KR100210073B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 직각으로 삽입된 복수개의 전열관으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 평판핀의 표면적을 증대 및 강도를 높임과 동시에 상기 전열관들에서 발생되는 응축수가 잘 흘러내릴 수 있는 배수기능을 갖도록 평판핀에 대하여 전열관들의 상하 및 좌우측에 수직방향으로 설치되는 제1 및 제2비드부를 구비한 것을 특징으로 되어 있으므로, 유동되는 기류를 압력강하량으로 감소시키면서 난류 및 혼합시켜줄 수 있고, 열전달 효과를 상승시킬 수 있음과 동시에 전열관으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달할 수 있음은 물론 평판핀의 표면적을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 열교환기를 냉방용 증발기나 또는 응축기로 사용할 경우 전열관의 내부를 유동하는 냉매온도와 평판핀들의 사이를 유동하는 기류온도차에 의해 발생되는 응축수(예컨대, 이슬맺힘현상)가 용이하게 흘러내리도록 안내할 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 평면도.

제7도는 제6도의 B-B선의 단면도.

제8도는 제6도의 C-C선의 단면도.

제9도는 본발명의 기류흐름을 설명하기 위한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 평판핀 2 : 전열관

10 : 루버형 절기군 60 : 기반부

20,30,40,50 : 제1 내지 제4루버형 절기부

70,71,72,73,74,75 : 절기 80 : 제1비드부

90 : 제2비드부

본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(fin)에서 복수개의 전열관들의 상하측 사이에 복수개의 루버(louver)형 절기군을 형성하여, 이들을 통과하는 유동기류(예컨대, 공기)가 난류 및 혼합되게 하여 열교환성능을 향상시킴과 동시에 복수개의 전열관의 후방에 생기는 지수영역(예컨대, 사류역)을 감소시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

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

그리고, 평판핀(1) 주위의 열유체특성은 제2도에 도시한 바와 같이 평판핀(1)의 전열면 상의 온도 경계층(3)의 두께가 기류의 유입부로 부터의 거리의 제곱근에 비례하여 두꺼워지기 때문에 기류측 열전달율은 기류의 유입부로 부터의 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 지점으로 부터의 각도가 70℃ 내지 80℃에서 흐름이 벗겨져 떨어지고, 전열관(2)의 후방부에 사선으로 표시한 지수영역(4)이 생기기 때문에 이 지수영역(4)에서의 기류측 열전달율이 현저히 저하됨으로 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있었다.

그래서, 종래의 또 다른 공기조화기의 열교환기는, 제4도에 도시한 바와 같이 복수개의 평판핀(1)에 대해 복수개의 전열관(2)들의 상하 간격부에 기반부가 없이 다이렉트방식에 의해 복수개의 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)를 절곡 설치한 것이 제한되어 왔었다.

즉, 상기 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)는 제5도에 도시한 바와 같이 상호 동일한 경사각으로 상기 평판핀(1)의 이면과 표면측으로 커팅가공에 의해 돌출 설치되어 있고, 이들 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)의 상하단은 상기 절기군(2)의 둘레면에 대해 상호 평행하게 설치되어 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 복수개의 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)을 설치한 구조로 되어 있으나, 이러한 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)는 그 상하단이 상기 전열관(2)의 둘레면에 대해 평행하게 설치되어 있을 뿐만 아니라 전체적으로 직사각형 모양으로 배열되기 때문에 전열관(2)의 후방에 기류가 흐르지 않는 지수영역이 발생되었으며, 또 복수개의 평판핀(1)들의 사이 사이를 흐르는 기류가 섞이지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 기류의 혼합에 의한 열전달 효과의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 대두되었다.

또, 복수개의 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)들은 기류의 유동진행방향에 대하여 루버가 직각으로 설치되어 있으므로, 압력강하량이 증대하여 열교환성능을 저하시킨다는 문제점도 대두되었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 평판핀들의 사이 사이를 통하여 유동되는 기류를 난류화 및 혼합시켜 열전달 효과를 높혀 전열성능을 향상시킴과 동시에 복수개의 전열관들의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있고, 또 전열관으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 함과 동시에 복수개의 전열관들의 사이 사이 중앙에 열전달을 향상시킬 수 있으며, 또 압력강하량의 증대를 억제시켜 열교환성능을 높일 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 평판핀의 이면에 대하여 전열관들의 상하측 중앙에 비드부를 설치하여, 평판핀의 표면적을 증대 및 강도를 높임과 동시에 상기 전열관들에서 발생되는 응축수가 잘 흘러내릴 수 있는 배수기능을 부여하도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 직각으로 삽입된 복수개의 전열관으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 평판핀의 표면적을 증대 및 강도를 높임과 동시에 상기 전열관들에서 발생되는 응축수가 잘 흘러내릴 수 있는 배수기능을 갖도록 평판핀에 대하여 전열관들의 상하 및 좌우측에 수직방향으로 설치되는 제1 및 제2비드부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

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

도면에서 참조부호 10은 상기 복수개의 평판핀(1)의 이면과 표면으로 유동되는 기류의 흐름이 난류 및 혼합되게 하여 상기 복수개의 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 감소시킴과 동시에 전체적인 전열성능을 향상시키도록 전열관(2)들의 상하측에 대하여 상기 평판핀(1)에 기류의 유동진행방향 및 기류의 유동반대방향으로 좌우대칭되게 개구되면서 전열관(2)의 상하측 둘레면을 감싸주는 방사형 모양으로 설치된 복수개의 루버형 절기군을 나타낸 것이다.

즉, 상기 루버형 절기군(10)은, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같이 상기 평판핀(1)의 이면과 표면으로 유동되는 기류가 상기 복수개의 전열관(2)들 사이에 대하여 전방에서 중반을 통과할때 난류 및 혼합되도록 전열관(2)의 전방 상하측에 서로 대칭되는 형상을 가지고 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되는 사선방향으로 각각 설치된 제1 및 제2루버형 절기부(20)(30)와, 상기 제1 및 제2루버형 절기부(20)(30)에 의해 확산된 혼합기류가 복수개의 전열관(2)들 사이에 대하여 중반에서 후방을 통과할때 또 다시 난류 및 혼합되면서 전열관(2)들 후방에 생기는 지수영역을 감소시키도록 전열관(2)들 후방 상하측에 서로 대칭되는 형상을 가지고 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되는 사선방향으로 각각 설치된 제3 및 제4루버형 절기부(40)(50)로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1 및 제2루버형 절기부(20)(30)는 상기 평판핀(1)을 통과하는 기류의 유동진행방향으로 직각되게 개구되도록 좌측단이 평판핀(1)의 이면으로 돌출됨과 동시에 우측단이 평판핀(1)의 표면으로 돌출되는 사선방향으로 커팅가공에 의해 설치되어 있고, 상기 제3 및 제4루버형 절기부(40)(50)는 상기 평판핀(1)을 통과하는 기류의 유동방향으로 직각되게 개구되도록 좌측단이 평판핀(1)의 표면으로 돌출됨과 동시에 우측단이 평판핀(1)의 이면으로 돌출되는 사선방향으로 커팅가공에 의해 설치되어 있다.

상기 제1 및 제3루버형 절기부(20)(40)의 상단은 상기 전열관(2)들의 하부측 외주면과 일정 기반부(60)를 두고 동일한 반지름으로 주위를 따라 방사형 모양으로 설치되어 있고, 상기 제2 및 제4루버형 절기부(30)(50)의 하단은 상기 전열관(2)들의 상부측 외주면과 일정 기반부(60)를 두고 동일한 반지름으로 주위를 따라 방사형 모양으로 설치되어 있다.

상기 제1 및 제3루버형 절기부(20)(40)와 제2 및 제4루버형 절기부(30)(50)는 그들 사이에 서로 평행한 일정 기반부(60)를 두고 상하 대칭되게 설치되어 있고, 제1 및 제2루버형 절기부(20)(30)와 제3 및 제4루버형 절기부(40)(50)는 그들 사이에 일정 기반부(60)를 두고 좌우 대칭되게 설치되어 있다.

상기 제1 내지 제4루버형 절기부(20)(30)(40)(50)들은 가로방향으로 연속되는 복수개의 절기(70)(71)(72)(73)(74)(75)를 각각 가지고 있으며, 이들 복수개의 절기(70)(71)(72)(73)(74)(75)들은 서로 기반부가 없이 커팅가공에 의해 다이렉트방식으로 설치되어 있다.

도면에서 참조부호 80 및 90은 제6도 및 제8도에 도시한 바와 같이 상기 평판핀(1)의 표면적을 증대 및 강도를 높임과 동시에 상기 전열관(2)들에서 발생되는 응축수가 잘 흘러내릴 수 있는 배수기능을 갖도록 평판핀(1)에 대하여 전열관(2)들의 상하 및 좌우측에 비딩(beading)가공에 의해 수직방향으로 절곡된 제1 및 제2비드부를 나타낸 것이다.

즉, 상기 제1비드부(80)는 상기 평판핀(1)의 이면에 상기 전열관(2)들의 상하측과 일정 기반부(60)를 두고 설치되어 있고, 상기 제2비드부(90)는 상기 평판핀(1)의 이면에 상기 전열관(2)들의 전후방측과 일정 기반부(60)를 두고 설치되어 있다.

이때, 상기 제1 및 제2비드부(80)(90)들은 그 중앙을 중심으로 좌우측단이 서로 대칭되는 경사각도를 갖고 상기 평판핀(1)의 이면으로 절곡되어 있다.

또, 상기 제1비드부(80)의 상하측단은 상기 전열관(2)들의 상하측 외주면과 일정 기반부(60)를 두고 방사형 모양으로 설치된 루버형 절기군(10)과 동일한 연장선상에 설치되어 있고, 상기 제2비드부(90)는 상기 전열관(2)의 직경과 동일한 높이를 갖도록 설치되어 있다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

제6도에 표시한 화살표 S방향으로 기류가 유동하게 되면, 이 유동기류는 복수개의 평판핀(1)들의 이면과 표면측 사이로 유입될때 복수개의 전열관(2)들의 전방측, 상하측 및 후방측에 대하여 상기 평판핀(1)의 이면과 표면으로 각각 동일한 사선방향으로 돌출된 복수개의 제1 내지 제4루버형 절기부(20)(30)(40)(50)를 제9도에 표시한 실선화살표방향과 같이 순차적으로 통과하면서 전열관(2)으로 부터 열의 흐름이 차단되지 않고 원활히 전달되도록 계속적으로 난류 및 혼합된다.

즉, 평판핀(1)의 이면측으로 유동되는 기류의 일부는 기류의 유동진행방향으로 직각되게 개구되도록 전열관(2)들의 상하측 전방에 설치된 제1 및 제2루버형 절기부(20)(30)의 절기(70)(71)(72)(73)(74)(75)를 통하여 평판핀(1)의 표면측으로 흐름이 바뀜과 동시에 그 표면측으로 유동되는 본래의 기류와 섞이게되고, 이들 기류의 섞임현상에 의해 난류화됨으로써 전열관(2)의 전방에서 중반까지 보다 많은 량의 기류가 정체되게 함과 동시에 전열관(2)의 주변에서 강도높은 열교환이 이루어지게 하는 등의 전열성능을 높여주게 된다.

또, 상기와 같이 난류화된 기류의 일부는 기류의 유동반대방향으로 직각되게 개구되도록 전열관(2)들의 상하측 후방에 설치된 제2 및 제3루버형 절기부(40)(50)의 절기(70)(71)(72)(73)(74)(75)를 통하여 평판핀(1)의 이면측으로 흐름이 바뀜과 동시에 그 이면측으로 유동되는 본래의 기류와 섞이게되고, 이들 기류의 섞임현상에 의해 또 다시 난류화됨으로써 전열관(2)의 전방에서 후방까지 유동기류의 흐름이 차단되지 않고 전열관(2)의 둘레면을 따라 원활히 난류 및 혼합되면서 전열관(2)의 후방측으로 전달되어 지고, 압력강하량이 현저히 감소되어 보다 원활한 기류의 흐름을 유도하게 된다.

이때, 제1 내지 제4루버형 절기부(20)(30)(40)(50)는 전열관(2)들의 상하측 외주면에 대하여 일정 기반부(60)를 두고 방사형 모양으로 설치되어 있으므로, 이들 제1 내지 제4루버형 절기부(20)(30)(40)(50)를 통과하는 난기류는 전열관(2)의 후방으로 더 많이 통과되어 전열관(2)들의 후방에 생기는 지수영역을 최소 영역으로 감소시켜 주게 됨은 물론 전열관(2)들의 후방에서 열전달 효과를 높여주게 되는 것이다.

한편, 제1 및 제2루버형 절기부(20)(30)와 제3 및 제4루버형 절기부(40)(50)의 사이에 대하여 평판핀(1)의 이면으로 절곡되는 비드부(80)는, 평판핀(1)의 표면적을 증대시킬 수 있고, 또 열교환기를 냉방용 증발기나 또는 응축기로 사용할 경우 전열관(2)의 내부를 유동하는 냉매온도와 평판핀(1)들의 사이를 유동하는 기류온도차에 의해 발생되는 응축수(예컨대, 이슬맺힘현상)가 용이하게 흘러내릴 수 있도록 안내하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 전열관들의 상하측 외주면을 일정 기반부를 두고 감싸주도록 방사형 모양으로 복수개의 루버형 절기군을 설치하면서 전열관들의 전방에 설치된 루버형 절기부를 기류의 유동진행방향으로 직각되게 개구시킴과 동시에 전열관들의 후방에 설치된 루버형 절기부를 기류의 유동반대방향으로 직각되게 개구시킨 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류를 압력강하량을 감소시키면서 난류 및 혼합시켜 줄수 있고, 열전달 효과를 상승시킬 수 있음과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있게 하며, 전열관으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 함과 동시에 복수개의 전열관들의 사이사이 중앙에 열전달을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또, 전열관들의 상하측 사이에 대하여 루버형 절기군의 중앙에 수직되게 위치되도록 평판핀의 이면에 버드부를 절곡형성한 구조로 되어 있기 때문에 평판핀의 표면적을 증대 및 강도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 열교환기를 냉방용 증발기나 또는 응축기로 사용할 경우 전열관의 내부를 유동하는 냉매온도와 평판핀들의 사이를 유동하는 기류온도차에 의해 발생되는 응축수(예컨대, 이슬맺힘현상)가 용이하게 흘러내리도록 안내할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 복수개의 평판핀(1)과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀(1)에 직각으로 삽입된 복수개의 전열관(2)으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 평판핀(1)의 이면에는, 상기 전열관(2)들의 좌우측에 전열관(2)으로부터 일정 기반부(60)를 두고 전열관(2)의 직경과 동일한 높이를 갖는 제2비드부(90)가 각각 수직방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.