KR101390460B1

KR101390460B1 - 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기

Info

Publication number: KR101390460B1
Application number: KR1020130063978A
Authority: KR
Inventors: 박형준; 곽재호
Original assignee: 장한기술 주식회사
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-05-27

Abstract

본 발명은 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판이 설치된 다채널 열판과; 상기 다채널 열판의 상부에 결합되어 상부열매체수용공간과 제습액수용공간을 이루는 상부헤더와; 상기 다채널 열판의 하부에 결합되어 하부열매체수용공간을 이루는 하부헤더와; 상기 상부헤더와 하부헤더에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 지지대로 구성되며, 상기 열판의 내부는 상기 열매체를 내부로 흘려주기 위해 일정 피치로 관통하는 다수 개의 원형홀이 형성되며, 상기 열판의 외부는 열교환 면적을 넓히고 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 단면으로 볼 때 원형 형상인 다수 개의 돌출부을 가지고, 상기 다채널 열판과 상·하부헤더는 열융착 지그를 이용하여 열융착으로 결합되어지며, 상기 상부헤더바디는 상기 열매체를 외부로 배출하기 위하여 상기 다채널 열판(1)의 내부를 통해 상기열매체가 모이는 상부열매체수용공간을 이루며, 상기 다채널 열판과 열융착 결합되는 열매체수용부와; 상기 제습액이 인입되어 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간을 이루며, 상기 다채널 열판이 통과하는 제습액수용부로 분리 구성되고, 상기 제습액수용부에는 상기 제습액의 유량 분배를 용이하게 하고 상기 다채널 열판의 외부를 타고 흘러내리는 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 각각의 상기 열판에 상기 제습액이 오버플로우되어 흘러내리게 하는 오버플로우 가이드가 형성된 구조이다.
본 발명의 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따르면 상·하부헤더와 열판의 접착방법을 열융착으로 변경하여 융착시간 단축 및 융착 강도 증가를 가져오고, 상기 열판의 내외부 모양을 원형으로 함으로써 압력과 온도의 상승에 따른 열판의 손상을 줄이고 내구성 증가로 인한 두께 감소 효과로 소재의 절감 및 열교환기의 무게 감소로 대용량의 열교환기 구성 시 큰 이점을 지니고, 오버플로우 가이드가 설치되어 오버플로우된 제습액이 상기 열판의 측면을 타고 내려가 유량분배를 좋게 하여 열교환 효율을 높였으며, 상기 상·하부헤더를 지지해주는 지지대를 사용하여 열에 의한 변경과 뒤틀림을 막고 수직방향의 팽창과 수축을 가능하게 함으로써 상기 열판과 상·하부헤더의 융착 부위가 파손되는 문제를 방지해주는 효과가 있다.

Description

원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기{Dehumidified Cooling Heat Exchanger having Circular Multi-Channel Panel and Special Distribution Type}

본 발명은 액체식 제습냉방에 사용되는 원형 다채널 열판 가진 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부로 냉수 또는 온수인 열매체가 통과하며, 수평으로 이동하는 공기에서 습분을 받아 묽은용액이 되거나 공기에 습분을 주어 진한용액이 되는 제습액이 외부 표면으로 상부에서 하부로 흐르고, 상기 열매체와 제습액은 열교환하여 냉각 또는 가열되며, 상기 제습액과 공기는 습분을 주고 받는, 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판이 설치된 다채널 열판과; 상기 다채널 열판의 상부에 결합되며, 상기 열판의 내부를 통과한 상기 열매체가 모여서 외부로 배출될 수 있도록 상기 열매체를 수용하는 상부열매체수용공간을 이루고, 상기 제습액이 인입되어 상기 다채널 패널의 외부로 흐르도록 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간을 이루는 상부헤더와;

상기 다채널 열판의 하부에 결합되며, 상기 제습액과 대향류(Count Flow)를 이루도록 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판의 내부로 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간을 이루는 하부헤더와; 상기 상부헤더와 하부헤더에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 지지대로 구성되는 제습냉방용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 외부와 구획된 내부유로를 구비하여 이 내부유로를 통해 흐르는 제1유체와 열교환기의 외부와 접하면서 흐르는 제2유체 간에 이루어지는 열의 이동에 의해 제1유체 또는 제2유체를 가열하거나 냉각하는 것으로, 건물의 냉방 및 난방, 시설물이나 장치의 냉각 및 가열 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 통상적인 열교환기는 관(pipe)을 다열로 배열하거나 굴곡시켜 배관한 구조, 내부에 유로가 형성된 패널 구조 등으로 이루어지며, 외부에 냉각핀과 같은 열교환면적을 증가시키기 위한 요소가 구비될 수 있다.

열교환기 외부의 제2유체가 액체인 경우, 제2유체를 열교환기 표면을 따라 흘러내리게 하여 제1유체와 제2유체 간에 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 경우, 제2유체의 유동이 열교환기 표면 전체에 넓고 고르게 분산되어 흘러내려야 효율적인 열교환이 이루어질 수 있는데, 관 구조의 열교환기는 이러한 유동에 적합하지 못한 형태를 가지므로, 패널 구조의 열교환기가 바람직하다.

그러나, 종래의 패널 구조의 열교환기는 액체가 갖는 표면 장력으로 인해 제2유체가 흘러내리면서 줄기 형태로 뭉쳐지게 되기 때문에, 열교환기 표면 전체에 넓고 고르게 퍼진 바람직한 유동이 형성되기가 어려웠다. 이에 따라, 종래의 열교환기는 외부 표면을 따라 흐르는 제2유체가 액체인 경우에 열교환 효율이 떨어지는 문제가 있었다

한편, 액체 제습제(이하, 제습액)를 이용하는 제습 냉각 사이클의 작동은 낮은 온도에서 주위공기로부터 수증기를 빨아들여 제습액의 농도가 희석되면서 공기를 제습하고, 고온에서 수증기를 공기에 방출하는 제습액의 물성에 의해 가능하게 되었다. 공기와 제습액 사이의 수증기 교환은 공기 중의 수증기 분압과 공기와 접촉하는 제습액 표면의 증기압력의 상대적 크기에 의존한다. 제습액 표면의 증기압력은 제습액의 온도와 농도의 함수이다.

즉, 주어진 증기압력에서 제습액과 공기의 수증기압차에 따라 낮은 온도에서는 흡수과정(absorption)을 통하여 습공기의 제습(dehumidification)이 이루어지며, 높은 온도에서는 탈수과정(desorption)을 통하여 제습액의 재생(regeneration)이 이루어진다.

흡수과정에서는 제습액 표면에서 수증기의 응축에 의한 응축열 뿐만 아니라 혼합열로 인한 흡수열이 항상 발생하게 되므로, 제습능력의 향상을 위해서는 제습액의 냉각이 필요하게 된다. 한편, 제습제의 탈수과정, 즉 재생과정(regeneration)에서는 제습액에 흡수된 물을 증발시켜 재사용에 적합한 농도로 만들기 위한 열입력을 필요로 한다.

등록특허 10-1258455로 게시된 다열 튜브형 열교환패널을 구비한 열교환기 및 이를 이용한 공기조화 시스템에서 열교환기는 서로 이격되어 배치된 복수의 열교환패널을 포함하며, 상기 열교환패널의 내부에 냉각매체 또는 열매체가 흐르는 매체유로가 형성되고, 상기 냉각매체에 의해 냉각되거나 상기 열매체에 의해 가열되는 액체가 흐르는 상기 열교환패널의 표면에 돌출부 또는 요홈부를 구비하여 상기 액체의 흐름을 분산시키는 분산부가 구비되며, 상기 열교환패널의 상부와 하부 중 적어도 일측에 분배기가 결합되고, 상기 분배기의 내부에 냉각 또는 가열될 액체가 수용되는 액체수용실이 구비되고, 상기 액체수용실에는 외부와 연통된 유출구가 구비되며, 상기 열교환 패널은 상기 유출구를 통과하되 폐쇄하지 않도록 상기 분배기에 결합되어 액체수용실에 수용된 액체가 상기 유출구를 통해 유출되어 상기 열교환패널의 표면으로 흐르도록 된 것이나 상기 열교환패널의 구조가 본 발명과 상이하고 상기 열교환패널와 분산부의 결합 방법이 접착제를 사용하는 것으로, 패널의 구조가 복잡하여 본 발명보다 제조원가가 높고 강도도 높지 못하며, 도 20과 같이 접착부는 열팽창과 수축에 의한 강도가 약한 문제점이 있었다.

등록특허 10-1250765로 게시된 유체 분배기를 구비한 열교환기 및 이를 이용한 공기조화 시스템 중 유체 분배기를 구비한 열교환기는 서로 이격되어 배치된 복수의 열교환패널을 포함하며, 상기 열교환패널의 내부에 냉각매체 또는 열매체가 흐르는 매체유로가 형성되고, 상기 열교환패널의 상부와 하부 중 적어도 일측에 분배기가 결합되고, 상기 분배기의 내부에 외부로부터 공급되는 냉각매체 또는 열매체가 수용되는 매체수용실이 구비되고, 상기 열교환패널의 매체유로가 상기 매체수용실과 연통되어 상기 열교환패널의 표면에 흐르는 제습액이 상기 냉각매체에 의해 냉각되거나 상기 열매체에 의해 가열되도록 하며, 상기 열교환패널의 외부 표면에는 요철된 분산부가 구비되고, 상기 분산부는 열교환패널 표면을 따라 흘러내리는 제습액의 유동이 표면장력에 의해 뭉쳐지면서 갈라지지 않도록 넓고 고르게 확산시킬 수 있게 다수의 돌출부나 요홈부 또는 돌출부와 요홈부의 조합에 의해 표면에 연속성을 가지고 형성된 것이나 등록특허 10-1258455로 게시된 다열 튜브형 열교환패널을 구비한 열교환기 및 이를 이용한 공기조화 시스템과 동일하게 상기 열교환패널의 구조가 본 발명과 상이하고 상기 열교환패널와 분산부의 결합 방법이 접착제를 사용하는 것으로 본 발명과 상이하며, 패널의 구조가 복잡하여 본 발명보다 제조원가가 높고 강도도 높지 못하며, 접착부는 열팽창과 수축에 의한 강도가 약한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판이 설치된 다채널 열판과; 상기 다채널 열판의 상부에 결합되어 상부열매체수용공간과 제습액수용공간을 이루는 상부헤더와; 상기 다채널 열판의 하부에 결합되어 하부열매체수용공간을 이루는 하부헤더와; 상기 상부헤더와 하부헤더에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 지지대로 구성되며, 상기 열판은 구조 중에 다수의 반복 단위를 함유하는 고분자량 화합물인 폴리머 재질을 사용하여 판형으로 압출하여 제작되고, 상기 열판의 내부는 상기 열매체를 내부로 흘려주기 위해 일정 피치로 관통하는 다수 개의 원형홀이 형성되며, 상기 열판의 외부는 열교환 면적을 넓히고 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 단면으로 볼 때 원형 형상인 다수 개의 돌출부을 가지고, 상기 다채널 열판과 상·하부헤더는 열융착 지그를 이용하여 열융착으로 결합되어지며, 상기 상부헤더바디는 상기 열매체가 인입되어 상기 열매체를 수용하는 상부열매체수용공간을 이루며, 상기 다채널 열판과 열융착 결합되는 열매체수용부와; 상기 제습액이 인입되어 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간을 이루며, 상기 다채널 열판이 통과하는 제습액수용부로 분리 구성되고, 상기 제습액수용부에는 상기 제습액의 유량 분배를 용이하게 하고 상기 다채널 열판의 외부를 타고 흘러내리는 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 각각의 상기 열판에 상기 제습액이 오버플로우되어 흘러내리게 하는 오버플로우 가이드가 형성된 구조인 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명의 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기는 내부로 냉수 또는 온수인 열매체가 통과하며, 수평으로 이동하는 공기에서 습분을 받아 묽은용액이 되거나 공기에 습분을 주어 진한용액이 되는 제습액이 외부 표면으로 상부에서 하부로 흐르고, 상기 열매체와 제습액은 열교환하여 냉각 또는 가열되며, 상기 제습액과 공기는 습분을 주고 받는, 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판이 설치된 다채널 열판과;

상기 다채널 열판의 상부에 결합되며, 상기 열판의 내부를 통과한 상기 열매체가 모여서 외부로 배출될 수 있도록 상기 열매체를 수용하는 상부열매체수용공간을 이루고, 상기 제습액이 인입되어 상기 다채널 패널의 외부로 흐르도록 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간을 이루는 상부헤더와; 상기 다채널 열판의 하부에 결합되며, 상기 제습액과 대향류(Count Flow)를 이루도록 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판의 내부로 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간을 이루는 하부헤더와; 상기 상부헤더와 하부헤더에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 지지대로 구성된다.

상기 제습냉방용 열교환기는 상기 다채널 열판을 타고 흘러내리는 묽은용액의 제습액을 수용하는 묽은제습액수용공간을 이루는 제습액팬이 추가로 구성될 수 있다.

상기 열판은 구조 중에 다수의 반복 단위를 함유하는 고분자량 화합물인 폴리머 재질를 사용하여 판형으로 압출하여 제작되고, 상기 열판의 내부는 상기 열매체를 내부로 흘려주기 위해 일정 피치로 관통하는 다수 개의 원형홀이 형성되며, 상기 열판의 양측 외부는 열교환 면적을 넓히고 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 단면으로 볼 때 원형 형상인 다수 개의 반원돌출부을 가진다.

상기 다채널 열판과 상·하부헤더는 열융착 지그를 이용하여 열융착으로 결합되어진다.

상기 상부헤더는 상기 다채널 열판이 삽입 결합되고, 상기 열매체와 제습액이 인입되는 상부헤더바디와, 상기 상부헤더바디의 상부를 막아 상기 상부헤더를 밀폐시키는 상부헤더커버로 구성된다.

상기 상부헤더바디는 상기 열매체를 외부로 배출하기 위하여 상기 다채널 열판의 내부를 통해 상기 열매체가 모이는 상부열매체수용공간을 이루며, 상기 다채널 열판과 열융착 결합되는 열매체수용부와; 상기 제습액이 인입되어 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간을 이루며, 상기 다채널 열판이 통과하는 제습액수용부로 분리 구성된다.

상기 제습액수용부에는 상기 제습액의 유량 분배를 용이하게 하고 상기 다채널 열판의 외부를 타고 흘러내리는 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 각각의 상기 열판에 상기 제습액이 오버플로우되어 흘러내리게 하는 오버플로우 가이드가 형성된다.

상기 하부헤더는 상기 다채널 열판이 삽입 결합되고, 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판의 내부로 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간을 이루는 하부헤더바디와, 상기 하부헤더바디의 하부를 막아 상기 하부헤더를 밀폐시키는 하부헤더커버(32)로 구성된다.

상기 열매체수용부는 상기 다채널 열판이 삽입되어 열융착 결합되는 열매체수용부 바텀플레이트와, 상기 열매체수용부 바텀플레이트의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 열매체수용부가 일정 내용량을 가지게 하는 열매체수용부 보더로 구성되고, 상기 열매체수용부 바텀플레이트에는 상기 다채널 열판과 열융착 결합하기 위해 상기 열판의 상단부가 삽입되는 다수 열의 열판삽입홈이 형성되며,

상기 열매체수용부 보더에는 상기 열매체가 배출되는 열매체 배출구와, 상기 열매체가 상부열매체수용공간(2113)에서 외부로 배출되도록 상기 열매체가 모이는 열매체헤더와, 상부열매체수용공간에서 상기 열매체헤더로 상기 열매체가 균등하게 인입되도록 다수 개의 열매체인입관이 형성되고,

상기 제습액수용부는 상기 다채널 열판이 관통하는 제습액수용부 바텀플레이트와, 상기 제습액수용부 바텀플레이트의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 제습액수용부가 일정 내용량을 가지게 하는 제습액수용부 보더로 구성되며, 상기 제습액수용부 보더에는 상기 제습액이 인입되는 제습액 인입구와, 인입된 제습액이 균등하게 제습액수용공간으로 배출되도록 상기 제습액이 모이는 제습액헤더와, 상기 제습액헤더에서 제습액수용공간으로 상기 제습액이 균등하게 배출되도록 하며 각각의 상기 열판의 양측으로 상기 제습액이 흘러내리기 쉽게 상기 열판의 수량의 2배수인 제습액분기관이 형성되며, 상기 제습액수용부 보더의 내부에는 오버플로우된 상기 제습액이 상기 열판의 측면을 타고 내려가 열교환 효율을 높이기 위해 각각의 상기 열판 양측으로 상기 오버플로우 가이드가 형성되고, 상기 제습액수용부 바텀플레이트에는 상기 다채널 열판이 관통되는 다수 열의 열판관통구이 형성된다.

상기 하부헤더바디는 상기 다채널 열판이 삽입되어 열융착 결합되는 하부헤더 탑플레이트와, 상기 하부헤더 탑플레이트의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 하부헤더가 일정 내용량을 가지게 하는 하부헤더 보더로 구성되고, 상기 하부헤더 탑플레이트에는 상기 다채널 열판과 열융착 결합하기 위해 상기 열판의 하단부가 삽입되는 다수 열의 열판삽입홈이 형성되며, 상기 하부헤더보더(312)에는 상기 열매체가 인입되는 열매체 인입구(3121)와, 인입된 상기 열매체가 균등하게 하부열매체수용공간으로 배출되도록 상기 열매체가 모이는 열매체인입헤더와, 상기 열매체인입헤더에서 하부열매체수용공간으로 상기 열매체가 균등하게 배출되도록 다수 개의 열매체분기관과, 상기 지지대(4)가 결합을 위한 지지대결합구가 형성된다.

상기 지지대에는 상기 상부헤더와 하부헤더의 지지대결합구에 볼트로 결합하기 위해 볼트홀이 형성되고, 상기 볼트홀은 상기 패널의 열팽창이나 열수축에 대응하기 위해 수직방향으로 길게 형성되는 구조이다.

상기 제습냉방용 열교환기는 다채널 열판을 압출하여 다채널 열판을 제조하는 열판 제조공정인 제1단계와; 상기 상부헤더와 하부헤더를 사출기에서 사출하여 제조하는 헤더 제조공정인 제2단계와; 상기 다채널 열판과 상기 상부헤더와 하부헤더를 조립하여 가조립열교환기로 만드는 열판헤더 조립공정인 제3단계와; 상기 가조립열교환기를 상부헤더와 다채널 열판을 융착하기 위해 열융착 지그에 삽입고정하는 삽입고정공정인 제4단계와; 상기 열융착 지그의 히터지그부를 210~220℃로 가열하는 지그 가열공정인 제5단계와; 상기 히터지그부를 전진하여 상부헤더의 융착부를 2분~2분 30초 예열하는 융착부 예열공정인 제6단계와; 상기 히터지그부를 전진하여 상부헤더의 융착부를 압착하는 압착공정인 제7단계와; 상기 히터지그부를 약 1~2분 동안 100℃ 이하로 냉각하는 히터지그부 냉각공정인 제8단계와; 상기 히터지그부를 후진하여 상기 상부헤더와 다채널 열판이 융착된 가조립열교환기를 취출하는 취출공정인 제9단계와; 상기 하부헤더와 다채널 열판을 융착시키기 위해 열융착 지그에 삽입고정하는 삽입고정인 제10단계와; 상기 열융착 지그의 히터지그부를 210~220℃로 가열하는 지그 가열공정인 제11단계와; 상기 히터지그부를 전진하여 하부헤더의 융착부를 2분~2분 30초 예열하는 융착부 예열공정인 제12단계와; 상기 히터지그부를 전진하여 하부헤더의 융착부를 압착하는 압착공정인 제13단계와; 상기 히터지그부를 약 1~2분 동안 100℃ 이하로 냉각하는 히터지그부 냉각공정인 제14단계와; 상기 히터지그부를 후진하여 상기 상·하부헤더와 다채널 열판이 융착된 열교환기를 취출하는 취출공정인 제15단계와; 열융착 시 막힌 다채널 열판의 원형홀을 가공하는 홀가공공정인 제16단계와; 외관검사 및 수압시험을 하여 완제품을 완성하는 완제품 검사공정인 제17단계로 구성된 제조공정을 거쳐 제조된다.

상술한 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따르면 상·하부헤더와 열판의 접착방법을 열융착으로 변경하여 융착시간 단축 및 융착 강도 증가를 가져오고, 상기 열판의 내외부 모양을 원형으로 함으로써 압력과 온도의 상승에 따른 열판의 손상을 줄이고 내구성 증가로 인한 두께 감소 효과로 소재의 절감 및 열교환기의 무게 감소로 대용량의 열교환기 구성 시 큰 이점을 지니고, 오버플로우 가이드가 설치되어 오버플로우된 제습액이 상기 열판의 측면을 타고 내려가 유량분배를 좋게 하여 열교환 효율을 높였으며, 상기 상·하부헤더를 지지해주는 지지대를 사용하여 열에 의한 변경과 뒤틀림을 막고 수직방향의 팽창과 수축을 가능하게 함으로써 상기 열판과 상·하부헤더의 융착 부위가 파손되는 문제를 방지해주는 효과가 있다.

도 1은 본 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 전체 우측면 사시도
도 2는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 전체 좌측면 사시도
도 3은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 전체 사면도
도 4는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액수용부 단면 포함 전체 3면도
도 5는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열매체수용부를 제거하여 제습액수용부가 보이는 전체 사시도
도 6은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열판 개략도
도 7은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 상부헤더 개략도
도 8은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 상하부헤더커버 개략도
도 9는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열매체수용부 개략도
도 10은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액수용부 개략도
도 11은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액수용부 사시도
도 12는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 하부헤더 개략도
도 13은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 하부헤더바디 개략도
도 14는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액팬 개략도
도 15는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 지지대 개략도
도 16은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제조공정 순서도
도 17은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제조공정 설명도
도 18은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열융착 지그 전체도
도 19는 기존의 열판과 헤더 결합방법 예시도
도 20은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 본 발명의 열판과 헤더 결합 방법 및 후처리 설명도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기"를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 "에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 전체 우측면 사시도이며, 도 2는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 전체 좌측면 사시도이고, 도 3은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 전체 사면도이며, 도 4는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액수용부 단면 포함 전체 3면도이고, 도 5는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열매체수용부를 제거하여 제습액수용부가 보이는 전체 사시도이며, 도 6은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열판 개략도이고, 도 7은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 상부헤더 개략도이며, 도 8은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 상하부헤더커버 개략도이고, 도 9는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열매체수용부 개략도이며, 도 10은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액수용부 개략도이고, 도 11은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액수용부 사시도이며, 도 12는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 하부헤더 개략도이고, 도 13은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 하부헤더바디 개략도이며, 도 14는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제습액팬 개략도이고, 도 15는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 지지대 개략도이며, 도 16은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제조공정 순서도이고, 도 17은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 제조공정 설명도이며, 도 18은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 열융착 지그 전체도이고, 도 19는 기존의 열판과 헤더 결합방법 예시도이며, 도 20은 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기에 따른 본 발명의 열판과 헤더 결합 방법 및 후처리 설명도이다.

도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기는 내부로 냉수 또는 온수인 열매체가 통과하며, 수평으로 이동하는 공기에서 습분을 받아 묽은용액이 되거나 공기에 습분을 주어 진한용액이 되는 제습액이 외부 표면으로 상부에서 하부로 흐르고, 상기 열매체와 제습액은 열교환하여 냉각 또는 가열되며, 상기 제습액과 공기는 습분을 주고 받는, 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판(1a)이 설치된 다채널 열판(1)과; 상기 다채널 열판(1)의 상부에 결합되며, 상기 열판(1a)의 내부를 통과한 상기 열매체가 모여서 외부로 배출될 수 있도록 상기 열매체를 수용하는 상부열매체수용공간(2113)을 이루고, 상기 제습액이 인입되어 상기 다채널 패널(1)의 외부로 흐르도록 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간(2124)을 이루는 상부헤더(2)와; 상기 다채널 열판(1)의 하부에 결합되며, 상기 제습액과 대향류(Count Flow)를 이루도록 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부에서 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간(313)을 이루는 하부헤더(3)와; 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(1)에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 지지대(4)로 구성된다.

상기 제습냉방용 열교환기는 상기 다채널 열판(1)을 타고 흘러내리는 묽은용액의 제습액을 수용하는 묽은제습액수용공간(53)을 이루는 제습액팬(5)이 상기 하부헤더(3)의 상부에 추가로 구성될 수도 있다.

상기 제습액팬(5)은 재생용 열교환기로 사용될 때는 상기 다채널 열판(1)을 타고 흘러내리면서 묽은제습액이 공기에 습분을 주어 진한제습액이 되므로 진한용액의 제습액을 수용하는 진한제습액수용공간이 될 수도 있다.

상기 상부헤더(2)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입 결합되고, 상기 열매체가 배출되고 제습액이 인입되는 상부헤더바디(21)와, 상기 상부헤더바디(21)의 상부를 막아 상기 상부헤더(2)를 밀폐시키는 상부헤더커버(22)로 구성된다.

상기 상부헤더바디(21)는 상기 열매체를 외부로 배출하기 위하여 상기 다채널 열판(1)의 내부를 통해 상기 열매체가 모이는 상부열매체수용공간(2113)을 이루며, 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합되는 열매체수용부(211)와; 상기 제습액이 인입되어 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간(2124)을 이루며, 상기 다채널 열판(1)이 통과하는 제습액수용부(212)로 분리 구성된다.

상기 제습액수용부(212)에는 도 4와 같이 상기 제습액의 유량 분배를 용이하게 하고 상기 다채널 열판(1)의 외부를 타고 흘러내리는 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 각각의 상기 열판(1a)에 상기 제습액이 오버플로우되어 흘러내리게 하는 오버플로우 가이드(2123)가 형성된다.

상기 하부헤더(3)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입 결합되고, 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부로 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간(313)을 이루는 하부헤더바디(31)와, 상기 하부헤더바디(31)의 하부를 막아 상기 하부헤더(3)를 밀폐시키는 하부헤더커버(32)로 구성된다.

도 1에서와 같이 제습냉방의 경우는 고온다습한 공기는 상기 다채널 열판(1)의 채널 사이를 통과하면서 상기 제습액에 습분을 주고 제습된 건조공기가 되며, 상부에서 인입된 진한 제습액은 상기 다채널 열판(1)의 외부의 하부로 흐르면서 고온다습한 공기에서 습분을 받아 묽은 제습액이 되어 상기 제습액팬(5)에 모여 외부로 배출되고, 냉각수인 상기 열매체는 상부 에서 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부로 흐르면서 상기 다채널 열판(1)의 외부로 흐르는 상기 제습액과 대향류(Count Flow)로 열교환하여 제습 효율을 높인다.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 제습액수용부(212)에는 도 4와 같이 상기 제습액의 유량 분배를 용이하게 하고 상기 다채널 열판(1)의 외부를 타고 흘러내리는 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 각각의 상기 열판(1a)에 상기 제습액이 오버플로우되어 흘러내리게 하는 오버플로우 가이드(2123)가 형성된다.

도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 다채널 열판(1)은 내부로 냉수 또는 온수인 열매체가 통과하며, 수평으로 이동하는 공기에서 습분을 받아 묽은용액이 되거나 공기에 습분을 주어 진한용액이 되는 제습액이 외부 표면으로 상부에서 하부로 흐르고, 상기 열매체와 제습액은 열교환하여 냉각 또는 가열되며, 상기 제습액과 공기는 습분을 주고 받는, 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판(1a)이 설치된 것이다.

상기 열판(1a)은 구조 중에 다수의 반복 단위를 함유하는 고분자량 화합물인 폴리머 재질를 사용하여 판형으로 압출하여 제작된다.

상기 폴리머는 내열 ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer)를 사용하고, 열팽창 및 수축에 대응하고 강도를 유지하기 위하여 인장강도 450kg/㎠(3.2mm @ Yield) 이상, 인장신율 20% 이상(3.2mm @Break), 열변형온도 110℃ 이상, 연화점 120℃ 이상(@ 5kg, 50℃/h) 인 것이 바람직하다.

상기 열판(1a)의 내부는 상기 열매체를 내부로 흘려주기 위해 일정 피치로 관통하는 다수 개의 원형홀(11)이 형성되며, 확대도와 같이 상기 피치는 2.5mm이고, 상기 원형홀(11)의 직경은 2.0mm, 상기 열판(1a)의 살두께는 어떤 위치에서도 0.5mm 인 것이 바람직하다.

상기 열판(1a)의 양측 외부는 열교환 면적을 넓히고 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 단면으로 볼 때 원형 형상인 다수 개의 반원돌출부(12)을 가진다.

상기 다채널 열판(1)은 상·하부헤더(2, 3)와 열융착 지그(6)를 이용하여 열융착으로 결합되어져 기존의 접착제에 의한 접착보다 접착면의 강도가 강하고 열팽창과 열수축에 의해 대응성도 좋은 장점이 있다.

도 7에 도시되어 있는 것 같이 상기 상부헤더(2)는 상기 다채널 열판(1)의 상부에 결합되며, 상기 열판(1a)의 내부를 통과한 상기 열매체가 모여서 외부로 배출될 수 있도록 상기 열매체를 수용하는 상부열매체수용공간(2113)을 이루고, 상기 제습액이 인입되어 상기 다채널 패널(1)의 외부로 흐르도록 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간(2124)을 이룬다.

상기 상부헤더바디(21)와 상부헤더커버(22)는 다수 개의 결합클램프(23)으로 결합되어지며, 초음파 융착으로 결합할 수도 있다.

상기 열매체수용부(211)와 제습액수용부(212) 사이에는 패킹(24)이 설치되어 상기 열매체수용부(211)와 제습액수용부(212) 사이에 틈새로 누설되는 것을 방지한다.

도 8과 같이 상기 상부헤더커버(22)는 상기 상부헤더바디(21)의 상부를 막아 상기 상부헤더(2)를 밀폐시키며, 상기 하부헤더커버(32)는 상기 하부헤더바디(31)의 하부를 막아 상기 하부헤더(3)를 밀폐시키는 역할을 한다.

상기 상·하부헤더커버(22, 32)에는 상기 결합클램프(23)로 결합할 수 있게 결합클램프 상면결합홈(221, 321)와 결합클램프 측면결합홈(222, 322)가 형성된다.

도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 열매체수용부(211)는 상기 상부헤더바디(21)는 상기 열매체를 외부로 배출하기 위하여 상기 다채널 열판(1)의 내부를 통해 상기 열매체가 모이는 상부열매체수용공간(2113)을 이루며, 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합되고, 상기 다채널 열판(1)이 삽입되어 열융착 결합되는 열매체수용부 바텀플레이트(2111)와, 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 열매체수용부(211)가 일정 내용량을 가지게 하는 열매체수용부 보더(2112)로 구성된다.

상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)에는 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합하기 위해 상기 열판(1a)의 상단부가 삽입되는 다수 열의 열판삽입홈(21111)이 형성된다.

상기 열판삽입홈(21111)은 상기 열판(1a)의 상단과 하단이 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)를 관통하지 않게 1mm의 살두께를 가져 상기 다채널 열판(1)과의 열융착 지그로 열융착 시 상기 다채널 열판(1)이 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)에 융착되고 도 20의 확대도와 같이 융착 후 드릴로 홀링 가공하여 상기 열판(1a)이 막히지 않게 하며, 상기 열융착 지그(6)의 열융착 온도는 210~220℃ 인 것이 바람직하다.

상기 열판삽입홈(21111)이 홀처럼 관통되지 않고 1mm의 살두께를 가지는 것은 상기 열판(1a)의 최상단이 1mm의 살두께에 의해 덮어져 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)와 일체화가 되어 강도를 유지할 수 있게 된다.

상기 열매체수용부 보더(2112)에는 상기 열매체가 배출되는 열매체 배출구(21121)와, 상기 열매체가 상부열매체수용공간(2113)에서 외부로 배출되도록 상기 열매체가 모이는 열매체배출헤더(21122)와, 상부열매체수용공간(2113)에서 상기 열매체배출헤더(21122)로 상기 열매체가 균등하게 인입되도록 다수 개의 열매체인입관(21123)과, 상기 지지대(4)와 결합하기 위한 4개소의 지지대결합구(21224)가 형성된다.

상기 열매체배출헤더(21122)의 양단과 상기 열매체인입관(21123)의 일단은 탭핑을 하여 암나사가 형성되며 상기 암나사를 플러그로 막아 외부로 열매체가 누출되지 않도록 플러깅한다.

도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 제습액수용부(212)는 상기 제습액이 인입되어 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간(2124)을 이루며, 상기 다채널 열판(1)이 통과한다.

상기 제습액수용부(212)는 상기 다채널 열판(1)이 관통하는 제습액수용부 바텀플레이트(2121)와, 상기 제습액수용부 바텀플레이트(2121)의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 제습액수용부(212)가 일정 내용량을 가지게 하는 제습액수용부 보더(2122)로 구성된다.

상기 제습액수용부 보더(2122)에는 상기 제습액이 인입되는 제습액 인입구(21221)와, 인입된 제습액이 균등하게 제습액수용공간(2124)으로 배출되도록 상기 제습액이 모이는 제습액헤더(21222)와, 상기 제습액헤더(21222)에서 제습액수용공간(2124)으로 상기 제습액이 균등하게 배출되도록 하며 각각의 상기 열판(1a)의 양측으로 상기 제습액이 흘러내리기 쉽게 상기 열판의 수량의 2배수인 제습액분기관(21223)이 형성된다.

상기 제습액헤더(21222)의 양단과 상기 제습액분기관(21223)을 일단은 탭핑을 하여 암나사가 형성되며 상기 암나사를 플러그로 막아 외부로 제습액이 누출되지 않도록 플러깅한다.

상기 제습액수용부 보더(2122)의 내부에는 오버플로우된 상기 제습액이 상기 열판(1a)의 측면을 타고 균등하게 흘러내리게 해서 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키고 열교환 효율을 높이기 위해 각각의 상기 열판(1a) 양측으로 상기 오버플로우 가이드(2123)가 형성된다.

상기 제습액수용부 바텀플레이트(2121)에는 상기 다채널 열판(1)이 관통되는 다수 열의 열판관통구(21211)이 형성된다.

상기 열판관통구(21211)의 폭은 상기 열판(1a)의 외부 두께와 같고, 상기 제습액은 반원돌출부(12)와 반원돌출부(12)가 만나는 부분으로 홈진 부분(121)으로 흘러내려간다.

도 11에 도시되어 있는 것 같이 상기 오버플로우 가이드(2123)는 오버플로우된 상기 제습액이 상기 열판(1a)의 측면을 타고 균등하게 흘러내리게 해서 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키고 열교환 효율을 높이기 위해 각각의 상기 열판(1a) 양측으로 형성된다.

상기 오버플로우 가이드(2123)에는 높게 형성된 주가이드턱(21231)과 낮게 형성된 보조가이드턱(21232)를 번갈아 구성되어, 주가이드턱(21231)과 주가이드턱(21231) 사이의 보조가이드(21232)을 타고 가는 제습액유로(21233)로 상기 제습액이 넘어가 상기 열판(1a)의 반원돌출부(12)와 반원돌출부(12)가 만나는 부분의 홈진 부분(121)으로 상기 제습액이 퍼지면서 하부로 내려가게 된다.

도 12에 도시되어 있는 것 같이 상기 하부헤더(3)는 상기 다채널 열판(1)의 하부에 결합되며, 상기 제습액과 대향류(Count Flow)를 이루도록 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부에서 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간(313)을 이룬다.

제습냉방일 때를 기준으로 저온의 열매체와 고온의 제습액의 흐름 방향이 상대하는 것처럼 역방향으로 대향류(Count Flow) 방식인 것이 효율면에서 바람직하므로, 하부에 있는 상기 하부헤더(3)로 열매체가 인입되고 상부에 있는 상기 열매체수용부(211)를 통해 배출되는 것이 효율면에서 바람직하다.

도 13에 도시되어 있는 것 같이 상기 하부헤더바디(31)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입 결합되고, 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부로 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간(313)을 이룬다.

상기 하부헤더바디(31)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입되어 열융착 결합되는 하부헤더 탑플레이트(311)와, 상기 하부헤더 탑플레이트(311)의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 하부헤더(3)가 일정 내용량을 가지게 하는 하부헤더 보더(312)로 구성된다.

상기 하부헤더 탑플레이트(311)에는 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합하기 위해 상기 열판(1a)의 하단부가 삽입되는 다수 열의 열판삽입홈(3111)이 형성된다.

상기 열판삽입홈(3111)은 상기 열판(1a)의 상단과 하단이 상기 하부헤더 탑플레이트(311)를 관통하지 않게 1mm의 살두께를 가져 상기 다채널 열판(1)과의 열융착 지그(6)로 열융착 시 상기 다채널 열판(1)이 상기 하부헤더 탑플레이트(311)에 융착되고 도 20의 확대도와 같이 융착 후 드릴로 홀링 가공하여 상기 열판(1a)이 막히지 않게 하며, 상기 열융착 지그(6)의 열융착 온도는 210~220℃ 인 것이 바람직하다.

상기 열판삽입홈(3111)이 홀처럼 관통되지 않고 1mm의 살두께를 가지는 것은 상기 열판(1a)의 최상단이 1mm의 살두께에 의해 덮어져 상기 하부헤더 탑플레이트(311)와 일체화가 되어 강도를 유지할 수 있게 된다.

상기 하부헤더보더(312)에는 상기 열매체가 인입되는 열매체 인입구(3121)와, 인입된 상기 열매체가 균등하게 하부열매체수용공간(313)으로 배출되도록 상기 열매체가 모이는 열매체인입헤더(3122)와, 상기 열매체인입헤더(3122)에서 하부열매체수용공간(313)으로 상기 열매체가 균등하게 배출되도록 다수 개의 열매체분기관(3123)과, 상기 지지대(4)가 결합을 위한 지지대결합구(3124)가 형성된다.

상기 열매체인입헤더(3122)의 양단과 상기 열매체분기관(3123)의 일단은 탭핑을 하여 암나사가 형성되며 상기 암나사를 플러그로 막아 외부로 열매체가 누출되지 않도록 플러깅한다.

도 14에 도시되어 있는 것 같이 상기 제습액팬(5)은 상기 다채널 열판(1)을 타고 흘러내리는 묽은용액의 제습액을 수용하는 묽은제습액수용공간(53)을 이루는 제습액팬(5)이 상기 하부헤더(3)의 상부에 추가로 구성될 수도 있다.

상기 제습액팬(5)의 측면에는 상기 묽은용액의 제습액이 배출되는 제습액배출구(51)가 형성되며, 상기 제습액배출구(51)는 펌프와 연결되어 재생열교환기로 보내진다.

상기 제습액팬(5)의 바닥에는 상기 열판(1a)이 관통하는 다수 개의 열판관통홀(52)가 형성된다.

도 15에 도시되어 있는 것 같이 상기 지지대(4)는 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(1)에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 것이며, 상기 지지대(4)에는 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(3)의 지지대결합구(21224, 3124)에 볼트로 결합하기 위해 볼트홀(41)이 형성된다.

상기 볼트홀(41)은 상기 패널의 열팽창이나 열수축에 대응하기 위해 수직방향으로 길게 형성되는 구조이고 약 10mm 정도 팽창과 수축에 대응할 수 있다.

도 16과 도 17에 도시되어 있는 것 같이 상기 제습냉방용 열교환기는 상기 열판(1a)을 압출하여 다채널 열판(1)을 제조하는 열판 제조공정인 제1단계와; 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(3)를 사출기에서 사출하여 제조하는 헤더 제조공정인 제2단계와; 상기 다채널 열판(1)과 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(3)를 조립하여 가조립열교환기로 만드는 열판헤더 조립공정인 제3단계와; 상기 가조립열교환기를 상기 상부헤더(2)와 다채널 열판(1)을 융착하기 위해 상기 열융착 지그(6)에 삽입고정하는 삽입고정공정인 제4단계와; 상기 열융착 지그(6)의 히터지그부(61)를 210~220℃로 가열하는 지그 가열공정인 제5단계와; 상기 히터지그부(61)를 전진하여 상기 상부헤더(2)의 융착부를 2분~2분 30초 예열하는 융착부 예열공정인 제6단계와; 상기 히터지그부(61)를 전진하여 상기 상부헤더(2)의 융착부를 압착하는 압착공정인 제7단계와; 상기 히터지그부(61)를 약 1~2분 동안 100℃ 이하로 냉각하는 히터지그부 냉각공정인 제8단계와; 상기 히터지그부(61)를 후진하여 상기 상부헤더(2)와 다채널 열판(1)이 융착된 가조립열교환기를 취출하는 취출공정인 제9단계와; 상기 하부헤더(3)와 다채널 열판(1)을 융착시키기 위해 상기 열융착 지그(6)에 삽입고정하는 삽입고정인 제10단계와; 상기 열융착 지그(6)의 히터지그부(61)를 210~220℃로 가열하는 지그 가열공정인 제11단계와; 상기 히터지그부(61))를 전진하여 상기 하부헤더(3)의 융착부를 2분~2분 30초 예열하는 융착부 예열공정인 제12단계와; 상기 히터지그부(61)를 전진하여 상기 하부헤더(3)의 융착부를 압착하는 압착공정인 제13단계와; 상기 히터지그부(61)를 약 1~2분 동안 100℃ 이하로 냉각하는 히터지그부 냉각공정인 제14단계와; 상기 히터지그부(61)를 후진하여 상기 상·하부헤더(2, 3)와 다채널 열판(1)이 융착된 열교환기를 취출하는 취출공정인 제15단계와; 열융착 시 막힌 상기 다채널 열판(1)의 원형홀(11)을 가공하는 홀가공공정인 제16단계와; 외관검사 및 수압시험을 하여 완제품을 완성하는 완제품 검사공정인 제17단계로 구성된 제조공정을 거쳐 제조된다.

도 18은 본 발명의 열융착에 사용되는 열융착 지그(6)을 상세히 도시하였다.

도 19는 기존의 다열 튜브형 열교환패널을 구비한 열교환기의 헤더와 패널 접착을 도시한 것으로 접착제를 사용하거나 용접을 함.

도 20은 본 발명의 열판과 헤더의 결합 방법에 대한 설명도로서 상기 열판삽입홈(21111, 3111)은 상기 열판(1a)의 상단과 하단이 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)과 하부헤더 바텀플레이트(311))를 관통하지 않게 1mm의 살두께를 가져 상기 다채널 열판(1)과의 열융착 시 상기 다채널 열판(1)이 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)과 하부헤더 바텀플레이트(311))에 융착되고 융착 후 확대도와 같이 드릴로 홀링 가공하여 상기 열판(1a)이 막히지 않게 한다.

1 : 다채널 열판 1a : 열판
11 : 원형홀 12 : 반원돌출부
121 : 홈진 부분 2 : 상부헤더
21 : 상부헤더바디 211 : 열매체수용부
2111 : 열매체수용부 바텀플레이트 21111 : 열판삽입홈
2112 : 열매체수용부 보더 21121 : 열매체 배출구
21122 : 열매체배출헤더 21123 : 열매체인입관
2113 : 상부열매체수용공간 212 : 제습액수용부
2121 : 제습액수용부 바텀플레이트 21211 : 열판관통구
2122 : 제습액수용부 보더 21221 : 제습액 인입구
21222 : 제습액헤더 212221 : 플러그
21223 : 제습액분기관 212231 : 플러그
21224 : 지지대결합구 2123 : 오버플로우 가이드
21231 : 주가이드턱 21232 : 보조가이드턱
21233 : 제습액유로 2124 : 제습액수용공간
22 : 상부헤더커버 221 : 결합클램프 상면결합홈
222 : 결합클램프 측면결합홈 23 : 결합클램프
24 : 패킹 3 : 하부헤더
31 : 하부헤더바디 311 : 하부헤더 탑플레이트
3111 : 열판삽입홈 312 : 하부헤더 보더
3121 : 열매체 인입구 3122 : 열매체인입헤더
3123 : 열매체분기관 3124 : 지지대결합구
313 : 하부열매체수용공간 32 : 하부헤더커버
321 : 결합클램프 상면결합홈 322 : 결합클램프 측면결합홈
4 : 지지대 41 : 볼트홀
5 : 제습액팬 51 : 제습액배출구
52 : 열판관통홀 53 : 묽은제습액수용공간
6 : 열융착 지그 61 : 히터지그부
62 : 헤더고정부 63 : 가이드블록
64 : 히터지그이송부

Claims

내부로 냉수 또는 온수인 열매체가 통과하며, 수평으로 이동하는 공기에서 습분을 받아 묽은용액이 되거나 공기에 습분을 주어 진한용액이 되는 제습액이 외부 표면으로 상부에서 하부로 흐르고, 상기 열매체와 제습액은 열교환하여 냉각 또는 가열되며, 상기 제습액과 공기는 습분을 주고 받는, 수직형태로 일정 간격으로 다수 개의 열판(1a)이 설치된 다채널 열판(1)과;
상기 다채널 열판(1)의 상부에 결합되며, 상기 열판(1a)의 내부를 통과한 상기 열매체가 모여서 외부로 배출될 수 있도록 상기 열매체를 수용하는 상부열매체수용공간(2113)을 이루고, 상기 제습액이 인입되어 상기 다채널 패널(1)의 외부로 흐르도록 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간(2124)을 이루는 상부헤더(2)와;
상기 다채널 열판(1)의 하부에 결합되며, 상기 제습액과 대향류(Count Flow)를 이루도록 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부에서 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간(313)을 이루는 하부헤더(3)와;
상기 상부헤더(2)와 하부헤더(1)에 결합되어 내부 및 주위 환경의 온도 상승시 열교환기의 뒤틀림으로 인한 파손을 방지하기 위한 지지대(4)로 구성되는 제습냉방용 열교환기에 있어서
상기 열판(1a)은 고분자량 화합물인 폴리머 재질을 사용하여 판형으로 압출하여 제작되고,
상기 열판(1a)의 내부는 상기 열매체를 내부로 흘려주기 위해 일정 피치로 관통하는 다수 개의 원형홀(11)이 형성되며,
상기 열판(1a)의 양측 외부는 열교환 면적을 넓히고 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 단면으로 볼 때 원형 형상인 다수 개의 반원돌출부(12)을 가지고,
상기 다채널 열판(1)과 상·하부헤더(2, 3)는 열융착 지그(6)를 이용하여 열융착으로 결합되어지며,
상기 상부헤더(2)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입 결합되고, 상기 열매체가 배출되고 제습액이 인입되는 상부헤더바디(21)와, 상기 상부헤더바디(21)의 상부를 막아 상기 상부헤더(2)를 밀폐시키는 상부헤더커버(22)로 구성되고,
상기 상부헤더바디(21)는 상기 열매체를 외부로 배출하기 위하여 상기 다채널 열판(1)의 내부를 통해 상기 열매체가 모이는 상부열매체수용공간(2113)을 이루며, 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합되는 열매체수용부(211)와;
상기 제습액이 인입되어 상기 제습액을 수용하는 제습액수용공간(2124)을 이루며, 상기 다채널 열판(1)이 통과하는 제습액수용부(212)로 분리 구성되며,
상기 제습액수용부(212)에는 상기 제습액의 유량 분배를 용이하게 하고 상기 다채널 열판(1)의 외부를 타고 흘러내리는 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키기 위해 각각의 상기 열판(1a)에 상기 제습액이 오버플로우되어 흘러내리게 하는 오버플로우 가이드(2123)가 형성되고,
상기 하부헤더(3)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입 결합되고, 상기 열매체가 인입되어 상기 다채널 열판(1)의 내부로 균등하게 상부로 흐르도록 상기 열매체를 수용하는 하부열매체수용공간(313)을 이루는 하부헤더바디(31)와, 상기 하부헤더바디(31)의 하부를 막아 상기 하부헤더(3)를 밀폐시키는 하부헤더커버(32)로 구성되는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기
제 1항에 있어서,
상기 제습냉방용 열교환기는 상기 다채널 열판(1)을 타고 흘러내리는 묽은용액의 제습액을 수용하는 묽은제습액수용공간(53)을 이루는 제습액팬(5)이 상기 하부헤더(3)의 상부에 추가로 구성되며,
상기 제습액팬(5)의 측면에는 상기 묽은용액의 제습액이 배출되는 제습액배출구(51)가 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열매체수용부(211)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입되어 열융착 결합되는 열매체수용부 바텀플레이트(2111)와, 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 열매체수용부(211)가 일정 내용량을 가지게 하는 열매체수용부 보더(2112)로 구성되고,
상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)에는 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합하기 위해 상기 열판(1a)의 상단부가 삽입되는 다수 열의 열판삽입홈(21111)이 형성되며,
상기 열매체수용부 보더(2112)에는 상기 열매체가 배출되는 열매체 배출구(21121)와, 상기 열매체가 상부열매체수용공간(2113)에서 외부로 배출되도록 상기 열매체가 모이는 열매체배출헤더(21122)와, 상부열매체수용공간(2113)에서 상기 열매체배출헤더(21122)로 상기 열매체가 균등하게 인입되도록 다수 개의 열매체인입관(21123)이 형성되고,
상기 제습액수용부(212)는 상기 다채널 열판(1)이 관통하는 제습액수용부 바텀플레이트(2121)와, 상기 제습액수용부 바텀플레이트(2121)의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 제습액수용부(212)가 일정 내용량을 가지게 하는 제습액수용부 보더(2122)로 구성되며,
상기 제습액수용부 보더(2122)에는 상기 제습액이 인입되는 제습액 인입구(21221)와, 인입된 제습액이 균등하게 제습액수용공간(2124)으로 배출되도록 상기 제습액이 모이는 제습액헤더(21222)와, 상기 제습액헤더(21222)에서 제습액수용공간(2124)으로 상기 제습액이 균등하게 배출되도록 하며 각각의 상기 열판(1a)의 양측으로 상기 제습액이 흘러내리기 쉽게 상기 열판의 수량의 2배수인 제습액분기관(21223)이 형성되며,
상기 제습액수용부 보더(2122)의 내부에는 오버플로우된 상기 제습액이 상기 열판(1a)의 측면을 타고 균등하게 흘러내리게 해서 상기 제습액의 퍼짐성을 향상시키고 열교환 효율을 높이기 위해 각각의 상기 열판(1a) 양측으로 상기 오버플로우 가이드(2123)가 형성되고,
상기 제습액수용부 바텀플레이트(2121)에는 상기 다채널 열판(1)이 관통되는 다수 열의 열판관통구(21211)이 형성되며,
상기 하부헤더바디(31)는 상기 다채널 열판(1)이 삽입되어 열융착 결합되는 하부헤더 탑플레이트(311)와, 상기 하부헤더 탑플레이트(311)의 4면의 가장자리에 수직으로 형성되어 상기 하부헤더(3)가 일정 내용량을 가지게 하는 하부헤더 보더(312)로 구성되고,
상기 하부헤더 탑플레이트(311)에는 상기 다채널 열판(1)과 열융착 결합하기 위해 상기 열판(1a)의 하단부가 삽입되는 다수 열의 열판삽입홈(3111)이 형성되며,
하부헤더보더(312)에는 상기 열매체가 인입되는 열매체 인입구(3121)와,
인입된 상기 열매체가 균등하게 하부열매체수용공간(313)으로 배출되도록 상기 열매체가 모이는 열매체인입헤더(3122)와, 상기 열매체인입헤더(3122)에서 하부열매체수용공간(313)으로 상기 열매체가 균등하게 배출되도록 다수 개의 열매체분기관(3123)과, 상기 지지대(4)가 결합을 위한 지지대결합구(3124)가 형성되고,
상기 지지대(4)에는 상기 상부헤더(2)와 하부헤더(3)의 지지대결합구(21224, 3124)에 볼트로 결합하기 위해 볼트홀(41)이 형성되고,
상기 볼트홀(41)은 상기 패널의 열팽창이나 열수축에 대응하기 위해 수직방향으로 길게 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기
제 1항에 있어서,
상기 폴리머는 내열 ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer)를 사용하고, 인장강도 450kg/㎠(3.2mm @ Yield) 이상, 인장신율 20% 이상(3.2mm @Break), 열변형온도 110℃ 이상, 연화점 120℃ 이상(@ 5kg, 50℃/h) 인 것을 특징으로 하는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기
제 3항에 있어서,
상기 열판삽입홈(21111, 3111)은 상기 열판(1a)의 상단과 하단이 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)과 하부헤더 바텀플레이트(311))를 관통하지 않게 1mm의 살두께를 가져 상기 다채널 열판(1)과의 열융착 시 상기 다채널 열판(1)이 상기 열매체수용부 바텀플레이트(2111)과 하부헤더 바텀플레이트(311))에 융착되고 융착 후 드릴로 홀링 가공하여 상기 열판(1a)이 막히지 않게 하며,
상기 열융착 지그(6)의 열융착 온도는 210~220℃ 인 것을 특징으로 하는 원형 다채널 열판과 유량분배가 용이한 구조를 갖는 액체식 제습냉방용 열교환기
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