KR0127599Y1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 다수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 전열관(2)으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 전열관(1)의 표면과 이면에는 평판핀(1)으로 유동되는 기류가 상기 전열관(2)의 주위에서 난류 및 혼합되도록 전열관(2)으로부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구되게 전열관(2)의 중심을 향하여 방사상의 형상으로 형성된 슬릿형 절기군(20)과, 상기 전열관(2)의 후방의 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 높히도록 전열관(2)의 후방측에 돌출 형성된 제1 및 제2돌기부(30a)(30b)가 구비된 것을 특징으로 되어 있기 때문에 슬릿형 절기군(20)에 의해 유동되는 기류를 난류 및 혼합시켜 줄 수 있음과 동시에 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있으며, 또 전열관(2)으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 전열관(2)과 전열관(2)의 사이 중앙에 열전단효율을 한층 더 향상시킬 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 고안에 의한 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제7도는 제6도의 B-B선에서 본 단면도.

제8도는 제6도의 C-C선에서 본 단면도.

* 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, 10b : 제9 및 제10슬릿부 20 : 슬릿형 절기군

21 : 기반부 30a,30b : 제1 및 제2돌기부

본 고안은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(Fin)에 있어서 전열관을 향해 방사상으로 배열 형성된 슬릿(slit)형 절기군과 전열관의 후방에 형성된 돌기부에 의해 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 높일 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

일반적인 공기조화기에 이용되고 있는 열교환기는 제1도에 도시한 바와 같이 일정 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 이 평판핀(1)에 직교함과 동시에 갈짓자로 엇비슷하게 배열된 형상으로 배치되는 다수개의 전열관(2)으로 구성되며, 기류(예컨대, 실내공기)는 상기 다수개의 평판핀(1)들 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 유입부로부터의 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 지수영역(예컨대, 사류역;4)이 생기기 때문에 이 지수영역(4)에서의 기류측 열전달율이 현저히 저하됨으로 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있었다.

그래서, 종래는 제4도에 도시한 바와 같이 평판핀(1)에 대해 전열관(2)과 전열관(2)과의 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 있다.

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 높은 수 있으나, 하류측 슬릿부(5c,5d,5e,5f)에서는 상기 상류측 슬릿부(5a,5b)에서 형성된 온도 경계층내에 들어가므로 전열성능이 낮아짐과 동시에 전열관(2)의 후방에 기류가 흐르지 않는 지수영역이 발생되었으며, 또 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류가 섞이지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 기류의 혼합에 의한 열전달효율의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 대두 되었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 고안의 목적은, 평판핀과 평판핀의 사이를 통하여 유동되는 기류를 난류화 및 혼합시켜 열전달 효과를 높혀 전열성능을 향상시킴과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있고, 또 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 함과 동시에 전열관과 전열관의 사이 중앙에 열전달효율을 높일 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이사이로 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 대하여 상기 전열관과 전열관의 상하측 전후방에 평판핀으로 유동되는 기류가 전열관의 전후방에서 난류 및 혼합되도록 전열관으로부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구되게 전열관의 중심을 향하여 방사상의 형상으로 형성된 슬릿형 절기군과, 상기 평판핀의 표면과 이면에 대하여 상기 전열관과 전열관의 상하측 중앙에 상기 슬릿형 절기군의 전방으로부터 난류 및 혼합되어 공급되는 기류를 받아 전열관의 후방으로 보내도록 수직되게 형성된 제9 및 제10슬릿부와, 상기 전열관의 후방에 상기 슬릿형 절기군의 후방과 제9 및 제10슬릿부로부터 난류 및 혼합되어 공급되는 기류를 받아 전열관의 후방의 지수영역을 유효하게 감소시키고 열전달효율을 높히도록 버링(Burring)가공에 의해 직각되게 돌설된 제1 및 제2돌기부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

또한, 제1도 내지 제5도와 동일한 부분에서 동일한 부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.

본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는 제6도에 도시한 바와 같이, 기류가 사이사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 다수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 삽입 배열된 다수개의 전열관(2)과, 상기 다수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 전열관(2) 주위에서 난류 및 혼합되도록 전열관(2)으로부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구되게 전열관(2)의 중심을 향하여 방사상의 형상으로 평판핀(1)에 형성된 슬릿형 절기군(20)과, 상기 전열관(2)의 후방의 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 높히도록 전열관(2)의 후방측에 버링(Burring) 가공에 의해 돌출 형성된 제1돌기부(30a) 및 제2돌기부(30b)로 이루어져 있다.

이때, 상기 슬릿형 절기군(20)은 그들 사이 사이에 각각 일정한 기반부(21)를 두고 상기 평판핀(1)의 표면과 이면으로 상하 교차되게 형성되어 있다.

즉, 상기 슬릿형 절기군(20)은 기류가 전열관(2)과 전열관(2)의 전방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성된 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와, 기류가 전열관(2)과 전열관(2)의 후방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성됨과 동시에 상기 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와 대칭되게 형성된 제3 및 제4슬릿부(7a,7b)와, 기류가 전열관(2)과 전열관(2)의 전방부에서 난류화되도록 상기 제1 및 제2슬릿부(6a,6b) 후측의 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성된 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와, 기류가 전열관(2)과 전열관(2)의 후방부에서 난류화되도록 상기 제3 및 제4슬릿부(7a,7b) 전측의 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성된 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)와, 난류화된 기류를 혼합하여 전열관(2)의 후방부에 형성된 지수영역을 감소시키도록 상기 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)의 사이의 평판핀(1)에 수직되게 일정한 간격을 두고 각각 형성된 제9 및 제10슬릿부(10a,10b)로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1슬릿부(6a)와 제2슬릿부(6b)와의 사이 간격 및, 제3슬릿부(7a)와 제4슬릿부(7b)와의 사이 간격은 상기 제5슬릿부(8a)와 제6슬릿부(8b)와의 사이 간격 및, 제7슬릿부(9a)와 제8슬릿부(9b)와의 사이간격보다 큰 폭의 기반부(21)가 각각 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.

또한 , 상기 제1, 제2, 제9, 제7 및 제8 슬릿부(6a,6b,10a,9a,9b)는 제7도에 도시한 바와 같이 각각 일정 간격을 두고 배열되도록 평판핀(1)의 이면으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고 상기 제5, 제6, 제10, 제3 및 제4슬릿부(8a,8b,10a,7a,7b)는 각각 일정한 간격을 두고 상기 제1, 제2, 제9, 제7 및 제8슬릿부 (6a,6b,10a,9a,9b)의 사이 사이에 일정한 기반부(21)를 두고 엇갈리게 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있다.

한편, 상기 제1돌기부(30a)와 제2돌기부(30b)는 상기 전열관(2)의 후방 중심에서 일정한 기반부(21)를 두고 상기 평판핀(1)의 표면과 이면으로 상하 엇갈리게 형성되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명한다.

제8도에 표시한 화살표 (S)방향으로 기류가 유동하게 되면, 이 유동 기류는 다수개의 평판핀(1)과 평판핀(1)의 사이로 유입되면서 전열관(2)과 전열관(2)의 사이에 대해 방사상 형상으로 상기 평판핀(1)의 기반부(21)를 중심으로 이면과 표면에 각각 엇갈리게 형성된 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제8슬릿부(6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b)를 통과하면서 유동되어 난류화됨과 동시에 상기 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)와의 사이에 대해 상기 평판핀(1)의 기반부(21)를 중심으로 이면과 표면에 각각 엇갈리게 형성된 제9 및 제10슬릿부(10a,10b)를 통과하면서 두방향으로 양분되어 합류되는 혼합기류를 형성하고, 또 혼합기류는 전열관(2)의 후방을 중심으로 표면과 이면에 각각 엇갈리게 평판핀(1)에 형성된 제1 및 제2돌기부(30a)(30b)에 안내되어 난류화됨으로써 전열관(2)의 후방에 형성된 지수영역을 유효하게 감소시켜 전열관(2)의 후방에서 생기는 열전달효율을 높여주게 된다.

즉, 2단 슬릿형 절기군(20)의 제1, 제2, 제9, 제7, 제8슬릿부(6a,6b,10a,9a,9b) 및 제2돌기부(30b)는 상기 평판핀(1)의 표면에 돌출 형성된 제5, 제6, 제10, 제3, 제4슬릿부(8a,8b,10a7a,7b) 및 제1돌기부(30a)와 상호 엇갈리게 평판핀(1)의 이면에 돌출 형성된 구조로 되어 있기 때문에 기류의 흐름방향에 대하여 상기 제5, 제6, 제10, 제3, 제4 슬릿부 (8a,8b,10a,7a,7b) 및 제1돌기부(30a)에 의해 형성된 온도 경계층내에 포함되지 않아 전열성능을 높일 수 있다.

또, 제1 내지 제10슬릿부 (6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b,10a,10b)는 그 상하 단부가 상기 전열관(2)의 주위를 감싸도록 방사상의 형상으로 설치되는 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류를 상기 슬릿형에 의해 난류화시킬 수 있음과 동시에 그 유동되는 기류를 전열관(2)의 주위를 따라 확산되게 하여 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 감소시킬 수 있음은 물론 전열관(2)의 후방에서 열전달효율을 높혀 줄 수 있을 뿐만 아니라 전열관(2)으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 한다.

또, 제1 내지 제9슬릿부 (6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b)는 전열관(2)으로부터 멀어질수록 그 단면적이 넓게 테이퍼진 구조로 되어 있기 때문에 열전달현상이 가장 미약한 전열관(2)과 전열관(2)의 사이 중앙에 열전달현상을 높혀줄 수 있어 전열성능을 향상시킬 수 있다.

또, 제1 및 제2돌기부(30a)(30b)는 전열관(2)의 후방을 중심으로 일정한 기반부(21)를 두고 평판핀(1)의 표면과 이면에서 상하 엇갈리게 돌출 형성된 구조로 되어 있기 때문에 상기 슬릿형 절기군(20)을 통과하면서 난류화됨과 동시에 혼합된 기류를 받아 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 더욱 더 유효하게 감소시켜 줌으로써 열전달효율을 최대한으로 높혀주게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기에 의하면, 슬릿형 절기군이 전열관의 상하부를 중심으로 방사상의 형상으로 설치됨과 동시에 전열관으로부터 멀어지는 슬릿형 절기군의 끝단이 넓은 단면적을 갖도록 평판핀의 표면과 이면에 상하 교차되게 형성되며, 또한 전열관의 후방에 대하여 평판핀의 표면과 이면에 상하 엇갈리는 돌기부가 형성된 구조로 되어 있기 때문에 슬릿형 절기군에 의해 유동되는 기류를 난류 및 혼합시켜 줄 수 있음과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있으며, 또 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 전열관과 전열관의 사이 중앙에 열전달효율을 한층 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 다수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 전열관(2)으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 대하여 상기 전열관(2)과 전열관(2)의 상하측 전후방에 평판핀(1)으로 유동되는 기류가 전열관(2)의 전후방에서 난류 및 혼합되도록 전열관(2)으로부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구되게 전열관(2)의 중심을 향하여 방사상의 형상으로 형성된 슬릿형 절기군(20)과, 상기 평판핀(1)의 표면과 이면에 대하여 상기 전열관(2)과 전열관(2)의 상하측 중앙에 상기 슬릿형 절기군(20)의 전방으로부터 난류 및 혼합되어 공급되는 기류를 받아 전열관(2)의 후방으로 보내도록 수직되게 형성된 제9 및 제10슬릿부(10a,10b)와, 상기 전열관(2)의 후방에 상기 슬릿형 절기군(20)의 후방과 제9 및 제10슬릿부(10a,10b)로부터 난류 및 혼합되어 공급되는 기류를 받아 전열관(2)의 후방의 지수영역을 유효하게 감소시키고 열전달효율을 높히도록 버링(Burring)가공에 의해 직각되게 돌설된 제1 및 제2돌기부(30a,30b)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1돌기부(30a)와 제2돌기부(30b)는 상기 전열관(2)의 후방 중심에서 일정한 기반부(21)를 두고 상기 평판핀(1)의 표면과 이면으로 상하 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.