WO2011087203A2 - 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법 - Google Patents

열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법 Download PDF

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WO2011087203A2
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, a food processor including the heat exchanger, and a method of manufacturing the heat exchanger, and more particularly, a plurality of flow channels are formed therein through an extrusion and cutting process to facilitate mutual heat exchange. It relates to a heat exchanger, a food processor including the heat exchanger, and a manufacturing method of the heat exchanger, the operation process of which is simplified.
  • a heat exchanger may be defined as a device that transfers heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid through a heat transfer wall.
  • the most commonly used structure of the heat exchanger is a metal tube as the heat transfer wall, and various examples thereof include a main type, a double tube type, a multi-pin type tube type, and a tube type.
  • the double tube heat exchanger has an inner tube and an outer tube, and heat exchange is performed between the fluid inside the inner tube and the fluid in the annular portion between the inner tube and the outer tube. Double tube heat exchangers are simple in construction but require less processing.
  • the large-capacity one of the heat exchangers is a bushing type in which several small tubes are placed in a large appearance. Flowing in the same direction in the flow of high fluid and low fluid is cocurrent type, and flowing in the opposite direction is called counterflow type and crossflow type is called crossflow type. Water is usually used for heat transfer media used in industry. Water vapor, air, flue gas, petroleum, mercury, sodium, potassium, and dowtherm, which are a mixture of biphenylether and biphenyl, may be applied.
  • the fin heat exchanger 10 includes a hollow circular tube 12 and a plate fin 14 into which the circular tube 12 is inserted and fixed.
  • the high-temperature fluid flows into the circular tube 12 (see reference numeral 18), and the plate pins 14 closely fixed to the circular tube 12 are spaced along the axial direction of the circular tube 12 at a predetermined interval. Lamination is formed.
  • the heat of the high temperature inside the circular tube 12 is subjected to a process of dispersing through the heat diffusion process to the plate fin 14, in this state toward the plate fin 14
  • the cooling air 16 of the low temperature which flows to the cooling plate 16 can be continued heat exchange action.
  • the heat exchange efficiency of the fin heat exchanger 10 is determined according to the degree of indentation on the plate fin 14 of the circular tube 12, and deformation or the like occurs in the case of indentation or use according to the thickness of the plate fin 14. This can result in degradation of quality.
  • the flow path cross-sectional area of the circular tube 12 is generally small, so that the pressure load of the hot fluid flowing therein is large, thereby requiring a high pressure pump or a high pressure blowing fan.
  • a method for overcoming the above problems a method of increasing the number of circular tubes 12 to reduce the pressure load may be derived. In the case of the above method, the disadvantage is that the process cost increases and the manufacturing cost is high. Will be.
  • the present invention in order to solve the above problems, by combining the body formed with a plurality of flow channel through the extrusion and cutting process for the metal molding member and the cover member attached to the body to simplify the work process and reduce the manufacturing cost It is an object of the present invention to provide a heat exchanger, a food processor including the heat exchanger, and a manufacturing method of the heat exchanger.
  • a heat exchanger is thermally moved between a plurality of flow fluids, and a plurality of penetrating in different directions so that the plurality of flow fluids flow in different directions. It characterized in that it comprises a flow channel.
  • the flow channel includes a first flow channel serving as a passage of the first flow fluid and a second flow channel serving as a passage of the second flow fluid, wherein the first flow fluid and the second flow fluid comprise the heat exchanger. It may be desirable for the thermal exchange to be performed in a direction crossing the interior of the.
  • first flow channel and the second flow channel are alternately arranged in the body.
  • the heat exchanger includes a pair of cover members fastened to both ends of the body in a first direction, and the first flow channel is in the first direction of the first flow fluid entering and exiting through the cover member. It may be desirable to perform the function as a passage.
  • the first and second flow channels formed along the first direction in the main body may be formed through extrusion processing.
  • a heat exchange fin having a predetermined shape protrudes from the first or second flow channel.
  • the heat exchange fins may be alternately arranged on the inner surface facing each other in the one of the first or the second flow channel in which the heat exchange fins are installed.
  • the second flow channel be communicable through cutting to the side of the body.
  • the cover member may prevent the second flow fluid flowing through the second flow channel from the side of the main body from being discharged from the main body in the first direction.
  • a method of manufacturing a heat exchanger the extrusion process step of forming the main body such that the flow channel in any one direction of the plurality of flow channels are formed at different heights, A cutting step of cutting the side surface of the main body in a direction different from the one direction to a depth at which the end of a predetermined flow channel of the flow channels formed at different heights is exposed to the outside, and the end having the exposed end And attaching a cover member to cover the one side side of the predetermined flow channel.
  • the exhaust gas generated in the drying furnace of the food processor and the external cooling air heat exchange. do in the heat exchanger, the exhaust gas generated in the drying furnace of the food processor and the external cooling air heat exchange. do.
  • the food processor according to another aspect of the present invention provided to achieve the above object includes a heat exchanger manufactured according to the above production method.
  • the heat exchanger of the present invention described above, the food processor including the heat exchanger and the method of manufacturing the heat exchanger are a process in which a flow fluid having heat energy of different temperatures flows in the direction in which the flow channels formed in the body cross or cross each other. It is characterized in that the heat exchange through the effective.
  • high productivity in that the heat exchanger can be manufactured in a simple manner in a short time through a single extrusion process, a cutting process for the upper and lower ends of the main body, and a process of attaching the cover member to the front and rear surfaces of the main body in the process of forming the main body. And economics are derived.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a conventional general heat exchanger
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a main body which is a component of a heat exchanger of the present invention is formed through an extrusion process
  • Figure 4 is a perspective view showing a state in which the second flow channel formed in the body through the cutting on the side of the main body exposed to the side of the main body,
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a state in which the cover member is coupled to the front and rear surfaces of the main body
  • FIG. 6 is a front view as viewed from the direction A of FIG. 4, FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 4.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a conventional heat exchanger
  • Figure 2 is a perspective view showing the structure of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a body of the heat exchanger of the present invention is an extrusion process
  • 4 is a perspective view showing a state formed through
  • Figure 4 is a perspective view showing a state in which the second flow channel formed in the body exposed to the side of the main body through the cutting process for the side of the main body
  • Figure 5 is a cover member on the front and rear surfaces of the main body Is an exploded perspective view of the state in which the combination is
  • Figure 6 is a front view as seen from the direction A of Figure 4
  • Figure 7 is a plan view as seen from the direction B of Figure 4
  • Figure 8 is a cross-sectional view along the line CC of Figure 4
  • Figure 9 Is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 4.
  • the heat exchange apparatus 100 includes a main body 110 in which a plurality of flow channels 120 are formed therein and a cover member 130 fastened to both ends of front and rear surfaces of the main body 110.
  • the fastening groove 112 formed at the front and rear edge portions of the main body 110 and the fastening hole 131 formed at the corner portions of the cover member 130 are configured to correspond to each other, so that a separate fastening member (not shown) is used. Mutual coupling is achieved.
  • the main body 110 is a single member that can be produced through an extrusion process, so that the cross section at any point can be formed identically, thereby securing a product having a desired shape in a short time through the extrusion process.
  • the plurality of flow channels 120 are selectively communicated with side surfaces of the first flow channel 122 and the main body 110 which serve as a passage of the first flow fluid entering and exiting through the cover member 130. It consists of a flow channel (124). 2, the direction in which the first fluid flows through the front and rear surfaces of the main body 110 is moved in the first direction 102 and the direction in which the second fluid flows through the upper and lower sides of the main body 110 moves in the second direction.
  • Direction 104 may be defined. In the Cartesian coordinate system, the first direction may be set to the X direction and the second direction to the Y direction.
  • the direction setting for the first and second directions is merely set to be orthogonal for convenience, and is not necessarily limited to being set to the orthogonal direction.
  • the first flow fluid flows into the rear surface of the main body 110 along the first direction 102 and is discharged to the front surface of the main body 110 through the first flow channel 122.
  • the cover member 130 does not interfere with the flow of the first fluid.
  • the second fluid flows into the upper end of the side of the main body 110 along the second direction 104 and is discharged to the lower end of the side of the main body 110 through the second flow channel 124.
  • the communication between the upper and lower ends of the main body 110 and the second flow channel 124 is performed through the cutting process for the upper and lower ends of the main body 110.
  • a constant step is formed on both sides of the main body 110 through the cutting process.
  • the step means a height difference between the cutting surface 116 and the unprocessed reference surface 118.
  • the second flow channel 124 is exposed to both sides of the main body 110 due to the step. do.
  • the cover member 130 prevents the second flow fluid from being discharged to the front portion of the main body 110, which covers a portion where the second flow channel 124 communicates with the front and rear surfaces of the main body 110. It becomes possible, forming a structure in which) closes.
  • the cover member 130 is formed with a through hole 134 to allow the movement of the first flow fluid flowing into the main body 110 along the first direction 102.
  • the through hole 134 may be formed by performing a piercing process on a metal plate using a press machine.
  • the blocking unit 132 disposed between the through holes 134 prevents the second flow fluid from leaking through the front and rear surfaces of the main body 110.
  • a sealing member (not shown) is attached to the inner surface of the cover member 130, it is possible to prevent the leakage of the flow fluid when the cover member 130 and the main body 110 is in close contact.
  • first flow channel 122 and the second flow channel 124 may be continuously arranged alternately in the main body 110 as shown in FIG. 6. That is, the second flow channel 124 is disposed on both sides adjacent to the first flow channel 122 so that the first flow fluid flowing in the first flow channel 122 and the second flow flowing in the second flow channel 124 are provided. Thermal exchange between fluids can occur smoothly.
  • a heat exchange fin 114 having a predetermined shape is formed between the flow channels 120 to enhance the heat exchange performance between the first and second fluids.
  • the heat exchanger 100 may be applied to a hatching device in which thermal exchange or distribution is to be made, but may be particularly used for heat exchange of a food processor system.
  • the high temperature and high humidity exhaust gas generated in the drying furnace in which the food is crushed and dried and the cooling air supplied from the outside flow in a direction crossing each other in the flow channel 120 of the heat exchanger 100. Can be.
  • the flow process is streamlined due to the presence of the heat exchange fins 114.
  • the process proceeds in close contact with the surface of the second flow channel 124, which increases the mobility of heat through heat conduction between the flow channels 120.
  • the heat exchange fins 114 are alternately formed at both side walls along the second direction 104 in the respective second flow channels 124.
  • the flow channels 120 formed in the main body 110 through the extrusion process are formed to have different lengths formed along the second direction 104. That is, referring to FIG. 8, the second flow channel 124 is formed longer than the first flow channel 122 with respect to the second direction 104, so that upper and lower ends of the second flow channel 124 are formed in the first direction. It is formed closer to the side of the body 110 than the flow channel 122.
  • FIG. 9 illustrates a cross section in a state where cutting is performed on the main body 110, and the cutting process proceeds only to the extent that the upper and lower portions of the second flow channel 124 are exposed to the outside. The upper and lower parts are not exposed.
  • the second flow fluid flowing through the upper end of the main body 110 passes through the second flow channel 124 and is discharged through the lower end of the main body 110.
  • the second flow fluid flows in a zigzag streamline form in the second flow channel 124 (see reference numeral 125).
  • an extrusion process of pushing the molten molding material into a molding mold conforming to the shape of the main body 110 of the present invention using a pump is performed.
  • the extrusion process is largely classified into a forward extrusion method and a reverse extrusion method.
  • the former is the case where the direction of the molding material to be extruded is the same as the direction of applying pressure from the outside, and the latter is the opposite direction.
  • a plurality of flow channels 120 are uniformly formed in the body 110 through the single extrusion process.
  • 3 illustrates a main body 110 formed through an extrusion process, in which a flow channel 120 having a uniform shape is formed along a first direction 102 (X-axis direction).
  • the cover member 130 is attached to the front and rear surfaces of the main body 110.
  • the cover member 130 prevents the second flow fluid from being discharged from the main body 110 along the first direction 102.
  • the second flow channel 124 communicates with the front and rear surfaces of the main body 110. It becomes possible while forming a structure in which the cover member 130 closes the part.
  • the present invention is characterized in that heat exchange is effectively performed through a process in which a flow fluid having thermal energy of different temperatures flows in a direction in which the flow channels formed in the body cross or cross each other.
  • high productivity in that the heat exchanger can be manufactured in a simple manner in a short time through a single extrusion process, a cutting process for the upper and lower ends of the main body, and a process of attaching the cover member to the front and rear surfaces of the main body in the process of forming the main body.
  • economics are derived.

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Abstract

열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법이 제공된다. 개시된 열교환기는 내부에 복수의 유동채널이 형성되며 온도가 서로 다른 복수의 유동유체 간에 열적 이동이 이루어지고, 상기 복수의 유동채널이 내부를 제1방향으로 관통하도록 형성되는 본체, 및 상기 본체의 상기 제1방향 상에서의 양측 끝단에 체결되는 한쌍의 커버부재를 포함하며, 상기 복수의 유동채널은 상기 커버부재를 통해 출입하는 제1유동유체의 통로로서의 기능을 수행하는 제1유동채널 및 상기 본체의 측면에 연통되어지는 제2유동채널로 이루어지고, 상기 제1유동유체 및 상기 제2유동유체 간에는 상기 본체의 내부를 서로 교차하는 방향으로 열적 교환이 행해지는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법
본 발명은 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압출 및 절삭 가공 과정을 통해 내부에 복수의 유동채널이 형성되어 상호 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 작업 공정이 단순화된 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로 정의가 가능하다. 열교환기의 구조는 가장 일반적으로 사용되는 것은 금속관을 전열벽으로 하는 것으로, 그 종류로는 주수식, 이중관식, 핀붙이 다관식, 및 투관형식 등의 다양한 실시예가 있다. 상기의 열교환기 중 이중관식 열교환기는 내관과 외관으로 되어 있으며, 내관 내부의 유체와 내관과 외관 사이에 있는 고리 모양 부분의 유체 사이에서 열교환이 이루어진다. 이중관식 열교환기는 구조는 간단하지만 처리하는 양이 적다.
상기의 열교환기 중 대용량인 것에는 커다란 외관에 여러 개의 작은 관을 넣은 투관형식이 적용된다. 열이 높은 유체와 낮은 유체의 흐름에서 같은 방향으로 흐르는 것을 병류형, 반대방향으로 흐르는 것을 역류형, 직각방향으로 흐르는 것을 직교류형이라고 한다. 보통 공업에서 사용되는 전열매체에는 물. 수증기, 공기, 연도가스, 석유, 수은, 나트륨, 칼륨, 및 비페닐에테르와 비페닐의 혼합물인 다우섬(dowtherm) 등이 적용될 수 있다.
이하, 구체적으로 도 1을 참조하여 종래의 플레이트 핀형 열교환기의 구조에 대해 살핀다. 핀형 열교환기(10)는 중공의 원형관(12)과 상기 원형관(12)이 삽입 고정되는 플레이트 핀(14)을 구비한다. 상기 원형관(12) 내부로는 고온의 유체가 유동하게 되는데(도면부호 18참조), 원형관(12)에 밀착 고정되는 플레이트 핀(14)은 원형관(12)의 축방향을 따라 일정 간격으로 적층형성된다.
상기 핀형 열교환기(10)의 작동과정을 보면, 원형관(12) 내부의 고온의 열은 상기 플레이트 핀(14)으로 열확산 과정을 통해 분산되는 과정을 거치고, 이 상태에서 플레이트 핀(14) 방향으로 유동하는 저온의 냉각공기(16)가 플레이트 핀(14)을 냉각함으로써 계속적인 열교환 작용이 될 수 있게 한다.
한편, 핀형 열교환기(10)는 원형관(12)의 플레이트 핀(14) 상에의 압입도에 따라 열교환 효율이 결정되고, 플레이트 핀(14)의 두께에 따라 압입 또는 사용시에 변형 등이 발생하여 품질 저하가 발생할 수 있다. 더불어, 원형관(12)의 유로 단면적이 일반적으로 작아 그 내부를 유동하는 고온 유체의 압력 부하가 크게 작용하여 이로 인해 고압의 펌프 또는 고압력의 송풍팬이 필요하게 된다. 상기의 문제점을 극복하기 위한 방안으로는 압력부하의 저감을 위해 원형관(12)의 개수를 증가시키는 방안이 도출될 수 있는데, 상기 방안의 경우는 공정비용이 상승하고 제조비용이 고가라는 단점이 있게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 금속성형부재에 대한 압출 및 절삭 공정을 통해 복수의 유로채널이 형성된 본체 및 상기 본체에 부착되는 커버부재를 조합하여 작업공정의 단순화 및 제조비용의 절감을 기한 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 관점에 따른 열교환기는 복수의 유동유체 간에 열적 이동이 이루어지고, 상기 복수의 유동유체가 서로 다른 방향으로 유동하도록 서로 다른 방향으로 관통하는 복수의 유동채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유동채널은 제 1 유동유체의 통로로서 기능하는 제 1 유동채널 및 제 2 유동유체의 통로로서 기능하는 제 2 유동채널을 포함하고, 상기 제 1 유동유체 및 상기 제 2 유동유체는 상기 열교환기의 내부를 교차하는 방향으로 열적 교환이 행해지는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제 1 유동채널과 상기 제 2 유동채널은 상기 본체 내에서 서로 교대로 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 본체의 제 1 방향 상에서의 양측 끝단에 체결되는 한 쌍의 커버부재를 포함하며, 상기 제 1 유동채널은 상기 커버부재를 통해 출입하는 상기 제 1 유동유체의 상기 제 1 방향으로의 통로로서의 기능을 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 본체에 상기 제 1 방향을 따라 형성되는 상기 제 1 및 제 2 유동채널은 압출가공을 통하여 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제 1 또는 제 2 유동채널에는 소정 형상의 열교환핀이 돌출 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 열교환핀은 상기 제 1 또는 제 2 유동채널 중 상기 열교환핀이 설치된 어느 하나의 유동채널 내에서 마주보는 내측면에 엇갈리게 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제 2 유동채널은 상기 본체의 측면에 대한 절삭 가공을 통하여 연통 가능하게 되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 커버부재는 상기 본체의 측면으로부터 상기 제 2 유동채널을 통해 유입되는 제 2 유동유체가 상기 제 1 방향을 따라 상기 본체로부터 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 다른 관점에 따른 열교환기의 제조 방법은 상기 복수의 유동채널 중 어느 일 방향의 유동채널이 상이한 높이로 형성되도록 상기 본체를 성형하는 압출 공정 단계, 상기 상이한 높이로 형성된 유동채널 중 소정의 유동채널의 말단이 외부로 노출되는 깊이로 상기 일 방향과 상이한 방향의 상기 본체의 측면을 절삭하는 절삭 가공 단계, 및 상기 외부로 노출된 말단을 구비한 상기 소정의 유동채널의 상기 일 방향측 측면을 커버하는 커버부재를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 또 다른 관점에 따른 열교환기를 포함하는 음식물 처리기에서, 상기 열교환기에서는 상기 음식물 처리기의 건조로에서 발생한 배기가스와 외부의 냉각공기가 열교환하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 또 다른 관점에 따른 음식물 처리기는 상기의 제조 방법에 따라 제조된 열교환기를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명의 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법은 서로 다른 온도의 열에너지를 보유한 유동유체가 본체 내에 형성된 유동채널을 서로 교차 내지 직교하는 방향으로 유동하는 과정을 통해 열교환이 효과적으로 이루어지게 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본체를 형성하는 과정에서 한번의 압출 공정, 본체 상하단에 대한 절삭 공정, 및 본체 전후면에 커버부재를 부착하는 공정을 통하여 빠른 시간 내에 간이한 방법으로 열교환기를 제조할 수 있다는 점에서 높은 생산성과 경제성이 도출된다.
도 1은 종래의 일반적인 열교환기의 구조를 보이는 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구조를 보이는 사시도,
도 3은 본 발명의 열교환기의 구성요소인 본체가 압출공정을 통해 형성된 상태를 도시한 사시도,
도 4는 본체의 측면에 대한 절삭가공을 통해 본체 내에 형성된 제2유동채널이 본체의 측면에 노출된 상태를 도시한 사시도,
도 5는 본체의 전후면에 커버부재가 결합되는 상태를 분해 사시도,
도 6은 도 4의 A 방향으로부터 바라보이는 정면도,
도 7은 도 4의 B 방향으로부터 바라보이는 평면도,
도 8은 도 4의 C-C 선에 따른 단면도, 및
도 9는 도 4의 D-D 선에 따른 단면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 일반적인 열교환기의 구조를 보이는 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구조를 보이는 사시도, 도 3은 본 발명의 열교환기의 구성요소인 본체가 압출공정을 통해 형성된 상태를 도시한 사시도, 도 4는 본체의 측면에 대한 절삭가공을 통해 본체 내에 형성된 제2유동채널이 본체의 측면에 노출된 상태를 도시한 사시도, 도 5는 본체의 전후면에 커버부재가 결합되는 상태를 분해 사시도, 도 6은 도 4의 A 방향으로부터 바라보이는 정면도, 도 7은 도 4의 B 방향으로부터 바라보이는 평면도, 도 8은 도 4의 C-C 선에 따른 단면도, 및 도 9는 도 4의 D-D 선에 따른 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환장치(100)의 구조에 대해 살핀다. 열교환장치(100)는 복수의 유동채널(120)이 그 내부에 형성되는 본체(110) 및 상기 본체(110)의 전후면 양끝단에 체결되는 커버부재(130)를 구비한다. 본체(110)의 전후면 모서리부에 형성된 체결홈(112)과 커버부재(130)의 모서리부에 형성되는 체결홀(131)은 서로 대응되도록 구성되어져 별도의 체결부재(미도시)를 이용하여 상호 결합이 이루어진다.
본체(110)는 압출과정을 통해 생산이 가능한 단일부재로서 임의의 지점에서의 단면이 동일하게 형성될 수 있게 되는데, 상기의 압출 과정을 통해 빠른 시간 내에 원하는 형상의 제품을 확보하게 된다.
복수의 유동채널(120)은 커버부재(130)를 통해 출입하는 제1유동유체의 통로로서의 기능을 수행하는 제1유동채널(122) 및 본체(110)의 측면에 선택적으로 연통되어지는 제2유동채널(124)로 이루어진다. 도 2에서 보면, 본체(110)의 전후면을 통해 제1유동유체가 이동하는 방향을 제1방향(102), 본체(110)의 측면 상하단을 통해 제2유동유체가 이동하는 방향을 제2방향(104)으로 정의할 수 있는데, 직교좌표계에서 제1방향은 X 방향, 제2방향은 Y 방향으로 설정할 수 있다. 여기에서, 상기 제1,2 방향에 대한 방향설정은 편의상 직교하도록 설정하는 것일 뿐이고, 반드시 직교하는 방향으로 설정되는 것에 한정됨은 아닐 것이다.
제1유동유체는 제1방향(102)을 따라 본체(110)의 후면으로 유입되어 제1유동채널(122)을 거쳐 본체(110)의 전면으로 토출된다. 상기 과정에서 커버부재(130)는 제1유동유체의 흐름을 간섭하지 않게 된다.
제2유동유체는 제2방향(104)을 따라 본체(110)의 측면 상단으로 유입되어 제2유동채널(124)을 거쳐 본체(110)의 측면 하단으로 토출된다. 본체(110)의 측면 상하단과 제2유동채널(124)의 연통은 상기 본체(110) 측상단 및 측하단에 대한 절삭 가공을 통하여 이루어지게 된다. 도 4를 참조하면, 상기의 절삭가공을 통해 본체(110)의 양측면에는 일정한 단차가 형성된다. 상기 단차는 절삭이 이루어진 가공면(116)과 미가공된 기준면(118) 사이에서의 높이차를 의미하는 것으로 상기 단차로 인해서 제2유동채널(124)이 본체(110)의 양측면에 노출되는 상태가 된다.
커버부재(130)는 제2유동유체가 본체(110)의 전면부로 배출되는 것을 방지하게 하는데, 이는 제2유동채널(124)이 본체(110)의 전후면에 연통되는 부분을 커버부재(130)가 폐쇄하는 구조를 형성하면서 가능하게 된다.
커버부재(130)는 제1방향(102)을 따라 본체(110) 내에 유입되는 제1유동유체의 이동이 가능하도록 관통구(134)가 형성된다. 상기 관통구(134)는 프레스 기계를 이용하여 금속판에 대해 피어싱 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. 상기 관통구(134) 사이에 배치되는 차단부(132)는 제2유동유체가 본체(110)의 전후면을 통해 누설되는 것을 방지하게 된다. 그리고, 커버부재(130)의 내측면에는 실링부재(미도시)가 부착됨으로써, 커버부재(130)와 본체(110)가 밀착되는 경우에 유동유체의 누설을 방지하게 할 수 있다.
한편, 상기 제1유동채널(122)과 제2유동채널(124)은 도 6에서 보이는 바와 같이 본체(110) 내에서 상호 교대로 연속배치될 수 있다. 즉, 제1유동채널(122)의 인접하는 양측에는 제2유동채널(124)이 배치됨으로써 제1유동채널(122)에 흐르는 제1유동유체와 제2유동채널(124)에 흐르는 제2유동유체 간에 열적인 교환이 원활하게 일어나게 할 수 있다. 여기에서, 상기 유동채널들(120) 사이에는 소정 형상의 열교환핀(114)이 형성되어져 제1,2유동유체 간의 열교환 성능을 강화할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 열교환기(100)는 열적 교환 내지 배분이 이루어져야 하는 모등 장치에 적용되어질 수 있지만, 특히 음식물 처리기 시스템의 열교환을 위해 사용될 수 있다. 음식물 처리기에서는 음식물에 대한 분쇄, 건조가 이루어지는 건조로에서 발생하는 고온다습한 배기가스와 외부에서 공급된 냉각공기가 열교환기(100)의 유동채널(120) 내에서 서로 교차하는 방향으로 유동함으로써 상호 열교환될 수 있다.
특히, 도 9를 참조하면, 제2방향(104)을 따라 제2유동채널(124)로 들어오는 제2유동유체의 경우는 상기 열교환핀(114)의 존재로 인하여 그 유동과정이 유선형으로 이루어지게 됨으로써 제2유동채널(124)의 표면에 밀착하여 진행하게 되는데, 이는 유동채널들(120) 사이에서의 열전도를 통한 열의 이동성을 증가하게 한다. 여기에서, 제2유동유체의 유선모양을 띤 이동을 지원하기 위해서 열교환핀(114)은 각각의 제2유동채널(124) 내에서 제2방향(104)을 따라 양측 벽면에 엇갈리게 형성되어진다.
압출 공정을 통해 본체(110) 내에 형성된 유동채널들(120)은 제2방향(104)을 따라 형성되는 길이가 다르게 형성된다. 즉, 도 8을 보면 제2유동채널(124)이 제1유동채널(122)보다 상기 제2방향(104)을 기준으로 더 길게 형성됨으로써 상기 제2유동채널(124)의 상하부 끝단이 제1유동채널(122)보다 본체(110)의 측면에 더 근접하게 형성된다. 이하, 도 9는 본체(110)에 절삭 가공이 행해진 상태에서의 단면을 보이고 있는데, 절삭가공이 제2유동채널(124)의 상하부가 외부에 노출되는 정도로만 진행되어 제1유동채널(122)의 상하부는 노출되지 않게 된다.
상기 상태에서 본체(110)의 상단을 통해 유입되는 제2유동유체는 제2유동채널(124)을 관통하여 본체(110)의 하단을 통해 배출된다. 이 과정에서 열교환핀(114)의 돌출형상으로 인하여 제2유동유체는 제2유동채널(124) 내부를 지그재그 형태를 띤 유선모양을 형성하며 유동한다(도면부호 125 참조).
이하, 도 2 내지 도 9를 다시 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조방법에 대해 정리하여 설명한다.
먼저, 용융된 성형재료를 펌프를 이용하여 본 발명의 본체(110)의 형상에 부합하는 성형틀에 밀어넣는 압출과정을 행한다. 상기의 압출과정은 크게 정압출법과 역압출법으로 분류되는데 전자는 압출되는 성형재료의 방향이 외부로부터 압력을 가하는 방향과 같은 경우이고, 후자는 이 방향이 반대가 되는 것이다. 본 발명에서는 상기 한번의 압출 공정을 통해 본체(110) 내에 복수의 유동채널(120)을 균일하게 형성하게 된다. 도 3은 압출공정을 통해 형성된 본체(110)를 나타내는 것으로 제1방향(102,X축 방향)을 따라 균일한 형상의 유동채널(120)이 형성된다.
압출공정이 진행된 후에, 본체(110)의 상하단부에 대한 절삭 가공이 행해진다. 상기 절삭가공 과정에서는 제2유동채널(124)의 상하부만 외부에 노출되고, 제1유동채널(122)의 상하부는 노출되지 않게 된다. 도 4는 본체(110)의 상하측면에 절삭이 행해진 상태를 나타내고 있고, 이와 같은 가공을 통해서 제2유동유체가 본체(110)의 상측면을 통해 제2유동채널(124)로 유입되어진다.
본체(110)에 대한 절삭공정이 진행된 후에 커버부재(130)가 상기 본체(110)의 전후면에 부착된다. 커버부재(130)는 제2유동유체가 제1방향(102)을 따라 본체(110)로부터 배출되는 것을 방지하게 하는데, 이는 제2유동채널(124)이 본체(110)의 전후면에 연통되는 부분을 커버부재(130)가 폐쇄하는 구조를 형성하면서 가능하게 된다.
상술한 바와 같이, 본원 발명은 서로 다른 온도의 열에너지를 보유한 유동유체가 본체 내에 형성된 유동채널을 서로 교차 내지 직교하는 방향으로 유동하는 과정을 통해 열교환이 효과적으로 이루어지게 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본체를 형성하는 과정에서 한번의 압출 공정, 본체 상하단에 대한 절삭 공정, 및 본체 전후면에 커버부재를 부착하는 공정을 통하여 빠른 시간 내에 간이한 방법으로 열교환기를 제조할 수 있다는 점에서 높은 생산성과 경제성이 도출된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 복수의 유동유체 간에 열적 이동이 이루어지는 열교환기에 있어서,
    상기 복수의 유동유체가 서로 다른 방향으로 유동하도록 서로 다른 방향으로 관통하는 복수의 유동채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동채널은 제 1 유동유체의 통로로서 기능하는 제 1 유동채널 및 제 2 유동유체의 통로로서 기능하는 제 2 유동채널을 포함하고,
    상기 제 1 유동유체 및 상기 제 2 유동유체는 상기 열교환기의 내부를 교차하는 방향으로 열적 교환이 행해지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유동채널과 상기 제 2 유동채널은 상기 본체 내에서 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 본체의 제 1 방향 상에서의 양측 끝단에 체결되는 한 쌍의 커버부재;를 포함하며,
    상기 제 1 유동채널은 상기 커버부재를 통해 출입하는 상기 제 1 유동유체의 상기 제 1 방향으로의 통로로서의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체에 상기 제 1 방향을 따라 형성되는 상기 제 1 및 제 2 유동채널은 압출가공을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 유동채널에는 소정 형상의 열교환핀이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열교환핀은 상기 제 1 또는 제 2 유동채널 중 상기 열교환핀이 설치된 어느 하나의 유동채널 내에서 마주보는 내측면에 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 유동채널은 상기 본체의 측면에 대한 절삭 가공을 통하여 연통 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버부재는 상기 본체의 측면으로부터 상기 제 2 유동채널을 통해 유입되는 제 2 유동유체가 상기 제 1 방향을 따라 상기 본체로부터 배출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 열교환기를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 유동채널 중 어느 일 방향의 유동채널이 상이한 높이로 형성되도록 상기 본체를 성형하는 압출 공정 단계;
    상기 상이한 높이로 형성된 유동채널 중 소정의 유동채널의 말단이 외부로 노출되는 깊이로 상기 일 방향과 상이한 방향의 상기 본체의 측면을 절삭하는 절삭 가공 단계; 및
    상기 외부로 노출된 말단을 구비한 상기 소정의 유동채널의 상기 일 방향측 측면을 커버하는 커버부재를 부착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 열교환기를 포함하는 음식물 처리기에서,
    상기 열교환기에서는 상기 음식물 처리기의 건조로에서 발생한 배기가스와 외부의 냉각공기가 열교환하는 것을 특징으로 하는 음식물 처리기.
  12. 제 10 항에 따라 제조된 열교환기를 포함하는 음식물 처리기.
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