KR960007989B1 - 항류식 부동플레이트형 열교환기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

향류식 부동플레이트형 열교환기

제1도는 본 발명에 따른 향류식(向流式) 부동(浮動) 플레이트형 열교환기의 바람직한 형태를 표시한 일부 절결 사시도.

제2도(a) 및 (b)는 제 1도에 표시한 향류식 부동 플레이트형 열교환기의 각 부동 플레이트에 형성된 딤플(Dimple)의 배열과 방향의 하나의 형태를 표시한 도면.

제3도는 향류식 열교환기에 있어서의 유체의 온도변화를 표시한 그래프.

제4도는 직교류식 열교환기에 있어서의 수정계수를 산출하기 위한 그래프.

제5도는 장방형의 채널내에서의 유체의 유동형태의 개략을 표시한 도면.

제6도는 종래의 직교류식 부동 플레이트형 열교환기의 구조를 표시한 일부 절결 사시도.

제7도(a),(b) 및 (c)는 제6도에 표시된 직교류식 부동 플레이트형 열교환기의 부동 플레이트의 형태를 표시한 도면으로서, 제7도(a) 및 (b)는 각 부동 플레이트의 외형을, 제7도(c)는 적층된 부동 플레이트의 단면을 표시한 것이다.

제8도는 이미 제안되어 있는 부동 플레이트형 열교환기에 대한 일 제안의 설명도로서, 부동 플레이트의 단면도이고,

제 9도(a) 및 (b)는 직교류식 부동 플레이트형 열교환기를 다단형으로 한 경우의 접속형태를 표시한 것으로, 제9도(a)는 2단의, 제9도(b)는 3단형의 구성을 표시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 장방형 단부벽 12 : 코너부재

14,24 : 장방형 플레이트 16,26 : 딤플

18 : 시일스트립 20 : 로울스프링

22 : 스토퍼 31 : 상향 딤플

32 : 하향 딤플 40 : 직교류식 열교환 유니트

41 : 덕트 101, 102 : 벽부재

103,104,105,106 : 기둥부재 107 : 유체의 유입구

108 : 유체의 유출구 109 : 단열재

110: 로울 스프링 111,113 : 시일 플레이트

114a,114b : 부동 플레이트 115a : 스토퍼

115b : 스토퍼겸 정류 배플

본 발명은, 플레이트형 열교환기, 특히 지지부재로부터 탄성지지된 복수의 열전도 플레이트를 구비하고 적어도 이 열교환기에 유입하기 직전과 직후에 있어서, 열을 주고받음에 있어 각 유체의 유동방향이 상 직교하는 부동 플레이트형 열교환기에 관한 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 본 발명에 관한 열교환기는, 주고 열회수의 분야에서의 이용을 주목적으로 하고 있고, 예를들면 처리부에서 유출하는 고온유체와, 처리부에 유입하는 저온유체와의 사이에서 행하는 열교환에 크게 도움이 되는 것이다.

상술한 바와같은 분야에서 유리하게 이용되는 열교환기로서, 열교환 플레이트가 지지부재에 탄성지지되어 있는 부동 플레이트형 열교환기가 이미 일본국 특허청 특개소 59-500580호에 의해 알려져 있다. 이 특허공개공보에 알려져 있는 부동 플레이트형 열교환기의 개략적인 구성을 제6도에 표시한다.

즉, 제6도는 부동 플레이트형 열교환기의 1 유니트의 구성을 일부 생략 사시도로 표시한 것이다. 도시의 부동 플레이트형 열교환기는, 한쌍의 장방형 단부벽(10)과, 이들 장방형 단부벽(10)의 각 모퉁이에 단부가 부착되어서 장방형 단부벽을 결합해서 상자체를 형성하는 기둥부재(12)를 지지구조체로 하고 있다.

열교환 매체인 복수의 장방형 플레이트(14)는, 장방형 단부벽(10)의 사이에, 이 단부벽(10)과 평행으로 상호 떨어져서 배치되고 있다.

각 장방형 플레이트(14)의 한편의 면에는, 인접하는 각 장방형 플레이트의 마주보는 사이에 간극을 생기게 해서 채널을 형성하는 복수의 딤플(16)이 형성되어 있고, 이들 딤플(16)은 대략 긴 원형이고, 각 장방형 플레이트의 한평의 면에 돌출하도록 서로 평행으로 형성된다.

제7도(a) 및 (b)는, 상술과 같은 열교환기를 구성하는 열교환 플레이트의 형태를 표시한 것이다.

제7도(a) 및 (b)에 표시한 바와같이, 인접하는 장방형 플레이트 사이에서의 딤플(16)이 서로 직교하도록 배치되어 있고, 또 각 장방형 플레이트는 딤플의 장경방향과 평행인 가장자리부가 직각으로 접혀져서, 각 장방형 플레이트의 직하의 채널의 측벽을 형성하도록 구성되어 있다. 이때, 딤플은 장방형 플레이트면에 수직 방향의 힘에 대한 지지구조체로서도 기능을 한다.

또, 각 딤플은, 딤플이 돌출하는 채널내에서의 유체의 유동방향으로 길다란 긴 원형으로 형성되고, 유체의 흐름에 큰 저항을 주지 않도록 구성되어 있다. 따라서, 제7도(a)에서는 화살표 X방향으로 유체가 흐르고, 또 제7도(b)에서는 화살표 Y방향으로 유체가 흐르는 것이 유리하다. 제7도(C)는 이와같은 열교환기의 열교환 플레이트부분의 플레이트 평면에 수직인 단면도이다.

또, 제6도에는 도시하지 않았으나 장방형 플레이트(14)의 각각의 사이에는 탄성을 가진 세퍼레이터가 배치되고, 장방형 플레이트(14)는 그 각각의 면에 대해서 수직방향으로 탄성지지되어 간격을 유지하면서 위치 결정되고 있다. 이 턴성지지에 의해 장방형 플레이트면에 대해서 수직방향에서의 열팽창은 흡수되고, 열교환기 외면의 열변형등을 방지하도록 구성되어 있다.

또한, 제6도에 표시한 바와같이 각 장방형 플레이트(14)의 모퉁이에는 L형의 단면을 가진 시일스트립(18)이 맞닿고, 그 외측과 기둥재료(12)의 내면과의 사이에는 탄성급속박판을 1회 이상 와권상으로 감은 로울스프링(20)이 끼워져 있다. 또, 그 로울스프링(20)의 외측에는 스토퍼(22)가 배치되고, 로울스프링(20)의 탈락을 방지하고 있다.

이리하여 로울스프링(20)에 의해 시일스트립(18)의 외면과 코너부재(12)의 내면과의 사이가 시일됨과 동시에, 장방형 플레이트(14)면과 평행인 방향의 열팽창이 흡수되도록 구성되어 있다.

이상과 같은 구성의 부동 플레이트형 열교환기는, 각 장방형 플레이트(14)의 사이에 형성되는 서로 직교하는 채널중, 동일방향의 전 채널에, 예를 들면 고온유체를 흐르게 하고, 이와 직교하는 방향이 전 채널에 예를 들면 저온 유체를 흐르게 하는 것에 의해, 양 유체의 사이에서 장방형 플레이트를 거쳐서 열교환이 된다.

상술한 바와 같이, 일본국 특개소 59-500580호에 설명된 부동 플레이트형 열교환기는, 열에 의한 변형 혹은 이에 기인하는 파손이 극히 적고, 또 조립도 용이하다는 특징을 구비하고 있다.

이와같은 부동 플레이트형 열교환기를 보다 유리하게 이용할 본건 출원인에 의해 이미 몇 개의 구조상의 개선이 제안되어 있으나, 이들은 어느것이나 제6도에 표시된 부동 플레이트형 열교환기를 근본적으로 개선한 것은 아니었다.

즉, 상술과 같이 종래의 부동 플레이트형 열교환기에 있어서는, 열을 주고받음에 있어 각 유체는 장방형 플레이트를 사이에 두고 서로 직각으로 유동하고 있다(이와같은 방식들, 이하 직교류식이라고 기재함). 그러나 온도가 다른 2종의 유체가 플레이트를 사이에 두고 서로 대향하는 방향으로 흐르는 향류식 열교환기와 비교하면, 직교류식 열교환기는 원리적으로 달성할 수 있는 노동효율이 상당히 낮고, 1기의 직교류식 열교환기 유니트로는, 단지 전열면적을 확대한 것만으로는, 구하는 열교환량을 얻을 수 없는 경우가 많다.

그러므로, 실제의 사용에 있어서는, 직교류성 열교환기는 복수의 유니트를 덕트에서 결합하여 다단으로 해서 사용하는 것이 일반적이다. 제9도(a) 및 (b)에 다단형 열교환기의 구성을 개략적으로 표시한, 제9도(a)에 표시한 바와같이 2개의 열교환 유니트(40)를 덕트(41)에 결합, 혹은, 제9도(b)에 표시한 바와같이 3개의 열교환 유니트를 2본이 덕트(41)에서 결합하는 등의 구성을 채용하는 것에 의해서 필요한 열교환량을 얻고 있다.

그러나, 이와같은 구성을 열교환기의 외형 치수 혹은 중량을 확대하므로, 그 이용에 있어서 불리한 것은 말할 필요도 없다. 또, 다단형의 열교환기를 유체가 유통할 때에는, 다단의 전열소자간에 유체가 출입할 때의 수축 및 확산 때문에 유체의 동압(動壓) 손실이 크게 되므로, 열교한기로서의 효율은 다시 저하한다.

또한, 열교환에 있어 유체가 기체인 경우는 덕트내를 통과할 때의 마찰압력손실도 무시할 수 없는 것이다.

이점에 대하여 상술하면, 「일본 기계학회」 전열공학자료(184∼190면)에 의하면, 열교환에 있어서, 열교환량 Q를 평균온도차 △t_m을 사용해서 표시하면 다음과 같이 된다.

Q=KF △t_m(1)

단, F :전열면적(m²)

Q :단위시간마다의 교환열량(Kcal/h)

K : 계수

따라서, 식(1)에 있어서 계수 K를 알면, Q혹은 소요전열면적 F와 관계가 확정한다.

제3는 마찬가지의 자료에 의한 향류식 열교환기에 있어서의 온도차의 변화를 표시한 것이고, 이에 따르면, 고온유체 W와 저온유체 W'와의 온도차 △t_m은 열교환기 단부에 있어서의 각 유체의 온도 t₁, t'₁, t₂, t'₂의 관수로 해서 다음 식과 같이 부여된다.

이때, △₁, △₂는 제3도에 표시함과 같이, 양 유체의 입구, 출구에 있어서의 온도차이다.

또한, 이 직교류식 열교환기를 복수 접속해서 다단구성으로 한 경우는, 다음 식에 의해서 △t_m을 구할 수가 있다.

즉, 향류식의 △t_m에 수정계수 ψ을 곱해서 구할 수가 있으나, 이 수정계수 ψ는, 제4도에 표시한 직교류식 열교환기에 있어서, 열교환에 임하는 양 유체가 함께 혼합 안하는 경우의 수정계수를 표시한 그래프에서 알 수가 있다.

한편, 이 부동 플레이트형 열교환기는 보일러나 가열로의 공기예열기로서 사용되는 경우가 많으나, 이경우의 실제의 열유량비 R은 0.8정도이고, 혹시 저온측의 온도효율을 0.8 정도로 하려고 하면 수정계수는, 제 4도에 따라서 0.65로 된다. 즉, 이 직교류식의 열교환기와 동일의 열교환량을 목표로 해서 설계되는 향류식 열교환기의 전열면적은 65%이다.

한편, 완전한 직교류식 열교환기를 다단형으로 구성해서, 소망의 열교환량을 얻기 위해서는 제 4도에 있어서의 η을 작게 하는 것에 의해 수정계수의 개선을 목표로 하게된다. 즉, 온도효율 0.8을 유지하기 위해서는 2단 열교환기로서 각 단을 0.4로 하면 되고, 이 경우의 보정계수를 제4도에 의해서 구하면, ψ=0.96을 각각 얻을 수가 있다. 즉, 전열면적은 0.65/0.95로 감소할 수가 있다.

그런, 향류형 열교환기와 비해서는 본래대로 1/1.96=1.04 면적이 크고, 또 다단형이므로 생기는 여러 가지의 문제에 대해서는 이미 설명한 바와 같다.

이와같이, 부동 플레이트형 열교환기는, 종래의 기술의 설명에서 기술한 바와같이 각종의 개선을 더해도 향류식 열교환기에 비해서는 본래대로 불리하다.

그러므로 본 발명의 목적은, 열에 의한 변형 혹은 파손이 없이 조립이 용이하다는 종래의 부동 플레이트형의 열교환기의 이점을 유지하면서, 열교환 효율의 점에서 유리한 향류식의 열교환기를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.

즉, 본 발명에 따라, 평행으로 떨어지는 한쌍의 장방형의 벽부재와, 이 한쌍의 벽부재가 대응하는 적어도 각 모퉁이부를 결합하는 4기의 기둥재료에 의해서 형성되는 상자체와, 상기 기둥재료의 내측에는 탄성부재를 사이에 두고 각각 맞닿게 해서 적어도 각 기둥재료의 내측을 봉하고, 또한, 상기 벽부재의 중심을 결합하는 선에 대해서 대각위치에 있는 한쌍은, 상기 벽부재의 장변(長邊)과 상기 기둥재료에 의해서 형성되는 한쌍의 면상에서 이 면의 일부를 남기고 이 면을 봉하게끔 연장되어 있는 4매의 시일스트립과, 이시일스트립과 상기 벽부재에 의해서 형성되는 공간 내에 상기 벽부재에 평행으로 또한 상기 시일스트립에 밀착해서 격납된 3매 이상의 서로 떨어진 부동 플레이트와, 이 부동 플레이트 상호의 사이에 형성되는 채널내에서, 이 부동 플레이트 상호의 간극을 유지하는 스페이스수단과, 이채널내에서의 유체의 유동을 제어하는 수단을 구비하고, 서로 인접하는 채널에, 각 부동 플레이트의 표면과, 이면에서 온도가 다른 유체가 흐르게 해, 이 유체 사이에서 상기 각 부동 플레이트를 사이에 두고 열교환이 되는 부동 플레이트형 열교환기이고, 상기 채널의 장변의 적어도 2/3 이상에 상당하는 구간에 있어서 온도가 다른 유체가 서로 반대의 방향으로 유동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 향류식 구동 플레이트형 열교환기가 제공된다.

상술과 같은 향류식 구동 플레이트형 열교환기의 부동 플레이트의 장변과 단변과의 길이의 비의 바람직한 형태로서, 본 발명자등에 의한 실험을 기본을 2.5 : 7을 들 수가 있다.

또, 상기 부동 플레이트의 각각은 대략 긴 원형이고, 이 부동 플레이트의 표면 및/또는 이면을 행해서 돌출하는 복수의 긴 원형의 딤플을 구비하고, 서로 인접하는 부동 플레이트의 간극을 형성하고, 또한 상기 딤플을 유효하게 배치하는 것에 의해 상기 유체의 유동을 제어하는 수단을 형성하는 것이 유리하다.

또한, 상기 유체의 유동을 제어하는 수단을, 유체의 유입구 근방 및/또는 유출구 근방에 각각 구비된 판성부재로 할 수도 있고, 상기의 딤플과 이 판상 부재를 병용할 수도 있다.

즉, 본 발명에 의해서 제공되는 부동 플레이트형 열교환기는, 부동 플레이트를 적충해서 교호로 형성되는 채널의 수평단면이 장방형이고, 유체가 이 장방형의 단변에서 유입해서 대향위치에 있는 단변에서 유출하는 채널과, 이 채널의 하류측의 장변의 일부에서 유체가 장변의 일부에서 유체가 유입하고 대향하는 장변의 상류측에서 유출하는 채널을 구비하고 있다. 따라서, 이 장변측에서 유입 혹은 유출하는 유체는, 유입에서 유출까지의 사이의 어느 기간은, 단변측에서 유입 및 유출하는 기체와 반대의 방향으로 유동하고, 향류식의 열교환이 실현된다. 이때, 장방형의 부동 플레이트의 전열면은, 그 장변의 길이와 단변의 길이의 바가 2.5 : 7이상인 것이 바람직한 것이 실험의 결과 명백하게 되어 있다.

상술과 같은, 본 발명에 따른 향류식 부동 플레이트형 열교환기는, 그 조립구조는 일본국 특개소53-9-500580호에 설명되어 있는 직교류식 부동 플레이트형 열교환기와 마찬가지의 형식을 채용하고 있고, 부동 플레이트형의 특징인 열변형 혹은 이에 기인하는 파손에 대해서 유리한 구성을 본래대로 유지하고 있음과 동시에, 이 형식의 구성에 있어서 이미 제안된 각종의 개선을 어느것이나 적용할 수가 있다.

즉, 이와같은 부동 플레이트형 열교환기를 보다 유리하게 이용할 수 있게, 이미 본건 출원인에 의해, 장방형 플레이트의 간극을 유지할 부재를 보다 확실히 고정하는 구조(일본국 실개소 61-204186), 혹은 예를들면 제8도에 장방형 플레이트(24)에 의해서 형성되는 딤플(26)을 각 장방형 플레이트의 면의 표리면에 형성하고, 인접하는 장방형 플레이트의 딤플의 저면을 서로 맞닿게 하는 것에 의해서, 각 장방형 플레이트의 간격을 확대하고, 각 채널의 두께를 늘리는 구조(일본국 실개소 61-204187), 또한, 상기한 장방형 플레이트의 집합체를 리브부재와 장방형 플레이트에 설치한 딤플을 짜 맞추어서 구성하는 구조(일본국 실개소 61-204189), 또, 각 장방형 플레이트의 가장자리부에 굴곡방지구조를 구비해서 장방형 플레이트의 구부림 강성을 높이는 구조(일본국 실개소 61-204185)등이 제안되어 있고, 본건 출원에 관한 향류식 부동 플레이트형 열교환기에는 이들의 개선을 어느것도 적용할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기는, 그 열교환을 장방형으로 하고, 그 장변측에서 유입하는 유체에 대하여, 그 유입범위와 유출범위를 시일스트립에 의해서 제한하는 것에 의해서, 상기 장방형의 열교환부의 중앙 부근에 있어서 상호의 유체의 유동방향을 향류화 하고 있다.

또, 열교환에 유입직후 및 유출직전의 유체는, 열교환기내에서 향류부분에 향해서 혹은 향류부분에서 유동방향을 90^o회전한다. 이때, 제5도에 점선으로 표시한 a부 및 b부에서는, 유체가 충분히 유통 안한다. 그러므로, 본 발명에 따라서, 채널내에 유체의 확산 정류수단을 설치하는 것이 유리하다.

이 정류수단은, 열교환 플레이트에 형성되고, 각 채널내에 돌출하는 딤플의 배열 및 방향을 조정하는 것에 의해서, 용이하고 또한 유효하게 채널내에 형성할 수가 있다.

즉, 부동 플레이트에 형성된 딤플은, 채널내에 돌출되어 있고, 또, 그 형상은 대략 긴 원형이므로, 유체의 유동방향과 딤플의 장경방향이 일치한 때가 가장 유체의 유동에 대한 저항이 적다. 그러므로, 채널 내에서의 유체의 바람직한 유동 패턴에 따라서, 딤플의 배열 및 방향을 결정하는 것에 의해서, 딤플을 유체의 확산 정류수단으로서도 기능을 발휘시킬 수가 있다. 이와같은 딤플을 구비한 부동 플레이트는, 종래 공지의 일반적인 강판재료를 프레스 성형하는 것 등에 의해 제작할 수가 있다.

또 다시, 본 발명은 정류에 대하여, 보다 정밀한 제어를 제안하고 있다. 즉, 전술과 같은 구조를 가지고 해도, 또한 유체의 편류가 국부적으로 발생하므로, 이것을 다시 강력하게 제어하기 위해서 해당 채널의 이 위치에 판상의 정류수단을 부가하는 것이 더욱 유리하다.

이리하여, 본 발명에 따라, 열교환 효율이 높은 부동 플레이트형 열교환기가 제공된다.

다음에, 본 발명의 바람직한 형태를 들어서, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 상술하지만, 다음에 표시되는 것은 본 발명의 일실시예 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 하등 제한하는 것은 아니다.

제1도는, 본 발명의 바람직한 형태를 일부 절결사시도로 표시한 것이고, 폭 1200mm, 길이 2635mm의 치수의 열교환면을 구비한 향류식 부동 플레이트형 열교환기의 구성을 표시하고 있다.

제1도에 표시한 바와같이, 본발명에 따른 열교환기는, 종래의 부동 플레이트형 열교환기와 유사한 구성을 구비하고 있다.

즉, 벽부재(101)(102)는 기둥재료(103)(104)(105)(106)에 의해서 각 모퉁이부가 결합되어 상자체를 형성하고 열교환기의 지지구조체로 하고 있다. 이 실시예에 있어서는, 상기 기둥재료중 104 및 106이, 그 벽부재(101)(102)의 장변에 따른 측이고, 가가 유체의 유입구(107) 및 유출구(108)(제1도에서는 지면에 향한 측에 있어 볼 수 없음)까지 연장되어 있다.

이와같은 형태는, 제1도에 표시한 열교환기의 수평단면도인 제2도(a) 및 (b)에 의하여 보다 명백하다. 또한, 제1도 및 제2도(a)(b)에서는, 같은 요소에는 같은 참조번호를 사용하였다.

양 도면에 표시되어 있는 바와 같이, 각 기둥재료(103)(104)(105)(106)는, 단열성의 충전재(109) 및 복수의 로울 스프링(110)을 사이에 두고 시일스트립(111)(113)을 구조체 내부에 향해서 눌러주고, 또한 내부의 부동 플레이트(114a)(114b)를 측면에서 탄성지지하고 있다. 따라서, 이 시일스트립(111)(113)이 열의 방향으로 휘거나 탈락하는 일없이, 또한 열팽창의 영향을 지지구조체에 미치는 일도 없다. 또한, 상기기둥재료(103)(104)(105)(106)의 단부에는, 로울스프링(110)이 탈락하지 않도록 판상의 스토퍼부재(115a)(115b)가 설치되어 있다.

한편, 상기 4매의 시일스트립중, 서로 대향하는 위치에 있는 한쌍(113)은, 각각 부동 플레이트의 가장자리부를 따라서 연장되어 있고, 벽부재(101)(102)의 장변과 각 기둥재료(103)(104)(105)(106)에 의해서 형성되는 한쌍의 면상에서, 서로 반대위치에 있는 유체의 유입구(107) 및 유출구(108)를 형성하고 있다.

또, 각 부동 플레이트 상호의 사이에는, 도시되어 있지 않으나, 역시 탄성을 가진 세퍼레이터가 보통때의 모양으로 압축되어서 끼워져 있고, 이것에 의해서 부동 플레이트의 간격이 유지됨과 동시에 부동 플레이트의 열팽창 흡수가 흡수된다.

그러므로, 부동 플레이트(114a)(114b)는, 각각 제7도(a) 및(b)에 표시한 종래의 열교환기의 부동 플레이트와 마찬가지로 각각 그 한쌍의 장변 혹은 한쌍의 단변이 직각으로 세워져서, 각각 직상 혹은 직하의 부동 플레이트의 가장자리부와 밀착해서, 교호로 직교하는 채널을 형성하고 있다.

지금, 제2도(a)에 표시한 부동 플레이트를 에어 플레이트라고 호칭하고, 이 에어 플레이트의 직상에, 열교환기의 장변측에서 유입한 보다 온도가 낮은 유체가 흐르는 것으로 한다. 또 제2도(b)에 표시한 부동 플레이트를 풀 플레이트라고 호칭하며, 그 직상에 단변측에서 유입한 보다 높은 온도의 유체가 흐르는 것으로 한다. 또, 이 부동 플레이트(114a)(114b)의 각각은, 그 표리면을 향해서 바로 앞에 돌출하는 딤플을 구비하고 있다. 제2도(a)에 표시된 것은, 부동 플레이트의 장변측에서 유입 혹은 유출하는 유체가 유통하는 채널 내에서의, 제2도(b)는, 부동 플레이트의 단변측에서 유입하고, 대향위치에 있는 단변측에서 유출하는 유체의 채널 내에서의, 각각 딤플의 방향 및 배열을 표시하고 있다. 단, 각각의 부동 플레이트에는, 전술과 같이, 그 표리면에 향해서 돌출하는 딤플이 형성되어 있으나, 제 2도(a) 및 제2도(b)에 있어서는, 2종류의 딤플의 배열을 명쾌하게 하기 위해서, 각각 지면에 대하여 바로 앞에 돌출하는 측의 딤플만을 그리고 있다.

각 딤플은 대략 긴 원형의 형상이고, 유체의 유동방향이 딤플의 길이방향과 일치한 때가 가장 저항이 적은 것은 말할 것도 없다. 그러므로, 채널 내에서의 유체의 바람직한 유동방향에 따라서 딤플의 방향과 배열을 검토한 결과, 제2도(a) 및 재2도(b)에 표시한 배열 및 방향이 바람직한 형태의 하나인 것이 판명되었다.

제2도(a)에 있어서, 딤플(131)은 공기의 통로에 횡방향으로 보이도록 내어 놓고, 어느정도의 압력손실을 주게 하는 것에 의해 향류부를 공기가 균일하게 흐르도록 분배기의 역할을 갖는다. 또, 딤플(133)은 출구측에 있어서 공기의 유량을 규제하는 것이다.

또, 딤플(134)은 향부류를 공기가 균일하게 흐르도록 분배기의 역할을 갖는다.딤플(132)은 유입부에 있어서 공급되는 공기가 갖는 동압력을 잃는 일없이 열교환의 깊은 곳까지 도입하기 위한 것이고, 유출부에 있어서, 제5도에 표시한 바와 같이 유체가 경사지게 짧게 흐르지 않고 직각방향으로 유동방향을 변화하도록 안내하고 있다.

또한, 제2도(b)에 표시한 부동 플레이트(114b)상에서는 딤플(132)은 모든 유체의 유동방향으로 그 장경은 갖추고 있고, 오로지 유체의 유동을 방해하지 않도록 구성되어 있다.

또한, 이들의 딤플의 각각의 저부는, 각각 인접하는 부동 플레이트에 맞닿고, 각 부동 플레이트 사이의 간극을 유지하는 스페이스로서, 또, 열교환기의 수직방향의 강도부재로서도 기능을 하고 있다.

또 다시, 본 실시예에서 표시되는 열교환기는, 유체의 정류(整流)에 대해서 보다 정밀한 제어기능을 구비하고 있다. 즉, 전술과 같은 구조를 가지고 해도, 에어측의 채널에 있어서는, 또한 유체는 국부적으로 짧게 흐르므로, 이부분은 내면으로 넣는 길이를 조절가능한 빗형 배플을 장착하는 것과 또한 유체의 유동을 정밀히 제어하고 있다. 이 빗형 배플은, 본 실시예에 있어서는, 제1도에 표시되어 있는 로울스프링(110)의 탈락을 방지하는 스토퍼부재(115b)를, 해당 채널내에 연장하는 것에 의해 실현되고 있다.

이상과 같이 만들어진, 본 발명에 따른 향류식 부동 플레이트형 열교환기는, 조립이이 용이한 구성과 콤팩트한 형상임에도 불고하고, 향류식 열교환기로서의 고효율의 열교환 성능을 발휘한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열교환기는, 먼저, 열교환 플레이트가 지지부재에 용접된 열교환기와 비교해서 큰 온도차에 견딜 수 있고, 또, 복수의 딤플이 배치된 형태의 열교환 플레이트는, 고온 유체와 저온 유체의 접촉면적이 크므로 열효율이 좋고, 또한 강판을 프레스 성형하는 것에 의해서 딤플이 형성되므로 조립시에도 열교환 플레이트의 사이에 리브와 같은 독립한 스페이스를 부착하는 수고도 생략되며, 종래의 l부동 플레이트형 열교환기의 이점을 모두 살리고 있다.

또한, 본 발명에 따른 부동 플레이트형 열교환기는, 원리적으로 열교환 효율이 높은 향류식의 구성을 채용하고 있다. 따라서, 직교류식의 열교환기와 비교해서, 전열면적을 축소할 수가 있고, 또 다단구성으로 할 필요도 없으므로 덕트작업은 필요없게 된다.

이와같이 본 발명에 따라, 고성능 또한 제작이 용이한 이상적인 열교환기가 실현된다. 이 열교환기는, 예를들면, 가열로, 보일러, 소각로, 증류기 등의 공기예열수단으로서 유리하게 이용할 수 있음과 동시에, 이들 이외의 분야에 있어서도 널리 유리하게 이용할 수 있는 것이다.

Claims (6)

1. 평행하게 멀어지는 한쌍의 장방형의 벽부재와, 이 한쌍의 벽부재의 대응하는 적어도 각 모퉁이부를 연결하는 4개의 기둥부재로 형성되는 상자체와, 상기 기둥부재의 내측에 탄성부재를 사이에 두고 각각 맞닿아서 적어도 각 기둥부재의 내측을 봉하고, 또한 상기 벽부재의 중심을 연결하는 선에 대해서 대각위치에 있는 한쌍은, 상기 벽부재의 장변과 상기 기둥부재로 형성되는 한쌍의 면위에서 이면의 일부를 남기고 이 면을 봉하도록 연장되어 있는 4장의 시일스트립과, 이 시일스트립과 상기 벽부재에 의해 형성되는 공간내에 상기 벽부재와 평행하게 또한 상기 시일스트립과 밀접하게 격납된 3장 이상의 서로 인접한 부동 플레이와, 이 부동 플레이트 상호간에 형성되는 채널내에서 이 부동 플레이트 상호간의 틈을 유지하는 스페이스수단과, 이 채널에서의 유체의 유동을 제어하는 수단을 구비하고, 서로 인접하는 채널에 각 부동 플레이트의 표리면에서 온도가 다른 유체가 흐르도록 하며, 이 유체 사이에서 상기 각 부동 플레이트를 통해 열교환이 이루어지는 부동 플레이트형 열교환기로서, 상기 채널의 장변방향의 소정 구간에 있어서 온도가 상이한 유체가 서로 반대방향으로 흘러 통하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 향류식 부동 플레이트형 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 부동 플레이트의 유효부분의 장변과 단변의 길이비가 2.5 : 7인 것을 특징으로 하는 향류식 부동 플레이트형 열교환기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부동 플레이트의 각각이 이 부동 플레이트의 표면 및/또는 이면을 향하여 돌출되는 복수의 타원형 딤플을 구비하고, 이 딤플의 높이에 의해서 상호 인접하는 부동 플레이트의 틈을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 향류식 부동 플레이트형 열교환기.
4. 제3항에 있어서, 상기 딤플이 유효하게 배치되어서 상기 유체의 유동을 제어하는 수단을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 향류식 부동 플레이트형 열교환기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체의 유동을 제어하는 수단이 유체의 유입구 근방 및/또는 유출구 근방에 각각 구비된 판상부재인 것을 특징으로 하는 향류식 부동 플레이트형 열교환기.
6. 제1항에 있어서, 상기 시일스트립과 상기 벽부재 및 기둥부재의 사이에는 단열재가 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 향류식 부동 플레이트형 열교환기.

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