KR100207557B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기를 개시한다.

본 발명은 열교환 매체가 상부로부터 하부로 흐르는 열교환 매체통로와 이 통로의 단면적보다 넓으며 하부로부터 상부로부터 열교환 매체가 흐르는 통로를 구비하여 복수개의 튜브를 구비하여 된 것에 그 특징이 있으며 이는 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

Description

열 교환기

제1도는 종래 열교환기를 도시한 것으로, 제1a도는 사시도이고, 제1b도는 튜브를 발췌하여 도시한 단면도.

제2도는 종래 열교환기의 다른 실시예를 도시한 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 것으로 제3a도는 사시도이고, 제3b도는 A -A선 단면도이다.

제4도는 본 발명에 따른 튜브의 다른 실시예를 도시한 일부절제 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : 상부헤더 41' : 하부헤더

42 : 튜브 43 : 상부 탱크

44 : 하부 탱크 50 : 튜브

51 : 제1튜브 52 : 제2튜브

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 내부에 열교환 매체의 흐름에 따른 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 된 열교환기에 관한 것이다.

통상적으로 각종 열교환기는 열교환 매체의 특성 및 사용 압력에 따라 휜 튜브 타입, 서펜틴 타입(serpentine type), 드론 컵 타입(drawn cup type), 패러렐 플로우 타입(parallel flow type)등 여러 종류의 것이 있다.

이러한 열교환기중 상기 드론 컵 타입의 열교환기는 제1도에 도시된 바와 같이 성형 플레이트가 상호 접합되어 열교환 매체가 하강부(21a) 및 상승부(21b)가 마련된 통로(21)와 통로의 상부에 각각 형성되는 탱크부(22)(22')가 형성되는 복수개 튜브(20)가 상호 적층되어 이루어진 것으로, 상기 각 튜브(20)의 사이에는 방열효율을 향상시키기 위한 방열휜(23)이 설치되고 상기 탱크부(22)(22')에는 열교환 매체의 흐름을 변화시키기 위한 배플(도시되지 않음)이 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 열교환기는 상기 튜브의 탱크부(22)로부터 유입된 열교환 매체가 상기 열교환 매체통로(21)의 하강부(21a)와 상승부(21b)를 흐르면서 외부와의 열교환이 이루어지게 되는데, 상기 하강부(21a)를 통과하면서 이루어지는 열교환 효율보다 상승부(21b)를 통과하면서 이루어지는 열교환 효율이 높다는 것을 알 수 있다.

그리고 제2도에 도시된 바와 같이 튜브(31)의 양단부에 상하부 헤더(32)(32') 및 탱크(33)(33')가 설치된 열교환기는 상하부 헤드(32)(32')와 탱크(33)(33')에 의해 단일의 통로가 형성되거나 그 내부에 배플(baffle;34)이 설치되어 냉매의 유로를 형성하고 있는데, 이 경우에도 상기 하강하는 튜브를 통과하는 열교환 매체보다 상승하는 측의 튜브측을 통과하는 열교환 매체의 열교환 효율이 높게 나타난다.

상술한 바와 같은 종래의 열교환기들은 상승하는 열교환 매체, 즉, 열교환기의 하부로부터 상부로 흐르는 열교환 매체의 열교환 효율이 높으나 튜브를 통과하는 유속의 차이가 없으므로 통로의 상승부로 흐르는 열교환 매체와 외부의 열교환이 충분히 이루어지지 않게되는 문제점이 내재되어 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 그 튜브를 통과하는 열교환 매체의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 열교환 매체를 분배하는 탱크부와, 상기 탱크부와 연결되며 열교환 매체가 그 상부로부터 하부로 흐르는 복수개의 제1튜브와 열교환 매체가 하부로부터 상부로 흐르며 상기 제1튜브의 단면적보다 큰 단면적을 가진 복수개의 제2튜브를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 단면적이 좁은 제1튜브와, 단면적이 큰 제1튜브가 일체로 형성하여도 무방하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 열교환기는 제3도에 도시된 바와 같이 그 상하면에 다수의 상부결합공이 형성된 상부 헤더(41)와, 이 상부 헤더(41)와 대응되게 설치되며 상기 상부 결합공과 대응되는 위치에 하부 결합공이 형성된 하부 헤더(41')와, 상기 상하부 헤더(41)(41')의 상하부 결합공에 그 양단부가 각각 고정되는 복수개의 튜브(50)와, 상기 상하부 헤더(41)와 결합되며 그 내면에 소정의 간격으로 배플(43a)이 형성된 상부탱크(43)와, 상기 하부 헤더(41')의 하면과 결합되며 상기 튜브(50)의 복수개 씩 구획하는 하부열교환 매체 통로가 형성된 하부탱크(44)와, 각 튜브(50) 사이에 개재된 방열휜(45)을 구비하여 구성된다. 여기에서 상기 상하부 탱크(43)(44)에 형성된 상하부 열교환 매체통로는 상호 교호적으로 형성된다. 그리고 상기 튜브(50)는 본 발명의 특징에 따라 열교환 매체가 상부 탱크로부터 하부 탱크측으로 흐르는 제1튜브(51)와 열교환 매체가 하부 탱크(44) 측으로부터 상부 탱크로 측으로 흐르는 제2튜브(52)로 이루어지는데, 상기 제1튜브(51)에 형성된 열교환 매체통로(51a)의 단면적보다 제2튜브(52)에 형성된 열교환 매체통로(52a)의 단면적이 넓게 형성된다. 제1,2튜브의 폭은 동일한 폭으로 형성된다. 상기 튜브(50)은 단일의 몸체 단면적이 상대적으로 좁은 열교환 매체의 하강통로와 단면적이 상대적으로 넓은 열교환 매체의 상승통로를 형성함이 바람직하며 상술한 튜브는 압출튜브를 사용함이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 열교환기가 제4도에 도시된 바와 같이 드론 컵 타입은 두장의 성형 플레이트(61)(61')가 상호 접합되어 이루어진 튜브(62)가 적층되어 이루어지는데, 이 튜브(62)는 상기 성형 플레이트(61)(61')가 상호 접합됨으로써 탱크부(62)와 이 탱크부로부터 열교환 매체가 상부에서 하부로 흐르는 제1통로부(63a)와 열교환 매체가 하부로부터 상부로 흐르는 제2통로부(63b)를 갖는 열교환 매체통로(63)가 형성된다. 여기에서 상기 제1통로부(63a)의 단면적은 제2통로부(63b)의 단면적 보다 좁게 형성되며, 제1,2통로부(63a)(63b)는 동일한 두께를 가진다. 그리고 제1통로부에 비하여 제2통로부의 폭이 넓게 형성된다.

상기와 같은 실시예의 열교환기에 있어서, 제1통로부(63a)와 제2통로부(63b)의 단면적 비와, 상기 제1튜브(51)과 제2튜브(52)의 단면적 비는 각각 1.4 내지 1.6배 정도로 형성함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 열교환기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 열교환기는 상기 열교환 매체 주입구(47)를 통하여 열교환 매체가 상부탱크(43)에 형성된 일측의 상부 열교환 매체통로(43a)로 유입되게 되면 제3도에 도시된 바와 같이 상기 배플(43a)에 의해 구획된 통로와 연통되는 제1튜브(51)를 통과하면서 열교환이 이루어지게 되고 이 제1튜브(51)에서 열교환이 이루어지지 않은 열교환 매체는 하부탱크(44)를 통하여 인접하는 튜브 즉, 상기 열교환 매체가 공급된 제1튜브(51)와 인접된 제2튜브(52)를 통하여 열교환 매체가 상측 방향으로 이동되면서 열교환이 이루어지게 된다.

상기와 같이 열교환이 이루어지는 과정에서 상기 튜브 즉, 열교환 매체가 상부로부터 하부로 흐르는 제1튜브(51)의 단면적보다 열교환 매체가 하부로부터 상부로 흐르는 제2튜브(52)의 다면적이 넓게 형성되어 있으므로 상기 제2튜브(52)를 통과하는 열교환 매체의 유속이 상대적으로 느려지게 된다. 따라서 열교환 매체의 단위량당 외부와 열교환이 이루어지는 시간이 상대적으로 길어지게 되어 열교환 매체와 외기와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명인의 실험에 의하면 제1튜브에 비하여 제2튜브의 열교환 효율이 30% 내지 70%가 향상된다는 것을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 열교환기는 열교환 매체가 상부로부터 하부로 흐르는 튜브의 열교환 매체통로의 단면적과 하부로부터 상부로 흐르는 튜브의 열교환 매체통로 단면적을 다르게 형성함으로써 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

그리고 본 발명 열교환기는 열교환 효율을 향상시킬 수 있으므로 동일 용량의 열교환기에 비하여 상대적으로 그 크기를 줄일 수 있어 소형 열교환기의 제작이 가능하다.

Claims (3)

1. 상호 소정간격 이격되는 상하부 헤더와, 상기 상하부 헤더와 각각 결합되는 상하부 탱크와, 상기 상하부 헤더에 그 양단부가 지지되며 열교환 매체가 흐르는 복수개의 제1튜브와, 상기 제1튜브를 통과한 열교환 매체가 흐르는 것으로 상기 제1튜브의 단면적보다 큰 단면적을 가지며 제1튜브와 동일한 폭을 가지는 복수개의 제2튜브를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 튜브가 압출튜브인 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 일단에 탱크부 형성된 성형 플레이트가 상호 접합되고 이 탱크부 일측으로부터 유입된 열교환 매체가 흐르는 제1통로부와, 이 제1통로부를 통과한 열교환 매체가 흐르는 것으로, 상기 제1통로부의 두께와 동일한 두께와 상대적으로 넓은 폭을 가지며 상기 제1통로부의 단면적보다 넓은 단면적을 가지는 제2통로부를 구비하는 튜브가 복수개 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기.