KR20160014931A

KR20160014931A - 고압용 브레이징 판형 열교환기

Info

Publication number: KR20160014931A
Application number: KR1020140097112A
Authority: KR
Inventors: 서진욱
Original assignee: 주식회사프로스트
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-12

Abstract

본 발명은 고압용 브레이징 판형 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매가 유입출되는 열교환냉매 유입출관을, 열판부 중 후면 측 리브가 형성된일면에 돌출형성함으로써, 열판부에서 리브가 돌출되어 있지 않은 타면에 돌출형성하는 경우보다 열교환기 자체의 규모를 더욱 컴팩트하게 제작할 수 있도록 하고, 이러한 열판부 및 열교환냉매 유입출관을 외측에서 하우징 브라켓이 밀착결합되되, 열교환냉매 유입출관이 형성되어 있는 빈 공간을 관통하여, 하우징 브라켓과 열판부 상호간을 더욱 확실하게 고정결합한 내부보강구조를 가지도록 하여, 기존의 사용압력 이상의 고압에서도 사용이 가능해지는 고압용 브레이징 판형 열교환기에 관한 것이다.

Description

고압용 브레이징 판형 열교환기{BRAZED PLATE HEAT EXCHANGER FOR HIGH PRESSURE}

본 발명은 브레이징 판형 열교환기에 사용가능한 통상의 사용압력이상에서 사용이 가능한 판형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 브레이징 판형 열교환기는 스테인레스 재질의 열판이 층층이 쌓여 브레이징으로 접합된 형태로 각 열판을 사이에 두고 유체가 상대적으로 유동하며 열을 교환하는 방식이다.

즉, 스테인레스 재질의 열판이 층층이 쌓여있고 열판과 열판 사이에 구리판이 고온에서 브레이징되어 열판과 열판을 접합하는 구조이다.

이러한 브레이징 판형 열교환기는 열교환 성능이 우수하며 제품의 크기가 타 열교환기에 비해 소형이기에 공조 냉동분야는 물론 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있는 실정이며, 기존의 이중관식, 나관식, 셀 앤 튜브식 등 다양한 종류의 열교환기를 대체하고 있다.

이에, 그 수요 또한 증가되는 있는 실정으로, 기타 압력손실이 적고 용량증설도 쉬워 냉동용 증발기/응축기, 낮은 점도 액체의 열교환기, 열회수용, 냉각수 순환계통, 태양열 설비의 열교환장치, 초고층 건물의 물-물 열교환기, 유압시스템의 오일 냉각용으로 다양하게 사용되고 있다.

하지만, 일반적인 이러한 브레이징 판형 열교환기의 고장은 높은 압력과 반복 압력, 동파 등에 의한 접합부의 이탈과 균열, 파손 그리고 열판의 균열과 손상 등이 주된 고장이었고, 일반적으로 사용 압력은 3.0 MPa 이하이기에 이산화탄소 히트펌프의 응축기(압력 (8.0~13.0) MPa)로 사용되는 열교환기는 용접식 판형 열교환기 또는 원통형 다관식 열교환기 등이 대신 사용되어 왔다.

이에, 내부 구조 등 결합관계가 보강되고, 종합 성능시험, 내환경성시험, 안전성시험, 수명시험 등을 통한 신뢰성평가로 입증되어, 고압(사용 압력 (4.0~15.0) MPa 등)에서도 사용이 가능한 고압용 브레이징 판형 열교환기의 개발이 대두되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환냉매 유입출관의 형성을, 열판부에서 리브가 돌출되어 있는 면에 형성하여, 기존보다 규격을 상대적으로 더 작게하여 컴팩트한 형상의 열교환기의 제작이 가능토록 하면서, 외부의 하우징 브라켓을 열판부 및 열교환냉매 유입출관에 밀착고정하면서, 열교환냉매 유입출관이 위치된 하우징 브라켓을 열판부에 내압지지볼트로 체결고정하면서 더욱 확실한 내부보강구조를 가져, 통상의 사용압력보다 그 이상의 압력에서 사용이 가능한 고압용 브레이징 판형 열교환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 고압용 브레이징 판형 열교환기에 있어서, 전열면적 확장을 위한 리브(12)가 일면에 돌출형성되는 다수의 열판(11)으로 이루어지며, 상기 다수의 열판(11)이 동일방향을 향해 연속배열되며 브레이징되어 일체를 이루되, 서로 다른 열교환냉매가 유동되는 유로를 열판(11)과 열판(11) 사이에 교번으로 형성하는 열판부(10); 상기 열판부(10)의 양측면 중, 리브를 돌출하는 후면(B)에 형성되는 다수의 열교환냉매 유입출관(20); 상기 열판부(10)가 내설고정되고, 다수의 열교환냉매 유입출관(20)과 대응되는 체결공(21) 및 다수의 관통공(41)이 천공형성된 하우징 브라켓(30); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 브레이징 판형 열교환기를 기존의 사용압력인 40bar보다 상대적으로 큰 100bar까지의 고압에서의 사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이산화탄소 등 고압냉매가 사용되는 히트펌프의 응축기(압력 (8.0~13.0) MPa)로 사용되는 열교환기 등에도 사용이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고압냉매를 사용시 별도의 갑압장치가 필요없는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구조가 간단하고 제조가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고압용 브레이징 판형 열교환기의 정면도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 고압용 브레이징 판형 열교환기의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 고압용 브레이징 판형 열교환기의 결합사시도.
도 5는 본 발명에 따른 열판부의 후면을 나타낸 일실시예의 사시도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이를 위한 본 발명의 일실시예를 살펴보면, 고압용 브레이징 판형 열교환기에 있어서, 전열면적 확장을 위한 리브(12)가 일면에 돌출형성되는 다수의 열판(11)으로 이루어지며, 상기 다수의 열판(11)이 동일방향을 향해 연속배열되며 브레이징되어 일체를 이루되, 서로 다른 열교환냉매가 유동되는 유로를 열판(11)과 열판(11) 사이에 교번으로 형성하는 열판부(10); 상기 열판부(10)의 양측면 중, 리브를 돌출하는 후면(B)에 형성되는 다수의 열교환냉매 유입출관(20); 상기 열판부(10)가 내설고정되고, 다수의 열교환냉매 유입출관(20)과 대응되는 체결공(21) 및 다수의 관통공(41)이 천공형성된 하우징 브라켓(30); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환냉매 유입출관(20)이 돌출되는 하우징 브라켓(30)의 일면의 관통공(41)에서부터, 열판부(10) 후면까지 관통되어, 하우징 브라켓(30)과 열판부(10)를 상호간 체결고정시키는 내압지지볼트(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압용 브레이징 판형 열교환기를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 고압용 브레이징 판형 열교환기(100)는 열판부(10), 열교환냉매 유입출관(20), 하우징 브라켓(30), 내압지지볼트(40)를 포함한다.

상기 열판부(10)는 기존의 판형 열교환기의 구조와 동일한 것으로, 얇은 금속판으로 이루어지는 열판(11)의 경우, 몸체 전면(全面)에 걸쳐 파형(波形)의 전열유로(열교환냉매가 유동되는 공간)가 형성되어 있고, 그 외곽부측 상, 하단에는 유체의 통공이 관통 형성된 구조로 이루어져 있으며, 이러한 열판(11)과 통공의 외주면에는 다수 매의 열판(11)을 적층식으로 밀착 설치하여, 각각의 열판(11)과 열판(11) 사이로 가열유체(또는 냉각유체)와 피가열유체(또는 피냉각유체)가 교호(交互)로 유동할 수 있도록 형성되어 있다. 또한, 대게 이렇게 적층되는 다수의 열판(11)이 양측면에는 전면커버 및 후면커버가 각각 설치되어질 수 있다.

상기 열판(11)과 통공의 외주연부를 따라 다수의 열판(11)을 일방향을 향해 연속적으로 적층식 형태로 밀착 설치하되, 열판(11)의 우측 통공과 좌측 통공이 브레이징 공정에 의하여 교대로 밀폐되도록 하면, 각각의 열판(11) 사이에 해당하는 공간을 통하여 서로 다른 유체를 교호(交互) 또는 교번으로 유동시킬 수 있는 판형열교환기를 위한 열판부(10)가 이루어지는 것이다.

물론, 이러한 열판부(10)를 이루는 다수의 열판(11)들은 일면에 촘촘한 파형(波形) 무늬로 전열유로가 형성되어 유체의 흐름을 강제적인 난류(亂流)의 흐름으로 조성시킴으로서 그 전열계수를 크게 향상시킬 수 있게 되어 있는 것이고, 이러한 일면 테두리는 리브(테두리 리브)(12)가 일정길이로 돌출형성되어, 상기 다수의 열판(11)들이 상호간 소정의 공간을 형성하며 밀착결합될 수 있도록 한다.

이러한 판형 열교환기의 구조는 널리 공지된 기술로서, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 열교환냉매 유입출관(20)은 열교환냉매(가열유체(또는 냉각유체)와 피가열유체(또는 피냉각유체))를 열판부(10) 내로 유입시키는 것으로, 이러한 열판부(10)의 일측에 형성되게 된다.

본 발명에서는 이러한 열교환냉매 유입출관(20)의 형성위치를 기존과 다른 위치에 형성하고자 하는 것으로, 우선적으로, 열판부(10)의 구조를 더 살펴보면, 다수의 열판(11)이 일방향으로 향해 직립으로 세워진 상태로, 상호간 대응되며 순차적으로 연속적층되어 있도록 하고, 이러한 열판(11)의 양측에는 커버(전면커버 및 후면커버)가 각각 설치되어질 수 있도록 한다.

다시말해, 열판부(10)의 앞면(A)(다수의 열판(11) 중 첫번째로 배치되는 열판(11) 또는 이러한 열판(11)에 설치되는 전면커버)의 경우에는, 평평한 면을 형성하고 있고, 열판부(10)의 후면(B)(다수의 열판(11) 중 마지막으로 배치되는 열판(11) 또는 이러한 열판(11)에 설치되는 후면커버)은 테두리에 리브(12)가 돌출되어 있는 있는 면이 외부에 보여지게 된다.

이러한 상태로 열판부(10)를 후술될 하우징 브라켓(30)에 내설하고, 기존처럼 열판부(10)의 평평한 앞면에 열교환냉매 유입출관(20)을 형성하게 되면, 열판부(10)의 후면(B)는 평평하지 않고 리브가 돌출되어 있기에, 이러한 리브가 돌출된 길이만큼 하우징 브라켓(30) 내부의 공간을 쓸모없이 소모하게 되어, 이는 결국 소형인 브레이징 판형 열교환기(100) 전체의 크기가 커지게 되는 문제로 이어지게 되는 것이다.

이에, 본 발명에서는 열판부(10)를 구성하기 위해 다수의 열판(11)을 적층할시 후면(B)측을 향해 리브를 돌출할 수 밖에 없는 구조에서, 열판부(10) 내부로 열교환냉매를 유동시키는 열교환냉매 유입출관(20)을, 기존처럼 열판부(10)의 앞면(A)인 평평한 면에 돌출형성하지 않고, 리브(12)가 돌출되어 있는 열판부의 후면(B)에 이러한 열교환냉매 유입출관(20)를 일체로 돌출형성함으로써, 열판부(10) 중 후면측에 돌출하고 있는 리브(12)의 돌출길이 만큼의 공간을 기존처럼 허비하지 않아, 더욱 소형화된 컴팩트한 브레이징 판형 열교환기(100)의 제작이 가능해지도록 한 것이다.

상기 하우징 브라켓(30)은 전술된 열판부(10)가 내설되어, 열판부(10)의 외곽(외주면)에 밀착되어 감싸 보호하는 것으로, 상기 열교환냉매 유입출관(20) 또한 이러한 하우징 브라켓(30)의 내부에 위치되는 형태가 된다. 물론, 열교환냉매 유입출관(20)이 별도의 냉매관과 체결될 수 있도록, 이러한 하우징 브라켓(30)에는 열교환냉매 유입출관(20)과 대응되는 위치에 체결공(21)이 관통형성되어 있도록 하고, 후술될 내압지지볼트(40)가 대응되며 끼워질 관통공(41)이 다수 천공형성되어 있도록 한다.

이러한 하우징 브라켓(30)은 열판부(10) 중, 열교환냉매 유입출관(20)을 내부에 포함하며 열판부(10) 전체를 보호 및 고정지지하는 것이다.

상기 내압지지볼트(40)는 전술된 하우징 브라켓(30)과 열판부(10) 상호간을 더욱 확실하게 결합고정하기 위한 것으로서, 전술된 바와 같이, 하우징 브라켓(30)의 경우, 열판부(10)에서 리브(12)가 외부로 돌출되는 후면(B)과 하우징 브라켓(30) 사이에, 열교환냉매 유입출관(20)의 돌출길이만큼 빈 공간이 발생하게 된다.

이에, 본 발명에서는 하우징 브라켓(30)의 관통공(41)을 통해, 하우징 브라켓(30)의 외부에서부터 상기의 빈공간을 관통하여 열판부(10) 후면(B)까지 결합되는 내압지지볼트(40)를, 사용자의 다양한 실시예에 따라 다수개 구비하여, 하우징 브라켓(30)과 열판부(10) 상호간이 더욱 확실하게 결합되어, 상기 열판부(10)가 하우징 브라켓(30) 내에서 유동되지 않고 부동 및 고정될 수 있도록 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 열판부 11: 열판
12: 리브 20: 열교환냉매 유입출관
21: 체결공 30: 하우징 브라켓
40: 내압지지볼트 41: 관통공
A: 앞면 B: 후면

Claims

고압용 브레이징 판형 열교환기에 있어서,
전열면적 확장을 위한 리브(12)가 일면에 돌출형성되는 다수의 열판(11)으로 이루어지며, 상기 다수의 열판(11)이 동일방향을 향해 연속배열되며 브레이징되어 일체를 이루되, 서로 다른 열교환냉매가 유동되는 유로를 열판(11)과 열판(11) 사이에 교번으로 형성하는 열판부(10);
상기 열판부(10)의 양측면 중, 리브를 돌출하는 후면(B)에 형성되는 다수의 열교환냉매 유입출관(20);
상기 열판부(10)가 내설고정되고, 다수의 열교환냉매 유입출관(20)과 대응되는 체결공(21) 및 다수의 관통공(41)이 천공형성된 하우징 브라켓(30);
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압용 브레이징 판형 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 열교환냉매 유입출관(20)이 돌출되는 하우징 브라켓(30)의 일면의 관통공(41)에서부터, 열판부(10) 후면까지 관통되어, 하우징 브라켓(30)과 열판부(10)를 상호간 체결고정시키는 내압지지볼트(40);
가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고압용 브레이징 판형 열교환기.