KR101345733B1

KR101345733B1 - 디스크형 전열판

Info

Publication number: KR101345733B1
Application number: KR1020120127166A
Authority: KR
Inventors: 송영호
Original assignee: 대원열판(주)
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-12-30

Abstract

본 발명은 디스크형 열교환기에 사용되는 원판 또는 타원판 형태의 디스크형 전열판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전열판의 상부측과 하부측에 각각 형성된 유체의 통공을 기준으로 하여, 유체의 유동경로를 지그재그식으로 유도하도록 전열판에 형성되는 파티션라인의 구조를 개선시킴으로서, 전열판의 표면을 따라 이동하는 유체의 유동저항을 줄이고 유체의 흐름이 정체되는 구역을 최소화시켜 열교환성능을 향상시키는 한편, 파티션라인의 주변으로 이물질이나 스케일이 누적되지 않도록 하여 열교환기의 청소나 유지보수에 따른 비용부담을 크게 경감시킬 수 있도록 한 디스크형 전열판에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 원판이나 타원판 형태의 전열판(1) 상부측과 하부측에 유체의 통공(2)이 각각 형성되고, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)를 제외한 전열판(1) 표면에 걸쳐 유로(3)와 돌출부(4)가 요철(凹凸) 형태로 형성된 전열면이 제공되며, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)는 유로(3)와 돌출부(4)가 형성하는 요철면 중에서 어느 하나의 표면과 각각 대응되도록 이루어지고, 상기 상부측 통공(2)의 하부와 하부측 통공(2)의 상부에 해당하는 전열판(1) 표면에는 유체의 흐름을 지그재그식으로 유도하는 유로조정용 파티션라인(10)이 각각 형성된 디스크형 전열판에 있어서, 상기 각각의 파티션라인(10)은 해당 통공(2)과 소정의 간격을 두고 수평 방향으로 연장 형성되는 수평차단부(11)와, 상기 수평차단부(11)에서 전열판(1)의 외주연부(5)측으로 만곡 형성되는 선회유도부(12)로 이루어지며, 상기 상부측 통공(2)의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)는 하부 방향으로 만곡 형성되고, 상기 하부측 통공(2)의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)는 상부 방향으로 만곡 형성되며, 상기 선회유도부(12)의 끝단부는 전열판(1)의 외주연부(5)와 소정의 간격을 두고 이격되는 것을 특징으로 한다.

Description

디스크형 전열판{Disk type plate for heat-exchange}

본 발명은 원판이나 타원판 형태의 전열판 상부측과 하부측에 각각 형성된 유체의 통공을 기준으로 하여, 유체의 유동경로를 지그재그식으로 유도하도록 전열판에 형성되는 파티션라인의 구조를 개선시킴으로서, 전열판의 표면을 따라 이동하는 유체의 유동저항을 줄이고 유체의 흐름이 정체되는 구역을 최소화시켜 열교환성능을 향상시키는 한편, 파티션라인의 주변으로 이물질이나 스케일이 누적되지 않도록 하여 열교환기의 청소나 유지보수에 따른 비용부담을 크게 경감시킬 수 있도록 한 디스크형 전열판에 관한 것이다.

일반적으로 판형열교환기는 얇은 금속판인 전열판의 표면에 와류의 흐름을 유도하는 각종 무늬의 요철(凹凸)부를 형성시키는 한편, 가스켓을 이용하여 각각의 전열판을 매우 촘촘한 간격으로 밀착시킴으로서, 다른 종류의 열교환기, 예를 들어 쉘엔튜브(Shell & Tube) 방식의 관형열교환기에 비하여 우수한 전열성능을 제공할 수 있고, 열교환기의 소형화 및 경량화가 가능한 장점이 있다.

그러나, 상기와 같은 판형열교환기는 사각판 형태의 전열판 둘레를 따라 가스켓을 장착시킴으로서, 전열판의 모서리 부분에 국부적으로 강한 압력이 작용하게 되며, 이와 같이 압력의 분배가 고르지 못하여 작동유체의 누설 우려가 있으므로 16 Bar 이상의 고압에서는 사용이 어려우며, 전열판의 형상에 따라 적용할 수 있는 가스켓의 종류가 한정적이고, 고온하에서는 국부적으로 작용하는 압력에 의하여 가스켓의 밀봉성이 저하되므로, 180℃ 이상의 고온에서도 사용하기 힘든 문제점이 있었다.

또한, 대부분의 판형열교환기는 가열유체와 피가열유체가 액체와 액체 또는 액체와 증기로 제한될 뿐만 아니라, 작동유체가 가스켓과 화학반응을 일으키는 성분일 경우에는 사용할 수 없으므로, 열교환기의 적용범위가 비교적 좁게 되는 문제점이 있었으며, 판형열교환기를 고온 및 고압 조건하에서 사용코자 할 경우에는, 전열판의 두께가 상대적으로 두껍게 되어 열교환기의 전체적인 하중이 크게 증대되므로, 열교환기의 제작과 운반 및 취급 등이 까다롭게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같이 기존의 판형열교환기가 가지는 문제점을 해결할 수 있도록 한 것으로서, 금속제 원판의 상,하부측에 각각 1개씩의 통공을 형성시키고, 원판과 통공의 가장자리 부분을 제외한 전면(全面)에 요철부에 의한 전열면을 형성시킨 디스크형 전열판을 제작하고, 각각의 전열판을 외주연부와 통공끼리 서로 맞대어 용접방식 또는 가스켓 삽입방식으로 연결시킴으로서 외부유로와 내부유로가 제공된 전열판블록을 제작한 다음, 상기 전열판블록을 원통 형태의 케이싱 내부에 삽입시킨 디스크형 열교환기가 본 출원인에 의하여 1999년 특허출원 제 24440호로 선출원 및 특허등록(제 10-0334061호)되어 알려져 있다.

상기와 같이 본 출원인에 의하여 선출원된 디스크형 열교환기는, 판형열교환기와 거의 동등한 수준의 우수한 전열효율을 가지면서도, 사용온도 및 사용압력의 범위는 기존의 판형열교환기에 비하여 획기적으로 넓힐 수 있고, 동일한 효율과 사용온도 및 사용압력하에서 열교환기의 설치면적을 최소화시킴으로서 제품의 경량화를 달성할 수 있으며, 전열판과 가스켓 재질의 다양한 선택이 가능하고, 하나의 열교환기만으로도 각종 용도에 맞추어 호환성 있게 사용이 가능하다.

상기와 같이 본 출원인에 의하여 선출원된 디스크형 열교환기에 사용되는 디스크형 전열판은 도 1에 도시된 바와 같이, 원판 형태의 전열판(1) 상부측과 하부측에 유체의 통공(2)이 각각 형성되고, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)를 제외한 전열판(1) 표면에 걸쳐 유로(3)와 돌출부(4)가 사선(斜線) 방향의 요철부로 형성된 전열면이 제공된다.

또한, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)는 유로(3)와 돌출부(4)가 형성하는 요철면 중에서 어느 하나의 표면과 각각 대응되는 평면형의 테두리부로 이루어짐으로서, 앞에서 설명되어진 바와 같이 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)를 서로 맞대어 각각의 전열판(1)을 용접방식 또는 가스켓 삽입방식으로 연결시킴으로서 외부유로와 내부유로가 제공된 전열판블록을 형성시킬 수 있다.

예를 들어, 도 1에서와 같이 전열판(1)의 외주연부(5)가 유로(3)를 이루는 요철부의 오목면과 동일한 표면에 놓여졌다면, 각각의 통공주연부(6)는 돌출부(4)를 이루는 요철부의 볼록면과 동일한 표면에 놓여진다는 것이며, 이로 인하여 2개의 전열판(1)을 서로 등지게 한 상태에서 각각의 통공주연부(6)를 맞대어 용접하게 되면, 각 전열판(1)의 외주연부(5)는 소정의 간격을 두고 이격되어 외부유체의 유입통로를 제공하는 한편, 전열판(1)끼리 맞대어진 표면에는 사선 형태의 유로(3)가 엇갈리게 배치된 파형(波形)의 외부유로가 제공된다는 것이다.

상기와 같은 방식으로 제작된 것을 전열판유닛으로 하여, 각각의 전열판유닛을 그 외주연부(5)끼리 맞대어 용접하게 되면, 각 전열판유닛의 통공(2) 부분은 소정의 간격을 두고 마주보게 되는 한편, 전열판유닛의 좌,우 외측면에 해당하는 전열판(1) 표면의 사선형 유로(3)가 서로 엇갈리게 배치됨으로서, 통공(2)을 유체통로로 하는 파형의 내부유로가 제공되며, 이러한 방식으로 전열판유닛을 요구하는 개수만큼 용접 방식으로 연결시키게 되면, 디스크형 열교환기의 전열판블록이 제작되는 것이다.

상기와 같이 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)를 맞대어 용접하는 방식 이외에도, 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)에 가스켓을 장착시켜 각각의 전열판(1)을 가압 밀착시킴으로서 전열판블록을 제작하는 것도 가능하며, 이 경우에는 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)에 가스켓홈이 제공되는 바, 디스크형 전열판(1)을 사용하여 전열판블록을 제작하는 것은 선출원의 명세서에 이미 기재된 사항이므로 이에 대한 세부적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 디스크형 전열판(1)에 있어, 전열판(1)의 표면을 따라 유동하는 유체의 유동경로를 지그재그식으로 유도함으로서, 디스크형 전열판(1)에 의한 열교환성능을 향상시킬 수 있도록 유로조정용 파티션라인(Partition line)이 전열판(1)의 표면에 제공되며, 상기 파티션라인(7)은 도 2에서와 같이, 상부측 통공(2)의 하부와 하부측 통공(2)의 상부에 해당하는 전열판(1)의 표면으로부터 전열판(1)의 좌측 또는 우측 외주연부(5)까지 수평 방향으로 연장된다.

상기 각각의 파티션라인(7)은 전열판(1)의 전방측 표면과 후방측 표면에 형성된 유로(3)를 막아 유체의 흐름을 차단시킬 수 있도록 하는 선형(線形)의 돌출부(4)에 해당하므로, 전열판(1)의 측면부에서 파티션라인(7)을 수직으로 절단한 형태는 개략 "Z"형 단면을 이루게 되며, 앞에서 설명되어진 바와 같이 각각의 전열판(1)을 서로 맞대어 전열판블록을 제작할 시 각각의 파티션라인(7) 또한 서로 맞대어질 수 있도록, 디스크형 열교환기의 제작에 사용되는 전열판(1)마다 동일한 위치에 동일한 형태와 치수로 형성된다.

그러나, 도 2에 도시된 방식으로 전열판(1)의 표면에 파티션라인(7)을 형성시키게 되면, 전열판(1)의 표면을 따라 유동하는 유체의 흐름을 화살표 방향와 같이 지그재그식으로 유도할 수는 있지만, 각각의 파티션라인(7)이 전열판(1)의 외주연부(5)와 만나는 지점이 되는 전열판(1)의 좌,우 외곽측에는 유체가 원활히 흐르지 못하고 정체되는 정체영역(8)이 발생하게 되며, 이는 디스크형 열교환기의 사용시 열교환성능을 저하시키는 요인이 된다.

뿐만 아니라, 상기와 같은 정체영역(8)에서는 유체에 포함된 각종 이물질이 지속적으로 누적되는 한편, 매우 빠른 시간내에 다량의 스케일(Scale)이 발생하게 되며, 이와 같이 누적된 이물질과 스케일로 말미암아 전열판(1)의 외곽측으로부터 전열판(1)의 내부 중심측을 향하여 정체영역(8)이 점차적으로 확장됨으로서, 결국에는 열교환기의 작동불능과 같은 심각한 상황을 초래하게 된다.

상기와 같은 상황을 방지하기 위해서는 열교환기를 분해하여 이물질과 스케일을 제거하는 청소 및 유지보수 작업이 수행되어야 하지만, 이러한 청소 및 유지보수 작업은 열교환기의 외부케이싱으로부터 전열판블록을 일차적으로 분리한 상태에서, 전열판블록으로부터 각각의 전열판을 일일이 분리 및 세척한 다음, 이를 다시 재조립하는 매우 까다로운 작업이 되므로, 열교환기의 가동중지에 따른 영업적 손실과 열교환기의 청소 및 유지보수에 소요되는 비용 등으로 인하여 사용자에게 상당한 경제적 부담을 안겨주는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제 10-0334061호(공고일자: 2002년 04월 26일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 디스크형 전열판은, 유체의 흐름을 지그재그식으로 유도하는 수평차단부와, 상기 수평차단부의 단부측에서 유체의 외곽측 흐름을 유도하는 선회유도부로 파티션라인의 구조를 개선시키는 한편, 상기 선회유도부의 끝단부가 전열판의 외주연부와 소정의 간격을 두고 이격되도록 함으로서, 전열판의 표면을 따라 이동하는 유체의 유동저항을 줄이고 유체의 흐름이 정체되는 구역을 최소화시켜 열교환성능을 향상시키는 동시에, 파티션라인의 주변으로 이물질이나 스케일이 누적되지 않도록 하여 열교환기의 청소나 유지보수에 따른 비용부담을 크게 경감시킬 수 있도록 함을 본원의 기술적 과제로 한다.

이와 더불어, 상기 선회유도부의 끝단부에 유체의 보조통로부를 형성시켜 전열판 외곽측에서의 유체 흐름을 보다 적극적으로 유도할 수 있도록 하는 한편, 상부측 통공과 하부측 통공을 전열판의 중심선으로부터 좌,우측으로 편심된 위치에 형성시킴으로서, 유체의 유동저항 및 유체의 정체영역을 거의 제로화시켜 이물질이나 스케일의 누적을 원천적으로 차단시킬 수 있도록 하고, 동일한 전열판의 치수조건하에서 유체의 유동거리 및 이에 따른 전열시간을 최대한으로 확보할 수 있도록 하며, 이로 인하여 열교환기의 성능계수를 보다 더 향상시키고, 열교환기의 사용에 따른 경제성과 편의성 또한 극대화시킬 수 있도록 하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 원판이나 타원판 형태의 전열판 상부측과 하부측에 유체의 통공이 각각 형성되고, 상기 전열판의 외주연부와 통공주연부를 제외한 전열판 표면에 걸쳐 유로와 돌출부가 요철 형태로 형성된 전열면이 제공되며, 상기 전열판의 외주연부와 통공주연부는 유로와 돌출부가 형성하는 요철면 중에서 어느 하나의 표면과 각각 대응되도록 이루어지고, 상기 상부측 통공의 하부와 하부측 통공의 상부에 해당하는 전열판 표면에는 유체의 흐름을 지그재그식으로 유도하는 유로조정용 파티션라인이 각각 형성된 디스크형 전열판에 있어서, 상기 각각의 파티션라인은 해당 통공과 소정의 간격을 두고 수평 방향으로 연장 형성되는 수평차단부와, 상기 수평차단부에서 전열판의 외주연부측으로 만곡 형성되는 선회유도부로 이루어지며, 상기 상부측 통공의 파티션라인을 이루는 선회유도부는 하부 방향으로 만곡 형성되고, 상기 하부측 통공의 파티션라인을 이루는 선회유도부는 상부 방향으로 만곡 형성되며, 상기 선회유도부의 끝단부는 전열판의 외주연부와 소정의 간격을 두고 이격되는 것을 특징으로 하고, 상기 선회유도부의 끝단부에는 유체의 유동을 위한 보조통로부가 제공되며, 상기 보조통로부는 유로와 돌출부가 이루는 요철면 간격의 1/2에 해당하는 위치에서 평면부로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 상부측 통공과 하부측 통공은 전열판의 중심을 지나는 수직 방향의 기준선에 대하여 좌,우 양측으로 편심된 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유체의 유동경로를 지그재그식으로 유도하도록 전열판에 형성되는 파티션라인의 구조를 수평차단부와 선회유도부로 개선시킴으로서, 전열판의 표면을 따라 이동하는 유체의 유동저항을 줄이고 유체의 흐름이 정체되는 구역을 최소화시켜 열교환성능을 향상시키는 효과를 제공하는 한편, 파티션라인의 주변으로 이물질이나 스케일이 누적되지 않도록 하여 열교환기의 청소나 유지보수에 따른 비용부담을 크게 경감시키는 효과를 제공한다.

이와 더불어, 상기 선회유도부의 끝단부에 유체의 보조통로부를 형성시킴으로서, 유체의 유동저항 및 유체의 정체영역을 거의 제로화시켜 이물질이나 스케일의 누적을 원천적으로 차단시키는 효과가 있고, 각각의 통공을 좌,우측으로 편심된 위치에 형성시킴으로서, 동일한 전열판의 치수조건하에서 유체의 유동거리 및 이에 따른 전열시간을 최대한으로 확보토록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 열교환기의 성능계수를 보다 더 향상시키고, 열교환기의 사용에 따른 경제성과 편의성 또한 극대화시킬 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 디스크형 전열판을 나타내는 정면도.
도 2는 종래의 파티션라인이 적용된 디스크형 전열판의 사용상태도.
도 3은 본 발명에 따른 디스크형 전열판의 정면도.
도 4는 도 3의 요부 발췌 확대도.
도 5는 도 4의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 디스크형 전열판의 유체흐름을 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크형 전열판의 정면도.
도 8은 본 발명의 디스크형 전열판을 적층시켜 전열판블록을 구성하는 방식을 나타내는 분해사시도.
도 9는 도 8의 요부 발췌 확대도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 디스크형 전열판에 있어서도 도 3에 도시된 바와 같이, 원판 형태의 전열판(1) 상부측과 하부측에 유체의 통공(2)이 각각 형성되고, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)를 제외한 전열판(1) 표면에 걸쳐 유로(3)와 돌출부(4)가 사선(斜線) 방향의 요철(凹凸)부로 형성된 전열면이 제공되며, 상기 전열판(1)은 타원판 형태를 가질 수도 있다.

또한, 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)는 유로(3)와 돌출부(4)가 형성하는 요철면 중에서 어느 하나의 표면과 각각 대응되도록 이루어지고, 선출원에서와 같이 전열판(1)의 외주연부(5) 및/또는 통공주연부(6)에 가스켓의 장착을 위한 가스켓홈이 형성될 수도 있으며, 상부측 통공(2)의 하부와 하부측 통공(2)의 상부에 해당하는 전열판(1)의 표면에는 유체의 흐름을 지그재그식으로 유도하는 유로조정용 파티션라인(10)이 각각 형성된다.

본 발명의 요부에 해당하는 구성요소는 상기 파티션라인(10)의 구조적인 개선사항으로서, 각각의 파티션라인(10)은 해당 통공(2)과 소정의 간격을 두고 수평 방향으로 연장 형성되는 수평차단부(11)와, 상기 수평차단부(11)에서 전열판(1)의 외주연부(5)측으로 만곡(彎曲) 형성되는 원호상의 선회유도부(12)로 이루어지며, 각각의 수평차단부(11)는 전열판(1)의 중심을 지나는 수직 방향의 기준선(X)으로부터 좌측과 우측 방향으로 연장 형성된다.

또한, 전열판(1)의 외곽측 유체흐름을 보다 원활하고 합리적으로 유도할 수 있도록, 도면상 상부측 통공(2)의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)는 하부 방향으로 만곡 형성되고, 도면상 하부측 통공(2)의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)는 상부 방향으로 만곡 형성되며, 각 선회유도부(12)의 끝단부는 전열판(1)의 외주연부(5)와 소정의 간격을 두고 이격된다.

따라서, 각각의 전열판(1)을 맞대어 전열판블록을 제작할 시, 기존의 정체영역(8)에 해당하였던 파티션라인(10)의 끝단부와 외주연부(5)의 사이에 유체의 유동을 위한 통로간격을 제공할 수 있으며, 이로 인하여 도 6에서 화살표 방향으로 도시된 바와 같이, 전열판(1) 표면에 걸쳐 수평차단부(11)에 의한 유체의 주된 지그재그식 흐름이 유도됨과 더불어, 선회유도부(12) 및 그 끝단부에 제공된 간격에 의하여 전열판(1)의 외곽측에서도 유체의 선회식(旋回式) 흐름이 유도된다.

다시 말해서, 도면상 상부측 파티션라인(10)의 선회유도부(12)는 기존의 정체영역(8)에 해당하는 우측단 부분의 유체를 하부 방향으로 유도 및 통과시키는 기능을 수행하고, 도면상 하부측 파티션라인(10)의 선회유도부(12)는 상부측 파티션라인(10)의 수평차단부(11)를 거쳐 흘러 내리는 유체의 주된 흐름이 하부측 파티션라인(10)의 수평차단부(11)를 따라 원활하게 유도되도록 하는 한편, 기존의 정체영역(8)에 해당하는 좌측단 부분의 나머지 유체를 하부 방향으로 통과시키는 기능을 수행한다는 것이다.

도 4 및 도 5에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 전열판(1)의 외주연부(5)는 유로(3)를 이루는 요철부의 오목면과 동일한 표면에 놓여져 있고, 각각의 통공주연부(6)는 돌출부(4)를 이루는 요철부의 볼록면과 동일한 표면에 놓여져 있으며, 각각의 파티션라인(10)은 해당 라인의 상부측에 위치하는 유로(3)를 차단시킬 수 있도록 돌출부(4)와 동일한 평면을 이루도록 돌출 형성되어 있다.

또한, 도 3 내지 도 5에 도시된 상태에서 전열판(1)을 반대편으로 뒤집어 보면, 도 3 내지 도 5에서 유로(3)를 형성하는 부분이 반대편의 돌출부(4)를 이루게 되고, 도 3 내지 도 5에서 돌출부(4)를 형성하는 부분이 반대편의 유로(3)를 이루게 되며, 상기 파티션라인(10)의 경우도 개략"Z"형 단면으로 굴곡되어 반대편 표면으로도 돌출되기 때문에 해당 표면의 유로(3)를 차단시킬 수 있게 된다.

본 발명의 다른 요부에 해당하는 구성요소로서는, 도 3 내지 도 5에서와 같이 각각의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)의 끝단부에 유체의 유동을 위한 보조통로부(13)를 제공하는 것이며, 상기 보조통로부(13)는 유로(3)와 돌출부(4)가 이루는 요철면 간격의 1/2에 해당하는 위치, 달리 표현하면 유로(3)와 돌출부(4)가 이루는 요철부 두께의 1/2에 해당하는 지점,에서 평면부로 형성된다.

상기와 같은 방식으로 선회유도부(12)의 끝단부에 보조통로부(13)를 형성시키게 되면, 해당 보조통로부(13)를 통하여 전열판(1)의 좌,우 외곽측 유체가 보다 원활하게 통과될 수 있으며, 이로 인하여 도 6에서 화살표 방향으로 도시된 바와 같은 전열판(1) 외곽측에서의 유체 흐름을 보다 더 적극적인 방식으로 유도할 수 있다.

다시 말해서, 상기 보조통로부(13)를 형성시키지 않더라도 선회유도부(12)의 끝단부와 전열판(1)의 외주연부(5) 사이에 형성된 간격을 통하여 유체가 유동될 수 있지만, 전열판(1)을 맞대어 전열판블록을 제작하는 과정에서 선회유도부(12)의 끝단부와 전열판(1) 외주연부(5) 사이의 좁은 간격에 사선형 유로(3)가 겹쳐지는 복잡한 통로구조가 형성되기 때문에, 해당 간격을 통하여 유체가 통과하는 과정에서 다소의 유동저항이 발생할 소지가 있다.

그러나, 선회유도부(12)의 끝단부를 평면 형태의 보조통로부(13)로 형성시키게 되면, 전열판(1)을 맞대어 전열판블록을 제작하는 과정에서 선회유도부(12)의 끝단부와 전열판(1) 외주연부(5) 사이의 좁은 간격에 상기 보조통로부(13)가 단순한 형태의 빈 공간(유로)을 제공하게 되므로, 해당 간격을 통하여 유체가 통과하는 과정에서 발생할 수 있는 저항을 보다 더 최소화시킬 수 있으며, 이로 인하여 전열판(1) 외곽측에서의 유체 흐름이 도 6의 화살표 방향을 따라 한층 더 원활하게 유도될 수 있다는 것이다.

본 발명의 또 다른 요부에 해당하는 구성요소로서는 도 3 및 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 상기 상부측 통공(2)과 하부측 통공(2)이 전열판(1)의 중심을 지나는 수직 방향의 기준선(X)에 대하여 좌,우 양측으로 편심(偏心)된 위치에 형성되도록 한 것이다.

상기와 같이 상부측 통공(2)과 하부측 통공(2)을 좌,우 양측 방향으로 편심된 위치에 형성시키게 되면, 동일한 전열판(1) 치수의 범위내에서 상부측 통공(2)으로 유입된 유체가 각각의 파티션라인(10)을 거쳐 하부측 통공(2)으로 배출되기까지의 유동거리 및 이에 따른 전열시간을 최대한으로 확보할 수 있음은 물론이고, 각각의 파티션라인(10)을 이루는 수평차단부(11)의 길이를 상대적으로 짧게 하더라도 충분한 유동거리와 전열시간을 확보할 수 있으므로, 전열판(1)의 불량을 최소화시켜 제조원가를 절감하는 측면에서도 유리한 잇점을 제공할 수 있다.

도 7에 도시된 것은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스크형 전열판(1)을 나타낸 것으로서, 유로(3)와 돌출부(4)가 형성하는 요철부의 사선 방향이 도 3에 도시된 디스크형 전열판(1)과 대각선 방향으로 교차되도록 형성되며, 해당 도면에 나타난 표면(전열면)을 기준으로 전열판(1)의 외주연부(5)가 돌출부(4)와 동일한 평면에 놓여지고, 각각의 통공주연부(6)는 유로(3)와 동일한 평면에 놓여지는 한편(도 9참조), 파티션라인(10)의 선회유도부(12) 끝단에 보조통로부(13)가 형성되지 아니한 것이며, 그 이외의 나머지 구성은 도 3에 도시된 디스크형 전열판(1)과 동일하게 이루어진다.

따라서, 도 3에 도시된 디스크형 전열판(1)을 A타입으로 하고, 도 7에 도시된 디스크형 전열판(1)을 B타입으로 한 다음, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 방식으로 A타입의 전열판(1)과 B타입의 전열판(1)을 순차적으로 맞대어 결합시키되, 각각의 통공(2)과 파티션라인(10)이 서로 대응되도록 결합시켜 외부유로와 내부유로가 제공된 전열판블록을 제작할 수 있게 된다.

즉, 도 8에서 최상단에 위치하는 A타입 전열판(1) 및 그 바로 아래에 위치하는 B타입 전열판(1)의 외주연부(5)를 맞대어 용접(내부유로 형성)하고, 상기 B타입 전열판(1) 및 그 바로 아래에 위치하는 A타입 전열판(1)의 통공주연부(6)를 맞대어 용접(외부유로 형성)하며, 상기 A타입 전열판(1) 및 최하단에 위치하는 B타입 전열판(1)의 외주연부(5)를 맞대어 용접(내부유로 형성)하는 방식으로, 각각의 전열판(1)을 요구하는 개수만큼 연결시킴으로서 외부유로와 내부유로가 제공된 전열판블록을 제작한다는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 디스크형 전열판(1)으로 전열판블록을 제작하는 방식 또한 종래기술 및 선출원 내용에서 설명되어진 바와 동일한 방식이 되고, 용접방식 이외에도 가스켓을 삽입시킨 상태에서 각각의 전열판(1)을 가압 밀착시키는 방식도 가능하며, 용접방식과 가스켓 삽입방식의 2가지 방식을 병용하는 것도 가능함은 물론이다.

이와 더불어, 도 7에 도시된 디스크형 전열판(1)의 파티션라인(10)에 보조통로부(13)를 형성시키지 않은 것은, A타입의 전열판(1)과 B타입의 전열판(1)을 구분지어 전열판블록을 제작하는 과정이 보다 손쉽고 정확하게 수행될 수 있도록 한 것이며, 필요에 따라서는 도 7에 도시된 디스크형 전열판(1)의 파티션라인(10)에도 보조통로부(13)가 형성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의한 디스크형 전열판(1)은, 유체의 흐름을 지그재그식으로 유도하는 수평차단부(11)와, 상기 수평차단부(11)의 단부측에서 유체의 외곽측 흐름을 유도하는 선회유도부(12)로 파티션라인(10)의 구조를 개선시키는 한편, 상기 선회유도부(12)의 끝단부가 전열판(1)의 외주연부(5)와 소정의 간격을 두고 이격되도록 함으로서, 전열판(1)의 표면을 따라 이동하는 유체의 유동저항을 줄이고 유체의 흐름이 정체되는 구역을 최소화시켜 열교환성능을 향상시키는 동시에, 파티션라인(10)의 주변으로 이물질이나 스케일이 누적되지 않도록 하여 열교환기의 청소나 유지보수에 따른 비용부담을 크게 경감시킬 수 있다.

이와 더불어, 상기 선회유도부(12)의 끝단부에 유체의 보조통로부(13)를 형성시켜 전열판(1) 외곽측에서의 유체 흐름을 보다 적극적으로 유도할 수 있도록 하는 한편, 상부측 통공(2)과 하부측 통공(2)을 전열판(1)의 중심선으로부터 좌,우측으로 편심된 위치에 형성시킴으로서, 유체의 유동저항 및 유체의 정체영역을 거의 제로화시켜 이물질이나 스케일의 누적을 원천적으로 차단시킬 수 있도록 하고, 동일한 전열판(1)의 치수조건하에서 유체의 유동거리 및 이에 따른 전열시간을 최대한으로 확보할 수 있도록 하며, 이로 인하여 열교환기의 성능계수를 보다 더 향상시키고, 열교환기의 사용에 따른 경제성과 편의성 또한 극대화시킬 수 있는 것이다.

마지막으로, 도 3 내지 도 9를 중심으로 하여 설명된 것은 본 발명의 최적 실시예에 해당하는 것으로서, 본 발명에 따른 디스크형 전열판(1)이 도 3 내지 도 9에 도시된 최적 실시예의 형태로 한정됨을 의미하는 것은 아니며, 전열판(1)의 외관 형상이나 전열면을 이루는 유로(3) 및 돌출부(4)의 형상에 변형을 주는 것도 가능함을 밝혀두는 바이다.

다시 말해서, 전열판(1)의 형태는 원판으로 한정되지 아니하며, 원판과 유사한 형태의 타원판이 될 수도 있고, 사선(斜線) 형태의 유로(3) 및 돌출부(4) 이외에도 기존의 판형열교환기용 전열판에 적용되는 다양한 무늬의 유로가 형성될 수 있으며, 선출원된 디스크형 열교환기에서 언급되어진 바와 같이, 전열판(1)의 외주연부(5) 및/또는 통공주연부(6)에 가스켓의 장착을 위한 가스켓홈을 추가로 형성시키는 것도 가능하다는 것이다.

1 : 전열판 2 : 통공 3 : 유로
4 : 돌출부 5 : 외주연부 6 : 통공주연부
10 : 파티션라인 11 : 수평차단부 12 : 선회유도부
13 : 보조통로부 X : 기준선

Claims

원판이나 타원판 형태의 전열판(1) 상부측과 하부측에 유체의 통공(2)이 각각 형성되고, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)를 제외한 전열판(1) 표면에 걸쳐 유로(3)와 돌출부(4)가 요철(凹凸) 형태로 형성된 전열면이 제공되며, 상기 전열판(1)의 외주연부(5)와 통공주연부(6)는 유로(3)와 돌출부(4)가 형성하는 요철면 중에서 어느 하나의 표면과 각각 대응되도록 이루어지고, 상기 상부측 통공(2)의 하부와 하부측 통공(2)의 상부에 해당하는 전열판(1) 표면에는 유체의 흐름을 지그재그식으로 유도하는 유로조정용 파티션라인(10)이 각각 형성된 디스크형 전열판에 있어서,
상기 각각의 파티션라인(10)은 해당 통공(2)과 소정의 간격을 두고 수평 방향으로 연장 형성되는 수평차단부(11)와, 상기 수평차단부(11)에서 전열판(1)의 외주연부(5)측으로 만곡 형성되는 선회유도부(12)로 이루어지며,
상기 상부측 통공(2)의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)는 하부 방향으로 만곡 형성되고, 상기 하부측 통공(2)의 파티션라인(10)을 이루는 선회유도부(12)는 상부 방향으로 만곡 형성되며,
상기 선회유도부(12)의 끝단부는 전열판(1)의 외주연부(5)와 소정의 간격을 두고 이격되는 것을 특징으로 하는 디스크형 전열판.
제 1항에 있어서, 상기 선회유도부(12)의 끝단부에는 유체의 유동을 위한 보조통로부(13)가 제공되며,
상기 보조통로부(13)는 유로(3)와 돌출부(4)가 이루는 요철면 간격의 1/2에 해당하는 위치에서 평면부로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크형 전열판.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상부측 통공(2)과 하부측 통공(2)은 전열판(1)의 중심을 지나는 수직 방향의 기준선(X)에 대하여 좌,우 양측으로 편심된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크형 전열판.