KR101094469B1 - 분배구가 구비된 판형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서 보다 상세히는 판형 열교환기로 유입되는 열매체가 각 열교환판들 사이의 각 층마다 균일하게 분배되도록 하여 열교환효율을 향상시킬 수 있도록 하고자, 본 발명은, 다단으로 적층된 열교환판들의 각 층마다 전열유로가 형성되며, 상기 열교환판의 가장자리부에 마련된 플로우홀이 상기 열교환판의 외측에 부착된 커버의 소켓구멍을 통해 외부의 배관과 연결됨에 따라 가열/피가열 열매체가 상호 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서, 상기 배관 중에서 열매체의 유입측 플로우홀에는 일정간격의 구멍들이 형성된 분배구가 구비되며, 상기 분배구는 소켓구멍에 부착된 배관연결수단과 조립된 것을 특징으로 한다.

열교환기, 분배구, 플레어소켓, 플러그, 여과망.

Description

분배구가 구비된 판형 열교환기{Distributor having a plate heat exchanger}

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서 보다 상세히는 판형 열교환기로 유입되는 열매체가 각 열교환판들 사이의 각 층마다 균일하게 분배되도록 하여 열교환효율이 향상되도록 한 분배구가 구비된 판형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 판형 열교환기는 V자형 패턴의 전열유로(Herringbone)를 가지는 A타입의 열교환판과 B타입의 열교환판을 다중으로 적층하여 가열 열매체와 피가열 열매체가 각각의 층의 전열유로로 흐르면서 서로 열교환하도록 된 것이다.

이러한 판형 열교환기에 관한 종래의 기술로는 본 발명의 출원인과 동일 출원인에 의해 국내실용신안등록 제:0428659호의 '판형 열교환기의 열교환판 구조' 또는 국내특허등록 제:0514696호의 '열교환기의 브레이징 방법 및 상기 방법으로 브레이징 처리된 열교환기' 등으로 이미 선 제안하여 공지된바 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 판형 열교환기의 내부구조를 예시한 단면도로써, 상기와 같이 예시한 종래의 기술들은 상기 도 1에서처럼, 판형 열교환기(1)의 양측 플로우홀(4)을 통해 유입되는 가열/피가열 열매체가 각 전열유로(3a,3b)로 균일하게 투입되지 못하여 열 집중현상을 유발할 뿐만 아니라 열교환효율을 떨어뜨리는 주요 원인으로 작용하였다.

특히 냉동공조기의 경우에서처럼, 판형 열교환기의 두께가 매우 두꺼우면 상기 플로우홀을 통해 공급되는 고온 고압의 열매체(냉매)가 고르게 분포되지 못하고 유입되는 압력에 의해 플로우홀의 바닥으로 집중되거나 또는 상기 플로우홀의 입구측 전열유로에는 열매체의 공급이 원활하지 못하는 사각지대가 발생하는 문제점이 있었다.

이뿐만 아니라, 상기의 판형 열교환기와 연결된 배관에 별도의 스트레이너(필터)를 설치하여 이물질 등을 여과하였으나, 상기 스트레이너에 이물질이 누적되면서 잦은 고장을 유발하였으나, 청소 및 유지관리가 까다로워 그대로 방치하는 등의 불합리한 단점이 있었다.

그리고 판형 열교환기의 배관 연결구와 브레이징으로 접합된 배관이 손상되거나 누설이 발생시, 수리보수는 물론 유지관리가 까다로워 작업성의 저하 및 부대 비용이 증가하는 등의 문제점이 수반되었다.

본 발명은 판형 열교환기의 플로우홀에 분배관을 삽입함으로써, 배관을 통해 외부로부터 유입되는 가열 또는 피가열 열매체가 각층의 전열유로를 통해 전반적으로 균일하게 분배되도록 함과 더불어 상기 플로우홀에 삽입된 분배구 및 배관을 플레어타입의 배관수단으로 조립하여 분리 가능하도록 하는데에 목적이 있다.

또한 본 발명은 판형 열교환기의 플로우홀에 구비된 분배구의 입구측에 여과망을 구비하여 이물질 등이 유입되지 못하도록 하는데에 또 다른 목적이 있다.

본 발명은, 다단으로 적층된 열교환판들의 각 층마다 전열유로가 형성되며, 상기 열교환판의 가장자리부에 마련된 플로우홀이 상기 열교환판의 외측에 부착된 커버의 소켓구멍을 통해 외부의 배관과 연결됨에 따라 가열/피가열 열매체가 상호 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서, 상기 배관 중에서 열매체의 유입측 플로우홀에는 일정간격의 구멍들이 형성된 분배구가 구비되며, 상기 분배구는 소켓구멍에 부착된 배관연결수단과 조립되며; 상기 배관연결수단은, 상기 소켓구멍에 결합되고, 상기 분배구의 상단 확관부가 내측에 마련된 걸림턱에 걸쳐지는 플레어소켓과; 상기 플레어소켓의 내측 암나사에 조립되면서 하단부가 상기 확관부를 가압 밀착시키는 중공의 플러그와; 상기 플레어소켓과 체결되면서 상기 배관을 연결하는 플레어너트로 구성됨을 특징으로 하는 분배구가 구비된 판형 열교환기를 제안한다.

또한 본 발명은, 상기 분배구의 입구측에 여과망이 구비됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 확관부에 끼워져 걸림턱과 밀착하는 패킹을 포함하는 구성임을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 상기 플레어소켓은 끝부분을 이루는 경사면에 상기 배관의 확관부가 접촉되고, 상기 플레어너트에 의해 밀착하도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 판형 열교환기로 유입되는 열매체가 각층의 전열유로로 균일하게 공급되도록 함으로써, 국부적으로 열이 정체되거나 집중되는 현상을 방지하고 전반적으로 고르게 열이 분포되면서 열교환효율을 향상되도록 하는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 판형 열교환기에 부착된 플레어소켓/너트 및 플러그의 구성을 통해 긴밀하게 체결하여 누설을 방지할 수 있으며, 역으로 분리 또한 간편하여 작업성 및 생산성이 우수하며, 추후 유지관리가 매우 용이한 장점이 있다.

또한 본 발명은 열매체를 균일하게 분배하는 플로우홀의 분배구에 이물질을 여과할 수 있도록 여과망을 구비함으로써, 이물질의 유입으로 인한 열교환효율의 저하 및, 판형 열교환기의 손상 등을 방지하는 효과를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시 예는 당업자가 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 제공되는 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분배구가 구비된 판형 열교환기 의 구성을 나타낸 분리사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 분배구가 구비된 판형 열환기의 내부를 나타낸 부분단면도이다.

상기의 도면들을 참조하면, 본 발명의 분배구가 구비된 판형 열교환기는, 다단으로 적층된 열교환판(12)들의 각 층마다 전열유로(13a,13b)가 형성되며, 상기 열교환판(12)의 가장자리부에 마련된 플로우홀(14)이 상기 열교환판의 외측에 부착된 커버(16)의 소켓구멍(17)을 통해 외부의 배관(100)과 연결됨에 따라 가열/피가열 열매체가 상호 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서, 상기 배관(100) 중에서 열매체의 유입측 플로우홀(14)에는 일정간격으로 구멍(26)들이 형성된 분배구(24)가 구비되며, 상기 분배구(24)는 소켓구멍(17)에 부착된 배관연결수단과 조립된 것을 특징으로 한다.

위를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 판형 열교환기(10)는 다수매의 열교환판(12)들을 다단으로 적층하여 각층 마다 소정의 전열유로를 마련하고 상기 열교환판의 양측부에는 가열/피가열 플로우홀(14)이 각각 형성되며, 상기 열교환판의 상부와 하부에 결합되는 커버(16)에 플로우홀과 연통하는 소켓구멍(17)이 형성되며, 상기 소켓구멍(17)에는 배관(100)을 연결하기 위한 소정의 배관연결수단이 구비된다.

여기서, 상기의 플로우홀(14)에는 일정한 간격으로 구멍(26)들이 형성된 분배구(24)가 설치되며, 상기의 분배구(24)를 판형 열교환기의 인입구측 플로우홀에 각각 설치함으로써, 상기 배관을 통해 유입되는 열매체(냉매)가 각층의 전열유로로 균일하게 공급되도록 분배한다.

본 발명의 상기 배관연결수단은, 상기 소켓구멍(17)에 결합되고, 상기 분배 구의 상단 확관부(25)가 내측에 마련된 걸림턱(22a)에 걸쳐지는 플레어소켓(20)과; 상기 플레어소켓(20)의 내측 암나사(22)에 조립되면서 하단부가 상기 확관부(25)를 가압 밀착시키는 중공의 플러그(28)와; 상기 플레어소켓(20)과 체결되면서 상기 배관(100)을 연결하는 플레어너트(30)로 구성됨을 특징으로 한다.

다시 말해 상기의 배관연결수단은 플레어타입(Flare ytpe)으로 구성한 것으로, 이는 플레어소켓(20) 및 플레어너트(30), 플러그(28) 등으로 구성된다. 상기 플레어소켓(20)은 외측에 수나사(21)가 형성되고 내측에는 암나사(22)가 형성되며, 하부에 형성된 결합부(23)가 소켓구멍(17)에 부착된다. 상기 플레어소켓은 하단의 결합부(23)를 소켓구멍에 삽입하여 내측에서 컬링(Curling) 내지 콕킹(Caulking) 후, 브레이징(Brazing)으로 긴밀하게 접합시키는 것이 바람직하다.

상기 분배구(24)는 플레어소켓을 통해 플로우홀로 투입되고 상부에 형성된 확관부(25)가 상기 암나사의 하부 걸림턱(22a)에 걸쳐진 상태로 플로우홀의 바닥면과 접촉하게 되며, 상기의 플러그(28)가 암나사(22)에 조립되면서 가압 고정시킨다. 상기 플러그(28)는 도시하지는 않았지만 구멍 내측을 다각형으로 형성하거나 체결용 홈을 형성하여 고정 또는 분리가 용이하도록 된다.

상기 플러그(28)는 중앙이 관통되고 선단부가 경사면(28a)으로 형성되어 있어서 상기의 암나사와 나사로 조립되면서 확관부(25)를 가압 밀착한다. 여기서 본 발명은 상기 분배관의 확관부(25)에 패킹(29)이 끼워지고, 상기 패킹(29)이 걸림턱(22a)에 밀착하여 재차 누설을 방지하게 된다.

본 발명은 상기 배관을 플레어소켓과 연결함에 있어서, 상기 플레어소켓(20)은 끝부분을 이루는 경사면(21a)에 상기 배관(100)의 확관부(102)가 접촉되고, 상 기 플레어너트(30)에 의해 밀착하도록 구성됨을 특징으로 한다.

다시 말해 상기 플레어소켓(20)에 체결되는 플레어너트(30)에 의해 배관(100)이 연결된다. 상기 플레어소켓(20)은 수나사(21)의 끝부분이 경사면(21a)으로 형성되고, 상기 배관(100)의 끝부분을 경사면(21a)과 대응하도록 확관부(102)를 형성함으로써, 상기 플레어너트(30)가 수나사와 체결되면서 배관의 확관부를 경사면과 밀착시켜 긴밀하게 조립하도록 된다.

도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 분배구를 횡단면으로 나타낸 평면도이다. 상기의 분배구(24)는 도 4에서처럼, 구멍(26)들이 열교환판들의 각 층 간격과 동일한 간격으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기의 전열유로로 열매체를 동일한 간격으로 공급하게 된다.

그리고 상기 구멍(26)은 열교환판의 전열유로(13a,13b)의 방향과 동일하도록 중심에서 전열유로를 향해 대각선 방향으로 소정의 각도(A)로 형성되는 것이 가장 바람직하다. 보다 구체적으로는 상기 판형 열교환기(10)는 열교환효율을 높이기 위해 전열유로(13a,13b)가 플로우홀로부터 대각선으로 비스듬하게 형성되어 있어서, 상기 분배구(24)의 구멍(26)을 전열유로가 형성된 방향으로 향하게 하여 열매체의 흐름을 더욱더 원활하게 하고자 함이다. 이를 위해 상기의 각도(A)는 30도에서 50의 범위 이내로 하는 것이 바람직하다.

또는 상기 구멍(26)을 가로로 연장된 타원형으로 형성할 수도 있다.

도 4a는 본 발명에 따른 판형 열교환기에 구비된 분배구의 구멍을 다른 형태로 나타낸 평면도이다.

상기의 분배구의 구멍(26)을 도 4a에서처럼, 상기 분배구(24)의 중심으로부 터 다수개가 방사상으로 형성하여 열매체가 전반적으로 고르게 분배되도록 할 수 있고, 이로써 상기 판형 열교환기의 측벽이나 모서리부와 같이 열매체의 전달이 미흡한 사각지역을 해소할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 분배구가 구비된 판형 열교환기의 배관연결부를 다른 실시 예로 나타낸 내부단면도이다.

상기의 도 5에서는 상기의 플레어너트(30)가 플레어소켓과 체결되면서 배관의 확관부(25)를 고정함과 동시에 플러그에 재차 고정력이 작용하여 플러그의 체결력이 이완되지 않도록 한 것이다. 즉, 상기 배관(100)의 직경이 분배관과 동일할 때 적합하며, 상기 배관의 확관부(102)가 플러그의 외측면과 90도로 접촉하도록 확관하여서 상기 플레어너트의 체결력으로 플러그와 밀착하도록 구성된다.

본 발명은, 상기 분배구(26)의 입구측에 여과망(32)이 구비된다. 즉 본 발명의 판형 열교환기는 배관을 통해 판형 열교환기로 유입되는 열매체(냉매)에 포함되어 있는 이물질, 찌꺼기 등을 여과망(32)으로 여과하여 열교환기의 내부를 청결히 함은 물론 손상 및 열교환효율의 저하를 방지하는 것이다.

보다 구체적으로, 상기 여과망(32)은 플레어소켓의 내측에 구비되며, 상기 도 3에서처럼, 상기의 분배구(24) 입구에 설치하여 플러그(30)에 의해 고정되도록 하는 것이 바람직하며 또는, 상기 여과망(32)이 도 5에서처럼 플러그 내측에서 배관의 확관부(102)에 의해 고정할 수도 있다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명의 분배구가 구비된 판형 열교환기는 판형 열교환기의 플로우홀에 분배구를 구비하여 열교환기로 유입되는 열매체가 전열유로로 균일하게 공급되도록 하며, 플레어소켓 내지 플러그, 플레어너트와 같이 조 립식으로 구성되어 있어서, 각 구성요소의 조립 및 분리가 매우 용이하다.

그리고 본 발명은 상기 플레어너트 및 플러그를 풀면 분배구(24) 및 여과망(30)을 간편하게 분리할 수 있음은 물론 추후 유지관리가 매우 편리하다.

본 발명의 분배구가 구비된 판형 열교환기는 증발기, 응축기, 히트펌프(Heatpump) 등의 용도로 적합하며, 특히 냉동공조기기의 증발기로 매우 적합하다.

도 1은 종래의 기술에 따른 판형 열교환기의 내부구조를 예시한 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분배구가 구비된 판형 열교환기의 구성을 나타낸 분리사시도.

도 3은 본 발명에 따른 분배구가 구비된 판형 열환기의 내부를 나타낸 부분단면도.

도 4는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 분배구를 횡단면으로 나타낸 평면도.

도 4a는 본 발명에 따른 판형 열교환기에 구비된 분배구의 구멍을 다른 형태로 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 분배구가 구비된 판형 열교환기의 배관연결부를 다른 실시 예로 나타낸 내부단면도.

Claims (5)

1. 다단으로 적층된 열교환판(12)들의 각 층마다 전열유로(13a,13b)가 형성되며, 상기 열교환판(12)의 가장자리부에 마련된 플로우홀(14)이 상기 열교환판의 외측에 부착된 커버(16)의 소켓구멍(17)을 통해 외부의 배관(100)과 연결됨에 따라 가열/피가열 열매체가 상호 열교환하도록 된 판형 열교환기에 있어서,

   상기 배관(100) 중에서 열매체의 유입측 플로우홀(14)에는 구멍(26)들이 형성된 분배구(24)가 구비되며, 상기 분배구(24)는 소켓구멍(17)에 부착된 배관연결수단과 조립되며;

   상기 배관연결수단은,

   상기 소켓구멍(17)에 결합되고, 상기 분배구의 상단 확관부(25)가 내측에 마련된 걸림턱(22a)에 걸쳐지는 플레어소켓(20)과;

   상기 플레어소켓(20)의 내측 암나사(22)에 조립되면서 하단부가 상기 확관부(25)를 가압 밀착시키는 중공의 플러그(28)와;

   상기 플레어소켓(20)과 체결되면서 상기 배관(100)을 연결하는 플레어너트(30)로 구성됨을 특징으로 하는 분배구가 구비된 판형 열교환기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 분배구(26)의 입구측에 여과망(32)이 구비됨을 특징으로 하는 분배구가 구비된 판형 열교환기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 확관부(25)에 끼워져 걸림턱(22a)과 밀착하는 패킹(29)을 포함하는 구성임을 특징으로 하는 분배구가 구비된 판형 열교환기.
5. 제1항에 있어서,

   상기 플레어소켓(20)은 끝부분을 이루는 경사면(21a)에 상기 배관(100)의 확관부(102)가 접촉되고, 상기 플레어너트(30)에 의해 밀착하도록 구성됨을 특징으로 하는 분배구가 구비된 판형 열교환기.

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