KR101400170B1 - 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 튜브를 고정하기 위해 열교환기에 사용되는 격판에 잇어서, 상기 격판에 튜브를 대응시켜 끼우기 위한 관통구에 돌출되는 돌출부를 형성함과 동시에, 돌출부에서부터 격판으로 이어져 절개되는 보호 절개선을 형성함으로서, 튜브의 내부 압력이 증가될 시, 팽창되는 튜브에 대응되어 튜브가 끼워져 고정되어 있는 격판의 관통구 또한 보호 절개선이 대응되며 벌어짐이 가능토록 하여, 튜브가 끼워진 격판 전단에서 큐브가 압력증가에 의해 터져 손상되는 문제가 방지될 수 있도록 한 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치에 관한 것이다.

Description

격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치{PREVENTING DAMAGE AND PROTECTION APPARATUS FOR HEAT EXCHANGER USING PLATE}

본 발명은 열교환기 파이프 내 압력이 증가됨에 따라, 열교환기가 관통되는 격판 부위에서 파이프가 터지며 손상되는 문제를 해결할 수 있는 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉동시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브 그리고 증발기를 따라서 이동하는 냉매가 열역학적 사이클을 따라서 순환되면서 실내의 열을 흡수하여 외부로 방출시키는 시스템으로, 이러한 냉동시스템에 적용되는 응축기 및 증발기를 열교환기라고 한다.

이러한 열교환기에서는 관의 내부를 흐르는 냉매와 관의 외측에 존재하는 공기 등과의 사이에서 열 교환이 이루어지게 된다.

그리고 칠러& 보일러 방식에서는 상기 4사이클을 이용하여 물을 냉각 또는 가열하여 냉, 온수용 2차 냉매(물, 온수 등)로 사계절을 이용한다.

이러한 과정에서, 늦가을 내지 겨울철 외기가 영하의 온도 이하를 유지하기에 Fin이 부착된 열교환기에서는 외기의 냉기를 빠르게 흡수하므로 인해, 관내의 냉수 또는 온수가 외기의 영향에 의해 동관 내 냉,온수를 빠르게 얼려 버리게 된다.

이과정에서 동관 내 얼음은 빠른 부피팽창 때문에 동관을 파열시켜 열교환기 자체뿐 아니라 생산조업 및 제품생산에 막대한 영향을 주게된다.

한편, 상기 응축기의 경우, 압축기에서 토출되는 고온, 고압의 기체상태인 냉매의 열을 공기 등의 유체에 방출시킴으로써 기체 냉매를 증발하기 쉬운 상온, 고압의 액체 냉매로 상태 변화시키게 된다.

이러한 응축기는 그 형태에 따라서 와이어형 응축기(wire type condenser)와 턴핀형 응축기(turn-fin type condenser)로 나누어질 수 있는데, 여기서, 상기 턴핀형 응축기는 내측으로 냉매가 흐르는 관과, 외측의 공기등과의 열교환 면적이 증가되도록 상기 관의 외측에 결합되는 핀(fin)으로 구성되는 튜브(파이프)로 이루어진다.

이러한, 상기 튜브의 경우, 열교환기에서 수평으로 튜브가 격판을 관통하며 다수개가 고정설치되고, 이러한 튜브와 튜브 상호간을 연결하기 위해, 상기 열교환기의 단부(튜브의 단부)측에서 U자형를 가지는 벤딩관(절곡관)의 양단을 튜브와 튜브의 단부에 용접 등을 통해 연결시킴으로써, 냉매가 다수의 튜브를 연속적으로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

하지만, 이러한 기존의 열교환기의 경우, 튜브 내부를 유동되는 냉매 및 각종 조건에 의해 튜브 내부의 압력이 증가하게 되면, 상기 튜브를 팽창하게되는데, 이러한 튜브를 고정하기 위해 설치되는 다수의 격판의 설정된 크기의 구멍에 튜브가 끼워져 있다보니, 튜브가 끼워진 관통구의 직경은 늘어나지 못하므로 그 주변에서 파이프가 터지는 문제가 발생하게 된다.

특히, 열교환기의 양측단부측에서는, 냉매가 지속적으로 압력이 증가되며 벤딩관을 통해 튜브의 단부로 유입될 시, 증가되는 압력에 의해 튜브가 팽창되는 경우가 발생되는데, 이 때, 튜브 중 격판에 끼워져 있는 부분은 튜브가 격판에 대응되며 끼워져 있기 때문에 팽창되지 못하게 되므로, 결국, 튜브는 격판에 끼워진 부분 전단에서 터지며 손상되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기의 튜브 내 압력이 증가되는 경우, 증가되는 압력에 의해 튜브가 팽창되고, 이때 다수의 튜브를 고정하기 위해 설치되는 격판 부위에서는, 격판과 튜브가 대응되며 끼워질 수 있도록 제작이 되기에, 압력이 증가되면, 상기 격판과 튜브와의 결합부위 전단에서 튜브가 터지는 문제를 해결하고자 한 것으로, 증가되는 압력에 의해 튜브가 팽창시, 이러한 튜브의 팽창에 대응되어 튜브가 끼워진 격판의 관통구의 직경 또한 커질 수 있도록 구성하여, 튜브 내 압력 증가로 인해 격판과의 연결부위 전단에서 튜브가 터지는 등의 문제를 사전에 방지할 수 있도록 한 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다수의 격판(10) 사이에 핀(20)이 구비되고, 상기 격판(10)과 핀(20)을 다수의 튜브(30)가 관통되는 열교환기의 파손방지 및 보호장치에 있어서, 상기 열교환기의 양단에 설치되어, 튜브(30)가 관통될 수 있도록 관통구(11)가 천공형성되되, 상기 관통구(11)는 일측을 향해 돌출부(50)가 형성되어 있는 격판(10); 상기 돌출부(50)가 다수개로 절개되도록 돌출부(50) 외주연에 형성되는 메인 절개선과, 상기 메인 절개선(61)에서 연장되어 격판(10)의 일면까지 절개되는 연장 절개선(62)을 포함하는 보호 절개선(60); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 열교환기의 튜브 내 압력 증가 시, 튜브의 팽창에 대응되어, 튜브가 끼워지는 격판의 관통구의 절개선이 벌어지며 직경이 변화(증가)되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 관통구의 직경이 튜브 팽창(또는 증가되는 압력)에 비례하여 대응되며 증가되기에, 튜브가 끼워진 격판의 전단에서 튜브가 터지는 문제가 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 열교환기 내 압력증가로 인한 튜브의 파손이 방지되므로, 열교환기의 수명이 증가되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 튜브의 터짐을 방지하는 구조가 효율적이고 간단하여, 제조가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치가 적용된 열교환기를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 천공구를 천공하는 단계를 나타낸 일실시예의 순서도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 열교환기용 파손방지 및 보호장치에서, 튜브가 팽창되어 보호 절개선이 벌어지기 전, 후의 모습을 나타낸 일실시예의 사시도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이를 위한 본 발명의 일실시예를 살펴보면, 다수의 격판(10) 사이에 핀(20)이 구비되고, 상기 격판(10)과 핀(20)을 다수의 튜브(30)가 관통되는 열교환기의 파손방지 및 보호장치에 있어서, 상기 열교환기의 양단에 설치되어, 튜브(30)가 관통될 수 있도록 관통구(11)가 천공형성되되, 상기 관통구(11)는 일측을 향해 돌출부(50)가 형성되어 있는 격판(10); 상기 돌출부(50)가 다수개로 절개되도록 돌출부(50) 외주연에 형성되는 메인 절개선과, 상기 메인 절개선(61)에서 연장되어 격판(10)의 일면까지 절개되는 연장 절개선(62)을 포함하는 보호 절개선(60); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격판(10)은 상기 튜브(30)를 관통연결하기 이전에, 관통구(11)를 보호 절개선(60)의 사전설정위치까지 버링(burring)가공하여, 관통구(11)가 튜브(30)의 직경에 대응되는 직경을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호 절개선(60)은 상기 관통구(11)를 관통하는 튜브(30) 내 압력이 사전설정압력보다 증가하며 튜브(30)가 팽창되는 경우, 관통구(11) 주변에서 튜브(30)가 터지지 않도록, 튜브(30)의 팽창에 대응되어 보호 절개선(60)이 벌어지며 관통구(11)의 직경이 증가될 수 있도록 하여, 관통구(11)에 끼워진 튜브(30)의 터짐이 방지되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통구(11) 및 보호 절개선(60)에는 부식코팅재가 도포 또는 코팅처리되어, 부식이 방지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치는 격판(양단부에 위치되는 격판(측부격판), 10), 보호 절개선(60)을 포함한다.

본 발명에서의 열교환기는 통상적으로 사용되는 열교환기에 해당되는 것으로서, 수직으로 세워지며 상호간 소정간격 이격되며 배치되는 다수의 격판(10)과, 상기 다수의 격판(10)을 지면과 수평을 이루는 방향으로 다수 관통하여, 양단이 다수의 격판(10) 중 양끝단에 위치되는 격판(10)의 일면으로 돌출되는 형태를 가지는 다수의 튜브(30)(파이프)와, 상기 다수의 격판(10) 사이에서 상호간 소정간격 이격되며 튜브(30)의 외주연에 끼워지는 핀(20)과, 상기 열교환기의 양측에서, 다수의 튜브(30) 양단을 순차적으로 연통하여, 냉매가 다수의 튜브(30)를 연속적으로 유동하는 유로를 형성하는 유밴드관(40)으로 이루어진다.

이러한 열교환기는 튜브(30)의 내부로 냉매가 유동되고, 열교환기의 핀(20) 사이로 공기 등이 유입되어, 상호간이 열교환되는 형태이다.

본 발명에서는 이러한 열교환기에 있어서, 튜브(30) 내 냉매의 장시간 이동 및 유동량 증가, 온도 변화 등을 통한 다양한 경우에 의해, 다수의 튜브(30)를 고정하기 위해 격판(10)에 천공된 관통구(11)는 튜브(30)가 대응되며 끼워질 수 있는 사전설정직경으로 천공형성되어 있어, 상기 튜브(30) 내 압력이 증가되어 냉매가 유동될 시, 격판(10)을 통과하기 전단에서 튜브(30)가 팽창하며 압력을 못이기고 터지게 되는 문제가 발생하기에, 이러한 문제점을 사전에 방지할 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명의 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치는 격판(10), 보호 절개선(60)을 포함한다.

상기 격판(10)은 전술된 다수의 격판(10) 중, 튜브(30)의 양단이 돌출되는 부위에 끼워지는 열교환기 양측단에 위치된 사각판재 형상의 격판(10)이다.

이러한 상기 격판(10) 또한 다른 격판(10)들과 마찬가지로, 튜브(30)가 끼워질 수 있는 관통구(11)가 다수 천공형성되어 있되, 이러한 관통구(11)는 일측(또는 일면)을 향해 소정길이로 돌출부(50)가 형성되어 있도록 하는 것으로, 상기 돌출부(50)는 격판(10)의 양면 중 튜브(30)가 관통되어 돌출되어지는 면(전술된 유밴드관(40)이 연결되는 측)을 향해 돌출되도록 한다.

이후, 상기 격판(10)의 일면으로 돌출되어진 다수의 튜브(30) 상호간을 'U'자 형태의 유밴드관(40)의 단부가 끼워진 후 용접되어 연통연결되는 것이다.

상기 보호 절개선(60)은 튜브(30) 내 압력 증가로 튜브(30)가 팽창시, 튜브(30)가 끼워진 부분의 격판(10)의 관통구(11) 또한 대응되며 증가될 수 있도록 하기 위한 것으로, 메인 절개선(61)과 연장 절개선(62)으로 이루어진다.

상기 메인 절개선(61)은 전술된 돌출부(50)에 형성되는 것으로, 상기 돌출부(50)의 외주연 다수 부위가 갈라져 분기되는 형태를 가지도록 한 것이다.

또한, 상기 연장 절개선(62)은 이러한 상기 메인 절개선(61)에서 연장되어, 돌출부(50)가 아닌 돌출부(50)가 형성되어 있는 격판(10)까지 연장되며 절개되는 것이다.

즉, 이러한 보호 절개선(60)은 격판(10)의 일면에 관통구(11)가 돌출되며 형성하는 돌출부(50)에서부터 격판(10)의 사전설정부위까지 절개부위가 다수 형성되어 있도록 한 것이다.

이로써, 기존에는 전술된 관통구(11)의 관통 직경이 끼워지는 튜브(30)의 직경과 대응되도록 형성하다보니, 튜브(30)가 끼워진 관통구(11) 부분에서는 튜브(30)가 압력에 의해 팽창을 하지 못하므로, 결국, 증가된 압력이 튜브(30)가 끼워진 격판(10)의 관통구(11) 부분을 통과하지 못하고, 격판(10) 전단에서 튜브(30)가 터지게 되는 문제가 되는 것이다.

이에, 본 발명의 보호 절개선(60)은 튜브(30) 내 압력이 증가되어 튜브(30)가 팽창되는 경우, 보호 절개선(60)의 메인 절개선(61) 및 연장 절개선(62)이 튜브(30)가 팽창되는 직경과 대응되는 직경으로 벌어지는 것이 가능하여, 튜브(30)가 격판(10)에 끼워지는 부위 주변에서 터지며 손상되는 문제가 미연에 방지되는 것이다.

더불어, 이러한 보호 절개선(60)은 메인 절개선(61) 및 연장 절개선(62)이 형성되어 있는 부위까지 절개뷔위가 벌어질 수 있음으로, 튜브(30) 내에서 증가되는 압력에 대응하여 벌어질 수 있는 대응범위가 넓어지는 것이다.

또한, 이러한 상기 격판(10)에 형성되는 관통구(11)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 메인 절개선(61)과 연장 절개선(62)으로 이루어진 보호 절개선(60)을 형성한 후(도 2의 두번째 단계의 그림), 연장 절개선(62)이 형성길이 중 일부분까지(사전설정한 부분까지, 연장 절개선(62)의 총 길이 중 어느 부분까지 버링(burring)시키겠다라는 사전설정.) 관통구(11)의 직경이 커지도록, 버링가공(버링작업)을 시행(도 2의 세번째 단계의 그림)함으로써, 상기 버링 작업 후의 직경이 관통구(11)에 끼워지는 튜브(30)의 직경과 동일해지는 직경이 될 수 있도록 한다. 즉, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 관통구(11)에 돌출부(50)를 형성한 후 관통구(11)를 버링하여 튜브의 직경과 동일해지도록 하는 경우와, 관통구(11)를 튜브(30)의 직경과 동일해지도록 버링함으로써 돌출부(50)를 형성하는 경우를 선택적으로 시행할 수 있는 것이다. 도 2에서는 버링을 하면서 돌출부(50)가 형성되고 관통구(11)가 튜브(30)의 직경와 동일해짐을 나타낸다.

즉, 상기와 같이 버링 작업한 후, 튜브(30)를 대응하여 삽입고정하고, 이후 튜브(30) 내 압력이 사전설정압력 이상으로 증가하여 튜브(30)가 팽창하게 되면, 메인 절개선(61) 및 남아있는 연장 절개선(62)이 증가하는 압력에 비례 또는 튜브(30)의 팽창에 비례하여 벌어져, 튜브(30)가 터지지 않는 대신 튜브(30)가 끼워진 관통구(11)의 직경이 증가되며, 튜브(30)의 손상(터짐)을 인한 열교환기의 파손을 방지할 수 있게 되는 것이다.

더불어, 이러한 관통구(11) 및 돌출부(50), 메인 절개선(61) 및 연장 절개선(62)의 보호 절개선(60) 등(관통구(11) 주변)은 부식을 방지하기 위해, 사전에 부식코팅제가 도포 또는 코팅처리되어 있을 수 있으며, 이러한 부식코팅제는 부식을 방지할 수 있는 것이라면 사용자에 의해 다양한 종류가 사용될 수 있음은 당연할 것이다.

더불어, 이러한 연장 절개선(62)의 단부에는 연장 절개선(62) 절개폭보다 더 넓은 크기의 직경을 가지는 원형의 보조홈(63)이 각각 천공된 형태를 가지고 있도록 함으로써, 상기 연장 절개선(62)의 끝까지(단부) 벌어지는 경우가 발생시, 절개된 연장 절개선(62)의 단부에서 억지로 연장 절개선(62)이 더 벌어지며 격판(10)이 연장 절개선(62)에서 연장되며 연장 절개선(62)의 형성길이를 넘어 계속 찢어지지 않도록, 상기 보조홈(63)이 이를 방지하는 역할을 하도록 하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 격판 11: 관통구
20: 핀 30: 튜브
40: 유밴드관 50: 돌출부
60: 보호 절개선 61: 메인 절개선
62: 연장 절개선 63: 보조홈

Claims (4)

1. 다수의 격판(10) 사이에 핀(20)이 구비되고, 상기 격판(10)과 핀(20)을 다수의 튜브(30)가 관통되는 열교환기의 파손방지 및 보호장치에 있어서,
   상기 열교환기의 양단에 설치되어, 튜브(30)가 관통될 수 있도록 관통구(11)가 천공형성되되, 상기 관통구(11)는 일측을 향해 돌출부(50)가 형성되어 있는 격판(10);
   상기 돌출부(50)가 다수개로 절개되도록 돌출부(50) 외주연에 형성되는 메인 절개선(61)과, 상기 메인 절개선(61)에서 연장되어 격판(10)의 일면까지 절개되는 연장 절개선(62)을 포함하는 보호 절개선(60);을 포함하여 이루어지며,
   상기 격판(10)은 튜브(30)를 관통연결하기 이전에, 관통구(11)를 보호 절개선(60)의 사전설정위치까지 버링(burring)가공하여, 관통구(11)가 튜브(30)의 직경에 대응되는 직경을 가지도록 하고,
   상기 보호 절개선(60)은 관통구(11)를 관통하는 튜브(30) 내 압력이 사전설정압력보다 증가하며 튜브(30)가 팽창되는 경우, 관통구(11) 주변에서 튜브(30)가 터지지 않도록, 튜브(30)의 팽창에 대응되어 보호 절개선(60)이 벌어지며 관통구(11)의 직경이 증가될 수 있도록 하여, 관통구(11)에 끼워진 튜브(30)의 터짐이 방지되도록 하며,
   상기 관통구(11) 및 보호 절개선(60)에는 부식코팅재가 도포 또는 코팅처리되어, 부식이 방지될 수 있도록 하고,
   상기 연장 절개선(62)의 단부에는 연장 절개선(62) 절개폭보다 더 넓은 크기의 직경을 가지는 원형의 보조홈(63)이 각각 천공형성되어, 상기 연장 절개선(62)의 단부까지 벌어지는 경우가 발생시, 절개된 연장 절개선(62)의 단부에서 억지로 연장 절개선(62)이 더 벌어져, 격판(10)이 연장 절개선(62)에서 연장되며 연장 절개선(62)의 형성길이를 넘어 계속 찢어지지 않도록, 상기 보조홈(63)이 방지하는 것을 특징으로 하는 격판을 이용한 열교환기용 파손방지 및 보호장치.
   
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