KR20080009862A

KR20080009862A - 이중관형 열교환부재

Info

Publication number: KR20080009862A
Application number: KR1020060069591A
Authority: KR
Inventors: 이재혁
Original assignee: 이재혁
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-01-30

Abstract

본 발명은 공기조화기나 액체의 순간냉각장치 또는 순간가열장치 등에 적용되는 개량된 이중관형 열교환부재에 관한 것으로, 마주보게 배치된 한 쌍의 지지대와; 소정의 간격을 두고 형성된 복수의 U자형 주름관 굴곡부에 의해 지그재그형을 이루며, 그 굴곡부가 지지대의 외측으로 돌출되며 지지수단에 의해 지지대에 지지된 외부관과; 외부관보다 직경이 작게 만들어지고, 외부관 내부에 삽입되어 외부관과 동일하게 지그재그형을 이루는 하나의 내부주름관과; 외부관의 각 단부에 형성된 유입구 또는 토출구를 가지는 한 쌍의 헤더부를 포함하여 구성되는 이중관형 열교환부재를 제공하며, 외부관의 굴곡부를 주름관으로 형성함으로써 종래 기술에 비해 구조가 간단한 이중관형 열교환부재를 제공할 수 있다.

열교환부재, 이중관형, 지지대, 내부주름관, 외부관, 헤더

Description

이중관형 열교환부재{DOUBLE TUBE TYPE HEAT EXCHANGE MEMBERS}

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 이중관형 열교환부재의 일부분해 사시도.

도 2는 도 1의 열교환부재의 종단면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 이중관형 열교환부재의 일부분해 사시도.

도 4는 도 3의 A - A선 단면도.

도 5는 도 4의 B - B선 단면도.

도 6은 본 발명의 제 3실시예의 이중관형 열교환부재의 사시도.

도 7은 선출원의 이중관형 열교환부재의 형상을 보인 일부분해 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 지지대 110 : 지지부

120 : 내부주름관

121 : 단부 122 : 굴곡부

130 : 외부관

131 : 각 단부 132 : 굴곡부

150 : 헤더 153 : 유입구 또는 토출구

본 발명은 공기조화기나 액체의 순간냉각장치 또는 순간가열장치 등에 적용되는 열교환부재에 관한 것으로, 구체적으로는 열교환매체와 접촉하는 전열면적이 극대화되고, 설치면적이 축소된 이중관형 열교환부재에 관한 것이다.

열교환부재의 열교환효율은 열교환 단면적, 열교환매체의 종류 및 온도조건, 유량 등 여러 가지 요인에 의해 결정되며, 특허등록 제408677호(발명의 명칭: 이중관형 증발기가 부착된 냉동시스템을 이용한 냉온수기)에 이러한 이중관형 열교환장치가 개시되어 있다.

위의 이중관형 열교환장치는 내관과 외관으로 된 이중관을 코일형으로 절곡시켜서 된 것으로 보이나, 이와 같이 이중의 파이프를 간격이 좁은 코일형으로 절곡 가공하는 것이 거의 불가능한 문제점이 있고, 내관과 외관이 간격없이 밀착된 것으로 도시되어 있어 실질적으로는 작동이 불가능하고 필요한 열교환효과를 달성할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이 출원인의 특허출원 제2006-54255호의 이중관형 열교환부재로서, 동 열교환부재는 간격을 두고 상하로 형성된 다수의 통과공(110)에 마주보게 나란히 배치된 한 쌍의 지지대(100)와; 상기 지지대(100)의 상응하는 통과공에 양단이 상통되게 설치되어 외부관어셈블리(130)를 구성하는 다수의 외부관요소(130a)와; 외부관요소(130a)들 내부에 번갈아 삽입되어 지그재그형을 이루고 그에 따라 만들어진 굴곡부(122)가 지지대의 통과공 밖으로 연장 돌출된 적어도 하나의 내부주름관과; 상기 외부관어셈블리(130)의 양단의 통과공을 제외한 나머지 통과공 중 인접하는 한 쌍의 통과공과 그를 통해 돌출된 내부주름관(120)의 굴곡부를 덮어 밀폐시킨 캡부(140)와; 유입구 또는 토출구(153)를 가지며, 외부관어셈블리(130)의 양단의 통과공의 외측에 그 통과공과 상통하게 결합된 한 쌍의 헤더(150)를 포함하여 구성된 것이다(도 7 참조).

위와 같이 구성된 선출원의 이중관형 열교환부재는 많은 장점이 있으나, 외부관요소를 규격에 맞게 절단하여야 하고, 인접한 외부관요소와 외부관요소를 결합하기 위해 별도의 캡부를 필요로 하여 구조가 복잡한 문제점이 있었다.

위와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 구조가 간단한 이중관형 열교환부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 제작이 용이한 이중관형 열교환부재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마주보게 배치된 한 쌍의 지지대와; 소정의 간격을 두고 U자형으로 형성되고 주름관으로 된 복수의 굴곡부에 의해 지그재그형을 이루고 그 굴곡부가 지지대의 외측으로 돌출되며 지지수단에 의해 지지대에 지지된 외부관과; 외부관보다 직경이 작게 만들어지고 외부관 내부에 삽입되어 외부관과 동일하게 지그재그형을 이루는 하나의 내부주름관과; 외부관의 각 단부에 형성된 유입구 또는 토출구를 가지는 한 쌍의 헤더부를 포함하여 구성되는 이중관형 열교환부재를 제공한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 이중관형 열교환부재의 일부분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 열교환부재의 종단면도이다.

도 1, 도 2의 열교환부재는 간격을 두고 상하로 형성된 8개씩의 통공으로 된 지지부(110)가 마주보게 나란히 배치된 좌우 한 쌍의 지지대(100)와; 소정의 간격을 두고 U자 형으로 형성되고 주름관으로 된 굴곡부(122)를 가지며, 양 지지대(100) 사이의 지지부(110)에 삽입, 지지되어 그 굴곡부(132) 및 각 단부(131)가 지지대(100)의 외측으로 돌출되어 지그재그형을 이루는 외부관(130)과; 외부관보다 직경이 작게 만들어지고, 외부관(130) 내부에 삽입되어 외부관과 같이 지그재그형을 이루고, 각 단부(121)가 외부관(130)의 각단부(131)밖으로 연장 돌출된 하나의 내부주름관(120)과; 외부관(130)의 폐쇄된 각 단부(131)의 외주면에 외부관(130)내부와 상통하게 설치된 보조관(160)에 의한 유입구 또는 토출구(153)를 가지는 한쌍의 헤더(150)를 포함하여 구성되며, 도시되지 않은 하우징내에 설치된다.

위에서는 내부주름관(120)의 양단부가 헤더(150)를 관통하는 것으로 도시, 설명하였으나 그와 달리 상,하단 부분의 외부관(130)으로 부터 직접 돌출시킬 수도 있고, 외부관의 전체 또는 각 단부를 제외한 나머지 부분을 주름관으로 할 수 있으며, 한 쌍의 헤더(150)를 일측 지지대(100)에 함께 설치하지 아니하고 일측 지지대(100)의 상단과 타측지지대(100)의 하단에 각각 나누어 설치할 수도 있다.

지지대(100)의 지지부(110)는 외부관(130)의 삽입을 용이하게 하기 위해 반원형 등의 홈부를 형성하고 외부관(130)의 관체의 해당부분을 밀어 넣은 후 개구부를 폐쇄하거나, 지지대(100)에 지지부(110)를 형성하지 아니하고 외부관(130)의 관체의 해당부분을 수용하여 지지대(100)에 결착하는 원형밴드나 단면

형의 체결구를 지지수단으로 사용하여 외부관(130)을 지지대(100)에 지지시켜서 내, 외부관(120)(130)이 지지대(100)에 매달린 형태로 고정되게 할 수도 있다.

또한, 필요에 따라 2개 이상의 내부주름관(120)을 외부관(130)내에 수용할 수도 있다.

도 2에서는 내부주름관(120)이 외부관(130)의 내벽과의 사이에 균일한 간격을 두고 설치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 편의상의 도시일 뿐이고 실제로는 굴곡부(122)의 내측부의 외면이 외부관(130)의 내벽과 부분적으로 맞닿아 있는 것이 일반적이며, 이 경우에도 내부주름관(120)과 외부관(130) 사이의 열교환매체의 흐름과 열교환에 지장이 없다.

또한, 헤더(150)는 도 1, 도 2의 도시 및 위에서 설명한 바와 달리, 내부주름관(120)의 단부(121)를 수용하지 않을 수 있으며, 이 경우 내부주름관(120)의 각 단부는 상, 하단부분의 외부관(130)의 벽을 관통해 연장, 돌출된다(도 2 점선부분 참조).

도 3 내지 도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 열교환부재를 도시한 것으로서, 외부관(130)의 배치를 조밀하게 구성함으로써 열교환부재의 점유공간을 더 축소시 킨 것이며, 도 3은 그 열교환부재의 일부분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 A - A선 단면도이며, 도 5는 도 4의 B - B선 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예의 열교환부재는 받침부(100a)와 가로대(100b)에 결합된 한 쌍의 지지대(100)에 통공으로 된 지지부(110)를 6개씩 2열로 비스듬히 형성함으로써 지지부(110) 및 외부관(130)의 평행부를 보다 조밀하게 배치하여 열교환부재의 점유공간을 축소시킴으로써 기기를 보다 소형화할 수 있도록 한 것으로서, 각 지지대(100)에 상호 대응하게 쌍을 이루어 형성된 각 지지부(110)에 주름관으로 된 U자형 굴곡부(132)가 각각 지지되고, 상,하단의 지지부(110)의 외측에 돌출된 각 단부(131)에 헤더(15)가 형성되어 있다.

또한, 헤더(150)는 좌측 지지대(100)의 상, 하단부분의 지지부(110)의 외측에 돌출되어 선단부가 폐쇄된 상,하단부분의 외부관(130)의 각 단부의 주면에 결합되고 보조관(160)에 의한 유입구 또는 토출구(153)가 형성되며 내부주름관(120)이 관통되고 일측이 막힌 T자형 관으로 구성된다.

위의 헤더(150)는 외부관(130)의 각 단부의 선단부를 폐쇄하고 주면에 보조관(160)을 부착하여 구성할 수도 있고(도 1, 도 2 참조), 내부주름관(120)의 각 단부(121)를 상,하단부분의 외부관(130)의 밖으로 연장, 돌출시킬 수도 있다(도 2 점선부분 참조).

위와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예의 열교환부재는 그 구조가 위에 설명한 부분을 제외하고 제 1실시예와 동일하므로 다른 부분에 대한 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예의 이중관형 열교환부재의 사시도로서, 원기둥형이고 받침부(100a)에 결합된 한 쌍의 지지대(100)와; 각 단부(131)를 제외한 부분이 주름관으로 되고 복수의 굴곡부(132)가 지지대(100)의 외측을 감싸도록 배치되며, 지지대(100)의 외주면에 마주보게 돌설된 각 한쌍의 지지판(110')에 의해 각 단부(131) 및 굴곡부(132)가 지지대(100)에 고정되어 지그재그형을 이루는 하나의 외부관(130)과 외부관(130)보다 작은 직경을 가지며, 외부관(130)내부에 삽입되어 외부관(130)과 동일하게 지그재그형을 이루며 각 단부(121)가 외부관(130)의 각 단부(131)의 밖으로 연장, 돌출된 하나의 내부주름관(120)과, 외부관(130)의 선단부가 폐쇄된 각 단부(131)의 외주면에 외부관(130)과 상통하게 설치된 보조관(160)에 의한 유입구 또는 토출구(153)를 갖도록 형성된 한 쌍의 헤더(150)를 갖는 이중관형 열교환부재가 도시되어 있다.

위의 열교환부재는 굴곡부(132)를 제외한 부분을 직관으로 할 수도 있고, 용접에 의해 각 단부(통상적으로 두께가 1.2mm 정도)를 지지대(100)에 고정할 수 있으며, 지지판(100')외에 지지대(100)를 감싸고 외부관(130)이 관통된 함체나, 와이어, 원형밴드,

형 결착구등을 지지수단으로 사용할 수도 있고, T자형관으로 헤더(150)를 만들 수도 있다.

도 6의 이중관형 열교환부재는 지지대(100)와 외부관(130)의 결합구조를 제외하고, 그 구조와 기능이 제 1, 제2 실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

위에서 실시예에 의해 설명한 본 발명의 열교환부재는 외부관의 내부에 열교환 매체(냉수, 냉매, 열수 또는 수증기)를, 내부주름관에는 냉각 또는 가열을 필요로 하는 공기, 물, 음료 등을 흘려 보냄으로써 양측의 유체 간에 상호 열교환이 이루어지게 된다.

또한, 내부주름관(120)에 형성된 굴곡부에 의해 증가된 열교환면적이 열교환효율을 증대시키며, 굴곡부(132)가 주름관으로 된 외부관(130)을 사용함으로써 열교환부재의 구조가 간단하게 되고 제조비용이 감소된다.

이와 같은 본 발명의 제 1실시예의 열교환부재를 외부주름관 직경 42.7mm, 내부주름관(120)의 직경 22mm, 그리고 관로의 길이를 23m로 제작하여 7.5마력의 동력을 사용하는 냉풍장치에 사용하여 25℃의 공기를 통과시킨 결과 10.5℃ 정도 강하된 14.5℃의 저온공기를 3㎥/sec로 토출시킬 수 있었으며, 50 ~ 60 평 규모의 축사에 사용했던 종래의 냉풍장치를 200평 정도의 축사에 사용할 수 있을 정도로 에너지 효율이 향상됨을 확인할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 이중관형 열교환부재를 관체의 규격에 구애되지 않고 제작이 가능하도록 함으로써 열교환효율이 매우 우수한 열교환부재를 용이하게 제작할 수 있고, 특히 외부관의 굴곡부를 주름관으로 형성함으로써 구조가 간단하고 제작이 용이하면서도 열교환효율이 향상된 공조장치나 냉 온수장치 등 산업상 다양한 분야에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

마주보게 배치된 한 쌍의 지지대(100)와;

소정의 간격을 두고 형성된 복수의 U자형 주름관 굴곡부에 의해 지그재그형을 이루며, 그 굴곡부(132)가 상기 지지대(100)의 외측으로 돌출되고, 지지수단에 의해 고정된 하나의 외부관(130)과;

상기 외부관(130) 보다 작은 직경을 가지며 상기 외부관(130)내부에 삽입되어 상기 외부관(130)과 동일하게 지그재그형을 이루는 적어도 하나의 내부주름관(120)과;

상기 외부관(130)의 각 단부(131)에 유입구 또는 토출구(153)를 가지도록 형성된 한 쌍의 헤더(150)를 포함하는 이중관형 열교환부재.
제1항에 있어서,

상기 외부관(130)의 굴곡부(132)외의 부분이 직관인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항에 있어서,

상기 외부관(130)의 각 단부(131)를 제외한 부분이 주름관인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항에 있어서,

상기 외부관(130)의 전체가 주름관인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 지지수단이 상기 지지대(100)에 형성되고 상기 외부관(131)의 관체가 배치되는 다수의 통공 또는 홈부인 지지부(110)인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 지지수단이 상기 지지대(100)에 2열로 형성되고 상기 외부관(130)의 관체가 배치되는 다수의 통공 또는 홈부인 지지부(110)인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 지지수단이 상기 지지대(100)에 상기 외부관(130)의 접촉부를 지지하는 와이어, 원형밴드 또는 단면
형 체결구인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 지지수단이 상기 지지대(100)의 외측에 돌출된 상기 외부관(130)의 굴곡부(132)를 하부에서 또는 상하로 감싸서 지지하는 지지판(110')인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 한 쌍의 헤더(150)가 상기 외부관(130)의 상,하단부분의 선단부가 밀폐된 각 단부(131)의 외주면에 설치된 보조관(106)에 의한 유입구 또는 토출구(153)를 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 한 쌍의 헤더(150)가 일측이 밀폐되고 유입구 또는 토출구로서의 보조관(160)을 가지며 상기 외부관(130)의 상,하단 부분의 각 단부(131)에 결합된 T자형 관인 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제9항에 있어서,

상기 내부주름관(120)의 각 단부(121)가 상기 헤더(150)를 관통하여 돌출된 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제9항에 있어서,

상기 내부주름관(120)의 각 단부(121)가 상, 하단부분의 상기 외부관(130)의 외부로 관통, 연장된 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제10항에 있어서,

상기 내부주름관(120)의 각 단부(121)가 상기 헤더(150)를 관통하여 돌출된 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.
제10항에 있어서,

상기 내부주름관(120)의 각 단부(121)가 상, 하단부분의 상기 외부관(130)의 외부로 관통, 연장된 것을 특징으로 하는 이중관형 열교환부재.