KR100189138B1

KR100189138B1 - 핀형 열교환기

Info

Publication number: KR100189138B1
Application number: KR1019960005691A
Authority: KR
Inventors: 김영생
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR970066488A

Abstract

본 발명은 핀형 열교환기에 관한 것으로, 특히 냉매의 흐름을 가이드하는 파이프가 조립되도록 다수의 파이프공이 핀에 천공되고, 이 핀에는 중심선을 기준으로 다수의 절편이 대칭되게 형성된 핀형 열교환기에 있어서; 상기 파이프공의 중심선에 공기가 유통되는 제1슬릿이 형성되도록 상기 핀의 중심선상에 길이 l₁의 폭을 갖고 절결되어 형성된 제1절편과; 상기 제1절편의 외측에 상기 파이프공에 근접하도록 상기 제1절편의 길이보다 긴 길이로 상기 중심선에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분이 형성되어 이분되고, 제2슬릿을 형성시키는 제2절편과; 상기 제2절편의 외측에 상기 파이프공에 근접하도록 상기 제2절편의 길이보다 긴 길이로 상기 중심선에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분이 형성되어 이분되고, 제3슬릿을 형성시키는 제3절편으로 이루어진 핀형 열교환기에 관한 것으로, 핀에 형성되는 절편들이 파이프공에 인접하여 배치됨과 동시에, 공기가 흘러감에 있어서 저항을 줄이도록 절편이 이분되고 이 이분된 폭 또한 중심선으로부터 멀수록 넓게 형성되므로써, 공기의 흐름에 의한 저항을 감소시켜 공기가 원활하게 흐르게 되고 파이프주위에 공기가 정체되는 영역을 제거하여 효율적으로 열교환을 할 수 있음과 동시에 공기의 유동에 의한 소음을 최소화시킬 수 있다.

Description

핀형 열교환기

본 발명은 냉매가 흐르는 파이프에 다수개의 핀의 병렬로 설치되어서 파이프를 흐르는 냉매와 공기가 열교환되도록 하는 핀형 열교환기에 관한 것으로, 특히 핀의 절편구조를 개선하여서 냉매와 공기가 보다 효율적으로 열교환되도록하여 열교환효율을 보다 배가시킬 수 있는 핀형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 핀형 열교환기는 공기조화기 등에 설치되어서 파이프를 흐르는 냉매와 외부의 공기가 열교환되도록 한다.

이러한, 핀형 열교환기는 제1도에 도시한 바와 같이, 냉매가 흐르는 파이프(2)에 다수개의 박판의 핀(3)이 병렬로 다수개 설치되어서 본체(1)를 형성한다.

이와 같은 핀형 열교환기의 종래의 핀에 대하여 제2도 및 제3도를 참조하여서 설명한다.

종래의 핀은 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 냉매가 흐르는 파이프(2)가 삽입되는 다수의 파이프공(4)이 구비되고, 이 파이프공(4)의 사이에는 핀(3)의 일부를 절결하여서 다수개의 절편(6)을 만듬과 동시에 슬릿(6)이 형성되도록 한다.

또, 상기 절편(6)들은 제3도에 도시한 바와 같이 동일한 높이로 상하 돌출됨과 동시에 동일폭을 갖고 서로 평행하게 경사져 병렬로 배치되게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 핀형 열교환기는, 상기 파이프(2)를 둘러싸고 있고 상기 핀(3)과 상기 핀(3)의 사이, 그리고 상기 절편(6)과 상기 슬릿(5)의 사이로 외부공기가 통과하게 된다.

또, 상기 핀(3)과 상기 핀(3)의 사이, 그리고 상기 절편(6)과 상기 슬릿(5)의 사이로 외부공기가 통과하면, 이 외부공기와 상기 파이프(2)를 흐르는 냉매가 열교환되게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 핀형 열교환기는, 핀형 열교환기내를 통과하는 기류는 열전달 효율이 향상되도록 어느 정도의 난류화가 필요하다. 이러한 난류화를 위해 절편을 형성하는데, 이 절편들은 돌출되어 병렬로 배치되고, 기류방향과 수직으로 길게 형성되어 있어 공기가 좁은 핀사이를 통과해 나감에 있어서 커다란 저항이 작용한다.

또한, 파이프공의 외주연 형태를 고려하지 않고 동일한 길이로만 설치되어 열전달 효율이 높은 냉매가 흐르는 파이프주위로 공기가 충분하게 접근하지 못하며, 이러한 절편들의 배열은 파이프주위에 공기가 정체되는 사수역이 발생되게 된다.

즉, 종래의 핀형 열교환기는, 핀에 형성된 절편들이 동일한 높이로 상하 돌출됨과 동시에 동일폭을 갖고 서로 평행하게 경사져 병렬로 배치되므로써, 파이프 주위로 공기가 정체되는 사수역이 발생되어 냉매를 보다 효율적으로 열교환시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 여러 가지 문제점들을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 핀의 절편구조를 개선하여서 공기가 파이프주위로 원활하게 유입되어 냉매와 공기가 보다 효율적으로 열교환되도록하므로써 열교환효율을 보다 배가시킬 수 있는 핀형 열교환기를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 핀형 열교환기는, 냉매의 흐름을 가이드하는 파이프가 조립되도록 다수의 파이프공이 핀에 천공되고, 이 핀에는 중심선을 기준으로 다수의 절편이 대칭되게 형성된 핀형 열교환기에 있어서; 상기 파이프공의 중심선에 공기가 유통되는 제1슬릿이 형성되도록 상기 핀의 중심선상에 길이 l₁의 폭을 갖고 절결되어 형성된 제1절편과; 상기 제1절편의 외측에 상기 파이프공에 근접하도록 상기 제1절편의 길이보다 긴 길이로 상기 중심선에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분이 형성되어 이분되고, 제2슬릿을 형성시키는 제2절편과; 상기 제2절편의 외측에 상기 파이프공에 근접하도록 상기 제2절편의 길이보다 긴 길이로 상기 중심선에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분이 형성되어 이분되고, 제3슬릿을 형성시키는 제3절편으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의한 핀형 열교환기에 의하면, 핀에 형성되는 절편들이 파이프공에 인접하여 배치됨과 동시에, 공기가 흘러감에 있어서 저항을 줄이도록 절편이 이분되고 이 이분된 폭 또한 중심선으로부터 멀수록 넓게 형성되므로써, 공기의 흐름에 의한 저항을 감소시켜 공기가 원활하게 흐르게 되고 파이프주위에 공기가 정체되는 영역을 제거하여 효율적으로 열교환을 할 수 있음과 동시에 공기의 유동에 의한 소음을 최소화시킬 수 있다.

제1도는 일반적인 핀형 열교환기의 외관을 도시한 사시도.

제2도는 종래예에 적용되는 핀의 일부를 발췌하여 도시한 평면도.

제3도는 제2도의 III - III 부분을 절결하여서 도시한 단면도.

제4도는 본 발명에 적용되는 핀형 열교환기의 핀의 일부를 발췌하여서 도시한 평면도.

제5도는 제4도의 일부를 발췌하여서 도시한 평면도.

제6도는 제5도의 IV - IV선을 절결하여서 도시한 단면도.

제7도는 제6도에 대응되는 다른 실시예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 2 : 파이프

3 : 핀 4 : 파이프공

50 : 슬릿 51 : 제1슬릿

52 : 제2슬릿 53 : 제3슬릿

60 : 절편 61 : 제1절편

62 : 제2절편 63 : 제3절편

이하, 본 발명에 적용되는 핀형 열교환기의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여서 상세하게 설명한다.

제1도는 일반적인 핀형 열교환기의 외관을 도시한 사시도이고, 제4도는 본발명에 적용되는 핀형 열교환기의 핀의 일부를 발췌하여서 도시한 평면도이며, 제5도는 제4도의 일부를 발췌하여서 도시한 평면도이고, 제6도는 제5도의 IV - IV 선을 절결하여서 도시한 단면도이다.

제1도 및 제4도 내지 제6도에 있어서, (1)은 핀형 열교환기의 본체이고, (2)는 냉매가 흐르도록 가이드하는 파이프이며, (3)은 상기 파이프(2)에 가이드되어서 흐르는 냉매와 외부의 열교환이 용이하게 되도록 상기 파이프(2)에 일정간격을 두고 다수개 병렬로 배치된 박판의 핀이다.

또, 상기 핀(3)에는 상기 파이프(2)가 삽입되도록 다수의 파이프공(4)이 구비되고, 이 각각의 파이프공(4) 사이에는 열전달효율을 향상시키는 다수개의 절편(60)이 마련된다. 이 절편(60)은 가늘고 긴 판상이며, 이로 인해 슬릿(50)이 형성되게 되는데, 이 절편(60)은 슬릿(50)의 중심부를 가로지르도록 제작된다. 또한, 이 절편(60)의 핀(3)의 상하로 돌출되도록 되어 있다.

이렇게 이웃하는 파이프공(4)사이에 마련된 절편(60)들은 제5도에 도시된 바와 같이 이웃하는 파이프공(4)의 중심을 연결하는 선(a)(이하, '중심선' 이라한다)을 기준으로 대칭되게 배치된다. 그리고, 절편(60)은 파이프공(4)의 원주에 인접하여 배치되도록 중심선(a)에서 멀리 이격될수록 길게 형성되어 있다. 또한, 길게 형성된 절편(60)들이 공기의 흐름에 있어서 큰 저항이 작용하지 않도록 중심부를 이분시킨다. 이 이분된 폭 또한 중심선(a)에서 먼 절편(60)의 것일수록 넓게 형성되어 있다.

즉, 상기 절편(60)은; 상기 파이프공(4)의 중심선(a)에 공기가 유통되는 제1슬릿(51)이 형성되도록 상기 핀(3)의 중심선(a)상에 길이 l₁의 폭을 갖고 절결되어 형성된 제1절편(61)과; 상기 제1절편(61)의 외측에 상기 파이프공(4)에 근접하도록 상기 제1절편(61)의 길이(l₁)보다 긴 길이(l₂)로 상기 중심선(a)에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분(t₂)이 형성되어 이분되고, 제2슬릿(52)을 형성시키는 제2절편(62)과; 상기 제2절편(62)의 외측에 상기 파이프공(4)에 근접하도록 상기 제2절편(62)의 길이(l2)보다 긴 길이(l3)로 상기 중심선(a)에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분(t₃)이 형성되어 이분되고, 제3슬릿(53)을 형성시키는 제3절편(63)으로 이루어진다.

그리고, 제6도에 도시한 바와 같이, 상기 제1절편(61)과, 상기 제2절편(62) 그리고 상기 제3절편(63)은 서로 동일한 방향과 동일한 각도로 경사지게 형성되어 평행을 이룬다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 핀형 열교환기의 작용효과를 설명한다.

본 발명에 의한 핀형 열교환기는, 상기 파이프(2)속으로 냉매가 흐르면 상기 파이프(2)의 외관을 둘러싸고 있는 상기 핀(3)사이 또는 상기 핀(3)에 형성된 상기 절편(60)과 상기 슬릿(50)사이로 외부공기가 통과하면서 상기 파이프(2)를 흐르는 냉매와 외부공기가 열교환되게 된다. 즉, 제5도에 도시한 화살표 방향으로 유입된 공기는 상기 제3절편(63)에 접하여 상기 제3절편(63)의 경사면을 따라 흐르면서 열교환을 수행한다. 또, 열교환을 하면서 상기 제3절편(63)을 따라 흐르던 공기는 상기 제3슬릿(53)을 통해 이웃하는 핀(3)으로 흐르거나 상기 제3절편(63)의 양단과 근접설치된 상기 파이프(2)나 상기 제2절편(62)으로 향한다. 이 중 상기 제3절편(63)에 의해 감속된 공기중 상기 제2절편(62)을 향하는 공기는 상기 제3절편(63)의 이분된 공간으로 빠져나온 공기와 만나 속도가 증대된다. 그리하여 다시 상기 제2슬릿(52)에 이웃하는 상기 핀(3)으로 이동하거나 상기 제2절편(62)의 양단과 인접한 상기 파이프(2)나 상기 제1절편(61)으로 열교환하면서 이동한다. 또, 상기 제2절편(62)에 의해 감속된 공기중 상기 제1절편(61)으로 향하는 공기는 상기 제2절편(62)의 이분된 공간으로 빠져나온 공기와 만나 속도가 다시 높아져 열교환하면서 흘러가게 된다. 상기 제1절편(61)을 따라 흐르는 공기는 양단과 인접한 파이프(2)로 이동하거나 이웃하는 핀(3)으로 흘러간다. 상기 슬릿(50)의 배열이 상기 제1슬릿(51)을 중심으로 대칭되므로써 상기 제1절편(61)을 빠져나간 공기는 다시 상기 제2절편(62), 상기 제3절편(63)의 순으로 이동한다. 이때도 상기와 같은 과정으로 상기 제2절편(62)과 상기 제3절편(63)을 빠져나가게 된다. 이렇게 상기 절편(60)들이 상기 파이프(4)의 주변으로 형성되어서 공기가 정체되는 영역을 제거할 수 있는 것은 물론이고, 상기 제2절편(62) 및 상기 제3절편(63)은 이분되므로써 공기가 원활하게 유통되게 된다.

이와 같은 과정으로 열교환되면서 흘러가는 공기의 흐름을 더욱 원만히 하도록 제7도에 도시한 바와 같이 절편(60')의 상단부와 하단부를 반대방향으로 만곡시켜서 설치할 수도 있다. 이때에는 공기의 흐름이 일자형일 경우보다 원만하게 흐르도록 유도되므로 공기가 감속되는 것을 방지하고, 원만히 공기를 유도하여 소음을 저감시킬 수 있다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 핀형 열교환기에 의하면, 핀에 형성되는 절편들이 파이프공에 인접하여 배치됨과 동시에, 공기가 흘러감에 있어서 저항을 줄이도록 절편이 이분되고 이 이분된 폭 또한 중심선으로부터 멀수록 넓게 형성되므로써, 공기의 흐름에 의한 저항을 감소시켜 공기가 원활하게 흐르게 되고 파이프주위에 공기가 정체되는 영역을 제거하여 효율적으로 열교환을 할 수 있음과 동시에 공기의 유동에 의한 소음을 최소화시킬 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims

냉매의 흐름을 가이드하는 파이프(2)가 조립되도록 다수의 파이프공(4)이 핀(3)에 천공되고, 이 핀(3)에는 중심선(a)을 기준으로 다수의 절편이 대칭되게 형성된 핀형 열교환기에 있어서; 상기 파이프공(4)의 중심선(a)에 공기가 유통되는 제1슬릿(51)이 형성되도록 상기 핀(3)의 중심선(a)상에 길이 l₁의 폭을 갖고 절결되어 형성된 제1절편(61)과; 상기 제1절편(61)의 외측에 상기 파이프공(4)에 근접하도록 상기 제1절편(61)의 길이(l₁)보다 긴 길이(l₂)로 상기 중심선(a)에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분(t₂)이 형성되어 이분되고, 제2슬릿(52)을 형성시키는 제2절편(62)과; 상기 제2절편(62)의 외측에 상기 파이프공(4)에 근접하도록 상기 제2절편(62)의 길이(l₂)보다 긴 길이(l₃)로 상기 중심선(a)에 대칭되어 형성되며, 공기의 흐름이 원활하도록 중앙에 절결되지 않은 부분(t₃)이 형성되어 이분되고, 제3슬릿(53)을 형성시키는 제3절편(63)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 핀형 열교환기.