KR20200025848A

KR20200025848A - 판형 열교환기

Info

Publication number: KR20200025848A
Application number: KR1020180103794A
Authority: KR
Inventors: 유상훈; 이응열; 최지원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR102143006B1

Abstract

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것이다.
발명의 실시예에 따른 판형 열교환기에는, 입구포트를 가지며 다수의 열교환 플레이트가 적층되어 냉매 유로를 형성하는 플레이트 패키지가 포함된다. 상기 다수의 열교환 플레이트에는, 상기 입구포트에 연통되는 제 1 헤더유입부 및 상기 제 1 헤더유입부와 연결되어 상기 냉매 유로로 냉매를 분배하는 제 1 헤더가 구비되는 제 1 플레이트 및 상기 입구포트에 연통하는 제 2 헤더유입부 및 상기 제 2 헤더유입부와 연결되어 상기 냉매 유로로 냉매를 분배하는 제 2 헤더가 구비되는 제 2 플레이트가 더 포함된다.

Description

판형 열교환기{Plate type heat exchanger}

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 적어도 2개의 유체간에 열교환을 가이드 하는 장치로서, 일례로 판형 열교환기가 포함될 수 있다. 상기 판형 열교환기는 다수의 열교환 플레이트가 적층하여 구성되며, 상기 적층된 다수의 열교환 플레이트의 사이에는, 서로 다른 온도를 형성하는 유체가 유동하는 2개 이상의 유로, 즉 제 1 유체가 유동하는 제 1 유로 및 제 2 유체가 유동하는 제 2 유로가 포함될 수 있다.

상기 제 1,2 유로는 서로 교번하여 배치되어 열교환 할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매로 구성되고, 상기 제 2 유체는 물로 구성될 수 있다. 상기 판형 열교환기는 다른 열교환기에 비하여 열교환 효율이 높고, 그 구조에 있어서 소형화 및 경량화가 가능하다는 장점이 있다.

상기 판형 열교환기에는 냉매가 유입되는 냉매 유입부가 포함되며, 상기 냉매 유입부를 통하여 유입된 냉매는 상기 제 1 유로로 분배되어 각 플레이트 사이의 공간으로 유동할 수 있다.

한편, 상기 판형 열교환기가 증발기로 사용될 때, 상기 판형 열교환기에는 저 건도의 냉매, 즉 액냉매와 기상 냉매가 혼합된 상태의 2상 냉매가 유입될 수 있다. 액냉매와 기상 냉매는 비중(밀도)이 다르고, 액 냉매의 경우에는 유동 과정에서 관성력이 상대적으로 크게 작용하므로, 상기 2상 냉매가 상기 판형 열교환기로 유입될 때 각 플레이트로 고르게 분배되지 않는 현상이 나타날 수 있다.

따라서, 각 플레이트로 유입되는 냉매량이 균일하게 분배되지 않아, 열교환 플레이트의 전열면적을 충분히 활용하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.

그리고, 어느 플레이트 공간으로는 액 냉매가 많이 분배되고, 다른 플레이트 사이 공간으로는 기상 냉매가 많이 분배되는 현상이 나타날 수 있다. 증발기에서, 기상 냉매는 열교환이 필요하지 않은 냉매이므로, 기상 냉매가 유입되는 플레이트 공간에서는 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 판형 열교환기와 관련하여, 아래와 같은 종래기술이 소개된다.

1. 일본 등록특허 번호 (등록일자) : 일본특허 4856170호 (2011년 11월 4일)

2. 발명의 명칭 : 플레이트 열교환기

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다수의 열교환 플레이트로 냉매를 고르게 분배하여, 열교환 성능을 개선할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 각 플레이트의 냉매 입구포트 측에 이중관 구조를 적용하여, 각각의 플레이트로 유입되는 냉매량을 균일하게 분배할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 냉매의 입구포트 주변에 헤더 유입부를 가지는 헤더가 구비되고, 상기 헤더 유입부를 통하여 상기 헤더로 유입된 냉매가 연결포트를 통하여 인접한 플레이트의 헤더로 유동할 수 있도록 하여, 냉매의 분배성능을 개선할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 인접한 제 1,2 플레이트의 적층된 구조에 있어서, 상기 제 1,2 플레이트에 각각 구비되는 상기 헤더 유입부가 전후 방향으로 어긋나도록 배치됨으로써, 상기 헤더 유입부로 유입된 냉매가 분지되어 유동할 수 있으므로 유동 저항을 낮출 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 헤더내의 냉매가 헤더 유출부를 통하여 냉매 유로로 배출되어 냉매의 출구포트로 유동할 수 있는 판형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 상기 헤더 유출부는 다수 개가 구비되어, 헤더로부터의 냉매 배출이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기에는, 입구포트를 가지며 다수의 열교환 플레이트가 적층되어 냉매 유로를 형성하는 플레이트 패키지가 포함된다.

상기 다수의 열교환 플레이트에는, 상기 입구포트에 연통되는 제 1 헤더유입부 및 상기 제 1 헤더유입부와 연결되어 상기 냉매 유로로 냉매를 분배하는 제 1 헤더가 구비되는 제 1 플레이트가 포함된다.

상기 다수의 열교환 플레이트에는, 상기 입구포트에 연통하는 제 2 헤더유입부 및 상기 제 2 헤더유입부와 연결되어 상기 냉매 유로로 냉매를 분배하는 제 2 헤더가 구비되는 제 2 플레이트가 더 포함된다.

상기 제 1 헤더유입부와 상기 제 2 헤더유입부는 상기 제 1,2 열교환 플레이트가 적층되는 방향을 기준으로, 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 1 연장선(ℓ1) 및 상기 제 2 헤더유입부의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 2 연장선(ℓ2)에 대하여, 상기 제 1,2 연장선(ℓ1,ℓ2)간의 거리는 제 1 이격거리(S1)를 형성할 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부 중 상기 제 2 헤더유입부에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 3 연장선(ℓ3) 및 상기 제 2 헤더유입부 중 상기 제 1 헤더유입부에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 4 연장선(ℓ4)에 대하여, 상기 제 3 연장선(ℓ3)은 상기 제 2 헤더유입부와 만나지 않도록 구성될 수 있다.

상기 제 4 연장선(ℓ4)은 상기 제 1 헤더유입부와 만나지 않도록 구성될 수 있다.

상기 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)간의 거리는 제 2 이격거리(S2)를 형성하며, 상기 제 1 이격거리(S1)는 상기 제 2 이격거리(S2)보다 크게 형성될 수 있다.

상기 제 1,2 헤더유입부는 상기 입구포트의 중심으로부터 반경방향으로 연장될 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)은 상기 제 2 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)과 동일하게 형성될 수 있다.

상기 제 1 이격거리(S1)은 상기 제 1 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1) 또는 상기 제 2 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)보다 크게 형성될 수 있다.

상기 다수의 열교환 플레이트에 각각 구비되는 헤더 유입부의 단면적의 합은 상기 입구포트의 단면적의 20% 이상, 100% 이하일 수 있다.

상기 제 1 헤더 또는 상기 제 2 헤더에는, 냉매를 인접한 열교환 플레이트로 분배하기 위하여, 관통 형성되는 연결포트가 포함된다.

상기 헤더는 상기 입구포트의 둘레측에 배치되며, 상기 다수의 연결포트는 원주 방향으로 배열될 수 있다.

상기 연결 포트의 단면적은, 상기 제 1 헤더 유입부 또는 상기 제 2 헤더 유입부의 단면적의 3배 이상으로 형성될 수 있다.

상기 제 1 헤더 또는 상기 제 2 헤더로부터 연장되며, 상기 헤더 내의 냉매를 상기 냉매 유로로 배출하는 헤더 유출부가 더 포함된다.

상기 헤더 유출부는, 상기 헤더의 외면으로부터 반경 방향으로 연장될 수 있다.

상기한 해결수단에 따른 본 발명에 의하면, 냉매 입구포트 주변에, 헤더를 설치하여 인접한 플레이트로의 냉매 유동을 가이드 함으로써, 다수의 열교환 플레이트로의 냉매 분배성능을 개선할 수 있다. 따라서, 다수의 열교환 플레이트의 전열면적을 고르게 활용할 수 있다는 장점이 있다.

상세히, 냉매 입구포트와 헤더의 이중관 구조를 적용하여, 냉매 입구포트를 통하여 적층방향으로 유동하는 냉매가 각 플레이트의 헤더로 유입되고, 상기 헤더내의 냉매는 연결포트를 통하여 인접한 플레이트의 헤더를 향하여 적층방향으로 유동할 수 있으므로, 각 플레이트로 냉매가 균일하게 분배될 수 있다.

또한, 열교환 플레이트에는, 입구포트와 헤더를 연결하는 헤더 유입부가 구비되므로, 냉매는 상기 입구포트로부터 상기 헤더로 용이하게 유입될 수 있다.

그리고, 제 1 플레이트에 구비되는 제 1 헤더유입부 및 제 2 플레이트에 구비되는 제 2 헤더유입부가 인접하게 위치되는 반면, 전후방향(적층방향)에 대하여 서로 엇갈리게, 즉 오버랩 되지 않게 배치됨으로써, 상기 헤더로 유입되는 냉매의 유동저항을 낮출 수 있게 된다. 결국, 제 1,2 플레이트가 이루는 냉매 유로로 냉매의 유입이 용이하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 헤더 내를 유동하는 냉매는 헤더 유출부를 통하여 배출되고 냉매의 출구포트로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 헤더 유출부는 다수 개가 구비되며, 다수 개의 헤더 유출부는 상기 헤더로부터 냉매의 출구포트를 향하는 방향으로 연장되므로, 냉매의 출구포트를 향한 냉매의 유동이 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 연결포트가 상기 다수 개의 헤더 유출부의 사이에 배출되므로, 상기 연결 포트를 통하여 적층방향으로 유동하는 냉매가 인접한 헤더 유출부를 통하여 헤더로부터 용이하게 배출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기를 구성하는 열교환 플레이트의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1,2 플레이트가 적층 방향으로 배치된 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제 1,2 플레이트에 구비되는 헤더 유입부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 VII-VII'를 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 도 6의 VIII-VIII'를 따라 절개한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 패키지(P) 에서의 냉매 유동모습을 보여주는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트에서, 냉매 입구포트로부터 냉매 출구포트로의 냉매 유동모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1,2 플레이트에 구비되는 헤더 유입부의 구성을 보여주는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기를 구성하는 열교환 플레이트의 구성을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기(10)에는, 다수의 열교환 플레이트(100)를 포함하는 플레이트 패키지(P) 및 상기 플레이트 패키지(P)의 양측에 구비되는 2개의 엔드 플레이트(20,30)가 포함된다. 일례로, 상기 열교환 플레이트(100) 및 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)는 4각 패널의 형상을 가질 수 있다.

상기 열교환 플레이트(100)는 열전도율이 우수하고 압력에 대한 내압성이 우수한 금속 소재로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 열교환 플레이트(100)는 스테인리스 소재로 구성될 수 있다.

상기 다수의 열교환 플레이트(100)는 전후 방향(도 1 기준, 상하 방향)으로 적층하도록 배치될 수 있다. 상기 전후 방향을 "적층방향"이라 이름할 수 있다.

상기 다수의 열교환 플레이트(100)의 사이에는, 유체가 유동하는 유로가 형성된다. 상기 유로에는, 제 1 유체가 유동하는 제 1 유로 및 제 2 유체가 유동하는 제 2 유로가 포함된다. 상기 제 1,2 유로는 서로 교번하여 차례로 배치될 수 있다.

상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)에는, 상기 플레이트 패키지(P)의 전방에 구비되는 제 1 엔드 플레이트(20) 및 상기 플레이트 패키지(P)의 후방에 구비되는 제 2 엔드 플레이트(30)가 포함된다. 즉, 상기 2개의 엔드 플레이트(20,30)의 사이에는, 상기 플레이트 패키지(P)가 설치될 수 있다.

상기 판형 열교환기(10)에는, 제 1 유체가 상기 플레이트 패키지(P)의 내부로 유입되도록 하는 제 1 유입부(61) 및 제 2 유체가 상기 플레이트 패키지(P)의 내부로 유입되도록 하는제 2 유입부(71)가 더 포함된다. 상기 제 1 유입부(61) 및 상기 제 2 유입부(71)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)에 결합될 수 있다. 상기 제 1,2 유체는 온도 차이를 가지며, 서로 열교환 될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유체는 냉매이며, 상기 제 2 유체는 물일 수 있다. 따라서, 상기 제 1 유입부(61)를 냉매 유입부, 상기 제 2 유입부(71)를 물 유입부라 이름할 수 있다.

상기 판형 열교환기(10)에는, 제 1 유체가 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되도록 하는 제 1 유출부(65) 및 제 2 유체가 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되도록 하는제 2 유출부(75)가 더 포함된다. 상기 제 1 유출부(65) 및 상기 제 2 유출부(75)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)에 결합될 수 있다.

일례로, 판형 열교환기(10)의 설치 모습상, 상기 제 1 유입부(61) 및 제 2 유출부(75)는 상기 판형 열교환기(10)의 하부에 위치되며, 상기 제 1 유출부(65) 및 제 2 유입부(71)는 상기 판형 열교환기(10)의 상부에 위치될 수 있다.

상세히, 상기 제 1 유입부(61) 및 제 1 유출부(65)는 상기 엔드 플레이트(20)의 네 모서리 중 대각선 방향으로 배열되는 제 1,4 모서리측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 유입부(61)는 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부에 위치되며, 상기 제 1 유출부(65)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 상부에 위치될 수 있다.

상기 제 2 유입부(71) 및 제 2 유출부(75)는 상기 엔드 플레이트(20)의 네 모서리 중 다른 대각선 방향으로 배열되는 제 2,3 모서리측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 유입부(71)는 제 1 엔드 플레이트(20)의 상부에 위치되며, 상기 제 2 유출부(75)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부에 위치될 수 있다.

달리 말하면, 상기 제 1 유입부(61) 및 제 2 유출부(75)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부 양측에 배치되며, 상기 제 1 유출부(65) 및 제 2 유입부(71)는 상기 제 1 엔드 플레이트(20)의 하부 양측에 배치될 수 있다.

다음으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 플레이트(100)에는, 대략 4각 패널의 형상을 가지는 플레이트 본체(110) 및 상기 플레이트 본체(110)의 외측을 둘러싸는 테두리부(120)가 포함된다.

상기 열교환 플레이트(110)에는, 상기 플레이트 본체(110)의 네 모서리측에 배열되며 상기 제 1,2 유입부(61,71) 및 제 1,2 유출부(65,75)에 연통하여 유체의 유동을 가이드 하는 다수의 입출 포트(130,135,140,145)가 포함된다. 상기 다수의 입출 포트(130,135,140,145)는 상기 플레이트 본체(110)의 적어도 일부분이 관통하여 형성될 수 있다.

상기 다수의 입출 포트(130,135,140,145)에는, 상기 제 1 유입부(61)와 대응되는 위치에 형성되며 제 1 유체(냉매)가 유입되는 제 1 입구포트(130) 및 제 1 유출부(65)와 대응되는 위치에 형성되며 제 1 유체가 배출되는 제 1 출구포트(135)가 포함된다. 상기 제 1 입구포트(130)를 "냉매 입구포트", 상기 제 1 출구포트(135)를 "냉매 출구포트"라 이름할 수 있다.

냉매는 상기 제 1 입구포트(130)를 통하여 상기 열교환 플레이트(100)의 후방으로 유동하는 과정에서 플레이트 패키지(P)의 제 1 유로(R1, 냉매 유로)로 유입되고, 상기 냉매 유로에서 열교환 된 냉매는 상기 제 1 출구포트(135)를 통하여 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되며 상기 제 1 유출부(65)를 향하여 전방으로 유동할 수 있다.

상기 다수의 입출 포트(130,135,140,145)에는, 상기 제 2 유입부(71)와 대응되는 위치에 형성되며 제 2 유체(물)가 유입되는 제 2 입구포트(140) 및 제 2 유출부(75)와 대응되는 위치에 형성되며 제 2 유체가 배출되는 제 2 출구포트(145)가 포함된다. 상기 제 2 입구포트(140)를 "물 입구포트", 상기 제 2 출구포트(145)를 "물 출구포트"라 이름할 수 있다.

물은 상기 제 2 입구포트(140)를 통하여 상기 열교환 플레이트(100)의 후방으로 유동하는 과정에서 플레이트 패키지(P)의 제 2 유로(W1, 물 유로)로 유입되고, 상기 물 유로에서 열교환 된 물은 상기 제 2 출구포트(145)를 통하여 상기 플레이트 패키지(P)로부터 배출되며 상기 제 2 유출부(75)를 향하여 전방으로 유동할 수 있다.

상기 플레이트 본체(110)의 전면에는, 요철이 포함된다. 상세히, 상기 요철에는, 상기 플레이트 본체(110)의 전면으로부터 전방으로 돌출되는 돌출부(112) 및 상기 플레이트 본체(110)의 전면으로부터 후방으로 함몰되는 함몰부(114)가 포함된다. 상기 돌출부(112)와 상기 함몰부(114)는 다수 개가 구비되며, 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그리고, 상기 플레이트 본체(110)의 후면에도, 상기 요철이 포함될 수 있다.

일례로, 상기 다수 개의 돌출부(112) 및 다수 개의 함몰부(114)에 의하여, 상기 플레이트 본체(110)의 전면 및 후면에는, 헤링본(herringbone) 무늬가 형성될 수 있다.

상기 플레이트 본체(110)의 요철은, 인접한 다른 열교환 플레이트(100)에 구비되는 요철에 접촉하도록 구비될 수 있다. 그리고, 접촉된 요철들은 소정의 방식에 의하여 접합될 수 있다. 일례로, 상기 소정의 방식에는 용접 또는 접착제에 의한 접착방식이 포함될 수 있다. 일례로, 제 1 플레이트(101)의 함몰부(114)에는, 제 2 플레이트(102)의 돌출부(112)가 접착될 수 있다.

도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1,2 플레이트가 적층 방향으로 배치된 모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제 1,2 플레이트에 구비되는 헤더 유입부의 구성을 보여주는 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 플레이트(100)에는, 플레이트 본체(110)의 일 모서리측에 관통 형성되는 제 1 입구포트(130)가 형성된다. 상기 제 1 입구포트(130)는, 일례로 원형의 형상을 가질 수 있다.

상기 플레이트 본체(110)에는, 상기 제 1 입구포트(130)의 둘레에 배치되며 평탄한 면을 가지는 평판부(115)가 포함된다. 달리 말하면, 상기 제 1 입구포트(130)는 상기 평판부(115)에 형성되는 것으로 이해될 수 있다. 상기 평판부(115)는 인접한 열교환 플레이트와 접합되는 접합부를 형성할 수 있다.

상기 평판부(115)에는, 상기 제 1 입구포트(130)를 통하여 유동하는 제 1 유체 중 적어도 일부가 유입되는 헤더(200)가 구비될 수 있다. 상기 헤더(200)는 반경 방향으로 설정된 폭(w)을 가진 원호 형상을 이루도록 구성될 수 있다. 여기서, "반경 방향"이라 함은, 상기 제 1 입구포트(130)의 중심을 기준으로 정의되는 방향일 수 있다.

따라서, 상기 헤더(200)는 상기 제 1 입구포트(130)의 외주면 중 적어도 일부의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 헤더(200)의 내부에는 냉매가 유동하는 냉매 유동공간이 형성될 수 있다.

상기 헤더(200)는 열교환 플레이트(100)의 일 모서리측에 배치된 제 1 입구포트(130)와 상기 열교환 플레이트(100)의 중앙부의 사이 영역에서, 상기 평판부(115)상에 위치될 수 있다.

상기 헤더(200)에는, 상기 평판부(115)로부터 돌출되는 헤더 본체(210) 및 상기 제 1 입구포트(130)로부터 상기 헤더 본체(210)로 연장되어 냉매가 상기 헤더(200) 내로 유입되도록 하는 헤더 유입부(220)가 포함된다. 상기 헤더 유입부(220)는 상기 평판부(115)로부터 돌출되며 상기 헤더 본체(210)의 외면에 연결될 수 있다.

상세히, 상기 헤더 유입부(220)는 헤더 본체(210)의 제 1 원호면(211)에 연결된다. 상기 제 1 원호면(211)은 상기 제 1 입구포트(130)의 둘레 중 적어도 일부분을 감싸며 설정된 곡률로 원주 방향으로 라운드지게 연장될 수 있다. 일례로, 상기 헤더 유입부(220)는 대략 반 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 헤더 유입부(220)의 직경 또는 내부 길이는 최대 0.5~2.0mm의 범위에서 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 열교환 플레이트(100)에는, 서로 인접하게 배치되는 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 포함된다. 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)는 서로 접합되며, 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)에 각각 구비되는 돌출부(112) 및 함몰부(114)의 사이 공간에는, 냉매가 유동하는 제 1 유로(R1, 냉매 유로)가 형성될 수 있다.

상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)는 다수의 접합부에서 접합될 수 있다. 상세히, 상기 다수의 접합부에는, 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 모서리측 끝단부에 구비되는 제 1 접합부(118a)와, 상기 평탄부(115)에 구비되는 제 2 접합부(118b) 및 상기 제 1 입구포트(130)와 상기 제 2 출구포트(145) 사이에 배치되는 제 3 접합부(118c)가 포함된다.

상기 다수의 접합부에 의하여, 인접한 2개의 열교환 플레이트(100)는 외부에 대하여 밀봉되어 상기 제 1 유로(R1) 또는 제 2 유로(W1, 물 유로)를 형성하며, 상기 제 1 유로(R1)와 상기 제 2 유로(W1)는 서로 분리될 수 있다. 따라서, 제 1 유체(냉매)와 제 2 유체(물)의 혼합이 방지될 수 있다.

상기 제 1 플레이트(101a)에는, 상기 제 1 입구포트(130)에 연통되는 제 1 헤더유입부(220a)가 포함된다. 그리고, 상기 제 2 플레이트(101b)에는, 상기 입구포트(130)에 연통되는 제 2 헤더유입부(220b)가 포함된다.

상기 제 1,2 헤더유입부(220a,200b)를 통하여 유입된 냉매는 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 제 1,2 헤더(200a,200b)로 각각 유입되며, 헤더 유출부(230)를 통하여 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 이루는 제 1 유로(R1)로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 제 1,2 헤더(200a,200b) 내의 내부공간은 연결 포트(240)를 통하여 연통될 수 있으므로, 상기 제 1,2 헤더(200a,200b) 중 일 헤더 내의 냉매는 타 헤더로 분배될 수 있다.

상세히, 도 5를 참조하면, 상기 제 1 플레이트(101a)의 후면과, 상기 제 2 플레이트(101b)의 전면은 서로 접합되도록 배치될 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부(220a)는 상기 제 1 플레이트(101a)로부터 전방으로 돌출되어 반경 방향으로 연장되며, 제 1 헤더(200a)에 연결된다. 그리고, 상기 제 2 헤더유입부(220b)는 상기 제 1 플레이트(101b)로부터 후방으로 돌출되어 반경 방향으로 연장되며, 제 2 헤더(200b)에 연결된다.

이와 같이, 헤더 유입부(220a,220b)가 복수 개가 구비되므로, 다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 따라 후방으로 유동하는 냉매 중 적어도 일부분은 상기 제 1,2 헤더유입부(220a,220b)에서 분지되어 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 이루는 제 1 유로(R1)로 용이하게 유동할 수 있다. 즉, 복수의 유입유로가 형성되므로, 냉매의 유입성능이 개선될 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부(220a)와 상기 제 2 헤더유입부(220b)는 전후 방향(적층방향)을 기준으로 서로 엇갈리게 배치되어 동일한 선상에 위치하지 않는다. 즉, 상기 전후 방향(적층방향)에 대하여, 상기 제 1 헤더유입부(220a)와 상기 제 2 헤더유입부(220b)는 서로 오버랩(overlap) 되지 않을 수 있다.

상세히, 상기 제 1 헤더유입부(220a)의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 1 연장선(ℓ1) 및 상기 제 2 헤더유입부(220b)의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 2 연장선(ℓ2)을 정의할 때, 상기 제 1,2 연장선(ℓ1,ℓ2)간의 거리는 제 1 이격거리(S1)를 형성한다.

상기 제 1 헤더유입부(220a) 중 상기 제 2 헤더유입부(220b)에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 3 연장선(ℓ3) 및 상기 제 2 헤더유입부(220b) 중 상기 제 1 헤더유입부(220a)에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 4 연장선(ℓ4)을 정의할 때, 상기 제 3 연장선(ℓ3)은 상기 제 2 헤더유입부(220b)와 만나지 않으며, 상기 제 4 연장선(ℓ4)은 상기 제 1 헤더유입부(220a)와 만나지 않도록 구성될 수 있다.

상기 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)간의 거리는 제 2 이격거리(S2)를 형성하며, 상기 제 1 이격거리(S1)는 상기 제 2 이격거리(S2)보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 제 1,2 헤더유입부(220a,220b)는 전후 방향으로 서로 오버랩 되지 않을 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부(220a)의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)은 상기 제 2 헤더유입부(220b)의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)과 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제 1,2 플레이트(101,101b)로 유입되는 유입 유로가 2개의 균등한 유로로 분지되므로, 제 1 입구포트(130)를 지나는 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 제 1,2 헤더유입부(220a,220b)로 균등하게 분배될 수 있다. 즉, 제 1 유로(R1)로 유입되는 냉매 유동간에 서로 간섭이 발생되지 않고 넓은 판 형상의 열교환 플레이트(100)로 냉매의 분배가 용이하게 이루어질 수 있다.

상기 제 1 이격거리(S1)은 상기 제 1 헤더유입부(220a)의 원주 방향으로의 최대 폭(W1) 또는 상기 제 2 헤더유입부(220b)의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)보다 크게 형성될 수 있다.

이와 같이, 제 1,2 헤더유입부(220a,220b)의 이격된 거리가 상기 제 1,2 헤더유입부(220a,220b)의 폭보다 상대적으로 크게 형성됨으로써, 상기 제 1,2 헤더유입부(220a,220b) 주변에서의 냉매 유동저항이 감소될 수 있다. 결국, 상기 제 1,2 헤더유입부(220a,220b)로 유입되는 냉매 유동의 분배효과가 더욱 개선될 수 있다.

상기 헤더(200)에는, 상기 헤더 본체(210)로부터 반경 방향으로 연장되며 상기 헤더 본체(210) 내의 냉매를 제 1 유로(R1)로 배출하는 헤더 유출부(230)가 더 포함된다. 상기 제 1 유로(R1)는 가장 인접하는 2개의 열교환 플레이트(100)의 사이 공간에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 헤더 유출부(230)는 상기 평판부(115)로부터 돌출될 수 있다.

상세히, 상기 헤더 유출부(230)는 헤더 본체(210)의 제 2 원호면(212)에 연결된다. 상기 제 2 원호면(212)은 상기 제 1 원호면(211)보다 더 큰 곡률반경을 가지며 상기 제 1 원호면(211)을 둘러싸도록 설정된 곡률로 라운드지게 연장될 수 있다.

상기 헤더 유출부(230)는 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 헤더 유출부(230)는 원주 방향으로 서로 이격되며, 각 헤더 유출부(230)는 상기 제 2 원호면(212)으로부터 반경 방향으로 연장될 수 있다. 상세히, 상기 복수 개의 헤더 유출부(230)에는, 제 1 유출부(231), 제 2 유출부(232) 및 제 3 유출부(233)가 포함될 수 있다. 상기 헤더 유출부(230)가 복수 개로 구비됨으로써, 상기 헤더(200) 내의 냉매는 상기 제 1 유로(R1)로 용이하게 유동할 수 있다.

상기 헤더(200)에는, 상기 헤더 본체(210)의 적어도 일부분이 관통되어 형성되는 연결 포트(240)가 더 포함된다. 상기 연결 포트(240)는 상기 헤더 본체(210)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 헤더 본체(210) 내의 냉매는 상기 연결 포트(240)를 통하여 배출될 수 있으며, 인접한 열교환 플레이트(100)의 연결 포트(240)를 통하여 헤더(240) 내로 유입될 수 있다.

일례로, 상기 연결 포트(240)는 원형의 형상을 가질 수 있다. 다만, 상기 연결 포트(240)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 다각형의 형상을 가질 수도 있을 것이다.

상기 연결 포트(240)는 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 연결 포트(240)는 원주 방향으로 서로 이격되며, 적어도 4개의 연결 포트(240)를 포함할 수 있다. 상세히, 상기 복수 개의 연결 포트(240)에는, 제 1 포트(241), 제 2 포트(242), 제 3 포트(243) 및 제 4 포트(244)가 포함된다. 다만, 상기 연결 포트(240)의 개수에는 제한이 없다.

상기 헤더 본체(210)에는, 상기 헤더 본체(210)의 양 단부를 형성하는 제 1 단부(215) 및 제 2 단부(216)가 포함된다. 상기 제 1 단부(215)는 상기 헤더 본체(210)의 하부를 형성하며, 상기 제 2 단부(216)는 상기 헤더 본체(210)의 상부를 형성한다. 그리고, 상기 헤더 본체(210)는 상기 제 1 단부(215)로부터 상기 제 2 단부(216)를 향하여 원주 방향으로 연장되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 제 1 단부(215)는 상기 헤더 유입부(220)의 하측에 위치될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 단부(215)는 상기 헤더 유입부(220)가 연결되는 제 1 원호면(211)의 일 지점으로부터 원주 방향으로 더 연장된 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 헤더 본체(210)가 상기 헤더 유입부(220)로부터 하방으로 더 연장되도록 구성됨으로써, 상기 헤더 유입부(220)를 통하여 액 냉매가 유입될 때 상기 액 냉매는 중력에 의하여 상기 제 1 단부(215)측으로 유동할 수 있게 된다. 결국, 상기 헤더 본체(210)에는 액 냉매를 위한 저장공간이 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 VII-VII'를 따라 절개한 단면도이고, 도 8은 도 6의 VIII-VIII'를 따라 절개한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 패키지(P)에는, 다수의 열교환 플레이트(101a~101n)가 포함된다. 일례로, 상기 플레이트 패키지(P)에는 76개의 열교환 플레이트가 포함될 수 있다. 이 중 1/2, 즉 38개의 열교환 플레이트는 제 1 유로(R1)를 형성하는 데 기여하는 플레이트 일 수 있고, 나머지 38개의 열교환 플레이트는 제 2 유로(W1)를 형성하는데 기여하는 플레이트 일 수 있다.

그리고, 제 1,2 유로(R1,W1)를 형성하는 인접한 플레이트들은 서로 교번하여 배치될 수 있다. 일례로, 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 접합하여 상기 제 1 유로(R1)를 형성하고, 제 2,3 플레이트(101b,101c)가 접합하여 상기 제 2 유로(W1)를 형성한다. 그리고, 제 3,4 플레이트(101c,101d)가 접합하여 상기 제 1 유로(R1)를 형성할 수 있다. 이러한 배치가 반복하여 상기 플레이트 패키지(P)를 구성할 수 있다.

상기 다수의 열교환 플레이트(101a~101n)에서의 냉매 열교환 성능을 확보하기 위하여, 상기 헤더(200)에는 적절한 양의 냉매가 유입될 필요가 있으며, 이를 고려하여 헤더 유입부(220)의 크기가 결정될 필요가 있다. 상세히, 상기 헤더(200)로 냉매를 유입시키는 헤더 유입부(220)의 전체 단면적, 즉 제 1 유로(R1)를 형성하는 38개의 열교환 플레이트의 헤더 유입부(220)의 단면적의 합은 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 20% 이상이 될 필요가 있다.

만약, 상기 헤더 유입부(220)의 단면적의 합이 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 20% 이상이 되지 않으면, 판형 열교환기(10)의 입구압력, 즉 제 1 유입부(61)에서의 압력 손실이 크게 증가하는 문제점이 나타날 수 있다.

한편, 38개의 열교환 플레이트의 헤더 유입부(220)의 단면적의 합은 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 100% 이하가 될 필요가 있다. 만약, 상기 헤더 유입부(220)의 단면적의 합이 상기 제 1 입구포트(130)의 단면적의 100% 이상이 되면, 상기 제 1 입구포트(130)로부터 각 플레이트(100)의 헤더(200)로 유입되는 냉매 분배편차가 크게 증가하는 문제점이 나타날 수 있다.

상기 연결 포트(240)의 직경은 대략 1.2~1.8mm의 범위에서 형성될 수 있다. 그리고, 연결 포트(240)의 단면적은, 다수의 열교환 플레이트(100)로 냉매를 균등하게 분배하기 위하여 미리 설정된 크기 이상으로 형성될 수 있다. 일례로, 각 플레이트(100)에 구비되는 연결 포트(240)의 단면적은, 헤더 유입부(220)의 단면적의 3배 이상으로 형성될 수 있다. 상기 연결 포트(240)의 단면적은, 복수의 연결 포트(240)의 총 단면적인 것으로 이해될 수 있다.

만약, 상기 복수의 연결 포트(240)의 단면적의 합이 상기 헤더 유입부(220)의 단면적의 3배 이상으로 형성되지 않으면, 상기 연결 포트(240)를 통한 플레이별 균등한 냉매 분배효과가 달성되지 않을 수 있다.

도 7을 참조하면, 각 열교환 플레이트(100)에 구비되는 제 1 입구포트(130)는 전후 방향으로 배열된다. 그리고, 상기 각 열교환 플레이트(100)에 구비되는 헤더(200)는 전후 방향으로 배열되며, 상기 헤더(200)에 형성되는 연결 포트(240) 또한 전후 방향으로 배열될 수 있다. 상기 전후 방향으로 배열되는 다수의 헤더(200) 집합체를 "헤더 어셈블리"라 이름할 수 있다.

상세히, 상기 다수의 열교환 플레이트(100)에는, 전방으로부터 후방을 향하여 적층되는 제 1 플레이트(101a), 제 2 플레이트(101b), 제 3 플레이트(101c) 및 제 4 플레이트(101d)가 포함된다.

상기 제 1~4 플레이트(101a,101b,101c,101d)에는 제 1 유입부(61)를 통하여 유입된 제 1 유체가 유동하는 제 1 입구포트(130)가 각각 형성되며, 다수의 제 1 입구포트(130)는 전후 방향으로 정렬될 수 있다.

상기 제 1~4 플레이트(101a,101b,101c,101d)에는 제 1 유체와 열교환 된 제 2 유체가 제 2 유출부(75)를 향하여 유출되는 제 2 출구포트(145)가 각각 형성되며, 다수의 제 2 출구포트(145)는 전후 방향으로 정렬될 수 있다.

그리고, 상기 제 1 입구포트(130)로부터 제 1 유로(R1)를 향하여 유동하는 제 1 유체와 제 2 유로(W1)로부터 상기 제 2 출구포트(145)를 향하여 유동하는 제 2 유체는, 제 3 접합부(118c) 및 플레이트(100)에 형성되는 돌출부(112)와 함몰부(114)의 접합부위에 의하여 서로 분리될 수 있다.

상기 제 1~4 플레이트(101a,101b,101c,101d)는, 각 헤더(220)에 구비되는 제 1 플레이트 포트(240a), 제 2 플레이트 포트(240b), 제 3 플레이트 포트(240c) 및 제 4 플레이트 포트(240d)가 전후 방향으로 정렬되도록 구성될 수 있다. 상기 제 1~4 플레이트 포트(240a,240b,240c,240d)는 각 플레이트에 구비되는 "연결 포트"로서 이해될 수 있다.

상기 정렬된 제 1~4 플레이트 포트(240a~240d)를 통하여, 플레이트간 냉매 분배가 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 입구포트(130)를 통하여 플레이트의 각 헤더(200)로 유입된 냉매는 상기 제 1~4 플레이트 포트(240a~240d)를 통하여 전후 방향으로 유동하여, 다수의 열교환 플레이트(100) 측으로 분배될 수 있다.

결국, 어느 하나의 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)에 존재하는 냉매는 연결 포트(240)를 통하여 인접한 다른 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)로 유입될 수 있다. 즉, 냉매는 전후 방향으로 배열되는 헤더(200)를 통하여 인접한 열교환 플레이트(100)측으로 유동할 수 있으므로 각 플레이트(100)로의 냉매 분배성능이 개선될 수 있다.

상기 제 1 플레이트(101a)에 구비되는 제 1 헤더 유입부(220a)와, 제 2 플레이트(101b)에 구비되는 제 2 헤더 유입부(220b)는 전후방향, 즉 적층방향에 대하여 서로 엇갈리게(오버랩 되지 않게) 배치될 수 있다.

상세히, 도 8을 참조하면, 플레이트 패키지(P) 중 전후 방향으로 차례로 적층되는 6개의 플레이트(101a,101b,101c,101d,101e,101f)를 고려할 때, 제 2 플레이트(101b)는 제 1 플레이트(101a)의 후방에 배치되며, 제 3 플레이트(101c)는 제 2 플레이트(101b)의 후방에 배치된다. 그리고, 제 4 플레이트(101d)는 상기 제 3 플레이트(101c)의 후방에 배치되고, 제 5 플레이트(101e)는 상기 제 4 플레이트(101d)의 후방에 배치되며 제 6 플레이트(101f)는 제 5 플레이트(101e)의 후방에 배치될 수 있다.

상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 사이 공간과, 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 사이 공간 및 상기 제 5,6 플레이트(101e,101f)의 사이 공간에는 상기 제 1 유로(R1)가 정의될 수 있다.

상기 제 1 플레이트(101a)에 구비되는 제 1 헤더 유입부(220a)와 상기 제 2 플레이트(101b)에 구비되는 제 2 헤더 유입부(220b)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 되지 않을 수 있다.

상기 제 3 플레이트(101c)에 구비되는 제 3 헤더 유입부(220c)와 상기 제 4 플레이트(101d)에 구비되는 제 4 헤더 유입부(220d)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 되지 않을 수 있다.

상기 제 5 플레이트(101e)에 구비되는 제 5 헤더 유입부(220e)와 상기 제 6 플레이트(101f)에 구비되는 제 6 헤더 유입부(220f)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 되지 않을 수 있다.

한편, 상기 제 1 헤더 유입부(220a)와 상기 제 3 헤더 유입부(220c)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 헤더 유입부(220a)의 중심부를 지나는 전후 방향의 제 5 연장선(ℓ5)은 상기 제 3 헤더 유입부(220c)의 중심부를 지날 수 있다. 그리고, 상기 제 5 연장선(ℓ5)은 상기 제 5 헤더 유입부(220e)의 중심부를 지날 수 있다. 정리하면, 상기 제 1,3,5 헤더 유입부(220a,220c,220e)는 전후 방향으로 일렬로 정렬될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 헤더 유입부(220b)와 상기 제 4 헤더 유입부(220d)는 전후방향에 대하여 서로 오버랩 될 수 있다. 상세히, 상기 제 2 헤더 유입부(220b)의 중심부를 지나는 전후 방향의 제 6 연장선(ℓ6)은 상기 제 4 헤더 유입부(220d)의 중심부를 지날 수 있다. 그리고, 상기 제 6 연장선(ℓ6)은 상기 제 6 헤더 유입부(220f)의 중심부를 지날 수 있다. 정리하면, 상기 제 2,4,6 헤더 유입부(220b,220d,220f)는 전후 방향으로 일렬로 정렬될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 전후 방향으로 유동하는 냉매 중 일부의 냉매는 상기 제 1~6 헤더 유입부(220a,220b,220c,220d,220e,220f)를 통하여 균등하게 제 1 유로(R1)로 유입될 수 있다.

상세히, 상기 다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 전후 방향으로 유동하는 냉매 중 일부의 냉매는 제 1,2 헤더 유입부(220a,220b)로 유입되어 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 각 헤더(200)의 내부로 유동하며, 헤더 유출부(230)를 통하여 배출된다. 그리고, 배출된 냉매는 제 1,2 플레이트(101a,101b)가 이루는 제 1 유로(R1a)로 유입되어 유동할 수 있다.

한편, 상기 다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 전후 방향으로 유동하는 냉매 중 다른 일부의 냉매는 제 3,4 헤더 유입부(220c,220d)로 유입되어 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200)의 내부로 유동한다. 그리고, 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 각 헤더(200)에 존재하는 냉매 중 일부의 냉매는 상기 연결 포트(240)를 통하여 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200)의 내부로 유동할 수 있다.

그리고, 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200) 내부의 냉매는 헤더 유출부(230)를 통하여 배출되며, 배출된 냉매는 제 3,4 플레이트(101c,101d)가 이루는 제 1 유로(R1b)로 유입되어 유동할 수 있다. 상기 제 1 유로(R1b)는 상기 제 1 유로(R1a)의 후방에 배치될 수 있다.

상기 다수의 열교환 플레이트(100)의 제 1 입구포트(130)를 전후 방향으로 유동하는 냉매 중 또 다른 일부의 냉매는 제 5,6 헤더 유입부(220e,220f)로 유입되어 제 5,6 플레이트(101e,101f)의 각 헤더(200)의 내부로 유동한다. 그리고, 상기 제 1,2 플레이트(101a,101b)의 각 헤더(200)에 존재하는 냉매 중 일부의 냉매 또는 상기 제 3,4 플레이트(101c,101d)의 각 헤더(200)에 존재하는 냉매 중 일부의 냉매는 상기 연결 포트(240)를 통하여 상기 제 5,6 플레이트(101e,101f)의 각 헤더(200)의 내부로 유동할 수 있다.

그리고, 상기 제 5,6 플레이트(101e,101f)의 각 헤더(200) 내부의 냉매는 헤더 유출부(230)를 통하여 배출되며, 배출된 냉매는 제 5,6 플레이트(101e,101f)가 이루는 제 1 유로(R1c)로 유입되어 유동할 수 있다. 상기 제 1 유로(R1c)는 상기 제 1 유로(R1b)의 후방에 배치될 수 있다.

상기 헤더 본체(210)의 외주에는, 상기 헤더 본체(210)의 내부에 존재하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 제 1 유로(R1)로 배출하는 다수의 헤더 유출부(230)가 구비된다. 상기 다수의 헤더 유출부(230)를 통하여 배출된 냉매는 제 1 유로(R1)를 경유하여 제 1 출구포트(135)를 향하여 유동할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플레이트 패키지(P) 에서의 냉매 유동모습을 보여주는 개략도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트에서, 냉매 입구포트로부터 냉매 출구포트로의 냉매 유동모습을 보여주는 도면이다.

먼저 도 9를 참조하면, 제 1 유입부(61)를 통하여 유입된 냉매(f1)는 후방으로 유동하면서, 플레이트 패키지(P)의 상하 정렬된 제 1 입구포트(130)들을 지나고, 각 열교환 플레이트(100)의 헤더 유입부(220)를 통하여 각 헤더 본체(210)로 유입될 수 있다(f2). 이 때, 유동(f2)은 전후 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치되는 제 1,2 헤더 유입부(220a,220b), 제 3,4 헤더 유입부(220c,220d) 또는 제 5,6 헤더 유입부(220e,220f)를 통하여 상기 헤더 본체(210)로 유입될 수 있다.

상기 헤더 본체(210)로 유입된 냉매는 아크 형상으로 라운드지게 연장된 헤더 본체(210)를 따라 원주 방향으로 유동할 수 있으며(f3), 헤더 유출부(230)를 통하여 제 1 유로(R1)로 유입될 수 있다(f4). 상기 제 1 유로(R1)는 적층된 2개의 열교환 플레이트(100)의 사이 공간으로서 접합된 돌출부(112)와 함몰부(114)의 내부공간으로서 정의될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유로(R1)는 제 1,2 플레이트(101a,101b), 제 3,4 플레이트(101c,101d) 및 제 5,6 플레이트(101e,101f)의 사이 공간에 정의될 수 있다.

그리고, 상기 제 1 유로(R1)의 냉매는 인접한 제 2 유로(W1)의 물과 열교환 될 수 있다. 상기 제 2 유로(W1)는 또 다른 조합의 2개의 열교환 플레이트(100)의 사이 공간으로서 접합된 돌출부(112)와 함몰부(114)의 내부공간으로서 정의될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유로(W1)는 제 2,3 플레이트(101b,101c) 및 제 4,5 플레이트(101d,101e)의 사이 공간에 정의될 수 있다.

한편, 상기 헤더 본체(210)의 내부 공간, 즉 냉매의 유동공간은 상하 방향으로 정렬된 연결 포트(240)에 의하여 인접한 플레이트의 헤더 본체(210)와 연통되므로, 냉매의 유동손실 없이 인접한 플레이트로 냉매의 분배가 이루어질 수 있다. 즉, 전후 방향으로 정렬된 제 1 입구포트(130)들을 유동하는 냉매의 압력이 균등해짐에 따라, 냉매는 헤더 유입부(220)를 통하여 각 열교환 플레이트(100)의 헤더(200)로 균등하게 분배될 수 있다.

다음으로 도 10을 참조하면, 상기 헤더 유출부(230)를 통하여 제 1 유로(R1)로 유입된 냉매는 열교환 플레이트(100)의 대각선 방향으로 유동하며, 제 1 출구포트(135)를 향한다.

상기 제 1 출구포트(135)는 상기 열교환 플레이트(100)의 적어도 일부분이 관통되어 형성된다. 그리고, 상기 제 1 출구포트(135)의 둘레측에는, 냉매를 상기 제 1 유로(R1)로부터 상기 제 1 출구포트(135)로 가이드 하는 포트 연결부(136)가 구비될 수 있다. 상기 포트 연결부(136)는 다수 개가 구비되며, 상기 제 1 출구포트(135)의 외주로부터 반경방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 유로(R1)의 냉매는 상기 다수 개의 포트 연결부(136)를 통하여 상기 제 1 출구포트(135)로 배출될 수 있다.

다수의 열교환 플레이트(100)가 전후 방향으로 적층된 상태에서, 각 열교환 플레이트(100)의 제 1 출구포트(135)는 전후 방향으로 정렬될 수 있다. 각 열교환 플레이트(100)의 제 1 출구포트(135)로 배출된 냉매는 서로 합지되며, 합지된 냉매는 상기 제 1 유출부(65)를 통하여 판형 열교환기(10)로부터 배출될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1,2 플레이트에 구비되는 헤더 유입부의 구성을 보여주는 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤더 유입부(220')는 반 원형의 형상을 가질 수 있다. 상기 헤더 유입부(220')에는, 제 1 플레이트(101a)에 구비되는 제 1 헤더 유입부(220a') 및 제 2 플레이트(101b)에 구비되는 제 2 헤더 유입부(220b')가 포함될 수 있다.

도 5에서 설명한 기술적 내용은, 도 11에도 유사하게 적용될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 헤더유입부(220a')와 상기 제 2 헤더유입부(220b')는 전후 방향(적층방향)을 기준으로 서로 엇갈리게 배치되어 동일한 선상에 위치하지 않는다. 즉, 상기 전후 방향(적층방향)에 대하여, 상기 제 1 헤더유입부(220a')와 상기 제 2 헤더유입부(220b')는 서로 오버랩(overlap) 되지 않을 수 있다.

상세히, 상기 제 1 헤더유입부(220a')의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 1 연장선(ℓ1') 및 상기 제 2 헤더유입부(220b')의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 2 연장선(ℓ2')을 정의할 때, 상기 제 1,2 연장선(ℓ1',ℓ2')간의 거리는 제 1 이격거리(S1')를 형성한다.

상기 제 1 헤더유입부(220a') 중 상기 제 2 헤더유입부(220b')에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 3 연장선(ℓ3') 및 상기 제 2 헤더유입부(220b') 중 상기 제 1 헤더유입부(220a')에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 4 연장선(ℓ4')을 정의할 때, 상기 제 3 연장선(ℓ3')은 상기 제 2 헤더유입부(220b')와 만나지 않으며, 상기 제 4 연장선(ℓ4')은 상기 제 1 헤더유입부(220a')와 만나지 않도록 구성될 수 있다.

상기 제 3,4 연장선(ℓ3',ℓ4')간의 거리는 제 2 이격거리(S2')를 형성하며, 상기 제 1 이격거리(S1')는 상기 제 2 이격거리(S2')보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 제 1,2 헤더유입부(220a',220b')는 전후 방향으로 서로 오버랩 되지 않을 수 있다.

상기 제 1 헤더유입부(220a')의 지름(d1)은 상기 제 2 헤더유입부(220b')의 지름과 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제 1,2 플레이트(101,101b)로 유입되는 유입 유로가 2개의 균등한 유로로 분지될 수 있다.

상기 제 1 이격거리(S1')은 상기 제 1 헤더유입부(220a')의 지름(d1) 또는 상기 제 2 헤더유입부(220b')의 지름(d1)보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같이, 제 1,2 헤더유입부(220a',220b')의 이격된 거리가 상기 제 1,2 헤더유입부(220a',220b')의 지름 상대적으로 크게 형성됨으로써, 상기 제 1,2 헤더유입부(220a',220b') 주변에서의 냉매 유동저항이 감소될 수 있다.

10 : 판형 열교환기 20,30 : 엔드 프레이트
61 : 제 1 유입부 65 : 제 1 유출부
71 : 제 2 유입부 75 : 제 2 유출부
100 : 열교환 플레이트 110 : 플레이트 본체
112 : 돌출부 114 : 함몰부
130 : 제 1 입구포트 135 : 제 1 출구포트
140 : 제 2 입구포트 145 : 제 2 출구포트
200 : 헤더 210 : 헤더 본체
220 : 헤더 유입부 230 : 헤더 유출부
240 : 연결 포트

Claims

냉매가 유입되는 유입부;
상기 유입부에 연통되는 입구포트를 가지며, 다수의 열교환 플레이트가 적층되어 냉매 유로를 형성하는 플레이트 패키지; 및
상기 플레이트 패키지에 연결되며, 냉매가 배출되는 유출부가 포함되며,
상기 다수의 열교환 플레이트에는,
상기 입구포트에 연통되는 제 1 헤더유입부 및 상기 제 1 헤더유입부와 연결되어 상기 냉매 유로로 냉매를 분배하는 제 1 헤더가 구비되는 제 1 플레이트; 및
상기 입구포트에 연통하는 제 2 헤더유입부 및 상기 제 2 헤더유입부와 연결되어 상기 냉매 유로로 냉매를 분배하는 제 2 헤더가 구비되는 제 2 플레이트가 포함되고,
상기 제 1 헤더유입부와 상기 제 2 헤더유입부는 상기 제 1,2 열교환 플레이트가 적층되는 방향을 기준으로, 서로 엇갈리게 배치되는 판형 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 헤더유입부의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 1 연장선(ℓ1) 및 상기 제 2 헤더유입부의 중앙부를 지나는 전후 방향의 제 2 연장선(ℓ2)에 대하여,
상기 제 1,2 연장선(ℓ1,ℓ2)간의 거리는 제 1 이격거리(S1)를 형성하는 판형 열교환기.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 헤더유입부 중 상기 제 2 헤더유입부에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 3 연장선(ℓ3) 및 상기 제 2 헤더유입부 중 상기 제 1 헤더유입부에 가장 가까운 지점을 지나는 전후 방향의 제 4 연장선(ℓ4)에 대하여,
상기 제 3 연장선(ℓ3)은 상기 제 2 헤더유입부와 만나지 않도록 구성되는 판형 열교환기.
제 3 항에 있어서,
상기 제 4 연장선(ℓ4)은 상기 제 1 헤더유입부와 만나지 않도록 구성되는 판형 열교환기.
제 3 항에 있어서,
상기 제 3,4 연장선(ℓ3,ℓ4)간의 거리는 제 2 이격거리(S2)를 형성하며, 상기 제 1 이격거리(S1)는 상기 제 2 이격거리(S2)보다 크게 형성되는 판형 열교환기.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1,2 헤더유입부는 상기 입구포트의 중심으로부터 반경방향으로 연장되는 판형 열교환기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)은 상기 제 2 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)과 동일하게 형성되는 판형 열교환기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 이격거리(S1)은 상기 제 1 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1) 또는 상기 제 2 헤더유입부의 원주 방향으로의 최대 폭(W1)보다 크게 형성되는 판형 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 열교환 플레이트에 각각 구비되는 헤더 유입부의 단면적의 합은 상기 입구포트의 단면적의 20% 이상, 100% 이하인 판형 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 헤더 또는 상기 제 2 헤더에는,
냉매를 인접한 열교환 플레이트로 분배하기 위하여, 관통 형성되는 연결포트가 포함되는 판형 열교환기.
제 10 항에 있어서,
상기 헤더는 상기 입구포트의 둘레측에 배치되며,
상기 다수의 연결포트는 원주 방향으로 배열되는 판형 열교환기.
제 10 항에 있어서,
상기 연결 포트의 단면적은, 상기 제 1 헤더 유입부 또는 상기 제 2 헤더 유입부의 단면적의 3배 이상으로 형성되는 판형 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 헤더 또는 상기 제 2 헤더로부터 연장되며, 상기 헤더 내의 냉매를 상기 냉매 유로로 배출하는 헤더 유출부가 더 포함되며,
상기 헤더 유출부는, 상기 헤더의 외면으로부터 반경 방향으로 연장되는 판형 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 헤더유입부 또는 상기 제 2 헤더유입부의 단면은 원형 또는 다각형의 형상을 가지는 판형 열교환기.