KR101437333B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브 손상 시 전체를 교체하지 않고 손상된 부위의 튜브만을 부분적으로 용이하게 교체할 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.
본 발명은 다수의 튜브(11)와 핀(12)을 구비하여 다단 다열로 배치되는 튜브유닛(10); 상기 튜브유닛(10)의 전,후방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 전,후방튜브시트(20)(30); 상기 전,후방튜브시트(20)(30)의 양측에 각각 분리가능하게 조립되는 플레이트(40); 상기 전방튜브시트(20)에 패킹(1)과 다수의 볼트(2),너트(3)를 통해 기밀하게 고정되어 그 중앙으로 칸막이(51)를 구비하는 전방탱크(50); 상기 후방튜브시트(30)에 패킹(4)과 다수의 볼트(5),나사공(6)를 통해 기밀하게 고정되는 후방탱크(60); 상기 전방탱크(50)의 양측에 각각 연결되는 유입관(70) 및 배출관(80)을 포함하여 구성된다.

Description

열교환기{Heat Exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 튜브 손상 시 전체를 교체하지 않고 손상된 부위의 튜브만을 부분적으로 용이하게 교체할 수 있도록 한 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 서로 다른 유체를 직접 또는 간접으로 접촉시켜 열교환을 시키는 것으로, 난방 또는 냉방을 목적으로 자동차, 냉장고, 건축물, 공기조화기, 석유화학공업, 일반화학공업 및 파워 플랜트(Poewr Plant) 등에 널리 이용되고 있다.

이러한 열교환기는 냉동사이클장치의 응축기와 증발기를 통칭하는 것으로, 설치위치에 따라 전열매체인 열교환매체의 상변화에 의해 열을 방출하거나 흡수하므로 이를 이용하여 난방 및 냉방에 활용되어 진다.

열교환기 중 가장 널리 알려진 열교환기는 열교환매체가 흐르는 튜브 외측에 다수개의 냉각핀들이 부착되어 있는 형태의 핀-튜브 열교환기로서, 열교환매체가 튜브의 내부를 순환하면서 이 튜브를 통하여 외부공기와의 열교환이 이루어지는 동시에 튜브에 장착된 핀들에 의해 열교환면적이 넓게 확대되어 열교환이 급속하게 이루어진다.

이와 같이 구성된 핀-튜브 열교환기는 외부공기가 튜브와 핀을 통과하면서 튜브 내부를 흐르는 열교환매체와 열교환을 수행할 때 열교환기는 목적물을 냉방 또는 난방시키게 된다.

그러나 종래의 열교환기는 구조적으로 튜브 전체가 일체형으로 제작되어 부분적으로는 분리할 수 없기 때문에, 튜브 손상 시 열교환기 전체를 교체해야하는 비경제적인 문제점이 있었다.

또한 종래의 열교환기는 구조적으로 튜브 전체가 일체형으로 제작되었기 때문에, 조립 시 불편한 용접작업 등이 추가로 요구되어 작업시간이 많이 소요되고, 이로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고 종래의 열교환기는 상술한 바와 같이 구조적으로 조립성과 생산성이 저하되었기 때문에, 결과적으로 대량생산이 어렵고 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 공개특허공보 제2000-0021082호(2000.04.15) 특허문헌 2 : 공개특허공보 제1998-050607호(1998.09.15)

본 발명은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 그 목적은 튜브 손상 시 전체를 교체하지 않고 손상된 부위의 튜브만을 부분적으로 용이하게 교체하여 경제적으로 교체비용을 절감할 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 간단하게 조립식으로 조립하여 작업시간을 단축하는 동시에 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 대량생산이 가능하고 제조원가를 절감할 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다수의 튜브와 핀이 구비된 튜브유닛을 다단 다열로 배치하고, 상기 튜브유닛의 전,후방에 핀을 관통하도록 전,후방튜브시트를 각각 분리가능하게 조립하며, 상기 전,후방튜브시트의 양측에 플레이트를 각각 분리가능하게 조립하고, 상기 전방튜브시트에 그 중앙으로 칸막이가 구비된 전방탱크를 패킹과 다수의 볼트를 통해 기밀하게 고정하며, 상기 후방튜브시트에 후방탱크를 패킹과 다수의 볼트를 통해 기밀하게 고정하고, 상기 전방탱크의 양측에 유입관 및 배출관을 각각 연결한 것이다.

본 발명의 열교환기에 따르면, 튜브유닛이 다단 다열로 조립되므로 튜브 손상 시 전체를 교체하지 않고 손상된 부위의 튜브유닛만을 부분적으로 용이하게 교체하여 경제적으로 교체비용을 절감할 수 있으며, 또한 간단하게 조립식으로 조립되므로 작업시간을 단축하는 동시에 생산성을 향상시킬 수 있으며, 그리고 구조적으로 대량생산이 가능하고 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 튜브유닛의 사시도
도 3은 도 2의 튜브유닛의 확대도
도 4는 본 발명에 따른 열교환기 조립 정면도
도 5는 도 4의 원내부를 확대한 상세도

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본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기의 구성을 상세히 설명한다.
본 발명의 열교환기는 상기 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 다수의 튜브(11)와 핀(12)을 구비하여 다단 다열로 배치되는 튜브유닛(10); 상기 튜브유닛(10)의 전,후방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 전,후방튜브시트(20)(30); 상기 전,후방튜브시트(20)(30)의 양측에 각각 분리가능하게 조립되는 플레이트(40); 상기 전방튜브시트(20)에 패킹(1)과 다수의 볼트(2) 체결에 의해 기밀과 수밀가능하게 고정되어 그 중앙으로 칸막이(51)를 구비하는 전방탱크(50); 상기 후방튜브시트(30)에 패킹(4)과 다수의 볼트(5) 체결에 의해 기밀과 수밀가능하게 고정되는 후방탱크(60); 상기 전방탱크(50)의 양측에 각각 연결되는 유입관(70) 및 배출관(80)을 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 열교환기는 튜브유닛(10),전,후방튜브시트(20)(30),플레이트(40),전,후방탱크(50)(60),유입관(70),배출관(80)으로 이루어진다.
상기 튜브유닛(10)은 다수의 튜브(11)와 핀(12)을 구비하는 것으로, 이러한 튜브유닛(10)은 다수 개가 다단 다열로 배치된다. 본 발명에 따르면 상기 튜브(11)의 내부로 열교환매체가 순환하며 튜브(11)를 통하여 외부공기와의 열교환이 이루어지는 동시에 튜브(11)에 밀착되도록 삽입되어 있는 핀(12)들에 의해 열교환면적이 넓게 확대되어 열교환이 급속하게 이루어진다. 따라서, 외부공기가 열교환기를 통과할 때 핀(12) 사이로 유도되어 튜브(11) 내부를 흐르는 열교환매체를 열교환시키고, 이에 의해 열교환매체는 상기 외부 공기에 의해 냉각 또는 가열된 후 열교환기와 연결된 유로를 순환하면서 목적물을 냉각 또는 가열시키게 된다. 도 1의 튜브유닛(10)은 이해를 돕기 위해 튜(11)브 외측에 부착된 핀(12)은 튜브(11) 길이에 대하여 절반 정도만 도시하였다. 다시 말해, 핀(12)은 튜브(11) 길이방향 전체에 걸쳐 부착되어 외부공기와의 열교환면적을 넓히는 것이나, 튜브(11) 길이에 대하여 절반 정도만 도시하였다.
본 발명에 따르면 상기 튜브유닛(10)의 튜브(11)는 다수 개가 서로 교호로 어긋나는 2단 또는 2단 이상으로 배열된다. 그러므로 상기 칸막이(51)는 유입관(70)을 통해 전방탱크(50)로 유입된 열교환매체가 곧바로 배출관(80)으로 토출되지 않도록 사선으로 형성된다. 한편, 상기 칸막이(51)는 2단 또는 3단 이상의 튜브(11)가 교호를 설치되지 않고 일렬로 배치될 경우에는 굳이 사선으로 형성할 필요는 없다.
상기 튜브유닛(10)의 튜브(11)는 도시된 바와 같이 2단으로 배열함이 바람직하지만, 필요에 따라서는 2단 이상으로 배열할 수 있다. 그리고, 상기와 같이 2단으로 배열된 튜브(11)는 도시된 바와 같이 서로 어긋나게 교호로 배열하고, 이에 따라 상기 전방탱크(50)의 중앙부에 배치된 칸막이(51)도 사선으로 형성함이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 튜브유닛(10)은 도시된 바와 같이 2단 5열로 배치된다. 이때, 상기 튜브유닛(10)은 도시된 바와 같이 2단 5열로 배치함이 바람직하지만, 필요에 따라서는 상술한 바와 같이 다단 다열로 배치할 수도 있는 것임을 분명히 밝혀둔다.
상기 전방튜브시트(20)는 튜브유닛(10)의 전방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 것으로, 이러한 전방튜브시트(20)에는 튜브유닛(10)의 핀(12)들에 끼워지는 다수의 핀공(21)들이 배열형성된다. 이때, 상기 전방튜브시트(20)는 튜브유닛(10)의 전방을 지지하는 역할을 수행한다.
상기 후방튜브시트(30)는 튜브유닛(10)의 후방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 것으로, 이러한 후방튜브시트(30)에는 튜브유닛(10)의 핀(12)들에 끼워지는 다수의 핀공(31)들이 배열형성된다. 이때, 상기 후방튜브시트(30)는 튜브유닛(10)의 후방을 지지하는 역할을 수행한다.
상기 플레이트(40)는 전,후방튜브시트(20)(30)의 양측에 조립되는 것으로, 이러한 양측 플레이트(40)는 전,후방튜브시트(20)(30)에 볼트체결 등으로 통해 각각 분리가능하게 조립식으로 조립된다. 이때, 상기 양측 플레이트(40)는 전,후방튜브시트(20)(30)를 지지하는 역할을 수행한다.
본 발명에 따르면 상기 양측 플레이트(40)의 하부 중앙에는 튜브유닛(10)의 처짐을 방지하는 보강대(41)가 구비된다.
상기 전방탱크(50)는 열교환매체를 수용하는 것으로, 이러한 전방탱크(50)는 전방튜브시트(20)에 패킹(1)과 다수의 볼트(2)를 통해 기밀하게 고정된다. 이때, 상기 전방탱크(50)와 패킹(1) 및 전방튜브시트(20)의 가장자리에는 볼트(2) 체결을 통해 서로 연결되는 다수의 볼트공이 각각 형성된다. 따라서, 본 발명에 따르면 상기 전방탱크(50)는 전방튜브시트(20)에 볼트(2) 체결을 통해 분리가능하게 조립식으로 조립된다.
본 발명에 따르면 상기 전방탱크(50)의 중앙부에는 다단 다열로 배치된 튜브유닛(10)들의 중앙부를 구획하는 칸막이가(51)가 형성된다. 이때, 본 발명에 따르면 칸막이(51)를 사이에 두고 전방탱크(50)는 유입실(50a)과 배출실(50b)로 구획된다. 따라서, 도 2의 화살표와 같이 상기 유입실(50a)로 유입된 열교환매체는 칸막이(51)에 의해 구획된 일측 튜브(11)들을 통해 후방탱크(60)로 순환되고, 후방탱크(60)로 순환된 열교환매체는 다시 타측 튜브(11)들을 통해 배출실(50b)로 순환된다.
상기 후방탱크(60)는 열교환매체를 수용하는 것으로, 이러한 후방탱크(60)는 후방튜브시트(30)에 패킹(4)과 다수의 볼트(5),나사공(6)를 통해 기밀하게 고정된다. 이때, 상기 후방탱크(60)와 패킹(4) 및 후방튜브시트(30)의 가장자리에는 볼트(5),나사공(6)체결을 통해 서로 연결되는 다수의 볼트공이 각각 형성된다. 따라서, 본 발명에 따르면 상기 후방탱크(60)는 후방튜브시트(30)에 볼트(5),나사공(6)체결을 통해 분리가능하게 조립식으로 조립된다.
본 발명에 따르면 상기 후방탱크(60)는 전방탱크(50)와 달리 중앙부에 칸막이가 형성되지 않고 양측이 서로 통하기 때문에, 도 2의 화살표와 같이 상기 유입실(50a)로 유입된 열교환매체는 칸막이(51)에 의해 구획된 일측 튜브(11)들을 통해 후방탱크(60)로 순환되고, 후방탱크(60)로 순환된 열교환매체는 다시 타측 튜브(11)들을 통해 배출실(50b)로 순환된다.
한편, 본 발명에 따르면 상술한 바와 같이 상기 튜브유닛(10),전방튜브시트(20),후방튜브시트(30),플레이트(40),전방탱크(50),후방탱크(60)가 분리가능하게 조립식으로 조립되기 때문에, 특히 해당 튜브유닛(10)의 튜브(11) 손상 시 열교환기 전체를 교체하지 않고 손상된 부위 해당 튜브유닛(10)만을 부분적으로 용이하게 교체하여 경제적으로 교체비용을 절감할 수 있다.
상기 유입관(70)과 배출관(80)은 전방탱크(50)의 양측에 각각 연결되는 것으로, 이러한 유입관(70)은 칸막이(51)를 통해 구획된 전방탱크(50)의 일측 유입실(50a)과 통하도록 연결되고, 배출관(80)은 칸막이(51)를 통해 구획된 전방탱크(50)의 타측 배출실(50b)과 통하도록 연결된다.
본 발명에 따르면 상기 유입관(70)과 배출관(80)에는 플랜지(71)(81)가 각각 구비되고, 상기 플랜지(71)(81)에는 체결공(71a)(81a)이 각각 형성된다.
따라서 이와 같이 구성된 본 발명은 튜브유닛(10)이 다단 다열로 조립되므로 튜브(11) 손상 시 전체를 교체하지 않고 손상된 부위의 튜브유닛(10)만을 부분적으로 용이하게 교체하여 경제적으로 교체비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 간단하게 조립식으로 조립되므로 작업시간을 단축하는 동시에 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 발명은 구조적으로 대량생산이 가능하고 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 튜브유닛 11 : 튜브
12 : 핀 20 : 전방튜브시트
30 : 후방튜브시트 40 : 플레이트
50 : 전방탱크 51 : 칸막이
60 : 후방탱크 70 : 유입관
80 : 배출관

Claims (5)

1. 다수의 튜브(11)와 핀(12)을 구비하여 다단 다열로 배치되는 튜브유닛(10); 상기 튜브유닛(10)의 전,후방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 전,후방튜브시트(20)(30); 상기 전,후방튜브시트(20)(30)의 양측에 각각 분리가능하게 조립되는 플레이트(40); 상기 전방튜브시트(20)에 패킹(1)과 다수의 볼트(2)를 통해 수밀과 기밀하게 고정되어 그 중앙으로 칸막이(51)를 구비하는 전방탱크(50); 상기 후방튜브시트(30)에 패킹(4)과 다수의 볼트(5),나사공(6)를 통해 기밀하게 고정되는 후방탱크(60); 상기 전방탱크(50)의 양측에 각각 연결되는 유입관(70) 및 배출관(80)을 포함하고,
   상기 튜브유닛(10)의 튜브(11)는 다수개가 서로 교호로 어긋나는 2단 또는 2단 이상으로 배열되고,
   여기서, 상기 튜브(11)의 내부로 열교환매체가 순환하며 튜브(11)를 통하여 외부공기와의 열교환이 이루어지는 동시에 튜브(11)에 밀착되도록 삽입되어 있는 핀(12)들에 의해 열교환면적이 넓게 확대되어 열교환이 급속하게 이루어지도록 하고,
   상기 칸막이(51)는 유입관(70)을 통해 전방탱크(50)로 유입된 열교환매체가 곧바로 배출관(80)으로 토출되지 않도록 사선으로 형성되며,
   상기 전방튜브시트(20)는 튜브유닛(10)의 전방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 것으로, 튜브유닛(10)의 핀(12)들에 끼워지는 다수의 핀공(21)들이 배열형성되며,
   상기 후방튜브시트(30)는 튜브유닛(10)의 후방에 핀(12)을 관통하도록 각각 분리가능하게 조립되는 것으로, 후방튜브시트(30)에는 튜브유닛(10)의 핀(12)들에 끼워지는 다수의 핀공(31)들이 배열형성되고,
   상기 플레이트(40)는 전,후방튜브시트(20)(30)의 양측에 조립되는 것으로, 양측 플레이트(40)는 전,후방튜브시트(20)(30)에 볼트체결 등으로 통해 각각 분리가능하게 조립식으로 조립되며,
   상기 플레이트(40)의 하부 중앙에는 튜브유닛(10)의 처짐을 방지하는 보강대(41)가 구비되고,
   상기 전방탱크(50)는 열교환매체를 수용하는 것으로, 전방튜브시트(20)에 패킹(1)과 다수의 볼트(2)를 통해 기밀하게 고정되고, 패킹(1) 및 전방튜브시트(20)의 가장자리에는 볼트(2) 체결을 통해 서로 연결되는 다수의 볼트공이 각각 형성되며,
   여기서, 상기 전방탱크(50)의 중앙부에는 다단 다열로 배치된 튜브유닛(10)들의 중앙부를 구획하는 칸막이가(51)가 형성되고,
   상기 후방탱크(60)는 열교환매체를 수용하는 것으로, 후방튜브시트(30)에 패킹(4)과 다수의 볼트(5),나사공(6)를 통해 기밀하게 고정되고, 패킹(4) 및 후방튜브시트(30)의 가장자리에는 볼트(5),나사공(6)체결을 통해 서로 연결되는 다수의 볼트공이 각각 형성되며, 전방탱크(50)와 달리 중앙부에 칸막이가 형성되지 않고,
   상기 유입관(70)과 배출관(80)에는 플랜지(71)(81)가 각각 구비되고, 상기 플랜지(71)(81)에는 체결공(71a)(81a)이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
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