KR20170015104A - 판형 열교환기용 전열판 - Google Patents

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KR20170015104A
KR20170015104A KR1020160036541A KR20160036541A KR20170015104A KR 20170015104 A KR20170015104 A KR 20170015104A KR 1020160036541 A KR1020160036541 A KR 1020160036541A KR 20160036541 A KR20160036541 A KR 20160036541A KR 20170015104 A KR20170015104 A KR 20170015104A
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Abstract

본 발명은 상측의 어느 한 모서리 부위 및 하측의 어느 한 모서리 부위에 각각 관통 형성되면서 유체의 유입이나 유출을 위한 유출입구; 중앙측 부위를 이룸과 더불어 표면에는 전방 및 후방으로 돌출되는 다수의 전열용패턴이 경사지게 형성되어 이루어진 전열부; 상측의 유출입구와 전열부 사이 및 하측의 유출입구와 전열부 사이에 각각 위치되며, 표면에는 전방으로 돌출되는 볼록형 분배용패턴 및 후방으로 돌출되는 오목형 분배용패턴이 경사 구조로 서로 교차되게 형성되어 이루어진 두 분배부; 상기 전열부와 각 분배부 간의 경계 부위를 따라 형성되는 강도보강용 요철;을 포함하며, 상기 강도보강용 요철은 다수로 이루어지면서 전열부의 각 전열용패턴과 각 분배부의 각 분배용패턴 사이 사이에 각각 위치되며, 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨과 더불어 전방 및 후방을 향해 교대로 반복하면서 순차적으로 돌출되도록 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판이 제공되며, 이를 통해 전 부위가 안정적인 강도를 유지할 수 있도록 함으로써 유체압에 의한 벌어짐과 같은 변형이나 휨 변형의 발생을 방지할 수 있게 된다.

Description

판형 열교환기용 전열판{heat plate for plate type heat exchanger}
본 발명은 전열판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전 부위가 안정적인 강도를 유지할 수 있도록 함으로써 유체압에 의한 벌어짐과 같은 변형이나 휨 변형의 발생을 방지하고, 또한 유체의 유동 특성에 대한 개선을 통해 전 부위로의 유체 유동이 이루어질 수 있도록 함으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 판형 열교환기용 전열판에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 두 유체 간에 열을 주고받도록 하는 장치로써, 목적하고자 하는 유체의 종류나 적용 위치 등에 따라 다양한 구조로 이루어지지만 통상은 핀튜브형 열교환기와 판형 열교환기가 많이 사용되고 있다.
여기서, 상기 핀튜브형 열교환기는 다수의 핀들이 서로 이격되게 배치되면서 튜브의 외면에 고정 설치되어, 상기 튜브의 내부를 유동하는 유체와 각 핀들 사이를 유동하는 유체 간의 열교환이 이루어지도록 한 구조이고, 상기 판형 열교환기는 다수의 전열판이 서로 맞닿은 상태로 적층되도록 설치되어, 상기 각 전열판 사이 사이로 서로 다른 두 유체가 교대로 흐르도록 함으로써 이 두 유체 간의 열교환이 이루어지도록 한 구조이다.
등록특허 제10-0958485호, 등록특허 제10-0837655호, 등록특허 제10-1017328호, 등록특허 제10-1203674호, 등록실용신안 제20-0344180호, 등록특허 제10-1326940호 등에서는 전술된 각 열교환기 중 판형 열교환기에 관련한 기술이 개시되어 있으며, 첨부된 도 1은 전술된 판형 열교환기를 이루는 일반적인 전열판의 구조를 도시하고 있다.
즉, 종래의 전열판(1)은 상하측 부위의 양측으로는 유체의 유출입을 위한 유출입구(11,12,13,14)가 각각 형성되고, 중앙측 부위에는 열교환을 위한 전열부(20)가 형성되며, 각 유출입구(11,12,13,14)들 사이 및 상기 각 유출입구(11,12,13,14)와 전열부(20) 사이에는 유체를 균일하게 분배하기 위한 분배부(30,40)가 각각 형성되어 이루어진다.
이때, 상기 전열판(1)의 네 모서리측에 위치되는 각 유출입구(11,12,13,14) 중 상측의 두 유출입구(11,13)는 유체가 유입되는 부위로 제공되고, 하측의 두 유출입구(12,14)는 유체가 유출되는 부위로 제공되며, 어느 한 유출입구로부터 제공되는 유체는 그의 하측 방향에 위치된 유출입구로 유동되어 유출되도록 이루어진다. 물론, 도시된 바와는 달리 상부의 어느 한 측으로 유체가 유입되어 하부의 어느 한 측으로 유체가 유출되고, 하부의 다른 한 측으로 유체가 유입되어 상부의 다른 한 측으로 유체가 유출되도록 이루어질 수도 있도 있다.
또한, 상기 전열부(20) 및 분배부(30,40)에는 다수의 요철패턴(21,31,41)이 각각 형성되어 유체의 유동을 위한 유로를 형성하도록 구성되며, 이때 상기 각 분배부(30,40)의 경우는 각 요철패턴(31,32,41,42)이 서로 교차되게 형성되어 이루어진다.
하지만, 전술된 종래 기술에 따른 전열판(1)의 상측 분배부(30)에 형성되는 요철패턴(31,32)은 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 유체가 양측으로 안내되도록 함과 더불어 아래로도 안내되도록 돌출 및 함몰 부위 간의 교차 지점이 서로 이격된 구조로 형성되기 때문에 상기 요철패턴(31,32)을 따라 유동되는 유체가 그의 자중 및 관성에 의해 수평 방향으로 흐르는 유량에 비해 아래로 흐르는 유량이 매우 많아서 해당 유출입구(11)와는 가장 멀리 떨어진 측편에 이르기까지는 상기 유체가 원활히 유동되지 못하여 전열부(20)의 어느 한 측 부위에 사영역(dead zone)이 과도하게 발생된다는 문제점이 있었다.
또한, 전술된 종래 기술에 따른 전열판(1)은 전열부(20)에 형성되는 유체의 유동을 안내하는 요철패턴(21)의 경사 방향이 상하측으로는 모두 동일한 방향을 향하도록 형성되기 때문에 이 요철패턴(21)의 경사 방향을 향한 굽힘이 쉽게 이루어진다는 강도의 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 상기 전열판(1)의 각 부위 중 상기 전열부(20)와 분배부(30,40) 간의 경계 부위는 서로의 요철패턴(21,31,32,41,42)이 일부는 겹치는 반면, 나머지 부위는 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이 빈 영역으로 남기 때문에 해당 부위는 두 전열판을 적층하였을 경우 서로 맞닿지 않는 부위로 제공되며, 이로써 해당 부위에 대한 강도는 매우 약할 수밖에 없다는 문제점이 있었다.
등록특허 제10-0958485호 등록특허 제10-0837655호 등록특허 제10-1017328호 등록특허 제10-1203674호 등록실용신안 제20-0344180호 등록특허 제10-1326940호 등록특허 제10-1315648호 일본 공개특허공보 특개평07-260385호 일본 공개특허공보 특개평07-260386호
본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전 부위가 안정적인 강도를 유지할 수 있도록 함으로써 유체압에 의한 벌어짐과 같은 변형이나 휨 변형의 발생을 방지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 판형 열교환기용 전열판을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유체의 유동 특성에 대한 개선을 통해 전열부의 전 부위로 유체 유동이 원활히 이루어질 수 있도록 함으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 판형 열교환기용 전열판을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따른 판형 열교환기용 전열판은 상측의 어느 한 모서리 부위 및 하측의 어느 한 모서리 부위에 각각 관통 형성되면서 유체의 유입이나 유출을 위한 유출입구; 중앙측 부위를 이룸과 더불어 표면에는 전방 및 후방으로 돌출되는 다수의 전열용패턴이 경사지게 형성되어 이루어진 전열부; 상측의 유출입구와 전열부 사이 및 하측의 유출입구와 전열부 사이에 각각 위치되며, 표면에는 전방으로 돌출되는 볼록형 분배용패턴 및 후방으로 돌출되는 오목형 분배용패턴이 경사 구조로 서로 교차되게 형성되어 이루어진 두 분배부; 상기 각 유출입구와 그에 인접한 각 분배부 사이의 부위를 이루면서 표면에는 해당 부위에 대한 강도의 보강 및 상기 유출입구를 통과하는 유체 유동의 안내를 위한 다수의 유체안내지지패턴이 돌출 형성된 유출입부; 상기 전열부와 각 분배부 간의 경계 부위를 따라 형성되는 강도보강용 요철;을 포함하며, 상기 두 분배부 중 상측의 분배부에 형성되는 각 분배용패턴은 유출입구가 위치된 어느 한 측편의 끝 부위로부터 그 반대측의 다른 한 측편의 끝 부위로 갈수록 전방측 및 후방측으로의 돌출 높이가 점차 낮아지게 형성되고, 상기 강도보강용 요철은 다수로 이루어지면서 전열부의 각 전열용패턴과 각 분배부의 각 분배용패턴 사이 사이에 각각 위치되며, 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨과 더불어 교대로 반복하면서 전방 및 후방을 향해 순차적으로 돌출되도록 형성되며, 상기 각 유체안내지지패턴 중 일부는 상기 각 유출입구의 둘레 부위로부터 상하 방향으로 수직하게 형성됨과 더불어 나머지 일부는 상기 각 유출입구의 둘레 부위로부터 분배부를 향하여 경사지게 형성되고, 상기 상하 방향의 유체안내지지패턴들이 형성된 부위에는 해당 유체안내지지패턴들을 가로지르면서 상기 각 유체안내지지패턴의 돌출 높이에 비해서는 낮은 돌출 높이를 갖도록 형성된 다수의 유체저항용패턴이 더 형성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상측의 분배부에 형성되는 각 분배용패턴은 어느 한 측 끝 부위로부터 그 반대측의 다른 한 측 끝 부위에 이르기까지 적어도 3부분 이상의 서로 다른 돌출 높이를 갖는 단차 영역으로 각각 구분되도록 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 상측의 분배부 중 일부의 부위는 각 분배용패턴이 다수의 부분으로 분할됨과 더불어 상기 다수의 부분으로 분할된 볼록형 분배용패턴과 오목형 분배용패턴 간의 교차 부위는 평면을 이루도록 형성되고, 상기 상측의 분배부 중 나머지 일부의 부위는 각 분배용패턴 중 오목형 분배용패턴만 다수의 부분으로 분할됨과 더불어 상기 분할된 각 오목형 분배용패턴은 상기 볼록형 분배용패턴과의 교차 부위에서 서로 이격되도록 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 상측의 분배부 중 일부의 부위는 그에 인접한 유출입구의 직하방에 유체 유입측이 위치된 부위이고, 상기 상측의 분배부 중 나머지 일부의 부위는 상기 유출입구의 직하방으로부터 벗어난 곳에 유체 유입측이 위치된 부위임을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 볼록형 분배용패턴 및 오목형 분배용패턴은 그에 의해 안내되는 유체의 유동이 라운드지게 이루어지도록 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 전열부의 표면에 형성되는 각 전열용패턴은 저부로 갈수록 좌측으로 경사지게 형성되는 좌경사 영역 및 저부로 갈수록 우측으로 경사지게 형성되는 우경사 영역을 포함하여 이루어지고, 상기 좌경사 영역과 우경사 영역은 수평 방향을 따라 서로 교대로 반복하도록 배치되며, 상기 전열부의 표면 중 중앙측 부위에는 그에 인접한 각 전열용패턴의 경사와는 반대의 경사를 이루도록 형성된 역경사 영역이 더 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 전열부의 표면에 형성되는 각 전열용패턴 중 어느 한 부위에는 해당 부위의 전열용패턴들이 이루는 경사 방향과는 직교된 방향으로 경사지면서 전방 혹은, 후방으로 돌출되는 강도보강용 라인이 더 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 강도보강용 라인의 돌출 높이는 상기 전열용패턴들의 돌출 높이보다 낮게 형성됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태에 따른 판형 열교환기용 전열판은 상측의 어느 한 모서리 부위 및 하측의 어느 한 모서리 부위에 각각 관통 형성되면서 유체의 유입이나 유출을 위한 유출입구; 중앙측 부위를 이룸과 더불어 표면에는 전방 및 후방으로 돌출되는 다수의 전열용패턴이 경사지게 형성되어 이루어진 전열부; 상측의 유출입구와 전열부 사이 및 하측의 유출입구와 전열부 사이에 각각 위치되며, 표면에는 전방으로 돌출되는 볼록형 분배용패턴 및 후방으로 돌출되는 오목형 분배용패턴이 경사 구조로 서로 교차되게 형성되어 이루어진 두 분배부; 상기 전열부와 각 분배부 간의 경계 부위를 따라 형성되는 강도보강용 요철;을 포함하며, 상기 강도보강용 요철은 다수로 이루어지면서 전열부의 각 전열용패턴과 각 분배부의 각 분배용패턴 사이 사이에 각각 위치되며, 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨과 더불어 전방 및 후방을 향해 교대로 반복하면서 순차적으로 돌출되도록 형성됨을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 각 분배부와 전열부 간의 경계 부위에 형성되는 각 강도보강용 요철이 해당 경계 부위를 따라 전방으로의 돌출 및 후방으로의 요입을 교대로 번갈아가면서 순차적으로 형성됨과 더불어 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨에 따라 해당 부위에 대한 휨 변형이 방지될 수 있게 된 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 유출입부 중 어느 한 측의 끝단 부위에 복수의 유체저항용패턴을 추가로 돌출 형성하되, 그 돌출 높이는 각 유체안내지지패턴의 돌출 높이에 비해 대략 절반 정도의 높이를 이루도록 형성함으로써 해당 부위를 향한 유체의 유동량을 줄여 각 분배부로 제공되는 유체의 유동이 전체적으로 고르게 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 상측 분배부에 대한 구조적 개선을 통해 제1유입구를 통과하여 유입된 유체가 상기 분배부의 안내를 받아 전열부의 전 부위로 고르게 제공될 수 있게 되어 전열부의 사영역 발생이 최소화될 수 있다는 효과를 가진다.
이와 함께, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 전열부의 표면에 형성되는 각 전열용패턴 중 어느 한 부위에 전열용패턴이 이루는 경사 방향과는 직교된 방향으로 경사지면서 전방 혹은, 후방으로 돌출되는 강도보강용 라인을 추가로 형성함으로써 단일의 경사로 인해 야기되는 휨 변형을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.
도 1은 종래의 판형 열교환기용 전열판을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 정면도
도 2는 도 1의 “A”부 확대도
도 3은 도 1의 “B”부 확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기용 전열판을 설명하기 위해 나타낸 정면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기용 전열판에 적층되는 또 다른 전열판을 설명하기 위해 나타낸 정면도
도 6은 도 4의 “C”부 확대도
도 7은 도 4의 “D”부 확대도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기용 전열판 중 강도보강용 라인의 돌출 높이를 설명하기 위해 개략화하여 나타낸 요부 단면도
도 9는 도 4의 “E”부 확대도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기용 전열판 중 유출입부의 각 유체저항용패턴이 형성된 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도
이하, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명의 전열판(1)이 적용되는 판형 열교환기는 둘 이상의 전열판이 서로 적층되면서 각 전열판 사이로 유동되는 서로 다른 온도의 두 유체를 열교환하도록 이루어진 열교환기이다.
첨부된 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기용 전열판의 전체 구조를 정면에서 본 상태를 나타내고 있다.
이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기용 전열판은 복수의 유출입구(111,112,121,122)와, 전열부(200)와, 두 분배부(300,400) 및 유출입부(600)를 포함하여 이루어지며, 특히 상기 두 분배부(300,400) 중 상측에 위치되는 분배부(300)는 그에 형성되는 각 분배용패턴(310,320)에 대한 돌출 높이가 부위별로 달리 형성되도록 함과 더불어 유체가 유입되는 유입구(111)로부터 멀리 위치된 측의 전열부(200)로도 해당 유체의 유동이 원활히 유동되도록 구성됨을 특징으로 제시한다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 유출입구(111,112,121,122)는 유체가 유입 및 유출되도록 전열판(1)에 관통 형성된 구멍이다.
이와 같은 유출입구(111,112,121,122)는 전열판(1)의 상측 부위 및 하측 부위의 네 모서리에 각각 관통 형성되며, 이러한 네 유출입구(111,112,121,122) 중 상측 부위에 위치되는 두 유출입구(111,121)는 서로 다른 온도의 유체에 대한 유입 유동이 이루어지는 유입구이고, 하측 부위에 위치되는 두 유출입구(112,122)는 서로 다른 온도의 유체에 대한 유출 유동이 이루어지는 유출구이다. 물론, 도시되지는 않았지만 판형 열교환기의 배치 구조나 종류에 따라 상기 유체의 유입 유동을 위한 두 유출입구(111,121)와 유체의 유출 유동을 위한 유출입구(112,122)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
특히, 상기 네 유출입구(111,112,121,122)는 서로 상하에 위치된 것끼리 하나의 쌍을 이루도록 구성된다. 즉, 도면상 좌측 상부에 위치된 유입구(이하, “제1유입구”라 함)(111)로는 유체가 해당 전열판의 전면으로 유입된 후 도면상 좌측 하부에 위치된 유출구(이하, “제1유출구”라 함)(112)를 통해 해당 유체가 유출되도록 이루어지고, 도면상 우측 상부에 위치된 유입구(이하, “제2유입구”라 함)(121)로는 유체가 후면으로 유입된 후 도면상 우측 하부에 위치된 유출구(이하, “제2유출구”라 함)(122)를 통해 해당 유체가 유출되도록 이루어짐으로써 서로 적층된 복수의 전열판 사이는 서로 다른 온도의 유체가 교대로 제공될 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 제1유입구(111)와 제2유입구(121) 사이 및 상기 제1유출구(112)와 제2유출구(122) 사이에는 상기 각 두 유입구(111,121) 및 두 유출구(112.122) 간을 서로 구획하는 씨일부재(130)가 안착 설치된다. 즉, 상기한 씨일부재(130)로 인해 제1유입구(111)를 통해 전면으로 유입된 유체가 그 측편에 위치된 제2유입구(121)로 유동됨이 방지됨과 더불어 제2유출구(112)로 유동됨도 방지된다.
첨부된 도 5는 전술된 전열판(1)의 후면에 겹쳐지는 또 다른 전열판(2)이며, 이러한 또 다른 전열판(2)에 설치되는 씨일부재(130)는 전술된 전열판(1)에 설치되는 씨일부재(130)와는 반대로 위치되도록 설치된다. 즉, 상기한 씨일부재(130)로 인해 제2유입구(121)를 통해 전면으로 유입된 유체가 그 측편에 위치된 제1유입구(111)로 유동됨이 방지됨과 더불어 제1유출구(112)로 유동됨도 방지되는 것이다.
이때, 상기 또 다른 전열판(2)은 사실상 전술된 전열판(1)을 상하 뒤집은 구조이다.
다음으로, 상기 전열부(200)는 각 전열판들 사이를 유동하는 서로 다른 온도의 유체에 대한 실질적인 열교환이 이루어지는 영역을 제공하는 부위이다.
이와 같은 전열부(200)는 해당 전열판(1)의 중앙측 부위를 이룸과 더불어 표면에는 전방 및 후방으로 돌출되는 다수의 전열용패턴(201)이 경사지게 형성되면서 다수의 전열용 유체 유로를 형성하도록 이루어진다.
이때, 상기 전열부(200)의 표면에 형성되는 각 전열용패턴(210,220,230)은 저부로 갈수록 좌측으로 경사지게 형성되는 좌경사 영역(210) 및 저부로 갈수록 우측으로 경사지게 형성되는 우경사 영역(220)을 포함하여 이루어지고, 상기 좌경사 영역(210)과 우경사 영역(220)은 수평 방향을 따라 서로 교대로 반복하도록 배치되며, 상기 전열부(200)의 표면 중 중앙측 부위에는 그에 인접한 각 전열용패턴(210,220)의 경사와는 반대의 경사를 이루도록 형성된 역경사 영역(230)을 더 포함하여 이루어진다.
즉, 상기한 각 영역별 전열용패턴(210,220,230)의 경사 방향에 대한 배치 구조를 통해 전열부(200)의 특정 부위가 어느 한 방향으로 쉽게 휘는 문제점을 최대한 방지하면서도 열교환 성능의 향상을 이룰 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 전열부(200)의 표면에 형성되는 각 전열용패턴(210,220,230) 중 어느 한 부위에는 해당 부위의 전열용패턴이 이루는 경사 방향과는 직교된 방향으로 경사지면서 전방 혹은, 후방으로 돌출되는 강도보강용 라인(240)이 더 형성됨을 특징으로 제시한다.
즉, 상기한 강도보강용 라인(240)의 추가 형성을 통해 동일한 경사 방향으로 이루어지는 영역에 대한 휨 변형이 더욱 안정적으로 방지될 수 있도록 한 것이다.
이때, 상기 강도보강용 라인(240)의 돌출 높이는 상기 전열용패턴(210,220,230)의 돌출 높이보다 낮게 형성함을 제시하며, 이로써 해당 강도보강용 라인(240)이 형성된 부위로 유체가 통과하는 과정에서 유동이 차단되는 현상을 방지할 수 있도록 한 것이다. 이는, 첨부된 도 8에 도시된 바와 같다.
다음으로, 상기 분배부(300,400)는 상기 제1유입구(111)를 통과하여 제공되는 유체의 유동을 전열부(200)의 전 부위로 고르게 분배하여 제공되도록 안내함과 더불어 상기 전열부(200)를 통과하여 제공되는 유체의 유동을 제1유출구(112)로 제공되도록 안내하는 부위이다.
이러한 분배부(300,400)는 두 유입구(111,121)와 전열부(200) 사이에 위치되는 상측 분배부(300)와, 두 유출구(112,122)와 전열부(200) 사이에 위치되는 하측 분배부(400)로 이루어지며, 상기 각 분배부(300,400)의 표면에는 전방으로 돌출되는 볼록형 분배용패턴(310,410) 및 후방으로 돌출되는 오목형 분배용패턴(320,420)이 경사 구조로 서로 교차되게 형성되면서 다수의 분배용 유체 유로를 형성하도록 이루어진다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 상측 분배부(300)를 이루는 각 분배용패턴(310,320)은 제1유입구(111)가 위치된 좌측 끝 부위로부터 그 반대측의 우측 끝 부위로 갈수록 전방측 및 후방측으로의 돌출 높이가 점차 낮아지게 형성됨을 제시한다.
즉, 제1유입구(111)를 통과하여 유입되는 유체는 비록 처음에는 그 분사 압력에 의해 상측 분배부(300)의 전 부위로 고른 유동이 이루어지나, 각 분배용패턴(310,320)을 따라 유동되는 과정에서 자중 및 관성에 의해 직하방으로 흘러내리는 유량이 더욱 많게 되고, 이로써 전열부(200)의 각 부위 중 제1유입구(111)로부터 먼 부위로 제공되는 유체의 유량은 상기 제1유입구(111)로부터 가까운 부위로 제공되는 유체의 유량에 비해 상대적으로 적게 된다.
이로써, 본 발명의 실시예에서는 각 분배용패턴(310,320)의 돌출 높이를 달리 형성하여 상기 상측 분배부(300) 중 제1유입구(111)의 직하방측 부위로는 유체 저항을 증가시킴과 더불어 제1유입구(111)와는 먼 측으로 갈수록 점차 유체 저항을 감소시킴으로써 유체의 유동이 전열부(200)의 전 부위로 고르게 제공될 수 있도록 한 것이다.
이때, 상기 상측 분배부(300)에 형성되는 각 분배용패턴(310,320)은 적어도 3부분 이상의 서로 다른 돌출 높이를 갖는 단차 영역으로 각각 구분되도록 형성하여 전열부(200)의 전 부위로 더욱 고른 유체 제공이 이루어질 수 있도록 함이 더욱 바람직하다. 즉, 각 분배용패턴(310,320)들은 셋 이상의 서로 다른 돌출 높이를 갖도록 하면서 그 돌출 높이에 따라 제1유입구(111)와 가까운 측으로부터 먼 측에 이르기까지 순차적으로 배치될 수 있도록 함으로써 전체적으로 고른 유체 유동이 이루어질 수 있도록 한 것이다.
이와 함께, 본 발명의 실시예에서는 상기 상측 분배부(300) 중 일부의 부위는 각 분배용패턴(310,320)이 다수의 부분으로 분할됨과 더불어 상기 다수의 부분으로 분할된 볼록형 분배용패턴(310)과 오목형 분배용패턴(320) 간의 교차 부위는 평면을 이루도록 형성되고, 첨부된 도 6에 도시된 바와 같이 상기 상측 분배부(300) 중 나머지 일부의 부위는 각 분배용패턴(310,320) 중 오목형 분배용패턴(320)만 다수의 부분으로 분할됨과 더불어 상기 분할된 각 오목형 분배용패턴(320)은 상기 볼록형 분배용패턴(310)과의 교차 부위에서 서로 이격되도록 형성됨을 제시한다.
이때, 상기 상측 분배부(300) 중 일부의 부위라 함은 제1유입구(111)의 직하방에 유체 유입측이 위치되는 부위이고, 상기 상측 분배부(300) 중 나머지 일부의 부위라 함은 제1유입구(111)의 직하방으로부터 벗어난 곳에 유체 유입측이 위치되는 부위이다.
즉, 전술된 각 분배용패턴(310,320)의 각 부위별 돌출 높이에 대한 조절로써 유체 유동이 전열부(200)의 전 부위로 균일하게 분배될 수 있도록 하더라도 제1유입구(111)의 직하방으로 낙하되는 유체의 유동이 더욱 많을 수 있다. 이 때문에 상기 상측 분배부(300)의 제1유입구(111)의 직하방을 벗어난 위치의 일부 볼록형 분배용패턴(310)을 단일의 돌출된 패턴을 이루도록 형성함으로써 해당 볼록형 분배용패턴(310)을 따라 유동되는 도중 직하방으로 낙하되는 유체 유량이 최소화하며, 이를 통해 전열부(200) 중 제1유입구(111)와 먼 측의 부위(도면상 우측편의 부위)로도 유체 유동이 최대한 원활히 이루어질 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 볼록형 분배용패턴(310) 및 오목형 분배용패턴(320)은 그에 의해 형성되는 다수의 분배용 유체 유로가 라운드지도록 형성되도록 함을 추가로 제시하며, 이를 통해 유체가 외곽측으로 더욱 많이 유동될 수 있도록 한다. 이는 첨부된 도 4에 도시된 구조와 같다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 첨부된 도 7에 도시된 바와 같이 상기 전열부(200)와 각 분배부(300,400) 간의 경계 부위에 강도보강용 요철(500)이 더 구비됨을 제시한다.
이와 같은 강도보강용 요철(500)은 상기 전열부(200)의 각 영역별 전열용패턴(210,220,230) 및 각 분배부(300,400)의 각 분배용패턴(310,320,410,420) 간이 겹치지 않는 비겹침 부위에 전방 및 후방을 향해 순차적으로 교대하면서 돌출되게 형성됨과 더불어 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성되며, 이러한 강도보강용 요철(500)의 추가 제공에 의해 상기 비겹침 부위에 대한 강도의 보강이 이루어질 수 있도록 한 것이다. 이때, 첨부된 도 7을 참조하여 볼 때 각 강도보강용 요철(500)들 중 상대적으로 크게 형성된 강도보강용 요철은 후방으로 돌출된 구조를 나타냄과 더불어 상대적으로 작게 형성된 강도보강용 요철은 전방으로 돌출된 구조를 나타내고 있다.
즉, 각 전열판들 사이로 서로 다른 온도의 유체가 교대로 유동되는 과정에서 어느 두 전열판 사이로 제공되는 유체의 유동이 원치않게 중단될 경우에는 이에 인접된 전열판과의 사이로 제공되는 유체의 압력에 의해 상기 유체가 유동되지 않은 두 전열판 사이가 오므려지도록 변형되는 문제점이 발생되는데, 이를 상기 강도보강용 요철(500)의 추가 제공을 통해 방지할 수 있도록 한 것이다.
다음으로, 상기 유출입부(600)는 상기 각 유출입구(111,121,112,122)와 그에 인접한 각 분배부(300,400) 사이의 부위를 이루는 구조이다.
이와 같은 유출입부(600)의 표면에는 해당 부위에 대한 강도의 보강 및 상기 유출입구(111,121,112,122)를 통과하는 유체 유동의 안내를 위한 다수의 유체안내지지패턴(610)이 돌출 형성된다.
이때, 상기 각 유체안내지지패턴(610)은 상기 각 유출입구(111,121,112,122)의 둘레 부위로부터 하향 경사 혹은, 저부로 수직하게 형성된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 유체안내지지패턴(610) 중 각 유출입구(111,121,112,122)의 직하방(혹은, 직상방)에 위치되는 부위의 일부에 상기 각 유체안내지지패턴(610)을 가로지르는 다수의 유체저항용패턴(620)이 더 형성됨을 특징으로 제시한다.
상기한 각 유체저항용패턴(620)은 상기 각 유체안내지지패턴(610)의 안내를 받아 유동되는 유체의 유동에 저항을 제공함으로써 해당 부위로의 유동이 여타 부위에 비해 줄어들 수 있도록 한 것이며, 이를 통해 각 분배부(300,400)의 전 부위로 고른 유체 공급이 이루어질 수 있도록 한 것이다.
더욱이, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 유체저항용패턴(620)이 상기 유출입부 중 유출입구(111,121,112,122)가 형성된 측의 외측 끝단으로부터 상기 유출입구(111,121,112,122)의 중심이 위치된 부위까지의 적어도 절반 이상의 부위에 형성하며, 특히 상기 각 유체안내지지패턴(610)에 비해서는 낮게 돌출되도록 형성된다. 이때 상기한 각 유체저항용패턴(620)의 돌출 높이는 상기 각 유체안내지지패턴(610)의 돌출 높이에 비해 대략 절반 정도를 이루도록 함이 바람직하며, 이에 대하여는 첨부된 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같다.
하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 전열판에 의한 유체 유동의 안내 과정에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
우선, 판형 열교환기의 운전이 시작되면 전열판의 제1유입구(111)를 통해 유체의 유입이 이루어진다.
이렇데 유입되는 유체는 상기 제1유입구(111)를 통과한 후 그 분사 압력에 의해 상측 분배부(300)의 전 부위로 제공된다. 이때 상기 제2유입구(121)와 상기 상측 분배부(300) 사이에는 씨일부재(130)가 가로막도록 설치되어 있기 때문에 상기 제1유입구(111)를 통과한 유체가 상기 제2유입구(121)로 유동됨은 방지됨과 더불어 상기 제2유입구(121)를 통과한 유체가 상기 상측 분배부(300)로 제공됨은 방지된다.
그리고, 상기와 같이 상측 분배부(300)의 전 부위로 제공된 유체는 상기 상측 분배부(300)에 형성된 각 볼록형 분배용패턴(310) 및 오목형 분배용패턴(320)에 의한 다수의 분배용 유체 유로를 따라 전열부(200)를 향하여 유동된다.
이때, 상기와 같이 유동되는 유체는 상기 제1유입구(111)를 통과하여 상측 분배부(300)의 분배용 유체 유로를 따라 유동되는 과정에서 그의 자중 및 관성에 의해 직하방으로 흘러내리려 하지만, 상기 상측 분배부(300)에 형성되는 각 분배용패턴(310,320)의 경우 제1유입구(111)가 위치된 좌측 편으로부터 그 반대측의 우측 편으로 갈수록 점차 돌출 높이가 낮아지는 구조로 배치되고, 또한 상측 분배부(300) 중 제1유입구(111)의 직하방으로부터 벗어난 측에 위치되는 복수의 볼록형 분배용패턴(310)의 경우는 복수로 분할되지 않고 단일의 연장된 구조로 이루어져 있기 때문에 최종적으로 전열부(200)로 제공되는 유체는 상기 전열부(200)의 상단 전 부위에 고르게 제공될 수 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 전열부(200)로 제공된 유체는 해당 전열부(200)에 형성된 각 영역별 전열용패턴(210,220,230)에 의한 안내를 받아 하향 유동되며, 이후 하측 분배부(400)의 각 분배용 유체 유로에 의한 안내를 받아 제1유출구(112)를 통해 유출된다.
물론, 상기 전열부(200)로 제공된 유체가 상기 각 전열용패턴(210,220,230)에 의한 안내를 받아 하향 유동되는 도중 이 전열용패턴(210,220,230) 중 어느 한 부위에 형성된 강도보강용 라인(240)에 의한 유동 저항을 받지만 상기 강도보강용 라인(240)의 돌출 높이는 상기 전열용패턴(210,220,230)의 돌출 높이보다 낮게 형성됨과 더불어 이 강도보강용 라인(240)은 각 영역별 전열용패턴(210,220,230)의 일부에만 형성되기 때문에 상기 강도보강용 라인(240)에 의한 유동 저항은 전열 성능에 큰 영향을 미치지 않는다.
결국, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 각 분배부(300,400)와 전열부(200) 간의 경계 부위에 다수의 강도보강용 요철(500)을 추가로 형성하되, 이러한 강도보강용 요철(500)들은 서로 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨과 더불어 교대로 반복하면서 전방 및 후방을 향해 순차적으로 돌출되도록 형성됨으로써 경계 부위에 대한 대한 강도 보강이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 유출입부(600) 중 어느 한 측의 끝단 부위에 복수의 유체저항용패턴(620)을 추가로 돌출 형성하되, 그 돌출 높이는 각 유체안내지지패턴(610)의 돌출 높이에 비해 대략 절반 정도의 높이를 이루도록 형성함으로써 해당 부위를 향한 유체의 유동량을 줄여 각 분배부(300,400)로 제공되는 유체의 유동이 전체적으로 고르게 이루어질 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 상측 분배부(300)에 대한 구조적 개선을 통해 제1유입구(111)를 통과하여 유입된 유체가 상기 상측 분배부(300)의 안내를 받아 전열부(200)의 전 부위로 고르게 제공될 수 있게 되며, 이로써 전열부의 사영역 발생이 최소화된다.
이와 함께, 본 발명의 판형 열교환기용 전열판은 전열부(2000의 표면에 형성되는 각 전열용패턴(210,220,230) 중 어느 한 부위에 전열용패턴이 이루는 경사 방향과는 직교된 방향으로 경사지면서 전방 혹은, 후방으로 돌출되는 강도보강용 라인(240)을 추가로 형성함으로써 단일의 경사로 인해 야기되는 휨 변형을 방지할 수 있게 된다.
1,2. 전열판 111. 제1유입구
112. 제1유출구 121. 제2유입구
122. 제2유출구 130. 씨일부재
200. 전열부 210. 좌경사 영역의 전열용패턴
220. 우경사 영역의 전열용패턴 230. 역경사 영역의 전열용패턴
240. 강도보강용 라인 300. 상측 분배부
310. 볼록형 분배용패턴 320. 오목형 분배용패턴
400. 하측 분배부 410. 볼록형 분배용패턴
420. 오목형 분배용패턴 500. 강도보강용 요철

Claims (9)

  1. 상측의 어느 한 모서리 부위 및 하측의 어느 한 모서리 부위에 각각 관통 형성되면서 유체의 유입이나 유출을 위한 유출입구;
    중앙측 부위를 이룸과 더불어 표면에는 전방 및 후방으로 돌출되는 다수의 전열용패턴이 경사지게 형성되어 이루어진 전열부;
    상측의 유출입구와 전열부 사이 및 하측의 유출입구와 전열부 사이에 각각 위치되며, 표면에는 전방으로 돌출되는 볼록형 분배용패턴 및 후방으로 돌출되는 오목형 분배용패턴이 경사 구조로 서로 교차되게 형성되어 이루어진 두 분배부;
    상기 각 유출입구와 그에 인접한 각 분배부 사이의 부위를 이루면서 표면에는 해당 부위에 대한 강도의 보강 및 상기 유출입구를 통과하는 유체 유동의 안내를 위한 다수의 유체안내지지패턴이 돌출 형성된 유출입부;
    상기 전열부와 각 분배부 간의 경계 부위를 따라 형성되는 강도보강용 요철;을 포함하며,
    상기 두 분배부 중 상측의 분배부에 형성되는 각 분배용패턴은 유출입구가 위치된 어느 한 측편의 끝 부위로부터 그 반대측의 다른 한 측편의 끝 부위로 갈수록 전방측 및 후방측으로의 돌출 높이가 점차 낮아지게 형성되고,
    상기 강도보강용 요철은 다수로 이루어지면서 전열부의 각 전열용패턴과 각 분배부의 각 분배용패턴 사이 사이에 각각 위치되며, 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨과 더불어 교대로 반복하면서 전방 및 후방을 향해 순차적으로 돌출되도록 형성되며,
    상기 각 유체안내지지패턴 중 일부는 상기 각 유출입구의 둘레 부위로부터 상하 방향으로 수직하게 형성됨과 더불어 나머지 일부는 상기 각 유출입구의 둘레 부위로부터 분배부를 향하여 경사지게 형성되고, 상기 상하 방향의 유체안내지지패턴들이 형성된 부위에는 해당 유체안내지지패턴들을 가로지르면서 상기 각 유체안내지지패턴의 돌출 높이에 비해서는 낮은 돌출 높이를 갖도록 형성된 다수의 유체저항용패턴이 더 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측의 분배부에 형성되는 각 분배용패턴은 어느 한 측 끝 부위로부터 그 반대측의 다른 한 측 끝 부위에 이르기까지 적어도 3부분 이상의 서로 다른 돌출 높이를 갖는 단차 영역으로 각각 구분되도록 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측의 분배부 중 일부의 부위는 각 분배용패턴이 다수의 부분으로 분할됨과 더불어 상기 다수의 부분으로 분할된 볼록형 분배용패턴과 오목형 분배용패턴 간의 교차 부위는 평면을 이루도록 형성되고,
    상기 상측의 분배부 중 나머지 일부의 부위는 각 분배용패턴 중 오목형 분배용패턴만 다수의 부분으로 분할됨과 더불어 상기 분할된 각 오목형 분배용패턴은 상기 볼록형 분배용패턴과의 교차 부위에서 서로 이격되도록 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상측의 분배부 중 일부의 부위는 그에 인접한 유출입구의 직하방에 유체 유입측이 위치된 부위이고,
    상기 상측의 분배부 중 나머지 일부의 부위는 상기 유출입구의 직하방으로부터 벗어난 곳에 유체 유입측이 위치된 부위임을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 볼록형 분배용패턴 및 오목형 분배용패턴은 그에 의해 안내되는 유체의 유동이 라운드지게 이루어지도록 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열부의 표면에 형성되는 각 전열용패턴은 저부로 갈수록 좌측으로 경사지게 형성되는 좌경사 영역 및 저부로 갈수록 우측으로 경사지게 형성되는 우경사 영역을 포함하여 이루어지고,
    상기 좌경사 영역과 우경사 영역은 수평 방향을 따라 서로 교대로 반복하도록 배치되며,
    상기 전열부의 표면 중 중앙측 부위에는 그에 인접한 각 전열용패턴의 경사와는 반대의 경사를 이루도록 형성된 역경사 영역이 더 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  7. 제 1 항 또는, 제 6 항에 있어서,
    상기 전열부의 표면에 형성되는 각 전열용패턴 중 어느 한 부위에는 해당 부위의 전열용패턴들이 이루는 경사 방향과는 직교된 방향으로 경사지면서 전방 혹은, 후방으로 돌출되는 강도보강용 라인이 더 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 강도보강용 라인의 돌출 높이는
    상기 전열용패턴들의 돌출 높이보다 낮게 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
  9. 상측의 어느 한 모서리 부위 및 하측의 어느 한 모서리 부위에 각각 관통 형성되면서 유체의 유입이나 유출을 위한 유출입구;
    중앙측 부위를 이룸과 더불어 표면에는 전방 및 후방으로 돌출되는 다수의 전열용패턴이 경사지게 형성되어 이루어진 전열부;
    상측의 유출입구와 전열부 사이 및 하측의 유출입구와 전열부 사이에 각각 위치되며, 표면에는 전방으로 돌출되는 볼록형 분배용패턴 및 후방으로 돌출되는 오목형 분배용패턴이 경사 구조로 서로 교차되게 형성되어 이루어진 두 분배부;
    상기 전열부와 각 분배부 간의 경계 부위를 따라 형성되는 강도보강용 요철;을 포함하며,
    상기 강도보강용 요철은 다수로 이루어지면서 전열부의 각 전열용패턴과 각 분배부의 각 분배용패턴 사이 사이에 각각 위치되며, 서로는 연결되지 않는 비연결 구조로 형성됨과 더불어 전방 및 후방을 향해 교대로 반복하면서 순차적으로 돌출되도록 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기용 전열판.
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