KR0133026Y1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 복수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 복수개의 전열관(2)의 주위에서 난류화되도록 전열관(2)으로 부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관(2)을 중심으로 상하측에 방사상의 형상으로 평판핀(1)에 절곡 형성된 복수개의 슬릿형 절기군(20)과, 복수개의 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류를 강하게 난류화시킴과 동시에 전열면적을 높혀 주도록 기류방향측 전열관(2)의 후방과 기류의 반대방향측 전열관(2)의 전방 및 후방에 대하여 평판핀(1)에 2열 종방향으로 상하 연속해서 형성된 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)를 구비한 것을 특징으로 되어 있으므로, 유동되는 기류가 슬릿형 절기군 및 제1 및 제2열측 돌기부를 통과할때 강하게 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있음과 동시에 전열관으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 복수개의 전열관들의 사이측에 대한 전열성능을 한층 더 높힐 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 제4도의A-A선에서 본 단면도.

제6도는 본 고안에 의한 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제7도는 제6도의 B-B선에서 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 : 제7및 제8슬릿부

10a,10b : 제9 및 제10슬릿부 20 : 슬릿형 절기군

21 : 기반부 30a,30b : 제1 및 제2열측 돌기부

본 고안은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로,특히 평판핀(Fin)에 있어서 전열관의 상하측에 방사상으로 슬릿형(slit type) 절기군을 형성하고, 전열관의 전후측에 2열 종방향으로 돌기부를 형성해서 이를 통과하는 기류(예컨대, 실내공기)가 강하게 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 복수개의 평판핀(1)과, 복수개의 평판핀(1)에 직교함과 동시에 갈짓자로 엇비슷하게 배열된 형상으로 배치되는 전열관(2)으로 구성되며, 기류는 상기 복수개의 평판핀(1)들 사이를 표시한 화살표 방향으로 유동하여 전열관(2)내의 유체와 열교환을 행한다.

그리고, 복수개의 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 각도 가 70-80 C에서 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 일본국 공개실용신안공보 소화55-110995호가 있다. 동 공보의 공기조화기의 핀에 부착된 열교환기는, 제4도에 도시한 바와 같이 복수개의 평판핀(1)에 대해 복수개의 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 복수개의 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 전열성이 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 경계층내에 들어 가므로 전열성능이 낮아짐과 동시에 전열관(2)의 후방에 기류가 흐르지 않는 지수영역이 발생되었으며, 또 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류가 섞기지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 기류의 혼합에 의한 열전달효율의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 대두되었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 고안의 목적은, 복수개의 평판핀들의 사이 사이를 통하여 유동되는 기류를 난류화 및 혼합시켜 열전달효율을 높혀서 전열성능을 향상시킴과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 복수개의 전열관으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 복수개의 평판핀의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 복수개의 전열관의 주위에서 난류화되도록 전열관으로 부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관을 중심으로 상하측에 방사상의 형상으로 평판핀에 절곡 형성된 복수개의 슬릿형 절기군과, 복수개의 평판핀의 사이를 흐르는 기류를 강하게 난류화시킴과 동시에 전열면적을 높혀주도록 기류방향측 전열관의 후방과 기류의 반대방향측 전열관의 전방 및 후방에 대하여 평판핀에 2열 종방향으로 상하 연속해서 형성된 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부를 구비한 것을 특징으로 한다.

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

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

본 고안의 열교환기는, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같이, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 복수개의 평판핀(1)과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 복수개의 전열관(2)과, 상기 복수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 전열관(2) 주위에서 난류화되도록 전열관(2)으로 부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관(2)을 중심으로 상하측에 방사상의 형상으로 평판핀(1)에 절곡 형성된 슬릿형 절기군(20)과, 상기 복수개의 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류를 강하게 난류화시킴과 동시에 전열면적을 높혀주도록 기류방향측 전열관(2)의 후방과 기류의 반대방향측 전열관(2)의 전방 및 후방에 대하여 평판핀(1)에 2열 종방향으로 상하 연속해서 형성된 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)로 이루어져 있다.

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

즉, 상기 슬릿형 절기군(20)은 기류가 복수개의 전열관(2)들의 전방부를 통과할때 난류화되도록 복수개의 평판핀(1)의 전방 상하측에 대칭되게 일정 경사각과 기반부(21)를 두고 각각 형성된 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와, 기류가 복수개의 전열관(2)들의 후방부를 통과할때 난류화되도록 평판핀(1)에 후방 상하측에 대칭되게 일정 경사각과 기반부(21)를 두고 각각 형성됨과 동시에 상기 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와 전후 대칭되게 형성된 제3 및 제4슬릿부(7a,7b)와, 기류가 복수개의 전열관(2)들의 전방부를 통과할때 난류화되도록 상기 제1 및 제2슬릿부(6a,6b)와 일정 기반부(21)를 두고 후측에 위치되면서 평판핀(1)이 전방 상하측에 대칭되게 일정 경사각으로 갹각 형성된 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와, 기류가 복수개의 전열관(2)들의 후방부를 통과할때 난류화되도록 상기 제3 및 제4슬릿부(7a,7b)와 일정 기반부(21)를 두고 전측에 위치되면서 평판핀(1)의 후방 상하측에 대칭되게 일정 경사각으로 각각 형성된 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)와, 난류화된 기류를 혼합하여 복수개의 전열관(2)들의 후방부에 형성된 지수영역을 감소시키도록 상기 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)의 사이측에서 일정 기반부(21)를 두고 평판핀(1)에 세로방향으로 각각 형성된 제9 및 제10슬릿부(10a,10b)로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1슬릿부(6a)와 제2슬릿부(6b)와의 사이측 간격 및, 제3슬릿부(7a)와 제4슬릿부(7b)와의 사이측 간격은 상기 제5슬릿부 (8a)와 제6슬릿부(8b)와의 사이측 간격 및, 제7슬릿부(9a)와 제8슬릿부(9b)와의 사이측 간격보다 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 제8슬릿부(6a,6b,10a,9a,9b)는 제7도에 도시한 바와 같이 각각 일정한 간격을 두고 배열되도록 평판핀(1)의 이면측으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고, 상기 제5,제6,제10,제3 및 제4슬릿부(8a,8b,10b,7a,7b)는 상기 제1,제2,제9,제7 및 제8슬릿부(6a,6b,10a,9a,9b)의 사이 사이에 일정 기반부(21)를 두고 엇갈리게 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면측으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있다.

한편, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 상호 전후방향 및 상하방향으로 상기 복수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 대해 상호 교대로 볼록하게 절곡 형성되어 있고, 상호 전후 및 상하방향측으로 기반부(21)가 없이 상호 교대로 볼록하게 절곡 형성되어 있다.

또, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 그 형상이 원형으로 형성되어 있고, 상기 복수개의 평판핀(1)의 종방향측 기반부(21)에 대해 상기 복수개의 슬릿형 절기군(20)과 전열관(2)을 피해서 상하방향으로 일정한 곡선을 그리며 연속해서 배열 형성되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명한다.

제7도에 표시한 화살표 (S)방향으로 기류가 유동하게 되면, 이 유동 기류는 복수개의 평판핀(1)들의 사이 사이로 유입되면서 복수개의 전열관(2)들의 사이 사이 상하측에 방사상의 형상으로 상기 평판핀(1)에 일정 기반부(21)를 두고 이면과 표면에 각각 엇갈리게 형성된 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제8슬릿부(6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b)를 통과하면서 난류화됨과 동시에 상기 제5 및 제6슬릿부(8a,8b)와 제7 및 제8슬릿부(9a,9b)와의 사이측 평판핀(1)에 일정 기반부(21)를 두고 이면과 표면측으로 각각 상반되게 엇갈려 형성된 제9 및 제10슬릿부(10a,10b)를 통과하면서 두방향으로 양분되어 합류되는 혼합기류를 형성하게 된다.

그리고, 이 혼합기류는 복수개의 전열관(2)들의 전방과 후방측에 일정 기반부(21)를 두고 각각 표면과 이면측으로 돌출되도록 일정 경사각으로 평판핀(1)에 형성된 제1 및 제2루버형 절기부(30a)(30b)에 안내되어 난류화됨으로써 복수개의 전열관(2)들의 후방측에 형성된 지수영역을 유효하게 감소시키게 되고, 복수개의 전열관(2)들의 후방측 열전달효율을 높여주게 된다.

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

또, 제1 내지 제 10슬릿부(6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b,10a,10b)는 그 상하 단부가 상기 전열관(2)의 주위를 감싸도록 방사상의 형상으로 배열된 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 유효하게 감소시킬 수 있음음 물론 전열관(2)의 후방에서 열전달효율을 높힐 수 있을 뿐만 아니라 전열관(2)으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 한다.

또, 제1 내지 제9슬릿부(6a,6b,7a,7b,8a,8b,9a,9b)는 전열관(2)으로 부터 멀어질수록 그 단면적이 넓게 테이퍼진 구조로 되어 있기 때문에 열전달현상이 가장 미약한 복수개의 전열관(2)들의 사이 중앙에 열전달현상을 높혀 줄 수 있어 전열성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 상기 복수개의 슬릿형 절기군(20)을 통과하면서 난류화된 기류를 더욱 강하게 함과 동시에 그 기류를 상기 복수개의 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역으로 유도하여 지수영역을 유효하게 감소시키게 된다.

또, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)의 설치로 인하여 평판핀(1)의 전열면적이 늘어남으로써 열전달성능을 향상시키게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 공기 조화기의 열교환기에 의하면, 슬릿형 절기군이 복수개의 전열관들의 상하부에 방사상의 형상으로 위치됨과 동시에 전열관으로 부터 멀어지는 슬릿형 절기군의 끝단이 넓은 단면적을 갖도록 평판핀의 표면과 이면에 상하 교차되게 형성되며, 또한 전열관의 전방과 후방측 평판핀에 2열 종방향으로 제1 및 제2열측 돌기부가 절곡 형성된 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류가 슬릿형 절기군 및 제1 및 제2열측 돌기부를 통과할때 강하게 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있음과 동시에 전열관으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 복수개의 전열관들의 사이측에 대한 전열성능을 한층 더 높힐 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 기류가 사이 사이로 유동되로록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 복수개의 전열관으로 구성된 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 복수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 복수개의 전열관(2)의 주위에서 난류화되도록 전열관(2)으로부터 멀어지는 부분의 단면적을 넓게 형성하면서 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관(2)을 중심으로 상하측에 다이아몬드모양으로 평판핀(1)에 절곡 형성된 복수개의 슬릿형 정기군(20)과, 복수개의 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류를 강하게 난류화시킴과 동시에 전열면적을 높여주도록 기류방향측 전열관(2)의 후방과 기류의 반대방향측 전열관(2)의 전방 및 후방에 대하여 평판핀(1)에 2열 종방향으로 상하 연속해서 형성된 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 상호 전후방향측으로 상기 복수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 대해 상호 교대로 볼록하게 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 상호 상하방향측으로 복수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 대해 상호 교대로 볼록하게 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 상호 전후 및 상하방향측으로 기반부(21)가 없이 상호 교대로 볼록하게 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 상기 복수개의 평판핀(1)의 종방향측 기반부(21)에 대해 상기 복수개의 슬릿형 절기군(20)과 전열관(2)을 피해서 상하방향으로 일정한 곡선을 그리며 연속해서 배열 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 제1 및 제2열측 돌기부(30a,30b)는 그 형상이 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.