KR200428710Y1 - 열교환기용 방열튜브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기용 방열튜브에 관한 것으로, 냉매가 유동과 함께 방열이 이루어지는 방열튜브를 금형을 통해 두 조각으로 구성하여 용융삽입재를 통해 접합시켜 제조하는 한편, 그 내부의 냉매유로를 정현파의 곡선 형태로 형성하여 냉매유로의 길이를 보다 길게 형성하여 냉매의 유동시 그 접촉면적을 보다 확장시킬 수 있도록 하여 열교환기의 방열효과를 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 고안은 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브 및 방열튜브 사이의 공간에 설치되어 방열을 하는 방열핀(Corrugated fin)이 구비된 열교환기에 있어서, 방열튜브는 그 내부의 냉매유로가 반등분되도록 상호 대칭되는 두 조각으로 구성되어 대향면 상에 도포되는 용융삽입재에 의한 용융 접합을 통해 일체로 이루어지되 냉매유로의 형태는 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 형성 제조된다.

냉난방기, 에어컨디셔너, 열교환기, 방열튜브, 방열핀

Description

열교환기용 방열튜브{Corrugated tube for heat exchanger}

도 1 은 일반적인 방열튜브가 설치된 열교환기를 보인 사시도.

도 2 는 일반적인 열교환기용 방열튜브를 보인 사시도.

도 3 은 도 2 의 "A-A"선 단면도.

도 4 는 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브를 보인 분리 사시도.

도 5 는 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브의 내부를 보인 정면도.

도 6 은 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브를 보인 결합 사시도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100. 방열튜브 110, 110a. 조각편

120. 냉매유로 122, 122a. 반등분 냉매유로

본 고안은 열교환기용 방열튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체벽으로 분리된 두 유체 사이에 열교환을 수행하는 열교환기의 상하 헤더파이프 사이에 설치되어 냉매의 유동에 따른 방열이 이루어지도록 하는 방열튜브에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기(Heat Exchanger)라 함은 서로 온도가 다르고, 고체벽으로 분리된 두 유체 사이에 열교환을 수행하는 장치를 말하는 것으로, 좁은 의미의 열교환기는 일반적으로 상변화가 없는 두 공정 흐름 사이에 열을 교환하는 장치를 말하고, 넓은 의미로는 냉각기, 응축기 등을 포함한다. 이러한 열교환기는 난방, 공기조화, 동력발생, 냉각 및 폐열회수 등에 널리 이용된다.

한편, 열교환기의 종류로는 먼저, 기하학적 형태에 따른 분류로써 원통다관식 (Shell&Tube) 열교환기, 이중관식(Double Pipe Type) 열교환기, 평판형(Plate Type) 열교환기, 공냉식 냉각기(Air Cooler), 가열로 (Fired Heater) 및 코일식 (Coil Type) 열교환기가 있고, 기능에 따른 분류로써 열교환기(Heat Exchanger), 냉각기(Cooler), 응축기(Condenser), 재비기(Reboiler), 증발기(Evaporator), 예열기(Preheater) 및 2상 흐름 열교환기(Two Phase Flow Heat Exchanger) 등이 있다. 다음은 일반적인 냉반방용 열교환기의 방열튜브를 보인 것이다.

도 1 은 일반적인 방열튜브가 설치된 열교환기를 보인 사시도, 도 2 는 일반적인 열교환기용 방열튜브를 보인 사시도, 도 3 은 도 2 의 "A-A"선 단면도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 일반적인 열교환기(10)의 구성을 살펴보면 세로 방향의 일정 간격으로 설치되어 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브(12), 방열튜브(12)의 양측에 설치되는 앤드플레이트(14), 방열튜브(12) 사이 및 방열튜브(12)와 앤드플레이트(14) 사이의 공간상에 설치되어 방열을 하는 방열핀(16) 및 냉매의 유입과 토출이 이루어지는 헤더파이프(18a, 18b)의 구성으로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 열교환기(10)의 구성에서 방열튜브(12)의 구성을 살펴보면 방열튜브(12)는 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 그 길이 방향으로 다수의 냉매유로(12a)가 직선 형태로 형성된다. 이러한 방열튜브(12)는 통상 알루미늄 재질로 이루어지는데, 압출성형방법을 통해 이루어진다.

그러나, 전술한 바와 같이 압출성형방법을 통해 성형되는 방열튜브 내부의 냉매유로는 직선형태로 형성될 수밖에 없는 문제가 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 냉매유로가 직선형태로 형성되기 때문에 냉매가 방열튜브의 냉매유로를 경유하는 경우 냉매와 방열튜브의 접촉시간이 짧게 되어 열교환기의 방열효과가 저감되는 문제가 있다.

또한, 전술한 바와 같이 냉매유로가 직선형태로 형성되기 때문에 냉매가 방열튜브의 냉매유로를 경유하는 경우 냉매와 방열튜브 사이에 접촉면적이 작다는 문제가 있어 이 역시 열교환기의 방열효과를 저감시키는 원인이 된다.

본 고안은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 냉매가 유동과 함께 방열이 이루어지는 방열튜브를 금형을 통해 두 조각으로 구성하여 용 융삽입재를 통해 접합시켜 제조하는 한편, 그 내부의 냉매유로를 정현파의 곡선 형태로 형성하여 냉매유로의 길이를 보다 길게 형성하여 냉매의 유동시 그 접촉면적을 보다 확장시킬 수 있도록 하여 열교환기의 방열효과를 향상시킬 수 있도록 한 열교환기용 방열튜브를 제공함에 그 목적이 있다.

아울러, 본 고안에 따른 기술은 냉매가 유동과 함께 방열이 이루어지는 방열튜브를 금형을 통해 두 조각으로 구성하여 용융삽입재를 통해 접합시켜 제조하는 한편, 그 내부의 냉매유로를 정현파의 형태로 형성하여 냉매유로의 길이를 보다 길게 형성하여 냉매의 유동시 냉매와 방열튜브 사이의 그 접촉시간을 길게 함으로써 방열효과를 향상시킬 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 고안은 다음과 같다. 즉, 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브는 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브 및 방열튜브 사이의 공간에 설치되어 방열을 하는 방열핀(Corrugated fin)이 구비된 열교환기에 있어서, 방열튜브는 그 내부의 냉매유로가 반등분되도록 상호 대칭되는 두 조각으로 구성되어 대향면 상에 도포되는 용융삽입재에 의한 용융 접합을 통해 일체로 이루어지되 냉매유로의 형태는 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 형성 제조된다.

한편, 전술한 바와 같은 방열튜브의 재질은 알루미늄으로 이루어지되 냉매유로가 반등분되도록 상호 대칭되는 두 조각은 금형을 통해 제조됨이 적당하다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 열교환기용 방열튜브에 대하 여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 는 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브를 보인 분리 사시도, 도 5 는 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브의 내부를 보인 정면도, 도 6 은 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브를 보인 결합 사시도이다.

도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 열교환기용 방열튜브(100)는 냉매의 유동이 이루어지는 냉매유로(120)가 반등분되도록 두 개의 조각편(110, 110a)으로 구성한 후, 방열튜브(100)를 구성하는 두 조각편(110, 110a)을 이종접합 브레이징(brazing) 방법을 통해 결합 제조한다.

전술한 바와 같이 냉매유로(120)가 반등분되도록 두 개의 조각편(110, 110a)으로 구성되어 브레이징(brazing) 방법을 통해 완전한 형태의 방열튜브(100)를 제조하는 과정에서 등분된 두 개의 조각편(110, 110a)은 도 4 에서와 같이 그 내부의 반등분되는 냉매유로(122, 122a)가 상호 대칭되도록 형성되어 두 개의 조각편(110, 110a)을 접합시키는 경우 도 6 에서와 같이 완전한 형태의 냉매유로(120)가 형성된다.

한편, 전술한 바와 같이 용융삽입재를 통해 모재인 두 개의 조각편(110, 110a)을 접합시키는 것을 브레이징(brazing)이라 하는데, 이 브레이징(brazing)은 열과 용융삽입재를 사용하여 모재를 접합하는 용접방법 중의 하나이며 섭씨 450도를 기준으로 솔더링과 구분된다. 즉, 섭씨 450도 이상의 녹는점 온도를 가진 용가재(용융삽입재)를 사용하여 모재의 녹는점 이하의 열을 가하여 모재를 접합하는 것을 브레이징이라 통칭하고 있다. 또한, 용가재를 사용하여 용접하는 방법중에는 웰딩(welding)이 있는데, 흔히 용접이라 칭하는 웰딩(welding)과 브레이징의 차이점은 모재가 녹느냐 녹지 않느냐이다. 이러한 특징 때문에 브레이징은 웰딩에 비해 큰 장점을 갖는데, 그것은 모재가 녹지 않고 용가재 만으로 용접을 하기 때문에 모재의 변형이나 잔류응력이 거의 없다는 것이다.

그리고, 전술한 바와 같이 두 개의 조각편(110, 110a)으로 반등분되어 각 조각편(110, 110a)의 대향면 상에 형성되는 반등분 냉매유로(122, 122a)는 상호 대칭되어진다. 이처럼 반등분 냉매유로(122, 122a)는 상호 대칭되게 형성되는 두 개의 조각편(110, 110a) 대향면 상에 용융삽입재를 도포한 후 일치시켜 로(爐)를 이용하여 가열하게 되면 용융삽입재가 용융되어 두 개의 조각편(110, 110a)을 접합시키게 된다. 이때, 용융삽입재로는 탄소강을 황동가루와 은 첨가물 가루에 산화막 제거제 플럭스(Flux)를 잘 섞어서 깨끗하게 연마한 탄소강과 같은 용융삽입재(도시하지 않음)로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같은 방열튜브(100)를 구성하는 두 개의 조각편(110, 110a)은 종래에서와 같이 압출성형방법을 통해 성형되는 것이 아니라 금형을 통해 성형된다. 이때, 금형을 통해 성형되는 두 조각편(110, 110a) 상의 대향면에 형성되는 각각의 반등분 냉매유로(122, 122a)는 도 4 및 도 5 에서와 같이 정현파(正弦波, sine wave : 파형이 사인 곡선이 되는 파)의 곡선 형태로 형성 제조된다.

따라서, 전술한 바와 같이 금형을 통해 성형되는 두 조각편(110, 110a) 상의 대향면에 형성되는 각각의 반등분 냉매유로(122, 122a)를 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 형성하게 되면 종래의 직선 형태의 냉매유로에 비해 그 길이 가 길어져 냉매의 유동시간이 길어질 뿐만 아니라, 곡선 형태의 냉매유로(120)가 직선 형태의 냉매유로에 비해 그 면적이 크게 되어 냉매의 접촉면적이 향상된다. 결국, 전술한 바와 같이 냉매의 유동시간이 길어질 뿐만 아니라, 냉매의 접촉면적이 향상된다는 것은 방열튜브(100)의 방열효과를 향상시키게 됨을 알 수 있다.

전술한 바와 같이 금형을 통해 두 개의 조각편(110, 110a)으로 성형하여 용융삽입재를 통해 용융 접합시킴으로써 완전한 형태의 방열튜브(100)를 제조할 수밖에 없는 이유는 압출성형방법을 통해서는 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 냉매유로(120)를 형성할 수 없기 때문이다.

본 고안에 따른 구성을 요약 정리하면 방열튜브(100)는 그 내부의 냉매유로(120)가 반등분되도록 금형을 통해 상호 대칭되는 두 조각편(110, 110a)으로 구성되어 두 조각편(110, 110a)의 대향면 상에 도포되는 용융삽입재에 의한 용융 접합을 통해 일체로 접합되어지되 냉매유로의 형태는 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 형성 제조된다. 이때, 방열튜브(100)의 재질은 알루미늄으로 이루어진다.

미설명부호 16은 양측의 방열튜브(100) 사이에 설치되어 방열튜브(100)로부터 전달된 열을 방열시키는 방열핀이다.

전술한 바와 같이 본 고안에 따른 기술은 방열튜브(110)를 제조함에 있어 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 이루어진 냉매유로가 형성되도록 금형을 통해 상호 대칭된 두 개의 조각편(110, 110a)으로 성형하여 이를 용융삽입재를 통해 용융 접합시켜 완전한 형태의 방열튜브(100)를 제조함으로써 냉매유로(120)의 길이와 면적을 향상시킬 수가 있다. 따라서, 냉매의 유동시간과 접촉면적을 향상시킴으로써 방열효과를 향상시킬 수가 있다.

본 고안은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 고안의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 고안에 따르면 냉매가 유동과 함께 방열이 이루어지는 방열튜브를 금형을 통해 두 조각으로 구성하여 용융삽입재를 통해 접합시켜 제조하는 한편, 그 내부의 냉매유로를 정현파의 곡선 형태로 형성하여 냉매유로의 길이를 보다 길게 형성하여 냉매의 유동시 그 접촉면적을 보다 확장시킬 수 있도록 함으로써 열교환기의 방열효과를 향상시키는 효과가 발현된다.

아울러, 본 고안에 따른 기술의 다른 효과로는 냉매가 유동과 함께 방열이 이루어지는 방열튜브를 금형을 통해 두 조각으로 구성하여 용융삽입재를 통해 접합시켜 제조하는 한편, 그 내부의 냉매유로를 정현파의 형태로 형성하여 냉매유로의 길이를 보다 길게 형성하여 냉매의 유동시 냉매와 방열튜브 사이의 그 접촉시간을 길게 함으로써 방열효과를 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 냉매가 유동되는 다수의 방열튜브 및 방열튜브 사이의 공간에 설치되어 방열을 하는 방열핀(Corrugated fin)이 구비된 열교환기에 있어서,

   상기 방열튜브는 그 내부의 냉매유로가 반등분되도록 상호 대칭되는 두 조각으로 구성되어 대향면 상에 도포되는 용융삽입재에 의한 용융 접합을 통해 일체로 이루어지되 상기 냉매유로의 형태는 정현파(正弦波, sine wave)의 곡선 형태로 형성 제조된 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열튜브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방열튜브의 재질은 알루미늄으로 이루어지되 상기 냉매유로가 반등분되도록 상호 대칭되는 두 조각은 금형을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열튜브.

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