KR101247998B1 - 판형 열교환기의 체결장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전열판재를 적층하여 서로 교차되는 가로통로와 세로통로가 반복 형성되는 판형 열교환기를 제작하되, 상기 가로통로와 세로통로의 엇갈리게 개방된 사방 모서리부를 모서리밀폐수단으로 막은 뒤 외부에서 용접함으로써, 용접성이 편리하며, 특히 상기 모서리밀폐수단에는 열교환과정에서 상기 모서리부의 용접부위로 열이 집중되지 않도록 차단하는 보호막을 형성하여 열팽창으로 인한 용접부의 균열이 방지되도록 한 판형 열교환의 체결장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 사각형 전열판재를 다단으로 적층하여 서로 교차되는 가로통로 및 세로통로를 연속으로 반복 형성하고, 상기 가로통로 및 세로통로가 상,하 엇갈리게 마주 접하는 상기 전열판재들의 사방 모서리부는 모서리밀폐수단으로 막은 판형 열교환기의 체결장치에 있어서, 상기 모서리밀폐수단은 판재를 직각으로 절곡하여 상기 직각으로 꺾인 모서리부와 밀착되도록 하되, 상기 판재는 절곡하기 전에 상기 전열판재의 가로변끝단 및 세로변끝단이 각각 끼워지는 가로변끝단끼움홈 및 세로변끝단끼움홈을 프레스 펀칭함으로써, 상기 모서리밀폐수단이 모서리부에 밀착되면 가로변끝단 및 세로변끝단이 상기 모서리밀폐수단의 외부로 노출되어 직접 용접할 수 있는 특징이 있다.

Description

판형 열교환기의 체결장치{The plate heat exchanger of the assembled device}
본 발명은 판형 열교환기 체결장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전열판재를 적층하여 서로 교차되는 가로통로와 세로통로가 반복 형성되는 판형 열교환기를 제작하되, 상기 가로통로와 세로통로의 엇갈리게 개방된 사방 모서리부를 모서리밀폐수단으로 막은 뒤 외부에서 용접함으로써, 용접성이 편리하며, 특히 상기 모서리밀폐수단에는 열교환과정에서 상기 모서리부의 용접부위로 열이 집중되지 않도록 차단하는 보호막을 형성하여 열팽창으로 인한 용접부의 균열이 방지되도록 한 판형 열교환의 체결장치에 관한 것이다.
일반적으로 판형 열교환기는 산업용 폐열회수의 목적으로 대부분 사용된다. 소각장이나 열병합발전소에서 배출되는 배기가스중의 폐열을 회수하여 지역난방이나 자체 난방용으로 활용한다. 이러한 판형 열교환기는 전열판재를 적층하여 가로통로와 세로통로가 교차되는 구조를 형성하는데, 상기 전열판재의 사방 모서리부는 상기 가로통로와 세로통로의 끝단이 서로 엇갈리게 마주 접하는 부분이다. 상기 모서리부는 가로측의 가로통로와 세로측의 세로통로가 직각으로 교차되며 상하 엇갈리는 입체적인 형태로 개방된 부분이므로 이 모서리부분을 막아 열교환중인 가스나 유체의 누설을 막을 필요가 있다.
종래에는 직각으로 절곡된 모서리밀폐수단을 상기 전열판재의 사방 모서리에 대고 세로통로 또는 가로통로의 안쪽에서 용접하는 방법을 사용하였다. 따라서 작업자가 용접봉을 가로통로 및 세로통로의 내부로 넣고 작업하다 보니 작업자세가 불편하고 용접부위가 안쪽으로 향하여 직접 확인하기 어려운 단점이 있었다.
또한 모서리부의 용접부위는 열교환과정에서 열팽창에 의해 터질 우려가 있으므로 빈틈없이 용접해야되나, 세로통로 및 가로통로의 안쪽에서 용접작업을 하기 때문에 용접불량이 발생될 우려가 있었다.
그리고 열교환과정에서 전열판재는 수축 및 팽창을 반복하게 되는데, 이때 모서리부의 용접부 터짐을 막고자 종래에는 열충격을 완화시키는 다양한 구조들이 제안된 바 있다. 국내실용 제136278호 및 국내특허 제848329호에는 적층된 전열판재의 사방 모서리에 완충재를 갖는 칼럼을 설치하여 전열판재들이 수축 및 팽창되더라도 그 변형이 완화되도록 한 구성이 제안된 바 있다.
국내실용 제403611호에는 전열판재의 모서리부를 코킹재로 밀봉한 기술이 제안된 바 있다. 국내실용 제424712호에는 전열판재와 사방의 칼럼 사이에 스프링을 설치하여 고온가스를 열교환하는데 있어 발생될 수 있는 모서리 연결부위의 균열현상을 차단하여 열교환기의 수명을 연장시키는 구성이 제안된 바 있다.
그러나 이들 종래의 기술들은 전열판재의 모서리부를 용접한 뒤 별도의 수단을 이용하여 열팽창에 따른 용접부의 균열이나 터짐을 방지한 것이므로 구조가 복잡하고 제작이 어려운 등의 기술적인 단점이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 전열판재를 적층하여 서로 교차되는 가로통로와 세로통로가 반복 형성되는 판형 열교환기를 제작하되, 상기 가로통로와 세로통로의 엇갈리게 개방된 사방 모서리부를 모서리밀폐수단으로 막은 뒤 외부에서 용접함으로써, 용접성이 편리하며, 특히 상기 모서리밀폐수단에는 열교환과정에서 상기 모서리부의 용접부위로 열이 집중되지 않도록 차단하는 보호막을 형성하여 열팽창으로 인한 용접부의 균열이 방지되도록 한 판형 열교환의 체결장치를 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 사각형 전열판재를 다단으로 적층하여 서로 교차되는 가로통로 및 세로통로를 연속으로 반복 형성하고, 상기 가로통로 및 세로통로가 상,하 엇갈리게 마주 접하는 상기 전열판재들의 사방 모서리부는 모서리밀폐수단으로 막은 판형 열교환기의 체결장치에 있어서, 상기 모서리밀폐수단은 판재를 직각으로 절곡하여 상기 직각으로 꺾인 모서리부와 밀착되도록 하되, 상기 판재는 절곡하기 전에 상기 전열판재의 가로변끝단 및 세로변끝단이 각각 끼워지는 가로변끝단끼움홈 및 세로변끝단끼움홈을 프레스 펀칭함으로써, 상기 모서리밀폐수단이 모서리부에 밀착되면 가로변끝단 및 세로변끝단이 상기 모서리밀폐수단의 외부로 노출되어 직접 용접할 수 있는 특징이 있다.
본 발명에 따르면 전열판재의 모서리부는 가로통로와 세로통로의 끝단이 직각으로 만나는 부분으로 이 부분이 개방되어 있으면 열교환손실이 발생되므로 이를 막을 필요가 있다. 본 발명은 전열판재의 모서리부에 밀착되는 모서리밀폐수단을 구비한 것으로서, 상기 모서리밀폐수단에는 상기 가로통로 및 세로통로를 구성하는 모서리부의 끝단이 끼워지는 끼움홈을 형성한 것이다. 따라서 상기 모서리밀폐수단에는 상기 모서리부의 끝단이 상기 끼움홈을 통하여 외부로 노출된 형태가 되므로 상기 모서리부의 끝단과 모서리밀폐수단의 외부 표면을 상기 전열판재의 바깥에서 직접 용접할 수 있으므로, 용접이 쉽고 빈틈없는 정밀 용접이 가능해지는 이점이 있다.
또한 본 발명은 상기 모서리밀폐수단에 보호막을 일체로 형성하여 모서리부의 용접부 터짐 및 균열을 방지하는 효과가 있다. 상기 보호막은 상기 전열판재의 가로통로 및 세로통로에 끼워 들어가 모서리부의 안쪽을 가려주기 때문에 고온의 유체 또는 기체가 상기 모서리부의 안쪽과 직접 접촉되지 않도록 하기 때문에 수축 및 팽창에 따른 용접부의 터짐이나 균열을 효과적으로 막을 수 있으며, 모서리밀폐수단에 보호막이 일체로 형성되므로 별도로 설치할 필요가 없어 조립성이 향상되는 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 판형 열교환기의 분리 사시도
도 2는 본 발명 한 실시예의 판형 열교환기의 조립 사시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 판형 열교환기의 모서리밀폐수단의 제작도
도 4는 본 발명 한 실시예의 판형 열교환기의 평단면도
도 5는 본 발명 다른 실시예의 판형 열교환기의 평단면도
도 1 내지 도 4에서 본 발명 한 실시예의 판형 열교환기는 전열성이 좋은 얇은 정사각 형태의 전열판재(10)가 구비된다. 상기 전열판재(10)는 다단으로 적층되는데, 가로측 및 세로측으로 교차된 가로통로(X) 및 세로통로(Y)가 연속으로 반복 형성되도록 서로 대응되는 가로변(11) 및 세로변(12)들이 상,하측으로 절곡 및 용접된다.
상기 적층된 전열판재(10)들의 사방 꼭지점은 가로통로(X) 및 세로통로(Y)가 직각으로 대향되는 모서리부(15)가 형성되는데, 상기 모서리부(15)는 가로통로(X) 및 세로통로(Y)가 직각으로 마주 접한 상태에서 상,하 엇갈리게 지그재그 개방된 복잡한 형상을 가진다. 즉 상기 가로통로(X) 및 세로통로(Y)는 상,하측으로 절곡된 가로변(11) 및 세로변(12)에 의해 형성되므로 가로변끝단(13)과 세로변끝단(14)이 직각으로 마주 접한 상태에서 상,하측으로 엇갈리게 지그재그 형태로 절곡된 형상을 가진다.
상기와 같이 복잡한 형상의 모서리부(15)를 통하여 상기 가로통로(X) 및 세로통로(Y)의 양단이 개방되기 때문에 열교환성을 높이기 위해 이를 마감처리 해야된다. 본 발명은 직각으로 절곡된 앵글 형태의 모서리밀폐수단(20)으로 상기 모서리부(15)를 밀폐시킨 특징을 갖는다.
상기 모서리밀폐수단은 도 3에서와같이 판재(20a)를 직각으로 절곡한 뒤 예각 및 둔각으로 연속 절곡한 것이다. 판재(20a)에는 직각절곡선(L1)을 기준으로 양쪽에 가로변끝단끼움홈(21) 및 세로변끝단끼움홈(22)이 상,하 엇갈리게 반복 형성된다. 그리고 상기 가로변끝단끼움홈(21)과 대응되도록 세로통로보호막(24)이 구비되고, 상기 세로변끝단끼움홈(22)과 대응되도록 가로통로보호막(23)이 구비된다.
상기 판재(20a)에 가로변끝단끼움홈(21), 세로변끝단끼움홈(22), 가로통로보호막(23) 및 세로통로보호막(24)을 프레스로 펀칭하여 각각 형성한 뒤 직각절곡선(L1)을 기준으로 판재(20a)를 90도 절곡하고, 이후 예각절곡선(L2) 및 둔각절곡선(L3)을 기준으로 상기 보호막(23)(24)들을 각각 절곡한다. 이때 상기 보호막(23)(24)들의 둔각절곡선(L3)이 모서리부(15)의 꼭지점과 일치하도록 하면 보호막(23)(24)들은 삼각형 지붕형태로 절곡되어 해당 가로통로(X) 및 세로통로(Y)의 내부로 끼워 들어가 상기 모서리부(15)의 안쪽을 감싸는 형태가 된다. 미설명부호 16은 전열판재(10)의 최상부 및 최하부를 막아주는 마감판이다.
이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 다단으로 적층된 전열판재(10)들의 모서리부(15)를 모서리밀폐수단(20)으로 용접하고, 용접부가 열변형으로 균열이나 파손되지 않도록 해준다. 상기 모서리밀폐수단(20)은 판재(20a)를 직각으로 절곡하여 가로변끝단끼움홈(21) 및 세로변끝단끼움홈(22)이 직각으로 대응되도록 한 뒤, 상기 가로통로보호막(23) 및 세로통로보호막(24)을 15도 이내의 예각 및 120도 이내의 둔각으로 연속 절곡하여 이들 보호막(23)(24)들이 해당 가로통로(X) 및 세로통로(Y)에 끼워지도록 한 것이다. 상기 보호막(23)(24)들이 해당 통로에 끼워지면 가로변끝단끼움홈(21) 및 세로변끝단끼움홈(22)에는 가로변끝단(13) 및 세로변끝단(14)이 각각 끼워진다.
상기 가로변끝단(13) 및 세로변끝단(14)은 모서리밀폐수단(20)의 외부로 돌출된 형태가 되므로 전열판재(10)의 외부에서 이들 가로변끝단(13)과 세로변끝단(14) 및 모서리밀폐수단(20)의 표면을 직접 용접할 수 있다.
용접이 완료되면 가로통로보호막(23) 및 세로통로보호막(24)은 해당 가로통로(X) 및 세로통로(Y)의 내부로 들어가 모서리부(15)의 안쪽 꼭지점 부근을 감싸 가려준다. 따라서 열교환과정에서 고온유체 또는 고온의 기체가 가로통로(X) 또는 세로통로(Y)로 지날 때 모서리부(15)의 안쪽이 직접 열에 접촉되지 않으므로 팽창 및 수축에 따른 모서리부(15) 및 모서리밀폐수단(20)의 용접부위가 균열되거나 파손되지 않는다.
도 5는 본 발명 다른 실시예로써, 본 발명 한 실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 상기 모서리밀폐수단(20)의 가로통로보호막(23) 및 세로통로보호막(24) 안쪽으로 단열재를 충진한 차이가 있다. 상기 단열재(30)는 우레탄, 에폭시 및 실리콘 계열로써, 판재(20a)를 절곡하여 가로통로보호막(23) 및 세로통로보호막(24)을 완성한 뒤 이들 보호막(23)(24)의 안쪽에 단열재(30)를 직접 충진한다.
이처럼 구성된 본 발명 다른 실시예는 가로통로보호막(23) 및 세로통로보호막(24)에 단열재(30)가 채워져 있으므로 모서리부(15)의 안쪽으로 열이 전달되는 것을 더욱 적극적으로 차단하는 효과가 있다.
10 : 전열판재 11 : 가로변
12 : 세로변 13 : 가로변끝단
14 : 세로변끝단 15 : 모서리부
20 : 모서리밀폐수단 20a : 판재
21 : 가로변끝단끼움홈 22 : 세로변끝단끼움홈
23 : 가로통로보호막 24 : 세로통로보호막
30 : 단열재 L1 : 직각절곡선
L2 : 예각절곡선 L3 : 둔각절곡선
X : 가로통로 Y : 세로통로

Claims (3)

  1. 사각형 전열판재를 다단으로 적층하여 서로 교차되는 가로통로 및 세로통로를 연속으로 반복 형성하고, 상기 가로통로 및 세로통로가 상,하 엇갈리게 마주 접하는 상기 전열판재들의 사방 모서리부는 안쪽을 향해 직각으로 꺾여져 모서리밀폐수단으로 막은 판형 열교환기의 체결장치에 있어서,
    상기 모서리밀폐수단은 판재를 직각으로 절곡하여 상기 직각으로 꺾인 모서리부와 밀착되도록 하되, 상기 판재는 절곡하기 전에 상기 전열판재의 가로변끝단 및 세로변끝단이 각각 끼워지는 가로변끝단끼움홈 및 세로변끝단끼움홈을 프레스 펀칭함으로써, 상기 모서리밀폐수단이 모서리부에 밀착되면 가로변끝단 및 세로변끝단이 상기 모서리밀폐수단의 외부로 노출되어 직접 용접할 수 있음을 특징으로 하는 판형 열교환기의 체결장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 판재는 절곡하기 전에 상기 가로변끝단끼움홈과 대응되는 세로통로보호막이 프레스펀칭으로 형성되고, 상기 세로변끝단끼움홈과 대응되는 가로통로보호막이 프레스펀칭으로 형성되어,
    상기 판재를 상기 모서리부에 밀착되게 절곡한 뒤 상기 가로통로보호막 및 세로통로보호막을 해당 가로통로 및 세로통로 내부로 들어가도록 연속절곡하여 상기 모서리부의 내부가 상기 가로통로보호막 및 세로통로보호막으로 가려지도록 한 것을 특징으로 하는 판형 열교환기의 체결장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가로통로보호막 및 세로통로보호막의 내부에는 단열재가 충진되어 열교환중인 열기가 상기 모서리부로 전열되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 판형 열교환기의 체결장치.
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