KR101314997B1

KR101314997B1 - 공작기계용 절삭유의 열교환기

Info

Publication number: KR101314997B1
Application number: KR1020120027777A
Authority: KR
Inventors: 김정식
Original assignee: 김정식
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-10-04
Also published as: KR20130106122A

Abstract

본 발명은 열교환기의 교환 및 수리가 가능하며, 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)되도록 함으로써 열교환량을 극대화하여 냉각효율을 증대시키고 워밍과정이 필요치 않는 공작기계용 절삭유의 열교환기에 관한 것으로써, 사각단면체 형상으로 내부공간을 가지며, 절삭유유입관과 절삭유유출관이 구비되고 상하를 관통하는 관통유로가 형성된 하우징과; 하우징의 내부공간에 착탈가능하게 삽입되며, 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되도록 열교환유로를 형성하는 냉각수단과; 하우징의 상·하단에 구비되어 관통유로들을 연결시키는 상부커버 및 하부커버와; 상부커버를 밀폐시키며, 냉각유체유입관과 냉각유체유출관이 구비된 상부본체커버와; 하부커버를 밀폐시키며, 냉각유체를 관통유로로 안내하는 하부본체커버;를 포함하여 구성되어 있다.

Description

공작기계용 절삭유의 열교환기{Cutting oil heat exchaner used for machine tools}

본 발명은 공작기계용 절삭유의 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환튜브의 교환 및 수리가 가능하며, 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)되도록 함으로써 열교환량을 극대화하여 냉각효율을 증대시키고 워밍과정이 필요치 않는 공작기계용 절삭유의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

통상적으로 공작기계의 절삭가공시에는 공구와 공작물간의 강한 마찰로 인해 높은 열이 발생되며, 이 열로 인해 공구 및 공작물의 상대 치수의 변화는 물론 공작물 자체의 변형으로 가공정밀도가 떨어지게 된다. 따라서, 이러한 문제를 방지하기 위하여 절삭가공 중인 공구의 선단에는 절삭유를 공급하여 공구를 냉각시키게 된다. 이때, 상기 절삭유는 소정의 경로를 통해 냉각된 상태로 재공급되는 순환 공급구조를 갖는다.

일반적인 절삭유 공급구조는 탱크에 저장된 절삭유가 펌프모터로 펌핑되어 공급관을 통해 공구와 공작물 사이로 분사되고, 분사된 절삭유가 공작물의 가공시에 발생하는 열에 의해 온도가 상승된 상태로 공작물의 베드상에서 모여져 드레인관을 통해 열교환기를 거쳐 냉각된 후 다시 상기 탱크로 회수되는 것이다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 열교환기(10)는 상하가 개방된 원통형으로 이루어지며 절삭유가 유입되는 절삭유 유입관(12b)과 냉각수와 열교환을 이룬 절삭유가 배출되는 절삭유 유출관(12a)이 형성된 본체(12), 상기 본체(12)의 상하부 각각에 설치된 상하부 플레이트(14, 14a), 절삭유를 열교시키기 위한 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관(16a)이 구비되어 상부 플레이트(14)의 상부로 설치되는 상부커버(16), 절삭유와 열교환 되어 온도가 상승된 냉각수가 유출되도록 냉각수 유출관(18a)이 구비되어 하부 플레이트(14a)의 하부로 설치된 하부커버(18) 및 상부 플레이트(14)로부터 하부플레이트(14a)로 연통되게 설치되어 냉각수 유입관(16a)으로부터 유입된 냉각수를 하부 플레이트(14a)의 하부로 유동시키는 다수의 열교환튜브(20)들로 이루어진다.

그리고, 상부 플레이트(14)와 상부커버(16) 사이에는 냉각수 유입관(16a)으로부터 유입된 냉각수가 저수되는 상부 공간부(22)가 형성되고, 하부 플레이트(14a)와 하부커버(18) 사이에는 냉각수가 저수되는 하부 공간부(22a)가 형성되어 있다.

전술한 바와 같이 구성된 종래의 열교환기(10)의 열교환 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 냉각수는 본체(12)의 냉각수 유입관(16a)을 통해 상부커버(16)의 상부 공간부(22)로 유입된 후 열교환튜브(20)들을 통해 하부 공간부(22a)로 유동된다.

이때, 절삭유는 본체(12)의 절삭유 유입관(12b)을 통해 본체(10) 내부로 유입되어 열교환튜브(20)들을 유동하는 과정에서 열교환튜브(20)들과 열교환이 이루어져 냉각된 상태로 절삭유 유출관(12a)를 통해 배출되어 다시 탱크로 유입된다.

더불어, 냉각수는 절삭유와 열교환되어 온도가 상승한 상태로 냉각수 유출관(18a)을 통해 외부로 배출되어 별도의 냉각사이클을 거쳐 냉각된 상태로 다시 냉각수 유입관(16a)을 통해 다시 유입된다.

그러나, 종래의 열교환기는 다음과 같은 문제를 가진다.

첫째, 종래의 열교환기는 열교환튜브가 상부 플레이트와 하부 플레이트와 일체로 이루어져 있어서 각각의 열교환튜브의 교환 및 수리는 물론 청소와 같은 각종 정비가 불가하므로 열교환기의 유지 보수 비용이 증가하는 문제가 있다.

둘째, 종래의 열교환기는 절삭유가 본체 내부로 유입되어 바로 배출되는 구조임에 따라 본체 내부에 머무르는 시간이 작기 때문에 절삭유의 유동량이 적으면서 상대적으로 열교환 면적도 작아 열교환율도 현저히 낮다는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 최근 정밀가공이 더욱 요구되면서 고속회전에 따른 절삭유의 온도상승이 급속히 이루어지고 있는 점을 감안할 때, 종래의 열교환기는 절삭유의 유동량이 적고 열교환율도 낮아서 절삭유를 충분히 냉각시키지 못하므로 열교환기 및 탱크가 대형화되는 문제도 뒤따른다.

셋째, 종래의 열교환기는 동절기에는 가동을 마친 열교환기 내부에 남아 있는 냉각수가 결빙되어 열교환튜브가 막히면서 냉각수가 정상적으로 순환할 수 없는 상태가 된다. 따라서, 열교환기의 재가동시에는 별도의 워밍과정을 거치지 않게 되면 열교환튜브로 공급되는 냉각수의 압력에 의해 열교환튜브가 터져버리는 사고가 발생된다. 따라서, 동절기 재가동시에는 반드시 워밍과정을 거쳐야 하는 사용상의 불편을 감수하여야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열교환튜브들의 교환 및 수리는 물론 청소와 같은 각종 정비가 개별적으로 용이하게 이루어지도록 하며, 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)되도록 함으로써 동일한 부피를 가지더라도 절삭유의 유로와 유동량의 증가에 따른 열교환량을 극대화함으로써 냉각효율을 증대시킬 뿐만 아니라 동절기에도 별도의 워밍과정을 거치지 않고 사용가능한 공작기계용 절삭유의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공작기계용 절삭유의 열교환기는, 사각단면체 형상으로 상하가 개방된 원통형의 내부공간을 가지며, 일측으로 절삭유가 유입 및 유출되는 절삭유유입관과 절삭유유출관이 구비되고 상기 사각단면체의 각 코너에 상기 내부공간과 이웃되게 상하를 관통하는 복수개의 관통유로가 형성된 하우징과; 냉각유체가 순환하는 통로로서 상기 하우징의 내부공간에 착탈가능하게 삽입되며, 상기 하우징의 내부공간으로 유입된 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되면서 냉각유체에 의해 냉각되도록 열교환유로를 형성하는 냉각수단과; 상기 하우징의 상·하단에 구비되며, 상기 냉각수단을 순환하는 냉각유체가 상기 관통유로로 유동되도록 상기 관통유로들을 연결시켜 일련의 냉각유체순환유로를 형성하는 상부커버 및 하부커버와; 상기 상부커버를 밀폐시키며, 상부면에는 상기 냉각수단으로 냉각유체를 유입시키는 냉각유체유입관과, 유입된 냉각유체를 배출시키는 냉각유체유출관이 구비된 상부본체커버와; 상기 하부커버의 저부면에 구비되며, 내측에는 상기 복수개의 관통유로를 연통시켜 어느 관통유로로부터 배출되는 냉각유체가 마주하는 관통유로로 안내되도록 한 쌍의 안내유로가 형성된 하부본체커버;를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 냉각수단은, 상기 하우징의 내부공간에 삽입되며, 상기 내부공간을 양분하고 상기 내부공간의 길이방향으로 복수개의 실(室)을 형성함으로써 상기 하우징의 내부공간으로 유입된 절삭유가 순차적으로 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되도록 하는 베플판조립체와; 상기 베플판조립체를 관통하며, 상기 냉각유체유입관을 통해 유입된 냉각유체가 유동하는 복수개의 열교환튜브와; 상기 하우징의 내부공간과 대응되는 직경으로 내측에는 상기 열교환튜브들의 상단 및 하단이 관통하는 관통홀이 각각 형성되며 상기 열교환튜브들을 고정하는 상·하부원판;으로 구성되는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 베플판조립체는, 판상으로 상기 하우징의 내부공간을 양분하며, 일측면에는 길이방향을 따라 소정간격 이격되게 복수개의 연통구가 형성되고 상기 연통구들 사이에는 폭방향으로 향하는 관통슬롯이 형성되며 상기 관통슬롯의 길이방향으로 마주하는 판상의 일측단부에는 걸림홈이 형성된 구획판과; 상기 하우징의 내부공간과 대응되는 직경으로 상기 구획판의 상기 관통슬롯에 각각 끼워지며, 내측에 상기 열교환튜브들이 관통하는 복수개의 관통공이 형성되고 반지름으로 마주하는 테두리에는 상기 관통슬롯의 일측 및 상기 걸림홈에 끼워지는 슬롯걸림홈 및 걸림돌기가 형성되며 상기 걸림돌기로부터 직경에서 4분된 어느 1분면에 절개부가 형성된 베플판;으로 구성된 것이 바람직하다.

이때, 상기 베플판은 상기 구획판에 형성된 복수개의 관통슬롯에 각각 상호 대향되게 끼워짐으로써 상기 하우징 내부공간에 길이방향으로 복수개의 실(室)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부커버는, 소정의 두께로 상기 하우징의 상부에 위치하며, 저부면에는 상기 하우징의 내부공간 상부를 밀폐시키고 상기 열교환튜브들의 개방된 상단부가 끼워지는 상부끼움공이 형성된 상부밀폐판과; 상기 상부밀폐판의 상측에 구비되며, 상기 상부밀폐판의 상기 상부끼움공을 4등분으로 균등하게 분배하여 각각 독립된 제1 상부분할유로, 제2 상부분할유로, 제3 상부분할유로 및 제4 상부분할유로가 형성되도록 하는 "H" 형상의 상부구획칸막이와; 상기 하우징의 상기 관통유로들과 연통된 상태로 상기 제2 상부분할유로 및 상기 제3 상부분할유로의 상기 상부밀폐판과 이웃되게 형성되어 상기 관통유로를 유동하는 냉각유체를 출입시키는 상부커버관통유로;로 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부커버는, 소정의 두께로 상기 하우징의 하부에 위치하며, 상부면에는 상기 하우징의 내부공간 하부를 밀폐시키고 상기 열교환튜브들의 개방된 하단부가 끼워지는 하부끼움공이 형성된 하부밀폐판과; 상기 하부밀폐판의 저부에 구비되며, 상기 하부밀폐판의 상기 하부끼움공을 2등분으로 균등하게 분배하여 각각 독립된 제1 하부분할유로 및 제2 하부분할유로를 형성하여 상기 상부커버의 4개의 상부분할유로 중 어느 하나의 상부분할유로를 통해 유입된 냉각유체가 이웃하는 다른 하나의 상부분할유로로 향하도록 하는 하부구획칸막이와; 상기 하부밀폐판과 이웃되게 형성되며, 상기 하우징의 상기 관통유로들과 연통되는 하부커버관통유로;로 구성된 것이 바람직하다.

이때, 상기 하부커버의 저면에는 상기 하부밀폐판과 대응하며, 상기 제1 하부분할유로 및 상기 제2 하부분할유로를 밀폐하는 판상의 차단판이 구비된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 상부커버의 저면 및 상기 하부커버 상면에는 상기 상부밀폐판과 상부커버관통유로 및 하부밀폐판과 하부커버관통유로 사이에 각각 구비되며 상기 하우징 내부공간의 개방부위 및 상기 상·하부원판과 동시에 접촉되어 상호 수밀을 유지하는 삼중수밀부재가 더 구비된 것이 바람직하다.

이때, 상기 삼중수밀부재는 중심에 구비되어 상기 상·하부원판과 상기 하우징의 내부공간에 동시에 접촉되는 링형상의 제1돌기와, 상기 제1돌기의 외측으로 일체 형성되어 상기 내부공간의 내벽과 접촉되는 제2돌기와, 상기 제1돌기의 내측으로 일체 형성되어 상기 상·하부원판과 접촉되는 제3돌기로 구성된 것이 바람직하다.

한편, 냉각유체와 접촉되는 상기 상부커버, 상기 하부커버, 하부본체커버 및 상기 하우징의 상기 관통유로들의 내면에는 수지코팅층이 더 형성되며, 상기 수지코팅층의 두께는 0.7mm ~ 1mm인 것이 바람직하다.

한편, 상기 하우징의 외면에는 상기 하우징 내부에 잔존하는 냉각유체의 결빙을 방지하는 발열수단이 더 구비된 것이 바람직하다.

이 경우 상기 발열수단은, 상기 하우징의 외면에 내측으로 함몰형성되며, 상기 하우징의 길이방향을 따라 형성된 한 쌍의 수용홈과; 상기 한 쌍의 수용홈 중 어느 하나의 수용홈에 착탈가능하게 삽입되는 히터와; 상기 한 쌍의 수용홈 중 다른 하나의 수용홈에 착탈가능하게 삽입되어 상기 하우징의 표면온도를 실시간으로 센싱하는 온도센서와; 상기 수용홈이 외부와 차단되도록 하는 마감부재와; 상기 히터 및 상기 온도센서와 전기적으로 연결되며, 상기 온도센서의 센싱된 값을 연산하여 상기 히터를 제어하는 콘트롤러;로 구성된 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 하우징의 각 코너 외면에는 길이방향으로 형성된 장공이 형성되고, 상기 상부본체커버, 상기 상부커버, 상기 하부본체커버 및 상기 하부커버의 각 코너에는 상기 장공과 대응되는 위치에 결합공이 형성되어 상기 장공 및 상기 결합공이 장볼트와 너트에 의해 상호 결합되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 공작기계용 절삭유의 열교환기는 다음과 같은 효과가 있다.

열교환튜브가 설치된 냉각수단을 하우징으로부터 착탈가능하게 구성됨에 따라 열교환튜브의 교환 및 수리는 물론 청소와 같은 각종 정비가 가능하도록 함으로써 열교환기의 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 절삭유의 진행방향이 냉각수단 내부에서 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되면서 냉각유체에 의해 냉각되기 때문에, 절삭유가 열교환튜브 내부를 이동하면서 열교환이 이루어지는 방식의 종래와는 달리, 열교환 면적이 증대되어 열교환 효율이 크게 상승하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 적은 양의 절삭유만으로도 운용이 가능해지므로 열교환기 및 절삭유 저장탱크의 크기를 줄일 수 있는 효과도 기대할 수 있다.

또한, 하우징의 형상이 사각단면체를 이룸에 따라 시공 또는 설치에 따른 용이성이 제공되고, 더불어 각 코너에 형성된 4개의 관통유로로 냉각유체가 유동되도록 하여 관통유로에서도 열교환이 이루어지도록 함으로써 절삭유의 열교환 효율을 극대화시키는 장점이 있다.

또한, 발열수단이 구비되어 동절기 미사용시 하우징 내부에 잔존하는 냉각유체의 결빙이 방지됨으로써 열교환튜브의 동파가 방지되기 때문에 종래처럼 결빙된 냉각유체를 제거하기 위해 필수적으로 시행되었던 열교환기의 워밍과정이 필요치 않는 편리한 효과가 있다.

도 1은 종래의 공작기계용 절삭유의 열교환기를 나타내는 조립단면사시도이고,
도 2는 도 1의 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기를 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기를 분해하여 나타낸 분해사시도이며,
도 5는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기를 나타내는 조립단면사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 구성중 냉각수단의 베플판조립체를 나타낸 분해사시도이고,
도 7은 도 6의 결합된 상태로 절삭유 진행방향을 나타낸 결합사시도이며,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 구성중 상부본체커버 및 상부커버를 나타낸 평면 및 저면사시도이고,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 구성중 하부본체커버 및 하부커버를 나타낸 평면 및 저면사시도이며,
도 10은 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 냉각유체의 흐름을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다. 본 실시예 및 도면은 본 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니다.

설명에 앞서 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기는 설치되는 작업환경에 따라 가로 또는 세로방향으로 설치될 수도 있으며, 본 실시예에서는 세로로 설치된 것을 예를 들어 설명하기로 한다.

또한, 본 발명은 공작기계의 절삭유를 냉각시키는 열교환기에 대한 것으로 도시하고 설명하였으나, 반드시 이에 국한되지 않고 예를 들어 유압실린더에 사용되는 오일의 냉각이나 여타 작동오일의 냉각이 요구되는 기계장치에도 본 발명의 열교환기를 적용시킬 수 있음은 물론이며, 더불어 그 재질은 압축강화수지, 동 및 알루미늄 중 어느 하나가 선택되고 본 실시예에서는 알루미늄인 것을 예를 들어 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기를 분해하여 나타낸 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기를 나타내는 조립단면사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 구성중 냉각수단의 베플판조립체를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 도 6의 결합된 상태로 절삭유 진행방향을 나타낸 결합사시도이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 구성중 상부본체커버 및 상부커버를 나타낸 평면 및 저면사시도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 구성중 하부본체커버 및 하부커버를 나타낸 평면 및 저면사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 공작기계용 절삭유의 열교환기의 냉각유체의 흐름을 나타낸 사시도이다.

도 3 내지 도 10에 나타낸 비와 같이 본 발명의 열교환기는, 사각단면체 형상으로 상하가 개방된 원통형의 내부공간(110)을 가지며, 일측으로 절삭유가 유입 및 유출되는 절삭유유입관(120)과 절삭유유출관(130)이 구비되고 상기 사각단면체의 각 코너에 상기 내부공간(110)과 이웃되게 상하를 관통하는 복수개의 관통유로(140)가 형성된 하우징(100)과; 냉각유체가 순환하는 통로로서 상기 하우징(100)의 내부공간(110)에 착탈가능하게 삽입되며, 상기 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되면서 냉각유체에 의해 냉각되도록 열교환유로를 형성하는 냉각수단(200)과; 상기 하우징(100)의 상·하단에 구비되며, 상기 냉각수단(200)을 순환하는 냉각유체가 상기 관통유로(140)로 유동되도록 상기 관통유로(140)들을 연결시켜 일련의 냉각유체순환유로를 형성하는 상부커버(300) 및 하부커버(400)와; 상기 상부커버(300)를 밀폐시키며, 상부면에는 상기 냉각수단(200)으로 냉각유체를 유입시키는 냉각유체유입관(510)과, 유입된 냉각유체를 배출시키는 냉각유체유출관(520)이 구비된 상부본체커버(500)와; 상기 하부커버(400)의 저부면에 구비되며, 내측에는 상기 복수개의 관통유로(140)를 연통시켜 어느 관통유로(140)로부터 배출되는 냉각유체가 마주하는 관통유로(140)로 안내되도록 한 쌍의 안내유로(610)가 형성된 하부본체커버(600);를 포함하여 구성되어 있다.

하우징(100)은 공작기계의 절삭유 및 냉각유체(수돗물 또는 공업용수)가 유동되도록 함으로써 절삭유의 열교환이 이루어지도록 하는 것으로서, 사각단면체의 형상으로 소정의 길이를 이루고 있으며 내측으로 상하가 개방된 원통형의 내부공간(110)이 형성되어 있다.

하우징(100)의 일측(좌측) 상부에는 공작기계를 거쳐 온도가 상승 된 절삭유가 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입되도록 하는 절삭유유입관(120)이 결합되어 있으며, 하우징(100)의 일측(좌측) 하부에는 열교환이 이루어진 절삭유가 유출되는 절삭유유출관(130)이 결합되어 있다.

또한, 하우징(100)의 내부공간(110)과 이웃하는 하우징(100)의 각 코너의 모서리부에는 하우징(100)의 상하를 관통하는 복수개의 관통유로(140)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는 하우징(100)의 각 코너에 4개의 관통유로(140)가 형성된 것으로 도시하였으며 다양한 형상을 이룰 수 있기 때문에 한정하지는 않는다.

상기의 하우징(100)은 사각단면체를 이룸에 따라 시공 또는 설치에 따른 용이성이 제공됨과 더불어 각 코너에 형성된 4개의 관통유로(140)로 후술하게 되는 냉각유체가 유동되도록 하여 관통유로(140)에서도 열교환이 이루어지도록 함으로써 절삭유의 열교환 효율을 상승시키는 장점을 갖는다.

한편, 하우징(100)의 외면에는 하우징(100) 내부에 잔존하는 냉각유체의 결빙을 방지하는 발열수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 발열수단이 도면상 하우징(100)의 외면 전.후면 각각 구비된 것으로 도시하였다.

상기 발열수단은, 하우징(100)의 외면에 내측으로 함몰형성되며 하우징(100)의 길이방향을 따라 형성된 한 쌍의 수용홈(151)과; 한 쌍의 수용홈(151) 중 어느 하나의 수용홈(151)에 착탈가능하게 삽입되는 히터(153)와; 한 쌍의 수용홈(151) 중 다른 하나의 수용홈(151)에 착탈가능하게 삽입되어 하우징(100)의 표면온도를 실시간으로 센싱하는 온도센서(155)와; 수용홈(151)이 외부와 차단되도록 하는 마감부재(157)와; 히터(153) 및 온도센서(155)와 전기적으로 연결되며 온도센서(155)의 센싱된 값을 연산하여 히터(153)를 제어하는 콘트롤러(159);로 구성되어 있다.

이때, 마감부재(157)가 수용홈(151)에 안정적인 결합상태를 이루도록, 마감부재(157)의 폭방향 양단부에는 각각 돌기(157a)가 형성되고, 마감부재(157) 결합되는 수용홈(151)의 마주하는 내측면에는 돌기(157a)와 대응하는 홈(151a)이 형성되어 있다.

상기의 구성을 갖는 발열수단은 온도센서(155)를 통해 하우징(100)의 표면온도를 센싱하여 센싱 값을 주기적으로 콘트롤러(159)로 전송하고, 콘트롤러(159)는 전송된 센싱 값이 기 설정된 온도 이하일 경우 히터(153)를 발열시킴으로써 하우징(100)의 표면온도가 설정된 온도를 유지토록 한다.

이는, 동절기에 열교환기의 작업이 완료된 상태에서 열교환기의 표면온도가 항상 일정온도를 유지토록 함으로써 열교환기의 내부에 잔존하는 냉각유체가 항상 일정한 온도가 유지되도록 하여 냉각유체의 결빙방지와 동시에 이로 인한 열교환튜브(240)의 동파가 방지되기 때문에 종래와 같이 결빙된 냉각유체를 제거하기 위해 필수적으로 시행되었던 열교환기의 워밍과정이 필요치 않기 때문이다.

본 실시예에서는 발열수단이 하우징(100)의 전.후에 형성된 것으로 도시 하였으나, 설치되는 위치, 구조 및 형상은 반드시 한정하지 않는다.

다음으로 냉각수단(200)은, 냉각유체가 순환하는 통로로서 하우징(100)의 내부공간(110)에 착탈가능하게 삽입되며, 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유의 절삭유의 진행방향이 하우징(100)의 길이를 따라 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되면서 냉각유체에 의해 냉각되도록 열교환유로를 형성하는 것으로써, 베플판조립체(210)와 열교환튜브(240)와 상·하부원판(250,260)으로 구성되어 있다.

베플판조립체(210)는 하우징(100)의 내부공간(110)에 삽입되며, 내부공간(110)을 양분하고 내부공간(110)의 길이방향으로 복수개의 실(211)(室)을 형성함으로써 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유가 순차적으로 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)되도록 한다.

베플판조립체(210)는 도 4 내지 7에 나타낸 바와 같이, 구획판(220)과 베플판(230)으로 구성되어 있다.

구획판(220)은 판상으로 하우징(100)의 내부공간(110)을 양분하도록 그 폭은 내부공간(110)의 내경과 대응하고 그 길이는 내부공간(110)의 길이보다 다소 짧게 형성되며, 일측면에는 길이방향을 따라 소정간격 이격되게 사각형상을 갖는 복수개의 연통구(221)가 형성되어 있다.

연통구(221)는 하우징(100) 내부로 유입된 절삭유가 하우징(100)의 길이방향으로 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)되도록 절삭유가 통과하는 곳이다.

본 실시예에서는 구획판(220)의 길이방향으로 연통구(221)가 7개 형성된 것으로 도시하고 있다.

또한, 복수개의 연통구(221)들 사이에는 구획판(220)의 폭방향(전.후)으로 향하면서 연통구(221)의 폭보다 긴 관통슬롯(223)이 형성되어 있으며, 관통슬롯(223)의 길이방향으로 마주하는 판상의 구획판(220) 일측단부(전방)에는 내측으로 함몰된 걸림홈(225)이 형성되어 있다.

베플판(230)은 하우징(100)의 내부공간(110)과 대응되는 직경으로 구획판(220)의 관통슬롯(223)에 각각 끼워지며, 내측에 열교환튜브(240)들이 관통하는 복수개의 관통공(231)이 형성되어 있다.

또한, 베플판(230)의 반지름으로 마주하는 베플판(230)의 테두리에는 관통슬롯(223)의 일측(후방) 및 걸림홈(225)에 끼워지는 슬롯걸림홈(233) 및 걸림돌기(235)가 형성되어 있으며, 걸림돌기(235)로부터 직경에서 4분된 어느 1분면에는 절개부(237)가 형성되어 있다.

상기 절개부(237)는 하우징(100)의 길이방향으로 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)하는 절삭유가 하측방향으로 유동할 수 있도록 통로 역할을 하게 된다.

본 실시예에서는 베플판(230)의 개수가 관통슬롯(223)의 개수와 동일한 6개인 것으로 도시하고 있다.

상기와 같은 형상을 갖는 베플판(230)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 구획판(220)에 형성된 6개의 관통슬롯(223)에 각각 마주보면서 상호 대향되게 끼워짐으로써 하우징(100) 내부공간(110)에 설치된 상태에서 내부공간(110)을 길이방향으로 구획하는 복수개의 실(211)(室)을 형성하게 된다.

이때, 베플판(230)의 절개부(237)는 베플판(230)의 슬롯걸림홈(233)이 구획판(220)의 관통슬롯(223) 후방에 밀착되어 끼워지고, 걸림돌기(235)가 구획판(220)의 걸림홈(225)에 끼워지기 때문에 베플판(230)이 구획판(220)에 결합된 상태에서는 개방된 상태를 유지하게 되어 실과 실을 연결하는 통로 역할을 하게 된다.

이렇게 되면 구획판(220)의 최상측에 위치한 베플판(230)의 절개부(237)는 우측 전방측으로 위치하게 되고, 그 아래의 베플판(230)의 절개부(237)는 좌측 전방측에 위치하게 되면서 순차적으로 베플판(230)의 절개부(237) 위치가 변하게 되어 하우징(100) 내부공간(110)으로 유입된 절삭유가 순차적으로 하강하면서 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)되도록 한다.

본 실시예에서 베플판조립체(210)의 설치방향은 절삭유의 유입방향에 따라 달라질 수 있으므로 반드시 한정하지는 않는다.

열교환튜브(240)는 베플판조립체(210)의 관통공(231)을 관통하며, 후술할 냉각유체유입관(510)을 통해 유입된 냉각유체가 유동하도록 상하가 개방된 원통형의 형상을 이루고 있으며, 외주연에는 외측방향으로 노출된 복수개의 방열핀(241)이 길이방향을 따라 일정간격으로 배열되어 있다.

이때, 열교환튜브(240)의 개수는 베플판(230)에 형성된 관통공(231)의 개수와 동일함은 물론이다.

상·하부원판(250,260)은 도 4 및 5에 나타낸 바와 같이, 냉각수단(200)의 하우징(100)의 내부공간(110)과 대응되는 직경으로 내측에는 열교환튜브(240)들의 상단 및 하단이 관통하는 관통홀(251,261)이 각각 형성되며 열교환튜브(240)들을 고정한다.

상기와 같은 구성을 갖는 냉각수단(200)은 하우징(100)의 내부공간(110)에 삽입되어 베플판조립체(210)에 의해 내부공간(110) 내에 복수개의 실(211)(室)을 형성함으로써 절삭유유입관(120)을 통해 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유가 도 7에 표시된 절삭유 진행방향처럼 내부공간(110)의 길이방향을 따라 순차적으로 정·역방향으로 교번하면서 선회(旋回)를 반복하게 하게 된다.

이렇게 되면, 절삭유가 유입된 최초 실(211)(室)에서 다음 실(211)로 유동하기 위해 내부공간(110)의 내벽을 따라 선회되어야 하기 때문에 실(211)(室) 내에서 머무는 시간이 길어져 열교환튜브(240)와의 많은 접촉을 이루게 되고, 더불어 선회되는 과정에서 열교환튜브(240)에 형성된 복수개의 방열핀(241) 사이를 유동하게 됨으로써 전열면적이 더욱 증가되어 열교환 효율이 크게 상승하는 효과를 갖게 된다.

다음으로 상부커버(300) 및 하부커버(400)는 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 하우징(100)의 상·하단에 구비되며, 냉각수단(200)을 순환하는 냉각유체가 하우징(100)의 관통유로(140)로 유동되도록 관통유로(140)들을 연결시켜 일련의 냉각유체순환유로를 형성하게 된다.

상부커버(300)는 소정의 두께를 이루고 있으며 하우징(100)의 외형과 대응된 형상으로 하우징(100)의 상부에 위치하며 상부밀폐판(310)과, 상부구획칸막이(320)와, 상부커버관통유로(330)로 구성된다.

상부밀폐판(310)은 상부커버(300)의 저부면(하측)에 형성되며 하우징(100)의 내부공간(110) 상부를 밀폐시키고 열교환튜브(240)들의 개방된 상단부가 끼워지는 복수개의 상부끼움공(311)이 형성되어 있으며, 이때 상부밀폐판(310)의 형상은 내부공간(110)의 외경과 대응되게 형성되는 것은 물론이다.

상부구획칸막이(320)는 상부밀폐판(310)의 상측에 돌출되게 구비되며, 상부밀폐판(310)의 상부끼움공(311)을 4등분으로 균등하게 분배하여 각각 독립된 제1 상부분할유로(321), 제2 상부분할유로(323), 제3 상부분할유로(325) 및 제4 상부분할유로(327)가 형성되도록 "H" 형상을 이루고 있다.

본 실시예에서는 상부끼움공(311)이 상부구획칸막이(320)에 의해 6개씩 분배된 것으로 도시하였다.

여기서 4개의 상부분할유로(321,323,325,327)는 도 8a에 나타낸 바와 같이, 도면상 좌측에 제1 상부분할유로(321)가 형성되고, 전방측에 제2 상부분할유로(323)가 형성되며, 후방측에 제3 상부분할유로(325)가 형성되고, 우측에 제4 상부분할유로(327)로가 형성된 것으로 도시하였다.

상부커버관통유로(330)는 하우징(100)의 관통유로(140)들과 연통된 상태로 제2 상부분할유로(323) 및 제3 상부분할유로(325)의 상부밀폐판(310)과 이웃되게 형성되어 관통유로(140)를 유동하는 냉각유체를 출입시키게 한다.

즉, 상부커버관통유로(330)는 상부커버(300)의 각 코너에 형성되어 있기 때문에 결국 상부커버(300)에 형성된 4개의 상부분할유로(321,323,325,327)들 중 제2 상부분할유로(323) 및 제3 상부분할유로(325)의 좌.우측에 각각 위치하게 됨으로써 냉각유체의 출입이 가능한 것이다.

따라서, 4개의 상부분할유로(321,323,325,327)들 및 상부커버관통유로(330)들은 냉각수단(200)을 유동하는 냉각유체가 하우징(100)의 관통유로(140)로 향하도록 하고, 관통유로(140)를 유동하는 냉각유체가 냉각수단(200)으로 향하도록 함으로써 하우징(100)의 상부에서 냉각유체순환유로가 형성되도록 한다.

하부커버(400)는 소정의 두께를 이루고 있으며 하우징(100)의 외형과 대응된 형상으로 하우징(100)의 하부에 위치하며 하부밀폐판(410)과, 하부구획칸막이(420)와, 하부커버관통유로(430) 구성된다.

하부밀폐판(410)은 하부커버(400)의 상부면에 형성되며 하우징(100)의 내부공간(110) 하부를 밀폐시키고 열교환튜브(240)들의 개방된 하단부가 끼워지는 복수개의 하부끼움공(411)이 형성되어 있으며 그 형상은 내부공간(110)의 외경과 대응되게 형성되는 것은 물론이다.

하부구획칸막이(420)는 하부밀폐판(410)의 저부로 돌출되게 구비되며, 하부밀폐판(410)의 하부끼움공(411)을 2등분으로 균등하게 분배하여 각각 독립된 제1 하부분할유로(421) 및 제2 하부분할유로(423)를 형성하여 상부커버(300)의 4개의 상부분할유로(321,323,325,327) 중 어느 하나의 상부분할유로(321,323,325,327)를 통해 유입된 냉각유체가 이웃하는 다른 하나의 상부분할유로(321,323,325,327)로 향하도록 한다.

여기서 하부분할유로(421,423)는 도 9b에 나타낸 바와 같이, 도면상 좌측에 형성된 제1 하부분할유로(421)와, 우측에 형성된 제2 하부분할유로(423)로 구성되어 있다.

하부커버관통유로(430)는 하부밀폐판(410)과 이웃되게 형성되며, 하우징(100)의 관통유로(140)들과 연통되어 관통유로(140)들을 통해 유동하는 냉각유체가 후술하는 하부본체커버(600)로 유입되도록 한다.

즉, 하부커버관통유로(430)는 하부커버(400)의 각 코너에 형성되어 있기 때문에 상부커버(300)에 형성된 어느 상부분할유로(321,323,325,327)를 통해 하우징(100)의 관통유로(140)를 유동하는 냉각유체를 후술하는 하부본체커버(600)로 안내되도록 하는 것이다.

따라서, 상기의 하부분할유로(421,423)들 및 하부커버관통유로(430)들은 냉각수단(200)을 유동하는 냉각유체가 하우징(100)의 관통유로(140)로 향하도록 하고, 관통유로(140)를 유동하는 냉각유체가 냉각수단(200)으로 향하도록 함으로써 하우징(100)의 하부에서 냉각유체순환유로가 형성되도록 한다.

한편, 하부커버(400)의 저면에는 하부밀폐판(410)과 대응하는 형상으로 제1 하부분할유로(421) 및 제2 하부분할유로(423)를 밀폐하는 판상으로 이루어진 원형의 차단판(440)이 구비되어 있는데, 이는 2개의 하부분할유로(421,423)와 후술할 하부본체커버(600)에 형성된 한 쌍의 안내유로(610)가 상호 차단되도록 함으로써 냉각유체의 흐름이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.

이때, 차단판(440)과 제1 하부분할유로(421) 및 제2 하부분할유로(423) 사이에는 수밀이 유지되도록 하기 위한 원형의 수밀부재(W)가 개재되는 것은 물론이며, 이 수밀부재(W)는 통상적인 것으로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상부커버(300)의 저면 및 하부커버(400) 상면에는 상부밀폐판(310)과 상부커버관통유로(330) 및 하부밀폐판(410)과 하부커버관통유로(430) 사이에 각각 구비되며 하우징(100) 내부공간(110)의 개방부위 및 상·하부원판(250,260)과 동시에 접촉되어 상호 수밀을 유지하는 삼중수밀부재(270)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

삼중수밀부재(270)는 중심에 구비되어 상·하부원판(250,260)과 하우징(100)의 내부공간(110)에 동시에 접촉되는 링형상의 제1돌기(271)와, 제1돌기(271)의 외측으로 일체 형성되어 내부공간(110)의 내벽과 접촉되는 제2돌기(273)와, 제1돌기(271)의 내측으로 일체 형성되어 상·하부원판(250,260)과 접촉되는 제3돌기(275)로 구성된다.

여기서, 제1돌기(271)는 상·하부원판(250,260)과 하우징(100)의 내부공간(110)에 동시에 접촉됨으로써 하우징(100)의 내부공간(110)에서 정·역방향으로 교번하면서 선회하는 절삭유가 내부공간(110)과 상·하부원판(250,260) 사이로 누수되는 것을 방지하고, 제2돌기(273)는 내부공간(110)의 내벽과 접촉됨으로써 만일 내부공간(110)과 상·하부원판(250,260) 사이에서 일차적인 누수가 발생 되더라도 더 이상의 누수진행을 방지하게 되며, 제3돌기(275)는 상.하부커버(300,400)에 결합되는 열교환튜브(240)로부터 만일 냉각유체가 누수될 경우 내부공간(110)과 상·하부원판(250,260) 사이를 통해 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입되는 것을 방지하게 된다.

더불어, 삼중수밀부재(270)의 제2돌기(273)의 테두리에는 상.하부커버관통유로(330,430)의 개방된 둘레를 감싸 수밀을 유지하기 위한 보조수밀부재(277)가 더 구비될 수도 있다.

또한, 상부커버(300)의 저면 및 하부커버(400) 상면에는 삼중수밀부재(270)가 안정적인 장착상태를 이루도록 삼중수밀부재(270)가 수용되는 안착홈(300a,400a)이 형성될 수도 있음은 물론이다.

본 실시예에서는 삼중수밀부재(270)가 제1,2,3돌기(271,273,275)로 구성된 것을 예를 들어 설명하였지만, 그 형상을 반드시 한정하지는 않는다.

한편, 냉각유체와 접촉되는 상부커버(300), 하부커버(400), 하부본체커버(600) 및 하우징(100)의 관통유로(140)들의 내면에는 수지코팅층(S)이 더 형성되는 것이 바람직하며, 수지코팅층(S)의 두께는 0.7mm ~ 1mm인 것이 바람직하다.

상기의 수지코팅층(S)은 열교환기의 구성 중 상부커버(300), 하부커버(400), 하부본체커버(600) 및 하우징(100)의 재질이 알루미늄인 경우, 냉각유체와 접촉되는 부위에 코팅됨으로써 냉각유체로 이용되는 수돗물 또는 공업용수와의 접촉을 차단하여 냉각유체의 염소성분에 의한 화학적 부식을 방지하게 된다.

이는, 부식방지를 통해 냉각유체의 원활한 흐름을 유도함으로써 항상 열교환효율이 최적으로 이루어지도록 하기 위함이다.

본 실시예에서 수지코팅층(S)이 냉각유체와 접촉되는 상부커버(300)의 상부밀폐판(310)과 상부끼움공(311)과 상부구획칸막이(320)와 4개의 상부분할유로(321,323,325,327), 하부커버(400)의 하부밀폐판(410)과 하부끼움공(411)과 하부구획칸막이(420)와 2개의 하부분할유로(421,423)와 하부커버관통유로(430), 하부본체커버(600)의 안내유로(610) 및 하우징(100)의 관통유로(140)에 형성되는 것은 물론이다.

이때, 수지코팅층(S)은 사출된 대상물에 수지를 분사함으로써 형성된 코팅층을 의미하는데 수지코팅층(S)이 0.7mm ~ 1mm 사이의 두께로 형성되는 것은, 수지코팅층(S)이 0,7mm 이하로 형성되는 경우 상대적으로 코팅층이 얇게 형성되기 때문에 열교환기를 순환하는 냉각유체의 압력에 따른 유속에 의해 코팅층이 벗겨지는 문제가 있고, 반면 수지코팅층(S)이 1mm 이상으로 형성되는 경우 코팅층이 두껍게 형성되기 때문에 코팅층이 벗겨지는 문제는 해결되지만 상대적으로 냉각유체가 순환하는 관로들의 직경이 커져야 하는 결과를 초래하기 때문에 열교환기의 부피가 커져야 하는 문제가 있다.

다음으로 상부본체커버(500)는 도 3 내지 도 5 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 상부커버(300)와 대응되는 형상으로 상부커버(300)를 밀폐시키는 것으로써, 상부면에는 도면상 좌측방향에 하우징(100) 내부에 결합된 냉각수단(200)으로 냉각유체를 유입시키는 냉각유체유입관(510)이 결합되어 있으며, 우측방향에는 유입된 냉각유체를 배출시키는 냉각유체유출관(520)이 결합되어 있다.

마지막으로 하부본체커버(600)는 도 3 내지 도 5 및 도 9도에 나타낸 바와 같이, 상부커버(300)와 대응되는 형상으로 하부커버(400)의 저부면에 구비되는 것으로써, 내측에는 하우징(100)의 복수개의 관통유로(140)를 연통시켜 어느 관통유로(140)로부터 배출되는 냉각유체가 마주하는 관통유로(140)로 안내되도록 한 쌍의 안내유로(610)가 형성되어 있다.

여기서 한 쌍의 안내유로(610)는 도면상 좌.우방향으로 마주한 상태로 전.후방향으로 연장형성되어 있으며, 냉각유체가 원활하게 유동하도록 함몰형성되어 있다.

한편, 각 구성 간의 결합시 수밀을 위한 수밀부재(W)가 개재되는데, 상기의 수밀부재(W)는 그 구성의 형상과 대응하는 형상을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 수밀부재(W)의 형상을 한정하지는 않는다.

설명된 바와 같이, 상부커버(300), 하부커버(400) 및 하부본체커버(600)를 통해 하우징(100)의 관통유로(140)로 냉각유체가 유동되도록 함에 따라 내부공간(110)의 내벽에서도 열교환이 이루어지도록 하고, 이로 인해 하우징(100)의 내부공간(110)을 정.역 선회(旋回)하는 절삭유가 냉각수단(200) 및 내부공간(110)의 내벽을 통해서도 열교환 되기 때문에 절삭유의 열교환 효율을 극대화시키게 된다.

한편, 상부본체커버(500), 상부커버(300), 하우징(100), 하부본체커버(600) 및 하부커버(400)의 상호 결합시 결속력 강화를 위해 하우징(100)의 각 코너 외면에는 길이방향으로 형성된 장공(100a)이 형성되고, 상부본체커버(500), 상부커버(300), 하부본체커버(600) 및 하부커버(400)의 각 코너에는 장공(100a)과 대응되는 위치에 결합공(O)이 형성되어 장공(100a) 및 결합공(O)이 장볼트(160)와 너트(160a)에 의해 상호 결합되도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 열교환기의 흐름을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉각유체의 순환에 대해 설명한다.

도 10을 참조하여 설명하며 설명의 이해가 용이하도록 냉각유체의 유동되는 상황에 따라 기호를 기입하기로 한다.

먼저, 상부본체커버(500)의 냉각유체유입관(510)을 통해 상부커버(300) 내부로 유입된 냉각유체는 상부커버(300)의 좌측에 형성된 제1 상부분할유로(321)의 상부끼움공(311)을 통과하게 된다(기호 a).

이후, 냉각유체는 냉각수단(200)의 베플판조립체(210)에 끼워진 열교환튜브(240)들 중 제1 상부분할유로(321)의 상부끼움공(311)에 결합된 열교환튜브(240)들의 내부를 유동하면서 열교환튜브(240)들을 관통하여 하부커버(400)의 제1 하부분할유로(421)(좌측)로 유입된다(기호 b).

제1 하부분할유로(421)로 유입된 냉각유체는 제1 하부분할유로(421)의 내부에서 전방측 방향으로 유동하여 제1 하부분할유로(421)의 전방측에 형성된 하부끼움공(411)에 결합된 열교환튜브(240)들로 향하게 된다(기호 c).

기호 c의 상태에서 냉각유체는 열교환튜브(240)들을 관통하여 유동하면서 상부커버(300)의 제2 상부분할유로(323)로 유입됨과 동시에 제2 상부분할유로(323)의 좌.우에 형성된 각각의 상부커버관통유로(330)로 다시 유입된다(기호 d).

상부커버관통유로(330)로 유입된 냉각유체는 제2 상부분할유로(323)에 형성된 상부커버관통유로(330)와 연통된 하우징(100)의 관통유로(140)를 유동하면서 하부커버(400)의 하부커버관통유로(430)로 향하게 된다(기호 e).

기호 e 상태에서 냉각유체는 하부본체커버(600)에 형성된 한 쌍의 안내유로(610)로 각각 유입되고, 유입된 냉각유체는 한 쌍의 안내유로(610)를 타고 후방으로 유동하게 된다(기호 f).

안내유로(610)의 후방으로 유동한 냉각유체는 하부커버(400)의 후방에 형성된 각각의 하부커버관통유로(430)로 상승하면서 하부커버관통유로(430)와 연통된 하우징(100) 후방의 관통유로(140)를 타고 하우징(100)의 상측방향으로 유동하게 된다(기호 g).

하우징(100)의 상측방향으로 유동하는 냉각유체는 계속된 상승으로 상부커버(300)의 제3 상부분할유로(325) 상에 좌.우로 형성된 상부커버관통유로(330)로 유입되면서 제3 상부분할유로(325)에 형성된 복수개의 상부끼움공(311)으로 유동하게 된다(기호 h).

계속해서, 냉각유체는 제3 상부분할유로(325)의 상부끼움공(311)에 끼워진 냉각수단(200)의 열교환튜브(240)들의 내부를 하강하면서 하부커버(400)의 제2 하부분할유로(423)(후방)의 내부로 유입된다(기호 i).

제2 하부분할유로(423)로 유입된 냉각유체는 제2 하부분할유로(423)의 내부에서 우측 방향으로 유동하여 제2 하부분할유로(423)의 우측에 형성된 하부끼움공(411)을 통해 열교환튜브(240)들로 향하게 된다(기호 j).

기호 j 상태에서 냉각유체는 열교환튜브(240)들을 관통하여 상측으로 유동하면서 상부커버(300)의 제4 상부분할유로(327)로 유입되어 상부본체커버(500)의 우측에 결합된 냉각유체유출관(520)을 통해 배출된다(기호 k).

한편, 도 11에서는 열교환튜브(240)들이 도시되어 있지 않지만 도 4 내지 도 6을 참조하면 열교환튜브(240)들의 결합관계가 짐작가능하다.

또한, 도시하지는 않았으나, 외부로 배출된 냉각유체는 소정의 냉각사이클을 거쳐 다시 냉각된 상태로 냉각유체유입관(510)을 통해 다시 하우징(100) 내부로 유입되어 상기와 같은 순환을 반복하게 된다.

이와 같이 냉각유체는 하우징(100)에 형성된 복수개의 관통유로(140)를 통해 하우징(100)의 전방과 후방을 연속적으로 통과하는 순환유로를 유동하기 때문에 절삭유와의 접촉시간이 길어져 절삭유의 냉각효율을 더욱 향상시키게 된다.

한편, 상기와 같이 냉각유체가 일련의 순환을 반복하는 동안 공작물과 열교환되어 온도가 상승된 상태의 절삭유는, 하우징(100)의 절삭유유입관(120)을 통해 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된다.

도 7을 참조하여 설명하면, 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유는 도 7에 도시된 절삭유 진행방향과 같이, 내부공간(110)으로 유입됨과 동시에 구획판(220)의 상측 표면에 부딛치면서 도면상 구획판(220)의 후방에 형성된 최상측의 연통구(221)를 향해 유동하게 된다.

최상측의 연통구(221)를 향하는 절삭유는 연통구(221)를 통과하면서 내부공간(110) 내벽을 타고 도면상 우측방향(시계방향)으로 선회하게 된다.

이후, 선회하는 절삭유는 최상측의 베플판(230)에 형성된 절개부(237)를 통해 하부로 유동하게 되고, 이 상태에서 다시 내부공간(110) 내벽을 타고 도면상 후방방향(시계반대방향)으로 선회하면서 다시 동일 공간상에 위치한 다음 연통구(221)를 향해 유동하게 된다.

다음 연통구(221)를 향하는 절삭유는 연통구(221)를 통과하면서 내부공간(110) 내벽을 타고 계속 선회하게 된다.

이때, 선회하는 절삭유는 다음의 베플판(230)에 형성된 절개부(237)를 통해 하부로 유동하게 되고, 이 상태에서 다시 내부공간(110) 내벽을 타고 도면상 우측방향(시계방향)으로 선회하면서 다시 동일 공간상에 위치한 그 다음 연통구(221)를 향해 유동하게 된다.

이와 같은 절삭유는 하우징(100)의 내부공간(110)에서 구획판(220) 및 베플판(230)들에 의해 좌.우 선회를 교번적으로 이루면서 열교환되어 하우징(100)의 절삭유유출관(130)을 통해 배출되어 도시하지 않은 별도의 라인을 통해 공작기계로 향하게 된다.

정확하게는 절삭유가 하우징(100)의 내부공간(110)을 순차적으로 좌.우로 반복 선회하면서 내부공간(110)의 내벽과 열교환을 이루며, 더불어 최초 실(211)(室)에서 다음 실(211)로 유동하기 위해 내부공간(110)의 내벽을 따라 선회하기 때문에 선회 과정에서 열교환튜브(240)에 형성된 복수개의 방열핀(241) 사이를 유동하게 됨으로써 열교환튜브(240)와의 접촉면적이 증가하여 열교환 효율이 크게 상승하는 효과를 갖게 된다.

지금까지 서술된 바와 같이 본 발명의 공작기계용 절삭유의 열교환기는,

또한, 발열수단이 구비됨에 따라 동절기 미사용시 하우징 내부에 잔존하는 냉각유체의 결빙이 방지되어 종래처럼 결빙된 냉각유체를 제거하기 위해 필수적으로 시행되었던 열교환기의 워밍과정이 필요치 않는 편리한 효과가 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 다양한 개조나 변형 가능함을 이해할 것이다.

예를 들어, 하우징의 형상, 냉각수단의 구조, 상부커버 및 하부커버의 형상 및 구조, 상부본체커버 및 하부본체커버의 구조, 베플판조립체의 구조, 베플판의 형상 및 결합방법, 상·하부원판의 형상, 이중수밀부재의 형상, 발열수단의 구조 및 형상 등은 본 발명의 기술적범위를 정하는 기준이 될 수 없고, 오로지 특허청구범위에 의해서만 정해짐은 말할 나위가 없다.

100 : 하우징 100a : 장공
110 : 내부공간 120 : 절삭유유입관
130 : 절삭유유출관 140 : 관통유로
151 : 수용홈 153 : 히터
155 : 온도센서 157 : 마감부재
159 : 콘트롤러 160 :장볼트
160a :너트 200 : 냉각수단
210 : 베플판조립체 211 : 실(室)
220 : 구획판 221 : 연통구
223 : 관통슬롯 225 : 걸림홈
230 : 베플판 231 : 관통공
233 : 슬롯걸림홈 235 : 걸림돌기
237 : 절개부 240 : 열교환튜브
241 : 방열핀 250 : 상부원판
251, 261 : 관통홀 260 : 하부원판
270 : 이중수밀부재 271 : 제1돌기
273 : 제2돌기 275 : 제3돌기
300 : 상부커버 310 : 상부밀폐판
311 : 상부끼움공 320 : 상부구획칸막이
321 : 제1 상부분할유로 323 : 제2 상부분할유로
325 : 제3 상부분할유로 327 : 제4 상부분할유로
330 : 상부커버관통유로 400 : 하부커버
410 : 하부밀폐판 411 : 하부끼움공
420 : 하부구획칸막이 421 : 제1 하부분할유로
423 : 제2 하부분할유로 430 : 하부커버관통유로
440 : 차단판 500 : 상부본체커버
510 : 냉각유체유입관 520 : 냉각유체유출관
600 : 하부본체커버 610 : 안내유로
W : 수밀부재 O : 결합공
S :

Claims

사각단면체 형상으로 상하가 개방된 원통형의 내부공간(110)을 가지며, 일측으로 절삭유가 유입 및 유출되는 절삭유유입관(120)과 절삭유유출관(130)이 구비되고 상기 사각단면체의 각 코너에 상기 내부공간(110)과 이웃되게 상하를 관통하는 복수개의 관통유로(140)가 형성된 하우징(100)과;
냉각유체가 순환하는 통로로서 상기 하우징(100)의 내부공간(110)에 착탈가능하게 삽입되며, 상기 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유의 진행방향이 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되면서 냉각유체에 의해 냉각되도록 열교환유로를 형성하는 냉각수단(200)과;
상기 하우징(100)의 상·하단에 구비되며, 상기 냉각수단(200)을 순환하는 냉각유체가 상기 관통유로(140)로 유동되도록 상기 관통유로(140)들을 연결시켜 일련의 냉각유체순환유로를 형성하는 상부커버(300) 및 하부커버(400)와;
상기 상부커버(300)를 밀폐시키며, 상부면에는 상기 냉각수단(200)으로 냉각유체를 유입시키는 냉각유체유입관(510)과, 유입된 냉각유체를 배출시키는 냉각유체유출관(520)이 구비된 상부본체커버(500)와;
상기 하부커버(400)의 저부면에 구비되며, 내측에는 상기 복수개의 관통유로(140)를 연통시켜 어느 관통유로(140)로부터 배출되는 냉각유체가 마주하는 관통유로(140)로 안내되도록 한 쌍의 안내유로(610)가 형성된 하부본체커버(600);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 냉각수단(200)은,
상기 하우징(100)의 내부공간(110)에 삽입되며, 상기 내부공간(110)을 양분하고 상기 내부공간(110)의 길이방향으로 복수개의 실(211)(室)을 형성함으로써 상기 하우징(100)의 내부공간(110)으로 유입된 절삭유가 순차적으로 정·역방향으로 교번하여 선회(旋回)되도록 하는 베플판조립체(210)와;
상기 베플판조립체(210)를 관통하며, 상기 냉각유체유입관(510)을 통해 유입된 냉각유체가 유동하는 복수개의 열교환튜브(240)와;
상기 하우징(100)의 내부공간(110)과 대응되는 직경으로 내측에는 상기 열교환튜브(240)들의 상단 및 하단이 관통하는 관통홀(251,261)이 각각 형성되며 상기 열교환튜브(240)들을 고정하는 상·하부원판(250,260);으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 베플판조립체(210)는,
판상으로 상기 하우징(100)의 내부공간(110)을 양분하며, 일측면에는 길이방향을 따라 소정간격 이격되게 복수개의 연통구(221)가 형성되고 상기 연통구(221)들 사이에는 폭방향으로 향하는 관통슬롯(223)이 형성되며 상기 관통슬롯(223)의 길이방향으로 마주하는 판상의 일측단부에는 걸림홈(225)이 형성된 구획판(220)과;
상기 하우징(100)의 내부공간(110)과 대응되는 직경으로 상기 구획판(220)의 상기 관통슬롯(223)에 각각 끼워지며, 내측에 상기 열교환튜브(240)들이 관통하는 복수개의 관통공(231)이 형성되고 반지름으로 마주하는 테두리에는 상기 관통슬롯(223)의 일측 및 상기 걸림홈(225)에 끼워지는 슬롯걸림홈(233) 및 걸림돌기(235)가 형성되며 상기 걸림돌기(235)로부터 직경에서 4분된 어느 1분면에 절개부(237)가 형성된 베플판(230);으로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제3항에 있어서,
상기 베플판(230)은 상기 구획판(220)에 형성된 복수개의 관통슬롯(223)에 각각 상호 대향되게 끼워짐으로써 상기 하우징(100) 내부공간(110)에 길이방향으로 복수개의 실(211)(室)을 형성하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부커버(300)는,
소정의 두께로 상기 하우징(100)의 상부에 위치하며, 저부면에는 상기 하우징(100)의 내부공간(110) 상부를 밀폐시키고 상기 열교환튜브(240)들의 개방된 상단부가 끼워지는 상부끼움공(311)이 형성된 상부밀폐판(310)과;
상기 상부밀폐판(310)의 상측에 구비되며, 상기 상부밀폐판(310)의 상기 상부끼움공(311)을 4등분으로 균등하게 분배하여 각각 독립된 제1 상부분할유로(321), 제2 상부분할유로(323), 제3 상부분할유로(325) 및 제4 상부분할유로(327)가 형성되도록 하는 "H" 형상의 상부구획칸막이(320)와;
상기 하우징(100)의 상기 관통유로(140)들과 연통된 상태로 상기 제2 상부분할유로(323) 및 상기 제3 상부분할유로(325)의 상기 상부밀폐판(310)과 이웃되게 형성되어 상기 관통유로(140)를 유동하는 냉각유체를 출입시키는 상부커버관통유로(330);로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 하부커버(400)는,
소정의 두께로 상기 하우징(100)의 하부에 위치하며, 상부면에는 상기 하우징(100)의 내부공간(110) 하부를 밀폐시키고 상기 열교환튜브(240)들의 개방된 하단부가 끼워지는 하부끼움공(411)이 형성된 하부밀폐판(410)과;
상기 하부밀폐판(410)의 저부에 구비되며, 상기 하부밀폐판(410)의 상기 하부끼움공(411)을 2등분으로 균등하게 분배하여 각각 독립된 제1 하부분할유로(421) 및 제2 하부분할유로(423)를 형성하여 상기 상부커버(300)의 4개의 상부분할유로(321,323,325,327) 중 어느 하나의 상부분할유로(321,323,325,327)를 통해 유입된 냉각유체가 이웃하는 다른 하나의 상부분할유로(321,323,325,327)로 향하도록 하는 하부구획칸막이(420)와;
상기 하부밀폐판(410)과 이웃되게 형성되며, 상기 하우징(100)의 상기 관통유로(140)들과 연통되는 하부커버관통유로(430);로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 하부커버(400)의 저면에는 상기 하부밀폐판(410)과 대응하며, 상기 제1 하부분할유로(421) 및 상기 제2 하부분할유로(423)를 밀폐하는 판상의 차단판(440)이 구비된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 상부커버(300)의 저면 및 상기 하부커버(400) 상면에는 상기 상부밀폐판(310)과 상부커버관통유로(330) 및 하부밀폐판(410)과 하부커버관통유로(430) 사이에 각각 구비되며 상기 하우징(100) 내부공간(110)의 개방부위 및 상기 상·하부원판(250,260)과 동시에 접촉되어 상호 수밀을 유지하는 삼중수밀부재(270)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 삼중수밀부재(270)는 중심에 구비되어 상기 상·하부원판(250,260)과 상기 하우징(100)의 내부공간(110)에 동시에 접촉되는 링형상의 제1돌기(271)와, 상기 제1돌기(271)의 외측으로 일체 형성되어 상기 내부공간(110)의 내벽과 접촉되는 제2돌기(273)와, 상기 제1돌기(271)의 내측으로 일체 형성되어 상기 상·하부원판(250,260)과 접촉되는 제3돌기(275)로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제9항에 있어서,
냉각유체와 접촉되는 상기 상부커버(300), 상기 하부커버(400), 하부본체커버(600) 및 상기 하우징(100)의 상기 관통유로(140)들의 내면에는 수지코팅층(S)이 더 형성되며, 상기 수지코팅층(S)의 두께는 0.7mm ~ 1mm인 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유 열교환기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징(100)의 외면에는 상기 하우징(100) 내부에 잔존하는 냉각유체의 결빙을 방지하는 발열수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제11항에 있어서,
상기 발열수단은,
상기 하우징(100)의 외면에 내측으로 함몰형성되며, 상기 하우징(100)의 길이방향을 따라 형성된 한 쌍의 수용홈(151)과;
상기 한 쌍의 수용홈(151) 중 어느 하나의 수용홈(151)에 착탈가능하게 삽입되는 히터(153)와;
상기 한 쌍의 수용홈(151) 중 다른 하나의 수용홈(151)에 착탈가능하게 삽입되어 상기 하우징(100)의 표면온도를 실시간으로 센싱하는 온도센서(155)와;
상기 수용홈(151)이 외부와 차단되도록 하는 마감부재(157)와;
상기 히터(153) 및 상기 온도센서(155)와 전기적으로 연결되며, 상기 온도센서(155)의 센싱된 값을 연산하여 상기 히터(153)를 제어하는 콘트롤러(159);로 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징(100)의 각 코너 외면에는 길이방향으로 형성된 장공(100a)이 형성되고, 상기 상부본체커버(500), 상기 상부커버(300), 상기 하부본체커버(600) 및 상기 하부커버(400)의 각 코너에는 상기 장공(100a)과 대응되는 위치에 결합공(O)이 형성되어 상기 장공(100a) 및 상기 결합공(O)이 장볼트(160)와 너트(160a)에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 절삭유의 열교환기.