KR20130068335A

KR20130068335A - 보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기

Info

Publication number: KR20130068335A
Application number: KR1020110135391A
Authority: KR
Inventors: 박명성
Original assignee: 주식회사 한국쿨러
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-26
Also published as: KR101371641B1

Abstract

본 발명은 보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기에 관한 것으로, 특히 본 발명은 유체가 유입 또는 유출되는 상판 유체 입출부 및 가장자리 영역에서 바닥면과 수직하게 형성되는 측벽을 포함하는 상부 기판, 상기 상판 유체 입출부와 대향된 위치에 마련되는 하판 유체 입출부 및 가장자리 영역에서 바닥면과 수직하게 형성되는 측벽을 포함하며 내측에 이너핀이 배치된 상태에서 상기 상부 기판과 결합하여 기밀을 유지하는 하부 기판, 원판형으로 형성되데 상기 하판 유체 입출부와 대면되는 위치에 보강 유체 입출구가 마련되며 상기 보강 유체 입출구의 테두리의 적어도 일부 영역에서 상기 하판 유체 입출부 방향으로 일정 높이만큼 신장되는 보강 지지벽을 포함하고 상기 보강 지지벽과 상반된 방향으로 일정 높이만큼 돌출되는 보강 돌출부를 포함하는 보강 판넬을 포함하는 판형 열교환기 및 이에 적용되는 보강 판넬의 구성을 개시한다.

Description

보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기{Support Panel And Heat Exchanger adopting the same}

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로, 특히 무게 저감을 달성하면서도 적정한 강도를 가지는 보강 판넬을 기반으로 효과적인 열교환을 수행할 수 있도록 지원하는 보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 일반적으로 열교환매체의 유입 및 배출이 이루어지는 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 즉 판형 열교환기로 구분될 수 있다. 이러한 열교환기는 주로 라디에이터 탱크 내부에 장착되는 수냉식 쿨링 방식에 사용되며, 컴팩트한 사이즈에 높은 성능을 구현할 수 있어 널리 사용되고 있다.

한편 종래 자동차 변속기용 오일 쿨러는 주로 이중관형 오일 쿨러가 사용되어 왔으나, 변속기의 성능 향상에 따라 요구되는 성능이 높아지고 있고, 유로 저항의 개선 요구에 따라 플레이트와 핀이 결합된 판형 열교환기의 적용이 늘어나고 있는 추세이다. 특히 변속기 오일 쿨러의 경우, 오일의 사용 압력이 높아 충분한 플레이트 두께 확보와 보강이 불가피해져 컴팩트한 사양의 열교환기 제작이 어려워지고 있다. 이러한 문제 해결을 위하여 보강판이 적용되지 않고 채널 내부 전체를 핀으로 구성한 판형 열교환기가 제안되었으나 부품의 수 감소와 중량 감소는 달성할 수 있어도 유로 저항이 늘어나는 단점이 있어 실제 적용이 어려운 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보강판을 박판의 보강 판넬 형상을 마련하여 내압력 성능은 유지하면서도 중량을 저감할 수 있도록 지원하는 보강 판넬 및 이를 채용한 판형 열교환기를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 목적은 유체의 흐름에 방향성을 부여하여 원활한 유로 흐름 개선을 지원하고 그에 따른 성능 개선 효과를 제공할 수 있는 보강 판넬 및 이를 채용한 판형 열교환기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보강 판넬은 원판 형의 보강 바닥부, 상기 보강 바닥부의 중심에 관통되어 형성되는 보강 유체 입출구, 상기 보강 바닥부의 일정 영역이 음각 돌출되어 형성된 보강 돌출부, 상기 유체 입출구의 테두리에서 상기 보강 바닥부로부터 일정 높이와 일정 폭 및 길이를 가지며 신장되는 보강 지지벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 보강 판넬은 상기 보강 바닥부의 외곽부에서 상가 보강 지지벽이 형성된 방향으로 일정 간격으로 이격된 위치에서 형성되는 신장부들, 상기 신장부들과 수직한 방향으로 형성되는 꺽임부들을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 꺽임부들은 상기 보강 돌출부와 동일한 방향 및 동일한 높이를 가지는 형성될 수 있다.

그리고 상기 보강 지지벽은 상기 보강 유체 입출구의 원형 테두리 중 일부 테두리에서 상기 보강 바닥부에 수직하게 신장되거나, 상기 보강 바닥부의 수직 방향에 대하여 일정 둔각을 가지며 형성될 수 있다.

본 발명은 또한, 유체가 유입 또는 유출되는 상판 유체 입출부 및 가장자리 영역에서 바닥면과 수직하게 형성되는 측벽을 포함하는 상부 기판, 상기 상판 유체 입출부와 대향된 위치에 마련되는 하판 유체 입출부 및 가장자리 영역에서 바닥면과 수직하게 형성되는 측벽을 포함하며 내측에 이너핀이 배치된 상태에서 상기 상부 기판과 결합하여 기밀을 유지하는 하부 기판, 원판형으로 형성되데 상기 하판 유체 입출부와 대면되는 위치에 보강 유체 입출구가 마련되며 상기 보강 유체 입출구의 테두리의 적어도 일부 영역에서 상기 하판 유체 입출부 방향으로 일정 높이만큼 신장되는 보강 지지벽을 포함하고 상기 보강 지지벽과 상반된 방향으로 일정 높이만큼 돌출되는 보강 돌출부를 포함하는 보강 판넬을 포함하는 판형 열교환기의 구성을 개시한다.

여기서 상기 하부 기판은 상기 하판 유체 입출부에 인접된 영역에 마련되어 상기 이너핀을 정렬시키는 적어도 하나의 걸림턱을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 판형 열교환기는 상기 하판 유체 입출부에 인접된 영역 중 가장자리 반원형 일측에서 상기 하판의 측벽과 나란한 방향의 형성되는 제1 보조 지지대, 상기 상판 유체 입출부에 인접된 영역 중 가장자리 반원형 일측에서 상기 상판의 측벽과 나란한 방향의 형성되어 상기 제1 보조 지지대와 대칭되는 위치에 마련되어 기판 결합 시 상호 대면되는 제2 보조 지지대를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 보강 판넬은 상기 보강 바닥부의 외곽부에서 상가 보강 지지벽이 형성된 방향으로 일정 간격으로 이격된 위치에서 형성되며 상기 기판들의 적층 시 하부 기판의 배면과 대면되는 신장부들, 상기 신장부들과 수직한 방향으로 형성되며 상기 기판들의 적층 시 끝단이 상기 상부 기판의 상면과 대면되는 꺽임부들을 더 포함할 수 있다.

이 경우 상기 상부 기판은 상면 일측에 형성되어 상기 기판들의 적층 시 상기 꺽임부들을 정렬시키기 위한 적어도 하나의 고정 돌기를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 꺽임부들은 상기 보강 돌출부와 동일한 방향 및 동일한 높이를 가지는 형성될 수 있다.

한편 상기 유체가 유입되는 위치에 배치되는 상기 보강 지지벽은 상기 보강 바닥부의 수직 방향에 대하여 일정 둔각을 가지며 형성될 수 있다.

또한 상기 유체가 유출되는 위치에 배치되는 상기 보강 지지벽은 유체 입출구의 원형 테두리 중 일부 테두리에서 상기 보강 바닥부에 수직하게 신장될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기에 따르면, 본 발명은 적당한 강성을 가지고 적층되는 기판들 사이에 배치되어 기판들의 간격 유지를 안정적으로 지원하면서도 보강판에 의한 중량은 저감할 수 있으며, 유체 흐름을 개선하여 보다 양호한 성능을 제공할 수 있도록 지원한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 판형 열교환기의 외관과 기판들의 형상을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 기판 모듈의 정면 일부를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 기판 모듈의 투명 사시 일부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 보강 판넬과 하부 기판을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 판형 열교환기의 일부를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 판형 열교환기의 일부를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명의 판형 열교환기의 일부를 나타낸 투명 사시도.
도 8은 본 발명의 판형 열교환기의 일부 단면을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 보강 판넬의 다른 형태를 나타낸 사시도.
도 10은 도 9의 A-A` 단면을 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명의 상부 기판의 다른 형태와 이에 적층되는 보강 판넬의 정면을 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 판형 열교환기(1)의 외관 및 상부 기판(200)과 하부 기판(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 상부 기판(200)과 하부 기판(100)이 보강 판넬(400)과 함께 결합된 기판 모듈(300) 형태의 일부를 보다 상세히 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 기판 모듈(300)의 측면을 나타낸 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보강 판넬(400)과 하부 기판(100)을 보다 상세히 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 판형 열교환기(1)는 크게 결합관(50)과 기판 모듈(300)을 포함하여 형성될 수 있다. 기판 모듈(300)은 다수의 상부 기판(200)과 하부 기판(100) 및 보강 판넬(400)이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 판형 열교환기(1)는 상부 기판(200)과 하부 기판(100)이 결합되는 과정에서 박판 형태의 바닥면으로부터 일정 높이만큼 이격된 보강 돌출부를 가지는 보강 판넬(400)이 배치됨으로써 각 기판 모듈(300)들 간의 간격을 유지하도록 하면서도 하부 기판(100)의 유체 입출부 방향으로 돌출된 보강 지지벽을 기반으로 기판 모듈(300) 내측으로 유입 또는 내측으로부터 유출되는 유체의 유로 흐름을 개선할 수 있도록 지원할 수 있다.

결합관(50)은 유체 유입을 위한 관문 역할을 수행한다. 즉 결합관(50) 일측은 호스 등과 연결되어 유체 예를 들면 오일 등이 적층된 기판 모듈(300)들 내측으로 이동할 수 있도록 지원하며, 결합관(50) 타측은 적층된 기판 모듈(300)에 유통 확산된 유체가 유출될 수 있는 통로 역할을 지원한다.

상부 기판(200)은 하부 기판(100)을 덮도록 배치되며 용접 접합 등을 통하여 하부 기판(100)과 기밀될 수 있다. 이러한 상부 기판(200)은 하부 기판(100)의 전체 형상과 유사한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어 상부 기판(200)은 일정 폭과 길이를 가지며 가로 방향이 세로 방향이 비하여 상대적으로 긴 형상의 플레이트로 마련될 수 있으며, 플레이트의 양측 가장자리는 반원형 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 상부 기판(200) 양측 가장자리에는 결합관(50)으로부터 유체가 유출입될 수 있는 상판 유체 입출부(210)가 마련될 수 있다. 상판 유체 입출부(210)는 좌우측에 마련된 유입구 및 유출구를 포함한다.

특히 본 발명의 상부 기판(200) 양측 가장자리에는 상판 유체 입출부(210)가 마련된 영역 바깥쪽 방향으로 하부 기판(100)과 접촉되어 기판 모듈(300)의 내부 공간을 지지하면서 입출구로 유입 또는 유출되는 유체의 내압을 견디도록 제2 보조 지지대(220)가 마련될 수 있다. 제2 보조 지지대(220)는 상부 기판(200)의 플레이트 바깥쪽 면에서 안쪽 면 방향으로 돌출되어 형성되데 반원형의 상부 기판(200) 가장자리에 대응하도록 반원형의 돌출된 띠 형상으로 마련될 수 있다. 즉 제2 보조 지지대(220)는 상부 기판(200)의 가장자리에 형성되는 측벽과 동일한 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 이러한 제2 보조 지지대(220)는 상부 기판(200)의 플레이트 양측 가장자리에 각각 하나씩 마련될 수 있다.

하부 기판(100)은 상부 기판(200)과 대향되는 형상으로 마련될 수 있다. 즉 하부 기판(100)은 상부 기판(200)과 유사한 폭과 길이를 가지는 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 하부 기판(100)의 플레이트 양측 가장자리에는 결합관(50)으로부터의 유체가 유입되거나 기판의 중심부를 유통 확산한 유체가 유출될 수 있는 하판 유체 입출부(110)가 마련될 수 있다. 하판 유체 입출부(110)가 마련된 영역에 인접된 영역에는 제2 보조 지지대(220)에 대응하는 제1 보조 지지대(120)가 마련될 수 있다. 제1 보조 지지대(120)는 하부 기판(100)의 바깥쪽 면으로부터 안쪽 면 방향으로 일정 높이만큼 돌출된 굴곡진 띠 형상으로 형성될 수 있다. 제1 보조 지지대(120) 또한 제2 보조 지지대(220)와 유사하게 하부 기판(100) 양측 가장자리에 각각 하나씩 마련될 수 있으며 하부 기판(100)의 가장자리 측벽과 동일한 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.

한편 하부 기판(100)에는 하판 유체 입출부(110)에 인접된 영역에 이너핀(350)을 지지할 수 있는 걸림턱(150)이 마련될 수 있다. 이 걸림턱(150)은 이너핀(350)이 하부 기판(100)에 안착되는 동안 일정 위치에 이너핀(350)이 배치될 수 있도록 하는 얼라인 마크 역할을 수행할 수 있다. 상기 걸림턱(150)은 폭 방향의 하부 기판(100) 상측 및 하측에 각각 하나 이상씩 마련될 수 있다. 또는 설계자의 의도에 따라 상측 및 하측에 관계없이 일정 폭을 가지며 특정 위치에 마련될 수 있다. 도시된 도면에서는 하부 기판(100)의 일측 가장자리에만 형성되는 것으로 도시하였지만 반대측 가장자리에도 동일한 형태의 걸림턱(150)이 마련될 수 있다. 이에 따라 이너핀(350)은 상기 하부 기판(100)의 양측 가장자리에 배치된 걸림턱(150)들로 형성되는 공간에 안착되는 크기로 마련될 수 있다.

상기 하부 기판(100) 및 상부 기판(200)은 각각 외곽부에 측벽이 일정 높이만큼 형성될 수 있다. 하부 기판(100) 및 상부 기판(200)의 측벽은 제2 보조 지지대(220) 및 제1 보조 지지대(120)의 돌출 높이보다 높게 형성되어 기판들이 용접 접합되는 과정에서 기밀될 수 있도록 지원한다.

이너핀(350)은 하부 기판(100)의 바닥면에 안착된 후 상부 기판(200)의 결합에 따라 기판 모듈(300) 내부에 기밀되어 배치되어 기판 모듈(300) 내측으로 유동하는 유체의 열을 흡수 및 방열하는 역할을 수행한다. 이러한 이너핀(350)은 유체의 열을 보다 많이 흡수한 후 보다 빠르게 방열하기 위하여 표면적이 일정 값 이상이 되는 형상을 가지도록 마련될 수 있다. 예를 들어 이너핀(350)은 주름 형상으로 마련될 수 있다. 또한 이너핀(350)은 표면적을 넓히기 위한 다양한 형태로 제작될 수 있을 것이다. 이러한 이너핀(350)은 하부 기판(100)에 배치되는 과정에서 걸림턱(150)에 균일하게 배치될 수 있다. 그리고 이너핀(350)은 걸림턱(150)에 의하여 견착 및 고정될 수 있다. 이를 위하여 이너핀(350)은 걸림턱(150)과 결합되는 구조 예를 들면 후크 형태의 구조물을 더 포함할 수 도 있다. 이에 따라 이너핀(350)이 기판 모듈(300) 내부에 안착된 이후에 진동이나 내압 등에 의하여 유동되는 것을 방지할 수 있다. 또한 이너핀(350)이 고정됨으로써 다수개의 기판 모듈(300)이 적층되는 구조에서 보다 균일한 성능 평가와 제공이 가능하도록 지원할 수 있다.

보강 판넬(400)은 하부 기판(100)의 하판 유체 입출부(110)에 인접된 영역에 배치될 수 있다. 이러한 보강 판넬(400)은 원판 형상에 중앙이 관통된 띠 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 보강 판넬(400)의 일측에는 외부로 돌출된 신장부들(421, 422) 및 꺽임부들(431, 432)이 마련되어 보강 판넬(400)들을 정렬시킴과 아울러 기판 모듈(300)들의 간격을 유지하도록 지원할 수 있다.

특히 본 발명의 보강 판넬(400)은 중앙에 관통된 빈 공간으로 형성된 보강 유체 입출구(411), 보강 유체 입출구(411)를 형성하는 보강 바닥부(412), 보강 유체 입출구(411)의 일부 영역에 수직하게 형성된 보강 지지벽(413), 보강 바닥부(412)의 중심부에서 보강 바닥부(412)보다 음각되어 형성된 보강 돌출부(414)를 포함하여 형성된다.

여기서 보강 바닥부(412)는 중앙에 원형으로 형성된 보강 유체 입출구(411)를 기준으로 환형으로 형성되며, 보강 바닥부(412)의 중심부에는 띠 형상으로 음각된 보강 돌출부(414)가 마련될 수 있다. 보강 돌출부(414)의 높이가 기판 모듈(300)들의 적층 높이를 결정하게 된다. 이에 따라 보강 돌출부(414) 형성 과정에서 기 설계된 기판 모듈(300)들의 높이를 고려하여 보강 돌출부(414)를 제작할 수 있다. 이와 함께 보강 돌출부(414)가 기판 모듈(300)들을 지지하게 됨으로 보강 돌출부(414)의 두께는 보강 판넬(400)의 두께와 균일하게 형성하거나 또는 목표로 하는 강성을 유지할 수 있는 두께를 가지도록 제작할 수 있다.

보강 지지벽(413)은 보강 유체 입출구(411)의 가장자리 영역에서 보강 유체 입출구(411)에 수직한 상측 방향 특히 상부 기판(200)이 결합되는 방향으로 일정 높이와 폭을 가지며 형성될 수 있다. 예를 들어 보강 지지벽(413)은 보강 유체 입출구(411)의 절반이 넘지 않는 폭을 가지며 상부 기판(200)과 하부 기판(100)이 형성하는 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 그리고 보강 지지벽(413)은 하부 기판(100)의 중심부를 기준으로 바깥쪽 방향에 형성될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 보강 지지벽(413)은 결합관(50)으로부터 유입되는 유체가 하부 기판(100)의 중심부 방향으로 유동되도록 지지할 수 있다.

한편 보강 판넬(400)은 보강 바닥부(412)의 일측 가장자리에서 보강 지지벽(413)이 형성된 방향과 나란한 방향으로 신장부들(421, 422)이 마련될 수 있다. 이 신장부들(421, 422)은 서로 일정 간격 이격된 위치에서 보강 판넬(400)의 중심을 기준으로 바깥쪽 방향으로 각각 일정 길이만큼 신장될 수 있다. 그리고 각 신장부들(421, 422)의 끝단에는 보강 바닥부(412) 저면에 수직한 방향 즉 보강 돌출부(414)가 형성된 방향으로 꺽임부들(431, 432)이 마련될 수 있다. 각 꺽임부들(431, 432)은 신장부들(421, 422)에 수직하게 형성되며 서로 대면되는 위치에 형성될 수 있다. 이러한 꺽임부들(431, 432)의 길이는 보강 돌출부(414)들의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.

실질적으로 꺽임부들(431, 432)은 기판 모듈(300)이 적층되는 과정에서 기판 모듈(300)들 사이에 배치되는 구조로 인하여 상하부에 각각 기판 모듈(300)들을 지지하게 된다. 즉 꺽임부들(431, 432)은 결과적으로 보강 돌출부(414)들과 동일한 지지 기능을 수행하게 된다. 이에 따라 꺽임부들(431, 432)의 높이는 보강 돌출부(414)들의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 또한 보강 판넬(400)이 하부 기판(100)에 결합되는 과정에서 일정 방향으로 회전됨에 따라 보강 판넬(400)이 설계자가 원하는 방향으로 배치되지 않을 수 있는데, 설계자는 이 꺽임부들(431, 432) 및 신장부들(421, 422)의 위치 확인을 통하여 보강 판넬(400)이 정상적인 위치에 배치되어 있는지를 확인할 수 있다.

한편 상술한 신장부들(421, 422) 및 꺽임부들(431, 432)은 설계자의 의도에 따라 생략될 수 있다. 즉 본 발명의 보강 판넬(400)은 신장부들(421, 422) 및 꺽임부들(431, 432)이 없는 환형 띠 형태로 보강 돌출부(414)가 돌출된 형태로 마련될 수 도 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 판형 열교환기(1)의 외관의 정면을 나타낸 정면도이며, 도 6은 본 발명의 판형 열교환기의 외관의 측면 사시도이며, 도 7은 본 발명의 판형 열교환기의 투시도이고 도 8은 본 발명의 판형 열교환기의 결합관 측 단면을 나타낸 단면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 판형 열교환기(1)는 제일 하단에 제1 하부 기판(100)이 배치되고 그 상부에 제1 상부 기판(200)이 배치될 수 있다. 이때 제일 하단에 배치되는 제1 하부 기판(100)에는 별도의 유체 입출부가 마련되지 않을 수 있다. 그리고 제1 상부 기판(200)에는 유체 입출부가 마련될 수 있다. 이에 따라 상측으로부터 유입되는 유체는 각 기판 모듈들을 통하여 출구 방향으로 이동할 수 있다. 이때 이동되는 유체들은 각각 기판 모듈들에 배치된 이너핀(350)을 관통하여 유동하게 된다.

한편 각 기판 모듈(300)들 사이에 배치된 보강 판넬(400)은 보강 돌출부(414) 및 꺽임부들(431, 432)을 이용하여 기판 모듈(300)들 간의 간격이 일정 간격을 가지도록 지원한다. 이에 따라 판형 열교환기(1)가 배치되는 라디에이터의 탱크에 유입되는 냉각 유체가 각 기판 모듈(300)들의 간격 사이로 유입되면서 유체에 의하여 가열된 기판 모듈(300)들을 냉각시키도록 지원할 수 있다.

이때 본 발명의 보강 판넬(400)은 하부 기판(100)들에 삽입되면서 유입되는 유체들을 이너핀(350) 방향으로 흐르도록 지원한다. 이 과정에서 보강 판넬(400)의 보강 지지벽(413)을 제외한 영역이 외부에 노출되어 결과적으로 냉각 매체와 접촉될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 보강 판넬(400)은 유체가 가진 열을 냉각 매체에 전달하는 역할을 수행하여 냉각 기능을 보다 개선할 수 있는 역할을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 보강 판넬(400)에 형성된 꺽임부들(431, 432) 및 신장부들(421, 422)은 판형 열교환기(1)의 기판 모듈(300)로부터 일정 길이만큼 돌출되도록 배치됨으로써 냉각 유체가 판형 열교환기(1)의 기판 모듈(300) 방향으로 보다 쉽게 유입될 수 있도록 가이드 역할을 수행할 수 있다. 즉 각 기판 모듈(300)들이 적층된 형태에서 보강 판넬(400)들이 층층이 배치됨으로써 꺽임부들(431, 432) 및 신장부들(421, 422)에 의한 냉각 유체 가이드 역할을 수행하게 된다. 이에 따라 본 발명의 판형 열교환기(1)는 냉각 유체의 흐름을 보다 원활하게 지원함으로써 보다 개선된 냉각 기능을 지원할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 판형 열교환기(1)의 구성 중 보강 판넬(400)의 다른 형태를 나타낸 도면이며, 도 10은 도 9의 A-A` 단면을 나타낸 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 형태의 보강 판넬(400)은 이전 설명된 보강 판넬(400)과 유사한 구성을 가진다. 즉 본 발명의 보강 판넬(400)은 보강 바닥부(412), 보강 유체 입출구(411), 보강 돌출부(414), 신장부들(421, 422) 및 꺽임부들(431, 432)을 포함한다. 본 발명의 다른 형태의 보강 판넬(400)은 보강 바닥부(412) 전면을 기준으로 수직 방향에 대하여 휘어져 둔각을 가지며 형성되는 보강 지지벽(423)을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 보강 지지벽(423)은 보강 유체 입출구(411)의 테두리에서 상측 방향으로 일정 각도 휘어진 형태로 신장되어 형성될 수 있다. 특히 본 발명의 보강 지지벽(423)은 보강 유체 입출구(411)의 중심에서 바깥쪽 방향으로 휘어진 형태로 형성될 수 있다. 이때 보강 지지벽(423)의 휘어지는 방향은 각 기판의 보조 지지대들(120, 220) 방향 쪽이 될 수 있다. 특히 일정 각도를 가지며 휘어진 보강 지지벽(423)을 채용한 보강 판넬(400)은 유체 입출부 중 유체 입구부 방향에만 배치될 수 있다. 보강 지지벽(423)이 보조 지지대들(120, 220) 방향으로 휘어져 배치됨으로써 결합관(50)으로부터 유입되는 유체가 보강 지지벽(423)의 지지와 함께 각 기판 모듈(300)의 내측으로 이동할 수 있다. 이때 본 발명의 보강 지지벽(423)은 일정 각도 휘어진 상태로 배치됨으로서 결합관(50)에서 하측으로 유입되는 유체가 보강 지지벽(423)을 따라 기판 모듈(300)의 중심부 방향으로 보다 신속하게 이동할 수 있도록 지원한다. 또한 보강 지지벽(423)은 일정 각도 휘어진 상태로 배치되기 때문에 수직하게 배치되는 때에 비하여 결합관(50)을 통하여 유입되는 유체 압력을 상대적으로 덜 받을 수 있다. 추가로 보강 지지벽(423)을 벗어난 유체는 보조 지지대들(120, 220)에 의하여 지지되면서 기판 모듈(300)의 중심부 방향으로 이동하게 된다.

한편 유체 출구부에 배치되는 보강 판넬(400)의 경우 유체가 결합관(50) 방향으로 신속하게 유출될 수 있도록 휘어짐 없이 기판에 대하여 수직하게 배치되는 것이 바람직하다. 휘어짐을 가지는 보강 지지벽(423)이 배치되는 경우 기판 모듈(300)의 중심부에서 가장자리 방향으로 유입되는 유체가 해당 표면을 따라 가장자리 방향으로 보다 빠르게 이동하게 됨으로써 기판 모듈(300)의 가장자리 방향 쪽으로 보다 많은 압력을 가하게 될 수 있다.

따라서 유체가 유입되는 방향에 배치되는 보강 판넬(400)은 기판 모듈(300)의 바깥쪽 방향으로 일정 각도 휘어진 보강 지지벽(423)을 포함할 수 있으며, 유체가 유출되는 방향에 배치되는 보강 판넬(400)은 기판 모듈(300)의 전면에 대하여 수직하게 신장된 형태로 마련될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 기판(200)의 다른 형태 및 이에 적층되는 보강 판넬(400)의 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 형태의 상부 기판(200)은 이전 설명한 상부 기판(200)과 같이 상판 유체 입출부(210)와 제2 보조 지지대(220), 플레이트와 플레이트 가장자리에 수직하게 일정 높이만큼 형성되는 측벽(240)을 포함한다. 특히 본 발명의 상부 기판(200)은 하부 기판(100) 결합되는 안쪽 면에 대향되는 바깥쪽 면에 적어도 하나의 고정 돌기부(230)가 마련될 수 있다.

이 고정 돌기부(230)는 일정 간격으로 이격되는 제1 고정 돌기(231) 및 제2 고정 돌기(232)가 마련될 수 있다. 제1 고정 돌기(231) 및 제2 고정 돌기(232)가 이격되는 간격은 보강 판넬(400)에 마련된 꺽임부들(431, 432)의 이격 거리와 유사하게 형성될 수 있다. 이에 따라 보강 판넬(400)이 하부 기판(100)의 하판 유체 입출부(110)에 삽입된 후 각 기판 모듈(300)이 적층되는 과정에서 상부 기판(200)의 고정 돌기부(230)에 꺽임부들(431, 432)이 정렬될 수 있다. 이후 꺽임부들(431, 432)이 고정 돌기부(230)에 의하여 고정됨으로써 상부 기판(200)은 보강 판넬(400)이 하부 기판(100)의 하판 유체 입출부(110)를 축으로 회전하지 않도록 지지할 수 있다.

한편 상술한 설명에서는 제1 고정 돌기(231) 및 제2 고정 돌기(232)가 일정 간격으로 이격되어 배치되는 형태로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 제1 고정 돌기(231) 및 제2 고정 돌기(232)는 일정 틈을 간격으로 하여 서로 맞닿는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 고정 돌기(231) 및 제2 고정 돌기(232)가 배치된 상부 기판(200)은 보강 판넬(400)이 정렬되는 과정에서 꺽임부들(431, 432) 중 어느 하나의 꺽임부만이 고정될 수 있도록 지원한다. 예를 들면 저면을 기준으로 보강 판넬(400)의 상측에 위치한 꺽임부(431)가 상측에 치우쳐 형성된 고정 돌기부(230)에 의하여 고정될 수 있다. 이때 상측 꺽임부(431)의 고정을 위하여 고정 돌기부(230)의 틈은 꺽임부(431)의 두께에 대응하는 형태로 마련될 수 있다. 추가로 상기 고정 돌기부(230)는 각각의 꺽임부들(431, 432)을 개별적으로 고정시키는 형태로 마련될 수 도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 상부 기판(200)의 다른 형태는 보강 판넬(400)이 안착되는 과정에서 꺽임부들(431, 432)이 일정하게 배치되도록 함으로써 보강 판넬(400)이 유동되지 않도록 지지하여 보강 판넬(400)이 균일하게 정렬될 수 있도록 지원한다. 이에 따라 보강 판넬(400)에 의한 유체 유입 또는 유출이 균일하게 발생할 수 있도록 함으로써 판형 열교환기(1)의 성능을 균일하게 유지 관리하도록 지원할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기는 보강 판넬을 박형으로 제작함으로써 보강 판넬에 소요되는 소재를 저감하면서도 돌출부들과 꺽임부들을 마련하여 기판 모듈들의 간격유지를 위한 일정 강도를 제공할 수 있다. 특히 본 발명의 보강 판넬은 하부 기판에 결합되는 영역에 보강 지지벽(423)을 마련함으로써 유입되는 유체가 중심부 방향으로 보다 신속하게 유동되도록 지원하며, 또한 중심부 방향에서 가장자리 방향으로 유동되는 유체의 유출을 보다 안정적으로 지원할 수 있다. 특히 본 발명의 보강 판넬 및 이를 채용하는 판형 열교환기는 신장부들과 꺽임부들을 마련하여 강도 보강과 함께 냉각 유체의 유로 흐름을 유도하고, 유체로부터 전달되는 열을 보다 신속하게 방열할 수 있도록 지원한다.

한편, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1 : 판형 열교환기 100 : 하부 기판
110 : 하판 유체 입출부 120 : 제1 보조 지지대
140 : 측벽 150 ; 걸림턱
200 : 상부 기판 210 : 상판 유체 입출부
220 : 제2 보조 지지대 300 : 기판 모듈
350 : 이너핀 400 : 보강 판넬
411 : 보강 유체 입출구 412 : 보강 바닥부
413, 423 : 보강 지지벽 414 : 보강 돌출부
421, 422 : 신장부들 431, 432 : 꺽임부들
50 : 결합관

Claims

원판 형의 보강 바닥부;
상기 보강 바닥부의 중심에 관통되어 형성되는 보강 유체 입출구;
상기 보강 바닥부의 일정 영역이 음각 돌출되어 형성된 보강 돌출부;
상기 유체 입출구의 테두리에서 상기 보강 바닥부로부터 일정 높이와 일정 폭 및 길이를 가지며 신장되는 보강 지지벽;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 판넬.
제1항에 있어서,
상기 보강 바닥부의 외곽부에서 상가 보강 지지벽이 형성된 방향으로 일정 간격으로 이격된 위치에서 형성되는 신장부들;
상기 신장부들과 수직한 방향으로 형성되는 꺽임부들;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 판넬.
제2항에 있어서,
상기 꺽임부들은
상기 보강 돌출부와 동일한 방향 및 동일한 높이를 가지는 형성되는 것을 특징으로 하는 보강 판넬.
제1항에 있어서,
상기 보강 지지벽은
상기 보강 유체 입출구의 원형 테두리 중 일부 테두리에서 상기 보강 바닥부에 수직하게 신장되거나,
상기 보강 바닥부의 수직 방향에 대하여 일정 둔각을 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 보강 판넬.
유체가 유입 또는 유출되는 상판 유체 입출부 및 가장자리 영역에서 바닥면과 수직하게 형성되는 측벽을 포함하는 상부 기판;
상기 상판 유체 입출부와 대향된 위치에 마련되는 하판 유체 입출부 및 가장자리 영역에서 바닥면과 수직하게 형성되는 측벽을 포함하며 내측에 이너핀이 배치된 상태에서 상기 상부 기판과 결합하여 기밀을 유지하는 하부 기판;
원판형으로 형성되데 상기 하판 유체 입출부와 대면되는 위치에 보강 유체 입출구가 마련되며 상기 보강 유체 입출구의 테두리의 적어도 일부 영역에서 상기 하판 유체 입출부 방향으로 일정 높이만큼 신장되는 보강 지지벽을 포함하고 상기 보강 지지벽과 상반된 방향으로 일정 높이만큼 돌출되는 보강 돌출부를 포함하는 보강 판넬;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 하부 기판은
상기 하판 유체 입출부에 인접된 영역에 마련되어 상기 이너핀을 정렬시키는 적어도 하나의 걸림턱;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 하판 유체 입출부에 인접된 영역 중 가장자리 반원형 일측에서 상기 하판의 측벽과 나란한 방향의 형성되는 제1 보조 지지대;
상기 상판 유체 입출부에 인접된 영역 중 가장자리 반원형 일측에서 상기 상판의 측벽과 나란한 방향의 형성되어 상기 제1 보조 지지대와 대칭되는 위치에 마련되어 기판 결합 시 상호 대면되는 제2 보조 지지대;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 보강 판넬은
상기 보강 바닥부의 외곽부에서 상가 보강 지지벽이 형성된 방향으로 일정 간격으로 이격된 위치에서 형성되며 상기 기판들의 적층 시 하부 기판의 배면과 대면되는 신장부들;
상기 신장부들과 수직한 방향으로 형성되며 상기 기판들의 적층 시 끝단이 상기 상부 기판의 상면과 대면되는 꺽임부들;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 상부 기판은
상면 일측에 형성되어 상기 기판들의 적층 시 상기 꺽임부들을 정렬시키기 위한 적어도 하나의 고정 돌기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 꺽임부들은
상기 보강 돌출부와 동일한 방향 및 동일한 높이를 가지는 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 유체가 유입되는 위치에 배치되는 상기 보강 지지벽은
상기 보강 바닥부의 수직 방향에 대하여 일정 둔각을 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 유체가 유출되는 위치에 배치되는 상기 보강 지지벽은
유체 입출구의 원형 테두리 중 일부 테두리에서 상기 보강 바닥부에 수직하게 신장되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.