板状热交换器的制作方法

1.本发明涉及板状热交换器。尤其，本发明涉及一种通过减少制冷剂的流动截面积来能够提高热传递性能的板状热交换器。


背景技术：

2.通常，空调机是指通过制冷剂的压缩、冷凝、膨胀以及蒸发过程来对室内进行制冷制热的装置。在对室内进行制热时，设置于室内机的室内热交换器起到供高温、高压的制冷剂通过的冷凝器的功能，而设置于室外机的室外热交换器起到供低温、低压的制冷剂通过的蒸发器的功能。相反地，在对室内进行制冷时，室内热交换器起到蒸发器的功能，而室外热交换器起到冷凝器的功能。
3.这样的热交换器设置为板状热交换器，可以有效地实现彼此不同的流体(即、水和制冷剂)之间的热传递。例如，在韩国公开专利第10-2008-0006122号中，公开了一种能够在形成于复数个导热板之间的流路有效地实现热交换的结构。
4.然而，现实情况是，需要对通过调节板状热交换器中流动的流体的流动截面积来能够更有效地提高热传递性能的结构进行研究和开发。


技术实现要素：

5.发明所要解决的问题
6.本发明的目的在于，解决前述的问题以及其他问题。
7.另一目的可以在于，提供一种通过减少制冷剂的流动截面积来能够提高热传递性能的板状热交换器。
8.另一目的可以在于，提供一种通过在板设置肋来能够阻挡或引导制冷剂的流动的板状热交换器。
9.另一目的可以在于，提供一种通过在板上实现波浪形状的同时形成肋来能够简化制造工艺的板状热交换器。
10.解决问题的技术方案
11.根据用于实现上述目的的本发明的一方面，提供一种板状热交换器，包括：第一板，设置有供第一流体流动的波浪形状的第一导热面；第二板，设置有供第二流体流动的波浪形状的第二导热面，所述第二板与所述第一板彼此堆叠；以及肋，设置于所述第一导热面的一部分，所述第一导热面的波浪形状交替形成波峰(ridge)和波谷(groove)，所述肋从所述第一导热面的所述波谷朝所述波峰延伸并与所述第二板接触。
12.发明效果
13.本发明的板状热交换器的效果如下。
14.根据本发明实施例中的至少一个，可以提供一种通过减少制冷剂的流动截面积来能够提高热传递性能的板状热交换器。
15.根据本发明实施例中的至少一个，可以提供一种通过在板设置肋来能够阻挡或引
导制冷剂的流动的板状热交换器。
16.根据本发明实施例中的至少一个，可以提供一种通过在板上实现波浪形状的同时形成肋来能够简化制造工艺的板状热交换器。
17.可以通过以下详细的说明来更清楚地理解本发明可适用的追加范围。然而，由于本领域技术人员可以清楚地理解本发明的思想和范围内的各种变更和修改，因此应理解为，详细的说明和本发明的优选实施例等特定实施例仅是作为示例而给出。
附图说明
18.图1是本发明实施例的板状热交换器的立体图。
19.图2是本发明实施例的第一板的主视图。
20.图3是放大设置于本发明实施例的第一板的肋的图。
21.图4是图3的后视图。
22.图5是用于说明本发明实施例的板状热交换器的热交换效率上升的曲线图。
23.图6至图9是示出本发明实施例的肋的形状和配置的各种例的图。
具体实施方式
24.以下，参照附图对本说明书中公开的实施例进行详细说明，并且与图号无关地，对相同或类似的构成要素赋予相同的附图标记，并省略对其重复说明。
25.在以下说明中使用的针对构成要素的后缀“模块”及“部”仅是考虑到便于说明书的撰写而被赋予或混用，其自身并不带有彼此区分的含义或作用。
26.另外，在说明本说明书中公开的实施例时，如果判断为对相关的公知技术的具体说明可能会混淆本说明书中公开的实施例的主旨，则省略对其的详细描述。另外，附图仅用于为了帮助理解本说明书公开的实施例，本说明书公开的技术思想不受附图的限制，应当理解为包括在本说明书的思想以及技术范围内的所有变更、等同物及替代物。
[0027]“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明多种构成要素，但是所述构成要素并不由所述术语所限定。所述术语仅是用于将一个构成要素与其他构成要素区分的目的来使用。
[0028]
如果提及某个构成要素“连接”或“耦合”于另一构成要素，则应理解为可能是直接连接于或耦合于该另一构成要素，但也可能它们中间存在有其他构成要素。反之，如果提及某个构成要素“直接连接”或“直接耦合”于另一构成要素，则应当被理解为是它们之间不存在有其他构成要素。
[0029]
除非上下文明确指出，否则单数的表达包括复数的表达。
[0030]
在以下的说明中，尽管参照特定的附图说明实施例，但是根据需要，也可以提及所述特定附图中没有示出的附图标记，并且所述特定附图中没有示出的附图标记在其他附图(in the other figures)中出现所述附图标记时使用。
[0031]
参照图1，板状热交换器1包括彼此堆叠的复数个板10、20。
[0032]
在板状热交换器1中，可以将复数个板10、20彼此堆叠的方向称为前后方向fr。另外，复数个板10、20可以沿上下方向ud长长地延伸。左右方向lr可以是与前后方向fr和上下方向ud垂直的方向。另一方面，为了便于说明，以板状热交换器1的上下方向ud的长度大于
左右方向lr的长度的情形为例进行了图示并说明，但是，板状热交换器1的上下方向ud的长度也可以与左右方向lr的长度大致相同或者小于左右方向lr的长度。另外，示出了板状热交换器1的复数个板10、20由三个构成的情形，但是复数个板10、20的数量不受限制。
[0033]
第一端板50可以覆盖复数个板10、20中的位于最前方的板的前方。此时，在第一端板50和最前方的所述板之间可以形成供流体流动的流路。第二端板30可以覆盖复数个板10、20中的位于最后方的板的后方。此时，在第二端板30和最后方的所述板之间可以形成供流体流动的流路。另外，第二端板30可以阻断流体向其后方流动。
[0034]
前方盖60可以结合于第一端板50并覆盖第一端板50的前方。后方盖40可以结合于第二端板30并覆盖第二端板50的后方。
[0035]
在前方盖60、第一端板50以及复数个板10、20分别可以形成有供第一流体r和第二流体w流入或吐出的端口(port)。在此，可以将端口称为孔(hole)。
[0036]
例如，第二流体w可以通过前方盖60的流入端口61流入并在连接第一端板50的流入端口51和复数个板10、20的流入端口11、21的第一流路中流动。并且，在所述第一流路中流动的第二流体w中的一部分可以沿复数个板10、20中的一部分的导热面(未标注附图标记)朝下侧流动。另外，在所述第一流路和/或所述导热面流动的第二流体w可以在第二流路汇聚并通过前方盖60的吐出端口62向外部吐出。其中，所述第二流路可以连接复数个所述板10、20的吐出端口12、22和第一端板50的吐出端口52。另一方面，第二流体w可以是水。
[0037]
例如，第一流体r可以通过前方盖60的流入端口63流入并在连接第一端板50的流入端口53和复数个板10、20的流入端口13、23的第三流路中流动。并且，在所述第三流路中流动的第一流体r中的一部分可以沿复数个板10、20中的一部分的导热面(未标注附图标记)朝上侧流动。另外，在所述第三流路和/或所述导热面流动的第一流体r可以在第四流路汇聚并通过前方盖60的吐出端口64向外部吐出。其中，所述第四流路可以连接复数个所述板10、20的吐出端口14、24和第一端板50的吐出端口54。另一方面，第一流体r可以是制冷剂。例如，第一流体r可以是r410a或r32。
[0038]
参照图1和图2，复数个板10、20可以包括沿前后方向fr彼此堆叠的第一板10和第二板20。此时，第一板10可以包括供第一流体r流动的第一导热面110。另外，第二板20可以包括供第二流体w流动的第二导热面210。
[0039]
第一板10的第一导热面110可以是波峰(ridge)111和波谷(groove)112交替形成的波浪(wave)形状。例如，从正面观察时，第一导热面110的波浪可以形成为英文字母v形状或者倒v形状(inverted-v shape)。可以将这样的第一导热面110的形状称为人字(chevron)形状。此外，关于前述的第一板10的说明同样可以适用于第二板20。
[0040]
由此，在第一导热面110流动的第一流体r的热传递面积增大，在第二导热面210流动的第二流体w的热传递面积增大，从而能够提高两者间的热传递性能。
[0041]
例如，第一板10和第二板20可以由具有优异的热传导率和耐压性的金属材料制成。例如，第一板10和第二板20可以包括不锈钢材料。
[0042]
参照图2和图3，板状热交换器1可以包括设置于第一导热面110的一部分的肋(rib)120。此时，肋120可以从第一导热面110的波谷112朝波峰111凸出并和与其相邻的第二板20接触。
[0043]
由此，肋120可以阻挡第一导热面110上的第一流体r的流动，使得第一流体r的流
动截面积减少，从而能够增加第一流体r的流速。即，考虑到热对流的特性，第一流体r和第二流体w之间的热传递性能可以随着第一流体r的流速上升而对应地提高。另外，肋120也可以引导第一导热面110上的第一流体r的流动。
[0044]
参照图3和图4，肋120可以在冲压第一板10时与波峰111一起形成。即，通过在第一板10上形成波浪形状的第一导热面110的同时形成肋120，来能够简化制造工艺。
[0045]
此时，由于肋120具有从第一板10的正面朝前方凸出的形状且从第一板10的背面朝前方凹陷的形状，因此，可以原样保持在第二板20中流动的第二流体w的流动截面积，而与肋120的存在与否无关。
[0046]
参照图5，与水的流速上升对应的热交换效率的最佳点可能和与制冷剂的流速上升对应的热交换效率的最佳点不同。
[0047]
即，当流动截面积减小时，流体的流速上升，使得对流热传递系数增加，但是流体的压力损失增加，就热交换效率侧面而言，需要在对流热传递系数和流体的压力损失之间进行权衡(trade-off)。另外，根据流体的种类，这样的特性可能会有所不同。
[0048]
如曲线图所示，可以确认到，就与流速上升对应的热交换效率的最佳点而言，与水相比，制冷剂相对较高。因此，优选地，通过设置于第一导热面110的肋120来减小相当于制冷剂的第一流体r的流动截面积，以增加流速和提高热交换效率。
[0049]
参照图6，第一导热面110可以沿上下方向ud长长地延伸，第一导热面110的波峰111和波谷112可以沿与上下方向ud交叉的方向长长地延伸。并且，第一导热面110可以以沿上下方向ud延伸的虚拟的边界bo为基准在左右方向lr上对称地形成。即，第一导热面110的波浪形状可以以边界bo为基准左右对称。
[0050]
肋120可以包括在上下方向ud上彼此隔开的复数个肋121、122、123。复数个肋121、122、123可以包括第一肋121、第二肋122以及第三肋123。需要说明的是，复数个肋121、122、123的数量不限于此。
[0051]
第一肋121可以与第一导热面110的右侧边er相邻。第一肋121可以沿左右方向lr长长地延伸。第一肋121的一端可以位于第一导热面110的右侧边er，而其另一端可以位于边界bo。
[0052]
第二肋122可以与第一导热面110的左侧边el相邻。第二肋122可以沿左右方向lr长长地延伸。第二肋122的一端可以位于第一导热面110的左侧边el，而其另一端可以位于边界bo。
[0053]
第三肋123可以与第一导热面110的右侧边er相邻。第三肋123可以沿左右方向lr长长地延伸。第三肋123的一端可以位于第一导热面11的右侧边er，而其另一端可以位于边界bo。
[0054]
由此，第一导热面110上的第一流体r的流动r1可以从流入端口13绕过第一肋121、第二肋122以及第三肋123流向吐出端口14。
[0055]
参照图7，第一肋121
′
、第二肋122
′
以及第三肋123
′
可以沿左右方向lr长长地延伸且与第一导热面110的边缘隔开间隔。
[0056]
第一肋121
′
的一端可以从第一导热面110的右侧边er隔开第一距离d1，而其另一端可以位于边界bo。第二肋122
′
的一端可以从第一导热面110的左侧边el隔开第二距离d2，而其另一端可以位于边界bo。第三肋123
′
的一端可以从第一导热面110的右侧边er隔开第
三距离d3，而其另一端可以位于边界bo。例如，第一距离d1、第二距离d2以及第三距离d3可以彼此相同。
[0057]
由此，第一导热面110上的第一流体r的流动r2可以从流入端口13绕过第一肋121
′
、第二肋122
′
以及第三肋123
′
流向吐出端口14。
[0058]
此时，第一流体r的流动r2可以分为第一流动r21和第二流动r22。其中，第一流动r21可以与边界bo交叉。并且，第二流动r22可以形成于第一肋121
′
、第二肋122
′
以及第三肋123
′
各自的一端和与其相邻的第一导热面110的边缘之间。即，沿第一导热面110的边缘形成的第二流动r22能够防止在第一流体r的流动r2中生成涡流而流动停滞。
[0059]
参照图8，第一肋121
″
可以包括分别沿左右方向lr长长地延伸并在左右方向lr上彼此隔开的复数个第一肋121
″
。第二肋122
″
可以包括分别沿左右方向lr长长地延伸并在左右方向lr上彼此隔开的复数个第二肋122
″
。第三肋123
″
可以包括分别沿左右方向lr长长地延伸并在左右方向lr上彼此隔开的复数个第三肋123
″
。
[0060]
复数个第一肋121
″
及第一导热面110的右侧边er可以彼此隔开第四距离d4。复数个第二肋122
″
及第一导热面110的左侧边el可以彼此隔开第五距离d5。复数个第三肋123
″
及第一导热面110的右侧边er可以彼此隔开第六距离d6。例如，第四距离d4、第五距离d5以及第六距离d6可以彼此相同。
[0061]
由此，第一导热面110上的第一流体r的流动r3可以从流入端口13绕过复数个第一肋121
″
、复数个第二肋122
″
以及复数个第三肋123
″
流向吐出端口14。
[0062]
此时，第一流体r的流动r3可以分为第一流动r31、第二流动r32以及第三流动r33。其中，第一流动r31可以与边界bo交叉。并且，第二流动r32可以形成于第一肋121
″
、第二肋122
″
以及第三肋123
″
各自的一端和与其相邻的第一导热面110的边缘之间。另外，第三流动r33可以形成在复数个第一肋121
″
之间、复数个第二肋122
″
之间以及复数个第三肋123
″
之间。即，沿第一导热面110的边缘形成的第二流动r32防止在第一流体r的流动r3生成涡流，形成于相邻的肋之间的第三流动r33通过在第一流体r的流动r3生成湍流来能够提高对于第二流体w的热传递性能。
[0063]
参照图9，第一肋121
″′
可以包括分别沿与左右方向lr交叉的方向长长地延伸并在左右方向lr上彼此隔开的复数个第一肋121
″′
。第二肋122
″′
可以包括分别沿与左右方向lr交叉的方向长长地延伸并在左右方向lr上彼此隔开的复数个第二肋122
″′
。第三肋123
″′
可以包括分别沿与左右方向lr交叉的方向长长地延伸并在左右方向lr上彼此隔开的复数个第三肋123
″′
。
[0064]
复数个第一肋121
″′
分别可以与从边界bo朝右侧延伸的虚拟的线构成第一角度theta1。其中，第一角度theta1可以是锐角。复数个第二肋122
″′
分别可以与从边界bo朝左侧延伸的虚拟的线构成第二角度theta2。其中，第二角度theta2可以是锐角。复数个第三肋123
″′
分别可以与从边界bo朝右侧延伸的虚拟的线构成第三角度theta3。其中，第三角度theta3可以是锐角。
[0065]
复数个第一肋121
″′
及第一导热面110的右侧边er可以彼此隔开第七距离d7。复数个第二肋122
″′
及第一导热面110的左侧边el可以彼此隔开第八距离d8。复数个第三肋123
″′
及第一导热面110的右侧边er可以彼此隔开第九距离d9。例如，第七距离d7、第八距离d8以及第九距离d9可以彼此相同。
[0066]
由此，第一导热面110上的第一流体r的流动r4可以从流入端口13绕过复数个第一肋121
″′
、复数个第二肋122
″′
以及复数个第三肋123
″′
流向吐出端口14。
[0067]
此时，第一流体r的流动r4可以分为第一流动r41、第二流动r42以及第三流动r43。其中，第一流动r41可以与边界bo交叉。并且，第二流动r42可以形成于第一肋121
″′
、第二肋122
″′
以及第三肋123
″′
各自的一端和与其相邻的第一导热面110的边缘之间。另外，第三流动r43可以形成在复数个第一肋121
″′
之间、复数个第二肋122
″′
之间以及复数个第三肋123
″′
之间。即，沿第一导热面110的边缘形成的第二流动r42防止在第一流体r的流动r4生成涡流，形成于相邻的肋之间的第三流动r43通过在第一流体r的流动r4生成湍流来能够提高对于第二流体w的热传递性能。
[0068]
尤其，复数个第一肋121
″′
、复数个第二肋122
″′
以及复数个第三肋123
″′
倾斜配置，从而能够更加顺畅地实现前述的涡流防止和湍流促进。
[0069]
根据本发明的一方面，提供一种板状热交换器，其包括：第一板，设置有供第一流体流动的波浪形状的第一导热面；第二板，设置有供第二流体流动的波浪形状的第二导热面，所述第二板与所述第一板彼此堆叠；以及肋，设置于所述第一导热面的一部分；所述第一导热面的波浪形状交替形成波峰和波谷，所述肋从所述第一导热面的所述波谷朝所述波峰凸出并与所述第二板接触。
[0070]
另外，根据本发明的另一方面，在冲压所述第一板时，所述肋可以与所述波峰一起形成。
[0071]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一导热面可以沿上下方向长长地延伸，所述第一导热面的所述波峰和所述波谷沿与上下方向交叉的方向长长地延伸，所述肋包括在上下方向上彼此隔开的复数个肋。
[0072]
另外，根据本发明的另一方面，复数个所述肋可以包括：第一肋，与所述第一导热面的右侧边相邻；第二肋，与所述第一导热面的左侧边相邻，比所述第一肋位于上侧；以及第三肋，与所述第一导热面的右侧边相邻，比所述第二肋位于上侧。
[0073]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一肋、所述第二肋以及所述第三肋分别可以沿左右方向长长地延伸。
[0074]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一导热面可以以沿上下方向延伸的虚拟的边界为基准在左右方向上对称地形成，所述第一肋的一端位于所述第一导热面的右侧边，另一端位于所述边界，所述第二肋的一端位于所述第一导热面的左侧边，另一端位于所述边界，所述第三肋的一端位于所述第一导热面的右侧边，另一端位于所述边界。
[0075]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一导热面以沿上下方向延伸的虚拟的边界为基准在左右方向上对称地形成，所述第一肋的一端与所述第一导热面的右侧边隔开第一距离，另一端位于所述边界，所述第二肋的一端与所述第一导热面的左侧边隔开第二距离，另一端位于所述边界，所述第三肋的一端与所述第一导热面的右侧边隔开第三距离，另一端位于所述边界。
[0076]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离可以彼此相同。
[0077]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一肋可以包括在左右方向上彼此隔开的复数个第一肋，所述第二肋可以包括在左右方向上彼此隔开的复数个第二肋，所述第三肋可
以包括在左右方向上彼此隔开的复数个第三肋。
[0078]
另外，根据本发明的另一方面，复数个所述第一肋及所述第一导热面的右侧边可以彼此隔开第四距离，复数个所述第二肋及所述第一导热面的左侧边可以彼此隔开第五距离，复数个所述第三肋及所述第一导热面的右侧边可以彼此隔开第六距离。
[0079]
另外，根据本发明的另一方面，复数个所述第一肋、复数个所述第二肋以及复数个所述第三肋可以沿左右方向长长地延伸。
[0080]
另外，根据本发明的另一方面，复数个所述第一肋、复数个所述第二肋以及复数个所述第三肋可以沿与左右方向交叉的方向长长地延伸。
[0081]
另外，根据本发明的另一方面，所述第一流体可以是制冷剂，所述第二流体可以是水。
[0082]
前述的本发明的任何实施例或其他实施例彼此并不排他或不同。可以混合使用或组合前述的本发明的任何实施例或其他实施例的各个构成或功能。
[0083]
例如，意味着特定实施例和/或附图中说明的a构成和其他实施例和/或附图中说明的b构成可以结合。即，即使是没有直接说明构成之间的结合，也意味着可以结合，除非说明不能结合。
[0084]
以上所述的详细说明在所有方面上不应被理解为限制性的，而是应当被理解为是示例性的。本发明的范围应当由对所附的权利要求书的合理的解释而定，本发明的等价范围内的所有变更应当落入本发明的范围。