KR20100115672A - 판형 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 두 열교환매체 사이의 온도차를 이용하여 냉각하는 열교환기로 이용할 수 있으면서도, 특정 열교환매체가 유동되는 탱크부에 가열수단이 삽입됨으로써 열교환매체를 가열할 수 있는 판형 열교환기에 관한 것이다.
판형 열교환기, 열교환매체, 가열, 냉각
Description
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 두 열교환매체 사이의 온도차를 이용하여 냉각하는 열교환기로 이용할 수 있으면서도, 특정 열교환매체가 유동되는 탱크부에 가열수단이 삽입됨으로써 열교환매체를 가열할 수 있는 판형 열교환기에 관한 것이다.
근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
특히 차량용 공조시스템에 있어서, 대개 엔진룸 내부에서 충분한 공간을 확보하기 어려운 실정이기 때문에 상기 차량용 공조시스템을 구성하는 열교환기 등의 구성은 소형이면서도 효율을 높일 수 있는 기능이 요구되고 있다.
열교환기는 제1열교환매체와 제2열교환매체의 온도 차이를 이용하여 열교환되는 구성으로 액체와 기체 또는 액체와 액체 사이에 열교환하게 되며, 그 중 판형 열교환기는 복수개의 플레이트(10)가 적층되어 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 각각 유동되는 제1유동부(60) 및 제2유동부(70)가 형성되고, 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(20), 상기 제1열교환매체가 배출되는 제1출구파이프(30), 상기 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(40), 및 상기 제2열교환매체가 배출되는 제2출구파이프(50)가 각각 형성된다.
도 1은 종래의 판형 열교환기를 나타낸 사시도로, 상기 도 1에 도시한 판형 열교환기는 동일한 방향으로 상기 제1입구파이프(20), 제1출구파이프(30), 제2입구파이프(40), 및 제2출구파이프(50)가 형성되고, 상기 플레이트(10)에 상기 제1입구파이프(20)와 연통되는 제1연통홀(11), 상기 제1출구파이프(30)와 연통되는 제2연통홀(12), 상기 제2입구파이프(40)와 연통되는 제3연통홀(13), 상기 제2출구파이프(50)와 연통되는 제4연통홀(14)이 형성된 예를 도시하였다.
상기 판형 열교환기는 제1유동부(60) 및 제2유동부가(70) 적층방향으로 교대로 형성되어 상기 제1열교환매체 및 제2열교환매체는 만나지 않고 독자적인 흐름을 갖게 되며, 그 흐름을 더욱 상세히 설명하면, 상기 제1열교환매체는 좌측 상부에 형성된 상기 제1입구파이프(20)를 통해 상기 제1연통홀(11)로 유입되고, 상기 제1연통홀(11)을 따라 하측으로 이동되면서 상기 플레이트(10) 길이방향으로 이동되며, 상기 제2연통홀(12)을 따라 상측으로 이동되어 상기 제1출구파이프(30)를 통해 배출되는 단일 패스를 갖는다.
또한, 상기 제2열교환매체 역시 상기 우측 상부에 형성된 제2입구파이프(40)를 통해 상기 제3연통홀(13)로 유입된 제2열교환매체는 상기 제3연통홀(13)을 따라 하측으로 이동되면서 상기 플레이트(10)의 길이방향(상기 제1열교환매체의 유동방향과 반대)으로 이동되고, 상기 제4연통홀(14)을 따라 상측으로 이동되어 상기 제2출구파이프(50)를 통해 배출되는 단일 패스를 갖는다.
한편, 상기 판형 열교환기 내부를 유동하는 상기 제1열교환매체가 엔진을 냉각하기 위한 냉각수이고, 상기 제2열교환매체가 엔진 또는 변속기와 같은 부품의 윤활 및 기밀 유지를 위해 충전된 오일일 경우에, 상기 판형 열교환기는 냉각수 및 오일이 외부 공기에 의해 냉각될 뿐만 아니라 일반적으로 상기 냉각수는 오일보다 고온이므로 상기 오일의 온도를 저하할 수 있다.
상기 오일은 온도가 너무 높은 경우에 오일의 점성이 낮아져서 윤활 작용 및 기밀유지 기능을 제대로 수행할 수 없으며, 특히 윤활 작용이 원활히 이루어지지 않음으로써 엔진 등의 부품이 손상될 우려가 있다.
그러나 반대로 상기 오일의 온도가 너무 낮은 경우에, 반대로 점성이 높아지게 되어 이에 따라 엔진 등의 내부 부품에 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있으며, 이를 저온충격이라고 한다.
즉, 오일의 온도는 그 점성이 적합하도록 유지되어야 하는데, 외부 온도가 낮은 상태에서 자동차를 운전하는 경우에는 오일의 온도 역시 낮아 상기 오일의 점성이 필요 이상으로 높아진 상태에 있게 된다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 오일을 냉각하는 오일쿨러와는 반대로 오일을 가열하는 워머(Warmer)가 더 구비되어 오일의 온도가 낮은 초기 시동 시에 오일이 상기 오일쿨러를 통과하지 않고, 상기 워머를 순환하도록 함으로써 상기 오일의 온도를 적절하게 유지하는 방법이 제안된 바 있다.
그러나 상기의 방법은 별도의 워머를 이용할 뿐만 아니라, 상기 워머로 이송되는 오일 순환 라인을 형성하고 필요에 따라 오일쿨러로 이송되는 오일을 차단해야하는 등 그 구성이 복잡하여 제조 및 조립작업 효율이 낮으며, 엔진룸 내부에서 일정 부피를 차지하게 되어 소형화를 방해하는 요소로 작용하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 두 열교환매체의 온도차를 이용하여 열교환매체를 효과적으로 냉각할 수 있으면서도, 특정 열교환매체가 유동되는 탱크부에 가열수단이 삽입됨으로써 열교환매체를 가열할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 엔진 냉각수와 오일쿨러가 유동되는 경우에 상기 가열수단이 엔진 초기 시동시 오일을 가열하고, 엔진의 사용에 따라 오일의 온도가 높아진 상황에서는 냉각수 및 외부 공기와 열교환되어 냉각함으로써 오일의 작동성을 원활히 할 수 있고, 연비를 향상시킬 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 기존 판형 열교환기의 구성에는 변화를 주지 않으면서도 체결부를 형성하고 이에 체결되는 가열수단을 구비하는 간단한 구조로서, 별도의 오일 순환 라인을 구비하지 않고 판형 열교환기 내부에 구비되어 소형화 가능하며, 가열수단의 탈ㆍ착이 용이하여 조립 및 점검이 용이한 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 각각 유동되는 제1유동부(140) 및 제2유동부(240)를 형성하는 복수개의 플레이트(300); 상기 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(110) 및 배출되는 제1출구파이프(120); 상기 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(210) 및 배출되는 제2출구파이프(220); 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)와 각각 연결되어 상기 제1유동부(140) 간 상기 제1열교환매체가 이동되는 한 쌍의 제1탱크부(130); 및 상기 제2입구파이프(210) 및 제2출구파이프(220)와 각각 연결되어 상기 제2유동부(240) 간 상기 제2열교환매체가 이동되는 한 쌍의 제2탱크부(230); 를 포함하는 판형 열교환기(1000)에 있어서, 상기 판형 열교환기(1000)는 상기 제1탱크부(130)에 상기 제1열교환매체를 가열하는 가열수단(400a, 400b)이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1탱크부(130)는 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)가 연결되지 않는 측에 상기 가열수단(400a, 400b)을 고정하기 위한 체결부(310)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 체결부(310)는 원통 형태의 별물로 형성되어 브레이징시 접합되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 체결부(310)는 상기 플레이트(300)와 접합되는 영역 중 내측 일정 영역만 맞닿도록 단차진 단차부(311)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 가열수단(400a, 400b)은 발열되는 일정 영역이 상기 제1탱크부(130) 또는 제2탱크부(120)에 삽입되도록 상기 체결부(310)와 체결되는 것을 특징으로 하고, 상기 판형 열교환기(1000)는 상기 가열수단(400a, 400b)과 상기 체결부(310)가 체결되는 영역에 실링부재(450)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가열수단(400a, 400b)은 피티씨(Positive Temperature Coefficient, PTC) 발열소자(421)를 이용한 피티씨 가열수단(400a)인 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 피티씨 가열수단(400a)은 상측이 개방되고 내부가 중공된 튜브 형태로 내부에 피티씨 발열소자(421)를 포함하는 발열부(420); 길이방향으로 긴 판형태로 양측 면에 상기 피티씨 발열소자(421)가 구비되어 상기 발열부(420)의 내부에 구비되되 일정 영역이 상기 발열부(420)의 상측으로 돌출되는 제1단자(431)와, 상기 제1단자(431)와 수직한 방향으로 구비되는 제2단자(432)와, 상기 제1단자(431) 및 제2단자(432)에 연결되는 전원부(433)를 포함하는 전원공급수단(430); 및 기밀이 유지되도록 상기 전원공급수단(430) 및 상기 발열부(420)의 개방된 일측 단부를 내부에 포함하며, 상기 발열부(420)가 형성된 측으로 일정 높이만큼 상기 체결부(310)에 대응되는 고정부(411)가 형성된 본체(410); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체(410)는 상기 고정부(411)가 형성된 상측 부분의 단면이 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 제8항에 있어서,
상기 고정부(411)는 나사산 형태이며, 상기 체결부(310)는 내주면이 상기 나사산에 대응되는 형태인 것을 특징으로 하고, 상기 고정부(411)는 회전에 의해 걸림고정되는 고정력향상홈(413)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정부(411)는 외측으로 돌출형성되고, 상기 체결부(310) 내주면에는 상기 고정부(411)를 상ㆍ하측에서 고정하는 안내부(313)가 형성되며, 상기 고 정부(411) 및 안내부(313)는 서로 끼움고정되도록 각각 돌기(415, 314)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 가열수단(400a, 400b)은 글로 플러그(400b)(Glow plug) 인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 판형 열교환기는 두 열교환매체가 각각 유동되는 제1유동부 및 제2유동부가 형성되어 온도차를 이용함으로써 효과적으로 열교환이 이루어질 수 있으면서도, 특정 열교환매체가 유동되는 탱크부에 가열수단이 삽입됨으로써 열교환매체를 가열할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 판형 열교환기는 두 열교환매체로서 엔진 냉각수와 오일쿨러가 유동되는 경우에 상기 가열수단이 오일쿨러가 유동되는 공간에 삽입되어 엔진 초기 시동 시에는 오일을 가열하고, 주행 중의 오일 온도가 높아진 상황에서는 냉각수 및 외부 공기와 열교환되어 오일을 효율적으로 냉각함으로써 오일의 작동성을 적절하게 유지할 수 있고, 이에 따라 연비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 판형 열교환기는 특정 열교환매체를 가열하기 위한 별도의 순환 라인의 필요 없이 판형 열교환기를 형성하기 위한 기본 구성에 가열수단을 삽입하는 간단한 구조로서, 상술한 바와 같은 장점을 가짐과 동시에 소형화가 가능한 장점이 있다.
또, 본 발명의 판형 열교환기는 상기 가열수단이 탈ㆍ부착가능하게 형성되어 조립성을 높여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 점검이 용이한 장점이 있다.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 판형 열교환기(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 판형 열교환기(1000)의 사시도, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 흐름 개략도, 분해사시도, 및 AA' 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 판형 열교환기(1000)의 다른 사시도, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 흐름 개략도이며, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 판형 열교환기(1000)에 이용되는 피티씨 가열수단(400a)을 나타낸 분해사시도 및 또 다른 사시도이고, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 다른 사시도 및 단면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 또 다른 사시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 판형 열교환기(1000)의 또 다른 사시도이다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 제1유동부(140) 및 제2유동부(240)를 형성하는 플레이트(300); 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120); 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(210) 및 제2출구파이프(220); 상기 제1유동부(140) 간 제1열교환매체가 이동되는 한 쌍의 제1탱크부(130); 상기 제2유동부(240) 간 제2열교환매체가 이동되는 제2탱크부(230); 를 포함하는 판형 열교환기(1000)에 있어서, 상기 판형 열교환기(1000)는 제1탱크부(130)에 상기 제1열교환매체를 가열하는 가열수단(400a, 400b)이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 플레이트(300)가 복수개 적층되되, 상기 제1열교환매체가 유동되는 제1유동부(140)와 상기 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(240)가 교번되어 형성되며, 이 때, 각 플레이트(300)의 4곳에는 상기 제1탱크부(130) 및 제2탱크부(230)를 형성하는 연통홀(131, 231)이 형성된다.
하나의 플레이트(300)에서 상기 제1탱크부(130) 및 제2탱크부(230)를 형성하는 연통홀(131, 231)은 각각 서로 다른 방향으로(상측 또는 하측) 돌출되고, 이웃하는 플레이트(300)의 연통홀(131, 231)은 상기 플레이트(300)의 동일 위치에 형성한 연통홀(131, 231)이 서로 다른 방향으로 돌출됨으로써, 적층되어 이웃하는 플레이트(300)의 연통홀(131, 231)이 서로 접합되도록 형성됨으로써 상기 플레이트(300)의 적층 시, 상기 제1유동부(140) 및 제2유동부(240)가 교번되어 형성되도록 하며, 상기 연통홀(131, 231)에 의해 상ㆍ하방향으로 연통되어 제1탱크부(130) 및 제2탱크부(230)를 각각 형성한다.
본 발명에서 상기 제1열교환매체는 상기 제1입구파이프(110)를 통해 상기 제1탱크부(130)로 유입되어 각각의 제1유동부(140)로 이동된 후, 다른 제1탱크부(130) 및 상기 제1출구파이프(120)를 통해 배출되고, 상기 제2열교환매체는 상기 제2입구파이프(210)를 통해 상기 제2탱크부(230)로 유입되어 각각의 제2유동부(240)로 이동된 후, 다른 제2탱크부(230) 및 상기 제2출구파이프(220)를 통해 배출된다.
상기 가열수단(400a, 400b)은 그 높이가 상기 제1탱크부(130)의 높이보다 작거나 같게 형성되고, 상기 제1탱크부(130)의 직경보다 작게 형성되어 나머지 공간을 통해 상기 제1열교환매체가 유동될 수 있는 크기로 형성되며, 필요에 따라 상기 가열수단(400a, 400b)의 직경(여기에서 가열수단(400a, 400b)의 직경이란, 상기 제1탱크부(130)에 삽입되어 발열되는 부분인 발열부(420) 부분을 의미하며, 아래에서 다시 설명한다.) 및 상기 제1탱크부(130)의 직경은 조절될 수 있다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 가열수단(400a, 400b)이 탈착 가능하도록 상기 제1탱크부(130)의 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)가 형성되지 않은 타측에 체결부(310)가 형성된다.
물론, 상기 가열수단(400a, 400b)은 발열되는 일정 영역(상기 가열수단(400a, 400b)이 피티씨 가열수단(400a)인 경우, 발열되는 일정 영역은 발열부(420)이다.)이 상기 제1탱크부(130) 또는 제2탱크부(120)에 삽입되도록 상기 체결부(310)와 체결(상기 가열수단(400a, 400b)이 피티씨 가열수단(400a)인 경우, 상기 체결부(310)와 체결되는 영역은 고정부(411)이다.)되므로, 상기 체결부(310)의 내측은 상기 제1탱크부(130)로 가열수단(400a, 400b)이 삽입될 수 있도록 중공된다.
이 때, 상기 체결부(310)는 단부에 형성되는 엔드 플레이트(301)에 일체로 형성될 수 있으며, 별물로 형성되어 브레이징시 접합되도록 할 수 있다.
이 때, 상기 체결부(310)는 원통 형태로, 내면에 가열수단(400a, 400b)을 고정하기 위한 구성이 형성된다.
또한, 상기 체결부(310)가 별물로 형성되어 엔드 플레이트(301)와 브레이징 결합되는 경우에는 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(301)와 접합되는 영역 중 내측 일정 영역만 맞닿도록 단차부(311)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 단차부(311)는 상기 체결부(310)가 상기 엔드 플레이트(301)와 접하는 측에서 내측 일정 영역만 맞닿도록 형성된 것으로서, 상기 도 5의 확대 도면에 도시된 바와 같이, 외측 일정 영역이 삭제되어 형성된다.
즉, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 브레이징시, 접합 부위가 넓은 경우에 접합효율이 저하될 수 있으므로, 상기 도 5에서 체결부(310)가 접합되는 하면은 둘레를 따라 일정 영역만 접합되도록 단차부(311)가 형성되며, 이를 통해, 브레이징시 열이 잘 전달될 수 있고, 클래드재가 접합되는 측으로 이동되어 더욱 견고한 고정이 이루어질 수 있게 된다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1열교환매체가 유동되는 한 쌍의 제1탱크부(130) 모두에 상기 가열수단(400a, 400b)이 삽입될 수 있으며, 이 외에도 어느 한 쪽에만 삽입될 수도 있다.
도 3에 도시한 판형 열교환기(1000)는 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)가 하측에 나란하게 형성되고, 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)와 연통되는 제1탱크부(130)의 타측에는 가열수단(400a, 400b)이 삽입되며, 상기 가열수단(400a, 400b)이 삽입된 측(상측)에 상기 제2입구파이프(210) 및 제2출구파이프(220)가 형성된 예를 도시하였다.
상기 도 3에 도시한 판형 열교환기(1000)의 제1열교환매체 흐름을 살펴보면, 도면에서 하부 전열 우측에 형성된 제1입구파이프(110)를 통해 유입된 열교환매체는 상기 제1입구파이프(110)와 연통되는 제1탱크부(130)를 통해 높이방향(하측에서 상측)으로 이동되고, 각각의 상기 제1유동부(140)를 유동한 후, 다른 제1탱크부(130) 및 하부 전열 좌측에 형성된 제1출구파이프(120)를 통해 배출된다.
상기 제2열교환매체는 도면에서 상부 후열 좌측에 형성된 제2입구파이프(210)를 통해 유입되어 상기 제2입구파이프(210)와 연통되는 제2탱크부(230)를 통해 높이방향(상측에서 하측)으로 이동되고, 각각의 상기 제2유동부(240)를 유동한 후, 다른 제2탱크부(230) 및 상부 후열 우측에 형성된 제2출구파이프(220)를 통해 배출된다.
도 6은 상기 도 2에 도시한 형태의 판형 열교환기(1000)와 그 기본 구성은 동일하되, 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)가 상기 제2입구파이프(210) 및 제2출구파이프(220)가 구비되는 상측에 형성되고, 하측에서 상기 가열수단(400a, 400b)이 삽입되는 예를 도시하였다.
이와 같이, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 도면에 도시한 형태 외에도 상기 제1입구파이프(110), 제1출구파이프(120), 제2입구파이프(210), 및 제2출구파이프(220)가 형성되는 위치에 따라 상기 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 유동이 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
상기 가열수단(400a, 400b)으로서, 상기 체결부(310)에 체결가능하며 상기 제1탱크부(130)에 삽입 가능한 다양한 형태가 이용될 수 있다.
이 때, 상기 가열수단(400a, 400b)은 제1열교환매체와 직접 접촉되므로 기밀이 유지될 수 있는 수단이 이용되어야 하며, 피티씨(Positive Temperature Coefficient, PTC) 발열소자(421)를 이용한 피티씨 가열수단(400a), 글로 플러그(400b)(Glow plug)를 포함하여 더욱 다양한 수단이 이용될 수 있다.
먼저, 상기 피티씨 가열수단(400a)은 상측이 개방되고 내부가 중공된 튜브 형태로 내부에 피티씨 발열소자(421)를 포함하는 발열부(420); 길이방향으로 긴 판형태로 양측 면에 상기 피티씨 발열소자(421)가 구비되어 상기 발열부(420)의 내부에 구비되되 일정 영역이 상기 발열부(420)의 상측으로 돌출되는 제1단자(431)와, 상기 제1단자(431)와 수직한 방향으로 구비되는 제2단자(432)와, 상기 제1단자(431) 및 제2단자(432)에 연결되는 전원부(433)를 포함하는 전원공급수단(430); 및 기밀이 유지되도록 상기 전원공급수단(430) 및 상기 발열부(420)의 개방된 일측 단부를 내부에 포함하며, 상기 발열부(420)가 형성된 측으로 일정 높이만큼 상기 체결부(310)에 대응되는 고정부(411)가 형성된 본체(410); 로 구성될 수 있다.
상기 피티씨 가열수단(400a)은 상측만 개방된 튜브 형태의 발열부(420)가 이용됨으로써 기밀 유지가 용이하며, 전원부(433)의 구성이 판형 열교환기(1000)의 외측에 위치되어 더욱 안정적으로 가열할 수 있다.
이 때, 상기 본체(410)는 발열부(420) 및 전원공급수단(430)을 보호하는 역할 뿐만 아니라, 상기 체결부(310)에 대응되는 고정부(411)가 형성되고, 상기 본체(410)의 상기 고정부(411)가 형성된 상측 부분은 그 단면이 다각형으로 형성되어 회전에 의해 체결이 더욱 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 본체(410)는 조립성을 높이고 점검 및 수리가 용이하도록 상측이 개방되고 내부가 중공된 함체형상으로 하면에 상기 발열부(420)가 삽입가능한 중공부가 형성되며, 상기 개방된 상측을 폐쇄하는 덮개(412)로 구성될 수 있으며, 상기 체결부(310)가 형성된 영역은 내측방향으로 단차지게 형성되어 본체(410)의 일정 영역만 상기 체결부(310)에 체결되어 그 삽입깊이가 조절되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 체결부(310)가 형성된 영역은 상기 발열부(420)의 외면과 밀착되어 외부에 유동되는 제1열교환매체가 본체(410) 내부로 유입되지 않도록 형성되고, 더욱 확실한 기밀 유지를 위하여 별도의 실링부재(450)가 더 구비될 수도 있다.
상기 도 9는 상기 도 8에 도시한 가열수단(400a)과 동일한 구성으로 형성되되, 상기 발열부(420)의 외면에 방열핀(422)이 더 형성된 예를 도시한 것으로서, 상기 도 9에 도시한 방열핀(422)은 상기 발열부(420)의 길이방향으로 긴 판형태로, 복수개의 중공부가 형성된 예를 도시하였다.
상기 방열핀(422)은 상기 발열부(420) 내부의 피티씨 발열소자(421)를 통해 발열된 열이 상기 제1열교환매체로 잘 전달될 수 있도록 방열 면적을 높이기 위한 구성으로, 상기 발열부(420)와 일체로 형성되거나, 별물로서 조립될 수 있다.
아울러, 상기 피티씨 가열수단(400a)은 내구성을 더욱 높이기 위하여 상기 제1단자(431) 및 피티씨 발열소자(421)를 내부에 포함하되, 그 외면이 상기 피티씨 발열소자(421) 면과 함께 발열부(420)의 내면에 맞닿도록 형성되는 가이드부 재(440)가 더 구비될 수 있다.
상기 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 피티씨 가열수단(400a)의 다른 사시도 및 단면도로, 상기 도 10 및 도 11에 도시한 형태는 상기 고정부(411)가 나사산 형태로 형성되고, 상기 체결부(310)의 내주면은 상기 나사산에 대응되는 형태로 형성되되, 회전에 의해 걸림고정되는 고정력향상홈(413)이 더 형성되어 고정력을 보다 높일 수 있도록 한 예를 도시하였다.
상기 도 10은 상기 본체(410)의 하부에 고정력향상홈(413, 도 10에서 직접 표시되지는 않음)이 형성되는 예를 도시한 것으로서, 상기 고정력향상홈(413)에 대응되는 상기 체결부(310)의 상면에는 돌출부(312)가 형성된다.
상기 도 10의 돌출부(312)는 회전 방향으로 완만한 경사를 갖되, 그 반대에서 급한 경사를 갖는 예를 도시하였다.
상기 도 11은 상기 고정부(411)의 하부에 고정력향상홈(413)이 형성되고, 상기 체결부(310)의 내주면 하측에 돌출부(312)가 형성된 것으로서, 회전에 의해 삽입되면서, 상기 돌출부(312)가 상기 고정력향상홈(413)에 끼움고정되는 예를 도시하였다.
즉, 상기 도 10 및 도 11에 도시된 형태 모두, 상기 본체(410)의 회전에 따라 상기 고정력향상홈(413)에 상기 돌출부(312)가 끼움 고정되는 형태로서, 본 발명의 피티씨 가열수단(400a)의 상기 고정력향상홈(413) 및 상기 체결부(310)의 돌출부(312)는 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
추가적으로, 상기 도 11은 상기 본체(410)의 하면에 공간부(414)가 형성되 고, 상기 공간부(414)에 실링부재(450)가 더 구비된 예를 도시한 것으로서, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 내부 기밀을 더욱 확실하게 유지되도록 하기 위하여 상기 도 11과 같은 실링부재(450)가 구비될 수 있다.
아울러, 상기 도 11에 도시한 형태뿐만 아니라, 다른 형태의 실링부재(450)가 추가될 수 있으며, 상기 실링부재(450)가 상기 체결부(310)의 상측과 접촉되도록 하는 것 외에도 상기 체결부(310)의 내주면 부분에도 형성될 수 있으며, 이를 포함하여 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 판형 열교환기(1000)의 또 다른 사시도로, 상기 고정부(411)가 나사산 형태가 아닌, 상기 체결부(310)에 형성된 안내부(125)에 의해 안내되어 끼움고정되는 형태를 도시하였다.
상기 도 12에 도시한 고정 형태는 상기 상기 고정부(411)가 외측으로 돌출형성되고, 상기 체결부(310) 내주면에는 상기 고정부(411)를 상ㆍ하측에서 고정하는 안내부(313)가 형성되며, 상기 고정부(411) 및 안내부(313)는 서로 끼움고정되도록 각각 돌기(415, 314)가 형성됨으로써 상기 고정부(121)가 상기 안내부(125)를 따라 회전하여 상기 돌기(415, 314)에 의해 고정된다.
더욱 상세하게, 상기 도 12의 체결구조를 설명하면, 상기 고정부(411)에 형성되는 돌기(415)는 상기 고정부(411)의 상ㆍ하측에 외측방향으로 돌출되도록 형성되고, 상기 안내부(313)에 형성되는 돌기(314)는 상기 고정부(411)가 삽입되는 내측방향으로 돌출되도록 형성됨으로써, 상기 고정부(411)가 상기 안내부(313)를 따라 회전 이동되면서 서로 체결된다.
이 때, 상기 고정부(411)의 상측에는 외주면을 따라 고정된 실링부재(450)가 더 형성될 수 있으며, 상기 고정부(411)의 개수 및 형태는 상기 도 12에 도시한 것 외에도 다양하게 형성될 수 있으며, 기밀 유지를 위한 실링부재(450)는 상기 고정부(411)의 체결을 방해하지 않는 범위 내에서 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
상기 도 13은 상기 가열수단(400a, 400b)으로서 글로 플러그(400b)가 이용된 형태를 도시한 것으로서, 일정 영역이 상기 제1탱크부(130)에 삽입되어 제1열교환매체를 가열하되, 상기 체결부(310)에 대응되는 고정부(411)가 형성되어 탈ㆍ부착 가능하게 고정된다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기에서 설명한 가열수단(400a, 400b) 외에도 상기 체결부(310)에 체결되어 상기 제1탱크부(130) 영역에서 상기 제1열교환매체를 가열할 수 있는 다양한 수단이 이용될 수 있다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 온도가 있는 두 열교환매체를 냉각하면서도, 특정 열교환매체는 필요에 따라 가열할 수 있는 구성으로서, 다양한 수단에 이용될 수 있다.
실제로, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 엔진 작동을 원활하게 하기 위한 오일 및 엔진을 냉각하기 위한 냉각수가 유동되는 환경에서 이용될 수 있는데, 더욱 상세하게, 상기 제1열교환매체는 오일이며, 상기 제2열교환매체가 냉각수로 이용될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 제1열교환매체(오일)는 초기 엔진 가동 시 온도가 너무 낮으므로, 상기 판형 열교환기(1000) 내부의 가열수단(400a, 400b)을 작동하여 온도를 높이고, 주행 시에는 온도가 너무 높으므로, 제2열교환매체(냉각수) 및 외부 공기를 통해 제1열교환매체(오일)를 냉각하여 온도를 낮춤으로써 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 오일의 본래 기능인 윤활성 및 기밀 유지 기능이 원활히 수행될 수 있도록 하며, 연비를 향상시킨다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 종래의 판형 열교환기를 나타낸 사시도.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 사시도, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 흐름 개략도, 분해사시도, 및 AA' 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 판형 열교환기의 다른 사시도, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 흐름 개략도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 판형 열교환기에 이용되는 피티씨 가열수단을 나타낸 분해사시도 및 또 다른 사시도.
상기 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 피티씨 가열수단의 다른 사시도 및 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 또 다른 사시도.
도 13은 본 발명에 따른 판형 열교환기의 또 다른 사시도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1000 : 판형 열교환기
110 : 제1입구파이프 120 : 제1출구파이프
130 : 제1탱크부 131 : 연통홀
140 : 제1유동부
210 : 제2입구파이프 220 : 제2출구파이프
230 : 제2탱크부 231 : 연통홀
240 : 제2유동부
300 : 플레이트 301 : 엔드 플레이트
310 : 체결부 311 : 단차부
312 : 돌출부 313 : 안내부
314 : 돌기
410a : 피티씨 가열수단 410b : 글로 플러그
410 : 본체 411 : 고정부
412 : 덮개 413 : 고정력향상홈
414 : 공간부 415 : 돌기
420 : 발열부 421 : 피티씨 발열소자
422 : 방열핀
430 : 전원공급수단 431 : 제1단자
432 : 제2단자 433 : 전원부
440 : 가이드부재
450 : 실링부재
Claims (13)
- 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 각각 유동되는 제1유동부(140) 및 제2유동부(240)를 형성하는 복수개의 플레이트(300); 상기 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(110) 및 배출되는 제1출구파이프(120); 상기 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(210) 및 배출되는 제2출구파이프(220); 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)와 각각 연결되어 상기 제1유동부(140) 간 상기 제1열교환매체가 이동되는 한 쌍의 제1탱크부(130); 및 상기 제2입구파이프(210) 및 제2출구파이프(220)와 각각 연결되어 상기 제2유동부(240) 간 상기 제2열교환매체가 이동되는 한 쌍의 제2탱크부(230); 를 포함하는 판형 열교환기(1000)에 있어서,상기 판형 열교환기(1000)는 상기 제1탱크부(130)에 상기 제1열교환매체를 가열하는 가열수단(400a, 400b)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제1항에 있어서,상기 제1탱크부(130)는 상기 제1입구파이프(110) 및 제1출구파이프(120)가 연결되지 않는 측에 상기 가열수단(400a, 400b)을 고정하기 위한 체결부(310)가 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제2항에 있어서,상기 체결부(310)는 원통 형태의 별물로 형성되어 브레이징시 접합되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제3항에 있어서,상기 체결부(310)는 상기 플레이트(300)와 접합되는 영역 중 내측 일정 영역만 맞닿도록 단차진 단차부(311)가 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제2항에 있어서,상기 가열수단(400a, 400b)은 발열되는 일정 영역이 상기 제1탱크부(130) 또는 제2탱크부(120)에 삽입되도록 상기 체결부(310)와 체결되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제5항에 있어서,상기 판형 열교환기(1000)는 상기 가열수단(400a, 400b)과 상기 체결부(310)가 체결되는 영역에 실링부재(450)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,상기 가열수단(400a, 400b)은 피티씨(Positive Temperature Coefficient, PTC) 발열소자(421)를 이용한 피티씨 가열수단(400a)인 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제7항에 있어서,상기 피티씨 가열수단(400a)은상측이 개방되고 내부가 중공된 튜브 형태로 내부에 피티씨 발열소자(421)를 포함하는 발열부(420);길이방향으로 긴 판형태로 양측 면에 상기 피티씨 발열소자(421)가 구비되어 상기 발열부(420)의 내부에 구비되되 일정 영역이 상기 발열부(420)의 상측으로 돌출되는 제1단자(431)와, 상기 제1단자(431)와 수직한 방향으로 구비되는 제2단자(432)와, 상기 제1단자(431) 및 제2단자(432)에 연결되는 전원부(433)를 포함하는 전원공급수단(430);및 기밀이 유지되도록 상기 전원공급수단(430) 및 상기 발열부(420)의 개방된 일측 단부를 내부에 포함하며, 상기 발열부(420)가 형성된 측으로 일정 높이만큼 상기 체결부(310)에 대응되는 고정부(411)가 형성된 본체(410); 를 포함하는 것 을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제8항에 있어서,상기 본체(410)는 상기 고정부(411)가 형성된 상측 부분의 단면이 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제8항에 있어서,상기 고정부(411)는 나사산 형태이며, 상기 체결부(310)는 내주면이 상기 나사산에 대응되는 형태인 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제10항에 있어서,상기 고정부(411)는 회전에 의해 걸림고정되는 고정력향상홈(413)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제8항에 있어서,상기 고정부(411)는 외측으로 돌출형성되고, 상기 체결부(310) 내주면에는 상기 고정부(411)를 상ㆍ하측에서 고정하는 안내부(313)가 형성되며, 상기 고정부(411) 및 안내부(313)는 서로 끼움고정되도록 각각 돌기(415, 314)가 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
- 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,상기 가열수단(400a, 400b)은 글로 플러그(400b)(Glow plug) 인 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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