KR20190118322A - 냉동기용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조에 의해 물의 흐름을 균일하게 형성함과 동시에 특정한 권취형상의 냉각코일에 의해 냉각효과를 극대화시킬 수 있도록 된 냉동기용 열교환기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 양측에 유입구(32)와 배출구(33)가 형성되어 물의 유출입이 가능하도록 된 하우징(31)과; 상기 하우징(31) 내에 코일형태로 구비되어 물을 냉각시키도록 냉매가 순환되는 코일유닛(40)과; 상기 코일유닛(40)의 코일 사이에 일정 간격을 두고 설치되는 판형상으로 구비되되, 면상에 물이 통과되도록 된 복수의 관통공(51)이 형성된 유출입판(50)을 포함하는 냉동기용 열교환기가 제공된다.

Description

냉동기용 열교환기{Heat exchanger for refrigerating machine}

본 발명은 냉동기용 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조에 의해 냉각효과를 높임과 동시에 장치의 제작 등의 편리함을 제공할 수 있는 냉동기용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 냉동기용 열교환기는 약품처리나 수족관 등의 산업 전반에서 유체를 냉각하고자 할 때에 사용하는데, 대개 일정 크기의 하우징 상에 코일이나 튜브가 결합된 통상의 셀-튜브형으로 구비된 것이다.

이러한 종래의 열교환기를 도시된 도면에 의해 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 냉동기용 열교환기(10)는 유체가 수납 및 순환되는 원통형상의 하우징(11)이 구비되고, 이 하우징(11)의 내부에 냉매가 순환되는 냉각코일(12)이 내장된 것이다. 이러한 구성에 있어서, 상기 냉각코일(12)은 통상의 히트펌프에 연결되어 저온의 냉매가 순환 공급됨에 따라 하우징(11) 내의 유체를 냉각시키도록 된 것이다.

그런데 이러한 종래의 냉동기용 열교환기(10)는 냉각이 진행되는 과정에서 유체의 온도차에 따라 하우징(11) 내에서 상온수와 냉각수의 흐름이 층류를 형성하게 되고, 이로 인해 하우징(11)의 상부측에 위치되는 미냉각 상태의 유체가 우선적으로 배출될 우려가 있을 뿐만 아니라 하우징(11)의 하부측에 위치되는 저온의 유체가 정체되어 장치의 효율이 떨어지는 문제점이 있는 것이다.

한편 도 2에 도시된 바와 같이, 일부에서는 전술된 바와 같은 문제점을 감안하여 상기 하우징(11) 내에서 유체의 흐름이 파형으로 진행되도록 복수의 격벽(13)을 설치한 것이나, 이러한 경우에는 상기 하우징(11) 내에 격벽(13)을 결합하는 작업 등을 포함한 전체적인 제조공정이 복잡한 단점이 있는 것이다.

또한 종래의 열교환기(10)는 냉각코일(12)을 권취할 때에 하나의 튜브를 동일 직경을 갖도록 나선형으로 감은 것으로, 이러한 냉각코일(12)의 권취방법은 동일 규격의 하우징(11) 내에 내장되는 냉각코일(12)에 의한 유로의 길이를 길게 연장하는 데에 한계가 있어 하우징(11) 내를 순환하는 냉매의 체류시간이 짧을 뿐만 아니라 하우징(11) 내부를 전체적으로 균일하게 냉각하는 데에 한계가 있어 열교환 효율이 떨어지는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 간단한 구조에 의해 물의 흐름을 균일하게 형성함과 동시에 특정한 권취형상의 냉각코일에 의해 냉각효과를 극대화시킬 수 있도록 된 냉동기용 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 양측에 유입구(32)와 배출구(33)가 형성되어 물의 유출입이 가능하도록 된 하우징(31)과;

상기 하우징(31) 내에 코일형태로 구비되어 물을 냉각시키도록 냉매가 순환되는 코일유닛(40)과;

상기 코일유닛(40)의 코일 사이에 일정 간격을 두고 설치되는 판형상으로 구비되되, 면상에 물이 통과되도록 된 복수의 관통공(51)이 형성된 유출입판(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 코일유닛(40)은 파이프 형태로 연장 형성된 입구헤더(41) 및 출구헤더(42)와, 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 각각 양단부가 결합된 상태에서 상기 하우징(31)의 중심으로부터 반경방향으로 확장되는 나선형상으로 감긴 냉각코일(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 유출입판(50)은 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 끼움결합되는 결합공(52,53)이 형성되어 상기 코일유닛(40)에 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 관통공(51)이 형성된 유출입판(50)을 하우징(31) 내에 설치한 상태로 코일유닛(40)에 의해 물을 냉각시킴에 따라, 상기 유출입판(50)에 의해 다단으로 구획된 공간상에 물이 단계별로 일정 시간 동안 체류하여 냉각효과를 높일 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 하우징(31)의 중심으로부터 반경방향으로 확장되는 나선형상으로 감긴 냉각코일(43)을 포함한 코일유닛(40)이 구비됨에 따라, 상기 유출입판(50)의 관통공(51)을 통과한 물이 상하위치에 관계없이 전반적으로 균일한 냉각이 가능한 장점이 있다.

또한 본 발명의 유출입판(50)은 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 끼움결합되어 코일유닛(40) 상에 일체로 결합됨에 따라, 상기 유출입판(50)이 냉각코일(43) 사이에 위치 고정되어 별도의 고정작업을 최소화하여 제작상의 편리함을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 일례를 도시한 단면도
도 2는 종래의 다른예를 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예를 도시한 정단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 분해 사시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구성의 일부를 도시한 분해 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 측단면도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기(30)는 물을 수용하도록 일정 크기의 원통형으로 된 하우징(31)이 구비되고, 이 하우징(31)의 내부에 물을 냉각시키도록 된 코일유닛(40)이 내장되는데, 상기 하우징(31)은 대향된 양측에 물의 유출입이 가능하도록 유입구(32)와 배출구(33)가 형성되고, 상기 코일유닛(40)은 히트펌프에 연결되어 냉매가 순환되는 코일형태로 구비된 것이다. 이러한 구성에 있어서, 상기 코일유닛(40)은 하우징(31)의 내부에 전체적으로 수용되는 냉각코일(43)을 포함하여 구성된 것으로, 이 냉각코일(43)은 히트펌프에 연결되어 저온의 냉매가 순환됨에 따라 열교환을 통해 하우징(31) 내의 물을 냉각시키도록 된 것이다.

또한 상기 하우징(31) 내에는 복수개의 유출입판(50)이 설치되는데, 이 유출입판(50)은 상기 하우징(31)의 내경에 대응된 디스크 형상으로 구비되고, 면상에 전체적으로 복수의 관통공(51)이 형성된 것으로, 이러한 유출입판(50)은 상기 냉각코일(43) 사이에 위치되도록 구비되어 하우징(31)의 내부를 다수의 공간으로 구획 형성하고, 상기 관통공(51)을 통해서 물이 통과하도록 된 것이다.

이와 같은 유출입판(50)에 의하면, 일정량의 물을 구획공간 상에 체류시켜 그에 인접한 냉각코일(43)에 의해 냉각시킴과 동시에 하우징(31)으로 유입된 물이 배출되는 과정에서 복수개의 유출입판(50)을 순차적으로 통과됨으로 인해 다단계에 걸쳐 체류와 냉각이 이루어져 냉각효과를 높일 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 세부적인 구성과 결합상태 등을 도 4에 의해 설명하면 다음과 같다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(31)은 제작단계에 코일유닛(40)을 내장하기 용이하도록 원통체를 이등분하여 한 쌍의 분할하우징(34,35)을 제작하고, 상기 코일유닛(40)은 상기 분할하우징(34,35)에 내장 가능하도록 연장된 파이프 형태의 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 및 이에 연결되는 복수개의 냉각코일(43)로 이루어지는데, 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42)는 히트펌프로부터 순환되는 냉매를 상기 각 냉각코일(43) 측으로 분배하거나 상기 냉각코일(43)을 통과한 냉매를 통합하도록 된 것이고, 상기 냉각코일(43)은 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42)의 길이방향으로 따라 복수개가 배열되도록 결합된 것이다.

이와 같은 코일유닛(40)은 상기 냉각코일(43)을 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 용접하여 하나의 유닛 형태로 제작하여 상기 분할하우징(34,35)에 삽입하고, 용접에 의해 상기 분할하우징(34,35)을 일체화하여 원통형의 하우징(31)을 제작하게 된다.

여기에서 상기 코일유닛(40) 상에는 상기 유출입판(50)이 일체로 결합될 수 있는데, 이를 도 5에 의해 설명하면 다음과 같다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코일유닛(40)에는 상기 냉각코일(43) 사이에 유출입판(50)이 위치되는데, 이를 위해 상기 유출입판(50)은 대략 하우징(31)의 내경에 대응된 원판형태로 구비되어 전술된 바와 같은 관통공(51)이 전면적에 걸쳐 형성된 것이고, 일측에 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42)의 직경에 대응된 결합공(52,53)이 형성된 것이다.

이러한 유출입판(50)은 상기 결합공(52,53)에 의해 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 끼움결합되어 코일유닛(40)에 일체로 형성되는데, 이의 제작과정에서는 상기 냉각코일(43)을 개별적으로 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 용접하는 도중에 상기 유출입판(50)을 개재하여 용접하고, 이에 의해 상기 유출입판(50)은 냉각코일(43) 사이에 위치된 상태로 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 결합되는 것이다.

이와 같이 상기 유출입판(50)을 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 끼움결합하여 냉각코일(43) 사이에 위치시키게 되면, 상기 유출입판(50)을 별도로 하우징(31)에 결합하는 작업이나 상기 유출입판(50)을 추가적으로 고정하는 작업 등을 배제 또는 최소화하여 제작상의 편리함을 제공하게 된다.

한편 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 냉각코일(43)은 전술된 바와 같은 유출입판(50)에 의한 하우징(31)의 구획공간 상에 물이 체류될 때에 열교환 효율을 높이거나 냉매의 순환길이를 최대화시킬 수 있는 권선형태를 취하게 되는데, 이를 위해 상기 냉각코일(43)은 하우징(31)의 중심으로부터 반경방향으로 확장되는 나선형상으로 감게 되고, 이와 같은 냉각코일(43)은 동일 평면상에 동심원상으로 확장되는 나선형태를 취하는 것이다.

이러한 냉각코일(43)에 따르면, 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42)의 길이방향으로 결합될 수 있는 냉각코일(43)의 개수나 그 개수에 따른 냉매의 순환길이를 최대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 하우징(31)의 중심부로부터 내벽측에 이르도록 전체적으로 균일한 냉각이 가능한 것이다.

이러한 냉각코일(43)의 제작과정에서는 상기 입구헤더(41)를 출구헤더(42)에 비해 작은 직경의 파이프로 준비함과 동시에 이 입구헤더(41)에 연결되는 냉각코일(43)을 일부를 소경코일(43a)로 형성하여 히트펌프로부터 공급되는 냉매가 상기 각 냉각코일(43) 측에 균일하게 배분될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명되지 않은 부호는 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 측에는 히트펌프에 연결되어 냉매의 유출입이 가능하도록 된 냉매유입구(44)과 냉매배출구(45)를 나타낸 것이고, 다른 부호는 상기 냉매유입구(44)와 냉매배출구(45)에 대응되어 상기 하우징(31) 측에 형성된 관통공(36,37)을 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

30: 열교환기 31: 하우징
32: 유입구 33: 배출구
34,35: 분할하우징 40: 코일유닛
41: 입구헤더 42: 출구헤더
43: 냉각코일 43a: 소경코일
44: 냉매유입구 45: 냉매배출구
50: 유출입판 51: 관통공
52,53: 결합공

Claims (3)

1. 양측에 유입구(32)와 배출구(33)가 형성되어 물의 유출입이 가능하도록 된 하우징(31)과;
   상기 하우징(31) 내에 코일형태로 구비되어 물을 냉각시키도록 냉매가 순환되는 코일유닛(40)과;
   상기 코일유닛(40)의 코일 사이에 일정 간격을 두고 설치되는 판형상으로 구비되되, 면상에 물이 통과되도록 된 복수의 관통공(51)이 형성된 유출입판(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 코일유닛(40)은 파이프 형태로 연장 형성된 입구헤더(41) 및 출구헤더(42)와, 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 각각 양단부가 결합된 상태에서 상기 하우징(31)의 중심으로부터 반경방향으로 확장되는 나선형상으로 감긴 냉각코일(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 유출입판(50)은 상기 입구헤더(41)와 출구헤더(42) 상에 끼움결합되는 결합공(52,53)이 형성되어 상기 코일유닛(40)에 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기.

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