KR101462152B1 - 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 동파가 발생하더라도 핀과 결합된 냉매관 부위보다는 수리가 용이한 열교환기의 외측에 노출된 냉매관에 동파가 발생하도록 유도하여 열교환기를 보호할 수 있는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치에 관한 것으로,
특히, 열교환기(100)로부터 돌출되게 노출된 상태로 냉매관(110)과 연결되며, 냉매를 순환시키는 유튜브(30)와;
상기 유튜브(30)에 하나 이상 연결되어 연통됨으로써 냉매를 유도하고 냉매가 설정 압력 이상으로 상승되면 파괴되는 동파관(40);
을 포함함을 특징으로 하는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치에 관한 것이다.

Description

유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치{U-Tube band with a heat exchanger frost protection device}

본 발명은 열교환기의 동파 방지를 위한 것으로, 특히 열교환기의 유튜브 밴드를 이용하여 동파를 방지하는 동파 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉수 및 온수(또는 증기)의 열원유체가 전열관의 내부로 유동되는 공기조화기용 열교환기는, 전열관의 외표면으로 공기를 유동시키면서, 냉수가 유동되는 경우에는 공기를 냉각하고, 온수(또는 증기)가 유동되는 경우에는 공기를 가열하는 열교환 작용을 한다.

그리고 냉각유체(냉각수)가 전열관의 내부로 유동되는 냉각탑용 열교환기는, 전열관의 외표면에 냉각수와 공기를 유동시키어 냉각유체를 증발 냉각 열교환하는 증발냉각식 열교환기와, 전열관의 외표면에 공기를 유동시키면서 공기와 냉각유체를 열교환하는 공랭식 열교환기로 구분된다.

통상, 물을 열교환 유체로 이용하는 열교환기는, 영하(零下)의 대기온도에 노출될 시 동파의 잠재성을 내재한다. 공기조화기용 열교환기는 환기수단(공기조화기와 연통하는 덕트(duct) 등)을 통해 유입되는 영하의 외기를 접하거나, 공기조화기가 설치된 실내의 기온이 영하로 낮아질 경우 동파에 노출될 수 있고, 옥외에 설치되는 냉각탑용 열교환기는, 영하의 대기온도에 직접 접하여 동파에 노출될 수 있지만, 열교환기내의 유체(냉수, 온수, 증기의 응축수, 냉각수)가 유동될 때에는 영하의 대기온도(또는 영하의 급기온도, 실내온도)에 노출되더라도 동파되지는 않는다.

그러나, 정전, 순환펌프의 고장 등으로 인한 유체유동의 정지된 경우와, 설비의 휴지(shutdown) 및 보수시 열교환기내 유체의 배수가 완전하게 이루어지지 않은 경우에는, 열교환기내에 체수된 유체가 영하의 온도(대기온도, 급기온도, 실내온도)에 노출되는 경우에는 심각한 동파사고를 발생시킬 수 있다.

특히, 열교환기내의 유체가 결빙될 시 발생되는 약 10%의 열팽창은 내압의 취약부부터 동파를 진전시키면서, 열교환기의 여러 곳에 동파를 발생시키게 됨으로, 동파되어 손상된 열교환기는 수리하여 재사용하기가 곤란하고, 열교환기의 동파에 따른 설비의 운전 정지, 열교환기 교체 및 보수비용 등의 막대한 피해를 발생시킨다.

일반적으로, 전기로 작용되는 종래의 열교환기 동파방지장치는, 가열식 또는 배수식을 적용하는데, 가열식은, 열교환내에 결빙 잔류를 방지와, 신속한 동파 방지 작용과, 유체의 손실을 방지하는 장점 있는 반면에, 열교환기의 외측에서 간접가열하는 구조이고, 가열 유체의 대류에 의해 열교환기와 연결된 유체 관로 상에 유체도 가열하게 됨으로 가열에너지의 소비가 높은 단점이 있고, 배수식은, 유체가 배수되지 않은 부분에 결빙을 잔류시킬 수 있고, 열교환기 내는 물론 열교환기 보다 높은 위치의 유체 관로 상에 유체를 배수하여야 함으로 유체의 손실이 큰 단점이 있는 반면에, 가열식 대비 전기에너지 소비가 현격히 작은 장점이 있다.

특히, 동절기에 유체의 유동정지시 급격하게 발생되는 동파사고를 방지하기 위하여, 가열식 또는 배수식 중 어느 하나를 채택하여 설치되는 종래의 동파방지장치는, 그 단일장치가 고장 날 경우에는 동파사고가 유발됨으로, 보다 안전한 동파방지를 실현하는데 성공적이지 못했다.

등록특허공보 제10-1003342호(공고일자: 2010.12.23.) 공개실용신안공보 제20-1998-0015425호(공개일자: 2000.03.15.)

본 발명은 열교환기에 동파가 발생하더라도 핀과 결합된 냉매관 부위보다는 수리가 용이한 열교환기의 외측에 노출된 냉매관에 동파가 발생하도록 유도하여 열교환기를 보호할 수 있는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 열교환기로부터 돌출되게 노출된 상태로 냉매관과 연결되며 냉매를 순환시키는 유튜브와, 상기 유튜브에 하나 이상 연결되어 연통됨으로써 냉매를 유도하고 냉매가 설정 압력 이상으로 상승되면 파괴되는 동파관을 포함함을 특징으로 하는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치에 의하면, 열교환기의 핀과 결합된 냉매관 부위에서는 동파가 발생하지 않고, 열교환기로부터 외측으로 노출되게 설치된 유튜브와 연결된 동파관에서 동파가 일어나기 때문에 열교환기를 보호할 수 있고, 수리가 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치가 설치된 열교환기를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치의 일예를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치의 다른 예 및 동작관계를 나타낸 도면.

본 발명은 열교환기에 동파가 발생하더라도 핀과 결합된 냉매관 부위보다는 수리가 용이한 열교환기의 외측에 노출된 냉매관에 동파가 발생하도록 유도하여 열교환기를 보호할 수 있는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치에 관한 것으로,

특히, 열교환기(100)로부터 돌출되게 노출된 상태로 냉매관(110)과 연결되며, 냉매를 순환시키는 유튜브(30)와;

상기 유튜브(30)에 하나 이상 연결되어 연통됨으로써 냉매를 유도하고 냉매가 설정 압력 이상으로 상승되면 파괴되는 동파관(40);

을 포함함을 특징으로 하는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치(이하, '동파 방지 장치'라 한다)에 관한 것이다.

이와 같은 동파 방지 장치에 있어서, 상기 유튜브(30)는 냉매관(110)과 다른 냉매관(110')을 연결하는 냉매 순환관(10)과; 상기 냉매 순환관(10)으로부터 하나 이상 돌출되어 연통되고, 각각이 상기 동파관(40)과 연결되는 동파 유도관(20);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동파관(40)은 상기 동파 유도관(20)과 착탈되며, 일측의 내측은 냉매가 설정 압력 이상으로 상승될 때 파괴되도록 박판(50)이 용접(51)된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 동파 방지 장치가 설치된 열교환기를 나타낸 도면이다.

동파 방지 장치는 유튜브(30)와 동파관(40)을 포함하고, 외부에 노출되도록 열교환기(100)의 외측에 돌출되게 설치된다. 이와 같은 설치는 동파가 열교환기(100)의 내부에서 발생하지 않도록 하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 도 1의 A구간에서는 동파가 일어나지 않도록 하기 위함이다.

따라서 본 발명의 동파 방지 장치를 설치하면 열교환기(100)의 내부에서는 동파가 일어나지 않고, 열교환기(100)로부터 외측으로 돌출되게 설치된 동파 방지 장치에서만 동파가 발생되므로 열교환기(100)를 보호할 수 있다. 그리고 열교환기(100)의 외측, 즉 수리하기 용이한 위치에서 동파가 발생하기 때문에 수리도 간편하고, 독립적인 유닛인 동파관(40)만을 교체하기 때문에 수리 비용도 절감된다.

구체적으로 유튜브(30)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 열교환기(100)로부터 돌출되게 노출된 상태로 냉매관(110)과 연결되며 냉매를 순환시키는 구성으로, 냉매관(110)과 다른 냉매관(110')을 연결하는 냉매 순환관(10)과, 상기 냉매 순환관(10)으로부터 하나 이상 돌출되어 연통되고 각각이 상기 동파관(40)과 연결되는 동파 유도관(20)을 포함한다.

동파관(40)은 상기 유튜브(30)와 연결되어 연통됨으로써 냉매를 유도하고 냉매가 설정 압력 이상으로 상승되면 파괴되는 구성으로, 상기 동파 유도관(20)과 착탈되며 일측의 내측은 냉매가 설정 압력 이상으로 상승될 때 파괴되도록 박판(50)이 용접(51)되어 있다.

한편, 상기 용접(51)은 냉매가 유튜브(30) 및 동파관(40)을 포함한 냉매관(110)에서 설정 압력 이상으로 상승될 경우 바로 파괴될 수 있도록 한 용접(51)이다. 따라서, 냉매가 동결되거나 설정 압력 이상으로 상승되면 도 1의 A 구간에서 동파가 발생하지 않고 동파관(40)에서 동파가 이루어진다. 보다 정확히는 동파관(40)의 동파는 용접된 박판(50)이 파괴된 것을 의미한다.

그리고 동파관(40)은 동파관(40)의 내경 보다 작은 내경을 갖게 하는 가압부(41)가 형성되어 있는데, 상기 가압부(41)는 동파가 발생할 경우 특히 동파관(40)에서 발생할 수 있도록 촉진하는 역할을 한다. 그리고 동파관(40)은 유튜브(30)의 하부 또는 도 2와 같은 상부 어느 한쪽에 설치할 수도 있고 도 3과 같이 상,하부 모두 설치할 수 있게 호환성을 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 열교환기 110: 냉매관
120: 핀 10: 냉매 순환관
20: 동파 유도관 30: 유튜브
40: 동파관 41: 가압부
50: 박판 51: 용접

Claims (3)

1. 열교환기(100)로부터 돌출되게 노출된 상태로 냉매관(110)과 연결되어 냉매를 순환시키는 유튜브(30);
   상기 유튜브(30)에 하나가 연결되어 연통됨으로써 냉매를 유도하고 냉매가 설정 압력 이상으로 상승되면 파괴되는 동파관(40);을 포함하되,
   상기 유튜브(30)는
   냉매관(110)과 다른 냉매관(110')을 연결하는 냉매 순환관(10)과,
   상기 냉매 순환관(10)으로부터 하나가 돌출되어 냉매 순환관(10)과 연통되고 상기 동파관(40)과 연결되는 동파 유도관(20)을 포함하고,
   상기 동파관(40)은
   상기 동파 유도관(20)과 착탈되며 일측의 내측은 냉매가 설정 압력 이상으로 상승될 때 파괴되도록 박판(50)이 용접(51)된 것이며,
   상기 동파 유도관(20)은 상기 냉매관(110) 또는 다른 냉매관(110')과 동일 선상이 되도록 냉매 순환관(10)으로부터 돌출된 것을 특징으로 하는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치.
   
2. 열교환기(100)로부터 돌출되게 노출된 상태로 냉매관(110)과 연결되어 냉매를 순환시키는 유튜브(30);
   상기 유튜브(30)에 두 개가 연결되어 연통됨으로써 냉매를 유도하고 냉매가 설정 압력 이상으로 상승되면 파괴되는 동파관(40);을 포함하되,
   상기 유튜브(30)는
   냉매관(110)과 다른 냉매관(110')을 연결하는 냉매 순환관(10)과,
   상기 냉매 순환관(10)으로부터 두 개가 돌출되어 냉매 순환관(10)과 연통되고 각각이 상기 동파관(40)과 연결되는 동파 유도관(20)을 포함하고,
   상기 동파관(40)은
   상기 동파 유도관(20)과 착탈되며 일측의 내측은 냉매가 설정 압력 이상으로 상승될 때 파괴되도록 박판(50)이 용접(51)된 것이며,
   상기 동파 유도관(20)은 상기 냉매관(110), 그리고 다른 냉매관(110')과 동일 선상이 되도록 냉매 순환관(10)으로부터 각각 돌출된 것을 특징으로 하는 유튜브 밴드를 이용한 열교환기 동파 방지 장치.
   
   
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