KR20080027552A - 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브의 양단에 헤더파이프가 결합되는 열교환기에 있어서, 클래드 시트가 개재된 판형 부재를 제관, 인발하여 헤더와 파이프를 일체형으로 제작함으로써, 헤더와 파이프를 분리 조립할 필요가 없고, 운송 도중 클래드 시트가 떨어지는 문제점도 발생하지 않으며, 복수열의 헤더부를 만들기 위해 독립된 헤더파이프에 평탄면을 구비하여 한 쌍을 밀착조립하되, 양단부에 입출엔드캡 및 엔드캡을 결합함으로써 확실하게 조립이 되도록 하고, 헤더파이프간의 냉매 유동을 위해 일측으로 직경이 점차 감소되는 다수개의 연통수단을 구비하여 성능전반적으로 방열량과 냉각기 출구측 온도분포가 개선된 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

열교환기, 매니폴드, 연통수단, 튜브, 탱크, 파이프

Description

자동차용 열교환기 및 그의 제조방법{HEAT EXCHANGER FOR AUTOMOBILE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도.

도 2는 또 다른 종래의 열교환기를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 일 실시예의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 또 다른 실시예의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 연통수단을 나타낸 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 상부헤더파이프부 11: 제 1헤더파이프

12: 제 2헤더파이프 13: 하부헤더파이프부

14: 제 3헤더파이프 15: 제 4헤더파이프

17: 결합홀 20, 20': 입출엔드캡

30: 엔드캡 40: 튜브

50: 열교환 냉매 60: 연통수단

70: 유입매니폴드 72: 유출매니폴드

본 발명은 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브의 양단에 헤더파이프가 결합되는 열교환기에 있어서, 클래드 시트가 개재된 판형 부재를 제관, 인발하여 헤더와 파이프를 일체형으로 제작함으로써, 헤더와 파이프를 분리 조립할 필요가 없고, 운송 도중 클래드 시트가 떨어지는 문제점도 발생하지 않으며, 복수열의 헤더부를 만들기 위해 독립된 헤더파이프에 평탄면을 구비하여 한 쌍을 밀착조립하되, 양단부에 입출엔드캡 및 엔드캡을 결합함으로써 확실하게 조립이 되도록 하고, 헤더파이프간의 냉매 유동을 위해 일측으로 직경이 점차 감소되는 다수개의 연통수단을 구비하여 성능전반적으로 방열량과 냉각기 출구측 온도분포가 개선된 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

열교환기는 한 쌍의 헤더파이프 사이에 복수 개의 튜브가 연결된 형태로 구성되고 냉방 또는 난방 시스템의 유로상에 설치되어, 상기 헤더파이프의 입구를 통해 공급된 열교환매체가 튜브를 지날 때 외부공기와 열교환을 수행토록 하고 출구를 통해 유로파이프로 배출안내하여 실내의 공간을 냉방 또는 난방시키는 공조기기이다.

이러한 열교환기는 자동차 공조시스템에도 적용되는데, 특히 엔진실 전방에 에어컨의 열교환매체를 응축시기는 응축기가 설치되고, 이 응축기 후방에는 엔진의 냉각수를 냉각하는 라디에이터가 순차적으로 설치된다. 그런데 이러한 응축기와 라디에이터는 구조가 유사한 열교환기임에도 불구하고 응축기와 라디에이터를 각각 제작하였기 때문에 이의 제조에 따르는 레이아웃을 각각 해야 하므로 설비비용이 많이 소요되고 이들 응축기와 라디에이터를 자동차에 설치할 때 각각 설치해야 하므로 설치공수가 증가 되는 단점이 있었다.

따라서 상기 헤더에 파이프들을 각각 브레이징 접합해야 하므로 제조공수 및 조립공수가 증가되어 생산성이 저하되고, 상기 헤더의 중앙에 돌기에 의해 제 1, 2 열교환기가 각각 이격되게 구성되므로 일체형 열교환기의 폭이 넓어져 대형화되는 단점이 있었다.

그리고 상기 각 파이프 각각의 하부 양단부가 헤더에 브레이징 접합 되므로 브레이징 부분이 4곳이 되기 때문이 브레이징 부분이 많아 열교환매체의 누출위험성이 높은 단점도 있었다.

또한, 일반적으로, 자동차에는 실내의 온도 조건을 탑승객에 맞추고, 차량의 엔진에서 발생되는 열을 식히기 위하여 여러 가지의 열교환기가 장착된다.

상기 열교환기에는 차량의 실내를 시원하게 해주는 에바퍼레이터와, 실내를 따뜻하게 해주는 히터코어와, 차량의 엔진을 냉각시키는 라디에이터와, 상기 에바퍼레이터에서 상승된 냉매를 응축시키는 콘덴서 등이 장착된다.

또한, 차량에 장착된 엔진이 디젤 엔진일 경우에는 상기 디젤 엔진으로 유입되는 과급공기를 냉각시키는 차지에어쿨러와, 자동차에 장착된 미션이 자동일 때 이 미션에서 발생되는 열을 식히기 위한 트렌스미션 오일쿨러 등이 장착된다.

그리고 상기 열교환기는 대부분 알루미늄과 플라스틱으로 구성되고, 상기 알루미늄으로 구성된 경우에는 브레이징 공법을 사용하고, 상기 플라스틱과 알루미늄 이 혼합된 경우에는 브레이징 공법을 사용할 수 없으므로 상기 열교환기 내부의 부동액이나 냉매의 유출을 방지하기 위하여 고무 또는 실리콘으로 구성된 가스킷을 사용한다.

상기 열교환기의 형태는 대부분 유체가 내부로 들어오는 통로인 파이프와, 상기 유체와 외부 공기간의 열을 교환하는 핀과, 상기 핀과 핀 사이에서 유체가 흐르는 튜브와, 상기 튜브와 핀을 일정한 간격으로 고정하는 헤더와, 상기 헤더와 파이프를 연결하고 유체가 각 튜브로 분배되도록 하는 파이프로 구성되어 있다.

상기 열교환기의 파이프는 플라스틱으로 구성되어 알루미늄 헤더와 조립된 경우도 있다.

여기서, 상기 플라스틱으로 구성된 파이프는 고무 또는 실리콘으로 형성된 가스킷을 사용하여 내부 유체의 유출을 막고, 상기 알루미늄으로 구성된 파이프는 고무 또는 실리콘으로 형성된 가스킷을 사용하여 내부 유체의 유출을 막고 있으며, 금속재로 구성된 헤더를 조립하여 일체로 브레이징 하기 위해서 브레이징 로에 넣을 때 파이프와 헤더를 고정하는 방법이 헤더가 파이프를 누르는 클린칭(Cleanching)이라는 방법과 파이프를 헤더 안쪽으로 끼워 넣어서 고정하는 사이드웰브레이징(Side-wall brazing) 공법이 있다.

그러나 이와 같이 헤더가 파이프를 누르는 클린칭 공법이나 파이프를 헤더 안쪽으로 끼워 넣어서 고정하는 사이드웰브레이징 공법에서 크기가 각각 다른 열교환기를 제작할 때마다 헤더에 장작 되는 파이프를 그때마다 새롭게 금형 제작하기 때문에 파이프의 제작비 증감에 따른 비경제적인 문제점이 있다.

또한, 기존에는 라디에이터와 콘덴서가 각각 분리설치되어 사용돼 왔었으며 라디에이터와 콘덴서에 각각의 파이프를 장착하여 사용하고 있는 실정이다.

이러한 종래의 기술은 각각 별도의 구성으로 이루어지나 그 형상과 구조에 있어서 대동소이한 형상을 가지고 있음에도 불구하고 생산, 조립과정에서 별도의 금형과 조립수단을 강구하는 관계로 많은 생산원가의 상승을 부담케 함은 물론, 엔진룸의 공간을 많이 차지하는 등 여러 문제점들이 있었다.

종래의 PF type evap에 사용되는 헤더(header) & 탱크(tank)의 경우 크게 프레스 성형한 헤더와 프레스 성형 또는 압출된 탱크를 각각 제작한 후 서로 조립하는 방식과 헤더와 탱크를 일체형으로 압출한 후 헤더 쪽에 클래드 시트를 압착 조립하는 방식이 주를 이루고 있다.

상기의 방식은 모두 전면 pass와 후면 pass를 연통하기 위해서는 연통홀 또는 상응하는 장치를 탱크에 가공해 넣기가 쉽지않다는 문제가 있다. 그리고 상기의 헤더와 탱크를 일체형으로 압출한 후 헤더 쪽에 클래드 시트를 압착 조립하는 방식은 헤더 쪽에 클래드 시트를 입히는 경우 운송도중 클래드 시트가 떨어져 브레이징 불량을 야기하기도 한다.

이를 개선하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있는데, 도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시도이고 도 2는 또 다른 종래의 열교환기를 나타낸 사시도이다.

상기 도 1에서 나타낸 열교환기(100)는 US6, 272, 881, B1의 종래 열교환기이고, 상기 도 2의 열교환기(110)는 10-2004-0069048 의 종래 열교환기를 나타낸 것이다. 하지만 논의/제시된 상기의 열교환기들은 두 가지 모두 기술 모두 성능 전 반에 걸쳐 발열량이 부족하단 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 헤더파이프를 튜브의 양단부에 결합하는 열교환기에 있어서, 클래드 시트가 개재된 판형부재를 제관, 인발하여 헤더와 파이프가 일체형으로 제작함으로써, 헤더와 파이프를 분리 조립할 필요가 없으며, 복수개의 헤더부를 구성하기 위해 복수개의 헤더파이프의 양단부에 입출엔드캡 및 엔드캡을 결합하여 서로 밀착조립하고, 헤더파이프간의 냉매 유동을 위해 길이방향 일측으로 직경이 점차 줄어드는 다수개의 연통수단을 구비하여 냉매 분배 및 방열량에 개선효과가 있는 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

본 발명에 따른 일 실시예는 내부로 열교환 유체가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부와, 상기 튜브의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부로 구성되는 열 교환기에 있어서,

상기 상부헤더파이프부와 하부헤더파이프부는 각각 헤더와 파이프가 일체형이 되도록 한 개의 부품으로 형성되는 한 쌍의 헤더파이프로 각각 이루어지고, 상기 한 쌍의 헤더파이프는 상호 대응하며 면 접합되도록 상기 헤더파이프의 길이방향 일측에 평탄면을 구비하되, 상기 상부헤더파이프부는 열교환 유체가 유입되는 제 1헤더파이프와, 열교환 유체가 유출되는 제 2헤더파이프와, 열교환 유체의 유입구와 유출구를 형성하며 제 1, 2헤더파이프의 일측에 결합되는 입출엔드캡과, 상기 제 1, 2헤더파이프의 타측에 결합되어 제 1, 2헤더파이프를 상호 밀착 조립시키는 엔드캡으로 이루어지고,

상기 하부헤더파이프부는 제 1헤더파이프로부터 열교환 유체를 전달받는 제 3헤더파이프와, 상기 제 2헤더파이프로 열교환 유체를 유동시키는 제 4헤더파이프와, 상기 제 3, 4헤더파이프간에 열교환 유체를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프 접합부위에 서로 대향 되도록 동형, 동수로 형성되되 상기 제 1헤더파이프 내부의 열교환 유체 진행방향과 동일하게 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단과, 상기 제 3, 4헤더파이프의 양단에 결합되어 상기 제 3, 4헤더파이프를 상호 밀착 조립시키는 한 쌍의 엔드캡을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다른 실시예는 내부로 열교환 유체가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부와, 상기 튜브의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부로 구성되 는 열교환기에 있어서,

상기 상부헤더파이프부와 하부헤더파이프부는 각각 헤더와 파이프가 일체형이 되도록 한 개의 부품으로 형성되는 한 쌍의 헤더파이프로 각각 이루어지고, 상기 한 쌍의 헤더파이프는 상호 대응하며 면 접합되도록 상기 헤더파이프의 길이방향 일측에 평탄면을 구비하되, 상기 상부헤더파이프부는 열교환 유체가 유입되도록 유입매니폴드를 결합하는 제 1헤더파이프와, 열교환 유체가 유출되도록 유출매니폴드를 결합하는 제 2헤더파이프와, 열교환 유체의 유입구를 형성하며 제 1, 2헤더파이프의 일측에 결합되는 입출엔드캡과, 상기 제 1, 2헤더파이프의 타측에 결합되어 제 1, 2헤더파이프를 상호 밀착 조립시키는 엔드캡으로 이루어지고,

상기 하부헤더파이프부는 제 1헤더파이프로부터 열교환 유체를 전달받는 제 3헤더파이프와, 상기 제 2헤더파이프로 열교환 유체를 유동시키는 제 4헤더파이프와, 상기 제 3, 4헤더파이프간에 열교환 유체를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되되 상기 제 1헤더파이프 내부의 열교환 유체 진행방향과 동일하게 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단과, 상기 제 3, 4헤더파이프의 양단에 결합되어 상기 제 3, 4헤더파이프를 상호 밀착 조립시키는 한 쌍의 엔드캡을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

더불어 본 발명에 따른 또 다른 실시예는 내부로 열교환 유체가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부와, 상기 튜브의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프 부로 구성되는 열교환기에 있어서,

클래드가 개재된 판형 부재를 원형 파이프 형상으로 제관하고 그 접합면을 용접하여 다수개의 헤더파이프를 형성하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 헤더파이프의 길이방향 일측으로 평탄면을 구비하도록 인발 성형하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 튜브와 연통결합되도록 헤더파이프에 튜브결합구를 형성하는 단계와; 상기 단계 후, 제 1헤더파이프와 제 2헤더파이프 한 쌍으로 이루어지는 상부헤더파이프부를 구성하기 위하여 상기 제 1, 2헤더파이프의 양단부에 입출엔드캡과 엔드캡을 각각 결합하여 서로 밀착 조립시키는 단계와; 상기 단계 후, 다른 한 쌍의 헤더파이프를 사용하여 제 3헤더파이프와 제 4헤더파이프 한 쌍으로 이루어지는 하부헤더파이프부를 구성하되, 상기 제 3, 4헤더파이프간에 열교환 유체를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되며 상기 제 1헤더파이프 내부의 열교환 유체 진행방향을 따라 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단을 형성하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 제 3, 4헤더파이프를 서로 밀착 조립시키기 위해 양단부에 엔드캡을 결합하는 단계와; 상기 단계 후, 전열면 확장을 위해 다수개의 돌기를 튜브홀 주변에 형성하는 튜브를 압출 성형하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 상부헤더파이프부와 하부헤더파이프부를 튜브의 양단부에 연통되도록 결합하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 실시예는 내부로 열교환 유체가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브와, 상기 튜브의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부와, 상기 튜브의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부로 구성되는 열교환기에 있어서,

주물을 면을 구비한 파이프형상으로 압출성형하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 튜브와 연통결합되도록 헤더파이프에 튜브결합구를 형성하는 단계와; 상기 단계 후, 제 1헤더파이프와 제 2헤더파이프 한 쌍으로 이루어지는 상부헤더파이프부를 구성하기 위하여 상기 제 1, 2헤더파이프를 서로 밀착 조립시키되, 상기 제 1, 2헤더파이프 사이에 클래드 부재를 개재한 후 양단에 입출엔드캡과 엔드캡을 각각 결합하는 단계와; 상기 단계 후, 다른 한 쌍의 헤더파이프를 사용하여 제 3헤더파이프와 제 4헤더파이프 한 쌍으로 이루어지는 하부헤더파이프부를 구성하되, 상기 제 3, 4헤더파이프간에 열교환 유체를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되며 상기 제 1헤더파이프 내부의 열교환 유체 진행방향을 따라 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단을 형성하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 제 3, 4헤더파이프를 서로 밀착 조립시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프 사이에 클래드 부재를 개재한 후 양단부에 엔드캡을 결합하는 단계와; 상기 단계 후, 클래드가 개재된 판형부재로 외주면을 형성한 후 그 내부에 냉매측 전열 확장 부재를 삽입하여 튜브를 성형하는 단계와; 상기 단계 후, 상기 상부헤더파이프부와 하부헤더파이프부를 튜브의 양단부에 연통되도록 결합하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법을 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 열교환기 및 그의 제조방법은 헤더와 파이프를 분리할 필요가 없도록 클래드 시트가 개재된 판형 부재를 제관, 일발하여, 헤더와 파이프가 일체형으로 제작하고, 길이방향 일측으로 직경이 점차 감소하는 연통수단으로 헤더파이프간에 냉매 유동이 원활해 지도록 한 열교환기에 관한 것으로, 상부헤더파이프부(10), 하부헤더파이프부(13), 제 1헤더파이프(11), 제 2헤더파이프(12), 입출엔드캡(20, 20'), 엔드캡(30), 제 3헤더파이프(14), 제 4헤더파이프(15), 연통수단(60), 돌기(42), 전열확장 부재(41)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 일 실시예의 사시도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 클래드 시트(Clad Sheet)가 기재된 판형 부재를 제관, 인발하여 형성된 제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12)를 길이방향으로 대응하며 브레이징하여 상부헤더파이프부(10)를 형성한다.

이때, 상기 제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12)는 주물을 면을 구비하는 파이프 형상으로 압출 성형하여, 상호 대향되게 평탄면을 구비하도록 한다.

상기 평탄면 부위를 브레이징 함으로써 제 1, 2헤더파이프(11, 12)로 이루어진 상부헤더파이프부(10)를 구성하게 되는데, 상기 브레이징 과정에서 상호 일체 용접될 수 있도록 상기 제 1, 2헤더파이프(11, 12) 사이에 클래드 부재 또는 클래드 페이스트(Paste)를 개재한다.

더불어, 상기 제 1헤더파이프(11) 및 제 2헤더파이프(12)가 제작되는 공정을 더욱 자세히 설명하자면, 클래드가 개재된 판형 부재를 원형 파이프 형상으로 제관 한 다음, 상기 판형부재의 접합면을 용접하여, 면을 구비하는 파이프 형상으로 인발 성형함으로써 헤더파이프가 제작된다.

상기와 같은 헤더파이프를 다수 개 생성 한 후, 튜브(40)의 상부에 결합되는 상부헤더파이프부(10)를 구성하는 복수개의 헤더파이프를 각각 제 1헤더파이프(11), 다른 하나를 제 2헤더파이프(12)라 한다.

상기와 같은 방법은 제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12) 뿐만 아닌, 하기에 서술될 제 3, 4헤더파이프(14, 15)에도 적용된다.

제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12)로 구성되는 상부헤더파이프부(10)의 일측에는 열교환 유체(50)가 유입, 유출될 수 있도록 유입구(21)와 유출구(22)를 형성하는 입출엔드캡(20)이 결합이 되며, 타측에는 엔드캡(30)이 결합된다.

즉, 상기 입출엔드캡(20)의 유입구(21)는 상부헤더파이프부(10)를 구성하는 제 1헤더파이프(11)의 일측에 결합이 되고, 유출구(22)는 제 2헤더파이프(12)의 결합이 된다.

상기의 입출엔드캡(20)은 열교환 유체(50)의 유입, 유출되도록 하는 기능과 동시에 상기 엔드캡(30)과 함께 제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12)를 밀착 조립시키는 역활을 하게 된다.

상기 하부헤더파이프부(13)는 제 3헤더파이프(14)와 제 4헤더파이프(15)로 이루어지며, 각각의 제 3, 4헤더파이프(14, 15)의 생성방법은 상기에 제 1, 2 헤더파이프(11, 12)가 제작된 방법을 설명하기 위해 서술된 것과 동일하고, 다만, 제 3헤더파이프(14)와 제 4헤더파이프(15)는 면접합되는 부위에 열교환 유체(50)가 유동 될 수 있도록 상호 대향되는 연통수단(60)을 형성하게 된다.

상기 연통수단(60)의 형성방향은 제 1헤더파이프(11) 일측으로 유입된 후 길이방향으로 차츰 유동되는 열교환 유체(50)와 같은 방향으로, 일정간격을 유지하며 직경이 점차 감소되는 형태로 형성된다.

상기와 같은 제 3헤더파이프(14)와 제 4헤더파이프(15)로 이루어진 하부헤더파이프부(13)는 양단부에 엔드캡(30)을 결합함으로써 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)의 조립결합력을 향상시킨다.

상기 상부헤더파이프부(10)와 하부헤더파이프부(13)는 각각 복수열의 헤더부를 형성하게 되며, 그를 구성하는 제 1, 2헤더파이프(11, 12) 및 제 3, 4헤더파이프(14, 15) 각각의 일면에 일정간격 이격되어 형성되어 있는 튜브결합구(16)에 튜 브(40)가 결합이 된다.

즉, 상기 튜브(40)의 상부엔 상부헤더파이프부(10)가, 하부엔 하부헤더파이프부(13)가 각각 결합된다.

상기 튜브(40)는 클래드가 기재된 판형부재로 외주면을 형성하는 것으로, 튜브결합구(16)에 결합되는 튜브홀(43) 주변에 전열면 확장을 위한 다수의 돌기(42)를 형성하며 압출 성형 된다. 이후, 내부에 냉매측 전열 확장 부재(41)가 삽입된다.

도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 나타낸 또 다른 실시예의 사시도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 제 1, 2헤더파이프로 구성하는 상부헤더파이프부(10)와 제 3, 4헤더파이프(14, 15)로 구성되는 하부헤더파이프부(13)를 튜브(40)의 양단부에 각각 결합하게 된다. 상기 상부헤더파이프부(10) 및 하부헤더파이프부(13)를 구성하는 제 1, 2헤더파이프(11, 12) 및 제 3, 4헤더파이프(14, 15)의 제작 및 결합관계는 상기 도 3과 동일하다.

다만, 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 일단부에 결합되는 입출엔드캡(20')은 열교환 유체(50)가 유입되는 유입매니폴드(70)의 유입홀(71)과 연통되는 유입구(21)를 형성하고, 상기 유입구(21)가 제 1헤더파이프(11)의 일측과 다시 연통되어 열교환 유체(50)가 제 1헤더파이프(11)로 유입되게 되며, 반대로 제 2헤더파이프(12)의 일측은 차단하게 된다.

또한, 제 2헤더파이프(12)는 길이방향 외주면 일측에 결합홀(17)을 형성하 고, 상기 결합홀(17)에 유출매니폴드(72)를 결합함으로써, 열교환 유체(50)가 상기 유출매니폴드(72)에 의해 외부로 배출되도록 한다.

더불어, 상부헤더파이프부(10)를 구성하는 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 타측은 엔드캡(30)을 결합함으로써 밀폐시킨다.

상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)의 양단부에는 도 3과 마찬가지로 엔드캡(30)을 결합하여 양단부를 밀폐시키고, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)가 면접합되는 부위에 열교환 유체(50)가 유동 될 수 있도록 상호 대향되는 연통수단(60)을 형성하게 된다.

상기 연통수단(60)의 형성방향은 제 1헤더파이프(11) 일측으로 유입된 후 길이방향으로 차츰 유동되는 열교환 유체(50)와 같은 방향으로, 일정간격을 유지하며 직경이 점차 감소되는 형태로 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 연통수단(60)을 나타낸 사시도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 상기 도면은 제 3헤더파이프(14)를 나타낸 도면이며, 상기 제 3헤더파이프(14)에 형성되어 있는 연통수단(60)과 대향되는 다른 연통수단(60)이 제 3헤더파이프(14)와 길이방향으로 브레이징 되는 제 4헤더파이프(15)에도 형성되어 있음은 당연하다.

상기 도면과 같이 연통수단(60)은 일측에서부터 타측으로 형성되되, 길이방향으로 진행될수록 점차 직경이 감소하는 형태를 가지며, 직경이 감소하는 방향은 제 1헤더파이프(11)에 열교환 유체(50)가 유입되어 파이프 내에서 길이방향으로 유 동되는 방향과 동일한 것이다. 또한, 상기 연통수단(60)의 형태는 도면에서는 사각형으로 나타나 있지만, 이는 작업자 및 사용자의 선택에 의해 원형, 직사각형 등 다양한 형태로 적용될 수 있음은 당연하다.

더불어 하기의 표 1은 본 발명에 따른 열교환기와 도 1, 2의 종래 열교환기의 방열량을 비교한 것으로서, 도 1의 종래 열교환기를 나타낸 사시도(US6, 272, 881, B1)를 예1 이라 칭하고, 도 2의 또 다른 종래 열교환기를 나타낸 사시도(10-2004-0069048)를 예2 이라 칭하여 본 발명에 따른 자동차용 열교환기와 방열량을 비교측정해본 결과, 본 발명> 예2> 예1의 순으로 나타나 성능 전반적으로 볼 때 개선 효과가 있음을 나타내고 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 헤더파이프를 튜브의 양단부에 결합하는 열교환기에 있어서, 클래드 시트가 개재된 판형부재를 제관, 인발하여 헤더와 파이프가 일체형으로 제작함으로써, 헤더와 파이프를 분리 조립할 필요가 없으며, 복수개의 헤더부를 구성하기 위해 복수개의 헤더파이프의 양단부에 입출엔드캡 및 엔드캡을 결합하여 서로 밀착조립하고, 헤더파이프간의 냉매 유동을 위해 길이방향 일측으로 직경이 점차 줄어드는 다수개의 연통수단을 구비하여 냉매 분배 및 방열량이 개선되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 내부로 열교환 유체(50)가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브(40)와, 상기 튜브(40)의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부(10)와, 상기 튜브(40)의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부(13)로 구성되는 열교환기에 있어서,

   상기 상부헤더파이프부(10)와 하부헤더파이프부(13)는 각각 헤더와 파이프가 일체형이 되도록 한 개의 부품으로 형성되는 한 쌍의 헤더파이프(11, 12)(14, 15)로 각각 이루어지고, 상기 한 쌍의 헤더파이프(11, 12)(14, 15)는 상호 대응하며 면 접합되도록 상기 헤더파이프의 길이방향 일측에 평탄면을 구비하되, 상기 상부헤더파이프부(10)는 열교환 유체(50)가 유입되는 제 1헤더파이프(11)와, 열교환 유체(50)가 유출되는 제 2헤더파이프(12)와, 열교환 유체(50)의 유입구(21)와 유출구(22)를 형성하며 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 일측에 결합되는 입출엔드캡(20)과, 상기 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 타측에 결합되어 제 1, 2헤더파이프(11, 12)를 상호 밀착 조립시키는 엔드캡(30)으로 이루어지고,

   상기 하부헤더파이프부(13)는 제 1헤더파이프(11)로부터 열교환 유체(50)를 전달받는 제 3헤더파이프(14)와, 상기 제 2헤더파이프(12)로 열교환 유체(50)를 유동시키는 제 4헤더파이프(15)와, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)간에 열교환 유체(50)를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15) 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되되 상기 제 1헤더파이프(11) 내부의 열교환 유 체(50) 진행방향과 동일하게 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단(60)과, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)의 양단에 결합되어 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)를 상호 밀착 조립시키는 한 쌍의 엔드캡(30)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
2. 내부로 열교환 유체(50)가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브(40)와, 상기 튜브(40)의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부(10)와, 상기 튜브(40)의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부(13)로 구성되는 열교환기에 있어서,

   상기 상부헤더파이프부(10)와 하부헤더파이프부(13)는 각각 헤더와 파이프가 일체형이 되도록 한 개의 부품으로 형성되는 한 쌍의 헤더파이프로 각각 이루어지고, 상기 한 쌍의 헤더파이프는 상호 대응하며 면 접합되도록 상기 헤더파이프의 길이방향 일측에 평탄면을 구비하되, 상기 상부헤더파이프부(10)는 열교환 유체(50)가 유입되도록 유입매니폴드(70)를 결합하는 제 1헤더파이프(11)와, 열교환 유체(50)가 유출되도록 유출매니폴드(72)를 결합하는 제 2헤더파이프(12)와, 열교환 유체(50)의 유입구(21)를 형성하며 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 일측에 결합되는 입출엔드캡(20')과, 상기 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 타측에 결합되어 제 1, 2헤더파이프(11, 12)를 상호 밀착 조립시키는 엔드캡(30)으로 이루어지고,

   상기 하부헤더파이프부(13)는 제 1헤더파이프(11)로부터 열교환 유체(50)를 전달받는 제 3헤더파이프(14)와, 상기 제 2헤더파이프(12)로 열교환 유체(50)를 유 동시키는 제 4헤더파이프(15)와, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)간에 열교환 유체(50)를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15) 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되되 상기 제 1헤더파이프(11) 내부의 열교환 유체(50) 진행방향과 동일하게 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단(60)과, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)의 양단에 결합되어 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)를 상호 밀착 조립시키는 한 쌍의 엔드캡(30)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 튜브(40)는 압출 성형 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 튜브(40)는 튜브홀(43) 주변에 전열면 확장을 위한 다수의 돌기(42)가 함께 압출 성형 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 튜브(40)는 클래드가 개재된 판형 부재로 외주면을 형성한 후 그 내부에 냉매측 전열 확장 부재(41)를 삽입하여 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 각각의 헤더파이프(11, 12, 14, 15)는 클래드가 개재된 판형 부재를 원형 파이프 형상으로 제관하는 공정, 판형 부재의 접합면을 용접하는 공정, 면을 구비한 파이프 형상으로 인발 성형하는 공정으로 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 각각의 헤더파이프(11, 12, 14, 15)는 주물을 면을 구비한 파이프 형상으로 압출 성형하는 공정으로 제작되고, 브레이징 과정에서 상호 일체 용접될 수 있도록 클래드 부재를 사이에 개재하는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 각각의 헤더파이프(11, 12, 14, 15)는 주물을 면을 구비한 파이프 형상으로 압출 성형하는 공정으로 제작되고, 브레이징 과정에서 상호 일체 용접될 수 있도록 클래드 페이스트(paste)를 사이에 개재하는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기.
9. 내부로 열교환 유체(50)가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브(40)와, 상기 튜브(40)의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부(10)와, 상기 튜브(40)의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부(13)로 구성되는 열교환기에 있어서,

   클래드가 개재된 판형 부재를 원형 파이프 형상으로 제관하고 그 접합면을 용접하여 다수개의 헤더파이프를 형성하는 단계와;

   상기 단계 후, 상기 헤더파이프의 길이방향 일측으로 평탄면을 구비하도록 인발 성형하는 단계와;

   상기 단계 후, 상기 튜브(40)와 연통결합되도록 헤더파이프에 튜브결합구(16)를 형성하는 단계와;

   상기 단계 후, 제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12) 한 쌍으로 이루어지는 상부헤더파이프부(10)를 구성하기 위하여 상기 제 1, 2헤더파이프(11, 12)의 양단부에 입출엔드캡(20)과 엔드캡(30)을 각각 결합하여 서로 밀착 조립시키는 단계와;

   상기 단계 후, 다른 한 쌍의 헤더파이프를 사용하여 제 3헤더파이프(14)와 제 4헤더파이프(15) 한 쌍으로 이루어지는 하부헤더파이프부(13)를 구성하되, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)간에 열교환 유체(50)를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15) 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되며 상기 제 1헤더파이프(11) 내부의 열교환 유체(50) 진행방향을 따라 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단(60)을 형성하는 단계와;

   상기 단계 후, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)를 서로 밀착 조립시키기 위해 양단부에 엔드캡(30)을 결합하는 단계와;

   상기 단계 후, 전열면 확장을 위해 다수개의 돌기(42)를 튜브홀(43) 주변에 형성하는 튜브(40)를 압출 성형하는 단계와;

   상기 단계 후, 상기 상부헤더파이프부(10)와 하부헤더파이프부(13)를 튜브(40)의 양단부에 연통되도록 결합하는 단계;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기 제조방법.
10. 내부로 열교환 유체(50)가 유동되며, 상호 일정간격 이격되는 다수개의 튜브(40)와, 상기 튜브(40)의 상단에 연통되도록 결합되는 상부헤더파이프부(10)와, 상기 튜브(40)의 하단에 연통되도록 결합되는 하부헤더파이프부(13)로 구성되는 열교환기에 있어서,

    주물을 면을 구비한 파이프형상으로 압출성형하는 단계와;

    상기 단계 후, 상기 튜브(40)와 연통결합되도록 헤더파이프에 튜브결합구(16)를 형성하는 단계와;

    상기 단계 후, 제 1헤더파이프(11)와 제 2헤더파이프(12) 한 쌍으로 이루어지는 상부헤더파이프부(10)를 구성하기 위하여 상기 제 1, 2헤더파이프(11, 12)를 서로 밀착 조립시키되, 상기 제 1, 2헤더파이프(11, 12) 사이에 클래드 부재를 개재한 후 양단에 입출엔드캡(20)과 엔드캡(30)을 각각 결합하는 단계와;

    상기 단계 후, 다른 한 쌍의 헤더파이프를 사용하여 제 3헤더파이프(14)와 제 4헤더파이프(15) 한 쌍으로 이루어지는 하부헤더파이프부(13)를 구성하되, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)간에 열교환 유체(50)를 상호 연통시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15) 접합부위에 서로 대향되도록 동형, 동수로 형성되며 상기 제 1헤더파이프(11) 내부의 열교환 유체(50) 진행방향을 따라 점차적으로 직경이 감소하는 다수개의 연통수단(60)을 형성하는 단계와;

    상기 단계 후, 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15)를 서로 밀착 조립시키기 위해 상기 제 3, 4헤더파이프(14, 15) 사이에 클래드 부재를 개재한 후 양단부에 엔드캡(30)을 결합하는 단계와;

    상기 단계 후, 클래드가 개재된 판형부재로 외주면을 형성한 후 그 내부에 냉매측 전열 확장 부재(41)를 삽입하여 튜브(40)를 성형하는 단계와;

    상기 단계 후, 상기 상부헤더파이프부(10)와 하부헤더파이프부(13)를 튜브(40)의 양단부에 연통되도록 결합하는 단계;

    로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기 제조방법.

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