KR19990015021A - 타원형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조기용 열교환기에 관한 것으로, 특히 냉매가 순환되는 기존의 원형 냉매유로관을 타원형의 냉매유관으로 형성하여 열교환기를 구성함으로써, 열교환기의 열전달 효율을 향상시키고, 압력손실을 저감 하도록 한 것이다.

Description

타원형 열교환기

본 발명은 공조기용 열교환기에 관한 것으로, 특히 냉매가 순환되는 기존 원형의 냉매유로관을 타원형의 냉매유로관으로 형성하여 열교환기를 구성함으로써, 열교환기의 열전달 효율을 향상시키고, 압력손실을 저감 하는데 그 목적이 있다.

종래 열교환기의 대략적인 구성은 도 1과 같이 냉매가 순환되는 원형의 냉매유로관(1)과, 상기 냉매유로관(1)에서 발생되는 열의 방열을 촉진하도록 냉매유로관(1)의 외부에 일정한 간격으로 적층된 다수개의 방열핀(2)으로 구성된다.

그리고, 상기 방열핀(2)에는 방열을 촉진하기 위해 핀 슬릿(3)이 형성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 열교환기는 냉매유로관(1) 내부로 냉매가 순환되며 열교환이 이루어지고, 냉매유로관(1)의 열이 방열핀(2)으로 전도되어 방열핀(2)에서 활발하게 열교환을 이루게 된다.

또한, 방열핀(2)에 형성된 핀 슬릿(3)에서 공기유로 방향(A)에서 송풍되는 공기와 부딪치며 방열이 촉진되도록 하고 있다.

이와 같이 구성되어 공기와 냉매사이에서 열교환을 하는 장치인 열교환기에 있어서, 열전달 능력의 개선을 위해 핀 슬릿(3)의 형상을 변경하거나, 배열을 개선하거나, 기타 여러가지 인자의 다양한 변화를 통해 열적성능을 개선해 왔다.

그러나, 원형관을 사용한 열교환기는 열적 성능의 한계가 나타나게 되고, 또한, 열적 성능 향상을 위해 방열핀의 인자를 변화시킴으로서 압력손실의 증대를 가져오는 문제점이 있어왔다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안한 것으로 냉매가 순환되는 냉매유로관을 타원형으로 형성하여 열교환기를 구성하는데 있다.

도 1은 종래 열교환기의 개략도.

도 2는 종래 방열핀을 발췌한 상세도.

도 3은 본 발명 타원형 열교환기의 측면도.

도 4는 원형 냉매유로관과 타원형 냉매유로관의 유선화 비교도.

도 5는 원형 냉매유로관과 타원형 냉매유로관의 사영역(dead region) 비교도.

도 6은 공기속도에 따른 열전달계수를 보인 그래프.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 냉매유로관 102 : 방열핀

본 발명인 타원형 열교환기를 첨부한 도면을 참고로 이하에서 설명한다.

도 3과 같이 냉매가 순환되는 냉매유로관(101)과, 상기 냉매유로관(101) 외부에 적층되어 공기와 접촉되며 방열을 촉진시키는 방열핀(102)으로 구성되는 열교환기에 있어서, 상기 냉매유로관(101)을 단축(a)과 장축(b)으로 이루어지는 타원형으로 형성하여 구성한다.

그리고, 상기 타원형의 냉매유로관(101)은 단축(a)과 장축(b)의 비를 1:1,5∼1:3이하의 범위를 적용하여 형성한다.

이와 같은 본 발명의 열교환기는 압력손실을 감소하고, 열적 성능이 향상된다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이 송풍되는 공기의 유로방향(A')에 대해 종래 원형의 냉매유로관(1)은 송풍되는 바람을 직접받지 않는 후부에서 소용돌이의 와류현상이 심하게 발생하나, 타원형의 냉매유로관(101)에서는 거의 발생되지 않음을 알 수 있다.

따라서, 공기유로의 유선화로 인해 송풍되어온 새로운 바람과 열교환이 이루어지며 신속하게 빠져나가게 되어 관 외측 압력손실이 감소된다.

또, 도 5와 같이 냉매유로관(101) 후부의 열전달이 되지 않는 사영역(dead region)도 종래의 원형의 냉매유로관(1)에 비해 타원형의 냉매유로관(101)에서는 적은 부분으로 나타남을 알 수 있다.

따라서, 송풍되는 공기와 부딪쳐 열교환이 이루어지는 냉매유로관(101)의 실질 열전달 면적이 증가함으로 열교환기의 열적 성능이 향상된다.

또한, 타원형의 냉매유로관(101)은 단축(a)과 장축(b)으로 이루어지는데 본 발명에서는 단축(a)과 장축(b)의 형상비율(aspect ratio)(a:b)을 1:1,5∼1∼1:3으로 하였다.

이는 공조기에서 열교환기를 통과하는 공기의 속도는 2m/s 이하의 저속임으로 도 6에 나타낸 그래프와 같이 형상 비율이 커진다고 하여, 압력손실은 작아지지만 열전달능력의 향상은 가져오지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 냉매가 순환되는 냉매유로관을 타원형으로 형성하여 열교환기를 구성함으로써, 공기유로의 유선화로 관외측 압력손실을 감소시키고, 사영역의 감소로 실질 열전달 면적이 증가함으로서 열교환기 열적 성능의 향상하는 효과가 있다.

또한, 관 내로 흐르는 냉매유동의 와류화를 촉진하여 전열효과를 상승시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 냉매가 순환되는 냉매유로관과, 상기 냉매유관 외부에 적층되어 공기와 접촉되며 방열을 촉진시키는 방열팬으로 구성되는 열교환기에 있어서,

   상기 냉매유로관을 단축과 장축을 갖는 타원형으로 형성한 것을 특징으로 하는 타원형 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 타원형의 냉매유로관은 단축과 장축의 형상비율을 1:1,5∼1:3이하인 것을 특징으로 하는 타원형 열교환기.