KR102013645B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 개시는 핀튜브 방식을 쉘 안에 내장한 쉘튜브 방식의 열교환기를 적용하여 동일 크기를 갖는 쉘튜브 방식의 열교환기에 비해 사이즈 변경없이 열교환 효율을 증가되고, 핀튜브형이 적용된 쉘튜브형 열교환기가 적용되어 각각이 갖는 열효율 장점이 접목됨으로써 공간상 제약이 심한 장소에 사용되는 경우 그 크기와 형태를 변경하지 않고 고효율의 열교환이 가능한 장점을 갖는 열교환기에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 열교환기는, 오일이 유입되는 오일인렛과 상기 오일이 배출되는 오일아웃렛이 구비되며, 내부에 상기 오일이 유동되는 공간이 형성된 원통형의 쉘; 상기 오일인렛이 구비된 상기 쉘의 상부를 개폐하도록 반구형의 금속체로 구비되어 플랜지 결합되는 상부챔버; 상기 오일아웃렛이 구비된 상기 쉘의 하부를 개폐하도록 반구형의 금속체로 구비되어 플랜지 결합되고, 유체가 공급 및 배출되는 워터인렛과 워터아웃렛이 구비되되, 상기 워터인렛과 상기 워터아웃렛이 분리되게 내부가 구획되어 상기 워터인렛으로 공급된 상기 유체가 상기 쉘과 상기 상부챔버 및 상기 쉘을 거쳐 상기 워터아웃렛으로 배출되는 2패스 순환으로 일방향 유동되게 하는 하부챔버; 및 상기 쉘의 내부에 서로 이격되며 지그재그 형식으로 교대 배치되어 상기 쉘의 공간을 다수의 파티션으로 구획하는 다수의 배플;을 포함하고, 상기 워터인렛으로부터 공급된 상기 유체가 상기 쉘을 통과하여 상기 워터아웃렛으로 배출되도록 봉상의 금속체로 구비되어 상기 배플을 관통하여 상기 쉘의 길이방향으로 다수 구비되되, 외주면에 길이방향을 따라 서로 이격되며 다수로 구비되게 확관에 의해 결합된 핀을 포함하며, 상기 유체가 유동되는 공간이 형성된 이너튜브와, 상기 이너튜브의 외주면에 내주면이 밀착되고 외주면에 다수의 핀이 길이방향으로 상호 이격되며 구비된 아우터튜브로 이루어진 튜브;를 포함하고, 상기 핀은 상기 쉘의 내경에 일치되는 4개의 모서리를 가진 사각의 판상체로 구비되되, 내부에 구비된 다수의 삽입공을 통해 상기 튜브가 상기 쉘의 내부에 다수 탑재된 상기 핀을 관통하여 상기 쉘의 내부에 유동없이 설정된 간격을 유지되게 하고, 상기 쉘은, 상기 오일이 상기 배플의 측면측 상기 쉘의 내주면에 접촉하지 않고 상기 쉘을 따라 유동되게 하는 격벽이 구비되고, 상기 격벽은, 판상체로 구비되어 상기 쉘의 내부에 길이방향으로 구비되되 두께방향 양측면 중 일측면이 상기 쉘의 내부에 다수 구비된 상기 핀의 측면에 맞닿고 반대쪽 타측면이 상기 쉘의 내주에 이격되게 측면 가장자리가 상기 쉘의 내주에 맞닿게 구비되어 상기 쉘의 내부 공간을 내측과 외측으로 구획된 공간으로 형성되게 함으로써 상기 핀이 구비된 내측의 공간을 좁혀 오일 및 유체의 열교환이 보다 집중되게 하여 열효율이 증가되게 하고, 외측의 빈 공간을 두어 상기 쉘의 외주면에 유체가 집적적인 접촉으로 인한 열효율이 떨어지지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기{DEVICE FOR HEAT EXCHAGER}

본 명세서에 개시된 내용은 열교환기에 관한 것으로, 특히, 핀 앤드 튜브 방식을 쉘 안에 내장한 쉘 앤드 튜브 방식을 적용하여 동일 크기를 갖는 쉘 앤드 튜브 방식에 비해 사이즈 변경없이 열교환 효율을 증가되게 한 열교환기에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로, 열교환기는 온도가 서로 다른 유체를 직접 또는 간접으로 접촉시켜 열교환시키는 장치로서, 난방 또는 냉방을 목적으로 자동차, 냉장고, 건축물, 공기조화기, 석유화학공업, 일반화학공업 및 해양플랜트 등에 널리 이용된다.

이러한, 열교환기는 핀 앤드 튜브(이하, '핀튜브형'이라 함) 방식과 쉘 앤드 튜브(이하, '쉘튜브형'이라 함) 방식으로 크게 나누어진다.

여기서, 핀튜브형 방식 열교환기는 냉각효과를 높일 수 있도록 열매체가 유동되는 튜브의 외주면에 핀을 설치한 것으로, 선행기술문헌 1의 한국 공개특허 제10-2016-0025737호 "핀튜브형 열교환기"가 개시된 바 있다.

상기된 문헌의 핀튜브형 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 튜브(20)와, 튜브(20)에 삽입되며 유체의 흐름을 안내하여 열교환 면적을 넓혀주는 다수의 핀부(30)로 구성된다.

전술된 바와 같은 핀튜브형 열교환기의 튜브(20)는 원형의 단면 형태를 가지도록 성형하여 열교환능력을 높이는 동시에 압력손실을 줄일 수 있도록 한다.

이때, 핀부(30)는 튜브(20)의 외경에 끼워지는 것으로서 튜브(20)의 외경에 끼워지는 프레임(32)과, 프레임(32)의 둘레면을 따라 일체 연장 형성되는 적어도 하나 이상의 날개편(34)으로 구성된다.

그리고, 상기 문헌의 핀부(30)는 튜브(20)와 동일한 재질인 구리로 제작되는 데, 이와 같이 핀부(30)를 튜브(20)와 같이 동종금속인 구리로 제작할 경우, 핀부(30)와 튜브(20)를 브레이징 접합하는 것이 불가능해 튜브(20)의 외경을 확장시켜 핀부(30)를 튜브(20) 외경에 압착시키는 방식으로 핀부(30)를 튜브(20)의 외경에 고정시켜 제조된다.

한편, 쉘튜브형 열교환기는 선행기술문헌 2의 한국 등록특허 제10-0530268호 "쉘 및 튜브형 열교환기"가 개시된 바 있다.

상기 문헌의 쉘튜브형 열교환기는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1유체가 유입되는 제1입구파이프(1a)가 형성된 제1헤더(1)와, 제1헤더(1)와 일정간격으로 이격되고, 제1유체가 배출되는 제1출구파이프(2a)가 형성된 제2헤더(2)와, 그 양단이 제1헤더(1) 및 제2헤더(2)에 연통되도록 설치된 복수개의 직관튜브(3)와, 제1헤더(1)와 제2헤더(2)에 양단이 연결됨과 아울러 직관튜브(3)들을 감싸고, 직관튜브(3)를 통해 유동되는 제1유체와 열교환되는 제2유체가 유입되도록 제2입구파이프(4a) 및 제2출구파이프(4b)가 형성된 쉘(4)로 구성된다.

전술된 바와 같이 구성된 쉘튜브형 열교환기는 제1입구파이프(1a)를 통해 유입된 제1유체가 제1헤더(1)와 각각의 직관튜브(3)를 통해 제2헤더(2)의 제1출구파이프(2a)로 이동되며, 쉘(4)에 형성된 제2입구파이프(4a)를 통해 유입된 제2유체가 직관튜브(3)의 주위를 통과하면서 제1유체와 제2유체가 상호 열교환되는 구성으로 이루어진다.

전술된 바에 따른 핀튜브형 열교환기와 쉘튜브형 열교환기는 각각이 갖는 구성에 따른 형태 및 그에 따른 장단점이 상이하여 그 적용되는 대상에 맞춰 각각을 따로 사용하는게 일반적이다.

그런데, 쉘튜브형 열교환기는 고정식 해양설비(Fixed platform) 혹은 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO, Floating Production Storage Offloading)와 같은 해양플랜트와 같이 공간상 제약이 심한 장소에 사용되는 경우 그 크기와 형태를 쉽게 변경할 수 없어 열교환 효율을 개선함에 있어 큰 제약이 있다.

따라서, 공간상 제약으로 인한 제한된 사이즈에서 크기의 변경없이 쉘튜브형 열교환기를 사용하되 핀튜브형이 적용되어 열교환 효율이 증대되는 새로운 방식의 열교환기의 개발이 필요하다.

1. 한국 공개특허 제10-2016-0025737호(2016.03.09)
2. 한국 등록특허 제10-0530268호(2005.11.15)

핀 앤드 튜브 방식을 쉘 안에 내장한 쉘 앤드 튜브 방식을 적용하여 동일 크기를 갖는 쉘 앤드 튜브 방식에 비해 사이즈 변경없이 열교환 효율을 증가되는 열교환기를 제공하고자 한다.

핀튜브형이 적용된 쉘튜브형 열교환기가 적용되어 각각이 갖는 열효율 장점이 접목됨으로써 공간상 제약이 심한 장소에 사용되는 경우 그 크기와 형태를 변경하지 않고 고효율이 열교환이 가능한 열교환기를 제공하고자 한다.

실시예에 의하면, 오일이 유입되는 오일인렛과 상기 오일이 배출되는 오일아웃렛이 구비되며, 내부에 상기 오일이 유동되는 공간이 형성된 원통형의 쉘; 상기 오일인렛이 구비된 상기 쉘의 상부를 개폐하도록 반구형의 금속체로 구비되어 플랜지 결합되는 상부챔버; 상기 오일아웃렛이 구비된 상기 쉘의 하부를 개폐하도록 반구형의 금속체로 구비되어 플랜지 결합되고, 유체가 공급 및 배출되는 워터인렛과 워터아웃렛이 구비되되, 상기 워터인렛과 상기 워터아웃렛이 분리되게 내부가 구획되어 상기 워터인렛으로 공급된 상기 유체가 상기 쉘과 상기 상부챔버 및 상기 쉘을 거쳐 상기 워터아웃렛으로 배출되는 2패스 순환으로 일방향 유동되게 하는 하부챔버; 및 상기 쉘의 내부에 서로 이격되며 지그재그 형식으로 교대 배치되어 상기 쉘의 공간을 다수의 파티션으로 구획하는 다수의 배플;을 포함하고, 상기 워터인렛으로부터 공급된 상기 유체가 상기 쉘을 통과하여 상기 워터아웃렛으로 배출되도록 봉상의 금속체로 구비되어 상기 배플을 관통하여 상기 쉘의 길이방향으로 다수 구비되되, 외주면에 길이방향을 따라 서로 이격되며 다수로 구비되게 확관에 의해 결합된 핀을 포함하며, 상기 유체가 유동되는 공간이 형성된 이너튜브와, 상기 이너튜브의 외주면에 내주면이 밀착되고 외주면에 다수의 핀이 길이방향으로 상호 이격되며 구비된 아우터튜브로 이루어진 튜브;를 포함하고, 상기 핀은 상기 쉘의 내경에 일치되는 4개의 모서리를 가진 사각의 판상체로 구비되되, 내부에 구비된 다수의 삽입공을 통해 상기 튜브가 상기 쉘의 내부에 다수 탑재된 상기 핀을 관통하여 상기 쉘의 내부에 유동없이 설정된 간격을 유지되게 하고, 상기 쉘은, 상기 오일이 상기 배플의 측면측 상기 쉘의 내주면에 접촉하지 않고 상기 쉘을 따라 유동되게 하는 격벽이 구비되고, 상기 격벽은, 판상체로 구비되어 상기 쉘의 내부에 길이방향으로 구비되되 두께방향 양측면 중 일측면이 상기 쉘의 내부에 다수 구비된 상기 핀의 측면에 맞닿고 반대쪽 타측면이 상기 쉘의 내주에 이격되게 측면 가장자리가 상기 쉘의 내주에 맞닿게 구비되어 상기 쉘의 내부 공간을 내측과 외측으로 구획된 공간으로 형성되게 함으로써 상기 핀이 구비된 내측의 공간을 좁혀 오일 및 유체의 열교환이 보다 집중되게 하여 열효율이 증가되게 하고, 외측의 빈 공간을 두어 상기 쉘의 외주면에 유체가 집적적인 접촉으로 인한 열효율이 떨어지지 않도록 한 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공된다.

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이상에서와 같은 열교환기는, 핀튜브 방식을 쉘 안에 내장한 쉘튜브 방식의 열교환기를 적용하여 동일 크기를 갖는 쉘튜브 방식의 열교환기에 비해 사이즈 변경없이 열교환 효율을 증가되는 장점을 갖는다.

핀튜브형이 적용된 쉘튜브형 열교환기가 적용되어 각각이 갖는 열효율 장점이 접목됨으로써 공간상 제약이 심한 장소에 사용되는 경우 그 크기와 형태를 변경하지 않고 고효율의 열교환이 가능한 장점을 갖는다.

도 1은 종래 핀튜브형 열교환기를 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래 쉘튜브형 열교환기를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 배플을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 내부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 5에 도시된 핀 및 핀에 결합된 튜브를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 격벽을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 배플의 형태를 나타낸 도면.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 조립전 내부의 실제예.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 조립된 내부의 실제예.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 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.

본 개시의 실시예에 따른 열교환기는, 핀 앤드 튜브 방식을 쉘 안에 내장한 쉘 앤드 튜브 방식을 적용하여 동일 크기를 갖는 쉘 앤드 튜브 방식에 비해 사이즈 변경없이 열교환 효율을 증가되게 한 열교환기에 관한 것으로, 열교환기, 쉘, 배플, 인렛, 아웃렛, 챔버, 핀 및 튜브 등 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기를 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 배플을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 내부를 설명하기 위한 도면, 도 6은 도 5에 도시된 핀 및 핀에 결합된 튜브를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 내지 6을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 열교환기는, 쉘(100), 상부챔버(110), 하부챔버(120), 배플(106), 튜브(200)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

쉘(100)은 상부측 측면에 오일이 유입되는 오일인렛(102)과 하부측 측면에 오일이 배출되는 오일아웃렛(104)이 구비되며, 내부에 오일이 유동되는 공간이 형성된 원통형으로 구비된다.

이러한, 쉘(100)은 오일과 같은 유체가 내부에 유동되기 때문에 압력과 온도 및 부식 등에 견딜수 있는 내구성을 가진 금속체로 구비된다.

상부챔버(110)는 오일인렛(102)이 구비된 쉘(100)의 상부를 개폐하며, 이를 위해 원형 단면을 갖는 쉘(100)의 상부를 개폐되게 대략 반구형 형태를 가진 금속체로 구비되어 플랜지 결합된다.

하부챔버(120)는 오일아웃렛(104)이 구비된 쉘(100)의 하부를 개폐하고, 유체가 공급 및 배출되는 워터인렛(122)과 워터아웃렛(124)이 구비된다.

이러한, 하부챔버(120)는 상부챔버(110)와 같은 반구형 형태를 가진 금속체로 쉘(100)의 하부에 플랜지 결합되되, 반구형태의 하부측에 워터인렛(122)과 워터아웃렛(124)이 상호 이격되며 구비된다.

배플(106)은 도 4에 도시된 바와 같이 쉘(100)의 내부에 서로 이격되며 지그재그 형식으로 교대 배치되어 쉘(100)의 공간을 다수의 파티션으로 구획하는 다수로 구비된다.

따라서, 전술된 바에 따른 본 개시의 열교환기 오일인렛(102)으로부터 열교환을 위한 오일이 공급되면, 쉘(100)의 내부에 다수로 구비된 배플(106)에 의해 쉘(100)의 내부에서 지그재그로 유동하며 쉘(100)을 통과한 후, 오일아웃렛(104)을 통해 배출된다.

전술된 바에 따른 본 개시의 열교환기는 종래의 일반적인 쉘튜브형 열교환기와 대동소이하나, 후술된 핀튜브형 열교환기가 내부에 탑재된 차이점을 갖는데, 이하 이를 설명하기로 한다.

한편, 도 7은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 격벽을 설명하기 위한 도면, 도 8은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 배플의 형태를 나타낸 도면, 도 9는 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 조립전 내부의 실제예, 도 10은 본 개시의 실시예에 따른 열교환기의 조립된 내부의 실제예이다.

튜브(200)는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 워터인렛(122)으로부터 공급된 유체가 쉘(100)을 통과하여 워터아웃렛(124)으로 배출되도록 배플(106)을 관통하여 쉘(100)의 길이방향으로 구비된다.

이러한, 튜브(200)는 내부에 열교환을 위한 유체가 유동되는 봉상의 금속체로 구비되되, 쉘(100)의 길이방향에 동일한 길이방향으로 하여 상호간이 이격되며 쉘(100)의 내부에 다수 탑재된다.

이때, 튜브(200)는 쉘(100)과 동일한 길이로 구비됨이 바람직 하나 이에 한정되는 것은 아니고, 직경도 동일한 직경이 아닌 다양한 직경을 가질 수 있음은 물론이다.

이러한, 본 개시의 튜브(200)는 외주면에 길이방향을 따라 서로 이격되며 다수로 구비된 핀(210)을 포함한다.

핀(210)은 본 개시의 열교환기를 설명함에 있어 명료함을 위해 도 5에 도시되지 않았지만 도 7에 도시된 바와 같이 쉘(100)의 내경에 거의 일치되는 4개의 모서리를 가진 사각의 판상체 형태로 구비되어, 기설정된 간격으로 서로 이격되며 핀(210)의 외주면에 길이방향을 따라 다수 구비된다.

이때, 핀(210)은 도 7에 도시된 바와 같이 내부에 다수의 삽입공(212)을 구비되며, 이 삽입공(212)을 통해 튜브(200)가 쉘(100)의 내부에 다수 탑재된 핀(210)을 관통하여 쉘(100)의 내부에 유동없이 설정된 간격을 유지하며 구비되게 된다.

여기서, 핀(210)은 삽입공(212)이 다수 형성된 하나의 판체로 구비되어 각 삽입공(212)에 다수의 튜브(200)가 결합된 것으로 도시 및 기재되어 있으나, 하나의 판체에 하나의 삽입공(212)이 형성되어 하나의 튜브(200)에 상호간 이격된 다수로 구비되고 이러한 튜브(200)가 다수로 쉘(100)의 내부에 구비되도록 할 수 있음은 물론이다.

이때, 핀(210)에 결합된 튜브(200)는 확관에 의해 핀(210)과 결합되는 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 유체가 유동되는 공간이 형성되고 내측에 위치되는 이너튜브(202)와, 이너튜브(202)의 외주면에 내주면이 밀착되어 이너튜브(202)의 외측에 위치되고 외주면에 다수의 핀(210)이 길이방향으로 상호 이격되며 구비된 아우터튜브(204)의 2중관 구조로 이루어진다.

이때, 튜브(200)는 이너튜브(202)와 아우터튜브(200)의 각각의 단부측에 도 6에 도시된 바와 같이 이너튜브시트(202a)와 아우터튜브시트(204a)가 구비되는데, 이는 상부챔버(110)와 하부챔버(120)가 쉘(100)에 플랜지 결합되었을 시 각각의 단부측에서 유체가 누출되지 않도록 기밀 유지 및 외부의 충격으로 인한 파손 방지 기능을 한다.

이러한, 본 개시의 튜브(200)는 워터인렛(122)으로부터 공급받은 유체가 내부에 유동되는 동안 쉘(100)의 내부를 열교환하도록 한 후 워터아웃렛(124)으로 배출되게 된다.

이를 위해, 본 개시의 튜브(200)의 양단부가 각각 위치되는 쉘(100)의 상부측과 하부측에서 하부측에 결합된 하부챔버(120)는 워터인렛(122)과 워터아웃렛(124)이 분리되게 내부가 구획되어 워터인렛(122)으로 공급된 유체가 하부챔버(120) 내부 그리고 쉘(100)과 상부챔버(110) 내부 및 다시 쉘(100)을 거쳐 워터아웃렛(124)으로 배출되는 2패스 순환으로 일방향 유동되게 한다.

상기된 바와 같은 2패스 순환이 적용된 이유는 새로운 유체를 지속 공급하여 열교환 효율을 증대와 아울러 기존의 열교환기의 쿨러 제작의 형태 변경없는 적용을 위한 것이며, 이를 통해 유체의 유속 및 공급량 확인이 유리하기 때문이다.

이러한, 본 개시의 튜브(200)는 핀(210)을 관통할 뿐만 아니라 쉘(100)의 내부에 다수 구비된 배플(106)도 함께 관통하며, 이를 위해 본 개시의 배플(106)은 도 8에 도시된 바와 같이 쉘(100)의 내부에 지그재그로 구비되기 위해 일측이 쉘(100)의 내주면에 일치되는 볼록부를 갖는 대략 사각의 판상체 형태로 구비된다.

이때, 배플(106)의 내부에는 다수의 삽입구멍(106a)이 구비되어 튜브(200)가 핀(210)을 설정된 갯수로 관통한 후 배플(106)에 관통되며 쉘(100)의 내부에 구비되게 한다.

상기된 바에 따른 본 개시의 튜브(200)와 핀(210)은 전술된 바에 따른 쉘튜브형 ㅂ방식에 의한 오일의 열교환과 함께 동시에 유체의 유동으로 열교환이 이루어지도록 하여 쉘(100)의 설정된 사이즈에서 크기 등의 형태의 변경없이 열교환의 효율이 증대 되게 한다.

한편, 전술된 바에 따른 본 개시의 열교환기의 쉘(100)은 오일이 배플(106)의 측면측 쉘(100)의 내주면에 접촉하지 않고 쉘(100)을 따라 유동되게 하는 격벽(108)이 구비된다.

격벽(108)은 도 도 7 및 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 판상체로 구비되어 쉘(100)의 내부에 길이방향으로 구비되되 두께방향 양측면 중 일측면이 쉘(100)의 내부에 다수 구비된 핀(210)의 측면에 맞닿고 반대쪽 타측면이 쉘(100)의 내주에 이격되게 측면 가장자리가 쉘(100)의 내주에 맞닿게 구비된다.

이러한, 격벽(108)은 쉘(100)의 내부 공간을 내측과 외측으로 구획된 공간으로 형성되게 함으로써 핀(210)이 구비된 내측의 공간을 좁혀 오일 및 유체의 열교환이 보다 집중되게 하여 열효율이 증가되게 하고, 외측의 빈 공간을 두어 쉘(100)의 외주면에 유체가 집적적인 접촉으로 인한 열효율이 떨어지지 않도록 하기 위함이며, 동시에 쉘(100)의 내부구조 변경없이 핀튜브형 방식의 열교환이 접목되게 하기 위함이다.

전술된 바에 따른 본 개시의 열교환기는 도 9에 도시된 바와 같이 쉘(100)의 내부에 다수의 핀(210)과 배플(106)을 설정된 수량과 간격으로 탑재하되, 기준봉(200a)을 튜브(200)를 대신하여 삽입공(212)과 삽입구멍(106a)에 관통시켜 유동이 방지되게 함으로써 튜브(200)의 삽입을 도모하며, 튜브(200)의 삽입은 확관을 통해 핀(210)과의 최종 결합이 이루어져 도 10에 도시된 바와 같은 구조의 핀튜브형이 적용된 쉘튜브형 열교환기로 제작되게 되어 각각이 갖는 열효율 장점이 접목된다.

이상에서와 같은 열교환기는, 핀튜브 방식을 쉘 안에 내장한 쉘튜브 방식의 열교환기를 적용하여 동일 크기를 갖는 쉘튜브 방식의 열교환기에 비해 사이즈 변경없이 열교환 효율을 증가되고, 핀튜브형이 적용된 쉘튜브형 열교환기가 적용되어 각각이 갖는 열효율 장점이 접목됨으로써 공간상 제약이 심한 장소에 사용되는 경우 그 크기와 형태를 변경하지 않고 고효율의 열교환이 가능한 장점을 갖는다.

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개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 쉘 102 : 오일인렛
104 : 오일아웃렛 106 : 배플
106a : 삽입구멍 108 : 격벽
110 : 상부챔버 120 : 하부챔버
122 : 워터인렛 124 : 워터아웃렛
200 : 튜브 200a : 기준봉
202 : 이너튜브 202a : 이너튜브시트
204 : 아우터튜브 204a : 아우터튜브시트
210 : 핀 212 : 삽입공

Claims (6)

1. 상부측 측면에 오일이 유입되는 오일인렛과 하부측 측면에 상기 오일이 배출되는 오일아웃렛이 구비되며, 압력과 온도 및 부식 등을 견디는 내구성을 갖는 금속체로서 내부에 상기 오일이 유동되는 공간이 형성된 원통형의 쉘;
   상기 오일인렛이 구비된 상기 쉘의 상부를 개폐하도록 반구형의 금속체로 구비되어 플랜지 결합되는 상부챔버;
   상기 오일아웃렛이 구비된 상기 쉘의 하부를 개폐하도록 반구형의 금속체로 구비되어 플랜지 결합되고, 유체가 공급 및 배출되는 워터인렛과 워터아웃렛이 구비되되, 상기 워터인렛과 상기 워터아웃렛이 분리되게 내부가 구획되어 상기 워터인렛으로 공급된 상기 유체가 상기 쉘과 상기 상부챔버 및 상기 쉘을 거쳐 상기 워터아웃렛으로 배출되는 2패스 순환으로 일방향 유동되게 하는 하부챔버; 및
   일측이 상기 쉘의 내주면에 일치되는 볼록부를 갖는 사각의 판상체로 구비되어 상기 쉘의 내부에 서로 이격되며 지그재그 형식으로 교대 배치되어 상기 쉘의 공간을 다수의 파티션으로 구획하는 다수의 배플;을 포함하고,
   상기 워터인렛으로부터 공급된 상기 유체가 상기 쉘을 통과하여 상기 워터아웃렛으로 배출되도록 봉상의 금속체로 구비되어 상기 배플의 삽입구멍을 관통하여 상기 쉘의 길이방향으로 다수 구비되되, 외주면에 길이방향을 따라 서로 이격되며 다수로 구비되게 확관에 의해 결합된 핀을 포함하며, 상기 유체가 유동되는 공간이 형성된 이너튜브와 상기 이너튜브의 외주면에 내주면이 밀착되고 외주면에 확관된 다수의 핀이 길이방향으로 상호 이격되며 구비된 아우터튜브로 이루어지고, 상기 워터인렛으로부터 공급받은 상기 유체가 내부를 유동되는 동안 상기 쉘의 내부를 열교환 후 상기 워터아웃렛으로 배출되게 되는 튜브;를 포함하고,
   상기 이너튜브와 상기 아우터튜브는 상기 상부챔버와 상기 하부챔버가 상기 쉘에 플랜지 결합되었을 시 각각의 단부측에서 유체가 누출되지 않도록 기밀 유지 및 외부의 충격으로 인한 파손 방지 기능을 하는 이너튜브시트와 아우터튜브시트가 구비되며,
   상기 핀은 상기 쉘의 내경에 일치되는 4개의 모서리를 가진 사각의 판상체로 구비되되, 내부에 구비된 다수의 삽입공을 통해 상기 튜브가 상기 쉘의 내부에 다수 탑재된 상기 핀을 관통하여 상기 쉘의 내부에 유동없이 설정된 간격을 유지되게 하고,
   상기 쉘은, 상기 오일이 상기 배플의 측면측 상기 쉘의 내주면에 접촉하지 않고 상기 쉘을 따라 유동되게 하는 격벽이 구비되고,
   상기 격벽은, 판상체로 구비되어 상기 쉘의 내부에 길이방향으로 구비되되 두께방향 양측면 중 일측면이 상기 쉘의 내부에 다수 구비된 상기 핀의 측면에 맞닿고 반대쪽 타측면이 상기 쉘의 내주에 이격되게 측면 가장자리가 상기 쉘의 내주에 맞닿게 구비되어 상기 쉘의 내부 공간을 내측과 외측으로 구획된 공간으로 형성되게 함으로써 상기 핀이 구비된 내측의 공간을 좁혀 오일 및 유체의 열교환이 보다 집중되게 하여 열효율이 증가되게 하고, 외측에는 구획된 공간없이 빈 공간을 두어 상기 쉘의 외주면에 유체가 집적적인 접촉으로 인한 열효율이 떨어지지 않도록 하고,
   상기 튜브를 대신하여 상기 삽입공과 상기 삽입구멍에 관통시켜 유동이 방지되게 함으로써 상기 튜브의 삽입을 도모하는 기준봉을 포함하며, 상기 튜브의 삽입은 확관을 통해 상기 핀과의 최종 결합됨으로써 상기 쉘의 내부에 다수의 상기 핀과 상기 배플을 설정된 수량과 간격으로 탑재하고, 기준봉(200a)을 튜브(200)를 대신하여 삽입공(212)과 삽입구멍(106a)에 관통시켜 유동을 방지하여 튜브(200)의 삽입을 도모하며, 튜브(200)의 삽입은 확관을 통해 핀(210)과의 최종 결합이 이루어져 핀튜브형이 적용된 쉘튜브형 열교환기로 제작되게 한 것을 특징으로 하는 열교환기.
   
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