KR200360156Y1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징; 제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 나선형 경로를 따라 이동하도록 경로를 제공하며 상기 하우징의 내부에 설치된 열교환관; 및 상기 하우징의 내부 표면에 돌출되어 제1 유체의 유동 경로를 변화시키도록 설치된 1개 이상의 격벽을 포함함을 특징으로 하며, 이에 의하면 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시킬 때, 하우징의 내부로 공급되는 제1 유체의 경로를 열교환에 유리하도록 변경시키거나 하우징의 내부에서 더 머무르게 함으로써 제2 유체와의 열교환 효율이 향상되는 우수한 효과를 갖는다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환 효율이 향상된 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 온도가 다른 2개의 유체를 직접 또는 간접으로 접촉시킴에 의해 고온의 유체가 가진 열에너지를 저온유체로 보내는 장치로서, 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등 다양한 개소에 사용되며, 일반적으로 유체는 기체나 액체가 사용되나, 고체와 유체를 함께 사용하는 특수한 경우도 있다.

이러한 열교환기의 형식은 대개 두 유체 사이가 격판 등에 의해 서로 분리되어 간접으로 열교환하는 방식과, 어느 하나의 유체가 가진 열에너지를 축열에 의해 다른 하나의 유체로 전달하는 방식과, 두 유체가 직접 접촉되어 열교환하는 방식을포함한다.

상기한 열교환기의 형식 중 유체 사이가 격판 등에 의해 서로 분리되어 간접으로 열교환하는 방식은 유체의 혼합을 피해야 하는 화학공업, 식품공업 등이나 연소가스로 가열하는 보일러 및 냉매와 공기의 열교환이 이루어지는 냉동사이클 시스템에 널리 사용되며, 유체의 열교환 부위인 전열면은 대체적으로 열전도율이 높은 동파이프 및 각종 재질의 파이프로 형성된다.

그리고, 상기 동파이프의 배치구조는 이중관 형태나 다관 형태(또는 쉘과 튜브 타입의 형태) 등과 같은 다양한 형태의 것이 알려져 있으며, 동파이프의 표면적을 증가시켜 보다 많은 양의 열교환이 수행되도록 핀이 갖춰진 구조가 널리 사용된다.

도1은 종래 기술에 따른 간접 열교환 방식의 열교환기(1)를 나타낸 개략도로서, 밀폐된 중공의 하우징(2)이 구비되며, 제1 유체가 하우징(2)의 일측에 형성된 제1 유체유입구(4)를 통해 유입되어 타측에 형성된 제1 유체배출구(5)로 배출되며, 제2 유체가 하우징(2)의 일측에 형성된 제2 유체유입구(6)를 통해 유입되어 타측에 형성된 제2 유체배출구(7)로 배출된다. 그리고, 상기 제2 유체유입구(6)와 제2 유체배출구(7)가 열전도율이 높은 동파이프로 형성된 열교환관(8)을 통해 연결됨으로써 제1 유체와 제2 유체가 열교환관(8)의 표면에서 간접 열교환된다. 물론, 제1 유체유입구(4)와 제1 유체배출구(5)가 열교환관을 통해 연결될 수 있다.

이와 같은 열교환기에서 가장 중요한 점은 제1 유체와 제2 유체가 충분히 열교환될 수 있도록 하는 구조에 있으며, 종래에는 열교환 부위인 전열면을 제공하는열교환관(8)을 하우징(2)의 내부에서 나선형으로 절곡시킴으로써 전열면의 면적을 크게 형성하는 구조를 채택하고 있다.

그러나, 열교환관(8)의 표면에 의해 제공되는 전열면의 면적을 크게 하는 것에 한계가 있고, 게다가 제1 유체유입구(4)를 통해 하우징(2)의 내부로 유입되어 제1 유체배출구(5)를 통해 하우징(2)의 외부로 배출되는 제1 유체가 하우징(2)의 내부에서 머무르는 시간이 매우 짧은 것인바, 이는 제1 유체와 제2 유체의 열교환 효율이 매우 낮은 문제점을 갖는 것이었다.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 온도가 다른 2개의 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시킬 때, 열교환 부위에서의 열교환 효율이 향상될 수 있도록 된 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 기술에 따른 간접 열교환 방식의 열교환기를 나타낸 개략도;

도2는 본 고안에 따른 열교환기의 일실시예를 나타낸 개략도;

도3은 본 고안에 따른 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 개략도;

도4는 본 고안에 따른 열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도;

도5는 본 고안에 따른 열교환기의 변형예를 나타낸 개략도;

도6은 도5에 도시된 본 고안에 따른 열교환기의 변형예에 대한 다른 실시예를 나타낸 개략도;

도7은 도5에 도시된 본 고안에 따른 열교환기의 변형예에 대한 또 다른 실시예를 나타낸 개략도;

도8은 본 고안에 따른 열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도;

도9는 본 고안의 요부인 격벽에 대한 일실시예를 나타낸 상세도;

도10은 본 고안의 요부인 격벽에 대한 다른 실시예를 나타낸 상세도;

도11은 본 고안의 요부인 격벽에 대한 또 다른 실시예를 나타낸 상세도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

12, 22, 32, 42, 52, 62, 72 : 하우징

13, 13A, 13B, 13C, 43, 73 : 격벽

14, 44, 74 : 제1 유체유입구

15, 45, 75 : 제1 유체배출구

16, 76 : 제2 유체유입구

17, 77 : 제2 유체배출구

18, 48, 78 : 열교환관

39, 49 : 유체경로 제어부재

41 : 분배기

46 : 제2 유체유입관

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징; 제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 나선형 경로를 따라 이동하도록 경로를 제공하며 상기 하우징의 내부에 설치된 열교환관; 및 상기 하우징의 내부 표면에 돌출되어 제1 유체의 유동 경로를 변화시키도록 설치된 1개 이상의 격벽을 포함하는 열교환기를 마련함에 의한다.

또한, 본 고안은, 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징; 제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 이동하도록 경로를 제공하며 상기 하우징의 내부에 설치된 여러 개의 열교환관; 및 상기 열교환관에 의해 에워싸여진 내측 공간에 배치되고 그 열교환관의 길이방향을 따라 1개소 이상에 설치된 유체경로 제어부재를 포함하는 열교환기를 마련함에 의한다.

또한, 본 고안은, 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서, 제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징; 제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 이동하도록 경로를 제공하며 상기 하우징의 내부에 설치된 여러 개의 열교환관; 및 상기 하우징의 내부 표면에 돌출되고 하우징의 길이방향을 따라 소정 거리 떨어지도록 배치되며 이웃하는 것끼리 대향되게 배치된 격벽을 포함하는 열교환기를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도2는 본 고안에 따른 열교환기(10)의 일실시예를 나타낸 개략도이다.

밀폐된 중공 원통 형상을 갖는 하우징(12)은 길이방향의 양측 단부에 유체유입구와 유체배출구가 구비된다.

상기 유체유입구는 제1 유체가 유입되는 제1 유체유입구(14)와, 제2 유체가 유입되는 제2 유체유입구(16)를 포함하며, 상기 유체배출구는 제1 유체가 배출되는 제1 유체배출구(15)와, 제2 유체가 유입되는 제2 유체배출구(17)를 포함한다. 본실시예에서 제1 유체유입구(14)와 제2 유체유입구(16)가 하우징(12)의 일측 단부에 배치되고, 제1 유체배출구(15)와 제2 유체배출구(17)가 하우징(12)의 타측 단부에 배치된 것으로 도시하고 있으나, 제1 유체유입구와 제2 유체배출구를 하우징의 일측 단부에 배치하고, 제2 유체유입구와 제1 유체배출구와 제2 유체유입구를 하우징의 타측 단부에 배치하여도 좋다.

그리고, 상기 제2 유체유입구(16)와 제2 유체배출구(17)는 나선형으로 절곡되어 하우징(12)의 내부에 배치된 열교환관(18)에 의해 연결되며, 이 열교환관(18)의 표면은 열교환 부위를 제공하는 전열면이 된다. 이때, 상기 열교환관(18)은 열전도율이 높은 동파이프로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징(12)의 내부 표면에는 열교환관(18)에 의해 형성되는 대략의 원통 형상 부위의 외경 부분까지 연장되거나, 하우징(12)의 중앙 부분까지 연장되는 격벽(13)이 형성되는바, 이 격벽(13)은 하우징(12)의 길이방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개소에 배치된다. 바람직하게는, 이웃한 격벽(13)은 서로 대향되는 위치에 있도록 배치된다.

이때, 상기 열교환관(18)은 작은 외경을 갖는 모세관 형상의 관이 여러 개로 구비된 형태일 수 있다.

그리고, 상기 하우징(12)의 내부 또는 외부에 보조열원을 제공하기 위한 구성을 가질 수 있으며, 이러한 보조열원은 전류 공급에 의해 열을 발생시키는 발열선(미도시됨)이 좋다. 이 발열선은 하우징(12)의 외부에 감겨져 전원공급부 또는 제어부(미도시됨)에 의해 전류를 공급받아 발열되도록 연결되거나, 하우징(12)의내부를 관통하도록 설치되는 별도의 발열선 장착용 파이프(미도시됨)에 끼워져 전원공급부 또는 제어부에 의해 전류를 공급받도록 연결될 수 있다. 이때, 상기 전원공급부 또는 제어부는 소정 조건, 예컨대 하우징(12)에서 배출되는 제1 유체의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 조건에서 보조열원을 작동시키도록 미리 프로그래밍될 수 있다.

물론, 상기 예에서는 제1 유체가 제2 유체에 의해 온도가 상승하는 경우를 고려하여 설명하고 있으나, 제2 유체가 제1 유체에 의해 온도가 상승하는 경우에는 상기 보조열원이 제2 유체를 가열하도록 설치될 수 있음은 당연하며, 다른 구성에 의한 보조열원도 본 고안의 범주에 포함됨은 당연하다.

또한, 본 고안에서는 하나의 조립체로서 열교환기를 사용하고 있으나, 여러 개의 열교환기를 병렬 또는 직렬로 구성하여 사용할 수 있음은 물론이다.

도3은 본 고안에 따른 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

본 실시예의 열교환기(20)에서 도2에 도시된 열교환기와 동일한 구조를 가지는 부분은 도2와 동일한 부호로 나타내고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하고자 한다.

상기 열교환기(20)는 원통의 내부 표면이 길이 방향을 따라 삼각, 원호형 또는 사각 단면 등이 연속되는 대략의 요철 형상이며, 바람직하게는 원통의 외부 표면도 요철 형상을 갖도록 형성된 하우징(22)을 갖는다.

더 바람직하게는, 상기 하우징(22)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철은 길이방향을 따라 나선형상을 갖도록 형성된 것이 좋다. 이때, 상기 하우징(22)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철의 나선 방향은 열교환관(18)의 나선 방향과 동일한 것이 좋다.

도4는 본 고안에 따른 열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

본 실시예의 열교환기(30)에서도 도2에 도시된 열교환기와 동일한 구조를 가지는 부분은 도2와 동일한 부호로 나타내고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하고자 한다.

상기 열교환기(30)는 원통의 내부 표면이 길이 방향을 따라 삼각, 원호형 또는 사각 단면 등이 연속되는 대략의 요철 형상이며, 바람직하게는 원통의 외부 표면도 요철 형상을 갖도록 형성된 하우징(32)을 갖는다.

더 바람직하게는, 상기 하우징(32)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철은 길이방향을 따라 나선형상을 갖도록 형성된 것이 좋다. 이때, 상기 하우징(32)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철의 나선 방향은 열교환관(18)의 나선 방향과 동일한 것이 좋다.

또한, 열교환관(18)에 의해 형성된 대략의 원통 형상 부위의 내측 길이방향을 따라 외부 표면이 삼각, 원호형 또는 사각 단면 등이 연속되는 대략의 요철 형상을 갖는 유체경로 제어부재(39)가 위치되며, 이 유체경로 제어부재(39)의 양측 단부 또는 일측 단부는 하우징(32)에 고정될 수 있다. 이때, 상기 유체경로 제어부재(39)에 형성된 요철은 길이방향을 따라 나선형상을 갖도록 형성된 것이 좋으며, 이 요철의 나선 방향은 열교환관(18)의 나선 방향과 동일한 것이 좋다.

도5는 본 고안에 따른 열교환기의 변형예를 나타낸 개략도이다.

본 변형예의 열교환기(40)는 밀폐된 중공 원통 형상을 갖는 하우징(42)을 가지며, 상기 하우징(42)에는 길이방향의 양측 단부에 유체유입구와 유체배출구가 구비된다.

이때, 상기 하우징(42)에는 원통의 내부 표면이 길이 방향을 따라 삼각, 원호형 또는 사각 단면 등이 연속되는 대략의 요철 형상이 형성되며, 바람직하게는 원통의 외부 표면도 요철 형상을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 하우징(42)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철은 길이방향을 따라 나선형상을 갖도록 형성된 것이 좋다. 이때, 상기 하우징(42)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철의 나선 방향은 제1 유체유입구(44)를 통해 유입된 제1 유체가 나선 형상의 경로를 따라 이동하여 제1 유체배출구(45)로 배출되도록 안내하는 방향으로 설정된 것이 좋다.

상기 유체유입구는 제1 유체가 유입되는 제1 유체유입구(44)이고, 상기 유체배출구는 제1 유체가 배출되는 제1 유체배출구(45)이다.

또한, 상기 하우징(42)의 일측 단부를 통해 제2 유체가 유입되는바, 상기 제2 유체는 제2 유체유입관(46)을 통해 분배기(41)로 제2 유체를 공급하며, 상기 분배기(41)는 제2 유체유입관(46)을 통해 공급된 제2 유체를 작은 직경을 갖는 여러 개의 열교환관(48)으로 배출시킨다.

그리고, 상기 열교환관(48)은 하우징(42)의 내부를 관통하여 하우징(42)의 타측 단부를 통해 외부로 연장되며, 이 열교환관(48)의 표면은 열교환 부위를 제공하는 전열면이 된다. 이때, 상기 열교환관(48)은 열전도율이 높은 동파이프로 형성되는 것이 바람직하다.

본 변형예에서 제1 유체유입구(44)가 형성된 부위에 제2 유체유입관(46)과 분배기(41)가 배치되고 상기 분배기(41)에 연결된 열교환관(48)이 제1 유체배출구(45) 쪽으로 연장되게 설치된 것으로 도시하고 있으나, 상기 제2 유체유입관(46)과 분배기(41)를 제1 유체배출구(45)에 배치시키고 상기 분배기(41)에 연결된 열교환관(48)이 제1 유체유입구(44) 쪽으로 연장되게 설치하여도 좋다.

또한, 상기 하우징(42)의 내부 표면에는 열교환관(48)에 의해 형성되는 대략의 원통 형상 부위의 외경 부분까지 연장되거나, 하우징(42)의 중앙 부분까지 연장되는 격벽(43)이 형성되는바, 이 격벽(43)은 하우징(42)의 길이방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개소에 배치된다. 바람직하게는, 이웃한 격벽(43)은 서로 대향되는 위치에 있도록 배치된다.

또한, 상기 열교환관(48)의 길이방향을 따라 적어도 1개소 이상의 부위에 유체경로 제어부재(49)가 설치되는바, 상기 유체경로 제어부재(49)는 구 형상, 원판 형상 또는 다각형의 판재 형상을 갖도록 형성되며, 이 유체경로 제어부재(49)의 가장자리를 에워싸도록 상기 열교환관(48)이 배치된다. 이때, 상기 유체경로 제어부재(49)는 열교환관(48)을 유체경로 제어부(49)의 양측에서 굽힘으로써 유체경로 제어부(49)가 설치 위치에서 유지되게 하거나, 용접 등에 의해 열교환관(48)을 유체경로 제어부(49)에 고정시켜도 좋다.

도6은 도5에 도시된 본 고안에 따른 열교환기의 변형예에 대한 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

본 실시예의 열교환기(50)에서 도4에 도시된 열교환기와 동일한 구조를 가지는 부분은 도4와 동일한 부호로 나타내고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하고자 한다.

상기 열교환기(50)는 원통의 내부 표면이 길이 방향을 따라 삼각, 원호형 또는 사각 단면 등이 연속되는 대략의 요철 형상이며, 바람직하게는 원통의 외부 표면도 요철 형상을 갖도록 형성된 하우징(52)을 갖는다.

더 바람직하게는, 상기 하우징(52)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철은 길이방향을 따라 나선형상을 갖도록 형성된 것이 좋다. 이때, 상기 하우징(52)의 내부 표면과 외부 표면에 형성된 요철의 나선 방향은 제1 유체유입구(44)를 통해 유입된 제1 유체가 나선 형상의 경로를 따라 이동하여 제1 유체배출구(45)로 배출되도록 안내하는 방향으로 설정된 것이 좋다.

그리고, 상기 하우징(52)의 내부 표면에는 하우징(52)의 중앙 부분까지 연장되는 격벽(53)이 형성되는바, 이 격벽(53)은 대략의 반원 형상을 갖는 판재로 구비되며, 상기 열교환관(48)은 격벽(53)을 관통하도록 끼워져 장착된다. 이때, 상기 격벽(53)은 하우징(52)의 길이방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개소에 배치된다. 바람직하게는, 이웃한 격벽(53)은 서로 대향되는 위치에 있도록 배치된다.

도7은 도5에 도시된 본 고안에 따른 열교환기의 변형예에 대한 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

본 실시예의 열교환기(60)는 밀폐된 중공 원통 형상을 갖는 하우징(62)을 가지며, 상기 하우징(62)에는 길이방향의 양측에 유체유입구와 유체배출구가 구비된다.

이때, 상기 하우징(42)에는 도5에 도시된 것처럼 원통의 내부 및 외부 표면에 길이 방향을 따라 삼각, 원호형 또는 사각 단면 등이 연속되는 대략의 요철 형상이 형성될 수 있다.

상기 유체유입구는 제1 유체가 유입되는 제1 유체유입구(64)이고, 상기 유체배출구는 제1 유체가 배출되는 제1 유체배출구(65)이다.

또한, 상기 하우징(62)의 일측 단부를 통해 제2 유체가 유입되는바, 상기 제2 유체는 제2 유체유입관(66)을 통해 분배기(61)로 제2 유체를 공급하며, 상기 분배기(61)는 제2 유체유입관(66)을 통해 공급된 제2 유체를 작은 직경을 갖는 여러 개의 열교환관(68)으로 배출시킨다.

그리고, 상기 열교환관(68)은 하우징(62)의 내부를 관통하여 하우징(62)의 타측 단부를 통해 외부로 연장되며, 이 열교환관(68)의 표면은 열교환 부위를 제공하는 전열면이 된다. 이때, 상기 열교환관(68)은 열전도율이 높은 동파이프로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 열교환관(68)의 길이방향을 따라 적어도 1개소 이상의 부위에 유체경로 제어부재(69)가 설치되는바, 상기 유체경로 제어부재(69)는 원판 또는 다각형의 판재 형상을 갖도록 형성되며, 이 유체경로 제어부재(69)의 가장자리를 에워싸도록 상기 열교환관(68)이 배치된다. 이때, 상기 유체경로 제어부재(69)는 열교환관(68)에 용접 등에 의해 일체로 고정되거나, 열교환관(68)이 유체경로 제어부재(69)를 관통하도록 설치되어도 좋다.

도8은 본 고안에 따른 열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

본 실시예의 열교환기(70)를 나타낸 개략도로서, 하우징(72)의 내부에 그 하우징(72)의 길이방향으로 길게 형성되어 서로 평행하게 배치된 여러 개의 열교환관(78)이 설치되며, 상기 열교환관(78)의 일측 단부와 타측 단부는 각각 헤더(79)에 연결되며, 상기 헤더(79)의 어느 하나에는 제2 유체유입구(76)와 제2 유체배출구(77)가 연결된다. 이때, 제2 유체유입구(76)와 제2 유체배출구(77)가 형성된 헤더(79)는 제2 유체유입구(76)와 제2 유체배출구(77)를 분리하는 미도시된 내부 격벽을 가짐으로써 제2 유체유입구(76)를 통해 유입된 제2 유체를 열교환관(78)으로 분배시키고 열교환관(78)에서 나오는 제2 유체를 모아 제2 유체배출구(77)를 통해 배출시키는 역할을 수행한다.

본 실시예에서는 격벽(73)들이 하우징(72)의 길이방향에 대한 양측 단부의 내부 표면에 헤더(79) 쪽으로 돌출되게 형성되어 도면의 상하로 여러 개소에 배치되며, 이 격벽(73)은 제1 유체유입구(74)를 통해 하우징(72)의 좌측으로 유입된 제1 유체를 하우징(72)의 우측으로 이동시키며, 이렇게 하우징(72)의 좌측으로 이동된 제1 유체를 다시 하우징(72)의 우측으로 이동시키는 형태로 제1 유체를 안내하는 역할을 수행한다.

도9는 본 고안의 요부인 격벽에 대한 일실시예를 나타낸 상세도로서, 편의상 도2의 하우징(12)을 일례로 하여 설명하며, 도3 내지 도7의 하우징도 동일한 형태의 격벽을 가질 수 있다.

본 실시예에서는, 격벽(13A)이 하우징(12)의 내부 표면에 소정 길이 돌출 형성된 것을 보인다.

상기 격벽(13A)은 하우징(12)의 내주면을 따라 소정 길이 연속되게 형성되고, 하우징(12)의 길이방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개소에 배치된다. 또한, 상기 격벽(13A)은 이웃한 것끼리 서로 대향되는 위치에 있도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 격벽(13A)은 하우징(12)의 중심에 대하여 대략 180°정도의 각도를 갖도록 형성되며, 열교환관(18)의 나선 방향과 나란하게 형성되어도 좋다.

도10은 본 고안의 요부인 격벽에 대한 다른 실시예를 나타낸 상세도로서, 격벽(13B)이 하우징(12)의 내부 표면에 소정 길이 돌출 형성된 것을 보인다.

상기 격벽(13B)은 하우징(12)의 내주면을 따라 나선 형상으로 연속되게 형성되며, 이 격벽(13B)의 나선 방향은 열교환관(8)의 나선 방향과 동일하게 형성되는 것이 좋다.

도11은 본 고안의 요부인 격벽에 대한 또 다른 실시예를 나타낸 상세도로서, 격벽(13C)이 대략의 반원형 판재 형상을 갖도록 구비되어 하우징(12)의 내부 표면에 고정된 것을 보인다.

상기 격벽(13C)은 하우징(12)의 길이방향을 따라 일정 간격 떨어져 여러 개소에 배치되며, 이웃한 것끼리 서로 대향되는 위치에 있도록 배치된다.

열교환관이 작은 직경을 갖는 여러 개로 구비되는 경우, 상기 격벽(13C)에는 이들 열교환관이 끼워 장착될 수 있도록 된 관통구멍(19)이 형성될 수 있다.

상기한 구성으로 된 본 고안의 작용을 설명한다.

도2에 도시된 열교환기(10)의 하우징(12)에 구비된 제1 유체유입구(14)와제2 유체유입구(16)를 통해 온도가 다른 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입된다.

상기 제1 유체유입구(14)를 통해 유입되어 하우징(12)의 내부에 공급된 제1 유체와 제2 유체유입구(16)를 통해 유입되어 열교환관(18)의 내부에 공급된 제2 유체는 열교환관(18)의 표면에서 간접으로 열교환된 후 각각 제1 유체배출구(15)와 제2 유체배출구(17)를 통해 배출된다.

이때, 상기 하우징(12)의 내부에 공급된 제1 유체는 하우징(12)의 내부 표면으로 돌출 형성된 격벽(13)에 의해 도면의 하부에서 상부로, 또한 상부에서 하부로 향하는 지그재그 형상의 경로를 따라 이동되며, 이는 격벽(13)이 없는 경우에 비하여 긴 시간 동안 하우징(12)의 내부에서 지체되면서 제2 유체와 더 많은 열교환이 수행되도록 한다.

그리고, 도3에 도시된 것처럼, 하우징(22)의 내부 표면에 형성된 요철 부위는 제1 유체의 유동에 저항요소로 작용하여 제1 유체의 유동을 지체시킴으로써 열교환 효율을 향상시키며, 특히 요철이 나선형으로 형성된 경우, 제1 유체를 하우징(22)의 내부에서 나선형 경로로 유동하게 하며, 이는 제1 유체가 하우징(22)의 길이방향을 따라 유동하는 것에 비하여 긴 길이의 유동 경로가 형성됨으로써 하우징(22)의 내부에서 제1 유체가 더 많이 머무름에 의해 열교환 효율이 향상된다.

또한, 도4에 도시된 것처럼, 열교환관에 의해 형성된 대략의 원통 형상 부위의 내측 길이방향을 따라 설치된 유체경로 제어부재(39)는 제1 유체가 하우징의 중심 부위에서 저항을 받으면서 지체되거나 경로가 변화됨으로써 제2 유체와 더 많은 열교환이 수행되도록 한다.

도5에 도시된 열교환기(40)의 경우, 하우징(42)에 구비된 제1 유체유입구(44)와 제2 유체유입관(46)을 통해 온도가 다른 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입된다.

상기 제1 유체유입구(44)를 통해 유입되어 하우징(42)의 내부에 공급된 제1 유체와 제2 유체유입관(46)를 통해 유입되고 분배기(41)를 거쳐 여러 개의 열교환관(48)으로 공급된 제2 유체는 열교환관(48)의 표면에서 간접으로 열교환된 후 배출된다.

이때, 상기 하우징(42)의 내부에 공급된 제1 유체는 하우징(42)의 내부 표면으로 돌출 형성된 격벽(43)에 의해 도면의 하부에서 상부로, 또한 상부에서 하부로 향하는 지그재그 형상의 경로를 따라 이동되며, 이는 격벽(43)이 없는 경우에 비하여 긴 시간 동안 하우징(42)의 내부에서 지체되면서 제2 유체와 더 많은 열교환이 수행되도록 한다.

특히, 열교환관(48)의 길이방향을 따라 적어도 1개소 이상의 부위에 설치된 유체경로 제어부재(49)는 여러 개의 열교환관(48)이 뭉쳐지는 것을 방지함은 물론, 제1 유체의 유동에 난류를 형성시킴으로써 제2 유체와의 열교환 효율을 향상시킨다.

이와 같은 열교환 효율의 향상은 도6에 도시된 열교환기(500)도 동일하며, 본 열교환기(500)에서는 반원 판재 형상의 격벽(53)에 의해 열교환관(48)이 소정 거리 떨어져 평행하게 배치되게 함으로써 제2 유체와 더 많은 열교환이 이루어지게 한다.

또한, 도7에 도시된 열교환기(600)에서도 원판 또는 다각형 형상의 유체경로 제어부재(69)에 의해 여러 개로 이루어진 열교환관(68)이 소정 간격 떨어져 평행하게 배치시킴으로써 열교환 효율을 향상시킨다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 열교환기에 의하면, 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시킬 때, 하우징의 내부로 공급되는 제1 유체의 경로를 열교환에 유리하도록 변경시키거나 하우징의 내부에서 더 머무르게 함으로써 제2 유체와의 열교환 효율이 향상되는 우수한 효과를 갖는다.

Claims (15)

1. 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,

   제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징;

   제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 나선형 경로를 따라 이동하도록 경로를 제공하며 상기 하우징의 내부에 설치된 열교환관; 및

   상기 하우징의 내부 표면에 돌출되어 제1 유체의 유동 경로를 변화시키도록 설치된 1개 이상의 격벽을 포함함을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 하우징의 길이방향을 따라 소정 거리 떨어지도록 배치되며 이웃하는 것끼리 대향되게 배치됨을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제2항에 있어서, 상기 격벽은 반원 형상의 판재로 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 열교환관의 나선 방향과 나란하도록 하우징의 내부 표면을 따라 연속된 나선 형상을 가짐을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 내부 표면에 길이 방향을 따라 삼각, 원호 또는 사각 단면 등이 연속되는 요철을 가짐을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제5항에 있어서, 상기 하우징의 요철은 상기 열교환관의 나선 방향과 동일한 방향으로 형성된 나선 형상을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제1항에 있어서, 상기 열교환관은 직선 형상을 갖도록 길게 형성되어 서로 평행한 여러 개로 이루어지며, 상기 열교환관의 양측 단부는 헤더에 의해 서로 연결되며, 상기 제2 유체유입구 및 제2 유체배출구는 상기 헤더에 연결되며, 상기 격벽은 제1 유체가 일측 헤더에서 타측 헤더 쪽으로 안내되도록 하우징의 내부 표면에서 헤더 쪽으로 돌출 형성됨을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 유체 또는 제2 유체를 가열하기 위한 보조열원이 더 포함됨을 특징으로 하는 열교환기.
9. 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,

   제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징;

   제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 이동하도록 경로를 제공하며상기 하우징의 내부에 설치된 여러 개의 열교환관; 및

   상기 열교환관에 의해 에워싸여진 내측 공간에 배치되고 그 열교환관의 길이방향을 따라 적어도 1개소 이상에 설치된 유체경로 제어부재를 포함함을 특징으로 하는 열교환기.
10. 제9항에 있어서, 상기 유체경로 제어부재는 구형, 원판 또는 다각형의 판재 형상으로 된 것의 어느 하나임을 특징으로 하는 열교환기.
11. 제9항에 있어서, 상기 하우징의 내부 표면에 돌출되게 형성되고 하우징의 길이방향을 따라 소정 거리 떨어지도록 배치되며 이웃하는 것끼리 대향되게 배치된 격벽을 더 포함함을 특징으로 하는 열교환기.
12. 제9항에 있어서, 상기 제1 유체 또는 제2 유체를 가열하기 위한 보조열원이 더 포함됨을 특징으로 하는 열교환기.
13. 온도가 다른 제1 및 제2 유체를 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 열교환기에 있어서,

    제1 유체의 이동 경로를 제공하는 중공부가 형성된 밀폐된 통 형상을 갖는 하우징;

    제2 유체가 상기 하우징의 일측에서 타측으로 이동하도록 경로를 제공하며상기 하우징의 내부에 설치된 여러 개의 열교환관; 및

    상기 하우징의 내부 표면에 돌출되고 하우징의 길이방향을 따라 소정 거리 떨어지도록 배치되며 이웃하는 것끼리 대향되게 배치된 격벽을 포함함을 특징으로 하는 열교환기.
14. 제13항에 있어서, 상기 격벽은 반원 형상의 판재로 형성되고, 상기 열교환관은 상기 격벽을 관통하도록 설치됨을 특징으로 하는 열교환기.
15. 제13항에 있어서, 상기 제1 유체 또는 제2 유체를 가열하기 위한 보조열원이 더 포함됨을 특징으로 하는 열교환기.