KR200263182Y1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 몸체 내부로는 소정의 폭과 넓이를 갖는 수용부가 구비되고, 몸체의 내측 양단부 상,하로는 다수개의 수축 팽창 여유홈(69)이 형성되는 케이싱(60)과;

상기 케이싱(60)의 수용부로 형성된 다수개의 수축 팽창 여유홈(69)에 끼워져 설치되며, 열변화에 따라 체적변화가 쉽게 이루어지질 수 있도록 형성되는 박막판(40)과;

상기 박막판(40)의 주연부에 설치되어, 열변화에 따른 선팽창 및 수축에 부응하여 선팽창이 이루어지는 스트립(70)으로 구성되므로, 본 고안인 열교환기(100)는 케이싱(60)의 몸체 내부 수용부로 소정의 배열주기를 열변화에 따라 체적변화가 쉽게 이루어지는 박막판(40)이 설치되고, 상기 박막판(40)의 주연부에는 열변화에 따른 선팽창 및 수축에 부응하여 선팽창이 이루어지는 스트립(70)이 형성되므로, 상기 박막판(40)의 몸체 내,외부로 형성되는 공기이동홀(10)에 의해 흡입 및 배출되는 공기 이동시 상호 열교환이 이루어져 내부공기의 오염된 공기는 외부로 배출되면서, 외부공기 유입시 열교환에 의하여 내부공기의 열손실을 방지할 수 있는 것이다.

그러므로, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 건축물의 환풍시설에 설치되는 열교환기의 내부로 흡입 및 배출되는 내,외부 공기의 이동시 열변화에 따라 체적변화가 쉽게 이루어지면서 열교환을 효과를 갖는 박막판을 설치하여 사용하므로 써, 열교환 효과 및 제품에 요구되는 성능을 증대시킬 수 있도록 고안된 것이다.

일반적으로, 건축물의 내부에는 실내공기의 환기를 목적으로 환풍구가 설치되어 사용되고 있다.

그리고, 통상적인 건축물의 환기시설은 주로 단일 방향으로 공기를 배출하고, 공간의 틈새를 통하여 실외의 공기가 자연적으로 유입되는 구조로 되어 있다.

즉, 일상에서 이용조건에 따라 인위적으로 에너지를 가하여 냉,난방이 조성된 공간의 오염된 공기를 외부로 배출하고, 외부의 새로운 공기를 유입하는 환기시설은 공기중의 열만을 흡입시켜, 배출공기와 흡입공기의 상호 열 교환에 의하여 냉,난방이 형성된 공간의 실내 오염된 공기를 환기시킴과 동시에 공간의 냉,난방에 사용된 에너지를 보존하는 것이다.

또한, 상기 건축물의 환풍시설에는 통상적으로 외부 공기의 유입과정에서 먼지등의 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 별도의 집진필터를 적용시켜 사용하고 있다.

상기와 같이 종래 건축물의 환기시설은 통상적으로, 공기 배출 열교환판의 틈새가 균등한 간격으로 일직선형의 틈새형상 구조로 되어 있으며, 알루미늄 판의 두께가 두꺼워 열교환 효과가 경미한 문제점이 있었다.

따라서, 냉,난방이 형성된 공간의 에너지 보존력이 크게 저하되어 이를 유지시키기 위하여 막대한 에너지의 낭비가 발생되는 폐단이 있었던 것이다.

그리고, 상기와 같은 문제를 충족시키기 위해 열교환 효과가 비교적 우수한 제품을 설치할 경우에는 그 단가가 고가이며, 제품의 배치 공간이 확대되므로 사용에 많은 문제점이 있었다.

또, 열교환기에 사용되는 재질이 서로 달라 열교환시에 열팽창 및 열수축이 서로 다르게 되어 제품의 손상 및 요구하는 효과를 발생시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 건축물의 환풍시설에 흡입 및 배출되는 내,외부 공기의 이동시 온도변화에 따라 압축과 팽창과정이 용이하게 이루어지는 박막판을 이용하고 , 상기 박막판이 설치되는 케이싱의 역시 박막판의 선팽창율을 흡수하는 구조로 형성되어 열교환 효과를 증대시킬 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 제품의 성형성 및 산업상 활용도를 증대시킬 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 제품의 신뢰성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 열교환기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안인 열교환기의 형상을 도시한 일부 절개 사시도.

도 2는 본 고안의 일 실시예를 도시한 일부 절개 사시도.

도 3 및 도 4는 본 고안인 열교환기의 타 실시예의 형상 및 설치상태를 도시한 평단면도 및 확대 사시도.

도 5는 본 고안인 열교환기의 다른 실시예를 도시한 평단면도.

도 6은 본 고안인 열교환기 중 박막판의 몸체에 강성 증대를 위해 보강수단이 형성된 상태를 도시한 사시도.

도 7 및 도 8은 본 고안인 열교환의 타 실시예를 도시한 사시도 및 요부확대 정면도.

도 9는 본 고안인 열교환의 다른 실시예를 도시한 평단면도.

도 10 (A)(B)는 본 고안인 열교환기의 케이싱 상하부로 완충부재가 설치된 상태를 도시한 요부 확대도.

*도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 - 공기이동홀 20 - 압축부

30 - 팽창부 40 - 박막판

50 - 텐센바 60 - 케이싱

69 - 수축 팽창 여유홈 70 - 스트립

80 - 보강수단 81 - 엠보싱부

90 - 완충부재 95 - 격벽

100 - 열교환기

이러한 본 고안의 목적은, 몸체 내부로는 소정의 폭과 넓이를 갖는 수용부가 구비되고, 몸체의 내측 양단부 상,하로는 다수개의 수축 팽창 여유홈(69)이 형성되는 케이싱(60)과;

상기 케이싱(60)의 수용부로 형성된 다수개의 수축 팽창 여유홈(69)에 끼워져 설치되며, 열변화에 따라 체적변화가 쉽게 이루어지질 수 있도록 형성되는 박막판(40)과;

상기 박막판(40)의 주연부에 설치되어, 열변화에 따른 선팽창 및 수축에 부응하여 선팽창이 이루어지는 스트립(70)으로 구성되어 달성된다.

따라서, 본 고안인 열교환기(100)는 케이싱(60)의 몸체 내부 수용부로 소정의 배열주기를 열변화에 따라 체적변화가 쉽게 이루어지는 박막판(40)이 설치되고,상기 박막판(40)의 주연부에는 열변화에 따른 선팽창 및 수축에 부응하여 선팽창이 이루어지는 스트립(70)이 형성되므로, 상기 박막판(40)의 몸체 내,외부로 형성되는 공기이동홀(10)에 의해 흡입 및 배출되는 공기 이동시 상호 열교환이 이루어져 내부공기의 오염된 공기는 외부로 배출되면서, 외부공기 유입시 열교환에 의하여 내부공기의 열손실을 방지할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안인 열교환기의 형상을 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 2는 본 고안의 일 실시예를 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 3 및 도 4는 본 고안인 열교환기의 타 실시예의 형상 및 설치상태를 도시한 평단면도 및 확대 사시도이다.

도 5는 본 고안인 열교환기의 다른 실시예를 도시한 평단면도이다.

도 6은 본 고안인 열교환기 중 박막판의 몸체에 강성 증대를 위해 보강수단이 형성된 상태를 도시한 사시도이다.

도 7 및 도 8은 본 고안인 열교환의 타 실시예를 사시도 및 요부확대 정면도로 도시하고 있다.

즉, 도 1 ~ 도 9에서 도시한 바와 같이 본 고안인 열교환기는 냉,난방이 이루어지는 환기시설에 설치되어, 배출공기와 흡입공기의 상호 열교환에 의해 냉,난방이 형성된 공간의 오염된 공기의 환기와 냉,난방에 사용된 에너지를 보존시킬 수 있도록 형성된 것이다.

상기 본 고안인 열교환기(100)는 케이싱(60)내측으로는 후술될 박막판(40)및 텐션바(50)를 설치할 수 있도록 소정의 폭과 넓이를 갖는 수용부가 형성된다.

또한, 상기 케이싱(60)의 형상은 통상 사각함체의 형상을 갖게 형성되어 있으나, 사각형상이 아닌 설치장소의 특성과 성격등에 따라 케이싱(60)의 구조는 형상을 가변시켜 사용할 수 있으며, 이 역시 본 고안의 구성에 포함된다.

그리고, 상기 케이싱(60)의 수용부 양측 단부에는 상,하로 수축 팽창 여유홈(69)이 형성된다.

상기 케이싱(60)의 수축 팽창 여유홈(69)은 박막판(40)이 수용부의 내측으로 설치된 상태에서 셋팅된 위치를 유지할 수 있도록 형성되는 것이다.

또한, 상기 케이싱(60)의 수축 팽창 여유홈(69)은 제품의 특성과 적용되는 상황 등에 따라 수용부의 양측단부에만 형성하거나, 또는 수용부의 전체에 일체로 형성하여 사용하여도 무관하다.

한편, 상기 케이싱(60)의 수용부 내측으로 다수개 형성되는 수축 팽창 여유홈(69)에는 얇은 두께를 갖는 박막판(40)이 설치된다.

상기 박막판(40)은 내부 온도와 외부온도에 따른 열변형에 긴밀하게 대응할 수 있도록, 두께를 10㎛ ~ 90㎛ 이내로 얇게 형성한다.

상기에서 박막판(40)의 두께를 비교적 얇게 형성하는 가장 큰 이유는 내부공기와 외부공기의 이동으로 인한 열교환시 열교환 효과를 극대화 시킬 수 있도록, 두께가 얇은 박막판(40)을 적용시켜 사용하는 것이며, 상기 박막판(40)의 재질로는 열전도 효율이 우수한 알루미늄재로 형성하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 박막판(40)의 두께와 재질등은 설치되는 장소의 특성과 구조 등에 따라 차등적으로 적용시켜 사용가능하며, 이 역시 본 고안의 구성에 포함된다.

그리고, 상기 박막판(40)의 몸체에는 도 6에서 도시한 바와 같이 보강수단(80)을 형성하여 박막판(40)의 강성을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 박막판(40)의 몸체에 소정의 주기를 갖고 엠보싱부(81)를 형성하여 제품을 성형하므로, 박막판(40)의 열교환기능을 수행하면서, 자체 강성을 보다 견고하게 유지할 수 있는 것이다.

또, 상기 케이싱(60)의 수축 팽창 여유홈(69)에 설치되는 박막판(40)은 수축 팽창 여유홈(69)의 상,하폭보다 다소 낮게 설정하여 사용하는 것이 바람직하다.

이는 온도변화에 의한 박막판(40)의 선팽창 및 선수축시 박막판(40)의 이동범위에 케이싱(60)이 대응할 수 있도록, 수축 팽창 여유홈(69)의 상,하 폭보다 박막판(40)의 높이를 다소 낮게 설정하여 사용하는 것이 좋다.

한편, 상기 박막판(40)의 주연부에는 온도변화에 따른 박막판(40)의 선팽창과 수축에 부응하여 선팽창이 이루어지는 스트립(70)이 설치된다.

상기 스트립(70)은 얇은 두께를 갖고 형성되는 박막판(40)이 형상을 유지시킬 수 있도록 하는 역활과 함께, 케이싱(60)의 수축 팽창 여유홈(69)으로 박막판(40)을 설치하는 과정에서도 보다 용이하게 설치할 수 있도록 하는 역할도 동시에 수행한다.

그리고, 상기 케이싱(60)의 수용부로 설치되는 박막판(40)의 상,하부면에는 외측으로는 완충부재(90)가 설치된다.

상기 완충부재(90)는 케이싱(60)의 내측부에서 단열 및 충격을 흡수하는 역할을 한다.

즉, 도 10 (A)(B)에서 도시한 바와 같이 켸이싱(60)의 상,하부 내측으로 완충부재(90)가 설치되어 있으므로, 열교환 과정에서 발생될 수 있는 상,하 수축 팽창에 대한 충격 및 단열을 흡수할 수 있는 것이다.

그리고, 후술될 박막판(40)이 지그재그 형상으로 설치되는 구성에 있어서도, 케이싱(60)의 상,하부 내측으로 완충부재(90) 설치하여 열교환시 박막판(40)의 선팽창 및 수축시에도 완충부재(90)의 자체 탄성력으로 박막판(40)이 완충부재(90)의 사이에서 수축 및 팽창되면서 열교환기능을 수행할 수 있는 것이다.

한편, 상기 케이싱(60)의 수축 팽창 여유홈(69)에 끼워져 설치되는 박막판(40)은 도 1에서 도시한 바와 같이 수직배열로 형성하여 사용하는 방식외에 도 5에서 도시한 바와 같이 박막판(40)을 상호 엇갈리는 구조로 설치하여 사용할 수 있다.

즉, 상기 박막판(40)을 상호 엇갈리는 구조로 설치하므로 써, 케이싱(60)의 양측부에는 압축부(20)와 팽창부(30)가 형성되는 공기이동홀(10)이 형성되어 교차되는 공기의 열교환 효과를 증대시킬 수 있는 것이다.

그리고, 본 고안인 열교환기는 도 3및 도 4에서 도시한 바와 같이 케이싱(60)의 수용부 내측으로 소정의 배열주기(지그재그방식)를 갖고 몸체 내측과 외측으로 압축부(20)와 팽창부(30)가 구비될 수 있도록 박막판(40)을 형성하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 열교환기(100)내부의 박막판(40)의 몸체 내측과 외측으로 형성되는 압축부(20)와 팽창부(30)의 경계면에는 종방향으로 설치되어, 열에대한 체적변화시 박막판(40)과 긴밀하여 대응하며, 선팽창 및 선수축이 이루어져 박막판(40)이 항상 팽팽한 상태를 유지시켜 주는 텐셔너 역할을 하는 텐션바(50)가 설치된다.

그리고, 상기 텐션바(50)는 케이싱(60)의 형상에 맞도록 사각형 및 다각형등으로 적용시켜 사용가능하다.

따라서, 상기 텐션바(50)는 박막판(40)의 압축부(20)와 팽창부(30)의 경계면에 종방향으로 설치되어, 내외부 공기의 온도차에 의해 박막판(40)의 변형, 즉, 면팽창과 면수축이 발생되는 경우, 박막판(40)의 체적변화에 대응하면서, 동시에 같이 선팽창 및 선수축이 발생되어 항상 박막판(40)이 팽팽한 상태를 유지시키는 일종의 텐셔너 기능을 수행할 수 있으므로, 박막판(40)의 압축부(20)와 팽창부(30)의 형상보존이 가능하여 공기 이동홀(100)의 형상 역시 온도차이에 상관없이 유지시킬 수 있는 것이다.

그러므로, 상기 텐션바(50)의 재질 역시 박막판(40)의 재질과 동일한 재질을 적용시켜 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기 이동홀(10)중 압축부(20)에서 팽창부(30)로 연장되는 도입부분에서는 실질적인 열교환의 효과가 극대화된다.

즉, 공기이동홀(10)을 통해 배출 및 유입되는 기체는 압축부(20)에서 팽창부(30)로 이동되는 직후 압축되었던 기체가 단시간내에 팽창되면서 최대의 열교환이 이루어질 수 있는 것이다.

따라서, 이때 이루어지는 열교환에 의해 상기 알루미늄으로 구성된박막판(40)과 텐션바(50)은 동일한 수축과 확장을 하게 되어 박막판(40)의 처짐을 방지하고 항상 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

즉, 얇은 호일의 형상을 갖는 박막판(40)이 열교환에 의해 확장되어지면, 상기 텐션바(50)도 같이 확장되어져 항시 동일하게 박막판(40)의 처짐을 방지하는 텐셔너 역할을 수행할 수 있는 것이다.

그리고, 본 고안인 열교환기(100)는 공기,가스,등의 물질 이동에 의한 열교환시에도 적용시켜 사용할 수 있다.

즉, 박막판(40)의 재질이 열전도효율이 우수한 알루미늄재로 형성되고, 비교적 온도변화에 유연하게 반응할 수 있도록 비교적 얇은 두께를 갖고 형성되며, 상기 박막판(40) 사이에 설치되는 텐션바(50) 역시 동일한 특성이 구비되므로, 유체의 이동에 의한 열교한 기능을 수행할 수 있는 것이다.

또, 상기 박막판(40)과 텐션바(50)를 열전도율이 우수한 알루미늄재질을 이용하여 사용할 수 있으나, 이역시 알루미늄 재질에 한정하지 않고, 열전도율이 우수한 통상의 금속재질을 적용시켜 사용하여도 무방하며, 이역시 본 고안의 구성에 포함된다.

또한, 상기 본고안인 열교환기(100)는 건축물에 적용되어 건축물의 냉,난방뿐만 아니라. 정유시설, 식품공장 등 산업 열기계 및 가정용 보일러의 폐열 회수장치에 적용시켜 사용할 수 있다.

따라서, 박막판(40)이 케이싱(60)의 수용부에 지그재그 방식으로 설치되는 구조에 있어서는 예를 들어 팽창부(30) 및 압축부(20)로 인한 공기이동홀(10)을 통하여 일측이 더운공기가 유입되는 경우에는 외측 즉, 타측으로는 열교환 효과에 의하여 차가운 공기가 이동될 수 있는 구조이므로, 계절에 맞게 냉방, 난방의 효과도 볼 수 있는 것이다.

한편, 상기 박막판(40)과 텐션바(50)가 설치되는 케이싱(60)의 양측 단부에는 박막판(40)이 케이싱(60)에 고정된 상태를 유지시킬 수 있도록 스트립(70)이 형성된다.

상기 스트립(70)은 박막판(40)이 케이싱(60)에 설치된 상태의 형상 및 위치등을 유지시킬 수 있도록 형성되는 것으로서, 스트립(70)이 아닌 통상적으로 적용시켜 사용가능한 고정부재 및 단속부재를 이용하여 사용하여도 무방하다.

한편, 본 고안인 열교환기는 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이 열교환기의 몸체를 경사지게 형성하여, 내,외부 공기를 교차시켜 열교환 기능을 수행할 수 있다.

즉, 도 8에서 도시한 바와 같이 케이싱(60)의 내측으로 열교환기 몸체를 마름모꼴로 위치시킨 후 각 모서리 부분으로는 격벽(95)을 형성하여, 내,외부에서 유입되는 공기의 교차시 열교환을 수행하면서, 유입 및 `배출되는 공기의 높이의 단차를 주면서 흡입 배출되는 공기의 열교환이 발생될 수 있도록 형성하여 사용할 수 있다.

또한, 본 고안인 열교환기에 선택적으로 케이싱(60) 전면부 양측으로는 도 9에서 도시한 바와 같이 별도의 포집부(110)를 형성한 후 덕트(120)를 이용하여 사용할 수 있다.

즉, 케이싱(60)의 전면부에 흡입 및 배출되는 공기를 모아서 송풍팬(130)에 의해 이동시킬 수 있는 포집부(110)를 형성하고, 상기 포집부(110)의 후측 및 타측으로 덕트를 설치하여 비교적 원거리에서 유입되는 공기의 열교환 및 보다 신속한 시간내에서도 열교환을 수행할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 고안의 구성에 의하면, 열변화시 박막판의 선압축 및 선팽창(상,하,좌,우)이 조절가능하므로, 저렴한 제작단가에서도 열교환 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 열에 대하여 긴밀하게 반응하는 알루미늄재를 이용하여 박막판을 형성한 후, 상기 박막판의 체적변화와 동일하게 대응하는 지지바를 압축부와 팽창부의 경계면에 설치하여 열에 대한 체적변화시 함께 수축 및 팽창하면서, 박막판이 항상 팽팽한 상태를 유지시킬 수 있으므로, 제품의 내구성 및 열교환기능을 향상시킬 수 있다.

또, 동일한 재질을 사용하여 온도차이에 의한 열변형 반응시 확장과 수축을 동일하게 하여 제품이 수명을 연장시킬 수 있다.

그리고, 성형이 용이하므로, 설치장소의 특성 및 성격에 맞게 제작하여 사용가능하다.

또한, 몸체 내부의 압축부와 팽창부에 의한 열교환 기능에 의해 실내의 냉,난방 손실을 저감시킬 수 있다.

그러므로, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (8)

1. 몸체 내부로는 소정의 폭과 넓이를 갖는 수용부가 구비되고, 몸체의 내측 양단부 상,하로는 다수개의 수축 팽창 여유홈(69)이 형성되는 케이싱(60)과;

   상기 케이싱(60)의 수용부로 형성된 다수개의 수축 팽창 여유홈(69)에 끼워져 설치되며, 열변화에 따라 체적변화가 쉽게 이루어지질 수 있도록 형성되는 박막판(40)과;

   상기 박막판(40)의 주연부에 설치되어, 열변화에 따른 선팽창 및 수축에 부응하여 선팽창이 이루어지는 스트립(70)으로 구성됨을 특징으로 하는 열교환기.
2. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱(60)의 수용부로 설치되는 박막판(40)은 수직 방향에 대하여 일직선으로 설치됨을 특징으로 하는 열교환기.
3. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱(60)의 수용부로 설치되는 박막판(40)은 수직 방향에 대하여 상호 대각방향으로 엇갈리게 설치됨을 특징으로 하는 열교환기.
4. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 박막판(40)은 몸체 내측과 외측으로 압축부(20)와 팽창부(30)가 형성될 수 있도록, 지그재그 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
5. 청구항 제 1 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막판(40)의 주연부에는 자체 강성유지를 위하여 스트립(70)이 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
6. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱(60)의 수축 팽창 여유홈(69)의 외측부로는 완충부재(90)가 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
7. 청구항 제 4항에 있어서, 상기 박막판(40)의 압축부(20)와 팽창부(30) 경계면에는 종방향으로 설치되어, 박막판(40)의 선팽창 및 선수축에 대응하여 선팽창 및 수축을 을 갖는 텐션바(50)가 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
8. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 박막판(40)의 두께는 10㎛ ~ 90㎛ 이내로 형성함을 특징으로 하는 열교환기.