KR101675246B1 - 판형 열 교환기 판 및 판형 열 교환기 - Google Patents

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Abstract

판형 열 교환기 판(10)는 포트(11 내지 14) 및 상기 포트(11 내지 14) 사이에 차단부(22)에 의해 부분적으로 분할된 열 전달 영역(15)을 포함한다. 열 교환기 판(10)은 제1 포트(11), 제2 포트(12), 제3 포트(13) 및 제4 포트(14)를 포함한다. 추가로, 열 교환기 판(10)에는 제1 및 제2 포트(11, 12)와 열 전달 영역(15) 사이에 제1 천이 영역(16), 제3 및 제4 포트(13, 14)와 열 전달 영역(15) 사이에 제2 천이 영역(17)이 구비되고, 제1 및 제2 천이 영역(16, 17)에는 천이 포트(18, 19)가 구비된다. 제1 천이 영역(16)은 열 전달 영역(15)을 향해 개방되고, 제2 천이 영역(17)은 밀봉부(20)에 의해 열 전달 영역(15)으로부터 분리된다.

Description

판형 열 교환기 판 및 판형 열 교환기{A PLATE HEAT EXCHANGER PLATE AND A PLATE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 판형 열 교환기 판 및 복수의 상기 판을 포함하는 판형 열 교환기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 포트, 및 제1 매체와 제2 매체 사이에서 열 전달을 허용하기 위해 상기 포트들 사이에 배열된 열 전달 영역을 포함하는, 판형 열 교환기용 열 교환기 판에 관한 것이다. 판형 열 교환기는 대체로 가열 또는 냉각 등의 다양한 목적을 위해 유체 또는 액체 등의 매체들 사이에서 열 전달을 제공하기 위해 사용된다.
종래 기술에는 수많은 다양한 유형의 판형 열 교환기 및 열 교환기 판이 있었다. 종래 기술의 이러한 일 유형의 판형 열 교환기는 역류 판형 열 교환기이며, 제1 매체 및 제2 매체에 대해 인접한 판들 사이에 제1 및 제2 사이공간(interspace)을 교대로 형성하기 위해 서로 나란히 배치된 복수의 열 교환기 판을 포함한다. 열 교환기 판은 각각의 사이공간에 열 전달 채널을 형성하는 열 전달 영역, 및 상기 사이공간의 열 전달 채널에 진입하지 않고 매체를 사이공간을 통해 안내하기 위해 각각의 사이공간에 천이 부분을 형성하는 천이 섹션을 포함한다. 또한 열 교환기 판은 제1 매체를 제1 사이공간의 열 전달 채널 및 제2 사이공간의 천이 섹션 내외부로 안내하기 위해, 그리고 제2 매체를 제2 사이공간의 열 전달 채널 및 제1 사이공간의 열 전달 섹션 내외부로 안내하기 위해 배열된 입구 및 출구 안내부를 형성하는 포트를 포함한다. 종래 기술의 몇몇 열 교환기 판은 적절한 유동 및 열 전달 특성을 제공하기 위해 주름부 및/또는 차단부의 패턴 또는 유사부를 포함한다.
판형 열 교환기의 분야에서 광범위한 연구가 진행되었음에도, 다양한 목적에 대해 적합한 보다 효율적인 열 교환기를 제공하기 위한 개선책이 요구된다.
종래 기술에 따르는 판형 열 교환기의 문제점은 압력 강하 제약으로 인해 판형 열 교환기를 통과하는 유로가 짧아야 한다는 점이고, 이는 열 교환기 판의 개수가 적다는 것을 의미한다. 열 교환기 판의 개수가 적으면 프레임 비용으로 인해 고가의 열 교환기를 초래한다.
종래 판형 열 교환기의 단점은 산업 적용예에 있어서 판형 열 교환기를 통과하는 유량이 적을 수 있다는 것이다. 이에 의해 대형의 열 교환기 판이 필요하고, 이는 비용을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점 및 단점을 회피하고 특정 목적에 대해 보다 효율적인 열 교환 특성을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르는 열 교환기 판 및 판형 열 교환기에 의해 상대적으로 많은 개수의 판을 구비한 판형 열 교환기에 실질적으로 나선형 유로를 제공하는 가능성을 얻게 되고, 이에 의해 특정 목적에 대해 양호한 유량 및 비용 효율적인 열 교환기를 얻게 된다.
본 발명은 포트, 및 상기 포트들 사이에 차단부에 의해 부분적으로 분할된 열 전달 영역을 포함하는 판형 열 교환기 판에 관한 것으로, 열 교환기 판은 제1 포트, 제2 포트, 제3 포트 및 제4 포트를 포함하고, 열 교환기 판에는 제1 및 제2 포트와 열 전달 영역 사이에 제1 천이 영역, 제3 및 제4 포트와 열 전달 영역 사이에 제2 천이 영역이 구비되고, 제1 및 제2 천이 영역에는 천이 포트가 구비되고, 제1 천이 영역은 열 전달 영역을 향해 개방되고, 제2 천이 영역은 밀봉부에 의해 열 전달 영역으로부터 분리되는 것을 특징으로 한다. 천이 영역 및 차단부와 조합된 제1, 제2, 제3 및 제4 포트의 구성에 의해 복수의 상기 판을 포함하는 판형 열 교환기를 통과하는 나선형 유동을 판에 허용하고, 제1 매체 및 제2 매체 양쪽에 대한 모든 입구 및 출구 포트가 공통 프레임 판, 예를 들어 바닥 또는 유사한 형태의 기초부에 고정된 프레임 판에 배열될 수 있다. 따라서, 몇몇 양태에서는 나선형 열 교환기의 특성을, 다른 양태에서는 판형 열 교환기의 특성을 갖는 열 교환기가 제공되며, 판형 열 교환기의 비용 효율과 나선형 열 교환기의 유동 특성이 조합된다.
판은 대향하는 짧은 변 및 대향하는 긴 변을 갖는 실질적으로 직사각형일 수 있다. 제1 및 제2 포트는 상기 짧은 변 중 하나에 배열될 수 있고, 제3 및 제4 포트는 대향하는 짧은 변에 배열될 수 있다.
차단부는 열 전달 영역에 배치되는 자유 단부를 포함하여 자유 단부와 제2 천이 영역 사이에 간격을 형성할 수 있다. 또한, 차단부는 제1 천이 영역을 통해 연장할 수 있고 상기 판의 길이방향 중앙 선을 따라 연장할 수 있다. 따라서, 열 전달 영역을 통한 U형 유동이 제공될 수 있다.
제1 천이 영역은 제1 및 제2 포트에 인접하여 배열될 수 있고, 제2 천이 영역은 제3 및 제4 포트에 인접하여 배열될 수 있고, 상기 포트 중 적어도 하나는 인접한 천이 영역으로부터 밀봉된다. 제1 및 제2 포트와 제3 및 제4 포트는 인접한 천이 영역으로부터 밀봉될 수 있다. 따라서, 상기 포트들은 복수의 판을 통과하는 입구 및 출구 안내부를 형성하여 판 패키지 섹션에서 판 패키지를 분할할 수 있다. 각 판 패키지 섹션의 처음 부분 및 마지막 부분에서, 하나 이상의 상기 포트는 판 패키지 섹션 내외로 매체를 안내하도록 대응하는 천이 영역과 연통한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 포트와 인접한 천이 영역 사이에서 가스켓의 부분과 같은 밀봉부의 부분이 제거될 수 있다.
밀봉부는 가스켓에 의해 형성될 수 있다. 가스켓은 판의 가스켓 홈부에 배열될 수 있다. 판에 의해 형성되는 판형 열 교환기는 나선형 역류를 갖는 가스켓식 판형 열 교환기일 수 있다.
본 발명은 또한 본 명세서에 개시된 바와 같이 판형 열 교환기 판을 갖는 판 패키지를 포함한 판형 열 교환기에 관한 것이다.
판 패키지는 각 섹션에서 복수의 판을 갖는 섹션으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 판의 개수는 각 섹션에서 동일하다. 각 섹션에서 제1 및 제2 매체의 비례량은 전체 열적 프로그램을 수행할 수 있고, 입구 및 출구 온도는 모든 섹션에서 동일하다. 판 패키지의 섹션 개수 및 섹션의 판 개수는 열적 부하(thermal duty)에 대해 구성될 수 있다. 섹션 개수는 열 교환기의 용량을 제공하고, 섹션의 판 개수는 열적 프로그램을 제공하며, 이는 전체 열 전달 영역이 최소화되고 그 결과 비용도 최소화될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 이후 실시예의 상세한 설명, 첨부 도면 및 종속 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 그리고 실시예의 도움으로 이제 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 판형 열 교환기용 열 교환기 판의 개략적인 전방면도이다.
도 2는 도 1에 따르는 복수의 플레이트를 포함하는 판형 열 교환기의 예의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 따르는 판형 열 교환기의 일부분의 개략적인 전개도이며, 판형 열 교환기의 판 패키지 섹션의 처음 부분에서의 유로를 도시한다.
도 4는 도 3에 따르는 개략도이며, 판 패키지 섹션의 마지막 부분에서의 유로를 도시한다.
도 5는 도 1의 I-I선을 따르는 개략적인 단면도이며, 도 2에 따른 판형 열 교환기의 일부분을 도시하고, 판 패키지 섹션을 통과하는 유로를 도시한다.
도 6은 개략적 사시도이며, 두 개의 인접한 판 패키지 섹션을 통과하는 유로를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 대체 실시예에 따른 판형 열 교환기에 대한 열 교환기 판의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 판형 열 교환기용 열 교환기 판(10)이 개략적으로 도시된다. 도시된 실시예에 따르면, 판(10)은 대향하는 두 개의 짧은 변 및 대향하는 두 개의 긴 변을 갖는 실질적으로 직사각형이다. 그러나, 정사각형, 계란형, 원형 등과 같은 다른 구성이 가능할 수 있다. 판(10)은 예를 들어, 가압 성형(pressing)에 의해 실행된 만입부 및 양각부를 구비한 판금으로 형성된다.
판(10)은 제1 포트(11), 제2 포트(12), 제3 포트(13) 및 제4 포트(14)를 포함한다. 포트(11 내지 14)는 매체가 판(10)을 통과하도록 허용하는 관통 개구이다. 예를 들어, 제1 포트(11) 및 제2 포트(12)는 판(10)의 하나의 짧은 변에 배열되고, 제3 포트(13) 및 제4 포트(14)는 판(10)의 대향하는 짧은 변에 배열된다. 예를 들어, 포트(11 내지 14)는 판(10)의 모서리에 배열된다.
판(10)은 상기 포트(11 내지 14)들 사이에 배열된 열 전달 영역(15)을 포함한다. 예를 들어, 열 전달 영역(15)은 판(10)의 대향 측면에서 유동하는 매체들 사이에서 열 전달을 허용하도록 판(10)의 상당한 영역을 형성한다. 판(10)에는 예를 들어, 종래 방식으로 적절한 유동 및 열 전달 특성을 얻기 위해 열 전달 영역(15)에 적절한 주름부 또는 유사부가 구비된다.
판(10)은 제1 천이 영역(16) 및 제2 천이 영역(17)을 포함한다. 제1 천이 영역(16)에는 매체가 판(10)을 통과하는 것을 허용하기 위해 제1 천이 포트(18)가 구비된다. 제2 천이 영역(17)에는 매체가 판(10)을 통과하는 것을 허용하기 위해 제2 천이 포트(19)가 구비된다. 제1 천이 영역(16)은 제1 포트(11, 12)와 열 전달 영역(15) 사이에 배열되고, 제2 천이 영역(17)은 제2 포트(13, 14)와 열 전달 영역(15) 사이에 배열된다.
판(10)은 전방 측면 및 후방 측면과 같은 제1 측면 및 제2 측면을 포함한다. 그러나, 하나의 판의 전방 측면이 인접한 판의 후방 측면과 협동하도록 복수의 판(10)이 판형 열 교환기와 협동하는 점이 이해될 수 있다. 단순성을 위해, 영역(15 내지 17)은 전방 측면에 표시되고 그 기능은 전방 측면을 참조하여 설명되며, 인접한 판의 전방측과 협동에 의해 후방측에 대한 효과는 통상의 기술자에 의해 이해되고 상기 인접한 판의 전방 측면을 참조하여 본 명세서에 설명된다.
제1 천이 영역(16)은 매체가 제1 천이 영역(16)과 열 전달 영역(15) 사이에서 유동하는 것을 허용하기 위해 열 전달 영역(15)을 향해 개방된다. 예를 들어, 제1 천이 포트(18)는 매체가 제1 천이 영역(16)으로 그리고 추가로 열 전달 영역(15)으로 유동하는 것을 허용하도록 배열되고, 이는 도 1에서 화살표(A)에 의해 도시된다. 이와 달리, 제1 천이 포트(18)는 매체가 열 전달 영역(15) 및 제1 열 천이 영역(16)으로부터 유출하는 것을 허용하도록 배열된다.
제2 천이 영역(17)은 밀봉부(20)에 의해 열 전달 영역(15)으로부터 분리되어, 제2 천이 영역(17)의 매체는 동일한 플레이트(10)의 전방 측면의 열 전달 영역(15)으로 진입할 수 없다. 따라서, 상기 판의 판 패키지에서 모든 다른 판들과 같은 소정의 판(10)에 대해, 제1 천이 영역(16) 및 열 전달 영역(15)은 도 1에서 점선으로 도시된 제1 매체에 대해 구성되고, 제2 천이 영역(17)은 도 1에서 일점 쇄선으로 도시된 제2 매체에 대해 구성된다. 예를 들어, 제2 천이 포트(19)는 매체가 제2 천이 영역(17)으로부터 판(10)의 대향 측면으로 유출하는 것을 허용하도록 구성되며, 이는 도 1에서 화살표(B)에 의해 도시된다. 이와 달리, 제2 천이 포트(19)는 매체가 제2 천이 영역(17)으로 유동하는 것을 허용하도록 배열된다.
도시된 실시예에서, 판(10)은 또한 열 전달 영역(15)과 제2 천이 영역(17) 사이에 배열되는 선택적 누설 영역(21)을 포함한다. 누설 영역(21)은 예를 들어 종래 방식으로 배열된다.
도 1의 실시예에서, 밀봉부(20)는 포트(11 내지 14), 제2 천이 영역(17), 누설 영역(21), 및 열 전달 영역(15)과 제1 천이 영역(16)에 의해 형성된 공통 영역을 둘러싼다. 예를 들어, 밀봉부(20)는 고무 가스켓과 같은 가스켓이고, 주연 가스켓(20a), 열 전달 영역(15)과 누설 영역(21) 사이의 횡단 가스켓(20b), 제2 천이 영역(17)과 누설 영역(21) 사이의 외부 횡단 가스켓(20c), 및 각 포트(11 내지 14) 주위의 포트 가스켓(20d)을 형성한다. 따라서, 외부 횡단 가스켓(20c)은 판(10)의 하나의 긴 변의 주연 가스켓(20a)으로부터 대향하는 긴 변의 주연 가스켓(20a)까지 연장하여 제2 천이 영역(17)을 열 전달 영역(15)으로부터 분리한다. 예를 들어, 판(10)에는 상기 가스켓(20a 내지 20d)의 형태로 밀봉부(20)를 수용하기 위한 가스켓 홈부가 구비된다.
판(10)에는 열 전달 영역(15)을 부분적으로 분할하기 위한 차단부(22)가 구비된다. 예를 들어, 차단부(22)는 밀봉부(20)에 의해 형성된다. 예를 들어, 차단부(22)는 칸막이 가스켓이다. 차단부(22)는 매체의 실질적인 나선형 유동을 제공하도록 배열된다. 도 1의 실시예에서, 차단부(22)는 차단부(22)의 자유 단부와 제2 천이 영역(17) 사이에 간격을 남겨두고, 제1 천이 영역(16)을 통해 그리고 열 전달 영역(15)의 상당 부분을 통해 연장한다. 예를 들어, 차단부(22)는 하여, 차단부(22)의 자유 단부와 내부 횡단 가스켓(20b) 사이에 간격을 남겨두고, 주연 가스켓(20a)으로부터 내부 횡단 가스켓(20b)을 향해 연속적으로 연장한다. 차단부(22)는 열 전달 영역(15) 및 제1 천이 영역(16)을 실질적으로 대향 유동 방향을 갖는 두 개의 격실로 분할한다. 예를 들어, 차단부(22)는 예컨대 판(10)의 긴 변과 평행한, 상기 판의 길이방향 중앙 선을 따라서 연장한다. 도시된 실시예에서, 차단부(22)는 제1 천이 포트(18)를 통해 진입한 매체가 화살표(A)로 도시된 바와 같이 차단부(22)의 자유 단부 주위에서 제2 천이 영역(17)을 향해 가압되고 이후 차단부(22)의 다른 측면에서 제1 천이 영역(16)을 향해 되돌아오도록 배열된다. 판(10)에는 도 1에서 점선으로 표시된 바와 같이 추가의 천이 포트를 위한 표시부(23)가 선택적으로 제공될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따르는 판형 열 교환기(24)가 도시된다. 판형 열 교환기(24)는 판 패키지(25), 프레임 판(26) 및 압력 판(27)을 포함한다. 예를 들어, 프레임 판(26)은 바닥, 벽 또는 유사부 등의 기초부에 고정되고, 압력 판(27)은 탈착 가능하다. 판 패키지(25)는 복수의 열 교환기 판(10)을 포함하고 프레임 판(26)과 압력 판(27) 사이에 배열된다. 예를 들어, 판 패키지(25), 프레임 판(26) 및 압력 판(27)은 너트(29)를 구비한 하나 이상의 조임 볼트(28)에 의해 또는 임의의 다른 적절한 체결 수단에 의해 함께 보유 지지 된다. 프레임 플레이트(26)에는 제1 입구 접속부(30), 제1 출구 접속부(31), 제2 입구 접속부(32) 및 제2 출구 접속부(33)가 구비된다. 따라서, 네 개의 모든 입구 및 출구 접속부(30 내지 33)가 프레임 판(26)에 배열되고, 압력 판(27)에는 어떠한 입구 또는 출구 접속부도 구비되지 않는다. 제1 입구 접속부(30)는 제1 매체를 판형 열 교환기(24)로 도입하도록 배열되며, 이는 도 2에서 화살표(C)로 표시된다. 제1 출구 접속부(31)는 제1 매체를 판형 열 교환기(24) 외부로 안내하도록 배열되며, 이는 도 2에서 화살표(D)로 표시된다. 제2 입구 접속부(32)는 제2 매체를 판형 열 교환기(24)로 도입하도록 배열되며, 이는 도 2에서 화살표(E)로 표시된다. 제2 출구 접속부(33)는 제2 매체를 판형 열 교환기(24) 외부로 안내하도록 배열되며, 도 2에서 화살표(F)로 표시된다. 예를 들어, 제1 입구 접속부(30) 및 제1 출구 접속부(31)는 판(10)의 하나의 짧은 변에서 포트(11 내지 14)과 연통하도록 배열되고, 제2 입구 접속부(32) 및 제2 출구 접속부(33)는 판(10)의 대향하는 짧은 변에서 포트(11 내지 14)와 연통하도록 배열된다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 판 패키지(25)의 다수의 판(10)이 일 실시예에 따라 판형 열 교환기(24) 내부로, 열 교환기를 통해 그리고 열 교환기 외부로의 제1 매체 및 제2 매체의 유로를 표시하도록 도시된다. 도 3 및 도 4는 전개도이고, 도 5에서 판은 명확성을 위해 이들 사이에 간격을 갖도록 도시된다. 도시된 실시예에서, 판 패키지(25)는 판 패키지 섹션들로 분할된다. 도 3에, 제2 판 패키지 섹션의 마지막 부분 및 제3 판 패키지 섹션의 처음 부분이 도시된다. 제2 판 패키지 섹션의 마지막 판(10)은 도 3에서 p2:16으로 표시되고, 제3 판 패키지 섹션의 제1 판(10)은 p3:1로 표시되고, 제3 판 패키지 섹션의 제2 판(10)은 p3:2로 표시되고, 제3 판 패키지 섹션의 제3 판(10)은 p3:3으로 표시된다. 도 4에서, 제3 판 패키지 섹션의 마지막 부분 및 제4 판 패키지 섹션의 처음 부분이 도시되고, 판(10)이 대응하여 표시된다.
판 패키지(25)의 판(10)은 인접한 판(10)들 사이에 제1 및 제2 사이공간을 교대로 형성한다. 상기 사이공간들에서, 판(10)의 열 교환기 영역(15)은 열 전달 채널을 형성하고, 제1 천이 영역(16)은 제1 천이 섹션을 형성하고, 제2 천이 영역(17)은 제2 천이 섹션을 형성한다. 하나의 판의 전방 측면은 인접한 판의 후방 측면과 협동하는 점이 이해된다. 단순성을 위해, 영역(15 내지 17)은 전방 측면에 표시되고 이들이 형성하는 열 채널 및 천이 섹션은 전방 측면에 관하여 설명된다. 제1 천이 섹션은 동일한 사이공간의 열 전달 채널 및 인접한 사이공간의 제2 천이 섹션과 연통한다. 예를 들어, 모든 다른 판(10)은 그 평면에서, 즉 판(10)의 평면에 대해 수직인 방향으로 판형 열 교환기(24)를 통해 연장하는 축 주위에서 180도 회전된다. 이와 달리, 모든 다른 판(10)은 그 길이방향 중앙 선 주위에서 180도 회전되고 그리고/또는 유사한 대체 효과를 제공하도록 형성된다. 도시된 실시예에서, 판형 열 교환기(24)는 역류 열 교환기이다.
포트(11 내지 14)는 판 패키지(25)에 입구 및 출구 안내부를 형성하고, 입구 및 출구 안내부는 프레임 판(26)의 입구 및 출구 접속부(30 내지 33)에 접속된다. 예를 들어, 포트(11 내지 14)는 제1 입구 접속부(30)에 접속되는 제1 입구 안내부, 제1 출구 접속부(31)에 접속되는 제1 출구 안내부, 제2 입구 접속부(32)에 접속되는 제2 입구 접속부 및 제2 출구 접속부(33)에 접속되는 제2 출구 안내부를 형성한다. 예를 들어, 제1 입구 안내부는 모든 제2 판(10)의 제1 포트(11) 및 나머지 판(10)의 제4 포트(14)에 의해 형성된다. 제1 입구 및 출구 안내부는 판(10)의 하나의 짧은 변에서 판 패키지(25)를 통해 배열되고, 제2 입구 및 출구 안내부는 판(10)의 대향하는 짧은 변에서 판 패키지(25)를 통해 배열된다. 따라서, 입구 및 출구 안내부는 판(10)의 평면에 수직인 방향으로 판 패키지(25)를 통해 축방향으로 연장된다.
판 패키지(25)는 복수의 판 패키지 섹션을 포함한다. 도 3 내지 도 5에서, 다양한 판 패키지 섹션의 판은 문자 "p" 뒤에 섹션 번호가 표시되고, 뒤에 관련 섹션 내의 판 번호가 표시된다. 도 3 내지 도 5에서 판 패키지(24)의 제3 섹션이 예로서 도시된다. 판 패키지(25)는 적어도 두 개의 상이한 유형의 판(10), 즉 판 패키지(24)의 제3 섹션에 대해 p3:3 내지 p3:14로 표시되는 중간 판과, 판 패키지(24)의 제3 섹션에 대해 p3:1, p3:16으로 표시되는 단부 판을 포함한다. 중간 판(p3:3 내지 p3:14)은 단부 판(p3:1, p3:16) 사이에 배열된다. 도시된 실시예에서, 판 패키지(25)는 세 개의 상이한 유형의 판(10), 즉 중간 판(p3:3 내지 p3:14), 단부 판(p3:1, p3:16) 및 판 패키지(24)의 제3 섹션에 대해 p3:2, p3:15로 표시되는 제2 단부 판을 포함하고, 제2 단부 판(p3:2, p3:15)은 단부 판(p3:1, p3:16)과 중간 판(p3:3 내지 p3:14) 사이에 배열된다. 판 패키지 섹션은 복수의 중간 판(p3:3 내지 p3:14), 판 패키지(25)의 각 단부에 하나의 단부 판(p3:1, p3:16) 그리고 선택적으로 각 단부 판(p3:1, p3:16)에 인접한 하나의 제2 단부 판(p3:2, p3:15)을 포함한다.
중간 판(p3:3 내지 p3:14)의, 포트 가스켓(20d)과 같은 밀봉부(20)는 천이 영역(16, 17)에 의해 형성된 천이 섹션으로부터 포트(11 내지 14)를 밀봉한다. 따라서, 포트(11 내지 14)에 의해 형성된 입구 및 출구 안내부는 어떠한 매체도 천이 섹션 또는 열 채널로 안내하지 않고 상기 중간 판(p3:3 내지 p3:14)에 의해 형성된 중간 사이 영역을 통해 연장한다.
단부 플레이트(p3:1, p3:16)에서, 제1 및 제3 포트(11, 13) 중 적어도 하나 및/또는 제2 및 제4 포트(12, 14) 중 적어도 하나는 제1 또는 제2 천이 섹션과 연통한다. 제2 단부 판(p3:2, p3:15)에서, 제1 및 제3 포트(11, 13) 중 적어도 하나 및/또는 제2 및 제4 포트(12, 14) 중 적어도 하나는 제1 또는 제2 천이 섹션과 연통한다. 따라서, 특정 포트(11 내지 14)가 단부 판(p3:1, p3:16)의 천이 영역(16, 17)을 향해 개방되고, 상기 포트(11 내지 14)와 천이 영역(16, 17) 사이에는 밀봉부(20)가 없다. 예를 들어, 제1 단부 판(p3:1)에서, 제1 포트(11)와 제1 천이 영역(16) 사이에는 밀봉부가 없어서, 제1 매체는 제1 입구 안내부로부터 제1 천이 섹션으로 그리고 상기 제1 단부 판(p3:1)의 열 전달 영역(15)에 의해 형성된 열 전달 채널로 추가로 유동할 수 있다. 또한, 상기 제1 단부 판(p3:1)에서, 제4 포트(14)와 제2 천이 영역(17) 사이에는 밀봉부가 없어서, 제2 매체는 상기 제1 단부 판(p3:1)의 제2 천이 영역(17)에 의해 형성된 제2 천이 섹션으로부터 제2 출구 안내부로 유동할 수 있다. 선택적으로, 제3 포트(13)와 제2 천이 영역(17) 사이에는 밀봉부가 없다. 판 패키지 섹션의 최종 단부 판(p3:16)은, 예를 들어 상기 판 패키지 섹션의 제1 단부 판(p3:1)에 대해 그 평면에서 180도 회전되고, 제1 매체는 제2 단부 판(p3:16)의 제2 천이 영역(17)에 의해 형성된 제2 천이 섹션으로부터 외부로 그리고 제1 출구 안내부로 안내되고, 제2 매체는 제2 단부 판(p3:16)의 제1 천이 영역(16)에 의해 형성된 제1 천이 섹션으로 안내된다. 선택적으로, 제2 단부 판(p3:2, p3:15)은 또한 입구 및/또는 출구 안내부와 연통한다. 예를 들어, 제2 단부 판(p3:2, p3:15)에서, 도 3 및 도 4의 제3 판 패키지 섹션의 제2 및 제15 판(p3:2 및 p3:15)에 의해 도시된 바와 같이, 하나의 포트(11 내지 14)가 제1 또는 제2 천이 영역(16, 17)을 향해 개방된다.
판형 열 교환기(24)는 도 3에서 화살표(C)로 도시된 방향으로 제1 및 제4 포트(11, 14)에 의해 형성된 제1 입구 안내부를 통해 제1 매체가 판(p3:1 내지 p3:16)에 의해 형성된 제3 판 패키지 섹션으로 도입되도록 배열된다. 제1 포트(11)가 제1 단부 판(p3:1)의 제1 천이 영역(16)에 의해 형성된 제1 천이 섹션과 연통하기 때문에, 제1 매체는 제1 입구 안내부로부터 제1 천이 섹션으로 안내되며, 이는 화살표(G)로 도시되고, 추가로 상기 판(p3:1)의 열 전달 영역(15)에 의해 형성된 열 전달 채널로 안내되며, 이는 화살표(H)로 도시된다.
이후, 제1 매체는 차단부의 자유 단부와 내부 횡단 가스켓(20b) 사이의 간격까지 차단부(22)를 따라 안내되고, 제1 매체는 차단부(22)의 자유 단부 주위에서 180도 전환되도록 가압되고 제1 천이 섹션을 향해 다시 안내되며, 이는 화살표(I)에 의해 도시된다. 제1 매체는 제1 천이 포트(18)를 통해 제1 단부 판(p3:1) 및 이전 판 패키지 섹션(p2:16)의 최종 단부 판에 의해 형성된 사이공간을 빠져 나가며, 이는 화살표(J)로 표시되고, 다음 판(p3:2)의 제2 천이 영역(17)에 의해 형성된 제2 천이 섹션으로 진입하며, 이는 화살표(K)로 표시되고, 제1 매체는 제1 단부 판(p3:1) 및 판(P3:2)에 의해 형성된 사이공간을 통과하고, 180도 전환되어 화살표(L)로 표시된 바와 같이 제2 천이 포트(19)를 통해 제2 천이 섹션을 빠져 나가며, 판(p3:2 및 p3:3)에 의해 형성된 사이공간의 제1 천이 섹션으로 계속될 것이다. 이후, 제1 매체는 화살표(M 및 N)으로 표시된 바와 같이 차단부(22) 주위에 다른 루프를 시작하고, 판(p3:1 내지 p3:16)에 의해 형성된 판 패키지 섹션을 통해 실질적으로 나선형 유로를 형성한다. 최종 단부 판(p3:16) 및/또는 제2 단부 판(p3:15)에서, 제1 또는 제2 천이 섹션은 대응하는 제2 또는 제3 포트(12, 13)와 연통하여 제1 매체는 상기 천이 섹션을 빠져 나가서 제1 출구 안내부로 진입할 것이고, 이는 도 4에서 화살표(O)로 표시된다. 이후 제1 매체는 도 4 및 도 3에서 화살표(D)로 표시된 바와 같이 제1 출구 안내부를 통해 판 패키지(25)를 빠져 나갈 수 있다.
제2 매체는 도 3 및 도 4에서 화살표(E)로 표시된 바와 같이 최종 단부 판(p3:16)까지 제2 및 제3 포트(12, 13)에 의해 형성된 제2 입구 안내부를 통해 안내된다. 이후, 제2 매체는 도 4에서 화살표(P)로 표시된 바와 같이 제1 천이 섹션으로 도입된다. 예를 들어, 제2 매체는 또한 다음의 사이공간, 즉 도시된 실시예에서 판(p4:1)을 통해 상기 제1 천이 섹션으로 도입된다. 제2 매체의 유동은 화살표(Q 내지 U)로 표시된 바와 같이 제1 매체와 반대 방향으로 실질적으로 나선형이다. 제2 매체는 판 패키지 섹션을 빠져 나가기 위해 제1 단부 판(p3:1) 및/또는 제2 단부 판(p3:2)의 제2 출구 안내부로 진입하고, 이는 화살표(F)로 표시된다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 단부 판(p3:1 및 p3:16)의 제2 천이 영역(17)에는 가스켓과 같은 칸막이 밀봉부(34)가 구비된다. 칸막이 밀봉부(34)는 제2 천이 영역(17) 및 이의 형성된 제2 천이 섹션을 두 개의 분리된 격실로 분할하고, 상기 격실 중 하나는 매체를 제3 및 제4 포트(13, 14) 중 하나로부터 제2 천이 섹션으로 도입하도록 배열되고, 다른 격실은 동일 매체를 제2 천이 섹션으로부터 외부로 그리고 제3 및 제4 포트(13, 14) 중 다른 하나로 안내하도록 배열된다.
도 5를 참조하면, 제1 매체의 유동이 도시되며, 유동은 대응하는 유동 위치를 도시하기 위해 도 3의 화살표들에 대해 사용된 문자로 표시된다.
선택적으로, 도 5의 "I"로 표시된 바와 같이, 판(10)의 패턴은 도 5에서 화살표들에 의해 표시된 바와 같이 매체를 안내하는 채널에서 가스켓 홈부 저부(35)들 사이의 거리(Z)를 증가시키기 위해 천이 영역 내의 수직 중앙 선을 따라 비대칭이다. 따라서, 대응하는 가스켓은 상이한 단면적을 갖는다. 예를 들어, 칸막이 밀봉부(34)는 차단부(22)보다 깊게 형성된다.
개시된 실시예에 따르는 열 교환기 판에 의해 획득된 유로가 도 6에 개략적으로 도시되며, 제1 매체는 실선으로 표시되고 제2 매체는 점선으로 표시된다. 도 6에, 판 패키지(25)의 두 개의 인접한 판 패키지 섹션(n 및 n+1)이 도시된다. 포트(11 내지 14)에 의해 형성된 입구 및 출구 안내부는 각 판 패키지 섹션(n)을 통과하는 나선형 역류를 제공하기 위해 도 6에서 화살표(C 내지 F)로 표시된 바와 같이 인접한 판(10)들 사이의 사이공간 내외로 제1 및 제2 매체를 안내한다. 판 패키지(25)는 대응하는 방식으로 배열된 임의의 적절한 개수의 판 패키지 섹션(n)을 포함한다.
도 7은 판(10)의 일 대체 실시예를 도시하고, 추가의 조임 볼트(28)가 판(10)의 중앙 선을 따라 배열된다. 예를 들어, 조임 볼트(28)는 차단부(22)의 자유 단부와 제2 천이 영역(17) 사이, 예컨대 차단부(22)의 자유 단부와 내부 횡단 가스켓(20b) 사이에 간격을 둔 상태로 차단부(22)를 형성하는 밀봉부(20)의 부분에 의해 둘러싸인다. 판(10)의 중앙 선을 따라 배열된 조임 볼트(28)에 의해, 예를 들어, 상대적으로 얇은 프레임 판 및 압력 판의 조합으로 더 넓은 판을 구비할 수 있다.
섹션들 사이의 열적 간섭을 피하기 위해, 판 패키지는 섹션들 사이에 적어도 하나의 빈 채널을 구비할 수 있다. 공기를 구비한 빈 채널은 절연 효과를 갖고 인접한 섹션에서 가장 바깥쪽의 채널들 사이의 열 전달이 제거된다.
예를 들어, 개시된 판형 열 교환기에서, 가스켓의 부차적 변형예를 갖는 하나의 판 유형이 사용되고, 판 패키지를 형성하기 위해 모든 제2 판은 180도 회전된다. 물론 두 개의 정합된 판 유형이 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 포트들(11 내지 14)과, 상기 포트들(11 내지 14) 사이에 차단부(22)에 의해 부분적으로 분할된 열 전달 영역(15)과, 대향하게 위치된 제1 및 제2 짧은 변과, 대향하게 위치된 제1 및 제2 긴 변을 포함하는 판형 열 교환기 판(10)에 있어서,
    포트들은 제1 짧은 변에 위치한 제1 포트(11) 및 제2 포트(12)와, 제2 짧은 변에 위치한 제3 포트(13) 및 제4 포트(14)를 포함하고,
    제1 및 제3 포트는 판형 열 교환기 판의 제1 절반부에 위치하고, 제2 및 제4 포트는 판형 열 교환기 판의 제2 절반부에 위치하며,
    열 교환기 판(10)에는 제1 및 제2 포트(11, 12)와 열 전달 영역(15) 사이에 제1 천이 영역(16), 제3 및 제4 포트(13, 14)와 열 전달 영역(15) 사이에 제2 천이 영역(17)이 구비되고, 제1 및 제2 천이 영역(16, 17)에는 천이 포트(18, 19)가 구비되고,
    제1 천이 영역(16)과 제1 천이 영역의 천이 포트는 열 전달 영역(15)을 향해 개방되고,
    제2 천이 영역(17)과 제2 천이 영역의 천이 포트는 밀봉부(20)에 의해 열 전달 영역(15)으로부터 분리되며,
    판형 열 교환기 판의 상기 제1 절반부에는 천이 포트가 없으며, 천이 포트는 판형 열 교환기 판의 상기 제2 절반부에 위치하고,
    차단부(22)는 제1 천이 영역(16)을 통해 연장되어 나선형의 매체 유로를 제공하는 것을 특징으로 하는 판형 열 교환기 판.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 포트(11, 12)는 제1 매체용이고, 제3 및 제4 포트(13, 14)는 제2 매체용인, 판형 열 교환기 판.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    차단부(22)는 자유 단부를 포함하고, 상기 자유 단부는 자유 단부와 제2 천이 영역(17) 사이에 간격을 형성하도록 열 전달 영역(15)에 위치되는, 판형 열 교환기 판.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    차단부(22)는 상기 판(10)의 길이방향 중앙 선을 따라 연장하는, 판형 열 교환기 판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 천이 영역(16)은 제1 및 제2 포트(11, 12)에 인접하여 배열되고, 제2 천이 영역(17)은 제3 및 제4 포트(13, 14)에 인접하여 배열되고, 상기 제1 내지 제4 포트(11 내지 14) 중 적어도 하나는 인접한 천이 영역(16, 17)으로부터 밀봉되는, 판형 열 교환기 판.
  8. 제7항에 있어서,
    제1, 제2, 제3 및 제4 포트(11, 12, 13, 14)는 인접한 천이 영역(16, 17)으로부터 밀봉되는, 판형 열 교환기 판.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판(10)에는 밀봉부(20)를 형성하는 가스켓(20a 내지 20d) 및 가스켓 홈부가 구비되는, 판형 열 교환기 판.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판(10)은 가압 성형에 의해 달성된 패턴을 갖는 금속 박판으로 제조되는, 판형 열 교환기 판.
  11. 삭제
  12. 판형 열 교환기 판(10)을 구비한 판 패키지(25)를 포함하는 판형 열 교환기(24)이며,
    상기 판형 열 교환기 판(10) 각각은, 포트들(11 내지 14), 및 상기 포트들(11 내지 14) 사이에 차단부(22)에 의해 부분적으로 분할된 열 전달 영역(15)을 포함하며,
    상기 포트들은 제1 포트(11), 제2 포트(12), 제3 포트(13) 및 제4 포트(14)를 포함하고,
    상기 판형 열 교환기 판(10) 각각에는 제1 및 제2 포트(11, 12)와 열 전달 영역(15) 사이에 제1 천이 영역(16), 제3 및 제4 포트(13, 14)와 열 전달 영역(15) 사이에 제2 천이 영역(17)이 구비되고, 제1 및 제2 천이 영역(16, 17)에는 천이 포트(18, 19)가 구비되고,
    제1 천이 영역(16)은 열 전달 영역(15)을 향해 개방되고,
    제2 천이 영역(17)은 밀봉부(20)에 의해 열 전달 영역(15)으로부터 분리되며,
    상기 판형 열 교환기 판(10)은 인접한 판들(10) 사이에 사이공간을 형성하고, 상기 사이공간에서, 판(10)의 열 전달 영역(15)은 열 전달 채널을 형성하고, 제1 천이 영역(16)은 제1 천이 섹션을 형성하고 제2 천이 영역(17)은 제2 천이 섹션을 형성하고, 제1 천이 섹션은 인접한 사이공간의 제2 천이 섹션과 연통하고, 제1 내지 제4 포트(11 내지 14)는 판 패키지(25)에 입구 및 출구 안내부를 형성하며 상기 입구 및 출구 안내부는 천이 섹션들로부터 밀봉된 판 패키지(25)의 판 패키지 섹션(n)의 복수의 인접한 중간 사이공간을 통해 연장하고, 그리고 상기 중간 사이공간 이전과 이후에 배열되는 상기 판 패키지 섹션(n)의 사이공간의 천이 섹션과 연통하는, 판형 열 교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    복수의 상기 판 패키지 섹션(n)을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 포트(11 내지 14)는 복수의 판 패키지 섹션(n)에 입구 및 출구 안내부를 형성하는, 판형 열 교환기.
  14. 제12항에 있어서,
    판형 열 교환기(24)는 역류 판형 열 교환기인, 판형 열 교환기.
  15. 삭제
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