KR20200100978A - 차량용 열교환기 - Google Patents

Abstract

열교환기는 서로 마주하는 한 쌍의 헤더 탱크, 상기 한 쌍의 헤더 탱크를 연결하는 복수의 튜브와 상기 튜브에 인접하게 배치되는 냉각 핀을 포함하는 코어, 그리고 상기 코어의 외측에 배치되는 보강 플레이트를 포함한다. 상기 보강 플레이트의 단부는 상기 헤더 탱크에 접촉하고 상기 냉각 핀 중 최외곽에 위치하는 냉각 핀이 상기 헤더 탱크에 접촉하지 않도록 상기 최외곽 냉각 핀의 끝단을 지지하도록 구성된다. 보강 플레이트가 최외곽 냉각 핀의 횡방향 거동을 구속함으로써 냉각 핀의 정렬을 담보할 수 있고 조립성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 브레이징 공정 중 헤더 탱크에 존재하는 클래드가 최외곽 냉각 핀으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 열교환기{Heat exchanger for vehicle}

본 발명은 차량용 열 교환기에 관한 것이다.

차량의 열교환기는 서로 마주하는 한 쌍의 헤더 탱크(header tank), 한 쌍의 헤더 탱크를 연결하는 복수의 튜브, 그리고 튜브 사이에 배치되는 냉각 핀을 포함한다. 이러한 열교환기에서 튜브와 냉각 핀이 상하로 적층되게 배열되어 코어를 형성하며, 이때 가장 위에 놓이는 냉각 핀의 상부 및 가장 아래에 놓이는 냉각 핀의 하부에 강성 확보를 위한 보강 플레이트(reinforcement plate)가 각각 배치된다. 보강 플레이트는 내압성 및 제작성 향상, 그리고 관련 부품의 지지 기능을 가진다.

이러한 열교환기에서 코어 제작 시에 보강 플레이트에 직접 접촉되는 최외곽의 냉각 핀의 정렬이 불량하여 냉각 핀이 한 쪽으로 치우치거나 단부에 냉각 핀의 산(peak)이 몰리는 현상이 발생할 수 있다. 냉각 핀의 산의 개수가 특정 영역에 몰리게 되면 국부적 강성이 증가하여 반복 가압 조건에서 응력이 집중되어 튜브의 파손을 야기할 수 있다.

또한 헤더 탱크, 냉각 핀, 보강 플레이트가 브레이징 공정에 의해 서로 접착되는데 브레이징 공정 중 냉각 핀의 중심이 이탈하거나 냉각 핀의 끝단이 헤더 탱크에 붙을 수 있는 문제가 있었다.

공개특허공보 제10-2017-0115895호 (공개일: 2017년10월18일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 최외곽 냉각 핀의 정렬 불량에 의한 내구성 저하를 개선할 수 있고 코어 조립 시 높은 자유도를 가지는 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 서로 마주하는 한 쌍의 헤더 탱크, 상기 한 쌍의 헤더 탱크를 연결하는 복수의 튜브와 상기 튜브에 인접하게 배치되는 냉각 핀을 포함하는 코어, 그리고 상기 코어의 외측에 배치되는 보강 플레이트를 포함한다. 상기 보강 플레이트의 단부는 상기 헤더 탱크에 접촉하고 상기 냉각 핀 중 최외곽에 위치하는 냉각 핀이 상기 헤더 탱크에 접촉하지 않도록 상기 최외곽 냉각 핀의 끝단을 지지하도록 구성된다.

상기 보강 플레이트는 상기 최외곽 냉각 핀의 외측 단을 수직방향으로 지지하는 길이방향 연장부, 상기 길이방향 연장부의 끝단에서 절곡되어 상기 헤더 탱크의 표면에 접촉되는 제1 절곡부, 그리고 상기 길이방향 연장부의 끝단에서 상기 제1 절곡부와 반대방향으로 절곡되어 상기 최외곽 냉각 핀의 끝단을 횡방향으로 지지하는 제2 절곡부를 포함할 수 있다.

상기 제2 절곡부는 상기 헤더 탱크의 표면에서 이격될 수 있다.

상기 제2 절곡부는 상기 코어의 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 보강 플레이트는 상기 제1 절곡부의 끝단에서 절곡되어 상기 헤더 탱크의 상측면에 접촉되는 제3 절곡부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 보강 플레이트가 최외곽 냉각 핀의 횡방향 거동을 구속함으로써 냉각 핀의 정렬을 담보할 수 있고 조립성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 브레이징 공정 중 헤더 탱크에 존재하는 클래드가 최외곽 냉각 핀으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 보강 플레이트의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 헤더 탱크, 냉각 핀, 및 보강 플레이터의 체결 관계를 보여주는 도면이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 차량의 공조 장치에 사용될 수 있는 열교환기이며, 열교환 매체의 흐름을 가능하게 하고 열교환 매체와 외부 공기와의 열교환이 일어날 수 있도록 구성된다.

도 1을 참조하면, 열교환기는 서로 마주하는 한 쌍의 헤더 탱크(header tank)(10, 20)를 포함한다. 각 헤더 탱크(10, 20)는 수직방향으로 연장되어 형성될 수 있으며 내부에서 열교환 매체를 수용할 수 있는 공간을 형성한다. 예를 들어, 헤더 탱크(10)는 열교환 매체가 유입되는 유입 탱크로 작용할 수 있고 다른 헤더 탱크(20)는 열교환 매체가 배출되는 배출 탱크로 작용할 수 있다. 이를 위해 유입 탱크인 헤더 탱크(10)는 열교환 매체가 유입될 수 있는 유입구(11)를 구비할 수 있고, 배출 탱크인 헤더 탱크(20)는 열교환 매체가 배출될 수 있는 배출구(21)를 구비할 수 있다.

열교환을 수행하는 코어(30)가 헤더 탱크(10, 20) 사이에 배치된다. 코어(30)는 한 쌍의 헤더 탱크(10, 20)를 연결하는 복수의 튜브(31), 그리고 튜브(31)에 인접하게 배치되는 냉각 핀(32)을 포함할 수 있다. 도 1에는 튜브(31)와 냉각 핀(32)이 부분적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 튜브(31)는 헤더 탱크(10, 20)를 연결하도록 횡방향으로 연장되며, 튜브(31)는 헤더 탱크(10, 20)에 형성되는 슬롯(23)에 삽입될 수 있다. 열교환 매체는 튜브(31)를 통해 유입 탱크인 헤더 탱크(10)에서 배출 탱크인 헤더 탱크(20)로 이동될 수 있다. 도 1에는 도시의 편의상 하나의 튜브(31)가 도시되어 있으나 복수의 튜브(31)가 구비될 수 있으며, 복수의 튜브(31)는 헤더 탱크(10, 20)에 구비되는 매니폴드 구조를 통해 수직방향으로 인접하게 배열되는 상태로 설치될 수 있다. 냉각 핀(32)은 튜브(31)의 양측에 밀착되도록 배치될 수 있으며, 튜브(31)의 길이방향을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 냉각 핀(32)은 산(peak)과 골(valley)이 교대로 배열되는 형태를 가질 수 있으며 브레이징에 의해 튜브(31)와 결합될 수 있다. 그리고 최외곽 튜브(31)의 외측에는 최외곽 냉각 핀(32)이 배치되는데, 최외곽 냉각 핀(32)의 외측은 보강 플레이트(50)에 의해 지지된다.

보강 플레이트(50)는 코어(30)의 외측, 즉 상측 및 하측에 배치될 수 있다. 보강 플레이트(50)는 최외곽 냉각 핀(32)의 상측 및 하측을 각각 지지하도록 설치되어 전체적인 강성을 증가시킨다. 보강 플레이트(50)는 브레이징 공정에 의해 냉각 핀(32) 및 헤더 탱크(10, 20)에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 보강 플레이트(50)는 그 단부가 헤더 탱크(10, 20)에 접촉하고 또한 냉각 핀(32) 중 최외곽에 위치하는 냉각 핀이 헤더 탱크(10, 20)에 접촉하지 않도록 최외곽 냉각 핀(32)의 끝단을 지지하도록 구성된다.

구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 보강 플레이트(50)는 길이방향 연장부(51), 제1 절곡부(52) 및 제2 절곡부(53)를 포함할 수 있다. 길이방향 연장부(51)는 최외곽 냉각 핀(32)의 외측 단(도 3에서 상측 단)을 수직방향으로 지지한다. 위에서 설명한 바와 같이, 길이방향 연장부(51)는 브레이징 공정에 의해 냉각 핀(32)에 고정될 수 있다. 제1 절곡부(52)는 길이방향 연장부(51)의 끝단에서 절곡되어 헤더 탱크(10)의 표면에 접촉될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 절곡부(52)는 길이방향 연장부(51)의 끝단에서 수직 상방향으로 절곡되어 형성될 수 있으며 마주하는 헤더 탱크(10)의 내측면에 브레이징 공정에 의해 고정될 수 있다. 한편, 제2 절곡부(53)는 길이방향 연장부(51)의 끝단에서 제1 절곡부(52)와 반대방향으로 절곡되어 최외곽 냉각 핀(32)의 끝단을 횡방향으로 지지할 수 있다. 즉, 제2 절곡부(53)는 최외곽 냉각 핀(32)의 횡방향 거동을 구속하여 제조 과정에서 냉각 핀(32)이 헤더 탱크(10)에 직접 접촉되는 것을 차단한다. 제2 절곡부(53)의 존재로 인해, 냉각 핀(32)의 횡방향 거동의 구속에 의해 조립성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 열교관기의 제조 과정에서 이루어지는 브레이징 공정에서 헤더 탱크(10)에 존재하는 클래드가 최외곽 냉각 핀(32)의 단부로 유입되어 경화되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 제2 절곡부(53)는 헤더 탱크(10)의 표면으로부터 이격되도록 형성될 수 있다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 절곡부(53)의 외측면은 마주하는 헤어 탱크(10)의 표면으로부터 이격되어 양자 사이에 간격(G)이 존재하도록 구성될 수 있다. 이에 의해 보강 플레이트(50)의 조립성이 개선될 수 있다. 나아가 조립성 개선을 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 절곡부(53)는 코어(30) 내측으로 경사지게 연장될 수 있다.

한편, 보강 플레이트(50)는 제1 절곡부(52)의 끝단에서 절곡되어 헤더 탱크(10)의 상측면에 접촉되는 제3 절곡부(54)를 더 포함할 수 있다. 제3 절곡부(54)는 브레이징 공정으로 헤더 탱크(10)에 결합될 수 있으며, 헤더 탱크(10)를 수직방향으로 지지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10, 20: 헤더 탱크
11: 유입구
21: 배출구
30: 코어
31: 튜브
32: 냉각 핀
50: 보강 플레이트
51: 길이방향 연장부
52: 제1 절곡부
53: 제2 절곡부
54: 제3 절곡부

Claims (5)

1. 서로 마주하는 한 쌍의 헤더 탱크,
   상기 한 쌍의 헤더 탱크를 연결하는 복수의 튜브와 상기 튜브에 인접하게 배치되는 냉각 핀을 포함하는 코어, 그리고
   상기 코어의 외측에 배치되는 보강 플레이트를 포함하고,
   상기 보강 플레이트의 단부는 상기 헤더 탱크에 접촉하고 상기 냉각 핀 중 최외곽에 위치하는 냉각 핀이 상기 헤더 탱크에 접촉하지 않도록 상기 최외곽 냉각 핀의 끝단을 지지하도록 구성되는
   열교환기.
2. 제1항에서,
   상기 보강 플레이트는
   상기 최외곽 냉각 핀의 외측 단을 수직방향으로 지지하는 길이방향 연장부,
   상기 길이방향 연장부의 끝단에서 절곡되어 상기 헤더 탱크의 표면에 접촉되는 제1 절곡부, 그리고
   상기 길이방향 연장부의 끝단에서 상기 제1 절곡부와 반대방향으로 절곡되어 상기 최외곽 냉각 핀의 끝단을 횡방향으로 지지하는 제2 절곡부
   를 포함하는
   열교환기.
3. 제2항에서,
   상기 제2 절곡부는 상기 헤더 탱크의 표면에서 이격되는 열교환기.
4. 제2항에서,
   상기 제2 절곡부는 상기 코어의 내측으로 경사지게 형성되는 열교환기.
5. 제2항에서,
   상기 보강 플레이트는 상기 제1 절곡부의 끝단에서 절곡되어 상기 헤더 탱크의 상측면에 접촉되는 제3 절곡부를 더 포함하는 열교환기.

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