KR101206858B1 - Heat exchanging plate and plate-type heat exchanger configurating to stack the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로, 특히 열교환매체의 유동배분을 최적화하며 열교환매체의 유동 압력 분산을 개선할 수 있도록 지원하는 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a plate heat exchanger, and more particularly, to a plate heat exchanger consisting of a plate heat exchanger and a stack thereof to optimize the flow distribution of the heat exchange medium and to improve the flow pressure distribution of the heat exchange medium.
열교환기는 일반적으로 열교환매체의 유입 및 배출이 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 헤더탱크들을 연결하여 열교환매체를 그 내부로 유통시키면서 열교환을 이루어지게 하는 튜브로 구성된다. 이 때 형태별로 열교환기를 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 다수 개의 튜브를 탱크에 삽입하는 형태로 이루어지는 핀-튜브 타입 열교환기와, 다수 개의 플레이트가 적층되어 튜브부 및 탱크부가 형성되는 플레이트 타입 열교환기 즉 판형 열교환기로 구분될 수 있다. 이 중 판형 열교환기의 경우 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 조립이 간편하고 필요 부품 수가 적어서 생산성이 좋으며 부피를 줄일 수 있어 엔진 룸 공간 확보에 유리한 장점 등이 있어 널리 사용되고 있다. 특히 판형 열교환기는 플레이트의 형상을 변화시킴으로써 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 좀 더 복잡하고 다양화된 유로 설계가 가능하다. 이에 따라 판형 열교환기는 수냉식 오일 쿨러와 같이 2종의 유체가 유통하면서 서로 열교환을 일으키는 경우에 적용되는 것이 바람직하다.The heat exchanger generally includes a pair of header tanks through which the heat exchange medium is introduced and discharged, and a tube which connects the header tanks and distributes the heat exchange medium therein to perform heat exchange. At this time, the heat exchanger can be divided into two types. The fin-tube type heat exchanger is formed by inserting a plurality of tubes into a tank, and the plate type heat exchanger in which a plurality of plates are stacked to form a tube part and a tank part. It can be divided into a plate heat exchanger. The plate heat exchanger is widely used because it is easier to assemble than the fin-tube type heat exchanger, the productivity is small because the number of required parts is good, and the volume can be reduced, which is advantageous for securing the engine room space. In particular, the plate heat exchanger changes the shape of the plate to allow a more complicated and diversified flow path design than the fin-tube type heat exchanger. Accordingly, the plate heat exchanger is preferably applied to heat exchange between two kinds of fluids such as a water-cooled oil cooler and causing heat exchange with each other.
한편 종래의 판형 열교환기는 전열판에 형성되는 세브론의 면적 및 피치만을 고려하여 열교환 효율을 결정하였으며 판형 열교환기에 흐르는 유체의 방향 또는 압력손실을 크게 고려하지 않았다. 특히 압력 손실을 해소하는 방안으로 판형 열교환기의 적층량을 증가시키는 방법을 사용하였는데, 이러한 방법은 열교환기의 크기 및 중량을 증가시키는 문제점을 낳고 있다. 또한 판형 열교환기에서 유체의 흐름은 적절한 유체 열교환에 필수적이지만 종래에는 이러한 유체의 흐름의 고려가 제대로 이루어지지 않았기 때문에 유체의 유동분배가 판형 열교환기 상에서 적절히 이루어지지 않아 열교환 효율이 낮은 문제점이 있었다.Meanwhile, the conventional plate heat exchanger determines heat exchange efficiency by considering only the area and pitch of the Severon formed on the heat exchanger plate, and does not consider the direction or pressure loss of the fluid flowing in the plate heat exchanger. In particular, a method of increasing the stacking amount of the plate heat exchanger was used as a method for releasing the pressure loss, which causes a problem of increasing the size and weight of the heat exchanger. In addition, the flow of fluid in the plate heat exchanger is essential for proper fluid heat exchange, but in the related art, the flow distribution of the fluid is not properly made on the plate heat exchanger because the consideration of the flow of the fluid has not been made properly.
따라서 본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유체의 경로 흐름을 개선할 수 있는 채널들을 마련하여 판형 열교환기 전체의 열교환 효율을 개선하고 낮은 압력손실에서 높은 성능을 가지는 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by providing channels that can improve the flow path of the fluid to improve the heat exchange efficiency of the entire plate heat exchanger and high performance at low pressure loss Branch is to provide a plate heat exchanger consisting of a plate heat exchanger and a stack thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 판형 열교환부는 일정 면적을 가지는 플레이트, 상기 플레이트의 일정 영역에 서로 이격되게 마련된 유체 유입구 및 유체 유출구, 상기 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 플레이트 전면에 V자형 또는 물결 무늬가 반복되는 형상의 세브론 패턴들을 구비하는 세브론부, 및 상기 유체 유입구에 인접한 일부 세브론 패턴들을 가로지르는 사선 방향으로 상기 세브론 패턴들의 일부분을 제거하여 유로를 형성하는 유체 분배 가이드를 포함한다.Plate-shaped heat exchanger according to the present invention for achieving the above object, a plate having a predetermined area, the fluid inlet and fluid outlet provided to be spaced apart from each other in a predetermined region of the plate, V-shaped or wave in front of the plate between the fluid inlet and the fluid outlet A sebron portion having the repeated pattern of the sebron patterns, and a fluid distribution guide for forming a flow path by removing a portion of the sebron patterns in an oblique direction across some of the sebron patterns adjacent to the fluid inlet. do.
본 발명에 따른 판형 열교환부에 있어서, 상기 유체 분배 가이드는 상기 유체 유입구 인접 영역에서 상기 세브론부의 중심 방향으로 일정 기울기를 가지며 배치될 수 있다.In the plate heat exchanger according to the present invention, the fluid distribution guide may be disposed with a predetermined slope in the direction of the center of the sebron portion in the region adjacent to the fluid inlet.
본 발명에 따른 판형 열교환부에 있어서, 상기 유체 유입구는 제1 유체 유입을 위해 상기 플레이트의 일측 모서리 영역 중 한 곳과 제2 유체 유입을 위해 상기 플레이트의 타측 모서리 영역 중 한 곳에 마련될 수 있다. 상기 유체 유출구는 상기 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 길이 방향으로 대향된 모서리 영역 한 곳 및 상기 제2 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 길이 방향으로 대향된 모서리 영역 한 곳에서 형성될 수 있다. 상기 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 대각선으로 대향된 모서리 영역 한 곳 및 상기 제2 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 대각선으로 대향된 모서리 영역 한 곳에 배치될 수 있다. 상기 유체 분배 가이드는 상기 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구에서 상기 제2 유체 유입을 위한 유체 유입구 쪽 방향으로 형성될 수 있다.In the plate heat exchanger according to the present invention, the fluid inlet may be provided in one of the one corner region of the plate for the first fluid inlet and one of the other corner region of the plate for the second fluid inlet. The fluid outlet includes one edge region that is longitudinally opposed to an edge region where the fluid inlet for the first fluid inlet is formed, and one edge region that is longitudinally opposite to the corner region where the fluid inlet for the second fluid inlet is formed. In place. One corner region diagonally opposite to the corner region where the fluid inlet for the first fluid inlet is formed and one corner region diagonally opposite to the corner region where the fluid inlet for the second fluid inlet is formed. The fluid distribution guide may be formed in a direction toward the fluid inlet for the second fluid inlet from the fluid inlet for the first fluid inlet.
본 발명에 따른 판형 열교환부에 있어서, 상기 세브론부의 세브론 패턴들은 상기 플레이트의 일측에서 타측으로 배열 형성될 수 있다. 상기 플레이트의 일측에 마련된 유체 유입구와 유체 유출구는 세브론 패턴의 골 부분에 형성되고, 상기 플레이트의 타측에 마련된 유체 유입구와 유체 유출구는 세브론 패턴의 산 부분에 형성될 수 있다. 상기 유체 분배 가이드는 유체 유입구에서 복수의 세브론 패턴의 일부를 제거하되, 상기 유체 유입구에 가장 멀리 떨어진 세브론 패턴의 산 또는 골 부분에 연결되게 상기 복수의 세브론 패턴을 가로 지르는 형태로 마련될 수 있다.In the plate heat exchanger according to the present invention, the sebron patterns of the sebron portion may be arranged from one side of the plate to the other side. The fluid inlet and the fluid outlet provided on one side of the plate may be formed in the valley portion of the Severon pattern, and the fluid inlet and the fluid outlet provided on the other side of the plate may be formed in the mountain portion of the Severon pattern. The fluid distribution guide may be provided to remove a portion of the plurality of Severon patterns from the fluid inlet, and cross the plurality of Severon patterns to be connected to the mountain or valley portion of the Severon pattern farthest from the fluid inlet. Can be.
본 발명에 따른 판형 열교환부에 있어서, 상기 유체 분배 가이드가 인접하게 형성된 상기 유체 유입구는 상기 세브론 패턴의 골 부분에 형성될 수 있다.In the plate heat exchanger according to the present invention, the fluid inlet in which the fluid distribution guide is adjacent may be formed in the valley portion of the Sevron pattern.
본 발명에 따른 판형 열교환부에 있어서, 상기 판형 열교환부는 상기 플레이트의 가장자리에서 상기 플레이트 바닥면에 수직하게 신장되어 플레이트의 외곽을 감싸는 외벽을 더 포함할 수 있다.In the plate heat exchanger according to the present invention, the plate heat exchanger may further include an outer wall extending from the edge of the plate perpendicular to the plate bottom surface to surround the outer periphery of the plate.
본 발명에 따른 판형 열교환부는, 상기 판형 열교환부는 상기 유체 유입구와 상기 외벽 사이의 일정 영역에 일정 높이를 가지며 상기 유체 유입구 주변을 감싸도록 배치되는 제1 압력 보강 구조물 및 상기 유체 유출구와 상기 외벽 사이의 일정 영역에 일정 높이를 가지며 상기 유체 유출구 주변을 감싸도록 배치되는 제2 압력 보강 구조물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The plate heat exchanger according to the present invention, the plate heat exchanger having a predetermined height in a predetermined region between the fluid inlet and the outer wall and is arranged to surround the fluid inlet port and between the fluid outlet and the outer wall It may further include at least one of the second pressure reinforcing structure having a predetermined height in a certain area and arranged to surround the fluid outlet.
그리고 상기 판형 열교환부는 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구에 인접된 영역의 세브론 패턴 또는 제2 유체 유출을 위한 유체 유출구에 인접된 영역의 세브론 패턴 중 적어도 하나의 세브론 패턴 일부 영역으로 구성되며 상기 세브론 패턴 일부 영역의 방향을 플레이트의 가로 방향으로 배치하여 형성되는 유체 흐름 조정턱을 더 포함할 수 있다.The plate heat exchange part may include at least one region of the Severon pattern of the Sevron pattern of the region adjacent to the fluid inlet for the first fluid inlet or the Severon pattern of the region adjacent to the fluid outlet for the second fluid outlet. The apparatus may further include a fluid flow adjusting jaw formed by arranging a direction of the partial region of the Severon pattern in a horizontal direction of the plate.
또한 본 발명은 상술한 판형 열교환부 다수개가 각각 마련된 외벽 내측과 외벽 외측이 상호 대면되도록 적층되어 형성되는 판형 열교환기의 구성을 개시한다.In addition, the present invention discloses a configuration of a plate heat exchanger formed by stacking the outer wall inner side and the outer wall outer side, each of which is provided with a plurality of the plate-shaped heat exchanger described above facing each other.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기에 따르면, 본 발명은 판형 열교환기 상에서의 유체 흐름을 제어하여 판형 열교환기 전체를 이용한 열교환을 지원함으로써 열교환 효율을 개선시킴과 아울러, 유체 입출구 영역에 보조 구조물을 마련하고 세브론 패턴의 일부 영역을 변형함으로써 유체 입출구 영역에서 발생하는 압력 손실을 최소화할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 열교환기의 압력손실 감소를 위한 추가 적층이 필요가 없어짐으로서 열교환기 사이즈 콤펙트화가 가능하도록 지원한다.As described above, according to the plate heat exchanger consisting of a plate heat exchanger and a stack thereof according to the present invention, the present invention improves heat exchange efficiency by supporting a heat exchange using the entire plate heat exchanger by controlling a fluid flow on the plate heat exchanger. In addition, by providing an auxiliary structure in the fluid inlet and outlet region and by modifying a portion of the Sevron pattern, it is possible to minimize the pressure loss occurring in the fluid inlet and outlet region. Accordingly, the present invention supports the compaction of the heat exchanger size by eliminating the need for additional lamination for reducing the pressure loss of the heat exchanger.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 판형 열교환부의 외관을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 세브론 패턴을 보다 상세히 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 판형 열교환부의 일부 영역을 확대하여 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 판형 열교환부들의 적층에 따른 판형 열교환기 구조를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4의 적층된 판형 열교환기의 일 단면을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 판형 열교환기와 종래 판형 열교환기의 성능 비교 결과를 나타낸 그래프.1 is a view schematically showing the appearance of a plate heat exchanger according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing in more detail the sebron pattern of FIG.
3 is an enlarged view of a partial region of the plate heat exchanger of FIG. 1;
4 is a view for explaining the plate heat exchanger structure according to the lamination of the plate heat exchanger of the present invention;
5 is a cross-sectional view of one stacked plate heat exchanger of FIG.
Figure 6 is a graph showing the performance comparison results of the plate heat exchanger and the conventional plate heat exchanger of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.In the following description of the embodiments of the present invention, descriptions of techniques which are well known in the technical field of the present invention and are not directly related to the present invention will be omitted. In addition, detailed description of components having substantially the same configuration and function will be omitted.
마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.For the same reason, some of the elements in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown, and the size of each element does not entirely reflect the actual size. Accordingly, the present invention is not limited by the relative size or spacing depicted in the accompanying drawings.
이하에서 설명하는 본 발명의 판형 열교환기는 다수의 판형 열교환부가 적층되어 형성되며, 상기 판형 열교환부는 플레이트 상에 마련된 세브론부에 적어도 하나의 유체 분배 가이드를 마련하여 유체 입출구를 통해 유입 또는 유출되는 유체를 플레이트 전면에 유도 분배할 수 있도록 지원한다. 이러한 기능 지원을 통하여 본 발명의 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기는 크로스타입과 유사한 유체 이동로를 확보함으로서 유체 입출구의 위치구성을 보다 용이하게 하고, 또한 유체 분배 가이드를 이용하여 유체 유입구에서 발생하는 유체에 의한 입구 압력을 분산시켜 효과적인 열교환을 수행할 수 있도록 지원한다. 또한 본 발명은 압력 보강 구조물을 유체 입출구 영역에 배치함으로써 유체 유입 압력을 분산하고 유체 흐름을 보강할 수 있도록 하며, 압력 보강 구조물을 박판으로 제작함으로써 열교환기의 부피 저감 및 중량 저감을 지원할 수 있다. 이러한 본 발명의 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Plate heat exchanger of the present invention described below is formed by stacking a plurality of plate heat exchanger, the plate heat exchanger is provided with at least one fluid distribution guide on the sebron portion provided on the plate fluid flowing in or out through the fluid inlet and outlet To allow inductive dispensing to the front of the plate. Through this function support, the plate heat exchanger of the present invention and the plate heat exchanger composed of a stack thereof have a fluid flow path similar to that of the cross type, thereby facilitating the configuration of the fluid inlet and outlet, and also using the fluid distribution guide. Disperses the inlet pressure caused by the fluid generated in the pump to support effective heat exchange. In another aspect, the present invention by distributing the pressure reinforcing structure in the fluid inlet and outlet area to disperse the fluid inlet pressure and reinforce the fluid flow, it is possible to support the volume reduction and weight reduction of the heat exchanger by manufacturing the pressure reinforcing structure in a thin plate. Such a plate heat exchanger of the present invention and a plate heat exchanger composed of a stack thereof will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 판형 열교환부의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 세브론부의 "A" 영역의 세브론 패턴을 보다 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing the appearance of a plate heat exchanger according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing in detail the Severon pattern of the “A” region of the Severon unit of FIG. 1.
상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 판형 열교환부(30)는 크게 유체 입출부와 열교환부를 포함하여 구성될 수 있다. 유체 입출부는 제1 유체 유입구(11), 제1 유체 유출구(12), 제2 유체 유입구(21), 제2 유체 유출구(22)를 포함할 수 있다. 그리고 유체 입출부 인접 영역에는 제1 압력 보강 구조물(41) 및 제2 압력 보강 구조물(42)이 마련될 수 있다. 상기 열교환부는 플레이트(51), 세브론부(50), 유체 분배 가이드(57), 유체 흐름 조정턱(59), 외벽(60)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 상기 압력 보강 구조물은 유체 유입구와 유체 유출구에 인접된 영역에 각각 배치하는 것으로 설명하지만, 상기 압력 보강 구조물은 설계자의 의도에 따라 유체 유입구 또는 유체 유출구 인접 영역 중 적어도 한 곳에 마련될 수 도 있다.1 and 2, the
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 판형 열교환부(30)는 유체 유입구를 통하여 유체가 유입된 후 해당 유체가 세브론부(50)를 거쳐 유체 유출구로 유동하도록 지원한다. 이에 따라 유체는 세브론부(50)를 거치면서 자신이 가진 에너지를 세브론부(50)와 교환하게 된다. 특히 본 발명의 판형 열교환부(30)는 세브론부(50)에 유체 분배 가이드(57)을 마련하여 유체 유입구를 통하여 유입된 유체가 세브론부(50) 전체에 고르게 유포된 후 유체 유출구로 유출될 수 있도록 지원함으로써 열교환 효율을 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 판형 열교환부(30)는 압력 보강 구조물을 유체 유입구 및 유체 유출구에 각각 마련함으로써 유입된 유체가 세브론부(50)로 분배되는 동안 유체의 유입 압력을 분산하고, 유체를 세브론부(50) 방향으로 보다 신속하고 고르게 분배될 수 있도록 지원한다. 이하 상기 판형 열교환부(30)의 각 구성과 배치에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.The
제1 유체 유입구(11)는 플레이트(51)의 모서리 인접 영역 중 어느 한 곳에 마련될 수 있다. 또한 제1 유체 유출구(12)는 플레이트(51)의 모서리 인접 영역 중 제1 유체 유입구(11)가 형성되지 않은 영역에 마련될 수 있다. 특히 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12)는 상호 길이 방향의 모서리 인접 영역들에 마련될 수 있다. 도시된 도면을 기준으로 제1 유체 유입구(11)는 플레이트(51)의 우측 하단 모서리 영역에 마련될 수 있으며, 제1 유체 유출구(12)는 플레이트(51)의 좌측 하단 모서리 영역에 마련될 수 있다. 또한 본 발명의 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12)는 상호 크로스된 모서리 인접 영역에 마련될 수 도 있다. 제1 유체 유입구(11)와 제1 유체 유출구(12) 사이에는 세브론부(50)가 마련된다. 이에 따라 제1 유체 유입구(11)를 통하여 유입된 유체는 세브론부(50)를 거쳐 제1 유체 유출구(12)로 이동할 수 있다. The
상기 제1 유체 유입구(11)는 플레이트(51) 전면을 기준으로 홀 주변 일정 두께의 인접 영역이 함몰된 형태 또는 돌출된 형태로 마련될 수 있다. 다시 말하여 제1 유체 유입구(11)를 형성하는 홀 주변 영역이 플레이트(51) 후면 방향으로 일정 높이만큼 돌출되거나 전면 방향으로 일정 높이만큼 돌출된 형태로 마련될 수 있다. 이와 유사하게 제1 유체 유출구(12) 또한 제1 유체 유입구(11)와 유사한 형상으로 플레이트(51)의 모서리 영역에 마련될 수 있다. 이러한 함몰 또는 돌출 형태의 유입 및 유출구 영역은 상기 판형 열교환부들이 다수개가 적층되어 판형 열교환기를 구성하는 경우, 대향된 형상을 가지는 다른 판형 열교환부와 맞물리면서 유체가 일정 기간 동안 고일 수 있는 공간을 마련할 수 있다.The
제1 유체 유입구(11)의 인접 영역에는 제1 압력 보강 구조물(41)이 마련될 수 있다. 특히 제1 압력 보강 구조물(41)은 제1 유체 유입구(11)와 외벽(60) 사이에 마련되어 제1 유체 유입구(11)로 유입된 유체가 주로 세브론부(50)의 중앙 방향으로 분배될 수 있도록 유체를 지지하며, 제1 유체 유입구(11)로 유입된 유체의 압력을 분산하는 역할을 수행할 수 있다. 또한 제1 유체 유출구(12)의 인접 영역에도 제2 압력 보강 구조물(42)이 마련될 수 있다. 제2 압력 보강 구조물(42)은 제1 유체 유출구(12)와 외벽(60) 사이에 배치되어 유체가 제1 유체 유출구(12)로 용이하게 빠져나갈 수 있도록 지원하며, 유체 유출 시 발생하는 압력을 분산하는 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로 상기 제1 압력 보강 구조물(41) 및 제2 압력 보강 구조물(42)은 상호 마주보는 형태로 플레이트(51)의 모서리 영역에 각각 배치된다. 상기 제1 압력 보강 구조물(41) 및 제2 압력 보강 구조물(42)은 고무 재질 및 기타 다양한 재질의 박형으로 마련될 수 있다. 특히 제1 압력 보강 구조물(41) 및 제2 압력 보강 구조물(42)은 세브론부(50)를 구성하는 세브론 패턴(52)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. A first
제2 유체 유입구(21)는 제1 유체 유입구(11)와 대칭되는 플레이트(51) 모서리 영역에 마련되며, 제1 유체 유입구(11)의 돌출 또는 함몰 형태와 상반된 형태로 마련될 수 있다. 즉 제1 유체 유입구(11)가 플레이트(51) 전면에서 후면 방향으로 돌출된 홀 형상으로 마련되는 경우, 제2 유체 유입구(21)는 플레이트(51) 후면에서 전면 방향으로 돌출된 홀 형상으로 마련될 수 있다. 제2 유체 유출구(22) 또한 제2 유체 유입구(21)와 동일한 형상으로 마련될 수 있으며, 결과적으로 제2 유체 유출구(22) 또한 플레이트(51) 후면에서 전면 방향으로 홀 주변의 일정 두께가 일정 높이만큼 돌출된 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 제2 유체 유입구(21) 및 제2 유체 유출구(22)는 상기 판형 열교환부(30)에 적층되는 다른 판형 열교환부에 마련된 제2 유체 유입구 및 제2 유체 유출구의 돌출부와 대면되면서 실질적으로 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12)가 마련된 플레이트(51)와는 고립된 구조를 가지게 된다. 이에 따라 제1 유체 유입구(11)를 통하여 유입된 유체는 제2 유체 유입구(21) 또는 제2 유체 유출구(22)로 유출되지 않고 제2 유체 유입구(21) 및 제2 유체 유출구(22)의 돌출부 주변을 휘돌아 결과적으로 제1 유체 유출구(12)로 유출될 수 있다. 도시된 도면을 기준으로 제2 유체 유입구(21)는 플레이트(51)의 좌측 상단 모서리 인접 영역에 배치될 수 있으며, 제2 유체 유출구(22)는 플레이트(51)의 우측 상단 모서리 인접 영역에 배치될 수 있다.The
상기 플레이트(51) 모서리 영역에는 홀 형상의 유체 유입구 및 유체 유입구가 형성되며, 열전환부 전반에 걸쳐 세브론 패턴(52)으로 구성된 세브론부(50)가 마련된다. 그리고 플레이트(51)의 외곽 가장자리 영역의 바닥면으로부터 일정 높이만큼 신장된 외벽(60)이 배치된다. 이러한 플레이트(51)는 일정 면적과 두께를 가지며 형성될 수 있고, 특히 직사각형 형상으로 마련될 수 있다. 그러나 본 발명이 상기 플레이트(51)의 형상에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 플레이트(51) 형상은 설계자 의도에 따라 원형이나 타원형 및 다각형 등 다양한 형태로 제작될 수 있을 것이다.A hole-shaped fluid inlet and a fluid inlet are formed in the corner region of the
상기 세브론부(50)는 상기 플레이트(51) 전반에 걸쳐 V자형 패턴 또는 물결무늬 패턴이 반복되는 형상으로 마련되며, 특히 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12) 사이에 배치된다. 이에 따라 세브론부(50)는 제1 유체 유입구(11)에서 유입된 유체가 제1 유체 유출구(12)를 통하여 유동하는 동안 통로 역할을 수행하면서, 유체가 가지는 열에너지와 세브론부(50)가 가지는 열에너지를 교환하는 역할을 수행한다. 특히 본 발명의 판형 열교환부(30)는 다른 판형 열교환부와 다중으로 적층되는 구조로 마련되기 때문에 다른 판형 열교환부에 유동되는 유체에 의한 열에너지가 세브론부(50)를 통하여 또 다른 판형 열교환부에 유동되는 유체와 상호 열교환하도록 지원한다. 이러한 세브론부(50)는 세브론 패턴들이 플레이트(51)의 일측에서 타측으로 배열 형성된다. 즉 세브론부(50)는 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12) 사이에서 길이 방향의 V자형 패턴이 세로로 일정 간격을 유지하며 반복 배치된다. 즉 세브론부(50)는 V자형으로 산과 골이 반복되는 형태로 형성되며, 제1 유체 유입구(11) 및 제2 유체 유출구(22)이 골 부분에 형성되고, 제1 유체 유출구(12) 및 제2 유체 유입구(21)이 산 부분에 형성될 수 있다.The
상기 유체 분배 가이드(57)는 유체 유입구에 인접된 세브론부(50)에 사선 방향으로 마련되어 유로를 제공한다. 즉 상기 유체 분배 가이드(57)는 유체 유입구에 인접한 일부 세브론 패턴들을 가로지르는 사선 방향으로 해당 세브론 패턴들의 일부분을 제거하여 유체가 흐를 수 있는 유로를 형성한다. 특히 상기 유체 분배 가이드(57)는 제1 유체 유입구(11)에서 제2 유체 유입구(21) 방향에 대하여 일정폭과 일정 길이 및 일정 기울기를 가지며 형성될 수 있다. 즉 유체 분배 가이드(57)는 플레이트(51) 길이 방향을 기준으로 제1 유체 유입구(11)에서 상측 대각선 방향으로 마련될 수 있다. 이러한 유체 분배 가이드(57)는 세브론부(50)의 패턴들을 제거하여 플레이트(51) 바닥면이 노출되도록 형성되며 일정 길이로 형성될 수 있다. 예를 들어 유체 분배 가이드(57)는 제1 유체 유입구(11)에서 복수의 세브론부(50)의 패턴의 일부를 제거하되, 제1 유체 유입구(11)에 가장 멀리 떨어진 세브론부(50)의 패턴의 산 또는 골 부분에 연결되게 복수의 세브론부(50)의 패턴을 가로 지르는 형태로 마련될 수 있다. 이로 인해 상기 유체 분배 가이드(57)는 제1 유체 유입구(11)에서 유체가 유입되면 해당 유체가 세브론부(50)의 중앙부로 손쉽게 이동될 수 있도록 하는 통로 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로 유체 분배 가이드(57)는 세브론부(50)의 중앙부 즉 산이나 골부분으로 유체가 보다 신속하고 많은 양이 이동될 수 있도록 지원하며, 이에 따라 세브론부(50) 전반에 걸쳐 유체가 유동 분배될 수 있도록 지원한다.The
상기 유체 흐름 조정턱(59)은 세브론부(50)의 일단에 마련되어 유체가 세브론부(50) 중앙부를 거쳐 유체 유출구로 흐르도록 마련된 구성이다. 이러한 유체 흐름 조정턱(59)은 도 3에 도시된 바와 같이 세브론부(50) 중 제1 유체 유입구(11) 및 제2 유체 유출구(22)에 인접된 영역에 마련된 세브론 패턴(52) 중 일부 영역이 세브론 패턴(52)의 형성 방향과 다른 방향으로 배치되어 마련될 수 있다. 이러한 유체 흐름 조정턱(59)은 제1 유체가 유입되는 제1 유체 유입구(11)에 인접된 영역 및 제2 유체가 유출되는 제2 유체 유출구(22)에 인접된 영역 중 적어도 한 곳에 형성될 수 있다.The fluid
도 3은 본 발명의 판형 열교환부(30)의 구성 중 유체 흐름 조정턱(59)이 마련된 영역만을 확대하여 나타낸 도면이다. 도시된 도면에 나타낸 바와 같이 상기 유체 흐름 조정턱(59)은 일부 세브론 패턴(52)의 일정 영역이 길이 방향으로 배치되도록 절곡되어 마련될 수 있다. 이에 따라 유체 흐름 조정턱(59)이 마련된 일부 세브론 패턴(52)은 플레이트(51)의 길이 방향으로 배치되는 방향 홈을 포함할 수 있다. 상기 방향 홈들은 제1 유체 유입구(11)에서 유입된 유체가 진입하도록 마련되며, 결과적으로 해당 방향 홈들을 기준으로 제1 유체 유입구(11)를 통해 유입된 유체는 플레이트(51)의 길이 방향으로 세브론부(50)를 거쳐 제1 유체 유출구(12)로 보다 쉽게 이동할 수 있다.3 is an enlarged view illustrating only an area where the fluid
상기 외벽(60)은 상기 플레이트(51)의 외곽에서 상기 플레이트(51) 바닥면에 수직하게 형성되어 플레이트(51) 바닥면 및 세브론부(50)를 감싸는 형상으로 마련될 수 있다. 상기 외벽(60)과 상기 플레이트(51) 사이에는 일정한 홈이 마련될 수 있으며, 이 홈은 유체 유입구를 통해 유입된 유체가 이동하는 통로 역할을 수행할 수 있다. 상기 외벽(60)의 높이는 세브론부(50)의 피치보다 높게 형성될 수 있으며, 외벽(60)의 내측면은 타 판형 열교환부의 적층 시 타 판형 열교환부의 외벽과 대면될 수 있다.The
한편, 상술한 바와 같은 구조를 가지는 본 발명의 판형 열교환부(30)는 앞서 언급한 바와 같이 다른 판형 열교환부와 적층되는 구조를 가질 수 있다. 이에 대하여 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.On the other hand, the
도 4는 본 발명의 판형 열교환기(10)의 적층을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 판형 열교환부들의 적층에 의하여 형성된 판형 열교환기(10)의 적층된 단면을 나타낸 도면이다.4 is a view for explaining the stacking of the
상기 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 판형 열교환기(10)는 제1 판형 열교환부(31) 및 제2 판형 열교환부(32)가 적층되어 형성된다. 이하 설명에서는 본 발명의 판형 열교환기(10)를 두 개의 판형 열교환부들(31, 32)을 기준으로 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 판형 열교환기(10)는 3개 이상의 판형 열교환부가 적층되어 형성될 수 있으며, 각각의 판형 열교환부들 사이에 마련되는 공간은 유체가 유동하는 공간으로 이용될 수 있다. 그리고 해당 공간에 배치되는 세브론부는 유체의 에너지를 다른 공간에 유동되는 유체와 열교환하도록 지원할 수 있다.4 and 5, the
상기 제1 판형 열교환부(31)는 제1 유체 유입구(11)가 플레이트의 우측 하단에 배치되며, 제1 유체 유출구(12)는 플레이트(51)의 좌측 하단에 배치된다. 이때 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12)는 배면 방향으로 함몰된 형태로 마련될 수 있다. 한편 제1 판형 열교환부(31)에서 제2 유체 유입구(21)는 좌측 상단에 배치되며, 제2 유체 유출구(22)는 우측 상단에 배치된다. 이때 제2 유체 유입구(21) 및 제2 유체 유출구(22)는 플레이트 바닥면으로부터 돌출된 형태로 마련될 수 있다.In the first
상기 제2 판형 열교환부(32)에서 제1 유체 유입구(11)는 플레이트 우측 하단에 배치되며, 제1 유체 유출구(12)는 플레이트 좌측 하단에 배치된다. 이때 제2 판형 열교환부(32)에 형성되는 제1 유체 유입구(11) 및 제1 유체 유출구(12)의 인접 영역은 제2 판형 열교환부(32)의 플레이트 바닥면으로부터 상측으로 돌출된 형태로 마련될 수 있다. 또한 제2 판형 열교환부(32)에서 제2 유체 유입구(21)는 플레이트 좌측 상단에 배치되며 제2 유체 유출구(22)는 플레이트 우측 상단에 배치된다. 이대 제2 판형 열교환부(32)에 형성되는 제2 유체 유입구(21) 및 제2 유체 유출구(22)의 인접 영역은 제2 판형 열교환부(32)의 플레이트 바닥면보다 아래 방향으로 함몰된 형태로 마련될 수 있다.In the second
이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 제1 판형 열교환부(31) 및 제2 판형 열교환부(32)에 각각 형성되는 유체 유입구 또는 유체 유출구는 홀의 주변 영역이 함몰된 형태의 구조물과 돌출된 형태의 구조물이 서로 맞물려 일정 공간을 형성할 수 있다. 또한 제1 판형 열교환부(31) 및 제2 판형 열교환부(32)에 각각 형성되는 유체 유입구 또는 유체 유출구는 홀의 주변 영역이 돌출된 형태의 구조물과 함몰된 형태의 구조물이 서로 맞물려 별도의 틈이 없는 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어 도 4에 도시된 형태로 제1 판형 열교환부(31)와 제2 판형 열교환부(32)가 적층되는 경우, 제1 유체 유입구(11)와 제1 유체 유출구(12)들은 각각 함몰된 구조물과 돌출된 구조물이 서로 맞물려 일정 공간이 마련될 수 있다. 이와는 다르게 제2 유체 유입구(21)와 제2 유체 유출구(22)는 각각 돌출된 구조물과 함몰된 구조물이 맞물려 별도의 공간이 마련되지 않는다. Accordingly, as illustrated in FIG. 5, the fluid inlet or the fluid outlet formed in each of the first
이에 따라, 본 발명의 판형 열교환기(10)는 제1 판형 열교환부(31)와 제2 판형 열교환부(32) 사이의 공간에 제1 유체가 제1 유체 유입구(11), 제1 세브론부(56), 제1 유체 유출구(12)를 통하여 유동될 수 있다. 한편 본 발명의 판형 열교환기(10)는 제2 판형 열교환부(32) 상부에 제2 유체 유입구(21), 제2 세브론부(58), 제2 유체 유출구(22)를 통하여 제2 유체를 유동시킬 수 있다. 이를 위하여 제2 판형 열교환부(32) 상부에는 제1 판형 열교환부(31)와 동일한 형상을 가지는 제3 판형 열교환부(미도시)가 적층될 수 있다. 그러면 제2 판형 열교환부(32)와 제3 판형 열교환부 사이 공간에 제2 유체가 유동하면서 제2 세브론부(58)와 열교환을 수행하게 된다. 한편 제1 판형 열교환부(31)와 제2 판형 열교환부(32) 사이의 제1 유체도 제2 세브론부(58)와 열교환을 수행하게 된다. 결과적으로 제2 세브론부(58)를 중심으로 제1 유체와 제2 유체 간의 열교환이 발생한다. Accordingly, in the
도 6은 본 발명의 실시 예에 다른 판형 열교환기(10)와 종래 판형 열교환기 사이의 성능 비교를 설명하기 위한 도면이다. 설명에 앞서 도시된 도면에서 삼각형을 색인으로 하는 그래프는 종래 판형 열교환기의 성능을 나타낸 것이며, 사각형을 색인으로 하는 그래프는 본 발명의 판형 열교환기의 성능을 나타낸 것이다.6 is a view for explaining the performance comparison between the
상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 판형 열교환기(10)가 종래 판형 열교환기에 비하여 높은 유체 이동율을 제공함을 알 수 있다. 또한 본 발명의 판형 열교환기(10)가 종래 판형 열교환기에 비하여 보다 낮은 압력 드롭을 제공함을 알 수 있다. 결과적으로 본 발명의 판형 열교환기(10)는 종래 판형 열교환기에 비하여 보다 높은 유체 이동율을 기반으로 유체가 세브론부에 보다 폭넓게 유동 분배되도록 제공하여 열교환 효율을 개선시킬 수 있으며, 보다 낮은 압력 드롭을 제공함으로써 유체의 유입 및 유출 압력 손실을 줄여 판형 열교환기(10)를 보다 안정적으로 구동할 수 있도록 지원한다. 이에 따라 본 발명의 판형 열교환기(10)는 보다 적은 수의 판형 열교환부의 적층으로도 원하는 만큼의 열교환 효율을 제공할 수 있으며 압력 손실을 저감할 수 있기 때문에 보다 콤팩트한 크기의 열교환기 제작을 가능케 할 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the
한편, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. , And are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be practiced without departing from the scope of the invention disclosed herein.
10 : 판형 열교환기 11, 12, 21, 22 : 유체 유출입부
30, 31, 32 : 판형 열교환부 41, 42 : 압력 보강 구조물
50, 56, 58 : 세브론부 51 : 플레이트
52 : 세브론 패턴 57 : 유체 분배 가이드
59 : 유체 흐름 조정턱 60 : 외벽10:
30, 31, 32:
50, 56, 58: sebron portion 51: plate
52: Severon Pattern 57: Fluid Dispensing Guide
59: fluid flow adjustment jaw 60: outer wall
Claims (9)
상기 플레이트의 일정 영역에 서로 이격되게 마련된 유체 유입구 및 유체 유출구;
상기 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 플레이트 전면에 V자형 또는 물결 무늬가 반복되는 형상의 세브론 패턴들을 구비하는 세브론부;
상기 유체 유입구에 인접한 일부 세브론 패턴들을 가로지르는 사선 방향으로 상기 세브론 패턴들의 일부분을 제거하여 유로를 형성하는 유체 분배 가이드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.A plate having a predetermined area;
A fluid inlet port and a fluid outlet port spaced apart from each other in a predetermined region of the plate;
A sevron portion having sevron patterns having a V-shaped or wavy pattern on a front surface of the plate between the fluid inlet and the fluid outlet;
A fluid distribution guide forming a flow path by removing a portion of the Severon patterns in an oblique direction across the Severon patterns adjacent to the fluid inlet;
Severon plate-shaped heat exchanger comprising a.
상기 유체 분배 가이드는
상기 유체 유입구 인접 영역에서 상기 세브론부의 중심 방향으로 일정 기울기를 가지며 배치되는 것을 특징으로 세브론 형상의 판형 열교환부.The method of claim 1,
The fluid distribution guide
Severon plate heat exchanger, characterized in that the fluid inlet adjacent to the predetermined direction toward the center of the Severon portion is disposed.
상기 유체 유입구는
제1 유체 유입을 위해 상기 플레이트의 일측 모서리 영역 중 한 곳과 제2 유체 유입을 위해 상기 플레이트의 타측 모서리 영역 중 한 곳에 마련되며,
상기 유체 유출구는
상기 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 길이 방향으로 대향된 모서리 영역 한 곳 및 상기 제2 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 길이 방향으로 대향된 모서리 영역 한 곳 또는,
상기 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 대각선으로 대향된 모서리 영역 한 곳 및 상기 제2 유체 유입을 위한 유체 유입구가 형성된 모서리 영역에 대각선으로 대향된 모서리 영역 한 곳에 배치되고,
상기 유체 분배 가이드는 상기 제1 유체 유입을 위한 유체 유입구에서 상기 제2 유체 유입을 위한 유체 유입구 쪽 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.The method of claim 2,
The fluid inlet is
It is provided in one of the one corner region of the plate for the first fluid inflow and one of the other corner region of the plate for the second fluid inflow,
The fluid outlet is
One edge region longitudinally opposed to the edge region where the fluid inlet for the first fluid inlet is formed and one edge region longitudinally opposite to the edge region where the fluid inlet for the second fluid inlet is formed;
One corner region diagonally opposite to the corner region where the fluid inlet for the first fluid inlet is formed and one corner region diagonally opposite to the corner region where the fluid inlet for the second fluid inlet is formed;
The fluid distribution guide is a Severon plate-shaped heat exchanger is formed in a direction toward the fluid inlet for the second fluid inlet from the fluid inlet for the first fluid inlet.
상기 세브론부의 세브론 패턴들은 상기 플레이트의 일측에서 타측으로 배열 형성되며,
상기 플레이트의 일측에 마련된 유체 유입구와 유체 유출구는 세브론 패턴의 골 부분에 형성되고, 상기 플레이트의 타측에 마련된 유체 유입구와 유체 유출구는 세브론 패턴의 산 부분에 형성되고,
상기 유체 분배 가이드는 유체 유입구에서 복수의 세브론 패턴의 일부를 제거하되, 상기 유체 유입구에 가장 멀리 떨어진 세브론 패턴의 산 또는 골 부분에 연결되게 상기 복수의 세브론 패턴을 가로 지르는 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.The method of claim 3,
The Severon patterns of the Severon part are formed from one side of the plate to the other side,
The fluid inlet and the fluid outlet provided on one side of the plate is formed in the bone portion of the Severon pattern, the fluid inlet and the fluid outlet provided on the other side of the plate is formed in the mountain portion of the Sevron pattern,
The fluid distribution guide removes a part of the plurality of Severon patterns from the fluid inlet, and is provided in a form that crosses the plurality of Severon patterns to be connected to the mountain or valley portion of the Severon pattern farthest from the fluid inlet. Severon plate-shaped heat exchanger, characterized in that.
상기 유체 분배 가이드가 인접하게 형성된 상기 유체 유입구는 상기 세브론 패턴의 골 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.5. The method of claim 4,
The fluid inlet of which the fluid distribution guide is formed adjacent to the plate heat exchange portion of the Severon shape, characterized in that formed in the valley portion of the Severon pattern.
상기 플레이트의 가장자리에서 상기 플레이트 바닥면에 수직하게 신장되어 플레이트의 외곽을 감싸는 외벽;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.The method of claim 2,
An outer wall extending vertically from the edge of the plate to the bottom surface of the plate and surrounding the outer portion of the plate;
Severon plate-shaped heat exchanger characterized in that it further comprises.
상기 유체 유입구와 상기 외벽 사이의 일정 영역에 일정 높이를 가지며 상기 유체 유입구 주변을 감싸도록 배치되는 제1 압력 보강 구조물;
상기 유체 유출구와 상기 외벽 사이의 일정 영역에 일정 높이를 가지며 상기 유체 유출구 주변을 감싸도록 배치되는 제2 압력 보강 구조물;
중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.The method according to claim 6,
A first pressure reinforcing structure having a predetermined height in a region between the fluid inlet and the outer wall and disposed to surround the fluid inlet;
A second pressure reinforcing structure having a predetermined height in a predetermined area between the fluid outlet port and the outer wall and disposed to surround the fluid outlet port;
Severon-shaped plate heat exchanger further comprises at least one of.
제1 유체 유입을 위한 유체 유입구에 인접된 영역의 세브론 패턴 또는 제2 유체 유출을 위한 유체 유출구에 인접된 영역의 세브론 패턴 중 적어도 하나의 세브론 패턴 일부 영역으로 구성되며 상기 세브론 패턴 일부 영역의 방향을 플레이트의 가로 방향으로 배치하여 형성되는 유체 흐름 조정턱;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세브론 형상의 판형 열교환부.The method according to claim 6,
A partial region of at least one of the Sevron pattern of the region adjacent to the fluid inlet for the first fluid inlet or the Sevron pattern of the region adjacent to the fluid outlet for the second fluid outlet; A fluid flow adjusting jaw formed by arranging the direction of the region in the transverse direction of the plate;
Severon plate-shaped heat exchanger characterized in that it further comprises.
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2011
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