KR20110009895U - 열교환 튜브 - Google Patents

Abstract

본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브는 상호 대향하는 평판의 양측 가장자리로부터 연장되어 상호 연결되고, 보일러의 열교환수가 유동하는 양단 관통의 튜브와, 전술한 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 일방향으로 경사를 이루게 전술한 평판으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바 형상인 복수의 제1 돌부와, 전술한 제1 돌부의 단부로부터 각각 연장되어 전술한 제1 돌부의 경사 방향과 반대 방향으로 전술한 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 경사를 이루는 바 형상인 복수의 제2 돌부를 포함하며, 전술한 제1, 2 돌부는 전술한 튜브의 내측면으로부터 함몰된다.

Description

열교환 튜브{HEAT EXCHANGING TUBE}

본 고안의 일 실시예는 열교환 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 튜브의 상호 대향하는 평판으로부터 돌출되어 반복적인 패턴을 형성하는 제1, 2 돌부의 구성에 따라 열교환 효율을 높일 수 있도록 하는 열교환 튜브에 관한 것이다.

열교환기는 온도가 다른 두 유체가 전열판에 의하여 분할되고, 양자간에 전열판을 통한 열교환이 이루어지도록 하는 장치로, 온수 공급과 난방을 포함하여 공조기기, 폐열회수장치 등 여러분야에서 널리 사용된다.

열교환기의 전열 효율을 높이는 요건 중의 하나는 전열 면적을 늘리는 방법이며, 이를 위하여 열 유체, 통상 물이 유동하는 연관의 표면에 다양한 형상의 핀을 장착하여 사용한다.

핀은 얇은 박판에 다양한 형상과 패턴의 홈과 돌기 또는 주름 등을 형성하여 전열 면적을 늘려서 연관의 표면에 장착하게 되는 것이다.

그러나, 연관에 전술한 것과 같은 핀을 장착하기 위하여는 용접을 실시하여야 하지만, 복잡한 형상의 핀이 연관의 표면에 견고하게 결합된 상태를 유지하도록 하기 위하여는 용접을 실시할 개소가 많아지게 되며, 용접에 따른 연관 표면의 취성이 증가하는 문제도 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 일 실시예는 열교환 효율을 높일 수 있는 열교환 튜브를 제공하는 것과 관련된다.

그리고, 본 고안의 일 실시예는 용접 개소를 최소화하여 내구성을 높인 열교환 튜브를 제공하는 것과 관련된다.

본 고안의 일 실시예에 의한 열교환 튜브는, 상호 대향하는 평판의 양측 가장자리로부터 연장되어 상호 연결되고, 보일러의 열교환수가 유동하는 양단 관통의 튜브와, 전술한 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 일방향으로 경사를 이루게 전술한 평판으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바 형상인 복수의 제1 돌부와, 전술한 제1 돌부의 단부로부터 각각 연장되어 전술한 제1 돌부의 경사 방향과 반대 방향으로 전술한 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 경사를 이루는 바 형상인 복수의 제2 돌부를 포함하며, 전술한 제1, 2 돌부는 전술한 튜브의 내측면으로부터 함몰되는 구조를 적용할 수 있다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 제1 돌부와 전술한 제2 돌부는 전술한 평판 상에서 전술한 보일러의 열교환수가 유동하는 방향을 따라 반복되어 산과 골을 이루는 패턴을 형성하고, 전술한 튜브는 인접한 튜브의 전술한 제1 돌부와 전술한 제2 돌부가 접촉되게 복수로 배열되어 배기 유로를 형성하며, 전술한 튜브의 외면에 접촉하는 보일러의 연소가스가 유동이 지체되면서 전술한 보일러의 열교환수와 열교환하는 구조를 적용할 수 있을 것이다.

전술한 튜브의 제1, 2 돌부와 인접한 튜브의 제1, 2 돌부 사이에는 열교환 면적을 증가시키게 전술한 평판과 평행을 이루며 접촉하는 열교환 격판이 장착되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 열교환 격판은 전술한 평판과 대응하는 형상의 기판과, 전술한 제2 돌부와 평행하게 전술한 기판의 형성 방향을 따라 전술한 기판으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바 형상인 복수의 제3 돌부와, 전술한 제1 돌부와 평행하게 전술한 제3 돌부의 단부로부터 각각 연장되어 전술한 제3 돌부의 경사 방향과 반대 방향으로 경사를 이루는 바 형상인 복수의 제4 돌부를 포함하며, 전술한 제3, 4 돌부는 전술한 기판의 일측면에 대하여는 돌출되고, 전술한 기판의 타측면에 대하여는 함몰되는 구조로 제작되도록 한다.

전술한 제3 돌부와 전술한 제4 돌부는 전술한 기판 상에 반복되어 산과 골을 이루는 패턴을 형성하고, 전술한 패턴은 전술한 제1 돌부와 전술한 제2 돌부가 이루는 패턴과 반대되게 배치될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이 본 고안의 일 실시예에 의한 열교환 튜브는 아래와 같은 이점을 갖는다.

우선, 상호 대향하는 평판의 양측 가장자리를 연결한 튜브의 양측으로 돌출된 제1, 2 돌부의 특정 패턴이 포함된 구조에 따라 전열 면적을 증가시키고 연소가스가 접촉하여 열교환하는 면적 또한 늘림과 동시에 연소가스의 복잡한 배출 유로를 형성하는 구조에 따라 열교환 효율을 높일 수 있다.

그리고, 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 제작을 위하여 평판 형상의 판재에 제1, 2 돌부의 패턴을 형성한 후 양측 가장자리를 맞대어 밀봉하여 제1, 2 돌부가 형성된 튜브의 구조로 제작되므로, 용접 개소를 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 배열 상태를 나타낸 사시도
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 배열 상태를 나타낸 분해 사시도
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 주요부인 튜브의 제작 과정을 나타낸 사시도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이는 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 고안의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 배열 상태를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 배열 상태를 나타낸 분해 사시도이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브는 튜브(10)와, 제1 돌부(20)와, 제2 돌부(30)를 포함한다.

튜브(10)는 대향하는 평판(12, 12)의 양측 가장자리로부터 연장되어 상호 연결되고, 보일러의 열교환수(40)가 유동하는 양단 관통의 관 형상인 것으로, 후술할 제1, 2 돌부(20, 30)가 형성되는 면적을 제공한다.

제1 돌부(20)는 보일러의 열교환수(40)가 유동하는 방향에 대하여 일방향으로 경사를 이루게 평판(12, 12)으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바(bar) 형상인 것으로, 후술할 제2 돌부(30)와 함께 보일러의 열교환수(40)와 배출되는 연소가스(50)와의 열교환을 위한 면적을 제공한다.

제2 돌부(30)는 제1 돌부(20)의 단부로부터 각각 연장되어 제1 돌부(20)의 경사 방향과 반대 방향으로 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 경사를 이루는 바 형상인 것으로, 제1 돌부(20)와 함께 보일러의 열교환수(40)와 배출되는 연소가스(50)와의 열교환을 위한 면적을 제공한다.

여기서, 제1, 2 돌부(20, 30)는 튜브(10)의 외측면, 즉 평판(12, 12)으로부터는 돌출되며, 튜브(10)의 내측면에서 보았을 때는 함몰되는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

제1, 2 돌부(20, 30)의 전술한 형상은 아무것도 형성되지 않고 평평한 상태인 평판(12, 12)에 비하여 보일러의 열교환수(40)와 배출되는 연소가스(50)와의 열교환 면적을 증가시키기 위한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 실시예에 의하여 적용이 가능하며, 보다 상세한 설명을 위하여 본 고안의 주요부에 대하여 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

튜브(10)는 전술한 바와 같이 평판(12, 12)의 양측 가장자리가 상호 연결되어 양단 관통인 관 형상을 이루는 것으로, 평판의 양측 가장자리는 보일러의 열교환수(40)가 유동하는 방향에 직교되는 단면이 원호 형상인 연결부(11, 11)에 의하여 연결된다.

연결부(11, 11)는 직각 단면에 비하여 제작이 용이하고 구조적 취성에도 강하며 형상의 변화가 상대적으로 적은 원호 형상으로 평판(12, 12)을 상호 연결하는 것이다.

여기서, 제1 돌부(20)와 제2 돌부(30)는 평판(12, 12) 상에서 보일러의 열교환수(40)가 유동하는 방향을 따라 반복되어 산과 골을 이루는 패턴을 형성하고, 튜브(10)는 도 2와 같이 인접한 튜브(10')의 제1 돌부(20')와 제2 돌부(30')가 접촉되게 복수로 배열되어 배기 유로를 형성한다.

따라서, 보일러의 연소 가스(50)가 도면상에 표시된 방향을 따라 배출됨에 있어서 외부로 배출되지 못하고 적체될 정도까지는 아니지만, 튜브(10, 10')의 외면에 접촉하는 시간을 다소 지체시키면서 튜브(10, 10') 내의 보일러의 열교환수(40)와 충분한 열교환이 이루어지는 것이다.

한편, 튜브(10)의 제1, 2 돌부(20, 30)와 인접한 튜브(10')의 제1, 2 돌부(20', 30') 사이에는 열교환 면적을 증가시키게 평판(12, 12, 12', 12')과 평행을 이루며 접촉하는 열교환 격판(60)이 장착되는 것이 바람직하며, 열교환 격판(60)은 기판(62)과, 제3 돌부(64)와, 제4 돌부(66)를 포함한다.

참고로, 제3, 4 돌부(64, 66)의 형성 방향은 도 2의 튜브(10)와 인접한 튜브(10') 중 튜브(10)의 제1, 2 돌부(20, 30)를 기준으로 설명한다.

기판(62)은 평판(12, 12)과 대응하는 형상의 것으로, 후술할 제3, 4 돌부(64, 66)가 장착되는 면적을 제공한다.

제3 돌부(64)는 제2 돌부(30)와 평행하게 기판(62)의 형성 방향을 따라 기판(62)으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바 형상인 복수의 것으로, 후술할 제4 돌부(66)와 함께 열교환 면적을 보다 증가시키는 역할을 한다.

제4 돌부(66)는 제1 돌부(20)와 평행하게 제3 돌부(64)의 단부로부터 각각 연장되어 제3 돌부(64)의 경사 방향과 반대 방향으로 경사를 이루는 바 형상인 복수의 것으로, 제3 돌부(64)와 함께 열교환 면적을 보다 증가시키는 역할을 한다.

여기서, 제3, 4 돌부(64, 66)는 열교환 면적을 더욱 증가시키기 위하여 기판(62)의 일측면에 대하여는 돌출되고, 기판(62)의 타측면에 대하여는 함몰되는 형태로 제작되는 것이 바람직하다.

이때, 제3 돌부(64)와 제4 돌부(66)는 기판(62) 상에 반복되어 산과 골을 이루는 패턴을 형성하고, 전술한 패턴은 제1 돌부(64)와 제2 돌부(66)가 이루는 패턴과 반대되게 장착하여 더욱 복잡한 형상의 연소가스(50)의 배출 유로를 형성하게 된다.

한편, 본 고안의 일 실시예에 따른 열교환 튜브의 주요부인 튜브(10)의 제작 과정에 대하여 도 3을 참고로 간단하게 살펴보기로 한다.

우선, 작업자는 평평한 금속재의 판재에서 평판(12, 12)에 대응되는 위치에 제1, 2 돌부(20, 30)를 대칭되게 단조 가공 등으로 형성한 다음, 전술한 판재를 도 3과 같이 반으로 접어서 일측의 연결부(11)를 형성한다.

다음으로, 작업자는 전술한 판재의 양측 가장자리를 따라 원호 형상으로 구부리고 상호 용접 등의 방법으로 접합하여 타측의 연결부(11)를 형성함으로써 전체적으로 제1, 2 돌부(20 ,30)가 형성된 튜브(10)를 형성한다.

따라서, 제1, 2 돌부(20, 30)가 형성하는 산과 골의 패턴과, 제3, 4 돌부(64, 66)가 제1, 2 돌부(20, 30)와 반대 방향으로 형성되는 산과 골의 패턴이 겹쳐지면서 전체적으로 복수의 튜브(10)와 열교환용 격판(60)의 교대 배치로 형성되는 복잡한 배기유로를 따라 연소가스(50)가 튜브(10) 각각을 유동하는 보일러의 열교환수(40)와 열교환할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 고안은 열교환 효율을 높일 수 있고, 용접 개소를 최소화하여 내구성을 높인 열교환 튜브를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 고안에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10, 10'....튜브 11, 11...연결부
12, 12, 12', 12'...평판 20, 20'...제1 돌부
30, 30'...제2 돌부 40...보일러의 열교환수
50...연소가스 60...열교환 격판
62...기판 64...제3 돌부
66...제4 돌부

Claims (5)

1. 상호 대향하는 평판의 양측 가장자리로부터 연장되어 상호 연결되고, 보일러의 열교환수가 유동하는 양단 관통의 튜브;
   상기 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 일방향으로 경사를 이루게 상기 평판으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바 형상인 복수의 제1 돌부; 및
   상기 제1 돌부의 단부로부터 각각 연장되어 상기 제1 돌부의 경사 방향과 반대 방향으로 상기 보일러의 열교환수가 유동하는 방향에 대하여 경사를 이루는 바 형상인 복수의 제2 돌부;를 포함하며,
   상기 제1, 2 돌부는 상기 튜브의 내측면으로부터 함몰되는 열교환 튜브.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 돌부와 상기 제2 돌부는 상기 평판 상에서 상기 보일러의 열교환수가 유동하는 방향을 따라 반복되어 산과 골을 이루는 패턴을 형성하고,
   상기 튜브는 인접한 튜브의 상기 제1 돌부와 상기 제2 돌부가 접촉되게 복수로 배열되어 배기 유로를 형성하며, 상기 튜브의 외면에 접촉하는 보일러의 연소 가스가 유동이 지체되면서 상기 보일러의 열교환수와 열교환하는 열교환 튜브.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 튜브의 제1, 2 돌부와 인접한 튜브의 제1, 2 돌부 사이에는 열교환 면적을 증가시키게 상기 평판과 평행을 이루며 접촉하는 열교환 격판이 장착되는 열교환 튜브.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 열교환 격판은,
   상기 평판과 대응하는 형상의 기판과,
   상기 제2 돌부와 평행하게 상기 기판의 형성 방향을 따라 상기 기판으로부터 돌출되어 상호 평행을 이루는 바 형상인 복수의 제3 돌부와,
   상기 제1 돌부와 평행하게 상기 제3 돌부의 단부로부터 각각 연장되어 상기 제3 돌부의 경사 방향과 반대 방향으로 경사를 이루는 바 형상인 복수의 제4 돌부를 포함하며,
   상기 제3, 4 돌부는 상기 기판의 일측면에 대하여는 돌출되고, 상기 기판의 타측면에 대하여는 함몰되는 열교환 튜브.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제3 돌부와 상기 제4 돌부는 상기 기판 상에 반복되어 산과 골을 이루는 패턴을 형성하고,
   상기 패턴은 상기 제1 돌부와 상기 제2 돌부가 이루는 패턴과 반대되는 열교환 튜브.
   

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