KR101644812B1 - 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기에 관한 것으로, 서로 다른 열매체가 열교환되며 각각 유동하는 제1 유로 및 제2 유로가 반복적으로 형성되도록 복수개가 배치되는 플레이트, 상기 플레이트의 사이에 구비되며, 상기 플레이트가 서로 이격되어 배치되도록 상기 플레이트를 지지하는 보강부 및 상기 플레이트 및 상기 보강부의 사이에 구비되며, 일부가 절단된 형태로 형성되는 단절플레이트를 포함한다.

Description

단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기{PLATE TYPE HEAT EXCHANGER WITH CUTTED PLATE}

본 발명은 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환되는 열매체의 온도 차에 의한 변형 스트레스를 감소시킬 수 있는 판형 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 서로 다른 유체의 열을 교환하여 유체의 온도 및 상을 변화시키기 위한 장치로, 오늘날 발전 및 냉난방 등의 각종 기술분야에서 널리 사용되고 있다.

특히, 그 중에서도 판형 열교환기 방식은 열교환 효율이 우수하고, 열교환기의 부피 및 중량을 줄일 수 있어, 관련 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

판형 열교환기의 경우, 내부의 유로를 따라 유동하는 두 열매체가 내부의 플레이트를 통해 서로 열교환하는 구조로, 각 플레이트의 양면은 서로 다른 온도의 열매체와 접촉하게 된다.

이때, 판형 열교환기의 내부로 열매체를 공급 및 배출하는 유입구 및 배출구 인근의 부위에서 서로 가장 큰 온도 차를 갖게 되며, 이는 두 열매체의 온도 차로 인한 판형 열교환기의 열변형이 일어날 수 있는 조건이 된다.

기존의 열교환기는 복수개의 플레이트 및 각 플레이트의 간격을 고정하고 지지하며 결합하는 지지수단의 결합이 견고하게 이루어져, 열매체의 온도 차에 의한 열변형 스트레스가 판형 열교환기의 각 구성에 그대로 전해지게 되어 판형 열교환기의 파손이 발생하는 문제점이 있다.

한편, 판형 열교환기의 내부를 유동하는 열매체는 유로를 따라 유동하며 열교환을 하게 되는데, 이때 열매체의 유동에 와류가 발생하는 경우 열매체의 열교환 효율이 증가된다.

따라서, 열매체의 유동에 와류를 발생시키기 위해 플레이트를 다양한 형태로 가공하여 사용하고 있으나, 이는 판형 열교환기의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 증가시키는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열교환되는 열매체의 온도 차에 의한 변형 스트레스를 감소시킬 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기는 서로 다른 열매체가 열교환되며 각각 유동하는 제1 유로 및 제2 유로가 반복적으로 형성되도록 복수개가 배치되는 플레이트, 상기 플레이트의 사이에 구비되며, 상기 플레이트가 서로 이격되어 배치되도록 상기 플레이트를 지지하는 보강부 및 상기 플레이트 및 상기 보강부의 사이에 구비되며, 일부가 절단된 형태로 형성되는 단절플레이트를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 단절플레이트는 상기 제1 유로와 상기 제2 유로로 상기 열매체가 공급 및 배출되는 인입부 및 배출부와 인접한 부위가 절단된 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 단절플레이트는 필러로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 보강부는 상기 플레이트가 이격되는 간격과 대응되는 높이의 주름이 형성된 플레이트 형태로 형성될 수 있다.

이때, 상기 보강부는 복수개의 관통홀이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기는 서로 다른 열매체가 열교환되며 각각 유동하는 제1 유로 및 제2 유로가 반복적으로 형성되도록 복수개가 배치되는 플레이트 및 상기 플레이트의 사이에 구비되며, 상기 플레이트가 서로 이격되어 배치되도록 상기 플레이트를 지지하고, 일부가 절단된 형태로 형성되는 보강단절플레이트를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 보강단절플레이트는 상기 제1 유로와 상기 제2 유로로 상기 열매체가 공급 및 배출되는 인입부 및 배출부와 인접한 부위가 절단된 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 보강단절플레이트는 상기 플레이트가 이격되는 간격과 대응되는 높이의 주름이 형성된 플레이트 형태로 형성될 수 있다.

이때, 상기 보강단절플레이트는 복수개의 관통홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 열교환되는 열매체의 온도 차에 의한 판형 열교환기의 열변형 스트레스를 감소시킬 수 있다.

둘째, 유동하는 열매체에 와류가 형성되어 열매체의 열교환 효율을 상승시킬 수 있다.

이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제1 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제2 실시예의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제2 실시예의 변형예를 나타내는 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.

<제1 실시예>

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 도 1은 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제1 실시예를 나타내는 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제1 실시예는 플레이트(100), 보강부(200) 및 단절플레이트(300)를 포함할 수 있다.

플레이트(100)는 본 발명에 따른 판형 열교환기에서 서로 다른 열매체가 열교환되며 각각 유동하는 제1 유로 및 제2 유로가 반복적으로 형성되도록 복수개가 배치되는 구성으로, 열전달율이 높은 소재로 형성되는 것이 유리할 수 있다.

보다 구체적으로, 플레이트(100)는 판형 열교환기에서 반복적으로 형성되는 제1 유로 및 제2 유로의 공간을 구획하며, 제1 유로 및 제2 유로에서 각각 유동하는 서로 다른 열매체의 열 에너지를 통과시켜 두 열매체가 서로 열교환할 수 있게 형성될 수 있다.

이러한 플레이트(100)의 구성은 판형 열교환기에서 반복적으로 형성되는 제1 유로 및 제2 유로의 공간을 구획하도록 복수개가 배치되며, 열전달율이 높아 두 열매체의 열교환기 가능하도록 구비된다면, 그 소재 및 형상은 제한되지 않고 다양할 수 있다.

한편, 보강부(200)는 전술한 복수개의 플레이트(100) 사이에 구비되며, 플레이트(100)가 서로 이격되어 배치되도록 플레이트(100)를 지지하는 구성으로, 소정의 두께를 가지면서 열매체의 유동이 가능하도록 형성될 수 있다.

본 실시예에서 보강부(200)는 전술한 복수개의 플레이트(100)가 이격되어 배치되는 각 플레이트(100) 간의 간격과 대응되는 높이의 주름이 형성된 주름판의 형태로 형성될 수 있다.

이때, 보강부(200)에 형성된 주름 형태가 열매체의 유동을 가로막지 않도록, 보강부(200)의 주름 중 같은 높이가 유지되는 방향이 열매체의 유동방향(F)과 같도록 보강부(200)가 배치되는 것이 유리할 수 있다.

이러한 보강부(200)의 구성은 본 실시예에 제한되지 않으며, 플레이트(100) 간의 간격을 유지하며 복수개의 플레이트(100)를 지지하고 열매체의 유동이 가능하도록 마련된다면 그 소재 및 형상은 제한되지 않고 다양할 수 있다.

한편, 단절플레이트(300)는 전술한 플레이트(100) 및 보강부(200)의 사이에 구비되는 구성으로, 전술한 플레이트(100)와 대응되는 크기의 플레이트가 일부 절단된 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예에서 단절플레이트(300)는, 플레이트(100) 및 보강부(200)와 결합할 때, 전술한 복수개의 플레이트(100)가 형성하는 제1 유로 및 제2 유로로 열매체가 공급 및 배출되는 인입부 및 배출부와 인접한 부위가 절단된 형태로 형성될 수 있다.

이러한 구성은, 플레이트(100) 사이에 형성되는 유로의 형태를 불규칙한 형태로 형성하게 되며, 따라서 열매체가 플레이트(100) 사이에 형성된 유로를 유동하는 과정에서 와류를 일으키게 되어 열매체의 열교환 효율이 상승되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 단절플레이트(300)는 플레이트(100) 및 보강부(200)를 결합하기 위한 필러로 형성될 수도 있다.

예를 들어, 알루미늄으로 형성된 플레이트(100) 및 보강부(200)의 구조를 결합시키기 위하여 구리로 형성된 필러를 이용하여 플레이트(100) 및 보강부(200)를 결합시킬 때, 구리로 형성된 필러의 일부를 절단된 형태로 배치하여 플레이트(100) 및 보강부(200)를 결합시킬 수 있다.

이때, 필러는 전술한 단절플레이트(300)와 같이 열매체의 인입부 및 배출부와 인접한 부위가 절단되도록 형성되는 것이 유리할 수 있다.

이러한 단절플레이트(300)의 구성은 본 실시예에 제한되지 않으며, 플레이트(100) 및 보강부(200)의 사이에 구비되어 상호 결합되며, 일부가 단절된 형태로 형성된다면 그 소재 및 형상은 제한되지 않고 다양할 수 있다.

전술한 구성을 포함하는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제1 실시예는, 두 열매체의 온도 차가 가장 높은 각 유로의 열매체 인입부 및 배출부와 인접한 부위의 유로가 불규칙적으로 형성될 수 있어, 열매체의 열교환 효율을 보다 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 열매체의 유동에 와류를 형성하기 위하여 별도로 플레이트(100)를 가공할 필요가 없으며, 단절플레이트(300)에 대한 단순 절단 가공만이 소요되므로, 본 발명에 따른 판형 열교환기의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 각 유로의 열매체 온도 차가 가장 높은 부위에서 본 발명에 따른 판형 열교환기를 구성하는 구조의 결합이 상대적으로 약하게 형성되어, 각 구성의 열변형을 다소나마 허용할 수 있다.

따라서, 각 구조에 가해지는 열변형 스트레스를 줄여 본 발명에 따른 판형 열교환기의 파손을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 변형예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 도 3은 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 변형예는, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 플레이트(100), 보강부(200) 및 단절플레이트(300)를 포함할 수 있다.

여기서, 플레이트(100) 및 단절플레이트(300)는 전술한 제1 실시예와 동일한 구성이며, 보강부(200)의 구성도 전술한 보강부(200)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 변형예에서 보강부(200)는 복수개의 관통홀(210)이 형성될 수 있다.

이러한 관통홀(210)의 구성은 열매체가 보강부(200)를 통과할 수 있게 되어, 열매체가 보다 자유롭게 플레이트(100) 사이의 유로를 따라 유동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 열매체가 플레이트(100) 사이의 유로를 따라 유동하는 과정에서, 각 관통홀(210)에 의해 유로의 형태가 더욱 불규칙한 형태로 형성될 수 있다.

따라서, 열매체의 유동에는 보다 복합적인 와류가 발생하게 되어 열매체의 열교환 효율이 보다 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

<제2 실시예>

이어서, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제2 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

여기서, 도 4는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제2 실시예의 분해사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제2 실시예는 플레이트(400) 및 보강단절플레이트(500)를 포함할 수 있다.

여기서, 플레이트(400)는 전술한 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제1 실시예의 플레이트(100) 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 보강단절플레이트(500)는 전술한 복수개의 플레이트(400) 사이에 구비되며, 플레이트(400)가 서로 이격되어 배치되도록 플레이트(400)를 지지하고, 일부가 절단된 형태로 형성되는 구성으로, 소정의 두께를 가지면서 열매체의 유동이 가능하도록 형성될 수 있다.

본 실시예에서 보강단절플레이트(500)는 전술한 복수개의 플레이트(400)가 이격되어 배치되는 각 플레이트(400) 간의 간격과 대응되는 높이의 주름이 형성된 주름판의 형태로 형성될 수 있다.

이때, 보강단절플레이트(500)에 형성된 주름 형태가 열매체의 유동을 가로막지 않도록, 보강단절플레이트(500)의 주름 중 같은 높이가 유지되는 방향이 열매체의 유동방향(F)과 같도록 보강단절플레이트(500)가 배치되는 것이 유리할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 보강단절플레이트(500)는 복수개의 플레이트(400)가 형성하는 제1 유로 및 제2 유로로 열매체가 공급 및 배출되는 인입부 및 배출부와 인접한 부위가 절단된 형태로 형성될 수 있다.

이러한 구성은, 플레이트(400) 사이에 형성되는 유로의 형태를 불규칙한 형태로 형성하게 되며, 따라서 열매체가 플레이트(400) 사이에 형성된 유로를 유동하는 과정에서 와류를 일으키게 되어 열매체의 열교환 효율이 상승되는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 보강단절플레이트(500)는 전술한 제1 실시예의 보강부(200) 및 단절플레이트(300) 구성의 특징을 합친 구성으로 형성될 수 있다.

이러한 보강단절플레이트(500)의 구성은 본 실시예에 제한되지 않으며, 플레이트(400) 간의 간격을 유지하며 복수개의 플레이트(400)를 지지하고, 열매체의 유동이 가능하며, 일부가 단절된 형태로 마련된다면 그 소재 및 형상은 제한되지 않고 다양할 수 있다.

전술한 구성을 포함하는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제2 실시예는, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 두 열매체의 온도 차가 가장 높은 각 유로의 열매체 인입부 및 배출부와 인접한 부위의 유로가 불규칙적으로 형성될 수 있어, 열매체의 열교환 효율을 보다 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 열매체의 유동에 와류를 형성하기 위하여 별도로 플레이트(100)를 가공할 필요가 없으며, 보강단절플레이트(500)에 대한 단순 절단 가공만이 소요되므로, 본 발명에 따른 판형 열교환기의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 각 유로의 열매체 온도 차가 가장 높은 부위에서 본 발명에 따른 판형 열교환기를 구성하는 구조의 결합이 상대적으로 약하게 형성되어, 각 구성의 열변형을 다소나마 허용할 수 있다.

따라서, 각 구조에 가해지는 열변형 스트레스를 줄여 본 발명에 따른 판형 열교환기의 파손을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 전술한 제1 실시예에 비해 상대적으로 적은 구성을 이용하므로 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제2 실시예의 변형예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 도 5는 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제2 실시예의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단절플레이트를 포함하는 판형 열교환기 제2 실시예의 변형예는, 전술한 제2 실시예와 마찬가지로 플레이트(400) 및 보강단절플레이트(500)를 포함할 수 있다.

여기서, 플레이트(400)는 전술한 제2 실시예와 동일한 구성이며, 보강단절플레이트(500)의 구성도 전술한 보강단절플레이트(500)의 구성과 기본적으로 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 변형예에서 보강단절플레이트(500)는 복수개의 관통홀(510)이 형성될 수 있다.

이러한 관통홀(510)의 구성은, 전술한 제1 실시예의 변형예와 같이, 열매체가 보강단절플레이트(500)를 통과할 수 있게 되어, 열매체가 보다 자유롭게 플레이트(400) 사이의 유로를 따라 유동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 열매체가 플레이트(400) 사이의 유로를 따라 유동하는 과정에서, 각 관통홀(510)에 의해 유로의 형태가 더욱 불규칙한 형태로 형성될 수 있다.

따라서, 열매체의 유동에는 보다 복합적인 와류가 발생하게 되어 열매체의 열교환 효율이 보다 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이상 설명한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 플레이트
200 : 보강부
210 : 관통홀
300 : 단절플레이트
400 : 플레이트
500 : 보강단절플레이트
510 : 관통홀

Claims (9)

1. 서로 다른 열매체가 열교환되며 각각 유동하는 제1 유로 및 제2 유로가 반복적으로 형성되도록 복수개가 배치되는 플레이트;
   상기 플레이트의 사이에 구비되며, 상기 플레이트가 서로 이격되어 배치되도록 상기 플레이트를 지지하는 보강부; 및
   상기 플레이트 및 상기 보강부 사이에 구비되며, 일부가 절단된 형태로 형성되고, 상기 플레이트 및 상기 보강부를 블레이즈 접합하는 필러로 형성되는 단절플레이트;
   를 포함하여,
   상기 단절플레이트가 단절된 부위에서 상기 플레이트 및 상기 보강부가 서로 접합되지 않는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단절플레이트는,
   상기 제1 유로와 상기 제2 유로로 상기 열매체가 공급 및 배출되는 인입부 및 배출부와 인접한 부위가 절단된 형태로 형성되는 판형 열교환기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 보강부는,
   상기 플레이트가 이격되는 간격과 대응되는 높이의 주름이 형성된 플레이트 형태로 형성되는 판형 열교환기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보강부는,
   복수개의 관통홀이 형성되는 판형 열교환기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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