KR200406662Y1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 일측에 폐열수주입구(7) 및 폐열수 배출구(7')가 구비되며, 내부에 이중파이프가 다수개 내장된 열교환실(5)과, 상기 열교환실(5)의 양측에 제1프랜지(20-1)에 의해 각각 연결되며, 일측에 정수주입구(6) 및 정수배출구(6')가 구비된 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')과, 상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')의 일측에 제2프랜지(20-1)에 의해 각각 연결되어 설치되며, 일측에 폐열수주입구(5) 및 폐열수배출구(5')가 구비된 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과, 상기 열교환실(1) 내부에 내장된 다수개의 이중파이프는 내부에 설치되며, 폐열수주입실(3)과 폐열수배출실(3')까지 연장되어 설치된 폐열수파이프(30)과, 상기 폐열수파이프(30)를 내장하며 폐열수파이프(30)보다 직경이 크며, 내부에 나선유도판(40)이 전체에 걸쳐 설치된 정수파이프(20)로 구성된 열교환기의 구조에 관한 것이다.
열교환기. 나선유도관.

Description

열교환기{A heat exchanger}
도1 본 고안의 열교환기 상세도
도2 본 고안의 열교환기 정단면상세도
도3 본 고안의 제1프랜지 상세도
도4 본 고안의 제2프랜지 상세도
도5 본 고안의 정수파이프 상세도
도6 본 고안의 나선유도관 상세도
도7 본 고안의 열교환기 다른 예
도8 본 고안의 제1프랜지 다른 예
도9 본 고안의 제2프랜지 다른 예
<도면의 부호>
정수주입실(2), 정수배출실(2'), 폐열수주입실(3), 폐열수배출실(3'), 폐열수주입구(5,7), 폐열수배출구(5',7'), 정수주입구(6), 정수배출구(6'), 폐열수이동파이프(9,9'), 열교환실(10), 정수파이프(20), 제1프랜지(20-1,20-2), 폐열수파이프(30), 제2프랜지(30-1,30-2), 나선유도판(40)
본 고안은 열교환실의 열교환 파이프를 이중으로 하여, 내부에는 폐열수가 흐르게 하고, 외부에는 정수를 흐르게하며, 외부에 나선유도관을 설치하여, 정수를 와류로 흐르게 함과 동시에 이중파이프의 외부에도 폐열수를 흐르게 하여 정수파이프의 내,외측의 폐열수에 의해 열전달을 효율적으로 전달하게 구조를 개량한 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 통상의 파이프에 유체를 통과시키면, 층류현상이 일어나 파이프 외부에 열전달이 미미하나, 파이프에 흐르는 유체를 난류, 또는 와류로 이동시키면, 유체간의 충돌과 파이프에 충돌하는 횟수가 층류의 흐름보다 빈번하기 때문에 열전달이나 열교환시에 파이프 내의 유체의 이동을 난류 또는 와류로 이동시키도록 많은 연구가 있어 왔다.
통상의 열교환기는 온도차가 있는 유체를 철판을 사이에 두고 유동시켜, 마찰 및 유체의 와류현상에 의해 열교환하는 방법으로서, 종래에는 열교환핀을 가진 파이프로 구성되었거나, 파이프 내부에 나선형으로 꼬인 철판을 삽입시켜 내부에 유동하는 물에 와류를 형성시켜, 열전달을 가속화시키도록 많은 연구가 있어 왔다.
예를 들면, 대한민국실용신안공보 공고번호 제20-177429호에는 열교환매체가 통과되는 파이프의 외측으로 내측까지 상호 어긋나게 다수의 절곡홈을 형성하고, 상기 절곡홈의 양측면에 다수의 엠보싱을 형성한 열교환용 파이프가 기술되어 있고,
동 공보 공고번호 실1989-5742호에는 외부에 열교환핀이 부설된 열교환파이 프를 지그재그형으로 형성하여 끝단부를 막아 밀폐부로 형성하며 열교환파이프내에는 관경이 작은 별도의 열교환파이프를 나선형으로 꼬아 넣어 2중관으로 형성하고 그 끝단부에 개방부를 형성한 가스 열기기용 2중 열교환기가 기재되어 있으며,
동 공보 공고번호 제20-2166259호에는 관의 내벽에 길이 방향으로 나선형으로 유도관을 부착하여 적당한 수량의 배수구를 유도관에갖춘 나선유도관이 형성된 유체관이 기술되어 있고,
대한민국등록실용신안공보 등록번호 제20-255165호에는 길이방향으로 둔각의 "V" 형으로 절곡되면서 좌우 가장자리가 열교환 파이프의 길이방향을 따라 내접되도록 형성되고, 중앙에는 열교환파이프 직경의 1/3정도의 크기의 구멍이 길이 방향을 따라 구멍의 직경정도의 간격으로 배열되어 형성되며, 주된 절곡방향과 반대방향으로 절개되어 절곡된 지지편이 길이방향을 따라 폭의 2~3배 위치마다 형성된 금속판이 열교환파이프에 내설된 와류생성 열교환파이프가 기재되어 있으며,
대한민국공개특허공보 공개번호 제10-2005-47052호에는 금속원형파이프에 일중 또는 다중으로 외부는 압입, 내부는 돌출나선부위가 형성되도록 성형하는 방법에 관한 것으로, 파이프의 길이 방향으로 중심선과 약 30도 전후의 각도를 이루면서 외부는 내부쪽으로 압입된 나선부위, 내부는 중심쪽으로 돌출된 나선부위를 회전 전진 피치가 일정하도록 일중 또는 다중으로 성형하는 금속 원형파이프에 일중 또는 다중으로 외부는 압입, 내부는 돌출나선부위가 형성되도록 성형하는 방법이 기술되어 있으나,
상기와 같은 종래의 기술들은 열교환시 열을 효율적으로 전달하지 못하는 종 래의 문제점을 해결하지 못하여 왔다.
상기 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하고자 본 고안은 열교환실의 열교환 파이프를 이중으로 하여, 내부에는 폐열수가 흐르게 하고, 외부에는 정수를 흐르게하며, 외부에 나선유도관을 설치하여, 정수를 와류로 흐르게 함과 동시에 이중파이프의 외부에도 폐열수를 흐르게 하여 정수파이프의 내,외측의 폐열수에 의해 열전달을 효율적으로 전달하게 구조를 개량한 열교환기를 제공하는 것이 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 일측에 폐열수주입구(7) 및 폐열수 배출구(7')가 구비되며, 내부에 이중파이프가 다수개 내장된 열교환실(10)과, 상기 열교환실(10)의 양측에 제1프랜지(20-1)에 의해 각각 연결되며, 일측에 정수주입구(6) 및 정수배출구(6')가 구비된 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')과, 상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')의 일측에 제2프랜지(30-1)에 의해 각각 연결되어 설치되며, 일측에 폐열수주입구(5) 및 폐열수배출구(5')가 구비된 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과, 상기 열교환실(10) 내부에 내장된 다수개의 이중파이프는 내부에 설치되며, 폐열수주입실(3)과 폐열수배출실(3')까지 연장되어 설치된 폐열수파이프(30)과, 상기 폐열수파이프(30)를 내장하며 폐열수파이프(30)보다 직경이 크며, 내부에 나선유도판(40)이 전체에 걸쳐 설치된 정수파이프(20)로 구성된 열교환기의 구조에 관한 것이다.
본 고안은 실질적으로 3중관 형식으로 하여, 중심부에 정수(냉각수)를 흐르게 하는 정수파이프를 설치하고, 내외부에는 폐열수를 흐르게 하여 열전달을 효율적으로 함과 동시에, 정수파이프에 흐르는 정수(냉각수)를 와류로 형성하도록 나선 유도관을 설치하였다.
본 고안의 나선유도관은 통상의 리본형상의 철판을 나선형으로 하여 내장된 폐열수파이프를 중심으로 나선으로 정수파이프에 설치하여, 정수파이프에 이동되는 정수(냉각수)를 와류로 하여, 정수파이프의 내외부에 이동되는 폐열수와의 접촉의 빈도를 많게 하여 열의 교환을 효율적으로 유도하도록 하였다.
본 고안의 프랜지는 제1프랜지 제2프랜지로 구성되며, 프랜지에는 각종 파이프가 관통되도록 통공이 형성되어 있으며 이러한 기술구성은 당분야의 통상의 기술이므로 구체적으로 서술하지 않기로 하였다.
이하 본 고안을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1 본 고안의 열교환기 상세도, 도2 본 고안의 열교환기 정단면상세도, 도3 본 고안의 제1프랜지 상세도, 도4 본 고안의 제2프랜지 상세도, 도5 본 고안의 정수파이프 상세도, 도6 본 고안의 나선유도관 상세도, 도7 본 고안의 열교환기 다른 예, 도8 본 고안의 제1프랜지 다른 예, 도9 본 고안의 제2프랜지 다른 예를 도시한 것이며, 정수주입실(2), 정수배출실(2'), 폐열수주입실(3), 폐열수배출실(3'), 폐 열수주입구(5,7), 폐열수배출구(5',7'), 정수주입구(6), 정수배출구(6'), 폐열수이동파이프(9,9'), 열교환실(10), 정수파이프(20), 제1프랜지(20-1,20-2), 폐열수파이프(30), 제2프랜지(30-1,30-2), 나선유도판(40)를 나타낸 것임을 알 수 있다.
구조를 살펴보면, 도1내지 도6에 도시된 바와 같이,
일측에 폐열수주입구(7) 및 폐열수 배출구(7')가 구비되며, 내부에 이중파이프가 다수개 내장된 열교환실(10)과, 상기 열교환실(10)의 양측에 제1프랜지(20-1)에 의해 각각 연결되며, 일측에 정수주입구(6) 및 정수배출구(6')가 구비된 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')과, 상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')의 일측에 제2프랜지(20-1)에 의해 각각 연결되어 설치되며, 일측에 폐열수주입구(5) 및 폐열수배출구(5')가 구비된 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과,
상기 열교환실(10) 내부에 내장된 다수개의 이중파이프는 내부에 설치되며, 폐열수주입실(3)과 폐열수배출실(3')까지 연장되어 설치된 폐열수파이프(30)과,
상기 폐열수파이프(30)를 내장하며 폐열수파이프(30)보다 직경이 크며, 내부에 나선유도판(40)이 전체에 걸쳐 설치된 정수파이프(20)로 구성된 열교환기의 구조인 것이다.
또다른 열교환기는 도 7내지 도9에 도시된 바와 같이, 내부에 이중파이프가 다수개 내장된 열교환실(10)과, 상기 열교환실(10)의 양측에 제1프랜지(20-2)에 의해 각각 연결되며, 일측에 정수주입구(6) 및 정수배출구(6')가 구비된 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')과, 상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')의 일측에 제2프랜지(20-2)에 의해 각각 연결되어 설치되며, 일측에 폐열수주입구(5) 및 폐열수배출구(5')가 구비된 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과,
상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')을 관통하여 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과 열교환실(10)을 연결하는 폐열수이동파이프(9,9')와,
상기 열교환실(10) 내부에 내장된 다수개의 이중파이프는 내부에 설치되며, 폐열수주입실(3)과 폐열수배출실(3')까지 연장되어 설치된 폐열수파이프(30)과,
상기 폐열수파이프(30)를 내장하며 폐열수파이프(30)보다 직경이 크며, 내부에 나선유도판(40)이 전체에 걸쳐 설치된 정수파이프(20)로 구성된 열교환기의 구조인 것이다.
작동 및 사용상태를 설명하면,
폐열수주입구(5,7), 폐열수배출구(5',7'), 정수주입구(6), 정수배출구(6')를 개방하여 폐열수 및 정수를 주입시키면, 정수는 정수주입실(2)과 정수파이프(20)를 통해 정수배출실(2')을 통과하여 정수배출구(6')를 통해 배출되고,
폐열수는 열교환실(10)을 통해 정수파이프(20)의 외부를 통과하여 배출되고, 한편으로는 폐열수주입실(3)을 통해 정수파이프(20)의 내부에 설치된 폐열수파이프(30)를 통해 폐열수배출실(3')을 관통하여 폐열수배출구(7')를 통해 배출되면서,
열의 교환은 정수파이프(20)의 내부에 설치된 폐열수파이프(30)와,
정수파이프(20)의 외부 즉 열교환실(10)의 폐열수에 의해 정수파이프(20)에 흐르는 정수에 열전달되며, 정수파이프(20)내에 삽입된 나선유도판(40)에 의해 정수가 정수파이프(20)의 유동시 와류를 형성하게 하여 정수파이프(20)의 내외부에 흐르는 폐열수의 열과 충돌을 빈번하게 하여 열교환의 효율을 증가시켜 신속하게 열을 교환하도록 하는 작동방법인 것이다.
상기와 같은 본 고안은 실질적으로 3중관으로 구성시켜 중앙부에 정수(냉각수)를 흐르게 하고 흐르는 속도를 와류로 형성시키기 위해 나선유도관을 설치하여, 중앙의 정수(냉각수)를 내외부의 폐열수(열수)에 의해 열교환을 효율적으로 하여 단시간내에 열교환시키는 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 열교환기에 있어서,
    폐열수주입구(7) 및 폐열수 배출구(7')가 구비되며, 내부에 이중파이프가 다수개 내장된 열교환실(10)과, 상기 열교환실(10)의 양측에 제1프랜지(20-1)에 의해 각각 연결되며, 일측에 정수주입구(6) 및 정수배출구(6')가 구비된 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')과, 상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')의 일측에 제2프랜지(30-1)에 의해 각각 연결되어 설치되며, 일측에 폐열수주입구(5) 및 폐열수배출구(5')가 구비된 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과,
    상기 열교환실(10) 내부에 내장된 다수개의 이중파이프는 내부에 설치되며, 폐열수주입실(3)과 폐열수배출실(3')까지 연장되어 설치된 폐열수파이프(30)과,
    상기 폐열수파이프(30)를 내장하며 폐열수파이프(30)보다 직경이 크며, 내부에 나선유도판(40)이 전체에 걸쳐 설치된 정수파이프(20)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 열교환기에 있어서,
    내부에 이중파이프가 다수개 내장된 열교환실(10)과, 상기 열교환실(10)의 양측에 제1프랜지(20-2)에 의해 각각 연결되며, 일측에 정수주입구(6) 및 정수배출구(6')가 구비된 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')과,
    상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')의 일측에 제2프랜지(30-2)에 의해 각각 연결되어 설치되며, 일측에 폐열수주입구(5) 및 폐열수배출구(5')가 구비된 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과,
    상기 정수주입실(2) 및 정수배출실(2')을 관통하여 폐열수주입실(3) 및 폐열수 배출실(3')과 열교환실(10)을 연결하는 폐열수이동파이프(9,9')와,
    상기 열교환실(10) 내부에 내장된 다수개의 이중파이프는 내부에 설치되며, 폐열수주입실(3)과 폐열수배출실(3')까지 연장되어 설치된 폐열수파이프(30)과,
    상기 폐열수파이프(30)를 내장하며 폐열수파이프(30)보다 직경이 크며, 내부에 나선유도판(40)이 전체에 걸쳐 설치된 정수파이프(20)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 열교환기.
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