(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2016년07월29일
(11) 등록번호 10-1643044
(24) 등록일자 2016년07월20일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
F28D 9/00 (2006.01) F28F 3/02 (2006.01)
F28F 3/08 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0114244
(22) 출원일자 2014년08월29일
심사청구일자 2014년08월29일
(65) 공개번호 10-2016-0026192
(43) 공개일자 2016년03월09일
(56) 선행기술조사문헌
JP2001041580 A*
JP2012207813 A*
KR1020140066682 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
김미배
충청남도 아산시 둔포면 윤보선로445번길 171 ()
(72) 발명자
김미배
충청남도 아산시 둔포면 윤보선로445번길 171 ()
전체 청구항 수 : 총 4 항 심사관 : 박행란
(54) 발명의 명칭 배기열 회수용 열교환기
(57) 요 약
본 발명은 배기열 회수용 열교환기에 관한 것이다. 본 발명은 제1전열판(10)과 제2전열판(20)을 사이에 두고 폐
열 유체가 흘러가는 제1유로 안내부(30)와 수열 유체가 흘러가는 제2유로 안내부(50)가 서로 교대로 적층되는 배
기열 회수용 열교환기에 있어서, 상기 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50) 내부의 적어도 어느 일측 또는
모두에 유로를 형성하는 다수개의 유로 형성판(34)이 설치되고, 상기 유로 형성판(34)이 연장되는 방향과 직교하
는 방향으로 일정 거리 왕복 이동하도록 구성되어, 상기 유로 형성판(34)이 상기 유로 형성판(34)과 맞닿은 상기
제1전열판(10)과 제2전열판(20)을 긁어주어, 제1전열판(10)과 제2전열판(20)에 부착된 이물질을 분리해준다. 본
발명에 따르면, 열교환기의 내부 청소가 자동으로 이루어지므로 사용이 편리하며, 열교환 효율도 높아지는 효과
가 있다.
대 표 도 - 도2
등록특허 10-1643044
- 1 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
제1전열판(10)과 제2전열판(20)을 사이에 두고 폐열 유체가 흘러가는 제1유로 안내부(30)와 수열 유체가 흘러가
는 제2유로 안내부(50)가 서로 교대로 적층되는 배기열 회수용 열교환기에 있어서,
상기 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50) 내부의 적어도 어느 일측 또는 모두에 유로를 형성하는 다수개
의 유로 형성판(34)이 세워진 상태로 평행하게 설치되고,
상기 다수개의 유로 형성판(34)이 연동된 상태에서 그 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 일정 거리 왕복 이동
하도록 구성되어,
상기 유로 형성판(34)이 상기 유로 형성판(34)과 맞닿은 상기 제1전열판(10)과 제2전열판(20)을 긁어주어, 제1
전열판(10)과 제2전열판(20)에 부착된 이물질을 분리해줌을 특징으로 하는 배기열 회수용 열교환기.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 제1전열판(10)과 제2전열판(20)은 물결모양으로 형성되고,
상기 유로 형성판(34)의 상단과 하단이 상기 제1전열판(10)과 제2전열판(20)의 물결모양과 대응되는 형상으로
형성됨을 특징으로 하는 배기열 회수용 열교환기.
청구항 3
제 1 항에 있어서,
상기 다수개의 유로 형성판(34)은 지그재그 유로를 형성하도록 배치됨을 특징으로 하는 배기열 회수용
열교환기.
청구항 4
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유로 안내부(30)의 일측에는 세제 투입구(38)가 형성되
고, 상기 세제 투입구(38)와 마주하는 상기 제1유로 안내부(30)의 타측에는 세제 토출구(39)가 형성되며,
상기 세제 투입구(38)에 투입된 유체는 상기 유로 형성판(34)의 연장방향으로 유로를 통과하여 상기 세제 토출
구(39)를 통하여 유로를 빠져나감을 특징으로 하는 배기열 회수용 열교환기.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 배기열 회수용 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 전열판을 적층하고, 전열판 사이를[0001]
실내외 유체가 흐르도록 하여 실내외 유체 사이에 열교환이 이루어지도록 한 배기열 회수용 열교환기에 관한 것
이다.
배 경 기 술
대한민국 등록특허 제 1303234호에는 배기열 회수용 열교환기가 기재되어 있다. 상기 열교환기는 입출구의 형성[0002]
방향이 서로 다른 다수의 전열판을 상하로 적층 설치하고, 이에 의해 형성된 각 층의 전열판 사이를 실내외 공
기가 흐르도록 하여 그 과정에서 실내외 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 한 것이다.
대한민국 등록특허 제 0505482호는 전열판을 물결모양으로 형성함으로써 열교환 효율을 향상시킨 기술이다. [0003]
그런데 이와 같은 선행기술에서는 전열판에 오염물이 고착됨에 따라 열교환 성능이 떨어지며, 주기적으로 분해[0004]
하여 청소해주어야 하는 비효율적인 측면이 있었다.
등록특허 10-1643044
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선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) KR 10-1303234호(공개일 2013.02.18) [0005]
(특허문헌 0002) KR 10-0505482호(공개일 2003.10.22)
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전열판에 고착된 오염물을 자동으로 제거하[0006]
도록 구성된 배기열 회수용 열교환기를 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 제1전열판과 제2전열판을 사이에 두고 폐[0007]
열 유체가 흘러가는 제1유로 안내부와 수열 유체가 흘러가는 제2유로 안내부가 서로 교대로 적층되는 배기열 회
수용 열교환기에 있어서, 상기 제1유로 안내부와 제2유로 안내부 내부의 적어도 어느 일측 또는 모두에 유로를
형성하는 다수개의 유로 형성판이 설치되고, 상기 유로 형성판이 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 일정 거리
왕복 이동하도록 구성되어, 상기 유로 형성판이 상기 유로 형성판과 맞닿은 상기 제1전열판과 제2전열판을 긁어
주어, 제1전열판과 제2전열판에 부착된 이물질을 분리해줌을 특징으로 한다.
여기에서 상기 제1전열판과 제2전열판은 물결모양으로 형성되고, 상기 유로 형성판의 상단과 하단이 상기 제1전[0008]
열판과 제2전열판의 물결모양과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 다수개의 유로 형성판은 지그재그 유로를 형성하도록 배치될 수 있다. [0009]
아울러, 상기 제1유로 안내부의 일측에는 세제 투입구가 형성되고, 상기 세제 투입구와 마주하는 상기 제1유로[0010]
안내부의 타측에는 세제 토출구가 형성되며, 상기 세제 투입구에 투입된 유체는 상기 유로 형성판의 연장방향으
로 유로를 통과하여 상기 세제 토출구를 통하여 유로를 빠져나감을 특징으로 한다.
발명의 효과
본 발명에 따른 배기열 회수용 열교환기에 의하면, 열교환기의 각 구성들을 분리하지 않아도 열교환기 내부를[0011]
자동으로 청소할 수 있다. 이와 같이, 내부 청소가 자동으로 이루어지므로 사용이 편리하며, 열교환 효율도 높
아지는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 의한 배기열 회수용 열교환기를 보인 사시도. [0012]
도 2는 본 발명에 의한 배기열 회수용 열교환기에서 일부 구성을 분해하여 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일부 구성인 제1유로 안내부를 보인 사시도.
도 4는 본 발명의 일부 구성인 제2유로 안내부를 보인 사시도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. [0013]
도 1에는 본 발명에 의한 배기열 회수용 열교환기가 사시도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 열교환기가 분[0014]
해사시도로 도시되어 있다.
도 1과 2에 따르면, 본 발명은 제1전열판(10), 상기 제1전열판(10)의 하부에 구비되는 제1유로 안내부(30), 상[0015]
기 제1유로 안내부(30)의 하부에 구비되는 제2전열판(20), 상기 제2전열판(20)의 하부에 구비되는 제2유로 안내
부(50)를 포함하며, 상기 제2유로 안내부(50)의 하부에는 다시 제1전열판(10), 제1유로 안내부(30), 제2전열판
등록특허 10-1643044
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(20), 제2유로 안내부(50)가 도면상 아래 방향으로 순차적으로 결합된다.
즉, 두 개의 전열판(10,20) 사이에 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50)가 서로 번갈아가며 설치되어 전체[0016]
적으로 적층 조립체가 구성되고, 이러한 적층 조립체가 열교환기가 된다.
이를 다시 설명하면, 제1전열판(10)과 제2전열판(20) 사이에 제1유로 안내부(30)가 구비되고, 상기 제1유로 안[0017]
내부(30)에는 폐열 유체(A)가 통과하게 된다. 또한, 제2전열판(20)과 상기 제1전열판(10) 아래 구비되는 제1전
열판(10) 사이에 제2유로 안내부(50)가 구비되며, 상기 제2유로 안내부(50)에는 수열 유체(B)가 통과한다.
제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50)는 서로 교대로 적층되며, 상기 제1유로 안내부(30) 및 제2유로 안내[0018]
부(50) 사이에 설치되는 제1전열판(10)과 제2전열판(20)을 통해 폐열 유체와 수열 유체 사이에 열 교환이 이루
어진다. 즉, 폐열 유체의 열이 수열 유체에 전달되어 수열 유체의 온도가 상승하게 된다. 이때 열 교환기를 통
과하는 유체는 기체 또는 액체 모두 가능하다.
도 1과 2와 같이, 상기 제1전열판(10)과 제2전열판(20)은 파형, 즉 물결모양으로 형성된다. 이는 매체와의 접촉[0019]
면적을 증가시키고, 매체의 저속 유동에서도 난류를 유발하여 열전달 성능을 향상시키기 위한 것이다.
도 3에서 상기 제1유로 안내부(30)는, 대략 사각형의 프레임(31)에 의해 외관이 형성된다. 상기 프레임(31)의[0020]
모서리에는 폐열 유체의 입구(32)와 출구(33)가 각각 형성된다. 참고로 폐열 유체의 흐름을 화살표(A)로 표시하
였다.
그리고 본 발명에서 상기 프레임(31)의 중앙부에는 다수개의 유로 형성판(34)이 세워진 상태로 일정한 간격으로[0021]
배치된다. 다수개의 유로 형성판(34)이 평행하게 설치된다. 상기 유로 형성판(34)은 유체가 지그재그로 이동할
수 있도록 유로를 만드는 역할을 한다.
상기 유로 형성판(34)은 상기 전열판(10,20)의 모양과 대응되도록 상하단에 물결모양을 가진다. 이때, 상기 유[0022]
로 형성판(34)의 상하단과 상기 전열판(10,20)의 모양이 일치함에 따라, 상기 전열판(10,20)의 위치가
고정되고, 전열판(10,20)의 이탈이 방지된다. 또한, 상기 유로 형성판(34)에 의해 상기 제1 및 제2 전열판
(10,20) 사이의 간격이 유지된다.
한편, 상기 유로 형성판(34)의 길이방향과 직교하는 방향으로 다수개의 연결봉(35)이 구비되는데, 상기 연결봉[0023]
(35)은 상기 유로 형성판(34)들이 서로 일정한 간격을 유지하도록 유로 형성판(34)들을 고정할 뿐만 아니라, 이
들을 서로 결합시켜 상기 유로 형성판(34)들을 한 몸으로 만들어주는 역할을 한다. 실제로, 상기 유로 형성판
(34)은 다수개의 연결봉(35)에 의해 서로 연결되어 있어 연동되며, 일체가 된다.
특히 상기 연결봉(35)에 의해 서로 연결된 유로 형성판(34)들은 상기 유로 형성판(34)의 연장방향과 직교하는[0024]
방향, 즉 상기 연결봉(35)의 길이방향(도 3의 화살표 C)으로 일정 거리만큼 직선 왕복 이동하도록 구성된다. 이
는 상기 유로 형성판(34)들이 직선 왕복 이동함에 따라 유로 형성판(34)의 상단과 하단에 위치한 전열판(10,2
0)의 내부를 긁어주도록 하기 위함이다. 유로 형성판(34)이 전열판(10,20)의 내부를 긁어줌으로써 전열판
(10,20) 내부에 부착된 오염물을 제거하는 역할을 한다.
상기 유로를 통과하는 유체에 의해 상기 전열판(10,20) 내부에 오염물이 부착되는데, 오염물에 의해 전열판[0025]
(10,20)의 열교환 성능이 떨어지게 된다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해, 상기 전열판(10,20)의 청소가 필
요할 때, 상기 유로 형성판(34)을 직선 왕복 이동시키게 되며, 전열판(10,20)의 내부를 긁어 부착된 오염물을
전열판(10,20)에서 분리시킨다. 본 발명에 따르면 열교환기 조립 상태를 해체하지 않고서도 전열판(10,20) 내부
의 오염물을 청소할 수 있고, 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
상기 유로 형성판(34)들을 왕복이동시키기 위한 구동부에는 현재까지 알려진 다양한 구동 기술이 적용될 수 있[0026]
다. 즉, 상기 구동부는 리니어 모터, 에어실린더를 사용할 수 있고, 다양한 링크의 연결로 직선 왕복운동을 구
현할 수도 있다.
본 실시예에서는, 상기 구동부(40)가 회전체(미도시)에 편심되게 고정되어 편심 회전하는 편심핀(42), 상기 편[0027]
심핀(42)에 일단부가 연결된 커넥팅로드(44)로 구성되고, 상기 커넥팅로드(44)의 타단부가 상기 연결봉(35) 중
어느 하나에 연결되어, 상기 커넥팅로드(44)의 직선 왕복운동이 상기 유로 형성판(34)에 전달되도록
구현되었다. 물론, 상기 유로 형성판(34)의 직선 왕복 운동의 구동방식은 이에 한정되는 것은 아니고, 위에서
설명한 바와 같은 다양한 구동방식이 가능하다.
한편, 도 3을 기준으로 상기 프레임(31)의 좌측에는 세제 투입구(38)가 형성되며, 상기 프레임(31)의 우측, 즉[0028]
등록특허 10-1643044
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상기 세제 투입구(38)와 마주하는 일측에는 세제 토출구(39)가 형성된다. 상기 유로를 세척하기 위해, 상기 세
제 투입구(38)에 세제와 세척수가 투입될 수 있으며, 상기 유로들을 통과한 세제와 세척수는 상기 세제 토출구
(39)를 통해 빠져 나가게 된다. 상기 세제와 세척수는 세제 투입구(38)에서 유입되고 상기 유로 형성판(34)의
연장방향으로 흘러 상기 세제 토출구(39)를 통해 외부로 토출된다.
다음으로, 도 4를 기준으로 제2유로 안내부(50)의 구성에 대해 설명한다. [0029]
제2유로 안내부(50)는 수열 유체(B)가 흐르는 유로로서, 유로에 흐르는 유체의 종류만 다를 뿐, 위에서 설명한[0030]
제1유로 안내부(30)와 기능과 구성이 동일하다. 따라서, 편의상 앞서 설명이 충분히 이루어진 동일한 구성에 대
해서 같은 도면부호를 부여하고 자세한 설명을 생략한다.
제2유로 안내부(50)의 외관을 프레임(51)이 형성하며, 프레임(51)의 중앙부에는 다수개의 유로 형성판(34)이 세[0031]
워진 상태로 일정한 간격으로 배치된다. 상기 유로 형성판(34)은 유체가 지그재그로 이동할 수 있도록 유로를
만드는 역할을 하며, 상기 전열판(10,20)을 지지하여 전열판(10,20)의 위치를 고정하는 기능도 한다. 상기 유로
형성판(34)의 상하단에는 상기 전열판(10,20)의 모양과 대응되는 물결모양이 형성된다.
다수개의 유로 형성판(34)은 연결봉(35)에 의해 서로 연결된다. 상기 연결봉(35)은 상기 유로 형성판(34)의 연[0032]
장방향과 직교하는 방향으로 다수개가 배치된다. 상기 연결봉(35)에 의해 다수개의 유로 형성판(34)이 일체가
된다.
상기 유로 형성판(34)들은 일체로 상기 유로 형성판(34)의 연장방향과 직교하는 방향 즉, 상기 연결봉(35)의 연[0033]
장방향과 동일한 방향으로 일정 거리 왕복 이동한다. 유로 형성판(34)들이 왕복 이동함에 따라 상하에 배치되는
전열판(10,20)의 안쪽면을 긁어주게 된다. 유로 형성판(34)이 전열판(10,20)의 안쪽면을 긁어주면, 전열판
(10,20)에 부착된 이물질이 분리된다.
상기 유로 형성판(34)들을 왕복 이동시키기 위한 구동부(40)는 다양한 방식이 가능하나, 본 실시예에서는 편심[0034]
핀(42)과 커넥팅로드(44)의 연결에 의해, 회전운동을 왕복이동으로 전환한 시스템을 구현하였다.
도 4를 기준으로 상기 프레임(51)의 모서리 일측에는 수열 유체의 입구(52)와 출구(53)가 각각 형성된다. 참고[0035]
로 수열 유체의 흐름을 화살표(B)로 표시하였다.
또한, 도 4와 같이, 프레임(51)의 좌측에는 세제 투입구(58)가 형성되고, 상기 세제 투입구(58)와 마주하는 프[0036]
레임(51)의 우측에는 세제 토출구(59)가 형성된다.
이하, 본 발명 열회수용 열교환기의 작용을 설명한다. [0037]
도 2를 중심으로 폐열 유체(A)와 수열 유체(B)의 흐름을 설명하면, 전체적으로 열을 함유하는 폐열 유체(A)는[0038]
열회수용 열교환기의 상부에서 투입되어 하방으로 흘러가며, 반대로 상대적으로 차가운 수열 유체(B)는 열회수
용 열교환기의 하부에서 투입되어 상방으로 흘러가게 된다.
이때, 제1유로 안내부(30)에는 폐열 유체(A)가 통과하며, 제2유로 안내부(50)에는 수열 유체(B)가 통과한다. 그[0039]
리고 상기 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50)가 전열판(10,20)을 사이에 두고 서로 교대로 설치되므로,
결국 폐열 유체와 수열 유체가 서로 번갈아 가면서 흘러감에 따라 열 교환을 하게 된다. 그로 인해, 폐열 유체
의 버려지는 열을 가지고 수열 유체를 데우는데 재활용하게 된다.
본 발명 열회수용 열교환기를 일정 기간 사용하다 보면, 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50) 사이를 흐르[0040]
는 유체에서 함유된 이물질들이 상기 전열판(10,20) 안쪽면에 부착되어 전열판(10,20)의 열교환성능이 떨어지게
된다.
전열판(10,20)의 열교환성능을 향상시키기 위해서는 전열판(10,20) 내부를 세척해주어야 하는데, 본 발명에 따[0041]
르면 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50) 중앙부에 있는 유로를 형성하면서도 전열판(10,20)을 지지하는
유로 형성판(34)들을 일정 거리 직선 왕복이동시켜 유로 형성판(34)들이 전열판(10,20)을 긁어줄 수 있도록 한
다. 이때, 상기 유로 형성판(34)들은 연결봉(35)에 의해 연결된 상태에서 일체로 움직이며, 이동 방향은 상기
유로 형성판(34)의 연장방향과 직교하는 방향, 즉 상기 연결봉(35)의 연장방향과 동일한 방향(도 3과 4의 화살
표 C)으로 왕복이동하는 것이다.
상기 유로 형성판(34)들이 전열판(10,20)을 긁어주면, 전열판(10,20)에 부착되어 있는 이물질이 분리되어 떨어[0042]
지게 된다.
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이에 더하여, 제1유로 안내부(30)와 제2유로 안내부(50)의 세제 투입구(58)에 세제와 세척수를 투입하고 반대쪽[0043]
의 세제 토출구(59)를 통해 빠져나가게 함으로써, 전열판(10,20)에서부터 분리된 이물질이 함께 열교환기를 빠
져나올 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 열교환기의 각 구성들을 분리하지 않아도 열교환기 내부를 자동으로 청소할 수[0044]
있다. 따라서 열교환 성능을 확보하면서도, 청소를 용이하게 하여 사용 편의를 향상시키는 이점이 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명[0045]
의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있
다는 것은 자명하다.
예를 들어, 본 명세서에서 설명한 것과 다르게, 폐열 유체가 제2유로 안내부(50)를 통과하고, 수열 유체가 제1[0046]
유로 안내부(30)를 통과하도록 구성할 수도 있다.
부호의 설명
10: 제1전열판 20: 제2전열판[0047]
30: 제1유로 안내부 31: 프레임
32: 입구 33: 출구
34: 유로 형성판 35: 연결봉
38: 세제 투입구 39: 세제 토출구
40: 구동부 42: 편심핀
44: 커넥팅로드 50: 제2유로 안내부
51: 프레임 52: 입구
53: 출구 58: 세제 투입구
59: 세제 토출구 A: 폐열 유체
B: 수열 유체
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도면
도면1
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도면2
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도면3
도면4
등록특허 10-1643044
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