KR100974684B1

KR100974684B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR100974684B1
Application number: KR1020047014147A
Authority: KR
Inventors: 욀크게리트
Original assignee: 베헤르 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2002-03-09
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2010-08-06
Also published as: KR20040089722A; DE10249451A1

Abstract

본 발명은 자동차의 열교환기(1)에 관한 것으로, 제1 유체(FL1)가 통해 흐를수 있고 제2 유체(FL2)의 외부에 접하고 서로 평행하게 구비되고 제2 유체(FL2)의 흐름방향(S2)를 가로지르며 상기 제2유체(FL2)에 대한 유로를 형성하도록 공간이 형성된 플랫튜브(2)를 구비하며, 상기 유로 내에 구비됨과 동시에 인접한 플랫튜브들 사이에 연장되는 쿨링핀(3)을 포함한다. 또한 제2유체(FL2)의 흐름 내에 직렬로 구비되고 서로에 대하여 측면으로 만곡되는 다중 주름핀(3)을 포함하되 상기 주름핀은 쿨링핀으로 제공된다.

자동차, 열교환기, 플랫튜브, 쿨링핀,

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로 특허청구범위 제1항에 기재된 특징을 갖는 자동차 열교환기에 관한 것이다.

본 발명의 열교환기는 DE 198 13 989 A1 의 열교환기를 포함한다. 상기 열교환기는 모터사이클에 있어서 에어컨디션닝 시스템에서의 콘덴서와 같은 형태를 취할 수 있다. 또한 열교환기는 자동차 내의 윤활회로의 윤활유를 냉각하도록 제공되는 라디에이터 형태를 취할 수 있다. 상기 열교환기는 나란하고 서로 평행하게 구비된 다수의 플랫튜브를 포함하고 싱기 튜브의 단면은 사각형상이다. 튜브 내에서의 흐르는 것은 제1 유체로서 라디에이터 경우에서의 윤활제 또는 에어컨디션닝시스템 컨덴서 경우에서 컨데싱된 기체상태의 냉각제이다. 상기 플랫튜브는 다기관 또는 집진파이프에 연결되고 유체사이의 열전달을 생산하도록 주위 공기와 같은 제2유체의 흐름에 접하게 된다. 제2유체에 있어서의 유로는 각각의 플랫튜브 사이에 형성된다.

유체간에 열전달을 개선하기 위하여 쿨링핀은 플랫튜브간에 구비되고 고정된다. DE 198 13 989 A1에 포함된 열교환기에서 쿨링면적의 표면은 제2 유체의 흐름방향에 역으로 구비된다. 이러한 수단은 제2 유체에 영향을 주는 유체저항을 갖는 다. 유체를 차단하기 위한 쿨링핀을 설계하는 것은 제2 유체의 흐름비를 감소하려는 목적이 있다. 이것은 또한 제2 유체가 열교환기를 통해 흐르는 시간을 증가한다. 이시간은 제2 유체가 제1 유체 또는 열전달로부터 열을 흡수하는 시간이다. 그러나 다른 한편으로 제2 유체의 낮은 흐름비는 제1과 제2 유체 사이에 열전달할 수 있는 양을 제한하며 이것은 열교환기의 효율과 관계한다.

또한 쿨링핀을 갖는 열교환기는 미국특허 제4,676,304호에 개재된다. 이러한 열교환기에서 쿨링핀은 제2 유체(이러한 경우, 공기)의 흐름방향에 평행하다. 각각의 쿠링팬에 구비된 격벽 방열공의 형태에 불구하고 핀에 에너지를 방출하거나 핀으로부터 에너지의 흡수량없이 인접한 쿨링핀 사이의 흐름으로부터 열교환기를 통해 흐르는 제2 유체를 방지하는 것이 불가능하다. 이러한 문제는, 열교환기가 제2 유체의 흐름방향 내의 작은 면적을 가질 때 특히 중요하다. 이러한 경우에서 제2 유체의 높은 질량 흐름은 높은 열전달계수를 반드시 초래하는 것은 아니다. 제1과 제2유체 사이에 이용가능한 온도차의 상대적인 작은 부분이 이용된다.

본 발명의 목적은 높은 열전달계수를 보증하는 동일한 시간에서와 흐름을 촉진하도록 설계된 플랫튜브와 쿨링핀을 갖는 자동차에 있어서의 열교환기를 구체적으로 하는 것이다.

본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 갖는 열교환기에 의해 달성될 수 있다. 여기서 열교환기는 제1 유체가 흐를수 있고 제2 유체에 외부적으로 접하는 플랫튜브를 갖는 열교환기로서 상기 플랫튜브는 서로 평행하게 구비되고 제2 유체 흐름방향과 교차하는 방향이 된다. 상기 플랫튜브 내에는 제2 유체를 위한 유로가 형성되고 쿨링핀이 구비되며 상기 쿨링핀은 인접한 플랫튜브 사이로 연장된다. 상기 쿨링핀은 주름핀형태를 취하고 다중 주름핀은 제2 유체흐름방향으로 직렬로 구비되고 서로에 대하여 측면으로 만곡되고, 제1 유체의 흐름방향으로 만곡된다. 상기 주름핀의 연속적인 만곡은 열교환기를 통해 흐르는 제2 유체흐름의 매우 높은 비율이 열전달 동안 이용되는 것을 의미한다. 길(GILL)을 갖는 주름핀의 경우에서 제2 유체의 보다 큰 전체적인 질량의 흐름은, 주름핀 사이의 만곡이 없는 경우보다 제2 유체흐름 동안의 다운스트림 측면에 구비된 핀의 측면의 면적에 구비된 길을 통해 흐를 수 있다. 이것은 증가된 열전달계수로 상승하는 것을 줄 수 있다. 부가하여 이것은 열적인 제한층에 영향을 주고 상기 제한층은 튜브벽에 형성할 수 있다. 따라서 튜브벽에서 제2 유체로 또는 역으로 열전달이 증가될 수 있다.

상기 주름핀에 대한 흐름확장의 설계는, 주름핀의 표면이 제2 유체흐름방향에 평행할 때 이룰 수 있고, 주름핀의 표면이 제2 유체흐름방향과 수직인 것을 의미한다. 상기 주름핀에 대한 흐름확장의 설계에도 불구하고, 직렬로 배열된 주름핀의 측면의 만곡은, 만곡이 없는 경우보다, 제2유체의 보다 작은 부분이 사용되지 않은 플랫튜브 사이에서 흐르게 할 수 있는 것을 의미한다. 이러한 잇점은 두 개 핀 사이의 보다 큰 공간 b 를 더욱 명백하게 하는 것이다. 두 개 또는 세 개의 유사한 형상의 주름핀은 서로에 대하여 연속적으로 만곡되는 것이 바람직하다. 높은 열전달계수를 확보하기 위하여 각각의 주름핀은 서로 직접적으로 인접하여 구비된다. 이것은 제2 유체흐름방향 내의 공간이 없음을 의미한다. 이것은 큰 열교환기 표면을 제공한다. 또한 이러한 보다 좁은 주름핀의 배열은 흐름 저항을 감소하도록 제공된다.

보다 바람직한 실시예에 따르면 주름핀은 제2 유체를 안내하도록 길(GILL)을 갖는다. 소위 길(GILL)에서 부풀려지는 흐름은 주름핀의 영역 내에서 높은 온도 변화도를 갖고 제2유체와 주름핀 사이에 보다 나은 열전달을 보증한다.

두개의 플랫튜브 사이에 포함되는 핀부의 모든 길(GILL)은 동일한 제2유체의 흐름방향에 대하여 방향으로 만곡된다. 핀부 내의 길(GILL)의 일정한 만곡은, 흐름이 핀부의 다운스트림 방향으로 안내되는 잇점이 있다.

연속적으로 만곡된 핀부의 길(GILL)은 반대방향으로 만곡되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 열교환기를 통한 제2유체 흐름에 대하여 보다 긴 유로를 정의할 수 있기 때문이다. 두개의 인접한 길드(GILLED)된 판넬은 동일한 방향으로 만곡될 수 있고, 이것은 두개의 인접한 길드(GILLED)된 판넬에 대하여 반대방향으로 만곡된 두개의 인접한 길드(GILLED)된 판넬의 업스트림 또는 다운스트림으로 구비된 길드(GILLED)된 판넬의 길(GILL)에 대하여 잇점이 있을 수 있다.

제2 유체 흐름을 통해 유체단면의 동일한 범위는, 연속적인 만곡된 핀 단부가 서로 평행하다는 점에서 바람직하게 얻을 수 있다. 이러한 경우에서 만곡된 핀 단부는 플랫튜브에 수직인 것이 바람직하다. 핀표면이 평행한 것을 벗어나면(상부로 6° 정도 벗어남), 상기 핀표면은 본 발명의 기술적 사상으로부터 평행함으로 판단될 수 있다. 이것은 만곡된 핀의 열역학적인 효과에 거의 효과를 주지 않는 다. 본 발명에 의한 핀의 외형은 특히 라디에이터, 히팅요소, 콘덴서 및 증발기와 같은 자동차 열교환기 내에서 이용된다.

다중 연속의 주름핀은 공통의 스트립으로부터 형성되는 것이 바람직하고 생산기술에 의한 잇점이 있다. 상기 길(GILL)을 포함하는 주름핀은 메탈스트립으로부터 롤링(ROLLING)하여 제조될 수 있다. 또한, 생산공정에서 세개 또는 다섯개 주름핀이 하나의 스트립으로부터 롤링되는 것과 같이 홀수의 주름핀이라면 생산기술의 잇점이 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 잇점에서 길(GILL)의 각도가 20 °에서 30°일때 0.7㎜에세 3㎜ 까지의 범위에서 길(GILL)의 깊이 LP는 효율적이다. 왜냐하면 이것은 하나의 채널에서 인접한 채널, 제2유체에 대한 보다 긴 유로를 생산하도록 제2유체의 편향을 의미하기 때문이다. 이러한 시스템에서 핀 높이는 4㎜에서 12㎜ 범위내에 있다. 이러한 시스템에서 밀 밀도는 40 fins/dm 에서 85 fins/dm 범위 내에 있고 1.18 ㎜ 에서 2.5 ㎜의 핀 간격 또는 핀공간과 일치한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이하의 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도1a 및 도1b는 각각 두개의 인접한 플랫튜브 사이의 쿨링핀으로서 두개의 연속적인 만곡된 주름핀을 갖는 열교환기를 도시한 것이고,

도2a 및 도2b는 각각 두개의 인접한 플랫튜브 사이의 쿨링핀으로서 세개의 연속적인 만곡된 주름핀을 갖는 열교환기를 도시한 것이고,

도3은 하나의 스트립으로부터 형성된 두개의 주름핀을 도시한 것이고,

도4는 하나의 스트립으로부터 형성된 세개의 주름핀을 도시한 것이고,

도5a는 두개의 길드(GILLED)된 판넬을 갖으며 만곡되지 않은 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5b는 두개의 길드(GILLED)된 판넬을 갖으며 만곡되지 않은 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5c는 두개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5d는 세개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5e는 네개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5f는 다섯개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5g는 다섯개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5h는 다섯개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5i는 세개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도5j는 세개의 열을 갖는 하나의 스트립으로부터 주름핀의 단면을 도시한 것이고,

도6은 만곡이 없는 주름핀을 통해 시뮬레이트된 공기 흐름의 스냅샷을 도시한 것이고,

도7은 만곡된 주름핀을 통해 시뮬레이트된 공기 흐름의 스냅샷을 도시한 것이고,

도8은 낮은 공기 흐름비로서 튜브의 길이에 대한 전체 공기의 다수 흐름의 비율로서 방열공을 통한 공기의 다수 흐름을 플롯팅한 것을 도시한 것이고,

도9는 높은 공기 흐름비로서 튜브의 길이에 대한 전체 공기의 다수 흐름의 비율로서 방열공을 통한 공기의 다수 흐름을 플롯팅한 것을 도시한 것이다.

1 ... 열교환기 2 ... 플랫튜브

2a ... 격벽 3 ... 쿨링핀

4a,b ... 핀부 5 ... 외주면

6 ... 단부 7 ... 길(Gill)

8 ... 스트립 10a-j ... 주름핀

11-44 ... 길판넬(Gilled panel)

b ... 폭 FL1 ... 제1 유체

FL2 ... 제2 유체 S1 ... 유체흐름방향

S2 ... 유체흐름방향 T ... 깊이

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 도면에서 동일한 부분은 동일한 참조번호로 도시한다.

도1a, 1b, 및 2a, 2b 는 서로 평행하게 구비되고 유체흐름방향 S1으로 제1 유체 FL1이 흐르는 플랫튜브(2)를 구비한 열교환기(1)의 일부이다. 상기 플랫튜브(2)는 격벽(2a)으로 고정되고 다기관 또는 집진파이프에 연결된다. 상기 유체 FL1 은 열교환기(1) 내에서 콘덴싱 냉각제와 같은 윤활제이다.

두개(도1a,1b) 또는 세개(도2a ,도2b)의 주름핀(3)은 각각 두개의 인접한 플랫튜브(2)에서 쿨링핀으로서 구비된다. 다수의 주름핀(3)을 갖는 실시예가 실시된다. 상기 주름핀(3)은 시트로부터 사각웨이브 형상으로 만곡되고 핀부(4a)는 두개의 인접한 플랫튜브(2)를 연결하는 핀부(4b)와 교차하는 플랫튜브(2)에 인접한다. 상기 플랫튜브(2)에 인접한 핀부(4a)는 야금(BRAZING)에 의한 열전도방법에 의해 플랫튜브에 연결된다. 인접한 플랫튜브(2)와 연결된 핀부(4b)는 플랫튜브(2)에 수직이고 제2 유체 FL2, 예를 들면 유체흐름방향 S2 내의 열교환기를 통해 흐르는 공기에 대한 유로를 형성한다. 상기 제2 유체 FL2는 주름핀(3)의 표면과 평행하게 흐르며 이것은 제2 유체 FL2 가 주름핀(3)의 단부(6)에 경사지게 열교환기(1) 내로 흐르는 것을 의미한다. 따라서 상기 제2 유체 FL2는 많은 흐름과 높은 속도로 열교환기를 통해 흐를수 있다.

길(GILL, 7)은 제2 유체 FL2의 흐름방향 S2와 횡으로 연장되고 제1 유체 FL1의 흐름방향 S1과 횡으로 연장되며 도3 및 도4로부터 보여지는 바와 같이 핀부(4b) 바깥쪽에 형성된다. 상기 핀부(4b) 내의 길(7)은 한편으로 제2 유체 FL2 및 상기 핀부(4b) 사이에서 특히 바람직한 열전달을 생산하고 다른 한편으로 제2 유체 FL2를 흐름방향 S2 후방에 비스듬하게 구비된 핀부(4b)로 안내한다. 이러한 방법은 열교환기(1)를 통해 흐르는 제2 유체 FL2 의 다량의 흐름을 유도하고 제1 유체 FL1 사이의 온도차를 효과적으로 한다.

두개의 플랫튜브(2) 사이에 직렬로 구비된 두개의 주름핀(3)은 두개의 인접한 핀부(4b) 사이의 폭 b 를 반으로 나누어 서로에 대하여 만곡되게 구비된다. 도2 및 도4에 도시된 바와 같이 세개의 주름핀이 직렬로 구비된 경우에서 b/3 의 만곡은 보다 바람직하게 선택될 수 있고 다른 만곡값을 얻을 수 있다.

두개 또는 세개의 인접한 주름핀(3)은 열교환기(1)의 깊이 T 이상으로 연장되고 하나의 시트(8)로부터 롤링되어 생산된다. 상기 롤링에서 시트(8)는 두개(도1a, 도1b 도3) 또는 세개(도2a, 도2b, 도4)의 주름핀(3) 사이에서 각각 만곡된 면적에서 컷팅되고 길(7)은 만곡핀(3)으로 컷팅된다. 하나(도1a, 도1b, 도3, 도5c) 또는 두개(도2a, 도2b, 도4, 도5d)의 만곡 또는 주름핀(3)의 더 높은 차수(도5e, 도5f, 도5g)의 만곡은 선택적으로 생산될 수 있고 0.1㎜와 b/2 사이의 만곡을 갖는 분리된 주름핀(3)은 두개의 인접한 튜브(2) 사이의 거리를 갖는다.

플랫튜브(2)에 인접한 주름핀(3)의 핀부(4a)는 길(GILL)을 갖지 않는다. 이 영역에서 제2 유체 FL2의 층류는 길(GILL, 7)과 제공되고 인접한 플랫튜브(2)에 연결되는 핀부(4b)에서 보다 더 용이하게 형성될 수 있다. 보다 긴 거리 이상으로 층류는 플랫튜브(2)에서 하강하는 온도기울기를 갖는 제한층의 형성을 가져올 수 있다. 이러한 효과는, 주름핀의 두개의 인접한 핀부(4b) 사이에 형성되는 제2 유체 FL2의 흐름이 흐름방향 S2 내의 연속적인 주름핀(3)에 의한 짧은 거리 T/2(도1a 및 1b, 도3, 도5c) 또는 T/4(도2a 및 2b, 도4, 도5d) 후에 더욱 중단될 수 있다는 점에서 의미없는 양으로 국한되어 온도기울기가 증가되고 열전달을 증가시키는 원인이 된다. 이러한 방법으로 높은 효율의 열전달은 12 에서 20 ㎜ 의 낮은 깊이 T를 갖는 열교환기 내에서 동일한 제2 유체 FL2와 제1 유체 FL1 사이에서 얻어진다.

도5는 다중 길드(GILLED)된 판넬을 갖는 각 주름핀(10a,b...j)의 단면을 도시한 것이다. 각각의 핀에서 격벽의 방열공을 갖는 종래의 쿨링핀에 있어서, 제2 유체의 주 흐름방향 내의 두개의 튜브 사이의 핀은 만곡없이 단독으로 이용된다(도5a 및 도5b 참조). 적어도 두개의 소위 길드(GILLED)된 각각의 판넬(11,12 및 13,14)을 갖는 상술한 쿨링핀은 다양한 디자인의 망에 의해 서로 분리된다. 이러한 경우 인접한 길드(GILLED)된 판넬의 격벽 방열공은 일반적으로 서로 반대방향으로 정렬된다.

본 발명에 의한 바람직한 두개, 세개 또는 그 이상 유사한 형태의 주름핀은 서로에 대하여 연속적으로 만곡되고, 이것은 격벽 방열공을 갖는 주름핀이 다중 평 면에 만곡될 수 있는 것을 의미한다. 동시에 직렬로 구비된 다수의 주름핀은 열교환기의 깊이의 기능 및/또는 주름핀의 깊이의 기능으로서 선택될 수 있다. 예를 들어 2, 3 또는 그 이상의 열은 12㎜ 에서 18㎜의 전체 깊이, 2, 3, 4 또는 그 이상의 열은 18 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 열은 30 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5, 6 또는 그 이상의 열은 36 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 그 이상의 열은 42 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 그 이상의 열은 48 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 그 이상의 열은 54 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상의 열은 60 ㎜ 이상의 전체 깊이, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 그 이상의 열은 66 ㎜ 이상의 전체 깊이로서 이용될 수 있다.

도5c는 15와 16의 두개의 열을 갖는 실시예로서 주름핀의 단면을 도시한 것이고, 도5d는 17, 18과 196의 세개의 열을 갖는 실시예로서 주름핀의 단면을 도시한 것이고, 도5e는 20, 21, 22 및 23 의 네개의 열을 갖는 실시예로서 주름핀의 단면을 도시한 것이고, 도5f는 24, 25, 26, 27, 및 28 의 다섯개의 열을 갖는 실시예로서 주름핀의 단면을 도시한 것이고, 도5g는 29, 30, 31, 32 및 33 의 다섯개의 열을 갖는 실시예로서 주름핀의 단면을 도시한 것이고, 도5h는 34, 35, 36, 37 및 38 의 다섯개의 열을 갖는 실시예로서 주름핀의 단면을 도시한 것이다.

도5d, 도5e 및 도5g 에 도시된 실시예에서와 같이 두개 이상의 만곡열(ROW)은 서로에 대하여 전체 두개의 평면만곡으로 분배될 수 있다. 그러나 열(ROW)은 도5f 및 도5h의 실시예에서와 같이 동일하거나 서로 다른 각각 두개의 평면 사이에 인터벌을 갖는 세개 또는 그 이상의 서로 다른 평면에 분배될 수 있다.

또한, 하나의 평면에 구비된 두개의 길드(GILLED)된 평면(39,40) 및 평면(42,43) 사이의 영역(41, 또는 44)은 길드(GILLED)된 판넬(39,30) 및 판넬(42,43)에 대하여 만곡될 수 있다(도5i 및 도5j 참조). 이러한 개발은 역시 튜브벽의 열적 한계층에 영향을 주거나 방열공을 통한 흐름을 개선한다.

열(ROW)마다의 다수의 길은 두개 내지 서른개 길(GILL) 사이에 있으며, 예를 들면 열교환기의 다수의 열과 깊이에 의존한다. 생산공정동안에 길(GILL) 판넬 마다 다수의 길(GILL)은 홀수의 열, 즉 1,3,5,7,9 또는 11이 동일하지 않는 것이 바람직하다. 짝수의 열을 갖는 경우 길(GILL) 판넬 마다의 다수의 길(GILL)은 효과적이지는 않지만 동일할 수 있다.

이하, 도6 내지 도9를 참조하여 세개의 서로 다른 주름핀 형상을 갖는 열교환기를 통한 공기흐름의 시뮬레이션이 설명된다.

상기 시뮬레이션은 이하의 상태하에서 수행된다; 튜브온도 60°; 공기인렛온도 = 45℃; 공기밀도 = 1.097 kg/m³ ; 공기인렛속도 vL = 1 과 3 m/s, 핀높이 = 8㎜, 핀깊이 = 16㎜. 상기 시뮬레이션은 열(ROW) 내의 하나의 주름핀을 고려한 것으로 이것은 종래 기술에 의한 루프 형상의 망에 의한 서로 분리된 길드(GILLED) 판넬를 갖는 열(ROW)로 구성된 것으로 만곡이 없는 것이다. 또한 두개의 열을 갖는 하나의 주름핀과 세개의 열을 갖는 하나의 주름핀이 고려된다. 또한 공기-측 압력 하강에서, 시뮬레이션은 각각의 방열공을 통하는 다량의 흐름과 튜브에서 쿨링 공기로 방사된 출력을 결정한다.

도6은, 각각 두개의 길드(GILLED) 판넬(54,55) 및 판넬(56,57) 사이의 영역에서 상술한 한계상태 하에서의 주름핀(52,53)을 갖는 열교환기(51)로 3m/s 의 공기 인렛속도 V_LUFT에서 공기의 흐름범위를 도시한다. 각 두개의 길드된 판넬 사이의 망(58)과 망(59)는 이 경우에 루프-형상이다. 도시된 화살표(60)는 공기의 파티클 유로를 지시하는 것으로 망(59) 앞의 마지막 방열공(61)을 통해 흐르고, 인접한 길드된 판넬(57) 내의 방열공(62,63)을 통해 흐르기 전에 흐름편향이 일어난다.더 높은 다수의 공기 파티클은 길드된 판넬(57) 내의 제2 방열공(62) 통해 흐르는 것을 형상을 통해 알 수 있고, 이것은 제3 방열공(63)을 통하고 속도범위는 이전의 길드된 판넬(56) 내의 속도패턴에 근사하도록 다시 시작한다.

도7은, 각각 두개의 길드(GILLED) 판넬(76,77) 및 판넬(78,79) 사이의 만곡(74 및 75) 영역에서 상술한 한계상태 하에서의 주름핀(72,73)을 갖는 열교환기(71)로 3m/s 의 공기 인렛속도 V_LUFT에서 공기의 흐름범위를 도시한다. 도시된 화살표(80)는 만곡(75)의 앞의 공기의 파티클 유로를 지시하는 것으로 먼저 만곡 앞의 마지막 방열공(81)을 통해 흐르고, 만곡부(75)를 통해 두번째로 흐른다. 상기 만곡부(75)를 통해 흐른 후에 공기 파티클은 흐름편향을 일으키고 공기파티클은 만곡부를 통해 흐르고 이때 인접한 길드된 판넬(79) 내의 제1과 제2방열공(82,83)을 통해 우선적으로 흐른다. 흐름편향이 일어난 후에, 만곡 이전의 마지막 방열공(81)을 통해 흐르는 공기파티클은 이하의 길드된 판넬(79)의 제3 방열공(84)을 통해 우선적으로 흐른다.

도8과 도9는 상술한 한계상황하에서 V_Luft = 1m/s(도8)과 V_Luft = 3m/s(도9)의 공기흐름속도에서 세개의 서로 다른 주름핀 유체형상을 위해 유체 FL2 로서 공기의 전체흐름 1/2m_ges를 반으로 하는 각각의 길드(GILLED)된 방열공을 통한 다수의 흐름 m_Kieme의 비율의 그래프를 도시한 것으로 각각의 열교환기 깊이와 튜브의 깊이에 반비례하는 것을 도시한 것이다. 만곡에서 만곡부를 통한 100분율 흐름은 도시되지 않았다.

도8에 도시된 바와 같이 두개 또는 세개의 열(ROW)을 갖는 주름핀 형상 내에서 100분율 공기 흐름은 항상 9% 과도한 반면에 평면/열 내의 주름핀의 경우에서 망영역의 인접분근의 두개의 방열공 내의 공기 흐름은 최저 약 4% 이상 8% 이하로 떨어진다. 하나의 평면으로 구성된 주름핀의 경우 공기의 흐름은 망 전영역의 전에 구비된 방열공 내에서 약 12% 에서 10% 떨어지고, 두개의 평면/열로 구성된 주름핀의 경우에서 만곡 전에 구비된 마지막 방열공을 통한 공기 흐름은 12% 에서 13% 까지 증가한다. 이것은 공기흐름과 제1 방열공의 새로운 방향의 만곡이 약 10%의 부분적인 공기 흐름으로 노출된 후에 발생한다. 세개의 열로 구성된 주름핀의 경우에서 만곡전의 마지막 방열공을 통한 공기의 흐름은 약 13% 증가한다. 이것은 공기흐름과 제1 방열공의 새로운 방향의 만곡이 약 10%-11%의 부분적인 공기 흐름으로 노출된 후에 발생한다.

도9에 도시된 바와 같이 두개 또는 세개의 열(ROW)을 갖는 주름핀 형상 내에서 100분율 공기 흐름은 항상 12% 과도한 반면에 평면/열 내의 주름핀의 경우에서 망영역의 인접분근의 두개의 방열공 내의 공기 흐름은 최저 약 4.5% 이상 11% 이하로 떨어진다. 하나의 평면으로 구성된 주름핀의 경우 공기의 흐름은 망 전영역의 전에 구비된 방열공 내에서 약 16.5% 에서 15% 떨어지고, 두개의 평면/열로 구성된 주름핀의 경우에서 만곡 전에 구비된 마지막 방열공을 통한 공기 흐름은 16.5% 에서 18% 까지 증가한다. 이것은 공기흐름과 제1 방열공의 새로운 방향의 만곡이 약 14%의 부분적인 공기 흐름으로 노출된 후에 발생한다. 세개의 열로 구성된 주름핀의 경우에서 만곡전의 마지막 방열공을 통한 공기의 흐름은 약 18-19% 증가한다. 이것은 공기흐름과 제1 방열공의 새로운 방향의 만곡이 약 14%의 부분적인 공기 흐름으로 노출된 후에 발생한다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

Claims

다수개가 평행하게 형성된 플랫튜브(2)와, 상기 플랫튜브(2) 사이에 수직으로 형성되는 쿨링핀(3)을 갖는 자동차용 열교환기(1)에 있어서,

상기 각각의 플랫튜브(2)는 서로 평행하게 형성되고 내부는 제1 유체(FL1)가 흐르고 외부는 제2 유체(FL2)의 흐름과 접하는 구조로서, 제2 유체(FL2)의 흐름경로 및 제2 유체의 흐름방향(S2)과 교차(traverse)되게 형성되고,

상기 쿨링핀(3)은 길(gill,7)을 가지며 공통스트립(8)으로부터 제2 유체(FL2)의 흐름경로의 일측편에 만곡부(75)로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제1항에 있어서,

상기 쿨링핀(3)의 표면(5)은 제2 유체의 유체흐름방향과 평행하게 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 쿨링핀(3)은 서로에 대하여 만곡되게 형성되고 서로 유사한 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
삭제
제1항에 있어서,

상기 길(7)은 두 개의 플랫튜브(2)에 의해 한정된 핀부(4b)에 다수개 형성되고, 제2 유체의 흐름방향(S2)과 동일한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제5항에 있어서,

상기 길(7)은 두 개의 만곡된 핀부(4b)를 가지며 서로 동일한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제5항에 있어서,

상기 길(7)은 두 개의 만곡된 핀부(4b)를 가지며 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제5항에 있어서,

상기 핀부(4b)는, 두 개의 핀부가 서로 연속적이고 평행하게 만곡된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제8항에 있어서,

상기 핀부(4b)는 플랫튜브(2)에 수직으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
제3항에 있어서,

상기 쿨링핀(3)은 제2 유체의 흐름방향 내에서 동일한 폭 또는 유사한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기(1).
삭제