KR20010113676A - 자폐식 열교환기 - Google Patents

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앨란 케이. 소
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토마스 에프. 렘자이크
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윌리엄 피이.너스봄
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Abstract

자폐식 열교환기는 플레이트의 일측면에 융기된 외주 플랜지(96)와 플레이트의 타측면에 연속 외주 릿지(88)를 갖는 적층된 플레이트(16, 18, 20, 22)로 구성되므로, 플레이트가 일체로 될 때, 완전히 밀폐된 교차의 흐름 채널이 플레이트 사이에 제공된다. 플레이트는 교차의 플레이트를 통한 열교환 유체 흐름에 대한 매니폴드를 형성하기 위해 적층된 플레이트에 정렬하는 유체 개구(87, 86, 85, 84)를 형성하는 융기된 보스(72, 74, 76, 78)를 갖고 있다. 리브(49, 92, 106, 135, 136, 144, 146, 158, 160, 168, 190, 216, 260)와 홈(50, 100, 108, 140, 141, 147, 148, 170, 172, 174, 192, 242, 262) 배리어가 외주 플랜지와 릿지 내부 플레이트에 형성되어 있다. 배리어는 플레이트의 일측면의 단락을 방지하고 플레이트의 타측면의 흐름을 촉진하여, 열교환기 전체 효율을 개선한다.

Description

자폐식 열교환기{SELF-ENCLOSING HEAT EXCHANGERS}
과거 제조된 가장 일반적인 형태의 플레이트식 열교환기는, 내부에 내측 흐름 통로를 형성하는 일정 간격 이격된 적층 형태의 플레이트 쌍으로 구성되어 있다. 이들 플레이트들은 보통, 하나의 열교환 유체의 흐름이 모든 플레이트 쌍을 통하도록 적층된 플레이트 쌍에 정렬되는 입구 및 출구 개구를 갖고 있다. 제2 열교환 유체가 플레이트 쌍 사이를 통과하며, 종종 밀폐공간 또는 케이싱에 플레이트 쌍을 수납하여 이들 플레이트 쌍 사이를 제2 열교환 유체가 통과하도록 한다.
상기 밀폐공간 또는 케이싱을 제거하기 위해서, 플레이트 쌍의 외주 엣지를 밀폐할 뿐만 아니라, 플레이트 쌍 사이의 외주 공간을 밀폐하는 외주 플랜지가 플레이트에 구비되는 것이 제안되고 있다. 이를 행하는 일 방법으로, 플레이트의 일 측면에 융기된 외주 플랜지와, 플레이트의 타측면에 융기된 외주 릿지를 구비한 플레이트를 사용하는 것이다. 이러한 형태의 열교환기의 실시예가 에프.디. 아머스(F.D.Armes)에게 특허 허여된 미국 특허 제3,240,268호 및 리차드 피.벨댐(Richard P. Beldam)에게 특허 허여된 미국 특허 제4,327,802호에 개시되어 있다.
그러나, 과거 제조된 자폐식 플레이트 열교환기는, 외주 플랜지와 릿지가 플레이트 쌍 내부와 플레이트 쌍 사이에 단락(short-circuit)을 유발하는 고유의 외주 흐름 채널을 형성하며, 이런 형태의 열교환기의 열교환 효율을 감소시키는 문제점이 있었다.
본 발명은, 플레이트 사이에 열교환 유체가 통과하는 밀폐공간을 형성하도록 협동하는 융기된(raised) 외주 플랜지를 갖고 있는 적층 플레이트 형태의 열교환기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 제1 바람직한 실시예의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 열교환기가 조립된 확대 측단면도이다.
도 3은 상부 플레이트의 아래를 도시하기 위해 일부 절개된, 도 1에 도시한 상부 두 개의 플레이트의 평면도이다.
도 4는 도 3의 두 개의 플레이트, 도 3의 선 4-4 를 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 실시예에 사용된 하나의 터뷸라이저(turbulizer)를, 도 1의 선 5-5 를 따라 절취한 확대 사시도이다.
도 6은 도 5에서 원 6 으로 지시된 도 5의 부분 확대 부분도이다.
도 7은 도 5에 도시한 터뷸라이저의 평면도이다.
도 8은 도 1의 열교환기에 사용된 하나의 코어 플레이트 일측면의 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 코어 플레이트의 대향측의 평면도이다.
도 10은 도 9의 선 10-10 을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 11은 도 9의 선 11-11 을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 다른 바람직한 실시예에 사용하는 플레이트 쌍의 펼쳐진 플레이트의 평면도이다.
도 13은 도 12의 플레이트 쌍을 조립한 측면도이다.
도 14는 플레이트를 배면 대 배면으로 조립하고, 도 12에 도시한 펼쳐진 플레이트의 배면측의 평면도이다.
도 15는 도 14의 플레이트 쌍을 조립한 측면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 또 다른 바람직한 실시예에 사용하는 플레이트 쌍의 펼쳐진 플레이트의 평면도이다.
도 17은 도 16의 플레이트 쌍을 조립한 측면도이다.
도 18은 플레이트를 배면 대 배면으로 조립하고, 도 16에 도시한 펼쳐진 플레이트의 배면측의 평면도이다.
도 19는 도 18의 플레이트 쌍을 조립한 측면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 열교환기의 또 다른 바람직한 실시예에 사용하는 플레이트 쌍의 펼쳐진 플레이트의 사시도이다.
도 21은 서로 정면 대 정면으로 겹쳐진 펼쳐진 플레이트를 도시하지만, 도 20과 유사한 사시도이다.
도 22는 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 또 다른 바람직한 실시예에 사용하는 플레이트의 일 측면의 평면도이다.
도 23은 도 22에 도시한 열교환기 플레이트의 대향측의 평면도이다.
도 24는 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 또 다른 바람직한 실시예에 사용하는 플레이트의 평면도이다.
도 25는 도 24에 도시한 플레이트의 대향측의 평면도이다.
도 26은 도 23의 플레이트 상부에 위치한 도 22의 플레이트를, 도 23의 선 26-26 을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 27은 도 25의 플레이트 상부에 위치한 도 24의 플레이트를, 도 25의 선 27-27을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 28은 플레이트 쌍의 입출구 개구 사이의 제어된 바이패스를 제공하기 위한 변형예를 도시하지만 도 25와 유사한 평면도이다.
도 29는 본 발명에 따른 자폐식 열교환기에 사용하는 플레이트의 또 다른 바람직한 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 30은 도 29에 도시한 플레이트의 대향측의 평면도이다.
도 31은 도 29 및 도 30의 플레이트의 조립을 도시하지만, 도 29의 선 31-31을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 32는 도 29 내지 도 31의 플레이트를 조립한 수직 단면도이다.
도 33은 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 또 다른 바람직한 실시예에 사용하는 플레이트의 일 측면의 평면도이다.
도 34는 도 33의 플레이트의 상부에 적층된 다른 플레이트 쌍을 도시하지만, 도 33의 선 34-34 을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 35는 도 33의 플레이트의 상부에 적층된 다른 플레이트 쌍을 도시하지만, 도 33의 선 35-35 을 따라 절취한 수직 단면도이다.
도 36은 도 33의 플레이트의 상부에 적층된 다른 플레이트 쌍을 도시하지만, 도 33의 선 36-36 을 따라 절취한 수직 단면도이다.
본 발명은, 플레이트 사이의 흐름 분포와 열교환기의 전체 효율을 개선하기 위해서, 플레이트의 일측면에 단락 흐름을 감소시키고 플레이트의 타측면에 흐름을 촉진하도록 외주 플랜지와 릿지 내부의 플레이트에 리브와 홈을 형성하는 배리어가 기능한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 및 제2 플레이트 각각이 평면 중앙부, 이 평면 중앙부의 일 측면에서 연장하는 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스, 및 평면 중앙부의 대향 측면에서 연장하는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스를 포함하고, 상기 보스 각각은 내주 엣지부, 및 유체 개구를 형성하는 외주 엣지부를 갖고, 연속 릿지는 적어도 제1 쌍의 보스의 내주 엣지부를 에워싸고 동일 방향으로 평면 중앙부로부터 제2 쌍의 보스의 외주 엣지부와 등간격으로 연장하고, 각각의 플레이트는 제1 쌍의 보스의 외주 엣지부와 등간격으로 평면 중앙부로부터 동일 방향으로 연장하는 융기된 외주 플랜지를 구비하고, 하나의 연속 릿지가 맞물리고 플레이트 외주 플랜지가 맞물리도록 제1 및 제2 플레이트는 병치되어, 맞물림 연속 릿지 또는 외주 플랜지 사이에 제1 유체실을 형성하고, 각각의 제1 쌍 및 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 유체 개구가 정렬되고, 그리고 제3 플레이트는 제3 플레이트와 인접 플레이트의 평면 중앙부 사이에 제2 유체실을 형성하기 위해 제1 및 제2 플레이트 중 하나와 병치되도록 위치되는 플레이트식 열교환기에 있어서, 각각의 평면 중앙부는 리브와 상보적 홈으로 형성된 배리어를 포함하고, 상기 리브는 이들 사이의 단락 흐름을 감소하기 위해 보스 쌍 중 하나의 보스의 내주 엣지부 사이에 위치되며, 상기 상보적 홈은 또한 이들 사이를 통과하는 흐름을 촉진하기 위한 상기 보스 쌍 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태는, 첨부 도면을 참조로 실시예를 지금부터 기술한다.
우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기의 바람직한 실시예가 분해 사시도에서 도면번호(10)로 지시되어 있다. 열교환기(10)는 상단부 플레이트(12), 터뷸라이저(turbulizer) 플레이트(14), 코어 플레이트(16, 18, 20, 22), 다른 터뷸라이저 플레이트(24) 및 하단부 플레이트(26)로 구성되어 있다. 플레이트(12 내지 26)는 도 1에서 수직방향으로 배열 도시되어 있지만, 이는 예시를 위한 것이다. 열교환기(10)는 소망하는 임의의 방향으로 지향될 수 있다.
상단부 플레이트(12)는 약 1mm 의 두께를 갖는 알루미늄으로 형성된 보통의 평면 플레이트이다. 상단부 플레이트(12)에는 열교환기(10)를 흐르는 제1 열교환 유체에 대한 입출구를 형성하기 위해 일 단부 근방에 개구(28, 30)가 구비되어 있다. 하단부 플레이트(26)도 평면 플레이트이지만, 이 하단부 플레이트(26)는 또한열교환기(10)에 대한 마운팅 플레이트로 작용하기 때문에 상단부 플레이트(12) 보다 두껍다. 플레이트(26)에는 연장된 코너(32)를 구비하여 소망 위치에 열교환기(10)를 장착하기 위한 적절한 패스너(도시 생략)를 수용하는 개구(34)를 갖고 있다. 하단부 플레이트(26)에는 또한 열교환기(10)에 대한 제2 열교환 유체의 입출구를 각각 형성하기 위한 개구(36, 38)가 구비되어 있다. 열교환기(10)에 열교환유체의 공급과 순환을 위해 적절한 입출구 핏팅(fitting) 또는 닙플(nipple)(도시 생략)이 플레이트 입출구(36, 38) (및 상단부 플레이트(12)에서 개구(28, 30))에 부착되어 있다.
열교환기 코어 플레이트 내부에는 단락 흐름(short-circuit flow) 또는 우회 흐름(bypass flow)을 갖는 것이 바람직하지 않지만, 일부 장치에서, 열교환기(10)를 포함하는 흐름 회로에 일부 우회 흐름을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 이 우회 흐름은 열교환기(10)의 압력 강하를 감소하기 위해, 또한 열교환기(10)에 공급 라인과 순환 라인 사이의 일부 저온 우회 흐름을 제공하기 위해 필요할 수 있다. 이를 위해, 선택적으로 제어하는 우회 홈(39)이 개구(36, 38) 사이에 구비되어 개구(36, 38)에 의해 형성된 각각의 입출구 사이에 일부 의도적인 우회 흐름을 제공할 수 있다.
다음에 도 1, 도 3 및 도 4를 참조로, 터뷸라이저 플레이트(14, 24)를 더 상세히 설명한다. 터뷸라이저 플레이트(14)는 터뷸라이저 플레이트(24)와 동일하지만, 도 1에서, 터뷸라이저 플레이트(14)는 터뷸라이저 플레이트(24)에 대해 거꾸로 선회되어 있다. 따라서, 터뷸라이저 플레이트(14)의 이후 설명은 터뷸라이저 플레이트(24)에도 적용된다. 터뷸라이저 플레이트(14)는 심 플레이트(shim plate)로 언급되며, 평면 중앙부(40)와 외주 엣지부(42)로 구성되어 있다. 물결 형상의(波狀)의 통로(44)가 평면 중앙부(40)에 형성되어 있고, 도 4에 가장 잘 도시한 바와 같이, 평면 중앙부(40)의 일 측면에만 위치되고 있다. 상단부 플레이트(12)의 하면과 맞물리도록 터뷸라이저 플레이트(14)에는 평면 상부면(45)이 구비되어 있다. 상단부 플레이트(12)와 터뷸라이저(14) 사이의 물결 형상의 통로(44)를 통해 유체가 종방향으로 흐르도록 개구(46, 48)는 물결 형상의 통로(44) 각각의 단부에 위치하고 있다. 도 3에서 홈(50)으로 나타나는 종방향 중앙 리브(49)를 구비하여 도 1에 도시한 바와 같이 아래의 코어 플레이트(16)와 맞물린다. 터뷸라이저 플레이트(14)에는 또한 터뷸라이저(14) 아래의 코어 플레이트(16)와 맞물리기 위해 하방으로 연장하는 딤플(dimple, 52)이 구비되어 있다. 또한 상단부 플레이트(12)의 개구(28, 30)와 일치하도록 터뷸라이저(14)에는 개구(54, 56)가 구비되어 유체가 터뷸라이저 플레이트(14) 횡방향으로 흐르도록 한다. 또한 터뷸라이저 플레이트(14)에는 코너 궁형 딤플(58)이 구비되어 열교환기(10)의 조립시 터뷸라이저 플레이트(14)가 위치하는 것을 보조한다. 필요한 경우, 궁형 딤플(58)은 터뷸라이저 플레이트(14)의 네 개 코너 모두에 구비될 수 있지만, 도 1 내지 도 3에서는 두 개만 도시되어 있다. 이들 궁형 딤플은 또한 열교환기(10)의 코너를 보강한다.
다음에 도 1 및 도 5 내지 도 7을 참조하면, 열교환기(10)는 각각의 플레이트(16, 18)와 플레이트(18, 20) 사이에 위치하는 터뷸라이저(60, 62)를 포함하고 있다. 터뷸라이저(60, 62)는 성형압연 또는 스탬핑에 의한 인장철망판, 즉 알루미늄으로 형성되어 있다. 터뷸라이저(60, 62)에는 콘볼루션(64)의 엇갈림(staggered) 또는 오프세트(offset) 횡방향 열이 구비되어 있다. 컨볼루션은 코어 플레이트(14, 16, 18)와 양호한 결합을 제공하기 위해 평면 상부(66)를 갖고 있지만, 필요한 경우, 라운드형 상부, 또는 사인파 구성이 될 수 있다. 적절한 형태의 터뷸라이저가 본 발명에 사용될 수 있다. 도 5 내지 도 7에 가장 잘 도시한 바와 같이, 컨볼루션(64)의 횡방향 열 중 하나가 근방의 열과 함께 압축되거나 성형압연 또는 압착되어 횡방향 압착부(68, 69)를 형성한다. 본원 개시의 목적상, 압착(crimped) 이라 함은 크림핑, 스탬핑 또는 성형압연, 또는 터뷸라이저의 콘볼루션을 폐쇄하는 임의의 방법을 포함하는 것을 의미한다. 압착부(68, 69)는 이후 기술하는 바와 같이 코어 플레이트 내부의 단락 흐름을 감소시킨다. 터뷸라이저(62)만이 압착부(68)를 구비하는 것에 주목할 것이다. 터뷸라이저(60)는 이러한 압착부를 갖고 있지 않다.
도 1에 도시한 바와 같이, 컨볼루션의 횡방향 열(64)이 코어 플레이트(16, 18)의 종방향에 대해 횡방향으로 배열되도록 터뷸라이저(60)가 지향되어 있다. 이는 고압 강하 배열이라 언급한다. 이와 대조적으로, 터뷸라이저(62)의 경우, 컨볼루션의 횡방향 열(64)이 코어 플레이트(18, 20)의 종방향과 동일 방향으로 위치되고 있다. 이를 터뷸라이저(62)에 대한 저압 강하 방향(low pressure drop direction)으로 언급하는데, 이는 터뷸라이저(60)의 경우와 같이, 흐름이 횡방향 열(64)을 통과하도록 횡방향 열(64)과 동일방향으로 낮은 흐름 저항으로 유체가 흐르기 때문이다.
계속해서 도 1 및 도 8 내지 도 11을 참조로, 코어 플레이트(16, 18, 20, 22)를 상세히 설명한다. 이들 코어 플레이트 모두는 동일하지만, 열교환기(10)의 조립시, 교대의 코어 플레이트가 뒤집혀져 있다. 도 8은 코어 플레이트(16, 20)의 평면도이고, 도 9는 코어 플레이트(18, 22)의 평면도이다. 실제로, 도 9는 도 8의 코어 플레이트의 배면 또는 아래면을 도시한다. 예컨대, 열교환기(10)가 물과 같은 냉각재를 이용하여 오일을 냉각하는 경우, 도 8은 코어 플레이트의 급수측면(water side)이라 언급하고 도 9는 코어 플레이트의 오일측면(oil side)이라 언급한다.
코어 플레이트(16 내지 22) 각각은 평면 중앙부(70)와, 이 평면 중앙부(70)의 일측면, 즉 도 8에 도시한 바와 같이 급수측면에서 연장하는 일정 간격 이격된 보스의 제1 쌍(72, 74)을 갖고 있다. 일정 간격 이격된 보스의 제2 쌍(76, 78)은 평면 중앙부(70)의 대향측면, 즉 도 8에 도시한 바와 같이 급수측면으로부터 연장한다. 일정 간격 이격된 보스의 제2 쌍(76, 78)은 평탄항 중앙부(70)의 대향측면, 즉 도 9에 도시한 바와 같이 오일측면에서 연장한다. 보스(72 내지 78) 각각은 내주 엣지부(80)와, 외주 엣지부(82)를 갖고 있다. 내주와 외주 엣지부(80, 82)에는 개구 또는 유체부(84, 85, 86, 87)가 형성되어 있다. 연속 외주 릿지(88)(도 9 참조)는 적어도 제1 쌍의 보스(72, 74)의 내주 엣지부(80)를 에워싸지만, 일반적으로 연속 릿지(88)는 도 9에 도시한 바와 같이 네 개의 보스(72, 74, 76, 78) 모두를 에워싸고 있다. 연속 릿지(88)가 보스의 제2 쌍(76, 78)의 외주 엣지부(82)와 동일방향 등간격으로 평면 중앙부(70)에서 연장한다.
각각의 코어 플레이트(16 내지 22)는 또한 보스의 제1 쌍(72, 74)의 외주 엣지부(82)와 동일방향 등간격으로 평면 중앙부(70)에서 연장하는 융기된 외주 플랜지(90)를 포함하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 맞물림 연속 릿지(88)에 의해 경계되는 각각의 플레이트 평면 중앙부(70) 사이에 제1 유체실을 형성하기 위해 연속 릿지(88)가 맞물리도록 코어 플레이트(16, 18)가 병치되어 있다. 즉, 상기 코어 플레이트 사이에 오일 같은 제1 유체가 흐르도록 서로 대향하는 각각의 플레이트의 오일측면과 배면 대 배면(back-to-back)으로 코어 플레이트(16, 18)가 위치하고 있다. 이 구성에 있어서, 일정 간격 이격된 이격 보스의 제2 쌍(76, 78)의 외주 엣지부(82)가 각각의 유체 출입구(85, 84) 및 (84, 85)와 흐름 소통하도록 맞물려 있다. 동일하게, 플레이트의 평면 중앙부와 각각의 맞물림 외주 플랜지(90) 사이에 제1 유체실을 형성하기 위해 각각의 외주 플랜지(90)가 맞물리도록 코어 플레이트(18, 20)가 병치되어 있다. 이 구성에 있어서, 이격 보스의 제1 쌍(72, 74)의 외주 엣지부(82)가 각각의 유체 출입구(87, 86) 및 (86, 87)와 흐름 소통하도록 맞물려 있다. 본원 개시의 목적상, 두 개의 코어 플레이트 사이에 제1 유체실을 형성하는 플레이트 쌍으로 코어 플레이트가 서로 결합될때, 제3 플레이트가 상기 플레이트 쌍과 병치로 놓여지고, 제3 플레이트와 인접한 플레이트 쌍 사이에 제2 유체실을 제3 플레이트가 형성한다.
특히 도 8을 참조하면, T자형 리브(92)가 평면 중앙부(70)에 형성되어 있다. 리브(92)의 높이는 외주 플랜지(90)의 높이와 동일하다. T자형 헤드(94)는보스(76, 78) 뒤로 연장하는 플레이트의 외주 엣지 근방에 위치되며, T자형 스템(96)이 일정 간격 이격된 보스의 제2 쌍(76, 78) 사이에 종방향 또는 내측으로 연장하고 있다. 근방의 플레이트의 맞물림 리브(92)와 맞물리고 각각의 보스(76, 78)의 내주 엣지(80) 사이에 단락 흐름을 방지하기 위한 배리어가 T자형 리브(92)에 형성되어 있다. 도 9에 도시한 바와 같이 연속 외주 릿지(88)가 또한 도 8에 도시한 바와 같이 연속 외주 홈(98)을 형성한다는 것이 이해할 것이다. T자형 리브(92)는 유체 개구(84, 85)로부터 단락을 유발하는 연속 홈(98)으로 유체가 직접적으로 흐르는 것을 방지한다. 도 8에 도시한 바와 같이 T자형 리브(92)는 또한 도 9에 도시한 바와 같이 상보적 T자 홈(100)을 형성한다는 것이 이해될 것이다. T자형 홈(100)은 보스(76, 78)의 외주 엣지부(82) 사이와 그 둘레에 위치되며, 보스 사이와 보스의 배면 둘레에 유체 흐름을 촉진하여, 열교환기(10)의 열교환 성능을 개선한다.
도 9에서, 터뷸라이저(60)의 위치는 일점쇄선(102)으로 지시되어 있다. 도 8에서, 일점쇄선(104)은 터뷸라이저(62)를 나타낸다. 터뷸라이저(62)는 도 1 및 도 5 내지 도 7에 지시한 바와 같이 단일 터뷸라이저라기 보다 두 개의 평행한 터뷸라이저 부분 또는 세그먼트로 구성될 수 있다. 터뷸라이저 압착부(68, 69)는, 도 8에서, 일점쇄선(105)으로 지시되어 있다. 이들 압착부(68, 69)는 T자형 리브(92)의 스템(96)과 보스(76, 78)의 내측 엣지부(80) 근방에 위치하여, 리브(92) 둘레 보스(76, 78) 사이의 단락 흐름을 감소시킨다.
코어 플레이트(16 내지 22)는 또한 일정 간격 이격된 보스의 제1 쌍(72, 74)사이에 위치한 다른 배리어를 갖고 있다. 이 배리어는 도 9에 도시한 리브(106)와 도 8에 도시한 상보적 홈(108)으로 형성되어 있다. 리브(106)는 유체 개구(86, 87) 사이의 단락 흐름을 방지하고, 다시 코어 플레이트의 급수측면 상의 상보적 홈(108)은 도 8에 도시한 바와 같이 융기된 보스(72, 74) 사이, 둘레 및 후방의 흐름을 촉진한다. 리브(106)의 높이는 연속 릿지(88)와 보스(76, 78)의 외주 엣지부(82)의 높이와 같다는 것이 이해될 것이다. 동일하게, T자형 리브 또는 배리어(92)의 높이는 외주 플랜지(90)와 보스(72, 74)의 외주 엣지부(82)의 높이와 같다. 따라서, 각각의 플레이트가 병치로 놓여질 때, U자형 흐름 통로 또는 챔버가 플레이트 사이에 형성된다. 코어 플레이트의 급수측면 상에(도 8 참조), T자형 리브(92), 터뷸라이저(62)의 압착부(68, 69), 및 외주 플랜지(90)에 의해 U자형 흐름 통로가 형성된다. 코어 플레이트의 오일측면 상에(도 9 참조), 리브(106)와 연속 외주 릿지(88)에 의해 이 U자형 흐름 통로가 형성된다.
다시 도 1을 참조하면, 하단부 플레이트(26)의 상부에 터뷸라이저 플레이트(24)를 위치함으로써 열교환기(10)가 조립된다. 터뷸라이저 플레이트(24)의 평탄면측은 단부 플레이트(26)에 대향되어, 물결 형상의 통로(44)만을 통해 플레이트(24)의 양 측면 상에 유체가 흐르도록 물결 형상의 통로(44)가 평면 중앙부(40) 위를 연장하고 있다. 터뷸라이저 플레이트(24) 상부에는 코어 플레이트(22)가 위치하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 코어 플레이트(22)의 급수측면(도 8)은 하방을 향하므로, 보스(72, 74)도 하방으로 돌출하여 개구(54, 56)의 외주 엣지와 맞물리게 된다. 그 결과, 단부 플레이트(26)의 개구(36, 38)를 흐르는 유체가 터뷸라이저 개구(54, 56)와 보스(72, 74)를 통해 코어 플레이트(22)의 상부 또는 오일측면까지 통과하게 된다. 코어 플레이트(22)의 유체 개구(84, 85)를 흐르는 유체가 하방으로 터뷸라이저 플레이트(24)의 물결 형상의 통로(44)를 통과한다. 터뷸라이저 플레이트(24)의 리브(48)가 코어 플레이트(22)의 종방향 홈(108)을 덮거나 차단하기 때문에, 또한 보스(72, 74)의 외주 엣지부가 터뷸라이저 개구(54, 56)의 외주 엣지에 대해 밀봉되기 때문에, 이 흐름은 U자형 방향으로 될 수 있으므로, 흐름이 보스(72, 74) 주위를 지나게 된다. 게다가 코어 플레이트가 코어 플레이트(22) 상부에 적층되고, 코어 플레이트(20)의 경우와 같이 먼저 배면 대 배면, 그리고 코어 플레이트(18)의 경우와 같이 정면 대 정면으로 조립된다. 도 1에는 네 개의 코어 플레이트가 도시되지만, 희망에 따라 적정 수의 코어 플레이트가 열교환기(10)에 사용될 수 있다.
열교환기(10)의 상부에, 터뷸라이저 플레이트(14)의 평면측은 단부 플레이트(12)의 하면에 대해 지지된다. 코어 플레이트(16)의 급수측면은 터뷸라이저 플레이트(14)에 대해 지지된다. 터뷸라이저 플레이트(14)의 외주 엣지부(42)는 코어 플레이트(14)의 외주 플랜지(90) 및 상단부 플레이트(12)의 외주 엣지와 경계를 이루므로, 개구(28, 30)를 흐르는 유체는 터뷸라이저 플레이트(14)의 개구(54, 56)를 통해 코어 플레이트(16)의 급수측면까지 횡방향으로 흐르게 된다. 터뷸라이저 플레이트(14)의 리브(48)는 코어 플레이트(14)에서 홈(108)을 덮거나 차단한다. 이것으로부터, 상단부 플레이트(12)의 개구(30)로 유입되는 물과 같은 유체는 터뷸라이저 플레이트(14)의 물결 형상의 통로(44)를 통해 U자 형상의 터뷸라이저 플레이트(14)와 코어 플레이트(16) 사이를 이동한다는 것이 명백해진다. 개구(28)로 유입되는 유체는 각각의 코어 플레이트(16, 18)의 유체 개구(84 및 85)를 통해 코어 플레이트(18 및 20) 사이의 U자형 유체실까지 하방으로 통과한다. 각각의 코어 플레이트(18 및 16)의 유체 개구(84 및 85)를 통해 상방으로 유체가 흐르게 되는데, 이는 개구(84 및 85)를 형성하는 각각의 보스가 배면 대 배면으로 맞물리기 때문이다. 이 상방 흐름은 단부 플레이트(12)의 개구(30)로부터 출현하도록 개구(56)를 통해 흐르는 유체와 결합한다. 이로부터 단부 플레이트(12)의 개구(28 또는 30)를 통과하는 냉각재 또는 물과 같은 유체가 적층된 플레이트 사이의 모든 급수측면 U자형 흐름 통로 또는 챔버를 통과한다는 것이 이해될 것이다. 하단부 플레이트(26)의 개구(36 및 38)를 흐르는 오일과 같은 다른 유체는 제1 유체가 통과하지 않는 적층된 플레이트의 모든 유로측 U자형 통로를 통과한다.
도 1은 또한 서로 상이하게 지향된 터뷸라이저(60 및 62) 뿐만 아니라, 코어 플레이트(20 및 22) 사이에 터뷸라이저가 모두 제거된 것을 도시한다. 터뷸라이저 플레이트(14 및 24)는 실제로 심 플레이트이다. 터뷸라이저 플레이트(14, 24)는 터뷸라이저(60 또는 62)로 대체될 수 있지만, 이러한 터뷸라이저 플레이트의 높이 또는 두께는 터뷸라이저(60 및 62)의 절반 크기를 갖는데, 이는 평면 중앙부(70) 근방에 단부 플레이트(12 또는 26)가 병치된 코어 플레이트(16 내지 22)의 평면 중앙부(70) 사이 간격에 절반 높이이기 때문이다.
다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 또한 평면 중앙부(70)의 급수측면에 리브(112)와 평면 중앙부(70)의 다른측면 또는 오일측면에 상보적 홈(114)을 갖는추가의 배리어(110)가 평면 중앙부(70)에 형성되어 있다. 유체가 연속 외주 홈(98)으로 흐르지 못하도록 리브(112)는 우회 흐름을 감소시키는 것을 보조하며, 홈(114)은 플레이트의 코너로 유체가 흐르도록 하여 플레이트의 오일측면 상의 흐름을 촉진한다. 인접하거나 병치된 플레이트 상에 맞물림 리브와 연결됨으로써 리브(112)는 또한 보강 기능을 수행한다. 또한 보강 목적을 위해 병치된 플레이트 상의 맞물림 딤플과 결합하는 딤플(116)이 평면 중앙부(70)에 구비되어 있다.
다음에 도 12 내지 도 15에는, 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 다른 바람직한 실시예를 위해 일부 플레이트가 도시되어 있다. 이 열교환기는 복수 개의 플레이트 쌍(118 또는 119)을 서로 적층함으로써 구성된다. 플레이트 쌍(118)은 플레이트(120 및 122)로 구성되며, 플레이트 쌍(119)은 플레이트(124 및 126)로 구성되어 있다. 실제로, 모든 플레이트(120, 122, 124, 126)는 동일하다. 도 12 및 도 13은 정면 대 정면 배열로 병치된 플레이트(120, 122)를 도시한다. 도 14 및 도 15는 배면 대 배면 배열로 병치된 플레이트(124, 126)를 도시한다. 도 12는, 플레이트 쌍(118)의 플레이트(120, 122)가 일점쇄선의 접는 선(128)을 따라 펼쳐진 것을 도시하며, 도 14에서, 플레이트 쌍(119)의 플레이트(124, 126)는 일점쇄선의 접는 선(129)을 따라 펼쳐진 것을 도시한다.
코어 플레이트(120 내지 126)는, 플레이트의 코너에 보스가 위치하는 점을 제외하곤 도 8 및 도 9에 도시한 코어 플레이트와 아주 유사하며, 도 1의 실시예와 같이 플레이트의 대향 단부 근방에 대향하는 바와 같이, 제1 및 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(72, 74 및 76, 78)는 직사각형 플레이트의 종방향 측면에 인접 위치하고 있다. 또, 터뷸라이저의 위치에서, 플레이트의 평면 중앙부(130)는 복수 개의 각진 교대의 또는 물결 형상의 리브(132) 및 홈(133)으로 형성되어 있다. 플레이트의 일 측면에 리브를 형성하고, 플레이트의 대향측면에 상보적 홈을 형성하고 있다. 플레이트(120)가 플레이트(122)의 상부에서 하방으로 접혀질 때, 동일하게 플레이트(124)가 플레이트(126)의 상부에서 하방으로 접혀질 때, 맞물림 리브와 홈(132, 133)은 플레이트 사이의 물결 형상의 흐름 통로를 형성하도록 교차하고 있다.
도 12 내지 도 15의 실시예에 있어서, 동일 참조번호는 도 1의 실시예와 동일한 플레이트의 요소 또는 부분을 나타낸다. 도 12와 도 8 및 도 9 사이의 차이는, 도 12는 양 플레이트의 급수측면이 도시되는 반면, 도 8은 플레이트의 급수측면을 도시하고 도 9는 동일 플레이트의 오일측면 또는 반대측면을 도시하고 있다. 동일하게, 도 14는 양 플레이트의 오일측면을 도시하는 반면, 도 9는 하나의 플레이트의 오일측면을 도시하고 도 8은 동일 플레이트의 대향측면 또는 급수측면을 도시한다.
도 12 내지 도 15의 실시예에 있어서, 우회 흐름을 감소하기 위한 배리어가 복수 개의 배리어 세그먼트 또는 리브(134, 135, 136, 137, 138)로 형성되어 있다. 이들 리브(134 내지 138)는 일정 간격 이격된 보스의 제2 쌍(76, 78) 둘레에 위치하여 개구(84 및 85)를 통과하는 유체가 연속 외주 홈(98)으로 흐르는 것을 방지한다. 플레이트의 오일측면으로부터, 이들 리브(134 내지 138)는 상보적 홈(139, 140, 141, 142, 143)(도 14)을 형성하고 있다. 이들 홈(139 내지 143)은 보스(76및 78) 둘레 및 후방에 오일 같은 유체의 흐름을 촉진한다.
도 1의 실시예와 동일하게, 적정 수의 코어 플레이트(120 내지 126)가 열교환기를 형성하기 위해 적층될 수 있으며, 단부 플레이트(12 및 26)와 같은 단부 플레이트(도시 생략)가 필요한 경우 코어 플레이트에 부착될 수 있다.
도 16 내지 도 19는 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 이 실시예는 도 12 내지 도 15의 실시예와 매우 유사하지만, 우회 흐름을 감소하기 위한 다수의 리브 세그먼트를 갖는 대신에, 두 개의 L자형 리브(144 및 146)가 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78) 사이에 위치되어 개구(84, 85)와 연속 외주 홈(98) 사이의 우회 흐름을 감소하기 위한 배리어로서 작용한다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 플레이트의 오일측면에 상보적 홈(147, 148)을 형성하여 리브(144, 146)는 융기된 보스(76 및 78) 둘레 및 후방의 유체 개구(86 및 87)로의 유출입을 촉진한다.
다음에 도 20 및 도 21을 참조하면, 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 또 다른 바람직한 실시예를 형성하기 위해 일부 추가의 플레이트가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 플레이트(150, 152, 154, 156)는 평면도에서 원형으로 동일하다. 도 20은 일점쇄선의 접는 선(158)을 따라 펼쳐진 한 쌍의 플레이트(150, 152)의 오일측면을 도시한다. 도 21은 일점쇄선의 접는 선(160)을 따라 펼쳐진 한 쌍의 플레이트(154, 156)의 급수측면을 도시한다. 또, 코어 플레이트(150 내지 156)는 도 1 내지 도 11에 도시한 코어 플레이트와 아주 유사하므로, 도 1 내지 도 11의 실시예와 기능적으로 동일한 플레이트의 요소 또는 부분을 지시하기 위해 동일참조번호가 도 20 및 도 21에도 사용된다.
도 20 및 도 21의 실시예에 있어서, 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스는 연속 외주 릿지(88) 근방에 반경방향으로 대칭 위치되고 있다. 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78)는 각각 일정 간격 이격된 보스의 제1 쌍의 보스(74, 72) 근방에 인접 위치되고 있다. 보스(72 및 78)는 한 쌍의 연관된 입출력 보스를 형성하며, 보스(74 및 76)는 한 쌍의 연관된 입출력 보스를 형성한다. 리브(158 및 160) 형태의 오일측면 배리어는 유체 개구(86 및 87) 사이에 단락 오일 흐름의 가능성을 감소시킨다. 도 20에 가장 잘 도시한 바와 같이, 리브(158, 160)는 각각의 보스(76, 78)에서 연속 리브(88)로 접선방향으로 연장하며, 보스(76, 78), 리브(158, 160) 및 연속 릿지(88)의 높이는 모두 동일하다. 연관된 입출력 보스(74, 76 및 72, 78)의 각각의 쌍 사이에 리브 또는 배리어(158, 160)가 위치하고 있다. 실제로, 배리어 또는 리브(158, 160)는 각각의 연관 입출력 보스 근방에 위치한 일정 간격 이격된 배리어 세그먼트로 간주될 수 있다. 또, 배리어 리브(158, 160)는 연속 릿지(88) 및 일정 간격 이격된 보스(76, 78)의 외주 엣지부(82)와 등간격으로 동일 방향으로 플레이트 평면 중앙부에서 연장하고 있다.
복수 개의 일정 간격 이격된 딤플(162, 164)은 플레이트 평면 중앙부(70)에 형성되어 있고, 플레이트의 오일측면에 연속 릿지(88) 및 플레이트의 급수측면에 융기된 외주 플랜지(90)와 등간격으로 연장한다. 딤플(162, 164)은 병치된 제 1 및 제2 플레이트와 정렬되도록 위치하며, 플레이트 쌍을 보강하기 위해 서로 결합되지만, 딤플(162)은 또한 플레이트 쌍의 오일측면(도 20 참조)에서 플레이트 사이의 흐름 증대를 유발한다. 대부분의 딤플(162, 164)이 배리어 세그먼트 또는 리브(158, 160) 사이에 위치하는 것에 주의할 것이다. 이것은 터뷸라이저, 예컨대 제1 실시예의 도 20에서 일점쇄선(166)으로 지시된 바와 같이 플레이트 사이에 터블라이저(60)가 삽입되도록 한다.
도 21에 도시한 바와 같이 플레이트(154, 156)의 급수측면에, 배리어 리브(168)가 플레이트의 중앙에 일정 간격 이격된 보스(72, 74)의 제1 쌍과 동일 높이로 위치되고 있다. 배리어 리브(168)는 유체 개구(84, 85) 사이의 단락 흐름을 감소시킨다. 리브(168)는 또한 맞물림 플레이트에 서로 연결되어 보강 기능을 수행한다.
배리어 리브(158, 160)는 플레이트의 대향측 또는 급수측면에 상보적 홈(170, 172)을 갖고, 이들 홈(170, 172)은 플레이트의 급수측면 흐름 분포를 개선하기 위해 플레이트의 외주 엣지로 유출입하는 흐름을 촉진한다. 동일하게, 중앙 리브(168)는 유체가 플레이트의 외주를 향해 흐르도록 격려하기 위해 플레이트의 오일측면에 상보적 홈(174)을 갖고 있다.
다음에 도 22, 도 23 및 도 26을 참조하면, 본 발명에 따른 자폐식 열교환기의 바람직한 실시예를 구성하기 위한 다른 형태의 플레이트가 도시되어 있다. 도 22는 코어 플레이트(176)의 오일측면을 도시하며,도 23은 코어 플레이트(178)의 급수측면을 도시한다. 실제로, 코어 플레이트(176, 178)는 동일하며, 플레이트 쌍을 형성하기 위해, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이 코어 플레이트는 단지 서로의 상부에 놓여질 필요가 있다. 도 22에 도시된 바와 같이 플레이트(176)가 하방으로이동하여 플레이트(178)의 상부에 고정되는 지점에, 물결 형상의 수류 회로(179)가 플레이트 사이에 제공되며(도 26 참조) 플레이트(178)가 상방으로 이동하여 플레이트(176)의 상부에 고정되는 지점에, 물결 형상의 유류 통로가 플레이트 사이에 제공되어 있다. 다시, 플레이트(176, 178)의 여러 요소들은 전술한 실시예와 같은 동일 기능을 수행하기 때문에, 플레이트의 동일 요소 또는 동일부를 지시하기 위해 동일 참조번호가 도 22 및 도 23에 사용한다.
플레이트(176, 178)는 평면도에서 대략 환상형이다. 일정 간격 이격된 보스(72, 74)의 제1 쌍이 플레이트(176, 178)의 중앙 홀(180)의 대향 측면에 인접 위치되고 있다. 중앙 홀(180)은 융기된 외주 플랜지(90)와 공통 평면인 외주 플랜지(182)에 형성되어 있다. 환상 보스(184)는 외주 플랜지(182)를 에워싼다. 보스(184)는 연속 외주 릿지(88)와 공통 평면이다. 도 12 내지 도 19에 도시한 실시예와 같이, 플레이트의 평면 중앙부(70)는 물결 형상의 리브(186)와 홈(188)으로 형성되어 있다. 플레이트의 일 측면의 리브는 플레이트의 대향측면에 상보적 홈을 형성한다. 플레이트가 서로에 대해 적층되거나 병치될 때, 맞물림 리브와 홈(186, 188)은 플레이트 사이에 물결 형상의 흐름 통로를 형성하기 위해 교차한다.
제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스(72, 74)가 중앙 홀(180)의 대향 측면에 위치하기 때문에, 분열 흐름(split flow)이라 한다. 유체 개구(86)로 유입하는 유체는 중앙 홀(180) 둘레의 유체 개구(87)까지 두 방법으로 진행한다. 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78)는 코어 플레이트의 연장 단부의 외주에 인접 위치된다. 유체 개구(84 또는 85) 중 하나를 통한 흐름이 일 개구에서 다른 개구로 중앙홀(180) 둘레의 U자형 방향으로 진행한다.
반경방향으로 배치된 배리어 리브(190)(도 23 참조)는 보스(74)에서 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78) 사이 외향으로 연장하여, 연속 외주 홈(98)의 바로 앞에서 정지한다. 보스(190)는 유체 개구(84, 85) 사이의 단락 흐름을 감소시킨다. 도 22에 도시한 바와 같이 플레이트의 오일측면에서 보스(190)와 상보적 반경방향 홈(192)을 형성하기 때문에, 이 홈(192)은 분포를 보조하거나 유체 개구(86, 87)에서 플레이트의 연장 단부까지 외향으로 유체의 흐름을 촉진하여, 다시 플레이트 사이의 흐름 분포를 향상한다.
도 24, 도 25 및 도 27은 도 22 및 도 23의 코어 플레이트와 아주 유사한 코어 플레이트(194, 196)를 도시하지만, 코어 플레이트(194, 196)에서, 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스(72, 74)가 서로에 대해 인접 위치되고 있다. 이는 유체 개구(86, 87) 중 하나 개구에서 다른 개구까지 중앙 홀(180) 주위에 외주방향 흐름을 제공한다. 본 실시예에 있어서, 배리어 리브(198)는 두 쌍의 일정 간격 이격된 보스(72, 74)와 보스(76, 78) 사이의 중앙 환상 보스(184)에서 연속 릿지(88)까지 연장하고 있다. 이 배리어 리브(198)는 유체 개구(86, 87) 사이의 우회 흐름을 방지한다. 리브(198)는 또한 도 25에 도시한 바와 같이 플레이트의 급수측면 상에 상보적 홈(200)을 갖고 있다.
플레이트의 오일측면 상의 배리어 리브(198) 뿐만 아니라, 두 개의 추가 또는 다른 배리어 리브(202 및 204)가 반경방향 홈(200)의 일 측면 상의 플레이트의 급수측면에 제공되어 있다. 상기 배리어 리브(202, 204)는 보스(72, 74)와 융기된외주 플랜지(90)와 동일 높이이며, 보스(72, 74)의 외주 엣지부(82)에서 보스(76, 78)의 내주 엣지부(80) 사이까지 연장한다. 이들 보스(202, 204)는 또한 도 24 및 도 27에 도시한 바와 같이 플레이트의 오일측면에 상보적 반경방향 홈(206, 208)을 형성하고 있다. 이들 오일측면 홈(206, 208)은 보스(72, 74)의 내주 엣지부(80)에서 보스(76, 78)의 외주 엣지부(82) 사이까지 연장하며, 유체 개구(86, 87)에서 보스(76, 78) 사이의 플레이트의 외주 단부를 향해 유체의 흐름을 촉진한다. 도 24 및 도 25의 실시예에 있어서, 제1 리브(198)는 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스(72, 74)의 내주 엣지부(80) 사이에서 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78)의 외주 엣지부(82) 사이까지 연장하고 있다. 상보적 홈(200)은 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78)의 내주 엣지부(80) 사이에서 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스(72, 74)의 외주 엣지부(82) 사이까지 연장하고 있다.
도 28은 도 24 및 도 25의 코어 플레이트(194, 196)와 유사한 코어 플레이트(206)를 도시하지만, 코어 플레이트(206)는 유체 개구(84, 85) 사이에 일부 의도적 우회 흐름을 제공하기 위해 배리어 리브(202, 204)에 형성되고 보정된 우회 채널(208, 210)을 갖고 있다. 상기 언급한 바와 같이, 이러한 보정된 우회 채널은 플레이트 쌍 내부에 압력 강하를 감소하는 것이 바람직한 곳에 사용될 수 있다. 이러한 우회 채널은 도 1의 실시예와 같이 코어 플레이트 보다 열교환기의 단부 플레이트에 내장될 수 있다. 필요한 경우, 유사한 우회 채널이 또한 도 22 및 도 23의 실시예에 적용될 수 있다.
계속해서 도 29 내지 도 32에는, 자폐식 열교환기의 또 다른 실시예가 개시되어 있다. 본 실시예에서, 복수 개의 길다란 흐름 배향 리브가 플레이트 평면 중앙부에 형성되어 일정 간격 이격된 보스의 쌍의 각 개구 사이의 단락 흐름을 방지한다. 도 29 내지 도 32에 있어서, 동일 참조번호는 전술한 실시예와 기능적으로 동일한 부품과 요소를 나타낸다.
도 29는 도 1의 코어 플레이트(16, 20)와 유사한 코어 플레이트(212)를 도시하며, 도 30은 도 1의 코어 플레이트(18, 22)와 유사한 코어 플레이트(214)를 도시한다. 코어 플레이트(212)에 있어서, 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스(76, 78) 사이의 배리어 리브는 보스의 제2 쌍(76, 78)을 에워싸는 U자형 리브(216)와 유사하지만, 일정 간격 이격된 보스의 제2 쌍(76, 78) 사이를 연장하는 중앙부 또는 중앙분기(218)를 갖고 있다. U자형 리브(216) 부분 각각은 일정 간격 이격된 리브 세그먼트(224, 226, 228, 230, 232)와 말단 분기(220, 222)를 갖고 있다. 그 각각의 리브 세그먼트(224, 226, 228, 230, 232)와 말단 분기(220, 222)는 연속 외주 홈(98) 근방을 따라 연장하고 있다. 중앙부 또는 중앙분기(218)는 일정 간격 이격된 세그먼트(234, 236, 238, 240)로 형성된 이분 연장부를 포함하고 있다. 모든 리브의 세그먼트(224 내지 240)가 플레이트에 비대칭적으로 위치되거나 지그재그로 위치되므로, 각각의 융기된 맞물림 외주 플레이트(90)를 갖는 병치 플레이트에서, 연속 외주 홈(98) 또는 종방향 중앙 홈(108)으로 우회 흐름 또는 단락 흐름을 감소하기 위해 절반 높이의 겹침 리브를 형성하고 있다. 리브 세그먼트(234)와 분기(218) 사이에 공간(241)이 존재한다는 것에 주목할 것이다. 이 공간(241)은 이 위치에 발생할 수 있는 정체(stagnation)를 방지하기 위해 일부 통과하도록 한다. 이전 실시예의 경우와 마찬가지로, U자형 리브(216)는 도 30에 도시한 바와 같이 플레이트의 오일측면에 상보적 홈(242)을 형성하고 있다. 이 홈(242)은 플레이트(212, 214)에 의해 형성된 열교환기의 효율을 개선하기 위해 보스(76, 78) 사이, 둘레 및 후방의 유체 흐름을 촉진한다. 플레이트의 오일측면은 또한 도 30에서 일점쇄선(244, 246)으로 지시된 터뷸라이저를 구비할 수 있다. 이들 터뷸라이저는 도 1의 실시예의 터뷸라이저(60)와 동일하다. 또한 중앙 분기(218)가 이분 연장하도록 각각의 리브 세그먼트(234, 236, 238, 240)를 구성하는 포오크가 분기되어 있다. 이것은 플레이트를 횡단하는 흐름 분포 또는 흐름 속도를 조정하고 플레이트 내부의 균일한 속도 분포를 달성하는 방법이 될 수 있다.
다음에 도 33 내지 도 36을 참조하면, 자폐식 열교환기의 또 다른 실시예를 도시하며 동일 참조번호는 전술한 실시예와 기능적으로 동일한 부품과 요소를 나타낸다. 본 실시예에 있어서, 코어 플레이트(250)는 열교환기의 대향 단부 근방에 위치한 입구와 출구 개구와 직선형 흐름 구성을 갖고 있다. 코어 플레이트(250)는 단부 보스(76, 78) 사이 다소 아래를 연장하는 융기된 평면 중앙부(252)를 갖고 있다. 하방으로 배치된 외주 리브(254)(도 35)가 평면부(252)를 에워싸므로, 두 개의 플레이트(250)가 맞물리는 외주 플랜지(90)와 병치되고, 유체 개구(86, 87) 사이의 플레이트 쌍에 내측 흐름 채널 또는 제1 유체실(256)을 형성하고 있다. 리브(254)는 단부 보스(72, 74)에서 유체 개구(84, 85)와 소통하는 연속 릿지(88) 내측에 외주 홈(258)을 또한 형성한다. 두 개의 플레이트(250)가 맞물리는 연속 릿지(88)와 병치되는 대향 외주 홈(258)에는 제2 유체실을 형성하기 위해 유체개구(84, 85)와 소통하는 채널을 형성하고 있다.
유체 개구(84, 85) 사이를 흐르는 유체는 일반적으로 외주 홈(258)을 통해 우회하지만 제1 유체실(256) 사이 또는 둘레를 흐르지 않는 경향이 있다. 이를 피하기 위해, 배리어 리브(260)가 외주 홈(258)을 차단하기 플레이트(250)에 형성되어 있다. 이는 챔버를 형성하는 평면 중앙부(252) 사이의 내측으로 유체가 흐르도록 한다. 배리어 리브(260)에는 내측 또는 제1 유체실(256)로부터 맞물림 연속 릿지(88)에 의해 형성된 다른 외주 채널(264)까지의 흐름을 촉진하는 상보적 홈(262)이 또한 형성되어 있다.
한 쌍의 보스(72, 74)의 내주 엣지부(80) 사이에 배리어 리브(260)가 위치하여 이들 사이의 단락 흐름을 감소시킨다는 것이 이해될 것이다. 유사하게, 상보적 홈(262)이 한 쌍의 보스(72, 74) 사이에 위치되어 이들 사이, 즉 외주 홈 또는 채널(258)을 통한 흐름을 촉진한다.
외주 홈(258)을 따라 임의의 점에 배리어 리브(260)가 위치될 수 있고, 리브(260)는 플레이트(250)의 종방향으로 소망하는 폭으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 하나 이상의 배리어 리브(260)가 각각의 외주 홈(258)에 위치될 수 있다.
도 33은 터뷸라이저가 제1 유체실(256) 내부에 위치하는 것을 점선(104)으로 도시한다. 또한 도 36에서 스페이스(266)로 지시된 바와 같이 제1 유체실(256) 근방에 형성되는 평면 중앙부(252) 사이에 터뷸라이저가 위치될 수 있다. 스페이스(266)는 실제로 유체 개구(84, 85) 사이를 연장하는 제2 유체실 부분이다.변형예로서, 맞물림 딤플 또는 크로싱 리브와 홈이 이전 실시예에서 기술한 바와 같이 터뷸라이저 대신에 사용될 수 있다.
도 33 내지 도 36에 도시한 실시예에 있어서, 열교환기가 수냉 오일 쿨러로 사용되고 유체 개구(86, 87)와 제1 유체실(256)이 일반적인 쿨러의 오일측면에 위치하며, 유체 개구(84, 85)와 제2 유체실(266)이 열교환기의 급수측면에 위치하고 있다.
상기 설명을 명확히 하기 위해, 오일측면 및 급수측면 이라 함은 각종 코어 플레이트의 각 측면을 설명하는데 사용한다. 본 발명의 열교환기는 오일 또는 물 등과 같은 유체의 사용에 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 열교환기에 적절한 유체가 사용될 수 있다. 또한, 플레이트 쌍 내부의 구성 또는 흐름 방향은 유체 흐름 개구(84 내지 87)를 간단히 입구 또는 입력 개구로 그리고 출구 또는 출력 개구로 선택함으로써 소망하는 임의의 방향으로 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 기술하지만, 각종 변형이 전술의 구조에 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 열교환기는 소망하는 형태로 이루어질 수 있다. 열교환기가 두 종류의 열전달유체를 취급하는 관점에서 기술하지만, 둘 이상의 유체가 전술한 구조와 유사한 원리를 이용하여 기술한 구조 둘레에 포개넣거나 확장함으로써 간단히 수용될 수 있다. 또, 당분야 당업자라면 전술한 별개 실시예의 일부 특징을 혼합하거나 조합할 수 있고 다른 실시예에 이용할 수 있다.
전술의 내용에서 당분야 당업자에게 명백한 바와 같이, 다양한 변형과 변화가 그 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 실무상 가능한다. 따라서, 본발명의 범위는 이후의 청구범위에 한정된 내용에 따라 이루어질 수 있다.

Claims (28)

  1. 제1 및 제2 플레이트 각각이 평면 중앙부, 이 평면 중앙부의 일 측면에서 연장하는 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스, 및 평면 중앙부의 대향 측면에서 연장하는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스를 포함하고, 상기 보스 각각은 내주 엣지부, 및 유체 개구를 형성하는 외주 엣지부를 갖고, 연속 릿지는 적어도 제1 쌍의 보스의 내주 엣지부를 에워싸고 동일 방향으로 평면 중앙부로부터 제2 쌍의 보스의 외주 엣지부와 등간격으로 연장하고,
    각각의 플레이트는 제1 쌍의 보스의 외주 엣지부와 등간격으로 평면 중앙부로부터 동일 방향으로 연장하는 융기된 외주 플랜지를 구비하고,
    하나의 연속 릿지가 맞물리고 플레이트 외주 플랜지가 맞물리도록 제1 및 제2 플레이트는 병치되어, 맞물림 연속 릿지 또는 외주 플랜지 사이에 제1 유체실을 형성하고, 각각의 제1 쌍 및 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 유체 개구가 정렬되고, 그리고
    제3 플레이트는 제3 플레이트와 인접 플레이트의 평면 중앙부 사이에 제2 유체실을 형성하기 위해 제1 및 제2 플레이트 중 하나와 병치되도록 위치되는 플레이트식 열교환기에 있어서,
    각각의 평면 중앙부는 리브와 상보적 홈으로 형성된 배리어를 포함하고, 상기 리브는 이들 사이의 단락 흐름을 감소하기 위해 보스 쌍 중 하나의 보스의 내주 엣지부 사이에 위치되며, 상기 상보적 홈은 또한 이들 사이를 통과하는 흐름을 촉진하기 위한 상기 보스 쌍 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 플레이트 평면 중앙부 사이에 위치된 터뷸라이저를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평면 중앙부는 복수 개의 각진 배열 리브와 홈을 포함하고, 상기 리브와 홈은 각 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 유체 개구 사이의 물결 형상의 흐름 통로를 형성하기 위해 병치된 플레이트를 교차하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 중앙부는 하나의 연속 릿지와 융기된 외주 플랜지와 등간격으로 연장하고 그내에 형성된 복수 개의 일정 간격 이격된 딤플을 포함하고, 이 딤플은 병치된 제1 및 제2 플레이트와 정렬되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 중앙부는 그내에 형성된 복수 개의 길다란 흐름 지향 리브를 포함하고, 상기 리브는 일정 간격 이격된 보스 쌍의 각 개구 사이에 단락 흐름을 방지하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연속 릿지는 제1 및 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 모두를 에워싸는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 리브는 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스 사이에 위치되며, 리브의 높이는 연속 릿지의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 리브는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 사이에 위치되며, 리브의 높이는 외주 플랜지의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트 연속 릿지가 맞물리며, 터뷸라이저는 이에 의해 형성된 제1 유체실에 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트 외주 플랜지가 맞물리며, 터뷸라이저는 이에 의해 형성된 제1 유체실에 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트와 동일하고, 플레이트의 융기된 외주 플랜지가 맞물리고, 양 플레이트의 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 외주 엣지부가 맞물리도록 제1 및 제2 플레이트가 병치되고, 각각의 유체 개구의 내부가 소통되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 플레이트는 상기 제1 및 제2 플레이트와 동일하고, 상기 제3 플레이트 연속 릿지는 병치된 플레이트의 연속 릿지와 맞물리고, 제3 플레이트의 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 외주 엣지부는 병치된 플레이트에서 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 외주 엣지부와 맞물리고, 각각의 유체 개구의 내부가 소통되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플레이트 사이에 위치된 각각의 제1 및 제2 챔버 내부에 터뷸라이저가 위치되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트는 평면도에서 직사각형이며, 제1 및 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스는 플레이트의 대향 단부 근방에 위치되며, 배리어는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 사이를 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배리어는 평면도에서 T자형이며, 이 T자형 헤드는 플레이트의 외주 엣지부 근방에 위치되고 T자형 스템이 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 사이에 내측으로 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트는 평면도에서 직사각형이고, 일정 간격 이격된 보스가 플레이트의 코너에 위치되고, 배리어는 복수 개의 배리어 세그먼트로 형성되며, 상기 세그먼트는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 주위에 이격되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트는 평면도에서 원형이고, 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스는 반경방향으로 대향하고 연속 릿지 근방에 위치되고, 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스는 연관된 입출력 보스의 쌍을 형성하기 위해 각각 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스에 인접 위치되며, 상기 배리어는 연관된 입출력 보스의 각 쌍 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 플레이트 평면 중앙부는 하나의 연속 릿지와 융기된 외주 플랜지와 등간격으로 연장하고 그내에 형성된 복수 개의 일정 간격 이격된 딤플을 포함하고, 이 딤플은 병치된 제1 및 제2 플레이트와 정렬되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트는 평면도에서 일반적으로 환형이고, 제1 쌍의 일정 간격 이격된 보스가 플레이트의 중앙 근방에 위치되고, 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스가 플레이트의 외주 근방에 위치되고, 배리어가 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 사이를 반경방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배리어는 일정 간격 이격된 보스의 양 쌍 사이를 반경방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 배리어는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 각 보스와 소통하고 그내에 보정된 우회 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  22. 제5항에 있어서,
    상기 배리어는 제1 배리어이며, 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 내주 엣지부 사이를 연장하는 리브를 갖는 제2 배리어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 배리어 리브는 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스 사이를 연장하는 중앙부를 포함하며, U자형 부분은 제2 쌍의 일정 간격 이격된 보스의 내주 엣지부를 에워싸는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 U자형 부분은 연속 외주 홈을 따라 연장하는 일정 간격 이격된 리브 세그먼트를 갖는 말단 분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 중앙부는 이분된 연장부를 포함하며, 상기 연장부는 일정 간격 이격된세그먼트로 형성되는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 리브 세그먼트는 플레이트에 비대칭적으로 위치되므로, 융기된 외주 플랜지를 갖는 병치 플레이트가 맞물리고, 상기 세그먼트는 연속 외주 홈으로 우회 흐름을 감소하기 위해 절반 높이 겹침 리브를 형성하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 리브 세그먼트는 플레이트에 비대칭적으로 위치되므로, 융기된 외주 플랜지를 갖는 병치 플레이트가 맞물리고, 상기 세그먼트는 연속 외주 홈으로 우회 흐름을 감소하기 위해 절반 높이 겹침 리브를 형성하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 플레이트의 상하부에 각각 장착되는 상하 단부 플레이트를 더 구비하고, 상기 단부 플레이트는 인접한 플레이트의 각각의 유체 개구와 소통하는 개구를 가지며, 하나의 단부 플레이트는 상기 개구 사이를 연장하는 제어된 우회 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 플레이트식 열교환기.
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