WO2017164456A1 - 열교환용 이중관 - Google Patents

열교환용 이중관 Download PDF

Info

Publication number
WO2017164456A1
WO2017164456A1 PCT/KR2016/005397 KR2016005397W WO2017164456A1 WO 2017164456 A1 WO2017164456 A1 WO 2017164456A1 KR 2016005397 W KR2016005397 W KR 2016005397W WO 2017164456 A1 WO2017164456 A1 WO 2017164456A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pipe
fluid
spiral
heat exchange
expansion
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/005397
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
핸드릭스테펜
이길남
차종훈
고진원
이지연
임현진
가순필
Original Assignee
콘티테크플루이드코리아 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 콘티테크플루이드코리아 유한회사 filed Critical 콘티테크플루이드코리아 유한회사
Publication of WO2017164456A1 publication Critical patent/WO2017164456A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal
    • F16L9/06—Corrugated pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/18—Double-walled pipes; Multi-channel pipes or pipe assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically

Definitions

  • the present invention relates to a double pipe for heat exchange, and more particularly, to a spiral pipe by inserting a spiral pipe into an outer pipe, the fluid flowing between the outer pipe and the spiral pipe increases the spiral pipe outer surface contact. Enhance the heat exchange efficiency with the fluid flowing inside, improve the flow direction of the fluid by forming grooves along the spiral trajectory in the valley of the spiral pipe, and expand the space between the end joint of the outer pipe and the inner pipe.
  • the present invention relates to a double pipe for heat exchange that can further improve heat exchange efficiency by reducing flow noise during inflow and outflow due to a pressure drop of a fluid, and protruding a resistance member in the bone to increase the residence time of the second fluid.
  • the double pipe includes an inner pipe and an outer pipe for forming a flow path between the inner pipe and the inner pipe while being spaced apart on the outer circumferential surface.
  • the double pipe of the structure includes the first fluid and the inner pipe flowing in the inner pipe. Heat exchange between the second fluid flowing through the flow path between the external pipe and the external pipe can be performed.
  • the double pipe heat-exchanges the low temperature low pressure refrigerant at the evaporator outlet and the high temperature and high pressure refrigerant at the condenser outlet in the automotive air conditioner to increase the subcooling of the refrigerant entering the evaporator, thereby improving the cooling performance of the air conditioner.
  • the refrigerant circulates through the compressor ⁇ condenser ⁇ expansion valve ⁇ evaporator ⁇ compressor, and a double tube is applied to exchange heat between the refrigerant at the evaporator outlet and the refrigerant at the condenser outlet (evaporator inlet).
  • the existing double tube for heat exchange has a problem that the heat exchange efficiency is lowered because the heat transfer area is limited when the second fluid flows.
  • the inner pipe is formed in a spiral shape to increase the heat transfer area to improve the thermal efficiency, but there is a problem in that the improved thermal efficiency is limited.
  • the present invention has been made in order to improve the above problems, the double pipe for heat exchange to improve the heat exchange efficiency by increasing the residual time of the fluid flowing inside the outer pipe through the spiral shape by inserting the spiral pipe into the outer pipe
  • the purpose is to provide.
  • the present invention is to provide a double pipe for heat exchange to form more than one groove along the spiral groove circumferential surface of the spiral pipe to improve the flow direction of the fluid flow more stable to further improve the heat exchange efficiency
  • the purpose is.
  • the present invention is to provide a double pipe for heat exchange to reduce the fluid flow noise by expanding the space with the inner pipe by increasing the diameter of the joint portion at both ends of the outer pipe to reduce the pressure of the fluid during inflow and outflow. There is this.
  • an object of the present invention is to provide a heat exchange double pipe to further improve the heat exchange efficiency by increasing the residence time of the second fluid by protruding the resistance member in the bone.
  • a heat exchange double pipe including: a spiral pipe which sequentially forms a peak and a valley along a spiral trajectory on a circumferential surface, and guides a first fluid to flow therein; An outer pipe axially inserting the spiral pipe and guiding the second fluid that exchanges heat with the first fluid to flow along an axial direction on a circumferential surface of the spiral pipe; And a resistance member protruding from the spiral pipe or the valley to increase the residence time of the second fluid flowing along the circumferential surface of the spiral pipe and the valley, and to support the neighboring peaks.
  • the expansion joint further comprises.
  • the valley may form one or a plurality of grooves along the spiral trajectory of the valley to increase the contact area between the second fluid and the spiral pipe while improving the flow direction of the second fluid.
  • the expansion pipe joint portion may form a space expansion portion inside by forming a plane on the curved circumferential surface of the expansion pipe portion, and may form a flat processing portion to improve weldability of the port.
  • the double pipe for heat exchange according to the present invention is different from the prior art by inserting a spiral pipe into the outer pipe by increasing the residence time of the fluid flowing between the outer pipe and the spiral pipe and the fluid flowing inside the spiral pipe. Can improve the heat exchange efficiency.
  • the present invention may form one or more grooves along the helical valleys on the circumferential surface of the spiral pipe to improve the flow direction of the fluid, so that the fluid flows more stably, thereby further improving heat exchange efficiency.
  • the present invention can extend the space with the inner pipe by increasing the diameter of the expansion pipe connecting the outer pipes to reduce the fluid flow noise by reducing the pressure of the fluid during inflow and outflow.
  • the present invention can improve the durability of the spiral pipe by preventing the bending deformation of the neighboring mountain portion through the resistance member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a double tube for heat exchange according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a double tube for heat exchange according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a planar processing part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a double tube for heat exchange according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a double tube for heat exchange according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1
  • FIG. 4 is an enlarged view of the main portion of FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a planar processing part according to an embodiment of the present invention.
  • the double pipe 100 for heat exchange includes an inner pipe 112, a spiral pipe 120, a pipe joint 132, 134, and an outer tube.
  • An outer pipe 140 is
  • the double pipe 100 for heat exchange increases the temperature of the first fluid flowing into the compressor by mutually heat-exchanging the refrigerant (first fluid) of the evaporator outlet and the refrigerant (second fluid) of the condenser outlet of the vehicle air conditioner.
  • first fluid refrigerant
  • second fluid refrigerant
  • the outer pipe 140 is formed in a tubular shape, the second fluid of the high temperature and high pressure at the outlet of the condenser flows therein.
  • the inner pipes 112 and 114 are formed in a tubular shape, and the first fluid having a low temperature and low pressure at the evaporator outlet flows into the inner pipe 112 and is inserted into the outer pipe 140.
  • the second fluid of high temperature and high pressure at the outlet of the condenser flows into the space between the inner pipes 112 and 114 and the outer pipe 140.
  • the first fluid having a low temperature and low pressure at the evaporator outlet and the second high temperature and high pressure fluid at the condenser outlet exchange heat with each other through the inner pipes 112 and 114.
  • spiral pipe 120 connects the inner pipes 112 and 114, and forms the peak portion 122 and the valley portion 124 in order along the spiral trajectory on the circumferential surface.
  • the spiral pipe 120 connects the inner pipes 112 and 114 to both sides. That is, the first inner pipe 112 is connected to one side of the spiral pipe 120, and the second inner pipe 114 is connected to the other side of the spiral pipe 120.
  • the spiral pipe 120 may be formed on a portion of the first inner pipe 112 or a portion of the second inner pipe 114. Accordingly, the first fluid flows through the first inner pipe 112, the spiral pipe 120, and the second inner pipe 114.
  • the spiral pipe 120 forms the peak portion 122 and the valley portion 124 in order.
  • the second fluid is moved along the circumferential surface of the spiral pipe 120 and the valley 124 to increase the time remaining in the space between the outer pipe 140 and the spiral pipe 120, thereby increasing heat exchange efficiency with the first fluid. This is improved.
  • the peak portion 122 of the spiral pipe 120 may be in continuous contact with the inner surface of the outer pipe 140.
  • the second fluid may be allowed to flow along the valleys 124 of the spiral pipe 120.
  • the peak portion 122 is continuously in contact with the inner surface of the outer pipe 140 so that the second fluid flows stably with a flow direction.
  • expansion joints 132 and 134 are disposed at the connection portions of the inner pipes 112 and 114 and the spiral pipes 120, respectively, and are sealed with the circumferential surfaces of the corresponding inner pipes 112 and 114, and the inflow and outflow of the second fluid is performed. Ports 133 and 135 are provided for each.
  • first expansion pipe joint 132 covers the connection portion between the first inner pipe 112 and the spiral pipe 120
  • second expansion pipe joint 134 includes the second inner pipe 114 and the spiral pipe. Cover the connecting portion of (120).
  • first expansion pipe joint 132 is sealed by welding or the like along the circumferential circumferential surface of the first inner pipe 112.
  • second expansion pipe joint 134 is sealed by welding or the like along the circumferential circumferential surface of the second inner pipe 114.
  • first expansion pipe joint 132 and the second expansion pipe joint 134 are connected to the outer pipe 140.
  • the outer pipe 140 may integrally form the first expansion pipe joint 132 on one side along the axial direction, and integrally form the second expansion pipe joint 134 on the other side.
  • first expansion pipe joint 132 and the second expansion pipe joint 134 may be connected to the outer pipe 140 by welding or the like.
  • the outer pipe 140 is disposed to surround the entire spiral pipe 120.
  • first expansion joint portion 132 forms a first port 133 to receive the second fluid of the high temperature and high pressure at the outlet of the condenser, and the second expansion joint portion 134 is the second heat exchanged to the expansion valve side.
  • the second port 135 is formed to discharge the fluid.
  • the second fluid flowing through the first port 133 is moved along the valley 124 in the space between the outer pipe 140 and the spiral pipe 120 and then discharged through the second port 135. .
  • the second fluid exchanges heat with the first fluid flowing along the first inner pipe 112, the spiral pipe 120, and the second inner pipe 114. That is, the first fluid is heat-exchanged with the second fluid and is heated, and the second fluid is heat-exchanged with the first fluid and is cooled.
  • the inner pipes 112 and 114, the spiral pipe 120, and the outer pipe 140 may be made of a material having excellent heat transfer rate.
  • first expansion joint 132 and the second expansion joint 134 is formed in the same shape for compatibility.
  • the first expansion joint part 132 and the second expansion joint part 134 include an expansion part 137, a packing member 138, and a connecting member 139.
  • Expansion pipe 137 is formed larger than the diameter of the outer pipe 140 to reduce the flow noise of the second fluid.
  • the expansion part 137 surrounds the connection portion between the first inner pipe 112 and the spiral pipe 120, and surrounds the connection portion between the second inner pipe 114 and the spiral pipe 120.
  • the expansion pipe 137 may be disposed on one side and the other side along the axial direction of the spiral pipe 120, respectively.
  • expansion pipe 137 is formed to be larger than the outer pipe 140.
  • the packing member 138 extends inclined at one side of the expansion pipe 137 and is connected to the circumferential surfaces of the first inner pipe 112 and the second inner pipe 114 to be packed. In particular, as the packing member 138 is gradually inclined downward from the expansion part 137, the flow resistance of the second fluid is reduced, so that the flow noise can be reduced.
  • the connecting member 139 is inclined from the other side of the expansion pipe 137 is connected to the outer pipe 140. At this time, the connecting member 139 is sealed by welding or the like on the edge of the outer pipe 140 corresponding to the edge. In addition, since the connecting member 139 is gradually inclined downward from the expansion part 137, the flow resistance of the second fluid is reduced, and the flow noise can be reduced.
  • the second fluid flows stably along the valleys 124 and flows more stably, so that the valleys 124 form one or more grooves 126 along the spiral trajectory of the valleys 124. can do.
  • the groove 126 is formed of a plurality of parallel to each other in order to improve the flow direction of the second fluid, and to increase the contact area of the second fluid and the spiral pipe 120.
  • the shape, number and height of the groove 126 is not limited.
  • expansion pipe joints 132 and 134 may be plane-processed on the portion where the first port 133 is formed and the portion where the second port 135 is formed among the curvature circumferential surfaces to form the planar processing portion 150. .
  • the planar processing part 150 is planarized on the circumferential surfaces of the expansion joint parts 132 and 134 along the circumferences of the first port 133 and the second port 135 to thereby form the first port 133 and the second port 135. ) Can be easily welded to the expansion pipe joints 132 and 134, respectively.
  • first port 133 and the second port 135 are partially inserted into the corresponding expansion joint portions 132 and 134, and then welded while the welding jig (not shown) is moved in two dimensions by the planar processing portion 150. By this, welding is easy and welding defect is prevented.
  • the expansion part 137 can naturally form the space expansion part 152 inside.
  • the space expansion unit 152 may be separately molded on the inner surface of each of the expansion pipe joints 132 and 134.
  • the planar processing unit 150 may be processed by various jigs.
  • the spiral pipe 120 may adjust the heat exchange performance by increasing or decreasing the pitch between the valleys 124 or the pitch between the peaks 122.
  • the valley 124 further includes a groove 126
  • the gap between the peak 122 and the outer pipe 140 is narrowed, or the width of the peak 122 in the circumferential direction of the outer pipe 140 is increased. By being increased, the flow noise can be reduced.
  • the width of the peak portion 122 is advantageous to reduce the noise as the value increases.
  • the large width of the peak portion 122 according to the distance between the peak portion 122 and the outer pipe 140 may increase the pressure loss of the flow path of the second fluid in the valley portion 124 at a high temperature and high pressure, or re-expand the second fluid. Since it is a factor that can bring about, an appropriate ratio of the cross-sectional area of the second fluid flow path and the width with respect to the gap in the peak portion 122 is required.
  • a resistance member 160 may protrude from the valley part 124.
  • the resistance member 160 is a shape that protrudes along the neighboring mountain 122 and the mountain 122, and the shape and number are not limited.
  • the resistance member 160 increases the residence time of the second fluid flowing along the valleys 124 and supports the neighboring hills 122.
  • the spacing between the resistance members 160 is not limited.
  • the spiral pipe 120 is formed by discontinuously forming the valley portion 124 and the groove 126 along the spiral trajectory, so that the resistance member 160 is naturally formed.
  • the resistance member 160 is formed to be predetermined lower than the peak portion 122 to allow the flow of the second fluid.
  • the resistance member 160 may be partially chamfered on the upper side.
  • the resistance member 160 may be modified in various shapes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명은 열교환용 이중관에 관한 것으로서, 아웃터 파이프에 스파이럴 파이프를 축 삽입하여 스파이럴 형상을 통해 아웃터 파이프 내측에 흐르는 유체의 잔류시간을 증가시킴으로써 스파이럴 파이프 내측을 유동하는 유체와 열교환 효율을 향상시키고, 스파이럴 파이프의 골부를 따라 그루브를 형성하여 유체의 유동 방향성을 향상시키며, 아웃터 파이프의 끝단 조인트부와 인너 파이프 사이의 공간을 확장시켜 유체의 압력 강하에 따른 유입 및 유출시의 유동 소음을 저감시키고, 골부에 저항부재를 돌출시켜 제 2유체의 잔류 시간을 증가시킴으로써 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

열교환용 이중관
본 발명은 열교환용 이중관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아웃터 파이프(outer pipe)에 스파이럴 파이프(spiral pipe)를 축 삽입하여 아웃터 파이프와 스파이럴 파이프 사이로 유동되는 유체가 스파이럴 파이프 외면 접촉이 증가됨으로써 스파이럴 파이프 내측을 유동하는 유체와 열교환 효율을 향상시키고, 스파이럴 파이프의 골부에 나선 궤적을 따라 그루브(groove)를 형성하여 유체의 유동 방향성을 향상시키며, 아웃터 파이프의 끝단 조인트부와 인너 파이프 사이의 공간을 확장시켜 유체의 압력 강하에 따른 유입 및 유출시의 유동 소음을 저감시키고, 골부에 저항부재를 돌출시켜 제 2유체의 잔류 시간을 증가시킴으로써 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 열교환용 이중관에 관한 것이다.
일반적으로 이중관은, 내부파이프와, 외주면상으로 이격되게 둘러싸면서 내부파이프와의 사이에 유로를 형성하도록 하는 외부파이프를 포함하여 이루어졌으며, 이러한 구조의 이중관은 내부파이프 내에 흐르는 제1유체와 내부파이프와 외부파이프 사이의 유로를 흐르는 제2유체 간의 열교환을 실행할 수 있다.
이로 인해, 이중관은 자동차용 공조기에서 증발기출구의 저온 저압의 냉매와 응축기 출구의 고온 고압의 냉매를 상호 열교환함으로써, 증발기로 들어가는 냉매의 과냉도를 증가시켜 공기조화장치의 냉방성능을 향상시키는 리퀴드 과냉시스템에 적용되며, 이러한 리퀴드 과냉시스템은 냉매가 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기 → 압축기로 순환하며 흐르며, 증발기 출구의 냉매와 응축기 출구(증발기 입구)의 냉매를 상호 열교환시키기 위하여 이중관이 적용된다.
이러한 이중관의 기술의 예로 대한민국 공개특허 제10-2012-0007799호의 이중관 연결구조가 개시된 바 있다.
기존 열교환용 이중관은 제 2유체의 흐름시, 전열 면적에 한계가 있어 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해, 내부파이프가 스파이럴 형상으로 형성되어 전열 면적을 증가시켜 열효율을 향상시켰으나, 향상된 열효율에 한계가 있는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 아웃터 파이프에 스파이럴 파이프를 축 삽입하여 스파이럴 형상을 통해 아웃터 파이프 내측에 흐르는 유체의 잔류시간을 증가시킴으로써 열교환 효율을 향상시키고자 하는 열교환용 이중관을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 스파이럴 파이프 둘레면에 나선 형상인 골부를 따라 하나 이상의 그루브를 형성하여 유체의 유동 방향성을 향상시킴으로써 유체가 더욱 안정적으로 유동되어 열교환 효율을 더욱 향상시키고자 하는 열교환용 이중관을 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 아웃터 파이프 양측 단부의 조인트 부위 직경을 증가시킴으로써 인너 파이프와의 공간을 확장시켜 유입 및 유출시의 유체의 압력을 저감시킴으로써 유체 유동 소음을 줄이고자 하는 열교환용 이중관을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 골부에 저항부재를 돌출시켜 제 2유체의 잔류 시간을 증가시킴으로써 열교환 효율을 더욱 향상시키고자 하는 열교환용 이중관을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 저항부재를 통해 이웃한 산부의 휘어지는 변형을 방지함으로써 스파이럴 파이프의 내구성을 향상시키고자 하는 열교환용 이중관을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 열교환용 이중관은: 둘레면에 나선 궤적을 따라 산부와 골부를 순서대로 형성하고, 제 1유체를 내부에 유동 안내하는 스파이럴 파이프; 상기 스파이럴 파이프를 축 삽입하고, 상기 제 1유체와 열교환되는 제 2유체가 상기 스파이럴 파이프의 둘레면에 축 방향을 따라 유동하도록 안내하는 아웃터 파이프; 및 상기 스파이럴 파이프의 둘레면과 상기 골부를 따라 유동되는 제 2유체의 잔류 시간을 증가시키고, 이웃한 상기 산부를 지지하기 위해, 상기 스파이럴 파이프 또는 상기 골부에 돌출 형성되는 저항부재를 포함한다.
상기 스파이럴 파이프의 양측에 연결되어 상기 제 1유체의 흐름을 허용하는 인너 파이프; 및 상기 스파이럴 파이프와 상기 인너 파이프의 연결부위 각각에 배치되도록 상기 아웃터 파이프의 양측에서 확경되게 형성되고, 대응되는 상기 인너 파이프에 밀봉 처리되며, 상기 제 2유체의 유입과 유출을 위해 포트를 각각 구비하는 확관 조인트부를 더 포함한다.
상기 골부는 상기 제 2유체의 흐름 방향성을 향상시키면서 상기 제 2유체와 상기 스파이럴 파이프의 접촉 면적을 증가시키기 위해 상기 골부의 나선 궤적을 따라 하나 또는 복수 개의 그루브(groove)를 형성할 수 있다.
상기 확관 조인트부는, 상기 확관부의 곡률진 둘레면에 평면을 가공 형성함으로써 내측에 공간확장부를 형성할 수 있고, 상기 포트의 용접성을 향상시키기 위해 평면가공부를 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환용 이중관은 종래 기술과 달리 아웃터 파이프에 스파이럴 파이프를 축 삽입하여 아웃터 파이프와 스파이럴 파이프 사이로 유동되는 유체의 잔류 시간을 증가시킴으로써 스파이럴 파이프 내측을 유동하는 유체와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은 스파이럴 파이프 둘레면에 나선 형상인 골부를 따라 하나 이상의 그루브를 형성하여 유체의 유동 방향성을 향상시킴으로써 유체가 더욱 안정적으로 유동되어 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 아웃터 파이프끼리를 연결하는 확관 조인트부의 직경을 증가시킴으로써 인너 파이프와의 공간을 확장시켜 유입 및 유출시의 유체의 압력을 저감시킴으로써 유체 유동 소음을 줄일 수 있다.
특히, 본 발명은 저항부재를 통해 이웃한 산부의 휘어지는 변형을 방지함으로써 스파이럴 파이프의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용 이중관의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용 이중관의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 3의 요부 확대도이다.
도 5는 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면가공부의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열교환용 이중관의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용 이중관의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용 이중관의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 4는 도 3의 요부 확대도이고, 도 5는 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면가공부의 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환용 이중관(100)은 인너 파이프(inner pipe,112,114), 스파이럴 파이프(spiral pipe,120), 확관 조인트부(132,134) 및 아웃터 파이프(outer pipe,140)를 포함한다.
본 발명에 따른 열교환용 이중관(100)은 차량용 공기조화장치의 증발기 출구의 냉매(제 1유체)와 응축기 출구의 냉매(제 2유체)를 상호 열교환함으로써 압축기로 유입되는 제 1유체의 온도를 상승시켜 압축기의 부하를 줄이고, 팽창밸브로 유입되는 제 2유체의 온도를 낮춰 기화 효율을 향상시키는 역할을 한다.
특히, 아웃터 파이프(140)는 관 형상으로 형성되고, 내부로 응축기 출구의 고온 고압의 제 2유체가 유동한다.
인너 파이프(112,114)는 관 형상으로 형성되고, 내부로 증발기 출구의 저온 저압의 제 1유체가 유동하고, 아웃터 파이프(140)에 삽입된다.
이에 따라, 인너 파이프(112,114)와 아웃터 파이프(140)의 사이 공간으로는 응축기 출구의 고온 고압의 제 2유체가 유동한다.
즉, 본 발명에 따른 열교환용 이중관(100)은 인너 파이프(112,114)를 통하여 증발기 출구의 저온 저압의 제 1유체와 응축기 출구의 고온 고압의 제 2유체가 서로 열교환한다.
또한, 스파이럴 파이프(120)는 인너 파이프(112,114)를 연결하고, 둘레면에 나선 궤적을 따라 산부(122)와 골부(124)를 순서대로 형성한다.
아울러, 스파이럴 파이프(120)는 양측에 인너 파이프(112,114)를 연결한다. 즉, 제 1인너 파이프(112)는 스파이럴 파이프(120)의 일측에 연결되고, 제 2인너 파이프(114)는 스파이럴 파이프(120)의 타측에 연결된다. 물론, 스파이럴 파이프(120)는 제 1인너 파이프(112)의 일부 또는 제 2인너 파이프(114)의 일부에 형성될 수도 있다. 이에 따라, 제 1유체는 제 1인너 파이프(112), 스파이럴 파이프(120) 및 제 2인너 파이프(114)를 따라 내부를 유동하게 된다.
특히, 스파이럴 파이프(120)는 산부(122)와 골부(124)를 순서대로 형성하게 된다. 그리고, 제 2유체가 스파이럴 파이프(120)의 둘레면과 골부(124)를 따라 이동됨으로써 아웃터 파이프(140)와 스파이럴 파이프(120) 사이의 공간에서 잔류하는 시간이 증가하여 제 1유체와 열교환 효율이 향상된다.
이때, 스파이럴 파이프(120)의 산부(122)는 아웃터 파이프(140)의 내측면에 연속되게 접할 수 있다. 이로 인해, 제 2유체는 스파이럴 파이프(120)의 골부(124)를 따라서 유동이 허용될 수 있다.
여기서, 제 2유체가 유동 방향성을 갖고 안정적으로 유동되도록, 산부(122)가 아웃터 파이프(140)의 내측면을 따라 연속되게 접하는 것으로 한다.
그리고, 확관 조인트부(132,134)는 인너 파이프(112,114)와 스파이럴 파이프(120)의 연결부위에 각각 배치되고, 대응되는 인너 파이프(112,114)의 둘레면과 밀봉 처리되고, 제 2유체의 유입과 유출을 위해 포트(133,135)를 각각 구비한다.
즉, 제 1확관 조인트부(132)는 제 1인너 파이프(112)와 스파이럴 파이프(120)의 연결부위를 커버링하고, 제 2확관 조인트부(134)는 제 2인너 파이프(114)와 스파이럴 파이프(120)의 연결부위를 커버링한다.
이때, 제 1확관 조인트부(132)는 제 1인너 파이프(112)의 원주 방향 둘레면을 따라 용접 등에 의해 밀봉 처리된다. 아울러, 제 2확관 조인트부(134)는 제 2인너 파이프(114)의 원주 방향 둘레면을 따라 용접 등에 의해 밀봉 처리된다.
그리고, 제 1확관 조인트부(132)와 제 2확관 조인트부(134)는 아웃터 파이프(140)로 연결된다. 이때, 아웃터 파이프(140)는 축 방향을 따라 일측에 제 1확관 조인트부(132)를 일체로 형성하고, 타측에 제 2확관 조인트부(134)를 일체로 형성할 수 있다.
물론, 제 1확관 조인트부(132)와 제 2확관 조인트부(134)가 아웃터 파이프(140)에 용접 등에 의해 연결될 수도 있다.
이에 따라, 아웃터 파이프(140)는 스파이럴 파이프(120) 전체를 감싸도록 배치된다.
또한, 제 1확관 조인트부(132)는 응축기 출구의 고온 고압의 제 2유체를 공급받기 위해 제 1포트(133)를 형성하고, 제 2확관 조인트부(134)는 팽창밸브 측으로 열교환된 제 2유체를 토출하기 위해 제 2포트(135)를 형성한다.
그래서, 제 1포트(133)를 통해 유입되는 제 2유체는 아웃터 파이프(140)와 스파이럴 파이프(120) 사이의 공간에서 골부(124)를 따라 이동된 후 제 2포트(135)를 통해 배출된다.
이때, 제 2유체는 제 1인너 파이프(112), 스파이럴 파이프(120) 및 제 2인너 파이프(114)를 따라 유동되는 제 1유체와 열교환하게 된다. 즉, 제 1유체는 제 2유체와 열교환되며 가온되고, 제 2유체는 제 1유체와 열교환되며 감온된다.
이에 따라, 인너 파이프(112,114), 스파이럴 파이프(120) 및 아웃터 파이프(140)는 열전달율이 우수한 재질로 제작될 수 있다.
한편, 제 1확관 조인트부(132)와 제 2확관 조인트부(134)는 호환성을 위해 동일 형상으로 형성된다. 여기서, 제 1확관 조인트부(132)와 제 2확관 조인트부(134)는 확관부(137), 패킹멤버(138) 및 커넥팅멤버(139)를 포함한다.
확관부(137)는 제 2유체의 유동 노이즈 저감을 위해 아웃터 파이프(140)의 직경보다 크게 형성된다. 이때, 확관부(137)는 제 1인너 파이프(112)와 스파이럴 파이프(120)의 연결부위를 감싸고, 제 2인너 파이프(114)와 스파이럴 파이프(120)의 연결 부위를 감싸게 배치된다. 물론, 확관부(137)는 스파이럴 파이프(120)의 축 방향을 따라 일측과 타측에 각각 배치될 수도 있다.
아울러, 확관부(137)는 아웃터 파이프(140)보다 확경되게 형성된다.
즉, 확관부(137)와 스파이럴 파이프(120)의 공간이 확장됨에 따라, 확관부(137)의 제 1포트(133)를 통해 제 2유체가 유입시, 제 2유체의 이송 압력과 속도가 저감됨으로써, 유동 소음이 줄어들게 된다.
그리고, 확관부(137)와 스파이럴 파이프(120)의 공간이 확장됨에 따라, 확관부(137)의 제 2포트(135)를 통해 제 2유체가 배출되기 직전, 제 2유체의 임시 저장량이 증가하여, 안정적인 배출량이 확보될 수 있다.
또한, 패킹멤버(138)는 확관부(137)의 일측에서 경사지게 연장되어 대응되는 제 1인너 파이프(112) 및 제 2인너 파이프(114)의 둘레면에 연결되어 패킹 처리된다. 특히, 패킹멤버(138)가 확관부(137)에서 서서히 하향 경사지게 형성됨에 따라, 제 2유체의 유동 저항이 감소함으로써, 유동 소음이 저감될 수 있다.
아울러, 커넥팅멤버(139)는 확관부(137)의 타측에서 경사지게 연장되어 아웃터 파이프(140)에 연결된다. 이때, 커넥팅멤버(139)는 테두리가 대응되는 아웃터 파이프(140)의 테두리에 용접 등에 의해 밀봉된다. 그리고, 커넥팅멤버(139)가 확관부(137)에서 서서히 하향 경사지게 형성됨으로써, 제 2유체의 유동 저항이 감소하게 되어, 유동 소음이 저감될 수 있다.
한편, 제 2유체는 골부(124)를 따라 안정적으로 방향성을 갖고 유동되는데, 더욱 안정적으로 유동되도록, 골부(124)는 골부(124)의 나선 궤적을 따라 하나 이상의 그루브(groove,126)를 형성할 수 있다.
특히, 그루브(126)는 제 2유체의 흐름 방향성을 향상시키고, 제 2유체와 스파이럴 파이프(120)의 접촉 면적을 증가시키기 위해, 서로 나란한 복수 개로 이루어진다.
이때, 그루브(126)의 형상, 개수 및 높이는 한정하지 않는다.
그리고, 확관 조인트부(132,134)는 곡률진 둘레면 중 제 1포트(133)를 형성한 부위 및 제 2포트(135)를 형성한 부위에 평면 가공 처리되어 평면가공부(150)를 형성할 수 있다.
평면가공부(150)는 제 1포트(133)와 제 2포트(135)의 둘레를 따라 확관 조인트부(132,134)의 둘레면에 평면 가공 처리됨으로써, 제 1포트(133)와 제 2포트(135)를 확관 조인트부(132,134)에 각각 용이하게 용접할 수 있다.
즉, 제 1포트(133)와 제 2포트(135)는 대응되는 확관 조인트부(132,134)에 일부 삽입된 후 평면가공부(150)에 의해 용접 지그(도시하지 않음)를 2차원 상에서 이동시키면서 용접 가능함으로써, 용접이 용이하고, 용접 불량이 방지된다.
평면가공부(150)에 의해, 확관부(137)는 내측에 공간확장부(152)를 자연 형성할 수 있다. 물론, 공간확장부(152)는 확관 조인트부(132,134) 각각의 내측면에 별도로 성형 처리될 수 있다.
공간확장부(152)에 의해, 제 2유체의 유동 저항이 더욱 감소함으로써, 유동 소음이 더욱 저감될 수 있다. 물론, 평면가공부(150)는 다양한 지그에 의해 가공 처리될 수 있다.
또한, 스파이럴 파이프(120)는 골부(124) 간의 피치 또는 산부(122) 간의 피치의 증감을 통하여 열교환 성능을 조절할 수도 있다.
특히, 골부(124)는 그루브(126)를 더 구비함에 따라, 산부(122)와 아웃터 파이프(140) 간의 간격이 좁혀지거나, 또는 아웃터 파이프(140)의 원주 방향으로 산부(122)의 폭이 증가됨으로써, 유동 소음이 저감될 수 있다.
한편, 산부(122)와 아웃터 파이프(140) 간의 간격, 산부(122)의 폭은 값이 커질수록 소음저감에 유리하다. 산부(122)와 아웃터 파이프(140) 간의 간격에 따른 산부(122)의 폭이 크다는 것은 골부(124)에서 고온고압 상태인 제 2유체의 유로의 압력손실이 커지거나, 제 2유체의 재팽창을 가져올 수 있는 요인이 되기 때문에 제 2유체 유로의 단면적과 산부(122)에서의 간격에 대한 폭의 적정한 비율이 필요하다.
그리고, 골부(124)에는 저항부재(160)가 돌출 형성될 수 있다. 저항부재(160)는 이웃한 산(122)과 산(122) 사이를 따라 돌출되는 형상으로서, 형상 및 개수는 한정하지 않는다.
저항부재(160)는 골부(124)를 따라 유동되는 제 2유체의 잔류 시간을 증가시키고, 이웃한 산부(122)를 지지하는 역할을 한다.
물론, 저항부재(160) 사이의 간격은 한정하지 않는다.
이때, 스파이럴 파이프(120)는 나선 궤적을 따라 골부(124)와 그루브(126)를 비연속되게 성형함으로써, 저항부재(160)가 자연적으로 형성된다. 특히, 저항부재(160)는 산부(122)보다 소정 낮게 형성되어 제 2유체의 유동을 허용해야 한다.
이에 따라, 저항부재(160)는 상측이 일부 면취 성형될 수 있다. 물론, 저항부재(160)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 둘레면에 나선 궤적을 따라 산부와 골부를 순서대로 형성하고, 제 1유체를 내부에 유동 안내하는 스파이럴 파이프;
    상기 스파이럴 파이프를 축 삽입하고, 상기 제 1유체와 열교환되는 제 2유체가 상기 스파이럴 파이프의 둘레면에 축 방향을 따라 유동하도록 안내하는 아웃터 파이프; 및
    상기 스파이럴 파이프의 둘레면과 상기 골부를 따라 유동되는 제 2유체의 잔류 시간을 증가시키고, 이웃한 상기 산부를 지지하기 위해, 상기 스파이럴 파이프 또는 상기 골부에 돌출 형성되는 저항부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환용 이중관.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스파이럴 파이프의 양측에 연결되어 상기 제 1유체의 흐름을 허용하는 인너 파이프; 및
    상기 스파이럴 파이프와 상기 인너 파이프의 연결부위 각각에 배치되도록 상기 아웃터 파이프의 양측에서 확경되게 형성되고, 대응되는 상기 인너 파이프에 밀봉 처리되며, 상기 제 2유체의 유입과 유출을 위해 포트를 각각 구비하는 확관 조인트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환용 이중관.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 골부는 상기 제 2유체의 흐름 방향성을 향상시키면서 상기 제 2유체와 상기 스파이럴 파이프의 접촉 면적을 증가시키기 위해 상기 골부의 나선 궤적을 따라 하나 또는 복수 개의 그루브(groove)를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환용 이중관.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 확관 조인트부는, 상기 확관부의 곡률진 둘레면에 평면을 가공 형성함으로써 내측에 공간확장부를 형성하고, 상기 포트의 용접성을 향상시키기 위해 평면가공부를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환용 이중관.
PCT/KR2016/005397 2016-03-25 2016-05-20 열교환용 이중관 WO2017164456A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0035788 2016-03-25
KR20160035788 2016-03-25
KR20160061878 2016-05-20
KR10-2016-0061878 2016-05-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017164456A1 true WO2017164456A1 (ko) 2017-09-28

Family

ID=59900638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/005397 WO2017164456A1 (ko) 2016-03-25 2016-05-20 열교환용 이중관

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2022008718A (ko)
WO (1) WO2017164456A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116839391A (zh) * 2023-07-26 2023-10-03 天津华能北方热力设备有限公司 一种立式蒸发器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09113155A (ja) * 1995-10-20 1997-05-02 Denso Corp 三重管式熱交換器
JP2006162238A (ja) * 2004-11-09 2006-06-22 Denso Corp 二重管
KR20120007799A (ko) * 2010-07-15 2012-01-25 주식회사 두원공조 이중관의 연결구조
JP2012127623A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Denso Corp 多重管熱交換器
KR101415738B1 (ko) * 2013-08-07 2014-07-09 주식회사 두원공조 리퀴드 과냉시스템

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54143456U (ko) * 1978-03-29 1979-10-04
JPS5672082U (ko) * 1979-11-08 1981-06-13
JP3227876B2 (ja) * 1993-03-26 2001-11-12 株式会社デンソー 熱交換器
JP2002318083A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Harman Kikaku:Kk 二重管熱交換器およびその二重管熱交換器の製造方法
JP2005321122A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Sanoh Industrial Co Ltd 管型熱交換器
JP5044365B2 (ja) * 2006-11-04 2012-10-10 住友軽金属工業株式会社 二重管式熱交換器
KR200459178Y1 (ko) * 2011-07-26 2012-03-22 최건식 이중관형 열교환파이프

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09113155A (ja) * 1995-10-20 1997-05-02 Denso Corp 三重管式熱交換器
JP2006162238A (ja) * 2004-11-09 2006-06-22 Denso Corp 二重管
KR20120007799A (ko) * 2010-07-15 2012-01-25 주식회사 두원공조 이중관의 연결구조
JP2012127623A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Denso Corp 多重管熱交換器
KR101415738B1 (ko) * 2013-08-07 2014-07-09 주식회사 두원공조 리퀴드 과냉시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116839391A (zh) * 2023-07-26 2023-10-03 天津华能北方热力设备有限公司 一种立式蒸发器

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022008718A (ja) 2022-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017200362A1 (en) Double tube for heat-exchange
CN101846465B (zh) 换热器
WO2020166885A1 (en) Reverse header design for thermal cycle
WO2020022738A1 (en) Integrated liquid air cooled condenser and low temperature radiator
WO2011087203A2 (ko) 열교환기, 상기 열교환기를 포함하는 음식물 처리기 및 상기 열교환기의 제조 방법
WO2015002451A1 (en) Shell tube heat exchanger and method of manufacturing the same
WO2013176392A1 (ko) 증발기
CN105473972A (zh) 用于车辆的热交换器
WO2012002698A2 (ko) 열교환기
WO2013073741A1 (ko) 열교환관 및 그 제조방법
JP2020094791A5 (ko)
KR20180097638A (ko) 세탁기, 건조기용 핀 열교환기 및 그의 제조 방법
WO2012169688A1 (ko) 증발기/콘덴서 겸용 열교환기
WO2017164456A1 (ko) 열교환용 이중관
CN105737453B (zh) 冷却装置及其使用方法
WO2015105261A1 (ko) 모듈형 열교환기 및 그 열교환기를 이용한 열교환 방법
WO2016200042A1 (ko) 열교환기
CN216159690U (zh) 换热器
WO2019050258A1 (en) DOUBLE TUBE FOR HEAT EXCHANGE
CN101782338A (zh) 热交换器
WO2020080862A1 (en) Heat exchanger and air conditioner having the same
WO2020080762A1 (en) Compliant b-tube for radiator applications
WO2020091333A1 (en) Heat exchanger header with stiffening element
WO2016122045A1 (ko) 실외측 열교환기
EP3850292A1 (en) Heat exchanger and air conditioner having the same

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16895583

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16895583

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1