KR20070117830A - 판형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 유체간의 열전달율을 향상시키고 제작비가 저렴한 판형 열교환기를 제공하기 위하여 지그재그로 배설되는 전열관에 가열유체를 흘려보내고 상기 전열관 주위로 피가열유체를 흘려보내어 열교환을 발생시키는 판형 열교환기에 있어서, 소정의 간격으로 서로 평행되도록 지그재그로 배설되어 내부에 가열유체가 흐르는 전열관부와 전열관부 전체를 감싸고 피가열유체가 내부에 흐르는 케이스부와 열전달율을 높이기 위하여 상기 평행을 이루는 각 전열관 사이에 상기 케이스부의 함몰에 의해 형성되는 함몰부와 케이스부상에 형성되고 상기 전열관부를 흐르는 가열유체 및 열교환을 위한 피가열유체의 투입과 배출을 위한 투입구와 배출구로 구성하여, 열교환기의 구조가 간단하여 저렴하게 제작가능하며 케이스부에 형성되는 함몰부를 이용하여 양 유체간의 열전달율을 향상시킨 판형 열교환기를 제공한다.

열교환기, 판형, 브레이징접합

Description

판형 열교환기{Plate Heat exchanger}

도 1은 종래의 판형 열교환기를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 판형 열교환기를 도시하는 사시도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 판형 열교환기의 단면을 도시하는 단면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 판형 열교환기의 결합을 도시하는 분해사시도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 복수 개의 케이스부와 전열관부를 이용하는 판형 열교환기를 도시하는 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 전열관부 12: 가열 유체의 투입구

14: 가열 유체의 배출구 20: 케이스부

22: 함몰부 24: 피가열 유체의 투입구

26: 피가열 유체의 배출구 28: 압착면

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열 유체가 흐르는 전열관이 수평을 이루는 부위에 양쪽으로 압착되어 열전달율을 높이기 위한 함몰부가 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기이다.

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

도 1은 종래의 판형 열교환기 중 일실시 예를 도시하는 사시도이다.

도시된 바와 같이 종래의 열교환기는 가열 유체와 연결되어 유로(1)가 형성되는 플레이트(2)와 피가열 유체와 연결되어 유로(1)가 형성되는 플레이트(2)를 상호 교차시켜 밀착시키고 실링 공정을 통해 유체의 혼합을 방지하게 된다.

이러한 구조를 이용하여 가열 유체와 피가열 유체를 투입구(3)를 통해 열교환기로 투입시키고 앞서 살펴본 플레이트(2)에 형성된 유로(1)를 통해 각 유체는 이동하면서 열교환이 발생하고 배출구(4)를 통해 열교환기를 빠져나오게 된다.

또한, 이러한 판형 열교환기는 셀과 튜브를 이용한 관형 열교환기를 개선한 것으로 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 판형 열교환기는 열전달 효율을 올리기 위하여 많은 수의 플레이트을 사용하고 복잡한 유로 형상을 이용하므로 제작하는 비용이 비싸다는 문제 점이 존재하며, 종래의 셀과 튜브를 이용한 관형 열교환기 역시 제작비용이 비싸다는 문제점이 존재한다.

또한, 종래의 열교환기는 가열 유체와 피가열 유체는 밀착된 플레이트의 유로를 따라 흐르게 되며 혼합을 방지하기 위한 플레이트 간에 실링이 까다롭고, 실링공정에 문제가 발생하는 경우 전체 열교환기를 사용할 수 없다는 사용상의 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 열교환기의 구조를 단순화시켜 저비용으로 제작가능한 판형 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 판형 열교환기보다 양 유체간의 열전달율을 향상시킨 판형 열교환기를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 지그재그로 배설되는 전열관에 가열유체를 흘려보내고 상기 전열관 주위로 피가열유체를 흘려보내어 열교환을 발생시키는 판형 열교환기에 있어서, 소정의 간격으로 서로 평행되도록 지그재그로 배설되어 내부에 가열유체가 흐르는 전열관부와 전열관부 전체를 감싸고 피가열유체가 내부에 흐르는 케이스부와 열전달율을 높이기 위하여 상기 평행을 이루는 각 전열관 사이에 상기 케이스부의 함몰에 의해 형성되는 함몰부와 케이스부상에 형성되고 상기 전열관부를 흐르는 가열유체 및 열교환을 위한 피가열유체의 투입과 배출을 위한 투입구와 배출구로 구성되는 것을 특징으로 한다.

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

도 2와 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 판형 열교환기를 도시하는 사시도와 판형 열교환기의 단면을 도시하는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 판형 열교환기의 결합을 도시하는 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 판형 열교환기는 가열 유체가 흐르며 소정간격으로 서로 평행되도록 지그재그로 배설되는 전열관부(10)과 유입되는 피가열 유체의 투입구(24)와 배출구(26)가 형성되어 상기 전열관부(10)를 감싸는 케이스부(20)로 구성되며 상기 케이스부에는 상기 전열관이 수평을 이루는 부위가 양쪽으로 압착되어 열전달율을 높이기 위한 함몰부(22)가 형성된다.

상기 전열관부(10)는 환형의 중공관으로 내부에 가열 유체가 흐르며 소정간격으로 서로 평행되도록 연속적으로 절곡되면서 지그재그로 배설되어 피가열 유체와의 접촉면적을 넓히게 된다.

상기 케이스부(20)는 상기 전열관부(10)와 열전달이 발생하는 내부 공간이 형성되고 정면의 일측에는 피가열 유체의 투입구(24)가 형성되고 후면의 일측에는 배출구(26)가 형성된다.

이러한 상기 케이스부(20)는 평면 강판을 딥 드로잉 공정 등을 이용하여 피가열유체가 상기 전열관부와 열전달이 발생할 수 있는 내부 공간을 형성시키고 2개의 플레이트판을 경납접(Blazing)을 이용하여 결합하기 위한 압착면이 단부에 형성 되며상기 압착면(28)를 협착하여 2개의 플레이트판을 고정시키는 방법으로 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스부(20)는 내부에 지그재그로 배설되는 상기 전열관부를 감싸게 되며 따라서, 상기 전열관부(10)를 통해 흐르는 가열 유체의 투입구(12)와 배출구(14)가 상기 케이스부(20)에 형성된다.

상기 함몰부(22)는 상기 전열관부(10)가 수평을 이루는 부위가 양쪽으로 압착되어 형성되며, 이러한 함몰부(22)가 형성되면 피가열 유체가 상기 전열관부(10) 주위로 흐르게 되며 전열관부(10)와 함몰부(22)에 의해 피가열 유체의 흐름이 난류화 되어 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 함몰부(22)의 형성은 프레스기를 이용하여 상기 케이스부를 경납접으로 협착/고정하기 이전에 미리 형성시키는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 복수 개의 케이스부와 전열관부을 이용하는 판형 열교환기를 도시하는 사시도이다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이 앞서 살펴본 전열관(10)과 케이스부(20)를 병렬로 복수 개로 구성하여 각 케이스부마다 전열관부를 통해 가열 유체를 유입시키고 케이스부에 형성되는 투입구를 통해 피가열 유체를 유입시켜 보다 효율적인 열교환기로 구성할 수 있다.

또한, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 상기 케이스부(20)를 직렬로 연결하여 선행 케이스부(20)를 통과한 피가열유체와 가열유체를 다음 케이스부(20)에 연결하여 열교환 효율을 높이는 방법으로도 응용가능할 것이다.

이하 본 발명의 구체적인 작용을 살펴보기로 한다.

가열 유체가 상기 전열관부(10)에 연결되는 가열 유체의 투입구(12)를 통해 상기 케이스부(20) 내부로 흐르게 되고 상기 케이스부(20)의 일측에 형성된 투입구(24)를 통해 피가열 유체가 상기 케이스부(20)에 투입된다.

피가열 유체는 상기 케이스부(20) 내부에 형성되는 이동 통로를 따라 이동하면서 가열 유체에 의해 가열된 상기 전열관부(10)에서 열을 전달받아 상기 케이스부(20)의 타측에 형성되는 배출구(26)를 통해 나오게 된다.

이때 상기 케이스부에 형성된 함몰부(22)와 전열관부(10)에 의해 피가열 유체를 전열관부(10) 주위로 이동시키고 유체의 흐름은 난류화시켜 열전달 효율이 개선된다.

이상과 같이 본 발명은 제작이 간편하고 열전달 효율을 향상시킨 판형 열교환기를 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 열교환기의 구조를 간단하게 전열관부와 케이스로 구성하고, 상기 케이스는 경납접을 이용하여 간단한 공정을 통해 제작가능하므로 열교환기를 저렴하게 제작가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 케이스부에는 함몰부를 형성함으로써 피가열 유체의 흐름을 난류화하여 양 유체간의 열전달율을 향상시킨 판형 열교환기를 제공할 수 있는 또 다른 장점이 있다.

Claims (3)

1. 지그재그로 배설되는 전열관에 가열유체를 흘려보내고 상기 전열관 주위로 피가열유체를 흘려보내어 열교환을 발생시키는 판형 열교환기에 있어서,

   소정의 간격으로 서로 평행되도록 지그재그로 배설되어 내부에 가열유체가 흐르는 전열관부와;

   상기 전열관부 전체를 감싸고 피가열유체가 내부에 흐르는 케이스부와;

   열전달율을 높이기 위하여 상기 평행을 이루는 각 전열관 사이에 상기 케이스부의 함몰에 의해 형성되는 함몰부와;

   상기 케이스부상에 형성되고 상기 전열관부를 흐르는 가열유체 및 열교환을 위한 피가열유체의 투입과 배출을 위한 투입구와 배출구;로 구성되는 것을 특징으로 하는 판형열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전열관부와 상기 케이스부가 복수 개로 구성되고 상기 케이스부에 형성되는 가열유체와 피가열유체의 투입구와 배출구가 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 케이스부는,

   단부에 압착면이 구비된 2개의 플레이트판을 경납접으로 압착면을 접합시키는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.

Images