KR102407924B1 - 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플레이트식 열교환기에 내장되는 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재로서, 표면이, 복수의 띠 형상의 제 1 영역과 복수의 띠 형상의 제 2 영역을 병렬로 또한 교대로 구비하고, 띠 형상의 상기 제 1 영역이, 장변 방향과의 교각이 10도 이상 25도 이하가 되도록 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 나열되는 복수의 제 1 돌조를 갖고, 띠 형상의 상기 제 2 영역이, 단변 방향으로 상기 복수의 제 1 돌조와 대향하는 각도로 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 나열되는 복수의 제 2 돌조를 갖고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 간극 영역을 거쳐서 대략 등간격으로 이격되어 있으며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 장변 방향의 일방을 하류 방향으로 했을 경우, 상기 복수의 제 1 돌조의 하류측의 제 1 단부와 상기 복수의 제 2 돌조의 하류측의 제 2 단부가 장변 방향으로 서로 어긋나 있다.

Description

열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재
본 발명은 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재에 관한 것이다.
작동 매체의 응축열 전달을 이용하는 플레이트식 열교환기가 알려져 있다. 이 플레이트식 열교환기에 내장되는 열교환 플레이트는, 열교환 효율이나 기계적 내구성의 향상을 목적으로 하여, 통상, 헤링본 형상 등의 복잡한 형상으로 성형된다. 이러한 열교환 플레이트는 일반적으로, 금속제 원판재를 프레스 가공하는 것에 의해 제조된다.
열교환 플레이트의 열교환 효율을 더욱 향상시키기 위해서, 프레스 가공 전의 금속제 원판재의 표면에 미세한 복수의 돌조(突條)를 마련하는 수법이 제안되어 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1의 원판재는 프레스 가공 전의 금속제의 평판재의 표면에 2종류의 돌조를 V자 형상이 되는 각도로 대칭적으로 형성하고, 또한 이들 2종류의 돌조 사이에 간극을 마련함으로써, 작동 매체의 증기에 대한 교반 작용으로 작동 매체의 응축을 촉진하고, 또한 작동 매체의 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다고 하고 있다.
특허문헌 1의 원판재의 표면에 마련되는 2종류의 돌조는, 돌조 사이에 간극을 갖는 대칭적인 V자 형상이기 때문에, 원판재의 표면을 유하(流下)하는 응축액은 2종류의 돌조의 유도에 의해 돌조 사이에 집중하고, 돌조의 하류측의 단부 사이의 간극을 통과할 때에 감속한다. 이 때문에, 응축액을 판재 표면에 적절히 분산시켜서, 응축액을 더욱 효율적으로 배출시키기 위해서는 새로운 고안이 필요하다.
일본 특허 공개 제 2015-161449 호 공보
본 발명은 상술과 같은 사정에 근거하여 이루어진 것이며, 작동 매체의 응축액을 적절히 분산하고, 또한 응축액을 효율적으로 배출할 수 있는 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 발명은, 플레이트식 열교환기에 내장되는 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재로서, 적어도 일방의 표면이, 복수의 띠 형상의 제 1 영역과 복수의 띠 형상의 제 2 영역을 병렬로 또한 교대로 구비하고, 띠 형상의 상기 제 1 영역이, 장변 방향과의 교각이 10도 이상 25도 이하가 되도록 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 나열되는 복수의 제 1 돌조를 갖고, 띠 형상의 상기 제 2 영역이, 단변 방향으로 상기 복수의 제 1 돌조와 대향하는 각도로 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 나열되는 복수의 제 2 돌조를 갖고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 간극 영역을 거쳐서 대략 등간격으로 이격되어 있으며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 장변 방향의 일방을 하류 방향으로 했을 경우, 상기 복수의 제 1 돌조의 하류측의 제 1 단부와 상기 복수의 제 2 돌조의 하류측의 제 2 단부가 장변 방향으로 서로 어긋나 있다.
해당 금속제 원판재는, 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 간극 영역을 구비하고, 2종류의 돌조의 단부를 제 1 영역 및 제 2 영역의 장변 방향으로 어긋나서 배치하여 있으므로, 2종류의 돌조의 단부 사이로의 응축액의 집중을 억제하고, 응축액을 적절히 분산할 수 있다. 또한, 해당 금속제 원판재는 제 1 영역 및 제 2 영역의 장변 방향과의 교각이 10도 이상 25도 이하가 되도록, 상기 장변 방향에 관해서 서로 반대 방향으로 경사지는 2종류의 돌조를 배치하고 있으므로, 유하하는 응축액의 감속을 억제하는 것에 의해 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다.
상기 복수의 제 1 돌조 사이의 평균 거리가 0.1㎜ 이상 1.0㎜ 이하이고, 상기 복수의 제 2 돌조 사이의 평균 거리가 0.1㎜ 이상 1.0㎜ 이하이며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 사이의 평균 거리가 0.2㎜ 이상 4.0㎜ 이하이면 좋다. 이에 의해, 해당 금속제 원판재는 제 1 돌조 사이의 평균 거리, 제 2 돌조 사이의 평균 거리 및 제 1 영역 및 제 2 영역 사이의 평균 거리가 적절히 조정되므로, 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다.
상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량이 0.1㎜ 이상 5.8㎜ 이하이면 좋다. 이에 의해, 해당 금속제 원판재는 제 1 단부 및 제 2 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량이 적절히 조정되므로, 응축액을 적절히 분산할 수 있다.
상기 제 2 돌조의 상기 제 2 영역의 장변 방향과의 교각이 상기 제 1 돌조의 교각과 그 절댓값이 동일한 것이 바람직하다. 제 1 영역 및 제 2 영역에 있어서의 응축액의 유하량의 밸런스가 효과적으로 잡혀지기 때문이다.
본 발명의 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재는, 작동 매체의 응축액을 적절히 분산하고, 또한 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 금속제 원판재의 표면을 부분적으로 도시하는 모식적 평면도이다.
도 2는 도 1의 금속제 원판재의 표면 부근의 A-A 단면을 부분적으로 도시하는 모식적 사시 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세 설명한다.
[금속제 원판재]
도 1의 금속제 원판재(1)는 플레이트식 열교환기에 내장되는 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재이다. 금속제 원판재(1)의 재질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 티타늄이 이용된다. 금속제 원판재(1)는 열교환 플레이트를 제조하기 위한 소재가 되는 평판재이며, 플레이트식 열교환기에 내장될 때에는, 프레스 가공에 의해 열교환 플레이트로 성형된다. 금속제 원판재(1)로서는, 특별히 한정되지 않지만, 장변이 1200㎜, 단변이 800㎜, 평균 두께가 0.5㎜ 이상 1.0㎜ 이하의 직사각형 판이 이용된다.
금속제 원판재(1)의 표면에는, 복수의 띠 형상의 제 1 영역(2)과 복수의 띠 형상의 제 2 영역(3)이 병렬로 또한 교대로 마련되어 있다. 또한, 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)을 구비하는 표면은 금속제 원판재(1)의 적어도 일방의 표면이면 좋고, 금속제 원판재(1)의 한쪽면뿐이어도, 금속제 원판재(1)의 양면이어도 좋다.
<제 1 영역>
제 1 영역(2)은 금속제 원판재(1)의 표면에 마련되는 띠 형상의 영역이며, 복수의 제 1 영역(2)이 대략 평행하게 마련되어 있다. 각 제 1 영역(2)은, 장변 방향과의 교각이 θ1이 되도록 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 나열되는 복수의 제 1 돌조(21)를 갖고 있다.
제 1 영역(2)의 단변 방향의 평균 폭(Z1)의 하한으로서는, 1㎜가 바람직하고, 2㎜가 보다 바람직하고, 3㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 폭(Z1)의 상한으로서는, 20㎜가 바람직하고, 18㎜가 보다 바람직하고, 16㎜가 더욱 바람직하다. 평균 폭(Z1)이 상기 하한에 못 미치면, 작동 매체의 증기에 대한 교반 작용이 충분히 얻어지지 않고, 작동 매체의 응축이 촉진되지 않을 우려가 있다. 반대로, 평균 폭(Z1)이 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 1 영역(2)에 체류하여, 응축액이 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다. 또한, 「평균 폭」이란, 1개의 대상에 있어서의 임의의 5점의 폭을 평균한 값을 나타낸다.
(제 1 돌조)
제 1 영역(2)에는, 복수의 제 1 돌조(21)가 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 마련되어 있다. 제 1 돌조(21)는, 평면에서 바라볼 때 가늘고 긴 봉 형상의 돌조이며, 그 양단이 띠 형상의 제 1 영역(2)의 양측부에 닿는 길이를 갖고 있다. 또한, 도 1에서는, 제 1 돌조(21)의 형상이 대략 직사각형으로 되어 있지만, 제 1 돌조(21)는 평면에서 바라볼 때 2개의 장변이 대략 평행하게 형성되어 있으면 좋고, 양단은 예를 들면, 곡선 형상이어도 좋다. 또한, 금속제 원판재(1)의 표면에 돌조를 형성하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 압연시에 요철을 전사(轉寫)하는 방법 등이 채용된다.
제 1 돌조(21)와 제 1 영역(2)의 장변 방향과의 교각(θ1)은 유하하는 응축액의 감속을 억제하기 위해서 예각으로 설정되어 있다. 교각(θ1)의 하한으로서는, 10도가 바람직하고, 12도가 보다 바람직하고, 13도가 더욱 바람직하다. 한편, 교각(θ1)의 상한으로서는, 25도가 바람직하고, 22도가 보다 바람직하고, 20도가 더욱 바람직하다. 교각(θ1)이 상기 하한에 못 미치면, 제 1 돌조(21)의 측변을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다. 반대로, 교각(θ1)이 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 1 영역(2)에 체류하여, 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다. 또한, 「교각」이란, 2개의 직선이 교차할 때에 형성하는 2개의 각 중, 예각의 것을 나타낸다.
제 1 돌조(21)의 단변 방향의 평균 폭(a1)의 하한으로서는, 0.10㎜가 바람직하고, 0.11㎜가 보다 바람직하고, 0.12㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 폭(a1)의 상한으로서는, 1.0㎜가 바람직하고, 0.8㎜가 보다 바람직하고, 0.6㎜가 더욱 바람직하다. 평균 폭(a1)이 상기 하한에 못 미치면, 제 1 돌조(21)의 강도가 불충분하게 될 우려가 있다. 반대로, 평균 폭(a1)이 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 1 돌조(21)의 상면을 유하하고, 제 1 돌조(21)의 측변을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다.
2개의 제 1 돌조(21) 사이의 평균 거리(b1)의 하한으로서는, 0.1㎜가 바람직하고, 0.2㎜가 보다 바람직하고, 0.3㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 거리(b1)의 상한으로서는, 1.0㎜가 바람직하고, 0.9㎜가 보다 바람직하고, 0.8㎜가 더욱 바람직하다. 평균 거리(b1)가 상기 하한에 못 미치면, 응축액이 제 1 돌조(21)의 상면으로 넘쳐버려서, 제 1 돌조(21)의 측변을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다. 반대로, 평균 거리(b1)가 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 1 돌조(21) 사이에 체류하여, 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다. 또한, 「평균 거리」란, 돌조의 단변 방향에 있어서의 거리의 평균이며, 2개의 돌조 사이의 임의의 5개의 거리를 평균한 값을 나타낸다.
금속제 원판재(1)의 표면에 대한 제 1 돌조(21)의 평균 높이(h)의 하한으로서는, 0.02㎜가 바람직하고, 0.03㎜가 보다 바람직하고, 0.04㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 높이(h)의 상한으로서는, 0.10㎜가 바람직하고, 0.09㎜가 보다 바람직하고, 0.08㎜가 더욱 바람직하다. 평균 높이(h)가 상기 하한에 못 미치면, 작동 매체의 증기에 대한 교반 작용이 충분히 얻어지지 않고, 작동 매체의 응축이 촉진되지 않을 우려가 있다. 반대로, 평균 높이(h)가 상기 상한을 넘으면, 가공 코스트가 증대할 우려가 있다.
<제 2 영역>
제 2 영역(3)은 제 1 영역(2)과 마찬가지로, 금속제 원판재(1)의 표면에 마련되는 띠 형상의 영역이며, 복수의 제 2 영역(3)이 대략 평행하게 마련되어 있다. 각 제 2 영역(3)은, 단변 방향으로 복수의 제 1 돌조(21)와 대향하는 각도(θ2)로 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 나열되는 복수의 제 2 돌조(31)를 갖고 있다.
제 2 영역(3)의 단변 방향의 평균 폭(Z2)의 하한으로서는, 1㎜가 바람직하고, 2㎜가 보다 바람직하고, 3㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 폭(Z2)의 상한으로서는, 20㎜가 바람직하고, 18㎜가 보다 바람직하고, 16㎜가 더욱 바람직하다. 평균 폭(Z2)이 상기 하한에 못 미치면, 작동 매체의 증기에 대한 교반 작용이 충분히 얻어지지 않고, 작동 매체의 응축이 촉진되지 않을 우려가 있다. 반대로, 평균 폭(Z2)이 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 2 영역(3)에 체류하여, 응축액이 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다.
(제 2 돌조)
제 2 영역(3)에는, 복수의 제 2 돌조(31)가 대략 평행하고 또한 대략 등간격으로 마련되어 있다. 제 2 돌조(31)는 제 1 돌조(21)와 마찬가지로, 평면에서 바라볼 때 가늘고 긴 봉 형상의 돌조이며, 그 양단이 띠 형상의 제 2 영역(3)의 양측부에 닿는 길이를 갖고 있다. 또한, 도 1에서는, 제 2 돌조(31)의 형상이 제 1 돌조(21)의 형상과 동일한 대략 직사각형으로 되어 있지만, 제 2 돌조(31)는 제 1 돌조(21)와 마찬가지로, 평면에서 바라볼 때 2개의 장변이 대략 평행하게 형성되어 있으면 좋다. 또한, 응축액의 유하량의 밸런스의 관점에서, 제 2 돌조(31)는, 평면에서 바라볼 때 제 1 돌조(21)와 동일한 형상이며, 금속제 원판재(1)의 표면에 대한 제 2 돌조(31)의 높이는 도 2에 도시되는 바와 같이, 금속제 원판재(1)의 표면에 대한 제 1 돌조(21)의 높이(h)와 동일하면 바람직하다.
제 2 돌조(31)는 단변 방향으로 제 1 돌조(21)와 대향하는 각도로 배치되어 있기 때문에, 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)의 장변 방향의 일방을 하류 방향으로 했을 경우, 복수의 제 1 돌조(21)의 하류측의 제 1 단부(21a)와 복수의 제 2 돌조(31)의 하류측의 제 2 단부(31a)가 간극 영역(4)을 사이에 두고 서로 근접하여 있다.
제 2 돌조(31)와 제 2 영역(3)의 장변 방향과의 교각(θ2)은 유하하는 응축액의 감속을 억제하기 위해서 예각으로 설정되어 있다. 교각(θ2)의 하한으로서는, 10도가 바람직하고, 12도가 보다 바람직하고, 13도가 더욱 바람직하다. 한편, 교각(θ2)의 상한으로서는, 25도가 바람직하고, 22도가 보다 바람직하고, 20도가 더욱 바람직하다. 교각(θ2)이 상기 하한에 못 미치면, 제 2 돌조(31)의 측변을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다. 반대로, 교각(θ2)이 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 2 영역(3)에 체류하여, 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다. 또한, 응축액의 유하량의 밸런스의 관점에서, 교각(θ1) 및 교각(θ2)의 절댓값은 동일하면 바람직하다.
제 2 돌조(31)의 단변 방향의 평균 폭(a2)의 하한으로서는, 0.10㎜가 바람직하고, 0.11㎜가 보다 바람직하고, 0.12㎜가 더욱 바람직하다. 한편 평균 폭(a2)의 상한으로서는, 1.0㎜가 바람직하고, 0.8㎜가 보다 바람직하고, 0.6㎜가 더욱 바람직하다. 평균 폭(a2)이 상기 하한에 못 미치면, 제 2 돌조(31)의 강도가 불충분하게 될 우려가 있다. 반대로, 평균 폭(a2)이 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 2 돌조(31)의 상면을 유하하고, 제 2 돌조(31)의 측변을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다. 또한, 응축액의 유하량의 밸런스의 관점에서, 평균 폭(a1) 및 평균 폭(a2)은 동일하면 바람직하다.
2개의 제 2 돌조(31) 사이의 평균 거리(b2)의 하한으로서는, 0.1㎜가 바람직하고, 0.2㎜가 보다 바람직하고, 0.3㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 거리(b2)의 상한으로서는, 1.0㎜가 바람직하고, 0.9㎜가 보다 바람직하고, 0.8㎜가 더욱 바람직하다. 평균 거리(b2)가 상기 하한에 못 미치면, 응축액이 제 2 돌조(31)의 상면으로 넘쳐버려서, 제 2 돌조(31)의 측변을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다. 반대로, 평균 거리(b2)가 상기 상한을 넘으면, 응축액이 제 2 돌조(31) 사이에 체류하여, 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다. 또한, 응축액의 유하량의 밸런스의 관점에서, 평균 거리(b1) 및 평균 거리(b2)는 동일하면 바람직하다.
제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)의 장변 방향의 일방을 하류 방향으로 했을 경우, 도 1에 도시되는 바와 같이, 복수의 제 1 돌조(21)의 하류측의 제 1 단부(21a)와 복수의 제 2 돌조(31)의 하류측의 제 2 단부(31a)는 장변 방향으로 서로 어긋나 있다. 제 1 단부(21a) 및 제 2 단부(31a) 사이의 장변 방향의 어긋남량으로서는, 제 1 단부(21a)가 제 2 단부(31a)보다 하류측인 경우의 어긋남량(W1)과, 제 1 단부(21a)가 제 2 단부(31a)보다 상류측인 경우의 어긋남량(W2)이 존재한다. 응축액의 유하량의 밸런스의 관점에서, 어긋남량(W1) 및 어긋남량(W2)은 동일하면 바람직하지만, 특별히 한정되지 않고, 어긋남량(W1) 및 어긋남량(W2)은 상이해도 좋다. 또한, 돌조의 하류측의 단부란, 돌조의 상류측의 장변에 있어서의 하류측의 종단부를 나타낸다.
제 1 단부(21a) 및 제 2 단부(31a) 사이의 장변 방향의 어긋남량(W1)의 하한으로서는, 0.1㎜가 바람직하고, 0.6㎜가 보다 바람직하고, 1.0㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 거리(b2)의 상한으로서는, 5.8㎜가 바람직하고, 4.5㎜가 보다 바람직하고, 3.5㎜가 더욱 바람직하다. 어긋남량(W1)이 상기 하한에 못 미치면, 제 1 단부(21a) 및 제 2 단부(31a) 사이로의 응축액의 집중이 억제되지 않고, 응축액이 적절히 분산되지 않을 우려가 있다. 반대로, 어긋남량(W1)이 상기 상한을 넘으면, 제 1 돌조(21) 및 제 2 돌조(31)를 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다. 또한, 어긋남량(W2)의 하한 및 상한에 대해서도 W1과 마찬가지이다.
<간극 영역>
제 1 영역(2)과 제 2 영역(3)은 간극 영역(4)을 거쳐서 대략 등간격으로 이격되어 있다. 간극 영역(4)은 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)의 장변 방향과 평행한 띠 형상의 영역이며, 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)은 이 간극 영역(4)을 사이에 두고 평행하게 배치되어 있다. 간극 영역(4)에는, 돌조 등의 요철이 형성되어 있지 않고, 응축액의 대부분은 사행하면서 이 간극 영역(4)을 유하한다.
제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3) 사이의 평균 거리(X)의 하한으로서는, 0.2㎜가 바람직하고, 0.3㎜가 보다 바람직하고, 0.4㎜가 더욱 바람직하다. 한편, 평균 거리(X)의 상한으로서는, 4.0㎜가 바람직하고, 3.5㎜가 보다 바람직하고, 3.0㎜가 더욱 바람직하다. 평균 거리(X)가 상기 하한에 못 미치면, 응축액이 효율적으로 배출되지 않을 우려가 있다. 반대로, 평균 거리(X)가 상기 상한을 넘으면, 제 1 돌조(21) 및 제 2 돌조(31)을 따라 응축액이 적절히 유도되지 않을 우려가 있다.
(이점)
해당 금속제 원판재(1)는 제 1 영역(2)과 제 2 영역(3) 사이에 간극 영역(4)을 구비하고, 2종류의 돌조의 단부를 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)의 장변 방향으로 어긋나서 배치하고 있으므로, 2종류의 돌조의 단부 사이로의 응축액의 집중을 억제하고, 응축액을 적절히 분산할 수 있다. 또한, 해당 금속제 원판재(1)는 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3)의 장변 방향과의 교각이 10도 이상 25도 이하가 되도록 2종류의 돌조를 배치하고 있으므로, 유하하는 응축액의 감속을 억제하는 것에 의해 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 해당 금속제 원판재(1)는 제 1 돌조(21) 사이의 평균 거리(b1), 제 2 돌조(31) 사이의 평균 거리(b2) 및 제 1 영역(2) 및 제 2 영역(3) 사이의 평균 거리(X)가 적절히 조정되므로, 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 해당 금속제 원판재(1)는 제 1 단부(21a) 및 제 2 단부(31a) 사이의 장변 방향의 어긋남량(W1, W2)이 적절히 조정되므로, 응축액을 적절히 분산할 수 있다.
[그 외의 실시형태]
본 발명의 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재는 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
상기 실시형태에서는, 금속제 원판재(1)가 제 1 영역(2)과 제 2 영역(3) 사이에 간극 영역(4)을 구비하는 것에 대해서 설명하였지만, 간극 영역(4)은 제 1 단부(21a) 및 제 2 단부(31a) 사이에 마련되어 있으면 좋고, 제 1 돌조(21)의 상류측의 단부와 제 2 돌조(31)의 상류측의 단부 사이에는 마련되어 있지 않아도 좋다.
실시예
이하, 실시예에 의해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
응축열 전달의 성능 시험으로서, No.1 내지 No.4의 금속제 원판재를 이용한 열 통과율의 평가를 실행하였다. 금속제 원판재의 표면에 접촉시키는 작동 매체로서 하이드로 플루오로 카본(R134a)을 이용하고, 작동 매체를 응축시키기 위해서 금속제 원판재의 이면에 접촉시키는 냉매로서 냉수를 이용하였다. 작동 매체는 히터를 이용하여 유입 온도를 30℃로 하고, 압력 0.68㎫에서 금속제 원판재의 표면에 유입시켰다. 냉수는 유입 온도를 20℃로 하고, 유량을 3L/min로 하여 금속제 원판재의 이면에 유입시켰다. 또한, 금속제 원판재의 전열 면적을 17500㎟로 하고, W 깊이를 2㎜로 하였다. 열 통과율은 금속제 원판재의 이면으로의 냉수의 유입 온도와, 금속제 원판재의 이면으로부터의 냉수의 유출 온도와, 금속제 원판재의 전열 면적과, 작동 매체의 유입 온도 및 냉수의 유입 온도의 차이를 이용하여 산출하였다.
작동 매체를 접촉시키는 금속제 원판재의 표면은, 이하대로 하였다. 또한, No.1 및 No.2의 금속제 원판재는 상술의 실시형태의 금속제 원판재(1)이며, No.3의 금속제 원판재는 상술의 실시형태의 금속제 원판재(1)에 대해서, 돌조와 돌조가 마련되는 영역의 장변 방향과의 교각(θ) 및 돌조의 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량(W)을 실시형태의 범위 외로 한 것이다. 또한, No.4의 금속제 원판재는 표면에 돌조를 갖지 않은 평판재이다. 또한, No.1 내지 No.3의 금속제 원판재는 제 1 돌조 및 제 2 돌조를 동일한 형상으로 하고 있다.
[No.1의 금속제 원판재]
돌조의 높이(h): 0.05㎜, 돌조의 단변 방향의 폭(a): 0.125㎜, 돌조 사이의 거리(b): 0.6㎜, 돌조와 돌조가 마련되는 영역의 장변 방향과의 교각(θ): 15도, 돌조가 마련되는 영역 사이의 거리(X): 0.98㎜, 돌조가 마련되는 영역의 단변 방향의 폭(Z): 4.88㎜, 돌조의 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량(W): 1.4㎜
[No.2의 금속제 원판재]
돌조의 높이(h): 0.05㎜, 돌조의 단변 방향의 폭(a): 0.125㎜, 돌조 사이의 거리(b): 0.6㎜, 돌조와 돌조가 마련되는 영역의 장변 방향과의 교각(θ): 15도, 돌조가 마련되는 영역 사이의 거리(X): 0.49㎜, 돌조가 마련되는 영역의 단변 방향의 폭(Z): 2.44㎜, 돌조의 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량(W): 1.4㎜
[No.3의 금속제 원판재]
돌조의 높이(h): 0.05㎜, 돌조의 단변 방향의 폭(a): 0.125㎜, 돌조 사이의 거리(b): 0.6㎜, 돌조와 돌조가 마련되는 영역의 장변 방향과의 교각(θ): 45도, 돌조가 마련되는 영역 사이의 거리(X): 4㎜, 돌조가 마련되는 영역의 단변 방향의 폭(Z): 20㎜, 돌조의 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량(W): 0㎜
시험의 결과, No.1의 금속제 원판재의 열 통과율은 3592W/㎡·K, No.2의 금속제 원판재의 열 통과율은 3436W/㎡·K, No.3의 금속제 원판재의 열 통과율은 2518W/㎡·K, No.4의 금속제 원판재의 열 통과율은 2305W/㎡·K가 되고, No.1 및 No.2의 금속제 원판재는 높은 열 통과율을 나타내는 것이 확인되었다. 이에 의해, No.1 및 No.2의 금속제 원판재와 같이 금속제 원판재의 표면에 적절한 배치로 돌조가 마련되면, 금속제 원판재의 열통과율이 향상한다고 말할 수 있다.
본 발명의 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재는 작동 매체의 응축액을 적절히 분산하고, 또한 응축액을 효율적으로 배출할 수 있다.
1 : 금속제 원판재 2 : 제 1 영역
3 : 제 2 영역 4 : 간극 영역
21 : 제 1 돌조 21a : 제 1 단부
31 : 제 2 돌조 31a : 제 2 단부

Claims (4)

  1. 플레이트식 열교환기에 내장되며, 작동 매체의 응축액을 분산하여 배출하는 열교환 플레이트에 이용되는 금속제 원판재에 있어서,
    적어도 일방의 표면이,
    복수의 띠 형상의 제 1 영역과 복수의 띠 형상의 제 2 영역을 병렬로 또한 교대로 구비하고,
    띠 형상의 상기 제 1 영역이,
    장변 방향과의 교각이 10도 이상 25도 이하가 되도록 평행하고 또한 등간격으로 나열되는 복수의 제 1 돌조를 갖고,
    띠 형상의 상기 제 2 영역이,
    단변 방향으로 상기 복수의 제 1 돌조와 대향하는 각도로 평행하고 또한 등간격으로 나열되는 복수의 제 2 돌조를 갖고,
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 간극 영역을 거쳐서 등간격으로 이격되어 있으며,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 장변 방향의 일방을 하류 방향으로 했을 경우, 상기 복수의 제 1 돌조의 하류측의 제 1 단부와 상기 복수의 제 2 돌조의 하류측의 제 2 단부가 장변 방향으로 서로 어긋나 있고,
    상기 복수의 제 1 돌조 사이의 평균 거리가 0.1㎜ 이상 1.0㎜ 이하이며,
    상기 복수의 제 2 돌조 사이의 평균 거리가 0.1㎜ 이상 1.0㎜ 이하이고,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 사이의 평균 거리가 0.2㎜ 이상 4.0㎜ 이하이며,
    상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부 사이의 장변 방향의 어긋남량이 0.1㎜ 이상 5.8㎜ 이하이고,
    상기 제 1 영역의 단변 방향 및 상기 제 2 영역의 단변 방향 각각의 평균 폭이 1mm 이상 20mm 이하이며,
    상기 복수의 제 1 돌조 및 상기 복수의 제 2 돌조 각각의 단변 방향의 평균 폭이 0.10㎜ 이상 1.0㎜ 이하이고,
    상기 복수의 제 1 돌조 및 상기 복수의 제 2 돌조 각각의 평균 높이가 0.02㎜ 이상 0.10㎜ 이하이며,
    상기 복수의 제 1 돌조의 양단이 상기 제1 영역의 양측부에 닿는 길이를 갖고,
    상기 복수의 제2 돌조의 양단이 상기 제2 영역의 양측부에 닿는 길이를 가지며,
    재질이 티타늄인
    금속제 원판재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 돌조의, 상기 제 2 영역의 장변 방향과의 교각이 상기 제 1 돌조의 교각과 그 절대값이 동일한
    금속제 원판재.
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