KR102243230B1 - 열전달 판 및 판 열교환기 - Google Patents

열전달 판 및 판 열교환기 Download PDF

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KR102243230B1
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길버트 그레일
프랭크 알렌다
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피에르-자비에 뷔쏘네
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알파 라발 코포레이트 에이비
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Abstract

열전달 판은, 기부 판(40), 기부 판(40)의 제1 단부 섹션 상에 배열되는 유체 분배 판(50), 및 기부 판(40)의 제2 단부 섹션 상에 배열되는 유체 수집 판(50')을 갖고, 유체 분배 판(50)은 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리, 기부 모서리로부터 거리를 두고 위치되는 말단 부분, 기부 모서리로부터 말단 부분을 향한 방향으로의 연장부를 포함하는 유체 통로 모서리, 기부 모서리로부터 말단 부분을 향한 방향으로의 연장부를 포함하는 폐쇄된 모서리, 및 유체 통로 모서리로부터 기부 모서리까지 연장하여 유체(F1)를 유체 통로 모서리로부터 열전달 섹션으로 안내하는 유체 분배 채널을 포함한다.

Description

열전달 판 및 판 열교환기
본 발명은 제1 단부 섹션, 제2 단부 섹션 그리고 그 사이에 위치되는 열전달 섹션을 갖는 기부 판을 포함하는 형태의 열전달 판에 관한 것이다. 유체 분배 판이 제1 단부 섹션의 상부 상에 배열되어 유체를 열전달 섹션을 거쳐 분배하고, 유체 수집 판이 제2 단부 섹션의 상부 상에 배열되어 유체를 열전달 섹션으로부터 수집한다. 본 발명은 또한 이러한 형태의 열전달 판을 포함하는 열교환기에 관한 것이다.
오늘날, 많은 상이한 형태의 판 열교환기가 존재하고, 그 형태에 따라 다양한 적용분야에 채용된다. 일반적으로, 열교환기는 서로에 접합되어 판 적층체를 형성하는 다수의 열전달 판을 갖는다. 판 적층체 내에서, 판들 사이 내에 교번식 제1 및 제2 유동 경로가 있다. 제1 유체가 제1 유동 경로 내에서 유동하고, 제2 유체가 제2 유동 경로 내에서 유동한다. 그러한 유동이 지나감에 따라 그리고 유체들 사이에 온도 차이가 있을 때에, 열이 더 따뜻한 유체로부터 더 차가운 유체로 전달된다.
열전달 판의 설계는 유체들 사이의 효율적인 열전달을 제공하는 데 중요하다. 판은 또한 내구성을 가져야 하고, 예를 들어 압력 변화 및 온도 차이로 인해 일어날 수 있는 다양한 응력을 견뎌야 한다.
열전달 판은 전형적으로 판 내로 프레싱되는(pressed) 패턴을 갖는 전용 열전달 영역을 포함한다. 종종, 판은 유체를 입구 포트, 또는 모서리로부터 열전달 영역을 향해 분배하는 전용 패턴을 갖는 유체 분배 영역을 또한 포함한다. 대응하는 유체 수집 영역이 열전달 영역을 거쳐 지나온 유체를 수집하여 그것을 출구 포트, 또는 모서리를 향해 안내한다. 유체 분배 및 유체 수집 영역을 위한 패턴은 종종 열전달 영역을 위한 패턴의 프레싱과 동시에 판 내로 프레싱된다.
그러나, 열전달 패턴과 동일한 판 상에 유체 분배 및/또는 유체 수집 패턴을 가질 것이 항상 요구되는 것은 아니다. 그에 따라, 개별적인 유체 분배 판 및 개별적인 유체 수집 판이 서로에 접합되는 기부 판들 사이 내에 위치되는 형태와 같은, 특별한 형태의 열교환기가 채용된다. 이어서, 각각의 쌍의 기부 판들 사이에서, 유체 분배 판이 하나의 단부에 위치되고, 유체 수집 판이 또 다른 단부에 위치된다. 단부들 사이에서, 기부 판은 열전달 영역을 갖는다. 이러한 형태의 배열은 예컨대 대형 열교환기의 비용 효율적인 제조를 성취할 가능성을 제공하고, 한편 또한 열전달 영역으로의 효율적인 유체 분배 그리고 유체가 열전달 영역을 지나온 후의 후속적인 그 수집을 보증한다.
개별적인 유체 분배 및 유체 수집 판을 갖는 열 교환기의 다수의 실시예가 개시되었다. 여러 개의 다른 형태의 판 열교환기에 비해, 이러한 열교환기는 대형 열전달 판의 사용을 가능케 하고, 효율적인 열전달을 제공하고, 한편 또한 내구성을 갖는다. 그러나, 개별적인 유체 분배 및 유체 수집 판을 갖는 열교환기는 유체를 그 중심 열전달 섹션으로 효율적으로 분배하는 그 능력 면에서 개선될 수 있는 것으로 추정된다.
본 발명의 목적은 개별적인 유체 분배 및 유체 수집 판을 갖는 판 열교환기에 사용될 수 있는 개선된 열전달 판을 제공하는 것이다. 특히, 그 목적은 이러한 형태의 판 열교환기에 개선된 유동 분배를 제공하는 것이다.
이들 목적을 해결하기 위해, 열전달 판이 제공된다. 열전달 판은 제1 단부 섹션, 제2 단부 섹션 그리고 단부 섹션들 사이에 위치되는 열전달 섹션을 갖는 기부 판; 기부 판의 제1 단부 섹션 상에 배열되어 유체를 열전달 섹션을 거쳐 분배하는 유체 분배 판; 및 기부 판의 제2 단부 섹션 상에 배열되어 유체를 열전달 섹션으로부터 수집하는 유체 수집 판을 포함한다. 유체 분배 판은 기부 판의 열전달 섹션을 향하는 기부 모서리; 기부 모서리로부터 거리를 두고 위치되는 말단 부분; 기부 모서리로부터 말단 부분을 향한 방향으로의 연장부를 포함하는 유체 통로 모서리; 기부 모서리로부터 말단 부분을 향한 방향으로의 연장부를 포함하는 폐쇄된 모서리; 및 유체 통로 모서리로부터 기부 모서리까지 연장하여 유체를 유체 통로 모서리로부터 열전달 섹션으로 안내하는 유체 분배 채널을 포함한다. 유체 통로 모서리는 유체 통로 모서리의 제2 섹션보다 유체 분배 판의 기부 모서리로부터 멀리 떨어져 있는 제1 섹션을 포함한다. 제2 섹션에 있는 유체 분배 채널이 제1 섹션에 있는 유체 분배 채널보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는다.
입구 모서리가 부여된 연장부는 그것이 개별적인 유체 분배 판을 갖는 열교환기에 개선된 유동 분배를 제공한다는 점에서 유리하다. 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 열전달 판을 사용하는 판 열교환기가 제공된다. 본 발명의 또 다른 목적, 특징, 양태 및 이점이 하기의 상세한 설명으로부터 그리고 또한 도면으로부터 드러날 것이다.
본 발명의 실시예가 이제부터 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 예를 통해, 설명될 것이다.
도 1은 개별적인 유체 분배 및 유체 수집 판을 갖는 판 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 판 열교환기의 또 다른 사시도이다.
도 3은 판 열교환기의 내측의 부분을 보여주는, 도 1의 판 열교환기의 도면이다.
도 4는 도 1의 판 열교환기에 사용되는 3개의 열전달 판의 사시도이다.
도 5-8은 도 4의 최상부 및 최하부 열전달 판의 부분인 기부 판, 스페이서, 유체 분배 판 및 유체 수집 판의 평면도이다.
도 9-12는 최상부 및 최하부 열전달 판 사이의 도 4의 중간에 위치되는 열전달 판의 부분인 기부 판, 스페이서, 유체 분배 판 및 유체 수집 판의 평면도이다.
도 13은 도 4의 최상부 및 최하부 열전달 판의 부분인 유체 분배 판 및 유체 수집 판에 대응하는 판의 평면도이다.
도 14는 최상부 및 최하부 열전달 판 사이의 도 4의 중간에 위치되는 열전달 판의 부분인 유체 분배 판 및 유체 수집 판에 대응하는 판의 평면도이다.
도 15-18은 도 13 및 14에 도시된 판에 사용될 수 있는 대안적인, 주요 형상이다.
도 19-21은 도 1에 도시된 판 열교환기를 위한 대안적인 헤더 박스의 사시도이다.
도 1-3을 참조하면, 개별적인 유체 분배 및 유체 수집 판을 갖는 형태의 판 열교환기(1)가 도시된다. 판 열교환기(1)는 4개의 측면 패널(14-17) 및 2개의 헤더 박스(7, 8)로부터 제조되는 케이싱(101)을 갖는다. 측면 패널(14-17)은 서로에 접합되어 2개의 대향, 개방 측면을 갖는 직육면체 박스를 형성한다. 제1 헤더 박스(7)는 제1 개방 측면에서 측면 패널(14-17)에 부착되고, 제2 헤더 박스(8)는 제2 개방 측면에서 측면 패널(14-17)에 부착된다. 측면 패널(14-17) 및 헤더 박스(7, 8)는 판 적층체(20)가 내부에 배열되는 밀봉된 포위체를 함께 형성한다.
제1 헤더 박스(7)는 제1 유체(F1)를 위한 입구(2) 및 제2 유체(F2)를 위한 출구(5)를 갖는다. 제2 헤더 박스(8)는 제1 유체(F1)를 위한 출구(3) 및 제2 유체(F2)를 위한 입구(4)를 갖는다. 판 적층체(20)는 서로에 접합되는 다수의 열전달 판(31-33)으로 제조되고 그에 따라 제1 유체(F1) 및 제2 유체(F2)를 위한 교번식 제1 및 제2 유동 경로(21, 22)가 열전달 판(31-33) 사이 내에 형성된다. 열전달 판(31-33)은 유동 채널이 열전달 판들 사이에 형성되도록 이격되고, 열전달 판들 사이의 매 두번째의 유동 채널이 제1 유체 경로(21)의 부분이고, 한편 열전달 판들 사이의 매 두번째의 다른 유동 채널이 제2 유체 경로(22)의 부분이다.
관련 산업에 통상적인 방식으로, 판 열교환기(1)의 모든 구성요소는 강철과 같은, 금속으로 제조될 수 있고, 열전달 판은 전형적으로 강철 시트로 제조된다. 판 열교환기(1)의 부분은 전형적으로 종래의 용접 기술에 의해 접합된다. 부분들을 접합하는 다른 재료 및 기술이 또한 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 판 적층체(20)의 부분인 3개의 열전달 판(31-33)이 도시된다. 2개의 상이한 형태의 열전달 판이 사용되고, 서로에 교번식으로 부착되어 판 적층체(20)를 형성한다. 제1 형태의 열전달 판은 도면에서 제1 열전달 판(31)에 의해 그리고 제3 열전달 판(33)에 의해 예시되고, 한편 제2 형태의 열전달 판은 제1 열전달 판(31)과 제3 열전달 판(33) 사이에 위치되는 제2 열전달 판(32)에 의해 예시된다. 판 적층체(20)는 10개 내지 200개 이상의 열전달 판과 같은, 임의의 적절한 개수의 도시된 형태의 열전달 판을 가질 수 있다. 2개의 상이한 형태의 열전달 판이 서로의 상부 상에 교번식으로 적층된다.
제1 유체(F1)는 제1 열전달 판(31)과 제2 열전달 판(32) 사이와 같은, 판 적층체(20) 내의 열전달 판의 매 두번째의 쌍 사이의 공유공간(interspace) 내에서 유동한다. 제2 유체(F2)는 제2 열전달 판(32)과 제3 열전달 판(33) 사이와 같은, 판 적층체(20) 내의 열전달 판의 매 두번째의 다른 쌍 사이의 공유공간 내에서 유동한다. 제2 유체(F2)의 유동 방향은 도면에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 제1 유체(F1)의 유동 방향과 반대이다.
도 5-8을 추가로 참조하면, 본 명세서에서 제1 열전달 판(31)에 의해 예시되는, 제1 형태의 열전달 판은 기부 판(40)(도 5), 유체 분배 판(50)(도 7) 및 유체 수집 판(50')(도 8)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 유체 수집 판(50')은 유체 분배 판(50)과 동일한 주요 형상 및 특징을 갖고, 전형적으로 유체 분배 판(50)과 동일할 수 있다.
기부 판(40)은 제1 단부 섹션(41), 제2 단부 섹션(42) 그리고 단부 섹션(41, 42) 사이에 위치되는 열전달 섹션(43)을 갖는다. 열전달 섹션(43)에는 유동 경로(21, 22) 사이에서의 요구된 열전달을 제공하는 임의의 적절한, 종래의 형태의 주름 패턴이 제공된다. 제1 단부 섹션(41) 및 제2 단부 섹션(42)은 평탄형이다. 기부 판(40)은 단부 섹션(41, 42) 사이에서 연장하는 제1 및 제2 긴 측면(44, 45)을 갖고, 열전달 섹션(43)은 긴 측면(44, 45) 사이에 위치된다.
관찰될 수 있는 바와 같이, 기부 판(40)은 직사각형의 형상을 갖고, 여기서 4개의 오목 코너 절결부(461-464)가 직사각형의 코너에 있고, 여기서 제1 오목, 중심 절결부(465)가 직사각형의 제1 짧은 측면의 중심에 있고, 제2 오목, 중심 절결부(466)가 직사각형의 제2 짧은 측면의 중심에 있다. 제1 및 제2 코너 절결부(461, 462)는 직사각형의 제1 짧은 측면에 위치되고, 제1 오목 절결부(465)는 제1 및 제2 코너 절결부(461, 462) 사이의 제1 짧은 측면의 중심에 위치된다. 제3 및 제4 코너 절결부(463, 464)는 직사각형의 제2 짧은 측면에 위치되고, 제2 오목 절결부(465)는 제3 및 제4 코너 절결부(463, 464) 사이의 제2 짧은 측면의 중심에 위치된다.
위의 도면으로부터, 제1 중심 절결부(465)는 제1 및 제2 코너 절결부(461, 462) 사이에 위치되는 것이 분명하다. 대응하여, 제2 중심 절결부(466)는 제3 및 제4 코너 절결부(463, 464) 사이에 위치된다.
제1 및 제2 코너 절결부(461, 462) 그리고 제1 짧은 측면의 중심에 있는 제1 오목 절결부(465)는 제1 단부 섹션(41) 상에 위치된다. 제3 및 제4 코너 절결부(463, 464) 그리고 제2 짧은 측면의 중심에 있는 제2 오목 절결부(466)는 제2 단부 섹션(42) 상에 위치된다. 각각의 절결부(461-466)의 형상은 전형적으로 연속적인 곡선형이고, 그에 따라 절결부(461-466)는 원호형이다.
제1 형태의 열전달 판(제1 열전달 판(31))의 기부 판(40) 상에 배열되는 제1 형태의 스페이서(80)와 같은, 스페이서가 열전달 판들 사이에 위치된다. 스페이서(80)는 4개의 스페이서 부분(81-84)을 갖는다. 제1 스페이서 부분(81)은 기부 판(40)의 제1 긴 측면(44)을 따라 연장하고, 제1 및 제2 스페이서 연장부(811, 812)를 갖는다. 제1 스페이서 연장부(811)는 제1 코너 절결부(461)를 따라 연장하고, 제2 스페이서 연장부(812)는 제3 코너 절결부(463)를 따라 연장한다.
제2 스페이서 부분(82)은 기부 판(40)의 제2 긴 측면(45)을 따라 연장하고, 제1 및 제2 스페이서 연장부(821, 822)를 갖고, 여기서 제1 스페이서 연장부(821)는 제2 코너 절결부(462)를 따라 연장하고, 여기서 제2 스페이서 연장부(822)는 제4 코너 절결부(464)를 따라 연장한다.
제3 스페이서 부분(83)은 제1 중심 절결부(465)의 중간에, 즉 긴 측면(44, 45)으로부터 등거리에 위치되는 작은 부분이다. 제4 스페이서 부분(84)은 유사한, 작은 부분이지만, 제2 중심 절결부(466)의 중간에, 즉 또한 긴 측면(44, 45)으로부터 등거리에 위치된다.
유체 분배 판(50)은 기부 판(40)의 제1 단부 섹션(41)의 상부 상에 위치되고, 유체 수집 판(50')은 기부 판(40)의 제2 단부 섹션(42)의 상부 상에 위치된다(도 4 참조). 제1 및 제2 스페이서 부분(81, 82)은 유체 분배 및 유체 수집 판(50, 50')과 결합하는 탭(88)을 갖는다. 스페이서(80)의 모든 부분은 전형적으로 기부 판(40)에 가용접되고, 유체 분배 및 유체 수집 판(50, 50')은 스페이서(80)에 가용접된다.
도 9-12를 추가로 참조하면, 본 명세서에서 제2 열전달 판(32)에 의해 예시되는, 제2 형태의 열전달 판은 기부 판(40), 유체 분배 판(60) 및 유체 수집 판(60')을 포함한다. 예시된 실시예에서, 유체 수집 판(60')은 유체 분배 판(60)과 동일한 주요 형상을 갖고, 전형적으로 유체 분배 판(60)과 동일할 수 있다.
제2 열전달 판(32)을 위한 기부 판(40)은 제1 열전달 판(31)에 사용되는 기부 판과 유사하고, 즉 상기 형태의 열전달 판(31, 32) 둘 모두가 동일한 형태의 기부 판을 갖는다. 기부 판(40)이 대칭이므로, 제2 열전달 판(32)을 위한 기부 판(40)은 긴 측면(44, 45)에 평행한 축을 중심으로 180˚만큼 회전될 수 있다. 그에 따라, 제2 열전달 판(32)을 위한 열전달 영역(43)의 패턴이 제1 열전달 판(31)의 열전달 섹션을 위한 패턴과 비교될 때에, 경면 대칭된다는 것이 유일한 차이이다. 모든 다른 양태에서, 제1 열전달 판(31) 및 제2 열전달 판(32) 둘 모두를 위한 기부 판(40)은 동일하고, 그에 따라 도면에서 동일한 도면부호가 부여된다. 대안으로서, 제2 열전달 판(32)을 위한 열전달 영역(43)의 패턴은 기부 판(40) 내로 상이하게 스탬핑되거나, 제1 열전달 판(31)과 동일할 수 있다.
제2, 상이한 형태의 스페이서(90)가 제2 열전달 판(32)을 위한 기부 판(40) 상에 위치된다. 이러한 스페이서(90)는 4개의 스페이서 부분(91-94)을 갖고, 여기서 제1 스페이서 부분(91)이 기부 판(40)의 제1 긴 측면(44)을 따라 연장하고, 제2 스페이서 부분(92)이 기부 판(40)의 제2 긴 측면(45)을 따라 연장한다. 제3 스페이서 부분(93)이 제1 중심 절결부(465)를 따라 연장하고, 제4 스페이서 부분(94)이 제2 중심 절결부(466)를 따라 연장한다.
제2 열전달 판(32)을 위한 유체 분배 판(60)은 기부 판(40)의 제1 단부 섹션(41)의 상부 상에 위치되고, 제2 열전달 판(32)을 위한 유체 수집 판(60')은 기부 판(40)의 제2 단부 섹션(42)의 상부 상에 위치된다(도 4 참조).
제3 및 제4 스페이서 부분(93, 94)은 제2 열전달 판(32)을 위한 유체 분배 및 유체 수집 판(60, 60')과 결합하는 탭(98)을 갖는다. 스페이서(90)의 모든 부분은 전형적으로 기부 판(40)에 가용접되고, 유체 분배 및 유체 수집 판(60, 60')은 스페이서(90)에 가용접된다. 제2 열전달 판(31)을 위한 유체 분배 및 유체 수집 판(60, 60')은 제1 열전달 판(31)의 유체 분배 및 유체 수집 판(50, 50')과 상이하다.
모든 스페이서 부분(81-84 및 91-94)은 그것들이 상부에 배열되는 기부 판의 중심을 향해 내향으로 연장하는 각각의 폭을 갖는다.
제2 열전달 판(32)은 제1 열전달 판(31)의 상부 상에 위치된다. 그에 따라, 공간, 즉 유체 채널이 제1 형태의 스페이서(80)에 의해 판(31, 32) 사이에 형성된다. 그에 따라, 판(31, 32) 사이의 유체 채널은 제1 유체(F1)를 위한 제1 유체 경로(21)의 부분이다. 판(31, 32) 사이의 간격은 스페이서(80)의 높이에 대응한다. 제1 열전달 판(31)과 유사한, 제3 열전달 판(33)은 제2 열전달 판(32)의 상부 상에 위치된다. 그에 따라, 공간, 즉 유체 채널이 제2 형태의 스페이서(90)에 의해 제2 열전달 판(32)과 제3 열전달 판(33) 사이에 형성된다. 그에 따라, 제2 및 제3 열전달 판(32, 33) 사이의 유체 채널은 제2 유체(F2)를 위한 제2 유체 경로(22)의 부분이다. 판(32, 33) 사이의 간격은 스페이서(90)의 높이에 대응한다.
2개의 상이한 형태의 열전달 판은 이러한 방식으로 서로 상에 연속적으로 그리고 교번식으로 적층되어 유체 채널을 제1 및 제2 유체(F1, F2)를 위한 판들 사이에 생성한다. 요구된 개수의 열전달 판이 적층된 때에, 판은 스페이서가 기부 판(40)의 외주 모서리에 인접한 위치에서 스페이서(80, 90)를 따라 용접에 의해 서로에 접합된다. 따라서, 각각의 스페이서는 스페이서가 그 사이에 위치되는 2개의 기부 판의 각각에 용접된다. 이러한 방식으로, 판 적층체(20)가 형성된다. 적층체 내의 최외각 판은 패턴 없는(plain), 평탄형 판일 수 있는데, 그것들이 그 측면 중 단지 하나 상에 유체 채널을 가질 것이고, 그에 따라 열을 유체(F1, F2) 사이에서 전달하지 않을 것이기 때문이다. 유체 분배 및 유체 수집 판(50, 50', 60, 60')은 주름형이고, 유체가 각각의 판의 양쪽 측면을 지나간다.
본 명세서에 설명된 판에 대해, 기부 판(40)은 제1 판으로서 지칭될 수 있고, 유체 분배 판(50 또는 60)은 제2 판으로서 지칭될 수 있고, 유체 수집 판(50' 또는 60')은 제3 판으로서 지칭될 수 있다. 이들 3개의 형태의 판은 함께 조립되어 열전달 판을 형성하는 개별적인 판이다.
언급된 바와 같이, 유체 수집 판(50')은 유체 분배 판(50)과 유사하다. 따라서, 유체 분배 판(50)의 형상은 유체가 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)에 대해 각각 분배 및 수집되는 효율을 결정한다. 따라서, 기부 판(40) 내의 절결부(461-466)에는 유체 분배 판(50)의 형상에 대응하여 스페이서(80, 90)로서 역할을 하는 형상이 부여되었다.
도 13을 참조하면, 제1 열전달 판(31)을 위한 유체 분배 판(50)의 형상이 상세하게 관찰될 수 있다. 유체 분배 판(50)은 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(51)를 갖는다. 말단 부분(52)이 기부 모서리(51)로부터 거리(h1)에 위치된다. 본 명세서에서, "말단 부분"은 기부 모서리(51)로부터 거리를 두고 위치되는(그에 따라 말단에 있는) 유체 분배 판(50)의 부분을 의미한다. 말단 부분(52)은 또한 예리한 또는 무딘 팁 형상을 가질 수 있는, 팁(52)으로서 지칭될 수 있다. 팁(52)으로부터, 유체 통로 모서리(53)가 기부 모서리(51)를 향한 방향으로 연장한다. 바꿔 말하면, 유체 통로 모서리(53)는 기부 모서리(51)로부터 팁(52)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 갖는다. 도면으로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 유체 통로 모서리(53)는 기부 모서리(51)에 평행한 방향으로의 연장부를 또한 갖는다. 방향(D1)은 제1 방향(D1)으로서 지칭될 수 있다.
유체 분배 판(50)은 기부 모서리(51)로부터 말단 부분(52), 즉 팁(52)을 향한 동일한 방향(D1)으로의 연장부를 포함하는 폐쇄된 모서리(54)를 갖는다. 폐쇄된 모서리(54)는 기부 모서리(51)에 평행한 방향으로의 연장부를 또한 갖는다. 유체 분배 채널(56)이 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하여 제1 유체(F1)를 유체 통로 모서리(53)로부터 열전달 섹션(43)으로 안내한다.
유체 분배 판(50)의 또 다른 실시예에서, 상이한 용어를 사용하면, 유체 분배 판(50)은 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(51); 기부 모서리(51)로부터 거리(h1)에 위치되는 팁(52); 팁(52)으로부터 그리고 기부 모서리(51)를 향한 방향으로 연장하는 유체 통로 모서리(53); 팁(52)으로부터, 기부 모서리(51)를 향한 방향으로 그리고 유체 통로 모서리(53)가 연장하는 팁(52)의 측면에 대향하는 팁(52)의 측면으로부터 연장하는 폐쇄된 모서리(54); 및 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하여 유체(F1)를 유체 통로 모서리(53)로부터 열전달 섹션(43)으로 안내하는 유체 분배 채널(56)을 포함하는 것으로 언급될 수 있다.
기부 모서리(51)는 유체 분배 판(50)의 제1 기부 단부(511)로부터 제2 기부 단부(512)까지 연장하고, 팁(52)은 제1 기부 단부(511)로부터 제2 기부 단부(512)까지 연장하는 라인(L1)에 직각인 방향(D1)을 따라 관찰될 때에, 2개의 기부 단부(511, 512) 사이에 위치된다.
제1 기부 단부(511)로부터 제2 기부 단부(521)까지 연장하는 라인(L1)은 제1 라인(L1)을 형성한다. 제2 라인(L2)이 제1 기부 단부(511)로부터 팁(52) 상의 지점(521)까지 연장한다. 제3 라인(L3)이 제2 기부 단부(512)로부터 팁(52) 상의 지점(521)까지 연장한다. 팁(52)의 위치에 의해, 제1, 제2 및 제3 라인(L1, L2, L3)은 예각 삼각형을 형성한다. 유체 통로 모서리(53)는 오목 형상을 포함한다. 폐쇄된 모서리(54)가 또한 오목 형상을 포함한다. 라인(L1, L2, L3)은 모두가 직선이다.
유체 통로 모서리(53)는 유체 통로 모서리(53) 상의 제1 지점(532)으로부터 유체 통로 모서리(53) 상의 제2 지점(533)까지 연장하는 적어도 하나의 제1 섹션(531)을 포함하고, 여기서 제2 지점(533)은 제1 지점(532)보다 기부 모서리(51)에 근접하여 위치된다. 이러한 용어를 사용하면, 유체 분배 판(50)의 또 다른 실시예는 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(51); 유체 통로 모서리(53)로서, 유체 통로 모서리(53) 상의 제1 지점(532)으로부터 유체 통로 모서리(53) 상의 제2 지점(533)까지 연장하는 모서리 섹션(531)을 갖고, 제1 지점(532)은 제2 지점(533)보다 기부 모서리(51)로부터 멀리 떨어져 위치되는, 유체 통로 모서리(53); 폐쇄된 모서리(54); 및 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하여 유체(F1)를 유체 통로 모서리(53)로부터 열전달 섹션(43)으로 안내하는 유체 분배 채널(56)을 포함한다.
제1 지점(532)을 통해 그리고 제2 지점(533)을 통해 연장하는 직선(L4)이 15˚ 내지 75˚의 각도(α1)만큼 제1 라인(L1)에 대해 경사져 있다. 유체 분배 판(50)을 형성하는 상이한 실시예, 또는 변형예가 조합될 수 있다.
도면으로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 말단 부분(52)은 제1 말단 부분(52), 또는 제1 말단 팁(52)이고, 한편 폐쇄된 모서리(54)는 제1 폐쇄된 모서리(54)이다. 분배 판(50)은 기부 모서리(51)로부터 거리(h2)에 위치되는 제2 말단 부분(57), 또는 팁(57)을 포함한다. 제2 폐쇄된 모서리(55)가 기부 모서리(51)로부터 제2 팁(57)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 갖는다. 유체 통로 모서리(53)는 제1 팁(52)으로부터 제2 팁(57)까지 연장한다.
따라서, 유체 분배 판(50)은 기부 모서리(51); 기부 모서리(51)로부터 거리(h2)에 위치되는 제2 팁(57)으로서, 유체 통로 모서리(53)는 또한 제2 팁(57)으로부터 그리고 기부 모서리(51)를 향한 방향으로 연장하는, 제2 팁(57); 및 제2 팁(52)으로부터, 기부 모서리(51)를 향한 방향으로 그리고 유체 통로 모서리(53)가 연장하는 제2 팁(57)의 측면에 대향하는 제2 팁(52)의 측면으로부터 연장하는 제2 폐쇄된 모서리(55)를 포함한다.
제2 폐쇄된 모서리(55)는 오목 형상을 포함한다. 기본적으로, 유체 통로 모서리(53)는 유체 분배 판(50) 내로 연장하는 원호의 형태를 포함한다. 제1 폐쇄된 모서리(54) 및 제2 폐쇄된 모서리(55)의 각각이 또한 원호의 형태를 포함한다.
언급된 바와 같이, 유체 통로 모서리(53)는 제1 섹션(531)을 포함한다. 이러한 섹션은 유체 통로 모서리(53)의 제2, 상이한 섹션(534)보다 기부 모서리(51)로부터 멀리 떨어져 위치된다. 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)이 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는다. 이것의 대안적인 구성은 제2 섹션(534)으로부터 연장하는 유체 분배 채널(562)이 제1 섹션(531)으로부터 연장하는 유체 분배 채널(561)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는 것이다. 이것의 또 다른 대안적인 구성은 제2 섹션(534)에 있는 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하는 유체 분배 채널(562)이 제1 섹션(531)에 있는 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하는 유체 분배 채널(561)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는 것이다. 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)에서 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)에서보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 가짐으로써, 기부 판(40)의 열전달 섹션(43) 내로 진입하는 유체는 더 균일한 특성을 가질 것이고 이것은 열전달 섹션 내로 진입하는 유체가 예컨대 속도 및 압력의 관점에서 더 균질할 것이고 유체가 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 거쳐 더 고르게 분배될 것을 시사한다. 그에 의해, 더 효율적인 열전달이 획득된다. 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)에서 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)에서보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 가짐으로써, 제1 섹션에 있는 더 긴 유체 분배 채널이 보상된다.
제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다 높은, 유체 분배 채널의 단위 길이당, 유동 저항을 가질 수 있다.
제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)과 실질적으로 동일한 유동 저항, 예컨대 실질적으로 동일한 마찰을 가질 수 있다. 더 정확하게는, 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)과 실질적으로 동일한 총 유동 저항을 가질 수 있다. 즉, 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)과 실질적으로 동일한, 전체의 유체 분배 채널에 대한, 유동 저항, 즉 동일한, 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지의, 총 유동 저항을 가질 수 있다. 그에 의해, 기부 판(40)의 열전달 섹션(43) 내로 진입하는 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)로부터의 그리고 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)로부터의 유체는 예컨대 속도 및 압력의 관점에서 균일한 특성을 가질 것이고, 유체는 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 거쳐 고르게 분배될 것이다. 이것은 또한 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)이 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)과 실질적으로 동일한 압력 강하, 즉 동일한 총 압력 강하를 가질 수 있는 것으로서 표현될 수 있다. 압력 강하는 분배 채널의 입구와 출구 사이의 압력 차이, 즉 유체 통로 모서리(53)에서의 압력과 기부 모서리(51)에서의 압력 사이의 차이이다.
더 높은 유동 저항이 유체 분배 채널의 더 작은 평균 단면적에 의해 및/또는 유체 분배 채널 내의 제한부(restraint)에 의해 획득될 수 있다.
제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다 작은 평균 단면적을 갖는다. 평균 단면적은 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하는 유체 분배 채널을 따른 평균 단면적이다. 더 작은 평균 단면적이 더 높은 유동 저항 및 더 높은 압력 강하를 부여한다.
더 작은 평균 단면적은 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다 좁은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562), 하위채널(subchannel)로 분할되고 및/또는 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)보다 많은 하위채널로 분할되는 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561), 및/또는 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)이 분할되는 하위채널보다 넓은 하위채널로 분할되는 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)에 의해 획득될 수 있다. 따라서, 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561) 및 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562) 둘 모두가 하위채널로 분할될 수 있지만, 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)의 하위채널은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)의 하위채널보다 많고 및/또는 넓다.
제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다 좁은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)이 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)보다 넓다는 것을 시사한다.
제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제한부를 포함할 수 있고, 예컨대 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 권선부(winding) 또는 장애물(obstacle)을 포함할 수 있다. 제한부는 더 높은 유동 저항 및 더 높은 압력 강하를 부여한다.
권선부는 예를 들어 지그-재그 경로와 같은, 미로일 수 있고 그에 따라 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 적어도 미로와 같은, 권선부를 형성하는 부분을 포함한다. 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 미로의 형상으로 되어 있을 수 있다.
장애물은 유체 분배 채널 내에 배열되는, 노브(knob) 또는 필라(pillar)와 같은, 물체 또는 유체 분배 채널 내로 돌출하는 판 내의 돌기일 수 있다.
말단 부분(52)으로부터 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는 유체 통로 모서리(53) 상의 위치로부터 방향(D1)으로 연장하는 유체 분배 채널(562)은 말단 부분(52)에 상대적으로 더 근접한 유체 통로 모서리(53) 상의 위치로부터 방향(D1)으로 연장하는 유체 분배 채널(561)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 점차로 높은 유동 저항을 갖는다. 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 점차로 더 높은 유동 저항은 각각의 유체 분배 채널에 대해 연속적으로 더 높거나 계단식으로 더 높을 수 있다. 계단식으로 더 높은 유동 저항은 인접 유체 분배 채널의 그룹이 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 동일한 유동 저항을 갖도록 배열될 수 있다. 계단식으로 더 높은 유동 저항은, 말단 부분에 상대적으로 더 근접한, 소수의 유체 분배 채널을 포함하는 것이 바람직한, 제1 그룹의 유체 분배 채널이 기본적으로, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 동일한 유동 저항을 갖도록, 그리고 말단 부분으로부터 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는, 제1 그룹의 유체 분배 채널 내의 유체 분배 채널의 개수와 동일 또는 상이할 수 있는 개수를 갖는 소수의 유체 분배 채널을 포함하는 것이 또한 바람직한, 제2 그룹의 유체 분배 채널이 기본적으로, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 동일한 유동 저항을 갖도록, 그리고 제2 그룹의 유체 분배 채널이 제1 그룹의 유체 분배 채널보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖도록 획득될 수 있다.
제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)보다 넓다. 원칙적으로, 유체 분배 채널은 유체 통로 모서리(53)로부터 기부 라인(51)까지 연장한다. 기부 라인(51)을 향해 더 멀리 떨어져 연장하는 채널, 즉 상대적으로 더 긴 채널은 더 짧은 연장부를 갖는 채널보다 넓다.
도 14를 참조하면, 제2 열전달 판(32)을 위한 유체 분배 판(60)의 형상이 상세하게 관찰될 수 있다. 유체 분배 판(60)은 제2 열전달 판(32)의 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(61)를 갖는다. 말단 부분(62)이 기부 모서리(61)로부터 거리(h3)에 위치된다. "말단 부분"은 기부 모서리(61)로부터 거리를 두고 위치되는 유체 분배 판(60)의 부분을 의미한다. 말단 부분(62)은 또한 예리한 또는 무딘 팁 형상을 가질 수 있는, 팁(62)으로서 지칭될 수 있다. 말단 팁(62)으로부터, 유체 통로 모서리(64)가 기부 모서리(61)를 향한 방향으로 연장한다. 바꿔 말하면, 유체 통로 모서리(64)는 기부 모서리(61)로부터 팁(62)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 갖는다. 도면으로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 유체 통로 모서리(64)는 기부 모서리(61)에 평행한 방향으로의 연장부를 또한 갖는다.
유체 분배 판(60)은 기부 모서리(61)로부터 팁(62)을 향한 동일한 방향(D1)으로의 연장부를 포함하는 폐쇄된 모서리(63)를 갖는다. 폐쇄된 모서리(64)는 기부 모서리(61)에 평행한 방향으로의 연장부를 또한 갖는다. 유체 분배 채널(66)이 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장하여 제2 유체(F2)를 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)으로 안내한다.
유체 분배 판(60)의 또 다른 실시예에서, 상이한 용어를 사용하면, 유체 분배 판(60)은 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(61); 기부 모서리(61)로부터 거리(h3)에 위치되는 팁(62); 팁(62)으로부터 그리고 기부 모서리(61)를 향한 방향으로 연장하는 유체 통로 모서리(64); 팁(62)으로부터, 기부 모서리(61)를 향한 방향으로 그리고 유체 통로 모서리(64)가 연장하는 팁(62)의 측면에 대향하는 팁(62)의 측면으로부터 연장하는 폐쇄된 모서리(64); 및 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장하여 유체(F2)를 유체 통로 모서리(64)로부터 열전달 섹션(43)으로 안내하는 유체 분배 채널(66)을 포함하는 것으로 언급될 수 있다.
기부 모서리(61)는 유체 분배 판(60)의 제1 기부 단부(611)로부터 제2 기부 단부(612)까지 연장하고, 팁(62)은 제1 기부 단부(611)로부터 제2 기부 단부(612)까지 연장하는 라인(L1')에 직각인 방향(D1)을 따라 관찰될 때에, 2개의 기부 단부(611, 612) 사이에 위치된다.
제1 기부 단부(611)로부터 제2 기부 단부(621)까지 연장하는 라인(L1')은 유체 분배 판(60)을 위한 제1 라인(L1')을 형성한다. 제2 라인(L2')이 제1 기부 단부(611)로부터 말단 부분(62), 또는 팁(62) 상의 지점(621)까지 연장한다. 제3 라인(L3')이 제2 기부 단부(612)로부터 팁(62) 상의 지점(621)까지 연장한다. 팁(62)의 위치에 의해, 제1, 제2 및 제3 라인(L1', L2', L3')은 예각 삼각형을 형성한다. 유체 통로 모서리(64)는 오목 형상을 포함한다. 폐쇄된 모서리(63)가 또한 오목 형상을 포함한다. 라인(L1', L2', L3')은 모두가 직선이다.
유체 통로 모서리(64)는 유체 통로 모서리(64) 상의 제1 지점(642)으로부터 유체 통로 모서리(64) 상의 제2 지점(643)까지 연장하는 적어도 하나의 모서리 섹션(641)을 포함하고, 여기서 제2 지점(643)은 제1 지점(621)보다 기부 모서리(61)에 근접하여 위치된다. 이러한 용어를 사용하면, 유체 분배 판(60)의 또 다른 실시예는 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(61); 유체 통로 모서리(64)로서, 유체 통로 모서리(64) 상의 제1 지점(642)으로부터 유체 통로 모서리(64) 상의 제2 지점(643)까지 연장하는 모서리 섹션(641)을 갖고, 제1 지점(642)은 제2 지점(643)보다 기부 모서리(61)로부터 멀리 떨어져 위치되는, 유체 통로 모서리(64); 폐쇄된 모서리(63); 및 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장하여 유체(F2)를 유체 통로 모서리(64)로부터 열전달 섹션(43)으로 안내하는 유체 분배 채널(66)을 포함한다.
도시된 실시예에 대해 제2 라인(L2')과 동일한(그러나 동일하지 않아도 되는) 라인인, 직선이 제1 지점(642)을 통해 그리고 제2 지점(643)을 통해 연장하고, 15˚ 내지 75˚의 각도(α2)만큼 제1 라인(L1')에 대해 경사져 있다. 유체 분배 판(60)을 형성하는 상이한 실시예, 또는 변형예가 조합될 수 있다.
도면으로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 말단 부분(62)은 제1 말단 부분(62), 또는 제1 팁(62)이고, 유체 통로 모서리(64)는 제1 유체 통로 모서리(64)이다. 분배 판(60)은 기부 모서리(61)로부터 거리(h4)에 위치되는 제2 말단 부분(67), 또는 팁(67)을 포함한다. 제2 유체 통로 모서리(65)가 기부 모서리(61)로부터 제2 팁(67)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 갖는다. 폐쇄된 모서리(63)는 제1 팁(62)부터 제2 팁(67)까지 연장한다.
따라서, 유체 분배 판(60)은 기부 모서리(61); 기부 모서리(61)로부터 거리(h4)에 위치되는 제2 팁(67)으로서, 폐쇄된 모서리(63)는 제1 팁(62)으로부터 제2 팁(67)까지 연장하는, 제2 팁(67); 및 제2 팁(52)으로부터, 기부 모서리(51)를 향한 방향으로 그리고 폐쇄된 모서리(63)가 연장하는 제2 팁(67)의 측면에 대향하는 제2 팁(62)의 측면으로부터 연장하는 제2 유체 통로 모서리(65)를 포함한다.
제2 유체 통로 모서리(65)는 오목 형상을 포함하고, 제1 유체 통로 모서리(64)와 동일한 형상 및 동일한 대응하는 특징을 갖고, 여기서 그것은 경면 대칭된다는 것이 차이이다. 기본적으로, 유체 통로 모서리(64, 65)는 유체 분배 판(60) 내로 연장하는 각각의 원호의 형태를 포함한다. 폐쇄된 모서리(63)가 또한 유체 분배 판(60) 내로 연장하는 원호의 형태를 또한 포함한다.
언급된 바와 같이, 유체 통로 모서리(64)는 제1 섹션(641)을 포함한다. 이러한 섹션은 유체 통로 모서리(64)의 제2, 상이한 섹션(644)보다 기부 모서리(61)로부터 멀리 떨어져 위치된다. 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)이 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는다. 이것의 대안적인 구성은 제2 섹션(644)부터 연장하는 유체 분배 채널(662)이 제1 섹션(641)로부터 연장하는 유체 분배 채널(661)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는 것이다. 이것의 또 다른 대안적인 구성은 제2 섹션(644)에 있는 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장하는 유체 분배 채널(662)이 제1 섹션(641)에 있는 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장하는 유체 분배 채널(661)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖는 것이다. 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)에서 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)에서보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 가짐으로써, 기부 판(40)의 열전달 섹션(43) 내로 진입하는 유체는 더 균일한 특성을 가질 것이고 이것은 열전달 섹션 내로 진입하는 유체가 예컨대 속도 및 압력의 관점에서 더 균질할 것이고 유체가 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 거쳐 더 고르게 분배될 것을 시사한다. 그에 의해, 더 효율적인 열전달이 획득된다. 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)에서 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)에서보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 가짐으로써, 제1 섹션에 있는 더 긴 유체 분배 채널이 보상된다.
제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)보다 높은, 유체 분배 채널의 단위 길이당, 유동 저항을 가질 수 있다.
제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)과 실질적으로 동일한 유동 저항, 예컨대 실질적으로 동일한 마찰을 가질 수 있다. 더 정확하게는, 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)과 실질적으로 동일한 총 유동 저항을 가질 수 있다. 즉, 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)과 실질적으로 동일한, 전체의 유체 분배 채널에 대한, 유동 저항, 즉 동일한, 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지의, 총 유동 저항을 가질 수 있다. 그에 의해, 기부 판(40)의 열전달 섹션(43) 내로 진입하는 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)로부터의 그리고 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)로부터의 유체는 예컨대 속도 및 압력의 관점에서 균일한 특성을 가질 것이고, 유체는 기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 거쳐 고르게 분배될 것이다. 이것은 또한 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)이 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)과 실질적으로 동일한 압력 강하, 즉 동일한 총 압력 강하를 가질 수 있는 것으로서 표현될 수 있다. 압력 강하는 분배 채널의 입구와 출구 사이의 압력 차이, 즉 유체 통로 모서리(64)에서의 압력과 기부 모서리(61)에서의 압력 사이의 차이이다.
더 높은 유동 저항이 유체 분배 채널의 더 작은 평균 단면적에 의해 및/또는 유체 분배 채널 내의 제한부에 의해 획득될 수 있다.
제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)보다 작은 평균 단면적을 갖는다. 평균 단면적은 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장하는 유체 분배 채널을 따른 평균 단면적이다. 더 작은 평균 단면적이 더 높은 유동 저항 및 더 높은 압력 강하를 부여한다.
더 작은 평균 단면적은 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)보다 좁은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662), 하위채널로 분할되고 및/또는 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)보다 많은 하위채널로 분할되는 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661), 및/또는 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)이 분할되는 하위채널보다 넓은 하위채널로 분할되는 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)에 의해 획득될 수 있다. 따라서, 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661) 및 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662) 둘 모두가 하위채널로 분할될 수 있지만, 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)의 하위채널은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)의 하위채널보다 많고 및/또는 넓다.
제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)보다 좁은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)이 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)보다 넓다는 것을 시사한다.
제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 제한부를 포함할 수 있고, 예컨대 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 권선부 또는 장애물을 포함할 수 있다. 제한부는 더 높은 유동 저항 및 더 높은 압력 강하를 부여한다.
권선부는 예를 들어 지그-재그 경로와 같은, 미로일 수 있고 그에 따라 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 적어도 미로와 같은, 권선부를 형성하는 부분을 포함한다. 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)은 미로의 형상으로 되어 있을 수 있다.
장애물은 유체 분배 채널 내에 배열되는, 노브 또는 필라와 같은, 물체 또는 유체 분배 채널 내로 돌출하는 판 내의 돌기일 수 있다.
말단 부분(62)으로부터 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는 유체 통로 모서리(64) 상의 위치로부터 방향(D1)으로 연장하는 유체 분배 채널(662)은 말단 부분(62)에 상대적으로 더 근접한 유체 통로 모서리(64) 상의 위치로부터 방향(D1)으로 연장하는 유체 분배 채널(661)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 점차로 높은 유동 저항을 갖는다. 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 점차로 더 높은 유동 저항은 각각의 유체 분배 채널에 대해 연속적으로 더 높거나 계단식으로 더 높을 수 있다. 계단식으로 더 높은 유동 저항은 인접 유체 분배 채널의 그룹이, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 동일한 유동 저항을 갖도록 배열될 수 있다. 계단식으로 더 높은 유동 저항은, 말단 부분에 상대적으로 더 근접한, 소수의 유체 분배 채널을 포함하는 것이 바람직한, 제1 그룹의 유체 분배 채널이 기본적으로, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 동일한 유동 저항을 갖도록, 그리고 말단 부분으로부터 상대적으로 더 멀리 떨어져 있는, 제1 그룹의 유체 분배 채널 내의 유체 분배 채널의 개수와 동일 또는 상이할 수 있는 개수를 갖는 소수의 유체 분배 채널을 포함하는 것이 또한 바람직한, 제2 그룹의 유체 분배 채널이 기본적으로, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 동일한 유동 저항을 갖도록, 그리고 제2 그룹의 유체 분배 채널이 제1 그룹의 유체 분배 채널보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 갖도록 획득될 수 있다.
제1 섹션(641)에 있는 유체 분배 채널(661)은 제2 섹션(644)에 있는 유체 분배 채널(662)보다 넓다. 원칙적으로, 유체 분배 채널은 유체 통로 모서리(64)로부터 기부 모서리(61)까지 연장한다. 기부 모서리(61)로부터 더 멀리 떨어져 연장하는 채널, 즉 상대적으로 더 긴 채널은 더 짧은 연장부를 갖는 채널보다 넓다.
유체 통로 모서리(53)는 제1 형태의 유체 분배 판(50)에서 오목 형상을 갖는다. 폐쇄된 모서리(63)는 제2 형태의 유체 분배 판(60)에서 오목 형상을 갖는다.
따라서, 판 열교환기(1)는 서로에 접합되어 제1 유체(F1) 및 제2 유체(F2)를 위한 교번식 제1 및 제2 유동 경로(21, 22)를 갖는 판 적층체(20)를 형성하는 다수의 열전달 판(31-33)을 갖는다. 상이한 형태의 열전달 판으로 인해, 제1 유체 경로(21) 내에 있고 판 적층체(20)의 제1 단부에 있는 유동 분배 판(50)의 모든 유체 통로 모서리(53)가 판 적층체(20) 내로의 제1 유체(F1)를 위한 유체 입구를 형성한다. 제1 유체 경로(21) 내에 있고 판 적층체(20)의 제2 단부에 있는 유동 수집 판(50')의 유체 통로 모서리(53)가 판 적층체(20)로부터의 제1 유체(F1)를 위한 유체 출구를 형성한다. 유체(F1, F2)가 판 적층체(20) 내에서 반대 방향으로 유동할 때에, 제2 유체 경로(22) 내에 있고 판 적층체(20)의 제1 단부에 있는 유동 수집 판(60')의 유체 통로 모서리(64, 65)가 판 적층체(20)로부터의 제2 유체(F2)를 위한 유체 출구를 형성한다. 제2 유체 경로(22) 내에 있고 판 적층체(20)의 제2 단부에 있는 유동 분배 판(60)의 유체 통로 모서리(64, 65)가 이어서 판 적층체(20) 내로의 제2 유체(F2)를 위한 유체 입구를 형성한다.
따라서, 매 두번째의 열전달 판(31)의 유체 분배 판(50)은 유체 분배 판(50)의 기부 모서리(51)로부터 각각의 거리(h1, h2)에 위치되는 각각의 2개의 팁(52, 57)을 포함하고, 2개의 팁(52, 57) 사이에 연장부를 갖는 유체 통로 모서리(53)를 포함하고, 유체 통로 모서리(53)의 각각의 측면에 위치되는 2개의 폐쇄된 모서리(54, 55)를 갖는다. 매 두번째의 다른 열전달 판(32)의 유체 분배 판(60)은 유체 분배 판(60)의 기부 모서리(61)로부터 각각의 거리(d3, d4)에 위치되는 각각의 2개의 팁(62, 67)을 포함하고, 2개의 팁(62, 67) 사이에 연장부를 갖는 폐쇄된 모서리(63)를 포함하고, 폐쇄된 모서리(63)의 각각의 측면에 위치되는 2개의 유체 통로 모서리(64, 65)를 갖는다. 전형적으로, 거리(h1, h2)는 동일하고, 한편 거리(h3, h4)는 동일하다.
제1 헤더 박스(7)는 판 적층체(20)의 제1 단부에 위치되는 유동 분배 판(50) 및 유동 수집 판(60')의 모든 유체 통로 모서리(53, 64, 65)를 덮는다(도 3 참조). 제2 헤더 박스(8)는 판 적층체(20)의 제2 단부에 위치되는 유동 분배 판(60) 및 유동 수집 판(50')의 모든 유체 통로 모서리(53, 64, 65)를 덮는다. 제1 헤더 박스(7)는 제1 유체(F1)를 수용하는 파이프(9)를 갖고, 파이프(9)는 판 적층체(20)의 제1 단부에 위치되는 유동 분배 판(50)의 유체 통로 모서리(53)를 향하는 출구 개구(901)를 갖는다. 파이프(9)는 제1 유체(F1)를 입구(2)로부터 수용하여 그것을 유체 통로 모서리(53)로 안내한다. 헤더 박스(7)는 파이프(9)가 내부에 배열되는 중공 공간(701)을 또한 갖는다. 중공 공간(701)은 파이프(9)의 내부로부터 밀봉되고, 판 적층체(20)의 제1 단부에 위치되는 유체 수집 판(60')의 유체 통로 모서리(64, 65)를 향한다. 중공 공간(701)은 제2 유체(F2)를 제2 열전달 판(32)과 같은, 제2 형태의 열전달 판을 위한 수집 판(60')의 유체 통로 모서리(64, 65)로부터 수용하여 제2 유체(F2)를 제1 헤더 박스(7) 내의 그 출구(5)로 안내한다.
제2 헤더 박스(8)는 제1 헤더 박스(7)와 동일하고, 판 적층체(20)의 제2 단부에 배열된다. 따라서, 제2 헤더 박스(8)는 제1 유체(F1)가 판 적층체(20)로부터 배출될 때에 그것을 수용하는 개구를 갖는 파이프(10)를 포함한다. 분명하게, 파이프 내의 파이프 개구는 판 적층체(20)의 제2 단부에 위치되는 유동 수집 판(50')의 유체 통로 모서리(53)를 향한다. 파이프(10)는 제1 유체(F1)를 출구(3)로 운반한다. 제2 헤더 박스(8)의 중공 공간은 제2 유체(F2)를 위한 입구(4)를 포함하고, 제2 유체(F2)를 제2 형태의 열전달 판(32)을 위한 분배 판(60)의 유체 통로 모서리(64, 65)로 안내한다.
도 1-3에 도시된 헤더 박스(7, 8)에 대한 대안으로서, 도 19에 도시된 바와 같은 헤더 박스(7', 8')가 사용될 수 있다. 헤더 박스(7')는 헤더 박스(7)와 유사하지만, 입구(2)에 추가로, 헤더 박스(7')는 입구(2)에 대향하여, 즉 입구(2)가 내부에 배열되는 벽에 대향하는 헤더 박스의 벽 내에, 배열되는 입구(2')를 갖는다. 파이프(9)는 제1 유체(F1)를 입구(2, 2')로부터 수용하여 그것을 유체 통로 모서리(53)로 안내한다. 헤더 박스(8')는 헤더 박스(7')와 동일하고 그에 의해 또한 헤더 박스(8)와 유사하다. 출구(3)에 추가하여, 헤더 박스(8')는 출구(3')를 갖는다. 파이프(10)는 제1 유체(F1)를 출구(3, 3')로 운반한다.
도 1-3에 도시된 헤더 박스(7, 8)에 대한 또 다른 대안으로서, 도 20에 도시된 바와 같은 헤더 박스(7", 8")가 사용될 수 있다. 헤더 박스(7")는 헤더 박스(7')와 유사하고, 입구(2)에 추가하여 입구(2')를 또한 갖고, 입구(2')는 입구(2)에 대향으로 배열된다. 그러나, 입구(2')는 캡(11)에 의해 폐쇄되고 그에 따라 파이프(9)는 제1 유체(F1)를 입구(2)로부터만 수용하여 그것을 유체 통로 모서리(53)로 안내한다. 헤더 박스(8")는 헤더 박스(7")와 동일하고 그에 의해 또한 헤더 박스(8')와 유사하다. 헤더 박스(8")는 출구(3)에 추가하여 출구(3')를 또한 갖는다. 그러나, 출구(3')는 캡(12)에 의해 폐쇄되고 그에 따라 파이프(10)는 제1 유체(F1)를 출구(3)로만 운반한다.
도 1-3에 도시된 헤더 박스(7, 8)에 대한 추가적인 대안으로서, 도 21에 도시된 바와 같은 헤더 박스(7"', 8"')가 사용될 수 있다. 헤더 박스(7"')는 헤더 박스(7)와 유사하지만, 입구(2) 대신에, 헤더 박스(7"')는 파이프(9)에 직각으로 연결되고 헤더 박스의 중공 공간(701)을 통해 연장하는 입구 파이프(2")를 포함한다. 헤더 박스(8"')는 헤더 박스(7"')와 동일하고 그에 의해 또한 헤더 박스(8)와 유사하다. 출구(3) 대신에, 헤더 박스(8"')는 파이프(10)에 직각으로 연결되고 중공 공간(801)을 통해 연장하는 출구 파이프(3")를 포함한다.
2개의 상이한 형태의 분배 판(50, 60)의 각각은 각각의, 하나의 편으로 제조될 수 있다. 그러나, 그것들은 전형적으로 서로의 거울 상인, 도면에 도시된 바와 같은, 2개의 각각의 편으로 제조될 수 있다.
도 15-18을 추가로 참조하면, 유체 분배 판(50, 60) 그리고 그에 따라 또한 유체 수집 판(50', 60')(이들이 유체 분배 판(50, 60)과 동일할 수 있으므로)은 도 13 및 14와 관련하여 도시된 것들과 다른 주요 형상을 가질 수 있다. 도 15는 도 13 및 14와 동일한 주요 형상(691)을 도시한다. 그러나, 판이 도 16에 도시된 바와 같이, 유체 통로 모서리 및 폐쇄된 모서리를 위한 더 직선형의 형상(692)을 가질 수 있거나, 그것들이 도 17에 도시된 바와 같이, 유체 통로 모서리 및 폐쇄된 모서리가 원호의 주요 형상을 조합하여 형성하는 직선의 형태를 갖는 형상(693)을 가질 수 있다. 하나의 특별한 실시예에서, 도 18에 도시된 바와 같이, 형상(694)은 하나의 단일의 팁의 각각의 측면 상에 위치되는, 단지 하나의 입구 모서리 및 하나의 폐쇄된 모서리를 제공한다. 이러한 경우에, 헤더 박스는 적절한 유체 분배 및 유체 수집을 성취하도록 변형되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예가 설명 및 예시되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않고, 또한 하기의 청구범위에 한정되는 특허-대상의 범주 내에서 다른 방식으로 실시될 수 있다는 것이 위의 설명으로부터 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 열전달 판(31)이며,
    제1 단부 섹션(41), 제2 단부 섹션(42) 그리고 단부 섹션(41, 42) 사이에 위치되는 열전달 섹션(43)을 갖는 기부 판(40);
    기부 판(40)의 제1 단부 섹션(41) 상에 배열되어 유체(F1)를 열전달 섹션(43)을 거쳐 분배하는 유체 분배 판(50); 및
    기부 판(40)의 제2 단부 섹션(42) 상에 배열되어 유체(F1)를 열전달 섹션(43)으로부터 수집하는 유체 수집 판(50')을 포함하고,
    유체 분배 판(50)은,
    기부 판(40)의 열전달 섹션(43)을 향하는 기부 모서리(51);
    기부 모서리(51)로부터 거리(h1)에 위치되는 말단 부분(52);
    기부 모서리(51)로부터 말단 부분(52)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 포함하는 유체 통로 모서리(53);
    기부 모서리(51)로부터 말단 부분(52)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 포함하는 폐쇄된 모서리(54); 및
    유체 통로 모서리(53)로부터 기부 모서리(51)까지 연장하여 유체(F1)를 유체 통로 모서리(53)로부터 열전달 섹션(43)으로 안내하는 유체 분배 채널(56)을 포함하고,
    유체 통로 모서리(53)는 유체 통로 모서리(53)의 제2 섹션(534)보다 유체 분배 판(50)의 기부 모서리(51)로부터 멀리 떨어져 있는 제1 섹션(531)을 포함하고, 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다, 유체 분배 채널의 길이와 관련한, 높은 유동 저항을 가지며,
    제1 단부 섹션(41) 및 제2 단부 섹션(42)은 평탄형인,
    열전달 판(31).
  2. 제1항에 있어서, 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)보다 작은 평균 단면적을 갖고, 및/또는 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)은 제한부를 포함하는, 열전달 판(31).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기부 모서리(51)는 유체 분배 판(50)의 제1 기부 단부(511)로부터 제2 기부 단부(512)까지 연장하고, 말단 부분(52)은 제1 기부 단부(511)로부터 제2 기부 단부(512)까지 연장하는 라인(L1)에 직각인 방향(D1)을 따라 관찰될 때에, 2개의 기부 단부(511, 512) 사이에 위치되는, 열전달 판(31).
  4. 제3항에 있어서, 제1 기부 단부(511)로부터 제2 기부 단부(521)까지 연장하는 라인(L1)은 제1 라인(L1)이고, 제2 라인(L2)이 제1 기부 단부(511)로부터 말단 부분(52) 상의 지점(521)까지 연장하고, 제3 라인(L3)이 제2 기부 단부(512)로부터 말단 부분(52) 상의 지점(521)까지 연장하고, 제1, 제2 및 제3 라인(L1, L2, L3)은 예각 삼각형을 형성하는, 열전달 판(31).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유체 통로 모서리(53)는 오목 형상을 포함하는, 열전달 판(31).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유체 분배 판(50)의 유체 통로 모서리(53)는 유체 통로 모서리(53) 상의 제1 지점(532)으로부터 유체 통로 모서리(53) 상의 제2 지점(533)까지 연장하는 적어도 하나의 제1 섹션(531)을 포함하고, 제2 지점(533)은 제1 지점(532)보다 유체 분배 판(50)의 기부 모서리(51)에 근접하여 위치되는, 열전달 판(31).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 말단 부분(52)은 제1 말단 부분(52)이고, 폐쇄된 모서리(54)는 제1 폐쇄된 모서리(54)이고, 유체 분배 판(50)은,
    기부 모서리(51)로부터 거리(h2)에 위치되는 제2 말단 부분(57);
    기부 모서리(51)로부터 제2 말단 부분(57)을 향한 방향(D1)으로의 연장부를 포함하는 제2 폐쇄된 모서리(55); 및
    제1 말단 부분(52)으로부터 제2 말단 부분(57)으로의 방향으로의 연장부를 포함하는 유체 통로 모서리(53)를 포함하는, 열전달 판(31).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 섹션(531)에 있는 유체 분배 채널(561)은 제2 섹션(534)에 있는 유체 분배 채널(562)보다 넓은, 열전달 판(31).
  9. 열교환기이며,
    서로에 접합되는 제1항 또는 제2항에 따른 다수의 열전달 판(31-33)을 포함하여 열전달 판(31-33) 사이 내에 제1 유체(F1) 및 제2 유체(F2)를 위한 교번식 제1 및 제2 유동 경로(21, 22)를 갖는 판 적층체(20)를 형성하고,
    제1 유체 경로(21) 내에 있고 판 적층체(20)의 제1 단부에 있는 유체 분배 판(50)의 유체 통로 모서리(53)가 판 적층체(20) 내로의 제1 유체(F1)를 위한 유체 입구를 형성하고,
    제1 유체 경로(21) 내에 있고 판 적층체(20)의 제2 단부에 있는 유체 수집 판(50')의 유체 통로 모서리(53)가 판 적층체(20)로부터의 제1 유체(F1)를 위한 유체 출구를 형성하고,
    제2 유체 경로(22) 내에 있고 판 적층체(20)의 제1 단부에 있는 유체 수집 판(60')의 유체 통로 모서리(64, 65)가 판 적층체(20)로부터의 제2 유체(F2)를 위한 유체 출구를 형성하고,
    제2 유체 경로(22) 내에 있고 판 적층체(20)의 제2 단부에 있는 유체 분배 판(60)의 유체 통로 모서리(64, 65)가 판 적층체(20) 내로의 제2 유체(F2)를 위한 유체 입구를 형성하는,
    열교환기.
  10. 제9항에 있어서, 매 두번째의 열전달 판(31)의 유체 분배 판(50)은,
    - 유체 분배 판(50)의 기부 모서리(51)로부터 각각의 거리(h1, h2)에 위치되는 2개의 말단 부분(52, 57);
    - 2개의 말단 부분 사이에 연장부를 갖는 유체 통로 모서리(53); 및
    - 유체 통로 모서리(53)의 각각의 측면에 위치되는 2개의 폐쇄된 모서리(54, 55)를 각각 포함하고,
    매 두번째의 다른 열전달 판(32)의 유체 분배 판(60)은,
    - 유체 분배 판(60)의 기부 모서리(61)로부터 각각의 거리(h3, h4)에 위치되는 2개의 말단 부분(62, 67);
    - 2개의 말단 부분(62, 67) 사이에 연장부를 갖는 폐쇄된 모서리(63); 및
    - 폐쇄된 모서리(63)의 각각의 측면에 위치되는 2개의 유체 통로 모서리(64, 65)를 각각 포함하는, 열교환기.
  11. 제9항에 있어서, 본체 판(40)의 긴 측면(44, 45)을 따라 그리고 유체 분배 판(50)의 폐쇄된 모서리(54, 55, 63)가 위치되는 본체 판(40)의 측면을 따라 열전달 판(31, 32, 33) 사이에 위치되는 스페이서(80, 90)를 포함하는, 열교환기.
  12. 제11항에 있어서, 스페이서(80, 90)는 유체 분배 판(50)과 결합하는 탭(88, 98)을 포함하는, 열교환기.
  13. 제9항에 있어서, 판 적층체(20)의 제1 단부에 위치되는 유체 분배 판(50) 및 유체 수집 판(60')의 유체 통로 모서리(53, 64, 65)를 덮는 헤더 박스(7)를 포함하는, 열교환기.
  14. 제13항에 있어서, 헤더 박스(7)는 제1 유체(F1)를 수용하는 파이프(9)를 포함하고, 파이프(9)는 판 적층체(20)의 제1 단부에 위치되는 유체 분배 판(50)의 유체 통로 모서리(53)를 향하는 출구 개구(901)를 갖는, 열교환기.
  15. 제14항에 있어서, 헤더 박스(7)는 파이프(9)가 내부에 배열되는 중공 공간(701)을 포함하고, 중공 공간(701)은 파이프(9)의 내부로부터 밀봉되고, 판 적층체(20)의 제1 단부에 위치되는 유체 수집 판(60')의 유체 통로 모서리(64, 65)를 향하는, 열교환기.
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