KR101813048B1

KR101813048B1 - 플레이트 접합형 열교환기

Info

Publication number: KR101813048B1
Application number: KR1020140149363A
Authority: KR
Inventors: 이현철; 이헌재
Original assignee: 린나이코리아 주식회사
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2017-12-29
Also published as: CN105180691A; US20160123676A1; JP6625399B2; JP2016090221A; KR20160053058A; ITUB20155105A1

Abstract

본 발명은 플레이트 접합형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기에 사용되는 플레이트의 조립과 접합을 간편하게 하여 제조시간 및 제조공수를 절약하여 생산성 향상 및 제품 품질을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.
본 발명의 구성은, 상판(60)과 하판(70)의 구조를 가진 플레이트(50)를 적층하며, 상기 상판(60)과 하판(70)의 날개부(61)(71)를 브레이징 접합하여 내부에 유로가 형성되게 구성한 열교환기에 있어서, 상기 상판(60)의 저면과 상기 날개부(61)의 내측면 사이의 각도가 둔각(α)을 갖도록 하향 절곡하고, 상기 하판(70)의 날개부(71)는 상기 하판(70)의 상면과 끼움면(72)의 내측면 사이의 각도가 둔각(γ)이 되도록 절곡시켜, 상기 상판(60)의 날개부(61)의 끝단부가 상기 끼움면(72)의 내측 하단부까지 끼워져 상기 끼움면(72)으로부터 예각(β)으로 외향 절곡된 받침면(73)의 내측면과 상기 상판(60)의 날개부(61) 외측면 사이에 용재삽입공간(H)이 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

플레이트 접합형 열교환기 {PLATE TYPE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 플레이트 접합형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기에 사용되는 플레이트의 조립과 접합을 간편하게 하여 제조시간 및 제조공수를 절약하여 생산성 향상 및 제품 품질을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로, 보일러에 사용되는 플레이트형 열교환기는 버너부에서 발생된 연소열과 열교환 효율의 향상을 위해 플레이트 챔버를 적층해 사용하고 있었다.

플레이트형 열교환기(1)의 실시 예로 대한민국 실용신안 등록번호 제0275401호에서 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 같이 상측에는 직수 및 난방수의 배출구와 투입구가 구비된 상판(10)이 위치되고, 이 상판 하측에 제1,2유로판(20)(30)이 상호 엇갈리는 형태로 다수개 적층되어 구비되는데, 상기 직수 및 난방수의 배출구와 투입구를 따라 흐르는 유체가 상호 혼합되지 않도록 관로가 형성되게 적층한다.

다시 말해서, 상기 유체가 흐르는 관로의 위치가 상,하로 엇갈려 상기 관로를 통과하는 유체가 유로를 따라 흐르면서 혼합되지 않고 상호 열교환작용을 일으키는 것으로, 상기 유로의 상호 엇갈리며 교차하는 면접부위는 브레이징(Brazing)용접으로 접합한다.

그러나, 상기 제1,2유로판(20)(30)의 접합과정에서 중앙부에 비해 모서리부가 상대적으로 취약하게 블레이징 용접되어, 수격현상(Water Hammering)에 따른 과수압에 의해 국부적으로 압력이 발생하면서 주변의 용접부에 균열이 발생되는 문제점이 있었다.

즉, 상기와 같이 종래 열교환기용 플레이트 챔버는 제1유로판(20)과 제2유로판(30)이 각각 동일한 방향으로 날개구조를 갖고 있어, 상기 유로판의 날개면과 날개면이 겹쳐져 접합하는 방식으로 사용환경에 따라 동판을 사용하거나 별도의 용재를 삽입한 후 브레이징 용접을 실시하여 접합하게 된다.

하지만, 상기의 플레이트 챔버 구성은 도 3에서와 같이 제1유로판(20)과 제2유로판(30)의 날개면과 날개면이 겹쳐진 상태이거나, 제2유로판의 날개면 상부에 용재(2)를 삽입한 상태에서 브레이징 작업에 투입되는 경우 용재(2)의 삽입면이 적거나 날개면 사이에서 용재(2)가 모재의 열변형으로 인한 부피 팽창 및 용융온도 이상점에서 기포가 발생함에 따라, 상기 기포발생으로 인해 기밀이 불량하게 되거나, 기포가 발생된 구간에서는 단기간의 기밀상태를 유지하나, 일정 시간이 지난 후에는 기포부분의 침식이 빠르게 진행되므로 용접부위에서 누수 및 크랙이 발생하는 등의 문제점이 발생되었다.

대한민국 등록실용신안공보 20-0275401호-판형 열교환기의 내압구조(등록일자 2002년 04월 30일).

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적은 열교환기의 플레이트 챔버를 구성하는 상판과 하판의 테두리 날개를 서로 다른 각도를 갖게하여, 상기 상판과 하판의 적층 조립이 용이하면서 용접 작업의 불량을 개선할 수 있도록 한 플레이트 접합형 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 하판의 날개면에 상판의 날개면이 탄성을 갖고 끼워져 조립되게 하면서 용재의 삽입를 쉽게 하고, 브레이징 용접의 편의성을 향상시킬 수 있도록 한 플레이트 접합형 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여,

상판(60)과 하판(70)의 구조를 가진 플레이트(50)를 적층하며, 상기 상판(60)과 하판(70)의 날개부(61)(71)를 브레이징 접합하여 내부에 유로가 형성되게 구성한 열교환기에 있어서;

상기 상판(60)의 저면과 상기 날개부(61)의 내측면 사이의 각도가 둔각(α)을 갖도록 하향 절곡하고, 상기 하판(70)의 날개부(71)는 상기 하판(70)의 상면과 끼움면(72)의 내측면 사이의 각도가 둔각(γ)이 되도록 절곡시켜, 상기 상판(60)의 날개부(61)의 끝단부가 상기 끼움면(72)의 내측 하단부까지 끼워져 상기 끼움면(72)으로부터 예각(β)으로 외향 절곡된 받침면(73)의 내측면과 상기 상판(60)의 날개부(61) 외측면 사이에 용재삽입공간(H)이 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

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이러한 구조로 이루어진 본 발명에 의하면, 열교환기에 사용되는 플레이트의 상판과 하판의 조립이 간편하면서 쉽게 이루어지므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

또, 상판과 하판의 날개부에 삽입되는 용재의 면적과 체적을 균일하게 하여 브레이징 용접의 제조 불량을 방지하고, 불량이 발생되더라도 용재삽입공간을 이용하여 2차 삽입가 가능해지게 되므로 불량률을 줄일 수 있게 된다.

그러므로, 상판과 하판의 조립이 간편하면서 조립 후에 외부에서 용재를 삽입할 수 있어 플레이트의 접합형 열교환기의 자동화 생산이 가능해지게 되고, 이에 따라 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 판형 열교환기의 외형을 도시한 사시도
도 2는 종래 판형 열교환기의 단면도
도 3은 종래 판형 열교환기의 단면 확대도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명이 적용된 플레이트의 결합과정을 도시한 단면 확대도
도 5a는 본 발명의 실시예를 도시한 부분 확대 사시도
도 5b는 본 발명의 실시예를 도시한 확대 단면도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 확대 단면도

이하, 첨부된 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작동 예를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명인 플레이트 접합형 열교환기는, 열교환기에 사용되는 플레이트의 조립과 접합을 간편하게 함으로써 제조시간 및 제조공수를 절약하여 생산성 향상 및 제품 품질을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.

우선, 본 명세서상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명인 열교환기는 상판(60)과 하판(70)의 구조를 가진 플레이트(50)를 적층하며, 상기 상판(60)과 하판(70)의 날개부(61)(71)를 브레이징 접합하여 플레이트(50) 내부에 유로가 형성되게 구성한 것을 특징으로 한다.

여기에서, 본 발명은 상기 플레이트(50)를 구성하는 상판(60)과 하판(70)을 보다 간편하면서도 용이하게 결합할 수 있도록 날개부(61)(71)의 형상을 변형하면서, 상기 날개부(61)(71)를 브레이징 용접하여 불량을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 도 4a에서와 같이, 상기 상판(60)의 저면과 상기 날개부(61)의 내측면 사이의 각도가 둔각(α)을 갖고 하향 절곡되고, 상기 하판(70)의 날개부(71)는, 상기 하판(70)의 상면과 끼움면(72)의 내측면 사이의 각도가 예각(β)으로 되고, 상기 끼움면(72)에서 바깥방향으로 절곡되는 받침면(73)의 내측면과 상기 하판(70)의 상면사이의 각도는 둔각(γ)이 되도록 절곡시킨다.

상판(60)과 하판(70)의 조립시에는, 도 4b에서와 같이 상기 상판(60)의 날개부(61)가 하향 이동되면, 하판 날개부(71)의 받침면(73)에 걸려지면서 안쪽으로 탄력지게 이동되는데 이때, 상판(60)을 더 하향 이동시키면 받침면(73)을 넘어간 상판 날개부(61)가 복원되면서 예각(β)을 갖고 성형된 끼움면(72)과 둔각(α)를 가진 상판 날개부(61)가 면접촉되면서 결합된다.

이에 따라, 상기 상판 날개부(61)와 하판 날개부(71)의 받침면(73) 사이에는 용재삽입공간(H)이 형성되므로 작업자가 손쉽게 용재(2)를 삽입할 수 있게 된다.

즉, 상기 상판(60)의 날개부(61)를 하판(70)의 날개부(71)에 결합해 일체 구성된 플레이트(50)는, 그 결합된 테두리를 따라 용재삽입공간(H)이 형성되어 외부에서 용재(2)를 쉽게 삽입할 수 있어 자동화가 가능해지게 된다.

그리고, 도 4c에서와 같이 플레이트(50)의 용재삽입공간(H)에 용재(2)가 삽입된 상태에서, 브레이징 용접을 수행하여 상기 용재(2)가 접착면의 산화를 방지하면서 접합이 완전하게 이루어지도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 브레이징 용접 후에 플레이트(50)의 누설 검사에서 불량이 발생되는 경우에는 상기 용재삽입공간(H)에 다시 용재(2)를 삽입한 후 브레이징 용접함에 따라 제조 불량 발생을 방지할 수 있는 것도 가능하다.

그리고, 본 발명의 실시 예로서, 도 5a에서와 같이 하판 날개부(71)의 끼움면(72)에 안쪽으로 돌출된 엠보싱돌기(72a)를 테두리를 따라 일정간격을 두고 형성하고, 상판 날개부(61)의 선단에는 상기 엠보싱돌기(72a)에 걸려 끼워지는 밴딩돌기(61a)를 구비한다.

따라서, 도 5b에서와 같이 상판(60)의 날개부(61)를 하판 날개부(71)의 끼움면(72)에 결합하면, 선단의 밴딩돌기(61a)가 엠보싱돌기(72a)에 걸려져 상판 날개부(61)가 고정되는 구성이다.

이때, 상기 하판 날개부(71)의 끼움면(72)은 엠보싱돌기(72a)에 의해 상판 날개부(61)와 간격을 두게 되어, 용재삽입공간(H)에 삽입되는 용재(2)가 상기 간격 사이로 유입되어 브레이징 용접을 수행하므로 접합강도를 증대시키게 된다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 예로 나타낸 도 6a와 같이 상판(60)의 날개부(61)는 둔각(α)을 갖고 하향 절곡되고, 하판(70)의 날개부(71)는 직각(β')방향으로 상향 절곡된 끼움면(72)과, 이 끼움면(72)에서 바깥방향의 둔각(γ)으로 절곡된 받침면(73)으로 성형되어, 상판(60)의 날개부(61)가 끼움면(72) 내측에 끼워지게 형성한 플레이트(50)도 가능하다.

따라서, 상기 플레이트(50)는 상판 날개부(61)와 하판 날개부(71)의 끼움면(72) 사이에는 일정한 공간이 형성되어 용재삽입공간(H)이 형성되는데, 상기 용재삽입공간(H)에 용재(2)를 삽입하면 상기 간격 사이로 용재(2)가 유입되어 브레이징 용접을 수행하므로 접합강도를 증대시키게 된다.

또한, 도 6b에서와 같이 플레이트(50)의 상판 날개부(61)는 둔각(α)을 갖고 하향 절곡되고, 하판 날개부(71)는 직각(β')또는 둔각(γ)을 이루는 방향으로 상향 절곡한 끼움면(72)을 갖도록 성형하는 것도 가능하다.

따라서, 상기 상판 날개부(61)가 하판 날개부(71)의 끼움면(72) 내측에 걸려져 끼워지는 구성을 갖게 하고, 상판 날개부(61)와 하판 날개부(71)의 끼움면(72) 사이의 용재삽입공간(H)에 용재(2)를 삽입하고 브레이징 용접을 수행해 접합한다.

상기 실시 예는 상판(60)의 날개부(61)가 하판(70)의 날개부(71)에 간편하게 조립되면서 용재(2)의 삽입이 용이하여 브레이징 용접으로 상판(60)과 하판(70)을 간편하게 접합하도록 구성된 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

2 - 용재 50 - 플레이트
60 - 상판 61 - 날개부
61a - 밴딩돌기 70 - 하판
71 - 날개부 72 - 끼움면
72a - 엠보싱돌기 73 - 받침면
H - 용재삽입공간

Claims

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상판(60)과 하판(70)의 구조를 가진 플레이트(50)를 적층하며, 상기 상판(60)과 상기 하판(70)의 날개부(61)(71)를 브레이징 접합하여 내부에 유로가 형성되게 구성한 열교환기에 있어서,
상기 상판(60)의 저면과 상기 날개부(61)의 내측면 사이의 각도가 둔각(α)을 갖도록 하향 절곡하고, 상기 하판(70)의 날개부(71)는 상기 하판(70)의 상면과 끼움면(72)으로부터 일정높이(h)에 형성된 절곡부(74)의 내측면과 상기 끼움면(72)의 하측 내면 사이의 각도가 예각(β)이 되도록 하며, 상기 절곡부(74)에서 상기 상판(60)이 위치된 반대방향으로 절곡되는 받침면(73)과 상기 끼움면(72)의 내측면 사이의 각도가 둔각(γ)이 되도록 하여, 상기 상판(60)의 상기 날개부(61)의 하단부가 상기 절곡부(74)에서 상기 끼움면(72)의 내측 하단부까지 억지끼워맞춤으로 끼워져 밀접한 상태를 유지하도록 하고, 상기 절곡부(74)에서 둔각(γ)으로 외향절곡된 상기 받침면(73)의 내측면과 상기 상판(60)의 상기 날개부(61)의 외측면 사이에 용재삽입공간(H)이 상부를 향하여 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 플레이트형 열교환기.