KR20080045146A - 판형 열교환기용 단부 판 - Google Patents

Abstract

납땜가공된 열교환기용 단부 판(200, 300)은 판 재료 내로 가압된 홈(240, 340)과 리지(230, 330)로 구성된 부조 패턴(relief pattern)을 가진다. 상기 부조 패턴(330, 340)은 대칭이다.

Description

판형 열교환기용 단부 판{END PLATE FOR PLATE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 납땜가공된 열교환기용 단부 판에 관한 것이다. 상기 단부 판은 판 재료 내에 가압된 홈과 리지로 구성된 부조 패턴(relief pattern)을 가진다.

종래 기술의 납땜가공된 열교환기에서, 다수의 열교환기 판은 열교환기 패키지를 형성하기 위해 차례대로 적층된다. 상기 스택(stack)의 최상측 및 바닥 상에, 단부 판이 배치된다. 상기 단부 판의 기능은 상기 단부 판이 열교환기 패키지를 밀봉하여야 하며 열교환되어야 하는 매질로부터 내압을 견뎌내기에 충분한 강도를 제공하여야 하는 데 있다.

상기 타입의 대부분의 열교환기에서, 열교환기 패키지는 매 두 번째 판이 2개의 인접한 판에 대해 180° 회전되는 다수의 동일한 판들로 구성된다. 각각의 열교환기 판이 상기 열교환기 판의 코너 영역 근처에 제공된 4개의 홀(hole)을 포함하며 이들 중 2개의 홀은 판으로부터 상승된(elevated) 영역에 배치된 상기 배열(arrangement)로 인해 종래 기술의 당업자에게 잘 공지된 바와 같이 열교환기 채널이 형성된다.

대부분의 경우에서, 열교환기 판은 열교환기 판 상에 부조-인쇄된 "어골 형태의(fish-bone)" 패턴으로 제공된다. 상기 어골 형태의 패턴의 높이는 홀들 중 2개의 홀이 제공된 영역의 높이와 동일하다. 매 두 번째 판이 서로 인접한 판들에 대해 180° 회전된 어골 형태의 패턴 배열로 인해, 브레이징 포인트 즉 2개의 인접한 판의 어골 형태의 패턴이 서로 접촉하는 지점이 형성되며, 상기 브레이징 포인트는 전체 어골 형태의 패턴에 걸쳐 상대적으로 균등하게 분포된다.

각각의 열교환기에 의해 점유된 공간을 줄이고 재료를 절약하기 위한 해결 사항으로, 단부 판 및 이에 인접하는 열교환기 판 사이에서 유동될 수 있도록 단부 판을 설계한다. 이는 열교환기 판의 어골 형태의 패턴과 동일한, 어골 형태의 패턴을 가진 단부 판을 제공함으로써 구현된다.

종래 기술에 따른 단부 판의 한 결점은 상기 단부 판에 인접하는 열교환기 판에 대해 상기 단부 판을 회전시켜야 할 필요가 있다는 것이다.

상기 언급된 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 단부 판은 대칭적인 부조 패턴을 가진다.

하기에서 본 발명은 첨부된 도면들에 관하여 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 단부 판을 포함한 열교환기를 도시한 분해 투시도.

도 2는 본 발명에 따른 단부 판 상에 게재되며(interposed) 가압된 어골 형태의 열교환기 판을 도시한 정면도.

도 3-4는 본 발명에 따른 단부 판의 또 다른 실시예들을 도시한 정면도.

도 1에 관하여, 납땜가공된 판형 열교환기는 본 발명에 따른 하나 이상의 단부 판(end plate, 200, 300)과 다수의 열교환기 판(110)(이 경우 4개의 판)을 포함한다. 각각의 열교환기 판(11)은 4개의 개구부(120, 120', 120'', 120''')를 포함한다. 인접하는 판들 상에서, 하나의 판의 개구부들은 그 외의 다른 판 상의 다른 개구부와 연결되며 이에 따라 한 판의 개구부(120)는 인접하는 판들 상에서 개구부(120'')들과 연결되고, 상기 한 판의 개구부(120')는 인접하는 판 상에서 개구부(120''')와 연결된다.

개구부(120', 120'')가 상승 표면(elevated surface) 상에 위치됨으로 인해 매 두 번째 연결부(120', 120''') 사이에서만 접촉될 것이다. 서로 인접하는 연결부(120', 120''')는 개구부를 부조 인쇄된(relief printed) 리지(130)와 홈(140)들을 포함하는 어골 형태의 패턴(fishbone pattern)으로 제공할 것이다. 열교환기 판의 다른 단부 상에 개구부(120, 120'') 사이에서 상응하는 개구부가 있기 때문에, 어골 형태의 패턴을 통과하는 채널이 제공되며 개구부 쌍(120', 120''' 및 120, 120'')들을 연결한다.

단부 판(300) 상에서, 4개의 개구부(320, 320', 320'', 320''')가 제공되며, 이들은 인접하는 열교환기 판(110) 상에 상응하는 개구부(120, 120', 120'', 120''')와 연통(communicate)되도록 배치된다. 4개의 연결부(325, 325', 325'', 325''')는 각각 개구부(320, 320', 320'', 320''')와 연결된다. 개구부(120')와 개구부(120'')가 상승되기(elevated) 때문에, 인접하는 열교환기 판(110)의 어골 형태의 패턴으로는 개구부가 제공되지 않을 것이다. 하지만 개구부(320, 120)와 개구부(320''', 120''')에 의해 형성된 영역으로부터는 어골 형태의 패턴으로 개구부가 제공될 것이다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 단부 판(300) 상에 제공된 홈(340)과 리지(330)를 포함하는 부조 패턴이 제공된다. 본 발명에 따라서, 상기 부조 패턴은 종래 기술의 단부 판 부조 패턴의 경우처럼 어골 형태의 패턴이 아니라 열교환기 판(110)과 단부 판(200, 300)을 통해 연장되는 축(A)에 대해 실질적으로 대칭인 패턴이다. 이는 열교환기 판(11)에 비해 단부 판을 올바르지 못하게 배치하는 것이 가능하지 않음을 의미하며 단부 판이 종래 기술의 어골 형태의 패턴으로 제공된다면 가능해진다.

종래 기술의 당업자에게 이해될 수 있듯이, 개구부(320, 320', 320'', 320''', 120, 120', 120'', 120''')에 의해 형성된 개구부들을 밀봉(seal off)할 필요가 있다. 본 발명에 따라서, 이는 단부 판(200)에 의해 구현된다. 상기 단부 판(200)은 단부 판(300)의 개구부가 있는 사실을 제외하고는 단부 판(300)과 동일하다. 단부 판(200)은 단부 판(300)과 마찬가지로 부조 인쇄된 동일한 패턴으로 제공된다.

종래 기술에서 언급된 바와 같이, 열교환기는 단일 브레이징(brazing)에 의 해 납땜가공되며, 다수의 열교환기 판(110)과 2개 이상의 단부 판(200, 300)을 가진 스택(stack)은 브레이징 오븐(brazing oven) 내에 배치된다. 일반적으로 브레이징 재료(brazing material)의 시트(sheet)는 상기 구성요소들 사이에 배치된다. 납땜가공 동안, 브레이징 재료는 용융될 것이며 이에 따라 물리적으로 접촉되는 또는 서로 밀접하게 배치된 구성요소들의 납땜 영역도 용융될 것이다.

종래 기술의 단부 판에서, 인접하는 열교환기 판은 브레이징 포인트(brazing point) 상에서 단부 판에 납땜가공되며, 상기 브레이징 포인트는 종래 기술의 단부 판 및 열교환기 판 상에 제공된 어골 형태의 패턴에 의해 형성된다. 이에 따라 종래 기술의 단부 판 및 열교환기 판의 전체 영역에 걸쳐 균등하게 조밀한 브레이징 포인트 패턴이 형성된다. 이는, 본 발명에 따른 단부 판에서는 항상 적용되지 않는다. 도 2에서, 도 1에 도시된 단부 판에 따른 단부 판 및 열교환기 판(110) 사이에서 브레이징 포인트(BP)가 도시된다. 도면에서 볼 수 있듯이, 브레이징 포인트 분포도는 단부 판/열교환기 판의 좌측면 즉 어골 형태의 패턴과 단부 판 패턴 사이의 각도가 90°에 가까운 위치 상에서 상대적으로 보다 조밀하다. 단부 판/열교환기 판의 우측면 상에서, 브레이징 포인트(BP)의 분포도는 상대적으로 덜 조밀하다. 도면에서 볼 수 있듯이, 납땜가공된 개구부(120', 320' 및 320'', 120'') 주위에 상대적으로 큰 영역이 존재한다. 이미 언급한 바와 같이, 이는 상기 단부 판(200)과 열교환기 판(110) 사이 영역 및 개구부 사이에 연결부가 없음을 의미하며 마주보는 개구부(120, 320 및 320''', 120''')에 대해서도 마찬가지이다.

상기로부터의 핵심사항에 의하면, 단부 판의 부조 인쇄된 패턴은 어골 형태 의 패턴의 각도에 비해 각도적으로 상이하며(differ angularly), 그 이외에는, 단부 판(200)과 열교환기 판(110) 사이의 브레이징 포인트 또는 상기 단부 판과 열교환기 판 사이의 실질적인 통로 영역을 밀봉하는 매우 기다란 브레이징 포인트들이 제공되지 않을 것이다. 이들 중 어느 것도 유리하지 않으며, 이는 만약 브레이징 포인트가 없다면 열교환기가 취약하고(weak) 매우 긴 브레이징 포인트가 있다면 열교환기 성능은 저하될 것이기 때문이다.

도 3 및 도 4에서, 단부 판(200)의 2개의 상이한 부조 인쇄 패턴이 도시된다. 도 3에서, 리지(230)와 홈(240)은 단부 판의 한 단부로부터 상기 단부 판의 다른 단부로 일직선으로 형성된다. 단부 판이 납땜가공되어야 하는 열교환기 판은 어골 형태의 패턴으로 제공될 때, 브레이징 포인트 밀도가 전체 단부 판 영역에 걸쳐 균등하다는 점에서, 상기 패턴은 유리하다.

도 4에서, 리지(230)와 홈(240)은 단부 판(200)에 대해 각도를 이루며 형성된다. 이러한 디자인으로 인해 브레이징 포인트(BP)는 불균일하게 분포되지만, 상대적으로 높은 열 성능(thermal performance)을 구현할 수 있다는 점에서 유리하다.

단부 판(200, 300)의 도시된 모든 실시예들에서 공통적인 사항은 상기 단부 판이 축(A)에 대해 대칭이며 이는 즉 단부 판이 상기 축에 대해 180° 회전해도 무관함을 의미한다. 이는 단부 판의 배치에 관해 오류의 위험가능성을 감소시키기 때문에 제조 측면에서 매우 유리하다.

종래 기술의 당업자에게 명백하게 이해되는 바와 같이, 본 발명에 따른 2개의 단부 판을 사용할 필요가 없으며, 어떤 경우에서는, 본 발명에 따른 하나의 단부 판을 사용하고 종래 기술의 단부 판 하나를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 또한 일직선 형태의 홈(도 3에서와 같이)을 가진 한 단부 판 및 각도를 이루며 형성된 홈(도 4에서와 같이) 한 단부 판을 사용하는 것이 유리할 수도 있다.

추가적으로 본 발명은 오직 하나의 단부 판 상에서 연결부를 가지는 열교환기에만 제한되는 것이 아니며 2개 모두의 단부 판 상에서 연결부를 가지는 열교환기를 위한, 본 발명에 따른 단부 판을 사용하는 것이 균등하게 유리하다.

Claims (3)

1. 부조 인쇄된(relief printed) 리지와 홈을 가진 패턴을 포함하며, 단부 판(200, 300)은 2개의 기다란 면과 2개의 짧은 면에 의해 제한되고(limited), 열교환되어야 하는 매질(media)은 상기 기다란 면에 대개 평행하게 유동되어야 하는, 납땜가공된 열교환기용 단부 판(200, 300)에 있어서,

   -패턴(330, 340)은 상기 단부 판(200, 300)의 짧은 면들 사이에서 및 평행하게 형성된 축에 대해 거울상으로 대칭이며 상기 짧은 면들의 마주보는 면 상에 배열된 2개의 화살 패턴(arrow pattern)을 포함하며,

   -단부 판(200, 300)의 짧은 면들 사이에서 및 평행하게 형성된 상기 화살 패턴은 단부 판에 납땜가공되어야 하는 열교환기 판(110)의 어골 형태의 패턴(140, 130)의 상응하는 각도와 상이한 끝단 각도(tip angle)를 가지는 것을 특징으로 하는 단부 판(200, 300).
2. 제 1 항에 있어서, 단부 판(200, 300)의 짧은 면들 사이에서 및 평행하게 형성되는 축의 양 면들 상의 2개의 화살 패턴은 서로를 향해 형성되는 것을 특징으로 하는 단부 판(200, 300).
3. 제 1 항에 있어서, 단부 판(200, 300)의 짧은 면들 사이에서 및 평행하게 형성되는 축의 양 면들 상의 2개의 화살 패턴은 서로 반대방향으로 형성되는 것을 특 징으로 하는 단부 판(200, 300).

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