KR20120105790A - 열교환기 - Google Patents

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KR20120105790A
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유상훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 열교환기의 실시예의 일양태는, 육면체 형상으로 형성되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 그 내부를 냉매가 유동하는 다수개의 제1유로; 상기 케이싱의 내부에 상기 제1유로와 교호되게 위치되고, 그 내부를 물이 유동하는 다수개의 제2유로; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제1유로로 냉매를 분배하는 제1흡입 챔버; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제1유로를 유동한 냉매가 외부로 배출되는 제1배출 챔버; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제2유로로 물을 분배하는 제2흡입 챔버; 및 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제2유로를 유동하는 물이 외부로 배출되는 제2배출 챔버; 를 포함하고, 상기 제2흡입 챔버 및 제2배출 챔버에 대응하는 상기 케이싱의 외면 일부가 외부로 돌출된다. 따라서 본 실시예에 의하면, 보다 효율적인 열교환이 이루어지는 효과를 기대할 수 있게 된다.

Description

열교환기{Heat Exchaner}
본 발명은 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는, 그 내부를 유동하는 냉매와 공기 또는 물과의 열교환을 수행한다. 이와 같은 열교환기는 냉매와 공기를 열교환시키는 공냉식 열교환기와, 냉매와 물을 열교환시키는 수냉식 열교환기로 구분될 수 있다.
공냉식 열교환기의 경우, 일반적으로, 그 내부를 냉매가 유동하는 튜브, 및 상기 튜브를 유동하는 냉매와의 열교환을 위한 다수개의 핀을 포함한다. 그리고 상기 튜브 및 핀의 형상에 따라서 핀 앤 튜브 방식과 마이크로채널 타입으로 구분된다. 한편 수냉식 열교환기의 경우에는, 냉매 또는 물이 유동되는 다수개의 유로가 구비되고, 상기 유로를 각각 유동되는 냉매 및 물 사이에 열교환이 이루어진다.
본 발명의 목적은, 보다 효율적인 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열교환기의 실시예의 일양태는, 육면체 형상으로 형성되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 그 내부를 냉매가 유동하는 다수개의 제1유로; 상기 케이싱의 내부에 상기 제1유로와 교호되게 위치되고, 그 내부를 물이 유동하는 다수개의 제2유로; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제1유로로 냉매를 분배하는 제1흡입 챔버; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제1유로를 유동한 냉매가 외부로 배출되는 제1배출 챔버; 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제2유로로 물을 분배하는 제2흡입 챔버; 및 상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제2유로를 유동하는 물이 외부로 배출되는 제2배출 챔버; 를 포함하고, 상기 제2흡입 챔버 및 제2배출 챔버에 대응하는 상기 케이싱의 외면 일부가 외부로 돌출된다.
본 발명에 의한 열교환기의 실시예에서는, 열교환기의 전체적인 형상이나 체적에 큰 변화없이, 실질적으로 냉매와 물의 열교환 면적이 증가된다. 따라서 본 실시예에 의하면, 보다 효율적인 열교환이 이루어지는 효과를 기대할 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명에 의한 열교환기의 실시예를 보인 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예를 보인 종단면도.
도 4는 본 발명에 의한 열교환기의 실시예와 종래 기술에서의 열교환 효율의 차이를 보인 그래프.
이하에서는 본 발명에 의한 열교환기의 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명에 의한 열교환기의 실시예를 보인 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예를 보인 종단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 열교환기(1)의 케이싱(10)은 전체적으로 납작한 육면체 형상으로 형성된다. 즉, 상기 케이싱(10)의 모든 면은 평면 형상으로 형성된다. 물론, 상기 케이싱(10)의 모서리 부분은, 안전 등을 위하여 라운딩지게 형성될 수 있으나, 전체적인 상기 케이싱(10)의 면, 즉 상하면 및 4개의 테두리면은, 모두 평면 형상으로 형성될 것이다.
그리고 상기 케이싱(10)의 내부에는 다수개의 유로(21)(23)가 구비된다. 실질적으로 상기 유로(21)(23)는, 후술할 제1 및 제2흡입 챔버(41), 및 제1 및 제2배출 챔버(43)가 위치되는 상기 케이싱(10)의 4개의 모서리 부분에 인접하는 일부를 제외한 상기 케이싱(10)의 내부에 위치된다.
보다 상세하게는, 상기 유로(21)(23)는 상하로 구획되는 제1 및 제2유로(21)(23)를 포함한다. 상기 제1 및 제2유로(21)(23)의 내부에는 각각 냉매 또는 물이 유동된다. 예를 들면, 상기 제1유로(21)의 내부에는 냉매가 유동되고, 상기 제2유로(23)의 내부에는 물이 유동될 수 있다.
한편 상기 제1 및 제2유로(21)(23)는 서로 교호되게 위치된다. 즉 상기 제1유로(21)의 상하방에는 상기 제2유로(23)가 위치되고, 상기 제2유로(23)의 상하방에는 상기 제1유로(21)가 위치된다. 다만, 상기 케이싱(10)의 상하면에 위치되는 상기 제1유로(21) 또는 제2유로(23)는 그 하방 또는 상방에만, 상기 제2유로(23) 또는 제1유로(21)가 위치될 것이다. 또한 상기 제1 및 제2유로(21)(23)는 각각 다수개의 채널로 구획된다. 이는 상기 제1 및 제2유로(21)(23)의 내부를 냉매 또는 물이 전체적으로 고르게 유동되도록 하기 위함이다.
한편 상기 케이싱(10)의 내부에는 제1흡입 챔버(31), 및 제1배출 챔버(33)가 구비된다. 상기 제1흡입 챔버(31)는, 상기 제1유로(21)를 유동하는 냉매가 상기 케이싱(10)의 내부로 흡입되어 상기 제1유로(21)로 분배되는 곳이다. 상기 제1배출 챔버(33)는, 상기 제1유로(21)를 유동하면서 상기 제2유로(23)를 유동하는 물과 열교환된 냉매가 상기 케이싱(10)의 외부로 배출되기 위하여 모이는 곳이다. 본 실시예에서는, 상기 제1흡입 챔버(31) 및 제1배출 챔버(33)는, 서로 대각선 방향으로 마주보는 상기 케이싱(10)의 모서리 부분에 각각 구비된다. 그리고 상기 제1흡입 챔버(31) 및 제1배출 챔버(33)는, 각각 상기 제1유로(21)와 연통되고, 상기 제2유로(23)와는 차단된다.
또한 상기 케이싱(10)의 내부에는 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)가 구비된다. 상기 제2흡입 챔버(41)는, 상기 제2유로(23)를 유동하는 물이 상기 케이싱(10)의 내부로 흡입되어 상기 제2유로(23)로 분배되는 곳이다. 상기 제2배출 챔버(43)는, 상기 제2유로(23)를 유동하면서 상기 제1유로(21)를 유동하는 냉매와 열교환된 물이 상기 케이싱(10)의 외부로 배출되기 위하여 모이는 곳이다. 본 실시예에서는, 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)는, 상기 제1흡입 챔버(31) 및 제1배출 챔버(33)가 위치되는 상기 케이싱(10)의 2개의 모서리 부분을 제외한 나머지 2개의 모서리 부분에 각각 구비된다. 이때 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)는, 각각 상기 케이싱(10)의 길이방향으로 상기 제1흡입 챔버(31) 및 제1배출 챔버(33)와 마주보게 위치된다. 따라서 실질적으로 상기 제1유로(21) 및 제2유로(23)를 유동하는 냉매 및 물은, 서로 반대 방향으로 유동하게 된다. 그리고 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)는, 각각 상기 제2유로(23)와 연통되고, 상기 제1유로(21)와는 차단된다.
본 실시예에서는, 본 실시예에서는, 상기 제1흡입 챔버(31), 제1배출 챔버(33), 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)가, 각각 서로 인접하는 상기 케이싱(10)의 2개의 면을 포함하는 삼각형의 횡단면을 가지도록 형성된다. 또한 본 실시예에서는, 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)에 대응하는 상기 케이싱(10)의 외면 일부가 외부로 돌출된다. 예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)에 대응하는 상기 케이싱(10)의 외면 일부가 소정의 곡률을 가지는 원통형상으로 돌출된다. 이와 같은 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)에 대응하는 상기 케이싱(10)의 일부의 외부로의 돌출은, 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)의 체적을 유지하면서, 상기 제1 및 제2유로(21)(23)의 면적을 상대적으로 증가시킴으로써, 실질적인 상기 열교환기(1)의 열교환 효율을 증가시키기 위함이다. 다만, 본 실시예에서는, 냉매에 비하여 상대적으로 저압으로 물이 유동되는 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)에 대응하는 상기 케이싱(10)의 외면 일부만 외부로 돌출된다. 즉, 고압으로 냉매가 유동되는 상기 제1흡입 챔버(31) 및 제1배출 챔버(33)의 경우에는, 안전을 위하여 상기 케이싱(10)의 내부에 위치된다.
그리고 상기 케이싱(10)의 일면에는, 제1흡입 포트(51), 제1배출 포트(53), 제2흡입 포트(61) 및 제2배출 포트(63)가 형성된다. 상기 제1흡입 포트(51) 및 제1배출 포트(53)는, 상기 제1흡입 챔버(31)로 냉매가 흡입되는 입구 또는 상기 제1배출 챔버(33)로부터 냉매가 배출되는 출구 역할을 한다. 상기 제2흡입 포트(61) 및 제2배출 포트(63)는, 상기 제2흡입 챔버(41)로 물이 흡입되는 입구 또는 상기 제2배출 챔버(43)로부터 물이 배출되는 출구 역할을 한다. 상기 제1흡입 포트(51), 제1배출 포트(53), 제2흡입 포트(61) 및 제2배출 포트(63)는, 각각 상기 제1흡입 챔버(31), 제1배출 챔버(33), 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)와 연통되고, 상기 케이싱(10)의 일면에서 연장된다. 그리고 상기 제1흡입 포트(51), 제1배출 포트(53), 제2흡입 포트(61) 및 제2배출 포트(63)에는, 각각 냉매의 흡입/배출 및 물의 흡입/배출을 위한 파이프 등이 연결될 것이다.
이하에서는 본 발명에 의한 열교환기의 실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 열교환기의 실시예와 종래 기술에서의 열교환 효율의 차이를 보인 그래프이다.
먼저 제1흡입 포트(51) 및 제2흡입 포트(61)를 통하여 냉매 및 물이, 각각 열교환기(1)의 내부, 즉 제1흡입 챔버(31) 및 제2흡입 챔버(41)로 흡입된다. 상기 제1흡입 챔버(31)로 흡입된 냉매는 제1유로(21)를 유동하여 제1배출 챔버(33)로 전달된다. 그리고 상기 제2흡입 챔버(41)로 흡입된 물은 제2유로(23)를 유동하여 제2배출 챔버(43)로 전달된다.
한편 상기 제1배출 챔버(33)로 전달되는 냉매 및 상기 제2배출 챔버(43)로 전달되는 물은, 각각 상기 제1 및 제2유로(21)(23)를 유동하는 과정에서 서로 열교환된다. 그리고 상기 제1배출 챔버(33) 및 제2배출 챔버(43)로 전달된 냉매 및 물은, 각각 제1배출 포트(53) 및 제2배출 포트(63)를 통하여 상기 열교환기(1)의 외부로 배출된다.
그런데 본 실시예에서는, 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)에 대응하는 케이싱(10)의 외면 일부가 상기 케이싱(10)의 외부로 돌출된다. 따라서 동일한 체적의 상기 케이싱(10)에서, 요구되는 상기 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)의 체적을 유지하면서, 상기 제1 및 제2유로(21)(23)의 면적이 실질적으로 증가될 수 있게 된다. 그리고 이와 같은 상기 제1 및 제2유로(21)(23)의 면적의 증가에 의하여, 상기 제1 및 제2유로(21)(23)를 유동하는 냉매 및 물의 유동량이 증가될 수 있다. 따라서 상기 열교환기(1)의 실질적인 열교환 효율이 증가될 수 있게 되는 것이다. 이는 도 4를 참조하면 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 4의 그래프 (A)는 종래의 열교환기, 즉 제2흡입 챔버(41) 및 제2배출 챔버(43)도, 육면체 형상인 케이싱(10)의 내부에 위치되는 경우의 열교환 효율을 나타내고, 그래프 (B)는 본 실시예에 의한 열교환기의 열교환 효율을 나타낸다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 열교환기(1)의 경우에는, 상대적으로 시간당 냉매 및 물의 유동량이 증가됨으로써, 실질적인 열교환기의 열교환 효율이 증가될 수 있다. 따라서 열교환기에 대한 큰 설계변경이 없이도 보다 고용량의 열교환기의 제공이 가능할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 육면체 형상으로 형성되는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 위치되고, 그 내부를 냉매가 유동하는 다수개의 제1유로;
    상기 케이싱의 내부에 상기 제1유로와 교호되게 위치되고, 그 내부를 물이 유동하는 다수개의 제2유로;
    상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제1유로로 냉매를 분배하는 제1흡입 챔버;
    상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제1유로를 유동한 냉매가 외부로 배출되는 제1배출 챔버;
    상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제2유로로 물을 분배하는 제2흡입 챔버; 및
    상기 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 제2유로를 유동하는 물이 외부로 배출되는 제2배출 챔버; 를 포함하고,
    상기 제2흡입 챔버 및 제2배출 챔버에 대응하는 상기 케이싱의 외면 일부가 외부로 돌출되는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2흡입 챔버 및 제2배출 챔버에 대응하는 상기 케이싱의 외면 일부는 기설정된 곡률을 가지는 원통형상으로 돌출되는 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1흡입 챔버, 제1배출 챔버, 제2흡입 챔버 및 제2배출 챔버는, 서로 인접하는 상기 케이싱의 2개의 면을 포함하는 삼각형의 종단면을 가지는 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1흡입 챔버와 제1배출 챔버, 및 상기 제2흡입 챔버와 제2배출 챔버는, 각각 서로 마주보는 상기 케이싱의 모서리 부분에 위치되는 열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1흡입 챔버와 제2흡입 챔버, 및 상기 제1배출 챔버와 제2흡입 챔버는, 각각 상기 케이싱의 장변방향으로 마주보는 모서리 부분에 위치되는 열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유로의 내부를 유동하는 냉매 및 상기 제2유로의 내부를 유동하는 물은 서로 반대 방향으로 유동하는 열교환기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160025097A (ko) 2014-08-26 2016-03-08 갑을오토텍(주) 유로변경 플레이트가 장착된 차량용 열교환기

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