KR20170064836A - 대향류 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작동 유체가 유출입 헤더의 유입 유로로 유입되는 동안 소음을 저감시킬 수 있는 대향류 열교환기를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 대향류 열교환기는, 격벽을 통해 유입 유로와 배출 유로로 분리되는 유출입 헤더; 및 상기 유출입 헤더 중 상기 배출 유로에 인접한 면에 일단부가 관통되게 구비되어 외부에 노출되고 타단부가 상기 격벽에 관통되게 구비되어 상기 유입 유로에 연통되는 클램핑 파이프; 및 상기 클램핑 파이프에 파지됨과 함께 상기 유출입 헤더의 내부에 구비되어 상기 클램핑 파이프를 통해 유입되는 작동 유체가 상기 유입 유로의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막는 댐퍼를 포함한다.

Description

대향류 열교환기{Counter-flow type heat exchanger}

본 발명은 자동차 등에 사용되는 대향류 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 대향류 열교환기는, 외부 공기를 통한 열교환뿐만 아니라 격벽을 통해 분리되어 대향류(counter flow)로 유동되는 서로 다른 온도의 유체를 통해서도 열교환이 이루어지는 기기이다.

도 1은 기존의 대향류 열교환기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 대향류 열교환기를 II-II 선으로 잘라 본 단면도이다.

기존의 대향류 열교환기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 격벽(10a)을 통해 유입 유로(11)와 배출 유로(12)로 분리되는 유출입 헤더(10)와, 유입 유로(11)와 연통되는 제1 유로(21 참조)와 배출 유로(12)와 연통되는 제2 유로(22 참조)를 가지는 복수의 튜브(20)와, 그리고 제1 유로(21 참조)로 유입된 작동 유체의 진행 방향을 제2 유로(22 참조)로 바꾸는 귀환 헤더(30)를 포함한다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 유출입 헤더(10)는 입구부(13)와 출구부(14)를 더 포함하고, 입구부(13)는 배출 유로(12)를 가로 질로 배출 유로(12)보다 아래(도 2를 기준으로 아래)에 배치된 유입 유로(11)와 연통되고, 출구부(14)는 배출 유로(12)와 바로 연통된다.

따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 입구부(13)로 유입된 작동 유체[예를 들어, 냉각수(coolant)]는 유입 유로(11)와 제1 유로(21 참조)를 따라 순차적으로 흐르다가 귀환 헤더(30)에서 유턴되어 제2 유로(22 참조)로 유입되고, 제2 유로(22 참조)로 유입된 작동 유체는 배출 유로(12)를 거쳐 출구부(14)를 통해 토출된다.

하지만, 기존의 대향류 열교환기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 입구부(13)를 통해 작동 유체가 유입되는 과정에서 작동 유체가 유입 유로(11)의 내벽과 충돌되어 소음이 발생되는 문제가 있다. 특히, 작동 유체의 일 예인 냉각수뿐만 아니라 냉각수에 포함된 덩어리 공기가 유입 유로(11)의 아래 내벽과 충돌("A" 참조)되면서 1차 소음이 발생되고 다시 튀기면서 격벽과 충돌("B" 참조)되어 2차 소음이 발생되는 문제가 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 작동 유체가 유출입 헤더의 유입 유로로 유입되는 동안 소음을 저감시킬 수 있는 대향류 열교환기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 대향류 열교환기는, 격벽을 통해 유입 유로와 배출 유로로 분리되는 유출입 헤더; 상기 유출입 헤더 중 상기 배출 유로에 인접한 면에 일단부가 관통되게 구비되어 외부에 노출되고 타단부가 상기 격벽에 관통되게 구비되어 상기 유입 유로에 연통되는 클램핑 파이프; 및 상기 클램핑 파이프에 파지됨과 함께 상기 유출입 헤더의 내부에 구비되어 상기 클램핑 파이프를 통해 유입되는 작동 유체가 상기 유입 유로의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막는 댐퍼를 포함한다.

상기 댐퍼는, 상기 클램핑 파이프에 파지되는 속이 빈 원통 형상의 댐퍼 몸체를 포함할 수 있고, 상기 댐퍼 몸체는 상기 유입 유로에 가로 질로 놓일 수 있다.

상기 작동 유체의 유동 방향을 기준으로, 상기 댐퍼 몸체의 선단은 개방되고, 상기 댐퍼 몸체의 후단은 닫힌 구조를 가질 수 있다.

상기 댐퍼는, 상기 댐퍼 몸체의 후단에 닫힌 구조를 제공하는 닫힘부를 더 포함할 수 있고, 상기 닫힘부는 상기 작동 유체의 유동 방향과 반대되는 방향으로 그 중심부가 볼록하게 돌출된 형상을 가질 수 있다.

상기 댐퍼는, 상기 댐퍼 몸체의 둘레에 형성되는 복수의 통과공을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 통과공은, 상기 댐퍼 몸체 중 상기 클램핑 파이프에 파지된 부분과 상기 후단 사이에 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 대향류 열교환기는, 상기 작동 유체의 유동 방향을 기준으로 상기 클램핑 파이프의 선단부에 파지되어 이전 사이클로부터 상기 클램핑 파이프로 작동 유체를 안내하는 인입 파이프를 더 포함할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 대향류 열교환기는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 유출입 헤더와, 클랭핑 파이프와, 그리고 댐퍼를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 작동 유체가 유출입 헤더의 유입 유로로 유입되는 동안 댐퍼를 통해 작동 유체가 유입 유로의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막을 수 있어 이에 따른 충돌소음이 발생되지 않아, 전체적으로 소음을 저감시킬 수 있다. 특히, 댐퍼가 유입출 헤더의 내부에 위치되므로 작동 유체가 댐퍼에 충돌되더라도 그 충돌소음이 유입출 헤더에 의해 대부분 차단되어 전체적으로 소음을 저감시킬 수 있다.

도 1은 기존의 대향류 열교환기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 대향류 열교환기를 II-II 선으로 잘라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대향류 열교환기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 대향류 열교환기 중 댐퍼를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 대향류 열교환기를 입체적으로 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대향류 열교환기를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 대향류 열교환기 중 댐퍼를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 그리고 도 5는 도 3의 대향류 열교환기를 입체적으로 나타낸 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 대향류 열교환기(100)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 유출입 헤더(110)와, 클램핑 파이프(120)와, 그리고 댐퍼(130)를 포함한다. 이하, 도 3 내지 도 5를 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

유출입 헤더(110)는, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이전 사이클로부터 작동 유체가 유입되고 열교환된 작동 유체가 다음 사이클로 배출되도록 격벽(110a)을 통해 유입 유로(111)와 배출 유로(112)로 분리되는 구성요소이다. 특히, 격벽(110a)을 통해서도 유입 유로(111)와 배출 유로(112) 사이에 열교환이 원활하게 이루어질 수 있다.

예를 들어, 유입 유로(111)와 배출 유로(112)는, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 격벽(110a)을 기준으로 상부와 하부에 나란히 배치될 수 있다.

클램핑 파이프(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 유출입 헤더(110) 중 배출 유로(112)에 인접한 면에 그 일단부가 관통되게 구비되어 외부에 노출되고, 그 타단부가 격벽(110a)에 관통되게 구비되어 유입 유로(111)에 연통되는 구성요소이다. 그 일단부에는 후술할 인입 파이프(140)가 파지되고, 그 타단부에는 댐퍼(130)가 파지될 수 있다. 따라서, 클램핑 파이프(120)를 통해 인입 파이프(140)로 유입된 작동 유체는 배출 유로(112)가 아닌 유입 유로(111)에 있는 댐퍼(130)로 안내될 수 있다.

댐퍼(130)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 클램핑 파이프(120)에 파지됨과 함께 유출입 헤더(110)의 내부에 구비되는 구성요소이다. 특히, 댐퍼(130)는, 클램핑 파이프(120)를 통해 유입되는 작동 유체가 유입 유로(111)의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막는 역할을 한다.

따라서, 작동 유체가 유출입 헤더(110)의 유입 유로(111)로 유입되는 동안 댐퍼(130)를 통해 작동 유체가 유입 유로(111)의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막을 수 있어 이에 따른 충돌소음이 발생되지 않아, 전체적으로 소음을 저감시킬 수 있다. 특히, 댐퍼(130)가 유출입 헤더(110)의 내부에 위치되므로 작동 유체가 댐퍼(130)에 충돌되더라도 그 충돌소음이 유출입 헤더(110)에 의해 대부분 차단되어 전체적으로 소음을 저감시킬 수 있다

이하, 도 3 내지 도 5를 계속 참조하여, 댐퍼(130)에 대해 보다 상세히 설명한다.

댐퍼(130)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 클램핑 파이프(120)에 파지되는 속이 빈 원통 형상의 댐퍼 몸체(131)를 포함할 수 있다. 특히, 댐퍼 몸체(131)는 유입 유로(111)에 가로 질로 놓일 수 있다. 따라서, 유입 유로(111)로 유입된 작동 유체가 댐퍼(130)에 튕겨서 격벽(110a)을 향하더라도 이러한 댐퍼 몸체(131)에 의해 격벽(110a)과의 충돌이 차단시킬 수 있다.

나아가, 도 3에 도시된 바와 같이, 작동 유체의 유동 방향을 기준으로, 댐퍼 몸체(131)의 선단은 개방되고, 댐퍼 몸체(131)의 후단은 닫힌 구조를 가질 수 있다. 따라서, 닫힌 구조를 가진 댐퍼 몸체(131)의 후단에 의해 작동 유체가 유입 유로(111)의 내벽과 충돌되는 현상이 차단될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼(130)는 댐퍼 몸체(131)의 후단에 닫힌 구조를 제공하는 닫힘부(132)를 더 포함할 수 있고, 닫힘부(132)는 작동 유체의 유동 방향과 반대되는 방향으로 그 중심부가 볼록하게 돌출된 형상을 가질 수 있다. 따라서, 작동 유체가 닫힘부(132)의 볼록한 중심에서 방사상으로 갈라지면서 유동 저항이 감소되므로 닫힘부(132)와의 충돌소음을 최소화시킬 수 있다.

또한, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 댐퍼(130)는 댐퍼 몸체(131)의 둘레에 형성되는 복수의 통과공(133)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 댐퍼(130)로 유입되는 작동 유체는 복수의 통과공(133)을 통해 유입 유로(111)의 길이 방향으로 원활하게 유출될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 통과공(133)은, 댐퍼 몸체(131) 중 클램핑 파이프(120)에 파지된 부분과 후단[즉, 닫힘부(132)] 사이에 형성될 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 대향류 열교환기(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 인입 파이프(140)를 더 포함할 수 있다. 인입 파이프(140)는, 작동 유체의 유동 방향을 기준으로 클램핑 파이프(120)의 선단부에 파지되어 이전 사이클로부터 클램핑 파이프(120)로 작동 유체를 안내하는 역할을 한다.

또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 대향류 열교환기(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열교환된 작동 유체가 다음 사이클로 배출되도록 출구부(150)를 더 포함할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대향류 열교환기(100)는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 유출입 헤더(110)와, 클램핑 파이프(120)와, 그리고 댐퍼(130)를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 작동 유체가 유출입 헤더(110)의 유입 유로(111)로 유입되는 동안 댐퍼(130)를 통해 작동 유체가 유입 유로(111)의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막을 수 있어 이에 따른 충돌소음이 발생되지 않아, 전체적으로 소음을 저감시킬 수 있다. 특히, 댐퍼(130)가 유출입 헤더(110)의 내부에 위치되므로 작동 유체가 댐퍼(130)에 충돌되더라도 그 충돌소음이 유출입 헤더(110)에 의해 대부분 차단되어 전체적으로 소음을 저감시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 대향류 열교환기 110: 유출입 헤더
110a: 격벽 111: 유입 유로
112: 배출 유로 120: 클램핑 파이프
130: 댐퍼 131: 댐퍼 몸체
132: 닫힘부 133: 복수의 통과공
140: 인입 파이프 150: 출구부

Claims (7)

1. 격벽을 통해 유입 유로와 배출 유로로 분리되는 유출입 헤더;
   상기 유출입 헤더 중 상기 배출 유로에 인접한 면에 일단부가 관통되게 구비되어 외부에 노출되고 타단부가 상기 격벽에 관통되게 구비되어 상기 유입 유로에 연통되는 클램핑 파이프; 및
   상기 클램핑 파이프에 파지됨과 함께 상기 유출입 헤더의 내부에 구비되어 상기 클램핑 파이프를 통해 유입되는 작동 유체가 상기 유입 유로의 내벽에 직접 충돌되는 것을 막는 댐퍼
   를 포함하는
   대향류 열교환기.
2. 제1항에서,
   상기 댐퍼는,
   상기 클램핑 파이프에 파지되는 속이 빈 원통 형상의 댐퍼 몸체를 포함하고,
   상기 댐퍼 몸체는 상기 유입 유로에 가로 질로 놓이는
   대향류 열교환기.
3. 제2항에서,
   상기 작동 유체의 유동 방향을 기준으로,
   상기 댐퍼 몸체의 선단은 개방되고,
   상기 댐퍼 몸체의 후단은 닫힌 구조를 가지는
   대향류 열교환기.
4. 제3항에서,
   상기 댐퍼는,
   상기 댐퍼 몸체의 후단에 닫힌 구조를 제공하는 닫힘부를 더 포함하고,
   상기 닫힘부는
   상기 작동 유체의 유동 방향과 반대되는 방향으로 그 중심부가 볼록하게 돌출된 형상을 가지는
   대향류 열교환기.
5. 제3항에서,
   상기 댐퍼는,
   상기 댐퍼 몸체의 둘레에 형성되는 복수의 통과공
   을 더 포함하는
   대향류 열교환기.
6. 제5항에서,
   상기 복수의 통과공은,
   상기 댐퍼 몸체 중 상기 클램핑 파이프에 파지된 부분과 상기 후단 사이에 형성되는
   대향류 열교환기.
7. 제1항에서,
   상기 대향류 열교환기는,
   상기 작동 유체의 유동 방향을 기준으로 상기 클램핑 파이프의 선단부에 파지되어 이전 사이클로부터 상기 클램핑 파이프로 작동 유체를 안내하는 인입 파이프
   를 더 포함하는
   대향류 열교환기.

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