KR20070061448A - Heat exchange plate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트의 개략적 구조도이다. 1 is a schematic structural diagram of a heat exchange plate according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 열교환기용 유닛으로 조립되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트의 사이의 유체의 유동 상태를 설명하는 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a flow state of a fluid between heat exchange plates according to a first embodiment of the present invention assembled into a heat exchanger unit.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트의 유체 안내부 표면에서의 유체의 유동 상태를 설명하는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a flow state of a fluid at the surface of the fluid guide portion of the heat exchange plate according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 도 1에 도시된 "A" 및 "B" 각각의 부분의 확대도이다.4 is an enlarged view of a portion of each of "A" and "B" shown in FIG. 1.
도 5는 도 4의 V-V선을 따른 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along line V-V of FIG. 4.
도 6은 도 4의 VI-VI선을 따른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트들 사이의 한쪽 갭의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of one gap between heat exchange plates according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트들 사이의 다른 쪽 갭의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the other gap between heat exchange plates according to the first embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 플레이트의 개략적 구조도이다.9 is a schematic structural diagram of a heat exchange plate according to a second embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 플레이트의 유체 안내부의 양쪽면에서의 유체의 유동 상태를 설명하는 개략도이다.FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a flow state of fluid in both surfaces of a fluid guide part of a heat exchange plate according to a second embodiment of the present invention. FIG.
도 11은 도 10의 "E" 부분의 확대도이다.FIG. 11 is an enlarged view of a portion “E” of FIG. 10.
도 12는 도 11의 XII-XII 선을 따른 단면도이다.12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11.
도 13은 도 11의 XIII-XIII 선을 따른 단면도이다.FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. 11.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트의 개략적 구조도이다.14 is a schematic structural diagram of a heat exchange plate according to a third embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트의 유체 안내부의 양쪽면에서의 유체의 유동 상태를 설명하는 개략도이다.Fig. 15 is a schematic diagram illustrating a flow state of fluid in both surfaces of a fluid guide part of a heat exchange plate according to a third embodiment of the present invention.
도 16은 도 15의 XVI-XVI 선을 따른 단면도이다. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI of FIG. 15.
도 17은 도 15의 XVII-XVII 선을 따른 단면도이다. 17 is a cross-sectional view along the line XVII-XVII in FIG. 15.
도 18은 도 15의 XVIII-XVIII 선을 따른 단면도이다. FIG. 18 is a cross-sectional view along the line XVIII-XVIII of FIG. 15.
도 19는 도 15의 XIX-XIX 선을 따른 단면도이다. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX in FIG. 15.
* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1, 2, 3: 열교환 플레이트 10, 20, 30: 유체 안내부1, 2, 3:
11, 21, 31, 35: 돌출부 11a, 21a, 31a: 정상부11, 21, 31, 35:
12, 22, 32, 36: 요부 12a, 22a, 32a: 저부12, 22, 32, 36:
13, 23, 33, 34: 천이 곡면 부분13, 23, 33, 34: transition surface portion
14, 15, 24, 25: 갭 16, 26, 37: 주 열전달부14, 15, 24, 25:
38, 39: 갭 50: 개구38, 39: gap 50: opening
61, 71: 유체 공급부 62, 72: 유체 회수부61, 71:
일본국 특개평 3-91695호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-91695
일본국 특개 2003-194490호 공보JP 2003-194490 A
본 발명은, 금속 박판으로 형성되고, 동일한 구조를 가진 다른 열교환기 플레이트와 서로 나란하게 일체로 결합하여 열교환기를 형성하도록 사용되는 열교환 플레이트에 관한 것으로서, 특히, 열교환기의 양쪽 면 각각에 열교환 용 유체가 유연하게 흐르게 하면서, 열교환 유체 사이에서 적절한 열교환이 이루어질 수 있는 열교환기를 위한 일체로 결합된 상태를 제공할 수 있게 하여, 열교환 성능을 충분히 확보하여 열교환 성능을 높일 수 있는 열교환 플레이트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchange plate formed of a thin metal plate and used to integrally combine with another heat exchanger plate having the same structure in parallel with each other to form a heat exchanger, and in particular, a fluid for heat exchange on each side of the heat exchanger. The present invention relates to a heat exchange plate capable of providing an integrally coupled state for a heat exchanger in which proper heat exchange can be made between heat exchange fluids while allowing fluid to flow smoothly, thereby ensuring sufficient heat exchange performance and increasing heat exchange performance.
종래부터, 고온 유체와 저온 유체 사이에서 열의 전달(즉, 열교환)을 행하는 열교환기를 사용할 때, 열전달율을 크게 하여 열교환 성능을 높이고 싶은 경우에는, 플레이트식 열교환기가 많이 이용되었다. 이러한 플레이트식 열교환기는, 각각의 열 전달 플레이트에 의해 분리되는 유로를 형성도록, 복수개의 열 전달 플레이트를 평행하게 소정의 간격으로 중첩시킨 구조를 가진다. 고온 유체와 저온 유는 상기 유로에서 교대로 흘러, 각각의 열 전달 플레이트를 통하여 열 교환한다. 이와 같은 종래의 플레이트식 열교환기의 전형적인 예로서는, 일본국 특개평 3-91695호 공보에 기재되어 있고, 상기 공보에서 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.Conventionally, when using a heat exchanger that transfers heat (i.e., heat exchange) between a high temperature fluid and a low temperature fluid, a plate type heat exchanger has been frequently used when a heat transfer rate is desired to increase heat exchange performance. Such a plate heat exchanger has a structure in which a plurality of heat transfer plates are overlapped at predetermined intervals in parallel to form a flow path separated by each heat transfer plate. Hot fluid and cold oil flow alternately in the flow path and heat exchange through each heat transfer plate. A typical example of such a conventional plate heat exchanger is described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-91695, which is shown in FIGS. 5 and 6 in the above publication.
상기 종래의 플레이트식 열교환기에서, 2개의 인접한 플레이트 사이를 일정 간격으로 유지하는 동시에 유체의 통로부로서 형성하도록, 탄성 소재로 형성되는 개스킷이 2개의 인접한 플레이트 사이에 설치되어 있다. 그러나, 각각의 플레이트 사이를 흐르는 각각의 열교환 유체의 높은 압력은 개스킷 부재를 변형시킬 수 있어, 유체끼리 격리할 수 없게 되거나 플레이트 간격이 바람직하지 않게 변할 수 있다. 그러한 경우에, 열교환을 효과적으로 행할 수 없어 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 면에서, 종래의 열교환기는, 개스킷 부재가 견딜 수 있는 압력 범위 내에서만 열교환 유체를 사용할 수 있다는 문제가 있었다.In the conventional plate heat exchanger, a gasket formed of an elastic material is provided between two adjacent plates so as to maintain the space between two adjacent plates at the same time and form as a passage portion of the fluid. However, the high pressure of each heat exchange fluid flowing between each plate may deform the gasket members, which may render the fluids unable to segregate or the plate spacing undesirably change. In such a case, heat exchange cannot be performed effectively, which may cause a problem. In this respect, the conventional heat exchanger has a problem that the heat exchange fluid can be used only within a pressure range that the gasket member can withstand.
최근에, 개스킷을 이용하지 않고, 소정의 간격으로 배치된 금속 박판 플레이트 용접에 의해 함께 결합하여, 각각의 플레이트의 양쪽에, 열교환 유체용 유로를 형성하도록 플레이트를 단일 유닛으로 조립하는 구조의 열교환기가 제안되어 있다. 일본국 특개 2003-194490호 공보는, 본 발명자에 의해 이루어진 발명의 한 예로서, 금속 박판 플레이트로 형성되는 열전달 플레이트가 서로 이격되도록 서로 병렬로 정렬된 열교환 유닛을 개시하고 있는데, 이들 플레이트는, 한쪽 면을 제외하고, 그 둘레부에서 용접되어 개구를 가진 일체형 본체를 형성하고, 개구는 단부 플레이트에 의해 폐쇄된다.Recently, a heat exchanger having a structure in which a plate is assembled into a single unit so as to form a heat exchange fluid flow path on both sides of each plate by joining together by metal thin plate welding arranged at predetermined intervals without using a gasket is used. It is proposed. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-194490 discloses a heat exchange unit arranged in parallel with each other such that heat transfer plates formed of metal thin plates are spaced apart from each other as an example of the invention made by the present inventors. Except for the face, it is welded at its periphery to form an integral body with openings, the openings being closed by end plates.
종래의 열교환기는 상기 일본국 특개평 3-91695호 공보와 일본국 특개 2003-194490호 공보특허에 나타내는 구조를 가진다. 상기 일본국 특개 2003-194490호 공보에 기재된 구조의 열교환기, 즉, 개스킷을 이용하지 않고, 플레이트 상에 개구를 형성하지 않는 타입의 열교환기에 따르면, 유체용 유입부 및 유출부로서 작용하는 개구를 플레이트의 에지에 설정할 수 있어, 개구를 가진 종래의 플레이트보다 유체용 유입부 및 유출부를 크게 설정할 수 있다. 그 결과, 열교환기로 유입되거나 열교환기로부터 배출되는 열교환 유체의 저항을 현저히 작게 할 수 있다.The conventional heat exchanger has the structure shown in the said Unexamined-Japanese-Patent No. 3-91695 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-194490. According to the heat exchanger having the structure described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-194490, that is, a heat exchanger of a type that does not form an opening on a plate without using a gasket, an opening serving as an inlet and an outlet for a fluid is provided. It can be set at the edge of the plate, so that the inlet and outlet for the fluid can be set larger than the conventional plate having the opening. As a result, the resistance of the heat exchange fluid flowing into or exiting the heat exchanger can be significantly reduced.
이러한 유체용 유입부 및 유출부는, 열교환기에 있어서 인접하는 2개의 플레이트 끼리 결합하기 때문에, 플레이트의 에지 전체 길이에 형성되지 않고 플레이트의 코너와 같은 일부에만 형성된다. 따라서, 유동하는 열교환 유체와 플레이트의 접촉 면적을 증가시키기 위해, 유입부로부터 열교환 유체를 도입한 후에, 열교환 유체의 흐름을 플레이트의 전폭으로 확장시킬 필요가 있다.Since the fluid inlet and outlet are coupled to two adjacent plates in the heat exchanger, they are not formed at the entire length of the edge of the plate, but are formed only at a part such as a corner of the plate. Thus, in order to increase the contact area between the flowing heat exchange fluid and the plate, after introducing the heat exchange fluid from the inlet, it is necessary to expand the flow of the heat exchange fluid to the full width of the plate.
그러나, 플레이트의 열 전달부가 일정한 불규칙 패턴을 가지면, 열전달 성능을 중시하여 형성된 돌출부 및 오목부가, 유입부로부터 도입된 열교환 유체에 대해 저항을 일으킨다. 그 결과, 열교환 유체는 실제로, 유입부 측으로부터 유출부 측으로 직접 흐르는 것처럼, 최소 저항을 가진 가장 짧은 유로로 흐른다. 따라서, 열교환 유체의 흐름을 플레이트의 폭 전체에 걸쳐 확장하는 것이 어려워, 유체가 가장 짧은 유로로부터 멀리 있는 영역에 도달하지 못하고, 구체적으로는, 유체는, 유입부 및 유출부로부터 측방향으로 멀리 있는 에지 측에 도달하지 못하며, 열교환 유체는 플레이트의 열전달면 전체에 용이하게 도달할 수 없다는 문제를 일으킨다. 따라서, 열교환 유체와 열전달면 사이의 열전달을 효과적으로 행할 수 있는 충분한 면적을 확보할 수 없어, 플레이트를 협지한 2개의 열교환 유체 사이의 열전달 효율을 향상시키기 어렵다는 문제가 있다.However, if the heat transfer portion of the plate has a constant irregular pattern, the protrusions and recesses formed with emphasis on heat transfer performance cause resistance to the heat exchange fluid introduced from the inlet portion. As a result, the heat exchange fluid actually flows in the shortest flow path with the least resistance, as it flows directly from the inlet side to the outlet side. Therefore, it is difficult to extend the flow of the heat exchange fluid over the width of the plate so that the fluid does not reach an area far from the shortest flow path, and specifically, the fluid is laterally far from the inlet and the outlet. It does not reach the edge side, causing the problem that the heat exchange fluid cannot easily reach the entire heat transfer surface of the plate. Therefore, there is a problem that it is difficult to secure a sufficient area for effectively conducting heat transfer between the heat exchange fluid and the heat transfer surface, and to improve the heat transfer efficiency between the two heat exchange fluids sandwiching the plate.
본 발명은 상기 과제를 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 플레 이트의 양쪽 표면에 흐르는 열교환 유체를 플레이트의 모든 코너들로 분산되게 하여, 열교환 유체에 대한 열전달 성능을 최대화하기 위해, 플레이트에서의 열교환 유체를 위한 유입부 및 유출부 중 적어도 하나의 근방에 열전달 성능과 유체의 유연한 흐름을 중시하여 불규칙 서브-패턴이 형성되는, 열교환 플레이트를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to disperse the heat exchange fluid flowing on both surfaces of the plate to all corners of the plate, to maximize the heat transfer performance for the heat exchange fluid, SUMMARY OF THE INVENTION An object is to provide a heat exchange plate in which an irregular sub-pattern is formed in the vicinity of at least one of the inlet and the outlet for the heat exchange fluid, with emphasis on the heat transfer performance and the flexible flow of the fluid.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 태양의 열교환 플레이트는, 소정의 불규칙 패턴을 가지는 금속 플레이트로 형성되고, 서로 위에 중첩되어, 상기 열교환 플레이트의 양쪽 면과 접촉되는 열교환 유체들 사이에서 열교환이 이루어지는 열교환기를 형성하도록, 동일한 구조를 가진 하나 이상의 다른 열교환 플레이트와 결합될 열교환 플레이트에 있어서, (i) 상기 소정의 불규칙 패턴의 일부를 형성하기 위한 제1 불규칙 서브-패턴을 가진 중앙부로서 작용하는 주 열전달부, 및 (ii) 상기 제1 불규칙 서브-패턴과는 다르고 상기 소정의 불규칙 패턴의 나머지 부분을 형성하는 제2 서브-패턴을 가지며, 상기 열교환기를 구성하도록 상기 열교환 플레이트와 결합된 다른 플레이트의 에지와 함께 열교환 유체용 유입부 및 유출부 중 적어도 하나를 형성하는 상기 플레이트의 에지 근방의 소정의 영역에 걸쳐 소정의 위치에 배치되어 있는 적어도 하나의 유체 안내부를 포함하고, 상기 유체 안내부의 상기 제2 불규칙 서브-패턴이, 상기 플레이트의 제1면에 소정의 정렬된 상태로 형성된 복수의 돌출부, 및 상기 돌출부의 돌출 방향에 대해 반대 방향으로 오목하게 되며, 2개 이상의 상기 돌출부 사이에서 중간 위치에 각각 위치된 복수개의 오목부를 포함하고, 각각의 상기 돌출부는, 소정의 크기의 실질적으로 평탄부를 가지는 정상부, 및 실질적으로 원추면 또는 곡면을 가지는 외주면을 포함하고, 각각의 상기 돌출부는, 상기 돌출부 중 하나가 소정의 간격으로 위치되는 다른 돌출부에 의해 둘러싸이도록, 직선 또는 곡선으로 정렬되며, 각각의 상기 오목부는, 소정의 크기의 실질적으로 평탄한 평탄면, 및 상기 오목부를 둘러싸는 각각의 돌출부의 외주면에 연속적으로 연결된 곡면을 가진 내주면을 가진 저부를 포함하고, 상기 오목부는 상기 돌출부의 정렬선과 평행하게 직선 또는 곡선으로 정렬되며, 상기 유체 안내부 상에서 상기 돌출부 및 상기 오목부가 정렬되는 복수개의 직선 또는 곡선 중 적어도 일부는, 상기 유입부 및 유출부 중 적어도 하나를 형성하는 상기 플레이트의 상기 에지의 소정의 위치에 위치된 일 단부, 및 상기 일 단부와 일치하지 않으며 상기 유체 안내부와 상기 주 열전달부 사이의 경계상에 위치된 타단부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 열교환 플레이트이다. In order to achieve the above object, the heat exchange plate of the first aspect of the present invention is formed of a metal plate having a predetermined irregular pattern, and is superimposed on each other, and heat exchanges between heat exchange fluids in contact with both sides of the heat exchange plate. A heat exchanger plate to be combined with one or more other heat exchanger plates having the same structure, so as to form a heat exchanger made up thereof, the method comprising: (i) acting as a central part having a first irregular sub-pattern for forming a portion of the predetermined irregular pattern; Another plate having a primary heat transfer portion and (ii) a second sub-pattern different from the first irregular sub-pattern and forming the remainder of the predetermined irregular pattern, the combined heat exchange plate to constitute the heat exchanger At least one of the inlet and outlet for the heat exchange fluid together with the edge of the Includes at least one fluid guide portion disposed at a predetermined position over a predetermined area near the edge of the plate, and wherein the second irregular sub-pattern of the fluid guide portion is formed on a first surface of the plate. A plurality of protrusions formed in an aligned state and concave in a direction opposite to the direction of protrusion of the protrusions, the plurality of protrusions respectively positioned at an intermediate position between two or more of the protrusions, and each of the protrusions includes: A top portion having a substantially flat portion of a predetermined size, and an outer circumferential surface having a substantially conical surface or a curved surface, each of the protrusions being straight or so that one of the protrusions is surrounded by other protrusions located at predetermined intervals. Arranged in a curve, each of the recesses being a substantially flat flat surface of a predetermined size, and A bottom portion having an inner circumferential surface having a curved surface continuously connected to an outer circumferential surface of each protrusion surrounding the recess, wherein the recess is aligned in a straight line or curve parallel to the alignment line of the protrusion, the protrusion and At least some of the plurality of straight lines or curves in which the recesses are aligned do not coincide with one end positioned at a predetermined position of the edge of the plate forming at least one of the inlet and outlet, and the one end And the other end positioned on the boundary between the fluid guide portion and the main heat transfer portion.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 열교환용 유체의 유입부 및 유출부 중 적어도 하나를 형성하는 플레이트의 에지 근방의 소정의 영역에 걸쳐 소정의 위치에, 돌출부 및 오목부가 유입부 및/또는 유출부와 주 열전달부 사이에서 직선 또는 곡선으로 정렬되는 유체 안내부가 형성된다. 플레이트의 오목부의 배면 측에 형성되는 돌출부 또는 돌출부분의 정상부가 다른 인접 플레이트의 오목부의 배면 측에 형성되는 돌출부 또는 돌출부분의 정상부와 접촉되도록, 상기 구조를 가진 복수개의 플레이트가 서로 중첩되고, 함께 결합되어 열교환기용 조립 유닛을 형성할 때, 인접하는 2개의 플레이트 사이의 유체 안내부에, 유입부 및/또는 유출부로부터 주 열전 달부로 직선 또는 곡선으로 직접 연장되는 유로, 및 직선형 유로의 단순한 결합에 의해 형성되며, 유입부 및/또는 유출부와 주 열전달부 사이에 열교환 유체의 흐름 방향을 전환하는데 최소한의 제한을 가진 유로가 형성된다. 열교환 유체가 플레이트의 유체 안내부에서의 유로를 흐르는 경우, 유체는 유체 안내부를 유연하게 통과하여, 주 열전달부에 균일하게 도입되거나 유출부로부터 신속하게 배출된다. 특히, 유체는 유체 안내부로부터 경계로 균일하게 흘러 주 열전달부로 도입될 수 있어, 그 결과, 유체는 주 열전달부의 모든 코너로 분산되어 플레이트의 면적 거의 전부를 유효한 열전달 부분으로서 작용하게 할 수 있다. 따라서, 플레이트와 열교환 유체 사이의 열전달을 확실하게 하여 열전달량을 증가시켜, 열교환 유체 사이에서 효율적으로 열교환이 행해져, 열교환기의 고성능화가 도모된다.According to the first aspect of the present invention, the protrusion and the recess are inlet and / or outlet at a predetermined position over a predetermined area near the edge of the plate forming at least one of the inlet and outlet of the heat exchange fluid. Fluid guides are formed that are aligned in a straight or curved line between the and the main heat transfer portion. The plurality of plates having the structure overlap with each other so that the top portion of the protrusion or protrusion formed on the back side of the recess of the plate is in contact with the top of the protrusion or protrusion formed on the back side of the recess of the other adjacent plate. When combined to form an assembly unit for a heat exchanger, a simple coupling of a flow path directly extending in a straight or curved line from the inlet and / or outlet to the main heat transfer section, in the fluid guide between two adjacent plates And a flow path is formed between the inlet and / or outlet and the main heat transfer section with a minimum limit to divert the flow direction of the heat exchange fluid. When the heat exchange fluid flows through the flow path in the fluid guide part of the plate, the fluid flows flexibly through the fluid guide part and is uniformly introduced into the main heat transfer part or quickly discharged from the outlet part. In particular, the fluid can flow uniformly from the fluid guide to the boundary and be introduced into the main heat transfer portion, as a result of which the fluid can be distributed to all corners of the main heat transfer portion to make almost all of the area of the plate act as an effective heat transfer portion. Therefore, the heat transfer between the plate and the heat exchange fluid is ensured, the heat transfer amount is increased, and heat exchange is efficiently performed between the heat exchange fluids, thereby achieving high performance of the heat exchanger.
본 발명의 열교환 플레이트의 제2 태양에서, 상기 플레이트는 정사각형 또는 직사각형 모양을 가지며, 열교환 유체용 유입부 및 상기 유출부 중 적어도 하나는, 상기 플레이트의 에지들 중 적어도 하나의 에지의 일부 또는 전체 길이에 형성되어 있고, 상기 유체 안내부의 상기 돌출부 및 상기 오목부는, 상기 플레이트의 에지에 대해 평행 또는 직각인 방향으로 직선적으로 정렬되어 있는 구조가 채택될 수 있다.In a second aspect of the heat exchanger plate of the invention, the plate has a square or rectangular shape and at least one of the inlet and the outlet for the heat exchange fluid is at least part of the edge of at least one of the edges of the plate. The protrusion and the concave portion of the fluid guide portion are formed in a linear alignment in a direction parallel or perpendicular to the edge of the plate may be adopted.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 유체 안내부의 돌출부 및 오목부의 정렬 방향이 정사각형 또는 직사각형 플레이트의 변에 대해 평행 또는 직각이다. 복수개의 플레이트가 중첩되어 함께 결합될 때, 인접하는 2개의 플레이트들 사이에, 돌출부와 오목부가 정렬되고 직각으로 교차되는 종방향 및 횡방향으로 직선적으로 연장되 는 유로가 형성된다. 열교환 유체용 유입부 및 유출부가 플레이트의 측부 에지에 위치되고, 유체가 유체 안내부와 주 열전달부의 정렬 방향에 대해 직각인 방향으로 유체 안내부로 유입 및 유출하는 경우에, 유입 측에서 플레이트들 사이의 갭으로 도입된 열교환 유체가 유체 안내부의 각각의 유로를 직접 통과하고, 다음에는 직각으로 회전하여 주 열전달부에 도달할 수 있다. 따라서, 유로의 구성이 유체의 유입 및 유출 방향에 따라 변화하도록, 열교환 유체가 유체 안내부로부터, 유입부로부터 멀리 떨어진 영역을 포함하여 주 열전달부의 모든 코너로 균일하게 흐르게 할 수 있다. 따라서, 열교환 유체는 플레이트의 모든 코너에 분산될 수 있어, 플레이트와 유체 사이의 열전달을 촉진시켜, 열교환 성능을 높일 수 있다.According to the second aspect of the present invention, the direction of alignment of the protrusions and recesses of the fluid guide is parallel or perpendicular to the sides of the square or rectangular plate. When a plurality of plates are overlapped and joined together, a flow path is formed between the two adjacent plates, the protrusions and the recesses linearly extending in the longitudinal and transverse directions, which are aligned and crossed at right angles. Between the plates at the inlet side when the inlet and outlet for the heat exchange fluid are located at the side edges of the plate and the fluid enters and exits the fluid guide in a direction perpendicular to the alignment direction of the fluid guide and the main heat transfer portion. The heat exchange fluid introduced into the gap can pass directly through each flow path of the fluid guide and then rotate at right angles to reach the main heat transfer. Therefore, the heat exchange fluid can be uniformly flowed from the fluid guide part to all corners of the main heat transfer part, including the area far from the inlet part, so that the configuration of the flow path changes with the inflow and outflow directions of the fluid. Thus, the heat exchange fluid can be dispersed at all corners of the plate, thereby promoting heat transfer between the plate and the fluid, thereby improving heat exchange performance.
본 발명의 열교환 플레이트의 제3 태양에서, 상기 돌출부는, 플레이트의 에지에 대해 평행 또는 직각이며 서로 직교하는 2개의 방향으로 매트릭스 배열에 기초하여 소정의 동일한 간격으로 정렬되고, 상기 오목부 각각은, 4개의 상기 돌출부에 의해 형성되는 최소 정방형 영역의 중앙에 배치되어 상기 돌출부의 매트릭스 배열과 유사한 매트릭스 배열을 형성하며, 상기 돌출부 및 상기 오목부는, 상기 돌출부 및 상기 오목부가 매트릭스 배열을 위해 소정의 간격으로 정렬된 정렬 방향으로 상기 플레이트의 단면에 실질적으로 정현파형을 형성하고, 상기 플레이트의 제1면 상에서 인접하는 상기 돌출부들 사이의 중간부, 및 상기 플레이트의 제2면 상에서 인접하는 상기 오목부들 사이의 중간부는, 상기 돌출부의 돌출 방향으로 상기 오목부의 저부와 상기 돌출부의 정상부 사이의 중간 높이에 위치되어 있는 구조를 채택할 수 있다.In a third aspect of the heat exchanger plate of the invention, the protrusions are arranged at predetermined equal intervals based on the matrix arrangement in two directions parallel or perpendicular to the edges of the plate and orthogonal to each other, each of the recesses being: Disposed in the center of the minimum square region formed by the four protrusions to form a matrix arrangement similar to the matrix arrangement of the protrusions, wherein the protrusions and the recesses are provided at predetermined intervals for the matrix arrangement. Forming a substantially sinusoidal waveform in the cross-section of the plate in an aligned alignment direction, between an intermediate portion between the protrusions adjacent on the first side of the plate, and between the recesses adjacent on the second side of the plate. The middle part is the bottom part of the said recessed part, and the said protrusion part in the protrusion direction of the said projection part. A structure that is located at the middle height between the top output portion may be adopted.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 돌출부와 오목부는 동일한 간격으로 매트릭스 배열에 기초하여 형성되고, 인접한 2개의 돌출부들 사이의 중간부 및 인접한 2개의 오목부들 사이의 중간부는 곡면 형상을 가져, 유체 안내부는 돌출부와 오목부의 정렬 방향으로 일정하게 주기적인 변화가 있는 곡면 형상을 형성한다. 따라서, 열교환기의 조립 유닛의 플레이트들 사이에서의 압력 손실을 제어하고, 열교환 유체의 유연한 흐름 및 유연한 열전달을 달성하여, 열교환 성능을 향상시킨다. 또한, 소정의 방향에 있어서 유연한 곡면 형상은 플레이트에 가해진 힘을 분산시킬 수 있으며, 유체의 높은 압력에 대응할 수 있도록 강도를 강화하고, 플레이트의 성형성을 향상시킨다. 또한, 열교환 유체의 하나로서 해수가 플레이트 사이의 갭에 도입되는 경우에도, 곡면에 생물계 오염이 쉽게 부착되지 않아, 장기간에 걸쳐 성능의 저하가 방지된다.According to the third aspect of the present invention, the protrusions and the recesses are formed based on the matrix arrangement at equal intervals, the middle portion between two adjacent protrusions and the middle portion between two adjacent recesses have a curved shape, thereby guiding fluid The portion forms a curved shape with a constant periodic change in the alignment direction of the protrusion and the recess. Thus, the pressure loss between the plates of the assembly unit of the heat exchanger is controlled, and a smooth flow of heat exchange fluid and a flexible heat transfer are achieved, thereby improving heat exchange performance. In addition, a curved shape that is flexible in a predetermined direction can disperse the force applied to the plate, strengthen the strength to cope with the high pressure of the fluid, and improve the formability of the plate. In addition, even when seawater is introduced into the gap between the plates as one of the heat exchange fluids, biological contamination does not easily adhere to the curved surface, and thus the performance deterioration is prevented over a long period of time.
본 발명의 열교환 플레이트의 제4 태양에서, 열교환 유체용 유입부 및 상기 유출부 중 적어도 하나는, 적어도 한쪽의 열교환 유체에 대해 플레이트 상에 형성된 개구의 형태로 형성되고, 상기 유체 안내부에서의 상기 돌출부 및 상기 오목부는, 상기 개구의 외부 에지로부터 상기 유체 안내부와 상기 주 열전달부 사이의 경계로 향하는 곡선 배열에 기초하여 정렬되고, 다음에는, 상기 개구의 외부 에지에 대해 직각인 방향으로부터 상기 유체 안내부와 상기 주 열전달부 사이의 경계선에 대해 직각인 방향으로 점차적으로 만곡되는 구조를 채택할 수 있다.In a fourth aspect of the heat exchange plate of the present invention, at least one of the inlet for the heat exchange fluid and the outlet is formed in the form of an opening formed on the plate with respect to at least one heat exchange fluid, wherein the The protrusions and the recesses are aligned based on a curvilinear arrangement from the outer edge of the opening to the boundary between the fluid guide and the main heat transfer portion, and then the fluid from a direction perpendicular to the outer edge of the opening. It is possible to adopt a structure that is gradually curved in a direction perpendicular to the boundary line between the guide portion and the main heat transfer portion.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 열교환 유체용 유입부 및 유출부로서 형성된 개구를 가지는 플레이트의 형상에 따라, 유체 안내부의 돌출부 및 오목부는 개구를 주 열전달부에 연결하는 선을 가진 곡선 배열에 기초하여 정렬된다. 복수개의 플레이트가 서로 중첩되고 결합되어 열교환기용 조립 유닛을 형성할 때, 플레이트들 사이에, 돌출부와 오목부의 배열에 따라 연속적으로 곡선형으로 연장되어 서로 연통하는 유로가 얻어진다. 유체가 개구를 통해서 유체 안내부에 대해 유입 및 유출하는 경우에, 유입 측의 개구를 통해 플레이트들 사이의 갭에 도입된 열교환 유체는 유체 안내부의 곡선형 유로를 직접 통과하여 주 열전달부에 도달할 수 있다. 따라서, 유로의 구성이 유체의 유입 및 유출 방향에 따라 변하도록, 열교환 유체가 유체 안내부로부터 , 주 열전달부의 유입부로부터 멀리 떨어진 부분을 포함하여 주 열전달부의 모든 코너로 균일하게 흐를 수 있게 한다. 따라서, 열교환 유체가 플레이트의 모든 코너로 분산될 수 있어, 플레이트와 유체 사이의 열전달을 촉진시키고, 열교환 성능을 높일 수 있다.According to the fourth aspect of the invention, according to the shape of the plate having openings formed as inlets and outlets for the heat exchange fluid, the protrusions and recesses of the fluid guide are based on a curved arrangement having a line connecting the openings to the main heat transfer section. Are aligned. When a plurality of plates overlap each other and are combined to form an assembly unit for a heat exchanger, a flow path between the plates is continuously extended in a curved shape according to the arrangement of the protrusions and the recesses to communicate with each other. When the fluid enters and exits the fluid guide through the opening, the heat exchange fluid introduced into the gap between the plates through the opening on the inlet side passes directly through the curved flow path of the fluid guide to reach the main heat transfer portion. Can be. Thus, the heat exchange fluid can flow uniformly from the fluid guide to all corners of the main heat transfer portion, including the portion away from the inlet portion of the main heat transfer portion, so that the configuration of the flow path varies with the inflow and outflow direction of the fluid. Thus, the heat exchange fluid can be distributed to all corners of the plate, thereby facilitating heat transfer between the plate and the fluid, and improving heat exchange performance.
본 발명의 열교환 플레이트의 제5 태양에서, 상기 플레이트는 정사각형 또는 직사각형 모양을 가지며, 열교환 유체용 상기 유입부 및 상기 유출부 중 적어도 하나는, 하나의 열교환 유체에 대해서는 상기 플레이트 상에 형성된 개구의 형태로 형성되고,다른 열교환 유체에 대해서는 상기 플레이트의 에지 중 적어도 하나의 에지의 일부 또는 전체 길이에 걸쳐 형성되며, 상기 유체 안내부의 상기 돌출부 중 적어도 일부는, 상기 곡선형 배열에 기초하여, 상기 플레이트의 상기 에지의 소정 위치를 상기 유체 안내부와 상기 주 열전달부 사이의 경계선에 연결하는 선의 근방에 배치되어, 직선적으로 정렬되고, 상기 돌출부의 선형 배열에는 오목부가 배치되지 않는 구조를 채택할 수 있다.In a fifth aspect of the heat exchanger plate of the invention, the plate has a square or rectangular shape and at least one of the inlet and the outlet for the heat exchange fluid is in the form of an opening formed on the plate for one heat exchange fluid. And for other heat exchange fluids, a portion over the entire length or a portion of the edge of at least one of the edges of the plate, wherein at least a portion of the protrusion of the fluid guide is based on the curved arrangement of the plate The edge may be arranged near the line connecting the predetermined position of the edge to the boundary line between the fluid guide portion and the main heat transfer portion so as to be linearly aligned, and the concave portion may not be disposed in the linear arrangement of the protrusions.
본 발명의 제5 태양에 따르면, 열교환 유체용 유입부 및/또는 유출부는, 개구 외에도, 플레이트의 에지의 소정의 영역에 형성되고, 곡선형 배열에 기초하여 형성되는 돌출부 중 적어도 일부는, 유입부 및/또는 유출부를 주 열전달부에 연결하는 직선 근방에 직선형 배열을 형성한다. 그 결과, 플레이트의 제2면에 형성되는 대응하는 오목부는 직선적으로 정렬되어, 플레이트의 제2면에 유체용 유로의 주요 부분을 형성한다. 따라서, 개구를 통과하고 플레이트의 제1면에서 흐르는 유체가 개구와 주 열전달부 사이에서 적절히 흐르게 하고, 플레이트의 제2면을 따라 흐르지만 개구를 통과하지 않은 다른 유체가 플레이트의 에지에서의 유입부 및/또는 유출부와 주 열전달부 사이에서 유연하게 흐르게 하여, 제1 및 제2면을 가진 플레이트를 통하여 열교환 유체들 사이에서 열전달을 수행하여, 유체 사이의 열교환 성능을 향상시킨다.According to a fifth aspect of the present invention, the inlet and / or outlet for the heat exchange fluid, in addition to the opening, is formed in a predetermined region of the edge of the plate and at least some of the protrusions formed on the basis of the curved arrangement are inlet. And / or a straight array is formed near the straight line connecting the outlet to the main heat transfer portion. As a result, the corresponding recesses formed in the second face of the plate are linearly aligned to form the main part of the fluid flow path on the second face of the plate. Thus, the fluid passing through the opening and flowing on the first side of the plate is properly flowed between the opening and the main heat transfer portion, and other fluid flowing along the second side of the plate but not passing through the opening inlet at the edge of the plate. And / or flows flexibly between the outlet and the main heat transfer, thereby performing heat transfer between the heat exchange fluids through the plates with the first and second surfaces, thereby improving heat exchange performance between the fluids.
본 발명의 열교환 플레이트의 제6 태양에서, 상기 플레이트의 상기 제1면으로부터 돌출하는 상기 유체 안내부의 제2 불규칙 서브-패턴의 상기 돌출부 각각은, 상기 플레이트의 상기 제1면에 형성된 상기 오목부에 대응하도록 상기 플레이트의 상기 제2면으로부터 돌출하는 대응 돌출부와 동일한 형상을 갖고, 상기 플레이트의 상기 제1면으로부터 오목하게 되는 상기 유체 안내부의 제2 불규칙 서브-패턴의 상기 오목부 각각은, 상기 플레이트의 상기 제1면에 형성된 상기 돌출부에 대응하도록 상기 플레이트의 상기 제2면으로부터 오목하게 되는 대응 오목부와 동일한 형상을 가져서, 상기 플레이트의 양쪽 면에 동일한 불규칙 서브-패턴을 형성하는 구조를 채택할 수 있다.In a sixth aspect of the heat exchange plate of the present invention, each of the protrusions of the second irregular sub-pattern of the fluid guide portion projecting from the first surface of the plate is provided in the recess formed in the first surface of the plate. Each of the recesses of the second irregular sub-pattern of the fluid guide portion having the same shape as the corresponding protrusion projecting from the second surface of the plate to be correspondingly concave from the first surface of the plate, Adopt a structure that has the same shape as the corresponding recessed portion that is recessed from the second side of the plate so as to correspond to the protrusion formed on the first side of the plate, thereby forming the same irregular sub-pattern on both sides of the plate; Can be.
본 발명의 제6 태양에 따르면, 유체 안내부는 플레이트의 제1면에 불규칙 서브-패턴을 형성하고, 플레이트의 제2면에 역전된 불규칙 서브-패턴을 형성하여, 플레이트의 제1면 상의 돌출부는 플레이트의 제2면 상의 오목부에 대응한다. 그 결과, 복수개의 플레이트가 서로 중첩되고 함께 결합되어 열교환기용 조립 유닛을 형성할 때, 돌출부와 오목부에 의해 형성되는 영역을 포함하며 인접하는 2개의 플레이트들 사이의 인접하는 갭들은, 플레이트의 제1 및 제2면 상의 돌출부-오목부 관계에 따라 유사한 구성을 가진다. 따라서, 플레이트 사이의 갭을 통과하는 열교환 유체에 대해 플레이트 양쪽 면 상에서 동일한 열전달 환경을 부여할 수 있다. 따라서, 유체의 흐름 상태 또는 특성에 의해 영향을 받지 않으면서, 플레이트를 통하여 유체 사이의 적절한 열전달이 진행될 수 있어, 열교환 유체 사이에서 효율적으로 열교환이 행해진다.According to a sixth aspect of the invention, the fluid guide forms an irregular sub-pattern on the first side of the plate and an inverted irregular sub-pattern on the second side of the plate such that the protrusion on the first side of the plate Corresponds to the recess on the second surface of the plate. As a result, when a plurality of plates overlap each other and are joined together to form an assembly unit for a heat exchanger, adjacent gaps between two adjacent plates, including the area formed by the protrusions and the recesses, are formed. It has a similar configuration depending on the protrusion-concave relationship on the first and second sides. Thus, the same heat transfer environment can be imparted on both sides of the plate to the heat exchange fluid passing through the gap between the plates. Thus, proper heat transfer between the fluids can proceed through the plate without being affected by the flow conditions or properties of the fluids, so that heat exchange is efficiently performed between the heat exchange fluids.
(본 발명의 제1 실시예)(First embodiment of the present invention)
이제, 본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 8에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트의 개략적 구조도이고, 도 2는 열교환기용 유닛으로 조립되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트의 사이의 유체의 유동 상태를 설명하는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트의 유체 안내부 표면에서의 유체의 유동 상태를 설명하는 개략도이고, 도 4는 도 1에 도시된 "A" 및 "B" 각각의 부분의 확대도이며, 도 5는 도 4의 V-V선을 따른 단면도이고, 도 6은 도 4의 VI-VI선을 따른 단면도이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트들 사이의 한쪽 갭의 단면도이고, 도 8은 본 발 명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트들 사이의 다른 쪽 갭의 단면도이다.Now, a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 is a schematic structural diagram of a heat exchanger plate according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating a flow state of fluid between heat exchanger plates according to a first embodiment of the present invention assembled to a heat exchanger unit. 3 is a schematic diagram illustrating a flow state of a fluid at a surface of a fluid guide portion of a heat exchange plate according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view illustrating each of "A" and "B" shown in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4, and FIG. 7 is a heat exchange plate between the heat exchange plates according to the first embodiment of the present invention. Is a cross-sectional view of one gap, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the other gap between heat exchange plates according to the first embodiment of the present invention.
상기 각각의 도면에 있어서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트(1)는, 직사각형의 금속 플레이트로 형성된다. 열교환 유체용 유입부 및 유출부로서 작용하는 플레이트의 소정의 에지 근방의 각각의 위치에서, 열교환 플레이트에, 복수개의 돌출부(11)와 복수개의 오목부(12)를 포함하는 불규칙 서브-패턴(즉, 제2 불규칙 서브-패턴)을 가진 유체 안내부(10)가 설치된다. 소정의 볼록 형상을 가진 돌출부(11)는 매트릭스 배열에 기초하여 불규칙한 간격으로 정렬되도록 플레이트의 상면에 형성된다. 각각의 오목부(12)는 돌출부(11)의 돌출 방향에 대해서 반대 방향으로 오목하도록 인접 돌출부(11) 사이의 중간 부분에 형성된다.In each of the above drawings, the heat exchange plate 1 according to the first embodiment of the present invention is formed of a rectangular metal plate. At each position near a predetermined edge of the plate serving as the inlet and outlet for the heat exchange fluid, an irregular sub-pattern comprising a plurality of
상기 유체 안내부(10)는, 열교환기용 유닛으로 조립된 상태의 길이 방향에서 열교환 유체용 유입부 및 유출부에 걸쳐 연장되고, 횡 방향에서는 플레이트의 에지 길이 전체에 걸쳐 연장되도록, 직사각형 플레이트의 양쪽 짧은 에지의 인접 영역에 배치된다. 유체 안내부(10)는, 플레이트의 에지에 대해 평행 또는 직각인 방향으로 소정 간격으로 정렬되는 돌출부(11) 및 오목부(12)를 포함한다.The
각각의 돌출부(11)는, 원형 평탄부로서 형성되는 정상부(11a), 및 정상부(11a)로부터 연결되어 연장되고 하면을 향해 넓어지도록 회전 대칭 곡면 형상을 가지는 외주면을 포함한다. 돌출부(11)는, 플레이트의 표면상에, 플레이트의 에지에 대해 평행 또는 직각인 2개의 방향으로 소정의 간격으로 매트릭스 배열로 정렬된다.Each
각각의 오목부(12)는, 원형 평탄부로서 형성되는 저부(12a), 및 돌출부(11) 의 외주면으로부터 연결하여 연장되도록 회전 대칭형 곡면으로 이루어지는 내주면을 포함한다. 오목부(12)는, 플레이트의 표면에서, 돌출부(11)의 돌출 방향에 대해 반대 방향으로 오목하게 형성된다. 오목부(12)는 상기 돌출부(11)와 동일한 매트릭스 배열로 정렬되어, 4개의 돌출부(11)에 의해 형성되는 최소 정방형 영역의 중심에 배치된다.Each
돌출부(11)와 오목부(12)는, 이들 돌출부(11)의 외주면과 오목부(12)의 내주면의 단면 형상이 돌출부(11)와 오목부(12)의 정렬 방향에서 대략 정현파형을 가지도록, 소정의 간격으로 정렬된다. 천이 곡면부(13)는, 돌출부(11)와 오목부(12)의 곡면을 유연하게 연결하도록, 인접하는 2개의 돌출부(11)들 사이의 중간 위치, 및 인접하는 2개의 오목부(12)들 사이의 중간 위치에 형성된다. 천이 곡면부(13)는 돌출부(11)에 대해서는 오목하고, 오목부(12)에 대해서는 볼록하게 형성된다. 천이 곡면부(13)는 오목부(12)의 저부(12a)와 돌출부(11) 정상부(11a) 사이의 중간 높이 위치로 되어 있다.The
돌출부(11)의 외주면과 오목부(12)의 내주면은 서로 직접 유연하게 연결되며, 가장 가까운 인접 돌출부(11)와 가장 가까운 오목부(12)는, 가장 가까운 인접 돌출부(11)와 가장 가까운 오목부(12)에 의해 형성되는 사각형의 4개의 코너에 위치되는 천이 곡면부(13)를 통해 연속으로 배치된다. 그 결과, 플레이트에는, 전체 표면이 유연하게 연속되는 곡면를 가지는 플레이트의 제2 불규칙 서브-패턴이 형성된다. 따라서, 플레이트에 가해지는 힘을 분산시킬 수 있어, 강도를 향상시켜 유체의 높은 압력에 대응하고, 플레이트의 성형성을 향상시킨다.The outer circumferential surface of the
상기 유체 안내부(10)에 있어서, 오목부(12)는 플레이트의 한쪽 면(즉, 아래쪽 면)에 돌출부(11)와 동일한 형상을 형성하고, 돌출부(11)는 플레이트의 다른 쪽 면에 오목부(12)와 동일한 형상을 형성하여, 동일한 불규칙 제2 서브-패턴을 플레이트의 양쪽 면에 형성한다.In the
상기 열교환 플레이트(1)는, 같은 면 끼리 마주보고, 유체 안내부(10)의 앞의 플레이트의 돌출부(11)의 정상부(11a)가 뒤의 플레이트의 돌출부(11)의 대응하는 정상부(11a)와 접촉하며, 주 열전달부(16)에 있어서 제1 불규칙 서브-패턴을 형성하는 앞의 플레이트의 돌출부(도시 생략)의 정상부는 뒤의 플레이트의 돌출부의 대응하는 정상부와 접촉되도록, 동일한 구조를 가진 다른 열교환 플레이트 상에 배치되어, 결합 유닛을 형성하고, 그렇게 형성된 결합 유닛은 동일한 방식으로 다른 결합 유닛에 결합되어, 갭, 즉 유로를 가지는 열교환기를 형성한다. 열교환 유체는 이 유로들에서 흘러, 플레이트 상면과 접촉하는 하나의 유체와 하면과 접촉하는 다른 유체 사이에서 열교환을 행한다. 이러한 방식으로 플레이트가 서로 일체로 결합되어, 돌출부들은 서로 접촉하므로, 강도가 강화된다. 그 결과, 플레이트 사이에 높은 압력이 가해져도, 열교환기는 쉽게 변형되지 않는다. 플레이트 사이의 거리의 변화가 방지되어, 열교환 유체 사이의 압력차가 큰 상태에도 대응할 수 있다.The heat exchange plate 1 faces the same side, and the top 11a of the
플레이트의 돌출부(11)의 정상부(11a)가 다른 플레이트의 돌출부(11)의 정상부(11a)와 접촉하는 상기와 같이 결합된 플레이트(1)의 2개의 인접한 플레이트 사이에 형성된 갭(14)에 있어서의 유체 안내부(10)에서, 접촉하는 정상부(11a)를 제 외한 이들 플레이트(1)의 돌출부(11)의 대응하는 외주면들은 소정의 거리를 사이에 두고 서로 대면하며, 이들 플레이트(1)의 대응하는 천이 곡면부(13)들은 소정의 거리를 사이에 두고 서로 대면하고, 천이 곡면부(13)보자 낮은 대응하는 오목부(12)들은 소정의 거리를 사이에 두고 서로 대면한다. 이들 돌출부(11)의 대응하는 외주면 사이에 형성된 갭은 대응 오목부(12) 사이에 형성되는 갭과 연통하여, 직선형의 유로를 이룬다. 이들 유로는, 돌출부(11)와 오목부(12)가 정렬되는 횡방향 및 길이 방향을 향해 직선적으로 연장되어, 단면적으로 주기적으로 변화시키면서, 서로 교차하여 연통된다(도 7 및 도 8 참조).In the
한편, 플레이트에 대해 반대 쪽에 형성된 갭(15)에 있어서, 플레이트의 동일한 불규칙 패턴이 동일한 구조를 형성하며, 그 결과, 통로는 반복적으로 팽창 및 축소되면서 직선적으로 연장되고, 그러한 유로는 다른 유로와 교차되어 연통됨으로써, 상술한 바와 동일한 방식으로 꼰(braided) 유로 구조를 형성한다(도 7 및 도 8 참조). 상술한 방식으로 결합된 플레이트로 구성된 열교환기가, 각각의 플레이트의 양쪽 변 중 하나가 수평 또는 수직 방향으로 놓인 상태에서, 이용될 때, 주 유로, 즉, 대응하는 오목부(12)와 천이 곡면부(13)를 교대로 하여 형성되는 갭은 수평 또는 수직으로 유지된다. 플레이트의 하면에, 플레이트의 상면의 돌출부가 동일한 불규칙 패턴에 기초하여 플레이트의 하면의 오목부에 대응하도록, 상면과는 반대되는 불규칙 패턴이 형성된다. 이들 플레이트는 서로 동일한 면에 중첩되어, 그 결과, 돌출부와 오목부의 위치는 그들 사이의 거리의 반간격 만큼 어긋나 있다. 이 점을 제외하고는, 플레이트 사이의 각각의 갭에 대해 동일한 조건이 유지된다.On the other hand, in the
이제, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 플레이트(1)로 구성되는 열교환기의 동작에 대하여 설명한다. 서로 병렬로 중첩되는 열교환 플레이트(1)들이 조립되는 유닛에는, 플레이트의 각각의 상면 및 하면의 코너에, 갭(14)과 연통하는 개구 및 갭(15)과 연통하는 다른 개구가 형성된다고 가정한다. 각각의 열교환 유체는 유입부로서 작용하는 개구로부터 유닛 내로 도입되고, 유출부로서 작용하는 다른 개구로부터 배출되어, 열교환 유체는, 역류식 시스템에 기초하여, 주 열전달부(16)의 위치에서 플레이트 사이의 각각의 갭 내에서 교대로 흐른다.Now, the operation of the heat exchanger composed of the heat exchange plate 1 according to the embodiment of the present invention will be described. It is assumed that in the unit in which the heat exchange plates 1 overlapping each other in parallel are assembled, an opening communicating with the
도 2에 도시되었듯이, 인접하는 2개의 열교환 플레이트(1) 사이에 형성되는 갭(14)에는, 상부 측과 하부 측에 각각 상부 영역과 하부 영역이 형성된다. 갭(14)의 상부 영역은 인접하는 2개의 열교환 플레이트(1)의 대향하는 상부 유체 안내부(10)에 의해 형성되고, 갭(14)의 하부 영역은 대향하는 하부 유체 안내부(10)에 의해 형성된다. 갭(14)의 상부 영역은 도 2의 왼쪽에 제1 서브-영역을 가지며, 오른쪽에 제2 서브-영역을 가진다. 갭(14)의 하부 영역도 도 2의 왼쪽에 제1 서브-영역을 가지며, 오른쪽에 제2 서브-영역을 가진다.As shown in FIG. 2, in the
인접하는 2개의 열교환 플레이트(1) 사이에 형성되는 갭(15)에는, 상부 측과 하부 측에 갭(14)과 동일한 방식으로 각각 상부 영역과 하부 영역이 형성된다. 갭(15)의 상부 영역은 인접하는 2개의 열교환 플레이트(1)의 대향하는 상부 유체 안내부(10)에 의해 형성되고, 갭(15)의 하부 영역은 대향하는 하부 유체 안내부(10)에 의해 형성된다. 갭(15)의 상부 영역은 도 2의 왼쪽에 제1 서브-영역을 가지며, 오른쪽에 제2 서브-영역을 가진다. 갭(15)의 하부 영역도 도 2의 왼쪽에 제1 서브-영역을 가지며, 오른쪽에 제2 서브-영역을 가진다.In the
열교환 유체는, 도 2에 실선 화살표로 도시되었듯이, 갭(14)의 상부 영역의 제1 서브-영역으로부터 갭(14) 내로 횡 방향으로 도입된다. 열교환 플레이트(1)에 의해 분리되도록 상기 갭(14)에 인접하여 위치되는 갭(15)에서 흐르는 다른 열교환 유체는, 도 2에 실선 화살표로 도시되었듯이, 갭(15)의 상부 영역의 제2 서브-영역으로부터 밖으로 배출된다. 돌출부(11) 및 오목부(12)의 구성에 의해 플레이트(1) 사이에 형성되는 갭(14, 15)은, 돌출부(11)와 오목부(12)가 정렬되는 길이 방향 및 횡 방향으로 연속적으로 직선적으로 연장되어, 서로 교차하여 연통하도록 유로부를 형성한다.The heat exchange fluid is introduced transversely into the
갭(14) 내에서 흐르는 열교환 유체는, 도 2에 실선 화살표에 의해 도시되듯이, 갭(14)의 하부 영역의 제2 서브-영역으로부터 밖으로 배출된다. 다른 열교환 유체는, 도 2의 점선 화살표로 도시되듯이, 하부 영역의 제1 서브-영역으로부터 갭(15) 내로 횡 방향으로 흐른다.Heat exchange fluid flowing in the
열교환 유체는 먼저 갭(14)의 도입 파워로 갭(14)의 상부 영역에서 수평으로 흐르고, 다음에는, 주 열전달부(16)에 의해 형성되는 영역으로 수직으로 흐른다(도 2 및 도 3 참조). 더욱 구체적으로는, 열교환 유체는 유로의 교차부에서 합류 및 분기를 반복하면서 수평 방향 및 수직 방향으로 흘러, 주 열전달부(16)의 에지에 유연하고 균일하게 도달한다. 열교환 유체는 주 열전달부(16)의 에지에 균일하게 도달할 수 있어, 열교환 플레이트(1)의 양쪽 면의 각각의 코너에 유연하게 분산된다.The heat exchange fluid first flows horizontally in the upper region of the
한편, 열교환 유체의 배출에 대해서는, 수평 방향으로 균일하게 배분되어 흐르는 이러한 유체는 주 열전달부(16)의 에지로부터 유체 안내부(10)로 유입되며, 유출부로 향해 수평 방향으로 흐르고 다음에는 수직으로 흐른다. 더욱 구체적으로는, 열교환 유체는, 유로의 교차부에서 합류 및 분기를 반복하면서, 수평 및 수직 방향으로 진행하여, 유출부로서 작용하는 개구에 유연하고 균일하게 도달한다. 따라서, 열교환 유체를 주 열전달부(16)의 에지로부터 받아서, 유연하게 흐르게 하여, 열교환 유체의 정체로 인한 주 열전달부(16)에서의 불규칙적 흐름의 악영향의 문제를 피할 수 있다.On the other hand, with respect to the discharge of the heat exchange fluid, this fluid uniformly distributed in the horizontal direction flows into the
다른 갭(15)에서, 돌출부(11) 뒤편의 오목부(12)와 천이 곡면부(13)를 주로 포함하는 유로는 갭(14)과 동일한 방식으로 수직 및 수평으로 연장된다. 그러나, 갭(14)의 유입부에 대응하는 갭(15)은 유출부로서 작용하고, 갭(14)의 유출부에 대응하는 갭의 부분은 유입부로서 작용한다. 갭(15)에서의 다른 열교환 유체는 갭(14)에서의 열교환 유체와 유사한 흐름 동작을 가진다. 더욱 구체적으로는, 다른 열교환 유체는 유입부 측의 유체 안내부(10)에서 먼저 수평 방향으로 진행하고, 다음에는 수직 방향으로 진행하여, 주 열전달부(16)의 에지에 유연하고 균일하게 도달한다. 다른 열교환 유체는 주 열전달부(16) 에지로부터 배출 측의 유체 안내부(10)의 수직 및 수평 유로를 통하여 유출부로 주행하여, 외부로 배출된다.In the
따라서, 유체 안내부(10)에서 두 종류의 열교환 유체에 대하여 유로에서의 압력 손실을 억제하여, 각각의 열교환 유체를 갭(14, 15)을 통과시켜 주 열전달부(16)로 향하게 할 수 있다. 따라서, 두 종류의 열교환 유체가 주 열전달부(16) 의 모든 코너에 분산될 수 있어, 플레이트와 각각의 유체 사이의 열전달이 촉진되어, 열교환 성능을 향상시킨다. 또한, 불규칙 서브-패턴의 형상을 가지며 유체 안내부(10) 사이에서 연장되는 갭(14, 15) 사이에서 이들 열교환 유체가 흐를 때에도, 이 유체 안내부(10)와 2개의 열교환 유체 사이에서 열전달이 진행한다. 따라서, 유체 사이의 열교환이 실현되어, 이 유체 안내부(10)에서의 열교환에 의해 플레이트의 전체적 열교환 성능이 향상된다.Therefore, in the
본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트(1)에 따르면, 열교환 유체용 유입부 및 유출부를 형성하는 열교환 플레이트(1)의 에지 근방의 소정의 영역 위의 소정의 위치에, 돌출부(11) 및 오목부(12)가 유입부 및 유출부와 주 열전달부(16) 사이에서 직선적으로 정렬되는 유체 안내부(10)가 배치된다. 상기 구조를 가진 복수개의 플레이트가 서로 중첩되고 결합되어 열교환기용 조립 유닛을 형성할 때, 플레이트 사이의 갭(14, 15) 내의 유체 안내부(10)에 접촉하는 영역에, 유입부 및 유출부로부터 주 열전달부(16)로 직접 직선적으로 연장되는 유로, 및 단순한 결합의 선형 유로에 의해 형성되며 유입부 및 유출부와 주 열전달부(16) 사이의 열교환 유체의 흐름 방향을 전환하는데 최소한의 제한을 가지는 유로가 형성된다. 열교환 유체가 플레이트의 유체 안내부(10)에서의 유로를 흐를 때, 유체는 유체 안내부(10)를 유연하게 통과하여, 주 열전달부(16)에 균일하게 도입되거나 유출부로부터 신속하게 배출된다. 특히, 열교환 유체가 주 열전달부(16)로 흐를 때, 플레이트 사이의 갭 내로 도입된 열교환 유체는 유체 안내부(10)에서 유로 내를 수평 방향으로 직선적으로 주행하고, 직각으로 회전하며, 다음에는 수직 방향으로 흘러 주 열전달부(16)에 도달한다. 따라서, 열교환 유체를, 유체 안내부(10)로부터, 유입부로부터 멀리 떨어진 영역을 포함하여 주 열전달부(16)의 모든 코너로 균일하게 흐르게 하여, 그 결과, 열교환 유체는 주 열전달부(16)의 모든 코너로 분산될 수 있어, 플레이트의 면적 거의 전부를 유효한 열전달 부재로서 작용하게 한다. 따라서, 플레이트와 열교환 유체 사이의 열전달을 확실하게 하여 열전달량을 증가시켜, 열교환 유체 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지고, 열교환기의 고성능화가 도모된다.According to the heat exchange plate 1 according to the first embodiment of the present invention, the
(본 발명의 제2 실시예)(2nd Example of this invention)
이제, 본 발명의 제2 실시예를 도 9 내지 도 13에 따라 설명한다. 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 플레이트의 개략적 구조도이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 플레이트의 유체 안내부 양쪽면에서의 유체의 유동 상태를 설명하는 개략도이며, 도 11은 도 10의 "E" 부분의 확대도이고, 도 12는 도 11의 XII-XII 선에 따른 단면도이다. 도 13은 도 11의 XIII-XIII 선에 따른 단면도이다.Now, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. FIG. 9 is a schematic structural diagram of a heat exchange plate according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic view illustrating a flow state of fluid at both sides of a fluid guide part of a heat exchange plate according to a second embodiment of the present invention. FIG. 11 is an enlarged view of a portion “E” of FIG. 10, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. 11.
본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 플레이트(2)는, 플레이트가 직사각형의 금속 플레이트로 형성되고, 플레이트에 복수개의 돌출부(21)와 복수개의 오목부(22)를 포함하는 불규칙 서브-패턴(즉, 제2 불규칙 서브-패턴)을 구비한 유체 안내부(20)가 형성된다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 플레이트(1)와 동일하다. 플레이트(2)는, 플레이트의 상부 및 하부 각각의 소정의 대향하는 영역이 각각 열교환기용 조립된 유닛을 이용할 때 유입부 및 유출부로서 작용하고, 돌출부(21)와 오목부(22)가 유입부 및 유출부의 위치에 따라 직선적으로 경사져 정렬된다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예의 플레이트(1)와 상이하다.The heat exchange plate 2 according to the second embodiment of the present invention has an irregular sub-pattern in which the plate is formed of a rectangular metal plate and includes a plurality of
유체 안내부(20)는, 열교환 플레이트(2)의 각각의 단변 근처에 형성되고, 플레이트가 조립되는 열교환기용 유닛 내의 열교환 유체용 유입부 및 유출부에 대응하도록 길이 방향의 길이, 및 플레이트의 단변 전체에 걸쳐 연장되는 횡방향 길이를 가진다. 돌출부(21) 및 오목부(22)는, 직사각형 플레이트 각각의 에지에 대해 경사 방향으로 유입부 및 유출부로부터 주 열전달부(26)의 에지로 소정의 간격으로 직접 연장되는 직선을 따라 정렬된다.The
각각의 돌출부(21)는, 돌출부(21)가 원형 평탄부의 형태로 형성되는 정상부(21a), 및 정상부(21a)로부터 지속적으로 연장되고 하부측으로 향해 넓어지는 곡선 형상을 가지는 외주면을 포함한다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예의 돌출부(11)와 동일하다. 그러나, 본 발명의 제2 실시예의 돌출부(21)는, 돌출부(21)가 플레이트의 에지에 대해서 경사진 방향으로 소정의 간격으로 배치되는 직선을 따라 플레이트의 표면에 정렬된다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예의 돌출부(11)와 상이하다.Each of the
각각의 오목부(22)는 저부(22a) 및 둘러싸는 돌출부(21)의 외주면으로부터 연장되는 곡면을 가지는 내주면을 포함한다. 오목부(22)는 돌출부(21)의 돌출 방향에 대해서 반대 방향으로 오목하도록 플레이트의 표면에 형성된다. 오목부(22)는, 상기 돌출부(21)와 마찬가지로, 플레이트의 에지에 대해서 경사진 직선을 따라 정렬되어, 각각의 오목부(22)는 4개의 돌출부(21)에 의해 형성되는 최소의 마름모 형 영역의 중앙 위치에 배치된다.Each
돌출부(21)와 오목부(22)는 소정의 간격으로 정렬되어, 그 결과, 돌출부(21)의 외주면과 오목부(22)의 내주면은 정열 방향에 있어서 돌출부(21)와 오목부(22)의 단면 형상이 실질적으로 정현파형이 되게 한다. 천이 곡면부(23)는 인접하는 2개의 돌출부(21)들 사이의 중간 위치, 및 인접하는 2개의 오목부(22)들 사이의 중간 위치에 형성되어, 돌출부(21)와 오목부(22)의 곡면을 유연하게 연결시킨다. 플레이트에, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 전체 표면이, 돌출부(21)와 오목부(22) 사이의 영역을 포함하는 유체 안내부(20) 위에서 유연하게 연속하는 곡면을 가지는 제2 불규칙 서브-패턴이 형성된다. 따라서, 플레이트에 가하는 힘을 분산시킬 수 있어, 강도를 향상시켜 유체의 높은 압력에 대응할 수 있고, 플레이트의 성형성을 향상시킨다.The
그러한 유체 안내부(20)에서, 오목부(22)는 플레이트의 다른 면(즉, 하면)에 돌출부(21)와 동일한 형상을 형성하고, 돌출부(21)는 플레이트의 표면에 오목부(22)와 동일한 형상을 형성하고, 플레이트의 양쪽 면에 동일한 제2 불규칙 서브-패턴을 형성한다.In such a
상술한 열교환 플레이트(2)는, 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로, 동일한 구조를 가진 다른 열교환 플레이트와 동일한 면끼리 마주보고, 유체 도입부(20)에서의 앞의 플레이트의 돌출부(21)의 정상부(21a)가 뒤의 플레이트의 돌출부(21)의 정상부(21a)와 접촉되며, 주 열전달부(26)에서 제1 불규칙 서브-패턴을 형성하는 앞의 플레이트의 돌출부(도시 생략)의 정상부는 뒤의 플레이트의 돌출부의 대응하 는 정상부와 접촉되도록, 동일한 구조를 가진 다른 열교환 플레이트 상에 위치되어, 결합 유닛을 형성하고, 다음에는 그렇게 형성된 결합 유닛이, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방식으로 다른 결합 유닛에 결합되어, 갭, 즉 통로를 가지는 열교환기를 형성한다. 플레이트의 돌출부(21)의 정상부(21a)가 다른 플레이트의 돌출부(21)의 정상부(21a)와 접촉하는 상기와 같이 결합된 플레이트 중 인접한 2개의 플레이트 사이에 형성되는 갭(24) 내의 유체 안내부(20)에서, 접촉하는 정상부(21a)를 제외한 이들 플레이트(2)의 돌출부(21)의 대응하는 외주면들은 소정의 거리를 사이에 유지하면서 서로 대면하고, 이들 플레이트의 대응하는 천이 곡면부(23)들은 소정의 거리를 사이에 유지하면서 서로 대면하며, 더욱 낮은 대응하는 오목부(22)들은 소정의 거리를 사이에 유지하면서 서로 대면한다. 돌출부(21)의 대응하는 외주면들 사이에 형성되는 갭은 대응 오목부(22)들 사이에 형성되는 갭과 연통하여, 경사 방향으로 직선형 유로를 형성한다. 인접하는 유로들은 서로 교차하도록 정렬되어 서로 연통한다(도 12 및 도 13 참조). The heat exchange plate 2 described above, like the first embodiment of the present invention, faces the same surfaces as other heat exchange plates having the same structure, and is the top of the
한편, 플레이트에 대해 반대쪽에 형성되는 갭(25)에서, 동일한 불규칙 패턴이 동일한 구조를 형성하여, 그 결과, 유로는 확장 및 축소를 반복하면서 직선적으로 연장되고, 그러한 유로는, 상기와 마찬가지로, 다른 유로와 교차하여 서로 연통하여, 꼰 유로 구조를 형성한다(도 12 및 도 13 참조). 상술한 바와 같이 결합된 플레이트로 구성되는 열교환기가, 각각의 플레이트의 양쪽 면 중 하나가 수평 또는 수직으로 배치되도록, 이용될 때, 주 유로, 즉, 교대하는 대응되는 오목부(22)와 천이 곡면부(23)에 의해 각각 형성되는 갭은 수평 또는 수직으로 유지된다. 플레 이트의 하면 쪽에 상면 쪽에 대해 역전된 불규칙 패턴이 형성되어, 플레이트의 상면 상의 돌출부는, 동일한 불규칙 패턴에 기초하여, 플레이트의 하면 상의 오목부에 대응한다. 이들 플레이트는 동일한 면끼리 서로 중첩되어, 그 결과, 돌출부와 오목부의 위치는 그들 사이의 거리의 반만큼 어긋난다. 이러한 점을 제외하면, 플레이트 사이의 각각의 갭에 대해 동일한 상태가 유지된다.On the other hand, in the
이제, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 플레이트(2)로 구성되는 열교환기의 동작에 대하여 설명한다. 서로 병렬로 중첩되는 열교환 플레이트(1)들이 조립되는 유닛에는, 플레이트의 코너들 중에서, 플레이트의 상부 횡방향 면과 측부 길이 방향 면에 의해 형성되는 상부 코너, 및 플레이트의 하부 횡방향 면과 측부 길이 방향 면에 의해 형성되는 하부 코너에, 갭(24)과 연통하는 개구 및 갭(25)과 연통하는 다른 개구가 형성된다고 가정한다. 각각의 열교환 유체는 경사 방향으로 유체 공급부(61, 71)로부터 유입부로서 작용하는 개구를 통해 유닛 내로 도입되고, 유출부로서 작용하는 다른 개구로부터 유체 회수부(62, 72)로 배출되어, 열교환 유체는, 역류식 시스템에 기초하여, 플레이트 사이의 각각의 갭 내에서 교대로 흐른다.Now, the operation of the heat exchanger constituted by the heat exchange plate 2 according to the embodiment of the present invention will be described. In the unit where the heat exchange plates 1 overlapping each other in parallel are assembled, an upper corner formed by the upper transverse face and the side longitudinal face of the plate, and the lower transverse face and the side length of the plate, among the corners of the plate, are assembled. Assume that at the lower corner formed by the directional face, an opening communicating with the
각각의 열교환 플레이트(2)의 상부 유체 안내부(20)에서, 열교환 유체 중 하나는, 플레이트(2)의 상부 횡방향 면과 측부 길이방향 면에 의해 형성되는 상부 코너로부터 플레이트의 한 쪽에 형성되는 갭(24) 내로 경사 방향으로 도입된다. 열교환 플레이트(2)에 대해 상기 갭(24)에 대해 반대 위치에 위치되는 다른 갭(25)에서 흐르는 다른 열교환 유체는, 상술한 상부 코너에 대해 반대 위치에 위치되는 상부 코너로부터 밖으로 배출된다. 돌출부(21) 및 오목부(22)의 구성에 의해 플레이 트 사이에 형성되는 갭(24, 25)은, 돌출부(21)와 오목부(22)가 정렬되는 경사 방향으로 연속적으로 직선적으로 연장되어, 서로 교차하여 연통하도록 유로부를 형성한다.In the
한편, 하부 유체 안내부(20)에서, 갭(24) 내에서 흐른 열교환 유체는, 상기 도입 위치에 대해 반대 위치에 위치되는 하부 코너로부터 밖으로 배출된다. 다른 열교환 유체는, 상술한 유출부에 대해 반대 위치에 위치되는 유입부로부터 다른 갭(25) 내로 경사 방향으로 도입된다.On the other hand, in the lower
열교환 유체는 먼저 갭(24)의 도입 파워로 갭(24)의 상부 영역에서 경사 방향으로 흐르고, 다음에는, 유로의 교차부에서 합류 및 분기를 반복하면서 주로 초기 주행 방향으로 흘러, 주 열전달부(26)의 에지에 유연하고 균일하게 도달한다(도 10의 실선으로 표시된 화살표 참조). 열교환 유체는 주 열전달부(26)의 에지에 균일하게 도달할 수 있어, 열교환 플레이트(2)의 주 열전달부(26)의 양쪽 면의 모든 영역으로 흐른다.The heat exchange fluid first flows in the oblique direction in the upper region of the
한편, 열교환 유체의 배출에 대해서는, 수평 방향으로 균일하게 배분되어 흐르는 이러한 유체는 주 열전달부(16)의 에지로부터 유체 안내부(20)로 유입되며, 돌출부(21)와 오목부(22)에 의해 형성되는 유로를 따라 경사 방향으로 흐르고, 다음에는 유로의 교차부에서 합류 및 분기를 반복하면서, 유출부에 도달한다. 더욱 구체적으로는, 열교환 유체는 경사 방향으로 흐르고, 유출부로서 작용하는 개구에 유연하게 도달한다. 따라서, 열교환 유체를 주 열전달부(26)의 에지로부터 유연하게 받아서, 유연하게 흐르게 하여, 열교환 유체의 정체로 인한 주 열전달부(16)에 서의 불규칙적 흐름의 악영향의 문제를 피할 수 있다.On the other hand, with respect to the discharge of the heat exchange fluid, such a fluid uniformly distributed in the horizontal direction flows into the
다른 갭(25)에서, 돌출부(21) 뒤편의 오목부(22)와 천이 곡면부(23)를 주로 포함하는 유로는 갭(24)과 동일한 방식으로 수직 및 수평으로 연장된다. 그러나, 갭(24)의 유입부에 대응하는 갭(25)은 유출부로서 작용하고, 갭(24)의 유출부에 대응하는 갭의 부분은 유입부로서 작용한다. 갭(25)에서의 다른 열교환 유체는 갭(24)에서의 열교환 유체와 유사한 흐름 동작을 가진다. 더욱 구체적으로는, 다른 열교환 유체는 유입부 측의 유체 안내부(20)에서 경사 방향으로 진행하여, 주 열전달부(26)의 에지에 유연하고 균일하게 도달한다. 다른 열교환 유체는 주 열전달부(126) 에지로부터 배출 측의 유체 안내부(10)의 경사 방향으로 연장되는 유로를 통하여 유출부로 주행하여, 외부로 배출된다(도 10에서 점선으로 표시된 화살표 참조).In the
따라서, 유체 안내부(20)에서 각각의 유체를 갭(24, 25)을 통과시켜 주 열전달부(26)로 향하게 할 수 있다. 따라서, 두 종류의 열교환 유체가 주 열전달부(26)의 모든 코너에 분산될 수 있어, 플레이트와 각각의 유체 사이의 열전달이 촉진되어, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방식으로 열교환 성능을 향상시킨다. 또한, 유체 안내부(20)에서의 열교환에 의해 플레이트의 전체적 열교환 성능이 향상된다.Thus, each fluid in the
본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 플레이트에 따르면, 돌출부(21) 및 오목부(22)가 유입부 및 유출부와 주 열전달부(26) 사이에서 직선적으로 정렬된다. 상기 구조를 가진 복수개의 플레이트가 서로 중첩되고 결합되어 열교환기용 조립 유닛을 형성할 때, 플레이트 사이에, 유입부 및 유출부로부터 주 열전달부(26)로 직접 직선적으로 연장되는 유로가 형성된다. 열교환 유체가 플레이트의 유체 안내부(20)에서의 유로를 흐를 때, 유체는 유체 안내부(20)를 유연하게 통과하여, 주 열전달부(26)에 균일하게 도입되거나 유출부로부터 신속하게 배출된다. 특히, 열교환 유체가 주 열전달부(26)로 흐를 때, 열교환 유체는 유체 안내부(20)의 측부로부터 주 열전달부(26)에 대해 경계 위치 내로 균일하게 흐른다. 따라서, 열교환 유체는 주 열전달부(26)의 모든 코너로 균일하게 흘러, 플레이트의 면적 거의 전부를 유효한 열전달 부재로서 작용하게 할 수 있다. 따라서, 플레이트와 열교환 유체 사이의 열전달을 확실하게 하여 열전달량을 증가시켜, 열교환 유체 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지고, 열교환기의 고성능화가 도모된다.According to the heat exchange plate according to the second embodiment of the present invention, the
(본 발명의 제3 실시예)(Third embodiment of the present invention)
이제, 본 발명의 제3 실시예를 도 14 내지 도 19에 따라 설명한다. 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트의 개략적 구조도이고, 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트의 유체 안내부 양쪽 면에서의 유체의 유동 상태를 설명하는 개략도이며, 도 16은 도 15의 XVI-XVI 선에 따른 단면도이고, 도 17은 도 15의 XVII-XVII 선에 따른 단면도이며, 도 18은 도 15의 XVIII-XVIII 선에 따른 단면도이고, 도 16은 도 15의 XIX-XIX 선에 따른 단면도이다.Now, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 14 is a schematic structural diagram of a heat exchange plate according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a flow state of fluid in both sides of a fluid guide part of the heat exchange plate according to the third embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG. 15, FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of FIG. 15, FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line XVIII-XVIII of FIG. 15, and FIG. It is sectional drawing along the XIX-XIX line of 15.
본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트(3)는, 플레이트가 직사각형의 금속 플레이트로 형성되고, 플레이트에 복수개의 돌출부(31)와 복수개의 오목부(32)로 이루어지는 불규칙 서브-패턴을 구비한 유체 안내부(30)가 형성된다는 점 에서, 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 플레이트(3)는, 플레이트가 길이 방향 양단부에 형성된 개구(50)를 가지며, 개구부(50) 각각이 유체 안내부(30)로 둘러싸이고, 유체 안내부(30)에서, 돌출부(31)와 오목부(32)는, 개구(50)의 외주로부터 주 열전달부(37)의 에지로 연장되는 곡선을 따라 정렬된다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예와 상이하다.The
길이 방향으로, 즉, 플레이트(3)의 단변 각각에 직사각형을 가진 열교환 플레이트(3)의 양쪽에 형성되는 상기 유체 안내부(30)는, 개구(50)의 길이보다 기다란 소정의 거리만큼 열교환 플레이트(3)의 길이 방향으로 연장되고, 횡방향 길이에 걸쳐 플레이트의 횡방향으로 연장되는 영역을 가진다. 돌출부(31) 및 오목부(32)는, 사이에 개구(50)가 형성되는 유체 안내부(30)의 양쪽 면에 형성되어, 개구(50)의 중앙에 대해 서로 대칭이다. 돌출부(31)와 오목부(32)는 개구(50)로부터 주 열전달부(37)의 에지로 연장되는 곡선을 따라 정렬된다.The
각각의 돌출부(31)는, 돌출부(31)가, 원형 평탄부의 형태로 형성되는 정상부(31a), 및 정상부(21a)로부터 연속적으로 연장되고 하부 측으로 향해 넓어지도록 곡면 형상을 가진 외주면을 포함한다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 그러나, 본 발명의 제3 실시예의 돌출부(31)는, 돌출부(31)가 서로 분리되도록, 개구(50)의 에지로부터 주 열전달부(37)의 에지로 연장되는 곡선을 따라 정렬된다는 점에서, 본 발명의 제1 실시예의 돌출부(11)와 상이하다.Each
각각의 오목부(32)는, 유체 안내부(30)에서 돌출부(31)가 곡선을 따라 정렬되는 위치에, 저부(32a) 및 둘러싸는 돌출부(31)의 외주면으로부터 연속적으로 연 장되도록 곡면 형상을 가지는 내주면을 포함한다. 오목부(32)는 돌출부(31)의 돌출 방향에 대해서 반대 방향으로 오목하도록 플레이트의 표면에 형성된다. 오목부(32)는 상기 돌출부(31)와 동일한 방식으로 개구(50)의 에지로부터 주 열전달부(37)의 에지로 연장되는 곡선을 따라 정렬되지만, 오목부(32)는 돌출부(31)와는 상이한 불규칙한 패턴으로 형성된다.Each
돌출부(31)와 오목부(32)는, 곡선을 따라 각각의 연속적 단면을 형성하도록 정렬된다. 천이 곡면부(33, 34)는, 돌출부(31)와 오목부(32)의 곡면을 유연하게 연결하도록, 인접하는 2개의 돌출부(31)들 사이의 중앙 위치, 및 인접하는 2개의 오목부(32)들 사이의 중앙 위치에 형성된다. 인접하는 2개의 돌출부(31)를 위한 천이 곡면부(33)는 인접하는 2개의 오목부(32)를 위한 천이 곡면부(34)와 형상이 다르다. 플레이트에, 이와 같이, 전체 표면이, 돌출부(31)와 오목부(32) 사이의 영역을 포함하는 유체 안내부(30) 위의 유연하게 연속하는 곡면을 가진 제2 불규칙 서브-패턴이 형성된다. 따라서, 플레이트에 가해지는 힘을 분산 시킬 수 있고, 강도를 향상시켜 유체의 높은 압력에 대응할 수 있으며, 플레이트의 성형성을 향상시킨다.The
그러한 유체 안내부(30)에서, 오목부(32)는, 플레이트의 다른 면(즉, 하면)에, 돌출부(31)와 동일한 형상을 형성하여, 상기 다른 면에 돌출부(31)를 형성하고, 돌출부(31)는 플레이트의 표면에, 오목부(32)와 동일한 형상을 형성하여, 상기 다른 면에 오목부(32)를 형성한다. 그러나, 정렬된 돌출부(31)와 정렬된 오목부(32)는, 서로 공통되는 규칙성이 없고, 플레이트의 양쪽 면이 역전된 상태로 되 어, 플레이트의 양쪽 면에, 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 동일한 방식으로 동일한 제2 불규칙 서브-패턴을 형성하지 않는다.In such a
상술한 열교환 플레이트(3)는, 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로, 동일한 구조를 가진 다른 열교환 플레이트와 동일한 면끼리 마주보고, 유체 도입부(30)에서의 앞의 플레이트의 돌출부(31)의 정상부(31a)가 뒤의 플레이트의 돌출부(31)의 정상부(31a)와 접촉되며, 주 열전달부(36)에서 제1 불규칙 서브-패턴을 형성하는 앞의 플레이트의 돌출부(도시 생략)의 정상부는 뒤의 플레이트의 돌출부의 대응하는 정상부와 접촉되도록, 동일한 구조를 가진 다른 열교환 플레이트 상에 위치되어, 결합 유닛을 형성하고, 다음에는 그렇게 형성된 결합 유닛이, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방식으로 다른 결합 유닛에 결합되어, 갭, 즉 통로를 가지는 열교환기를 형성한다. 플레이트의 돌출부(31)의 정상부(31a)가 다른 플레이트의 돌출부(31)의 정상부(31a)와 접촉하는 상기와 같이 결합된 플레이트 중 인접한 2개의 플레이트 사이에 형성되는 갭(34) 내의 유체 안내부(30)에서, 접촉하는 정상부(31a)를 제외한 이들 플레이트(3)의 돌출부(31)의 대응하는 외주면들은 소정의 거리를 사이에 유지하면서 서로 대면하고, 이들 플레이트의 대응하는 천이 곡면부(33)들은 소정의 거리를 사이에 유지하면서 서로 대면하며, 더욱 낮은 대응하는 오목부(32)들은 소정의 거리를 사이에 유지하면서 서로 대면한다. 돌출부(31)의 대응하는 외주면들 사이에 형성되는 갭은 대응 오목부(32)들 사이에 형성되는 갭과 연통하여, 돌출부(31)와 오목부(32)가 정렬되는 곡선에 만곡된 유로를 형성한다. 인접하는 유로들은 서로 교차하도록 정렬되어 서로 연통한다(도 16 내지 도 19 참 조). The
플레이트에 의해 분리된 인접한 갭(39)에서, 유체 안내부(30) 내의 돌출부(35)와 오목부(36)는 플레이트의 양쪽 면에 동일한 제2 불규칙 서브-패턴을 형성하지 않는다. 그 결과, 돌출부(35)와 오목부(36)의 외주면들 사이, 및 천이 곡면부(34)들 사이에 형성서로 연통하는 갭을 포함하는 유로는, 갭(38)에 형성된 유로와 상당히 상이하다. 상술한 갭(39)이 형성되는 다른 플레이트에, 오목부(36)와 천이 곡면부(34)는 수직 방향 또는 경사 방향으로 정렬되어, 수직 방향 또는 수직 방향으로부터 약간 경사진 방향으로 직선적으로 연장되는 유로를 형성한다.In the
이제, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 플레이트(3)로 구성되는 열교환기의 동작에 대하여 설명한다. 서로 병렬로 중첩되는 열교환 플레이트(3)들이 조립되는 유닛에서, 플레이트는, 열교환 유체 중 하나가 갭(38) 내로 도입되게 하는 유입구로서 작용하는 개구(50), 및 상기 다른 열교환 유체가 배출되는 유출부로 서 작용하는 다른 개구(50)를 가진다. 또한, 추가적 개구는 유닛의 상부 에지 및 하단 에지에 설치되어, 갭(39)과 연통한다. 다른 열교환 유체는 유입구로서 작용하는 추가적 개구로부터 수직 방향으로 도입되고, 상기 다른 열교환 유체는 유출부로서 작용하는 다른 추가적 개구로부터 배출되어, 열교환 유체가 역류 시스템에 기초하여 플레이트 사이의 각각의 갭 내에서 교대로 흐른다.Now, the operation of the heat exchanger composed of the
각각의 열교환 플레이트(3)의 상부 유체 안내부(30)에서, 열교환 유체 중 하나는 유체 안내부(30) 내의 개구(50)로부터 도입된다. 열교환 플레이트(3)에 대해 반대측에 위치되는 다른 갭(39)에서 흐르는 다른 열교환 유체는 유닛의 상부 에지 로부터 외부로 배출된다. 갭(38)에서, 돌출부(31)와 오목부(32)는 곡선을 따라 정렬되어, 열교환 유체 중 하나가 흐르는 복수개의 유로를 형성한다. 다른 열교환 유체가 흐르는 갭(39)에는, 복수개의 유로가 형성되어, 돌출부(35)와 오목부(36)의 배열에 따라 수직 또는 경사 방향으로 직선적으로 연장되고 서로 교차한다.In the
한편, 하부 유체 안내부(30)에서, 갭(38)에서 흐른 열교환 유체는 개구(50)로부터 외부로 배출된다. 다른 열교환 유체는, 상기 배출부에 대해 반대측에 위치되는 유입부로부터 다른 갭(39)으로 수직으로 도입된다.On the other hand, in the lower
열교환 유체는 먼저 갭(39)의 도입 파워로 갭(39) 내의 개구(50)로부터 유체 안내부(30)로 분산되고, 유체의 일부는 개구(50) 아래의 주 열전달부(37)로 직접 흐르지만, 나머지 대부분은, 유로들의 교차부에서 합류 및 분기를 반복하면서, 돌출부(31)와 오목부(32)가 정렬되는 곡선을 따라 흘러, 주 열전달부(37)의 에지에 유연하고 균일하게 도달한다(도 15의 실선 화살표 참조). 열교환 유체는 주 열전달부(37)의 에지에 균일하게 도달하여, 열교환 유체가 이러한 방식으로 열교환 플레이트(3)의 주 열전달부(37)의 양쪽 면 상의 모든 영역으로 흐르게 한다.The heat exchange fluid is first distributed from the
한편, 열교환 유체의 배출에 대해서는, 균일한 배분으로 수직으로 흐르는 이러한 유체는 주 열전달부(26)의 에지로부터 유체 안내부(30)에 유입되고, 유체의 일부는, 주 열전달부(37) 아래에 위치되는 개구(50)로 직접 흐르지만, 나머지 대부분은, 유로의 교차부에서 합류 및 분기를 반복하면서, 돌출부(31)와 오목부(32)가 정렬되는 곡선을 따라 흘러, 개구(50)에 이른다. 더욱 구체적으로는, 열교환 유체는 곡선 유로를 흘러, 유출부로서 작용하는 개구(50)에 유연하게 도달한다. 따라 서, 주 열전달부(16)의 에지로부터 열교환 유체를 균일하게 받아들여, 유연하게 배출시켜, 열교환 유체의 정체에 수반하는 주 열전달부(37)에서의 유체의 불규칙한 흐름의 악영향의 문제를 피할 수 있다.On the other hand, with respect to the discharge of the heat exchange fluid, such a fluid flowing vertically with uniform distribution flows into the
다른 갭(39)에서, 돌출부(31) 뒤편에 형성되는 오목부(32)와 천이 곡면부(33)를 주로 포함하는 유로는, 수직 방향 또는 약간 경사진 방향으로 연결된다. 따라서, 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로, 상기 갭(38)의 유입측은 갭(39)의 배출측으로 작용하고, 갭(38)의 배출측은 갭(39)의 유입측으로 작용한다. 갭(39) 내의 다른 열교환 유체는, 유입 측의 유체 안내부(30)의 에지로부터, 수직 방향 또는 약간 경사진 방향으로 연장되는 유로 내에서 흘러, 주 열전달부(37)의 에지에 유연하고 균일하게 도달한다. 다른 열교환 유체는, 주 열전달부(37)의 에지로부터, 유출 측의 유체 안내부(30)의 수직 방향 또는 약간 경사진 방향으로 연장되는 유로를 통하여, 유출부로 주행하여, 외부로 배출된다(도 15의 점선 화살표 참조).In another
따라서, 유체 안내부(30)에서 각각의 유체를 갭(38, 39)을 통과시켜 주 열전달부(37)로 향하게 할 수 있다. 따라서, 두 종류의 열교환 유체가 주 열전달부(37)의 모든 코너에 분산될 수 있어, 플레이트와 각각의 유체 사이의 열전달이 촉진되어, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방식으로 열교환 성능을 향상시킨다. 또한, 유체 안내부(30)에서의 열교환에 의해 플레이트의 전체적 열교환 성능이 향상된다.Thus, each fluid in the
본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트에 따르면, 유체 안내부(30) 내의 돌출부(31) 및 오목부(32)는, 열교환 유체용 유입부 및 유출부로서 작용하는 개구(50)를 가진 플레이트의 구조에 따라, 개구(50)로부터 주 열전달부(37)로 연장되는 곡선을 따라 정렬된다. 상기 구조를 가진 복수개의 플레이트가 중첩되고 결합되어 열교환기용 조립체 유닛을 형성할 때, 플레이트 사이의 갭(38, 39)에, 돌출부(31)와 오목부(32)가 정렬되는 곡선을 따라 연장되어 서로 연통하는 유로가 형성된다. 특히 유출 측의 개구(50)로부터 플레이트 사이의 갭으로 도입되는 열교환 유체가 개구(50)를 통해 플레이트의 유체 안내부(30)로 도입되고 그로부터 유출될 때, 유체는 유체 안내부(30)의 곡선 유로를 통해 주 열전달부(37)로 흐를 수 있어, 열교환 유체가, 유체 안내부(30)로부터, 개구(50)로부터 멀리 떨어진 주 열전달부(37)의 부분을 포함하는 주 열전달부(37)의 모든 코너로 균일하게 흐르게 할 수 있다. 따라서, 플레이트와 열교환 유체 사이의 적절한 열전달을 촉진시켜, 열교환 성능을 높일 수 있다. 다른 열교환 유체용 유입부 및/또는 유출부는 플레이트의 에지에서 소정의 영역에 형성되고, 곡선형 배치에 기초하여 형성되는 돌출부(31)의 적어도 일부는, 유입부 및/또는 유출부를 주 열전달부(37)에 연결하는 직선 근방에 직선형 배열을 형성한다. 그 결과, 플레이트의 제2면에서 돌출부(31)의 뒤쪽에 형성되는 대응 오목부(36)는 직선적으로 정렬되어, 플레이트의 제2면에 유로의 주요 부분을 형성한다. 따라서, 개구를 통과하여 플레이트의 제1면 상에 흐르는 유체를, 개구와 주 열전달부(37) 사이에서 적절히 흐르게 하고, 동시에, 플레이트의 제2면을 따라 흐르는 다른 유체를, 플레이트의 에지에서의 유입부 및/또는 유출부와 주 열전달부(37) 사이에서 유연하게 흐르게 하여, 제1 및 제2면을 가진 플레이트를 통해 열전달 유체들 사이에서 열전달을 수행하여, 유체 사이의 열교환 성능을 향상시킨다.According to the heat exchange plate according to the third embodiment of the present invention, the
본 발명의 상기 제3 실시예에 따른 열교환 플레이트는, 열교환 유체용 유입부 및 유출부로서 작용하는 개구(50)의 위치를 고려하여 곡선을 따라 돌출부(31)와 오목부(32)가 정렬되는 구조를 가진다. 본 발명은 그러한 실시예에 한정되지 않는다. 열교환 유체용 유입부 및 유출부가 개구의 형태로 형성되는 때에도, 돌출부(31)와 오목부(32)는 직선적으로 정렬될 수 있다. 또한, 열교환 유체용 유입부 및 유출부가 플레이트의 에지에 형성될 때에도, 돌출부(31)와 오목부(32)는 곡선을 따라 정렬될 수 있다. 열교환 유체의 최적 흐름 상태를 제공하도록, 열교환 유체용 유입부 및 유출부와 주 열전달부 사이의 위치 관계를 채택하기 위해, 구조를 적절히 선택할 수 있다.In the heat exchange plate according to the third embodiment of the present invention, the
본 발명의 상기 제1 내지 제3 실시예 각각에 따른 열교환 플레이트에서, 열교환 유체용 유입부 및 유출부와 주 열전달부의 위치 및 특성에 따라 유체 안내부를 형성하는 점을 제외하고는, 임의의 바람직한 구조가 적용될 수 있다. 본 발명의 열교환 플레이트는 바람직한 위치에 형성된 바람직한 형상의 둘레부 및 개구를 가질 수 있어, 플레이트의 둘레부끼리 용접 또는 납땜하거나, 플레이트의 돌출부의 정상부를 포함하는 연결 부분에서 플레이트를 확산 접합하여, 복수개의 플레이트를 직접 연결한 열교환기, 또는 복수개의 플레이트가, 가스켓이 플레이트 사이에 설치된 상태에서, 서로 중첩되고, 외압을 부여하기 위한 프레싱 공정을 거쳐 결합 유닛을 형성한 플레이트식 열교환기의 열교환 플레이트로서 이용될 수 있다.In the heat exchange plate according to each of the first to third embodiments of the present invention, any preferable structure except that the fluid guide portion is formed in accordance with the position and characteristics of the inlet and outlet for the heat exchange fluid and the main heat transfer portion Can be applied. The heat exchange plate of the present invention may have a periphery and an opening of a desired shape formed at a desired position, so that the periphery of the plate is welded or brazed, or the diffusion plate is joined at a connecting portion including the top of the protrusion of the plate, thereby providing a plurality of As a heat exchanger of a plate type heat exchanger in which a heat exchanger in which two plates are directly connected or a plurality of plates are overlapped with each other and a coupling unit is formed through a pressing process for imparting an external pressure while a gasket is installed between the plates is provided. Can be used.
본 발명 열교환 플레이트에 의하면, 플레이트의 양쪽 표면에 흐르는 열교환 유체가 플레이트의 모든 코너로 분산되어, 열교환 유체에 대한 열전달 성능이 최대화된다.According to the heat exchange plate of the present invention, heat exchange fluid flowing on both surfaces of the plate is distributed to all corners of the plate, thereby maximizing heat transfer performance to the heat exchange fluid.
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