KR200428659Y1 - 판형 열교환기의 열교환판 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안의 열교환판은 A타입과 B타입으로 구성되고, 각 모서리부에는 제1 포트구역이 형성되고, 중앙에는 제2 포트구역이 형성되며, 상기 열교환판들을 적층시켜 판형 열교환기로 사용할 때, 상기 각각의 열교환판에 형성된 제1,2 포트구역을 선택적으로 천공하여 상기 판형 열교환기에서 4종류의 유체가 열교환이 이루어지도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

열교환판, 포트, 판형열교환기, 유체, 열교환.

Description

판형 열교환기의 열교환판 구조{heat exchanger structure}

도 1은 통상적인 판형 열교환기의 구조를 보이고 있는 도면.

도 2는 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 6개의 포트구역이 형성되고 4종류의 유체가 열교환이 이루어지도록 하는 열교환판의 구성을 보이고 있는 도면.

도 3은 도 2에서 도시하고 있는 A타입 열교환판에서 포트구역을 천공하기 전의 상태를 보이고 있는 도면.

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<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 돌출부 12, 22: 제1 포트구역

14, 24: 제2 포트구역 16: 원형홈

18: V홈 20:안착홈부

26: 원형돌기 100: A타입 열교환판

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200: B 타입 열교환판 a: 제1 구멍

b: 제2 구멍

본 고안은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환 효율을 최대한 높이고 4종류의 유체를 열교환시킬 수 있도록 구성한 판형 열교환기의 열교환판 구조에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 보일러는 연료를 연소시킨 다음 그 연소열을 이용하여 난방 또는 온수를 공급하는 장치이고, 이러한 보일러에 적용되는 열교환기는 난방 또는 온수를 공급하기 위하여 고온의 가열유체로부터 저온의 피가열유체로 열을 전달하는 장치이다.

특히, 열교환기 중에 구조가 가장 간단하고 소형 경량인 판형 열교환기는 평판에 V자형 패턴모양의 전열유로(Herringbone)을 프레스 가공에 의해서 만들고, 이렇게 만들어진 열교환판을 전열면으로 사용한다. 이러한 열교환기를 통해 열 교환한 후 온수를 공급하기 위하여, 열교환기 내부에서는 열 교환이 이루어지도록 열교환판이 다중으로 적층된다.

한편, 도 1은 통상적으로 사용되고 있는 판형 열교환기의 구성을 나타낸 사시도로서, 상기 열교환기는 다중으로 적층된 열교환판(1)과 이들 전후에 장착되어 내부로 순환하는 가열유체와 피가열유체를 밀폐시키는 커버(2)로 구성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 열교환판(1)에는 판형 열교환기에 통상적으로 적용되는 V자형 패턴 모양의 전열유로(1c)가 일정한 간격을 유지하면 형성되고 있고, 외곽으로 는 가열플로우홀(1a)과 피가열플로우홀(1b)이 관통되어 있으며, 커버(2)에는 가열유체와 피가열유체가 유입 또는 유출되도록 가열포트홀(2a)과 피가열포트홀(2b)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 따라, 일정한 간격으로 형성된 전열유로(1c) 사이로 가열유체 또는 피가열유체가 순환되고, 상기 가열유체와 피가열유체는 가열포트홀(2a) 및 피가열포트홀(2b)을 통해 유입되거나 유출된다. 이렇게 유입 또는 유출되는 가열유체와 피가열유체는 적층된 열교환판(1) 사이에서 서로 엇갈리면서 순환하게 되고, 이때 가열유체의 열을 피가열유체로 전달시켜 열 교환이 이루어지게 되며, 상기 가열/피가열 유체들의 흐름은 도 1에 도시한 화살표 방향과 같이 각각 흐르게 된다.

그러나, 위와 같이 구성된 종래의 판형 열교환기는 포트가 4개로만 구성되어 있기 때문에 2종류의 유체 밖에 열교환을 할 수밖에 없어 사용상에 불편함이 있었고, 또한 마지막 장의 열교환판에서는 단열이 이루어지지 않기 때문에 전열 손실이 높아 열교환이 제대로 이루어지지 않는 단점이 있었다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 4종류의 유체가 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 판형 열교환기의 열교환판 구조를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 급탕 및 난방의 효율을 최대화시킬 수 있는 판형 열교환기의 열교환판 구조를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 열병합 열원과 수돗물 및 난방수, 그리고 보일러수가 서로 열교환이 이루어지도록 구성한 판형 열교환기의 열교환판 구조를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 열교환판은 A타입과 B타입으로 구성되고, 각 모서리부에는 제1 포트구역이 형성되고, 중앙에는 제2 포트구역이 형성되며, 상기 열교환판들을 적층시켜 판형 열교환기로 사용할 때, 상기 각각의 열교환판에 형성된 제1,2 포트구역을 선택적으로 천공하여 상기 판형 열교환기에서 4종류의 유체가 열교환이 이루어지도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 고안에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 고안으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 고안의 구성에서 설명으로 대체한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

한편, 본 고안에서 사용되고 있는 '포트구역'이라는 용어는 열교환판에 있어 유체들이 흐르는 통로(또는 구멍)를 뚫기 전의 상태를 말하고, 본 고안에서는 6개의 포토구역이 있으며 이 포토구역을 유체의 흐름에 따라 각각 다르게 천공하여 각각의 유체가 서로 열교환이 이루어지도록 하는 것으로, 결국 상기 포트구역은 A타입 열교환판과 B타입 열교환판의 각 모서리부와 중앙에 형성되어 유체의 흐름을 열교환기의 성능에 따라 각각 천공되어질 구멍을 의미한다.

또한 위에서 언급한 'A타입 열교환판'과 'B타입 열교환판'이라는 용어는 서로 대칭되는 구조를 이루고 있는 열교환판으로, 즉 이들을 순차적으로 적층시켜 브레이징 접합시켰을 때 유체의 유로를 형성하고 특히 포트구역의 형상이 서로 대응되는 구조로 된 각각의 열교환판을 의미한다.

도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 판형 열교환기의 열교환판의 구성을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 2에서는 2가지 타입의 열교환판을 순차적으로 배열하고 이 열교환판에 6개의 포트구역을 형성하고 이 포트구역을 유체의 흐름에 맞도록 선택적으로 천공하여, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 상기 포트구역을 천공하여 4종류의 유체가 열교환이 이루어지도록 하는 열교환판의 구조를 제시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 본 고안의 열교환판은 A타입 열교환판(100)과 B타입 열교환판(200)으로 구성되며, 이들은 서로 대응되는 구조를 하고 있다. 예를 들면, 상기 A타입 열교환판(100)에는 돌출된 부분들이 형성되고 있으며, 상기 B타입 열교환판(200)에는 상기 돌출된 부분이 끼워지도록 일정깊이의 홈 부분들이 형성되어 있다. 이러한 구성은 후술하는 도 2와 도 3의 상세설명에 의해 용이하게 이해될 것이다.

즉, 상기 A타입 열교환판(100)은 중심선(A-A)을 기준으로 서로 대칭을 이루고 있고, 각 모서리부에는 제1 포트구역(12)이 각각 형성된다. 상기 제1 포트구역(12)은 일정깊이로 파여진 홈 타입으로 형성되고, 그 둘레면에는 라운딩진 돌출부(10)가 형성된다. 또한 상기 제1 포트구역(12)의 중앙에는 도 3에 도시한 바와 같이 중앙에 홈을 가지고 원모양으로 형성된 돌출원형(13)이 형성되고, 이 돌출원형(13)은 후술하는 제2 구멍(b)을 형성할 때 사용된다.

또한, 상기 A타입 열교환판(100)의 상/하면 중앙에는 제2 포트구역(14)이 돌출 형성되며, 상기 제2 포트구역(14)의 중앙에는 일정깊이의 원형홈(16)이 형성된다. 상기 원형홈(16)은 유체가 흐리지 못하도록 할 때 상기 유체가 평판에 부딪히게 되면 고압을 받게 되어 휘어지거나 파손되기 때문에 이를 방지하기 위한 것으로, 즉 상기 유체가 원형홈(16)의 내부로 유입되어 압력이 감소하게 되고 이에 따라 열교환판이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

한편, B타입 열교환판(200)은 상기 A타입 열교환판(100)과 서로 대응되는 구조를 하고 있으며, 바람직하게는 상기 돌출부(10)에 대응하는 안착홈부(20)가 형성되고, 상기 제1 포트구역(12)에 대응하는 제1 포트구역(22)이 형성되고, 상기 제2 포트구역(14)에 대응하는 제2 포트구역(24)이 형성된다. 즉, 한쪽의 열교환판이 돌출되어 있으면 다른 쪽의 열교환판에는 상기 돌출된 부분이 끼워지기 위한 홈들이 형성된 것과 같은 구조로 이루어져 있다.

즉, 상기 B타입 열교환판(200)의 각 모서리 지점에는 일정높이로 돌출 형성된 제1 포트구역(22)이 형성되고, 상기 제1 포트구역(22)의 둘레면에는 안착홈부(20)가 형성된다. 이때 상기 제1 포트구역(22)은 전술한 A타입 열교환판의 제1 포트구역(12)에 끼워지면서 소정의 공간부를 형성한다. 상기 B타입 열교환판(200)의 상/하면 중앙에는 일정깊이로 파여진 제2 포트구역(24)이 형성되고, 상기 제2 포트구역(24)의 중앙에는 전술한 A타입 열교환판의 원형홈(16)에 끼워지는 원형돌기(26)가 형성된다.

위와 같은 구성에 따라서, A타입 열교환판(100)과 B타입 열교환판(200)을 순차적으로 적층시킨 다음 각 포트구역을 선택적으로 천공하여 구멍을 형성하게 되면, 구체적으로 도 4와 같이 각 포트구역을 천공하여 구멍을 형성하게 되면 4종류의 유체가 열교환이 이루어지는 판형 열교환기가 된다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이 제1,2 포트구역(12,14,22,24)에 제1 구멍(a)을 뚫게 되면 이 구멍을 통하여 열교환이 이루어지는 유체가 흐르게 되고, 상기 제1,2 포트구역(12,14,22,24)에 제2 구멍(b)을 뚫게 되면 이 구멍을 통해서는 열교환이 이루어지 않는 유체가 흐르게 된다. 이때 상기 제1 구멍(a)은 제2 구멍(b) 보다 크게 형성되고, 바람직하게는 상기 제1 구멍(a)은 22Ø로 형성하고 상기 제2 구멍(b)은 13Ø 정도로 형성하는 것이 좋다.

끝으로, 참조번호 18은 V홈으로서, 상기 V홈(18)은 A타입 열교환판(100)과 B타입 열교환판(200)에 각각 형성되어 있으며 그 역할은 A타입과 B타입을 순차적으로 배열할 때 작업자들의 편의성을 제공하기 위함이다. 즉, A타입 열교환판(100)에서 V홈(18)이 위로 형성되어 있으면 다음에 놓이는 B타입 열교환판(200)의 V홈(18)은 아래로 위치하도록 배열하면 된다.

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이상으로 살펴본 바와 같이, 본 고안은 6개의 포트를 선택적으로 사용하는 열교환판을 사용함으로써 4종류의 유체를 열교환할 수 있고, 소비자로 하여금 최적의 급탕 및 난방과 사용상의 편리성을 제공할 수 있으며, 특히 4종류의 유체를 열교환하기 때문에 유체와 유체 사이에서 보온효과가 발생하여 전열 손실이 거의 없는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 다수매의 열교환판을 적층시켜 구성한 판형 열교환기에 있어서,

   상기 열교환판은 A타입과 B타입으로 구성되고, 각 모서리부에는 선택적으로 천공되기 위한 제1 포트구역이 형성되고, 중앙에는 선택적으로 천공되기 위한 제2 포트구역이 각각 형성되며;

   상기 A타입 열교환판의 제1 포트구역은 일정깊이의 홈 모양으로 형성되고, 상기 제2 포트구역은 돌출 형성되며;

   상기 B타입 열교환판의 제1 포트구역은 돌출 형성되고, 상기 제2 포트구역은 일정깊이의 홈 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기의 열교환판 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 A타입 열교환판은 상기 제1 포트구역의 둘레면과 중앙에는 라운딩진 돌출부 및 돌출원형이 각각 형성되고, 상기 제2 포트구역에는 원형홈이 형성되며;

   상기 B타입 열교환판은 상기 제1 포트구역의 둘레면에는 상기 돌출부와 대응하는 안착홈부가 형성되고, 상기 제2 포트구역에는 상기 원형홈과 대응하는 원형돌기가 형성됨을 특징으로 하는 판형 열교환기의 열교환판 구조.
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