WO2015105261A1 - 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법 - Google Patents

모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2015105261A1
WO2015105261A1 PCT/KR2014/009015 KR2014009015W WO2015105261A1 WO 2015105261 A1 WO2015105261 A1 WO 2015105261A1 KR 2014009015 W KR2014009015 W KR 2014009015W WO 2015105261 A1 WO2015105261 A1 WO 2015105261A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
micro channel
heat exchanger
header
tube
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/009015
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
전창덕
Original Assignee
한국교통대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국교통대학교 산학협력단 filed Critical 한국교통대학교 산학협력단
Publication of WO2015105261A1 publication Critical patent/WO2015105261A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D7/1692—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0081—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by a single plate-like element ; the conduits for one heat-exchange medium being integrated in one single plate-like element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/106—Particular pattern of flow of the heat exchange media with cross flow

Definitions

  • the present invention relates to a modular heat exchanger and a heat exchange method using the heat exchanger. More specifically, the present invention relates to a modular heat exchanger and a heat exchange method using the heat exchanger, which can dramatically improve the production cost and productivity by expanding and using the basic module of the unit capacity according to the heat exchanger capacity.
  • Plate heat exchangers widely used in refrigeration air conditioning systems, hot water production of boilers, chemical processes, etc. are laminated with a plurality of heat transfer plates that are formed in consideration of the type of fluid, flow path, and strength, so that hot and cold fluids alternately flow between the layers. It is a device that allows the heat exchange between the high temperature fluid and the low temperature fluid passing between the heat transfer plate. That is, two different fluids are separated by the interlayer flow paths between the heat transfer plates and flow in counter flow. The heat exchange is performed while the high and low temperature fluids cross one by one.
  • FIG. 1 shows a front sectional view of a conventional fluid-fluid heat exchanger 1.
  • FIG. 2 shows a front sectional view of a state in which non-drained water is generated in the conventional fluid-fluid heat exchanger 1.
  • a method for changing the heat exchange capacity should be increased or decreased in the horizontal or vertical length of the heat exchanger. Another method is to increase or decrease the number of heat exchanger channels stacked, leaving the width and length of the heat exchanger intact.
  • the production process must be different to produce heat exchangers of different capacities.
  • the time required for vacuum brazing and the welding temperature are inevitably different.
  • the present invention has been derived to solve the above problems, according to an embodiment of the present invention, it is possible to economically expand and adjust the heat exchange capacity of the heat exchanger by various combinations of a plurality of base modules based on the base module. It is an object to provide a modular heat exchanger.
  • the capacity of the heat exchanger can be increased, the flexibility of the production process not only mass production of small parts, but also small quantity production of various types It is an object of the present invention to provide a modular heat exchanger that can secure production costs and reduce production costs, as well as reduce the burden on inventory.
  • a first object of the present invention is a heat exchanger basic module, each of which is assembled with each other and can apply various heat exchange capacities, wherein the plurality of first micro channel tubes are arranged to be spaced apart from each other and the first fluid flows therein. ; An inlet header installed at one end of the plurality of first micro channel pipes and having a first fluid introduced into the first micro channel pipe, and a discharge header installed at the other end of the first micro channel pipe to discharge the first fluid; And a second micro channel pipe installed between the plurality of first micro channel pipes, and having a second fluid flowing therein, wherein the first micro channel pipes and the second micro channel pipes are alternately stacked. It can be achieved as a heat exchanger basic module characterized in that the first fluid and the second fluid is heat exchanged.
  • it may be characterized in that it further comprises side bars provided on both sides of the second micro channel tube.
  • the first micro channel tube includes a first micro tube having a plurality of micro channels through which the first fluid flows, and a plurality of fins provided inside the first micro tube, and the second micro channel.
  • the tube may include a second micro tube having a plurality of micro channels through which the second fluid flows, and a plurality of fins provided inside the second micro tube.
  • it may be characterized in that it further comprises a clad sheet provided between each of the base module and the upper plate and between the base module and the lower plate.
  • a second fluid header tank installed at one end and the other end of the second micro channel tube and having a second fluid inflow part through which a second fluid is introduced and a second fluid discharge part through which the second fluid is discharged. It can be characterized by.
  • the second fluid may further comprise a plurality of baffles provided on one side of the inner surface of the second fluid header tank to flow in a zigzag from the second microchannel tube.
  • the second fluid header tank has a second fluid inflow portion at one side, a second fluid discharge portion at the other side, a plurality of buffles are provided therein, and a first side coupled to one side of the second micro channel tube. And a second side fluid tank coupled to the other side of the second micro channel tube so as to face the fluid tank and the first side fluid tank and having a plurality of buffles therein.
  • a second object of the present invention in the modular heat exchanger, a plurality of first micro channel pipes, which are arranged spaced apart from each other and the first fluid flows therein, are installed at one end of the plurality of first micro channel pipes A first fluid is installed between the inflow header into which the first micro channel pipe flows, the other end of the first micro channel pipe and a discharge header through which the first fluid is discharged, and a plurality of the first micro channel pipes; A plurality of basic modules having a second micro channel tube through which a second fluid flows; And a connection tube connecting the discharge header and the inflow header of the basic module, wherein the basic module can be achieved as a modular heat exchanger, a plurality of which are connected to each other.
  • a second fluid header tank installed at each of both sides of the modular heat exchanger and having a second fluid inflow portion through which the second fluid is introduced and a second fluid discharge portion through which the second fluid is discharged. can do.
  • the second fluid header tank has a second fluid inlet on one side, a second fluid outlet on the other side, a plurality of buffles are provided therein, and a first side fluid coupled to one side of the modular heat exchanger.
  • a second side fluid tank coupled to the other side of the modular heat exchanger to face the tank and the first side fluid tank and having a plurality of buffles therein may be included.
  • the second fluid may alternately flow between the first side fluid tank and the second side fluid tank in a zigzag form at a lower side by a baffle and move to an upper side to be discharged through the second fluid discharge unit.
  • the first fluid is introduced through the inlet header, the first micro-channel tube and the connection tube through the plurality of first micro-channel tube is alternately flow is discharged to the discharge header; And at the same time, a second fluid is introduced through a second fluid inlet provided in the lower side of the first side fluid tank, and the second fluid flows alternately in a zigzag state in the lower side by a baffle and alternately flows through the second microchannel tube.
  • the first fluid and the second fluid is heat exchanged. It can be achieved as a heat exchange method using a modular heat exchanger.
  • the fourth object of the present invention can be achieved as a condenser characterized by having a configuration of a modular heat exchanger according to the aforementioned second object.
  • the fifth object of the present invention can be achieved as an evaporator characterized by having a configuration of a modular heat exchanger according to the aforementioned second object.
  • the capacity of the heat exchanger can be increased, the flexibility of the production process not only mass production of small parts, but also small quantity production of various types As a result, the cost of production can be lowered, and the burden on upgrading can be reduced.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a conventional fluid-fluid heat exchanger
  • FIG. 2 is a front sectional view of a state in which water is not drained in a conventional fluid-fluid heat exchanger
  • FIG. 3 is an exploded plan view of a heat exchanger basic module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a basic micro channel tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a basic micro channel tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of the basic module except the second fluid header tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a basic module excluding the second fluid header tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view of the basic module except for the second fluid header tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a basic module coupled to the second fluid header tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of a modular heat exchanger of the form in which two basic modules are coupled according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a plan view of a modular heat exchanger of the three basic modules combined type according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 illustrates a plan view of a modular heat exchanger in which four basic modules are coupled according to an embodiment of the present invention.
  • Partition part of the flow pipe 30 The first micro channel pipe
  • connection tube 100 modular heat exchanger
  • the configuration and function of the base module 6 for heat exchanger having a unit capacity according to an embodiment of the present invention, and the modular heat exchanger which can have various heat exchange capacities by combining a plurality of the base modules 6 ( The configuration and heat exchange method of 100) will be described.
  • Figure 3 shows an exploded plan view of the heat exchanger base module according to an embodiment of the present invention.
  • the basic module according to the embodiment of the present invention includes a micro channel tube 5, a header, a second fluid header tank 50, and the like.
  • micro-channel tube 5 which is one component in the basic module according to an embodiment of the present invention.
  • 4 shows a cross-sectional view of a basic micro channel tube 5 according to an embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows an exploded perspective view of the micro channel tube 5 in one embodiment of the present invention.
  • the micro-channel tube 5 which is one component of the basic module 6 according to an embodiment of the present invention, a plurality of first fluids in which the first fluid 3 flows therein.
  • the micro channel tube 30 and the second fluid 4 is composed of a plurality of second micro channel tube 40 flowing.
  • the first fluid 3 and the second fluid 4 will flow in a direction perpendicular to each other.
  • first microchannels and three second microchannels are configured and alternately stacked with each other. It is apparent that the number of the first micro channel tube 30 and the second micro channel tube 40 can be variously modified according to the heat exchange capacity (unit capacity) of the basic module required.
  • the first micro channel tube 30 includes a plurality of micro fins 31 inserted into the first micro tube and the first micro tube to widen the heat exchange area, and the second micro channel. It can be seen that the tube 40 is also composed of a plurality of micro fins 42 inserted into the second micro tube and the second micro tube to increase the heat exchange area.
  • the first fluid 3 flows into the first micro channel pipe 30, and the second fluid 4 moves inside the second micro channel pipe 40 in a direction orthogonal to the first fluid 3. It flows and heat-exchanges with the 1st fluid 3.
  • the micro channel tube 5 is configured to further include a top plate provided on the upper side and a lower plate provided on the lower side.
  • a clad sheet is preferably provided between the upper surface and the upper plate of the micro channel tube 5 and between the lower surface and the lower plate of the micro channel tube 5.
  • FIG. 6 is a front view of the basic module excluding the second fluid header tank 50 according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows a plan view of the basic module excluding the second fluid header tank 50 according to an embodiment of the present invention.
  • an inflow header 32 for introducing the first fluid 3 to the inlet end side of the first micro channel tube 30 is installed, and the first micro channel tube ( It can be seen that the discharge header 33 for discharging the first fluid 3 to the discharge end side of the 30 is mounted. Therefore, the first fluid 3 flows into each of the plurality of first micro channel tubes 30 through the inflow header 32, and the first fluid 3 is discharged through the discharge header 33. .
  • the second micro channel pipe in order to prevent the first fluid 3 introduced through the inflow header 32 from being introduced into the second micro channel pipe 40, the second micro channel pipe. It can be seen that both side ends of the 40 are provided with side bars 41.
  • FIG 8 shows a side view of the basic module except for the second fluid header tank 50 according to the embodiment of the present invention.
  • the inflow header 32 is installed at the inflow end side of the first micro channel pipe 30, and a first fluid inflow portion through which the first fluid 3 is introduced is formed, and the discharge header ( 33) is installed at the discharge end side of the first micro channel tube 30, it can be seen that the first fluid discharge portion for discharging the first fluid (3) is formed.
  • an upper plate and a lower plate are provided as upper and lower plates of the micro channel tube 5, respectively, between the upper and upper plates of the micro channel tube 5 and between the lower and lower plates of the micro channel tube 5.
  • the clad sheet is to be provided.
  • each of both sides of the second micro channel tube 40 is provided. Side bar 41 is to be installed.
  • the second fluid header tank 50 for introducing the second fluid 4 into the second micro channel tube 40, inducing a flow, and discharging the fluid is introduced into the second micro channel tube 40. Will be installed.
  • FIG. 9 is a plan view of a basic module to which the second fluid header tank 50 is coupled according to an embodiment of the present invention.
  • the second fluid header tank 50 is installed at one end and the other end of the second micro channel pipe 40, and the second fluid inflow part 53 into which the second fluid 4 flows.
  • the second fluid discharge part 54 through which the second fluid 4 is discharged.
  • a plurality of baffles 51 installed on one side of the inner surface of the second fluid header tank 50 to allow the second fluid 4 to flow in a zigzag form from the second micro channel pipe 40. You can see that this will be installed.
  • the second fluid header tank 50 has a second fluid inflow portion 53 on one side, a second fluid discharge portion 54 on the other side, and at least one baffle 51 therein. Is provided, and includes a first side fluid tank 52 coupled to one side of the second micro channel pipe 40, and further, the second micro channel pipe 40 to face the first side fluid tank 52 The second side fluid tank 55 is coupled to the other side of the at least one baffle 51 is provided therein.
  • the second fluid 4 is introduced into the second micro channel pipe 40 through the second fluid inflow portion 53 of the first side fluid tank 52, and the first side fluid tank 52 is provided. And a second fluid 4 flows in a zigzag form in the second micro channel tube 40 by a baffle 51 installed inside the second side fluid tank 55 and the first fluid 3. After the heat exchange with the second fluid discharge portion 54 formed in the first side fluid tank 52 is discharged.
  • a plurality of base modules 6 are combined by various combinations, so that the heat exchange capacity can be expanded and adjusted as needed economically.
  • FIG. 10 shows a plan view of a modular heat exchanger 100 in which two basic modules 6 are combined according to an embodiment of the present invention.
  • Modular heat exchanger 100 is coupled to the two basic modules 6 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 10, the first basic module 6-1 shown on the left and the right It can be seen that the heat exchange capacity can be expanded by simply coupling the illustrated second basic module 6-2.
  • the coupling method combines the other side of the micro channel tube 5 of the first base module 6-1 and the one side of the micro channel tube 5 of the second base module 6-2. .
  • the discharge header 33-1 of the first basic module 6-1 and the inflow header 32-2 of the second basic module 6-2 are connected to the connection tube 60, and the second side
  • the fluid tank 55 is installed to the other side of the second basic module 6-2.
  • FIG. 11 illustrates a plan view of a modular heat exchanger 100 in which three basic modules are coupled according to an embodiment of the present invention.
  • Modular heat exchanger 100 is coupled to the three basic modules according to an embodiment of the present invention, the first basic module (6-1), the second basic module from left to right on the basis of Figure 11 It can be seen that the heat exchange capacity can be expanded by simply combining the 6-2 and the third basic module 6-3.
  • the coupling method combines the other side of the micro channel tube 5 of the first base module 6-1 with the one side of the micro channel tube 5 of the second base module 6-2, The other side of the micro channel tube 5 of the second base module 6-2 and the one side of the micro channel tube 5 of the second base module 6-2 are coupled.
  • the discharge header 33-1 of the first basic module 6-1 and the inflow header 32-1 of the second basic module 6-2 are connected to the connection tube 60, and the second basic A second side fluid tank 55 connects the discharge header 33-2 of the module 6-2 and the inflow header 32-3 of the third basic module 6-3 with a connecting tube 60. Is installed on the other side of the third basic module (6-3).
  • FIG. 12 illustrates a plan view of a modular heat exchanger 100 in which four basic modules are coupled according to an embodiment of the present invention.
  • Modular heat exchanger 100 is coupled to the four basic modules according to an embodiment of the present invention, the first basic module 6-1, the second basic module from left to right, based on the shown in Figure 12 It can be seen that the heat exchange capacity can be expanded by simply combining (6-2), the third basic module 6-3 and the fourth basic module 6-4.
  • the coupling method includes the other side of the micro channel tube 5 of the first base module 6-1 and the one side of the micro channel tube 5 of the second base module 6-2 and the second side.
  • the other side of the micro channel tube 5 of the base module 6-2 and the one side of the third base module 6-3 and the other side of the micro channel tube 5 of the third base module 6-3 4 Combine one side of the basic module (6-4).
  • the discharge header 33-1 of the first basic module 6-1 and the inflow header 32-2 of the second basic module 6-2 are connected to the connection tube 60, and the second basic The discharge header 33-2 of the module 6-2 and the inflow header 32-3 of the third basic module 6-3 are connected with the connecting tube 60, and the third basic module 6-3 is provided.
  • the discharge header 33-3 and the inflow header 32-4 of the fourth basic module 6-4 are connected to the connecting tube 60, and the second side fluid tank 55 is the fourth basic module. It is installed on the other side of (6-4).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Geometry (AREA)

Abstract

본 발명은 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 열교환기 용량에 따라 단위 용량의 기본 모듈을 확장하여 사용함으로써 생산원가 및 생산성을 획기적으로 개선할 수 있는 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법에 관한 것이다.

Description

모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법
본 발명은 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 열교환기 용량에 따라 단위 용량의 기본 모듈을 확장하여 사용함으로써 생산원가 및 생산성을 획기적으로 개선할 수 있는 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법에 관한 것이다.
냉동 공조 시스템, 보일러의 온수 생산, 화학 공정 등에 널리 사용되는 판형 열교환기는 유체의 종류 및 유로, 강도 등을 고려하여 성형된 다수의 전열판을 적층시켜 그 층간으로 고온 유체와 저온 유체를 교대로 흐르게 하여 전열판 사이를 지나는 고온 유체와 저온 유체 간의 열교환이 이루어지게 하는 장치이다. 즉, 전열판 사이의 층간 유로에 의해 서로 다른 두 종류의 유체가 분리되어 대향류(counter flow)로 흐르게 되는 구조로, 고온과 저온의 유체가 한 층씩 교차되면서 열교환이 이루어지게 된다.
도 1은 종래 유체-유체 열교환기(1)의 정단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 2는 종래 유체-유체 열교환기(1)에서 배수가 안된 물이 생성된 상태의 정단면도를 도시한 것이다.
종래 본 발명자에 의해 출원 등록된 열교환기(등록특허 제0943573호)의 경우 도 1에서 도시된 바와 같이, 열교환기(1)를 냉매-물 열교환 용도로 사용하는 경우 사용을 중지하면, 도 2에 도시된 바와 같이 하부 물탱크 중간부분에 물이 배수되지 못하고 남게 되는 문제가 존재함을 알 수 있다. 따라서 겨울철에 사용하는 경우 배수되지 못한 물이 결빙되어 부피가 팽창하면 열교환기(1)가 손상될 위험성이 존재하였다.
또한 유로1->유로2->유로3->유로4의 방향이 번갈아 하부에서 상부로 상부에서 하부로 향하고 있어 물(또는 2차 유체)을 펌핑하기 위한 소요 동력이 증가하는 단점이 존재하였다.
그리고, 이러한 종래 열교환기의 경우 열교환 용량을 변화시키기 위한 방법으로는 열교환기의 가로 또는 세로 길이를 늘리거나, 줄여야 한다. 다른 방법으로는 열교환기의 가로와 세로 길이는 그대로 두고 적층되는 열교환기 채널의 수를 늘리거나 줄이는 것이다.
일반적으로 용량이 다른 열교환기를 생산하기 위해서는 생산공정이 달라져야 한다. 예를 들어 크기가 작은(용량이 작은) 열교환기의 경우와 크기가 큰(용량이 큰) 열교환기를 생산하는 경우 열교환기의 중량이 다르기 때문에 진공 브레이징에 소요되는 시간과 용접 온도는 다를 수밖에 없다.
따라서, 다품종 소량 생산 시 계속해서 생산 설비의 운전 조건을 바꿔가며 생산해야 하기 때문에, 생산성 저하에 따른 생산 원가 상승이 초래될 수밖에 없다. 이러한 불편함을 덜고, 주문에서 납품까지 소요되는 시간을 줄일 요량으로 제고를 과다하게 보유하는 경우, 제고에 따른 비용이 추가적으로 발생될 수밖에 없는 문제가 존재하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 기본모듈을 기반으로 복수의 기본모듈을 다양하게 조합하여 열교환기의 열교환 용량을 경제적으로 확장, 조절할 수 있는 모듈형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단위용량의 열교환기를 기본모듈로 하여 기본모듈을 확장시킴으로써, 열교환기의 용량증가가 가능하여, 소품종 대량생산 뿐만 아니라, 다품종 소량생산에도 생산 공정의 유연성을 확보할 수 있어 생산원가를 낮출 수 있음은 물론 제고에 대한 부담을 줄일 수 있는 모듈형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1목적은, 각각이 서로 조립되어 다양한 열교환 용량을 적용할 수 있는 열교환기 기본모듈에 있어서, 서로 소정간격 이격되어 배치되며 내부로 제1유체가 유동되는 다수의 제1마이크로 채널관; 다수의 상기 제1마이크로 채널관의 일단에 설치되어 제1유체가 상기 제1마이크로 채널관으로 유입되는 유입헤더와, 상기 제1마이크로 채널관 타단에 설치되어 상기 제1유체가 토출되는 토출헤더; 및 다수의 상기 제1마이크로 채널관 사이에 설치되며, 내부로 제2유체가 유동되는 제2마이크로 채널관;을 포함하고, 상기 제1마이크로 채널관과 상기 제2마이크로 채널관은 서로 번갈아 가며 적층되어 구성되어 상기 제1유체와 상기 제2유체가 열교환되는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈로서 달성될 수 있다.
그리고, 제2마이크로 채널관의 양측에 구비되는 사이드 바를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1마이크로 채널관은 내부로 상기 제1유체가 유동되는 다수의 마이크로 채널을 갖는 제1마이크로 튜브 및 상기 제1마이크로 튜브 내부에 구비되는 다수의 핀을 포함하며, 상기 제2마이크로 채널관은 내부로 상기 제2유체가 유동되는 다수의 마이크로 채널을 갖는 제2마이크로 튜브 및 상기 제2마이크로 튜브 내부에 구비되는 다수의 핀을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상부측에 구비되는 상부판과 하부측에 구비되는 하부판을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 기본 모듈과 상기 상부판 사이 및 상기 기본 모듈과 상기 하부판 사이 각각에 구비되는 크래드 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제2마이크로 채널관의 일단과 타단 각각에 설치되며, 제2유체가 유입되는 제2유체유입부와 상기 제2유체가 토출되는 제2유체토출부를 갖는 제2유체헤더탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2유체가 상기 제2마이크로채널관에서 지그재그로 유동하도록 상기 제2유체헤더탱크 내면 일측에 설치된 다수의 버플을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제2유체헤더탱크는 일측에 제2유체유입부를 갖고, 타측에 제2유체토출부를 가지며, 내부에 다수의 버플이 구비되며, 상기 제2마이크로 채널관의 일측으로 결합되는 제1사이드유체탱크 및 상기 제1사이드유체탱크와 대향되게 상기 제2마이크로 채널관의 타측으로 결합되며 내부에 다수의 버플이 구비되는 제2사이드유체탱크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 모듈형 열교환기에 있어서, 서로 소정간격 이격되어 배치되며 내부로 제1유체가 유동되는 다수의 제1마이크로 채널관, 다수의 상기 제1마이크로 채널관의 일단에 설치되어 제1유체가 상기 제1마이크로 채널관으로 유입되는 유입헤더와, 상기 제1마이크로 채널관 타단에 설치되어 상기 제1유체가 토출되는 토출헤더 및 다수의 상기 제1마이크로 채널관 사이에 설치되며, 내부로 제2유체가 유동되는 제2마이크로 채널관을 구비한 다수의 기본모듈; 및 상기 기본모듈의 상기 토출헤더와 상기 유입헤더를 연결하는 연결튜브;를 포함하고, 상기 기본모듈은 다수가 서로 연결되어 결합되는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기로서 달성될 수 있다.
그리고, 모듈형 열교환기의 양측 각각에 설치되며, 제2유체가 유입되는 제2유체유입부와 상기 제2유체가 토출되는 제2유체토출부를 갖는 제2유체헤더탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2유체헤더탱크는 일측에 제2유체유입부를 갖고, 타측에 제2유체토출부를 가지며, 내부에 다수의 버플이 구비되며, 상기 모듈형 열교환기의 일측으로 결합되는 제1사이드유체탱크 및 상기 제1사이드유체탱크와 대향되게 상기 모듈형 열교환기의 타측으로 결합되며 내부에 다수의 버플이 구비되는 제2사이드유체탱크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제2유체는 버플에 의해 하부측에서 지그재그로 상기 제1사이드 유체탱크와 상기 제2사이드유체탱크를 번갈아가며 유동하며 상부측으로 이동되어 제2유체토출부를 통해 토출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은, 제1유체가 유입헤더를 통해 유입되어, 제1마이크로 채널튜브와 연결튜브를 통해 다수의 제1마이크로 채널튜브를 번갈아가며 유동되어 토출헤더로 토출되는 단계; 및 동시에, 제1사이드유체탱크 하부측에 구비된 제2유체유입부를 통해 제2유체가 유입되고, 상기 제2유체가 버플에 의해 하부측에서 지그재그로 제2마이크로채널관을 번갈아가며 유동하며 상부측으로 이동되어 제2유체토출부를 통해 토출되는 단계;를 포함하고, 상기 토출헤더로 토출되는 단계와 제2유체토출부를 통해 토출되는 단계에서, 상기 제1유체와 상기 제2유체가 열교환되는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기를 이용한 열교환방법으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제4목적은, 앞서 언급한 제2목적에 따른 모듈형 열교환기의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 응축기로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제5목적은, 앞서 언급한 제2목적에 따른 모듈형 열교환기의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 증발기로서 달성될 수 있다.
따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 기본모듈을 기반으로 복수의 기본모듈을 다양하게 조합하여 열교환기의 열교환 용량을 경제적으로 확장, 조절할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단위용량의 열교환기를 기본모듈로 하여 기본모듈을 확장시킴으로써, 열교환기의 용량증가가 가능하여, 소품종 대량생산 뿐만 아니라, 다품종 소량생산에도 생산 공정의 유연성을 확보할 수 있어 생산원가를 낮출 수 있음은 물론 제고에 대한 부담을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 유체-유체 열교환기의 정단면도,
도 2는 종래 유체-유체 열교환기에서 배수가 안된 물이 생성된 상태의 정단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 기본 모듈의 분해 평면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기본 마이크로 채널관의 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기본 마이크로 채널관의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크를 제외한 기본 모듈의 정면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크를 제외한 기본 모듈의 평면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크를 제외한 기본 모듈의 측면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크가 결합된 기본 모듈의 평면도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 2개의 기본모듈이 결합된 형태의 모듈형 열교환기의 평면도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3개의 기본모듈이 결합된 형태의 모듈형 열교환기의 평면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 4개의 기본모듈이 결합된 형태의 모듈형 열교환기의 평면도를 도시한 것이다.
<부호의 설명>
1:종래 유체-유체 열교환기 2:코어부 3:제1유체
4:제2유체 5:마이크로 채널관 6:기본모듈
6-1:제1기본모듈 6-2:제2기본모듈 6-3:제3기본모듈
6-4:제4기본모듈 10:제1유체헤더관 11:제1유체유입구
12:제1유체토출구 13:헤더관의 칸막이부 20:제1유체유동관
21:유동관의 칸막이부 30:제1마이크로 채널관
31:제1마이크로 채널관 핀 32:유입헤더
32-1:제1기본모듈 유입헤더 32-2:제2기본모듈 유입헤더
32-3:제3기본모듈 유입헤더 32-4:제4기본모듈 유입헤더
33:토출헤더 33-1:제1기본모듈 토출헤더
33-2:제2기본모듈 토출헤더 33-3:제3기본모듈 토출헤더
33-4:제4기본모듈 토출헤더 40:제2마이크로 채널관
41:사이드 바 42:제2마이크로 채널관 핀
50:제2유체헤더탱크 51:버플
52:제1사이드유체탱크 53:제2유체유입부
54:제2유체토출부 55:제2사이드유체탱크
60:연결튜브 100:모듈형 열교환기
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 단위 용량의 열교환기용 기본모듈(6)의 구성 및 기능, 그리고, 이러한 다수의 기본모듈(6)들이 조합되어 다양한 열교환 용량을 가질 수 있는 모듈형 열교환기(100)의 구성 및 열교환방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 기본 모듈의 분해 평면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기본 모듈은 전체적으로, 마이크로 채널관(5), 헤더, 제2유체헤더탱크(50) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 기본 모듈에 일구성인 마이크로 채널관(5)에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기본 마이크로 채널관(5)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 마이크로 채널관(5)의 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기본모듈(6)의 일구성인 마이크로 채널관(5)은 내부로 제1유체(3)가 유동되는 다수의 제1마이크로 채널관(30)과 제2유체(4)가 유동되는 다수의 제2마이크로 채널관(40)으로 구성됨을 알 수 있다. 또한, 제1유체(3)와 제2유체(4)는 서로 직교되는 방향으로 유동되게 된다.
본 발명의 구체적실시예에서는 4개의 제1마이크로 채널과과 3개의 제2마이크로 채널과으로 구성되며, 서로 번갈아가며 적층되어 구성되게 된다. 이러한 제1마이크로 채널관(30)과 제2마이크로 채널관(40)의 개수는 요구되는 기본 모듈의 열교환용량(단위 용량)에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 자명하다. 또한, 본 발명의 구체적 실시예에서 제1유체(3)는 냉매를 사용하였고, 제2유체(4)는 물을 사용하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1마이크로 채널관(30)은 제1마이크로 튜브와 제1마이크로 튜브 내에 삽입되어 열교환 면적을 넓혀 주기 위한 다수의 마이크로 핀(31)으로 구성되며, 제2마이크로 채널관(40) 역시 제2마이크로 튜브와 제2마이크로 튜브 내에 삽입되어 열교환 면적을 넓혀 주기 위한 다수의 마이크로 핀(42)으로 구성되게 됨을 알 수 있다.
이러한 제1마이크로 채널관(30) 내부로는 제1유체(3)가 유동되며, 제2유체(4)는 제1유체(3)와 직교되는 방향으로 제2마이크로 채널관(40) 내부를 유동하여, 제1유체(3)와 열교환되게 된다.
또한, 마이크로 채널관(5)은 상부측에 구비되는 상부판과 하부측에 구비되는 하부판을 더 포함하여 구성되게 된다. 그리고, 마이크로 채널관(5)의 상부면과 상부판 사이 그리고, 마이크로 채널관(5)의 하부면과 하부판 사이 각각에는 크래드 시트(clad sheet)가 구비됨이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크(50)를 제외한 기본 모듈의 정면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크(50)를 제외한 기본 모듈의 평면도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1마이크로 채널관(30)의 유입단 측으로는 제1유체(3)가 유입되도록 하는 유입헤더(32)가 장착되게 되고, 제1마이크로 채널관(30)의 토출단 측으로는 제1유체(3)가 토출되도록 하는 토출헤더(33)가 장착되게 됨을 알 수 있다. 따라서, 유입헤더(32)를 통해 제1유체(3)가 다수의 제1마이크로 채널관(30) 각각으로 유입되어 유동되며, 토출헤더(33)를 통해 제1유체(3)가 토출되게 된다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유입헤더(32)를 통해 유입되는 제1유체(3)가 제2마이크로 채널관(40)으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 제2마이크로 채널관(40)의 양측단 각각에 사이드바(41)와 구비되게 됨을 알 수 있다.
그리고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크(50)를 제외한 기본 모듈의 측면도를 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 유입헤더(32)는 제1마이크로 채널관(30)의 유입단측에 설치되며, 제1유체(3)가 유입되는 제1유체유입부가 형성되어지고, 토출헤더(33)는 제1마이크로 채널관(30)의 토출단측에 설치되며, 제1유체(3)가 토출되는 제1유체토출부가 형성되게 됨을 알 수 있다. 그리고, 마이크로 채널관(5)의 상부와 하부 각각으로 상부판과 하부판이 구비되며, 마이크로 채널관(5)의 상부면과 상부판 사이 및 마이크로 채널관(5)의 하부면과 하부판 사이 각각에 크래드 시트가 구비되게 된다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 유입헤더(32)를 통해 제1유체(3)가 제2마이크로 채널관(40)으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 제2마이크로 채널관(40)의 양측 각각에 사이드바(41)가 설치되게 된다.
그리고, 마이크로 채널관(5)의 양측으로는 제2유체(4)를 제2마이크로 채널관(40)의 내부로 유입시키고, 유동을 유도하고, 토출시키기 위한 제2유체헤더탱크(50)가 설치되게 된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2유체헤더탱크(50)가 결합된 기본 모듈의 평면도를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제2유체헤더탱크(50)는 제2마이크로 채널관(40)의 일단과 타단 각각에 설치되며, 제2유체(4)가 유입되는 제2유체유입부(53)와 제2유체(4)가 토출되는 제2유체토출부(54)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2유체(4)가 상기 제2마이크로채널관(40)에서 지그재그로 유동하도록 상기 제2유체헤더탱크(50) 내면 일측에 설치된 다수의 버플(51)이 설치되게 됨을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2유체헤더탱크(50)는, 일측에 제2유체유입부(53)를 갖고, 타측에 제2유체토출부(54)를 가지며, 내부에 적어도 하나의 버플(51)이 구비되며, 제2마이크로 채널관(40)의 일측으로 결합되는 제1사이드유체탱크(52)를 포함하고, 또한, 제1사이드유체탱크(52)와 대향되게 제2마이크로 채널관(40)의 타측으로 결합되며 내부에 적어도 하나의 버플(51)이 구비되는 제2사이드유체탱크(55)를 포함하고 있다.
따라서, 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체유입부(53)를 통해 제2유체(4)가 제2마이크로 채널관(40) 내부로 유입되게 되고, 제1사이드유체탱크(52)와 제2사이드유체탱크(55) 내부에 설치되는 버플(51)(baffle)에 의해 제2유체(4)가 제2마이크로 채널관(40)에서 지그재그 형태로 유동하며, 제1유체(3)와 열교환된 후, 제1사이드유체탱크(52)에 형성된 제2유체토출부(54)를 통해 토출되게 된다.
이러한 기본 모듈의 열교환용량을 기본 단위로 하여, 다수의 기본모듈(6)이 다양한 조합에 의해 결합되어, 경제적으로 필요에 따라 열교환 용량을 확장, 조절할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 2개의 기본모듈(6)이 결합된 형태의 모듈형 열교환기(100)의 평면도를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 2개의 기본모듈(6)이 결합된 모듈형 열교환기(100)는 도 10에 도시된 바와 같이, 좌측에 도시된 제1기본모듈(6-1)과 우측에 도시된 제2기본모듈(6-2)을 간단하게 결합하게 됨으로써 열교환 용량을 확장시킬 수 있게 됨을 알 수 있다. 구체적 실시예에서 결합방법은 제1기본모듈(6-1)의 마이크로 채널관(5)의 타측면과 제2기본모듈(6-2)의 마이크로 채널관(5)의 일측면을 결합시키게 된다.
그리고, 제1기본모듈(6-1)의 토출헤더(33-1)와 제2기본모듈(6-2)의 유입헤더(32-2)를 연결튜브(60)로 연결하고, 제2사이드유체탱크(55)는 제2기본모듈(6-2)의 타측으로 설치되게 된다.
따라서, 제1유체(3)의 유동은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1기본모듈(6-1)에 장착된 제1기본모듈(6-1)의 유입헤더(32-1)를 통해 제1기본모듈(6-1)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입 후, 유동되고, 제1기본모듈(6-1)의 토출헤더(33-1)를 통해 토출되어, 연결튜브(60)를 통해 제2기본모듈(6-2)의 유입헤더(32-2)에 의해 제2기본모듈(6-2)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입된 후, 유동되어 제2기본모듈(6-2)의 토출헤더(33-2) 측으로 토출되게 된다.
동시에, 제2유체(4)의 유동은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1기본모듈(6-1)의 일측면에 설치된 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체유입부(53) 측으로 유입되어 제1기본모듈(6-1)의 제2마이크로 채널관(40)과 제2기본모듈(6-2)의 제2마이크로 채널관(40)을 가로지르며, 버플(51)에 의해 지그재그로 유동하여, 제1유체(3)와 열교환된 후, 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체토출부(54) 측으로 토출되게 된다.
또한, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3개의 기본모듈이 결합된 형태의 모듈형 열교환기(100)의 평면도를 도시한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 3개의 기본모듈이 결합된 모듈형 열교환기(100)는 도 11에 도시된 것을 기준으로, 좌측부터 우측으로 제1기본모듈(6-1), 제2기본모듈(6-2) 및 제3기본모듈(6-3)을 간단하게 결합하게 됨으로써 열교환 용량을 확장시킬 수 있게 됨을 알 수 있다. 구체적 실시예에서 결합방법은 제1기본모듈(6-1)의 마이크로 채널관(5)의 타측면과 제2기본모듈(6-2)의 마이크로 채널관(5)의 일측면을 결합시키고, 제2기본모듈(6-2)의 마이크로 채널관(5)의 타측면과 제2기본모듈(6-2)의 마이크로 채널관(5)의 일측면을 결합시키게 된다.
그리고, 제1기본모듈(6-1)의 토출헤더(33-1)와 제2기본모듈(6-2)의 유입헤더(32-1)를 연결튜브(60)로 연결하고, 제2기본모듈(6-2)의 토출헤더(33-2)와 제3기본모듈(6-3)의 유입헤더(32-3)를 연결튜브(60)로 연결하며, 제2사이드유체탱크(55)는 제3기본모듈(6-3)의 타측면에 설치되게 된다.
따라서, 제1유체(3)의 유동은, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1기본모듈(6-1)에 장착된 제1기본모듈(6-1)의 유입헤더(32-1)를 통해 제1기본모듈(6-1)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입 후, 유동되고, 제1기본모듈(6-1)의 토출헤더(33-1)를 통해 토출되어, 연결튜브(60)를 통해 제2기본모듈(6-2)의 유입헤더(32-2)에 의해 제2기본모듈(6-2)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입된 후, 유동되어 제2기본모듈(6-2)의 토출헤더(33-2) 측으로 토출되어, 연결튜브(60)와 제3기본모듈(6-3)의 유입헤더(32-3)를 통해 제3기본모듈(6-3)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입되어 유동된 후, 제3기본모듈(6-3)의 토출헤더(33-3)를 통해 토출되게 된다.
동시에, 제2유체(4)의 유동은, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1기본모듈(6-1)의 일측면에 설치된 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체유입부(53) 측으로 유입되어 제1기본모듈(6-1)의 제2마이크로 채널관(40)과 제2기본모듈(6-2)의 제2마이크로 채널관(40)과 제3기본모듈(6-3)의 제2마이크로 채널관(40)을 가로지르며, 버플(51)에 의해 지그재그로 유동하여, 제1유체(3)와 열교환된 후, 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체토출부(54) 측으로 토출되게 된다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 4개의 기본모듈이 결합된 형태의 모듈형 열교환기(100)의 평면도를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 4개의 기본모듈이 결합된 모듈형 열교환기(100)는 도 12에 도시된 것을 기준으로, 좌측부터 우측으로 제1기본모듈(6-1), 제2기본모듈(6-2), 제3기본모듈(6-3) 및 제4기본모듈(6-4)을 간단하게 결합하게 됨으로써 열교환 용량을 확장시킬 수 있게 됨을 알 수 있다. 구체적 실시예에서 결합방법은 제1기본모듈(6-1)의 마이크로 채널관(5)의 타측면과 제2기본모듈(6-2)의 마이크로 채널관(5)의 일측면 그리고, 제2기본모듈(6-2)의 마이크로 채널관(5) 타측면과 제3기본모듈(6-3)의 일측면 및 제3기본모듈(6-3)의 마이크로 채널관(5) 타측면과 제4기본모듈(6-4)의 일측면을 결합시키게 된다.
그리고, 제1기본모듈(6-1)의 토출헤더(33-1)와 제2기본모듈(6-2)의 유입헤더(32-2)를 연결튜브(60)로 연결하고, 제2기본모듈(6-2)의 토출헤더(33-2)와 제3기본모듈(6-3)의 유입헤더(32-3)를 연결튜브(60)로 연결하며, 제3기본모듈(6-3)의 토출헤더(33-3)와 제4기본모듈(6-4)의 유입헤더(32-4)를 연결튜브(60)로 연결하고, 제2사이드유체탱크(55)는 제4기본모듈(6-4)의 타측면으로 설치되게 된다.
따라서, 제1유체(3)의 유동은, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1기본모듈(6-1)에 장착된 제1기본모듈(6-1)의 유입헤더(32-1)를 통해 제1기본모듈(6-1)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입 후, 유동되고, 제1기본모듈(6-1)의 토출헤더(33-1)를 통해 토출되어, 연결튜브(60)를 통해 제2기본모듈(6-2)의 유입헤더(32-2)에 의해 제2기본모듈(6-2)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입된 후, 유동되어 제2기본모듈(6-2)의 토출헤더(33-2) 측으로 토출되며, 연결튜브(60)를 통해 제3기본모듈(6-3)의 유입헤더(32-3)에 의해 제3기본모듈(6-3)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입된 후, 유동되어 제3기본모듈(6-3)의 토출헤더(33-3) 측으로 토출되고, 연결튜브(60)를 통해 제4기본모듈(6-4)의 유입헤더(32-4)에 의해 제4기본모듈(6-4)의 제1마이크로 채널관(30)으로 유입된 후, 유동되어 제4기본모듈(6-4)의 토출헤더(33-4) 측으로 토출되게 된다.
동시에, 제2유체(4)의 유동은, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1기본모듈(6-1)의 일측면에 설치된 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체유입부(53) 측으로 유입되어 제1기본모듈(6-1)의 제2마이크로 채널관(40)과 제2기본모듈(6-2)의 제2마이크로 채널관(40)과 제3기본모듈(6-3)의 제2마이크로 채널관(40)과 제4기본모듈(6-4)의 제2마이크로 채널관(40)을 가로지르며, 버플(51)에 의해 지그재그로 유동하여, 제1유체(3)와 열교환된 후, 제1사이드유체탱크(52)의 제2유체토출부(54) 측으로 토출되게 된다.

Claims (15)

  1. 각각이 서로 조립되어 다양한 열교환 용량을 적용할 수 있는 열교환기 기본모듈에 있어서,
    서로 소정간격 이격되어 배치되며 내부로 제1유체가 유동되는 다수의 제1마이크로 채널관;
    다수의 상기 제1마이크로 채널관의 일단에 설치되어 제1유체가 상기 제1마이크로 채널관으로 유입되는 유입헤더와, 상기 제1마이크로 채널관 타단에 설치되어 상기 제1유체가 토출되는 토출헤더; 및
    다수의 상기 제1마이크로 채널관 사이에 설치되며, 내부로 제2유체가 유동되는 제2마이크로 채널관;을 포함하고, 상기 제1마이크로 채널관과 상기 제2마이크로 채널관은 서로 번갈아 가며 적층되어 구성되어 상기 제1유체와 상기 제2유체가 열교환되는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2마이크로 채널관의 양측에 구비되는 사이드 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1마이크로 채널관은 내부로 상기 제1유체가 유동되는 다수의 마이크로 채널을 갖는 제1마이크로 튜브 및 상기 제1마이크로 튜브 내부에 구비되는 다수의 핀을 포함하며,
    상기 제2마이크로 채널관은 내부로 상기 제2유체가 유동되는 다수의 마이크로 채널을 갖는 제2마이크로 튜브 및 상기 제2마이크로 튜브 내부에 구비되는 다수의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상부측에 구비되는 상부판과 하부측에 구비되는 하부판을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    기본 모듈과 상기 상부판 사이 및 상기 기본 모듈과 상기 하부판 사이 각각에 구비되는 크래드 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제2마이크로 채널관의 일단과 타단 각각에 설치되며, 제2유체가 유입되는 제2유체유입부와 상기 제2유체가 토출되는 제2유체토출부를 갖는 제2유체헤더탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2유체가 상기 제2마이크로채널관에서 지그재그로 유동하도록 상기 제2유체헤더탱크 내면 일측에 설치된 다수의 버플을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2유체헤더탱크는
    일측에 제2유체유입부를 갖고, 타측에 제2유체토출부를 가지며, 내부에 다수의 버플이 구비되며, 상기 제2마이크로 채널관의 일측으로 결합되는 제1사이드유체탱크 및 상기 제1사이드유체탱크와 대향되게 상기 제2마이크로 채널관의 타측으로 결합되며 내부에 다수의 버플이 구비되는 제2사이드유체탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 기본모듈.
  9. 모듈형 열교환기에 있어서,
    서로 소정간격 이격되어 배치되며 내부로 제1유체가 유동되는 다수의 제1마이크로 채널관, 다수의 상기 제1마이크로 채널관의 일단에 설치되어 제1유체가 상기 제1마이크로 채널관으로 유입되는 유입헤더와, 상기 제1마이크로 채널관 타단에 설치되어 상기 제1유체가 토출되는 토출헤더 및 다수의 상기 제1마이크로 채널관 사이에 설치되며, 내부로 제2유체가 유동되는 제2마이크로 채널관을 구비한 다수의 기본모듈; 및
    상기 기본모듈의 상기 토출헤더와 상기 유입헤더를 연결하는 연결튜브;를 포함하고, 상기 기본모듈은 다수가 서로 연결되어 결합되는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기.
  10. 제 9항에 있어서,
    모듈형 열교환기의 양측 각각에 설치되며, 제2유체가 유입되는 제2유체유입부와 상기 제2유체가 토출되는 제2유체토출부를 갖는 제2유체헤더탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2유체헤더탱크는
    일측에 제2유체유입부를 갖고, 타측에 제2유체토출부를 가지며, 내부에 다수의 버플이 구비되며, 상기 모듈형 열교환기의 일측으로 결합되는 제1사이드유체탱크 및 상기 제1사이드유체탱크와 대향되게 상기 모듈형 열교환기의 타측으로 결합되며 내부에 다수의 버플이 구비되는 제2사이드유체탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제2유체는 버플에 의해 하부측에서 지그재그로 상기 제1사이드 유체탱크와 상기 제2사이드유체탱크를 번갈아가며 유동하며 상부측으로 이동되어 제2유체토출부를 통해 토출되는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기.
  13. 제1유체가 유입헤더를 통해 유입되어, 제1마이크로 채널튜브와 연결튜브를 통해 다수의 제1마이크로 채널튜브를 번갈아가며 유동되어 토출헤더로 토출되는 단계; 및
    동시에, 제1사이드유체탱크 하부측에 구비된 제2유체유입부를 통해 제2유체가 유입되고, 상기 제2유체가 버플에 의해 하부측에서 지그재그로 제2마이크로채널관을 번갈아가며 유동하며 상부측으로 이동되어 제2유체토출부를 통해 토출되는 단계;를 포함하고,
    상기 토출헤더로 토출되는 단계와 제2유체토출부를 통해 토출되는 단계에서, 상기 제1유체와 상기 제2유체가 열교환되는 것을 특징으로 하는 모듈형 열교환기를 이용한 열교환방법.
  14. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 모듈형 열교환기의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 응축기.
  15. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 모듈형 열교환기의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 증발기.
PCT/KR2014/009015 2014-01-07 2014-09-26 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법 WO2015105261A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140001874A KR101542681B1 (ko) 2014-01-07 2014-01-07 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법
KR10-2014-0001874 2014-01-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015105261A1 true WO2015105261A1 (ko) 2015-07-16

Family

ID=53524065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/009015 WO2015105261A1 (ko) 2014-01-07 2014-09-26 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101542681B1 (ko)
WO (1) WO2015105261A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106546115A (zh) * 2016-10-19 2017-03-29 华东理工大学 一种具有内插支撑物的板式换热器
US10782074B2 (en) 2017-10-20 2020-09-22 Api Heat Transfer, Inc. Heat exchanger with a cooling medium bar
CN112563225A (zh) * 2020-12-11 2021-03-26 广东省科学院半导体研究所 一种微通道相变散热装置及其散热方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102196660B1 (ko) * 2019-01-14 2020-12-30 한국원자력연구원 소듐냉각고속로용 증기발생기 모듈 및 그의 증기발생기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000074798A (ko) * 1999-05-26 2000-12-15 황해웅 저온배기가스 폐열회수용 모듈형 응축 열교환기
JP2007139406A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Hamilton Sundstrand Corp 熱交換器コアアッセンブリ
KR100943573B1 (ko) * 2009-08-18 2010-02-23 충주대학교 산학협력단 열교환기
KR20120027582A (ko) * 2010-09-13 2012-03-22 주식회사 와이제이씨 교차 형식의 세라믹 열교환기 모듈 및 이를 이용한 열교환기 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000074798A (ko) * 1999-05-26 2000-12-15 황해웅 저온배기가스 폐열회수용 모듈형 응축 열교환기
JP2007139406A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Hamilton Sundstrand Corp 熱交換器コアアッセンブリ
KR100943573B1 (ko) * 2009-08-18 2010-02-23 충주대학교 산학협력단 열교환기
KR20120027582A (ko) * 2010-09-13 2012-03-22 주식회사 와이제이씨 교차 형식의 세라믹 열교환기 모듈 및 이를 이용한 열교환기 시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106546115A (zh) * 2016-10-19 2017-03-29 华东理工大学 一种具有内插支撑物的板式换热器
CN106546115B (zh) * 2016-10-19 2019-05-24 华东理工大学 一种具有内插支撑物的板式换热器
US10782074B2 (en) 2017-10-20 2020-09-22 Api Heat Transfer, Inc. Heat exchanger with a cooling medium bar
CN112563225A (zh) * 2020-12-11 2021-03-26 广东省科学院半导体研究所 一种微通道相变散热装置及其散热方法
CN112563225B (zh) * 2020-12-11 2022-09-16 广东省科学院半导体研究所 一种微通道相变散热装置及其散热方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101542681B1 (ko) 2015-08-06
KR20150081904A (ko) 2015-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7640970B2 (en) Evaporator using micro-channel tubes
WO2015009028A1 (en) Heat exchanger
WO2015105261A1 (ko) 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법
KR20170012878A (ko) 열교환기
US20060054310A1 (en) Evaporator using micro-channel tubes
US6286590B1 (en) Heat exchanger with flat tubes of two columns
US20100107683A1 (en) Dual-circuit chiller with two-pass heat exchanger in a series counterflow arrangement
EP3290851B1 (en) Layered header, heat exchanger, and air conditioner
WO2017200362A1 (en) Double tube for heat-exchange
WO2020022738A1 (en) Integrated liquid air cooled condenser and low temperature radiator
WO2012002698A2 (ko) 열교환기
US20140374072A1 (en) Kit for a heat exchanger, a heat exchanger core, and heat exchanger
WO2016148508A1 (ko) 자동차용 열교환기
WO2015046660A1 (ko) 열교환기 및 그 제조방법과 그 제어방법
WO2023208129A1 (zh) 微通道换热器组及具有其的空调系统
CN107367092A (zh) 换热器及具有其的冷水机组
CN100533046C (zh) 用于热交换器的板
WO2021082618A1 (zh) 换热器
CN106168421B (zh) 换热器及具有其的空调器
CN211600898U (zh) 用于天井机的换热器和天井机
CN103776282A (zh) 换热器
CN211575953U (zh) 一种紧凑型板式换热器
CN109489443B (zh) 一种水冷冷凝器
WO2024136093A1 (ko) 열교환기
WO2018133623A1 (zh) 换热器组件

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14878254

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14878254

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1