WO2010120125A2 - 플레이트 열교환기 - Google Patents

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WO2010120125A2
WO2010120125A2 PCT/KR2010/002323 KR2010002323W WO2010120125A2 WO 2010120125 A2 WO2010120125 A2 WO 2010120125A2 KR 2010002323 W KR2010002323 W KR 2010002323W WO 2010120125 A2 WO2010120125 A2 WO 2010120125A2
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heat exchange
heat exchanger
fluid
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한상철
최신일
김락균
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한국델파이주식회사
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    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits

Definitions

  • the present invention relates to a plate heat exchanger, and more particularly to a plate heat exchanger that can significantly improve the heat exchange efficiency by improving the fluidity of the fluid.
  • a heat exchanger is a device that transfers heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid through a heat transfer wall.
  • a heat exchanger applied to an air conditioning system, a transmission oil cooler, etc. in a vehicle is more likely due to a narrower installation space. It needs to be implemented in a compact size. Accordingly, the plate heat exchanger used in a vehicle has been widely used to realize a more compact size.
  • Such plate heat exchangers include a plurality of heat exchange tubes stacked face to face to form a flow channel between adjacent plates.
  • the flow channel is divided into two or more flow channels through which different media pass. Accordingly, different heat exchange mediums exchange heat through each heat exchange tube while passing through each flow channel.
  • Each plate has an inflow passage and an outflow passage at its end side, and the inflow passage and the outflow passage of each plate are configured to communicate with each other.
  • Inlet and outlet caps are fixed to the inlet and outlet ports of the uppermost plate by brazing.
  • the heat exchange tube of the conventional plate heat exchanger is formed by coupling a pair of plates 1 and 2 with each other, as illustrated in FIG. 8.
  • the plurality of grooves 1a and 2a are embossed so as to extend in an oblique direction to portions of each plate 1 and 2 facing each other, and the pair of plates 1 and 2 are coupled to each other so that the grooves 1a and 2a are Form a flow channel.
  • through-holes 1b and 2b are formed at end portions of the plates 1 and 2 to form inflow passages and outflow passages, respectively.
  • Recesses 1c and 2c are formed around the through holes 1b and 2b, respectively.
  • the fluid in the flow channel is configured to flow through the grooves 1a and 2a of the plates 1 and 2, the flow direction of the fluid flowing along the plates 1 and 2 is specified in one direction. Therefore, the fluid is easily stagnated at the recesses 1c and 2c around the through holes 1b and 2b, so that the fluidity of the fluid is extremely reduced, and the heat exchange efficiency is also lowered due to the decrease in fluidity.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a plate heat exchanger capable of greatly improving heat exchange efficiency by improving fluid flowability.
  • each heat exchange tube is formed by the upper plate and the lower plate are coupled to each other, each heat exchange tube has a first flow channel through which the first fluid flows, A second flow channel through which a second fluid flows is formed between the heat exchange tubes.
  • Each heat exchange tube has an inflow passage and an outlet passage spaced at both ends thereof, and the upper plate has an upper flange protruding from the upper portion of the inflow passage and the outlet passage, and the lower plate has a lower portion of the inflow passage and the outlet passage.
  • a plurality of upper flow grooves extend in an oblique direction on the bottom of the upper plate, a plurality of lower flow grooves extend in an oblique direction on the upper surface of the lower plate, the upper plate and the lower plate is the upper flow groove and the lower flow
  • the grooves are joined to cross each other to form a first flow channel
  • the inflow passage and the outflow passage of the upper plate and the inflow passage and the outflow passage of the lower plate is characterized in that it has a structure to guide the flow direction of the fluid to two or more.
  • the upper flow groove extends around the upper flange of the upper plate, an upper auxiliary groove is formed around the upper flange of the upper plate, and the upper auxiliary groove is formed to cross the upper flow groove.
  • the lower flow groove extends around the lower flange of the lower plate, a lower auxiliary groove is formed around the lower flange of the lower plate, and the lower auxiliary groove is formed to cross the lower flow groove.
  • One or more upper spacer protrusions are formed on an upper surface of the upper plate, and one or more lower spacer protrusions are formed on a lower surface of the lower plate.
  • the upper spacer and the lower spacer are in contact with each other, the through-hole is formed in each contact surface of the upper spacer and the lower spacer is characterized in that the first flow channels of the heat exchange units communicate with each other.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a plate heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a longitudinal section of the plate heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing a state in which the upper and lower plates of the heat exchange tube according to the present invention are separated.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view illustrating an arrow A portion of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a bottom view seen from the arrow C direction of FIG. 4.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view illustrating an arrow B portion of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a bottom view seen from the arrow D direction of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a view showing a heat exchange tube of a plate heat exchanger according to the prior art.
  • FIG. 1 to 7 show a plate heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • the plate heat exchanger of the present invention includes a plurality of heat exchange tubes 10, and a plurality of heat exchange tubes 10 are stacked in the vertical direction.
  • each heat exchange tube 10 has a first flow channel 18 through which a first fluid, such as oil or refrigerant, passes, and each heat exchange tube 10 includes an upper plate 11. ) And the lower plate 12.
  • the upper plate 11 and the lower plate 12 are made of a metal material having excellent thermal conductivity, such as aluminum, and the upper and lower plates 11 and 12 have their edges 11a and 12a bonded to each other through brazing or the like. Can be.
  • a plurality of flow grooves 11b and 12b are formed on surfaces of the upper plate 11 and the lower plate 12 facing each other. That is, a plurality of upper flow grooves 11b are formed on the bottom of the upper plate 11, and a plurality of lower flow grooves 12b are formed on the upper surface of the lower plate 12, and the upper flow of the upper plate 11 is formed.
  • the groove 11b and the lower flow grooves 12b of the lower plate 12 have a structure extending diagonally on a plane.
  • the upper flow groove 11b of the upper plate 11 and the lower flow grooves 12b of the lower plate 12 are coupled to each other by stacking the upper plate 11 and the lower plate 12 so as to cross each other.
  • the first flow channel 18 is formed by the cross-lamination of the upper flow grooves 11b and the lower flow grooves 12b, and the first fluid (eg, oil) is zigzag through the first flow channel 18. It can flow in this way, thereby not only increasing the processing capacity of the first fluid, but also increasing the contact area of the first fluid, thereby improving its heat exchange efficiency.
  • first fluid eg, oil
  • the plurality of flow grooves (11b, 12b) may be formed through the press process such as the upper and lower plates (11, 12) casting or stamping. Due to the flow grooves 11b and 12b, the upper and lower plates 11 and 12 have corrugated structures 13 and 14, and the ridges 13a and 14a are opposite to the flow grooves 11b and 12b. A plurality of valley portions 13b and 14b are formed between the plurality of raised portions 13a and 14a, respectively.
  • each heat exchange tube 10 has an inflow passage 43 at one end thereof and an outlet passage 44 at the other end thereof.
  • the inflow passage 43 and the outflow passage 44 of each heat exchange tube 10 communicate with the first flow channel 18, and the plurality of heat exchange tubes 10 have the inflow passage 43 and the outflow passage 44. Are stacked to communicate with each other.
  • the upper plate 11 has an upper flange 23 protruding upward from the upper portion of the inflow passage 43 and the outflow passage 44
  • the lower plate 12 has the inflow passage 43 and the outflow passage 44. It has a lower flange 24 protruding downward from the bottom of).
  • the upper flange 23 and the lower flange 24 are fitted to each other.
  • the lower flange 24 of the upper heat exchange tube 10 is fitted to the upper flange 23 of the lower heat exchange tube 10 or the lower heat exchanger is attached to the lower flange 24 of the upper heat exchange tube 10. The sealing of the upper flange 23 of the tube 10 can be ensured.
  • the upper flange 23 and the lower flange 24 adjacent to each other may be sealingly coupled through brazing or the like.
  • the inflow passage 43 and the outflow passage 44 of the heat exchange tube 10 are closed with respect to the second flow channel 28.
  • the inlet fitting 25 is coupled to the upper flange 23 on the inlet passage 43 side of the uppermost heat exchange tube 10, and the outlet fitting 26 is attached to the upper flange 23 on the outlet passage 44 side. ) Is combined.
  • the inlet fitting 25 has an opening 25a, and an inlet pipe is connected to the opening 25a.
  • the outflow fitting 26 has an opening 26a, to which the outflow pipe is connected.
  • the upper flow groove (11b) is formed to extend around the upper flange 23 of the upper plate 11
  • the lower flow groove (12b) is formed to extend around the lower flange 24 of the lower plate 12 do.
  • the heat exchange tube 10 is formed in a structure in which the upper flow groove 11b of the upper plate 11 and the lower flow groove 12b of the lower plate 12 cross each other, so that the first flow channel 18 having a cross structure is formed. ). Accordingly, the first fluid flowing into the first flow channel 18 from the inflow passage 43 is zigzag in the upper flow groove 11b of the upper plate 11 and the lower flow groove 12b of the lower plate 12. After flowing in the direction, it flows out through the outflow passage 44.
  • the first fluid flowing around the inflow passage 43 and the outflow passage 44 is individually flown through the upper flow groove 11b and the lower flow groove 12b that cross each other.
  • the first fluid may be stagnant around the inlet passage 43 and the outlet passage 44.
  • the present invention is to guide the first fluid in two or more flow directions (that is, radial) around the inlet passage 43 and the outlet passage 44, thereby preventing the flow of the first fluid stagnated and the first
  • the fluidity of the fluid can be improved.
  • the upper plate 11 forms one or more upper auxiliary grooves 63 around the upper flange 23, and the lower plate 12 has a lower flange 24. It characterized in that to form one or more lower auxiliary groove (64) in the vicinity of.
  • the upper auxiliary groove 63 is formed to intersect at an angle with respect to the upper flow groove 11b of the upper plate 11 through embossing or the like.
  • the upper flow groove 11b of the upper plate 11 is located on the rear surface of the ridge 13a of the corrugated structure 13, and thus the ridge 13a and the upper flow groove 11b.
  • the upper auxiliary groove 63 intersects at a predetermined angle with respect to the ridge 13a.
  • the first fluid around the upper flange 23 of the upper plate 11 has a main flow direction (arrow K direction) flowing through the upper flow groove 11b and rides one or more upper auxiliary grooves 63. It may have one or more secondary flow directions (arrow U direction) flowing.
  • the first fluid flows along the intersecting main flow direction and at least one auxiliary flow direction, that is, radially, so that the first fluid is provided in the entirety of the upper plate 11. It can have a smoother and more uniform flowability over the length.
  • the lower auxiliary groove 64 is formed to intersect at an angle with respect to the lower flow groove 12b of the lower plate 12 through embossing or the like.
  • the lower flow groove 12b of the lower plate 12 is on the rear surface of the ridge 14a of the corrugated structure 14, and the ridge 14a and the lower flow groove 12b are Since it is formed in the same direction, it can be seen that the lower auxiliary groove 64 intersects the raised portion 14a at a predetermined angle. Accordingly, the first fluid around the lower flange 24 of the lower plate 12 has a main flow direction (arrow J direction) flowing through the lower flow groove 12b and rides one or more lower auxiliary grooves 64. It may have one or more secondary flow directions (arrow W direction) flowing.
  • the first fluid flows along the intersecting main flow direction and at least one auxiliary flow direction, ie, radially, so that the first fluid is provided in the entirety of the lower plate 12. It can have a smoother and more uniform flowability over the length.
  • the present invention forms one or more upper auxiliary grooves 63 around the upper flange 23 of the upper plate 11, and also one or more lower auxiliary grooves around the lower flange 24 of the lower plate 12.
  • the first fluid is guided in two or more flow directions around the inflow passage 43 and the outlet passage 44 of the heat exchange tube 10 to prevent the flow of the first fluid from stagnation.
  • the first fluid may be induced to flow uniformly over the entire length of each plate (11, 12). That is, the heat exchange efficiency can be improved by improving the fluidity of the first fluid.
  • a second flow channel 28 through which a second fluid such as cooling water passes is formed between the heat exchange tubes 10 stacked adjacent to each other, and the second flow channel 28 includes a plurality of heat exchange tubes 10. ) Are formed by being spaced apart from each other at regular intervals.
  • a plurality of upper and lower spacers 21 and 22 are separately projected on the upper and lower surfaces of each heat exchange tube 10, that is, on the upper surface of the upper plate 11 and the lower surface of the lower plate 12, respectively.
  • the plurality of upper spacers 21 are formed to be spaced apart from each other at regular intervals on the upper surface of the raised portion 13a of the upper plate 11
  • the plurality of lower spacers 22 is a raised portion of the lower plate 12 14a are formed spaced apart from each other at regular intervals on the bottom surface.
  • the lower spacer protrusion 22 of the upper side heat exchange tube 10 is in contact with the upper spacer protrusion 21 of the lower side heat exchange tube 10, and thus, the plurality of spacer protrusions 21 and 22 in the vertical direction are formed.
  • the separation interval between the heat exchange tubes 10 is increased, thereby greatly increasing the cross-sectional area of the second flow channel 28.
  • the spacers 21 and 22 in contact with each other may be bonded by brazing or the like.
  • the upper and lower spacers 21 and 22 may be positioned to correspond to each other at a point where the upper flow groove 11b and the lower flow groove 12b cross each other to more stably realize the stacking structure.
  • Each of the spacers 21 and 22 may have a cross-sectional structure of any one of a curved cross section and a square cross section such as a trapezoidal cross section, an ellipse or a circle.
  • the upper surface 21a of the upper spacer protrusion 21 adjacent to each other and the bottom surface 22a of the lower spacer protrusion 22 are in airtight contact with each other, whereby the upper and lower plates 11 and 12 are more easily adhered to each other. Can be done.
  • Through holes (21c, 22c) are formed in the bottom surface (22a) of the, respectively, the through holes (21c, 22c) of the separation projections (21, 22) in contact with each other as the first communication of each heat exchange tube (10)
  • the flow channels 18 communicate with each other through the through holes 21c and 22c. Accordingly, the first fluid (eg, oil) in the one side heat exchange tube 10 passes through the through holes 21c and 22c and freely flows into the first flow channel 18 of the adjacent heat exchange tube 10. 1 fluid can be mixed in the entire heat exchange tube 10 has the advantage that the heat exchange efficiency is greatly increased.
  • the upper plate 11 and the lower plate 12 have positioning assembly grooves and assembly protrusions 11c, 12c on one side of each edge 11a, 12a.
  • the upper plate 11 and the lower plate 12 can be easily positioned so that the temporary coupling can be made quickly, and thus the coupling of the upper and lower plates 11 and 12 is very accurate and firm. Can be done.

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Abstract

본 발명은 유체의 유동성을 향상시킴으로써 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 플레이트 열교환기에 관한 것으로, 개시된 본 발명의 플레이트 열교환기는 상하방향으로 적층된 복수의 열교환튜브를 포함하고, 각 열교환튜브는 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 상호 결합됨으로써 형성되며, 상기 각 열교환튜브는 그 내부에 제1유체가 유동하는 제1유동채널을 가지며, 상기 열교환튜브들 사이에는 제2유체가 유동하는 제2유동채널이 형성되며, 상기 각 열교환튜브는 그 양단에 이격된 유입통로 및 유출통로를 가지고, 상기 상부 플레이트는 상기 유입통로 및 유출통로의 상부에서 돌출된 상부 플랜지를 가지며, 상기 하부 플레이트는 상기 유입통로 및 유출통로의 하부에서 돌출된 하부 플랜지를 가지고, 상기 상부 플레이트의 저면에는 복수의 상부 유동홈이 사선방향으로 연장되고, 상기 하부 플레이트의 상면에는 복수의 하부 유동홈이 사선방향으로 연장되며, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트는 상기 상부 유동홈 및 하부 유동홈이 서로 교차하도록 결합됨으로써 제1유동채널을 구성하며, 상기 상부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변과 상기 하부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변에는 유체의 흐름방향을 2 이상으로 유도하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

플레이트 열교환기
본 발명은 플레이트 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 유동성을 향상시킴으로써 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 플레이트 열교환기에 관한 것이다.
열교환기라 함은 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 장치로서, 이러한 열교환기 중에서 차량 내의 공조시스템, 변속기 오일쿨러 등에 적용되는 열교환기는 그 설치공간의 협소화로 인해 보다 컴팩트한 사이즈로 구현될 필요가 있다. 이에 차량에 이용되는 열교환기는 보다 컴팩트한 사이즈를 구현하기 위한 플레이트 열교환기가 널리 사용되고 있다.
이러한 플레이트 열교환기는 인접한 플레이트 사이에 유동채널이 형성되도록 대면하여 적층되는 다수의 열교환튜브를 포함한다. 유동채널은 서로 다른 매체가 통과하는 2 이상의 유동채널로 구분된다. 이에 서로 다른 열교환매체는 각 유동채널을 통과하면서 각 열교환튜브를 통해 열교환한다. 그리고, 각 플레이트는 그 단부 측에 유입통로 및 유출통로를 가지고, 각 플레이트의 유입통로 및 유출통로들은 서로 소통하도록 구성된다. 최상측의 플레이트의 유입포트 및 유출포트에는 유입캡 및 유출캡이 브레이징 등을 통해 고정된다.
한편, 종래의 플레이트 열교환기의 열교환튜브는 도 8에 예시된 바와 같이, 한 쌍의 플레이트(1, 2)들이 서로 결합됨으로써 형성된다. 각 플레이트(1, 2)의 서로 대면하는 부분에 복수의 홈(1a, 2a)이 사선방향으로 연장되도록 엠보싱되며, 한 쌍의 플레이트(1, 2)가 상호 결합됨으로써 홈(1a, 2a)들은 유동채널을 형성한다. 그리고, 각 플레이트(1, 2)의 단부에는 유입통로 및 유출통로를 형성하는 관통공(1b, 2b)이 각각 형성된다. 각 관통공(1b, 2b)의 주변에는 함몰부(1c, 2c)가 각각 형성되어 있다.
이에, 유동채널 내의 유체는 각 플레이트(1, 2)의 홈(1a, 2a)을 타고 유동하도록 구성됨에 따라 각 플레이트(1, 2)를 따라 유동하는 유체의 흐름방향이 하나의 방향으로 특정되어 있으므로, 유체가 관통공(1b, 2b) 주변의 함몰부(1c, 2c)에서 쉽게 정체되어 유체의 유동성이 극히 저하되고, 이러한 유동성 저하로 인해 열교환효율이 또한 낮아지는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 유체의 유동성을 향상시킴으로써 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 플레이트 열교환기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
상하방향으로 적층된 복수의 열교환튜브를 포함하고, 각 열교환튜브는 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 상호 결합됨으로써 형성되며, 상기 각 열교환튜브는 그 내부에 제1유체가 유동하는 제1유동채널을 가지며, 상기 열교환튜브들 사이에는 제2유체가 유동하는 제2유동채널이 형성되며,
상기 각 열교환튜브는 그 양단에 이격된 유입통로 및 유출통로를 가지고, 상기 상부 플레이트는 상기 유입통로 및 유출통로의 상부에서 돌출된 상부 플랜지를 가지며, 상기 하부 플레이트는 상기 유입통로 및 유출통로의 하부에서 돌출된 하부 플랜지를 가지고,
상기 상부 플레이트의 저면에는 복수의 상부 유동홈이 사선방향으로 연장되고, 상기 하부 플레이트의 상면에는 복수의 하부 유동홈이 사선방향으로 연장되며, 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트는 상기 상부 유동홈 및 하부 유동홈이 서로 교차하도록 결합됨으로써 제1유동채널을 구성하며,
상기 상부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변과 상기 하부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변에는 유체의 흐름방향을 2 이상으로 유도하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 유동홈은 상기 상부 플레이트의 상부 플랜지 주변까지 연장되고, 상기 상부 플레이트의 상부 플랜지 주변에는 상부 보조홈이 형성되며, 상기 상부 보조홈은 상기 상부 유동홈과 교차하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 유동홈은 상기 하부 플레이트의 하부 플랜지 주변까지 연장되고, 상기 하부 플레이트의 하부 플랜지 주변에는 하부 보조홈이 형성되고, 상기 하부 보조홈은 상기 하부 유동홈과 교차하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 플레이트의 상면에는 하나 이상의 상부 이격돌기가 형성되고, 상기 하부 플레이트의 저면에는 하나 이상의 하부 이격돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 이격돌기 및 하부 이격돌기는 서로 접촉하고, 상기 상부 이격돌기 및 하부 이격돌기의 각 접촉면에는 관통공이 형성됨으로써 열교환유닛들의 제1유동채널들이 서로 소통하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 상부 플레이트의 상부 플랜지 주변 및/또는 하부 플레이트의 하부 플랜지 주변에 유체의 흐름방향을 2 이상으로 유도하는 구조를 적용함에 따라, 각 열교환튜브의 유입통로 및 유출통로 주변에서 제1유체의 흐름이 정체됨을 방지함과 더불어 제1유체가 각 플레이트의 전체 길이에 대해 균일하게 흐를 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 의해, 제1유체의 유동성이 향상됨으로써 그 열교환효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 열교환기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 열교환기의 길이방향 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 열교환튜브의 상부 및 하부 플레이트가 분리된 상태를 도시한 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 화살표 A부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 화살표 C방향에서 바라본 저면도이다.
도 6은 도 3의 화살표 B부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 화살표 D방향에서 바라본 저면도이다.
도 8은 종래 기술에 따른 플레이트 열교환기의 열교환튜브를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 열교환기를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플레이트 열교환기는 복수의 열교환튜브(10)를 포함하고, 복수의 열교환튜브(10)가 상하방향으로 적층된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 열교환튜브(10)는 그 내부에 오일, 냉매 등과 같은 제1유체가 통과하는 제1유동채널(18)을 가지고, 각 열교환튜브(10)는 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트(12)의 결합에 의해 형성된다. 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트(12)는 알루미늄 등과 같이 열전도성이 우수한 금속 재질로 이루어지고, 상부 및 하부 플레이트(11, 12)는 그 가장자리(11a, 12a)들이 브레이징 등을 통해 상호 접착될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상부 플레이트(11)와 하부 플레이트(12)의 서로 마주보는 면에는 복수의 유동홈(11b, 12b)이 각각 형성된다. 즉, 상부 플레이트(11)의 저면에는 복수의 상부 유동홈(11b)이 형성되고, 하부 플레이트(12)의 상면에는 복수의 하부 유동홈(12b)이 형성되며, 상부 플레이트(11)의 상부 유동홈(11b)과 하부 플레이트(12)의 하부 유동홈(12b)들은 평면상에서 사선방향으로 연장된 구조로 이루어진다. 특히, 상부 플레이트(11)의 상부 유동홈(11b)과 하부 플레이트(12)의 하부 유동홈(12b)들은 서로 교차하도록 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트(12)가 서로 적층되어 결합된다. 이러한 상부 유동홈(11b) 및 하부 유동홈(12b)들의 교차 적층에 의해 제1유동채널(18)이 형성되고, 이러한 제1유동채널(18)을 통해 제1유체(예컨대, 오일)는 지그재그 식으로 유동할 수 있으며, 이에 의해 제1유체의 처리용량을 증대시킬 뿐만 아니라 제1유체의 접촉면적을 넓혀 그 열교환효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 복수의 유동홈(11b, 12b)은 상부 및 하부 플레이트(11, 12)가 주조공정 또는 스탬핑 등과 같은 프레스 공정을 통해 형성될 수 있다. 이러한 유동홈(11b, 12b) 구조에 의해 상부 및 하부 플레이트(11, 12)는 파형구조(13, 14)를 가지고, 각 유동홈(11b, 12b)의 반대측에 융기부(13a, 14a)가 각각 형성되며, 이 복수의 융기부(13a, 14a)들 사이에는 복수의 골부분(13b, 14b)이 각각 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 열교환튜브(10)는 그 일단에 유입통로(43)를 가지고, 그 타단에 유출통로(44)를 가진다. 각 열교환튜브(10)의 유입통로(43) 및 유출통로(44)는 제1유동채널(18)과 소통하고, 복수의 열교환튜브(10)는 그 유입통로(43) 및 유출통로(44)들이 서로 소통되도록 적층된다.
한편, 상부 플레이트(11)는 유입통로(43) 및 유출통로(44)의 상부에서 상향으로 돌출되는 상부 플랜지(23)를 가지고, 하부 플레이트(12)는 유입통로(43) 및 유출통로(44)의 하부에서 하향으로 돌출되는 하부 플랜지(24)를 가진다. 그리고, 상부 플랜지(23) 및 하부 플랜지(24)는 상호 끼움결합된다. 하부측 열교환튜브(10)의 상부 플랜지(23)에 그 상부측 열교환튜브(10)의 하부 플랜지(24)가 끼움결합되거나 상부측 열교환튜브(10)의 하부 플랜지(24)에 그 하부측 열교환튜브(10)의 상부 플랜지(23)가 끼움결합됨으로써 그 밀봉성이 보장될 수 있다. 또한, 서로 인접하는 상부 플랜지(23) 및 하부 플랜지(24)들은 브레이징 등을 통해 밀봉적으로 결합될 수 있다. 이에 의해, 열교환튜브(10)의 유입통로(43) 및 유출통로(44)는 제2유동채널(28)에 대해 밀폐된다.
그리고, 최상측 열교환튜브(10)에서 그 유입통로(43)측의 상부 플랜지(23)에 유입피팅(25)이 결합되고, 유출통로(44)측의 상부 플랜지(23)에는 유출피팅(26)이 결합된다. 유입피팅(25)은 개구(25a)를 가지고, 이 개구(25a)에는 유입파이프가 연결된다. 유출피팅(26)은 개구(26a)를 가지고, 이 개구(26a)에는 유출파이프가 연결된다.
한편, 상부 유동홈(11b)은 상부 플레이트(11)의 상부 플랜지(23) 주변까지 연장되어 형성되고, 하부 유동홈(12b)은 하부 플레이트(12)의 하부 플랜지(24) 주변까지 연장되어 형성된다. 그리고, 열교환튜브(10)는 상부 플레이트(11)의 상부 유동홈(11b) 및 하부 플레이트(12)의 하부 유동홈(12b)이 서로 교차하는 구조로 형성됨으로써 교차구조의 제1유동채널(18)을 형성한다. 이에, 유입통로(43)로부터 제1유동채널(18) 내로 유입되는 제1유체는 상부 플레이트(11)의 상부 유동홈(11b) 및 하부 플레이트(12)의 하부 유동홈(12b)을 타고 지그재그방향으로 유동한 후에 유출통로(44)를 통해 유출된다.
특히, 유입통로(43) 및 유출통로(44) 주변에서 유동하는 제1유체는 교차하는 상부 유동홈(11b) 및 하부 유동홈(12b)을 타고 개별적으로 유동함에 따라 각 열교환튜브(10)의 유입통로(43) 및 유출통로(44) 주변에서 제1유체가 정체될 수 있다. 이에, 본 발명은 유입통로(43) 및 유출통로(44)의 주변에는 제1유체를 2 이상의 흐름방향(즉, 방사형)으로 유도함으로써, 제1유체의 흐름이 정체됨을 방지함과 더불어 제1유체의 유동성을 향상시킬 수 있다.
특히, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 플레이트(11)는 상부 플랜지(23)의 주변에 하나 이상의 상부 보조홈(63)을 형성시키고, 하부 플레이트(12)는 하부 플랜지(24)의 주변에 하나 이상의 하부 보조홈(64)을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 보조홈(63)은 엠보싱 등을 통해 상부 플레이트(11)의 상부 유동홈(11b)에 대해 일정각도로 교차하도록 형성된다.
한편, 도 4 및 도 5에서, 상부 플레이트(11)의 상부 유동홈(11b)은 파형구조(13)의 융기부(13a) 이면에 있고, 이에 따라 융기부(13a)와 상부 유동홈(11b)은 동일방향으로 형성되어 있으므로 상부 보조홈(63)은 융기부(13a)에 대해서도 일정각도로 교차함을 알 수 있다. 이에, 상부 플레이트(11)의 상부 플랜지(23) 주변에서 제1유체는 상부 유동홈(11b)을 타고 흐르는 메인 흐름방향(화살표 K방향)을 가짐과 더불어 하나 이상의 상부 보조홈(63)을 타고 흐르는 하나 이상의 보조 흐름방향(화살표 U방향)을 가질 수 있다. 이에, 상부 플레이트(11)의 상부 플랜지(23) 주변에서 제1유체는 교차하는 메인 흐름방향 및 하나 이상의 보조 흐름방향을 따라 즉, 방사형으로 유동함으로써, 제1유체는 상부 플레이트(11)의 전체길이에 걸쳐 보다 원활하고 균일한 유동성을 가질 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 보조홈(64)은 엠보싱 등을 통해 하부 플레이트(12)의 하부 유동홈(12b)에 대해 일정각도로 교차하도록 형성된다.
한편, 도 6 및 도 7에서, 하부 플레이트(12)의 하부 유동홈(12b)은 파형구조(14)의 융기부(14a) 이면에 있고, 융기부(14a)와 하부 유동홈(12b)은 동일방향으로 형성되어 있으므로, 하부 보조홈(64)은 융기부(14a)에 대해서도 일정각도로 교차함을 알 수 있다. 이에, 하부 플레이트(12)의 하부 플랜지(24) 주변에서 제1유체는 하부 유동홈(12b)을 타고 흐르는 메인 흐름방향(화살표 J방향)을 가짐과 더불어 하나 이상의 하부 보조홈(64)을 타고 흐르는 하나 이상의 보조 흐름방향(화살표 W방향)을 가질 수 있다. 이에, 하부 플레이트(12)의 하부 플랜지(24) 주변에서 제1유체는 교차하는 메인 흐름방향 및 하나 이상의 보조 흐름방향을 따라 즉, 방사형으로 유동함으로써, 제1유체는 하부 플레이트(12)의 전체길이에 걸쳐 보다 원활하고 균일한 유동성을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상부 플레이트(11)의 상부 플랜지(23) 주변에 하나 이상의 상부 보조홈(63)을 형성하고, 또한 하부 플레이트(12)의 하부 플랜지(24) 주변에 하나 이상의 하부 보조홈(64)을 형성함에 따라, 열교환튜브(10)의 유입통로(43) 및 유출통로(44) 주변에서 제1유체를 2 이상의 흐름방향으로 유도함으로써 제1유체의 흐름이 정체됨을 방지함과 더불어 제1유체가 각 플레이트(11, 12)의 전체 길이에 대해 균일하게 흐를 수 있도록 유도할 수 있다. 즉, 제1유체의 유동성이 향상됨으로써 그 열교환효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 서로 인접하여 적층된 열교환튜브(10)들 사이에는 냉각수 등과 같은 제2유체가 통과하는 제2유동채널(28)이 형성되고, 이 제2유동채널(28)은 복수의 열교환튜브(10)들이 서로 일정간격으로 이격됨으로써 형성된다.
이를 위해, 각 열교환튜브(10)의 상면 및 저면에는 즉, 상부 플레이트(11)의 상면 및 하부 플레이트(12)의 저면 각각에는 복수의 상부 및 하부 이격돌기(21, 22)들이 개별적으로 돌출된다. 특히, 복수의 상부 이격돌기(21)는 상부 플레이트(11)의 융기부(13a) 상면에 일정간격으로 서로 이격되어 형성되고, 복수의 하부 이격돌기(22)는 하부 플레이트(12)의 융기부(14a) 저면에 일정간격으로 서로 이격되어 형성된다. 이에, 상부측 열교환튜브(10)의 하부 이격돌기(22)는 그 하부측 열교환튜브(10)의 상부 이격돌기(21)와 접촉하고, 이렇게 상하방향으로 복수의 이격돌기(21, 22)들이 서로 접촉함에 따라 열교환튜브(10)들 사이의 이격 간격이 증가되고, 이에 의해 제2유동채널(28)의 단면적이 대폭 증대된다. 그리고, 서로 접촉하는 이격돌기(21, 22)들은 브레이징 등을 통해 접착될 수도 있다. 상부 및 하부 이격돌기(21, 22)들은 상부 유동홈(11b) 및 하부 유동홈(12b)이 서로 교차하는 지점에 상호 대응되게 위치함으로써 그 적층구조를 더욱 안정적으로 구현할 수 있다.
각 이격돌기(21, 22)들은 사다리꼴 단면, 타원 또는 원형 등과 같은 곡률진 단면, 사각형 단면 중에서 어느 하나의 단면구조를 가질 수 있다. 그리고, 서로 인접하는 상부 이격돌기(21)의 상면(21a) 및 하부 이격돌기(22)의 저면(22a)이 서로 기밀하게 접촉하고, 이에 상부 및 하부 플레이트(11, 12)의 접착이 더욱 용이해질 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 이격돌기(21)와 하부 이격돌기(22)의 접촉면(21a, 22a) 즉, 상부 이격돌기(21)의 상면(21a) 및 하부 이격돌기(22)의 저면(22a)에는 관통공(21c, 22c)이 각각 형성되고, 서로 접촉하는 이격돌기(21, 22)의 관통공(21c, 22c)들이 상호 소통됨에 따라 각 열교환튜브(10)의 제1유동채널(18)은 관통공(21c, 22c)들을 통해 상호 소통된다. 이에, 일측 열교환튜브(10) 내의 제1유체(예컨대, 오일 등)는 관통공(21c, 22c)을 통과하여 인접하는 열교환튜브(10)의 제1유동채널(18) 내로 자유롭게 유동함으로써, 제1유체는 전체 열교환튜브(10) 내에서 섞일 수 있으므로 그 열교환효율이 대폭 증대되는 장점이 있다.
또한, 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트(12)는 각 가장자리(11a, 12a)의 일측에 위치결정용 조립홈 및 조립돌기(11c, 12c)를 가진다. 이에 의해, 상부 플레이트(11) 및 하부 플레이트(12)는 그 위치결정이 용이하여 그 가결합이 신속하게 이루어질 수 있고, 이에 따라 상부 및 하부 플레이트(11, 12)의 결합이 매우 정확하고 견고하게 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 상하방향으로 적층된 복수의 열교환튜브를 포함하고, 각 열교환튜브는 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 상호 결합됨으로써 형성되며, 상기 각 열교환튜브는 그 내부에 제1유체가 유동하는 제1유동채널을 가지며, 상기 열교환튜브들 사이에는 제2유체가 유동하는 제2유동채널이 형성되며,
    상기 각 열교환튜브는 그 양단에 이격된 유입통로 및 유출통로를 가지고, 상기 상부 플레이트는 상기 유입통로 및 유출통로의 상부에서 돌출된 상부 플랜지를 가지며, 상기 하부 플레이트는 상기 유입통로 및 유출통로의 하부에서 돌출된 하부 플랜지를 가지고,
    상기 상부 플레이트의 저면에는 복수의 상부 유동홈이 사선방향으로 연장되고, 상기 하부 플레이트의 상면에는 복수의 하부 유동홈이 사선방향으로 연장되며, 상기 상부 유동홈 및 하부 유동홈이 서로 교차하도록 상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트가 결합됨으로써 각 열교환튜브는 그 내부에 제1유동채널을 구성하며,
    상기 상부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변과 상기 하부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변 중에서 적어도 어느 일측에는 제1유체를 2 이상의 흐름방향으로 유도하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변에서, 상기 제1유체는 상기 상부 플레이트의 상부 유동홈을 따라 흐르는 메인 흐름방향과 상기 메인 흐름방향과 교차하는 하나 이상의 보조 흐름방향을 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 유동홈은 상기 상부 플레이트의 상부 플랜지 주변까지 연장되고, 상기 상부 플레이트의 상부 플랜지 주변에는 하나 이상의 상부 보조홈이 형성되며, 상기 하나 이상의 상부 보조홈은 상기 상부 유동홈과 교차하게 형성되는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 플레이트의 유입통로 및 유출통로 주변에서, 상기 제1유체는 상기 하부 플레이트의 하부 유동홈을 따라 흐르는 메인 흐름방향과 상기 메인 흐름방향과 교차하는 하나 이상의 보조 흐름방향을 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 유동홈은 상기 하부 플레이트의 하부 플랜지 주변까지 연장되고, 상기 하부 플레이트의 하부 플랜지 주변에는 하나 이상의 하부 보조홈이 형성되고, 상기 하나 이상의 하부 보조홈은 상기 하부 유동홈과 교차하게 형성되는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 플레이트의 상면에는 하나 이상의 상부 이격돌기가 형성되고, 상기 하부 플레이트의 저면에는 하나 이상의 하부 이격돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 이격돌기 및 하부 이격돌기는 서로 접촉하고, 상기 상부 이격돌기 및 하부 이격돌기의 각 접촉면에는 관통공이 형성됨으로써 열교환유닛들의 제1유동채널들이 서로 소통하는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트는 각 가장자리의 일측에 위치결정용 조립홈 및 조립돌기를 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열교환기.
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