KR101153860B1

KR101153860B1 - 압축기용 열교환장치

Info

Publication number: KR101153860B1
Application number: KR1020120000829A
Authority: KR
Inventors: 김진국
Original assignee: 김진국
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-06-18

Abstract

본 발명은 압축기용 열교환장치에 관한 것으로, 구체적으로는 하나의 본체에서 압축공기와 순환오일의 냉각이 동시에 이루어질 수 있도록 함으로써, 기존에 비해 규모가 소형화되고 구조가 간소해져 제작이 손쉽고 설치공간도 절약할 수 있으며 유지보수도 용이하게 이루어질 수 있는 기술에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은,
일측에는 순환오일 공급구가 형성되어 있고 타측에는 순환오일 배출구가 형성되어 있으며, 내부에는 순환오일 이동공간이 형성되어 있는 내부관, 상기 내부관을 둘러싸고 있어 내벽면과 상기 내부관 외벽면 사이에는 압축공기 이동공간이 형성되어 있고 일측에는 압축공기 공급구가 형성되어 있으며, 타측에는 압축공기 배출구가 형성되어 있는 외부관, 상기 압축공기 이동공간에 길이방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 제1냉각수 순환관, 상기 순환오일 이동공간에 길이방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 제2냉각수 순환관, 일측에는 상기 제1냉각수 순환관과 연결되어 있는 냉각수 공급구가 형성되고 타측에는 상기 제2냉각수 순환관과 연결되어 있는 냉각수 배출구가 형성되어 있는 냉각수 인출입부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

압축기용 열교환장치{HEAT EXCHANGER FOR AIR COMPRESSOR}

본 발명은 공기압축기에서 생성된 압축공기 및 압축과정에서 압축열 저하용 순환오일을 일정온도로 낮춰 순환시키는 열교환 장치에 관한 것으로, 특히 하나의 순환공간 내에서 압축공기의 순환경로와 순환오일의 순환경로가 독립적으로 형성됨과 동시에, 압축공기 냉각용 냉각수 경로와 순환오일 냉각용 냉각수 경로도 독립적으로 형성되도록 함에 따라 하나의 열교환기로 압축공기 및 순환오일의 열교환이 동시에 이루어질 수 있는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 공기압축기(compressor)는 대기 중의 공기를 흡입하여 일정 압력으로 압축한 후 생성된 압축공기를 외부로 배출공급하는 장치로, 흡입된 공기를 피스톤이나 스크류 등의 압축수단을 통해 압축한다.

이러한 공기의 압축과정에서 고온의 압축열이 발생되는데, 이때 별도의 순환오일이 압축수단에 분사되어 압축열을 일정수준으로 냉각시킨다.

이렇게 압축열과 열교환되어 가열된 순환오일은 유분리탱크 내에서 압축공기와 분리된 후 별도의 열교환기를 지나면서 냉각수와 열교환되어 일정수준으로 냉각된 후 다시 압축수단에 분사되는 순환과정을 거친다.

그리고 유분리탱크 내에서 압축공기와 분리된 고온의 압축공기도 별도의 열교환기를 지나면서 냉각수와 열교환되어 온도가 일정수준으로 낮춰진 상태로 배출된다.

그런데 기존에는 순환오일의 냉각장치와 압축공기의 냉각장치는 상호 별개로 분리된 형태이다. 즉 순환오일 냉각용 열교환기와 압축공기 냉각용 열교환기가 별개로 구비되고 순환오일과 압축공기가 각각 해당 열교환기를 지나면서 냉각수와 열교환되는 구조이다.

이렇게 열교환기가 두대가 별도로 구비됨에 따라 그만큼 규모가 커지고 구조가 복잡하여 제작이 어렵고 설치공간도 많이 소요되는 단점을 가질 수밖에 없다.

또한 냉각수가 각 열교환기에 동시에 공급되어야 하므로, 그만큼 냉각수 배관구조가 복잡해질 수밖에 없으며 유지보수가 어려운 문제점을 갖는다.

대한민국등록특허 제07639590000호 (2007.09.28)

본 발명은 이러한 기존의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로,

기존에 비해 간소화되고 소형화된 구조로 압축공기와 순환오일의 냉각이 동시에 이루어질 수 있도록 함으로써, 제작이 손쉽고 설치공간도 절약할 수 있으며 유지보수도 용이하게 이루어질 수 있는 압축기용 열교환장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 갖는 본 발명의 여러 실시예는,

일측에 순환오일 공급구가 형성되어 있고 타측에 순환오일 배출구가 형성되어 있으며 내부에는 순환오일 이동공간이 형성되어 있는 내부관, 상기 내부관을 둘러싸고 있어 내벽면과 상기 내부관 외벽면 사이에 압축공기 이동공간이 형성되어 있고 일측에는 압축공기 공급구가 형성되어 있으며 타측에는 압축공기 배출구가 형성되어 있는 외부관, 상기 순환오일 이동공간에 길이방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 제1냉각수 순환관, 상기 압축공기 이동공간에 길이방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 제2냉각수 순환관, 일측에는 상기 제2냉각수 순환관과 연결되어 있는 냉각수 공급구가 형성되고 타측에는 상기 제1냉각수 순환관과 연결되어 있는 냉각수 배출구가 형성되어 있는 냉각수 인출입부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 순환오일 이동공간의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되어 상기 순환오일 이동공간을 부분적으로 차단하는 복수개의 제1구획판을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제1구획판은 상기 순환오일 이동공간의 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열되어 있고 순환오일이 상기 순환오일 이동공간을 지나는 과정에서 상기 제1구획판에 의해 지그재그 형태로 이동될 수 있다.

그리고 상기 제1냉각수 순환관은 상기 각 제1구획판을 동시에 관통한 상태로 설치될 수 있다.

또한 상기 압축공기 이동공간의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되어 상기 압축공기 이동공간을 부분적으로 차단하는 복수개의 제2구획판을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 제2구획판은 상기 압축공기 이동공간의 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열될 수 있고 압축공기가 상기 압축공기 이동공간을 지나는 과정에서 상기 제2구획판에 의해 지그재그 형태로 이동될 수 있다.

또한 상기 제2냉각수 순환관은 상기 각 제2구획판을 동시에 관통한 상태로 설치될 수 있다.

그리고 상기 내부관과 외부관 중 상기 냉각수 인출입부와 반대되는 지점에 위치되어 있고 상기 제2냉각수 순환관 및 제1냉각수 순환관의 타단부에 연결되어 있으며, 상기 제2냉각수 순환관을 따라 이동된 냉각수를 상기 제1냉각수 순환관으로 유도시키는 냉각수 방향전환부를 더 포함할 수 있다.

이러한 여러 실시예를 갖는 본 발명은,

다중관 형태의 내부관과 외부관 안에서 각각 압축공기와 순환오일의 이동경로가 독립적으로 형성되고 이러한 각 이동경로에 별개의 냉각수 순환관이 위치됨에 따라, 하나의 열교환기 만으로 압축공기 및 순환오일의 냉각이 동시에 이루어질 수 있다.

따라서 기존에 비해 열교환기의 규모가 소형화되고 구조가 간소해지져 필요설치공간이 줄어들며 제작이 손쉬워짐은 물론 유지보수도 용이한 장점을 갖는다.

도1은 전체 측단면도
도2는 전체 평단면도
도3은 플랜지판의 정면개략도
도4는 제1구획판의 배열구조 및 제1냉각수 순환관의 설치구조를 나타낸 사시도
도5는 제2구획판의 배열구조 및 제2냉각수 순환관의 설치구조를 나타낸 사시도
도6은 제1, 2구획판과 제1, 2냉각수 순환관의 결합상태의 사시도
도7은 도6의 구조가 내부관과 외부관에 설치된 상태의 일부절개 사시도
도8은 압축공기의 냉각과정을 나타낸 측단면도
도9은 도8의 평단면도
도10은 순환오일의 냉각과정을 나타낸 측단면도
도11은 도10의 평단면도

이하 도면에 예시된 실시예를 바탕으로 본 발명의 구체적인 구성 및 효과를 설명하도록 한다.

본 발명 압축기용 열교환장치는 [도 1] 내지 [도 5]에 도시된 바와 같이 크게 본체(100)와 냉각수 순환관(300), 구획부(200), 냉각수 인출입부(400) 및 냉각수 방향전환부(500)를 포함하여 구성된다.

먼저 본체(100)는 압축공기와 순환오일이 동시에 이동되면서 냉각수와의 실질적인 열교환이 이루어지는 부분으로, 다시 내부관(110)과 외부관(120)으로 구성된다.

그 중 내부관(110)은 순환오일의 이동 및 열교환이 이루어지는 부분으로, 전체적으로 기다란 중공관 형태로 내부에는 순환오일 이동공간(112)이 형성되어 있다.

그리고 내부관(110)의 일단부 하측에는 유분리탱크로부터 배출된 순환오일이 순환오일 이동공간(112)으로 유입되기 위한 순환오일 공급구(113)가 형성되고, 반대쪽 단부 상측에는 열교환 과정을 거친 순환오일의 외부배출을 위한 순환오일 배출구(114)가 형성되어 있다.

외부관(120)은 압축공기의 이동 및 열교환이 이루어지는 부분으로, 전체적으로 내부관과 길이가 동일한 중공관 구조이되 내경이 내부관(110) 외경보다 크게 제작되어 내부관의 둘레를 감싸는 형태, 즉 내부관(110)이 외부관(120)에 삽입되어 전체적으로 다중관 구조를 갖는다.

이때 외부관(120)과 내부관(110)의 내 외경 차이에 의해 외부관(120) 내부면과 내부관(110) 둘레면 사이에는 압축공기 이동공간(122)이 형성된다.

그리고 외부관(120)의 일단부 상측에는 유분리탱크로부터 배출된 고온의 압축공기가 압축공기 이동공간(122)으로 유입되기 위한 압축공기 공급구(123)가 형성되고, 반대쪽 단부 하측에는 열교환 과정을 마친 압축공기의 외부 배출을 위한 압축공기 배출구(124)가 형성되어 있다.

이러한 구조의 본체(100) 양단부에는 플랜지판이 형성되는데, 플랜지판은 후술하는 제1냉각수 순환관(310)과 제2냉각수 순환관(320)의 양단 고정역할을 하는 것으로, 플랜지판은 내부관(110)과 외부관(120)의 양단부 입구에 설치되는 제1플랜지판(130a) 및 제2플랜지판(130b)로 구성된다.

이러한 제1플랜지판(130a)과 제2플랜지판(130b)에는 제2냉각수 순환관(320)이 관통될 제2관통공(134)형성되고, 각 플랜지판(130a)(130b)의 양측 테두리 주변에는 제1냉각수 순환관(310)이 관통될 제1관통공(132)이 형성되어 있다.

이때 제1관통공(132)과 제2관통공(134)은 각각 플랜지판(130a)(130b)의 중심점을 기준으로 상하 대칭 형태로 나뉘어 형성되어 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면 제1관통공(132)은 다시 각 플랜지판(130a)(130b)의 중심점을 기준으로 아래쪽 지점에 제1하부순환공(132a)이 형성되고 중심점 바로 위쪽 지점에 제1상부순환공(132b)이 형성된 형태로 이루어진다.

그리고 제2관통공(134)도 플랜지판의 중심점을 기준으로 아래지점에 제2하부순환공(134a)이 형성되고 중심점 위쪽 지점에 제2상부순환공(134b)이 형성된 구조로 이루어진다.

이러한 본체에는 구획부(200)가 설치된다.

구획부(200)는 압축공기와 순환오일이 각각 압축공기 이동공간(122) 및 순환오일 이동공간(112)을 지날 때 이동거리를 늘려 냉각수와의 열교환 시간을 최대화 시키는 역할을 하는 것으로, 다시 제1구획판(210)과 제2구획판(220)으로 나뉘어 구성된다.

그 중 제1구획판(210)은 압축공기의 이동경로를 가이드하는 역할을 하는 것으로, 호(arc) 형상의 판재 형태이고 양측에는 후술하는 제1냉각수 순환관(310)이 관통될 복수개의 제3관통공(212)이 대칭 형태로 형성되어 있다.

이러한 제1구획판(210)은 복수개 구비되어 압축공기 이동공간(122)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치된다.

그리고 각 제1구획판(210)의 외곽 테두리의 곡률은 외부관(120)의 내부면 곡률과 동일하도록 하고 내곽 테두리의 곡률은 내부관(110)의 둘레면 곡률과 동일하도록 하여 각 제1구획판(210)이 압축공기 이동공간(122) 내에 안정적으로 설치된다.

이때 각 제1구획판(210)은 [도 4]와 같이 압축공기 이동공간(122)의 상하지점에 대칭 형태로 배치되되, 상하 배치지점이 상호 엇갈리는 형태로 반복 배열됨에 따라, 전체적으로 지그재그 형태로 배열된다.

또한 위에서 언급한 것처럼 제1구획판(210)이 호 형태이기 때문에 각 제1구획판(210)은 압축공기 이동공간(122)의 일부분씩만을 차단하고 나머지 부분은 개방된 형태로 설치되며, 이러한 개방지점이 상하 엇갈린 지그재그 형태로 위치되는 것이다.

이렇게 배열된 제1구획판(210)은 별도의 제1연결봉(213)이 동시에 관통됨에 따라 상호 일체구조로 연결되고 제1연결봉(213)의 단부는 플랜지판(130)에 나사체결 형태로 연결된다.

그리고 제1연결봉(213) 중 각 제1구획판(210) 사이 지점에는 별도의 제1간격유지관(214)이 끼워짐에 따라 각 제1구획판(210) 간의 간격이 제1간격유지관(214)의 길이만큼 일정하게 유지된다.

이러한 제1구획판(210)과 더불어 구획부(200)를 구성하는 제2구획판(220)은 순환오일의 이동경로를 가이드하는 역할을 하는 것으로, 내부관(110)의 내경보다 작은 면적을 갖는 반원 형상의 판재 형태이고 중앙에는 후술하는 제2냉각수 순환관(320)이 관통되기 위한 제4관통공(222)이 복수개 형성되어 있다.

이러한 제2구획판(220)은 내부관(110)의 순환오일 이동공간(112)에 위치된 상태에서 순환오일 이동공간(112)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 복수개 배치된다.

이때 각 제2구획판(220)은 [도 1],[도 2], [도 5] 및 [ 도7]과 같이 순환오일 이동공간(112)의 상하지점에 대칭 형태로 배치되되, 상하 배치지점이 상호 엇갈리는 형태로 반복 배열됨에 따라, 전체적으로 지그재그 형태로 배열된다.

또한 위에서 언급한 것처럼 제2구획판(220)이 반원 형상이기 때문에 각 제2구획판(220)은 순환오일 이동공간(112)의 일부분씩만을 차단하고 나머지 부분은 개방된 형태로 설치되며, 이러한 개방지점이 상하 엇갈린 지그재그 형태로 위치되는 것이다.

이렇게 배열된 제2구획판(220)은 별도의 제2연결봉(223)이 동시에 관통됨에 따라 상호 일체구조로 연결되고 제2연결봉(223)의 단부는 제1연결봉(213)처럼 플랜지판(130)에 나사 체결된다.

그리고 제2연결봉(223) 중 각 제2구획판(220) 사이 지점에는 제2간격유지관(224)이 끼워짐에 따라 각 제2구획판(220) 간의 간격은 제2간격유지관(224)의 길이만큼 일정하게 유지된다.

이렇게 설치된 구획부(200)에는 냉각수 순환관(300)이 설치된다.

냉각수 순환관(300)은 압축공기와 순환오일의 냉각에 필요한 냉매 역할을 하는 냉각수의 이동경로 역할을 하는 것으로, 다시 제1냉각수 순환관(310) 및 제2냉각수 순환관(320)으로 나뉘어 구성된다.

그 중 제1냉각수 순환관(310)은 압축공기의 냉각에 사용되는 냉각수가 이동되는 부분으로, 여러 개의 배관이 밀집된 형태로 이루어지며, 각 제1냉각수 순환관(310)의 양단부는 각각 제1, 2플랜지판(130a)(130b)의 각 제1관통공(132)에 관통 삽입됨에 따라 양단부가 플랜지판(130a)(130b)에 의해 지지된다.

이 상태에서 제1냉각수 순환관(310)은 각 제1구획판(210)의 제3관통공(212)을 순차적으로 관통함에 따라 압축공기 이동공간(122) 양측에 대칭 형태로 배치된다.

제2냉각수 순환관(320)은 순환오일 냉각용 냉각수가 이동되는 부분으로, 역시 여러 개의 배관이 밀집된 형태로 이루어지며, 각 제2냉각수 순환관(320)의 양단부는 각각 양 플랜지판(130a)(130b)의 제2관통공(134)에 관통삽입되어 지지 된다.

이 상태에서 제2냉각수 순환관(320)은 각 제2구획판(220)의 제4관통공(222)을 순차적으로 관통함에 따라 순환오일 이동공간 중앙을 관통하는 형태로 설치된다.

이상 설명한 것처럼 본 발명은 하나의 본체(100) 내에 압축공기의 이동경로와 순환오일의 이동경로가 각각 독립적으로 형성되고 해당 냉각수 이동경로 또한 독립적으로 형성된다.

이렇게 냉각수 순환관(300)까지 설치된 본체(100)에는 냉각수 방향전환부(400)가 더 설치된다.

냉각수 방향전환부는(400)는 냉각수의 주입 및 배출기능과 동시에 냉각수의 이동경로 역할을 하는 것으로, 다시 제1방향전환부(410)와 제2방향전환부(420)로 나뉘어 구성된다.

먼저 제1방향전환부(410)는 냉각수의 주입과 1, 3차방향전환 및 외부배출 기능을 하는 것으로, 전체적으로 원형 박스 형태이고 일측이 개방된 제1전환본체(412) 내부에 제1유도관(413) 및 제1격판(414)이 형성된 구조이다.

그리고 제1전환본체(412)의 하측에는 냉각수 공급구(412a)가 형성되며 상측에는 냉각수 배출구(412b)가 형성된다.

이러한 제1방향전환부(410)는 제1전환본체(412) 중 개방된 면의 테두리가 제1플랜지판(130a)에 고정결합된다.

이러한 제1방향전환부(410)에 설치되는 제1유도관(413)은 최초 주입된 냉각수의 최초 1차방향유도기능을 하는 것으로, 제1전환본체(412) 보다 작은 직경의 배관 형태이고 동심원 형태로 제1전환본체(412) 내부에 위치된다.

또한 제1전환본체(412)는 제1플랜지판(130a)과 동심원 형태로 맞닿아 설치됨에 따라, 결국 제1플랜지판과 제1전환본체 및 제1유도관의 중심점이 모두 동일선상에 위치된다.

이렇게 제1유도관이 설치됨에 따라 제1유도관(413)의 외부둘레면과 제1전환본체(412) 내부둘레면 사이에는 제1확산공간(412c)이 형성되고, 냉각수 공급구(412a)와 냉각수 배출구(412b)는 제1확산공간(412c)과 연통된 형태로 형성된다.

이때 냉각수 배출구(412b)에는 에어밴트홀(450)이 형성되어 압착조절을 통해 냉각수의 원활한 배출을 돕도록 한다.

제1플랜지판(130a)의 제1관통공(132)전체가 제1확산공간(412c)과 동일선상에 위치되고, 제2관통공(134)은 제1유도관(413) 내부와 동일선상에 위치한 상태가 된다.

그리고 제1격판(414)은 냉각수의 3차방향전환 경로를 유도하는 역할을 하는 것으로, 제1유도관(413)과 동일한 길이를 갖는 판재 형태로 제1유도관(413)의 내부에 위치된다.

이로 인해 제1유도관(413)은 제1격판(414)을 기준으로 상하 구획되어 제1격판(414) 아래쪽에는 제1공간(413a)이 형성되고 위쪽에는 제2공간(413b)이 형성된다.

이때 제1격판(414)은 제1유도관(413)의 중심점보다 약간 위쪽에 형성됨에 따라 제1플랜지판(130a)의 제2관통공(134) 중 제2상부순환공(134b)들은 제2공간(413b)과 연통되고 제2관통공(134) 중 제1하부순환공(134a)들은 제1공간(413a)과 연통된다.

이러한 제1방향전환부(410)과 더불어 방향전환부(400)을 구성하는 제2방향전환부(420)은 냉각수의 2, 4차 방향전환 기능을 하는 것으로, 적체적으로 제1방향전환부와 대칭 구조, 즉 원형 박스 형태이고 일측이 개방된 제2전환본체(422) 내부에 제2유도관(423) 및 제2격판(424)이 형성된 구조이다.

이러한 제2방향전환부(420)는 제2전환본체(422) 중 개방된 면의 테두리가 제2플랜지판(130b)에 고정결합된다.

이러한 제2방향전환부(420)에 설치되는 제2유도관(423)은 최초 주입된 냉각수의 최초 2차방향유도기능을 하는 것으로, 제2전환본체(422) 보다 작은 직경의 배관 형태이고 동심원 형태로 제2전환본체(422) 내부에 위치된다.

또한 제2전환본체(422)는 제2플랜지판(130b)과 동심원 형태로 맞닿아 설치됨에 따라, 결국 제2플랜지판과 제2전환본체 및 제2유도관의 중심점이 모두 동일선상에 위치된다.

이렇게 제2유도관이 설치됨에 따라 제2유도관(423)의 외부둘레면과 제2전환본체(422) 내부둘레면 사이에는 제2확산공간(422b)이 형성되며 제2유도관(423)의 하측에는 유입공(423-1)이 형성되어 제2유도관(423)내부와 제2확산공간(422b)이 유입공(423-1)을 통해 연통된 구조를 갖는다.

그리고 제2플랜지판(130b)의 제1관통공(132)전체가 제2확산공간(422b)과 동일선상에 위치되고, 제2관통공(134)은 제2유도관(423) 내부와 동일선상에 위치한 상태가 된다.

그리고 제2격판(424)은 냉각수의 최종 방향전환 경로를 유도하는 역할을 하는 것으로, 제2유도관(423)과 동일한 길이를 갖는 판재 형태로 제2유도관(423)의 내부에 위치된다.

이로 인해 제2유도관(423) 내부는 제2격판(424)을 기준으로 상하 구획되어 제2격판(424) 아래쪽에는 제3공간(423a)이 형성되고 위쪽에는 제4공간(423b)이 형성된다.

이때 제2격판(424)는 제2유도관(423)의 중심점보다 약간 아래쪽에 형성됨에 따라 제2플랜지판(130b)의 제2관통공(134) 중 제2상부순환공(134b)들은 제4공간(423b)과 연통되고 제2관통공(134) 중 제2하부순환공(134a)들은 제3공간(423a)과 연통된다.

이때 제2격판(424)가 제2플랜지판(130b)의 중심점보다 아래쪽에 위치됨에 따라 제2격판(424)는 제1격판(414)보다 아래쪽에 위치되고 이로 인해 제2플랜지판의 제2상부순환공(134b) 중 최 하단에 위치한 제2상부순환공(134b)는 3공간이 아닌 제4공간과 연통된다.

이하에서는 이러한 구성에 의한 본 발명의 작용 및 그 과정에서 발생되는 특유의 효과를 설명하도록 한다.

먼저 [도 8] 및 [도 9]와 같이 외부의 냉각수가 제1전환본체(412)의 냉각수 공급구(412a)를 통과하여 제1유도관(413)의 외부 둘레면을 따라 제1확산공간(412c) 전체에 퍼지게 된다.

이러한 냉각수는 제1플랜지판(130a)의 제1관통공(132)을 통과한 후 각 제1냉각수 순환관(310)을 따라 이동한 뒤 제2플랜지판(130b)의 제2확산공간(422b)에 모이게 된다.

이러한 냉각수 이동 과정에서 고온의 압축공기가 외부관(120)의 압축공기 공급구(123)를 통해 압축공기 이동공간(122)으로 유입된 후 압축공기 배출구(124)를 향해 이동된다.

이렇게 이동되는 압축공기는 최초 제1구획판(210)에 부딪힘과 동시에 내부관(110)의 둘레면을 따라 양측으로 분산됨과 동시에 양측에 배치된 제1냉각수 순환관(310)과 접촉되면서 내부의 냉각수와 열교환되어 1차적으로 온도가 하강된다.

이렇게 최초 열교환된 압축공기는 해당 제1구획판(210)이 차단하지 않은 아래쪽 공간을 통과하게 된다. 그 후 두번째 제1구획판에 부딪힘과 동시에 양측으로 분산되면서 역시 제1냉각수 순환관(310)과 접촉되어 2차 열교환이 이루어지게 된다.

그 후 압축공기는 해당 제1구획판이 차단하지 않은 위쪽 공간을 통과하게 된다.

그 후 압축공기는 이와 같은 과정을 반복하면서 이후의 제1구획판을 통과하고 그 과정에서 제1냉각수 순환관(310)과의 접촉을 통해 냉각수와 연속적인 열교환이 이루어진다.

이때 각 제1구획판이 지그재그 형태로 배치됨에 따라 압축공기의 이동경로도 도면과 같이 지그재그 형태로 형성되고, 이로 인해 압축공기의 이동거리가 최대화됨에 따라, 결국 열교환 시간도 최대화 되어 높은 열교환 효율을 얻을 수 있게 된다.

이렇게 열교환 완료된 압축공기는 외부관(120)의 압축공기 배출구(124)를 통해 외부로 토출된다.

이렇게 열교환된 냉각수는 제2유도관(423)의 유입공(423-1)을 통해 제2유도관(423)의 제3공간(423a)에 모이게 된다. 이때 제3공간에 모인 냉각수는 제2격판(424)에 의해 제4공간(423b)로 이동하지 못하게 된다.

이 상태에서 냉각수는 제2플랜지판(130b)의 제2관통공(134) 중 제3공간(423a)과 연통된 제2하부순환공(134a)으로 유입된 후 제2하부순환공(134a)에 연결된 제2냉각수 순환관(320)만을 따라 이동하여 제1전환본체(412)의 제1유도관(413)의 제1공간(413a)로 모이게 된다.

이렇게 냉각수가 제2냉각수 순환관(320)을 따라 이동하는 과정에서 [도 10] 및 [도 11]과 같이 고온의 순환오일이 내부관(110)의 순환오일 공급구(113)를 통해 순환오일 이동공간(112)으로 유입된다.

유입된 순환오일은 순환오일 이동공간을 따라 반대쪽의 순환오일 배출구(114)를 향해 이동되는데, 순환오일은 이동과정에서 최초 제2구획판(220)에 부딪힌 후 제2구획판의 개방지점을 향해 아래로 이동하여 해당 제2구획판을 통과하게 되고 이 과정에서 제2냉각수 순환관(320)과 접촉되면서 내부의 냉각수와 1차적으로 열교환 된다.

이렇게 최초 제2구획판(220)을 통과한 순환오일은 두번째 제2구획판에 부딪힘과 동시에 위쪽으로 이동하여 해당 제2구획판(220)을 통과하게 되고 이 과정에서 ㅈp2냉각수 순환관(300)과 접촉되면서 2차적으로 열교환 된다.

그 후 순환오일은 이와 같은 과정을 반복하면서 이후의 제2구획판을 반복적으로 통과하고, 그 과정에서 제2냉각수 순환관(320)과의 접촉을 통해 냉각수와 연속적인 열교환이 이루어진다.

이때 위에서 설명한 것처럼 제1구획판(210)이 반원 형상이고 지그재그 형태로 배치됨에 따라 순환오일의 이동경로도 도면과 같이 지그재그 형태로 형성되며, 이로 인해 순환오일의 이동거리가 최대화됨에 따라, 결국 열교환 시간도 최대화되어 높은 열교환 효율을 얻을 수 있게 된다.

이렇게 열교환 완료된 순환오일은 내부관(110)의 순환오일 배출구(114)외부관(120)의 압축공기 배출구(124)를 통해 외부로 토출된다.

이때에도 냉각수는 제1격판(414)에 의해 제2공간(413b)로 이동하지 못하게 된다.

이 상태에서 냉각수는 제1플랜지판(130a)의 제1하부순환공(134a) 중 최 상단에 위치한 제1하부순환공(134a)으로 유입된 후 이와 연결된 제2냉각수 순환배관을 따라 이동하여 제2방향전환부의 제4공간(423b)에 모인다.

그 후 냉각수는 제2플랜지판의 제2상부순환공(134b)의 상단 지점으로 유입된 후 해당 제2냉각수 순환배관을 따라 이동하여 제1방향전환부의 제2공간에 모이게 됨과 동시에 냉각수 배출구(412b)을 통해 외부로 배출된다.

이처럼 냉각수는 전체적으로 지그재그 형태로 직선이동 한 후 배출되며 그 과정에서 압축공기와 순환오일과 열교환이 이루어지는 것이다.

위에서 설명에서는 압축공기 및 순환오일의 냉각과정을 단계별로 나누어 설명하였으나, 실제로는 압축공기 및 순환오일이 동시에 순환 및 열교환되고 이러한 과정이 계속 반복 진행된다.

이처럼 본 발명은 본체를 다중관 구조로 형성시켜 본체 내에서 압축공기와 순환오일의 개별적인 이동경로를 형성시킴과 동시에 압축공기 냉각용 냉각수와 순환요일 냉각용 냉각수의 순환경로도 개별적으로 형성시킴에 따라, 결국 하나의 본체 내에서 압축공기와 순환오일의 동시 냉각이 가능하게 됨을 특징으로 한다.

즉 기존에 압축공기용 열교환기와 순환오일용 열교환기가 분리되어 있던 것을 하나의 열교환기로 통합 구현한 것이다.

이상 설명한 본 발명의 여러 특징은 당업자에 의해 다양하게 변형 및 조합되어 실시될 수 있으나, 이러한 변형 및 조합이 본체를 다중관 형태로 형성시켜 압축공기 이동공간과 순환오일 이동공간을 독립적으로 형성시키고 각 독립공간에 냉각수 순환배관을 별개로 형성시켜 하나의 본체 내에 압축공기와 순환오일의 냉각이 동시에 이루어질 수 있도록 한 구성 및 목적과 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 판단되어야 한다.

100 : 본체 110 : 내부관
112 : 순환오일 이동공간 113 : 순환오일 공급구
114 : 순환오일 배출구 120 : 외부관
122 : 압축공기 이동공간 123 : 압축공기 공급구
124 : 압축공기 배출구 130 : 플랜지판
132 : 제1관통공 134 : 제2관통공
200 : 구획부 210 : 제1구획판
212 : 제3관통공 213 : 제1연결봉
214 : 제1간격유지관 220 : 제2구획판
222 : 제4관통공 223 : 제2연결봉
224 : 제2간격유지관 300 : 냉각수 순환관
310 : 제1냉각수 순환관 320 : 제2냉각수 순환관
400 : 냉각수 인출입부 410 : 제1방향전환부
412: 제1전환본체 412a: 냉각수 공급구
412b: 냉각수 배출구 413: 제1유도관
414: 제1격판 420: 제2방향전환부
422: 제2전환본체 423: 제2유도관
424: 제2격판 450 : 에어밴트 홀

Claims

일측에는 순환오일 공급구가 형성되어 있고 타측에는 순환오일 배출구가 형성되어 있으며, 내부에는 순환오일 이동공간이 형성되어 있는 내부관,
상기 내부관을 둘러싸고 있어 내벽면과 상기 내부관 외벽면 사이에는 압축공기 이동공간이 형성되어 있고 일측에는 압축공기 공급구가 형성되어 있으며, 타측에는 압축공기 배출구가 형성되어 있는 외부관,
상기 압축공기 이동공간에 길이방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 제1냉각수 순환관,
상기 순환오일 이동공간에 길이방향을 따라 배열되어 있는 복수개의 제2냉각수 순환관,
일측에는 상기 제1냉각수 순환관과 연결되어 있는 냉각수 공급구가 형성되고 타측에는 상기 제2냉각수 순환관과 연결되어 있는 냉각수 배출구가 형성되어 있는 제1방향전환부
를 포함하는 압축기용 열교환장치.
제1항에서,
상기 압축공기 이동공간의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되어 상기 압축공기 이동공간을 부분적으로 차단하는 복수개의 제1구획판
을 더 포함하는 압축기용 열교환장치.
제2항에서,
상기 제1구획판은 상기 압축공기 이동공간의 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열되어 있고,
압축공기가 상기 압축공기 이동공간을 지나는 과정에서 상기 제1구획판에 의해 지그재그 형태로 이동되는
압축기용 열교환장치.
제3항에서,
상기 제1냉각수 순환관은 상기 각 제1구획판을 동시에 관통하고 있는
압축기용 열교환 장치.
제2항에서,
상기 순환오일 이동공간의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되어 상기 순환오일 이동공간을 부분적으로 차단하는 복수개의 제2구획판
을 더 포함하는 압축기용 열교환장치.
제5항에서
상기 제2구획판은 상기 순환오일 이동공간의 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열되어 있고,
순환오일이 상기 순환오일 이동공간을 지나는 과정에서 상기 제2구획판에 의해 지그재그 형태로 이동되는
압축기용 열교환장치.
제6항에서,
상기 제2냉각수 순환관은 상기 각 제2구획판을 동시에 관통하고 있는
압축기용 열교환 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
내부관과 외부관 중 상기 냉각수 인출입부와 반대되는 지점에 위치되어 있고 상기 제2냉각수 순환관 및 제1냉각수 순환관의 타단부에 연결되어 있으며,
상기 제1냉각수 순환관을 따라 이동된 냉각수를 상기 제2냉각수 순환관으로 유도시키는 제2방향전환부
를 더 포함하는 압축기용 열교환장치.
제8항에서,
상기 제2방향전환부는, 상기 냉각수의 흐름을 1차로 전환시키는 제1유도관과 2차로 전환시키는 제2유도관, 3차로 전환시키는 제1격판 및 4차로 전환시키는 제2격판을 포함하는 열교환 장치.