KR20220036795A - 루버핀 타입 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 루버핀 타입 열교환기에 관한 것으로, 본 발명은 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 다수의 분리벽이 구비되면서 분리벽을 통해 크랭크 형상의 유로 구조가 형성되는 케이스 및 케이스의 분리벽에 대한 상호 대향되는 사이에 루버핀 타입으로 설치되어 분리벽의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연 안내하는 지연안내 핀이 적용됨으로써 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있으며, 이를 통하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

루버핀 타입 열교환기{Louver fin type heat exchanger}

본 발명은 루버핀 타입 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 다수의 분리벽이 구비되면서 분리벽을 통해 크랭크 형상의 유로 구조가 형성되는 케이스 및 케이스의 분리벽에 대한 상호 대향되는 사이에 루버핀 타입으로 설치되어 분리벽의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연 안내하는 지연안내 핀이 적용됨으로써 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있으며, 이를 통하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 루버핀 타입 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 둘레 면에 공급공과 배출공이 형성된 알루미늄재질의 케이스의 내부에 다수 개의 핀을 설치하여 구성된 열교환기가 개발되어 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시구성도이고, 도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 평단면도이며, 종래의 열교환기를 나타낸 정단면도이다.

도 1 내지 3을 참고하면, 종래의 열교환기는 케이스(10)와 핀(20)을 포함한다.

이때, 케이스(10)는 사각 박스형태로 구성되며, 측면에는 공급공(11)과 배출공(12)이 형성된다.

그리고 상기 핀(20)은 복수 개로 구성되며 상기 케이스(10)의 내부에 상호 평행하게 배치되어, 상기 공급공(11)에 연결된 공급관(11a)을 통해 케이스(10)의 내부로 유체를 공급하면, 공급된 유체는 상기 핀(20)의 사이에 형성된 유로를 따라 흐르면서 열교환한 후 상기 배출공(12)에 연결된 배출공(12a)으로 배출된다.

따라서, 상기 케이스(10)의 상하면에 열전소자(1)를 부착함으로써, 상기 열교환기를 통과하는 유체를 냉각 또는 가열할 수 있는 것이다.

한편, 이러한 열교환기의 효율을 높이기 위해서는 상기 공급공(11)으로 공급된 유체가 각 핀(20)의 사이에 형성된 유로로 균일하게 분산되도록 유도하여야 한다.

그런데 이러한 열교환기는 설치장소에 제약이 따르게 되므로, 상기 공급공(11)이 상기 케이스(10)의 일 측에 형성되는 것이 일반적이다.

따라서, 상기 공급공(11)을 통해 상기 케이스(10)의 내부로 유체를 공급하면, 도 2에서 보는 바와 같이, 유체가 상기 핀(20)의 사이에 형성된 유로와 직각방향으로 흐른 후 상기 케이스(10)의 내측 벽에 부딪힌 후 방향을 전환하여 상기 유로로 유입됨으로, 상기 공급공(11)에서 가장 먼 쪽의 핀(20)의 사이에 형성된 유로로 유체가 집중적으로 유입되게 된다.

다시 말하면, 상기 공급공(11)은 상기 케이스(10)의 우측면에 형성됨으로써, 이러한 상기 공급공(11)을 통해 공급된 유체는 케이스(10)의 내부 좌측에 구비된 핀(20)의 사이에 형성된 유로로 집중되며, 이에 따라 상기 케이스(10)의 좌측부분을 통해 집중적으로 열교환이 이루어져 열교환기의 효율이 저하되는 문제점이 발생되었다.

더욱이, 전술한 바와 같은 종래의 열교환기는 공급공(11) 측으로부터 배출공(12) 측에 이르는 유로 상에 단순히 폭 방향으로 다수의 핀(20)이 설치된 구조를 갖는 것으로, 공급공(11)으로부터 배출공(12) 측으로 단순히 직선상으로 핀(20)에 의해 분할된 유로를 통해 열교환을 위한 유체가 이동한다.

따라서, 열교환을 위한 유체의 공급 측으로부터 배출 측에 이르는 유로를 통해 이동시 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 없었다.

그러므로 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있으며, 이를 통하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 한 열교환기에 대한 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 공개특허 제2014-0104439호 2004.12.10. 공개. 대한민국 공개특허 제2011-0072005호 2011.06.29. 공개. 대한민국 등록특허 제1469923호 2014.12.01. 등록. 대한민국 등록특허 제1505908호 2015.03.19. 등록.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 다수의 분리벽이 구비되면서 분리벽을 통해 크랭크 형상의 유로 구조가 형성되는 케이스 및 케이스의 분리벽에 대한 상호 대향되는 사이에 루버핀 타입으로 설치되어 분리벽의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연 안내하는 지연안내 핀이 적용됨으로써 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있도록 한 루버핀 타입 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있도록 함으로써 단순히 직선방향으로 유체가 안내되던 것과 달리, 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기는 상면 중앙영역의 일정면적에 대하여 하향 함몰되어 유로가 형성되고, 일면의 길이방향 양측에 유체의 공급과 배출을 위한 공급구와 배출구가 유로와 연통되게 연결설치되며, 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 일정간격을 가지고 다수의 분리벽이 구비되어, 분리벽에 의해 유로의 길이방향으로 크랭크 형상의 유로구조가 형성되는 케이스; 케이스의 분리벽에 대한 상호 대향되는 사이에 설치되며, 분리벽의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연안내하는 지연안내 핀; 및 케이스의 개방된 유로 상부로부터 하향 밀착되어 고정수단을 통해 고정설치되며, 개방된 유로의 상부를 밀폐시키는 커버를 포함하는 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 케이스의 분리벽은 상호 대향되는 측 일정길이에 걸쳐 지연안내 핀의 길이방향 양단이 구속설치되도록 하는 설치홈이 함몰형성되는 한편, 상기 지연안내 핀은 분리벽의 설치홈에 대한 길이방향으로 연이어 2개로 설치되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 지연안내 핀은 케이스의 높이와 대응되는 방향으로 2단으로 적층 설치되는 것이 양호하다.

또한, 상기 지연안내 핀은 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연안내할 수 있도록, 박판 형으로 제공되어 라운드 지게 산과 골을 이루되, 산과 골의 사이에 대한 판의 길이방향으로 2등 분할된 영역에 상호 엇갈려 경사진 다수의 루버가 형성되는 루버핀 타입으로 제공되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 지연안내 핀의 루버에 대한 경사각은 32±3°의 각도로 적용되는 것이 양호하다.

한편, 케이스의 개방된 유로 상부로부터 커버가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 볼팅 또는 리베팅으로 적용될 수 있다.

아울러, 케이스의 개방된 유로 상부로부터 커버가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 브레이징 용접으로 적용될 수도 있다.

본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 다수의 분리벽이 구비되면서 분리벽을 통해 크랭크 형상의 유로 구조가 형성되는 케이스 및 케이스의 분리벽에 대한 상호 대향되는 사이에 루버핀 타입으로 설치되어 분리벽의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연 안내하는 지연안내 핀이 적용됨으로써 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있다.

둘째, 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있도록 함으로써 단순히 직선방향으로 유체가 안내되던 것과 달리, 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 사시구성도.
도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 평단면도.
도 3은 종래의 열교환기를 나타낸 정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기를 나타낸 평면예시도.
도 5는 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기를 나타낸 측면예시도.
도 6은 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기를 나타낸 일부 분리 사시구성도.
도 7은 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기의 요부인 지연안내 핀을 나타낸 요부 사시구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기를 나타낸 평면예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기를 나타낸 측면예시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기를 나타낸 일부 분리 사시구성도이다.

도 7은 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기의 요부인 지연안내 핀을 나타낸 요부 사시구성도이다.

도 4 내지 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 루버핀 타입 열교환기는 전체적으로 장방형의 박스 형상을 이루면서 면 대 면 접촉방식의 열교환을 위한 열교환기로서, 크게 분류하면 케이스(100), 지연안내 핀(200) 및 커버(300)를 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 상기 케이스(100)는 상면 중앙영역의 일정면적에 대하여 하향 함몰되어 유로(101)가 형성된다.

이러한 케이스(100)는 일면의 길이방향 양측에 유체의 공급과 배출을 위한 공급구(130)와 배출구(140)가 유로(101)와 연통되게 연결설치된다.

상기와 같은 케이스(100)는 특히, 유로(101)의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 일정간격을 가지고 다수의 분리벽(110)이 구비되어, 분리벽(110)에 의해 유로의 길이방향으로 크랭크 형상의 유로구조가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 지연안내 핀(200)은 케이스(100)의 분리벽(110)에 대한 상호 대향되는 사이에 설치되며, 분리벽(110)의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연안내하는 것이다.

그리고 상기 커버(300)는 케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 하향 밀착되어 고정수단을 통해 고정설치되며, 개방된 유로(101)의 상부를 밀폐시키는 것이다.

전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기에서, 특히 상기 케이스(100)의 분리벽(110)은 상호 대향되는 측 일정길이에 걸쳐 지연안내 핀(200)의 길이방향 양단이 구속설치되도록 하는 설치홈(111)이 함몰형성된다.

또한, 상기 지연안내 핀(200)은 분리벽(110)의 설치홈(111)에 대한 길이방향으로 연이어 2개로 설치된다.

이때, 지연안내 핀(200)은 분리벽(110)의 설치홈(111)에 대한 길이방향으로 연이어 2개로 설치시 연이어지는 방향으로 이웃하는 지연안내핀(200)이 상호 브레이징 용접 고정됨이 바람직하다.

아울러, 지연안내 핀(200)은 분리벽(110)의 설치홈(111) 상에 브레이징 용접 고정됨이 바람직한 것이다.

더욱이, 상기와 같은 지연안내 핀(200)은 케이스(100)의 높이와 대응되는 방향으로 2단으로 적층 설치될 수 있다.

이때, 지연안내 핀(200)은 2단으로 적층 설치시 적층방향으로 이웃하는 지연안내핀(200)이 상호 브레이징 용접 고정됨이 바람직한 것이다.

다시 말하면, 상기 지연안내 핀(200)은 유로(101)의 상하방향 높이와, 폭 및 길이를 고려하여 최적의 열교환 효율이 이루어질 수 있도록, 분리벽(110)의 설치홈(111)에 대한 길이방향으로 연이어 2개로 설치됨과 동시에, 케이스(100)의 높이와 대응되는 방향으로 2단으로 적층 설치될 수 있는 것이다.

한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기에서의 요부인 상기 지연안내 핀(200)은 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연안내할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

이를 위하여, 상기 지연안내 핀(200)은 박판 형으로 제공되어 라운드 지게 산과 골을 이루되, 산과 골의 사이에 대한 판의 길이방향으로 2등 분할된 영역에 상호 엇갈려 경사진 다수의 루버(210)가 형성되는 루버핀 타입으로 제공되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 지연안내 핀(200)의 루버(210)에 대한 경사각은 지그재그 형상으로 유체를 안내하면서 일정시간 유체의 흐름이 지체되도록 하되, 최적의 지체시간이 적용될 수 있도록, 32±3°의 각도로 적용되는 것이 바람직한 것이다.

다시 말하면, 상기 지연안내 핀(200)의 루버(210)에 대한 경사각이 32±3°의 각도로 적용되는 이유는 경사각에 대하여 35°초과의 각도가 될 경우에 지연되는 시간이 길게 지체되며, 아울러 경사각에 대하여 29°미만의 각도가 될 경우에는 지연되는 시간이 축소되면서 최적의 지연시간 적용이 어려워지기 때문이다.

한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기에서의, 케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 커버(300)가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 볼팅 또는 리베팅으로 적용된다.

더욱이, 케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 커버(300)가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 브레이징 용접으로 적용될 수도 있다.

물론, 케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 커버(300)가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 볼팅 또는 리베팅과 함께 브레이징 용접이 동시에 적용될 수도 있는 것이다.

전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 루버핀 타입 열교환기에 의하면, 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 다수의 분리벽이 구비되면서 분리벽을 통해 크랭크 형상의 유로 구조가 형성되는 케이스 및 케이스의 분리벽에 대한 상호 대향되는 사이에 루버핀 타입으로 설치되어 분리벽의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연 안내하는 지연안내 핀이 적용됨으로써 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있다.

아울러, 크랭크 형상 유로구조를 갖는 케이스와 루버핀 타입으로 설치되어 지그재그 형상으로 유체를 안내하는 지연안내 핀을 통해 유로의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 이동하는 유체에 대하여 이동속도가 지연되면서 열교환을 위한 접촉시간을 최대화할 수 있도록 함으로써 단순히 직선방향으로 유체가 안내되던 것과 달리, 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 케이스
101: 유로
110: 분리벽
111: 설치홈
130: 공급구
140: 배출구
200: 지연안내 핀
210: 루버
300: 커버

Claims (7)

1. 상면 중앙영역의 일정면적에 대하여 하향 함몰되어 유로(101)가 형성되고, 일면의 길이방향 양측에 유체의 공급과 배출을 위한 공급구(130)와 배출구(140)가 유로(101)와 연통되게 연결설치되며, 유로(101)의 공급 측으로부터 배출 측에 이르도록 일정간격을 가지고 다수의 분리벽(110)이 구비되어, 분리벽(110)에 의해 유로의 길이방향으로 크랭크 형상의 유로구조가 형성되는 케이스(100);
   케이스(100)의 분리벽(110)에 대한 상호 대향되는 사이에 설치되며, 분리벽(110)의 대향되는 유로부분에서 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연안내하는 지연안내 핀(200); 및
   케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 하향 밀착되어 고정수단을 통해 고정설치되며, 개방된 유로(101)의 상부를 밀폐시키는 커버(300)를 포함하여 이루어진 루버핀 타입 열교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스(100)의 분리벽(110)은 상호 대향되는 측 일정길이에 걸쳐 지연안내 핀(200)의 길이방향 양단이 구속설치되도록 하는 설치홈(111)이 함몰형성되는 한편,
   상기 지연안내 핀(200)은 분리벽(110)의 설치홈(111)에 대한 길이방향으로 연이어 2개로 설치되는 것을 특징으로 하는 루버핀 타입 열교환기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 지연안내 핀(200)은 케이스(100)의 높이와 대응되는 방향으로 2단으로 적층 설치되는 것을 특징으로 하는 루버핀 타입 열교환기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 지연안내 핀(200)은 유체의 진행 방향에 대해 지그재그 형상으로 유체를 지연안내할 수 있도록,
   박판 형으로 제공되어 라운드 지게 산과 골을 이루되, 산과 골의 사이에 대한 판의 길이방향으로 2등 분할된 영역에 상호 엇갈려 경사진 다수의 루버(210)가 형성되는 루버핀 타입으로 제공되는 것을 특징으로 하는 루버핀 타입 열교환기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 지연안내 핀(200)의 루버(210)에 대한 경사각은 32±3°의 각도로 적용되는 것을 특징으로 하는 루버핀 타입 열교환기.
   
6. 제1항에 있어서,
   케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 커버(300)가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 볼팅 또는 리베팅으로 적용되는 것을 특징으로 하는 루버핀 타입 열교환기.
   
7. 제1항에 있어서,
   케이스(100)의 개방된 유로(101) 상부로부터 커버(300)가 하향 밀착된 상태로 고정설치하는 고정수단은 브레이징 용접으로 적용되는 것을 특징으로 하는 루버핀 타입 열교환기.
   

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