KR101880598B1

KR101880598B1 - 열교환 시스템

Info

Publication number: KR101880598B1
Application number: KR1020180006081A
Authority: KR
Inventors: 이휘동
Original assignee: 주식회사 센추리산업
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-07-20

Abstract

본 발명은 냉매가 순환되는 냉매유로; 유체가 순환되며, 상기 냉매유로와 인접하여 순환되는 유체의 열교환이 이루어지도록 하는 유체유로; 상기 유체유로와 연결되며, 유체유로를 통해 순환되는 유체로부터 발생된 수분을 배출시키는 중간플레이트; 상기 중간플레이트의 일측에 구비되며, 냉매유로와 유체유로가 통과하도록 구비된 복수 개의 제1냉각플레이트; 상기 중간플레이트의 타측에 구비되며, 유체유로가 통과하도록 구비된 복수 개의 제2냉각플레이트; 상기 제1냉각플레이트의 외곽 끝단에 구비되며, 냉매유로가 연결되어 상기 냉매유로로 유입된 냉매가 제1냉각플레이트를 순환한 후 배출되도록 하는 제1냉각마감플레이트; 및 상기 제2냉각플레이트의 외곽 끝단에 구비되며, 유체유로가 연결되어 상기 유체유로로 유입된 유체가 제2냉각플레이트, 중간플레이트 및 제1냉각플레이트를 순환한 후 배출되도록 하는 제2냉각마감플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

열교환 시스템{HEAT EXCHANGE SYSTEM}

본 발명은 열교환 시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 판 형태로 이루어진 플레이트가 이격되어 다수 개 배치됨으로써, 상기 플레이트를 순환하는 유체의 이동거리를 증가시키고, 냉각된 유체에 의한 1차 냉각, 냉매에 의한 2차 냉각 및 수분에 의한 3차 냉각을 통해 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 열교환 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 응축기 또는 증발기 등으로 사용되어, 고온의 유체로부터 저온의 유체로 열을 전달하여 냉각 대상에서 요구하는 유체에 대하여 가열 또는 냉각 작용을 수행하는 장치이다.

이러한 장치 중 팬(FAN)을 이용한 냉각 시스템(AIR COOLED TYPE)이 있으나, 압축공기의 온도를 낮추는데 한계가 있으며, 여름철에는 주위 온도가 높아 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해소하고자 종래에는 팬을 이용한 냉각 시스템을 대체하여 판형 열교환기가 주로 사용되고 있다.

판형 열교환기는 상이한 두 종류의 유체가 열교환기 내부로 유입되어 상호간에 열교환이 이루어지도록 한다.

그러나 종래 판형 열교환기는 냉각된 압축공기가 유입되는데, 프리쿨러의 전열면적이 좁게 설계됨으로써, 수분을 많이 포함한 압축공기를 냉각하게 되므로, 부하에 따른 효율성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 유체가 흐르는 유로가 형성되는데, 유로가 짧게 형성되어 유로를 순환하는 유체의 이동거리가 짧아 열교환이 충분히 이루어지지 않으며, 이에, 냉각을 위한 온도 저하에 한계가 있다.

이에, 설치면적을 협소하게 하면서도 넓은 전열면적의 확보가 가능하며, 유체가 흐르는 유로의 길이를 최대화하는 열교환 시스템이 요구된다.

등록특허공보 제10-1206858호(2012.11.26.)

본 발명은 위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 판 형태로 이루어진 플레이트가 이격되어 다수 개 배치됨으로써, 상기 플레이트를 순환하는 유체의 이동거리를 증가시키고, 냉각된 유체에 의한 1차 냉각, 냉매에 의한 2차 냉각 및 수분에 의한 3차 냉각을 통해 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 열교환 시스템을 제공하는 데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 열교환 시스템은 냉매가 순환되는 냉매유로; 유체가 순환되며, 냉매유로와 인접하여 순환되는 유체의 열교환이 이루어지도록 하는 유체유로; 유체유로와 연결되며, 유체유로를 통해 순환되는 유체로부터 발생된 수분을 배출시키는 중간플레이트; 중간플레이트의 일측에 구비되며, 냉매유로와 유체유로가 통과하도록 구비된 복수 개의 제1냉각플레이트; 중간플레이트의 타측에 구비되며, 유체유로가 통과하도록 구비된 복수 개의 제2냉각플레이트; 제1냉각플레이트의 외곽 끝단에 구비되며, 냉매유로가 연결되어 냉매유로로 유입된 냉매가 제1냉각플레이트를 순환한 후 배출되도록 하는 제1냉각마감플레이트; 및 제2냉각플레이트의 외곽 끝단에 구비되며, 유체유로가 연결되어 유체유로로 유입된 유체가 제2냉각플레이트, 중간플레이트 및 제1냉각플레이트를 순환한 후 배출되도록 하는 제2냉각마감플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.

본 발명은 판 형태로 이루어진 플레이트가 이격되어 다수 개 배치됨으로써, 상기 플레이트를 순환하는 유체의 이동거리를 증가시켜 충분한 열교환이 이루어지도록 하여 효율을 향상시킬 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

또한, 냉각된 유체가 배출되면서 유입되는 유체와의 열교환을 통해 1차 냉각이 이루어지고, 유입된 유체와 냉매와의 열교환을 통해 2차 냉각이 이루어지도록 함으로써, 저온으로 냉각이 가능하여 종래 구비되는 애프터 쿨러(after cooler)와 같은 장치의 생략으로 인해 장치의 간소화 뿐만 아니라 에너지 소비율을 최소화할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

또한, 중간플레이트에서 냉각된 유체가 상승하는 과정에서 상기 중간플레이트에 수용된 메쉬망에 의해 유체로부터 분리된 수분이 배출됨에 따라, 배출되는 수분을 이용하여 열교환 시스템으로부터 배출되는 유체와 3차 냉각이 이루어지도록 함으로써, 냉각 효율에 따른 에너지 소비율을 최소화하고 비용을 줄일을 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환 시스템에서 중간플레이트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 열교환 시스템에서 수분유로가 구비된 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 열교환 시스템에서 수분유로에 구비된 상승유로를 나타낸 도면으로, 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 각각 상승유로의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 방향(예를 들어 "전", "후", "좌", "우", "위", "아래", "상", "하", "횡", "종", "정면", "배면", "일측", "타측", "내측" 및 "외측") 등과 같은 용어들에 관하여 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않으며, 이러한 방향의 기재는 첨부된 도면을 참조하여 구성간의 설명을 용이하게 하기 위함을 밝혀둔다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항, 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 열교환 시스템은 판 형태로 이루어진 플레이트가 이격되어 다수 개 배치됨으로써, 상기 플레이트를 순환하는 유체의 이동거리를 증가시키고, 냉각된 유체에 의한 1차 냉각, 냉매에 의한 2차 냉각 및 수분에 의한 3차 냉각을 통해 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 열교환 시스템에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환 시스템을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 열교환 시스템에서 중간플레이트를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 열교환 시스템에서 수분유로가 구비된 예를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 열교환 시스템에서 수분유로에 구비된 상승유로를 나타낸 도면으로, 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 각각 상승유로의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 열교환 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 판 형태의 플레이트가 다수 개 배치된 형태로 이루어지는 것으로, 냉매유로(100), 유체유로(200), 중간플레이트(300), 제1냉각플레이트(400), 제2냉각플레이트(500), 제1냉각마감플레이트(600) 및 제2냉각마감플레이트(700)를 포함하여 구성된다.

이러한 중간플레이트(300), 제1냉각플레이트(400), 제2냉각플레이트(500), 제1냉각마감플레이트(600) 및 제2냉각마감플레이트(700)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적인 판 형태로 이루어지고, 각 구성간 이격되어 구비되며, 냉매유로(100)와 유체유로(200)가 구비되어 열교환이 이루어지도록 한다.

중간플레이트(300)는 유체가 경유하면서 발생된 수분을 배출시키는 기능을 수행하는 것으로, 제1냉각플레이트(400)와 제2냉각플레이트(500) 사이에 구비되어 유체가 경유하게 된다.

즉 중간플레이트(300)를 기준으로 일측에는 제1냉각플레이트(400)와 제1냉각마감플레이트(600)가 배치되고, 타측에는 제2냉각플레이트(500)와 제2냉각마감플레이트(700)가 배치된다.

이에, 제2냉각마감플레이트(700)를 통해 유입된 유체는 제2냉각플레이트(500)와 중간플레이트(300)를 순차적으로 통과하여 제1냉각플레이트(400)로 보내져 순환되고, 순환되는 과정에서 제1냉각플레이트(400)를 순환하는 냉매에 의해 열교환이 이루어진다.

이후, 제1냉각플레이트(400)에서 열교환이 이루어진 유체는 중간플레이트(300)를 다시 통과하면서 제2냉각플레이트(500)와 제2냉각마감플레이트(700)를 통해 배출된다.

이와 같은 과정에서, 제2냉각플레이트(500)와 제2냉각마감플레이트(700)를 통해 배출되는 열교환이 이루어진 유체는 제2냉각마감플레이트(700)로 유입되는 유체와 1차적으로 열교환이 이루어지고, 1차적으로 열교환이 이루어진 유체는 유체유로(200)를 따라 순환하면서 제1냉각플레이트(400)에서 냉매에 의해 2차적으로 열교환이 이루어지도록 함으로써, 보다 저온으로 냉각이 가능하다.

이러한 중간플레이트(300)는 도 2를 참조하여 설명하면, 하측에 외측으로 연통된 수분배출구(310)가 형성되고, 일측 상단에는 제2냉각플레이트(500)를 지나 제1냉각플레이트(400)로 유체유로(200)가 연결되도록 하는 유체경유통로(320)가 형성되며, 일측 하단에는 제1냉각플레이트(400)를 순환한 유체가 유입되는 하단유체유입구(330)가 형성되고, 타측 상단에는 하단유체유입구(330)를 통해 중간플레이트(300)로 유입된 유체가 수분과 분리되어 상승함에 따라, 상승된 유체가 배출되는 상단유체배출구(340)가 형성된다.

이때, 중간플레이트(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 메쉬망이 수용될 수 있다.

이러한 메쉬망은 제1냉각플레이트(400)에서 열교환이 이루어져 냉각된 유체가 하단유체유입구(330)를 통해 중간플레이트(300) 내부로 유입되면, 상승하는 과정에서 메쉬망과의 충격이 발생되어 수분이 분리되며, 분리된 수분은 낙하하여 하측에 형성된 수분배출구(310)를 통해 외부로 배출되고, 수분과 분리된 유체는 중간플레이트(300)의 상측에 형성된 상단유체배출구(340)를 통해 제2냉각플레이트(500)로 이동된다.

설계조건에 따라, 중간플레이트(300)는 수분배출구(310)와 연결된 수분유로(311)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 수분유로(311)는 첨부된 도 3을 참조하여 설명하면, 일측은 수분배출구(310)와 연결되고, 타측은 제2냉각마감플레이트(700)에 인접하여 구비됨으로써, 수분배출구(310)로 배출된 수분이 수분유로(311)를 따라 제2냉각마감플레이트(700)와 인접하여 이동되도록 하는 기능을 수행한다.

이때, 수분배출구(310)를 통해 배출되는 수분은 제1냉각플레이트(400)에서 냉매에 의해 열교환이 이루어진 유체로부터 분리된 수분이기 때문에 냉각이 된 상태이며, 냉각된 상태의 수분이 수분유로(311)를 따라 제2냉각마감플레이트(700)와 인접하여 이동됨으로써, 상기 제2냉각마감플레이트(700)로 유입되는 유체와 열교환이 이루어지도록 한다.

이에, 상기에서 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환 시스템으로 유입되는 유체는 제2냉각마감플레이트(700)로 배출되는 냉각된 유체에 의한 1차 냉각, 제1냉각플레이트(400)에서 냉매에 의한 2차 냉각 및 수분유로(311)로 이동되는 수분에 의한 3차 냉각이 이루어지도록 함으로써, 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.

나아가, 수분유로(311)는 제2냉각마감플레이트(700)에 인접하여 형성된 상승유로(311a)가 더 구비될 수 있다.

이러한 상승유로(311a)는 도 4를 참조하여 설명하면, 수분유로(311)로 이동되는 수분이 제2냉각마감플레이트(700)에 인접하여 이동되도록 하되, 제2냉각마감플레이트(700)로 유입되는 유체와 인접하여 하측에서 상측으로 이동되도록 형성될 수 있다.

이에, 후술되는 제2냉각마감플레이트(700)의 유체유입구(710)를 통해 유입되는 유체는 상승유로(311a)를 통해 이동되는 냉각된 수분에 의해 열교환이 이루어지도록 하되, 상승유로(311a)에 의해 수분이 하측에서 상측으로 이동되도록 함으로써, 상승유로(311a)를 통과하는 수분은 만관된 상태에서 이동되기 때문에 상승유로(311a)와 인접하여 흐르는 유체와 일정한 범위 내에서 열교환이 이루어지도록 하여 효율적인 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

설계조건에 따라, 상승유로(311a)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 후술되는 제2냉각마감플레이트(700)의 유체유입구(710)의 측면에 인접하여 형성되되, 하측에서 상측으로 놓여진 원형관 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 원형관 형태의 유체유입구(710)의 겉면 일부분을 감싸는 형태로 형성됨으로써, 유체유입구(710)와 상승유로(311a) 간의 인접한 면적을 증가시켜 열교환 성능을 최대로 향상시킬 수 있다.

또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상승유로(311a)는 유체유입구(710)의 겉면을 감싸는 형태로 형성되되, 상기 유체유입구(710)와 인접한 부분에서 두개의 유로를 형성하도록 구성되어 유체유입구(710)가 두개의 유로를 형성하는 상승유로(311a)를 통과하도록 구성될 수 있다.

이때, 도 4c에는 서로 인접하는 부분인 유체유입구(710)가 하나의 유로를 형성하고, 상승유로(311a)가 두개의 유로를 형성하도록 도시하였으나, 반대로, 유체유입구(710)가 두개의 유로를 형성하도록 형성되고, 상승유로(311a)가 하나의 유로를 형성하도록 형성되어, 상승유로(311a)가 두개의 유로를 형성하는 유체유입구(710)를 통과하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상승유로(311a)는 유체유입구(710)의 일부분을 감싸는 별도의 케이스(311b)가 형성될 수 있다.

이러한 케이스(311b)는 내부가 비어있는 형태로 구성되되, 상승유로(311a)의 내부 공간과 연통되고, 유체유입구(710) 일부분이 관통되도록 구비되는 것으로, 상기 상승유로(311a)를 따라 이동되는 수분이 케이스(311b)의 내부 공간을 통과하는 과정에서 유체유입구(710)의 겉면에 직접적으로 접촉되어 통과됨으로써, 유체유입구(710)로 유입되는 유체와의 열교환이 이루어지되, 보다 효과적인 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

제1냉각플레이트(400)는 중간플레이트(300)의 일측에 구비되며, 상기 중간플레이트(300)와 제1냉각마감플레이트(600) 사이에 순차적으로 복수 개 구비되는 것으로, 냉매유로(100)와 유체유로(200)가 배치된다.

이때, 도 1을 참조하여 설명하면, 복수 개 구비되는 제1냉각플레이트(400) 각각의 일측 상단과 하단은 유체유로(200)가 통과하여 형성되며, 제1냉각플레이트(400) 각각의 타측 상단과 하단은 냉매유로(100)가 통과하여 형성된다.

상세하게는, 제1냉각플레이트(400)에 형성되는 유체유로(200)는 일단이 중간플레이트(300)의 유체경유통로(320)와 연결되고, 상기 중간플레이트(300)의 하단유체유입구(330)에 타단이 연결된 형태로 이루어져 유체경유통로(320)로부터 이동된 유체는 제1냉각플레이트(400)에 형성되는 유체유로(200)를 따라 순환된 후 하단유체유입구(330)를 통해 중간플레이트(300)로 유입된다.

나아가, 중간플레이트(300)의 일측에 형성되는 유체유로(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개 구비되는 제1냉각플레이트(400)의 일측 상단과 하단을 통과하도록 형성되되, 중간플레이트(300)를 기준으로 두번째 위치한 제1냉각플레이트(400)나 네번째 위치한 제1냉각플레이트(400)와 같이 짝수번째에 배치된 제1냉각플레이트(400)의 전면측에 상기 제1냉각플레이트(400)의 일측 상단과 하단을 연결하도록 형성될 수 있다.

또한, 냉매유로(100)는 복수 개 구비되는 제1냉각플레이트(400)의 타측 상단과 하단을 통과하도록 형성되되, 제1냉각마감플레이트(600)를 기준으로 첫번째 위치한 제1냉각플레이트(400)와 두번째 위치한 제1냉각플레이트(400) 사이에 형성되어 타측 상단과 하단을 연결하도록 형성되고, 복수 개의 제1냉각플레이트(400) 중 중간플레이트(300)와 인접한 제1냉각플레이트(400)의 배면측에 타측 상단과 하단을 연결하도록 형성될 수 있다.

이에, 제1냉각플레이트(400)를 경유하여 순환하는 유체는 냉매유로(100)로부터 열교환이 이루어짐으로써, 냉각이 이루어지게 된다.

이때, 냉매유로(100)와 유체유로(200)가 소정간격 이격되어 구비됨으로써, 상기 냉매유로(100)를 순환하는 냉매와 유체유로(200)를 순환하는 유체는 열교환이 이루어지는 동시에, 냉매에 의해 유체가 결빙되는 현상을 방지할 수 있다.

제2냉각플레이트(500)는 중간플레이트(300)의 타측에 구비되며, 상기 중간플레이트(300)와 제2냉각마감플레이트(700) 사이에 수낯적으로 복수 개 구비되는 것으로, 유체유로(200)가 배치된다.

이때, 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 중간플레이트(300)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500)를 제외한 나머지 제2냉각플레이트(500) 각각의 일측 하단과 상기 제2냉각마감플레이트(700)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500)를 제외한 나머지 제2냉각플레이트(500) 각각의 일측 상단은 유체가 유입되는 유체유로(200)가 형성되며, 상기 제2냉각플레이트(500) 각각의 타측 상단과 상기 중간플레이트(300)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500) 및 상기 제2냉각마감플레이트(700)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500)를 제외한 나머지 제2냉각플레이트(500) 각각의 타측 하단은 유체가 배출되는 유체유로(200)가 형성된다.

상세하게는, 일측의 상단과 하단에 형성된 유체유로(200)는 제2냉각마감플레이트(700)로부터 유입된 유체가 유입되어 중간플레이트(300)로 이동되도록 하며, 타측의 상단과 하단에 형성된 유체유로(200)는 제1냉각플레이트(400)를 순환하여 중간플레이트(300)로 유입된 유체가 수분이 제거된 상태에서 유입되어 제2냉각마감플레이트(700) 측으로 이동되도록 한다.

나아가, 제2냉각플레이트(500)를 통과하도록 형성된 유체유로(200) 중 일측에 형성되어 유체가 유입되도록 하는 유체유로(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개 구비되는 제2냉각플레이트(500)의 일측 상단과 하단을 통과하도록 형성되되, 제2냉각마감플레이트(700)를 기준으로 홀수번째에 배치된 제2냉각플레이트(500)의 전면측에 상기 제2냉각플레이트(500)의 일측 상단과 하단을 연결하도록 형성될 수 있다.

또한, 제2냉각플레이트(500)를 통과하도록 형성된 유체유로(200) 중 타측에 형성되어 유체가 배출되도록 하는 유체유로(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개 구비되는 제2냉각플레이트(500)의 타측 상단과 하단을 통과하도록 형성되되, 제2냉각마감플레이트(700)를 기준으로 홀수번째에 배치된 제2냉각플레이트(500)의 배면측에 상기 제2냉각플레이트(500)의 타측 상단과 하단을 연결하도록 형성될 수 있다.

이에, 일측에 형성된 유체유로(200)를 따라 유입되는 유체는 타측에 형성된 유체유로(200)를 따라 이동되는 냉각된 유체에 의해 열교환이 이루어짐으로써, 냉각이 이루어지게 된다.

한편, 판 형태로 이루어져 복수 개 구비되는 제1냉각플레이트(400) 및 제2냉각플레이트(500) 각각은 전면 또는 배면 또는 전면과 배면 각각에 V자형 또는 물결 무늬가 반복되는 형상의 세브론패턴(450)이 구비될 수 있다.

이러한 세브론패턴(450)은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매유로(100) 또는 유체유로(200)가 형성되는 부분 사이에 형성된다.

바람직하게는, V자형 패턴이 일정 간격으로 유지되어 반복 배치될 수 있다.

이와 같이, V자형으로 이루어진 세브론패턴(450)은 유체 또는 냉매가 흐를 수 있는 통로를 제공하여, 세브론패턴(450)이 갖는 열에너지를 교환하는 역할이 수행되도록 한다.

즉 본 발명에 따른 열교환 시스템은 판 형태의 플레이트가 복수 개 적층되는 구조로 이루어지기 때문에 유체유로(200)를 통하여 이동되는 유체의 열에너지가 세브론패턴(450)을 통하여 또 다른 플레이트를 통과하는 유체와 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

상세하게 설명하면, 제1냉각플레이트(400)에서는 냉매유로(100)를 통과하는 냉매는 일부분이 세브론패턴(450)을 따라 유체유로(200)와 인접하여 열교환이 이루어지도록 함으로써, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제2냉각플레이트(500)에서는 제1냉각플레이트(400)에서 열교환이 이루어져 배출되는 유체유로(200)의 유체가 세브론패턴(450)을 따라 상기 제2냉각플레이트(500)로 유입된 유체유로(200)와 인접하여 열교환이 이루어지도록 함으로써, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

나아가, 세브론패턴(450)을 통해 판 형태의 플레이트 전체 면적에 걸쳐 유체 또는 냉매가 이동되도록 함으로써, 플레이트 자체가 열교환이 이루어지도록 하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

제1냉각마감플레이트(600)는 제1냉각플레이트(400)의 외곽 끝단에 구비되며, 냉매가 유입 또는 배출되도록 하는 것으로, 냉매유입구(610) 및 냉매배출구(620)를 포함하여 구성된다.

냉매유입구(610)는 제1냉각마감플레이트(600)의 타측 하단에 형성되어 냉매가 유입됨에 따라, 냉매유로(100)를 순환, 즉 냉매가 제1냉각플레이트(400)를 순환되도록 한다.

냉매배출구(620)는 제1냉각마감플레이트(600)의 타측 상단에 형성되어 냉매유로(100)를 따라 제1냉각플레이트(400)를 순환한 냉매가 상기 냉매배출구(620)를 통해 배출되도록 한다.

제2냉각마감플레이트(700)는 제2냉각플레이트(500)의 외곽 끝단에 구비되며, 유체가 유입 또는 배출되도록 하는 것으로, 유체유입구(710) 및 유체배출구(720)를 포함하여 구성된다.

유체유입구(710)는 제2냉각마감플레이트(700)의 일측 하단에 형성되어 유체가 유입되도록 한다.

이에, 유체유입구(710)로 유입된 유체는 제2냉각플레이트(500), 중간플레이트(300), 제1냉각플레이트(400)를 거쳐 다시 중간플레이트(300), 제2냉각플레이트(500)를 통해 순환되도록 한다.

유체배출구(720)는 제2냉각마감플레이트(700)의 타측 하단에 형성되어 유체유로(200)를 따라 순환된 유체가 상기 유체배출구(720)를 통해 배출되도록 한다.

이러한 구성에 따라, 유체가 이동되는 과정을 설명하면, 유체유입구(710)를 통해 유체는 제2냉각마감플레이트(700)로 유입된다.

이때, 유체유입구(710)로 유입되는 유체는 포화수증기 상태, 즉 건조되지 않고 냉각되지 않은 고온의 유체상태이다.

예를 들어, 약 55도의 고온의 유체가 유입될 수 있다.

이후, 제2냉각마감플레이트(700)를 통과한 유체는 복수 개 구비되는 제2냉각플레이트(500)를 순차적으로 통과하면서 중간플레이트(300)로 이동된다.

이와 같은 과정을 통해 제2냉각마감플레이트(700), 제2냉각플레이트(500) 및 중간플레이트(300)로 이동되는 유체는 제1냉각플레이트(400)에서 열교환이 이루어져 중간플레이트(300)를 경우하여 제2냉각플레이트(500) 및 제2냉각마감플레이트(700)로 이동되는 냉각된 유체에 의해 1차적으로 열교환이 이루어진다.

이후, 중간플레이트(300)를 통과하여 제1냉각플레이트(400)를 순환하면서, 상기 제1냉각플레이트(400)를 순환하는 냉매에 의해 2차적으로 열교환이 이루어진다.

이때, 냉매유로(100)를 따라 순환하는 냉매의 온도는 약 -20℃ ~ -50℃로 이루어질 수 있다.

이후, 중간플레이트(300)의 하단유체유입구(330)로 유입되어 상승하면서 메쉬망에 의해 수분이 분리되고, 분리된 수분은 수분배출구(310)를 통해 배출되며, 유체는 상단유체배출구(340)를 통해 제2냉각플레이트(500)로 이동된 후, 제2냉각마감플레이트(700)의 유체배출구(720)를 통해 배출된다.

이때, 유체배출구(720)로 배출되는 유체는 건조되고 냉각된 상태, 즉 저온의 유체상태이다.

예를 들어, 약 -20℃ ~ -45℃ 도의 저온의 유체가 배출될 수 있다.

이와 같은 과정을, 제2냉각플레이트(500)와 제2냉각마감플레이트(700)를 통해 배출되는 열교환이 이루어진 유체는 제2냉각마감플레이트(700)로 유입되는 유체와 1차적으로 열교환이 이루어지고, 유체유로(200)를 따라 순환하면서 제2냉각플레이트(500)에서 냉매에 의해 2차적으로 열교환이 이루어지도록 함으로써, 저온으로 냉각이 가능하여 종래 구비되는 애프터 쿨러(after cooler)와 같은 장치의 생략으로 인해 장치의 간소화 뿐만 아니라 에너지 소비율을 최소화할 수 있다.

이에, 제2냉각마감플레이트(700) 외부에서 유입되는 유체의 온도가 1차적으로 감소된 상태에서 제1냉각플레이트(400)를 순환하는 냉매에 의해 온도가 2차적으로 감소하게 됨으로써, 보다 상대적으로 낮은 온도의 냉각이 가능해지는 이점이 있다.

또한, 판 형태로 이루어진 플레이트가 이격되어 다수 개 배치됨으로써, 상기 플레이트를 순환하는 유체의 이동거리를 증가시켜 충분한 열교환이 이루어지도록 하여 효율을 향상시킬 수 있다.

이때, 유체배출구(720)를 통해 배출되는 유체는 상기 유체배출구(720)와 인접한 상승유로(311a)에 의해 3차적으로 열교환이 이루어지도록 함으로써, 1차 및 2차 뿐만 아니라 3차 열교환을 통해 보다 저온으로 유체의 냉각이 가능할 뿐만 아니라 냉각 효율에 따른 에너지 소비율을 최소화하고 비용을 줄일을 수 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.

100 : 냉매유로 200 : 유체유로
300 : 중간플레이트 310 : 수분배출구
311 : 수분유로 311a : 상승유로
311b : 케이스 320 : 유체경유통로
330 : 하단유체유입구 340 : 상단유체배출구
400 : 제1냉각플레이트 450 : 세브론패턴
500 : 제2냉각플레이트 600 : 제1냉각마감플레이트
610 : 냉매유입구 620 : 냉매배출구
700 : 제2냉각마감플레이트 710 : 유체유입구
720 : 유체배출구

Claims

냉매가 순환되는 냉매유로(100);
유체가 순환되며, 상기 냉매유로(100)와 인접하여 순환되는 유체의 열교환이 이루어지도록 하는 유체유로(200);
상기 유체유로(200)와 연결되며, 유체유로(200)를 통해 순환되는 유체로부터 발생된 수분을 배출시키는 중간플레이트(300);
상기 중간플레이트(300)의 일측에 구비되며, 냉매유로(100)와 유체유로(200)가 통과하도록 구비된 복수 개의 제1냉각플레이트(400);
상기 중간플레이트(300)의 타측에 구비되며, 유체유로(200)가 통과하도록 구비된 복수 개의 제2냉각플레이트(500);
상기 제1냉각플레이트(400)의 외곽 끝단에 구비되며, 냉매유로(100)가 연결되어 상기 냉매유로(100)로 유입된 냉매가 제1냉각플레이트(400)를 순환한 후 배출되도록 하는 제1냉각마감플레이트(600); 및
상기 제2냉각플레이트(500)의 외곽 끝단에 구비되며, 유체유로(200)가 연결되어 상기 유체유로(200)로 유입된 유체가 제2냉각플레이트(500), 중간플레이트(300) 및 제1냉각플레이트(400)를 순환한 후 배출되도록 하는 제2냉각마감플레이트(700);를 포함하여 구성되되,
상기 중간플레이트(300)는
내부에 메쉬망이 수용되는 것을 특징으로 하며,
상기 중간플레이트(300)는
하측에 외측으로 연통된 수분배출구(310);를 포함하여 구성되고,
상기 수분배출구(310)와 연결된 수분유로(311);를 더 포함하여 구성되되,
상기 수분유로(311)는
상기 중간플레이트(300)로부터 배출된 수분이 상기 제2냉각마감플레이트(700)에 인접하여 이동되도록 형성되며,
상기 수분유로(311)는
상기 제2냉각마감플레이트(700)에 인접하여 형성된 상승유로(311a);를 포함하여 구성되되,
상기 상승유로(311a)를 따라 이동되는 수분은 상기 제2냉각마감플레이트(700)로 유입되는 유체와 인접하여 하측에서 상측으로 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
삭제
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1냉각플레이트(400)는
상기 중간플레이트(300)와 제1냉각마감플레이트(600) 사이에 순차적으로 복수 개 구비되되,
상기 제1냉각플레이트(400) 각각의 일측 상단과 하단은 유체유로(200)가 통과하여 형성되며,
상기 제1냉각플레이트(400) 각각의 타측 상단과 하단은 냉매유로(100)가 통과하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2냉각플레이트(500)는
상기 중간플레이트(300)와 제2냉각마감플레이트(700) 사이에 순차적으로 복수 개 구비되되,
상기 중간플레이트(300)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500)를 제외한 나머지 제2냉각플레이트(500) 각각의 일측 하단과 상기 제2냉각마감플레이트(700)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500)를 제외한 나머지 제2냉각플레이트(500) 각각의 일측 상단은 유체가 유입되는 유체유로(200)가 형성되며,
상기 제2냉각플레이트(500) 각각의 타측 상단과 상기 중간플레이트(300)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500) 및 상기 제2냉각마감플레이트(700)와 인접하도록 구비된 제2냉각플레이트(500)를 제외한 나머지 제2냉각플레이트(500) 각각의 타측 하단은 유체가 배출되는 유체유로(200)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1냉각플레이트(400) 및 제2냉각플레이트(500) 각각은 전면 또는 배면 또는 전면과 배면 각각에 V자형 또는 물결 무늬가 반복되는 형상의 세브론패턴(450)이 구비된 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1냉각마감플레이트(600)는
타측 하단에 형성되어 냉매가 유입되는 냉매유입구(610);
타측 상단에 형성되어 냉매가 배출되는 냉매배출구(620);를 포함하여 구성되며,
상기 제2냉각마감플레이트(700)는
일측 하단에 형성되어 유체가 유입되는 유체유입구(710); 및
타측 하단에 형성되어 유체가 배출되는 유체배출구(720);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.