KR20080089423A - 포트 구역에서 균일한 하중 분포를 갖는 플레이트형열교환기용 열전달 플레이트 - Google Patents

포트 구역에서 균일한 하중 분포를 갖는 플레이트형열교환기용 열전달 플레이트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다른 열전달 플레이트들과 함께 결합되어, 열교환기(3)용 플레이트가 영구적으로 결합된 플레이트 적층체(2)를 구성하도록 의도된 열전달 플레이트(1)에 관한 것으로, 상기 열전달 플레이트(1)는 제1 장측면(4) 및 대향의 제2 장측면(5)과, 제1 단측면(6) 및 대향의 제2 단측면(7)과, 마루부(10) 및 골부(11)의 패턴을 갖는 열전달면(8)과, 제1 포트 구역(12) 및 제2 포트 구역(13)을 포함하며, 상기 제1 포트 구역(12)은 제1 장측면(4)과 제1 단측면(6) 사이의 연결부에 형성된 제1 모서리부(14)에 위치되, 상기 제2 포트 구역(13)은 제2 장측면(5)과 제1 단측면(6) 사이의 연결부에 형성된 제2 모서리부(15)에 위치되며, 상기 제1 포트 구역(13)은 다수개의 마루부(10a 내지 10d) 및 골부(11a 내지 11e)에 연결되고, 상기 마루부(10a 내지 10d) 및 골부(11a 내지 11e)는 원칙적으로 상기 제1 포트 구역(12)으로부터 제2 장측면으로 비스듬하게 연장된다.
열전달 플레이트, 플레이트 적층체, 마루부, 골부, 포트 구역

Description

포트 구역에서 균일한 하중 분포를 갖는 플레이트형 열교환기용 열전달 플레이트{HEAT TRANSFER PLATE FOR PLATE HEAT EXCHANGER WITH EVEN LOAD DISTRIBUTION IN PORT REGIONS}
본 발명은 본원의 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 열전달 플레이트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 열전달 플레이트를 포함하는 플레이트형 열교환기에 관한 것이다.
일본 특허 출원 공개 공보 제2002-081883호에는 유사한 열전달 플레이트를 포함하는 열교환기가 개시되어 있다. 본 명세서에서, "열전달 플레이트"라는 용어는 "플레이트"라는 용어와 동일한 의미이다. 플레이트는 열전달 플레이트에 걸쳐 비스듬하게 연장하는 마루부 및 골부의 패턴을 가진다. 플레이트 적층체를 형성하기 위한 적층은 플레이트의 마루부 및 골부가 접촉점을 통해 인접한 플레이트의 마루부 및 골부와 연결되는 방식으로 플레이트가 상호 배치되는 과정을 수반한다. 플레이트들의 상호 배향에 의해, 상기 접촉점에서의 플레이트들의 상호 접합시에 인접한 플레이트의 마루부 및 골부의 길이의 상호 분기(divergence)가 있게 된다. 상호 인접한 플레이트는 상기 접촉점을 통해 연결되어 영구적으로 결합된 플레이트 적층체를 형성한다.
상기 일본 특허 출원 공개 공보 제2002-081883호에 따라 구성된 플레이트를 포함하는 열교환기의 문제점은 포트 구역 주위의 접촉점이 스냅(snap)될 수 있다는 것이다. "스냅(snap)"이란 용어는 상호 인접한 플레이트들 사이의 영구적인 결합이 접촉점에서 분리된다는 것을 의미한다. 특히, 접촉점 분리의 가능성에 영향을 미치는 요소는 플레이트 상에서의 접촉점의 위치와, 다른 접촉점과의 근접성이다. 일본 특허 출원 공개 공보 제2002-081883호에 따른 실시예에서의 포트 구역의 주위와 대부분의 종래 플레이트에서는 접촉점이 포트 구역의 중심으로부터 상이한 거리를 두고 각각의 포트 구역 주위에 제공된다. 일부의 접촉점이 다른 접촉점보다 임의의 접촉점에 가깝게 위치되기 때문에 포트 주위에 있는 각각의 접촉점에 작용하는 응력이 상이하다. 따라서, 상호 인접한 접촉점들은 서로에 대해 작용하는 응력을 분배하기 때문에, 각각의 접촉점은 상기 응력에 의한 영향을 덜 받게 된다. 이는 포트 구역 주위에 위치되고 다른 접촉점에 가깝게 위치되지 않은 임의의 다른 접촉점이 포트 구역 주위의 다른 접촉점보다 분리될 가능성이 크다는 것을 의미한다.
포트 주위에 접촉점을 형성하기 위한 공지의 방법은 포트 주위의 구역에 다수개의 니브(nib)를 프레스 가공하는 것이다. 상기 니브는 포트의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리에 위치된다. 이런 실시예의 단점은 각각의 니브를 플레이트에 프레스 가공하기 위해 넓은 표면이 필요하다는 것이다. 이는 플레이트의 열전달면이 상기 니브의 프레스 가공에 필요한 표면만큼 감소되어, 상기 플레이트를 통한 열전달이 감소한다는 것을 의미한다.
열교환기는 영구적으로 결합된 플레이트 적층체를 포함한다. 플레이트 적층체는 서로에 대해 적층된 다수개의 유사한 플레이트를 포함한다. 플레이트는 에지부와, 포트부와, 열전달면을 포함한다. 열전달면은 마루부 및 골부의 패턴을 가진다. 상기 플레이트 적층체는 두 번째 플레이트마다 열전달면에 평행한 평면에서 180도 회전되고, 이에 의해 상호 인접한 회전된 두 개의 플레이트는 원칙적으로 마루부의 정상부와 골부의 하부면을 통해 서로에 대해 접한다. 따라서, 접촉점은 예컨대 납땜에 의해 서로에 대해 영구적으로 결합되는 상호 인접한 정상부와 골부의 접합에 의해 형성된다.
본 발명의 목적은 유사한 플레이트에 적층되어 결합될 수 있는 플레이트를 제조하는 것으로, 플레이트는 상호 인접한 패턴을 통해 포트 구역 주위에 접촉점을 형성하고, 상기 접촉점은 원칙적으로 포트 구역의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리에 위치된다.
본 발명의 다른 목적은 굽힘 강성(flexurally rigid)을 갖는 분배 표면을 포트 구역들 사이에 포함하는 플레이트를 제조하는 것이다.
전술된 목적 및 다른 목적들은 본원의 특허청구범위 제1항의 특징부를 포함하는 플레이트에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본원의 특허청구범위 제1항의 특징부에 따른 플레이트에 의해 달성되는 장점은, 각각의 포트 구역 주위의 접촉점들이 원칙적으로 각각의 포트 구역의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리에 있기 때문에 상기 접촉점들 사이에서의 응력 및 하중이 균일하게 분포된다는 것이다.
본원의 특허청구범위 제1항의 특징부에 따른 플레이트에 의해 달성되는 다른 장점은, 마루부가 포트 구역으로부터 대향의 에지 구역으로 연속의 길이를 갖기 때문에 플레이트가 굽힘 강성과 비틀림 강성을 갖는다는 것이다.
본원의 특허청구범위 제1항의 특징부에 따른 플레이트에 의해 달성되는 또 다른 장점은, 각각의 포트 구역과 연통하는 각각의 골부가 포트 리세스를 형성하는 상기 포트 구역의 내부 에지와 동일한 평면에 있기 때문에 포트 구역으로부터 상기 골부를 따라 매질의 균일한 유동 경로를 제공한다는 것이다.
또한, 플레이트의 바람직한 실시예들은 본원의 특허청구범위 제2항 내지 제10항에 기재된 특징들을 포함한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 각각의 마루부의 단부 부분에 위치한 접촉점은 원호의 범위에 인접하거나 원호의 범위와 교차하도록 위치되고, 상기 단부는 포트 구역에 인접하며, 상기 원호의 중심은 포트부의 영역 내에 위치된다. 포트 구역은 원호와 포트 마루부 내에 형성되고, 상기 포트 마루부는 플레이트의 모서리부에 인접한 포트 구역의 일부 주위에서 대략 180도로 연장된다. 각각의 접촉점이 원칙적으로 포트 구역의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리에 위치되고, 원호의 범위를 따라 상호 인접한 접촉점이 원칙적으로 서로에 대해 동일한 거리에 위치되기 때문에, 접촉점이 임의의 다른 접촉점보다 응력을 더 받게 되는 경우는 없을 것이다. 이는 임의의 한 접촉점의 하중이 포트 구역 주위의 인접한 접촉점으로 분배되어, 단일 접촉점에서 높은 응력 집중이 방지되기 때문이다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 열전달 플레이트는 각각의 단측면과 평행한 중심축을 가지며, 열전달 플레이트에 프레스 가공된 모든 마루부와 골부의 형상 및 위치가 중심축의 다른 측면에 있는 마루부와 골부의 형상 및 위치에 실질적으로 대응하도록 상기 열전달 플레이트는 상기 중심축을 중심으로 대칭을 이룬다. 중심축과 각각의 단측면은 플레이트에서 독립적인 평면에 있다. 상기 독립적인 평면은 각각의 장측면과, 열전달면에 평행한 평면과 직각을 형성한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 중심축의 길이는 각각의 단측면의 길이와 상이하다. 즉, 중심축은 일 장측면의 높이로부터 타 장측면의 다른 높이로 열전달면을 가로질러 연장된다. 이는 상호 인접한 두 개의 플레이트가 접합할 시에 상호 인접한 중심축에 대해 접촉점에서 플레이트 사이의 거리가 변화는 것을 보장한다. 따라서, 일 장측면에서의 플레이트 사이의 거리는 타 장측면에서의 플레이트 사이의 거리와 상이하다. 상호 인접한 플레이트 사이의 거리가 상대적으로 짧은 장측면이 포트 구역 사이에 최단 경로를 구성하기 때문에, 상기 최단 경로는 매질이 자연스럽게 유동될 수 있는 경로가 된다. 중심축의 범위를 따라 상호 인접한 플레이트 사이의 거리를 변화시킴으로써, 매질이 다른 플레이트 부분으로 이동하는 것을 허용하여, 플레이트의 대부분의 열전달면이 사용되는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 각각의 마루부는 마루부의 넓이를 두 개의 동일한 부분으로 분할하는 제1 중심선을 가지며, 각각의 마루부의 제1 중심선은 원칙적으로 중심축의 각각의 측면에서 각각의 마루부의 제1 중심선과 평행을 이룬다. 각각의 마루부는 정상부를 가진다. 중심선은 정상부 및 마루부를 통과하는 평면으로 연장되어, 정상부 및 마루부의 넓이를 두 개의 동일한 반부로 분할한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 각각의 골부는 골부의 넓이를 두 개의 동일한 부분으로 분할하는 제2 중심선을 포함하며, 이에 의해 각각의 골부의 각각의 제2 중심선은 원칙적으로 중심축의 각각의 측면에 있는 각각의 골부의 제2 중심선과 평행을 이룬다. 상기 제2 중심선은 골부의 평면으로 연장되어, 골부의 넓이를 두 개의 동일한 부분으로 분할한다. 중심축의 각각의 측면에 있는 플레이트의 제1 및 제2 중심선은 서로에 대해 평행하다.
상호 인접한 두 개의 플레이트가 접합할 시에, 제1 플레이트의 마루부의 정상부는 이와 유사한 제2 플레이트의 골부의 하부면과 결합된다. 제2 플레이트는 제1 플레이트와 유사하지만 플레이트의 열전달면과 평행을 이루는 평면에 수직하는 축을 중심으로 180도로 회전된다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 상호 인접한 두 개의 마루부 사이에는 골부가 형성되고, 마루부 사이의 골부의 단위 폭당 체적은 마루부의 길이에 따라 변화한다. 이는 전체의 열전달면에 걸쳐 매질의 제어 및 분배를 가능하게 한다. 종래의 패턴을 갖는 플레이트의 경우에, 두 개의 포트 사이를 유동하는 매질은 최단 경로를 따른다. 매질이 유동하는 골부의 폭을 변화시켜 골부의 폭을 확장함으로써, 매질이 작용하기 어려웠던 구역으로 매질의 도입을 가능하게 한다. 이에 따라, 종래의 플레이트의 경우 매질의 도달이 어려웠던 열전달면의 부분, 예를 들면 매질이 서로에 대해 접촉되는 두 개의 포트 사이에 최단 경로가 구성되지 않은 구역의 사용을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 마루부는 정상부와, 중심선의 각 측면에 측부를 포함하며, 상기 측부는 정상부와 골부를 상호 연결하고, 상기 정상부는 아치형 에지부에 의해 각각의 측면부에 연결되고, 상기 아치형 에지부의 반경은 정상부의 폭이 작아지면 반경도 작아지도록 정상부의 폭과 관련된 방식으로 마루부의 길이에 따라 변화한다. 정상부와 측면부 사이의 에지부는 아치형으로서 상호 인접한 플레이트 사이에 인가된 납땜 포일의 균열 위험성을 감소시킨다. 납땜 포일에 의해 두 개의 플레이트를 납땜할 시에 발생하는 특정 문제는 패턴의 골부와 정상부가 각을 이루기 때문에, 납땜 포일의 균열을 야기하는 것이다. 이는 플레이트들 사이의 구역이 납땜 포일의 결여로 인해 서로에 대해 납땜을 불가능하게 할 뿐만 아니라, 납땜 포일의 일부가 제조 기계에 포획될 가능성을 야기한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 제1 마루부와 제2 마루부 사이에는 제2 골부가 형성되고, 상기 제1 마루부는 두 개의 포트 구역 사이에서 연장되고, 상기 골부는 일 장측면에 있는 하나의 포트 구역으로부터 대향하는 다른 장측면으로 연장된다. 연속하는 마루부는 중심축의 각각의 측면에 있는 포트 구역들 사이에 연장되어 상기 포트 구역들을 상호 연결한다. 상기 마루부는 마루부의 정상부와 동일한 높이에 위치된 제1 포트부로부터 골부와 동일한 높이에 위치된 제2 포트부로 플레이트를 따라 연장된다. 전술한 바와 같이, 플레이트 적층체는 두 번째 플레이트마다 180도 회전되기 때문에, 제1 플레이트의 제1 포트부가 중첩된 제2 플레이트의 제2 포트부에 연결된다. 동일한 방식으로, 제1 플레이트의 제2 포트부는 아래쪽에 있는 제2 플레이트의 포트부에 연결된다. 각각의 플레이트의 상기 마루부가 포트부들 사이와 상기 높이들 사이에서 연장되어 인접한 플레이트에 연결됨에 따라, 플레이트 적층체의 구역에 내저항성 및 굽힘 강성을 제공하고, 이에 의해 마루부에 인가된 응력이 인접한 플레이트의 포트부, 마루부 및 골부로 분배된다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 제2 마루부는 제1 연결부에 의해 제3 마루부에 연결되고, 이에 의해 제3 골부가 상기 제2 마루부와 제3 마루부 사이에 형성되며, 상기 제3 골부는 개방 단부와 폐쇄 단부를 가진다. 제2 골부는 제2 마루부와 제3 마루부 모두를 따라 연장된다. 따라서, 상기 제2 골부가 형성된다. 이에 따라, 제2 마루부의 하부면은 납땜에 의해 접촉점을 거쳐서 제2, 제3 및 제4 마루부의 정상부에 연결되고, 상기 정상부는 상기 제1 포트 구역에 인접한다. 따라서, 각각의 마루부에 있는 접촉점이 원칙적으로 각각의 포트 구역 주위에 균등하게 분포되는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 플레이트는 전술된 바와 같이 두 개의 마루부를 상호 연결하는 제1 연결부를 포함하며, 이에 의해 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 골부를 형성한다. 개방 단부는 제1 포트 구역과 연통한다. 두 개의 마루부는 골부에 인접하고, 상기 골부는 제2 포트 구역에 인접한다. 연결된 두 개의 마루부와 제2 포트 구역에 인접한 상기 골부의 전술된 구성은 제1 포트 구역에 인접한 마루부의 단부에 접촉점의 형성을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 플레이트의 일 실시예에 따르면, 플레이트는 제2 연결부와 제3 연결부를 포함한다. 제2 및 제3 연결부는 상호 인접한 두 개의 마루부를 서로에 대해 연결한다. 제1 연결부와 중심축 사이의 거리는 동일한 중심축으로부터 제2 및 제3 연결부 사이의 거리보다 길다. 또한, 제2 연결부는 제1 및 제3 연결부보다 제2 장측면에 가깝게 위치된다. 이와 유사하게, 제3 연결부는 제1 및 제2 연결부보다 제1 장측면에 가깝게 위치된다. 제1 단측면과 각각의 연결부 사이의 거리는 중심축으로부터 각각의 연결부 사이의 거리보다 짧다. 제1 연결부의 대부분은 두 개의 장측면 중 하나의 장측면에 가깝게 위치된다. 제1 연결부는 제3 연결부보다 제2 연결부에 가깝게 위치된다. 제2 및 제3 연결부가 열전달면에 위치되고, 이로 인해 상기 제2 및 제3 연결부은 지지면을 구성한다. 지지면은 플레이트를 가압하는 도구로부터 플레이트를 해제하기 위해 사용된다. 이에 따라, 본 발명의 일 목적은 상기 지지면을 전술한 바와 같이 열전달면 상에 위치시켜, 플레이트를 통한 총 열전달에 미칠 수 있는 악영향을 가능한 최소화하는 것이다.
또한, 본 발명은 본원의 특허청구범위 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 열전달 플레이트로 이루어진 플레이트형 열교환기에 관한 것이다.
본 발명의 플레이트형 열교환기에 의해 우수한 내압성 및 내피로도를 갖는 열교환기가 구현된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 필요한 부품들만이 도시된 개략적인 도면들을 참조하여 이하 상세히 설명된다.
도1은 플레이트 적층체와 수단을 구비한 열교환기를 도시한다.
도2는 열전달 플레이트를 도시한다.
도3은 열전달 플레이트의 패턴의 일부를 도시한다.
도4는 열교환기용 수단을 도시한다.
도1은 플레이트 적층체(2)와 적어도 하나의 수단(25)을 포함하는 열교환기(3)를 도시한다. 열교환기(3)에는 매질용 포트 리세스(32 내지 35)를 구비한 다수개의 출구 포트 및 입구 포트가 제공된다. 플레이트 적층체(2)는 공지된 결합 방법에 의해 영구적으로 상호 결합된 다수개의 플레이트(1)를 포함한다. 공지된 결합 방법에는, 특히 납땜, 용접, 접착 및 접합(bonding)이 있다.
도2는 본 발명에 따른 플레이트(1)를 도시한다. 플레이트(1)는 제1 장측면(4) 및 제2 장측면(5)과, 제1 단측면(6) 및 제2 단측면(7)과, 마루부(ridge: 10a 내지 10d) 및 골부(vallery: 11a 내지 11e)를 포함하는 패턴(9)을 갖는 열전달면(8)을 포함한다. 제1 모서리부(14)는 제1 단측면(6)과 제1 장측면(4) 사이의 연결부에 형성된다. 제2 모서리부(15)는 제1 단측면(6)과 제2 장측면(5) 사이의 연결부에 위치된다. 제1 포트 구역(12)은 제1 모서리부(14)에 위치된다. 제2 포트 구역(13)은 제2 모서리부(15)에 형성된다. 중심축(18)은 장측면(4)과 장측면(5) 사이에서 이들에 대해 직교하면서 플레이트(1)를 가로질러 횡방향으로 연장한다. 중심축(18)은 플레이트(1)를 두 개의 균등한 반부로 분할한다. 반부는 형상, 패턴 및 외형에 있어 서로에 대해 거울상을 이룬다. 이는 플레이트(1)가 모두 네 개의 모서리부와, 네 개의 포트 구역 등을 포함한다는 의미이다. 플레이트(1)가 상기 중심축(18)을 중심으로 대칭을 이루기 때문에, 본 명세서에서는 플레이트의 하나의 반부에 대해서만 상기 기술적 특징들을 설명한다.
플레이트(1)는 유사한 플레이트(1)에 의해서 플레이트 적층체(2: 도1 참조)로 적층된다. 상기 플레이트 적층체(2)는 두 번째 플레이트(1)마다 열전달면(8)에 평행한 평면에서 180도 회전된다. 각각의 플레이트(1)는 상부 측면과 하부 측면을 포함한다. 플레이트 적층체(2)에서 모든 플레이트(1)는 각각의 하부면이 동일한 방향으로 향하면서 서로에 대해 배치된다. 이런 적층에 의해 제1 플레이트(1)의 패턴(9)의 상부 측면이 이와 유사한 회전된 제2 플레이트(1)의 하부면의 패턴(9)과 접하게 된다.
제1 포트 구역(12)은 다수개의 마루부(10a 내지 10d) 및 골부(11a 내지 11e)와 연통한다. 중심축(18)의 각각의 측면에서 플레이트(1) 상의 마루부(10a 내지 10d) 및 골부(11a 내지 11e) 모두는 원칙적으로 서로에 대해 평행을 이룬다.
접촉점(16a 내지 16d)은 제1 포트 구역(12)에 인접한 각각의 마루부(10a 내지 10d)의 단부에 형성된다. 상기 접촉점(16a 내지 16d)은 원칙적으로 제1 포트 구역(12)의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리에 위치된다. 접촉점(16a 내지 16d)은 포트 구역(12) 주위의 원호(17)의 범위를 따른다. 원호(17)의 중심은 제1 포트 구역(12)의 영역 내에 있다.
상기 플레이트 적층체(2: 도1 참조)에서 상호 인접한 두 개의 플레이트(1)의 적층은 제1 플레이트(1)의 제1 접촉점(16a)이 상기 제1 플레이트(1)상에 배치된 이 와 유사한 회전된 제2 플레이트(1)의 제1 골부(11a)의 하부면과 접하도록 한다. 이와 유사하게, 제2, 제3 및 제4 접촉점(16b 내지 16d)은 제1 접촉점(16a)과 제1 골부(11a)의 경우와 마찬가지로 동일한 플레이트(1)의 제2 골부(11b)의 하부면에 접한다.
제2 마루부(10b)는 제1 연결부(24)에 의해 제3 마루부(10c)에 연결된다. 제2 골부(11b)는 제2 마루부(10b), 제3 마루부(10c), 제1 마루부(10a) 및 제2 포트 구역(13)에 인접한다. 제2 마루부(10b)는 상기 제1 연결부(24)와 제1 포트 구역(12) 사이에 연장한다. 이에 따라, 제2 포트 구역(13)의 일부분 주위를 지날 뿐만 아니라 플레이트(1)의 열전달면(8)에 인접하는 상기 제2 골부(11b)가 형성된다. 제2 골부(11b)는 초기에는 제1 포트 구역(12)으로부터 제1 연결부(24)로 제2 마루부(10b)를 따른다. 이어서, 제2 골부(11b)는 연결부(24)에서 방향이 전환되어 제2 장측면(5)까지 제3 마루부(10c)를 따른다. 제2 골부(11b)가 제2 포트 구역(13)의 일부분 주위를 지남으로써 상기 제2 포트 구역(13)의 일부분 주위의 종장형 영역의 아래에 형성된다. 상기 제2 포트 구역(13)은 제2, 제3 및 제4 접촉점(16b 내지 16d)에 연결된다. 상기 제1 연결부(24)에 의해서, 마루부(10a 내지 10d)는 서로에 대해 평행할 수 있고, 상기 접촉점들은 원칙적으로 제1 포트 구역(12)의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리를 두고 마루부(10b 내지 10d)에 위치될 수 있다. 이는 제1 포트 구역(12) 주위의 각각의 접촉점(16a 내지 16d)에서 불균등한 응력의 발생을 가능하게 한다.
도3은 본 발명에 따른 플레이트(1: 도2 참조)의 패턴(9)의 일부를 도시한다. 이해를 돕기 위해, 도3은 단지 하나의 마루부(10)와 하나의 골부(11)만을 도시하고 있지만, 본 발명에 따른 플레이트(1)는 다수개의 마루부와 골부를 포함한다. 도3에서, 마루부(10)는 정상부(21)와 두 개의 측부(22a, 22b)를 포함한다. 각각의 측부(22a, 22b)는 정상부(21)에 연결된다. 골부(11)는 측부(22a, 22b)에 의해 정상부(21)에 연결된다. 정상부(21)는 마루부(10) 및 골부(11)와 동일한 길이를 가진다. 마루부(10)와 동일한 길이를 갖는 아치형 에지부(23a, 23b)는 정상부(21)의 각각의 측면에서 각각의 측부(22a, 22b)를 상기 정상부(21)에 연결한다. 마루부(10)와 동일한 길이를 갖는 제1 중심선(30)은 정상부(21)를 따라 정상부(21) 내에 위치된다. 골부(11)와 동일한 길이를 갖는 제2 중심선(31)은 골부(11)를 따라 골부(11) 내에 위치된다.
각각의 마루부(10)의 폭은 길이를 따라 변하기 때문에, 마루부(10)의 폭이 작아지면 정상부(21)의 폭도 작아진다. 마찬가지로, 아치형 에지부(23a ,23b)의 반경도 변하므로 정상부(21)의 폭이 작아지면 반경도 작아진다. 각각의 골부(11)의 폭은 마루부(10) 및 상기 마루부의 정상부(21)와 유사한 방식으로 골부의 길이를 따라 변경된다.
각각의 마루부(10) 및 골부(11)의 중심선(30, 31)은 중심축(18: 도2 참조)의 각각의 측면에서 서로에 대해 평행을 이룬다.
마루부(10)와 골부(11)의 폭의 변화에 따른 단위 폭당 체적의 변화는, 종래의 플레이트에서는 매질이 작용하기 어려웠던 플레이트(1)의 열전달면의 부분으로의 매질의 도입을 가능하게 한다. 매질의 작용이 어려웠던 구역에서의 단위 폭당 체적의 증가는 플레이트(1)의 보다 넓은 표면이 열전달을 위해 사용될 수 있도록 한다.
도4는 수단(25)을 도시한다. 수단(25)은 유사한 플레이트로 적층된 플레이트 적층체(2)의 플레이트(1: 도1 참조)와 동일한 외부 주연부를 가진다. 수단(25)은 제1 표면(26)과, 제2 표면(27: 도면에 도시되지 않음)과, 포트 리세스(32 내지 35)를 포함한다. 제1 돌출부(28) 및 제2 돌출부(29)가 제2 중심축(36)의 각각의 측면에서 제1 표면(26)에 프레스 가공된다. 제2 중심축(36)의 위치는 본 발명에 따른 플레이트(1: 도2 참조)의 중심축(18)에 대응한다. 각각의 돌출부(28, 29)는 제2 표면(27: 도면에 도시되지 않음)으로 돌출된다.
수단(25)은 플레이트 적층체(2: 도1 참조)의 첫 번째 및/또는 마지막 플레이트(1) 상에 배치된다. 제2 표면(27: 도면에 도시되지 않음)의 돌출부(28, 29)는 인접한 플레이트(1)의 패턴(9: 도2 참조)에 끼워지도록 형상화된다. 수단(25)과 인접한 플레이트(1)가 접하면, 제1 돌출부(28)는 플레이트(1)의 제2 골부(11b)로 삽입된다. 제2 돌출부(29)는 제5 골부(11e)로 삽입된다. 제2 골부(11b)와 제5 골부(11e) 모두는 제1 포트 구역(12)과 연통한다.
본 발명에 따른 플레이트 적층체(2)에 있어서, 작동하는 동안 수단(25)과 인접한 플레이트(1) 사이에 축적되는 매질의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 제1 포트 구역(12)과 연통하는 다수개의 골부(11b, 11e)로 상기 돌출부(28, 29)가 삽입됨으로써 이들 골부(11b, 11e)에서 매질이 상기 포트 구역(12)으로부터 제2 장측면(5)으로 유동하는 것이 방지된다. 즉, 열전달에 도움이 되지않는 매질의 양을 감소시켜, 열교환기(3)의 총 열전달을 최적화한다.
본 발명은 전술된 실시예에 한정되지 않으며 이하 설명되는 본원의 특허청구범위의 범주 내에서 변형 및 변경될 수 있다.

Claims (11)

  1. 다른 열전달 플레이트들과 함께 결합되어, 열교환기(3)용 플레이트가 영구적으로 결합된 플레이트 적층체(2)를 구성하도록 의도된 열전달 플레이트(1)로서, 상기 열전달 플레이트(1)는 제1 장측면(4) 및 대향의 제2 장측면(5)과, 제1 단측면(6) 및 대향의 제2 단측면(7)과, 마루부(10) 및 골부(11)의 패턴(9)을 갖는 열전달면(8)과, 제1 포트 구역(12) 및 제2 포트 구역(13)을 포함하며, 상기 제1 포트 구역(12)은 제1 장측면(4)과 제1 단측면(6) 사이의 연결부에 형성된 제1 모서리부(14)에 위치되고, 상기 제2 포트 구역(13)은 제2 장측면(5)과 제1 단측면(6) 사이의 연결부에 형성된 제2 모서리부(15)에 위치되며, 상기 제1 포트 구역(12)은 다수개의 마루부(10a 내지 10d) 및 골부(11a 내지 11e)에 연결되고, 상기 마루부(10a 내지 10d) 및 골부(11a 내지 11e)는 원칙적으로 상기 제1 포트 구역(12)으로부터 제2 장측면(5) 쪽으로 비스듬하게 연장되는, 열전달 플레이트(1)에 있어서,
    다수개의 접촉점(16a 내지 16d)은 제1 포트 구역(12)에 바로 인접한 상기 마루부(10a 내지 10d)에 위치되고, 상기 접촉점(16a 내지 16d)은 적어도 하나의 접촉점(16b, 16c)이 두 개의 접촉점(16a, 16c 및 16b, 16d 각각)과 접하도록 위치 설정되고, 상기 접촉점(16a 내지 16d)은 원칙적으로 상기 제1 포트 구역(12)의 중심으로부터 동일한 반경 방향 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 포트 구역(12)에 인접한 각각의 마루부(10a 내지 10d)의 단부에 위치한 접촉점(16a 내지 16d)은 각각의 접촉점(16a 내지 16d)이 원호(17)의 범위에 인접하거나 원호(17)의 범위와 교차하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  3. 제1항에 있어서, 열전달 플레이트(1)는 각각의 단측면(6, 7)에 평행한 중심축(18)을 가지며, 열전달 플레이트(1)에 프레스 가공된 모든 마루부(10a 내지 10d)와 골부(11a 내지 11e)의 형태 및 위치가 상기 중심축(18)을 중심으로 다른 측면에 있는 마루부와 골부의 형태 및 위치와 실질적으로 대응하도록 상기 열전달 플레이트(1)는 상기 중심축(18)에 대해 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 마루부(10a 내지 10d)는 마루부(10a 내지 10d)의 넓이를 두 개의 동일한 부분으로 분할하는 제1 중심선(19)을 가지며, 각각의 마루부(10a 내지 10d)의 제1 중심선(19)은 원칙적으로 중심축(18)의 각각의 측면에 있는 각각의 마루부(10a 내지 10d)의 제1 중심선(19)에 평행한 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 골부(11a 내지 11e)는 골부(11a 내지 11e)의 넓이를 두 개의 동일한 부분으로 분할하는 제2 중심선(20)을 가지며, 각각의 골부(11a 내지 11e)의 각각의 제2 중심선(20)은 원칙적으로 중심축(18)의 각각의 측면에 있는 각각의 골부(11a 내지 11e)의 제2 중심선(20)에 평행한 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  6. 제1항에 있어서, 두 개의 인접한 마루부(10a 내지 10d) 사이에는 골부(11a 내지 11e)가 형성되고, 마루부(10a 내지 10d) 사이에서의 골부의 폭은 상기 골부(11a 내지 11e)의 길이에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  7. 제4항에 있어서, 마루부(10a 내지 10d)는 정상부(21)와, 중심선(18)의 각각의 측면에 측부(21)를 포함하며, 상기 측부(21)는 정상부(20)와 골부(11a 내지 11e)를 상호 연결하고, 상기 정상부(20)는 아치형 에지부(23)에 의해 각각의 측부(21)에 연결되고, 상기 아치형 에지부의 반경은 정상부(21)의 폭이 작아지면 반경도 작아지도록 정상부(21)의 폭과 관련된 방식으로 마루부(10a 내지 10d)의 길이에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  8. 제1항에 있어서, 제1 마루부(10a)와 제2 마루부(10b) 사이에는 제2 골부(11b)가 형성되고, 상기 제1 마루부(10a)는 포트 구역(12)과 포트 구역(13) 사이에 연장되며, 상기 골부(11b)는 일 장측면(4)에 있는 하나의 포트 구역(12)으로부터 대향의 제2 장측면(5)으로 연장되는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  9. 제8항에 있어서, 제2 마루부(10b)가 제1 연결부(24)에 의해 제3 마루부(10c) 에 연결됨으로써, 제3 골부(11c)가 상기 제2 마루부(10b)와 제3 마루부(10c) 사이에 형성되고, 제3 골부(11c)는 개방 단부 및 폐쇄 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  10. 제1항에 있어서, 제2 골부(11b)는 제2 마루부(10b)와 제3 마루부(10c) 모두를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 열전달 플레이트를 포함하는 플레이트형 열교환기.
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