KR200434690Y1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기에 관한 것으로서, 간이한 구조를 채택하여 제작이 용이하고 열전달 효율을 개선하기 위하여, 연료를 태워 가열된 공기를 이용하여 유입되는 피가열 유체를 가열시키는 열교환기에 있어서, 상기 피가열 유체의 유입구와 유출구가 각각 형성되는 열교환기 본체와; 상기 열교환기 본체 내부에 구비되고, 다층으로 착설되어 피가열 유체가 통과되는 복수 개의 열교환 튜브와 상기 열교환 튜브의 양단에 결합되는 결합공이 형성되고 외부와 차폐되는 측벽이 구비된 열교환부와; 상기 각층의 열교환튜브를 통과한 피가열 유체가 지그재그로 하부층의 열교환 튜브측으로 전달되도록 상기 열교환기 본체의 외벽 내면과 상기 열교환부 측벽 사이에 양측에서 서로 어긋나게 연결판이 설치되고, 상기 열교환기 본체의 상기 피가열 유체의 유입구와 유출구와 연결되는 유체전달부;로 구성되며, 가열된 공기가 상기 열교환부의 하부에서 상부로 이동되면서 상기 피가열유체에 열이 전달되는 것을 특징으로 하며, 상기 열교환부는 상기 가열된 공기의 진행방향에 수직으로 상기 열교환부를 분할시키는 분할판을 형성시키되, 상기 분할판의 가장자리에는 가열 공기의 배출 구멍이 형성되어 상기 가열 공기의 열교환부의 체류시간을 높인 것을 특징으로 하여, 유체전달부를 간이한 구조를 채택하여 제작이 쉽고 제작 비용이 절감되고 열 공기의 흐름을 조절하는 분할판을 이용하여 유체간의 열전달 효율을 개선한 열교환기를 제공한다.

관, 열교환기, 튜브, 열전달, 가열, 온풍기

Description

열교환기{A heat exchanger}

도 1은 본 고안의 바람직한 일실시 예에 따른 열교환기를 도시하는 사시도.

도 2는 본 고안의 바람직한 일실시 예에 따른 열교환기를 도시하는 단면도.

도 3은 본 고안의 바람직한 일실시 예에 따른 열교환기를 도시하는 분해 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: 열교환기 본체 102: 가열된 공기의 유입구

104: 가열된 공기의 유출구 106: 피가열 유체의 유입구

108: 피가열 유체의 유출구 110: 외벽

200: 열교환부 210: 열교환 튜브

220: 측벽 220a: 결합공

300: 유체전달부 302: 연결판

400: 분할판 402: 배출 구멍

본 고안은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환 튜브의 절곡 부위에 해당되는 유체전달부를 제작이 이용한 간이한 구조를 채택하고 가열 공기의 체류 시간을 증가시켜 열전달 효율을 개선한 것을 특징으로 하는 열교환기이다.

일반적으로 열교환기는 가열 유체와 피가열 유체를 교차시켜 열전달을 유도하는 장치를 말하며, 냉난방용 히트 펌퍼 등에 주로 사용된다.

종래의 열교환기는 가열 유체가 통과되는 셀에 피가열 유체가 흐르는 튜브를 상호 교차시켜, 각 유체는 이동하면서 열교환이 발생하고 배출구를 통해 가열된 유체가 열교환기를 빠져나오게 된다.

이러한 열교환기는 셀과 튜브를 이용한 관형 열교환기로 열전달 효율을 개선하기 위하여 다양한 기술들이 제안되어 왔다.

선행 등록실용신안 20-0275401호 등은 이러한 열교환기를 개선한 것을 그 내용으로 하며 주로 플레이트의 형상이나 유로의 형상을 개선하여 열교환 효율을 개선시킨 것을 그 기술적인 내용으로 하고 있다.

그러나, 종래의 열교환기는 열전달 효율을 올리기 위하여 열교환 튜브의 형상을 변형하거나, 튜브에 열전달 면적을 높이기 위하여 날개를 부착시키는 방법 등이 제안되어 왔다.

그러나, 종래의 셀과 튜브를 이용한 관형 열교환기는 열전달 효율이 떨어져 열전달 효율을 개선한 판형 열교환기가 개발되어 사용되고 있으며, 관형 열교환기의 열전달 효율을 개선하기 위한 종래의 기술들은 복잡한 튜브 형상을 이용하거나 열전달 면적을 높이기 위한 여러 가지 방법들은 제작하는 비용이 비싸다는 문제점이 존재한다.

또한, 종래의 튜브를 이용한 열교환기는 튜브를 절곡시키는 과정이 복잡하고 절곡 과정에서 튜브가 파손되는 등 제작상의 문제점이 존재한다.

본 고안은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 고안은 간이한 구조를 채택하여 제작이 용이한 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 열전달 효율을 개선한 열교환기를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 고안은 연료를 태워 가열된 공기를 이용하여 유입되는 피가열 유체를 가열시키는 열교환기에 있어서, 상기 피가열 유체의 유입구와 유출구가 각각 형성되는 열교환기 본체와; 상기 열교환기 본체 내부에 구비되고, 다층으로 착설되어 피가열 유체가 통과되는 복수 개의 열교환 튜브와 상기 열교환 튜브의 양단에 결합되는 결합공이 형성되고 외부와 차폐되는 측벽이 구비된 열교환부와; 상기 각층의 열교환튜브를 통과한 피가열 유체가 지그재그로 하부층의 열교환 튜브측으로 전달되도록 상기 열교환기 본체의 외벽 내면과 상기 열교환부 측벽 사이에 양측에서 서로 어긋나게 연결판이 설치되고, 상기 열교환기 본체의 상기 피가열 유체의 유입구와 유출구와 연결되는 유체전달부;로 구성되며, 가열된 공기가 상기 열교환부의 하부에서 상부로 이동되면서 상기 피가열유체에 열이 전달되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 열교환부는, 상기 가열된 공기의 진행방향에 수직으로 상기 열교 환부를 분할시키는 분할판을 형성시키되, 상기 분할판의 가장자리에는 가열 공기의 배출 구멍이 형성되어 상기 가열 공기의 열교환부의 체류시간을 높인 것을 또 다른 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안 열교환기를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 열교환기를 도시하는 사시도 및 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 고안은 열교환기 본체(100)와 유체간의 열교환이 발생되는 열교환부(200)와 유체전달부(300) 및 상기 열교환부를 분할시키는 분할판(400)으로 구성된다.

상기 열교환기 본체(100)는 가열된 공기 및 피가열 유체의 유입구(102,106)와 유출구(104,108)가 형성되고, 내부에 형성되는 열교환부를 통해 열교환이 발생된다.

먼저 상기 열교환부(200)에 대해 살펴보기로 한다.

상기 열교환부(200)는 상기 열교환기 본체(100)의 내부에 구비되고, 다층으로 착설되어 피가열 유체가 통과되는 복수개의 열교환 튜브(210)와 상기 열교환 튜브(210)의 양단에 결합되는 결합공(220a)이 형성되고 외부와 차폐되는 측벽(220)으로 구성된다.

상기 열교환 튜브(210)는 상기 열교환기 본체(100)의 내부에 가열된 공기의 진행 방향에 수직되고 다층으로 착설되어 피가열 유체가 통과되는 유로의 역할을 한다.

따라서, 상기 각 열교환 튜브(210)의 주변 공간으로 흐르는 가열된 공기의 열이 전달되므로 열전도 효율이 좋은 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 측벽(220)는 상기 열교환 튜브(210)의 양단에 결합되는 결합공(220a)이 형성되고 외부와 차폐되어 피가열 유체가 가열 공기의 진행 통로로 유출되지 못하게 하는 역할을 한다.

다음으로 유체전달부(300)에 대해 살펴보기로 한다.

상기 유체전달부(300)는 상기 각층의 열교환튜브(210)를 통과한 피가열 유체가 지그재그로 하부층의 열교환 튜브측으로 전달되도록 상기 열교환기 본체(100)의 외벽(110) 내면과 상기 열교환부 측벽(220) 사이에 양측에서 서로 어긋나게 연결판(402)이 설치되고, 상기 열교환기 본체(100)의 상기 피가열 유체의 유입구(104)와 유출구(108)와 연결된다.

이러한 상기 유체전달부(300)는 유입구(104)를 통해 유입되는 피가열 유체를 상기 각층의 열교환튜브로 흘러보내기 위한 통로 역할을 하며, 종래의 튜브를 이용한 열교환기에 있어서 절곡부에 해당된다.

또한, 상기 연결판(402)은 도 2에 도시된 바와 같이 본체(100)의 외벽(110) 내면과 상기 열교환부 측벽(220) 사이에 형성되며, 양측 연결판의 위치를 엇갈리게 형성시켜 피가열유체가 하부로 이동될 수 있도록 구성된다.

다음으로 분할판(400)에 대해 살펴보기로 한다.

도 3은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 분할판이 형성된 열교환기를 도 시하는 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이 상기 분할판(400)는 열교환부(200)를 수평으로 분할하여 유입되는 가열된 공기가 상기 열교환부(200)에 체류하는 시간을 높이는 역할을 한다.

또한, 상기 분할판(400)의 가장자리에는 가열 공기의 배출 구멍(402)이 형성되어 유입되는 공기의 흐름을 난류화시켜 열전달 효율을 높이게 된다.

이하 본 고안의 구체적인 작용에 대해 살펴보기로 한다.

본 고안은 석유, 석탄 등의 연료를 연소시켜 공기를 가열하고 가열된 공기를 이용하여 피가열 유체의 온도를 높이는 데 사용되며, 따라서 연료가 연소되는 연소장치에 상기 가열된 공기의 유입구가 연결된다.

가열된 공기는 상기 열교환부의 열교환 튜브의 주위를 관통하게 되고, 피가열 유체는 유체전달부에 형성된 유입구를 통해 열교환부로 유입된다.

열교환부로 유입된 피가열 유체는 지그재그로 연결된 열교환 튜브와 유체전달부를 통해 하부로 이동되면서 열교환 튜브 주위에 통과하는 가열 공기에 의하여 데워지게 되며, 데워진 피가열 유체는 공기인 경우 온풍기로 사용되며, 물인 경우에는 보일러의 용도로 사용하게 된다.

다만, 피가열 유체로 물 또는 공기를 사용하는 경우 데워진 공기가 상부 이동되는 현상을 방지하게 위하여 상기 피가열유체의 유로에는 펌프 등을 이용하여 강제 유동시키는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 고안은 튜브의 절곡부의 형상을 개선하고, 열전달 효율을 개 선한 열교환기를 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 고안의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 종래 열교환기의 절곡부에 해당되는 유체전달부를 이용한 간이한 구조를 채택하여 제작이 쉽고 제작 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안은 가열 공기의 흐름을 조절하는 분할판을 이용하여 유체간의 열전달 효율을 개선한 열교환기를 제공할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

Claims (2)

1. 연료를 태워 가열된 공기를 이용하여 유입되는 피가열 유체를 가열시키는 열교환기에 있어서,

   상기 피가열 유체의 유입구와 유출구가 각각 형성되는 열교환기 본체와;

   상기 열교환기 본체 내부에 구비되고, 다층으로 착설되어 피가열 유체가 통과되는 복수 개의 열교환 튜브와 상기 열교환 튜브의 양단에 결합되는 결합공이 형성되고 외부와 차폐되는 측벽이 구비된 열교환부와;

   상기 각층의 열교환튜브를 통과한 피가열 유체가 지그재그로 하부층의 열교환 튜브측으로 전달되도록 상기 열교환기 본체의 외벽 내면과 상기 열교환부 측벽 사이에 양측에서 서로 어긋나게 연결판이 설치되고, 상기 열교환기 본체의 상기 피가열 유체의 유입구와 유출구와 연결되는 유체전달부;로 구성되며, 가열된 공기가 상기 열교환부의 하부에서 상부로 이동되면서 상기 피가열유체에 열이 전달되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환부는,

   상기 가열된 공기의 진행방향에 수직으로 상기 열교환부를 분할시키는 분할판을 형성시키되, 상기 분할판의 가장자리에는 가열 공기의 배출 구멍이 형성되어 상기 가열 공기의 열교환부의 체류시간을 높인 것을 특징으로 하는 열교환기.

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