KR20090106521A

KR20090106521A - 열교환판

Info

Publication number: KR20090106521A
Application number: KR1020097014599A
Authority: KR
Inventors: 카르스텐 보예센
Original assignee: 인벤시스 에이피브이 에이/에스
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-10-09
Also published as: CN101595359A; JP2010512501A; EP1933105A1; WO2008071356A1

Abstract

본 발명은 열교환판이 조립되서 열교환기에서 사용되고 제1 열교환 유체에 접촉하는 제1접촉측(10)을 갖고, 열교환판이 조립되서 열교환기에서 사용되고 제2 열교환 유체에 접촉하는 제2접촉측을 갖는 판식 열교환기에서 사용되는 열교환판에 있어서, 상기 제1접촉측(10)과 상기 제2접촉측 각각은 상기 제1 및 상기 제2접촉측에 각각 비평탄한 표면을 형성하고, 판식 열교환기에 함께 조립될 때 대응하는 열교환판에 접촉하는 접점 또는 접면(14)에 각각 배치되는 패턴을 포함하며, 일련의 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡(16, 17)이 상기 제1접촉측(10) 및/또는 상기 제2접촉측의 접점의 사이 또는 외측 또는 접면(14)의 사이 또는 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환판에 관한 것이다.

열교환판

Description

열교환판{HEAT EXCHANGER PLATE}

본 발명은 청구항1의 전제에 따른 열교환판에 관련된 것이다.

가장 알려진 판식 열교환기의 열교환판은, 예를 들어 종래의 셰브론(역V자형) 또는 물고기뼈(가시) 형태 또는 종래의 빨래판 패턴인, 일정하게 굴곡된 패턴으로 배치된다. 상기 열교환판에서 이러한 패턴의 배치 목적은:

- 열교환유체의 유통경로를 제공하기 위함

- 다수의 접점에 기인하는 기계강도를 열교환기 구조에 부여하기 위함

- 열교환유체사이에서 우수한 열전달 확보하기 위함.

판식 열교환기의 열교환판을 설계하는 것에 의해, 몇몇의 장치가 다수의 이송유니트(NTU-값)를 취득하는 것은 바람직하다. 원칙적으로 판식 열교환기의 NTU값은

- 판간극, 즉, 두개의 인접한 판사이의 거리의 감축 및/또는

- 일정한 패턴의 각도(패턴각), 즉, 패턴의 립과 홈이 유체의 주요 유통방향에 수직인 방향에 상대적으로 연재하는 방향의 각의 감축

에 의해 증가시킬 수 있다.

상기 판간극은 보통 패턴에 형성되는 주름의 진폭과 일치한다. 상기 판간극 은 또한 두개의 인접한 열교환판 사이에 위치한 개스킷(gasket)의 높이로 정의한다. 상기 개스킷은 판식 열교환기 내에서 유체를 밀폐하고 서로 분리시킨다.

상기 판간극이 변하면, 보통 모든 열교환판과 개스킷의 설계 및 구조가 변하고 새로운 개스킷이 되며, 따라서, 새로운 또는 변형된 개스킷 도구가 필요하다. 따라서, 상기 판간극을 줄이는 것에 의하여 기존의 판식 열교환기의 효율성을 향상시키는 것은 비용이 많이 들게 될 것이다. 또, 판간극 축소에서 개스킷의 밀폐압 및 개스킷의 수명과 같은 실질적인 제한이 있다.

약 30°이하 패턴각도의 연속적 감소는 판 효율성의 상응하는 연속적 증가로 되지 않는다. 따라서, 높은 NTU값이 바람직한 장치의 판식 열교환기의 대부분은 약 30°의 패턴각을 가진다.

몇몇의 장치에서, 상기 판식 열교환기가 사용되는 경우에, 가용(可用)공간 및/또는 세공(細工)된 부분을 통해 상기 판식 열교환기의 높이 전체에 제한이 주어진다. 그러므로, 높은 NTU값이 요구된다면, 상기 판식 열교환기의 크기가 증가될 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 같은 외부 치수, 같은 판간극 및 같은 패턴 각도를 갖는 공지의 패턴과 비교하여 높은 NTU값이 도출되는 패턴을 갖는 열교환판을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항1의 특징을 가진 열교환판을 통해 얻어진다. 바람직한 실시예는 종속항에 개시된다.

본 발명의 일실시예에 양상에 따르면, 열교환판이 조립되서 열교환기에서 사용되고 제1 열교환 유체에 접촉하는 제1접촉측을 갖고, 열교환판이 조립되서 열교환기에서 사용되고 제2 열교환 유체에 접촉하는 제2접촉측을 갖는 판식 열교환기에서 사용되는 열교환판에 있어서, 상기 제1접촉측과 상기 제2접촉측 각각은 상기 제1 및 상기 제2접촉측에 각각 비평탄한 표면을 형성하고, 판식 열교환기에 함께 조립될 때 대응하는 열교환판에 접촉하는 접점 또는 접면에 각각 배치되는 패턴을 포함하며, 일련의 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 상기 제1접촉측 및/또는 상기 제2접촉측의 접점의 사이 또는 외측 또는 접면의 사이 또는 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환판이 제공된다.

본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 이러한 열교환판을 적어도 하나를 가지는 판식 열교환기를 통해 유통하는 유체 내에 추가적인 난류가 유도될 수 있다. 이러한 추가적인 난류는 단지 일련의 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 상기 제1접촉측 및/또는 상기 제2접촉측의 접점의 사이 또는 외측 또는 접면의 사이 또는 외측에 배치되는 것만으로도 높은 NTU값이 도출될 것이다.

본 발명의 이러한 실시예의 또 다른 이점은, 판식 열교환기로 조립되면, 상기 패턴의 변형은 두개의 인접한 열교환판의 기계적 결합을 제공할 수 있다. 기계적 결합으로 인하여, 상기 판식 열교환기의 조립은 단순화될 것이다.

본 발명의 이러한 실시예에 따라, 설치된 이러한 열교환판을 적어도 하나를 가지는 판식 열교환기의 NTU값은 일반적인 것, 특히 판의 외형, 판간극 및 패턴의 각도의 변화없이도 원하는 수준(증가 또는 감소까지도)으로 조정가능하다. 따라서, 상기 판과 개스킷을 만들기 위한 기존의 도구들은 재사용될 수 있다. 상기 판과 개스킷을 만들기 위한 기존의 도구들은 어떠한 변형없이 사용될 수 있다. 상기 판을 만들기 위한 도구는 기존의 도구의 삽입을 변형하는 것에 의해 제공될 수 있다. 이것은 투자비용을 절감할 것이다. 이것은 제조품의 부가적인 비용없이 향상된 열교환판의 생산을 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 종래의 패턴설계의 변형은 바람직하게 유체에 보다 많은 방해물이 제공되도록 해서, 보다 많은 난류가 생성된다. 이것은 NTU값을 증가시킬 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 주요한 유체경로에서 개스킷의 크기를 한정하는 실제의 판간극의 변화없이 부분적으로(교호판의 배치에 따라) 유효 판간극의 감소를 가능하게 한다.

본 출원의 내용에서, "열교환판 평면"은 상기 개스킷 수부(受部)의 평면을 의미한다.

본 출원의 내용에서, "접점평면" 또는 "접면평면"은 접점 또는 접면이 위치한 평면을 의미한다.

상기 판의 두께(판 시트재료의 두께)를 뺀 두개의 인접한 접점평면(접면평면)사이의 거리는 상기 판간극에 대응한다.

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 설계되어, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수개가 상기 열교환판의 평면으로부터 접점평면(또는 접면평면)위로 연재한다. 바람직하게는 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판의 평면으로부터 접점평면(또는 접면평면)위로 상기 평면사이의 거리의 약 100%, 바람직하게는 약 95% 이하, 더 바람직하게는 약 80% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 60% 이하 및/또는 1% 이상, 바람직하게는 5% 이상, 더 바람직하게는 10% 이상, 더욱 바람직하게는 20% 이상, 더욱 바람직하게는 30% 이상, 더욱 바람직하게는 40% 이상 및 가장 바람직하게는 약 50%로 연재하도록 설계될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판의 평면과 상기 접점평면(또는 접면평면)사이에 위치하도록 설계될 수 있다. 예를들어, 이것은 복수의 볼록부를 가지는 종래 패턴(물고기뼈(가시), 셰브론(역V자형) 또는 빨래판))을 립으로부터 열교환판의 평면으로 연재하는 변형하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 접점평면(또는 접면평면)으로부터, 열교환판의 평면과 상기 접점평면(또는 접면평면) 사이의 거리의 약 100%, 바람직하게는 약 95% 이하, 더 바람직하게는 약 80% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 60% 이하, 그리고 가장 바람직하게는 약 50%에 상응하는 거리를 가지도록 설계될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판로부터 상기 열교환판의 평면과 상기 접점평면(접면평면) 사이의 거리의 약 100%, 바람직하게는 약 95% 이하, 더 바람직하게는 약 80% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 60% 이하 및 가장 바람직하게는 약 50%에 상응하는 거리를 가지도록 설계될 수 있다.

본 발명에 따르면, 판의 일방의 접촉측의 하나의 패턴홈(또는 복수의 패턴홈)이 상기 판의 타방의 접촉측의 하나의 패턴혹(또는 복수의 패턴혹)에 대응될 수 있고, 판의 일방의 접촉측의 하나의 패턴혹(또는 복수의 패턴혹)이 상기 판의 타방의 접촉측의 하나의 패턴홈(또는 복수의 패턴홈)에 대응될 수있다. 이러한 특징은 박판의 금속재료(바람직하게는 스테인레스강)를 각인하여 제조되는 종래의 열교환판에 기인한다.

본 발명에 따르면, 상기 열교환판은 굴곡패턴(예를 들어, 셰브론(역V자형) 또는 물고기뼈와 같이 본 기술분야에서 공지됨)과 바람직하게는 상기 접점 또는 접면의 외측에 위치한 추가 굴곡패턴을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 패턴은 물고기뼈(가시)또는 빨래판 형태이다. 본 발명에 따른 패턴은 본 명세서, 특히 청구항1에서 한정한 바와 같이 방해물을 가지도록 변형될 것이다.

본 발명에 따르면, 유체 유통방향의 수직된 직선과 가시형 또는 빨래판형 패턴의 홈의 방향 사이의 각도가 65°이하, 바람직하게는 55°이하, 바람직하게는 45°이하, 바람직하게는 40°이하, 더 바람직하게는 35°이하 그리고 가장 바람직하게는 약 30°가 될 수 있다. 이 각도는 셰브론 또는 빨래판 각도로 알려져 있다. 약 30°의 셰브론은 종래의 빨래판 또는 물고기뼈(가시)패턴을 통해 최적의 NTU값을 제공한다. 따라서, 대부분의 알려진 빨래판 또는 물고기뼈(가시)패턴은 약 65°와 약 30°사이의 셰브론각을 가진다. 본 발명의 상기 특징들은 상기 판간극 또는 상기 판식 열교환기의 전체 치수의 변화 없이 NTU값의 추가적인 증가를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 상기 접점 또는 접면의 적어도 둘 사이, 바람직하게는 그 이상의 사이, 그리고 만약 NTU값의 최대값을 원한다면, 더욱 바람직하게는 상기 모든 접점 또는 접면사이에 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은 상기 열교환판이 조립되어 판식 열교환기로 사용되면, 본질적으로 의도된 유체의 유통방향으로 연재하는 선에 설치될 수 있다. 대부분의 유체는 판식 열교환기를 통해 이러한 선들을 통과한다. 이러한 선 위에서 유체통로에 방해물을 배치하는 것에 의해, 유체내 난류가 상기 판식 열교환기의 NTU값의 증가가 초래된다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은 상기 열교환판이 판식 열교환기에 조립되면 상기 돌출부, 함몰부, 오목부 및/또는 추가 굴곡의 영역에 인접한 열교환판의 거리가 1%이상, 바람직하게는 5%이상, 더 바람직하게는 약 15%이상, 더 바람직하게는 30% 이상, 가장 바람직하게는 약 50%까지 감소된다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은 상기 열교환판이 판식 열교환기에 조립되면 상기 돌출부, 함몰부, 오목부 및/또는 추가 굴곡의 영역에 인접한 열교환판과의 거리가 약 100%, 바람직하게는 95%이하, 더 바람직하게는 약 80%이하, 더 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 약 60% 이하 및 가장 바람직하게는 약 50%까지 감소가 감소된다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부 및/또는 돌출부가 상기 열교환판의 평면이, 곡형, 원형, 선형, 직사각형, 십자형 또는 다른 형태의 단면을 갖는다. 원한다면, 통과 유체의 방해물을 제공하는 한 다른 적합한 형태도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 오목부, 볼록부, 함몰부 및/또는 돌출부는 상기 열교환판 측으로부터 보여지는 굴곡단면을 가질 수 있다. 이들은, 바람직하게는 일반적인 가시(물고기뼈)형 및/또는 빨래판형에 상응하는 단면보다 높은(또는 낮은) 진폭을 가진다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의, 바람직하게는 매 10번째의, 더 바람직하게는 매 8번째의, 더 바람직하게는 매 6번째의, 더 바람직하게는 매 4번째의, 더 바람직하게는 매 2번째의, 가장 바람직하게는 모든 열교환판이, NTU값을 증가시키도록 위처럼 정해진 본 발명에 따르는 복수의 열교환판을 가지는 판식 열교환기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 판식 열교환기에 설치된 열교환판의 수는 원하는 NTU값에 따른 판식 열교환기의 최종 NTU값을 최적화하기 위해 선택된다. 즉, 상기 판식 열교환기의 NTU값은 의존적으로 될 것이고, 따라서 상기 판식 교환기에 설치된 본 발명의 열교환판의 수에 의해 조정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 두 개의, 특히 위처럼 정해진 본 발명에 따른 열교환판을 갖고, 상기 열교환판은 상기 돌출부가 설치된 부분에서 반대방향으로 번갈아 설치되고 서로 포개진다. 이것은 상기 판간극 또는 판식 열교환기의 전체 치수의 변화 없이 상기 NTU값의 증가를 초래한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 특히 기상술한 바에 따르면, 적어도 두개의, 특히 위처럼 정해진 본 발명에 따른 열교환판을 가지는 판식 열교환기가 제공되고, 여기서, 적어도 2개의 인접한 열교환판에는 상기 열교환판이 상대적으로 고정되도록 배치되는 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 형성된다. 상기 열교환판은 서로 거의 미끄러지지 않고 배치된 상태로 유지될 수 있어서, 기계적인 고정은 상기 판식 열교환기의 조립을 단순화한다.

도1은 본발명의 실시예에 따른 열교환판의 개략적인 평면도이다.

도2는 도1에 도시된 2개의 판이 판식 열교환기에서 조립될 때의 접점의 도시한 개략도이다.

도3a는 개스킷 없이 선Ⅲ-Ⅲ을 따른 도1의 열교환판의 개략적인 단면도이다.

도3b는 도3a의 단면도에 대응하나, 종래의 열교환판의 개략적인 단면도이다.

도3c는 본 발명의 실시예(굵은선)와 종래의 열교환판(점선)사이의 차이점을 보여주는 도3a의 단면도에 대응하는 단면 개략도이다.

도4a는 개스킷 없이 선Ⅳ-Ⅳ을 따른 도1의 열교환판의 개략적인 단면도이다.

도4b는 도4a의 단면도에 대응하나, 종래의 열교환판을 도시하는 개략적인 단 면도이다.

도4c는 본 발명의 실시예(굵은선)와 종래의 열교환판(점선)사이의 차이점을 보여주는 도4a에 대응하는 개략적인 단면도이다.

도5a는 도3a에 대응하나, 두개의 열교환판이 판식 열교환기에 설치된 것과 같이 서로의 상부에 배치되는 개략적인 단면도이다.

도5b는 도5a의 단면도에 대응하나, 종래의 열교환판을 보여주는 개략적인 단면도이다.

도5c는 본 발명의 실시예(굵은선)와 종래의 열교환판(점선)사이의 차이점을 보여주는 도5a에 대응하는 개략적인 단면도이다.

도6a는 도4a에 대응하나, 두개의 열교환판이 판식 열교환기에 설치된 것과 같이 서로의 상부에 배치되는 개략적인 단면도이다.

도6b는 도6a의 단면도에 대응하나, 종래의 열교환판을 보여주는 개략적인 단면도이다.

도6c는 본 발명의 실시예(굵은선)와 종래의 열교환판(점선)사이의 차이점을 보여주는 도6a에 대응하는 개략적인 단면도이다.

도7a는 도1의 열교환판 패턴의 개략적인 부분 확대도이다.

도7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환판 패턴의 도7a에 대응하는 개략적인 부분 확대도이다.

도7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환판 패턴의 도7a에 대응하는 개략적인 부분 확대도이다.

도7d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환판 패턴의 도7a에 대응하는 개략적인 부분 확대도이다.

도8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 변형된 빨래판 패턴의 부분을 보여주는 개략도이고, 상기의 변형은 원(선에 위치하는 돌출부와 그 사이에 위치하는 함몰부)과 굵은 십자모양으로 표시된 접점으로 도시된다.

도8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 변형된 빨래판 패턴의 부분을 보여주는 개략도이고, 상기의 변형은 원(선에 위치하는 돌출부와 그 사이에 위치하는 함몰부)과 굵은 십자모양으로 표시된 접점으로 도시된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면에서 보여진다.

본 발명은 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이고, 다음의 참조번호가 사용된다(간혹 동일한 참조번호는 ' 또는 소문자 a, b, c 또는 d가 추가되는 다른 실시예의 동일하거나 대응하는 부분으로 사용된다):

1. 열교환판

2. 개스킷(gasket)

3. 제1유체의 입구 오리피스

4. 제1유체의 출구 오리피스

5. 제2유체의 입구 오리피스

6. 제2유체의 출구 오리피스

10. 제1접촉측

11. 개스킷 지지부

12. 패턴의 제1부분

13. 패턴의 제2부분

14. 합점(합면)

15. 접점(접면)

16. 돌출부

17. 함몰부(볼록부)

20. 제2접촉측

21. 개스킷 지지부

22. 패턴의 제1부분

23. 패턴의 제2부분

24. 합점(합면)

25. 접점(접면)

26. 돌출부

27. 함몰부(볼록부)

30. 제1유체의 유통방향

40. 제2유체의 유통방향

α. 패턴각도

변형된 셰브론 패턴을 포함하는 본 발명의 실시예는 도1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a 및 7a를 특히 참조하여 먼저 설명된다. 그 다음 차이점은 도3b, 3c, 4b, 4c, 5b, 5c 및 6b, 6c를 특히 참조하여 설명된다.

상기 열교환판(1)은 상기 열교환판이 열교환기에 조립되고 열교환기에 사용되면 제1유체(도시하지 않음)에 접촉하기 위해 제1접촉측(10)을 포함한다. 반대측에는, 상기 열교환판이 열교환기에 조립되고 사용되면 제2유체(도시하지 않음)에 접촉하기 위해 제2접촉측(20)(가령 도3a 참조)이 있다. 인접한 열교환기에 대하여 하나의 열교환판을 밀폐하기 위해 개스킷(2)이 도시된다. 상기 개스킷(2)은 바람직하게는 개별부품이고, 보통 개별 제조된다. 상기 개스킷은 개스킷 지지부(21)에 지지된다. 만약 상기 열교환판이 판식 열교환기에 조립되어 사용되면, 제1유체는 필수적으로 제1유체의 입구 오리피스(3)로부터 제1접촉측(및 유사한 판(1)에 조립된 인접한 열교환판(1')의 접촉측)위에서 제1유체의 출구 오리피스(4)까지 화살표(30)의 방향으로 유통한다. 따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 개스킷은 제1접촉측(10)에서 오리피스(3, 4)에 외접하지 않는다(그러나 도 1에 도시되지 않았지만 상기 제2접촉측(20)에서는 외접한다). 제2유체는 필수적으로 제2유체의 입구 오리피스(5)로부터 제2접촉측(20)(및 판(1)에 다음으로 조립된 인접한 열교환판(1')의 유사한 접촉측)위에서 제2유체의 출구 오리피스(6)까지 화살표(40)의 방향으로 유통한다. 따라서, 상기 개스킷은 제1접촉측(10)에서 오리피스(5, 6)에 외접한다(그러나 도 1에 도시되지 않았지만, 제2접촉측(20)에서는 외접하지 않는다).

보통 판식 열교환기는 반대유통방향으로 작동되며, 다시 말해, 예를 들어, 제1유체가 화살표(30)방향으로 상기 판식 열교환기를 유통하고 제2유체가 화살표(40)의 반대방향으로 상기 판식 열교환기를 유통한다. 이것은 장치에 따라서, 상 기 판식 열교환기가, 예를 들어, 2 또는 그 이상의 열교환유체의 수직 또는 수평의 유통방향으로, 다르게 작동할 수 있는 것으로 이해된다.

본 실시예는 본질적으로 가시 또는 셰브론 패턴에 기초한 패턴을 포함한다. 유체의 유통방향(30, 30a)에 수직방향에 30°의 각도(α)(도7a)로 연장하는 립 또는 돌출부를 갖는 패턴의 제1부분(12)이 있다. 상기 패턴에 대응하는 제2부분(13)은 바람직하게는 같은 각도로, 그러나 도7a에 잘 도시된 바와 같이 다른방향으로 기울어진다. 두 부분(12, 13)은 합점 또는 합면(14)에서 만난다. 립 또는 돌출부의 사이는 홈과 대응된다. 이것은 종래의 가시 또는 셰브론 패턴과 상응한다.

상기 패턴은 상기 판 접점의 외측에 포개지는 추가 굴곡이 설치되도록 변형된다. 상기 추가 굴곡은 본질적으로 주요 유통방향(30, 40)에 평행하게 연재한다. 환언하면, 상기 패턴은 립으로부터 돌출한(가시형태로 형성된 패턴의 제1 및 제2부분) 복수의 돌출부(16)(각각의 립의 팁을 개략적으로 도시하는 선에 각각 위치하는 굵은 원형으로써 도시되는)와, 립사이 골에서 복수의 함몰부(17)(각각의 립의 팁을 개략적으로 도시하는 선의 사이에 위치하는 굵은 원형으로써 도시되는)를 포함한다. 이러한 돌출부(16, 17)은 접점 또는 접면(15)(굵은 십자가로 도시됨)사이에 인접한 열교환판과 함께 위치한다.

본 발명에 따르면, 보다 적거나 보다 많은 돌출부 또는 불규칙부는, 고안되어 설치된 열교환판이 적어도 하나를 갖는 판식 열교환기의 NTU값을 증가시키기 위해 종래의 패턴에 배치된다.

본 발명의 현 권리자에 의한 실험은 도1 및 3a, 4a등이 보여주는 바와 같이, 예를 들어 5% 이상, 중요한 변형을 제공하는 것에 의해 NTU값이 증가할 수 있다는 것을 놀랍게 보여준다.

상기 열교환판(1)의 다른 측면은, 제2유체가 판식 열교환기에 설치되어 사용되면 접촉하기 위해 제2접촉측(20)이다.

보통 상기 열교환판은 스탬프 도구로 제조된 금속박판이다. 그러나 당업자에게 알려진 열교환판의 다른 제조방법은 본 발명에 의해 처리되는 것으로 간주한다. 바람직하게는 그리고 도1의 실시예에 구현된바와 같이, 제2접촉측(20)은 제1접촉측(10)과 유사한 구조를 갖는다. 따라서, 개스킷 지지부(21)와 각 합점(24)(합면(24))에 결합되는 패턴의 대응하는 제1부분(22) 및 제2부분(23)이 있다. 제1차측(10)의 립 또는 돌출부는 제2차측의 홈 또는 함몰부와 대응하는 것이 확실하다. 제2접촉측은 인접한 열교환판과 접촉하기 위한 접점(25)(접면)을 갖는다. 실시예의 방법을 제조하는 것에 기인하여, 제2접촉측(20)에 돌출부(26)와 함몰부(27)(오목부, 볼록부)가 또한 존재한다.

다른 종래의 패턴은 대응하는 변형으로 변형될 수 있음이 확실하다. 예를 들어, 알려진 빨래판 패턴은 부가적인(보충된) 굴곡 또는 일정한 또는 불규칙하게 분포된 함몰부(및/또는 오목부, 볼록부) 및/또는 돌출부로 변형될 수 있다.

도3a는 개스킷 없이 선Ⅲ-Ⅲ을 따른 도1의 열교환판의 개략적인 단면도이다. 제1차측(10)의 돌출부(16) 및 함몰부(17) 뿐 아니라 제2차측(20)에 배치된 돌출부(26) 및 함몰부(27)가 도시되어있다. 만약 상기 열교환판이 판식 열교환기에 조립되면, 하나의 개스킷은 개스킷 지지영역(11)에 설치되고, 또 다른 개스킷은 개스 킷 지지영역(21) 내로 열교환판 타측에 설치된다.

도3b는 도3a의 단면도에 대응하는 종래의 열교환판의 단면 개략도이다. 도3c로부터 그 차이점을 알 수 있고, 여기서 도3a 및 도3b는 보충되어 도시된다. 도1 및 도3a의 실시예는 굵은선으로 도시되고, 종래의 열교환판과 대응되는 단면도는 차이점이 형성된 영역에서만 볼 수 있는 점선으로 도시된다. 이것은 도3a에 참조된 바와 같이 돌출부와 함몰부이다.

도4a는 개스킷 없이 선Ⅳ-Ⅳ을 따른, 즉, 상기 돌출부와 함몰부의 위치를 통해 연재하는 선을 따른 화살표(30)방향(도1) 또는 다른 말로 하면, 상기 접점(14)사이의 선을 따른 도1의 열교환판의 개략적인 단면도이다.

도4b 및 4c는 본 발명의 실시예와 종래의 판식 열교환판간의 차이점을 보여주기 위해 제공된다. 참조는 도3a 및 도3b에 대응하는 기재로 이루어진다.

도5a, 5b 및 5c 뿐 아니라 도 6a, 6b 및 6c는 도3a, 3b 및 3c 뿐 아니라 도 4a, 4b 및 4c와 유사하지만, 도3a 내지 도4c에 도시된 하나와 인접하여 배치되는 제2열교환판(1')을 추가로 도시한다.

종래의 열교환판과 고안된 열교환판 사이의 차이점은 이 도면들, 특히 도6c에서 잘 나타난다. 도6c에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환판을 가지는 판식 열교환기를 통한 흐르는 유체는 종래의 판식 열교환기를 통한 흐름보다 그의 유통방향이 상당히 바뀌어야 한다. 인접한 판의 포개짐을 제공하는 인접한 열교환판(상기 판식 열교환판에 설치된다면)의 돌출부 및 함몰부에 기인하여 상기 유체는 그 유통방향이 종래의 판식 열교환기 보다 많이 바뀌어야 한다. 인접한 열교환판 사이의 접점이 다른 유통저항을 제공하기 때문에, 이러한 포개짐은 주요한 유통지역에 발생한다. 이에 따라, 더 많은 난류가 상기 판식 열교환기의 NTU값이 증가하는 유체를 만들어 낼 것이다.

도7a는 상기 돌출부와 함몰부의 구조를 위한 몇몇의 예시적인 설계를 도시한다. (증가된 NTU값 요구되어 많은 난류가 생성되는 한) 다른 설계는 가능하다.

도7a는 도1의 열교환판의 패턴의 확대된 개략적인 부분도인 반면, 도7b, 7c 및 7d는 변형을 위한 대안 설계가 도시된다. 양자택일로 상기 돌출부는 함몰부로 배치할수 있고 함몰부는 돌출부로 배치할 수 있다. 이러한 경우, 포개짐은 이루어지지 않으나 여전히 증가된 난류는 이러한 열전환판이 설치된 판식 열교환기의 높은 NTU값을 초래하도록 유도된다. 이는 본 발명의 권리자에 의한 실험에 의해 확인된다.

도7b)에 따르면, 다른 가능한 변형은 유통방향(30b)에 수직으로 연재하는 셰브론 패턴의 립에 배치된 홈이다. 이러한 설계는, 상기 판의 포개짐이 달성되지 않으나 여전히 증가된 난류는 이러한 열전환판이 설치된 판식 열교환기의 높은 NTU값을 초래하도록 유도된다. 이는 본 발명의 권리자에 의한 실험에 의해 확인된다.

도7c)에 따르면 다른 가능한 변형이 보여진다. 상기 변형은 불규칙한 모양의 일정함을 가질 수 있다.

도7d)에 따르면 다른 가능한 변형은 유통방향(30d)에 평행으로 연재하는 셰브론 패턴의 립에 배치된 홈이다. 이것은 특별히 낮은 NTU값이 요구되는 몇몇의 장치를 위해 바람직한 판식 열교환기에 만들어진 압력강하를 감소시킬 것이다.

도면 및/또는 기상술한 본 발명의 실시예는 변형된 가시 또는 셰브론 패턴을 포함한다. 그러나, 비슷하거나 같은 장치에 사용된다면, 유사한 변형이 빨래판 또는 다른 종전기술의 패턴으로 만들어 질 수 있는 것이 자명하다. 당업자는 본 발명의 현재 공지된 지식으로 유사한 변형을 만드는 기술을 가질 수 있을 것이다. 이것은 특히 도7a는 도7b), 7c) 및 7d)에 도시된 바와 같은 변형에 적용된다.

본 발명의 상세한 실시예의 기재는 청구항으로 한정된 보호범위에 제한되지 않는 것이 확실하다. 또한, 본 명세서를 읽는 것에 의하여 당업자가 숙지하게 되는 대안은 청구항에 의해 한정된 보호의 범위 내로 되는 것은 확실하다.

본 발명을 통하여, 같은 판간극 및 같은 패턴 각도를 갖는 공지의 패턴과 비교하여 높은 NTU값이 도출되는 패턴을 갖는 열교환판을 제공할 수 있다.

Claims

열교환판이 조립되서 열교환기에서 사용되고 제1 열교환 유체에 접촉하는 제1접촉측을 갖고, 열교환판이 조립되서 열교환기에서 사용되고 제2 열교환 유체에 접촉하는 제2접촉측을 갖는 판식 열교환기에서 사용되고,

상기 제1접촉측과 상기 제2접촉측 각각은 상기 제1 및 상기 제2접촉측에 각각 비평탄한 표면을 형성하고, 판식 열교환기에 함께 조립될 때 대응하는 열교환판에 접촉하는 접점 또는 접면에 각각 배치되는 패턴을 포함하는 열교환판에 있어서,

일련의 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 상기 제1접촉측 및/또는 상기 제2접촉측의 접점의 사이 또는 외측 또는 접면의 사이 또는 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판의 평면으로부터 접점평면(또는 접면평면)위로 연재하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판의 평면으로부터 접점평면(또는 접면평면)위로 상기 평면사이의 거리의 약 100%, 바람직하게는 약 95% 이하, 더 바람직하게는 약 80% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 60% 이하 및/또는 1% 이상, 바람직하게는 5% 이상, 더 바람직하게는 10% 이상, 더욱 바람직하게는 20% 이상, 더욱 바람직하게는 30% 이상, 더욱 바람직하게는 40% 이상 및 가장 바람직하게는 약 50%로 연재하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판의 평면과 상기 평면의 접점(또는 접면)사이에 위치하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 접점평면(접면평면)으로부터 열교환판의 평면과 상기 접점평면(접면평면) 사이의 거리의 약 100%, 바람직하게는 약 95% 이하, 더 바람직하게는 약 80% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 60% 이하 및 가장 바람직하게는 약 50%에 상응하는 거리를 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 이들 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 중 복수가 상기 열교환판로부터 상기 열교환판의 평면과 상기 접점평면(접면평면) 사이의 거리의 약 100%, 바람직하게는 약 95% 이하, 더 바람직하게는 약 80% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 60% 이하 및 가장 바람직하게는 약 50%에 상응하는 거리를 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

일방의 접촉측의 패턴홈이 타방의 접촉측의 패턴혹에 대응하고, 일방의 접촉측의 패턴혹이 타방의 접촉측의 패턴홈에 대응되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열교환판이 상기 접점 또는 접면 외측에 위치하는 굴곡패턴, 바람직하게는 추가 굴곡패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴은 가시(물고기뼈)형이거나 빨래판형인 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

유체 유통방향에 수직한 직선과 가시형 또는 빨래판형의 홈의 방향 사이의 각도가 65°이하, 바람직하게는 55°이하, 바람직하게는 45°이하, 바람직하게는 40°이하, 더 바람직하게는 35°이하 그리고 가장 바람직하게는 약 30°인 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은 상기 접점 또는 접면의 둘 사이 또는 바람직하게는 그 이상의 사이, 더욱 바람직하게는 상기 모든 접점 또는 접면사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은 상기 열교환판이 조립되어 판식 열교환기로 사용되면, 본래 기설정된 유체의 유통방향으로 연재하는 선에 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은, 상기 열교환판이 판식 열교환기에 조립되면 상기 돌출부, 함몰부, 오목부 및/또는 추가 굴곡의 영역에 인접한 열교환판의 거리의 1%이상, 바람직하게는 5%이상, 더 바람직하게는 약 15%이상, 더 바람직하게는 30% 이상 및 가장 바람직하게는 약 50%까지 감소되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡은 상기 열교환판이 판식 열교환기에 조립되면 상기 돌출부, 함몰부, 오목부 및/또는 추가 굴곡의 영역에 인접한 열교환판의 거리의 약 100%, 바람직하게는 95%이하, 더 바람직하게는 약 80%이하, 더 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 약 60% 이하 및 가장 바람직하게는 약 50%까지 감소되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부 및/또는 돌출부는, 상기 열교환판의 평면이 원형, 고리형, 선형, 직사각형, 십자형 또는 다른 형태의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부, 볼록부, 함몰부 및/또는 돌출부는, 바람직하게는 종래의 가시형 및/또는 빨래판형의 단면에 상응하는 것보다 높은(또는 낮은) 진폭을 갖는 상기 열교환판의 측면으로부터 보여지는 물결모양의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환판.
적어도 하나의, 바람직하게는 매 10번째의, 더 바람직하게는 매 8번째의, 더 바람직하게는 매 4번째의, 더 바람직하게는 매 2번째 및 가장 바람직하게는 모든 열교환판이 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따르는 복수의 열교환판을 갖는 판식 열교환기
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 열교환판을 적어도 2개를 가지고,

상기 열교환판은 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 설치된 부분에서 반대방향으로 번갈아 설치되고 서로 포개지는 것을 특징으로 하는 판식 열교환기.
제18항에 있어서,

적어도 두개의 인접한 열교환판은 상기 오목부, 볼록부, 함몰부, 돌출부 및/또는 추가 굴곡이 배열되어 상기 열교환판이 서로 상대적으로 기계고정되는 것을 특징으로 하는 판식 열교환기.