KR101898018B1 - 판형 열교환기 - Google Patents

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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 제1매체배출관(130)과 제2연결부재(130a)를 연통시키는 유로전환부재(190)를 포함하고, 상기 유로전환부재(190)는, 일단부가 상기 제1매체배출관(130)에 유체연통식으로 연결되는 제1유로전환부재(190a)와, 일단부가 상기 제2연결부재(130a)에 유체연통식으로 연결되는 제2유로전환부재(190b)를 포함하며, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

판형 열교환기{PLATE TYPE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세히는 복수의 유로전환부재들이 서로 중첩되어 연결되는 유로전환부재를 포함하는 판형 열교환기에 관한 것이다.
근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화, 소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
특히 차량용 공조시스템에 있어서, 대개 엔진룸 내부에서 충분한 공간을 확보하기 어려운 실정이기 때문에 상기 차량용 공조시스템을 구성하는 열교환기 등의 구성은 소형이면서도 공간활용도를 높힐 수 있는 구조가 요구되고 있는 실정이다.
열교환기는 제1매체와 제2매체의 온도 차이를 이용하여 열교환되는 구성으로, 액체와 기체 또는 액체와 액체 사이에 열교환하게 되며, 그 중 판형 열교환기(10)는 다수의 플레이트가 적층되어 제1매체 및 제2매체가 각각 교대로 유동하여 열교환이 이루어지도록 구성되며, 제1매체가 유입되는 제1매체유입관(12), 제1매체가 배출되는 제1매체배출관(13), 제2매체가 유입되는 제2매체유입관(14), 및 제2매체가 배출되는 제2매체배출관(15)을 구비하여 구성된다.
도 1은 종래의 판형 열교환기(10)를 도시한 사시도로서, 특히 도 1(a)에는 제1매체유입구, 제2매체유입구 및 제2매체배출구가 플레이트적층체(11)의 상측면(11a)에 구비되는 반면, 제2매체배출구는 상기 플레이트적층체(11)의 상측면(11a)에 대향하는 하측면에 배치되는 구성이 개시되어 있다.
한편, 상기 제1매체유입구 및 제2매체배출구를 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 각각의 연결부재들(12a, 13a)은 각각 제1매체유입구 및 제2매체배출구가 구비되는 위치와 동일한 위치에 구비되고, 제2매체유입구 및 제2매체배출구를 제2매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 각각의 연결부재들(14a, 15a)도 각각 제2매체유입구 및 제2매체배출구가 구비되는 위치와 동일한 위치에 구비된다.
다만, 도 1(a)에 도시된 경우와 같이 제1매체유입구 및 제2매체배출구가 서로 대향하는 상측면(11a)과 하측면에 배치되고, 마찬가지로 이들 제1매체유입구 및 제2매체배출구의 연결부재들(12a, 13a)도 서로 대향하는 상측면(11a)과 하측면에 배치되는 경우에, 판형 열교환기(10)를 다른 차량 구조물에 부착하기 위한 부재, 즉 적어도 하나의 체결홀(17, 18)을 구비한 브래킷(16)의 설치를 위한 위치 확보가 용이하지 않다.
이러한 판형 열교환기(10)의 설치를 위한 브래킷(16)이 판형 열교환기(10)의 어느 한 측면, 예를 들면 도 1(b)에 도시된 바와 같이 판형 열교환기(10)의 하측면에 구비되는 경우에 제2매체배출구의 연결부재(13a)는 판형 열교환기(10)의 상측면(11a)에 구비되어야 하며, 제2매체배출구와 연결부재(13a)를 연결시키기 위한 유로전환부재(19)가 구비되어야 하는 경우가 있다.
도 2에는 이러한 유로전환부재(19)가 구비된 판형 열교환기(10)가 도시되어 있다.
한편, 다수의 플레이트가 적층되어 구성되는 플레이트적층체(11)는 각각의 플레이트들 사이에 필러메탈층(Filler metal layer)을 개입시킨 후 플레이트층 및 필러메탈층으로 이루어진 적층체를 브레이징(Brazing) 열처리하여 결합시키는 방식으로 접합체를 구성하게 된다.
그리고 플레이트적층체(11)를 브레이징 열처리를 이용하여 상호간 접합시키는 방식은 열처리 전후의 플레이트적층체(11)의 높이(h) 변화를 수반하게 된다. 다시 말하면, 각각 플레이트 사이에 개재되는 필러메탈층은 열처리 과정에서 일부 용융이 발생하게 되어 필러메탈층의 두께가 감소되는 현상이 발생하게 된다.
이와 같이 브레이징 열처리과정에서 플레이트적층체(11)의 높이 감소가 이루어지게 되면 도시된 유로전환부재(19)가 제1매체배출관(13)과 접합되는 부분(20) 및 연결부재(13a)와 접합되는 부분(21)에 균열이 발생할 가능성이 높으며, 이러한 균열을 통해서 제1매체가 누수될 가능성이 높다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 유로전환부재를 구비하여 공간활용성 측면에서 유리한 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유로전환부재의 사용으로 발생할 수 있는 제1매체의 누수현상을 방지할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 다수의 플레이트들(111, 112, 113)이 적층되어 제1매체 및 제2매체가 각각 교대로 유동하여 열교환이 이루어지도록 구성된 플레이트적층체(110); 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제1매체유입관(120); 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)과 대향하는 하측면에 구비되는 제1매체배출관(130); 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체유입관(140); 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체배출관(150); 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체유입관(120)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제1연결부재(120a); 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체배출관(130)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제2연결부재(130a); 및 상기 제1매체배출관(130)과 제2연결부재(130a)를 연통시키는 유로전환부재(190);를 포함하는 판형 열교환기(100)에 있어서, 상기 유로전환부재(190)는, 일단부가 상기 제1매체배출관(130)에 유체연통식으로 연결되는 제1유로전환부재(190a)와, 일단부가 상기 제2연결부재(130a)에 유체연통식으로 연결되는 제2유로전환부재(190b)를 포함하고, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유로전환부재(190a)는 상기 타단부에 구비되고 소정의 내경을 갖는 대직경부(190a-1), 상기 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 내경을 갖는 소직경부(190a-3) 및 상기 대직경부(190a-1)와 소직경부(190a-3) 사이에 배치되어 상기 소직경부(190a-3)와 상기 대직경부(190a-1)를 연결하는 확경부(190a-2)를 포함하고, 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 외경은 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 더 작을 수 있다.
또한, 상기 플레이트적층체(110)는 다수의 플레이트들(111, 112, 113) 사이에 구비되는 필러메탈층(114, 115)을 포함하고, 상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115)은 브레이징 열처리에 의해서 접합될 수 있다.
또한, 상기 제2유로전환부재(190b)의 재질과 상기 필러메탈층(114, 115)의 재질은 동일하며, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 상기 브레이징 열처리에 의해 접합될 수 있다.
또한, 상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115) 사이의 접합 및 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부 사이의 접합은 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는, 상기 중첩영역에 구비되며, 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부외 외경보다 큰 외경을 갖고 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 외경을 갖는 필러메탈링(191)에 의해서 접합될 수 있다.
또한, 상기 필러메탈링(191)의 재질과 상기 필러메탈층(114, 115)의 재질은 동일하며, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191), 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191)은 각각 상기 브레이징 열처리에 의해 접합될 수 있다.
또한, 상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115) 사이의 접합 및 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191) 사이의 접합, 그리고 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191) 사이의 접합은 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 상기 플레이트적층체(110)의 하측면에 구비되는 브래킷(160)을 더 포함하고, 상기 브래킷(160)에는 적어도 하나의 체결홀(170)이 관통되어 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 유로전환부재(190)를 구비하여 판형 열교환기(100)의 설치를 위한 공간을 용이하게 확보할 수 있어 공간활용성 측면에서 유리한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 유로전환부재(190)의 사용으로 발생할 수 있는 제1매체의 누수 현상을 방지할 수 있어서 안정적이면서도 효율적인 열교환 기능을 달성할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1 및 도 2는 종래의 판형 열교환기(10)의 사시도 및 정면도.
도 3는 본 발명의 따른 판형 열교환기(100)에 구비된 유로전환부재(190)를 설명하기 위한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 플레이트적층체 내부에서 각각의 열교환 매체의 유동을 설명하기 위한 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트의 브레이징 열처리 전후의 높이 감소를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 판형 열교환기(100)에 구비된 유로전환부재(190)의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기(100)에 구비된 유로전환부재(190)의 구성을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.　 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
또한, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 따른 판형 열교환기(100)에 구비된 유로전환부재(190)를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 다수의 플레이트들(111, 112, 113)이 적층되어 제1매체 및 제2매체가 각각 교대로 유동하여 열교환이 이루어지도록 구성된 플레이트적층체(110), 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제1매체유입관(120), 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)과 대향하는 하측면에 구비되는 제1매체배출관(130), 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체유입관(140), 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체배출관(150), 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체유입관(120)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제1연결부재(120a), 상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체배출관(130)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제2연결부재(130a), 및 상기 제1매체배출관(130)과 제2연결부재(130a)를 연통시키는 유로전환부재(190)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 유로전환부재(190)는, 일단부가 상기 제1매체배출관(130)에 유체연통식으로 연결되는 제1유로전환부재(190a)와, 일단부가 상기 제2연결부재(130a)에 유체연통식으로 연결되는 제2유로전환부재(190b)를 포함하고, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결된다.
도 3에 바와 같이 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 제1매체가 유입되는 제1매체유입관(120)이 구비되는 위치와 제1매체가 배출되는 제1매체배출관(130)이 구비되는 위치가 상이하다. 상세히는 제1매체유입관(120)은 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 제1매체배출관(130)은 상기 상측면(110a)에 대향하는 플레이트적층체(110)의 하측면에 구비된다.
그리고 판형 열교환기(100)를 차량의 다른 구조물에 체결하기 위한 부재, 즉 적어도 하나의 체결홀(170)이 관통되어 구비된 브래킷(160)의 설치 위치를 확보하기 위해서, 상기 제1매체배출관(130)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 연결부재, 즉 제2연결부재는 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되며, 제1매체의 배출유로를 전환하기 위해서 상기 제1매체배출관(130)과 상기 제2연결부재를 연통시키는 유로전환부재(190)가 플레이트적층체(110)의 측면에 구비된다.
한편, 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 플레이트적층체(110)는 브레이징 열처리 과정에서 높이 감소 현상이 발생하며, 이러한 플레이트 적층체의 높이 감소로 인해 발생할 수 있는, 상기 유로전환부재(190)와 제1매체배출관(130) 및 제2연결부재 사이의 연결 부위(200, 210)의 누수 현상을 방지하는 수단을 제공한다.
이를 위해 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 유로전환부재(190)는 파이프 형태의 적어도 두 개의 부재, 즉 일단부가 상기 제1매체배출관(130)에 유체연통식으로 연결되는 제1유로전환부재(190a)와 일단부가 상기 제2연결부재에 유체연통식으로 연결되는 제2유로전환부재(190b)를 포함하도록 구성되며, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결된다.
이와 같은 유로전환부재(190)의 구성을 통해서, 판형 열교환기(100)의 플레이트적층체(110)는 브레이징 열처리 과정에서 발생하는 높이차이를 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 중첩 부분을 통해서 보상할 수 있다.
상기 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b)의 상세 구성에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 후술한다.
도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 플레이트적층체(110) 내부에서 각각의 열교환 매체의 유동을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 플레이트적층체(110)는 다수의 플레이트, 즉 적어도 3개의 플레이트들(111, 112, 113)을 구비하며, 각각의 플레이트들(111, 112, 113) 사이에서 제1매체, 바람직하게는 냉매가 되는 열교환매체 및 제2매체, 바람직하게는 쿨런트(Coolant)가 되는 열교환매체가 교대로 유동하도록 구성된다.
즉, 도 4에 도시된 실시예를 기준으로, 상기 제1매체는 플레이트적층체(110)의 상측면(110a) 우측 상단에 구비된 제1매체유입구를 통해 제1플레이트(111)로 유입되어 제1플레이트(111)의 길이방향을 따라 유동하고 제1플레이트(111)의 좌측 하단에 형성된 제1매체배출구(111b)를 통해 배출되며, 플레이트적층체(110)의 적층방향을 따라 제3플레이트(113)로 유입된다. 도시된 바와 같이 제1플레이트(111)에서의 제1매체는 우측 상단으로부터 좌측 하단으로 이동하는 유동 방향을 갖는다.
제3플레이트(113)로 유입된 제1매체는 제3플레이트(113)의 길이방향을 따라 유동하고 제3플레이트(113)의 우측 상단에 형성된 제1매체배출구(113a)를 통해 배출되어, 플레이트적층체(110)의 적층방향을 따라 도시되지 않은 제5플레이트로 유입된다. 도시된 바와 같이 제3플레이트(113)에서의 제1매체는 좌측 하단으로부터 우측 상단으로 이동하는 유동 방향을 갖는다.
그리고 제5플레이트로 유입된 제1매체는 제1플레이트(111)에서에서와 동일한 방향으로 유동하며, 결과적으로 제1매체는 상기 제1플레이트(111) 및 제3플레이트(113)에서의 유동이 반복되며, 열교환이 완료된 제1매체는 플레이트적층체(110)의 하측면에 구비된 제1매체배출관(130)를 통해서 외부로 배출된다. 즉 플레이트적층체(110) 내부에서 제1매체는 유동방향이 반복적으로 전환되도면서 플레이트적층체(110)의 하측방향으로 이동되도록 구성되여 냉매의 열교환 효율이 극대화될 수 있다. 이러한 구성을 위해서 제1매체유입관(120)과 제1매체배출관(130)이 배치되는 위치가 달라지는 것이다.
한편, 제1매체와는 달리 상기 제2매체는 플레이트적층체(110)의 상측면(110a) 우측 하단에 구비된 제2매체유입구를 각각의 플레이트들(111, 112, 113)에 구비된 제2매체유입연통홀(111c, 112c, 113c)을 따라 플레이트적층체(110)의 하측으로 이동되면서 제2플레이트(112)의 길이방향을 따라 이동되며, 각각의 플레이트들(111, 112, 113)에 구비된 제2매체배출연통홀(111d, 112d, 113d)을 따라 상측으로 이동되어 상기 제1출구파이프(30)를 통해 배출되는 단일 유동 경로를 갖는다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이트적층체(110)의 브레이징 열처리 전후의 높이 감소를 설명하기 위한 단면도이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)의 플레이트적층체(110)는 다수의 플레이트들(111, 112, 113) 사이에 필러메탈층(114, 115)을 개입시켜, 이들을 브레이징 열처리 방식을 사용하여 결합시켜 형성된다.
도 5에는 제1플레이트(111)와 제2플레이트(112) 사이에 제1필러메탈층(114)이 개재되고, 제2플레이트(112)와 제3플레이트(113) 사이에 제2필러메탈층(115)이 개재된 플레이트적층체(110)의 단면도가 도시되어 있으며, 이들 플레이트적층체(110)는 아직 브레이징 열처리를 거치지 않은 상태이다.
브레이징 열처리 전 상태에서 제1필러메탈층(114) 및 제2필러메탈층(115)은 소정의 폭(D1)을 가진 상태이지만, 브레이징 열처리 후 제1필러메탈층(114) 및 제2필러메탈층(115)은 일부 용융이 발생하여 열처리 전의 폭(D1)보다 더 작은 폭(D2)를 갖게 된다.
이러한 폭 감소분(D1-D2)은 각각의 필러메탈층(114, 115)에 대해서 대략 10%정도가 되며, 전체 플레이트적층체(110)를 기준으로 브레이징 열처리 후 전체 높이는 브레이징 열처리 전의 높이에 비해서 대략 2~3cm 정도 감소된다.
한편, 이러한 플레이트들(111, 112, 113) 및 필러메탈층(114, 115)의 재질에는 제한이 없으나, 플레이트 적층체의 방열성 및 강성을 고려하여 알루미늄 계열이 적합하며, 브레이징 열처리에 의해서 생성되는 클래드(clad)의 모재에 해당하는 각각의 플레이트들(111, 112, 113)의 융점은 필러메탈층(114, 115)의 융점보다 더 높은 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 각각의 플레이트들(111, 112, 113)의 재질은 알루미늄 A3000계열이 적합하며, 필러메탈층(114, 115)의 재질은 알루미늄 A4045 또는 A4343 계열이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 판형 열교환기(100)에 구비된 유로전환부재(190)의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 판형 열교환기(100)의 유로전환부재(190)는 제1유로전환부재(190a) 및 제2유로전환부재(190b)를 포함하고, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결된다.
또한, 상기 제1유로전환부재(190a)는 타단부에 구비되고 소정의 내경을 갖는 대직경부(190a-1), 상기 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 내경을 갖는 소직경부(190a-3) 및 상기 대직경부(190a-1)와 소직경부(190a-3) 사이에 배치되어 상기 소직경부(190a-3)와 상기 대직경부(190a-1)를 연결하는 확경부(190a-2)를 포함하고, 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 외경은 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 더 작게 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 판형 열교환기(100)의 유로전환부재(190)는 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b)가 서로 중첩되도록, 더욱 상세히는 제2유로전환부재(190b)의 타단부가 제1유로전환부재(190a)의 타단부에 삽입되도록 구성된다.
이와 같은 중첩 및 삽입 구성을 위해서 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 외경은 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 더 작게 형성된다.
또한, 상기 제2유로전환부재(190b)의 재질과 플레이트적층체(110)의 필러메탈층(114, 115)의 재질은 동일하게 구성될 수 있으며, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 플레이트적층체(110)에 가해지는 브레이징 열처리에 의해 접합될 수 있다. 이 경우에 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 필러메탈층(114, 115) 사이의 접합 및 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부 사이의 접합은 동시에 이루어 진다.
이와 같이 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)에 삽입되는 제2유로전환부재(190b)의 재질을 플레이트적층체(110)의 필러메탈층(114, 115)과 동일한 재질로 형성함으로써 제1유로전환부재(190a) 및 제2유로전환부재(190b)가 플레이트적층체(110)에 부착된 상태 전체를 브레이징 열처리함으로써, 플레이트적층체(110)의 브레이징 열처리시 발생하는 높이 감소분을 제1유로전환부재(190a) 및 제2유로전환부재(190b)의 중첩영역으로 보상할 수 있게 된다. 이때 제1유로전환부재(190a)는 플레이트들(111, 112, 113)의 재질과 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 구성은, 브레이징 열처리 전 상태의 유로전환부재(190)의 단면도인 도 6(c), 브레이징 열처리 후 상태의 유로전환부재(190)의 단면도인 도 6(d)를 통해서 확인할 수 있다.
브레이징 열처리 전 상태의 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b)의 중접부분의 길이는 브레이징 열처리 후 변화된다. 즉, 중첩길이 L1에서 이 보다 더 긴 L2로 변화되며, 이들 열처리 전후의 중첩영역의 길이변화량(L2-L1)이 플레이트접합체의 높이 감소분에 해당한다.
한편, 제2유로전환부재(190b)의 중첩 단부는 브레이징 열처리 전에 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)에 존재하지만, 브레이징 열처리 후에는 제1유로전환부재(190a)의 확경부(190a-2)에 존재하도록 구성된다. 이와 같은 구성을 통해서 열처리 과정에서 용융된 제2유로전환부재(190b)의 단부가 제2유로전환부재(190b)의 확경부(190a-2)로 밀고 들어가게 되고, 상기 제2유로전환부재(190b)의 단부가 일부 함몰되면서 제1유로전환부재(190a)의 확경부(190a-2)에 접합되며, 이를 통해 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b) 사이의 밀폐 접합 구조가 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기(100)에 구비된 유로전환부재(190)의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
상기 도 6에 도시된 실시예는 달리 도 7에는 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b) 사이에 구비되어, 이들 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b)를 접합시키기 위한 필러메탈링(191)이 포함된 실시예가 도시되어 있다.
도 6(a)를 참조하면, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는, 상기 중첩영역에 구비되며, 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부외 외경보다 큰 외경을 갖고 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 외경을 갖는 필러메탈링(191)에 의해서 접합되도록 구성될 수 있다.
이때 상기 필러메탈링(191)의 재질과 플레이트적층체(110)의 필러메탈층(114, 115)의 재질은 동일하며, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191), 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191)은 각각 상기 브레이징 열처리에 의해 접합되는 것이다.
이 경우에, 상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층 사이의 접합 및 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191) 사이의 접합, 그리고 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191) 사이의 접합은 동시에 이루어지도록 상기 제1유로전환부재(190a)와 상기 제2유로전환부재(190b)는 플레이트적층체(110)의 플레이트들(111, 112, 113)과 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 실시예는 도 6에 도시된 실시예와는 달리 브레이징 열처리에 의해서 필러메탈링(191)이 브레이징 열처리에 의해서 일부 용융이 발생한다.
그리고 필러메탈링(191)과 함께 제2유로전환부재(190b)의 단부가 제1유로전환부재(190a)의 확경부(190a-2)로 밀고 들어가게 되어, 제1유로전환부재(190a)와 제2유로전환부재(190b) 사이의 중첩영역의 길이변화(L4-L3)가 일어나게 되고, 이러한 길이변화량(L4-L3)은 플레이트접합체의 높이 변화분을 보상하게 된다.
최종적으로 제2유로전환부재(190b)의 단부와 필러메탈링(191)은 제1유로전환부재(190a)의 확경부(190a-2)에서 접합되어, 제1유로전환부재(190a)와 필러메탕링 사이 그리고 제2유로전환부재(190b)와 필러메탈링(191) 사이의 밀폐 접합 구조가 구현될 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 다수의 플레이트들(111, 112, 113)이 적층되어 제1매체 및 제2매체가 각각 교대로 유동하여 열교환이 이루어지도록 구성된 플레이트적층체(110);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제1매체유입관(120);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)과 대향하는 하측면에 구비되는 제1매체배출관(130);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체유입관(140);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체배출관(150);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체유입관(120)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제1연결부재(120a);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체배출관(130)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제2연결부재(130a); 및
    상기 제1매체배출관(130)과 제2연결부재(130a)를 연통시키는 유로전환부재(190);
    를 포함하는 판형 열교환기(100)에 있어서,
    상기 유로전환부재(190)는, 일단부가 상기 제1매체배출관(130)에 유체연통식으로 연결되는 제1유로전환부재(190a)와, 일단부가 상기 제2연결부재(130a)에 유체연통식으로 연결되는 제2유로전환부재(190b)를 포함하고,
    상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결되며,
    상기 플레이트적층체(110)는 다수의 플레이트들(111, 112, 113) 사이에 구비되는 필러메탈층(114, 115)을 포함하고,
    상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115)은 브레이징 열처리에 의해서 접합되며,
    상기 제2유로전환부재(190b)의 재질과 상기 필러메탈층(114, 115)의 재질은 동일하고,
    상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 상기 브레이징 열처리에 의해 접합되며,
    상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115)의 상기 브레이징 열처리에 따라 상기 플레이트적층체(110)의 높이가 감소하는 것에 대응하여, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 상기 브레이징 열처리에 따라 상기 유로전환부재(190)의 높이가 감소하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1유로전환부재(190a)는 상기 타단부에 구비되고 소정의 내경을 갖는 대직경부(190a-1), 상기 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 내경을 갖는 소직경부(190a-3) 및 상기 대직경부(190a-1)와 소직경부(190a-3) 사이에 배치되어 상기 소직경부(190a-3)와 상기 대직경부(190a-1)를 연결하는 확경부(190a-2)를 포함하고,
    상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 외경은 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115) 사이의 접합 및 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부 사이의 접합은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  6. 다수의 플레이트들(111, 112, 113)이 적층되어 제1매체 및 제2매체가 각각 교대로 유동하여 열교환이 이루어지도록 구성된 플레이트적층체(110);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제1매체유입관(120);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)과 대향하는 하측면에 구비되는 제1매체배출관(130);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체유입관(140);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되는 제2매체배출관(150);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체유입관(120)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제1연결부재(120a);
    상기 플레이트적층체(110)의 상측면(110a)에 구비되고, 상기 제1매체배출관(130)을 상기 제1매체의 순환 라인에 연결시키기 위한 제2연결부재(130a); 및
    상기 제1매체배출관(130)과 제2연결부재(130a)를 연통시키는 유로전환부재(190);
    를 포함하는 판형 열교환기(100)에 있어서,
    상기 유로전환부재(190)는, 일단부가 상기 제1매체배출관(130)에 유체연통식으로 연결되는 제1유로전환부재(190a)와, 일단부가 상기 제2연결부재(130a)에 유체연통식으로 연결되는 제2유로전환부재(190b)를 포함하고,
    상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는 서로 중첩되어 연결되며,
    상기 제1유로전환부재(190a)는 상기 타단부에 구비되고 소정의 내경을 갖는 대직경부(190a-1), 상기 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 내경을 갖는 소직경부(190a-3) 및 상기 대직경부(190a-1)와 소직경부(190a-3) 사이에 배치되어 상기 소직경부(190a-3)와 상기 대직경부(190a-1)를 연결하는 확경부(190a-2)를 포함하고,
    상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부의 외경은 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 더 작은 것을 특징으로 하며,
    상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부는, 상기 중첩영역에 구비되며, 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부외 외경보다 큰 외경을 갖고 상기 제1유로전환부재(190a)의 대직경부(190a-1)의 내경보다 작은 외경을 갖는 필러메탈링(191)에 의해서 접합되며,
    상기 플레이트적층체(110)는 다수의 플레이트들(111, 112, 113) 사이에 구비되는 필러메탈층(114, 115)을 포함하고,
    상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115)은 브레이징 열처리에 의해서 접합되며,
    상기 필러메탈링(191)의 재질과 상기 필러메탈층(114, 115)의 재질은 동일하고,
    상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191), 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191)은 각각 상기 브레이징 열처리에 의해 접합되며,
    상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115)의 상기 브레이징 열처리에 따라 상기 플레이트적층체(110)의 높이가 감소하는 것에 대응하여, 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191), 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191)의 상기 브레이징 열처리에 따라 상기 유로전환부재(190)의 높이가 감소하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 플레이트들(111, 112, 113)과 상기 필러메탈층(114, 115) 사이의 접합 및 상기 제1유로전환부재(190a)의 타단부와 상기 필러메탈링(191) 사이의 접합, 그리고 상기 제2유로전환부재(190b)의 타단부와 상기 필러메탈링(191) 사이의 접합은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  9. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 플레이트적층체(110)의 하측면에 구비되는 브래킷(160)을 더 포함하고,상기 브래킷(160)에는 적어도 하나의 체결홀(170)이 관통되어 구비되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
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