KR101651799B1 - 판형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열 유체와 피가열 유체 사이의 열전달을 가능하게 하는 판형 열교환기에 관한 것이다. 상기 판형 열교환기는, 사각형으로 제작되고, 가운데의 제1 중앙 개구; 상기 제1 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제1 개구, 제2 개구, 제3 개구 및 제4 개구; 상기 제1 내지 제4 개구를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-1 홈; 상기 제1-1 홈의 내측에 형성되고 상기 제1 내지 제4 개구 중에서 상기 제2 개구와 제3 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-2 홈; 상기 제1 개구와 상기 제4 개구를 각각 둘러싸는 제1-3 홈; 상기 제1-1 홈, 상기 제1-2 홈 및 상기 제1-3 홈에 삽입되는 제1 가스켓; 상기 제1-2 홈의 내측에 형성되고 상기 제2 개구와 상기 제3 개구를 둘러싸도록 형성된 제1 오목부를 갖는 제1 열교환 플레이트; 상기 제1 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제1 경사유로를 갖는 제1 유로 패턴부; 사각형으로 제작되고, 가운데의 제2 중앙 개구; 상기 제2 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제5 개구, 제6 개구, 제7 개구 및 제8 개구; 상기 제5 내지 제8 개구를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-1 홈; 상기 제2-1 홈의 내측에 형성되고 상기 제5 내지 제8 개구 중에서 상기 제5 개구와 제8 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-2 홈; 상기 제6 개구와 상기 제7 개구를 각각 둘러싸는 제2-3 홈; 상기 제2-1 홈, 상기 제2-2 홈 및 상기 제2-3 홈에 삽입되는 제2 가스켓; 상기 제2-2 홈의 내측에 형성되고 상기 제5 개구와 제8 개구를 둘러싸도록 형성된 제2 오목부를 갖는 제2 열교환 플레이트; 상기 제2 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 제2 경사유로를 갖는 제2 유로 패턴부; 를 포함하고, 상기 제1 열교환 플레이트와 상기 제2 열교환 플레이트는 접촉된 상태에서 교대로 배열되고, 그에 따라 상기 제1 유로 패턴부와 상기 제2 유로 패턴부도 서로 접촉된 상태에서 교대로 배열된다.
이러한 구성에 따르면, 구조적으로 튼튼하고 효과적인 열전달이 이루어질 수 있도록 하고, 열교환기의 전열판을 플라스틱으로 제작하여 비용이 저렴하면서 유지보수가 용이한 판형 열교환기를 제공할 수 있다.

Description

판형 열교환기 {Plate type heat exchanger}
본 발명은 가열 유체와 피가열 유체 사이의 열전달을 가능하게 하는 판형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 가열 유체로부터 피가열 유체로의 열전달을 이용하여 냉각을 수행하는 장치를 말한다.
열교환기 중에서 판형 열교환기는 프레임 사이에 얇고 주름진 복수 개의 전열판을 적층하고, 적층된 전열판 사이에 형성된 유로를 통해 가열 유체와 피가열 유체를 교대로 흐르게 하여 유체 사이의 열교환이 일어날 수 있도록 구성된다.
복수 개의 전열판이 순차적으로 적층되어 유로가 형성된 전열판 조립체(plate pack)는 프레임 사이에서 고장력의 조임 볼트 등의 체결수단으로 고정된다.
전열판의 테두리 부분에는 고무 재질의 가스켓을 설치하여, 전열판들이 가스켓을 사이에 두고 서로 밀착되게 함으로써, 유로를 통해 흐르는 유체의 누수를 방지한다.
이러한 구조에서 가열 유체와 피가열 유체는 서로 독립된 유로를 따라 흐르면서 전열판을 통한 열전달을 수행한다. 이때, 판형 열교환기는 전열 효과를 높이기 위해 가열 유체와 피가열 유체가 서로 대향류가 되도록 할 수 있다.
종래의 열교환기에서, 열교환이 일어나는 전열판은 주로 금속으로 제작되어 무게를 줄이거나 비용 절감이 어려운 문제가 있었다.
또한, 열교환기의 전열판이 플라스틱으로 제작되더라도 플라스틱 재질의 특성상 효과적인 열전달이 이루어지기 어려운 문제가 있었다.
대한민국 공개실용신안 공보 제20-2015-0001662호
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 열교환기의 전열판을 플라스틱으로 제작하면서 구조적으로 튼튼하고 효과적인 열전달이 이루어질 수 있도록 하고 유지보수가 용이한 판형 열교환기를 제공하고자 함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열교환기는, 사각형으로 제작되고, 가운데의 제1 중앙 개구; 상기 제1 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제1 개구, 제2 개구, 제3 개구 및 제4 개구; 상기 제1 내지 제4 개구를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-1 홈; 상기 제1-1 홈의 내측에 형성되고 상기 제1 내지 제4 개구 중에서 상기 제2 개구와 제3 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-2 홈; 상기 제1 개구와 상기 제4 개구를 각각 둘러싸는 제1-3 홈; 상기 제1-1 홈, 상기 제1-2 홈 및 상기 제1-3 홈에 삽입되는 제1 가스켓; 상기 제1-2 홈의 내측에 형성되고 상기 제2 개구와 상기 제3 개구를 둘러싸도록 형성된 제1 오목부를 갖는 제1 열교환 플레이트; 상기 제1 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제1 경사유로를 갖는 제1 유로 패턴부; 사각형으로 제작되고, 가운데의 제2 중앙 개구; 상기 제2 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제5 개구, 제6 개구, 제7 개구 및 제8 개구; 상기 제5 내지 제8 개구를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-1 홈; 상기 제2-1 홈의 내측에 형성되고 상기 제5 내지 제8 개구 중에서 상기 제5 개구와 제8 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-2 홈; 상기 제6 개구와 상기 제7 개구를 각각 둘러싸는 제2-3 홈; 상기 제2-1 홈, 상기 제2-2 홈 및 상기 제2-3 홈에 삽입되는 제2 가스켓; 상기 제2-2 홈의 내측에 형성되고 상기 제5 개구와 제8 개구를 둘러싸도록 형성된 제2 오목부를 갖는 제2 열교환 플레이트; 상기 제2 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 제2 경사유로를 갖는 제2 유로 패턴부; 를 포함하고, 상기 제1 열교환 플레이트와 상기 제2 열교환 플레이트는 접촉된 상태에서 교대로 배열되고, 그에 따라 상기 제1 유로 패턴부와 상기 제2 유로 패턴부도 서로 접촉된 상태에서 교대로 배열된다.
또한, 상기 제1 경사유로와 상기 제2 경사유로는 경사방향이 서로 교차된다.
또한, 상기 제1 유로 패턴부는 가운데를 기준으로 상기 제1 경사유로의 경사방향이서로 대칭되게 형성되고, 상기 제2 유로 패턴부는 가운데를 기준으로 상기 제2 경사유로의 경사방향이서로 대칭되게 형성된다.
또한, 가장 앞에 위치하는 상기 제1 열교환 플레이트의 전단에 위치하고, 상기 제1 내지 제4 개구에 대응되는 위치에 각각 제1 보조 개구가 형성된 보조 플레이트; 상기 보조 플레이트의 전단에 위치하고, 상기 제1 내지 제4 개구에 대응되는 위치에 각각 형성된 제2 보조 개구와, 상기 제2 보조 개구의 외측으로 형성된 다수의 전단 체결개구를 갖는 전단 체결판; 가장 뒤에 위치하는 상기 제2 열교환 플레이트의 후단에 위치하고, 상기 전단 체결개구에 대응되는 위치에 후단 체결개구가 형성된 후단 체결판; 상기 전단 체결개구와 상기 후단 체결개구에 삽입되는 체결부재; 를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따른 판형 열교환기는, 사각형으로 제작되고, 가운데의 제1 중앙 개구; 상기 제1 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제1 개구, 제2 개구, 제3 개구 및 제4 개구; 상기 제1 내지 제4 개구 중에서 상기 제2 개구와 제3 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-2 가스켓; 상기 제1 개구 및 상기 제4 개구를 둘러싸는 제1-3 가스켓; 상기 제1-2 가스켓의 내측에 형성되고 상기 제2 개구와 상기 제3 개구를 둘러싸도록 형성된 제1 오목부를 갖는 제1 열교환 플레이트; 상기 제1 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제1 경사유로를 갖는 제1 유로 패턴부; 사각형으로 제작되고, 가운데의 제2 중앙 개구; 상기 제2 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제5 개구, 제6 개구, 제7 개구 및 제8 개구; 상기 제5 내지 제8 개구 중에서 상기 제5 개구와 제8 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-2 가스켓; 상기 제6 개구 및 상기 제7 개구를 둘러싸는 제2-3 가스켓; 상기 제2-2 가스켓의 내측에 형성되고 상기 제5 개구와 상기 제8 개구를 둘러싸도록 형성된 제2 오목부를 갖는 제2 열교환 플레이트; 상기 제2 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 제2 경사유로를 갖는 제2 유로 패턴부; 를 포함하고, 상기 제1 열교환 플레이트와 상기 제2 열교환 플레이트는 접촉된 상태에서 교대로 배열되고, 그에 따라 상기 제1 유로 패턴부와 상기 제2 유로 패턴부도 서로 접촉된 상태에서 교대로 배열된다.
본 발명에 따르면, 구조적으로 튼튼하고 효과적인 열전달이 이루어질 수 있도록 하고, 열교환기의 전열판을 플라스틱으로 제작하여 비용이 저렴하면서 유지보수가 용이한 판형 열교환기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기의 구성요소들이 분해된 분해도이다.
도 2는 도 1에서 제1 열교환 플레이트와 제1 가스켓의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1에서 제2 열교환 플레이트와 제2 가스켓의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1에서 제1 열교환 플레이트와 제1 유로 패턴부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 1에서 제2 열교환 플레이트와 제2 유로 패턴부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 유로 패턴부와 제2 유로 패턴부가 합체된 상태를 도시하는 평면도이다.
도 7은 도 6의 A-A' 라인을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 1의 판형 열교환기에서 가열 유체와 피가열 유체의 예시적인 이동 경로를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 열교환 플레이트의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 열교환 플레이트의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 판형 열교환기의 구성요소들이 분해된 분해도이다. 도 2는 도 1에서 제1 열교환 플레이트와 제1 가스켓의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3은 도 1에서 제2 열교환 플레이트와 제2 가스켓의 구성을 도시하는 도면이다. 도 4는 도 1에서 제1 열교환 플레이트와 제1 유로 패턴부의 구성을 도시하는 도면이다. 도 5는 도 1에서 제2 열교환 플레이트와 제2 유로 패턴부의 구성을 도시하는 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1 유로 패턴부와 제2 유로 패턴부가 합체된 상태를 도시하는 평면도이다. 도 7은 도 6의 A-A' 라인을 따라 취한 단면도이다. 도 8은 도 1의 판형 열교환기에서 가열 유체와 피가열 유체의 예시적인 이동 경로를 도시하는 도면이다.
본 발명의 판형 열교환기(100)는 제1 열교환 플레이트(130), 제1 유로 패턴부(140), 제2 열교환 플레이트(150), 제2 유로 패턴부(160), 보조 플레이트(120), 전단 체결판(110), 후단 체결판(180)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 제1 열교환 플레이트(130)는 사각형의 플라스틱으로 제작될 수 있다. 제1 열교환 플레이트(130)는 가운데에 형성된 제1 중앙 개구(135)를 포함한다. 제1 중앙 개구(135)는 사각형으로 형성될 수 있다.
제1 열교환 플레이트(130)는 제1 중앙 개구(135)의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제1 개구(131), 제2 개구(132), 제3 개구(133) 및 제4 개구(134)를 포함한다. 제1 내지 제4 개구(131, 132, 133, 134)는 제1 중앙 개구(135)를 중심으로 4각형으로 이격되게 형성될 수 있다.
제1 열교환 플레이트(130)는 제1 내지 제4 개구(131, 132, 133, 134)를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-1 홈(136a)과, 이러한 제1-1 홈(136a)의 내측에 형성되고 제1 내지 제4 개구(131, 132, 133, 134) 중에서 제2 개구(132)와 제3 개구(133)만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-2 홈(136b)과, 제1 개구(131)와 제4 개구(134)를 각각 둘러싸는 제1-3 홈(136c)을 더 포함한다.
제1 열교환 플레이트(130)는 제1-1 홈(136a), 제1-2 홈(136b) 및 제1-3 홈(136c)에 삽입되는 제1 가스켓(129)을 포함한다. 제1 가스켓(129)은 제1-1 홈(136a)에 삽입되는 제1-1 가스켓(129a)과, 제1-2 홈(136b)에 삽입되는 제1-2 가스켓(129b)과, 제1-3 홈(136c)에 삽입되는 제1-3 가스켓(129c)으로 이루어질 수 있다. 제1 가스켓(129)은 유체가 원하는 구역을 넘어서 이동하지 않도록 한다.
제1 열교환 플레이트(130)는 제1-2 홈(136b)[또는 제1-2 가스켓(129b)]의 내측에 형성되고 제2 개구(132)와 제3 개구(133)를 둘러싸도록 형성된 제1 오목부(137)를 갖는다.
제1 오목부(137)는 제1 열교환 플레이트(130)의 다른 부분보다 높이가 낮은 부분으로 유체가 열교환을 위해 실질적으로 이동하는 통로가 된다. 제2 개구(132)와 제3 개구(133)의 주위에는 방사상으로 이격되고 제2 개구(132)와 제3 개구(133)에서부터 소정 길이만큼 연장되는 다수의 제1 돌출부(138)가 형성될 수 있다. 제1 돌출부(138)는 제2 개구(132) 또는 제3 개구(133)를 통해 유입되는 유체가 한쪽으로 집중되지 않고 골고루 퍼지도록 안내하는 작용을 한다.
제3 열교환 플레이트(170)는 가스켓의 구조가 제1 열교환 플레이트(130)와 약간 다른 점을 제외하고는 제1 열교환 플레이트(130)와 대체로 유사한 구조를 갖고 있다.
도 3을 참조하면, 제2 열교환 플레이트(150)는 사각형의 플라스틱으로 제작될 수 있다. 제2 열교환 플레이트(150)는 가운데에 형성된 제2 중앙 개구(155)를 포함한다. 제2 중앙 개구(155)는 사각형으로 형성될 수 있다.
제2 열교환 플레이트(150)는 제2 중앙 개구(155)의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제5 개구(151), 제6 개구(152), 제7 개구(153) 및 제8 개구(154)를 포함한다. 제5 내지 제8 개구(151, 152, 153, 154)는 제2 중앙 개구(155)를 중심으로 4각형으로 이격되게 형성될 수 있다.
제2 열교환 플레이트(150)는 제5 내지 제8 개구(151, 152, 153, 154)를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-1 홈(156a)과, 이러한 제2-1 홈(156a)의 내측에 형성되고 제5 내지 제8 개구(151, 152, 153, 154) 중에서 제5 개구(151)와 제8 개구(154)만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-2 홈(156b)과, 제6 개구(152)와 제7 개구(153)를 각각 둘러싸는 제2-3 홈(156c)을 더 포함한다.
제2 열교환 플레이트(150)는 제2-1 홈(156a), 제2-2 홈(156b) 및 제2-3 홈(156c)에 삽입되는 제2 가스켓(149)을 포함한다. 제2 가스켓(149)은 제2-1 홈(156a)에 삽입되는 제2-1 가스켓(149a)과, 제2-2 홈(156b)에 삽입되는 제2-2 가스켓(149b)과, 제2-3 홈(156c)에 삽입되는 제2-3 가스켓(149c)으로 이루어질 수 있다. 제2 가스켓(149)은 제1 가스켓(129)과 마찬가지로 유체가 원하는 구역을 넘어서 이동하지 않도록 한다.
제2 열교환 플레이트(150)는 제2-2 홈(156b)[또는 제2-2 가스켓(149b)]의 내측에 형성되고 제5 개구(151)와 제8 개구(154)를 둘러싸도록 형성된 제2 오목부(157)를 갖는다.
제2 오목부(157)는 제2 열교환 플레이트(150)의 다른 부분보다 높이가 낮은 부분으로 유체가 열교환을 위해 실질적으로 이동하는 통로가 된다. 제5 개구(151)와 제8 개구(154)의 주위에는 방사상으로 이격되고 제5 개구(151)와 제8 개구(154)로부터 소정 길이만큼 연장되는 다수의 제2 돌출부(158)가 형성될 수 있다. 제2 돌출부(158)는 제5 개구(151) 또는 제8 개구(154)를 통해 유입되는 유체가 한쪽에 집중되지 않고 골고루 퍼지도록 안내하는 작용을 한다.
도 4를 참조하면, 제1 유로 패턴부(140)는 제1 열교환 플레이트(130)의 제1 중앙 개구(135) 위에 안착된다. 제1 유로 패턴부(140)는 사각형의 플라스틱으로 제작될 수 있다.
제1 유로 패턴부(140)는 산형부(143)와 골형부(144)가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제1 경사유로를 갖는다. 제1 경사유로는 제2 개구(132) 또는 제3 개구(133)를 통해 유입되는 유체가 이동하는 통로가 된다. 다수의 제1 경사유로는 유체의 이동 경로가 다수개로 분할되어 제1 유로 패턴부(140)를 통과하는 동안 유체의 체류 시간을 증가시키고 유체가 한 곳으로 집중되는 것을 방지하여, 가열 유체와 피가열 유체 사이의 열전달 효율을 향상시킨다.
제1 유로 패턴부(140)는 가운데를 기준으로 제1 경사유로의 경사방향이 서로 대칭되게 형성될 수 있다. 이는 제1 유로 패턴부(140)의 가운데 부분에 강성이 생기게 하여, 유체 압력에 의해 제1 유로 패턴부(140)의 가운데 부분에 생길 수 있는 배부름 현상을 방지할 수 있게 한다.
제1 유로 패턴부(140)는 제1 경사유로의 외측에 수평 테두리부(141)와 수직 테두리부(142)를 포함하여, 이러한 수평 테두리부(141)와 수직 테두리부(142)가 제1 오목부(137)에 안착되어 접착되는 방식으로 제1 열교환 플레이트(130)에 부착될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 유로 패턴부(160)는 제2 열교환 플레이트(150)의 제2 중앙 개구(155) 위에 안착된다. 제2 유로 패턴부(160)는 사각형의 플라스틱으로 제작될 수 있다.
제2 유로 패턴부(160)는 산형부(163)와 골형부(164)가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제2 경사유로를 갖는다. 제2 경사유로는 제5 개구(151) 또는 제8 개구(154)를 통해 유입되는 유체가 이동하는 통로가 된다. 다수의 제2 경사유로는 제1 경사유로와 마찬가지의 역할을 한다.
제2 유로 패턴부(160)에서, 제2 경사유로의 경사방향은 제1 유로 패턴부(140)의 제1 경사유로와 반대로 되어 경사방향이 서로 교차되도록 할 수 있다.
제2 유로 패턴부(160)는 가운데를 기준으로 제2 경사유로의 경사방향이 서로 대칭되게 형성될 수 있다. 이는 제2 유로 패턴부(160)의 가운데 부분에 강성이 생기게 하여, 유체 압력에 의해 제2 유로 패턴부(160)의 가운데 부분에 생길 수 있는 배부름 현상을 방지할 수 있게 한다.
제2 유로 패턴부(160)는 제2 경사유로의 외측에 수평 테두리부(161)와 수직 테두리부(162)를 포함하여, 이러한 수평 테두리부(161)와 수직 테두리부(162)가 제2 오목부(157)에 안착되어 접착되는 방식으로 제2 열교환 플레이트(150)에 부착될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 열교환 플레이트(130)와 제2 열교환 플레이트(150)는 접촉된 상태에서 교대로 배열되고, 그에 따라 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)도 서로 접촉된 상태에서 교대로 배열될 수 있다.
보조 플레이트(120)는 가장 앞에 위치하는 제1 열교환 플레이트(130)의 전단에 위치하고, 제1 내지 제4 개구(131, 132, 133, 135)에 대응되는 위치에 각각 4개의 제1 보조 개구(121)가 형성된다.
전단 체결판(110)은 보조 플레이트(120)의 전단에 위치하고, 제1 내지 제4 개구(131, 132, 133, 135)에 대응되는 위치에 각각 형성된 4개의 제2 보조 개구(111)와, 이러한 제2 보조 개구(111)의 외측으로 형성된 다수의 전단 체결개구(112)를 구비한다. 전단 체결개구(112)는 제2 보조 개구(111)의 외측에 종방향으로 다수 개가 배열될 수 있다.
후단 체결판(180)은 가장 뒤에 위치하는 제2 열교환 플레이트(150)의 후단에 위치하고, 전단 체결판(110)의 전단 체결개구(112)에 대응되는 위치에 후단 체결개구(182)가 형성된다.
전단 체결개구(112)와 후단 체결개구(182)에는 체결부재(도시안됨)가 삽입되어, 전단 체결판(110)과 후단 체결판(180) 사이에 제1 열교환 플레이트(130), 제1 열교환 플레이트(130) 등이 위치된 상태에서 체결될 수 있다. 이때, 보조 플레이트(120), 제1 열교환 플레이트(130), 제2 열교환 플레이트(150)는 전단 체결개구(112)와 후단 체결개구(182)의 안쪽에 위치하여, 보조 플레이트(120), 제1 열교환 플레이트(130), 제2 열교환 플레이트(150)가 서로 밀착된 상태에서 체결부재에 의해 체결될 수 있다.
도 6은 도 1에서 전단 체결개구(112)와 후단 체결개구(182)에 체결부재가 삽입되어, 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)가 합체된 상태를 도시하는 평면도이다. 제1 열교환 플레이트(130)와 제2 열교환 플레이트(150)가 체결된 상태에서, 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)는 서로 접촉될 수 있다.
도 6에서, 제1 유로 패턴부(140)만 도시되지만, 도 7을 참조하면 이러한 제1 유로 패턴부(140)의 뒤에는 제2 유로 패턴부(160)가 접촉하고 있는 상태가 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 유로 패턴부(140)의 제1 경사유로와 제2 유로 패턴부(160)의 제2 경사유로는 경사방향이 서로 교차되는 상태가 된다.
도 7에서, 제1 유로 패턴부(140)는 산형부(143)와 골형부(144)가 순차로 배열되어 형성되고, 제1 유로 패턴부(140)의 뒤에 위치하는 제2 유로 패턴부(160)도 산형부(163)와 골형부(164)가 순차로 배열되어 형성된다.
도 7에서 확대된 부분을 살펴보면, 제1 유로 패턴부(140)에서 연속하는 산형부(143)에 의해 단면상에서 산형부 라인(143a)이 형성되고, 연속하는 골형부(144)에 의해 단면상에서 골형부 라인(144a)이 형성된다. 이는 제2 유로 패턴부(160)에서도 마찬가지로, 산형부 라인(163a)과 골형부 라인(164a)이 각각 형성된다.
제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)가 접촉된 상태에서, 제1 유로 패턴부(140)의 골형부 라인(144a)과 제2 유로 패턴부(160)의 산형부 라인(163a)은 접촉된 상태가 된다. 이러한 제1 유로 패턴부(140)의 골형부 라인(144a)과 제2 유로 패턴부(160)의 산형부 라인(163a)의 접촉 상태는 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)의 접촉면 전체에 걸쳐 형성된다.
제1 유로 패턴부(140)의 골형부 라인(144a)과 제2 유로 패턴부(160)의 산형부 라인(163a)의 접촉에 의해, 제2 유로 패턴부(160)의 제2 경사유로를 따라 유동하는 유체는 제1 유로 패턴부(140)의 골형부 라인(144a)을 따라 이동하는 과정에서 골형부 라인(144a)에 의한 유동 저항을 순차적이면서 지속적으로 받게 되어, 제2 경사유로에서의 체류 시간이 증가되어 열전달 효율이 향상될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 열교환 플레이트(130)와 제2 열교환 플레이트(150)에는 각각 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)가 안착되고, 제1 유로 패턴부(140)의 제1 경사유로와 제2 유로 패턴부(160)의 제2 경사유로의 경사방향이 서로 교차되는 형태로 되어, 제2 경사유로를 통과하는 유체는 제1 유로 패턴부(140)의 골형부 라인(144a)에 의해 지속적인 유동저항을 받게 된다. 그에 따라, 제2 경사유로를 통과하는 유체의 체류 시간이 증가되어, 제1 경사유로를 통과하는 유체와의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있다.
따라서, 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)의 유로 구성에 따른 열전달 효율의 증가에 의해, 제1 유로 패턴부(140)와 제2 유로 패턴부(160)가 플라스틱으로 제작된다 해도 효과적인 열전달이 이루어질 수 있다.
판형 열교환기(100)의 주요 부품이 플라스틱으로 제작되면, 무게가 가볍고, 제작 비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 제1 열교환 플레이트(130), 제2 열교환 플레이트(150), 제1 유로 패턴부(140), 제2 유로 패턴부(160)의 개별적인 부품 교체가 가능하여 유지보수가 간편하면서 유지보수 비용이 절감될 수 있다.
도 8은 본 발명의 판형 열교환기에서 가열 유체와 피가열 유체의 예시적인 이동 경로를 도시하고 있다.
예를 들어, 가열 유체인 황산이 전단 체결판(110)의 우측 상부의 제2 보조 개구(111)를 통해 유입되면, 제1 보조 개구(121)를 거쳐 제1 열교환 플레이트(130)의 제1 오목부(137)를 따라 하부로 유동하게 된다.
한편, 예를 들어, 피가열 유체인 물이 전단 체결판(110)의 우측 하부의 제2 보조 개구(111)를 통해 유입되면, 제1 보조 개구(121)를 거쳐 제2 열교환 플레이트(150)의 제2 오목부(157)를 따라 상부로 유동하게 된다.
제1 열교환 플레이트(130)의 제1 오목부(137)를 따라 하부로 유동하는 가열 유체는 제2 열교환 플레이트(150)의 제2 오목부(157)를 따라 상부로 유동하는 피가열 유체와 열교환하고, 좌측 하부의 제2 보조 개구(111)를 통해 빠져나간다.
제2 열교환 플레이트(150)의 제2 오목부(157)를 따라 상부로 유동하는 피가열 유체는 제1 열교환 플레이트(130)의 가열 유체와 열교환하고, 좌측 상부의 제2 보조 개구(111)를 통해 빠져나갈 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 열교환 플레이트의 다른 실시예를 도시하는 도면이다. 도 10은 본 발명의 제2 열교환 플레이트의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 열교환 플레이트(130)의 제2 개구(132) 주위에는 방사상으로 돌출되는 제1 돌출부(138)가 형성되어 있고, 이러한 제1 돌출부(138)에 인접하여 제3 개구(133)를 향해 경사지게 연장되는 제1 경사연장부(139)가 형성될 수 있다.
이러한 제1 경사연장부(139)는 제1 돌출부(138)에 인접하는 하나의 제1 경사연장부(139a)와, 이러한 하나의 제1 경사연장부(139a)와 소정 길이에 걸쳐 중첩되면서 하나의 제1 경사연장부(139a)와 동일한 경사방향으로 경사지게 연장되는 다른 하나의 제1 경사연장부(139b)를 포함할 수 있다. 다른 하나의 제1 경사연장부(139b)와 소정 길이에 걸쳐 중첩되면서 다른 하나의 제1 경사연장부(139b)와 동일한 경사방향으로 경사지게 연장되는 또 다른 제1 경사연장부(139)를 더 포함할 수 있다.
제1 열교환 플레이트(130)의 제3 개구(133) 주위에도 제2 개구(132) 주위에 형성된 제1 경사연장부(139)와 동일한 형태의 제1 경사연장부(139)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제3 개구(133) 주위의 제1 경사연장부(139)는 경사방향이 제2 개구(132)를 향해 경사지게 연장된다.
제1 경사연장부(139)는, 제2 개구(132)를 통해 유입되어 제1 돌출부(138)를 통해 분배되는 유체가 제1 유로 패턴부(140)에 전체적으로 골고루 분배될 수 있게 하여, 가열 유체와 피가열 유체 사이의 열교환이 효과적으로 일어나게 한다.
도 10을 참조하면, 제2 열교환 플레이트(150)의 제5 개구(151) 주위에는 방사상으로 돌출되는 제2 돌출부(158)가 형성되어 있고, 이러한 제2 돌출부(158)에 인접하여 제8 개구(154)를 향해 경사지게 연장되는 제2 경사연장부(159)가 형성될 수 있다. 제2 경사연장부(159)는 제1 경사연장부(139)와 동일한 효과를 갖는다.
이러한 제2 경사연장부(159)는 제2 돌출부(158)에 인접하는 하나의 제2 경사연장부(159a)와, 이러한 하나의 제2 경사연장부(159a)와 소정 길이에 걸쳐 중첩되면서 하나의 제2 경사연장부(159a)와 동일한 경사방향으로 경사지게 연장되는 다른 하나의 제2 경사연장부(159b)를 포함할 수 있다. 다른 하나의 제2 경사연장부(159b)와 소정 길이에 걸쳐 중첩되면서 다른 하나의 제2 경사연장부(159b)와 동일한 경사방향으로 경사지게 연장되는 또 다른 제2 경사연장부(159)를 더 포함할 수 있다.
제2 열교환 플레이트(150)의 제8 개구(154) 주위에도 제5 개구(151) 주위에 형성된 제2 경사연장부(159)와 동일한 형태의 제2 경사연장부(159)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제8 개구(154) 주위의 제2 경사연장부(159)는 경사방향이 제5 개구(151)를 향해 경사지게 연장된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 판형 열교환기
110 : 전단 체결판
111 : 제2 보조 개구
112 : 전단 체결개구
120 : 보조 플레이트
121 : 제1 보조 개구
129 : 제1 가스켓
130 : 제1 열교환 플레이트
131 : 제1 개구
132 : 제2 개구
133 : 제3 개구
134 : 제4 개구
135 : 제1 중앙 개구
137 : 제1 오목부
140 : 제1 유로 패턴부
143 : 산형부
143a : 산형부 라인
144 : 골형부
144a : 골형부 라인
149 : 제2 가스켓
150 : 제2 열교환 플레이트
151 : 제5 개구
152 : 제6 개구
153 : 제7 개구
154 : 제8 개구
155 : 제2 중앙 개구
157 : 제2 오목부
160 : 제2 유로 패턴부
163 : 산형부
163a : 산형부 라인
164 : 골형부
164a : 골형부 라인
180 : 후단 체결판

Claims (5)

  1. 판형 열교환기에 있어서,
    사각형으로 제작되고, 가운데의 제1 중앙 개구; 상기 제1 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제1 개구, 제2 개구, 제3 개구 및 제4 개구; 상기 제1 내지 제4 개구를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-1 홈; 상기 제1-1 홈의 내측에 형성되고 상기 제1 내지 제4 개구 중에서 상기 제2 개구와 제3 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-2 홈; 상기 제1 개구와 상기 제4 개구를 각각 둘러싸는 제1-3 홈; 상기 제1-1 홈, 상기 제1-2 홈 및 상기 제1-3 홈에 삽입되는 제1 가스켓; 상기 제1-2 홈의 내측에 형성되고 상기 제2 개구와 상기 제3 개구를 둘러싸도록 형성된 제1 오목부를 갖는 제1 열교환 플레이트;
    상기 제1 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제1 경사유로를 갖는 제1 유로 패턴부;
    사각형으로 제작되고, 가운데의 제2 중앙 개구; 상기 제2 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제5 개구, 제6 개구, 제7 개구 및 제8 개구; 상기 제5 내지 제8 개구를 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-1 홈; 상기 제2-1 홈의 내측에 형성되고 상기 제5 내지 제8 개구 중에서 상기 제5 개구와 제8 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-2 홈; 상기 제6 개구와 상기 제7 개구를 각각 둘러싸는 제2-3 홈; 상기 제2-1 홈, 상기 제2-2 홈 및 상기 제2-3 홈에 삽입되는 제2 가스켓; 상기 제2-2 홈의 내측에 형성되고 상기 제5 개구와 제8 개구를 둘러싸도록 형성된 제2 오목부를 갖는 제2 열교환 플레이트;
    상기 제2 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 제2 경사유로를 갖는 제2 유로 패턴부;
    를 포함하고,
    상기 제1 열교환 플레이트, 상기 제1 유로 패턴부, 상기 제2 열교환 플레이트 및 상기 제2 유로 패턴부는 각각 플라스틱으로 제작되어 개별적으로 교체가 가능하고,
    상기 제1 열교환 플레이트와 상기 제2 열교환 플레이트는 접촉된 상태에서 교대로 배열되고, 그에 따라 상기 제1 유로 패턴부와 상기 제2 유로 패턴부도 서로 접촉된 상태에서 교대로 배열되고,
    상기 제1 경사유로와 상기 제2 경사유로는 경사방향이 서로 교차되고,
    상기 제1 유로 패턴부는 가운데를 기준으로 상기 제1 경사유로의 경사방향이서로 대칭되게 형성되고,
    상기 제2 유로 패턴부는 가운데를 기준으로 상기 제2 경사유로의 경사방향이서로 대칭되게 형성되는 판형 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    가장 앞에 위치하는 상기 제1 열교환 플레이트의 전단에 위치하고, 상기 제1 내지 제4 개구에 대응되는 위치에 각각 제1 보조 개구가 형성된 보조 플레이트;
    상기 보조 플레이트의 전단에 위치하고, 상기 제1 내지 제4 개구에 대응되는 위치에 각각 형성된 제2 보조 개구와, 상기 제2 보조 개구의 외측으로 형성된 다수의 전단 체결개구를 갖는 전단 체결판;
    가장 뒤에 위치하는 상기 제2 열교환 플레이트의 후단에 위치하고, 상기 전단 체결개구에 대응되는 위치에 후단 체결개구가 형성된 후단 체결판;
    상기 전단 체결개구와 상기 후단 체결개구에 삽입되는 체결부재;
    를 더 포함하는 판형 열교환기.
  5. 판형 열교환기에 있어서,
    사각형으로 제작되고, 가운데의 제1 중앙 개구; 상기 제1 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제1 개구, 제2 개구, 제3 개구 및 제4 개구; 상기 제1 내지 제4 개구 중에서 상기 제2 개구와 제3 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제1-2 가스켓; 상기 제1 개구 및 상기 제4 개구를 둘러싸는 제1-3 가스켓; 상기 제1-2 가스켓의 내측에 형성되고 상기 제2 개구와 상기 제3 개구를 둘러싸도록 형성된 제1 오목부를 갖는 제1 열교환 플레이트;
    상기 제1 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 다수의 제1 경사유로를 갖는 제1 유로 패턴부;
    사각형으로 제작되고, 가운데의 제2 중앙 개구; 상기 제2 중앙 개구의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 각각 형성된 제5 개구, 제6 개구, 제7 개구 및 제8 개구; 상기 제5 내지 제8 개구 중에서 상기 제5 개구와 제8 개구만을 둘러싸는 폐곡선 형태의 제2-2 가스켓; 상기 제6 개구 및 상기 제7 개구를 둘러싸는 제2-3 가스켓; 상기 제2-2 가스켓의 내측에 형성되고 상기 제5 개구와 상기 제8 개구를 둘러싸도록 형성된 제2 오목부를 갖는 제2 열교환 플레이트;
    상기 제2 중앙 개구 위에 안착되고, 산형부와 골형부가 순차적으로 배열되어 형성되는 제2 경사유로를 갖는 제2 유로 패턴부;
    를 포함하고,
    상기 제1 열교환 플레이트, 상기 제1 유로 패턴부, 상기 제2 열교환 플레이트 및 상기 제2 유로 패턴부는 각각 플라스틱으로 제작되어 개별적으로 교체가 가능하고,
    상기 제1 열교환 플레이트와 상기 제2 열교환 플레이트는 접촉된 상태에서 교대로 배열되고, 그에 따라 상기 제1 유로 패턴부와 상기 제2 유로 패턴부도 서로 접촉된 상태에서 교대로 배열되고,
    상기 제1 경사유로와 상기 제2 경사유로는 경사방향이 서로 교차되고,
    상기 제1 유로 패턴부는 가운데를 기준으로 상기 제1 경사유로의 경사방향이서로 대칭되게 형성되고,
    상기 제2 유로 패턴부는 가운데를 기준으로 상기 제2 경사유로의 경사방향이서로 대칭되게 형성되는 판형 열교환기.
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