KR20100074436A - 판형 열교환기의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열교환기의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세히는 가열유체와 피가열유체가 교차하면서 열교환되도록 함은 물론 열교환기의 배관들을 단거리로 간결하게 연결할 수 있도록 본 발명은, A타입의 열교환판(12a)과, B타입의 열교환판(12b)과, 커버(18)로 된 판형 열교환기에 있어서, 상기 열교환판(12a,12b)의 양측 중앙부를 따라 일직선상으로 가열전열유로(13a)를 통해 연결되는 가열플로우홀(20a,20b)을 형성하고, 상기 커버(18)에는 가열플로우홀(20a,20b)과 연통되는 가열포트(22a,22b)를 부착하여 일직선으로 배관할 수 있도록 되며; 상기 열교환판(12a,12b)의 모서리부 대각 양측으로 상기 피가열전열유로(13b)를 통해 연결되는 피가열플로우홀(30a,30b)을 형성하여 상기 가열플로우홀(20a,20b)을 중심으로 교차되게 하고, 상기 커버(18)에는 피가열프로우홀(30a,30b)과 연통되는 피가열포트(32a,32b)를 부착하여 가열유체와 피가열유체의 흐름이 교차되게 함을 특징으로 하는 판형 열교환기의 구조를 제안한다.

판형 열교환기, 열교환판, 전열유로, 플로우홀, 포트.

Description

판형 열교환기의 구조{A PLATE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 판형 열교환기의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세히는 가열유체와 피가열유체가 교차하면서 열교환되도록 함은 물론 열교환기의 배관들을 단거리로 간결하게 연결할 수 있도록 된 판형 열교환기의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 판형 열교환기는 V자형 패턴의 전열유로(Herringbone)를 가지는 A타입의 열교환판과 B타입의 열교환판을 다중으로 적층하여 가열유체와 피가열유체가 각각의 층으로 흐르면서 서로 열교환하도록 이루어진 것으로, 구조가 가장 간단하면서도 소형 경량으로 열교환효율이 매우 뛰어나 보일러 등에 널리 사용되고 있다.

상기의 'A타입 열교환판'과 'B타입 열교환판'이라는 용어는 V자형 패턴의 전열유로가 서로 대칭되는 구조를 이루고 있는 열교환판으로 이루어지고, 이들을 순차적으로 적층시켜 브레이징 접합시켰을 때 유체의 전열유로를 형성하고 있는 열교환판을 의미한다.

이러한 판형 열교환기에 관한 종래의 기술을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 통상적인 판형 열교환기의 구성을 나타낸 분리사시도로서, 상기 열교환기는 다중으로 적층된 열교환판(1)과 이들 전후에 장착되어 내부로 순환하는 가열유체와 피가열유체를 밀폐시키는 커버(2)로 구성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 열교환판(1)에는 판형 열교환기에 통상적으로 적용되는 V자형 패턴의 전열유로(1c)가 일정한 간격을 유지하면서 형성되어 있고, 외각으로는 가열플로우홀(1a)과 피가열플로우홀(1b)이 관통되어 있으며, 커버(2)에는 가열유체와 피가열유체가 유입 또는 유출되도록 가열포트홀(2a)과 피가열포트홀(2b)이 각각 형성되어 있다.

도 2a와 도 2b는 종래의 판형 열교환기의 가열유체와 피가열유체의 흐름을 예시한 평면도이다.

상기와 같은 구성에 따라 일정한 간격으로 형성된 전열유로(1c) 사이로 가열유체 또는 피가열유체가 순환되고, 상기 가열유체와 피가열유체는 일측의 가열포트홀(2a) 또는 피가열포트홀(2b)을 통해 유입되어 반대쪽 포트홀로 유출된다. 이렇게 유입 또는 유출되는 가열유체와 피가열유체는 적층된 열교환판(1) 사이에서 서로 엇갈리면서 순환하게 되고, 이때 가열유체의 열을 피가열유체로 전달시켜 열교환이 이루어지게 된다. 상기 가열/피가열 유체들의 흐름은 도 2a 또는 도 2b에서 예시한 화살표 방향으로 층층이 흐르면서 열교환이 이루어지게 된다.

또는, 본 발명의 출원인과 동일 출원인에 의해 국내실용신안등록 제:20-0428659호의 4유체 열교환을 구현하여 급탕 및 난방의 효율을 최대화시킬 수 있도록 한 '판형 열교환기의 열교환판 구조' 등을 이미 선 제안하여 공지된바 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 예시된 종래의 판형 열교환기들은 각 가열/피가열 플로우홀 및 포트홀(2a,2b)이 각 모서리부에 치중되어 있어 열교환기의 배관을 대각으로 복잡하게 연결해야 함은 불가피하며, 이처럼 복수개의 열교환기들을 연결시에는 배관이 엇갈리면서 복잡해지는 단점과, 이로 인해 상대적으로 열손실이 증가하는 등의 문제점들이 발생하였다.

다시말해, 상기 도 2a의 경우에서처럼 포트홀이 일직선으로 연결되면 가열유체 및 피가열유체의 흐름이 단거리로 신속하게 흐르는 반면 상대적으로 열교환효율이 저하되며, 또는 상기 도 2b의 경우에서는 포트홀을 연결하는 배관이 대각으로 서로 엇갈리면서 복잡한 구조를 가지게 되는 단점이 있다.

본 발명은, 가열유체가 흐르도록 가열전열유로(13a)를 가지는 A타입의 열교환판(12a)과 피가열유체가 흐르도록 피가열전열유로(13b)를 가지는 B타입의 열교환판(12b)들을 다단으로 적층하고 상기 열교환판의 양측으로 커버(18)를 부착하여 가열유체와 피가열유체가 서로 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서, 상기 열교환판(12a,12b)의 양측 중앙부를 따라 일직선상으로 가열전열유로(13a)를 통해 연결되는 가열플로우홀(20a,20b)을 형성하고, 상기 커버(18)에는 가열플로우홀(20a,20b)과 연통되는 가열포트(22a,22b)를 부착하여 일직선으로 배관할 수 있도 록 되며; 상기 열교환판(12a,12b)의 모서리부 대각 양측으로 상기 피가열전열유로(13b)를 통해 연결되는 피가열플로우홀(30a,30b)을 형성하여 상기 가열플로우홀(20a,20b)을 중심으로 교차되게 하고, 상기 커버(18)에는 피가열프로우홀(30a,30b)과 연통되는 피가열포트(32a,32b)를 부착하여 가열유체와 피가열유체의 흐름이 교차되게 함을 특징으로 하는 판형 열교환기의 구조를 제안한다.

본 발명은 판형 열교환기의 열교환효율을 향상시킴은 물론 열교환기들을 연결하는 배관의 구조를 간소화하여 열손실을 최소화하여 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 열교환기가 가지는 각 포트의 배관을 보다 손쉽게 작업할 수 있어 작업효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배관 자재의 낭비를 줄여 매우 경제적인 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시 예는 당업자가 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 제공되는 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 판형 열교환기의 구조를 부분적으로 절개하여 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 유체 흐름을 나타낸 평면도이다.

상기의 도면들을 참조하면, 본 발명의 판형 열교환기의 구조는, 가열유체가 흐르도록 가열전열유로(13a)를 가지는 A타입의 열교환판(12a)과 피가열유체가 흐르도록 피가열전열유로(13b)를 가지는 B타입의 열교환판(12b)들을 다단으로 적층하고 상기 열교환판의 양측으로 커버(18)를 부착하여 가열유체와 피가열유체가 서로 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서, 상기 열교환판(12a,12b)의 양측 중앙부를 따라 일직선상으로 가열전열유로(13a)를 통해 연결되는 가열플로우홀(20a,20b)을 형성하고, 상기 커버(18)에는 가열플로우홀(20a,20b)과 연통되는 가열포트(22a,22b)를 부착하여 일직선으로 배관할 수 있도록 되며; 상기 열교환판(12a,12b)의 모서리부 대각 양측으로 상기 피가열전열유로(13b)를 통해 연결되는 피가열플로우홀(30a,30b)을 형성하여 상기 가열플로우홀(20a,20b)을 중심으로 교차되게 하고, 상기 커버(18)에는 피가열프로우홀(30a,30b)과 연통되는 피가열포트(32a,32b)를 부착하여 가열유체와 피가열유체의 흐름이 교차되게 함을 특징으로 한다.

위를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 판형 열교환기(10)는 다수매의 열교환판(12a,12b)이 다단으로 적층되고, 상기 열교환판의 양측으로 커버(18)가 부착되며, 상기 커버에는 가열/피가열포트(22a,22b,32a,32b)를 구비하여 배관(100) 연결하도록 구성된다.

먼저, 상기의 열교환판(12a,12b)은 A타입 열교환판(12a)의 가열전열유로(13a)로 가열유체가 흐르고 B타입 열교환판(12b)의 피가열전열유로(13b)로 피가열유체가 흐르면서 가열유체와 피가열유체가 서로 열교환하게 되는 일반적인 것으로 이루어진다. 예컨대 보일러의 경우에서처럼, 상기 가열유체는 고온의 열매체이고 피가열유체는 저온의 용수로서 서로 열교환시켜 따뜻한 온수를 제공하는 것이다.

상기 열교환판(12a,12b)은 양측부에 가열/피가열 플로우홀(20a,20b,30a,30b)이 형성되고, 상기 커버(18)에는 상기의 가열/피가열 플로우홀과 연통되는 통공(19a,19b)을 각각 형성하여 각각의 가열포트(22a,22b)와 피가열포트(32a,32b)가 결합된다.

상기의 제1 가열플로우홀(20a)과 제2 가열플로우홀(20b)은 열교환판의 양측 중앙부에 일직선으로 형성하여 가열포트(22a,22b)가 각각 결합되고, 상기 제1 피가열플로우홀(30a)과 제2 피가열플로우홀(30b)은 열교환판의 양측 모서리의 중앙부에 대각으로 형성하여 피가열포트(32a,32b)가 각각 결합된다.

즉, 가열유체는 어느 한쪽의 가열포트를 통해 가열플로우홀로 유입되어 가열전열유로(13a)를 통해 흘러 타측의 플로우홀로 모였다가 가열포트를 통해 유출되며, 피가열유체는 어느 한쪽의 피가열포트를 통해 피가열플로우홀로 유입되었다가 피가열전열유로(13b)를 통해 흐르면서 상기의 가열유체와 열교환되면서 타측의 피가열플로우홀에 모여 피가열포트로 유출되는 것이다.

다시말해, 상기 가열유체는 일직선으로 연결되는 가열포트(22a,22b)를 통해 유입 또는 유출되고 가열전열유로를 따라 흐르면서 지속적으로 고온의 유체로 제공되며, 상기의 피가열유체는 대각의 피가열포트를 통해 유입 또는 유출되고 피가열전열유로를 따라 흐르면서 열접촉면적이 넓어짐으로 열교환효율이 상승하게 된다.

그리고, 상기 포트와 연결되는 배관을 간소화할 수 있음은 물론 배관의 길이를 단거리로 연결할 수 있어 구조를 간소화할 수 있음은 물론 열손실을 최소화할 수 있게 된다.

이처럼, 본 발명은 복수개의 열교환기(10)들을 단계적으로 배관연결하여 사용할 때에는 열손실을 감소시킴은 물론 열교환효율을 월등히 향상시킬 수 있게 되며, 이에 따른 효과는 더욱더 크게 나타날 뿐만 아니라, 복잡한 배관을 간소화하여 부피를 줄일 수도 있어 콤팩트한 연교환기의 구조로서 한층더 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 통상적인 판형 열교환기의 구성을 나타낸 분리사시도.

도 2a와 도 2b는 종래의 판형 열교환기의 가열유체와 피가열유체의 흐름을 예시한 평면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 판형 열교환기의 구조를 부분적으로 절개하여 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 유체 흐름을 나타낸 평면도.

Claims (1)

1. 가열유체가 흐르도록 가열전열유로(13a)를 가지는 A타입의 열교환판(12a)과 피가열유체가 흐르도록 피가열전열유로(13b)를 가지는 B타입의 열교환판(12b)들을 다단으로 적층하고 상기 열교환판의 양측으로 커버(18)를 부착하여 가열유체와 피가열유체가 서로 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서,

   상기 열교환판(12a,12b)의 양측 중앙부를 따라 일직선상으로 가열전열유로(13a)를 통해 연결되는 가열플로우홀(20a,20b)을 형성하고, 상기 커버(18)에는 가열플로우홀(20a,20b)과 연통되는 가열포트(22a,22b)를 부착하여 일직선으로 배관할 수 있도록 되며;

   상기 열교환판(12a,12b)의 모서리부 대각 양측으로 상기 피가열전열유로(13b)를 통해 연결되는 피가열플로우홀(30a,30b)을 형성하여 상기 가열플로우홀(20a,20b)을 중심으로 교차되게 하고, 상기 커버(18)에는 피가열프로우홀(30a,30b)과 연통되는 피가열포트(32a,32b)를 부착하여 가열유체와 피가열유체의 흐름이 교차되게 함을 특징으로 하는 판형 열교환기의 구조.

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