KR100394609B1 - 플레이트 열 교환기 - Google Patents
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Abstract
열 교환기의 전후 커버 플레이트(1,8)가 열 교환 매체의 이동을 위한 벽을 한정하는 채널로서 기능을 가지고, 유입 포트와 유출 포트(10-13)에서 관상 연결부는 동일 평면에 배치될 수 있도록, 둘 이상의 흐름 매체를 위한 플레이트 열 교환기는 본 발명에 따라 만들어진다. 이웃한 제 1 채널 형성 플레이트(2)및 마지막 채널 형성 플레이트(5)와 함께 전후 커버 플레이트(1, 8)는 이웃한 유입 포트와 유출 포트 사이를 가로지르는 분배 채널(18)을 한정한다.
열 교환기의 전후 커버 플레이트(1,8)가 열 교환 매체의 이동을 위한 벽을 한정하는 채널로서 기능을 가지고, 유입 포트와 유출 포트(10-13)에서 관상 연결부는 동일 평면에 배치될 수 있도록, 둘 이상의 흐름 매체를 위한 플레이트 열 교환기는 본 발명에 따라 만들어진다. 이웃한 제 1 채널 형성 플레이트(2)및 마지막 채널 형성 플레이트(5)와 함께 전후 커버 플레이트(1, 8)는 이웃한 유입 포트와 유출 포트 사이를 가로지르는 분배 채널(18)을 한정한다.
Description
열 교환기는 그것의 제조 비용과 부피에 비해 큰 열 교환 능력을 가져야 한다. 제조 비용은 부품의 수가 적을수록, 각 채널 형성 플레이트의 열 교환 능력을 증가시킬수록 줄어들 것이다. 일반적으로 열 교환 매체를 위한 유입 포트와 유출 포트에서 연결 높이는 동일해야 하고 O-링 연결부가 사용되는 경우에 밀봉면은 교환기의 단부 표면에서 동일한 평면에 배치되는 것이 바람직하다.
열 교환 매체가 정밀성을 가지는 경우에, 열 교환기는 열 교환 매체의 흐름을 막을 수 있거나 흐름 속도를 아주 느리게 하는 어떠한 가림 채널이나 공극도 가지지 않아야 한다.
본 발명은 플레이트 열 교환기에 관련된다.
본 발명은 앞쪽 커버 플레이트, 다수의 채널 형성 플레이트와 뒤쪽 커버 플레이트로 이루어진 플레이트 열 교환기에 관한 것인데, 모든 플레이트는 기본적으로 교환기의 길이 방향으로 뻗어있는 축에 대해 대칭형을 이루며, 앞쪽 커버 플레이트는 열 교환 매체를 위한 유입 포트와 유출 포트에 연결하기 위해 피팅을 구비하고, 상기 채널 형성 플레이트는 프레스 패턴을 가진다.
도 1 은 두 개의 회로를 가지는 플레이트 열 교환기의 분해도,
도 2 는 도 1의 원리에 따른 공지된 열 교환기의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라서 본 단면도,
도 3 은 또다른 공지된 플레이트 열 교환기의 단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 플레이트 열 교환기의 단면도,
도 5 는 본 발명에 따른 채널 형성 플레이트의 평면도,
도 6 은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라서 본 확대단면도,
도 7 은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라서 본 확대단면도,
도 8 은 도 4의 열 교환기에서 앞쪽 커버 플레이트의 평면도,
도 9 는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선을 따라서 본 확대단면도,
도 10 은 도 8의 Ⅹ-Ⅹ선을 따라서 본 확대단면도,
도 11 은 앞쪽 커버 플레이트와 인접한 채널 형성 플레이트 사이의 흐름을 나타낸 도면,
도 12, 13과 14는 뒤쪽 커버 플레이트를 나타낸 도면,
도 15, 16과 17은 또다른 앞쪽 커버 플레이트를 나타낸 도면,
도 18은 도 4의 단면도에 대응하는, 도 12-14에 따른 뒤쪽 커버 플레이트와 공지된 형태(도 2또는 도 3 참조)의 채널 형성 플레이트와 도 15-17에 나타낸 앞쪽 커버 플레이트를 가지는 열 교환기를 나타낸 단면도.
* 부호 설명
1 ... 앞쪽 커버 플레이트 2,3,4,5 ... 채널 형성 플레이트
8 ... 뒤쪽 커버 플레이트 9 ... 프레스 패턴
10-13 ... 유입 포트 11, 12 ... 유출 포트
18 ... 분배 채널
본 발명의 목적은 전술한 요구 사항을 충족시키는 플레이트 열 교환기를 제공하는 것인데, 본 발명에 따르면 앞쪽 커버 플레이트는 프레스 패턴을 가지고, 유입 포트와 유출 포트 둘레의 앞쪽 커버 플레이트는 동일한 평면 상에 배치되며, 인접한 채널 형성 플레이트와 함께 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트와 인접한 채널 형성 플레이트의 평면부가 서로 접촉하는 포트 둘레의 경계 영역과 인접한 유입 포트 및 유출 포트 사이를 가로지는 분배 채널을 제공하는 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참고로 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 다수의 나란히 정렬된 직사각형 플레이트를 나타낸다. 상기 플레이트는 선대칭형으로 이루어진다. 즉 플레이트에서 중심선을 통과하는 플레이트에 대해 수직으로 배치된 평면에 대해 대칭을 이룬다. 플레이트(1)는 앞쪽 커버 플레이트이고 다수의 채널 형성 플레이트(2-7)가 뒤따르고, 마지막 플레이트(8)는 뒤쪽 커버 플레이트이다. 상기 채널 플레이트(2-7)는 동일한 형태로 구성되고, 다음 채널 플레이트는 선행한 플레이트에 대해 180°로 회전한다. 모든 채널 플레이트는 리지(9)의 프레스 패턴을 가지므로, 비록 플레이트가 서로 접촉하여 적층될지라도 채널이 상기 플레이트 사이에 형성된다. 채널 형성 플레이트의 수는 도 1에 나타낸 6개 이상 또는 이하이다.
각각의 플레이트는 4개의 호울(10,11,12,13)을 가진다. 호울(10)은 열 교환 매체를 위한 유입 포트를 형성하고 호울(11)은 동일한 제 1 매체를 위한 유출 포트를 형성한다. 호울(12)은 제 2 열 교환매체를 위한 유입 포트를 형성하고 호울(13)은 제 2 매체를 위한 유출 포트를 형성한다. 도 2를 참고로 하기 설명으로부터 이해할 수 있듯이 납땜에 의해 플레이트를 적층하여 결합한 후에 채널 플레이트(2, 3) 사이에 채널이 형성될 것이다. 단지 제 2 열 교환 매체만 하류 방향으로 플레이트(2,3)사이를 통과할 수 있다. 제 2 열 교환 매체를 위한 유사 채널은 채널 형성 플레이트(4-5, 6-7) 사이에 형성될 것이다. 이와 비슷한 채널은, 제 1 열 교환 매체만 위로 통과할 수 있는 플레이트(3-4, 5-6) 사이에 형성된다. 모든 채널 형성 플레이트는 열전도성을 가지는 재질의 박판, 예를 들어 금속으로 만들어질 수 있다.
두 개의 열 교환 매체는 채널의 각 시스템을 통하여 역류할 것이다.
도 2는 화살표 Ⅱ-Ⅱ 방향에서 본 도 1의 확대도이다. 공지된 형태에서 앞쪽 커버 플레이트(1)는 제 1 채널 플레이트(2)에 납땜되고 나머지 채널 형성 플레이트(3-7)는 원주방향으로 뻗어있는 하외향 칼라(14)를 가진다. 플레이트(14)를 쌓을 때, 칼라(14)는 서로 맞물리고 납땜에 의해 용접 결합될 것이다. 앞쪽 커버 플레이트(1)는 제 1 열 교환 매체를 위해 유입 포트(10)에 납땜된 관상 피팅(15)을 구비하고 제 2 열 교환 매체를 위해 유출 포트(13)에 관상 피팅(16)을 구비한다. 두 피팅(15, 16)은 같은 높이를 가져야 하므로 포트(10, 13) 둘레의 커버 플레이트의 영역은 동일한 평면에 배치되어야 한다. 이것은 피팅인 경우에 커버 플레이트(1)를 향하고 있는 O-링 연결부에 의해 대체될 필요가 있다. 결과적으로 채널 형성 플레이트(2)의 부품과 커버 플레이트(1) 사이에 열 교환 매체를 위한 어떠한 채널도 형성되지 않을 것이다. 커버 플레이트(1)와 채널 플레이트(2) 사이에 열 교환 매체의 유입을 막기 위해서 스페이서 링(17)은 납땜에 의해 플레이트 사이에 고정될 것이다. 공지된 형태에 따른 단점은, 앞쪽 커버 플레이트(1)가 어떠한 채널 형성 기능도 가지지 않고 스페이서 링(17)은 장치에서 외부 요소이다. 또 뒤쪽 커버 플레이트(8)는 열 교환 매체를 위한 채널에서 벽으로 사용될 수 없다.
도 3은 스페이서 링을 생략하고 앞쪽 커버 플레이트(1)를 어떻게 형성할 수 있는지 보여준다. 도 3에 나타난 것처럼 포트(10,13) 둘레에 커버 플레이트의 영역은 다른 평면에 배치되고, 이것은 열 교환기로 관상 연결부에서 O-링 씨일의 사용을 어렵게 만든다. 또 관상 연결부는 더욱 복잡해질 것이다. 도 3에 따른 형태는 열 교환 매체를 위한 채널 제한 벽으로 커버 플레이트(1)를 사용할 수 없다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예를 나타낸다. 앞쪽 커버 플레이트(1)는 채널 플레이트(2-7)와 같은 디프레션 및 리지의 화살 모양의 패턴(9)을 가지고 제 1 채널 형성 플레이트(2)에 납땜 연결하기 위한 동일한 원주 칼라(14)를 가진다. 유입 포트(10) 둘레에 제 1 채널 플레이트(2)는 커버 플레이트(1)와 채널 플레이트(2) 사이에 분배 채널을 형성하는 부분 디프레션(18)을 가진다. 상기 분배 채널 형성 디프레션(18)은 본 발명에 따른 채널 형성 플레이트를 위쪽에서 본 도 5를 참고로 좀더 자세히 설명될 것이다. 도 4는 프레스 패턴(9)과 칼라(14)를 구비한 뒤쪽 커버 플레이트(8)를 나타낸다.
도 5에 나타낸 채널 플레이트는 4개의 전술한 포트, 즉 유입 포트(10, 12)와 유출 포트(11, 13)를 가진다. 도면에서 알 수 있듯이 포트(13)와 반대 방향으로 포트(10) 둘레 영역으로부터 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따르는 도 6에 나타낸 단면도에서 분배 채널(18)은 짧은 디프레션으로 형성되는데 상기 디프레션 뒤의 높이는 포트(10) 둘레의 높이와 동일하다. 포트(13)까지 거리의 1/2이 되는 곳에서 플레이트의 높이는 분배 채널(18) 높이의 두 배 정도로 낮추어진다. 두 개의 호울(10,13) 둘레의 플레이트 높이 차이는 도 7에 나타낸 것처럼 프레스된 화살 모양의 패턴(9)의 높이와 일치한다. 단면 Ⅵ-Ⅵ은 분배 채널(18)에서 포트 호울(13) 둘레의 평면부(31)까지 리지의 상부이다.
채널 형성 플레이트(3)는 채널 플레이트(2)와 동일한 형태를 가지지만, 이것은 180。 회전하여서, 채널 플레이트(3)에서 분배 채널(18)은 포트(12, 13) 둘레에 배치된다.
도 8은 앞쪽 커버 플레이트(1)의 상측면도이다. 도 8의 화살표 Ⅸ-Ⅸ 방향을 따라서 본 단면도인 도 9에서, 모든 포트(10-13) 둘레의 플레이트 영역은 동일 평면에 배치된다는 것을 알 수 있다. 또 프레스된 화살표 모양의 패턴(9)과 칼라(14)가 나타나 있다.
앞쪽 커버 플레이트(1)와 인접한 채널 형성 플레이트(2) 사이의 플레이트 열 교환기에서 채널 시스템은 도 11과 도 4를 참고로 설명될 것이다. 커버 플레이트(1)와 채널 플레이트(2) 사이에서는 제 2 열 교환 매체가 이동하고 포트(12)를 통하여 유입되고 포트(13)를 통하여 배출된다. 동일한 높이로 배치된 플레이트와 채널 플레이트(2)의 패턴 리지는 20으로 나타내었다. 채널 플레이트(2)의 상부에 배치되어야 하는 앞쪽 커버 플레이트(1)는 대향한 방향의 접촉하는 화살표 모양의 패턴을 얻기 위해서 도 8의 위치에 대해 180。로 회전하여야 한다. 그러므로 도 11에 나타낸 포트(10-13) 둘레의 영역을 덮는 도 8의 상부에 평면부(30)가 놓일 것이다. 포트(10) 둘레의 도 11에서 영역(20)은 커버 플레이트(1)와 납땜되어 완전히 접촉한다. 상기 분배 채널(18)은 정지 열 교환 매체를 포함하는 가림 채널을 형성하는 영역(31)(도 5)으로 배수한다.
도 12,13과 14는 뒤쪽 커버 플레이트를 나타낸다. 도 12는 평면도이고, 도 13과 14는 각각 ⅩⅢ-ⅩⅢ과 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라서 본 단면도이다. 포트(10-13) 둘레의 영역은 동일한 평면에 배치되고, 플레이트의 짧은 측부에서 영역(40,41)은 도 13에 나타낸 것처럼 하부 평면에 배치된다. 인접한 채널 형성 플레이트와 함께 상기 영역은 채널(18)과 동일한 배수 기능을 가지는 분배 채널을 형성할 것이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 앞쪽 커버 플레이트(1)를 나타내었다. 도 16과 17 각각은 ⅩⅥ-ⅩⅥ과 ⅩⅦ-ⅩⅦ선을 따라서 본 단면도이다. 상승부(50)는 커버 플레이트의 짧은 측부에서 포트 사이에 프레스된다. 도 4에 상응하는 도 18에 나타낸 것처럼 상기 상승부(50)는 도 4에 나타낸 실시예에서 분배 채널(18)과 동일한 배수 기능을 가진다.
도 2와 3에 나타낸 공지된 형태와 비교해 2개의 스페이서 링을 사용하는 경우에도 두 개의 채널 형성 플레이트 비용을 절감할 수 있고 마운팅과 저장 장치에 대한 비용도 절감할 수 있다. 그러나, 커버 플레이트 제작 비용과 커버 플레이트 재료 비용에 의해 더많이 절감되어야 한다.
뒤쪽 커버 플레이트(8)는 관상 연결을 위한 호울을 구비한다. 그러나, 앞쪽 커버 플레이트(1)에서 모든 관상 연결부가 설립되는 둘 또는 세 개의 회로를 가지는 열 교환기 시스템에서 뒤쪽 커버 플레이트의 상기 호울은 가려져야 한다.
Claims (5)
- 앞쪽 커버 플레이트(1), 다수의 채널 형성 플레이트(2-5) 및 뒤쪽 커버 플레이트(8)로 구성되고, 모든 플레이트는 교환기의 길이 방향으로 뻗어있는 축에 대해 대칭형을 이루며, 앞쪽 커버 플레이트(1)는 열 교환 매체를 위한 유입 포트(10,12)와 유출 포트(11, 13)에 연결하기 위한 피팅을 구비하고, 상기 채널 형성 플레이트(2-5)는 프레스 패턴(9)을 구비하는 플레이트 열 교환기에 있어서,앞쪽 커버 플레이트(1)는 프레스 패턴(9)을 구비하고, 유입 및 유출 포트(10-13) 둘레의 앞쪽 커버 플레이트(1)의 영역(30)은 동일 평면에 배치되며, 인접한 채널 형성 플레이트(2)와 함께 커버 플레이트(1)는 이웃한 유입 및 유출 포트(10-13, 11-12) 사이를 가로지르고 커버 플레이트(1)의 평면부와 이웃한 채널 형성 플레이트(2)의 평면부가 서로 접하는 포트 둘레의 영역과 접하는 분배 채널(18)을 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열 교환기.
- 제 1 항에 있어서, 유입 포트와 유출 포트 중 두 개의 유입, 유출 포트(10, 11) 둘레의 영역에서 앞쪽 커버 플레이트(1)에 인접한 채널 형성 플레이트(2)는 아래쪽으로 함몰된 부분(18)을 가지므로 앞쪽 커버 플레이트(1)와 이웃한 채널 형성 플레이트(2) 사이에서 접촉할 때 상기 분배 채널은 앞쪽 커버 플레이트(1)와 이웃한 채널 형성 플레이트(2) 사이의 프레스 패턴(9)에 의해 유입 포트와 유출 포트(10-13, 11-12) 사이에 형성된 공극(31)으로부터 열 교환 매체를 배수하도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열 교환기.
- 제 1 항에 있어서, 앞쪽 커버 플레이트(1)는 이웃한 채널 형성 플레이트(2)와 함께 분배 채널(18)을 한정하기에 적합한 유입 포트와 유출 포트(10-13, 11-12) 사이에 위로 압축된 부분(50)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플레이트 열 교환기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 분배 채널(18)은 앞쪽 커버 플레이트(1)와 이웃한 채널 형성 플레이트(2) 사이의 최대 거리의 1/2에 해당하는 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트 열 교환기.
- 제 1 항에 있어서, 뒤쪽 커버 플레이트(8)는 프레스 부분(50)을 형성하는 채널(18)과 프레스 패턴(9)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플레이트 열 교환기.
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