WO2022177240A1 - 열교환기 - Google Patents

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WO2022177240A1
WO2022177240A1 PCT/KR2022/002129 KR2022002129W WO2022177240A1 WO 2022177240 A1 WO2022177240 A1 WO 2022177240A1 KR 2022002129 W KR2022002129 W KR 2022002129W WO 2022177240 A1 WO2022177240 A1 WO 2022177240A1
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heat dissipation
dissipation fin
incision
heat exchanger
plate
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PCT/KR2022/002129
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French (fr)
Inventor
신성홍
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한온시스템 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, to a heat exchanger having a bypass flow path to prevent pressure loss of a fluid flowing inside a plate.
  • a heat exchanger is a device designed to exchange heat between two or more fluids is called a heat exchanger.
  • the heat exchanger is used to exchange heat of different fluids for the purpose of cooling or heating the fluid, and is typically applied to a vehicle air conditioning system, a refrigerator, an air conditioner, and the like.
  • a plate heat exchanger applied to a vehicle heating and cooling system forms a passage between plates having a certain thickness so that a fluid flows, and a plurality of plates are arranged at regular intervals so that different fluids flow one by one in the passage between them. characterized.
  • the water-cooled condenser 1 which is one of the heat exchangers, is formed by stacking a plurality of plates 10 to form a flow part through which a fluid flows. can be done
  • the fluid inlet and outlet have a first fluid inlet 11 , a first fluid outlet 12 , and a second fluid It may include an inlet 21 and a second fluid outlet 22 .
  • a first pressure reinforcing structure 41 and a second pressure reinforcing structure 42 may be provided in an area adjacent to the fluid input/output unit.
  • the heat exchange unit may include a plate 51 and a chevron unit 50 that heat-exchanges with a flowing fluid to radiate heat of the fluid.
  • the conventional plate heat exchanger uses a heat dissipation member such as a chevron unit or a heat dissipation fin to dissipate the heat of the fluid flowing between the plates.
  • a heat dissipation member such as a chevron unit or a heat dissipation fin to dissipate the heat of the fluid flowing between the plates.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger capable of preventing the pressure loss of a fluid flowing inside the stacked plates by cutting a partial region of the heat dissipation fins inserted into the stacked plates. There is this.
  • the heat exchanger according to the present invention includes a plate having an inlet through which a fluid is introduced and an outlet through which the fluid is discharged, and a heat dissipation fin inserted between a pair of the plates, wherein the inlet and the outlet are located on one side in the width direction of the plate. It is formed, and is formed to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the plate, the heat dissipation fin includes a heat dissipation fin non-formed portion formed on the other side in the width direction of the plate, and a plurality of the plates are stacked to form a heat exchanger core.
  • the non-formed portion of the heat dissipation fin may be formed by cutting a portion of the heat dissipation fin.
  • the plate includes a first joint having a periphery protruding upward and a second joint having a perimeter protruding upward, and the first joint and the second joint are located on the other side in the width direction of the plate. It may be formed to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the plate.
  • the heat dissipation fin may have holes corresponding to the inlet, the outlet, the first joint, and the second joint, and be seated on the upper surface of the plate.
  • the heat dissipation fin unformed portion may be formed within a distance range between the outer diameter of the first joint and the maximum outer diameter of the second joint, and may be located at an edge of the heat dissipation fin.
  • the heat dissipation fin non-formed portion may be formed to include a point that is the farthest from the inlet and the outlet at the same time.
  • the incision starting point is located at a point corresponding to the outer diameter range of the first junction hole in the non-radiation fin portion, and the outer diameter range may have an outer diameter in a direction parallel to the direction from one side of the plate to the other side of the plate.
  • the incision end point is located at a point corresponding to the outer diameter range of the second joint of the non-radiation fin portion, and the outer diameter range may have an outer diameter in a direction parallel to the direction from one side of the plate to the other side of the plate.
  • the heat dissipation fin non-formed portion may have a width of 1 to 1.5 mm inward from the edge of the heat dissipation fin.
  • the incision width of the central portion of the non-heat dissipation fin portion may be greater than the incision width of the incision start point and the incision end point.
  • the incision width of the incision starting point and the incision width of the incision end point of the non-heat dissipation fin portion may be different from each other.
  • the incision width of the non-heat dissipation fin portion may increase from the incision start point to the incision end point.
  • the incision width of the non-heat dissipation fin portion may decrease from the cutting start point to the cutting end point.
  • cooling water flows to the heat exchanger core
  • the heat exchanger may further include a receiver dryer and a connector connecting the heat exchanger core and the receiver dryer.
  • the heat exchanger according to the present invention maintains the heat dissipation performance of the fluid flowing through the space formed by stacking a pair of plates to the maximum, but the flow path of the fluid is increased by the shape of the heat dissipation fin so that the pressure is increased It has the effect of minimizing the loss.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a conventional water-cooled condenser
  • FIG. 2 is a perspective view of a conventional heat exchanger plate
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a laminated plate and a heat dissipation fin according to the present invention
  • Figure 4 is a plan view of the first embodiment combining the plate and the heat dissipation fin according to the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a first embodiment of a plate and a heat dissipation fin according to the present invention
  • FIG. 6 is a plan view of a second embodiment coupling plate and heat dissipation fins according to the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a plate and a heat dissipation fin third and fourth embodiments combined according to the present invention.
  • Figure 8 is a plate and heat dissipation fins according to the present invention fifth and sixth embodiments combined plan view
  • FIG. 9 is a perspective view of a water-cooled condenser according to the present invention.
  • the heat exchanger includes a plate 100 and a pair of plates 100a and 100b having an inlet 110 through which a fluid is introduced and an outlet 120 through which the fluid is discharged. ), and the inlet 110 and the outlet 120 are formed on one side in the width direction of the plate 100, and are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the plate 100. formed, and the heat dissipation fin 200 includes a heat dissipation fin non-formed portion 210 formed on the other side in the width direction of the plate 100, and a plurality of the plates 100 are stacked to form a heat exchanger core.
  • Oil or coolant may be applied to the fluid flowing in the space between the pair of plates 100a and 100b stacked, but the type of fluid is not limited.
  • the fluid may be introduced into the inlet 110 , flow through a space between the pair of plates 100a and 100b , and discharged through the outlet 120 .
  • a partition wall is formed around the plate 100 to prevent the fluid from flowing out of the plate 100 .
  • the heat dissipation fin 200 has a structure consisting of a structure that is horizontal to the direction of movement of the fluid and a structure that is perpendicular to a structure composite and repeating, and the heat dissipation effect of the fluid flowing through the space between the pair of plates 100a and 100b. elevate
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 is preferably formed on the other side of the plate 100 in the width direction by cutting a portion of the heat dissipation fin 200 .
  • the plate 100 includes a first junction hole 130 with a periphery protruding upward and a second junction hole 140 with a perimeter protruding upward, and the first junction hole 130 and The second joint 140 may be formed on the other side in the width direction of the plate 100 to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the plate 100 .
  • the second junction 140 of the upper plate 100b is positioned above the inlet 110 of the lower plate 100b as shown in FIG. 4, and the lower plate 100b
  • the first junction 130 of the upper plate 100b is positioned on the outlet 120
  • the outlet 120 of the upper plate 100b is positioned on the first junction 130 of the lower plate 100b.
  • the inlet 110 of the upper plate 100b is positioned on the second joint 140 of the lower plate 100b.
  • the first junction 130 and the second junction 140 protrude around the inlet 110 and the outlet 120, respectively. ) and physically separated from the space between the pair of plates 100a and 100b.
  • the heat dissipation fin 200 is inserted into the space between the pair of the plates 100a and 100b so that the position is fixed.
  • holes 220 corresponding to the inlet 110, the outlet 120, the first junction 130 and the second junction 140 are formed, and the It may be seated on the upper surface of the plate 100 . That is, the heat dissipation fin 200 is seated on the upper surface of the plate 100 , the inlet 110 , the outlet 120 , the first junction 130 and the second junction 140 formed in the plate 100 . ) is formed in the size and position corresponding to the hole 220, minimizing the flow obstruction of the fluid, increasing the heat dissipation performance of the fluid over the entire surface, and preventing the coupling force between the pair of plates 100a and 100b from being lowered can do.
  • the fluid may have a pressure loss caused by a longer moving distance due to the shape of the heat dissipation fin 200 formed in a structure perpendicular to the moving direction. Therefore, in order to minimize the pressure loss, the heat dissipation fin 200 according to the present invention includes the non-heat dissipation fin portion 210 so as to be able to move toward the outlet 120 without resistance by bypassing the fluid.
  • the heat dissipation fin non-formed part 210 is a configuration in which a portion of the heat dissipation fin 200 is cut, and a part of the heat dissipation fin 200 is cut or in a direction perpendicular to the surface direction of the heat dissipation fin 200 . It refers to a space in which the heat dissipation fin 200 is not formed by bending (banding).
  • the heat exchanger according to the present invention maintains the heat dissipation performance of the fluid flowing through the space formed by stacking a pair of plates 100a and 100b to the maximum, but the movement path of the fluid is determined by the shape of the heat dissipation fin 200 . There is an effect that can minimize the pressure loss by increasing.
  • a straight line connecting the center of the inlet 110 and the center of the outlet 120, the center of the first junction 130, and the center of the second junction 140 It may be characterized in that the straight lines connecting the are parallel to each other. That is, the center of the inlet 110 and the center of the outlet 120 are located on the same straight line, and the center of the first junction 130 and the center of the second junction 140 are also on the same straight line. It is preferable that the two straight lines are parallel to each other, and the two straight lines are parallel to the other side from one side of the plate 100 .
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 is formed within a distance range between the maximum of the outer diameter of the first junction hole 130 and the outer diameter of the second junction hole 140 , and is located at the edge of the heat dissipation fin 200 .
  • both ends (cutting start point and cut end point) of the heat dissipation fin non-formed portion 210 are located within a distance range between the maximum of the outer diameter of the first joint 130 and the outer diameter of the second joint 140 , respectively. It may be located at the edge of the heat dissipation fin 200 , that is, the edge.
  • the edge of the heat dissipation fin 200 is a region where the flow obstruction of the fluid due to the heat dissipation fin 200 is the lowest and the flow velocity of the fluid is the fastest, the heat dissipation fin is not formed at the edge of the heat dissipation fin 200 210)
  • the heat dissipation fin is not formed at the edge of the heat dissipation fin 200 210)
  • the heat dissipation fin non-formed part 210 may include a point that is the farthest from the inlet 110 and the outlet 120 at the same time. That is, at the point where the distance between the inlet 110 and the outlet 120 on the heat dissipation fin 200 is the furthest, that is, the protrusion of the first junction 130 and the protrusion of the second junction 140 .
  • the incision starting point S is located at a point corresponding to the outer diameter range A of the first joint 130 , and the outer diameter range A is the plate
  • An outer diameter in a direction parallel to the direction of the other side from one side of (100) may be applied.
  • the incision end point (E) is located at a point corresponding to the outer diameter range (A) of the second junction hole (140) in the non-radiation fin portion (210), and the outer diameter range (A) is the plate (100).
  • An outer diameter in a direction parallel to the direction of the other side from one side may be applied.
  • the incision starting point S on the side of the first junction 130 within the outer diameter range A is 22.4 mm
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 is the first joint 130 . It may be formed over a range between the shortest distance between and the second junction 140 .
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 may have a width of 1 to 1.5 mm inward from the edge of the heat dissipation fin 200 .
  • the pressure loss (dP) is the pressure difference between the inlet 110 and the outlet 120 of the fluid passing through the plate 100
  • the heat transfer coefficient (h) is the heat transfer coefficient of performance of the heat exchanger including the plate 100 can be applied. have.
  • the incision width (B) When the incision width (B) is 1.5mm, the pressure loss is improved by more than 30% compared to 0.5mm, and the heat transfer coefficient is reduced by about 5%. As the pressure loss is improved by 30%, the lowering of the heat transfer coefficient can be attenuated due to the effect of increasing the flow rate. At 2.5mm incision width (B), as the heat transfer coefficient decreases significantly, in consideration of pressure loss and heat transfer coefficient as well as durability of the heat dissipation fin 200 and plate 100, the incision width (B) is at a level of 1.0 to 1.5 mm This is preferable.
  • the incision width B of the central portion C may be greater than the incision width B of the incision start point S and the incision end point E of the non-heat dissipation fin portion 210 . That is, the incision width (B) of the incision starting point (S) and the incision width (B) of the incision end point (E) of the heat dissipation fin non-formed portion 210 are larger than the incision width (B) of the central portion (C).
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 may have a step difference as shown in FIG. 7 , or may have an arc shape, although not shown.
  • the incision width B of the incision start point S and the incision width B of the incision end point E may be different from each other. That is, the shape of the heat dissipation fin non-formed part 210 is left and right or vertical symmetry depending on the coupling durability between the heat dissipation fin non-formed part 210 and the plate 100, the pressure of the fluid, the flow rate distribution, and the shape of the heat dissipation fin 200. may not be formed.
  • the incision width B of the non-heat dissipation fin portion 210 may increase from the cutting start point S to the cutting end point E.
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 has a shape in which the incision width B increases from the incision start point S to the incision end point E, the flow rate of the bypassed fluid may be reduced.
  • the incision width B of the non-radiating fin portion 210 may decrease from the cutting start point S to the cutting end point E.
  • the flow rate of the bypassed fluid may be increased.
  • the incision starting point (S) may be formed at the point farthest from the incision end point (E) within the outer diameter range (A), and the incision ending point (E) Also, it may be formed at a point farthest from the incision starting point (S) within the outer cumulus range.
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 has the same incision width B up to the incision starting point S and the first point P1, and the incision end point E at the first point P1. ) may be formed in a shape in which the incision width (B) increases as it goes up.
  • the heat dissipation fin non-formed portion 210 has the same incision width B up to the incision starting point S and the first point P1, and the incision width B at the first point P1. increases, the incision width B decreases from the first point P1 to the second point P2, and the incision width B from the second point P2 to the incision end point E has the same incision width B. can also be done with
  • the heat exchanger may include a water-cooled condenser 1000 , and in the water-cooled condenser 1000 according to the present invention, cooling water flows through the heat exchanger core 1100 , and the heat exchanger is the heat exchanger core. It may be characterized in that it further comprises a connector (1300) for connecting the (1100) and the receiver dryer (1200).
  • the heat exchanger core 1100 may include a flow path through which the cooling water flows and a flow path through which a fluid other than the cooling water flows, that is, a flow path through which a refrigerant flows, and the water-cooled condenser 1000 exchanges heat between the refrigerant and the cooling water to generate the refrigerant. It may further include a condensation region for condensing. At this time, the receiver dryer 1200 may separate the gas-liquid from the condensed refrigerant.
  • the connector 1300 preferably connects the heat exchanger core and the receiver dryer so that a fluid flows between the heat exchanger core 1100 and the receiver dryer 1200, and the water-cooled condenser 1000 is a receiver dryer ( 1200) may further include a supercooling region for supercooling the refrigerant by heat exchange between the refrigerant and the cooling water.
  • the connector 1300 connects and fixes the heat exchanger core 1100 and the receiver dryer 1200 forming the condensing region and the subcooling region to each other.
  • the heat exchanger core 1100 is fixed to the external device by a bracket plate 1400 that is connected to one surface in an interview.
  • the bracket plate 1400 includes a plate surface portion 1411 that faces one surface of the heat exchanger core 1100 and a peripheral portion ( 1412).
  • the heat exchanger core 1100 is interposed between the plates connected to the bracket plate 1400 , and may further include a reinforcement plate 1500 arranged in contact with the plate.
  • the reinforcing plate 1500 is disposed so that at least a portion of the front surface of the plate is in contact with each other.
  • a bracket 1400a directly connected to the heat exchanger core 1100 is formed on the other side of the heat exchanger core 1100 to fix the heat exchanger core 1100 to an external device.
  • A Outer diameter range
  • B Cut width

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Abstract

본 발명에 따른 열교환기는 일측에 유체가 유입되는 유입구 및 둘레가 상방향으로 돌출된 제1 접합구가 형성되고, 타측에 유체가 배출되는 유출구 및 둘레가 상방향으로 돌출된 제2 접합구가 형성되는 플레이트 및 상기 플레이트의 상면에 안착되며, 상기 플레이트의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향으로 일정 영역이 절개된 적어도 하나 이상의 방열핀 미형성부가 형성되는 방열핀을 포함하고, 적층된 한 쌍의 상기 플레이트 사이에 상기 방열핀이 삽입되어 이루어질 수 있다.

Description

열교환기
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플레이트 내부를 유동하는 유체의 압력 손실 방지를 위해 우회 유로를 형성시키는 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기란 두 개 또는 그 이상의 유체 사이에서 열을 교환할 수 있게 고안된 장치를 열교환기라고 한다. 열교환기는 유체의 냉각 또는 난방의 목적으로 서로 다른 유체의 열을 교환할 수 있도록 사용되며, 대표적으로, 차량 냉난방 시스템, 냉장고, 에어컨 등에 적용된다.
일반적으로, 차량용 냉난방 시스템에 적용되는 판형 열교환기는 일정 두께를 가지는 플레이트 사이에 통로를 형성하여 유체가 흐르게 하고, 다수의 플레이트를 일정 간격으로 늘어놓아 사이 통로에 서로 다른 유체가 하나씩 건너 뛰어 흐르게 하는 것을 특징으로 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0011163호를 참조하면, 도 1에 도시된 것과 같이, 열교환기 중 하나인 수냉식 응축기(1)는 복수개의 플레이트(10)가 적층되어 유체가 흐르는 유동부를 형성함으로써 이루어질 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1206858호를 참조하면, 도 2와 같이, 종래의 판형 열교환부(30)는, 유체 입출부는 제1 유체 유입구(11), 제1 유체 유출구(12), 제2 유체 유입구(21), 제2 유체 유출구(22)를 포함할 수 있다. 그리고 유체 입출부 인접 영역에는 제1 압력 보강 구조물(41) 및 제2 압력 보강 구조물(42)이 마련될 수 있다. 상기 열교환부는 플레이트(51), 유동하는 유체와 열교환하여 유체의 열을 방열하는 세브론부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 종래의 판형 열교환기는 플레이트 사이로 흐르는 유체의 열을 방열하기 위해서 세브론부 또는 방열핀과 같은 방열 부재를 사용하는데, 세브론부 및 방열핀을 사용하는 경우, 열교환기의 방열 성능은 개선되지만, 세브론부 또는 방열핀의 형상이 유체의 흐름과 수직을 이루는 경우, 유체의 압력이 과도하게 손실되는 부작용이 발생하기도 했다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0011163호 (공개일자 2020.02.03.)
대한민국 등록특허공보 제10-1206858호 (등록일자 2012.11.26.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 적층된 플레이트 내부에 삽입되는 방열핀의 일부 영역을 절개하여 적층된 플레이트 내부를 유동하는 유체의 압력 손실을 방지할 수 있는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 열교환기는, 유체가 유입되는 유입구 및 유체가 배출되는 유출구가 형성되는 플레이트 및 한 쌍의 상기 플레이트 사이에 삽입되는 방열핀을 포함하고, 상기 유입구와 상기 유출구는 상기 플레이트의 폭방향 일측에 형성되되, 상기 플레이트의 길이방향에서 서로 이격되도록 형성되고, 상기 방열핀은 상기 플레이트의 폭방향 타측에 형성된 방열핀 미형성부를 포함하며, 복수개의 상기 플레이트가 적층되어 열교환기 코어를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 상기 방열핀의 일부가 절개되어 형성될 수 있다.
더 나아가, 상기 플레이트는 둘레가 상방향으로 돌출된 제1 접합구 및 둘레가 상방향으로 돌출된 제2 접합구를 포함하고, 상기 제1 접합구와 상기 제2 접합구는 상기 플레이트의 폭방향 타측에 형성되되, 상기 플레이트의 길이방향에서 서로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 방열핀은 상기 유입구, 상기 유출구, 상기 제1 접합구 및 상기 제2 접합구에 대응되는 홀이 형성되며, 상기 플레이트의 상면에 안착될 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 상기 제1 접합구의 외경과 상기 제2 접합구의 외경의 최대 사이 거리 범위 내에 형성되고, 상기 방열핀의 가장자리에 위치할 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 상기 유입구 및 상기 유출구와 동시에 거리가 가장 먼 지점을 포함하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열핀 미형성부는 상기 제1 접합구의 외경 범위 내에 대응되는 지점에 절개 시작점이 위치하고, 상기 외경 범위는 상기 플레이트의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향의 외경이 적용될 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 상기 제2 접합구의 외경 범위 내에 대응되는 지점에 절개 종료점이 위치하고, 상기 외경 범위는 상기 플레이트의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향의 외경이 적용될 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 상기 방열핀의 가장자리에서 내측으로 1~1.5mm폭을 가질 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 절개 시작점 및 절개 종료점의 절개폭보다 중심부의 절개폭이 더 클 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부는 절개 시작점의 절개폭과 절개 종료점의 절개폭이 서로 다를 수 있다.
이때, 상기 방열핀 미형성부는 상기 절개 시작점에서 상기 절개 종료점으로 갈수록 절개폭이 증가할 수 있다.
또한, 상기 방열핀 미형성부는 상기 절개 시작점에서 상기 절개 종료점으로 갈수록 절개폭이 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 수냉식 응축기는 상기한 열교환기에 있어서, 상기 열교환기 코어에는 냉각수가 유동하고, 상기 열교환기는 리시버 드라이어 및 상기 열교환기 코어와 상기 리시버 드라이어를 연결하는 커넥터를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 열교환기는, 한 쌍의 플레이트가 적층되어 형성되는 사이 공간을 흐르는 유체의 방열 성능을 최대로 유지하되, 방열핀의 형상에 의해 유체의 이동 경로가 증가되어 압력이 손실되는 것을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수냉식 응축기 분해 사시도
도 2는 종래의 열교환기 판 사시도
도 3은 본 발명에 따른 적층된 플레이트 및 방열핀 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 플레이트 및 방열핀 제1 실시예 결합 평면도
도 5는 본 발명에 따른 플레이트 및 방열핀 제1 실시예 확대도
도 6은 본 발명에 따른 플레이트 및 방열핀 제2 실시예 결합 평면도
도 7은 본 발명에 따른 플레이트 및 방열핀 제3 및 제4 실시예 결합 평면도
도 8은 본 발명에 따른 플레이트 및 방열핀 제5 및 제6 실시예 결합 평면도
도 9는 본 발명에 따른 수냉식 응축기 사시도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기는, 유체가 유입되는 유입구(110) 및 유체가 배출되는 유출구(120)가 형성되는 플레이트(100) 및 한 쌍의 상기 플레이트(100a, 100b) 사이에 삽입되는 방열핀(200)을 포함하고, 상기 유입구(110)와 상기 유출구(120)는 상기 플레이트(100)의 폭방향 일측에 형성되되, 상기 플레이트(100)의 길이방향에서 서로 이격되도록 형성되고, 상기 방열핀(200)은 상기 플레이트(100)의 폭방향 타측에 형성된 방열핀 미형성부(210)를 포함하며, 복수개의 상기 플레이트(100)가 적층되어 열교환기 코어를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한 쌍의 상기 플레이트(100a,100b)가 적층되어 이루어지는 사이 공간에 흐르는 유체는 오일 또는 냉각수가 적용될 수 있으나, 유체의 종류는 한정되지 않는다. 상기 유체는 상기 유입구(110)로 유입되어 한 쌍의 상기 플레이트(100a,100b) 사이 공간을 흐르고 상기 유출구(120)로 배출될 수 있다. 상기 플레이트(100)의 둘레에는 격벽이 형성되어 상기 유체가 플레이트(100) 외측으로 유출되는 것이 방지된다.
상기 방열핀(200)은 상기 유체의 이동 방향과 수평을 이루는 구조와 수직을 이루는 구조 복합 및 반복으로 이루어지는 형상을 이루며, 한 쌍의 상기 플레이트(100a,100b) 사이 공간을 흐르는 상기 유체의 방열 효과를 높인다.
상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 방열핀(200)의 일부가 절개되되, 상기 플레이트(100)의 폭방향 타측에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플레이트(100)는 둘레가 상방향으로 돌출된 제1 접합구(130) 및 둘레가 상방향으로 돌출된 제2 접합구(140)를 포함하고, 상기 제1 접합구(130)와 상기 제2 접합구(140)는 상기 플레이트(100)의 폭방향 타측에 형성되되, 상기 플레이트(100)의 길이방향에서 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
한 쌍의 플레이트(100a,100b)의 적층은 도 4와 같이 하측 플레이트(100b)의 유입구(110) 상부에 상측 플레이트(100b)의 제2 접합구(140)가 위치하고, 하측 플레이트(100b)의 유출구(120) 상부에 상측 플레이트(100b)의 제1 접합구(130)가 위치하며, 하측 플레이트(100b)의 제1 접합구(130) 상부에 상측 플레이트(100b)의 유출구(120)가 위치하고, 하측 플레이트(100b)의 제2 접합구(140) 상부에 상측 플레이트(100b)의 유입구(110)가 위치하는 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 한 쌍의 상기 플레이트(100a,100b)가 적층되는 경우, 상기 제1 접합구(130) 및 상기 제2 접합구(140)는 각각의 둘레가 돌출되어 상기 유입구(110), 상기 유출구(120) 및 한 쌍의 상기 플레이트(100a,100b)의 사이 공간과 물리적으로 분리된다. 상기 방열핀(200)은 상기 한 쌍의 상기 플레이트(100a,100b) 사이 공간에 삽입되어 위치가 고정된다.
더 나아가, 상기 방열핀(200)은 상기 유입구(110), 상기 유출구(120), 상기 제1 접합구(130) 및 상기 제2 접합구(140)에 대응되는 홀(220)이 형성되며, 상기 플레이트(100)의 상면에 안착될 수 있다. 즉, 상기 방열핀(200)은 상기 플레이트(100)의 상면에 안착되되, 상기 플레이트(100)에 형성된 유입구(110), 유출구(120), 제1 접합구(130) 및 제2 접합구(140)에 대응되는 크기 및 위치에 홀(220)이 형성되어, 상기 유체의 흐름 방해를 최소화하며 전면에 걸친 유체의 방열 성능을 높이고, 한 쌍의 플레이트(100a,100b) 간의 결합력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 유체는 이동 방향과 수직을 이루는 구조로 형성된 방열핀(200)의 형상에 의해 이동 거리가 길어져 발생하는 압력 손실이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 상기 방열핀(200)은 이러한 압력 손실을 최소화하기 위하여, 상기 유체를 우회시켜 저항 받지 않고 상기 유출구(120)를 향하여 이동할 수 있도록 상기 방열핀 미형성부(210)를 포함한다.
이때, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 방열핀(200)의 일부가 절개되어 형성되는 구성으로, 상기 방열핀(200) 일부가 절삭(cutting)되거나, 방열핀(200)의 면방향에 수직된 방향으로 구부려져(banding) 방열핀(200)이 형성되지 않는 공간을 지칭한다.
따라서, 본 발명에 따른 열교환기는, 한 쌍의 플레이트(100a,100b)가 적층되어 형성되는 사이 공간을 흐르는 유체의 방열 성능을 최대로 유지하되, 방열핀(200)의 형상에 의해 유체의 이동 경로가 증가되어 압력이 손실되는 것을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 상기 유입구(110)의 중심과 상기 유출구(120)의 중심을 연결하는 직선과 상기 제1 접합구(130)의 중심과 상기 제2 접합구(140)의 중심을 연결하는 직선이 서로 평행한 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 상기 유입구(110)의 중심과 상기 유출구(120)의 중심은 동일 직선상에 위치하고, 상기 제1 접합구(130)의 중심과 상기 제2 접합구(140)의 중심도 동일 직선상에 위치하며, 두 직선은 평행하고, 두 직선은 상기 플레이트(100)의 일측에서 타측 방향과 평행한 것이 바람직하다.
또한, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 제1 접합구(130)의 외경과 상기 제2 접합구(140)의 외경의 최대 사이 거리 범위 내에 형성되고, 상기 방열핀(200)의 가장자리에 위치할 수 있다. 즉, 상기 방열핀 미형성부(210)의 양단(절개 시작점 및 절개 종료점)은 각각 상기 제1 접합구(130)의 외경와 상기 제2 접합구(140)의 외경의 최대 사이 거리 범위 내에 위치되되, 상기 방열핀(200)의 가장자리 즉, 테두리에 위치될 수 있다. 상기 방열핀(200)의 가장자리는 상기 방열핀(200)으로 인한 상기 유체의 유동 방해가 가장 낮고, 상기 유체의 유속이 가장 빠른 영역이기 때문에, 상기 방열핀(200)의 가장자리에 상기 방열핀 미형성부(210)가 위치되면, 상기 방열핀(200)에 의해 유동 방해 받는 상기 유체를 우회시키는 것은 물론, 우회된 상기 유체의 유속을 최대로 높일 수 있고, 압력 손실을 최소화 할 수 있다.
이때, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 유입구(110) 및 상기 유출구(120)와 동시에 거리가 가장 먼 지점을 포함할 수 있다. 즉, 상기 방열핀(200) 상에서 상기 유입구(110) 및 상기 유출구(120)와의 거리가 가장 먼 지점, 즉, 상기 제1 접합구(130)의 돌출부위와 상기 제2 접합구(140)의 돌출부위에 사이 지점을 포함하여 이루어져 유동 방해를 많이 받을 수 있는 영역에 상기 방열핀 미형성부(210)를 위치시켜, 상기 유체를 우회시킴으로써 압력 손실 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 제1 접합구(130)의 외경 범위(A) 내에 대응되는 지점에 절개 시작점(S)이 위치하고, 상기 외경 범위(A)는 상기 플레이트(100)의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향의 외경이 적용될 수 있다.
또한, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 제2 접합구(140)의 외경 범위(A) 내에 대응되는 지점에 절개 종료점(E)이 위치하고, 상기 외경 범위(A)는 상기 플레이트(100)의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향의 외경이 적용 될 수 있다.
상기 제1 접합구(130) 및 상기 제2 접합구(140)의 외경이 22.4mm인 경우 상기 방열핀 미형성부(210)의 시작점(S), 종료점(E) 및 절개폭(B)에 대한 성능 해석은 아래와 같다.
다음의 [표 1]과 같이, 외경 범위(A) 0mm 내지 22.4mm에서, 절개폭(B)을 0.5mm 내지 2.5mm로 적용하였을 경우,
[표 1]
Figure PCTKR2022002129-appb-img-000001
[규칙 제91조에 의한 정정 19.04.2022]　
다음의 [도 10] 및 [도 11]과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
[규칙 제91조에 의한 정정 19.04.2022]　
[도 10] 절개폭(B) 기준 외경 범위(A) 변화에 따른 압력 손실(dP) 및 열전달 계수(h)
[규칙 제91조에 의한 정정 19.04.2022]　
절개폭(B)이 증가되면, 압력 손실은 20% 내외에서 차이가 발생하고, 열전달 계수는 10% 내외에서 차이가 발생한다.
가장 바람직하게는, 압력 손실 및 열전달 계수는 물론 방열핀(200)과 플레이트(100)의 내구성을 고려하면, 외경 범위(A) 내에서 제1 접합구(130) 측의 절개 시작점(S)은 22.4mm에서 시작할 수 있고, 제2 접합구(140) 측의 절개 종료점(E)은 제2 접합구(140)의 0mm에서 종료되어, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 제1 접합구(130)와 상기 제2 접합구(140) 사이의 최단 거리 사이의 범위에 걸쳐 형성될 수 있다.
더 나아가, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 방열핀(200)의 가장자리에서 내측으로 1~1.5mm폭을 가질 수 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 19.04.2022]　
[도 11] 외경 범위(A) 기준 절개폭(B) 변화에 따른 압력 손실(dP) 및 열전달 계수(h)
[규칙 제91조에 의한 정정 19.04.2022]　
압력 손실(dP)은 플레이트(100)를 지나는 유체의 유입구(110) 및 유출구(120) 간의 압력 차이이고, 열전달 계수(h)는 플레이트(100)를 포함하는 열교환기의 열전달 성능 계수가 적용될 수 있다.
절개폭(B) 1.5mm시, 0.5mm 대비 압력 손실은 30%이상 개선되고, 열전달 계수는 약 5% 저하된다. 압력 손실이 30% 개선됨에 따라 유량이 증가되는 효과로 인해 열전달 계수 저하는 감쇄될 수 있다. 절개폭(B) 2.5mm에서는 열전달 계수 저하가 크게 발생함에 따라, 압력 손실 및 열전달 계수는 물론 방열핀(200)과 플레이트(100)의 내구성을 고려하여, 절개폭(B)은 1.0~1.5mm 수준이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 상기 방열핀 미형성부(210)는 절개 시작점(S) 및 절개 종료점(E)의 절개폭(B)보다 중심부(C)의 절개폭(B)이 더 클 수 있다. 즉, 상기 방열핀 미형성부(210)의 절개 시작점(S)의 절개폭(B) 및 절개 종료점(E)의 절개폭(B) 보다 중심부(C)의 절개폭(B)이 더 크게 형성되어, 절개 시작점(S) 및 절개 종료점(E)에서의 방열핀(200)과 플레이트(100)의 접합 내구성 저하를 최소화 하되, 방열핀 미형성부(210)의 중심부(C)를 통해 우회되는 유체량을 증가시켜 압력 저하를 방지할 수 있다. 이따 방열핀 미형성부(210)는 도 7과 같이 단차가 형성될 수도 있고, 도시되지는 않았지만, 호 형상으로 이루어질 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 절개 시작점(S)의 절개폭(B)과 절개 종료점(E)의 절개폭(B)이 서로 다르게 이루어질 수 있다. 즉, 상기 방열핀 미형성부(210)는 형상이 상기 방열핀 미형성부(210)와 상기 플레이트(100)간의 결합 내구성, 유체의 압력, 유량 분배 및 상기 방열핀(200)의 형상 등에 의해서 좌우 또는 상하 대칭을 이루지 않게 형성될 수 있다.
이때, 도 7a와 같이, 상기 방열핀 미형성부(210)는 절개 시작점(S)에서 절개 종료점(E)으로 갈수록 절개폭(B)이 증가할 수 있다. 상기 방열핀 미형성부(210)는, 절개 시작점(S)에서 절개 종료점(E)으로 갈수록 절개폭(B)이 증가하는 형상으로 이루어지면, 우회되는 유체 유량을 감소시킬 수 있다.
또한, 도 7b와 같이, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 절개 시작점(S)에서 상기 절개 종료점(E)으로 갈수록 절개폭(B)이 감소할 수 있다. 상기 방열핀 미형성부(210)는, 절개 시작점(S)에서 절개 종료점(E)으로 갈수록 절개폭(B)이 감소하는 형상으로 이루어지면, 우회되는 유체 유량을 증가시킬 수 있다.
상기 방열핀 미형성부(210)가 구배를 가진 형상으로 이루어질 때, 절개 시작점(S)은 상기 외경 범위(A)내에서 절개 종료점(E)과 가장 먼 지점에 형성될 수 있고, 절개 종료점(E)도, 상기 외겸 범위내에서 절개 시작점(S)과 가장 먼 지점에 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열핀 미형성부(210)는 도 8a와 같이, 상기 절개 시작점(S)과 제1지점(P1)까지 동일한 절개폭(B)을 갖고, 제1지점(P1)에서 상기 절개 종료점(E)으로 갈수록 절개폭(B)이 높아지는 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 도 8b와 같이, 상기 방열핀 미형성부(210)는 상기 절개 시작점(S)과 제1지점(P1)까지 동일한 절개폭(B)을 갖고, 제1지점(P1)에서 절개폭(B)이 증가하고, 제1지점(P1)에서 제2지점(P2)으로 갈수록 절개폭(B)이 낮아지고, 제2지점(P2)에서 절개 종료점(E)까지 동일한 절개폭(B)을 갖는 형상으로도 이루어질 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기한 열교환기는 수냉식 응축기(1000)로 이루어질 수 있고, 본 발명에 따른 수냉식 응축기(1000)는 상기 열교환기 코어(1100)에는 냉각수가 유동하고, 상기 열교환기는 상기 열교환기 코어(1100)와 상기 리시버 드라이어(1200)를 연결하는 커넥터(1300)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 열교환기 코어(1100)는, 냉각수가 흐르는 유로와 냉각수가 아닌 다른 유체가 흐르는 유로 즉, 냉매가 흐르는 유로를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 수냉식 응축기(1000)는 냉매와 냉각수가 열교환되어 냉매를 응축시키는 응축영역을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 리시버 드라이어(1200)는 응축된 냉매에서 기액을 분리할 수 있다.
상기 커넥터(1300)는 상기 열교환기 코어(1100)와 상기 리시버 드라이어(1200)간에 유체가 유동되도록 상기 열교환기 코어와 상기 리시버 드라이어를 연결하는 것이 바람직하고, 상기 수냉식 응축기(1000)는 리시버 드라이어(1200)를 통과한 냉매와 냉각수가 열교환되어 냉매를 과냉시키는 과냉영역을 더 포함할 수 있다. 상기 커넥터(1300)는 상기 응축영역 및 상기 과냉영역을 형성하는 상기 열교환기 코어(1100)와 상기 리시버 드라이어(1200)를 서로 연결 및 고정시킨다.
또한, 열교환기 코어(1100)는 일면에 면접 연결되는 브라켓 플레이트(1400)에 의해 외부 장치에 고정된다. 상기 브라켓 플레이트(1400)는 상기 열교환기 코어(1100)의 일면과 면접하는 판면부(1411) 및 상기 판면부(1411) 가장자리로부터 벤딩되어 상기 열교환기 코어(1100)의 둘레 일부를 감싸는 둘레부(1412)를 포함한다. 또한, 상기 열교환기 코어(1100)는 상기 브라켓 플레이트(1400)와 연결되는 상기 플레이트 사이에 개재되며, 상기 플레이트와 면접 배치되는 보강플레이트(1500)를 더 포함할 수 있다. 상기 보강플레이트(1500)는 상기 플레이트의 전면과 적어도 일부가 면접하도록 배치된다.
또한, 상기 열교환기 코어(1100)의 타측에는 열교환기 코어(1100)에 직접 연결 형성된 브라켓(1400a)이 형성되어, 상기 열교환기 코어(1100)를 외부 장치에 고정 시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
1000 : 수냉식 응축기 , 1100 : 열교환기 코어
1200 : 리시버 드라이어, 1300 : 커넥터
1400a : 브라켓, 1400 : 브라켓 플레이트
1410 : 고정판부, 1411 : 판면부
1412 : 둘레부 , 1420 : 연결판부
1500 : 보강플레이트
100 : 플레이트, 100a : 하측 플레이트
100b : 상측 플레이트, 110 : 유입구
120 : 유출구, 130 : 제1 접합구
140 : 제2 접합구, 200 : 방열핀
210 : 방열핀 미형성부, 220 : 홀
A : 외경 범위, B : 절개폭
S : 절개 시작점, E : 절개 종료점
C : 중심부, P1 : 제1지점
P2 : 제2지점

Claims (14)

  1. 유체가 유입되는 유입구 및 유체가 배출되는 유출구가 형성되는 플레이트; 및
    한 쌍의 상기 플레이트 사이에 삽입되는 방열핀;을 포함하고,
    상기 유입구와 상기 유출구는 상기 플레이트의 폭방향 일측에 형성되되, 상기 플레이트의 길이방향에서 서로 이격되도록 형성되고,
    상기 방열핀은,
    상기 플레이트의 폭방향 타측에 형성된 방열핀 미형성부;를 포함하며,
    복수개의 상기 플레이트가 적층되어 열교환기 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 방열핀의 일부가 절개되어 형성되는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트는,
    둘레가 상방향으로 돌출된 제1 접합구; 및
    둘레가 상방향으로 돌출된 제2 접합구;를 포함하고,
    상기 제1 접합구와 상기 제2 접합구는 상기 플레이트의 폭방향 타측에 형성되되, 상기 플레이트의 길이방향에서 서로 이격되도록 형성되는 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열핀은,
    상기 유입구, 상기 유출구, 상기 제1 접합구 및 상기 제2 접합구에 대응되는 홀이 형성되며, 상기 플레이트의 상면에 안착되는 열교환기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 제1 접합구의 외경과 상기 제2 접합구의 외경의 최대 사이 거리 범위 내에 형성되고, 상기 방열핀의 가장자리에 위치하는 열교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 유입구 및 상기 유출구와 동시에 거리가 가장 먼 지점을 포함하도록 형성되는 열교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 제1 접합구의 외경 범위 내에 대응되는 지점에 절개 시작점이 위치하고,
    상기 외경 범위는,
    상기 플레이트의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향의 외경이 적용되는 열교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 제2 접합구의 외경 범위 내에 대응되는 지점에 절개 종료점이 위치하고,
    상기 외경 범위는,
    상기 플레이트의 일측에서 타측 방향과 평행한 방향의 외경이 적용되는 열교환기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 방열핀의 가장자리에서 내측으로 1~1.5mm폭을 가지는 열교환기.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    절개 시작점 및 절개 종료점의 절개폭보다 중심부의 절개폭이 더 큰 열교환기.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    절개 시작점의 절개폭과 절개 종료점의 절개폭이 서로 다른 열교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 절개 시작점에서 상기 절개 종료점으로 갈수록 절개폭이 증가하는 열교환기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 방열핀 미형성부는,
    상기 절개 시작점에서 상기 절개 종료점으로 갈수록 절개폭이 감소하는 열교환기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기 코어에는 냉각수가 유동하고,
    상기 열교환기는,
    리시버 드라이어; 및
    상기 열교환기 코어와 상기 리시버 드라이어를 연결하는 커넥터;
    를 더 포함하는 수냉식 응축기.
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