KR100197709B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 상기 다수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 전열관(2) 주위에서 난류화되도록 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관(2)을 중심으로 상하측에 방사상의 모양으로 평판핀(1)에 절곡 형성된 슬릿형 절기군(20)과, 상기 평판핀(1)의 표면적을 증대 및 강도를 높이도록 평판핀(1)에 대하여 전열관(2)들의 전방 및 후방측에 수직방향으로 절곡된 제1 및 제2비드부(30a,30b)를 구비한 것을 특징으로 되어 있으므로, 유동되는 기류가 슬릿형 절기군을 통과할 때 강하게 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있음과 동시에 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 다수개의 전열관들의 사이 측에 대한 열전달효율을 한층 더 높일 수 있으며, 또한, 평판핀의 표면적을 증대시킬 수 있음과 동시에 강도를 높일 수 있는 것이다.

Description

공기조화기의 열교환기

제1도는 종래의 열교환기를 도시한 사시도.

제2도는 제1도에서 평판핀 주위의 열유체특성을 도시한 확대도.

제3도는 제1도에서 전열관 주위의 열유체특성을 도시한 확대도.

제4도는 종래의 다른 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제5도는 제4도의 A-A선에서 본 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 열교환기의 평판핀을 도시한 측면도.

제7도는 제6도의 B-B선 단면도.

제8도는 제7도의 C-C선 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 평판핀 2 : 전열관

6a,6b : 제1 및 제2슬릿부 7a,7b : 제3 및 제4슬릿부

8a,8b : 제5 및 제6슬릿부 9a,9b : 제7 및 제8슬릿부

10a,l0b : 제9 및 제10슬릿부 11 : 제11슬릿부

20 : 슬릿형 절기군 21 : 기반부

30a,30b : 제1 및 제2비드부

본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(Fin)에 있어서 전열관의 상하측에 방사상으로 슬릿형(slit type) 절기군을 형성하고, 전열관의 전후측에 절곡부를 형성해서 이를 통과하는 기류(예컨대, 실내공기)가 난류 및 혼합되어 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킴과 동시에 열전달효율을 높일 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

종래에 의한 공기조화기의 열교환기는, 제1도에 도시한 바와 같이 일정 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 다수개의 평판핀(1)에 직교함과 동시에 갈짓자로 엇비슷하게 배열된 형상으로 배치되는 전열관(2)으로 구성되며, 기류는 상기 다수개의 평판핀(1)들 사이를 표시한 화살표 방향으로 유동하여 전열관(2)내의 유체와 열교환을 행한다.

그리고, 다수개의 평판핀(1) 주위의 열유체특성은 제2도에 도시한 바와 같이 평판핀(1)의 전열면 상의 온도 경계층(3)의 두께가 기류의 유입부로부터의 거리의 제곱근에 비례하여 두꺼워지기 때문에 열전달율은 기류의 유입부 기류측부로터의 거리가 증가함과 동시에 현저히 저하하며, 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있었다.

또한, 전열관(2) 주위의 열유체특성은 제3도에 도시한 바와 같이 전열관(2)에 화살표 방향의 저풍속 기류가 유동하는 경우 전열관(2) 표면의 막힌 지점으로부터의 각도가 70-80°에서 흐름이 벗겨져 떨어지고, 전열관(2)의 후방부에 사선으로 표시한 사류역(4)이 생기기 때문에 이 사류역(4)에서의 기류측 열전달율이 현저히 저하됨으로 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있었다.

그래서, 종래는 일본국 공개실용신안공보 소화55 -110995호가 있다. 동 공보의 공기조화기의 핀에 부착된 열교환기는, 제4도에 도시한 바와 같이 다수개의 평판핀(1)에 대해 다수개의 전열관(2)들의 간격부에 다수개 슬릿부(5a,5b,5c,5d,5e,5f)를 절곡 형성한 것이 제안되어 왔었다.

즉, 상기 슬릿부(5a,5c,5e)는 제5도에 도시한 바와 같이 각각 일정 간격을 두고 배열되도록 상기 평판핀(1)의 이면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고, 상기 슬릿부(5b,5d,5f)는 상기 슬릿부(5a,5c,5e)들의 사이 사이에 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 왔었다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 열교환기에 의하면, 평판핀(1)에 있어서 열교환 유체의 난류화에 의해 특히 경계층의 두께를 감소시킬 수 있도록 평판핀(1)에 다수개의 슬릿부(5a,5b,5c,5d,5e,5f)를 형성하여 각각 얇은 온도 경계층을 형성할 수 있는 구조로 되어 있기 때문에 슬릿형상이 없는 평판핀(1)에 비해 전열성능은 높지만 국부적인 전열성능을 비교하면 평판핀(1)의 상류측 슬릿부(5a)(5b)에서는 온도 경계층이 얇게 형성되어 전열성능이 높을 수 있으나, 하류측 슬릿부(5c,5d,5e,5f)에서는 상기 상류측 슬릿부(5a,5b)에서 형성된 온도 경계층 내에 들어가므로 전열성능이 낮아짐과 동시에 전열관(2)의 후방에 기류가 흐르지 않는 사류역(4)이 발생되었으며, 또 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류가 섞이지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 기류의 혼합에 의한 열전달효율의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 대두되었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 다수개의 평판핀들의 사이 사이를 통하여 유동되는 기류를 난류화 및 혼합시켜 열전달효율을 높혀서 전열성능을 향상시킴과 동시에 전열관의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시킬 수 있게 합은 물론, 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 하여 다수개의 전열관들의 사이 사이 중앙에 열전달을 향상시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 평판핀의 이면에 대하여 전열관의 전후방측에 비드부를 설치하여, 평판핀의 표면적을 증대 및 강도를 높일 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 다수개의 평판핀에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 전열관으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 평판핀의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 전열관 주위에서 난류화되도록 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관을 중심으로 상하측에 방사상의 모양으로 평판핀에 절곡 형성된 슬릿형 절기군과, 상기 평판핀의 표면적을 증대 및 강도를 높이도록 평판핀에 대하여 전열관들의 전방 및 후방측에 수직방향으로 절곡된 제1 및 제2비드부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도면에서 종래의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도면에서 참조부호 20은 상기 다수개의 평판핀(1)의 이면과 표면으로 유동되는 기류의 흐름이 난류 및 혼합되게 함으로써 상기 다수개의 전열관(2)의 후방에 생기는 사류역(4)을 감소시킴과 동시에 전체적인 전열성능을 향상시키도록 다수개의 전열관(2)들의 상하측 사이에 대하여 평판핀(1)에 기류의 유동진행방향으로 개구되면서 전열관(2)의 상하측 둘면을 일정 기반부(21)를 두고 감싸주는 방사형 모양으로 설치된 다수개의 슬릿형 절기군을 나타낸 것이다.

즉, 상기 슬릿형 절기군(20)은, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같이 기류가 다수개의 상하측 전열관(2)들의 사이 전방부를 통과할 때 난류화되도록 다수개의 평판핀(1)의 전방 상하측에 기반부(21)를 두고 경사방향으로 상호 대칭되게 형성된 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와, 기류가 다수개의 상하측 전열관(2)들의 사이 후방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)의 후방 상하측에 기반부(21)를 두고 경사방향으로 상호 대칭되게 형성됨과 동시에 상기 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와 전후 대칭되게 형성된 제3 및 제4슬릿부(7a,7b)와, 기류가 다수개의 상하측 선열관(2)들의 사이 전방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)의 전방 상하측에 상기 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와 일정 기반부(21)를 두고 그 후측에 위치되면서 경사방향으로 상호 대칭되게 형성된 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와, 기류가 다수개의 전열관(2)들의 사이 후방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)의 후방 상하측에 상기 제3 및 제4슬릿부(7a,7b)와 일정 기반부(21)를 두고 그 전측에 위치되면서 경사방향으로 상호 대칭되게 형성된 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)와, 기류가 다수개의 상하측 전열관(2)들의 사이 중간부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)의 중앙부에 상기 제5 및 제6슬릿부(8a,8b) 및 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)와 각각 일정 기반부(21)를 두고 그 후측과 전측에 위치되면서 수직방향으로 각각 형성된 제9 및 제10슬릿부(10a,l0b)와, 기류가 다수개의 상하측 전열관(2)들의 사이 중간부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)의 중앙부에 상기 제9슬릿부(10a) 및 제10슬릿부(l0b)와 각각 일정 기반부(21)를 두고 그 사이에 위치되면서 수직방향으로 형성된 제11슬릿부(11)로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1,제3,제5,제7슬릿부(6a)(7a)(8a)(9a)와 제2,제4,제6,제8슬릿부(6b)(7b)(8b)(9b)와의 사이측 간격은 서로 동일한 기반부(21)를 갖도록 형성되어 있고, 상기 제1 내지 제4슬릿부(6a,6b,7a,7b)의 단면적은 상기 제5 내지 제8슬릿부(8a,8b,9a,9b)의 단면적보다 넓은 크기로 형성되어 있다.

또, 상기 제1 및 제2슬릿부(6a)(6b)와 제5 및 제6슬릿부(8a)(8b)는 서로 동일한 경사방향으로 위치되고, 상기 제3 및 제4슬릿부(7a)(7b)와 제7 및 제8슬릿부(9a)(9b)는 서로 동일한 경사방향으로 위치됨과 동시에 상기 제1,제2,제5,제6슬릿부(6a)(6b)(8a)(8b)의 경사방향과 대칭되는 반대방향으로 위치되며, 상기 제1,제3,제5,제7슬릿부(6a)(7a)(8a)(9a)와 제2,제4,제6,제8슬릿부(6b)(7b)(8b)(9b)는 서로 대칭되는 경사방향으로 위치되어 있다.

또한, 상기 제1,제2,제7,제8,제9,제10슬릿부(6a,6b,7a,7b,10a,l0b)는 각각 일정 기반부(21)를 두고 배열됨과 동시에 기류의 유동진행방향으로 개구되도록 평판핀(1)의 표면측으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고, 상기 제4,제5,제9,제10,제11슬릿부(8a,8b,9a,9b,11)는 상기 제1,제2,제7,제8,제9,제10슬릿부(6a,6b,7a,7b,10a,l0b)의 사이 사이에 일정 기반부(21)를 두고 엇갈리게 배열됨과 동시에 기류의 유동진행방향으로 개구되도록 상기 평판핀(1)의 이면측으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있다.

도면에서 참조부호 30a,30b는 제8도에 도시한 바와 같이 상기 평판핀(1)의 표면적을 중대 및 강도를 높이도록 평판핀(1)에 대하여 전열관(2)들의 전방 및 후방측에 비딩(Beading)가공에 의해 수직방향으로 절곡된 제1 및 제2비드부를 나타낸 것이다.

즉, 상기 제1 및 제2비드부(30a)(30b)는 상기 전열관(2)과 일정 기반부(21)를 두고 상기 평판핀(1)의 이면으로 돌출되도록 절곡되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

제7도에 표시한 화살표(S1)방향으로 기류가 유동하게 되면, 이 유동 기류는 다수개의 평판핀(1)들의 사이 사이로 유입되면서 다수개의 전열관(2)들의 사이 사이 상하측에 대하여 평판핀(1)의 표면과 이면에 방사상의 모양으로 형성된 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제11슬릿부(6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b,10a,l0b,11)를 통과하면서 난류화됨과 동시에 표시한 점선화살표방향과 같이 두 방향으로 양분되어 합류되는 혼합기류를 형성함으로써 다수개의 전열관(2)들의 후방측에 형성된 사류역을 유효하게 감소시키게 되고, 다수개의 전열관(2)들의 후방측 열전달효율을 높여주게 된다.

즉, 2단 슬릿형 절기군(20)의 제1,제2,제7,제8,제제9,제10슬릿부(6a,6b,7a,7b,10a,l0b)는 상기 평판핀(1)의 이면으로 돌출 형성된 제4,제5,제9,제10,제11슬릿부(8a,8b,9a,9b,11)와 일정 기반부(21)를 두고 상호 엇갈리게 좌우방향으로 반복되도록 평판핀(1)의 표면으로 돌출 형성된 구조로 되어 있기 때문에 기류의 유동방향에 대하여 상기 제4,제5,제9,제10,제11슬릿부(8a,8b,9a,9b,11)에 의해 형성된 온도 경계층 내에 포함되지 않음에 따라 전열성능을 높일 수 있다.

또, 제1,제2,제3,제4,제5,제6,제7,제8 및 제11슬릿부(6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9a,11)는 그 상하 단부가 상기 전열관(2)의 주위를 따라 동일한 기반부(21)를 두고 감싸도록 방사상의 모양으로 배열된 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류를 상기 슬릿형 절기군(20)에 의해 난류화시킬 수 있음과 동시에 그 유동되는 기류를 전열관(2)의 주위를 따라 확산되게 하여 전열관(2)의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시킬 수 있음은 물론 전열관(2)의 후방에서 열전달효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전열관(2)으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 한다.

한편, 제8도에 표시한 화살표(S2)방향으로 기류가 유동될 때, 이 유동 기류는 다수개의 전열관(2)들의 전방과 후방측에 대하여 다수개의 평판핀(1)의 이면으로 절곡된 제1 및 제2비드부(30a,30b)에 접촉되므로, 열전달효율을 한층 더 높일 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기에 의하면, 슬릿형 절기군이 다수개의 전열관들의 상하측사이에 방사상의 모양으로 배열되면서 평판핀의 표면과 이면에 서로 교차되게 반복 형성된 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류가 슬릿형 절기군을 통과할 때 강하게 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있음과 동시에 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 다수개의 전열관들의 사이측에 대한 열전달효율을 한층 더 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1 및 제2비드부가 전열관의 전방과 후방측에 대하여 평판핀에 각각 절곡 형성된 구조로 되어 있기 때문에 평판핀의 표면적을 증대시킬 수 있음과 동시에 강도를 높일 수 있는 효과도 있다.

Claims (1)

1. 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 다수개의 평판핀에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 다수개의 전열관을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 평판핀에 대하여 상기 다수개의 전열관들의 상하 사이측 전방과 후방에 기류의 유동방향과 경사방향으로 대응되게 각각 개구되며 또한 서로 일정 기반부를 두고 서로 반대되는 경사각도로 좌우 및 상하 대칭되게 설치되어 기류의 흐름을 난류화시키는 제1 내지 제4슬릿부와, 상기 평판핀에 대하여 상기 제1 및 제2슬릿부와 제3 및 제4슬릿부와의 사이에 기류의 유동방향과 경사방향으로 대응되게 각각 개구되며 또한 서로 일정 기단부를 두고 서로 반대되는 경사각도로 좌우 및 상하 대칭되게 설치됨과 동시에 제1내지 제4슬릿부와 일정 기반부를 두고 같은 경사각도로 각각 대응되게 설치되어 기류의 흐름을 난류화시키는 제5 내지 제8슬릿부와, 상기 평판핀에 대하여 상기 제5 및 제6슬릿부와 제7 및 제8슬릿부와의 사이에 기류의 유동방향과 직각방향으로 대응되게 각각 개구되며 또한 서로 일정 기반부를 두고 좌우 수직되게 설치되어 기류의 흐름을 난류화시키는 제9 및 제10슬릿부와, 상기 평판핀에 대하여 상기 제9슬릿부와 제10슬릿부와의 사이에 기류의 유동방향과 직각방향으로 대응되게 개구되며 또한 제9 및 제10슬릿부와 일정 기반부를 두고 수직되게 설치되어 기류의 흐름을 난류화시키는 제11슬릿부로 이루어져 상기 전열관의 주위를 따라 방사상 모양으로 배치된 슬릿형 절기군과, 상기 평판핀의 한쪽면 방향에 대하여 상기 전열관들의 전방측과 후방측에, 일정 기반부를 두고 수직되게 각각 돌출되어 평판핀의 표면적을 증대시킴과 동시에 강도를 높이는 제1 및 제2비드부를 포함함을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.