KR100539429B1 - 열교환기 및 열교환기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성이 좋고, 압력 손실이 적은 열교환기의 제조방법을 제공하는 것으로서, 이를 위한 수단으로서, 전열성을 갖는 박판형상의 구획부재(2) 한쪽면에, 박판을 골판으로 가공한 파형판(6)을 접착한 주름재(corrugated member;8)를 만들고, 이 주름재(8) 파형판(6)의 각 정상부를 절단 제거하여 개방 주름재(4)를 만들고, 이 개방 주름재(4)를 한층 걸러서 절단한 파형판(6)에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착한다. 또한, 주름재를 양면 골판지 구조로 하고 그 파형판(6)의 파고의 약 반의 위치에서 횡단하여 2장의 개방 주름재를 만들고, 이 2장의 개방 주름재를 한층 걸러서, 절단한 파형판(6)에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착한다.

Description

열교환기 및 열교환기의 제조방법{HEAT EXCHANGER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 유체간에서의 열교환을 행하게 하는것으로, 주로 공기조절기기에 사용되는 적층 구조의 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

(종래의 기술)

근년, 난방 및 냉방 등의 공기조절기기가 발달 또한 보급되고, 공기조절장치를 사용한 거주구역이 확대됨에 따라 환기에 있어서 온도 및 습도가 회수될 수 있는 공기조절용 전열 교환기에 대한 중요성도 높아지고 있다. 이러한 전열 교환기(全熱 交換器)는 예를 들면, 일본 특공소47-19990호 공보나, 특공소54-1054호 공보 및 특공소51-2131호 공보에 개시되어 있는 것이 널리 채용되고 있다. 이들의 어느것이나 전열성과 통습성을 갖는 구획판을 간격유지부재를 끼워 소정의 간격을 두고 복수층으로 포갠 기본 구조를 채용하고 있다. 구획판은 사각형의 평판이고, 간격유지부재는 투영 평면이 경계판에 일치하는 톱니파상 또는 정현파상의 파형을 성형한 파형판으로 되어 있고, 간격유지부재를 구획판 사이에 그 파형의 방향을 교대로 90도 또는 그것에 가까운 각도를 갖게 하여 끼워 부착하여, 1차기류와 2차기류를 통과시키는 2계통의 유체 통로를 이들의 각 층간에 한층 걸러 구성하고 있다.

전열 교환기의 구획판에 요구되는 특성으로서는, 통기성이 낮고, 전열성과 통습성이 높은 것이다. 이것은, 사용시에 옥외로부터 옥내로 흡입되는 신선한 외기와 옥내로부터 옥외로 배기되는 더러워진 공기가 혼합되는 일이 없으며, 더구나 현열(顯熱)과 함께 잠열(潛熱)도 열교환할 수 있도록 하기 위해서이다. 또한, 간격유지부재에 관해서는 구획판 사이에 유체 통로를 확보하는 것으로서, 열교환에는 직접 관여하지 않는 구조이기 때문에, 주름 가공에 의한 것 외에도 수지재나 종이제 재료에 의한 리브(rib) 구조가 이용되고 있다.

상기한 종래의 적층형의 열교환기에 있어서 주름 가공에 의해 간격유지부재를 구성하는 것은, 간격유지부재의 소재를 성형하는 서로 맞물려 회전하는 톱니바퀴형상의 상하의 콜게이터와, 구획판의 소재를 간격유지부재의 소재에 회전하면서 가압하는 프레스 롤을 중핵으로 한 장치로 한쪽 면 골판지 구조의 소재를 연속적으로 만들 수 있기 때문에 생산성이 높고, 제조 비용도 낮게 억제할 수 있지만, 파(波) 형상이 연속적으로 성형되는 것이기 때문에, 유체 통로는 이 파 형상에 제약되어 압력 손실의 저감을 추진하는 것이 어렵다.

이에 대하여 리브를 평행으로 나열하여 간격유지부재를 구성하는 것에서는, 리브의 강도의 설정에 따라 리브의 간격을 넓게 채용할 수 있어서, 비교적 용이하게 압력 손실이 적은 유체 통로를 구성할 수 있지만, 생산성은 주름에 의해 간격유지부재를 구성하는 것보다 낮고, 비용도 상당히 높게 든다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 과제로 하는 바는, 생산성 좋고, 압력 손실이 적은 열교환기를 제공하는 것으로, 그 열교환기를 폐기하기 쉬운 것으로 하는 것이며, 생산성 좋고, 압력 손실이 적은 열교환기의 제조방법을 제공하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 열교환용의 박판형상의 유체 차폐물을, 이 유체 차폐물 사이에, 유체 통로를 구성하는 간격유지부재를 끼워 한층 걸러서 간격유지부재에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층하고, 다면체로 구성한 열교환기에 관해, 그 간격유지부재를, 주름재에 의한 파형판을 처리한 개방 주름재에 의해 구성하고, 각 층의 유체 통로를, 각형(角形)의 단면 형상을 한 다열(多列)의 소통로를 포함하는 집합구조로서 구성하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 열교환용의 박판형상의 기체 차폐물을, 이 기체 차폐물 사이에, 유체 통로를 구성하는 간격유지부재를 끼워 한층 걸러서 간격유지부재에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층하고, 다면체로 구성한 열교환기에 관해, 그 기체 차폐물과 간격유지부재의 어느 것도 종이재를 주체로 하는 재료로 구성함과 함께, 간격유지부재에 관해서는, 주름재에 의한 파형판을 처리한 개방 주름재에 의해 구성하고, 각 층의 유체 통로를, 각형의 단면 형상을 한 다열의 소통로를 포함하는 집합구조로서 구성하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상기 기재의 수단에 있어서의 간격유지부재를, 주름재의 각 정상부를 절단 제거한 개방 주름재로 구성하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상기 기재된 발명의 수단에 있어서의 간격유지부재를, 주름재의 파고의 거의 반분에서 절단한 개방 주름재로 구성하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상기 기재의 수단에 있어서의 간격유지부재를 수지에 51% 이상의 종이재를 혼합한 복합재로 구성하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 전열성을 갖는 박판형상의 유체 차폐물의 한쪽 면에, 박판을 골판으로 가공한 파형판을 접착한 주름재를 만들고, 이 주름재의 파형판의 각 정상부를 절단 제거하여 개방 주름재를 만들고, 이 개방 주름재를 한층 걸러서 절단한 파형판에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 박판을 골판으로 가공한 파형판을, 전열성을 갖는 박판형상의 2장의 유체 차폐물 사이에 접착한 주름재를 만들고, 이 주름재의 파형판의 파고의 약 반의 위치에서 횡단하여 2장의 개방 주름재를 만들고, 이 2장의 개방 주름재를 한층 걸러서, 절단한 파형판에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착하는 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상기 기재의 수단에 있어서의 파형판의 가공에 부수되어 파고의 약 반의 위치에 절단 가능 상태로 하는 절목(切目) 가공을 시행한 수단을 채용한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 상기 기재의 수단에 의한 적층 전의 개방 주름재의 파형부분을 유체 차폐물에 대하여 개략 직각이 되도록 세워 자세 교정을 시행하는 수단을 채용한다.

(실시 형태 1)

도 1 내지 도 4에 의해 도시한 본 실시 형태는, 도 1에 도시한 바와 같은 적층 구조의 육면체에 구성된 공기조절용에 알맞은 적층형의 열교환기(1) 제조방법에 관한 것이다. 이 방법으로 얻어지는 열교환기(1)는, 전열성과 통습성을 갖는 박육의 종이재 등을 주체로 하는 다공질재료 또는 무공질재료로 이루어지는 기체 차폐물로서의 구획부재(2)를 간격유지부재(3)를 끼워 소정의 간격을 두고, 복수층으로 포개어 접착한 구성으로 되어 있다. 열교환기(1)를 구성하고 있는 구획부재(2)는, 정사각형이나 마름모형의 평판으로 구성되고, 간격유지부재(3)는 종이재 등을 주체로 하는 다공질재료 또는 무공질재료로 구성되고 투영 평면 형상이 구획부재(2)에 일치하는 톱니파상 또는 정현파상의 파형을 성형한 한쪽 면 골판지 구조의 파형판부분을 절단 가공한 개방 주름재(4)의 남은 파형부분으로 형성되어 있다.

이 열교환기(1)는, 주름 가공을 중핵으로 하는 방법으로 제조된다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 서로 맞물려 회전하는 톱니바퀴 형상의 상하의 콜게이터(5)에 간격유지부재(3)의 소재를 보내 파형판(6)으로 성형하고, 구획부재(2)의 소재를 파형판(6)에 회전하는 프레스 롤(7)에 의해 가압하여 접착하여, 한쪽 면 골판지 구조의 주름재(8)를 연속적으로 만든다. 이 주름재(8)의 파형판(6)의 각 정상부를 커터(9)로 절단 제거하여 정상부가 없는 개방 주름재(4)를 만든다.

이 후에, 개방 주름재(4)를 필요한 치수 형상으로 재단하여 적층 모듈(10)을 만든다. 이 적층 모듈(10)을 한층 걸러서 파형판(6)에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착하여 육면체의 블록을 만들고, 이 블록을 소정의 치수로 재단하여 열교환기(1)를 완성시킨다. 한쪽 면 골판지 구조의 주름재(8)는, 공기중의 수분을 흡수함에 의해 휘어짐이 생기거나, 적층시에 사용하는 수용매체인 접착제의 수분에 의해서도 휘어짐이 발생하거나 한다. 따라서 적층·접착공정에서 가압 작업을 행하여 휘어짐의 발생을 방지한다.

이렇게 하여 제조된 열교환기(1)는, 1차기류와 2차기류를 통과시키는 유체 통로(11)와 유체 통로(12)가 도 1에 도시한 바와 같이, 이들의 각 층간에 한층 걸러서 구성되고, 각 유체 통로(11, 12)는 단면 U자모양이나 V자모양의 소통로와 단면이 사다리꼴 등의 각형(角形)의 소통로(13)가 교대로 나열하는 집합구조로 된다. 각형의 소통로(13)의 개구 면적은 넓게 되어, 단순히 파형판의 유지부재를 구획부재(2) 사이에 끼운 열교환기보다 압력 손실이 적어진다. 따라서 공기조절장치에 조립한 경우, 능력이 작은 송풍기를 채용할 수도 있어서 공기조절장치의 소형화를 추진할 수 있다. 주름 가공을 중핵으로 하는 제조방법이기 때문에, 연속적으로 주름재(8)를 빠르게 만들 수 있고, 리브에 의한 간격유지부재에 의한 것보다 생산성이 높고 비용도 억제할 수 있다. 주름재(8)의 파형판(6)의 절단은, 골판의 눈(目)의 방향에 따라 행하는 편이 파형의 변형이 적기 때문에 실시하기 쉽고, 절단 위치에 관해서는, 파고의 1/4 내지 1/2를 기준으로 설정하면 좋다.

또한, 현열 교환만이라면 투습성(透濕性)이 없는 구획부재(2)로 하면 좋고, 기체간에서의 열교환이 아닌 것에서는, 구획부재(2)나 간격유지부재(3)도 유체 차폐물로서 금속재료 등을 사용하게 된다. 또한, 종이의 비율이 51% 이상으로 구성된 수지(PP수지 등)의 복합재료로 간격유지부재(3)를 구성함으로써, 압축강도가 높은 열교환기(1)로 되는데다, 종이제품으로 간주되기 때문에 폐기하기 쉽고, 리사이클성도 구비할 수 있다.

(실시 형태 2)

도 5와 도 6에 의해 도시한 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 같이 적층 구조의 육면체로 구성된 열교환기(1)의 제조방법에 관한 것이다. 본 실시 형태의 제조방법도 적층 모듈(10)을 만드는 방법을 제외하고는 기본적으로는 실시 형태 1의 제조방법과 같다. 따라서 실시 형태 1의 것과 같은 부분에 관해서는, 실시 형태 1의 것과 동일한 부호를 사용하고 그들에 관한 설명은 생략한다.

본 실시 형태의 제조방법에 의해 얻어지는 열교환기(1)도, 구조상은 실시 형태 1에서 나타낸 제조방법으로 제조한 것과 같다. 이 열교환기(1)의 제조방법의 특징은, 적층 모듈(10)을 만드는 방법에 있다. 즉, 간격유지부재(3)를 골판에 성형 가공한 파형판(6)을, 도 5에 도시한 바와 같이, 2장의 구획부재(2)의 사이에 접착한 양면 골판지 구조의 주름재(14)를 만들고, 이 주름재(14)의 파형판(6)의 파고의 약 반의 위치에서 커터(19)로 횡단하여 전개하여, 2장의 개방 주름재(4)를 만들고, 이것을 적층 모듈(10)로 한다.

이 적층 모듈(10)을 만드는 방법을 채용함으로써, 폐재(廢材)가 거의 나오지 않고, 절단도 양면 골판지 구조로서 강성이 높기 때문에 용이하다. 간격유지부재(3)의 골판으로의 성형 가공에 수반하여, 파고의 약 반의 위치에 재봉틀 눈 등에 의한 절단 가능 상태로 하는 절목(切目) 가공(15)을 시행하여 둠으로써, 절단 공정을 용이하고 또한 신속하게 행할 수 있다. 적층 모듈(10)의 적층이나 그 후 공정은 실시 형태 1의 제조방법과 같다.

(실시 형태 3)

도 7에 의해 도시한 본 실시 형태는, 실시 형태 1이나 실시 형태 2에서 나타낸 열교환기의 제조방법에서의 적층 모듈(10)을 만든 후에, 개방 주름재(4)의 파형부분을 구획부재(2)에 대하여 개략 직각이 되도록 세우는 자세 교정 공정을 더한 것이다. 본 실시 형태의 제조방법도 적층 모듈(10)의 자세 교정 공정을 제외하면 기본적으로는 실시 형태 1이나 실시 형태 2에서 나타낸 제조방법과 같다. 따라서 실시 형태 1이나 실시 형태 2의 것과 같은 부분에 관해서는, 실시 형태 1이나 실시 형태 2의 것과 동일한 부호를 사용하고 그들에 관한 설명은 생략한다.

자세교정공정에 의해 적층 모듈(10)의 파단된 파형부분을 개략 수직으로 세움으로써, 각 유체 통로(11, 12)의 소통로(13)의 단면 형상을 모두 사각형으로 할 수 있으므로 유체 통로(11, 12) 전체로서의 압력 손실이 적은 열교환기(1)가 얻어진다.

본 발명에 의하면, 압력 손실이 적은 열교환기가 얻어지며, 또한, 압력 손실이 적은 폐기가 용이한 열교환기가 얻어지고 상기 효과와 함께 생산성이 높은 열교환기로 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 효과와 함께 폐재가 나오지 않고 생산성이 높은 열교환기가 되며, 폐기가 용이하고, 압축강도가 높은 열교환기가 얻어진다.

또한, 압력 손실이 적은 열교환기를 생산성 좋게 잘 제조할 수가 있으며, 폐재도 거의 나오지 않게 할 수 있다.

또한, 상기 효과와 함께 파형부분의 절단이 평이하게 되어 가공 스피드를 빠르게 할 수 있으며, 상기 효과와 함께 압력 손실이 적은 열교환기를 얻을 수 있다.

도 1은 실시 형태 1의 제조방법으로 제조된 열교환기를 도시한 사시도.

도 2는 실시 형태 1의 제조방법을 도시한 설명도.

도 3은 실시 형태 1의 제조방법에 있어서의 주름재를 도시한 측면 구성도.

도 4는 실시 형태 1의 제조방법에 있어서의 개방 주름재를 도시한 측면 구성도.

도 5는 실시 형태 2의 제조방법을 도시한 설명도.

도 6은 실시 형태 2의 제조방법에 있어서의 적층 모듈을 도시한 측면 구성도.

도 7은 실시 형태 3의 제조방법에 있어서의 적층 모듈을 도시한 측면 구성도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 열교환기 2 : 구획부재

3 : 간격유지부재 4 : 개방 주름재

6 : 파형판 8, 14 : 주름재(corrugated member)

10 : 적층 모듈 11, 12 : 유체 통로

13 : 소통로 15 : 절목 가공

Claims (4)

1. 열교환용의 박판형상의 유체 차폐물을, 이 유체 차폐물 사이에, 유체 통로를 구성하는 간격유지부재를 끼워서 한층 걸러서 간격유지부재에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층하고, 다면체로 구성한 열교환기에 있어서,

   상기 유체 차폐물과 상기 간격유지부재의 어느 것이나 종이재를 주체로 하는 재료로 구성함과 함께, 상기 유체 차폐물과 상기 간격유지부재를, 콜게이트 가공된 콜게이트재의 각 꼭대기부를 절단 제거한 개방 콜게이트재에 의해 구성하고, 각 층의 상기 유체 통로를, 각형(角形)의 단면(斷面) 형상을 한 다열(多列)의 소통로를 포함하는 집합 구조로서 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 열교환용의 박판형상의 기체 차폐물을, 이 기체 차폐물 사이에, 유체 통로를 구성하는 간격 유지 부재를 끼워서 한층 걸러서 간격유지부재에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층하고, 다면체로 구성한 열교환기에 있어서,

   상기 기체 차폐물과 상기 간격유지부재의 어느 것이나 종이재를 주체로 하는 재료로 구성함과 함께, 상기 유체 차폐물과 상기 간격 유지 부재를, 콜게이트 가공된 콜게이트재의 파고(wave height)의 거의 반분(半分)으로 절단한 개방 콜게이트재에 의해 구성하고, 각 층의 상기 유체 통로를, 각형의 단면 형상을 한 다열의 소 통로를 포함하는 집합 구조로서 구성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 종이재를 주체로 하는 재료로 이루어지는 박판을 파형판(波形板)으로 가공하고, 이 파형판을 종이재를 주체로 하는 재료로 이루어지는 전열성을 갖는 박판형상의 유체 차폐물의 편면에 접착하여 콜게이트재를 만드는 콜게이트 가공 공정과,

   상기 콜게이트재의 파형판의 각 꼭대기부를 절단 제거하여 개방 콜게이트재를 만드는 공정과,

   상기 개방 콜게이트재를 한층 걸러서 상기 절단한 파형판에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
4. 종이재를 주체로 하는 재료로 이루어지는 박판을 파형판(波形板)으로 가공하고, 이 파형판을 종이재를 주체로 하는 재료로 이루어지는 전열성을 갖는 2장의 박판형상의 유체 차폐물의 사이에 접착하여 콜게이트재를 만드는 콜게이트 가공 공정과,

   상기 콜게이트재의 파형판의 파고의 개략 반분의 위치에서 횡단(橫斷)하여 개방 콜게이트재를 만드는 공정과,

   상기 개방 콜게이트재를 한층 걸러서 상기 절단한 파형판에 의한 유체 통로가 교차 또는 병행하도록 적층 접착하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.