KR20120002075A - Plate-type heat exchanger - Google Patents

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KR20120002075A
KR20120002075A KR1020100062771A KR20100062771A KR20120002075A KR 20120002075 A KR20120002075 A KR 20120002075A KR 1020100062771 A KR1020100062771 A KR 1020100062771A KR 20100062771 A KR20100062771 A KR 20100062771A KR 20120002075 A KR20120002075 A KR 20120002075A
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KR1020100062771A
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이종두
임진석
김혁
정순안
전길웅
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한라공조주식회사
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Abstract

PURPOSE: A plate type heat exchanger which can maximize the spatial utilization of an engine room is provided to maximize the heat transfer performance of a plate type heat exchanger by optimizing the shape of an offset fin. CONSTITUTION: A plate type heat exchanger comprises a first medium space(100), a second medium space(200), a first media inlet port, a first media vent, a first media tank part, and a second media tank part. A plate pin is inserted into the first medium space and the second medium space. The pin comprises multiple strips. The strips are arranged in a row to be overlapped with each other. The width of the strip is that of a louver pitch. One cycle of the wave shape which the strip forms is a fin pitch. The height of the wave shape is a fin height.

Description

판형 열교환기 {Plate-type Heat Exchanger}Plate Heat Exchanger {Plate-type Heat Exchanger}

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a plate heat exchanger.

열교환기는 일반적으로 열교환매체의 유입 및 배출이 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 헤더탱크들을 연결하여 열교환매체를 그 내부로 유통시키면서 열교환을 이루어지게 하는 튜브로 구성된다. 이 때 형태별로 열교환기를 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 다수 개의 튜브를 탱크에 삽입하는 형태로 이루어지는 핀-튜브 타입 열교환기와, 다수 개의 플레이트가 적층되어 튜브부 및 탱크부가 형성되는 플레이트 타입 열교환기(판형 열교환기)이다. 이 중 판형 열교환기의 경우 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 조립이 간편하고 필요 부품 수가 적어서 생산성이 좋으며 부피를 줄일 수 있어 엔진 룸 공간 확보에 유리한 등 여러 장점이 있어 널리 사용되고 있다. 특히 판형 열교환기는 플레이트의 형상을 변화시킴으로써 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 좀더 복잡하고 다양화된 유로 설계가 가능하여, 특히 수냉식 오일 쿨러와 같이 2종의 유체가 유통하면서 서로 열교환을 일으키는 경우 판형 열교환기가 적용되는 것이 바람직하다.The heat exchanger generally includes a pair of header tanks through which the heat exchange medium is introduced and discharged, and a tube which connects the header tanks and distributes the heat exchange medium therein to perform heat exchange. At this time, the heat exchanger can be largely divided into two types, a fin-tube type heat exchanger formed by inserting a plurality of tubes into a tank, and a plate type heat exchanger in which a plurality of plates are stacked to form a tube part and a tank part ( Plate heat exchanger). Among them, plate heat exchangers are widely used because they are easier to assemble than fin-tube type heat exchangers, have good productivity due to the small number of required parts, and can reduce volume, which is advantageous for securing engine room space. In particular, the plate heat exchanger allows for a more complicated and diversified flow path design than the fin-tube type heat exchanger by changing the shape of the plate. Especially, in the case where two fluids such as a water-cooled oil cooler flow through each other and heat exchange with each other, the plate heat exchanger It is preferable to apply.

판형 열교환기가 수냉식 오일 쿨러에 적용되는 경우, 냉각수가 흐르는 층과 오일이 흐르는 층이 교대로 적층 배치되는 형태로 형성된다. 이 때 물론 냉각수와 오일이 서로 섞이지 않도록 유로가 형성되어야 함은 당연하며, 무엇보다도 한 층 내에서의 냉각수의 흐름 및 오일의 흐름이 각각 원활하면서도 균일하게 이루어지도록 유로를 구성해야 한다. 이를 위해 플레이트 상에 리브 등을 구비하여 유체의 흐름을 조절하도록 하는 다양한 구조들이 개시되고 있다. 이와 같이 이종의 열교환매체가 통과하면서 서로 열교환하도록 형성된 열교환기를 이종 열교환기라고 하며, 대개 판형 열교환기로 형성된다.
When the plate heat exchanger is applied to a water-cooled oil cooler, a layer in which the cooling water flows and a layer in which the oil flows are alternately stacked. At this time, of course, the flow path must be formed so that the cooling water and oil do not mix with each other, and above all, the flow path must be configured so that the flow of the cooling water and the oil flow in each layer is smooth and uniform. To this end, various structures for providing a rib or the like on the plate to control the flow of the fluid are disclosed. As described above, heat exchangers formed so as to exchange heat with each other while passing different heat exchange media are called heterogeneous heat exchangers, and are generally formed as plate heat exchangers.

이러한 판형 열교환기의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 판형 열교환기에는, 2종의 서로 다른 열교환매체(일례로 오일 쿨러로 사용될 경우 냉각수와 오일)가 유통되게 되며, 각각을 제1열교환매체 및 제2열교환매체로 칭한다. 이러한 판형 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 plate heat exchanger is shown in FIG. 1. As shown in the figure, two different heat exchange media (for example, coolant and oil when used as an oil cooler) are distributed in a plate heat exchanger, and each is referred to as a first heat exchange medium and a second heat exchange medium. As shown in FIG. 1, the plate heat exchanger includes a first heat exchange medium introduced into a first medium inlet 2 through a first medium flow space between a pair of plates 1. 3) the second heat exchange medium introduced into the second medium inlet 4 is discharged to the second medium outlet 5 via the second medium flow space between the pair of plates (1). . Here, the first heat exchange medium and the second heat exchange medium (for example, cooling water and oil) flow into the first medium flow space and the second medium flow space, respectively, and the first medium flow space and the second medium flow space are mutually different. In close contact, heat exchange occurs between the first heat exchange medium and the second heat exchange medium flowing in each space.

도 1에서는 제1매체유동공간 및 제2매체유동공간에 비즈가 형성되어 있는 형태의 판형 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.1 illustrates a plate 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 판형 열교환기에 삽입되는 핀의 형상 및 배치 설계는 판형 열교환기의 성능에 직접적으로 연관되는 중요한 요소이다.
The shape and arrangement of the fins inserted into the plate heat exchanger is an important factor directly related to the performance of the plate heat exchanger.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 핀과 플레이트의 최적화를 통해 열교환성능을 증대시키고 이에 따라 크기 및 중량을 저감시킬 수 있는 판형 열교환기를 제공함에 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to improve the heat exchange performance through the optimization of the fin and plate plate heat exchanger that can reduce the size and weight accordingly In providing a flag.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 판형 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 판형 열교환기(1000)에 있어서, 상기 핀(300)은 소정의 폭을 가지며 주기적인 물결 형상으로 벤딩 형성된 다수의 스트립이 서로 어긋나게 병렬 배치되어 결합되어 평면을 이루는 형상으로 이루어지는 옵셋 핀(offset fin)으로서, 상기 스트립의 폭을 루버 피치(louver pitch, Lp), 상기 스트립이 형성하는 물결 형상의 한 주기 길이를 핀 피치(fin pitch, Fp), 상기 스트립이 형성하는 물결 형상의 높이를 핀 높이(fin height, Fh)라고 할 때, 상기 핀(300)은 핀 높이(Fh)/핀 피치(Fp) 값이 53% 내지 55% 범위 내의 값을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.Plate heat exchanger of the present invention for achieving the object as described above, the first medium space 100 and the second medium in which the second heat exchange medium flows the plurality of plates 500 are stacked and the first heat exchange medium flows The space 200 is alternately formed, and the plate 500 has a first medium inlet 121 and a first hole formed in a through shape so as to introduce and discharge a first heat exchange medium into the first medium space 100, respectively. One medium outlet 122; 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 plate 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 fin 300 has a predetermined width and is periodically A plurality of strips bent in a wave shape are offset fins (parallel fins) formed in a parallel shape arranged parallel to each other offset to each other, the width of the strip is a louver pitch (L p ), the strip is formed When one cycle length of the wave shape is fin pitch F p and the height of the wave shape formed by the strip is called fin height F h , the pin 300 is fin height F. h ) / pin pitch (F p ) values are in the range of 53% to 55% It is characterized in that the rock is formed.

이 때, 상기 핀 높이(Fh)는 2.1mm 내지 2.3mm 범위 내의 값으로 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the pin height (F h ) is characterized in that it is formed to a value within the range of 2.1mm to 2.3mm.

또한, 상기 핀 피치(Fp)는 3.9mm 내지 4.1mm 범위 내의 값으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the pin pitch (F p ) is characterized in that it is formed to a value within the range of 3.9mm to 4.1mm.

또한, 상기 루버 피치(Lp)는 0.9mm 내지 1.1mm 범위 내의 값으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the louver pitch (L p ) is characterized in that it is formed to a value within the range of 0.9mm to 1.1mm.

또한, 상기 판형 열교환기(1000)는 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 대향류를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 판형 열교환기(1000)는 상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 각각 오일 및 냉각수인 오일쿨러인 것이 바람직하다.
In addition, the plate heat exchanger 1000 is characterized in that the first heat exchange medium and the second heat exchange medium is formed to form a counter flow. In addition, the plate heat exchanger 1000 is preferably an oil cooler wherein the first heat exchange medium and the second heat exchange medium are oil and cooling water, respectively.

본 발명에 의하면, 판형 열교환기 내에 옵셋 핀을 삽입 개재시키되, 상기 핀의 형상을 최적화함으로써 판형 열교환기의 열교환성능을 극대화할 수 있는 큰 효과가 있다. 물론 이에 따라, 동일한 열교환성능을 요할 경우 본 발명의 판형 열교환기는 종래에 비해 사이즈 및 중량을 줄일 수 있는 효과가 있다. 물론 이에 따라 엔진 룸 내 공간 활용성을 극대화할 수 있는 효과 또한 있다.
According to the present invention, while inserting the offset fin in the plate heat exchanger, by optimizing the shape of the fin has a great effect that can maximize the heat exchange performance of the plate heat exchanger. Of course, when the same heat exchange performance is required, the plate heat exchanger of the present invention has the effect of reducing the size and weight compared to the prior art. This, of course, also has the effect of maximizing space utilization in the engine room.

도 1은 일반적인 판형 열교환기.
도 2는 본 발명의 판형 열교환기의 사시도.
도 3은 본 발명의 판형 열교환기의 단면도.
도 4는 본 발명의 판형 열교환기 핀.
도 5는 핀 피치 및 핀 높이에 따른 방열량 및 압력강하량 변화 그래프.1 is a typical plate heat exchanger.
2 is a perspective view of a plate heat exchanger of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the plate heat exchanger of the present invention.
4 is a plate heat exchanger fin of the present invention.
5 is a graph showing the change in heat dissipation and pressure drop according to fin pitch and fin height.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 판형 열교환기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a plate 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 판형 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 판형 열교환기(1000)이다. 이 때, 본 발명의 판형 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 illustrated, the plate heat exchanger 1000 of the present invention includes a plurality of plates 500 stacked with a first medium space 100 through which a first heat exchange medium flows and a second medium through which a second heat exchange medium flows. The space 200 is alternately formed, and the plate 500 has a first medium inlet 121 and a first hole formed in a through shape so as to introduce and discharge a first heat exchange medium into the first medium space 100, respectively. One medium outlet 122; 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; The second medium inlet 221 and the area adjacent to the second medium outlet 222 is formed in a recessed or protruding form, the second medium tank 210 for receiving and flowing the second heat exchange medium; heterogeneous provided Plate heat exchanger (1000). At this time, in the plate heat exchanger 1000 of the present invention, the plate-shaped fin 300 is inserted into the first medium space 100 and the second medium space 200. In the perspective view of FIG. 2, the pin 300 is omitted for ease of understanding, but as shown in the side cross-sectional view of FIG. 3, the pins are respectively provided in the first and second media spaces 100 and 200, respectively. 300 is to be inserted.

이와 같이 상기 판형 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 판형 열교환기(1000)는 오일 쿨러로 작동할 수 있다. 즉 상기 판형 열교환기(1000)에서 냉각수와 오일 간의 열교환이 이루어지게 되는데, 구체적으로는 특히 차량이 주행 중일 때 상대적으로 훨씬 고온인 오일이 냉각수로 열을 넘겨줌으로써 냉각되어 오일 쿨러 역할을 하게 되는 것이다. 이와 같이 냉각수에 의하여 오일이 냉각되는 수냉식 방법을 쓰면 공기에 의하여 오일이 냉각되는 공랭식 오일 쿨러에 비해 훨씬 높은 오일 냉각 성능을 얻을 수 있다.As such, when the plate heat exchanger 1000 is formed, the first heat exchange medium and the second heat exchange medium may be oil and cooling water, respectively. 2 and 3, the first heat exchange medium is oil, and the second heat exchange medium is cooled water. As such, when the first heat exchange medium and the second heat exchange medium are oil and cooling water, respectively, the plate heat exchanger 1000 may operate as an oil cooler. That is, the heat exchange between the coolant and the oil is made in the plate heat exchanger (1000). Specifically, when the vehicle is running, the oil having a much higher temperature is cooled by passing heat to the coolant to serve as an oil cooler. . The water-cooled method in which the oil is cooled by the coolant in this way can achieve much higher oil cooling performance than the air-cooled oil cooler in which the oil is cooled by air.

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 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 더불어 상기 판형 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 plate 500, the first medium inlet 121 and the first medium outlet 122 are respectively disposed to face in a diagonal direction of the plate 500, the second medium inlet 221 And the second medium outlet 222 may be disposed to face each other in a diagonal direction of the plate 500. In addition, the plate heat exchanger 1000, it is preferable that the first heat exchange medium and the second heat exchange medium is formed to form a counter flow. As such, the heat exchange performance between the first heat exchange medium and the second heat exchange medium may be further improved.

도 4는 본 발명의 판형 열교환기 핀의 사시도로서, 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 판형 열교환기(1000)에 삽입되는 핀(300)은 옵셋 핀(offset fin)이다. 옵셋 핀의 형상에 대하여 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 옵셋 핀은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 소정의 폭을 가지며 주기적인 물결 형상으로 벤딩 형성된 다수의 스트립이 서로 어긋나게 병렬 배치되어 결합되어 평면을 이루는 형상으로 이루어지게 된다. 물론 옵셋 핀의 제조 시 스트립을 연결하여 제조하는 것은 아니며, 평판 형상의 재질에 프레스 등과 같은 가공을 거쳐 도 4에 도시된 바와 같은 형상이 만들어지게 된다. 즉 여기에서 형상 설명의 기술에 있어 '스트립이 병렬 배치되어 결합된 형상'이라는 것은 단순히 형태의 설명을 위한 편의적인 기술로서, 옵셋 핀의 제조 방식에 관련된 기술인 것은 아니다.FIG. 4 is a perspective view of the plate heat exchanger fin of the present invention. As shown, the fin 300 inserted into the plate heat exchanger 1000 of the present invention is an offset fin. The shape of the offset pin will be described in more detail as follows. As shown in FIG. 4, the offset pin has a predetermined width and is formed in a shape in which a plurality of strips which are bent in a periodic wave shape are arranged in parallel to each other and combined to form a plane. Of course, the production of the offset pin is not produced by connecting the strips, the shape as shown in Figure 4 is made through a process such as a press on the flat material. That is, in the description of the shape description herein, 'the shape in which the strips are arranged in parallel and coupled' is simply a technology for explaining the shape, and is not a technology related to the manufacturing method of the offset pin.

이 때, 상기 스트립의 폭을 루버 피치(louver pitch, Lp), 상기 스트립이 형성하는 물결 형상의 한 주기 길이를 핀 피치(fin pitch, Fp), 상기 스트립이 형성하는 물결 형상의 높이를 핀 높이(fin height, Fh)라고 한다. 상술한 바와 같이 핀의 형상은 판형 열교환기의 성능에 있어서 중요한 요소로서, 상기 루버 피치(Lp), 핀 피치(Fp), 핀 높이(Fh)의 조절을 통해 핀 형상 설계 분석 및 최적화 작업이 이루어지게 된다.
In this case, the width of the strip is a louver pitch (L p ), the length of one cycle of the wave shape formed by the strip is the fin pitch (F p ), the height of the wave shape formed by the strip It is called fin height (F h ). As described above, the shape of the fin is an important factor in the performance of the plate heat exchanger. The fin shape design analysis and optimization is performed by adjusting the louver pitch L p , fin pitch F p , and fin height F h . Work will be done.

도 5는 본 발명에서 상기 핀(300)의 최적화 작업을 위해 수행한 분석 결과 그래프를 도시하고 있다. 도 5(A)는 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh)에 따른 방열량 추이를, 도 5(B)는 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh)에 따른 (오일에서의) 압력강하량 추이를 각각 나타내고 있다.5 shows a graph of analysis results performed for the optimization of the pin 300 in the present invention. FIG. 5 (A) shows the heat dissipation trend according to the fin pitch F p and the fin height F h , and FIG. 5 (B) shows the fin pitch F p and the fin height F h (in the oil ) The pressure drop amount trends are shown respectively.

도 5(A)에서, 면적의 색깔이 진한 쪽으로 갈수록(즉 화살표 방향으로 갈수록) 방열량이 낮아진다. 열교환기에서는 방열량이 높을수록 좋으므로, 최대한 방열량이 높아지도록 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh)를 설정하는 것이 유리하다. 도 5(A)의 분석 결과 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 핀 높이(Fh)가 2.2mm 부근일 때 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh) 간의 관계에 따른 최대 방열량 그래프에서의 변곡점이 나타나게 된다. 이에 따라 핀 높이(Fh)는 2.2mm 부근의 값으로 결정되도록 하며, 본 발명에서 바람직하게는 상기 핀 높이(Fh)는 2.1mm 내지 2.3mm 범위 내의 값으로 형성되도록 한다.In Fig. 5A, the heat dissipation amount is lower as the color of the area becomes darker (i.e., in the direction of the arrow). In the heat exchanger, the higher the heat dissipation is, the better, it is advantageous to set the fin pitch F p and the fin height F h so that the heat dissipation amount is as high as possible. As can be seen from the analysis result graph of FIG. 5 (A), the maximum heat dissipation amount according to the relationship between the fin pitch F p and the fin height F h when the fin height F h is around 2.2 mm. The inflection point will appear. Accordingly, the pin height F h is determined to be a value around 2.2 mm, and preferably in the present invention, the pin height F h is formed to a value within the range of 2.1 mm to 2.3 mm.

도 5(B)에서, 면적의 색깔이 진한 쪽으로 갈수록(즉 화살표 방향으로 갈수록) 압력강하량이 낮아진다. 열교환기에서는 압력강하량이 낮을수록 좋으므로, 최대한 압력강하량이 낮아지도록 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh)를 설정하는 것이 유리하다. 이 때, 도 5(B)의 분석 결과 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 핀 높이(Fh)가 역시 2.2mm 부근일 때 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh) 간의 관계에 따른 최소 압력강하량 그래프에서의 변곡점이 나타나게 된다. 이에 따라 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh)는 변곡점 근처에서의 값으로 선정되도록 하는 것이 바람직하다.In Fig. 5B, the pressure drop amount decreases as the color of the area becomes darker (i.e., in the direction of the arrow). In the heat exchanger, the lower the pressure drop amount is, the better, it is advantageous to set the fin pitch F p and the fin height F h so that the pressure drop amount is as low as possible. At this time, as shown in the analysis result graph of FIG. 5 (B), when the pin height F h is also about 2.2 mm, the minimum pressure according to the relationship between the pin pitch F p and the pin height F h The inflection point in the drop graph appears. Accordingly, the pin pitch F p and the pin height F h are preferably selected to be values near the inflection point.

이 때, 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh)는 도 5의 방열량 및 압력강하량 분석 그래프에 나와 있는 바와 같이 서로 간에 긴밀한 관계가 있다. 따라서, 핀 높이(Fh)는 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh) 간의 관계에 따른 최대 방열량 그래프(도 5(A))에서의 변곡점이 나타나는 위치인 2.2mm 부근의 값이 되도록 하되, 핀 피치(Fp)는 핀 높이(Fh)와의 관계로서 결정되는 것이 바람직하다. 핀 피치(Fp) 및 핀 높이(Fh) 간의 관계에 따른 최소 압력강하량 그래프(도 5(B))에서 변곡점 위치(핀 높이(Fh)가 2.2mm인 위치) 부근의 값으로서, 본 발명에서 핀 피치(Fp) 값은 핀 높이(Fh)/핀 피치(Fp) 값이 53% 내지 55% 범위 내의 값이 되도록 하여 결정되도록 한다. 보다 구체적으로는, 상기 핀 피치(Fp)는 3.9mm 내지 4.1mm 범위 내의 값으로 형성되도록 한다.At this time, the fin pitch F p and the fin height F h have a close relationship with each other as shown in the heat dissipation amount and pressure drop amount analysis graph of FIG. 5. Therefore, the fin height F h is such that the value is around 2.2 mm, the position at which the inflection point appears in the maximum heat dissipation amount graph (FIG. 5A) according to the relationship between the fin pitch F p and the fin height F h . However, it is preferable that the pin pitch F p is determined as a relationship with the pin height F h . As the value near the inflection point position (the position where the pin height F h is 2.2 mm) in the graph of the minimum pressure drop (Fig. 5 (B)) according to the relationship between the pin pitch F p and the pin height F h , In the invention, the pin pitch F p value is determined such that the pin height F h / pin pitch F p value is in the range of 53% to 55%. More specifically, the pin pitch F p is to be formed to a value within the range of 3.9mm to 4.1mm.

루버 피치(Lp) 값의 변동은 핀 높이(Fh) 및 핀 피치(Fp)보다는 상대적으로 방열량이나 압력강하량에 끼치는 영향이 적으며, 이에 따라 루버 피치(Lp) 값은 상기 핀(300)의 제조 시 용이성을 고려하여 결정되거나 일반적으로 사용되는 값 등으로 결정되어도 무방하다. 바람직하게는, 상술한 바와 같이 본 발명에서의 핀 높이(Fh) 및 핀 피치(Fp) 값이 설계될 경우, 루버 피치(Lp)는 0.9mm 내지 1.1mm 범위 내의 값으로 형성되도록 한다.
Variations in the value of the louver pitch (L p) were the impact of the relatively heat dissipation and pressure drop than the fin height (F h) and the fin pitch (F p) enemy, so that the value louver pitch (L p) is the fin ( It may be determined in consideration of the ease of manufacturing 300) or a value generally used. Preferably, when the pin height F h and the pin pitch F p values in the present invention are designed as described above, the louver pitch L p is to be formed at a value within the range of 0.9 mm to 1.1 mm. .

하기의 표는 종래의 핀을 사용한 판형 열교환기와 본 발명의 핀을 사용한 판형 열교환기에서의 방열량, (오일에서의) 압력강하량, 중량 등의 실제 실험 결과 값을 비교한 것이다. 실험 조건은 냉각수 유량 18.7lpm, 냉각수 온도 80℃, 오일 온도 130℃이다.The following table compares actual experimental results such as heat dissipation, pressure drop (in oil), weight, etc. in a plate heat exchanger using a conventional fin and a plate heat exchanger using a fin of the present invention. Experimental conditions were a coolant flow rate of 18.7 lpm, a coolant temperature of 80 ° C, and an oil temperature of 130 ° C.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표에 나타나 있는 바와 같이, 종래의 판형 열교환기에서와 플레이트 수량이 동일하게 형성되는 조건에서, 본 발명의 판형 열교환기는 모든 경우 방열량은 (종래를 100%로 잡았을 때) 100% 이상으로 증대되는 것으로 나타나고, 압력강하량은 (종래를 100%로 잡았을 때) 100% 이하로 저감되는 것으로 나타난다. 뿐만 아니라 본 발명에 따라 설계된 핀을 채용하는 판형 열교환기의 경우, 핀 두께가 종래에 비해 줄어들기 때문에 사이즈 또한 종래보다 줄일 수 있음을 알 수 있으며, 더불어 중량 역시 (종래를 100%로 잡았을 때) 100% 이하로 나타나 종래보다 사이즈 뿐 아니라 중량 역시 줄일 수 있음을 알 수 있다.As shown in the table, under the condition that the number of plates is the same as in the conventional plate heat exchanger, the plate heat exchanger of the present invention in all cases, the heat dissipation amount is increased to 100% or more (when conventionally set to 100%) It appears that the pressure drop is reduced to 100% or less (when conventionally held at 100%). In addition, in the case of a plate heat exchanger employing a fin designed according to the present invention, it can be seen that the size can also be reduced compared to the conventional because the fin thickness is reduced compared to the conventional, and also the weight (when the conventional 100%) It can be seen that less than 100% as well as the weight can be reduced than the conventional.

이와 같이 본 발명에 따라 설계된 핀을 채용하는 판형 열교환기는, 종래에 비해 방열량이 높아지고, 압력강하량이 낮아지고, 사이즈 및 중량이 줄어들어, 판형 열교환기의 전체적인 성능 및 조건이 종래에 비해 모두 우수해짐을 실험적으로 확인할 수 있다.
As described above, the plate heat exchanger employing the fin designed according to the present invention has a higher heat dissipation rate, a lower pressure drop, and a smaller size and weight than the conventional heat exchanger. It can be confirmed experimentally.

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.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, 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)

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 판형 열교환기(1000)에 있어서,
상기 핀(300)은 소정의 폭을 가지며 주기적인 물결 형상으로 벤딩 형성된 다수의 스트립이 서로 어긋나게 병렬 배치되어 결합되어 평면을 이루는 형상으로 이루어지는 옵셋 핀(offset fin)으로서, 상기 스트립의 폭을 루버 피치(louver pitch, Lp), 상기 스트립이 형성하는 물결 형상의 한 주기 길이를 핀 피치(fin pitch, Fp), 상기 스트립이 형성하는 물결 형상의 높이를 핀 높이(fin height, Fh)라고 할 때,
상기 핀(300)은 핀 높이(Fh)/핀 피치(Fp) 값이 53% 내지 55% 범위 내의 값을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 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 plate heat exchanger 1000, the plate-shaped fin 300 is inserted into the first medium space 100 and the second medium space 200,
The fin 300 is an offset fin having a predetermined width and a plurality of strips formed in a periodic wave shape that are bent in parallel to each other and are arranged in parallel to each other to form a flat shape. (louver pitch, L p ), one cycle length of the wave shape formed by the strip is fin pitch (F p ), and the height of the wave shape formed by the strip is called fin height (F h ). when doing,
The fin 300 is a plate heat exchanger, characterized in that the fin height (F h ) / fin pitch (F p ) value is formed to have a value in the range of 53% to 55%.
제 1항에 있어서, 상기 핀 높이(Fh)는
2.1mm 내지 2.3mm 범위 내의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
The method of claim 1 wherein the pin height (F h ) is
A plate heat exchanger, characterized in that formed to a value within the range of 2.1mm to 2.3mm.
제 1항에 있어서, 상기 핀 피치(Fp)는
3.9mm 내지 4.1mm 범위 내의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
The method of claim 1, wherein the pin pitch (F p ) is
A plate heat exchanger, characterized in that formed to a value within the range of 3.9mm to 4.1mm.
제 1항에 있어서, 상기 루버 피치(Lp)는
0.9mm 내지 1.1mm 범위 내의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
The method of claim 1, wherein the louver pitch L p is
A plate heat exchanger, characterized in that formed to a value within the range of 0.9mm to 1.1mm.
제 1항에 있어서, 상기 판형 열교환기(1000)는
상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 대향류를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
The plate heat exchanger 1000 of claim 1, wherein
And the first heat exchange medium and the second heat exchange medium are formed to face each other in a counter flow.
제 1항에 있어서, 상기 판형 열교환기(1000)는
상기 제1열교환매체 및 상기 제2열교환매체가 각각 오일 및 냉각수인 오일쿨러인 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.The plate heat exchanger 1000 of claim 1, wherein
And said first heat exchange medium and said second heat exchange medium are oil coolers which are oil and cooling water, respectively.
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