KR101662532B1 - 중공형 격벽을 가진 열교환기 - Google Patents

중공형 격벽을 가진 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공형 격벽을 가진 열교환기에 관한 것으로서, 상부에 물 유출구(102), 하부에 물 유입구(101)를 구비하고, 바닥이 막혀 있되 천정이 개구부로 열려있는 원통형 모양을 가진 케이스(100); 상기 케이스(100)의 최상부 말단에서 접착하여 케이스 내부를 밀폐시키는 원판 모양의 케이스캡(200); 냉매 또는 물이 유입되는 열매체 유입관(301); 열매체 연결관(302); 열매체 유출관(303); 케이스 하부에 위치하는 스크롤형 집적 하부관(400); 케이스 상부에 위치하는 스크롤형 집적 상부관(500); 및 원판형 모양의 중공형 격벽(600);으로 구성되어, 열매체는 열매체 유입관, 스크롤형 집적 상부관, 열매체 연결관, 스크롤형 집적 하부관, 열매체 유출관을 순서대로 통과하며, 물은 스크롤형 집적 하부관의 유로를 따라 바깥에서 안쪽으로 흐르게 되어 중공형 격벽을 통해 상부로 이동하게 되고, 상부에서는 스크롤형 집적 상부관의 유로를 따라 안쪽에서 바깥으로 물이 흘러 최종적으로 물 유출구를 통해 외부로 유출되는데 이로써 열교환이 일어나는 접촉면적을 최대화하고 물의 흐름을 막힘이 발생하지 않는 동시에 느리게 유로를 구성한 결과 열교환 효율을 최대화할 수 있도록 한 중공형 격벽을 가진 열교환기에 관한 것이다.

Description

중공형 격벽을 가진 열교환기{Heat exchanger Having Center hole Typed Bulkhead}
본 발명은 중공형 격벽을 가진 열교환기에 관한 것으로서, 상부에 물 유출구(102), 하부에 물 유입구(101)를 구비하고, 바닥이 막혀 있되 천정이 개구부로 열려있는 원통형 모양을 가진 케이스(100); 상기 케이스(100)의 최상부 말단에서 접착하여 케이스 내부를 밀폐시키는 원판 모양의 케이스캡(200); 냉매 또는 물이 유입되는 열매체 유입관(301); 열매체 연결관(302); 열매체 유출관(303); 케이스 하부에 위치하는 스크롤형 집적 하부관(400); 케이스 상부에 위치하는 스크롤형 집적 상부관(500); 및 원판형 모양의 중공형 격벽(600);으로 구성되어, 열매체는 열매체 유입관, 스크롤형 집적 상부관, 열매체 연결관, 스크롤형 집적 하부관, 열매체 유출관을 순서대로 통과하며, 물은 스크롤형 집적 하부관의 유로를 따라 바깥에서 안쪽으로 흐르게 되어 중공형 격벽의 중공을 통해 상부로 이동하게 되고, 상부에서는 스크롤형 집적 상부관의 유로를 따라 안쪽에서 바깥으로 물이 흘러 최종적으로 물 유출구를 통해 외부로 유출되는데 이로써 열교환이 일어나는 접촉면적을 최대화하고 물의 흐름을 막힘이 발생하지 않는 동시에 느리게 유로를 구성한 결과 열교환 효율을 최대화할 수 있도록 한 중공형 격벽을 가진 열교환기에 관한 것이다.
수냉식 열교환기는 냉매가 이동하는 폐쇄형 냉매유로에 냉각수를 이동시켜 냉매유로를 이동하는 냉매와 냉각수 사이에서 열교환을 시키는 것으로, 냉각수가 이동하는 하우징 내에 냉매유로를 형성하여 냉각수와 냉매 사이의 열교환을 할 수 있도록 구성된 장치를 말한다.
이때 냉각수와 냉매 사이의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 일반적으로 냉매유로의 외측에 열교환핀을 설치하여 열교환을 증가시키기도 하며, 하우징으로 유입되는 냉각수와 냉매 사이의 온도차를 증가시켜 열교환을 증가시키기도 한다.
그러나 냉매유로의 외측에 열교환핀을 설치하는 경우, 열교환핀은 하우징 내의 냉각수의 이동을 방해하는 문제가 있으며, 냉각수와 냉매 사이의 온도차를 증가시키는 경우 냉각수의 온도를 강제로 하강시켜야 하므로 시스템 전체에 부하를 증가시킬 수 있는 문제가 있었다.
상기의 문제점을 해결하고자 하는 선행기술로, 한국등록특허 제10-1437560호(2014.08.28)는 수냉식 열교환기에 관한 것으로서 열교환기는 내부에 중공이 형성되어 냉매가 이동하는 외관과; 상기 외관의 내부에 삽입 배치되며, 내부에 중공이 형성되어 냉각수가 이동하는 내관과; 상기 외관의 냉각수 배출 방향의 일단에 장착되며, 냉매가 유입되는 냉매유입관과 연결되는 상부조인트와; 상기 외관의 타단에 장착되며, 냉매가 배출되는 냉매유출관과 연결되는 하부조인트;를 포함하여 형성하되, 상기 내관의 외주면에는 상호 직경이 다른 제1나선부와 제2나선부를 한 줄 또는 복수개의 나선 줄로 형성하고, 상기 제1나선부와 상기 제2나선부는 길이 방향을 따라 일정 간격 상호 교차 배열하며, 상기 제1나선부의 피치는 상기 제2나선부의 피치의 1.2배이고, 상기 제1나선부와 상기 제2나선부의 피치 중심간 피치간격은 상기 제1나선부 피치의 1.2배이며, 상기 제1나선부의 외경은 상기 내관 외경의 1.5배이고, 상기 제2나선부의 외경은 상기 내관 외경의 1.3배이며, 상기 외관의 내경은 상기 제1나선부 외경의 1.2배로 형성하여 냉매와 냉각수간의 열교환 효율을 증가시키는 수냉식 열교환기에 관한 것으로서 냉매의 와류가 형성되면서 냉매가 내관 외주면에 머무는 시간이 증가하게 되고, 이로 인해 냉각수가 냉매의 열을 충분히 흡수하여 냉매의 냉각 효율이 증가되는 효과를 발생시킨다고 하나 열교환을 발생시키는 열매체의 종류가 한정되어 있고, 또한 냉매가 흐르는 관 내부에 냉각수가 흐르는 관을 부가시킨 것으로서 제작이 곤란할 뿐만 아니라 시간과 비용이 상승되는 문제점이 있으며, 냉매 외에 냉각수의 흐름을 지연시킬 수 있는 요소에 대한 기술적 특징이 부족하여 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열매체와 물의 접촉면적을 최대화하고 열매체와 물의 진행속도를 최대한 지연시켜 열교환효율을 상승시키고, 열매체와 물의 열교환 장치의 생산에 투입되는 노력과 비용을 최대한 저감시켜 합리적인 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기는, 상부에 물 유출구(102), 하부에 물 유입구(101)를 구비하고, 바닥이 막혀 있되 천정이 개구부로 열려있는 원통형 모양을 가진 케이스(100); 상기 케이스(100)의 최상부 말단에서 접착하여 케이스 내부를 밀폐시키는 원판 모양의 케이스캡(200); 냉매 또는 물이 유입되는 열매체 유입관(301); 열매체 연결관(302); 열매체 유출관(303); 케이스 하부에 위치하는 스크롤형 집적 하부관(400); 케이스 상부에 위치하는 스크롤형 집적 상부관(500); 및 원판형 모양의 중공형 격벽(600);으로 구성된다.
상기 중공형 격벽(600)은 상기 스크롤형 집적 상부관(500)과 상기 스크롤형 집적 하부관(400) 사이에 위치하며, 가운데 중공(601)을 가지되, 케이스 내부에서 상기 중공형 격벽(600)을 기준으로 위아래 물의 이동은 상기 중공(601)으로만 가능함이 바람직하다.
상기 스크롤형 집적 하부관(400)과 스크롤형 집적 상부관(500)은 같은 치수와 형태를 가지는 복수개의 스크롤형 관이 상하로 틈이 없이 적층 밀집되어 위에서 볼 경우 집적된 스크롤 관 외부에 소용돌이 모양으로 유로를 형성하되, 관 단면은 원형구조임이 바람직하다.
상기 열매체 유입관(301)은 케이스캡(200)을 관통하여 스크롤형 집적 상부관(500)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 최외곽 말단에서 연결되며, 상기 스크롤형 집적 상부관(500)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 안쪽 말단과 열매체 연결관(302)과 연결되며, 상기 열매체 연결관(302)은 중공형 격벽(600)을 관통하여 상기 스크롤형 집적 하부관(400)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 안쪽 말단과 연결되며, 상기 스크롤형 집적 하부관(400)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 최외곽 말단은 열매체 유출관(303)과 연결되며, 상기 열매체 유출관(303)은 중공형 격벽(600)과 케이스캡(200)을 관통하여 외부로 연장되는 것을 특징으로 한다.
물은 물 유입구(101)를 통해 진입하여, 상기 스크롤형 집적 하부관(400)이 이루는 소용돌이 모양의 유로를 따라 외부에서 내부쪽으로 와류를 형성하며 흐르며, 중공형 격벽(600)의 중공(601)을 통과하여 상부로 이동하여, 스크롤형 집적 상부관(500)이 이루는 소용돌이 모양의 유로를 따라 내부에서 외부로 점점 각속도가 증가하면서 와류를 형성하여 흘러 최종적으로 물 유출구(102)를 통해 외부로 유출된다.
상기 중공(601)은 스크롤형 집적 상부관(500) 및 스크롤형 집적 하부관(400)의 안쪽 스크롤 형상 중 최소의 직경을 가진 것보다 더 작은 직경을 가지도록 구성된다.
상기 케이스(100)는 중공형 격벽(600)을 기준으로 아래 부분은 물 유입구(101)가 연결되며, 윗부분은 물 유출구(102)가 연결된다.
상기 케이스(100)와 케이스캡(200)은 볼트와 너트 체결에 의해 연결 밀폐됨이 바람직하다.
상기 케이스캡(200)은 상기 열매체 유입관(301)과 열매체 유출관(303)이 관통하는 구멍을 가진다.
상기 중공형 격벽(600)은 열매체 유입관(301)과 열매체 연결관(302)이 관통되는 구멍이 있으며, 상기 스크롤형 집적 하부관(400)의 맨윗단의 스크롤형 관 및 스크롤형 집적 상부관(500)의 맨하단 스크롤형 관과 접촉되어 있으며, 상기 중공(601) 및 관통되는 구멍의 형태를 이루는 원의 원점을 잇는 연장선을 기준으로 둘로 나뉠 수 있음을 특징으로 한다.
상기 케이스(100)의 바닥은 상기 열매체 유출관(303) 및 열매체 연결관(302)의 말단부가 부착되는 홈(미도시)이 구비되며,
상기 케이스캡(200)은 하판 부분에 열매체 연결관(302)의 말단부가 고정되도록 끼워지는 홈(미도시)이 구비되며,
상기 중공형 격벽(600) 상판 부분은 열매체 유입관(301)의 하부 말단부가 부착되는 홈(미도시)이 구비됨이 바람직하다.
따라서 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기는 냉매 또는 물 중 어느 하나인 열매체와 물의 접촉되는 표면적을 최대화하고 열매체와 물의 진행속도를 최대한 지연시켜 열교환되는 시간이 길어지는 결과 열교환효율을 비약적으로 상승시킬 수 있다.
또한 비교적 간단하면서 확실한 구조의 열교환기이므로 생산에 투입되는 노력과 비용을 저감시킬 수 있다.
복수개의 열교환기를 동시에 장착가능한 것이므로 열교환능력을 연속적으로 확장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기의 개략적인 조립도이다.
도 2는 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기의 내부 도면이다.
도 3은 상기 도 2의 내부도면에서 중공형 격벽의 위치 및 조립을 나타내기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기에서 중공형 격벽을 사이에 두고 열매체 유출관등과 스크롤형 집적관등의 연결관계를 나타내기 위한 도면이다.
도 5는 상기 도 4의 도면에서 중공형 격벽과 열매체관들 및 집적관과의 관계를 나타내기 위한 도면이다.
도 6은 열매체의 유입, 유출과 물 유입, 유출을 나타내기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기의 조립이 완료된 도면이다.
도 8은 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기에서 열매체의 이동순서를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기에서 물의 이동과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 케이스캡에 구비되는 열매체 연결관 말단부가 끼워지는 홈을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 케이스 바닥에 구비되는 열매체 유입관과 열매체 연결관 말단부가 끼워지는 홈을 설명하기 위한 도면이다.
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 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "중공형 격벽을 가진 열교환기"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 "중공형 격벽을 가진 열교환기"에 관한 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기의 개략적인 조립도이며, 도 2는 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기의 내부 도면이고, 도 3은 상기 도 2의 내부도면에서 중공형 격벽의 위치 및 조립을 나타내기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기에서 중공형 격벽을 사이에 두고 열매체 유출관등과 스크롤형 집적관등의 연결관계를 나타내기 위한 도면이고, 도 5는 상기 도 4의 도면에서 중공형 격벽과 열매체관들 및 집적관과의 관계를 나타내기 위한 도면이며, 도 6은 열매체의 유입, 유출과 물 유입, 유출을 나타내기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기의 조립이 완료된 도면이며, 도 8은 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기에서 열매체의 이동순서를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기에서 물의 이동과정을 나타낸 도면이며, 도 10은 케이스캡에 구비되는 열매체 연결관 말단부가 끼워지는 홈을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 케이스 바닥에 구비되는 열매체 유입관과 열매체 연결관 말단부가 끼워지는 홈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기는, 상부에 물 유출구(102), 하부에 물 유입구(101)를 구비하고, 바닥이 막혀 있되 천정이 개구부로 열려있는 원통형 모양을 가진 케이스(100); 상기 케이스(100)의 최상부 말단에서 접착하여 케이스 내부를 밀폐시키는 원판 모양의 케이스캡(200); 냉매 또는 물이 유입되는 열매체 유입관(301); 열매체 연결관(302); 열매체 유출관(303); 케이스 하부에 위치하는 스크롤형 집적 하부관(400); 케이스 상부에 위치하는 스크롤형 집적 상부관(500); 및 원판형 모양의 중공형 격벽(600);으로 구성된다.
도 2를 참조하면 상기 중공형 격벽(600)은 상기 스크롤형 집적 상부관(500)과 상기 스크롤형 집적 하부관(400) 사이에 위치하며, 가운데 중공(601)을 가지되, 케이스 내부에서 상기 중공형 격벽(600)을 기준으로 위아래 물의 이동은 상기 중공(601)으로만 가능함이 바람직하다.
상기 스크롤형 집적 하부관(400)과 스크롤형 집적 상부관(500)은 같은 치수와 형태를 가지는 복수개의 스크롤형 관이 상하로 틈이 없이 적층 밀집되어 위에서 볼 경우 집적된 스크롤 관 외부에 소용돌이 모양으로 유로를 형성하되, 관 단면은 원형구조임이 바람직하다.
도 3 내지 도 5를 참조하면 상기 중공형 격벽(600)은 열매체 유출관(303)과 열매체 연결관(302)이 관통되는 구멍이 있으며, 상기 스크롤형 집적 하부관(400)의 맨윗단의 스크롤형 관 및 스크롤형 집적 상부관(500)의 맨하단 스크롤형 관과 접촉되어 있으며, 상기 중공(601) 및 관통되는 구멍의 형태를 이루는 원의 원점을 잇는 연장선을 기준으로 둘로 나뉠 수 있음을 특징으로 한다.
상기 중공(601)은 스크롤형 집적 상부관(500) 및 스크롤형 집적 하부관(400)의 안쪽 스크롤 형상 중 최소의 직경을 가진 것보다 더 작은 직경을 가지도록 구성된다.
도 6 및 도 8을 참조하면 상기 열매체 유입관(301)은 케이스캡(200)을 관통하여 스크롤형 집적 상부관(500)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 최외곽 말단에서 연결되며, 상기 스크롤형 집적 상부관(500)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 안쪽 말단과 열매체 연결관(302)과 연결되며, 상기 열매체 연결관(302)은 중공형 격벽(600)을 관통하여 상기 스크롤형 집적 하부관(400)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 안쪽 말단과 연결되며, 상기 스크롤형 집적 하부관(400)을 이루는 복수의 스크롤형 관의 최외곽 말단은 열매체 유출관(303)과 연결되며, 상기 열매체 유출관(303)은 중공형 격벽(600)과 케이스캡(200)을 관통하여 외부로 연장되는 것을 특징으로 한다.
도 9를 참조하면 물은 물 유입구(101)를 통해 진입하여, 상기 스크롤형 집적 하부관(400)이 이루는 소용돌이 모양의 유로를 따라 외부에서 내부쪽으로 와류를 형성하며 흐르며, 중공형 격벽(600)의 중공(601)을 통과하여 상부로 이동하여, 스크롤형 집적 상부관(500)이 이루는 소용돌이 모양의 유로를 따라 내부에서 외부로 점점 각속도가 증가하면서 와류를 형성하여 흘러 최종적으로 물 유출구(102)를 통해 외부로 유출된다.
즉 물이 케이스의 하부쪽에서는 외부에서 내부로 와류를 형성하며 흐르며, 중공을 지나 케이스의 상부쪽에서는 내부에서 외부로 점점 각속도 증가에 따라 와류를 형성하며 유출하게 되는데 결국 이러한 스크롤 형상에 따른 열매체와 물의 열교환은 스크롤형에 따른 열매체와 물의 흐름이 와류 혹은 소용돌이 모양을 띠게 됨에 따라 최소의 마찰손실을 가지게 되며, 열매체를 냉각하기 위한 경우로서 유출 직전에 가장 온도가 낮은 물(냉각수)과 스크롤형관과의 사이에서 열교환을 하게 된 결과 열교환기로서의 열교환 효율을 비약적으로 높인 것이다.
도 7을 참조하면 상기 케이스(100)는 중공형 격벽(600)을 기준으로 아래 부분은 물 유입구(101)가 연결되며, 윗부분은 물 유출구(102)가 연결된다.
상기 케이스(100)와 케이스캡(200)은 볼트와 너트 체결에 의해 연결 밀폐됨이 바람직하다.
상기 설명과 같이 케이스(100)와 케이스캡(200)이 볼트 너트 체결에 따라 분리 및 조립이 간편하다는 것 외에 스크롤형 집적 하부관 및 스크롤형 집적 상부관, 중공형 격벽도 분리 가능한 것은 당연하다.
이외에 열매체 유입관, 열매체 연결관, 열매체 유출관도 이와 연결되는 스크롤형 집적 하부관 및 스크롤형 집적 상부관으로부터 분리 가능함이 바람직하다. 이 경우 연결부위는 실리콘 씰링, 고무링 등으로 처리하여 쉽게 밀폐 및 분리 연결이 가능하도록 함이 바람직하다.
즉 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기를 구성하는 모든 부품(또는 구성요소)은 분리가능하고, 이를 세척 조립이 가능한 구조인 것이 특징인데, 물은 대부분 이물질(특히 석회수)이 많이 있어 밀폐형 구조를 가진 판형 열교환기나 이중관 열교환기와 같이 장시간 사용 시 관 폐색등과 같은 현상이 발현되어 성능이 현저히 떨어지는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
상기 케이스캡(200)은 상기 열매체 유입관(301)과 열매체 유출관(303)이 관통하는 구멍을 가진다.
도 9를 참조하면 물의 이동은 케이스 하부에 구비된 물 유입구를 통해 케이스 내부로 진입하며, 스크롤형 집적 하부관(400)이 관 외부에 형성하는 소용돌이 형태를 따라 (도 9에 의하면) 시계방향으로 외곽에서 안쪽방향으로 와류가 형성되며, 안쪽에서 중공형 격벽에 구비된 중공을 통해 케이스의 상부 내부에 진입하게 되며, 상부에서는 스크롤형 집적 상부관(500)의 소용돌이 형태에 따라 시계반대방향으로 안쪽에서 외곽쪽으로 와류를 형성하면서 물 유출구에 도달하게 된다.
열 교환 효율의 관점에서 해석하면, 유출 직전의 물은 중온상태이고 유입된 열매체는 고온인 상태에서 열교환이 이루어지고, 유출직전의 열매체는 열을 빼앗긴 상태로서 저온 상태인데 이제 막 유입된 차가운 물과 열교환이 일어나므로 열교환 효율이 극대화될 수 있는 것이다.
도 10 및 도 11을 참조하면 상기 케이스(100)의 바닥은 상기 열매체 유출관(303) 및 열매체 연결관(302)의 말단부가 부착되는 홈(미도시)이 구비되며, 상기 케이스캡(200)은 하판 부분에 열매체 연결관(302)의 말단부가 고정되도록 끼워지는 홈(미도시)이 구비되며, 상기 중공형 격벽(600) 상판 부분은 열매체 유입관(301)의 하부 말단부가 부착되는 홈(미도시)이 구비됨이 바람직하다.
본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기는 열매체 유입구에 투입되는 열매체는 냉매 또는 물 중에 어느 하나일 수 있다.
스크롤형 집적 상부관과 하부관이 스크롤형을 가지는 것이기 때문에 열교환을 집약적으로 할 수 있는 것이기 때문에 부피가 작게 할 수 있어 모듈화 시킬 수 있고, 이러한 모듈화된 열교환기는 계속적으로 병렬형으로 용량 확장 혹은 직렬형으로 열교환을 집약적으로 할 수 있는 장점이 있다.
이중 냉매가 투입될 경우 냉각수에 의한 냉매 냉각용으로 사용될 수 있고, 물이 투입될 경우 물을 냉각 또는 가열할 모든 경우 즉 예를 들면 폐열회수기등의 각종 열교환기(예: 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기등)로서 사용이 가능하다.
따라서 본 발명인 중공형 격벽을 가진 열교환기는 냉매 또는 물 중 어느 하나인 열매체와 물의 접촉되는 표면적을 최대화하고 열매체와 물의 진행속도를 최대한 지연시켜 열교환되는 시간이 길어지는 결과 열교환효율을 비약적으로 상승시킬 수 있다.
또한 비교적 간단한 구조이고 조립이 어렵지 않은 열교환기이므로 생산에 투입되는 노력과 비용을 저감시킬 수 있다.
복수개의 열교환기를 동시에 장착가능한 것이므로 열교환능력을 연속적으로 확장시킬 수 있다.
100 : 케이스 101 : 물 유입구
102 : 물 유출구 200 : 케이스캡
301 : 열매체 유입관 302 : 열매체 연결관
303 : 열매체 유출관 400 : 스크롤형 집적 하부관
500 : 스크롤형 집적 상부관 600 : 중공형 격벽
601 : 중공 602 : 열매체 연결관 홀
603 : 열매체 유출관 홀

Claims (5)

  1. 열교환기에 있어서,
    상기 열교환기는,
    상부에 물 유출구, 하부에 물 유입구를 구비하고, 바닥이 막혀 있되 천정이 개구부로 열려있는 원통형 모양을 가진 케이스; 상기 케이스의 최상부 말단에서 접착하여 케이스 내부를 밀폐시키는 원판 모양의 케이스캡; 냉매 또는 물이 유입되는 열매체 유입관; 열매체 연결관; 열매체 유출관; 케이스 상부쪽에 위치하는 스크롤형 집적 상부관; 케이스 바닥쪽에 위치하는 스크롤형 집적 하부관; 및 원판형 모양의 중공형 격벽;으로 구성되되,
    상기 중공형 격벽은 상기 스크롤형 집적 상부관과 상기 스크롤형 집적 하부관 사이에 위치하며, 가운데 부분에 중공을 구비하되, 케이스 내부에서 상기 중공형 격벽을 기준으로 위아래 물의 이동은 중공으로만 물의 이동이 가능하며,
    상기 스크롤형 집적 하부관과 스크롤형 집적 상부관은 같은 치수와 형태를 가지는 복수개의 스크롤형 관이 상하로 틈이 없이 적층 밀집되어 위에서 볼 경우 집적된 스크롤 관 외부에 소용돌이 모양으로 유로를 형성하되, 관 단면은 원형구조이며,
    상기 열매체 유입관은 스크롤형 집적 상부관을 이루는 복수의 스크롤형 관의 최외곽 말단에서 연결되며, 상기 스크롤형 집적 상부관을 이루는 복수의 스크롤형 관의 안쪽 말단과 열매체 연결관이 연결되며, 상기 열매체 연결관은 중공형 격벽을 관통하여 상기 스크롤형 집적 하부관을 이루는 복수의 스크롤형 관의 안쪽 말단과 연결되며, 상기 스크롤형 집적 하부관을 이루는 복수의 스크롤형 관의 최외곽 말단은 열매체 유출관과 연결되며, 상기 열매체 유출관은 중공형 격벽과 케이스캡을 관통하여 외부로 연장되며,
    물은 물 유입구를 통해 진입하여, 상기 스크롤형 집적 하부관이 이루는 소용돌이 모양의 유로를 따라 외부에서 내부쪽으로 와류를 형성하며 흐르며, 중공형 격벽의 중공을 통과하여 상부로 이동하여, 스크롤형 집적 상부관이 이루는 소용돌이 모양의 유로를 따라 내부에서 외부로 점점 각속도가 증가하면서 와류를 형성하여 흘러 최종적으로 물 유출구를 통해 외부로 유출되는 것을 특징으로 하는 중공형 격벽을 가진 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중공은 스크롤형 집적 상부관 및 스크롤형 집적 하부관의 안쪽 스크롤 형상 중 최소의 직경을 가진 것보다 더 작은 직경을 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 중공형 격벽을 가진 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는 중공형 격벽을 기준으로 아래 부분은 물 유입구가 연결되며, 윗부분은 물 유출구가 연결되며,
    상기 케이스와 케이스캡은 볼트와 너트 체결에 의해 연결 밀폐되며,
    상기 케이스캡은 상기 열매체 유입관과 열매체 유출관이 관통하는 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 중공형 격벽을 가진 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중공형 격벽은 열매체 유출관과 열매체 연결관이 관통되는 구멍이 있으며, 상기 스크롤형 집적 하부관의 맨윗단의 스크롤형 관 및 스크롤형 집적 상부관의 맨하단 스크롤형 관과 접촉되어 있으며,
    상기 중공 및 관통되는 구멍의 형태를 이루는 원의 원점을 잇는 연장선을 기준으로 둘로 나뉠 수 있는 것을 특징으로 하는 중공형 격벽을 가진 열교환기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 케이스의 바닥은 상기 열매체 유출관 및 열매체 연결관의 말단부가 고정되도록 끼워지는 홈이 구비되며,
    상기 케이스캡은 하판 부분에 열매체 연결관의 말단부가 고정되도록 끼워지는 홈이 구비되며,
    상기 중공형 격벽 상판 부분은 열매체 유입관의 말단부가 부착되는 홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 중공형 격벽을 가진 열교환기.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111609737A (zh) * 2020-05-18 2020-09-01 庞小惠 一种热效率高的节能环保型换热器
KR102169155B1 (ko) * 2020-02-13 2020-10-23 우주벤텍 주식회사 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11322302A (ja) * 1999-01-08 1999-11-24 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池用改質装置
JP2002228373A (ja) * 2001-01-29 2002-08-14 Atago Seisakusho:Kk 熱交換器
JP2012510600A (ja) * 2008-12-01 2012-05-10 ヴァレオ システム テルミク コイル形熱交換器と、このコイル形熱交換器を備えている空調装置
KR20140000938A (ko) * 2012-06-26 2014-01-06 엘지전자 주식회사 열교환기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11322302A (ja) * 1999-01-08 1999-11-24 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池用改質装置
JP2002228373A (ja) * 2001-01-29 2002-08-14 Atago Seisakusho:Kk 熱交換器
JP2012510600A (ja) * 2008-12-01 2012-05-10 ヴァレオ システム テルミク コイル形熱交換器と、このコイル形熱交換器を備えている空調装置
KR20140000938A (ko) * 2012-06-26 2014-01-06 엘지전자 주식회사 열교환기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102169155B1 (ko) * 2020-02-13 2020-10-23 우주벤텍 주식회사 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기
CN111609737A (zh) * 2020-05-18 2020-09-01 庞小惠 一种热效率高的节能环保型换热器

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