KR102584145B1 - 튜브 내장형 동파방지 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체가 이동되는 금속재 열전달파이프의 내측에 밀폐공간을 갖는 중공의 튜브가 위치결정하여 지지되는 구성으로 이루어지고, 상기 튜브는 양단이 노즐을 통하여 고압으로 분사되는 밀봉재로 결합되어 밀폐공간을 형성하면서 외경측에 나선상의 날개가 구비되며, 상기 열전달파이프는 유체의 이동방향 일단에 튜브의 이탈을 방지하는 스토퍼가 구비되는 구성으로 파이프의 내측을 흐르게 되는 유체에 의한 동파를 방지하게 되는 것이다.

Description

튜브 내장형 동파방지 구조{a structure which preventing freezing with contraction tube}
본 발명은 유체가 이동되는 금속재 열전달파이프의 내측에 밀폐공간을 갖는 중공의 튜브가 위치결정하여 지지되는 구성으로 이루어지고, 상기 튜브는 양단이 노즐을 통하여 고압으로 분사되는 밀봉재로 결합되어 밀폐공간을 형성하면서 외경측에 나선상의 날개가 구비되며, 상기 열전달파이프는 유체의 이동방향 일단에 튜브의 이탈을 방지하는 스토퍼가 구비되는 구성으로 파이프의 내측을 흐르게 되는 유체에 의한 동파를 방지하게 되는 튜브 내장형 동파방지 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 물을 열교환 매체로 이용한 가열과 냉각은 냉난방공기조화 설비, 냉장 및 냉동설비, 산업시설 등에서 다양하게 사용된다.
특히, 수냉식 응축기와, 냉난방 공기조화기의 열교환 코일, 증발식 냉각탑은 영하의 대기온도에 노출되거나 관리소홀의 문제로 배관 동파사고의 잠재성을 내포하고 있다.
이러한 동파사고는 수자원 손실은 물론 물의 누출로 인한 건축물의 피해를 발생하고, 동파시설의 보수공사를 위한 막대한 보수비용 등의 손실을 유발하기 때문에 이를 방지하기 위한 노력과 대책이 필요하다.
밀폐된 관로 내부를 유동하는 물은 유동상태에서는 결빙되지 않으나, 유동이 정지된 상태에서 결빙온도에 이르면 물은 얼면서 액체에서 고체로 상 변화되어 부피팽창이 일어나고, 이 부피팽창에 따른 압력증가를 관로나 장치에서 수용하지 못하면 동파가 발생하게 된다.
이러한 동파사고를 방지하기 위한 일반적인 대책으로서, 보온, 열선시설, 가열장치, 유체에 부동액의 혼합 및 관로의 물을 계속 유동시키기 위한 배수 등의 방법이 있으나, 이들의 방법들은 별도의 가열 에너지와 장치가 요구되고 물 손실 등의 문제점이 있었다.
이와같은 문제를 해결하기 위하여 종래의 대한민국 공개특허 제2005-94270호에 동파방지구의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 발포성 수지재로 이루어져 음료용기 및 관상의 길이방향으로 투입되도록 장방형을 취하며, 상기 장방형의 흡수몸체(21)의 외주면에는 횡방향으로 수직하게 돌출된 종방향 완충부재(22)를 구비하도록 하며, 전체적으로 꽈배기의 형태를 취하면 바람직하다.
그리고, 상기 흡수몸체(21)상에는 다수의 액체유동홀(23)을 형성하여 내장된 액체가 음료용기 및 관내에서 자유자재로 유동될 수 있도록 하여 음료용기 및 관내의 액체흐름이 용이하도록 하는 것이다.
그러나, 상기와 같은 동파방지구는, 흡수몸체(21)의 외주면에는 횡방향으로 수직하게 돌출된 종방향 완충부재(22)를 구비하여 지지하는 구성으로 액체의 유동을 저해하게 되는 단점이 있는 것이다.
또한, 흡수몸체(21)와 완충부재(22)로 이루어진 동파방지구(20)를 일체로 제작하여야 하여 대량생산이 불가하여 원가가 상승되는 단점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 유체의 동결에 의한 팽창에너지를 흡수하여 이로인한 관의 파손을 방지할 수 있도록 하고, 튜브를 원하는 적정위치에 용이하게 위치결정할 수 있도록 하며, 냉매의 유동이 원활하면서도 열교환기의 효율을 높일 수 하고, 튜브의 밀봉효과를 높임은 물론 튜브 외측의 이물질 쌓임을 방지토록 하는 튜브 내장형 동파방지 구조를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 유체가 이동되는 금속재의 열전달파이프의 내측에 밀폐공간을 갖는 중공의 튜브가 위치결정하여 지지되는 구성으로 이루어지고,
상기 튜브는, 노즐을 통하여 고압으로 분사되는 밀봉재로 양단을 충진시켜 밀폐공간을 형성하면서 외경측에 나선상의 날개가 구비되고,
상기 열전달파이프는, 유체의 이동방향 일단에서 튜브의 이탈을 방지하는 스토퍼가 구비되는 튜브 내장형 동파방지 구조를 제공한다.
그리고, 상기 날개 또는 튜브는 외측에 마찰을 최소화 하는 코팅층이 일체로 형성되며,
상기 코팅층은 테프론재 또는 크롬도금층으로 이루어지는 튜브 내장형 동파방지 구조를 제공한다.
더하여, 상기 튜브는, 부압의 밀폐공간을 형성토록 하고, 밀봉재가 튜브와 동일재질로 이루어지며,
상기 튜브와 날개가 서로 다른 재질로 이루어지고,
상기 날개는, 금속재 또는 열전도성플라스틱재로 이루어지면서 적어도 일측이 열전달파이프의 내경측에 면접촉토록 설치되는 튜브 내장형 동파방지 구조를 제공한다.
또한, 상기 열전달파이프는 금속재로 이루어지고,
상기 스토퍼는, 열전달파이프의 내경에 구비되는 슬리브, 직경축소부, 와류팬유닛, 연장부중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 튜브 내장형 동파방지 구조를 제공한다.
계속하여, 상기 열전달파이프는, 직선형인 별도의 연결파이프 또는 U관이 용접으로 이루어진 접합부를 통하여 서로 연결되거나 외부 구조물과 연결되며, 상기 접합부의 일측면 내경 또는 외경측에 위치하는 슬리브, 연장부로 이루어진 보강재가 더 구비되는 튜브 내장형 동파방지 구조를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 유체의 동결에 의한 팽창에너지를 흡수하여 관의 파손을 방지하고, 튜브를 원하는 적정위치에 용이하게 위치결정하며, 냉매의 유동이 원활하면서도 열교환기의 효율을 높이고, 튜브의 밀봉효과를 높임은 물론 튜브 외측의 이물질 쌓임을 방지하는 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 동파방지구를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 동파방지파이프의 설치상태도이다.
도3 및 도4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 튜브를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도5 및 도6은 각각 본 발명에 따른 동파방지파이프의 스토퍼 설치상태도이다.
도7 및 도8은 각각 본 발명에 따른 동파방지파이프의 보강재 설치상태도이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동파방지파이프의 보강재 설치상태도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2 내지 도9에서와 같이 본 발명의 열전달파이프(100)는, 물이나 프레온 등의 냉매를 열교환매체로 사용하여 냉각 또는 가열을 수행하는 냉난방 공기조화기, 냉각탑, 열교환기, 팬코일유니트 등에 사용되도록 프레임(1000)의 내측에 냉각핀(110)이 연결되면서 내측에 중공의 튜브(200)가 장착된다.
이때, 상기 열전달파이프(100)는, 내측에 중공형상으로 밀폐공간을 갖는 튜브(200)가 내장된다.
특히, 상기 열전달파이프(100)가 열교환기(H)에 적용될 경우 본 발명의 열전달파이프(100)는, 직선형의 연결파이프(180) 또는 U관(190)이 연결되며, 상기 U관(190)을 통하여 그 단부가 서로 연결되어 일정한 냉매의 흐름을 형성하도록 설치되고, 연결파이프(180)를 통하여 헤더(510)(530)에 연결된다.
또한, 상기 열전달파이프(100)가 복수개 구비될 때 각 파이프에 냉매를 동시 공급하거나 동시 배출토록 복수의 공급헤더파이프(510) 또는 배출헤더파이프(530)에 각각 연결된다.
계속하여, 상기 튜브(200)는, 양단이 고압이 작용하는 노즐(700)을 통하여 고압으로 분사되는 밀봉재(710)로 충진 밀폐시켜 밀폐공간(230)을 형성하면서 외경측에는 날개(270)가 일체로 형성된다.
이때, 상기 날개(270)는, 튜브의 둘레에 하나 이상이 돌출되는 구성으로 나선상으로 배치된다.
그리고, 상기 날개 또는 튜브는 외측에 마찰을 최소화 하는 코팅층(290)이 일체로 형성되어도 좋다.
계속하여, 상기 튜브(200)는, 밀봉재(710)가 튜브(200)와 동일재질로 이루어진다.
또한, 상기 튜브(200)와 날개(270)가 서로 다른 재질로 이루어지면서 날개의 경우 이중사출에 의해 일체형으로 제작되어도 좋다.
이때, 상기 날개(270)는, 금속재 또는 열전도성플라스틱재로 이루어지면서 튜브와의 연결부 또는 열교환관 내경측의 접촉부에서 면 접촉토록 판상의 지지판(271)이 더 설치되어도 좋다.
그리고, 상기 코팅층은, 날개 또는 튜브의 외측에서 유체에 의한 마찰을 최소화하도록 테프론코팅층, 크롬도금층으로 이루어진다.
한편, 상기 열전달파이프(100)는 유체의 이동방향 일단에 튜브의 이탈을 방지하는 스토퍼(370)가 구비된다.
이때, 상기 스토퍼(370)는, 열전달파이프의 내경에 구비되는 슬리브(371), 직경축소부(373), 와류팬유닛(375), 연장부(380)중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진다.
계속하여, 상기 열전달파이프(100)는, 직선형인 별도의 연결파이프(180) 또는 U관(190)이 용접으로 이루어진 접합부(400)를 통하여 서로 연결되거나 외부의 구조물인 헤더파이프 등에 연결된다.
그리고, 상기 열전달파이프(100)는, 상기 접합부에 근접한 내경 또는 외경측에 슬리브로 이루어지거나, U관에서 연장된 연장부(380)로 이루어진 보강재(360)가 더 구비되어도 좋다.
즉, 상기 열전달파이프(100)는, 연결파이프(180) 또는 U관(190)이 연결될 때 접합부(400)를 통한 용접시 열피로가 발생되는 부분에 대응되도록 연결파이프(180) 또는 U관(190)에서 연장되는 연장부(380)가 구비되어 열전달파이프의 내경측에서 중첩됨으로 보강재(360)의 역활을 수행토록 설치된다.
이때, 상기 연장부(380)는, 연결파이프(180) 또는 U관(190)의 단부가 연장되어 형성되어도 좋으며, 용접에 의해 연장형성되어도 좋다.
삭제
한편, 상기 열전달파이프(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 연결부(120)를 통하여 복수가 길이방향으로 연결될 수도 있다.
삭제
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도9에서 도시한 바와같이 본 발명은, 프레임(1000)의 내측에 수직방향 또는 수평방향으로 설치될 때 그 외경측에 냉각핀(110)이 연결되면서 내경측에 중공의 튜브(200)가 장착되는 복수의 열전달파이프(100)가 설치되어 외부공기와의 접촉으로 열교환관 내경측을 흐르는 열매와 열교환토록 한다.
그리고, 상기 열전달파이프(100)는 연결파이프(180) 및 U관(170)을 통하여 서로 연결되어 공급되는 냉매가 일정한 거리를 일정시간동안 통과하면서 열교환되는 냉매의 흐름을 형성한다.
또한, 상기 열전달파이프(100)에 냉매를 동시 공급토록 공급헤더파이프(510)가 설치될 때 타단에는 배출헤더파이프(530)가 연결되어 열교환된 냉매를 동시 배출토록 한다.
더하여, 상기 열전달파이프(100)의 내측에는 중공의 튜브(200)가 장착되어 겨울철 사용시 냉매가 얼어 부피가 증가될 때 열전달파이프가 파손되는 문제를 해소토록 한다.
즉, 상기 튜브(200)의 열전달파이프(100)에 충진되는 냉매는 튜브(200)에 의해 열교환관과 접촉되는 표면적이 증가되면서 냉매가 얼때의 부피증가분을 밀폐공간에 의해 흡수토록 하여 열전달파이프(100)의 동파를 방지하면서 열전달효과를 높이게 된다.
계속하여, 상기 튜브(200)는, 양단이 고압이 작용하는 노즐(700)을 통하여 고압으로 분사되면서 튜브와 동일재질인 졸 또는 겔상으로 이루어진 밀봉재(710)로 접합하여 진공인 밀폐공간(230)을 형성함으로써 냉매가 상부에서 그 표면을 가압할 때 압력을 흡수토록 한다.
이때, 상기 밀폐공간(230)은, 부압의 진공을 통하여 형성함으로써 외부에서 작용하는 압력에 의한 파손을 방지하게 된다.
그리고, 상기 튜브(200)의 외경측에 형성되는 날개(270)는 튜브의 둘레에 하나 이상이 돌출되는 구성으로 나선상으로 배치되어 날개를 따라 냉매가 용이하게 이동토록 한다.
또한, 상기 날개 또는 튜브는 외측에 테프론코팅층, 크롬도금층으로 이루어져 마찰을 최소화 하는 코팅층(290)이 일체로 형성되어 냉매의 유속저하를 방지하여 원활한 이동이 가능하게 된다.
계속하여, 상기 튜브(200)와 날개(270)가 서로 다른 재질 즉 튜브는 실리콘재질 날개는 금속재질 또는 열전도성 플라스틱재로 이루어질 때 냉매의 열을 금속재로 이루어진 열전달파이프(100)에 용이하게 전달토록 한다.
이때, 상기 날개(270)는 금속재로 이루어지면서 튜브가 접촉되는 열교환관의 내경측에 면접촉토록 지지판(271)을 설치하면 더욱 신속한 열전달이 가능하게 된다.
한편, 상기 열전달파이프(100)는 헤더파이프와 직접연결되어도 좋으며, 별도의 연결파이프(180)를 통하여 연결되어도 좋고, 이때 상기 열전달파이프(100) 또는 연결파이프(180)는 단부의 내경이 축소토록 설치되는 직경축소부(373)로 이루어진 스토퍼(370)를 통하여 튜브의 외경에 연결되는 날개(270)가 걸리게 되어 냉매의 유동시에도 튜브(200)가 열전달파이프의 외부로 노출되는 것을 방지하여 냉매의 유동속하 저하 현상을 방지토록 한다.
그리고, 상기 연결파이프(180) 또는 열전달파이프(100)는 직경축소부 단부에 나선상의 유도홈(575)이 구비되어 배출되는 냉매가 와류를 형성하면서 원활한 흐름이 가능하게 된다.
이때, 상기 연결파이프(180)의 축소되는 직경 및 유도홈은 내경측에 돌기(576)를 구비하면서 연결파이프의 축소되는 단부에 대응되는 형상을 갖는 가압펀치(577)을 통하여 일체로 형성되어 연결파이프를 가압펀지(577)로 가압시 단면의 축소와 유도홈의 형성이 동시에 수행된다.
또한, 상기 헤더파이프와 연결되는 열전달파이프(100)는, 프레임의 외측에 일단이 노출토록 연결될 때 노출되는 위치에 나팔형상의 접합부(400)를 형성하여 서로 연결되는 구성으로 U관이나 연결파이프의 용접시 확관부를 따라 용접시 정확한 용접이 가능토록 된다.
더하여, 상기 스토퍼(370)는, 상기에서 설명한 직경축소부(373) 외에 슬리브(371), 와류팬유닛(375), 열전달파이프의 내경측에 중첩토록 설치되는 연장부(380)의 구성중에서 선택되는 어느 하나로 이루어져 냉매의 유동에 따라 튜브가 이탈되는 것을 방지하게 된다.
이때, 상기 와류팬유닛(375)는, 무동력이면서 냉매의 흐름에 의해 회전하면서 와류를 형성하여 냉매가 열전달파이프(100)의 내측에서 신속하게 흐를 수 있게 된다.
계속하여, 상기 열전달파이프(100)는, 직선형인 별도의 연결파이프(180) 또는 U관(190)이 용접되는 접합부(400)를 통하여 서로 연결되거나 외부의 구조물인 헤더파이프 등에 연결된다.
그리고, 상기 열전달파이프(100)는, 상기 접합부(400)는 용접에 의한 열피로에 의해 외력의 작용시 쉽게 파단되나 본 발명은 접합부(400)에 근접한 내경 또는 외경측에 밀착되는 슬리브로 이루어진 보강재(360)가 더 구비되어 냉매의 동결에 의한 팽창시 팽창력을 억제하여 열전달파이프(100)가 파손되는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 열전달파이프(100)는, 연결파이프(180) 또는 U관(190)이 연결될 때 접합부(400)를 통한 용접시 열피로가 발생되는 부분에 대응되는 연장부(380)가 연결파이프(180) 또는 U관(190)의 단부에 연장형성되는 구성으로 연장부로 이루어진 보강재가 열전달파이프의 내경측에 중첩토록 됨으로써 보강재(360)의 역활을 수행하여 열피로에 의한 파단을 방지하게 되는 것이다.
100...열전달파이프 200...튜브
230...밀폐공간 270...날개
360...보강재 370...스토퍼
400...접합부 510...공급헤더파이프
180...연결파이프

Claims (5)

  1. 유체가 이동되는 금속재 열전달파이프의 내측에 밀폐공간을 갖는 중공의 튜브가 위치결정하여 지지되는 구성으로 이루어지고,
    상기 튜브는 양단이 노즐을 통하여 고압으로 분사되는 밀봉재로 충진하여 밀폐공간을 형성하면서 외경측에 나선상의 날개가 구비되고,
    상기 열전달파이프는 유체의 이동방향 일단에 튜브의 이탈을 방지하는 스토퍼가 구비되며,
    상기 튜브는, 양단이 고압이 작용하는 노즐을 통하여 고압으로 밀봉재가 분사되어 부압의 밀폐공간을 형성토록 하고,
    밀봉재가 튜브와 동일재질로 이루어지는 튜브 내장형 동파방지 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 날개 또는 튜브는 외측에 마찰을 최소화 하는 코팅층이 일체로 형성되며,
    상기 코팅층은, 테프론재 또는 크롬도금층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 튜브 내장형 동파방지 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 튜브와 날개는, 서로 다른 재질로 이루어지고,
    상기 날개는, 금속재 또는 열전도성 플라스틱재로 이루어지면서 적어도 일측이 열전달파이프의 내경측에 면접촉토록 설치되는 것을 특징으로 하는 튜브 내장형 동파방지 구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열전달파이프는, 금속재로 이루어지고,
    상기 스토퍼는, 열전달파이프의 내경에 구비되는 슬리브, 직경축소부, 와류팬유닛, 연장부의 구성중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 튜브 내장형 동파방지 구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열전달파이프는, 직선형인 별도의 연결파이프 또는 U관이 용접으로 이루어진 접합부를 통하여 서로 연결되거나 외부 구조물에 연결되며,
    상기 접합부의 일측면 내경 또는 외경측에 설치되는 슬리브의 구성, 열전달파이프의 내경측에 중첩되는 연장부의 구성중에서 선택되는 하나로서 이루어진 보강재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 튜브 내장형 동파방지 구조.
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