KR101161246B1 - 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기 - Google Patents

방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1,제2유체가 유동되도록 유로가 형성되는 다수겹의 열전달 플레이트와, 제1유체가 유입되는 제1입구포트와, 제1유체가 유출되는 제1배출포트와, 제2유체가 유입되는 제2입구포트와, 제2유체가 유출되는 제2배출포트로 이루어진 플레이트 열교환기로서, 상기 제1입구포트는 제1유체를 상기 열전달 플레이트로 안내하는 제1가이드부와, 상기 제1유체가 상기 열전달 플레이트로 유입되는 제1확산유로구가 구비되고, 상기 제1배출포트는 상기 제1유체가 상기 열전달 플레이트에서 배출되도록 안내하는 제2가이드부와, 상기 제1유체가 상기 열전달 플레이트에서 열교환 후 배출되는 1개의 제1배출구로 구성된 것을 특징으로 하여,
제1유체를 열전달 플레이트로 안내하는 제1가이드부의 내측에 방사형으로 다수개 형성된 제1확산유로구를 형성하여 빠르게 열교환을 확산시킬 수 있고, 제1배출포트에 제1유체가 열전달 플레이트에서 열교환 후 배출되는 제1배출구를 1개만 형성됨으로써 유입된 제1유체에 압력차이가 발생되어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기{A Plate heat Exchanger havimg radial type port}
본 발명은 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기로서, 보다 상세하게는 제1유체를 열전달 플레이트로 안내하는 제1가이드부의 내측에 방사형으로 다수개 형성된 제1확산유로구를 형성하여 빠르게 열교환을 확산시킬 수 있고, 제1배출포트에 제1유체가 열전달 플레이트에서 열교환 후 배출되는 제1배출구를 1개만 형성함으로써 유입된 제1유체에 압력차이가 발생되어 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 플레이트 열교환기는 냉매 시스템에서 순환하는 냉매를 증발시키기 위한 증발기로 사용되며, 이러한 냉매 시스템은 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 그들은 모두 직렬로 연결되어 있다.
이러한 냉매 시스템에서 증발기로 사용되는 플레이트 열교환기는 다수개의 플레이트를 용접하고, 가스켓은 인접한 열전달 플레이트들 사이에서 밀봉 수단으로서 사용된다.
상기 냉매 시스템과 관련하여 발생하는 문제점은 플레이트 열교환기의 입구 채널로 진입하는 냉매가 열전달 플레이트들 사이의 간극에서 상이한 증발 유동 경로로 균등하게 분배되지 않는다. 이러한 이유중 하나는 팽창 밸브를 통과한 후의 냉매가 입구 채널로 진입할 때 이미 부분적으로 증발되고, 전체 입구 채널을 따라 통과하는 도중에 균질한 액체/증기 혼합물의 상태로 남아 있지 않고 각각 액체 및 증기의 스트림으로 부분적으로 분리되는 경향이 있다.
상기 냉매를 플레이트 열교환기 내의 상이한 증발 유동 경로로 불균등하게 분배하는 것은 플레이트 열교환기의 일부를 비효과적으로 사용하는 결과가 되며, 냉매가 불필요하게 과열될 수 있고, 또한, 일부 채널이 액체 냉매로 범람할 수도 있으며, 일부 액체가 출구에 존재할 수도 있는 위험이 있다.
전술한 형태와 같이 플레이트 열교환기에서 냉매가 불균등하게 분배되는 문제점을 극복하기 위해, 플레이트 열교환기의 입구 채널과 냉매의 증발 유동 경로를 형성하는 각각의 플레이트 간극 사이의 각각의 경로 내에 제한 수단을 배열하는 기술이 출시되고 있으며, 이러한 제한 수단을 구비한 플레이트 열교환기는 공개특허 제1O-2010-0128317호에 개시되어있다.
도 1 및 도 2는 종래의 제10-2010-0128317호에 공개된 플레이트 열교환기로서, 도시된 바와 같이, 열전달 플레이트(2)와 열전달 플레이트 사이에 배열된 밀봉 수단의 패키지를 포함하며, 상기 열전달 플레이트(2)에는 일측에 패키지를 통해 유체가 유입되는 입구채널(12)을 형성하는 관통 입구포트(10)가 제공되고, 타측에 패키지를 통해 유체가 배출되는 출구채널(11)이 형성되며, 상기 밀봉 수단은 열전달 플레이트(2)와 함께 하나씩 교차로 이루어진 플레이트 간극 내에서 제1유체를 위한 제1 유동 통로(14)의 경계를 설정하고, 각각의 나머지 플레이트 간극 내에서는 제2유체를 위한 제2 유동 통로(13)의 경계를 설정하며, 상기 입구채널(12)은 제1입구 통로(15)를 경유하여 각각의 제1 유동 통로(14)와 연통하는 플레이트 열교환기(1)로서, 상기 입구채널(12)은 제1 유체를 위해 입구 포트(10) 내에 제공되는 밀봉부재(16)에 의해 원통형상으로 형성되고, 상기 제1입구 통로(15)는 밀봉부재(16) 내에 형성된다.
그러나, 종래의 플레이트 열교환기는 입구채널(12)을 형성하는 관통 입구포트(10)가 1개로 한정되므로 열전달 플레이트의 유체 유동에 불리한 영향을 주어서 유체가 수축 및 팽창되는 것이 억제되고, 인접한 플레이트 사이의 유동 경로로 유체가 진입되는 것 또한 제약을 받게 되어 냉매 혼합물의 양과 비율에 영향을 미치게 되어 열교환 효율이 저하될 뿐만 아니라 열전달 플레이트를 통과한 유체에 압력변화가 매우 적으므로 열교환 반응이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 제1유체를 열전달 플레이트로 안내하는 제1가이드부의 내측에 방사형으로 다수개 형성된 제1확산유로구를 형성하여 빠르게 열교환을 확산시킬 수 있고, 제1배출포트에 제1유체가 열전달 플레이트에서 열교환된 후 배출되는 제1배출구를 1개만 형성함으로써 유입된 제1유체에 압력차이가 발생되어 열환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기는 내측에 곡면으로 형성되어 제1유체와, 제2유체가 유동되도록 유로가 형성되는 다수겹의 열전달 플레이트와, 상기 열전달 플레이트의 일측에 제1유체가 유입되는 제1입구포트와, 상기 열전달 플레이트의 타측에 제1유체가 유출되는 제1배출포트와, 상기 열전달 플레이트의 일측에 제2유체가 유입되는 제2입구포트와, 상기 열전달 플레이트의 타측에 제2유체가 유출되는 제2배출포트로 이루어진 플레이트 열교환기에 있어서, 상기 제1입구포트는 제1유체를 상기 열전달 플레이트로 안내하는 제1가이드부와, 상기 제1가이드부의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트로 확산되어 유입되도록 다수개의 유로가 형성된 제1확산유로구가 구비되고, 상기 제1배출포트는 상기 제1확산유로구에서 유입되는 제1유체가 상기 열전달 플레이트에서 배출되도록 안내하는 제2가이드부와, 상기 제2가이드부의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트에서 열교환 후 배출되는 1개의 제1배출구로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1가이드부의 내측단에는 상기 열전달 플레이트로 유입되는 제1유체에 압력차가 발생되도록 상측으로 경사진 제1경사 가이드부가 형성되고, 상기 제2가이드부의 내측단에는 상기 열전달 플레이트에서 제1배출구로 유출되는 제1유체에 압력차가 발생되도록 외측으로 경사진 제2경사 가이드부가 형성된다.
상기 열전달 플레이트의 내측에는 제1유체가 유동하는 제1유로와, 상기 제2유체가 유동하는 제2유로가 교차로 형성되고, 상기 제1확산유로구는 방사형으로 다수개 형성된다.
상기 제2입구포트는 제2유체가 열전달 플레이트로 유입되도록 다수개의 유로가 형성된 제2유입구가 구비되고, 상기 제2배출포트는 제2유체가 상기 열전달 플레이트에서 열교환 후 배출되는 제2배출구가 구비된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기의 효과는 다음과 같다.
첫째, 제1입구포트에 제1유체를 열전달 플레이트로 안내하는 제1가이드부의 내측에 제1유체가 유입되는 제1확산유로구가 방사형으로 다수개 형성됨으로써 제1입구포트로 유입되는 제1유체가 열전달 플레이트로 급속하게 확산되어 빠르게 열교환을 수행할 수 있고,
둘째, 제1가이드부의 내측단에 상측으로 경사진 제1경사 가이드부가 형성됨으로써 열전달 플레이트로 유입되는 제1유체에 압력차가 발생되어 열교환을 확산시킬 수 있고,
셋째, 제1배출포트에 제1유체가 열전달 플레이트에서 열교환 후 배출되는 제1배출구를 1개만 형성함으로써 제1입구포트에서 다수개의 제1확산유로구로 유입된 제1유체에 압력차이가 발생되어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있으며,
넷째, 제2가이드부의 내측단에 하측으로 경사진 제2경사 가이드부가 형성됨으로써 열전달 플레이트에서 제1배출구로 유출되는 제1유체에 압력차가 발생되어 열교환을 더욱 확산시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 플레이트 열교환기의 개요도.
도 2는 종래의 플레이트 열교환기의 주요부위 절개단면도.
도 3은 본 발명의 따른 플레이트 열교환기의 개요도.
도 4는 도 3의 A-A 단면도.
도 5는 본 발명의 따른 플레이트 열교환기의 평면도.
도 6은 본 발명의 따른 제1입구포트의 일부절개도.
도 7은 본 발명의 따른 제1출구포트의 일부절개도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 내측에 곡면으로 형성되어 제1유체와, 제2유체가 유동되도록 유로가 형성되는 다수겹의 열전달 플레이트(2)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 일측에 제1유체가 유입되는 제1입구포트(3)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 타측에 제1유체가 유출되는 제1배출포트(4)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 일측에 제2유체가 유입되는 제2입구포트(5)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 타측에 제2유체가 유출되는 제2배출포트(6)로 이루어진 플레이트 열교환기(1)로서,
도 6 및 도 7에서, 상기 제1입구포트(3)는 제1유체를 상기 열전달 플레이트(2)로 안내하는 제1가이드부(31)와, 상기 제1가이드부(31)의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)로 확산되어 유입되도록 다수개의 유로가 형성된 제1확산유로구(32)가 구비되고, 상기 제1확산유로구(32)는 방사형으로 다수개 형성된다.
상기 제1배출포트(4)는 상기 제1확산유로구(32)에서 유입되는 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 배출되도록 안내하는 제2가이드부(41)와, 상기 제2가이드부(41)의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 열교환 후 배출되는 1개의 제1배출구(42)가 구비된다.
상기 제1가이드부(31)의 내측단에는 상기 열전달 플레이트(2)로 유입되는 제1유체에 압력차가 발생되도록 경사진 제1경사 가이드부(33)가 형성되고, 상기 제2가이드부(41)의 내측단에는 상기 열전달 플레이트(2)에서 제1배출구(42)로 유출되는 제1유체에 압력차가 발생되도록 경사진 제2경사 가이드부(43)가 형성된다.
도 4에서, 상기 열전달 플레이트(2)의 내측에는 제1유체가 유동하는 제1유로(34)와, 제2유체가 유동하는 제2유로(44)가 교차로 형성된다.
도 5에서, 상기 제2입구포트(5)는 제2유체가 열전달플레이트(2)로 유입되도록 다수개의 유로가 형성된 제2유입구(51)가 구비되고, 상기 제2배출포트(6)는 제2유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 열교환 후 배출되는 제2배출구(61)가 구비된다.
한편, 상기 제1유체는 냉수나 온수로 사용되는 물이 사용되는 것이 바람직하며, 상기 제2유체는 열교환 촉매재로 사용되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 발명에 따른 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 유체가 열교환되는 플레이트 열교환기(1)로서, 내측에 엇각의 사선으로 형성된 열전달 플레이트(2)가 다수겹 용접으로 결합되어 제1유체와, 제2유체가 유동되도록 유로가 형성되고, 상기 열전달 플레이트(2)의 일측 전방에는 제1입구포트(3)가 형성되어 제1유체가 유입되고, 상기 열전달 플레이트(2)의 타측 전방에 제1배출포트(4)가 형성되어 제1유체가 유출되며, 상기 열전달 플레이트(2)의 일측 후방에는 제2입구포트(5)가 형성되어 제2유체가 유입되고, 상기 열전달 플레이트(2)의 타측 후방에는 제2배출포트(6)가 형성되어 제2유체가 유출되어 제1유체와 제2유체가 열교환된다.
이때, 상기 제1입구포트(3)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1유체를 상기 열전달 플레이트(2)로 안내하는 제1가이드부(31)의 내측에 제1유체가 유입되는 제1확산유로구(32)가 방사형으로 다수개 형성됨으로써 제1입구포트(3)로 유입되는 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)로 급속하게 확산되어 빠르게 열교환이 수행된다.
또한, 상기 제1가이드부(31)의 내측단에는 상측으로 경사진 제1경사 가이드부(33)가 형성됨으로써 상기 열전달 플레이트(2)로 유입되는 제1유체에 압력차가 발생되어 열교환이 확산된다.
그리고, 상기 제1배출포트(4)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1확산유로구(32)에서 유입되는 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 배출되도록 안내하는 제2가이드부(41)의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 열교환 후 배출되는 제1배출구(42)가 1개만 형성됨으로써 상기 제1입구포트(3)에서 다수개의 제1확산유로구(32)로 유입된 제1유체에 압력차이가 발생되어 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 제2가이드부(41)의 내측단에는 하측으로 경사진 제2경사 가이드부(43)가 형성됨으로써 상기 열전달 플레이트(2)에서 제1배출구(42)로 유출되는 제1유체에 압력차가 발생되어 열교환을 더욱 확산시킬 수 있게 된다.
도 4에서, 상기 열전달 플레이트(2)의 내측에는 제1유체가 유동하는 제1유로(34)와, 제2유체가 유동하는 제2유로(44)가 교차로 형성되어 매우 용이하게 열교환이 수행된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2입구포트(5)는 유로가 형성된 제2유입구(51)가 방사형으로 다수개 구비되어 제2유체가 열전달 플레이트(2)로 용이하게 유입되고, 상기 제2배출포트(6)는 상기 제2유입구(51)와 동일하게 형성된 제2배출구(61)가 방사형으로 다수개 구비됨으로써 제2유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 열교환 후 빠르게 배출되어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1 : 플레이트 열교환기 2 : 열전달 플레이트
3 : 제1입구포트 31 : 제1가이드부
32 : 제1확산유로구 33 : 제1경사 가이드부
34 : 제1유로 4 : 제1배출포트
41 : 제2가이드부 42 : 제1배출구
43 : 제2경사 가이드부 44 : 제2유로
5 : 제2입구포트 51 : 제2유입구
6 : 제2배출포트 61 : 제2배출구

Claims (5)

  1. 내측에 곡면으로 형성되어 제1유체와, 제2유체가 유동되도록 유로가 형성되는 다수겹의 열전달 플레이트(2)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 일측에 제1유체가 유입되는 제1입구포트(3)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 타측에 제1유체가 유출되는 제1배출포트(4)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 일측에 제2유체가 유입되는 제2입구포트(5)와, 상기 열전달 플레이트(2)의 타측에 제2유체가 유출되는 제2배출포트(6)로 이루어진 플레이트 열교환기(1)에 있어서,
    상기 제1입구포트(3)는 제1유체를 상기 열전달 플레이트(2)로 안내하는 제1가이드부(31)와, 상기 제1가이드부(31)의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)로 확산되어 유입되도록 다수개의 유로가 형성된 제1확산유로구(32)가 구비되고,
    상기 제1배출포트(4)는 상기 제1확산유로구(32)에서 유입되는 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 배출되도록 안내하는 제2가이드부(41)와, 상기 제2가이드부(41)의 내측에 제1유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 열교환 후 배출되는 1개의 제1배출구(42)로 구성된 것을 특징으로 하는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1가이드부(31)의 내측단에는 상기 열전달 플레이트(2)로 유입되는 제1유체에 압력차가 발생되도록 경사진 제1경사 가이드부(33)가 형성되고,
    상기 제2가이드부(41)의 내측단에는 상기 열전달 플레이트(2)에서 제1배출구(42)로 유출되는 제1유체에 압력차가 발생되도록 경사진 제2경사 가이드부(43)가 형성된 것을 특징으로 하는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열전달 플레이트(2)의 내측에는 제1유체가 유동하는 제1유로(34)와, 제2유체가 유동하는 제2유로(44)가 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1확산유로구(32)는 방사형으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2입구포트(5)는 제2유체가 열전달 플레이트(2)로 유입되도록 다수개의 유로가 형성된 제2유입구(51)가 구비되고, 상기 제2배출포트(6)는 제2유체가 상기 열전달 플레이트(2)에서 열교환 후 배출되는 제2배출구(61)가 구비된 것을 특징으로 하는 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기.
KR1020120041470A 2012-04-20 2012-04-20 방사형 포트가 형성된 플레이트 열교환기 KR101161246B1 (ko)

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JPH11248392A (ja) 1998-02-27 1999-09-14 Daikin Ind Ltd プレート型熱交換器
JP2001059688A (ja) 1999-08-23 2001-03-06 Daikin Ind Ltd プレート式熱交換器
JP2001511709A (ja) 1997-02-14 2001-08-14 アルファ ラヴァル アーベー 熱伝達プレートの製造方法と熱伝達プレートの組立体及び熱伝達プレートの組立体からなるプレート熱交換器

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