KR19990023927A - 오일 쿨러의 판형 열 교환기 - Google Patents

오일 쿨러의 판형 열 교환기 Download PDF

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Abstract

각각 주변 어깨부(3)를 가진 열 교환 판(2)으로 형성되고, 서로 끼워지는 다수의 흐름 탱크(1)로 구성된 오일 쿨러의 판형 열 교환기에 관한 것으로, 여기에서 흐름 탱크들은 관통공(5)(12)들을 통해서 열 교환 매체에 대하여 서로 교대로 연결되어 있다. 바람직하게 구성되는 조건을 만들기 위해서 열 교환 매체 중 하나에 대한 최소한의 흐름 탱크(1)들의 관통공(12)들은 어깨부에 인접해 있어야 하고 매체의 공급 및 방출 라인들(10)(11)에 대하여 최소 한 개의 연결 박스(9)에 의해 서로 연결되어야 하며, 여기에서 연결 박스(9)는 서로 끼워진 흐름 탱크들(1)의 어깨부(3)에 외부에서 연결된다.

Description

오일 쿨러의 판형 열 교환기
본 발명은 서로 끼워지며 그 각각이 주변 어깨부를 가진 열 교환 판으로 형성된 다수의 흐름 탱크로 구성되는 오일 쿨러의 판형 열 교환기에 관한 것으로, 여기에서 흐름 탱크들은 관통공들을 통해 열 교환 매체에 대하여 서로 교대로 연결되어 있다.
이와 같은 형식의 공지된 판형 열 교환기(미합중국 특허 제4,708,199A호)는 수밀하게(liquid-tight way) 서로 연결되고 서로 끼워진 흐름 탱크의 열 교환 판으로서 작용하는 바닥면들 사이에 오일 및 물과 같은 열 교환 매체가 흐르는 통로가 교대로 형성된 단순한 디자인의 장점을 가지고 있다. 열 교환 매체는 흐름 탱크에서 그것과 직접 연결되는 탱크는 관통해서 하나 걸러 다음의 흐름 탱크로, 즉 탱크들의 바닥 면의 딥-드로잉 돌기를 경유하여 흐른다. 따라서 2개의 매체는 흐름 탱크 중 하나에서 각각 다른 매체에 대한 인접 탱크의 딥-드로잉 돌기를 통하여 하나 걸러 다음 탱크로 흐를 수 있다. 각각의 흐름 탱크 내에 삽입된 난류 시트에 의해서 흐름이 흐름 탱크 안쪽에서 나누어질 수 있다.
열 교환 매체들이 혼합되는 것을 방지하기 위해서는, 이들은 각각 다른 매체에 대하여 수밀하게 흐름 탱크를 통해 흘러야 하며, 이를 위해서는 인접한 흐름 탱크들과 탱크 바닥 면들의 딥-드로잉 돌기사이가 빈틈없이 연결되어야 한다. 각각 다른 매체가 흐르는 통로가 양 열 교환 매체에 대하여 구비되어야 하기 때문에, 이들을 공급 및 방출할 수 있는 다수의 연결부를 수밀하게 만들어야 하고, 이것은 누설될 위험을 증가시키고 따라서 매체가 혼합될 위험도 증가시킨다. 또한, 탱크 바닥 면에 있는 다수의 딥-드로잉 돌기들은 열 교환 판들의 열 교환 효과를 감소시킨다. 마지막으로, 흐름 탱크에 대하여 수직하게 배열된 열 교환 매체의 공급 및 방출 라인들은 각각의 탱크 부근에서 흐름의 방향을 바꾸어야 하기 때문에 흐름에 대한 저항이 커질 뿐만 아니라, 특히 수직 구조를 사용하는 오일 쿨러에 대하여는 열 교환 매체의 공급 및 방출 라인들의 설치 자유도를 제한한다.
본 발명의 목적은 따라서 전술된 바와 같은 간단한 구성 수단으로도 매체가 혼합될 위험이 감소되고, 그 효율이 향상되며 큰 설치 자유도를 가진 판형 열 교환기를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적은 하나의 열 교환 매체에 대한 최소한의 흐름 탱크의 관통공들이 어깨부 근처에 있고 매체의 공급 및 방출 라인에 대하여 최소 한 개의 연결 박스에 의해 서로 연결되며, 연결 박스가 서로 끼워진 흐름 탱크들의 어깨부에 밖에서 연결됨으로써 달성된다.
이와 같은 방법에 의해서 열 교환 매체가 흐름 탱크들을 관통하여 흐르기 위해 필요한 딥-드로잉 돌기는 2개의 열 교환 매체 중 적어도 하나에 대하여는 생략될 수 있고, 이와 같은 매체는 어깨부들 근처에 있는 관통공을 통해 공급되고 또한 밖으로 방출되기 때문에, 탱크 바닥 면의 딥-드로잉 돌기들과 인접한 흐름 탱크간의 수밀 연결부의 개수는 적어도 절반으로 감소되며, 따라서 이음부의 누설 위험이 상당히 감소된다. 또한 열 교환 매체 중 적어도 하나에 대하여 딥-드로잉 돌기를 생략하는 것은 탱크 바닥 면들에 의해 형성된 열 교환 판의 열 교환 효과를 증가시키며, 따라서 전체적으로 바람직한 구성 조건을 얻을 수 있고, 무엇보다도 관련 흐름 탱크들을 통해 매체가 평행하게 흐르기 때문에 매체를 공급 및 방출하기 위한 연결 박스들 사이에 흐름 저항이 감소된다. 연결 박스들을 서로 끼워진 흐름 탱크의 어깨부 외측으로 연결하는 것은 또한 수밀성을 높이는 효과가 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 통상 납땜이나 용접 이음이 제공될 수 있다. 그러나, 이와 같은 박스 연결부 근처에 있는 누설 점은 매체의 방출을 가져올 뿐이고, 매체가 혼합되도록 하지는 않는다. 흐름 탱크들의 어깨부 근처에 있는 관통공들을 통해 양 열 교환 매체를 공급하고 방출할 때, 딥-드로잉 돌기들을 거쳐 흐름 탱크들을 관통하는 모든 흐름 열결부들을 생략할 수 있고, 이것이 특히 바람직한 구성 조건을 제공한다는 사실은 강조할 필요도 없을 것이다.
매체를 공급 및 방출하기 위해 연결 박스와 연결된 흐름 탱크들 안쪽에 있는 흐름 통로는 또한 연결 박스의 위치 배정에 의해 결정될 수 있다. 매체를 공급 및 방출하기 위한 연결 박스들이 예를 들어 흐름 탱크의 반대쪽에 구비된 경우에는, 매체는 실질적으로 흐름 탱크의 한쪽에서 반대쪽으로 흐르게 된다. 그러나, 매체를 공급 및 방출하기 위한 연결 박스들이 칸막이에 의해 2개의 챔버로 분할된 공통 하우징에 의해 형성되고, 상기 하우징이 흐름 탱크의 한쪽 측면에 연결되는 경우에, 특히 하우징에 의해 서로 연결된 흐름 탱크들이 연속된 하우징 칸막이에 배치된 매체 흐름에 대한 가이드 수단을 가지고 있을 경우에, 흐름 탱크들 안쪽에서의 매체가 강제적으로 순환될 수 있다. 연속된 하우징 칸막이에 배치된 이와 같은 가이드 수단은 매체의 공급 및 방출용 하우징 챔버들 사이에서 매체들이 짧게 순환하는 것을 방지하고, 이들 챔버는 서로 평행하게 흐름 탱크에 연결된다.
도 1은 본 발명의 판형 열 교환기의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II - II 선을 따라 취한 판형 열 교환기의 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 III - III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1에 상당하는 본 발명의 판형 열 교환기의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 판형 열 교환기의 다른 실시예를 단순화하여 도시한 평면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 흐름 탱크 2 : 열 교환 판
3 : 어깨부 4 : 딥-드로잉(deep-drown) 돌기
5 : 관통공 6 : 커버 판
7 : 연결부 8 : 연결부
9 : 연결 박스 10 : 공급 라인
12 : 관통공 13 : 난류(turbulence) 시트
14 : 공통 하우징 15 : 칸막이
17 : 안내 수단 18 : 연결 박스
이하에서 본 발명에 따른 오일 쿨러의 판형 열 교환기에 대하여 첨부 도면을 참고로 하여 설명한다.
도 1 내지 도 3에 따른 판형 열 교환기는 돌출한 주변 어깨부(3)를 가진 열 교환 판(2)으로 각각 형성되고, 서로 끼워진 각각의 흐름 탱크들(1)로 구성되며, 열 교환 판은 탱크 바닥 면을 구성한다. 흐름 탱크(1)는 서로에 대하여 교대로 돌출한 딥-드로잉 돌기(4)들을 구비하고 있으며, 다수의 관통공(5)을 가지고 있다. 단부 면 근처에서 서로에 대하여 평평하게 놓인 돌기(4)들이 수밀하게 서로 연결되기 때문에, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 돌기(4)들 각각은 제2 흐름 탱크(1)를 관통하는 수밀한 통로를 형성한다. 맨 위에 있는 흐름 탱크(1)는 커버 판(6)으로 덮혀 있고, 또한 2개의 열 교환 매체 중에 하나, 예를 들어 오일을 공급 및 방출하기 위한 연결부(8)를 가지고 있다. 그러므로, 연결부(7)를 통해 공급되는, 냉각된 오일은 판형 열 교환기를 구성하는 한 무리의 탱크 중에서 매 두 번째 흐름 탱크(1)를 통해 흐르고, 따라서 오일은 냉각된 상태에서 연결부(8)를 통해 방출된다. 냉매, 예를 들어 물은 오일이 흐르는 흐름 탱크(1) 사이에 배치된 흐름 탱크(1)를 통해 흐른다. 그러나 오일이 흐르는 것과는 대조적으로, 물은 밖에서 어깨부(3)들에 연결되는 공급 라인(10)과 방출 라인(11)용의 연결 박스들(9)에 의해 안내되고, 물이 흐르는 연결 박스(9)들과 흐름 탱크(1)들은 어깨부(3)들 근처에 있는 다수의 관통공(12)에 의해 연결된다. 관통공(12)들은 어깨부(3)들의 상당 홈들에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 그러나, 모서리에 구비된 톱니 모양들 사이에서, 또한 관통공(12)들 부근에서 어깨부(3)들을 구부려 올려서 관통공(12)들을 만들 수 있다. 공급 라인(10)을 통해 분배기로서 사용되는 연결 박스(9)로 펌핑(Pumping)된 물은 관통공(12)들을 통해 흐름 탱크(1)들로 흐르고, 탱크의 반대측에서는 관통공(12)들을 통해 콜렉터(Collector)로 사용되는 연결 박스(9)로 흐르며, 그곳에서 방출 라인(11)을 통해 유출된다. 전술된 실시예에 따라서, 오일은 냉각수와 역류되면서 냉각된다. 흐름 탱크(1)들의 내측에서는 예를 들어 난류 시트(13)들과 같은, 안내 수단에 의해 공지된 방법과 같이 흐름이 분배된다.
도 4에 도시된 바와 같은 실시예에 따른 판형 열 교환기는 냉매의 공급 라인(10)과 방출 라인(11)에 대한 공통 하우징(14)을 가지고 있고, 여기에서 칸막이(15)는 연결 박스들을 구성하는 2개의 챔버(16)로 하우징을 분배한다. 이와 같은 하우징(14)은 판형 열 교환기의 외부면 위에 장착되어 있고, 도 1 내지 도 3에 도시된 판형 열 교환기는 서로 끼워지는 흐름 탱크(1)들로 구성된다. 흐름 탱크(1)들 내측에서 냉매가 순환적으로 흐르도록 하기 위하여, 안내 수단(17)이 연속된 칸막이(15)의 형태로 흐름 탱크(1)들 내측에 구비될 수 있다. 공급 및 방출 라인에 대한 연결부(7 및 8)들을 통해 흐름 탱크(1)들을 가로 질러 다시 한 번 오일이 공급된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 냉매가 공급 라인(10) 및 방출 라인(11)에 대한 연결 박스(9)들을 통해 흐름 탱크(1)들로 공급될 뿐만 아니라, 오일이 냉각된다. 오일을 방출하기 위한 연결부(7)를 가진 연결 박스(18)들은 판형 열 교환기의 대향적으로 배치된 단부 면들 위에 배치되어 있고, 반면에 냉매에 대한 연결 박스(9)들은 판형 열 교환기의 대향적으로 배치된 측면들 위에 배치된다. 즉, 서로 오프셋된다. 연결 박스(9)(18)들은 각각 흐름 탱크(1)들의 어깨부(3)들 근처에 있는 흐름 탱크(1)들과 연결되고, 따라서 딥-드로잉 돌기들은 매체의 흐름을 방해하지 않는다. 그러므로, 탱크들의 바닥 면들은 딥-드로잉 돌기들에 의해 가로막힌 열 교환 판들을 구성하지 않는다.
본 발명은 물론 전술된 실시예들에 한정되지 않으며, 각각 다른 매체를 공급 및 방출하기 위한 연결부(7)(8)들 뿐만 아니라 2개의 열 교환 매체 중 하나의 공급 및 방출 라인(10)(11)에 대한 연결 박스들의 상호 배열은 각각의 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한 흐름 탱크(1)들의 레이 아웃을 매우 자유롭게 선택할 수 있기 때문에, 매우 다른 공간적 요구 사항에 대하여 그리고 매우 높은 효율로 용이하게 판형 열 교환기를 제공할 수 있고, 반면에 흐름에 대한 저항이 감소되며, 또한 흐름 탱크들의 레이 아웃에 따른 열 교환 면들이 좀 더 효율적으로 이용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 주변 어깨부(3)를 가진 열 교환 판(2)으로 구성되고 서로 끼워지는 다수의 흐름 탱크(1)들로 구성되며, 흐름 탱크들이 열 교환 매체에 대하여 서로 교대로 연결되는 오일 쿨러의 판형 열 교환기에 있어서, 하나의 열 교환 매체에 대한 최소한의 흐름 탱크(1)들의 관통공(12)들은 어깨부(3) 근처에 놓이며 매체의 공급 및 방출 라인(10)(11)들에 대한 최소 1개의 연결 박스(9)에 의해 서로 연결되고, 연결 박스는 서로 끼워지는 흐름 탱크(1)들의 어깨부(3)들에 밖으로 연결되는 것을 특징으로 하는 오일 쿨러의 판형 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서, 매체의 공급 및 방출 라인(10)(11)들에 대한 연결 박스(9)들이 흐름 탱크(1)들의 대향 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 오일 쿨러의 판형 열 교환기.
  3. 제1항에 있어서, 매체의 공급 및 방출 라인(10)(11)들에 대한 연결 박스(9)들이 칸막이(15)에 의해 2개의 챔버(16)로 구획된 공통 하우징(14)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 쿨러의 판형 열 교환기.
  4. 제3항에 있어서, 하우징(14)에 의해 서로 연결된 흐름 탱크(1)들이 하우징(14)의 연속된 칸막이(15)에서의 매체의 흐름을 위한 안내 수단(17)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 오일 쿨러의 판형 열 교환기.
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