KR200148477Y1 - 냉동기용 열교환기의 튜브 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 튜브의 표면적을 충분히 유지하면서도 냉매의 흐름을 원활하게 하여 열교환 효과를 증대시킬 수 있는 냉동기용 열교환기의 튜브구조에 관한 것이다.
본 고안은 냉매가 충진되어 흐르는 셀 내부에 냉수 및 냉각수가 흐르는 다수의 튜브들이 마련된 냉동기용 열교환기에 있어서, 상기 튜브의 외주연에 표면적을 넓게 하기 위하여 다수의 돌기형상의 핀(fin)부가 형성되되, 튜브의 하부로 갈수록 점차적으로 핀부의 골이 얕게 형성되는 것을 특징으로하는 냉동기용 열교환기의 튜브구조를 제공함으로써 응집되어 흘러내리는 냉매가 원활하게 흘러내리도록 하여 냉매의 순환 및 열교환 효과를 증대시키는 효과를 가져올 수 있다.

Description

냉동기용 열교환기의 튜브
본 고안은 냉동기용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀 및 튜브형 열교환기 내부의 튜브구조에 관한 것이다.
냉각사이클(cooling cycle)을 이용하는 냉동기는 압축된 냉매가스를 액화시킨 뒤, 팽창밸브(expansion valve)를 통해 기화시켜 흡수되는 기화열에 의해 냉각작용을 수행하는 공기조절장치로, 사회전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
특히 대형건물등의 중앙냉방장치에는 대용량의 냉각시스템이 요구되는 바, 냉각탑을 이용하는 냉동기가 사용되는 것이 일반적이며, 냉동기의 주요부는 크게 냉매들 압축시키는 위한 압축기(compressor)와, 냉매의 압력을 강하시키기 위한 팽창 밸브(expansion valve), 그리고 열교환을 수행하는 열교환기, 즉 증발기(evaporator) 와 응축기(condenser)로 이루어 진다.
제1도에는 이러한 냉동기의 구성을 개략적으로 도시하였다. 이것은 원심식 압 축기(compressor:P)에서 고온 고압으로 압축된 냉매가스가 라인(line:L1)을 따라 응축기능을 갖는 셀 및 튜브(shell and tube)형 열교환기(C)로 유입되고, 냉각탑(T)과 의 사이에서 라인(L2, L3)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환에 의해 액화된다. 액화된 냉매는 팽창밸브(EV)를 통해 증발기능을 갖는 셀 및 튜브형 열교환기(E)로 유입되고, 공기조절유닛(air handling unit:A)과의 사이에서 라인(L4,L5)을 따라 순환하는 냉각수와 열교환함으로써 기화된 뒤 압축기(P)로 유입된다. 이에 따라 냉각된 물은 공기조절유닛(A)에서 공기와의 열교환에 의해 공기를 냉각시키고, 냉각된 공기를 덕트(duct)를 통해 각 실내로 공급함으로써 건물을 냉방하게 된다.
한편, 제2도는 셀 및 튜브형 열교환기를 개략적으로 도시하였다.
도시된 바와 같이, 열 교환기는 셀(10) 내부에 다수의 튜브(12)들이 소정 간격으로 배열되어 설치되어 튜브(12)로 냉수 및 냉각수가 흐르게 되며, 셀(10)의 양측에 는 이들의 입구 및 출구가 형성되며, 셀(10)의 상하부에는 튜브(12)를 제외한 셀(10) 내부에 냉매가 흐를 수 있도록 이들의 입구 및 출구가 형성되어 있다.
한편, 제3도는 종래의 튜브구조를 보인 단면도 및 우측면도로서, 튜브(12)는 핀(fin;14)부, 베어(bare;16)부, 리브(rib;18)부로 형성된다.
튜브(12)의 관을 형성하는 밋밋한 외표면을 갖는 베어(16)부 상에 냉수 및 냉 각수가 흐르는 튜브(12)는 열전달면적을 증가시키기 위하여 다수의 돌기형상의 핀 (14)이 형성되어 표면적을 넓게 하고 있으며, 내부에는 리브(18)부가 일정간격으로 형성된다.
따라서, 셀(10)의 상부로부터 유입된 냉매가 셀(10)을 통과하면서 냉수 및 냉 각수가 흐르는 다수의 튜브(12)에 의해 응축 및 증발되는 열교환이 이루어지게 된다.
그런데, 이와같은 종래의 튜브 구조에서는 응축된 액상 냉매가 셀(10) 상부로부터 튜브 주변을 통과하면서 튜브(12) 하부에 형성된 핀(14)부에 냉매가 고여있게 된다.
이는 표면적을 넓게 형성하기 위해 의도적으로 형성된 핀(14)부이지만 냉매의 표면장력을 증가시켜 특히 튜브(12) 하부에 위치한 핀(14)과 핀(14) 사이의 골부분의 냉매는 일정크기로 응집되기 전까지는 자중보다 표면장력이 더 크게 작용하여 그 위치에 억류되어 흘러내리지 못하므로 해서 열교환 효과가 감소되는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 튜브의 표면적을 충분히 유지하면서도 냉매의 흐름을 원할하게하여 열교환 효과를 증대시킬 수 있는 냉동기용 열교환기의 튜브구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 고안은 냉매가 충진되어 흐르는 셀 내부에 냉수 및 냉각수가 흐르는 다수의 튜브들이 마련된 냉동기용 열교환기에 있어서, 상기 튜브의 외표면에 표면적을 넓게 하기 위햐여 다수의 돌기형상의 핀(fin부)가 형성되되, 튜브의 하부로 갈수록 점차적으로 핀부의 골이 얕게 형성되는 것을 특징으로하는 냉동기용 열교환기의 튜브구조를 제공한다.
이와 같은 구성에 따라 본 고안은 셀의 상부로부터 유입된 냉매가 셀을 통과 하면서 냉수 및 냉각수가 흐르는 다수의 튜브에 의해 응축되는 열교환이 이루어지게 되며, 튜브의 핀과 핀 사이의 골에 고인 액상 냉매는 자중에 의해 튜브 하부로 모이게 되고, 튜브의 하부는 핀부가 형성되어 있지 않으므로 표면장력이 감소되어 자중에 의해 셀 하부로 흘러내리게 되므로 튜브 하부에 억류되는 냉매량이 감소되어 응축효율을 향상시키게 된다.
제1도는 냉동기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.
제2도는 셀 및 튜브형 열교환기의 구조를 보인 개략도.
제3도는 종래의 튜브구조를 보인 단면도 및 우측면도.
제4도는 본 고안에 따른 튜브구조를 보인 단면도 및 우측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 셀 12 : 튜브
14 : 핀 16 : 베어
18 : 리브
이하 본 고안의 구성 및 작용효과를 첨부도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 고안에 따른 열교환기의 튜브 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
제2도에 따르면, 응축기용 열교환기는 냉동장치의 응축기능을 수행할 수 있도 록 냉매가 흐르는 큰 용기 형상의 셀(10)과, 냉매의 응축열을 교환시키기 위해 냉매 사이를 냉수 및 냉각수가 흐를 수 있도록 셀(10) 내부에 다수의 튜브(12)들이 소정 간격으로 배열 설치되는 튜브(12)를 구비한다.
제4도에 따르면, 본 고안의 튜브(12)는 핀(fin;14)부, 베어(bare;16)부, 리브 (rib;18)부로 형성되는데 더욱 상세하게 설명하면, 리브(18)부는 상기 튜브(12)의 내 주연에 형성되어 냉수 및 냉각수의 흐름을 원활하게 하며, 베어(16)부는 튜브(12)의 관을 형성하는 밋밋한 외주연을 일컫는다. 특히, 튜브(12)의 외주연에는 표면적을 넓 게하여 열전달 효과를 위하기 위하여 다수의 돌기형상의 핀(14)부가 형성되는데, 튜브(12)의 하부로 갈수록 점차적으로 핀(14)부의 골이 얕게 형성되며, 최하단의 주변은 핀(14)부가 형성되지 않은 평탄한 외주면을 갖도록하여 자중에 의해 튜브(12) 하부로 흘러내리는 냉매가 억류되지 않고 떨어지도록 한다.
여기서, 응축기용 열교환기를 거치면서 액상으로 존재하는 냉매가 소정의 응집력을 갖게 되므로 어떤 표면에 닿게 되면 표면장력이 발생하여 액상을 물질이 잔류하는 것과 같이, 셀(10) 내부에 존재하는 튜브(12)의 외표면에 액상 냉매가 접촉하게 되면 튜브(12) 외표면의 표면장력에 의해 작은 수분 덩어리 형상으로 냉매가 잔류하게 되며, 특히 표면적이 넓을수록 표면장력은 커지므로 잔류하는 냉매량이 증가되는 것은 자명한 사실이다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 고안의 튜브(12)의 형상은 상부는 표면적이 넓게 핀(14)부가 형성되어 있으므로 열전달 효과가 뛰어나면서 그와 더불어 핀(14)과 핀 (14) 사이에 액상 냉매가 응집된다 이와같이 액상 냉매가 일정정도 응집되면 자중에 의해 튜브(12)의 외주연을 따라 하부로 흘러내리게 된다.
이와같이 튜브(12) 외주연을 따라 하부로 흘러내린 응집된 액상 냉매는 튜브 하부의 표면적이 점차적으로 적어지면서 베어(16)부가 드러남으로 인해 적어진 표면 장력이 자중을 견디지 못하게 되면 냉매가 떨어져 억류되는 량이 적어지게 된다.
따라서, 냉매의 순환이 원활하게 이루어지며, 튜브(12)에 억류되는 냉매에 의해 열교환이 차단되는 것을 방지하게 되어 냉매의 열교환 효율도 증대된다.
이상, 상기 내용은 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안의 당 업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
따라서 본 고안에 따르면, 열전달 면적을 증가시키기 위한 핀 밀도를 유지하면서도 냉매가 옹집되는 튜브 하부의 핀부를 점차적으로 얕게 형성하여 표면장력을 감소시켜 응집되어 흘러내리는 냉매가 원활하게 흘러내리도록 함으로써 냉매의 순환 및 열교환 효과를 증대시키는 효과를 가져올 수 있다.

Claims (1)

  1. 냉매가 충진되어 흐르는 셀 내부에 냉수 및 냉각수가 흐르는 다수의 튜브들이 마련된 냉동기용 열교환기에 있어서, 상기 튜브의 외표면에 표면적을 넓게 하기 위하여 다수의 돌기형상의 핀(fin)부가 형성되되, 튜브의 하부로 갈수록 점차적으로 핀부의 골이 얕게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉동기용 열교환기의 튜브.
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