KR102562748B1 - 열교환 모듈 및 이를 포함하는 판형 열교환기 - Google Patents

Abstract

실시예는 제1 열교환매체 및 제2 열교환매체가 상호 열교환하는 열교환 모듈; 및 상기 열교환 모듈의 상부를 덮도록 배치되는 커버를 포함하고, 상기 열교환 모듈은 내부에 공간이 형성된 하우징; 및 상기 제1 열교환매체가 이동하는 유로가 형성된 플레이트부를 포함하고, 상기 플레이트부는 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체의 이동로가 분리되게 상기 공간에 배치되는 판형 열교환기에 관한 것이다. 이에 따라, 에칭 공정을 통해 형성된 플레이트부 및 핀부를 이용하여 경량화 및 소형화를 구현할 수 있다.

Description

열교환 모듈 및 이를 포함하는 판형 열교환기{HEAT EXCHANGE MOUDLE PLATE TYPE HEAT EXCHANGER}

실시예는 열교환 모듈 및 이를 포함하는 판형 열교환기에 관한 것이다. 상세하게, 실시예는 에칭 공정을 통해 형성된 플레이트를 이용하여 경량화 및 소형화를 구현할 수 있는 열교환 모듈 및 이를 포함하는 판형 열교환기에 관한 것이다.

근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.

특히, 차량용 공조시스템은 차량의 주변 부품과의 배치상에서 엔진룸 내부에 충분한 공간을 확보하기 어려운 실정이다. 그에 따라, 상기 차량용 공조시스템을 구성하는 열교환기 등의 구성은 소형이면서도 효율을 높일 수 있는 구조가 요구되고 있는 실정이다.

이때, 상기 열교환기로는 두 유체 간의 열교환을 목적으로 사용되는 판형 열교환기가 사용될 수 있다.

도 1은 이너핀이 적용된 종래의 판형 열교환기를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 판형 열교환기(2)는 제1 열교환매체 및 제2 열교환매체가 교대로 유동할 수 있게 배치되는 복수 개의 플레이트(10) 및 플레이트(10) 사이에 배치되는 이너핀(20)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이너핀(20)은 상기 열교환기(2)의 적정 내압 성능을 확보하기 위해 설치된다.

그러나, 상기 이너핀(20)을 사용하는 경우 성능 향상에 제약이 있다.

예컨데, 열 교환을 목적으로 하는 두 유체 간의 열전달 특성 및 요구되는 내압성능이 다르기 때문에, 열교환기의 최적 성능을 위해 두 유체 각각이 이동하는 유로의 디자인이 다르게 설계되어야 한다. 그러나, 상기 열교환기(2)는 이너핀(20)을 사용하기 때문에 상하 방향의 두께를 감소시키기 어려운 문제가 있다.

설사, 상기 이너핀(20)을 대신하여 비드를 사용하는 열교환기라 하더라도 두 유체 간의 열전달 특성 및 요구되는 내압성능이 다르기 때문에, 열교환기의 상하 방향의 두께가 증대됨과 동시에 고압용으로 부적절한 경우가 많다.

실시예에 따른 발명은 에칭 공정을 통해 형성된 플레이트와 핀을 이용하여 열전달 특성 및 내압성능을 만족하면서도 경량화 및 소형화를 구현할 수 있는 열교환 모듈 및 이를 포함하는 판형 열교환기를 제공한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제는 실시예에 따라, 제1 열교환매체 및 제2 열교환매체가 상호 열교환하는 열교환 모듈; 및 상기 열교환 모듈의 상부를 덮도록 배치되는 커버를 포함하고, 상기 열교환 모듈은 내부에 공간이 형성된 하우징; 및 상기 제1 열교환매체가 이동하는 유로가 형성된 플레이트부를 포함하고, 상기 플레이트부는 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체의 이동로가 분리되게 상기 공간에 배치되는 판형 열교환기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 열교환 모듈은 상기 하우징의 내부 저면과 상기 플레이트부 사이에 배치되는 핀부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 플레이트부는 상기 제1 열교환매체가 이동하도록 형성된 제1 플레이트홀과 제2 플레이트홀; 상기 제2 열교환매체가 이동하도록 형성된 제3 플레이트홀과 제4 플레이트홀; 및 상기 플레이트부에 오목하게 형성된 상기 유로를 포함하고, 상기 유로는 상기 제1 플레이트홀 및 상기 제2 플레이트홀과 연통되게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 플레이트홀의 내경은 상기 제3 플레이트홀의 내경보다 작을 수 있다.

또한, 상기 플레이트부는 상기 플레이트부의 가장자리를 따라 상기 플레이트부의 측면에서 소정의 간격(d1)으로 이격되게 배치되는 제1 홈을 더 포함하고, 상기 제1 홈이 오목하게 형성됨에 따라, 상기 플레이트부는 상기 제1 홈을 사이에 두고 배치되는 제1 접촉면과 제2 접촉면을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 플레이트부는 오목하게 형성된 제2 홈을 더 포함하고, 상기 제2 홈은 상기 제3 플레이트홀 및 상기 제4 플레이트홀 각각에서 소정의 간격(d2)으로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 제3 플레이트홀 및 상기 제4 플레이트홀 각각과 제2 홈 사이에는 제3 접촉면이 형성되고, 상기 제2 홈의 외측에는 제4 접촉면이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 유로, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈은 에칭 성형 방식을 통해 상기 플레이트부에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈 각각은 상기 유로와 비연통되게 형성될 수 있다.

한편, 상기 유로의 깊이는 상기 플레이트부의 두께(t)의 50%이하일 수 있다. 여기서, 상기 유로의 폭(W)은 상기 유로의 깊이와 같거나 클 수 있다.

또한, 상기 유로는 생체 모사 유로 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 열교환 모듈은 복수 개가 적층되게 배치되며, 복수 개의 상기 열교환 모듈 중 최상층에 배치되는 열교환 모듈의 상부에 상기 커버가 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 열교환매체는 냉매로 제공되며, 상기 제2 열교환매체는 상기 냉매와 열교환하는 냉각수로 제공될 수 있다.

또한, 상기 핀부는 복수 개의 산과 골이 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 과제는 실시예에 따라, 제1 열교환매체 및 제2 열교환매체가 상호 열교환하는 열교환 모듈에 있어서, 내부에 공간이 형성된 하우징; 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체의 이동이 분리되게 상기 공간에 배치되는 플레이트부; 및 상기 하우징의 내부 저면과 상기 플레이트부 사이에 배치되어 상기 제2 열교환매체가 이동하는 핀부를 포함하고, 에칭 성형 방식을 통해 상기 플레이트부에 상기 제1 열교환매체가 이동하는 유로가 형성되는 열교환 모듈에 의해 달성된다.

실시예에 따른 열교환 모듈 및 이를 포함하는 판형 열교환기는 에칭 공정을 통해 형성된 플레이트부 및 핀부를 이용하여 경량화 및 소형화를 구현할 수 있다. 여기서, 두 열교환매체가 상호 간섭없이 각각 이동할 수 있도록 플레이트부를 하우징 내부에 배치하여 특성이 다른 두 열교환매체가 이동할 수 있는 채널을 형성할 수 있기 때문에, 상기 판형 열교환기는 상하방향의 사이즈가 축소될 수 있다.

또한, 에칭 공정을 통해 플레이트부에 유로를 형성할 수 있기 때문에, 상기 유로의 설계자유도를 향상시킬 수 있다. 예컨데, 에칭 공정으로 플레이트부에 유로를 형성할 수 있기 때문에 상기 유로의 위치 및 형상 제한이 없어 설계 자유도가 향상된다. 그에 따라, 상기 판형 열교환기의 데드 존(Dead Zone)이 최소화되어 상기 판형 열교환기의 사이즈를 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 유로는 생체 모사 유로 구조를 적용하여 형성할 수 있기 때문에, 상기 유로가 이물질로 막히는 문제를 해결할 수 있다.

나아가, 에칭 공정으로 인해 플레이트부의 표면 거칠기가 향상되기 때문에, 두 열교환매체 간의 열교환 성능을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 플레이트부와 함께 냉각수가 이동하는 이동로 상에 핀부를 배치하기 때문에, 상기 냉각수의 이동에 의해 요구되는 내압성능을 만족시킬 수 있다.

또한, 상기 판형 열교환기는 상기 유로가 형성된 플레이트부와 핀부를 포함하는 하우징의 구성을 모듈화하여 열교환 모듈을 형성할 수 있다. 그리고, 모듈화된 상기 열교환 모듈은 단일물로 제공되어 적층 구조를 자유롭게 형성할 수 있기 때문에, 사용자의 요구를 따른 상기 판형 열교환기의 축소 및 확대가 용이할 수 있다.

그에 따라, 상기 열교환 모듈을 통해 실시예에 따른 판형 열교환기의 범용성 및 생산성이 향상될 수 있다.

도 1은 이너핀이 적용된 종래의 판형 열교환기를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 판형 열교환기를 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 판형 열교환기의 적층된 복수 개의 열교환 모듈을 나타내는 사시도이고,
도 4는 도 2의 A-A선을 나타내는 단면사시도이고,
도 5는 도 2의 A-A선을 나타내는 단면도이고,
도 6는 실시예에 따른 판형 열교환기의 커버와 열교환 모듈을 나타내는 분해사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 판형 열교환기의 커버 하우징을 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 판형 열교환기의 플레이트부를 나타내는 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기는 이종의 열교환매체인 제1 열교환매체와 제2 열교환매체 간의 열교환을 가능하게 하는 열교환기이다. 여기서, 상기 제1 열교환매체로는 냉매가 사용될 수 있고, 상기 제2 열교환매체로는 상기 냉매와 열교환하는 냉각수가 사용될 수 있다. 이때, 상기 냉매의 온도는 상기 냉각수의 온도보다 낮을 수 있다. 그리고, 상기 냉각수의 압력은 상기 냉매의 압력보다 낮을 수 있다.

여기서, 실시예에 따른 판형 열교환기는 실시예에 따른 열교환모듈을 이용하여 확장성 및 범용성 등을 향상시킬 수 있다.

도 2는 실시예에 따른 판형 열교환기를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 판형 열교환기의 적층된 복수 개의 열교환 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 2의 A-A선을 나타내는 단면사시도이고, 도 5는 도 2의 A-A선을 나타내는 단면도이고, 도 6는 실시예에 따른 판형 열교환기의 커버와 열교환 모듈을 나타내는 분해사시도이다. 여기서, 도 6의 x 방향은 폭 방향을 나타내고, y 방향은 길이 방향을 나타내며, z 방향은 상하 방향 또는 수직 방향을 나타낼 수 있다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 판형 열교환기(1)는 제1 열교환매체 및 제2 열교환매체가 상호 열교환하는 열교환 모듈(100) 및 상기 열교환 모듈(100)의 상부를 덮도록 배치되는 커버(500)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 판형 열교환기(1)는 단일물로 모듈화된 열교환 모듈(100)의 하부에 다른 복수 개의 열교환 모듈(100)을 적층되게 배치할 수 있다. 그에 따라, 상기 판형 열교환기(1)의 요구성능을 고려하여 열교환 모듈(100)의 갯수를 조절할 수 있다.

즉, 열교환 모듈(100)은 별물인 단위물로 제공될 수 있기 때문에, 상기 판형 열교환기(1)의 확장성, 생산성 및 범용성을 향상시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 판형 열교환기(1)의 축소 및 확장이 용이하다.

이때, 열교환 모듈(100)의 하우징(200)과 커버(500)는 클래드를 이용한 브레이징을 통해 접합될 수 있다. 그리고, 열교환 모듈(100)을 적층하여 배치하는 경우 각각의 하우징(200) 간의 결합 또한 클래드를 이용한 브레이징을 통해 접합될 수 있다.

상기 열교환 모듈(100)은 하우징(200) 및 하우징(200)의 내부에 배치되는 플레이트부(300)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 열교환 모듈(100)은 하우징(200)의 내부 저면(215)과 상기 플레이트부(300)의 하면 사이에 배치되는 핀부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 열교환 모듈(100)의 하우징(200)과 커버(500)는 상기 판형 열교환기(1)의 외형을 형성할 수 있다. 이때, 하우징(200)과 커버(500)의 결합에 의해 내부에 공간(S)이 형성될 수 있다. 또한, 하우징(200)과 하우징(200) 간의 결합에 의해 내부에 공간(S)이 형성될 수 있다. 더불어, 하우징(200)과 커버(500)는 프레스 공정으로 제조될 수 있다. 그리고, 상기 공간(S)에서 이종의 열교환매체는 플레이트부(300)에 의해 평면상 상호 간섭없이 이동할 수 있다.

하우징(200)은 내부에 공간(S)이 형성된 형상으로 제공될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(200)은 상부측이 개방된 용기의 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 하우징(200)은 상기 커버(500)의 하부 또는 다른 하우징(200)의 하부에 배치되어 상기 공간(S)의 개방된 상부는 차폐될 수 있다.

도 6을 참조하면, 하우징(200)은 판 형상의 하우징 바디(210) 및 하우징 바디(210)의 단부에서 상방으로 돌출되게 연장된 측벽부(220)를 포함할 수 있다.

하우징 바디(210)는 상기 제1 열교환매체의 이동을 위해 형성된 제1 하우징홀(211)과 제2 하우징홀(212) 및 상기 제2 열교환매체의 이동을 위해 형성된 제3 하우징홀(213)과 제4 하우징홀(214)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 하우징홀(211), 제2 하우징홀(212), 제3 하우징홀(213) 및 제4 하우징홀(214)은 하우징 바디(210)를 상하 방향(두께 방향)으로 관통되게 형성될 수 있다.

그리고, 하우징 바디(210)는 제1 하우징홀(211)과 제2 하우징홀(212) 각각을 상방으로 연장하는 하우징 돌출부(216)를 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 열교환매체는 제1 하우징홀(211)과 제2 하우징홀(212) 각각을 통해 플레이트부(300)측으로 이동할 수 있다.

최하층에 배치되는 열교환 모듈(100)의 하우징(200)의 하부에 별도의 플레이트와 같은 받침부재(미도시)를 배치되어 최하층에 배치되는 열교환 모듈(100)의 하우징(200)의 하부를 차폐할 수 있다. 여기서, 상기 받침부재는 차량에 상기 판형 열교환기(1)를 설치하기 위해 차량에서 제공되는 부재일 수 있다.

다만, 상기 열교환 모듈(100)이 적층되어 배치되는 경우, 최하층에 배치되는 열교환 모듈(100)에는 하우징(200) 대신에 커버 하우징(200a)이 배치될 수도 있다.

도 7은 실시예에 따른 판형 열교환기의 커버 하우징을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 커버 하우징(200a)의 경우 하우징(200)과 달리 제1 하우징홀(211), 제2 하우징홀(212), 제3 하우징홀(213) 및 제4 하우징홀(214)이 삭제된다는 점에 차이가 있다. 다만, 커버 하우징(200a)은 하우징 바디(210)에서 돌출된 하우징 돌출부(216)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(200)의 측벽부(220)는 커버(500)의 하면에 접촉된 후 브레이징을 통해 접합될 수 있다. 그리고, 열교환 모듈(100)을 적층하여 배치하는 경우, 하측에 배치되는 하우징(200)의 측벽부(220)는 상측에 배치되는 하우징(200)의 하면에 접촉된 후 브레이징을 통해 접합될 수 있다.

한편, 하우징(200)은 커버(500)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 하우징(200)의 범용성이 더욱 향상될 수 있다.

플레이트부(300)는 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체가 상호 간섭없이 각각 이동할 수 있도록 상기 공간(S)을 분리할 수 있다. 예컨데, 플레이트부(300)는 하우징(200)의 내부 저면(215)과 상방으로 이격되게 배치되어, 상기 공간(S)을 상기 제1 열교환매체가 이동하는 이동로와 상기 제2 열교환매체가 이동하는 이동로로 분리할 수 있다. 이때, 플레이트부(300)의 단부는 하우징(200)의 측벽부(220)의 내부면(221)에 접촉될 수 있다. 그리고, 브레이징을 통해 플레이트부(300)는 하우징(200)에 접합될 수 있다.

그에 따라, 상기 공간(S)에 배치되는 플레이트부(300)에 의해 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체의 이동로가 분리되기 때문에, 하나의 하우징(200)의 내부에서 플레이트부(300)에 의해 이종의 열교환매체가 열교환 하며 이동할 수 있다.

따라서, 종래의 판형 열교환기(2) 대비 상기 판형 열교환기(1)는 하나의 하우징(200) 내에서 이종의 열교환매체가 각각 이동할 수 있기 때문에, 상기 판형 열교환기(1)의 상하 방향(z 방향) 사이즈는 축소될 수 있다.

도 8은 실시예에 따른 판형 열교환기의 플레이트부를 나타내는 사시도이다.

도 8을 참조하면, 상기 플레이트부(300)는 판 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 열교환매체가 이동하도록 형성된 제1 플레이트홀(310)과 제2 플레이트홀(320), 상기 제2 열교환매체가 이동하도록 형성된 제3 플레이트홀(330)과 제4 플레이트홀(340) 및 상기 플레이트부(300)에 오목하게 형성된 상기 유로(C)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 유로(C)는 제1 플레이트홀(310) 및 제2 플레이트홀(320)과 연통되게 형성될 수 있다. 그리고, 제1 플레이트홀(310)은 제1 하우징홀(211)과 연통되게 배치되고, 제2 플레이트홀(320)은 제2 하우징홀(212)과 연통되게 배치될 수 있다. 그리고, 제3 플레이트홀(330)은 제3 하우징홀(213)과 연통되게 배치되고, 제4 플레이트홀(340)은 제4 하우징홀(214)과 연통되게 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체의 압력을 고려하여 제1 플레이트홀(310)의 내경은 제3 플레이트홀(330)의 내경보다 작을 수 있다.

한편, 상기 플레이트부(300)는 상기 플레이트부의 가장자리를 따라 오목하게 형성된 제1 홈(350)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 플레이트부(300)는 제3 플레이트홀(330) 및 제4 플레이트홀(340) 각각과 인접하게 원형으로 형성된 제2 홈(360)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 인접이라 함은 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 것을 의미할 수 있다.

이때, 제1 홈(350)과 제2 홈(360) 각각은 상기 유로(C)와 비연통되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 유로(C)를 통해 이동하는 제1 열교환매체는 제1 홈(350)과 제2 홈(360)으로 이동하는 것이 방지된다.

또한, 상기 유로(C), 제1 홈(350) 및 제2 홈(360)은 에칭 성형 방식을 통해 상기 플레이트부(300)에 오목하게 형성될 수 있다. 그에 따라, 플레이트부(300)의 표면 거칠기가 향상되기 때문에 두 열교환매체 간의 열교환 성능을 증대될 수 있다.

제1 홈(350)은 상기 플레이트부(300)의 가장자리를 따라 상기 플레이트부(300)의 측면에서 소정의 간격(d1)으로 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 홈(350)이 에칭 공정에 의해 오목하게 형성됨에 따라, 제1 홈(350)을 사이에 두고 제1 접촉면(351)과 제2 접촉면(352)이 형성될 수 있다.

그리고, 제1 접촉면(351)과 제2 접촉면(352)은 하우징(200)의 하면 또는 커버(500)의 하면과 브레이징을 통해 접합하여 기밀성을 확보할 수 있게 한다. 이때, 상기 제1 홈(350)에 의해 제1 접촉면(351)과 제2 접촉면(352)은 하우징(200)과 접합하는 이중 구조를 구현하기 때문에, 하나의 접촉면을 이용하여 하우징(200)과 플레이트부(300)가 접합하는 경우보다 기밀성이 더욱 향상될 수 있다.

상기 제2 홈(360)은 제3 플레이트홀(330) 및 제4 플레이트홀(340) 각각과 소정의 간격(d2)으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 홈(360)이 에칭 공정에 의해 오목하게 형성됨에 따라, 제2 홈(360)을 사이에 두고 제3 접촉면(361)과 제4 접촉면(362)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 홈(360)의 이격 간격(d2)은 상기 제1 홈(350)의 이격 간격(d1)보다 클 수 있다.

도 8을 참조하면, 제3 플레이트홀(330) 및 제4 플레이트홀(340) 각각과 제2 홈(360) 사이에는 제3 접촉면(361)이 형성되고, 제2 홈(360)의 외측에는 제4 접촉면(362)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 외측이라 함은 제2 홈(360)을 기준으로 제2 홈(360)의 중심을 향하는 방향의 반대 방향을 의미할 수 있다.

제3 접촉면(361)과 제4 접촉면(362)은 하우징(200)의 하면 또는 커버(500)의 하면과 브레이징을 통해 접합하여 기밀성을 확보할 수 있게 한다. 이때, 상기 제2 홈(360)에 의해 제3 접촉면(361)과 제4 접촉면(362)은 하우징(200)과 접합하는 이중 구조를 구현하기 때문에, 하나의 접촉면을 이용하여 하우징(200)과 플레이트부(300)가 접합하는 경우보다 기밀성이 더욱 향상될 수 있다.

나아가, 제3 접촉면(361)과 제4 접촉면(362)이 상기 브레이징에 의해 용융시, 용융물이 상기 제2 홈(360)으로 흘러들어갈 수 있게 함으로써, 상기 용융물에 의해 상기 플레이트부(300)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예컨데, 제2 홈(360)은 상기 용융물이 흘러들어갈 수 있는 통로 역할을 수행하여 상기 용융물에 의해 상기 유로(C)가 막히는 것을 방지할 수 있다.

제1 플레이트홀(310)을 통해 이동한 제1 열교환매체는 유로(C)를 통해 제2 플레이트홀(320)로 이동하면서 제2 열교환매체와 열교환할 수 있다. 여기서, 상기 유로(C)는 제1 열교환매체가 이동하는 이동로로써 사용될 수 있으며, 그에 따라, 상기 제1 열교환매체는 상기 제1 홈(350), 제1 접촉면(351) 및 제2 접촉면(362)에 의해 제2 열교환매체와 격리되어 이동할 수 있다.

상기 유로(C)는 에칭 성형 방식에 의해 미세하면서도 소정의 깊이로 형성될 수 있기 때문에, 높은 내압성능을 확보할 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 열교환매체로 제공되는 상기 냉매는 고압의 단상 또는 이상의 유체일 수 있다.

또한, 유로(C)는 플레이트부(300)의 상면에 오목하게 형성되며, 생체 모사 유로 구조를 형성될 수 있다. 여기서, 상기 생체 모사 유로 구조는 유로가 서로 연결되어 상기 유로의 어느 한 영역이 이물질에 의해 막힘이 발생하더라도 다른 유로로 우회하여 유체가 이동할 수 있는 구조를 의미할 수 있다. 예컨데, 상기 생체 모사 유로 구조는 그물망 형상 또는 격자 형상 등의 유로로 제공될 수 있다.

한편, 플레이트부(300)의 내구성 또는 강성을 고려하여 소정의 깊이로 형성되는 유로(C)의 깊이(D)는 플레이트부(300)의 두께(t)의 50%이하로 형성될 수 있다. 이때, 유로(C)의 폭(W)은 유로(C)의 깊이(D)와 같거나 클 수 있다.

핀부(400)는 플레이트부(300)를 지지할 수 있다. 여기서, 핀부(400)는 상기 냉각수가 이동하는 유로 상에 배치될 수 있다.

핀부(400)는 플레이트부(300)의 하부에 배치되어 상기 제2 열교환매체의 적정 내압 성능을 확보할 수 있게 한다. 여기서, 핀부(400)는 이너핀으로 제공될 수 있다.

상기 이너핀의 일 영역은 플레이트부(300)의 하면과 접촉되게 배치될 수 있다. 상기 이너핀을 따라 일 방향(길이 방향)으로 이동하는 상기 제2 열교환매체는 상기 이너핀과 플레이트부(300) 사이의 열전도 방식에 의해 열교환을 수행할 수 있다.

도 3 및 도 4 및 도 6을 참조하면, 핀부(400)는 주름지게 형성되어 골과 산이 반복적으로 형성될 수 있다. 예컨데, 핀부(400)는 복수 개의 루프 형상이 반복되는 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 루프는 적정 내압 성능을 확보할 수 있게 한다. 여기서, 핀부(400)는 루프 형상으로 형성되는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 핀부(400)의 지지력 등을 고려하여, 핀부(400)는 사각 단면, 사다리꼴 단면 또는 삼각형 단면 등의 형상을 포함하는 형상으로 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 핀부(400)는 상기 제1 열교환매체가 이동하도록 형성된 제1 핀홀(410)과 제2 핀홀(420), 상기 제2 열교환매체가 이동하도록 형성된 제3 핀홀(430)과 제4 핀홀(440)을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 핀홀(430)을 통해 유입되는 상기 냉각수는 상기 산과 골을 통해 제4 핀홀(440)측으로 이동할 수 있다.

제1 핀홀(410)은 제1 플레이트홀(310) 및 제1 하우징홀(211)과 연통되게 배치되고, 제2 핀홀(420)은 제2 플레이트홀(320) 및 제2 하우징홀(212)과 연통되게 배치될 수 있다. 그리고, 제3 핀홀(430)은 제3 플레이트홀(330) 및 제3 하우징홀(213)과 연통되게 배치되고, 제4 핀홀(440)은 제4 플레이트홀(340) 및 제4 하우징홀(214)과 연통되게 배치될 수 있다.

커버(500)는 하우징(200)의 상부에 배치될 수 있다.

도 6을 참조하면, 커버(500)는 판 형상의 커버 바디(510) 및 커버 바디(510)의 단부에서 상방으로 돌출되게 연장된 커버 측벽부(520)를 포함할 수 있다.

커버 바디(510) 상기 제1 열교환매체의 이동을 위해 형성된 제1 커버홀(511)과 제2 커버홀(512) 및 상기 제2 열교환매체의 이동을 위해 형성된 제3 커버홀(513)과 제4 커버홀(514)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 커버홀(511), 제2 커버홀(512), 제3 커버홀(513) 및 제4 커버홀(514)은 커버 바디(510)를 상하 방향(두께 방향)으로 관통되게 형성될 수 있다.

여기서, 제1 커버홀(511)은 상기 냉매의 유입구로서의 역할을 수행할 수 있고, 제2 커버홀(512)은 상기 냉매의 배출구로서의 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 제3 커버홀(513)은 상기 냉각의 유입구로서의 역할을 수행할 수 있고, 제4 커버홀(514)은 상기 냉각수의 배출구로서의 역할을 수행할 수 있다.

그리고, 커버 바디(510)는 제1 커버홀(511)과 제2 커버홀(512) 각각을 상방으로 연장하는 커버 돌출부(516)를 포함할 수 있다.

이때, 커버(500)는 범용성을 고려하여 하우징(200)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종합해보면, 상기 열교환 모듈(100)을 이용하는 상기 판형 열교환기(1)의 상하 방향 사이즈는 이너핀(20)만을 이용한 종래의 판형 열교환기(2)의 상하 방향 사이즈보다 약 25% 이상 축소가 가능하다.

또한, 상기 판형 열교환기(1)는 생체 모사 유로 구조가 적용된 유로(C)를 플레이트부(300)에 에칭 방식으로 형성할 수 있기 때문에, 설계 자유도가 향상되고 두 열교환매체 간의 열교환 성능을 증대시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 판형 열교환기
100: 열교환 모듈
200, 200a: 하우징
210: 하우징 바디 220: 측벽부
300: 플레이트부
310: 제1 플레이트홀 320: 제2 플레이트홀
330: 제3 플레이트홀 340: 제4 플레이트홀
350: 제1 홈
351: 제1 접촉면 352: 제2 접촉면
360: 제2 홈
361: 제3 접촉면 362: 제4 접촉면
400: 핀부
500: 커버

Claims (15)

1. 제1 열교환매체 및 제2 열교환매체가 상호 열교환하는 열교환 모듈; 및
   상기 열교환 모듈의 상부를 덮도록 배치되는 커버를 포함하고,
   상기 열교환 모듈은
   내부에 공간이 형성된 하우징; 및
   상기 제1 열교환매체가 이동하는 유로가 형성된 플레이트부를 포함하고,
   상기 플레이트부는 상기 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체의 이동로가 분리되게 상기 공간에 배치되고,
   상기 유로는 상기 플레이트부의 상면에 오목하게 형성되며,
   상기 플레이트부의 하부에는 핀부가 배치되고,
   상기 제1 열교환매체는 상기 제2 열교환매체보다 고압인 냉매로써 상기 커버와 상기 플레이트부 사이에서 상기 유로를 통해 이동하고,
   상기 제2 열교환매체는 상기 하우징과 상기 플레이트부 사이에서 상기 핀부를 통해 이동하는 판형 열교환기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트부는
   상기 제1 열교환매체가 이동하도록 형성된 제1 플레이트홀과 제2 플레이트홀; 및
   상기 제2 열교환매체가 이동하도록 형성된 제3 플레이트홀과 제4 플레이트홀을 포함하고,
   상기 유로는 상기 제1 플레이트홀 및 상기 제2 플레이트홀과 연통되게 형성되는 판형 열교환기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 플레이트홀의 내경은 상기 제3 플레이트홀의 내경보다 작은 판형 열교환기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 플레이트부는 상기 플레이트부의 가장자리를 따라 상기 플레이트부의 측면에서 소정의 간격(d1)으로 이격되게 배치되는 제1 홈을 더 포함하고,
   상기 제1 홈이 오목하게 형성됨에 따라,
   상기 플레이트부는 상기 제1 홈을 사이에 두고 배치되는 제1 접촉면과 제2 접촉면을 포함하는 판형 열교환기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 플레이트부는 오목하게 형성된 제2 홈을 더 포함하고,
   상기 제2 홈이 상기 제3 플레이트홀 및 상기 제4 플레이트홀 각각에서 소정의 간격(d2)으로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 제3 플레이트홀 및 상기 제4 플레이트홀 각각과 제2 홈 사이에는 제3 접촉면이 형성되고,
   상기 제2 홈의 외측에는 제4 접촉면이 형성되는 판형 열교환기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 유로, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈은 에칭 성형 방식을 통해 상기 플레이트부에 형성되는 판형 열교환기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 홈과 상기 제2 홈 각각은 상기 유로와 비연통되게 형성되는 판형 열교환기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 유로의 깊이는 상기 플레이트부의 두께(t)의 50%이하인 판형 열교환기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 유로의 폭(W)은 상기 유로의 깊이와 같거나 큰 판형 열교환기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 유로는 생체 모사 유로 구조로 형성되는 판형 열교환기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 모듈은 복수 개가 적층되게 배치되며,
    복수 개의 상기 열교환 모듈 중 최상층에 배치되는 열교환 모듈의 상부에 상기 커버가 배치되는 판형 열교환기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열교환매체는 상기 냉매와 열교환하는 냉각수로 제공되는 판형 열교환기.
14. 제1항에 있어서,
    상기 핀부는 복수 개의 산과 골이 반복되는 형상으로 형성되는 판형 열교환기.
15. 삭제

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