KR20120129648A

KR20120129648A - 열교환기

Info

Publication number: KR20120129648A
Application number: KR1020110048030A
Authority: KR
Inventors: 손광억; 조승범
Original assignee: 손광억; 조승범
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-28
Also published as: KR101280453B1

Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면, 캡슐 형상으로 이루어지며, 일단과 타단에 유체유입구와 유체유출구가 형성되는 쉘; 쉘 일단을 가로질러 구비되는 상부지지판; 상부지지판과 이격되어 쉘 타단에 구비되는 하부지지판; 하부지지판과 하부지지판 사이를 가로질러 배치되며, 납작한 단면으로 이루어지며, 양끝단에는 파이프 형상의 연결체가 구비되는 다수개의 열교환튜브; 및 열교환튜브의 길이방향과 수직인 방향으로 편평하게 형성되어 상부지지판과 하부지지판 사이에서 지그재그 방향으로 물의 경로가 형성되도록 하는 다수개의 바플;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다.

Description

열교환기 {HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 납작한 열교환튜브를 연속적으로 배열시켜 바플과 열교환튜브의 조립이 용이하게 이루어지며, 길이방향으로 연속적으로 형성되는 유로를 통하여 유체가 이동하여 열교환이 촉진되도록 이루어지는 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 온도가 다른 두개의 유체가 전열판에 의해 나뉘며, 양자간에 전열판을 통한 열 교환이 이루어지도록 하는 장치를 말한다. 열교환기는 난방, 온수공급 등에서 공기조화, 동력발생, 폐열회수 등에 까지 여러 분야에 걸쳐 널리 쓰이고 있다.

다관식 열교환기가 사용되는 보일러 등에서 열교환기의 작용을 보면, 버너를 사용하여 연료를 태워 고온의 연소가스를 발생시키고, 이 연소가스가 공급되도록 파이프를 형성하고 그 파이프 사이를 통하여 물이 흐르도록 하여 연소가스와 물 간의 열 교환이 이루어지도록 한다.

버너에 의해 고온의 연소가스가 발생하는 공간이 연소실에 해당한다. 이 연소실에 다수의 열교환튜브가 일체로 결합되며, 이 열교환튜브를 통하여 연소가스가 공급된다.

통상 이러한 연소실과 열교환튜브는 일체로 형성되며, 그 외부에 열교환기 본체가 감싸는 형태로 결합되어 열교환기를 구성한다.

열교환기에서는 양 유체 간의 신속하고 효과적인 열 교환이 무엇보다도 중요하다. 따라서 동일한 연료를 사용하여 연소가스를 발생시킬 때, 보다 많은 양의 연소가스가 물과 열 교환이 이루어지도록 할 필요성이 있다.

신속한 열교환을 위하여 열교환튜브는 다수개로 이루어지며 서로 밀집되도록 촘촘하게 배열된다.

지그재그 방향으로 물의 경로가 형성되도록 하기 위하여 바플이 사용되는데, 종래에는 바플을 관통하여 다수개의 긴 파이프 형상의 열교환튜브를 촘촘하게 배열되도록 이루어져 바플과 열교환튜브 사이의 결합이 곤란하며, 제작 원가도 높은 문제점이 발생한다.

또한, 열교환튜브 사이를 흐르는 물의 경로를 형성하기가 어려워 신속한 온수공급에도 한계가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는 납작한 열교환튜브가 서로 연속적으로 접촉되므로 바플이 열교환튜브에 용이하게 끼워져 결합되도록 이루어지는 것과 관련된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따르면 첫째, 납작한 열교환튜브의 일단이 서로 접촉되어 유로를 형성하므로 단위면적당 열교환효율이 증가한다.

둘째, 열교환튜브의 양측 끝단에는 파이프 형상의 연결체가 형성되어, 상부지지판과 하부지지판과의 결합이 용이하게 이루어진다.

셋째, 납작한 열교환튜브의 일단이 길이방향으로 길게 연결되어 배열되므로 바플이 열교환튜브와 용이하게 결합되도록 이루어진다.

넷째, 열교환튜브 외면에는 빗살 무늬 형태의 돌기가 형성되어 단위면적당 열교환효율이 증가한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 분해사시도,
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 정면도,
도 4는 도 1에 도시된 열교환기의 측면도,
도 5는 도 1에 도시된 열교환기의 배플에 대한 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 열교환기의 열교환튜브에 대한 사시도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기는, 캡슐 형상으로 이루어지며, 일단과 타단에 유체유입구(110)와 유체유출구(120)가 형성되는 쉘(100); 상기 쉘(100) 일단을 가로질러 구비되는 상부지지판(200); 상기 상부지지판(200)과 이격되어 상기 쉘(100) 타단에 구비되는 하부지지판(300); 상기 하부지지판(300)과 하부지지판(300) 사이를 가로질러 배치되며, 납작한 단면으로 이루어지며, 양끝단에는 파이프 형상의 연결체(410)가 구비되는 다수개의 열교환튜브(400); 및 상기 열교환튜브(400)의 길이방향과 수직인 방향으로 편평하게 형성되어 상기 상부지지판(200)과 하부지지판(300) 사이에서 지그재그 방향으로 물의 경로가 형성되도록 하는 다수개의 바플(500);을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의한 열교환기는 쉘(100)과 상부지지판(200)과 하부지지판(300)과 열교환튜브(400)와 바플(500)을 포함하여 이루어진다.

도 1에 나타난 바와 같이, 쉘(100)은 캡슐 형상으로 이루어지며, 외주면 일단과 타단에 유체유입구(110)와 유체유출구(120)가 각각 형성된다.

쉘(100)의 상단 일단을 가로질러 상부지지판(200)이 형성되며, 상부지지판(200)과 이격되어 동일 형상의 하부지지판(300)이 형성된다.

상부지지판(200)과 하부지지판(300)을 가로질러 열교환튜브(400)가 구비된다. 즉 열교환튜브(400)의 상측과 하측 단부에는 상부지지판(200)과 하부지지판(300)이 각각 결합되도록 이루어진다.

본 발명의 열교환튜브(400)는 종래 기술과 달리 서로 길이방향으로 길게 밀착되도록 구비되어, 단위면적당 열교환튜브(400)를 통과하는 유체의 면적을 증가시켜 열교환이 촉진되도록 이루어진다.

상부지지판(200)과 하부지지판(300) 사이에서 지그재그 방향으로 물의 경로가 형성되도록, 열교환튜브(400)의 길이방향과 수직인 방향으로 편평하게 바플(500)이 형성된다.

열교환튜브(400)의 중단은 납작한 사각형으로 이루어져 바플(500)이 열교환튜브(400)에 끼워져 용이하게 조립되는 것이 가능해진다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기에 있어서, 상기 열교환튜브(400)는 다수개의 열로 배열되며, 각 열에 배열되는 열교환튜브(400)는 서로 맞닿아 길이 방향으로 길게 이루어지며, 상기 연결체(410)는 열교환튜브(400) 단면의 길이보다 작은 반지름을 가지는 원형의 파이프 형상으로 이루어진다.

도 1과 도 2에 나타난 바와 같이, 열교환튜브(400)가 구비된다.

열교환튜브(400)는 다수개의 열로 배열되며, 각 열의 열교환튜브(400)는 길이방향으로 맞닿아 서로 접촉되도록 이루어진다.

도 6에 나타난 바와 같이 열교환튜브(400)의 양 끝단에는 원형의 파이프 형상의 연결체(410)가 구비되며, 연결체(410)에 의해서 상부지지판(200)과 하부지지판(300)에 열교환튜브(400)가 연결되도록 이루어진다.

연결체(410) 끝단은 원형의 파이프 형상으로 구비되므로, 상부지지판(200)과 하부지지판(300)에 용이하게 조립되는 것이 가능해진다. 즉 상부지지판(200)과 하부지지판(300)에는 연결체(410) 끝단이 끼워지도록 다수개의 파이프 형상의 홀이 형성된다.

열교환튜브(400)와 연결체(410)의 연결부위는 점차적으로 단면적이 변하도록 이루어져, 이 부분을 통과하는 유체의 멈춤 현상이 방지되어 유체가 원활히 배출되거나 유입되도록 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기에 있어서, 상기 바플(500)은 상기 쉘(100)의 내주면 일단에서 연장되는 제1바플과, 상기 쉘(100)의 내주면 타단에서 연장되는 제2바플을 포함하여 이루어지며, 상기 제1바플과 제2바플은, 끝단 일단이 잘려나간 원형플레이트 형상의 지지편(510)과 상기 지지편(510)의 직선형 끝단으로부터 내측으로 연장되어 구비되는 다수개의 바플홈(520)을 각각 포함하여 이루어진다.

도 5에 나타난 바와 같이, 바플(500)이 형성된다.

바플(500)은 플랫하게 이루어지며, 쉘(100)의 내주면 일단에서 연장되는 제1바플과 타단에서 연장되는 제2바플을 포함하여 이루어진다.

각각의 바플(500)은 지지편(510)과 바플홈(520)을 포함하여 이루어진다.

지지편(510)은 끝단 일단이 잘려나간 원형플레이트 형상으로 이루어지며, 지지편(510) 타단은 쉘(100)의 내주면에 안착되도록 이루어진다.

바플홈(520)은 지지편(510)의 끝단 일단에서 내측으로 연장되어 길게 이루어지며, 열교환튜브(400)가 배열되는 열의 수만큼 형성된다. 바플홈(520)에 다수개의 열교환튜브(400)가 길이방향으로 서로 맞닿아 접촉되며 끼워지게 된다.

결과적으로 바플(500)은 전체적으로 빗의 형상으로 이루어지며, 납작하게 형성되는 열교환튜브(400)가 끼워지는 바플홈(520)이 형성되므로 열교환튜브(400)와 바플(500)의 조립이 용이하게 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기에 있어서, 상기 열교환튜브(400) 외면에는 빗살 무늬 형태의 돌기(420)가 형성된다.

열교환튜브(400)의 외면에는 빗살 무늬 형태의 돌기(420)가 형성된다.

일정 간격으로 외부로 돌출되는 다수개의 돌기(420)가 구비되므로 연소가스와의 접촉면적이 증가하여 단위 면적당 열교환 효율이 증가하게 된다.

결과적으로 본 발명의 열교환기의 경우, 유체유입구(110)를 통하여 유입된 유체가 바플(500)과 열교환튜브(400)에 의해서 형성되는 유로를 따라 지그재그로 아래에서 위로 이동하면서, 유체와 열교환튜브(400)내의 연소가스 사이의 열교환이 이루어지게 된다.

100 : 쉘, 110 : 유체유입구, 120 : 유체유출구
200 : 상부지지판
300 : 하부지지판
400 : 열교환튜브, 410 : 연결체, 420 : 돌기
500 : 바플, 510 : 지지편, 520 : 바플홈

Claims

캡슐 형상으로 이루어지며, 일단과 타단에 유체유입구와 유체유출구가 형성되는 쉘;
상기 쉘 일단을 가로질러 구비되는 상부지지판;
상기 상부지지판과 이격되어 상기 쉘 타단에 구비되는 하부지지판;
상기 하부지지판과 하부지지판 사이를 가로질러 배치되며, 납작한 단면으로 이루어지며, 양끝단에는 파이프 형상의 연결체가 구비되는 다수개의 열교환튜브; 및
상기 열교환튜브의 길이방향과 수직인 방향으로 편평하게 형성되어 상기 상부지지판과 하부지지판 사이에서 지그재그 방향으로 물의 경로가 형성되도록 하는 다수개의 바플;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 1 항에 있어서,
상기 열교환튜브는 다수개의 열로 배열되며, 각 열에 배열되는 열교환튜브는 서로 맞닿아 길이 방향으로 길게 이루어지며,
상기 연결체는 열교환튜브 단면의 길이보다 작은 반지름을 가지는 원형의 파이프 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,
상기 바플은 상기 쉘의 내주면 일단에서 연장되는 제1바플과, 상기 쉘의 내주면 타단에서 연장되는 제2바플을 포함하여 이루어지며,
상기 제1바플과 제2바플은, 끝단 일단이 잘려나간 원형플레이트 형상의 지지편과 상기 지지편의 직선형 끝단으로부터 내측으로 연장되어 구비되는 다수개의 바플홈을 각각 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제 2 항에 있어서,
상기 열교환튜브 외면에는 빗살 무늬 형태의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.