KR20140104674A - 적층형 열교환기 - Google Patents

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KR20140104674A
KR20140104674A KR1020130018421A KR20130018421A KR20140104674A KR 20140104674 A KR20140104674 A KR 20140104674A KR 1020130018421 A KR1020130018421 A KR 1020130018421A KR 20130018421 A KR20130018421 A KR 20130018421A KR 20140104674 A KR20140104674 A KR 20140104674A
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최정범
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한라비스테온공조 주식회사
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Abstract

본 발명은 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 복수개의 플레이트가 적층되어 서로 다른 열교환매체의 유로가 각각 형성되는 적층형 열교환기에 있어서, 플레이트의 절곡부에 고정홈 및 걸림돌기가 형성되어, 플레이트들의 적층에 하나의 플레이트의 고정홈에 이웃하는 플레이트의 걸림돌기가 걸려 밀착되도록 결합될 수 있어, 조립 및 제작이 용이한 적층형 열교환기에 관한 것이다.

Description

적층형 열교환기 {Heat Exchanger}
본 발명은 적층형 열교환기에 관한 것으로서, 복수개의 플레이트가 적층되어 서로 다른 열교환매체의 유로가 각각 형성되는 적층형 열교환기에 있어서, 플레이트의 측면부에 걸림홈 및 걸림돌기가 형성되어, 플레이트들의 적층에 하나의 플레이트의 걸림홈에 이웃하는 플레이트의 걸림돌기가 걸려 밀착되도록 결합될 수 있어, 조립 및 제작이 용이한 적층형 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.
그리하여 종래의 열교환기는 일례로, 도 1과 같이 복수개의 플레이트(50)가 적층되어 서로 다른 열교환매체가 독립된 각각의 유로가 형성되어, 제1입구파이프(10)로 유입된 제1열교환매체가 제1유로(51)를 따라 유동되고 제2입구파이프(30)로 유입된 제2열교환매체가 제2유로(52)를 따라 유동되어 열교환매체간에 열교환이 일어나는 적층형 열교환기로 형성된다.
그러나 상기와 같은 종래의 적층형 열교환기는 적층되는 플레이트들 간에 조립되어 고정될 수 있는 구조가 없어, 브레이징 등을 통한 결합 전에 적층된 플레이트들을 눌러 밀착시켜 고정되도록 하는 고정 구조물(fixture)이 필요하다. 즉, 고정 구조물에 의해 적층된 플레이트들이 고정되기 전까지 외부 충격에 의해 적층된 플레이트들이 무너질 수 있어 조립 및 취급이 어려운 단점이 있다.
또한, 적층된 플레이트들이 브레이징을 통해 결합되는 경우, 적층된 플레이트의 최상측과 최하측에서 밀착되도록 고정하여 주는 고정 구조물이 브레이징시 플레이트에 녹아 달라붙지 않도록 하기 위해서는 고정 구조물에 접하는 플레이트의 면에 클래드층이 형성되지 않은 소재를 사용해야 한다. 즉, 플레이트들을 동일한 양면 클래드 부재를 사용할 수 없으며, 최상측 및 최하측에 배치되는 플레이드는 일면에만 클래드층이 형성된 일면 클래드 부재를 사용해야 한다. 그러므로 플레이트를 제작하는 소재의 2종 관리가 필요한 단점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 한국공개특허(10-2011-0086995) "플레이트 적층형 오일열교환기"가 개시되어 있다.
KR 10-2011-0086995 A (2011.08.02)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 플레이트가 적층되어 서로 다른 열교환매체의 유로가 각각 형성되는 적층형 열교환기에 있어서, 적층되는 플레이트들끼리 서로 조립되어 고정될 수 있는 적층형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 적층형 열교환기는, 복수개의 플레이트(300)가 적층되어 각각 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 유동되는 제1유로(410) 및 제2유로(420)가 형성되는 적층형 열교환기에 있어서, 상기 각각의 플레이트(300)는 수평부(310)의 둘레가 일측으로 절곡된 형태의 측면부(320)가 형성되고, 상기 측면부(320)에는 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 형성되어, 상기 플레이트(300)들의 적층에 의해 하나의 플레이트(300)의 걸림돌기(350)가 이웃하는 플레이트(300)의 걸림홈(340)에 걸려 고정되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플레이트(300)는 양면 클래드 부재로 형성되어 브레이징에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플레이트(300)는, 상기 측면부(320)에서 연장되도록 돌출탭(330)들이 형성되고 상기 돌출탭(330)들의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)로 형성되며, 상기 돌출탭(330)의 일측 또는 양측이 걸림홈(340)이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플레이트(300)는, 상기 측면부(320)의 일부가 절개되어 걸림홈(340)으로 형성되고 절개되지 않은 부분의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플레이트(300)는 복수개의 플레이트(300)가 동일한 형태로 형성되되, 상기 플레이트(300)는 하나의 플레이트(300)의 상측에 적층되는 이웃하는 다른 플레이트(300)가 180도 회전된 상태로 번갈아 적층되도록 상기 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플레이트(300)는, 상기 측면부(320)의 하측에 요철형태의 걸림홈(340)이 형성되고, 그 상측에 요철형태의 걸림돌기(350)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적층형 열교환기는, 복수개의 플레이트가 적층되어 형성되는 열교환기에 있어서, 플레이트들의 적층에 의해 조립되어 고정될 수 있어 플레이트들을 고정하기 위한 별도의 고정 구조물이 필요하지 않아 조립 및 제작이 용이한 장점이 있다.
또한, 고정 구조물이 필요하지 않으므로 플레이트들을 동일한 양면 클래드 부재로 제작하여 브레이징을 통해 결합될 수 있어 플레이트 소재의 관리가 용이한 장점이 있다.
도 1은 종래의 적층형 열교환기를 나타낸 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 열교환기를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 4는 도 3의 AA'방향 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 적층형 열교환기를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 열교환기를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 적층형 열교환기의 열교환매체들의 흐름을 나타낸 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 적층형 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 적층형 열교환기를 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 적층형 열교환기(1000)는, 복수개의 플레이트(300)가 적층되어 각각 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 유동되는 제1유로(410) 및 제2유로(420)가 형성되는 적층형 열교환기에 있어서, 상기 각각의 플레이트(300)는 수평부(310)의 둘레가 일측으로 절곡된 형태의 측면부(320)가 형성되고, 상기 측면부(320)에는 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 형성되어, 상기 플레이트(300)들의 적층에 의해 하나의 플레이트(300)의 걸림돌기(350)가 이웃하는 플레이트(300)의 걸림홈(340)에 걸려 고정되도록 결합된다.
우선, 본 발명의 적층형 열교환기(1000)는 복수개의 플레이트(300)가 적층되어 제1열교환매체가 유동되는 제1유로(410)가 형성되고 제2열교환매체가 유동되는 제2유로(420)가 각각 형성된다. 이때, 적층되는 플레이트(300)들에 의해 형성되는 제1유로(410) 및 제2유로(420)는 2종의 열교환매체가 열교환되기 용이하도록 제1유로(410)와 제2유로(420)가 번갈아 형성되도록 구성될 수 있다. 그리고 열교환매체들의 흐름을 위한 유로는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
그리고 상기 각각의 플레이트(300)들은 수평부(310)가 형성되고, 수평부(310)의 둘레가 상측 방향으로 절곡된 형태의 측면부(320)가 형성된다. 이때, 상기 측면부(320)는 상기 수평부(310)의 둘레 전체에 형성되며 상측 방향으로 형성되되 바깥쪽 방향으로 경사지게 형성되어, 하나의 플레이트(300)의 측면부(320) 내측에 다른 플레이트(300)가 적층되어 밀착될 수 있고 또한 적층에 의해 플레이트(300)들의 수평부(310) 사이에 유로가 형성될 수 있다.
여기에서 상기 플레이트(300)의 측면부(320)에는 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 형성되어, 상기 플레이트(300)들의 적층에 의해 하나의 플레이트(300)의 걸림돌기(350)가 이웃하는 플레이트(300)의 걸림홈(340)에 걸려 고정되도록 결합된다.
즉, 하나의 플레이트(300)에 다른 플레이트(300)를 적층시키면 적층에 의해 두 개의 플레이트(300)가 조립되어 고정될 수 있도록 형성되며, 이때 하측 플레이트(300)의 걸림돌기(350)가 상측 플레이트(300)의 걸림홈(340)에 걸려 고정되므로, 복수개의 플레이트(300)들을 차례대로 적층시키면서 눌러주면 조립과 동시에 고정될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 적층형 열교환기는, 복수개의 플레이트가 적층되어 형성되는 열교환기에 있어서, 플레이트들의 적층에 의해 조립되어 고정될 수 있어 플레이트들을 고정하기 위한 별도의 고정 구조물이 필요하지 않아 조립 및 제작이 용이한 장점이 있다.
또한, 상기 플레이트(300)는 양면 클래드 부재로 형성되어 브레이징에 의해 결합될 수 있다.
즉, 적층된 플레이트(300)들이 브레이징을 통해 결합되는 경우, 적층된 플레이트(30)의 최상측과 최하측에서 밀착되도록 고정하여 주는 고정 구조물이 필요하지 않으므로 동일한 양면 클래드 부재로 제작하여 브레이징을 통해 결합될 수 있다.
그리하여 복수개의 플레이트를 동일한 1종의 양면 클래드 부재를 이용하여 제작할 수 있으므로, 플레이트 소재의 관리가 용이한 장점이 있다.
또한, 상기 플레이트(300)는, 상기 측면부(320)에서 연장되도록 돌출탭(330)들이 형성되고 상기 돌출탭(330)들의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)로 형성되며, 상기 돌출탭(330)의 일측 또는 양측이 걸림홈(340)이 되는 것을 특징으로 한다.
이는 본 발명의 제1실시예로서, 도 2 및 도 3과 같이 플레이트(300)가 수평부(310) 및 측면부(320)로 형성된 상태에서, 상기 측면부(320)의 단부에서 나란하게 복수개의 돌출탭(330)들이 연장 형성된 후 상기 돌출탭(330)들의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)로 형성되는 것이며, 상기 돌출탭(330)들이 형성되지 않은 부분이 걸림홈(340)이 되는 것이다. 이때, 걸림돌기(350)가 형성된 상태의 돌출탭(330)을 측면부(320)에 결합할 수도 있다.
그리하여 플레이트(300)의 측면부(320)를 길게 제작한 후 상기 측면부(320)의 일부를 절단하여 걸림홈들이 형성되도록 하는 것에 비해 소재를 절감할 수 있는 장점이 있다. 즉, 걸림홈 및 걸림돌기의 형성을 위해 측면부의 일부를 절단하여 버리는 것이 아니라 상기 돌출탭(330)들이 연장 형성되도록 하여 버려지는 소재를 줄일 수 있다.
이와 같이 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)를 형성하는 방법은, 플레이트(300)의 측면부(320)에 별도의 돌출탭(330)을 결합하거나, 측면부(320)를 절단 할 수 있으며, 두 가지 방법을 조합하여 제작할 수도 있다.
또한, 상기 플레이트(300)는, 상기 측면부(320)의 일부가 절개되어 걸림홈(340)으로 형성되고 절개되지 않은 부분의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이는 본 발명의 제2실시예로서, 도 5 및 도 6과 같이 측면부(320)의 일부를 절개하여 절개된 부분이 걸림홈(340)이 되고, 절개되지 않고 남아있는 부분의 단부를 내측으로 절곡하여 걸림돌기(350)가 형성되도록 할 수 있다.
그리하여 플레이트(300)의 측면부(320)를 길게 형성한 후 절개 및 절곡하여 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)를 형성할 수 있어, 상기의 실시예와 같이 별도의 돌출탭(330) 부분을 제작하여 용접하거나 결합시킬 필요가 없으므로 제작이 용이한 장점이 있다.
이때, 상기 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)는 플레이트(300) 측면부(320)의 단부를 따라 번갈아 형성될 수 있으며, 플레이트(300)가 사각형상으로 형성되는 경우 모서리의 라운드 부분을 제외한 4개소의 직선 부분에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플레이트(300)는 복수개의 플레이트(300)가 동일한 형태로 형성되되, 상기 플레이트(300)는 하나의 플레이트(300)의 상측에 적층되는 이웃하는 다른 플레이트(300)가 180도 회전되어 번갈아 적층되도록 상기 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
이는 한 가지 종류의 플레이트(300)를 이용하여 적층시켜 조립될 수 있도록 한 구성이다. 우선, 도 2를 참조하면 플레이트(300)의 길이 방향 좌측과 우측의 걸림홈(340)과 걸림돌기(350)의 개수를 다르게 형성하고 180도 회전하였을 때 걸림돌기(350)가 형성된 부분이 걸림홈(340)의 위치에 대응되도록 형성될 수 있다. 또는 폭 방향 전후방에 형성된 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)와 같이 길이 방향 중심선을 기준으로 하여 길이방향 좌우를 다르게(일측으로 치우치게) 형성하여 마찬가지로 180도 회전하였을 때 걸림돌기(350)가 형성된 부분이 걸림홈(340)의 위치에 대응되도록 형성될 수 있다.
그리하여 한 가지 종류의 플레이트(300)를 이용하여 180도 회전시켜 교번 적층되도록 함으로써 열교환기를 형성할 수 있어 플레이트(300)의 제작비용을 줄일 수 있다.
또한, 상기 플레이트(300)는, 상기 측면부(320)의 하측에 요철형태의 걸림홈(340)이 형성되고, 그 상측에 요철형태의 걸림돌기(350)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이는 본 발명의 제3실시예로서, 도 7과 같이 플레이트(300) 측면부(320)의 내측으로 볼록한 형태의 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 형성되는 것이며, 하측에 걸림홈(340)이 형성되고 상측에 걸림돌기(350)가 형성되어 적층에 의해 복수개의 플레이트(300)들이 조립되어 고정될 수 있다. 이때, 상기 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)는 측면부(320)의 내측으로 돌출될 형태 또는 외측으로 돌출된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)는 프레싱 가공에 의해 띠 또는 점 형태로 형성될 수도 있다.
그리하여 절단 및 절곡가공 없이 한 번의 프레싱 가공에 의해 걸림홈과 걸림돌기를 형성할 수 있어 제작이 용이하고 제작비용을 줄일 수 있다.
그리고 본 발명의 적층형 열교환기(1000)는 도 3 및 도 8과 같이 제1입구파이프(110), 제1출구파이프(120), 제2입구파이프(210) 및 제2출구파이프(220)가 결합될 수 있다.
이때, 상기 제1입구파이프(110)는 제1열교환매체가 유입되는 부분이며, 상기 제1출구파이프(120)는 제1열교환매체가 배출되는 부분이다. 또한, 상기 제2입구파이프(210)는 제2열교환매체가 유입되는 부분이며, 상기 제2출구파이프(220)는 제2열교환매체가 배출되는 부분이다.
그리고 적층형 열교환기(1000)는 도 2 내지 도 6과 같이 플레이트(300)들에 제1연통홀(301), 제2연통홀(302), 제3연통홀(303) 및 제4연통홀(304)이 형성되고, 연통홀들은 플레이트의 상측 또는 하측으로 돌출되도록 형성되어 브레이징에 의해 용접되어 밀폐됨으로써, 제1열교환매체가 유동되는 제1유로(410) 및 제2열교환매체가 유동되는 제2유로(420)가 각각 형성될 수 있다.
그리고 최하측에 배치되는 플레이트(300)는 두 개의 연통홀을 형성하지 않고, 나머지 두 개의 연통홀은 막히도록 형성되어, 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 섞이거나 외부로 유출되지 않도록 형성될 수 있다.
그리하여 제1입구파이프(110)로 유입된 제1열교환매체는 플레이트(300)의 제1연통홀(301)과 연통되는 제1유로(410)를 따라 유동되어 제2연통홀(302)을 통해 제1출구파이프(120)로 배출되고, 제2입구파이프(210)로 유입된 제2열교환매체는 플레이트(300)의 제3연통홀(303)과 연통되는 제2유로(420)를 따라 유동되어 제4연통홀(304)을 통해 제2출구파이프(220)로 배출되며 열교환매체들 간에 열교환이 일어나도록 구성될 수 있다.
이와 같이 형성되는 열교환매체들의 유로에 따라 연통홀들이 다양하게 형성될 수 있으며, 유로의 구성 및 연통홀에 따라 플레이트를 2종 이상으로 제작하여 적층되도록 할 수도 있다.
즉, 플레이트(300)는 하나의 소재(양면 클래드 부재)를 이용하여 수평부(310)의 둘레에 측면부(320)를 형성하고, 측면부(320)에 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)를 형성할 수 있으며, 이와 같이 제작된 1종의 플레이트(300)들을 이용하여 연통홀을 형성함에 따라 2종 이상의 플레이트(300)들을 제작하여 적층시킴으로써 적층형 열교환기를 제작할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : (본 발명의) 적층형 열교환기
110 : 제1입구파이프 120 : 제1출구파이프
210 : 제2입구파이프 220 : 제2출구파이프
300 : 플레이트
301 : 제1연통홀 302 : 제2연통홀
303 : 제3연통홀 304 : 제4연통홀
310 : 수평부 320 : 측면부
330 : 돌출탭 340 : 걸림홈
350 : 걸림돌기
410 : 제1유로 420 : 제2유로

Claims (6)

  1. 복수개의 플레이트(300)가 적층되어 각각 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 유동되는 제1유로(410) 및 제2유로(420)가 형성되는 적층형 열교환기에 있어서,
    상기 각각의 플레이트(300)는 수평부(310)의 둘레가 일측으로 절곡된 형태의 측면부(320)가 형성되고, 상기 측면부(320)에는 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 형성되어, 상기 플레이트(300)들의 적층에 의해 하나의 플레이트(300)의 걸림돌기(350)가 이웃하는 플레이트(300)의 걸림홈(340)에 걸려 고정되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트(300)는 양면 클래드 부재로 형성되어 브레이징에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트(300)는,
    상기 측면부(320)에서 연장되도록 돌출탭(330)들이 형성되고 상기 돌출탭(330)들의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)로 형성되며, 상기 돌출탭(330)의 일측 또는 양측이 걸림홈(340)이 되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트(300)는,
    상기 측면부(320)의 일부가 절개되어 걸림홈(340)으로 형성되고 절개되지 않은 부분의 단부가 내측으로 절곡되어 걸림돌기(350)가 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 플레이트(300)는 복수개의 플레이트(300)가 동일한 형태로 형성되되, 상기 플레이트(300)는 하나의 플레이트(300)의 상측에 적층되는 이웃하는 다른 플레이트(300)가 180도 회전되어 번갈아 적층되도록 상기 걸림홈(340) 및 걸림돌기(350)가 배치되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트(300)는,
    상기 측면부(320)의 하측에 요철형태의 걸림홈(340)이 형성되고, 그 상측에 요철형태의 걸림돌기(350)가 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 열교환기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160041451A (ko) * 2014-10-07 2016-04-18 한온시스템 주식회사 차량용 축열기

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