KR100586081B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 그 구성은 화염을 제공하는 버너와, 상기 버너로부터 제공되는 화염이 유입되는 입구를 가지며, 그 내부에 공간을 가지며, 그 양측면에는 관통된 구멍인 관입구관통공과 관출구관통공을 가지는 하우징과, 상기 하우징의 내주에 끼워지며, 철망 구조를 가지는 메쉬부재와, 상기 관입구관통공과 관출구관통공을 관통하여 상기 하우징의 내부공간에 위치되며, 그 내부에 유체가 유동하는 파이프 형상을 가지며, 그 일부는 상기 메쉬부재에 접촉되는 유체유동관부재를 포함하여, 상기 버너로부터 제공되는 열이 상기 메쉬부재에 집중되고 상기 메쉬부재에 접촉된 상기 유체유동관부재로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로서, 상기 버너로부터 제공되는 열이 하우징의 외부로 빠져나가는 것을 억제하여 열전달이 효율적으로 이루어지며, 간단한 구조로 이루어져 그 제조단가가 저렴하며, 소형으로 구비되어 적은 공간을 차지하는 효과가 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 분리사시도

도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 돌출관부재의 단면도

도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 유체유동관부재의 사시도

도 4는 도 1에 도시된 열교환기의 외형도

도 5는 도 1에 도시된 열교환기의 사용 상태를 설명하기 위한 도면

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10. 버너 20. 돌출관부재

22. 강선홈 30. 하우징

32. 관입구관통공 34. 관출구관통공

36. 공기통과공 40. 메쉬부재

50. 유체유동관부재 52. 유입관

54. 예열관 56. 가열관

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조가 간단하고 소형 으로 구비될 수 있으며, 물을 스팀으로 바꿀 수 있는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 여러 가지의 목적으로 산업 전반에 걸쳐서 사용되고 있다. 이러한 열교환기는 대형의 것으로부터 소형의 것까지, 구조가 복잡한 것으로부터 구조가 간단한 것까지 실로 다양하게 이용되고 있다.

또한, 특히 방역이나 세차를 위해서 증기(스팀)을 사용하는 제품이 고안된 바 있으며, 이를 위한 장치에서도 물을 증기로 상태 변화시키기 위해서 열교환기가 사용되고 있는 실정이다.

이러한 세차를 위해서 증기를 사용하는 제품인 증기 세차기의 경우에는 적은 물로도 차를 세차할 수 있어 각광을 받고 있으며, 방역을 위해서 증기를 사용하는 제품인 스팀을 이용한 방역기의 경우는 소독용 약품이 증발되지 않아 약품의 침투성이 강하고 약품의 지속효과가 뛰어나서 각광을 받고 있는 실정이다.

그리고 이러한 스팀을 이용한 방역기나 스팀 세차기에는 증기를 발생시켜 이 발생된 증기를 토출하는 증기발생장치로서 열교환기를 사용하고 있는 것이다.

그러나, 상기 방역이나 세차를 위해서 증기를 사용하는 제품에서 사용되는 열교환기는 제공되는 열이 외부로 많이 빠져나가는 구조를 취하고 있어 열효율이 낮다는 문제점이 있었으며, 또한 그 구조가 복잡하여 제조 단가가 비싸며, 비교적 대형이어서 많은 공간을 차지하며 무거워서 이동식으로 구비되는 장치에는 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 제공되는 열이 외부로 빠져나가는 것을 최대한 억제하여 열효율이 높으며, 그 구조가 간단하여 제조 단가가 저렴하며, 소형으로 구비될 수 있어 가벼우며 적은 공간을 차지하여 이동식 장치에도 장착할 수 있는 열교환기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는 화염을 제공하는 버너와, 상기 버너로부터 제공되는 화염이 유입되는 입구를 가지며, 그 내부에 공간을 가지며, 그 양측면에는 관통된 구멍인 관입구관통공과 관출구관통공을 가지는 하우징과, 상기 하우징의 내주에 끼워지며, 철망 구조를 가지는 메쉬부재와, 상기 관입구관통공과 관출구관통공을 관통하여 상기 하우징의 내부공간에 위치되며, 그 내부에 유체가 유동하는 파이프 형상을 가지며, 그 일부는 상기 메쉬부재에 접촉되는 유체유동관부재를 포함하여, 상기 버너로부터 제공되는 열이 상기 메쉬부재에 집중되고 상기 메쉬부재에 접촉된 상기 유체유동관부재로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기는, 상기 버너와 상기 하우징 사이에 위치되며, 상기 하우징보다 적은 지름을 가지는 파이프 형상을 가지는 돌출관부재가 더 포함되어, 상기 버너와 상기 돌출관부재가 상호 결합되어 상기 버너로부터 제공되는 화염이 상기 돌출관부재를 통과하여 상기 하우징에 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기의 상기 돌출관부재의 내주에는, 나선형으로 이루어진 홈인 강선홈이 구비되어, 상기 버너로부터 제공되는 화염이 상기 하우징 의 내부로 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기의 상기 유체유동관부재는, 상기 관입구관통공을 관통하여 상기 하우징의 내부까지 연장되는 유입관과, 상기 유입관과 연통되며, 나선 코일형으로 구비되며, 상기 하우징의 중앙부위에 위치되는 예열관과, 상기 예열관과 연통되며, 상기 예열관보다 더 큰 지름을 가지는 나선 코일형으로 구비되며, 각각의 지름방향의 끝단이 상기 메쉬부재와 접촉되는 가열관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기의 상기 하우징의 외주벽에는, 상기 하우징의 내부로 공기의 유동을 허용하는 공기통과공이 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환기를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 분리사시도를, 도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 돌출관부재의 단면도를, 도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 유체유동관부재의 사시도를, 도 4는 도 1에 도시된 열교환기의 외형도를, 도 5는 도 1에 도시된 열교환기의 사용 상태를 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는 버너(10)와, 돌출관부재(20)와, 하우징(30)과, 메쉬부재(40)와, 유체유동관부재(50)를 포함하고 있다.

상기 버너(10)는 화염을 제공하는 것으로서 통상적인 버너이다.

상기 돌출관부재(20)는 상기 버너(10)와 후술하는 하우징(30) 사이에 위치되며, 그 하우징(30)보다 적은 지름을 가지는 파이프 형상을 가진다.

그리고, 상기 돌출관부재(20)의 내주에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 나선형으로 이루어진 홈인 강선홈(22)이 구비되어, 상기 버너(10)로부터 제공되는 화염이 상기 강선홈(22)을 따라 이동되어 소용돌이를 일으키면서 상기 하우징(30)의 내부로 전달된다. 따라서 보다 더 멀리 화염이 전달될 수 있는 것이다. 이는 마치 소총 등의 총기에서 총알이 발사되어 이동되는 총열의 내부에 나선형의 강선홈이 형성되어 총알이 빠른 속도로 보다 더 멀리 날아갈 수 있는 것과 같은 원리이다.

상기 하우징(30)은 상기 버너(10)로부터 제공되는 화염이 유입되는 곳으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 내부에 공간을 가지며, 그 양측면에는 관통된 구멍인 관입구관통공(32)과 관출구관통공(34)을 가진다. 또한 상기 하우징(30)의 외주벽에는, 상기 하우징(30)의 내부로 공기의 유동을 허용하는 공기통과공(36)이 복수개 형성되어 있다.

상기 메쉬부재(40)는 상기 하우징(30)의 내주에 끼워지며, 철망 구조를 가진다. 따라서 상기 메쉬부재(40)에는 미세한 구멍들이 형성되어 있으며 이 구멍으로 공기가 유동될 수 있다.

상기 유체유동관부재(50)는 상기 관입구관통공(32)과 관출구관통공(34)을 관통하여 상기 하우징(30)의 내부공간에 위치되며, 그 내부에 유체가 유동하는 파이프 형상을 가지며, 그 일부는 상기 메쉬부재(40)에 접촉된다.

상기 유체유동관부재(50)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유입관(52)과 예열관(54)과 가열관(56)을 포함하고 있다.

상기 유입관(52)은 상기 관입구관통공(32)을 관통하여 상기 하우징(30)의 내부까지 연장된다.

상기 예열관(54)은 상기 유입관(52)과 연통되며, 나선 코일형으로 구비되며, 상기 하우징(30)의 중앙부위에 위치된다.

상기 가열관(56)은 상기 예열관(54)과 연통되며, 상기 예열관(54)보다 더 큰 지름을 가지는 나선 코일형으로 구비되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 지름방향의 끝단이 상기 메쉬부재(40)와 접촉된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는 다음과 같이 사용된다.

먼저, 상기 버너(10)을 작동시켜 화염을 제공한다.

그러면, 그 화염은 상기 돌출관부재(20)의 강선홈(22)을 따라 이동되면서 소용돌이를 일으키면서 이동된다. 따라서 화염이 와류를 일으키면서 이동되므로 더욱 하우징(30)의 내부의 멀리까지 이동될 수 있는 것이다.

그리고, 상기 화염에서 제공되는 열은 상기 하우징(30) 내의 중앙부위로도 이동되지만 상기 하우징(30)의 내주벽을 따라서도 이동이 된다. 그런데 상기 하우징(30)의 내주벽에는 철망으로 이루어진 메쉬부재(40)가 위치되어 있으므로 상기 열은 주로 상기 메쉬부재(40)가 주로 열을 받게 된다. 상기 메쉬부재(40)는 열전도성이 좋은 철망으로 이루어져 있으므로 열을 많이 받게 되며, 그 철망 사이 사이의 공간에 공기가 있고, 그 철망과 상기 하우징(30)의 내주벽이 점접촉되어 있으므로 열이 상기 하우징(30)의 외부로 빠져나가는 것이 최대한 억제된다. 즉 상기 메쉬부재(40)가 하나의 단열재 역할을 하며, 메쉬부재(40)가 상기 화염으로부터 제공되는 열을 대부분 수용하게 되어, 상기 버너(10)로부터 제공되는 열이 상기 메쉬부재(40)에 집중되는 것이다.

한편, 물은 별도의 물제공 장치(미도시)를 통해서 상기 유입관(52)의 내부를 따라 유동되어 상기 하우징(30)의 내부로 유입된다. 상기 유입관(52)은 상기 하우징(30)의 상기 관입구관통공(32)을 관통하여 상기 하우징(30)의 내부로 연장됨은 물론이다.

이어서, 상기 물은 상기 예열관(54)을 따라 유동되면서 예열된다. 이 때 상기 물은 상기 유입관(52)을 흐르는 방향과 반대방향, 즉 상기 돌출관부재(20)가 위치된 방향으로 이동되면서 예열되는 것이다.

이어서, 상기 예열관(54)을 통과한 물은 상기 가열관(56)을 통과하면서 스팀으로 상태변화를 한다. 상기 가열관(56)은 상기 메쉬부재(40)와 접촉되어 있으므로 메쉬부재(40)에 전달된 뜨거운 열이 그대로 상기 가열관(56)으로 전달되는 것이다. 그리고 상기 가열관(56)을 통과하는 물의 이동 방향은 상기 예열관(54)을 통과할 때의 반대방향, 즉 상기 돌출관부재(20)가 위치된 방향과 반대방향이다.

이렇게 하여 발생된 증기는 상기 관출구관통공(34)을 관통한 상기 가열관(56)의 끝단을 통해서 유동되어, 세차 혹은 방역의 목적에 맞도록 사용되는 것이다.

한편, 상기 하우징(30)의 외주에는 복수개의 공기통과공(36)이 형성되어 있으므로 이 공기통과공(36)으로 공기가 상기 하우징(30)의 내부로 계속 유입되어 화염이 계속 성장 유지될 수 있게 하는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 제공되는 열이 외부로 빠져나가는 것을 최대한 억제하여 열효율이 높으며, 그 구조가 간단하여 제조 단가가 저렴하며, 소형으로 구비될 수 있어 가벼우며 적은 공간을 차지하여 이동식 장치에도 장착할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 화염을 제공하는 버너;

   상기 버너로부터 제공되는 화염이 유입되는 입구를 가지며, 그 내부에 공간을 가지며, 그 양측면에는 관통된 구멍인 관입구관통공과 관출구관통공을 가지는 하우징;

   상기 하우징의 내주에 끼워지며, 철망 구조를 가지는 메쉬부재;

   상기 관입구관통공과 관출구관통공을 관통하여 상기 하우징의 내부공간에 위치되며, 그 내부에 유체가 유동하는 파이프 형상을 가지며, 그 일부는 상기 메쉬부재에 접촉되는 유체유동관부재;를 포함하여,

   상기 버너로부터 제공되는 열이 상기 메쉬부재에 집중되고 상기 메쉬부재에 접촉된 상기 유체유동관부재로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 버너와 상기 하우징 사이에 위치되며, 상기 하우징보다 적은 지름을 가지는 파이프 형상을 가지는 돌출관부재;가 더 포함되어,

   상기 버너와 상기 돌출관부재가 상호 결합되어 상기 버너로부터 제공되는 화염이 상기 돌출관부재를 통과하여 상기 하우징에 전달되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 돌출관부재의 내주에는,

   나선형으로 이루어진 홈인 강선홈이 구비되어, 상기 버너로부터 제공되는 화염이 상기 하우징의 내부로 전달되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 유체유동관부재는,

   상기 관입구관통공을 관통하여 상기 하우징의 내부까지 연장되는 유입관;과,

   상기 유입관과 연통되며, 나선 코일형으로 구비되며, 상기 하우징의 중앙부위에 위치되는 예열관;과,

   상기 예열관과 연통되며, 상기 예열관보다 더 큰 지름을 가지는 나선 코일형으로 구비되며, 각각의 지름방향의 끝단이 상기 메쉬부재와 접촉되는 가열관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징의 외주벽에는,

   상기 하우징의 내부로 공기의 유동을 허용하는 공기통과공이 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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