KR200366591Y1 - 이중관식 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스팀열원을 이용하는 열교환기에 관한 것으로, 그 목적은 스팀을 공급하는 스팀공급 헤더를 이중관 형식으로 설치하여 내부관(3)을 통하여 다수개의 분출구멍(7)으로 스팀을 공급하여 열 교환과정을 거쳐 응축된 응축수(9)는 외부관을 통하여 헤더하단에 설치된 배출관을 통해서 온수탱크로 보내도록 하고, 이때 내부관을 통하여 스팀을 공급하면서 외부관의 예열을 통하여 외부관의 파열을 예방하고 핀(4)이 적층되지 않은 동관(2)이 워터햄머 현상으로 절단되는 것을 방지하도록 함과 동시에 열 교환 효율을 향상하도록 고안된 이중관식 열교환기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 스팀열원을 이용하는 열 교환기에 있어서, 스팀 공급 헤더(5)와 응측수 배수 헤더(6)를 한쪽으로 합쳐 이중관으로 구성하여, 내부관을 통하여 스팀을 공급하면서 외부관의 예열을 통하여 외부관의 파열을 예방하고 핀이 적층되지 않은 동관이 워터햄머 현상으로 절단되는 것을 방지하도록 함과 동시에 열교환 효율이 향상되도록 하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

이중관식 열교환기{A Dual Tube Formula Thermal Exchnger}

본 고안은 스팀열원을 이용하는 열교환기에 관한 것으로, 열교환기를 이루는 내부관에 고온·고압의 스팀을 공급하면 차가운 공기와 접촉하면서 스팀은 응축을 하여 온수가 되어 외부관을 통하여 온수탱크에 집수되고, 이 온수를 보일러로 보내서 다시 보일러에서는 스팀을 만들어 열교환기에 공급하는 일련의 스팀과 온수의 생성과정을 반복하면서 순환한다.

공기조화기의 운전을 정지하는 경우에 열교환기의 내·외부관의 온수는 구조적으로 완전히 배수되지 않고 약간의 응축수가 잔류한다. 익일에 공기조화기를 운전하게 되면 스팀에 온수를 포함한 혼합물이 열교환기에 공급되는데, 이 스팀열원은 열교환기에 잔류된 응축수를 만나서 동관에 워터햄머와 같은 강한 충격을 주어 가장 취약한 동관부분을 파열시킨다.

스팀열원을 사용하는 경우 워터햄머 현상은 통상적으로 발생하는 것으로 동관내부에 반복적인 워터햄머 현상이 발생하여 결국에는 동관이 절단된다.

따라서 겨울에 난방을 목적으로 스팀열원을 이용하는 열교환기의 동관이 얼음이 얼어서 파열되거나 워터햄머 현상으로 인하여 절단되는 것을 방지하기 위한 이중관식 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기(Air handling unit)는 공기여과기, 냉·난방용 열교환기, 송풍기를 구비하여 여름에는 냉방용 열교환기를 이용하여 실내공간을 냉방하고, 겨울에는 난방용 열교환기를 이용하여 난방을 하게 되는데 온수 또는 스팀열원을 열교환기에 공급하여 조화시킨 공기를 송풍기로 실내에 공급하는 방법으로 오피스빌딩, 백화점, 지하철역사, 공장, 경기장, 극장, 할인매장 등에 널리 쓰인다.

종래에는 도 5 와 같이 단일관을 사용하거나 도 3, 4 와 같이 동파예방을 위하여 단일관(31)을 개량한 이중관을 사용하고 있다.

단일관을 사용하는 경우에는 스팀 공급 헤더(32)에서 공급된 스팀이 응축수 배수 헤더(33)로 지나가면서 열교환을 하는 동관(31)이 취약한 부분부터 산발적으로 파열되거나 절단되고, 이중관을 사용하는 경우에는 응축수가 지나가는 관 내부에 스팀분출구가 형성된 내부관을 만들어 단일관에 비해 얼음이 얼어서 파열(이하 동파)되는 것을 예방할 수 있으나, 핀(4)이 적층되지 않은 곳의 동관이 워터햄머 현상으로 절단되면서 스팀이 누수 되어 막대한 에너지손실을 초래하고 결국에는 사용을 못하게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 결점을 해결하기 위해 안출되는 것으로, 스팀을 공급하는 스팀공급 헤더를 이중관 형식으로 설치하여 내부관(3)을 통하여 다수개의 분출구멍(7)으로 스팀(8)을 공급하여 열 교환과정을 거쳐 응축된 응축수(9)는 외부관을 통하여 헤더하단에 설치된 배출관을 통해서 온수탱크로 보내도록 하고, 이때 내부관을 통하여 스팀을 공급하면서 외부관의 예열을 통하여 외부관의 파열을 예방하고 핀(4)이 적층되지 않은 동관(2)이 워터햄머 현상으로 절단되는 것을 방지하도록 함과 동시에 열 교환 효율을 향상하도록 고안된 이중관식 열교환기를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1 은 본 고안인 이중관식 열교환기를 나타낸 단면도,

도 2 는 본 고안인 동관과 헤더가 이중관을 이루는 것을 나타낸 단면도,

도 3 은 종래의 개량된 열교환기를 나타낸 단면도,

도 4 는 종래의 열교환기의 공급 및 환수헤더와 동관 단면도,

도 5 는 종래의 개량전 공급 및 환수헤더와 동관 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1): 열교환기 프레임 (2): 외부관

(3): 내부관 (4): 핀

(5): 스팀공급관 (6): 응축수배수관

(7): 스팀분출구멍 (8): 스팀

(9): 응축수 (10): 스팀공급관

(31): 동관 (32): 스팀 공급 헤더

(33): 응축수 배수 헤더

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 스팀열원을 이용하는 열 교환기에 있어서, 스팀 공급 헤더와 응측수 배수 헤더를 한쪽으로 합쳐 이중관으로 구성하고, 내부관을 통하여 스팀을 공급하면서 외부관의 예열을 통하여 외부관의 파열을 예방하고 핀이 적층되지 않은 동관이 워터햄머 현상으로 절단되는 것을 방지하도록 함과 동시에 열교환 효율이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기에 관한 것이다.

이하 본 고안의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안인 이중관식 열교환기의 단면도를 나타낸 것이고, 도 2 는 본 고안인 동관과 헤더가 이중관을 이루는 것을 나타낸 단면도이다.

상기 이중관식 열교환기는 내부에 열교환을 위한 핀(4)이 형성되어 있고 열교환이 이루어지는 열교환기 프레임(1)과, 일측이 막혀있고 스팀이 열교환을 하며 응축수가 이동하는 외부관(2)과, 일측이 막혀있고 공급된 스팀이 이동하며 스팀분출구멍(7)이 형성되어 있는 내부관(3)과, 상기 외부관(2)과 연결되는 응축수 배수 헤더(6)와, 상기 내부관(3)과 연결되어 있는 스팀공급 헤더(5)로 구성되고, 외부관(2)은 열교환기 프레임(1)를 관통하여 설치되고, 외부관(2)의 내부에 내부관(3)이 설치되며, 응축수 배수 헤더(6)의 내부에 스팀 공급 헤더(5)가 설치되되, 스팀공급관(10)이 응축수 배수 헤더(6)를 관통하여 돌출되도록 설치되어 있다.

즉, 응축수가 지나가는 외부관(2)의 내부에 스팀이 공급되고 스팀이 지나가는 내부관(3)을 삽입시킨 형식으로 외부관(2) 및 응축수 배수 헤더(6) 내부에 내부관(3) 및 스팀공급 헤더(5)가 들어가 있는 형상을 하되, 스팀공급관은 응축수 배수 헤더(6)를 관통하여 외부로 돌출되어 있으며, 이를 통하여 스팀이 공급되게 된다.

공급된 스팀(8)은 스팀분출구멍(7)을 통하여 외부관(2)으로 나오게 되며, 외부관(2)에서 열교환 되어 생성되는 응축수(9)는 응축수 배수 헤더(6)로 흘러 배출되게 된다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 고안의 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 고안의 효과는 다음과 같다.

스팀을 공급하는 스팀공급관 헤더와 응축수를 모아 배출하는 응축수 배출 헤더를 이중관 형식으로 구성하여 열교환기 프레임 외부로 노출되어 있던 내부관을 외부관으로 감싸는 형태를 취함으로써 열교환기 프레임 외부에서 동관이 얼어서 파열되거나 워터햄머 현상으로 동관이 절단되는 것을 방지하고, 내부관을 지나는 스팀이 외부관을 예열시켜 열교환 효율을 향상시키기 위함이며, 열교환기 파열시 교체비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 공기조화기에 사용되는 열교환기에 있어서, 내부에 열교환을 위한 핀(4)이 형성되어 있고 열교환이 이루어지는 열교환기 프레임(1)과, 일측이 막혀있고 스팀(8)이 열교환을 하고 응축수(9)가 이동하는 외부관(2)과, 일측이 막혀있고 공급된 스팀(8)이 이동하며 스팀분출구멍(7)이 형성되어 있는 내부관(3)과, 상기 외부관(2)과 연결되는 응축수 배수 헤더(6)와, 상기 내부관(3)과 연결되어 있는 스팀공급 헤더(5)로 구성되고,

   외부관(2)은 열교환기 프레임(1)를 관통하여 설치되고, 외부관(2)의 내부에 내부관(3)이 설치되며, 응축수 배수 헤더(6)의 내부에 스팀 공급 헤더(5)가 설치되되, 스팀 공급 헤더(5)로부터 스팀공급관(10)이 응축수 배수 헤더(6)를 관통하여 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.