KR20190066392A - 하이브리드 타입 판형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평방향으로 길게 형성된 하이브리드 타입 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 개의 전열판이 수평방향으로 서로 적층된 채 배열되어 있되, 각각의 전열판은 심용접에 의해 결합되어 있는 것이 특징인 하이브리드 타입 판형 열교환기에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기는 제조 및 조립공정이 간단하여 생산성이 우수하고, 고압과 고열로 인해 전열판이 변형이 잘되지 않으며, 전열판은 심용접에 의해 서로 결합되어 있기 때문에 열영향부가 적어 열팽창시 열피로에 의해 파손이 잘되지 않는다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

하이브리드 타입 판형 열교환기{Hybride type plate heat exchanger}

본 발명은 수평방향으로 길게 형성된 하이브리드 타입 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 개의 전열판이 수평방향으로 서로 접촉된 채 배열되어 있되, 각각의 전열판은 심용접에 의해 결합되어 있는 것이 특징인 하이브리드 타입 판형 열교환기에 관한 것이다.

열교환기란 유체의 열을 다른 유체로 전달하는 장치로 가열, 냉각 및 응축,증발 등의 기능을 수행하며 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

많은 산업현장에서 필수적으로 사용되기 때문에 적용되는 유체의 종류 또한 매우 다양하며, 많은 산업현장에서 다양한 열교환기들이 사용되고 있으며, 다양한 유체를 취급하고 있다.

특히, 판형 열교환기에 관련 종래기술로서는 공개특허공보 제2004-0065286호에 마루와 골로 된 주름이 있는 제1 영역을 적어도 포함하고 복수의 주름이 제1 방향으로 뻗어 있으며, 판의 수직선과 평행하게 뻗어있는 중앙회전축을 가지는 판열교환기용 열교환기판이며, 판이 마루와 골로 된 주름이 있는 제2 영역을 적어도 포함하고 복수의 주름이 제2 방향으로 뻗어있으며,상기 영역이 각각 상기 회전축에 대한 판의 제1 회전위치와, 90°돌아간 판의 제2 회전위치에서 각각의 가상고정윤곽과 일치하는 윤곽을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기판이 공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 등록특허공보 제0865115호에 사각판상의 전열면으로부터 일측으로 절곡되는 한쌍의 제1플랜지면과, 이에 대하여 반대방향으로 절곡되는 한쌍의 제2플랜지면을 구비하는 전열판; 서로 거울상으로 마주하도록 배치된 한쌍의 전열판의 플랜지면을 용접하여 용접실링라인을 형성하고 상기 용접실링라인을 따라 내부통로를 형성하며, 상기 내부통로와 직각으로 교차하는 외부홈을 상기 전열면에 구비하는 전열쉘 ; 상기 전열쉘을 다층으로 적층하여 복수개의 전열쉘사이마다 상기 내부통로에 의해서 형성되는 제1유체통로와 직각으로 교차하는 제2유체통로를 형성하여 열교환이 이루어지는 전열조립체 ; 상기 전열조립체의 양측 외부면과 마주하는 한 쌍의 밀폐판넬 사이를 연결하는 복수개의 지지빔을 구비하는 프레임부; 및 상기 밀폐판넬과 전열조립체사이에 구비되는 제1탄성부를 갖추고, 상기 지지빔과 전열조립체사이에 구비되는 제2탄성부를 갖추어 상기 전열조립체의 열팽창을 흡수하면서 급기유체의 누설을 방지하는 탄성지지부를 포함하는 판형 열교환기가 등록공개되어 있다.

그러나 종래의 판형 열교환기는 제조 및 조립공정이 복잡하며, 고압과 고열로 인해 전열판이 변형되기 쉽고, 또한 심용접과 tig용접으로 전열판이 결합되어 있어 과도한 열영향부가 발생하며, 이로 인해 용접부에서 열피로에 의해 파손이 되기 쉽다는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제조 및 조립공정이 간단하여 생산성이 우수하고, 고압과 고열로 인해 전열판이 변형이 잘되지 않으며, 전열판은 심용접에 의해 서로 결합되어 있기 때문에 열영향부가 적어 열팽창시 열피로에 의해 파손이 잘되지 않는 하이브리드 타입 판형 열교환기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기는 수평방향으로 길게 형성되되, 내부에는 복수 개의 전열판이 수평방향으로 서로 적층된 채 배열되어 있으며, 각각의 전열판은 심용접에 의해 서로 결합되는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기는 제조 및 조립공정이 간단하여 생산성이 우수하고, 고압과 고열로 인해 전열판이 변형이 잘되지 않으며, 전열판은 심용접에 의해 서로 결합되어 있기 때문에 열영향부가 적어 열팽창시 열피로에 의해 파손이 잘되지 않는다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 종래의 판형 열교환기 분해 개요도.
도 2는 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기 사시도.
도 3은 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기 분해 개요도.
도 4는 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기에 장착되는 전열판을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기에 장착되는 전열판의 또 다른 실시에 따른 사시도.
도 6은 종래의 판형 열교환기에 장착되는 전열판과 본 발명의 하이브리드 타입 판형 열교환기에 장착되는 전열판의 결합관계를 나타낸 개요도이다.

본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기(100)는 수평방향으로 길게 형성되되, 내부에는 복수 개의 전열판(130)이 수평방향으로 서로 접촉된 채 배열되어 있으며, 각각의 전열판(130)은 심용접에 의해 서로 결합되는 것이 특징이다.

상기 전열판(130)은 판재형상의 몸체(131)와, 상기 몸체(131)의 가장자리에 상부로 절곡되는 테두리부(132)로 이루어지되, 상기 테두리부(132)에는 유체가 몸체(131)로 유입되는 유입구(133)와 몸체(131)로 유입된 유체가 배출되는 배출구(134)가 형성되어 있고, 상기 몸체(131)는 복수 개의 딤플(135)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

그리고 상기 몸체(131)에는 유입구(133)를 통해 유입된 유체가 배출구(134)를 통해 외부로 배출될 때, 몸체(131)의 내부에서 머물고 있는 시간을 연장하기 위해 유입구(133)로부터 배출구(134) 측으로 지그재그의 유로가 형성되도록 격벽(136)이 지그재그 형태로 형성되어 있는 것이 특징이다.

이하, 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기 제조방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 판형 열교환기 분해 개요도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 판형 열교환기는 상부의 헤드(18)와 하부의 베이스(19) 그리고 상부의 헤드(18)와 베이스(19) 간에 판재형상의 복수 개의 전열판(1)이 상부로 적층되어 있는 것으로, 상기 전열판(1) 사이의 공간으로 유체가 유동하는 구조로 설계되어 있다.

이때, 상기 전열판(1) 사이에 유동하는 유체는 온도가 서로 다른 두 종류의 유체가 각각 직교하는 방향으로 유동함으로써 유체 간에 열교환이 이루어지는 원리이다.

즉, 유체의 흐름은 직교류(cross-flow)의 유동형태를 가지도록 구성되며, Pass를 구성시켜 주는 Baffle을 부착을 하게 되면 Multi-Pass로 인해 대향류(counter-flow)의 흐름을 가지게 되어 온도근접성 3도 이하로 가능하다.

즉, 상기 고온의 유체(H)가 이동하는 측판(10, 12)과 전열판(1) 사이에는 베플(Baffle)이 설치되어, 유입구(22)를 통해 유입된 고온의 유체(H)는 복수의 전열판(1) 사이로 분기되어 병렬로 흐르게 되고, 분기되어 전열판(1) 사이로 흐르던 고온의 유체(H)는 다시 베플(B)에 의해 하나로 합류되어 유출관(23)을 통해 외부로 배출되는 것이다.

마찬가지로, 상기 저온의 유체(H)가 이동하는 측판(11, 13)과 전열판(1) 사이에는 베플(B)(Baffle)이 설치되어 유입구(28)를 통해 유입된 저온의 유체(C)가 복수의 전열판(1) 사이로 분기되어 병렬로 흐르게 되고, 분기되어 전열판(1) 사이로 흐르던 저온의 유체(C)는 다시 베플(B)에 의해 하나로 합류되어 유출관(29)을 통해 외부로 배출되게 된다.

상기 고온의 유체(H)를 분기 및 합류하는 베플(B)과 저온의 유체(C)를 분기 및 합류시키는 베플(B)은 함께 설치되거나 각각 별개로 설치될 수도 있다.

두 유체의 유량차가 클 경우에도 유량이 적은 쪽에 Pass를 적용시켜 적정 유속을 가지게 하여 높은 열전달 성능을 가지게 할 수 있다.

이는 낮은 유속에 의한 오염(Fouling)을 방지할 수 있게 한다.

상기 베플(B)은 상하 간의 공간이 구분되는 칸막이 역할을 하는 것으로, 복수 개의 전열판(1)을 하나의 단위로 하여 상하로 일정간격 이격되게 설치되도록 함으로써 유체(C, H)는 한 쌍의 베플(B)에 의해 형성된 공간 내에서 유동할 수 있도록 하였다.

한편, 상기 헤드(18), 전열판(1) 그리고 베이스(19)와 전열판(1) 사이에는 유체가 흐를 때 기밀을 유지시켜주는 상·하부 라이닝(20, 21)이 장착되어 있고, 상기 전열판(1)과 측판(10, 11, 12, 13)) 사이에는 측면 가스켓(14, 15, 16, 17)이 장착되어 기밀이 더욱더 유지되도록 하였다,

상기 상·하부 라이닝(20, 21) 및 측면 가스켓(14, 15, 16, 17)은 금속, 합성수지, 합성고무 중 택일하여 선택될 수 있다.

도 2는 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기 사시도, 도 3은 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기 분해 개요도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기(100)는 수평방향으로 길게 형성되되, 내부에는 복수 개의 전열판(130)이 수평방향으로 서로 접촉된 채 배열되어 있으며, 각각의 전열판(130)은 심용접에 의해 서로 결합되는 것이 특징으로 하고 있다.

더욱 상세하게는, 열교환기(100)는 내부공간이 형성되도록 한 쌍의 단부 프레임(110)과 4 개의 측면 플레이트(120)로 이루어져 있되, 상기 내부공간에는 전열판(130)이 열교환기(100)의 길이방향으로 복수 개가 적층되어 있으며, 상기 측면 플레이트(120)에는 내부에 장착되어 있는 전열판(130)으로 유체가 유입 및 배출되는 관용의 입구와 출구가 형성되어 있는 것이다.

한편, 상기 전열판(130)이 심용접에 의해 결합되는 관계는 하기에 상세히 기술하기로 한다.

도 4는 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기에 장착되는 전열판을 나타낸 사시도.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 전열판(130)은 판재형상의 몸체(131)와, 상기 몸체(131)의 가장자리에 상부로 절곡되는 테두리부(132)로 이루어지되, 상기 테두리부(132)에는 유체가 몸체(131)로 유입되는 유입구(133)와 몸체(131)로 유입된 유체가 배출되는 배출구(134)가 형성되어 있고, 상기 몸체(131)는 복수 개의 딤플이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

도 5는 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기에 장착되는 전열판의 또 다른 실시에 따른 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 또 다른 실시에 따른 전열판(130)은 유입구(133)를 통해 유입된 유체가 배출구(134)를 통해 외부로 배출될 때, 몸체(131)의 내부에서 머물고 있는 시간을 연장하기 위해 유입구(133)로부터 배출구(134) 측으로 지그재그의 유로가 형성되도록 격벽(135)이 지그재그 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

도 5의 (a)는 격벽(136)이 전열판(130)의 길이방향으로 길게 형성되어 있는 것을 나타낸 것이며, (b)는 격벽(136)이 전열판(130)의 길이방향에 직교하는 방향으로 형성되어 있는 것을 나타낸 것이다.

도 6은 종래의 판형 열교환기에 장착되는 전열판과 본 발명의 하이브리드 타입 판형 열교환기에 장착되는 전열판의 결합관계를 나타낸 개요도이다

도 6에 도시된 바와 같이 서로 대칭되는 형태의 전열판(130)을 결합함으로써 한 쌍의 전열판(130) 사이로 유체가 흐를 수 있는 공간이 형성되며, 한 쌍의 전열판(130)을 결합하기 위해서는 전열판(130)의 테두리부(132)를 맞댄 후, 접촉부분에 심용접을 하는 것이다.

심용접은 용착부가 넓어 전단하중에 안정적인 용접방법으로서, 심(Seam)용접으로 고압을 견디기 위해서는 형상 설계 및 재질별 심용접 조건을 찾아내어야 하며, 이를 안정적으로 용접할 수 있게 하는 전용설비가 필요하다.

특히, 전열판(130)은 접촉되는 부분에서 틈새 부식이 될 우려가 크기 때문에 심용접을 하게 되면, 틈새 부식 방지의 효과도 가질 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명 하이브리드 타입 판형 열교환기는 제조 및 조립공정이 간단하여 생산성이 우수하고, 고압과 고열로 인해 전열판이 변형이 잘되지 않으며, 전열판은 심용접에 의해 서로 결합되어 있기 때문에 열영향부가 적어 열팽창시 열피로에 의해 파손이 잘되지 않는다는 등의 현저한 효과가 있다.

1. 전열판 1a. 플랜지면
2, 3, 4, 5. 모서리 라이닝
6, 7, 8, 9. 모서리 거더
10, 11, 12, 13. 측판
14, 15, 16, 17. 측면 가스켓
18. 헤드
19. 베이스
20. 상부 라이닝
21. 하부 라이닝
22. 유입구
23. 배출구
24. 유입구
25. 배출구
26, 27, 28, 29. 지지프레임
30. 라테랄 플레이트
31, 32, 33, 34. 상부고정블록
A. 밀폐판
B. 베플 B1. 돌출홈 BL. 전열판블록
LP. 좌측판 RP. 우측판 LP1, RP1. 플랜지면
U. 요철판 U1. 요철부
100. 열교환기
110. 단부 프레임 120. 측면 플레이트 130. 전열판
131. 몸체 132. 테두리부 133. 유입구
134. 배출구 135. 딤플 136. 격벽

Claims (3)

1. 하이브리드 타입 판형 열교환기에 있어서,
   상기 열교환기(100)는 수평방향으로 길게 형성되되, 내부에는 복수 개의 전열판(130)이 수평방향으로 서로 적층된 채 배열되어 있으며, 각각의 전열판(130)은 심용접에 의해 서로 결합되는 것이 특징인 하이브리드 타입 판형 열교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전열판(130)은 판재형상의 몸체(131)와, 상기 몸체(131)의 가장자리에 상부로 절곡되는 테두리부(132)로 이루어지되, 상기 테두리부(132)에는 유체가 몸체(131)로 유입되는 유입구(133)와 몸체(131)로 유입된 유체가 배출되는 배출구(134)가 형성되어 있고, 상기 몸체(131)는 복수 개의 딤플(135)이 형성되어 있는 것이 특징인 하이브리드 타입 판형 열교환기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 몸체(131)에는 유입구(133)를 통해 유입된 유체가 배출구(134)를 통해 외부로 배출될 때, 몸체(131)의 내부에서 머물고 있는 시간을 연장하기 위해 유입구(133)로부터 배출구(134) 측으로 지그재그의 유로가 형성되도록 격벽(136)이 지그재그 형태로 형성되어 있는 것이 특징인 하이브리드 타입 판형 열교환기.
   

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