KR200444685Y1 - 플레이트형 열교환 유닛 - Google Patents

Abstract

본 고안은 플레이트형 열교환 유닛에 관한 것으로, 일측의 외측을 폐쇄하며 고온 유체 유입구와 고온 유체 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트와, 타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 저온 유체 유입구와 저온 유체 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트와, 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이에 고온 유체 유동로를 형성하고 그들 사이에 저온 유체 유동로를 형성하는 전열 플레이트와, 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트를 포함한다.

따라서, 높은 열교환 효율을 달성할 수 있으므로, 그 자체적인 크기 및 부피를 줄일 수 있음과 아울러, 그 유체 유입·출구에 대해 연결되는 외부 배관의 소요 길이 및 부피도 줄일 수 있음에 따라, 전체적으로 크기 및 부피를 대폭 줄여 소형화에 매우 적합할 수 있는 효과가 있다.

플레이트형, 열교환, 보일러

Description

플레이트형 열교환 유닛{PLATE TYPE HEAT EXCHANGING UNIT}

본 고안은 플레이트형 열교환 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환 효율이 매우 우수하여 작은 크기 및 부피로 구현될 수 있음과 아울러, 그 유체 유입·출구에 대해 연결되는 소요 배관 길이 및 부피도 대폭 줄일 수 있음으로써, 결과적으로 전체적인 소요 면적 및 부피를 대폭 축소하여 소형화에 매우 적합할 수 있는 플레이트형 열교환 유닛에 관한 것이다.

최근 들어, 에너지 생산 비용의 대폭적인 증가와 함께 온실 가스 저감을 위한 기후 변화 협약의 체결 등에 따라 에너지의 효율적인 관리 및 고효율의 에너지 회수 및 교환 기술의 개발이 절실히 요청되고 있다.

에너지를 사용하는 모든 현장에서 에너지를 효율적으로 관리하고 절약하는데, 필수적 장치 중의 하나가 열교환 유닛이다.

종래의 열교환 유닛은 관(pipe)형 또는 핀 튜브(fin tube)형이 주로 이용되었으나, 근래에는 열교환 효율이 우수하고 용이한 제조가 가능함은 물론 컴팩트한 크기를 갖는 플레이트(plate)형이 널리 각광받고 있다.

플레이트형 열교환 유닛은 장방형의 형상을 갖는 다수매의 플레이트를 소정 간격을 두고 평행하게 적층하여 플레이트들 사이에 유체 유동로를 형성함으로써, 인접하는 유동로를 통과하는 고온 유체와 저온 유체 간에 열교환이 이루어지도록 한다.

그 플레이트로는 열전도성 및 방열성이 우수하면서 기계적, 화학적 특성이 좋은 금속 재질의 박판이 이용되며, 금속 재질임에 따라 플레이트들은 용접을 통해 서로 결합되어 일체화될 수 있다.

관련하여, 열교환 유닛의 열교환 성능을 보다 제고시킬 필요성은 항시 존재하며, 그러나 열교환 성능을 제고시킴에 있어 그 크기나 부피를 증가시켜서는 곤란하다.

즉, 소형화를 기할 수 있으면서 동시에 고성능화를 달성해야 한다.

아울러, 종래의 열교환 유닛은 고온 유체와 저온 유체가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구의 배치가 복잡함으로써, 그에 대해 연결되는 외부 배관의 연결 작업이 난이하고, 연결을 위해 소요되는 외부 배관의 길이 및 부피가 많이 소요되는 문제점이 있는 실정이다.

본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작은 크기 및 부피를 통해서도 향상된 열교환 성능을 제공할 수 있는 플레이트형 열교환 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은, 그 유체 유입·출구에 대해 연결되는 외부 배관의 연결 작업이 용이하게 실시될 수 있으면서, 연결을 위해 소요되는 외부 배관의 길이 및 부피도 줄일 수 있는 플레이트형 열교환 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 플레이트형 열교환 유닛은, 일측의 외측을 폐쇄하며 고온 유체 유입구와 고온 유체 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트; 타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 저온 유체 유입구와 저온 유체 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트; 상기 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 상기 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이에 고온 유체 유동로를 형성하고 그들 사이에 저온 유체 유동로를 형성하는 전열 플레이트; 및 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트; 를 포함한다.

바람직하게, 상기 전열 플레이트 상에는 양 측면을 통해 전반적으로 함몰부와 융기부가 반복되도록 형성될 수 있다.

또한 바람직하게, 동일 위치에서 일 측면 상에 상기 융기부가 형성되면, 타 측면 상에는 함몰부가 형성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 전열 플레이트는, 스테인레스 재질일 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 고온 유체 유입구와 상기 저온 유체 유입구는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비될 수 있다.

본 고안에 따르면, 높은 열교환 효율을 달성할 수 있으므로, 그 자체적인 크기 및 부피를 줄일 수 있음과 아울러, 그 유체 유입·출구에 대해 연결되는 외부 배관의 소요 길이 및 부피도 줄일 수 있음에 따라, 전체적으로 크기 및 부피를 대폭 줄여 소형화에 매우 적합할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 향상된 열교환 성능을 통해 유체를 목표하는 온도 상태로 만들어 원활히 공급할 수 있으므로, 해당 유체의 사용 목적을 만족시킬 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 플레이트형 열교환 유닛의 외장을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 절단에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선 절단에 따른 단면도이고, 도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 플레이트형 열교환 유닛의 적층 구조를 나타내는 분리 사시도이다.

본 고안에 따른 플레이트형 열교환 유닛(100)은, 일측의 외측을 폐쇄하며 고온 유체가 유입되는 고온 유체 유입구(112a)와 유출되는 고온 유체 유출구(112b)가 각기 상·하단부 위치에서 외측을 향해 연장되도록 구비되는 제1 외곽 플레이트(112)와, 타측의 외측을 폐쇄하며 저온 유체가 유입되는 저온 유체 유입구(114a)와 유출되는 저온 유체 유출구(114b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로부터 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트(114)와, 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114) 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 각 외곽 플레이트(112, 114)와의 사이에 고온 유체가 흐르는 고온 유체 유동로(hw)를 형성하고 그들 사이에 저온 유체가 흐르는 저온 유체 유동로(lw)를 형성하며 그 양측면 상에는 융기부(116a)와 함몰부(116b)가 전반적으로 반복되도록 형성되는 전열 플레이트(116)와, 양측의 고온 유체 유동로(hw) 간을 연통되게 연결하도록 2매의 전열 플레이트(116) 간을 수평되게 연결하도록 상·하단부에 각기 하나 이상씩 구비되는 연통관(119)과, 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114) 사이의 개방되는 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트(118)를 포함한다.

본 고안에 따른 플레이트형 열교환 유닛(100)은 그 외형이 육면체 형상으로 컴팩트하게 형성된다.

해당 열교환 유닛(100)은 제1 외곽 플레이트(112), 제2 외곽 플레이트(114) 및 2매의 전열 플레이트(116)가 서로 일정 간격씩 이격되어 평행하게 적층된다.

즉, 측면 플레이트(118)를 포함하여 총 5개의 플레이트로 구성되며, 플레이트들은 금속 재질의 박판이다.

금속 재질임에 따라 측면 플레이트(118)는 용접을 통해 결합되어 일체화될 수 있으며, 내부가 밀폐되도록 한다.

물론, 유체 유입·출구(112a, 112b, 114a, 114b)도 용접을 통해 적절히 결합되도록 구비될 수 있다.

제1 외곽 플레이트(112)는 좌측 또는 우측의 어느 일측을 외측에서 폐쇄하는 것으로, 고온 유체가 유입되는 고온 유체 유입구(112a)와 유출되는 고온 유체 유출구(112b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로부터 외측을 향해 연장되도록 구비된다.

제2 외곽 플레이트(114)는 제1 외곽 플레이트(112)가 구비되는 반대편 측을 외측에서 폐쇄하는 것으로, 저온 유체가 유입되는 저온 유체 유입구(114a)와 유출되는 저온 유체 유출구(114b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로부터 외측을 향해 연장되는 형태로 구비된다.

이와 같이, 고온 유체가 유출입되는 유입·출구(112a, 112b)가 동일 측에 구비되고, 마찬가지로 저온 유체가 유출입되는 유입·출구(114a, 114b)가 동일 측에 구비되면, 해당 유입·출구(112a, 112b, 114a, 114b)에 대한 외부 배관의 연결 작업이 매우 용이하게 실시될 수 있으면서, 그 연결을 위한 외부 배관의 소요 길이 및 부피를 줄일 수 있다.

예컨대, 본 고안에 따른 열교환 유닛(100)이 난방수 및 온수 겸용 기능을 갖는 보일러에 채용되는 경우를 가정하면, 고온 유체가 난방수이고 저온 유체가 온수인 경우, 고온 유체인 난방수의 유입·출구(112a, 112b)가 동일 측에 구비되고, 또한 저온 유체인 온수의 유입·출구(114a, 114b)가 동일 측에 구비되는 것이므로, 그에 대해 연결되는 난방수 배관과 온수 배관의 연결이 용이하면서, 그 연결을 위 해 소요되는 배관 길이 및 부피를 줄일 수 있다.

즉, 난방수는 방 바닥의 난방을 위해 방이 있는 방향으로 공급되어야 하므로 난방수 유입·출구(112a, 112b)가 구비되는 측을 최대한 방을 향하도록 하고, 온수는 욕실이 있는 방향으로 공급되어야 하므로 온수 유입·출구(114a, 114b)가 구비되는 측을 최대한 욕실을 향하게 하면 되는 것으로, 연결을 위해 외부 배관을 절곡시킬 필요가 최대한 방지될 수 있다.

덧붙여, 고온 유체가 유입되는 고온 유체 유입구(112a)와 저온 유체가 유입되는 저온 유체 유입구(114a)는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비된다.

물론, 그에 따라 고온 유체가 유출되는 고온 유체 유출구(112b)와 저온 유체가 유출되는 저온 유체 유출구(114b)도 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비된다.

전열 플레이트(116)는 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114) 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격씩 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비된다.

각 전열 플레이트(116)와 각 외곽 플레이트(112, 114)의 사이에는 고온 유체가 흘러 유동되는 고온 유체 유동로(hw)가 형성되며, 2매의 전열 플레이트(116)의 사이에는 저온 유체가 흘러 유동되는 저온 유체 유동로(lw)가 형성된다.

상기한 저온 유체 유입·출구(114a, 114b)는 저온 유체 유동로(lw)와 연통되도록 구비되며, 고온 유체 유입·출구(112a, 112b)는 고온 유체 유동로(hw)와 연통되도록 구비되고, 양측의 고온 유체 유동로(hw) 간을 연통되게 연결할 수 있도록 2매의 전열 플레이트(116) 간을 수평되게 연결하도록 내부의 상·하단부에 각기 하나 이상씩의 연통관(119)이 결합 구비된다.
전열 플레이트(116) 상에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 그 양 측면 상에 볼록하게 돌출되는 형태의 융기부(116a)와 오목하게 함몰되는 형태의 함몰부(116b)가 전반적으로 전후좌우로 반복되도록 형성된다.

삭제

해당 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 그 일 측면과 타 측면에 대한 반복적인 펀칭 가공을 통해 형성될 수 있다.

그에 따라, 대응되는 동일 위치에서 일 측면 상에 융기부(116a)가 형성되면, 타 측면 상에는 함몰부(116b)가 형성되며, 그 형성이 매우 용이하게 실시될 수 있다.

융기부(116a)와 함몰부(116b)의 배열은 규칙적이든 불규칙적이든 큰 관계가 없다.

이러한 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 열교환 면적을 증대시켜 열교환 효율을 제고시킨다.

즉, 전열 플레이트(116)를 사이에 두고 양측에 형성되는 고온 유체 유동로(hw)와 저온 유체 유동로(lw)를 각기 고온 유체와 저온 유체가 흐르는 과정에서 고온 유체로부터의 열이 전열 플레이트(116)를 통해 전열되어 저온 유체를 가온시킴에 있어, 전열 플레이트(116) 상의 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 전열 면적을 증대시켜 전열 효율을 증대시킨다.

따라서, 열교환 효율이 우수해지는 만큼, 본 고안에 따른 열교환 유닛(100)의 크기 및 부피를 줄일 수 있다.

또한, 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 유체의 진행을 방해하여 유체의 난류 흐름이 형성되도록 함으로써, 유체가 균일하게 가열 및 냉각되도록 하는 기능도 제 공한다.

전열 플레이트(116)는 기본적으로 열전도성과 방열성이 우수하면서 기계적, 화학적 특성이 좋은 금속 재질로 형성되되, 바람직하게는 고온에서 내구성 있게 견딜 수 있는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다.

만약, 전열 플레이트(116)가 열전도성은 우수하나 내구성이 부족한 동판으로 형성되면, 장기간 고온에서 견딜 수 없다.

측면 플레이트(118)는 양측의 제1 외곽 플레이트(112)와 제2 외곽 플레이트(114)가 이루는 사이 측면을 외측에서 둘러싸 폐쇄하는 것으로, 용접을 통해 결합되어 일체화될 수 있다.

덧붙여, 본 고안에 따른 열교환 유닛(100)은 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114)와 측면 플레이트(118)를 외측에서 감싸도록 구비되어 단열하는 단열재(미도시)와, 단열재를 외측에서 감싸도록 구비되어 외장 케이스를 형성하는 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 플레이트형 열교환 유닛의 외장을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 A-A'선 절단에 따른 단면도,

도 3은 도 1의 B-B'선 절단에 따른 단면도,

도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 플레이트형 열교환 유닛에 구비되는 전열 플레이트를 나타내는 사시도,
도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 플레이트형 열교환 유닛의 적층 구조를 나타내는 분리 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 열교환 유닛 112 : 제1 외곽 플레이트

112a : 고온 유체 유입구 112b : 고온 유체 유출구

114 : 제2 외곽 플레이트 114a : 저온 유체 유입구

114b : 저온 유체 유출구 116 : 전열 플레이트

116a : 융기부 116b : 함몰부

118 : 측면 플레이트 119 : 연통관
hw : 고온 유체 유동로 lw : 저온 유체 유동로

삭제

Claims (5)

1. 일측의 외측을 폐쇄하며 고온 유체 유입구와 고온 유체 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트;

   타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 저온 유체 유입구와 저온 유체 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트;

   상기 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 2매 간의 내부 공간을 통해 저온 유체 유동로를 형성하고 상기 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이 공간인 양측의 외측 공간을 통해 고온 유체 유동로를 형성하며 각기 자체적으로 양 측면을 통해 전반적으로 함몰부와 융기부가 전후좌우로 반복되게 형성되되 일 측면 상에 상기 융기부가 형성되면 대응되는 위치의 타 측면 상에는 함몰부가 형성되고 스테인레스 재질로 이루어지는 전열 플레이트;

   양측의 상기 고온 유체 유동로 간을 연통되게 연결하도록 2매의 상기 전열 플레이트 간을 수평되게 연결하도록 상·하단부에 각기 하나 이상씩 구비되는 연통관; 및

   측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트; 를 포함하며,

   상기 고온 유체 유입구와 상기 저온 유체 유입구는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 열교환 유닛.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images