KR102142997B1 - 판형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기에는, 다수의 열교환 플레이트가 적층되어 구성되는 플레이트 패키지가 포함된다. 그리고, 상기 열교환 플레이트에는, 입구포트 및 상기 입구포트의 일측에 구비되며 인접한 열교환 플레이트로 냉매를 분배하는 연결포트를 가지는 헤더가 포함된다.

Description

판형 열교환기{Plate type heat exchanger}
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 적어도 2개의 유체간에 열교환을 가이드 하는 장치로서, 일례로 판형 열교환기가 포함될 수 있다. 상기 판형 열교환기는 다수의 열교환 플레이트가 적층하여 구성되며, 상기 적층된 다수의 열교환 플레이트의 사이에는, 서로 다른 온도를 형성하는 유체가 유동하는 2개 이상의 유로, 즉 제 1 유체가 유동하는 제 1 유로 및 제 2 유체가 유동하는 제 2 유로가 포함될 수 있다.
상기 제 1,2 유로는 서로 교번하여 배치되어 열교환 할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매로 구성되고, 상기 제 2 유체는 물로 구성될 수 있다. 상기 판형 열교환기는 다른 열교환기에 비하여 열교환 효율이 높고, 그 구조에 있어서 소형화 및 경량화가 가능하다는 장점이 있다.
상기 판형 열교환기에는 냉매가 유입되는 냉매 유입부가 포함되며, 상기 냉매 유입부를 통하여 유입된 냉매는 상기 제 1 유로로 분배되어 각 플레이트 사이의 공간으로 유동할 수 있다.
한편, 상기 판형 열교환기가 증발기로 사용될 때, 상기 판형 열교환기에는 저 건도의 냉매, 즉 액냉매와 기상 냉매가 혼합된 상태의 2상 냉매가 유입될 수 있다. 액냉매와 기상 냉매는 비중(밀도)이 다르고, 액 냉매의 경우에는 유동 과정에서 관성력이 상대적으로 크게 작용하므로, 상기 2상 냉매가 상기 판형 열교환기로 유입될 때 각 플레이트로 고르게 분배되지 않는 현상이 나타날 수 있다.
따라서, 각 플레이트로 유입되는 냉매량이 균일하게 분배되지 않아, 열교환 플레이트의 전열면적을 충분히 활용하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 어느 플레이트 공간으로는 액 냉매가 많이 분배되고, 다른 플레이트 사이 공간으로는 기상 냉매가 많이 분배되는 현상이 나타날 수 있다. 증발기에서, 기상 냉매는 열교환이 필요하지 않은 냉매이므로, 기상 냉매가 유입되는 플레이트 공간에서는 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 판형 열교환기와 관련하여, 아래와 같은 종래기술이 소개된다.
1. 일본 등록특허 번호 (등록일자) : 일본특허 4856170호 (2011년 11월 4일)
2. 발명의 명칭 : 플레이트 열교환기
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다수의 열교환 플레이트로 냉매를 고르게 분배하여, 열교환 성능을 개선할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 각 플레이트의 냉매 입구포트 측에 이중관 구조를 적용하여, 각각의 플레이트로 유입되는 냉매량을 균일하게 분배할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 상기 냉매의 입구포트 주변에 헤더 유입부를 가지는 헤더가 구비되고, 상기 헤더 유입부를 통하여 상기 헤더로 유입된 냉매가 연결포트를 통하여 인접한 플레이트의 헤더로 유동할 수 있도록 하여, 냉매의 분배성능을 개선할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 헤더내의 냉매가 헤더 유출부를 통하여 냉매 유로로 배출되어 냉매의 출구포트로 유동할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 상기 헤더 유출부는 다수 개가 구비되어, 헤더로부터의 냉매 배출이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 연결포트가 상기 다수 개의 헤더 유출부의 사이에 배출되도록 하여, 상기 연결 포트를 통하여 적층방향으로 유동하는 냉매가 인접한 헤더 유출부를 통하여 헤더로부터 용이하게 배출될 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 헤더 본체의 단부가 헤더 유입부보다 원주 방향으로 더 연장되도록 하여, 상기 헤더 유입부를 통하여 헤더로 유입된 액 냉매가 중력에 의하여 하방으로 유동한 후 연결 포트를 향하여 상방으로 유동함으로써, 2상 냉매의 혼합이 용이하게 이루어질 수 있는, 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 헤더 본체에 별도의 연결 포트를 관통 형성하지 않고, 헤더 본체의 상면을 절개하여 냉매의 유로를 형성함으로써 인접한 플레이트 간에 냉매 분배가 용이하게 이루어질 수 있는, 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기에는, 다수의 열교환 플레이트가 적층되어 구성되는 플레이트 패키지가 포함된다.
상기 열교환 플레이트에는, 입구포트 및 상기 입구포트의 일측에 구비되며 인접한 열교환 플레이트로 냉매를 분배하는 연결포트를 가지는 헤더가 포함된다.
상기 열교환 플레이트에는, 상기 입구포트로부터 상기 헤더로 연장되며 상기 입구포트를 지나는 냉매를 상기 헤더로 안내하는 헤더 유입부가 더 포함된다.
상기 열교환 플레이트에는, 상기 헤더로부터 연장되며 상기 헤더 내의 냉매를 냉매 유로로 배출하는 헤더 유출부가 더 포함된다.
상기 헤더에는, 상기 플레이트 본체로부터 돌출되며 냉매 유동공간을 형성하는 플레이트 본체가 포함된다.
상기 연결포트는 상기 플레이트 본체의 적어도 일부분이 관통되어 형성된다.
상기 연결포트에는, 원주 방향으로 배열되는 다수의 연결포트가 포함된다.
상기 헤더 유출부는, 상기 헤더의 외면으로부터 반경 방향으로 연장된다.
상기 입구포트의 중심(C1)으로부터 상기 제 1,2 헤더 유출부를 각각 연결하는 2개의 연장선(ℓ3,ℓ4)에 대하여, 상기 연결포트는 상기 2개의 연장선(ℓ3,ℓ4)의 사이에 위치될 수 있다.
상기 헤더는 상기 입구포트의 외측에서 원주 방향으로 연장되며, 제 1,2 단부를 가질 수 있다.
상기 입구포트(130)의 중심(C1)으로부터 상기 제 1 단부로 연장되는 제 1 연장선(ℓ1)과, 상기 중심(C1)으로부터 상기 제 2 단부로 연장되는 제 2 연장선(ℓ2)은 설정각도(θ1)를 형성할 수 있다.
상기 설정각도(θ1)는 90도 이상 180도 이하의 값을 가진다.
상기 헤더 유입부는 상기 입구포트로부터 상기 헤더의 원호면을 향하여 반경 방향으로 연장되며, 상기 원호면은 상기 입구포트의 둘레 중 적어도 일부분을 감싸도록 배치된다.
상기 제 1 단부는 상기 헤더 유입부가 연결되는 상기 원호면의 일 지점으로부터 원주 방향으로 더 연장된 위치에 배치될 수 있다.
상기 헤더 유입부의 전체 단면적의 합은 상기 입구포트(130)의 단면적의 20% 이상 100% 이하로 형성될 수 있다.
상기 연결 포트의 단면적은 상기 헤더 유입부의 단면적의 3배 이상으로 형성될 수 있다.
상기 헤더 본체는 상기 입구포트의 외측에서 원주 방향으로 연장된다.
상기 연결포트는 상기 헤더 본체의 일면에 원주 방향으로 형성된다.
상기한 해결수단에 따른 본 발명에 의하면, 냉매 입구포트 주변에, 헤더를 설치하여 인접한 플레이트로의 냉매 유동을 가이드 함으로써, 다수의 열교환 플레이트로의 냉매 분배성능을 개선할 수 있다는 효과가 나타난다. 따라서, 다수의 열교환 플레이트의 전열면적을 고르게 활용할 수 있다는 장점이 있다.
상세히, 냉매 입구포트와 헤더의 이중관 구조를 적용하여, 냉매 입구포트를 통하여 적층방향으로 유동하는 냉매가 각 플레이트의 헤더로 유입되고, 상기 헤더내의 냉매는 연결포트를 통하여 인접한 플레이트의 헤더를 향하여 적층방향으로 유동할 수 있으므로, 각 플레이트로 냉매가 균일하게 분배될 수 있다.
또한, 상기 헤더 내를 유동하는 냉매는 헤더 유출부를 통하여 배출되고 냉매의 출구포트로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 헤더 유출부는 다수 개가 구비되며, 다수 개의 헤더 유출부는 상기 헤더로부터 냉매의 출구포트를 향하는 방향으로 연장되므로, 냉매의 출구포트를 향한 냉매의 유동이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연결포트가 상기 다수 개의 헤더 유출부의 사이에 배출되므로, 상기 연결 포트를 통하여 적층방향으로 유동하는 냉매가 인접한 헤더 유출부를 통하여 헤더로부터 용이하게 배출될 수 있다.
또한, 헤더 본체의 하측 단부가 헤더 유입부보다 더 하측에 위치하도록 하므로, 상기 헤더 유입부를 통하여 헤더로 유입된 액 냉매가 중력에 의하여 하방으로 유동한 후 연결 포트를 향하여 상방으로 유동될 수 있다. 따라서, 2상 냉매의 혼합이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 제 2 실시예로서 헤더 본체에 별도의 연결 포트를 관통 형성하지 않고, 헤더 본체의 상면을 절개하여 냉매의 유로를 형성할 수 있으므로, 인접한 플레이트 간에 냉매 분배가 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열교환기를 구성하는 열교환 플레이트의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 플레이트가 적층 방향으로 배치된 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 VI-VI'를 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트 패키지(P) 에서의 냉매 유동모습을 보여주는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에서, 냉매 입구포트로부터 냉매 출구포트로의 냉매 유동모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트의 냉매 입구포트 주변구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1,2 플레이트가 적층 방향으로 배치된 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 XII-XII'를 따라 절개한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열교환기를 구성하는 열교환 플레이트의 구성을 보여주는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기(10)에는, 다수의 열교환 플레이트(100)를 포함하는 플레이트 패키지(P) 및 상기 플레이트 패키지(P)의 양측에 구비되는 2개의 엔드 플레이트(20,30)가 포함된다. 일례로, 상기 열교환 플레이트(100) 및 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)는 4각 패널의 형상을 가질 수 있다.
상기 열교환 플레이트(100)는 열전도율이 우수하고 압력에 대한 내압성이 우수한 금속 소재로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 열교환 플레이트(100)는 스테인리스 소재로 구성될 수 있다.
상기 다수의 열교환 플레이트(100)는 전후 방향(도 1 기준, 상하 방향)으로 적층하도록 배치될 수 있다. 상기 전후 방향을 "적층방향"이라 이름할 수 있다.
상기 다수의 열교환 플레이트(100)의 사이에는, 유체가 유동하는 유로가 형성된다. 상기 유로에는, 제 1 유체가 유동하는 제 1 유로 및 제 2 유체가 유동하는 제 2 유로가 포함된다. 상기 제 1,2 유로는 서로 교번하여 차례로 배치될 수 있다.
상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)에는, 상기 플레이트 패키지(P)의 전방에 구비되는 제 1 엔드 플레이트(20) 및 상기 플레이트 패키지(P)의 후방에 구비되는 제 2 엔드 플레이트(30)가 포함된다. 즉, 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)의 사이에는, 상기 플레이트 패키지(P)가 설치될 수 있다.
상기 판형 열교환기(10)에는, 제 1 유체가 상기 플레이트 패키지(P)의 내부로 유입되도록 하는 제 1 유입부(61) 및 제 2 유체가 상기 플레이트 패키지(P)의 내부로 유입되도록 하는제 2 유입부(71)가 더 포함된다. 상기 제 1 유입부(61) 및 상기 제 2 유입부(71)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)에 결합될 수 있다. 상기 제 1,2 유체는 온도 차이를 가지며, 서로 열교환 될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매이며, 상기 제 2 유체는 물일 수 있다. 따라서, 상기 제 1 유입부(61)를 냉매 유입부, 상기 제 2 유입부(71)를 물 유입부라 이름할 수 있다.
상기 판형 열교환기(10)에는, 제 1 유체가 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되도록 하는 제 1 유출부(65) 및 제 2 유체가 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되도록 하는제 2 유출부(75)가 더 포함된다. 상기 제 1 유출부(65) 및 상기 제 2 유출부(75)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)에 결합될 수 있다.
일례로, 판형 열교환기(10)의 설치 모습상, 상기 제 1 유입부(61) 및 제 2 유출부(75)는 상기 판형 열교환기(10)의 하부에 위치되며, 상기 제 1 유출부(65) 및 제 2 유입부(71)는 상기 판형 열교환기(10)의 상부에 위치될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 유입부(61) 및 제 1 유출부(65)는 상기 엔드 플레이트(20)의 네 모서리 중 대각선 방향으로 배열되는 제 1,4 모서리측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 유입부(61)는 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부에 위치되며, 상기 제 1 유출부(65)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 상부에 위치될 수 있다.
상기 제 2 유입부(71) 및 제 2 유출부(75)는 상기 엔드 플레이트(20)의 네 모서리 중 다른 대각선 방향으로 배열되는 제 2,3 모서리측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 유입부(71)는 제 1 엔드 플레이트(20)의 상부에 위치되며, 상기 제 2 유출부(75)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부에 위치될 수 있다.
달리 말하면, 상기 제 1 유입부(61) 및 제 2 유출부(75)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부 양측에 배치되며, 상기 제 1 유출부(65) 및 제 2 유입부(71)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부 양측에 배치될 수 있다.
다음으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환 플레이트(100)에는, 대략 4각 패널의 형상을 가지는 플레이트 본체(110) 및 상기 플레이트 본체(110)의 외측을 둘러싸는 테두리부(120)가 포함된다.
상기 열교환 플레이트(110)에는, 상기 플레이트 본체(110)의 네 모서리측에 배열되며 상기 제 1,2 유입부(61,71) 및 제 1,2 유출부(65,75)에 연통하여 유체의 유동을 가이드 하는 다수의 입출 포트(130,135,140,145)가 포함된다. 상기 다수의 입출 포트(130,135,140,145)는 상기 플레이트 본체(110)의 적어도 일부분이 관통하여 형성될 수 있다.
상기 다수의 입출 포트(130,135,140,145)에는, 상기 제 1 유입부(61)와 대응되는 위치에 형성되며 제 1 유체(냉매)가 유입되는 제 1 입구포트(130) 및 제 1 유출부(65)와 대응되는 위치에 형성되며 제 1 유체가 배출되는 제 1 출구포트(135)가 포함된다. 상기 제 1 입구포트(130)를 "냉매 입구포트", 상기 제 1 출구포트(135)를 "냉매 출구포트"라 이름할 수 있다.
냉매는 상기 제 1 입구포트(130)를 통하여 상기 열교환 플레이트(100)의 후방으로 유동하는 과정에서 플레이트 패키지(P)의 제 1 유로(R1, 냉매 유로)로 유입되고, 상기 냉매 유로에서 열교환 된 냉매는 상기 제 1 출구포트(135)를 통하여 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되며 상기 제 1 유출부(65)를 향하여 전방으로 유동할 수 있다.
상기 다수의 입출 포트(130,135,140,145)에는, 상기 제 2 유입부(71)와 대응되는 위치에 형성되며 제 2 유체(물)가 유입되는 제 2 입구포트(140) 및 제 2 유출부(75)와 대응되는 위치에 형성되며 제 2 유체가 배출되는 제 2 출구포트(145)가 포함된다. 상기 제 2 입구포트(140)를 "물 입구포트", 상기 제 2 출구포트(145)를 "물 출구포트"라 이름할 수 있다.
물은 상기 제 2 입구포트(140)를 통하여 상기 열교환 플레이트(100)의 후방으로 유동하는 과정에서 플레이트 패키지(P)의 제 2 유로(W1, 물 유로)로 유입되고, 상기 물 유로에서 열교환 된 물은 상기 제 2 출구포트(145)를 통하여 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되며 상기 제 2 유출부(75)를 향하여 전방으로 유동할 수 있다.
상기 플레이트 본체(110)의 전면에는, 요철이 포함된다. 상세히, 상기 요철에는, 상기 플레이트 본체(110)의 전면으로부터 전방으로 돌출되는 돌출부(112) 및 상기 플레이트 본체(110)의 전면으로부터 후방으로 함몰되는 함몰부(114)가 포함된다. 상기 돌출부(112)와 상기 함몰부(114)는 다수 개가 구비되며, 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그리고, 상기 플레이트 본체(110)의 후면에도, 상기 요철이 포함될 수 있다.
일례로, 상기 다수 개의 돌출부(112) 및 다수 개의 함몰부(114)에 의하여, 상기 플레이트 본체(110)의 전면 및 후면에는, 헤링본(herringbone) 무늬가 형성될 수 있다.
상기 플레이트 본체(110)의 요철은, 인접한 다른 열교환 플레이트(100)에 구비되는 요철에 접촉하도록 구비될 수 있다. 그리고, 접촉된 요철들은 소정의 방식에 의하여 접합될 수 있다. 일례로, 상기 소정의 방식에는 용접 또는 접착제에 의한 접착방식이 포함될 수 있다. 일례로, 제 1 플레이트(101)의 함몰부(114)에는, 제 2 플레이트(102)의 돌출부(112)가 접착될 수 있다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 플레이트가 적층 방향으로 배치된 모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 VI-VI'를 따라 절개한 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환 플레이트(100)에는, 플레이트 본체(110)의 일 모서리측에 관통 형성되는 제 1 입구포트(130)가 형성된다. 상기 제 1 입구포트(130)는, 일례로 원형의 형상을 가질 수 있다.
상기 플레이트 본체(110)에는, 상기 제 1 입구포트(130)의 둘레에 배치되며 평탄한 면을 가지는 평판부(115)가 포함된다. 달리 말하면, 상기 제 1 입구포트(130)는 상기 평판부(115)에 형성되는 것으로 이해될 수 있다. 상기 평판부(115)는 인접한 열교환 플레이트와 접합되는 접합부를 형성할 수 있다.
상기 평판부(115)에는, 상기 제 1 입구포트(130)를 통하여 유동하는 제 1 유체 중 적어도 일부가 유입되는 헤더(200)가 구비될 수 있다. 상기 헤더(200)는 반경 방향으로 설정된 폭(w)을 가진 원호 형상을 이루도록 구성될 수 있다. 여기서, "반경 방향"이라 함은, 상기 제 1 입구포트(130)의 중심을 기준으로 정의되는 방향일 수 있다.
따라서, 상기 헤더(200)는 상기 제 1 입구포트(130)의 외주면 중 적어도 일부의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 헤더(200)의 내부에는 냉매가 유동하는 냉매 유동공간이 형성될 수 있다.
상기 헤더(200)는 열교환 플레이트(100)의 일 모서리측에 배치된 제 1 입구포트(130)와 상기 열교환 플레이트(100)의 중앙부의 사이 영역에서, 상기 평판부(115)상에 위치될 수 있다.
상기 헤더(200)에는, 상기 평판부(115)로부터 돌출되는 헤더 본체(210) 및 상기 제 1 입구포트(130)로부터 상기 헤더 본체(210)로 연장되어 냉매가 상기 헤더(200) 내로 유입되도록 하는 헤더 유입부(220)가 포함된다. 상기 헤더 유입부(220)는 상기 평판부(115)로부터 돌출되며 상기 헤더 본체(210)의 외면에 연결될 수 있다.
상세히, 상기 헤더 유입부(220)는 헤더 본체(210)의 제 1 원호면(211)에 연결된다. 상기 제 1 원호면(211)은 상기 제 1 입구포트(130)의 둘레 중 적어도 일부분을 감싸며 설정된 곡률로 원주 방향으로 라운드지게 연장될 수 있다. 일례로, 상기 헤더 유입부(220)는 대략 반 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 헤더 유입부(220)의 직경 또는 내부 길이는 최대 0.5~2.0mm의 범위에서 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 열교환 플레이트(100)에는, 서로 인접하게 배치되는 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 포함된다. 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)는 서로 접합되며, 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)에 각각 구비되는 돌출부(112) 및 함몰부(114)의 사이 공간에는, 냉매가 유동하는 제 1 유로(R1, 냉매 유로)가 형성될 수 있다.
상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)는 다수의 접합부에서 접합될 수 있다. 상세히, 상기 다수의 접합부에는, 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 모서리측 끝단부에 구비되는 제 1 접합부(118a)와, 상기 평탄부(115)에 구비되는 제 2 접합부(118b) 및 상기 제 1 입구포트(130)와 상기 제 2 출구포트(145) 사이에 배치되는 제 3 접합부(118c)가 포함된다.
상기 다수의 접합부에 의하여, 인접한 2개의 열교환 플레이트(100)는 외부에 대하여 밀봉되어 상기 제 1 유로(R1) 또는 제 2 유로(W1, 물 유로)를 형성하며, 상기 제 1 유로(R1)와 상기 제 2 유로(W1)는 서로 분리될 수 있다. 따라서, 제 1 유체(냉매)와 제 2 유체(물)의 혼합이 방지될 수 있다.
상기 제 1 플레이트(101a)에는, 상기 제 1 입구포트(130)에 연통되는 제 1 헤더유입부(220a)가 포함된다. 상기 제 1 헤더유입부(220a)는 상기 제 1 플레이트(101a)로부터 전방으로 돌출되도록 구성된다.
상기 제 2 플레이트(101b)에는, 상기 입구포트(130)에 연통되는 제 2 헤더유입부(220b)가 포함된다. 상기 제 2 헤더유입부(220b)는 상기 제 2 플레이트(101b)로부터 후방으로 돌출되도록 구성된다.
상기 제 1,2 헤더유입부(220a,200b)를 통하여 유입된 냉매는 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 각 헤더(200)로 유입되며, 헤더 유출부(230)를 통하여 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 이루는 제 1 유로(R1)로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 각 헤더(200) 내의 내부공간은 연결 포트(240)를 통하여 연통될 수 있으므로, 일 헤더(200) 내의 냉매는 타 헤더(200)로 분배될 수 있다.
상기 제 1 헤더유입부(220a)와 상기 제 2 헤더유입부(220b)는 전후 방향(적층방향)을 기준으로 서로 엇갈리게 배치되어 동일한 선상에 위치하지 않는다. 즉, 상기 전후 방향(적층방향)에 대하여, 상기 제 1 헤더유입부(220a)와 상기 제 2 헤더유입부(220b)는 서로 오버랩(overlap) 되지 않을 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제 1,2 플레이트(101,101b)로 유입되는 유입 유로가 2개의 유로로 분배되는 결과를 가져올 수 있으므로, 유입되는 냉매 유동간에 서로 간섭이 발생되지 않고 넓은 판 형상의 열교환 플레이트(100)로 냉매의 분배가 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 헤더(200)에는, 상기 헤더 본체(210)로부터 반경 방향으로 연장되며 상기 헤더 본체(210) 내의 냉매를 제 1 유로(R1)로 배출하는 헤더 유출부(230)가 더 포함된다. 상기 제 1 유로(R1)는 가장 인접하는 2개의 열교환 플레이트(100)의 사이 공간에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 헤더 유출부(230)는 상기 평판부(115)로부터 돌출될 수 있다.
상세히, 상기 헤더 유출부(230)는 헤더 본체(210)의 제 2 원호면(212)에 연결된다. 상기 제 2 원호면(212)은 상기 제 1 원호면(211)보다 더 큰 곡률반경을 가지며 상기 제 1 원호면(211)을 둘러싸도록 설정된 곡률로 라운드지게 연장될 수 있다.
상기 헤더 유출부(230)는 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 헤더 유출부(230)는 원주 방향으로 서로 이격되며, 각 헤더 유출부(230)는 상기 제 2 원호면(212)으로부터 반경 방향으로 연장될 수 있다. 상세히, 상기 복수 개의 헤더 유출부(230)에는, 제 1 유출부(231), 제 2 유출부(232) 및 제 3 유출부(233)가 포함될 수 있다. 상기 헤더 유출부(230)가 복수 개로 구비됨으로써, 상기 헤더(200) 내의 냉매는 상기 제 1 유로(R1)로 용이하게 유동할 수 있다.
상기 헤더(200)에는, 상기 헤더 본체(210)의 적어도 일부분이 관통되어 형성되는 연결 포트(240)가 더 포함된다. 상기 연결 포트(240)는 상기 헤더 본체(210)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 헤더 본체(210) 내의 냉매는 상기 연결 포트(240)를 통하여 배출될 수 있으며, 인접한 열교환 플레이트(100)의 연결 포트(240)를 통하여 헤더(240) 내로 유입될 수 있다.
일례로, 상기 연결 포트(240)는 원형의 형상을 가질 수 있다. 다만, 상기 연결 포트(240)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 다각형의 형상을 가질 수도 있을 것이다.
상기 연결 포트(240)는 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 연결 포트(240)는 원주 방향으로 서로 이격되며, 적어도 4개의 연결 포트(240)를 포함할 수 있다. 상세히, 상기 복수 개의 연결 포트(240)에는, 제 1 포트(241), 제 2 포트(242), 제 3 포트(243) 및 제 4 포트(244)가 포함된다. 다만, 상기 연결 포트(240)의 개수에는 제한이 없다.
상기 헤더 본체(210)에는, 상기 헤더 본체(210)의 양 단부를 형성하는 제 1 단부(215) 및 제 2 단부(216)가 포함된다. 상기 제 1 단부(215)는 상기 헤더 본체(210)의 하부를 형성하며, 상기 제 2 단부(216)는 상기 헤더 본체(210)의 상부를 형성한다. 그리고, 상기 헤더 본체(210)는 상기 제 1 단부(215)로부터 상기 제 2 단부(216)를 향하여 원주 방향으로 연장되는 것으로 이해될 수 있다.
상기 제 1 단부(215)는 상기 헤더 유입부(220)의 하측에 위치될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 단부(215)는 상기 헤더 유입부(220)가 연결되는 제 1 원호면(211)의 일 지점으로부터 원주 방향으로 더 연장된 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 헤더 본체(210)가 상기 헤더 유입부(220)로부터 하방으로 더 연장되도록 구성됨으로써, 상기 헤더 유입부(220)를 통하여 액 냉매가 유입될 때 상기 액 냉매는 중력에 의하여 상기 제 1 단부(215)측으로 유동할 수 있게 된다. 결국, 상기 헤더 본체(210)에는 액 냉매를 위한 저장공간이 형성될 수 있다.
상기 제 1 입구포트(130)의 중심(C1)으로부터 상기 제 1 단부(215)로 연장되는 제 1 연장선(ℓ1)과 상기 중심(C1)으로부터 상기 제 2 단부(216)로 연장되는 제 2 연장선(ℓ2)은 설정각도(θ1)를 형성한다. 상기 설정각도(θ1)는 90도 이상 180도 이하의 값을 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 헤더(200)가 충분한 크기를 가지게 되므로 냉매는 인접한 헤더(200)로 용이하게 분배되며, 상기 헤더(200)로 유입된 냉매는 열교환 플레이트(100)의 중앙부를 향하여 용이하게 배출될 수 있다.
상기 제 1 입구포트(130)의 중심(C1)으로부터 상기 복수의 헤더 유출부(230)를 각각 연결하는 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)을 정의할 때, 상기 복수의 연결포트(240) 중 일 연결포트는 상기 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)의 사이에 위치될 수 있다. 즉, 상기 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)은 상기 일 연결포트와 만나지 않도록 구성될 수 있다.
일례로, 도 3에서는 제 4 포트(244)가 상기 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)의 사이에 위치되는 것을 보여준다. 그리고, 상기 제 1 입구포트(130)의 중심(C1)으로부터 제 1,2 유출부(231,232)를 각각 연결하는 연장선들 사이에, 제 3 포트(243)가 위치되는 것을 보여준다.
이와 같이, 인접한 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)로 냉매를 보내주는 연결포트(240)와 상기 유출부(230)가 원주 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 형성됨으로써, 상기 헤더(200)내의 냉매 중 상기 유출부(230)를 통하여 배출되는 냉매의 양이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 헤더(200) 내의 냉매 중 너무 많은 양이 상기 연결포트(240)를 통하여 배출되는 것을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)에는, 다수의 열교환 플레이트(101a~101n)가 포함된다. 일례로, 상기 플레이트 패키지(P)에는 76개의 열교환 플레이트가 포함될 수 있다. 이 중 1/2, 즉 38개의 열교환 플레이트는 제 1 유로(R1)를 형성하는 데 기여하는 플레이트 일 수 있고, 나머지 38개의 열교환 플레이트는 제 2 유로(W1)를 형성하는데 기여하는 플레이트 일 수 있다.
그리고, 제 1,2 유로(R1,W1)를 형성하는 인접한 플레이트들은 서로 교번하여 배치될 수 있다. 일례로, 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 접합하여 상기 제 1 유로(R1)를 형성하고, 제 2,3 플레이트(101b,101c)가 접합하여 상기 제 2 유로(W1)를 형성한다. 그리고, 제 3,4 플레이트(101c,101d)가 접합하여 상기 제 1 유로(R1)를 형성할 수 있다. 이러한 배치가 반복하여 상기 플레이트 패키지(P)를 구성할 수 있다.
상기 다수의 열교환 플레이트(101a~101n)에서의 냉매 열교환 성능을 확보하기 위하여, 상기 헤더(200)에는 적절한 양의 냉매가 유입될 필요가 있으며, 이를 고려하여 헤더 유입부(220)의 크기가 결정될 필요가 있다. 상세히, 상기 헤더(200)로 냉매를 유입시키는 헤더 유입부(220)의 전체 단면적, 즉 제 1 유로(R1)를 형성하는 38개의 열교환 플레이트의 헤더 유입부(220)의 단면적의 합은 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 20% 이상이 될 필요가 있다.
만약, 상기 헤더 유입부(220)의 단면적의 합이 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 20% 이상이 되지 않으면, 판형 열교환기(10)의 입구압력, 즉 제 1 유입부(61)에서의 압력 손실이 크게 증가하는 문제점이 나타날 수 있다.
한편, 38개의 열교환 플레이트의 헤더 유입부(220)의 단면적의 합은 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 100% 이하가 될 필요가 있다. 만약, 상기 헤더 유입부(220)의 단면적의 합이 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 100% 이상이 되면, 상기 제 1 입구포트(130)로부터 각 플레이트(100)의 헤더(200)로 유입되는 냉매 분배편차가 크게 증가하는 문제점이 나타날 수 있다.
상기 연결 포트(240)의 직경은 대략 1.2~1.8mm의 범위에서 형성될 수 있다. 그리고, 연결 포트(240)의 단면적은, 다수의 열교환 플레이트(100)로 냉매를 균등하게 분배하기 위하여 미리 설정된 크기 이상으로 형성될 수 있다. 일례로, 각 플레이트(100)에 구비되는 연결 포트(240)의 단면적은, 헤더 유입부(220)의 단면적의 3배 이상으로 형성될 수 있다. 상기 연결 포트(240)의 단면적은, 복수의 연결 포트(240)의 총 단면적인 것으로 이해될 수 있다.
만약, 상기 복수의 연결 포트(240)의 단면적의 합이 상기 헤더 유입부(220)의 단면적의 3배 이상으로 형성되지 않으면, 상기 연결 포트(240)를 통한 플레이별 균등한 냉매 분배효과가 달성되지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 각 열교환 플레이트(100)에 구비되는 제 1 입구포트(130)는 전후 방향으로 배열된다. 그리고, 상기 각 열교환 플레이트(100)에 구비되는 헤더(200)는 전후 방향으로 배열되며, 상기 헤더(200)에 형성되는 연결 포트(240) 또한 전후 방향으로 배열될 수 있다. 상기 전후 방향으로 배열되는 다수의 헤더(200) 집합체를 "헤더 어셈블리"라 이름할 수 있다.
상세히, 상기 다수의 열교환 플레이트(100)에는, 전방으로부터 후방을 향하여 적층되는 제 1 플레이트(101a), 제 2 플레이트(101b), 제 3 플레이트(101c) 및 제 4 플레이트(101d)가 포함된다.
상기 제 1~4 플레이트(101a,101b,101c,101d)에는 제 1 유입부(61)를 통하여 유입된 제 1 유체가 유동하는 제 1 입구포트(130)가 각각 형성되며, 다수의 제 1 입구포트(130)는 전후 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 제 1~4 플레이트(101a,101b,101c,101d)에는 제 1 유체와 열교환 된 제 2 유체가 제 2 유출부(75)를 향하여 유출되는 제 2 출구포트(145)가 각각 형성되며, 다수의 제 2 출구포트(145)는 전후 방향으로 정렬될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 입구포트(130)로부터 제 1 유로(R1)를 향하여 유동하는 제 1 유체와 제 2 유로(W1)로부터 상기 제 2 출구포트(145)를 향하여 유동하는 제 2 유체는, 제 3 접합부(118c) 및 플레이트(100)에 형성되는 돌출부(112)와 함몰부(114)의 접합부위에 의하여 서로 분리될 수 있다.
상기 제 1~4 플레이트(101a,101b,101c,101d)는, 각 헤더(220)에 구비되는 제 1 플레이트 포트(240a), 제 2 플레이트 포트(240b), 제 3 플레이트 포트(240c) 및 제 4 플레이트 포트(240d)가 전후 방향으로 정렬되도록 구성될 수 있다. 상기 제 1~4 플레이트 포트(240a,240b,240c,240d)는 각 플레이트에 구비되는 "연결 포트"로서 이해될 수 있다.
상기 정렬된 제 1~4 플레이트 포트(240a~240d)를 통하여, 플레이트간 냉매 분배가 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 입구포트(130)를 통하여 플레이트의 각 헤더(200)로 유입된 냉매는 상기 제 1~4 플레이트 포트(240a~240d)를 통하여 전후 방향으로 유동하여, 다수의 열교환 플레이트(100) 측으로 분배될 수 있다.
결국, 어느 하나의 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)에 존재하는 냉매는 연결 포트(240)를 통하여 인접한 다른 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)로 유입될 수 있다. 즉, 냉매는 전후 방향으로 배열되는 헤더(200)를 통하여 인접한 열교환 플레이트(100)측으로 유동할 수 있으므로 각 플레이트(100)로의 냉매 분배성능이 개선될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트 패키지(P) 에서의 냉매 유동모습을 보여주는 개략도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에서, 냉매 입구포트로부터 냉매 출구포트로의 냉매 유동모습을 보여주는 도면이다.
먼저 도 7을 참조하면, 제 1 유입부(61)를 통하여 유입된 냉매(f1)는 후방으로 유동하면서, 플레이트 패키지(P)의 상하 정렬된 제 1 입구포트(130)들을 지나고, 각 열교환 플레이트(100)의 헤더 유입부(220)를 통하여 각 헤더 본체(210)로 유입될 수 있다(f2).
상기 헤더 본체(210)로 유입된 냉매는 아크 형상으로 라운드지게 연장된 헤더 본체(210)를 따라 원주 방향으로 유동할 수 있으며(f3), 헤더 유출부(230)를 통하여 제 1 유로(R1)로 유입될 수 있다(f4). 상기 제 1 유로(R1)는 적층된 2개의 열교환 플레이트(100)의 사이 공간으로서 접합된 돌출부(112)와 함몰부(114)의 내부공간으로서 정의될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 유로(R1)의 냉매는 인접한 제 2 유로(W1)의 물과 열교환 될 수 있다. 상기 제 2 유로(W1)는 또 다른 조합의 2개의 열교환 플레이트(100)의 사이 공간으로서 접합된 돌출부(112)와 함몰부(114)의 내부공간으로서 정의될 수 있다.
한편, 상기 헤더 본체(210)의 내부 공간, 즉 냉매의 유동공간은 상하 방향으로 정렬된 연결 포트(240)에 의하여 인접한 플레이트의 헤더 본체(210)와 연통되므로, 냉매의 유동손실 없이 인접한 플레이트로 냉매의 분배가 이루어질 수 있다. 즉, 전후 방향으로 정렬된 제 1 입구포트(130)들을 유동하는 냉매의 압력이 균등해짐에 따라, 냉매는 헤더 유입부(220)를 통하여 각 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)로 균등하게 분배될 수 있다.
다음으로 도 8을 참조하면, 상기 헤더 유출부(230)를 통하여 제 1 유로(R1)로 유입된 냉매는 열교환 플레이트(100)의 대각선 방향으로 유동하며, 제 1 출구포트(135)를 향한다.
상기 제 1 출구포트(135)는 상기 열교환 플레이트(100)의 적어도 일부분이 관통되어 형성된다. 그리고, 상기 제 1 출구포트(135)의 둘레측에는, 냉매를 상기 제 1 유로(R1)로부터 상기 제 1 출구포트(135)로 가이드 하는 포트 연결부(136)가 구비될 수 있다. 상기 포트 연결부(136)는 다수 개가 구비되며, 상기 제 1 출구포트(135)의 외주로부터 반경방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 유로(R1)의 냉매는 상기 다수 개의 포트 연결부(136)를 통하여 상기 제 1 출구포트(135)로 배출될 수 있다.
다수의 열교환 플레이트(100)가 전후 방향으로 적층된 상태에서, 각 열교환 플레이트(100)의 제 1 출구포트(135)는 전후 방향으로 정렬될 수 있다. 각 열교환 플레이트(100)의 제 1 출구포트(135)로 배출된 냉매는 서로 합지되며, 합지된 냉매는 상기 제 1 유출부(65)를 통하여 판형 열교환기(10)로부터 배출될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 헤더의 구성에 있어서만 일부 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트의 냉매 입구포트 주변구성을 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1,2 플레이트가 적층 방향으로 배치된 모습을 보여주는 도면이고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 12는 도 11의 XII-XII'를 따라 절개한 단면도이다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환 플레이트(100')에는, 제 1 입구포트(130)의 둘레측에 배치되는 헤더(200')가 포함된다. 상기 열교환 플레이트(100')에는, 상기 제 1 입구포트(130)로부터 반경방향으로 연장되어 상기 헤더(200')에 연결되는 헤더 유입부(220)가 더 포함된다.
제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 입구포트(130)를 지나는 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 헤더 유입부(220)를 통하여 상기 헤더(200')의 내부로 유입될 수 있다.
상기 헤더(200')에는, 관통부(215)를 형성하는 헤더 본체(210')가 포함된다. 상기 관통부(215)는, 상기 헤더 본체(210')의 전면부가 관통되어 형성되는 것으로 이해될 수 있다. 상기 관통부(215)는 상기 헤더 본체(210')의 전면부에서, 원주 방향으로 형성될 수 있다.
상기 관통부(215)는 제 1 실시예에서 설명한 다수의 연결 포트(240)의 기능을 수행할 수 있다. 달리 말하면, 제 1 실시예의 경우에는, 헤더 본체(210)에 다수의 연결 포트(240)가 형성되어 헤더(200) 내의 냉매를 인접한 열교환 플레이트 측으로 가이드 한 반면, 본 실시예에서는 하나의 관통부(215)가 크게 형성되어 헤더(200')의 냉매를 인접한 열교환 플레이트 측으로 가이드 하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 관통부(215)를 "연결 포트"라 이름할 수 있다.
상기 관통부(215)가 형성됨으로써, 다수의 열교환 플레이트(100) 측으로 냉매의 분배가 용이할 수 있다. 그리고, 열교환 플레이트(100)에 관통부(215)를 형성하는 공정이 간단하게 이루어질 수 있다.
헤더 유입부(220)와 관련하여, 좀 더 상세히 설명한다.
제 1 플레이트(101a)에 구비되는 제 1 헤더 유입부(220a)와, 제 2 플레이트(101b)에 구비되는 제 2 헤더 유입부(220b)는 전후방향, 즉 적층방향에 대하여 서로 엇갈리게(오버랩 되지 않게) 배치될 수 있다.
상세히, 도 12를 참조하면, 플레이트 패키지(P) 중 전후 방향으로 차례로 적층되는 4개의 플레이트(101a,101b,101c,101d)를 고려할 때, 제 2 플레이트(101b)는 제 1 플레이트(101a)의 후방에 배치되며, 제 3 플레이트(101c)는 제 2 플레이트(101b)의 후방에 배치된다. 그리고, 제 4 플레이트(101d)는 상기 제 3 플레이트(101c)의 후방에 배치된다.
상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 사이 공간 및 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 사이 공간에는 상기 제 1 유로(R1)가 정의될 수 있다.
상기 제 1 플레이트(101a)에 구비되는 제 1 헤더 유입부(220a)와 상기 제 2 플레이트(101b)에 구비되는 제 2 헤더 유입부(230a)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 제 3 플레이트(101c)에 구비되는 제 3 헤더 유입부(220c)와 상기 제 4 플레이트(101d)에 구비되는 제 4 헤더 유입부(220d)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 되지 않을 수 있다.
상기 제 1 헤더 유입부(220a)와 상기 제 3 헤더 유입부(220c)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 헤더 유입부(220b)와 상기 제 4 헤더 유입부(220d)는 서로 오버랩될 수 있다.
다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 지나는 냉매 중 일부의 냉매는 제 1,2 헤더 유입부(220a,220b)로 유입되어 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 각 헤더(200')의 내부로 유동하며, 헤더 유출부(230)를 통하여 배출된다. 그리고, 배출된 냉매는 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 이루는 제 1 유로(R1a)로 유입되어 유동할 수 있다.
한편, 상기 다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 지나는 냉매 중 다른 일부의 냉매는 제 3,4 헤더 유입부(220c,220d)로 유입되어 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200')의 내부로 유동한다. 그리고, 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 각 헤더(200')에 존재하는 냉매 중 일부의 냉매는 상기 관통부(215)를 통하여 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200')의 내부로 유동할 수 있다.
그리고, 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200') 내부의 냉매는 헤더 유출부(230)를 통하여 배출되며, 배출된 냉매는 제 3,4 플레이트(101c,101d)가 이루는 제 1 유로(R1b)로 유입되어 유동할 수 있다. 상기 제 1 유로(R1b)는 상기 제 1 유로(R1a)의 후방에 배치될 수 있다.
상기 헤더 본체(210')의 외주에는, 상기 헤더 본체(210')의 내부에 존재하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 제 1 유로(R1a,R1b)로 배출하는 다수의 헤더 유출부(230)가 구비된다. 상기 헤더 유출부(230)의 구성에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 다수의 헤더 유출부(230)를 통하여 배출된 냉매는 제 1 유로(R1)를 경유하여 제 1 출구포트(135)를 향하여 유동할 수 있다. 상기 냉매는 포트 연결부(136)를 통하여 상기 제 1 출구포트(135)로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 출구포트(135)의 냉매는 제 1 유출부(65)를 통하여 판형 열교환기(10)로부터 배출될 수 있다.
10 : 판형 열교환기 20,30 : 엔드 프레이트
61 : 제 1 유입부 65 : 제 1 유출부
71 : 제 2 유입부 75 : 제 2 유출부
100 : 열교환 플레이트 110 : 플레이트 본체
112 : 돌출부 114 : 함몰부
130 : 제 1 입구포트 135 : 제 1 출구포트
140 : 제 2 입구포트 145 : 제 2 출구포트
200 : 헤더 210 : 헤더 본체
220 : 헤더 유입부 230 : 헤더 유출부
240 : 연결 포트

Claims (16)

  1. 냉매가 유입되는 냉매 유입부;
    상기 냉매 유입부에 연결되며, 다수의 열교환 플레이트가 적층되어 냉매 유로를 형성하는 플레이트 패키지; 및
    상기 플레이트 패키지에 연결되며, 냉매가 배출되는 냉매 유출부가 포함되며,
    상기 열교환 플레이트에는,
    상기 냉매 유입부에서 유입된 냉매가 통과하는 냉매 입구포트를 가지는 플레이트 본체;
    상기 냉매 입구포트의 일측에 구비되며, 인접한 열교환 플레이트로 냉매를 분배하는 연결포트를 가지는 헤더;
    상기 냉매 입구포트로부터 상기 헤더로 연장되며, 상기 냉매 입구포트를 지나는 냉매를 상기 헤더로 안내하는 헤더 유입부; 및
    상기 헤더로부터 연장되며, 상기 헤더 내의 냉매를 상기 냉매 유로로 배출하는 헤더 유출부가 포함되고,
    상기 헤더는, 냉매 유동 공간을 형성하도록 상기 플레이트 본체로부터 돌출되는 헤더 본체를 포함하고,
    상기 헤더 본체는, 상기 냉매 입구포트의 둘레 측에 원주 방향으로 연장되고,
    상기 연결포트는, 상기 헤더 본체의 일부분이 관통되며,
    상기 헤더 유입부는 상기 헤더 본체의 양 단부 중 일 단부에 더 인접하게 배치되고,
    상기 헤더 유출부는 상기 헤더 본체의 양 단부 중 타 단부에 더 인접하게 배치되고,
    상기 연결포트는 상기 일 단부로부터 상기 타 단부를 향하여 원주 방향으로 배열되는 판형 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결포트에는, 다수의 연결포트가 포함되는 판형 열교환기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤더 유출부는,
    상기 헤더의 외면으로부터 반경 방향으로 연장되는 판형 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 헤더 유출부에는, 제 1,2 헤더 유출부가 포함되는 판형 열교환기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉매 입구포트의 중심(C1)으로부터 상기 제 1,2 헤더 유출부를 각각 연결하는 2개의 연장선(ℓ3,ℓ4)에 대하여,
    상기 연결포트는 상기 2개의 연장선(ℓ3,ℓ4)의 사이에 위치되는 판형 열교환기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤더는 상기 냉매 입구포트의 외측에서 원주 방향으로 연장되며, 제 1,2 단부를 가지고,
    상기 제 1 단부는 상기 일 단부이고, 상기 제 2 단부는 상기 타 단부인 판형 열교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉매 입구포트의 중심(C1)으로부터 상기 제 1 단부로 연장되는 제 1 연장선(ℓ1)과, 상기 중심(C1)으로부터 상기 제 2 단부로 연장되는 제 2 연장선(ℓ2)은 설정각도(θ1)를 형성하며,
    상기 설정각도(θ1)는 90도 이상 180도 이하의 값을 가지는 판형 열교환기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 헤더 유입부는 상기 냉매 입구포트로부터 상기 헤더의 원호면을 향하여 반경 방향으로 연장되며,
    상기 원호면은 상기 냉매 입구포트의 둘레 중 일부분을 감싸는 판형 열교환기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 단부는 상기 헤더 유입부가 연결되는 상기 원호면의 일 지점으로부터 원주 방향으로 더 연장된 위치에 배치되는 판형 열교환기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 열교환 플레이트에 각각 구비되는, 상기 헤더 유입부의 전체 단면적의 합은 상기 냉매 입구포트의 단면적의 20% 이상 100% 이하로 형성되는 판형 열교환기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결포트의 단면적은, 상기 헤더 유입부의 단면적의 3배 이상으로 형성되는 판형 열교환기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환 플레이트는, 서로 인접하게 배치되며, 상기 냉매 유로를 형성하도록 서로 접합되어 형성되는 제 1,2 플레이트를 포함하고,
    상기 제 1 플레이트는, 상기 냉매 입구포트에 연통되는 제 1 헤더 유입부를 포함하고,
    상기 제 2 플레이트는, 상기 냉매 입구포트에 연통되는 제 2 헤더 유입부를 포함하고,
    상기 제 1 헤더 유입부와 상기 제 2 헤더 유입부는 상기 다수의 열교환 플레이트의 적층 방향을 기준으로 서로 엇갈리게 배치되는 판형 열교환기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매와 열교환 되는 물이 유입되는 물 유입부;
    상기 플레이트 패키지에 형성되며, 상기 냉매유로와 열교환 되는 물 유로; 및
    상기 플레이트 패키지에 연결되며, 상기 물이 배출되는 물 유출부가 더 포함되는 판형 열교환기.
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