KR100691845B1

KR100691845B1 - 열교환장치.

Info

Publication number: KR100691845B1
Application number: KR1020050135395A
Authority: KR
Inventors: 권동철; 박래철
Original assignee: 권동철
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-03-12

Abstract

본 발명은 열매체가 담아지는 상부탱크와 하부탱크를 구성하지 않고 튜브와 방열핀에 의해 발열이 일어나도록 하며, 유입구의 면적과 동일하게 형성되고, 유입된 냉각수를 발열하기 위한 발열면적은 넓게 형성하여 발열량이 극대화 되도록 형성하며, 열전달이 균일하게 작용 되도록 하여 열교환 방출이 균형형적으로 이루어지도록 한 열교환장치에 관한 것으로, 일측에 상하연결부재를 갖는 플레이트가 구비되고, 다른 일측에는 수평 U턴부를 갖는 플레이트가 구비되어 열매체를 이동시킬 수 있도록 다단으로 적층된 튜브와; 다단으로 적층된 튜브 하단 일측과 상부 일측에 형성된 유입관 및 토출관과; 튜브 외주면에 다수의 방열핀이 각각 형성된 것을 특징으로 하며, 튜브의 단면적이 연결관의 단면적과 동일하게 형성되어 유입되는 열매체가 원활하게 이동하고, 이동하는 열매체에 의해 방열핀으로 빠르게 전달되어 열 발산이 원활하게 일어나며, 튜브의 얇고 길게 형성되고, 얇게 형성된 튜브에 다수의 방열핀이 설치되므로 열 전달이 빠르게 일어나 열 교환이 극대화되고, 튜브에 설치되어 있는 발열핀의 폭이 튜브의 외주연을 기준으로 동일하게 형성되므로 열전달이 빠르고, 고르게 이루어져 발열효과가 극대화되는 효과가 있다.

튜브, 방열핀, 열발산, 관로, 단일 튜브, U턴부, 상하연결부재,

Description

열교환장치. {Heat exchanger}

도 1은 종래의 열교환장치를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 튜브와 방열핀을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 열교환장치를 나타낸 정면 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 열교환장치를 나타낸 배면 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 열교환장치를 평면에서 절개하여 구성을 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 열교환장치를 정면에서 절개하여 구성을 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명의 열매체가 튜브에서 순환되는 상태를 나타낸 사시도.

도 8은 본 발명에 의한 튜브에 설치된 방열핀의 구성을 나타낸 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 열교환장지 100: 플레이트

200: 튜브 210: 관로

220: U턴부 300: 방열핀

400: 상하연결부재 500: 투입관

510: 토출관

본 발명은 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열매체가 담아지는 상부탱크와 하부탱크를 구성하지 않고 튜브와 방열핀에 의해 발열이 일어나도록 하며, 유입구의 면적과 동일하게 형성되고, 유입된 냉각수를 발열하기 위한 발열면적은 넓게 형성하여 발열량이 극대화 되도록 형성하며, 열전달이 균일하게 작용 되도록 하여 열교환 방출이 균형적으로 이루어지도록 한 열교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 열교환장치는 두 가지의 목적을 가지고 사용한다고 볼 수 있으며, 그 첫 번째는 날씨가 추운 날 또는 더운 날 온풍용, 냉방용 중 어느 하나의 목적으로 사용하며, 이러한 목적으로 사용하는 대표적인 것이 온풍기와 냉풍기(에어컨디셔너 등) 이다.

두 번째는 소정 부품의 온도를 낮추기 위해 사용하는 것으로, 그 대표적인 것이 자동차를 예를 들 수 있고, 자동차의 경우에는 엔진의 온도를 낮추기 위하여 사용한다.

상기와 같은 구성을 가지는 일반적인 열교환기와 별도로 실용신안등록 제397314호(이하, '종래고안'이라 칭함)와 같은 구성을 가지는 열교환기가 생산되고 있다.

종래고안의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 공조기의 내부로 유입되는 공기를 냉각 및 가열하기 위하여 내부로 열교환 매체가 순환되는 열교환관(11)과, 상 기 열교환관(11)이 고정되어 있는 엔드플레이트(12)를 가지는 열교환부(10)와; 열교환부(10)에서 발생되는 응축수가 내부로 유입되는 예냉관(21)과, 예냉관(21)이 고정되어 있는 엔드플레이트(22)를 가지며, 공조기의 내부로 흡입되는 공기를 예냉 할 수 있도록 열교환부(10)의 전면에 착탈 가능하게 설치되어 있는 예냉기(20)로 구성된다.

그러나 종래고안의 경우 열이 방출되는 열교환관(11)이 원통형으로 형성되어 있고, 열교환관(11)의 일측에 팬(미도시)이 설치되어 바람에 의해 열을 방출되도록 하나, 열교환 매체의 이동에 따른 열을 방출할 시에 열교환관(11) 자체만을 이용하여 열을 방출시키므로 열 방출이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있고, 열방출이 제대로 이루어지지 못하므로 인하여 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 열교환 매체가 유입되는 유입관(13, 23)의 형상과 열교환관(11) 또는 예냉관(21)의 형상이 동일한 형상으로 형성되어 있기 때문에 유입되는 열교환 매체가 가지고 있는 열의 발산이 제대로 이루어지지 못하는데, 이는 유입되는 단면적에 비해 열을 발산하는 면적이 극히 제한적이기 때문에 열교환관(11) 또는 예냉관(21)의 중앙 부분으로 이동되는 열교환 매체의 열은 발산이 잘 일어나지 않는 문제점이 있다.

즉, 유입관(13, 23)을 통해 유입되는 열교환 매체가 열교환관(11) 또는 예냉관(21)의 둘레에 열을 전달하는 면적이 유입관(13, 23)과 동일하게 형성됨에 따라 열을 발산하는 면적의 차이가 없고 이러한 면적의 차이가 없기 때문에 열의 발산이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 도 1에 도시된 열교환기는 열교환관이 복잡하게 설치되어 있기 때문에 열교환 매체가 이동하기 위한 관로가 매우 복잡하게 구성되어야 하므로 작업공정이 매우 복잡한 문제점이 있다.

도 1에 도시된 열교환기는 중앙 난방식 난방장치로 사용되므로 작은 단위의 열교환기로 사용하는데 많은 제약이 따른다.

도 2는 통상의 열교환기의 튜브와 방열핀의 구성을 나타낸 것으로, 도면에 도시된바와 같이 튜브(30)의 둘레에 설치되어 있는 방열핀(40)의 폭(a, b, c,)이 각각 틀리게 형성되어 있기 때문에 a부분, b부분 또는 c부분으로 열의 전달이 고르게 일어나지 못하는 문제점이 있다.

열의 전달이 고르지 못하므로 a, b, c부분으로 전달되어 열의 발산이 각각 다르게 일어남에 따라 열 발산의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 열매체가 담아지는 상부탱크와 하부탱크를 설치하지 않고, 튜브와 방열핀에 의해 열 방출이 빠르고, 고르게 일어날 수 있도록 한 열교환장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 유입관을 통해 유입되는 열매체가 말굽 형태로 순환되도록 하여 발열물에 포함된 열을 튜브에 의해 방열핀으로 원활하게 전달되도록 함과 동시에 지그재그 형태의 튜브에 설치된 방열핀에 의해 발열이 극대화될 수 있도록 한 열교환장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 유입관의 면적과 튜브의 면적을 동일하게 형성하면서 동시에 발열면적을 넓혀 발열을 극대화할 수 있도록 한 열교환장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 튜브에 설치되어 있는 발열핀이 길이를 동일하게 형성하여 열전달이 잘 이루어져 발열효과가 극대화될 수 있도록 한 열교환장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 방열핀과 튜브로 이루어져 열매체를 교환시켜 열을 방출하는 열교환장치에 있어서, 일측에 상하연결부재를 갖는 플레이트가 구비되고, 다른 일측에는 수평 U턴부를 갖는 플레이트가 구비되어 열매체를 이동시킬 수 있도록 다단으로 적층된 튜브와; 다단으로 적층된 튜브 하단 일측과 상부 일측에 형성된 유입관 및 토출관과; 튜브 외주면에 다수의 방열핀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치를 제공한다.

이하 본 발명에 의한 열교환장치를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 열교환장치를 나타낸 정면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 열교환장치를 나타낸 배면 사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 열교환장치를 평면에서 절개하여 구성을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 열교환장치를 정면에서 절개하여 구성을 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 열매체가 튜브에서 순환되는 상태를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명에 의한 튜브에 설치 된 방열핀의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 열교환장치(1)는 일측에 상하연결부재(400)를 갖는 플레이트(100)가 구비되고, 다른 일측에는 수평 U턴부(220)를 갖는 플레이트(100)가 구비되어 열매체를 이동시킬 수 있도록 다단으로 튜브(200)가 적층되고, 튜브(200)는 납작한 장방형으로 형성되어 열교환 단면적을 넓게 형성된다.

그리고 튜브(200)의 일측은 하나의 관로(210)로 이루어지고 타측은 2개의 통로로 분관되어 열매체가 교환되도록 하나의 관체로 이루어져 수평으로 U턴 되게 단일 튜브(200)로 형성되고, 열매체가 이동되는 관로(210)의 전체적인 형상은 말굽 형상으로 형성된다.

튜브(200)의 단면적은 열매체가 유입되는 유입관의 단면적과 동일하게 형성되어 유입되는 열매체가 원활하게 이동될 수 있도록 형성된다.

또한, 상하연결부재(400)는 튜브(200)로 유입되는 열매체가 다른 이웃한 튜브(200)로 이동될 수 있도록 설치된다.

튜브(200)에는 소정의 간격을 가지며 다수의 방열핀(300)이 설치되며, 방열핀(300)은 튜브(200)의 외측 둘레를 기준으로 d, e, f의 폭을 동일하게 형성한다.

그리고 플레이트(100)의 하부 일측에는 열매체가 유입되는 유입관(500)이 형성되고, 상부 일측에는 열매체가 배출되는 토출관(510)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 열교환장치의 작용을 설명한다.

유입관(500)을 통해 열매체가 튜브(200)의 관로(210)로 유입되면, 관로(210) 로 유입된 열매체는 말굽 형태로 형성된 튜브(200)를 따라 수평하게 이동하면서 U턴부(220)를 통해 유턴 되면서 열매체가 이동된다.

수평하게 이동되는 열매체는 다시 이웃한 튜브(200)로 이동되는데, 이때에는 플레이트(100) 일측에 설치된 상하연결부재(400)에 의해 상방향으로 이동된다.

상하연결부재(400)는 튜브(200)의 일측에 설치되어 이웃한 다른 튜브(200)와 연결되도록 형성되어 있기 때문에 튜브(200)의 내측으로 유입된 열매체는 상하연결부재(400)의 내측면을 따라 상방향으로 적층 형성된 튜브(200)로 이동된다.

그리고 튜브(200)는 일측 하방향에 설치된 튜브(200)와 플레이트(100) 일측에 설치된 상하연결부재(400)에 의해 연통되도록 형성된다.

다른 일측은 상부에 설치된 튜브(200)와 상하연결부재(400)에 의해 연통되도록 형성되어 열매체가 하방향에 설치된 튜브(200)에서 유입되는 관로(210)를 따라 이동하면서 다시 상방향에 적층 설치된 튜브(200)로 이동되며, 최종적으로 토출관(510)을 통해 배출된다.

튜브(200)의 관로(210)를 따라 수평하게 이동되는 열매체에 포함된 열은 튜브(200)를 거쳐 방열핀(300)으로 전달된다.

방열핀(300)으로 열이 전달되면, 방열핀(300)은 튜브(200)의 외주연 기준으로 d, e, f의 폭이 동일하게 형성되어 있기 때문에 빠르고, 고르게 열 발산이 일어난다.

열 발산이 고르게 일어남에 따라 튜브(200)를 통해 전달되는 열은 방열핀(300)으로 전달되어 열 교환이 빠르게 일어난다.

또한, 유입관(500)의 단면적과 튜브(200)의 단면적이 동일하게 형성되고, 납작한 장방형으로 형성되어 열교환 단면적을 넓게 형성되기 때문에 유입되는 양에 따른 열의 발열이 극대화된다.

이는 도면을 기준으로 튜브(200)가 가로의 폭은 넓게 형성되고, 새로의 폭은 좁게 형성되어 있으므로 발열 효율이 극대화될 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 가로의 폭이 넓고, 새로의 폭이 좁게 형성되며, 튜브(200)의 외주연을 기준으로 동일한 폭을 갖는 방열핀(300)이 설치되어 있기 때문에 방열핀(300)으로의 열전달이 고르게 일어나므로 열 발산이 빠르게 일어나 효율이 극대화된다.

본 발명에 의한 열교환장치는 튜브의 단면적이 연결관의 단면적과 동일하게 형성되어 유입되는 열매체가 원활하게 이동하고, 이동하는 열매체에 의해 방열핀으로 빠르게 전달되어 열 발산이 원활하게 일어나도록 효과가 있다.

또한, 튜브의 얇고 길게 형성되고, 얇게 형성된 튜브에 다수의 방열핀이 설치되므로 열 전달이 빠르게 일어나 열 교환이 극대화되는 효과가 있다.

또한, 튜브에 설치되어 있는 발열핀의 폭이 튜브의 외주연을 기준으로 동일하게 형성되므로 열전달이 빠르고, 고르게 이루어져 열 발산이 극대화되는 효과가 있다.

Claims

다수의 방열핀과 튜브로 이루어져 열매체를 교환시켜 열을 방출하는 열교환장치에 있어서,

일측에 상하연결부재(400)를 갖는 플레이트(100)가 구비되고, 다른 일측에는 수평 U턴부(220)를 갖는 플레이트(100)가 구비되어 열매체를 이동시킬 수 있도록 다단으로 적층된 튜브(200)와;

다단으로 적층된 튜브(200) 하단 일측과 상부 일측에 형성된 유입관(500) 및 토출관(510)과;

튜브(200) 외주면에 다수의 방열핀(300)이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치.
제1항에 있어서

튜브(200)의 일측은 하나의 통로로 이루어지고 타측은 2개의 통로로 분관되어 열매체가 교환되도록 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치.
제1항에 있어서

튜브(200)는 납작한 장방형으로 형성되어 열교환 단면적을 넓게 형성한 것을 특징 으로하는 열교환장치.
제1항에 있어서,

튜브(200)는 하나의 관체로 이루어져 수평으로 U턴 되도록 U턴부(220)를 가지며 단일 튜브(200)로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치.
제1항에 있어서,

방열핀(300)은 튜브(200)의 외측 둘레를 기준으로 동일한 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 열교환장치.