KR200497463Y1 - 열교환기 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 상기 열교환기는 복수개의 금속 플레이트를 포함한다. 상기 각 금속 플레이트는 모두 2개의 단면을 구비하며, 적어도 하나의 상기 단면 상에는 유체 유로가 설치된다. 상기 유체 유로가 설치된 상기 단면을 이용하여 다른 하나의 상기 금속 플레이트를 부착하는 데 제공함으로써, 상기 적어도 2개의 금속 플레이트가 그 단면에 의해 원활하게 마주 합쳐지도록 만들 수 있다. 마주 합친 후 고온으로 상기 적어도 2개의 금속 플레이트를 소결하며, 마주 합쳐진 상기 금속 플레이트를 고온 용접을 통해 일체로 결합한다. 상기 금속 플레이트를 추가로 잠그거나 용접하지 않고 하나의 완전한 상기 열교환기를 구성하여 사용하도록 만들 수 있다.

Description

열교환기 구조 {HEAT EXCHANGER}

본 고안은 열교환기 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온으로 금속 플레이트를 용접한 열교환기에 관한 것이다.

장치를 작동시키는 과정에서 해당 장치의 작동 상황에 맞도록 일부는 유체로 가열해야 하며 일부는 반드시 냉각해야 한다. 상기 열교환 과정은 통상적으로 열교환기에 의해 완료된다. 소위 열교환기는 두 가지 유체 사이에서 열을 교환하는 장치이다. 상기 장치의 정상적인 작동을 위해서는 상기 열교환기의 존재가 반드시 필요하며 현재 가장 보편적인 것은 플레이트식 열교환기이다.

플레이트식 열교환기는 고효율의 열전달 파형 플레이트 시트와 프레임으로 구성된다. 상기 각 플레이트 시트는 볼트로 상기 프레임의 전후면의 두 고정 플레이트 사이에 끼워, 상기 열교환기 내부에 많은 유로를 만든다. 상기 플레이트 시트 사이는 고무 개스킷으로 밀봉한다.

그러나 상술한 종래의 구조는 실제 적용 시 여전히 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. (1) 상기 열교환기의 플레이트 시트를 하나씩 정렬해야만 볼트로 잠글 수 있으므로, 설치에 상당한 시간과 노동력이 소요된다. (2) 상기 각 플레이트 사이는 모두 고무 개스킷을 설치해 밀봉해야 하므로 비용이 높고 설치 단계가 더 번거롭다. (3) 상기 고무 개스킷은 고압 및 산, 알칼리에 대한 내성이 없으므로, 상기 열교환기의 사용이 상당히 제한된다(고압 또는 화학 분야에서는 사용할 수 없음).

또한 현재 레이저 용접의 방식으로 상기 플레이트 시트의 겹치기 용접을 수행하는 쉘 앤드 플레이트(shell-and-plate)식 열교환기가 있다. 상기 플레이트 시트 내부에는 마찬가지로 고무 개스킷이 장착되며, 상기 플레이트 시트를 용접한 후 상기 고무 개스킷을 설치함으로써 누설을 방지할 수 있다.

그러나 상술한 다른 종래의 구조는 여전히 실제 적용에서 다음과 같은 문제점이 있다. (1) 상기 플레이트 시트는 레이저로 겹치기 용접을 수행하기 때문에 가공비용이 높다. 또한 겹치기 용접 시 전체 둘레를 용접해야 하므로 상기 열교환기의 가공 속도가 느려지는 문제가 발생한다. (2) 상기 플레이트 시트의 겹치기 용접 후에는 고압을 견딜 수 없으며, 상기 고무 개스킷은 산과 알칼리에 내성이 없으므로, 상기 열교환기의 사용이 마찬가지로 심각하게 제한된다.

따라서 상술한 종래의 열교환기의 단점을 보완하고 개선하는 것은 실제 관련 업계에서 연구개발을 위해 노력이 필요한 목표이다. 본 고안자는 이를 감안하여 아이디어를 구상하고 다년간의 경험을 바탕으로 설계하고 많은 논의와 샘플 시험 및 수정 개선을 통해 본 고안을 제안한다.

본 고안에서 해결하려는 기술적 문제는, 종래의 열교환기가 조립이 느리고 가공비용이 높으며 고압과 산, 알칼리에 대한 내성이 없으므로 이를 해결하는 데에 있다.

상기 기술적 문제를 해결하기 위해 본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 상기 열교환기는 복수개의 금속 플레이트를 포함한다. 상기 각 금속 플레이트는 모두 2개의 단면을 구비하며, 적어도 하나의 상기 단면 상에는 유체 유로가 설치된다. 상기 유체 유로가 설치된 상기 단면을 이용하여 다른 하나의 상기 금속 플레이트를 부착하는 데 제공함으로써, 상기 적어도 2개의 금속 플레이트가 그 단면에 의해 원활하게 마주 합쳐지도록 만들 수 있다. 마주 합친 후 고온으로 상기 적어도 2개의 금속 플레이트를 소결하며, 마주 합쳐진 상기 금속 플레이트를 고온 용접을 통해 일체로 결합한다. 상기 금속 플레이트를 추가로 잠그거나 용접하지 않고 하나의 완전한 상기 열교환기를 구성하여 사용하도록 만들 수 있다. 상기 금속 플레이트 상의 적어도 하나의 유체 입력 채널과 적어도 하나의 유체 출력 채널을 예비하고, 상기 유체 입력 채널, 유체 출력 채널과 상기 열교환기 내부에 설치된 상기 유체 유로를 연결하여 도통시킴으로써, 유체를 상기 유체 입력 채널로부터 상기 열교환기 내부로 이송시킬 수 있으며, 상기 유체 유로를 충분히 흐른 후, 다시 상기 유체 출력 채널로부터 이송되어 나온다. 상기 유체의 지속적인 유동을 통해 사용하는 장치에 대한 승온 또는 강온을 수행할 수 있다. 이를 통해 열교환기 구조를 얻는다.

종래 기술에 비해 본 고안은 하기의 효과를 나타낸다.

(1) 본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 상기 열교환기는 직접 금속 플레이트를 용접하여 구성한다. 따라서 조립 시 상기 각 금속 플레이트를 하나씩 잠가야 하는 번거로움을 덜 수 있다. 또한 느린 용접을 사용하지 않으므로 상기 열교환기의 생산이 더욱 효율적이고 가공비용이 낮다.

(2) 본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 상기 열교환기의 금속 플레이트는 일체로 용접 연결된다. 따라서 상기 열교환기가 용접 연결 후 이음매 없는 상태에 도달할 수 있으므로, 그 내부에 추가적으로 밀봉용 고무 개스킷을 장착할 필요가 없다. 상기 열교환기는 고온뿐만 아니라 산과 알칼리에 대한 내성도 있어 그 적용 범위가 대폭 개선된다.

(3) 본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 상기 열교환기 내부에 고무 개스킷을 추가로 설치할 필요가 없으므로, 고무 개스킷의 노화로 인한 상기 유체의 누설 문제가 없으므로 상기 열교환기의 내구성이 향상된다. 또한 상기 고무 개스킷을 교체하기 위해 빈번한 수리 및 유지 보수가 필요하지 않다.

도 1은 본 고안의 사시도이다.
도 2는 본 고안의 금속 플레이트를 마주 합쳤을 때의 사시도이다.
도 3은 본 고안에서 고온으로 가열 용접시킨 상태도이다.
도 4는 본 고안의 금속 플레이트를 고온 용접시켜 일체로 성형한 상태도이다.
도 5는 본 고안에서 유체의 이송 상태도이다.

본 고안의 목적, 특징 및 효과에 대한 심사관의 이해를 돕기 위해, 이하에서는 첨부 도면과 실시예를 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 상기 열교환기(10)는 복수개의 금속 플레이트(11)를 포함한다. 상기 각 금속 플레이트(11)는 모두 2개의 단면(12)을 구비하며, 적어도 하나의 상기 단면(12) 상에는 유체 유로(13)가 설치된다. 상기 유체 유로(13)가 설치된 상기 단면(12)을 이용하여 다른 하나의 상기 금속 플레이트(11)를 부착하는 데 제공함으로써, 상기 적어도 2개의 금속 플레이트(11)가 그 단면(12)에 의해 원활하게 마주 합쳐지도록 만들 수 있다. 마주 합친 후 고온으로 상기 적어도 2개의 금속 플레이트(11)를 소결하며(도 3 참고), 마주 합쳐진 상기 금속 플레이트(11)를 고온 용접을 통해 일체로 결합한다(도 1 및 도 4 참고). 상기 금속 플레이트(11)를 추가로 잠그거나 용접하지 않고 하나의 완전한 상기 열교환기(10)를 구성하여 사용하도록 만들 수 있다. 상기 금속 플레이트(11) 상의 적어도 하나의 유체 입력 채널(14)과 적어도 하나의 유체 출력 채널(15)을 예비하고, 상기 유체 입력 채널(14), 유체 출력 채널(15)과 상기 열교환기(10) 내부에 설치된 상기 유체 유로(13)를 연결하여 도통시킴으로써, 유체를 상기 유체 입력 채널(14)로부터 상기 열교환기(10) 내부로 이송시킬 수 있으며, 상기 유체 유로(13)를 충분히 흐른 후, 다시 상기 유체 출력 채널(15)로부터 이송되어 나온다(도 5 참고). 상기 유체의 지속적인 유동을 통해 사용하는 장치에 대한 승온 또는 강온을 수행할 수 있다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 열교환기(10)는 2개의 상기 금속 플레이트(11)가 서로 용접되어 일체를 형성하여, 상기 유체 유로(13)가 상기 두 금속 플레이트(11) 사이에 설치될 수 있다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 열교환기(10)는 3개의 상기 금속 플레이트(11)가 서로 용접되어 일체를 형성하여(도 1 내지 도 5 참고), 각 상기 금속 플레이트(11)의 경계에 모두 상기 유체 유로(13)가 설치될 수 있다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 열교환기(10)는 복수의(3개 이상) 상기 금속 플레이트(11)가 서로 용접되어 일체를 형성하여, 각 상기 금속 플레이트(11)의 경계에 모두 상기 유체 유로(13)가 설치될 수 있다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 열교환기(10)는 적용되는 장치에 따라 상기 금속 플레이트(11)가 서로 용접되는 수량을 임의로 할당할 수 있다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 유체 입력 채널(14)과 유체 출력 채널(15)은 상기 단면(12)에서 상기 열교환기(10) 내부로 삽입된 후, 다시 상기 유체 유로(13)와 연결 도통된다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 유체 입력 채널(14)과 유체 출력 채널(15)은 상기 금속 플레이트(11)의 측면으로부터 상기 열교환기(10) 내부로 삽입된 후, 다시 상기 유체 유로(13)와 연결 도통된다.
보다 구체적으로, 상기 금속플레이트(11)는, 제1금속플레이트(11-1), 제2금속플레이트(11-2), 제3금속플레이트(11-3)가 순차적으로 적층 용접되어 이루어진다.
상기 제2금속플레이트(11-2)의 일면에 대면하는 상기 제1금속플레이트(11-1)의 타면에는 제1-1유체유로(13-1a)가 형성된다.
상기 제2금속플레이트(11-2)의 일면에는 제1-2유체유로(13-1b)가 형성된다.
상기 제3금속플레이트(11-3)의 일면에 대면하는 상기 제2금속플레이트(11-2)의 타면에는 제2-1유체유로(13-2a)가 형성된다.
상기 제3금속플레이트(11-3)의 일면에는 제2-2유체유로(13-2b)가 형성된다.
상기 제1-1유체유로(13-1a)와 제1-2유체유로(13-1b)는 그 형상이 동일하고 상기 제1금속플레이트(11-1)와 제2금속플레이트(11-2)의 결합시 상호 동일한 형상으로 합체되어 연통되면서 제1유체유로(13-1)를 형성한다.
상기 제2-1유체유로(13-2a)와 제2-2유체유로(13-2b)는 그 형상이 동일하고 상기 제2금속플레이트(11-2)와 제3금속플레이트(11-3)의 결합시 상호 동일한 형상으로 합체되어 연통되면서 제2유체유로(13-2)를 형성한다.
상기 유체입력채널(14)은, 상기 제1금속플레이트(11-1)를 관통하면서 상기 제1유체유로(13-1)에 연통되는 제1유체입력채널(14-1)과; 상기 제1금속플레이트(11-1) 및 제2금속플레이트(11-2)를 관통하면서 상기 제2유체유로(13-2)에 연통되는 제2유체입력채널(14-2);로 이루어진다.
상기 유체출력채널(15)은, 상기 제1금속플레이트(11-1)를 관통하면서 상기 제1유체유로(13-1)에 연통되는 제1유체출력채널(15-1)과; 상기 제1금속플레이트(11-1) 및 제2금속플레이트(11-2)를 관통하면서 상기 제2유체유로(13-2)에 연통되는 제2유체출력채널(15-2);로 이루어진다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 유체는 액체 유체이다.

본 고안은 열교환기 구조를 제공한다. 여기에서 상기 유체는 기체 유체이다.

상기 구체적인 실시예의 구조를 통해 다음의 유익한 효과를 얻을 수 있다. (1) 상기 열교환기(10)는 금속 플레이트(11)를 직접 용접하여 구성한다. 따라서 조립 시 상기 각 금속 플레이트(11)를 하나씩 잠가야 하는 번거로움을 덜 수 있다. 또한 느린 용접을 사용하지 않으므로 상기 열교환기(10)의 생산이 더욱 효율적이고 가공비용이 낮다. (2) 상기 열교환기(10)의 금속 플레이트(11)는 일체로 용접 연결된다. 따라서 상기 열교환기(10)가 용접 연결 후 이음매 없는 상태에 도달할 수 있으므로, 그 내부에 추가적으로 밀봉용 고무 개스킷을 장착할 필요가 없다. 상기 열교환기(10)는 고온뿐만 아니라 산과 알칼리에 대한 내성도 있어 그 적용 범위가 대폭 개선된다. (3) 상기 열교환기(10) 내부에 고무 개스킷을 추가로 설치할 필요가 없으므로, 고무 개스킷의 노화로 인한 상기 유체의 누설 문제가 없으므로 상기 열교환기(10)의 내구성이 향상된다. 또한 상기 고무 개스킷을 교체하기 위해 빈번한 수리 및 유지 보수가 필요하지 않다.

상기 내용을 요약하면, 본 고안은 획기적인 구조적 설계를 구현하였고 개선된 창작 내용이 있을 뿐만 아니라 산업상 이용 가능성과 진보성을 구비한다. 본 고안은 어떠한 간행물에도 보고된 바가 없으므로 신규성도 구비한다. 따라서 특허법 관련 규정에 부합하므로, 법에 의거하여 심사위원에 합법적 특허권 부여를 간곡히 부탁하는 바이다.

상기 내용은 본 고안의 비교적 바람직한 실시예 중 하나일 뿐이며, 본 고안의 실시 범위를 제한하지 않는다. 본 고안의 특허 출원 범위에 대한 등가의 변경과 수정은 모두 본 고안의 보호 범위 내에 속한다.

10: 열교환기
11: 금속 플레이트, 11-1 : 제1금속플레이트, 11-2 : 제2금속플레이트, 11-3 : 제3금속플레이트
12: 단면
13: 유체 유로,
13-1 : 제1유체유로, 13-1a : 제1-1유체유로, 13-1b : 제1-2유체유로,
13-2 : 제2유체유로, 13-2a : 제2-1유체유로, 13-2b : 제2-2유체유로,
14: 유체 입력 채널, 14-1 : 제1유체입력채널, 14-2 : 제2유체입력채널
15: 유체 출력 채널, 15-1 : 제1유체출력채널, 15-2 : 제2유체출력채널

Claims (8)

1. 열교환기 구조에 있어서,
   상기 열교환기는 복수개의 금속 플레이트를 포함하고, 상기 각 금속 플레이트는 모두 2개의 단면을 구비하며, 적어도 하나의 상기 단면 상에는 유체 유로가 설치되고, 상기 유체 유로가 설치된 상기 단면을 이용하여 다른 하나의 상기 금속 플레이트를 부착하는 데 제공함으로써, 상기 적어도 2개의 금속 플레이트가 그 단면에 의해 원활하게 마주 합쳐지도록 만들 수 있고, 마주 합친 후 고온으로 상기 적어도 2개의 금속 플레이트를 소결하며, 마주 합쳐진 상기 금속 플레이트를 고온 용접을 통해 일체로 결합하며, 상기 금속 플레이트를 추가로 잠그거나 용접하지 않고, 하나의 완전한 상기 열교환기를 구성하여 사용하도록 만들 수 있으며, 상기 금속 플레이트 상의 적어도 하나의 유체 입력 채널과 적어도 하나의 유체 출력 채널을 예비하고, 상기 유체 입력 채널, 유체 출력 채널과 상기 열교환기 내부에 위치된 상기 유체 유로를 연결하여 도통시킴으로써, 유체를 상기 유체 입력 채널로부터 상기 열교환기 내부로 이송시킬 수 있으며, 상기 유체 유로로 충분히 흐른 후, 다시 상기 유체 출력 채널로부터 이송되어 나오며, 상기 유체의 지속적인 유동을 통해 사용하는 장치에 대한 승온 또는 강온을 수행할 수 있으며,
   상기 금속플레이트는, 제1금속플레이트, 제2금속플레이트, 제3금속플레이트가 순차적으로 적층 용접되어 이루어지고,
   상기 제2금속플레이트의 일면에 대면하는 상기 제1금속플레이트의 타면에는 제1-1유체유로가 형성되고,
   상기 제2금속플레이트의 일면에는 제1-2유체유로가 형성되며,
   상기 제3금속플레이트의 일면에 대면하는 상기 제2금속플레이트의 타면에는 제2-1유체유로가 형성되고,
   상기 제3금속플레이트의 일면에는 제2-2유체유로가 형성되며,
   상기 제1-1유체유로와 제1-2유체유로는 그 형상이 동일하고 상기 제1금속플레이트와 제2금속플레이트의 결합시 상호 동일한 형상으로 합체되어 연통되면서 제1유체유로를 형성하며,
   상기 제2-1유체유로와 제2-2유체유로는 그 형상이 동일하고 상기 제2금속플레이트와 제3금속플레이트의 결합시 상호 동일한 형상으로 합체되어 연통되면서 제2유체유로를 형성하며,
   상기 유체입력채널은, 상기 제1금속플레이트를 관통하면서 상기 제1유체유로에 연통되는 제1유체입력채널과; 상기 제1금속플레이트 및 제2금속플레이트를 관통하면서 상기 제2유체유로에 연통되는 제2유체입력채널;로 이루어지며,
   상기 유체출력채널은, 상기 제1금속플레이트를 관통하면서 상기 제1유체유로에 연통되는 제1유체출력채널과; 상기 제1금속플레이트 및 제2금속플레이트를 관통하면서 상기 제2유체유로에 연통되는 제2유체출력채널;로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기 구조.
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