KR100328278B1 - 열교환기 - Google Patents

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KR100328278B1
KR100328278B1 KR1019997006771A KR19997006771A KR100328278B1 KR 100328278 B1 KR100328278 B1 KR 100328278B1 KR 1019997006771 A KR1019997006771 A KR 1019997006771A KR 19997006771 A KR19997006771 A KR 19997006771A KR 100328278 B1 KR100328278 B1 KR 100328278B1
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시카노후미히코
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가와모토 노부히코
혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

절판(folded plate) 소재를 산ㆍ골접기(L1, L2)에 잇따라 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡한 전열판(S1, S2)의 끝가장자리를 산형(山形)으로 절단하여, 그 산형의 정점부분을 절곡한 플랜지부(26)를 서로 겹쳐서 면접촉상태에서 납땜함으로써, 산형의 2개의 끝가장자리에 잇따라서 연소가스통로입구(11) 및 공기통로출구(16)를 형성한다. 산형의 정점부분을 절단한 절단면에 별도부재의 플랜지를 납땜하는 경우에 비하여, 절단면의 정밀한 마무리 가공이 불필요하게 될 뿐 아니라, 납땜강도도 증가한다.

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}
이러한 열교환기는 본 출원인의 출원에 관한 일본국 특원 평7-193208호 및 특원 평8-275057호에 의하여 이미 제안되어 있다.
그런데 상기 종래의 열교환기는 산형으로 형성된 전열판의 정점부를 절단한 절단면에 칸막이판을 납땜으로 접합함으로써, 고온유체통로 입구 및 저온유체출구사이의 칸막이과 저온유체통로 입구 및 고온유체출구사이의 칸막이를 하였다. 이 때문에, 전열판의 절단면과 칸막이판과의 접합부가 선접촉으로 되고, 납땜을 확실하게 하려면 상기 절단면의 정밀한 마무리 가공이 필요하게 될 뿐 아니라, 그 마무리 가공을 하여도 충분한 접합강도를 얻는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다.
또, 상기 종래의 열교환기는, 전열판의 축방향 양단부를 산형으로 절단하여 유체통로출입구를 형성하고 있으므로, 유체통로입구의 근방에 있어서 축선에 대하여 비스듬이 유입한 유체가 축선에 잇따르는 방향으로 선회하는 영역이나, 축선에 잇따르는 방향으로 흐르는 유체가 유체통로 출구의 근방에서 축선에 대하여 경사지는 방향으로 선회하는 영역에서는 선회방향 안팍의 유로길이의 차에 따라서 선회방향 안팍쪽에서 안쪽으로 향하는 편류(channelling)가 발생하므로, 선회방향 바깥쪽에 있어서의 유량이 감소하여 선회방향 안쪽에 있어서의 유량이 증가하여 버려서, 이 유량의 불균일함에 의하여 열교환 효율이 저하한다는 문제가 있었다.
또한, 상기 종래의 열교환기는 절판(折板; folded plate)소재를 꼬불꼬불 꺾이게 절곡하여서 90°의 중심각을 가진 모듀울을 제작하여, 이 모듀울을 원주방향으로 4개 접속하여 링형상의 열교환기를 구성하고 있으나, 열교환기를 여러 개의 모듀울의 조합으로 구성하면, 부품점수가 증가하는 것은 물론이고 모듀울끼리의 접합부분이 4개소 발생하므로, 접합부로부터의 유체 누출의 가능성이 각기 높아지는 문제가 있었다.
본 발명은 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을 번갈아 배치함으로써 고온유체통로 및 저온유체통로를 번갈아 구획 형성하여서 된 열교환기에 관한 것이다.
도 1 내지 도 12는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 것으로서,
도 1은 가스 터어빈 엔진의 전체 측면도.
도 2는 도 1의 2-2선 단면도.
도 3은 도 2의 3-3선 확대 단면도(연소가스통로의 단면도).
도 4는 도 2의 4-4선 확대 단면도(공기통로의 단면도).
도 5는 도 3의 5-5선 확대 단면도.
도 6은 도 5의 6부분 확대도.
도 7은 도 3의 7-7선 확대 단면도.
도 8은 절판소재의 전개도.
도 9는 열교환기의 주요부분 사시도.
도 10은 연소가스 및 공기의 흐름을 도시한 모식도.
도 11은 돌기의 피치를 균일하게 하였을 경우의 작용을 설명하는 그래프.
도 12는 돌기의 피치를 불균일하게 하였을 경우의 작용을 설명하는 그래프.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 것으로서,
도 13은 열교환기의 사시도.
도 14는 도 13의 14-14선 확대 단면도(연소가스통로의 단면도).
도 15는 도 13의 15-15선 확대 단면도(공기통로의 단면도).
도 16은 도 14의 16-16선 단면도.
도 17은 도 14의 17-17선 확대 단면도.
도 18 내지 도 21은 제1실시예의 변형예를 도시한 것으로서,
도 18은 제1실시예의 도 8에 대응하는 도면.
도 19는 도 18의 주요부분 확대도.
도 20은 도 19의 20방향 화살표도.
도 21은 제1실시예의 도 7에 대응하는 도면.
본 발명은 앞에서 설명한 사정에 비추어서 이루어진 것으로, 전열판의 끝가장자리에 정밀한 마무리 가공을 하지 않고 충분한 접합강도를 얻을 수 있도록 하는 것을 제1목적으로 한다.
또, 본 발명은 열교환기의 유체통로출입구 근방의 방향변환부에 발생하는 유체의 편류를 억제하여 열교환 효율의 저하를 방지하는 것을 제2목적으로 한다. 또, 본 발명은 열교환기의 부품점수를 감소시킴과 동시에 절판(折板)소재의 접합부로부터의 유체누출을 최소한으로 억제하는 것을 제3의 목적으로 한다.
상기 제1목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1특징에 의하면, 반지름방향 외부케이싱 및 반지름방향 내부케이싱 사이에 구획 형성한 링형상의 공간에 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을 방사상으로 배치하고, 제1전열판 및 제2전열판에 형성한 여러 개의 돌기를 서로 접합함으로써, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판사이에 고온유체통로 및 저온유체통로를 원주방향으로 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서, 제1전열판 및 제2전열판의 축방향 양단부를 각각 2개의 끝가장자리를 가진 산형으로 절단하고, 고온유체통로의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로서 고온유체통로 입구를 형성함과 동시에, 고온유체통로의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로서 고온유체통로출구를 형성하고, 저온유체통로의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로서 저온유체통로 출구를 형성함과 동시에, 저온유체통로의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로서 저온유체통로입구를 형성하여서 된 열교환기에 있어서, 상기 산형의 정점부분의 한편을 절곡하여 형성한 플랜지부를 서로 겹쳐서 접합하고, 이 겹친 플랜지부에서 상기 고온유체통로입구 및 저온유체통로출구사이를 칸막이하며, 상기 산형의 정점부분의 다른편을 절곡하여 형성한 플랜지부를 서로 겹쳐서 접합하고, 이 겹친 플랜지부에서 상기 고온유체통로출구 및 저온유체통로입구사이를 칸막이한 것을 특징으로 하는 열교환기를 제안한 바 있다.
상기 구성에 의하면, 전열판의 축방향 양단부를 산형으로 절단하여 유체통로출입구를 형성한 링형상의 열교환기에 있어서, 상기 산형의 정점부분을 절곡하여서 형성한 플랜지부를 서로 겹쳐서 접합하고, 이 겹친 플랜지부에 칸막이판을 접합하여 유체통로출입구사이를 칸막이함으로써, 전열판을 절단한 단면에 선접촉상태에서 칸막이판을 접합하는 경우에 비하여, 겹쳐진 플랜지부를 면접촉상태에서 접합하는 것이 가능하게 되어서 접합강도가 증가할 뿐 아니라 절단면의 정밀한 마무리 가공이 불필요하게 되므로 전열판의 돌기끼리의 접합과 플랜지부의 접합을 1공정에서 끝내는 것이 가능하게 되어 가공원가가 삭감된다.
제1전열판 및 제2전열판을 산접기선 및 골접기선을 개재하여 번갈아 연설(連設)하여서 되는 절판소재를 이 산접기선 및 골접기선에서 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하고, 산접기선을 반지름방향 외부케이싱에 접합함과 동시에 골접기선을 반지름방향 내부케이싱에 접합하면, 제1전열판 및 제2전열판을 각기 별도부재로 구성하여 서로 접합하는 경우에 비하여 부품점수가 삭감될 뿐 아니라, 제1전열판 및 제2전열판의 위치차이를 방지하여 가공정밀도를 높일 수 있다.
플랜지부를 원호상으로 절곡하여서 겹침과 동시에, 유체통로출입구를 폐쇄하도록 제1전열판 및 제2전열판의 산형의 끝가장자리에 잇따라서 형성한 볼록부의 높이를 플랜지부에서 점진감소케 하면, 플랜지부에서 서로 맞닿는 볼록부끼리의 간섭을 방지하면서 볼록부사이에 틈새가 발생하는 것을 방지하여 유체의 밀폐성을 높일 수 있다.
또, 상기 제1목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2특징에 의하면 직사각형상으로 형성한 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을 그것들 한쌍의 긴변(長邊)을 상부저벽 및 하부저벽에 접합하며, 또한 그것들 한쌍의 짧은변(短邊)을 전부끝벽 및 후부끝벽에 접합하며, 또한 제1전열판 및 제2전열판에 형성한 여러 개의 돌기를 서로 접합함으로써, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판사이에 고온유체통로 및 저온유체통로를 번갈아 형성하여서 되는 열교환기로서, 상기 고온유체통로에 이어지는 고온유체통로입구 및 고온유체통로출구를 전부끝벽 및 후부끝벽에 각기 잇따르도록 상부저벽에 형성하고, 상기 저온유체통로에 이어지는 저온유체통로입구 및 저온유체통로출구를 후부끝벽 및 전부끝벽에 각기 잇따르도록 하부저벽에 형성하여서 된 열교환기에 있어서, 상기 한쌍의 짧은변부분을 절곡하여서 형성한 플랜지부를 서로 겹쳐서 접합하고, 이 겹친 플랜지부에 상기 전ㆍ후부끝벽을 각기 접합하였음을 특징으로 하는 열교환기를 제안하게 되었다.
상기 구성에 의하면, 직4각형상으로 형성한 여러 개의 전열판의 한쌍의 긴변을 각기 저벽에 접합함과 동시에, 한쌍의 짧은 변을 각기 끝벽에 접합하여 양저벽의 긴변방향 양단부에 유체통로출입구를 형성한 직방체형상의 열교환기에 있어서, 전열판의 짧은변부분을 절곡하여서 형성한 플랜지부를 서로 겹쳐서 접합하고, 이렇게 겹친 플랜지부에 끝벽을 접합함으로써 유체통로출입구사이를 칸막이함으로써, 전열판을 절단한 단면(端面)에 선접촉상태에서 끝벽을 접합하는 경우에 비하여 겹친 플랜지부를 면접촉상태에서 접합하는 것이 가능하게 되어서 접합강도가 증가할 뿐 아니라, 절단면의 정밀한 마무리 가공이 불필요하게 되므로 전열판의 돌기끼리의 접합과 플랜지부의 접합을 1공정으로 끝내는 일이 가능하게 되어서 가공원가가 삭감된다.
제1전열판 및 제2전열판을 산접기선 및 골접기선을 개재하여 번갈아 연설하여서 되는 절판소재를 이 산접기선 및 골접기선에서 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하고, 산접기선을 상부저벽에 접합함과 동시에, 골접기선을 하부저벽에 접합하면 제1전열판 및 제2전열판을 각기 별도부재로 구성하여 서로 접합하는 경우에 비하여 부품점수가 삭감될 뿐 아니라, 제1전열판 및 제2전열판의 위치어긋남을 방지하여 가공정밀도를 높일 수 있다.
또, 상기 제2목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제3특징에 의하면, 반지름방향 외부케이싱 및 반지름방향 내부케이싱사이에 구획 형성한 링형상의 공간에 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을 방사상으로 배치함으로써, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판사이에 고온유체통로 및 저온유체통로를 원주방향으로 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서, 제1전열판 및 제2전열판의 축방향 양단부를 각기 2개의 끝가장자리를 가진 산형으로 절단하여, 고온유체통로의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로써 고온유체통로입구를 형성함과 동시에, 고온유체통로의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로써 고온유체통로출구를 형성하며, 저온유체통로의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로써 저온유체통로출구를 형성함과 동시에, 저온유체통로의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로써 저온유체통로입구를 형성하며, 또한 제1전열판 및 제2전열판의 양면에 형성한 다수의 돌기의 선단끼리를 서로 접합하여서 된 열교환기에 있어서, 상기 돌기의 배열피치를 제1전열판 및 제2전열판의 축방향 양단부와 축방향 중간부에서 다르게 한 것을 특징으로 하는 열교환기를 제안하게 되었다.
상기 구성에 의하면, 전열판의 축방향 양단부를 산형으로 절단하여 유체통로출입구를 형성한 링형상의 열교환기에 있어서, 전열판에 형성한 돌기의 배열피치를 전열판의 축방향 양단부와 축방향 중간부에서 다르게 하였으므로, 유체통로출입구의 근방에 있어서의 유체의 유로저항을 돌기에 의하여 변화시킴으로써, 유체의 방향변환부에 편류가 발생함을 방지하여 열교환 효율의 향상 및 압력손실의 저감을 도모할 수 있다.
고온유체통로 및 저온유체통로의 출입구에 면하는 부분에 있어서, 이 출입구를 통과하는 유체의 흐르는 방향으로 대략 직교하는 방향의 돌기의 배열피치를 산형의 베이스 가까운 부분에서 치밀하게 하고, 선단부 가까운 부분에서 성기게 하면, 유로길이가 짧기 때문에 유체가 흐르기 쉬운 방향변환부의 반지름방향 안쪽에 있어서의 유로저항을 돌기의 치밀한 배치에 의하여 증가시키고, 유로길이가 길기 때문에 유체가 흐르기 어려운 방향변환부의 반지름방향 바깥쪽에 있어서의 유로저항을 돌기의 성긴 배치에 의하여 감소시킴으로써, 유체의 상기 방향변환부에 편류가 발생함을 방지하여 열교환 효율의 향상 및 압력손실의 저감을 도모할 수 있다.
제1전열판 및 제2전열판의 축방향 중간부에서 제1전열판 및 제2전열판의 돌기의 배열피치를 전열단위수가 반지름방향으로 대략 일정하게 되도록 설정하면 전열판의 온도분포를 반지름방향으로 균일화하여 열교환 효율의 저하 및 바람직하지 않는 열변형력의 발생을 회피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1전열판 및 제2전열판의 열통과율을 K라 하고, 제1전열판 및 제2전열판의 면적을 A라 하고, 유체의 비열을 C라 하며, 상기 전열면적을 흐르는 유체의 질량유량을 dm/dt이라 하였을 때, 전열단위수 Ntu는
Ntu＝(K×A) / [C×(dm / dt)]
에 의하여 정의할 수 있다.
제1전열판 및 제2전열판의 축방향 중간부에서 돌기를 그 축방향 중간부를 통과하는 유체의 흐르는 방향으로 정렬하지 않도록 배열한다면, 유체가 돌기에 의하여 충분히 교반되어서 열교환 효율이 향상한다.
또, 상기 제2목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제4특징에 의하면, 장방형상으로 형성된 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을, 그것들 한쌍의 긴변이 상부저벽 및 하부저벽에 접합되고, 또한 그것들의 한쌍의 짧은변이 전부끝벽 및 후부끝벽에 접합되도록 평행으로 배치함으로써, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판사이에 고온유체통로 및 저온유체통로를 번갈아 형성하여 된 열교환기로서, 상기 고온유체통로에 이어지는 고온유체통로입구 및 고온유체통로출구를 전부끝벽 및 후부끝벽에 각기 잇따르도록 상부저벽에 형성하고, 상기 저온유체통로에 이어지는 저온유체통로입구 및 저온유체통로출구를 후부끝벽 및 전부끝벽에 각기 잇따르도록 하부저벽에 형성하며, 또한 제1전열판 및 제2전열판의 양면에 형성한 다수의 돌기의 선단끼리를 서로 접합하여서 된 열교환기에 있어서, 상기 돌기의 배열피치를 제1전열판 및 제2전열판의 긴변방향 양단부와 긴변방향 중간부에 다르게 한 것을 특징으로 하는 열교환기를 제안하게 되었다.
상기 구성에 의하면, 직4각형상의 전열판의 긴변방향 양단부에 유체통로출입구를 형성한 직방체형상의 열교환기에 있어서, 전열판에 형성한 돌기의 배열피치를 전열판의 긴변방향 양단부와 긴변방향 중간부에서 다르게 하였으므로, 유체통로출입구의 근방에서 유체가 선회할 때, 유체의 유로저항을 돌기로 제어하여 유체에 선회방향 안쪽을 향하는 편류가 발생함을 방지함으로써 열교환 효율의 향상 및 압력손실의 저감을 도모할 수 있다.
고온유체통로 및 저온유체통로의 출입구에 면하는 부분에서, 그 출입구를 통과하는 유체의 흐르는 방향에 대략 직교하는 방향의 돌기의 배열피치를 전부끝벽 및 후부끝벽으로부터 먼 부분에서 치밀하게 하고, 가까운 부분에서 성기게 하면, 유로길이가 짧기 때문에 유체가 흐르기 쉬운 방향변환부의 반지름방향 안쪽에 있어서의 유로저항을 돌기의 치밀한 배치에 따라 증가시키며, 유로길이가 길기 때문에 유체가 흐르기 어려운 방향변환부의 반지름방향 바깥쪽에 있어서의 유로저항을 돌기의 성긴 배치에 따라 감소시킴으로써, 유체의 상기 방향변환부에 편류가 발생함을 방지하여 열교환 효율의 향상 및 압력손실의 저감을 도모할 수 있다.
또, 상기 제3목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제5특징에 의하면 반지름방향 외부케이싱 및 반지름방향 내부케이싱사이에 구획 형성한 링형상의 공간에 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을 방사상으로 배치함으로써, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판사이에 고온유체통로 및 저온유체통로를 원주방향으로 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서, 여러 개의 제1전열판 및 여러 개의 제2전열판을 산접기선 및 골접기선을 개재하여 번갈아 연설하여서 된 절판소재를, 이 접기선에서 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하여서, 상기 산접기선 및 골접기선을 각기 반지름방향 외부케이싱 및 반지름방향 내부케이싱에 접합함으로써, 제1전열판 및 제2전열판을 방사방향으로 배치하여, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판사이에 고온유체통로 및 저온유체통로를 원주방향으로 번갈아 형성하며, 또한 상기 고온유체통로의 축방향 양단부에 개구하도록 고온유체통로 입구 및 고온유체통로 출구를 형성함과 동시에, 상기 저온유체통로의 축방향 양단부에 개구하도록 저온유체통로 입구 및 저온유체통로출구를 형성하여서 된 열교환기에 있어서, 1장의 절판소재를 360°에 거쳐서 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하여서, 그 양단부를 산접기선 혹은 골접기선을 포함하는 부분에서 겹쳐서 접합한 것을 특징으로 하는 열교환기를 제안하게 되었다.
상기 구성에 의하면, 제1전열판 및 제2전열판을 산접기선 및 골접기선을 개재하여 연설하여서 된 절판소재를 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하여서 링형상의 열교환기를 구성하는 경우에, 1장의 절판소재를 360°에 걸쳐서 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하고, 그 양단부를 산접기선 또는 골접기선을 포함하는 부분에서 겹쳐서 접합한 것으로 최소의 부품점수로 열교환기를 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 절판소재 접합부의 수가 최소인 1개소로 되어서 유체누출의 가능성이 최소한으로 억제된다. 또, 절판소재의 양단부는 간단히 절단하는 것 뿐이므로, 특별한 가공을 할 필요가 없게 되어서 가공공수가 삭감되고, 게다가 절판소재는 산접기선 또는 골접기선을 포함하는 절곡부에서 겹치게 되므로 접합강도도 증가한다. 또, 절판소재의 절단위치를 변경하여 제1전열판 및 제2전열판의 장수를 조절하는 것 만으로, 인접하는 제1전열판 및 제2전열판의 원주방향의 피치를 미조정할 수 있다.
먼저, 도 1 내지 도 12에 의거하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 터어빈 엔진(E)은 도면에 없는 연소기, 컴프레서, 터어빈 등을 내부에 수납한 엔진본체(1)를 구비하였으며, 이 엔진본체(1)의 외주를 둘러싸도록 링형상의 열교환기(2)가 배치되어 있다. 열교환기(2)에는, 터어빈을 통과한 비교적 고온의 연소가스가 통과하는 고온유체통로로서의 연소가스통로(4…)와, 컴프레서로 압축된 비교적 저온의 공기가 통과하는 저온유체통로로서의 공기통로(5…)가 원주방향으로 번갈아 형성된다(도 5 참조). 또한, 도 1에 있어서의 단면은 연소가스통로(4…)에 대응하고 있으며, 그 연소가스통로(4…)의 바로 앞쪽과 저쪽에 인접하여 공기통로(5…)가 형성되어 있다.
열교환기(2)의 축선에 잇따르는 단면형상은 축방향으로 길게 반지름방향으로 짧은 편평한 6각형이며, 그 반지름방향 외주면이 큰지름 원통형상의 외부케이싱(6)에 의하여 폐쇄됨과 동시에, 그 반지름방향 내주면이 작은지름 원통형상의 내부케이싱(7)에 의하여 폐쇄되어 있다. 열교환기(2)의 종단면에 있어서의 전단측(도 1의 좌측)은 길이가 같지 않은 산형으로 커트되어 있으며, 그 산형의 정점에 대응하는 부분에 엔진본체(1)의 외주에 이어지는 끝판(end plate)(8)이 납땜되어 있다. 또, 열교환기(2)의 단면에 있어서의 후단측(도 1의 우측)은 길이가 같지 않은 산형으로 커트되어 있으며, 그 산형의 정점에 대응하는 부분에 아우터 하우징(outer housing)(9)에 이어지는 끝판(10)이 납땜되어 있다.
열교환기(2)의 각 연소가스통로(4)는 도 1에 있어서의 좌측상 및 우측하에 고온유체통로입구로서의 연소가스통로입구(11) 및 고온유체통로출구로서의 연소가스통로출구(12)를 구비하고 있으며, 연소가스통로입구(11)에는 엔진본체(1)의 외주를 잇따라서 형성된 연소가스를 도입하는 공간(생략하여 연소가스도입관)(13)의 하류단이 접속됨과 동시에, 연소가스통로출구(12)에는 엔진본체(1)의 내부로 뻗는 연소가스를 배출하는 공간(생략하여 연소가스배출관)(14)의 상류단이 접속된다.
열교환기(2)의 각 공기통로(5)는 도 1에 있어서의 우측상 및 좌측하에 저온유체통로입구로서의 공기통로입구(15) 및 저온유체통로출구로서의 공기통로출구(16)를 구비하고 있으며, 공기통로입구(15)에는 외부하우징(9)의 내주를 잇따라서 형성된 공기를 도입하는 공간(생략하여 공기도입관)(17)의 하류단이 접속됨과 동시에, 공기통로출구(16)에는 엔진본체(1)의 내부로 뻗는 공기를 배출하는 공간(생략하여 공기배출관)(18)의 상류단이 접속된다.
이와 같이 하여, 도 3, 도 4 및 도 10에 도시한 바와 같이, 연소가스와 공기가 서로 역방향으로 흘러서 또한 서로 교차하게 되어 열교환 효율이 높은 대향흐름(opposed flow) 또한, 이른바 직교흐름(cross flow)이 실현된다. 즉, 고온유체와 저온유체를 서로 역방향으로 흐르게 함으로써, 그 유로의 전체 길이에 걸쳐서 고온유체 및 저온유체사이의 온도차를 크게 확보하여, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 터어빈을 구동한 연소가스의 온도는 연소가스통로입구(11…)에 있어서 약 600∼700℃이며, 그 연소가스가 연소가스통로(4…)를 통과하는 경우에 공기와의 사이에서 열교환을 함으로써, 연소가스통로출구(12…)에 있어서 약 300∼400℃까지 냉각된다. 한편, 컴프레서에 의하여 압축된 공기의 온도는 공기통로입구(15…)에서 약 200∼300℃이며, 그 공기가 공기통로(5…)를 통과하는 경우에 연소가스와의 사이에서 열교환을 함으로써, 공기통로출구(16…)에서 약 500∼600℃까지 가열된다.
다음에, 열교환기(2)의 구조를 도 3∼도 9를 참조하면서 설명한다.
도 3, 도 4 및 도 8에 도시한 바와 같이, 열교환기(2)의 본체부는 스테인레스 등의 금속박판을 소정의 형상으로 미리 커트한 다음, 그 표면에 프레스 가공으로 요철(凹凸)을 한 절판소재(21)로 제조된다. 절판소재(21)는 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)을 번갈아 배치한 것으로서 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)을 개재하여 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡할 수 있다. 게다가, 산접기라 함은 지면(紙面)의 바로 앞쪽으로 향하여 볼록(凸)하게 접는 것을 말하며, 골접기라 함은 지면의 저쪽으로 향하여 볼록하게 접는 것을 말한다. 각 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)은 샤아프(sharp)한 직선이 아니고, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)사이에 일정한 공간을 형성하기 위하여 실제로는 원호형상의 접기선으로 되어 있다.
각 제1, 제2전열판(S1, S2)에는 간격이 같지 않게 배치된 다수의 제1돌기(22…)와 제2돌기(23…) 등이 프레스 성형된다. 도 8에 있어서, Ｘ표로 나타내는 제1돌기(22…)는 지면의 바로 앞쪽으로 향하여 돌출하고, Ｏ표로 나타내는 제2돌기(23…)는 지면의 저쪽으로 향하여 돌출한다.
각 제1, 제2전열판(S1, S2)의 산형으로 커트된 전단부 및 후단부에는 도 8에 있어서, 지면의 바로 앞쪽으로 향하여 돌출하는 제1볼록부(24F…, 24R…)와, 지면의 저쪽으로 향하여 돌출하는 제2볼록부(25F…, 25R…) 등이 프레스 성형되어 있다. 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 어느 것에 대하여도, 전후 한쌍의 제1볼록부(24F, 24R)가 대각위치에 배치되고, 전후 한쌍의 제2볼록부(25F, 25R)가 다른 대각위치에 배치되어 있다.
또한, 도 3에 나타낸 제1전열판(S1)의 제1돌기(22…), 제2돌기(23…), 제1볼록부(24F…, 24R…) 및 제2볼록부(25F…, 25R…)는 도 8에 나타낸 제1전열판(S1)과 요철관계가 반대로 되어 있으나, 이것은 도 3이 제1전열판(S1)을 이면측으로부터 본 상태를 나타내고 있기 때문이다.
도 5 및 도 8을 참조하면 명백한 바와 같이 절판소재(21)의 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)을 산접기선(L1)으로 절곡하여서 양 전열판(S1…, S2…)사이에 연소가스통로(4…)를 형성할 때, 제1전열판(S1)과 제2돌기(23…)의 선단과 제2전열판(S2)의 제2돌기(23…)의 선단이 서로 맞닿아서 납땜된다. 또, 제1전열판(S1)의 제2볼록부(25F, 25R)와, 제2전열판(S2)의 제2볼록부(25F, 25R)가 서로 맞닿아서 납땜되고, 도 3에 나타낸 연소가스통로(4)의 좌측하부분 및 우측상부분을 폐쇄함과 동시에, 제1전열판(S1)의 제1볼록부(24F, 24R)와 제2전열판(S2)의 제1볼록부(24F, 24R)가 틈새를 두고 서로 대향하고, 도 3에 나타낸 연소가스통로(4)의 좌측상부분 및 우측하부분에 각기 연소가스통로입구(11) 및 연소가스통로출구(12)를 형성한다.
절판소재(21)의 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)을 골접기선(L2)으로 절곡하여서 양 전열판(S1…, S2…)사이에 공기통로(5…)를 형성할 때, 제1전열판(S1)의 제1돌기(22…)의 선단과 제2전열판(S2)의 제1돌기(22…)의 선단이 서로 맞닿아서 납땜된다. 또, 제1전열판(S1)의 제1볼록부(24F, 24R)와, 제2전열판(S2)의 제1볼록부(24F, 24R)가 서로 맞닿아서 납땜되며, 도 4에 나타낸 공기통로(5)의 좌측상부분 및 우측하부분을 폐쇄함과 동시에, 제1전열판(S1)의 제2볼록부(25F, 25R)와 제2전열판(S2)의 제2볼록부(25F, 25R)가 틈새를 두고 서로 대향하고, 도 4에 나타낸 공기통로(5)의 우측상부분 및 좌측하부분에 각기 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)를 형성한다.
제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)는 개략 원추대 형상을 하고 있고, 그것들의 선단부는 납땜강도를 높이도록 서로 면접촉한다. 또, 제1볼록부(24F…, 24R…) 및 제2볼록부(25F…, 25R…)도 개략 사다리꼴 형상의 단면을 하고 있으며, 그것들의 선단부도 납땜강도를 높이도록 서로 면접촉한다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 공기통로(5…)의 반지름방향 내주부분은 절판소재(21)의 절곡부(골접기선 L2)에 상당하기 때문에 자동적으로 폐쇄되지만, 공기통로(5…)의 반지름방향 외주부분은 개방되어 있으며, 그 개방부가 외부케이싱(6)에 납땜되어 폐쇄된다. 한편, 연소가스통로(4…)의 반지름방향 외주부분은 절판소재(21)의 절곡부(산접기선 L1)에 상당하기 때문에 자동적으로 폐쇄되지만, 연소가스통로(4…)의 반지름방향 내주부분은 개방되어 있으며, 그 개방부가 내부케이싱(7)에 납땜되어 폐쇄된다.
상기 절판소재(21)를 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하였을 때에 인접하는 산접기선(L1)끼리 직접 접촉하는 일은 없으나, 제1돌기(22…)가 서로 접촉함으로써 상기 산접기선(L1) 서로의 간격이 일정하게 유지된다. 또, 인접하는 골접기선(L2)끼리 직접 접촉하는 일은 없으나, 제2돌기(23…)가 서로 접촉함으로써, 상기 골접기선(L2) 서로의 간격이 일정하게 유지된다.
상기 절판소재(21)를 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하여서 열교환기(2)의 본체부를 제작할 때, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)은 열교환기(2)의 중심에서 방사상으로 배치되어 있다. 따라서, 인접하는 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)사이의 거리는 외부케이싱(6)에 접하는 반지름방향 외주부에서 최대로 되고, 또한 내부케이싱(7)에 접하는 반지름방향 내주부에서 최소로 된다. 이 때문에, 상기 제1돌기(22…), 제2돌기(23…), 제1볼록부(24F, 24R) 및 제2볼록부(25F, 25R)의 높이는 반지름방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향하여 점증하고 있으며, 이에 따라 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)을 정확하게 방사상으로 배치할 수 있다(도 5 참조).
상술한 방사상의 절판구조를 채용함으로서, 외부케이싱(6) 및 내부케이싱(7)을 같은 중심에 위치결정하고, 열교환기(2)의 축대칭성을 정밀하게 유지할 수 있다.
도 7 및 도 9로부터 명백한 바와 같이, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 전단 및 후단의 산형으로 커트된 정점부분을 열교환기(2)의 원주방향으로 향하여 90°보다도 약간 작은 각도만큼 절곡함으로써, 장방형을 이루는 작은 조각 형상의 플랜지부(26…)가 형성되어 있다. 절판소재(21)를 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하였을 때, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 플랜지(26…)의 일부는 그에 인접하는 플랜지부(26…)의 일부에 겹쳐서 면접촉상태에서 납땜되어, 전체로서 링형상을 이루는 접합플랜지(27)를 구성한다. 그리고 이 접합플랜지(27)는 전후의 끝판(8, 10)에 납땜으로 접합된다.
이때, 접합플랜지(27)의 전면은 계단형상으로 되어서 끝판(8, 10)과의 사이에 약간의 틈새가 형성되지만, 그 틈새는 땜납재료(도 7 참조)에 의하여 막힌다. 또, 플랜지부(26…)는 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)에 형성한 제1볼록부(24F, 24R) 및 제2볼록부(25F, 25R)의 선단 근방으로부터 절곡되어 있으나, 절판소재(21)를 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)으로 절곡하였을 때에 제1볼록부(24F, 24R) 및 제2볼록부(25F,25R)의 선단과 플랜지부(26…)와의 사이에도 약간의 틈새가 형성되지만, 그 틈새는 땜납재료(도 7 참조)에 의하여 막힌다.
그런데, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 산형의 정점부분을 평탄하게 절단하고, 그 절단한 단면에 끝판(8, 10)을 납땜하려 하면, 먼저 절판소재(21)를 절곡하여서, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…) 및 제1볼록부(24F, 24R) 및 제2볼록부(25F, 25R)를 서로 납땜한 다음, 상기 정점부분에 정밀한 절단가공을 하여 끝판(8, 10)의 납땜을 할 필요가 있고, 납땜이 그 공정으로 되어서, 공정수가 증가할 뿐 아니라, 절단면에 높은 가공 정밀도가 요구되므로 원가가 증가하고, 게다가 작은면적의 절단면에 있어서의 납땜을 위하여 충분한 강도를 얻는다는 것이 어려웠다. 그러나, 절곡된 플랜지부(26…)를 납땜함으로써, 상기 제1돌기(22…), 제2돌기(23…) 및 제1볼록부(24F, 24R), 제2볼록부(25F, 25R)의 납땜과 플랜지부(26…)의 납땜을 1공정으로 끝낼 수 있게 될 뿐 아니라, 산형의 정점부분의 정밀한 절단가공이 불필요하게 되며, 게다가 면접촉하는 플랜지부(26…)끼리의 납땜이므로 납땜강도도 대폭 증가한다. 또한, 플랜지부(26…) 자체가 접합플랜지(27)를 구성하므로, 부품점수의 삭감에 기여할 수 있다.
또, 절판소재(21)를 방사상 또한 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하여서 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)을 연속하여 형성함으로써, 1장씩 독립한 다수의 제1전열판(S1…)과 1장씩 독립한 다수의 제2전열판(S2…)을 번갈아 납땜하는 경우에 비하여, 부품점수 및 납땜개소를 크게 삭감할 수 있을 뿐만 아니라, 완성한 제품의 치수정밀도를 높일 수 있다.
도 5 및 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 띠형상으로 형성된 1장의 절판소재(21)를 꼬불꼬불 꺾인 형상으로 절곡하여서 열교환기(2)의 본체부를 구성할 때, 그 절판소재(21)의 양단부가 열교환기(2)의 반지름방향 외주부분에서 일체로 접합되어 있다. 그 때문에, 접합부를 사이에 두고 서로 이웃하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 끝가장자리가 산접기선(L1)의 근방에서 J자 형상으로 절단되고, 예컨대 제1전열판(S1)의 J자 형상 절단부의 내주에 제2전열판(S2)의 J자 형상 절단부의 외주가 끼워맞추어서 납땜된다. 제1, 제2전열판(S1, S2)의 J자 형상 절단부가 서로 끼워맞추어지기 때문에, 바깥쪽의 제1전열판(S1)의 J자 형상 절단부는 확장되어서 내측의 제2전열판(S1)의 J자 형상 절단부는 압축되고, 또한 안쪽의 제2전열판(S2)은 열교환기(2)의 반지름방향 안쪽으로 향하여 압축된다.
상기 구조를 채용함으로써, 절판소재(21)의 양단부를 접합하기 위하여 특별한 접합부재가 불필요하며, 또 절판소재(21)의 형상을 바꾸는 등의 특별한 가공이 불필요하기 때문에, 부품점수나 가공원가가 삭감됨과 동시에, 접합부에 있어서의 열량(heat mass)의 증가를 회피할 수 있다. 또, 연소가스통로(4…)도 아니고, 공기통로(5…)도 아닌 무효공간이 발생하지 않으므로, 유로저항의 증가가 최소한으로 억제되어서 열교환 효율의 저하를 초래할 염려도 없다. 또한, 제1, 제2전열판(S1, S2)의 J자 형상 절단부는 접합부분이 변형하기 때문에 미소한 틈새가 발생하기 쉬우나, 열교환기(2)의 본체부를 1장의 절판소재(21)로 구성함으로써 상기 접합부분을 최소 1개소로 하여, 유체의 누출을 최소한으로 억제할 수 있다. 또, 1장의 절판소재(21)를 꼬불꼬불 꺽인 형상으로 절곡하여서, 링형성의 열교환기(2)의 본체부를 구성하는 경우에, 일체로 이어지는 제1, 제2전열판(S1…, S2…)의 장수가 적절하지 않으면, 인접하는 제1, 제2전열판(S1…, S2…)의 원주방향의 피치가 부적절하게 되고, 게다가 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 선단이 벌어진다거나, 찌부러진다거나 할 가능성이 있다. 그러나, 절판소재(21)의 절단위치를 변경하여 일체로 이어지는 제1, 제2전열판(S1…, S2…)의 장수를 적당히 변경하는 것만으로, 상기 원주방향의 피치를 용이하게 미조정할 수 있다.
가스 터어빈 엔진(E)의 운전중에, 연소가스통로(4…)의 압력은 비교적 저압으로 되고, 공기통로(5…)의 압력은 비교적 고압으로 되기 때문에, 그 압력차에 의하여 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)에 만곡하중이 작용하나, 서로 맞닿아서 납땜된 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여, 상기 하중에 견딜 수 있는 충분한 강성을 얻을 수 있다.
또, 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 표면적(즉, 연소가스통로(4…) 및 공기통로(5…)의 표면적)이 증가하며, 게다가 연소가스 및 공기의 흐름이 교반되므로 열교환 효율의 향상이 가능하게 된다.
그런데, 연소가스통로(4…) 및 공기통로(5…)사이의 열전달량을 나타내는 전열(電熱) 단위수 Ntu는
Ntu＝(K×A) / [C×(dm / dt)] …(1)
에 의하여 주어진다.
상기 (1)식에 있어서, K는 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 열통과율, A는 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 면적(전열면적), C는 유체의 비열, dm/dt는 상기 전열면적을 흐르는 유체의 질량유량이다. 상기 전열면적(A) 및 비열(C)은 정수이지만, 상기 열통과율(K) 및 질량유량(dm/dt)은 인접하는 제1돌기(22…) 사이, 또는 인접하는 제2돌기(23…)사이의 피치(P)(도 5 참조)의 함수가 된다.
전열단위수(Ntu)가 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 반지름방향으로 변화하면, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 온도분포가 반지름방향으로 불균일하게 되어서, 열교환 효율이 저하할 뿐 아니라, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)이 반지름방향으로 불균일하게 열팽창하여 바람직하지 않은 열변형력을 발생한다. 그리하여, 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 반지름방향의 배열피치(P)를 적절히 설정하여, 전열단위수(Ntu)가 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 반지름방향 각 부위에서 일정하게 되도록 하면, 상기 각 문제를 해소할 수 있다.
도 11A에 도시한 바와 같이, 상기 피치(P)를 열교환기(2)의 반지름방향으로 일정하게 하였을 경우, 도 11B에 도시한 바와 같이, 전열단위수(Ntu)는 반지름방향 안쪽부분에서 크고, 반지름방향 바깥쪽 부분에서 작아지므로, 도 11C에 도시한 바와 같이 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 온도분포도 반지름방향 안쪽부분에서 높고, 반지름방향 바깥쪽 부분에서 낮게 되어 버린다. 한편, 도 12A에 도시한바와 같이 상기 피치(P)를 열교환기(2)의 반지름방향 안쪽부분에서 크고, 반지름방향 바깥쪽 부분에서 작아지도록 설정하면, 도 12B 및 도 12C에 도시한 바와 같이 전열단위수(Ntu) 및 온도분포를 반지름방향으로 대략 일정하게 할 수 있다.
도 3 내지 도 5로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 열교환기(2)에서는 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 축방향 중간부(즉, 축방향 양단의 산형부를 제외한 부분)의 반지름방향 바깥쪽 부분에 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 반지름방향의 배열피치(P)가 작은 영역(R1)이 설치됨과 동시에, 그 반지름방향 안쪽부분에 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 반지름방향의 배열피치(P)가 큰 영역(R2)이 설치된다. 이에 따라, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 축방향 중간부의 전체영역에 걸쳐서 전열단위수(Ntu)가 대략 일정하게 되어, 열교환 효율의 향상과 열변형력의 경감이 가능하게 된다.
또한, 열교환기(2)의 전체 형상이나 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 형상이 다르면 열통과율(K) 및 질량유량(dm/dt)도 변화하므로, 적절한 피치(P)의 배열도 본 실시예와 달라진다. 따라서, 본 실시예와 같이 피치(P)가 반지름방향 바깥쪽으로 향하여 점감하는 경우 이외에, 반지름방향 바깥쪽으로 향하여 점증하는 경우도 있다. 그러나, 상기 (1)식이 성립하는 피치(P)의 배열을 설정하면, 열교환기의 전체 형상이나 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 형상에 관계없이, 상기 작용효과를 얻을 수 있다.
도 3 및 도 4로부터 명백한 바와 같이, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 축방향 중간부에서 인접하는 제1돌기(22…)끼리 또는 인접하는 제2돌기(23…)끼리는 열교환기(2)의 축방향(연소가스 및 공기의 흐름의 방향)으로 정렬되어 있지 않으며, 축방향에 대하여 일정각도 경사져서 정렬되어 있다. 바꾸어말하면, 열교환기(2)의 축선에 평행한 직선상에 제1돌기(22…)가 연속하여 배열되거나, 제2돌기(23…)가 연속하여 배열된다거나 하는 일이 없도록 고려되어 있다. 이에 따라, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 축방향 중간부에 있어서, 연소가스통로(4) 및 공기통로(5)를 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여 미로형상으로 형성하여 열교환 효율을 높일 수 있다.
또한, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 축방향 양단의 산형부에는 상기 축방향 중간부와 다른 배열피치로 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)가 배열되어 있다. 도 3에 도시한 연소가스통로(4)에 있어서, 연소가스통로입구(11)에서 화살표(a)방향으로 유입한 연소가스는 축방향으로 선회하여 화살표(b)방향으로 흐르고, 다시 화살표(c)방향으로 선회하여 연소가스통로출구(12)에서 유출한다. 연소가스가 연소가스통로입구(11)의 근방에서 방향변환할 때, 선회방향 안쪽(열교환기(2)의 반지름방향 바깥쪽)에서는 연소가스의 유로(PS)가 짧아지고, 선회방향 바깥쪽(열교환기(2)의 반지름방향 안쪽)에서는 연소가스의 유로(PL)가 길어진다. 한편, 연소가스가 연소가스통로출구(12)의 근방에서 방향변환할 때, 선회방향 안쪽(열교환기(2)의 반지름방향 안쪽)에서는 연소가스의 유로(PS)가 짧아지고, 선회방향 바깥쪽(열교환기(2)의 반지름방향 바깥쪽)에서는 연소가스의 유로(PL)가 길어진다. 이와 같이, 연소가스의 선회방향 안쪽 및 바깥쪽에서 연소가스의 유로길이에 차이가 발생하면, 유로길이가 짧기 때문에 유로저항이 작은 선회방향 안쪽으로 향하여 선회방향 바깥쪽으로부터 연소가스가 편류하여, 연소가스의 흐름이 불균일하게 되어서 열교환 효율이 저하되어 버린다.
그래서 연소가스통로입구(11) 및 연소가스통로출구(12)의 근방의 영역(R3, R3)에서는, 연소가스의 흐르는 방향으로 직교하는 방향의 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치를 선회방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향하여 점차로 치밀하게 되도록 변화시키고 있다. 이와 같이, 영역(R3, R3)에 있어서 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치를 불균일하게 함으로써, 연소가스의 유로길이가 짧기 때문에 유로저항이 작은 선회방향 안쪽에 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)를 치밀하게 배열하여 유로저항을 증가시키고, 상기 영역(R3, R3)의 전체에 걸쳐서 유로저항을 균일화할 수 있다. 이에 따라, 상기 편류의 발생을 방지하여 열교환 효율의 저하를 회피할 수 있다. 특히, 제1볼록부(24F, 24R)의 안쪽에 인접하는 1열째의 돌기는 모두 연소가스통로(4)내에 돌출하는 제2돌기(23…)(도 3에 Ｘ표로 표시)로 구성되어 있기 때문에, 그 제2돌기(23…)의 배열피치를 불균일하게 함으로써, 편류방지효과를 유효하게 발휘시킬 수 있다.
마찬가지로 하여, 도 4에 나타낸 공기통로(5)에 있어서, 공기통로입구(15)에서 화살표(d)방향으로 유입한 공기는 축방향으로 선회하여 화살표(e)방향으로 흐르고, 또한 화살표(f)방향으로 선회하여 공기통로출구(16)로부터 유출한다. 공기가 공기통로입구(15)의 근방에서 방향변환할 때, 선회방향 안쪽(열교환기(2)의 반지름방향 바깥쪽)에서는 공기의 유로가 짧아지고, 선회방향 바깥쪽(열교환기(2)의 반지름방향 안쪽)에서는 공기의 유로가 길어진다. 한편, 공기가 공기통로출구(16)의 근방에서 방향변환할 때, 선회방향 안쪽(열교환기(2)의 반지름방향 안쪽)에서는 공기의 유로가 짧아지고, 선회방향 바깥쪽(열교환기(2)의 반지름방향 바깥쪽)에서는 공기의 유로가 길어진다. 이와 같이, 공기의 선회방향 안쪽 및 바깥쪽에서 공기의 유로길이에 차이가 발생하면, 유로길이가 짧기 때문에 유로저항이 작은 선회방향 안쪽으로 향하여 공기가 편류하여 열교환 효율이 저하되어 버린다.
그래서 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)의 근방의 영역(R4, R4)에서는 공기의 흐르는 방향으로 직교하는 방향의 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치를 선회방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향하여 점차로 치밀하게 되도록 변화시키고 있다. 이와 같이, 영역(R4, R4)에 있어서, 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치를 불균일하게 함으로써, 공기의 유로길이가 짧기 때문에 유로저항이 작은 선회방향 안쪽에 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)를 치밀하게 배열하여 유로저항을 증가시키고, 상기 영역(R4, R4)의 전체에 걸쳐서 유로저항을 균일화할 수 있다. 이에 따라, 상기 편류의 발생을 방지하여 열교환 효율의 저하를 회피할 수 있다. 특히, 제2볼록부(25F, 25R)의 내측에 인접하는 1열째의 돌기는 모두 연소가스통로(4)내에 돌출하는 제1돌기(22…)(도 4에 Ｘ표로 표시)로 구성되어 있으므로, 그 제1돌기(22…)의 배열피치를 불균일하게 함으로써 편류방지 효과를 유효하게 발휘시킬 수 있다.
또한, 도 3에 있어서, 연소가스가 영역(R3, R3)에 인접하는 영역(R4, R4)을 흐를때, 그 영역(R4, R4)에 있어서의 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치는 연소가스의 흐르는 방향으로 불균일하게 되어 있으므로, 이 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치는 연소가스의 흐름에 거의 영향을 미치지 않는다. 마찬가지로, 도 4에 있어서 공기가 영역(R4, R4)에 인접하는 영역(R3, R3)을 흐를 때, 그 영역(R3, R3)에 있어서의 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치는 공기의 흐름방향으로 불균일하게 되어 있으므로, 이 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열피치는 공기의 흐름에 거의 영향을 미치지 않는다.
도 3 및 도 4로부터 명백한 바와 같이, 열교환기(2)의 전단부 및 후단부에 있어서, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)이 각기 긴변 및 짧은변을 구비한 길이가 같지 않은 산형으로 커트되어 있어, 전단측 및 후단측의 긴변에 잇따라서 각기 연소가스통로입구(11) 및 연소가스통로출구(12)를 형성함과 동시에, 후단측 및 전단측의 짧은변에 잇따라서 각기 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)가 형성되어 있다.
이와 같이, 열교환기(2)의 전단부에 있어서, 산형의 2변에 잇따라서 각기 연소가스통로입구(11) 및 공기통로출구(16)를 형성함과 동시에 열교환기(2)의 후단부에 있어서 산형의 2변에 잇따라서 각기 연소가스통로출구(12) 및 공기통로입구(15)를 형성하고 있으므로 열교환기(2)의 전단부 및 후단부를 산형으로 커트하지 않고, 상기 입구(11, 15) 및 출구(12, 16)를 형성하였을 경우에 비하여, 그것들 입구(11, 15) 및 출구(12, 16)에 있어서의 유로단면적을 크게 확보하여 압력손실을 최소한으로 억제할 수 있다. 게다가, 상기 산형의 2변에 잇따라서 입구(11, 15) 및 출구(12, 16)를 형성하였으므로, 연소가스통로(4…) 및 공기통로(5…)에 출입하는 연소가스나 공기의 유로를 원활하게 하여 압력손실을 더욱 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 입구(11, 15) 및 출구(12, 16)에 이어지는 도관을 유로를 급격하게 굴곡시키는 일이 없이 축방향으로 잇따라서 배치하여, 열교환기(2)의 반지름방향 치수를 소형화할 수 있다.
그런데, 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)를 통과하는 공기의 체적유량에 비하여, 그 공기에 연료를 혼합하여 연소시켜, 다시 터어빈으로 팽창시켜서 압력이 떨어진 연소가스의 체적유량은 커진다. 본 실시예에서는 상기 길이가 같지 않은 산형에 의하여, 체적유량이 작은 공기가 통과하는 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)의 길이를 짧게 하고, 체적유량이 큰 연소가스가 통과하는 연소가스통로입구(11) 및 연소가스통로출구(12)의 길이를 길게 하여, 이에 따라 연소가스의 유속을 상대적으로 저하시켜서 압력손실의 발생을 보다 효과적으로 회피할 수 있다.
도 3 및 도 4로부터 명백한 바와 같이, 스테인레스제의 외부하우징(9)은 공기도입관(17)을 구획 형성하도록 외벽부재(28, 29)와 내벽부재(30, 31)의 2중구조로 되어 있으며, 앞쪽의 외벽부재(28) 및 내벽부재(30)의 후단에 접합된 전부플랜지(32)가, 뒤쪽의 외벽부재(29) 및 내벽부재(31)의 전단에 접합된 후부플랜지(33)에 여러 개의 보울트(34…)로 결합되어 있다. 이때, 전부플랜지(32)와 후부플랜지(33)와의 사이에 단면이 E형의 링형상의 밀봉부재(35)가 끼워져 있으며, 이 밀봉부재(35)는 전부플랜지(32) 및 후부플랜지(33)의 결합면을 밀봉하여 공기도입관(17)내의 공기와 연소가스도입관(13)내의 연소가스가 혼합하는 것을 방지한다.
열교환기(2)는 이 열교환기(2)와 같은 재질의 인코넬(inconel)의 판재로 된 열교환기 지지링(36)을 통하여, 외부하우징(9)의 후부플랜지(33)에 이어지는 내벽부재(31)에 지지되어 있다. 후부플랜지(33)에 접합된 내벽부재(31)의 축방향 치수는 작으므로, 그 내벽부재(31)는 실질적으로 후부플랜지(33)의 일부로 간주할 수 있다. 따라서 열교환기 지지링(36)을 내벽부재(31)에 접합하는 대신에, 후부플랜지(33)에 직접 접합하는 것도 가능하다. 열교환기 지지링(36)은 열교환기(2)의 외주면에 접합되는 제1링부(361)와, 내벽부재(31)의 내주면에 결합되는 상기 제1링부(361)보다도 지름이 큰 제2링부(362)와, 제1, 제2링부(361, 362)를 비스듬한 방향으로 접속하는 접속부(363)를 구비하여 단면이 계단형상으로 형성되어 있으며, 이 열교환기 지지링(36)에 의하여 연소가스통로입구(11) 및 공기통로입구(15)사이가 밀봉된다.
열교환기(2)의 외주면의 온도분포는 공기통로입구(15)측(축방향 뒤쪽)에 있어서 저온이며, 연소가스통로입구(11)측(축방향 앞쪽)에서 고온이다. 열교환기 지지링(36)을 연소가스통로입구(11)보다도 공기통로입구(15)에 가까운 위치에 설치함으로써, 열교환기(2) 및 외부하우징(9)의 열팽창량의 차를 최소한으로 억제하여 열변형력을 감소시킬 수 있다. 또, 열팽창량의 차에 의하여 열교환기(2)와 후부플랜지(33)가 상대적으로 변위하였을 때, 그 변위는 판재로 된 열교환기 지지링(36)의 탄성변형에 의하여 흡수되어, 열교환기(2)나 외부하우징(9)에 작용하는 열변형력을 경감할 수 있다. 특히, 열교환기 지지링(35)의 단면이 계단형상으로 형성되어 있으므로, 그 절곡부가 용이하게 변형하여 열팽창량의 차이를 효과적으로 흡수할 수 있다.
다음에, 도 13 내지 도 17에 의거하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
열교환기(2)는 상부저벽(41) 및 하부저벽(42)과, 전부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)과, 좌측벽(45) 및 우측벽(46)에 의하여 둘러쌓여 전체로서 직방체형상으로 형성되어 있다. 상부저벽(41)의 전부 및 후부에는 좌우방향으로 뻗은 연소가스통로입구(11) 및 연소가스통로출구(12)가 개구되어 있는 동시에, 하부저벽(42)의 후부 및 전부에는 좌우방향으로 뻗은 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)가 개구되어 있다. 열교환기(2)의 내부에는 절판소재(21)를 산접기선(L1…) 및 골접기선(L2…)을 개재하여 꼬불꼬불 꺽인 형상으로 절곡한 직4각형상의 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)이 번갈아 배치되어 있다.
제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)사이에, 상기 연소가스통로입구(11) 및 연소가스통로출구(12)에 이어지는 연소가스통로(4…)와, 상기 공기통로입구(15) 및 공기통로출구(16)에 이어지는 공기통로(5…)가 번갈아 형성되어 있다. 이때, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)에 형성한 여러 개의 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 선단끼리를 납땜함으로써, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 간격이 일정하게 유지된다.
절판소재(21)는 산접기선(L1…)에 있어서, 상부저벽(41)에 납땜되고, 골접기선(L2…)에 있어서 하부저벽(42)에 납땜된다. 또, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 짧은변부분(즉, 전단 및 후단)이 90°보다도 약간 작은 각도만큼 절곡하여서 직4각형상의 플랜지부(26…)가 형성된다. 플랜지부(26…)는 서로 겹쳐져서 면접촉상태에서 납땜되어 전체로서 직4각형상의 접합플랜지(27)가 형성되고, 이 접합플랜지(27)가 전부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)에 납땜함에 따라 접합된다.
접합플랜지(27)와 전ㆍ후부끝벽(43, 44)과의 사이의 틈새는 납땜재료에 의하여 막게 된다(도 17 참조). 이와 같이, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 끝가장자리를 절곡한 플랜지부(26…)를 납땜함으로서, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…) 단부의 정밀한 절단가공이 불필요하게 되므로, 상기 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 납땜과 플랜지부(26…)의 납땜을 1공정으로 끝낼 수 있음이 가능하게 되고, 게다가 면접촉하는 플랜지부(26…)끼리의 납땜이므로 납땜강도도 크게 증가한다.
도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)에 형성된 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)의 배열은 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 전후방향 중간부와, 전후방향 양단부(연소가스통로입구(11) 및 공기통로출구(16)에 면하는 부분 및 연소가스통로출구(12) 및 공기통로입구(15)에 면하는 부분)이므로 다르다.
즉, 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)의 전후방향 중간부에서는 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)가 상하방향으로 같은 피치, 또한 전후방향으로 같은 피치로 배열되어 있다. 한편, 전후방향 양단부에서는 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)가 상하방향으로 같은 피치로 배열되어 있으나, 전후방향에는 피치가 같지 않게 배열되어 있다. 구체적으로는, 연소가스통로입구(11) 및 공기통로출구(16)에 면하는 부분에 있어서, 그 전단으로부터 떨어짐에 따라서 전후방향의 배열피치가 치밀하게 되어 있으며, 또 연소가스통로출구(12) 및 공기통로입구(15)에 면하는 부분에 있어서, 그 후단으로부터 떨어짐에 따라서 전후방향의 배열피치가 치밀하게 되어 있다.
따라서, 도 14에 있어서, 연소가스통로입구(11)에서 화살표(g)방향으로 유입한 연소가스가 연소가스통로(4)에 잇따른 방향으로 90°선회할 때, 유로길이가 짧기 때문에 연소가스가 흐르기 쉬운 선회방향 안쪽통로의 유로저항을 치밀하게 배치된 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여 증가시켜, 선회방향 내외의 연소가스의 유량을 균일화 할 수 있다. 또 연소가스통로(4)에 잇따르는 방향으로 흐르는 연소가스가 90°선회하여 연소가스통로출구(12)에서 화살표(h)방향으로 유출할 때, 유로길이가 짧으므로 연소가스가 흐르기 쉬운 선회방향 안쪽의 통로의 유로저항을, 치밀하게 배치된 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여 증가시켜, 선회방향 내외의 연소가스의 유량을 균일화 할 수 있다.
마찬가지로 하여, 도 15에 있어서 공기통로입구(15)에서 화살표(i)방향으로 유입한 공기가 공기통로(5)에 잇따르는 방향으로 90°선회할 때, 유로길이가 짧기 때문에 공기가 흐르기 쉬운 선회방향 안쪽의 통로의 유로저항을 치밀하게 배치한 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여 증가시켜, 선회방향 안팍의 공기의 유량을 균일화 할 수 있다. 또, 공기통로(5)에 잇따르는 방향으로 흐르는 공기가 90°선회하여 공기통로출구(16)에서 화살표(j)방향으로 유출할 때, 유로길이가 짧으므로 공기가 흐르기 쉬운 선회방향 안쪽의 통로의 유로저항을 치밀하게 배치된 제1돌기(22…) 및 제2돌기(23…)에 의하여 증가시키고, 선회방향 안팍의 공기의 유량을 균일화 할 수 있다.
다음에, 도 18 내지 도 21에 의거하여, 전술한 제1실시예의 변형예에 대하여 설명한다.
도 18에 도시한 바와 같이, 이 변형예의 절판소재(21)의 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)은 산형의 정점의 플랜지부(26)의 형상이 제1실시예와 약간 다르다. 도 19 및 도 20은 제1전열판(S1)의 플랜지부(26)의 형상을 나타낸 것으로서, 상기 플랜지부(26)는 제1볼록부(24F) 및 제2볼록부(25F)의 높이가 점감하는 절곡부(261)와, 이 절곡부(261)의 선단에 이어지는 평탄부(262)로 구성되어 있으며, 평탄부(262)의 길이가 제1전열판(S1)에서는 길고, 제2전열판(S2)에서는 짧게 형성되어 있다(도 18 참조).
그리고, 도 21로부터 명백한 바와 같이, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 플랜지부(26)는 그 절곡부(261)의 구간에서 90°에 걸쳐서 원호형상으로 절곡하고, 그 평탄부(262)가 끝판(8)에 면접촉상태에서 납땜된다. 이때, 절곡부(261)에 있어서, 제1볼록부(24F) 및 제2볼록부(25F)의 높이가 점감하므로, 제1볼록부(24F)끼리, 혹은 제2볼록부(25F)끼리 납땜될 때, 그 틈새를 최소한으로 억제할 수 있다. 게다가, 제2전열판(S2)의 플랜지부(26)의 평탄부(262)의 길이를 짧게 하였으므로, 그 평탄부(262)의 선단이 인접하는 제1전열판(S1)의 제1볼록부(24F) 및 제2볼록부(25F)와 간섭하는 일이 없게 되고, 틈새의 발생이 더욱 효과적으로 방지된다. 또한, 도 19 내지 도 21에는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 일단측의 플랜지부(26)를 도시하였으나, 타단측의 플랜지부(26)도 같은 구조로 되어 있다.
이러한 변형예에 의하면, 제1볼록부(24F, 24R)끼리의 맞닿는 부분 및 제2볼록부(25F, 25R)끼리의 맞닿는 부분에 발생하는 틈새를 최소한으로 억제하여, 유체의 밀봉성을 높일 수 있다.
이상 본 발명의 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 설계변경을 할 수 있다.
예컨대 청구항 1 내지 청구항 11에 기재된 발명에서는 절판소재(21)를 사용하지 않고 제1전열판(S1…) 및 제2전열판(S2…)을 각기 다른 부재로 구성하여 서로 접합하여도 좋다. 또, 청구항 12에 기재된 발명에서는 절판소재(21)의 양단부를 산접기선(L1)의 부분에서 접합하는 대신에, 골접기선(L2)의 부분에서 접합하여도 좋다.

Claims (12)

  1. 반지름방향 외부케이싱(6) 및 반지름방향 내부케이싱(7)사이에 구획 형성한 링형상의 공간에 여러 개의 제1전열판(S1) 및 여러 개의 제2전열판(S2)을 방사상으로 배치하고, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)에 형성한 여러 개의 돌기(22, 23)를 서로 접합함으로써, 인접하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)사이에 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)를 원주방향으로 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서,
    제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 축방향 양단부를 각기 2개의 끝가장자리를 가진 산형으로 절단하여, 고온유체통로(4)의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로써 고온유체통로입구(11)를 형성함과 동시에, 고온유체통로(4)의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로써 고온유체통로출구(12)를 형성하고,
    저온유체통로(5)의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로써 저온유체통로출구(16)를 형성함과 동시에, 저온유체통로(5)의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로써 저온유체통로입구(15)를 형성하여서 된 열교환기에 있어서,
    상기 산형의 정점부분의 한편을 절곡하여서 형성한 플랜지부(26)를 서로 겹쳐서 접합하며, 이렇게 겹친 플랜지부(26)에서 상기 고온유체통로입구(11) 및 저온유체통로출구(16)사이를 칸막이하여, 상기 산형의 정점부분의 다른편을 절곡하여서 형성한 플랜지부(26)를 서로 겹쳐서 접합하고, 이렇게 겹친 플랜지부(26)로 상기 고온유체통로출구(12) 및 저온유체통로입구(15)사이를 칸막이한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)을 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)을 개재하여 번갈아 연설하여서 된 절판소재(21)를 이 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)에 있어서, 꼬불꼬불 꺽인 형상으로 절곡하여서 산접기선(L1)을 반지름방향 외부케이싱(6)에 접합함과 동시에 골접기선(L2)을 반지름방향 내부케이싱(7)에 접합하였음을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플랜지부(26)를 원호형상으로 절곡하여서 겹침과 동시에, 고ㆍ저유체통로출입구(11, 12, 15, 16)를 폐쇄하도록 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 산형의 끝가장자리를 잇따라서 형성한 볼록부(24F, 24R, 25F, 25R)의 높이를 상기 플랜지부(26)에서 점감시킨 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 직4각형상으로 형성한 여러 개의 제1전열판(S1) 및 여러 개의 제2전열판(S2)을, 그것들 한쌍의 긴변을 상부저벽(41) 및 하부저벽(42)에 접합하고, 또한 그것들 한쌍의 짧은변을 전부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)에 접합하며, 또한 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)에 형성한 여러 개의 돌기(22, 23)를 서로 접합함으로써, 인접하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)사이에 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)를 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서,
    상기 고온유체통로(4)에 이어지는 고온유체통로입구(11) 및 고온유체통로출구(12)를 전부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)에 각기 잇따르도록 상부저벽(41)에 형성하고, 상기 저온유체통로(5)에 이어지는 저온유체통로입구(15) 및 저온유체통로출구(16)를 후부끝벽(44) 및 전부끝벽(43)에 각기 잇따르도록 하부저벽(42)에 형성하여서 된 열교환기에 있어서,
    상기 한쌍의 짧은변부분을 절곡하여서 형성한 플랜지부(26)를 서로 겹쳐서 접합하고, 이 겹친 플랜지부(26)에 상기 전ㆍ후부끝벽(43, 44)을 각기 접합한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제4항에 있어서, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)을 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)을 개재하여 번갈아 연설하여서 된 절판소재(21)를 이 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)에 있어서 꼬불꼬불 꺽인 형상으로 절곡하여서 산접기선(L1)을 상부저벽(41)에 접합함과 동시에 골접기선(L2)을 하부저벽(42)에 접합한 것을 특징으로 한 열교환기.
  6. 반지름방향 외부케이싱(6) 및 반지름방향 내부케이싱(7)사이에 구획 형성한 링형상의 공간에 여러 개의 제1전열판(S1) 및 여러 개의 제2전열판(S2)을 방사상으로 배치함으로써, 인접하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)사이에 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)를 원주방향으로 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서,
    제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 축방향 양단부를 각기 2개의 끝가장자리를 가진 산형으로 절단하여, 고온유체통로(4)의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로써 고온유체통로입구(11)를 형성함과 동시에, 고온유체통로(4)의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 한편을 폐쇄하고 다른편을 개방함으로써 고온유체통로출구(12)를 형성하고, 저온유체통로(5)의 축방향 일단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로써 저온유체통로출구(16)를 형성함과 동시에, 저온유체통로(5)의 축방향 타단부에서 상기 2개의 끝가장자리의 다른편을 폐쇄하고 한편을 개방함으로써 저온유체통로입구(15)를 형성하며, 또한 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 양면에 형성한 다수의 돌기(22, 23)의 선단끼리를 서로 접합하여서 된 열교환기에 있어서,
    상기 돌기(22, 23)의 배열피치를 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 축방향 양단부와 축방향 중간부에서 다르게 한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제6항에 있어서, 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)의 고ㆍ저온유체통로출입구(11, 12, 15, 16)에 면하는 부분에서, 이 출입구(11, 12, 15, 16)를 통과하는 유체의 흐르는 방향으로 대략 직교하는 방향의 상기 돌기(22, 23)의 배열피치를, 상기 산형의 베이스의 가까운 부분에서 치밀하게 하고, 선단부의 가까운 부분에서 성기게 한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제6항에 있어서, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 축방향 중간부에 있어서, 상기 돌기(22, 23)의 배열피치를 전열단위수(Ntu)가 반지름방향으로 일정하게 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제6항에 있어서, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 축방향 중간부에서 상기 돌기(22, 23)를 이 축방향 중간부를 통과하는 유체의 흐르는 방향으로 정렬(整列)하지 않도록 배치한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 직4각형상으로 형성한 여러 개의 제1전열판(S1) 및 여러 개의 제2전열판(S2)을 그것들의 한쌍의 긴변이 상부저벽(41) 및 하부저벽(42)에 접합되고, 또한 그것들의 한쌍의 짧은변이 전부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)에 접합되도록 평행으로 배치함으로써, 인접하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)사이에 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)를 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서,
    상기 고온유체통로(4)에 이어지는 고온유체통로입구(11) 및 고온유체통로출구(12)를 전부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)에 각기 잇따르도록 상부저벽(41)에 형성하고, 상기 저온유체통로(5)에 이어지는 저온유체통로입구(15) 및 저온유체통로출구(16)를 후부끝벽(44) 및 전부끝벽(43)에 각기 잇따르도록 하부저벽(42)에 형성하며, 또한 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 양면에 형성한 다수의 돌기(22, 23)의 선단끼리를 서로 접합하여서 된 열교환기에 있어서,
    상기 돌기(22, 23)의 배열피치를 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)의 긴변방향 양단부와 긴변방향 중간부에서 다르게 한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제10항에 있어서, 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)의 고ㆍ저온유체통로출입구(11, 12, 15, 16)에 면하는 부분에 있어서, 이 출입구(11, 12, 15, 16)를 통과하는 유체의 흐르는 방향으로 대략 직교하는 방향의 상기 돌기(22, 23)의 배열피치를 상부끝벽(43) 및 후부끝벽(44)으로부터 먼 부분에서 치밀하게 하고 가까운 부분에서 성기게 한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 반지름방향 외부케이싱(6) 및 반지름방향 내부케이싱(7)사이에 구획 형성한 링형상의 공간에 여러 개의 제1전열판(S1) 및 여러 개의 제2전열판(S2)을 방사상으로 배치함으로써, 인접하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)사이에 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)를 원주방향으로 번갈아 형성하여서 된 열교환기로서,
    여러 개의 제1전열판(S1) 및 여러 개의 제2전열판(S2)을 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)을 개재하여 번갈아 연설하여서 된 절판소재(21)를 그 산ㆍ골접기선(L1, L2)에 있어서 꼬불꼬불 꺽인 형상으로 절곡하여, 상기 산접기선(L1) 및 골접기선(L2)을 각기 반지름방향 외부케이싱(6) 및 반지름방향 내부케이싱(7)에 접합함으로써, 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)을 방사방향으로 배치하고, 인접하는 제1전열판(S1) 및 제2전열판(S2)사이에 고온유체통로(4) 및 저온유체통로(5)를 원주방향으로 번갈아 형성하고, 또한 상기 고온유체통로(4)의 축방향 양단부에 개구하도록 고온유체통로입구(11) 및 고온유체통로출구(12)를 형성함과 동시에, 상기 저온유체통로(5)의 축방향 양단부에 개구하도록 저온유체통로입구(15) 및 저온유체통로출구(16)를 형성하여서 된 열교환기에 있어서,
    1장의 절판소재(21)를 360°에 걸쳐서 꼬불꼬불 꺽인 형상으로 절곡하여, 그 양단부를 산접기선(L1) 또는 골접기선(L2)을 포함하는 부분에서 겹쳐서 접합한 것을 특징으로 하는 열교환기.
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