KR101273440B1 - Heat Exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은, 특히 냉각수 및 오일을 격리 밀착된 유동 공간들로 각각 유동시켜 서로 열교환을 시키는 워머 또는 쿨러로 사용되는 이종 열교환기에 있어서, 이종 열교환기에 삽입되는 핀의 형상 및 배치가 최적화됨으로써 열교환성능이 극대화되는 열교환기를 제공함에 있다.
본 발명의 열교환기는, 복수 개의 플레이트(500)가 적층되어 제1열교환매체가 유동하는 제1매체공간(100)과 제2열교환매체가 유동하는 제2매체공간(200)이 교대로 형성되며, 상기 플레이트(500)에는 상기 제1매체공간(100)으로 제1열교환매체를 각각 유입 및 배출시키도록 통공 형태로 형성되는 제1매체유입구(121) 및 제1매체배출구(122)와; 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제1열교환매체를 수용 및 유동시키는 제1매체탱크부(110)와; 상기 제2매체공간(200)으로 제2열교환매체를 각각 유입 및 배출시키는 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)와; 상기 제2매체유입구(221) 및 상기 제2매체배출구(222) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제2열교환매체를 수용 및 유동시키는 제2매체탱크부(210);가 구비되고, 상기 제1매체공간(100) 및 상기 제2매체공간(200)에는 판형의 핀(300)이 삽입 개재되는 이종 열교환기(1000)에 있어서, 상기 플레이트(500)는, 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122)는 각각 상기 플레이트(500)의 한 대각선 방향으로 마주보게 배치되고, 상기 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)는 각각 상기 플레이트(500)의 다른 대각선 방향으로 마주보게 배치되며, 상기 핀(300)은 일측 방향의 흐름 저항이 타측 방향의 흐름 저항보다 크게 형성되고, 상기 플레이트(500)의 한쪽 모서리의 방향을 제1방향이라 하고, 이에 수직한 다른 모서리의 방향을 제2방향이라 할 때, 상기 제1매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향과 상기 제2매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향이 서로 수직이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a heat exchanger, and an object of the present invention, in particular, in a heterogeneous heat exchanger that is used as a warmer or cooler for exchanging cooling water and oil in separate tightly coupled flow spaces to exchange heat with each other, By optimizing the shape and arrangement of the heat exchanger to maximize the heat exchange performance.
In the heat exchanger of the present invention, a plurality of plates 500 are stacked to alternately form a first medium space 100 through which a first heat exchange medium flows and a second medium space 200 through which a second heat exchange medium flows. The plate 500 includes a first medium inlet 121 and a first medium outlet 122 formed in a through shape to allow the first heat exchange medium to flow in and out of the first medium space 100, respectively; A first medium tank 110 configured to recess or protrude a region near the first medium inlet 121 and the first medium outlet 122 to accommodate and flow the first heat exchange medium; A second medium inlet 221 and a second medium outlet 222 for introducing and discharging a second heat exchange medium into the second medium space 200, respectively; And a second medium tank 210 configured to receive or flow a second heat exchange medium by forming a recessed or protruding region near the second medium inlet 221 and the second medium outlet 222. In the heterogeneous heat exchanger 1000 in which the plate-shaped fin 300 is inserted into the first medium space 100 and the second medium space 200, the plate 500 may include the first medium inlet ( 121 and the first medium outlet 122 are disposed to face in a diagonal direction of the plate 500, respectively, and the second medium inlet 221 and the second medium outlet 222 are each the plate 500. The pin 300 is disposed to face each other in the diagonal direction, the flow resistance in one direction is greater than the flow resistance in the other direction, the direction of one edge of the plate 500 is called the first direction, When the direction of the other corner perpendicular to this is called the second direction, the first The direction according to the flow resistance of the fin 300 disposed in the body space 100 and the direction according to the flow resistance of the fin 300 disposed in the second medium space 100 are arranged to be perpendicular to each other. It features.
Description
본 발명은 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger.
일반적으로 차량에는 실내 냉방을 목적으로 한 공조 시스템 뿐 아니라 라디에이터(radiator)나 오일 쿨러(oil cooler)와 같은 열교환기 형태로 된 냉각 시스템이 구비된다.In general, a vehicle is provided with a cooling system in the form of a heat exchanger such as a radiator or an oil cooler as well as an air conditioning system for indoor cooling.
라디에이터는 엔진의 온도가 일정 온도 이상으로 상승되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 엔진 내부를 순환하면서 연소에 의해 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수가 워터펌프에 의해 순환되어 상기 라디에이터를 통과하면서 외부에 열을 방출하여 엔진의 과열을 방지하며 최적의 운전상태가 유지되도록 하는 열교환기이다.The radiator is configured to prevent the temperature of the engine from rising above a certain temperature. The radiator has a high temperature cooling water that absorbs heat generated by combustion while circulating inside the engine and is circulated by a water pump to pass through the radiator. It is a heat exchanger that releases heat to prevent overheating of the engine and maintains an optimal operating condition.
또한, 자동차의 엔진이나 변속기와 같은 부품에는 윤활작용 및 기밀유지를 위하여 오일이 충전되는데, 오일이 너무 뜨거워지면 오일의 점성이 낮아져서 상기 목적한 기능(즉 윤활작용 및 기밀유지)을 발휘할 수 없게 되며 특히 윤활이 잘 이루어지지 않음으로써 엔진 등의 부품이 손상될 우려가 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 상기 오일을 냉각하는 수단이 오일 쿨러이다.In addition, oil is filled in parts such as an engine or a transmission of an automobile in order to lubricate and maintain airtightness. When the oil becomes too hot, the viscosity of the oil becomes low and the desired function (i.e., lubrication and air tightness) Particularly, since the lubrication is not performed well, the parts such as the engine may be damaged. In order to prevent such a phenomenon, the means for cooling the oil is an oil cooler.
주행 중에는 엔진에서 많은 열이 발생하기 때문에 냉각수 및 오일이 고온이 되는 바, 각각 라디에이터 및 오일 쿨러에 의해 냉각이 이루어진다. 한편, 오일의 경우 온도가 낮아지면 점성이 높아지게 되는 성질이 있기 때문에 한대 지방, 동절기 등과 같이 주변 온도가 매우 낮은 경우에는 시동 초기에는 오일의 점성이 필요 이상으로 높아진 상태에 있게 된다. 그런데 이를 오일 쿨러를 사용하여 더욱 냉각시키게 되면 오히려 엔진 등의 부품에 손상을 발생시킬 우려가 있다. 이와 같은 현상을 저온충격이라고 하며, 이와 같은 저온충격을 방지하기 위해 시동 초기에는 열교환기의 일종인 워머(warmer)를 사용하여 오일을 가열시켜 주는 등의 해결책이 사용되고 있다.
Since a lot of heat is generated in the engine while driving, the coolant and the oil become hot, and the cooling is performed by the radiator and the oil cooler, respectively. On the other hand, in the case of oil has a property that the viscosity is increased when the temperature is lowered, when the ambient temperature is very low, such as a large fat, winter, etc., the viscosity of the oil in the initial stage is higher than necessary. However, if it is further cooled using an oil cooler, there is a risk of causing damage to components such as the engine. Such a phenomenon is called a low temperature shock, and in order to prevent such a low temperature shock, a solution such as heating the oil by using a warmer, which is a kind of heat exchanger, is used in the initial stage of startup.
이와 같이 오일 쿨러 또는 워머로 사용되는 열교환기 중, 서로 격리되되 밀착되어 있는 유동 공간으로 냉각수와 오일을 각각 유통시켜 냉각수 및 오일 간 열교환이 일어나도록 하는 이종 열교환기가 있다. 이러한 이종 열교환기는, 상술한 바와 같이 냉각수와 오일 간 열교환을 일으키되, 오일이 지나치게 저온일 때에는 상대적으로 고온인 냉각수에 의해 오일이 가열되도록 하여 워머 역할을 하고, 오일이 지나치게 고온일 때에는 상대적으로 저온인 냉각수에 의해 오일이 냉각되도록 하여 쿨러 역할을 하게 된다.Thus, among the heat exchangers used as oil coolers or warmers, there is a heterogeneous heat exchanger in which the coolant and the oil are circulated in the flow spaces which are separated from each other but are in close contact with each other so that heat exchange between the coolant and the oil occurs. This heterogeneous heat exchanger, as described above, causes heat exchange between the coolant and the oil, but when the oil is too low, the oil is heated by the relatively hot coolant to serve as a warmer. The oil is cooled by the phosphorus coolant to act as a cooler.
이러한 이종 열교환기의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 이종 열교환기에는, 2종의 서로 다른 열교환매체(상술한 바와 같이 워머 또는 쿨러일 경우 냉각수와 오일)가 유통되게 되며, 각각을 제1열교환매체 및 제2열교환매체로 칭한다. 이러한 이종 열교환기는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 제1매체유입구(2)로 유입된 제1열교환매체가 한 쌍의 플레이트(1) 사이의 제1매체유동공간을 경유하여 제1매체배출구(3)로 배출되고, 제2매체유입구(4)로 유입된 제2열교환매체가 다른 한 쌍의 플레이트(1) 사이의 제2매체유동공간을 경유하여 제2매체배출구(5)로 배출되게 된다. 여기에서, 제1매체유동공간 및 제2매체유동공간으로 제1열교환매체 및 제2열교환매체(예를 들어 냉각수와 오일)가 각각 유동하되, 제1매체유동공간 및 제2매체유동공간은 서로 밀착되어 있는 바 각 공간을 유동하는 제1열교환매체 및 제2열교환매체 간에 열교환이 일어나게 되는 것이다.One embodiment of such a heterogeneous heat exchanger is shown in FIG. 1. As shown in the figure, two different heat exchange media (2, as described above, a coolant and oil in the case of a warmer or cooler) are circulated, and each of them is referred to as a first heat exchange medium and a second heat exchange medium. As shown in FIG. 1, the heterogeneous heat exchanger includes a first heat exchange medium introduced into the
도 1에서는 제1매체유동공간 및 제2매체유동공간에 비즈가 형성되어 있는 형태의 이종 열교환기가 도시되어 있는데, 보다 열교환이 잘 일어나도록 제1매체유동공간 및 제2매체유동공간에 별도의 핀이 삽입되기도 한다. 그런데, 핀이 삽입되면 열교환면적이 넓어져서 열교환성능이 향상되는 효과가 있는 것과 동시에, 핀에 의하여 유동에 저항이 발생하여 압력강하량이 커짐으로써 열교환성능이 저하되는 효과 또한 일어나게 된다. 즉 핀의 형상이나 배치 등에 따라 열교환성능을 높일 수도 있는 반면 핀의 형상이나 배치 등을 잘못 설계할 경우 오히려 열교환성능이 떨어지게 될 수도 있다.FIG. 1 illustrates a heterogeneous heat exchanger in which beads are formed in a first medium flow space and a second medium flow space, and separate fins are provided in the first medium flow space and the second medium flow space so that heat exchange occurs more easily. This may be inserted. However, when the fin is inserted, the heat exchange area is widened, and the heat exchange performance is improved, and at the same time, the resistance is generated in the flow by the fin, and the pressure drop is increased, thereby reducing the heat exchange performance. That is, the heat exchange performance may be increased depending on the shape or arrangement of the fins, but the heat exchange performance may be deteriorated if the shape or arrangement of the fins is incorrectly designed.
이와 같이 이종 열교환기에 삽입되는 핀의 형상 및 배치 설계는 이종 열교환기의 성능에 직접적으로 연관되는 중요한 요소이다.
As such, the shape and arrangement design of the fins inserted into the heterogeneous heat exchanger is an important factor directly related to the performance of the heterogeneous heat exchanger.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 특히 냉각수 및 오일을 격리 밀착된 유동 공간들로 각각 유동시켜 서로 열교환을 시키는 워머 또는 쿨러로 사용되는 이종 열교환기에 있어서, 이종 열교환기에 삽입되는 핀의 형상 및 배치가 최적화됨으로써 열교환성능이 극대화되는 열교환기를 제공함에 있다.
Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention, in particular, a warmer or cooler to heat exchange with each other by flowing the coolant and oil in isolated tightly coupled flow spaces, respectively. In the heterogeneous heat exchanger used, the shape and arrangement of the fins inserted into the heterogeneous heat exchanger are optimized to provide a heat exchanger in which heat exchange performance is maximized.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 복수 개의 플레이트(500)가 적층되어 제1열교환매체가 유동하는 제1매체공간(100)과 제2열교환매체가 유동하는 제2매체공간(200)이 교대로 형성되며, 상기 플레이트(500)에는 상기 제1매체공간(100)으로 제1열교환매체를 각각 유입 및 배출시키도록 통공 형태로 형성되는 제1매체유입구(121) 및 제1매체배출구(122)와; 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제1열교환매체를 수용 및 유동시키는 제1매체탱크부(110)와; 상기 제2매체공간(200)으로 제2열교환매체를 각각 유입 및 배출시키는 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)와; 상기 제2매체유입구(221) 및 상기 제2매체배출구(222) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제2열교환매체를 수용 및 유동시키는 제2매체탱크부(210);가 구비되고, 상기 제1매체공간(100) 및 상기 제2매체공간(200)에는 판형의 핀(300)이 삽입 개재되는 이종 열교환기(1000)에 있어서, 상기 플레이트(500)는, 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122)는 각각 상기 플레이트(500)의 한 대각선 방향으로 마주보게 배치되고, 상기 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)는 각각 상기 플레이트(500)의 다른 대각선 방향으로 마주보게 배치되며, 상기 핀(300)은 일측 방향의 흐름 저항이 타측 방향의 흐름 저항보다 크게 형성되고, 상기 플레이트(500)의 한쪽 모서리의 방향을 제1방향이라 하고, 이에 수직한 다른 모서리의 방향을 제2방향이라 할 때, 상기 제1매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향과 상기 제2매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향이 서로 수직이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.The heat exchanger of the present invention for achieving the above object, the first
이 때, 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체는 각각 냉각수 및 오일인 것을 특징으로 한다. 또한 이 때, 상기 핀(300)은 흐름 저항이 큰 쪽 방향으로 오일이 유동되고, 흐름 저항이 작은 쪽 방향으로 냉각수가 유동되도록 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the first heat exchange medium and the second heat exchange medium is characterized in that the cooling water and oil, respectively. In this case, the
또한, 상기 열교환기(1000)는 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 대향류를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 핀(300)은 정사각형 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 플레이트(500)는 정사각형 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
In addition, the
본 발명에 의하면, 서로 분리되되 밀착되어 있는 유동 공간들로 각각 이종의 유체를 유통시켜 이종의 유체들 간 열교환이 일어나도록 하는 이종 열교환기에 있어서, 유동 중 열교환매체의 압력강하량을 종래에 비해 낮출 수 있도록 핀의 형상 및 배치를 조절하여, 이종 열교환기 내 삽입되는 핀의 형상 및 배치를 최적화함으로써 열교환성능을 극대화하는 큰 효과가 있다. 더불어, 상기 플레이트 및 상기 핀의 형상 개선(정사각형 형상)을 통하여 부품 수를 더욱 줄일 수 있는 효과 또한 얻을 수 있다.According to the present invention, in a heterogeneous heat exchanger in which heat exchange between heterogeneous fluids occurs by distributing heterogeneous fluids to separate flow spaces which are separated from each other, the pressure drop of the heat exchange medium during the flow can be lowered than in the prior art. By adjusting the shape and arrangement of the fins so as to optimize the shape and arrangement of the fins inserted into the heterogeneous heat exchanger, there is a great effect of maximizing the heat exchange performance. In addition, through the improvement of the shape of the plate and the pin (square shape) it is also possible to obtain the effect of further reducing the number of parts.
또한 본 발명의 열교환기를 차량의 수냉식 오일 쿨러 또는 워머로 채용함으로써, 차량 냉각 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 효과 또한 있다.
In addition, by employing the heat exchanger of the present invention as a water-cooled oil cooler or warmer of the vehicle, there is also an effect that can improve the performance of the vehicle cooling system.
도 1은 일반적인 이종 열교환기.
도 2는 본 발명의 열교환기의 사시도.
도 3은 본 발명의 열교환기의 측단면도.
도 4는 핀의 사시도.
도 5는 종래 및 본 발명의 핀의 배치 비교.
도 6은 핀 배치에 따른 열교환성능 그래프.
도 7은 핀 배치에 따른 흐름 저항 그래프.
도 8은 본 발명의 플레이트 및 핀의 다른 실시예.1 is a typical heterogeneous heat exchanger.
2 is a perspective view of a heat exchanger of the present invention.
3 is a side cross-sectional view of a heat exchanger of the present invention.
4 is a perspective view of a pin.
5 is a layout comparison of the fins of the prior art and the present invention.
6 is a heat exchange performance graph according to the fin arrangement.
7 is a flow resistance graph according to the pin arrangement.
8 is another embodiment of a plate and pin of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열교환기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a heat exchanger according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 열교환기의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 열교환기의 측단면도로서, 도 2의 A-A' 단면을 도시한 것이다. 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 열교환기(1000)는, 복수 개의 플레이트(500)가 적층되어 제1열교환매체가 유동하는 제1매체공간(100)과 제2열교환매체가 유동하는 제2매체공간(200)이 교대로 형성되며, 상기 플레이트(500)에는 상기 제1매체공간(100)으로 제1열교환매체를 각각 유입 및 배출시키도록 통공 형태로 형성되는 제1매체유입구(121) 및 제1매체배출구(122)와; 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제1열교환매체를 수용 및 유동시키는 제1매체탱크부(110)와; 상기 제2매체공간(200)으로 제2열교환매체를 각각 유입 및 배출시키는 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)와; 상기 제2매체유입구(221) 및 상기 제2매체배출구(222) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제2열교환매체를 수용 및 유동시키는 제2매체탱크부(210);가 구비되는 이종 열교환기(1000)이다. 이 때, 본 발명의 열교환기(1000)에는, 상기 제1매체공간(100) 및 상기 제2매체공간(200)에는 판형의 핀(300)이 삽입 개재되게 된다. 도 2의 사시도에서는 이해를 쉽게 하기 위하여 상기 핀(300)이 생략되었으나, 도 3의 측면 단면도에 도시된 바와 같이 상기 제1매체공간(100) 및 상기 제2매체공간(200)에 각각 상기 핀(300)이 삽입되게 된다.Figure 2 is a perspective view of the heat exchanger of the present invention, Figure 3 is a side cross-sectional view of the heat exchanger of the present invention, a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. As shown in the drawing, the
이와 같이 상기 열교환기(1000)가 이루어질 때, 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체는 각각 오일 및 냉각수가 될 수 있다. 도 2 및 도 3에서, 상기 제1열교환매체는 오일이며, 상기 제2열교환매체는 냉각수가 되도록 한다. 이와 같이 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체는 각각 오일 및 냉각수일 경우, 상기 열교환기(1000)는 워머 또는 쿨러로 작동할 수 있다. 즉 상기 열교환기(1000)에서 냉각수와 오일 간의 열교환이 이루어지게 되는데, 보다 상세히 설명하자면 차량이 주행 중일 때에는 상대적으로 훨씬 고온인 오일이 냉각수로 열을 넘겨줌으로써 냉각되어 오일 쿨러 역할을 할 수 있다. 또는, 동절이나 차량의 시동 초기 시에는, 엔진을 통과하여 옴으로써 보다 빨리 온도가 상승하여 상대적으로 보다 고온인 냉각수가 매우 저온 상태에 있는 오일로 열을 넘겨줌으로써 오일이 가열되며, 이에 따라 상기 열교환기(1000)가 저온 충격 현상을 방지할 수 있게 하는 워머로 작동하게 되는 것이다.As such, when the
또한 상기 플레이트(500)는, 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122)는 각각 상기 플레이트(500)의 한 대각선 방향으로 마주보게 배치되고, 상기 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)는 각각 상기 플레이트(500)의 다른 대각선 방향으로 마주보게 배치된다. 더불어 상기 열교환기(1000)는, 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 대향류를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 배치됨으로써 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체 간의 열교환성능이 보다 향상될 수 있다.In addition, the
도 4는 핀의 사시도로서, 도시되어 있는 바와 같이 상기 핀(300)은 일측 방향의 흐름 저항이 타측 방향의 흐름 저항보다 크게 형성되게 된다. 보다 상세히 설명하자면, 면들이 보이는 쪽 방향(여기에서는 이 방향이 일측 방향이 된다)의 흐름 저항이, 면들이 보이지 않는 쪽 방향(여기에서는 이 방향이 타측 방향이 된다)의 흐름 저항보다 크게 형성된다. 따라서 일측 방향과 나란하거나 또는 비슷하게 나란한 방향으로 흐르는 유동은, 타측 방향과 나란하거나 또는 비슷하게 나란한 방향으로 흐르는 유동보다 흐름 저항을 많이 받게 된다.
4 is a perspective view of the fin, as shown in the
이 때, 본 발명의 열교환기(1000)에서는, 상기 플레이트(500)의 한쪽 모서리의 방향을 제1방향이라 하고, 이에 수직한 다른 모서리의 방향을 제2방향이라 할 때, 상기 제1매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향과 상기 제2매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향이 서로 수직이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In this case, in the
보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 도 5는 종래 및 본 발명의 핀의 배치를 비교하여 도시한 것으로, 도 5(A)는 종래의 핀 배치를, 도 5(B)는 본 발명의 핀의 배치를 각각 도시하고 있다. 도 5(A)에 도시되어 있는 바와 같이, 종래에는 오일 흐름 방향과 냉각수 흐름 방향이 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향과 동일하게 배치되었다. 그러나 본 발명에서는, 도 5(B)에 도시되어 있는 바와 같이, 오일 흐름 방향은 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향 중 일측 방향(도 4 참조)과 나란하게 배치되고, 냉각수 흐름 방향은 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향 중 타측 방향(도 4 참조)과 나란하도록 상기 핀(300)의 배치가 이루어진다. 쉽게 말하자면, 상기 제1매체공간(100)에 상기 핀(300)을 어떤 방향으로 배치했다면, 상기 제2매체공간(200)에는 상기 핀(300)을 90° 회전시켜서 배치시키는 것이다.
More specifically, it is as follows. Fig. 5 shows the arrangement of the pins of the prior art and the present invention. Fig. 5 (A) shows the conventional pin arrangement and Fig. 5 (B) shows the arrangement of the pin of the present invention. As shown in FIG. 5 (A), the oil flow direction and the coolant flow direction are conventionally arranged in the same direction as the flow resistance of the
본 발명의 열교환기(10000에서의 핀 배치는, 도 5의 예시에서와 같이 상기 핀(300)은 흐름 저항이 큰 쪽 방향(즉 여기에서는 일측 방향)으로 오일이 유동되고, 흐름 저항이 작은 쪽 방향(즉 여기에서는 타측 방향)으로 냉각수가 유동되도록 배치되도록 하는 것이 가장 바람직하다. 이에 대해 이하에서 보다 상세히 설명한다.In the heat exchanger 10000 of the present invention, as in the example of FIG. 5, the
도 6은 핀 배치에 따른 열교환성능 그래프이며, 도 7은 핀 배치에 따른 흐름 저항 그래프로서, 도 7(A)는 물 즉 냉각수에 대한 그래프를, 도 7(B)는 오일에 대한 그래프를 각각 도시하고 있다.6 is a heat exchange performance graph according to the fin arrangement, Figure 7 is a flow resistance graph according to the fin arrangement, Figure 7 (A) is a graph for water, that is, coolant, Figure 7 (B) is a graph for oil, respectively It is shown.
이 때, 오일 또는 냉각수가 상기 핀(300)의 흐름 저항이 작은 쪽(즉 타측 방향)과 나란하게 흐를 경우 오일 또는 냉각수의 방향을 0°라고 하고, 오일 또는 냉각수가 상기 핀(300)의 흐름 저항이 큰 쪽(즉 일측 방향)과 나란하게 흐를 경우 오일 또는 냉각수의 방향을 90°라고 한다. 본 발명의 출원인은, 냉각수/오일 방향이 각각 90°/90°, 0°/90°, 90°/0°, 0°/0°인 4가지 경우에 대하여 열교환성능 및 흐름 저항에 대한 실험을 수행하였으며, 그 결과가 도 6 및 도 7의 그래프이다.At this time, when oil or coolant flows in parallel with the side where the flow resistance of the
도 6에서 보이는 바와 같이, 냉각수/오일 방향이 90°/90°, 0°/90°일 때 열교환성능이 우수하게 나타난다. 이 때, 도 7에서 보이는 바와 같이, 90°/90°일 때와 0°/90°일 때를 비교하여 보면 냉각수/오일 방향이 0°/90°일 때 흐름 저항이 더 낮게 나타난다는 것을 알 수 있다. 즉 본 발명의 열교환기(1000)에서, 냉각수/오일 방향은 0°/90°일 때, 즉 냉각수는 타측 방향으로 흐르고, 오일은 일측 방향으로 흐르도록 상기 핀(300)을 배치하는 것이, 흐름 저항을 최소화면서도 열교환성능을 최대화하는 최적 배치임을 알 수 있는 것이다.
As shown in Figure 6, the heat exchange performance is excellent when the coolant / oil direction is 90 ° / 90 °, 0 ° / 90 °. In this case, as shown in FIG. 7, when comparing 90 ° / 90 ° and 0 ° / 90 °, the flow resistance is lower when the coolant / oil direction is 0 ° / 90 °. Can be. That is, in the
더불어, 본 발명에서는 상기 핀(300)과 상기 플레이트(500)가 정사각형 형태로 형성되도록 함으로써 부품 수를 최소화하도록 할 수 있다. 도 8은 본 발명의 플레이트 및 핀의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 8(A)의 실시예에서는 상기 플레이트(500)는 도 2 및 도 3에서와 같이 상기 플레이트(500)는 직사각형 형태로 형성되되 상기 핀(300)은 정사각형으로 형성되는 경우를 도시하고 있다. 또한 도 8(B)의 실시예에서는 상기 핀(300)과 더불어 상기 플레이트(500)도 정사각형 형태로 형성되는 경우를 도시하고 있다. 도 8(B)의 경우 상기 핀(300)은, 도 8(B)의 좌측에서와 같이 상기 플레이트(500)와 거의 동일한 면적을 가지도록 형성될 수도 있고, 또는 도 8(B)의 우측에서와 같이 상기 플레이트(500)의 열교환매체 유출입구 부분 내측으로 배치될 만큼의 면적을 가지도록 형성될 수도 있다.In addition, in the present invention, the
이와 같이 상기 핀(300) 또는 상기 핀(300) 및 상기 플레이트(500)가 정사각형 형상으로 형성되면, 상기 열교환기(1000)를 조립함에 있어서 제1매체공간(100) 및 제2매체공간 내에 배치되는 상기 핀(300)의 형상을 서로 다르게 할 필요가 없이, 똑같은 부품을 사용하여 단지 방향만 바꾸어 조립하도록 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 단지 공정의 변경만 있을 뿐 종래보다 부품 수를 더욱 줄일 수 있게 되는 큰 장점이 있다.
As described above, when the
본 발명은 상기한 실시예에 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.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
1000: (본 발명의) 열교환기
100: 제1매체공간 110: 제1매체탱크부
121: 제1매체유입구 122: 제1매체배출구
200: 제2매체공간 210: 제2매체탱크부
221: 제2매체유입구 222: 제2매체배출구
300: 핀 500: 플레이트1000: heat exchanger (of the invention)
100: the first medium space 110: the first medium tank
121: first medium inlet 122: first medium outlet
200: second medium space 210: second medium tank portion
221: second media inlet 222: second media outlet
300: pin 500: plate
Claims (6)
상기 플레이트(500)는, 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122)는 각각 상기 플레이트(500)의 한 대각선 방향으로 마주보게 배치되고, 상기 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)는 각각 상기 플레이트(500)의 다른 대각선 방향으로 마주보게 배치되며,
상기 핀(300)은, 서로 인접한 열의 산(M)와 산(M)의 중심이 서로 일정 간격 이격되어 유체가 유동 가능한 슬릿(S)이 형성되는 오프셋 핀 형태이며,
상기 제1매체공간(100)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향과 상기 제2매체공간(200)에 배치되는 상기 핀(300)의 흐름 저항에 따른 방향이 서로 수직이 되도록 배치되며,
상기 핀(300) 또는 상기 핀(300) 및 상기 플레이트(500)는 정사각형 형태로 형성되고,
상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체는 각각 냉각수 및 오일이며,
상기 핀(300)은, 흐름 저항이 큰 쪽 방향으로 오일이 유동되고, 흐름 저항이 작은 쪽 방향으로 냉각수가 유동되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
A plurality of plates 500 are stacked to alternately form a first medium space 100 through which the first heat exchange medium flows and a second medium space 200 through which the second heat exchange medium flows, and the plate 500 A first medium inlet 121 and a first medium outlet 122 formed in a through shape to allow the first heat exchange medium to flow in and out of the first medium space 100; A first medium tank 110 configured to recess or protrude a region near the first medium inlet 121 and the first medium outlet 122 to accommodate and flow the first heat exchange medium; A second medium inlet 221 and a second medium outlet 222 for introducing and discharging a second heat exchange medium into the second medium space 200, respectively; And a second medium tank 210 configured to receive or flow a second heat exchange medium by forming a recessed or protruding region near the second medium inlet 221 and the second medium outlet 222. In the heterogeneous heat exchanger 1000 in which the plate fin 300 is interposed between the first medium space 100 and the second medium space 200,
The plate 500, the first medium inlet 121 and the first medium outlet 122 are disposed to face in a diagonal direction of the plate 500, respectively, and the second medium inlet 221 and The second medium outlet 222 is disposed to face each other in the diagonal direction of the plate 500,
The pin 300 is in the form of an offset pin in which the centers of the mountains M and the centers of the mountains M adjacent to each other are spaced apart from each other to form a slit S for fluid flow.
The direction according to the flow resistance of the fin 300 disposed in the first medium space 100 and the direction of the flow resistance of the fin 300 disposed in the second medium space 200 are perpendicular to each other. Will be placed,
The pin 300 or the pin 300 and the plate 500 is formed in a square shape,
The first heat exchange medium and the second heat exchange medium are cooling water and oil, respectively.
The fin (300), the heat exchanger, characterized in that the oil flows in the direction in which the flow resistance is larger, the coolant flows in the direction in which the flow resistance is smaller.
상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 대향류를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method of claim 1, wherein the heat exchanger 1000
And the first heat exchange medium and the second heat exchange medium to form a counter flow.
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