KR101201161B1 - 열교환기용 교차형 리브 판쌍 - Google Patents

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Abstract

열교환기에서 유체를 안내하기 위한 다중패스 판쌍은 적어도 2개의 길이방향 컬럼을 갖는 제1판 및 제2판을 포함하며, 상기 길이방향 컬럼에는 판의 제1단부로부터 판의 제2단부에서 이격된 말단부까지 연장되는 길이방향 평탄부에 의해 분리되며 외측으로 연장되는 비스듬히 각진 리브가 형성된다. 상기 각각의 판은 말단부와 제2단부 사이에 2개의 길이방향 컬럼을 접합하는 전환부를 포함한다. 상기 제1 및 제2판은 서로 접촉하고 있는 길이방향 평탄부와, 이러한 길이방향 평탄부에 의해 분리되는 굴곡형의 제1 및 제2 내부 유동채널을 형성하도록 협력하는 각진 리브의 컬럼을 갖는 외주 엣지부 주위에서 서로 접합된다. 상기 제1 및 제2 내부 유동채널은 판쌍 위로 흐르는 외부 유체의 유동방향에 대해 상류 영역 및 하류 영역을 각각 갖는다. 판의 전환부는 적어도 제1내부 유동통로 및 제2내부 유동통로를 형성하도록 협력하며; 상기 제1내부 유동통로는 유체를 제1내부 유동채널의 상류 영역으로부터 제2내부 유동채널의 하류 영역으로 지향시키며, 상기 제2내부 유동통로는 유체는 상기 제1내부 유동채널의 하류 영역으로부터 상기 제2내부 유동채널의 상류 영역으로 지향시킨다.
압력강하, 유동채널, 유동통로, 전환부, 보스, 매니폴드, 튜브, 이음쇠장치

Description

열교환기용 교차형 리브 판쌍{CROSS-OVER RIB PLATE PAIR FOR HEAT EXCHANGER}
본 발명은 판쌍(plate pair)을 통한 내부 유동통로가 교차형 리브에 의해 형성되는, 판쌍으로 형성된 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 다수의 판쌍으로 형성되며; 이러한 다수의 판쌍은 기계적으로 적층되어 납땜되거나, 또는 접합되어 밀봉되어 형성된다. 냉각제 증발기 시스템과 같은 일부 용도에 있어서, 열교환기는 적층된 판쌍으로 형성되며, 이러한 판쌍은 냉각제를 위한 내부의 U형 유동통로를 각각 형성한다. 일부 판쌍에 있어서, 판쌍의 각각의 판에 제공되는 외측으로 돌출되는 리브를 갖는 열교환기는 내부의 U형 유동통로를 형성한다. 이러한 리브형 판 구조에 있어서, 각각의 판에 있는 리브는 공통 방향으로 각도를 이루고 있으므로, 두개의 판이 서로 대면하여 판쌍을 형성하도록 정렬되었을 때, 각각의 리브에 의해 한쪽 판에 제공된 내부의 홈은, 리브에 의해 대면하는 판상에 제공된 다수의 내부 홈과 교차하게 되어, 내부 유동통로를 형성하게 된다. 전형적으로, 상기 유동통로의 전환부에서, 전환부 주위에서 유체를 통과하기 위해 상기 각도가 형성된 리브는 길게 형성된다. 교차형 리브 열교환기의 실시예로는 1966년 7월 5일자로 허여된 미국특허 제3.258.832호 및 1981년 2 월 10일자 허여된 미국특허 제4.249.597호에 개시되어 있다.
U형 유동통로를 갖는 교차형 리브 열교환기를 위한 종래의 디자인에 있어서, 내부 유체는 판쌍의 나머지를 횡단하는 전체 압력강하에 대해, 판쌍 유동통로의 전환부에서 매우 강한 압력강하에 노출된다. 또한, 종래의 디자인에 있어서, 내부 유체는 열교환기를 촉진시키기 위해 가장 효과적인 방식으로 항상 전환부 주위로 지향되는 것은 아니다. 예를 들어, 전환부 영역에 유입되는 유체는 내부 유동통로내에서 유체의 상대위치에 기초하여 상이한 상 특성을 갖는다. 종래의 교차형 리브 판 디자인에 있어서, 전환부 주위를 통과하는 유체는 이러한 상 특성을 고려하지 않고 무분별하게 혼합되고 있다. 따라서, 전환부 주위로 유체 전송시의 압력강하가 최소화되는 동시에 열교환기 효율을 증가시키는 형태로 유체가 전환부 주위로 지향되는, 교차리브형 판쌍 열교환기가 요망되고 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 열교환기에서 유체를 안내하기 위한 다중패스(multipass) 판쌍을 제공한다. 상기 판쌍은 적어도 2개의 길이방향 컬럼을 갖는 제1판 및 제2판을 포함하며, 상기 길이방향 컬럼에는 판의 제1단부로부터 판의 제2단부에서 이격된 말단부까지 연장되는 길이방향 평탄부에 의해 분리되며 외측으로 연장되는 비스듬히 각진 리브가 형성된다. 상기 각각의 판은 말단부와 제2단부 사이에 2개의 길이방향 컬럼을 접합하는 전환부를 포함한다. 상기 제1 및 제2판은 외주 엣지부 주위에서 서로 접합되며; 이러한 외주 엣지부는 서로 접촉하고 있는 길이방향 평탄부와, 이러한 길이방향 평탄부에 의해 분리되는 굴곡형의 제1 및 제2 내부 유동채널을 형성하도록 협력하는 각진 리브의 컬럼을 갖는다. 상기 제1 및 제2 내부 유동채널은 판쌍 위로 흐르는 외부 유체의 유동방향에 대해 상류 영역 및 하류 영역을 각각 갖는다. 판의 전환부는 적어도 제1내부 유동통로 및 제2내부 유동통로를 형성하도록 협력하며; 상기 제1내부 유동통로는 유체를 제1내부 유동채널의 상류 영역으로부터 제2내부 유동채널의 하류 영역으로 지향시키며, 상기 제2내부 유동통로는 유체는 상기 제1내부 유동채널의 하류 영역으로부터 상기 제2내부 유동채널의 상류 영역으로 지향시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입구 매니폴드와 출구 매니폴드 사이에서 내부의 열교환기 유체를 안내하기 위한 U 흐름 튜브형의 평탄한 판쌍의 정렬된 스택을 포함하는 열교환기가 제공된다. 상기 각각의 판은 내부 유체를 위한 입구 개구 및 출구 개구와, 판쌍 위로의 외부 유체의 유동방향에 대해 상류 엣지 및 하류 엣지를 갖는다. 상기 각각의 판쌍은 제1 및 제2 인터페이스 판을 포함하며; 이러한 각각의 인터페이스 판은 길이방향 축선과 단부를 가지며; 각각의 판은 길이방향 축선에 대해 각도가 형성되고 외측으로 돌출되는 리브의 길이방향 상류 컬럼과, 상기 길이방향 축선에 대해 각도가 형성되고 외측으로 돌출되는 리브의 길이방향 하류 컬럼을 가지며; 상기 상류 컬럼은 입구 개구 및 출구 개구중 하나에서 시작되어 상기 단부에 인접하여 배치된 전환부에서 종료되며; 상기 하류 컬럼은 입구 개구 및 출구 개구중 다른 하나로부터 시작되어 전환부에서 종료되며; 상기 상류 컬럼은 외부 유체의 유동방향에 대해 하류 컬럼의 상류이다. 상기 전환부는 외측으로 연장되는 제1 및 제2리브를 포함한다. 상기 제1 및 제2판은 내부 유체를 위한 하류 내부 유동채널을 형성하기 위해 교차형 배열로 연결되는 각각의 판의 상류 컬럼에서의 각진 리브와, 내부 유체를 위한 하류 내부 유동채널을 형성하기 위해 교차형 배열로 연결되는 각각의 판의 하류 컬럼에서의 각진 리브와 함께 접합된다. 상기 외측으로 연장되는 제1리브는 하류 내부 유동채널의 하류측에 상류 내부 유동채널의 상류측 사이에 내부 유체를 위한 제1내부 유동통로를 제공하도록 협력하며; 상기 외측으로 연장되는 제2리브는 상류 내부 유동채널의 하류측과 하류 내부 유동채널의 상류측 사이에 내부 유체를 위한 제2내부 유동통로를 제공하기 위해 협력한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 열교환기의 인접한 판쌍들 사이에서의 외부 유체의 흐름에 대해 상류측 및 하류측을 갖는, 쌍을 이루는 복합판형 열교환기에 사용하기 위해 내부 유체를 안내하는 U형 판쌍이 제공된다. 상기 판쌍은 신장된 중앙부를 따라 외주 엣지부 주위에서 접합된 제1 및 제2인터페이스 판을 포함하며; 상기 판쌍은 접합된 중앙의 판 부분과 판쌍의 상류 엣지 사이에 배치된 신장된 상류측과, 접합된 중앙의 판 부분과 판쌍의 하류 엣지 사이에 배치된 하류측을 포함한다. 판쌍의 상류측 및 하류측은 판에 형성되어 있는 비스듬하게 경사진 외측으로 돌출되는 인터페이스 리브에 의해 제1내부 유동채널 및 제2내부 유동채널을 포함하며; 제1판상의 인터페이스 리브는 제2판상의 인터페이스 리브와는 반대방향으로 지향된다. 상기 판쌍은 제1내부 유동통로와 제2내부 유동통로를 형성하는 전환 단부를 포함하며; 상기 제1내부 유동통로는 제1내부 유동채널의 상류 영역을 제2내부 유동채널의 하류 영역에 연결하고, 상기 제2내부 유동통로는 제1내부 유동채널의 하류 영역을 제2내부 유동채널의 상류 영역에 연결한다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1은 열교환기의 예시적인 실시예의 측면도.
도2는 도1의 열교환기의 판의 전방측 엣지를 도시한 도면.
도3은 열교환기의 판의 외측의 단면도.
도4는 열교환기의 판의 내측의 단면도.
도5는 도2에 대한, 열교환기의 판의 대향측 엣지를 도시한 도면.
도6은 열교환기의 판의 외측을 도시한 부분사시도.
도7은 열교환기의 판쌍의 부분단면도.
도8은 열교환기에 사용하기 위한 판의 또 다른 실시예에 대한 부분단면도.
도면에 있어서, 유사한 구성요소에는 동일한 도면부호가 부여되었다.
도1에 있어서, 도면부호 10으로 도시된 열교환기의 예시적인 실시예는 다수의 판쌍(20)으로 이루어지며, 상기 판쌍은 후방과 후방이 연결된 판(14)으로 형성된다. 상기 판쌍(20)은 튜브형 부재처럼 적층되고, 입구 개구(24) 및 출구 개구(28)가 구비된 확장된 말단부 또는 보스(22, 26)를 갖는 판(14)으로 구성되어 있으므로, 유체 흐름은 판쌍(20)을 통해 일반적으로 U형 통로로 이동된다. 예시적인 실시예에서, 공기측 핀(fin)(12)은 인접한 판쌍(20) 사이에 배치된다. 판의 한쪽 측부에 있는 보스(22)는 서로 접합되어 입구 매니폴드를 형성하며, 판의 다른쪽에 있는 보스(26)는 서로 접합되어 출구 매니폴드를 형성한다. 열교환기(10)는 2상, 냉각제의 가스/액체 혼합물 등과 같이 유입되는 유체를 열교환기(10)의 한쪽에 분배하기 위하여, 판의 매니폴드 개구(24)를 통과하는 길이방향 입구 튜브(15)를 포함한다. 열교환기(10)는 입구 이음쇠장치와 동일한 열교환기(10)의 단부에 배치된 출구 이음쇠장치(17)로부터 배출될 수 있도록, 여러 부분을 통해 연속적으로 지향되는 유체를 갖는, 다수의 평행한 판쌍으로 분할될 수 있다. 선택적으로, 출구 및 입구 이음쇠장치는 열교환기의 다른쪽 단부 또는 다른 위치에 배치될 수도 있다. 판쌍(20) 사이에서 사용되는 실제 순환은 중요하지 않으며, 본 발명에 설명되는 판쌍의 형태는 U 흐름 적층판 형태의 열교환기의 많은 상이한 형태로 사용될 수 있다. 도면에서는 열교환기(10)가 상향으로 지향된 입구 및 출구 매니폴드를 갖는 것으로 도시되었지만, 상기 열교환기(10)는 하향으로 지향된 입구 및 출구 매니폴드를 가질 수도 있다.
도2 내지 도7에 있어서, 각각의 판쌍(20)은 신장된 판(14)의 접합쌍으로 형성된다. 예시적인 실시예에서, 판쌍(20)에서의 두개의 판(14)은 동일하며, 한쪽판은 다른쪽 판에 대해 그 길이방향 축선 주위로 180°회전한다. 이에 관하여, 도3은 판(14)의 외측을 도시하고 있으며, 도4는 도3에 도시된 판에 대해 180°회전한 판(14)을 도시하고 있다. 도3 및 도4의 판(14)은 서로 접합되어 판쌍(20)을 형성한다. 각각의 판(14)은 실질적으로 평탄하며, 그 외주 주위로 연장되는 평탄한 외측 엣지부(16)를 갖는다. 각각의 판(14)은 외측으로 연장되며 비스듬히 각진 리 브(32)의 2개의 길이방향 컬럼(30)을 포함하며, 상기 각진 리브는 판의 제1단부 또는 매니폴드 단부(42)로부터 단부(40)로 연장되는 길이방향의 중앙 평탄부(34)에 의해 분리되며, 상기 길이방향의 중앙 평탄부는 판의 제2단부(8)로부터 이격되어 있다. 중앙 평탄부(34) 및 평탄한 외측 엣지부(16)는 공통의 평면에 배치되며, 리브(32)는 이러한 평면으로붙 외측으로 돌출되어, 내측으로 개방되는 홈(18)을 형성한다. 예시적인 실시예에서, 판(14)의 모든 리브(32)는 판의 신장된 측부 엣지에 대해 경사진 각도로 공통 평면으로 지향된다. 그러나, 일부 예시적인 실시예에 있어서, 각각의 컬럼은 평행한 리브의 복합 부분을 포함할 수 있으며, 리브의 인접부는 상이한 각도로 지향된다. 각각의 컬럼(30)에서 리브(32)는 중앙 평탄부(34)로부터 각각의 외주 엣지부(16)로 연장된다. 각각의 컬럼의 내부에서, 리브(32)는 외부 계곡 또는 홈(32)에 의해 분리되며, 상기 계곡 또는 홈은 동일면에서 평탄한 외측 외주부(16) 및 평탄한 중앙부(34)로서 존재한다. 각진 리브(32)의 컬럼(30)은 중앙 평탄부 단부(40)와 제2판 단부(38) 사이에서 전환부(36)를 포함한다.
판쌍(20)의 판(14)은 서로 접촉하여 정렬된 각각의 외주 엣지부(16) 및 중앙 평탄부(34)와 밀봉가능하게 접합되며, 또한 각진 리브(32)는 중앙 평탄부(34)의 대향측에서 판쌍(20)을 통해 굴곡형의 제1 및 제2내부 유동채널(44, 46)을 형성하기 위해 교차하는 형태로 협력한다. 판(14)의 전환부(36)는 내부 유동채널(44, 46) 사이에 제1내부 유체 유동통로 또는 외측의 내부 유체 유동통로(62) 및 제2내부 유체 유동통로 또는 내측의 내부 유체 유동통로(64)를 제공하도록 협력한다.
도7은 판쌍(20)에서 리브(32) 및 전환부(36)의 협력을 도시하고 있으며, 판 쌍의 감춰진 판(14)의 리브(32)는 가상선으로 도시되어 있다. 차량에 설치되었을 때, 열교환기(10)는 공기가 판쌍(20) 사이에서 공기측 핀(12)을 통해 흐를 수 있도록 지향될 것이다. 따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 공기 흐름의 방향은 종이의 표면에 대해 실질적으로 수직할 것이다. 도7에 있어서, 판쌍(20)의 외측으로 공기 흐름의 방향은 화살표(56)로 도시되어 있다. 따라서, 공기 흐름의 이동방향에 대해, 판쌍(20)은 선단 또는 상류 엣지(58) 및 말단 또는 하류 엣지(60)를 가지며, 제1유동채널(44)은 제2유동채널(46)의 상류가 된다. 본 발명에서 사용하는 용어에 있어서, "선단" 또는 "상류" 및 "말단" 또는 "하류"는 명세서에서 달리 설명하지 않는한, 판쌍(20)을 통과하는 공기 흐름에 대한 방향을 지칭한다. 도시된 실시예에서, 판(14)(도7에서 보이는 판)의 리브(32)는 그 상류 리브 단부가 아니라, 판의 전환 단부(38)에 더 가까운 그 하류 리브 단부에 모두 비스듬히 경사져 있다. 또 다른 판(14)(도7에는 감춰져 있는 판)의 리브(32)는 그 하류 리브 단부가 아니라, 판의 전환 단부(38)에 더 가까운 그 상류 리브 단부에 대해 대향 방향으로 모두 비스듬히 경사져 있다. 도시된 실시예에서, 각각의 리브(32)[매니폴드 단부(42) 근처의 리브 및 전환 단부(38) 근처의 리브는 제외]는 판쌍의 다른쪽 판(14)에서 4개의 리브(32)와 교차되거나 서로 작용한다. 또 다른 예시적인 실시예에서는 대향의 리브들 사이에 4개 보다 많거나 적은 갯수의 교차 지점이 있을 수도 있다. 도3 및 도4에 상세히 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서는 매니폴드 단부(42) 근처에 3개의 리브(32)가 접합 리브(72)에 의해 입구 및 출구 개구(24, 28)에 접합되며, 이에 따라 유동채널(44, 46)로의 유입 및 유출될 수 있는 통로를 제공하게 된다.
판쌍(20)의 판(14)의 전환부(36)는 외측으로 돌출되는 제1 및 제2돌출 리브(66, 68)를 각각 포함하며, 상기 돌출 리브는 내부 유동채널(44, 46)을 연결하는 제1 및 제2내부 유동통로(62, 64)를 제공하도록 서로 협력한다. 제1전환 리브(66)는 제2전환 리브(68)가 아니라, 판(14)의 외측 엣지에 더 가깝게 배치된다. 제1 및 제2리브(66, 68)는 중앙 수평리브(74, 76)를 포함하며, 이러한 리브는 서로에 대해 또한 판(14)의 단부(38)에 대해 서로 평행하며, 중앙 평탄부(34)의 말단부(40)와 판 단부(38) 사이에 배치된다. 중앙 리브부(72, 74)는 외주 엣지부(16) 및 중앙 평탄부(34)와 동일 평면에 있는 평탄 분할부(70)에 의해 이격되어 있으므로, 판쌍(20)에서 판(14)의 평탄 분할부(70)는 서로 접촉하고 있으며, 제1 및 제2내부 유동통로(62, 64)의 중앙부를 서로 이격시킨다. 도시된 실시예에서, 평탄 분할부(70)는 유동통로(62, 64)를 완전히 분리시키지 않으며, 유동통로(62, 64) 사이에는 짧은 연결 통로(86, 88)가 제공된다.
도7에 상세히 도시된 바와 같이, 제1수직 리브부(78)는 수평 중앙 리브부(74)의 한쪽 단부로부터 수직하게 판(14)의 한쪽 길이방향 엣지에 평행한 상태로 연장되며, 제2수직 리브부(80)는 수평 중앙 리브부(74)의 다른쪽 단부로부터 수직하게 판(14)의 대향의 길이방향 엣지에 대해 평행한 상태로 연장된다. 수직 리브부(78, 80)는 엣지부(16) 및 신장된 중앙부(34)와 동일 평면상에 배치되는 수직의 평탄한 판부분(94, 96)에 의해 중앙 리브부(76)로부터 분리되어 있다. 각진 리브부(32)와 평행한 각진 리브부(82, 84)는 리브부(80, 76)로부터 각각의 리브 컬럼(30)내로 연장된다. 판쌍(20)의 대면하는 판(14)의 리브부(74, 78, 80)는 제1유 동통로(62)를 형성한다. 제1유동통로(62)는 예시적인 실시예에서 U형으로 형성되며, 판쌍(20)의 전환 단부 주위에서 외측 엣지에 밀착되어 따르므로, 내부 흐름이 판쌍(14)의 모서리 영역에 도달되는 것을 보장한다. 또한, 외측의 제1유동통로(62)는 내부 유체를 제1유동채널(44)의 상류 영역(48)으로부터 제2유동채널(46)의 하류 영역(54)으로 지향시킨다. 상술한 실시예에서 U형인 내측의 제2유동통로(64)는 도7에 흐름 화살표(90)로 도시된 바와 같이, 내부 유체를 제1유동채널(44)의 하류 영역(50)으로부터 제2유동채널(46)의 상류 영역(52)으로 지향시킨다.
열교환기(10)가 예를 들어 증발기로서 사용중일 때, 제1유동채널(44)의 상류측에서 외부 공기와 내부 냉각제 유체 사이의 온도편차는 전형적으로 제1유동채널(44)의 하류측에서의 온도편차 보다 크며; 그 결과, 내부 유체가 전환부(36)에 도달할 때까지, 2상 내부 유체의 액체상 성분은 상류 영역(48)이 아니라, 제1유동채널(44)의 하류 영역(50)에 더 집중된다.
외부 공기와 내부 유체 사이의 온도편차가 전형적으로 그 하류 엣지 보다는 제2유동채널의 상류 엣지에서 더욱 크기 때문에, 증발율을 개선하기 위해서는 내부 유체의 액체상 성분을 제1유동채널(44)로부터 제2유동채널(46)의 선단 엣지까지 이송하는 것이 바람직하다. 설명된 판쌍의 형태는 유체를 하류 영역(50)으로부터 내측 유동채널(64)을 통해 제1유동채널(44)의 제2유동채널(46)의 상류 영역(52)으로 지향시키므로써, 또한 유체를 제1유동채널(44)의 상류 영역(48)으로부터 외측 유동채널(62)을 통해 제2유동채널(46)의 하류 영역(54)으로 지향시키므로써, 이러한 바 람직한 특징에 접근할 수 있다. 이것은 제1유동채널(44)의 상류 및 하류 영역으로부터 냉각제 유체의 혼합을 감소시킨다. 달리 말하면, 증발기 용도에서 상술한 실시예의 복합 전환 유동통로는 제1패스의 상류 부분을 제2패스의 하류 부분으로 지향시키며, 또한 제1패스의 하류 부분을 제2패스의 상류 부분으로 지향시킨다. 하류 엣지에 비해 패스의 상류 엣지에서의 공기-냉각제 온도편차가 상당히 커서 제1패스의 상류 부분이 하류 부분에 대해 액체 냉각제가 고갈되기 때문에, 하류 엣지에 비해 제2패스의 상류 엣지에서의 큰 공기-냉각제 온도편차라는 장점을 취하기 위해서는 제1패스의 액체가 풍분한 하류 부분을 제2패스의 상류 부분으로 지향시키는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 일부 예시적인 실시예에서, 유동통로(62, 64) 사이에는 짧은 연결 통로(86, 88)가 제공된다. 상기 연결 통로(86, 88)는 외측으로 돌출되는 리브부(87, 89)로 형성된다. 도1을 참조하여 서술한 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 공기측 핀(fin)(12)은 인접한 판쌍 사이에 배치된다. 상기 핀은 리브(32, 66, 68)의 외측면에 고정되어 이에 의해 지지된다. 리브부(87, 89)의 한가지 기능은 외측 공기 핀(12)을 위한 지지를 제공하는 것이며; 만일 평탄부(70)가 판 영역(94)으로부터 판 영역(96)으로 모든 방향으로 연장된다면, 상기 공기 핀은 지지되지 않은 긴 거리를 갖게 된다. 일반적으로, 통로(86, 88)가 압력이 동일한 냉각제 영역을 연결하기 때문에, 또한 연결 통로(86, 88)가 일반적으로 유동통로(62, 64)에 대해 수직하기 때문에, 연결 통로(86, 88)를 통한 제1 및 제2유동통로(62, 64) 사이에서의 유체 혼합은 매우 낮은 것이다. 따라서, 유동통로(62, 64)를 통해 흐르는 냉각제 유체는 연결 통로(86, 88)를 우회하며, 이에 따라 유동통로(62, 64)는 전환 단부(36)에서 효과적으로 분리된다. 일부 실시예에서, 통로(86, 88)는 생략된다.
예시적인 실시예에서, 전환 리브(66, 68)와 이러한 전환 리브(66, 68)내로 공급되는 각진 리브(32)는 판쌍의 전환부 주위를 흐르는 내부 유체의 압력강하를 감소시키도록 선택된 단면 칫수를 갖는다.
상술한 바와 같이 도6에 있어서 리브(32)는 외측의 평탄한 외주부(16) 및 평탄한 중앙부(34)와 동일한 평면에 배치된 외부 계곡 또는 홈(92)에 의해 각각 분리된다. 각각의 홈(92)의 내단부는 중앙부(34)와 교차되며, 외단부는 외측 엣지부(16)와 교차된다. 이것은 연속적인 배수면을 제공하므로, 판(12)의 외측면에 형성되는 응축물은 홈(92)[전형적으로 핀(12)으로부터 이격되어 있다]을 통해 판의 하류 엣지로 배수될 수 있다. 예시적인 일실시예에서, 리브(32)는 홈(92) 보다 대형인 외측면을 가지므로, 내부 유체 이송 리브(32)와 공기측 핀(12) 사이의 면접촉을 증가시킨다.
일부 실시예에서, 열교환기(10)는 판쌍 부분에 적층되며, 이러한 판쌍 부분에서 내부 유체는 도7에 도시된 방향과는 반대방향으로 흐르며, 상기 내부 유체는 처음에는 하류 또는 제2유동채널(46)을 통해 흐른 후, 유동통로(62, 64)를 통과하고, 이어서 상류 또는 제1유동채널(44)를 흐른다.
판(14)은 여러가지 방식으로 형성되며, 예를 들어 판은 롤성형되거나 또는 시트 금속이나 비금속 물질을 스탬핑하여 형성되며; 납땜될 수도 있으며, 그중에서 도 접착제를 사용하여 고정될 수 있다. 상기 판은 제1 및 제2유동채널(44, 46) 사이에 단지 두개의 유동통로(62, 64)를 갖는 것으로 도시되었지만, 유동채널 사이에는 두개 이상의 유동통로가 제공될 수도 있다. 상기 판(14)은 두개의 패스를 갖는 것으로 도시되었지만, 상술한 바와 같은 전환부 형태는 하나이상의 패스를 갖는 판쌍에도 적용될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서는 제1 및 제2유동채널(44, 46) 사이에 두개 이상의 전환 유동통로가 제공되었다. 실시예에 따르면, 도8에는 열교환기(10)에서 사용될 수 있는 또 다른 판쌍(100)이 도시되어 있다. 상기 판쌍(100)은 판(14)이 제1 및 제2유동채널(44, 46)을 연결하는 3개의 평행한 유동통로(102, 104, 106)를 제공한다는 점을 제외하고는, 실질적으로 판쌍(20)과 동일하다. 도8의 실시예에서, 쌍(100)의 인터페이스 판(14)에 형성되고 외측으로 돌출되는 리브(108)는, 유체를 제1유동채널(44)의 상류측으로부터 제2유동채널(46)의 하류측으로 지향시키는 U형의 제1유동통로(102)를 제공하도록 협력한다. 이와 마찬가지로, 인터페이스 판(14)의 리브(110)는 유체를 제1유동채널(44)의 중간 영역으로부터 제2유동채널(46)의 중간 영역으로 지향시키는 U형의 제2유동통로(104)를 제공하도록 협력한다. 리브(112)는 유체를 제1유동채널(44)의 하류측으로부터 제2유동채널(46)의 상류측으로 지향시키는 제3유동통로(106)를 제공하도록 협력한다. 부가의 유동통로를 사용하면, 제1채널의 특정 출구 영역으로부터 제2채널(460의 특정 입구 영역으로의 유체 전송에 대해 더욱 양호한 제어를 허용할 수 있다. 일반적으로, 두개, 세개 또는 세개 이상의 평행한 유동통로 사이의 선택은 판의 전체적인 폭과 냉각제 중량 유동율(증발기 용도로 사용시)과 연관될 것이다. 용도에 따라, 평행한 통로가 많은 경우에서는 냉각제 유동율이 높은 폭넓은 판이 바람직한 반면에, 두개의 통로에서는 협소한 판으로도 충분하다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (20)

  1. 열교환기에서 유체를 안내하기 위한 다중패드 판쌍에 있어서,
    적어도 2개의 길이방향 컬럼을 갖는 제1판 및 제2판을 포함하며,
    상기 길이방향 컬럼에는 판의 제1단부로부터 판의 제2단부에서 이격된 말단부까지 연장되는 길이방향 평탄부에 의해 분리되며 외측으로 연장되는 비스듬히 각진 리브가 형성되며; 상기 각각의 판은 말단부와 제2단부 사이에 2개의 길이방향 컬럼을 접합하는 전환부를 포함하며,
    상기 제1 및 제2판은 외주 엣지부 주위에서 서로 접합되며, 상기 길이방향 평탄부는 서로 접촉하고, 각진 리브의 컬럼은 상기 길이방향 평탄부에 의해 분리되는 굴곡형의 제1 및 제2 내부 유동채널을 형성하며; 상기 제1 및 제2 내부 유동채널은 판쌍 위로 흐르는 외부 유체의 유동방향에 대해 상류 영역 및 하류 영역을 각각 가지며; 판의 전환부는 적어도 제1내부 유동통로 및 제2내부 유동통로를 형성하도록 협력하며; 상기 제1내부 유동통로는 유체를 제1내부 유동채널의 상류 영역으로부터 제2내부 유동채널의 하류 영역으로 지향시키며, 상기 제2내부 유동통로는 유체를 상기 제1내부 유동채널의 하류 영역으로부터 상기 제2내부 유동채널의 상류 영역으로 지향시키며,
    각각의 판의 전환부는 외측으로 돌출되는 제1리브 및 제2리브를 가지며; 상기 각각의 제1리브 및 제2 리브는 중앙부를 가지며; 상기 중앙부는 평탄한 분할부에 의해 서로 분리되고, 말단부와 제2단부 사이에 배치되며; 접합된 판의 제1리브는 제1내부 유동통로를 제공하도록 협력하며, 접합된 판의 제2리브는 제2내부 유동통로를 제공하도록 협력하는 것을 특징으로 하는 다중패스 판쌍.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 각각의 판의 제1 및 제2리브의 중앙부는 판의 제2단부와 평행한 것을 특징으로 하는 다중패스 판쌍.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1리브는 제2리브의 중앙부의 제1단부로부터 직각으로 연장되는 제1리브부와, 상기 제1리브의 중앙부의 제2단부로부터 직각으로 연장되는 제2리브부를 포함하며; 한쪽 판의 제1리브부는 판쌍의 다른쪽 판의 제2리브부와 협력하는 것을 특징으로 하는 다중패스 판쌍.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 제1판의 각각의 컬럼에서 각진 리브는 제2판의 협력 컬럼에서 다수의 리브와 각각 교차되며, 제2판의 각각의 컬럼에서 각진 리브는 제1판의 협력 컬럼에서 다수의 리브와 각각 교차되는 것을 특징으로 하는 다중패스 판쌍.
  7. 제1항에 있어서, 제1 및 제2유동채널은 판쌍 위로 외부 유체의 유동방향에 수직하게 연장되는 것을 특징으로 하는 다중패스 판쌍.
  8. 입구 매니폴드와 출구 매니폴드 사이에서 내부의 열교환기 유체를 안내하기 위한 U 흐름 튜브형의 평탄한 판쌍의 정렬된 스택을 포함하는 열교환기에 있어서,
    상기 각각의 판은 내부 유체를 위한 입구 개구 및 출구 개구와, 판쌍 위로의 외부 유체의 유동방향에 대해 상대적인 상류 엣지 및 하류 엣지를 가지며;
    상기 각각의 판쌍은 제1 및 제2 인터페이스 판을 포함하며; 이러한 각각의 인터페이스 판은 길이방향 축선과 단부를 가지며; 각각의 판은 길이방향 축선에 대해 각도가 형성되고 외측으로 돌출되는 리브의 길이방향 상류 컬럼과, 상기 길이방향 축선에 대해 각도가 형성되고 외측으로 돌출되는 리브의 길이방향 하류 컬럼을 가지며; 상기 상류 컬럼은 입구 개구 및 출구 개구중 하나에서 시작되어 상기 단부에 인접하여 배치된 전환부에서 종료되며; 상기 하류 컬럼은 입구 개구 및 출구 개구중 다른 하나로부터 시작되어 전환부에서 종료되며; 상기 상류 컬럼은 외부 유체의 유동방향에 대해 하류 컬럼의 상류이며; 상기 전환부는 외측으로 연장되는 제1 및 제2리브를 포함하며; 상기 제1 및 제2 인터페이스 판은 각각의 판의 상류 컬럼에서의 각진 리브가 내부 유체를 위한 상류 내부 유동채널을 형성하기 위해 교차형 배열로 연결되며, 각각의 판의 하류 컬럼에서의 각진 리브는 내부 유체를 위한 하류 내부 유동채널을 형성하기 위해 교차형 배열로 연결되며 함께 접합되고; 상기 외측으로 연장되는 제1리브는 하류 내부 유동채널의 하류측에 상류 내부 유동채널의 상류측 사이에 내부 유체를 위한 제1내부 유동통로를 제공하도록 협력하며; 상기 외측으로 연장되는 제2리브는 상류 내부 유동채널의 하류측과 하류 내부 유동채널의 상류측 사이에 내부 유체를 위한 제2내부 유동통로를 제공하기 위해 협력하며,
    상기 제1 및 제2 내부 유동 통로 각각은 상기 각진 리브에 평행하지 않은 분리된 중앙부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 내부 유동통로의 분리된 중앙부는 판의 길이방향 축선에 대해 직각으로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제8항에 있어서, 상기 판은 상기 판으로부터 외측으로 돌출되는 리브와 동일한 평면이며; 각각의 판은 평탄한 외주 엣지부와, 상류 컬럼과 하류 컬럼 사이에서 연장되는 길이방향의 평탄 중앙부와, 각진 리브 사이에 형성된 외측 홈을 포함하며; 상기 각각의 외측 홈의 한쪽 단부는 중앙부와 교차되고, 다른쪽 단부는 평탄한 외주 엣지부와 교차되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 각진 리브의 외측면 영역은 외측 홈의 외측면 영역 보다 넓은 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제1 인터페이스 판은 제2 인터페이스 판과 동일한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 입구 매니폴드와 출구 매니폴드 사이에서 내부 열 교환 유체를 안내하기 위한 U자형 흐름 튜브 형태의 판쌍의 정렬된 스택을 포함하는 열교환기에 있어서,
    상기 판 쌍의 각각은 내부 유체를 위한 입구 개구 및 출구 개구, 상기 판쌍위에서 외부 유체 흐름 방향에 상대적인 상류 에지 및 하류 에지를 포함하고, 각각의 판쌍은 각각이 길이방향 축과 단부를 가진 제1 및 제2 인터페이스 판을 구비하고, 각각의 판은 길이방향 축에 상대적으로 각진 외측으로 돌출되는 리브의 길이방향 상류 컬럼과 상기 길이방향 축에 상대적으로 각진 외측으로 돌출되는 리브의 길이방향 하류 컬럼을 구비하고,
    상기 상류 컬럼은 입구와 출구 개구의 하나에서 시작해서 상기 단부에 인접하는 전환부에서 끝나고, 상기 하류 컬럼은 입구와 출구 개구의 다른 하나에서 지작해서 상기 전환부에서 끝나고, 상기 상류 컬럼은 외부 유체의 흐름 방향에 상대적으로 상기 하류 컬럼의 상류이고, 상기 전환부는 제1 및 제2 외부로 연장하는 리브를 포함하고,
    상기 제1 및 제2판은 각각의 판의 상류 컬럼에서의 각진 리브가 내부 유체를 위한 상류 내부 유동채널을 형성하기 위해 교차형 배열로 연결되며, 각각의 판의 하류 컬럼에서의 각진 리브는 내부 유체를 위한 하류 내부 유동채널을 형성하기 위해 교차형 배열로 연결되며 함께 접합되고; 상기 외측으로 연장되는 제1리브는 하류 내부 유동채널의 하류측에 상류 내부 유동채널의 상류측 사이에 내부 유체를 위한 제1내부 유동통로를 제공하도록 협력하며; 상기 외측으로 연장되는 제2리브는 상류 내부 유동채널의 하류측과 하류 내부 유동채널의 상류측 사이에 내부 유체를 위한 제2내부 유동통로를 제공하기 위해 협력하며,
    상기 판은 이로부터 외측으로부터 돌출되는 리브와 동일한 평면이며; 각각의 판은 평탄한 외주 엣지부와, 상류 컬럼과 하류 컬럼 사이에서 연장되는 길이방향의 평탄 중앙부와, 각진 리브 사이에 형성된 외측 홈을 포함하며; 상기 각각의 외측 홈의 한쪽 단부는 중앙부와 교차되고, 다른쪽 단부는 평탄한 외주 엣지부와 교차되며,
    상기 열 교환기는 추가적으로 상기 리브의 외부 표면과 접촉하는 인접하는 판싹의 사이에 위치하는 외부 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 열교환기에서 유체를 안내하기 위한 다중패드 판쌍에 있어서,
    적어도 2개의 길이방향 컬럼을 갖는 제1판 및 제2판을 포함하며,
    상기 길이방향 컬럼에는 판의 제1단부로부터 판의 제2단부에서 이격된 말단부까지 연장되는 길이방향 평탄부에 의해 분리되며 외측으로 연장되는 비스듬히 각진 리브가 형성되며; 상기 각각의 판은 말단부와 제2단부 사이에 2개의 길이방향 컬럼을 접합하는 전환부를 포함하며,
    상기 제1 및 제2판은 외주 엣지부 주위에서 서로 접합되며, 상기 길이방향 평탄부는 서로 접촉하고, 각진 리브의 컬럼은 상기 길이방향 평탄부에 의해 분리되는 굴곡형의 제1 및 제2 내부 유동채널을 형성하며; 상기 제1 및 제2 내부 유동채널은 판쌍 위로 흐르는 외부 유체의 유동방향에 대해 상류 영역 및 하류 영역을 각각 가지며; 판의 전환부는 적어도 제1내부 유동통로 및 제2내부 유동통로를 형성하도록 협력하며; 상기 제1내부 유동통로는 유체를 제1내부 유동채널의 상류 영역으로부터 제2내부 유동채널의 하류 영역으로 지향시키며, 상기 제2내부 유동통로는 유체를 상기 제1내부 유동채널의 하류 영역으로부터 상기 제2내부 유동채널의 상류 영역으로 지향시키며,
    상기 제1 내부 유동채널은 상기 판쌍의 전환 단부의 외측 영역주변에서 연장되고, 상기 제2 내부 유동 채널은 상기 외부 영역의 안쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중패스 판쌍
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