KR102392605B1 - 파형 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명의 파형 핀(100)은 폭방향으로 제1평면부(110)와, 상기 제1평면부(110)의 일측 단부가 하측으로 절곡되어 연장되는 제1절곡부(120)와, 상기 제1절곡부(120)의 일측 단부가 상기 제1평면부(110)와 평행하게 절곡되어 연장되는 제2평면부(130)와, 상기 제2평면부(130)의 일측 단부가 상측으로 절곡되어 연장되는 제2절곡부(140)가 반복적으로 형성되어 유체가 통과되는 복수의 통로(P)가 형성되고, 길이방향으로 산과 골이 교번되어 파형지게 연장되며, 상기 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 통로(P) 측으로 돌출되는 돌출부(150)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 파형 핀(100)은 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 돌출부(150)가 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.

Description

파형 핀{WAVY FIN}

본 발명은 파형 핀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 제1절곡부 및 제2절곡부에 돌출부가 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 보다 향상할 수 있는 파형 핀에 관한 것이다.

열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른 쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 실내의 열을 흡수하여 외부로 방출할 경우에는 냉방 시스템으로서, 외부의 열을 흡수하여 실내로 방출할 경우에는 난방 시스템으로서 작용하게 된다. 이 외에도, 상기 열교환기는 차량용 배기가스 재순환용 쿨러(EXHAUST GAS RECIRCULATION COOLER)를 비롯하여, 오일쿨러, 보일러 등과 같은 다양한 열교환기가 제안된 바 있다. 이러한 열교환기는 다양한 종류 및 상태의 열교환매체 간 열교환이 이루어진다.

특히, 상기 배기가스 재순환용 쿨러는 외기가 유입되는 라인과, 배기가스가 배출되는 라인을 연결하여 배출되는 배기가스를 다시 엔진으로 공급함으로써 배기가스 내부에 포함된 NOx(질소산화물)과 같은 유해 미립자를 저감하고 연료의 소비량을 감소한다.

이러한 배기가스 재순환용 쿨러는 열교환하기 위한 유체가 통과하는 소정의 열교환케이스를 가지고, 상기 열교환케이스 내에는 유체의 난류화를 유도함으로써 유체의 열교환효율을 향상시킬 수 있는 핀 구조체가 설치된다.

상기 핀 구조체는 주름 구조, 평판 구조, 파형 구조 등과 같이 그 형태가 다양하고, 유체의 난류화를 촉진하여 열교환효율을 향상시키는 측면에서 최근에는 판형 핀을 많이 이용하고 있는 추세이다.

상기 파형 핀은 그 폭방향으로 복수의 산과 복수의 골이 연속적으로 이어진 구조로 형성되고, 그 길이방향 즉, 유체의 흐름방향을 따라 복수의 산과 복수의 골이 파형 구조로 구성되며, 이에 파형 핀 내에는 복수의 통로가 구획되어 형성된다.

이에, 파형 핀의 통로를 통과하는 유체는 그 파형진 구조를 통해 파형방향으로 흘러감에 따라 유체의 난류화 및 교반을 유도한다. 하지만, 열교환케이스는 그 내부 체적이 상대적으로 작으므로, 일반적인 파형 핀에 의해서는 유체의 난류화를 증대시키는 여러 한계가 있었다.

특히, 종래의 파형 핀은 그 표면이 매끈하게 구성됨에 따라 각 통로를 통과하는 유체의 난류 운동에너지가 실질적으로 증대되지 않고, 유체가 흐르는 도중에 운동에너지의 손실 등이 발생하여 실질적으로 유체의 열교환효율이 높지 않은 단점이 있었다.

대한민국 공개특허 2011-0003953호(발명의 명칭 : 엔진의 EGR밸브 제어구조 및 방법)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제1절곡부 및 제2절곡부에 돌출부가 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 보다 향상할 수 있는 파형 핀을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 이물질 및 질소산화물 등이 축적되는 것을 최소화하면서도 열교환 성능을 높일 수 있어 배기가스 재순환용 쿨러로 이용가능한 파형 핀을 제공하는 것이다.

본 발명의 파형 핀은 폭방향으로 제1평면부와, 상기 제1평면부의 일측 단부가 하측으로 절곡되어 연장되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 일측 단부가 상기 제1평면부와 평행하게 절곡되어 연장되는 제2평면부와, 상기 제2평면부의 일측 단부가 상측으로 절곡되어 연장되는 제2절곡부가 반복적으로 형성되어 유체가 통과되는 복수의 통로가 형성되고, 길이방향으로 산과 골이 교번되어 파형지게 연장되며, 상기 제1절곡부 및 제2절곡부에 통로 측으로 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 파형 핀은 제1절곡부 및 제2절곡부에 돌출부가 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.

특히, 상기 돌출부는 유체 흐름방향으로 나란한 판형으로, 본 발명의 파형 핀은 이물질 및 질소산화물 등이 축적되는 것을 최소화하면서도 열교환 성능을 높일 수 있어 배기가스 재순환용 쿨러로 이용가능한 장점이 있다.

또한, 상기 돌출부는 산과 골 형성 영역에 구비되어 제조가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 파형 핀은 제1절곡부 및 제2절곡부에 각각 동일한 통로 측으로 돌출되어 마주하게 돌출부가 형성되며, 이 때, 상기 파형 핀은 마주하는 돌출부가 높이방향으로 서로 다른 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 파형 핀은 높이방향으로 복수개 형성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 파형 핀은 제1절곡부 및 제2절곡부에 돌출부가 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 파형 핀은 이물질 및 질소산화물 등이 축적되는 것을 최소화하면서도 열교환 성능을 높일 수 있어 배기가스 재순환용 쿨러로 이용가능한 장점이 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 파형 핀의 사시도, 단면도, 및 상측 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 파형 핀의 다른 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 파형 핀의 또 다른 평면도.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 파형 핀(100)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 파형 핀(100)의 사시도, 단면도, 및 상측 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 파형 핀(100)의 다른 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 파형 핀(100)의 또 다른 평면도이다.

본 발명의 파형 핀(100)은 폭방향으로 제1평면부(110), 제1절곡부(120), 제2평면부(130) 및 제2절곡부(140)가 반복 형성되며, 길이방향으로 길게 산과 골이 교번되어 파형지게 형성된다. 도 1 내지 도 4에서 파형 핀(100)의 길이방향, 폭방향 및 높이방향을 표시하였다.

상기 제1평면부(110)는 폭방향으로 평면을 형성하는 부분이다.

상기 제1절곡부(120)는 상기 제1평면부(110)의 일측 단부가 하측으로 절곡되어 연장되는 부분이다. 상기, 도 1 및 도 2에서 상기 제1절곡부(120)는 상기 제1평면부(110)에 수직하게 절곡된 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 각도로 형성되어도 무방하다.

상기 제2평면부(130)는 상기 제1절곡부(120)의 일측 단부가 상기 제1평면부(110)와 평행한 평면을 형성하도록 절곡되어 연장되는 부분이다.

상기 제2절곡부(140)는 상기 제2평면부(130)의 일측 단부가 상측으로 절곡되어 연장되는 부분으로, 상기 도 1 및 도 2에서, 상기 제1절곡부(120)와 나란하게 형성된 예를 나타내었으며, 상기 제1절곡부(120)와 마찬가지로, 다른 각도로 형성되어도 무방하며, 상측으로 갈수록 상기 제1절곡부(120)와의 이격 거리가 점진적으로 증가되거나 감소되는 형태일 수도 있다.

본 발명의 파형 핀(100)은 폭방향으로 상기 제1평면부(110), 제1절곡부(120), 제2평면부(130) 및 제2절곡부(140)가 순차적으로 반복 형성된다. 또한, 본 발명의 파형 핀(100)은 상기 제1평면부(110), 제1절곡부(120), 제2평면부(130) 및 제2절곡부(140)가 길이방향으로 길게 형성되되, 산과 골이 교번되어 파형지게 형성된다. 이를 통해, 상기 제1평면부(110), 제1절곡부(120), 제2평면부(130) 및 제2절곡부(140)에 의해 형성되는 복수의 통로(P)가 길이방향으로 파형진 형태를 가지며, 열교환매체가 상기 복수의 통로(P)를 통과하면서 파형 핀(100)(제1평면부(110), 제1절곡부(120), 제2평면부(130) 및 제2절곡부(140))와 접촉하여 열교환한다.

본 발명의 파형 핀(100)은 상기 열교환매체가 공기일 수 있으며, 배기가스 재순환 쿨러로 이용되는 경우, 상기 열교환매체가 배기가스이다.

본 발명의 파형 핀(100)은 상기 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 통로(P) 측으로 돌출되는 돌출부(150)가 형성된다. 상기 돌출부(150)는 상기 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 효율을 높이도록 한다.

이 때, 상기 돌출부(150)는 열교환매체 흐름방향으로 나란한 판형으로, 더욱 상세하게, 상기 제1평면부(110) 및 제2평면부(130)에 나란한 형태의 판형일 수 있다. 상기 돌출부(150)는 상측에서 바라보았을 때, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 삼각 형태일 수 있고(본 발명에서 삼각 형태란 꼭짓점이 명확하게 나타나는 것뿐만 아니라, 꼭짓점 부분이 라운드진 형태를 모두 포함하는 것으로 정의한다.), 도 4 (a)에 도시한 바와 같이, 반원 형태일 수 있으며, 도 4 (b)에 도시한 바와 같이, 사각 형태일 수 있으며, 도 4 (c)에 도시한 바와 같이, 사다리꼴 형태일 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 파형 핀(100)은 열교환매체의 흐름을 난류화할 수 있으며, 열교환매체 내부에 포함되어 있는 이물질이 상기 돌출부(150)에 축적되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 배기가스 재순환 쿨러에 이용되는 파형 핀(100)의 경우 열교환매체 내부에 질소산화물 및 이물질의 양이 많아 틈이나 열교환매체의 흐름을 방해하는 구조물에 이들이 쌓여 시간이 지남에 따라 통로(P) 자체를 막는 문제점이 있다. 이에 반해, 본 발명의 파형 핀(100)은 돌출부(150)가 유체 흐름방향에 나란한 판형으로서, 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기타 이물질 등의 축적을 최소화할 수 있는 형태로서, 배기가스 재순환 쿨러에도 이용이 가능하다.

또한, 상기 돌출부(150)는 길이방향으로 산과 골 형성 영역에 구비되어 제조성을 보다 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 돌출부(150)는 요구되는 열교환 성능에 따라, 높이방향으로 복수개 형성될 수 있다.

본 발명의 파형 핀(100)은 상기 돌출부(150)가 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 각각 동일한 통로(P) 측으로 돌출되어 마주하게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 하나의 통로(P)는 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 각각 돌출부(150)가 형성되고, 폭방향으로 이웃하는 통로(P)는 돌출부(150)가 형성되지 않는다. 이 때, 상기 돌출부(150)가 형성되지 않은 통로(P)는 파형 핀(100)을 제조하기 위한 금형이 삽입되는 영역으로, 제조가 더욱 용이하게 한다.

또한, 상기 돌출부(150)가 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 각각 마주하게 형성되는 경우, 서로 형성되는 영역을 방해하지 않도록 마주하는 돌출부(150)가 높이방향으로 서로 다른 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 도 5에 도시한 파형 핀(100)은 제1절곡부(120)에 하나의 돌출부(150)가 형성되고, 제2절곡부(140)에 2개의 돌출부(150)가 형성된 예를 나타낸 것으로서, 모두 높이방향으로 다른 위치에 구비되는 예를 나타내었다. 본 발명의 파형 핀(100)은 상기 돌출부(150)의 형성 위치 및 개수는 이에 한정되지 않으며, 더욱 다양하게 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 파형 핀(100)은 제1절곡부(120) 및 제2절곡부(140)에 돌출부(150)가 형성되어 열교환매체의 흐름을 난류화하여 열교환 성능을 보다 향상할 수 있는 장점이 있으면서도 열교환매체 내부의 이물질이 축적되는 것을 최소화 할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 파형 핀
110 : 제1평면부 120 : 제1절곡부
130 : 제2평면부 140 : 제2절곡부
P : 통로
150 : 돌출부

Claims (6)

1. 제1방향으로 연장되며 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1평면부(110);
   상기 복수의 제1평면부(110) 각각의 양측 단부에 각각 연결되는 일단부와, 상기 일단부로부터 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 타단부를 구비하며, 서로 이격되어 배치되는 복수의 측벽부(120, 140); 및
   서로 이격되어 배치되며 서로 이웃하는 측벽부의 타단부를 연결하여, 상기 복수의 제1평면부 및 상기 복수의 측벽부를 연속적으로 연결하여 서로 이웃하는 제1평면부 사이에 열교환 매체가 통과하는 통로를 형성하는 복수의 제2평면부(130)를 포함하며,
   상기 복수의 측벽부는,
   상기 제1방향을 따라 산과 골이 교번되어 형성된 제1측벽부(120); 및
   상기 제1측벽부(120)와 나란하게 배치되며, 상기 제1측벽부의 산과 골에 대응하는 산과 골을 갖는 제2측벽부(140)를 포함하고,
   상기 통로를 형성하는 상기 제1측벽부(120)의 산과 골 형성영역 각각에는 제1돌출부가 형성되며, 상기 통로를 형성하며 상기 제1측벽부의 산과 골에 대응하는 상기 제2측벽부(140)의 산과 골 형성영역 각각에는 제2돌출부가 형성되고,
   상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부는 서로 마주 보지 않도록 상이한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 파형 핀.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부는 상기 통로를 통과하는 열교환매체의 흐름방향으로 나란한 판형인 것을 특징으로 하는 파형 핀.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부는 상측에서 보았을 때 삼각형, 라운드형, 사각형, 사다리꼴 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 파형 핀.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부는 높이방향으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 파형 핀.

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