KR101207839B1 - 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 열교환기의 양측에 구비되는 헤더탱크에 별도의 영역 분리용 구조물을 설치하여 압축공기와 냉각수의 유로를 분리하고, 열교환기의 코어를 상측과 하측으로 분리하여 상측 코어에서 압축공기와 열교환된 냉각수만 하측 코어에 열교환 되도록 함으로써, 상기 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비됨에 따라 전체 시스템이 차지하는 공간과 부품수가 줄고, 수랭식 인터쿨러 및 보조 라디에이터 사이에 냉각수가 유동되는 유로의 길이가 줄어들어 신속한 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에 관한 것이다.

Description

수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기{Integrated heat exchanger having sub-radiator and watercool charge air cooler}
본 발명은 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 열교환기의 양측에 구비되는 헤더탱크에 별도의 영역 분리용 구조물을 설치하여 압축공기와 냉각수의 유로를 분리하고, 열교환기의 코어를 상측과 하측으로 분리하여 상측 코어에서 압축공기와 열교환된 냉각수만 하측 코어에 열교환되도록 함으로써, 상기 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비됨에 따라 전체 시스템이 차지하는 공간과 부품수가 줄고, 수랭식 인터쿨러 및 보조 라디에이터 사이에 냉각수가 유동되는 유로의 길이가 줄어들어 신속한 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에 관한 것이다.
인터쿨러(Intercooler)는 엔진 출력을 높이기 위해 과급기에 의해 고온ㆍ고압으로 압축된 공기를 식혀주는 장치이다.
대체적으로 디젤 기관을 사용하는 차량에 있어서 엔진의 출력을 향상시키기 위해 엔진의 실린더 내부로 압축공기를 공급하는 과급기를 사용한다.
그러나 상기 과급기에 의해 급속히 압축된 공기는 온도가 매우 높아져 부피가 팽창하고 산소 밀도가 떨어지게 되어 결과적으로 실린더안의 충전효율이 저하되는 현상이 발생된다.
따라서 상기 인터쿨러가 상기 과급기에 의해 압축된 고온의 공기를 냉각함으로써, 상기 인터쿨러가 구비되는 차량은 엔진 실린더의 흡입효율이 높아지고, 연소효율이 향상되어 연비가 높아지는 것은 물론 이산화탄소 및 매연 등 환경에 유해한 배기가스의 배출도 크게 줄어들게 된다.
이러한 역할을 담당하는 인터쿨러는 냉각방식에 따라 수랭식과 공랭식으로 나눌 수 있다.
일반적으로 가장 많이 사용되는 공랭식 인터쿨러(10′)의 일예를 도 1에 도시하였으며, 상기 도 1에 도시한 인터쿨러는 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제1헤더탱크(20′) 및 제2헤더탱크(30′); 상기 제1헤더탱크(20′) 또는 제2헤더탱크(30′)에 각각 형성되어 공기가 유입되는 입구파이프(40′) 및 배출되는 출구파이프(50′); 상기 제1헤더탱크(20′) 및 제2헤더탱크(30′)에 양 단이 고정되어 공기 통로를 형성하는 복수개의 튜브(60′); 및 상기 튜브(60′) 사이에 개재되는 핀(70′); 을 포함하여 형성된다.
이 때, 상기 인터쿨러(10′)는 외부 공기가 엔진의 배기압에 의한 터빈의 회전에 의해 압축된 상태로 강제 송풍되어 상기 입구파이프(40′)를 통해 상기 제1헤더탱크(20′)로 유입된다.
상기 제1헤더탱크(20′)로 유입된 공기는 상기 튜브(60′)의 공기 유로를 따라 상기 제2헤더탱크(30′)로 이동되면서 외부 핀(70′) 사이를 통과하는 공기와 열교환되어 냉각되고, 상기 제2헤더탱크(30′)의 출구파이프(50′)를 통해 배출된다.
한편, 수랭식 인터쿨러(10)는 공랭식 인터쿨러(10′)와 그 원리는 유사하나, 인터쿨러를 냉각시킬 때 외부 공기 대신 차량의 냉각수나 물을 이용하여 인터쿨러를 냉각시키는 방식으로 냉각효율은 우수하나 구조가 복잡하여 설치가 어려울 뿐만 아니라 유지보수가 어렵다는 문제점이 있다.
도 2에서는 종래의 수랭식 인터쿨러(10)가 구성되는 냉각 시스템을 간략하게 도시하였다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 수랭식 인터쿨러(10)는 상기 과급기에 의해 압축된 고온의 공기와 열교환된 냉각수를 다시 냉각하기 위한 보조 라디에이터(20)가 추가로 구비된다.
또한, 상기 수랭식 인터쿨러(10) 및 보조 라디에이터(20) 내부에 유동되는 냉각수가 순환되도록 냉각수 유로(40) 및 별도의 워터펌프(30)가 구비된다.
이에 따라, 별도의 워터 펌프(30) 설치로 인해 공간이 많이 필요하게 되며, 부품수가 증가하게 된다는 단점이 있다.
따라서 상기 과급기에 의해 압축된 고온의 공기와 냉각수와의 열교환 방식이 간단하며, 조립이 간편하고, 공간 활용이 용이한 수랭식 인터쿨러 및 보조 라디에이터의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기의 양측에 구비되는 헤더탱크에 별도의 영역 분리용 구조물을 설치하여 과급기에서 압축된 고온의 압축공기와 냉각수의 유로를 분리하고, 열교환기의 코어를 상측과 하측으로 분리하여 상측 코어에서 압축공기와 열교환된 냉각수만 하측 코어에 열교환되도록 함으로써, 상기 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비될 수 있도록 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비되는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 일측 탱크 벽면에 워터펌프가 설치되도록 함으로써, 전체 시스템이 차지하는 공간과 부품수가 줄고, 수랭식 인터쿨러 및 보조 라디에이터 사이에 냉각수가 유동되는 유로의 길이가 줄어들어 신속한 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 제1헤더(110)와 제1탱크(120)의 결합에 의해 형성되는 제1헤더탱크(100); 제2헤더(210)와 제2탱크(220)의 결합에 의해 형성되며, 상기 제1헤더탱크와 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제2헤더탱크(200); 상기 제1탱크(120) 또는 제2탱크(220)에 형성되어 공기가 유입되는 제1입구파이프(310) 및 배출되는 제1출구파이프(300); 상기 제1탱크(120) 또는 제2탱크(220)에 형성되어 냉각수가 유입되는 제2입구파이프(410) 및 배출되는 제2출구파이프(400); 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 양단이 고정되며, 제1격벽(530)에 의해 내부 공간이 분리되어 공기가 유동되는 제1유로(510) 및 냉각수가 유동되는 제2유로(520)가 형성되는 복수개의 튜브(500); 상기 튜브(500) 사이에 개재되는 복수개의 핀(600); 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 내측에 구비되고, 상기 제1입구파이프(310) 또는 제1출구파이프(300)와 연통되어 상기 제1유로(510)로 공기가 유동되도록 형성된 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800); 및 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 제2입구파이프(410)가 형성되는 측 내부 공간이 분리되도록 설치되어 냉각수의 유동을 조절하는 구획부재(900); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구획부재(900)는 상기 제1유로분리부(700) 또는 제2유로분리부(800) 중 어느 하나와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(400)는 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 상기 구획부재(900)가 구비되는 어느 하나에 형성되며, 상기 구획부재(900)에 의해 분리되는 다른 공간에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1입구파이프(310) 및 제2입구파이프(410)는 상기 제1유로(510)에 유동되는 공기 및 제2유로(520)에 유동되는 냉각수가 서로 반대방향으로 유동되도록 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 중 서로 다른 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)는 상기 튜브(500)의 제1유로(510)와 연통되도록 개방된 측면의 너비가 상기 제1유로(510)와 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에는 상기 튜브(500)의 양단이 고정되는 튜브삽입홀(111)에 상기 제1격벽(530)과 대응되는 제2격벽(112)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 튜브(500)의 양단에는 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 제2격벽(112)이 끼움 고정되도록 헤더삽입홈(540)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 길이방향으로 양측 단부에는 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 접하는 일측과 타측 방향으로 돌출형성되는 삽입고정부(710)가 형성되며, 상기 제1헤더(110), 제1탱크(120), 제2헤더(210) 및 제2탱크(220)에는 상기 삽입고정부(710)에 대응되는 삽입고정홈(720)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 형성되는 삽입고정홈(720) 중 최상측에 형성된 삽입고정홈(720)은 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 길이방향으로 최상측에 형성된 튜브삽입홀(111)보다 하측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2입구파이프(410)는 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 길이방향으로 최상측에 형성된 튜브삽입홀(111)과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 중 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(400)가 형성되는 측 벽면에 냉각수를 순환시키는 워터펌프(2)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 열교환기의 양측에 구비되는 헤더탱크에 별도의 영역 분리용 구조물을 설치하여 과급기에서 압축된 고온의 압축공기와 냉각수의 유로를 분리하고, 열교환기의 코어를 상측과 하측으로 분리하여 상측 코어에서 압축공기와 열교환된 냉각수만 하측 코어에 열교환되도록 함으로써, 상기 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비될 수 있도록 한다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비되는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 일측 탱크 벽면에 워터펌프가 설치되도록 함으로써, 전체 시스템이 차지하는 공간과 부품수가 줄고, 수랭식 인터쿨러 및 보조 라디에이터 사이에 냉각수가 유동되는 유로의 길이가 줄어들어 신속한 열교환이 이루어진다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 열교환기의 튜브 사이에 핀이 개재되어, 과급기에서 압축된 고온의 압축공기가 냉각수뿐만 아니라, 외부 공기와도 열교환되도록 함으로써, 열교환 효율이 향상된다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 공랭식 인터쿨러를 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 수랭식 인터쿨러가 구비되는 냉각 시스템의 시스템도.
도 3은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에서 냉각수와 공기의 흐름을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 분해사시도.
도 6은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 제1유로분리부를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 제2유로분리부를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 부분 분해사시도.
도 9는 본 발명의 또 다른 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에 구비되는 튜브를 나타낸 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 공랭식 인터쿨러를 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래의 수랭식 인터쿨러가 구비되는 냉각 시스템의 시스템도이며, 도 3은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에서 냉각수와 공기의 흐름을 나타낸 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 제1유로분리부를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 제2유로분리부를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 부분 분해사시도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에 구비되는 튜브를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 크게 제1헤더탱크(100), 제2헤더탱크(200), 제1입구파이프(310), 제1출구파이프(300), 제2입구파이프(410), 제2출구파이프(400), 튜브(500), 핀(600), 제1유로분리부(700), 제2유로분리부(800) 및 구획부재(900)로 구성된다.
상기 도 3내지 도 4에 도시된 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)를 가지고 있으며, 상기 제1헤더탱크(100)는 제1헤더(110)와 제1탱크(120)의 결합에 의해 형성되고, 상기 제2헤더탱크(200)는 제2헤더(210)와 제2탱크(220)의 결합에 의해 형성된다.
도 3내지 도 4와 같이, 상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 제1탱크(120) 또는 제2탱크(220)에 형성되어 상기 과급기로부터 압축된 고온의 공기가 유입되는 제1입구파이프(310)와 배출되도록 하는 제1출구파이프(300)를 갖는다.
또, 상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 양단이 고정되며, 제1격벽(530)에 의해 내부 공간이 분리되어 공기가 유동되는 제1유로(510) 및 냉각수가 유동되는 제2유로(520)가 형성되는 복수개의 튜브가 일정간격으로 이격되어 병렬 배치도록 형성된다.
상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 튜브(500) 사이에 개재되며 상기 튜브(500) 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시키는 복수개의 핀(600)을 갖는데, 일정한 상기 튜브(500) 사이 공간에 최대한 큰 전열면적이 구비되도록 하기 위해 상기 핀(600)은 상??하로 절곡되어 튜브(500) 사이에 개재된다.
또한, 상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기에는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)에 형성되어 냉각수가 유입되는 제2입구파이프(410) 및 배출되는 제2출구파이프(400)가 더 형성된다.
또한, 상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 내측에 구비되고, 상기 제1입구파이프(310) 또는 제1출구파이프(300)와 연통되어 상기 제1유로(510)로 공기가 유동되도록 형성된 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)를 갖는다.
또한, 상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 제2입구파이프(410)가 형성되는 측 내부 공간이 분리되도록 설치되어 냉각수의 유동을 조절하는 구획부재(900)를 갖는다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 구획부재(900)는 상기 제1유로분리부(700) 또는 제2유로분리부(800) 중 어느 하나와 일체로 형성될 수 있다.
도 5 내지 8을 참고로 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)를 좀 더 상세히 설명하면,
상기 제1유로분리부(700)는 제1헤더탱크(100)의 내측에 구비되고, 상기 제1출구파이프(300)와 상기 제1유로(510)로 공기가 유동되되, 냉각수가 유동되는 영역과 분리되도록 4면이 폐쇄된 육면체 형상으로 형성된다.
도 5 내지 8에서 도시된 상기 제1유로분리부(700)는 상기 구획부재(900)가 일체로 형성되는데, 상기 제1유로분리부(700)의 하측면은 상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기의 두께방향으로 돌출되어 상기 제1헤더탱크(100)의 내부 공간이 상?하 분리되도록 형성된다.
상기 제2유로분리부(800)는 상기 제2헤더탱크(200)의 내측에 구비되고, 상기 제1입구파이프(310)와 상기 제1유로(510)를 통해 공기가 유동되되, 냉각수가 유동되는 영역과는 분리되도록 4면이 폐쇄되어 육면체 형상으로 형성된다.
한편, 상기 튜브(500)의 내부 공간에는 제1격벽(530)에 의해 분리되어 공기가 유동되는 제1유로(510) 및 냉각수가 유동되는 제2유로(520)가 형성된다.
도 10에서 도시된 바와 같이, 상기 튜브(500)의 내부 공간은 상기 제2유로(520)가 상기 제1유로(510)의 양측에 위치되도록 상기 제1격벽(530)에 의해 세 개의 영역으로 분리될 수 있으며, 이에 따라 상기 제2유로(520) 내부에 유동되는 냉각수 사이로 상기 제1유로(510)의 공기가 유동됨으로써 공기와 냉각수의 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열교환기는 튜브(500) 사이에 핀(600)이 개재되어 있으므로, 상기 공기는 냉각수뿐만 아니라, 외부 공기와의 열교환으로 인해 냉각될 수도 있다.
이 때, 상기 제1유로(510)와 제2유로(520) 내부에 흐르는 공기와 냉각수는 서로 반대방향으로 유동되도록 상기 제1입구파이프(310)와 상기 제2입구파이프(410)는 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)에 형성되되, 서로 다른 측에 형성되는 것이 바람직하다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 열교환기는 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 하측면을 기준으로 상기 열교환기의 길이방향으로 상측 튜브(500)에는 공기와 냉각수가 유동되어 수랭식 인터쿨러(3)로 작동되며, 하측 튜브(500)에는 냉각수만 유동되어 보조 라디에이터(4)로 작동된다.
도 4 내지 도 5를 참고로 상기 열교환기 내부의 공기 및 냉각수의 흐름을 설명하면,
먼저, 과급기에 의해 급속히 압축된 공기는 제2헤더탱크(200)에 형성된 상기 제1입구파이프(310)로 유입되어 상기 제2유로분리부(800)에 의해 분리된 공간 내에서 상기 튜브(500)의 제1유로(510)를 통해 반대편 제1헤더탱크(100)로 유동된다.
워터펌프(2)로부터 공급된 냉각수는 상기 제1헤더탱크(100)의 상측에 형성된 제2입구파이프(410)로 유입되어 상기 제1유로분리부(700)에 의해 분리된 공간 내에서 상기 제2유로(520)를 통해 반대편 제2헤더탱크(200)로 유동된다.
이 때, 상기 냉각수와 공기는 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 하측면을 기준으로 상측에 위치된 튜브(500)를 통해서 유동된다.
상기 제1유로분리부(700)의 하측면은 상기 열교환기의 두께방향으로 돌출되어 상기 제1헤더탱크(100)의 내부 공간이 상?하 분리되도록 함으로써, 상기 냉각수가 도 4의 (A)영역을 지나 상기 제2헤더탱크(200)로 유동된 다음, (B)영역으로 흐를 수 있도록 냉각수의 유동을 조절하며, 일반적인 열교환기의 배플과 유사한 역할을 하게 된다.
상기 냉각수는 (B)영역을 지나 상기 제2출구파이프(400)로 배출되며, 상기 (A)영역을 지나 제1헤더탱크(100)로 유동된 공기는 제1출구파이프(300)로 배출된다.
이에 따라, 상기 (A)영역에서는 냉각수와 공기가 서로 반대 방향으로 유동되며 열교환 되고, 상기(B)영역에서는 냉각수만 유동되어 보조 라디에이터로서 작동된다.
상술한 바와 같이, 상기 제1유로분리부(700)의 하측면에 의해 (A)영역과 (B)영역에서의 냉각수 유동 방향은 서로 반대로 형성되기 때문에 상기 제2출구파이프(400)는 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 상기 제1유로분리부(700)가 구비되는 어느 하나, 즉, 상기 제2입구파이프(410)와 동일한 측에 형성된다.
또한, 상기 제2출구파이프(400)는 냉각수가 상기 열교환기의 (B)영역을 지나 배출되어야 하므로 상기 제1유로분리부(700)의 하측면보다 아래쪽에 형성되는 것이 바람직하다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)는 상기 튜브(500)의 제1유로(510)와 연통되도록 개방된 측면의 너비가 상기 제1유로(510)와 동일하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 열교환기는 상기 제2유로(520)가 상기 제1유로(510)의 양측에 각각 형성되어 상기 튜브(500)가 세 개의 영역으로 분리될 경우, 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)는 상기 열교환기의 두께 방향으로 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 내벽면으로부터 상기 제1유로(510)의 일측 및 타측까지 일정거리 이격되어 상기 냉각수가 유동될 수 있는 공간이 형성된다.
한편, 상기 헤더(110)에는 상기 튜브(500)의 양단이 고정되는 튜브삽입홀(111)에 상기 제1격벽(530)에 대응되는 제2격벽(112)이 형성되며, 상기 튜브(500)의 양단에는 상기 헤더(110)의 제2격벽(112)이 끼움 고정되도록 헤더삽입홈(540)이 형성될 수 있다.
일반적으로 상기 튜브(500)는 상기 헤더(110)에 형성되는 튜브삽입홀(111)에 삽입된 후, 브레이징 접합되는데, 이런 경우 상기 튜브(500)의 양단은 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 내측 공간에 위치하게 된다.
상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)는 상기 헤더(110)와 탱크에 의해 형성되는 내부공간에 설치되어 상기 튜브(500)의 제1유로(510) 및 상기 제1입구파이프(310), 또는 제1출구파이프(300)와 연통되는 측면을 제외한 나머지 4면을 폐쇄하여 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 내부에서 냉각수와 공기가 유동되는 공간이 서로 분리되도록 하는데, 상기 튜브(500)의 양단이 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)의 내측 공간에 위치하게 될 경우, 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 상기 튜브(500) 양단과 접하는 측의 형상과 조립과정이 복잡해진다.
따라서 상기 열교환기는 상기 튜브(500)의 양단에 형성된 헤더삽입홈(540)에 상기 헤더(110)의 제2격벽(112)이 끼움 고정됨으로써, 상기 튜브(500)의 양단이 상기 헤더(110)의 튜브(500) 삽입홀에 삽입되지 않고 상기 헤더(110)에 고정될 수 있도록 형성된다.
도 5내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 길이방향으로 양측 단부에는 상기 헤더(110)에 접하는 일측과 타측 방향으로 돌출형성되는 삽입고정부(710)가 형성되며, 상기 헤더(110) 및 탱크에는 상기 삽입고정부(710)에 대응되는 삽입고정홈(720)이 형성된다.
이 때, 상기 헤더(110)에 형성되는 두 개의 삽입고정홈(720) 중 상측에 형성된 삽입고정홈(720)은 상기 헤더(110)의 길이방향으로 최상측에 형성된 튜브삽입홀(111)보다 하측에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2입구파이프(410)는 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 길이방향으로 최상측에 형성된 튜브삽입홀(111)과 동일한 높이에 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 제2유로(520) 사이에 상기 제1유로(510)가 형성될 경우, 상기 제2입구파이프(410)로 유입된 냉각수는 도 8의 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 길이방향으로 상측면이 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 상측면과 일정거리 이격된 공간을 따라 상기 제1유로(510)의 양측에 형성된 두 개의 상기 제2유로(520)를 통해 원활하게 유동될 수 있다.
상기 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 중 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(400)가 형성되는 측 벽면에 냉각수를 순환시키는 워터펌프(2)가 더 구비될 수 있다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 상기 워터펌프(2)의 배출구는 상기 제2입구파이프(410)와 연결되고, 상기 워터펌프(2)의 유입구는 상기 제2출구파이프(400)와 연결되어 냉각수를 순환시킨다.
상술한 바와 같이, 또한, 본 발명의 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는 수랭식 인터쿨러와 보조 라디에이터가 하나의 열교환기에 구비되는 일측 탱크(120) 벽면에 워터펌프(2)가 설치되도록 함으로써, 전체 시스템이 차지하는 공간과 부품수가 줄고, 수랭식 인터쿨러, 보조 라디에이터 및 워터펌프(2) 사이에 냉각수가 유동되는 유로의 길이가 줄어들어 신속한 열교환이 이루어진다는 장점이 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 열교환기를 제조하는 방법을 간략히 설명하면, 먼저, 이용되는 각 부품을 제조한다.
이는 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200)를 형성하는 탱크와 헤더(110), 튜브(500), 핀(600), 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800) 등의 구성을 준비하는 것으로, 상기 탱크에는 제1입구파이프(310), 제1출구파이프(300), 제2입구파이프(410), 제2출구파이프(400)가 형성되고, 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)는 상술한 바와 같은 특징을 갖는 단일품으로 먼저 제조되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 튜브(500)는 내부에 제1격벽(530)이 형성되어 적어도 2개 이상의 유로를 갖도록 압출을 통해 형성될 수 있으며, 상기 튜브(500)의 양단에 형성된 헤더(110)삽입홀은 먼저 상기 튜브(500)를 제조한 후, 별도의 절삭가공을 통해 형성할 수도 있다.
다음으로, 상기 헤더(110), 튜브(500) 및 핀(600) 조립체를 형성하고, 상기 헤더(110)와 탱크에 형성되는 삽입고정홈(720)에 상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 삽입고정부(710)를 삽입하여 조립함으로써 본 발명의 열교환기를 제조한다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기
100 : 제1헤더탱크
110 : 제1헤더
111 : 튜브삽입홀 112 : 제2격벽
120 : 제1탱크
200 : 제2헤더탱크
210 : 제2헤더 220 : 제2탱크
300 : 제1출구파이프 310 : 제1입구파이프
400 : 제2출구파이프 410 : 제2입구파이프
500 : 튜브
510 : 제1유로 520 : 제2유로
530 : 제1격벽 540 : 헤더삽입홈
600 : 핀
700 : 제1유로분리부
710 : 삽입고정부 720 : 삽입고정홈
800 : 제2유로분리부
900 : 구획부재

Claims (11)

  1. 제1헤더(110)와 제1탱크(120)의 결합에 의해 형성되는 제1헤더탱크(100); 제2헤더(210)와 제2탱크(220)의 결합에 의해 형성되며, 상기 제1헤더탱크와 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제2헤더탱크(200); 상기 제1탱크(120) 또는 제2탱크(220)에 형성되어 공기가 유입되는 제1입구파이프(310) 및 배출되는 제1출구파이프(300); 상기 제1탱크(120) 또는 제2탱크(220)에 형성되어 냉각수가 유입되는 제2입구파이프(410) 및 배출되는 제2출구파이프(400); 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 양단이 고정되며, 제1격벽(530)에 의해 내부 공간이 분리되어 공기가 유동되는 제1유로(510) 및 냉각수가 유동되는 제2유로(520)가 형성되는 복수개의 튜브(500); 상기 튜브(500) 사이에 개재되는 복수개의 핀(600); 상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200)의 내측에 구비되고, 상기 제1입구파이프(310) 또는 제1출구파이프(300)와 연통되어 상기 제1유로(510)로 공기가 유동되도록 형성된 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800); 및
    상기 제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 제2입구파이프(410)가 형성되는 측 내부 공간이 분리되도록 설치되어 냉각수의 유동을 조절하는 구획부재(900); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구획부재(900)는
    상기 제1유로분리부(700) 또는 제2유로분리부(800) 중 어느 하나와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(400)는
    제1헤더탱크(100) 또는 제2헤더탱크(200) 중 상기 구획부재(900)가 구비되는 어느 하나에 형성되며, 상기 구획부재(900)에 의해 분리되는 다른 공간에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  4. 제 2항 또는 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1입구파이프(310) 및 제2입구파이프(410)는
    상기 제1유로(510)에 유동되는 공기 및 제2유로(520)에 유동되는 냉각수가 서로 반대방향으로 유동되도록 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 중 서로 다른 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)는
    상기 튜브(500)의 제1유로(510)와 연통되도록 개방된 측면의 너비가 상기 제1유로(510)와 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에는
    상기 튜브(500)의 양단이 고정되는 튜브삽입홀(111)에 상기 제1격벽(530)과 대응되는 제2격벽(112)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 튜브(500)의 양단에는
    상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 제2격벽(112)이 끼움 고정되도록 헤더삽입홈(540)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  8. 제 7항에 있어서,
    제1유로분리부(700) 및 제2유로분리부(800)의 길이방향으로 양측 단부에는 상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 접하는 일측과 타측 방향으로 돌출형성되는 삽입고정부(710)가 형성되며,
    상기 제1헤더(110), 제1탱크(120), 제2헤더(210) 및 제2탱크(220)에는 상기 삽입고정부(710)에 대응되는 삽입고정홈(720)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)에 형성되는 삽입고정홈(720) 중 최상측에 형성된 삽입고정홈(720)은
    상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 길이방향으로 최상측에 형성된 튜브삽입홀(111)보다 하측에 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2입구파이프(410)는
    상기 제1헤더(110) 및 제2헤더(210)의 길이방향으로 최상측에 형성된 튜브삽입홀(111)과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
  11. 제 8항에 있어서,
    수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기는
    상기 제1헤더탱크(100) 및 제2헤더탱크(200) 중 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(400)가 형성되는 측 벽면에 냉각수를 순환시키는 워터펌프(2)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수랭식 인터쿨러 일체형 열교환기.
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