WO2014178472A1 - 기액 분리형 판형 열교환기 - Google Patents

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WO2014178472A1
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liquid
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PCT/KR2013/004713
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조형석
안성국
성대훈
도낙수
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㈜힉스프로
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Definitions

  • the present invention relates to a gas-liquid separation type plate heat exchanger, and more particularly, by stacking plate-shaped heat transfer plates having a predetermined area so that different fluids do not mix with each other and causing heat exchange in a counterflow manner to increase heat exchange efficiency,
  • the present invention relates to a gas-liquid separation type plate heat exchanger capable of discharging a fluid in a complete gas phase by forming a gas-liquid separator on the upper side of the casing to separate the liquid fluid contained in the phase-changed fluid.
  • the present invention is provided with a first inlet, a second inlet and the first outlet, the casing having an internal space open on one side;
  • the plurality of heat transfer plates disposed in the inner space and provided as plate members having a predetermined area are stacked at a predetermined interval, and the fluids introduced through the first inlet and the second inlet are not mixed with each other in different directions.
  • a heat transfer assembly in which the first flow path and the second flow path are alternately arranged to flow; And a second fluid disposed in an open upper side of the casing and having a second discharge port, the second fluid phase-changed from the liquid phase to the gas phase through heat exchange with the first fluid flowing through the first flow path, and included in the second fluid. It provides a gas-liquid separated plate-type heat exchanger comprising a; gas-liquid separator of the housing shape having a separation space to separate the fluid of the liquid.
  • the heat transfer plate may include a first plate and a second plate, and the first plate and the second plate may be formed by bending one plate having a width twice based on a centerline of the width.
  • the separation space is provided with a plate-shaped baffle plate having a predetermined area so that the liquid fluid contained in the second fluid in the gas phase can be separated by hitting the baffle plate.
  • the baffle plate may be provided such that one side thereof extends from the inner side surface of the gas-liquid separator so as to partition the separation space into at least two spaces.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional shell-tube heat exchanger.
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 2;
  • the fluid flowing into the first inlet 111 is referred to as a first fluid and the fluid flowing into the second inlet 112 is referred to as a second fluid, and the first fluid refers to the first inlet 111.
  • the second fluid is moved to the heat transfer assembly 120 side through the second inlet 112, the heat exchange occurs casing ( It is assumed that the moving to the gas-liquid separator 130, 130 'provided on the top of 110.
  • the second fluid is assumed to be a fluid having a relatively lower temperature than the first fluid, and it is assumed that the second fluid is a fluid in which a phase change occurs from the liquid phase to the gas phase through heat exchange with the first fluid.
  • the heat transfer plate 122 is provided in a plate shape having a predetermined area, the heat transfer area is wide, thereby facilitating heat transfer from the first fluid to the second fluid side and simply stacking the plurality of heat transfer plates 122 and welding the heat transfer assembly ( Forming 120 makes it easy to manufacture and lower the manufacturing cost.
  • a single heat transfer plate having a double width is folded based on the center line of the width so that the first plate 122a and the second plate are folded.
  • 122b may be provided to form a pair. This is a welding process for sealing by sealing the upper end or the lower end is closed in the process of sealing the open upper end and the lower end of the flow path formed between the first plate 122a and the second plate 122b paired with each other Can be reduced.
  • the heat transfer assembly 120 used in the present invention for convenience of description is one heat transfer plate having a double width as shown in Figures 4 to 6 are folded with respect to the centerline of the width to be paired with each other It is assumed that a plurality of heat transfer plates including a first plate 122a and a second plate 122b are provided, and the plurality of heat transfer plates are stacked. Accordingly, the internal flow path formed between the first plate 122a and the second plate 122b, which are paired with each other, becomes the first flow path 126a, and the first plate 122a and the second plate 122b are formed. The flow path formed outside becomes the second flow path 126b.
  • the first fluid introduced into the first inlet 111 moves to the first outlet 114 through the notch 125 after the first fluid 126a is introduced into the internal passage.
  • the second fluid introduced into the inlet 112 is introduced into the second flow path 126b, which is an external flow path, and is phase-changed from the liquid phase to the gas phase through heat exchange with the first fluid. It is moved to the gas-liquid separator 130 and 130 'side through the side (the upper side in FIGS. 3 and 10).
  • the baffle plate is provided in the form of a diaphragm 132 ′ which divides the separation space 134 into at least two spaces, as shown in FIG. 10, so that the second fluid moves toward the second outlet 131. It is also possible to sufficiently separate the liquid component contained in the second fluid in the gas phase by increasing the movement path of the gas.

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Abstract

본 발명은 기액분리형 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정면적을 갖는 판상의 전열판을 적층형성하여 서로 다른 유체가 서로 섞이지 않도록 하고 대향류 방식의 열교환이 일어나도록 함으로써 열교환 효율을 높이고, 기체로 상변화된 유체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 케이싱의 상부측에 기액분리부를 구성함으로써 완전한 기상의 유체를 배출할 수 있는 기액 분리형 판형 열교환기에 관한 것이다.

Description

기액 분리형 판형 열교환기
본 발명은 기액분리형 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정면적을 갖는 판상의 전열판을 적층형성하여 서로 다른 유체가 서로 섞이지 않도록 하고 대향류 방식의 열교환이 일어나도록 함으로써 열교환 효율을 높이고, 기체로 상변화된 유체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 케이싱의 상부측에 기액분리부를 구성함으로써 완전한 기상의 유체를 배출할 수 있는 기액 분리형 판형 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 온도가 서로 다른 두 개의 유체가 서로 분리된 유동로를 따라 이동하면서 열 교환이 이루어지는 장치를 말한다. 이러한 열교환기는 열원이 사용되는 환경에 따라 냉방과 냉수공급, 난방과 온수공급 등에서 공기조화, 동력발생, 폐열회수에 이르기까지 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이 쉘-튜브 구조의 열교환기가 널리 사용되고 있다. 이러한 쉘-튜브 열교환기는 다수 개의 튜브(10)의 양단이 지지판(20,30)에 의해 고정된 상태로 쉘(40)의 내부에 배치되는 구조이며, 튜브의 내부와 튜브의 외부로 서로 다른 유체가 이동하도록 함으로써 두 유체간의 열교환이 이루어지는 구조이다.
그러나, 증발기와 같이 열교환을 통해 액상의 유체를 다시 기상의 유체로 환원하기 위한 용도로 사용되는 경우 상변화가 일어나는 유체가 튜브의 외부로만 유동되므로 충분한 열교환이 이루어지지 못하는 경우 기상의 유체에 액상이 포함되는 문제점이 있었다.
또한, 다수 개의 튜브를 삽입하는 방식으로 제작되므로 조립과정이 복잡하고 제작단가 역시 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 판상의 부재로 이루어진 복수 개의 전열판을 적층하여 전열조립체를 형성함으로써 제조가 용이하고 생산단가를 낮출 수 있는 기액 분리형 판형 열교환기를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 전열판의 길이방향을 따라 유체가 유동되는 유로가 형성하여 대향류 방식으로 열교환이 일어나도록 함으로써 두 유체간의 열교환효율을 높일 수 있는 기액 분리형 판형 열교환기를 제공하는 데 있다.
더욱이, 본 발명은 케이싱의 상부측에 기상의 유체가 액체와 충분히 분리될 수 있는 분리공간을 구비하여 기상의 액체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 함으로써 완전한 기상의 유체가 외부로 배출될 수 있는 기액 분리형 판형 열교환기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제1유입구, 제2유입구 및 제1배출구를 갖추고 일측이 개방된 내부공간을 갖는 케이싱; 상기 내부공간에 배치되고 일정면적을 갖는 판상의 부재로 구비되는 복수 개의 전열판이 일정간격을 두고 적층형성되며, 상기 제1유입구 및 제2유입구를 통하여 유입된 유체가 서로 섞이지 않고 서로 다른 방향으로 각각 유동될 수 있도록 제1유로 및 제2유로가 교번적으로 배열되는 전열조립체; 및 상기 케이싱의 개방된 상부측에 배치되고 제2배출구가 구비되며 상기 제1유로를 유동하는 제1유체와의 열교환을 통하여 액상에서 기상으로 상변화된 제2유체가 포집되고 상기 제2유체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 분리공간을 갖는 함체형상의 기액분리부;를 포함하는 기액 분리형 판형 열교환기를 제공한다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 전열판은 일면에 엠보싱 패턴으로 일정높이 돌출되는 돌출부에 의해 이웃하는 전열판과 이격될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전열판은 제1판 및 제2판을 포함하고, 상기 제1판 및 제2판은 두 배의 폭을 갖는 하나의 판이 폭의 중심선을 기준으로 절곡되어 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 폭의 중심선을 기준으로 절곡되는 부분은 일부가 절곡선을 따라 절개형성되는 노치부가 구비되어 제1판 및 제2판 사이에 형성된 유로를 따라 흐르는 유체가 외부로 배출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리공간 상에는 일정면적을 갖는 판상의 방해판이 구비되어 상기 기상의 제2유체에 포함된 액상의 유체가 상기 방해판에 부딪혀 분리될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방해판은 일측이 상기 기액분리부의 내측면으로부터 연장되도록 구비되어 상기 분리공간을 적어도 두 개 이상의 공간으로 구획할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기액분리부는 상기 제1유입구 측에 치우치도록 상기 케이싱의 상부측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 전열판 사이에는 길이방향을 따라 배치되는 간격유지부재가 구비되어 상기 제1유로 및 제2유로의 개방된 상,하부단 중 적어도 일부를 밀폐할 수 있다.
본 발명에 의하면, 판상의 부재로 이루어진 복수 개의 전열판을 적층하여 전열조립체를 형성함으로써 제조가 용이하고 생산단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전열판의 길이방향을 따라 유체가 유동되는 유로가 형성하여 대향류 방식으로 열교환이 일어나도록 하여 두 유체간의 열교환효율을 높임으로써 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명은 케이싱의 상부측에 기상의 유체가 액체와 충분히 분리될 수 있는 분리공간을 구비하여 기상의 액체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 함으로써 완전한 기상의 유체가 외부로 배출될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 쉘-튜브 열교환기를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 기액 분리형 판형 열교환기를 나타낸 평면도, 정면도, 측면도.
도 3은 도 2의 종단면도.
도 4는 본 발명의 기액 분리형 판형 열교환기에 사용되는 전열조립체를 나타낸 전체사시도.
도 5는 본 발명에 따른 기액 분리형 판형 열교환기의 유로를 설명하기 위하여 도 4의 A-A방향, B-B방향, C-C방향의 단면을 나타낸 개략도.
도 6은 도 4의 측면도.
도 7은 본 발명의 전열조립체에서 제1유입구 및 제2유입구와 서로 연통되는 제1유로 및 제2유로의 형성구조를 설명하기 위한 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 전열조립체에 사용되는 전열판의 다른 형태를 나타낸 사시도.
도 9는 도 8에서 노치부를 확대한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 기액 분리형 판형 열교환기의 변형예를 나타낸 도 2의 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 기액 분리형 판형 열교환기(100,100')는 판상의 부재로 이루어진 전열판을 적층하여 유체의 유동경로를 형성함으로써 두 유체간의 열교환을 촉진하고 액상에서 기상으로 상변화된 유체가 외부로 배출되기 전 분리공간에 임시적으로 저장되도록 함으로써 기상에 포함된 미세한 액상의 유체를 분리할 수 있도록 하는 데 기술적 특징이 있다.
이와 같은 기액 분리형 판형 열교환기(100,100')는 도 2, 도 3 및 도 10에 도시된 바와 같이 케이싱(110), 전열조립체(120) 및 기액분리부(130,130')를 포함한다.
상기 케이싱(110)은 전체적인 외형을 이루며, 두 유체간의 열교환이 일어나는 전열조립체(120)가 내장될 수 있도록 내부공간을 갖는 함체형상으로 이루어진다. 이러한 케이싱(110)은 서로 다른 온도를 갖는 제1유체 및 제2유체를 상기 내부공간 측으로 유입하기 위한 제1유입구(111) 및 제2유입구(112)를 구비한다. 이러한 제1유입구(111) 및 제2유입구(112)는 상기 케이싱(110)에 일체로 형성될 수도 있지만, 별도의 부재로 구비되어 케이싱(110)에 각각 결합될 수도 있다.
또한, 상기 케이싱(110)은 상기 제1유입구(111) 및 제2유입구(112)를 통하여 내부로 유입된 두 유체가 열교환이 수행된 후 외부로 배출하기 위한 배출구가 구비된다. 즉, 상기 케이싱(110)의 상부측과 하부측에는 일정면적을 갖는 개구부(113a,113b)가 각각 구비되며, 상부측에 구비되는 개구부(113a)는 상기 기액분리부(130,130')가 결합되며 하부측에 구비되는 개구부(113b)는 두 유체 중 어느 하나의 유체를 외부로 배출하기 위한 제1배출구(114)를 형성하게 된다. 여기서, 상기 제1배출구(114)는 제1유입구(111) 및 제2유입구(112)와 마찬가지로 케이싱(110)에 일체로 형성될 수도 있지만, 별도의 부재로 구비되어 케이싱(110)의 하부측에 형성된 개구부(113b)에 결합될 수도 있다.
이하에서는, 설명의 편의상 제1유입구(111)로 유입되는 유체를 제1유체, 제2유입구(112)로 유입되는 유체를 제2유체라 명명하며, 제1유체는 제1유입구(111)를 통하여 전열조립체(120) 측으로 이동하여 열교환이 일어난 후 제1배출구(114)를 통해 배출되며, 제2유체는 제2유입구(112)를 통하여 전열조립체(120) 측으로 이동하여 열교환이 일어난 후 케이싱(110)의 상부에 구비된 기액분리부(130,130') 측으로 이동하는 것으로 가정한다. 그리고, 상기 제2유체는 제1유체보다 상대적으로 저온인 유체로 가정하며 제1유체와의 열교환을 통해 액상에서 기상으로 상변화가 일어나는 유체인 것으로 가정하기로 한다.
상기 전열조립체(120)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1유입구(111) 및 제2유입구(112)를 통하여 유입된 제1유체 및 제2유체가 구획된 제1유로(126a) 및 제2유로(126b)를 따라 각각 유동하면서 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 것이다. 이러한 전열조립체(120)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 구비되는 복수 개의 전열판(122)이 일정간격을 두고 적층된다. 이때, 상기 복수 개의 전열판(122)은 일면에 엠보싱 패턴으로 일정높이 돌출되는 돌출부(124)가 구비되어 서로 마주하는 전열판(122) 사이의 유로(126a,126b)를 유동하는 유체의 전열면적을 넓히도록 한다. 이에 따라, 서로 적층되는 복수 개의 전열판(122)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(124)에 의해 돌출부(124)의 높이만큼 이격거리를 형성함으로써 유체가 유동할 수 있는 유로를 형성하게 된다.
또한, 상기 복수 개의 전열판(122)이 서로 적층되어 서로 마주하는 전열판(122) 사이에 형성되는 복수 개의 유로(126a,126b)는 상기 제1유입구(111)를 통해 유입된 제1유체와 상기 제2유입구(112)를 통해 유입된 제2유체가 서로 섞이지 않도록 개방된 양단부가 지그재그 방식으로 용접된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 도면을 기준으로 상부에서 하부방향으로 적층되는 복수 개의 전열판을 순차적으로 제1판(122a), 제2판(122b), 제3판(122c), 제4판(122d)으로 명명하면 제1판(122a)과 제2판(122b)의 좌측단은 개방되고 우측단은 용접을 통해 밀폐되어 제1유로(126a)를 이루게 된다. 그리고, 제2판(122b)과 제3판(122c)의 좌측단은 용접을 통해 밀폐되며 우측단은 개방되어 제2유로(126b)를 이루게 된다. 또한, 제3판(122c)과 제4판(122d)의 좌측단은 개방되고 우측단은 용접을 통해 밀폐되어 다시 제1유로(126a)를 형성하게 된다.이와 같은 패턴으로 적층되는 전열판(122)의 양단을 지그재그 방식으로 용접함으로써 전열조립체(120)의 좌측은 제1유입구(111)와 제1유로(126a)가 연통되고 우측은 제2유입구(112)와 제2유로(126b)가 연통된다. 이로 인해, 제1유입구(111)를 통해 유입된 제1유체는 제1유로(126a)를 따라 유동되고 제2유입구(112)를 통해 유입된 제2유체는 제2유로(126b)를 따라 유동됨으로써 서로 섞이지 않고 열교환이 일어나게 된다.
이때, 상기 전열판(122)은 일정면적을 갖는 판상으로 구비되어 열전달면적이 넓음으로써 제1유체에서 제2유체측으로의 열전달이 촉진되고 복수 개의 전열판(122)을 단순히 적층하고 용접을 통해 전열조립체(120)를 형성함으로써 제작이 용이하고 제작단가를 낮출 수 있게 된다.
상기 제1유로(126a) 및 제2유로(126b)의 개방된 일측을 용접하여 밀폐하는 과정에서 용접의 편의를 위하여 전열판(122)의 일측단부를 절곡형성할 수도 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제1판(122a), 제3판(122c)은 좌측단부를 상향절곡하고 제2판(122b), 제4판(122d)은 우측단부를 상향절곡할 수도 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 제1판(122a) 및 제3판(122c)의 좌측단부는 상향절곡하고 우측단부는 하향절곡하며, 이에 대응되는 제2판(122b) 및 제4판(122d)의 좌측단부는 하향절곡하고 우측단부는 상향절곡할 수도 있음을 밝혀둔다.
그리고, 복수 개의 전열판(122)이 적층되어 교번적으로 형성되는 제1유로(126a) 및 제2유로(126b)의 개방된 상부단과 하부단은 도 5b에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 간격유지부재(128)를 매개로 용접됨으로써 밀폐된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1유로(126a) 및 제2유로(126b)의 개방된 상부단과 하부단에는 일정면적을 갖는 별도의 마감판(129)이 추가적으로 구비되어 유체가 누설되는 것을 방지할 수도 있다.
한편, 본 발명에 사용되는 전열판(122)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 두 배의 폭을 갖는 하나의 전열판이 폭의 중심선을 기준으로 절첩됨으로써 제1판(122a) 및 제2판(122b)이 쌍을 이루도록 구비될 수도 있다. 이는 서로 쌍을 이루는 제1판(122a)과 제2판(122b) 사이에 형성되는 유로의 개방된 상부단과 하부단을 밀폐하는 과정에서 상부단 또는 하부단이 절첩되어 밀폐됨으로써 밀폐를 위한 용접과정을 줄일 수 있게 된다. 여기서, 폭의 중심선을 기준으로 절첩되는 부분은 일부가 절첩선(123)을 따라 절개형성되는 노치부(125)가 구비됨으로써 제1판(122a)과 제2판(122b) 사이에 형성된 유로(126a)를 따라 유동하는 유체가 상기 노치부(125)를 통해 외부로 배출될 수 있도록 한다. 그리고, 도 8을 기준으로 상기 절첩선의 반대측 단부는 용접에 의해 밀폐되고, 좌측단부는 내부로 유체가 유입될 수 있도록 개방되며 우측단부는 용접에 의해 밀폐된다. 여기서, 용접은 심용접, Tig용접, CO2 용접 등 공지의 다양한 용접방식이 사용될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명에 사용되는 전열조립체(120)가 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 두 배의 폭을 갖는 하나의 전열판이 폭의 중심선을 기준으로 절첩되어 서로 쌍을 이루는 제1판(122a) 및 제2판(122b)으로 이루어진 복수 개의 전열판으로 구비되고, 상기 복수 개의 전열판이 적층되는 것으로 가정하기로 한다. 이에 따라, 서로 쌍을 이루는 제1판(122a) 및 제2판(122b) 사이에 형성되는 내부유로는 제1유로(126a)가 되며, 제1판(122a) 및 제2판(122b)의 외부에 형성되는 유로는 제2유로(126b)가 된다. 이로 인해, 상기 제1유입구(111)로 유입된 제1유체는 내부유로인 제1유로(126a) 측으로 유입되고, 상기 제2유입구(112)로 유입된 제2유체는 외부유로인 제2유로(126b) 측으로 각각 유입된다.
도 5를 참고하면, 상기 제1유로(126a)의 상부측은 절첩되는 구성에 의해 밀폐되고 하부단은 용접에 의해 밀폐된다. 그리고, 상기 제2유로(126b)의 상부측 및 하부측은 간격유지부재(128)에 의해 밀폐된다. 이때, 상기 제2유로(126b)는 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 케이싱(110)의 상부 개구부(113a)에 대응하는 하부측이 개방되도록 한다. 여기서, 상기 전열조립체(120)는 도 3 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 케이싱(110)의 제1배출구(114)와 대응되는 영역에 노치부(125)가 배치되도록 케이싱(110)의 내부공간에 결합된다. 이에 따라, 상기 제1유입구(111)로 유입된 제1유체는 내부유로인 제1유로(126a) 측으로 유입된 후 노치부(125)를 통해 제1배출구(114) 측으로 이동하며, 상기 제2유입구(112)로 유입된 제2유체는 외부유로인 제2유로(126b) 측으로 유입되어 제1유체와의 열교환을 통해 액상에서 기상으로 상변화가 이루어진 후 제2유로(126b)의 개방된 하부측(도 3 및 도 10에서는 상부측)을 통해 기액분리부(130,130') 측으로 이동된다.
상기 기액분리부(130,130')는 상기 전열조립체(120)에서 열교환을 통해 액상에서 기상으로 상변화된 제2유체가 제2배출구(131)를 통하여 외부로 배출되기 전에 임시저장되는 곳으로, 상기 케이싱(110)의 개방된 상부측에 결합된다.
이러한 기액분리부(130,130')는 일측- 바람직하게는 상부측에 제2배출구(131)를 갖추고 상기 케이싱(110)의 상부 개구부(113a)와 대응되는 하부측이 개방된 함체형상으로 구비된다. 여기서, 상기 기액분리부(130,130')의 내부공간은 전열조립체(120)에서 제1유체와의 열교환을 통해 기상으로 상변화된 제2유체가 서서히 상부측으로 이동하면서 기상의 제2유체에 포함된 미세한 액상의 성분이 분리되어 순수한 기체상태의 제2유체만이 제2배출구(131)를 통해 외부로 배출될 수 있도록 하는 분리공간(134)을 제공하게 된다.
이에 따라, 상기 제2배출구(131)와 연결된 다른 외부장치(일례로, 임펠러, 압축기 등) 내부로 작은 물방울과 같은 미세한 성분이 유입되지 않음으로써 전체적인 시스템의 성능을 높이고 액상 성분에 의한 외부장치의 파손 및 성능저하를 방지할 수 있게 된다.
그리고, 상기 기액분리부(130,130')의 상부측에 구비되는 제2배출구(131)는 상기 제2유체가 제1유체와의 충분한 열교환이 일어난 후 분리공간(134) 측으로 유입될 수 있도록 상기 제1유입구(111) 측에 치우치도록 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기액분리부(130)의 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(110)의 상부 개구부(113a)와 대응되는 영역에 일정면적을 갖는 판상의 방해판(132)이 배치될 수 있다. 이러한 방해판(132)은 상기 케이싱(110)의 상부 개구부(113a)를 통하여 분리공간(134) 측으로 유입된 기상의 제2유체가 상기 방해판(132)에 부딪혀 충돌에 의해 기상의 제2유체에 포함된 액상의 성분이 분리되는 것을 촉진하게 된다.
또한, 상기 방해판은 도 10에 도시된 바와 같이 상기 분리공간(134)을 적어도 2개의 공간으로 구획하는 격판(132')의 형태로 구비됨으로써 상기 제2배출구(131) 측으로 이동하는 제2유체의 이동경로를 늘려줌으로써 기상의 제2유체에 포함된 액상의 성분이 충분히 분리될 수 있도록 할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 판상의 부재로 이루어진 복수 개의 전열판을 적층하여 전열조립체를 형성함으로써 제조가 용이하고 생산단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전열판의 길이방향을 따라 유체가 유동되는 유로가 형성하여 대향류 방식으로 열교환이 일어나도록 하여 두 유체간의 열교환효율을 높임으로써 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명은 케이싱의 상부측에 기상의 유체가 액체와 충분히 분리될 수 있는 분리공간을 구비하여 기상의 액체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 함으로써 완전한 기상의 유체가 외부로 배출될 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정구조에 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 수정을 통한 등가물, 변형물 및 교체물은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.

Claims (8)

  1. 제1유입구, 제2유입구 및 제1배출구를 갖추고 일측이 개방된 내부공간을 갖는 케이싱;
    상기 내부공간에 배치되고 일정면적을 갖는 판상의 부재로 구비되는 복수 개의 전열판이 일정간격을 두고 적층되어 상기 제1유입구 및 제2유입구를 통하여 유입된 유체가 서로 섞이지 않고 서로 다른 방향으로 각각 유동될 수 있도록 제1유로 및 제2유로가 교번적으로 배열되는 전열조립체; 및
    상기 케이싱의 개방된 상부측에 배치되고 제2배출구가 구비되며 상기 제1유로를 유동하는 제1유체와의 열교환을 통하여 액상에서 기상으로 상변화된 제2유체가 포집되고 상기 제2유체에 포함된 액상의 유체가 분리될 수 있도록 분리공간을 갖는 함체형상의 기액분리부;를 포함하는 기액 분리형 판형 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 전열판은 일면에 엠보싱 패턴으로 일정높이 돌출되는 돌출부에 의해 이웃하는 전열판과 이격되는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전열판은 제1판 및 제2판을 포함하고, 상기 제1판 및 제2판은 두 배의 폭을 갖는 하나의 판이 폭의 중심선을 기준으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 폭의 중심선을 기준으로 절곡되는 부분은 일부가 절곡선을 따라 절개형성되는 노치부가 구비되어 제1판 및 제2판 사이에 형성된 유로를 따라 흐르는 유체가 외부로 배출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분리공간 상에는 일정면적을 갖는 판상의 방해판이 구비되어 상기 기상의 제2유체에 포함된 액상의 유체가 상기 방해판에 부딪혀 분리되는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 방해판은 일측이 상기 기액분리부의 내측면으로부터 연장되도록 구비되어 상기 분리공간을 적어도 두 개 이상의 공간으로 구획하는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기액분리부는 상기 제1유입구 측에 치우치도록 상기 케이싱의 상부측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기..
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 전열판 사이에는 길이방향을 따라 배치되는 간격유지부재가 구비되어 상기 제1유로 및 제2유로의 개방된 상,하부단 중 적어도 일부를 밀폐하는 것을 특징으로 하는 기액 분리형 판형 열교환기.
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