으로 하는 열교환기용 코어와 헤드 조립체.