KR0128678B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

공기조화기의 열교환기

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KR0128678B1 KR1019940017699A KR19940017699A KR0128678B1 KR 0128678 B1 KR0128678 B1 KR 0128678B1 KR 1019940017699 A KR1019940017699 A KR 1019940017699A KR 19940017699 A KR19940017699 A KR 19940017699A KR 0128678 B1 KR0128678 B1 KR 0128678B1
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Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 전열관(2)과 전열관(2)과의 간격부를 통과하는 공기가 난류화되어 진열성능을 높일 수 있도록 평판핀(1)에 일정 간격을 두고 각각 형성된 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)와, 상기 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)에 의해 난류화된 공기를 혼합하여 전열관(2)의 후방부에 형성된 지수영역을 감소하도록 평판핀(1)에서 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)의 중앙에 일정 간격을 두고 형성된 루버형상의 절곡부(7)로 이루어진 구조로 되어 있기 때문에 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)에 의해 난류화된 공기를 혼합시켜 열전달 효과를 상승시킴과 동시에 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 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 제4도의 B-B선에서 본 단면도.
제8도는 제7도의 C부분에 대한 확대도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 평판핀, 2 : 전열관,
6a,6b,6c,6d : 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부,
7 : 루버형상의절곡부
본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(fin)에 슬릿(slit)형상의 절곡부와 루버(louver)형상의 절곡부를 각각 형성하여서 이를 통과하는 공기가 난류 및 혼합되어 열교환성능이 향상되게 함과 동시에 도록 전열관의 후방의 지수영역을 감소하도록 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, 공기는 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 온도경계층(3)의 두께가 기류의 유입부로 부터의 거리의 제곱근에 비례하여 두꺼워지기 때문에 공기측 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 저풍속기류가 유동하는 경우 전열관(2) 표면의 막힌 지점으로 부터의 각도 θ가 70-80˚에서 흐름이 벗겨져 떨어지고, 전열관(2)의 후류부에 사선으로 표시한 지수영역(4)이 생기기 때문에 이 지수영역(4)에서의 공기측 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 다수개의 슬릿형상의 절곡부(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)를 형성한 것이 제안되어 왔었다.
즉, 상기 슬릿형상의 절곡부(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 슬릿형상의 절곡부(5b)(5d)(5f)는 상기 슬릿형상의 절곡부(5a)(5c)(5e)들의 사이 사이에 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출형성되어 있다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 열교환기는 평판핀(1)에 있어서 열교환 유체의 난류화에 의해 특히 경계층의 두께를 감소시킬 수 있도록 평판핀(1)에 다수개의 슬릿형상의 절곡부(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 슬릿형상의 절곡부(5a)(5b)에서는 온도 경계층이 얇게 형성되어 전열성능이 높을 수 있으나 하류측 슬릿형상의 절곡부(5c)(5d)(5e)(5f)에서는 상기 상류축 슬릿형상의 절곡부(5a)(5b)에서 형성된 온도 경계층내에 들어 가므로 전열성능이 낮아짐과 동시에 전열관(2)의 후방에 공기가 흐르지 않는 지수영역이 발생되었으며, 또 평판핀(1)의 사이를 흐르는 공기가 섞이지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 공기의 혼합에 의한 열전달 효과의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 대두 되었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 평판핀을 따라 흐르는 난류화된 공기를 혼합시켜 열전달 효과를 상승시킴과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 공기조화기의 열교환기에 있어서, 전열관과 전열관과의 간격부를 통과하는 공기가 난류화되어 전열성능을 높일 수 있도록 평판핀에 일정 간격을 두고 각각 형성된 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부와, 상기 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부에 의해 난류화된 공기를 혼합하여 전열관의 후방부에 형성된 지수영역을 감소하도록 평판핀에서 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부의 중앙에 일정 간격을 두고 형성된 루버형상의 절곡부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는 제6도에 도시한 바와 같이 평판핀(1)에 대해 전열관(2)과 전열관(2)과의 간격부에 평판핀(1)을 통과하는 공기가 난류화되어 전열성능을 높일 수 있도록 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)의 중앙에는 난류화된 공기를 혼합하여 전열관(2)의 후방부에 형성된 지수영역을 감소하도록 루버형상의 절곡부(7)가 일정 간격을 두고 형성되어 있다.
즉, 상기 슬릿형상의 제1절곡부(6a)와 제2절곡부(6b)는 상호 일정간격을 두고 상기 전열관(2)과 전열관(2)의 사이에 대해 평판핀(1)의 좌우측에 각각 형성되어 있고, 제3절곡부(6c)와 제4절곡부(6d)는 상기 제1절곡부(6a)와 제2절곡부(6b)의 내측에 일정 간격을 두고 상호 대칭되게 형성되어 있다.
이때, 상기 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)는 그 길이부의 중앙을 기준으로 상하 대칭되게 분할되도록 상기 평판핀(1)에 각각 절곡 형성되어 있다.
또한, 상기 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)는 제7도에 도시한 바와 같이 상기 평판핀(1)에서 각각 일정간격을 두고 대칭되게 배열되도록 평판핀(1)의 이면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고, 상기 제3 및 제4절곡부(6c)(6d)는 상기 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)의 내측에서 일정 간격을 두고 대칭되게 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있다.
한편, 상기 루버형상의 절곡부(7)는 상기 제3절곡부(6c)와 제4절곡부(6d)의 사이에 일정 간격을 두고 경사지게 배열되도록 그 좌측단이 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 돌출 형성되고, 그 우측단이 상기 평판핀(1)의 이면 방향으로 돌출 형성되어 있다.
이때, 상기 루버형상의 절곡부(7)는 그 길이부가 상기 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)의 길이보다 작게 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)는 그 길이부가 제3 및 제4절곡부(6c)(6d)의 길이보다 크게 형성되어 있다. 즉, 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)는 루버형상의 절곡부(7)를 중심으로 상기 전열관(2)에 근접되게 배열되도록 X형으로 형성되어 있다.
다음은 이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.
제8도에 표시한 화살표(S)방향으로 기류가 유동하게 되면 이 유동기류는 다수개의 평판핀(1)과 평판핀(l)사이로 유입되면서 전열관(2)과 전열관(2)의 사이에 대해 상기 평판린(1)에 형성된 다수개의 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)를 통과함으로써 난류화되어 전열성능을 보여주게 되고, 이와 같이 난류화된 기류는 상기 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)의 중앙에 형성된 루버형상의 절곡부(7)를 통과하면서 두방향으로 양분되어 다른 난류 기류와 합류되는 혼합기류를 형성함으로써 전열관(2)의 후방에서 열전달 효과를 높여주게 된다.
즉, 상기 슬릿형상의 제3 및 제4절곡부(6c)(6d)는 상기 평판핀(1)의 이면에 돌출 형성된 슬릿형상의 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)와 교차되게 평판핀(1)의 표면에 돌출 형성된 구조로 되어 있기 때문에 기류의 흐름방향에 대하여 슬릿형상의 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)에 의해 형성된 온도 경계층내에 포함되지 않아 전열성능을 높일 수 있다.
또한, 상기 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)는 그 상하 단부가 상기 전열관(2)의 주위를 감싸도록 전체 배열이 X형으로 형성되는 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류는 상기 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부 (6a)(6b)(6c)(6d)에 난류화됨과 동시에 전열관(2)의 주위를 따라 흐르게되어 전열관(2)의 후방에 형성된 지수영역을 크게 감소시킴에 따라 전열관(2)의 후방에서 열전달 효과를 높일 수 있게 된다.
또, 상기 루버형상의 절곡부(7)는 상기 슬릿형상의 제3 및 제4절곡부(6c)(6d)의 사이에 일정간격을 두고 평판핀(1)에서 경사지게 형성되는 구조로 되어 있기 때문에 유동 기류는 제8도에 표시한 화살표(V)와 같이 슬릿형상의 제3절곡부(6c)를 통과하면서 루버형상의 절곡부(7)의 경사각에 의해 양분되어 일부 기류가 슬릿형상의 제4절곡부(6d)로 흐르게 되고, 양분된 나머지 기류는 평판핀(1)의 이면으로 유동되는 난류와 합류됨과 동시에 슬릿형상의 제2절곡부(6b)로 안내되어 혼합됨에 따라 열전달 효과를 높여주게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 평판핀에 다수개의 슬릿형상의 절곡부를 형성하고, 이들 절곡부의 중앙에 루버형상의 절곡부를 형성하는 구조로 되어 있기 때문에 슬릿형상의 절곡부에 의해 난류화된 공기를 혼합시켜 열전달 효과를 상승시킴과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 공기조화기의 열교환기에 있어서, 전열관(2)과 전열관(2)과의 간격부를 통과하는 공기가 난류화되어 전열성능을 높일 수 있도록 평판핀(1)에 일정 간격을 두고 각각 형성된 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부(6a)(6b)(6c)(6d)와, 상기 슬릿형상의 제1 내지 제4절곡부 (6a)(6b)(6c)(6d)에 의해 난류화된공기를 혼합하여 전열관(2)의 후방부에 형성된 지수영역을 감소하도록 평판핀(1)에서 슬릿형상의 제1내지 제4절곡부 (6a)(6b)(6c)(6d)의 중앙에 일정 간격을 두고 형성된 루버형상의 절곡부(7)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿형상의 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)는 상기 평판핀(1)에서 각각 일정간격을 두고 대칭되게 배열되도록 평판핀(1)의 이면 방향으로 돌출 형성되어 있고, 상기 제3 및 제4절곡부(6c)(6d)는 상기 제1 및 제2절곡부(6a)(6b)의 내측에서 일정 간격을 두고 대칭되게 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 루버형상의 절곡부(7)는 상기 제3절곡부(6cd)와 제4절곡부(6d)의 사이에 일정 간격을 두고 경사지게 배열되도록 그 좌측단이 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 돌출 형성되고, 그 우측단이 상피 평판핀(1)의 이면 방향으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
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