KR200236511Y1 - 이너 트위스트 휜 튜브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉동에서 공냉식 증발기(Evaporator) 및 응축기(Condencer), 수냉식 증발기 및 응축기, 오일쿨러(Oil Cooler), 보일러(Boiler)내등 산업전반에서 멀리 사용되고 있는 열 교환기(Heat Exchanger)의 열 교환 능력을 증대시켜 그 크기를 대폭 줄이므로 경제적인 생산과 아울러 소비자도 널리 사용할 수 있는 이너 트위스트 휜튜브(Inner twist fin tube)에 관한 것으로서,

보통은 휜 튜브식, 관 코일식이나, 본 고안에 따르면, 휜튜브식 열 교환기나 관코일식 열 교환의 튜브(1)(배관, 관, 코일) 내부에 트위스트 휜(3)을 삽입(내장)하여 수평으로 흐르는 것이 아니라, 열 매체의 흐름이 중심부분(C)를 기준으로 회전을 함과 동시에 와류를 형성하여 흐르므로 튜브 내부면(A)에 접촉하기 용이하고 투브 내에서 머무르는 시간을 연장하여 열 교환 능력을 대폭 증대시키는 이너 트위스트 휜 튜브에 관한 것이다.

Description

이너 트위스트 휜 튜브{Inner twist fin tube}

본 고안은 열 교환 튜브(1)내에 트위스트 휜(Twist fin)(3)을 내장하여 냉매의 수평으로 흐르는 것을 회전을 하면서 흐르게 하고 동시에 와류로 흐르게 됨으로 튜브(1)내에서 냉매가 머무르는 시간이 늘어나는 동시에 열 교환을 하지 않은 냉매는 튜브(A)의 내벽을 따라 흐르게 하므로 열 교환 크게 증대시킨 이너 트위스트 휜 튜브에 관한 것이다.

현재 국내에서 제작하여 사용하고 있는 응축기, 증발기 및 열교환기 등도 일본, 미국, 독일, 프랑스 등의 신진 기술에 비하여 떨어지고 있다. 그러므로 보다 고효율적인 열교환기 개발이 절실히 요구되고 있으며 현재로서는 외국 제품이나, 국산도 배관 외부에서의 열교환 능력을 증대시키기 위하여 노력하고 있으나 일부에 그치고 있으며 또한 그 효과도 미미하다 하겠다.열교환기 즉, 냉동, 냉방기에 있어서, 공냉식응축기, 수냉식 응축기, Fin coil unit 증발기, chiller 와 Oil cooler 등 Boiler내에서의 열교환, Fin coil unit열교환기 등 산업사회에서 공장, 사무실, 가정 등에서 광범위하게 사용되고 있다.

상기와 같은 열 교환기는 찬 열을 냉매로 하여 더운 열을 교환하여 현재의 온도보다 낮게 유지하는 냉동, 냉방, 칠라, 오일쿨러 등이 있으며, 뜨거운 열매를 찬 열로 교환하여 현재의 온도보다 높게 유지하는 보일러내의 열 교환, 스팀이나 증기의 열 교환, 냉동에 응축기 등 다양한 형태로 제작되어 널리 사용되고 있는데 이들은 보통의 배관(동배관, 철배관, 알류미늄배관 등)에 열 교환이 용의하도록 외부의 열교환(2)을 붙여서 사용하거나 그렇지 않으면 나관형태로 사용하고 있다.

그러나 어느 형태이건 관내에서 흐르(이동)고 있는 열매체는 주로 수평으로만 흐르기 때문에 열 교환의 한계가 있으며 관내에서의 유속은 대략 5∼8M/Sec로 빠르게 흐르고 있으므로 특히 열전도가 좋은 동배관이나, 알루미늄, 스테인레스 관의 경우에는 도4와 도8과 같이 a 지점에서 b 지점까지 열전도가 빨리 이루어지게 되므로 상대적으로 외부와의 열 교환이 느리며, 따라서 열 전도율이 낮은 철배관으로 제작된 것보다 크기가 크게 되는 것이다.

상기와 같이 튜브(관)내에서 냉매가 흐를 때 도8과 같이 액체 냉매의 상태(4)와 기체 냉매의 상대(5)가 공존하여 흐르며, 이때 관내의 유속이 5∼8m/Sec 정도의 빠르므로 관내에 흐르는 냉매가 배관(1)과 접촉하여 열 교환 할 시간도 없이 도4와 같이 (a) →(b) → (c) → (d) → (e) 지점으로 흐르므로 배관의 중심위치(C)에 있는 냉매가 (B)지점 또는 내부면(A)에 가까이, (A)부근이나 (B)부근에 있는 냉매가 관내의 중심부근(C)로 이동이 사실상 어렵기 때문에 열 교환 능력이 증대될 수가 없어서 경제적인 열 교환을 생산하는데 어려움이 있었다. 또한 설비 장소나 설비면적을 많이 차지하며 이동 설치시 비용이 많이 들며 관리, 유지 보수에도 어려움이 많았다.

상기와 같은 문제점을 해소하고자 본 고안은, 열 교환 능력을 크게 개선하고 시대가 요구하는 에너지 절약형으로 탈바꿈시켜 콤팩트하게 제작할 수 있으며, 코스트를 대폭 다운시킬 수 있고 설비장소와 유지관리비를 줄일 수 있으며, 사용이 편리한 이너 트위스트 휜 튜브를 제공하는 것이 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

도1은 본 고안이 내장된 휜 코일 유니트의 일부단면 사시도

도2는 본 고안이 적용된 (A)형 단면도

도3은 본 고안이 적용된 (B)형 단면도

도4는 기존 휜 코일 유니트의 단면도

도5 (A)(B)는 본 고안이 내장된 상태의 배관을 전개한 정면도 및 우측면도

도6 (A)(B)은 본 고안이 내장된 상태의 단면도

도7 (A)(B)은 본 고안이 적용된 튜브내의 냉매흐름도

도8은 기존 튜브내의 냉매 흐름도

도9는 냉매의 액체 상태도

도10은 냉매의 기체 상태도

도11은 각종 냉매의 흐름 방향도

<도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명>

튜브(나관, 배관, 코일)(1), 외부열교환 휜(2), 트위스트휜(3), 액체상태(4), 기체상태(5), 튜브의 내부면(A), 튜브내의 튜브쪽 가까이(B), 튜브내의 중심부근(C), 튜브의 U밴드 부근(D)* a -> b -> c -> d -> e -> f는 튜브의 냉매 흐름방향으로의 위치임

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 스크류식으로 형성되어 내부에 흐르는 열 매체가 와류를 형성하면서 계속적으로 형성되는 트위스트 휜(3)과, 상기 트위스트 휜(3)이 내장된 튜브(1)로 구성됨을 특징으로 하는 이너트위스트 휜 튜브에 관한 것이다.본 고안은 열 교환 이루고 있는 튜브내에 트위스트 휜을 내장하여 냉매의 흐름이 관내를 그냥 흐르는 것이 아니라 회전을 함과 동시에 와류를 일으켜서 열교환을 좋게 하고, 관내에 체류하는 시간을 길게 하여 열교환을 충분히 한 후 장치 내를 빠져나가도록 한 것을 특징으로 하는 이너 트위스트 휜 튜브에 관한 것이다.이하 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.도1은 본 고안이 내장된 휜 코일 유니트의 일부단면 사시도, 도2는 본 고안이 적용된 (A)형 단면도, 도3은 본 고안이 적용된 (B)형 단면도, 도4는 기존 휜 코일 유니트의 단면도, 도5의 (A)(B)는 본 고안이 내장된 상태의 배관을 전개한 정면도 및 우측면도, 도6의 (A)(B)은 본 고안이 내장된 상태의 단면도, 도7의 (A)(B)은 본 고안이 적용된 튜브내의 냉매흐름도, 도8은 기존 튜브내의 냉매 흐름도, 도9는 냉매의 액체 상태도, 도10은 냉매의 기체 상태도, 도11은 각종 냉매의 흐름 방향도를 도시하였으며, 도면의 부호는 튜브(나관, 배관, 코일)(1), 외부열교환 휜(2), 트위스트휜(3), 액체상태(4), 기체상태(5), 튜브의 내부면(A), 튜브내의 튜브쪽 가까이(B), 튜브내의 중심부근(C), 튜브의 U밴드 부근(D)임을 알 수 있다.도1은 본 고안이 내장된 휜코일 유니트의 일부 단면 사시도로서, 열 교환기 이루고 있는 튜브(관, 배관, 코일)(1)내에 트위스트 휜(3)을 내장하여 튜브(1)내를 흐르는 냉매가 도8과 같이 (a)지점에서 (b)지점으로 바로 흐르는 것이 아니라 튜브 (1)내에 흐르는 냉매가 트위스트 휜(3)에 의해서 튜브(1)내에서 튜브 내부면 A에 아주 가까이 민착하여 흐르거나 튜브내의 튜브 속 가까이(B)로 흐르게 함과 동시에 트위스트 휜(3)에 의해 와류가 형성되게 하여 보다 열 교환의 효율을 높게 하는 구조이며, 도2는 본 고안이 적용된 (A)형 단면을 도시한 것이고, 도3은 본 고안이 적용된 (B)형 단면을 도시한 것이며,

도4는 기존 휜 코일 유니트의 단면도로서, 기존의 열 교환은 튜브(1)내가 비어있음으로 (a)지점에서부터 냉매가 흐르기 시작하여 (b)지점까지 도8과 같이 튜브 (1)내에서 아무런 변화가 없이 흐르다 M 튜브의 U밴드부분에서 와류 하여 흐르고 다시 (c)지점까지는 도8과 같이 흐르게 되며, 보통 튜브(1)내에서의 유속은 5∼8m/Sec 의 속도로 빨리 흐르기 때문에 열 교환은 더욱 나빠지게 되는 것이다.

도5의 (A)(B)는 본 고안이 내장된 상태의 배관을 전개한 정면도 및 우측면도로서, (A)도의 트위스트 휜(3)은 얇은 박판을 일 방향으로 일정한 간격으로 계속 뒤틀어서 튜브(1)내에 내장(삽입)하면 튜브(1)내가 반원형으로등분되어 냉매의 흐르는 통로가 2개가 되는 구조이고, (B)도의 트위스트 휜(3)은 중심부분에 적당한 크기의 막대(축)를 형성하고, 이를 축으로 하여 얇은 박판을 일 방향으로 일정한 간격으로 계속 감아서 튜브(1)내에 내장(삽입)하면 냉매의 흐르는 통로가 1개가 이루어지는 구조이며,

상기 도2 및 도3과 같이 이너 트위스트 휜 튜브의 유니트(Unit)를 형성하여, 도7과 같이 열매체를 흐르게 하면 튜브(1)내에서 계속적으로 회전을 하면서 흐름과 동시에 와류가 형성됨으로서 튜브(1)내에서 냉매(열 매체)가 골고루 튜브의 내부면 (A)에 접촉할 수가 있어서 열 교환 능력은 증대되고, 또한 튜브(1)의 길이가 길어지는 효과가 있어서 냉매는 자연히 튜브(1)내를 통과하는 시간이 길어지게 되므로 열 교환 능력을 극대화할 수 있는 것이다.

상기와 같은 이너 트위스트 휜 튜브는 냉동, 냉장 시스템에 있어서 공랭식 응축기, 증발기와 수냉식 응축기, 칠라 등에 적용되고 보일러내의 열 교환 튜브(나관, 매관, 코일)등과 증기의 열교환장치, 오일 콜라 등과 같이 열 교환을 필요로 하는 열 교환 모든 종류에 적용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 고안의 이너 트위스트 휜 튜브는 다음과 같은 효과가 있다.

① 열 교환 능력이 뛰어 남으로 크기를 대폭 줄일 수가 있어서 원재료비를 절감할 수가 있다.

② 크기가 작아짐으로 열 교환 설비면적이 적게 들고 운반 및 시공과 유지관리비가 적게 소요된다.

③ 열 교환 크기가 작아짐으로 부속 기기, 케이스(Case), 훤(Fan)등이 작아도 됨으로 경제적인 생산과 효율적인 설비가 가능하다.

④ 원자재(동, 스테인레스, 알루미늄, 티타늄, 납, 청동 등)를 대부분 외국에서 수입하여 사용하므로 수입 대체 효과는 물론 달러를 절약할 수 있다.

⑤ 본 고안이 적용된 열 교환 보다 콤팩트하게 제작하여 수출하므로 외화를 벌 수 있으며 고용의 효과가 있어서 실업을 줄일 수가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 열 교환에 사용되는 이너 트위스트 휜 튜브에 있어서, 스크류식으로 형성되어 내부에 흐르는 열 매체가 와류를 형성하면서 계속적으로 형성되는 트위스트 휜 (3)과, 상기 트위스트 휜(3)이 내장된 튜브(1)로 구성됨을 특징으로 하는 이너트위스트 휜 튜브.