KR101363545B1

KR101363545B1 - 열교환기

Info

Publication number: KR101363545B1
Application number: KR1020120075633A
Authority: KR
Inventors: 황준현; 최홍석; 조창환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-02-14
Also published as: US20140014300A1; CN103542618B; US9212852B2; KR20140008187A; EP2685196B1; CN103542618A; EP2685196A3; EP2685196A2

Abstract

본 발명의 열교환기는 쉘과; 쉘 내부로 제 1 유체를 안내하는 제 1 배관과; 제 1 유체와 열교환되는 제 2 유체가 통과하는 튜브와; 제 1 유체가 상기 쉘 외부로 안내되는 제 2 배관과; 쉘이 체결되는 체결부와 상기 체결부를 받치는 지지부를 갖는 받침대를 포함하고, 체결부는 튜브가 관통되는 튜브공과, 제 1 배관과 제 2 배관 중 적어도 하나가 관통되는 배관공이 형성되어, 제 1 배관과 제 2 배관 중 적어도 하나와 튜브가 쉘의 하측으로 연장될 수 있어 쉘 주변의 공간 활용도를 높일 수 있고, 제 1 배관과 제 2 배관 중 적어도 하나와 튜브가 받침대에 의해 보호될 수 있는 이점이 있다.

Description

열교환기 {Heat exchanger}

본 발명은 쉘에 튜브가 설치된 열교환기에 관한 것으로서, 특히 쉘이 설치되는 받침대를 갖는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 2개의 유체 사이에서 열을 이동시키는 장치로서, 냉방, 난방, 급탕(給湯)용 등으로 폭넓게 사용된다.

열교환기는 폐열을 회수하는 폐열 회수 열교환기로 기능하거나 고온측 유체를 냉각시키는 냉각기로 기능하거나 저온측 유체를 가열시키는 가열기로 기능하거나 증기를 응축시키는 응축기로 기능하거나 저온측 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다.

열교환기는 다양한 종류가 사용될 수 있고, 제 1 유체가 통과하는 튜브와, 튜브에 설치된 핀을 갖는 핀 튜브형 열교환기와, 제 1 유체가 통과하는 쉘과, 제 1 유체와 열교환되기 위한 제 2 유체가 통과하는 튜브를 포함하는 쉘 튜브형 공기조화기와, 제 1 유체가 통과하는 내측관과 제 1 유체와 열교환되는 제 2 유체가 통과하고 내측관을 둘러싸고 외측관을 갖는 이중관 열교환기와, 제 1 유체와 제 2 유체가 전열판을 사이에 두고 통과하는 판형 열교환기 등이 있다.

열교환기는 복수개의 튜브가 쉘 내부에 배치될 수 있고, 제 1 유체가 쉘 내부로 유입된 후 쉘을 통과하는 동안 튜브를 통과하는 제 2 유체가 제 1 유체와 열교환될 수 있다.

열교환기는 쉘이 수평 방향으로 길게 배치될 수 있고, 쉘이 복수개의 지지대에 의해 지지될 수 있다.

KR 10-2011-0128709 A (2011.11.30)

종래 기술에 따른 열교환기는 설치 공간을 많이 차지하고, 쉘의 양측 하부에 지지대가 부착되어 지지대의 개수가 많으며, 리퀴드 또는 베이프가 통과하는 주입구 및 배출구 뿐만 아니라 냉각수 주입구 주입구 및 냉각수 배출구가 손상되기 쉬운 문제점이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는 쉘과; 상기 쉘 내부로 제 1 유체를 안내하는 제 1 배관과; 상기 제 1 유체와 열교환되는 제 2 유체가 통과하는 튜브와; 상기 제 1 유체가 상기 쉘 외부로 안내되는 제 2 배관과; 상기 쉘이 체결되는 체결부와 상기 체결부를 받치는 지지부를 갖는 받침대를 포함하고, 상기 체결부는 상기 튜브가 관통되는 튜브공과, 상기 제 1 배관과 제 2 배관 중 적어도 하나가 관통되는 배관공이 형성된다.

상기 지지부는 상기 체결부의 하부에 배치되고 상호 이격되는 복수개의 레그를 포함할 수 있다.

상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관 각각은 상기 체결부 하측에 위치되는 수평관부를 갖을 수 있고, 상기 수평관부는 상기 복수개의 레그 사이를 관통할 수 있다.

상기 배관공은 상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관이 함께 관통될 수 있다.

상기 배관공은 상기 체결부에 수평방향으로 길게 형성될 수 있다.

상기 배관공은 상기 체결부의 측단에 개방되게 형성될 수 있다.

상기 쉘은 케이스와, 상기 케이스의 상부에 결합된 상부 커버와, 상기 케이스의 하부에 결합된 하부 커버를 포함할 수 있고, 상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관과 튜브는 상기 하부 커버를 관통할 수 있다.

상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관과 튜브 각각은 상기 하부 커버를 관통하는 수직관부를 갖을 수 있다.

상기 하부 커버에는 제 1 배관이 관통되는 제 1 배관 관통공과, 제 2 배관이 관통되는 제 2 배관 관통공이 이격 형성될 수 있고, 상기 제 1 배관 관통공과 상기 제 2 배관 관통공은 상기 배관공 상측에 위치될 수 있다.

상기 배관공은 크기가 상기 제 1 배관 관통공의 크기 및 상기 제 2 배관 관통공의 크기의 합 보다 클 수 있다.

상기 체결부는 상기 케이스와 하부 커버와 받침대를 체결하는 제 1 체결부재가 관통하는 제 1 체결부재 관통공과, 상기 케이스와 하부 커버를 체결하는 제 2 체결부재를 회피하는 제 2체결부재 회피공이 형성될 수 있다.

상기 제 2 체결부재 회피공은 상기 제 1 체결부재 관통공 보다 크기가 클 수 있다.

상기 튜브는 상기 제 2 배관과 쉘 사이에 위치되고 나선형으로 복수회 감긴 나선관부를 포함할 수 있다.

본 발명은 제 1 배관과 제 2 배관 중 적어도 하나와 튜브가 쉘의 하측으로 연장될 수 있어 쉘 주변의 공간 활용도를 높일 수 있고, 제 1 배관과 제 2 배관 중 적어도 하나와 튜브가 받침대에 의해 보호될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예가 적용된 공기조화기의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 내부가 도시된 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 외관이 도시된 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 내부가 도시된 평면도,
도 5는 도 2에 도시된 쉘의 저면도,
도 6은 도 2에 도시된 쉘과 받침대의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예가 적용된 공기조화기의 구성도이다.

도 1에 도시된 공기조화기는 압축기(2)와 제 1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제 2 열교환기(8)를 포함할 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 제 1 유체와 제 2 유체를 열교환시킬 수 있다. 제 1 유체는 제 2 유체의 열을 흡수하는 냉각 유체로 기능하거나 제 2 유체로 열을 가하는 가열 유체로 기능할 수 있다. 공기조화기는 제 2 유체가 압축되는 압축기(2)와, 제 2 유체가 제 1 유체와 열교환되는 제 1 열교환기(4)와, 제 2 유체가 팽창되는 팽창기구(6)와, 제 2 유체가 공기와 열교환되는 제 2 열교환기(8)를 포함할 수 있다.

제 2 유체는 압축기(2)와 제 1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제 2 열교환기(8)의 순서로 통과하는 것이 가능하다. 즉, 압축기(2)에서 압축된 제 2 유체는 제 1 열교환기(4)와, 팽창기구(6)와, 제 2 열교환기(8)를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수되게 구성될 수 있다. 이 경우 제 1 열교환기(4)는 제 2 유체를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 제 2 열교환기(8)는 제 2 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있으며, 제 1 유체는 압축기(2)에서 압축된 제 2 유체의 열을 흡열하는 냉각수가 될 수 있다.

제 2 유체는 압축기(2)와 제 2 열교환기(8)와 팽창기구(6)와 제 1 열교환기(4)의 순서로 통과하는 것이 가능하다. 즉, 압축기(2)에서 압축된 제 2 유체는 제 2 열교환기(8)와, 팽창기구(6)와, 제 1 열교환기(4)를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수되게 구성될 수 있다. 이 경우 제 2 열교환기(8)는 제 2 유체를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 제 1 열교환기(4)는 제 2 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있으며, 제 1 유체는 제 1 열교환기(4)를 통과하는 제 2 유체로 열을 가하는 가열수가 될 수 있다.

공기조화기는 제 2 유체가 압축되는 압축기(2)와, 제 2 유체가 제 1 유체와 열교환되는 제 1 열교환기(4)와, 제 2 유체가 팽창되는 팽창기구(6)와, 제 2 유체가 실내 공기와 열교환되는 제 2 열교환기(8)를 포함함과 아울러 압축기(2)에서 압축된 제 2 유체를 제 1 열교환기(4) 또는 제 2 열교환기(8)로 보내는 유로 절환밸브(미도시)를 더 포함하는 것이 가능하다. 공기조화기는 압축기(2)에서 압축된 제 2 유체가 유로 절환밸브와, 제 1 열교환기(4)와, 팽창기구(6)와, 제 2 열교환기(8)와 유로 절환밸브를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수되는 제 1 순환 회로를 포함할 수 있다. 공기조화기는 압축기(2)에서 압축된 제 2 유체가 유로 절환밸브(미도시)와, 제 2 열교환기(8)와, 팽창기구(6)와, 제 1 열교환기(4)와 유로 절환밸브를 순차적으로 통과한 후 압축기(2)로 회수되는 제 2 순환 회로를 모두 갖는 것이 가능하다. 제 1 순환 회로는 제 2 열교환기(8)에 의해 실내가 냉방되는 냉방 운전시의 회로가 될 수 있고, 제 1 열교환기(4)는 제 2 유체를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있으며, 제 2 열교환기(8)는 제 2 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다. 제 2 순환 회로는 제 2 열교환기(8)에 의해 실내가 난방되는 난방 운전시의 회로가 될 수 있고, 제 2 열교환기(8)는 제 2 유체를 응축시키는 응축기로 기능할 수 있고, 제 1 열교환기(4)는 제 2 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다.

제 1 유체는 물이나 부동액 등의 액상 유체로 구성되는 것이 가능하고, 제 2 유체가 통상적으로 공기조화기에서 사용되는 프레온계 냉매나 이산화탄소 냉매 등의 각종 냉매로 구성되는 것이 가능하다.

압축기(2)는 냉매인 제 2 유체를 압축하는 각종 압축기로 구성될 수 있고, 로터리 압축기, 스크롤 압축기, 스크류 압축기 등의 각종 압축기가 될 수 있다. 압축기(2)는 제 1 열교환기(4)와 압축기 출구 유로(3)로 연결될 수 있다.

제 1 열교환기(4)는 쉘 튜브형 열교환기로 구성될 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 물이나 부동액 등의 제 1 유체가 통과하는 쉘과, 냉매인 제 2 유체가 통과하는 튜브를 포함할 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 팽창기구(6)와 제 1 열교환기 팽창기구 연결유로(5)로 연결될 수 있다. 제 1 열교환기(4)에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다.

팽창기구(6)는 냉매인 제 2 유체가 팽창되는 캐필러리 튜브나 전자 팽창밸브가 될 수 있다. 팽창기구(6)는 제 2 열교환기(8)와 팽창기구 제 2 열교환기 연결유로(7)로 연결될 수 있다.

제 2 열교환기(8)는 냉매인 제 2 유체가 통과하는 핀튜브형 열교환기나 코일형 열교환기로 구성될 수 있다. 제 2 열교환기(8)는 냉매인 제 2 유체가 통과하면서 실내 공기와 열교환되는 튜브를 포함할 수 있다. 제 2 열교환기(8)는 튜브와 결합된 전열부재인 핀을 더 포함할 수 있다. 제 2 열교환기(8)는 압축기(2)와 압축기 흡입유로(9)로 연결될 수 있다.

공기조화기는 제 1 열교환기(4)와 연결된 열처리유닛(10)을 포함할 수 있다. 열처리유닛(10)은 제 1 열교환기(4)가 제 2 유체를 응축시키는 응축기로 기능할 경우, 제 1 유체를 냉각시키는 냉각기로 구성될 수 있다. 열처리 유닛(10)은 제 1 열교환기(4)가 제 2 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 경우, 제 1 유체를 가열시키는 가열기로 구성될 수 있다. 열처리유닛(10)이 냉각기로 구성될 경우, 열처리 유닛(10)은 제 1 유체를 냉각시키는 냉각탑을 포함할 수 있다. 제 1 유체는 물이나 부동액 등의 냉각수가 될 수 있으며, 열처리 유닛(10)은 제 1 열교환기(4)와 수배관(12)(14)으로 연결될 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 열처리 유닛(10)과 출수배관(12)으로 연결될 수 있고, 제 1 열교환기(4)의 제 1 유체는 출수배관(12)을 통해 열처리 유닛(10)으로 출수될 수 있다. 제 1 열교환기(4)는 열처리 유닛(10)과 입수배관(14)으로 연결될 수 있고, 열처리 유닛(10)의 제 1 유체는 입수배관(14)을 통해 제 1 열교환기(4)로 입수될 수 있다. 열처리유닛(10)과 출수배관(12)와 입수배관(14) 중 적어도 하나에는 제 1 유체를 열처리유닛(10)과 제 1 열교환기(4)로 순환시키는 펌프 등의 순환기구가 설치될 수 있다.

공기조화기는 실내의 공기를 제 2 열교환기(8)로 유동시킨 후 다시 실내로 토출하는 실내팬(16)을 더 포함할 수 있다.

압축기(2)와 제 1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제 2 열교환기(8)와 실내팬(16)은 하나의 공조유닛에 설치되는 것이 가능하고, 실내의 공기가 덕트 등을 통해 제 2 열교환기(8)로 유동된 후 덕트 등을 통해 실내로 다시 토출되어 실내를 냉방 또는 난방 시키는 것이 가능하다. 열처리유닛(10)은 하나의 공조유닛 이외에 설치될 수 있고, 하나의 공조유닛과 수배관(12)(14)으로 연결될 수 있다.

압축기(2)와 제 1 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 제 2 열교환기(8)와 실내팬(16)은 복수의 공조유닛(I)(O)에 분산되어 설치될 수 있다. 제 1 열교환기(4)와 실내팬(16)은 실내 유닛(I)에 함께 설치될 수 있고, 압축기(2)와 제 1 열교환기(4)는 압축 유닛(O, 또는 실외 유닛)에 함께 설치될 수 있다. 팽창기구(6)는 실내 유닛(I)과 압축 유닛(O) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 팽창기구(6)는 하나의 팽창기구가 실내 유닛(I) 또는 압축 유닛(O)에 설치되는 것이 가능하다. 팽창기구(6)는 복수개가 설치될 수 있고, 제 1 팽창기구가 실내 유닛(I)에 설치되고, 제 2 팽창기구가 압축 유닛(O)에 설치되는 것이 가능하다. 제 1 팽창기구는 제 1 열교환기(4)와 제 2 열교환기(8) 중 제 1 열교환기(4)에 더 가깝게 설치되는 실외팽창기구로 기능될 수 있다. 제 2 팽창기구는 제 1 열교환기(4)와 제 2 열교환기(8) 중 제 2 열교환기(8)에 더 가깝게 설치되는 실내팽창기구로 기능할 수 있다. 실내 유닛(I)는 냉방 또는 난방시키고자 하는 실내에 설치될 수 있다. 압축 유닛(O)은 건물의 기계실이나 지하실 등이나 옥상 등에 설치될 수 있다. 압축 유닛(O)은 열처리유닛(10)은 수배관(12)(14)으로 연결될 수 있다.

이하, 제 1 열교환기(4)를 열교환기로 칭하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 내부가 도시된 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 외관이 도시된 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 내부가 도시된 평면도이고. 도 5는 도 2에 도시된 쉘의 저면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 쉘과 받침대의 분해 사시도이다.

열교환기(4)는 쉘(20)과; 쉘(20) 내부로 제 1 유체를 안내하는 제 1 배관(30)과; 제 1 유체가 쉘(20) 외부로 안내되는 제 2 배관(40)과; 제 1 유체와 열교환되는 제 2 유체가 통과하는 튜브(70)를 포함할 수 있다. 제 1 유체는 제 1 배관(30)을 통해 쉘(20) 내부로 유입될 수 있고, 쉘(20) 내부에서 유동되면서 튜브(70)와 열교환될 수 있으며, 제 2 배관(40)을 통해 쉘(20) 외부로 배출될 수 있다. 제 2 유체는 튜브(70) 중 쉘(20) 내부에 위치하는 부분을 통과할 때, 제 1 유체와 열교환될 수 있다.

쉘(20)은 내부에 제 1 유체가 유동될 수 있으면서 튜브(70)가 수용될 수 있는 공간(18)이 형성될 수 있다. 쉘(20)은 케이스(21)와, 케이스(21)의 상부에 결합된 제 1 커버(22)와, 케이스(21)의 하부에 결합된 제 2 커버(23)를 포함할 수 있다. 케이스(21)는 상하 방향으로 길게 수직 배치될 수 있다. 케이스(21)는 제 1 커버(22) 및 제 2 커버(23) 중 적어도 하나와 일체로 형성되지 않고, 제 1 커버(22) 및 제 2 커버(23)와 별도로 제작된 후 제 1 커버(22) 및 제 2 커버(23)와 결합될 수 있다. 케이스(21)와 제 1 커버(22) 및 제 2 커버(23)는 별도로 구성된 후 결합되는 경우 케이스(21)의 내둘레면과 제 1 커버(22)의 저면과 제 2 커버(23)의 상면이 손쉽게 도장될 수 있다. 케이스(21)가 제 1 커버(22)와 제 2 커버(23) 중 하나와 일체로 형성될 경우, 도장용 유체는 케이스(21) 내벽 전체를 고루 유동되기 용이하지 않을 수 있다. 반면에, 케이스(21)가 제 1 커버(22) 및 제 2 커버(23)와 별도로 구성되는 경우, 도장용 유체는 케이스(21) 내벽 전체를 고르게 유동되면서 도장될 수 있다. 쉘(20)은 케이스(21)의 내둘레면과 제 1 커버(22)의 저면 및 제 2 커버(23)의 상면 각각이 도장된 후 케이스(21)와 제 1 커버(22)와 제 2 커버(23)가 결합될 수 있다.

케이스(21)는 내부에 공간(18)이 형성된 중공 통체(21a)와, 제 1 커버(22)와 결합되는 제 1 결합부(21b)와, 제 2 커버(23)와 결합되는 제 2 결합부(21c)를 포함할 수 있다. 중공 통체(21a)는 중공 원통 형상으로 형성될 수 있다. 제 1 결합부(21b)는 중공 통체(21a)의 상단에 플랜지 형상으로 돌출될 수 있고, 제 1 커버(22)와 나사 등의 체결부재(22a)로 체결되는 체결공이 형성될 수 있고, 체결공에는 나사 등의 체결부재(22a)가 나사 결합되는 나사산이 형성될 수 있다. 제 2 결합부(21c)는 중공 통체(21a)의 하단에 플랜지 형상으로 돌출될 수 있고, 제 2 커버(23)와 나사 등의 체결부재(23a)(23b)로 체결되는 체결공이 형성될 수 있고, 체결공에는 나사 등의 체결부재(23a)(23b)가 나사 결합되는 나사산이 형성될 수 있다.

제 1 커버(22)는 판체로 구성될 수 있고, 원판 형상으로 형성될 수 있다. 제 1 커버(22)에는 제 1 결합부(21b)의 체결공과 대응되는 관통공이 형성될 수 있고, 나사 등의 체결부재(22a)는 제 1 커버(22)의 관통공을 관통하면서 제 1 결합부(21b)와 결합될 수 있으며, 제 1 커버(22)는 케이스(21)와 결합될 수 있다.

제 2 커버(23)는 판체로 구성될 수 있고, 원판 형상으로 형성될 수 있다. 제 2 커버(23)에는 제 2 결합부(21c)의 체결공과 대응되는 관통공이 형성될 수 있고, 나사 등의 체결부재(23a)(23b)는 제 2 커버(23)의 관통공을 관통하면서 제 2 결합부(21c)와 결합될수 있으며, 제 2 커버(22)는 케이스(21)와 결합될 수 있다.

쉘(20)에는 제 1 배관(30)이 관통되는 제 1 배관 관통공(24)이 형성될 수 있다. 쉘(20)에는 제 2 배관(40)이 관통되는 제 2 배관 관통공(25)이 형성될 수 있다. 쉘(20)에는 튜브(70)가 관통되는 튜브 관통공(26)이 형성될 수 있다. 튜브 관통공(26)은 튜브(70)의 개수와 동일 개수가 형성될 수 있다.

제 1 배관(30)은 제 1 유체가 제 1 배관(30)에서 나오는 출구단(32)이 쉘(20) 내부에 위치되게 쉘(20)을 관통할 수 있다. 제 1 배관(30)을 통해 쉘(20) 내부로 유입된 제 1 유체는 쉘(20) 내측 하부에서 상승될 수 있다. 제 1 배관(30)은 제 1 유체가 나오는 출구단(32)이 쉘(20)의 내측 하부에 위치되게 배치될 수 있다. 제 1 배관(30)은 쉘(20) 외부에 위치하는 관부가 도 1에 도시된 입수배관(14)에 연결될 수 있다. 제 1 배관(30)은 수직관부(34)의 일부가 쉘(20) 내부에 위치될 수 있고, 수직관부(34)가 쉘(20)을 관통하여 쉘(20) 외부로 돌출되게 배치될 수 있다. 제 1 배관(30)은 수직관부(34)에서 구부러진 수평관부(36)를 포함할 수 있다. 수평관부(36)는 수직관부(34)의 하부에서 절곡될 수 있다. 출구단(32)은 수직관부(34)의 상단에 위치될 수 있고, 수평관부(36)는 도 1에 도시된 입수배관(14)에 연결될 수 있다.

제 2 배관(40)은 제 1 유체가 제 2 배관(40)으로 들어가는 입구단(42)이 쉘(20) 내부에 위치되게 쉘(20)을 관통할 수 있다. 제 2 배관(40)은 쉘(20)의 내측 하부에 위치하는 제 1 유체가 제 2 배관(40)을 통해 배출되지 않고, 쉘(20)의 내측 상부에 위치하는 제 1 유체가 제 2 배관(40)을 통해 배출되게 배치될 수 있다. 제 2 배관(40)은 제 1 유체가 들어가는 입구단(42)이 쉘(20)의 내측 상부에 위치되게 배치될 수 있다. 제 2 배관(40)은 쉘(20) 외부에 위치하는 관부가 도 1에 도시된 출수배관(12)에 연결될 수 있다. 제 2 배관(40)은 수직관부(44)의 일부가 쉘(20) 내부에 위치될 수 있고, 수직관부(44)가 쉘(20)을 관통하여 쉘(20) 외부로 돌출되게 배치될 수 있다. 제 2 배관(40)은 수직관부(44)에서 구부러진 수평관부(46)를 포함할 수 있다. 수평관부(46)는 수직관부(44)의 하부에서 절곡될 수 있다. 입구단(42)은 수직관부(44)의 상단에 위치될 수 있고, 수평관부(46)는 도 1에 도시된 출수배관(12)에 연결될 수 있다.

제 1 배관(30)과 제 2 배관(40)은 케이스(21)와 제 1 커버(22)와 제 2 커버(23) 중 하나에 관통되게 배치될 수 있다. 튜브(70)는 케이스(21)와 제 1 커버(22)와 제 2 커버(23) 중 하나에 관통되게 배치될 수 있다. 제 1 배관(30)과 제 2 배관(40) 및 튜브(70)는 제 2 커버(23)에 관통되게 배치될 경우, 열교환기(4)의 청소 작업이 용이할 수 있다. 열교환기(4)는 제 1 배관(30)과 제 2 배관(40) 및 튜브(70)가 제 2 커버(23)에 고정된 상태에서 제 1 커버(22)가 케이스(21)에서 분리될 수 있고, 케이스(21)가 제 2 커버(23)에서 분리될 수 있다. 제 1 커버(22)와 케이스(21)가 분리되고, 제 1 배관(30)과 제 2 배관(40) 및 튜브(70)가 제 2 커버(23)에 고정된 상태에서 작업자는 열교환기(4)를 용이하게 청소할 수 있다. 열교환기(4)의 청소성을 고려할 경우, 제 1 배관(30)과 제 2 배관(40) 및 튜브(70)는 제 2 커버(23)에 관통되게 배치되는 것이 바람직하다.

열교환기(4)는 쉘(20)을 지지하는 받침대(50)를 포함할 수 있다. 받침대(50)는 쉘(20)이 체결되는 체결부(52)를 포함할 수 있다. 체결부(52)는 판체 형상으로 형성될 수 있고, 수평하게 배치될 수 있다. 쉘(20)은 체결부(52)에 올려질 수 있고, 체결부(52)와 결합될 수 있다. 체결부(52)는 나사 등의 체결부재(23a)가 관통되는 관통공과, 나사 등의 체결부재(23b)를 회피하는 회피공이 형성될 수 있다. 나사 등의 체결부재(23a)(23b)는 케이스(21)와 하부 커버(22)와 받침대(50)를 체결하는 제 1 체결부재(23a)와, 케이스(21)와 하부 커버(22)를 체결하는 제 2 체결부재(23b)를 포함할 수 있다. 관통공은 제 1 체결부재(23a)가 관통되는 제 1 체결부재 관통공(53)이 될 수 있고, 회피공은 제 2 체결부재(23b)를 회피하고 제 2 체결부재(23b)를 둘러싸는 제 2 체결부재 회피공(54)이 될 수 있다. 제 2 체결부재 회피공(54)은 제 1 체결부재 관통공(53) 보다 크기가 크게 형성될 수 있다. 제 1 체결부재(23a)는 케이스(21)와 하부 커버(22)를 체결하면서 쉘(20)을 받침대(50)와 체결하는 내압 겸용 체결용 체결부재로 기능할 수 있다. 제 2 체결부재(23b)는 케이스(21)와 하부 커버(22)를 체결하는 체결용 체결부재로 기능할 수 있다. 열교환기(4)는 제 1 체결부재(23a)와 제 2 체결부재(23b) 중 제 1 체결부재(23a)만을 풀 경우, 케이스(21)와 하부 커버(23)이 제 2 체결부재(23b)가 케이스(21)와 하부 커버(23)를 고정한 상태에서, 쉘(20)이 받침대(50)와 분리될 수 있다.

체결부(52)는 제 1 배관(30)과 제 2 배관(40) 중 적어도 하나가 관통되는 배관공(55)이 형성될 수 있다. 체결부(52)의 배관공(55)은 제 1 배관(30)이 관통되는 제 1 배관공과, 제 2 배관(40)이 관통되는 제 2 배관공으로 구성되는 것이 가능하다. 체결부(52)에는 하나의 배관공(55)이 형성되고, 제 1 배관(30)과 제 2 유체 배출관(40)은 하나의 배관공(55)에 함께 관통되는 것이 가능하다. 체결부(52)에 하나의 배관공(55)이 형성될 경우, 하나의 배관공(55)은 수평방향으로 길게 형성될 수 있다. 하나의 배관공(55)은 체결부(52)의 측단에 개방되게 형성될 수 있다. 배관공(55)은 쉘(20)의 제 1 배관 관통공(24)의 하측과 쉘(20)의 제 2 배관 관통공(25)의 하측이 상하 방향으로 개방되게 형성될 수 있다. 배관공(55)은 크기가 제 1 배관 관통공(24)의 크기 및 제 2 배관 관통공(25)의 크기의 합 보다 크게 형성될 수 있다. 체결부(52)는 튜브(70)가 관통하는 튜브공(56)이 형성될 수 있다.

받침대(50)는 체결부(52)를 받치는 지지부를 포함할 수 있다. 지지부는 체결부(52)의 하부에 배치되는 복수개의 레그(57)(58)(59)(60)를 포함할 수 있다. 복수개의 레그(57)(58)(59)(60)는 상호 이격되게 배치될 수 있다.

튜브(70)는 나선형으로 복수회 감기고 턴(71)과 턴(72) 사이에 간극(73)이 형성될 수 있다. 튜브(70)는 코일 형상인 나선형 튜브로 이루어질 수 있다. 튜브(70)는 복수개의 턴(71)(72)을 갖는 나선관부(74)를 포함할 수 있다. 튜브(70)는 복수개의 턴(71)(72)이 수직 중심축(VX)을 갖게 설치될 수 있다. 복수개의 턴(71)(72)은 수직 중심축(VX)과의 거리(L)가 동일하게 감길 수 있다. 나선관부(74)는 적어도 10회 이상의 턴을 갖을 수 있다. 나선관부(74)는 시계 방향으로 연속하여 나선형으로 감기거나 반시계 방향으로 연속하여 나선형으로 감길 수 있다. 복수개의 턴(71)(72)은 상하 방향으로 이격되게 감길 수 있고, 복수개의 턴(71)(72) 사이 각각에 간극(73)이 형성될 수 있다. 제 1 유체는 쉘(20)과 나선관부(74)의 사이 공간에서 간극(73)을 통과하여 나선관부(74) 내측 공간으로 유동되거나, 나선관부(74) 내측 공간에서 간극(73)을 통과하여 쉘(20)과 나선관부(74) 사이 공간으로 유동될 수 있다. 나선관부(74)는 제 2 배관(40)과 쉘(20) 사이에 위치될 수 있다.

튜브(70)는 나선관부(74)에서 연장되고 직관 형상으로 형성된 수직관부(75)를 포함할 수 잇다. 수직관부(75)는 나선관부(74) 중 최하측에 위치하는 턴에서 구부러져 형성될 수 있다. 수직관부(75)는 나선관부(74) 중 최상측에 위치하는 턴에서 구부러져 형성될 수 있다. 직관부(74)는 수직 중심축(VX)과 평행하게 배치될 수 있다.

튜브(70)는 단수개가 쉘(20)에 설치되는 것이 가능하고, 복수개가 쉘(20)에 함께 설치되는 것이 가능하다.

튜브(70)는 단수개가 쉘(20)에 설치될 경우, 나선관부(74)의 일단에 제 2 유체가 나선관부(74)로 안내되는 제 1 직관부가 형성될 수 있고, 나선관부(74)의 타단에 나선관부(74)를 통과한 제 2 유체가 쉘(20) 외부로 안내되는 제 2 직관부가 형성될 수 있다.

튜브(70)는 복수개(70A)(70B)가 쉘(20)에 설치될 경우, 복수개의 튜브(70A)(70B)는 동일한 수직 중심축(VX)을 갖게 배치될 수 있다. 튜브(70)는 수직 중심축(VX)과 거리가 상이한 한 쌍의 튜브(70A)(70B)가 직렬로 연결되는 것이 가능하다. 튜브(70)는 수직 중심축(VX)과 거리가 상이한 한 쌍의 튜브(70A)(70B)가 연결 튜브(70C)로 연결될 수 있다. 연결 튜브(70C)는 U자 형상으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 튜브(70A)(70B)와 연결 튜브(70C)는 하나의 전열 튜브(P)를 구성할 수 있다. 제 2 유체는 한 쌍의 튜브(70A)(70B) 중 어느 하나(70A)의 수직관부(75)와 나선관부(74)를 순차적으로 통과한 후 연결 튜브(70C)로 유동되고, 이후 한 쌍의 튜브(70A)(70B) 중 다른 하나(70B)의 나선관부(74)와 수직관부(75)를 순차적으로 통과한 후 쉘(20) 외부로 유동될 수 있다. 제 2 유체는 한 쌍의 튜브(70A)(70B) 중 어느 하나(70A)를 통과하면서 제 1 유체와 열교환된 후 연결 튜브(70C)를 통과하면서 제 1 유체와 열교환되고, 이후 한 쌍의 튜브(70A)(70B) 중 다른 하나(70B)를 통과하면서 제 1 유체와 열교환되는 것이 가능하다. 튜브(70)는 수직 중심축(VX)과 거리가 상이하고 직렬로 연결되는 튜브(70A)(70B)가 복수 쌍 설치되는 것이 가능하다.

튜브(70)는 복수개 설치될 경우, 제 2 배관(40)과 가장 가까운 튜브가 제 2 배관(40)과 접촉됨과 아울러 제 2 배관(40)과 고정될 수 있고, 쉘(20)과 가장 가까운 튜브가 쉘(20)과 비접촉될 수 있다. 튜브(70)는 복수개 설치될 경우 가장 안쪽에 위치하는 튜브가 제 2 배관(40)을 둘러싸듯이 배치될 수 있고, 제 2 배관(40)과 접촉될 수 있으며, 제 2 배관(40)에 의해 고정될 수 있다. 튜브(70)는 복수개 설치될 경우 가장 바깥쪽에 위치하는 튜브가 쉘(20)의 내면과 이격될 수 있다.

열교환기(4)는 쉘(20)이 체결부(52)에 올려졌을 때, 제 1 배관(30)의 일부와 제 2 배관(40)의 일부 및 튜브(70)의 일부는 체결판(52)의 하측에 위치될 수 있다. 열교환기(4)는 제 1 배관(30)과, 제 2 배관(40) 및 튜브(70) 모두가 쉘(20)의 하부로 연장될 수 있다. 하부 커버(23)에는 제 1 배관(30)이 관통되는 제 1 배관 관통공(24)과, 제 2 배관(40)이 관통되는 제 2 배관 관통공(25)이 이격 형성될 수 있다. 하부 커버(23)에는 튜브(70)가 관통되는 튜브 관통공(26)이 형성될 수 있고, 튜브 관통공(26)은 제 1 배관 관통공(24) 및 제 2 배관 관통공(25)과 이격 형성될 수 있다. 제 1 배관 관통공(24)과 제 2 배관 관통공(25)은 배관공(55) 상측에 위치될 수 있다. 튜브 관통공(26)은 튜브공(56) 상측에 위치될 수 있다. 제 1 배관(30)의 수직관부(36)와 제 2 배관(40)의 수직관부(46) 및 튜브(70)의 수직관부(75) 각각은 하부 커버(23)를 관통할 수 있다.

제 1 배관(30)은 수직관부(34)가 제 2 커버(23)의 제 1 배관 관통공(24)을 관통함과 아울러 체결부(52)의 배관공(55)을 관통하고, 수평관부(36)가 체결부(52)의 하측에 위치됨과 아울러 복수개의 레그(57)(58) 사이를 관통할 수 있다. 제 1 배관(30)은 쉘(20)에 고정된 상태에서 쉘(20)과 함께 설치될 수 있고, 쉘(20)이 체결부(52)에 올려질 때, 수평관부(34)가 체결부(52)의 배관공(55)을 통과한 후 배관공(55)의 하측에 위치될 수 있다. 수평관부(34)는 배관공(55)의 하측에 위치될 때, 복수개의 레그(57)(58)를 관통하게 배치될 수 있다.

제 2 배관(40)은 수직관부(44)가 제 2 커버(23)의 제 2 배관 관통공(25)을 관통함과 아울러 체결부(52)의 배관공(55)을 관통하고, 수평관부(46)가 체결부(52)의 하측에 위치됨과 아울러 복수개의 레그(57)(58) 사이를 관통할 수 있다. 제 2 배관(40)은 쉘(20)에 고정된 상태에서 쉘(20)과 함께 설치될 수 있고, 쉘(20)이 체결부(52)에 올려질 때, 수평관부(44)가 체결부(52)의 배관공(55)을 통과한 후 배관공(55)의 하측에 위치될 수 있다. 수평관부(44)는 배관공(55)의 하측에 위치될 때, 복수개의 레그(57)(58)를 관통하게 배치될 수 있다.

튜브(70)는 수직관부(75)가 제 2 커버(23)의 튜브 관통공(26)을 관통함과 아울러 체결부(52)의 튜브공(56)을 관통할 수 있다. 튜브(70)는 그 하단이 튜브공(56)의 하측에 위치될 수 있다. 튜브(70)는 쉘(20)에 고정된 상태에서 쉘(20)과 함께 설치될 수 있고, 쉘(20)이 체결부(52)에 올려질 때, 수직관부(75)의 하단이 체결부(52)의 튜브공(56)을 통과하여 수직관부(75)의 하단이 튜브공(56)의 하측에 위치될 수 있다.

4: 열교환기 20: 쉘
21: 케이스 22: 탑 커버
23: 로어 커버 24: 제 1 배관 관통공
25: 제 2 배관 관통공 26: 튜브 관통공
30: 제 1 배관 34: 수직관부
36: 수평관부 40: 제 2 배관
44: 수직관부 46: 수평관부
50: 받침대 52: 체결부
53: 제 1 체결부재 관통공 54: 제 2 체결부재 회피공
55: 배관공 56: 튜브공
57,58,59,60: 레그 70: 튜브
74: 나선관부 75: 수직관부

Claims

쉘과;
상기 쉘 내부로 제 1 유체를 안내하는 제 1 배관과;
상기 제 1 유체와 열교환되는 제 2 유체가 통과하는 튜브와;
상기 제 1 유체가 상기 쉘 외부로 안내되는 제 2 배관과;
상기 쉘이 체결되는 체결부와 상기 체결부를 받치는 지지부를 갖는 받침대를 포함하고,
상기 쉘은 케이스와,
상기 케이스의 상부에 결합된 상부 커버와,
상기 케이스의 하부에 결합되고 상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관과 튜브가 관통되는 하부 커버를 포함하며,
상기 하부 커버에는 제 1 배관이 관통되는 제 1 배관 관통공과, 제 2 배관이 관통되는 제 2 배관 관통공이 이격 형성되고,
상기 체결부는 상기 튜브가 관통되는 튜브공과, 상기 제 1 배관과 제 2 배관이 함께 관통되는 배관공이 형성되고,
상기 제 1 배관 관통공과 상기 제 2 배관 관통공은 상기 배관공 상측에 위치되는 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부는 상기 체결부의 하부에 배치되고 상호 이격되는 복수개의 레그를 포함하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관 각각은 상기 체결부 하측에 위치되는 수평관부를 갖고,
상기 수평관부는 상기 복수개의 레그 사이를 관통하는 열교환기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 배관공은 상기 체결부에 수평방향으로 길게 형성된 열교환기.
제 5 항에 있어서,
상기 배관공은 상기 체결부의 측단에 개방되게 형성된 열교환기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 배관과 상기 제 2 배관과 튜브 각각은 상기 하부 커버를 관통하는 수직관부를 갖는 열교환기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 배관공은 크기가 상기 제 1 배관 관통공의 크기 및 상기 제 2 배관 관통공의 크기의 합 보다 큰 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 체결부는 상기 케이스와 하부 커버와 받침대를 체결하는 제 1 체결부재가 관통하는 제 1 체결부재 관통공과,
상기 케이스와 하부 커버를 체결하는 제 2 체결부재를 회피하는 제 2체결부재 회피공이 형성된 열교환기.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 체결부재 회피공은 상기 제 1 체결부재 관통공 보다 크기가 큰 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 튜브는 상기 제 2 배관과 쉘 사이에 위치되고 나선형으로 복수회 감긴 나선관부를 포함하는 열교환기.