KR20030057382A - 열 교환 유닛 - Google Patents

Abstract

금속 박판제의 전열부를 직접 용접하여, 확실하게 일체화하여 고압의 열 교환용 유체에 대응할 수 있고, 열 교환을 확실하게 행할 수 있는 열 교환 유닛을 제공한다. 금속 박판제의 전열부를 복수의 병렬 상태로 하여, 각 전열부 사이에 간극을 형성하면서 각 전열부의 단부를 열 교환용 유체 유통용 개구 부분을 제외하고 용접하여 각 전열부를 일체화하며, 또 각 전열부의 하나의 개구 부분 측 단부에 단부판을 일체로 용접하여 하나의 개구 부분 주위를 단부판으로 둘러싼 상태로 함으로써 전열부 사이에 스페이서 등을 개재시키지 않고서 각 전열부를 일체화할 수 있게 되어, 스페이서 등이 설치되지 않고도 전열부 사이의 간극에 대면하는 전열면의 면적이나 열 교환용 유체 유통용 개구 부분의 개구 면적을 극도로 넓게 확보할 수 있으며, 전열부의 연결 강도를 향상시켜 열 교환용 유체의 압력 차가 큰 상태에서도 대응할 수 있고, 전열면의 간격을 일정하게 유지할 수 있고, 열 교환 특성을 균일화할 수 있다.

Description

열 교환 유닛 {HEAT EXCHANGE UNIT}

본 발명은 금속 박판을 성형하여 얻어지는 열 교환기용 전열부를 복수의 병렬 상태로 일체화한 열 교환 유닛에 관한 것으로, 특히, 전열부 사이에 고압의 열 교환용 유체를 도입할 수 있는 열 교환 유닛에 관한 것이다.

고온 유체와 저온 유체의 사이에서 열의 교환을 행하게 하는 열 교환기의 사용에 있어서, 열 전달율을 크게 하여 열 교환 성능을 높이자 하는 경우에는 종래 부터 판형(plate type)의 열 교환기가 많이 이용되고 있었다. 이 판형의 열 교환기는 복수의 대략 판형의 전열부를 평행하게 소정의 간격으로 배치하고, 각 전열부 사이를 각각 유로로 하여, 각 유로에는 전열부를 한 장 건너서 고온 유체와 저온 유체를 교대로 흘려, 각 전열부를 통하여 열을 교환시키는 구조이다. 일본 특개소53-56748호 공보에는 이러한 종래의 판형의 열 교환기의 일례가 기재되어 있다. 도 8은 종래의 열 교환기의 개략적인 구성 단면도이다.

상기 도 8에 나타내는 종래의 열 교환기(100)는 본체(101) 내에 수직 방향으로 배치한 격벽(102), 이 격벽(102) 사이에 복수로 병설되는 판형의 전열부(103) 사이를 소정의 간격으로 유지하여 통로부(110)를 형성하도록 하는 스페이서(104), 상기 전열부(103)와 스페이서(104)를 지지하고, 또한 가열 유체의 흐름과 비가열 유체의 흐름을 서로 구획하는 한 쌍의 구획벽(105)으로 구성되어 있다.

상기 구성의 종래의 판형 열 교환기에서 사용되는 전열부(103)에는 열 교환용 각 유체와 표리에서 접촉하는 전열면으로서, 일반적으로 소정의 요철 형상 패턴이 형성되어 있다. 이 요철 형상 패턴으로 형성되는 전열부(103)는 일반적으로 금속 박판으로 이루어지고, 프레스 장치에 의해 프레스 성형되어 사용되고 있다.

종래의 열 교환기는 이상과 같이 구성되어 있었기 때문에 패킹의 기능을 겸한 스페이서(104)를 사이에 개재하여 각 전열부(103)가 좁은 간격으로 병렬 배치되어 있고, 전열부(103) 표리를 흐르는 각 열 교환용 유체 사이에 큰 압력 차가 있는 경우, 유체의 압력에 의해 스페이서(104)가 변형되어 유체들의 격리가 유지될 수 없게 되거나, 전열부(103) 간격이 변화하기도 하여 열 교환이 유효하게 행해지지 않을 위험성이 있어서, 고압의 열 교환용 유체를 전열부 사이에 도입할 수 없는 문제를 가지고 있다.

본 발명은 상기 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 금속 박판제의 전열부들을 직접 용접하고, 확실하게 일체화하여 고압의 열 교환용 유체에 대응할 수 있고, 열 교환을 확실하게 행할 수 있는 열 교환 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 열 교환 유닛의 정면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 열 교환 유닛의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 열 교환 유닛의 측면 주요부 확대도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 열 교환 유닛의 단부판에 대한 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 열 교환 유닛에서 전열부가 단부판에 삽입된 상태를 나타내는 설명도이다.

도 6은 전열부가 서로 결합하여 일체화된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 열 교환 유닛에서의 단부판의 이면 측 구조를 나타내는 설명도이다.

도 8은 종래의 열 교환기의 개략적인 구성 단면도이다.

본 발명에 관한 열 교환 유닛은, 금속 박판제가 소정의 형상으로 형성되는 복수의 전열부(heat transfer member)를 포함하고, 상기 복수의 전열부는 서로 병렬 상태로 일체화되어 결합되고, 상기 복수의 전열부 각각은 최소한 일부에 제1 및 제2 열 교환용 유체와 각각 접촉하는 양쪽 면을 갖는 전열면(heat transfer face)이 제공되며, 인접한 2개의 상기 전열면 사이에 상기 제1 열 교환용 유체가 통과하는 제1 간극부와 상기 제2 열 교환용 유체가 통과하는 제2 간극부가 교대로 형성되고, 상기 각 제1 간극부와 연통하여 상기 제1 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 제1 개구 부분과 상기 각 제2 간극부와 연통하여 상기 제2 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 제2 개구 부분이 서로 별개로 제공되는 열 교환 유닛으로서,

상기 각 전열부는 각 변에 소정 폭의 평탄 부분을 가지는 직사각형 형상으로 형성되고,

상기 각 전열부 중 상기 제1 간극부를 사이에 개재하는 2개의 인접 전열부는 상기 제2 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분이 수밀되게 용접되고, 상기 제2 간극부를 사이에 개재하는 2개의 인접 전열부는 상기 제1 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분이 수밀되게 용접되고, 상기 2개의 인접 전열부는 상기 제1 개구 부분이 놓이는 쪽에서 폐쇄되며,

상기 제1 개구 부분이 놓인 쪽에서 상기 복수의 전열부는 결합된 상태로 단부판의 결합 구멍에 삽입되고, 상기 결합 구멍은 상기 제1 개구 부분이 놓인 쪽의 상기 복수의 전열부의 결합된 상태의 단부 형상과 실질적으로 일치하는 형상을 구비하며, 상기 복수의 전열부는 상기 결합 구멍을 따라 상기 단부판에 용접된다.

이와 같이 본 발명에서는 금속 박판제의 전열부를 복수의 병렬 상태로 하여, 각 전열부 사이에 간극을 형성하면서 각 전열부의 외주 에지를 열 교환용 유체 유통용 개구 부분을 제외하고 용접하여 각 전열부를 일체화하고, 또 각 전열부의 제1 개구 부분 측 단부에 단부판을 일체로 용접하여 제1 개구 부분 주위를 단부판으로 둘러싼 상태로 함으로써, 전열부 사이에 스페이서 등을 개재시키지 않고서 각 전열부를 일체화할 수 있으며, 스페이서 등이 형성되지 않음으로써, 전열부 사이의 간극에 대면하는 전열면 면적이나 열 교환용 유체 유통용 개구 부분의 개구 면적을 극도로 넓게 확보할 수 있으며, 전열부의 연결 강도를 향상시켜 열 교환용 유체의압력 차가 큰 상태에서도 대응할 수 있고, 전열면의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 열 교환 특성을 균일화할 수 있다. 또, 전열부는 상호 직접 용접되어, 단부판의 결합 구멍을 하나로 통합할 수 있고, 단부판을 간략한 구조로 하여 제작의 번거로움을 경감할 수 있다. 또한, 단부판에 의해 제1 및 제2 개구 부분의 격리가 확실하게 되고, 열 교환기에서 열 교환용 유체의 입구 및 출구를 유연하게 설정할 수 있는 등 열 교환기 제작의 자유도가 높다.

또, 본 발명에 관한 열 교환 유닛은 상기 단부판이 복수의 판 부재를 결합하여 대략 중앙에 공간 부분이 생기는 형상으로 형성되고, 상기 대략 중앙의 공간 부분이 상기 결합 구멍이 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 단부판을 복수의 판 부재에 의한 조합 구조로 하여, 일체화하여 결합 구멍이 되는 공간 부분이 생기는 형상으로서, 결합 구멍이 되는 위치에 재료를 배치하지 않은 구조이므로, 재료 중 결합 구멍만큼 제거되어 쓸모 없게 되는 부분을 최소한으로 억제할 수 있어, 제조 비용을 대폭 저감할 수 있으며 제조 작업의 능률을 향상시킨다.

또, 본 발명에 관한 열 교환 유닛은 필요에 따라, 상기 단부판의 두께가 상기 전열부의 두께의 2배 이상이 될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 단부판의 두께가 전열부의 두께의 2배 이상이 되어 두께가 충분히 확보되어 있음으로써, 모재인 단부판 및 전열부와 용접재의 용착 일체화를 꾀하기 용이하고, 용접 작업성이 우수며, 전열부와 단부판이 보다 견고하게 일체화되고, 용접 조인트 강도가 향상되어 유체의 누출 등 제품 결함도 발생하기어렵게 된다.

또, 본 발명에 관한 열 교환 유닛은 상기 제1 간극부를 사이에 개재하는 한 쌍의 제1 전열부는 상기 제2 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분에서 서로 수밀되게 심 용접(seam welding)되고, 상기 제1 간극부를 사이에 개재하는 한 쌍의 제2 전열부는 상기 제2 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분에서 서로 수밀되게 심 용접되어, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 전열부가 결합된 후, 상기 제1 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분에서 서로 수밀되게 용접되어 일체화되며, 상기 제1 간극부 각각은 상기 제1 및 제2 열 교환용 유체 중 보다 고압인 유체의 유로가 된다.

이와 같이 본 발명에서는 전열부 중 제1 간극부를 사이에 개재하는 전열부가 심 용접으로 일체화되어 한 쌍이 되고, 또 전열부의 쌍을 제1 개구 부분 측의 단부 소정의 범위에서 용접하여 일체화하고, 제1 간극부를 보다 고압의 열 교환용 유체의 유로로 하여, 제1 간극부를 유통하는 열 교환용 유체의 높은 압력을 제1 간극부를 사이에 개재하는 전열부의 심 용접에 의한 용접 조인트에 의해 수용함으로써, 심 용접의 높은 용접 조인트 강도에 의해 고압의 열 교환용 유체에 대한 전열부의 일체 상태를 확실하게 유지할 수 있게 되어, 일체화된 전열부의 강도를 확보할 수 있으며, 제1 간극부에 보다 고압의 열 교환용 유체가 유통하도록 함으로써, 전열부에서의 제1 개구 부분 측의 용접 단부가 서로 밀착하는 방향으로 압력을 받게 되고, 전열부의 제1 개구 부분 측에서의 용접 조인트 강도를 현저하게 높게 하지 않아도 되므로, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 열 교환 유닛은 필요에 따라, 상기 단부판의 결합 구멍 주위 에지 단면 및 상기 결합 구멍에 전열부 단부를 삽입하는 쪽의 판 표면으로부터 각각 소정의 깊이가 되고, 또한 결합 구멍 주위 에지를 따라 연속하는 하나 또는 복수의 오목부가 형성되어, 상기 오목부에 기초하는 단부판과 전열부 사이의 홈형의 공극이 용접용 그루브가 되는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 단부판의 결합 구멍 에지부에 오목부를 형성하여, 단부판과 전열부 사이에 홈형의 공극을 형성하여 용접용의 그루브로 하여, 그루브 용접 조인트를 형성함으로써 용접 결함이 발생하기 어렵고, 충분한 강도를 확보할 수 있으며, 용접 작업이 용이하고 또한 적절하게 행할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도 1 내지 도 7에 따라 설명한다. 도 1은 본 실시예에 관한 열 교환 유닛의 정면도, 도 2는 본 실시예에 관한 열 교환 유닛의 측면도, 도 3은 본 실시예에 관한 열 교환 유닛의 측면 주요부 확대도, 도 4는 본 실시예에 관한 열 교환 유닛의 단부판 종단면도, 도 5는 본 실시예에 관한 열 교환 유닛에서 전열부가 단부판에 삽입된 상태의 설명도, 도 6은 본 실시예에 관한 열 교환 유닛에서의 전열부가 서로 결합되어 일체화된 상태의 설명도, 도 7은 본 실시예에 관한 열 교환 유닛에서의 단부판의 이면 측 구조 설명도이다.

상기 각 도면에서, 본 실시예에 관한 열 교환 유닛(1)은 열 교환용 유체와 표리에서 접촉하는 전열면(11)을 포함하는 소정의 형상으로 성형되는 금속 박판제의 전열부(10), 및 소정의 형상의 결합 구멍(21)을 가지는 대략 판형의 단부판(20)을 구비하고, 전열부(10)를 복수의 병렬 상태로 일체화하고, 단부판(20)의 결합 구멍(21)에 일체화된 전열부(10)의 단부를 삽입, 용접하여 각 전열부(10)와 단부판(20)을 일체화하여 이루어지는 구성이다.

상기 전열부(10)는 대략 직사각형의 금속 박판을 소재로 하여, 소정의 프레스 장치(도시를 생략)에 의해 대략 중앙 부분에 전열면(11)이 성형되는 동시에, 전열면(11)을 둘러싸는 외주 각 변에 각각 평탄부(12)가 성형되는 구성이다. 상기 전열면(11)은 한 쪽 면에 고온의 열 교환용 유체, 다른 쪽 면에 저온의 열 교환용 유체가 각각 접촉하여 열 전달을 행하도록 최적화된 요철 형상을 가지는 영역이며, 열 전달 특성이 우수한 파형 단면 형상이나, 응축물을 빠르게 배출 가능한 홈형 부분 등을 가지는 공지된 요철 형상 패턴으로 되어 있으며, 상세한 설명은 생략한다.

이 전열부(10)를 복수로 병렬시켜 일체화한 상태에서는 각 전열면(11) 사이에 한 쪽 열 교환용 유체가 통과하는 제1 간극부(도시를 생략) 및 다른 쪽 열 교환용 유체가 통과하는 제2 간극부(도시를 생략)가 각각 교대로 형성된다. 이들 각 전열부(10)의 일체화에 있어서는, 제1 간극부를 사이에 개재하는 각 전열부(10)가 단변(short side) 방향의 양단 위치에서 이들 단부의 평탄부(12)를 각각 수밀되게 심 용접하여 2개씩 조합한 후, 이들 조합된 각 쌍을 각 전열부(10)의 장변(long side) 방향의 양단 위치에서 또한 평탄부(12)의 단부를 각각 수밀되게 용접하여 일체화한다.

이 일체화한 전열부(10)의 장변 방향 양 단부에는 각 제1 간극부에 대하여 제1 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 제1 개구부(30)가, 그리고 단변 방향 양 단부에는 각 제2 간극부에 대하여 제2 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 제2개구부(40)가 각각 위치하는 상태가 된다. 또한, 전열부(10) 전체에서의 제1 개구부(30)가 있는 장변 방향의 양쪽 에지는 각각 폐쇄된 형상이 된다.

상기 단부판(20)은 전열부(10)의 두께의 2배 이상인 소정의 두께를 가지는 복수의 프레임 부재를 용접으로 연결하여 일체로 조합되고, 각 프레임 부재로 둘러싸이는 대략 중앙에 일체화된 전열부(10)의 장변 방향의 단부 형상과 대략 일치하는 결합 구멍(21)이 형성되는 형상의 구성이다. 상기 결합 구멍(21)에는 전열부(10)의 장변 방향의 단부가 삽입되고, 삽입된 각 전열부(10)의 단부 외주와 결합 구멍(21)의 에지부를 용접하여 각 전열부(10)와 단부판(20)이 일체화되는 구조이다.

이 단부판(20)을 이루는 프레임 부재는 전열부(10)의 단변 방향 양단에 각각 접하는 한 쌍의 수평 부재(22)와, 이들 수평 부재(22) 사이에 개재되는 한 쌍의 수직 부재(23)이며, 수평 부재(22)에는 전열부(10)의 단변 방향 단부 외측 에지를 수용하는 대략 톱니형 부분이 형성된다. 그리고, 이들 수평 부재(22)와 수직 부재(23)의 용접 접합 부분은 각각 단부를 일부 제거하도록 가공되어 그루브가 설치되고, 용접에 의해 확실하게 일체화가 이루어진다.

또, 단부판(20)의 결합 구멍(21)의 에지 부분이 되는 수평 부재(22)와 수직 부재(23)의 소정의 부위에는 결합 구멍(21) 주위의 에지 단부면 및 결합 구멍(21)에 전열부(10)의 단부를 삽입하는 쪽의 판 표면에서 각각 소정의 깊이로 되고, 또한 결합 구멍(21)의 주위 에지를 따라 연속하는 복수의 오목부(24)가 형성되며(도 7 참조), 전열부(10) 단부의 결합 구멍(21) 삽입 상태에서 오목부(24)에 의한 단부판(20)과 전열부(10) 사이의 홈형의 공극이 용접용 그루브가 된다. 이렇게 해서 단부판(20)과 전열부(10) 사이에 용접용 그루브를 설치하고, 용접에 의해 그루브 용접 조인트를 형성할 수 있음으로써 단부판(20)과 전열부(10)를 충분한 강도로 일체화할 수 있다.

다음에, 본 실시예에 관한 열 교환 유닛의 조립에 대하여 설명한다. 미리 프레스 장치(도시 생략)에 의한 프레스 성형을 거쳐서 배출된 전열부(10)는 먼저, 동일하게 성형된 다른 전열부(10)와 상하 및 표리를 반대로 한 상태로 2개가 겹쳐진다.

전열부(10)는 다른 전열부(10)를 겹치면, 단변 방향 단부의 평탄부(12)가 서로 밀착됨과 함께, 전열면(11) 중 서로 대면하는 전열면(11) 측으로 돌출 형상으로 돌출되어 있는 부분이 서로 접촉하고, 이 접촉 부분 이외에서 2개의 전열면(11)은 서로 소정의 간격을 유지하여, 전열면(11) 사이에 유체가 유통 가능한 간극을 가지는 상태로 된다.

이들 겹쳐진 2개의 전열부(10)는 단변 방향 단부의 평탄부(12)의 일부가 심 용접에 의해 일체화되어, 한 쌍의 단위 유닛(50)이 된다. 단위 유닛(50)을 이루는 전열부(10) 사이에는 서로의 전열면(11)에 사이에 개재되는 간극, 즉 제1 간극부가 형성되고, 장변 방향 단부의 용접되어 있지 않는 부분이 각각 이 제1 간극부에 연통되는 제1 개구부(30)가 된다(도 5 참조). 제1 간극부는 열 교환용 유체 중 보다 고압인 유체의 유로로 된다.

또한, 단위 유닛(50)은 동일하게 하여 형성된 다른 단위 유닛(50)과 병렬로겹쳐지고, 대향하는 단위 유닛(50)에서의 전열부(10)의 장변 방향 단부의 평탄부(12)가 서로 밀착됨과 함께, 전열부(10)의 전열면(11) 중 서로 대향하는 단위 유닛(50) 측에 볼록 형상으로 돌출되어 있는 부분이 서로 접촉하고, 이 접촉 부분 이외에서 단위 유닛(50)은 서로 소정의 간격을 유지하여 대향하고, 단위 유닛(50) 사이에 유체가 유통 가능한 간극을 가지는 상태로 된다.

이들 서로 겹쳐진 2개의 단위 유닛은 인접하는 전열부(10)의 장변 방향의 평탄부(12)의 단부가 용접되어 일체화된다. 단위 유닛(50)이 일체화된 상태에서는 단위 유닛(50) 사이에 제2 간극부가 형성되고, 단변 방향 단부의 용접되어 있지 않는 부분이 각각 제2 간극부에 연통되는 제2 개구부(40)로 된다(도 6 참조). 제2 간극부는 제1 간극부에 유통시키는 열 교환용 유체보다 저압인 열 교환용 유체의 유로로 된다.

상기와 마찬가지로 단위 유닛(50)의 용접을 반복하여, 최종적으로 모든 단위 유닛(50)을 일체화한 상태에서 전열부(10) 전체의 장변 방향 단부를 단부판(20)의 결합 구멍(21)에 삽입하고, 삽입된 각 전열부(10)의 단부 외주와 단부판(20)의 결합 구멍(21) 에지부를 용접한다. 단부판(20)이 전열부(10)에 대하여 두께를 충분히 확보하고 있기 때문에, 용접 작업에서 모재인 단부판(20) 및 전열부(10)와 용접재의 용착 일체화가 용이하고, 용접 작업성이 우수하며, 전열부(10)와 단부판(20)이 견고하게 일체화되어, 고강도의 용접 조인트가 얻어진다. 용접에 의해 모든 전열부(10)와 단부판(20)을 일체화하면 열 교환 유닛(1)이 된다.

각 전열부(10)가 열 교환 유닛(1)으로서 일체로 조합된 상태에서는 외측 에지가 각각 폐쇄된 형상으로 되어있는 각 전열부(10)의 장변 방향 단부에, 그리고 그 주위를 둘러싸는 단부판(20)을 일체로 설치함으로써, 제1 개구부(30)가 제2 개구부(40)와 확실하게 격리된 상태로 된다. 제1 개구부(30)를 통하여 제1 간극부에 제1 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 한편, 제1 간극부와 전열부(10)를 사이에 개재하여 반대측의 제2 간극부에 제2 개구부(40)를 통하여 제2 열 교환용 유체를 유통시키면, 제1 및 제2 열 교환용 유체 사이에서 열 교환을 행할 수 있게 된다. 단부판(20)에 의해 개구 부분 사이가 확실하게 격리됨으로써, 열 교환 유닛(1)을 이용하는 열 교환기의 제조에 있어서 열 교환용 유체의 입구 및 출구의 설정이 용이하고 또한 유연하게 행할 수 있는 각종 용도의 열 교환에 대응할 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시예에 관한 열 교환 유닛에서는 금속 박판제의 전열부(10)를 복수의 병렬 상태로 하고, 각 전열부(10) 사이에 간극을 형성하면서 각 전열부(10)의 단부를 열 교환용 유체 유통용 제1 및 제2 개구 부분을 제외하고 용접하여 각 전열부(10)를 일체화하고, 또 각 전열부(10)의 제1 개구부(30) 측 단부에 단부판(20)을 일체로 용접하여 제1 개구부(30) 주위를 단부판(20)으로 둘러싼 상태로 함으로써, 전열부(10) 사이에 스페이서 등을 개재시키지 않고서 각 전열부(10)를 일체화할 수 있게 되어, 스페이서 등이 설치되지 않고 전열부(10) 사이의 간극에 대면하는 전열면(11) 면적이나 열 교환용 유체 유통용 개구 부분의 개구 면적을 극도로 넓게 확보할 수 있으며, 전열부(10)의 연결 강도를 향상시켜 열 교환용 유체의 압력 차가 큰 상태에서도 대응할 수 있고, 전열면(11)의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 열 교환 특성을 균일화 할 수 있게 된다. 또, 전열부(10) 상호 사이를 직접 용접하여, 단부판(20)의 결합 구멍을 하나로 통합할 수 있어서, 단부판(20)을 복수의 프레임 부재의 일체화로 중앙에 결합 구멍(21)이 되는 공간 부분이 생기는 형상의 조합 구조로 하여, 단부판(20)을 간단하고 낭비가 없는 구조로 함으로써 제작의 번거로움과 제조 비용을 대폭 저감할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 열 교환 유닛에서는 전열부(10) 중 제1 간극부를 사이에 개재하는 전열부(10)가 심 용접에 의해 일체화되어 한 쌍이 되고, 또 전열부(10)의 쌍을 제1 개구부(30)가 있는 장변 방향의 단부의 소정의 범위에서 상호 용접하여 일체화하고, 제1 간극부를 보다 고압인 열 교환용 유체의 유로로 하여, 제1 간극부를 유통하는 열 교환용 유체의 높은 압력을 제1 간극부를 사이에 개재하는 전열부(10)의 심 용접에 의한 용접 조인트로 수용함으로써, 심 용접의 높은 용접 조인트 강도에 의해 고압의 열 교환용 유체에 대한 전열부(10)의 일체 상태를 확실하게 유지할 수 있게 되어, 일체화된 전열부(10)의 강도를 확보할 수 있으며, 제1 간극부를 보다 고압인 열 교환용 유체가 유통함으로써 전열부(10)에서의 제1 개구부(30) 측 용접 단부가 서로 밀착하는 방향으로 압력을 받게 되어, 전열부(10)의 제1 개구부(30) 측에서의 용접 조인트 강도를 현저하게 높게 할 필요가 없으므로, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또, 상기 실시예에 관한 열 교환 유닛에서는 제1 간극부를 사이에 개재하는 부위가 되는 각 전열부(10)를 심 용접으로 일체화하여, 제1 간극부를 고압인 열 교환용 유체의 유로로 하는 구성으로 하고 있지만, 이밖에, 열 교환용 유체의 압력차가 작은 경우에는 전열부(10)를 적절한 강도가 얻어지는 다른 용접 방법에 의해서 일체화하거나, 제1 간극부에 의해 고압이 아닌 쪽의 열 교환 유체를 유통시키거나 하는 구성으로 할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 금속 박판제의 전열부를 복수의 병렬 상태로 하고, 각 전열부 사이에 간극을 형성하면서 각 전열부의 단부를 열 교환용 유체의 유통용 제1 및 제2 개구 부분을 제외하고 용접하여 각 전열부를 일체화하고, 또 각 전열부의 하나의 개구 부분 측 단부에 단부판을 일체로 용접하여 하나의 개구 부분 주위를 단부판으로 둘러싼 상태로 함으로써, 전열부 사이에 스페이서 등을 개재시키지 않고서 각 전열부를 일체화할 수 있게 되어 스페이서 등이 설치되지 않고도 전열부 사이의 간극에 대면하는 전열면의 면적이나 열 교환용 유체 유통용 제1 및 제2 개구 부분의 개구 면적을 극도로 넓게 확보할 수 있으며, 전열부의 연결 강도를 향상시켜 열 교환용 유체의 압력 차가 큰 상태에서도 대응할 수 있고, 전열면의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 열 교환 특성을 균일화할 수 있는 효과를 갖는다. 또, 전열부의 상호 사이를 직접 용접하여, 단부판의 결합 구멍을 하나로 통합할 수 있어, 단부판을 간략한 구조로 하여 제작의 번거로움을 경감할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 단부판에 의해 개구 부분 사이의 격리가 확실하게 되고, 열 교환기에서의 열 교환용 유체의 입구 및 출구를 유연하게 설정할 수 있는 등 열 교환기 제작의 자유도가 높다고 하는 효과를 가진다.

또, 본 발명에 의하면, 단부판을 복수의 프레임 부재에 의한 조합 구조로 하여, 일체화하여 결합 구멍이 되는 공간 부분이 생기는 형상으로 하여, 결합 구멍이 되는 위치에 재료를 배치하지 않는 구조를 취함으로써, 재료 중 개구 부분으로 제거되어 쓸모 없게 되는 부분을 최소한으로 억제할 수 있어, 제조 비용을 대폭 저감할 수 있으며 제조 작업의 능률을 향상시키는 효과를 가진다.

또, 본 발명에 의하면, 단부판의 두께가 전열부 두께의 2배 이상으로 크게 하여 두께를 충분히 확보함으로써, 모재인 단부판 및 전열부와 용접재의 용착을 일체화하기 용이하고, 용접 작업성이 우수한 동시에, 전열부와 단부판이 보다 견고하게 일체화할 수 있고, 용접 조인트의 강도가 향상되어, 유체의 누출 등 제품 결함도 발생하기 어렵게 되는 효과를 가진다.

또, 본 발명에 의하면, 전열부 중 제1 간극부를 사이에 개재하는 전열부가 심 용접에 의해 일체화되어 한 쌍이 되고, 또 전열부의 쌍을 하나의 결합 구멍 측의 단부 소정의 범위에서 용접하여 일체화하여, 제1 간극부를 보다 고압인 열 교환용 유체의 유로로 하고, 제1 간극부를 유통하는 열 교환용 유체의 높은 압력을 제1 간극부를 사이에 개재하는 전열부의 심 용접에 의한 용접 조인트에 의해 수용함으로써, 심 용접의 높은 용접 조인트 강도에 의해 고압의 열 교환용 유체에 대한 전열부의 일체 상태를 확실하게 유지할 수 있게 되어, 일체화된 전열부의 강도를 확보할 수 있으며, 제1 간극부를 보다 고압인 열 교환용 유체가 유통함으로써 전열부에서의 하나의 개구 부분 측 용접 단부가 서로 밀착하는 방향으로 압력을 받게 되어, 전열부의 하나의 개구 부분 측에서의 용접 조인트 강도를 현저하게 높게 할 필요가 없으므로, 제조 비용을 저감할 수 있는 효과를 가진다.

또, 본 발명에 의하면, 단부판의 개구 에지부에 오목부를 형성하고, 단부판과 전열부 사이에 홈형의 공극을 형성하여 용접용 그루브로 하고, 그루브 용접 조인트를 형성함으로써, 용접 결함이 발생하기 어렵고, 충분한 강도를 확보할 수 있으며, 용접 작업을 용이하고 적절하게 행할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (5)

1. 금속 박판제가 소정의 형상으로 형성되는 복수의 전열부(heat transfer member)를 포함하고, 상기 복수의 전열부는 서로 병렬 상태로 일체화되어 결합되고, 상기 복수의 전열부 각각은 최소한 일부에 제1 및 제2 열 교환용 유체와 각각 접촉하는 양쪽 면을 갖는 전열면(heat transfer face)이 제공되며, 인접한 2개의 상기 전열면 사이에 상기 제1 열 교환용 유체가 통과하는 제1 간극부와 상기 제2 열 교환용 유체가 통과하는 제2 간극부가 교대로 형성되고, 상기 각 제1 간극부와 연통하여 상기 제1 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 제1 개구 부분과 상기 각 제2 간극부와 연통하여 상기 제2 열 교환용 유체를 유입 및 유출시키는 제2 개구 부분이 서로 별개로 제공되는 열 교환 유닛으로서,

   상기 각 전열부는 각 변에 소정 폭의 평탄 부분을 가지는 직사각형 형상으로 형성되고,

   상기 각 전열부 중 상기 제1 간극부를 사이에 개재하는 2개의 인접 전열부는 상기 제2 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분이 수밀되게 용접되고, 상기 제2 간극부를 사이에 개재하는 2개의 인접 전열부는 상기 제1 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분이 수밀되게 용접되고, 상기 2개의 인접 전열부는 상기 제1 개구 부분이 놓이는 쪽에서 폐쇄되며,

   상기 제1 개구 부분이 놓인 쪽에서 상기 복수의 전열부는 결합된 상태로 단부판의 결합 구멍에 삽입되고, 상기 결합 구멍은 상기 제1 개구 부분이 놓인 쪽의상기 복수의 전열부의 결합된 상태의 단부 형상과 실질적으로 일치하는 형상을 구비하며, 상기 복수의 전열부는 상기 결합 구멍을 따라 상기 단부판에 용접되는

   열 교환 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단부판은 중앙에 상기 결합 구멍의 역할을 하는 공간 부분을 갖는 형상 내로 결합되는 복수의 프레임 부재로 구성되는 열 교환 유닛.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 단부판의 두께는 상기 전열부 두께의 2배 이상인 열 교환 유닛.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 간극부를 사이에 개재하는 한 쌍의 제1 전열부는 상기 제2 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분에서 서로 수밀되게 심 용접(seam welding)되고, 상기 제1 간극부를 사이에 개재하는 한 쌍의 제2 전열부는 상기 제2 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분에서 서로 수밀되게 심 용접되어, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 전열부가 결합된 후, 상기 제1 개구 부분이 놓이는 쪽의 상기 평탄 부분에서 서로 수밀되게 용접되어 일체화되며,

   상기 제1 간극부 각각은 상기 제1 및 제2 열 교환용 유체 중 보다 고압인 유체의 유로가 되는

   열 교환 유닛.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단부판의 양쪽 면 각각에는 상기 결합 구멍을 따라 형성되고 소정의 깊이를 가지며 용접 작업을 위한 용접 그루브의 역할을 하는 적어도 하나의 오목부가 제공되는 열 교환 유닛.