KR20120118590A - 판형 열교환기 - Google Patents

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KR20120118590A
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Abstract

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 플레이트에 돌출비드가 형성되어 이너핀이 구비된 것에 비하여 열교환매체의 유동성을 향상하고, 충분한 열교환성능 및 내구성을 확보할 수 있는 판형 열교환기에 관한 것이다.

Description

판형 열교환기{Heat Exchanger}
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 플레이트에 돌출비드가 형성되어 이너핀이 구비된 것에 비하여 열교환매체의 유동성을 향상하고, 충분한 열교환성능 및 내구성을 확보할 수 있는 판형 열교환기에 관한 것이다.
근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
특히 차량용 공조시스템에 있어서, 대개 엔진룸 내부에서 충분한 공간을 확보하기 어려운 실정이기 때문에 상기 차량용 공조시스템을 구성하는 열교환기 등의 구성은 소형이면서도 효율을 높일 수 있는 기능이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 판형 열교환기를 나타낸 도면으로, 상기 도 1에 도시한 판형 열교환기는 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(10) 및 배출되는 제1출구파이프(미도시); 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(30) 및 배출되는 제2출구파이프(미도시); 복수개가 적층되어 각각 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 교대로 유동되는 제1유동부(51) 및 제2유동부(52)를 형성하는 플레이트(50); 및 상기 플레이트(50) 사이에 개재되는 이너핀(60);을 포함하여 형성된다.
상기 이너핀은 전체 판형 열교환기의 내구성을 증대하고, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 열교환성능을 보다 높이기 위하여 구비된다.
그러나, 상기 이너핀은 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 유동을 방해하는 저항으로서 작용되어 유동이 어려워져 오히려 열교환성능을 방해하는 요소로 작용될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 유로 저항을 개선하기 위하여 이너핀이 구비되지 않는 경우에는 충분한 내구성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
이에 따라, 충분한 내구성을 가지면서도 열교환매체의 유동을 난류화하면서도 흐름을 원활히 하여 열교환성능을 향상할 수 있는 판형 열교환기에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플레이트에 제1비드 내지 제6비드를 포함하는 돌출비드가 형성되어 이너핀이 구비된 것에 비하여 열교환매체의 유동성을 향상하고, 충분한 열교환성능 및 내구성을 확보할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
더욱 상세하게, 본 발명의 목적은 돌출비드가 제1기준선을 따라 형성되는 제1비드를 포함하여 형성되어 제1입구파이프를 통해 유입된 제1열교환매체가 제1유동부를 따라 제1출구파이프로 용이하게 안내될 수 있으며, 특히 중앙 제1비드는 보조 제1비드에 비해 길이가 길게 형성되어 플레이트 중앙 부분을 안정적으로 지지하여 내구성을 향상할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(100) 및 배출되는 제1출구파이프(200); 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(300) 및 배출되는 제2출구파이프(400); 상기 제1입구파이프(100) 및 제1출구파이프(200)와 연통되도록 각각 중공되는 제1연통홀(510)과 제2연통홀(520), 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)와 연통되도록 각각 중공되는 제3연통홀(530)과 제4연통홀(540)이 형성되며, 복수개가 적층되어 각각 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 교대로 유동되는 제1유동부(501) 및 제2유동부(502)를 형성하는 플레이트(500); 를 포함하는 판형 열교환기(1000)에 있어서, 상기 판형 열교환기(1000)는 상기 제1입구파이프(100)와 제1출구파이프(200)가 대각선 방향으로 위치되고, 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)가 대각선 방향으로 위치되며, 상기 플레이트(500)가 상기 제1유동부(501) 내부에서 제1열교환매체의 흐름을 안내하도록 상기 제1입구파이프(100)와 제1출구파이프(200) 중심을 연결하는 제1기준선(L1)을 따라 홀수개 형성되는 제1비드(610) 및 상기 제1기준선(L1)에 수직한 제2기준선(L2)을 따라 상기 중앙 제1비드(611)에 나란하게 복수개 형성되는 제2비드(620)를 포함하는 복수개의 돌출비드(600)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1기준선(L1)의 길이 대비 상기 제1비드(610) 형성 총 길이는 30 내지 60(%)인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제1비드(610)는 중앙에 위치되는 중앙 제1비드(611)와, 나머지 보조 제1비드(612)로 이루어지되, 상기 중앙 제1비드(611)가 나머지 보조 제1비드(612) 길이의 1.5 내지 3배로 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 돌출비드(600)는 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)에 인접하여 상기 제1입구파이프(100)와 상기 제2입구파이프(300) 중심을 연결하는 제3기준선(L3), 상기 제1입구파이프(100)와 상기 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제4기준선(L4), 상기 제1출구파이프(200)와 상기 제2입구파이프(300) 중심을 연결하는 제5기준선(L5), 및 상기 제1출구파이프(200)와 상기 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제6기준선(L6)을 따라 각각 형성되는 제3비드(630)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌출비드(600)는 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)에 인접하여 구비되는 제4비드(640)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 돌출비드(600)는 상기 플레이트(500) 적층방향으로 상측에서 바라보았을 때 상기 제1비드(610), 제2비드(620) 및 제3비드(630)가 형성하는 내부 공간에 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제2비드(620) 측으로 안내하며, 상기 제2비드(620)를 통과한 제1열교환매체가 상기 제2출구파이프(400)를 통해 배출되도록 안내하는 제5비드(650)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 플레이트(500)는 상기 제2비드(620) 내지 제5비드(650)의 길이가 상기 보조 제1비드(612)의 길이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 돌출비드(600)는 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제7기준선(L7)을 따라 원형 단면 형태의 제6비드(660)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 플레이트(500)는 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)의 둘레부가 상측 또는 하측 방향으로 돌출되는 제1접합부(550, 550')가 형성되고, 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)의 둘레부가 상기 제1접합부(550, 550')의 돌출 방향과 반대방향으로 형성되는 제2접합부(560, 560')가 형성되며, 상기 제1접합부(550)가 하측방향으로 형성되며, 상기 제2접합부(560)가 상측방향으로 형성되고, 상기 돌출비드(600)가 상측방향으로 형성된 제1플레이트(500a)와; 상기 제2접합부(560')가 상측방향으로 형성되며, 상기 제2접합부(560')가 하측방향으로 형성되고, 상기 돌출비드(600)가 하측방향으로 형성된 제2플레이트(500b); 가 교번되어 적층될 수 있다.
또한, 상기 플레이트(500)는 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)의 둘레부가 하측방향으로 형성된 제1접합부(550)와, 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)의 둘레부가 상측방향으로 형성된 제2접합부(560)가 형성된 제1플레이트(500a)와; 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)의 둘레부가 상측방향으로 형성된 제1접합부(550)와, 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)의 둘레부가 하측방향으로 형성된 제2접합부(560)가 형성된 제2플레이트(500b); 가 교번되어 적층되되, 상기 제1유동부(501)를 형성하는 상기 제1플레이트(500a) 또는 제2플레이트(500b)에 상기 돌출비드(600)가 형성된 판형태로 상기 제1연통홀(510) 내지 제4연통홀(540)이 관통되도록 중공된 제1중공부(571) 내지 제4중공부(574)가 형성되는 제3플레이트(500c)가 접합되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 판형 열교환기는 본 발명의 목적은 플레이트에 제1비드 내지 제6비드를 포함하는 돌출비드가 형성되어 이너핀이 구비된 것에 비하여 열교환매체의 유동성을 향상하고, 충분한 열교환성능 및 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 본 발명의 판형 열교환기는 돌출비드가 제1기준선을 따라 형성되는 제1비드를 포함하여 형성되어 제1입구파이프를 통해 유입된 제1열교환매체가 제1유동부를 따라 제1출구파이프로 용이하게 안내될 수 있으며, 특히 중앙 제1비드는 보조 제1비드에 비해 길이가 길게 형성되어 플레이트 중앙 부분을 안정적으로 지지하여 내구성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 판형 열교환기를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 판형 열교환기를 나타낸 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기를 나타낸 분해사시도 및 흐름개략도.
도 5는 본 발명에 따른 판형 열교환기를 나타낸 다른 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 판형 열교환기의 플레이트를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 판형 열교환기의 제1기준선 길이 대비 제1비드 총 길이의 비에 따른 내구성 및 압력강하량을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 판형 열교환기의 통수저항을 나타낸 그래프.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 판형 열교환기(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 제1입구파이프(100), 제1출구파이프(200), 제2입구파이프(300), 제2출구파이프(400), 및 플레이트(500)를 포함하여 형성된다.
상기 제1입구파이프(100)는 제1열교환매체가 유입되는 부분이며, 상기 제1출구파이프(200)는 제1열교환매체가 배출되는 부분이다.
또한, 상기 제2입구파이프(300)는 제2열교환매체가 유입되는 부분이며, 상기 제2출구파이프(400)는 제2열교환매체가 배출되는 부분이다.
상기 플레이트(500)는 복수개가 적층되어 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입된 제1열교환매체가 유동되며 상기 제1출구파이프(200)로 배출되는 제1유동부(501)와, 상기 제2입구파이프(300)를 통해 유입된 제2열교환매체가 유입되며 상기 제2출구파이프(400)로 배출되는 제2유동부(502)가 교번 적층된다.
상기 플레이트(500)는 상기 제1유동부(501) 및 제2유동부(502)를 형성하기 위하여 상기 제1입구파이프(100), 제1출구파이프(200), 제2입구파이프(300), 및 제2출구파이프(400)와 각각 연통되는 제1연통홀(510) 내지 제4연통홀(540)이 형성된다.
이 때, 상기 제1연통홀(510) 내지 제4연통홀(540)의 둘레부는 상측 또는 하측방향으로 돌출형성되는데, 동일 플레이트(500)는 상기 제1입구파이프(100)와 연통되는 제1연통홀(510) 및 상기 제1출구파이프(200)와 연통되는 제2연통홀(520)의 둘레부가 상측 또는 하측 방향으로 돌출되는 제1접합부(550, 550')가 형성되고, 상기 제2입구파이프(300)와 연통되는 제3연통홀(530) 및 상기 제2출구파이프(400)와 연통되는 제4연통홀(540)의 둘레부가 상기 제1접합부(550, 550')와 반대 방향으로 돌출되는 제2접합부(560, 560')가 형성된다.
즉, 동일 플레이트(500)에서 상기 제1접합부(550)가 하측으로 형성되는 경우에는 상기 제2접합부(560)가 상측방향으로 형성된다.
또한, 상기 제1접합부(550')가 상측방향으로 경성되는 경우에는 상기 제2접합부(560')가 하측방향으로 형성된다.
본 발명에서, 상기 제1접합부(550)가 하측으로 형성되며 상기 제2접합부(560)가 상측방향으로 형성된 플레이트(500)를 제1플레이트(500a)라 정의하고, 상기 제1접합부(550')가 상측방향으로 형성되며 상기 제2접합부(560')가 하측방향으로 형성된 플레이트(500)를 제2플레이트(500b)라 정의한다.
즉, 본 발명의 플레이트(500)는 제1플레이트(500a) 및 제2플레이트(500b)를 포함하여 상기 제1플레이트(500a) 및 제2플레이트(500b)가 교번되어 적층됨으로써 상기 플레이트(500)의 적층방향으로 제1유동부(501) 및 제2유동부(502)가 교번되어 형성된다.
이 때, 상기 제1플레이트(500a)의 상측에 제1열교환매체가 유동되는 제1유동부(501)가 형성되며, 상기 제2플레이트(500b)의 상측에 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(502)가 형성된다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 제1입구파이프(100)와 제1출구파이프(200)가 대각선 방향으로 위치되고, 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)가 대각선 방향으로 위치된다.
이는 판형 열교환기(1000)를 상측에서 바라보았을 때 각 파이프의 중심선을 연결하였을 때 서로 대각선 방향으로 대향되도록 형성되는 것을 의미한다.
본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 제1입구파이프(100) 및 제1출구파이프(200)가 대각선 방향으로 위치되고, 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)가 대각선 방향으로 위치됨으로써 전체 영역에서 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 효과적으로 접촉되어 열교환될 수 있다.
도 2 내지 도 5에서 상기 제1입구파이프(100), 제1출구파이프(200), 제2입구파이프(300), 및 제2출구파이프(400)는 모두 상부에 위치되는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이 때, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 플레이트(500)에 상기 제1유동부(501) 내부에 상기 제1열교환매체의 흐름을 안내하는 복수개의 돌출비드(600)가 형성된다.
상기 돌출비드(600)는 플레이트(500)의 접합에 의해 상기 제1유동부(501) 내측에서 서로 접합되어 형성될 수 있으며, 별도의 플레이트(500c)에 의해 형성될 수도 있다.
상기 돌출비드(600)는 제1열교환매체의 흐름을 난류화하며, 그 흐름을 안내하는 것으로서, 부가적으로 전체 내구성을 향상하는 역할을 담당한다.
먼저, 제1플레이트(500a) 및 제2플레이트(500b)의 접합에 의해 상기 돌출비드(600)를 형성하는 예를 설명한다.(도 3 참조)
이 때, 상기 돌출비드(600)는 상기 제1플레이트(500a)의 제1유동부(501) 부분에서 상측방향으로 돌출형성되며, 상기 제2플레이트(500b)의 제2유동부(502) 부분에서 하측방향으로 돌출형성된다.
상기 돌출비드(600)는 상기 제1플레이트(500a) 및 제2플레이트(500b)의 교번 적층에 의해 서로 접합된다.
두 번째로, 제3플레이트(500c)가 더 형성되어 돌출비드(600)를 형성하는 예를 설명하면, (도 5 참조) 돌출비드(600)가 형성되는 점을 제외하고는 위에서 설명한 것과 동일한 형태의 제1플레이트(500a) 및 제2플레이트(500b)가 이용되며, 상기 제1유동부(501)를 형성하는 상기 제1플레이트(500a) 또는 제2플레이트(500b)에 상기 돌출비드(600)가 형성된 판형태로 상기 제1연통홀(510) 내지 제4연통홀(540)이 관통되도록 중공된 제1중공부(571) 내지 제4중공부(574)가 형성되는 제3플레이트(500c)가 접합된다.
상기 제1중공부(571)는 상기 제1연통홀(510)에, 상기 제2중공부(572)는 상기 제2연통홀(510)에, 상기 제3중공부(573)는 상기 제3연통홀(530)에, 상기 제4중공부(574)는 상기 제4연통홀(540)에 대응되도록 형성된다.
더욱 상세하게, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 제1플레이트(500a) 및 제2플레이트(500b)가 교번 적층되어 형성되되, 상기 돌출비드(600)를 형성하는 제3플레이트(500c)가 상기 제1유동부(501)를 형성하는 제1플레이트(500a) 또는 제2플레이트(500b)에 접합 형성될 수 있다.
도 5에서, 상기 제3플레이트(500c)의 판부분이 상기 제1플레이트(500a)에 접합되며, 상기 제1플레이트(500a)와 제1유동부(501)를 형성하는 제2플레이트(500b) 측으로 돌출되는 돌출비드(600)가 형성된 예를 나타내었다.
이 때, 상기 제3플레이트(500c)는 상기 돌출비드(600)의 형성 높이를 조절하여 상기 돌출비드(600)의 단부가 상기 제2플레이트(500b)에 접합되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 돌출비드(600)는 제1비드(610)를 포함하며, 추가적으로 제2비드(620) 내지 제6비드(660)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제1비드(610)는 상기 제1입구파이프(100)와 제1출구파이프(200)의 중심을 연결하는 제1기준선(L1)을 따라 복수개 형성된다.
이 때, 상기 제1비드(610)는 상기 제1기준선(L1)을 따라 복수개 구비되되, 상기 제1비드(610)의 총 길이는 상기 제1기준선(L1)의 길이(Lt)의 30 내지 60 (%)로 형성되는 것이 바람직하다.
도면에서 상기 중앙 제1비드(611)의 길이를 Lb, 상기 보조 제1비드(612)의 길이를 La, 상기 제1기준선(L1)의 길이를 Lt로 표시하였다.
상기 제1비드(610)의 총 길이는 상기 플레이트(500)의 적층방향으로 상측에서 바라보았을 때 소재 두께를 포함하는 길이를 의미하는 것으로서, 중앙 제1비드(611)의 길이와, 보조 제1비드(612) 길이의 총 합을 의미하는 것으로, 도면에 나타낸 실시예의 경우, Lb+La×2로 나타낼 수 있다.
도 7의 그래프에서는 제1열교환매체 입출구부(제1입구파이프(100) 및 제1출구파이프(200))를 연결하는 제1기준선 길이(Lt)대 제1비드 형성 총 길이(610)와의 관계를 도시하였으며, 상기 제1기준선 길이 (Lt)대 제1비드(610) 형성 총 길이(610)의 비율이 30% 미만일 경우는 내구성에 취약하며, 60% 초과시는 압력강하량이 규정치 이상으로 증대됨을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 상기 제1비드(610)가 홀수개로 구비되되, 중앙에 위치되는 중앙 제1비드(611)는 나머지 보조 제1비드(612) 길이의 1.5 내지 3배로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 플레이트(500)의 크기가 커지는 경우에, 플레이트(500)의 중앙 영역은 하중을 가장 많이 받는 부분으로서, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 중앙 제1비드(611)의 길이를 보조 제1비드(612) 길이의 1.5 내지 3 배로 형성함으로써 충분한 내구성을 확보하도록 한다.
상기 중앙 제1비드(611) 길이가 상기 보조 제1비드(612) 길이의 1.5 미만으로 형성되는 경우에, 상기 중앙 제1비드(611)에 의한 내구성 강화 효과를 기대하기 어려우며, 상기 중앙 제1비드(611) 길이가 상기 보조 제1비드(612) 길이의 3 초과로 형성되는 경우에, 상기 제1열교환매체의 유동을 방해할 수 있으므로, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 중앙 제1비드(611)의 길이를 보조 제1비드(612) 길이의 1.5 내지 3 배로 형성되는 것이 바람직하다.
도면에서 상기 제1비드(610)가 총 3개(중앙 제1비드(611) 1개, 보조 제1비드(612) 2개) 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 플레이트(500)의 세로방향으로 크게 형성되는 경우에, 상기 제1비드(610)(보조 제1비드(612))와 동일한 길이의 제2비드(620)가 더 구비될 수 있다.
상기 제2비드(620)는 상기 제1기준선(L1)에 수직한 제2기준선(L2)을 따라 상기 중앙 제1비드(611)에 나란하게 구비되는 구성으로서, 플레이트(500)의 수치 등을 고려하여 복수개 형성된다.
또한, 상기 제3비드(630)는 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)에 인접하여 형성되는 부분으로서, 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입되는 제1열교환매체가 제1유동부(501)에 고르게 분산되도록 하는 역할을 담당하며, 상기 제1입구파이프(100) 측으로 안내되어 상기 제1출구파이프(200)를 통해 안정적으로 배출되도록 형성되는 구성이다.
더욱 상세하게, 상기 제3비드(630)는 상기 제1연통홀(510)에 인접하여 상기 제1입구파이프(100)와 제2입구파이프(300) 중심을 연결하는 제3기준선(L3), 및 상기 제1입구파이프(100)와 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제4기준선(L4)을 따라 형성된다.
또, 상기 제3비드(630)는 상기 제2연통홀(520)에 인접하여 상기 제1출구파이프(200)와 제2입구파이프(300) 중심을 연결하는 제5기준선(L5), 및 상기 제1출구파이프(200)와 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제6기준선(L6)을 따라 각각 형성된다.
상기 제4비드(640)는 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)에 인접하여 구비되는 구성으로서, 상기 제3연통홀(530)에 인접한 제4비드(640)는 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제3연통홀(530) 둘레를 따라 안정적으로 분기되어 이동되도록 하며, 상기 제4연통홀(540)에 인접한 제4비드(640)는 상기 제1열교환매체가 상기 제4연통홀(540) 둘레를 따라 분기된 후 모서리 부분에서 정체되지 않고, 다시 안정적으로 합류되도록 한다.
도면에서, 상기 제4비드(640)는 상기 제1기준선(L1) 및 제4기준선(L4) 사이 각도의 1/2 위치에 형성되는 구성과, 상기 제1기준선(L1) 및 제5기준선(L5) 사이 각도의 1/2 위치에 형성되는 구성을 나타내었으며, 제1열교환매체가 L1과 L4 중앙부 영역으로 향하도록 매체를 유도하며 또한 L1과 L4 중앙부에 위치를 두어 내구성을 강화할 수 있도록 한다.
상기 제5비드(650)는 상기 플레이트(500) 적층방향으로 상측에서 바라보았을 때, 상기 제1비드(610), 제2비드(620) 및 제3비드(630)가 형성하는 내부 공간에 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제2비드(620) 측으로 안내하며, 상기 제2비드(620)를 통과한 제1열교환매체가 상기 제2출구파이프(400)를 통해 배출되도록 안내한다.
일반적으로, 판형 열교환기(1000)는 플레이트(500)의 가로방향이 긴 형태로 형성되므로 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)로부터 상기 제2비드(620) 사이의 거리가 비교적 멀게 형성되므로, 상기 제5비드(650)는 상기 제2비드(620)로 또는 상기 제2비드(620)를 통과한 제1열교환매체의 흐름을 안내하는 구성이다.
상기 제2비드(620) 내지 제5비드(650)는 상기 보조 제1비드(612)의 길이와 동일한 형태 및 길이를 갖도록 형성되어 플레이트의 제조가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제6비드(660)는 상기 플레이트(500)의 제1비드(610) 내지 제5비드(650)가 위치되지 않으며, 내구성 강화를 목적으로 추가되는 구성으로서, 제1열교환매체의 흐름 간섭을 최소화하기 위하여 원형 단면 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제6비드(660)는 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)의 중심을 연결하는 제7기준선(L7)의 상측에 위치되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 판형 열교환기(1000)의 내부 흐름을 도 4를 참조로 살펴보면, 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입된 제1열교환매체는 상기 제1연통홀(510)을 따라 하측방향으로 이동되며, 상기 제1플레이트(500a) 상측에 형성된 제1유동부(501) 공간을 따라 이동되어 상기 제2연통홀(520)을 따라 상측방향으로 이동되고, 상기 제1출구파이프(200)를 통해 배출된다.(도 4에서, 굵은 선으로 표시함)
또, 상기 제2입구파이프(300)를 통해 유입된 제2열교환매체는 상기 제3연통홀(530)을 따라 하측방향으로 이동되며, 상기 제2플레이트(500b) 상측에 형성된 제2유동부(502) 공간을 따라 이동되어 상기 제4연통홀(540)을 따라 상측방향으로 이동되고, 상기 제2출구파이프(400)를 통해 배출된다.(도 4에서, 얇은 선으로 표시함)
이 때, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 돌출비드(600)가 형성됨에 따라 제1열교환매체의 흐름을 안내하여 압력강하량을 최소화할 수 있으며, 종래의 이너핀 없이도 충분한 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
실제로, 도 8은 본 발명에 따른 판형 열교환기(1000)의 통수저항을 나타낸 그래프로, 제1열교환매체 흐름량에 따른 도 3에 도시한 실시예의 본원 발명, 핀이 존재하는 비교예1, 및 핀이 존재하지 않는 비교예2의 통수저항을 비교하였다.
종래 문제점에 기술한 바와 같이, 핀이 존재하는 비교예1의 경우에, 제1열교환매체 흐름량이 증가될수록 통수저항이 급격히 증가되어 제1열교환매체의 흐름이 원활하지 않음을 확인할 수 있다.
이에 반해, 본원발명은 핀이 존재하지 않는 비교예2의 통수저항에 비하여 더 낮으며, 제1열교환매체 흐름량이 증가된다 할지라도 상승폭이 크지 않아 열교환매체 흐름을 원활히 함을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 판형 열교환기(1000)는 열교환매체 흐름을 원활히 하면서도 충분한 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 돌출비드(600)가 제1열교환매체를 안내하여 열교환효율을 향상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 판형 열교환기
100 : 제1입구파이프 200 : 제1출구파이프
300 : 제2입구파이프 400 : 제2출구파이프
500 : 플레이트
500a : 제1플레이트 500b : 제2플레이트
500c : 제3플레이트
501 : 제1유동부 502 : 제2유동부
510 : 제1연통홀 520 : 제2연통홀
530 : 제3연통홀 540 : 제4연통홀
550, 550' : 제1접합부 560, 560' : 제2접합부
571 : 제1중공부 572 : 제2중공부
573 : 제3중공부 574 : 제4중공부
600 : 돌출비드
610 : 제1비드 611 : 중앙 제1비드
612 : 보조 제1비드
620 : 제2비드 630 : 제3비드
640 : 제4비드 650 : 제5비드
660 : 제6비드
L1 : 제1기준선 L2 : 제2기준선
L3 : 제3기준선 L4 : 제4기준선
L5 : 제5기준선 L6 : 제6기준선
L7 : 제7기준선
Lt : 제1기준선의 길이
La : 중앙 제1비드의 길이
Lb : 보조 제1비드의 길이

Claims (10)

  1. 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(100) 및 배출되는 제1출구파이프(200); 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(300) 및 배출되는 제2출구파이프(400); 상기 제1입구파이프(100) 및 제1출구파이프(200)와 연통되도록 각각 중공되는 제1연통홀(510)과 제2연통홀(520), 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)와 연통되도록 각각 중공되는 제3연통홀(530)과 제4연통홀(540)이 형성되며, 복수개가 적층되어 각각 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 교대로 유동되는 제1유동부(501) 및 제2유동부(502)를 형성하는 플레이트(500); 를 포함하는 판형 열교환기(1000)에 있어서,
    상기 판형 열교환기(1000)는
    상기 제1입구파이프(100)와 제1출구파이프(200)가 대각선 방향으로 위치되고, 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400)가 대각선 방향으로 위치되며,
    상기 플레이트(500)가 상기 제1유동부(501) 내부에서 제1열교환매체의 흐름을 안내하도록 상기 제1입구파이프(100)와 제1출구파이프(200) 중심을 연결하는 제1기준선(L1)을 따라 홀수개 형성되는 제1비드(610) 및 상기 제1기준선(L1)에 수직한 제2기준선(L2)을 따라 상기 중앙 제1비드(611)에 나란하게 복수개 형성되는 제2비드(620)를 포함하는 복수개의 돌출비드(600)가 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기준선(L1)의 길이 대비 상기 제1비드(610) 형성 총 길이는 30 내지 60(%)인 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1비드(610)는 중앙에 위치되는 중앙 제1비드(611)와, 나머지 보조 제1비드(612)로 이루어지되, 상기 중앙 제1비드(611)가 나머지 보조 제1비드(612) 길이의 1.5 내지 3배로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출비드(600)는 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)에 인접하여 상기 제1입구파이프(100)와 상기 제2입구파이프(300) 중심을 연결하는 제3기준선(L3), 상기 제1입구파이프(100)와 상기 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제4기준선(L4), 상기 제1출구파이프(200)와 상기 제2입구파이프(300) 중심을 연결하는 제5기준선(L5), 및 상기 제1출구파이프(200)와 상기 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제6기준선(L6)을 따라 각각 형성되는 제3비드(630)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출비드(600)는 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)에 인접하여 구비되는 제4비드(640)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌출비드(600)는 상기 플레이트(500) 적층방향으로 상측에서 바라보았을 때 상기 제1비드(610), 제2비드(620) 및 제3비드(630)가 형성하는 내부 공간에 상기 제1입구파이프(100)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제2비드(620) 측으로 안내하며, 상기 제2비드(620)를 통과한 제1열교환매체가 상기 제2출구파이프(400)를 통해 배출되도록 안내하는 제5비드(650)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트(500)는 상기 제2비드(620) 내지 제5비드(650)의 길이가 상기 보조 제1비드(612)의 길이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 돌출비드(600)는 상기 제2입구파이프(300) 및 제2출구파이프(400) 중심을 연결하는 제7기준선(L7)을 따라 원형 단면 형태의 제6비드(660)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트(500)는 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)의 둘레부가 상측 또는 하측 방향으로 돌출되는 제1접합부(550, 550')가 형성되고, 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)의 둘레부가 상기 제1접합부(550, 550')의 돌출 방향과 반대방향으로 형성되는 제2접합부(560, 560')가 형성되며,
    상기 제1접합부(550)가 하측방향으로 형성되며, 상기 제2접합부(560)가 상측방향으로 형성되고, 상기 돌출비드(600)가 상측방향으로 형성된 제1플레이트(500a)와; 상기 제2접합부(560')가 상측방향으로 형성되며, 상기 제2접합부(560')가 하측방향으로 형성되고, 상기 돌출비드(600)가 하측방향으로 형성된 제2플레이트(500b); 가 교번되어 적층되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트(500)는
    상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)의 둘레부가 하측방향으로 형성된 제1접합부(550)와, 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)의 둘레부가 상측방향으로 형성된 제2접합부(560)가 형성된 제1플레이트(500a)와; 상기 제1연통홀(510) 및 제2연통홀(520)의 둘레부가 상측방향으로 형성된 제1접합부(550)와, 상기 제3연통홀(530) 및 제4연통홀(540)의 둘레부가 하측방향으로 형성된 제2접합부(560)가 형성된 제2플레이트(500b); 가 교번되어 적층되되,
    상기 제1유동부(501)를 형성하는 상기 제1플레이트(500a) 또는 제2플레이트(500b)에 상기 돌출비드(600)가 형성된 판형태로 상기 제1연통홀(510) 내지 제4연통홀(540)이 관통되도록 중공된 제1중공부(571) 내지 제4중공부(574)가 형성되는 제3플레이트(500c)가 접합되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
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