KR100438317B1 - 열교환기 냉매튜브 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 관한 것으로서, 상세하게는 열교환기에 사용되며 냉매에 의한 유압에 의하여 멀티채널 플랫튜브가 파열되는 것을 방지하기 위한 열교환기의 냉매튜브 구조에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 멀티채널 플랫튜브 구조는 파이프 외측 벽면 두께를 내측의 벽면두께보다 두껍게 하여 멀티채널 플랫튜브를 길이방향 일측으로 절곡하여도, 절곡된 부분의 냉매튜브 외측과 내측의 벽면 두께가 같아지도록 형성된 멀티채널 플랫튜브로 이루어진다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 열교환기의 멀티채널 플랫튜브 구조에 의하면, 냉매튜브를 길이방향 일측으로 휘게 하여도, 휘어진 후의 냉매튜브 내측 두께와 외측 두께가 같아지게 되어, 냉매튜브 내측 벽면두께와 외측 벽면두께가 같아지게 되어 유압이 채널 벽면에 인가되는 경우, 상기 유압에 의하여 냉매튜브 외측 벽면만 파열되는 것을 방지하게 된다.

Description

열교환기 냉매튜브 구조{A tube structure of heat exchange}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환기에 설치되며 열교환용 유체에 의해 멀티채널 플랫튜브 벽면에 인가되는 유압으로 인하여 냉매튜브가 파열되는 것을 방지하는 열교환기의 냉매튜브 구조에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체(기체 또는 액체가 사용됨)로부터 열전달매체(보통 금속이 사용되며, 특히 열전도율이 좋은 알루미늄 등이 사용됨)을 통해서 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 장치이다.

열교환기는 냉각기(열을 흡수하는 용도로 사용된 열교환기) 또는 응축기(열을 발산하기 위한 용도로 사용된 열교환기)에 사용된다. 목적(열을 전달하고자 하는 공간 또는 물체)으로 하는 유체에 열을 주기 위해 사용되는 전열매체를 열매라고 하며, 이와는 반대로 열을 뺏는 데 사용되는 것을 냉매라고 한다.

열교환기의 형식에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 금속관을 열전달매체로 하는 것으로, 이 형식에는 주수기, 이중관식, 핀붙이 다관식 및 투관형식 등이 있다.

종래의 열교환기를 도 1 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 열교환기는 열교환용 냉매가 들어오는 유입구(120)를 상부 일측면 구비하는 제 1 헤더탱크(100)와 유입된 유체가 토출되는 토출구를 하부 일측면에 구비하는 제 2 헤더탱크(110)와 상기 제 1 및 제 2 헤더탱크(110) 내부에 소정 간격으로 설치된 격막으로 구성된다. 상기 제 1 및 제 2 헤더탱크(100)(110)의 일측면에는 다른 헤더탱크로 유체를 이동시키기 위한 복수개의 채널이 형성된 복수개의 냉매튜브(150)가 설치된다.

상기 냉매튜브150)와 냉매튜브(150) 사이에는 전열핀(140)이 설치되며, 상기 전열핀은 열교환기와 외부간의 열전달면적을 증가시킨다.

이상의 설명과 같은 구조로 이루어진 열교환기의 동작은 다음과 같다. 제 1 헤더탱크(100) 상부 일측면에 형성된 유입구(120)로부터 냉매가 유입되고, 상기 냉매는 제 1 헤더탱크의 하측방향으로 이동하게 된다. 하측 방향으로 이동하던 냉매는 격막에 의해서 냉매튜브(150) 방향으로 이동하게 되어 제 2 헤더탱크로 유입되게 된다.

냉매튜브(150)로 이동하는 과정에서 상기 냉매는 U자 모양의 물결형상인 전열핀(140)과 헤더탱크를 통하여 열을 전달하게 된다.

상기 제 2 헤더탱크로 이동된 냉매는 하측 방향으로 유동하다가 상기 제 2 헤더탱크에 소정 간격으로 설치된 격막에 부딪힘에 의하여 냉매튜브측으로 유동하게 된다. 냉매튜브(150)를 통하여 냉매는 다시 제 1 헤더탱크(100)로 이동하게 되며 상기와 같은 과정을 반복 후 제 2 헤더탱크의 토출구를 통하여 열교환기 외부로 빠져나가게 된다.

종래의 열교환기에 사용되는 냉매튜브는 내부에 소정 등간격으로 채널이 형성된다. 상기 냉매튜브의 일단 최외측에 있는 채널부터 냉매튜브 외부까지의 길이 는 t로서, 타단 최외측에 있는 채널부터 냉매튜브까의 길이 t와 동일한 길이이다.

상기와 같은 채널이 형성된 냉매튜브는 열 전달면적을 증가하기 위한 목적으로 원심팬 주변으로 'ㄷ'자 형상이나 'ㄱ'자 형상으로 절곡시킨다. 상기 냉매튜브를 원심팬을 중심으로 하여 절곡함으로써 원심팬으로부터 송풍되는 공기가 열교환기와 부딪혀 열교환되는 면적이 증가하게 된다.

절곡되어 원심팬 외측을 향하는 냉매튜브의 벽면두께는 원심팬을 향하는 벽면두께보다 길이방향으로 인장됨에 의해 벽면두께가 얇아지게 된다. 이것은 가로, 세로 길이가 같은 금속을 가로 방향으로 강제로 인장시키는 경우 세로 방향의 길이가 짧아지는 것과 같은 원리이다.

냉매튜브(150)의 외측 벽면두께가 얇아지는 경우, 냉매튜브(150) 내측 벽면과 외측 벽면에 냉매에 의한 유압이 인가되는 경우 외측 벽면두께가 얇기 때문에 외측 벽면만 파열되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에 따른 열교환기의 냉매튜브구조는, 열교환기 내에서 냉매의 이동을 위해 사용되며 절곡형태의 냉매튜브에 있어서, 절곡된 부분의 내측 벽면두께와 외측 벽면두께가 같은 열교환기의 냉매튜브구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 열교환기의 나타낸 사시도.

도 2는 종래 냉매튜브의 구조를 나타낸 단면도.

도 3은 종래 냉매튜브에 있어서, A-A' 선의 절단면도.

도 4는 본 발명에 따른 절곡된 냉매튜브의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 냉매튜브에 있어서, A-A'선의 절단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 멀티채널 플랫튜브 20: 채널

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 냉매튜브 구조는 헤더탱크 일측면에 연통되도록 설치되며 절곡형태의 복수개 멀티채널 플랫튜브와 열교환 면적을 증가하기 위하여 멀티채널 플랫튜브에 접하도록 설치된 전열핀을 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 멀티채널 플랫튜브는 절곡 가공시 인장력에 의해 인장되는 부분의 벽면두께 T와 상기 인장되는 부분에 대향하는 부분의 벽면두께를 t라 정의할때 상기 벽면두께 T는 t보다 두껍도록 이루어진다.

여기서, 상기 T는 T=1.5t인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수개의 멀티채널 플랫튜브(10)는 내부에 복수개의 채널(20)이 형성된다. 상기 멀티채널 플랫튜브(10) 내부의 복수개의 채널(20)은 냉매와 멀티채널 플랫튜브(10)간 열전달 면적을 증가시켜 열 전달율을 향상시키기 위함이다.

본 발명에 따른 열교환기의 냉매튜브 구조를 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 멀티채널 플랫튜브(10)는 열교환기 내부에서 사용되는 것으로, 특히 제 1 헤더탱크와 제 2 헤더탱크 사이를 연통하여 냉매가 상기 제 1 헤더탱크와 제 2 헤더탱크 사이를 유동할 수 있게 한다. 상기 복수개의 멀티채널 플랫튜브 사이에는 U자 물결형상의 볼록부(미도시)와 오목부(미도시)를 구비하며 상기 볼록부와 오목부가 상기 복수개의 멀티채널 플랫튜브의 상단부와 하단부에 접하도록 구성된 전열핀이 설치된다.

상기 멀티채널 플랫튜브(10)에 형성된 복수개의 채널(20) 중에서, 상기 멀티채널 플랫튜브(10) 일단 최외측에 있는 채널(20)로부터 멀티채널 플랫튜브(10) 외부까지의 벽면두께를 t라 하고, 상기 멀티채널 플랫튜브(10) 타단 최외측에 있는 채널(20)로부터 멀티채널 플랫튜브(10) 외부까지의 벽면두께를 두께 T라 할때, 상기 T는 t보다 1.5배 정도가 되도록 구성된다.

상기와 같은 구조의 멀티채널 플랫튜브(10)는 멀티채널 플랫튜브(10)와 외부간의 열교환 면적을 증가시키기 위하여 'ㄱ'자 형상으로 절곡된다. 벽면두께가 t인 멀티채널 플랫튜브의 일측면을 내측으로, 벽면두께 T인 냉매튜브의 일측면을 외측이 되도록 절곡시킨다.

상기와 같이 절곡시, 벽면두께 T인 멀티채널 플랫튜브는 길이방향으로 절곡됨에 의하여 길이방향으로 길이가 늘어나며 이와 동시에 벽면두께(T)가 얇아지게 된다.

내측 벽면두께 t와 외측의 벽면두께 T로 구성된 멀티채널 플랫튜브(10)에 의하면, 멀티채널 플랫튜브(10)의 절곡에 의해서 외측의 벽면두께 T인 부분이 길이가 늘어남과 동시에 두께가 얇아져서, 내측 벽면두께인 t와 같아지게 된다.

상기의 열교환기의 냉매튜브 구조에 의하면, 절곡된 멀티채널 플랫튜브의 일단부에 열교환을 위한 냉매가 유동되어 들어오는 경우 절곡된 부분의 멀티채널 플랫튜브의 외측 벽면두께와 내측 벽면두께가 동일하기 때문에 외측 벽면만 파열되는 것을 방지할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 열교환기의 냉매튜브 구조에 의하면, 절곡된 부분에서의 멀티채널 플랫튜브의 외측 벽면두께와 내측 벽면두께가 동일하기 때문에 외측 벽면에만 파열이 생기는 것을 예방할 수 있다.

Claims (2)

1. 헤더탱크 일측면에 연통되도록 밴딩되는 복수개의 냉매튜브와, 열교환 면적을 증가하기 위하여 냉매튜브에 접하도록 설치된 전열핀이 포함되는 열교환기에 있어서;

   냉매가 유동되는 각각의 냉매관로는 사각 단면의 형상이고, 상기 냉매관로가 취합되어 형성되는 상기 복수개의 냉매튜브는 사각형 단면의 단일 몸체로 형성되고;

   상기 복수개의 냉매튜브가 밴딩될 때, 인장되는 최외각 부분의 평면상의 벽면 두께를 T, 상기 인장되는 부분에 대향되는 최내각 부분의 평면상의 벽면 두께를 t라 정의할 때,

   상기 벽면 두께 T와 t의 관계는 T=1.5t인 것을 특징으로 하는 열교환기의 냉매튜브구조.
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