KR102286228B1 - 쉘앤튜브타입 오일냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입구채널을 통하여 다수의 튜브로 공급된 냉매가 리턴채널로 빠져나온 뒤 다른 튜브들로 회수되도록 하되, 상기 리턴채널 내부에 공급튜브와 회수튜브를 연결하는 유로안내판을 마련함으로써, 상기 리턴채널에서의 정체에 따른 열교환효율의 저하를 막을 수 있으며, 리턴채널을 반구형태로 볼록하게 제작할 필요가 없으므로 크기를 줄일 수 있는 쉘앤튜브타입 오일냉각기에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 쉘 내부에 다단으로 공급튜브와 회수튜브가 내장되고, 쉘의 개방된 양단은 입출구커버 및 리턴커버가 구비되며, 상기 입출구커버에는 상기 공급튜브와 대응되는 입구채널 및 회수튜브와 대응되는 출구채널이 구비되고, 상기 리턴커버에는 상기 공급튜브와 회수튜브를 연결하는 하나의 리턴채널이 구비된 쉘앤튜브타입 오일냉각기에 있어서, 상기 리턴커버는 판형으로 구성되고; 상기 리턴채널에는 판형의 유로안내판이 구비되는데, 상기 유로안내판은 상기 리턴커버의 내측 전면과 일정간격 떨어진 유로공간이 구비되고, 전면에는 상기 회수튜브들과 일대일 대응되는 다수의 노즐이 구비되며; 상기 노즐들은 상기 회수튜브들과 근접된 상태에서 냉매가 상기 노즐에서 상기 회수튜브로 진입하는 동안 상기 리턴채널 내부의 냉매들도 상기 회수튜브로 빨려들어가도록 한 특징이 있다.

Description

쉘앤튜브타입 오일냉각기{Shell and tube type oil cooler}

본 발명은 쉘앤튜브타입 오일냉각기에 관한 것으로서, 더욱 상하게는 입구채널을 통하여 다수의 튜브로 공급된 냉매가 리턴채널로 빠져나온 뒤 다른 튜브들로 회수되도록 하되, 상기 리턴채널 내부에 공급튜브와 회수튜브를 연결하는 유로안내판을 마련함으로써, 상기 리턴채널에서의 정체에 따른 열교환효율의 저하를 막을 수 있으며, 리턴채널을 반구형태로 볼록하게 제작할 필요가 없으므로 크기를 줄일 수 있는 쉘앤튜브타입 오일냉각기에 관한 것이다.

일반적으로 오일냉각기는 NC, CNC 등의 머시닝센터에 주로 이용되는데, 공작기계의 가공에서 오일은 소재 및 공구를 냉각시켜 변형을 막는다. 이때 오일은 가열되므로 이를 냉각시켜야 되는데, 종래 특허공개 제10-2015-0098451호는 오일 쿨링에 적합하도록 쉘 앤드 튜브 타입의 열교환기의 구조를 변경하고, 또한 열교환 효율이 증대되도록 전열관 즉 튜브의 외측으로 다수의 열교환판을 구비한 쉘 앤드 튜브 타입 열교환기를 제안한 바 있다.

그러나 리턴채널이 반구형태로 구성되어서 공간을 많이 차지하므로 쉘앤튜브의 전체 길이를 증가시키는 단점이 있었다. 또한 리턴채널 내부가 하나의 공간으로 구성되므로 공급튜브에서 빠져나온 냉매가 다수의 회수튜브로 균일하게 유입되지 못하고 정체되는 현상이 발생되므로 열교환효율이 원활하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 입구채널을 통하여 다수의 튜브로 공급된 냉매가 리턴채널로 빠져나온 뒤 다른 튜브들로 회수되도록 하되, 상기 리턴채널 내부에 공급튜브와 회수튜브를 연결하는 유로안내판을 마련함으로써, 상기 리턴채널에서의 정체에 따른 열교환효율의 저하를 막을 수 있으며, 리턴채널을 반구형태로 볼록하게 제작할 필요가 없으므로 크기를 줄일 수 있는 쉘앤튜브타입 오일냉각기를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 쉘 내부에 다단으로 공급튜브와 회수튜브가 내장되고, 쉘의 개방된 양단은 입출구커버 및 리턴커버가 구비되며, 상기 입출구커버에는 상기 공급튜브와 대응되는 입구채널 및 회수튜브와 대응되는 출구채널이 구비되고, 상기 리턴커버에는 상기 공급튜브와 회수튜브를 연결하는 하나의 리턴채널이 구비된 쉘앤튜브타입 오일냉각기에 있어서, 상기 리턴커버는 판형으로 구성되고; 상기 리턴채널에는 판형의 유로안내판이 구비되는데, 상기 유로안내판은 상기 리턴커버의 내측 전면과 일정간격 떨어진 유로공간이 구비되고, 전면에는 상기 회수튜브들과 일대일 대응되는 다수의 노즐이 구비되며; 상기 노즐들은 상기 회수튜브들과 근접된 상태에서 냉매가 상기 노즐에서 상기 회수튜브로 진입하는 동안 상기 리턴채널 내부의 냉매들도 상기 회수튜브로 빨려들어가도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 공급튜브와 회수튜브가 하나의 리턴채널을 공유하므로 상기 공급튜브에서 빠져나온 냉매가 회수튜브로 신속히 진입하도록 종래에는 반구형태로로 리턴채널을 제작하여 와류에 따른 냉매의 정체현상을 막았다. 그러나 리턴채널을 반구형태로 만들기 위하여 반구형의 리턴커버를 사용해야 되므로 냉각기의 길이가 늘어나는 문제점이 있었다.

본 발명은 리턴커버를 판형으로 제작하여 공급기의 전체길이를 줄이되, 리턴채널 내부의 와류에 따른 정체현상을 막기 위하여 리턴채널 내부에 별도의 유로안내판을 마련한 기술적인 특징이 있다. 상기 유로안내판은 상기 리턴커버와 같은 판형으로 제작되는데, 상기 공급튜브와 대응되는 밑면은 개방되고, 나머지 삼면은 막힌 테두리가 형성되어서 상기 리턴채널의 내면과의 사이에 유로공간이 형성된다. 그리고 상기 유로안내판에는 상기 회수튜브와 일대일 대응되는 노즐이 다수개 구비되는데, 이들 노즐은 상기 회수튜브와 근접된 상태에서 유로공간의 냉매를 회수튜브 쪽으로 빠르게 분사하는 역할을 한다.

따라서 공급튜브에서 리턴채널로 빠져나온 냉매가 상기 유로안내판과 리턴커버 사이의 유로공간으로 유입된 뒤 상기 각 노즐을 통하여 일대일 대응되는 회수튜브로 빠르게 진입하므로 종래 와류에 따른 정체현상이 발생되지 않으며, 특히 상기 유로공간으로 들어가지 않고 리턴채널에 남아있는 냉매들도 노즐의 분사압에 의해 회수튜브 쪽으로 빨려들어가므로 열교환량이 감소되지 않는다. 그리고 상기 유로안내판은 얇은 판형으로 구성되므로 리턴채널 내부에서 큰 부피를 차지하지 않으므로 리턴채널을 최소폭으로 제작할 수 있는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 오일냉각기의 분해도
도 2는 본 발명 한 실시예의 오일냉각기의 정단면도
도 3은 본 발명 한 실시예의 오일냉각기의 일부 확대 분해도
도 4는 본 발명 한 실시예의 오일냉각기의 확대 단면도

도 1 내지 도 4에서 본 발명 한 실시예의 오일냉각기는 양쪽이 개방된 원통형의 쉘(10)이 구비되고, 상기 쉘(10)의 내부에는 다단으로 공급튜브(20)와 회수튜브(20a)가 내장된다. 이들 튜브(20)(20a)들은 양단이 튜브시트(21)에 끼워져서 일정 간격이 유지되고, 각 튜브시트(21)들은 쉘(10)의 개방된 양단에 자리잡는다. 그리고 상기 공급튜브(20)와 회수튜브(20a)의 외주면에는 다수의 열교환판(22)에 억지끼워져서 오일과 냉매를 열교환시킨다. 상기 열교환판(22)들은 상단과 하단이 쉘(10)의 내주면으로부터 떨어져서 오일이 흐를 수 있는 통로가 형성되고, 양쪽측면은 원형으로 제작되어서 원형의 쉘(10) 내주면과 밀착된다.

상기 쉘(10)의 내주면과 열교환판(22) 사이의 통로에는 다수의 배플(23)이 지그재그 형태로 내장되고, 쉘(10)의 한쪽 상단은 오일입구(13)가 구비되고, 반대쪽에는 오일출구(14)가 형성되어서 오일이 쉘(10)의 한쪽에서 반대쪽으로 흐르는 동안 상기 배플(23)에 의해서 유로가 길게 형성되어 열교환이 증가되도록 해준다.

상기 쉘(10)의 한쪽에는 격벽(11a)에 의해 상하단으로 분리된 출구채널(11c)과 입구채널(11b)을 갖는 입출구커버(11)가 구비되고, 쉘(10)의 반대쪽에는 리턴채널(12a)을 갖는 리턴커버(12)가 구비된다. 상기 커버(11)(12)들은 쉘(10)의 개방된 양단을 막는 마감재 역할을 한다. 그리고 상기 입출구커버(11)에는 상기 입구채널(11b)과 통하는 냉매입구(11d)가 구비되고, 출구채널(11c)과 통하는 냉매출구(11e)가 구비된다.

그리고 상기 리턴커버(12)에는 유로안내판(30)이 내장된다. 상기 리턴커버(12) 및 유로안내판(30)은 판형으로 구성되는데, 상기 유로안내판(30)은 밑면이 개방되고 삼면은 막인 테두리(33)가 구비되는데, 이들 테두리(33)는 상기 리턴커버(12)의 내측면과 밀착된다. 그리고 테두리(33)에는 브래킷(34)이 형성되어서 나사못에 의해 리턴커버(12)의 내측면에 유로안내판(30)이 고정된다.

상기 유로안내판(30)의 밑면은 개방부(32)로 형성되어서 상기 공급튜브(20)와 대응되고, 상기 유로안내판(30)의 전면에는 상기 회수튜브(20a)와 일대일 대응되는 다수의 노즐(31)이 구비된다. 상기 노즐(31)들은 상기 회수튜브(20a)와 떨어진 상태로 구비되는데, 상기 노즐(31)에서 분사되는 냉매가 상기 회수튜브(20a)로 진입되는 과정에서 리턴채널(12a) 내부의 냉매가 빨려들어가는 특징이 있다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 냉각기는 리턴커버(12)가 판형으로 구성되어서 종래 반구형태 일 때보다 공간을 많이 차지하지 않으므로 냉각기를 소형으로 제작하는데 유리한다. 그리고 상기 리턴커버(12)에는 유로안내판(30)이 내장되는데, 상기 유로안내판(30) 역시 판형으로 구성되어서 상기 리턴채널(12a) 내부에서 많은 공간을 차지하지 않는다. 상기 유로안내판(30)은 하부가 뚤린 개방부(32)를 갖는데, 상기 개방부(32)는 공급튜브(20)와 대응된다.

이러한 냉각기의 열교환과정은 다음과 같다.

먼저 냉매입구(11d)로부터 입구채널(11b)로 공급된 냉매가 공급튜브(20)를 지나서 리턴채널(12a)로 빠져나온다. 냉매는 리턴채널(12a)에서 회수튜브(20a)로 들어간 뒤 출구채널(11c)을 거쳐서 냉매출구(11e)로 회수된다. 그리고 쉘(10)의 상부에 구비된 오일입구(13)와 오일출구(14)를 통하여 오일이 쉘(10) 내부로 유입된 뒤 공급튜브(20)와 회수튜브(20a)를 지나면서 열교환된다.

상기에서 리턴채널(12a)로 빠져나온 냉매의 일부가 개방부(32)를 통하여 유로안내판(30)과 리턴커버(12) 사이의 유로공간으로 유입된 뒤 상기 유로안내판(30)에 마련된 다수의 노즐(31)에서 상기 각 회수튜브(20a)로 빠르게 진입된다. 이 과정에서 리턴채널(12a) 내부에 정체되 있던 냉매가 함께 빨려들어가면서 리턴채널(12a) 내부의 냉매 정체 및 냉매 와류발생이 최소화되므로 리턴채널(12a)의 형태를 반구형으로 제작하지 않더라도 냉매의 순환속도를 높일 수 있다.

10 : 쉘 11 : 입출구커버
11a : 격벽 11b : 입구채널
11c : 출구채널 11d : 냉매입구
11e : 냉매출구 12 : 리턴커버
12a : 리턴채널 13 : 오일입구
14 : 오일출구 20 : 공급튜브
20a : 회수튜브 21 : 튜브시트
22 : 열교환판 30 : 유로안내판
31 : 노즐 32 : 개방부
33 : 테두리

Claims (2)

1. 쉘 내부에 다단으로 공급튜브와 회수튜브가 내장되고, 쉘의 개방된 양단은 입출구커버 및 리턴커버가 구비되며, 상기 입출구커버에는 상기 공급튜브와 대응되는 입구채널 및 회수튜브와 대응되는 출구채널이 구비되고, 상기 리턴커버에는 상기 공급튜브와 회수튜브를 연결하는 하나의 리턴채널이 구비된 쉘앤튜브타입 오일냉각기에 있어서,
   상기 리턴커버는 판형으로 구성되고, 상기 리턴채널에는 상기 회수튜브들과 대응되는 판형의 유로안내판이 구비되는데, 상기 유로안내판은 밑면이 터진 개방부로 형성되어서 상기 공급튜브들과 통하고, 삼면은 막힌 테두리가 구비되는데, 이들 테두리는 브래킷이 형성되어서 나사못에 의해 상기 유로안내판이 상기 리턴커버의 내측면과 밀착되면 이들 유로안내판과 리턴커버 사이에 유로공간이 형성되고;
   상기 유로안내판의 전면에는 상기 회수튜브들과 일대일 대응되는 다수의 노즐이 상기 회수튜브들과 떨어진 상태로 구비되어서, 상기 리턴채널의 냉매가 상기 유로공간을 통하여 상기 노즐에서 상기 회수튜브로 분사되게 한 것을 특징으로 하는 쉘앤튜브타입 오일냉각기.
2. 삭제

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