KR100763959B1 - Heat exchanger for air compressor - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기압축기용 열교환기는, 공기유입구와 공기유출구가 형성된 케이스와; 케이스 내에 설치되어, 공기유입구로부터 유입된 압축공기가 통과하는 복수개의 통공들을 가지는 번들; 및 케이스의 내에 설치되어 번들을 통과한 압축공기로부터 압축공기에 포함된 수분을 분리하는 복수개의 배플들을 구비하고, 상기 배플들은 상기 공기유출구와 인접되는 케이스의 내면에 각각 상기 번들측으로 연장되며, 소정간격으로 이격되어 설치된다. 따라서, 공기유출구측 유로에 복수개의 배플들을 형성시킴으로써, 수분이 분리된 압축공기를 다음 단에 공급할 수 있어, 다음 단에서의 케이싱의 부식 및 임펠러의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.An air compressor heat exchanger according to the present invention includes: a case having an air inlet and an air outlet; A bundle installed in the case and having a plurality of through holes through which compressed air introduced from the air inlet passes; And a plurality of baffles installed in the case to separate moisture contained in the compressed air from the compressed air passing through the bundle, wherein the baffles extend to the bundle side on the inner surface of the case adjacent to the air outlet, respectively. Installed at intervals. Therefore, by forming a plurality of baffles in the air outlet side flow path, it is possible to supply compressed air separated from water to the next stage, thereby preventing the corrosion of the casing and damage to the impeller at the next stage.

Description

공기압축기용 열교환기{Heat exchanger for air compressor}Heat exchanger for air compressors {Heat exchanger for air compressor}

도 1은 종래의 공기압축기용 열교환기의 일예를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing an example of a heat exchanger for a conventional air compressor,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기압축기용 열교환기를 도시한 사시도,Figure 2 is a perspective view showing a heat exchanger for an air compressor according to an embodiment of the present invention,

도 3은 도 2의 공기압축기용 열교환기를 도시한 단면도, 3 is a cross-sectional view showing a heat exchanger for the air compressor of FIG.

도 4는 도 3의 A부를 확대 도시한 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 3.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉<Brief description of the major symbols in the drawings>

21..케이스 22..번들21. Case 22. Bundle

23..통공 24..공기유입구23..Airflow 24..Air inlet

25..공기유출구 26a..공기유입구측 유로25..Air outlet 26a.Air inlet side flow path

26b..공기유출구측 유로 27..배플26b..Air outlet side flow path 27..Baffle

본 발명은 공기압축기용 열교환기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 열교환기내에서 열교환에 의하여 압축공기에 포함된 수분을 압축공기로부터 분리할 수 있는 공기압축기용 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for an air compressor, and more particularly, to a heat exchanger for an air compressor that can separate the moisture contained in the compressed air from the compressed air by heat exchange in the heat exchanger.

통상의 인터쿨러나 애프터쿨러 시스템에서는 열교환기가 사용되고 있다. 이 러한 열교환기는 다단으로 이루어진 공기압축기에 있어서, 단 사이에 설치되어 고온의 압축공기를 소정의 온도로 냉각시켜 압축공기의 체적을 줄이는 등의 역할을 한다. Heat exchangers are used in conventional intercoolers and aftercooler systems. Such a heat exchanger is a multi-stage air compressor, which is installed between stages, and serves to reduce the volume of compressed air by cooling high-temperature compressed air to a predetermined temperature.

이러한 역할을 하는 열교환기로는 여러 가지 종류가 있다. 그 일예로서, 열교환기의 케이스 내에 주입되는 고온의 압축공기를, 그 보다 낮은 온도를 가진 외부 공기에 케이스를 노출시킴으로써, 케이스내의 압축공기와 외부 공기 사이에 열교환을 일으켜, 압축공기를 냉각시키는 열교환기를 들 수 있다.There are several types of heat exchangers that play this role. For example, by exposing the case to the outside air having a lower temperature than the hot compressed air injected into the case of the heat exchanger, the heat exchange occurs between the compressed air in the case and the outside air to cool the compressed air. The group can be mentioned.

그런데, 상기와 같은 열교환기에 있어서, 고온의 압축공기가 냉각이 이루어지면서 압축공기에 수분이 포함될 수 있다. 압축공기에 포함된 수분은 압축공기가 고속으로 유동할 경우 압축공기로부터 분리가 원활하게 이루어지지 않게 되며, 공기압축기의 다음 단에서의 임펠러 입구로 유입이 이루어지게 된다. 이 경우, 수분에 의하여 케이싱의 부식을 초래하거나, 임펠러의 손상을 일으킴으로써, 다음 단에서의 압축효율을 저하시키게 된다. By the way, in the heat exchanger as described above, the compressed air of the high temperature may be cooled while moisture is contained in the compressed air. The water contained in the compressed air is not separated from the compressed air smoothly when the compressed air flows at a high speed, and is introduced into the impeller inlet at the next stage of the air compressor. In this case, corrosion of the casing or damage of the impeller are caused by moisture, thereby lowering the compression efficiency in the next stage.

상기 문제점을 해결하기 위한 일예로서, 미국 특허 제5,205,314에 개시된 공기압축기용 열교환기가 도1에 도시되어 있다.As an example for solving the above problem, a heat exchanger for an air compressor disclosed in US Pat. No. 5,205,314 is shown in FIG.

도면을 참조하면, 공기압축기용 열교환기(10)는 환형의 케이스(11)와, 상기 케이스(11)내에 소정간격 배치되는 다수의 배플(12)들과, 상기 케이스(11)와 연통되어 형성되는 공기유입구(13), 공기유출구(14) 및 수분배출구(15)를 구비한다.Referring to the drawings, the heat exchanger 10 for the air compressor is formed in communication with the case 11 of the annular case, a plurality of baffles 12 arranged in the case 11 at a predetermined interval, and the case 11 And an air inlet 13, an air outlet 14, and a water outlet 15.

상기 배플(12)들에는 세 개의 원형의 통공(12a)과 한 개의 각형의 통공(12b)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 인접한 배플(12)들에 있어서, 각 배플(12)에 형성 된 통공들(12a)(12b)의 위치는 각기 다르다. The baffles 12 are formed with three circular through holes 12a and one rectangular through hole 12b, respectively. In the adjacent baffles 12, the positions of the through holes 12a and 12b formed in the respective baffles 12 are different.

따라서, 공기유입구(13)로 유입되는 압축공기는 각 배플(12)의 통공들(12a)(12b)을 지나면서, 회전을 하게 되고, 이러한 과정을 거치면서 수분이 압축공기로부터 분리되어 케이스(11)의 하부에 형성된 수분배출구(15)를 통하여 케이스(11)의 외부로 배출된다. Therefore, the compressed air flowing into the air inlet 13 is rotated while passing through the through holes 12a and 12b of each baffle 12, and during this process, water is separated from the compressed air and the case ( 11 is discharged to the outside of the case 11 through the water outlet 15 formed in the lower portion.

하지만, 상기 공기압축기용 열교환기에서, 수분의 분리는 압축공기를 회전시켜 이루어지는 것으로서, 케이스가 환형인 열교환기에는 적합하나, 환형이 아닌 다양한 형상의 케이스를 가진 열교환기에서 그 효과가 낮아 부적합한 단점이 있다. However, in the heat exchanger for the air compressor, the separation of moisture is made by rotating the compressed air, suitable for heat exchangers having a case of an annular shape, but inadequate low effect in the heat exchanger having a case of various shapes other than the annular shape There is this.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열교환기내에 복수개의 배플들을 형성하여, 수분이 포함된 압축공기가 상기 배플들을 통과할 때, 수분이 압축공기로부터 분리될 수 있는 공기압축기용 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, by forming a plurality of baffles in the heat exchanger, when the compressed air containing water passes through the baffles, the heat exchanger for the air compressor that can separate the moisture from the compressed air The purpose is to provide a flag.

상기 목적을 달성하기 위한 공기압축기용 열교환기는, 공기유입구와 공기유출구가 형성된 케이스와; 상기 케이스 내에 설치되어, 공기유입구로부터 유입된 압축공기가 통과하는 복수개의 통공들을 가지는 번들; 및 상기 케이스의 내에 설치되어 번들을 통과한 압축공기로부터 압축공기에 포함된 수분을 분리하는 복수개의 배플들을 구비하고, 상기 배플들은 상기 공기유출구와 인접되는 케이스의 내면에 각각 상기 번들측으로 연장되며, 소정간격으로 이격되어 설치된다.An air compressor heat exchanger for achieving the above object comprises: a case having an air inlet and an air outlet; A bundle installed in the case and having a plurality of through holes through which compressed air introduced from an air inlet passes; And a plurality of baffles installed in the case to separate moisture contained in the compressed air from the compressed air passing through the bundle, wherein the baffles extend toward the bundle on the inner surface of the case adjacent to the air outlet, respectively. It is installed spaced at a predetermined interval.

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이하 첨부된 도면을 참조하면서, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described the present invention according to a preferred embodiment.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기압축기용 열교환기를 도시한 것이다.Figure 2 shows a heat exchanger for an air compressor according to an embodiment of the present invention.

그리고, 도 3은 공기압축기용 열교환기의 단면을 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 A부를 확대 도시한 것이다.3 is a cross-sectional view of a heat exchanger for an air compressor, and FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG.

도면을 참조하면, 공기압축기용 열교환기(200)는 각형의 케이스(21)와, 상기 케이스 내에 설치되는 번들(22)을 구비한다. Referring to the drawings, the heat exchanger 200 for an air compressor has a square case 21 and a bundle 22 installed in the case.

상기 번들(22)의 양측면(22a)(22b)에는 복수개의 통공(23)들이 형성되어 있고, 상기 케이스(21)의 양측면(21a)(21b)에는, 각각 고온의 압축공기가 유입되기 위한 공기유입구(24)와, 열교환이 이루어진 압축공기가 유출되기 위한 공기유출구(25)가 마련되어 있다. A plurality of through holes 23 are formed in both side surfaces 22a and 22b of the bundle 22, and air for introducing high-temperature compressed air into each of the side surfaces 21a and 21b of the case 21. An inlet port 24 and an air outlet port 25 through which compressed air heat exchanged is discharged are provided.

한편, 상기 공기유입구(24)와 공기유출구(25)가 형성된 케이스(21)의 양측면(21a)(21b)은 외부의 대기로부터 단열이 되어 있는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that both side surfaces 21a and 21b of the case 21 in which the air inlet 24 and the air outlet 25 are formed are insulated from the outside atmosphere.

상기 번들(22)은, 그 상하면(22c)(22d)은 케이스(21)의 상하면(21c)(21d)과 밀착되고, 상기 통공(23)들이 형성된 양측면(22a)(22b)은 각각 상기 공기유입구(24) 및 공기유출구(25)가 형성된 케이스(21)의 양측면(21a)(21b)과 소정간격을 가지도록 케이스(21) 내에 설치가 되어 있다. The bundle 22, the upper and lower surfaces 22c and 22d are in close contact with the upper and lower surfaces 21c and 21d of the case 21, and both side surfaces 22a and 22b on which the through holes 23 are formed are respectively air. The case 21 is provided in the case 21 so as to have a predetermined distance from both side surfaces 21a and 21b of the case 21 in which the inlet 24 and the air outlet 25 are formed.

따라서, 케이스(21)의 양측면(21a)(21b)과 통공(23)들이 형성된 번들(22)의 양측면(22a)(22b)사이에는 각각 소정의 공간들을 가지게 되며, 상기 공간들은 압축 공기가 유동될 수 있는 유로의 역할을 한다. 이하 공기유입구(24)와 연통된 공간을 공기유입구측 유로(26a)라 하고, 공기유출구(25)와 연통된 공간을 공기유출구측 유로(26b)라 하여 설명하기로 한다.Therefore, each of the side surfaces 21a and 21b of the case 21 and both sides 22a and 22b of the bundle 22 in which the through holes 23 are formed, respectively, have predetermined spaces, and the spaces are compressed air flow. Serves as a possible euro. Hereinafter, the space in communication with the air inlet 24 is referred to as the air inlet side flow path 26a, and the space in communication with the air outlet 25 is described as the air outlet side flow path 26b.

한편, 상기 공기유출구(24)가 형성된 케이스(21)의 측면(21a)에 있어, 그 내측에는 다수의 배플(27)들이 형성되어 있다.On the other hand, in the side 21a of the case 21 in which the air outlet 24 is formed, a plurality of baffles 27 are formed in the inside thereof.

상기 배플(27)들은 각각 소정 간격을 가지고 다단으로 배치되며, 각 배플(27)들은 소정 폭을 가지고, 상하 수직으로 길게 연속적인 형상을 이루고 있다.The baffles 27 are arranged in multiple stages with predetermined intervals, and each of the baffles 27 has a predetermined width and forms a continuous shape vertically and vertically.

그리고, 상기 배플(27)들은 평판(28)의 일측면에 용접공정에 의하여 결합된 상태에서, 상기 평판(28)이 케이스(21)의 내부면에 고정이 되는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 배플(27)과 평판(28)이 일체로 형성될 수 있으며, 상기 배플(27)들이 케이스(21)의 내부면상에 직접적으로 형성되는 것도 가능하다.In addition, the baffles 27 may be fixed to the inner surface of the case 21 while the flat plate 28 is coupled to one side of the flat plate 28 by a welding process. However, the present invention is not limited thereto, and the baffle 27 and the flat plate 28 may be integrally formed, and the baffles 27 may be formed directly on the inner surface of the case 21.

또한, 상기 배플(27)들이 배치되는 간격도, 도면에는 등간격으로 도시되어 있으나, 압축공기의 유동상태를 고려하여, 예를 들면, 압축공기의 유속이 빠른 경우에는 보다 간격을 넓게 하고, 느린 경우에는 보다 간격을 좁게 하는 것과 같이, 배플(27)들의 간격은 조절이 가능하다.In addition, the interval in which the baffles 27 are arranged is also shown at equal intervals in the drawing, in consideration of the flow state of the compressed air, for example, when the flow rate of the compressed air is faster, the interval is wider, slower In such a case, the spacing of the baffles 27 can be adjusted, such as to narrow the spacing.

상기 구성을 가지는 공기압축기용 열교환기(200)의 작용을 도 3 및 도 4를 참조하여, 설명하면 다음과 같다.The operation of the heat exchanger 200 for an air compressor having the above configuration will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

압축공기의 유동경로는 화살표로 나타내고 있다. 이에 따라 살펴보면, 먼저 공기유입구(24)를 통하여 고온의 압축공기가 유입되기 시작한다.The flow path of the compressed air is indicated by an arrow. According to this, first, the high temperature compressed air starts to flow through the air inlet 24.

유입된 압축공기는 계속적으로 공급이 이루어지므로, 공기유입구(24)측에는 많은 양의 압축공기가 존재하고, 공기유입구(24)측으로부터 멀어질수록 압축공기의 양은 적은 양의 공기가 존재한다. 공기유입구측 유로(26a)로 공급된 압축공기는, 번들(22)의 양측면(22a)(22b)에는 복수개의 통공(23)들이 형성되어 있으므로, 압축공기는 통공(23)들을 통하여 번들(22)로 유입되게 된다. Since the compressed air introduced is continuously supplied, a large amount of compressed air is present at the air inlet 24, and the amount of compressed air is smaller as it is farther from the air inlet 24. Since the compressed air supplied to the air inlet side flow path 26a has a plurality of through holes 23 formed at both side surfaces 22a and 22b of the bundle 22, the compressed air is supplied through the through holes 23 to the bundle 22. ) Will flow into.

한편, 번들(22)로 유입된 압축공기는, 번들(22)의 상하면(22c)(22d)과 접해있는 케이스(21)의 상하면(21c)(21d)이 압축공기보다 낮은 온도의 주변공기에 노출되어 있으므로, 냉각이 이루어지게 된다. 상기 번들(22)에서 냉각이 이루어진 압축공기는 계속하여 유동을 하며, 번들(22)의 통공(23)들을 통과하여 공기유출구측 유로(26b)로 유동을 하게 된다.On the other hand, the compressed air introduced into the bundle 22 has an upper and lower surfaces 21c and 21d of the case 21 contacting the upper and lower surfaces 22c and 22d of the bundle 22 to ambient air at a lower temperature than the compressed air. Since it is exposed, cooling takes place. The compressed air cooled by the bundle 22 continues to flow, and passes through the through holes 23 of the bundle 22 to the air outlet side flow path 26b.

상기 공기유출구측 유로(26b)로 유입된 압축공기중 우측영역을 통과한 압축공기는 배플(27)을 지나게 된다. 이 때, 배플(27)의 자유단과 번들(22)의 측면(22a)이 이루는 사이의 간격은 작으므로, 공기의 통과될 수 있는 면적이 작은 영역(29)을 형성하고 있다. The compressed air passing through the right region of the compressed air introduced into the air outlet side flow path 26b passes through the baffle 27. At this time, the distance between the free end of the baffle 27 and the side surface 22a of the bundle 22 is small, thereby forming a region 29 having a small area through which air can pass.

따라서, 상기 영역(29)에서 공기는 압축이 되었다가, 상기 영역(29)을 통과하여, 케이스(21)의 측면(21a)과 번들(22)의 측면(22a)사이로 유입이 되면 팽창이 된다. 즉, 상기 케이스(21)의 측면(21a)은 단열이 되어 있으므로, 단열압축과 단열팽창이 일어나게 된다. 상기 과정을 거쳐, 압축공기에 포함된 수분은 압축공기로부터 분리가 이루어지게 된다. Therefore, the air is compressed in the region 29 and passes through the region 29 and expands when the air flows between the side 21a of the case 21 and the side 22a of the bundle 22. . That is, since the side surface 21a of the case 21 is insulated, the adiabatic compression and the adiabatic expansion occur. Through the above process, the moisture contained in the compressed air is separated from the compressed air.                     

게다가, 소정간격 이격되게 배플(27)들이 설치가 되어 있으므로, 각 배플(27)들을 지날 때마다, 단열압축과 단열팽창을 반복함으로써, 압축공기로부터 수분의 분리가 이루어지게 된다. 수분이 분리된 압축공기는 계속하여 유동을 하게 되고, 공기유출구(25)측으로 이동된다. In addition, since the baffles 27 are provided at predetermined intervals, each time the baffles 27 pass, the adiabatic compression and the adiabatic expansion are repeated to separate water from the compressed air. Compressed air separated from the water continues to flow, and is moved to the air outlet 25.

반면, 좌측영역의 압축공기는 상기 배플(27)들을 통과하지 않고, 공기유출구(25)측으로 이동을 하게된다. 상기 좌측영역의 압축공기는 그 양이 적어서, 압축공기중에 수분이 포함될 확률은 극히 낮으므로, 상기 배플(27)들을 통과시키지 않아도 무방하다. On the other hand, the compressed air in the left region does not pass through the baffles 27 and moves to the air outlet 25. Since the amount of compressed air in the left region is small and the probability of containing water in the compressed air is extremely low, the baffles 27 may not be passed through.

상기 과정을 거쳐, 공기유출구(25)를 통하여 유출된 압축공기는 다음 단으로 공급이 이루어지게 된다. 그리고, 배플(27)들을 지나면서 분리된 수분은 케이스(21)의 하부로 집수되어, 케이스(21)의 외부로 배출되게 된다. Through the above process, the compressed air flowing out through the air outlet 25 is supplied to the next stage. Then, the water separated while passing through the baffles 27 is collected to the lower part of the case 21, and is discharged to the outside of the case 21.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기압축기용 열교환기는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the heat exchanger for an air compressor according to the present invention has the following effects.

첫째, 공기유출구측 유로에 복수개의 배플들을 형성시킴으로써, 수분이 분리된 압축공기를 다음 단에 공급할 수 있어, 다음 단에서의 케이싱의 부식 및 임펠러의 손상을 방지할 수 있다. First, by forming a plurality of baffles in the air outlet side flow path, it is possible to supply compressed air separated from water to the next stage, thereby preventing corrosion of the casing and damage to the impeller at the next stage.

둘째, 케이스의 형상에 무관하게 수분을 분리시킬 수 있고, 종래와 같이, 압축공기를 회전시키기 위한 복잡한 구조를 요하지 않게 됨으로써, 열교환기의 구조가 단순해지는 장점이 있다. Second, the water can be separated regardless of the shape of the case, as in the prior art, by not requiring a complicated structure for rotating the compressed air, there is an advantage that the structure of the heat exchanger is simplified.                     

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art may understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.

Claims (2)

공기유입구와 공기유출구가 형성된 케이스;A case having an air inlet and an air outlet; 상기 케이스의 내면들 중 상기 공기유입구 및 상기 공기유출구가 형성된 면들로부터 이격되도록 상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 공기유입구로부터 유입된 압축공기가 통과하는 복수개의 통공들을 가지는 번들; 및A bundle having a plurality of through holes disposed in the case so as to be spaced apart from the surfaces of the air inlet and the air outlet, the compressed air introduced from the air inlet; And 상기 케이스의 내면들 중 상기 공기유출구가 형성된 면에 배치되되 상기 번들측으로 연장되며, 상호간에 소정 간격으로 이격되어 설치된 복수개의 배플들;을 구비하며,And a plurality of baffles disposed on a surface of the case in which the air outlet is formed and extending toward the bundle and spaced apart from each other at predetermined intervals. 상기 번들의 일부면은 상기 케이스와 열교환을 수행하도록 상기 케이스의 내면에 접촉하고, 상기 케이스의 내면들 중 상기 공기유출구가 형성된 면은 상기 케이스의 외부의 대기와 단열이 된 것을 특징으로 하는 공기압축기용 열교환기.Some of the surface of the bundle is in contact with the inner surface of the case to perform heat exchange with the case, wherein the surface of the air outlet formed of the inner surface of the case is insulated from the atmosphere of the outside of the case Heat exchanger. 삭제delete
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