KR100473983B1 - 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 열교환기의 헤더 파이프 속에 돌출물을 구비하여 유체의 흐름을 제어하되, 헤더 파이프에서 튜브가 연결되는 쪽으로는 전혀 장애물을 두지 않고 그 반대쪽으로 장애물을 두어 점차적으로 유체의 흐름을 완만하게 할 수 있도록 하므로써 각각의 튜브에 균일하게 유체가 공급될 수 있도록 하고자 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 유입구 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프들과, 상기 헤더 파이프들의 사이를 연결한 다수의 튜브들과, 이 튜브들 사이를 채운 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 상기한 헤더 파이프의 유체가이드구조는 상, 하의 헤더 파이프들의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 튜브들이 연결되지 않은 쪽 내벽에 내향 돌출부를 형성하여서 된 것이다.

Description

열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조{FLUID GUIDE STRUCTURE FOR HEADER PIPE}

본 발명은 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조에 대한 것으로, 헤더 파이프 내부에서의 유체 흐름을 제어하여 그 헤더 파이프에 교차하는 방향으로 연결된 각각의 튜브에 유체가 고르게 흐를 수 있도록 하는데 특징이 있는 것이다.

일반적으로 열교환기는 냉매가 순환하는 증발기 및 응축기 등을 예로 들 수 있으며, 대부분 도 1에서 보는 바와 같이 상, 하의 헤더 파이프(1)와, 이들 사이를 연결한 다수의 튜브(3)와, 이들 튜브의 사이 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어 진다.

그리고 유체는 일측 헤더 파이프(1)에 연결된 유입구(11)으로 들어 와서 헤더 파이프(1)의 전 구간으로 퍼지는 것과 동시에 여기에 연결된 각각의 튜브(3)로 흐른다.

이때, 유체는 직선방향으로 나아가는 힘이 크기 때문에 유입구(11)으로부터 가장 먼 곳에 있는 튜브(3)로 가장 많이 공급되고, 가장 가까운 곳에 있는 튜브(3)로 가장 적게 공급되는 특성을 보인다.

이와 같은 문제점을 해결하여 각각의 튜브에 균일하게 유체가 공급되도록 하기 위한 기술로 특허공개 제2001-0015060호가 알려져 있다.

이는 도 2에서 보는 바와 같이 헤더 파이프(1)의 속에 유체의 흐름을 방해할 수 있는 플레이트(12)(13)(14)들을 내장하되, 그 각각의 구멍(12a)(13a)(14a) 크기가 순차적으로 작아지게 하여 헤더 파이프(1) 내부에서의 유체 흐름이 균일하도록 한 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 고안에서는 다음과 같은 미비점이 있다.

즉, 유체가 플레이트의 구멍을 통해 흐를 때는 그 플레이트의 뒷면에 와류현상이 발생하여 흐름을 저해시키는 문제가 있으며, 특히 각각의 플레이트(12)(13)(14)로 구획된 헤더 파이프의 내부 공간 들은 다시 직선형 공간으로 만들어지는 것이기 때문에 그 구간 안에서의 유체 흐름은 또 다시 불균일한 상태로 흐르게 되는 것이다.

특히, 상기와 같은 플레이트들은 단순히 중앙에 구멍을 뚫은 것이기 때문에 튜브가 연결되는 쪽으로도 격벽의 일부가 유지되고 있는 형태이며, 이러한 격벽의 일부는 그 격벽의 직후방에 연결된 튜브로 유체가 공급되기에 매우 불리한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완한 것으로 발명의 주된 목적은 열교환기의 헤더 파이프 속에 돌출물을 구비하여 유체의 흐름을 제어하되, 헤더 파이프에서 튜브가 연결되는 쪽으로는 전혀 장애물을 두지 않고 그 반대쪽으로 장애물을 두어 유체의 흐름을 완만하게 할 수 있도록 하므로써 각각의 튜브에 균일하게 유체가 공급될 수 있도록 하고자 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 유입구 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프들과, 상기 헤더 파이프들의 사이를 연결한 다수의 튜브들과, 이 튜브들 사이를 채운 방열핀으로 이루어진 열교환기에 있어서, 상기한 상, 하의 헤더 파이프들은 각각의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 튜브들이 연결되지 않은 쪽 내벽에 내향 돌출부를 형성하는데 있다.

이하 본 발명의 구성을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명의 열교환기는 도 3에서 보는 바와 같이 유입구(11) 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프(1)들과, 상기 헤더 파이프들의 사이를 연결한 다수의 튜브(3)들과, 이 튜브(3)들 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어 진다.

그리고 상기한 헤더 파이프(1)들은 각각의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 튜브들이 연결되지 않은 쪽 내벽에 내향 돌출부(5)를 형성하는 것이다.

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또, 상기한 돌출부(5)는 유체가 튜브(3) 있는 쪽을 향해 흐르도록 끝단면을 임의의 각도(θ°)로 경사지게 형성하면서 그 위치를 헤더 전체 길이의 반분되는 위치에 둔다.

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그리고, 상기한 돌출부(5)는 그 끝단면 모서리를 둥글게 형성하여 유체 흐름에 과도한 저항이 발생하지 않도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 헤더 파이프 속에서는 도 3에서 보는 바와 같이 유체가 헤더 파이프(1)로 유입되자 마자 돌출부(5)에 부딪혀 급격히 튜브(3)가 연결된 쪽으로 안내되어 흐른다.

그리고 돌출부(5)는 유체가 처음 유입되는 부분보다 그 반대쪽으로 갈수록 유체의 흐름에 저항을 주게 되며, 또 한편으로는 이와 같이 형성된 돌출부(5)에 의해 튜브(3)가 연결된 쪽으로 와류를 일으키며 흐르기 때문에 헤더 파이프(1)의 초입부나 후단부가 거의 대등한 상태의 유속을 갖게 되며, 따라서 모든 튜브(3)에 비슷한 유입량을 보이게 되는 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 열교환기에서는 헤더 파이프의 내부에 돌출부를 형성하였기 때문에 최초 유입되는 부분이나 그 반대쪽이나 유체의 흐름이 비슷하며, 상기 돌출부의 끝단을 경사지게 형성하여 유체가 헤더 파이프에 수직으로 연결된 튜브 쪽으로 흐르도록 가이드하기 때문에 모든 튜브에 고르게 흐르는 것이다.

따라서 본 발명의 돌출부를 가진 헤더 파이프는 단순히 구멍 뚫린 플레이트를 사용하는 종래의 열교환기에 비해 유체(냉매)의 흐름이 매우 원활하여 열교환 효과가 극대화 되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 열교환기 구조를 보인 단면도

도 2는 종래의 요부 확대 단면도

도 3은 본 발명의 열교환기 구조를 보인 단면도

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도 5는 본 발명의 돌출부를 보인 측면도

도 6은 본 발명의 또 다른 돌출부들을 보인 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

1 : 헤더 파이프 3 : 튜브

4 : 방열핀 5 : 돌출부

11 : 유입구

Claims (5)

1. 유입구(11) 및 배출구를 가지는 상, 하의 헤더 파이프(1)들과, 상기 헤더 파이프들의 사이를 연결한 다수의 튜브(3)들과, 이 튜브(3)들 사이를 채운 방열핀(4)으로 이루어진 열교환기에 있어서,

   상기한 헤더 파이프(1)들은 각각의 헤더 파이프 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하기 위해 튜브들이 연결되지 않은 쪽 내벽에 내향 돌출부(5)를 형성하되, 상기한 돌출부(5)는 끝단면을 임의의 각도(θ°)로 경사지게 하여 유체의 흐름을 튜브 쪽으로 안내하도록 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조.
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5. 제 1 항에 있어서,

   상기한 돌출부(5)는 그 끝단면 모서리를 둥글게 형성하여 유체 흐름에 저항이 발생하지 않도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더 파이프의 유체 가이드 구조.