KR101305991B1

KR101305991B1 - 완전 퇴수형 고효율 열교환기

Info

Publication number: KR101305991B1
Application number: KR1020130056159A
Authority: KR
Inventors: 김성중
Original assignee: 주식회사 세원기연
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2013-09-12

Abstract

본 발명은 완전 퇴수형 고효율 열교환기에 관한 것으로, 열교환 영역을 지나는 분지관들의 길이를 균일하게 유지함과 동시에 모든 분지관들의 사선 배열을 만족함으로서 열교환 영역에 전체에 대해 고른 열교환 성능을 확보할 수 있으며, 미사용 중에는 내부에 존재하는 열교환 매체를 완전히 퇴수시켜 동파를 예방할 수 있도록 한 것이다. 이를 위한 본 발명은 서로 높이차를 갖는 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부의 일단을 연결하는 방향전환용 곡선관부(230)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(210); 동일 수직선상에 놓인 한쪽 열전달용 직선관부(220)의 모든 일단과 연결되 제1 공급헤더(250)와; 동일 수직선상에 놓인 나머지 열전달용 직선관부(220")의 모든 일단과 연결되는 제1 리턴헤더(260);로 이루어진 제1 열교환 모듈(200); 및 서로 높이차를 갖는 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(330)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(310); 동일 수직선상에 놓인 한쪽 열전달용 직선관부(320)의 모든 일단과 연결되며 상기 제1 리턴헤더(260)와 이송관(500)으로 연결되는 제2 공급헤더(350)와; 동일 수직선상에 놓인 나머지 열전달용 직선관부(320")의 모든 일단과 연결되는 제2 리턴헤더(360);로 이루어진 제2 열교환 모듈(300)로 이루어진 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

완전 퇴수형 고효율 열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 특히 열교환 영역을 지나는 분지관들의 길이를 균일하게 유지함과 동시에 모든 분지관들의 사선 배열을 만족함으로서 열교환 영역에 전체에 대해 고른 열교환 성능을 확보할 수 있으며 미사용 중에는 내부에 존재하는 열교환 매체를 완전히 퇴수시켜 동파를 예방할 수 있도록 하는 완전 퇴수형 고효율 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 공기여과기, 냉ㅇ난방 열교환기, 가습기, 송풍기를 구비하여 여름에는 냉방용 열교환기를 이용하여 실내공간을 냉방하고, 겨울에는 난방용 열교환기를 이용하여 난방을 하게 되는데 오피스 빌딩, 병원, 백화점, 극장, 공장, 연구소, 지하철역사 등에 널리 쓰인다.

이와 같은 공기조화기는 여름에 냉방을 목적으로 냉수를, 겨울에는 난방을 목적으로 온수 등을 열교환기에 공급하여 인위적으로 조화시킨 공기를 송풍기를 통하여 실내로 공급한다.

도 1 내지 도 3은 일반적으로 공기조화기에 사용되는 열교환기의 일예를 보이는 도면들이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 통상의 공기조화기용 열교환기(1)는, 공기가 지나는 중앙 유로를 형성하면서 상기 중앙 유로에 다수개의 열전달용 핀(3)이 적층 구조를 이루도록 고정 설치되는 프레임(2)과; 상기 프레임(2)에 설치된 열전달용 핀(3)을 지그재그로 관통하는 다수개의 분지관(4)들과; 상기 다수개 분지관(4)들의 일단과 연결되어 공급노즐(7)로부터 공급되는 열전달 매체(냉수 또는 온수)를 상기 각 분지관(4)들로 공급해 주는 공급헤더(5)와; 상기 다수개 분지관(4)들의 타단과 연결되어 각 분지관(4)들로부터 유입된 열전달 매체를 리턴노즐(8)을 향해 배출해 주는 리턴헤더(6)를 포함하여 이루어진다.

이러한 구성의 종래 공기조화기용 열교환기(1)는 상기 공급노즐(7)을 통해 공급된 열전달 매체는 공급헤더(5)를 통해 다수개의 분지관(4)으로 공급되고, 이러한 분지관(4)의 내부를 따르는 열전달 매체는 열전달용 핀(3)의 사이공간을 지나는 공기와 열교환이 이루어지며, 이렇게 열교환이 이루어진 열전달 매체는 리턴헤더(6)를 거쳐 리턴노즐(8)로 배출되고, 도시되지 않은 가열기(혹은 냉각기)와 펌프를 거친 다음 다시 상기 공급노즐(7)로 공급되는 순환 구조를 이루게 된다.

여기서 종래 열교환기에 구비된 분지관(4)들의 구성을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

다시 도 2, 3을 참조하면 분지관(4)은 프레임(2)의 높이(상하)방향으로 다수개로 구성되는데, 각 분지관(4)은 열전달용 핀(3)을 관통하면서 실제 열교환이 이루어지는 다수개의 열전달용 직선관부(41)와, 상기 다수개의 열전달용 직선관부(41)들의 이웃하는 끝단을 서로 연결하는 다수개의 방향전환용 곡선관부(42)로 이루어진다. 이러한 열전달용 직선관부(41)와 방향전환용 곡선관부(42)로 이루어진 각각의 분지관(4)은 수평선에 대해 일정 경사(a)를 이루면서 배치되어 있다.

결국 도 3에 도시된 바와 같이 각 분지관(4)을 구성하는 다수개의 열전달용 직선관부(41)들 중, 최전방(도면에서 우측표시)에 위치하는 각 열전달용 직선관부(41)의 끝단은 공급헤더(5)와 연결되어 공급노즐(7)로부터 제공하는 열전달용 매체를 내부로 유입시키는 구조를 만족하고, 최후방(도면에서 좌측표시)에 위치하는 각 열전달용 직선관부(41)의 끝단은 상기 리턴헤더(6)와 연결되어 리턴노즐(8)을 향해 열전달용 매체를 외부로 배출(리턴)시키는 구조를 만족한다. 그리고 방향전환용 곡선관부(42)는 서로 이웃하는 열전달용 직선관부(41)의 끝단을 서로 연결하면서 분지관(4)을 지나는 열전달 매체의 방향을 전환하는 구조를 만족한다.

한편 다시 도 1을 참조하면 공급헤더(5)와 연결되는 공급노즐(7)의 하단 일측에는 드레인 밸브(7a)가 구비되고, 상기 리턴헤더(6)와 연결되는 리턴노즐(8)의 상단 일측에는 공기빼기 밸브(8a)가 구비되어 있다.

이처럼 전술한 바와 같이 사선 배열 구조의 분지관(4)과 드레인 밸브(7a) 및 공기빼기 밸브(8a)를 구성하여, 열교환기(1)를 포함한 공기조화기의 미사용 시 , 공급노즐(7)과 리턴노즐(8)에 구비된 드레인 밸브(7a)와 공기빼기 밸브(8a)를 개방하여 분지관(4) 내에 잔존하는 열교환 매체(냉수 또는 온수)를 외부로 퇴수시켜, 겨울철 분지관(4)뿐만 아니라 공급헤더(5)와 리턴헤더(6)에서 발생되는 동파문제를 해소할 수 있도록 하고 있다.

하지만 상기와 같이 열교환 매체의 퇴수 기능을 갖는 종래 열교환기는 다음과 같은 문제점이 여전히 존재한다.

첫째, 종래 열교환기는 분지관(4)에 잔존하는 열교환 매체의 완전한 퇴수가 이루어지지 못하는 문제가 있다.

상세히 일반적으로 분지관(4)은 공기가 지나는 통로 즉, 사각 구조의 프레임(2)과 이에 대응하는 형상의 열전달용 핀(3)을 관통하는 열전달용 직선관부(41)들의 사이 간격을 일정하게 유지함으로서 균일하고 우수한 열교환 성능이 만족된다.

하지만 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 종래 열교환기(1)는 상대적으로 중앙부에 배치되는 분지관(4)의 경우 열전달용 직선관부(41)들의 간격을 일정하게 유지하면서 사선 배열 구조를 만족할 수 있으나, 표시번호 'A'로 표현된 최상단부와 최하단부에 배치되는 분지관(4)의 경우 열전달용 직선관부(41)들의 간격을 일정하게 유지하기 위해서는 부득이하게 사선 배열 구조가 만족되지 못하고 수평 배열 구조가 적용되어야 하는 구조적인 문제가 발생된다.

결국 종래 열교환기(1)는 구조적으로 부분적인 수평배열을 포함할 수밖에 없기 때문에, 드레인 밸브와 공기빼기 밸브를 개방하여 열교환 매체를 퇴수시키고자 하더라도, 최상단부 혹은 최하단부에 배치된 특정 분지관(4)에는 열교환 매체는 잔존하게 되어 겨울철 동파 예방이 완벽하게 이루어지지 못하였다.

둘째, 종래 열교환기는 열교환 효율이 떨어지는 문제가 있다.

상세히 전술한 바와 같이 종래 열교환기는 최상단부와 최하단부에 배치되는 분지관(4)의 경우 열전달용 직선관부(41)의 간격을 일정하게 유지하기 위해서는 사선 배열 구조가 만족되지 못할 뿐만 아니라, 이 부분에서 상대적으로 많은 수의 열전달용 직선관부(41)와 방향전환용 곡선관부(42)가 구비되어야 한다.

결국 종래 열교환기(1)는 열전달용 핀(3)을 관통하는 열전달용 직선관부(41)의 간격을 일정하게 유지하기 위해 부분적으로 특정 분지관(4)의 경우에는 상대적으로 많은 수의 열전달용 직선관부(41)와 방향전환용 곡선관부(42)를 구비할 수밖에 없기 때문에, 공급헤더(5)와 리턴헤더(6)를 연결하는 다수개의 분지관(4)마다 그 길이에 차이가 생기고, 이러한 차이는 각 분지관(4)의 내부를 흐르는 열교환 매체의 유동저항에 차이를 발생시킴으로서 각 분지관(4)의 주위를 지나는 공기에 대한 열교환 성능의 불균형을 초래하게 되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열전달용 핀을 관통하는 분지관들의 이격거리를 균일하게 하는 것과 동시에 각 분지관의 길이를 동일하게 유지함으로서 분지관의 내부를 지나는 열교환 매체의 유동저항 차이를 줄이고, 이로 인해 모든 분지관 및 열전달용 핀 사이를 지나는 공기에 대한 열교환 성능을 균일하게 유지할 수 있는 고효율 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 실제 열교환이 이루어지는 열전달용 직선관부가 사선을 이루면서 구성되는 요소 분지관을 구성하고, 각 요소 분지관을 연결하는 공급헤더와 리턴헤더를 개별적으로 구성함으로서, 각 분지관에서 이루어지는 열교환 성능의 불균형을 해소함과 동시에 겨울철과 같이 공급펌프가 장시간 정지하는 경우 모든 분지관 내에 열교환 매체를 완전히 퇴수시킬 수 있는 완전 퇴수형 고효율 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 열교환기의 크기에 무관하게 각 분지관에서 이루어지는 열교환 성능의 불균형을 해소할 수 있는 설계 호환성이 우수한 열교환기를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(230)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(210)이 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 설치 구성되되; 동일 수직선상에 놓인 한쪽 열전달용 직선관부(220)의 모든 일단과 연결되며 공급노즐(130)로부터 유입된 열교환 매체를 요소 분지관(210)으로 공급하는 제1 공급헤더(250)와; 동일 수직선상에 놓인 나머지 열전달용 직선관부(220")의 모든 일단과 연결되며 요소 분지관(210)으로부터 열교환 매체를 내부로 유입하는 제1 리턴헤더(260);로 이루어진 제1 열교환 모듈(200); 및

열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(330)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(310)이 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 설치 구성되되; 동일 수직선상에 놓인 한쪽 열전달용 직선관부(320)의 모든 일단과 연결되며 상기 제1 리턴헤더(260)와 이송관(500)으로 연결되어 제1 리턴헤더(260)로부터 유입된 열교환 매체를 요소 분지관(310)으로 공급하는 제2 공급헤더(350)와; 동일 수직선상에 놓인 나머지 열전달용 직선관부(320")의 모든 일단과 연결되며 요소 분지관(310)으로부터 유입된 열교환 매체를 리턴노즐(140)로 배출하는 제2 리턴헤더(360);로 이루어진 제2 열교환 모듈(300)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 이송관(500)은 상기 제1 리턴헤드(260)의 하단부와 상기 제2 공급헤더(350)의 하단부를 서로 연결하도록 구성됨이 좋다.

또한 상기 제1 열교환 모듈(200) 또는 제2 열교환 모듈(300)의 하단부 일측에는 드레인 밸브(600)가 구성되며; 상기 제1 열교환 모듈(200) 또는 제2 열교환 모듈(300)의 상단부 일측에는 공기빼기 밸브(700)가 구성된 것일 수 있다.

또한 상기 제1 열교환 모듈(200)과 제2 열교환 모듈(300)의 사이에는 중간 열교환 모듈(400)을 포함하여 구성할 수도 있다.

이 경우 상기 중간 열교환 모듈(400)은, 상기 열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(420,420")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(420,420")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(430)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(410)이 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 설치 구성되되; 동일 수직선상에 놓인 상기 열전달용 직선관부(420)의 모든 일단과 연결되며 상기 제1 리턴헤더(260)와 제1 이송관(510)으로 연결되어 제1 리턴헤더(260)로부터 유입된 열교환 매체를 요소 분지관(410)으로 공급하는 중간 공급헤더(450)와; 동일 수직선상에 놓인 상기 열전달용 직선관부(420")의 모든 일단과 연결되며 상기 제2 공급헤더(350)와 제2 이송관(520)으로 연결되어 요소 분지관(410)으로부터 유입된 열교환 매체를 제2 공급헤더(350)로 공급하는 중간 리턴헤더(460);로 이루어진 것일 수 있다.

또한 상기 중간 열교환기 모듈(400)은 다수개로 이루어질 수 있다.

또한 상기 제1 이송관(510)은 상기 제1 리턴헤드(260)의 하단부와 상기 중간 공급헤더(450)의 하단부를 서로 연결하도록 구성되며; 상기 제2 이송관(520)은 상기 중간 리턴헤더(460)의 하단부와 상기 제2 공급헤더(350)의 하단부를 서로 연결하도록 구성됨이 좋다.

또한 상기 중간 열교환 모듈(400)의 하단부 일측에도 드레인 밸브(600)가 구성되며; 상기 중간 열교환 모듈(400)의 상단부 일측에도 공기빼기 밸브(700)가 구성될 수 있다.

또한 상기 각 요소 분지관(210;310;410)을 구성하는 열전달용 직선관부(220,220";320,320";420,420")는, 방향전환용 곡선관부(230;330;430)가 연결되는 일단에서 타단으로 가면서 소정의 각도(b)로 하향 기울어지게 구성된 것일 수 있다.

본 발명은 열전달용 핀을 관통하는 분지관들의 이격거리를 균일하게 하는 것과 동시에 각 분지관의 길이를 동일하게 유지함으로서 분지관의 내부를 지나는 열교환 매체의 유동저항 차이를 줄이고, 이로 인해 모든 분지관 및 열전달용 핀 사이를 지나는 공기에 대한 열교환 성능을 균일하게 유지함으로서, 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 실제 열교환이 이루어지는 열전달용 직선관부가 사선을 이루면서 구성되는 요소 분지관을 구성하고 각 요소 분지관을 연결하는 공급헤더와 리턴헤더를 개별적으로 구성함으로서, 각 분지관에서 이루어지는 열교환 성능의 불균형을 해소함과 동시에 겨울철과 같이 공급펌프가 장시간 정지하는 경우 모든 분지관 내에 열교환 매체를 완전히 퇴수시켜 배관의 동파를 완벽히 예방할 수 있는 이점이 있다.

또한 분지관과 공급헤더 및 리턴헤더의 병렬식 설치 구조를 만족하기 때문에, 열교환기의 크기와 무관하게 설계 호환성이 우수한 열교환기를 제공하는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 열교환기의 사시도이다.
도 2는 종래 열교환기의 평단면도이다.
도 3은 종래 열교환기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 열교환기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 열교환기의 평단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 의한 열교환기의 일 측면 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 열교환기의 다른 측면 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열교환기의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열교환기의 평단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열교환기의 일 측면 예시도이다.
도 11은 본 발명에 의한 요소 분지관의 설치상태를 보이는 정면 예시도이다.

위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예들을 통하여 더욱 명백히 한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 열교환기 구성을 보이는 도면들이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면 본 발명에 의한 열교환기(100) 역시 전술한 바와 같이, 공기가 지나는 사각 형상의 중앙 유로를 형성하는 프레임(110)을 포함한다.

또한 상기 프레임(110)의 내부에 구비된 사각 형상의 중앙 유로에는 공기가 지나는 공간을 형상하도록 공기흐름방향(전후방향)에 좌우방향으로 일정 간격을 유지하면서 적층된 다수개의 열전달용 핀(120)을 포함한다.

또한 열전달용 핀(120)을 관통하도록 설치되며, 공급노즐(130)을 통하여 내부로 열교환 매체가 유입되고, 열교환이 이루어진 열교환 매체를 리턴노즐(140)을 통하여 외부로 배출하는 분지관을 포함한다.

일반적으로 공기조화기에 적용되는 열교환기(100)에서 사용되는 열교환 매체로는 온수 또는 냉수를 이용하여 순환하는 공기의 난방 혹은 냉방을 수행하도록 하고 있으나, 이러한 열교환 매체의 종류에 대해 특별히 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 종래 열교환기에 구성되는 분지관의 구조를 개선하여, 사각 형상의 중앙 유로를 지나는 공기에 대한 열교환 성능을 균일하게 하여 효율을 높이는 한편 겨울철과 같이 열교환기가 장시간 정지될 경우 분지관에 채워진 열교환 매체를 완전히 퇴수시킬 수 있는 구조를 만족하도록 구성한 것에 특징이 있다.

이를 위한 본 발명에 의한 열교환기(100)는 제1 열교환 모듈(200)과 제2 열교환 모듈(300)을 포함하여서 구성된다.

상기 제1 열교환 모듈(200)과 제2 열교환 모듈(300)은 공기 흐름 방향 즉, 상기 프레임(110)에 대해 전후방향으로 나란히 배치된다.

이하 제1,2열 열교환 모듈(200,300)에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 열교환 모듈(200)은, 다수개의 요소 분지관(210), 제1 공급헤더(250), 및 제1 리턴헤더(260)를 포함하여서 구성된다.

상기 각 요소 분지관(210)은, 열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(230)로 이루어진다. 이러한 구성의 요소 분지관(210)은 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 다수개로 구성된다.

결국 다수개의 요소 분지관(210)을 구성하는 각각의 열전달용 직선관부(220,220")는 전후방향에 대해 서로 동일한 간격(D)을 유지하고, 높이방향에 대해 서로 동일한 간격(H)을 유지하게 된다. 이러한 구성으로부터 각 요소 분지관(210)을 구성하는 열전달용 직선관부(220,220") 사이를 지나는 공기에 대해 균일한 열전달 성능을 만족하게 된다.

또한 각각의 요소 분지관(210)을 구성하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")는 높이방향으로 서로 동일한 간격(H)을 유지함으로서, 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")의 한쪽 단을 연결하는 방향전환용 곡선관부(230)는 비스듬히 기울어진 사선 구조를 이루게 된다. 이러한 구성으로부터 만약 순환펌프(미 표시)가 정지할 경우 각 요소 분지관(210)에 내부에 유입된 열교한 매체는 상대적으로 아래쪽에 배치된 열교환용 직선관부에 집수되며, 후술되는 제1 공급헤더(250) 또는 제1 리턴헤더(260)로 집수되는 구조를 만족하게 된다.

한편 각각의 요소 분지관(210)을 구성하는 열전달용 직선관부(220,220")는 방향전환용 곡선관부(230)가 연결되는 일단에서 타단으로 가면서 소정의 각도(b)로 하향 기울어진 상태를 유지할 수 있다. 이러한 구성으로부터 만약 순환펌프(미 표시)가 정지할 경우 각 요소 분지관(210)에 내부에 유입된 열교한 매체는 후술되는 제1 공급헤더(250) 또는 제1 리턴헤더(260)로 보다 신속하게 집수되는 구조를 만족하게 된다. (도 11 참조)

상기 제1 공급헤더(250)는, 상기 각각의 요소 분지관(210)을 구성하는 열전달용 직선관부(220,220")들 중, 동일 수직선상에 놓인 열전달용 직선관부(220)의 모든 일단과 연결되도록 수직의 배관 구조를 이루며, 하단 일측이 공급노즐(130)과 연결 구성된다. 이러한 구성의 제1 공급헤더(250)는 공급노즐(130)로부터 유입된 열교환 매체를 각각의 요소 분지관(210)으로 공급하게 된다.

상기 제1 리턴헤더(260)는, 상기 각각의 요소 분지관(210)을 구성하는 열전달용 직선관부(220,220")들 중, 동일 수직선상에 놓인 열전달용 직선관부(220")의 나머지 모든 타단과 연결되도록 수직의 배관 구조를 이룬다. 이러한 구성의 제1 리턴헤더(260)는 각 요소 분지관(210)으로부터 열교환 매체를 내부로 유입하게 된다.

제2 열교환 모듈(300), 역시 상기 제1 열교환 모듈(200)과 구성에 있어서 크게 구별되지 않는다. 즉, 다수개의 요소 분지관(310), 제2 공급헤더(350), 및 제2 리턴헤더(360)를 포함하여서 구성된다.

상기 각 요소 분지관(310)은, 열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(330)로 이루어진다. 이러한 구성의 요소 분지관(310)은 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 다수개로 구성된다. 이처럼 제2 열교환 모듈(300)을 구성하는 요소 분지관(310)은 상기 제1 열교환 모듈(200)의 요소 분지관(210)과 구성 및 작용에 있어서 동일한 것으로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

상기 제2 공급헤더(350)는, 각각의 요소 분지관(310)을 구성하는 열전달용 직선관부(320,320")들 중, 동일 수직선상에 놓인 열전달용 직선관부(320)의 모든 일단과 연결되도록 수직의 배관 구조를 이루며, 여기서 제2 공급헤더(350)는 상기 제1 리턴헤더(350)와 이송관(500)으로 서로 연결 구성된다. 이러한 구성의 제2 공급헤더(350)는 상기 제1 열교환 모듈(200)에서 1차적으로 열교환이 이루어진 열교환 매체를 상기 이송관(500)을 통해 내부로 유입한 다음 다시 각각의 요소 분지관(310)으로 공급하게 된다.

상기 제2 리턴헤더(360)는, 상기 각각의 요소 분지관(310)을 구성하는 열전달용 직선관부(320,320")들 중, 동일 수직선상에 놓인 열전달용 직선관부(320")의 나머지 모든 타단과 연결되도록 수직의 배관 구조를 이루며, 하단 일측이 리턴노즐(140)과 연결 구성된다. 이러한 구성의 제2 리턴헤더(360)는 각 요소 분지관(310)으로부터 열교환 매체를 내부로 유입한 다음 리턴노즐(140)을 통해 배출시키게 된다.

한편 상기 제1 열교환 모듈(200) 또는 제2 열교환 모듈(300)의 하단부 일측에는 드레인 밸브(600)가 구성되며; 상기 제1 열교환 모듈(200) 또는 제2 열교환 모듈(300)의 상단부 일측에는 공기빼기 밸브(700)가 구성된다.

도시된 바로는 드레인 밸브(600)가 제2 공급헤더(350) 및 제2 리턴헤더(360)의 하단부에 각각 구성되어 있으며, 공기빼기 밸브(700)는 제1 리턴헤더(260) 및 제2 공급헤더(350)의 상단부에 각각 구성되어 있다.

이러한 구성의 드레인 밸브(600) 및 공기빼기 밸브(700)를 통해, 만약 열교환기(100)가 사용되진 않는 경우(순환펌프가 정지한 경우), 상기 드레인 밸브(600)를 개방하게 되면, 제1 열교환 모듈(200)을 구성하는 요소 분지관(210)에서 제1 공급헤더(250)의 하단부로 집수된 열교환 매체는 공급노즐(130)로 배출되고, 제1 리턴헤더(260)의 하단부로 집수된 열교환 매체는 이송관(500)을 통해 제2 공급헤더(350)의 하단부로 집수되며, 제2 열교환 모듈(300)을 구성하는 요소 분지관(310)에서 제2 공급헤더(350) 및 제2 리턴헤더(360)의 하단부로 집수되어 드레인 밸브(600)를 통해 외부로 완전히 배출된다.

상기 공기빼기 밸브(700)는 드레인 밸브(600)의 개방 시 함께 개방함으로서 열교환 매체가 드레인 밸브(600)를 통해 원활히 배출되도록 하는 기능을 한다.

이상과 같이, 열교환기(100)의 미사용 시 드레인 밸브(600)를 개방하여 모든 요소 분지관(210;310)과 공급헤더(250;350) 및 리턴헤더(260;360) 내부에 열교환 매체를 완전히 외부로 배출할 수 있기 때문에, 겨울철 등과 같이 잔존하는 열교환 매체의 동파가 발생되는 것으로 완벽히 예방할 수 있다.

도시된 드레인 밸브(600)는 공급헤더(250;350) 또는 리턴헤더(260;360)의 하단부와 직접 연결된 소켓(Socket)과, 이 소켓에 나사 결합되는 플러그(Plug)로 구성되어 있으며, 이는 도시된 실시 예에 특별히 한정하지 않으며 다양한 공지의 드레인 밸브의 구성이 적용될 수 있다. 이는 동일한 구성으로 이루어지는 공기빼기 밸브(700)도 동일하게 적용된다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열교환기 구성을 보이는 도면들이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열교환기(100")는 기본적으로 일실시 예에 의한 열교환기(100)와 동일 구조를 이루고 있다.

다만 제1 열교환 모듈(200)과 제2 열교환 모듈(300) 사이에 중간 열교환 모듈(400)을 포함하여 구성한 것에서 전술한 열교환기(100)와 차이점이 있다.

즉, 중간 열교환 모듈(400) 역시 상기 제1,2열 열교환 모듈(200,300)과 구성에 있어서 크게 구별되지 않으며, 다수개의 요소 분지관(410), 중간 공급헤더(450), 및 중간 리턴헤더(460)를 포함하여서 구성된다.

상기 각 요소 분지관(410)은, 열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(420,420")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(420,420")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(430)로 이루어진다. 이러한 구성의 요소 분지관(410)은 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 다수개로 구성된다. 이처럼 중간 열교환 모듈(400)을 구성하는 요소 분지관(410)은 제1,2열 열교환 모듈(200,300)의 요소 분지관(210;310)과 구성 및 작용에 있어서 동일한 것으로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

상기 중간 공급헤더(450)는, 상기 각각의 요소 분지관(410)을 구성하는 열전달용 직선관부(420,420")들 중, 동일 수직선상에 놓인 열전달용 직선관부(420)의 모든 일단과 연결되도록 수직의 배관 구조를 이루며, 여기서 중간 공급헤더(450)는 상기 제1 리턴헤더(260)와 제1 이송관(510)으로 서로 연결 구성된다. 이러한 구성의 중간 공급헤더(450)는 상기 제1 열교환 모듈(200)에서 1차적으로 열교환이 이루어진 열교환 매체를 상기 제1 이송관(510)을 통해 내부로 유입한 다음 다시 각각의 요소 분지관(410)으로 공급하게 된다.

이때 상기 제1 이송관(510)은 상기 제1 리턴헤드(260)의 하단부와 상기 중간 공급헤더(450)의 하단부를 서로 연결하도록 구성됨이 좋다.

상기 중간 리턴헤더(460)는, 상기 각각의 요소 분지관(410)을 구성하는 열전달용 직선관부(420,420")들 중, 동일 수직선상에 놓인 열전달용 직선관부(420")의 나머지 모든 타단과 연결되도록 수직의 배관 구조를 이루며, 여기서 중간 리턴헤더(460)는 상기 제2 공급헤더(350)와 제2 이송관(520)으로 서로 연결 구성된다. 이러한 구성의 중간 리턴헤더(460)는 각 요소 분지관(410)으로부터 열교환 매체를 내부로 유입한 다음 상기 제2 공급헤더(350)로 다시 공급하게 된다.

이때 상기 제2 이송관(520)은 상기 중간 리턴헤드(460)의 하단부와 상기 제2 공급헤더(350)의 하단부를 서로 연결하도록 구성됨이 좋다.

한편 상기 중간 열교환 모듈(400)의 하단부 일측 역시 드레인 밸브(600)가 구성되며; 상단부 일측에는 공기빼기 밸브(700)가 구성된다.

도시된 바로는 드레인 밸브(600)가 중간 공급헤더(450)의 하단부에 구성되어 있으며, 공기빼기 밸브(700)는 중간 공급헤더(450) 및 중간 리턴헤더(460)의 상단부에 모두 구성되어 있다.

이상과 같이, 열교환기(100")의 미사용 시 드레인 밸브(600)를 개방하여 모든 요소 분지관(210;310;410)과 공급헤더(250;350;450) 및 리턴헤더(260;360;460) 내부에 열교환 매체를 완전히 외부로 배출할 수 있기 때문에, 겨울철 등과 같이 잔존하는 열교환 매체의 동파가 발생되는 것으로 완벽히 예방할 수 있다.

한편 이러한 중간 열교환 모듈(400)은 열교환기(100")의 크기 즉, 공기 흐름 방향인 전후방향에 대한 크기에 따라 하나 혹은 그 이상의 개수로 구성될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 제1 열교환 모듈(200), 중간 열교환 모듈(400), 및 제2 열교환 모듈(300)을 포함하여 구성함으로서, 각 열교환 모듈(200,300,400)을 구성하는 요소 분지관(210;310;410)들의 길이가 모두 균일하고, 각 열전달용 직선관부들이 전후방향과 높이방향으로 서로 동일한 간격(D)(H)을 유지하고 있기 때문에, 해당 열교환 모듈(200,300,400)을 순차적으로 통과하는 공기에 대한 열교환 성능의 균일성을 확보할 수 있게 된다.

또한 모든 열교환 모듈(200,300,400)을 구성하고 있는 요소 분지관(210;310;410)들의 사선 구조를 만족하는 동시에 각 요소 분지관(210;310;410)들과 연결되어 있는 다수개의 공급헤더(250;350;450)와 리턴헤더(260;360;460)에 구비되어 있는 드레인 밸브(600)를 통하여, 모든 열교환 모듈(200,300,400)의 내부에 채워진 열교환 매체를 잔존 없이 퇴수 시킬 수 있기 때문에, 미사용 시 동파를 완벽하게 해소시킬 수 있는 구조를 만족하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100,100": 열교환기 110: 프레임
120: 열전달용 핀 130: 공급노즐
140: 리턴노즐 200: 제1 열교환 모듈
210: 요소 분지관 220,220": 열전달용 직선관부
230: 방향전환용 곡선관부 250: 제1 공급헤더
260: 제1 리턴헤더 300: 제2 열교환 모듈
310: 요소 분지관 320,320": 열전달용 직선관부
330: 방향전환용 곡선관부 350: 제2 공급헤더
360: 제2 리턴헤더 400: 중간 열교환 모듈
410: 요소 분지관 420,420": 열전달용 직선관부
430: 방향전환용 곡선관부 450: 중간 공급헤더
460: 중간 리턴헤더 500: 이송관
510: 제1 이송관 520: 제2 이송관
600: 드레인 밸브 700: 공기빼기 밸브

Claims

열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(220,220")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(230)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(210)이 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 설치 구성되되; 동일 수직선상에 놓인 한쪽 열전달용 직선관부(220)의 모든 일단과 연결되며 공급노즐(130)로부터 유입된 열교환 매체를 요소 분지관(210)으로 공급하는 제1 공급헤더(250)와; 동일 수직선상에 놓인 나머지 열전달용 직선관부(220")의 모든 일단과 연결되며 요소 분지관(210)으로부터 열교환 매체를 내부로 유입하는 제1 리턴헤더(260);로 이루어진 제1 열교환 모듈(200); 및
열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(320,320")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(330)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(310)이 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 설치 구성되되; 동일 수직선상에 놓인 한쪽 열전달용 직선관부(320)의 모든 일단과 연결되며 상기 제1 리턴헤더(260)와 이송관(500)으로 연결되어 제1 리턴헤더(260)로부터 유입된 열교환 매체를 요소 분지관(310)으로 공급하는 제2 공급헤더(350)와; 동일 수직선상에 놓인 나머지 열전달용 직선관부(320")의 모든 일단과 연결되며 요소 분지관(310)으로부터 유입된 열교환 매체를 리턴노즐(140)로 배출하는 제2 리턴헤더(360);로 이루어진 제2 열교환 모듈(300)을 포함하는 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 이송관(500)은, 상기 제1 리턴헤드(260)의 하단부와 상기 제2 공급헤더(350)의 하단부를 서로 연결하도록 구성된 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 열교환 모듈(200) 또는 제2 열교환 모듈(300)의 하단부 일측에는 드레인 밸브(600)가 구성되며;
상기 제1 열교환 모듈(200) 또는 제2 열교환 모듈(300)의 상단부 일측에는 공기빼기 밸브(700)가 구성된 열교환기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 열교환 모듈(200)과 제2 열교환 모듈(300)의 사이에는 중간 열교환 모듈(400)을 포함하여 구성한 열교환기.
제4 항에 있어서,
상기 중간 열교환 모듈(400)은,
상기 열전달용 핀(120)을 관통하면서 높이방향으로 일정 간격(H)과 전후방향으로 일정 간격(D)을 유지하는 한 쌍의 열전달용 직선관부(420,420")와 상기 한 쌍의 열전달용 직선관부(420,420")의 일단을 서로 연결하는 방향전환용 곡선관부(430)로 이루어진 다수개의 요소 분지관(410)이 높이방향으로 일정 간격(H)을 유지하면서 설치 구성되되; 동일 수직선상에 놓인 상기 열전달용 직선관부(420)의 모든 일단과 연결되며 상기 제1 리턴헤더(260)와 제1 이송관(510)으로 연결되어 제1 리턴헤더(260)로부터 유입된 열교환 매체를 요소 분지관(410)으로 공급하는 중간 공급헤더(450)와; 동일 수직선상에 놓인 상기 열전달용 직선관부(420")의 모든 일단과 연결되며 상기 제2 공급헤더(350)와 제2 이송관(520)으로 연결되어 요소 분지관(410)으로부터 유입된 열교환 매체를 제2 공급헤더(350)로 공급하는 중간 리턴헤더(460);로 이루어진 열교환기.
제4 항 또는 제5 항 에 있어서,
상기 중간 열교환기 모듈(400)은 다수개로 이루어진 열교환기.
제5 항에 있어서,
상기 제1 이송관(510)은 상기 제1 리턴헤드(260)의 하단부와 상기 중간 공급헤더(450)의 하단부를 서로 연결하도록 구성되며;
상기 제2 이송관(520)은 상기 중간 리턴헤더(460)의 하단부와 상기 제2 공급헤더(350)의 하단부를 서로 연결하도록 구성된 열교환기.
제5 항에 있어서,
상기 중간 열교환 모듈(400)의 하단부 일측에도 드레인 밸브(600)가 구성되며;
상기 중간 열교환 모듈(400)의 상단부 일측에도 공기빼기 밸브(700)가 구성된 열교환기.
제5 항에 있어서,
상기 각 요소 분지관(210;310;410)을 구성하는 열전달용 직선관부(220,220";320,320";420,420")는, 방향전환용 곡선관부(230;330;430)가 연결되는 일단에서 타단으로 가면서 소정의 각도(b)로 하향 기울어지게 구성된 열교환기.