KR100639169B1 - 응축기 - Google Patents

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KR100639169B1
KR100639169B1 KR1020000024911A KR20000024911A KR100639169B1 KR 100639169 B1 KR100639169 B1 KR 100639169B1 KR 1020000024911 A KR1020000024911 A KR 1020000024911A KR 20000024911 A KR20000024911 A KR 20000024911A KR 100639169 B1 KR100639169 B1 KR 100639169B1
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Abstract

고온 유체(流體)로부터 전열면(傳熱面)으로의 열 전달과 마찬가지로, 전열면으로부터 저온 유체로의 열 전달도 효율 양호하게 행할 수 있는 전열면 형상으로 하고, 전열면 각 위치에서 확실하고 또한 충분하게 열교환을 행하게 하여 고온 유체의 응축을 촉진할 수 있어, 열효율을 향상시키게 되는 응축기를 제공한다.
전열면(1)에 이 전열면(1)의 고온 유체측 표면에 발생하는 응축액을 배제하는 응축액 배제통부(2) 및 응축액 유로부(3)를 배치하는 동시에, 상기 응축액 배제통부(2) 및 응축액 유로부(3)로 구획된 전열면(1)의 각 영역에, 고온 유체로부터의 열 전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분과 저온 유체에 대한 열 전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분을 복수 조합한 요철(凹凸) 패턴을 형성하고, 각각의 유체와 전열면(1)과의 열 전달 성능을 효율 높은 상태로 양립시킴으로써, 전열면(1) 전체에서 고온 유체로부커 저온 유체로의 열 전달 효율을 향상시킬 수 있어, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다.
전열면, 응축액 배제통부, 고온 유체, 저온 유체, 요철 패턴.

Description

응축기 {CONDENSER}
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 응축기의 측면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 요부 절결(切缺) 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 개략 구성도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 요부 절결 사시도.
도 6은 종래의 응축기의 요부 분해 사시도.
도 7은 종래의 조립 상태 개략 설명도.
도 8은 종래의 다른 응축기에서의 전열면의 요부 구성도.
도 9는 종래의 다른 응축기에서의 전열면의 개략 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 201, 301: 전열면(傳熱面), 2: 응축액 배제통부(排除桶部), 3: 응축액 유로부, 4, 5, 6, 7: 영역, 5a, 5b: 홈형부, 10: 셸(shell), 10a: 공급구, 10b: 배출 구, 10c: 유입구, 10d: 유출구, 100: 응축기, 101, 102: 열교환 플레이트(plate), 103: 고정 프레임(frame), 104: 지지봉, 105, 106: 가이드 로드(guide rod), 107: 가동 프레임, 108: 고온 유체, 109: 저온 유체, 111, 112: 패킹(packing), 202: 수직홈(vertical groove), 302: 응축액 배제홈, A, B: 열교환 유로(流路), a, b, c, d: 통로.
본 발명은 고온 유체로부터 저온 유체로 열을 전달시켜 고온 유체를 응축(凝縮)시키는 응축기에 관한 것이며, 특히 응축 효율이 높은 응축기에 관한 것이다.
일반적으로, 온도차 발전이나 증기 동력, 화학, 식품 공업 등의 플랜트, 및 냉동기 및 히트 펌프에서 사용되고 있는 응축기는, 고온 유체와 저온 유체 사이에서 열의 수수(授受)를 행하게 하여, 고온 유체를 기상(氣相)으로부터 액상(液狀)으로 상변화(相變化)시키는 것을 목적으로 하는 것이다. 이 종래의 응축기에는, 다관식(多管式), 플레이트(plate)식, 스파이럴(spiral)식 등의 종류가 있으며, 예를 들면 온도차 발전 플랜트에서는, 저온 유체로 열을 빼앗아 고온 유체를 응축시키는 응축기로서, 일반적으로 플레이트식의 응축기가 사용된다. 이 종래의 응축기의 일예를 도 6 및 도 7에 나타냈다. 이 도 6은 종래의 응축기의 요부 분해 사시도, 도 7은 종래의 응축기의 조립 상태 개략 설명도이다.
상기 각 도면에서 종래의 응축기(100)는 2조(組)의 열교환 플레이트(101, 102)을 교대로 적층시킨 상태에서, 고정 프레임(103)과 지지봉(104) 사이에 가설한 상하 2개의 가이드 로드(guide rod)(105, 106)에 복수매 장착하고, 가이드 로드(105, 106)에 장착한 가동 프레임(107)과 고정 프레임(103)으로 각 열교환 플레이트(101, 102)를 협지(挾持)하고, 각 열교환 플레이트(101, 102)의 표리(表裏) 양측에 2조의 열교환 유로(A, B)를 형성하는 구성이다. 한쪽의 열교환 유로(A)에는 고온 유체(108)를 흐르게 하고, 다른 쪽의 열교환 유로(B)에는 저온 유체(109)를 흐르게 하여, 열교환을 행하게 하는 구조이다.
상기 열교환 플레이트(101, 102)는, 대략 판형체를 프레스하여 소정의 형상 및 표면 상태로 가공되어 이루어지며, 4 코너에 고온 유체(108) 또는 저온 유체(109)가 통하는 통로(a, b, c, d)가 개구 형성되는 동시에, 고온 유체(108)와 저온 유체(109)가 혼류(混流)되지 않도록 구획하는 패킹(packing)(111, 112)이 한쪽의 표면에 배치되는 구성이며, 각각 서로 상하 방향을 교체한 동일한 것으로 되어 있다.
전열면으로 되는 열교환 플레이트(101, 102)에는, 전열면적을 증가시키는 동시에, 고온 유체(108)로부터 전열면으로의 열전달, 및 전열면으로부터 저온 유체(109)로의 열전달을 촉진하는 요철(凹凸) 패턴(도시 생략)이 형성되어 있다.
또, 상기한 응축기와는 다른 플레이트식의 응축기로, 종래, 전열면의 요철 패턴의 일부로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전열면(201)의 고온 유체측에 대하여 피치와 깊이를 적절한 값으로 한 다수의 수직홈(202)이 형성되거나, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전열면(301)에 고온 유체 흐름 방향을 경사지게 가로 지르는 방향으로 서 응축액 배제홈(302)이 복수 형성되거나 하고 있는 장치도 있었다.
상기 수직홈(202)의 경우, 전열면(201) 상에 응축되는 고온 유체의 응축액이 그 표면 장력(張力)으로 수직홈(202)의 골(谷) 부분에 모이고, 골 부분에 모인 응축액이 자중(自重)으로 흘러 내림으로써, 전열면(201)을 덮는 응축액막을 적게 하여 전열 성능의 향상을 도모할 수 있었다. 한편, 응축액 배제홈(302)은 전열면(301) 상에 발생하여 흘러 내리는 응축액을 도중에서 받아 모아, 이 응축액 배제 홈(302)에 따르게 하여 신속하게 배제함으로써, 전열면(301) 상에 응축액을 될 수 있는 한 멈추지 않도록 하여, 전열면(301)과 기상의 고온 유체와의 접촉 효율을 높이고 있었다.
종래의 응축기는 이상과 같이 구성되어 있었기 때문에, 전열면의 고온 유체측에 대해서는, 응축액을 신속하게 배제하여 기상의 고온 유체에 대하여 열 전달률이 가장 양호하게 되는 요철 패턴으로 형성되어 있지만, 저온 유체측에 대해서는 그대로 고온유체측의 요철이 거꾸로 되어 있는 형상이며, 저온 유체로의 열 전달률을 고려한 요철 패턴으로는 되어 있지 않아, 전열면으로부터 저온 유체로의 열전달에 관해서는 전달 효율의 최적화가 불충분해 낭비가 많다고 하는 과제를 가지고 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해소하기 위해 이루어진 것이며, 고온 유체로부터 전열면으로의 열전달과 마찬가지로, 전열면으로부터 저온 유체로의 열전달도 효율 양호하게 행할 수 있는 전열면 형상으로 하여, 전열면 각 위치에서 확실하게 또한 충 분하게 열교환을 행하게 하여 고온 유체의 응축을 촉진할 수 있어, 열효율을 향상시킬 수 있는 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 응축기는, 대략 판형체로 형성되는 전열면을 하나 또는 복수 배치하고, 고온 유체와 저온 유체를 상기 전열면을 사이에 두고 직교류가 되도록 전열면의 양측으로 각각 흐르게 하여 열교환을 행하게 함으로써, 고온 유체를 기상으로부터 액상으로 상변화시키는 응축기에 있어서, 상기 고온 유체 흐름 방향과 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 연속되는 홈형 부분으로서 고온 유체측의 전열면 표면에 형성되어 이루어지고, 전열면에 발생하여 고온 유체 흐름 방향으로 흘러 내리는 고온 유체의 응축액을 받는 하나 또는 복수의 응축액 배제통부(排除桶部)를 구비하고, 상기 전열면이, 상기 응축액 배제통부에 의해 복수 구분되고, 고온 유체측과 저온 유체측에 각각 요철을 거꾸로 하여 공통으로 나타나는 소정의 요철 패턴을 전열면의 구분된 각 영역마다 각각 소정 형상으로 형성되어 이루어지고, 상기 전열면의 하나 또는 복수 영역의 요철 패턴이, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 소정 피치로 저온 유체 흐름 방향에 병렬되는 파형(波形) 횡단면의 요철 형상과, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 상기 소정 피치와 다른 피치로 저온 유체 흐름 방향에 병렬되는 파형 횡단면의 요철 형상을, 복수 조합하여 형성되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는, 열교환용의 전열면에 이 전열면의 고온 유체측 표면에 발생하는 응축액을 배제하는 응축액 배제통부를 배치하는 동시에, 상기 응축액 배제통부에 의해 구획된 고온 유체측 전열면 표면의 각 영역에 요철 패턴을 형성하고, 전열면 상에 발생하여 흘러내리는 응축액을 응축액 배제통부에서 받아 모아, 이 응축액 배제통부에 따르게 하여 신속하게 배제함으로써, 전열면 상에 응축액이 체류되지 않고, 전열면과 기상의 고온 유체와의 접촉 효율이 높아지고, 요철 패턴에 의한 고온 유체와 전열면과의 열전달 성능 향상과 아울러 전열면에서의 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달률을 향상시킬 수 있어, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다. 또한, 응축액 배제통부에 의해 구획된 전열면의 각 영역에, 복수 형상을 조합한 요철 패턴을 형성하고, 각각의 유체와 전열면과의 열전달 성능을 효율 높은 상태로 양립시킴으로써, 전열면 전체에서 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달률을 향상시킬 수 있어, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다. 또한, 전열면의 소정 영역에 대하여, 고온 유체 흐름 방향에 평행으로 또한 저온 유체 흐름 방향에 직교하는 방향으로 연속되는 형상의 요철 패턴을 형성하여, 저온 유체의 흐름에 대한 저항을 크게 함으로써, 저온 유체와 전열면과의 접촉 빈도를 향상시켜, 전열면으로부터 저온 유체로의 열전달을 한층 진행시킬 수 있는 동시에, 고온 유체의 유입 저항을 저감하여, 고온 유체를 원활하게 전열면 간에 유통시켜 전열면과 접촉시키게 되고, 고온 유체로부터 전열면을 통한 저온 유체로의 열전달의 효율을 향상시켜 고온 유체의 응축을 보다 효율적으로 진행시키게 된다.
또, 본 발명에 관한 응축기는 필요에 따라, 상기 응축액 배제통부가 전열면측 단부(端部)로부터 중앙부로 향해 형성되고, 상기 전열면의 고온 유체 흐름 방향의 대략 중앙부로부터 고온 유체 유출측 단부까지 고온 유체 흐름 방향으로 연속되는 홈형 부분으로서 고온 유체측의 전열면 표면에 형성되어 이루어지고, 상기 응축액 배제통부와 연통되는 응축액 유로부를 구비하는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는, 전열면에 응축액 배제통부와 함께 응축액 유로부를 배치하고, 전열면 상에 발생하여 흘러 내리는 응축액을 응축액 배제통부에서 받아 모아, 다시 응축액 유로부에 집합시키고 이 응축액 유로부에 따르게 하여 신속하게 배제함으로써, 전열면 상에 응축액이 체류되지 않아, 전열면과 기상의 고온 유체와의 접촉 효율이 높아져, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다.
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또, 본 발명에 관한 응축기는 필요에 따라, 상기 전열면의 구분된 복수의 영역 중, 적어도 상기 응축액 유로부로부터 고온 유체 흐름 방향 상류측 영역의 요철 패턴이, 고온 유체 흐름 방향으로 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 상기 경사 방향에 직교하는 방향에 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상과, 고온 유체 흐름 방향으로 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 상기 소정 피치와 다른 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상을 복수 조합하여 형성되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 전열면의 소정 영역에 대하여, 고온 유체 흐름 방향으로 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 연속되는 형상의 요철 패턴을 형성하여, 저온 유체의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 동시에 고온 유체의 흐름에 대해서도 소정의 저항을 부여함으로써, 저온 유체와 전열면과의 접촉 빈도를 향상시켜, 전열면으로부터 저온 유체로의 열전달을 한층 진행시킬 수 있는 동시에, 고온 유체에서도 전열면과의 접촉 빈도를 향상시켜, 고온 유체로부터 전열면으로의 열전달의 효율을 향상시킬 수 있어, 고온 유체가 응축되기 어려운 과열 증기인 경우라도, 이 과열 증기로부터 적절히 전열면에 열을 전달시켜 고온 유체의 응축을 보다 효율적으로 진행시키게 된다.
또, 본 발명에 관한 응축기는 필요에 따라, 상기 요철 패턴이, 소정 피치로 병렬 배치되는 볼록형 또는 홈형 부분에, 상기 소정 피치와 비교하여 매우 작은 피치로 병렬되는 볼록형 또는 홈형 부분을 조합하여 일체로 형성한 복합 파형상 횡단면의 요철 형상으로서 형성되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는, 전열면의 요철 패턴이 복합 파형상 횡단면의 요철 형상으로 하여 형성되고, 고온 유체에 대응하는 형상 부분과 저온 유체에 대응하는 형상 부분을 각각 전열면에 부분적인 편중 없이 동일하게 배치할 수 있으므로, 상기 소정 피치와 비교하여 매우 작은 피치의 볼록형 또는 홈형 부분을 전열면에 최대한으로 배치할 수 있고, 응축액을 전열면으로부터 적절히 배제 가능하게 하여 기상의 고온 유체와 접촉 가능한 전열 면적을 최대한 확보할 수 있어, 응축열 전달률을 최대로 할 수 있는 등, 각각의 유체와 전열면과의 열전달 성능을 효율 높은 상태로 양립시켜, 전열면 전체에서 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달의 효율을 최대로 할 수 있어, 고온 유체의 응축 효율을 보다 한층 향상시키게 된다.
또, 본 발명에 관한 응축기는 필요에 따라, 상기 전열면이 고온 유체 흐름 방향에서의 고온 유체 유입측 단부로부터 소정 범위의 영역에, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향에 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상으로 되는 요철 패턴이 형성되어 이루어지는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는, 전열면의 고온 유체 유입측 단부의 소정 범위에 고온 유체 흐름 방향으로 길이 방향이 일치되는 소정 형상의 요철 패턴을 형성하여, 전열면에 기상의 고온 유체가 유입되기 쉽게 함으로써, 요철로 전열 면적을 보다 크게 확보하고, 저온 유체와 전열면의 고온 유체 유입측 영역과의 접촉을 촉진하여 열전달을 진행시킬 수 있는 동시에, 고온 유체의 유입 저항을 저감하여, 고온 유체를 원활하게 전열면 간에 유입시켜 전열면과 접촉시키게 되고, 고온 유체로부터 전열면으로의 열전달의 빈도를 늘려 고온 유체의 응축을 보다 효율적으로 진행시키게 된다.
또, 본 발명에 관한 응축기는 필요에 따라, 상기 전열면이 고온 유체 흐름 방향에서의 고온 유체 유출측 단부로부터 소정 범위의 영역에, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향에 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상으로 되는 요철 패턴이 형성되어 이루어지는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는, 전열면의 고온 유체 최하류측 소정 범위에 고온 유체 흐름 방향으로 길이 방향이 일치되는 소정 형상의 요철 패턴을 형성하여, 고온 유체 흐름 방향으로의 저항을 적게 함으로써, 액상의 고온 유체를 전열면 간으로부터 외부로 이탈하기 쉽게 하여, 전열면에 따라 언제까지나 응축액이 남지 않고, 전열면과 기상의 고온 유체와의 전열 면적을 보다 크게 확보할 수 있어, 고온 유체를 보다 효율적으로 응축시키게 된다.
또, 본 발명에 관한 응축기는 필요에 따라, 상기 전열면이 고온 유체 흐름 방향 및 저온 유체 흐름 방향과 각변 방향을 각각 일치시킨 직사각형 또는 사각형상의 대략 판형체(板形體)로 형성되는 동시에, 상기 전열면의 각 영역의 요철 패턴이 고온 유체 흐름 방향에 평행한 전열면의 2등분선에 대하여 대칭으로 형성되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는, 전열면의 각 영역의 요철 패턴이 전열면의 2등분선에 대하여 대칭이 되는 형상으로 형성되어, 저온 유체의 유입 방향을 거꾸로 해도 열전달 상태에 변화를 발생시키지 않으므로, 하나의 전열면을 좌우 교체하여 이와 대향하는 전열면으로서 이용할 수 있어, 응축기 전체의 코스트 다운을 도모할 수 있다.
(본 발명의 제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 응축기를 도 1 내지 도 3에 따라 설명한다. 그리고, 본 실시 형태에 관한 응축기는 암모니아를 고온 유체, 해수(海水)를 저온 유체로서 사용하여, 동력 사이클의 일부를 구성하는 것으로 한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 응축기의 측면도, 도 2는 본 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 개략 구성도, 도 3은 본 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 요부 절결 사시도이다.
상기 각 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 응축기는, 금속제 상자형체의 셸(10) 내에 금속제 직사각형 판형체의 전열면(1)을 고온 유체에 대응하는 면끼리를 평행으로 대향시켜 복수조 병렬 상태로 배치하고, 마주 향하는 2개의 전열면(1)을 각각 측단부에서 기밀 상태로 연결하여 대략 통형체로 하고, 이 대략 통형체의 상하 개구 부분을 고온 유체의 입구 및 출구로 하여, 고온 유체를 상부로부터 하부로 유통시키는 동시에, 전열면(1)을 사이에 둔 반대측에 저온 유체를 고온 유체 흐름 방향과 직교하는 방향으로서 흐르게 하는 구성이다. 각 전열면(1)을 에워싸는 셸(10) 중 어느 하나의 측면에는, 바로 전열면(1)의 상하 방향의 중앙부에 해당하는 높이로 저온 유체의 공급구(10a) 및 배출구(10b)가 배치되고, 셸(10)의 상하면에는, 각각 상기 대략 통형체의 상하 개구 부분과 연통(連通)되는 고온 유체의 유입구(10c) 및 유출구(10d)가 배치된다.
상기 전열면(1)은 고온 유체측 표면에서, 전열면(1)의 측단부로부터 중앙부로 향해 고온 유체 흐름 방향과 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 2개 병렬 상태 로 연속되는 홈형 부분으로 구성되는 복수의 응축액 배제통부(2)와, 전열면(1)의 고온 유체 흐름 방향의 대략 중앙부로부터 고온 유체 유출측 단부까지 고온 유체 흐름 방향으로 연속되는 홈형 부분으로 형성되고, 상기 응축액 배제통부(2)와 연통되는 응축액 유로부(3)를 가지고 이루어지며, 이 응축액 배제통부(2) 및 응축액 유로부(3)에서 표면이 복수의 영역으로 구분되어, 고온 유체측과 저온 유체측에 각각 요철을 거꾸로 하여 공통으로 나타나는 소정의 요철 패턴이 상기 구분된 각 영역마다 각각 소정 형상으로 형성되어 이루어지는 구성이다. 요철 패턴은 전열 면적을 늘려, 전열면(1)의 강도 향상을 도모하는 동시에, 유체의 흐름을 제어하여, 소정 방향으로 유체를 인도하는 역할도 완수하는 것이다.
상기 전열면(1)의 가장 상측의 영역(4)은 고온 유체의 유입측이며, 이 영역(4)의 요철 패턴은 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향으로 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상으로서 형성되는 구성이다. 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형 부분이 연속됨으로써, 고온 유체의 유입 저항을 작게 하고 있다.
전열면(1)의 최상부 영역(4)의 하측에 인접하는 가장 큰 면적이 되는 영역(5)의 요철 패턴은, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향으로 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상으로서 형성되는 구성이며, 암모니아를 고온 유체, 해수를 저온 유체로 하는 조건으로, 소정의 폭, 즉 15~20mm 폭의 홈형부(5a)(고온 유체측으로부터 본 형상)에, 상기 소정의 폭보다 작은 폭, 즉 0.5~1mm 폭의 홈형부(5b)(고온 유체측으로부터 본 형상)를 복합시켜 일체로 배치되는 복합 파형 횡단면 형상으로 되어 있다(도 3 참조).
상기 영역(5)으로부터 하류측에 인접하는 각 영역(6)의 요철 패턴은, 저온 유체 흐름 방향에 평행하게 되는 전열면(1)의 2등분선에 대하여 대칭되는 배치로, 상기 영역(5)과 동일한 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고 또한 저온 유체 흐름 방향에 소정 피치로 병렬되는 복합 파형 횡단면의 요철 형상으로서 형성되는 구성이다.
또, 전열면(1)의 최하부의 고온 유체 유출측으로 되는 영역(7)은, 상기 영역(4)과 마찬가지로, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향으로 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상으로서 형성되는 요철 패턴을 가지는 구성이다. 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형 부분이 연속됨으로써, 고온 유체의 유출 저항을 작게 하고 있다.
상기 전열면(1)의 주위에는, 대향하는 2개의 전열면(1)끼리를 연결하는 동시에, 연결에 의해 형성되는 대략 통형체의 측면으로 되는 소정 폭의 대략 판형의 연결용 부분(도시를 생략)이 있고, 2개의 전열면(1)을 평행 또한 소정 간격으로 지지한다. 이 연결용 부분에서는, 대략 통형체 내외의 각 유체의 흐름에 대하여 저항을 부여하지 않도록 평활면으로 되는 구성이 일반적이다. 이 연결용 부분에, 저온 유체측에 대해서는 오목(凹), 고온 유체측에 대해서는 볼록(凸)이 되는 소정의 요철 형상을 소정 간격으로 복수 배치한 요철 패턴을 형성하는 구성으로 할 수도 있어, 저온 유체측으로부터 가해지는 압력에 대한 전열면(1)의 지지 강도를 대폭 향상시키게 된다.
다음에, 상기 구성에 따른 응축기에서의 열교환 동작에 대하여 설명한다.
셸(10)의 유입구(10c)를 통해, 기상의 고온 유체를 소정의 압력으로 2개의 전열면(1)으로 이루어지는 대략 통형체 상부에 하향으로 공급하여, 고온 유체를 대략 통형체 내측이 되는 전열면(1) 사이로 보내 준다. 또, 상기 셸(10)의 공급구(10a)로부터 저온 유체를 연속적으로 공급하고, 또한 배출구(10b)로부터 회수함으로써, 이 저온 유체를 상기 대략 통형체 외측이 되는 전열면(1) 사이로 고온 유체 흐름에 대하여 직교류가 되는 방향에서 흐르게 하여, 각 전열면(1)을 통해 열교환을 행하게 한다.
저온 유체의 전열면(1) 각 위치에의 접촉에서는, 전열면(1)의 각 영역의 요철 패턴이 저온 유체 흐름 방향으로 대하여 직교하여 저온 유체의 흐름에 대하여 저항을 부여하는, 소정 형상으로 저온 유체에 대한 열 전달률이 가장 양호하게 되기 때문에, 저온 유체가 전열면(1) 각 위치에 충분히 접촉하여 전열면(1)으로부터 열을 확실히 수취하고, 고온 유체측으로부터 충분히 열을 흡수할 수 있다.
대략 통형체 내측이 되는 전열면(1) 사이에는, 먼저 기상의 고온 유체가 전열면(1)의 상측 영역(4) 각 위치에 접촉하여, 전열면(1)을 통해 외측의 저온 유체에 열을 방출하면서 다음 영역(5)에 달한다. 이 영역(5)에서는, 저온 유체에의 열전달에 의해 고온 유체가 전열면(1)에서 응축되어, 응축액이 발생한다. 응축에 의해 발생한 미세 액적(液滴)은 적절한 피치로 형성한 홈형부(5b) 내로 표면 장력에 의해 유인되어, 이 홈형부(5b)에만 응축액막을 형성하게 된다. 이 홈형부(5b)에 모인 응축액은 소정 크기의 액적까지 성장한 후, 중력 또는 기상의 고온 유체 흐름의 압력 작용으로 차례로 흘러 내려, 영역(5)의 바로 아래의 응축액 배제통부(2)에 달한다. 이렇게 응축액의 표면 장력을 이용하여 응축 액적을 홈형부(5b)에서 성장시켜, 전열면(1)에서의 응축액이 차지하는 표면적(表面積)을 극소하게 하고, 또한 홈형부(5b)에 따르게 하여 응축액을 흘러 내려가게 하여 전열면(1)으로부터 적절히 배제함으로써, 기상의 고온 유체와 접촉 가능한 전열 면적을 최대한 확보하여, 응축열 전달률을 최적치로 할 수 있다.
상기 영역(5)에서 미응축 기상의 고온 유체는, 더욱 하류측 영역(6)에 달해, 상기 동일 전열면 표면에서 응축된 고온 유체는 표면 장력으로 홈형부에 유인되어, 소정 크기의 액적으로 되어 차례로 흘러 내려, 하측의 응축액 배제통부(2)에 달한다.
각 응축액 배제통부(2)에 달한 응축액은 각각 응축액 배제통부(2)에 따라 중앙측으로 신속하게 이동하여, 응축액이 늘어나도 병렬하는 2개 홈 부분 중 어느 하나로 확실하게 받아내게 되어, 하측 영역으로 흘러 내리지도 않아, 전열면(1)과 기상의 고온 유체와의 접촉을 방해하지 않는다. 각 응축액 배제통부(2)를 흐르는 응축액은 중앙의 응축액 유로부(3)에 집합하고, 집합된 응축액은 응축액 유로부(3)를 흘러 내려 전열면(1) 사이로부터 하부 개구에 달하고, 셸(10)의 유출구(10d)를 통해 외부로 꺼내진다.
또, 최하부의 영역(6)에서는, 남은 기상의 고온 유체가 더욱 냉각되어 기체분이 완전히 응축되고, 응축액이 하방으로 이동하여 기상의 고온 유체로부터 떨어 져, 액상의 고온 유체만으로 된다. 응축액은 요철에 따라 원활하게 하방으로 떨어져, 응축액 유로부(3)를 흘러 내린 응축액과 마찬가지로, 하부 개구에 달해 유출구(10d)를 통해 외부로 꺼내진다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 응축기에서는, 셸(10) 내에 열교환용의 전열면(1)을 배치하고, 이 전열면(1)에 고온 유체로부터의 열 전열률을 최적으로 하는 요철 형상 부분과 저온 유체에 대한 열 전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분을 조합한 요철 패턴을 형성하고, 전열면(1)을 통해 고온 유체와 저온 유체를 열교환시키기 때문에, 전열면(1) 각 위치에서 저온 유체로의 열전달을 최적화하는 동시에, 고온 유체의 액상 및 기상 각각의 상태에서의 흐름을 원활하게 하여 전열면(1)으로의 열전달을 충분히 행하게 되어, 각각의 유체와 전열면(1)과의 열전달 성능을 높은 상태에서 양립시키게 되어, 전열면 전체에서 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달을 최적화할 수 있어, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다.
또, 상기 실시 형태에 관한 응축기에서, 셸(10)에는 유입구(10c) 및 유출구(10d)가 각각 하나씩 배치되는 구성이지만, 이에 한정되지 않고, 각각이 각각 복수 배치되는 구성으로 할 수도 있어, 전열면(1)의 수가 많아지거나, 치수가 커지거나 하여, 응축기의 가로 방향 치수가 커진 경우라도, 각 전열면(1)이 이루는 대략 통형체 내에 고온 유체를 보다 편중 없이 균등하게 보내줄 수 있게 된다.
(본 발명의 제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 응축기를 도 4 및 도 5에 따라 설명한다. 그리고, 본 실시 형태에 관한 응축기는 암모니아를 고온 유체, 소정의 브라인(brine)(냉매)을 저온 유체로서 사용하여, 냉동 사이클의 일부를 구성하는 것으로 한다. 도 4는 본 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 개략 구성도, 도 5는 본 실시 형태에 관한 응축기에서의 전열면의 요부 절결 사시도이다.
상기 각 도면에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 응축기는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 셸(10) 내에 전열면(1)을 복수조 병렬 상태로 대략 통형체로서 배치하고, 전열면(1)을 사이에 두고 고온 유체 및 저온 유체를 서로 직교하는 방향으로서 흐르게 하는 구성을 가지는 한편, 전열면(1)의 요철 패턴을 일부 상이하게 하여 형성하는 것이다.
상기 전열면(1)은 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 응축액 배제통부(2)와, 응축액 유로부(3)를 가지며, 이 응축액 배제통부(2) 및 응축액 유로부(3)에 의해 구분된 각 영역에 소정의 요철 패턴이 각각 형성되어 이루어지는 구성이다. 상기 제1 실시 형태와 상이한 점으로서, 전열면(1)의 최상부 영역(4)의 하측에 인접하는 가장 큰 면적이 되는 영역(5)의 요철 패턴이, 고온 유체 흐름 방향으로 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 볼록형 또는 홈형으로 연속되고, 또한 상기 경사 방향에 직교하는 방향으로 소정 피치로 병렬되는 대략 파형 횡단면의 요철 형상으로서 좌우 대칭으로 형성되는 구성이며, 암모니아를 고온 유체, 물을 저온 유체로 하는 조건으로, 소정의 폭, 즉 15~20mm 폭의 홈형부(5a)(고온 유체측으로부터 본 형상)에, 상기 소정의 폭보다 작은 폭, 즉 0.5~1mm 폭의 홈형부(5b)(고온 유체측으로부터 본 형상)를 복합시켜 일체로 배치되는 복합 파형 횡단면 형상으로 되어 있다(도 5 참조).
다음에, 상기 구성에 따른 응축기에서의 열교환 동작에 대하여 설명한다.
냉동 사이클에서 과열 증기로 되어 있는 기상의 고온 유체를 소정의 압력으로 2개의 전열면(1)으로 이루어지는 대략 통형체 상부에 하향으로 공급하여, 고온 유체를 대략 통형체 내측이 되는 전열면(1) 사이로 보내준다. 또, 상기 셸(10)의 공급구(10a)로부터 저온 유체를 연속적으로 공급하고, 또한 배출구(10b)로부터 회수함으로써, 이 저온 유체를 상기 대략 통형체 외측이 되는 전열면(1) 사이에 고온 유체 흐름에 대하여 직교류가 되는 방향으로서 흐르게 하여, 각 전열면(1)을 통해 열교환을 행하게 한다(도 1 참조).
저온 유체의 전열면(1) 각 위치에의 접촉에서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 전열면(1)의 각 영역의 요철 패턴이 저온 유체에 대한 열 전달률이 가장 양호하게 되는 요철 형상이기 때문에, 저온 유체가 전열면(1) 각 위치에 충분히 접촉하여 전열면(1)으로부터 열을 확실하게 수취하여, 고온 유체측으로부터 충분히 열을 흡수할 수 있다.
대략 통형체 내측이 되는 전열면(1) 사이에는, 먼저 과열 상태의 기상의 고온 유체가 전열면(1)의 상측 영역(4) 각 위치에 접촉하여, 전열면(1)을 통해 외측의 저온 유체로 열을 방출하면서 다음 영역(5)에 달한다.
이 영역(5)에서는, 요철 패턴에 의한 저항을 받아 고온 유체가 하방으로의 속도를 떨어뜨리면서 흘러, 기상의 고온 유체가 전열면(1) 각 위치에 접촉하고, 전열면(1)을 통해 외측의 저온 유체로 열을 방출하여 포화 상태로 되고, 더욱 하부로 진행하여 전열면(1)과 접촉하고, 저온 유체로의 열전달에 의해 고온 유체가 전열면(1)에서 응축되어, 응축액이 발생한다. 응축에 의해 발생한 미세 액적은, 적절한 피치로 형성한 홈형부(5b) 내로 표면 장력에 의해 유인되어, 이 홈형부(5b)에만 응축액막을 형성하게 된다. 이 홈형부(5b)에 모인 응축액은 소정 크기의 액적까지 성장한 후, 중력 또는 기상의 고온 유체 흐름의 압력 작용으로 차례로 흘러 내려, 영역(5)의 바로 아래의 응축액 배제통부(2)에 달한다. 이렇게 응축액의 표면 장력을 이용하여 응축 액적을 홈형부(5b)에서 성장시켜, 전열면(1)에서의 응축액이 차지하는 표면적을 극소로 하고, 또한 홈형부(5b)에 따르게 하여 응축액을 흘러내리게 하여 전열면(1)으로부터 적절히 배제함으로써, 기상의 고온 유체와 접촉 가능한 전열 면적을 최대한 확보하여, 응축열 전달률을 최적치로 할 수 있다.
상기 영역(5)에서 미응축 기상의 고온 유체도, 거의 포화 상태로 되어 있으며, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 더욱 하류측의 각 영역(6)에서 전열면 표면에서 응축되고, 이 응축된 고온 유체가 표면 장력으로 홈형부로 유인되어, 소정 크기의 액적으로 되어 차례로 흘러 내려, 하측의 응축액 배제통부(2)에 달한다. 그리고, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 각 응축액 배제통부(2)에 달한 응축액은 중앙의 응축액 유로부(3)에 달해 모이고, 응축액 유로부(3)를 흘러 내려 전열면(1) 사이로부터 하부 개구에 달해, 외부로 꺼내진다. 남은 기상의 고온 유체도 최하부의 영역(6)에서 더욱 냉각되어 기체분이 완전히 응축되고, 응축분은 요철에 따라 원활하게 하방으로 떨어져, 하부 개구에 달해 외부로 꺼내진다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 응축기에서는, 셸(10) 내에 열교환용의 전열면(1)을 배치하고, 이 전열면(1)에 고온 유체로부터의 열 전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분과 저온 유체에 대한 열 전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분을 조합한 요철 패턴을 고온 유체 흐름 방향으로 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 연속시켜 형성하고, 전열면(1)을 통해 고온 유체와 저온 유체를 열교환시키기 때문에, 각각의 유체와 전열면(1)과의 열전달 성능을 효율 높은 상태에서 양립시키게 되는 데 더하여, 고온 유체와 전열면과의 접촉 빈도를 증가시켜, 고온 유체가 과열 증기인 경우라도 적절히 고온 유체로부터 전열면으로 열전달을 행하게 하여, 고온 유체의 응축이 효율 양호하게 진행된다.
그리고, 상기 제1 및 제2의 각 실시 형태에 관한 응축기에서, 전열면(1)의 영역(5)의 요철 패턴은, 넓은 폭의 홈형부(5a)와, 상기 넓은 폭보다 좁은 폭의 홈형부(5b)를 일체로 조합한 복합 파형 횡단면의 요철 형상으로 되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 넓은 폭의 홈형부(5a)와 좁은 폭의 홈형부(5b)를 교대로 배치하는 등, 배치 상태를 변경하거나, 모두 동일한 소정 폭의 홈형부를 병렬 배치하거나 하는 구성으로 할 수도 있다. 또, 고온 유체가 혼합 유체인 경우에는, 상기 좁은 폭의 홈형부(5b)로서, 혼합 유체를 이루는 각 유체의 표면 장력의 차이에 대응한 폭의 복수 종류의 홈형부를 교대 또는 소정수마다 각각 배치하는 구성으로 할 수도 있어, 각 유체마다 최적의 열전달 및 응축을 행하게 할 수 있다. 또, 홈형부의 폭도 상기 에 한정되지 않고, 사용하는 고온 유체와 저온 유체의 종류가 상기와 각각 상이한 경우에는, 각 유체의 종류에 대응시킨 적절한 크기로 하여 형성하는 구성으로 할 수도 있고, 특히, 저온 유체에 미생물 등의 불순물이 포함되는 경우라도, 저온 유체에 대한 열 전달률을 최적화하는 형상으로 함으로써, 이러한 불순물이 전열면의 저온 유체측 표면에 부착되기 어려워, 저온 유체에 대한 열전달 성능을 확실하게 유지할 수 있게 된다.
또, 상기 제1 및 제2의 각 실시 형태에 관한 응축기에서는, 전열면(1)을 고온 유체에 대응하는 면끼리 평행으로 대향시키고, 각각 측단부에서 기밀 상태로 연결하여 대략 통형체로 하고, 이 대략 통형체의 상하 개구 부분을 고온 유체의 입구 및 출구로 하고 있는 구성이지만, 이에 한정되지 않고, 종래의 셸 앤드 플레이트형의 응축기와 마찬가지로, 셸(10) 내에서 상하로 개구 부분(관통공)을 형성한 복수매의 전열면을 패킹 등을 통해 중합(重合)하고, 고온 유체측 표면이 마주 향하는 간극을 밀폐 상태로 형성하는 동시에 저온 유체측 표면이 마주 향하는 간극을 개방 상태로 하고, 상하에서 각각 연결한 개구 부분을 고온 유체의 유로로서, 고온 유체를 상부의 개구 부분으로부터 하부의 개구 부분으로 향해 흘러 내리게 하여, 응축을 행하게 하는 구성으로 할 수도 있다.
또, 상기 제1 및 제2의 각 실시 형태에 관한 응축기에서, 전열면(1)에는 응축액 배제통부(2) 및 응축액 유로부(3), 및 이 응축액 배제통부(2) 및 응축액 유로부(3)에 의해 구분된 복수의 영역에 소정의 요철 패턴이 각각 형성되어 이루어지는 구성이지만, 전열면(1)을 사이에 두고 고온 유체와 저온 유체 사이에 압력차가 있는 경우에는, 대향하는 전열면(1)에서의 복수 개소에서 각각 대향하는 요철 패턴의 볼록 부분끼리 서로 일부 접촉시키는 구성으로 할 수도 있어, 접촉 부분에서의 지 지(支持)로 압력차에 의한 면의 휨을 방지하여, 각 전열면(1) 사이의 간극을 확실하게 규정 치수로 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2의 각 실시 형태에 관한 응축기에서는, 전열면(1)의 영역(4)측을 고온 유체의 유입측, 영역(7)측을 고온 유체의 유출측으로 하는 구성이지만, 그 밖에, 전열면(1)의 상하를 거꾸로 하여 영역(7)측을 고온 유체의 유입측, 영역(4)측을 고온 유체의 유출측으로서 형성하는 구성으로 할 수도 있고, 전열면(1) 각 영역에서 응축된 고온 유체가 차례로 흘러 내려와 응축액 배제통부(2)에 모이고, 모인 응축액이 각 응축액 배제통부(2)에 따라 전열면측 단부로 떨어지게 되어, 상기와 마찬가지로, 응축액을 전열면(1)으로부터 적절히 배제하여 기상의 고온 유체와 접촉 가능한 전열 면적을 최대한 확보하여, 응축열 전달률을 향상시키게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 열교환용의 전열면에 이 전열면의 고온 유체측 표면에 발생하는 응축액을 배제하는 응축액 배제통부를 배치하는 동시에, 상기 응축액 배제통부에 의해 구획된 고온 유체측 전열면 표면의 각 영역에 요철 패턴을 형성하고, 전열면 상에 발생하여 흘러내리는 응축액을 응축액 배제통부에서 받아 모아, 이 응축액 배제통부에 따르게 하여 신속하게 배제함으로써, 전열면 상에 응축액이 체류되지 않고, 전열면과 기상의 고온 유체와의 접촉 효율이 높아지고, 요철 패턴에 의한 고온 유체와 전열면과의 열전달 성능 향상과 아울러 전열면에서의 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달률을 향상시킬 수 있어, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면에 응축액 배제통부와 함께 응축액 유로부를 배치하고, 전열면 상에 발생하여 흘러 내리는 응축액을 응축액 배제통부에서 받아 모아, 다시 응축액 유로부에 집합시키고 이 응축액 유로부에 따르게 하여 신속하게 배제함으로써, 전열면 상에 응축액이 체류되지 않아, 전열면과 기상의 고온 유체와의 접촉 효율이 높아져, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다고 하는 효과를 가진다..
또, 본 발명에 의하면, 응축액 배제통부에 의해 구획된 전열면의 각 영역에, 고온 유체로부터의 열전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분과 저온 유체에 대한 열전달률을 최적으로 하는 요철 형상 부분을 복수 조합한 요철 패턴을 형성하여, 각각의 유체와 전열면과의 열전달 성능을 효율 높은 상태로 양립시킴으로써, 전열면 전체에서 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달률을 향상시킬 수 있어, 고온 유체의 응축을 보다 효율 양호하게 진행시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면의 소정 영역에 대하여, 고온 유체 흐름 방향에 평행으로 또한 저온 유체 흐름 방향에 직교하는 방향으로 연속되는 형상의 요철 패턴을 형성하여, 저온 유체의 흐름에 대한 저항을 크게 함으로써, 저온 유체와 전열면과의 접촉 빈도를 향상시켜, 전열면으로부터 저온 유체로의 열전달을 한층 진행시킬 수 있는 동시에, 고온 유체의 유입 저항을 저감하여, 고온 유체를 원활하게 전열면 간에 유통시켜 전열면과 접촉시키게 되고, 고온 유체로부터 전열면을 통한 저온 유체로의 열전달의 효율을 향상시켜 고온 유체의 응축을 보다 효율적으로 진행시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면의 소정 영역에 대하여, 고온 유체 흐름 방향으로 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 연속되는 형상의 요철 패턴을 형성하여, 저온 유체의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 동시에 고온 유체의 흐름에 대해서도 소정의 저항을 부여함으로써, 저온 유체와 전열면과의 접촉 빈도를 향상시켜, 전열면으로부터 저온 유체로의 열전달을 한층 진행시킬 수 있는 동시에, 고온 유체에서도 전열면과의 접촉 빈도를 향상시켜, 고온 유체로부터 전열면으로의 열전달의 효율을 향상시킬 수 있어, 고온 유체가 응축되기 어려운 과열 증기인 경우라도, 이 과열 증기로부터 적절히 전열면에 열을 전달시켜 고온 유체의 응축을 보다 효율적으로 진행시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면의 요철 패턴이 복합 파형상 횡단면의 요철 형상으로 하여 형성되고, 고온 유체로부터의 열전달률을 최대로 하는 요철 형상 부분과 저온 유체에 대한 열전달률을 최대로 하는 요철 형상 부분을 각각 전열면에 부분적인 편중 없이 동일하게 배치할 수 있으므로, 소정 피치의 볼록형 또는 홈형 부분을 전열면에 최대한으로 배치할 수 있고, 응축액을 전열면으로부터 적절히 배제 가능하게 하여 기상의 고온 유체와 접촉 가능한 전열 면적을 최대한 확보할 수 있어, 응축열 전달률을 최대로 할 수 있는 등, 각각의 유체와 전열면과의 열전달 성능을 효율 높은 상태로 양립시켜, 전열면 전체에서 고온 유체로부터 저온 유체로의 열전달의 효율을 최대로 할 수 있어, 고온 유체의 응축 효율을 보다 한층 향상시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면의 고온 유체 유입측 단부의 소정 범위에 고온 유체 흐름 방향으로 길이 방향이 일치되는 소정 형상의 요철 패턴을 형성하여, 전열면에 기상의 고온 유체가 유입되기 쉽게 함으로써, 요철로 전열 면적을 보다 크게 확보하고, 저온 유체와 전열면의 고온 유체 유입측 영역과의 접촉을 촉진하여 열전달을 진행시킬 수 있는 동시에, 고온 유체의 유입 저항을 저감하여, 고온 유체를 원활하게 전열면 간에 유입시켜 전열면과 접촉시키게 되고, 고온 유체로부터 전열면으로의 열전달의 빈도를 늘려 고온 유체의 응축을 보다 효율적으로 진행시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면의 고온 유체 최하류측 소정 범위에 고온 유체 흐름 방향으로 길이 방향이 일치되는 소정 형상의 요철 패턴을 형성하여, 고온 유체 흐름 방향으로의 저항을 적게 함으로써, 액상의 고온 유체를 전열면 간으로부터 외부로 이탈하기 쉽게 하여, 전열면에 따라 언제까지나 응축액이 남지 않고, 전열면과 기상의 고온 유체와의 전열 면적을 보다 크게 확보할 수 있어, 고온 유체를 보다 효율적으로 응축시키게 된다고 하는 효과를 가진다.
또, 본 발명에 의하면, 전열면의 각 영역의 요철 패턴이 전열면의 2등분선에 대하여 대칭이 되는 형상으로 형성되어, 저온 유체의 유입 방향을 거꾸로 해도 열전달 상태에 변화를 발생시키지 않으므로, 하나의 전열면을 좌우 교체하여 이와 대향하는 전열면으로서 이용할 수 있어, 응축기 전체의 코스트 다운을 도모할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

Claims (9)

  1. 판형체로 형성되는 전열면(傳熱面)을 하나 또는 복수 배치하고, 고온 유체(流體)와 저온 유체를 상기 전열면을 사이에 두고 직교류가 되도록 전열면의 양측으로 각각 흐르게 하여 열교환을 행하게 함으로써, 고온 유체를 기상(氣相)으로부터 액상(液相)으로 상변화시키는 응축기(凝縮器)에 있어서,
    고온 유체측의 전열면 표면에 형성되는 하나 또는 복수의 응축액 배제통부(排除桶部)를 구비하고, 상기 응축액 배제통부는 상기 고온 유체 흐름 방향과 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 연속되는 홈형 부분이며, 상기 응축액 배제통부는 전열면에 발생하여 고온 유체 흐름 방향으로 흘러 내리는 고온 유체의 응축액을 받으며,
    상기 전열면이, 상기 응축액 배제통부에 의해 복수 구분되고, 고온 유체측과 저온 유체측에 각각 요철을 거꾸로 하여 공통으로 나타나는 소정의 요철 패턴을 전열면의 구분된 각 영역마다 각각 소정 형상으로 형성되어 이루어지고,
    상기 전열면의 하나 또는 복수 영역의 요철 패턴이, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형이 연속되고, 또한 소정 피치로 저온 유체 흐름 방향에 병렬되고 파형(波形) 횡단면을 갖는 요철 형상과, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형이 연속되고, 또한 상기 소정 피치와 다른 피치로 저온 유체 흐름 방향에 병렬되고 파형 횡단면을 갖는 요철 형상을, 복수 조합하여 형성되는
    것을 특징으로 하는 응축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응축액 배제통부가 전열면측 단부(端部)로부터 중앙부로 향해 형성되고,
    고온 유체측의 전열면 표면에 형성되는 응축액 유로부를 구비하며, 상기 응축액 유로부는 상기 전열면의 고온 유체 흐름 방향의 중앙부로부터 고온 유체 유출측 단부까지 고온 유체 흐름 방향으로 연속되는 홈형 부분이며, 상기 응축액 유로부는 상기 응축액 배제통부와 연통되는 것을 특징으로 하는 응축기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전열면의 구분된 복수의 영역 중, 최소한 상기 응축액 유로부로부터 고온 유체 흐름 방향 상류측 영역의 요철 패턴이, 고온 유체 흐름 방향에 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 볼록형 또는 홈형이 연속되고, 또한 상기 경사 방향에 직교하는 방향에 소정 피치로 병렬되고 파형 횡단면을 갖는 요철 형상과, 고온 유체 흐름 방향에 대하여 소정 각도를 이루는 경사 방향으로 볼록형 또는 홈형이 연속되고, 또한 상기 경사 방향에 직교하는 방향에 상기 소정 피치와 다른 피치로 병렬되고 파형 횡단면을 갖는 요철 형상을, 복수 조합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 응축기.
  6. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 패턴이, 소정 피치로 병렬 배치되는 볼록형 또는 홈형 부분에, 상기 소정 피치와 비교하여 매우 작은 피치로 병렬되는 볼록형 또는 홈형 부분을 조합하여 일체로 형성한 복합 파형상 횡단면의 요철 형상으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 응축기.
  7. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전열면이, 고온 유체 흐름 방향에서의 고온 유체 유입측 단부로부터 소정 범위의 영역에, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형이 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향에 소정 피치로 병렬되고 파형 횡단면을 갖는 요철 형상으로 되는 요철 패턴을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 응축기.
  8. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전열면이, 고온 유체 흐름 방향에서의 고온 유체 유출측 단부로부터 소정 범위의 영역에, 고온 유체 흐름 방향으로 볼록형 또는 홈형이 연속되고, 또한 저온 유체 흐름 방향에 소정 피치로 병렬되고 파형 횡단면을 갖는 요철 형상으로 되는 요철 패턴을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 응축기.
  9. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전열면이, 고온 유체 흐름 방향 및 저온 유체 흐름 방향과 각 변 방향을 각각 일치시킨 직사각형 또는 사각형상의 판형체(板形體)로 형성되며,
    상기 전열면의 각 영역의 요철 패턴이, 고온 유체 흐름 방향에 평행한 전열면의 2등분선에 대하여 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 응축기.
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