KR101621185B1 - 단부편, 상기 단부편을 포함하는 판형 열교환기 및 상기 단부편의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

판형 열교환기용 단부편(4, 90)과, 상기 단부편을 포함하는 판형 열교환기(2, 88)와, 상기 단부편을 제조하는 방법이 제공된다. 단부편은 내측부(42, 14, 116), 외측부(44) 및 내측부와 외측부 사이에 배열되는 중간부(46)를 갖는 프레임부(8, 102)를 포함한다. 내측부의 외벽면(48, 15, 128)은 판형 열교환기에 포함되는 열전달판(13, 112)의 패키지(12, 110)의 제1 표면(17, 140)에 대면하도록 배열된다. 제1 표면은 중앙부(23, 145)와, 중앙부를 둘러싸는 주연부(25, 147)를 갖는다. 단부편은 프레임부가 압출되며, 프레임부의 중간부가 프레임부의 압출 방향(D)으로 연장되는 제1 개수의 공동(52)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 압출 방향은 프레임부의 축(C)에 평행하다. 또한, 내측부의 외벽면의 외측 치수(x1, y1)는 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수(x2, y2)만큼 크다.

Description

단부편, 상기 단부편을 포함하는 판형 열교환기 및 상기 단부편의 제조 방법{END-PIECE ＆ PLATE HEAT EXCAHNGER COMPRISING, AND METHOD OF MAKING, SUCH END-PIECE}

본 발명은 판형 열교환기용 단부편과, 상기 단부편을 포함하는 판형 열교환기와, 상기 단부편을 제조하는 방법에 관한 것이다. 단부편은 내측부, 외측부 및 내측부와 외측부 사이에 배열되는 중간부를 갖는 프레임부를 포함한다. 내측부의 외벽면은 판형 열교환기에 포함되는 열전달판 패키지의 제1 표면에 대면하도록 배열된다. 제1 표면은 중앙부와, 중앙부를 둘러싸는 주연부를 갖는다.

판형 열교환기, 즉 PHE는 통상적으로 이들 사이에 다수의 열전달판이 패키지를 이루어 나란히 배열되는 두 개의 단부편 또는 단부판으로 구성된다. 일 유형의 공지된 PHE, 소위 개스킷식 판형 열교환기에는 개스킷이 열전달판 사이에 배열된다. 단부판 및 이에 따른 열전달판이 서로를 향해 가압됨으로써 개스킷이 열전달판 사이를 밀봉한다. 개스킷은 상이한 초기 온도를 갖는 두 유체가 일 유체로부터 타 유체로 열을 전달하기 위해 이를 통해 유동할 수 있는 평행한 유동 채널을 열전달판 사이에 한정한다.

개스킷식 판형 열교환기의 단부판은 일반적으로 프레임판과 압력판으로 지칭된다. 프레임판은 일반적으로 플로어와 같은 지지면에 고정되고, 압력판은 프레임판에 대해 이동가능하다. 압력판과 열전달판을 지지하는 지지 바가 프레임판의 상부로부터 연장되고, 압력판과 열전달판을 안내하는 안내 바가 프레임판의 하부로부터 연장된다. 또한, 프레임 판과 압력판은 서로 연동하는 다수의 볼트 및 너트 쌍에 의해 서로 연결된다. 통상적으로, 볼트는 열전달판이 볼트 내부에 배열되도록 압력판과 프레임판의 대향하는 양측 가장자리부의 각각의 개구를 통해 연장된다. 볼트의 볼트 헤드는 프레임판의 외면과 맞물리고, 너트는 볼트 및 압력판의 외면과 맞물린다. 각각의 볼트에 대하여 너트를 회전시킴으로써 프레임판과 압력판 사이의 압력을 조절할 수 있다.

누설이 없는 유동 채널을 갖는 치밀한 판형 열교환기를 얻기 위해 프레임판과 압력판은 서로를 향해 강하게 가압되어야 한다. 그러나, 볼트가 프레임판과 압력판의 가장자리부와 맞물리기 때문에, 특히 유체가 판형 열교환기의 채널을 통과할 때 판의 중앙부가 외향으로 팽출(bulging)될 위험성이 있다. 상기 외향 팽출은 채널을 통한 유동을 불균일하게 하여 판형 열교환기의 열적 성능을 저하시키거나 심지어는 채널 누설을 초래할 수 있다. 이런 현상이 일어나지 않도록 보장하기 위해, 프레임판과 압력판은 비교적 두껍게 제작되는데, 이로 인해 이들 판의 무게가 증가하고 재료 소모가 커진다.

본 발명의 목적은 종래 기술 대비 경량이고 재료 효율적인 판형 열교환기용 단부편을 제공하는 것이다. 본 발명의 기본 개념은 비중실형(non-solid) 단부편을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 단부편을 포함하는 판형 열교환기와, 상기 단부편을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 이상의 목적을 달성하기 위한 단부편, 판형 열교환기 및 방법은 첨부된 특허청구범위에 규정되고 이하에서 검토된다.

본 발명에 따른 판형 열교환기용 단부편은 프레임부를 포함한다. 프레임부는 내측부, 외측부 및 내측부와 외측부 사이에 배열되는 중간부를 갖는다. 내측부의 외벽면은 판형 열교환기에 포함되는 열전달판 패키지의 제1 표면에 대면하도록 배열되며, 제1 표면은 중앙부와 중앙부를 둘러싸는 주연부를 갖는다. 단부편은 프레임부가 압출된다는 것과, 프레임부의 중간부가 프레임부의 압출 방향으로 연장되는 제1 개수의 공동을 포함한다는 것을 특징으로 한다. 압출 방향은 프레임부의 축에 평행하다. 단부편은 내측부의 외벽면의 외측 치수가 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수만큼 크다는 것을 추가적인 특징으로 한다.

프레임부는 압출되기 때문에, 프레임부는 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 프레임부의 공동 구조를 획득하기 위해 용접이나 기계적 체결 등의 추가 조립 작업이 불필요하기 때문에 압출은 비교적 간단한 방식으로 프레임부를 제조할 수 있도록 한다.

또한, 프레임부가 압출되기 때문에, 프레임부의 단면은 압출 직후, 즉 프레임부의 가공 전에는 상기 축을 따라 일정하다. 압출된 가닥이 소기의 치수까지 상기 축의 횡방향으로 용이하게 절단될 수 있기 때문에, 압출은 상이한 판형 열교환기 크기에 적합화된 프레임부를 용이하게 제조할 수 있도록 한다. 또한, 압출은 다른 제조 기술로는 구현하기가 매우 어려웠을 구성을 갖는 프레임부 및 단부편을 제조할 수 있도록 한다. 또한, 프레임부의 특성은 적절한 압출 다이를 사용하여 특정 유형의 판형 열교환기에 맞게 용이하게 적합화될 수 있다.

프레임부가 많은 압출 가능한 재료들보다 우수한 단열체인 공기로 "자연스럽게" 충전되는 공동을 포함하기 때문에, 프레임부는 판형 열교환기의 열전달 효율에 긍정적으로 기여할 수 있는 비교적 우수한 단열 특성을 가질 수 있다. 또한, 이 특징은 프레임부의 외측부가 연소될 위험성을 줄일 수 있다.

판형 열교환기에서, 유체는 통상적으로 열전달판 패키지의 중앙을 통해, 즉 열전달판의 각각의 중앙부 사이를 유동한다. 판형 열교환기의 유형에 따라서, 유체는 열전달판 패키지의 중앙부의 외곽에서, 즉 열전달판의 각각의 주연부 사이를 유동할 수도 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 열전달판의 중앙부는 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부를 함께 한정한다. 마찬가지로, 열전달판의 주연부는 열전달판 패키지의 제1 표면의 주연부를 함께 한정한다. 프레임부의 내측부의 외벽면이 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수만큼 크기 때문에, 외벽면은 외벽면의 법선 방향으로 볼 때 판 패키지의 제1 표면의 중앙부를 (적어도 부분적으로) 덮을 수 있다(후술하는 바와 같이, 유입구와 배출구가 프레임부를 통해 연장될 수 있다). 외벽면은 판 패키지의 제1 표면의 주연부도 덮을 만큼 클 수 있는데, 이는 유체가 열전달판 패키지의 중앙 외곽에서도 유동하는 유형의 판형 열교환기의 경우에 이로울 수 있다. 유체가 판 패키지의 중앙을 통해서만 유동할 수 있는 판형 열교환기의 예로는 판 사이의 개스킷이 판 패키지의 중앙을 한정할 수 있는 개스킷식 판형 열교환기가 있다. 유체가 판 패키지 전체를 통해, 즉 그 중앙의 외곽에서도 유동할 수 있는 판형 열교환기의 예로는 전용접식(all-welded) 판형 열교환기가 있다.

표현 "판 패키지의 제1 표면을 (적어도 부분적으로) 덮는 외벽면"은 외벽면이 열전달판 패키지와 접촉해야 한다거나, 바로 접해야 한다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 개스킷, 보강판, 이격판 등이 외벽면과 열전달판 패키지 사이에 배열될 수 있다.

제1 표면은 열전달판이 패키지를 이루어 배열될 때 열전달판에 의해 형성되는 3차원 물체를 한정하는 가상 연속면의 표면에 대응한다.

단부편은 프레임부의 중간부가 프레임부의 외측부와 내측부 사이에 연장되는 제2 개수의 격벽을 포함하도록 구성될 수 있다. 외측부의 내벽면은 제3 개수의 외측 연결 영역을 포함한다. 마찬가지로, 내측부의 내벽면은 제4 개수의 내측 연결 영역을 포함한다. 각각의 격벽은 외측 연결 영역 중 하나를 따라 외측부와 접합되고 내측 연결 영역 중 하나를 따라 내측부와 접합될 수 있다. 이들 격벽의 위치를 적절히 선정함으로써, 비교적 강한 프레임부가 비교적 적은 양의 재료로 제조될 수 있다.

격벽의 개수, 위치 및 구성은 특정한 판형 열교환기 유형에 맞게 적합화될 수 있다.

공동이 인접한 두 격벽 사이의 공간 전체를 차지할 수 있고, 따라서 비교적 클 수 있기 때문에, 격벽은 재료 효율적인 방식으로 프레임부를 크게 강화할 수 있는 보강체로서 기능할 수 있다.

프레임부의 외측부의 내벽면은 인접한 두 외측 연결 영역 사이가 실질적으로 평평할 수 있다. 본 구성은 외측부를 곧게 펴려는 응력을 받을 때 프레임부의 외측부의 휨 모멘트를 저감하거나 심지어는 제거할 수 있기 때문에 유리하다.

단부편은 프레임부의 외측부의 외벽면과 내측부의 외벽면 사이의 거리가 프레임부의 중앙 구간의 외곽보다 프레임부의 중앙 구간에서 보다 길도록 구성될 수 있으며, 이때 중앙 구간은 프레임부의 상기 축을 따라 연장된다. 이런 구성은 프레임부가 특정 유형의 응력을 받을 때 프레임부의 중앙 구간의 내변형성이 향상된다는 점에서 유익하다.

위에서 명시한 거리 관계를 충족하는 프레임부 구성의 예로서, 프레임부의 외측부의 외벽면은 프레임부의 중간부에서 볼 때 외향으로 아치형으로 만곡될 수 있다.

위에서 명시한 거리 관계를 충족하는 프레임부 구성의 다른 예로서, 프레임부의 내측부의 외벽면은 프레임부의 중간부에서 볼 때 외향으로 아치형으로 만곡될 수 있다.

단부편은 프레임부의 외측부의 두께가 프레임부의 내측부의 두께보다 얇도록 구성될 수 있다. 당연히, 보다 얇은 부분이 있으면 경제적인 관점에서 유리하다.

본 발명의 단부편의 일 실시예에 따르면, 프레임부의 외측부와 내측부는 각각, 상기 축에 평행한, 대향하는 두 제1 측면을 가지며, 이때 외측부와 내측부는 제1 측면을 따라 서로 연결된다. 이로써, 프레임부는 중간부를 봉입하는 폐쇄형 케이스를 포함하게 되는데, 이는 주로 프레임부의 강도와 관련하여 유익하지만 프레임부의 위생과 관련하여서도 유익하다(먼지가 공동에 침입하는 것을 방지한다).

단부편은 프레임부의 중간부 내부에 연장되는 제6 개수의 바를 추가로 포함할 수 있다. 이들 바는 프레임부의 다양한 특징을 향상시키거나 추가 기능을 부가하기 위해 다양한 방식으로 구성되고 배치될 수 있다. 예로서, 각각의 바는 프레임부 내부에 각각의 공동을 따라 연장될 수 있다. 이와 같이 배열될 때, 바는 프레임부를 보강하는 기능을 할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 바는 프레임부 외부로 연장될 수 있고 프레임부의 대향하는 두 제2 측면 중 하나로부터 돌출될 수 있다. 이와 같이 배열될 때, 바는 프레임부의 지지 및/또는 승강 수단으로서 기능할 수 있다.

또한, 프레임부는 프레임부의 외측부와 내측부를 통해 연장되는 적어도 하나의 리세스를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 바는 프레임부의 상기 적어도 하나의 리세스와 일치하는 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 이로써, 프레임부와 상기 적어도 하나의 바 사이의 연동이 용이해질 수 있다.

내측부의 외벽면은 판형 열교환기의 열전달판의 연장면에 평행하게 배열되도록 적합화될 수 있다. 이런 실시예와 관련하여, 서두에서 언급한 바와 같이, 단부편은 단부편들 사이에 배열되는 열전달판 패키지의 압축을 위해 대향측 단부편을 향해 가압되도록 배열될 수 있다.

대안으로서, 내측부의 외벽면은 판형 열교환기의 열전달판의 연장면에 대해 수직하게 배열되도록 적합화될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 이런 실시예는 처음에 설명한 것과 다른 유형의 판형 열교환기, 예컨대 전용접식 판형 열교환기와 관련하여 사용될 수 있다.

프레임부는 압출 방향을 따라 연결되는 복수의 압출 모듈을 포함할 수 있다. 무엇보다도, 대형 다이 또는 몰드를 통해 압출재를 억지로 이동시키기 위해서는 매우 강한 힘이 요구되기 때문에 매우 큰 폭의 물체를 압출하는 것은 어렵다. 그러므로, 실제로는, 압출될 수 있는 물체의 폭과 관련하여 통상적으로 제약이 존재한다. 따라서, 본 실시예는 이론상 무제한의 폭을 갖는 단부편을 마련할 수 있도록 하는데, 이는 본 발명이 비교적 대형인 판형 열교환기와 관련하여 사용될 수도 있다는 것을 의미한다. 모듈은 실질적으로 압출 직후에 서로 연결되거나, 나중 스테이지에서 서로 연결될 수 있다. 후자의 대안은 단부편의 취급, 예컨대 수송을 용이하게 한다는 점에서 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 판형 열교환기는 전술한 바와 같은 단부편과 열전달판 패키지를 포함한다. 단부편의 프레임부의 내측부의 외벽면은 열전달판 패키지의 제1 표면에 대면한다. 제1 표면은 중앙부와 중앙부를 둘러싸는 주연부를 갖는다. 내측부의 외벽면의 외측 치수는 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수만큼 크다.

단부편의 내측부의 외벽면은 열전달판의 연장면에 평행하거나 수직하게 배열될 수 있다.

내측부, 외측부 및 내측부와 외측부 사이에 배열되는 중간부를 갖는 프레임부를 포함하고, 내측부의 외벽면은 판형 열교환기에 포함되는 열전달판 패키지의 제1 표면에 대면하도록 배열되고, 상기 제1 표면은 중앙부와 중앙부를 둘러싸는 주연부를 갖는 판형 열교환기용 단부편을 제조하는 방법은 프레임부의 중간부에 포함되는 다수의 공동을 갖는 프레임부를 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 공동은 프레임부의 축에 평행한 프레임부의 압출 방향으로 연장된다. 본 방법은 또한 내측부의 외벽면의 외측 치수가 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수만큼 큰 프레임부를 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 장형 프레임부 가닥의 압출을 가능하게 하며, 해당 가닥은 나중 스테이지에서 필요에 따라 보다 짧은 길이로 절단될 수 있다. 이로써, 본 발명은 판형 열교환기의 단부편을 매우 신속하고 융통성 있게 제조할 수 있도록 한다.

도 0은 열전달판 패키지의 개략적인 사시도이다.
도 1은 개스킷식 판형 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 판형 열교환기의 측면도이다.
도 3은 도 1의 판형 열교환기의 상면도이다.
도 4는 도 1의 판형 열교환기의 정면도이다.
도 5는 도 1의 판형 열교환기를 제조하기 위한 프레임 물체의 상면도이다.
도 6은 도 5의 프레임 물체의 사시도이다.
도 7은 도 1의 판형 열교환기의 바의 사시도이다.
도 8은 도 1의 판형 열교환기의 일부의 사시도이다.
도 9는 용접식 판형 열교환기의 사시도이다.
도 10은 도 9의 판형 열교환기의 분해도이다.
도 11은 두 개의 프레임 물체 모듈을 도시하는 단면도이다.
도 12는 모듈식 프레임 물체를 도시하는 사시도이다.
도 13은 대안적인 모듈식 프레임 물체의 개략적인 상면도이다.
도 14는 대안적인 모듈식 프레임 물체의 개략적인 정면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 프레임부에 연결 가능한 지지체의 사시도이다.

이하, 첨부된 개략도를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 개스킷식 판형 열교환기(2)가 도시되어 있다. 판형 열교환기는 처음에 설명한 공지된 판형 열교환기의 프레임과 압력판에 각각 대응하는 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)을 포함한다. 제1 단부편(4)은 제1 프레임부(8)를 포함하고, 제2 단부편은 제2 프레임부(10)를 포함한다. 도 0에 따로 개략적으로 도시된 열전달판(13)의 적층체 또는 패키지(12)는 제1 프레임부(8)의 내측부(14) 및 이에 따른 제1 단부편(4)과 제2 프레임부(10)의 내측부(16) 및 이에 따른 제2 단부편(6) 사이에 배열된다. 보다 구체적으로, 내측부(14)의 외벽면(15)은 열전달판(13) 패키지(12)의 제1 표면(17)에 대면하고, 내측부(16)의 외벽면(19)은 대향측 제2 표면(21)에 대면한다. 내측부(14, 16) 및 이에 따른 외벽면(15, 19)은 x1과 y1의 외측 치수를 갖는다. 열전달판 패키지의 제1 표면과 제2 표면은 도 2와 도 3의 도면 평면에 수직한 열전달판의 연장 평면에 평행하며, x3과 y3의 외측 치수를 갖는다. 또한, 제1 표면과 제2 표면은 각각 x2와 y2의 외부 치수를 갖는 중앙부와, 중앙부를 둘러싸는 주연부를 갖는데, 이들 부분은 도 0에서는 제1 표면(17)에 대해서만 보이며 참조번호 23과 25로 각각 표기되어 있다. 도면을 통해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)의 내측부(14, 16)는 x 방향으로 열전달판 패키지(12) 외부로 연장된다. y 방향으로는, 제1 및 제2 프레임부와 열전달판 패키지(12)의 연장 정도가 실질적으로 동일하다. 즉, x1>x3>x2이고 y1=y3>y2이다.

본 명세서에 따로 도시하지 않은 열전달판(13)은 특정 패턴 또는 프로필과 다수의 유체 유입 포트 및 배출 포트가 마련되는 실질적으로 직사각형인 스테인레스강판이다. 열전달판은 잇달아 배열되며 개스킷(미도시)에 의해 서로 분리된다.

개스킷과 함께, 열전달판(13)은 일 유체로부터 타 유체로 열을 전달하기 위해 두 유체를 수용하도록 배열되는 평행한 채널을 형성한다. 이를 위해, 제1 유체가 채널들을 하나씩 걸러 유동하도록 배열되고, 제2 유체가 나머지 채널들 내를 유동하도록 배열된다. 유체는 열전달판(13)의 유입 포트 및 배출 포트와 유체 연통하고 제1 단부편(4)을 통해 연장되는 유입구와 배출구를 통해 판형 열교환기(2) 내외로 공급된다. 도면에서, 유입구와 배출구는 참조번호 18로 일괄 표기되어 있다.

제1 단부편(4)과 제2 단부편(6) 사이에 열전달판(13)을 정렬하고 지지하기 위해, 판형 열교환기(2)는 제2 단부편(6)의 상부를 통해 제1 단부편(4)의 상부에 고정되고 이로부터 수평 방향으로 연장되는 지지 바(20)를 추가로 포함한다. 또한, 안내 바(22)가 제2 단부편(6)의 하부를 통해 제1 단부편(4)의 하부에 고정되고 이로부터 수평 방향으로 연장된다. 또한, 지지 바(20)와 안내 바(22)의 자유단은 안정성을 높이기 위해 지지 로드(24)에 각각 고정된다. 운반 바 및 안내 바와의 결합을 위해, 제1 프레임부와 제2 프레임부는 물론 열전달판(13)에는 그 상부 가장자리와 하부 가장자리에 각각의 리세스가 마련된다.

제1 유체와 제2 유체가 열전달판 사이의 채널을 통해 유동할 때 채널이 누설 방지성을 갖도록, 열전달판의 적층체 또는 패키지(12)는 압축되어야 한다. 즉, 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)은 서로를 향해 가압되어야 한다. 이를 위해, 판형 열교환기(2)는 네 개의 나사식 볼트(26)와 네 개의 너트(28)를 추가로 포함하며, 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6), 즉 보다 구체적으로는 제1 프레임부(8)와 제2 프레임부(10)에는 제1 프레임부와 제2 프레임부의 대향하는 두 개의 제1 측면 또는 장 측면(32&34 및 36&38)을 따라 각각 분포되는 네 개의 리세스(30)가 각각 마련된다. 각각의 볼트(26)는 제1 프레임부(8)의 리세스 중 하나와, 이에 대응하는 제2 프레임부(10)의 리세스 중 하나를 통해 연장되어 너트(28) 중 하나와 맞물린다. 볼트(26)의 볼트 헤드(26')는 제1 프레임부(8)와 맞물리고 너트는 제2 프레임부(10)와 맞물려 제1 단부편과 제2 단부편을 서로 연결한다. 너트(28)를 조임으로써, 제1 단부편과 제2 단부편은 서로를 향해 보다 강하게 가압된다.

개스킷식 판형 열교환기의 일반적인 기능과 구성은 익히 공지되어 있으므로 본 명세서에서는 상세히 설명하지 않는다.

본 발명의 핵심은 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)의 독특한 구성에 있다. 제1 단부편과 제2 단부편의 구성은 실질적으로 동일하다. 간결성을 위해, 이하에서는 제1 단부편(4)에 집중한다.

전술한 바와 같이, 제1 단부편(4)은 제1 프레임부(8)를 포함한다. 제1 프레임부(8)는 도 5와 도 6에 도시된 프레임 물체(40)로부터 제조된다. 보다 구체적으로, 제1 프레임부(8)는 프레임 물체(40)에 전술한 리세스를 밀링 가공함으로써 획득된다. 따라서, 후술하는 프레임 물체(40)의 특징은 제1 프레임부(8)의 특징이기도 한바, 제1 프레임부와 프레임 물체라는 표현은 이하에서 번갈아 사용된다.

프레임 물체(40)는 알루미늄을 재료로 하여, 프레임 물체의 종축(C)에 평행한 압출 방향(D)을 갖는 압출에 의해 제조된다. 따라서, 프레임 물체(40)의 단면은 종축(C)을 따라 일정하다. 프레임 물체(40)는 내측부(42), 외측부(44) 및 중간부(46)를 갖는다. 전술한 제1 단부편(4)의 내측부(14)를 실제로 포함하는 내측부(42)는 프레임 물체의 내부에서 볼 때 볼록하거나 외향으로 비교적 약간 위로 휘거나(cambered) 아치형으로 만곡된(vaulted) 외벽면(48)과 평평한 내벽면(50)을 갖는 중실형 벽이다. 따라서, 내측부(42)의 두께(t₁)는 장 측면(32, 34)으로부터 내측을 향하여 증가하도록 제1 프레임부(8)의 종축(C)에 대해 횡방향으로 달라진다. 중간부(46)는 여덟 개의 격벽(54)에 의해 서로 분리되는 아홉 개의 공동(52)을 포함하며, 공동과 격벽은 제1 프레임부(8)의 종축(C)을 따라 연장된다. 프레임 물체의 내부에서 볼 때, 외측부(44)는 평활한 외벽면(56)과 모난 내벽면(58)을 갖는, 외향으로 만곡되거나 아치형으로 만곡된 중실형 벽이다.

각각의 격벽(54)은 제1 프레임부(8)의 내측부(42)와 외측부(44) 사이에 연장된다. 보다 구체적으로, 내측부(42)의 내벽면(50)은 개중 하나가 도 5와 도 6에 파선으로 도시되어 있는 다섯 개의 내측 연결 영역(60)를 포함하고, 외측부(44)의 내벽면(58)은 개중 하나가 도 5에 파선으로 도시되어 있는 네 개의 외측 연결 영역(62)을 포함한다. 모든 연결 영역은 제1 프레임부(8)의 종축(C)을 따라 연장된다. 각각의 격벽(54)은 내측 연결 영역(60) 중 하나를 따라 내측부(42)와 접합되고, 외측 연결 영역(62) 중 하나를 따라 외측부(44)와 접합된다. 도면을 통해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 하나 또는 두 개의 격벽이 각각의 내측 연결 영역(60)과 접합되고, 두 개의 격벽이 각각의 외측 연결 영역(62)과 접합된다. 외측부(44)의 내벽면(58)은 각각의 인접한 두 외측 연결 영역(62) 사이의 면인바, 이것이 전술한 바와 같이 내벽면이 모난 형상인 이유이다. 외벽면(56)이 평활하고 내벽면(58)이 모난 형상이기 때문에, 외측부(44)의 두께(t₂)는 외측 연결 영역(62)으로부터 내측을 향하여 증가하도록 제1 프레임부(8)의 종축(C)에 대해 횡방향으로, 그리고 인접한 두 외측 연결 영역 사이에서 달라진다.

따라서, 도 1 내지 도 4로 다시 돌아가면, 판형 열교환기(2)의 조립시, 열전달판의 적층체(12)는 전달판이 지지 바(20) 및 안내 바(22)와 맞물리도록 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6) 사이에 배열된다. 볼트(26)는 제1 프레임부(8)의 각각의 리세스(30)와 이에 대응하는 제2 프레임부(10)의 리세스(30) 중 하나를 통해 삽입된다. 너트(28)가 각각의 볼트(26)에 나사 고정되고 조여져서 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)이 서로를 향해 가압된다. 제1 단부편과 제2 단부편 사이의 거리가 소기의 거리가 되면, 판형 열교환기(2)는 사용할 준비가 된다. 즉, 판형 열교환기의 채널은 상호 간에 열 전달이 이루어지는 유체를 수용할 준비가 된다. 너트와 볼트가 프레임부(8, 10)의 가장자리 구간과 맞물리기 때문에, 유체가 판형 열교환기(2)를 통과할 때 최대가 되는 프레임부(8, 10)의 응력은 가장자리부로부터 내측으로 갈수록 증가하여 가장자리부 사이의 중간 지점에서 최대가 될 것이다. 그러나, 프레임부(8, 10)의 내측부와 외측부(프레임 물체(40)에 대해서는 참조번호 42, 44로 각각 표기됨)가 외향으로 팽출되어 있기 때문에, 프레임부는 그 각각의 중앙 구간(제1 프레임부(8)에 대해 64로 표기되어 있고, 도 1에 파선으로 도시됨)에서 가장 강도가 높다. 따라서, 프레임부(8, 10)는 응력을 받을 때 내변형성을 나타낼 수 있다. 또한, 프레임부의 외측부의 내벽면(프레임 물체(40)에 대해서는 참조번호 58로 표기됨)이 각각의 외측 연결 영역 사이의 면이라는 사실로 인해, 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)이 서로를 향해 가압될 때 휨 모멘트가 실질적으로 발생하지 않고 단지 인장 응력만 외측부에 발생하기 때문에 프레임부의 내변형성이 훨씬 더 향상된다.

가압이 시작되기 전에, 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)의 내측부(14, 16)는 위에서 검토한 바와 같이 각각 외향으로 팽출되어 있다. 이로써, 가압이 시작될 때, 적층체(12)의 열전달판은 "사전 조임(pre-tightening)" 중에 그 중앙부에서 서로를 향해 가압된다. 너트(28)가 추가로 조여짐에 따라, 내측부(14, 16)의 외향 팽출은 점차 감소한다. 소기의 적층체(12) 압축이 이루어지면, 너트는 더 이상 조임되지 않는다. 이 상태에서, 즉 판형 열교환기가 사용할 준비가 된 상태에서, 외향 팽출은 실질적으로 0이다. 이는 내측부(14, 16)의 외벽면(내측부(14)에 대해서는 48 또는 15로, 내측부(16)에 대해서는 19로 표기됨)이 실질적으로 평평하여 누설 방지성 판형 열 교환기를 획득하기에 유리하다는 것을 의미한다.

전술한 바와 같이, 적층체(12)의 열전달판은 개스킷에 의해 서로 분리된다. 도면에는 보이지 않지만, 개스킷은 제1 단부편(4) 및 제2 단부편(6)과 열전달판 적층체(12) 사이에도 존재한다. 따라서, 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)의 내측부(14, 16)는 외벽면(제1 프레임부(8)에 대해서는 48 또는 15로, 내측부(16)에 대해서는 19로 표기됨) 전체에 걸쳐 지지되지 않는다. 불균일한 지지는 열전달판의 패턴으로 인한 것이기도 하다. 따라서, 이런 부분적 지지로 인한 변형을 막기 위해, 내측부는 상대적으로 두껍다. 보다 구체적으로, 내측부의 두께(t₁)는 외측부의 두께(t₂)보다 크다.

각각의 제1 단부편(4)과 제2 단부편(6)은 유사하지만 거울 반전상인 두 개의 바(66)를 추가로 포함하며, 이들 중 하나는 참조번호 66'으로 도 7에 따로 도시되어 있다. 바(66')는 탄소강으로 제조되며, L자 형상 단면, 즉 두 개의 레그(68', 68")을 갖는 보다 긴 제1 부분(68)과, 동일한 L자 형상 단면, 즉 두 개의 레그(70', 70")를 갖는 보다 짧은 제2 부분(70)으로 구성된다. 제1 부분(68)과 제2 부분(70)은 L자 형태로 영구적으로 접합된다. 제1 부분(68)의 레그(68')는 세 개의 홀(72, 74, 76)을 포함하고 제2 부분(70)의 레그(70')는 하나의 홀(78)을 포함한다. 바(66')는 종축(C)에 평행하게, 제1 프레임부(8)의 중간부(46)의 공동(52) 중 외측 공동(52')을 통해 연장되도록 배열된다. 보다 구체적으로, 바(66')의 레그(68')는 내측부(14)의 내벽면(50)과 맞물리도록 배열되고, 바(66')의 레그(68")는 외측 공동(52')을 한정하는 격벽(54)과 맞물리도록 배열된다. 공동(52') 내부에 바(66')를 정확히 배치하기 위해, 제1 프레임부(8)는 내벽면(50)으로부터 연장되는 돌출부(80)와, 외측 공동(52')을 한정하는 격벽(54)으로부터 연장되는 돌출부(82)를 포함한다. 돌출부(80, 82)는 레그(68', 68")의 각각의 말단부와 맞물리도록 배열된다.

바(66')는 제1 프레임부(8)보다 길고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 프레임부의 대향하는 두 개의 제2 측면 또는 단측면(84, 86)으로부터 돌출된다. 이로써, 홀(72)은 제1 프레임부(8) 외부에, 보다 구체적으로는 제1 프레임부 상부에 배열된다. 마찬가지로, 홀(78)은 제1 프레임부(8) 외부에, 보다 구체적으로는 지면에 대면하여 제1 프레임부 하부에 배열된다. 그러나, 홀(74, 76)은 제1 프레임부(8) 내부에 배열된다. 보다 구체적으로, 홀(74, 76)은 각각의 리세스(30)와 정렬될 수 있다.

전술한 바와 같이, 판형 열교환기(2)의 조립시, 볼트(26)는 제1 프레임부와 제2 프레임부의 리세스(30)를 통해 삽입된다. 이와 관련하여, 볼트(26)는 제1 프레임부의 바 중 하나와 제2 프레임부의 바 중 하나를 통해서도 삽입된다. 바(66')와 관련하여, 볼트는 레그(68")의 홀(74, 76)을 통해 삽입된다. 너트(28)가 조여지면, 바(66)가 프레임부(8, 10)에 대해 고정된다. 바(66)는 프레임부의 강도가 상대적으로 떨어지는 리세스(30) 주위의 보강체로서 기능한다. 보강 바(66)가 없다면, 너트의 조임과 관련하여 프레임부가 리세스(30) 주위의 영역에서 파단될 위험성이 있을 수 있다.

본 명세서에 사용되는 것으로, 너트의 조임은 상대적 동작을 가리킨다. 따라서, 너트의 조임은 너트나 볼트 중 어느 하나를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 이와 더불어, 바(66)는 바(66) 중의 다른 하나(66")를 도시하는 도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 육각형 윤곽과 같은 특정 구성을 갖는 너트의 조임과 관련하여 록킹 수단으로서 기능할 수도 있다. 도면을 통해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 바의 L자 형상, 즉 보다 구체적으로는 홀을 포함하지 않는 바의 레그는 너트가 회전되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 적절히 구성된 볼트 헤드, 즉 바가 존재하더라도 그 회전에 지장이 없는 볼트 헤드를 갖는 볼트를 사용함으로써, 단부편은 수동으로 너트를 유지하지 않고서도 볼트 헤드를 회전시킴으로써 서로를 향해 가압될 수 있다. 또한, 홀을 포함하는 바의 레그는 종래의 판형 열교환기의 볼트와 너트에 필요한 와셔의 필요성을 제거할 수 있다.

따라서, 바(66)는 보강 및 록킹 기능을 갖는다. 그러나, 다른 적절한 기능도 바에 통합될 수 있다. 프레임부(8, 10) 상부에 배열되는 바(66)의 홀(바(66')의 경우에는 72로 표기됨)은 판형 열교환기(2)의 승강이 필요할 때마다 승강 수단으로 사용될 수 있다. 실제로, 해당 홀은 볼트의 존재 여부와는 상관없이 바의 L자 형상 때문에 승강 수단으로서 사용될 수 있다. 바의 보다 짧은 제2 부분은 프레임부의 하부 단측면에 대해 자동-록킹된다. 또한, 프레임부 하부에 배열되는 바(66)의 홀(바(66')의 경우에는 78로 표기됨)은 판형 열교환기(2)를 고정 및 지지하기 위해 예컨대 지면에 고정되는 볼트와 연동하도록 배열되는 부착 장치로서 사용될 수 있다. 이런 승강 및 고정 구성을 바에 통합시킴으로써 판형 열교환기를 승강 및 고정하기 위한 종래의 수단이 불필요해진다. 이런 종래의 수단에서는, 단부편과 승강 및 고정 수단 사이의 결합을 가능하게 하도록 단부편이 열전달판보다 길어야 한다. 대신에, 본 명세서에서 제안하는 바와 같이 승강 및 고정 구성이 바에 통합되면, 단부편이 열전달판과 동일한 길이를 가질 수 있어서 재료 효율적이다.

판형 열교환기(2)의 지지 로드(24)와 바(66)는 서로 유사하며, 이로 인해 판형 열교환기는 보다 저렴해지고 조립이 용이해진다.

또한, 몇몇 도면을 통해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 프레임부의 단측면은 케이스에 의해 폐쇄된다. 이는 위생 및 미관상의 이유 때문이다.

도 9와 도 10을 참조하면, 전용접식 블록형 판형 열교환기(88)가 부분적으로 도시되어 있다. 판형 열교환기는 제1 단부편(90), 제2 단부편(92), 제3 단부편(94), 제4 단부편(96), 제5 단부편(98) 및 제6 단부편(100)을 각각 포함한다. 제1 단부편, 제2 단부편, 제3 단부편 및 제4 단부편은 판형 열교환기(88)의 측부 패널로, 모두 실질적으로 전술한 단부편(4, 6)으로서 구성된다. 따라서, 제1 단부편, 제2 단부편, 제3 단부편 및 제4 단부편은 제1 프레임부(102), 제2 프레임부(104), 제3 프레임부(106) 및 제4 프레임부(108)를 각각 포함한다. 제5 단부편과 제6 단부편은 각각 판형 열교환기(88)의 상부 헤드와 하부 헤드로, 모두 종래의 방식대로 구성된다. 그러나, 대안적인 실시예에서는, 제5 단부편과 제6 단부편도 실질적으로 전술한 단부편(4, 6)으로서 구성될 수 있다.

판형 열교환기(88)는 열전달판(112)의 적층체 또는 패키지(110)를 추가로 포함한다. 열전달판 패키지는 전용접되며, 이로써 열전달판 사이의 유동 채널의 적절한 밀봉을 위해 열전달판 사이에 개스킷이 필요하지 않게 된다. 제1 단부편(90), 제2 단부편(92), 제3 단부편(94), 제4 단부편(96), 제5 단부편(98) 및 제6 단부편(100)은 각각 열전달판(112)의 패키지(110) 주위에 박스형 외장체를 형성하도록 모서리 거더 세트(114)에 볼트로 접합되도록 배열된다. 따라서, 조립된 열교환기(88)에서, 판 패키지(110)는 제1 단부편(90), 제2 단부편(92), 제3 단부편(94), 제4 단부편(96), 제5 단부편(98) 및 제6 단부편(100)의 각각의 내측부(116, 118, 120, 122, 124, 126) 내부에 배열된다. 보다 구체적으로, 내측부(116, 118, 120, 122, 124, 126)의 각각의 외벽면(128, 130, 132, 134, 136, 138)은 열전달판(112) 패키지(110)의 제1 표면(140), 제2 표면(142), 제3 표면(144), 제4 표면(146), 제5 표면(148) 및 제6 표면(150) 각각에 대면한다. 각각의 내측부 및 이에 따른 외벽면은 x1과 y1의 외측 치수를 갖는다. 열전달판 패키지(110)의 제1 표면(140)과 제2 표면(142)은 대향하며, 열전달판(112)의 연장면에 대해 수직하다. 마찬가지로, 제3 표면(144)과 제4 표면(146)은 대향하며 열전달판(112)의 연장면에 대해 수직하다. 제1 표면, 제2 표면, 제3 표면 및 제4 표면은 각각 x3과 y3의 외측 치수를 갖는다. 또한, 제1 표면, 제2 표면, 제3 표면 및 제4 표면은 각각 x2와 y2의 외측 치수를 갖는 중앙부와 중앙부를 둘러싸는 주연부를 가지는데, 이들 부분은 제1 표면에 대해 도 10에 145와 147로 표기되어 있다. 제5 표면(148)과 제6 표면(150)은 대향하며, 열전달판(112)의 연장면에 평행하다.

도면을 통해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 제1 단부편(90), 제2 단부편(92), 제3 단부편(94) 및 제4 단부편(96)의 내측부(116, 118, 120, 122)는 열전달판 패키지(110)의 외부로 연장된다. 즉, x1>x3>x2이고 y1>y3>y2이다.

전술한 바와 같이, 단부편은 모서리 거더에 볼트로 접합되도록 배열된다. 보다 구체적으로, 제1 프레임부(102), 제2 프레임부(104), 제3 프레임부(106) 및 제4 프레임부(108)에는 그 종방향 가장자리를 따라 리세스(152)가 각각 마련된다. 볼트는 각각의 리세스(152)를 통과하여 이에 대응하는 모서리 거더(114) 중 하나의 홀(154) 내로 더 연장되도록 배열된다.

전용접식 블록형 판형 열교환기의 일반적인 기능과 구성은 익히 공지되어 있어서 본 명세서에서는 상세히 설명하지 않는다. 특히, 본 발명과 관련이 없는 전용접식 블록형 판형 열교환기의 구성요소에 대해서는 본 명세서에서 설명하지 않는다. 대신, 그 개시내용이 본 명세서에 원용되는 유럽 특허출원 EP 2508831을 참조하기 바란다.

전술한 바와 같이, 판형 열교환기(2)의 제1 단부편(4) 및 제2 단부편(6)과, 판형 열교환기(88)의 제1 단부편(90), 제2 단부편(92), 제3 단부편(94) 및 제4 단부편(96)의 구성은 실질적으로 유사하다. 따라서, 제1 단부편(4)에 중점을 둔 이상의 설명은 제1 단부편(90), 제2 단부편(92), 제3 단부편(94) 및 제4 단부편(96)에 대해서도 유효하다. 그러나, 용접식 열교환기의 단부편은 몇몇 점에서는 개스킷식 열교환기의 단부편과 다를 수 있다. 예로서, 용접식 열교환기의 단부편은 열전달판(112)의 패키지(110)를 압축하도록 배열되지 않기 때문에, 용접식 열교환기의 단부편을 형성하기 위한 프레임 물체(40)의 내측부(42)는 평평할 수 있고 균일한 두께를 가질 수 있다.

도면에는 도시되지 않았지만, 당연히, 용접식 판형 열교환기의 단부편 중 하나 이상은 상기 바(66)와 유사한 바를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 압출될 수 있는 물체의 폭과 관련하여 제약이 존재한다. 최대 압출 폭을 초과하는 폭을 갖는 단부편을 마련할 수 있도록, 단부편의 프레임부, 즉 프레임부의 바탕이 되는 프레임 물체는 복수의 압출 모듈을 포함할 수 있다. 이런 모듈(156, 158, 160, 162)과 이런 모듈식 프레임 물체(164)가 도 11과 도 12에 도시되어 있다. 모듈은 압출 방향(D)에 평행하게 연장되는 접합부(166)를 따라 용접에 의해 나란히 연결된다. 각각의 두 모듈은 대향하는 두 개의 접합부, 즉 적어도 부분적으로 프레임 물체(164)의 내측부(168)를 통해 연장되는 접합부와 적어도 부분적으로 외측부(170)를 통해 연장되는 접합부에 의해 연결된다. 도 11에는 모듈(156, 158)의 연결면(172)이 도시되어 있다. 프레임 물체의 조립시, 각각의 모듈의 각각의 연결면(172)은 인접한 모듈의 대응하는 연결면(172)에 용접된다. 연결면은 각각의 모듈의 경계면(174)으로부터 적어도 부분적으로 돌출된다. 이로써, 모듈 사이의 치밀한 연접이 보다 용이하게 이루어진다. 이는 경계면이 완전히 평평하지 않을 수 있기 때문인데, 경계면이 완전히 평평하면 두 경계면 사이의 치밀한 연접이 실현되기 어려울 수 있다. 따라서, 모듈을 서로 용접한 후에는 각각의 두 모듈 사이에는 협소한 중앙 슬롯이 존재하게 된다.

모듈은 다양한 용접 기술에 의해 서로 용접될 수 있다. 이런 기술의 일례로는 모듈을 신속하고 견고하게 연결할 수 있는 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding)이 있다. 보다 구체적으로, 마찰 교반 용접에 의해 실현 가능한 용접 접합부는 모듈 구조의 나머지 부분만큼 강하다. 또한, 마찰 교반 용접에 의해, 둘 이상의 용접 접합부, 예컨대 (전술한) 두 모듈 사이의 대향하는 두 용접 접합부가 동시에 생성될 수 있어서 신속한 생산 속도가 가능해진다. 또한, 차후의 스테이지에서 필요에 따라 보다 짧은 길이로 절단될 수 있는 긴 프레임 물체를 생산하기 위해 긴 모듈들을 함께 용접할 수 있다. 당연히, 용접 이외의 모듈 연결 기술도 가능하다. 예컨대, 모듈은 함께 접착되거나 나사 고정될 수 있다.

다른 예로서, 모듈은 일종의 기계적 자동 잠금 수단에 의해 연결될 수 있다. 도 13은 수형 모듈(178), 암형 모듈(180) 및 외측 모듈(182)을 포함하는 모듈식 압출 프레임 물체(176)를 도시한다. 수형 모듈(178)은 돌출부(184)와 요홈(186)을 포함한다. 암형 모듈(180)은 두 개의 요홈(188, 190)을 포함한다. 외측 모듈(182)은 두 개의 돌출부(192, 194)를 포함한다. 모든 요홈과 돌출부는 압출 방향(D)을 따라 연장된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 프레임 물체(176)를 조립하기 위해 수형 모듈(178)의 돌출부(184)는 암형 모듈(180)의 요홈(188)에 수납되고, 외측 모듈(182)의 돌출부(192)는 암형 모듈(180)의 요홈(190)에 수납되고, 외측 모듈(182)의 돌출부(194)는 수형 모듈(178)의 요홈(186)에 수납된다.

당연히, 모듈식 압출 프레임 물체는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 모듈식 압출 프레임 물체는 서로 연동하는 적어도 한 쌍의 돌출부 및 요홈에 의해 연결되는 수형 모듈과 암형 모듈만을 포함할 수 있다. 모듈식 압출 프레임 물체는 두 개의 단부 모듈과, 서로 유사하거나 상이한, 이론적으로는 임의의 개수의 중간 모듈을 포함할 수도 있으며, 이들 모두는 일종의 자동 잠금 수단 및/또는 용접 및/또는 어떤 다른 연결 수단에 의해 일렬로 연결된다. 교번적 형태, 예컨대 도브테일 형태의 돌출부 및 요홈과 같은, 다른 종류의 자동 잠금 수단도 본 발명과 관련하여 가능하다.

폭 및/또는 길이가 다른 모듈들을 포함하는 모듈식 압출 프레임 물체도 가능하다. 도 14는 지지 바 및 안내 바와, 조임 볼트와, 승강, 지지 및 고정 수단과 같은 특징부를 수용하기 위해 실질적으로 유사한 두 개의 단부 모듈(198)과 폭과 길이가 보다 큰 중간 모듈(200)을 포함하는 모듈식 압출 프레임 물체(196)을 도시한다. 따라서, 프레임 물체(196)는 이로써 얻는 단부편에 특정 특징부를 통합시킬 필요가 있는 곳이 국부적으로 보다 큰 크기를 갖도록 치수 설정되는데, 이로 인해 공간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 재료 및 이에 따른 비용도 절약할 수 있다.

따라서, 전술한 본 발명의 판형 열교환기의 심부는 압출된 비중실형 프레임부이다. 압출에 의해, 효과적인 하중 분배 효과를 제공한다는 점에서 내변형성을 갖는 비교적 복잡한 구성의 프레임부를 제조하는 것이 가능하다. 그럼에도 여전히 프레임부는 매우 재료 효율적이어서 경제적 관점에서 유익하다. 또한, 프레임부가 공동을 포함하고 있고 알루미늄과 같은 비교적 저밀도의 재료로 제조될 수 있기 때문에 프레임부는 비교적 가볍다. 프레임부용으로 알루미늄을 사용하는 것의 한 가지 장점은 종래의 탄소강 단부판과 달리 내성을 부여하기 위해 페인팅이 필요하지 않다는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 단지 예로서 간주해야 한다. 기술분야의 당업자라면 검토한 실시예가 본 발명의 개념에서 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변형되고 조합될 수 있다는 것을 알 것이다.

예로서, 프레임부는 강 또는 폴리머와 같은 적절한 압출 가능 재료로 제조될 수 있다.

다른 예로서, 본 발명은 반용접식 판형 열교환기나 영구 접합형 열전달판을 갖는 모든 유형의 판형 열교환기와 같은, 임의의 유형의 판형 열교환기와 관련하여 사용될 수 있다.

위에서 명시하고 도면에 도시한 단부판의 구성은 단지 예시이다. 따라서, 프레임부는 임의의 개수 및 임의의 구성의 공동과 격벽을 포함할 수 있다. 격벽은 반드시 일직선형일 필요 없이 각지거나 만곡될 수 있으며, 심지어는 예컨대 프레임부 내부에 격자형 구조를 형성하도록 서로 연결될 수도 있다. 또한, 격벽은 일정치 않은 두께를 가질 수 있으며, 일 격벽의 구성은 타 격벽의 구성과 다를 수 있다.

또한, 프레임부의 외측부와 내측부는 장측면이 서로 분리될 수 있다. 또한, 프레임부의 외측부의 외벽면은 평활하지 않고 내벽면처럼 모날 수 있다. 또한 하나 이상의 격벽은 프레임부의 내측부와 외측부의 내측 및 외측 접촉 영역 각각에 접합될 수 있다.

또한, 전술한 것과 다른 구성을 갖는 바가 사용될 수 있다. 예컨대, L자 형상 단면을 갖는 바 대신에 직사각형 또는 U자 형상 단면을 갖는 바가 사용될 수 있다. 당연히, 바의 구성에 의해 바의 기능이 결정된다. 또한, 두 개 이상의 바가 하나의 동일한 공동 내부에 연장될 수 있다. 또한, 바는 공동 전체를 따라 연장되지 않아도 된다. 마지막으로, 바는 외측 공동 이외의 공동에 배열될 수 있다.

전술한 바와 같이, 프레임부의 제2 측면 또는 단측면은 케이스에 의해 폐쇄될 수 있고, 바는 무엇보다도 프레임부를 지지 및 고정하기 위해 프레임부를 통해 프레임부의 하부 단측면 너머로 연장될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 본 발명의 프레임부에는 도 15에 참조번호 202로 도시된 폴리머 지지체가 마련될 수 있다. 지지체(202)는 프레임 물체의 단측면(86)으로부터 프레임 물체(40)의 공동(52)(도 4 및 도 5 참조)내로 삽입되어 해당 공동을 한정하는 내벽과 맞물리도록 배열되는 다수의 돌출부(204)를 포함한다. 지지체의 기부(206)는 프레임 물체 또는 프레임부의 외부로 연장되도록 배열되며, 지면과의 접촉에 적합화된 받침대(208)를 포함한다. 도 15를 통해 명확히 알 수 있는 바와 같이, 지지체(202)는 부분적으로 중공형인 구조를 가질 수 있고 프레임웍(210)과 공동(212)을 포함하는데, 이로 인해 지지체는 강도를 여전히 유지하면서도 경량화되고 재료 효율적이 된다. 지지체(202)가 마련된 프레임부의 경우에는, 하부 단측면을 폐쇄하기 위한 케이스가 필요하지 않을 수 있다. 또한, 바는, 존재할 경우, 프레임부를 지지하기 위해 하부 단측면 너머로 연장되지 않아도 된다. 이는 지지체가 하부 단측면을 폐쇄하고 프레임부를 지지하도록 배열되기 때문이다.

당연히, 지지체(202)는 폴리머 재료 이외의 재료로 이루어질 수 있다.

상기 프레임부의 내측부는 실질적으로 평평한 내벽면과 약간 볼록한 외벽면을 가진다. 따라서, 내측부의 두께는 일정치 않다. 물론, 프레임부의 내측부를 달리 구성하는 것도 가능하다. 예로서, 프레임부 내측부의 내벽면과 외벽면은 모두 약간 볼록할 수 있다. 대안으로서, 전술한 바와 같이, 프레임부 내측부의 내벽면과 외벽면은 모두 실질적으로 평평할 수 있다. 두 경우 모두, 내측부는 일정한 두께를 가질 수 있다.

전술한 판형 열교환기에서는, 볼트와 너트가 서로 연동하고 프레임부의 리세스와 연동하여 단부편을 서로를 향해 가압하기 위해 배열된다. 당연히, 다른 수단이 단부편을 서로를 향해 가압하기 위해 사용될 수 있다.

바가 두 단부편 모두에 대한 지지 및 고정 해법을 제공하기 때문에, 전술한 지지 로드는 몇몇 판형 열교환기 유형과 관련하여서는 불필요할 수 있다.

바의 L자 형상은 너트에 대한 록킹 해법을 제공한다. 당연히, 이 대신에 바는 볼트 헤드에 대한 록킹 해법을 제공할 수도 있다. 이에 따르면, 단부편은 볼트 대신에 너트를 회전시킴으로써 서로를 향해 가압될 것이다. 또한, 다른 록킹 해법도 가능하다. 예로서, 너트나 볼트 헤드가 예컨대 용접에 의해 바에 영구적으로 부착될 수 있다.

본 발명과 관련이 없는 세부사항에 대한 설명을 생략하였으며, 도면은 단지 개략적인 것으로 일정 비례로 작성되지 않았다. 도면들 중 몇몇은 다른 도면들보다 단순화된 것이다. 따라서, 몇몇 구성요소는 어떤 도면에는 도시되고 다른 도면에서는 생략될 수 있다.

Claims (19)

1. 내측부(42, 14, 116), 외측부(44) 및 내측부와 외측부 사이에 배열되는 중간부(46)를 갖는 프레임부(8, 102)를 포함하고, 내측부의 외벽면(48, 15, 128)은 판형 열교환기에 포함되는 열전달판(13, 112)의 패키지(12, 110)의 제1 표면(17, 140)에 대면하도록 배열되고, 상기 제1 표면은 중앙부(23, 145)와 중앙부를 둘러싸는 주연부(25, 147)를 갖는 판형 열교환기(2, 88)용 단부편(4, 90)으로서,
   프레임부는 압출되며, 프레임부의 중간부는 프레임부의 축(C)에 평행한 프레임부의 압출 방향(D)으로 연장되는 제1 개수의 공동(52)을 포함하며, 내측부의 외벽면의 외측 치수(x1, y1)는 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수(x2, y2)만큼 큰 것을 특징으로 하는 단부편(4, 90).
2. 제1항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 중간부(46)는 프레임부의 내측부와 외측부 사이에 연장되는 제2 개수의 격벽(54)을 포함하고, 외측부(44)의 내벽면(58)은 제3 개수의 외측 연결 영역(62)를 포함하고, 내측부(42, 14, 116)의 내벽면(50)은 제4 개수의 내측 연결 영역(60)을 포함하며, 각각의 격벽은 외측 연결 영역 중 하나를 따라 외측부와 접합되고 내측 연결 영역 중 하나를 따라 내측부와 접합되는 단부편(4, 90).
3. 제2항에 있어서, 외측부(44)의 내벽면(58)은 인접한 두 외측 연결 영역(62) 사이에서 실질적으로 평평한 단부편(4, 90).
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 외측부(44)의 외벽면(56)과 내측부(42)의 외벽면(48, 15, 128) 사이의 거리가 프레임부의 중앙 구간(64)의 외곽보다 중앙 구간에서 길며, 상기 중앙 구간은 프레임부의 상기 축(C)을 따라 연장되는 단부편(4, 90).
5. 제4항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 외측부(44)의 외벽면(56)은 프레임부의 중간부(46)에서 볼 때 외향으로 아치형으로 만곡되는 단부편(4, 90).
6. 제4항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 내측부(42)의 외벽면(48, 15, 128)은 프레임부의 중간부(46)에서 볼 때 외향으로 아치형으로 만곡되는 단부편(4, 90).
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 외측부(44)의 두께(t₂)가 프레임부의 내측부(42, 14, 116)의 두께(t₁)보다 작은 단부편(4, 90).
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 외측부(44)와 내측부(42, 14, 116)는 각각, 상기 축(C)에 평행한, 대향하는 두 개의 제1 측면(32, 34)을 가지며, 이때 외측부와 내측부는 상기 제1 측면을 따라 서로 연결되는 단부편(4, 90).
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임부(8, 102)의 중간부(46) 내부에 연장되는 제6 개수의 바(66)를 추가로 포함하는 단부편(4, 90).
10. 제9항에 있어서, 각각의 바(66)는 프레임부(8, 102) 내부에 각각의 공동(52)을 따라 연장되는 단부편(4, 90).
11. 제9항에 있어서, 적어도 하나의 바(66)는 프레임부(8, 102) 외부로 연장되고 프레임부의 대향하는 두 제2 측면(82, 86) 중 하나로부터 돌출되는 단부편(4, 90).
12. 제9항에 있어서, 프레임부(8, 102)는 프레임부의 외측부(44)와 내측부(42, 14, 116)를 통해 연장되는 적어도 하나의 리세스(30, 152)를 포함하며, 적어도 하나의 바(66)는 프레임부와 상기 적어도 하나의 바 사이의 연동을 용이하게 하도록 프레임부의 상기 적어도 하나의 리세스와 일치하는 적어도 하나의 홀(72, 74, 76, 78)을 포함하는 단부편(4, 90).
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내측부(42, 14)의 외벽면(48, 15)은 판형 열교환기(2)의 열전달판(13)의 연장면에 평행하게 배열된 단부편(4).
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내측부(42, 116)의 외벽면(48, 128)은 판형 열교환기(88)의 열전달판(112)의 연장면에 수직하게 배열된 단부편(90).
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프레임부는 압출 방향(D)을 따라 연결되는 복수의 압출 모듈(156, 158, 160, 162, 178, 180, 182)을 포함하는 단부편(4, 90).
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 단부편(4, 90)과 열전달판(13, 112)의 패키지(12, 110)를 포함하며, 단부편의 프레임부(8, 102)의 내측부(42, 14, 116)의 외벽면(48, 15, 128)은 열전달판 패키지의 제1 표면(17, 140)에 대면하며, 상기 제1 표면은 중앙부(23, 145)와 중앙부를 둘러싸는 주연부(25, 147)를 가지며, 내측부의 외벽면의 외측 치수(x1, y1)는 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수(x2, y2)만큼 큰 판형 열교환기(2, 88).
17. 제16항에 있어서, 프레임부(8)의 내측부(42, 14)의 외벽면(48, 15)은 열전달판(13)의 연장면에 평행하게 배열되는 판형 열교환기(2).
18. 제16항에 있어서, 프레임부(102)의 내측부(42, 116)의 외벽면(48, 128)은 열전달판(112)의 연장면에 대해 수직하게 배열되는 판형 열교환기(88).
19. 내측부(42, 14, 116), 외측부(44) 및 내측부와 외측부 사이에 배열되는 중간부(46)를 갖는 프레임부(8, 102)를 포함하고, 내측부의 외벽면(48, 15, 128)은 판형 열교환기에 포함되는 열전달판(13, 112)의 패키지(12, 110)의 제1 표면(17, 140)에 대면하도록 배열되고, 상기 제1 표면은 중앙부(23, 145)와, 중앙부를 둘러싸는 주연부(25, 147)를 갖는 판형 열교환기(2, 88)용 단부편(4, 90)의 제조 방법으로서,
    프레임부의 중간부에 포함되고 프레임부의 축(C)에 평행한 프레임부의 압출 방향(D)으로 연장되는 다수의 공동(52)을 갖고 내측부의 외벽면의 외측 치수(x1, y1)가 적어도 열전달판 패키지의 제1 표면의 중앙부의 외측 치수(x2, y2)만큼 큰 프레임부를 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.

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