KR101307786B1 - 판형 열교환기 - Google Patents

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KR101307786B1
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전락원
도태완
황일주
곽주희
이재훈
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동아대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 전후의 고정판 상하에 롤러가 구비되어 다수의 전열판이 균일하게 등(等)간격으로 체결되는 판형 열교환기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 판형 열교환기는, 냉매와 물(액체) 상호 간에 열교환이 일어나도록 하며, 다수개가 일정 간격으로 구비되는 전열판(100)과; 상기 전열판(100)의 전방에 구비되어, 다수의 전열판(100) 전방을 지지하는 전방고정판(110)과; 상기 전열판(100)의 후방에 구비되며, 상기 전방고정판(110)과 대응되는 형상으로 이루어져 다수의 전열판(100) 후측을 지지하는 후방고정판(120)과; 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)에 각각 구비되며, 지지레일(160)을 따라 구름운동을 하는 다수의 롤러(130,132) 등으로 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 전열판의 일그러짐이나 유체의 누설이 방지되는 이점이 있다.

Description

판형 열교환기{Plate-type heat exchager}
본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 전후의 고정판 상하에 롤러가 구비되어 다수의 전열판이 균일하게 등(等)간격으로 체결되는 판형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 판형 열교환기는 유체의 종류 및 유로, 강도 등을 고려하여 성형된 다수의 플레이트(전열판)를 적층시켜 그 층간으로 가열 유체인 고
온 다습의 압축공기(또는 물)와 수열유체인 냉매 등을 교대로 흐르게 하여 열교환이 이루어지게 하는 장치이다. 즉, 플레이트(전열판) 사이의 층간 유로에 의해 서로 다른 두 종류의 유체가 분리되어 대향류(counter flow)로 흐르게
되는 구조로, 고온과 저온의 유체가 한 층씩 교차되면서 열교환이 이루어지게 된다.
도 1에는 종래의 판형 열교환기의 일례가 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 판형 열교환기는, 사각 평판으로 이루어지는 바닥판(10)에 설치된다.
그리고, 상기 바닥판(10)의 상측으로는 고정판(20)과 지지프레임(30) 등이 구비된다.
상기 고정판(20)은 도시된 바와 같이, 상기 바닥판(10)의 좌측에 사각 평판 형상을 가지도록 설치되며, 상기 바닥판(10)에 고정된다.
상기 지지프레임(30)은 도시된 바와 같이, 상기 바닥판(10)의 우측단 상측에 설치되며, 상기 바닥판(10)에 고정된다.
상기 고정판(20)과 지지프레임(30) 사이에는 유동판(40)이 더 구비된다. 상기 유동판(40)은 상기 고정판(20)과 대응되는 사각 형상의 평판으로 이루어진다.
상기 유동판(40)은, 상기 고정판(20)과는 달리 상기 바닥판(10)에 고정되지 않는 것이 바람직하다. 즉, 상기 유동판(40)은 상기 바닥판(10) 상측에서 좌우로 유동 가능하도록 설치된다.
이를 위하여 상기 고정판(20)과 지지프레임(30) 사이에는 체결봉(50)이 좌우로 가로질러 길게 설치된다.
상기 체결봉(50)은 도시된 바와 같이, 가는 환봉 형태의 파이프(pipe)로 이루어지며, 상하로 쌍을 이루어 설치된다. 그리고, 이러한 한 쌍의 체결봉(50)은 상기 유동판(40)을 좌우로 관통하게 된다. 따라서, 상기 유동판(40)은 상기 체결봉(50)을 따라 좌우로 유동 가능하게 된다.
상기 고정판(20)과 유동판(40) 사이에는 다수의 전열판(60)이 설치된다. 상기 전열판(60)은 상기 고정판(20)과 유동판(40) 형상과 대응되는 사각형상을 가진다. 이러한 전열판(60)의 내부 구성과 역할을 일반적인 판형 열교환기의 구성 및 역할과 유사하므로 여기서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 도시된 바와 같이 상기 고정판(20)과 유동판(40)은 좌우로 소정 간격 이격되며, 체결볼트(70)와 체결너트(80)에 의해 결합된다.
즉, 좌우를 가로지르는 긴 환봉 형태의 체결볼트(70)가 상기 다수의 전열판(60)을 좌우로 가로지르도록 설치되어, 상기 고정판(20)과 유동판(40)이 서로 체결되도록 지지한다.
따라서, 상기 체결볼트(70)의 나사부가 우측으로 돌출되어 있으며, 이러한 나사부에 상기 체결너트(80)가 체결된다. 그리고, 상기 체결볼트(70)의 머리부분은 상기 고정판(20)에 걸어지게 된다. 상기 체결볼트(70)의 머리 부분은 별도의 부품으로 이루어져, 착탈 가능하게 구성되기도 한다.
한편, 상기 고정판(20)과 유동판(40)에는 상기 체결볼트(70)가 수용되어 고정되는 삽입홈(72)이 형성된다. 즉, 상기 고정판(20)과 유동판(40)의 전후단에는 전후로 함몰되게 형성된 삽입홈(72)이 구비되고, 이러한 삽입홈(72)에 상기 체결볼트(70)가 삽입된다.
상기와 같은 구성에서는 상기 고정판(20)과 유동판(40) 사이에 다수의 전열판(60)을 설치한 다음, 상기 체결너트(80)를 체결볼트(70)의 우측단에 체결하여 유동판(40)을 조이게 된다.
이와 같이 상기 체결너트(80)를 조이게 되면, 상기 유동판(40)이 좌측으로 이동하여 다수의 전열판(60)을 좌측으로 밀착시키게 된다.
이때 상기 체결너트(80)는 다수개가 구비되고, 이러한 체결너트(80)가 개별적으로 조여지게 되므로, 각 체결너트(80)의 조임에 따라 상기 유동판(40) 각 부위의 조임 크기가 달라지게 된다.
즉, 유동판(40)의 전후와 상하의 체결너트(80) 조임이 달라지면, 상기 유동판(40)이 기울어지거나, 상기 고정판(20)과 평행을 유지하지 못하게 된다.
이와 같이, 다수의 체결볼트(70)와 체결너트(80) 중 어느 한 부분이 과하게 조여지거나 헐겁게 조여지는 경우에는, 전열판(60)의 일그러짐이 발생하게 된다. 따라서, 내부를 유동하는 유체의 흐름이 원활하지 못하게 됨은 물론, 유체가 외부로 유출되는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 전열판을 전후에서 고정시키는 전방고정판과 후방고정판이 롤러에 의해 좌우로 유동하도록 구성함으로써 전열판을 압착하는 전방고정판과 후방고정판이 평행을 유지하도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 판형 열교환기는, 냉매와 물(액체) 상호 간에 열교환이 일어나도록 하며, 다수개가 일정 간격으로 구비되는 전열판과; 상기 전열판의 전방에 구비되어, 다수의 전열판 전방을 지지하는 전방고정판과; 상기 전열판의 후방에 구비되며, 상기 전방고정판과 대응되는 형상으로 이루어져 다수의 전열판 후측을 지지하는 후방고정판과; 상기 전방고정판과 후방고정판에 각각 구비되며, 지지레일을 따라 구름운동을 하는 다수의 롤러;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 롤러는, 상기 전방고정판 및 후방고정판의 상면과 하면에 각각 서로 대응되게 설치됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전방고정판 또는 후방고정판의 적어도 어느 하나에는, 상기 다수의 전열판으로 출입되는 냉매와 물의 유동을 안내하기 위한 냉매출입구 및 물출입구가 각각 서로 반대방향으로 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 판형 열교환기는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서는 전방고정판과 후방고정판에 각각 롤러가 구비된다. 즉, 다수의 전열판을 전후에서 압착하는 전방고정판과 후방고정판의 상면 및 하면에 각각 롤러가 구비되어, 레일을 따라 좌우로 유동하도록 구성된다.
따라서, 이러한 본 발명에 의하면, 다수의 전열판을 밀착시켜 체결볼트 등으로 고정시키는 경우에도, 전방고정판과 후방고정판이 서로 평행을 유지하게 되므로, 전열판의 일그러짐이나 변형이 방지되는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 판형 열교환기의 일례를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 판형 열교환기의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
이하 본 발명에 의한 판형 열교환기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 판형 열교환기의 일 실시예가 사시도로 도시되어 있다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 판형 열교환기는, 냉매와 물(액체) 상호 간에 열교환이 일어나도록 하는 전열판(100)과, 상기 전열판(100)의 전방에 구비되어 다수의 전열판(100) 전방을 지지하는 전방고정판(110)과, 상기 전열판(100)의 후방에 구비되어 다수의 전열판(100) 후측을 지지하는 후방고정판(120)과, 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)에 각각 구비되는 다수의 롤러(130,132) 등으로 구성된다.
상기 전열판(100)은, 다수개가 일정 간격으로 구비된다. 즉, 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120) 사이에 다수개가 등(等)간격으로 구비되어, 열교환이 일어나도록 한다. 전열판(100)은 냉매와 물(액체) 상호 간에 열교환이 일어나도록 하는 것으로, 이러한 전열판(100)의 세부구성과 기본적인 역할을 종래의 전열판(100)과 유사하므로 여기서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상기 전방고정판(110)은 도시된 바와 같이 사각평판 형상으로 이루어지며, 소정의 두께를 가지게 된다.
그리고, 이러한 전방고정판(110)은 상기 전열판(100)보다는 더 큰 크기를 가진다. 즉, 상기 전방고정판(110)은, 전열판(100)과 같이 사각형상을 가지나, 전열판(100)보다 더 큰 크기를 가지도록 형성된다. 따라서, 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)에 의해 지지되는 전열판(100)은 도시된 바와 같이 아래에서 설명할 베이스(170)로부터 상측으로 일정 거리 이격된다.
상기 후방고정판(120)은, 상기 전방고정판(110)가 동일한 크기와 두께를 가지도록 형성됨이 바람직하며, 상기 전열판(100)의 후방에 구비되어 전열판(100)을 지지한다. 그리고, 이러한 후방고정판(120)은, 상기 전방고정판(110)과 대응되는 사각 형상으로 이루어진다.
상기 롤러(130,132)는, 도시된 바와 같이 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)에 각각 구비되며, 아래에서 설명할 레일(160)을 따라 구름운동을 하게 된다.
상기 롤러(130,132)는, 전체적으로 방향전환이 가능한 롤러로 이루어지며, 아래에서 설명할 레일(160)을 따라 운동하게 된다.
상기 롤러(130,132)는, 상기 전방고정판(110) 및 후방고정판(120)의 상면과 하면에 각각 서로 대응되게 설치된다.
즉, 상기 롤러(130,132)는, 상기 전방고정판(110)의 상면과 하면에 각각 2개씩 장착되며, 상기 후방고정판(120)의 상면과 후면에도 각각 2개씩 장착된다. 구체적으로는 상기 전방고정판(110) 및 후방고정판(120)의 하면에는 하부롤러(130)가 각각 하측으로 돌출되게 형성되고, 상기 전방고정판(110) 및 후방고정판(120)의 상면에는 상부롤러(132)가 각각 상측으로 돌출되게 형성된다.
상기 전방고정판(110) 또는 후방고정판(120)의 적어도 어느 하나에는, 상기 다수의 전열판(100)으로 출입되는 냉매와 물의 유동을 안내하기 위한 냉매출입구(150,152) 및 물출입구(140,142)가 각각 서로 반대방향으로 형성된다.
구체적으로 살펴보면, 도시된 바와 같이, 상기 전방고정판(110)의 우측에는, 물이 출입되는 물입구(140)와 물출구(142)가 각각 형성된다. 즉, 상기 전방고정판(110)의 우측 상단부에는 물이 상기 전열판(100)으로 유입되도록 안내하는 물입구(140)가 전후로 관통되게 형성되고, 상기 전방고정판(110)의 우측 하단부에는 상기 전열판(100)으로 유입되어 순환한 물이 전방으로 배출되도록 안내하는 물출구(142)가 전후로 관통되도록 형성된다.
그리고, 상기 전방고정판(110)의 좌측에는 냉매의 출입을 안내하는 냉매출입구(150,152)가 전후로 관통 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 전방고정판(110)의 좌측 하반부에는 상기 전열판(100)으로 공급되는 냉매의 유동을 안내하는 냉매입구(150)가 전후로 관통되게 형성되고, 상기 전방고정판(110)의 좌측 상반부에는 상기 전열판(100)으로 공급되어 열교환이 일어난 냉매가 전방으로 다시 토출되도록 안내하는 냉매출구(152)가 전후로 관통되게 형성된다.
한편, 상기와 같은 판형 열교환기의 유동을 위해서 상하에는 레일(160)이 구비된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도시된 바와 같이, 바닥면에는 판형 열교환기를 지지하는 평판 형상의 베이스(170)가 구비된다.
그리고, 이러한 베이스(170)의 상면에는 레일(160)이 길이방향으로 길게 형성된다. 상기 레일(160)은, 상기 롤러(130,132)와 대응되는 형상을 가지도록 형성되어, 상기 롤러(130,132)가 상기 레일(160)을 따라 구름운동을 하게 된다.
상기와 같은 레일(160)은, 상측에도 형성된다. 즉, 도시되지는 않았지만, 상기 레일(160)은 상측으로도 좌우로 길게 형성되어, 상기 상부롤러(132)가 접하여 구름운동을 하게 된다. 따라서, 상기 상부롤러(132)는 상측의 레일(도시되지 않음)에 접하고, 상기 하부롤러(130)는 하측의 상기 레일(160)에 접하여 좌우로 유동하게 된다. 따라서, 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)이 좌우로 등(等)간격을 유지한 상태로 유동하게 된다.
즉, 체결볼트(도시되지 않음)나 체결너트(도시되지 않음)를 이용하여 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)을 서로 근접시켜 다수의 전열판(100)을 밀착시키는 경우에도 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120) 사이의 간격은 일정하게 유지되므로, 내부의 전열판(100) 일부분이 일그러지거나 누수되는 것이 방지된다.
그리고, 도시되지는 않았지만, 상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)을 서로 고정하기 위한 체결볼트와 체결너트 등의 체결수단이 더 구비된다.(종래기술 참조)
이와 같은 본 발명에 의하면, 전방고정판(110)과 후방고정판(120) 상하에 각각 롤러(130,132)가 구비된다. 따라서, 전방고정판(110)과 후방고정판(120) 사이에 다수의 전열판(100)을 삽입하여 볼트나 너트 등으로 압착 고정하는 경우에도 전열판(100)이 일정하게 조여지므로 어느 한 부분의 파손이나 누수가 발생하지 않게 된다.
또한, 도시된 바와 같이 전방고정판(110)과 후방고정판(120)의 상하에 각각 롤러(130,132)가 구비되어 있으므로, 단독으로 이동시키고자 하는 경우에도 유동이 편리하게 된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어, 상기의 실시예에서는, 상기 전방고정판(110)에 냉매출입구(150,152) 및 물출입구(140,142)가 각각 형성되는 경우를 예시하고 있으나, 상기 후방고정판(120)에 냉매출입구(150,152) 및 물출입구(140,142)가 각각 형성되도록 하는 것도 가능할 것이다.
또한, 상기의 실시예에서는 상기 전방고정판(110)의 우측에 물이 출입되는 물출구(142)와 물입구(140)가 각각 형성되고, 상기 전방고정판(110)의 좌측에는 냉매의 출입을 안내하는 냉매출입구(150,152)가 전후로 관통 형성되도록 구성되어 있으나 반대로 형성하는 것도 가능할 것이다. 즉, 상기 전방고정판(110)의 좌측에 물이 출입되는 물출구(142)와 물입구(140)가 각각 형성되고, 상기 전방고정판(110)의 우측에는 냉매의 출입을 안내하는 냉매출입구(150,152)가 전후로 관통 형성되도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
100. 전열판 110. 전방고정판
120. 후방고정판 130. 하부롤러
132. 상부롤러 140. 물입구
142. 물출구 150. 냉매입구
152. 냉매출구 160. 레일
170. 베이스

Claims (3)

  1. 냉매와 물(액체) 상호 간에 열교환이 일어나도록 하며, 다수개가 일정 간격으로 구비되는 전열판(100)과;
    상기 전열판(100)의 전방에 구비되어, 다수의 전열판(100) 전방을 지지하는 전방고정판(110)과;
    상기 전열판(100)의 후방에 구비되며, 상기 전방고정판(110)과 대응되는 형상으로 이루어져 다수의 전열판(100) 후측을 지지하는 후방고정판(120)과;
    상기 전방고정판(110)과 후방고정판(120)에 각각 구비되며, 지지레일(160)을 따라 구름운동을 하는 다수의 롤러(130,132);를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러(130,132)는,
    상기 전방고정판(110) 및 후방고정판(120)의 상면과 하면에 각각 서로 대응되게 설치됨을 특징으로 하는 판형 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전방고정판(110) 또는 후방고정판(120)의 적어도 어느 하나에는, 상기 다수의 전열판(100)으로 출입되는 냉매와 물의 유동을 안내하기 위한 냉매출입구(150,152) 및 물출입구(140,142)가 각각 서로 반대방향으로 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기.
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