KR20230113819A

KR20230113819A - 열전달 플레이트

Info

Publication number: KR20230113819A
Application number: KR1020237024044A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 홀름; 망누스 헤드베리; 요한 닐손
Original assignee: 알파 라발 코포레이트 에이비
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-08-01
Also published as: BR112023011539B1; DK4015961T3; EP4015961B1; JP2023549429A; PL4015961T3; WO2022128387A1; BR112023011539A2; ES2946362T3; US20230400257A1; CN116670460B; CN116670460A; EP4015961A1; KR102638063B1

Abstract

열전달 플레이트(2a, 2d)가 제공된다. 이는 상부 단부 부분(8), 중심 부분(24) 및 하부 단부 부분(16)을 포함한다. 상부 단부 부분(8)은 상부 경계선(30)을 따라 중심 부분(24)에 인접하고, 제1 및 제2 포트 구멍(10, 12)과 상부 분배 패턴이 제공된 상부 분배 영역(14)을 포함한다. 상부 분배 패턴은 상부 분배 마루부(50u) 및 상부 분배 골부(52u)를 포함한다. 상부 분배 마루부(50u)는 상부 경계선(30)으로부터 제1 포트 구멍(10)을 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 상부 마루부 라인(54u)을 따라 종방향으로 연장된다. 상부 분배 골부(52u)는 상부 경계선(30)으로부터 제2 포트 구멍(12)을 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 상부 골부 라인(56u)을 따라 종방향으로 연장된다. 가상 상부 마루부 라인(54u)은 복수의 상부 교차 지점(55)에서 가상 상부 골부 라인(56u)과 교차한다. 복수의 상부 교차 지점(55)에서, 열전달 플레이트(2a, 2d)는 가상 제1 중간 평면(41)에서 연장된다. 열전달 플레이트는, 종방향 중심축(L)의 일 측에 배치되는 상부 교차 지점(55) 중 다수의 제1 상부 교차 지점(55c)에서, 제1 중간 평면(41) 위에서 연장되고, 종방향 중심축(L)의 다른 측에 배치되는 상부 교차 지점(55) 중 다수의 제2 상부 교차 지점(55b)에서, 제1 중간 평면(41) 아래에서 연장되는 것을 특징으로 한다.

Description

열전달 플레이트

본 발명은 열전달 플레이트 및 그 설계에 관한 것이다.

플레이트형 열교환기(PHE)는 전형적으로 2개의 단부 플레이트로 구성되고, 2개의 단부 플레이트 사이에는 다수의 열전달 플레이트가 스택 또는 팩으로 정렬되어 배치된다. PHE의 열전달 플레이트는 동일하거나 상이한 유형일 수 있고, 이들은 상이한 방식으로 적층될 수 있다. 일부 PHE에서는, 열전달 플레이트는, 하나의 열전달 플레이트의 전면 및 후면이 각각 다른 열전달 플레이트의 후면 및 전면과 마주보고, 열전달 플레이트가 번갈아 나머지 열전달 플레이트에 대해 상하 반전된 상태로 적층된다. 전형적으로, 이것은 서로에 대해 "회전된" 열전달 플레이트라고 지칭된다. 다른 PHE에서, 열전달 플레이트는 하나의 열전달 플레이트의 전면 및 후면이 각각 다른 열전달 플레이트의 전면 및 후면과 마주보고, 열전달 플레이트가 번갈아 나머지 열전달 플레이트에 대해 상하 반전된 상태로 적층된다. 전형적으로, 이것은 서로에 대해 "플립된(flipped)" 열전달 플레이트라고 지칭된다.

널리 공지된 PHE의 한 유형인 소위 개스킷처리된 PHE에서는, 개스킷이 열전달 플레이트 사이에 배치된다. 단부 플레이트 및 이에 따른 열전달 플레이트는 일부 종류의 조임 수단에 의해 서로를 향해 가압되고, 그로 인해 개스킷은 열전달 플레이트 사이를 밀봉한다. 열전달 플레이트 사이에 평행 유동 통로가 형성되며, 각각의 쌍의 인접한 열전달 플레이트 사이에 하나의 통로가 형성된다. 입구/출구를 통해서 PHE로/로부터 공급되는 초기 온도가 상이한 2개의 유체가 하나의 유체로부터 다른 유체로 열을 전달하기 위해서 매 두 번째 통로를 통해 교호식으로 유동할 수 있고, 이 유체는 PHE의 입구/출구와 소통하는 열전달 플레이트 내의 입구/출구 포트 구멍을 통해 통로에 대해 유입/유출된다.

전형적으로, 열전달 플레이트는 2개의 단부 부분 및 중간 열전달 부분을 포함한다. 단부 부분은 입구 및 출구 포트 구멍, 및 압축 성형되어 마루부 및 골부의 분배 패턴을 갖는 분배 영역을 포함한다. 유사하게, 열전달 부분은 마루부 및 골부의 열전달 패턴으로 압축 성형되는 열전달 영역을 포함한다. 열전달 플레이트의 열전달 패턴 및 분배 패턴의 마루부 및 골부는, 접촉 영역에서, 플레이트형 열교환기 내의 인접한 열전달 플레이트의 분배 및 열전달 패턴의 마루부 및 골부와 접촉하도록 배치된다. 열전달 플레이트의 분배 영역의 주된 임무는 유체가 열전달 영역에 도달하기 전에 통로로 유입되는 유체를 열전달 플레이트의 폭에 걸쳐 확산시키고, 유체가 열전달 영역을 통과한 후에 유체를 수집하여 통로 밖으로 안내하는 것이다. 대조적으로, 열전달 영역의 주된 임무는 열전달이다.

분배 영역과 열전달 영역은 상이한 주된 임무를 갖기 때문에, 분배 패턴은 일반적으로 열전달 패턴과는 상이하다. 분배 패턴은 인접한 열전달 플레이트 사이에 비교적 적지만 큰 세장형 접촉 영역을 제공하는 더 "개방된" 패턴 설계와 전형적으로 관련되는 비교적 약한 유동 저항 및 낮은 압력 강하를 제공하도록 이루어질 수 있다. 열전달 패턴은, 인접한 열전달 플레이트 사이에서 더 많지만 더 작은 점 형상의 접촉 영역을 제공하는 더 "조밀한" 패턴 설계와 전형적으로 관련되는 비교적 강한 유동 저항 및 높은 압력 강하를 제공하도록 이루어질 수 있다.

종래의 분배 패턴은 전형적으로 열전달 플레이트의 분배 영역에 걸쳐 유동 채널을 형성하며, 유체가 분배 영역을 통과할 때 이 유동 채널에서 유동해야 한다. 플레이트형 열교환기 내의 2개의 인접한 열전달 플레이트의 2개의 대향하는 유동 채널은 유동 터널을 형성한다. 플레이트에 걸친 유체의 비교적 균일한 확산은 플레이트의 높은 열전달 용량을 위해 필수적이다. 균일한 유체 확산은 전형적으로 본질적으로 동일한 양의 유체가 각각의 유동 채널을 통해 공급되는 것을 필요로 한다. 그러나, 유동 채널은 일반적으로 상이한 길이를 갖고, 유체는 전형적으로 분배 영역을 통과할 때에 가장 짧은 길을 취하려고 하므로, 유동 채널 사이에 유체 누설이 있을 수 있고, 이는 플레이트를 가로질러 불균일한 유체 확산을 초래한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 위에서 논의된 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 열전달 플레이트를 제공하는 것이다. 본 발명의 기본적인 개념은, 열전달 플레이트의 분배 영역이 유동 채널 사이의 유체 누설에 가장 취약한 지역에서, 유체 누설의 위험을 감소시켜 플레이트를 가로질러 불균일한 유체 확산의 위험을 감소시키기 위해 분배 영역의 설계를 조정하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 명세서에서 단지 "플레이트"라고도 지칭되는 열전달 플레이트는 첨부된 청구항에 규정되어 있으며 이하에서 논의된다.

본 발명에 따른 열전달 플레이트는 열전달 플레이트의 종방향 중심축을 따라 연속적으로 배치되는 상부 단부 부분, 중심 부분, 및 하부 단부 부분을 포함한다. 상부 단부 부분은 제1 및 제2 포트 구멍과 상부 분배 패턴이 제공된 상부 분배 영역을 포함한다. 하부 단부 부분은 제3 및 제4 포트 구멍과 하부 분배 패턴이 제공된 하부 분배 영역을 포함한다. 중심 부분은 상부 및 하부 분배 패턴과는 상이한 열전달 패턴이 제공된 열전달 영역을 포함한다. 상부 단부 부분은 상부 경계선을 따라 중심 부분과 인접하고, 하부 단부 부분은 하부 경계선을 따라 중심 부분과 인접한다. 상부 분배 패턴은 세장형일 수 있는 상부 분배 마루부 및 상부 분배 골부를 포함한다. 상부 분배 마루부의 각각의 상단 부분은 가상 상부 평면에서 연장되고, 상부 분배 골부의 각각의 하단 부분은 가상 하부 평면에서 연장된다. 상부 및 하부 평면은, 두께 방향에서, 상부 분배 영역 내에서 열전달 플레이트의 맨 끝 연장부를 형성한다. 상부 분배 마루부는 상부 경계선으로부터 제1 포트 구멍을 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 상부 마루부 라인을 따라 종방향으로 연장된다. 상부 분배 골부는 상부 경계선으로부터 제2 포트 구멍을 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 상부 골부 라인을 따라 종방향으로 연장된다. 가상 상부 마루부 라인은 복수의 상부 교차 지점에서 가상 상부 골부 라인과 교차한다. 복수의 상부 교차 지점에서, 열전달 플레이트는 상부 평면과 하부 평면 사이에서 연장되는 가상 제1 중간 평면 내에서 연장된다. 열전달 플레이트는, 열전달 플레이트가 종방향 중심축의 일 측에 배치되는 상부 교차 지점 중 다수의 제1 상부 교차 지점에서, 제1 중간 평면 위에서 연장되는 것을 특징으로 한다. 나아가, 종방향 중심축의 다른 측에 배치되는 상부 교차 지점의 다수의 제2 상부 교차 지점에서, 열전달 플레이트는 제1 중간 평면 아래에서 연장된다.

여기서, "맨 끝 연장부"는 어떤 것 또는 더 구체적으로는 어떤 것의 중심이 이를 넘어 연장되지 않는 연장부를 의미한다. 상부 및 하부 평면은 완전한 열전달 플레이트의 맨 끝 평면이거나 맨 끝 평면이 아닐 수 있다.

제1 상부 교차 지점의 개수는 ≥1이고 제2 상부 교차 지점의 개수는 ≥1이다. 제1 상부 교차 지점의 개수 및 제2 상부 교차 지점의 개수는 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.

여기서, 달리 언급되지 않으면, 열전달 플레이트의 마루부와 골부는 열전달 플레이트의 전면을 볼 때의 마루부와 골부이다. 당연히, 플레이트의 전면으로부터 볼 때 마루부인 것은 플레이트의 대향 후면으로부터 볼 때 골부이고, 플레이트의 전면으로부터 볼 때 골부인 것은 플레이트의 후면으로부터 볼 때 마루부이고, 그 반대도 마찬가지이다.

본 문서 전체에 걸쳐, 예를 들어 어떤 것으로부터 "그 밖의 어떤 것"을 향해 연장되는 라인을 언급할 때, 라인은 직선형으로 연장될 필요는 없고, "그 밖의 어떤 것"을 향해 비스듬히 또는 만곡되어 연장될 수 있다.

여기서, 복수라는 것은 하나 초과를 의미한다.

상부 및 하부 평면은 서로 평행할 수 있다. 또한, 제1 중간 평면은 상부 및 하부 평면 중 하나 또는 양자 모두에 평행할 수 있다.

상부 마루부 라인은 열전달 플레이트의 전면의 상부 분배 영역을 통해 유동 채널을 형성하는 반면, 상부 골부 라인은 열전달 플레이트의 대향하는 후면의 상부 분배 영역을 통해 유동 채널을 형성한다. 상술한 바와 같이, 열전달 플레이트에 걸친 적절한 유체 분배는 전형적으로 유동 채널을 통한 본질적으로 동일한 유체 유동을 필요로 한다. 그러나, 유동 채널 사이의 누설은 이를 방해할 수 있다. 본 발명에 따르면, 열전달 플레이트의 연장부는 가상 상부 마루부 라인 중 동일 라인을 따라 배치되는 상부 분배 마루부 중 인접한 마루부 사이에서 국소적으로 상승되고 가상 상부 골부 라인의 동일 라인을 따라 배치되는 상부 분배 골부 중 인접한 골부 사이에서 국소적으로 하강되어 대응하는 유동 채널을 국소적으로 "폐쇄"할 수 있다. 이에 의해, 인접한 유동 채널들 사이의 누설이 감소 또는 방지될 수 있다. 제1 및 제2 교차 지점을 종방향 중심축의 다른 측에 배치함으로써, 열전달 플레이트의 전면과 후면의, 가장 필요한 곳, 즉 누출이 가장 발생하기 쉬운 곳에서 국소적인 "폐쇄"가 달성될 수 있다. 또한, 열전달 플레이트의 전면과 후면에서 균일한 유동이 달성될 수 있다. 또한, 그러한 구성은 본 발명에 따라 설계되는 플레이트의 팩이 서로에 관하여 "플립(flipped)"될 뿐만 아니라 "회전"되는 것도 가능하게 할 수 있다.

열전달 플레이트는 상기 제1 교차 지점이 종방향 중심축의, 제2 포트 구멍과 동일한 측에 배치되고 제2 교차 지점이 종방향 중심축의, 제1 포트 구멍과 동일한 측에 배치되도록 설계될 수 있다. 이러한 설계에 의해, 열전달 플레이트의 전면뿐만 아니라 후면의, 가장 필요한 곳, 즉 누설이 가장 발생하기 쉬운 곳에서 국소적인 "폐쇄"가 달성될 수 있다.

열전달 플레이트는, 상기 제1 상부 교차 지점에서 상부 평면 내에서 연장될 수 있고, 상기 제2 상부 교차 지점에서 하부 평면 내에서 연장될 수 있다. 이러한 설계는 유동 채널 사이의 누설을 최소화할 수 있는 유동 채널의 완전한 또는 최대의 "폐쇄"를 가능하게 한다.

상기 제1 상부 교차 지점 중 적어도 하나는 상부 마루부 라인 중 제2 상단 상부 마루부 라인을 따라 배치될 수 있으며, 제2 상단 상부 마루부 라인은 상부 마루부 라인 중 제2 포트 구멍에 두 번째로 가깝게 배치된다. 제2 상단 상부 마루부 라인은 전형적으로 상부 마루부 라인 중 유체 누설이 가장 발생하기 쉬운 상부 마루부 라인이다.

열전달 플레이트는 상기 제1 상부 교차 지점 중 더 많은 부분이 다른 상부 마루부 라인 중 임의의 것을 따르는 것보다 제2 상단 상부 마루부 라인을 따라 배치되도록 설계될 수 있다. 즉, 이 실시예에 따르면, 제2 상단 상부 마루부 라인은 가장 많은 수의 제1 상부 교차 지점이 배치되는 상부 마루부 라인이다. 제2 상단 상부 마루부 라인은 전형적으로 상부 마루부 라인 중 두 번째로 긴 라인이다.

제1 상부 교차 지점은 상부 마루부 라인 중 제1 상단 상부 마루부 라인의 내측에 배치되는 상부 마루부 라인 중 x(≥1)개의 가장 긴 상부 마루부 라인을 따라 배치될 수 있으며, 제1 상단 상부 마루부 라인은 상부 마루부 라인 중 제2 포트 구멍에 가장 가깝게 배치된다. 또한, 상기 제1 상부 교차 지점 중 적어도 하나는 상부 마루부 라인 중 상기 x개의 가장 긴 상부 마루부 라인의 각각의 상부 마루부 라인을 따라 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상부 마루부 라인 중 두 번째로 긴 라인은 전형적으로 제2 상단 상부 마루부 라인이다. 이 실시예에 따르면, 제1 상부 교차 지점은 전형적으로 제2 상단 상부 마루부 라인을 포함하는, 제1 상단 상부 마루부 라인의 내측에 배치되는 x개의 가장 긴 연속적인 상부 마루부 라인을 따라 배치된다. 전술한 바와 같이, 유체 누설은 더 긴 유동 채널로부터, 즉, 더 긴 상부 마루부 라인을 따라 발생할 가능성이 가장 높다. 그러나, 개스킷과 같은 밀봉부가 전형적으로 제1 상단 상부 마루부 라인의 외측에 제공되기 때문에, 유체 누설은 일반적으로 제1 상단 상부 마루부 라인을 따라 발생하지 않는다.

열전달 플레이트는 제1 상부 교차 지점의 밀도가 제2 포트 구멍으로부터 상부 경계선을 향하는 방향으로 증가하도록 설계될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제1 상부 교차 지점은 상부 경계선으로부터 먼 곳에서 더 멀게 배치되는 것에 비해 상부 경계선에 가까운 곳에서 더 조밀하게 배치되며, 이는 유동 채널 사이의 누설이 유동 채널의 단부에서, 즉 상부 경계선에 가까운 곳에서 발생할 가능성이 더 높기 때문에 유리할 수 있다.

상부 마루부 라인 중 동일 라인을 따른 제1 상부 교차 지점은 상부 경계선에 가장 가깝게 배치되는 상부 교차 지점일 수 있다. 전술한 바와 같이, 누설은 유동 채널의 단부에서, 즉 상부 경계선에 가까운 곳에서 발생할 가능성이 더 높기 때문에, 그러한 설계는 유동 채널 사이의 누설을 최소화할 수 있다.

열전달 플레이트는 상기 제2 상부 교차 지점 중 적어도 하나가 제1 상부 교차 지점의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트의 종방향 중심축에 평행한) 거울대칭(mirroring)이도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예는 본 발명에 따른 열전달 플레이트를 포함하는 플레이트 팩 내의 인접한 플레이트 사이의 맞닿음에 관해 최적화를 가능하게 할 수 있다.

제1 상부 교차 지점 및 제2 상부 교차 지점은 함께 소수의 상부 교차 지점일 수 있다. 이에 의해, 유동 채널은 플레이트에 걸친 최적화된 유동 분배가 달성될 수 있도록 요구되는 경우에만 폐쇄될 수 있다.

열전달 플레이트는 가상 상부 마루부 라인 및 가상 상부 골부 라인이 상부 분배 영역 내에 그리드를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리드의 각각의 메시를 형성하는 상부 분배 골부 및 상부 분배 마루부는 열전달 플레이트가 가상 상부 평면과 가상 하부 평면 사이에서 연장되는 가상 제2 중간 평면에서 연장될 수 있는 영역을 둘러쌀 수 있다. 따라서, 상부 분배 패턴은 전형적으로 열전달 플레이트에 걸친 효과적인 유동 분배와 관련되는 소위 초콜릿 패턴일 수 있다. 가상 제2 중간 평면은 가상 상부 및 하부 평면에 평행할 수 있다. 또한, 가상 제2 중간 평면은 가상 제1 중간 평면과 일치하거나 일치하지 않을 수 있다. 메시는 개방 또는 폐쇄될 수 있다.

복수의 상부 분배 마루부는 적어도 복수의 가상 상부 마루부 라인의 각각의 라인을 따라 배치될 수 있다. 또한, 복수의 상부 분배 골부는 적어도 복수의 가상 상부 골부 라인의 각각의 라인을 따라 배치될 수 있다. 이에 의해, 복수의 상부 교차 지점이 적어도 복수의 가상 상부 마루부 및 골부 라인을 따라 배치될 수 있다. 이는 열전달 플레이트의 전면 및 후면 상의 유사한 채널의 형성을 용이하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 열전달 플레이트의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제3 포트 구멍은 열전달 플레이트의 종방향 중심축의 동일한 측에 배치된다. 또한, 하부 분배 패턴은 세장형일 수 있는 하부 분배 마루부 및 하부 분배 골부를 포함한다. 하부 분배 마루부는 하부 경계선으로부터 제3 및 제4 포트 구멍 중 하나를 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 하부 마루부 라인을 따라 종방향으로 연장된다. 하부 분배 골부는 하부 경계선으로부터 제3 및 제4 포트 구멍 중 다른 하나를 향해서 연장되는 복수의 분리된 가상 하부 골부 라인을 따라서 종방향으로 연장된다. 가상 하부 마루부 라인은 복수의 하부 교차 지점에서 가상 하부 골부 라인과 교차한다. 하부 교차 지점 중 다수의 제1 하부 교차 지점에서 열전달 플레이트는 제1 중간 평면 위에서 연장되며, 하부 교차 지점 중 다수의 제2 하부 교차 지점에서 열전달 플레이트는 제1 중간 평면 아래에서 연장된다. 제1 및 제2 하부 교차 지점 중 적어도 하나는 상부 교차 지점의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트의 횡방향 중심축에 평행한) 거울대칭이다. 그러한 실시예는 본 발명에 따른 열전달 플레이트를 포함하는 플레이트 팩 내의 인접한 플레이트 사이의 맞닿음에 관해 최적화를 가능하게 할 수 있다.

상기 실시예를 참조하면, 제3 및 제4 포트 구멍 중 상기 하나는 제3 포트 구멍일 수 있고, 제3 및 제4 포트 구멍 중 상기 다른 하나는 제4 포트 구멍일 수 있다. 이에 의해, 가상 하부 마루부 라인은 하부 경계선으로부터 제3 포트 구멍을 향해 연장될 수 있는 반면, 가상 하부 골부 라인은 하부 경계선으로부터 제4 포트 구멍을 향해 연장될 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 교차 지점은 종방향 중심축의 상기 일 측에 배치될 수 있는 반면, 상기 제2 하부 교차 지점은 종방향 중심축의 상기 다른 측에 배치될 수 있다. 적어도 대부분의 제1 하부 교차 지점은 제1 상부 교차 지점의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트의 횡방향 중심축에 평행한) 거울대칭일 수 있다. 이러한 실시예는 본 발명에 따른 열전달 플레이트를 포함하는 플레이트 팩 내의 인접한 플레이트 사이의 맞닿음에 관하여 최적화를 가능하게 할 수 있으며, 플레이트는 소위 평행 유동 유형이다. 평행 유동 열교환기는 단지 하나의 플레이트 유형을 포함할 수 있다.

대안적으로, 제3 및 제4 포트 구멍 중 상기 하나는 제4 포트 구멍일 수 있고, 제3 및 제4 포트 구멍 중 상기 다른 하나는 제3 포트 구멍일 수 있다. 이에 의해, 가상 하부 마루부 라인은 하부 경계선으로부터 제4 포트 구멍을 향해 연장될 수 있는 반면, 가상 하부 골부 라인은 하부 경계선으로부터 제3 포트 구멍을 향해 연장될 수 있다. 또한, 상기 제2 하부 교차 지점은 종방향 중심축의 상기 일 측에 배치될 수 있는 반면, 상기 제1 하부 교차 지점은 종방향 중심축의 상기 다른 측에 배치될 수 있다. 적어도 대부분의 제2 하부 교차 지점은 제1 상부 교차 지점의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트의 횡방향 중심축에 평행한) 거울대칭일 수 있다. 그러한 실시예는 본 발명에 따른 열전달 플레이트를 포함하는 플레이트 팩 내의 인접한 플레이트 사이의 맞닿음에 관해 최적화를 가능하게 할 수 있으며, 플레이트는 소위 대각 유동 유형이다. 대각 유동 열교환기는 전형적으로 1개 초과의 플레이트 유형을 포함할 수 있다.

열전달 플레이트는 제2 포트 구멍에 가장 가깝게 배치된 복수의 가상 상부 마루부 라인이, 그 연장부의 적어도 일부를 따라, 제2 포트 구멍으로부터 볼 때 불룩하도록 만곡되게 설계될 수 있다. 이는 열전달 플레이트에 걸친 효과적인 유동 분배에 기여할 수 있다.

상부 및 하부 경계선은 비-직선형일 수 있는데, 즉 열전달 플레이트의 종방향 중심축에 대해 비-수직으로 연장될 수 있다. 이에 의해, 열전달 플레이트의 굽힘 강도는 상부 및 하부 경계선이 직선인 경우에 비해 증가될 수 있고, 이 경우에 상부 및 하부 경계선은 열전달 플레이트의 굽힘선으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 상부 및 하부 경계선은 열전달 영역으로부터 볼 때 불룩하도록 만곡되거나 아치형이거나 오목할 수 있다. 이러한 만곡된 상부 및 하부 경계선은 대응하는 직선형 상부 및 하부 경계선보다 길고, 이것은 분배 영역의 더 큰 "출구" 및 더 큰 "입구"를 가져온다. 결과적으로, 이는 열전달 플레이트에 걸친 효과적인 유동 분배에 기여할 수 있다.

본 발명의 열전달 플레이트의 전술한 특징의 전부는 아니더라도 대부분의 장점은, 열전달 플레이트가 작동 중인 플레이트형 열교환기의 플레이트 팩 내의 다른 적절하게 구성된 열전달 플레이트, 특히 본 발명에 따른 다른 열전달 플레이트와 조합될 때 나타난다는 것이 강조되야 한다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징, 양태 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 이제 첨부된 개략도를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 열전달 플레이트의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 플레이트 팩의 외측으로부터 본, 플레이트 팩 내의 인접한 열전달 플레이트의 맞닿는 외부 에지를 도시한다.
도 3a는 도 1에 도시되는 열전달 플레이트의 상부 분배 영역의 확대도를 포함한다.
도 3b는 도 1에 도시되는 열전달 플레이트의 하부 분배 영역의 확대도를 포함한다.
도 4a 내지 도 4h는 도 1에 도시되는 열전달 플레이트의 상부 및 하부 분배 영역을 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2를 제외하면 위에서 언급된 모든 도면은 열전달 플레이트 자체가 아니라 본 발명에 따른 열전달 플레이트를 압축 성형하기 위한 도구를 도시하고 있다고 봐야 한다. 따라서, 도면은 100% 정확도로 열전달 플레이트를 일관되게 도시하지 않을 수 있다.

도 1은 도입부에 기술된 바와 같은 개스킷처리된 플레이트형 열교환기의 열전달 플레이트(2a)를 도시한다. 완전히 도시되지 않은 개스킷처리된 PHE는 열전달 플레이트(2a)와 같은 열전달 플레이트(2)들의 팩(즉, 유사한 열전달 플레이트들의 팩)을 포함하며, 열전달 플레이트들은 개스킷들에 의해 분리되며, 개스킷들은 또한 유사하고 도시되지 않는다. 도 2를 참조하면, 플레이트 팩에서, 플레이트(2a)의 전면(4)(도 1에 도시됨)은 인접한 플레이트(2b)와 마주보는 반면, 플레이트(2a)의 후면(6)(도 1에서는 보이지 않지만 도 2에서 표시됨)은 다른 인접한 플레이트(2c)와 마주본다.

도 1을 참조하면, 열전달 플레이트(2a)는 본질적으로 스테인리스강의 직사각형 시트이다. 이는 상부 단부 부분(8)을 포함하고, 상부 단부 부분은 다시 제1 포트 구멍(10), 제2 포트 구멍(12) 및 상부 분배 영역(14)을 포함한다. 플레이트(2a)는 하부 단부 부분(16)을 더 포함하고, 하부 단부 부분은 다시 제3 포트 구멍(18), 제4 포트 구멍(20) 및 하부 분배 영역(22)을 포함한다. 포트 구멍(10, 12, 18, 및 20)은 도 1에서 커팅되지 않은 상태로 또는 폐쇄된 상태로 도시되어 있다. 하부 단부 부분(16)은 상부 단부 부분(8)의 (열전달 플레이트(2a)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭이다. 플레이트(2a)는 열전달 영역(26)을 포함하는 중심 부분(24)과, 상부 단부 부분(8) 및 하부 단부 부분(16)과 중심 부분(24) 주위에 연장되는 외부 에지 부분(28)을 더 포함한다. 상부 단부 부분(8)은 상부 경계선(30)을 따라 중심 부분(24)과 인접하고, 하부 단부 부분(16)은 하부 경계선(32)을 따라 중심 부분(24)과 인접한다. 상부 및 하부 경계선(30, 32)은 서로를 향해 불룩하도록 아치형이다. 도 1로부터 명백한 바와 같이, 상부 단부 부분(8), 중심 부분(24) 및 하부 단부 부분(16)은 플레이트(2a)의 횡방향 중심축(T)에 수직으로 연장되는, 플레이트(2a)의 종방향 중심축(L)을 따라 연속적으로 배치된다. 도 1로부터 또한 명백한 바와 같이, 제1 및 제3 포트 구멍(10, 18)은 종방향 중심축(L)의 동일한 측에 배치되는 반면, 제2 및 제4 포트 구멍(12, 20)은 종방향 중심축(L)의 하나의 다른 측에 배치된다. 또한, 열전달 플레이트(2a)는 전면(4)으로부터 볼 때 전방 개스킷 홈(34)을 포함하고, 후면(6)으로부터 볼 때 후방 개스킷 홈(도시되지 않음)을 포함한다. 전방 및 후방 개스킷 홈은 서로 부분적으로 정렬되고 각각의 개스킷을 수용하도록 배치된다.

열전달 플레이트(2a)는, 원하는 구조, 더 구체적으로는 열전달 플레이트의 상이한 부분 내에 상이한 주름 패턴이 주어지도록, 압축 성형 도구 내에서 종래의 방식으로 압축 성형된다. 도입부에 의해서 설명된 바와 같이, 주름 패턴은 각각의 플레이트 부분의 특정 기능에 최적화된다. 따라서, 상부 분배 영역(14)에는 소위 초콜릿 유형의 상부 분배 패턴이 제공되고, 하부 분배 영역(22)에는 소위 초콜릿 유형의 하부 분배 패턴이 제공되며, 열전달 영역(26)에는 열전달 패턴이 제공된다. 또한, 외부 에지 부분(28)은 외부 에지 부분을 더 강성으로 만드는 주름(36)을 포함하고, 따라서 열전달 플레이트(2a)는 변형에 더 저항적이 된다. 나아가, 주름(36)은 이들이 PHE의 플레이트 팩 내의 인접한 열전달 플레이트의 주름에 맞닿도록 배치된다는 점에서 지지 구조체를 형성한다. 또한 플레이트 팩의 열전달 플레이트(2a)와 2개의 인접한 열전달 플레이트(2b, 2c) 사이의 주연 접촉을 도시하는 도 2를 다시 참조하면, 주름(36)은 도 1의 도면 평면에 평행한 가상 상부 평면(38)과 가상 하부 평면(40) 사이에서 그리고 가상 상부 평면(38)과 가상 하부 평면(40) 내에서 연장된다. 상부 및 하부 평면(38, 40)은, 두께 방향(t)에서, 완전한 플레이트(2a)의 맨 끝 연장부를 형성한다. 가상 중심 연장 평면(42)은 상부 평면(38)과 하부 평면(40) 사이의 중간에서 연장된다. 여기서, 전방 개스킷 홈(34) 및 후방 개스킷 홈의 각각의 하단은 중심 연장 평면(42)에서 연장되지만, 이는 대안적인 실시예에서 그럴 필요는 없다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 열전달 패턴은 소위 헤링본(herringbone) 유형이고, 종방향 중심축(L)을 따라 교호식으로 배치되고 상부 평면(38)과 하부 평면(40) 사이에서 그리고 상부 평면(38)과 하부 평면(40) 내에서 연장되는 V 형상 열전달 마루부(44) 및 열전달 골부(46)를 포함한다. 열전달 마루부 및 골부(44, 46)는 중심 연장 평면(42)에 대해 대칭이다. 결과적으로, 열전달 영역(26) 내에서, 플레이트(2a)와 상부 평면(38)에 의해 둘러싸인 체적은 플레이트(2a)와 하부 평면(40)에 의해 둘러싸인 체적과 본질적으로 유사하다. 대안적인 실시예에서, 열전달 마루부 및 골부(44, 46)는 그 대신에 플레이트(2a) 및 하부 평면(40)에 의해 둘러싸인 체적과는 상이한 플레이트(2a) 및 상부 평면(38)에 의해 둘러싸인 체적을 제공하도록 중심 연장 평면(42)에 대해 비대칭일 수 있다.

플레이트(2a)의 부분들의 확대도를 도시하는 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상부 및 하부 분배 영역(14, 22)은 각각 중심 부분(14a, 22a), 중심 부분(14a, 22a)의 대향 측에 배치되는 2개의 에지 부분(14b, 14c, 22b, 22c)을 각각 포함한다. 에지 부분(14b, 22b)은 플레이트(2a)의 종방향 중심축(L)의 동일한 측에 배치되고, 에지 부분(14c, 22c)은 플레이트(2a)의 종방향 중심축(L)의 동일한 측에 배치된다. 중심 부분과 에지 부분 사이의 경계부는 도 3a 및 도 3b에서 고스트 라인(58)에 의해 도시되어 있다. 나아가, 상부 및 하부 분배 영역(14, 22) 내의 상부 및 하부 분배 패턴은 각각 세장형 상부 및 하부 분배 마루부(50u, 50l) 그리고 각각 세장형 상부 및 하부 분배 골부(52u, 52l)를 각각 포함한다. 상부 및 하부 분배 마루부(50u, 50l)는 복수의, 즉 2개 이상의 상부 또는 하부 분배 마루부(50u, 50l)를 각각 포함하는 그룹으로 분할된다. 각각의 그룹의 상부 및 하부 분배 마루부(50u, 50l)는 각각 다수의 분리된 가상 상부 및 가상 하부 마루부 라인(54u, 54l) 중 하나를 따라 종방향으로 연장되어 배치되고, 다수의 분리된 가상 상부 및 가상 하부 마루부 라인 중 일부만이 도 3a 및 도 3b에서 파선에 의해 도시되어 있다. 유사하게, 상부 및 하부 분배 골부(52u, 52l)는 그룹으로 분할된다. 각각의 그룹의 상부 및 하부 분배 골부(52u, 52l)는 각각 다수의 분리된 가상 상부 및 하부 골부 라인(56u, 56l) 중 하나를 따라 종방향으로 연장되어 배치되고, 다수의 분리된 가상 상부 및 하부 골부 라인 중 일부만이 도 3a 및 도 3b에서 파선에 의해 도시되어 있다. 도 3a에 도시되는 바와 같이, 상부 분배 영역(14)에서, 가상 상부 마루부 라인(54u)은 상부 경계선(30)으로부터 제1 포트 구멍(10)을 향해 연장되는 반면, 가상 상부 골부 라인(56u)은 상부 경계선(30)으로부터 제2 포트 구멍(12)을 향해 연장된다. 유사하게, 도 3b에 도시되는 바와 같이, 하부 분배 영역(22)에서, 가상 하부 마루부 라인(54l)은 하부 경계선(32)으로부터 제3 포트 구멍(18)을 향해 연장되는 반면, 가상 하부 골부 라인(56l)은 하부 경계선(32)으로부터 제4 포트 구멍(20)을 향해 연장된다.

가상 상부 마루부 및 골부 라인(54u, 56u)은 상부 분배 영역(14) 내에 가상 그리드를 형성하도록 복수의 상부 교차 지점(55)에서 서로 교차한다. 상부 분배 영역(14)의 중심 부분(14a) 및 2개의 에지 부분(14b, 14c) 내의 상부 교차 지점(55)은 각각 55a, 55b 및 55c로 표시된다. 청구항에서, "제1 상부 교차 지점"은 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14c)의 상부 교차 지점(55c)에 대응하며, "제2 상부 교차 지점"은 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14b)의 상부 교차 지점(55b)에 대응한다. 유사하게, 가상 하부 마루부 및 골부 라인(54l, 56l)은 하부 분배 영역(22) 내에 가상 그리드를 형성하도록 복수의 하부 교차 지점(57)에서 서로 교차한다. 하부 분배 영역의 중심 부분(22a) 및 2개의 에지 부분(22b, 22c) 내의 하부 교차 지점(57)은 각각 57a, 57b 및 57c로 표시된다. 청구항에서, "제1 하부 교차 지점"은 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22c)의 하부 교차 지점(57c)에 대응하며, "제2 하부 교차 지점"은 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22b)의 하부 교차 지점(57b)에 대응한다. 그리드의 각각의 메시를 형성하는 상부 및 하부 분배 마루부 및 분배 골부(50u, 50l, 52u, 52l)는 각각의 영역(62)(도 1)을 둘러싼다. 상부 및 하부 경계선(30, 32)을 따르는 메시는 개방되고, 나머지 메시는 폐쇄된다.

도 4a 내지 도 4h는 상부 및 하부 분배 영역(14, 22)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 4a는 가상 상부 골부 라인(56u) 중 2개의 인접한 골부 라인 사이 또는 가상 하부 골부 라인(56l) 중 2개의 인접한 골부 라인 사이의 플레이트의 단면을 도시하는 반면, 도 4b는 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 2개의 인접한 마루부 라인 사이 또는 가상 하부 마루부 라인(54l) 중 2개의 인접한 마루부 라인 사이의 플레이트의 단면을 도시한다. 또한, 도 4c는 상부 분배 영역(14)의 중심 부분(14a) 내의 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 하나를 따른 또는 하부 분배 영역(22)의 중심 부분(22a) 내의 가상 하부 마루부 라인(54l) 중 하나를 따른 플레이트의 단면을 도시한다. 도 4d는 상부 분배 영역(14)의 중심 부분(14a) 내의 가상 상부 골부 라인(56u) 중 하나를 따른 또는 하부 분배 영역(22)의 중심 부분(22a) 내의 가상 하부 골부 라인(56l) 중 하나를 따른 플레이트의 단면을 도시한다. 도 4e는 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14b) 내의 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 하나를 따른 또는 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22b) 내의 가상 하부 마루부 라인(54l) 중 하나를 따른 플레이트의 단면을 도시한다. 도 4f는 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14b) 내의 가상 상부 골부 라인(56u) 중 하나를 따른 또는 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22b) 내의 가상 하부 골부 라인(56l) 중 하나를 따른 플레이트의 단면을 도시한다. 도 4g는 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14c) 내의 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 하나를 따른 또는 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22c) 내의 가상 하부 마루부 라인(54l) 중 하나를 따른 플레이트의 단면을 도시한다. 도 4h는 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14c) 내의 가상 상부 골부 라인(56u) 중 하나를 따른 또는 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22c) 내의 가상 하부 골부 라인(56l) 중 하나를 따른 플레이트의 단면을 도시한다.

도 4a 내지 도 4h를 참조하면, 상부 및 하부 분배 마루부(50u, 50l)의 각각의 상단 부분(50ut, 50lt)은 상부 평면(38)에서 연장되고, 상부 및 하부 분배 골부(52u, 52l)의 각각의 하단 부분(52ub, 52lb)은 하부 평면(40)에서 연장된다. 영역(62) 내에서, 열전달 플레이트(2a)는 가상 제2 중간 평면(63)에서 연장된다. 상부 및 하부 분배 영역(14, 22)의 중심 부분(14a, 22a) 내에서, 각각, 상부 분배 마루부(50u) 또는 하부 분배 마루부(50l) 또는 상부 분배 골부(52u) 또는 하부 분배 골부(52l) 중 2개의 인접한 것 사이에서, 즉 상부 및 하부 교차 지점(55a, 57a)에서, 열전달 플레이트(2a)는 가상 제1 중간 평면(41)에서 연장된다. 여기서, 가상 제1 중간 평면(41) 및 제2 중간 평면(63)은 중심 연장 평면(42)과 일치한다. 대안적인 실시예에서, 제1 및 제2 중간 평면(41, 63)은 그 대신에 중심 연장 평면(42)으로부터 변위될 수 있다. 상부 및 하부 분배 영역(14, 22)의 에지 부분(14c, 22c) 내에서, 각각, 상부 분배 마루부(50u) 또는 하부 분배 마루부(50l)(도 4g) 또는 상부 분배 골부(52u) 또는 하부 분배 골부(52l)(도 4h) 중 2개의 인접한 것 사이에서, 즉 상부 및 하부 교차 지점(55c, 57c)에서, 열전달 플레이트(2a)는 가상 상부 평면(38)에서 연장된다. 상부 및 하부 분배 영역(14, 22)의 에지 부분(14b, 22b) 내에서, 각각, 상부 분배 마루부(50u) 또는 하부 분배 마루부(50l)(도4e) 또는 상부 분배 골부(52u) 또는 하부 분배 골부(52l)(도4f) 중 2개의 인접한 것 사이에서, 즉 상부 및 하부 교차 지점(55b, 57b)에서, 열전달 플레이트(2a)는 가상 하부 평면(40)에서 연장된다.

따라서, 상부 및 하부 교차 지점(55, 57)의 대부분에서, 열전달 플레이트는 중심 연장 평면(42)에서 연장된다. 그러나, 상부 및 하부 교차 지점의 일부에서, 여기서는 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14c) 내의 3개의 상부 교차 지점(55c) 및 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22c) 내의 3개의 하부 교차 지점(57c)에서, 열전달 플레이트는 그 대신에 상부 평면(38)에서 연장된다. 나아가, 상부 및 하부 교차 지점의 일부에서, 여기서는 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14b) 내의 3개의 상부 교차 지점(55b) 및 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22b) 내의 3개의 하부 교차 지점(57b)에서, 열전달 플레이트는 그 대신에 하부 평면(40)에서 연장된다. 이에 의해, 부분적으로 폐쇄된 유동 채널이 상부 및 하부 분배 영역(14, 22)에 형성된다.

상부 마루부 라인(54u) 중, 제2 포트 구멍(12)에 가장 가깝게 배치되는 가상 상부 마루부 라인인 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 가장 긴 라인을 이하에서 제1 상단 상부 마루부 라인(54TR1)이라고 칭한다. 유사하게, 상부 마루부 라인(54u) 중, 제2 포트 구멍(12)에 두 번째로 가깝게 배치되는 가상 상부 마루부 라인인 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 두 번째로 긴 라인을 이하에서 제2 상단 상부 마루부 라인(54TR2)이라고 칭한다. 또한, 상부 마루부 라인(54u) 중, 제2 포트 구멍(12)에 세 번째로 가깝게 배치되는 가상 상부 마루부 라인인 가상 상부 마루부 라인(54u) 중 세 번째로 긴 라인을 이하에서 제3 상단 상부 마루부 라인이라고 칭한다. 상부 경계선(30)에 가장 가깝게 배치되는 제2 상단 상부 마루부 라인(54TR2)을 따른 2개의 상부 교차 지점(55)은 상부 교차 지점(55c)이다. 또한, 상부 경계선(30)에 가장 가깝게 배치되는 제3 상단 상부 마루부 라인을 따른 상부 교차 지점(55)은 상부 교차 지점(55c)이다. 이와 같이, 상부 교차 지점(55c)은 상부 경계선(30)에 가깝게 모인다.

열전달 플레이트의 종방향 중심축(L)의 일 측에 배치되는 상부 교차 지점은 종방향 중심축(L)의 다른 측에 배치되는 상부 교차 지점의 (종방향 중심축(L)에 평행한) 거울대칭이다. 또한, 3개의 제2 상부 교차 지점(55b) 각각은 3개의 제1 상부 교차 지점(55c)의 각각의 교차 지점의, 종방향 중심축(L)에 평행한, 거울대칭이다. 이와 같이, 상기 문단에 대응하는 문단은 적절히 변화되면 상부 교차 지점(55b)에 대해서도 유효하다.

상술한 바와 같이, 하부 단부 부분(16)은 상부 단부 부분(8)의 (열전달 플레이트(2a)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭이다. 이와 같이, 3개의 상기 문단에 대응하는 문단은 적절히 변화되면 하부 단부 부분(16) 그리고 특히 하부 분배 영역(22)에 대해서도 유효하다.

전술된 바와 같이, 플레이트 팩에서, 플레이트(2a)는 플레이트(2b, 2c) 사이에 배치된다. 플레이트(2b, 2c)는 플레이트(2a)에 대해 "플립된" 또는 "회전된" 형태로 배치될 수 있다.

플레이트(2b, 2c)가 플레이트(2a)에 대해 "플립된" 형태로 배치되는 경우, 플레이트(2a)의 전면(4) 및 후면(6)은 각각 플레이트(2b)의 전면(4) 및 플레이트(2c)의 후면(6)과 마주한다. 이것은 플레이트(2a)의 마루부가 플레이트(2b)의 마루부와 맞닿는 반면 플레이트(2a)의 골부가 플레이트(2c)의 골부와 맞닿는다는 것을 의미한다. 더 구체적으로는, 플레이트(2a)의 열전달 마루부(44)와 열전달 골부(46)는 점형 접촉 영역에서 각각 플레이트(2b)의 열전달 마루부(44)와 플레이트(2c)의 열전달 골부(46)와 맞닿는다. 또한, 플레이트(2a)의 상부 및 하부 분배 마루부(50u, 50l)는 세장형 접촉 영역에서 각각 플레이트(2b)의 하부 및 상부 분배 마루부(50l, 50u)와 맞닿는 반면, 플레이트(2a)의 상부 및 하부 분배 골부(52u, 52l)는 세장형 접촉 영역에서 각각 플레이트(2c)의 하부 및 상부 분배 골부(52l, 52u)와 맞닿는다. 특히, 플레이트(2a)는, 그 상부 교차 지점(55c) 및 그 하부 교차 지점(57c)에서, 각각 플레이트(2b)의 하부 교차 지점(57c) 및 상부 교차 지점(55c)에서 플레이트(2b)와 정렬되고 맞닿을 것이다. 아울러, 플레이트(2a)는, 그 상부 교차 지점(55b) 및 그 하부 교차 지점(57b)에서, 각각 플레이트(2c)의 하부 교차 지점(57b) 및 상부 교차 지점(55b)에서 플레이트(2c)와 정렬되고 맞닿을 것이다.

이와 같이, 플레이트의 유동 또는 분배 채널은 플레이트의 분배 영역 사이에 분배 유동 터널을 형성하도록 정렬될 것이다. 가장 긴 분배 유동 터널은 터널 사이의 누설을 방지하도록 상부 및 하부 경계선에 가까울 것이고, 이것은 플레이트에 걸친 유동 분배를 개선할 것이다.

플레이트(2b, 2c)가 플레이트(2a)에 대하여 "회전된" 형태로 배치되는 경우, 플레이트(2a)의 전면(4) 및 후면(6)은 각각의 플레이트(2b)의 후면(6) 및 플레이트(2c)의 전면(4)과 마주한다. 이는 플레이트(2a)의 마루부가 플레이트(2b)의 골부와 맞닿는 반면 플레이트(2a)의 골부가 플레이트(2c)의 마루부와 맞닿는다는 것을 의미한다. 더 구체적으로는, 플레이트(2a)의 열전달 마루부(44) 및 열전달 골부(46)는 점형 접촉 영역에서 각각 플레이트(2b)의 열전달 골부(46) 및 플레이트(2c)의 열전달 마루부(44)와 맞닿을 것이다. 또한, 플레이트(2a)의 상부 및 하부 분배 마루부(50u, 50l)는 세장형 접촉 영역에서 각각 플레이트(2b)의 하부 및 상부 분배 골부(52l, 52u)에 맞닿을 것이고, 반면에 플레이트(2a)의 상부 및 하부 분배 골부(52u, 52l)는 세장형 접촉 영역에서 각각 플레이트(2c)의 하부 및 상부 분배 마루부(50l, 50u)와 맞닿을 것이다. 특히, 플레이트(2a)는, 그 상부 교차 지점(55c) 및 그 하부 교차 지점(57c)에서, 각각 플레이트(2b)의 하부 교차 지점(57b) 및 상부 교차 지점(55b)에서 플레이트(2b)와 정렬되고 맞닿을 것이다. 아울러, 플레이트(2a)는, 그 상부 교차 지점(55b) 및 그 하부 교차 지점(57b)에서, 각각 플레이트(2c)의 하부 교차 지점(57c) 및 상부 교차 지점(55c)에서 플레이트(2c)와 정렬되고 맞닿을 것이다.

도 1 및 도 3a 및 도 3b에 도시되는 전술된 열전달 플레이트(2a)는 평행 유동 유형이고, 이것은 제1 유체를 위한 입구 및 출구 포트 구멍이 열전달 플레이트의 종방향 중심축(L)의 일 측에 배치되는 반면 제2 유체를 위한 입구 및 출구 포트 구멍이 열전달 플레이트의 종방향 중심축(L)의 다른 측에 배치되는 것을 의미한다. 평행 유동 유형의 플레이트의 플레이트 팩에서, 모든 플레이트는 유사할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 열전달 플레이트는 대각 유동 유형이고, 이것은 제1 유체를 위한 입구 및 출구 포트 구멍이 열전달 플레이트의 종방향 중심축(L)의 대향 측에 배치되고, 제2 유체를 위한 입구 및 출구 포트 구멍이 열전달 플레이트의 종방향 중심축(L)의 대향 측에 배치되는 것을 의미한다. 대각 유동 유형의 플레이트의 플레이트 팩은 전형적으로 적어도 2개의 상이한 유형의 플레이트를 포함한다.

대각 유동 유형 플레이트에서, 하부 단부 부분은 전형적으로 상부 단부 부분의 (플레이트의 횡방향 중심축에 대해 평행한) 거울대칭이 아니다. 대신에, 상부 및 하부 분배 패턴은 유사한 설계를 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따른 대각 유동 유형의 열전달 플레이트(2d)(도 2에 개략적으로 도시됨)는 하부 분배 영역(22)에 대한 것을 제외하면 위에서 설명된 것과 같이 설계된다. 더 구체적으로, 하부 분배 영역(22)에서, 가상 하부 마루부 라인(54l)은 하부 경계선(32)으로부터 제4 포트 구멍(20)을 향해 연장되는 반면, 가상 하부 골부 라인(56l)은 하부 경계선(32)으로부터 제3 포트 구멍(18)을 향해 연장된다. 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22b)은 플레이트(2d)의 종방향 중심축(L)의, 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14c)과, 동일한 측에 배치되는 반면, 하부 분배 영역(22)의 에지 부분(22c)은 플레이트(2d)의 종방향 중심축(L)의, 상부 분배 영역(14)의 에지 부분(14b)과, 동일한 측에 배치된다. 나아가, 열전달 플레이트(2d)가 하부 평면(40)에서 연장되는 3개의 하부 교차 지점(57b)은 종방향 중심축(L)의, 3개의 상부 교차 지점(55c)과, 동일한 측에 배치되는 반면, 열전달 플레이트가 상부 평면(38)에서 연장되는 3개의 하부 교차 지점(57c)은, 종방향 중심축(L)의, 3개의 상부 교차 지점(55b)과, 동일한 측에 배치된다. 더 구체적으로는, 하부 교차 지점(57b) 각각은 제1 상부 교차 지점(55c)의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트(2d)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭이고, 반면에 하부 교차 지점(57c) 각각은 제1 상부 교차 지점(55b)의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트(2d)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭이다. 그렇지 않으면, 플레이트(2d)의 하부 분배 영역(22)은 플레이트(2a)의 하부 분배 영역(22)과 같이 설계된다.

대각 유동 유형의 플레이트의 플레이트 팩에서, 플레이트(2d)는 플레이트(2b, 2c) 사이에 배치된다. 동일한 유형의 플레이트(2b, 2c)는 상부 및 하부 분배 영역 내를 제외하면 플레이트(2d)와 같이 설계된다. 더 구체적으로, 플레이트(2b, 2c)의 상부 및 하부 분배 영역은 플레이트(2d)의 상부 및 하부 분배 영역의 (플레이트의 종방향 중심축에 평행한) 거울대칭이다. 플레이트(2b, 2c)는 전술된 상호 플레이트 맞닿음을 달성하도록 플레이트(2d)에 대하여 "플립된" 또는 "회전된" 형태로 배치될 수 있다.

본 발명의 전술된 실시예는 단지 예일 뿐이어야 한다. 해당 분야의 통상의 기술자는 설명된 실시예가 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 다수의 방식으로 변경될 수 있다는 것을 알 수 있다.

위에서 설명된 실시예에서, 열전달 플레이트는 상부 교차 지점(55c) 및 하부 교차 지점(57c)에서는 가상 상부 평면(38)에서 연장되고 상부 교차 지점(55b) 및 하부 교차 지점(57b)에서는 가상 하부 평면(40)에서 연장된다. 대안적인 실시예에서, 열전달 플레이트는 대신에 상부 교차 지점(55c) 및 하부 교차 지점(57c)에서 중심 연장 평면(42)과 상부 평면(38) 사이에 배치된 가상 평면에서 연장될 수 있고, 상부 교차 지점(55b) 및 하부 교차 지점(57b)에서 중심 연장 평면(42)과 하부 평면(40) 사이에 배치된 가상 평면에서 연장될 수 있다. 이에 의해, 부분적으로 폐쇄된 유동 채널이 형성될 것이다.

위에서 설명된 실시예에서, 각각 3개의 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c)이 있다. 대안적인 실시예에서, 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c) 중 1개 이상이 3개 초과 또는 3개 미만일 수 있다.

위에서 설명된 실시예에서, 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c)의 각각의 세트는 가상 상부 또는 하부 마루부 또는 골부 라인 중 2개의 각각의 인접한 라인을 따라 배치된다. 대안적인 실시예에서, 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c)의 각각의 세트는 그 대신에 가상 상부 또는 하부 마루부 또는 골부 라인의 각각의 단일 라인을 따라 또는 가상 상부 또는 하부 마루부 또는 골부 라인 중 2개 초과의 각각의 인접한 라인을 따라 배치될 수 있다. 대안적으로, 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c)의 각각의 세트는 가상 상부 또는 하부 마루부 또는 골부 라인 중 2개 이상의 각각의 비-인접 라인을 따라 배치될 수 있다.

나아가, 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c)은 가상 마루부 및 골부 라인 중 두 번째, 세 번째 등의 가장 긴 라인들을 따라 배치될 필요가 없고, 그 대신에 가상 마루부 및 골부 라인 중 더 짧은 라인을 따라 배치될 수 있다. 또한, 상부 및 하부 교차 지점(55b, 55c, 57b, 57c)은 상부 및 하부 경계선에 가장 가깝게 배치되는 상부 및 하부 교차 지점일 필요는 없고, 상부 및 하부 경계선으로부터 더 멀리 배치되는 상부 및 하부 교차 지점일 수 있다.

예를 들어, 열전달 영역은 전술한 것과 다른 열전달 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 상부 및 하부 분배 패턴은 초콜릿 유형일 필요는 없고 다른 설계를 가질 수 있다.

분배 마루부 및 골부의 일부 또는 전부가 도면에 도시되는 바와 같이 설계될 필요는 없고, 다른 설계를 가질 수 있다.

도면에 도시되는 플레이트는 더 긴 가상 상부 및 하부 마루부 및 골부 라인이 부분적으로 만곡되고 더 짧은 가상 상부 및 하부 마루부 및 골부 라인이 직선이 되도록 설계된다. 이는 필수적인 것은 아니다. 대신에, 가상 상부 및 하부 마루부 및 골부 라인은 모두 직선형일 수 있거나, 모두(가능하게는 부분적으로) 만곡될 수 있다. 또한, 상부 및 하부 경계선은 만곡될 필요가 없지만 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 이들은 직선형 또는 지그재그 형상일 수 있다.

열전달 플레이트는 열전달 영역과 분배 영역 사이에 EP2957851, EP2728292 또는 EP1899671에 기재된 것과 같은 전이 밴드를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 플레이트는 "회전가능"하지만 "플립가능"하지는 않을 수 있다.

본 발명은 개스킷처리된 플레이트형 열교환기에 한정되지 않으며, 용접, 반-용접, 브레이징 및 융합-접합된 플레이트형 열교환기에 사용될 수도 있다.

열전달 플레이트는 직사각형일 필요는 없고, 직각 코너, 원형 또는 타원형 대신 둥근 코너를 갖는 본질적으로 직사각형과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 열전달 플레이트는 스테인리스강으로 제조될 필요는 없고, 티타늄 또는 알루미늄과 같은 다른 재료일 수 있다.

전방, 후방, 상부, 하부, 제1, 제2 등의 속성은 본 명세서에서 단지 세부 사항들 사이를 구별하기 위해 사용되며, 세부 사항들 사이의 임의의 종류의 배향 또는 상호 순서를 표현하지 않도록 사용된다는 것이 강조되어야 한다.

또한, 본 발명과 연관되지 않은 세부 사항의 설명은 생략되었고, 도면은 단지 개략적이며 축척에 따라 도시되지 않았다는 것이 강조되어야 한다. 또한, 도면의 일부는 다른 도면보다 더 단순화되었다고 봐야 한다. 따라서, 일부 구성요소는 하나의 도면에 도시될 수 있지만, 다른 도면에는 도시되지 않을 수 있다.

Claims

열전달 플레이트(2a, 2d)의 종방향 중심축(L)을 따라 연속적으로 배치되는 상부 단부 부분(8), 중심 부분(24) 및 하부 단부 부분(16)을 포함하는 열전달 플레이트(2a, 2d)로서, 상부 단부 부분(8)은 제1 및 제2 포트 구멍(10, 12) 및 상부 분배 패턴이 제공된 상부 분배 영역(14)을 포함하고, 하부 단부 부분(16)은 제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 및 하부 분배 패턴이 제공된 하부 분배 영역(22)을 포함하고, 중심 부분(24)은 상부 및 하부 분배 패턴과는 상이한 열전달 패턴이 제공된 열전달 영역(26)을 포함하고, 상부 단부 부분(8)은 상부 경계선(30)을 따라 중심 부분(24)에 인접하고, 하부 단부 부분(16)은 하부 경계선(32)을 따라 중심 부분(24)에 인접하고, 상부 분배 패턴은 상부 분배 마루부(50u) 및 상부 분배 골부(52u)를 포함하고, 상부 분배 마루부(50u)의 각각의 상단 부분(50ut)은 가상 상부 평면(38)에서 연장되고, 상부 분배 골부(52u)의 각각의 하단 부분(52ub)은 가상 하부 평면(40)에서 연장되고, 상부 및 하부 평면(38, 40)은, 두께 방향(t)으로, 상부 분배 영역(14) 내에 열전달 플레이트(2a, 2d)의 맨 끝 연장부를 형성하고, 상부 분배 마루부(50u)는 상부 경계선(30)으로부터 제1 포트 구멍(10)을 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 상부 마루부 라인(54u)을 따라 종방향으로 연장되고, 상부 분배 골부(52u)는 상부 경계선(30)으로부터 제2 포트 구멍(12)을 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 상부 골부 라인(56u)을 따라 종방향으로 연장되고, 가상 상부 마루부 라인(54u)은 복수의 상부 교차 지점(55)에서 가상 상부 골부 라인(56u)과 교차하고, 열전달 플레이트(2a, 2d)는, 복수의 상부 교차 지점(55)에서, 상부 평면(38)과 하부 평면(40) 사이에서 연장되는 가상 제1 중간 평면(41)에서 연장되는 열전달 플레이트(2a, 2d)에 있어서, 열전달 플레이트(2a, 2d)는, 종방향 중심축(L)의 일 측에 배치되는 상부 교차 지점(55)의 다수의 제1 상부 교차 지점(55c)에서, 제1 중간 평면(41) 위에서 연장되며, 열전달 플레이트는, 종방향 중심축(L)의 다른 측에 배치되는 상부 교차 지점(55)의 다수의 제2 상부 교차 지점(55b)에서, 제1 중간 평면(41) 아래에서 연장되는 것을 특징으로 하는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항에 있어서,
상기 제1 교차 지점(55c)은 종방향 중심축(L)의, 제2 포트 구멍(12)과 동일한 측에 배치되고, 제2 교차 지점(55b)은 종방향 중심축(L)의, 제1 포트 구멍(10)과 동일한 측에 배치되는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 상부 교차 지점(55c)에서 열전달 플레이트(2a, 2d)는 상부 평면(38)에서 연장되고, 상기 제2 상부 교차 지점(55b)에서 열전달 플레이트(2a, 2d)는 하부 평면(40)에서 연장되는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 상부 교차 지점(55c) 중 적어도 하나는 상부 마루부 라인(54u)의 제2 상단 상부 마루부 라인(54TR2)을 따라 배치되며, 제2 상단 상부 마루부 라인(54TR2)은 상부 마루부 라인(54u) 중에서 제2 포트 구멍(12)에 두 번째로 가깝게 배치되는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제4항에 있어서,
상기 제1 상부 교차 지점(55c) 중 더 많은 부분이 다른 상부 마루부 라인(54u) 중 임의의 것을 따르는 것보다 제2 상단 상부 마루부 라인(54TR2)을 따라 배치되는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 상부 교차 지점(55c)은 상부 마루부 라인(54u) 중 제1 상단 상부 마루부 라인(54TR1)의 내측에 배치되는 상부 마루부 라인(54u) 중 x(≥)개의 가장 긴 마루부 라인을 따라 배치되고, 제1 상단 상부 마루부 라인(54TR1)은 상부 마루부 라인(54u) 중에서 제2 포트 구멍(12)에 가장 가깝게 배치되며, 상기 제1 상부 교차 지점(55c) 중 적어도 하나는 상부 마루부 라인(54u) 중 상기 x개의 가장 긴 마루부 라인의 각각의 마루부 라인을 따라 배치되는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 상부 교차 지점(55c)의 밀도는 제2 포트 구멍(12)으로부터 상부 경계선(30)을 향하는 방향으로 증가하는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상부 마루부 라인(54u) 중 동일한 상부 마루부 라인을 따른 제1 상부 교차 지점(55c)은 상부 경계선(30)에 가장 가깝게 배치되는 상부 교차 지점(55)인 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 상부 교차 지점(55b) 중 적어도 하나는 제1 상부 교차 지점(55c)의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트(2a, 2d)의 종방향 중심축(L)에 평행한) 거울대칭인 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 상부 교차 지점(55c) 및 제2 상부 교차 지점(55b)은 함께 소수의 상부 교차 지점(55)인 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
가상 상부 마루부 라인(54u) 및 가상 상부 골부 라인(56u)은 상부 분배 영역(14) 내에 그리드를 형성하고, 그리드의 각각의 메시를 형성하는 상부 분배 골부(52u) 및 상부 분배 마루부(50u)는 열전달 플레이트(2a, 2d)가 가상 상부 평면(38)과 가상 하부 평면(40) 사이에서 연장되는 가상 제2 중간 평면(63)에서 연장되는 영역(62)을 둘러싸는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상부 분배 마루부(50u)는 적어도 복수의 가상 상부 마루부 라인(54u) 각각을 따라 배치되며, 복수의 상부 분배 골부(52u)는 적어도 복수의 가상 상부 골부 라인(56u)의 각각의 라인을 따라 배치되는 열전달 플레이트(2a, 2d).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제3 포트 구멍(10, 18)은 열전달 플레이트(2a, 2d)의 종방향 중심축(L)의 동일한 측에 배치되고, 하부 분배 패턴은 하부 분배 마루부(50l) 및 하부 분배 골부(52l)를 포함하고, 하부 분배 마루부(50l)는 하부 경계선(32)으로부터 제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 중 하나를 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 하부 마루부 라인(54l)을 따라 종방향으로 연장되고, 하부 분배 골부(52l)는 하부 경계선(32)으로부터 제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 중 다른 하나를 향해 연장되는 복수의 분리된 가상 하부 골부 라인(56l)을 따라 종방향으로 연장되고, 가상 하부 마루부 라인(54l)은 복수의 하부 교차 지점(57)에서 가상 하부 골부 라인(56l)과 교차하고, 하부 교차 지점(57)의 다수의 제1 하부 교차 지점(57c)에서 열전달 플레이트(2a, 2d)는 제1 중간 평면(41) 위에서 연장되고, 하부 교차 지점(57)의 다수의 제2 하부 교차 지점(57b)에서 열전달 플레이트(2a, 2d)는 제1 중간 평면(41) 아래에서 연장되며, 제1 및 제2 하부 교차 지점(57c, 57b) 중 적어도 하나는 상부 교차 지점(55)의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트(2a, 2d)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭인 열전달 플레이트(2a, 2d).
제13항에 있어서,
제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 중 상기 하나는 제3 포트 구멍(18)이고, 제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 중 상기 다른 하나는 제4 포트 구멍(20)이며, 상기 제1 하부 교차 지점(57c)은 종방향 중심축(L)의 상기 일 측에 배치되고, 상기 제2 하부 교차 지점(57b)은 종방향 중심선(L)의 상기 다른 측에 배치되며, 적어도 대부분의 제1 하부 교차 지점(57c)은 제1 상부 교차 지점(55c)의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트(2a)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭인 열전달 플레이트(2a).
제13항에 있어서,
제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 중 상기 하나는 제4 포트 구멍(20)이고, 제3 및 제4 포트 구멍(18, 20) 중 상기 다른 하나는 제3 포트 구멍(18)이고, 상기 제2 하부 교차 지점(57b)은 종방향 중심축(L)의 상기 일 측에 배치되고, 상기 제1 하부 교차 지점(57c)은 종방향 중심선(L)의 상기 다른 측에 배치되며, 적어도 대부분의 제2 하부 교차 지점(57b)은 제1 상부 교차 지점(55c)의 각각의 교차 지점의 (열전달 플레이트(2d)의 횡방향 중심축(T)에 평행한) 거울대칭인 열전달 플레이트(2d).