KR101672573B1 - 평판 유형 열 교환기 및 열 교환기 평판을 제작하는 방법 - Google Patents

평판 유형 열 교환기 및 열 교환기 평판을 제작하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 2 평판 가장자리들(222)을 따라 위치된 제 2 표면 부분들(212) 및 제 1 접촉 영역들(214)을 포함하고 제 1 평판 가장자리들(220)을 따라 위치된 제 1 표면 부분들(210)을 구비하는 열 교환기 평판(106)에 관련된다. 제 1 표면 부분들(210)은 제 1 부분적인 유체 채널(230)을 잘 구부러지는 제 1 측면으로 구부러지고, 제 2 표면 부분들(212)은 제 2 부분적인 유체 채널(232)을 잘 구부러지는 제 2 측면으로 구부러진다. 제 1 접촉 영역들(214)은 평면(S)을 정의한다. 열 교환기 평판(106)은 제 1 모서리 가장자리 부분들(226) 및 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)을 포함하는 모서리 가장자리 부분들(224)을 구비한다.
적어도 두 개의 모서리 표면 부분들(224)은 제 1 부분적인 유체 채널(230)에 대해 내부로 구부러지며, 그것들의 제 1 모서리 가장자리 부분들(226)이 평면(S) 안에 있고, 그것들의 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)은 평면(S)에 수직 한다.

Description

평판 유형 열 교환기 및 열 교환기 평판을 제작하는 방법{PLATE TYPE HEAT EXCHANGER AND METHOD OF MANUFACTURING HEAT EXCHANGER PLATE}
본 발명은 열 교환기 평판, 열 교환기 쉘(shell) 및 열 교환기 어셈블리에 관련된다. 게다가, 본 발명은 열 교환기 평판을 제작하는 방법에 관련된다.
종래의 평판 유형 열 교환기는, 공간적으로 분리된 방식으로 흐르도록 허용하는 다른 온도로 유체 흐름들 사이에서, 다수의 열 교환기 평판들로 일반적으로 구성된다. 이것은 유체들 사이에 교환된 열을 수단으로 열 에너지의 회수를 가능하게 한다.
유럽 특허 문서 EP 1,842,616호로부터, 평판 유형 열 교환기를 제작하기 위한 방법은 알려져 있다. 열 교환기는 직사각형의 평판 부재들로 형성된 다수의 쌓아 올려진 열 교환기 평판들을 포함한다. 각각의 열 교환기 평판은 평판 주변에 형성된 플랜지(flange)들을 구비한다. 플랜지들은 평판의 한 측면을 향해 구부러진 평판의 두 개의 서로 마주보는 가장자리들 상에 편평한 부분들 및, 평판의 다른 측면을 향해 구부러진, 평판의 남아 있는 서로 마주보는 가장자리들에 볼록한 부분들을 포함한다. 두 개의 열 교환기 평판들은 거꾸로 위치된 하나의 평판과 서로 마주보도록 연결된다. 변형 방식에서, 인접한 평판들의 편평한 부분들 또는 볼록한 부분들은 접촉 평면들을 구성한다. 이런 식으로, 개구를 구비하는 갭(gap) 부분들은 평판들 사이에 형성되며, 이 갭 부분들을 통해 흐르는 동안 열을 교환하도록 유체를 허용한다. EP 1,842,616호에 결합된 열 교환기 평판들을 위해, 제 1 갭 부분 또는 유체 채널이 육각형의 유체 채널 구멍들 또는 제 1 개구들을 구비하여 형성된다는 것을 알 수 있다. 육각형의 유체 채널 구멍들을 구비하는 유사한 열 교환기 구성은 특허 US 2004/0080060호에 설명된다.
알려진 열 교환기들의 불편한 점은 그러한 열 교환기의 불규칙하게 형성의 유체 채널들의 모서리들이 유체 채널들의 측면 모서리들 안에 흐르는 유체에 바람직하지 않은 장애물들을 안내하여, 흐름에 증가된 저항력 및 난류의 공급원을 나타낸다는 것이다. 게다가, 모서리 기하학은 복잡하고, 추가적인 밀폐 물품들을 요구하여, 제작하기에 많은 비용이 든다.
열 교환기의 평판을 제공하는 것이 목적이며, 한 쌍의 이 평판들은 개선된 연결성 및 감소된 난류 특성들을 구비하는 유체 채널 구멍을 구비하는 열 교환기 쉘 안으로 결합 가능하다.
일 태양에 따라, 열 교환기 평판이 제공되며, 한 쌍의 대항하는 제 1 평판 가장자리들 및 한 쌍의 대항하는 제 2 평판 가장자리들을 구비하는 사변의 평판으로 형성되고, 제 1 평판 가장자리의 제 1 중앙 가장자리 부분을 각각 따르는 제 1 표면 부분들을 구비하고, 각각의 제 1 표면 부분은 제 1 접촉 영역을 포함하며, 제 2 평판 가장자리의 제 2 중앙 가장자리 부분을 각각 따르는 제 2 표면 부분들을 구비하고, 각각의 제 2 표면 부분은 제 2 접촉 영역을 포함하며, 제 1 표면 부분들은 사변의 평판의 제 1 측면으로 구부러져 제 1 부분적인 유체 채널을 생기게 하고, 제 2 표면 부분들은 사변의 평판의 제 2 측면으로 구부러져 제 2 부분적인 유체 채널을 생기게 하며, 제 1 접촉 영역들은 평면을 정의하는 동일 평면상에 있으며, 열 교환기 평판은 제 1 모서리 가장자리 부분 및 제 2 모서리 가장자리 부분을 포함하는 모서리 표면 부분들을 포함하고, 적어도 두 개의 모서리 표면 부분들은 제 1 부분적인 유체 채널에 대해 내부로 구부러져 개별적인 제 1 모서리 가장자리 부분들이 평면 안에 있고, 동시에 개별적인 제 2 모서리 가장자리 부분들이 평면에 실질적으로 수직 한다.
본 발명의 다른 태양에 따라 및 추가하여, 열 교환기 평판을 제작하는 방법이 제공된다.
개별적인 제 2 모서리 가장자리 부분들의 “실질적으로 수직” 특성은 제 2 모서리 가장자리 부분이 동일 평면의 제 1 접촉 영역들에 의해 정의되는 평면에 대해 실질적으로 90°의 각도에 지향된다는 것을 가리킨다.
유리하게, 서로 마주보는 평판들 및 거꾸로 된 하나의 평판을 구비하여, 열 교환기 쉘 안으로 접힌 모서리 표면 부분들을 구비하는 두 개의 열 교환기 평판들의 연결에 의해, 제 1 유체 채널은 규칙적인 사변 또는 직사각형으로 제 1 유체 채널 구멍들을 구비하여 형성된다. 쌓아 올린 열 교환기 쉘들은 제 1 및 제 2 유체 채널들과 함께 열 교환기 어셈블리를 산출하며, 제 1 유체 채널 구멍들은 규칙적으로 형성되어, 유체 공급 및 방출 채널들에 쉽게 맞춰질 수 있고 방해받지 않는 공급된 유체 흐름을 위한 입구를 나타낸다.
일 실시예에 따라, 열 교환기 평판은 직사각형의 평판으로 형성되고, 제 1 부분적인 유체 채널에 실질적으로 수직인 제 2 부분적인 유체 채널을 구비한다.
열 교환기 평판, 쉘 및 어셈블리는 매우 대칭적이고 따라서 제작하기에 쉽다.
다른 실시예에 따라, 적어도 하나의 제 1 표면 부분들은 대응하는 제 1 중앙 가장자리 부분 가까이에 제 1 플랜지를 포함한다. 제 1 플랜지는 제 1 접촉 영역을 포함한다.
추가의 실시예에 따라, 적어도 하나의 제 2 표면 부분은 대응하는 제 2 중앙 가장자리 부분 가까이에 제 2 플랜지를 포함한다. 제 2 플랜지는 제 2 접촉 영역을 포함한다.
제 1 및 제 2 플랜지의 제 1 및 제 2 접촉 영역들은 인접한 열 교환기 평판들에 연결하기 위해 더 실질적인 접촉 표면들이 존재한다.
추가의 실시예에 따라, 제 1 플랜지의 제 1 플랜지 부분은 평면(S)에 대해 구부러진다.
들어가는 플랜지 부분들의 제공은, 예를 들어 브레이징(brazing) 또는 용접에 의해 열 교환기 평판들을 밀폐 및/또는 연결을 위한 접근하기 쉬운 영역을 나타내는, 플랜지 부분들을 따라 위치된 열 교환기 평판들의 접촉하는 제 1 표면들 사이에 균열을 야기한다.
추가의 실시예에서, 제 1 및 제 2 부분적인 유체 채널들 중의 적어도 하나의 단면은 제 1 및 제 2 부분적인 유체 채널들의 적어도 하나를 따라 변한다.
길이를 따라 채널들의 단면들이 변하는 것에 의해, 채널들을 통해 흐르는 열 교환하는 유체들 사이에 열 전달 효율성을 개선하도록 열 교환기 내부에 온도 분포를 조절하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가의 태양들에 따라, 평판 유형 열 교환기 쉘 및 평판 유형 열 교환기 어셈블리가 제공된다. 열 교환기 쉘은 위에 기술된 대로 한 쌍의 열 교환기 평판들을 포함하며, 열 교환기 평판들은 제 1 접촉 영역들을 따라 연결되며, 개별적인 열 교환기 평판들의 제 1 부분적인 유체 채널들은 제 1 유체 채널을 형성한다. 제공된 평판 유형 열 교환기 어셈블리는 위에 기술된 대로 다수의 열 교환기 쉘들을 포함하며, 열 교환기 쉘들은 제 2 접촉 영역들을 따라 연결되며, 제 1 열 교환기 쉘의 제 2 부분적인 유체 채널들 중의 하나가 제 2 유체 채널 안으로 제 2 열 교환기 쉘의 제 2 부분적인 유체 채널들 중의 하나와 결합한다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
실시예들은 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 가리키는 첨부하는 다음의 개략도들을 참조하여, 오직 예시 방식으로, 이제 설명될 것이다.
도 1은 열 교환기 어셈블리의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2a는 일 실시예에 따라 열 교환기 평판을 형성하는 데 사용되는 직사각형 평판의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2b는 구부러진 모서리 및 가장자리 표면 부분들을 구비하는 열 교환기 평판의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 3a는 다른 실시예에 따라 플랜지 된 열 교환기 평판을 형성하는 데 사용되는 직사각형 평판의 사시도를 도시한다.
도 3b는 구부러진 모서리 표면 부분들 및 플랜지들을 구비하는 열 교환기 평판의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따라 쌓아 올린 한 쌍의 열 교환기 쉘들의 단면의 사시도를 도시한다.
도 5a -5j는 제 1 표면 영역 굴곡들 및 제 1 플랜지들과 다른 열 교환기 평판들의 실시예들을 도시한다.
도 6은 실시예에 따라 쌓아 올린 한 쌍의 플랜지 된 열 교환기 쉘들의 사시도를 도시한다.
도 7a는 다른 실시예에 따라 비대칭 열 교환기 평판을 형성하는 데 사용되는 사변 평판의 사시도를 도시한다.
도 7b는 다른 실시예에 따라 비대칭 열 교환기 평판의 사시도를 도시한다.
도면들은 설명적인 목적들을 위해서만 의미 되며, 청구항들에 의해 규정대로 보호 또는 범위의 제한으로 이용되지 않는다.
본 발명은 열 교환기들 및 열 교환기 쉘(shell) 또는 어셈블리(assembly)를 형성하는 열 교환기 평판들을 제작하는 방법에 관련된다. 평판 유형 열 교환기들은 굽히거나 접힌 표면 부분들을 구비하는 다수의 열 교환기 평판들로 형성될 것이다. 표면들의 “굽힘(bending)” 및 “접힘(folding)”은 여기에 널리 해석되어야 하며, 이 표면상에 선을 따라 접은 자국으로 날카롭게 정의되는 것을 참조할 뿐만 아니라, 더 점차 구부러진 표면 영역 또한 참조 되어야 한다.
우리는 이제 도면들의 더 상세한 기술로 돌아간다.
도 1은 다수의 열 교환기 평판들(106)로 구성되는 열 교환기 어셈블리(102)의 사시도를 개략적으로 도시한다. 도면에 도시된 열 교환기 어셈블리(102)는 명백한 직사각형의 대칭들을 구비한다. 평면 직사각형 공백들의 밖에 형성되는 개개의 열 교환기 평판들(106)은 도 2­3을 참조하여 더 설명된다. 도 1의 열 교환기 평판(106)은 상부로부터 보면 직사각형의 대칭을 구비한다. 이것은 열 교환기 평판(106)이 비-직사각형의 사변 평판으로 또는 직사각형의 평판으로 제작될 것이므로, 일반적으로 요구되지는 않는다.
그 대신에, 열 교환기 어셈블리(102)는 인접한 열 교환기 평판들(106) 쌍들의 밖으로 형성되는 열 교환기 쉘들(104)로 구성되는 것으로 보여질 수 있다. 열 교환기 평판들(106)은 다른 평판에 대해 거꾸로 위치되는 평판들 중의 하나와 함께 인접하는 방식으로 위치된다. 열 교환기 쉘(104)은 제품의 개별적인 물품을 나타낼 것이며, 도 4를 참조하여 더 설명된다.
도 1에 도시된 열 교환기 어셈블리(102)는 교차-흐름 평판 유형 열 교환기로 언급된다. 교차-흐름 열 교환기는 열 교환기 어셈블리(102)의 인접한 면들에 엇갈려 위치되고 유체 흐름들을 위해 입구들 및 출구들을 형성하는 유체 채널 구멍들(112, 114)을 구비한다. 내부 상에, 열 교환 어셈블리(102)는 유체 채널들(fluid channel: 108, 110)을 구비하며, 열 교환 유체들에 경로를 허용한다. 여기에, 이 유체 채널들(108, 110)은 상호 간에 교차하는 구성으로 배열된다. 도 1에 도시된 구성에서, 열 교환기 어셈블리는 다른 채널 구성들이 생각될 수 있음에도, 제 2 유체 채널들(110)에 수직인 제 1 유체 채널들(108)을 구비한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 제 1 유체 채널 구멍들(112)은 직사각형의 형상을 구비한다. 여기에 공급되는 직사각형의 제 1 유체 채널 구멍들(112)을 얻기 위한 기술은 다른 알려진 열 교환기의 기본 유형들에 동등하게 잘 적용될 것이며, 일치하는 또는 반대의 흐름 이론들에 기초될 것이다. U형의 일치하는 또는 반대의 흐름 구조는 단일의 유체 채널에 속하는 멀리 떨어진 유체 채널 입구들 및 출구들을 구비하며, 열 교환기 어셈블리의 같은 면 상에 위치된다. 그 대신에, Z형의 일치하는 또는 반대의 흐름 열 교환기는 단일의 유체 채널에 속하는 유체 입구들 및 출구들을 구비하며, 열 교환기 어셈블리의 대항하는 면들의 멀리 떨어진 부분들 상에 위치된다. 이러한 열 교환기 유형들의 기술은 예를 들어 특허 WO 92/09859 및 WO 96/19708 안에 발견될 수 있다.
도 2a는 열 교환기 평판(106)이 형성되는 실시예의 직사각형 평판(204)의 사시도를 개략적으로 도시한다. 직사각형 평판(204)의 대항하는 두 면들은 제 1 측면(206) 및 제 2 측면(208)을 정의한다. 직사각형 평판(204)의 둘레는 한 쌍의 대항하는 제 1 평판 가장자리들(220) 및 한 쌍의 대항하는 제 2 평판 가장자리들(222)을 구성한다. 직사각형 평판(204)의 제 1 및 제 2 중앙 가장자리 부분들(221, 223) 가까이에 위치된 연장된 표면 부분들은 제 1 표면 부분들(210) 및 제 2 표면 부분들(212)을 구성한다.
도 2a는 도 2b에 도시된 구부러진 열 교환기 평판(106)에 대응하여, 단일의 제 2 표면 부분(212) 및 대응하는 제 2 평판 가장자리(222)만 도시한다. 제 2 표면 부분(212) 및 제 2 평판 가장자리(222)는 또한 도 2a 및 2b에 각각 도시된 열 교환기 평판(106) 및 직사각형 평판(204)의 후부에 존재할 것이다.
모서리 표면 부분들(224)은 제 1 및 제 2 표면 부분들(210, 212) 옆에 있는 제 1 및 제 2 평판 가장자리들(220, 222)을 따라 남은 영역들 안에 위치된다. 모서리 표면 부분에 경계하는 평판 가장자리 부분들은 제 1 모서리 가장자리 부분(226) 및 제 2 모서리 가장자리 부분(228)으로 언급되며, 둘은 각각 제 1 및 제 2 중앙 가장자리 부분들(221, 223)로 연속된다.
표면 및/또는 모서리 부분들(210, 212, 224)에 의해 포함되지 않는 직사각형 평판의 남은 영역은 주요 표면 부분(218)으로 언급된다.
열 교환기 평판들(106)은 도시된 대로 형성을 허용하도록 충분한 가소성을 구비하는 예를 들어 탄소강 또는 합금강 같은 금속의 박판 물질들로 제작될 것이다. 열 교환기 평판들(106)을 형성하는 동안 약간의 여유를 갖도록, 구조 물질 또한 형성 공정 동안 특정 양의 비가역 변형을 허용하는 것이 바람직하다. 평판들을 제조하는 데 일반적으로 사용되는 물질들은 10% - 30%까지 소성 변형들을 허용할 것이다.
도 2b는 직사각형 평판(204)의 몇몇의 표면 부분들의 굽힘으로 생기는 열 교환기 평판(106)을 도시한다. 열 교환기 평판(106)은 직사각형 평판(204)의 제 1 측면(206)을 향해 제 1 표면 부분들(210)을 굽힘에 의해 형성된다. 이 굽힘은 직사각형 평판(204)의 제 1 측면(206) 상에 제 1 부분적인 유체 채널(230) 또는 제 1 홈(groove)을 산출할 것이다. 제 1 부분적인 유체 채널(230)은 주요 표면 부분(218) 및 구부러진 제 1 표면 부분들(210)에 의해 구획된다.
추가적으로, 제 2 표면 부분들(212)은 직사각형 평판(204)의 제 2 측면(208)에 구부러지며, 제 2 측면(208) 상에 제 2 부분적인 유체 채널(232) 또는 제 2 홈을 산출한다. 이 제 2 부분적인 유체 채널(232)은 주요 표면 부분(218) 및 구부러진 제 2 표면 부분들(210)에 의해 구획된다.
열 교환기 평판(106)의 각각의 제 1 및 제 2 평면 부분(210, 212)은 제 2 열 교환기 평판의 유사한 접촉 영역과 결합하기에 적합한 표면 패치(patch) 또는 선을 나타내는 대응하는 제 1 또는 제 2 접촉 영역(214, 216)을 구비한다. 도 2b에 도시된 예에서 열 교환기 평판(106)은 개별적인 제 1 중앙 가장자리 부분들(221)과 일치하는 제 1 접촉 영역들(214)을 구비한다.
완성된 열 교환기 평판(106)은 평면(S)을 정의하는, 동일 평면 상인 제 1 접촉 영역들(214)을 구비한다. 이 평면(S)은 규칙적으로 형성된 제 1 유체 채널 구멍들(112)을 얻기 위한 기준들이 명백히 정의될 수 있는 것에 대해 참조를 확립한다.
완성된 열 교환기 평판(106)의 모서리 표면 부분들(224)은 제 1 부분적인 유체 채널(230)에 대해 내부로 구부러져, 제 1 모서리 가장자리 부분들(226)이 주로 평면(S) 안에 있도록 한다. 완성된 열 교환기 평판(106) 안에 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)은 평면(S)에 실질적으로 수직이다.
개별적인 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)의 실질적으로 수직인 양은 제 2 모서리 가장자리 부분(228)이 동일 평면상의 제 1 접촉 영역들(214)에 의해 정의된 평면(S)에 대해 대략 90°의 모서리 가장자리 각도(δ)로 지향된다는 것을 내포하며, 즉, 제 2 모서리 가장자리 부분(228)이 평면(S)의 정상 벡터에 평행 한다는 것이다. 수직의 모서리 가장자리 각도(δ)는 도 2b에 도시된다.
이 수직인 특성은 5-10%의 범위 안에 있을 것이나, 바람직하게 5%보다 더 작은 제작 공차들을 적용받는다.
선택된 열 교환기 평판의 선택된 가장자리 모서리 부분에 대해 수직으로부터 편차(dδ)는 정상으로부터 보완하는 편차를 구비하여 접해 있는 모서리 가장자리 부분을 구비하는 인접하는 열 교환기 평판의 제작을 요구할 것이며, 선 안에 있도록 접해 있는 모서리 가장자리 부분 및 선택된 모서리 가장자리 부분을 위해, 및 형상 안에 규칙적인 사변이 남도록 제 1 유체 채널 구멍(112)을 위해서이다. 즉, 만약 선택된 모서리 가장자리 부분을 위한 편차(dδ)가 모서리 가장자리 각도를 δ= 90°+ dδ로 되게 한다면, 접해 있는 모서리 가장자리 각도는 90°- dδ와 같다. 만약 이 상보성을 따르지 않는다면, 인접한 열 교환기 평판들(106)에 의해 형성된 열 교환기 쉘(104)의 제 1 유체 채널 구멍(112)은 바람직하지 않은 비-사변(예들 들어, 육각형의)의 형상을 얻을 것이다. 바람직하게 편차 dδ는 0°와 같다.
도 2b에 도시된 실시예에서, 제 1 모서리 가장자리 부분(226)은 제 1 중앙 가장자리 부분(221)에 대해 제 1 각도 0°<α< 90°로 기울어진다. 이 각도 α의 값은 다양한 표면 영역들의 방향들 및 선택된 크기들에 의존한다. 평면(S)에 실질적으로 수직인 제 2 모서리 가장자리 부분(228)을 구비하도록, 제 1 각도 α는 0°보다 크다. 제 1 및 제 2 표면 부분들(210, 212)의 한정된 크기들은 제 1 각이 90°보다 더 작을 것을 요구한다. 바람직하게, 제 1 각도 α는 5°<α≤ 30°의 범위에 있으며, 각각의 제 1 유체 채널들(108)로부터 출구 및 안으로 입구에 부드러운 흐름 분포를 얻기 위해서이다.
게다가, 이 실시예에서 구부러진 제 1 및 제 2 표면 부분들(210, 212)은 직사각형 평판(204)의 평면 안에 대응하는 제 1 및 제 2 접은 선들(229, 231)을 따라 접는 것에 의해 생성된다. 이 제 1 접은 선(229)은 제 1 표면 부분(210) 및 주요 표면 부분(218) 사이 안에 위치되며, 동시에 제 2 접은 선(231)은 제 2 표면 부분(212) 및 주요 표면 부분(218) 사이 안에 위치된다.
도 2b 안에 도시된 접힌 열 교환기 평판의 기하학은, 제 1 접은 선(229) 및 제 2 접은 선(231)의 교차를 구비하는 제 2 평판 가장자리(222) 상에 한 점에 연결하여 추가적인 접은 선(233)이 요구된다는 것을 결론적으로 더 의미한다. 이러한 구성에서, 열 교환기 평판(106)의 모서리 표면 부분들(224)은 제 1 평판 가장자리(220) 및 제 2 접은 선(231)의 교차를 구비하는 제 2 평판 가장자리(222) 및 추가적인 접은 선(233)의 교차점을 연결하는 대각선의 접은 선(234)을 따라 또한 접힌다.
변형 실시예들에 따라, 제 1 표면 부분들(210)은 평면(S)에 수직인 편평한 접힌 표면 부분들이거나 곡선으로 굽힌 영역들일 것이다. 후자의 경우에, 추가적인 접은 선(233) 및 대각선의 접은 선(234)은 요구되지 않는다.
열 교환기 평판(106)은 제 1 부분적인 유체 채널(230)에 실질적으로 수직인 제 2 부분적인 유체 채널(232)을 구비할 것이다. 이 수직인 특성은 기하학을 고려하지 않고 존재할 것이며, 도 2b처럼 접히고 다각형일 것이며, 또는 곡선으로 굽혀질 것이다.
이미 언급된 대로, 열 교환기 평판들(106)은 비-직사각형의 사변 형상을 구비하는 평판들로 또한 구조될 것이다. 제 1 및 제 2 부분적인 유체 채널들(230, 232)은 이 경우에 수직 하도록 요구되지 않는다. 비대칭의 사변 평판 구성은 제 1 접촉 영역들(214)이 여전히 평면(S)을 걸친다는 제약만 적용받는다.
도 3a는 도 3b에 따라 플랜지 된(flanged) 열 교환기 평판(302)을 형성하는 데 사용되는 직사각형 평판(204)의 사시도를 개략적으로 도시한다. 평판의 후부 상에 위치된 제 2 평판 가장자리(222) 및 제 2 표면 부분(212)은 다시 도시되지 않는다. 플랜지 된 열 교환기 평판(302)의 적어도 하나의 제 1 표면 부분들(210)은 대응하는 제 1 평판 가장자리(220) 가까이에 제 1 플랜지(flange; 304)를 포함할 것이다.
도 3b에 도시된 대로, 제 1 플랜지(304)는 전체의 제 1 평판 가장자리(220)를 따라 존재할 것이며, 그것은 제 1 모서리 가장자리 부분들(226) 및 제 1 중앙 가장자리 부분(221) 모두 따라를 의미한다. 그 대신에, 적어도 하나의 표면 부분(210)은 모서리 표면 부분(224) 안으로 점차 들어가는 동안 제 1 중앙 가장자리 부분(221)을 따라 주로 위치되는 제 1 플랜지(304)를 포함할 것이다. 이 경우에, 제 1 플랜지(304)는 플랜지가 없는 제 1 모서리 가장자리 부분(226)과 합쳐진다. 플랜지 된 열 교환기 평판들(302) 안에 그러한 변화들은 이전에 기술된 소성 변형 가능한 특성들을 구비하는 평판 공백들로부터 제작될 것이다.
제 1 플랜지(304)에 추가하여 또는 대신에, 플랜지 된 열 교환기 평판(302)의 적어도 하나의 제 2 표면 부분들(212)은 대응하는 제 2 중앙 가장자리 부분(223) 가까이에 제 2 플랜지(306)를 구비할 것이다. 도 3b는 제 1 및 제 2 플랜지들(304, 306)을 포함하는 플랜지 된 열 교환기 평판(302)의 실시예를 도시한다. 제 1 및 제 2 부분적인 유체 채널들(230, 232)의 형성은 도 2b에 이미 도시된 실시예와 유사하다. 제 1 플랜지(304)는 평면(S)을 정의하는 플랜지 된 열 교환기 평판(302)의 남은 제 1 접촉 영역을 함께 구비하는 제 1 접촉 영역(214)을 포함한다. 도 3b에서, 전체의 제 1 플랜지(304)는 평면(S) 안에 놓이고 제 1 접촉 영역(214)과 함께 완전히 일치한다. 대신에, 제 1 플랜지(304)는 평면(S)에 대해 기울어지도록 구부러지는 제 1 플랜지 부분(310)을 구비하며, 도 5를 참조하여 더 설명된다.
도 4는 일 실시예에 따라 쌓아 올린 한 쌍의 열 교환기 쉘들(104)의 단면의 사시도를 도시한다. 단일의 열 교환기 쉘(104)은 각각의 제 1 접촉 영역들(214, 214')을 따라 결합되는 열 교환기 평판들(106, 106')을 포함한다. 일반적으로, 제 1 접촉 영역들(214, 214')은 기울어진 제 1 플랜지 부분들(310)을 제외하고 제 1 플랜지들(304) 및/또는 제 1 모서리 가장자리 부분들(226), 제 1 중앙 가장자리 부분들(221)로부터 선택된 하나 이상의 다음의 요소들을 포함할 것이다. 이 요소들은 전 도면들에서 도시되었다. 환경에 누출되는 유체를 감소 또는 제거하도록, 열 교환기 평판들(106, 106')의 제 1 접촉 영역들(214, 214')이 밀폐되는 것이 바람직하다. 제 1 접촉 영역들(214, 214')은 열 교환기 평판들(106, 106') 사이에 제 1 밀폐 조인트(sealing joint; 402)에 의해 부분적으로 또는 완전히 밀폐될 것이다. 유사하게, 제 2 접촉 영역들(216, 216')은 제 2 밀폐 조인트(404)에 의해 연결될 것이다. 이러한 밀폐 조인트들(402, 404)은 예를 들어 각각의 제 1 및/또는 제 2 접촉 영역들을 따라 열 교환기 평판들의 용접, 브레이징(brazing) 또는 클램핑(clamping)에 의해 얻게 될 것이다. 평판들을 연결하는 방법들은 도 5를 참조하여 더 설명된다.
일 실시예에 따라, 열 교환기 평판(106)은 평면(S)에 대해 제 2 각도 β로 기울어진 본질적으로 편평한 제 1 표면 부분(210)을 구비할 것이다. 제 2 각도 β는 0°<β≤135°의 범위에 있을 것이다. β=90°인 경우는 평면(S)에 수직인 제 1 표면 부분을 나타낸다. 비현실적인 값 β=0°은 점근선의 제한을 나타내며, 인접한 열 교환기 평판들(106, 106')의 주요 표면 부분들(218, 218') 사이에 간격의 부족 및 사라지는 높이를 구비하는 제 1 유체 채널(108)을 생기게 한다. 도 4에 도시된 β<90°인 경우, 제 1 표면 부분들(210, 210')은 평면(S)에 대해 기울어져, 규칙적인 육각형의 형상을 구비하는 제 1 유체 채널(108)을 생기게 한다. 범위 90°<β ≤135°는 제 1 유체 채널(108)에 대해 내부로 접힌 제 1 표면 부분들을 구비하는 육각형의 형상을 유사하게 산출한다. 그러한 구성들 모두에서, 열 교환기 평판의 모서리 표면 부분들(224)은 추가적인 접은 선들(233)을 따라 접힐 것이다. 제 2 각도 β는 바람직하게 30°≤β≤ 135°일 것이며, 가장자리들 가까이에 지나치게 돌출되거나 날카롭지 않은 제 1 표면 부분들(210)을 구비하는 열 교환기 쉘(104)을 유지하기 위해서이다.
그 대신에, 열 교환기 평판(106)은 도 5a­5e를 참조하여 설명되는 곡선으로 구부러진 제 1 및/또는 제 2 표면 부분들(210, 212)을 구비할 것이다. 이러한 경우에, 제 1 표면 부분(210)은 덜 유용한 제 2 각도 β의 개념을 나타내서, 접힌 평면 영역이 아니다. 여기서, 평면(S) 상에 제 1 표면 부분의 돌출된 두께(W) 및 제 1 부분적인 유체 채널의 높이(H) 사이의 비율은 더 적합하다. 위에 주어진 같은 이유를 위해, 밖으로 돌출된 제 1 표면 부분들(210)을 위한 비율 H/W는 1/√3보다 바람직하게 더 크다. H/W를 위한 상한계는 주어질 수 없으나, 도 5a에 도시된 수직의 구성으로 모이는 구부러진 제 1 표면 부분(210) 구성에 부합한다.
도 5a­5j는 열 교환기 쉘의 다양한 실시예들을 위한 제 1 유체 채널(108)의 부분적인 단면을 나타낸다. 도 5a­5e는 두 개의 인접하는 열 교환기 평판들(106, 106')의 제 1 표면 부분들(210, 210')의 형상 상에 집중한다. 이미 설명된 “굽힘”또는“접힘”용어들의 채택된 의미에 따라, 제 1 표면 부분들(210, 210')은 다양한 방식으로 구부려져, 다양한 형상들을 만든다. 제 1 표면 부분들(210, 210')을 위해 도시된 형상들은 평면 및 수직면(도 5a), 평면 및 기울어짐(도 5b), 오목면(도 5c), 볼록면(도 5d), 및 사인 곡선(도 5e)이다. 게다가, 도 5a­5j는 인접한 평판들을 접착하는 방법들뿐만 아니라, 인접한 열 교환기 평판들(106, 106', 302, 302')의 접촉 영역들(214, 214')을 위한 다양한 형상들을 도시한다. 제 1 접촉 영역들(214, 214')은 제 1 플랜지 부분들(310, 310')(도 5g­5i)을 제외하는 제 1 플랜지들(304, 304')의 영역들에 의해, 또는 전체의 제 1 플랜지들(304, 304')(도 5f)에 의해, 제 1 평판 가장자리들(220, 220')(5a­5e)에 의해 형성될 것이다.
도 5g­5i에 도시된 대로, 제 1 플랜지(304)는 평면(S)에 대해 기울어지도록 구부러진 제 1 플랜지 부분(310)을 구비할 것이다. 기울어진 제 1 플랜지 부분(310)은 평면(S) 안에 놓이지 않을 것이며, 따라서 제 1 접촉 영역(214)과 일치하지 않을 것이다. 평면(S) 및 제 1 플랜지 부분(310) 사이의 기울기는 제 3 각도 γ에 의해 기술될 것이다. 제 3 각도 γ는 0°<γ< 180°범위로 제한된다. 이 범위의 상한계는 제 1 플랜지 부분(310) 및 제 1 표면 부분(210) 사이의 물리적 접촉의 가능성에 의해 더 제한될 것이다.
제 1 표면 부분(210)의 선택된 형상은 제 1 표면 부분(210)에서 열 교환기 평판(106, 302)의 접힌 모서리 표면 부분(224)으로 기하학적인 변화에 영향을 준다. 이 변화는 점차 구부러지거나 도 2b 및 3b에 도시된 다각형의 열 교환기 평판 구성과 더 같을 것이다.
게다가, 다른 형상들을 가지는 것이 두 개의 인접하는 열 교환기 평판들을 위해 가능하다.
제 1 및 제 2 접촉 영역들(214, 216)의 연결 및 밀폐는 용접 및 브레이징 같은 종래의 방법들에 의해 얻어질 수 있다. 여기에 도시된 알려진 용접 방법들은 필렛 용접(502), 플라즈마 또는 전기적 저항 용접(504)(도 5a), 홈 용접(506)(도 5b 및 5c), 가장자리 용접(508)(도 5d 및 5e) 또는 맞대기 용접(미도시)을 산출한다.
용접 품질은 접촉 영역들을 따라 용접하는 홈을 형성하는 것 같이, 접촉 영역들(214, 216)로부터 어떠한 평판 물질을 제거하는 것에 의해 개선될 수 있다는 것은 더 알려져 있다. 도 5f­5h에 도시된 대로, 플랜지들(304)의 제공은 가장자리 용접(508) 적용하기 위해 접근하기 쉬운 갓길(shoulder)을 나타내서, 접촉 영역들(214)의 면적을 증가시킨다. 용접 전문가에게 명백할 것이므로, 더 많이 알려진 가장자리 밀폐 기술들은 이용될 수 있다.
한 쌍의 인접한 열 교환기 평판들(106, 302)은 도 5i 및 도 5j에 각각 도시된 대로, 가장자리 클램프(512) 또는 흐름 안내 요소(514)와 함께 제공될 것이다. 가장자리 클램프(512) 또는 흐름 안내 요소(514)는 두 개의 인접한 열 교환기 평판들(106, 106', 302, 302')의 한 쌍의 접해 있는 제 1 표면 부분들(210, 210') 상에 위치될 것이다.
함께 용접되는 열 교환기 평판들(106, 302)을 위해, 흐름 안내 요소(514)는 높은 기계적인 강도를 구비하도록 요구되지 않는데, 흐름 안내 요소(514)의 주요 목적이 흐름 채널들(108, 110) 안으로 흐름을 안내하는 것이기 때문이다.
비-용접된 열 교환기 평판들(106, 302)을 위해, 가장자리 클램프들(512) 또는 더 단단한 흐름 안내 요소들(514)를 적용하는 것이 바람직할 것이다. 후자의 경우, 흐름 안내 요소(514)의 추가적인 기능은 평판들을 함께 잡는 것 및 유체 채널들(108, 110)로부터 및 안으로 누출을 방지하는 것이다. 이것은 도 5i에 도시된다. 흐름 안내 요소(514)로 또한 이용되는 가장자리 클램프(512)는 제 1 표면 부분들(210, 210')을 따라 부착되며 스프링 강 같은 탄성 재질로 될 것이다. 부착된 가장자리 클램프(512)는 제 1 접촉 영역들(214, 214')을 따라 열 교환기 평판들을 압축한다. 개스킷(516)은 제 1 유체 채널(108)의 밀폐를 향상하도록, 제 1 접촉 영역들을 따라 및 안에 적용될 것이다. 게다가, 밀폐재(518)는 제 1 접촉 영역들의 측면에 및 따라 적용될 것이며, 바람직하게 가장자리 클램프(512)에 의해 감싸진다. 열 교환기 쉘의 기하학은 모서리 표면 부분들(224) 가까이에 변화하므로, 제 1 접촉 영역들(224)의 영구적인 부착(예를 들어, 용접 또는 브레이징)은 여기에 유체 안내 요소(514) 또는 가장자리 클램프들(512)에 바람직할 것이다.
도면들에 도시되지 않음에도, 제 2 표면 부분들(212)은 또한 도 5 안에 도시들과 유사하게 구부려질 것이다. 게다가, 각각의 제 1 접촉 영역들을 따라 결합하는 열 교환기 평판들에 대해 상기 기술된 측정들은 또한 두 개의 열 교환기 평판들 또는 쉘들의 제 2 접촉 영역들(216)에 적용될 것이다. 결합하는 방법은 접촉 영역들(214, 216) 중의 어떠한 것을 따라 및 바람직한 결합 안에 적용될 것이다.
도 6은 쌓아 올린 한 쌍의 플랜지 된 열 교환기 쉘들(602)의 사시도를 나타낸다. 플랜지 된 열 교환기 쉘들(602) 중의 하나는 두 개의 인접하는 플랜지 된 열 교환기 평판들(302, 302')의 접해 있는 한 쌍의 제 1 표면 부분들(210, 210') 상에 위치된 흐름 안내 요소(514)가 제공된다.
다양한 흐름 안내 요소들(514)은 이런 식으로 사용 가능한 제 1 표면 부분들(210) 상에 설치될 것이다. 그 대신에 또는 추가하여, 하나 이상의 흐름 안내 요소들(514)은 두 개의 인접한 플랜지 된 열 교환기 평판들(302', 302")의 한 쌍의 접해 있는 제 2 표면 부분들(212', 212") 상에 제공될 것이다.
흐름 안내 요소(514)는 보통의 흐름 안내일 것이며, 흐름 분리가 감소하는 동안, 유체 채널들(108, 110) 밖으로 또는 안으로 흐름 유체를 안내한다.
그 대신에, 유체 안내 요소(514)는 한 쌍의 인접한 표면 부분들(210, 210' 또는 212', 212")을 감싸는 얇은 구부러진 평판인 페럴(ferrule; 606)일 것이며, 바람직하게 입구 제 1 또는 제 2 유체 채널 구멍들(112, 114) 상에 제공된다. 입구 채널 구멍들(112, 114) 가까이에 페럴(606)은 입구 유체 채널 구멍들(112, 114) 안으로 특정한 거리로 연장한다. 개별적인 유체 채널 안에 발견되는 흐르지 않는 유체로 채워진 단열하는 갭(gap)은 플랜지 된 열 교환기 평판들(302)의 주요 표면 부분들(218) 및 페럴(606) 사이에 제공될 것이며, 유체 채널들로 들어가는 유체와 함께 직접적인 접촉으로부터 유체 채널 구멍들 및 주요 표면 부분들을 보호하기 위해서이다. 추가적으로, 이 단열하는 갭은 단열 효율을 증가시키기 위해 세라믹 섬유 종이 같은 단열재(610)로 채워진다. 이것은 표면들 및 가장자리들이 들어오는 유체 흐름으로 인해 과도하게 냉각되거나 가열되는 것을 방지한다.
또한, 흐름 안내 요소(514)는 수렴하는 노즐(미도시)일 것이며, 유체 채널들 안으로 특정한 거리로 연장하고 입구 유체 채널 구멍들 가까이에 부착 가능하다. 게다가, 유체 채널 안으로 수렴하는 노즐 벽은 들어오는 유체 흐름으로부터 제트(jet)를 생성할 수 있다.
요약해서, 어떠한 흐름 안내 요소들(514)은 접해 있는 한 쌍의 제 1 표면 부분들(210, 210') 중의 적어도 하나 및 두 개의 인접한 열 교환기 평판들의 접해 있는 한 쌍의 제 2 표면 부분들(212', 212") 상에 제공될 것이다.
도 7b는 기울어진 주요 표면 부분(704)을 각각 구비하는 비대칭 열 교환기 평판들(702)로 구성되는 열 교환기 쉘(104)의 실시예를 도시한다. 결론적으로, 열 교환기 쉘(104)은 채널의 폭을 따라 변하는 높이 및 육각형의 단면을 구비하는 불규칙한 제 1 유체 채널(710)을 구비한다. 도 7a 및 7b에서 볼 수 있는 것과 같이, 기울어진 주요 표면 부분(704)의 기울기는 각각의 폭들이 다른 넓은 제 1 표면 부분(706) 및 좁은 제 1 표면 부분(707)을 공급하는 것에 의해 얻게 될 것이다. 도시된 실시예는 사변의 제 2 표면 부분(708)을 구비하며, 비대칭 열 교환기 평판(702)을 형성하기 위해 사용되는 비-직사각형의 사변 평판(202)의 폭을 따라 크기가 변한다. 다시, 평판의 뒤에 사변의 제 2 표면 부분(708)은 도시되지 않는다. 따라서, 불규칙한 제 1 유체 채널(710)의 높이 감소는 사변의 제 2 표면 부분들(708)의 변하는 크기에 의해 보상되며, 직사각형의 제 1 유체 채널 구멍(fluid channel aperture; 712)은 확실히 직사각형이다.
도 7b에서, 각각의 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)의 실질적으로 수직인 특성은 평면(S)에 대해 90°의 모서리 가장자리 각도 δ에 의해 다시 가리킨다.
직사각형의 제 1 유체 채널 구멍(712)에 의해 정의된 평면은 도 1에 도시된 수직인 것 대신에, 불규칙한 제 1 유체 채널(710)에 대해 편향된다.
그 대신에 또는 추가하여, 불규칙한 제 1 유체 채널(710)은 유사한 방식으로 그것의 길이를 따라 변하는 단면으로 주어질 것이다. 더욱이, 불규칙한 제 2 유체 채널(714)의 단면의 치수들은 그것의 길이를 따라 변할 것이다. 불규칙한 유체 채널들(710, 714)을 따라 치수들의 그러한 변화는 열 교환하는 유체들 안에 좋지 않은 온도를 조정하는데 사용될 것이다.
대응하는 부분적인 유체 경로들을 따라 표면 부분들(704 - 708)의 치수들이 변하는 것 이외에, 채널 단면들의 치수들의 변화는 또한 같은 유체 채널들을 따라 제 1 및/또는 제 2 표면 부분들(706 - 708)의 곡률이 변하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 일반적으로, 유체 채널들은 수렴, 분기 또는 그렇지 않으면 그것의 길이를 따라 비-균일한 단면들로 생성될 것이다.
일 태양에 따라, 열 교환기 평판(106)을 제작하는 방법이 제공된다. 일반적으로, 열 교환기 평판은 한 쌍의 대항하는 제 1 평판 가장자리들(220) 및 한 쌍의 대항하는 제 2 평판 가장자리들(222)을 구비하는 사변 평판(202)으로 제작된다. 그 방법은 사변 평판(202)의 제 1 측면으로, 제 1 평판 가장자리(220)의 제 1 중앙 가장자리 부분(221)을 따라 위치되는 제 1 표면 부분들(210)의 굽힘을 포함한다. 이것은 제 1 홈 또는 제 1 부분적인 유체 채널(230)을 산출한다. 따라서, 각각의 제 1 표면 부분(210)은 제 1 접촉 영역(214)을 구비할 것이다. 그 방법은 사변 평판(202)의 제 2 측면으로, 제 2 평판 가장자리(222)의 제 2 중앙 가장자리 부분(223)을 따라 위치되는 제 2 표면 부분들 각각의 굽힘을 더 포함한다. 이것은 제 2 접촉 영역(216)을 얻는 각각의 제 2 표면 부분(212) 및 제 2 홈 또는 제 2 부분적인 유체 채널(232)을 생기게 할 것이다. 이러한 굽힘 작업들 후에, 제 1 접촉 영역들은 동일 평면상이고 함께 평면(S)을 정의한다. 열 교환기 평판(106)은 제 1 모서리 가장자리 부분(226) 및 제 2 모서리 가장자리 부분(228)을 각각 포함하는 네 개의 모서리 표면 부분들(224)을 구비한다. 그 방법은 적어도 두 개의 모서리 표면 부분들이 제 1 부분적인 유체 채널(230)에 대해 내부로 구부러진다는 사실에 의해 특징지어져서, 각각의 제 1 모서리 가장자리 부분(226)은 결국 평면(S) 안에 있을 것이며, 동시에 각각의 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)은 결국 평면(S)에 실질적으로 수직일 것이다.
실시예에 따라, 제 1 표면 부분들(210)의 적어도 하나에 굽힘은 평면(S)에 대해 각도 β로 기울어지는 제 1 표면 부분을 더 생기게 할 것이다. 이 각도는 0 °<β≤ 135°범위 안에 있을 것이다. 추가로, 적어도 두 개의 모서리 표면 부분들(224) 중의 적어도 하나는 각각의 제 1 모서리 가장자리 부분(226) 및 제 2 모서리 가장자리 부분(228)을 연결하는 추가적인 접은 선(234)을 따라 구부러질 것이다.
일 실시예에 따라, 사변 평판(202)의 적어도 하나의 제 1 중앙 가장자리 부분(221)은 열 교환기 평판(106)의 제 1 측면(206)으로 구부러져서, 각각의 제 1 중앙 가장자리 부분(221)에 일치하는 적어도 하나의 제 1 접촉 영역(214)을 생기게 한다.
다른 실시예에 따라, 사변 평판(202)의 적어도 하나의 제 1 표면 부분(210)은 대응하는 제 1 중앙 가장자리 부분(221) 가까이에 제 1 플랜지(304)를 포함한다. 열 교환기 평판(106)의 제 1 측면(206)으로 제 1 표면 부분(210)의 굽힘 후에, 제 1 플랜지(304)는 또한 구부러진다. 제 1 플랜지(304)의 부분은 적어도 평면(S) 안에 있을 것이며, 제 1 접촉 영역(214)을 포함할 것이다.
다른 실시예에 따라, 사변 평판(223)의 적어도 하나의 제 2 표면 부분(212)은 대응하는 제 2 중앙 가장자리 부분(223) 가까이에 제 2 플랜지(306)를 포함한다. 열 교환기 평판(106)의 제 2 측면(208)에 제 2 표면 부분(212)의 굽힘 후에, 제 2 플랜지(306)는 또한 구부러진다. 제 2 플랜지(306)의 부분은 적어도 제 2 접촉 영역(216)을 포함할 것이다.
위에 설명들은 제한 없이 설명되도록 의도된다. 본 발명의 변형 및 등가 실시예들이 아래 기술된 청구항들의 범위로부터 벗어남 없이, 실시되도록 고려되고 축소될 수 있다는 것은 당업자들에게 명백할 것이다.
102: 열 교환기 어셈블리
104: 열 교환기 쉘
106: 열 교환기 평판
108: 제 1 유체 채널
110: 제 2 유체 채널
112: 제 1 유체 채널 구멍
114: 제 2 유체 채널 구멍
202: 사변 평판
204: 직사각형 평판
206: 제 1 측면
208: 제 2 측면
210: 제 1 표면 부분
212: 제 2 표면 부분
214: 제 1 접촉 영역
216: 제 2 접촉 영역
218: 주요 표면 부분
220: 제 1 평판 가장자리
221: 제 1 중앙 가장자리 부분
222: 제 2 평판 가장자리
223: 제 2 중앙 가장자리 부분
224: 모서리 표면 부분
226: 제 1 모서리 가장자리 부분
228: 제 2 모서리 가장자리 부분
229: 제 1 접은 선
230: 제 1 부분적인 유체 채널
231: 제 2 접은 선
232: 제 2 부분적인 유체 채널
233: 추가적인 접은 선
234: 대각선의 접은 선
S: 평면
δ: 모서리 가장자리 각도
α: 제 1 각도
302: 플랜지 된 열 교환기 평판
304: 제 1 플랜지
306: 제 2 플랜지
308: 모서리 플랜지 부분
310: 제 1 플랜지 부분
312: 제 2 플랜지 부분
402: 제 1 밀폐 조인트
404: 제 2 밀폐 조인트
β: 제 2 각도
502: 필렛 용접
504: 플라즈마 용접
506: 홈 용접
508: 가장자리 용접
510: 맞대기 용접
512: 가장자리 클램프
514: 흐름 안내 요소
516: 개스킷
H: 높이
W: 돌출된 폭
γ: 제 3 각도
602: 플랜지된 열 교환기 쉘
606: 페럴
608: 수렴하는 노즐
610: 단열재
702: 비대칭 열 교환기 평판
704: 기울어진 주요 표면 부분
706: 넓은 제 1 표면 부분
707: 좁은 제 1 표면 부분
708: 사변의 제 2 표면 부분
710: 불규칙한 제 1 유체 채널
712: 직사각형의 제 1 유체 채널 구멍
714: 불규칙한 제 2 유체 채널

Claims (15)

  1. 한 쌍의 대항하는 제 1 평판 가장자리들(220) 및 한 쌍의 대항하는 제 2 평판 가장자리들(222)을 구비하는 사변의 평판(202)으로 형성되고, 제 1 평판 가장자리(220)의 제 1 중앙 가장자리 부분(221)을 각각 따르는 제 1 표면 부분들(210)을 포함하고, 각각의 제 1 표면 부분(210)은 제 1 접촉 영역(214)을 포함하고, 제 2 평판 가장자리(222)의 제 2 중앙 가장자리 부분(223)을 각각 따르는 제 2 표면 부분들(212)을 포함하고, 각각의 제 2 표면 부분(212)은 제 2 접촉 영역(216)을 포함하고, 각각 제1 중앙 가장자리 부분 및 제2 중앙 가장자리 부분에 대응하는 연속을 형성하는 제 1 모서리 가장자리 부분(226) 및 제 2 모서리 가장자리 부분(228)을 포함하는 모서리 표면 부분들(224)을 포함하고,
    제 1 표면 부분들(210)은 사변의 평판(202)의 제 1 측면(206)으로 구부려서 제 1 부분적인 유체 채널(230)을 생기게 하고, 제 2 표면 부분들(212)은 사변의 평판(202)의 제 2 측면(208)으로 구부려서 제 2 부분적인 유체 채널(232)을 생기게 하며, 제 1 접촉 영역들(214)은 평면(S)을 정의하는 동일 평면상에 있으며,
    적어도 두 개의 모서리 표면 부분들(224)은 제1 표면 부분으로부터 떨어져서 제 1 부분적인 유체 채널(230)을 향해 내부로 구부러져서 제 1 모서리 가장자리 부분들(226)이 평면(S) 안에 있고 대응하는 제1 중앙 가장자리 부분들에 대해 0°<α< 90° 범위에서 0이 아닌 각도α로 기울어지며, 동시에 각각의 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)이 평면(S)에 실질적으로 수직(δ) 하는 것을 특징으로 하는 열 교환기 평판(106).
  2. 제1항에 있어서,
    제 1 표면 부분들(210) 중 적어도 하나는 평면(S)에 대해 각도 β로 기울어지며, 각도 β는 0 °<β≤ 135°의 범위인 열 교환기 평판(106).
  3. 제1항 내지 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    사변의 평판(202)은 직사각형의 평판(204)이며, 제 2 부분적인 유체 채널(232)은 제 1 부분적인 유체 채널(230)에 실질적으로 수직인 열 교환기 평판(106).
  4. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 접촉 영역(214)은 각각의 제 1 중앙 가장자리 부분(221)을 포함하는 열 교환기 평판(106).
  5. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 평면 부분(210)은 대응하는 제 1 중앙 가장자리 부분(221) 가까이에 제 1 플랜지(304)를 포함하며, 상기 제 1 플랜지(304)는 제 1 접촉 영역(214)을 포함하는 열 교환기 평판(106).
  6. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 2 표면 부분(212)은 대응하는 제 2 중앙 가장자리 부분(223) 가까이에 제 2 플랜지(306)를 포함하며, 상기 제 2 플랜지(306)는 제 2 접촉 영역(216)을 포함하는 열 교환기 평판(106).
  7. 제5항에 있어서,
    제 1 플랜지(304)의 제 1 플랜지 부분(310)은 평면(S)에 대해 구부러지며, 상기 제 1 플랜지 부분(310)은 제 1 접촉 영역(204)을 제외하는 열 교환기 평판(106).
  8. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 부분적인 유체 채널들(230, 232) 중 적어도 하나의 단면은 제 1 및 제 2 부분적인 유체 채널들(230, 232) 중 적어도 하나를 따라 변하는 열 교환기 평판(106).
  9. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 교환기 평판(106)의 주요 표면 부분(218)이 평면(S)에 대해 기울어지는 열 교환기 평판(106).
  10. 제1항 또는 제2항에 따른 한 쌍의 열 교환기 평판들(106, 106')을 포함하는 열 교환기 쉘(104)에 있어서,
    상기 열 교환기 평판들(106, 106')은 그것들의 제 1 접촉 영역들(214, 214')을 따라 연결되며, 각각의 열 교환기 평판들의 제 1 부분적인 유체 채널들(230, 230')은 제 1 유체 채널(108)을 형성하는 열 교환기 쉘(104).
  11. 제10항에 따른 복수의 열 교환기 쉘들(104)을 포함하는 열 교환기 어셈블리(102)에 있어서,
    적어도 두 개의 열 교환기 쉘들(104, 104')은 그것들의 제 2 접촉 영역(216, 216')을 따라 연결되어서, 제 1 열 교환기 쉘(104)의 제 2 부분적인 유체 채널들(232) 중 하나가 제 2 열 교환기 쉘(104')의 제 2 부분적인 유체 채널들(232') 중 하나에 결합되어, 제 2 유체 채널(110)을 형성하는 열 교환기 어셈블리(102).
  12. 제11항에 있어서,
    적어도 하나의 흐름 안내 요소(514)는 두 개의 인접한 열 교환기 평판들(106, 106', 106")의 서로 접한 한 쌍의 제 1 표면 부분들(210, 210') 및 서로 접한 한 쌍의 제 2 표면 부분들(212', 212") 중 적어도 하나에 제공되는 열 교환기 어셈블리(102).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 흐름 안내 요소(514)는 페럴(606)인 열 교환기 어셈블리(102).
  14. 사변의 평판(202)의 제 1 측에 제 1 평판 가장자리(220)의 제 1 중앙 가장자리 부분(221)을 따라 각각 위치된 제 1 표면 부분들(210)을 굽히는 단계, 제 1 접촉 영역(214)을 포함하는 각각의 제 1 표면 부분(210) 및 제 1 부분적인 유체 채널(230)을 생기게 함;
    사변의 평판(202)의 제 2 측에, 제 2 평판 가장자리(222)의 제 2 중앙 가장자리 부분(223)을 따라 각각 위치되는 제 2 표면 부분들(212)을 굽히는 단계, 제 2 접촉 영역(216)을 포함하는 각각의 제 2 표면 부분(212) 및 제 2 부분적인 유체 채널(232)을 생기게 함;
    을 포함하고,
    접기 후에, 제 1 접촉 영역들(214)은 평면(S)을 정의하는 동일 평면상이고,
    열 교환기 평판(106)은 각각 제1 중앙 가장자리 부분 및 제2 중앙 가장자리 부분에 대응하는 연속을 형성하는 제 1 모서리 가장자리 부분(226) 및 제 2 모서리 가장자리 부분(228)을 포함하는 모서리 표면 부분들(224)을 포함하고,
    제 1 모서리 가장자리 부분들(226)이 평면(S)에 있고 대응하는 제1 중앙 가장자리 부분들에 대해 0°<α< 90° 범위에서 0이 아닌 각도α로 기울어지며, 동시에 각각의 제 2 모서리 가장자리 부분들(228)이 평면(S)에 실질적으로 수직 하도록, 적어도 두 개의 모서리 표면 부분들(224)을 제1 표면 부분으로부터 떨어져서 제 1 부분적인 유체 채널(230)을 향해 내부로 굽히는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    한 쌍의 서로 마주보는 제 1 평판 가장자리들(220) 및 한 쌍의 서로 마주보는 제 2 평판 가장자리들(222)을 구비하는 사변의 평판(202)으로부터 열 교환기 평판(106)을 제작하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 모서리 가장자리 부분(226)과 대응하는 중앙 가장자리 부분(221) 사이의 상기 0이 아닌 각도α는 5°<α≤30° 범위에 있는 열 교환기 평판(106).
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