KR102443308B1 - 동파방지용 판형 열교환기 - Google Patents

동파방지용 판형 열교환기 Download PDF

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KR102443308B1
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천성민
오동철
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두성산업 (주)
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Abstract

본 발명은 동파방지용 판형 열교환기에 관한 것으로, 일측편의 코너 영역에서 코너에 대응한 곡률로서 입구부와 출구부를 감싸도록 상방으로 단턱진 단턱부와, 타측편의 코너 영역에서 코너에 대응한 곡률로서 입구부와 출구부를 감싸도록 하방으로 단차진 단차부가 구비되고, 디스트리뷰터의 단턱부에는 함몰된 오목형 접합보강부가 구비되며, 디스트리뷰터의 단차부에는 돌출된 볼록형 접합보강부가 구비되어, 디스트리뷰터의 적층시 일측편의 단차부와 단턱부가 접하여 용접 고정되는 한편 타측편의 단턱부와 단차부에 의해 형성되는 공간에서는 오목형 접합보강부와 블록형 접합보강부가 접하여 용접 고정되고, 오목형 및 볼록형 접합보강부는 단턱부 및 단차부보다 작은 크기로 형성되어 공간을 유동하는 유체 또는 냉매의 흐름을 저해하지 않도록 구비되는 판형 열교환기를 제공한다.

Description

동파방지용 판형 열교환기{Plate-type heat exchanger}
본 발명은 동파방지용 판형 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 판형 열교환기에 적층되게 구비되는 판형 디스트리뷰터 사이를 유체와 냉매가 각각 원활히 흐를 수 있도록 하여 동파를 방지하도록 한 동파방지용 판형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 열교환기는 열교환 매체의 유입 및 배출이 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크와, 헤더탱크들을 연결하여 열교환 매체를 그 내부로 유동시키면서 열교환을 이루어지게 하는 튜브로 구성된다.
이때, 형태별로 열교환기를 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 다수 개의 튜브를 탱크에 삽입하는 형태로 이루어지는 핀-튜브 타입 열교환기와, 다수 개의 플레이트가 적층되어 튜브부 및 탱크부가 형성되는 플레이트 타입 열교환기 즉 판형 열교환기로 구분될 수 있다.
이 중 판형 열교환기의 경우는 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 조립이 간편하고, 필요 부품 수가 적어서 생산성이 좋으며, 부피를 줄일 수 있어 엔진 룸 공간 확보에 유리한 장점 등이 있어 널리 사용되고 있다.
특히, 판형 열교환기는 플레이트의 형상을 변화시킴으로써 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 좀 더 복잡하고 다양화된 유로 설계가 가능하므로, 수냉식 오일 쿨러와 같이 2종의 유체가 유통하면서 서로 열교환을 일으키는 경우에 적용되는 것이 바람직하다.
이와 같은 판형 열교환기의 일례로, 본 출원인에 의해 등록된 대한민국 등록특허 제10-1952938호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에서 제안된 바 있고, 이를 첨부도면 도 1을 참조하여 설명한다.
종래의 판형 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 판형의 디스트리뷰터(10)가 여러 층으로 적층되게 구비된다.
적층된 각 디스트리뷰터(10) 사이에는 각 층마다 유로가 형성되고, 각 층의 유로는 서로 통하지 않는 폐쇄형 유로로 구비된다.
그리고, 디스트리뷰터(10)에는 각각 냉매와 피가열 유체가 출입되는 입구부(13)(15)와 출구부(14)(16)가 형성되고, 각 입구부(13)(15)로 유입된 냉매와 피가열 유체는 서로 다른 층의 유로를 통과하면서 열교환되어 각 출구부(14)(16)로 배출된다.
이때, 각 층의 디스트리뷰터(10)의 표면에는 냉매와 피가열 유체의 흐름을 안내하는 "Ｖ"자 형태의 요철 구조로 이루어진 세브론부(11)가 연속으로 형성되어, 각 층으로 유입된 냉매와 피가열 유체가 각기 흐르면서 열교환된다.
한편, 이와 같은 디스트리뷰터(10)의 각 코너영역에는 적층된 각 디스트리뷰터(10)를 브레이징 용접하기 위해 원호 형상으로 라운드진 접합부(12)가 형성되는 바, 이 접합부(12)는 디스트리뷰터(10)의 표면에서 단차져 함몰된 오목한 형상과 단턱져 돌출된 볼록한 형상으로 양측에 각각 형성되어 구비된다.
이로써, 상부 디스트리뷰터(10)의 일측에서 하방향으로 함몰된 오목한 형상의 접합부(12)와 하부 디스트리뷰터(10)의 일측에서 상방향으로 단턱진 볼록한 형상의 접합부(12)가 브레이징 용접되어 적층되게 구비되는데, 이때 상부 디스트리뷰터(10)의 타측에서 상방향으로 볼록한 형상의 접합부(12)와 하부 디스트리뷰터(10)의 타측에서 하방향으로 오목한 형상의 접합부(12) 사이에는 폐쇄된 공간의 데드존(12a)이 형성된다.
이와 같은 접합부(12)와 데드존(12a)은 같은 층에서는 좌우 양측으로 각각 구비되지만, 적층된 위,아래 층에서는 상하 측으로 교번되어 반복되게 구비된다.
하지만, 디스트리뷰터(10)의 각 코너 부위에 형성되는 접합부(12)와 데드존(12a)은 디스트리뷰터(10)의 코너에 대응한 곡률로서 각 입구부(13)(15) 또는 출구부(14)(16)를 감싸는 형태로 라운드지게 형성됨과 더불어 각 입구부(13)(15) 또는 출구부(14)(16)에서 코너에 이르는 폭에 대응한 면적으로 형성됨으로써 각 층의 디스트리뷰터(10) 상으로 유입된 유체 또는 냉매는 해당 디스트리뷰터(10)의 코너 부위에서 접합부(12) 또는 데드존(12a)에 의해 막혀 코너 부위를 흐르지 못하게 되고, 이와 더불어 세브론부(11)와 접합부(12) 또는 데드존(12a) 사이에는 세브론부(11)와는 다른 불규칙한 형태의 요철부가 절곡 형성돼 있기 때문에, 유체 또는 냉매는 불규칙한 요철부에서 와류(도 1에서 원형의 화살표로 도시됨)가 형성되어 흐름이 원활치 못하고 정체되는 단점이 있다.
특히, 전술한 단점에 의해 정체된 유체는 유체의 위,아래 층을 흐르는 차가운 냉매와 지속적으로 접촉되어 열교환됨에 따라 결빙되고, 유체의 결빙에 의한 부피 팽창으로 적층된 디스트리뷰터(10)의 용접부가 파손됨에 따라 제품의 불량을 유발케 되는 문제가 있다.
게다가, 적층된 디스트리뷰터(10)는 일측편에 위치된 접합부(12)가 브레이징 용접에 의해 접합되지만, 타측편에는 상하 디스트리뷰터(10)의 단순 적재에 의한 폐공간의 데드존(12a)이 형성되기 때문에, 적층된 디스트리뷰터(10) 간의 접합력이 일측의 용접부에만 의존되므로 접합력이 취약한 단점이 있다.
또, 본 출원인에 의해 특허 등록된 대한민국 등록특허 제10-2231191호(이하 '선행기술문헌2'라 한다)에서 제안된 바 있다.
선행기술문헌2에서 제안된 디스트리뷰터는 일측편의 코너 영역에 상방으로 돌출된 단턱부가 형성되고, 단턱부와 인접한 입구부 및 출구부 주위에는 하방으로 함몰된 하면이 형성된다. 디스트리뷰터의 타측편 코너 영역에는 하방으로 단차진 단차부가 형성되고, 단차부와 인접한 입구부 및 출구부 주위에는 상방으로 돌출된 상면이 형성된다.
이와 같은 구조로 형성되어 적층되는 디스트리뷰터 역시도 같은 층의 공간에서는 단턱부 및 하면과 단차부 및 상면이 좌우 양측으로 각각 구비되지만, 적층된 위,아래 층에서는 단턱부 및 하면과 단차부 및 상면이 상하로 교번되어 반복되게 구비된다.
이와 같은 구조로 적층되는 디스트리뷰터 중 상부 디스트리뷰터의 단차부와 하부 디스트리뷰터의 단턱부는 서로 접하여 용접됨과 더불어 반대편 측의 상부 디스트리뷰터의 하면과 하부 디스트리뷰터의 상면이 서로 접하여 용접 고정된다.
이때, 디스트리뷰터의 단턱부와 상면은 세브론부의 산부와 동일한 높이로 형성되고, 디스트리뷰터의 단차부와 하면은 세브론부의 골부와 동일한 깊이로 형성된다.
이로써, 적층된 다수의 디스트리뷰터에 의한 공간 중 홀수 열의 공간에서는 일측편에서 면대면으로 접한 단차부와 단턱부 측의 입구부와 출구부를 통해 유체가 유입되어 흐르고, 짝수 열의 공간에서는 타측편에서 면대면으로 접한 하면과 상면 측의 입구부와 출구부를 통해 냉매가 유입되어 흐르면서 그 사이 층의 공간을 유동하는 유체와 열교환된다.
하지만, 적층된 다수의 디스트리뷰터 중 일측편의 코너 영역에서 상부 디스트리뷰터의 단차부와 하부 디스트리뷰터의 단턱부가 면대면으로 접하여 용접되고, 반대편의 타측편에서는 상부 디스트리뷰터의 하면과 하부 디스트리뷰터의 상면이 면대면으로 접하여 용접되지만, 타측편의 용접부는 코너 영역에서 중심 측으로 떨어져 있으므로 타측편의 코너 영역은 비용접된 상태이므로 적층된 디스트리뷰터 간의 접합력이 약한 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1952938호 대한민국 등록특허 제10-2231191호
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 판형 열교환기에 적층되게 구비되는 디스트리뷰터의 코너 영역을 모두 용접하여 고정할 수 있음과 더불어 코너 영역에서 데드존의 존재 유무와 관계없이 유체 또는 냉매가 코너 영역을 원활히 흘러 유동할 수 있도록 함으로써 결빙에 의한 동파를 방지하여 불량률의 발생을 줄일 수 있고, 적층된 디스트리뷰터 간의 접합 강도를 향상시킬 수 있도록 한 동파방지용 판형 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동파방지용 판형 열교환기는, 일측편의 코너 영역에서 코너에 대응한 곡률로서 입구부와 출구부를 감싸도록 상방으로 단턱진 단턱부와, 타측편의 코너 영역에서 코너에 대응한 곡률로서 입구부와 출구부를 감싸도록 하방으로 단차진 단차부가 구비되고, 디스트리뷰터의 단턱부에는 함몰된 오목형 접합보강부가 구비되며, 디스트리뷰터의 단차부에는 돌출된 볼록형 접합보강부가 구비되어, 디스트리뷰터의 적층시 일측편의 단차부와 단턱부가 접하여 용접 고정되는 한편 타측편의 단턱부와 단차부에 의해 형성되는 공간에서는 오목형 접합보강부와 블록형 접합보강부가 접하여 용접 고정되고, 오목형 및 볼록형 접합보강부는 단턱부 및 단차부보다 작은 크기로 형성되어 공간을 유동하는 유체 또는 냉매의 흐름을 저해하지 않도록 구비되는 판형 열교환기를 특징으로 한다.
그리고, 오목형 및 블록형 접합보강부는 단턱부 및 단차부의 일측 모서리에 구비됨과 더불어 반원형 또는 마름모형으로 형성되어, 유체 또는 냉매의 흐름을 저해하지 않도록 구비될 수 있다.
또한, 디스트리뷰터에는 그 표면에 'Ｖ'자 요철로 형성된 세브론부가 연속하여 구비되고, 세브론부는 디스트리뷰터의 단차부와 연통되게 구비되는 한편 디스트리뷰터의 단턱부에는 가로막혀 차단되게 구비될 수 있다.
본 발명의 동파방지용 판형 열교환기에 따르면, 판형 열교환기에 적층되게 구비되는 디스트리뷰터의 코너 영역을 접합보강부에 의해 모두 용접하여 고정할 수 있으므로 적층된 디스트리뷰터 간의 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 디스트리뷰터의 코너 영역에 형성되는 단턱부와 상면 및 단차부와 하면이 세브론부의 산부 및 골부와 각각 동일한 높이로 형성되어 적층된 디스트리뷰터의 코너 영역에서 형성되는 공간이 세브론부와 직접 연통되게 구비됨으로써 유체 및 냉매가 디스트리뷰터의 코너 영역을 포함하는 전면을 원활히 흘러 유동되므로 결빙에 의한 동파를 사전에 방지하여 제품의 불량률을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 판형 열교환기를 구성하는 디스트리뷰터의 종래 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 디스트리뷰터가 적층된 판형 열교환기의 결합도이다.
도 3은 도 2의 분리도이다.
도 4는 본 발명에 따라 적층되는 디스트리뷰터 중 하부 디스트리뷰터의 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 적층되는 디스트리뷰터 중 상부 디스트리뷰터의 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 상부 및 하부 디스트리뷰터의 평면 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 판형 열교환기를 구성하는 적층된 디스트리뷰터의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 판형 열교환기 및 상하 디스트리뷰터를 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 최외측 즉 최상측과 최하측에는 제 1,2 커버플레이트(110)(120)가 각각 구비되고, 제 1,2 커버플레이트(110)(120) 사이에는 다수의 디스트리뷰터(130)(140)가 적층되게 구비된다.
여기서, 설명의 편의상 도 2 및 도 3에서와 같이, 적층된 다수의 디스트리뷰터 중 상부에 위치되는 디스트리뷰터(130)와 하부에 위치되는 디스트리뷰터(140)의 도면번호를 달리 부여하여 설명하도록 한다.
제 1,2 커버플레이트(110)(120)는 직사각형의 평판으로서, 제 1 커버플레이트(110)의 각 코너 영역에는 냉매와 피가열 유체가 유입되고 배출되는 복수의 입구부(170)(180)와 복수의 출구부(171)(181)가 각각 형성되며, 제 2 커버플레이트(120)에는 입구부와 출구부가 형성되지 않는다.
그리고, 제 1,2 커버플레이트(110)(120) 사이에 적층되게 구비되는 각 디스트리뷰터(130)(140)의 코너 영역에도 제 1,2 커버플레이트(110)(120)의 입구부 및 출구부와 연통되는 입구부(170)(180)와 출구부(171)(181)가 각각 형성된다.
이러한 복수의 입구부(170)(180)와 복수의 출구부(171)(181) 중 도 4 및 도 5에서 후술될 세브론부(135)(145) 중앙의 절곡부를 잇는 중심선을 기준으로 하여, 일측편의 입구부(170)와 출구부(171)에는 피가열 유체가 출입되고 타측편의 입구부(180)와 출구부(181)에는 냉매가 출입되게 구비된다.
이와 같은 양측편의 입구부(170)(180)는 디스트리뷰터(130)(140)의 일단부에 위치되어 구비되고, 복수의 출구부(171)(181)는 디스트리뷰터(130)(140)의 타단부에 위치되어 구비된다. 이는, 후술되는 적층된 판형 디스트리뷰터(130)(140) 사이의 유로(150)(160)(여기서 "유로"라 함은 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 피가열 유체가 유동하는 피가열 유체 유로를 통칭하는 것으로, 이하에서는 "냉매 유로"와 "피가열 유체 유로"로 구분하여 설명한다)에서 각각 유동하는 피가열 유체와 냉매가 같은 방향으로 흘러 유동되도록 함으로써 냉매에 의한 피가열 유체의 열교환 효율을 극대화하도록 한 것이다.
이로써, 양측편의 입구부(170)(180)로 유입된 피가열 유체와 냉매는 적층된 디스트리뷰터(130)(140)의 서로 다른 층으로 유입되어 유동한 후, 각각의 출구부(171)(181)를 통해 배출된다.
이를 위해, 본 발명에서는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 디스트리뷰터(140)에서 일측편의 입구부(170)와 출구부(171) 주위에는 상방으로 단턱진 상면(141)이 형성되고, 타측편의 입구부(180)와 출구부(181) 주위에는 하방으로 단차진 하면(142)으로 형성되며, 상부 디스트리뷰터(130)는 도 5 및 도 6에서와 같이 하부 디스트리뷰터(140)와 반대로 구비된다.
이러한 디스트리뷰터(130)(140)의 상면(131)(141)과 하면(132)(142)은 디스트리뷰터(130)(140)의 중심을 긴 방향으로 가로질러 이등분하는 중심선을 기준 즉 전술한 바와 같이 세브론부(135)(145) 중앙의 절곡부를 잇는 중심선을 기준으로 하여 양측편에 각각 형성되고, 이와 같이 형성된 디스트리뷰터(130)(140)의 상면(131)(141)과 하면(132)(142)에는 중심선을 기준으로 대칭되는 'Ｖ'자의 세브론부(135)(145)가 연속적으로 형성된다.
특히, 상기와 같은 세브론부(135)(145)는 연속되는 요철 형태로 형성되되, 요철 형태의 세브론부(135)(145)에서 산부(135a)(145a)는 디스트리뷰터(130)(140)의 상면(131)(141)과 동일한 높이로 형성되고, 골부(135b)(145b)는 디스트리뷰터(130)(140)의 하면(132)(142)과 동일한 높이로 형성되어 연통되게 구비된다.
따라서, 적층된 디스트리뷰터(130)(140)의 각 유로(150)(160)로 유입된 피가열 유체와 냉매는 디스트리뷰터(130)(140)의 세브론부(135)(145)를 타고 흘러 해당 유로(150)(160)와 각각 연통된 출구부(171)(181)를 통해 배출된다.
그리고, 디스트리뷰터(130)(140)의 입구부(170)(180) 및 출구부(171)(181)와 각 코너 사이의 코너 영역에는 입구부(170)(180) 및 출구부(171)(181)의 외측부(코너 쪽으로 위치한 측부)를 감싸는 단차부(133)(143)와 단턱부(134)(144)가 각각 형성되고, 이때 단차부(133)(143)와 단턱부(134)(144)는 디스트리뷰터(130)(140)의 코너에 대응한 곡률로서 라운드지게 형성된다.
즉, 디스트리뷰터(130)(140)의 일측편에 구비되는 상면(131)(141)의 코너 영역에는 하방으로 단차져 타측편의 하면(132)(142)과 동일 높이를 갖는 단차부(133)(143)가 형성되고, 디스트리뷰터(130)(140)의 타측편에 구비되는 하면(132)(142)의 코너 영역에는 상방으로 단턱져 이웃하는 상면(131)(141)과 동일 높이를 갖는 단턱부(134)(144)가 형성된다.
이로써, 적층된 디스트리뷰터(130)(140)의 코너 영역에서 상부 디스트리뷰터(130)의 단턱부(134)와 하부 디스트리뷰터(140)의 단차부(143) 사이에는 공간부(190)가 형성되지만, 이 공간부(190)는 상하 디스트리뷰터(130)(140)의 세브론부(135)(145)와 연통돼 있으므로 공간부(190)로 유입된 유체 또는 냉매는 세브론부(135)(145)를 통해 해당 유로(150)(160)를 흐를 수 있게 된다.
그리고, 적층되는 디스트리뷰터(130)(140) 중 상부 디스트리뷰터(130)의 단차부(133)와 하부 디스트리뷰터(140)의 단턱부(144)는 면대면으로 접촉되어 브레이징 용접됨과 동시에 이웃하는 상부 디스트리뷰터(130)의 하면(132)과 하부 디스트리뷰터(140)의 상면(141)은 입구부(180) 또는 출구부(181)가 연통된 상태로 면대면으로 접촉되어 브레이징 용접된다(도 6 및 도 7 참조).
이에 더하여, 디스트리뷰터(130)(140)의 단턱부(134)(144)에는 함몰 형성된 오목형 접합보강부(210)가 구비되며, 디스트리뷰터(130)(140)의 단차부(133)(143)에는 돌출 형성된 볼록형 접합보강부(200)가 구비된다.
이로써, 디스트리뷰터(130)(140)의 적층시 공간부(190)를 형성하는 디스트리뷰터(130)(140)의 단턱부(134)(144)와 단차부(133)(143)에서는 오목형 접합보강부(210)와 볼록형 접합보강부(200)가 면대면으로 접하여 용접되고, 이러한 오목형 접합보강부(210) 및 볼록형 접합보강부(200)는 단턱부(134)(144) 및 단차부(133)(143)보다 작은 크기로 형성되어 공간부(190)를 유동하는 유체 또는 냉매의 흐름을 저해하지 않도록 구비된다.
따라서, 양 입구부(170)(180)를 통해 각각 유입되는 피가열 유체와 냉매는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 적층된 각 디스트리뷰터(130)(140) 사이의 유로(150)(160)로 각각 유입되어 유동하되, 적층된 각 디스트리뷰터(130)(140) 사이의 유로(150)(160)는 도 7에서와 같이 좌측의 냉매 유로(150)와 우측의 피가열 유체 유로(160)(또는 짝수열과 홀수열의 유로)가 서로 연통되지 않게 형성되므로 냉매와 피가열 유체는 서로 섞이지 않고 적층된 디스트리뷰터(130)(140) 사이에서 이웃하는 각기 다른 층의 유로(150)(160)를 각각 유동하면서 열교환된다.
특히, 적층된 디스트리뷰터(130)(140)의 타측편에는 상부 디스트리뷰터(130)의 단턱부(134)와 하부 디스트리뷰터(140)의 단차부(143) 사이에 이격된 공간부(190)가 형성되고, 이 공간부(190)를 이루는 하부 디스트리뷰터(140)의 단차부(143)가 하면(142)과 동일면으로 형성됨에 따라 세브론부(141)와 연통되게 구비됨으로써 공간부(190)로 유입된 냉매 또는 피가열 유체는 세브론부(141)를 지나 하부 디스트리뷰터(140)의 하면(142)에 형성된 출구부(181)를 통해 모두 배출된다.
이때, 공간부(190)를 구성하는 상부 디스트리뷰터(130)의 단차부(133)와 하부 디스트리뷰터(140)의 단턱부(144)는 이보다 작은 면적으로 형성된 오목형 접합보강부(210)와 볼록형 접합보강부(200)가 면대면으로 용접되어 적층된 디스트리뷰터(130)(140) 간의 접합력을 보강하면서도 공간부(190)를 유동하는 유체의 흐름을 저해하지 않으므로 공간부(190)에는 유체가 잔존하지 않고 모두 배출되므로 공간부(190)에서는 데드존이 발생하지 않는다.
게다가, 오목형 접합보강부(210) 및 블록형 접합보강부(200)는 공간부(190)의 유로를 최대한 가로막지 않도록 단턱부(134)(144) 및 단차부(133)(143)의 일측 변 즉 일측 모서리에 구비되고, 이와 더불어 오목형 접합보강부(210) 및 블록형 접합보강부(200)가 반원형 또는 마름모형으로 형성되어 구비될 수도 있다.
이와 같이 오목형 접합보강부(210) 및 블록형 접합보강부(200)를 반원형이나 마름모형으로 형성하는 것은 오목형 접합보강부(210) 및 블록형 접합보강부(200)가 단턱부(134)(144) 및 단차부(133)(143)의 일측 모서리에 구비되는 점을 감안한 상태에서 유체의 흐름을 가장 저해하지 않는 구조인 것이다.
특히, 본 실시예의 도면에서 예시한 오목형 접합보강부(210) 및 블록형 접합보강부(200)의 형상은 사다리꼴처럼 보이나 반원형을 도시한 것이고, 사다리꼴의 경우에는 측면과 상면을 연결하는 코너를 완만한 원호 형상으로 형성하면 반원형과 같은 효과를 볼 수도 있다.
한편, 각 유로(150)(160)를 지나는 유체는 디스트리뷰터(130)(140)의 세브론부(135)(145)에 의해 파형의 형태로 유동하면서 상,하층을 흐르는 이형의 유체와 디스트리뷰터(130)(140)의 전 면적을 통해 열교환됨으로써 열교환 효율이 극대화된다.
이와 같은 세브론부(135)(145)는 디스트리뷰터(130)(140)의 입구부(170)(180) 사이 및 출구부(171)(181) 사이까지 연장되게 형성됨으로써, 공간부(190)로 유입된 피가열 유체와 냉매가 각각 도 4 및 도 5에서와 같이 입구부(170)(180) 및 출구부(171)(181)를 우회하여 흐를 수 있는 통로를 제공하게 된다.
이로써, 디스트리뷰터(130)(140)의 단차부(133)(143)와 세브론부(135)(145)가 연통되게 구비됨으로써, 적층된 디스트리뷰터(130)(140)에 의해 형성되는 공간부(190)에서는 피가열 유체가 도 4의 화살표와 같이 흐르고 냉매는 도 5의 화살표와 같이 흘러 출구부(171)(181)를 통해 배출된다.
이상과 같은 판형 열교환기(100)의 입구부(170)(180)로 냉매 및 피가열 유체가 각각 유입되면, 냉매와 피가열 유체가 각각 입구부(170)(180)를 통해 적층된 디스트리뷰터(130)(140)의 최하부까지 일정한 압력으로 신속히 유입되고, 최하부까지 유입된 냉매와 피가열 유체는 최하부에 적층된 디스트리뷰터(130)(140)의 각 유로(150)(160)로 유입되어 유동하면서 냉매와 피가열 유체가 이웃하는 다른 층의 유로(150)(160)를 흐르는 이형의 유체와 열교환된다. 이때, 유입된 피가열 유체는 도 6의 좌측 도면과 같이 공간부(190)을 우회하여 흐르게 되고, 냉매는 도 6의 우측 도면과 같이 공간부(190)를 우회하여 흐르게 된다.
이 과정에서 냉매 및 피가열 유체는 해당 유로(150)(160)에 구비된 상부의 단턱부(134)(144)와 하부의 단차부(133)(143)에 의해 형성된 공간부(190)로 유입되고, 공간부(190)로 유입된 냉매 또는 피가열 유체는 입구부(170)(180)를 우회한 상태 그대로 세브론부(135)(145)를 통해 디스트리뷰터(130)(140)의 중앙브로 흘러나와 출구부(171)(181)를 통해 배출된다.
따라서, 유로(150)(160)의 코너 영역에 형성된 공간부(190)로 냉매나 피가열 유체가 유입되어도 유입된 유체가 남김없이 모두 흘러나가게 됨으로써 피가열 유체의 결빙으로 인한 부피 팽창에 의한 브레이징 용접부의 동파를 방지하여 유체의 누수를 방지할 수 있고, 이에 따라 판형 열교환기(100)의 불량률을 최소화할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 열교환기 110,120 : 커버플레이트
130,140 : 디스트리뷰터(distributor) 131,141 : 상면
132,142 : 하면 133,143 : 단차부
134,144 : 단턱부 135,145 : 세브론부
135a,145a : 산부 135b,145b : 골부
150,160 : 유로 170,180 : 입구부
171,181 : 출구부 190 : 공간부
200,210 : 접합보강부

Claims (3)

  1. 냉매와 피가열 유체가 각각 출입되는 입구부와 출구부를 갖는 다수의 디스트리뷰터가 적층되게 구비되는 판형 열교환기로서,
    디스트리뷰터에는 디스트리뷰터의 일측편 코너 영역에서 코너에 대응한 곡률로서 입구부와 출구부를 각각 감싸도록 상방으로 돌출되어 단턱진 단턱부와, 디스트리뷰터의 타측편 코너 영역에서 코너에 대응한 곡률로서 입구부와 출구부를 감싸도록 하방으로 단차진 단차부가 구비되고,
    디스트리뷰터의 단턱부에는 함몰된 오목형 접합보강부가 구비되며, 디스트리뷰터의 단차부에는 돌출된 볼록형 접합보강부가 구비되어,
    디스트리뷰터의 적층시 일측편의 단차부와 단턱부가 접하여 용접 고정되는 한편 타측편의 단턱부와 단차부에 의해 형성되는 공간에서는 오목형 접합보강부와 블록형 접합보강부가 접하여 용접 고정되고,
    오목형 및 볼록형 접합보강부는 단턱부 및 단차부보다 작은 크기로 형성되어 공간을 유동하는 유체 또는 냉매의 흐름을 저해하지 않도록 구비되는 판형 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    오목형 및 블록형 접합보강부는 단턱부 및 단차부의 일측 모서리에 구비됨과 더불어 반원형 또는 마름모형으로 형성되어, 유체 또는 냉매의 흐름을 저해하지 않도록 구비되는 판형 열교환기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    디스트리뷰터에는 그 표면에 'Ｖ'자 요철로 형성된 세브론부가 연속하여 구비되고, 세브론부는 디스트리뷰터의 단차부와 연통되게 구비되는 한편 디스트리뷰터의 단턱부에는 가로막혀 차단되게 구비되는 판형 열교환기.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200275401Y1 (ko) * 2002-02-26 2002-05-11 주식회사 두발가스엔지니어링 판형열교환기의 내압구조
KR101206858B1 (ko) * 2011-09-22 2012-12-03 주식회사 한국쿨러 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기
KR101952938B1 (ko) 2017-09-29 2019-02-28 두성산업(주) 판형 디스트리뷰터가 구비되는 열교환기
WO2020188690A1 (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 三菱電機株式会社 プレート式熱交換器及びそれを備えたヒートポンプ装置
KR102231191B1 (ko) 2020-07-16 2021-03-24 두성산업 (주) 데드존이 없는 판형 디스트리뷰터를 갖는 판형 열교환기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200275401Y1 (ko) * 2002-02-26 2002-05-11 주식회사 두발가스엔지니어링 판형열교환기의 내압구조
KR101206858B1 (ko) * 2011-09-22 2012-12-03 주식회사 한국쿨러 판형 열교환부 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기
KR101952938B1 (ko) 2017-09-29 2019-02-28 두성산업(주) 판형 디스트리뷰터가 구비되는 열교환기
WO2020188690A1 (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 三菱電機株式会社 プレート式熱交換器及びそれを備えたヒートポンプ装置
KR102231191B1 (ko) 2020-07-16 2021-03-24 두성산업 (주) 데드존이 없는 판형 디스트리뷰터를 갖는 판형 열교환기

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