KR101609788B1 - 판형 열교환기용 다중 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열교환기용 다중 프레임에 관한 것으로서, 상세하게는 프레임을 다중 구조로 제작하되, 물이 접촉하는 외측 플레이트를 부식에 강한 금속 재질을 적용하고, 내측 플레이트의 내측면에 격자 또는 허니컴 구조의 중간 플레이트를 구비하도록 하여 중량과 제조비를 절감시키고, 프레임의 부식과 열손실을 상대적으로 줄이며, 강도를 증대시키고, 내측 플레이트의 내측면에 전원 공급이 이루어지도록 다수의 패턴을 형성하고, 패턴에 초음파 진동자를 설치함으로써 초음파를 이용하여 프레임과 열교환판을 용이하게 세척할 수 있도록 하는 판형 열교환기용 다중 프레임에 관한 것이다.

Description

판형 열교환기용 다중 프레임{MULTI-LAYERS FRAME FOR PLATE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 판형 열교환기용 다중 프레임에 관한 것으로서, 상세하게는 프레임을 다중 구조로 제작하되, 물이 접촉하는 외측 플레이트를 부식에 강한 금속 재질을 적용하고, 외측 플레이트의 내측면에 격자 또는 허니컴 구조의 중간 플레이트를 구비하도록 하여 중량과 제조비를 절감시키고, 프레임의 부식과 열손실을 상대적으로 줄이며, 강도를 증대시키고, 외측 플레이트의 내측면에 전원 공급이 이루어지도록 다수의 패턴을 형성하고, 패턴에 초음파 진동자를 설치함으로써 초음파를 이용하여 프레임과 열교환판을 용이하게 세척할 수 있도록 하는 판형 열교환기용 다중 프레임에 관한 것이다.

열교환기는 일반적으로 열교환매체의 유입 및 배출이 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 헤더탱크들을 연결하여 열교환매체를 그 내부로 유통시키면서 열교환을 이루어지게 하는 튜브로 구성된다.

이 때 형태별로 열교환기를 크게 두 종류로 나눌 수 있는데, 다수 개의 튜브를 탱크에 삽입하는 형태로 이루어지는 핀-튜브 타입 열교환기와, 다수 개의 플레이트가 적층되어 튜브부 및 탱크부가 형성되는 플레이트 타입 열교환기 즉 판형 열교환기로 구분될 수 있다.

이 중 판형 열교환기의 경우 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 조립이 간편하고 필요 부품수가 적어서 생산성이 좋으며 부피를 줄일 수 있어 엔진 룸 공간 확보에 유리한 장점 등이 있어 널리 사용되고 있다.

특히 판형 열교환기는 플레이트의 형상을 변화시킴으로써 핀-튜브 타입 열교환기에 비해 좀 더 복잡하고 다양화된 유로 설계가 가능하다.

이에 따라 판형 열교환기는 수냉식 오일 쿨러와 같이 2종의 유체가 유통하면서 서로 열교환을 일으키는 경우에 적용되는 것이 바람직하다.

도 1은 일반적인 판형 열교환기의 구성을 나타낸 도면이다.

이러한 판형 열교환기는 국내 공개특허공보 10-2012-0015959호에 개시된 바와 같이 일측에 고정프레임(1)이 설치되어 있으며, 타측에는 서포트바(3)가 설치되어 있다.

아울러, 고정프레임(1)과 서포트바(3)의 상단을 상부가이드바(4)가 연결하고 있으며, 고정프레임(1)과 서포트바(3)의 하단은 하부가이드바(5)가 연결하고 있다.

그리고, 고정프레임(1)과 서포트바(3)의 사이에 이동프레임(2)이 설치되어 이동이 가능하도록 연결되어 있다.

이동프레임(2)과 고정프레임(1)의 사이에는 다수 개의 열교환판(6)이 설치되어 있으며, 열교환판(6)은 하부가이드바(5)에 엮여 있어 원하는 만큼 다수 개를 서로 인접하여 나란히 배치하도록 되어 있다.

또한, 열교환판(6)의 측면에는 둘레를 따라 가스켓(7)이 설치되어 있다.

이러한 열교환판(6) 및 고정프레임(1)에는 유체의 흐름을 위해 타측에 이동프레임(2)이 설치되어 있으며, 고정프레임(1)과 이동프레임(2)의 상단 중앙과 하단 중앙에는 각각 상부가이드바(4) 및 하부가이드바(5)가 설치되어 있다.

또한, 고정프레임(1)과 이동프레임(2)은 외측에 다수 개의 가이드봉(8)이 상호 연결하도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 판형 열교환기의 프레임은 복수개의 열교환판을 고정하고 형상을 견고히 유지하기 위하여 30~50㎜ 이상의 두꺼운 합금강으로 제조되기 때문에 매우 무거워지게 되어 이동성이 어렵고, 또한, 청소 등의 경우 분해 조립하기가 어려우며, 시간이 경과함에 따라서 부식이 발생하여 설비의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 고가의 제작비가 소요되는 문제점이 있다.

(선행기술 1) 국내 공개특허공보 10-2012-0015959호 (선행기술 2) 국내 공개특허 10-2013-0039381호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프레임을 다중 구조로 제작하되, 물이 접촉하는 내측 플레이트를 부식에 강한 금속 재질을 적용하고, 내측 플레이트와 외측 플레이트 사이에 격자 또는 허니컴 구조의 중간 플레이트를 구비하도록 하여 중량과 제조비를 절감시키고, 프레임의 부식과 열손실을 상대적으로 줄이며, 강도를 증대시키도록 하는 판형 열교환기용 다중 프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 내측 플레이트의 초음파 진동자에 전원 공급이 이루어지도록 다수의 패턴을 형성하고, 패턴에 초음파 진동자를 설치함으로써 초음파를 이용하여 프레임과 열교환판을 용이하게 세척할 수 있도록 하는 판형 열교환기용 다중 프레임을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

금속 재질로 사각 판형태로 형성되는 내측 플레이트와; 상기 내측 플레이트와 동일 크기를 가지고, 금속 재질로 격자 또는 허니컴 형태를 이루며, 정면이 상기 내측 플레이트의 배면과 면접 설치되는 중간 플레이트; 및 금속 재질로 상기 내측 플레이트와 동일 크기로 형성되고, 정면이 상기 중간 플레이트의 배면과 면접 설치되는 외측 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 내측 플레이트는 배면에 전원을 공급하기 위한 복수의 패턴이 구비되고, 각각의 상기 패턴에 초음파 진동자가 실장된다.

여기에서 또한, 상기 초음파 진동자는 상기 내측 플레이트의 패턴에 실장시 상기 중간 플레이트의 격자 구조 내부에 삽입되도록 위치한다.

여기에서 또, 상기 내측 플레이트는 상기 중간 플레이트 및 외측 플레이트보다 부식에 강한 금속이 적용된다.

여기에서 또, 상기 외측 플레이트와 중간 플레이트 및 내측 플레이트는 상호 용접되어 결합되거나 또는 상호 압착되어 결합되되, 상호 압착시 프레임 또는 바가 결합되도록 외측에 체결턱이 구비된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 판형 열교환기용 다중 프레임에 따르면, 프레임을 다중 구조로 제작하되, 물이 접촉하는 내측 플레이트를 부식에 강한 금속 재질을 적용하고, 외측 플레이트와 내측 플레이트 사이에 격자 또는 허니컴 구조의 중간 플레이트를 구비하도록 하여 중량과 제조비를 절감시키고, 프레임의 부식과 열손실을 상대적으로 줄이며, 강도를 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 내측 플레이트의 초음파 진동자에 전원 공급이 이루어지도록 다수의 패턴을 형성하고, 패턴에 초음파 진동자를 설치함으로써 초음파를 이용하여 프레임과 열교환판을 용이하게 세척할 수 있다.

도 1은 일반적인 판형 열교환기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임의 구성을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임(100)은, 내측 플레이트(110)와, 중간 플레이트(120)와, 외측 플레이트(130)로 이루어진다.

먼저, 내측 플레이트(110)는 금속 재질로 사각 판형태로 형성되고, 배면에 전원을 공급하기 위한 복수의 패턴(111)이 구비되고, 각각의 패턴(111)에 초음파 진동자(113)가 실장된다. 여기에서, 초음파 진동자(113)는 내측 플레이트(110)의 패턴에 실장시 중간 플레이트(120)의 격자 구조 내부에 삽입되도록 위치한다. 여기에서 또한, 내측 플레이트(110)는 중간 플레이트(120) 및 외측 플레이트(130)보다 부식에 강한 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸)이 적용되는 것이 바람직하다. 이때, 내측 플레이트(110)는 부식을 방지하도록 방청 코팅면을 형성할 수도 있고, 내측 플레이트(110)를 열교환판(미도시)의 크기와 동일하게 형성할 수도 있다.

그리고, 중간 플레이트(120)는 내측 플레이트(110)와 동일 크기를 가지고, 금속 재질(예를 들어, 일반 강재)로 격자 또는 허니컴 형태를 이루며, 정면이 내측 플레이트(110)의 배면과 면접 설치된다.

또한, 외측 플레이트(130)는 금속 재질(예를 들어, 일반 강재)로 내측 플레이트(110)와 동일 크기로 형성되고, 정면이 중간 플레이트(120)의 배면과 면접 설치된다. 이때, 외측 플레이트(130)는 기존 프레임을 그대로 사용하여 기존 판형열교환기에 적용할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 내측 플레이트(110)와 중간 플레이트(120) 및 외측 플레이트(130)가 상호 용접되어 결합되어 용접식 판형 열교환기에 적용되거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이 일반 판형 열교환기에 적용할 수 있도록 프레임 또는 바가 결합되는 체결턱(150)이 외측에 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 판형 열교환기용 다중 프레임(100)은 초음파 진동자(113)에서 초음파를 발생하기 위해 발진부와 전원을 구비하는데, 초음파 진동자(113) 세정면적 1㎠당 1w의 파워가 필요하다고 알려져 있는바, 먼저 사용하고자 하는 초음파 진동자(113)의 파워를 선정하고, 상기 초음파 진동자(113)의 파워가 내측 플레이트(110)와, 중간 플레이트(120)와, 외측 플레이트(130) 및 열교환판(미도시)의 면적에 걸쳐 충분히 초음파를 발생시킬 수 있도록 크기 및 설치개수를 선택하여야 한다. 이에 따라서, 초음파 진동자(113)의 크기는 최소한의 설치개수를 부착할 수 있는 사이즈로 채택하되 그 직경을 3~8㎝의 범위 내에서 선택함이 바람직하다.

그리고, 발진부에서 초음파 진동자(113)로 발생하는 초음파 주파수는 30㎑~100㎑의 범위에서 선택할 수 있다. 이와 같이 초음파 주파수를 한정하는 이유는, 초음파 주파수가 30㎑미만이면, 파워가 너무 강하여 고열이 발생되고 심지어는 균열이 발생되게 된다는 문제점이 있으며, 초음파 주파수가 100㎑를 초과하면 캐비테이션의 발생강도가 너무 약하여 제대로의 세정효과를 얻을 수 없기 때문이다.

이러한 이유로 바람직한 초음파 주파수는 주로 세정에 적용되고 부착재질에 악영향을 주지 않는 40㎑ 정도의 초음파를 발생시킬 수 있는 초음파 진동자를 채택함이 적합하다.

상기 초음파의 조사는 연속적으로 조사하거나 초음파 조사주기를 10초 내지 30초 단위로 하여 주기적인 조사가 이루어질 수 있다. 이러한 초음파의 조사주기는 판형열교환기의 사용 환경이나 전체 시스템을 고려하여 채택함이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따르면 물이 접촉하는 내측 플레이트를 부식에 강한 금속 재질을 적용하고, 내측 플레이트의 내측면에 격자 또는 허니컴 구조의 중간 플레이트를 구비하도록 하여 중량과 제조비를 절감시키고, 프레임의 부식과 열손실을 상대적으로 줄이며, 강도를 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 내측 플레이트의 내측면에 전원 공급이 이루어지도록 다수의 패턴을 형성하고, 패턴에 초음파 진동자를 설치하여, 초음파 진동자에 의한 캐비테이션 또는 진동현상을 내측 플레이트를 통해 각 열교환판으로 확실하게 전달하여 열교환판의 스케일을 제거할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

110 : 외측 플레이트 111 : 패턴
113 : 초음파 진동자 120 : 중간 플레이트
130 : 내측 플레이트 140 : 체결턱

Claims (5)

1. 금속 재질로 사각 판형태로 형성되고, 배면에 전원을 공급하기 위한 복수의 패턴이 구비되며, 각각의 상기 패턴에 30㎑~100㎑의 초음파 주파수를 연속적으로 조사하거나 초음파 조사주기를 10초 내지 30초 단위로 하여 주기적인 조사하고, 직경이 3~8㎝인 초음파 진동자가 실장되는 내측 플레이트와;
   상기 내측 플레이트와 동일 크기를 가지고, 금속 재질로 격자 또는 허니컴 형태를 이루며, 정면이 상기 내측 플레이트의 배면과 면접 설치되는 중간 플레이트; 및
   금속 재질로 상기 내측 플레이트와 동일 크기로 형성되고, 정면이 상기 중간 플레이트의 배면과 면접 설치되는 외측 플레이트로 이루어지며,
   상기 초음파 진동자는,
   상기 내측 플레이트의 패턴에 실장시 상기 중간 플레이트의 격자 구조 내부에 삽입되도록 위치하고,
   상기 내측 플레이트는,
   상기 중간 플레이트 및 외측 플레이트보다 부식에 강한 금속이 적용되며,
   상기 외측 플레이트와 중간 플레이트 및 내측 플레이트는,
   상호 용접되어 결합되거나 또는 상호 압착되어 결합되되, 상호 압착시 프레임 또는 바가 결합되도록 외측에 체결턱이 구비되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기용 다중 프레임.
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