KR100831876B1

KR100831876B1 - 헤더탱크 및 이를 포함하는 열교환기

Info

Publication number: KR100831876B1
Application number: KR1020060079348A
Authority: KR
Inventors: 김재훈
Original assignee: 모딘코리아 유한회사
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-05-22
Also published as: KR20080017756A; CN101131309B; CN101131309A

Abstract

본 발명은 헤더탱크 및 이를 포함하는 열교환기에 관한 것으로서, 특히, 내측 종방향으로 냉매유로가 형성되는 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프가 측벽을 통해 상호 밀착고정되고 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프의 횡방향으로 유출파이프 및 유입파이프가 삽입되는 구성으로, 냉매의 누수를 방지하여 제품의 품질을 향상시키고, 다양한 냉매유로를 통한 냉매의 공급이 가능하고, 차량 내 제품 구성을 배치함에 있어서 효과적인 공간활용이 이루어지도록 할 수 있는 특징이 있다.

헤더파이프, 헤더탱크, 열교환기, 튜브, 방열핀

Description

헤더탱크 및 이를 포함하는 열교환기{HEADER TANK AND HEAT EXCHANGER INCLUDING THE SAME}

도 1은 종래기술에 따른 헤더탱크를 도시한 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 헤더탱크를 도시한 결합 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 헤더탱크를 도시한 평면도.

도 5a는 접합부가 상부에 형성된 헤더파이프의 횡단면도.

도 5b는 도 4의 "AA"부분을 절개하여 도시한 것으로 접합부가 측벽에 형성된 헤더파이프의 횡단면도.

도 6은 도 4의 "BB"부분을 절개하여 도시한 헤더파이프의 횡단면도.

도 7은 도 4의 "CC"부분을 절개하여 도시한 헤더파이프의 횡단면도.

도 8은 본 발명에 따른 헤더탱크에 결합되는 입출파이프를 도시한 측면도.

도 9는 본 발명에 따른 열교환기에서 냉매가 유동되는 흐름을 도시한 상태도.

도 10은 본 발명의 변형예에 따른 열교환기에서 냉매가 유동되는 흐름을 도시한 상태도.

도 11은 본 발명의 다른 변형예에 따른 열교환기에서 냉매가 유동되는 흐름을 도시한 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100 : 헤더탱크 110 : 헤더파이프

120 : 입출파이프 130 : 배플

140 : 마감격벽 150 : 냉매유로

160 : 입출유로

본 발명은 헤더탱크 및 이를 포함하는 열교환기에 관한 것으로서, 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프의 측벽이 상호 밀착고정되는 헤더파이프의 횡방향으로 복수개의 입출파이프가 삽입되어 냉매의 누수를 방지하고 차량 내 효과적인 공간활용이 가능한 헤더탱크 및 이를 포함하는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 열교환기는 공조장치와 엔진냉각수 계통에 설치되어 냉매및 냉각수를 외부공기의 유동을 통해 원하는 온도로 변화시키는데, 특히, 이러한 열교환기 중 증발기는 냉매가 흐르는 다수의 튜브와 방열을 돕는 방열핀이 구비되고, 튜브의 단부에는 헤더파이프가 연결되는 구조로 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 열교환기에 관하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래 열교환기 구성의 일례를 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 열교환기는 방열핀(4)이 삽입된 튜브(3)가 다수개 배열되어 코어(5)를 형성하고, 코어(5)의 양단에는 한 쌍의 헤더탱크(1),(2)가 설치되며, 이들 중 어느 하나의 헤더탱크(1)에는 냉매가 유입 및 유출되는 냉매파이프(6),(7)가 어댑터(8)를 통해 연결되기도 한다.

이때 종래 헤더탱크(1),(2)는 상측이 개방된 U자형 단면을 이루도록 압출성형의 방법으로 제조되는 헤더본체(10)와, 헤더본체(10)의 상측을 덮기 위한 헤더플레이트(20)와, 헤더본체(10)의 내부 길이 방향을 따라 헤더본체(10)의 내부공간을 종방향으로 격리시키는 격벽부재(50)와, 헤더본체(10)의 중단에 결합되어 헤더본체(10)의 내부공간을 횡방향으로 격리시키는 중단배플(30)과, 헤더본체(10)의 종방향 양단을 밀폐하기 위한 한 쌍의 마감배플(40)을 포함하여 구성된다. 이때, 헤더플레이트(20)에는 튜브(3)의 말단부와 연통되는 다수의 삽입홀(21)이 형성되고, 격벽부재(50)에는 냉매가 통과되는 관통홀(52)이 다수 형성되며, 냉매파이프(6),(7)가 연결되는 헤더탱크(1)의 마감배플(40)에는 냉매의 유입을 위한 유입통공(41)과 냉매의 유출을 위한 배출통공(42)이 각각 형성된다.

그러나 이와 같은 구성의 종래 헤더탱크(1),(2)는 헤더본체(10)와 헤더본체(10)의 상측을 덮기 위한 헤더플레이트(20) 및 헤더본체(10) 내부공간을 종방향으로 격리시키는 격벽부재(50)가 상호 조립되어 구성되는데, 이때 이들이 접합되는 부위에는 클래드재가 도포되고 브레이징이 이루어짐에 따라, 브레이징 부분 중 클 래드재가 미도포되거나 이들 접합 부위에 미세 틈이 발생되는 경우, 이들 간의 접합이 불완전하게 이루어질 수 있는 우려가 있었다. 이에 따라 종래 헤더탱크(1),(2)의 불완전한 접합 부위에서는 냉매의 누수 현상이 발생될 수 있고, 결국 열교환기의 성능이 저하될 수 있다는 단점이 있었다.

또한, 종래 헤더탱크(1),(2)는 헤더본체(10)와 헤더 플레이트(20)와 격벽부재(50)가 각각 별도로 제작된 후 조립 및 결합되는데, 이와 같은 제조방법은 부품 수와 공정 수가 증가되어 생산성이 저하되고 제조 비용이 상승하는 문제가 있었다.

더하여, 냉매파이프(6),(7)가 연결되는 헤더탱크(1)는 마감배플(40)에 형성된 유입통공(41)과 배출통공(42)을 통해 냉매파이프(6),(7)와 연결되는 바, 이러한 냉매파이프(6),(7)는 헤더탱크(1)의 종방향으로 결합되어 열교환기의 전체 길이를 연장시킨다는 단점이 있었다. 이에 따라 이러한 구성의 열교환기를 차량에 장착하는 경우 차량 내 효과적인 공간활용이 이루어지지 못하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 냉매의 누수를 방지하여 제품의 품질을 향상시키는 헤더탱크 및 이를 포함하는 열교환기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하부면에 튜브가 삽입되는 복수개의 튜브삽입공이 형성되고, 내측 종방향으로 독립된 냉매유로가 형성되는 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프로 구성되는 헤더파이프와, 상기 헤더파이프의 양단에 설치되는 마감격벽과, 상기 제1헤더파이프를 관통하여 제2헤더파이프에 삽입되는 유입파이프와 상기 제1헤더파이프에 삽입되는 유출파이프로 구성되는 입출파이프를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1,2헤더파이프는 통체 파이프로 각각 구성되고 측벽을 통해 상호 밀착고정되고, 클레드가 부착된 판재를 접어서 각각의 헤더파이프를 구성하고 일체 브레이징시 클레드 용융에 의해 상호 결합되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1,2헤더파이프가 접어져 맞닿는 접합부는 제1,2헤더파이프가 상호 밀착되는 밀착 측벽에 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제1헤더파이프에는 상기 유입파이프가 관통하는 관통공이 양측벽에 형성되고, 상기 유출파이프가 삽입되는 삽입공이 일측벽에 형성되고, 상기 제2헤더파이프에는 상기 관통공과 대응되는 삽입공이 상기 제1헤더파이프에 밀착되는 측벽에 형성된다. 또한, 상기 입출파이프는 입출유로가 내측에 형성되어 상기 제1헤더파이프 또는 제2헤더파이프에 삽입되는 수평관통부와, 상기 수평관통부에 연장형성되며 내경이 확대되는 원형확관부를 포함한다.

여기서, 상기 수평관통부와 원형확관부 사이에는 비드부가 더 형성되고, 상기 유입파이프의 원형확관부의 직경은 상기 유출파이프의 원형확관부의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열교환기는 상술한 구조로 구성되는 상측 헤더탱크와, 상기 상측 헤더탱크에 대향 배치되고 내측 종방향으로 냉매유로가 각각 형성되는 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프의 측벽이 상호 밀착고정되고 양단부가 마감격벽이 감싸도록 설치되는 하측 헤더탱크와, 상기 상측 헤더탱크 및 하측 헤더탱크 사이에 병렬로 배치되는 복수개의 튜브와, 상기 튜브 사이에 구비되는 방열핀을 포함하여 브레이징 일체로 결합될 수 있다. 또한, 상기 제1헤더파이프 및 제2헤더파이프의 양단에 설치되는 마감격벽의 가장자리에는 복수개의 결합유닛이 형성될 수 있다.

또한, 상기 상측 헤더탱크의 중간부에는 상기 상측 헤더파이프를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플이 설치되고, 상기 상측 헤더탱크의 일측부에는 입출파이프가 설치되고, 상기 상측 헤더탱크의 타측부 측벽에는 제1헤더파이프와 제2헤더파이프를 연통하는 복수개의 연통로가 형성되어, 상기 유입파이프에서 유입된 냉매가 상기 상측 헤더탱크와 하측 헤더탱크 사이를 4패스 유동하여 상기 유출파이프를 통해 배출될 수 있다.

더하여, 상기 입출파이프가 설치되는 상측 헤더탱크 일측부에는 상기 상측 헤더파이프를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플이 설치되고, 상기 하측 헤더탱크 타측부에는 상기 하측 헤더파이프를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플이 설치되며, 상기 하측 헤더탱크의 타측부 측벽에는 제1헤더파이프와 제2헤더파이프를 연통하는 복수개의 연통로가 형성되어, 상기 유입파이프에서 유입된 냉매가 상기 상측 헤더탱크와 하측 헤더탱크 사이를 6패스 유동하여 상기 유출파이프를 통해 배출될 수 있다.

아울러, 상기 상측 헤더탱크의 중간부에는 입출파이프가 설치되고, 상측 헤 더탱크의 일측부와 타측부에는 상기 상측 헤더파이프를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플이 각각 설치되고, 상기 상측 헤더탱크의 양측부 측벽에는 제1헤더파이프와 제2헤더파이프를 연통하는 복수개의 연통로가 형성되어, 상기 유입파이프에서 유입된 냉매가 상측 헤더탱크 양측으로 분리된 후 상측 헤더탱크와 하측 헤더탱크 사이를 독립된 4패스로 유동하여 상기 유출파이프를 통해 배출될 수 있다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 의한 열교환기와 헤더탱크를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 열교환기의 분해 사시도를 나타낸 도면이고, 도 3는 본 발명에 따른 헤더탱크의 결합 사시도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 헤더탱크를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 헤더탱크의 평면도를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5a는 접합부가 상부에 형성된 헤더파이프의 횡단면도이고, 도 5b 내지 도 7은 도 4의 "AA"부분과 "BB"부분과 "CC"부분을 각각 절개한 헤더파이프의 횡단면도를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환기는 하측 헤더탱크(100')와, 입출파이프(120)가 횡방향으로 삽입되는 상측 헤더탱크(100)와, 상측 헤더탱크(100) 및 하측 헤더탱크(100') 사이에 병렬로 배치되는 복수개의 튜브(3)와, 튜브(3) 사이에 구비되는 방열핀(4)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 상측 헤더탱크(100)의 하부면과 상기 하측 헤더탱크(100')의 상부면에는 튜브(3)가 삽입되는 복수개의 튜브삽입공(119)이 형성된다.

예컨대, 하측 헤더탱크(100')는 내측 종방향으로 독립된 냉매유로(150)를 갖는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)가 상호 밀착고정되는 헤더파이프(110)와, 헤더파이프(110)에 형성된 냉매유로(150)를 횡방향으로 격리시키는 배플(130)과, 헤더파이프(110)의 양단을 페쇄하는 마감격벽(140)을 포함한다.

또한, 상측 헤더탱크(100)는 하측 헤더탱크(100')로부터 소정 거리 이격 배치되는 헤더파이프(110)와, 헤더파이프(110)의 횡방향으로 삽입되는 유입파이프(120a) 및 유출파이프(120b)와, 헤더파이프(110)에 형성된 냉매유로(150)를 횡방향으로 격리시키는 배플(130)과, 헤더파이프(110)의 양단을 페쇄하는 마감격벽(140)을 포함하도록 구성된다. 여기서, 상측 헤더탱크(100) 및 하측 헤더탱크(100) 사이에 배치되는 튜브(3) 및, 튜브(3) 사이에 구비되는 방열핀(4)은 종래 열교환기에 사용되는 튜브(3) 및 방열핀(4)과 동일한 구성하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성의 열교환기에서 액상(L)의 냉매가 유입파이프(120a)를 통해 유입되면, 유입된 냉매는 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)로 인입된 후 튜브를 지나 하측 헤더탱크(100')로 인입되고, 하측 헤더탱크(100')를 유동한 냉매는 다시 튜브(3)를 지나 상측 헤더탱크(100)에 유입되며 냉매에 의한 열교환이 이루어진다. 이러한 냉매에 의한 열교환이 완료되면, 액상(L)에서 기상(G)으로 상변화된 냉매는 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)로 이동한 후 유출파이프(120b)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 열교환기를 구성함에 있어서 상측 헤더탱크(100)는 열교환기의 상부에 위치하며 냉매가 입출되는 입출파이프(120)가 연결되는 헤더탱크(100)를 정의한 것으로, 이하, 헤더파이프(110)와 헤더파이프(110)에 삽입되는 입출파이프(120)를 포함하는 헤더탱크(100)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 헤더파이프(110)는 독립된 냉매유로(150)를 갖는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)가 측벽(112)을 기준으로 상호 밀착 고정된다. 특히, 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)는 내측 종방향으로 냉매가 유동가능한 냉매유로(150)가 형성되는 중공의 관 형상으로 형성된다. 즉, 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)는 종방향으로 수평 연장형성되는 수평면(111)과 수평면(111)의 측부에서 수직방향으로 연장형성되는 측벽(112) 및 측벽(112)의 상부에서 내곡면을 이루도록 연장형성되는 라운딩면(113)을 포함한다.

이러한 구성의 헤더파이프(110)는 용접을 통해 제작될 수 있는데, 특히 용접에 의한 접합부(118)가 헤더파이프(110)의 상부에 형성되는 경우 접합부(118)가 외부로 노출됨에 따라 접합부(118)에 부식이 발생될 수 있고 내구성 또한 저하될 수 있다는 우려가 발생되었다(도 5a 참고). 이에 따라, 본 발명에서는 용접에 의해 접합부(118)를 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)가 상호 밀착되는 밀착 측벽(112)에 형성하므로 접합부(118)의 외부 노출에 따른 부식을 방지하고 내구성이 향상되도록 할 수 있다(도 5b 참고).

종래 헤더탱크의 경우 U자형의 헤더본체와 헤더본체의 상측을 덮는 헤더플레 이트와 헤더본체의 내부공간을 종방향으로 격리시키는 격벽부재가 조립되어 브레이징되는 구성이므로, 이들이 접합되는 부위에는 클래드재가 미도포되거나 미세 틈이 발생될 수 있는 바, 이로 인해 접합이 불완전하게 되어 냉매가 누수될 수 있는 우려가 발생한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 헤더탱크(100)의 경우, 독립된 냉매유로(150)를 갖는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 측벽(112)을 사이에 두고 상호 밀착 고정하므로 냉매가 외부로 누수되지 아니하도록 한다.

제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)에는 유출파이프(120b) 또는 유입파이프(120a)로 구성되는 입출파이프(120)가 헤더파이프(110)의 횡방향으로 삽입된다. 이를 위해 제2헤더파이프(110b)의 일측벽에는 유입파이프(120a)가 삽입되는 유입공(115)이 형성되고 제1헤더파이프(110a)의 양측벽에는 유입파이프(120a)가 관통되는 관통공(114)이 대향되도록 형성되며(도 6 참고), 제1헤더파이프(110a)의 일측벽에는 유출파이프(120b)가 삽입되는 삽입공(116)이 형성된다(도 7 참고). 이로써, 액상(L)의 냉매는 유입파이프(120a)를 통해 제2헤더파이프(110b) 내로 유입된 후 열교환기 내를 순환하고, 열교환기 내를 순환한 기상(G)의 냉매는 제1헤더파이프(110a)에 연결된 유출파이프(120b)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

종래 헤더탱크의 경우 유입파이프 및 유출파이프가 헤더탱크의 종방향으로 연장 설치되는데, 이때 열교환기의 전체 길이가 연장되므로 차량 내 헤더탱크를 장착함에 있어서 공간적인 제한이 발생되는 단점이 있었지만, 본 발명에 의한 헤더탱크(100)의 경우 헤더탱크(100)의 횡방향으로 유입파이프(120a) 및 유출파이 프(120b)가 삽입 설치되므로 차량 내 헤더탱크(100)를 장착함에 있어서 효과적인 공간활용이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 상부면에는 배플홈(117)이 형성되고, 배플홈(117)에는 헤더파이프(110) 내 냉매유로(150)를 횡방향으로 격리시키는 배플(130)이 삽입 설치된다. 이때, 배플(130)은 삽입되는 헤더파이프(110)의 횡단면과 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 배플(130)은 헤더파이프(110) 내 냉매유로(150)를 긴밀하게 격리시킬 수 있다.

더하여, 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 양단에는 이를 감싸며 고정하는 마감격벽(140)이 설치된다. 마감격벽(140)은 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 양단을 감싸도록 결합되는 제1마감격벽(140a)과 제2마감격벽(140b)을 포함하고, 해당 가장자리에는 복수개의 결합유닛(141)이 소정 간격 이격되며 형성된다. 이러한 결합유닛(141)은 헤더파이프(110)의 양단에 결합되는 마감격벽(140)의 고정력을 증대시키기 위한 것으로, 헤더파이프(110)의 가장자리에서 절곡 연장 형성되어 헤더파이프(110)의 양단 외주면에 밀착되도록 구성된다.

이하, 헤더파이프의 횡방향으로 삽입되는 입출파이프에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 헤더탱크에 결합되는 입출파이프의 측면도를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 입출파이프(120)는 헤더파이프(110)의 내측에 삽 입되는 수평관통부(121)와, 수평관통부(121)에 연장형성되며 확대되는 내경을 갖는 원형확관부(122)를 포함하는 구성으로, 해당 내측에는 냉매가 공급 및 배출되는 도 3의 입출유로(160)가 수평관통부(121)와 원형확관부(122)의 내측 공간을 상호 연통시킨다. 이때, 원형확관부(122)의 높이는 입출파이프(120)가 삽입되는 헤더파이프(110)의 높이보다 작게 형성되고, 원형확관부(122)의 입출유로(160) 높이(h2)는 수평관통부(121)의 입출유로(160) 높이(h1)보다 같거나 그 이상인 것이 바람직하다. 또한, 수평관통부(121)와 원형확관부(122) 사이에는 외부로 돌출되는 비드부(123)가 더 형성될 수 있는데, 비드부(123)는 입출파이프(120)와 헤더파이프(110)에 삽입되는 경우 이들의 결합 부위를 통해 냉매가 누수되지 아니하도록 한다.

도 2 또는 도 3을 다시 참고하면, 이러한 구성의 입출파이프(120)는 액상(L)의 냉매를 헤더파이프(110) 내측으로 유입시키기 위한 유입파이프(120a)와, 열교환된 기상의 냉매를 헤더파이프(110)로부터 외부로 배출시키기 위한 유출파이프(120b)로 구분할 수 있다. 즉, 유입파이프(120a)는 제2헤더파이프(110b)의 유입공(115)에 삽입되는 수평관통부(121)를 갖고, 유입파이프(120a)의 원형확관부(122)는 유출파이프(120b)의 원형확관부(122)보다 내경이 작게 형성되며, 수평관통부(121)의 외주연 형상은 유입공(115)의 내경과 대응되는 형상으로 형성된다. 이에 반해, 유출파이프(120b)는 제1헤더파이프(110a)의 삽입공(116)에 삽입되는 수평관통부(121)를 가지며, 수평관통부(121)의 외주연 형상은 삽입공(116) 내경과 대응되는 형상으로 형성된다. 이로써 유입파이프(120a) 또는 유출파이프(120b)가 헤더파 이프(110)에 삽입되는 경우 내부를 유동하는 냉매가 해당 결합부위를 통해 외부로 누수되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 헤더탱크의 제조방법에 관하여 설명한다.

먼저, 헤더파이프(110)와 입출파이프(120)를 마련하고, 헤더파이프(110)의 양단에 배치되는 마감격벽(140)과 헤더파이프(110)를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플(130)을 준비한다. 예컨대, 독립된 냉매유로(150)를 갖는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 성형하되, 제2헤더파이프(110b)의 일측벽과 제1헤더파이프(110a)의 양측벽에는 유입파이프(120a)가 삽입되는 유입공(115)과 관통공(114)을 각각 형성하고(도 6 참고), 제1헤더파이프(110a)의 일측벽에는 유출파이프(120b)가 삽입되는 삽입공(116)을 형성하며(도 7 참고), 헤더파이프(110)의 상부에는 배플(130)이 삽입되는 배플홈(117)을 형성한다. 또한, 제1헤더파이프(110a)의 관통공(114)를 관통하여 제2헤더파이프(110b)의 유입공(115)에 삽입되는 유입파이프(120a)와 제1헤더파이프(110a)의 삽입공(116)에 삽입되는 유출파이프(120b)를 각각 준비한다.

이와 같은 구성의 부품은 결합 예정 위치에 배치되어 상호 조립되는데, 각각의 부품이 접합되는 부위에는 클래드재가 도포되고, 클래드재가 도포되어 조립된 부품은 브레이징되어 상호 결합된다.

여기서, 상술한 클래드재가 도포되어 브레이징되는 부품은 헤더탱크(100)를 구성하기 위한 부품으로 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되지는 아니하며, 헤더 파이프(110)와 입출파이프(120)와 마감격벽(140) 및, 배플(130) 이외에 다른 구성 부품이 더 추가되어 조립될 수 있다.

특히, 열교환기를 제조하는 경우 헤더탱크(100)를 구성하는 부품 이외에 방열핀(4), 튜브(3) 및 하측 헤더탱크(100') 등과 같이 열교환기 제조에 필요한 구성요소를 준비하고, 준비된 각각의 부품들에 클래드재를 도포하여 브레이징하므로 이들을 상호 조립할 수도 있다.

이하, 본 발명에 의한 헤더탱크가 설치되는 열교환기에서 냉매가 유동되는 유동과정을 구체적으로 설명한다.

도 9는 본 발명에 따른 열교환기에서 냉매가 유동되는 흐름을 나타낸 도면이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 변형예에 따른 열교환기에서 냉매가 유동되는 흐름을 나타낸 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기는 상측 헤더탱크(100)의 중간부에 상기 상측 헤더파이프(110)를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플(130)이 설치되고, 상기 상측 헤더탱크(100)의 일측부에 유입파이프(120a)와 유출파이프(120b)로 구성되는 입출파이프(120)가 설치되며, 상측 헤더탱크(100)의 타측부 측벽 즉 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)가 상호 밀착되는 측벽에는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 상호 연통시키는 복수개의 연통로(170)가 형성된다.

예컨대, 유입파이프(120a)을 통해 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이 프(110b)로 냉매가 유입되면 유입된 냉매는 튜브(3)를 통해 하측 헤더탱크(100')의 일측부에 유입된다. 하측 헤더탱크(100')의 일측부에 유입된 냉매는 하측 헤더탱크(100')의 길이방향을 따라 하측 헤더탱크(100')의 타측부에 이동한 후, 튜브(3)를 통해 다시 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)로 이동한다. 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)로 이동한 냉매는 연통로(170)를 통해 제1헤더파이프(110a)로 이동한 후 다시 튜브(3)를 통해 하측 헤더탱크(100')의 타측부로 이동하고, 하측 헤더탱크(100')의 일측부로 이동한 후 튜브(3)를 통해 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)로 이동하여 제1헤더파이프(110a)에 연결된 유출파이프(120b)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같이 유입파이프(120a)에 유입된 냉매는 상측 헤더탱크(100)와 하측 헤더탱크(100') 사이를 4패스 유동한 후 유출파이프(120b)를 통해 유출된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형에 따른 열교환기는 입출파이프(120)가 설치되는 상측 헤더탱크(100) 일측부(예를 들어 상측 헤더탱크(100)의 일단부에서 1/3지점)와, 하측 헤더탱크(100') 타측부(예를 들어 하측 헤더탱크(100')의 타단부에서 1/3지점)에 배플(130)이 각각 설치되고, 하측 헤더탱크(100')의 타측부 측벽 즉 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)가 상호 밀착되는 측벽에는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 연통하는 복수개의 연통로(170)가 형성된다.

즉, 유입파이프(120a)을 통해 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)로 냉매가 유입되면 유입된 냉매는 튜브(3)를 통해 하측 헤더탱크(100')의 일측부에 유입된 후, 상기 하측 헤더탱크(100')에 설치된 배플(130)에 의해 다시 튜브(3)를 통해 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)로 이동한다. 계속하여 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)에 유입된 냉매는 다시 튜브(3)를 통해 하측 헤더탱크(100')로 이동한 후 하측 헤더탱크(100')에 설치된 연통로(170)를 통해 횡방향 이동한 후, 튜브(3)를 통해 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)로 이동한다. 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)에 이동된 냉매는 다시 튜브(3)를 통해 하측 헤더탱크(100')로 이동된 후, 최종적으로 상측 헤더탱크(100)의 유출파이프(120b)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같이, 유입파이프(120a)을 통해 유입된 냉매는 상측 헤더탱크(100)와 하측 헤더탱크(100') 사이를 6패스 유동한 후 상기 유출파이프(120b)를 통해 유출된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 변형에 따른 열교환기는 상측 헤더탱크(100)의 중간부에 유입파이프(120a)와 유출파이프(120b)로 구성되는 입출파이프(120)가 설치되고, 상측 헤더탱크(100)의 일측부와 타측부에 배플(130)이 각각 설치되고, 상측 헤더탱크(100)의 양측부 측벽 즉 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)가 상호 밀착되는 측벽에는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 연통하는 복수개의 연통로(170)가 형성된다.

예컨대, 유입파이프(120a)을 통해 상측 헤더탱크(100)의 제2헤더파이프(110b)에 냉매가 유입되면 유입된 냉매는 제2헤더파이프(110b)의 양단부 방향으로 분리되어 이동한 후 제2헤더파이프(110b)에 마련된 한 쌍의 배플(130)에 의해 하측 헤더탱크(100')로 이동한다. 이때, 본 발명에 의한 열교환기의 일측부와 타측 부에서는 도 9에서 설명한 바와 같은 냉매의 흐름이 각각 형성되고, 열교환기의 일측부와 타측부를 순환한 냉매는 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)로 최종적으로 수렴되어 유출파이프(120b)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같이, 유입파이프(120a)에 유입된 냉매는 상측 헤더탱크(100) 양측 방향으로 분리된 후 상측 헤더탱크(100)와 하측 헤더탱크(100') 사이를 독립된 4패스로 유동한 후 유출파이프(120b)를 통해 유출된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 제1헤더파이프와 제2헤더파이프가 상호 밀착되는 측면에 접합부가 형성되므로, 접합부의 노출시 발생되는 용접에 의한 부식을 방지하고, 제품의 내구성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 냉매의 누수를 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

더하여, 본 발명은 다양한 냉매유로의 형성이 가능하여, 차량 내 각각의 제품 구성을 배치함에 있어서 협소한 공간에 의한 제약을 극복하여 효과적인 공간활용이 이루어지도록 할 수 있다는 이점이 있다.

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상측 헤더탱크(100)와,

상기 상측 헤더탱크(100)에 대향 배치되고 내측 종방향으로 냉매유로(150)가 각각 형성되는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 측벽이 상호 밀착고정되고 양단부가 마감격벽(140)이 감싸도록 설치되는 하측 헤더탱크(100')와,

상기 상측 헤더탱크(100) 및 하측 헤더탱크(110') 사이에 병렬로 배치되는 복수개의 튜브(3)와,

상기 튜브(3) 사이에 구비되는 방열핀(4)을 포함하여 브레이징 일체로 결합되며,

상기 상측 헤더탱크(110)는

하부면에 튜브가 삽입되는 복수개의 튜브삽입공(119)이 형성되고, 내측 종방향으로 독립된 냉매유로(150)가 형성되는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)로 구성되는 헤더파이프(110)와,

상기 헤더파이프(110)의 양단에 설치되는 마감격벽(140)과,

상기 제1헤더파이프(110a)를 관통하여 상기 제2헤더파이프(110b)에 삽입되는 유입파이프(120a)와 상기 제1헤더파이프(110a)에 삽입되는 유출파이프(120b)로 구성되는 입출파이프(120)를 포함하고,

상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)는 통체 파이프로 각각 구성되고 측벽을 통해 상호 밀착고정되며, 상기 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 양단에 설치되는 마감격벽(140)의 가장자리에는 복수개의 결합유닛(141)이 형성되며,

상기 상측 헤더탱크(110)의 상기 제1헤더파이프(110a)에는 상기 유입파이프(120a)가 관통하는 관통공(114)이 양측벽에 형성되고 상기 유출파이프(120b)가 삽입되는 삽입공(116)이 일측벽에 형성되며, 상기 상측 헤더탱크(110)의 상기 제2헤더파이프(110b)에는 상기 관통공(114)과 대응되는 삽입공(115)이 상기 제1헤더파이프(110a)에 밀착되는 측벽에 형성되고,

상기 입출파이프(120)는 입출유로(160)가 내측에 형성되어 상기 제1헤더파이프(110a) 또는 제2헤더파이프(110b)에 삽입되는 수평관통부(121)와, 상기 수평관통부(121)에 연장형성되며 내경이 확대되는 원형확관부(122)를 포함하고, 상기 수평관통부(121)와 원형확관부(122) 사이에는 비드부(123)가 형성되며, 상기 유입파이프(120a)의 원형확관부(122)의 직경은 상기 유출파이프(120b)의 원형확관부(122)의 직경보다 작게 형성되며,

상기 상측 헤더탱크(100)의 중간부에는 입출파이프(120)가 설치되고, 상측 헤더탱크(100)의 일측부와 타측부에는 상기 상측 헤더파이프(110)를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플(130)이 각각 설치되고, 상기 상측 헤더탱크(100)의 양측부 측벽에는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 연통하는 복수개의 연통로(170)가 형성되어, 상기 유입파이프(120a)에서 유입된 냉매가 상측 헤더탱크(100) 양측으로 분리된 후 상측 헤더탱크(100)와 하측 헤더탱크(100') 사이를 독립된 4패스로 유동하여 상기 유출파이프(120b)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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상측 헤더탱크(100)와,

상기 상측 헤더탱크(100)에 대향 배치되고 내측 종방향으로 냉매유로(150)가 각각 형성되는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 측벽이 상호 밀착고정되고 양단부가 마감격벽(140)이 감싸도록 설치되는 하측 헤더탱크(100')와,

상기 상측 헤더탱크(100) 및 하측 헤더탱크(110') 사이에 병렬로 배치되는 복수개의 튜브(3)와,

상기 튜브(3) 사이에 구비되는 방열핀(4)을 포함하여 브레이징 일체로 결합되며,

상기 상측 헤더탱크(110)는

하부면에 튜브가 삽입되는 복수개의 튜브삽입공(119)이 형성되고, 내측 종방향으로 독립된 냉매유로(150)가 형성되는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)로 구성되는 헤더파이프(110)와,

상기 헤더파이프(110)의 양단에 설치되는 마감격벽(140)과,

상기 제1헤더파이프(110a)를 관통하여 상기 제2헤더파이프(110b)에 삽입되는 유입파이프(120a)와 상기 제1헤더파이프(110a)에 삽입되는 유출파이프(120b)로 구성되는 입출파이프(120)를 포함하고,

상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)는 각각 클레드가 부착된 판재를 접어서 구성되고 일체 브레이징시 클레드 용융에 의해 상호 결합되며, 상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)가 접어져 맞닿는 접합부(118)는 상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)가 상호 밀착되는 밀착 측벽에 위치하도록 구성되며, 상기 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 양단에 설치되는 마감격벽(140)의 가장자리에는 복수개의 결합유닛(141)이 형성되며,

상기 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)에는 상기 유입파이프(120a)가 관통하는 관통공(114)이 양측벽에 형성되고 상기 유출파이프(120b)가 삽입되는 삽입공(116)이 일측벽에 형성되며, 상기 상측 헤더탱크(100)의 상기 제2헤더파이프(110b)에는 상기 관통공(114)과 대응되는 삽입공(115)이 상기 제1헤더파이프(110a)에 밀착되는 측벽에 형성되고,

상기 입출파이프(120)는 입출유로(160)가 내측에 형성되어 상기 제1헤더파이프(110a) 또는 제2헤더파이프(110b)에 삽입되는 수평관통부(121)와, 상기 수평관통부(121)에 연장형성되며 내경이 확대되는 원형확관부(122)를 포함하고, 상기 수평관통부(121)와 원형확관부(122) 사이에는 비드부(123)가 형성되며, 상기 유입파이프(120a)의 원형확관부(122)의 직경은 상기 유출파이프(120b)의 원형확관부(122)의 직경보다 작게 형성되며,

상기 입출파이프(120)가 설치되는 상측 헤더탱크(100) 일측부에는 상기 상측 헤더파이프(110)를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플(130)이 설치되고,

상기 하측 헤더탱크(100') 타측부에는 상기 하측 헤더파이프(110b)를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플(130)이 설치되며, 상기 하측 헤더탱크(100')의 타측부 측벽에는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 연통하는 복수개의 연통로(170)가 형성되어, 상기 유입파이프(120a)에서 유입된 냉매가 상기 상측 헤더탱크(100)와 하측 헤더탱크(100') 사이를 6패스 유동하여 상기 유출파이프(120b)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
상측 헤더탱크(100)와,

상기 상측 헤더탱크(100)에 대향 배치되고 내측 종방향으로 냉매유로(150)가 각각 형성되는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 측벽이 상호 밀착고정되고 양단부가 마감격벽(140)이 감싸도록 설치되는 하측 헤더탱크(100')와,

상기 상측 헤더탱크(100) 및 하측 헤더탱크(110') 사이에 병렬로 배치되는 복수개의 튜브(3)와,

상기 튜브(3) 사이에 구비되는 방열핀(4)을 포함하여 브레이징 일체로 결합되며,

상기 상측 헤더탱크(110)는

하부면에 튜브가 삽입되는 복수개의 튜브삽입공(119)이 형성되고, 내측 종방향으로 독립된 냉매유로(150)가 형성되는 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)로 구성되는 헤더파이프(110)와,

상기 헤더파이프(110)의 양단에 설치되는 마감격벽(140)과,

상기 제1헤더파이프(110a)를 관통하여 상기 제2헤더파이프(110b)에 삽입되는 유입파이프(120a)와 상기 제1헤더파이프(110a)에 삽입되는 유출파이프(120b)로 구성되는 입출파이프(120)를 포함하고,

상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)는 각각 클레드가 부착된 판재를 접어서 구성되고 일체 브레이징시 클레드 용융에 의해 상호 결합되며, 상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)가 접어져 맞닿는 접합부(118)는 상기 제1,2헤더파이프(110a),(110b)가 상호 밀착되는 밀착 측벽에 위치하도록 구성되며, 상기 제1헤더파이프(110a) 및 제2헤더파이프(110b)의 양단에 설치되는 마감격벽(140)의 가장자리에는 복수개의 결합유닛(141)이 형성되며,

상기 상측 헤더탱크(100)의 제1헤더파이프(110a)에는 상기 유입파이프(120a)가 관통하는 관통공(114)이 양측벽에 형성되고 상기 유출파이프(120b)가 삽입되는 삽입공(116)이 일측벽에 형성되며, 상기 상측 헤더탱크(100)의 상기 제2헤더파이프(110b)에는 상기 관통공(114)과 대응되는 삽입공(115)이 상기 제1헤더파이프(110a)에 밀착되는 측벽에 형성되고,

상기 입출파이프(120)는 입출유로(160)가 내측에 형성되어 상기 제1헤더파이프(110a) 또는 제2헤더파이프(110b)에 삽입되는 수평관통부(121)와, 상기 수평관통부(121)에 연장형성되며 내경이 확대되는 원형확관부(122)를 포함하고, 상기 수평관통부(121)와 원형확관부(122) 사이에는 비드부(123)가 형성되며, 상기 유입파이프(120a)의 원형확관부(122)의 직경은 상기 유출파이프(120b)의 원형확관부(122)의 직경보다 작게 형성되며,

상기 상측 헤더탱크(100)의 중간부에는 입출파이프(120)가 설치되고, 상측 헤더탱크(100)의 일측부와 타측부에는 상기 상측 헤더파이프(110)를 횡방향으로 격리시키기 위한 배플(130)이 각각 설치되고, 상기 상측 헤더탱크(100)의 양측부 측벽에는 제1헤더파이프(110a)와 제2헤더파이프(110b)를 연통하는 복수개의 연통로(170)가 형성되어, 상기 유입파이프(120a)에서 유입된 냉매가 상측 헤더탱크(100) 양측으로 분리된 후 상측 헤더탱크(100)와 하측 헤더탱크(100') 사이를 독립된 4패스로 유동하여 상기 유출파이프(120b)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 열교환기.