KR20200048308A - Pcm적용 판형 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCM적용 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축열 기능과 열교환 기능이 구비된 열교환기에 있어서, 내부가 빈 중공형상으로 형성되고, 상기 열교환기의 외관을 형성하도록 구비된 바디부, 상기 바디부의 내부로 고온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 고온유입구, 상기 고온유입구를 통해 유입된 고온유체가 내부에 유동되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 바디부의 내부에 설치된 고온유체유동부, 상기 바디부의 내부로 저온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 저온유입구, 상기 고온유체유동부와 대면되도록 배치되고, 상기 고온유체유동부의 고온유체가 상기 저온유입구를 통해 유입된 저온유체를 통해 열교환되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 내부에 저온유체가 유동되는 저온유체유동부, 상기 저온유체유동부와 열교환이 수행되는 고온유체유동부의 일측면의 반대측면과 열교환이 수행되어 상기 고온유체부로부터 열에너지를 회수하여 저장하도록 상변화물질로 채워지고, 상기 고온유체유동부와 대면되도록 중공의 판상형상으로 형성된 PCM부, 상기 고온유입구를 통해 유입된 상기 고온유체가 상기 고온유체유동부를 통해 상기 저온유체유동부와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 고온배출구 및 상기 저온유입구를 통해 유입된 상기 저온유체가 상기 저온유체유동부를 통해 상기 고온유체유동부와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 저온배출구를 포함한다.

Description

PCM적용 판형 열교환기{PLATE TYPE HEAT EXCHANGER APPLIED TO PHASE CHANGE MATERIAL}
본 발명은 PCM적용 판형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 버려지는 폐열을 회수하여 유용한 에너지로 사용하도록 폐열이 상변화물질과 열교환이 수행되어 에너지를 회수할 수 있는 PCM적용 판형 열교환기에 관한 것이다.
지구온난화 억제와 직접 관련된 화석연료이용 에너지변환기기의 고효율화와 함께 폐기열에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 폐기열로서 국내 총 에너지의 약 45%를 점유하는 산업에너지의 소비로부터 배출되는 이른바 산업폐열이 있다.
산업에너지는 농업, 공업, 수산업, 임업, 광업 등 다양한 분야에서 사용되므로 배출되는 폐열의 양이 상당하다.
하지만 산업폐열은 산업 공정상에서 발생하고 에너지의 시간적 변동을 가지기 때문에 폐열의 유용성이 저하한다.
에너지 발생의 시간 변동성을 완화시키기 위해서는 별도의 축열 장치가 필요하다. 이에 산업폐열의 시간 변동성을 고려하여 열교환기에 축열기능의 탑재가 필요한 실정이다.
일반적인 다관형 또는 판형 열교환기는 고온의 유체와 저온의 유체가 서로 열 교환이 되도록 되어 있다. 이 때문에 2종류 이상의 유체끼리의 열교환이 이루어지려면 열교환기를 추가적으로 더 설치해야 하고, 연결 설치하는 구조이기 때문에 크기의 증대로 인하여 설치가 용이하지 못하고 에너지손실에 따른 효율 저하의 문제점이 있다.
다음은 열교환기와 관련된 선행 특허기술이다.
① 등록특허 제10-0683001호(원통형 다관식 열교환기)는 열교환기 배치형상과 관련된 기술로서, 내용에는 원통부의 양단에 상부 헤드부와 하부 헤드부와 각각 배치되고, 상기 원통부와 상부 헤드부 사이에 제 1 격막이 배치되고, 상기 원통부와 하부 헤드부 사이에 제 2 격막이 배치되므로서, 원통부의 내부공간과 상부 및 하부 헤드부의 내부공간이 구분되며, 상기 원통부에 배치되는 다수개의 튜브가 배치되는 구성이 제시되어 있다.
그러나 상기 선행기술은 2 종류의 열 매체가 서로 열교환이 이루어지는 방식으로서 2 종류 이상의 유체끼리 열교환이 이루어지기 위해서는 열교환기를 추가적으로 더 설치해야 하는 문제점이 있고, 원통부에 가깝게 위치한 열 매체는 열손실이 큰 문제점이 있다.
② 등록특허 제10-1183546호(다관형 열교환기)에는 물공급과 배출이 이루어지는 몸체와, 상기 몸체 하부에 설치되는 연소부와, 함몰홈과 돌출홈이 형성되어 있는 전열부와, 상기 몸체 상단에 설치되고 상기 전열부에서 배출된 연소가스를 상기 몸체 외부로 유도하는 연소가스배출부;를 포함하는 구성이 제시되어 있다.
상기 선행기술은 다관형으로 이루어지고 함몰홈과 돌출홈으로 열교환 효율을 높이고자 했으나, 열교환 유체는 통상적으로 보일러에 적용되는 물과 연소가스 간의 열교환방식으로 되어 있기 때문에 이외에 또 다른 유체끼리의 열교환은 불가능한 문제점이 있다.
③ 등록특허 제10-0954439호(다중효용 판형 열교환기)에는 제 1열교환 매체가 일단에서 유입되어 길이방향으로 이동 후 타단으로 배출될 수 있도록 하는 제 1유입구와 제 1유출구 및 제 1열교환 매체와 혼합되는 제 1보충수를 유입시키는 제 1보조유입구를 천공형성하는 다수의 제 1전열판과; 제 1열교환 매체와 유입/출 방향이 반대인 제 2열교환 매체가, 일단에서 유입되어 길이방향으로 이동 후 타단으로 배출될 수 있도록 하는 제 2유입구와 제 2유출구 및 제 2열교환 매체와 혼합되는 제 2보충수를 유입시키는 제 2보조유입구를 천공형성하는 다수의 제 2전열판;으로 이루어지며, 상기 다수개의 제 1전열판과 제 2전열판이 상호간 교번을 이루며, 밀착배치되어 겹쳐지거나 또는 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중효용 판형 열교환기.
상기 선행기술은 제1열교환 매체와 제1보충수는 서로 온도만 다를 뿐 같은 종류의 물로 이루어진 구성이 때문에 3종류의 열교환 매체가 열교환이 이루어지는 구성으로 볼 수 없다. 또한 상기 선행기술은 원통형 열교환기가 아닌 판형 열교환기로서, 한층 마다 1종류의 유체가 흐르는 구조로서 유체의 종류가 많아 질 수록 구조는 복잡해지고 열교환이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있다.
일본등록특허공보 제 4033402호(2007.11.02.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전달율이 큰 판형 열교환 타입을 적용하고, 내벽을 물결형상으로 구성하여 열교환 효율이 향상되고, 유체가 이동되는 유동부 및 PCM부의 개수를 제어함으로써 열교환되는 유체의 용량을 제어할 수 있으며, 폐열이 PCM(상변화물질: PHASE CHANGE MATERIAL)과 열교환함으로써, PCM의 축열기능을 활용하고 축열을 에너지로 활용할 수 있는 적용 판형 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PCM적용 판형 열교환기는 축열 기능과 열교환 기능이 구비된 열교환기에 있어서, 내부가 빈 중공형상으로 형성되고 상기 열교환기의 외관을 형성하도록 구비된 바디부, 상기 바디부의 내부로 고온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 고온유입구, 상기 고온유입구를 통해 유입된 고온유체가 내부에 유동되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 바디부의 내부에 설치된 고온유체유동부, 상기 바디부의 내부로 저온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 저온유입구, 상기 고온유체유동부와 대면되도록 배치되고 상기 고온유체유동부의 고온유체가 상기 저온유입구를 통해 유입된 저온유체를 통해 열교환되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 내부에 저온유체가 유동되는 저온유체유동부, 상기 저온유체유동부와 열교환이 수행되는 고온유체유동부의 일측면의 반대측면과 열교환이 수행되어 상기 고온유체부로부터 열에너지를 회수하여 저장하도록 상변화물질로 채워지고, 상기 고온유체유동부와 대면되도록 중공의 판상형상으로 형성된 PCM부, 상기 고온유입구를 통해 유입된 상기 고온유체가 상기 고온유체유동부를 통해 상기 저온유체유동부와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 고온배출구 및 상기 저온유입구를 통해 유입된 상기 저온유체가 상기 저온유체유동부를 통해 상기 고온유체유동부와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 저온배출구를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 고온유체유동부는 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판으로 상기 바디부의 내부에 적층되고, 상기 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판의 사이에 상기 저온유체유동부가 적층되어 상기 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판과 열교환이 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 2 고온유체유동판의 상면에는 PCM부가 구비되고, 상기 제 2 고온유체유동판은 상기 저온유체유동부 및 상기 PCM부와 열교환이 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 고온유체유동판, 저온유체유동부, 제 2 고온유체유동판 및 PCM부는 하나 그룹을 이루어 상기 바디부의 내부에 배치되고, 상기 그룹은 다수개를 이루며 상기 바디부의 내부에 배치되어 열교환이 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판은 내부의 고온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 고온유입구를 통해 유입된 고온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판의 내부에 유동되어 상기 고온배출구로 배출되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 고온유체유동판, 저온유체유동부, 제 2 고온유체유동판 및 PCM부의 내벽은 물결형상으로 굴곡지게 형성되고, 내부에 유동되는 유체 또는 상변화물질이 물결에 의해 난류로 형성되어 열교환 효과를 극대화하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부는 내부의 저온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 저온유입구를 통해 유입된 저온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부의 내부에 유동되어 상기 저온배출구로 배출되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 PCM부에 상변화물질을 공급하도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 PCM공급부가 결합된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 다수개의 그룹의 각 PCM부는 내부의 상변화물질이 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 PCM공급부를 통해 유입된 상변화물질이 상기 다수개의 그룹의 각 PCM부의 내부에 공급되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체부는 효과적인 열교환효율을 달성하도록 가로가 8, 세로가 19 및 두께가 3의 비율로 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체부의 내부에 배치된 다수개의 그룹은 상기 본체부의 내부에서 효과적인 열교환 효율을 달성하도록 10 내지 15mm 작게 형성된 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 있어서, PCM적용 판형 열교환기는 폐열을 회수하여 에너지로 활용하는 PCM적용 판형 열교환기가 구비된 폐열회수장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, PCM적용 판형 열교환기는 증발기에 적용되어 폐열을 회수하여 에너지로 활용하는 PCM적용 판형 열교환기가 구비된 증발기일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, PCM적용 판형 열교환기는 열전달율이 큰 판형 열교환 타입을 적용하고, 내벽을 물결형상으로 구성하여 열교환 효율이 향상되고, 유체가 이동되는 유동부 및 PCM부의 개수를 제어함으로써 열교환되는 유체의 용량을 제어할 수 있으며, 폐열이 PCM(상변화물질: PHASE CHANGE MATERIAL)과 열교환함으로써, PCM의 축열기능을 활용하고 축열을 에너지로 활용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM적용 판형 열교환기의 사시도 및 부분확대도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PCM적용 판형 열교환기의 사시도 및 부분확대도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM적용 판형 열교환기의 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM적용 판형 열교환기의 사시도 및 부분확대도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PCM적용 판형 열교환기의 사시도 및 부분확대도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM적용 판형 열교환기의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 PCM적용 판형 열교환기(100)은 축열 기능과 열교환 기능이 구비된 열교환기에 있어서, 내부가 빈 중공형상으로 형성되고 상기 열교환기의 외관을 형성하도록 구비된 바디부(110), 상기 바디부(110)의 내부로 고온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 고온유입구(111), 상기 고온유입구(111)를 통해 유입된 고온유체가 내부에 유동되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 내부에 설치된 고온유체유동부(130), 상기 바디부(110)의 내부로 저온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 저온유입구(113), 상기 고온유체유동부(130)와 대면되도록 배치되고 상기 고온유체유동부(130)의 고온유체가 상기 저온유입구(113)를 통해 유입된 저온유체를 통해 열교환되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 내부에 저온유체가 유동되는 저온유체유동부(140), 상기 저온유체유동부(140)와 열교환이 수행되는 고온유체유동부(130)의 일측면의 반대측면과 열교환이 수행되어 상기 고온유체부로부터 열에너지를 회수하여 저장하도록 상변화물질로 채워지고 상기 고온유체유동부(130)와 대면되도록 중공의 판상형상으로 형성된 PCM부(150), 상기 고온유입구(111)를 통해 유입된 상기 고온유체가 상기 고온유체유동부(130)를 통해 상기 저온유체유동부(140)와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 고온배출구(112) 및 상기 저온유입구(113)를 통해 유입된 상기 저온유체가 상기 저온유체유동부(140)를 통해 상기 고온유체유동부(130)와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 저온배출구(114)를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, PCM적용 판형 열교환기(100)는 내부가 빈 중공형상으로 형성되고, 상기 열교환기의 외관을 형성하도록 구비된 바디부(110)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 바디부(110)는 열교환기의 외관을 형상하도록 중공의 형상으로 형성되고, 내부에 유체가 유동되며 유체유동부 및 PCM부(150)가 적층되도록 유체유동부 및 PCM부(150)의 형상에 대응하여 형성된다. 바람직하게는 중공의 사각기둥형상으로 형성되나 유체유동부 및 PCM부(150)의 형상 및 내부에 유체가 용이하게 유동될 수 있다면 형상은 크게 제한되지 않는다.
또한, 바디부(110)의 내부로 고온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 고온유입구(111)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 고온유입구(111)는 상기 바디부(110)의 내부로 고온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된다. 따라서, 상기 외부로부터 상기 고온유입구(111)를 통해 고온유체가 유입될 수 있다.
또한, 고온유입구(111)를 통해 유입된 고온유체가 내부에 유동되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 내부에 설치된 고온유체유동부(130)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 고온유체유동부(130)는 상기 고온유입구(111)를 통해 유입된 고온유체가 내부에 유동되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 내부에 설치된다.
또한, 저온유체유동부(140)와 열교환이 수행되는 고온유체유동부(130)의 일측면의 반대측면과 열교환이 수행되어 상기 고온유체부로부터 열에너지를 회수하여 저장하도록 상변화물질로 채워지고, 상기 고온유체유동부(130)와 대면되도록 중공의 판상형상으로 형성된 PCM부(150)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 PCM부(150)는 저온유체유동부(140)와 열교환이 수행되는 고온유체유동부(130)의 일측면의 반대측면과 열교환이 수행되어 상기 고온유체부로부터 열에너지를 회수하여 저장하도록 상변화물질로 채워지고, 상기 고온유체유동부(130)와 대면되도록 중공의 판상형상으로 형성된다.
따라서, 상기 PCM부(150)는 고온유체유동부(130)로부터 열교환을 수행하여 축열함으로써, 에너지를 저장할 수 있고, 상기 저온유체유동부(140)가 고온유체유동부(130)와 열교환을 통해 온도가 상기 PCM부(150) 보다 상승되면, 상기 PCM부(150)가 고온유체유동부(130)를 냉각시킬 수 있다.
또한, 고온유입구(111)를 통해 유입된 상기 고온유체가 상기 고온유체유동부(130)를 통해 상기 저온유체유동부(140)와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 고온배출구(112)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 고온배출구(112)는 상기 고온유입구(111)를 통해 유입된 상기 고온유체가 상기 고온유체유동부(130)를 통해 상기 저온유체유동부(140)와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된다.
또한, 저온유입구(113)를 통해 유입된 상기 저온유체가 상기 저온유체유동부(140)를 통해 상기 고온유체유동부(130)와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된 저온배출구(114)가 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 저온배출구(114)는 상기 저온유입구(113)를 통해 유입된 상기 저온유체가 상기 저온유체유동부(140)를 통해 상기 고온유체유동부(130)와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 결합된다.
또한, 고온유체유동부(130)는 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)으로 상기 바디부(110)의 내부에 적층되고, 상기 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)의 사이에 상기 저온유체유동부(140)가 적층되어 상기 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)과 열교환이 수행된다.
보다 상세하게는, 상기 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)의 사이에 상기 저온유체유동부(140)가 적층되어 상기 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)과 열교환이 수행되도록, 상기 고온유체유동부(130)는 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)으로 상기 바디부(110)의 내부에 적층된다.
또한, 제 2 고온유체유동판(132)의 상면에는 PCM부(150)가 구비되고, 상기 제 2 고온유체유동판(132)은 상기 저온유체유동부(140) 및 상기 PCM부(150)와 열교환이 수행된다.
보다 상세하게는, 상기 PCM부(150)는 상기 제 2 고온유체유동판(132)의 상면에 접하도록 구비되고, 상기 제 2 고온유체유동판(132)은 상기 저온유체유동부(140) 및 상기 PCM부(150)와 접하여 열교환이 수행된다.
또한, 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)는 하나 그룹을 이루어 상기 바디부(110)의 내부에 배치되고, 상기 그룹은 다수개를 이루며 상기 바디부(110)의 내부에 배치되어 열교환이 수행된다.
보다 상세하게는, 상기 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)는 하나 그룹을 이루어 상기 바디부(110)의 내부에 배치된다.
즉, 상기 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)는 상기 바디부(110)의 내부에 순서대로 적층되어 하나의 그룹을 이루고, 상기 그룹은 다수개의 그룹을 이루며 상기 바디부(110)의 내부에 배치되어 열교환이 수행된다.
즉, 상기 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)가 하나의 그룹을 구성하여 상기 바디부(110)의 내부에 배치되고, 상기 PCM부(150)의 상면에 다시 제 1 고온유체유동판(131)이 적층되어 또 다른 그룹을 이루는 방식으로 다수개의 그룹이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 그룹의 수를 통해 내부에 유동되는 유량을 제어할 수 있고, 또한 열교환 효율 및 축열을 통해 에너지 양을 제어할 수 있다.
또한, 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)은 내부의 고온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 고온유입구(111)를 통해 유입된 고온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)의 내부에 유동되어 상기 고온배출구(112)로 배출된다.
보다 상세하게는, 상기 고온유입구(111)를 통해 유입된 고온유체가 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)의 내부에 유동되어 상기 고온배출구(112)로 배출되도록 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판(131) 및 제 2 고온유체유동판(132)은 내부의 고온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결된다.
또한, 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)의 내벽은 물결형상으로 굴곡지게 형성되고, 내부에 유동되는 유체 또는 상변화물질이 물결에 의해 난류로 형성되어 열교환 효과를 극대화할 수 있다.
보다 상세하게는, 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)는 내부에 유동되는 유체 또는 상변화물질이 물결에 의해 난류로 형성되어 열교환 효과를 극대화하도록 내벽은 물결형상으로 굴곡지게 형성될 수 있다.
또한, 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)의 사이에는 사이드바가 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 PCM부(150)는 상기 제 1 고온유체유동판(131)과 제 2 고온유체유동판(132)과 열교환과정에서 팽창 또는 수축으로 인한 내부 구조 변형이 발생될 수 있고, 이를 보완하도록 사이드바가 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)의 사이에 구비되어 팽창 또는 수축으로 인한 제 1 고온유체유동판(131), 저온유체유동부(140), 제 2 고온유체유동판(132) 및 PCM부(150)의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부(140)는 내부의 저온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 저온유입구(113)를 통해 유입된 저온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부(140)의 내부에 유동되어 상기 저온배출구(114)로 배출될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 저온유입구(113)를 통해 유입된 저온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부(140)의 내부에 유동되어 상기 저온배출구(114)로 배출되도록 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부(140)는 내부의 저온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결된다.
또한, PCM부(150)에 상변화물질을 공급하도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 PCM공급부(115)가 결합될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 PCM부(150)에 폐열과 열교환을 통해 축열할 수 있도록 상변화물질을 공급하도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부(110)의 외측면에 PCM공급부(115)가 결합될 수 있다.
또한, 다수개의 그룹의 각 PCM부(150)는 내부의 상변화물질이 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 PCM공급부(115)를 통해 유입된 상변화물질이 상기 다수개의 그룹의 각 PCM부(150)의 내부에 공급될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 PCM공급부(115)를 통해 유입된 상변화물질이 상기 다수개의 그룹의 각 PCM부(150)의 내부에 공급되도록 다수개의 그룹의 각 PCM부(150)는 내부의 상변화물질이 연속적으로 유동되도록 각각 연결될 수 있다.
또한, 본체부(110)는 효과적인 열교환 효율을 달성하도록 가로가 8, 세로가 19 및 두께가 3의 비율로 형성되고, 상기 본체부(110)의 내부에 배치된 다수개의 그룹은 상기 본체부(110)의 내부에서 효과적인 열교환 효율을 달성하도록 10 내지 15mm의 간격을 두고 작게 형성되며, 상기 간격을 통해 유체가 효과적으로 유동되어 효과적인 열교환 효율을 달성할 수 있다.
또한, 상기 PCM적용 판형 열교환기(100)는 폐열을 회수하여 에너지로 활용하는 PCM적용 판형 열교환기(100)가 구비된 폐열회수장치일 수 있다.
또한, 상기 PCM적용 판형 열교환기(100)는 증발기에 적용되어 폐열을 회수하여 에너지로 활용하는 PCM적용 판형 열교환기(100)가 구비된 증발기일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: PCM적용 판형 열교환기
110: 바디부
111: 고온유입구
112: 고온배출구
113 저온유입구
114 저온배출구
115 PCM공급부
120: 사이드바
130: 고온유체유동부
131: 제 1 고온유체유동판
132: 제 2 고온유체유동판
140: 저온유체유동부
150: PCM부

Claims (13)

  1. 축열 기능과 열교환 기능이 구비된 열교환기에 있어서,
    내부가 빈 중공형상으로 형성되고, 상기 열교환기의 외관을 형성하도록 구비된 바디부;
    상기 바디부의 내부로 고온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 고온유입구;
    상기 고온유입구를 통해 유입된 고온유체가 내부에 유동되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 바디부의 내부에 설치된 고온유체유동부;
    상기 바디부의 내부로 저온유체가 유입되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 저온유입구;
    상기 고온유체유동부와 대면되도록 배치되고, 상기 고온유체유동부의 고온유체가 상기 저온유입구를 통해 유입된 저온유체를 통해 열교환되도록 중공의 판상형상으로 형성되어 내부에 저온유체가 유동되는 저온유체유동부;
    상기 저온유체유동부와 열교환이 수행되는 고온유체유동부의 일측면의 반대측면과 열교환이 수행되어 상기 고온유체부로부터 열에너지를 회수하여 저장하도록 상변화물질로 채워지고, 상기 고온유체유동부와 대면되도록 중공의 판상형상으로 형성된 PCM부; 및
    상기 고온유입구를 통해 유입된 상기 고온유체가 상기 고온유체유동부를 통해 상기 저온유체유동부와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 고온배출구;
    상기 저온유입구를 통해 유입된 상기 저온유체가 상기 저온유체유동부를 통해 상기 고온유체유동부와 열교환이 수행되고 외부로 배출되도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 결합된 저온배출구;
    를 포함하는 PCM적용 판형 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고온유체유동부는 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판으로 상기 바디부의 내부에 적층되고, 상기 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판의 사이에 상기 저온유체유동부가 적층되어 상기 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판과 열교환이 수행되는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 고온유체유동판의 상면에는 PCM부가 구비되고, 상기 제 2 고온유체유동판은 상기 저온유체유동부 및 상기 PCM부와 열교환이 수행되는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 고온유체유동판, 저온유체유동부, 제 2 고온유체유동판 및 PCM부는 하나 그룹을 이루어 상기 바디부의 내부에 배치되고, 상기 그룹은 다수개를 이루며 상기 바디부의 내부에 배치되어 열교환이 수행되는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서, 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판은 내부의 고온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 고온유입구를 통해 유입된 고온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 제 1 고온유체유동판 및 제 2 고온유체유동판의 내부에 유동되어 상기 고온배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 고온유체유동판, 저온유체유동부, 제 2 고온유체유동판 및 PCM부의 내벽은 물결형상으로 굴곡지게 형성되고, 내부에 유동되는 유체 또는 상변화물질이 물결에 의해 난류로 형성되어 열교환 효과를 극대화하는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  7. 제 4 항에 있어서, 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부는 내부의 저온유체가 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 저온유입구를 통해 유입된 저온유체가 상기 다수개의 그룹의 각 저온유체유동부의 내부에 유동되어 상기 저온배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 PCM부에 상변화물질을 공급하도록 원통형상으로 형성되어 상기 바디부의 외측면에 PCM공급부가 결합된 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  9. 제 8 항에 있어서, 다수개의 그룹의 각 PCM부는 내부의 상변화물질이 연속적으로 유동되도록 각각 연결되고, 상기 PCM공급부를 통해 유입된 상변화물질이 상기 다수개의 그룹의 각 PCM부의 내부에 공급되는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부는 효과적인 열교환효율을 달성하도록 가로가 8, 세로가 19 및 두께가 3의 비율로 형성된 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 본체부의 내부에 배치된 다수개의 그룹은 상기 본체부의 내부에서 효과적인 열교환 효율을 달성하도록 10 내지 15mm 작게 형성된 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기.
  12. 제 1 항에 따른, 상기 PCM적용 판형 열교환기는 폐열을 회수하여 에너지로 활용하는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기가 구비된 폐열회수장치.
  13. 제 1 항에 따른, 상기 PCM적용 판형 열교환기는 증발기에 적용되어 폐열을 회수하여 에너지로 활용하는 것을 특징으로 하는 PCM적용 판형 열교환기가 구비된 증발기.
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