KR101234500B1

KR101234500B1 - 플레이트형 열교환기

Info

Publication number: KR101234500B1
Application number: KR1020107022079A
Authority: KR
Inventors: 헤칸 라르손; 롤프 베르물트; 프레드릭 안드레아손; 롤프 크리스텐젠; 마그누스 스벤손
Original assignee: 알파 라발 코포레이트 에이비
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2013-02-18
Also published as: CN102016480B; EP2257757B1; US9103597B2; BRPI0822498A2; EP2257757B2; JP2011517763A; EP2257757A1; CN102016480A; US20110024097A1; WO2009123517A1; AU2008354066A1; ES2544483T3; CA2719328C; BRPI0822498B8; CA2719328A1; ES2544483T5; EP2257757A4; AU2008354066B2; BRPI0822498B1; KR20100136481A

Abstract

본 발명의 플레이트형 열교환기는 금속 시트로 형성되고, 제1 플레이트 공간부(4)와 제2 플레이트 공간부(5)를 갖는 플레이트 패키지를 형성하도록 납땜 재료에 의해 서로에 대해 영구히 접합되는 복수의 열교환기 플레이트(1)를 포함한다. 열교환기 플레이트 각각은 열 전달 영역과, 복수의 포트홀 영역들을 형성하는 패턴을 갖는다. 열교환기 플레이트 각각은 주 연장면(p)을 따라 연장한다. 열교환기 플레이트의 일 측면 상의, 영역들은 주 연장면으로부터 소정 거리에서의 제1 높이(p')와 주 연장면으로부터 소정 거리에서 그리고 그 대향 측면 상의 제2 높이(p') 사이에서 연장한다. 열교환기 플레이트 각각은 제1 높이와 제2 높이 사이에서의 거리에 의해 한정된 깊이(d)를 갖는다. 깊이는 1.0 mm와 같거나 그 미만이다.

Description

플레이트형 열교환기 {A PLATE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전문에 따른 플레이트형 열교환기에 관한 것이다.

많은 열교환기 용례에 있어서, 플레이트 사이 공간들을 통해 유동하는 하나 또는 양쪽 매체의 높은 압력 또는 매우 높은 압력을 허용할 수 있는 높은 설계 압력 또는 매우 높은 설계 압력을 달성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 납땜(brazing)에 의해 영구 결합된 열교환기 플레이트들을 갖는 위에서 한정된 종류의 플레이트형 열교환기들 내에 이러한 높은 압력을 허용할 수 있는 것이 또한 바람직하다. 이러한 높은 설계 압력들은 외부적 강화 부품들을 제공하지 않고서는 달성하는 것이 어렵다.

이러한 플레이트형 열교환기 내의 취약 영역은 포트홀 영역(porthole area), 즉, 포트홀 둘레에 근접한 영역이다. 이들 영역들은 오늘날 사용되는 플레이트형 열교환기들 내의 설계 압력을 결정한다. 그러나, 포트홀 영역의 특정 설계가 설계 압력을 향상시킬 수 있지만, 이러한 설계는 플레이트형 열교환기의 다른 영역에서의 강도를 향상시키지 못할 것이며, 즉, 문제가 단지 위치이동되는 것일 뿐이다.

매우 높은 설계 압력을 요구하는 용례의 하나의 예는 냉각제로서 이산화탄소를 구비한 냉각 회로에서 증발기 및 응축기를 위한 플레이트형 열교환기이다. 이와 관련해서, 이산화탄소는 프레온과 같은 전통적인 냉각제와 비교하여 환경적인 관점에서 매우 유리하다.

본 발명의 목적은 높은 설계 압력을 갖는 플레이트형 열교환기와, 더욱 정확하게는 관통 유동하는 하나 이상의 매체의 매우 높은 압력을 허용하는 플레이트형 열교환기를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 깊이가 1.0 mm와 같거나 그 미만인 것을 특징으로 하는 서두에 한정된 플레이트형 열교환기에 의해 달성된다.

열교환기 플레이트의 이러한 작은 깊이는 플레이트와 플레이트형 열교환기의 강도를 향상시킨다. 열교환기 플레이트의 작은 깊이는 열 전달 영역 상에 리지(ridge) 및 밸리(valley)와 같은 주름 요소들 사이에 작은 거리를 허용한다. 주름 요소들 사이의 이러한 작은 거리는 플레이트 패키지 내의 인접한 열교환기 플레이트들 사이의 접촉 영역들 또는 결합 영역들 사이의 거리가 또한 비교적 짧을 수 있다는 것을 의미한다. 결과적으로, 작은 깊이는 결합 영역들 사이의 작은 거리를 초래하고, 이에 따라 열 전달 영역에 걸쳐 많은 다수의 이러한 결합 영역들을 초래한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 깊이는 0.9 mm와 같거나 그 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.85 mm와 같거나 그 미만이고, 가장 바람직하게는 0.80 mm와 같거나 그 미만이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 각각의 열 교환기 플레이트는, 성형 이전에, 0.2 ≤ t ≤ 0.4 mm의 범위에 놓이는 금속 시트 두께(t)를 갖는다. 유리하게, 금속 시트 두께(t)는 대략 0.3 mm이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 납땜 재료는 플레이트형 열교환기의 열교환기 영역에 대하여 납땜 체적을 가지며, 제1 공간부 및 제2 공간부는 플레이트형 열교환기의 열 전달 영역에 대하여 공간부 체적을 갖고, 공간부 체적에 대한 납땜 체적의 비율은 적어도 0.05이다. 이러한 납땜 재료의 비교적 큰 용적은 열교환기 플레이트들 사이의 접합의 강도를 향상시키고, 이에 따라 플레이트형 열교환기의 강도를 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 각각의 열교환기 플레이트는 종방향 중심선을 한정하고, 열 전달 영역은 열교환기 플레이트들 중 하나의 리지가 복수의 결합 영역을 형성하도록 열교환기 플레이트들 중 인접하는 하나의 밸리와 접합하는 방식으로 배열된 리지와 밸리를 포함한다. 유리하게, 리지 및 밸리는 중심선과의 경사각(α)을 형성하는 적어도 연장선을 따라 연장하고, 경사각(α)은 20°≤ α ≤ 70°범위 내에 있다. 바람직하게, 경사각(α)은 대략 45°이다. 이러한 경사각(α)은 최대의 결합 영역을 제공하고, 이에 따라 플레이트 패키지 및 플레이트형 열교환기의 고강도에 공헌한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 리지 및 밸리 각각의 연장선은 중심선의 일 측면에서의 양의 경사각(α)과 중심선의 타 측면에서 대응하는 음의 경사각을 형성하며, 리지 및 밸리는 중심선에서 결합 영역을 형성한다. 중심선에서의 이러한 결합 영역은 이러한 영역에서의 고강도를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 리지는 서로 소정 거리에서 배치되고 서로 평행하게 연장한다. 유리하게, 열 전달 영역의 인접한 리지들 사이의 거리는 4 mm 미만이다. 인접한 리지들 사이의 이러한 작은 거리는 위에서 설명한 바와 같이 유리하고 열 전달 영역에서의 다수의 결합 영역에 공헌한다. 유리하게, 이러한 거리는 대략 3 mm일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 각각의 포트홀 영역은 제1 포트홀 영역, 제2 포트홀 영역, 제3 포트홀 영역 및 제4 포트홀 영역을 포함한다.

본 발명은 다양한 실시예에 대한 설명과 첨부한 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 플레이트형 열교환기의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 열교환기 플레이트의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 열교환기 플레이트의 다른 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 열교환기 플레이트의 포트홀 영역의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 열전달 영역의 열교환기 플레이트의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 열전달 영역에 마련된 열교환기 플레이트의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 포트홀(S1)의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 플레이트형 열교환기의 포트홀(S3)의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 포트홀(S1)과 유사한, 다른 실시예의 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 포트홀(S3)과 유사한, 다른 실시예의 단면도이다.

도 1 및 도 2는 복수개의 열교환기 플레이트(1)와, 열교환기 플레이트(1) 중 최외측 열교환기 플레이트 옆에 제공되는 제1 단부 플레이트(2)와, 열교환기 플레이트(1) 중 상기 최외측 열교환기 플레이트의 맞은편에 위치한 최외측 열교환기 플레이트의 옆에 제공되는 제2 단부 플레이트(3)를 포함하는 플레이트형 열교환기를 도시한다.

열교환기 플레이트(1)는 금속 시트의 성형 공정을 통해 생산되어 서로 나란히 위치하도록 제공된다. 제1 단부 플레이트(2)와, 제2 단부 플레이트(3)와, 열교환기 플레이트(1)는, 납땜 재료를 이용한 납땜 공정을 통해 서로에 대해 영구적으로 결합되어, 플레이트 패키지 구조를 형성한다. 플레이트 패키지는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 매체용 제1 플레이트 공간부(interface; 4)와, 제2 매체용 제2 플레이트 공간부(5)를 한정하거나 갖는다. 제1 및 제2 매체는 임의의 적절한 열전달 매체일 수 있다. 예를 들면, 제1 매체 및/또는 제2 매체는 이산화탄소일 수 있다.

본 실시예에 개시된 플레이트형 열교환기는 4개의 포트홀(S1, S2, S3, S4)을 가지며, 포트홀(S1)은 연결 파이프(11)에 연결되어 제1 플레이트 공간부(4)와 연통하고, 포트홀(S2)은 연결 파이프(12)에 연결되어 제1 플레이트 공간부(4)와 연통하며, 포트홀(S3)은 연결 파이프(13)에 연결되어 제2 플레이트 공간부(5)와 연통하고, 포트홀(S4)은 연결 파이프(14)에 연결되어 제2 플레이트 공간부(5)와 연통한다. 플레이트형 열교환기가 실시예에 개시된 포트홀의 개수가 아닌 다른 개수, 예컨대 2개, 3개, 5개, 6개, 7개 또는 8개의 포트홀을 가질 수 있음을 알 것이다. 연결 파이프는 개시된 바와 같이 제1 단부 플레이트(2)로부터 및/또는 제2 단부 플레이트(3)로부터 연장되어 제공될 수 있다.

개시된 본 실시예에서 각각의 열교환기 플레이트(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 장측 에지(15)와 2개의 단측 에지(16)를 갖는 직사각형 형상을 가진다. 종방향 중심축(x)은, 2개의 장측 에지(15) 사이에서, 2개의 장측 에지에 평행하게 연장하고 단측 에지(16)에 대해서는 횡단방향으로 연장한다. 또한, 각각의 열교환기 플레이트(1)는 도 6에 도시된 바와 같이 주 연장면(p)을 따라 연장한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 열교환기 플레이트(1)는 제1 매체와 제2 매체 간의 열전달의 대부분이 이뤄지는 열전달 영역(20)과, 복수개의 포트홀 영역(21 내지 24)을 가진다. 개시된 본 실시예에서, 포트홀 영역(21 내지 24)은 제1 포트홀 영역(21)과, 제2 포트홀 영역(22)과, 제3 포트홀 영역(23), 제4 포트홀 영역(24)을 포함한다. 각각의 포트홀 영역(21 내지 24)은 열교환기 플레이트(1)와 통하는 각각의 포트홀을 둘러싼다. 각각의 포트홀은 포트홀 에지(25)에 의해 한정된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 모든 영역(20 내지 24)은 열교환기 플레이트(1)의 일측의 주 연장면(p)으로부터 간격을 두고 위치한 제1 높이(p')와, 주 연장면(p)으로부터 제1 높이의 맞은편에 간격을 두고 위치한 제2 높이(p") 사이에서 연장한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열교환기 플레이트(1)의 상기 일측에 대해 제1 높이(p')는 열교환기 플레이트(1)의 상측 높이를 형성하고, 제2 높이(p")는 열교환기 플레이트(1)의 하측 높이를 형성한다. 따라서, 제1 높이(p')는 제2 높이(p")보다 제1 단부 플레이트(2)에 더 가깝게 위치하게 된다. 또한, 각각의 열교환기 플레이트(1)는 장측 에지(15)와 단측 에지(16)를 따라 열교환기 플레이트(1)의 둘레에 연장되는 플랜지(26)를 가진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 플랜지(26)는 주 연장면(p)으로부터 제2 높이(p")보다 더 먼 거리에서 연장된다.

각각의 열교환기 플레이트(1)는 금속 시트 두께(t)를 갖는 금속 시트의 성형 공정을 통해 제조된다. 금속 시트 두께(t)는 변경될 수 있고, 열교환기 플레이트(1)의 성형 공정 이후에 약간 변화될 수 있다. 성형 공정 이전의 금속 시트 두께(t)의 범위는 0.2 ≤ t ≤ 0.4 ㎜일 수 있다. 바람직하게는, 성형 공정 이전의 금속 시트 두께(t)는 0.3 ㎜ 또는 대략 0.3 ㎜일 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 열교환기 플레이트(1)는 깊이(d)를 가진다. 깊이(d)는 제1 높이(p')와 제2 높이(p") 사이의 간격으로 한정된다. 깊이(d)는 1.0 ㎜ 이거나 그 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.90 ㎜ 이거나 그 미만일 수 있으며, 더 바람직하게는 0.85 ㎜ 이거나 그 미만일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.80 ㎜ 이거나 그 미만일 수 있다.

도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 열전달 영역(20)은 파상형 리지(27)와 벨리(27')를 포함하며, 이는 열교환기 플레이트(1) 중 하나의 플레이트의 리지(27)가 열교환기 플레이트(1) 중 인접한 하나의 플레이트의 벨리(27')에 접하도록 배열되어, 도 7에 실선으로 도시된 열교환기 플레이트(1)와 도 7에 점선으로 도시된 인접한 열교환기 플레이트(1) 사이에서 복수개의 결합 영역(28)을 형성하는 방식으로 배열된다. 리지(27)는 서로에 대해 간격(r)을 두고 배열되며, 서로에 대해 그리고 벨리(27')에 대해 평행하게 연장된다.

리지(27)와 벨리(27')는 도 7에 도시된 바와 같이 중앙선(x)에 대해 경사각(α)을 형성하는 연장선(e)을 따라 연장한다. 경사각(α)의 범위는 20°≤ α ≤70°일 수 있다. 바람직하게는, 경사각(α)은 45°이거나 대략 45°일 수 있다. 개시된 실시예에서, 각각의 리지(27) 및 벨리(27')의 연장선(e)은 중앙선(x)의 일 측에 대해 양의 경사각(α)을 형성하고, 중앙선(x)의 타 측에 대해 대응하는 음의 경사각(α)을 형성한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 리지(27) 및 벨리(27')는 중앙선(x)에 결합 영역(29)을 형성한다. 또한, 결합 영역(30)이 인접한 열교환기 플레이트(1)의 플랜지(26)들 사이에 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 인접한 리지(27) 사이의 간격 또는 인접한 리지(27)의 각각의 중앙 연장선(e) 사이의 간격(r)은 4 ㎜ 미만일 수 있고, 또는 대략 3 ㎜ 또는 3 ㎜ 일 수 있다.

전술한 바와 같이, 플레이트형 열교환기는 납땜 작업 전에 열교환기 플레이트(1) 사이로 유입된 납땜 재료에 의해 납땜된다. 납땜 재료는 플레이트형 열교환기의 열전달 영역(20)에 대해 납땜 체적을 가진다. 플레이트형 열교환기의 제1 공간부(4) 및 제2 공간부(5)는 플레이트형 열교환기의 열전달 영역(20)에 대해 사이공간 체적을 가진다. 플레이트형 열교환기의 높은 강도를 달성하기 위해서는, 인접한 열교환기 플레이트(1) 사이에 전술한 결합 영역(28, 29)을 형성하는 충분한 양의 납땜 재료를 제공하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 사이공간 체적에 대한 납땜 체적의 비율은 적어도 0.05, 적어도 0.06, 적어도 0.08, 또는 적어도 0.1일 수 있다.

각각의 포트홀 영역(21 내지 24)은 환형 평탄 영역(31)과, 환형 평탄 영역(31)에 배열되고 포트홀 에지(25)를 따라 분포되는 일련의 내측 부분(32)을 포함한다. 내측 부분(32)은 환형 평탄 영역(31)으로부터 주 연장면(p)에 대해 법선 방향으로 변위된다. 또한, 각각의 포트홀 영역(21 내지 24)은 환형 평탄 영역(31)을 따라 내측 부분(32)으로부터 간격을 두고 배열되어 분포되는 일련의 외측 부분(33)을 포함한다. 포트홀 에지(25)에 인접한 내측 부분(32)은 외측 부분(33)에 대해 동일한 높이로 연장되거나 이에 위치하는 반면에, 환형 평탄 영역(31)은 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)과는 다른 높이에 위치한다. 보다 구체적으로, 제1 포트홀 영역(21) 및 제2 포트홀 영역(22)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)은 제2 높이(p")로 연장되거나 이에 위치하는 반면에, 제1 포트홀 영역(21) 및 제2 포트홀 영역(22)의 환형 평탄 영역(31)은 제1 높이(p')에 위치한다. 또한, 제3 포트홀 영역(23) 및 제4 포트홀 영역(24)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)은 제1 높이(p')로 연장되거나 이에 위치하는 반면에, 제3 포트홀 영역(23) 및 제4 포트홀 영역(24)의 환형 평탄 영역(31)은 제2 높이(p")에 위치한다. 각각의 내측 부분(32)은 각각의 높이(p') 및 높이(p")에 평탄 연장면을 가지며, 각각의 외측 부분(33)은 각각의 높이(p') 및 높이(p")에 평탄 연장면을 가진다. 이는 제1 및 제2 포트홀 영역(21, 22)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)의 평탄 연장면이 제2 높이(p")에 위치하는 반면에, 제3 포트홀 영역(23) 및 제4 포트홀 영역(24)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)의 평탄 연장면이 제1 높이(p')에 위치하는 것을 의미한다.

플레이트 패키지에서, 모든 제2 열교환기 플레이트(1)가 주 연장면(p)에 대해 180°반전된다. 이는 하나의 열교환기 플레이트(1)의 내측 부분(32)이 인접한 열교환기 플레이트(1)의 내측 부분(32)에 각각 접하여 결합되는 것을 의미한다. 동일한 방식으로, 열교환기 플레이트(1)의 외측 부분(33)은 인접한 열교환기 플레이트(1)의 외측 부분(33)에 각각 접하여 결합될 것이다. 보다 구체적으로, 열교환기 플레이트(1)의 제1 포트홀 영역(21)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)은 플레이트 패키지에서 인접한 열교환기 플레이트(1)의 제3 포트홀 영역(23)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)에 각각 결합될 것이다. 동일한 방식으로, 열교환기 플레이트(1)의 제2 포트홀 영역(22)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)은 본 실시예에 개시된 플레이트 패키지에서 인접한 열교환기 플레이트(1)의 제4 포트홀 영역(24)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33)에 각각 결합될 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 내측 부분(32)은 포트홀 에지(25)로 연장하여 인접하는 내부(41)를 가진다. 또한, 각각의 내측 부분(32)은 내부(41)에 접하고 적어도 180°의 각도로 연장되는 외측 세그먼트(42)를 가진다. 외측 세그먼트(42)는 환형 평탄 영역(31)에 인접한다. 외측 세그먼트(42)는 연속적 윤곽(continuous contour)과 반경(R)을 가진다. 반경(R)은 대체로 일정하며, 0.8 R ≤ R ≤ 1.2 R의 범위 내에서, 보다 구체적으로는 0.9 R ≤ R ≤ 1.1 R의 범위 내에서, 보다 더 구체적으로는 0.95 R ≤ R ≤ 1.05 R의 범위 내에서 변동이 허용된다.

또한, 각각의 외측 부분(33)은, 환형 평탄 영역(31)에 인접하고 적어도 90°, 적어도 120°, 또는 적어도 150°의 각도로 연장되는 내측 세그먼트(45)를 가질 수 있다. 또한, 내측 세그먼트(45)는 연속적 윤곽을 가지는 것이 바람직하며, 일정하거나 대체로 일정한 반경(R')을 가질 수 있고, 0.8 R' ≤ R' ≤ 1.2 R'의 범위 내에서, 보다 구체적으로는 0.9 R' ≤ R' ≤ 1.1 R'의 범위 내에서, 보다 더 구체적으로는 0.95 R' ≤ R' ≤ 1.05 R'의 범위 내에서 변동이 허용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 포트홀 영역(21 내지 24)의 내측 부분(32) 및 외측 부분(33) 모두는 각각의 포트홀 주위에 균일하게 분포된다. 보다 구체적으로, 내측 부분(32)은 인접한 내측 부분(32)들 사이에서 동일한 내측 각거리를 유지한다. 외측 부분(33)은 인접한 외측 부분(33)들 사이에서 동일한 외측 각거리를 유지한다. 또한, 제1 포트홀 영역(21)과 제3 포트홀 영역(23)의 외측 부분(33)은 이들 2개의 포트홀 영역(21, 23)의 내측 부분(32)에 대해 제1 상대 주연방향 위치를 가진다. 제2 포트홀 영역(22)과 제4 포트홀 영역(24)의 외측 부분(33)은 이들 2개의 포트홀 영역(22, 24)의 내측 부분(32)에 대해 제2 상대 주연방향 위치를 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 상대 주연방향 위치는 주연 방향으로 변위되거나, 또는 제2 상대 주연방향 위치에 대해 주연방향에 따른 변위를 포함한다. 개시된 실시예에서, 주연방향에 따른 변위는 인접한 외측 부분(33) 사이에서 동일한 외측 각거리의 절반과 동일하거나 또는 대략 절반에 해당한다.

개시된 실시예에서, 각각의 포트홀 영역(21 내지 24)은 9개의 내측 부분(32)과 18개의 외측 부분(33)을 포함한다. 이는 내측 부분(32)과 외측 부분(33)의 적절한 개수이다. 개시된 실시예에서, 내측 각거리는 외측 각거리의 약 2배이다. 그러나, 내측 부분(32)의 개수와 외측 부분(33)의 개수는 개시된 개수와 다를 수 있고 변경될 수 있다.

4개의 연결 파이프(11 내지 14) 각각은 포트홀 영역(21 내지 24) 각각에 하나씩 결합되며, 평탄 요소(50)를 포함한다. 각각의 평탄 요소(50)는 각각의 연결 파이프(11 내지 14)에 부착되는 부착형 플랜지를 형성하거나 일체형으로 형성되어, 도 8 및 도 9에 도시된 플레이트 패키지에 결합된다. 모든 평탄 요소(50)는 단부 플레이트(2, 3) 중 하나와, 최외측 열교환기 플레이트(1) 중 하나 사이에 제공된다. 보다 구체적으로, 본 실시예에 개시된 각각의 평탄 요소(50)는 최외측 열교환기 플레이트(1)의 하나와, 제1 단부 플레이트(2) 사이에 제공된다. 평탄 요소(50)는 최외측 열교환기 플레이트(1)와 제1 단부 플레이트(2)에 납땜된다. 제1 단부 플레이트(2)의 각각의 포트홀 주변 영역은 상승부(2a)에서 융기되어, 도 1, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 평탄 요소(50)를 위한 공간을 제공한다. 제1 및 제2 포트홀(S1, S2)과 관련하여, 평탄 요소(50)는 제1 포트홀 영역(21) 및 제2 포트홀 영역(22)에 각각 마련된 최외측 열교환기 플레이트(1)의 환형 평탄 영역(31)에 접하여 결합되는, 편평한 또는 대체로 편평한 바닥 표면(51)을 가진다. 따라서, 환형 평탄 영역(31)은 도 8에 도시된 제1 높이(p')에 위치하게 된다.

제3 및 제 4 포트홀(S3, S4)과 관련하여, 각각의 평탄 요소(50)는 평탄 바닥 표면(51)으로부터 돌출되어 플레이트 패키지를 향해 선회하는 환형 돌출부(52)를 포함한다. 환형 돌출부(52)는 제3 포트홀 영역(23) 및 제4 포트홀 영역(24) 각각에 마련된 최외측 열교환기 플레이트(1)의 환형 평탄 영역(31)에 밀접하게 접한다. 따라서, 환형 평탄 영역(31)은 도 9에 도시된 제2 높이(p")에 위치하게 된다. 결과적으로, 평탄 요소(50)의 체결 및 기밀한 결합이 모든 포트홀(S1 내지 S4)에서 보장된다.

제2 단부 플레이트(3)와 다른 최외측 열교환기 플레이트(1) 사이에는 보강 와셔(53)를 형성하는 평탄 요소(53)가 제공된다. 평탄 요소(53)는 연결 파이프(11 내지 14)의 일부를 형성하지 않으며, 각각의 포트홀을 커버한다. 포트홀(S1, S2)에 대한 평탄 요소(53)는 평탄 요소(50)와 동일한 방식으로 다른 최외측 열교환기 플레이트(1)의 환형 평탄 영역(31)에 기밀하게 접하여 결합되는, 편평한 또는 대체로 편평한 바닥 표면(51)을 가진다. 포트홀(S3, S4)에 대한 평탄 요소(53)는 다른 최외측 열교환기 플레이트(1)의 환형 평탄 영역에 기밀하게 접하여 결합되는 환형 돌출부(52)를 갖는 편평한 바닥 표면(51)을 가진다. 또한, 제2 단부 플레이트(3)는 각각의 포트홀 주변에 상승부(3a)를 가진다.

하나 이상의 평탄 요소(53)는 입구 및/또는 출구가 제2 단부 플레이트(3)를 통해 대체부 또는 추가부로서 제공되는 경우 평탄 요소(50)를 갖는 각각의 연결 파이프로 대체될 수 있다.

도 10 및 도 11은 연결 파이프(11 내지 15)가 외부 나사부(55)를 포함하고 평탄 요소(50)가 연결 파이프(11 내지 15)에 납땜되는 점을 제외하고는 도 8 및 도 9에 개시된 실시예와 동일한 다른 실시예를 개시한다. 이런 방식에 있어, 평탄 요소(50)는 최외측 열교환기 플레이트(1)와 제1 단부 플레이트(2) 사이에 배열될 수 있다. 이에 따라, 연결 파이프(11 내지 15)는, 플레이트 열교환기의 납땜과 관련하여 평탄 요소(50)에 납땜되는 각각의 포트홀로 도입될 수 있다.

본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 이하의 청구범위의 범주 내에서 변형 및 변경될 수 있다.

Claims

금속 시트의 성형을 통해 이루어지고, 서로 나란히 제공되고, 제1 매체용 제1 플레이트 공간부(4)와 제2 매체용 제2 플레이트 공간부(5)를 갖는 플레이트 패키지를 형성하도록 납땜 재료에 의해 서로에 대해 영구히 접합되는, 복수의 열교환기 플레이트(1)를 포함하며,
제1 매체와 제2 매체 중 적어도 하나의 매체는 이산화탄소이며,
열교환기 플레이트(1) 각각은 열 전달 영역(20)과, 복수의 포트홀 영역(21 내지 24)들을 형성하는 패턴을 갖고, 포트홀 영역(21 내지 24) 각각은 포트홀 에지(25)에 의해 한정된 각각의 포트홀을 둘러싸고,
열교환기 플레이트(1) 각각은 주 연장면(p)을 따라 연장하고,
열교환기 플레이트(1)의 일 측면 상에서 상기 영역(20 내지 24)들은 주 연장면(p)으로부터 소정 거리에 있는 제1 높이(p')와, 주 연장면(p)의 반대쪽 측면 상에서 주 연장면(p)으로부터 소정 거리에 있는 제2 높이(p") 사이에서 연장하고,
열교환기 플레이트(1) 각각은 제1 높이(p')와 제2 높이(p") 사이의 거리에 의해 한정된 깊이(d)를 갖는 플레이트형 열교환기에 있어서,
깊이(d)는 0.90 mm와 같거나 그 미만이고,
열교환기 플레이트(1) 각각은, 성형 이전에, 0.2 ≤ t ≤ 0.4 mm의 범위에 놓이는 금속 시트 두께(t)를 갖는 것을 특징으로 하는
플레이트형 열교환기.
삭제
제1항에 있어서,
깊이(d)는 0.85 mm와 같거나 그 미만인
플레이트형 열교환기.
제1항에 있어서,
깊이(d)는 0.80 mm와 같거나 그 미만인
플레이트형 열교환기.
삭제
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 시트 두께(t)는 0.3 mm인
플레이트형 열교환기.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
납땜 재료는 플레이트형 열교환기의 열 전달 영역(20)에 대하여 납땜 체적을 갖고, 제1 공간부(4) 및 제2 공간부(5)는 플레이트형 열교환기의 열 전달 영역(20)에 대하여 공간부 체적을 갖고, 공간부 용적에 대한 납땜 체적의 비율은 적어도 0.05인
플레이트형 열교환기.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
열교환기 플레이트(1) 각각은 종방향 중심선(x)을 한정하고, 열 전달 영역(20)은 열교환기 플레이트(1)들 중 하나의 열교환기 플레이트의 리지(27)가 복수의 결합 영역(28)을 형성하도록 열교환기 플레이트(1)들 중 인접하는 하나의 열교환기 플레이트의 밸리(27')와 접하는 방식으로 배열된 리지(27)와 밸리(27')를 포함하는
플레이트형 열교환기.
제8항에 있어서,
리지(27) 및 밸리(27')는 중심선과의 경사각(α)을 형성하는 적어도 하나의 연장선(e)을 따라 연장하고, 경사각(α)은 20°≤ α ≤ 70°범위 내에 있는
플레이트형 열교환기.
제9항에 있어서,
경사각(α)은 45°인
플레이트형 열교환기.
제9항에 있어서,
리지(27) 및 밸리(27') 각각의 연장선(e)은 중심선(x)의 일 측면에서 양의 경사각(α)을 형성하고 중심선(x)의 타 측면에서 대응하는 음의 경사각(α)을 형성하며, 리지(27) 및 밸리(27')는 중심선(x)에서 결합 영역(29)을 형성하는
플레이트형 열교환기.
제8항에 있어서,
리지(27)는 서로 소정 거리(r)에서 배치되고 서로 평행하게 연장하는
플레이트형 열교환기.
제12항에 있어서,
열 전달 영역(20) 상의 인접한 리지(27)들 사이의 거리(r)는 4 mm 미만인
플레이트형 열교환기.
제13항에 있어서,
열 전달 영역(20) 상의 인접한 리지(27)들 사이의 거리(r)는 3 mm인
플레이트형 열교환기.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
포트홀 영역(21 내지 24)들은 제1 포트홀 영역(21), 제2 포트홀 영역(22), 제3 포트홀 영역(23) 및 제4 포트홀 영역(24)을 포함하는
플레이트형 열교환기.