KR20200065779A

KR20200065779A - 열교환판 및 이를 포함하는 판형 열교환기

Info

Publication number: KR20200065779A
Application number: KR1020180152581A
Authority: KR
Inventors: 김정철; 이공훈; 손상호; 신정헌
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-09
Also published as: KR102154815B1

Abstract

본 발명의 일실시예는 유체의 고른 유동을 유도하여 열교환 효율을 높일 수 있는 열교환판 및 이를 포함하는 판형 열교환기를 제공한다. 여기서, 앞단부는 유체가 진입하는 입구부와 연결되고 입구부로 진입하는 유체를 최종적으로는 제1방향으로 안내하며 제1방향에 교차하는 제2방향으로 유체가 배출되도록 구비되는 출구부와 후단부 일측이 연결되는 열교환판에 있어서, 열교환판은 가상의 길이방향 중심선을 기준으로 상대적으로 출구부에 가깝게 위치되는 제1유로존 및 상대적으로 출구부에서 멀리 위치되는 제2유로존을 가지며, 제1유로존은 후단부 일측이 출구부에 연결되게 배치되고, 제1방향을 따라 이격되게 돌출 형성되는 복수의 기본패턴을 가지며, 제2유로존은 후단부에 제1방향을 따라 이격되게 돌출 형성되어 제2유로존의 후단부로 유입되는 유체의 유량을 증진시키는 복수의 유량증진패턴을 가진다.

Description

열교환판 및 이를 포함하는 판형 열교환기{HEAT EXCHANGER PLATE AND PLATE HEAT EXCHANGER INCLUDING THE SAME}

본 발명은 열교환판 및 이를 포함하는 판형 열교환기 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체의 고른 유동을 유도하여 열교환 효율을 높일 수 있는 열교환판 및 이를 포함하는 판형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 공기 조화기의 응축기 또는 증발기 등으로 사용되어, 고온의 유체로부터 저온의 유체로 열을 전달하여, 공기 조화기 등의 시스템이 요구하는 유체에 대하여 가열 또는 냉각 작용을 수행하는 장치이다.

통상적으로, 판형 열교환기는 고온의 유체 및 저온의 유체 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 열교환판을 포함한다.

열교환판은 고온의 유체와 저온의 유체가 각각 독립적인 유로를 가질 수 있도록 복수가 적층되어 사용되며, 고온의 유체 및 저온의 유체 사이의 열교환 효율을 높이기 위해 전열 면적이 크게 설계된다.

이러한 판형 열교환기는 다른 열교환기에 비하여 열교환 효율이 높고, 그 구조에 있어서 소형화 및 경량화가 가능하여, 공기 조화기 및 히트펌프가 포함되는 열교환기 분야 등에서 그 적용이 증가되는 추세에 있다.

판형 열교환기는 판형 열교환기가 장착되는 장비의 공간 제약 등의 이유로 유체가 진입하는 입구부와, 열교환된 유체가 배출되는 출구부가 동일 직선 상에 위치되지 않는 경우가 빈번하다.

도 1은 종래의 열교환판에서 유체의 흐름을 나타낸 예시도이다.

도 1에서 보는 바와 같은 형태로 입구부(10) 및 출구부(20)가 열교환판(30)에 연결되는 경우, 입구부(10)로 유입되는 유체의 흐름방향(DF1)과 출구부(20)에서 유체의 배출방향(FD2)이 다르게 될 수 있다.

이러한 경우, 열교환판(30)에서 유동하는 유체는 열교환판(30)의 후단부에서 출구부(20)로 향하는 흐름(FD3)을 가지게 되며, 따라서, 열교환판(30)의 후단부 중 출구부(20)와 먼 부분에는 유체의 흐름이 발생하지 않는 데드존(Dead Zone)(DZ)이 발생하게 된다.

이러한 데드존(DZ)의 발생은 열교환 효율을 저하시키는 원인이 된다.

대한민국 등록특허공보 제1314906호(2013. 10. 04. 공고)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유체의 고른 유동을 유도하여 열교환 효율을 높일 수 있는 열교환판 및 이를 포함하는 판형 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 앞단부는 유체가 진입하는 입구부와 연결되고 상기 입구부로 진입하는 유체를 최종적으로는 제1방향으로 안내하며 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 유체가 배출되도록 구비되는 출구부와 후단부 일측이 연결되는 열교환판에 있어서, 상기 열교환판은 가상의 길이방향 중심선을 기준으로 상대적으로 상기 출구부에 가깝게 위치되는 제1유로존 및 상대적으로 상기 출구부에서 멀리 위치되는 제2유로존을 가지며, 상기 제1유로존은 후단부 일측이 상기 출구부에 연결되게 배치되고, 상기 제1방향을 따라 이격되게 돌출 형성되는 복수의 기본패턴을 가지며, 상기 제2유로존은 후단부에 상기 제1방향을 따라 이격되게 돌출 형성되어 상기 제2유로존의 후단부로 유입되는 유체의 유량을 증진시키는 복수의 유량증진패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환판을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기본패턴은 제1피치 간격으로 이격 형성되고, 상기 유량증진패턴은 상기 제1피치보다 큰 제2피치 간격으로 이격 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기본패턴은 중앙부가 상기 제1방향으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 제1날개각도를 이루면서 대칭되게 형성되는 제1날개패턴을 가지고, 상기 유량증진패턴은 중앙부가 상기 제1방향으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 상기 제1날개각도보다 작은 제2날개각도를 이루면서 형성되는 제2날개패턴을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2날개각도는 상기 유량증진패턴의 중앙부를 기준으로 상측의 제2상부날개각도 및 하측의 제2하부날개각도를 가지고, 상기 제2상부날개각도 및 상기 제2하부날개각도는 서로 동일하여 상기 제2날개패턴은 중앙부를 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2날개각도는 상기 유량증진패턴의 중앙부를 기준으로 상측의 제2상부날개각도 및 하측의 제2하부날개각도를 가지고, 상기 제2상부날개각도는 상기 제2하부날개각도 보다 작아 상기 제2날개패턴은 중앙부를 기준으로 비대칭으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유량증진패턴은 상기 제1방향으로 연장되고, 상기 제2방향으로 이격되게 마련되되, 상기 출구부 방향으로 갈수록 짧은 길이로 형성되는 복수의 제1패턴과, 각각의 상기 제1패턴의 후단부에 대응되게 위치되고 상기 제2방향으로 연장 형성되는 제2패턴을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유량증진패턴은 상기 제2유로존의 앞단부까지 더 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열교환판은 상기 제2유로존의 적어도 후단부에 마련되는 친수성 코팅층을 더 가질 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 상하 방향으로 다수 개가 적층되어 구비되는 열교환판; 그리고 적층되어 구비되는 상기 열교환판을 내측에 수용하여 고정시키는 하우징을 포함하는 판형 열교환기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열교환판은 상기 기본패턴 및 상기 유량증진패턴이 층별로 서로 반대방향을 향하도록 적층될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 열교환판에 가상의 길이방향 중심선을 기준으로 양분되어 형성되고 데드존을 포함하는 제2유로존의 후단부에 유량증진패턴이 형성되도록 함으로써 제2유로존의 후단부로 유체의 유동을 증진시킬 수 있고, 이를 통해 열교환판 전체에서 유체의 고른 유동을 유도하여 열교환 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 출구부에 연결되는 제1유로존에 형성되는 기본패턴보다 유량증진패턴의 형성 피치가 더 커지도록 하거나, 또는, 기본패턴의 날개각도보다 유량증진패턴의 날개각도가 더욱 작아지는 형태로 형성함으로써, 제2유로존의 압력 강하가 커지도록 하여 제2유로존의 후단부 방향으로 유체의 유동을 증진시킬 수 있으며, 이를 통해 열교환판 전체에서 유체의 고른 유동을 유도하여 열교환 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 열교환판에서 유체의 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환판을 포함하는 판형 열교환기를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다.
도 6은 패턴 형태에 따른 마찰 계수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환판을 포함하는 판형 열교환기를 개략적으로 나타낸 예시도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 판형 열교환기(100)는 열교환판(200) 그리고 하우징(300)을 포함할 수 있다.

열교환판(200)은 다수개가 적층되어 구비될 수 있으며, 하우징(300)은 적층되어 구비되는 열교환판(200)을 내측에 수용하여 고정시킬 수 있다.

하우징(300)은 입구부(310) 및 출구부(320)를 가질 수 있으며, 유체는 입구부(310)로 유입되어 열교환판(200)을 지나면서 열교환된 후 출구부(320)로 배출될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상, 유체의 흐름 방향을 기준으로 앞단/앞단부/전방방향, 후단/후단부/후방방향으로 설명한다. 즉, 유체가 제1지점에서 제2지점으로 이동되는 경우, 제1지점을 앞단/앞단부/전방방향으로, 제2지점을 후단/후단부/후방방향으로 하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 열교환판(200)의 앞단부는 유체가 진입하는 입구부(310)와 연결될 수 있으며, 입구부(310)로 진입하는 유체를 최종적으로는 제1방향(A1)으로 안내할 수 있다.

즉, 입구부(310)로 진입하는 유체의 흐름방향(FD1)은 제1방향(A1)이 되는데, 열교환판(200)이 제1방향(A1)으로 연장 형성되기 때문에, 열교환판(200)에서도 유체는 제1방향(A1)으로 흐를 수 있다.

도면에서는 열교환판(200)이 제1방향(A1)으로만 연장된 형태로 도시되나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 열교환판(200)이 최종적으로 유체를 제1방향(A1)으로 안내하도록 형성된다면 앞단부는 제1방향(A1) 또는 제2방향(A2)으로 연장되도록 다양한 형태로 형성될 수도 있다.

그리고, 열교환판(200)의 후단부는 출구부(320)와 연결될 수 있는데, 출구부(320)는 제1방향(A1)에 교차하는 제2방향으로 유체가 배출되도록 구비될 수 있다. 이를 위해 출구부(320)는 열교환판(200)의 후단부 일측에 연결될 수 있으며, 출구부(320)에서 배출되는 유체의 배출흐름(FD2)은 제2방향(A2)이 될 수 있다.

따라서, 지금까지 설명한 내용만으로 본다면 본 실시예에 따른 열교환판(200)에서도 열교환판(200)의 후단부에는 유체가 적게 유동되거나 유체가 유동되지 않는 영역인 데드존(DZ)이 형성될 수 있다.

그러나 본 발명은 이하 설명하는 내용을 통해 데드존(DZ)으로 유체의 유동이 증진되도록 할 수 있다.

열교환판(200)은 가상의 길이방향 중심선(SL)을 기준으로 상대적으로 출구부(320)에 가깝게 위치되는 제1유로존(210) 및 상대적으로 출구부(320)에서 멀리 위치되는 제2유로존(250)을 가질 수 있다.

유로존은 유체가 흐르는 영역으로 정의될 수 있으며, 따라서, 유체가 흐르는 유로존은 열교환판(200)의 폭방향을 따라 하나 이상으로 구획되어 정의될 수 있다.

한편, 통상적으로 데드존은 출구부에서 상대적으로 멀리 있는 유로존일수록 넓게 형성될 수 있고, 본 발명은 데드존으로 유동이 증진되도록 하는 내용을 설명하기 위한 것이므로, 효과적인 설명을 위해서는 데드존을 포함하는 유로존과 데드존을 포함하지 않는 유로존, 또는, 상대적으로 데드존을 많이 포함하는 유로존과 상대적으로 데드존을 조금 포함하는 유로존을 예로 하면 충분할 것이다. 따라서, 본 발명에서는 편의상 출구부(320)를 기준으로 출구부(320)에 상대적으로 가깝게 마련되는 유로존과, 출구부(320)에서 상대적으로 멀리 있는 유로존을 기준으로 설명한다.

본 발명에서는 출구부(320)에 상대적으로 가깝게 마련되는 유로존을 제1유로존(210)으로 한다. 즉, 제1유로존(210)은 후단부 일측이 출구부(320)에 연결되게 배치될 수 있다. 그리고, 제2유로존(250)은 출구부(320)에 상대적으로 멀리 마련되는 유로존으로 하며, 편의상 제1유로존(210) 및 제2유로존(250)은 열교환판(200)의 가상의 길이방향 중심선(SL)을 기준으로 양분되는 것으로 한다. 그러나, 이는 설명의 편의상의 정의일 뿐이며, 제1유로존(210) 및 제2유로존(250)은 서로 폭이 다를 수도 있고, 또는, 제1유로존(210) 및 제2유로존(250)은 하나의 큰 유로존에서 두 개로 구획된 작은 유로존의 개념일 수도 있고, 또는, 제1유로존(210) 및 제2유로존(250)이 각각 복수의 유로존을 더 포함할 수도 있다.

마찬가지로, 데드존(DZ)은 제1유로존(210) 및 제2유로존(250)에 모두 형성될 수도 있고, 제1유로존(210)에는 형성되지 않고, 제2유로존(250)에도 무시할 수 있을 정도로 아주 작은 영역으로만 형성될 수도 있겠으나, 이하에서는 편의상, 데드존(DZ)은 제2유로존(250)의 후단부 영역에 형성되는 것으로 하여 설명한다.

상세히. 제1유로존(210)은 제1방향(A1)을 따라 이격되게 돌출 형성되는 복수의 기본패턴(220)을 가질 수 있다. 기본패턴(220)은 제1피치(P1)로 이격되게 형성될 수 있다.

제2유로존(250)은 제1방향(A1)을 따라 이격되게 돌출 형성되는 복수의 유량증진패턴(260)을 가질 수 있다. 본 실시예에서 유량증진패턴(260)은 기본패턴(220)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

유량증진패턴(260)은 제2유로존(250)의 후단부에 형성될 수 있다. 여기서, 제2유로존(250)의 후단부는 데드존(DZ)을 포함할 수 있으며, 따라서, 유량증진패턴(260)은 데드존(DZ)을 포함하는 영역에 형성될 수 있다.

유량증진패턴(260)은 기본패턴(220)의 이격 간격인 제1피치(P1)보다 큰 제2피치(P2) 간격으로 이격 형성될 수 있다.

열교환판(200)에 패턴이 돌출 형성되게 되면, 유체와 패턴과의 마찰 계수가 증가하게 되는데, 제1유로존(210)에 형성되는 기본패턴(220)은 제1피치(P1) 간격으로 이격 형성되는데 반해, 데드존(DZ)에 형성되는 유량증진패턴(260)은 제1피치(P1)보다 큰 제2피치(P2) 간격으로 이격 형성되기 때문에, 제2유로존(250)의 압력 강하(Pressure Drop)가 커지면서 유체는 상대적으로 데드존(DZ)으로 흐를 수 있게 된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 데드존(DZ)으로 유체의 유동을 증진시킬 수 있으며, 이와 같이 열교환판(200) 전체에서 유체의 고른 유동을 유도하여 열교환 효율을 높일 수 있다.

유량증진패턴(260)은 데드존(DZ)에만 한정되어 형성되는 것은 아니며, 제2유로존(250) 전체에 걸쳐 형성될 수도 있다. 즉, 유량증진패턴(260)이 데드존(DZ)에만 한정되어 형성되고, 제2유로존(250)에서 데드존(DZ)을 제외한 부분에 기본패턴(220)이 형성되더라도 데드존(DZ)으로 유체의 유동은 증진될 수 있다.

그리고, 열교환판(200)은 제2유로존(250)의 적어도 후단부에 마련되는 친수성 코팅층을 더 가질 수 있다. 즉, 친수성 코팅층은 데드존(DZ)을 포함하는 영역에 더 마련될 수 있으며, 나아가 제2유로존(250)에 전체적으로 형성될 수 있다.

제2유로존(250)의 적어도 후단부에 친수성 코팅층이 마련됨으로써, 제1유로존(210)에서 유동하는 유체는 제2유로존(250)의 후단부로 좀 더 유입되어 이동하도록 유도될 수 있다. 유체를 물로 사용할 경우, 친수성 코팅층은 데드존(DZ) 외부의 물이 데드존(DZ) 안쪽 방향으로 더 들어오도록 할 수 있다. 결과적으로, 물과 공기의 경계선이 데드존(DZ) 안쪽 방향으로 밀려지면서 데드존이 작아지도록 할 수 있다.

친수성 코팅층은 유체의 상변화 시 버블 형성을 방지할 수 있어 열교환 효율이 더욱 증가될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다. 본 실시예에서는 기본패턴 및 유량증진패턴의 형상이 다를 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 반복되는 내용은 가급적 생략한다.

먼저, 도 4에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 열교환판(1200)은 가상의 길이방향 중심선(SL)을 기준으로 양분되어 형성되는 제1유로존(1210) 및 제2유로존(1250)을 가질 수 있다.

그리고, 제1유로존(1210)에 형성되는 기본패턴(1220)은 중앙부가 제1방향(A1)으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 제1날개각도(α1)를 이루면서 대칭되게 형성되는 제1날개패턴(1221)을 가질 수 있다.

그리고, 제2유로존(1250)에 형성되는 유량증진패턴(1260)은 제2유로존(1250)의 후단부, 즉 데드존(DZ)을 포함하는 영역에 형성될 수 있다.

유량증진패턴(1260)은 중앙부가 제1방향(A1)으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 제1날개각도(α1)보다 작은 제2날개각도(α2)를 이루면서 형성되는 제2날개패턴(1261)을 가질 수 있다. 따라서, 유량증진패턴(1260)은 기본패턴(1220)보다 더욱 뾰족한 형태로 형성될 수 있다.

도 6은 패턴 형태에 따른 마찰 계수의 변화를 나타낸 그래프인데, 그래프의 가로축은 기본패턴(1220) 및 유량증진패턴(1260)과 같은 형태의 날개패턴을 가지는 패턴의 날개각도를 나타내고, 세로축은 마찰 계수를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 날개각도가 작을수록 마찰 계수가 작아짐을 알 수 있다. 마찰 계수는 압력 강하와 비례하며, 따라서, 마찰 계수가 작아질수록 압력 강하는 급격하게 감소된다. 따라서, 패턴의 날개각도를 작게 할수록 유체의 유량이 증진될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서, 기본패턴(1220) 및 유량증진패턴(1260)이 동일한 피치로 형성되더라도 기본패턴(1220)에서보다 유량증진패턴(1260)에서 유체의 유량이 증진될 수 있다. 즉, 제2유로존(1250)의 앞단부에서 제1방향(A1)으로 유동하는 유체는 후단부로 갈수록 유체의 흐름이 줄어들게 되지만, 데드존(DZ)에 마련되는 유량증진패턴(1260)에 의해 유량이 증진될 수 있다. 여기서, 유체의 유량이 증진된다는 의미는 열교환판(1200)의 다른 영역에서의 유량보다 많은 유량이 데드존(DZ)으로 이동된다는 것이 아니라, 유량증진패턴(1260)이 형성되지 않은 경우에 데드존(DZ)으로 유입되어 이동하는 유체의 유량과 비교하였을 때, 상대적으로 많은 유량이 데드존(DZ)으로 유입되어 이동된다는 의미로 해석될 수 있다.

제2날개각도(α2)는 유량증진패턴(1260)의 중앙부를 기준으로 상측의 제2상부날개각도(α2-1) 및 하측의 제2하부날개각도(α2-2)를 가질 수 있으며, 본 실시예에서, 제2상부날개각도(α2-1) 및 제2하부날개각도(α2-2)는 서로 동일할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 제2날개패턴(1261)은 중앙부를 기준으로 대칭되도록 형성될 수 있다.

한편, 도 5에서 보는 바와 같이, 유량증진패턴(1260)은 데드존(DZ)에 한정되어 형성되지 않고 제2유로존(1250)의 앞단부까지 더 마련될 수 있다. 이와 같이, 유량증진패턴(1260)이 제2유로존(1250)에 전체적으로 형성되는 경우, 입구부(310)를 통해 진입하는 유체는 열교환판(1200)의 앞단부에서부터 제1유로존(1210)보다 제2유로존(1250)에서 상대적으로 양호한 유동을 보이게 되고, 유량도 많게 된다. 따라서, 제2유로존(1250)의 앞단부에서부터 후단부로 가더라도 유체의 유량 손실이 적어서 데드존(DZ)으로 이동하는 유체의 유량이 증진될 수 있다.

본 실시예에서는 기본패턴(1220)과 유량증진패턴(1260)이 각각 동일한 피치 간격으로 이격되어 형성되는 경우로 설명하였으나, 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 유량증진패턴(1260)은 기본패턴(1220)보다 더 큰 피치 간격으로 이격되어 형성될 수 있음은 물론이다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다. 본 실시예에서는 유량증진패턴의 형상이 다를 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제2실시예와 동일하므로 반복되는 내용은 가급적 생략한다.

도 7에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 열교환판(2200)은 가상의 길이방향 중심선(SL)을 기준으로 양분되어 형성되는 제1유로존(2210) 및 제2유로존(2250)을 가질 수 있다.

그리고, 제1유로존(2210)에 형성되는 기본패턴(2220)은 중앙부가 제1방향(A1)으로 돌출되게 형성되는 제1날개패턴을 가질 수 있다.

그리고, 제2유로존(2250)에 형성되는 유량증진패턴(2260)은 제2유로존(2250)의 후단부, 즉 데드존(DZ)을 포함하는 영역에 형성될 수 있다.

유량증진패턴(2260)은 중앙부가 제1방향(A1)으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 기본패턴(2220)의 제1날개각도보다 작은 제2날개각도(α2)를 이루면서 형성되는 제2날개패턴(2261)을 가질 수 있다. 따라서, 유량증진패턴(2260)은 기본패턴(2220)보다 더욱 뾰족한 형태로 형성될 수 있다.

그리고, 제2날개각도(α2)는 유량증진패턴(2260)의 중앙부를 기준으로 상측의 제2상부날개각도(α2-1) 및 하측의 제2하부날개각도(α2-2)를 가질 수 있으며, 본 실시예에서, 제2상부날개각도(α2-1)는 제2하부날개각도(α2-2)보다 작을 수 있다.

즉, 본 실시예에서는, 제2날개패턴(2261)은 중앙부를 기준으로 비대칭되도록 형성될 수 있다. 이렇게 되면, 제2날개패턴(2261)의 중앙부를 기준으로 상측영역에서의 압력 강하가 제2날개패턴(2261)의 중앙부를 기준으로 하측영역에서의 압력 강하보다 더 작아지게 되므로 더 많은 유량이 제2날개패턴(2261)의 중앙부를 기준으로 상측영역으로 흐르게 될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서, 기본패턴(2220) 및 유량증진패턴(2260)이 동일한 피치로 형성되더라도 기본패턴(2220)에서보다 유량증진패턴(2260)에서 유체의 유량이 증진될 수 있고, 특히, 유량증진패턴(2260)의 중앙부를 기준으로 상측영역에서 유체의 유량이 더욱 증진될 수 있기 때문에, 데드존(DZ)으로 이동하는 유체의 유량이 증진될 수 있다.

본 실시예에서도 기본패턴(2220)과 유량증진패턴(2260)이 각각 동일한 피치 간격으로 이격되어 형성되는 경우로 설명하였으나, 전술한 바와 같이, 유량증진패턴(2260)은 기본패턴(2220)보다 더 큰 피치 간격으로 이격되어 형성될 수 있음은 물론이다.

또한, 유량증진패턴(2260)도 제2유로존(2250)의 앞단부까지 포함되도록 제2유로존(2250)에 전체적으로 형성될 수 있음도 물론이다.

더하여, 제1유로존(2210)에서 기본패턴(2220)의 날개각도에서도, 기본패턴(2220)의 중앙부를 기준으로 상측의 날개각도를 하측의 날개각도보다 작게 할 수 있을 것이다. 이렇게 함으로써, 제1유로존(2210)의 상측에서 상대적으로 더욱 많은 유량이 공급되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 제2유로존(2250)의 유량 증가에도 도움을 줄 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 열교환판을 나타낸 평면예시도이다. 본 실시예에서는 유량증진패턴의 형상이 다를 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제3실시예와 동일하므로 반복되는 내용은 가급적 생략한다.

도 8에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 열교환판(3200)은 가상의 길이방향 중심선(SL)을 기준으로 양분되어 형성되는 제1유로존(3210) 및 제2유로존(3250)을 가질 수 있다.

그리고, 제1유로존(3210)에 형성되는 기본패턴(3220)은 중앙부가 제1방향(A1)으로 돌출되게 형성되는 제1날개패턴을 가질 수 있다.

그리고, 제2유로존(3250)에 형성되는 유량증진패턴(3260)은 제2유로존(3250)의 후단부, 즉 데드존(DZ)을 포함하는 영역에 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 유량증진패턴(3260)은 제1패턴(3261) 및 제2패턴(3262)을 가질 수 있다.

제1패턴(3261)은 제1방향(A1)으로 연장되도록 복수로 마련될 수 있고, 제2방향(A2)으로 이격되게 마련될 수 있다. 또한, 제1패턴(3261)은 출구부(320) 방향으로 갈수록 짧은 길이로 형성될 수 있다.

제2패턴(3262)은 각각의 제1패턴(3261)의 후단부에 대응되게 위치될 수 있으며, 제2방향(A2)으로 연장 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 유량증진패턴(3260)을 제3실시예에서 유량증진패턴(2260,도 4 참조)을 설명한 방식으로 설명하면, 본 실시예에 따른 유량증진패턴(3260)의 제2상부날개각도는 0도이고, 제2하부날개각도는 90도 일 수 있다.

유량증진패턴(3260)의 제1패턴(3261)이 제1방향(A1)으로 연장되도록 형성됨으로써, 제1패턴(3261)이 형성되는 영역에서 압력 강하가 더욱 크게 발생하도록 할 수 있어 제2유로존(3250)의 후단부에서 유체의 유동이 더욱 증진되도록 할 수 있다.

각각의 제2패턴(3262)의 상단부는 대응되는 해당 제1패턴(3261)의 후단부와 이격되게 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각각의 제2패턴(3262)의 상단부는 대응되는 해당 제1패턴(3261)의 후단부는 서로 연결되도록 형성될 수도 있다.

한편, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 열전달판은 상하 방향으로 다수개가 적층되어 구비될 수 있는데, 이때, 열교환판은 제2실시예 내지 제4실시예에서 설명한 기본패턴 및 유량증진패턴이 층별로 서로 반대방향을 향하도록 적층될 수 있다.

이렇게 하면, 각각의 층별로 번갈아 가면서 흐르는 고온 유체와 저온 유체가 서로 반대방향으로 흐르게 되면서 열교환 효율이 향상될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 판형 열교환기
200,1200,2200,3200: 열교환판
210,1210,2210,3210: 제1유로존
220,1220,2220,3220: 기본패턴
250,1250,2250,3250: 제2유로존
260,1260,2260,3260: 유량증진패턴
300: 하우징
310: 입구부
320: 출구부
1221: 제1날개패턴
1261,2261: 제2날개패턴
3261: 제1패턴
3262: 제2패턴
α1: 제1날개각도
α2: 제2날개각도
α2-1: 제2상부날개각도
α2-2: 제2하부날개각도

Claims

앞단부는 유체가 진입하는 입구부와 연결되고 상기 입구부로 진입하는 유체를 최종적으로는 제1방향으로 안내하며 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 유체가 배출되도록 구비되는 출구부와 후단부 일측이 연결되는 열교환판에 있어서,
상기 열교환판은
가상의 길이방향 중심선을 기준으로 상대적으로 상기 출구부에 가깝게 위치되는 제1유로존 및 상대적으로 상기 출구부에서 멀리 위치되는 제2유로존을 가지며,
상기 제1유로존은 후단부 일측이 상기 출구부에 연결되게 배치되고, 상기 제1방향을 따라 이격되게 돌출 형성되는 복수의 기본패턴을 가지며,
상기 제2유로존은 후단부에 상기 제1방향을 따라 이격되게 돌출 형성되어 상기 제2유로존의 후단부로 유입되는 유체의 유량을 증진시키는 복수의 유량증진패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,
상기 기본패턴은 제1피치 간격으로 이격 형성되고,
상기 유량증진패턴은 상기 제1피치보다 큰 제2피치 간격으로 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,
상기 기본패턴은 중앙부가 상기 제1방향으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 제1날개각도를 이루면서 대칭되게 형성되는 제1날개패턴을 가지고,
상기 유량증진패턴은 중앙부가 상기 제1방향으로 돌출되고 중앙부를 기준으로 상기 제1날개각도보다 작은 제2날개각도를 이루면서 형성되는 제2날개패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제3항에 있어서
상기 제2날개각도는 상기 유량증진패턴의 중앙부를 기준으로 상측에 배치되는 제2상부날개각도 및 하측에 배치되는 제2하부날개각도를 가지고,
상기 제2상부날개각도 및 상기 제2하부날개각도는 서로 동일하여 상기 제2날개패턴은 중앙부를 기준으로 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제3항에 있어서
상기 제2날개각도는 상기 유량증진패턴의 중앙부를 기준으로 상측에 배치되는 제2상부날개각도 및 하측측에 배치되는 제2하부날개각도를 가지고,
상기 제2상부날개각도는 상기 제2하부날개각도 보다 작아 상기 제2날개패턴은 중앙부를 기준으로 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,
상기 유량증진패턴은
상기 제1방향으로 연장되고, 상기 제2방향으로 이격되게 마련되되, 상기 출구부 방향으로 갈수록 짧은 길이로 형성되는 복수의 제1패턴과,
각각의 상기 제1패턴의 후단부에 대응되게 위치되고 상기 제2방향으로 연장 형성되는 제2패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,
상기 유량증진패턴은 상기 제2유로존의 앞단부까지 더 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항에 있어서,
상기 열교환판은
상기 제2유로존의 적어도 후단부에 마련되는 친수성 코팅층을 더 가지는 것을 특징으로 하는 열교환판.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 기재되고, 상하 방향으로 다수 개가 적층되어 구비되는 열교환판; 그리고
적층되어 구비되는 상기 열교환판을 내측에 수용하여 고정시키는 하우징을 포함하는 판형 열교환기.
제9항에 있어서,
상기 열교환판은 상기 기본패턴 및 상기 유량증진패턴이 층별로 서로 반대방향을 향하도록 적층되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.