KR101444740B1 - 내압성능을 갖는 열교환기 - Google Patents

Abstract

내압성능을 갖는 열교환기가 개시된다. 본 발명에 따른 내압성능을 갖는 열교환기는, 보일러의 열교환수가 이동하도록 다수로 배치되며 양측 단부에 개구부가 형성된 열교환 튜브; 상기 열교환 튜브의 양측 단부를 연결하여 열교환수의 공급 또는 회수되는 헤더;를 포함하고, 상기 헤더는, 상기 한쌍의 열교환 튜브의 양측 단부가 매입되는 챔버가 복수로 형성되며, 상기 열교환 튜브의 양측 단부에 각기 결합되며, 상기 헤더의 개방부에 결합되어 챔버를 밀봉하는 고정부재;를 포함하여 이루어진다.
이에 따르면 열교환 튜브의 단부와 헤더의 연결부위에 대한 강도를 강화함으로써 높은 압력에 견딜 수 있는 효과가 있다.

Description

내압성능을 갖는 열교환기{Pressure-resistant Heat Exchanger}

본 발명은 내압성능을 갖는 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환 튜브와 헤더의 연결부위에 대한 결합구조를 개선하여 높은 압력에 견딜 수 있도록 한 내압성능을 갖는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 다른 두 유체가 전열판에 의하여 분할되고, 양자간에 전열판을 통한 열교환이 이루어지도록 하는 장치로, 온수 공급과 난방을 포함하여 공조기기, 폐열회수장치 등 여러분야에서 널리 사용된다.

즉 전열 면적을 갖는 열교환튜브가 다수로 형성되고, 각 열교환튜브의 단부에는 헤더가 연결되어 공급과 회수가 이루어진다.

열교환튜브에는 열교환기의 전열 효율을 높이기 위해 표면에 다양한 형상의 핀이 형성된다.

핀은 다양한 형상과 패턴의 홈과 돌기 또는 주름 등을 형성하여 전열 면적을 늘려서 연관의 표면에 장착하게 되는 것이다.

이에 관련된 선행기술로서 본 발명자가 국내등록실용신안 제0461746호의 「열교환기」를 출원하여 등록받은 바 있다.

상기 선행기술은 보일러의 열교환수가 이동하도록 상호 대향하는 평판의 양측 가장자리를 연장하여 상호 연결하고, 상기 열교환수의 이동 방향에 대하여 경사를 이루도록 상기 평판 각각으로부터 반복적으로 산과 골의 패턴이 형성되게 돌출된 돌부가 마련된 양단 관통의 열교환 튜브와, 상기 열교환 튜브를 복수개 배열시켜 상기 열교환 튜브의 가장자리를 지지하고 보일러의 연소실과 연통시켜 연소가스가 상기 열교환수의 이동 방향과 직교되게 배출되는 공간이 마련되는 열교환 챔버를 포함하는 것과 관련된다.

한편 종래 기술은 열교환 튜브의 양측 단부에 헤더가 결합되고, 이 양측의 헤더는 각기 열교환수의 공급과 회수를 담당하게 되는데 헤더에는 다수개의 챔버가 형성되고, 각 챔버에는 한쌍의 열교환 튜브의 단부가 결합됨으로써 일측 열교환 튜브로부터 공급되는 열교환수가 챔버를 경유하여 타측 열교환 튜브로 이송되도록 하는 것이다.

그러나 종래에는 열교환 튜브의 단부와 헤더의 챔버가 브레이징에 의해 용접되는데 이 용접된 부위가 높은 압력에 견디지 못하고 크랙이 발생되거나 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열교환 튜브의 단부와 헤더의 결합된 부위에 대한 강도를 강화함으로써 높은 압력에 견딜 수 있도록 한 내압성능을 갖는 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 보일러의 열교환수가 이동하도록 다수로 배치되며 양측 단부에 개구부가 형성된 열교환 튜브; 상기 열교환 튜브의 양측 단부를 연결하여 열교환수의 공급 또는 회수되는 헤더;를 포함하고, 상기 헤더는, 상기 한쌍의 열교환 튜브의 양측 단부가 매입되는 챔버가 복수로 형성되며, 상기 열교환 튜브의 양측 단부에 각기 결합되며, 상기 헤더의 개방부에 결합되어 챔버를 밀봉하는 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성능을 갖는 열교환기에 의해 달성될 수 있다.

상기 고정부재는 상기 열교환 튜브의 단부가 끼움 결합되는 통공이 형성되고, 상기 통공의 주변에 단턱이 형성된 것으로, 2개의 통공 사이에는 단턱과 단턱 사이에 요입부가 형성되고, 2개의 통공에 형성된 단턱 중 외측의 단턱이 헤더의 챔버의 내면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환 튜브의 단부와 상기 고정부재의 통공의 끼움 결합된 부위가 용접되는 것을 특징으로 한다.

상기 헤더는 상기 챔버와 챔버 사이에 돌출부가 형성된 것이고, 상기 돌출부가 상기 고정부재의 단턱과 단턱 사이의 요입부에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 헤더는 일측에 배관 연결구가 형성되고, 상기 챔버는 열교환 튜브가 수용되도록 오목하게 요입 형성되며, 상대적으로 외측으로 볼록하게 돌출되어 돔형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 열교환 튜브의 단부와 헤더의 연결부위에 대한 강도를 강화함으로써 높은 압력에 견딜 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내압성능을 갖는 열교환기를 나타낸 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 내압성능을 갖는 열교환기를 나타낸 결합된 사시도,
도 3은 상기 도 2에서 요부 확대 사시도,
도 4는 상기 도 2에서 요부 확대 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 내압성능을 갖는 열교환기를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 내압성능을 갖는 열교환기를 나타낸 사시도로써 일부위의 상단을 수평 절단하여 도시한 도면이며, 도 3은 상기 도 1에서 요부 확대 사시도, 도 4는 상기 도 1에서 요부 확대 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 내압성능을 갖는 열교환기(A)는, 보일러의 열교환수가 이동하도록 다수로 배치되며 양측 단부에 개구부가 형성된 열교환 튜브(2); 열교환 튜브(2)의 양측 단부를 연결하여 열교환수의 공급 또는 회수되는 헤더(4);를 포함하여 구성된다.

헤더(4)에는 상기 한쌍의 열교환 튜브(2)의 양측 단부가 매입되는 챔버(42)가 복수로 형성된다.

그리고 다수의 열교환 튜브(2)의 양측 단부에 각기 결합되어 다수의 열교환 튜브(2)를 묶는 프레임 역할을 하면서, 헤더(4)의 개방부에 결합되어 챔버(42)를 밀봉하는 고정부재(6)가 마련된다.

고정부재(6)는 다수개의 열교환 튜브(2)의 양측에 결합되어 이들 다수개의 열교환 튜브(2)를 모두 고정시키기 위해 결합되는 것으로, 일정 면적을 갖는 판상으로 형성되며, 열교환 튜브(2)의 단부가 끼움 결합되는 통공(60)이 다수로 형성된다.

여기서 상기 통공(60)은 주변에 일정 높이로 단턱(62)이 형성된다.

따라서 2개의 통공(60)에 각기 형성된 단턱(62)과 단턱(62) 사이에는 요입부(64)가 형성된다.

요입부(64)에는 후술될 헤더(4)의 챔버(42)와 챔버(42) 사이의 돌출부(44)가 결합될 수 있다.

또한 2개의 통공(60)에 형성된 각기 단턱(62) 중 외측의 단턱(62)이 헤더(4)의 챔버(42)의 내면에 밀착되도록 결합된다.

아울러 열교환 튜브(2)의 단부와 고정부재(6)의 통공(60)의 끼움 결합된 부위에는 용접을 실시하여 밀봉상태가 되도록 한다.

한편 헤더(4)는 챔버(42)와 챔버(42) 사이에 돌출부(44)가 형성된 것이고, 상기 돌출부(44)가 고정부재(6)의 단턱(62)과 단턱(62) 사이에 형성된 요입부(64)에 끼워져 견고하게 결합된다.

즉 헤더(4)는 일측 및 타측에 각기 배관 연결구(48)가 형성되어 열교환수의 공급 및 회수가 이루어질 수 있고, 챔버(42)는 열교환 튜브(2)가 수용되도록 오목하게 요입 형성되며, 상대적으로 외측으로 볼록하게 돌출되어 돔형으로 이루어진다.

이렇게 다수의 챔버(42)가 등간격으로 배열 형성되고, 각 챔버(42)들 사이에는 돌출부(44)가 형성되어 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

다수의 열교환 튜브(2)를 병렬로 배열하고, 각 열교환 튜브(2)들 사이에는 전열판(8)이 결합된다.

그리고 다수의 열교환 튜브(2)의 양단부에 고정부재(6)가 각기 결합되는데, 열교환 튜브(2)의 양측 끝단이 고정부재(6)의 통공(60)에 삽입되도록 하여 결합된다.

이후 고정부재(6)의 외측에 헤더(4)가 결합되며, 상술한 바와 같이 헤더(4)의 챔버(42)에 한쌍의 열교환 튜브(2)의 양단부가 삽입되도록 한 후 고정부재(6)가 헤더(4)의 챔버(42)를 밀봉하도록 헤더(4)의 후방으로부터 결합되고, 용접에 의해 밀봉된다.

이후 열교환 튜브(2)가 삽입된 고정부재(6)의 통공(60)의 주변에 용접을 실시하여 밀봉시킨다.

이후 헤더(4)의 일측 배관 연결구(48)를 통해 열교환수가 공급되면, 가장 상부의 열교환 튜브(2)의 개구부를 통해 열교환수가 공급되기 시작한다.

따라서 가장 상부의 열교환 튜브(2)를 경유한 열교환수는 반대편의 헤더(4)의 챔버(42)를 경유한 후 그 하부의 열교환 튜브(2)에 유입된다.

이렇게 가장 상부의 열교환 튜브(2)에서부터 하부의 열교환 튜브(2)를 향해 순차적으로 지그재그 형태로 열교환수가 이동되면서 난방 또는 냉방의 열교환이 수행된다.

그리고 고압의 열교환수 또는 수격작용에 의한 고압력이 발생되더라도 종래와 같이 압력에 가장 취약했던 열교환 튜브(2)와 헤더(4)의 용접부위를 구조적으로 배제함으로써 견고한 결합상태가 유지될 수 있고 이로인해 내압력이 강화될 수 있어 크랙이나 파손의 위험이 방지될 수 있고 내구성 향상에 의한 수명 연장을 기대할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 : 열교환 튜브 4 : 헤더
6 : 고정부재 42 : 챔버
44 ; 돌출부 60 : 통공
62 ; 단턱

Claims (5)

1. 열교환수가 이송되도록 배치된 다수의 열교환 튜브;
   상기 열교환 튜브의 양측 단부에 연결되고, 상기 다수의 열교환 튜브 중에서 한쌍의 열교환 튜브의 양측 단부가 삽입되는 챔버가 복수로 형성되고, 열교환수를 공급 또는 회수시키는 헤더;
   상기 다수의 열교환 튜브의 양측 단부에 각기 결합되며, 상기 헤더에 결합되어 챔버를 밀봉하는 고정부재;를 포함하고,
   상기 헤더는
   상기 챔버와 챔버 사이에 돌출부가 형성된 것이고,
   상기 돌출부가 상기 고정부재의 요입부에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 내압성능을 갖는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부재는
   상기 다수의 열교환 튜브의 단부가 끼움 결합되는 통공이 다수 형성되고, 상기 통공의 주변에 단턱이 각기 형성된 것으로,
   2개의 통공 사이에는 단턱과 단턱 사이에 헤더에 대응되는 요입부가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 내압성능을 갖는 열교환기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 열교환 튜브의 단부와 상기 고정부재의 통공의 끼움 결합된 부위는 용접에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 내압성능을 갖는 열교환기.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 헤더는 일측에 배관 연결구가 형성되고,
   상기 챔버는 열교환 튜브가 수용되도록 오목하게 요입 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 내압성능을 갖는 열교환기.
   
   
   

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