WO2013048021A1 - 용접식 판형 열교환기 - Google Patents

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WO2013048021A1
WO2013048021A1 PCT/KR2012/006937 KR2012006937W WO2013048021A1 WO 2013048021 A1 WO2013048021 A1 WO 2013048021A1 KR 2012006937 W KR2012006937 W KR 2012006937W WO 2013048021 A1 WO2013048021 A1 WO 2013048021A1
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heat transfer
plate
heat exchanger
flange
welded
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PCT/KR2012/006937
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조형석
안성국
성대훈
도낙수
Original Assignee
Cho Hyung Seok
An Sung Kuk
Sung Dae Hoon
Do Nak Su
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a welded plate heat exchanger, and more particularly, to form a cutout on the edge side of the heat transfer plate to be laminated, and to produce a heat exchanger by directly welding the oil and the inlet and outlet pipe having openings through which fluid flows in and out.
  • the present invention relates to a welded plate heat exchanger capable of simplifying a manufacturing process by reducing a welding amount for manufacturing a heat exchanger.
  • heat exchangers are for transferring heat from one fluid (or gas) to another without physical contact.
  • it is a device used to heat or cool one fluid indirectly by transferring only heat without fluid mixing.
  • the shell & tube type has a very small heat exchange rate compared to its size, and thus many plate heat exchangers with high heat exchange performance have been developed. to be.
  • the welded plate heat exchanger is divided into full welding type and semi-welding type, and the automatic welding (laser welding, core welding, CO2 welding, Tig welding) that performs the brazing production method and the welding work produced outside in the vacuum furnace according to the manufacturing method. Etc.).
  • the environment using such a heat exchanger can be manufactured from low temperature / low pressure to high temperature / high pressure, small capacity to large capacity, and can be applied in various environments.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a conventional welded plate heat exchanger 1, in which a plurality of heat transfer plates 10 are stacked to form a heat transfer assembly, and a low temperature side inlet is provided on both top and left and right sides of the heat transfer assembly. Header boxes 12, 14, 16, and 18 that serve as / football and hot side inlet / outlet are further provided.
  • This conventional heat exchanger is not only bulky because the header box is additionally attached, but also requires a lot of welding work therefor. Accordingly, the production cost for manufacturing the plate heat exchanger is increased due to the increase in manufacturing cost and the decrease in productivity, and the volume of the heat exchanger is inevitably increased, resulting in an increase in the installation area.
  • the header box attached in the form of a rectangular box has a problem of high overall probability of cracking when used at high pressure.
  • the present invention is to solve the above problems, by forming a cutout on the edge side of the heat transfer plate to be laminated, heat-exchanging by making a heat exchanger by directly welding the oil, the access pipe having an opening through which fluid flows in and out It is to provide a welded plate heat exchanger that can reduce production cost and improve productivity by reducing the amount of welding for fabrication of the machine.
  • the present invention is a plate heat exchanger in which a heat transfer plate having a heat transfer surface having a rectangular plate shape is laminated, and the heat transfer surfaces are disposed to face each other so that a fluid passage is formed with cutouts formed at four corners, respectively.
  • a heat transfer assembly including a plurality of heat transfer plates stacked in up and down directions; An opening / exit pipe having an opening formed at one side in a longitudinal direction and welded to the cutout portion so that the opening side communicates with the fluid passage so that the fluid can flow into and out of the fluid passage through the opening; It provides a welded plate heat exchanger comprising; and an outer plate respectively coupled to the upper and lower portions of the heat transfer assembly.
  • the heat transfer plate is provided at both ends with a first flange bent higher than the heat transfer surface and a second flange formed bent lower than the heat transfer surface, the first flange and the second flange are alternately arranged
  • the first flange of the heat transfer plate disposed on the upper portion and the second flange disposed on the lower portion may be welded to each other.
  • the cutout may be formed on the first flange and the second flange.
  • the mutual bonding of the first flange and the second flange may be made of any one of core welding, CO 2 welding, Tig welding or automatic welding.
  • the inner plate may be additionally provided between the heat transfer assembly and the outer plate to increase airtightness with the outside.
  • any one side of the outer plate disposed on the upper, lower portions of the heat transfer assembly may be provided with an outlet and an inlet to communicate with the oil, the inlet and outlet pipe, respectively.
  • the cutout and the oil and the inflow pipe may be exposed to the outside of the weld.
  • the flow-in and out pipes may be formed to have a polygonal cross section, a circular cross section and a cross section in combination thereof.
  • the front plate of the heat transfer assembly may be additionally provided with a side plate to prevent the fluid flowing through the fluid passage to leak to the outside.
  • the heat transfer surface may be formed in an embossing pattern in which the peaks and valleys are repeatedly provided.
  • the heat transfer plate may be folded in half based on the center line of the width along the longitudinal direction.
  • the heat transfer plate may be formed so that the embossing pattern protrudes in the opposite direction with respect to the center line.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional welded plate heat exchanger.
  • Figure 2 is a perspective view showing a welded plate heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2;
  • Figure 4 is a perspective view of the heat transfer assembly in a welded plate heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view and a cross-sectional view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a conceptual view illustrating a heat transfer plate folded along a center line in FIG. 2 and a longitudinal cross-sectional view of the heat transfer assembly.
  • Welded plate heat exchanger 100 is a plurality of cut-out portion (114a1, 114b, 114c, 114d) in four corners of each of the heat transfer plate (110) constituting the heat transfer assembly (A) And weld the inlet pipe 121 and the outlet pipe 122 through which the fluid flows in and out of the cutouts 114a1, 114b, 114c, 114d to form a heat exchanger 100. It is easy to weld because it is exposed to prevent leakage of fluid sufficiently and improve productivity.
  • the welded plate heat exchanger 100 includes a heat transfer assembly A, oil and flow pipes 121 and 122, and a pair of outer plates 131 and 132.
  • the heat transfer assembly (A) is arranged in a state in which a plurality of heat transfer plate 110 is spaced apart so as to form a fluid passage (S), one end is welded in a zigzag manner, the two different types of fluids are not mixed with each other. To allow heat exchange to occur.
  • the plurality of heat transfer plates 110 constituting the heat transfer assembly (A) is provided in a substantially rectangular plate shape having a heat transfer surface 112, and for bonding with other heat transfer plates 110 stacked on top and bottom.
  • the first flange 116 and the second flange 118 are provided at the end.
  • the heat transfer surface 112 has a predetermined area to form a fluid passage (S) through which the fluid is moved in pairs with the heat transfer surface 112 disposed opposite to the upper and lower sides, and the valleys (not shown) and the peak on the surface. It is preferable to maximize the heat exchange efficiency by forming an embossed pattern (not shown) repeatedly formed to widen the heat transfer area.
  • the first flange 116 is bent higher than the heat transfer surface 112 forming the fluid passage, and the second flange 118 is bent lower than the heat transfer surface 112.
  • the first and second flanges are bent by press working.
  • the heat transfer plates 110 on which the first flange 116 and the second flange 118 are formed are respectively spaced apart from each other so as to form a fluid passage S through which the fluid moves.
  • the first flange 116 and the second flange 118 are stacked in such a way that they are alternately arranged.
  • the second flange 118 of the heat transfer plate 110 disposed on the upper portion is interviewed with and joined to the first flange 116 of the heat transfer plate disposed on the lower portion thereof.
  • the second flange 118 of the heat transfer plate is disposed in the interview with the first flange 116 of the heat transfer plate 110 is formed in the form that is mutually bonded.
  • the heat transfer assembly (A) is formed in each of the first flange 116 and the second flange 118 provided at both ends of the heat transfer plate 110 in the opposite direction relative to the heat transfer surface 112 and the first Since the flange 116 and the second flange 118 are stacked in an alternately arranged shape, the flange 116 and the second flange 118 are alternately bonded to each other in a zigzag shape to form a fluid passage S in which one side is opened and the other side is sealed by mutual bonding.
  • the plurality of heat transfer plates 110 are stacked on each other, so that the first flange 116 and the second flange 118 are before and after the heat transfer assembly A in which the fluid passage S is formed through the zigzag bonding.
  • Left and right, separate side plates 141 and 142 are welded to seal the open portion of the fluid passage S, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the mutual bonding of the first flange 116 and the second flange 118 is bonded through core welding, CO 2 welding, Tig welding or automatic welding.
  • the welded plate heat exchanger 100 may form a heat transfer assembly A 'by stacking a plurality of folded heat transfer plates 110' after folding one heat transfer plate 110 'in half. That is, as illustrated in FIG. 6, the heat transfer plate 110 ′ is provided to have a double width W, and the middle portion is folded based on the center line C along the longitudinal direction.
  • the heat transfer plate 110 ′ is provided to have an embossing pattern in which the ridges and valleys are formed on the upper and lower surfaces of the heat transfer surface 112, respectively.
  • the embossed pattern is formed so that the directions protruding from the center line C are opposite to each other. That is, based on the drawing of FIG.
  • the left side of the center line C is formed so that the embossing pattern P1 protrudes upward, and the right side of the center line C is formed so that the embossing pattern P2 protrudes downward.
  • the two heat transfer surfaces that face each other after being folded are spaced apart from each other by an embossing pattern to form a fluid passage, and a plurality of heat transfer plates having folded intermediate portions are sequentially stacked to form a heat transfer assembly.
  • the embossing pattern is not shown in the longitudinal cross-sectional view of FIG. 6. Accordingly, the rear side of the heat transfer assembly formed by stacking a plurality of heat transfer plates can be omitted, thereby simplifying the manufacturing process and processing time. Can be further shortened.
  • the heat transfer plate 110 provided in the shape of a square plate is provided with cutouts 114a1, 114b, 114c, 114d are formed in each of the four corners. As shown in FIGS. 2 and 3, the cutouts 114a1, 114b, 114c, and 114d come into contact with the side surfaces of the inflow pipe 121 and the outflow pipe 122 to weld the fluid toward the fluid passage S. Allow it to flow in and out.
  • the inflow pipe 121 and the outflow pipe 122 are provided to have a predetermined length by having openings 121a and 122a that are formed in the side portion in the longitudinal direction. Accordingly, the heat transfer assembly A joined in a zigzag manner such that one side has a sealed fluid passage S through the first flange 116 and the second flange 118 has the remaining open portions of the side plates 141 and 142.
  • the inlet pipe 121 and the outlet pipe 122 are directly welded to the cutouts 114a1, 114b, 114c, and 114d by being sealed by the airtight, and the inflow pipe 121 and the outlet pipe ( Through the openings (121a, 122a) provided on one side of the 122 to allow the fluid to flow into or out of the fluid passage (S) side.
  • the inlet pipe 121 and the outlet pipe 122 are directly connected to the cutouts 114a1, 114b, 114c, and 114d provided at four corners of the heat transfer plate 110. Since the welded part constitutes a heat exchanger, the welding part is exposed to the outside, so the work is very easy to increase productivity, and since the welding is performed directly from the outside, welding defects generated during the welding process can be prevented.
  • the inlet pipe 121 and the outlet pipe 122 are provided in a substantially cylindrical shape having a predetermined height, and the cutouts 114a1, 114b, 114c, 114d are provided in the shape of an arc corresponding thereto.
  • the cutouts 114a1, 114b, 114c, 114d are provided in the shape of an arc corresponding thereto.
  • it is not limited thereto, but it is understood that it may be provided in the form of a polygonal pillar such as a square pillar or a triangular pillar.
  • the outer plates 131 and 132 are provided in a rectangular plate shape having a larger area than the heat transfer plate 110 and are coupled to the upper side and the lower side of the heat transfer assembly A, respectively.
  • the outer plates 131 and 132 are provided to have a relatively thick thickness so that the plate heat exchanger according to the present invention can be used even at high temperature / high pressure.
  • any one side 131 of the pair of outer plates (131, 132) is provided in the form having the inlet (133a, 133b) and the outlet (134a, 134b) in communication with the inlet pipe 121 and outlet pipe 122. do.
  • the inlets 133a and 133b and the outlets 134a and 134b are provided in two, respectively, and two different types of fluids are introduced into the fluid passage S through the inlets 133a and the inlet pipe 121, respectively. After the heat exchange with the fluid introduced into the fluid passage (S) through the other inlet (133b) and the inlet pipe 121 is made to be discharged again to the outside through different outlets (134a, 134b).
  • a separate inner plate 150 may be additionally provided between the outer plates 131 and 132 and the upper and lower surfaces of the heat transfer assembly A to increase airtightness with the outside.
  • the inner plate 150 is provided to have a thickness relatively thinner than the outer plate (131,132), and supports the heat transfer plate 110, the heat transfer surface 112 is formed in the embossed pattern to be easily stacked on the outer plate (131,132). Play a role.
  • the inner plate 150 is also provided with cutouts 154a, 154b, 154c, and 154d at four corners such that the inlet pipe and the outlet pipe are welded.

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Abstract

본 발명은 용접식 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층되는 전열판의 모서리 측에 절개부를 형성하고, 유체가 유,출입되는 개구부를 갖는 유,출입 파이프를 절개부에 직접 용접하여 열교환기를 제작함으로써 열교환기의 제작을 위한 용접량을 줄여 제조공정을 단순화할 수 있는 용접식 판형 열교환기에 관한 것이다.

Description

용접식 판형 열교환기
본 발명은 용접식 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층되는 전열판의 모서리 측에 절개부를 형성하고, 유체가 유,출입되는 개구부를 갖는 유,출입 파이프를 절개부에 직접 용접하여 열교환기를 제작함으로써 열교환기의 제작을 위한 용접량을 줄여 제조공정을 단순화할 수 있는 용접식 판형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 하나의 유체(또는 가스)로부터 다른 유체로 물리적인 접촉이 없이 열을 전달하기 위한 것이다. 즉, 유체가 서로 섞이지 않고 열만 전달하는 것으로 하나의 유체를 간접적으로 가열하거나 냉각하고자 할 때 사용하는 장치이다.
이러한 열교환기는 크기가 큰 것이 효과적이며, 크기에 비례하여 열교환기의 단가가 높아진다. 따라서, 적은 비용에 의하여 큰 용량의 열교환을 하는 것이 중요한데, 열교환기의 타입 중에 Shell & Tube 타입은 크기에 비하여 아주 적은 열교환이 이루어지기 때문에 열교환 성능이 높은 판형 열교환기에 대한 개발이 많이 이루어지고 있는 실정이다.
이러한 용접식 판형열교환기는 완전용접식과 반용접식으로 구분되며, 제조방식에 따라 진공로에서 제작되는 브레이징 제작방식과 외부에서 용접작업을 수행하는 자동용접(레이저용접, 심용접, CO2용접, Tig용접 등)으로 나뉜다. 이러한 열교환기를 사용하는 환경은 저온/저압에서 고온/고압, 소형용량에서 대형용량까지 제작이 가능하고 다양한 환경에서 적용이 가능하다.
도 1은 종래의 용접식 판형 열교환기(1)의 개략적인 구조를 나타낸 것으로, 복수 개의 전열판(10)을 적층하여 전열조립체를 형성하고, 상기 전열조립체의 상부 및 좌,우 양측에 저온측 입구/축구, 고온측 입구/출구의 역할을 하는 헤더박스(12,14,16,18)가 추가로 구비된다.
이러한 종래의 열교환기는 헤더박스가 추가로 부착되기 때문에 부피가 커질 뿐만 아니라 이를 위한 많은 용접작업이 필요하게 된다. 이에 따라 제조비 상승 및 생산성 저하로 판형 열교환기를 제작하기 위한 생산비용이 증가되고, 열교환기의 부피가 커질 수 밖에 없어 설치면적이 증가하는 문제점이 있었다.
더욱이 많은 용접 작업이 이루어지기 때문에 작업 과정에서 용접불량이 일어나 유체가 외부로 누설되어 안전사고가 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 사각박스 형태로 부착되는 헤더박스는 고압에서 사용할 경우 크랙이 발생되는 확률이 높아 전체적인 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적층되는 전열판의 모서리 측에 절개부를 형성하고, 유체가 유,출입되는 개구부를 갖는 유,출입 파이프를 절개부에 직접 용접하여 열교환기를 제작함으로써 열교환기의 제작을 위한 용접량을 줄여 제조공정을 단순화함으로써 생산비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 용접식 판형 열교환기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사각판상의 전열면을 갖는 전열판이 적층되는 판형 열교환기에 있어서, 4개의 모서리에 각각 절개형성되는 절개부를 갖추고 유체통로가 형성되도록 상기 전열면이 서로 대향배치되어 상,하방향으로 적층되는 복수 개의 전열판으로 이루어진 전열조립체; 일측에 길이방향을 따라 절개형성되는 개구부를 갖추고, 상기 개구부를 통해 유체가 상기 유체통로 측으로 유,출입될 수 있도록 개구부 측이 유체통로와 연통되게 상기 절개부에 용접되는 유,출입 파이프; 및 상기 전열조립체의 상,하부에 각각 결합되는 외판;을 포함하는 용접식 판형 열교환기를 제공한다.
바람직하게는, 상기 전열판은 양 단에 상기 전열면보다 높게 절곡형성되는 제1플랜지와 상기 전열면보다 낮게 절곡형성되는 제2플랜지가 구비되고, 상기 제1플랜지 및 제2플랜지가 서로 교대로 배치되어 상부에 배치되는 전열판의 제1플랜지와 하부에 배치되는 제2플랜지가 상호 용접될 수 있다.
바람직하게는, 상기 절개부는 상기 제1플랜지 및 제2플랜지 상에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1플랜지 및 제2플랜지의 상호 접합은 심용접, CO2 용접, Tig 용접 또는 자동용접 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열조립체와 외판의 사이에는 외부와의 기밀성을 높일 수 있도록 내판이 추가적으로 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열조립체의 상,하부에 배치되는 외판 중 어느 일측에는 상기 유,출입 파이프와 각각 연통되는 유출구 및 유입구가 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 절개부와 유,출입 파이프는 용접부위가 외부로 노출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 유,출입 파이프는 다각단면, 원형단면 및 이들이 조합된 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열조립체의 전/후/좌/우에는 유체통로를 통해 이동되는 유체가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 측판이 추가적으로 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열면은 산부와 골부가 반복적으로 구비되는 엠보싱 패턴으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열판은 길이방향을 따라 폭의 중심선을 기준으로 반으로 접혀질 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열판은 상기 중심선을 기준으로 엠보싱 패턴이 반대방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 적층되는 전열판의 모서리 측에 절개부를 형성하고, 유체가 유,출입되는 개구부를 갖는 유,출입 파이프를 절개부에 직접 용접하여 열교환기를 제작함으로써 별도의 헤더박스를 부착할 필요가 없어 열교환기의 제작을 위한 용접량을 줄여 제조공정을 단순화함으로써 생산비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 용접식 판형 열교환기를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 용접식 판형 열교환기를 나타낸 결합사시도.
도 3은 도 2의 분리사시도.
도 4는 본 발명에 따른 용접식 판형 열교환기에서 전열조립체를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 종단면도 및 횡단면도.
도 6은 도 2에서 전열판이 중심선을 따라 절첩형성되는 것을 나타낸 개념도 및 전열조립체의 종단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접식 판형 열교환기(100)는 복수 개가 적층되어 전열조립체(A)를 구성하는 각각의 전열판(110)의 네 모서리에 절개부(114a1,114b,114c,114d)를 형성하고, 상기 절개부(114a1,114b,114c,114d)에 유체가 유출입되는 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)를 각각 직접 용접하여 열교환기(100)를 구성함으로써 용접부위가 외부로 노출되어 용접작업이 용이하여 유체의 누설불량을 충분히 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 용접식 판형 열교환기(100)는 전열조립체(A), 유,출입파이프(121,122) 및 한 쌍의 외판(131,132)을 포함한다.
상기 전열조립체(A)는 복수 개로 구비되는 전열판(110)이 유체통로(S)를 형성하도록 일정간격 이격된 상태로 적층배치되며, 일단부가 지그재그 방식으로 용접되어 서로 다른 두 종류의 유체가 서로 섞이지 않은 상태에서 열교환이 일어날 수 있도록 한다.
즉, 상기 전열조립체(A)를 구성하는 복수 개의 전열판(110)은 전열면(112)을 갖는 대략 사각판상으로 구비되고, 상,하부에 적층 배치되는 다른 전열판(110)과의 접합을 위해 양 단부에 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)가 구비된다.
상기 전열면(112)은 일정면적을 갖추어 상,하부에 대향 배치되는 전열면(112)과 짝을 이루어 유체가 이동되는 유체통로(S)를 형성하게 되며, 표면에 골부(미도시) 및 산부(미도시)가 반복적으로 형성되는 엠보싱 패턴이 형성되어 전열면적을 넓혀줌으로써 열교환 효율을 극대화시키는 것이 바람직하다.
상기 제1플랜지(116)는 유체통로를 형성하는 전열면(112)보다 높게 절곡형성되고, 상기 제2플랜지(118)는 상기 전열면(112)보다 낮게 절곡형성된다. 이러한 제1,2플랜지는 프레스 가공에 의해 절곡형성된다.
이와 같이 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)가 각각 형성된 전열판(110)은 유체가 이동하는 유체통로(S)를 형성할 수 있도록 서로 대향 배치된 상태에서 일정간격 이격배치되며, 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)가 교대로 배치되는 형태로 적층된다.
이에 따라, 도 5b에서 좌측을 기준으로 설명하면, 상부에 배치된 전열판(110)의 제2플랜지(118)는 하부에 배치되는 전열판의 제1플랜지(116)와 서로 면접되어 상호 접합되고, 하부에 배치되는 전열판의 제2플랜지(118)는 그 하부에 배치되는 전열판(110)의 제1플랜지(116)와 서로 면접되어 상호 접합되는 형태를 이루게 된다.
이로 인해, 상기 전열조립체(A)는 전열판(110)의 양단에 각각 구비되는 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)가 전열면(112)을 기준으로 반대방향으로 절곡 형성되고 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)가 교대로 배치되는 형태로 적층됨으로써 전체적으로 지그재그 형상으로 상호 접합되어 일측이 개방되고 타측이 상호접합에 의해 밀폐된 유체통로(S)를 형성하게 된다.
이와 같이 복수 개의 전열판(110)이 서로 적층배치되어 상기 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)가 지그재그 방식의 접합을 통해 유체통로(S)가 형성된 전열조립체(A)의 전,후,좌,우면에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 별도의 측판(141,142)이 용접되어 유체통로(S)의 개방된 부분을 밀폐하게 된다.
여기서, 상기 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)의 상호 접합은 심용접, CO2용접, Tig 용접 또는 자동용접을 통해 접합하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 용접식 판형 열교환기(100)는 하나의 전열판(110’)을 반으로 접은 후 접혀진 복수 개의 전열판(110’)을 적층하여 전열조립체(A’)를 형성할 수도 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 전열판(110’)을 두 배의 폭(W)을 갖도록 구비하고, 길이방향을 따라 중심선(C)을 기준으로 중간부를 접는다. 이때, 상기 전열판(110’)은 전열면(112)이 되는 상부면과 하부면에 각각 산부와 골부가 반복적으로 형성되는 엠보싱 패턴을 갖도록 구비된다. 여기서, 상기 엠보싱 패턴은 중심선(C)을 기준으로 돌출되는 방향이 서로 반대가 되도록 형성된다. 즉, 도 6의 도면을 기준으로 중심선(C)의 좌측은 엠보싱패턴(P1)이 상부로 돌출되도록 형성되고 중심선(C)의 우측은 엠보싱패턴(P2)이 하부로 돌출되도록 형성된다. 이에 따라, 접혀진 후 서로 대면하는 두 전열면은 엠보싱 패턴에 의해 서로 일정간격 이격되어 유체통로를 형성하게 되며, 중간부가 접혀진 복수 개의 전열판이 순차적으로 적층되어 전열조립체를 형성하게 된다. (여기서, 도 6의 종단면도에서는 엠보싱패턴이 미도시됨)이로 인해, 복수 개의 전열판이 적층되어 형성되는 전열조립체의 후면측은 용접공정을 생략할 수 있어 제조 공정을 더욱 단순화시킬 수 있으며, 가공 시간을 더욱 단축시킬 수 있게 된다.
한편, 사각판상으로 구비되는 전열판(110)은 4 개의 모서리에 각각 절개형성되는 절개부(114a1,114b,114c,114d)가 마련된다. 이러한 절개부(114a1,114b,114c,114d)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)의 측부가 접하여 용접됨으로써 상기 유체통로(S) 측으로 유체가 유출입될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)는 측부에 길이방향을 따라 절개형성되는 개구부(121a,122a)를 갖추어 일정길이를 갖도록 마련된다. 이에 따라, 제1플랜지(116) 및 제2플랜지(118)를 통해 일측이 밀폐된 유체통로(S)를 갖도록 지그재그 방식으로 접합된 전열조립체(A)는 나머지 개방된 부분이 상기 측판(141,142)에 의해 밀폐되어 유체가 누설되는 것이 방지되고, 상기 절개부(114a1,114b,114c,114d)에 상기 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)가 직접 용접됨으로써 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)의 일측에 마련된 개구부(121a,122a)를 통해 상기 유체통로(S) 측으로 유체가 유입되거나 유출될 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 용접식 판형 열교환기(100)는 전열판(110)의 네 모서리에 마련된 절개부(114a1,114b,114c,114d)에 상기 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)가 직접 용접되어 열교환기를 구성하기 때문에 용접부위가 외부로 노출되어 작업이 매우 용이하여 생산성을 높일 수 있게 되며, 외부에서 직접 용접이 이루어지기 때문에 용접과정에서 발생되는 용접불량을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도면에는 상기 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)가 일정높이를 갖는 대략 원통형상으로 구비되고 상기 절개부(114a1,114b,114c,114d)가 이에 대응되는 원호의 형상으로 구비되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 사각기둥이나 삼각기둥과 같은 다각기둥의 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
상기 외판(131,132)은 상기 전열판(110)보다 더 넓은 면적을 갖는 사각판상으로 구비되어 상기 전열조립체(A)의 상부측과 하부측에 각각 결합된다. 이러한 외판(131,132)은 상대적으로 두꺼운 두께를 갖도록 구비되어 본 발명에 따른 판형 열교환기가 고온/고압에서도 사용될 수 있도록 한다. 이때, 상기 한 쌍의 외판(131,132) 중 어느 일측(131)에는 상기 유입파이프(121) 및 유출파이프(122)와 연통되는 유입구(133a,133b) 및 유출구(134a,134b)를 갖는 형태로 구비된다. 여기서, 상기 유입구(133a,133b) 및 유출구(134a,134b)는 각각 2개로 구비되어 서로 다른 두 종류의 유체가 각각 유입구(133a) 및 유입파이프(121)를 통해 유체통로(S) 측으로 유입되어 다른 유입구(133b) 및 유입파이프(121)를 통해 유체통로(S) 측으로 유입된 유체와 열교환이 일어난 후 서로 다른 유출구(134a,134b)를 통해 외부로 다시 배출되도록 한다.
한편, 상기 외판(131,132)과 전열조립체(A)의 상,하부면 사이에는 외부와의 기밀성을 높일 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 내판(150)이 추가적으로 구비될 수 있다. 이러한 내판(150)은 상기 외판(131,132)보다 상대적으로 얇은 두께를 갖도록 구비되며, 엠보싱 패턴으로 전열면(112)이 형성되는 전열판(110)이 외판(131,132)에 용이하게 적층될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 그리고, 상기 내판(150) 역시 네 모서리에 상기 유입파이프 및 유출파이프가 용접될 수 있도록 절개부(154a,154b,154c,154d)가 마련된다.
본 발명에 의하면, 적층되는 전열판의 모서리 측에 절개부를 형성하고, 유체가 유,출입되는 개구부를 갖는 유,출입 파이프를 절개부에 직접 용접하여 열교환기를 제작함으로써 별도의 헤더박스를 부착할 필요가 없어 열교환기의 제작을 위한 용접량을 줄여 제조공정을 단순화함으로써 생산비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 설계변형 또는 수정사항들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.

Claims (12)

  1. 사각판상의 전열면을 갖는 전열판이 적층되는 판형 열교환기에 있어서,
    4개의 모서리에 각각 절개형성되는 절개부를 갖추고 유체통로가 형성되도록 상기 전열면이 서로 대향배치되어 상,하방향으로 적층되는 복수 개의 전열판으로 이루어진 전열조립체;
    일측에 길이방향을 따라 절개형성되는 개구부를 갖추고, 상기 개구부를 통해 유체가 상기 유체통로 측으로 유,출입될 수 있도록 개구부 측이 유체통로와 연통되게 상기 절개부에 용접되는 유,출입 파이프; 및
    상기 전열조립체의 상,하부에 각각 결합되는 외판;을 포함하는 용접식 판형 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전열판은 양 단에 상기 전열면보다 높게 절곡형성되는 제1플랜지와 상기 전열면보다 낮게 절곡형성되는 제2플랜지가 구비되고, 상기 제1플랜지 및 제2플랜지가 서로 교대로 배치되어 상부에 배치되는 전열판의 제1플랜지와 하부에 배치되는 제2플랜지가 상호 용접되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 절개부는 상기 제1플랜지 및 제2플랜지 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1플랜지 및 제2플랜지의 상호 접합은 심용접, CO2 용접, Tig 용접 또는 자동용접 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전열조립체와 외판의 사이에는 외부와의 기밀성을 높일 수 있도록 내판이 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전열조립체의 상,하부에 배치되는 외판 중 어느 일측에는 상기 유,출입 파이프와 각각 연통되는 유출구 및 유입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 절개부와 유,출입 파이프는 용접부위가 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 유,출입 파이프는 다각단면, 원형단면 및 이들이 조합된 단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전열조립체의 전/후/좌/우에는 유체통로를 통해 이동되는 유체가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 측판이 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전열면은 산부와 골부가 반복적으로 구비되는 엠보싱 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 전열판은 길이방향을 따라 폭의 중심선을 기준으로 반으로 접혀지는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전열판은 상기 중심선을 기준으로 엠보싱 패턴이 반대방향으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용접식 판형 열교환기.
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