KR20100102613A

KR20100102613A - 열 교환기

Info

Publication number: KR20100102613A
Application number: KR1020107013487A
Authority: KR
Inventors: 조아킴 크란츠; 마그너스 스벤스손
Original assignee: 알파 라발 코포레이트 에이비
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-09-24
Also published as: JP2011506907A; BRPI0821554B1; AU2008340051B2; BRPI0821554A2; SE0702871L; EP2232189A1; JP5698984B2; EP2232189B1; KR101553421B1; AU2008340051A1; RU2010130536A; ES2574633T3; US9217608B2; CN101918784A; SE532344C2; WO2009080692A1; RU2445566C1; US20100276125A1; CA2707654C; CN101918784B

Abstract

열 교환기 카세트(11, 29)가 동일한 형태의 두 개의 플레이트(12)들을 포함하고, 각각의 플레이트가 복수의 마루부(19) 및 골부(20)를 갖는 주름진 패턴을 형성하는, 비접촉 유동 채널(28)을 갖는 본 발명의 열 교환기에 적합한 열 교환기 카세트 내의 사선형 가스켓 지지부(22)에 있어서, 사선형 가스켓 지지부(22)는 사선형 가스켓 홈(21)을 따라 서로 인접하여 위치된 복수의 만입부(23) 및 돌출부(24)를 포함한다. 이러한 사선형 가스켓 지지부의 장점은 사선형 가스켓에서 비접촉 지지부가 얻어진다는 것이다.

Description

열 교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 비접촉식 분배 채널을 구비한 플레이트 열 교환기의 가스켓 지지부에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 가스켓 지지부를 구비한 복수의 열 교환기 카세트를 포함하는 열 교환기에 관한 것이다.

식품 제조업은 통상적으로 고 점성 제품(예를 들어, 탄산 음료, 주스, 수프, 유제품 및 유체 농도를 갖는 다른 제품의 농축액)의 처리 및 가공에 대한 필요성을 특징으로 한다. 당연한 이유로 인해, 각종 권위 있는 기관의 요건들을 충족시키기 위한 이러한 분야의 위생학적 목표 및 기대치는 매우 높다. 미립자 또는 섬유질을 함유하는 고 점성 유체는 다른 산업 영역, 예를 들어 다양한 가공 산업에 사용될 수도 있다.

플레이트 열 교환기는 다수의 다양한 목적을 위해 산업에 사용된다. 예를 들어, 식품 산업에 플레이트 열 교환기를 사용할 때 제기되는 하나의 문제로서, 일부 제품이 유체에 혼합된 섬유질 및 다른 고체 물질을 함유한다는 것이 있다. 대부분의 플레이트 열 교환기에서, 열 교환기는 하나의 형태의 플레이트를 포함하고, 유체를 위한 두 개의 상이한 채널, 즉, 냉각 매체를 위한 하나의 채널과 냉각될 제품을 위한 하나의 채널을 형성하기 위해 매번 다른 플레이트가 180도 회전되는 상태로 장착된다. 각각의 플레이트 사이에서 밀봉이 이루어진다. 이러한 구성은 비용효율적이고 많은 용례에 적용되지만, 섬유질 및 다른 고체 물질을 포함하는 음료 및 다른 제품에 적용될 때, 플레이트들이 일부 접촉점에서 서로를 지지한다는 점 때문에 약간의 결점을 보인다. 한편으로는 기계적 강성을 제공하고 다른 한편으로는 액체로의 열 교환을 증진시키기 위해, 각각의 플레이트는 마루부 및 골부를 구비한다. 플레이트들은 플레이트의 패턴들이 서로 만나는 곳에서 서로를 지지하기 때문에, 플레이트 패키지의 기계적 강성이 개선된다. 이는, 유체가 상이한 압력을 가질 때 특히 중요하다. 서로를 지지하는 플레이트들은, 각각의 지지점이 유동 구속부를 형성한다는 점에서 결점을 갖는데, 유동 구속부에서 액체에 함유된 물질이 포획될 수 있고 축적될 수 있다. 축적된 물질은 유동을 제한할 것이며, 이에 더해 보다 많은 물질의 축적을 유도할 것이다. 이는, 적은 유동 차이가 일부 물질을 퇴적시키고 이것이 더 많은 물질의 퇴적을 유도하는 하성 삼각주(river delta)의 구조와 약간 유사하다.

플레이트 열 교환기에서의 물질의 막힘과 관련된 문제에 대한 하나의 해결책으로는 제품 채널(product channel)이 비접촉식 열 교환기를 사용하는 것이 있다. 이러한 형태의 열 교환기는 제품 채널에서의 물질의 축적을 감소시킨다. 그러나, 또한 밀봉 가스켓에 인접한 영역은 물질이 축적되지 않게 설계하고, 동시에 기계적으로 강성으로 설계하는 것 역시 중요하다. 하나의 이러한 특정 영역은 소위 사선형 가스켓(diagonal gasket) 주위의 영역이다.

미국 특허 제4781248 A호는 입구 구역과 출구 구역 사이의 영역 및 열 전달 영역에 와플형 그리드 구조 패턴(waffle-like grid structure pattern)을 갖는 열 교환기를 기재한다. 와플형 패턴은 열 교환기에서 유동 분배를 개선하기 위해 사용된다.

미국 특허 제4403652호는 비접촉식 채널을 갖춘 열 교환기를 기재한다. 열 교환기는 웨브에 의해 연결된 두 개의 측부를 갖는 특정한 압출된 열 패널 및 주조에 의해 제조된 특정한 헤더 섹션을 포함한다. 헤더 섹션은 주조되기 때문에, 가스켓 주위의 영역은 약한 지점 없이 설계될 수 있다. 이러한 해결책은 다소 고가이고, 복잡하지만 일부 용례에 적용될 수 있다.

비접촉식 플레이트 열 교환기용의 통상적인 열 교환기 플레이트를 사용할 때 충분한 강성을 얻기 위해, 플레이트들은 예를 들어 용접 또는 납땜으로 쌍을 이루어 함께 영구 결합된다. 이러한 방식에서, 두 개의 플레이트들은 플레이트의 림과, 플레이트들 사이에서 함께 결합되는 복수의 접촉점을 이용하여 카세트를 형성한다. 카세트는 두 유체 사이의 약간의 압력 차이를 처리하기에 충분할 정도로 강성이어서, 비접촉식 제품 채널이 가능해진다. 비접촉식 채널을 구비한 하나의 플레이트 열 교환기는 JP2001272194호에 공지되어 있다. 이러한 열 교환기에서는, 종방향의 홈을 구비한 동일한 형태의 두 개의 플레이트들이 카세트를 형성하기 위해 서로 영구적으로 연결되며, 종방향 채널들이 열 교환 유체를 위해 형성된다. 이러한 카세트는 가스켓을 사용하여 적층됨으로써, 두 개의 카세트들 사이에 비접촉식 제품 채널을 형성한다.

비접촉식 제품 채널을 구비한 다른 열 교환기는 WO 2006/080874호에 기재되어있다. 기재된 열 교환기에서, 유동 방향에 수직인 주름형(corrugated) 및 파상형(undulating) 패턴은 플레이트에 강성을 제공하고, 또한 두 유체 간에 열 전달을 개선하기 위해서 사용된다. 사선형 가스켓 홈 주위의 영역은 열 교환기 플레이트의 패턴과 경사를 이루기 때문에, 마루부 및 골부는 가스켓 홈에서 비대칭일 것이다. 이러한 비대칭으로 인해서, 사선형 가스켓 홈의 지지점들 사이의 거리는 불규칙할 것이며, 이로 인해 가스켓 홈에 비균일한 기계적 강성을 갖는 약한 구역(weak region)이 형성될 것이다. 지지점들 사이의 거리가 먼 약한 구역은, 압력이 특정 값을 초과할 때 가스켓이 홈의 바깥으로 가압되게 유도할 수 있을 정도로 충분하게 가스켓을 지지할 수 없을 수 있다. 이는, 제품 통로의 누설을 유도할 수 있으며, 또한, 열 교환기 플레이트의 상당한 변형을 유도할 수도 있다.

WO 2006/080874호에 기재된 열 교환기는, 소위 반용접된(semiwelded) 플레이트 열 교환기, 즉, 열 교환기들을 쌍으로 함께 용접 또는 납땜함으로써 형성되는 다수의 카세트를 포함하는 열 교환기이다. 용접 접합부(weld seam)는 통상적으로 카세트의 측부 에지를 따라, 포트홀(porthole) 주위로 이어진다. 가스켓은 각각의 카세트들 사이에 배치되며, 통상적으로 고무 재료로 제조되며, 열 교환기 플레이트의 홈에 위치된다. 일 유체는 카세트 내부에서 유동하고, 다른 유체는 카세트들 사이에서 유동한다. 카세트 내부의 유동 채널은 가열/냉각 유체를 위해 사용되며, 카세트들 사이의 유동 채널은 섬유질 유체를 위해 사용된다. 반용접된 플레이트 열 교환기는 비교적 높은 압력에 대한 내성을 갖고, 플레이트 패키지를 개방하여, 용접된 열 교환기 플레이트의 쌍들 사이의 공간을 세정할 수 있게 한다. 열 교환기 플레이트의 열 전달 표면을 둘러싸는 플레이트들 사이의 매 2번째 공간에서 가스켓을 대체하는 용접부는, 가스켓 대체의 필요성을 감소시키고 안전을 증대시킨다.

이러한 해결책은 일부 용례를 위해 기능을 할 수 있지만, 여전히 약간의 단점을 나타낸다. 따라서, 개선의 여지를 남긴다.

따라서, 본 발명의 목적은 비접촉 유동 채널을 갖는 플레이트 열 교환기를 위한 향상된 사선형 가스켓 지지부를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 문제에 대한 해결책은 청구범위 제1항의 특징부에서 기술되어 있다. 청구범위 제2항 내지 제7항은 사선형 가스켓 지지부의 유리한 실시예를 포함한다. 청구범위 제9항은 유리한 열 교환기를 포함하고, 청구범위 제10항 내지 제15항은 열 교환기의 유리한 실시예들을 포함한다.

비접촉 유동 채널을 갖는 열 교환기에 적합한 열 교환기 카세트 내의 사선형 가스켓 지지부에서, 카세트는 동일한 형태의 두 개의 플레이트들을 포함하고, 여기서 각각의 플레이트는 복수의 마루부 및 골부를 갖는 주름진 패턴으로 형성되고, 본 발명의 목적은 사선형 가스켓 지지부가 사선형 가스켓 홈을 따라 서로 인접하여 위치된 복수의 만입부 및 돌출부를 포함한다는 점에서 달성된다.

사선형 가스켓 지지부의 제1 실시예에 의해, 가스켓 지지부는 밀봉 가스켓의 기계적으로 단단한 지지를 허용하는 동시에 사선형 밀봉 가스켓에 밀접한 영역에서의 비접촉 제품 채널을 허용하도록 달성된다. 이것은 완전한 카세트 둘레에 신뢰가능한 밀봉을 허용할 것이다.

본 발명의 사선형 가스켓 지지부의 유리한 개선점에서, 두 개의 플레이트들의 만입부들은 서로에 대해 지지된다. 이것은 강성을 허용하고 이에 따라 단단한 사선형 가스켓 홈을 허용한다.

본 발명의 사선형 가스켓 지지부의 유리한 개선점에서, 두 개의 플레이트들의 만입부는 서로에 대해 영구히 결합된다. 이것은 양쪽 방향들의 고압력, 즉 제품 채널에서 과압(overpressure) 및 부압(negative pressure)을 다룰 수 있는 강성 및 단단한 사선형 가스켓 홈을 허용한다.

본 발명의 사선형 가스켓 지지부의 유리한 다른 개선점에서, 사선형 가스켓 지지부는 사선형 가스켓 홈과 열 전달 표면 사이에 위치된다. 이것의 장점은 비접촉 제품 채널을 방해하지 않으면서 가열/냉각 매체 채널 내에 지지부가 얻어진다는 것이다. 이것은 사선형 밀봉 가스켓의 지지를 또한 향상시킬 것이다.

본 발명의 사선형 가스켓 지지부의 유리한 다른 개선점에서, 사선형 가스켓 지지부는 바이패스 채널을 포함한다. 이것은, 유체가 지지부 지점에 의해 방해받지 않으면서 바이패스 채널 내에 유동할 수 있기 때문에, 유체의 유동 특성을 향상시킨다는 것이다.

본 발명의 사선형 가스켓 지지부의 유리한 다른 개선점에서, 만입부 및 돌출부는 직사각형이다. 이것은 밀봉 홈의 양호한 강성과 지지부 지지점들을 위한 큰 접촉 영역을 제공한다.

본 발명의 사선형 가스켓 지지부의 유리한 다른 개선점에서, 만입부 및 돌출부는 원형이다. 이것은 밀봉 홈의 양호한 강성과 지지부 지점들을 위한 큰 접촉 영역을 또한 제공할 것이다.

본 발명의 열 교환기에서, 사선형 가스켓 지지부를 갖는 복수의 열 교환기 카세트가 포함된다. 이것은 두 개의 채널들 사이의 더 높은 압력 차이를 견딜 수 있는 향상된 신뢰성을 갖는 향상된 열 교환기를 허용한다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 두 개의 사선형 가스켓 지지부들 사이의 비접촉 채널 내의 두 개의 사선형 가스켓 지지부들 사이의 최단 거리는 두 개의 카세트들의 열 전달 표면들 사이의 최단 거리와 적어도 동일하다. 이것의 장점은, 역방향으로 유동을 제한할 수 있는 어떠한 영역도 사선형 가스켓 지지부에 존재하지 않기 때문에, 유동 특성이 개선된다는 것이다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 열 교환기는 하나의 형태의 카세트를 포함한다. 이것의 장점은 열 교환기가 생산 비용이 효율적이라는 것이다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 두 개의 카세트들 사이의 비접촉 채널 내의 두 개의 사선형 가스켓 지지부들 사이의 최단 거리는 두 개의 돌출부들 사이의 거리(a)이다. 열 교환기가 하나의 형태의 카세트들을 사용하는 경우에, 인접한 카세트들의 돌출부들이 서로에 대하여 다음의 카세트들과 정렬될 것이다. 이러한 형태의 열 교환기에 있어서, 이 거리가 역방향으로 유동을 제한하여 유체 내에 함유된 재료의 막힘을 초래하게 되지 않는다는 것이다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 열 교환기는 두 개의 다른 형태의 카세트들을 포함한다. 이러한 장점은 카세트의 유동 패턴과 이에 따른 열 교환기의 성능이 최적화될 수 있다는 것이다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 두 개의 카세트들의 비접촉 채널 내의 두 개의 사선형 가스켓 지지부들 사이의 최단 거리는 두 개의 돌출부들의 측벽들 사이의 거리(b)이다. 열 교환기가 두 개의 다른 형태의 카세트들을 사용하는 경우에, 하나의 카세트의 돌출부는 다음의 카세트의 만입부와 정렬될 것이다. 열 교환기의 이러한 형태에 대하여, 이러한 거리가 역방향으로 유동을 제한하여 유체 내에 함유된 재료의 막힘을 초래하지 않는 것이 중요하다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 열 교환기 카세트는 표면 코팅으로 코팅된다. 이러한 장점은, 열 교환기 내의 두 개의 인접한 카세트들의 카세트들이 비접촉 채널에서 서로 접촉하지 않기 때문에, 마모되는 비접촉 채널 내의 지점이 존재하지 않는다는 것이다. 그러므로, 코팅이 마모될 위험이 없이, 비접촉 채널들의 표면을 코팅하는 것이 가능하다. 코팅이 마모될 수 없기 때문에, 정비 작업이 크게 감소되고 신뢰가능한 코팅이 얻어진다.

본 발명의 열 교환기의 유리한 다른 개선점에서, 표면 코팅은 밀봉 가스켓에 의해 둘러싸인 표면 상에 인가된다. 이것은 비접촉 채널의 작용 표면만이 코팅되어, 코팅 재료의 양을 감소시켜서 코팅의 비용을 감소시킨다는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면에서 도시된 실시예들을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 비접촉 유동 채널을 갖는 플레이트 열 교환기 내의 종래 기술의 사선형 가스켓 지지부를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 사선형 가스켓 지지부를 포함하는 열 교환기 내에 사용하기 위한 플레이트의 정면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 사선형 가스켓 지지부의 일 실시예의 상세도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 밀봉 가스켓 및 사선형 가스켓 지지부의 도면을 도시한다.
도 5는 제1 형태의 열 교환기 카세트에 사용될 때의 가스켓 지지부의 단면(A-A)을 도시한다.
도 6은 제2 형태의 열 교환기 카세트에 사용될 때의 가스켓 지지부의 단면(A-A)을 도시한다.

이하에 기술된 추가로 진보된 본 발명의 실시예는 단지 일례로서 여겨지는 것이고, 특허청구범위에 의해 제공된 보호범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

도 1은 WO 2006/080874호에 개시된 바와 같은 열 교환기를 위한 종래의 비접촉 카세트의 일부를 도시한다. 열 교환기 카세트(1)는 입구 및 출구 포트(5, 6)를 구성하는 2개의 포트 홀(porthole)과, 마루부(3) 및 골부(4)를 갖는 열 전달 표면(2)을 포함한다. 플레이트는 열 교환기에서 유체 채널을 밀봉하도록 구성되는 밀봉 가스켓을 더 포함한다. 가스켓(7)은 비접촉 제품 유동 채널을 밀봉하고, 링 가스켓(8)은 유체를 냉각/가열시키기 위해 포트를 밀봉한다. 가스켓(7)은 입구 및 출구 포트에서의 분포 영역에서 제품 채널을 위한 경계를 형성하는 사선형 가스켓 섹션(9)을 포함한다. 사선형 가스켓 섹션(9)은 사선형 가스켓 홈 내에 위치된다. 사선형 가스켓 홈이 카세트의 길이 축에 대해 상대적으로 경사지고 열 교환 패턴이 경사진 섹션을 또한 포함하기 때문에, 상이한 폭을 갖는 마루부 및 골부를 갖는 사선형 가스켓 홈에 이웃한 패턴은 비대칭일 것이다. 사선형 가스켓 홈에 이웃한 패턴은 카세트가 조립될 때 카세트 내에 사선형 가스켓 지지부를 구성하기 때문에, 사선형 가스켓 지지부는 그 길이를 따라 상이한 기계적 특성을 가질 것이다. 사선형 가스켓 홈 자체는 카세트 내에 다른 플레이트 상에 지지되지 않으며, 이는 사선형 가스켓이 사선형 가스켓 홈에 이웃한 패턴에 의해서만 지지된다는 것을 의미한다. 카세트가 비접촉 제품 채널을 갖는 열 교환기에서 사용되는 것이기 때문에, 사선형 가스켓 홈에 인접한 패턴은 다른 카세트의 인접 플레이트 상에 지지될 수 없다. 따라서, 사선형 가스켓 지지부의 강성은 사선형 가스켓 홈에 이웃한 패턴에 의해 결정된다. 사선형 가스켓에서의 최대 허용 압력은 그 길이를 따른 사선형 가스켓 홈의 가변 강성으로 인해 제한된다.

카세트는 동일한 유형의 2개의 플레이트로 제조된다. 하나의 플레이트는 플레이트들이 결합되기 전에 수평 중심축을 중심으로 180도만큼 회전된다. 이 방식으로, 패턴은 하나의 플레이트의 패턴이 다른 플레이트의 패턴 상에 위치되어 복수의 중간 접촉 지점을 생성하도록, 상호작용할 것이다. 이들 접촉 지점들의 전체 또는 적어도 일부가 서로 결합될 때, 카세트들 사이뿐만 아니라 카세트 내의 소정 과압을 견디는 강성 카세트가 얻어진다.

도 2는 비접촉 유동 채널을 갖는 열 교환기에서의 사용을 위한 본 발명에 따른 카세트(11)의 정면도를 도시한다. 카세트(11)는 영구적으로 서로 결합되는 2개의 열 교환기 플레이트(12)를 포함한다. 플레이트는 입구 및 출구 포트(14, 15, 16, 17)를 구성하는 적어도 4개의 포트 홀과, 마루부(19) 및 골부(20)를 갖는 열 전달 표면(18)을 갖는다. 카세트(11)는 예컨대 플레이트들을 서로 용접하거나 브레이징하거나 접착함으로써 제조될 수 있고, 이에 의해 2개의 플레이트(12)는 유동 채널이 카세트 내측에 생성되도록 하는 공지된 방식으로 영구적으로 서로 결합되고, 바람직하게는, 플레이트들은 열 전달 표면에서 또한 결합되며, 하나의 플레이트의 패턴이 다른 플레이트의 패턴 상에 위치된다. 이는 카세트가 비접촉 유동 채널을 갖는 열 교환기에서 사용될 것이 때문에 유리하다. 따라서, 카세트에서 다른 플레이트로부터만 열 전달 표면이 지지될 것이다. 예컨대, 플레이트들은 하나의 입구/출구 측으로부터 다른 입구/출구 측으로 도달하는 몇몇의 길이방향 라인을 따라 결합될 수도 있다. 카세트는 카세트들이 열 교환기를 형성하도록 조립될 때 밀봉 가스켓이 장착되는 사선형 가스켓 홈(21)을 더 포함한다.

도 3은 사선형 가스켓 홈(21) 주위의 영역의 상세도를 도시한다. 카세트는 사선형 가스켓 홈(21)의 주 부분을 따라 서로 인접하여 위치 설정되는 복수의 만입부(23) 및 돌출부(24)를 갖는 본 발명의 사선형 가스켓 지지부(22)를 더 포함한다. 만입부 및 돌출부는 이 일례에서 직사각형이지만, 이들은 원형 또는 반원형 형상과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 카세트가 열 교환기 내에 장착될 때 밀봉 가스켓이 돌출부(24)의 측부들 상에 위치되도록, 사선형 가스켓 홈(21)은 사선형 가스켓 홈(21)에 바로 인접하여 위치 설정된다. 사선형 가스켓 지지부(22)는 사선형 가스켓 홈(21)과 열 전달 표면(18) 사이에 위치 설정된다. 2개의 플레이트가 카세트로 조립될 때, 만입부 및 돌출부는 2개의 플레이트가 위치될 접촉 지점을 형성한다. 바람직하게는, 접촉 지점들의 적어도 일부는 카세트를 조립하는데 사용된 방법과 동일한 방법을 사용하여 서로 결합된다.

도 4는 사선형 가스켓 섹션(25)을 갖는 사선형 가스켓 지지 영역의 도면을 도시한다. 사선형 가스켓 지지부와 열 교환기 플레이트의 열 전달 표면의 패턴 사이에는 협소한 바이패스 채널(26)이 생성된다. 바이패스 채널은 전체 열 전달 표면으로의 유체 분배를 도울 것이다.

제1 실시예에서, 열 교환기는 동일한 유형의 2개의 플레이트로 제조된 하나의 카세트 유형(11)을 포함한다. 하나의 플레이트는 플레이트들이 결합되기 전에 중심축을 중심으로 180도만큼 회전된다. 이 방식으로, 패턴은 하나의 플레이트의 패턴이 다른 플레이트의 패턴 상에 위치되어 카세트 내측에 복수의 중간 접촉 지점을 생성하도록, 상호작용할 것이다. 이들 접촉 지점들의 전체 또는 적어도 일부가 서로 영구적으로 결합될 때, 일정 과압에 저항할 강성 카세트가 얻어진다. 카세트 내의 플레이트들 중 하나가 뒤집히기 때문에, 사선형 가스켓 지지부(22)는 2개의 만입부(23)가 서로 결합되는 영역과, 2개의 돌출부(24)가 중공 공간을 형성하는 영역을 포함할 것이다.

동일한 유형의 카세트가 열 교환기를 형성하도록 적층되는 경우, 비접촉 채널(27)은 도 5에 도시된 바와 같이 단면(A-A)을 가질 것이다. 이 실시예에서, 제1 카세트의 돌출부(24)는 제2 카세트의 돌출부(24)에 인접할 것이다. 동일한 방식으로, 제1 카세트의 만입부(23)는 제2 카세트의 만입부(23)에 인접할 것이다. 이 실시예에서, 돌출부들(24) 사이의 체적은 유체의 유동을 제한할 것이다. 돌출부들 사이의 거리는 유동 저항 크기를 결정할 것이다. 바람직하게는, 돌출부들 사이의 거리는 비접촉 유동 채널에서의 임의의 표면들 사이의 최단 거리와 동일하거나 크다. 이 방식으로, 재료가 비접촉 유동 채널 내에 축적되기 시작할 지점이 없도록, 유동 저항 지점이 없는 원활한 유동이 얻어진다. 따라서, 돌출부의 높이는 열 교환기 플레이트의 패턴 및 밀봉 가스켓의 치수에 순응한다.

제2 실시예에서, 제1 유형의 2개의 열 교환기 플레이트로 제조된 제1 카세트 유형(11)과, 제2 유형의 2개의 플레이트로 제조된 제2 카세트 유형(29)을 포함한다. 카세트에서, 하나의 플레이트는 카세트를 형성하도록 플레이트들이 서로 결합되기 전에 중심축을 중심으로 180도만큼 회전된다. 이 방식으로, 패턴은 하나의 플레이트의 패턴이 다른 플레이트의 패턴 상에 위치되어 카세트 내측에 복수의 중간 접촉 지점을 생성하도록, 상호작용할 것이다. 이들 접촉 지점들의 전체 또는 적어도 일부가 영구적으로 서로 결합될 때, 일정 과압에 저항할 강성 카세트가 얻어진다. 카세트 내의 플레이트들 중 하나가 뒤집히기 때문에, 사선형 가스켓 지지부는 2개의 만입부(23)가 서로 결합되는 영역과, 2개의 돌출부(24)가 중공 공간을 형성하는 영역을 포함할 것이다. 제2 카세트를 위한 플레이트는 제1 카세트를 위한 플레이트와 동일한 패턴을 갖지만, 제1 카세트를 위한 플레이트에 비해 패턴이 회전되거나 오프셋된다.

제1 및 제2 형태의 카세트들이 열 교환기를 형성하도록 적층될 때, 비접촉 채널(28)은 도 6에 도시된 바와 같이 단면 A-A를 가질 것이다. 이 실시예에서, 제1 카세트의 돌출부(24)는 제1 카세트의 만입부(23)에 인접하게 될 것이다. 동일한 방식으로, 제1 카세트의 만입부(23)는 제2 카세트의 돌출부(24)에 인접하게 될 것이다. 이 실시예에서, 돌출부들의 측벽들 사이의 용적은 유체의 유동을 억제할 것이다. 돌출부들의 측벽들 사이의 거리 b는 유동 억제의 크기를 결정할 것이다. 양호하게, 돌출부들의 측벽들 사이의 거리는 비접촉 유동 채널 내의 임의의 표면들 사이에서 가장 큰 거리와 동일하거나 더 크다. 이러한 방식으로, 유동 제한 지점 없는 균일한 유동이 얻어져서, 재료가 비접촉 유동 채널 내에 축적될 수 있는 지점이 없게 된다. 따라서, 돌출부들의 형상은 밀봉 가스켓의 치수 및 열 교환기 플레이트의 패턴에 적합하다.

제1 및 제2 카세트들의 패턴은, 카세트들이 열 교환기 내에 조립될 때, 열 전달 표면에서, 즉, 비접촉 유동 채널 내의 밀봉 가스켓의 내부에서 카세트들 사이의 접촉 지점이 존재하지 않을 수 있는 방식으로 구성된다. 카세트들은 밀봉 가스켓과 서로에 대하여 장착된다. 양호하게, 탄성 재료, 예를 들어, 고무 재료로 이루어지는 가스켓은 카세트의 구성 플레이트들의 외면을 따라 연장하는 홈 내에 배치된다. 가스켓의 목적은 두 개의 카세트들 사이의 공간을 밀봉하는 것이고, 이에 의해 제품 유동 채널인 비접촉 유동 채널을 형성한다. 열 교환기 플레이트들은 필요한 기계식 지지부들을 위한 접촉 지점들이, 카세트를 형성하도록 함께 결합되는 두 개의 플레이트들 사이에서, 카세트의 내부 또는 밀봉 가스켓의 외부 상에서만 존재하도록 설계된다.

비접촉 제품 유동 채널을 갖는 하나의 장점은, 카세트들 사이에서 접촉 지점이 없는 곳에서, 열 전달 표면이 특정한 코팅으로 코팅될 수 있다는 것이다. 본 비접촉 열 교환기에서, 중앙 열 전달 표면은 접촉 지점이 없지만, 입구 포트 및 출구 포트에서 제품 채널 내에 몇몇 접촉 지점들이 존재한다.

표면 처리가 알려진 비접촉 플레이트 열 교환기의 표면 상에 이루어진다면, 코팅은 접촉 지점들 사이의 기계적 연마로 인하여 결과적으로 마모되거나 손상될 것이다. 예를 들어, 부식 보호 코팅이 카세트에서 손상되는 경우에, 부식이 손상된 장소들에서 시작될 수 있기 때문에, 부식 보호 코팅은 쓸모없게 될 수 있고 이에 따라 카세트를 교체해야만 한다. 본 발명의 사선형 카세트 지지부를 포함하는 카세트들을 이용함으로써, 열 교환기들은 제품 유동 채널 내부의 임의의 접촉 지점들이 없는 열 교환기들이 형성될 수 있다. 이러한 열 교환기 카세트들은 카세트들 사이의 접촉 지점들 사이의 부식 때문에 마모될 수 없는 다른 표면 코팅으로 코팅될 수 있다. 다른 표면 코팅들을 사용함으로써, 제품 채널은 다른 목적들에 최적화될 수 있다. 표면 코팅의 하나의 예는 표면 마찰을 상승시키거나 낮추는 마찰 코팅이다. 다른 예는 표면 마감을 상승시키거나 낮추는 표면 코팅 또는 카세트에 사용된 재료의 부식 저항을 상승시키도록 부식 방지제 코팅이다. 표면 코팅의 또 다른 예는 표면에 고착하는 특정한 물질의 위험을 낮추는 코팅이다. 또한, 다른 형태의 표면 코팅들은 발명의 사선형 가스켓 지지부를 갖는 카세트들을 이용하는 경우에 또한 가능하다.

본 발명은 위에서 기술된 실시예들에 제한되지 않는 것으로 간주되지 않아야 하고, 많은 추가적인 변형 및 수정들이 차후의 특허 청구범위의 범위 내에서 가능하다. 하나의 예에서, 다른 가스켓 지지부 패턴이 열 교환기 카세트들에 사용될 수 있다.

1: 카세트 2: 열 전달 표면
3, 19: 마루부 4, 20: 골부
5, 6: 포트 7: 가스켓
8: 링 가스켓 9, 25: 사선형 가스켓 섹션
11: 카세트 12: 플레이트
13: 중앙 축 14, 15, 16, 17: 포트
18; 열 전달 표면 21: 사선형 가스켓 홈
22: 사선형 가스켓 지지부 23: 만입부
24: 돌출부 26: 바이패스 채널
27, 28: 비접촉 채널 29: 제2 카세트

Claims

열 교환기 카세트(11, 29)가 동일한 형태의 두 개의 플레이트(12)들을 포함하고, 각각의 플레이트가 복수의 마루부(19) 및 골부(20)를 갖는 주름진 패턴을 형성하는, 비접촉 유동 채널(28)을 갖는 열 교환기용으로 구성된 열 교환기 카세트 내의 사선형 가스켓 지지부(22)에 있어서,
사선형 가스켓 지지부(22)는 사선형 가스켓 홈(21)을 따라 서로 인접하여 위치된 복수의 만입부(23) 및 돌출부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항에 있어서,
두 개의 플레이트(12)들의 만입부(23)는 서로 상에 지지되는 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항 또는 제2항에 있어서,
두 개의 플레이트(12)들의 만입부(23)는 서로 영구히 결합되는 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
사선형 가스켓 지지부(22)는 사선형 가스켓 홈(21)과 열 전달 표면(18) 사이에 위치설정되는 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
사선형 가스켓 지지부(22)는 사선형 가스켓 지지부(22)의 만입부(23)들 및 돌출부(24)들과 열 전달 표면(18) 사이에 위치된 바이패스 채널(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
만입부(23) 및 돌출부(24)는 직사각형인 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
만입부(23) 및 돌출부(24)는 원형인 것을 특징으로 하는
사선형 가스켓 지지부.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 사선형 가스켓 지지부(22)를 갖는 복수의 열 교환기 카세트(11, 29)를 포함하며, 비접촉 유동 채널(28)을 갖는
열 교환기.
제8항에 있어서,
두 개의 카세트들 사이의 비접촉 채널 내의 두 개의 사선형 가스켓 지지부(22)들 사이에서의 최단 거리는 비접촉 유동 채널(28) 내의 두 개의 카세트(11, 29)들의 열 전달 표면들 사이에서의 최단 거리와 적어도 동일한 것을 특징으로 하는
열 교환기.
제9항에 있어서,
열 교환기는 하나의 형태의 카세트(11, 29)를 포함하는 것을 특징으로 하는
열 교환기.
제10항에 있어서,
두 개의 카세트들 사이의 비접촉 채널(27) 내의 두 개의 사선형 가스켓 지지부(22)들 사이에서의 최단 거리는 두 개의 돌출부(24)들 사이의 거리(a)인 것을 특징으로 하는
열 교환기.
제9항에 있어서,
열 교환기는 두 개의 다른 형태의 카세트(11, 29)들을 포함하는 것을 특징으로 하는
열 교환기.
제12항에 있어서,
두 개의 카세트들 사이의 비접촉 채널(28) 내의 두 개의 사선형 가스켓 지지부(22)들 사이에서의 최단 거리는 두 개의 돌출부(24)들의 측벽들 사이의 거리(b)인 것을 특징으로 하는
열 교환기.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
열 교환기 카세트는 표면 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는
열 교환기.
제14항에 있어서,
표면 코팅은 밀봉 가스켓(25)에 의해 둘러싸인 표면 상에 인가되는 것을 특징으로 하는
열 교환기.