KR20090006622U - 열교환장치용 격막 부재 및 이를 적용한 격막 유닛 - Google Patents

Abstract

열교환장치용 격막 부재가 개시된다. 격자 형상의 금속 프레임; 및 상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며, 상기 프레임의 전면 가장자리를 따라 일정한 높이의 테두리가 형성되되 한쪽 측면에 불연속 부분이 이격되어 형성된다.

열교환, 열전달, 열전도, 금속 박, 포일, 호일, 격자, 프레임, 조립성

Description

열교환장치용 격막 부재 및 이를 적용한 격막 유닛{Separator member for heat-exchange apparatus and Separator unit using the same}

본 고안은 열교환장치용 격막 부재 및 이를 적용한 격막 유닛에 관한 것이다.

같은 종류 또는 서로 다른 종류의 유체(액체 및 기체를 포함)가 간접적으로 열 접촉하여 열 교환하는 데에는 통상 격막 부재가 사용된다.

이 격막 부재는 유체 상호 간의 열 전달이 원활하게 이루어지도록 열전도성이 좋은 재질을 이루어지거나 두께를 얇게 하는 구조를 적용하였다.

열전도성이 좋은 재질로는 은(Ag)이 있지만, 고가이기 때문에 사이즈가 큰 경우에는 적용하기 어렵다. 따라서, 저렴한 알루미늄을 사용하는 경우 그 두께를 가능한 얇게 하여 열 전달이 향상되도록 하는 것이 필요하다.

그러나, 두께를 얇게 하면, 전체적인 강도가 저하하므로 두께를 줄이는 데에는 한계가 있으며, 특히 제작에 있어서 얇은 두께의 격막 부재를 취급하는데 많은 어려움이 따르기 때문에 조립효율이 저하한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 두께를 충분히 적게 하여 열 전달이 현저하게 향상되도록 한 격막 부재를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 조립성이 우수한 격막 부재를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 상기의 격막 부재를 적용한 격막 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 격자 형상의 금속 프레임; 및 상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며, 상기 프레임의 전면 가장자리를 따라 일정한 높이의 테두리가 형성되되 한쪽 측면에 불연속 부분이 이격되어 형성된 열교환장치용 격막 부재에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 격자의 교차점에 상기 높이의 지지 보스가 형성될 수 있다.

또한, 상기 프레임과 열전도성 박은 열전도성 접착제에 의해 접착되거나 열융착에 의해 접착될 수 있다.

바람직하게, 상기 열전도성 박은 금속 포일, 열전도성 종이 및 열전도성 플라스틱 시트 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기한 목적은, 상기한 열교환장치용 격막 부재가 다수 개 적층하되, 상기 불연속 부분이 상하로 교대하여 위치하도록 적층되며, 상기 적층된 다수 개의 격막 부재의 양측에 강도 보강용 금속판을 적층하고, 상기 다수 개의 격막부재 및 금속판을 관통하여 고정 볼트가 끼워져 고정된 열교환장치용 격막 유닛에 의해 달성된다.

또한, 상기의 목적은, 격자 형상의 금속 프레임; 및 상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며, 상기 프레임의 전면에서 상기 격자 위에 제 1 및 제 2 안내 리브가 서로 관련하여 일체로 돌출 배치되어 연속된 공기 흐름 통로가 연장되고, 한쪽 측면에 상기 연속된 공기 흐름 통로의 입구와 출구를 형성하는 한 쌍의 불연속 부분이 상기 제 1 및 제 2 안내 리브에 의해 형성된 열교환장치용 격막 부재에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기의 목적은, 격자 형상의 금속 프레임; 및 상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며, 포크 형상의 제 1 및 제 2 안내 리브가 서로 대향하여 끼워지도록 배치되어 연속된 공기 흐름 통로가 형성되고, 상기 배치에 의해 한쪽 측면에 상기 연속된 공기 흐름 통로의 입구와 출구를 형성하는 한 쌍의 불연속 부분이 이격 형성된 열교환장치용 격막 부재에 의해 달성될 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 열 교환이 이루어지는 격막 부재의 두께를 충분히 얇게 하여 열 전달 효율을 향상시키면서도 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 내부에 공기 흐름 통로를 증가시키고 파동과 함께 난류를 발생시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 조립이 간단하여 생산효율이 높고, 제조비용이 적다는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 격막 부재를 나타내는 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 격막 부재는 열전도성 박막, 가령 알루미늄이나 구리 등의 재질로 이루어진 얇은 금속 박(100)과 이 금속 박(100)을 지지하는 프레임(200)으로 이루어진다. 금속 박(100)은, 가령 실리콘계의 열전도성 접착제 등에 의해 프레임(200)에 접착된다.

금속 박(100)으로는, 상기한 알루미늄 박이나 구리 박 이외에 열전도성을 갖는 다른 박막이 사용될 수 있는바, 가령 열전도성 입자가 분산 혼합된 플라스틱 시트나 종이 등이 사용될 수 있다. 특히, 열전도성을 갖는 종이를 사용할 경우, 열전도 이외에 유체에 함유된 수분을 흡수하는 특성이 있다.

프레임(200)은 알루미늄 등의 금속 재질로 제작되며, 사출이나 다이 캐스팅을 이용하여 단일체로 성형될 수 있다. 도 1을 참조하면, 프레임(200)은 격자(202, 204) 구조로 형성되며, 가장자리를 따라 기설정된 높이의 테두리(230, 240)가 일체로 형성되고, 격자(202, 204) 교차점에 테두리(230, 240)와 같은 높이로 지지 보스(250)가 형성된다. 또한, 일측에서 테두리(230)와 테두리(240) 사이에 불연속 부분(210, 220)이 형성되는데, 이 부분(210, 220)은 조립 후에 공기 유입구 또는 배출구로 이용된다. 또한, 테두리(240)의 양단에는 두께방향으로 관통하는 관통공(242, 244)이 형성된다.

격자(202, 204)를 포함하는 프레임(200)의 두께는 대략 0.5mm이고, 테두리(230, 240)와 지지 보스(250)의 높이는, 가령 1.5mm이며, 공기 유입구(220)와 배출 구(210)의 폭은 대략 1.5mm가 된다. 즉, 프레임(200)의 가장자리의 두께는 2.0mm가 되고, 여기에서 프레임 자체의 두께를 뺀 것이 공기 유입구(220)와 배출구(210)의 폭이 된다.

이와 같은 구조의 프레임(200)의 이면에 금속 박(100)이 접착되어 하나의 격막 부재를 구성한다.

도 2는 도 1의 격막 부재를 이용하여 격막 유닛을 제작하는 방법을 설명하는 설명도이고, 도 3은 조립이 완료된 격막 유닛(100)을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 프레임에 금속 박이 접착되어 구성된 각 격막 부재(10, 10a, 10b)는 순차 적층되어 조립되는데, 각 격막 부재(10, 10a, 10b)에 있어서 공기 유입구와 공기 배출구가 형성된 측면, 즉 테두리(240)가 형성된 측면이 상하로 교대하여 위치하도록 하여 조립한다.

이와 같은 방식으로 다수의 격막 부재(10, 10a, 10b)를 순차 조립하게 되면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 공기 유입구(220)로부터 공기 배출구(210)로의 공기 흐름의 타입이 A 타입과 B 타입이 교대로 반복된다.

따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 다수의 격막 부재(10, 10a, 10b)가 적층되어 완성된 격막 유닛(1000)의 상부 측에는 A 타입의 공기 흐름이 이루어지는 경로가 형성되고, 하부 측에는 B 타입의 공기 흐름이 이루어지는 경로가 형성된다. 다시 말해, 격막 부재 하나씩 걸러 공기가 서로 반대 방향으로 흐르기 때문에 결과적으로 그 사이에 위치하는 금속 박을 개재하여 열교환이 이루어진다.

다시, 도 3을 참조하면, 적층된 각 격막 부재의 양단에는 강도 보강을 위한 금속판(400)을 덧댄 다음, 각 격막 부재에 형성된 관통공(242, 244)과 금속판(400)에 형성된 관통공(402, 404)에 긴 볼트(300, 302)를 끼우고 그 양단을 너트(미도시)로 체결하여 조임으로써 조립을 완료한다.

이때, 각 격막 부재의 금속 박은 전면과 이면에 위치하는 프레임의 테두리 및 지지 보스에 의해 가압 지지되어 얇은 두께에도 충분한 강도를 갖는다.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 격막 부재를 나타내는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 격막 부재는 열전도성 박막, 가령 알루미늄이나 구리 등의 재질로 이루어진 얇은 금속 박(100)과 이 금속 박(100)을 지지하는 프레임(1200)으로 이루어진다.

금속 박(100)은, 가령 실리콘계의 열전도성 접착제 등에 의해 프레임(1200)에 접착된다. 상기의 일 실시예에서와 같이, 금속 박(100)으로는, 가령 열전도성 입자가 분산 혼합된 플라스틱 시트나 종이 등이 사용될 수 있다.

이때, 금속 박(10)의 전면에 산화방지를 위한 열가소성 수지 박막이 도포된 경우, 별도의 접착제를 적용하지 않고 열융착을 이용하여 프레임(1200)에 접착할 수 있다.

프레임(1200)은 알루미늄 등의 금속 재질로 제작되며, 사출이나 다이 캐스팅을 이용하여 단일체로 성형될 수 있다.

도 4를 참조하면, 프레임(1200)의 베이스(1202, 1204)는 격자 구조로 형성되며, 이 베이스(1202, 1204) 위에 안내 리브(guide rib; 1230, 1240)가 일체로 돌출형성된다. 또한, 한쪽 측면에서 안내 리브(1230)와 안내 리브(1240) 사이에 불연속 부분(1210, 1220)이 형성되어 공기 유입구 또는 배출구로 이용된다. 또한, 안내 리브(1230, 1240)에는 각각 두께방향으로 관통하는 관통공(1242, 1244)이 형성되어, 상기한 바와 같이, 격막 유닛을 제작하는 경우, 볼트를 삽입하는 통로로 이용된다.

안내 리브(1230, 1240)를 보면, 빗(포크) 형상으로 빗살(포크 날)이 서로 엇갈려 끼워지는 형태로 배치된다. 따라서, 안내 리브(1230, 1240)를 양 측벽으로 하는 공기 흐름 통로가 형성된다.

바람직하게, 공기 유입구 또는 배출구로 이용되는 불연속 부분(1210, 1220)에 이어지는 공기 흐름 통로의 폭은 다른 부분의 공기 흐름 통로의 폭보다 넓게 형성하여 공기의 유입과 배출을 용이하게 할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 안내 리브(1230, 1240)에 의해 공기 흐름 방향이 급격하게 변화하기 때문에 파동과 함께 난류가 발생하여 격막 부재 내부에서 많은 접촉이 발생하여 열교환 효과가 증가한다. 또한, 공기 흐름 통로가 길어지기 때문에 열교환이 일어나는 시간을 증가시켜 열교환 효과를 향상시킨다.

바람직하게, 안내 리브(1230, 1240)의 꺾여지는 부분은 일정한 곡률로 라운드 처리되어 공기가 큰 저항 없이 흐를 수 있도록 할 수 있다.

도 4를 참조하면, 바람직하게, 금속 박(100)의 표면에 요철을 형성하여 유체의 접촉 저항을 크게 하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 엠보싱에 의한 요철 이외에 너링(knurling) 처리를 하여 요철을 형성할 수 있다.

상기에서는 본 고안의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다.

가령, 공기유입구 및 공기배출구의 폭이나 길이는 적절하게 변형될 수 있다. 또한, 적층된 격막 부재의 고정용 볼트를 끼우기 위한 관통공을 지지 보스에 형성할 수도 있고, 프레임의 각 모서리에 형성할 수도 있다. 또한, 금속 박의 두께가 너무 얇은 경우에는 격자의 간격을 좁혀 지지 강도를 증가시킬 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 안내 리브로 공기 흐름 통로가 형성되는 것을 예로 들었으나, 다수의 안내 리브를 적절히 배치함으로써 공기 흐름 통로를 길게 형성할 수 있다. 이 경우에 있어서, 공기 흐름을 원활하게 하면서 공기와 금속 박의 접촉 면적과 접촉 시간을 길게 하여 열교환 효율을 향상하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 고안의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며, 이하에 기재되는 실용신안등록청구범위에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 격막 부재를 나타내는 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 격막 부재를 이용하여 격막 유닛을 제작하는 방법을 설명하는 설명도이다.

도 3은 조립이 완료된 격막 유닛(100)을 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 격막 부재를 나타내는 사시도이다.

Claims (7)

1. 격자 형상의 금속 프레임; 및

   상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며,

   상기 프레임의 전면 가장자리를 따라 일정한 높이의 테두리가 형성되되 한쪽 측면에 불연속 부분이 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격막 부재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 격자의 교차점에 상기 높이의 지지 보스가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격막 부재.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 프레임과 열전도성 박은 열전도성 접착제에 의해 접착되거나 열융착에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격막 부재.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 열전도성 박은 금속 포일, 열전도성 종이 및 열전도성 플라스틱 시트중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격막 부재.
5. 청구항 1 또는 2에 기재된 열교환장치용 격막 부재가 다수 개 적층하되, 상기 불연속 부분이 서로 반대 방향으로 교대하여 위치하도록 적층되며,

   상기 적층된 다수 개의 격막 부재의 양측에 강도 보강용 금속판을 적층하고, 상기 다수 개의 격막부재 및 금속판을 관통하여 고정 볼트가 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격막 유닛.
6. 격자 형상의 금속 프레임; 및

   상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며,

   상기 프레임의 전면에서 상기 격자 위에 다수의 안내 리브가 서로 관련하여 배치되어 연속된 공기 흐름 통로을 형성하고,

   한쪽 측면에 상기 연속된 공기 흐름 통로의 입구와 출구를 형성하는 한 쌍의 불연속 부분이 상기 안내 리브에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격막 부재.
7. 격자 형상의 금속 프레임; 및

   상기 프레임의 이면에 접착된 열전도성 박을 포함하며,

   상기 프레임의 전면에서 상기 격자 위에 포크 형상의 제 1 및 제 2 안내 리브가 서로 대향하여 끼워지도록 배치되어 연속된 공기 흐름 통로가 형성되고,

   상기 배치에 의해 한쪽 측면에 상기 연속된 공기 흐름 통로의 입구와 출구를 형성하는 한 쌍의 불연속 부분이 이격 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치용 격 막 부재.

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