KR20210115247A

KR20210115247A - 판형 열교환기

Info

Publication number: KR20210115247A
Application number: KR1020200030741A
Authority: KR
Inventors: 이상용; 신현근; 이상옥
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-27

Abstract

본 발명은 판형 열교환기에서 둘 이상의 유체의 매니폴드부의 내부 리크를 방지하기 위해 유체의 매니폴드부를 서로 분리한 판형 열교환기에 관한 것이다.
상기한 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 판형 열교환기는 서로 마주보는 면을 기준으로 대칭 형상을 이루는 제1 플레이트 및 제2 플레이트로 이루어지는 한 쌍의 플레이트의 결합으로 형성되는 플레이트부, 상기 플레이트부에 형성되고, 제1 유체 또는 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입 및 배출되는 제1 매니폴드, 상기 플레이트부에 형성되고, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 상기 제1 매니폴드를 흐르지 않은 유체가 유입 및 배출되는 제2 매니폴드 및 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드 사이에 형성되는 단차를 포함하고, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 상기 단차에 의해서 서로 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

판형 열교환기{plate type heat exchanger}

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판형 열교환기에서 둘 이상의 유체의 매니폴드부의 내부 리크를 방지하기 위해 유체의 매니폴드부를 서로 분리한 판형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기란 두 개 또는 그 이상의 유체 사이에서 열을 교환할 수 있게 고안된 장치를 열교환기라고 한다. 열교환기는 유체의 냉각 또는 난방의 목적으로 서로 다른 유체의 열을 교환할 수 있도록 사용되며, 대표적으로, 차량 냉난방 시스템, 냉장고, 에어컨 등에 적용된다.

일반적으로, 차량용 냉난방 시스템에 적용되는 판형 열교환기는 일정 두께를 가지는 플레이트 사이에 통로를 형성하여 유체가 흐르게 하고, 다수의 플레이트를 일정 간격으로 늘어놓아 사이 통로에 서로 다른 유체가 하나씩 건너 뛰어 흐르게 하는 것을 특징으로 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1116476호를 참조하면, 도 1과 같이, 종래의 열교환기 판은, 판(1)과 판(2)사이의 공간을 연결하는 판(1, 2)내부의 포트 구멍의 테두리(border)(3)가 포트 구멍을 둘러싼다. 판(1)과 판(2)은 포트 개구부의 테두리(3) 주위에서 링 형태의 접촉 영역을 따라 함께 브레이징되고 밀봉된다.

그러나, 제조상의 문제 등으로 인하여, 기밀이 유지되어야 포트 개구부의 테두리(13)에서 리크가 발생하게 되면, 상호간 기밀성의 파괴되어, 서로 다른 판에서 유동하는 유체가 서로 섞이게 되는 문제가 발생한다. 유체가 서로 섞이는 경우, 전체 시스템의 작동이 방해되고, 차량이 운전 상태라면, 그 조작에 있어 상당한 위험을 초래할 수 있다.

따라서, 내부 리크를 근본적으로 방지할 필요가 있고, 서로 다른 작동 유체의 섞임을 방지할 수 있는 구조의 설계가 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1116476호(등록일자 2012.02.07.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 판형 열교환기에서 둘 이상의 서로 다른 유체가 흐르는 복수개의 매니폴드가 형성되는 플레이트부에서 각각 유체가 흐르는 매니폴드의 사이에 단차를 형성시켜 서로 물리적으로 분리함으로써 유체의 섞임을 방지한 판형 열교환기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 판형 열교환기는 서로 마주보는 면을 기준으로 대칭 형상을 이루는 제1 플레이트 및 제2 플레이트로 이루어지는 한 쌍의 플레이트의 결합으로 형성되는 플레이트부, 상기 플레이트부에 형성되고, 제1 유체 또는 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입 및 배출되는 제1 매니폴드, 상기 플레이트부에 형성되고, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 상기 제1 매니폴드를 흐르지 않은 유체가 유입 및 배출되는 제2 매니폴드 및 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드 사이에 형성되는 단차를 포함하고, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 상기 단차에 의해서 서로 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1 매니폴드는, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입부, 상기 유입부 통해 유입된 유체가 유동하는 유동 공간부 및 상기 유동 공간부를 통과한 유체가 배출되는 배출부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 제2 매니폴드는, 상기 제1 매니폴드를 흐르지 않는 유체가 유동하는 제1 이동부 및 상기 제1 이동부를 통과하는 유체가 유동하는 제2 이동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 직선과 상기 제1 이동부와 상기 제2 이동부를 연결하는 직선이 ‘X’자 형상으로 서로 교차되도록, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 단차는 상기 제1 매니폴드가 일정 깊이를 가지며 상기 플레이트부의 외측 방향으로 융기되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 플레이트부는 상기 단차와 상기 제2 매니폴드 사이의 일정 면적이 관통되어 형성되는 배출 관통부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 플레이트부는 상기 유입부와 상기 유동 공간부 사이에 유체의 유동을 방해하지 않는 일정 부분 및 상기 배출부와 상기 유동 공간부 사이에 유체의 유동을 방해하지 않는 일정 부분이, 상기 플레이트부의 내측 방향으로 돌출되어 형성되는 기둥부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 기둥부는 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 각각 형성되되, 상기 제1 플레이트부와 상기 제2 플레이트부에 각각 형성된 상기 기둥부가 서로 맞닿는 것을 특징으로 할 수 있다.

더 나아가, 상기 기둥부는 복수개의 기둥으로 이루어지며, 복수개의 기둥이 상기 유입부와 상기 배출부를 기준으로 각각 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 유동 공간부에 삽입되는 와류 발생 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 유동 공간부는 플레이트부가 결합된 상태에서, 내측 방향으로 복수개의 돌기가 돌출되어 형성되는 와류 발생부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 플레이트부는 상기 제1 플레이트의 둘레에 형성되는 적어도 하나의 고리부 및 상기 제2 플레이트의 둘레에 형성되어, 상기 고리부가 결합되는 적어도 하나의 홈부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 복수개의 상기 플레이트부가 적층될 때, 서로 다른 상기 플레이트부에 형성된 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 교차 적층되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 판형 열교환기는 단일 플레이트부의 내부를 흐르는 유체가 지나가는 매니폴드와 단일 플레이트부를 통과하는 유체가 지나가는 매니폴드 사이에 형성되는 단차를 통해 서로 다른 유체를 물리적으로 분리시켜 섞임을 방지하여, 기계 장치의 고장 및 열교환 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 열교환 판의 일부분을 도시한 평면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 사시도
도 3은 본 발명에 다른 실시에에 따른 판형 열교환기 사시도
도 4는 본 발명의 플레이트부 제1 실시도에 따른 분해 사시도
도 5는 본 발명에 따른 제1 플레이트 평면도
도 6은 본 발명의 플레이트부 제2 실시도에 따른 분해 사시도
도 7은 본 발명에 따른 플레이트부 결합 사시도
도 8은 본 발명에 따른 복수개의 플레이트부 조립 사시도
도 9는 본 발명의 다른 실시에에 따른 판형 열교환기 분해 사시도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 서로 마주보는 면을 기준으로 대칭 형상을 이루는 제1 플레이트(401) 및 제2 플레이트(402)로 이루어지는 한 쌍의 플레이트의 결합으로 형성되는 플레이트부(400), 상기 플레이트부(400)에 형성되고, 제1 유체 또는 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입 및 배출되는 제1 매니폴드, 상기 플레이트부(400)에 형성되고, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 상기 제1 매니폴드를 흐르지 않은 유체가 유입 및 배출되는 제2 매니폴드 및 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드 사이에 형성되는 단차를 포함하고, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 상기 단차에 의해서 서로 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 상기 제1 유체를 외부에서 상기 제1 매니폴드 또는 상기 제2 매니폴드로 유입하는 제1 유입관(200a), 상기 제1 유체를 상기 제1 매니폴드 또는 상기 제2 매니폴드에서 외부로 배출하는 제1 배출관(200b), 상기 제2 유체를 외부에서 상기 제1 매니폴드 또는 상기 제2 매니폴드로 유입하는 제2 유입관(300a) 및 상기 제2 유체를 상기 제1 매니폴드 또는 상기 제2 매니폴드에서 외부로 배출하는 제2 배출관(300b)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 오일 또는 냉각수 서로 다른 하나의 유체가 될 수 있으며, 유체의 종류는 오일 또는 냉각수에 한정되지 않는 것이 바람직하다.

상기 제1 유입관(200a), 상기 제1 배출관(200b), 상기 제2 유입관(300a) 및 상기 제2 배출관(300b)의 형성 위치는 한정되지 않으며, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유동 방향에 따라 달라질 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 1개의 상기 플레이트부(400)에 형성된 상기 단차를 통해서, 상기 제1 매니폴드의 내부에서 유동하는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체가 상기 제2 매니폴드로 전달되지 않아, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체가 서로 섞이지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 유체와 상기 제2 유체는 각각 상기 제1 배출관(200b) 또는 상기 제2 배출관(300b)을 통해서 서로 다른 장치로 유입되는데, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체가 상기 제1 매니폴드 영역 또는 상기 제2 매니폴드 영역 중 서로 섞이게 되면, 장치의 고장이 발생함은 물론, 열교환이 비정상적으로 작동하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드 사이에 형성되는 상기 단차를 통해서, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드에 흐르는 유체를 서로 물리적으로 분리시킴으로써, 이러한 문제를 해결하는 효과가 있다.

도 4 내지 5를 참조하면, 상기 플레이트부(400)는 상기 제1 플레이트(401)와 상기 제2 플레이트(402)로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 플레이트(401)와 상기 제2 플레이트(402)는 서로 대칭된 형상으로 이루어져, 대칭된 상태로 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 매니폴드는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입부(410a), 상기 유입부(410a) 통해 유입된 유체가 유동하는 유동 공간부(420) 및 상기 유동 공간부(420)를 통과한 유체가 배출되는 배출부(410d)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1 플레이트(401)와 상기 제2 플레이트(402)의 결합을 통해서, 상기 제1 플레이트(401)와 상기 제2 플레이트(402)의 넓은 면이 겹쳐져 상기 유동 공간부(420)가 형성되고, 상기 유동 공간부(420)를 통과하는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입되는 상기 유입부(410a)가 형성되며, 상기 유입부(410a)를 통해 상기 유동 공간부(420)에 유입되는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 외부로 배출되는 상기 매니폴드가 형성된다.

이때, 상기 제2 매니폴드는 상기 제1 매니폴드를 흐르지 않는 유체가 유동하는 제1 이동부(410b) 및 상기 제1 이동부(410b)를 통과하는 유체가 유동하는 제2 이동부(410c)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 유입부(410a)와 상기 배출부(410d)를 연결하는 직선과 상기 제1 이동부(410b)와 상기 제2 이동부(410c)를 연결하는 직선이 ‘X’자 형상으로 서로 교차되도록, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1 플레이트부(400a)에 형성된 상기 유입부(410a)를 통해 상기 제1 플레이트부(400a)의 상기 유동 공간부(420)로 유입된 유체는, 상기 제1 플레이트부(400a)에 형성된 상기 배출부(410d)를 지나, 상기 제2 플레이트부(400b)에 형성된 상기 제1 이동부(410b) 또는 상기 제2 이동부(410c)를 통과한다.

즉, 복수개의 상기 유입부(410a)와 상기 제1 이동부(410b) 또는 상기 제2 이동부(410c)가 서로 동심으로 이루며 배치되어, 배치 순서에 따라 서로 다른 2개의 유체 이동 관로를 형성하고, 상기 배출부(410d)와 상기 제1 이동부(410b) 또는 상기 제2 이동부(410c)가 서로 동심을 이루며 배치되어, 배치 순서에 따라 서로 다른 2개의 유체 이동 관로를 형성한다.

따라서, 상기 제1 플레이트부(400a)과 상기 제2 플레이트부(400b)의 결합을 통해서 상기 유입부(410a), 상기 배출부(410d), 상기 제1 이동부(410b) 및 상기 제2 이동부(410c)의 배치 순서에 따라 4개의 유체 이동 관로가 형성된다.

상기 4개의 매니폴드를 통해 형성되는 4개의 관로 중, 상기 제1 유입관(200a)과 연결된 관로는 상기 제1 유체를 상기 플레이트부(400)로 전달하고, 상기 제2 유입관(300a)과 연결된 관로는 상기 제2 유체를 상기 플레이트부(400)로 전달하며, 상기 제1 배출관(200b)과 연결된 관로는 상기 제1 유체를 상기 플레이트부(400)로부터 외부로 전달하고, 마지막으로 상기 제2 배출관(300b)과 연결된 관로는 상기 제2 유체를 상기 플레이트부(400)로부터 외부로 전달한다.

또한, 상기 단차는, 상기 제1 매니폴드가 일정 깊이를 가지며 상기 플레이트부(400)의 외측 방향으로 융기되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 플레이트부(400)의 내측은 상기 유동 공간부(420)가 형성되는 방향을 지칭하고, 상기 플레이트부(400)의 외측은 복수개의 상기 플레이트부(400)가 결합할 때, 각각의 상기 플레이트부(400)가 맞닿는 면 방향을 지칭한다.

도 4에 도시된 것과 같이, 상기 제1 매니폴드는 상기 플레이트 부의 내측에서 외측 방향으로 융기되어, 일정 깊이를 가지게 된다. 따라서, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드 사이에는 일정 깊이 만큼에 단차가 형성되어, 상기 제1 매니폴드 내부를 유동하는 유체가 상기 제2 매니폴드로 이동되는 것을 방지하고, 상기 제2 매니폴드를 통과하는 유체가 상기 제1 매니폴드로 이동되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 상기 플레이트부(400)는 상기 단차와 상기 제2 매니폴드 사이의 일정 면적이 관통되어 형성되는 배출 관통부(440)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 배출 관통부(440)는 상기 단차가 형성된 영역과 상기 제2 매니폴드 사이에 형성되어, 상기 제2 매니폴드를 통과하는 유체가 상기 단차가 형성된 지점으로 이동하거나, 상기 제1 매니폴드를 유동하는 유체가 상기 단차가 형성된 지점으로 이동하는 경우, 상기 플레이트부(400) 외측으로 배출될 수 있도록 하여, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 섞임을 완전히 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기 배출 관통부(440)는 단일개의 상기 플레이트부(400)에서의 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 섞임 방지뿐만 아니라, 근접해 있는 상기 플레이트부(400)간의 유체 섞임을 방지할 수 있는 효과가 있다.

예를 들면, 상기 제1 플레이트부(400a)의 상기 유입부(410a)에서 흐르는 상기 제1 유체가 상기 제2 플레이트부(400b)의 상기 제1 이동부(410b) 또는 상기 제2 이동부(410c)를 통과할 때, 상기 제1 유체가 상기 제1 이동부(410b) 또는 상기 제2 이동부(410c) 방향 또는 상기 제2 플레이트부(400b)의 상기 유동 공간부(420) 방향으로 이동할 때, 상기 제2 플레이트부(400b)에 형성되는 상기 배출 관통부(440)에 의해 외부로 배출됨으로써, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체의 섞임을 방지한다.

상기와 같은 작용은 상기 제2 플레이트부(400b)의 상기 유입부(410a)에서 흐르는 상기 제2 유체가 상기 제1 플레이트부(400a)의 상기 제1 이동부(410b) 또는 상기 제2 이동부(410c)를 통과할 때에도 동일하다.

또한, 상기 플레이트부(400)는 상기 유입부(410a)와 상기 유동 공간부(420) 사이에 유체의 유동을 방해하지 않는 일정 부분 및 상기 배출부(410d)와 상기 유동 공간부(420) 사이에 유체의 유동을 방해하지 않는 일정 부분이, 상기 플레이트부(400)의 내측 방향으로 돌출되어 형성되는 기둥부(430)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기둥부(430)를 통하여, 복수개의 상기 플레이트부(400)가 겹쳐져 결합될 때, 상기 기둥부(430)가 충격을 흡수하여, 상기 플레이트부(400)의 강성을 높여 형상 변형 및 파손을 줄일 수 있다.

이때, 상기 기둥부(430)는 상기 제1 플레이트(401) 및 상기 제2 플레이트(402)에 각각 형성되되, 상기 제1 플레이트부(400a)와 상기 제2 플레이트부(400b)에 각각 형성된 상기 기둥부(430)가 서로 맞닿는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같이 제1 플레이트(401)에 형성되는 상기 기둥부(430)와 상기 제2 플레이트(402)에 형성되는 상기 기둥부(430)가 맞닿게 되면, 상기 플레이트부(400)의 결합 면적을 높여 결합력을 높일 수 있고, 복수개의 상기 플레이트부(400)의 결합 시, 충격 및 압력을 흡수하여, 각각의 상기 플레이트부(400)의 파손 및 형상 변형을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 기둥부(430)는, 복수개의 기둥으로 이루어지며, 복수개의 기둥은 서로 다른 형상을 가질 수 있으며, 상기 유입부(410a)와 상기 배출부(410d)를 기준으로 각각 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

복수개의 기둥이 방사형으로 이루어지면, 상기 유입부(410a)에 인접하게 형성되는 복수개의 기둥들은, 상기 유입부(410a)를 기준으로 방사형으로 배치되어, 상기 유입부(410a)를 통해 유입되는 유체가 잘 퍼져나가 상기 유동 공간부(420)로 전달되도록 할 수 있고, 상기 배출부(410d)에 인접하게 형성되는 복수개의 기둥들은, 상기 배출부(410d)를 기준으로 방사형으로 배치되어, 상기 유동 공간부(420)를 통과한 유체가 고르게 퍼져 상기 배출부(410d)로 유입될 수 있도록 한다.

또한, 상기 플레이트부(400)는 상기 유입부(410a)와 상기 배출부(410d)를 연결하는 직선과 상기 제1 이동부(410b)와 상기 제2 이동부(410c)를 연결하는 직선이 ‘X’자로 서로 교차되도록 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 배치를 통해서, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체간의 열교환 시간이 연장되어, 열교환 효율이 증가하는 효과가 있다.

도 4 및 5를 참조하면, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 상기 유동 공간부(420)에 삽입되는 와류 발생 수단(500)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 와류 발생 수단(500)을 통해서, 상기 유동 공간부(420)를 통과하는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체가 상기 유동 공간부(420) 내부 면적을 따라 넓게 퍼져 유동할 수 있어, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체간의 열교환 효율이 증가될 수 있고, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체의 열이 상기 와류 발생 수단(500)으로 전달되어, 추가적인 열교환이 일어날 수 있는 효과가 있다.

이때, 상기 와류 발생 수단(500)은 방열핀, 엠보싱 수단 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 와류 발생 수단(500)에 의해서, 복수개의 상기 플레이트부(400)가 겹쳐질 때, 상기 와류 발생 수단(500)이 외부 압력 및 충격을 흡수하여, 단일개의 플레이트부(400)의 형상 변형 또는 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 6을 참조하면, 상기 유동 공간부(420)는 플레이트부(400)가 결합된 상태에서, 내측 방향으로 복수개의 돌기가 돌출되어 형성되는 와류 발생부(600)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 와류 발생부(600)를 통해서, 상기 유동 공간부(420)를 통과하는 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체가 상기 유동 공간부(420) 내부 면적을 따라 넓게 퍼져 유동할 수 있어, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체간의 열교환 효율이 증가될 수 있고, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체의 열이 상기 와류 발생 수단(500)으로 전달되어, 추가적인 열교환이 일어날 수 있는 효과가 있다.

이때, 상기 와류 발생부(600)는 엠보싱 수단이 될 수 있으며, 상기 와류 발생부(600)에 의해서, 복수개의 상기 플레이트부(400)가 겹쳐질 때, 상기 와류 발생부(600)가 외부 압력 및 충격을 흡수하여, 단일개의 플레이트부(400)의 형상 변형 또는 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 7을 참조하면, 상기 플레이트부(400)는 상기 제1 플레이트(401)의 둘레에 형성되는 적어도 하나의 고리부(450) 및 상기 제2 플레이트(402)의 둘레에 형성되어, 상기 고리부(450)가 결합되는 적어도 하나의 홈부(460)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 고리부(450)와 상기 홈부(460)는 동일한 지점에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 고리부(450)와 상기 홈부(460)의 개수는 서로 동일하고, 상기 제1 플레이트(401)부(400) 및 상기 제2 플레이트(402)의 둘레에 복수개가 형성되되, 다향한 위치에서 결합이 일어나도록 형성 위치가 분포되는 것이 바람직하다.

상기 고리부(450)가 상기 홈부(460)에 끼움 결합됨으로써, 상기 제1 플레이트(401)와 상기 제2 플레이트(402)가 외부의 결합 장치 또는 결합 도구에 의해 결합되지 않고, 자체적으로 결합되는 효과가 있다.

도 8 내지 9를 참조하면, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는, 즉, 복수개의 상기 플레이트부(400)가 적층될 때, 서로 다른 상기 플레이트부(400)에 형성된 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 교차 적층되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1 플레이트부(400a)의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면과 상기 제2 플레이트부(400b)의 일면과 타면중 적어도 하나의 면이 서로 맞닿도록 교차되어 적층되며, 상기 제1 플레이트부(400a)는, 2개의 상기 제2 플레이트부(400b) 사이에 결합될 수 있고, 상기 제1 플레이트부(400a)와 상기 제2 플레이트부(400b) 사이에 결합될 수도 있으며, 상기 제2 플레이트부(400b)도, 2개의 상기 제1 플레이트부(400a) 사이에 결합될 수 있도, 상기 제1 플레이트부(400a)와 상기 제2 플레이트부(400b) 사이에 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 판형 열교환기(100)는 상기 제1 유체가 흐르는 상기 제1 플레이트부(400a)와 상기 제2 유체가 흐르는 상기 제2 플레이트부(400b)의 배열을 다양하게 구성하여 열교환할 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.

100 : 판형 열교환기
200a : 제1 유입관 200b : 제1 배출관
300a : 제2 유입관 300b : 제2 배출관
400 : 플레이트부
400a : 제1 플레이트부 400b : 제2 플레이트부
401 : 제1 플레이트 402 : 제2 플레이트
410a : 유입부 410b : 제1 이동부
410c : 제2 이동부 410d : 배출부
420 : 유동 공간부 430 : 기둥부
440 : 배출 관통부 450 : 고리부
460 : 홈부
500 : 와류 발생 수단 600 : 와류 발생부

Claims

서로 마주보는 면을 기준으로 대칭 형상을 이루는 제1 플레이트 및 제2 플레이트로 이루어지는 한 쌍의 플레이트의 결합으로 형성되는 플레이트부;
상기 플레이트부에 형성되고, 제1 유체 또는 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입 및 배출되는 제1 매니폴드;
상기 플레이트부에 형성되고, 상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 상기 제1 매니폴드를 흐르지 않은 유체가 유입 및 배출되는 제2 매니폴드; 및
상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드 사이에 형성되는 단차;를 포함하고,
상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 상기 단차에 의해서 서로 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서 상기 제1 매니폴드는,
상기 제1 유체 또는 상기 제2 유체 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입부;
상기 유입부 통해 유입된 유체가 유동하는 유동 공간부; 및
상기 유동 공간부를 통과한 유체가 배출되는 배출부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 2항에 있어서 상기 제2 매니폴드는,
상기 제1 매니폴드를 흐르지 않는 유체가 유동하는 제1 이동부; 및
상기 제1 이동부를 통과하는 유체가 유동하는 제2 이동부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 3항에 있어서,
상기 유입부와 상기 배출부를 연결하는 직선과 상기 제1 이동부와 상기 제2 이동부를 연결하는 직선이 ‘X’자 형상으로 서로 교차되도록, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 배치되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서 상기 단차는,
상기 제1 매니폴드가 일정 깊이를 가지며 상기 플레이트부의 외측 방향으로 융기되어 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항 또는 5항에 있어서 상기 플레이트부는,
상기 단차와 상기 제2 매니폴드 사이의 일정 면적이 관통되어 형성되는 배출 관통부;
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서 상기 플레이트부는,
상기 유입부와 상기 유동 공간부 사이에 유체의 유동을 방해하지 않는 일정 부분 및 상기 배출부와 상기 유동 공간부 사이에 유체의 유동을 방해하지 않는 일정 부분이, 상기 플레이트부의 내측 방향으로 돌출되어 형성되는 기둥부;
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 7항에 있어서,
상기 기둥부는 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트에 각각 형성되되, 상기 제1 플레이트부와 상기 제2 플레이트부에 각각 형성된 상기 기둥부가 서로 맞닿는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 7항 또는 8항에 있어서 상기 기둥부는,
복수개의 기둥으로 이루어지며, 복수개의 기둥이 상기 유입부와 상기 배출부를 기준으로 각각 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 유동 공간부에 삽입되는 와류 발생 수단;
을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서 상기 유동 공간부는,
플레이트부가 결합된 상태에서, 내측 방향으로 복수개의 돌기가 돌출되어 형성되는 와류 발생부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서 상기 플레이트부는,
상기 제1 플레이트의 둘레에 형성되는 적어도 하나의 고리부; 및
상기 제2 플레이트의 둘레에 형성되어, 상기 고리부가 결합되는 적어도 하나의 홈부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제 1항에 있어서,
복수개의 상기 플레이트부가 적층될 때, 서로 다른 상기 플레이트부에 형성된 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드가 교차 적층되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.