KR20170121756A - 폐열회수용 열교환기 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수 등에서 나오는 폐열을 회수하여 작동유의 온도를 올리기 위한 폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지기 때문에 제조가 용이하고, 튜브 프레임 내에 터뷸레이터가 삽설되기 때문에 기존의 열교환기에 비해 소형화할 수 있으며, 튜브 프레임에 역조립방지돌기를 형성함으로써, 튜브 프레임 및 터뷸레이터의 적층 순서 및 전체 부품의 올바른 조립 순서를 시각적으로 확인할 수 있어 조립 불량을 방지할 수 있는 폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법{Cooling water waste heat recovering heat exchanger manufacturing method thereof}

본 발명은 냉각수 등에서 나오는 폐열을 회수하여 작동유의 온도를 올리기 위한 폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지기 때문에 제조가 용이하고, 튜브 프레임 내에 터뷸레이터가 삽설되기 때문에 기존의 열교환기에 비해 소형화할 수 있으며, 튜브 프레임에 역조립방지돌기를 형성함으로써, 튜브 프레임 및 터뷸레이터의 적층 순서 및 전체 부품의 올바른 조립 순서를 시각적으로 확인할 수 있어 조립 불량을 방지할 수 있는 폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 실내 냉방을 목적으로 한 공조 시스템 뿐 아니라 라디에이터(radiator)나 오일 쿨러(oilcooler)와 같은 열교환기 형태로 된 냉각 시스템이 구비된다.

라디에이터는 엔진의 온도가 일정 온도 이상으로 상승되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 엔진 내부를 순환하면서 연소에 의해 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수가 워터펌프에 의해 순환되어 상기 라디에이터를 통과하면서 외부에 열을 방출하여 엔진의 과열을 방지하며 최적의 운전상태가 유지되도록 하는 열교환기이다.

또한, 자동차의 엔진이나 변속기와 같은 부품에는 윤활작용 및 기밀유지를 위하여 오일이 충전되는데, 오일이 너무 뜨거워지면 오일의 점성이 낮아져서 상기 목적한 기능(즉 윤활작용 및 기밀유지)을 발휘할 수 없게 되며 특히 윤활이 잘 이루어지지 않음으로써 엔진 등의 부품이 손상될 우려가 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 상기 오일을 냉각하는 수단이 오일 쿨러이다.

주행 중에는 엔진에서 많은 열이 발생하기 때문에 냉각수 및 오일이 고온이 되는 바, 각각 라디에이터 및 오일쿨러에 의해 냉각이 이루어진다. 이때, 오일 쿨러는 외부 공기와의 열교환을 이용하여 오일을 냉각시키는 공랭식과, 오일에 비하여 상대적으로 온도가 낮은 냉각수와의 열교환을 이용하여 오일을 냉각시키는 수냉식으로 나뉜다. 수냉식 오일 쿨러가 공랭식 오일 쿨러보다 효율이 높기 때문에, 현재는 수냉식 오일 쿨러의 채용이 점차 로 확대되고 있는 실정이다.

한편, 열교환기는 일반적으로 열교환매체의 유입 및 배출이 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 헤더탱크들을 연결하여 열교환매체를 그 내부로 유통시키면서 열교환을 이루어지게 하는 튜브로 구성된다. 이 때 형태별로 열교환기를 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 다수 개의 튜브를 탱크에 삽입하는 형태로 이루어지는 핀-튜브 타입 열교환기와, 다수 개의 플레이트가 적층되어 튜브부 및 탱크부가 형성되는 플레이트 타입 열교환기(판형 열교환기)이다. 이 중 판형 열교환기의 경우 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 조립이 간편하고 필요 부품 수가 적어서 생산성이 좋으며 부피를 줄일 수 있어 엔진 룸 공간 확보에 유리한 등 여러 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

특히 판형 열교환기는 플레이트의 형상을 변화시킴으로써 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 좀더 복잡하고 다양화된 유로 설계가 가능하여, 특히 수냉식 오일 쿨러와 같이 2종의 유체가 유통하면서 서로 열교환을 일으키는 경우 판형 열교환기가 적용되는 것이 바람직하다.

판형 열교환기가 수냉식 오일 쿨러에 적용되는 경우, 냉각수가 흐르는 층과 오일이 흐르는 층이 교대로 적층 배치되는 형태로 형성된다. 이 때 물론 냉각수와 오일이 서로 섞이지 않도록 유로가 형성되어야 함은 당연하며, 무엇보다도 한 층 내에서의 냉각수의 흐름 및 오일의 흐름이 각각 원활하면서도 균일하게 이루어지도록 유로를 구성해야 한다. 이를 위해 플레이트 상에 리브 등을 구비하여 유체의 흐름을 조절하도록 하는 다양한 구조들이 개시되고 있다. 이와 같이 이종의 열교환매체가 통과하면서 서로 열교환하도록 형성된 열교환기를 이종 열교환기라고 하며, 대개 판형 열교환기로 형성된다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1243676호에는 도 9를 참조하면, 복수 개의 플레이트(500)가 적층되어 제1열교환매체가 유동하는 제1매체공간(100)과 제2열교환매체가 유동하는 제2매체공간(200)이 교대로 형성되며, 상기 플레이트(500)에는 상기 제1매체공간(100)으로 제1열교환매체를 각각 유입 및 배출시키도록 통공 형태로 형성되는 제1매체유입구(121) 및 제1매체배출구(122)와; 상기 제1매체유입구(121) 및 상기 제1매체배출구(122) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제1열교환매체를 수용 및 유동시키는 제1매체탱크부(110)와; 상기 제2매체공간(200)으로 제2열교환매체를 각각 유입 및 배출시키는 제2매체유입구(221) 및 제2매체배출구(222)와; 상기 제2매체유입구(221) 및 상기 제2매체배출구(222) 부근 영역이 함몰 또는 돌출된 형태로 형성되어 제2열교환매체를 수용 및 유동시키는 제2매체탱크부(210);가 구비되고, 상기 제1매체공간(100) 및 상기 제2매체공간(200)에는 판형의 핀(300)이 삽입 개재되는 판형 열교환기(1000)가 개시되어 있다.

다만, 상기 등록특허를 포함한 대부분의 판형 열교환기는 적층되는 플레이트들의 테두리가 프레스 가공 등으로 절곡된 구조로 이루어지기 때문에 제조 단가가 상승하고 소형화하기 어렵다. 그리고 플레이트를 조립과정에서 각 플레이트의 적층 순서가 잘못되는 경우 제품 효율이 현저히 저하되며, 적층이 완료된 경우에는 적층 순서를 확인할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1243676호

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지기 때문에 제조가 용이하고, 튜브 프레임 내에 터뷸레이터가 삽설되기 때문에 기존의 열교환기에 비해 소형화할 수 있는 폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 튜브 프레임에 역조립방지돌기를 형성함으로써, 튜브 프레임 및 터뷸레이터의 적층 순서 및 전체 부품의 올바른 조립 순서를 시각적으로 확인할 수 있어 조립 불량을 방지할 수 있는 폐열회수용 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기는 사각 판 형상이며, 제1대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제1모서리 영역에는 제1순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제1홀이 형성되고, 제2대각선 방향으로 마주보는 다른 한 쌍의 제2모서리 영역에는 제2순환유체가 공급 및 배출되는 제2홀이 형성되는 다수의 튜브 플레이트와; 한 쌍의 상기 튜브 플레이트 사이마다 배치되며 사각 틀 형상의 메인 프레임부와, 상기 메인 프레임부와 일체로 형성되며 상기 제1홀 또는 제2홀에 연통되는 링 형상의 서브 프레임부로 이루어지는 튜브 프레임과; 상기 튜브 프레임 내에 삽입되며, 상기 서브 프레임부의 테두리에 끼워지는 한 쌍의 홈부와, 상기 제1홀 또는 제2홀과 연통되는 홀부로 이루어지는 사각 판 형상의 터뷸레이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기의 튜브 프레임은, 제1메인 프레임부와, 상기 제2대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제1서브 프레임부로 이루어지는 제1튜브 프레임; 및 제2메인 프레임부와, 상기 제1대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제2서브 프레임부로 이루어지는 제2튜브 프레임;으로 구성되며, 상기 제1튜브 프레임과, 제2튜브 프레임은 각 튜브 플레이트를 사이에 두고 교번하여 적층되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기의 제1, 2메인 프레임부에는 각각 제1변에 형성되는 제1역조립방지돌기와, 상기 제1변과 마주보는 제2변에 형성되는 제2역조립방지돌기가 마련되며, 상기 제1메인 프레임부에 마련된 제1, 2역조립방지돌기는 길이 방향의 중심선을 기준으로 일측으로 편심 배치되며 상기 중심선에서부터 이격되는 거리가 다르게 구성되고, 상기 제2메인 프레임부에 마련된 제1, 2역조립방지돌기는 상기 중심선을 기준으로 타측으로 편심 배치되며 상기 중심선에서부터 이격되는 거리가 다르게 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기의 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지며, 상기 터뷸레이터는 제1순환유체 또는 제2순환유체가 와류를 형성하며 이동할 수 있도록 요철 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기는 최하단에 배치되는 사각 판 형상의 바텀 엔드 플레이트와; 최상단에 배치되는 사각 판 형상의 탑 엔드 플레이트;를 더 포함하며, 상기 바텀 엔드 플레이트 및 탑 엔드 플레이트 중 적어도 어느 하나에는 상기 제1순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제1관통홀 또는 상기 제2순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제2관통홀이 형성되고, 상기 제1관통홀 및 제2관통홀에는 파이프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기 제조방법은 바텀 엔드 플레이트 상에 튜브 플레이트를 적층하는 S1단계와; 상기 튜브 플레이트 상에 사각 틀 형상의 튜브 프레임을 적층하는 S2단계와; 상기 튜브 프레임 내에 사각 판 형상의 터뷸레이터를 끼우는 S3단계와; 상기 S1 내지 S3단계를 복수 회 반복하는 S4단계와; 상기 S4단계의 조립체 최상단에 튜브 플레이트 및 탑 엔드 플레이트를 순차적으로 적층하는 S5단계와; 상기 S5단계의 조립체를 브레이징하는 S6단계;를 포함하되, 상기 튜브 프레임은, 제1메인 프레임부와, 제1대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제1서브 프레임부로 이루어지는 제1튜브 프레임; 및 제2메인 프레임부와, 제2대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제2서브 프레임부로 이루어지는 제2튜브 프레임;으로 구성되며, 상기 제1튜브 프레임과, 제2튜브 프레임은 각 튜브 플레이트를 사이에 두고 교번하여 적층되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기 제조방법은 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지기 때문에 제조가 용이하고, 튜브 프레임 내에 터뷸레이터가 삽설되기 때문에 기존의 열교환기에 비해 소형화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기 제조방법은 튜브 프레임에 역조립방지돌기를 형성함으로써, 튜브 프레임 및 터뷸레이터의 적층 순서 및 전체 부품의 올바른 조립 순서를 시각적으로 확인할 수 있어 조립 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기의 일실시예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 튜브 플레이트 상하로 튜브 프레임 및 터뷸레이터가 배치된 모습을 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 터뷸레이터의 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1, 2순환유체가 오프셋 핀을 통과하면서 이동하는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 튜브 플레이트에 사이에 배치된 터뷸레이터를 통해 순환유체가 이동하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기를 제조하는 각 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 종래 열교환기의 구조를 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기의 일실시예를 도시하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 튜브 플레이트 상하로 튜브 프레임 및 터뷸레이터가 배치된 모습을 도시하는 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 터뷸레이터의 구조를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기(100)는 냉각수에서 나오는 폐열을 회수하여 작동유의 온도를 올리는 역할을 하는 것으로서, 크게 다수의 최하단에 배치되는 사각 판 형상의 바텀 엔드 플레이트(101)와, 최상단에 배치되는 사각 판 형상의 탑 엔드 플레이트(103)와, 상기 바텀 엔드 플레이트(101)와 탑 엔드 플레이트(103) 사이에 적층되는 다수의 튜브 플레이트(110), 튜브 프레임(131,132) 및 터뷸레이터(151,152)를 포함할 수 있다.

상기 탑 엔드 플레이트(103)에는 제1순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제1관통홀(104,104a) 및 상기 제2순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제2관통홀(105,105a)이 형성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하므로, 예를 들어 탑 엔드 플레이트에는 제1관통홀이 형성되고, 바텀 엔드 플레이트에는 제2관통홀이 형성되는 등 관통홀의 위치를 변경할 수도 있다.

본 발명에서 제1순환유체는 냉각수이고, 제2순환유체는 작동유인 것을 예시할 수 있다.

상기 제1관통홀(104,104a) 및 제2관통홀(105,105a)에는 각각 제1, 2순환유체가 유입 및 배출될 수 있도록 파이프(160)가 설치된다.

상기 튜브 플레이트(110)는 사각 판 형상으로 이루어지며, 제1대각선 방향(X)으로 마주보는 한 쌍의 제1모서리 영역에는 제1순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제1홀(111,111a)이 형성되고, 상기 제1대각선 방향(X)과 교차하는 제2대각선 방향(Y)으로 마주보는 다른 한 쌍의 제2모서리 영역에는 제2순환유체가 공급 및 배출되는 제2홀(113,113a)이 형성된다.

상기 튜브 프레임(131,132)은 상하로 이웃하는 한 쌍의 튜브 플레이트(110) 사이마다 배치되며 사각 틀 형상의 메인 프레임부(135)와, 상기 메인 프레임부(135)와 일체로 형성되며 상기 제1홀(111,111a) 또는 제2홀(113,113a)에 연통되는 링 형상의 서브 프레임부(137,137a)로 이루어진다.

상기 메인 프레임부(135)는 한 쌍의 튜브 플레이트 사이에 순환유체가 흐를 수 있는 공간을 마련하는 스페이서 역할을 하며, 상기 서브 프레임부(137)는 상기 제1홀(111,111a) 또는 제2홀(113,113a)과 연통되어 순환유체가 상하로 이동할 수 있도록 하되 상기 메인 프레임부(135)에 삽설되는 튜브 프레임(131,132) 쪽으로 이동하지 못하도록 구획하는 역할을 한다.

상기 튜브 프레임(131,132)은 제1메인 프레임부(135)와, 상기 제2대각선 방향(Y)으로 마주보는 한 쌍의 제1서브 프레임부(137)로 이루어지는 제1튜브 프레임(131) 및 제2메인 프레임부(135)와, 상기 제1대각선 방향(X)으로 마주보는 한 쌍의 제2서브 프레임부(137)로 이루어지는 제2튜브 프레임(132)으로 구성된다.

그리고 상기 제1튜브 프레임(131)과, 제2튜브 프레임(132)은 각 튜브 플레이트(110)를 사이에 두고 교번하여 적층된다.

상기 제1, 2메인 프레임부(135)에는 각각 제1변(108)에 형성되는 제1역조립방지돌기(136a,136c)와, 상기 제1변(108)과 마주보는 제2변(109)에 형성되는 제2역조립방지돌기(136b,136d)가 마련된다.

상기 제1메인 프레임부(135)에 마련된 제1, 2역조립방지돌기(136a,136b)는 길이 방향의 중심선(Z)을 기준으로 일측으로 편심 배치되며 상기 중심선(Z)에서부터 이격되는 거리가 다르게 구성된다.

그리고 상기 제2메인 프레임부(135)에 마련된 제1, 2역조립방지돌기(136c,136d)도 상기 중심선(Z)을 기준으로 타측으로 편심 배치되며 상기 중심선(Z)에서부터 이격되는 거리가 다르게 구성된다.

상기 제1메인 프레임부(135) 및 제2메인 프레임부(135)가 교대로 적층되면 상기 한 쌍의 제1역조립방지돌기(136a,136c) 사이의 폭(A)과, 한 쌍의 제2역조립방지돌기(136b,136d)의 폭(B)이 다르게 된다.(A≠B)

만일 작업자가 조립과정에서 제1메인 프레임부(135)와 제2메인 프레임부(135) 중 어느 하나의 순서를 잘못 적층하는 경우에는 제1, 2역조립방지돌기의 수직 배열 및 폭이 달라져 쉽게 인식할 수 있어 불량률을 낮추는 데 큰 도움이 된다.

상기 터뷸레이터(151,152)는 사각 판 형상으로 이루어지고, 상기 튜브 프레임(131,132) 내에 삽입될 수 있도록 상기 튜브 프레임(131,132)보다 작은 길이와 폭으로 이루어진다.

그리고 상기 터뷸레이터(151,152)는 상기 서브 프레임부(137)의 테두리에 끼워지도록 요입된 구조의 한 쌍의 홈부(154)와, 상기 제1홀(111,111a) 또는 제2홀(113,113a)과 연통되는 홀부(156)로 이루어진다.

상기 터뷸레이터(151,152)도 상기 제1튜브 프레임(131) 및 제2튜브 프레임(132)에 대응하도록 제1터뷸레이터(151)와, 제2터뷸레이터(152)로 구분할 수 있는데, 상기 제1터뷸레이터(151)는 제1대각선 방향(X)으로 한 쌍의 홈부(154)가 배치되고, 제2대각선 방향(Y)으로 한 쌍의 홀부(156)가 배치되며, 제2터뷸레이터(152)는 제1대각선 방향(X)으로 한 쌍의 홀부(156)가 배치되고, 제2대각선 방향(Y)으로 한 쌍의 홈부(154)가 배치된다.

상기 터뷸레이터(151,152)는 제1순환유체 또는 제2순환유체가 이동할 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이, 요철 구조의 오프셋 핀(158)이 길이방향으로 엇갈리도록 배치되는 구조인 것을 예시할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1, 2순환유체가 오프셋 핀을 통과하면서 이동하는 모습을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 튜브 플레이트에 사이에 배치된 터뷸레이터를 통해 순환유체가 이동하는 모습을 도시하는 단면도이다.

도 6 내지 도 7을 함께 참조하면, 제1순환유체는 좌측 하부 모서리 영역에 배치된 제1홀(111)들을 따라 하측으로 공급되며 제1터뷸레이터(151)에 형성된 오프셋 핀(158)을 통과하면서 우측 상부 모서리 영역에 배치된 제1홀(111a)들을 통해 상측으로 배출된다.

그리고 제2순환유체는 우측 하부 모서리 영역에 배치된 제2홀(113)들을 통해 하측으로 공급되어 제2터뷸레이터(152)에 형성된 오프셋 핀(158)을 통과하면서 좌측 상부 모서리 영역에 배치된 제2홀(113a)들을 통해 상측으로 배출된다.

이와 같이 제1순환유체와 제2순환유체는 튜브 플레이트(110)를 사이에 두고 서로 반대 방향으로 흐르면서 열 교환이 이루어진다.

상기 터뷸레이터(151,152)를 구성하는 다수의 오프셋 핀(158)은 상하 한 쌍의 튜브 플레이트(110)와 접합된다.

이하에서는 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 상술한 실시예에서 설명한 구성요소에 대해서는 그 자세한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명에 따른 폐열회수용 열교환기를 제조하는 각 과정을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 먼저 상기 바텀 엔드 플레이트(101) 상에 튜브 플레이트(110)를 적층한다.(S1단계)

다음으로, 상기 튜브 플레이트(110) 상에 사각 틀 형상의 제2튜브 프레임(132)을 적층한다.(S2단계)

그 다음으로, 상기 제2튜브 프레임(132) 내에 사각 판 형상의 제2터뷸레이터(152)를 끼워 넣는다.(S3단계)

그 다음으로, 제2튜브 프레임(132) 상에 튜브 플레이트(110) 및 제1튜브 프레임(131)을 적층하고 상기 제1튜브 프레임(131)에 제1터뷸레이터(151)를 끼워 넣어 상하로 이웃하는 튜브 프레임과 터뷸레이터가 교대로 적층되도록 하는 과정을 반복한다.(S4단계)

그 다음으로, 상기 S4단계의 조립체 최상단에 튜브 플레이트(110) 및 탑 엔드 플레이트(103)를 순차적으로 적층한다.(S5단계)

그 다음으로, 상기 탑 엔드 플레이트(103)에 형성된 한 쌍의 제1관통홀(104,104a)과, 한 쌍의 제2관통홀(105,105a)에 각각 파이프(160)를 체결한 다음 조립체를 브레이징 접합하면(S6단계), 열교환기의 조립이 완료된다.

이와 같이 제조된 본 발명의 폐열회수용 열교환기에 따르면, 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지기 때문에 제조가 용이하고, 튜브 프레임 내에 터뷸레이터가 삽설되기 때문에 기존의 열교환기에 비해 소형화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 튜브 프레임에 역조립방지돌기를 형성함으로써, 튜브 프레임 및 터뷸레이터의 적층 순서 및 전체 부품의 올바른 조립 순서를 시각적으로 확인할 수 있어 조립 불량을 방지할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 열교환기 101 : 바텀 엔드 플레이트
103 : 탑 엔드 플레이트 104 : 제1관통홀
105 : 제2관통홀 108 : 제1변
109 : 제2변 110 : 튜브 플레이트
111 : 제1홀 113 : 제2홀
131 : 제1튜브 프레임 132 : 제2튜브 프레임
135 : 메인 프레임부 136 : 역조립방지돌기
137 : 서브 프레임부 151 : 제1터뷸레이터
152 : 제2터뷸레이터 154 : 홈부
156 : 홀부 158 : 오프셋 핀
160 : 파이프 X : 제1대각선 방향
Y : 제2대각선 방향 Z : 중심선

Claims (6)

1. 사각 판 형상이며, 제1대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제1모서리 영역에는 제1순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제1홀이 형성되고, 제2대각선 방향으로 마주보는 다른 한 쌍의 제2모서리 영역에는 제2순환유체가 공급 및 배출되는 제2홀이 형성되는 다수의 튜브 플레이트와;
   한 쌍의 상기 튜브 플레이트 사이마다 배치되며 사각 틀 형상의 메인 프레임부와, 상기 메인 프레임부와 일체로 형성되며 상기 제1홀 또는 제2홀에 연통되는 링 형상의 서브 프레임부로 이루어지는 튜브 프레임과;
   상기 튜브 프레임 내에 삽입되며, 상기 서브 프레임부의 테두리에 끼워지는 한 쌍의 홈부와, 상기 제1홀 또는 제2홀과 연통되는 홀부로 이루어지는 사각 판 형상의 터뷸레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수용 열교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 튜브 프레임은,
   제1메인 프레임부와, 상기 제2대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제1서브 프레임부로 이루어지는 제1튜브 프레임; 및
   제2메인 프레임부와, 상기 제1대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제2서브 프레임부로 이루어지는 제2튜브 프레임;으로 구성되며,
   상기 제1튜브 프레임과, 제2튜브 프레임은 각 튜브 플레이트를 사이에 두고 교번하여 적층되는 것을 특징으로 하는 폐열회수용 열교환기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1, 2메인 프레임부에는 각각 제1변에 형성되는 제1역조립방지돌기와, 상기 제1변과 마주보는 제2변에 형성되는 제2역조립방지돌기가 마련되며,
   상기 제1메인 프레임부에 마련된 제1, 2역조립방지돌기는 길이 방향의 중심선을 기준으로 일측으로 편심 배치되며 상기 중심선에서부터 이격되는 거리가 다르게 구성되고,
   상기 제2메인 프레임부에 마련된 제1, 2역조립방지돌기는 상기 중심선을 기준으로 타측으로 편심 배치되며 상기 중심선에서부터 이격되는 거리가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수용 열교환기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 튜브 플레이트, 튜브 프레임 및 터뷸레이터는 각각 테두리 영역이 절곡되지 않은 평평한 구조로 이루어지며,
   상기 터뷸레이터는 제1순환유체 또는 제2순환유체가 와류를 형성하며 이동할 수 있도록 요철 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층식 열교환기용 코어 어셈블리.
   
5. 제2항에 있어서,
   최하단에 배치되는 사각 판 형상의 바텀 엔드 플레이트와;
   최상단에 배치되는 사각 판 형상의 탑 엔드 플레이트;를 더 포함하며,
   상기 바텀 엔드 플레이트 및 탑 엔드 플레이트 중 적어도 어느 하나에는 상기 제1순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제1관통홀 또는 상기 제2순환유체가 공급 및 배출되는 한 쌍의 제2관통홀이 형성되고,
   상기 제1관통홀 및 제2관통홀에는 파이프가 설치되는 것을 특징으로 하는 적층식 열교환기용 코어 어셈블리.
   
6. 바텀 엔드 플레이트 상에 튜브 플레이트를 적층하는 S1단계와;
   상기 튜브 플레이트 상에 사각 틀 형상의 튜브 프레임을 적층하는 S2단계와;
   상기 튜브 프레임 내에 사각 판 형상의 터뷸레이터를 끼우는 S3단계와;
   상기 S1 내지 S3단계를 복수 회 반복하는 S4단계와;
   상기 S4단계의 조립체 최상단에 튜브 플레이트 및 탑 엔드 플레이트를 순차적으로 적층하는 S5단계와;
   상기 S5단계의 조립체를 브레이징하는 S6단계;를 포함하되,
   상기 튜브 프레임은,
   제1메인 프레임부와, 제1대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제1서브 프레임부로 이루어지는 제1튜브 프레임; 및 제2메인 프레임부와, 제2대각선 방향으로 마주보는 한 쌍의 제2서브 프레임부로 이루어지는 제2튜브 프레임;으로 구성되며,
   상기 제1튜브 프레임과, 제2튜브 프레임은 각 튜브 플레이트를 사이에 두고 교번하여 적층되는 것을 특징으로 하는 폐열회수용 열교환기 제조방법.
   
   

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