KR102407667B1 - Cooling fin and water cooling type heat exchanger including the same - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 냉각핀은 수냉식 열교환기 적용을 위한 냉각핀으로 제1 방향으로 연장하는 플레이트, 상기 플레이트 상에 서로 이격되며 제1 경사각으로 배치되는 복수의 루버핀 및 상기 복수의 루버핀 사이에 형성되는 복수의 유동 슬릿을 포함하고, 상기 복수의 루버핀을 포함하는 상부 영역, 상기 복수의 루버핀을 포함하는 하부 영역 및 상기 복수의 루버핀을 포함하며 상기 상부 및 하부 영역 사이에 배치되는 중간 영역을 포함하고, 상기 상부 영역, 상기 중간 영역 및 상기 하부 영역 각각은, 유체를 제1 유동 방향으로 가이드하는 삽입 영역 및 상기 유체를 제2 유동 방향으로 가이드하는 배출 영역을 포함할 수 있다.A cooling fin according to an embodiment is a plate extending in a first direction as a cooling fin for applying a water-cooled heat exchanger, a plurality of louver fins spaced apart from each other on the plate and disposed at a first inclination angle, and formed between the plurality of louver fins an upper region including the plurality of louver fins, a lower region including the plurality of louver fins, and an intermediate region including the plurality of louver fins and disposed between the upper and lower regions. and, each of the upper region, the middle region, and the lower region may include an insertion region guiding the fluid in a first flow direction and an outlet region guiding the fluid in a second flow direction.
Description
실시예는 향상된 특성을 가지는 냉각핀 및 이를 포함하는 수냉식 열교환기에 관한 것이다.The embodiment relates to a cooling fin having improved characteristics and a water-cooled heat exchanger including the same.
대기 환경에 대한 관심이 많아지면서 자동차, 보일러, 발전 설비 등에서 배출되는 배기가스에 대한 규제가 시행되고 있다. 예를 들어, 자동차에서는 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 미세먼지 등의 배기가스가 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 문제점이 있으며 이를 저감하기 위한 규제가 전세계적으로 시행되고 있다.As interest in the atmospheric environment increases, regulations on exhaust gas emitted from automobiles, boilers, and power generation facilities are being enforced. For example, in automobiles, there is a problem in that exhaust gases such as nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO), and fine dust are generated by the combustion of fossil fuels, and regulations to reduce them are being implemented worldwide.
특히, 디젤 차량은 가솔린 차량과 다른 방식으로 시동을 걸고, 디젤은 가솔린보다 높은 탄소 숫자를 가지기에, 디젤 차량은 가솔린 차량보다 많은 양의 매연, 질소산화물을 발생하는 문제점이 있다. 상술한 질소산화물은 오존(O3)을 형성하는 전구체 역할을 하며 산성비의 원인이 될 수 있으며 환경에 치명적인 물질이다. 또한, 질소산화물은 각종 피부 질환과 호흡기 질환을 유발할 수 있어 사람뿐만 아니라 각종 동식물에도 치명적이다.In particular, a diesel vehicle starts in a different way from a gasoline vehicle, and since the diesel has a higher carbon number than gasoline, the diesel vehicle has a problem in generating a greater amount of soot and nitrogen oxides than the gasoline vehicle. The above-mentioned nitrogen oxides act as precursors to form ozone (O3), can cause acid rain, and are fatal to the environment. In addition, nitrogen oxides can cause various skin diseases and respiratory diseases, which is fatal to not only humans but also various animals and plants.
이로 인해, 질소산화물은 환경과 건강의 차원에서 배출을 관리할 필요성이 있으며 저감하기 위한 여러 장치들이 제공되고 있다. 예를 들어, 차량에서 배출되는 질소산화물 등의 대기오염물질을 줄이기 위한 장치로, 선택적 촉매 환원법(SCR; Selective Catalyst Reduction), 디젤 미립자 필터(DPF; Diesel Particle Filter), 배기가스 재순환 장치(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 등이 있다.For this reason, there is a need to manage the emission of nitrogen oxides from the viewpoint of environment and health, and various devices are provided to reduce them. For example, as a device for reducing air pollutants such as nitrogen oxides emitted from vehicles, a selective catalyst reduction (SCR), a diesel particulate filter (DPF), an exhaust gas recirculation device (EGR; Exhaust Gas Recirculation).
먼저, 선택적 촉매 환원법을 이용한 장치(SCR)는 디젤 차량에서 발생하는 질소산화물을 정화시키기 위한 장치이다. 자세하게, 상기 장치(SCR)는 요소수로 불리는 암모니아(NH3), 우레아(Urea, NH2(2CO)) 수용액 등을 배출가스에 분사하는 장치이며, 상기 요소수와 상기 배출가스의 촉매 반응을 일으켜 배출가스를 물(H2O)과 질소(N2)로 변환시키는 장치이다.First, a device (SCR) using a selective catalytic reduction method is a device for purifying nitrogen oxides generated in diesel vehicles. In detail, the device (SCR) is a device that injects ammonia (NH 3 ), urea (Urea, NH 2 (2CO)) aqueous solution, etc. called urea water to the exhaust gas, and the catalytic reaction of the urea water and the exhaust gas It is a device that converts the exhaust gas into water (H2O) and nitrogen (N 2 ).
또한, 디젤 미립자 필터를 이용한 장치(DPF)는 화석 연료인 디젤이 완벽히 연소하지 않고 발생하는 탄화수소 잔여물 등의 찌꺼기를 필터를 이용해 물리적으로 포집하고, 포집한 찌꺼기를 약 500℃ 이상의 고온으로 태워 오염 물질을 줄이는 장치이다.In addition, a device using a diesel particulate filter (DPF) physically collects residues such as hydrocarbon residues generated without complete combustion of diesel, a fossil fuel, using a filter, and burns the collected residues at a high temperature of about 500°C or higher to pollute them. It is a device that reduces material.
또한, 배기가스 재순환 장치(EGR)은 엔진에서 연소된 배기가스를 재순환시켜 질소산화물의 형성을 감소시킬 수 있는 장치이다. 예를 들어, 질소 산화물은 2,000℃ 이상의 고온에서 형성되는 양이 급격히 증가하는 문제가 있다. 따라서, 배기가스 재순환 장치는 배기가스의 일부를 냉각시키고 냉각된 배기가스를 연소실에 재순환시켜 연소실의 온도를 낮추는 장치이다. 즉, 배기가스 재순환 장치는 연소실의 온도를 낮추어 질소 산화물의 형성을 감소시키는 장치이다. 이를 위해 배기가스 재순환 장치는 배기가스를 냉각시킬 수 있는 열교환기를 포함할 수 있다.In addition, the exhaust gas recirculation device (EGR) is a device capable of reducing the formation of nitrogen oxides by recirculating the exhaust gas burned in the engine. For example, there is a problem in that the amount of nitrogen oxides formed at a high temperature of 2,000° C. or more rapidly increases. Accordingly, the exhaust gas recirculation device is a device for cooling a part of the exhaust gas and recirculating the cooled exhaust gas to the combustion chamber to lower the temperature of the combustion chamber. That is, the exhaust gas recirculation device is a device for reducing the formation of nitrogen oxides by lowering the temperature of the combustion chamber. To this end, the exhaust gas recirculation device may include a heat exchanger capable of cooling the exhaust gas.
그러나, 열교환기에 제공된 고온의 배기가스는 높은 유속으로 효과적으로 냉각되기 어려울 수 있다. 예를 들어, 상기 배기가스는 상기 열교환기 내에서의 짧은 유동 거리 및 체류 시간 등에 의해 효과적으로 냉각되기 어려울 수 있다. 이 경우, 상기 배기가스는 설정한 온도까지 냉각되지 못하고 연소실에 다시 유입될 수 있어 불완전 연소를 유발하는 문제점이 있다.However, the hot exhaust gas provided to the heat exchanger may be difficult to cool effectively at a high flow rate. For example, it may be difficult to effectively cool the exhaust gas due to a short flow distance and residence time in the heat exchanger. In this case, the exhaust gas may not be cooled to a set temperature and may be re-introduced into the combustion chamber, thereby causing incomplete combustion.
또한, 열교환기는 인터쿨러(intercooler)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 열교환기는 터빈과 연결된 과급기(supercharger) 예컨대 임펠러(impeller)와 인테이크 메니폴드(intake manifold) 사이에 배치되는 인터쿨러에 적용될 수 있다. 상기 임펠러는 많은 양의 공기를 흡입할 수 있고 흡입된 공기를 인테이크 메니폴드(intake manifold)에 공급할 수 있다. 이때, 흡입된 공기는 이동하는 과정에 압축되어 고온으로 존재할 수 있고, 상기 임펠라 및 상기 인테이크 메니폴드 주위에 위치한 고온의 배기관 등에 고온을 유지할 수 있다. 이와 같이 흡입된 공기가 고온인 경우 산소의 밀도가 낮아지며 결과적으로 실린더 내에 충전 효율이 저하되거나, 노킹(nocking) 현상이 발생하는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 임펠러 및 상기 인테이크 메니폴드 사이에는 열교환기가 배치되며, 상기 인터쿨러는 압축된 고온의 공기를 냉각시켜 높은 산소 밀도를 가지는 공기를 엔진 실린더에 공급하는 역할을 수행할 수 있다. In addition, the heat exchanger may be applied to an intercooler. For example, the heat exchanger may be applied to a supercharger connected to a turbine, for example, an intercooler disposed between an impeller and an intake manifold. The impeller may suck in a large amount of air and may supply the sucked air to an intake manifold. In this case, the sucked air may be compressed during movement and present at a high temperature, and a high temperature may be maintained in a high-temperature exhaust pipe located around the impeller and the intake manifold. As such, when the intake air is at a high temperature, the density of oxygen is lowered, and as a result, there is a problem in that the filling efficiency in the cylinder is lowered or a knocking phenomenon occurs. To prevent this, a heat exchanger may be disposed between the impeller and the intake manifold, and the intercooler may serve to cool compressed high-temperature air and supply air having a high oxygen density to the engine cylinder.
그러나, 열교환기에 제공된 고온의 공기는 유동하는 과정에 효과적으로 냉각되기 어려울 수 있다. 예를 들어, 상기 배기가스는 상기 열교환기 내에서의 짧은 유동 거리 및 체류 시간 등에 의해 효과적으로 냉각되기 어려울 수 있다. 이와 같이, 고온의 공기가 엔진에 제공될 경우 상기 엔진의 연소 효율은 저하되어 차량의 연비 특성이 증가하는 효과가 미미하거나 저하될 수 있다. 또한, 연소 시 발생하는 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 미세먼지 등의 배기가스 배출량을 줄일 수 있는 효과가 미미하거나 배출량이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.However, it may be difficult to effectively cool the hot air provided to the heat exchanger during the flow process. For example, it may be difficult to effectively cool the exhaust gas due to a short flow distance and residence time in the heat exchanger. As such, when high-temperature air is provided to the engine, the combustion efficiency of the engine is lowered, and thus, the effect of increasing the fuel efficiency of the vehicle may be insignificant or deteriorated. In addition, the effect of reducing the emission of exhaust gas such as nitrogen oxide (NO x ), carbon monoxide (CO), fine dust, etc. generated during combustion is insignificant or there may be a problem in that the emission is increased.
또한, 상기 열교환기를 통해 배출되는 공기는 위치에 따라 온도 분포가 불균일할 수 있다. 이에 따라 엔진의 복수의 실린더에 각각 제공되는 공기의 온도 분포가 불균일한 문제가 발생할 수 있다.In addition, the temperature distribution of the air discharged through the heat exchanger may be non-uniform depending on the location. Accordingly, there may be a problem in that the temperature distribution of the air provided to each of the plurality of cylinders of the engine is non-uniform.
따라서, 상술한 문제를 해결할 수 있는 새로운 열교환기가 요구된다.Accordingly, there is a need for a new heat exchanger capable of solving the above problems.
(특허문헌 1) 중국특허공개공보 101178292(20080514)
(특허문헌 2) 중국실용신안등록공보 201600048(20101006)
(특허문헌 3) 일본 공개특허공보 특개2003-050095호(20030221)
(특허문헌 4) 일본 공개특허공보 특개2017-048948호(20170309)
(특허문헌 5) 일본 공표특허공보 특표2017-538890호(20171228)(Patent Document 1) Chinese Patent Publication No. 101178292 (20080514)
(Patent Document 2) Chinese Utility Model Registration Publication 201600048 (20101006)
(Patent Document 3) Japanese Patent Laid-Open No. 2003-050095 (20030221)
(Patent Document 4) Japanese Patent Laid-Open No. 2017-048948 (20170309)
(Patent Document 5) Japanese Patent Publication No. 2017-538890 (20171228)
실시예는 공급된 유체를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각핀 및 열교환기를 제공하고자 한다.The embodiment is intended to provide a cooling fin and a heat exchanger capable of effectively cooling the supplied fluid.
또한, 실시예는 향상된 유동 경로를 가지는 냉각핀 및 열교환기를 제공하고자 한다.Further, embodiments are intended to provide cooling fins and heat exchangers with improved flow paths.
또한, 실시예는 냉각된 유체의 온도 편차가 최소화된 열교환기를 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide a heat exchanger in which the temperature deviation of the cooled fluid is minimized.
실시예에 따른 냉각핀은 수냉식 열교환기 적용을 위한 냉각핀으로 제1 방향으로 연장하는 플레이트, 상기 플레이트 상에 서로 이격되며 제1 경사각으로 배치되는 복수의 루버핀 및 상기 복수의 루버핀 사이에 형성되는 복수의 유동 슬릿을 포함하고, 상기 복수의 루버핀을 포함하는 상부 영역, 상기 복수의 루버핀을 포함하는 하부 영역 및 상기 복수의 루버핀을 포함하며 상기 상부 및 하부 영역 사이에 배치되는 중간 영역을 포함하고, 상기 상부 영역, 상기 중간 영역 및 상기 하부 영역 각각은, 유체를 제1 유동 방향으로 가이드하는 삽입 영역 및 상기 유체를 제2 유동 방향으로 가이드하는 배출 영역을 포함할 수 있다.A cooling fin according to an embodiment is a plate extending in a first direction as a cooling fin for applying a water-cooled heat exchanger, a plurality of louver fins spaced apart from each other on the plate and disposed at a first inclination angle, and formed between the plurality of louver fins an upper region including the plurality of louver fins, a lower region including the plurality of louver fins, and an intermediate region including the plurality of louver fins and disposed between the upper and lower regions. and, each of the upper region, the middle region, and the lower region may include an insertion region guiding the fluid in a first flow direction and an outlet region guiding the fluid in a second flow direction.
또한, 상기 제1 경사각은 25도 내지 40도일 수 있다.In addition, the first inclination angle may be 25 to 40 degrees.
또한, 상기 제1 경사각 범위 내에서, 상기 상부 영역, 상기 중간 영역 및 상기 하부 영역에 각각 배치된 상기 복수의 루버핀은 서로 동일한 경사각을 가지고, 서로 대응되는 형태를 가질 수 있다.In addition, within the range of the first inclination angle, the plurality of louver fins respectively disposed in the upper region, the middle region, and the lower region may have the same inclination angle and have a shape corresponding to each other.
또한, 상기 제1 경사각 범위 내에서, 상기 상부 영역에 배치된 상기 복수의 루버핀의 경사각은 상기 중간 영역에 배치된 상기 복수의 루버핀의 경사각보다 크고, 상기 중간 영역에 배치된 상기 복수의 루버핀의 경사각은 상기 하부 영역에 배치된 상기 복수의 루버핀의 경사각보다 클 수 있다.In addition, within the range of the first inclination angle, the inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the upper region is greater than the inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the middle region, and the plurality of louvers disposed in the middle region An inclination angle of the fin may be greater than an inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the lower region.
또한, 실시예에 따른 열교환기는 유체가 유입되는 유입부, 상기 유체가 배출되는 배출부 및 상기 유입부 및 상기 배출부 사이에 배치되며, 상기 유체를 냉각하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는 수용 공간이 형성된 몸체, 상기 몸체의 수용 공간 내에 배치된 복수의 격벽. 상기 복수의 격벽에 의해 형성된 복수의 유동 경로 및 상기 복수의 유동 경로 각각에 배치되는 복수의 냉각핀을 포함하고, 상기 냉각핀은 상술한 냉각핀을 포함하고, 상기 냉각부에 유입된 유체는 상기 냉각핀에 의해 적어도 5번 유동 방향이 변화할 수 있다.In addition, the heat exchanger according to the embodiment includes an inlet through which a fluid is introduced, an outlet through which the fluid is discharged, and a cooling unit disposed between the inlet and the outlet, and cooling the fluid, wherein the cooling unit includes an accommodation space. The formed body, and a plurality of partition walls disposed in the accommodation space of the body. a plurality of flow paths formed by the plurality of partition walls and a plurality of cooling fins disposed on each of the plurality of flow paths, wherein the cooling fins include the above-described cooling fins, and the fluid flowing into the cooling unit is The flow direction can be changed at least 5 times by the cooling fins.
또한, 상기 배출부는 서로 이격되는 제1 내지 제4 배출홀을 포함하고, 상기 냉각핀은 상기 제1 내지 제4 배출홀과 상기 제1 방향으로 각각 대응되는 영역에 배치되는 제1 내지 제4 영역을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 영역에 각각 배치된 상기 복수의 루버핀은 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다.In addition, the discharge part includes first to fourth discharge holes spaced apart from each other, and the cooling fins are first to fourth areas disposed in areas corresponding to the first to fourth discharge holes in the first direction, respectively. Including, the plurality of louver fins respectively disposed in the first to fourth regions may have shapes corresponding to each other.
또한, 상기 배출부는 서로 이격되는 제1 내지 제4 배출홀을 포함하고, 상기 냉각핀은 상기 제1 내지 제4 배출홀과 상기 제1 방향으로 각각 대응되는 영역에 배치되는 제1 내지 제4 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 냉각부의 제1 측면과 인접한 상기 냉각부의 가장자리 영역에 배치되고, 상기 제4 영역은 상기 제1 측면과 반대되는 상기 냉각부의 제2 측면과 인접한 상기 냉각부의 가장자리 영역에 배치되고, 상기 제2 및 제3 영역은 상기 제1 및 제4 영역 사이에 배치되며 상기 냉각부의 중심 영역에 배치되고, 상기 제1 영역에 배치된 상기 복수의 루버핀의 경사각은 상기 제2 영역 방향으로 갈수록 감소하고, 상기 제4 영역에 배치된 상기 복수의 루버핀의 경사각은 상기 제3 영역 방향으로 갈수록 감소할 수 있다.In addition, the discharge part includes first to fourth discharge holes spaced apart from each other, and the cooling fins are first to fourth areas disposed in areas corresponding to the first to fourth discharge holes in the first direction, respectively. wherein the first area is disposed on an edge area of the cooling unit adjacent to a first side surface of the cooling unit, and the fourth area is an edge of the cooling unit adjacent to a second side surface of the cooling unit opposite to the first side surface. is disposed in the region, the second and third regions are disposed between the first and fourth regions and are disposed in a central region of the cooling unit, and the inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the first region is the second The inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the fourth region may decrease in the direction of the second region and decrease in the direction of the third region.
실시예에 따른 열교환기는 복수의 루버핀을 포함하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부에 공급된 유체는 상기 루버핀에 의해 증가된 유동 경로를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각부에 공급된 유체는 상기 루버핀을 포함하는 냉각핀과 효율적인 열교환이 이루어질 수 있다.The heat exchanger according to the embodiment may include a cooling unit including a plurality of louver fins, and the fluid supplied to the cooling unit may have an increased flow path by the louver fins. Accordingly, the fluid supplied to the cooling unit can be efficiently heat exchanged with the cooling fins including the louver fins.
또한, 실시예에 따른 열교환기는 공급된 유체의 유동 방향을 적어도 5번 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각부에 공급된 유체는 상기 냉각부 내에서 충분히 혼합(mixing)될 수 있고, 이로 인해 상기 냉각부의 가장자리 영역 및 중심 영역으로 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 열교환기는 이와 연결된 다른 구성, 예컨대 연결된 실린더 내에 충전 효율을 향상시킬 수 있고 노킹(knocking) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the heat exchanger according to the embodiment may change the flow direction of the supplied fluid at least 5 times. Accordingly, the fluid supplied to the cooling unit can be sufficiently mixed in the cooling unit, thereby minimizing the temperature deviation of the fluid discharged to the edge region and the center region of the cooling unit, respectively. Accordingly, the heat exchanger can improve filling efficiency in other components connected thereto, for example, in a connected cylinder and prevent a knocking phenomenon from occurring.
도 1은 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 냉각핀의 정면도이다.
도 3은 도 1에 따른 냉각핀의 A-A' 단면도이다.
도 4는 도 1에 따른 냉각핀의 부분 확대도이다.
도 5는 실시예에 따른 다른 냉각핀의 사시도이다.
도 6은 도 5에 따른 냉각핀의 B-B' 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 열교환기의 분해 사시도이다.
도 8 및 도 9는 실시예에 따른 열교환기의 측면도이다.
도 10은 실시예에 따른 열교환기에 유입된 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 열교환기의 냉각부에서 냉각핀이 생략된 정면도이다.
도 12는 실시예에 따른 냉각부의 다른 측면도이다.
도 13은 실시예에 따른 냉각수 공급부에 의해 유동하는 냉각수의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view of a cooling fin according to an embodiment;
FIG. 2 is a front view of the cooling fin according to FIG. 1 ;
3 is a cross-sectional view AA′ of the cooling fin according to FIG. 1 .
FIG. 4 is a partially enlarged view of the cooling fin according to FIG. 1 .
5 is a perspective view of another cooling fin according to the embodiment.
6 is a cross-sectional view BB′ of the cooling fin according to FIG. 5 .
7 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to the embodiment.
8 and 9 are side views of a heat exchanger according to an embodiment.
10 is a view for explaining a flow flow of a fluid introduced into a heat exchanger according to an embodiment.
11 is a front view in which cooling fins are omitted from the cooling unit of the heat exchanger according to the embodiment.
12 is another side view of the cooling unit according to the embodiment.
13 is a view for explaining a flow flow of cooling water flowing by a cooling water supply unit according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be used by combining or substituted with .
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "and (and) at least one (or one or more of) B and C", it can be combined with A, B, and C. It may include one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term. And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above) or below (below)" of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include not only the upward direction but also the meaning of the downward direction based on one component.
또한, 실시예에 따른 열교환기는 유동하는 유체의 냉각을 필요로 하는 다양한 장치, 예컨대 차량의 배기가스 재순환 장치(EGR; Exhaust Gas Recirculation), 인터쿨러(intercooler) 등에 적용 가능할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 열교환기는 차량뿐만 아니라 다양한 분야에도 적용이 가능하며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 냉각 분야 등에 적용 가능할 수 있다.In addition, the heat exchanger according to the embodiment may be applicable to various devices requiring cooling of a flowing fluid, for example, an exhaust gas recirculation (EGR) of a vehicle, an intercooler, and the like. In addition, the heat exchanger according to the embodiment can be applied to various fields as well as vehicles, and in addition, it can be applied to all cooling fields that have been developed and commercialized or can be implemented according to future technological development.
또한, 발명의 실시예에 대한 설명을 하기 앞서 제 1 방향은 도면에 도시된 x축 방향을 의미할 수 있고, 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 다른 방향일 수 있다. 일례로, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 수직인 방향으로 도면에 도시된 y축 방향을 의미할 수 있다. 또한, 수평 방향은 제 1 및 제 2 방향을 의미할 수 있고, 수직 방향은 상기 제 1 및 제 2 방향 중 적어도 한 방향과 수직인 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수평 방향은 도면의 x축 및 y축 방향을 의미할 수 있고, 수직 방향은 도면의 z축 방향으로 상기 x축 및 y축 방향과 수직인 방향일 수 있다.In addition, prior to the description of the embodiment of the present invention, the first direction may mean the x-axis direction shown in the drawings, and the second direction may be a different direction from the first direction. For example, the second direction may mean a y-axis direction shown in the drawing in a direction perpendicular to the first direction. Also, the horizontal direction may mean first and second directions, and the vertical direction may mean a direction perpendicular to at least one of the first and second directions. For example, the horizontal direction may mean the x-axis and y-axis directions of the drawing, and the vertical direction may be a z-axis direction of the drawing and a direction perpendicular to the x-axis and y-axis directions.
<냉각핀><Cooling fins>
실시예에 따른 냉각핀(500)은 수냉식 열교환기에 적용하기 위한 냉각핀일 수 있다. 상기 냉각핀(500)은 후술할 열교환기(1000)의 냉각부(200) 내에 배치될 수 있다. 상기 냉각핀(500)은 상기 열교환기(1000)에 포함된 복수의 유동 경로(230)와 동일한 복수개로 제공되며, 복수의 유동 경로(230) 각각에 배치될 수 있다. The cooling
상기 복수의 냉각핀(500)은 서로 동일한 형상 및 크기를 가지므로 설명의 편의상 복수의 유동 경로(230) 중 선택되는 하나의 유동 경로(230)에 배치되는 하나의 냉각핀(500)을 중심으로 설명한다. 설명되지 않은 나머지 냉각핀은 상기 하나의 냉각핀(500)의 설명으로부터 이해될 수 있다. Since the plurality of cooling
도 1은 실시예에 따른 냉각핀의 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 냉각핀의 정면도이다. 또한, 도 3은 도 1에 따른 냉각핀의 상면도이고, 도 4는 도 1에 따른 냉각핀의 부분 확대도이다.1 is a perspective view of a cooling fin according to an embodiment, and FIG. 2 is a front view of the cooling fin according to FIG. 1 . In addition, FIG. 3 is a top view of the cooling fin according to FIG. 1 , and FIG. 4 is a partially enlarged view of the cooling fin according to FIG. 1 .
도 1 내지 도 4를 참조하면, 냉각핀(500)은 플레이트(510)를 포함할 수 있다. 상기 플레이트(510)는 상기 냉각핀(500)이 배치되는 냉각부(200)의 유동 경로(230) 상에 배치되며 일 방향으로 연장되는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 플레이트(510)는 후술할 상기 열교환기(1000)의 유입부(100)와 마주하는 냉각부(200)의 상부 영역에서 배출부(300)와 마주하는 하부 방향으로 연장하는 형태, 즉 제1 방향(x축 방향)으로 연장하는 형태를 가질 수 있다.1 to 4 , the cooling
또한, 상기 플레이트(510)는 웨이브(wave) 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 제1 방향에서 상기 플레이트(510)를 바라보았을 때, 상기 플레이트(510)는 제1 피치 간격(P1)으로 밴딩되는 복수의 웨이브 패턴이 반복되는 형태를 가질 수 있다.Also, the
상기 냉각핀(500)은 복수의 루버핀(520)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 루버핀(520)은 상기 플레이트(510) 상에 형성될 수 있다. 상기 복수의 루버핀(520)은 판 형상을 가지며 상기 플레이트(510) 상에 접합될 수 있다. 일례로, 상기 복수의 루버핀(520)은 납땜(brazing)에 의해 상기 플레이트(510) 상에 접합될 수 있다.The cooling
상기 복수의 루버핀(520)은 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 루버핀(520)은 유체의 유입 방향인 제1 방향(x축 방향)으로 서로 이격될 수 있다. 상기 복수의 루버핀(520)은 서로 등간격으로 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 루버핀(520) 사이에는 복수의 유동 슬릿(530)이 형성할 수 있고, 상기 냉각부(200)에 공급된 유체는 상기 유동 슬릿(530)을 통과하며 유동할 수 있다.The plurality of louver pins 520 may be spaced apart from each other. For example, the plurality of louver pins 520 may be spaced apart from each other in a first direction (x-axis direction) that is the inflow direction of the fluid. The plurality of louver pins 520 may be spaced apart from each other at equal intervals. Accordingly, a plurality of flow slits 530 may be formed between the plurality of louver pins 520 , and the fluid supplied to the
상기 복수의 루버핀(520)은 소정의 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 루버핀(520)은 상기 플레이트(510)의 일면에 대해 제1 경사각(θ)으로 경사지게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 루버핀(520)은 제1 방향으로 연장하는 가상의 제1 직선(Line 1)에 대해 제1 경사각(θ)으로 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제1 경사각(θ)은 상기 약 25도 내지 약 40도일 수 있다. 자세하게, 상기 제1 경사각(θ)은 약 28도 내지 약 37도일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제1 경사각(θ)은 약 30도 내지 약 35도일 수 있다. The plurality of louver pins 520 may be inclined at a predetermined angle. For example, the plurality of louver pins 520 may be disposed to be inclined at a first inclination angle θ with respect to one surface of the
상기 제1 경사각(θ)이 약 25도 미만인 경우, 상기 냉각핀(500)에 공급된 유체의 유동 경로가 감소하여 유체가 상기 냉각핀(500)을 통과하는 과정에 충분히 냉각되기 어려울 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각부(200)의 하부 영역에 제공되는 유체는 위치에 따라 온도 편차가 발생할 수 있다. 일례로, 후술할 상기 열교환기(1000)의 배출부(300)에 형성된 제1 배출홀(h1), 제2 배출홀(h2), 제3 배출홀(h3) 및 제4 배출홀(h4)을 통해 각각 배출되는 유체의 온도 편차가 설정된 범위를 초과할 수 있다. 또한, 상기 제1 경사각(θ)이 약 40도를 초과할 경우, 상기 냉각핀(500) 내에 유체의 유동 경로가 지나치게 증가하여 유체의 유동 흐름이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 제1 경사각(θ)은 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하고, 상기 복수의 루버핀(520)은 상술한 범위 내에서 서로 동일한 경사각으로 제공될 수 있다.When the first inclination angle θ is less than about 25 degrees, the flow path of the fluid supplied to the cooling
상기 냉각핀(500)은 복수의 루버핀(520)이 각각 배치된 복수의 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각핀(500)은 유체의 유입 및 배출 방향을 기준으로 설정되는 상부 영역(501), 중간 영역(502) 및 하부 영역(503)을 포함할 수 있다. The cooling
상기 상부 영역(501)은 후술할 상기 열교환기(1000)의 냉각부(200)의 상부 영역에 위치하며 상기 유입부(100)와 최인접한 영역일 수 있다. 상기 상부 영역(501)은 복수의 루버핀(520a)이 배치된 제1 삽입 영역(501a) 및 제1 배출 영역(501b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상부 영역(501)은 상기 제1 삽입 영역(501a) 및 상기 제1 배출 영역(501b) 사이에 배치되며 두 영역(501a, 501b)을 연결하는 제1 연결 영역(541)을 포함할 수 있다.The
상기 제1 삽입 영역(501a)은 상기 제1 배출 영역(501b)과 대칭인 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 삽입 영역(501a) 및 상기 제1 배출 영역(501b) 각각에 배치된 루버핀(520a)은 상기 제1 연결 영역(541)을 기준으로, 예컨대 제2 방향으로 연장하는 가상의 선을 기준으로 서로 대칭인 형태, 위치, 각도, 개수로 배치될 수 있다. The
이에 따라, 상기 상부 영역(501)에 유입된 유체는 형성된 복수의 루버핀(520a)에 의해 형성된 복수의 유동 슬릿(530a)을 통해 제1 및 제2 유동 방향으로 유동할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 삽입 영역(501a)에 유입된 유체는 상기 제1 삽입 영역(501a)에 배치된 복수의 루버핀(520a)과 대응되는 제1 유동 방향으로 유동할 수 있고, 상기 제1 배출 영역(501b)에 유입된 유체는 상기 제1 배출 영역(501b)에 배치된 복수의 루버핀(520a)과 대응되는 제2 유동 방향으로 유동할 수 있다. 이때, 상기 제1 연결 영역(541)은 상기 제2 방향(y축 방향)을 기준으로 오목한 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 연결 영역(541)은 상기 제1 삽입 영역(501a)을 통과하여 제1 유동 방향으로 유동하는 유체의 유동 방향을 제2 유동 방향으로 가이드할 수 있고, 상기 유체를 상기 제1 배출 영역(501b)으로 가이드할 수 있다. Accordingly, the fluid introduced into the
상기 중간 영역(502)은 상기 상부 영역(501) 아래에 위치할 수 있다. 자세하게, 상기 중간 영역(502)은 상기 상부 영역(501) 및 상기 하부 영역(503) 사이에 위치하며 상기 상부 영역(501)보다 상기 배출부(300)와 인접할 수 있다.The
이때, 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502) 사이에는 제1 경계 영역(561)이 배치될 수 있다. 상기 제1 경계 영역(561)은 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502)을 연결할 수 있다. 상기 제1 경계 영역(561)은 제2 방향(y축 방향)을 기준으로 볼록한 형태로 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 경계 영역(561)은 상기 제1 배출 영역(501b)을 기준으로 상기 제1 연결 영역(541)과 180도 대칭인 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 경계 영역(561)은 상기 제1 배출 영역(501b)을 통과한 유체를 상기 중간 영역(502)으로 가이드할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 경계 영역(561)은 상기 제1 배출 영역(501b)을 통과하여 제2 유동 방향으로 유동하는 유체의 유동 방향을 제1 유동 방향으로 가이드할 수 있고, 상기 유체를 상기 중간 영역(502)으로 가이드할 수 있다.In this case, a
상기 중간 영역(502)은 복수의 루버핀(520b)이 배치된 제2 삽입 영역(502a) 및 제2 배출 영역(502b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 중간 영역(502)은 상기 제2 삽입 영역(502a) 및 상기 제2 배출 영역(502b) 사이에 배치되며 두 영역(502a, 502b)을 연결하는 제2 연결 영역(542)을 포함할 수 있다.The
상기 제2 삽입 영역(502a)은 상기 제1 삽입 영역(501a)과 대응되는 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 삽입 영역(502a)은 상기 제1 삽입 영역(501a)과 서로 동일한 형태, 각도, 개수 및 이격 거리를 가지는 복수의 루버핀(520b)을 포함할 수 있다. The
또한, 상기 제2 배출 영역(502b)은 상기 제1 배출 영역(501b)과 대응되는 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 배출 영역(502b)은 상기 제1 배출 영역(501b)과 서로 동일한 형태, 각도, 개수 및 이격 거리를 가지는 복수의 루버핀(520b)을 포함할 수 있다. Also, the
또한, 상기 제2 삽입 영역(502a)은 상기 제2 배출 영역(502b)과 대칭인 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제2 삽입 영역(502a) 및 상기 제2 배출 영역(502b) 각각에 배치된 루버핀(520b)은 상기 제2 연결 영역(542)을 기준으로, 예컨대 제2 방향으로 연장하는 가상의 선을 기준으로 서로 대칭인 형태, 위치, 각도, 개수로 배치될 수 있다. Also, the
즉, 상기 중간 영역(502)은 상기 상부 영역(501)과 대응될 수 있다. 자세하게, 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)은 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)과 서로 대응되는 형태, 각도, 개수 및 이격 거리를 가질 수 있다.That is, the
이에 따라, 상기 중간 영역(502)에 유입된 유체는 형성된 복수의 루버핀(520b)에 의해 형성된 복수의 유동 슬릿(530b)을 통해 제1 및 제2 유동 방향으로 유동할 수 있다. 자세하게, 상기 제2 삽입 영역(502a)에 유입된 유체는 상기 제2 삽입 영역(502a)에 배치된 복수의 루버핀(520b)과 대응되는 제1 유동 방향으로 유동할 수 있고, 상기 제2 배출 영역(502b)에 유입된 유체는 상기 제2 배출 영역(502b)에 배치된 복수의 루버핀(520b)과 대응되는 제2 유동 방향으로 유동할 수 있다. 이때, 상기 제2 연결 영역(542)은 상기 제2 방향(y축 방향)을 기준으로 오목한 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 연결 영역(542)은 상기 제2 삽입 영역(502a)을 통과하여 제1 유동 방향으로 유동하는 유체의 유동 방향을 제2 유동 방향으로 가이드할 수 있고, 상기 유체를 상기 제2 배출 영역(502b)으로 가이드할 수 있다.Accordingly, the fluid introduced into the
상기 하부 영역(503)은 상기 중간 영역(502) 아래에 위치할 수 있다. 자세하게, 상기 하부 영역(503)은 후술할 상기 열교환기(1000)의 냉각부(200)의 하부 영역에 위치하며 상기 배출부(300)와 최인접한 영역일 수 있다.The
이때, 상기 중간 영역(502) 및 상기 하부 영역(503) 사이에는 제2 경계 영역(562)이 배치될 수 있다. 상기 제2 경계 영역(562)은 상기 중간 영역(502) 및 상기 하부 영역(503)을 연결할 수 있다. 상기 제2 경계 영역(562)은 제2 방향(y축 방향)을 기준으로 볼록한 형태로 제공될 수 있다. 자세하게, 상기 제2 경계 영역(562)은 상기 제2 배출 영역(502b)을 기준으로 상기 제2 연결 영역(542)과 180도 대칭인 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 경계 영역(562)은 상기 제2 배출 영역(502b)을 통과한 유체를 상기 하부 영역(503)으로 가이드할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 경계 영역(562)은 상기 제2 배출 영역(502b)을 통과하여 제2 유동 방향으로 유동하는 유체의 유동 방향을 제1 유동 방향으로 가이드할 수 있고, 상기 유체를 상기 하부 영역(503)으로 가이드할 수 있다.In this case, a
상기 하부 영역(503)은 복수의 루버핀(520c)이 배치된 제3 삽입 영역(503a) 및 제3 배출 영역(503b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 영역(503)은 상기 제3 삽입 영역(503a) 및 상기 제3 배출 영역(503b) 사이에 배치되며 두 영역(503a, 503b)을 연결하는 제3 연결 영역(543)을 포함할 수 있다. The
상기 제3 삽입 영역(503a)은 상기 제1 삽입 영역(501a) 및 상기 제2 삽입 영역(502a)과 대응되는 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 삽입 영역(503a)은 상기 제1 삽입 영역(501a) 및 상기 제2 삽입 영역(502a)과 서로 동일한 형태, 각도, 개수 및 이격 거리를 가지는 복수의 루버핀(520c)을 포함할 수 있다. The
또한, 상기 제3 배출 영역(503b)은 상기 제1 배출 영역(501b) 및 상기 제2 배출 영역(502b)과 대응되는 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 배출 영역(503b)은 상기 제1 배출 영역(501b) 및 상기 제2 배출 영역(502b)과 서로 동일한 형태, 각도, 개수 및 이격 거리를 가지는 복수의 루버핀(520c)을 포함할 수 있다. Also, the
또한, 상기 제3 삽입 영역(503a)은 상기 제3 배출 영역(503b)과 대칭인 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제3 삽입 영역(503a) 및 상기 제3 배출 영역(503b) 각각에 배치된 루버핀(520c)은 상기 제3 연결 영역(543)을 기준으로, 예컨대 제2 방향으로 연장하는 가상의 선을 기준으로 서로 대칭인 형태, 위치, 각도, 개수로 배치될 수 있다. Also, the
즉, 상기 하부 영역(503)은 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502)과 대응될 수 있다. 자세하게, 상기 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c)은 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502)에 각각 배치된 복수의 루버핀(520a, 520b)과 서로 대응되는 형태, 각도, 개수 및 이격 거리를 가질 수 있다.That is, the
이에 따라, 상기 하부 영역(503)에 유입된 유체는 형성된 복수의 루버핀(520c)에 의해 형성된 복수의 유동 슬릿(530c)을 통해 제1 및 제2 유동 방향으로 유동할 수 있다. 자세하게, 상기 제3 삽입 영역(503a)에 유입된 유체는 상기 제3 삽입 영역(503a)에 배치된 복수의 루버핀(520c)과 대응되는 제1 유동 방향으로 유동할 수 있고, 상기 제3 배출 영역(503b)에 유입된 유체는 상기 제3 배출 영역(503b)에 배치된 복수의 루버핀(520c)과 대응되는 제2 유동 방향으로 유동할 수 있다. 이때, 상기 제3 연결 영역(543)은 상기 제2 방향(y축 방향)을 기준으로 오목한 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 연결 영역(543)은 상기 제3 삽입 영역(503a)을 통과하여 제1 유동 방향으로 유동하는 유체의 유동 방향을 제2 유동 방향으로 가이드할 수 있고, 상기 유체를 상기 제3 배출 영역(503b)으로 가이드할 수 있다.Accordingly, the fluid introduced into the
또한, 상기 냉각핀(500)은 유체가 배출되는 영역, 예컨대 후술할 상기 열교환기(1000)의 배출부(300)를 기준으로 설정되는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 냉각핀(500)은 후술할 상기 배출부(300)에 형성되는 복수의 배출홀(h1, h2, h3, h4)을 기준으로 설정되는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 상기 복수의 영역은 제2 방향을 기준으로 나란히 배치될 수 있다. 상기 복수의 영역은 상기 복수의 배출홀(h1, h2, h3, h4)과 대응되는 개수로 제공되며 제1 방향(x축 방향)으로 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 배출홀(h1, h2, h3, h4)이 4개일 경우, 상기 냉각핀(500)은 제2 방향으로 나란히 배치되는 제1 영역(A1), 제2 영역(A2), 제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)을 포함할 수 있다.In addition, the cooling
상기 제1 영역(A1)은 상기 냉각부(200)의 제1 측면(S1)과 인접하게 배치되며 상기 제1 배출홀(h1)과 제1 방향(x축 방향)으로 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2 영역(A2)은 상기 제1 영역(A1)과 제2 방향(y축 방향)으로 나란히 배치되며 상기 제2 배출홀(h2)과 제 1 방향으로 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제3 영역(A3)은 상기 제2 영역(A2)과 제2 방향으로 나란히 배치되며 상기 제3 배출홀(h3)과 제1 방향으로 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제4 영역(A4)은 상기 냉각부(200)의 제1 측면(S1)과 반대되는 제2 측면(S2)과 인접하게 배치되며 상기 제3 영역(A3)과 제2 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 또한, 상기 제4 영역(A4)은 상기 제4 배출홀(h4)과 제1 방향으로 대응되는 영역에 배치될 수 있다. The first area A1 is disposed adjacent to the first side surface S1 of the
즉, 상기 제1 측면(S1) 및 상기 제2 측면(S2)과 각각 인접하게 배치된 상기 제1 영역(A1) 및 상기 제4 영역(A4)은 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역에 위치한 영역으로 정의할 수 있고, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3)은 상기 냉각부(200)의 중심 영역에 위치한 영역으로 정의할 수 있다.That is, the first area A1 and the fourth area A4 disposed adjacent to the first side surface S1 and the second side surface S2, respectively, are located in the edge area of the
상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각은 상술한 복수의 루버핀(520)을 포함하며 상기 상부 영역(501), 상기 중간 영역(502) 및 상기 하부 영역(503)을 포함할 수 있다. Each of the first to fourth regions A1 , A2 , A3 , and A4 includes the plurality of
이때, 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4)은 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각의 상부 영역(501), 중간 영역(502) 및 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520)은 도 10과 같이 동일한 개수를 가지며 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각의 상부 영역(501), 중간 영역(502) 및 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520)은 서로 동일한 경사각으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각의 상부 영역(501), 중간 영역(502) 및 하부 영역(503)에 형성된 복수의 유동 슬릿(530a, 530b, 530c)은 서로 동일한 형태, 크기를 가질 수 있어 상기 냉각부(200)에 제공된 유체는 향상된 유동 특성을 가질 수 있다.In this case, the first to fourth regions A1 , A2 , A3 , and A4 may have shapes corresponding to each other. In detail, a plurality of
즉, 실시예에 따른 열교환기(1000)는 유체의 유동 경로를 제어하는 복수의 루버핀(520)을 포함하고, 상기 복수의 루버핀(520)은 상기 상부 영역(501), 상기 중간 영역(502) 및 상기 하부 영역(503) 각각에 서로 대응되는 개수 및 각도로 제공될 수 있다. That is, the
이에 따라, 상기 열교환기(1000)는 상기 냉각부(200)에 공급된 유체를 복수의 루버핀(520)을 이용하여 제1 및 제2 유동 방향으로 유동시킬 수 있다. 자세하게, 상기 유체는 상기 루버핀(520)에 의해 적어도 5번 유동 방향이 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각부에 유입된 유체의 유동 방향은 상기 상부 영역(501)을 유동하는 과정에 제1 유동 방향에서 제2 유동 방향으로 변화할 수 있다. 또한, 상기 유체의 유동 방향은 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502)의 경계(제1 경계 영역(561))를 유동하는 과정에 제2 유동 방향에서 제1 유동 방향으로 변화할 수 있다. 또한, 상기 중간 영역(502)을 유동하는 과정에 상기 유체의 유동 방향은 상기 제1 유동 방향에서 제2 유동 방향으로 변화할 수 있다. 또한, 상기 유체의 유동 방향은 상기 중간 영역(502) 및 상기 하부 영역(503)의 경계(제2 경계 영역(562))를 유동하는 과정에 제2 유동 방향에서 제1 유동 방향으로 변화할 수 있다. 또한, 상기 하부 영역(503)을 유동하는 과정에 상기 유체의 유동 방향은 상기 제1 유동 방향에서 제2 유동 방향으로 변화할 수 있다.Accordingly, the
따라서, 실시예는 상기 냉각부(200)에 공급된 유체의 유동 경로를 증가시킬 수 있고, 상기 유체와 냉각핀(500)의 효율적인 열교환을 유도할 수 있다. 또한, 상기 열교환기(1000)는 공급된 유체의 유동 방향을 적어도 5번 변화시킴으로써 상기 냉각부(200) 내에서 상기 유체를 충분히 혼합(mixing)할 수 있어 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역 및 중심 영역으로 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 즉, 서로 다른 위치에 배치된 상기 복수의 배출홀(h1, h2, h3, h4)을 통해 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있어 실린더 내에 충전 효율을 향상시킬 수 있고 노킹(knocking) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the embodiment may increase the flow path of the fluid supplied to the
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 복수의 루버핀(520)은 상부 영역(501), 중간 영역(502) 및 하부 영역(503) 각각에 서로 다른 각도 및/또는 서로 다른 개수로 제공될 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the plurality of
일례로, 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각의 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)은 서로 동일한 개수 및 피치 간격으로 제공될 수 있고, 상기 제1 경사각(θ)의 범위 내에서 서로 동일한 각도로 경사지게 배치될 수 있다.For example, the plurality of
상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각의 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)은 서로 동일한 개수 및 피치 간격으로 제공될 수 있고, 상기 제1 경사각(θ)의 범위 내에서 서로 동일한 각도로 경사지게 배치될 수 있다. A plurality of
이때, 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 경사각은 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)의 경사각보다 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 경사각(θ) 범위 내에서 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 경사각은 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)의 경사각보다 작을 수 있다.In this case, the inclination angle of the plurality of
또한, 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 개수는 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)의 개수보다 많거나 같을 수 있다. 즉, 상기 중간 영역(502)에는 상기 상부 영역(501)보다 많거나 같은 개수의 유동 슬릿(530b)이 형성될 수 있다.In addition, the number of the plurality of
또한, 상기 중간 영역(502)에 배치된 루버핀(520b)의 개수가 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)의 개수보다 많을 경우, 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b) 간의 제1 방향 피치 간격은 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a) 간의 제1 방향 피치 간격보다 작을 수 있다. 그리고, 상기 중간 영역(502)에 배치된 루버핀(520b)의 개수가 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a)의 개수와 동일할 경우, 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b) 간의 제1 방향 피치 간격은 상기 상부 영역(501)에 배치된 복수의 루버핀(520a) 간의 제1 방향 피치 간격과 동일할 수 있다.In addition, when the number of
즉, 상기 중간 영역(502)에 제공된 유체는 상기 상부 영역(501)보다 작은 각도로 꺾이며 유동할 수 있다. 또한, 상기 중간 영역(502)에 형성된 루버핀(520b)이 상기 상부 영역(501)에 형성된 루버핀(520a)보다 큰 경사각으로 제공됨에 따라, 상기 중간 영역(502)에 공급된 유체의 유동 경로는 상기 상부 영역(501)과 비교하여 보다 길어질 수 있다. That is, the fluid provided in the
상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각의 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c)은 서로 동일한 개수 및 피치 간격으로 제공될 수 있고, 상기 제1 경사각(θ)의 범위 내에서 서로 동일한 각도로 경사지게 배치될 수 있다. A plurality of
이때, 상기 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c)의 경사각은 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 경사각보다 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제1 경사각(θ) 범위 내에서 상기 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c)의 경사각은 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 경사각보다 작을 수 있다. In this case, the inclination angle of the plurality of
또한, 상기 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c)의 개수는 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 개수보다 많거나 같을 수 있다. 즉, 상기 하부 영역(503)에는 상기 중간 영역(502)보다 많거나 같은 개수의 유동 슬릿(530c)이 형성될 수 있다.In addition, the number of the plurality of
또한, 상기 하부 영역(503)에 배치된 루버핀(520c)의 개수가 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 개수보다 많을 경우, 상기 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c) 간의 제1 방향 피치 간격은 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b) 간의 제1 방향 피치 간격보다 작을 수 있다. 그리고, 상기 하부 영역(503)에 배치된 루버핀(520c)의 개수가 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b)의 개수와 동일할 경우, 상기 하부 영역(503)에 배치된 복수의 루버핀(520c) 간의 제1 방향 피치 간격은 상기 중간 영역(502)에 배치된 복수의 루버핀(520b) 간의 제1 방향 피치 간격과 동일할 수 있다. In addition, when the number of
즉, 상기 하부 영역(503)에 제공된 유체는 상기 중간 영역(502)보다 작은 각도로 꺾이며 유동할 수 있다. 또한, 상기 하부 영역(503)에 형성된 루버핀(520c)이 상기 중간 영역(502)에 형성된 루버핀(520b)보다 큰 경사각으로 제공됨에 따라, 상기 하부 영역(503)에 공급된 유체의 유동 경로는 상기 상부 영역(501), 상기 중간 영역(502)과 비교하여 보다 길어질 수 있다. That is, the fluid provided in the
즉, 실시예에 따른 냉각핀(500)을 포함하는 냉각부(200)는 보다 증가된 유체의 유동 거리를 가질 수 있어 유체와 냉각핀(500)의 효과적인 열교환을 유도할 수 있다. 특히, 상기 복수의 루버핀(520)은 상기 냉각부(200)의 상부 영역에서 하부 영역으로 갈수록 경사각이 점차 커지게 형성됨에 따라 상기 하부 영역으로 유동하는 유체의 유동 속도를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 유체는 상기 냉각부(200)를 유동하는 과정에 충분히 혼합(mixing)될 수 있으며, 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역 및 중심 영역으로 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 따라서, 서로 다른 위치에 배치된 상기 복수의 배출홀(h1, h2, h3, h4)을 통해 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있어 실린더 내에 충전 효율을 향상시킬 수 있고 노킹(knocking) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.That is, the
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 제1 내지 제4 영역(A1, A2, A3, A4)에 배치된 복수의 루버핀(520)은 부분적으로 다른 형태를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역에 배치된 상기 제1 영역(A1) 및 상기 제4 영역(A4)은 상기 냉각부(200)의 중심 영역에 배치된 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3)과 다른 형태를 가질 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the plurality of
예를 들어, 상기 제1 영역(A1)에 배치된 복수의 루버핀(520)은 상기 제1 경사각(θ)의 범위 내에서 서로 다른 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 영역(A1)에 배치된 복수의 루버핀(520)의 경사각은 상기 제1 측면(S1)과 인접한 영역에서 최대 경사각을 가질 수 있고, 상기 제1 측면(S1)에서 상기 제2 영역(A2) 방향(제2 방향(y축 방향))으로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다.For example, the plurality of
상기 제4 영역(A4)은 상기 제1 영역(A1)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 영역(A4)에 배치된 복수의 루버핀(520)은 상기 제1 경사각(θ)의 범위 내에서 서로 다른 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제4 영역(A4)에 배치된 복수의 루버핀(520)의 경사각은 상기 제2 측면(S2)과 인접한 영역에서 최대 경사각을 가질 수 있고, 상기 제2 측면(S2)에서 상기 제3 영역(A3) 방향(제2 방향(y축 방향))으로 갈수록 경사각이 감소할 수 있다.The fourth area A4 may have a shape corresponding to the first area A1 . For example, the plurality of
상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3)은 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3) 각각에 배치된 복수의 루버핀(520)은 상기 제1 경사각(θ)의 범위 내에서 서로 동일한 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 영역(A2) 및 상기 제3 영역(A3) 각각에 배치된 복수의 루버핀(520)의 경사각은 상기 제1 영역(A1) 및 제4 영역(A4)에 배치된 루버핀(520)의 최소 경사각과 동일할 수 있다.The second area A2 and the third area A3 may have shapes corresponding to each other. For example, the plurality of
즉, 실시예는 후술할 상기 열교환기(1000)의 냉각부(200)의 가장자리 영역에 배치된 루버핀(520)의 경사각을 상기 냉각부(200)의 중심 영역에 배치된 루버핀(520)의 경사각보다 크게 제공할 수 있다. 또한, 상기 루버핀(520)의 경사각은 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역에서 중심 영역으로 갈수록 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각부(200)는 유입된 유체의 유동 속도를 효과적으로 제어할 수 있으며, 이 과정에 상기 유체는 상기 냉각부(200) 내에서 충분히 혼합(mixing)될 수 있다. That is, in the embodiment, the inclination angle of the
따라서, 실시예는 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역 및 중심 영역으로 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있어 복수의 배출홀(h1, h2, h3, h4)을 통해 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 이로 인해 복수의 실린더 내에 충전 효율을 향상시킬 수 있고 노킹(knocking) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, in the embodiment, the temperature deviation of the fluid discharged to the edge region and the center region of the
도 5는 실시예에 따른 다른 냉각핀의 사시도이고, 도 6은 도 5에 따른 냉각핀의 B-B' 단면도이다. 도 5 및 도 6을 이용한 설명에서는 앞서 설명한 냉각핀(500)과 동일 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하며 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여한다.5 is a perspective view of another cooling fin according to the embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' of the cooling fin according to FIG. 5 . In the description using FIGS. 5 and 6 , descriptions of the same and similar components as those of the cooling
상기 냉각핀(500)은 복수의 루버핀(520)이 각각 배치된 상부 영역(501) 및 중간 영역(502)을 포함할 수 있고, 상기 루버핀(520)이 배치되지 않은 하부 영역(503)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502)에는 상술한 도 1 내지 도 4와 같이 복수의 루버핀(520a, 520b)이 각각 배치될 수 있다. 그러나, 상기 배출부(300)와 인접한 상기 하부 영역(503)에는 상기 루버핀(520)이 배치되지 않고 복수의 관통홀(550)이 형성될 수 있다.The cooling
상기 복수의 관통홀(550)은 상기 플레이트(510)의 측면 상에 형성될 수 있다. 상기 복수의 관통홀(550)은 상기 플레이트(510)의 측면 상에서 서로 이격되며 배치될 수 있다. 상기 복수의 관통홀(550)은 상기 플레이트(510)의 측면을 관통하며 형성되며, 상기 하부 영역(503)에 공급된 유체의 유동 경로를 제공할 수 있다. 이때, 상기 관통홀(550)의 평면적은 상기 상부 영역(501) 및 상기 중간 영역(502) 각각에 형성된 유동 슬릿(530a, 530b)의 평면적보다 작을 수 있다.The plurality of through
이에 따라, 상기 하부 영역(503)은 상기 냉각부(200)의 유동 경로(230)에서 유동 교란 인자(Flow Disturbance) 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 하부 영역(503)에 제공된 유체는 유동 방향, 유동 속도 등이 교란되며 혼합할 수 있고, 이 과정에 상기 냉각부(200)의 가장자리 영역 및 중심 영역으로 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다.Accordingly, the
즉, 실시예에 따른 냉각핀(500)은 복수의 루버핀(520)을 포함하는 상부 영역(501) 및 중간 영역(502)에 의해 유체의 유동 거리 및 유동 시간을 증가시킬 수 있다. 이 과정에 상기 유체와 상기 냉각핀(500)의 효과적인 열교환을 유도할 수 있다. 또한, 상기 냉각핀(500)은 복수의 관통홀(550)을 포함하는 하부 영역(503)을 포함하여 유체의 유동 교란 효과를 도출할 수 있다. That is, the cooling
이에 따라, 상기 냉각핀(500)을 통과하여 배출되는 유체의 위치에 따른 온도 편차를 최소화할 수 있다. 일례로, 후술할 상기 배출부(300)의 복수의 배출홀(h1, h2, h3, h4)을 통해 각각 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(1000)와 연결된 복수의 실린더 각각에 충전 효율을 향상시킬 수 있고 노킹(knocking) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to minimize the temperature deviation according to the location of the fluid discharged through the cooling
<열 교환기><Heat Exchanger>
실시예에 따른 냉각핀(500)은 유체의 냉각을 필요로 하는 열교환기에 적용될 수 있다. 일례로, 실시예에 따른 열교환기는 수냉식 열교환기로 상기 냉각핀(500)은 열교환기(1000) 내에 배치되며 차량의 배기가스 재순환 장치(EGR; Exhaust Gas Recirculation), 인터쿨러(intercooler), 오일 쿨러(oil cooler) 등에 적용될 수 있다. 이하 설명에서는 상기 냉각핀(500)을 포함하는 열교환기가 인터쿨러에 적용된 예를 설명한다.The cooling
도 7은 실시예에 따른 열교환기의 분해 사시도이고, 도 8 및 도 9는 실시예에 따른 열교환기의 측면도이다. 또한, 도 10은 실시예에 따른 열교환기에 유입된 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 실시예에 따른 열교환기의 냉각부에서 냉각핀이 생략된 정면도이다. 또한, 도 12는 실시예에 따른 냉각부의 다른 측면도이고, 도 13은 실시예에 따른 냉각수 공급부에 의해 유동하는 냉각수의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.7 is an exploded perspective view of the heat exchanger according to the embodiment, and FIGS. 8 and 9 are side views of the heat exchanger according to the embodiment. Also, FIG. 10 is a view for explaining a flow flow of a fluid introduced into the heat exchanger according to the embodiment, and FIG. 11 is a front view in which the cooling fins are omitted from the cooling unit of the heat exchanger according to the embodiment. 12 is another side view of the cooling unit according to the embodiment, and FIG. 13 is a view for explaining the flow flow of the cooling water flowing by the cooling water supply unit according to the embodiment.
도 7 내지 도 13을 참조하면, 실시예에 따른 열교환기(1000)는 내열성 및 강성이 우수한 재질을 포함할 수 있다. 상기 열교환기(1000)는 고온의 압축 공기에 의해 변형되지 않고 신뢰성을 유지할 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열교환기(1000)는 내열성이 우수한 수지 재질 및 금속 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 열교환기(1000)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 철(Fe), 스테인리스(SUS) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속 재질로 제공될 수 있다. 7 to 13 , the
상기 열교환기(1000)는 유입부(100), 냉각부(200), 배출부(300) 및 냉각수 공급부(400)를 포함할 수 있다.The
상기 유입부(100)는 내부에 수용 공간을 포함하며, 상부에는 유입구(110)가 형성될 수 있고 하부는 오픈된 오픈 영역을 포함할 수 있다. 상기 유입부(100)는 상기 유입구(110)를 통해 상기 열교환기(1000)의 외부로부터 유체를 공급받을 수 있다. 예를 들어, 상기 유입구(110)는 과급기(미도시)와 연결될 수 있다. 상기 과급기에 의해 형성된 고온의 압축 공기는 상기 유입구(110)를 통해 상기 열교환기(1000) 내부에 제공될 수 있다. 상기 유입부(100)의 오픈된 하부 영역은 상기 유입구(110)와 다른 평면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 유입부(100)의 하부 영역의 평면적은 상기 유입구(110)의 평면적보다 클 수 있다. The
상기 냉각부(200)는 상기 유입부(100)와 연결될 수 있다. 상기 냉각부(200)는 상기 유입부(100)를 통해 유입된 유체를 냉각할 수 있다. The
이를 위해, 상기 냉각부(200)는 내부에 수용 공간이 형성된 몸체(210)를 포함하며, 상기 몸체(210)의 상부 및 하부 각각은 오픈될 수 있다. 상기 몸체(210)의 오픈된 상부 영역 상기 유입부(100)의 오픈된 하부 영역과 연결될 수 있다. 상기 냉각부(200)는 상기 몸체(210)의 오픈된 상부 영역을 통해 상기 유입부(100)에 유입된 유체를 공급받을 수 있다. 상기 몸체(210)의 오픈된 상부 영역은 상기 유입부(100)의 오픈된 하부 영역과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 몸체(210)의 오픈된 상부 영역은 상기 유입부(100)의 하부 영역과 대응되는 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 유입부(100)에서 상기 냉각부(200)로 유체가 공급될 경우 유체의 유동 흐름이 저하되는 것을 방지할 수 있어, 상기 유체는 상기 냉각부(200)에 효과적으로 제공될 수 있다. To this end, the
또한, 상기 몸체(210)의 오픈된 하부 영역은 상기 몸체(210)의 오픈된 상부 영역과 대응되는 형상, 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체(210)의 하부 영역은 상술한 냉각핀(500)의 배치를 고려하여 상기 몸체(210)의 상부 영역과 동일한 형상 및 동일한 평면적을 가질 수 있다. In addition, the open lower region of the
상기 냉각부(200)는 복수의 격벽(220)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 격벽(220)은 상기 몸체(210)의 수용 공간 내에서 수평 방향으로 연장하는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 격벽(220)은 제1 방향으로 마주하는 상기 몸체(210)의 수용 공간의 두 내측면과 직접 접촉하며 수평 방향으로 연장하는 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 격벽(220)은 상기 냉각부(200)의 상부 영역에서 하부 영역으로 연장할 수 있다.The
상기 복수의 격벽(220)은 상기 몸체(210)의 수용 공간 내에서 서로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 격벽(220)은 상기 수용 공간 내에서 제3 방향(z축 방향)으로 이격될 수 있다. 상기 복수의 격벽(220)은 상기 몸체(210) 내에서 등간격으로 이격될 수 있다.The plurality of
상기 냉각부(200)는 복수의 유동 경로(230)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 냉각부(200)는 상기 몸체(210)의 수용 공간 내에서 상기 복수의 격벽(220)에 의해 형성되는 복수의 유동 경로(230)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 유동 경로(230)는 상기 복수의 격벽(220)이 이격되어 형성된 사이 공간으로, 상기 냉각부(200)의 상부 영역에서 하부 영역 방향으로 연장하는 형태를 가질 수 있다. The
상기 복수의 유동 경로(230)는 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 유동 경로(230)는 제3 방향(z축 방향)으로 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 몸체(210)의 수용 공간에는 상기 복수의 격벽(220)에 의해 서로 이격된 다층 구조의 유동 경로(230)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 냉각부(200)에 유입된 유체는 제3 방향(z축 방향)을 기준으로 최하단에 위치한 제1 유동 경로부터 최상단에 위치한 제n 유동 경로까지 효과적으로 분산되어 공급될 수 있고, 각각의 유동 경로(230)를 유동하는 과정에 냉각될 수 있다.The plurality of
복수의 유동 경로(230)는 설정된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 유동 경로(230)의 수직 방향 단면 형상은 다각형을 가질 수 있다. 일례로, 상기 복수의 유동 경로(230)의 수직 단면 형상은 도 10과 같이 사각형일 수 있다. 상기 복수의 유동 경로(230)는 서로 동일한 형상을 가질 수 있고, 서로 동일한 평면적으로 제공될 수 있다.The plurality of
상기 냉각부(200)는 상술한 냉각핀(500)을 포함할 수 있다. 상기 냉각핀(500)은 상기 격벽(220) 상에 배치될 수 있다. 상기 냉각핀(500)은 인접한 2개의 격벽(220) 사이에 배치될 수 있다. 상기 냉각핀(500)은 상기 유동 경로(230)에 배치될 수 있다. 상기 냉각핀(500)은 상기 수용 공간에 형성된 유동 경로(230)와 대응되는 복수개로 제공되며 상기 복수의 유동 경로(230) 각각에 배치될 수 있다. 즉, 상기 냉각핀(500)은 상기 유동 경로(230)와 동일한 개수로 제공되며 일대일로 매칭될 수 있다.The
상기 냉각핀(500)은 상기 유동 경로(230)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각핀(500)은 수평 방향으로 연장하는 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 냉각핀(500)은 상기 냉각부(200)의 상부 영역에서 하부 영역 방향으로 연장할 수 있다.The cooling
또한, 상기 냉각핀(500)은 설정된 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각핀(500)의 제1 방향(x축 방향) 길이는 상기 유동 경로(230)의 제1 방향 길이보다 작거나 같을 수 있다. 또한, 상기 냉각핀(500)의 제2 방향(y축 방향) 길이는 상기 유동 경로(230)의 제2 방향 길이보다 작거나 같을 수 있다. 일례로, 상기 복수의 냉각핀(500)은 각각의 냉각핀(500)이 배치되는 유동 경로(230)와 대응되는 크기(제1 및 제2 방향 길이)를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 유동 경로(230)에 각각 공급된 고온의 유체는 상기 유동 경로(230)와 대응되는 크기를 가지는 냉각핀(500)을 통과하는 과정에 효과적으로 냉각될 수 있다. 또한, 상기 냉각핀(500)은 설정된 패턴의 형상을 가질 수 있다. In addition, the cooling
상기 배출부(300)는 상기 냉각부(200)와 연결될 수 있다. 상기 배출부(300)는 상기 냉각부(200)를 유동한 유체를 배출되는 영역일 수 있다. 상기 배출부(300)는 상기 냉각부(200)를 유동하여 냉각된 유체를 상기 열교환기(1000)의 외부로 배출할 수 있다.The
이를 위해, 상기 배출부(300)는 적어도 하나의 배출홀(h)을 포함할 수 있다. 상기 배출홀(h)은 상기 냉각부(200)와 마주하는 상부 영역과 이와 다른 하부 영역을 관통하는 관통홀일 수 있다. 상기 배출홀(h)은 엔진(미도시)의 실린더(미도시)의 개수와 대응되는 개수로 제공될 수 있다. 일례로, 상기 엔진이 4개의 실린더를 포함하는 4기통 엔진일 경우, 상기 배출부(300)는 서로 이격되는 4개의 배출홀(h), 예컨대 제1 배출홀(h1), 제2 배출홀(h2), 제3 배출홀(h3) 및 제4 배출홀(h4)을 포함할 수 있다. 즉, 도 10과 같이 상기 유입부(100)를 통해 유입된 고온의 유체는 상기 냉각부(200)를 통과하는 과정에 냉각될 수 있고, 상기 배출부(300)에 형성된 복수의 배출홀(h)을 통해 상기 배출홀(h)과 각각 연결될 실린더에 제공될 수 있다.To this end, the
상기 냉각수 공급부(400)는 상기 냉각부(200)의 일측에 배치될 수 있다. 상기 냉각수 공급부(400)는 상기 냉각부(200)의 일측과 연결될 수 있다. The cooling
상기 냉각수 공급부(400)는 냉각수 유입구(410) 및 냉각수 배출구(420)를 포함할 수 있다. 상기 냉각수 유입구(410)를 통해 유입된 냉각수는 상기 냉각부(200)에 제공될 수 있다. 또한, 상기 냉각부(200)를 유동한 냉각수는 상기 냉각수 배출구(420)를 통해 배출될 수 있다. 상기 배출된 냉각수는 별도의 라인을 통해 유동할 수 있고, 소정의 경로를 유동한 이후 상기 냉각수 유입구(410)에 다시 제공될 수 있다.The cooling
상기 냉각수 유입구(410)를 통해 유입된 냉각수는 상기 냉각부(200)의 일측에 형성된 복수의 제1 홀(415)을 통해 상기 냉각부(200)에 공급될 수 있다. 상기 복수의 제1 홀(415)은 상기 냉각부(200)의 일측에서 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 홀(415)은 상기 냉각부(200)의 일측에서 제3 방향(z축 방향)으로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 제1 홀(415)은 복수의 격벽(220)과 수평 방향(y축 방향)으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 복수의 제1 홀(415)은 상기 복수의 격벽(220)과 동일한 개수로 제공되며 일대일로 매칭될 수 있다.The cooling water introduced through the cooling
또한, 상기 냉각부(200)에 공급된 냉각수는 상기 냉각부(200)의 일측에 형성된 복수의 제2 홀(425)을 통해 상기 냉각부(200)로부터 배출될 수 있다. 상기 복수의 제2 홀(425)은 상기 복수의 제1 홀(415)과 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제2 홀(425)은 상기 제1 홀(415)과 제1 방향(x축 방향)으로 이격될 수 있다. 또한, 복수의 제2 홀(425)은 상기 냉각부(200)의 일측에서 제3 방향(z축 방향)으로 이격될 수 있다. 자세하게, 상기 복수의 제2 홀(425)은 복수의 격벽(220)과 수평 방향(y축 방향)으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 제2 홀(425) 복수의 제1 홀(415)과 수평 방향(x축 방향)으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 복수의 제2 홀(425)은 상기 복수의 격벽(220) 및 상기 복수의 제1 홀(415)과 동일한 개수로 제공되며 일대일로 매칭될 수 있다.Also, the cooling water supplied to the
상기 복수의 제1 홀(415)을 통해 공급된 냉각수는 상기 격벽(220) 내에 형성된 냉각수 유동 경로(230)를 유동할 수 있다. 자세하게, 상기 냉각수 유동 경로(230)는 상기 제1 홀(415)과 연결된 제1 유동 경로, 상기 제2 홀(425)과 연결된 제2 유동 경로를 포함할 수 있다.The coolant supplied through the plurality of
상기 제1 및 제2 유동 경로 각각은 상기 냉각부(200)의 일측에서 타측으로 연장할 수 있다. 자세하게, 상기 제1 및 제2 유동 경로는 제2 방향(y축 방향)으로 연장하는 형태를 가질 수 있다.Each of the first and second flow paths may extend from one side of the
또한, 상기 냉각수 유동 경로(230)는 상기 제1 및 제2 유동 경로 사이에 배치되는 분리벽(435)을 포함할 수 있다. 상기 분리벽(435)은 상기 제1 및 제2 유동 경로 사이를 연결하는 개구부를 포함하고, 상기 개구부를 통해 유체는 이동할 수 있다. 이때, 상기 개구부는 상기 냉각부(200)의 일측보다 타측과 인접하게 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 개구부는 상기 격벽(220) 내에 공급된 냉각수의 체류 시간, 유동 거리 등을 확보하기 위해 상기 제1 홀(415) 및 상기 제2 홀(425)이 형성된 상기 냉각부(200)의 일측과 반대되는 타측과 인접할 수 있다. Also, the
즉, 상기 냉각수 유입구(410)를 통해 공급된 냉각수는 상기 복수의 제1 홀(415)을 통해 복수의 격벽(220) 각각에 형성된 냉각수 유동 경로(230)로 공급될 수 있다. 이후 공급된 냉각수는 상기 복수의 격벽(220) 각각에 형성된 제1 유동 경로를 유동할 수 있고, 상기 개구부를 통해 상기 제2 유동 경로로 제공될 수 있다. 이어서 상기 냉각수는 상기 제2 유동 경로를 유동할 수 있고 상기 제2 홀(425)을 통해 상기 냉각수 유동 경로(230)로부터 배출되며 상기 냉각수 배출구(420)를 통해 상기 냉각수 공급부(400)로부터 배출될 수 있다.That is, the coolant supplied through the
이에 따라, 상기 냉각부(200)에 공급된 고온의 유체는 상기 냉각부(200)의 상부 영역에서 하부 영역으로 유동하는 과정에 상기 복수의 격벽(220) 각각의 내부를 유동하는 냉각수에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 열교환기(1000)는 상기 배출부(300)에 형성된 복수의 홀(h)에 상대적으로 낮은 온도를 가져 보다 높은 밀도의 산소를 포함하는 유체를 제공할 수 있다.Accordingly, the high-temperature fluid supplied to the
또한, 상기 냉각부(200)에 포함된 냉각핀(500)이 상술한 형태를 가짐에 따라, 상기 배출부(300)를 통해 배출되는 유체의 온도 편차를 최소화할 수 있다. 자세하게, 상기 유체는 상기 냉각핀(500)에 형성된 복수의 루버핀(520)에 의해 적어도 5번 유동 방향이 변화할 수 있고, 증가된 유동 거리 및 유동 시간을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 유체는 상기 열교환기(1000) 내에서 충분히 혼합(mixing)될 수 있으며, 상기 배출부(300)에 형성된 제1 내지 제4 배출홀(h1, h2, h3, h4)을 통해 각각 배출되는 유체의 온도 편차는 설정된 범위 내에서 거의 차이 나지 않거나, 최소한의 온도 편차를 가질 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(1000)는 연결된 각각의 실린더 내에 충전 효율을 향상시킬 수 있고 노킹(knocking) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, as the cooling
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiment has been described above, it is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
열교환기: 1000
유입부: 100 냉각부: 200
배출부: 300 냉각수 공급부: 400
냉각핀: 500 플레이트: 510
루버핀: 520 유동 슬릿: 530heat exchanger: 1000
Inlet: 100 Cooling: 200
Discharge part: 300 Cooling water supply part: 400
Cooling Fins: 500 Plates: 510
Louver pin: 520 Floating slit: 530
Claims (7)
상기 유체가 배출되는 배출부; 및
상기 유입부 및 상기 배출부 사이에 배치되며, 상기 유체를 냉각하는 냉각부;를 포함하고,
상기 냉각부는,
수용 공간이 형성된 몸체;
상기 몸체의 수용 공간 내에 배치된 복수의 격벽;
상기 복수의 격벽에 의해 형성된 복수의 유동 경로; 및
상기 복수의 유동 경로 각각에 배치되는 복수의 냉각핀을 포함하고,
상기 냉각부에 유입된 유체는 상기 냉각핀에 의해 유동 방향이 변하며,
상기 배출부는 서로 이격되는 제1 내지 제4 배출홀을 포함하고,
상기 냉각핀은, 상기 제1 내지 제4 배출홀과 제1 방향으로 각각 대응되는 영역에 배치되는 제1 내지 제4 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은, 상기 냉각부의 제1 측면과 인접한 상기 냉각부의 가장자리 영역에 배치되고,
상기 제4 영역은, 상기 제1 측면과 반대되는 상기 냉각부의 제2 측면과 인접한 상기 냉각부의 가장자리 영역에 배치되고,
상기 제2 및 제3 영역은, 상기 제1 및 제4 영역 사이에 배치되며 상기 냉각부의 중심 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 인접하게 배치되며, 상기 제3 영역은 상기 제4 영역에 인접하게 배치되며,
상기 제1 영역에 배치된 복수의 루버핀의 경사각은 상기 제2 영역 방향으로 갈수록 감소하고,
상기 제4 영역에 배치된 복수의 루버핀의 경사각은 상기 제3 영역 방향으로 갈수록 감소하는, 수냉식 열교환기.an inlet through which a fluid is introduced;
a discharge unit through which the fluid is discharged; and
A cooling unit disposed between the inlet and the outlet and cooling the fluid;
The cooling unit,
a body having an accommodating space;
a plurality of partition walls disposed in the receiving space of the body;
a plurality of flow paths formed by the plurality of partition walls; and
A plurality of cooling fins disposed in each of the plurality of flow paths,
The flow direction of the fluid introduced into the cooling unit is changed by the cooling fins,
The discharge unit includes first to fourth discharge holes spaced apart from each other,
The cooling fins include first to fourth regions disposed in regions corresponding to the first to fourth discharge holes, respectively, in the first direction,
The first region is disposed in an edge region of the cooling unit adjacent to the first side surface of the cooling unit,
The fourth region is disposed in an edge region of the cooling unit adjacent to a second side surface of the cooling unit opposite to the first side surface,
The second and third regions are arranged between the first and fourth regions and are arranged in a central region of the cooling unit, the second region is arranged adjacent to the first region, and the third region is the disposed adjacent to the fourth region,
The inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the first region decreases toward the second region,
The inclination angle of the plurality of louver fins disposed in the fourth region decreases toward the third region, a water-cooled heat exchanger.
상기 제1 내지 제4 영역에 각각 배치된 상기 루버핀은 서로 대응되는 형상을 가지는 수냉식 열교환기.6. The method of claim 5,
The louver fins respectively disposed in the first to fourth regions have shapes corresponding to each other.
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