KR20130085864A

KR20130085864A - 열교환기

Info

Publication number: KR20130085864A
Application number: KR1020120006988A
Authority: KR
Inventors: 윤린; 박한빛
Original assignee: 한밭대학교 산학협력단
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-30

Abstract

본 발명에 의하면, 내부에 가스가 유입되는 유로가 형성되는 가스유입관과; 일단부가 상기 가스유입관과 연결되고, 내부에 상기 가스유입관의 유로에 연통되어 상기 가스유입관을 통하여 유입된 가스가 이동하는 유로가 형성되며, 판형상으로 이루어지되 사각 형상으로 절곡되어 형성되는 제1마이크로채널부와; 상기 제1마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제1마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되며, 상기 제1마이크로채널부의 내측에 사각형의 형상으로 절곡되어 형성되는 판형상의 제2마이크로채널부와; 상기 제2마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제2마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되며, 상기 제2마이크로채널부의 내측에 사각형의 형상으로 절곡되어 형성되는 판형상의 제3마이크로채널부와; 상기 제3마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제3마이크로채널부의 유로와 연통되어 상기 제3마이크로채널부의 유로를 통과한 가스를 토출하는 유로가 내부에 형성되는 가스토출관; 및 상기 제1 내지 3마이크로채널부의 외측을 감싸도록 형성된 케이스와; 상기 케이스 내측에 형성되며, 상기 제3마이크로채널부와 상기 제2마이크로채널부 사이로 물을 공급하는 물유입부와; 상기 케이스의 외측에 형성되며, 상기 제2마이크로채널과 상기 제1마이크로채널 사이를 통과한 물을 토출하는 물토출부가 제공된다.
본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 복수개의 마이크로채널부를 직사각형으로 각각 절곡하고 나선형으로 이루어지도록 연결하여, 상기 복수개의 마이크로채널부의 외부를 유동하는 물과의 면적을 넓혀 열 교환 효율은 향상되는 효과가 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소 냉매를 사용하는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 프레온가스로 불리는 CFC냉매는 오존층을 파괴하는 것으로 알려져 국내외적으로 환경문제로 대두되고 있고, 이를 최소화할 수 있는 새로운 대체 냉매를 선진국 중심으로 개발하여 가전제품에 적용하고 있다. 상기와 같은, 대체 냉매 중에 이산화탄소(CO2)는 우수한 안정성, 무취, 무독, 비부식성, 비연소, 비폭발성의 물질로서 윤활유와 양호한 상용성이 있고, 다른 냉매에 비해 가스의 비체적이 작아서 소형 에어컨 시스템 제작이 용이한 장점이 있다. 또한, 이산화탄소의 가장 큰 특징으로는, 높은 가스압력과 낮은 임계온도를 가지는 것이다. 상기의 높은 가스압력과 낮은 임계온도를 가지는 특성에 의해 이산화탄소 냉매시스템에서는 임계압력보다 낮은 압력에서 열을 흡수하고, 임계압력보다 높은(초임계상태) 압력에서 열을 방출하는 초임계 싸이클을 구성하며, 주요 구성요소로는 압축기, 응축기, 증발기, 내부 열 교환기, 팽창밸브 등으로 이루어져 있다.

이와 같은, 이산화탄소를 냉매로 사용하는 공조 시스템에서 특히, 압축기에서 고온고압으로 압축된 이산화탄소 가스를 물과 열 교환하는 열 교환기의 역할은 매우 중요하다.

여기서, 열 교환기는 튜브(tube) 내에 이산화탄소와 같은 냉매가스가 흐르는 복수개의 열 교환기용 파이프를 설치하여 그 파이프 내를 흐르는 냉매와 상기 파이프 주위를 흐르는 물과의 접촉면적을 극대화시킴으로써 열 교환기의 열효율을 극대화시키는 것이 일반적이다. 그런데, 열 교환기의 크기가 한정되어 있으며, 상기 파이프에 흐르는 냉매의 압력이 매우 높기 때문에 열 교환기용 파이프를 일정크기 이상으로 크게 제조할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 주어진 크기의 열 교환기가 최대의 열 교환 성능을 발휘하기 위해서는 열 교환기용 파이프 내를 흐르는 냉매와 상호 열 교환 되는 열전달 매체(예:물, 공기 등) 간에 열전달 효율을 가능한 크게 할 필요가 있다. 이러한 열 교환 효율을 극대화 하기위해, 종래의 특허문헌 "대한민국특허공개공보 제10-2011-0122534호 에는, 관 형상이며 그 관 형상의 측면에 서로 이격되도록 형성된 물 유입공과 물 유출공이 구비된 몸체; 상기 몸체의 일단부 쪽에 배치되며 복수의 냉매 통과용 구멍이 형성된 판상의 제1격막 부재; 상기 몸체의 타단부 쪽에 배치되며 복수의 냉매 통과용 구멍이 형성된 판상의 제2격막 부재; 상기 제1격막 부재와 상기 제2격막 부재 간을 연결하도록 배치되며 상기 냉매 통과용 구멍에 결합된 복수의 냉매관; 상기 몸체의 일단부에 결합되며 냉매가 유입되는 냉매 유입공이 구비된 제1커버 부재; 및 상기 몸체의 타단부에 결합되며 냉매가 유출되는 냉매 유출공이 구비된 제2커버 부재를 포함하며, 상기 냉매 유입공과 상기 제1격막 부재 사이에 배치되며 상기 냉매 유입공으로 유입되는 냉매를 균등 및 균일한 와류 형태로 분배하여 상기 제1격막 부재로 향하게 하는 균등 균일 분배용 터보 노즐을 구비한 열 교환 효율이 극대화된 이산화탄소 냉매용 열 교환기"가 제안되었다.

그러나 종래의 이산화탄소 냉매용 열 교환기는, 몸체의 내부 일 측에 균등 균일 분배용 터보 노즐을 배치하고, 타 측에 복수개의 냉매관을 배치함에 따라 길이 방향으로 길어져 소형화 제작이 어려운 단점이 있다. 게다가 복수개의 냉매관은, 몸체의 내부에서 독립적으로 각각 설치되고, 상기 냉매관의 양측에 결합된 제1,2격막부재는 복수의 다공홀이 형성되어 있어, 이러한 제1격막부재의 다공홀에 유입되는 물의 유입흐름이 떨어져 열 전달효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기위해 창출된 것으로서, 가스 유로를 구비하는 마이크로채널을 절곡 구조로 형성하여 열 교환면적을 향상시키고, 이와 동시에 상기 마이크로채널의 외측면이 물 유로를 형성함으로써 전체적인 크기가 소형화된 열교환기를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 내부에 가스가 유입되는 유로가 형성되는 가스유입관과; 일단부가 상기 가스유입관과 연결되고, 내부에 상기 가스유입관의 유로에 연통되어 상기 가스유입관을 통하여 유입된 가스가 이동하는 유로가 형성되며, 판형상으로 이루어지되 사각 형상으로 절곡되어 형성되는 제1마이크로채널부와; 상기 제1마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제1마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되며, 상기 제1마이크로채널부의 내측에 사각형의 형상으로 절곡되어 형성되는 판형상의 제2마이크로채널부와; 상기 제2마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제2마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되며, 상기 제2마이크로채널부의 내측에 사각형의 형상으로 절곡되어 형성되는 판형상의 제3마이크로채널부와; 상기 제3마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제3마이크로채널부의 유로와 연통되어 상기 제3마이크로채널부의 유로를 통과한 가스를 토출하는 유로가 내부에 형성되는 가스토출관; 및 상기 제1 내지 3마이크로채널부의 외측을 감싸도록 형성된 케이스와; 상기 케이스 외측에 형성되며, 상기 케이스 내측에 형성되며, 상기 제3마이크로채널부와 상기 제2마이크로채널부 사이로 물을 공급하는 물유입부와; 상기 케이스의 외측에 형성되며, 상기 제2마이크로채널과 상기 제1마이크로채널 사이를 통과한 물을 토출하는 물토출부를 포함하는 열교환기가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의한 열교환기는 내부에 가스가 유입되는 유로가 형성되는 가스유입관과; 일단부가 상기 가스유입관과 연결되고 내부에 상기 가스유입관의 유로에 연통되어 상기 가스유입관을 통하여 유입된 가스가 유동하는 유로를 형성하며 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제1마이크로채널부와; 상기 제1마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제1마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되고 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제2마이크로채널부와; 상기 제2마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제2마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되고 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제3마이크로채널부와; 상기 제3마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제3마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되고 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제4마이크로채널부와; 상기 제4마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제4마이크로채널부의 유로와 연통되어 상기 제3마이크로채널부의 유로를 통과한 가스를 토출하는 유로가 내부에 형성되는 가스토출관; 및 상기 제1 내지 4마이크로채널부의 외측을 감싸도록 형성된 케이스와; 상기 케이스 일측에 형성되며, 상기 케이스 내로 물을 공급하는 물유입부와; 상기 케이스의 타측에 형성되며, 상기 물토출부를 통과한 물을 토출하는 물토출부를 포함하는 열교환기가 제공된다.

여기서 상기 제4마이크로채널부의 일측과 인접한 상기 케이스내측 사이에는 물 유입공간이 형성되고, 상기 제4마이크로채널부의 타측과 상기 제3마이크로채널부의 일측 사이에는 제1물유로가 형성되며, 상기 제3마이크로채널부의 타측과 상기 제2마이크로채널부의 일측 사이에는 제2물유로가 형성되며, 상기 제2마이크로채널부의 타측과 상기 제1마이크로채널부의 일측 사이에는 제3물유로가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4마이크로채널부는, 내부에 가스유로가 형성되며, 장변 과 단변 을 구비하는 직사각형형상으로 형성되고, 상기 제1마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿고, 상기 제1마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하며, 상기 제2마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하고, 상기 제2마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿아 형성되고, 상기 제3마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿고, 상기 제3마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하며, 상기 제4마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하고, 상기 제4마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿아 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1마이크로채널부의 타측 단변측면과, 상기 제2마이크로채널부의 일측 단변측면과, 상기 제3마이크로채널부의 타측 단변측면 및 상기 제4마이크로채널부의 일측 단변측면은, 각각 인접하는 상기 케이스의 내측면 사이에 형성되는 복수개의 열교환핀을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1마이크로채널부의 일측 단변측면과, 제2마이크로채널부의 타측 단변측면과, 제3마이크로채널부의 일측 단변측면 및 상기 제4마이크로채널부의 타측 단변측면과 맞닿은 상기 케이스의 각 내측은 실리콘(Silicon)에 의해 서로 실링(Silling) 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 의하면, 판형으로 형성되는 복수개의 마이크로채널부를 직사각형의 절곡 구조로 형성하여, 외측면이 물의 유로를 형성함으로써 물과 접촉면적은 넓게 되어 열 교환 효율이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 마이크로채널부를 사각형의 절곡된 구조로 형성함에 따라 상기 마이크로채널부의 사이로 물의 유로를 형성함으로써 열교환기의 소형화가 가능한 장점이 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 열교환기는, 상기 복수개의 마이크로채널부를 지그재그 형으로 연결하고, 상기 복수개의 마이크로채널부의 상하 단변측면에 복수개의 열교환핀을 결합하여, 상기 마이크로채널의 외측면이 유동하는 물의 유로를 형성하여 전체적인 열교환기의 크기를 작게함과 동시에 지그재그 형상의 유로를 형성함으로써 열 교환 면적을 더욱 넓혀 열 교환 효율을 향상시킨다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 가스유입관과, 제1,2,3마이크로채널튜브 및 가스토출관의 개략적인 형상을 보여주는 결합사시도,
도 6는 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도,
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 가스유입관과, 제1,2,3마이크로채널튜브 및 가스토출관의 개략적인 형상을 보여주는 결합사시도이다. 또한, 도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이고, 도 7은 도 4의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는, 가스유입관(110)과, 제1마이크로채널부(120)와, 제2마이크로채널부(130)와, 제3마이크로채널부(140)와, 가스토출관(150)과, 케이스(160)와, 물유입부(170)와, 물토출부(180)를 포함한다.

상기 가스유입관(110)는, 내부가 복수의 채널을 갖는 마이크로채널튜브 형상의 부재로 형성된다. 상기 가스유입관(110)은, 일 단부가 개방되어 있고 내부에 가스가 유입되도록 제1유로(111)가 형성 된다. 이러한 가스유입관(110)의 외부는 원통 형상일 수 있다. 게다가 상기 가스유입관(110)은 강(Steel) 또는 동(Cu) 합금 등의 금속 재료로 제조될 수 있으나 이는 예시적일 뿐, 다양한 형상과 재질이 가능하다.

한편 상기 가스는, 이산화탄소(CO2) 냉매 일 수 있다. 여기서 상기 이산화탄소(CO2) 냉매는, 우수한 안정성, 무취, 무독, 비부식성, 비연소, 비폭발성을 가진 물질로서 윤활유와 양호한 상용성이 있고 다른 냉매에 비해 가스의 비체적이 작아 소형 에어컨 시스템 제작이 용이한 장점이 있다.

상기 제1마이크로채널부(120)는, 일단부가 상기 가스유입관(110)에 연결되며 내부에 제2유로(121)가 형성된다. 여기서 상기 제2유로(121)는, 상기 가스유입관(110)의 제1유로(111)와 연통되며, 상기 가스유입관(110)을 통하여 유입된 가스가후술(後術)할 제3유로(131)로 유동되도록 형성된다. 그리고 상기 제1마이크로채널부(120)는, 전체적으로 사각형상으로 절곡된다.

특히, 상기 제1마이크로채널부(120)는, 후술할 제2마이크로채널부(130) 및 제3마이크로채널부(140)와 동일 형성되며 직사각형의 단면을 형성한다.

도 3을 참조하면, 상기 제1마이크로채널부(120)는, 단변(120a)과 장변(120b) 을 갖는 직사각형으로 형성되며, 내부에는 가스가 유동되는 유로(121)가 형성된다.

한편, 후술할 제2마이크로채널부(130)와, 제3마이크로채널부(140)의 단면은 상기 제1마이크로채널부(120)의 단면과 동일한 형상 및 동일한 기능을 갖는다.

상기 제2마이크로채널부(130)는, 일단부가 상기 제1마이크로채널부(120)의 타단부에 연결된다. 그리고 상기 제2마이크로채널부(130)는, 상기 제1마이크로채널부(120)의 내측에 사각형의 형상으로 절곡된다. 여기서 상기 제2마이크로채널부(130)는, 상기 제1마이크로채널부(120)의 측면에 간섭되지 않도록 이격되어 절곡된다. 게다가 상기 제2마이크로채널부(130)는, 내부에 제3유로(131)가 형성된다. 여기서 상기 제3유로(131)는, 상기 제1마이크로채널부(120)의 제2유로(121)와 연통되며, 상기 제2유로(121)로 유동된 가스가 후술할 제4유로(131)로 유동되도록 형성된다.

상기 제3마이크로채널부(140)는, 일단부가 상기 제2마이크로채널부(130)의 타단부에 연결된다. 그리고 상기 제3마이크로채널부(140)는, 상기 제2마이크로채널부(130)의 내측에서 사각형의 형상으로 절곡된다. 이때, 제3마이크로채널부(140)는, 상기 제2마이크로채널부(130)의 일 측면에 간섭되지 않도록 이격되어 절곡된다.

상기 제3마이크로채널부(140)는, 내부에 제4유로(141)가 형성된다. 여기서 상기 제4유로(141)는, 상기 제2마이크로채널부(130)의 제3유로(131)와 연통되며, 상기 제3유로(131)에 유동된 가스를 후술할 가스토출관(150)의 제5유로(151)로 유동되도록 형성된다.

한편, 본 발명에서는 상기 제1 내지 제3마이크로채널부(120)(130)(140)가 3개로 연결되어 있도록 형성되어 있지만 이는 예시적일 뿐, 그 개수가 한정되는 것은 아니다.

상기 가스토출관(150)은, 상기 제3마이크로채널부(140)의 타단부에 연결된다. 그리고 상기 가스토출관(150)은, 내부에 제5유로(151)가 형성된다. 여기서 상기 제5유로(151)는, 제3마이크로채널부(140)의 제4유로(141)와 연통된다. 이러한 가스토출관(150)은, 상기 제3마이크로채널부(140)의 제4유로(141)를 통과한 가스를 외부로 토출하는 역할을 수행한다.

상기 케이스(160)는, 상기 제1 내지 제3마이크로채널부(120)(130)(140)의 외측을 감싸도록 형성된다. 여기서 상기 케이스(160)는, 내부가 중공이며 내측으로 물이 유입되어 순환된다. 또한, 상기 케이스(160)는, 내부 일 측에는 물유입부(170)가 구비된다. 여기서 상기 물유입부(170)는, 관 형상으로 외부의 물이 유입되도록 일 단부가 개방되고, 상기 케이스(160)의 내부에 물을 공급하도록 연통된다. 그리고상기 물유입부(170)는, 상기 제3마이크로채널부(140)와, 상기 제2마이크로채널부(130) 사이로 물을 공급한다. 그리고 상기 물토출부(180)는, 상기 케이스(160)의 외측에 형성된다. 여기서 상기 물토출부(180)는, 상기 제2마이크로채널(130)과, 상기 제1마이크로채널(120) 사이를 통과한 물을 외부로 토출하는 역할을 수행한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른, 열교환기(100)의 작용 및 효과를 설명하도록 한다.

먼저, 압축기(미도시)로부터 고온 고압으로 압축된 가스가 상기 열교환기(100)의 가스유입관(110)에 유입된다. 동시에 상기 열교환기(100)의 외부로부터 상기 물유입부(170)를 통하여 물이 유입된다.

그리고 상기 가스유입관(110)을 통해 유입된 가스는, 상기 가스유입관(110)의 제1유로(111)와 연통되는 상기 제1마이크로채널부(120)의 제2유로(121)로 유동된다. 이때, 상기 물유입부(170)를 통해 유입되는 물은, 상기 케이스(160) 내측의 상기 제3마이크로채널부(140)와, 상기 제2마이크로채널부(130) 사이로 물을 공급시킨다. 또한, 상기 제1마이크로채널부(120)의 제2유로(121) 유동된 상기 가스는, 상기 제2마이크로채널부(130)의 제3유로(131) 및 상기 제3마이크로채널부(140)의 제4유로(141)를 경유하여 상기 가스토출관(150)으로 유동된다. 이때, 상기 제3마이크로채널부(140)와, 상기 제2마이크로채널부(130) 사이로 공급된 물은, 상기 제2마이크로채널부(130)와 상기 제1마이크로채널부(120)사이로 유동된다.

이후, 상기 제3마이크로채널부(140)와 연결된 상기 가스토출관(150)은 상기 가스를 외부로 토출한다. 이때, 상기 제2마이크로채널부(130)와, 상기 제1마이크로채널부(120)사이로 유동된 물은 상기 케이스(160)의 외측에 설치된 물토출부(180)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기(100)는, 판형으로 형성되는 복수개의 제1내지 제3마이크로채널부(120)(130)(140)를 직사각형의 절곡 구조로 형성하여, 외측면이 물의 유로를 형성함으로써 별도의 물유로를 형성하는 부재를 구비하지 않게 됨으로써 전체적으로 열교환기의 크기가 소형화되는 장점을 가진다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기는, 물이 제1내지 제3마이크로채널부의 외측면을 따라 유동함에 따라 물과 접촉면적이 넓게 되어 열 교환 효율이 향상되는 효과를 갖는다.

도 4 내지 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기가 도시되어 있다. 여기서 도 4 내지 도 7에 나타낸 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일 부재이므로 반복적인 설명은 생략한다.

상기 열교환기(200)는, 제1마이크로채널부(220)와, 제2마이크로채널부(230)와, 제3마이크로채널부(240)와, 제4마이크로채널부(250) 및 열교환핀(290)을 포함한다.

상기 제1마이크로채널부(220)는, 일단부가 상기 가스유입관(110)에 연결된다. 여기서 상기 제1마이크로채널부(220)는, 제2유로(221)가 형성된다. 상기 제2유로(221)는, 상기 가스유입관(110)의 제1유로(111)와 연통되며, 상기 제1유로(111)에 유입된 가스가 유동된다. 그리고 상기 제1마이크로채널부(220)는, 판형상으로 이형성되며 타 단부는 곡선형상으로 절곡 형성된다. 특히, 상기 제4마이크로채널부(250)와 인접한 상기 케이스(160)의 내측 사이에는 상기 물유입부(170)로부터 물이 유입되는 물 유입공간(252)을 형성한다. 상기 물 유입공간(252)은, 후술할 제1물유로(242)로 물이 유동되는 공간을 형성한다.

상기 제2마이크로채널부(230)는, 일단부가 상기 제1마이크로채널부(220)의 타단부에 연결된다. 상기 제2마이크로채널부(230)는, 판형상으로 형성되며 타 단부는 곡선 형상으로 절곡 형성된다. 상기 제2마이크로채널부(230)는, 내부에 제3유로(231)가 형성된다. 상기 제3유로(231)는, 상기 제1마이크로채널부(220)의 제2유로(221)와 연통되며, 상기 제2유로(221)에 유입된 가스를 후술할 제3유로(231)로 유동되도록 형성된다. 특히, 상기 제3마이크로채널부(240)와, 상기 제2마이크로채널부(230) 사이에는 제1물유로(242)가 형성된다. 여기서 상기 제1물유로(242)는, 상기 물 유입공간(252)으로 유입된 물을 후술할 제2물유로(232)로 유동되도록 수로의 역할을 수행한다.

상기 제3마이크로채널부(240)는, 일단부가 상기 제2마이크로채널부(230)의 타단부에 연결된다. 게다가 상기 제3마이크로채널부(240)는, 상기 제2마이크로채널부(230)의 절곡된 타단부에서 판형상으로 형성되며, 이러한 타 단부는 곡선형상으로 절곡 형성된다. 여기서 상기 제3마이크로채널부(240)는, 내부에 제4유로(241)가 형성된다. 상기 제4유로(241)는, 상기 제2마이크로채널부(230)의 제3유로(231)와 연통되며, 상기 제3유로(231)에 유입된 가스가 후술할 제4유로(251)로 유동되도록 형성된다. 특히, 상기 제2마이크로채널부(230)와, 상기 제1마이크로채널부(220) 사이에는 제2물유로(232)가 형성된다. 여기서 상기 제2물유로(232)는, 상기 제1물유로(242)로 유입된 물을 상기 제3물유로(222)로 유동되도록 수로의 역할을 수행한다.

상기 제4마이크로채널부(250)는, 일단부가 상기 제3마이크로채널부(240)의 타단부에 연결된다. 상기 제4마이크로채널부(250)는, 상기 제3마이크로채널부(240)의 절곡된 타단부에서 절곡되어 판형상으로 연장되도록 이루어진다. 여기서 상기 제4마이크로채널부(250)는, 내부에 제5유로(251)가 형성된다. 상기 제5유로(251)는, 상기 제3마이크로채널부(240)의 제4유로(241)와 연통되며, 상기 제4유로(241)에 유입된 가스가 후술할 제5유로(251)로 유동되도록 형성된다. 특히, 상기 제2마이크로채널부(230)와, 상기 제1마이크로채널부(220) 사이에는 제3물유로(222)가 형성된다. 여기서 상기 제3물유로(222)는, 상기 제2물유로(232)로 유입된 물을 상기 제3물유로(222)로 유동되도록 수로의 역할을 수행한다.

한편, 도 7을 참조하면, 상기 제1 내지 제4마이크로채널부(220)(230)(240)(250)는, 단변측면(220a,b)(230a,b)(240a,b)(250a,b)과, 장변측면(220c)(230c(240c)(250c)을 구비하는 직사각형의 판형상으로 형성된다. 여기서 상기 제1마이크로채널부(220)의 일측 단변측면(220a)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 맞닿도록 결합된다. 또한, 상기 제1마이크로채널부(220)의 타측 단변측면(220b)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 이격되어 위치하도록 형성된다.

상기 제2마이크로채널부(230)의 일측 단변측면(230a)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 이격되어 위치된다. 또한, 상기 제2마이크로채널부(230)의 타측 단변측면(230b)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 맞닿도록 결합된다.

상기 제3마이크로채널(240)부의 일측 단변측면(240a)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 맞닿도록 결합된다. 또한, 상기 제3마이크로채널부(240)의 타측 단변측면(240b)은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하도록 형성된다.

상기 제4마이크로채널부(250)의 일측 단변측면(250a)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 이격되어 위치된다. 또한, 상기 제4마이크로채널부(250)의 타측 단변측면(250b)은 인접하는 상기 케이스(160)의 내측면과 맞닿도록 결합된다.

다시 도 7을 참조하면, 상기 물유입부(170)를 통해 유입된 물은 상기 유입공간(252)으로 이동되고, 다시 상기 제4마이크로채널부(250)의 일측 단변측면(250a)의 이격공간을 거쳐 상기 제1물유로(242)로 이동된다. 그리고 상기 제1물유로(242)로 이동된 물은 상기 제3마이크로채널부(230)의 타측 단변측면(240b)의 이격공간을 거쳐 상기 제2물유로(232)로 이동된다. 그리고 상기 제2물유로(232)로 이동된 물은 상기 제2마이크로채널부(230)의 일측 단변측면(230a)의 이격공간을 거쳐 상기 제2마이크로채널부(230)의 제3물유로(222)로 이동된다. 그리고 상기 제3물유로(222)로 이동된 물은 상기 제1마이크로채널부(220)의 타측 단변측면(220b)의 이격공간을 거쳐 상기 물토출부(180)로 이동된다.

한편, 상기 제1마이크로채널부(220)의 타측 단변측면(220b)과, 상기 제2마이크로채널부(230)의 일측 단변측면(230a)과, 상기 제3마이크로채널부(240)의 타측 단변측면(240b) 및 상기 제4마이크로채널부(250)의 일측 단변측면(250a)은 복수개의 열교환핀(290)을 더 포함할 수 있다. 이러한 복수개의 열교환핀(290)은 상기 제4마이크로채널부(250)의 일측 단변측면(220a)과, 상기 제3마이크로채널부(240)의 타측 단변측면(230b)과, 상기 제2마이크로채널부(230)의 일측 단변측면(240a) 및 상기 제1마이크로채널부(220)의 타측 단변측면(220b)을 유동하는 물과의 면적을 넓혀 열교환율을 향상시키는 장점을 갖는다.

또 한편, 상기 제1마이크로채널부(220)의 일측 단변측면(220a)과, 상기 제2마이크로채널부(230)의 타측 단변측면(230b)과, 상기 제3마이크로채널부(240)의 일측 단변측면(240a) 및 상기 제4마이크로채널부(250)의 타측 단변측면(250b)과 맞닿은 상기 케이스(160)의 각 내측은 실리콘(Silicon)에 의해 서로 실링(Silling)될 수 있다. 이러한 실리콘의 실링에 의해 물의 유입을 차단한다. 그러나 이는 예시적일 뿐, 용접이나 브레이징에 의해 맞닿을 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기(200)에 의하면, 상기 복수개의 마이크로채널부(220)(230)(240)(250)를 지그재그 형으로 연결하고, 상기 복수개의 마이크로채널부(220)(230)(240)(250)의 상하 단변측면에 복수개의 열 교환핀(290)을 결합하여, 상기 마이크로채널의 외측면을 이용하여 물의 유로를 형성함으로써 물 유로를 형성하는 별도의 부재를 구비하지 아니하게 되고, 이에 따라 전체적인 열교환기의 크기가 소형화된다는 장점을 가진다. 또한, 상기 물 유로는 마이크로채널부의 상하 단변측면을 지그재그 형상으로 유동하도록 형성됨으로써 물과 마이크로채널부의 열 교환 면적이 더욱 향상되어 열 교환 효율이 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 열교환기 110: 가스유입관
111: 제1유로 120,210: 제1마이크로채널부
121,221: 제2유로 120a: 단변
120b: 장변 130,230: 제2마이크로채널부
131:231: 제3유로 140,240: 제3마이크로채널부
141,241: 제4유로 1 50: 가스토출관
151: 제5유로 160: 케이스
170: 물유입부 180: 물토출부
220a,230a,240a: 단변측면 220b,230b,240b: 단변측면
222: 제3물유로 232: 제2물유로
242: 제1물유로 250: 제4마이크로채널부
250a,250b: 단변측면 250c: 장변측면
251: 제5유로 252: 유입공간
290: 열교환핀

Claims

내부에 가스가 유입되는 유로가 형성되는 가스유입관과;
일단부가 상기 가스유입관과 연결되고, 내부에 상기 가스유입관의 유로에 연통되어 상기 가스유입관을 통하여 유입된 가스가 이동하는 유가 형성되며, 판형상으로 이루어지되, 사각 형상으로 절곡되어 형성되는 제1마이크로채널부와;
상기 제1마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제1마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되며, 상기 제1마이크로채널부의 내측에 사각형의 형상으로 절곡되어 형성되는 판형상의 제2마이크로채널부와;
상기 제2마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제2마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되며, 상기 제2마이크로채널부의 내측에 사각형의 형상으로 절곡되어 형성되는 판형상의 제3마이크로채널부와;
상기 제3마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제3마이크로채널부의 유로와 연통되어 상기 제3마이크로채널부의 유로를 통과한 가스를 토출하는 유로가 내부에 형성되는 가스토출관; 및
상기 제1 내지 3마이크로채널부의 외측을 감싸도록 형성된 케이스와;
상기 케이스 내측에 형성되며, 상기 제3마이크로채널부와 상기 제2마이크로채널부 사이로 물을 공급하는 물유입부와;
상기 케이스의 외측에 형성되며, 상기 제2마이크로채널과 상기 제1마이크로채널 사이를 통과한 물을 토출하는 물토출부를 포함하는 열교환기.
내부에 가스가 유입되는 유로가 형성되는 가스유입관과;
일단부가 상기 가스유입관과 연결되고 내부에 상기 가스유입관의 유로에 연통되어 상기 가스유입관을 통하여 유입된 가스가 유동하는 유로를 형성하며 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제1마이크로채널부와;
상기 제1마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제1마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되고 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제2마이크로채널부와;
상기 제2마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제2마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되고 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제3마이크로채널부와;
상기 제3마이크로채널부의 타단부에 일단부가 연결되며, 상기 제3마이크로채널부의 유로와 연통되는 유로가 내부에 형성되고 판형상으로 이루어지되, 타단부가 절곡 되는 제4마이크로채널부와;
상기 제4마이크로채널부의 타단부에 연결되며, 상기 제4마이크로채널부의 유로와 연통되어 상기 제3마이크로채널부의 유로를 통과한 가스를 토출하는 유로가 내부에 형성되는 가스토출관; 및
상기 제1 내지 4마이크로채널부의 외측을 감싸도록 형성된 케이스와; 상기 케이스 일측에 형성되며, 상기 케이스 내로 물을 공급하는 물유입부와;
상기 케이스의 타측에 형성되며, 상기 물토출부를 통과한 물을 토출하는 물토출부를 포함하는 열교환기.
청구항 2에 있어서,
상기 제4마이크로채널부의 일측과 인접한 상기 케이스내측 사이에는 물 유입공간이 형성되고,
상기 제4마이크로채널부의 타측과 상기 제3마이크로채널부의 일측 사이에는 제1물유로가 형성되며,
상기 제3마이크로채널부의 타측과 상기 제2마이크로채널부의 일측 사이에는 제2물유로가 형성되며,
상기 제2마이크로채널부의 타측과 상기 제1마이크로채널부의 일측 사이에는 제3물유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 내지 제4마이크로채널부는, 내부에 가스유로가 형성되며, 장변 과 단변 을 구비하는 직사각형형상으로 형성되고,
상기 제1마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿고, 상기 제1마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하며,
상기 제2마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하고, 상기 제2마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿아 형성되고,
상기 제3마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿고, 상기 제3마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하며,
상기 제4마이크로채널부의 일측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 이격되어 위치하고, 상기 제4마이크로채널부의 타측 단변측면은 인접하는 상기 케이스의 내측면과 맞닿아 형성되는 열교환기.
청구항 4에 있어서,
상기 제1마이크로채널부의 타측 단변측면과, 상기 제2마이크로채널부의 일측 단변측면과, 상기 제3마이크로채널부의 타측 단변측면 및 상기 제4마이크로채널부의 일측 단변측면은, 각각 인접하는 상기 케이스의 내측면 사이에 형성되는 복수개의 열교환핀을 더 포함하는 열교환기.
청구항 4에 있어서,
상기 제1마이크로채널부의 일측 단변측면과, 제2마이크로채널부의 타측 단변측면과, 제3마이크로채널부의 일측 단변측면 및 상기 제4마이크로채널부의 타측 단변측면과 맞닿은 상기 케이스의 각 내측은 실리콘(Silicon)에 의해 서로 실링(Silling) 되는 열교환기.