KR20140112218A

KR20140112218A - 하이브리드 반용접형 주전열면 열교환기

Info

Publication number: KR20140112218A
Application number: KR1020130026656A
Authority: KR
Inventors: 우상혁; 이상래; 김성식; 안주영
Original assignee: 주식회사 이노윌
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-09-23
Also published as: KR101468607B1

Abstract

본 발명은 하이드로 반용접형 주전열면 교환기에 대한 것이다. 보다 상세하게는 중공이 형성되고, 저면 일측에 소정모양의 제1돌출라인이 형성된 제1열교환판, 요철이 형성되어 제1열교환판의 중공 테두리에 부착되는 제1주전열면부, 중공이 형성되고, 제1열교환판의 제1돌출라인에 대응하는 위치에 제2돌출라인이 마주보게 형성된 제2열교환판 및 제2열교환판에 부착되고, 제1주전열면부의 일측면과 맞닿아 제1유체의 유동통로를 형성하는 요철을 구비한 제2주전열면부를 포함하는 열교환셀 및 제1,2열교환판의 사이에 제1유체의 유압을 분산하여 유속을 동일하게 하는 분배채널을 포함하되, 제1,2주전열면부는 제1,2열교환판의 전체면적 중 열교환을 극대화하는 최대면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기에 관한 것이다.

Description

하이드로 반용접형 주전열면 열교환기{Hydro half welded primary surface heat exchanger}

본 발명은 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기에 대한 것이다. 보다 상세하게는 적층된 열교환판 사이에 분배채널을 구비하여 유체의 흐름 및 분산을 원활하게 하고, 주전열면의 테두리를 레이저 용접으로 열교환판 부착함으로써, 주전열면적을 최대화하여 열교환율을 극대화시키는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 고온의 유체에서 저온의 유체로 열을 전달하여 저온의 유체의 에너지를 증가시키고, 고온의 유체의 에너지를 감사시키는 장치로 다양한 분야에 사용되고 있다. 예를 들어, 발전소, 가스 터빈, 가열장치, 공기조절기, 냉동장치, 화학산업 등에 사용된다.

종래의 관형 열교환기는 일반적으로 열매체가 흐르는 관과 열효율을 높이기 위해 관에 형성된 전열핀을 통해 열이 전달되도록 구성된다. 이러한 관형 열교환기는 부피대비 전열면적(㎡/㎥)이 낮아 소형화가 어렵고 활용분야가 한정되는 문제점이 있었다.

종래의 핀-판형 열교환기는 일반적으로 주전열면(primary surface) 판이 복수개 적층되어 구성된다. 그리고 주전열면 판의 표면상에 수직으로 복수의 핀을 용접하거나 열교환 판과 판 사이에 주름진 판을 더 구비하여 부전열면(secondary surface)을 더 형성한다.

예를 들어 한국공개특허 제1992-16807호의 평판형 열교환기는 복수의 가스용 전열판과 복수의 공기용 전열판이 서로 90도로 배향적재되어 사각 프레임 내에 장착됨으로써 폐열을 회수하도록 구성된다. 이러한 평판형 열교환기는 부피대비 전열면적(㎡/㎥)이 낮아 필요한 열효율을 얻기 위해서는 더 크게 제작되어야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 이에 대한 해결방안이 요구되는 실정이다.

KR 10-2008-0067539

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 열교환판의 중공된 부분에 최대면적으로 성형된 주전열면을 용접으로 부착시키고, 유체가 균일한 유속으로 흐를 수 있도록 열교환판 사이에 분배채널을 개재함으로써, 열효환율을 극대화시키는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은 중공이 형성되고, 저면 일측에 소정모양의 제1돌출라인이 형성된 제1열교환판, 요철이 형성되어 제1열교환판의 중공 테두리에 부착되는 제1주전열면부, 중공이 형성되고, 제1열교환판의 제1돌출라인에 대응하는 위치에 제2돌출라인이 마주보게 형성된 제2열교환판 및 제2열교환판에 부착되고, 제1주전열면부의 일측면과 맞닿아 제1유체의 유동통로를 형성하는 요철을 구비한 제2주전열면부를 포함하는 열교환셀 및 제1,2열교환판의 사이에 제1유체의 유압을 분산하여 유속을 동일하게 하는 분배채널을 포함하되, 제1,2주전열면부는 제1,2열교환판의 전체면적 중 열교환을 극대화하는 최대면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 제1,2열교환판 각각의 중공 테두리에 제1,2주전열면부 각각의 측단부가 최소한의 면적으로 각각 부착되고, 제1주전열면부의 가로 길이는 380 ~ 420mm, 두께는 0.1 ~ 0.2mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 제1,2주전열면부 각각의 측단부는 제1,2열교환판 각각의 중공 테두리에 용접으로 부착될 수 있다.

또한, 제1,2주전열면부의 요철은 제1,2주전열면부의 평면상에서 파형으로 연장될 수 있다.

또한, 제1열교환판의 제1돌출라인과 제2열교환판의 제2돌출라인이 접착되어 제1유체의 이동을 제한할 수 있다.

또한, 열교환셀은 복수개로 적층되고, 적층된 복수개의 열교환셀 사이에 제2유체의 유동통로가 형성되며, 복수의 열교환셀의 상하단면에 제2유체의 이동을 제한하는 동일한 모양의 패킹홈이 형성될 수 있다.

또한, 적층된 열교환셀의 패킹홈은 마주보고, 패킹홈 사이에는 패킹수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 열교환셀은 제1유체의 유동통로와 연통하도록 일측 상부 모서리에 인접하게 형성된 제1유체유입부, 제1유체의 유동통로와 연통하도록 타측 하부 모서리에 인접하게 형성된 제1유체유출부, 제2유체의 유동통로와 연통하도록 일측 하부 모서리에 인접하게 형성된 제2유체유입부, 제2유체의 유동통로와 연통하도록 타측 상부 모서리에 인접하게 형성된 제2유체유출부를 더 포함할 수 있다.

또한, 분배채널은 제1,2유체유입부와 연통하여 형성된 복수개의 채널유입구, 제1,2유체의 유동통로와 연통하여 형성된 복수개의 채널유출구를 포함하되, 복수개의 채널유출구를 통해 나오는 제1,2유체의 유속이 동일하도록 다른 크기로 형성될 수 있다.

또한, 일면이 개방되고, 복수개의 적층된 열교환셀이 수용되는 셀수용부, 셀수용부의 개방된 일면을 밀폐하는 덮개부 및 셀수용부와 덮개부가 개폐되도록 연결하는 체결수단이 구비된 하우징을 더 포함할 수 있다.

또한, 하우징은 제1유체의 유동 통로로 제1유체가 공급되도록 제1유체유입부와 대응하는 위치에 형성된 제1유체공급부, 유동 통로를 통과한 제1유체가 배출되도록 제1유체유출부와 대응하는 위치에 형성된 제1유체배출부, 제2유체의 유동 통로로 제2유체가 공급되도록 제2유체유입부와 대응하는 위치에 형성된 제2유체공급부 및 유동 통로를 통과한 제2유체가 배출되도록 제2유체유출부와 대응하는 위치에 형성된 제2유체배출부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 중공이 형성된 제1,2열교환판을 성형하여 서로 마주보도록 제1,2돌출라인을 형성하는 단계, 요철이 형성된 제1,2주전열면부의 측단부를 압착하는 단계, 압착된 제1,2주전열면부의 측단부를 제1,2열교환판의 중공 테두리에 용접하여 부착하는 단계, 제1,2열교환판의 제1,2돌출라인을 서로 부착하여 열교환셀을 완성하는 단계, 열교환셀을 복수개로 적층하고, 복수개의 열교환셀이 적층되어 마주보는 패킹홈 사이에 기밀유지를 위한 패킹수단을 배치하는 단계 및 복수개의 열교환셀을 압착하여 패킹수단을 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 교환기 제조방법으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 모재폭인 최대 400mm와 최대로 일치하는 주전열면을 부착함으로써, 주전열면의 손실을 최소화하고, 부피대비 전열면적(㎡/㎥)이 높으므로 적은 부피에서도 높은 열전달 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 열교환판 사이에 분배채널을 개재함으로써, 유체가 균일한 유속으로 열교환을 하게 되어 보다 효율적인 열교환이 이루어지게 된다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이면, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구 범위에 속함은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1열교환판과 제1주전열면부의 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 열교환 셀의 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 분배채널을 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 열교환 셀이 적층된 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 열교환 셀의 정면도이다.
도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13은 도 1에 도시된 열교환셀의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 14는 도 2에 도시된 제1주전열면부의 부분 확대 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 열교환판의 중공 부분에 최대면적이 형성된 주전열면부를 부착시키고, 유체가 균일한 유속으로 흐를 수 있도록 열교환판 사이에 분배채널을 개재함으로써, 열효환율을 극대화시키는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에서는 본 발명의 제 1실시예에 따른 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기의 구성 및 기능에 대해 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기의 분해 사시도이다.

또한, 도 2는 도 1에 도시된 제1열교환판(110)과 제1주전열면부(120)의 분해사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하이드로 반용접형 주전열면 교환기는 제1열교환판(110), 제1주전열면부(120), 제2열교환판(130), 제2주전열면부(140), 하우징(300)을 포함할 수 있다.

다만, 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들은 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기가 구현될 수 있다.

이하, 상기 도 1 및 도 2에 포함된 구성요소들 각각에 대해 차례로 살펴본다.

먼저, 제1열교환판(110)은 직사각형의 금속 시트일 수 있다. 다만, 제1열교환판(110)의 형상은 필요에 따라 사다리꼴, 마름모꼴, 평행사변형 기타 다양한 형상의 다각형 또는 원형으로 변형이 가능하다.

또한, 제1열교환판(110)은 중공이 형성되고, 저면 일측에 제1돌출라인(112)이 형성되어 후술되는 제2돌출라인(132)과 부착됨으로써, 제1유체(10)가 외부로 흐르는 것을 방지하는 기능을 한다. 여기서, 제1돌출라인(112)은 모서리가 둥근 평행사변형 모양으로 제1열교환판(110), 제1유체유입부(160) 및 제1유체유출부(170)의 외측을 둘러싸여 형성된다.

제1주전열면부(120)는 파형의 요철이 횡방향으로 연장되며 종방향으로 반복되어 형성되어 제1열교환판(110)의 중공 테두리에 부착된다.

여기서, 제1주전열면부(120)는 제1교환판(110)의 중공 테두리에 최소한의 면적으로 각각 부착된다. 후술되는 제2주전열면부(140)도 이와 같은 방식으로 부착된다.

또한, 제1주전열면부(120)와 후술되는 제2주전열면부(140)는 열교환을 극대화할 수 있는 최대의 면적인 가로길이가 400mm로 된다. 하지만, 소정길이 변동되어 380 ~ 420mm내의 범위에서 제작될 수 있다.

또한, 제1주전열면부(120)는 도 14와 같은 형상을 보이고, 소재두께는0.1mm ~ 0.2mm이며 높이는 3 ~ 6mm이다.

제2열교환판(130)은 대략 제1열교환판(110)과 동일한 형상으로 되어있다. 다만, 제1열교환판(130)의 제1돌출라인(112)과 대응하는 위치에 제2돌출라인(132)가 마주보게 형성된다.

여기서, 제1돌출라인(112) 및 제2돌출라인(132)이 용접으로 접착되어 제1유체(10)가 외부로 유출되지 않고, 제1유체(10) 유동통로를 거쳐 제1유체유출부(170)로 흐르도록 가이드 한다.

또한, 제1열교환판(110) 및 제2열교환판(130)은 스테인리스 강, 철, 니켈계 합금 등과 같은 금속재질로 이루어진다.

제2주전열면부(140)는 제2열교환판(130)의 중공 테두리에 용접으로 부착되고, 제1주전열면부(120)의 일측면과 맞닿아 제1유체(10)의 유동통로를 형성하도록 요철이 형성된다. 여기서, 제2주전열면부(140)의 형상은 제1주전열면부(120)의 윗면과 아랫면 형상이 뒤바뀐 것과 동일하다.

하우징(300)은 셀수용부(310), 덮개부(320), 체결수단(330)을 포함할 수 있다. 이러한 하우징(300)은 열변형에 강한 금속재질로 이루어진다.

셀수용부(310)는 열교환셀(100)을 수용하도록 빈공간이 형성되고 일면이 개방된 케이스이다. 도 1에 도시된 바와 같이 셀수용부(310)는 직사각형 모양으로 형성될 수 있다. 이때 바닥의 가로길이는 도시된 바와 같이 적어도 하나의 열교환셀(100)이 바닥과 평행하게 수용되도록 열교환셀(100)의 가로길이와 동일하다. 그리고 바닥의 세로길이는 열교환셀(100)의 세로길이보다 긴 것이 바람직하다. 이러한 셀수용부(310)의 높이는 적층되는 열교환셀(100)의 수, 열교환기의 제작목표 열효율에 따라 결정된다.

덮개부(320)는 상술한 셀수용부(310)의 개방된 부분을 덮어 밀봉시킨다.

체결수단(330)은 상술한 셀수용부(310) 및 덮개부(320)를 분리가능하게 결합시키는 수단이다. 예를 들어 체결수단(330)은 볼트와 너트 또는 리벳을 포함한다.

상술한 하우징(300)에는 제1유체공급부(340), 제1유체배출부(350), 제2유체 공급부(360) 및 제2유체배출부(360)가 더 형성된다.

제1유체공급부(340)는 덮개부(320)의 일면에 형성된 제1유체(10)의 공급관이다. 제1유체공급부(340)는 내경을 갖는 원통 형상이 세워져 덮개부(320)에 용접으로 고정된다. 제1유체공급부(340)는 후술되는 제1유체유입부(160)와 연통하는 위치에 형성된다.

제1유체배출부(370)는 제1유체공급부(340)와 동일하게 내경을 갖는 원통 형상이 세워져 덮개부(320)에 용접으로 고정된다. 이때 제1유체배출부(370)는 후술되는 제1유체유출부(190)와 연통하도록 형성된다.

제2유체공급부(360)는 제2유체(20)를 적층된 열교환셀(100) 사이로 공급하는 관이다. 제2유체공급부(360)는 제1유체공급부(340)와 동일한 형상으로 되어 있다.

제2유체배출부(370)는 후술되는 열교환셀(100) 사이를 빠져나온 제2유체(20)를 배출하는 관이다. 제2유체배출부(320)는 내경을 갖는 원통의 관으로 형성되며 용접으로 고정된다.

한편, 도 3은 도 1에 도시된 열교환셀(100)의 분해사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 열교환셀(100)은 전술한 제1,2열교환판(110,130), 제1,2주전열면부(120,140)이 적층되어 이루어지며, 제1유체유입부(160), 제1유체유출부(170), 제2유체유입부(180), 제2유체유출부(190), 분배채널(150)을 포함한다.

제1유체유입부(160)는 제1열교환판(110) 및 제2열교환판(130)의 좌측 상단 통공에 대응하여 구비된다. 제1유체유입부(160)는 일측 상부 모서리에 인접하게 형성되어 제1유체(10)의 유동통로를 거쳐 타측 하부 모서리에 인접하게 형성된 제1유체유출부(170)로 연통된다.

제2유체유입부(180)는 제1열교환판(110) 및 제2열교환판(130)의 우측 상단 통공에 대응하여 구비된다. 제2유체유입부(180)는 일측 상부 모서리에 인접하게 형성되어 제2유체(10)의 유동통로를 거쳐 타측 상부 모서리에 인접하게 형성된 제2유체유출부(170)로 연통된다.

여기서 제1유체(10) 유동통로는 제1,2주전열면부(120,140)가 부착된 제1,2열교환판(110,130) 사이에 형성되고, 제2유체(20) 유동통로는 도면에 도시되지는 않았지만, 적층된 열교환셀(100)이 사이에 형성된다.

한편, 도 4는 도 3에 도시된 분배채널(150)을 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 분배채널(150)은 제1,2열교환판(110,130)의 사이에 개재되어 제1유체(10)의 유압을 분산하여 유속을 동일하게 한다.

구체적으로 분배채널(150)은 복수의 채널유입구(151)가 제1유체유입부(160)와 연통하여 형성되고, 복수개의 채널유출구(152)가 제1유체(10)의 유동통로와 연통되어 있다.

여기서, 분배채널(150)의 채널유출구(152)는 도 4와 같이, 거리가 가까운 방향은 넓게, 거리가 먼 방향은 좁게, 다른 크기로 형성되어 채널유입구(151)로 유입된 제1유체(10)가 채널유출구(152)를 통해 배출되면서 동일한 유속을 갖게 된다.

한편, 도 5는 도 1에 도시된 열교환셀(100)이 적층된 사시도이다.

또한, 도 6은 도 1에 도시된 열교환셀(100)의 정면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 열교환셀(100)은 복수개로 적층되고, 적층된 복수개의 열교환셀(100) 사이에 제2유체(20)의 유동통로가 형성된다.

구체적으로 열교환셀(100)의 상하단면에 제2유체(20)의 이동을 제한하는 패킹홈(400a,400b)이 반원 형상으로 형성되어 있어, 적층된 열교환셀(100)의 패킹홈(400a,400b)은 마주보게 되어 하나의 원형의 패킹홈(400)이 형성된다.

여기서, 패킹홈(400)에는 패킹수단(200)이 삽입되는데, 패킹수단(200)은 탄력성 있는 재질로 되어 있어, 열교환셀(100)이 압착될 경우 패킹홈(400)에 알맞게 들어가서 기밀을 유지하게 된다. 이로써, 제2유체(20)가 외부로 유출되지 않는다.

또한, 패킹홈(400)은 도 6의 y축을 기준으로 용접된 제1.2돌출라인(112,132)과 대칭되어 있어, 제2유체(20)가 제1,2열교환판을 통과하여 열교환셀(100) 사이에서 제2유체(20) 유동통로를 거쳐 제2유체유출부(190)로 흐르게 된다.

<제조 방법>

도 7, 도8, 도9, 도10, 도11, 도12 및 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기의 제조 방법을 도시한 것이다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 모서리부에 제1,2유체(10,20)가 흐르는 제1,2유체유입부(160,180) 및 제1,2유체유출부(170,190)와 중앙에 제1,2주전열면부(120,140)의 크기보다 소정 작은 크기로 중공(111)이 형성된 제1,2열교환판(110,130)과 요철이 형성된 제1,2주전열면부(120,140)를 준비한다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 프레스로 압력을 가하여 제1,2열교환판(110,130)에 마주보도록 제1,2돌출라인(112,132)이 형성되도록 성형한다(S100).

또한, 제1,2주전열면부(120,140)의 측단부를 도 8에 도시된 것처럼 압착하여 성형한다. 여기서, 전열면적을 최대화할 수 있도록 측단부의 최소한의 면적만 압착한다(S200).

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 압착된 제 1,2주전열면부(120,140)의 측단부를 제1,2열교환판(110,130)의 중공 테두리에 용접하여 부착한다(S300).

다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1,2열교환판(110,130)의 제1,2돌출라인(112,132)을 서로 마주보게 용접으로 부착하여 열교환셀(100)을 완성한다(S400). 구체적으로, 제1,2돌출라인(112,132)이 서로 부착되면서 제1유체(10)가 외부로 유출되지 않게 되고, 제1주전열면부(120)와 제2주전열면부(140)가 맞닿아 겹치게 되어 제1유체(10) 유동통로가 형성된다.

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수개의 열교환셀(100)이 적층되어 마주보는 패킹홈(400a,400b) 사이에 기밀유지를 위한 패킹수단(200)을 배치한다(S500).

다음으로, 셀수용부(210) 내에 열교환셀(100)을 하우징(300) 내부 바닥면에 평행하게 적층한다.

여기서, 도 1을 참조하면, 구체적으로는 열교환셀(100)이 정렬하여 적층되어 복수개의 제1유체유입부(160), 제1유체유출부(170)가 빈틈없이 이어져 제1유체(10) 유입관로를 형성하게 된다. 마찬가지로 제2유체유입부(180) 제2유체유출부(190)도 빈틈없이 이어져 제2유체(10)의 유출관로를 형성하게 된다. 또한, 열교환셀(100)이 적층되면서 제1주전열면부(120)와 제2주전열면부(140)가 맞닿아 제2유체(20)의 유동통로를 형성한다.

다음으로, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 복수개의 열교환셀(100)을 압착하여 패킹수단(200)을 고정시킨다(S600). 구체적으로는, 도 1을 참조하면, 열교환셀(100)이 복수개 적층된 셀수용부(310)를 덮개부(320)로 덮는다. 이때 제1유체공급부(340)가 제1유체유입부(160), 제1유체배출부(350)가 제1유체유출부(170), 제2유체공급부(360)가 제2유체유입부(180), 제2유체배출부(370)가 제2유체유출부(190)와 연통하도록 덮개부(320)를 덮는다.

그리고 덮개부(320)와 셀수용부(310)를 체결수단(330)으로 결합하여 패킹수단(200)을 고정시킨다(S600).

여기서, 덮개부(320)와 셀수용부(310)에 형성된 통공으로 볼트를 삽입하고 너트로 고정함으로써 열교환셀(100)이 압착하여 패킹홈(400a,400b) 사이에 패킹수단(200)이 고정된다.

<작동 과정>

이하에서는 도 1를 참조하여 작동과정을 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 열교환을 위해 온도차이가 나는 제1유체(10) 및 제2유체(20)가 공급된다. 제1유체(10)는 제1유체공급부(340)로 공급되며 제2유체(20)는 제2유체공급부(360)로 공급된다. 제1유체(10)는 제1유체공급부(340)을 통과하하여 제1열교환판(110)과 제2열교환판(130) 사이에 형성된 제1유체(10) 유동통로로 유입된다.

한편, 제2유체(20)는 열교환셀(100)과 열교환셀(100) 사이에 형성된 제2유체(20) 유동통로로 유입된다. 여기서, 열교환셀(100)의 패킹홈(400a,400b) 사이에 설치된 패킹수단(200)에 의해 제2유체가 외부로 유출되지 않고, 제2유체(20) 유동통로로 유입된다.

제1,2유체(10,20)는 분배채널(150)을 통해 균일한 속도로 유동통로에 유입된다. 유동통로로 유입된 제1유체(10)와 제2유체(20)는 상호 대향 유동하면서 제1,2주전열면부(120,140)를 통해 열전도의 방식으로 열교환을 한다.

또한, 제1주전열면부(120) 및 제2주전열면부(140)의 요철형상에 따라 제1유체(10) 및 제2유체(20)가 와류를 형성하면서 유동하여 대류에 의해서도 열교환을 한다. 열교환 후의 제1유체(10)는 열교환셀(100)의 제1유체유출부(170) 통과하여 제1유체배출부(350)로 배출된다. 열교환 후의 제2유체(20)는 열교환셀(100)의 제2유체배출부(370)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기는 모재폭인 최대 400mm와 최대로 일치하는 주전열면을 부착함으로써, 부피대비 전열면적(㎡/㎥)이 높으므로 적은 부피에서도 높은 열전달 효율을 얻을 수 있고, 열교환판 사이에 분배채널을 개재함으로써, 유체가 균일한 유속으로 열교환을 하게 되어 보다 효율적인 열교환이 이루어지게 된다.

위와 같이 설명된 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

10. 제1유체 20. 제2유체
100. 열교환셀 110. 제1열교환판
112. 제1돌출라인 120. 제1주전열면부
130. 제2열교환판 132. 제2돌출라인
140. 제2주전열면부 150. 분배채널
151. 채널유입구 152. 채널유출구
160. 제1유체유입부 170. 제1유체유출부
180. 제2유체유입부 190. 제2유체유출부
200. 패킹수단 300. 하우징
310. 셀수용부 320. 덮개부
330. 체결수단 340. 제1유체공급부
350. 제1유체배출부 360. 제2유체공급부
370. 제2유체배출부 400a,b. 패킹홈

Claims

중공이 형성되고, 저면 일측에 소정모양의 제1돌출라인(112)이 형성된 제1열교환판(110);
요철이 형성되어 상기 제1열교환판(110)의 중공 테두리에 부착되는 제1주전열면부(120);
중공이 형성되고, 상기 제1열교환판(110)의 제1돌출라인(112)에 대응하는 위치에 제2돌출라인(132)이 마주보게 형성된 제2열교환판(130); 및
상기 제2열교환판(130)에 부착되고, 상기 제1주전열면부(120)의 일측면과 맞닿아 제1유체(10)의 유동통로를 형성하는 요철을 구비한 제2주전열면부(140);를 포함하는 열교환셀(100); 및
상기 제1,2열교환판(110,130)의 사이에 상기 제1유체(10)의 유압을 분산하여 유속을 동일하게 하는 분배채널(150);을 포함하되,
상기 제1,2주전열면부(120,140)는 상기 제1,2열교환판(110,130)의 전체면적 중 열교환을 극대화하는 최대면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 제1,2열교환판(110,130) 각각의 중공 테두리에 상기 제1,2주전열면부(120,140) 각각의 측단부가 최소한의 면적으로 각각 부착되고,
상기 제1주전열면부(120)의 가로 길이는 380 ~ 420mm, 두께는 0.1 ~ 0.2mm 인 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 2항에 있어서,
상기 제1,2주전열면부(120,140) 각각의 측단부는 상기 제1,2열교환판(110, 130) 각각의 중공 테두리에 용접으로 부착되는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 제1,2주전열면부(120,140)의 요철은 상기 제1,2주전열면부(120,140)의 평면상에서 파형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 제1열교환판(110)의 제1돌출라인(112)과 상기 제2열교환판(130)의 제2돌출라인(132)이 접착되어 상기 제1유체(10)의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 열교환셀(100)은,
복수개로 적층되고, 상기 적층된 복수개의 열교환셀(100) 사이에 제2유체(20)의 유동통로가 형성되며,
상기 복수의 열교환셀(100)의 상하단면에 상기 제2유체(20)의 이동을 제한하는 동일한 모양의 패킹홈(400a,400b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 6항에 있어서,
상기 적층된 열교환셀(100)의 상기 패킹홈(400a,400b)은 마주보고,
상기 패킹홈(400a,400b) 사이에는 패킹수단(200);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 열교환셀(100)은
상기 제1유체(10)의 유동통로와 연통하도록 일측 상부 모서리에 인접하게 형성된 제1유체유입부(160);
상기 제1유체(10)의 유동통로와 연통하도록 타측 하부 모서리에 인접하게 형성된 제1유체유출부(170);
상기 제2유체(20)의 유동통로와 연통하도록 일측 하부 모서리에 인접하게 형성된 제2유체유입부(180);
상기 제2유체(20)의 유동통로와 연통하도록 타측 상부 모서리에 인접하게 형성된 제2유체유출부(190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 교환기.
제 8항에 있어서,
상기 분배채널(150)은
상기 제1,2유체유입부(160,170)와 연통하여 형성된 복수개의 채널유입구(151);
상기 제1,2유체(10,20)의 유동통로와 연통하여 형성된 복수개의 채널유출구(152);를 포함하되,
상기 복수개의 채널유출구(152)를 통해 나오는 상기 제1,2유체(10,20)의 유속이 동일하도록 다른 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 열교환기.
제 1항에 있어서,
일면이 개방되고, 복수개의 적층된 상기 열교환셀(100)이 수용되는 셀수용부(310);
상기 셀수용부(310)의 개방된 일면을 밀폐하는 덮개부(320); 및
상기 셀수용부(310)와 상기 덮개부(320)가 개폐되도록 연결하는 체결수단(330);이 구비된 하우징(300);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 교환기.
제 10항에 있어서,
상기 하우징(300)은,
상기 제1유체(10)의 유동 통로로 상기 제1유체(10)가 공급되도록 상기 제1유체유입부(160)와 대응하는 위치에 형성된 제1유체공급부(340);
유동통로를 통과한 상기 제1유체(10)가 배출되도록 상기 제1유체유출부(170)와 대응하는 위치에 형성된 제1유체배출부(350);
상기 제2유체(10)의 유동 통로로 상기 제2유체(10)가 공급되도록 상기 제2유체유입부(180)와 대응하는 위치에 형성된 제2유체공급부(360); 및
유동통로를 통과한 상기 제2유체(10)가 배출되도록 상기 제2유체유출부(190)와 대응하는 위치에 형성된 제2유체배출부(360);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 교환기.
중공이 형성된 제1,2열교환판(110,130)을 성형하여 서로 마주보도록 제1,2돌출라인(112,132)을 형성하는 단계(S100);
요철이 형성된 제1,2주전열면부(120,140)의 측단부를 압착하는 단계(S200);
상기 압착된 제1,2주전열면부(120,140)의 측단부를 상기 제1,2열교환판(110, 130)의 중공 테두리에 용접하여 부착하는 단계(S300);
상기 제1,2열교환판(110,130)의 제1,2돌출라인(112,132)을 서로 부착하여 열교환셀(100)을 완성하는 단계(S400);
상기 열교환셀(100)을 복수개로 적층하고, 상기 복수개의 열교환셀(100)이 적층되어 마주보는 패킹홈(400a,400b) 사이에 기밀유지를 위한 패킹수단(200)을 배치하는 단계(S500); 및
상기 복수개의 열교환셀(100)을 압착하여 상기 패킹수단(200)을 고정시키는 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 반용접형 주전열면 교환기 제조방법.