KR101729411B1 - 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기 - Google Patents

디스크 번들타입의 패키지형 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모듈화된 디스크 번들로써 분할 가능하게 시스템화하여 수요자가 원하는 가변적 사양의 판형 열교환기를 효율적으로 구현할 수가 있게 된다. 이를 위해 본 발명은, 포트홀을 가지는 전열판들을 적층해서 브레이징 접합시킴에 따라 상기 전열판의 가열 전열유로 및 피가열 전열유로로 통과하는 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 된 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 있어서, 상기 전열판은 5~20매 범위 이내이며 이 전열판의 바깥면에는 보강판이 밀착된 상태로 브레이징 접합시켜서 일체화된 제1번들 내지 제2번들,...제n번들이 구비되며 상기의 번들에 의해 선택적으로 모듈화되는 번들패키지; 상기 제1번들에 인접하는 제2번들과 또 다른 제n번들 사이에서 포트홀의 수밀을 위한 누설방지수단; 으로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

디스크 번들타입의 패키지형 열교환기{A heat-excghange of package type disk bundle}
본 발명은 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모듈화된 디스크 번들로써 분할 가능하게 시스템화하여 수요자가 원하는 가변적 사양의 판형 열교환기를 효율적으로 구현할 수가 있게 되는 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 관한 것이다.
판형 열교환기는 얇은 금속판으로 이루어진 전열판 사이의 전열유로를 따라 가열매체 또는 피가열매체가 각각 흐르면서 상호 열교환하도록 된다.
일반적인 판형 열교환기(1)는 도 1에서처럼, 수 매에서 수십 매의 전열판(2)들을 다단으로 포갠 상태로 접촉면을 용제에 의해 융착(융접)시켜 일체화된 판형 열교환기로 구성이 된다. 하지만 불량의 발생률이 높으며 불량이 발생시 폐기되는 원자재의 손실이 크다. 특히 상기 판형 열교환기의 사양(규격, 용량)이 중,대형으로 커질수록 제작 및 생산이 난해할 뿐만 아니라 불량의 발생률이 매우 높고 이에 따른 손실이 심각하다. 또 열교환기의 증설 및 처리용량 증대를 위해 추가로 열교환기를 구입하거나 새로 교체하는 데에 많은 비용이 소요된다.
또한 상기 판형 열교환기 내부에 접합 불량, 누설, 막힘 등이 발생하더라도 그 원인을 찾지 못하는 문제점이 있었다. 이뿐만 아니라 판형 열교환기는 고장이나 누설이 발생시 수리 및 보수가 난해하고 교체 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 즉 판형 열교환기 내부에 누설이 발생시 고장 부위를 찾기는 거의 불가능하기 때문에 교체 비용이 가중된다.
이와 관련한 판형 열교환기에 대하여 종래의 선행기술(특허문헌)을 살펴보면, (특허문헌 0001) 국내등록특허 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 동일한 발명자에 의한 발명)호의 명칭 '테두리가 보강된 디스크타입의 열교환기'가 있으며 이를 참조하면 보다 용이하게 이해가 될 것이다.
다음, (특허문헌 0002) 국내특허출원 제10-1999-0024440(1999.06.26.)호의 명칭 '디스크형 열교환기'가 공지된 바에 있으며, 이는 일체형 전열판 블록과 분리형 전열판 단위결합체로 구성하고 있으며, 이에 관한 구체적인 설명은 공지된 바에 따라 생략하기로 한다. 그런데 상기의 선행기술(특허문헌 0002)은 전자의 일체형 전열판 블록은 다수 매의 전열판들이 용접에 의해 고정이 됨으로 앞서 언급한 바와 같은 문제점들이 예상이 된다. 또는 후자의 분리형 전열판 단위결합체의 경우 전열판 사이에 가스켓을 삽입하게 되면 사용압력 및 온도 저하가 예상되며 특히 누설의 위험성이 높은 문제점이 있다. 또 제품의 제작이 까다롭고 생산성이 저하 및 제조 원가가 상승되며, 고온의 열매체(피가열매체)를 사용시 가스켓의 수명이 급격히 단축되는 단점이 있다.
국내등록특허 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 동일한 발명자에 의한 발명) 국내특허출원 제10-1999-0024440(1999.06.26.)
본 발명의 목적은 디스크타입의 전열판을 소규모 단위(매)로써 모듈화하여 일정 단위규격의 디스크 번들을 구비하고 상기 디스크 번들을 필요한 수대로 반복적으로 연결 구성하도록 되며 생산성 향상 및 유지관리 등이 용이하도록 된 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기를 제공하는 데 있다.
본 발명은 하우징의 내부에 디스크 번들을 수용하고 또 역으로 디스크 번들을 인출하기가 용이하도록 번들 가이드 및 힌지를 구비하여 작업성을 향상시킬 수 있게 되는 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하고 본 발명은, 전열판을 통해 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 된 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 있어서, 가열매체 유입구와 가열매체 유출구 그리고 피가열매체 유입구와 피가열매체 유출구가 구비된 하우징; 상기 하우징의 측면 개구부를 개폐하는 블라인드; 상기 전열판이 5~20매 범위 이내로 적층되고, 가열매체가 흐르는 가열 전열유로와 피가열매체가 흐르는 피가열 전열유로가 구비되며, 상기 전열판의 바깥면에는 보강판이 밀착된 상태로 브레이징 접합시켜서 일체화된 제1번들 내지 제2번들, ... 제n번들; 상기의 제1번들 내지 제2번들, ... 제n번들이 하우징의 내부에 투입되어 상기의 블라인드로 밀착되며, 가장자리의 포트홀이 피가열매체 유입구 및 피가열매체 유출구에 연결되는 번들패키지; 상기 제1번들에 인접하는 제2번들과 또 다른 제n번들 사이에서 포트홀의 수밀을 위한 누설방지수단; 으로 구성이 되되, 상기 누설방지수단은, 상기 제1번들 내지 제n번들 사이에 끼워지며 포트홀과 연통하는 통공을 가지는 연결판, 상기 통공에 삽입되는 오링, 상기 오링의 내측에 끼워지는 스페이스링, 으로 구성되며; 상기 보강판과 연결판에는 서로 끼움 조립되는 돌기 및 홈부가 형성되며; 상기 제1번들 내지 제n번들은 전열판의 외측 테두리를 이루는 주름부가 벌집(Honey comb)구조로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기를 제안한다.
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본 발명은 상기 디스크 번들은 콤팩트한 구성으로 모듈화 및 규격화함으로써, 판형 열교환기의 사양(규격, 처리용량)에 따라 설계 및 적용이 편리해지고 제품의 규격화와 품질 안정화를 제공하는 효과가 있다. 그리고 일정 매수의 전열판을 적층하고 브레이징 접합시킴에 디스크 번들의 제작이 용이하고 생산성이 월등히 향상되며 취급 및 관리 등이 용이하다.
본 발명은 하우징 내부에 제1 내지 제n번들을 선택적으로 투입해서 모듈화하고 블라인드로 가압 및 고정이 되며 작업이 용이하고 생산성이 향상된다. 그리고 디스크 번들과 번들 사이에 누설방지수단을 구비하여 누설을 방지하고 열 손실을 없애며 에너지 효율을 높이는 효과가 있다. 이와 함께 디스크 번들 사이의 접촉부위의 유격을 효과적으로 조절할 수 있으며, 또 불량의 발생률을 낮추고 생산 원가를 현저히 절감하고 제품의 가격을 낮추는 효과가 수반된다.
본 발명은 연결판의 통공에 오링을 커버하는 스페이스링을 구비하여 수밀성 및 내구성이 뛰어나며 오링이 열매체에 직접적으로 노출되지 않은 상태로 장시간 사용이 가능하므로 수명이 연장된다.
본 발명은 고장이나 손상이 발생시 전열판 전체를 교체할 필요 없이 손상된 번들을 신속히 파악하고 용이하게 수리 보수할 수 있는 효과를 제공한다. 그리고 각 번들의 수리 및 교체비용도 1/3 이하로 저렴한 경제적 효과가 수반된다.
도 1은 종래의 일반적인 판형 열교환기를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기를 분리하여 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기의 내부 단면도.
도 4는 상기 도 3의 "A"-"A"선 단면으로 나타낸 측면도.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은, 전열판(32)을 통해 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 된 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 있어서, 가열매체 유입구(14)와 가열매체 유출구(16) 그리고 피가열매체 유입구(22)와 피가열매체 유출구(24)가 구비된 하우징(10); 상기 하우징(10)의 측면 개구부를 개폐하는 블라인드(20); 상기 전열판(32)이 5~20매 범위 이내로 적층되고, 가열매체가 흐르는 가열 전열유로(33)와 피가열매체가 흐르는 피가열 전열유로(34)가 구비되며, 상기 전열판(32)의 바깥면에는 보강판(38)이 밀착된 상태로 브레이징 접합시켜서 일체화된 제1번들(40-1) 내지 제2번들(40-2), ... 제n번들(40-n); 상기의 제1번들(40-1) 내지 제2번들(40-2), ... 제n번들(40-n)이 하우징(10)의 내부에 투입하여 상기의 블라인드(20)로 밀착되며, 가장자리의 포트홀(35)이 피가열매체 유입구(22) 및 피가열매체 유출구(24)에 연결되는 번들패키지(30); 상기 제1번들(40-1)에 인접하는 제2번들(40-2)과 또 다른 제n번들(40-n) 사이에서 포트홀(35)의 수밀을 위한 누설방지수단(50); 으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 가지는 본 발명의 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기는 본체 하우징(10), 번들 단위의 조립식 번들패키지(30) 및 누설방지수단(50) 등으로 구성된다. 상기 하우징(10)은 일측 개구부가 블라인드(20)에 의해 개폐가 되며 내부에 번들패키지(30)가 수용된다.
먼저, 상기 번들패키지(30)는 하나 또는 복수 개의 디스크 번들로 구비된 것으로, 제1번들(40-1) 내지 제2번들(40-2), 제3번들(40-3),... 제n번들(40-n)에 의해 선택적으로 구성된다.
상기 제1내지 제n번들(40-1, 40-2, 40-3, ... 40-n)은 복수 매의 전열판(32)들을 다단으로 적층하고 접촉면을 브레이징 접합시켜 일체화된 것으로, 상기 전열판(32)은 최소 2매에서 최대 30매 범위 이내로 구비되는 것이 바람직하며, 5~20매가 가장 적합한 구성이다. 그리고 상기 전열판(32)의 바깥면에는 보강판(38)이 밀착된 상태로 브레이징 접합시켜서 일체화로 구성된다. 그리고 상기 전열판(32)은 상부와 하부 가장자리에 포트홀(35)이 있고 번들 내부에 가열 전열유로(33)와 피가열 전열유로(34)가 번갈아 형성되어 있어서, 상기 하우징 내부의 가열매체와 포트홀을 통한 피가열매체가 해당 유로를 따라 흐르면서 상호 열교환하게 된다.
한편, 상기 보강판(38)은 하우징의 제일 바깥쪽 블라인드에 위치하는 제n번들(40-n)의 경우 외 측면에 포트구멍이 없이 막혀 있다.
상기 제1번들(40-1)과 인접하는 제2번들(40-2), 또 다른 제n번들(40-n) 사이에는 누설방지수단(50)을 구비하여 포트홀(35)의 수밀을 유지한다.
여기서 본 발명에 의하면 상기 누설방지수단(50)은, 상기 제1번들(40-1) 내지 제n번들(40-n) 사이에 끼워지며 포트홀(35)과 연통하는 통공(53)을 가지는 연결판(52); 상기 통공(53)에 삽입되는 오링(54); 상기 오링(54)의 내측에 끼워지는 스페이스링(56); 으로 구성됨을 특징으로 한다.
즉 상기 제1번들(40-1)의 측면 보강판(38)에 연결판(52)을 밀착하고 통공(53)에 오링(54)과 스페이스링(56)을 삽입해서 오링을 고정한 상태로 제2번들(40-2)을 밀착시켜 조립된다. 이와 같은 방법으로 상기의 제3번들(40-3), ... 제n번들(40-n)을 반복적으로 조립하게 되며, 상기 하우징의 내부에 번들들을 순차적으로 삽입한 후에 블라인드를 닿고 체결구로 조임에 따라 가압 및 고정이 된다. 또한 상기 하우징의 내측 면 또는 블라인드와 제n번들 사이에도 연결판(52) 및 오링(54)을 삽입하여 접촉부위의 누설을 방지하거나 또는 번들 사이의 유격을 조절할 수도 있다.
여기서 상기 스페이스링(56)은 'ㅗ'자 형태로 내측의 슬리브(57)가 포트구멍(39)에 끼움 조립된다. 이에 상기 스페이스링(56)은 연결과 두께가 같거나 얇게 형성되어 오링의 내면을 안정적으로 받친다. 바람직하게는 내측에 슬리브(57)를 형성하여 그 단면이 도 3에서처럼 'ㅗ'자 형태이고 '오'자 형태로 오링을 지지하게 되며 오링과의 접촉면이 오목한 곡선으로 형성된다. 상기 슬리브(57)는 포트구멍(39)으로 끼워지면서 긴밀하게 고정이 되며 열매체와의 직접적인 접촉을 차단하고 오링의 수명이 연장된다.
또한 본 발명에 의하면, 상기 보강판(38)과 연결판(52)에는 서로 끼움 조립되는 돌기(42) 및 홈부(44)가 형성된 것을 특징으로 한다. 이에 상기한 바와 같이 번들을 조립시, 상기 돌기(42)가 홈부(44)에 끼워지면서 연결판(52)과 보강판(38)의 접촉부위가 일정하게 조립이 되며 정밀도가 향상된다.
한편 본 발명은, 상기 제1번들(40-1) 내지 제n번들(40-n)은 전열판(32)의 외측 테두리를 이루는 주름부(36)가 벌집(Honey comb)구조로 형성된 것을 특징으로 한다. 즉 상기 전열판(32)은 전면에 가열 또는 피가열 전열유로가 형성되어 있고 테두리를 따라 형성된 주름부(36)에 의해 긴밀하게 수밀처리가 되며, 특히 상기 주름부(36)가 도 2에서처럼 사다리꼴 형태로 반복되게 절곡 형성되어 있는 벌집 형태로 구성되어 있기 때문에 강도 및 내구성이 우수하다.
한편 상기의 전열판(32) 및 주름부(36)는 앞서 [배경기술]에서 언급되어 진 상기의 (특허문헌 0001) 국내등록특허 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 동일한 출원인(발명자)에 의한 발명)호의 명칭 '테두리가 보강된 디스크타입의 열교환기'에 자세히 나타나 있다. 이에 따르면 상기 전열판의 외측 가장자리부를 따라 파형의 주름부를 형성하여 보강하고 상기 주름부(요입부 및 돌출부)를 서로 브레이징 접합시키되, 상기의 주름부는 전열판이 상,하로 겹쳐진 채 동일한 형상이고 이렇게 겹쳐진 채, 인접하는 다른 전열판의 주름부(요입부 및 돌출부)를 접합시켜 4중의 접합구조로 구성하는 것이 바람직하다.
다음 상기 하우징(10)은 번들패키지(30)를 내부에 수용하며, 가열매체 유입구(14)와 가열매체 유출구(16), 상기 포트홀(35)에 연통하는 피가열매체 유입구(22)와 피가열매체 유출구(24)가 구비된다. 상기 하우징(10)의 측면 개구부를 블라인드(20)로 개폐하게 된다.
다시 말해서, 상기 하우징(10)은 중공의 실린더 형태로 일측 또는 양측으로 개구부가 형성되며 이 개구부에 플랜지(12)를 형성하고 블라인드(20)가 결합하여 밀폐된다. 그리고 상부와 하부에 가열매채 유입구(14)와 가열매체 유출구(16)가 각각 구비되어 가열매체가 유입 또는 유출되며, 측면에는 포트홀에 연통하는 피가열매체 유입구(22) 및 피가열매체 유출구(24)를 구비하여 피가열매체가 유입 또는 유출하게 된다. 상기 블라인드(20)는 볼트 및 너트와 같은 체결구(28)에 의해 플랜지(12)에 조립된다.
또 본 발명은, 상기 하우징(10)의 내측 면에 형성된 번들가이드(18);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 상기 번들가이드(18)는 도 4에서처럼 하우징의 내면 양측에 호(곡선) 형태로 형성되어 상부 가열매체 유입구를 통한 가열매채가 가열 전열유로를 따라 아래로 흐르도록 안내하여 열교환 효율을 높인다. 그리고 상기 디스크 번들이 하우징 내부로 진입하거나 또는 진출이 원활하도록 안내하며, 상기 전열판과 번들가이드 사이에 적정 공차가 형성된다.
본 발명은, 상기 하우징(10)과 블라인드(20)에 각각 부착된 브래킷(60) 및 힌지(62)가 힌지핀(64)에 의해 조립된 구성임을 특징으로 한다. 이는 상기 블라인드(20)가 브래킷(60) 및 힌지(62) 그리고 힌지핀(64)에 의해 하우징(10)과 조립되어 있어서, 체결구의 고정을 해제하고 블라인드를 개방시 하중을 받쳐서 추락의 위험이 없이 안전하며 번들패키지의 작업이 용이하게 된다.
상기 도면의 미설명부호 48번은 하우징을 안정적으로 지지하는 받침대이다.
10:하우징, 12:플랜지, 14:가열매체 유입구, 16:가열매체 유출구, 20:블라인드, 22:피가열매체 유입구, 24:피가열매체 유출구, 28:체결구, 30:번들패키지, 32:전열판, 33:가열 전열유로, 34:피가열 전열유로, 35:포트홀, 36:주름부, 38:보강판, 39:포트구멍, 40-1:제1번들, 40-2:제2번들, 40-3:제3번들, 40-n:제n번들, 42:돌기, 44:홈부, 48:받침대, 50:누설방지수단, 52:연결판, 53:통공, 54:오링(O-ring), 56:스페이스링, 57:슬리브, 60:브래킷, 62:힌지, 64:힌지핀

Claims (7)

  1. 전열판(32)을 통해 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 된 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기에 있어서,
    가열매체 유입구(14)와 가열매체 유출구(16) 그리고 피가열매체 유입구(22)와 피가열매체 유출구(24)가 구비되며, 내 측면에 번들가이드(18)가 구비된 하우징(10), 및 상기 하우징(10)의 측면 개구부를 개폐하는 블라인드(20);
    상기 전열판(32)이 5~20매 범위 이내로 적층되고, 가열매체가 흐르는 가열 전열유로(33)와 피가열매체가 흐르는 피가열 전열유로(34)가 구비되며, 상기 전열판(32)의 바깥면에는 보강판(38)이 밀착된 상태로 브레이징 접합시켜서 일체화된 제1번들(40-1) 내지 제2번들(40-2), ... 제n번들(40-n), 및 상기의 제1번들(40-1) 내지 제2번들(40-2), ... 제n번들(40-n)이 하우징(10)의 내부에 투입되어 상기의 블라인드(20)로 밀착되고 가장자리의 포트홀(35)이 피가열매체 유입구(22) 및 피가열매체 유출구(24)에 연결되는 번들패키지(30);
    상기 제1번들(40-1)에 인접하는 제2번들(40-2)과 또 다른 제n번들(40-n) 사이에서 포트홀(35)의 수밀을 위한 누설방지수단(50); 으로 구성이 되되,
    상기 누설방지수단(50)은, 상기 제1번들(40-1) 내지 제n번들(40-n) 사이에 끼워지며 포트홀(35)과 연통하는 통공(53)을 가지는 연결판(52), 상기 통공(53)에 삽입되는 오링(54), 상기 오링(54)의 내측에 끼워지는 스페이스링(56), 으로 구성되며;
    상기 보강판(38)과 연결판(52)에는 서로 끼움 조립되는 돌기(42) 및 홈부(44)가 형성되며;
    상기 제1번들(40-1) 내지 제n번들(40-n)은 전열판(32)의 외측 테두리를 이루는 주름부(36)가 벌집(Honey comb)구조로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 패키지형 열교환기.
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