KR102169155B1 - Heat exchager using swirl type tube - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 상세하게는 복수개의 적층된 소용돌이형 튜브를 통해 흐르는 작동유체와 열매체 간의 열교환을 통해 작동유체를 가열, 냉각, 기화 또는 액화할 수 있는 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, to a heat exchanger using a vortex tube capable of heating, cooling, vaporizing or liquefying a working fluid through heat exchange between a working fluid flowing through a plurality of stacked vortex tubes and a heat medium. will be.
실생활에 많이 사용되는 저공해 에너지원인 천연 가스(NG)의 경우 상온의 상태에서는 부피가 굉장히 커서 운반 및 보관이 어렵다. 그래서 저장과 운반이 용이하도록 가스일 때 보다 1/600 가량의 부피만을 차지하는 극저온 액화상태인 액화 천연 가스(이하, LNG라 함)로 변화시켜 운반 및 저장을 하게 된다. Natural gas (NG), a low-pollution energy source that is widely used in real life, is very bulky at room temperature, making it difficult to transport and store. Therefore, to facilitate storage and transport, it is converted into liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG), which is in a cryogenic liquefied state, occupying only 1/600 of the volume of gas, and transported and stored.
액화 천연 가스는 액화된 상태이므로 바로 사용이 불가능하기 때문에 열 교환을 통해 기체상태인 천연가스로 변환시켜주는 기화기(Vaporizer)가 필요하다. Since liquefied natural gas is in a liquefied state, it cannot be used immediately, so a vaporizer that converts it into gaseous natural gas through heat exchange is required.
기화기 내부에는 2가지 물질이 존재하게 되는데 LNG의 경우 열을 공급 받아 기화가 일어나게 되고 히터 튜브를 통해 유입되는 열매체의 경우 열을 빼앗겨 액화되거나 온도가 떨어지게 된다. LNG의 온도는 약 -163°C 이며 열매체로 주로 사용하는 것은 증기나 고온수를 사용할 수 있다. 고온수의 경우 글리콜 프로필렌을 혼합 사용한다.Two substances exist inside the vaporizer. In the case of LNG, heat is supplied to evaporate, and in the case of the heat medium flowing through the heater tube, heat is taken away and liquefied or the temperature decreases. The temperature of LNG is about -163°C, and steam or hot water can be used mainly as a heat medium. In the case of hot water, glycol propylene is mixed.
이와 같은 기화기를 포함해서 산업의 전 분야에서 열교환을 이용한 열교환기를 사용한다. 열교환기는 상술한 LNG와 같이 액체를 기화시키는 것 뿐 아니라, 작동유체를 가열, 냉각 또는 액화시킬 목적으로 사용한다. Including such a vaporizer, heat exchangers using heat exchange are used in all fields of industry. The heat exchanger is used not only for vaporizing liquid, but also for heating, cooling, or liquefying the working fluid.
대부분의 열교환기는 기본적으로 열매체와 작동유체 간의 열교환이 활발히 일어나도록 접촉면적과 접촉 시간을 높여 빠른 시간 내에 열교환이 일어나도록 하는 것이 관건이다.In most heat exchangers, the key is to increase the contact area and contact time so that heat exchange between the heat medium and the working fluid occurs actively so that heat exchange occurs within a short time.
이러한 목적으로 아래 선행기술과 같이 작동유체가 흐르는 튜브를 나선, 코일, 스파이럴 형상으로 설치하고 튜브의 외부로 열매체를 통과시키면서 열교환이 이루어지도록 하는 구조이다. For this purpose, as in the prior art below, a tube through which the working fluid flows is installed in a spiral, coil, or spiral shape, and heat exchange is performed while passing the heat medium to the outside of the tube.
이때, 튜브의 형상을 다양하게 변형하거나 하나 이상의 튜브를 중첩시킴으로써 열교환 효율이 향상되도록 하는 다양한 시도가 이루어져 왔다.At this time, various attempts have been made to improve heat exchange efficiency by variously changing the shape of the tube or overlapping one or more tubes.
그러나 종래 기술의 경우, 복수개의 튜브를 사용하더라도 튜브 사이에 유격이 있기 때문에 별도의 구획벽으로 구획된 공간을 만들고 각 공간 내에 각 튜브를 수용시키는 구조를 가질 수 밖에 없었다.However, in the case of the prior art, even if a plurality of tubes are used, there is a gap between the tubes, so that a space divided by separate partition walls is created and each tube is accommodated in each space.
이는 열교환기의 구조를 복잡하고 규모가 상대적으로 큰 용량을 처리하기 위해서는 규모와 중량이 커지는 문제가 있었다.This complicates the structure of the heat exchanger and has a problem of increasing the scale and weight in order to handle a relatively large capacity.
또 선박과 같이 외부로부터 또는 자체적인 진동, 충격으로 인해 장기간 사용시 열교환 튜브가 손상되거나 파손되는 문제도 있었다.In addition, there is a problem in that the heat exchange tube is damaged or damaged when used for a long period of time due to external vibrations or shocks such as ships.
또한, 열교환 효율을 향상시키기 위한 구조의 변경이 요구되어져 왔다.In addition, there has been a demand for structural changes to improve heat exchange efficiency.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하나 이상의 소용돌이형 튜브를 중첩시킨 구조를 가지되, 각 튜브가 서로 밀착, 접합된 구조의 소용돌이형 튜브체를 가지게 함으로써 별도의 구획벽 없이 열매체의 유동을 안내할 수 있는 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to have a structure in which one or more spiral tubes are superimposed, but each tube has a spiral tube body of a structure in which each tube is in close contact with each other. It is to provide a heat exchanger using a vortex tube capable of guiding the flow of the heat medium without a partition wall.
본 발명의 다른 목적은 내부 세척이 가능하도록 분리 가능하면서도, 선박과 같이 외부 또는 자체적인 진동이나 충격에 의해 튜브가 손상, 파손되는 것을 방지할 수 있는 구조를 가진 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat exchanger using a vortex tube having a structure capable of preventing damage or breakage of the tube by external or self-vibration or shock, such as a ship, while separable to enable internal washing. will be.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기는, 상부커버와 하부커버 및 일측에 열매체가 유입되는 열매체유입구가 형성된 하우징과, 상기 상부커버에 형성되어 상기 하우징 내부로부터 열매체를 배출하는 열매체배출관과, 상기 하우징의 가장자리를 수직으로 관통하면서 작동유체가 유입되는 작동유체유입관과, 일단이 상기 작동유체유입관과 연통되고 내측으로 소용돌이 형상으로 벤딩되는 소용돌이형 튜브와, 상기 열매체배출관 및 하우징을 관통하고 상기 소용돌이형 튜브의 타단과 연통되어 작동유체를 배출하는 작동유체배출관을 포함하여 이루어져, 상기 하우징 내의 열매체와 상기 소용돌이형 튜브를 통과하는 작동유체 사이에 열교환이 이루어지게 하는 열교환기에 있어서, 상기 소용돌이형 튜브는 복수개가 상하 방향으로 적층되고 각각은 서로 접합되어 일체화된 소용돌이형 튜브체를 형성하며, 상기 소용돌이형 튜브체의 상단과 하단은 상기 상부커버와 하부커버에 각각 접합된 구조로 이루어져, 상기 하우징 내부에 유입된 열매체가 상기 소용돌이형 튜브체의 내부에 형성되는 소용돌이형 경로를 따라 흐르면서 열교환이 일어난 후 상기 열매체배출관을 통해 배출될 수 있다.The heat exchanger using a vortex tube according to the present invention for achieving the above object includes a housing having an upper cover and a lower cover, and a heat medium inlet through which a heat medium is introduced, and a heat medium formed on the upper cover to remove the heat medium from the inside of the housing. A heat medium discharge pipe to be discharged, a working fluid inlet pipe through which the working fluid is introduced while vertically penetrating the edge of the housing, a vortex tube whose one end is in communication with the working fluid inlet pipe and bent in a vortex shape, and the heat medium A heat exchanger that includes a discharge pipe and a working fluid discharge pipe that passes through the housing and communicates with the other end of the swirl tube to discharge the working fluid, so that heat exchange occurs between the heat medium in the housing and the working fluid passing through the swirl tube In the group, the swirling tube is a plurality of stacked in the vertical direction and each is joined to each other to form an integrated swirling tube body, the upper and lower ends of the swirling tube body is bonded to the upper cover and the lower cover, respectively. Consisting of a structure, the heat medium introduced into the housing may flow along a vortex path formed inside the vortex tube body, heat exchange occurs, and then be discharged through the heat medium discharge pipe.
이때, 상기 열매체유입구는 상기 작동유체유입관에 인접하게 형성될 수 있다.In this case, the heat medium inlet may be formed adjacent to the working fluid inlet pipe.
그리고 상기 작동유체유입관은 상기 하우징의 내측면에 접합되도록 구비되어 상기 열매체유입구로 유입된 열매체가 상기 소용돌이형 튜브체의 내부로 직행하도록 유도될 수 있다.In addition, the working fluid inlet pipe may be provided to be bonded to the inner surface of the housing so that the heat medium introduced through the heat medium inlet may be guided to go directly into the spiral tube body.
또 상기 소용돌이형 튜브체의 상단과 상부커버 사이 또는 하단과 하부커버 사이에는 각각 실링 및 방진을 위한 탄성패드가 더 구비될 수 있다.In addition, elastic pads for sealing and vibration-proofing may be further provided between the upper and upper covers of the spiral tube body or between the lower and lower covers, respectively.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention described above, there are the following effects.
첫째, 복수개의 소용돌이형 튜브가 상호 가압, 접합되어 일체화된 소용돌이형 튜브체로 이루어지므로 하우징 내부를 별도의 배플로 구획할 필요가 없다. 즉, 열교환기의 구조가 단순해지고 크기도 소형화할 수 있으며 제조비용도 절감된다.First, since a plurality of spiral tubes are pressed and bonded to each other to form an integrated spiral tube body, there is no need to divide the inside of the housing into a separate baffle. That is, the structure of the heat exchanger is simplified, the size can be reduced, and the manufacturing cost is also reduced.
둘째, 열매체가 소용돌이의 궤적을 따라 유동하므로 열교환이 일어나는 시간 및 접촉면적을 최대한 증가시킬 수 있어 열교환 효율을 크게 향상시킨다.Second, since the heat medium flows along the trajectory of the vortex, it is possible to increase the heat exchange time and contact area as much as possible, greatly improving the heat exchange efficiency.
셋째, 상부커버나 하부커버를 열고 하우징 내부를 세척 가능하다. 또는 소용돌이형 튜브체를 꺼내 세척할 수도 있어 유지관리가 용이하다.Third, it is possible to clean the inside of the housing by opening the upper cover or the lower cover. Or it is possible to take out the swirling tube body and wash it, so it is easy to maintain.
넷째, 소용돌이형 튜브체의 상단과 하단이 각각 탄성패드로 지지되므로 외부또는 자체 진동이나 충격으로부터 소용돌이형 튜브가 보호될 수 있다.Fourth, since the top and bottom of the spiral tube body are supported by elastic pads, respectively, the spiral tube can be protected from external or self-vibration or impact.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기의 외관을 나타내는 사시도
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 내부사시도
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 종단면도
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 횡단면도
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 소용돌이형 튜브체를 나타내는 사시도1 is a perspective view showing the appearance of a heat exchanger using a swirl tube according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is an internal perspective view of the present invention shown in Figure 1
Figure 3 is a longitudinal sectional view of the present invention shown in Figure 1
Figure 4 is a cross-sectional view of the present invention shown in Figure 1
Figure 5 is a perspective view showing the spiral tube body of the present invention shown in Figure 2
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.For reference, the description with reference to the drawings is for easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. Further, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 내부사시도이다.1 is a perspective view showing the exterior of a heat exchanger using a swirl tube according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an internal perspective view of the present invention shown in FIG.
도시된 바를 참조하면, 본 발명은 크게 하우징(100), 열매체배출관(200), 작동유체유입관(300), 소용돌이형 튜브(400), 작동유체배출관(500)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to the diagram, the present invention may be configured to include a
먼저, 상기 하우징(100)에 대해 설명한다. First, the
상기 하우징(100)은 내부에서 열교환이 일어날 수 있도록 내부가 빈 중공형상의 원통이다. 그리고 상기 하우징(100)의 상부와 하부는 상부커버(110)와 하부커버(120)로 각각 밀폐될 수 있다.The
상기 상부커버(110)와 하부커버(120)는 각각 체결 또는 해체가 가능한 구조로 이루어질 수 있으나, 상기 상부커버(110)만 조립, 분해가능한 구조를 가지되, 상기 하부커버(120)는 상기 하우징(100)과 일체화된 구조일 수 있다. 이는 상기 하우징(100) 내부를 세척하기 용이한 구조를 위한 것이다.The
또 다르게 상기 하부커버(120)는 상기 하우징(100)과 일체로 형성되고, 상기 상부커버(110)만 체결 또는 해체 가능한 구조가 될 수 있다.Alternatively, the
그리고 상기 하우징(100)의 일측 외주면에는 외부로부터 열매체가 유입될 수 있도록 열매체유입구(130)가 하나 이상 형성될 수 있다.In addition, at least one
참고로 상기 하우징(100)은 외부로 열이 방출되는 것을 최소화하도록 단열재(미도시)가 부착된 구조가 바람직하다.For reference, the
다음으로 상기 열매체배출관(200)에 대해 설명한다.Next, the heat
상기 열매체배출관(200)은 상기 열매체유입구(130)를 통해 상기 하우징(100) 내부로 유입된 열매체가 유동하면서 열교환을 수행한 후 외부로 배출하기 위한 파이프로서, 원형관 형상으로 이루어질 수 있다. The heat
후술하겠지만 열매체는 상기 하우징(100)의 일측면에서 유입되어 중앙으로 유동하면서 열교환이 이루어지고 상기 하우징(100)의 중앙에서 배출되는 구조이므로 상기 열매체배출관(200)은 상기 하우징(100)의 중앙에 구비된다.As will be described later, since the heat medium flows in from one side of the
이때, 상기 하우징(100)의 하단이 개구되고 상단은 밀폐된 파이프 형상일 수 있고, 상기 상부커버(110)에 연통되도록 결합된다.At this time, the lower end of the
상기 열매체배출관(200)의 측면에는 배출되는 열매체의 배출방향을 제어하도록 별도의 분기관(210)이 형성될 수 있다.A
배출된 열매체는 처리되어 다시 상기 열매체유입구(130)로 보낼 수 있도록 순환될 수 있다.The discharged heat medium may be processed and circulated to be sent back to the
다음으로 도 3, 4를 함께 참조하여 상기 작동유체유입관에 대해 설명한다. Next, the working fluid inlet pipe will be described with reference to FIGS. 3 and 4 together.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 종단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 횡단면도이다. 이때, 도 4에서 실선화살표는 작동유체의 흐름을 나타내고, 점선화살표는 열매체의 흐름을 나타낸다.3 is a longitudinal sectional view of the present invention shown in Fig. 1, and Fig. 4 is a cross-sectional view of the present invention shown in Fig. 1. In this case, in FIG. 4, the solid arrow indicates the flow of the working fluid, and the dotted arrow indicates the flow of the heat medium.
상기 작동유체유입관(300)은 열교환을 수행하고자 하는 작동유체가 유입될 수 있게 하는 파이프이다.The working
상기 작동유체유입관(300)은 도시된 바와 같이 상기 하우징(100)을 상하로 관통하여 내부에 수용되도록 설치된다.The working
이때, 상기 작동유체유입관(300)은 상기 하우징(100)의 가장자리에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 상부커버(110)의 가장자리를 관통하면서 상기 하우징(100)의 내부에 수직으로 설치되게 하되, 바람직한 것은 상기 하우징(100)의 내측면에 근접하게 위치하거나 내측면에 결합되어 완전히 접합되는 것이 좋다.In this case, the working
그리고 상기 작동유체유입관(300)의 하단은 상기 하부커버(120)에 결합되거나 밀폐된 상태로 상기 하부커버(120)에 접촉할 수 있다. 결합시키는 경우 상기 작동유체유입관(300)의 하단 일부에 수나사산을 형성시키고 상기 하부커버(120)를 관통시킨 후 나사로 체결, 고정할 수 있다.In addition, the lower end of the working
그러나 상기 작동유체유입관을 체결하는 방식은 이에 한정되지 않고 조립, 해체가 될 수 있는 어떤 방법도 가능하다.However, the method of fastening the working fluid inlet pipe is not limited thereto, and any method capable of assembling or disassembling is possible.
한편, 상기 작동유체유입관(300)은 상기 열매체유입구(130)와 인접하게 구비되는 것이 좋다.On the other hand, the working
따라서, 이러한 구조로 이루어지므로 상기 열매체유입구(130)로 유입된 열매체는 바로 상기 작동유체유입관(300)과 만나게 되면서 상기 작동유체유입관(300)에 수용된 작동유체와 먼저 1차적인 열교환이 이루어질 수 있다.Therefore, since it is made in such a structure, the heat medium introduced into the
그리고 열매체는 상기 작동유체유입관(300)과 상기 소용돌이형 튜브(400)의 유입연결부(410)로 직행하고, 상기 소용돌이형 튜브(400)의 외측을 둘러 유동하면서 소용돌이형 튜브(400)를 따라 흐르는 작동유체와 2차적인 열교환이 지속적으로 수행된다. And the heat medium goes directly to the
또 열매체가 상기 소용돌이형 튜브(400)의 외측과 하우징(100)의 내측면 사이를 1회전하고 나면 상기 소용돌이형 튜브(400)의 내측을 따라 열매체가 소용돌이의 궤적을 그리면서 내부로 유동하는데, 이때 3차적인 열교환이 수행된다.In addition, after the heating medium rotates between the outer side of the
더불어 상기 작동유체유입관(300)과 하우징(100)의 내면이 이격된 구조일 경우에는, 유입된 열매체의 일부는 하우징(100)의 내면과 상기 작동유체유입관(300) 사이에 형성된 틈으로도 유입되어 상기 소용돌이형 튜브(400)의 내부로 합류하게 될 수 있다.In addition, when the working
다음으로 도 5를 함께 참조하여 본 발명의 기술적 특징인 소용돌이형 튜브(400)에 대해 설명한다. 도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 소용돌이형 튜브체를 나타내는 사시도이다. Next, with reference to Figure 5 will be described with respect to the technical feature of the
상기 소용돌이형 튜브(400)는 도시된 바와 같이 선형의 튜브가 소용돌이형으로 벤딩(bending)된 형상으로 이루어진다. 즉, 한 평면에서 나선형으로 선회하는 형상으로서 대략 모기향의 형상과 유사하다.The
이때, 선형의 튜브를 벤딩하되, 서로 밀착되지 않고 일정한 간격을 유지하면서 벤딩되도록 제작한다. 왜냐하면, 이러한 튜브간에 형성된 갭을 통해 열매체가 유동하기 때문이다.At this time, the linear tube is bent, but it is manufactured so that it is not in close contact with each other and is bent while maintaining a constant interval. This is because the heat medium flows through the gap formed between these tubes.
상기 소용돌이형 튜브(400)의 일단에는 유입연결부(410)가 형성되어 상기 작동유체유입관(300)의 측면과 연통된다. 따라서, 상기 작동유체유입관(300)으로부터 작동유체가 상기 소용돌이형 튜브(400)로 유입된다.An
그리고 상기 소용돌이형 튜브(400)의 타단에는 배출연결부(420)가 형성되어 후술하는 상기 작동유체배출관(500)의 측면과 연통되어 열매체가 배출될 수 있다.In addition, a
여기서, 상기 소용돌이형 튜브(400)는 하나만 설치될 수도 있으나, 동일한 형상과 크기를 가진 복수개가 상하방향으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.Here, only one of the swirl-shaped
이때, 적층된 각 소용돌이형 튜브(400)는 서로 접합되어 일체화된 소용돌이형 튜브체(400A)를 형성할 수 있다. 이것은 열매체가 소용돌이 튜브를 가로질러 흐를 수 없게 하는 격벽과 같은 기능을 할 수 있다.At this time, each of the stacked
그리고 각 소용돌이형 튜브(400)의 일단인 상기 유입연결부(410)는 각각 상기 작동유체유입관(300)의 길이방향을 따라 일렬로 연결될 수 있다. In addition, the
그러나 바람직한 것은, 각 소용돌이형 튜브(400)가 작동유체유입관(300)과 연결되는 상기 유입연결부(410)는 각각 교대로 지그재그 형상으로 연결되는 것이 좋다. 다시 말해서, 홀수번째 유입연결부(410-1 등)와 짝수번째 유입연결부(410-2 등)가 서로 지그재그로 어긋나도록 상기 작동유체유입관(300)과 연결되는 것이 좋다.However, it is preferable that the
한편, 상기 소용돌이형 튜브체(400A)의 상단은 상기 상부커버(110)와 접합되고, 하단은 상기 하부커버(120)와 접합되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 하우징(100) 내에 유입된 열매체가 상기 소용돌이형 튜브체(400A)의 내부를 따라 형성된 소용돌이형 유로만을 따라 가도록 유도하기 위해서이다.On the other hand, it is preferable that the upper end of the
다음으로 상기 작동유체배출관(500)에 대해 설명한다.Next, the working
상기 작동유체배출관(500)은 열교환을 수행한 이후에 작동유체가 배출될 수 있게 하는 파이프이다.The working
상기 작동유체배출관(500)은 도시된 바와 같이 상기 하우징(100)을 상하로 관통하여 내부에 수용되도록 설치된다.The working
이때, 상기 작동유체배출관(500)은 상기 하우징(100)의 중앙에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 상부커버(110)의 중앙을 관통하면서 상기 하우징(100)의 내부에 수직으로 설치되게 한다.In this case, the working
바람직한 것은 도시된 바와 같이 상기 열매체배출관(200)의 중심을 관통하면서 상기 하우징(100) 내부에 수용되게 하는 것이 좋다.It is preferable to be accommodated in the
즉, 상기 열매체배출관(200)과 작동유체배출관(500)은 모두 상기 하우징(100)의 중앙에 위치하는 것이 바람직하므로 서로 다른 위치에 형성시키는 것이 아니라, 상기 열매체배출관(200)의 내경보다 상기 작동유체배출관(500)의 외경을 작게 하여 서로 중첩되게 배치시킴으로써, 상기 열매체배출관(200)과 작동유체배출관(500) 사이로 열매체가 배출될 수 있도록 할 수 있다.That is, since both the heat
따라서, 상기 작동유체배출관(500)을 통해 작동유체가 배출되는 순간까지 상기 열매체배출관(200) 내부에서도 열교환이 이루어질 수 있는 것이다.Accordingly, heat exchange can be performed inside the heat
참고로 상기 작동유체배출관(500)과 연결되는 상기 배출연결부(420)의 경우에도, 홀수번째 배출연결부(420-1 등)와 짝수번째 배출연결부(420-2 등)가 서로 지그재그로 어긋나도록 상기 작동유체배출관(500)과 연결되는 것이 좋다.For reference, even in the case of the
한편, 본 발명의 다른 실시 예로서, 상기 소용돌이형 튜브체(400A)의 상단과 상부커버(110) 사이 및 하단과 하부커버(120) 사이에는 각각 실링 및 방진을 위한 탄성패드(600)가 구비되는 것이 좋다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, an
상술한 바와 같이 상기 소용돌이형 튜브체(400A)의 상단과 하단은 상기 하우징(100)의 상부커버(110)와 하부커버(120)에 각각 결합된 구조가 될 수 있으나, 바람직한 것은 외부의 진동으로부터 상기 소용돌이형 튜브체(400A)를 방진하고, 상기 상부커버(110)를 개방하여 상기 소용돌이형 튜브체(400A)를 세척할 수 있도록 하기 위해 상기 탄성패드(600)를 구비하는 것이 좋다.As described above, the upper and lower ends of the
즉, 상기 탄성패드(600)에 상기 소용돌이형 튜브체(400A)의 상단과 하단이 밀착된 상태로 설치됨으로써 외부의 진동이 상기 소용돌이형 튜브체(400A)에 전달되는 것을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 상기 상부커버(110)를 개방하여 상기 소용돌이형 튜브체(400A)를 세척할 수 있다.That is, by being installed in a state in which the upper and lower ends of the swirling
이하에서 도 4를 참조하여 본 발명의 작동상태를 설명한다. Hereinafter, an operating state of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
상기 열매체유입구(130)를 통해 열매체가 유입되면 상술한 바와 같은 경로를 따라 상기 하우징(100) 내부에 열매체가 유동하면서 가득차게 된다. 즉, 상기 소용돌이형 튜브체(400A)의 내부에 형성된 소용돌이형 경로를 따라 상기 하우징(100)의 중심으로 유동한다.When the heat medium is introduced through the
그리고 상기 하우징(100)의 중심에 모인 열매체는 상기 열매체배출관(200)을 통해 외부로 배출된 후 냉각되거나 가열된 후 다시 상기 열매체유입구(130)를 통해 재투입되면서 순환된다.The heat medium collected in the center of the
동시에 상기 작동유체는 상기 작동유체유입관(300)을 통해 유입되고 상기 유입연결부(410)를 거쳐 상기 소용돌이형 튜브(400)를 따라 흐른다.At the same time, the working fluid is introduced through the working
작동유체는 소용돌이형 튜브(400)의 궤적을 따라 흐르면서 열매체와 열교환이 이루어지고 상기 하우징의 중앙에 도달한 후 상기 배출연결부(420)를 거쳐 상기 작동유체배출관(500)을 통해 배출된다.The working fluid flows along the trajectory of the
이와 같은 경로로 열매체가 이동하면서 소용돌이형 튜브체(400A)와 접촉면적 및 접촉시간이 증가되어 열교환 효율이 높아지고, 소용돌이형 튜브체(400A) 자체가 배플 역할을 하므로 별도의 배플을 설치할 필요가 없다. As the heat medium moves through such a path, the contact area and contact time with the
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the exemplary embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, but also by those equivalents to the claims.
100 : 하우징 110 : 상부커버
120 : 하부커버 130 : 열매체유입구
200 : 열매체배출관 210 : 분기관
300 : 작동유체유입관
400 : 소용돌이형 튜브 400A : 소용돌이형 튜브체
410 : 유입연결부 420 : 배출연결부
500 : 작동유체배출관
600 : 탄성패드100: housing 110: upper cover
120: lower cover 130: heat medium inlet
200: heat medium discharge pipe 210: branch pipe
300: working fluid inlet pipe
400: swirl
410: inlet connection 420: discharge connection
500: working fluid discharge pipe
600: elastic pad
Claims (4)
상기 소용돌이형 튜브는 복수개가 상하 방향으로 적층되고 각각은 서로 접합되어 일체화된 소용돌이형 튜브체를 형성하며, 상기 소용돌이형 튜브체의 상단과 하단은 상기 상부커버와 하부커버에 각각 접합된 구조로 이루어지고,
상기 작동유체유입관은 상기 열매체유입구에 인접하게 구비되며,
상기 작동유체유입관은 상기 하우징의 내측면에 근접하거나 완전히 접합되도록 구비되어 상기 열매체유입구로 유입된 열매체가 상기 소용돌이형 튜브체의 내부로 직행하도록 유도되고,
상기 소용돌이형 튜브체의 상단과 상부커버 사이 또는 하단과 하부커버 사이에는 각각 실링 및 방진을 위한 탄성패드가 더 구비되며,
상기 하우징 내부에 유입된 열매체가 상기 소용돌이형 튜브체의 내부에 형성되는 소용돌이형 경로를 따라 흐르면서 열교환이 일어난 후 상기 열매체배출관을 통해 배출되게 하되,
상기 작동유체배출관의 외경이 상기 열매체배출관의 내경보다 작게 하여 중첩되게 배치함으로서 상기 작동유체배출관과 열매체배출관 사이로 배출되는 것을 특징으로 하는 소용돌이형 튜브를 이용한 열교환기.A housing having an upper cover and a lower cover, and a heat medium inlet port through which the heat medium flows into one side, a heat medium discharge pipe formed on the upper cover to discharge the heat medium from the inside of the housing, and a working fluid flowing through the edge of the housing vertically The working fluid inlet pipe, one end of which is in communication with the working fluid inlet pipe, and a vortex tube that is bent in a vortex shape inward, and the heat medium discharge pipe and housing pass through and communicate with the other end of the vortex tube to discharge the working fluid In a heat exchanger comprising a working fluid discharge pipe to perform heat exchange between the heat medium in the housing and the working fluid passing through the swirl tube,
A plurality of the swirl-shaped tubes are stacked in an up-down direction and each is joined to each other to form an integrated swirl-shaped tube body. under,
The working fluid inlet pipe is provided adjacent to the heat medium inlet,
The working fluid inlet pipe is provided so as to be close to or completely joined to the inner surface of the housing so that the heat medium introduced into the heat medium inlet is guided to go directly to the inside of the spiral tube body,
Elastic pads for sealing and vibration-proofing are further provided between the upper and upper covers or between the lower and lower covers of the spiral tube body, respectively,
The heat medium introduced into the housing is discharged through the heat medium discharge pipe after heat exchange occurs while flowing along a vortex path formed inside the vortex tube body,
Heat exchanger using a vortex tube, characterized in that the outer diameter of the working fluid discharge pipe is smaller than the inner diameter of the heat medium discharge pipe and disposed so as to overlap, thereby being discharged between the working fluid discharge pipe and the heat medium discharge pipe.
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