KR0165070B1

KR0165070B1 - 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조

Info

Publication number: KR0165070B1
Application number: KR1019960013491A
Authority: KR
Inventors: 박종진
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1996-04-29
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR970070927A

Abstract

본 발명은 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조에 관한 것으로서, 열교환기에 형성된 튜브의 후면부를 일정한 각도로 경사지게 형성하여 열교환기와 외부 공기와의 열교환에 의해 발생되는 응축수를 열교환기의 외부로 원활하게 배출하도록하여 열교환기와 외부 공기와의 열전달이 상승되어 열교환기의 효율을 향상시키도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적은 열교환기의 양쪽 끝에 형성된 헤더와 결합되고 냉매와 외부 공기와의 열교환에 의해 발생되는 응축수가 열교환기의 외부로 원활하게 배출되도록 일정한 각도로 경사지게 튜브를 형성하고, 상기 튜브내에 냉매가 유동하며 튜브와 같이 일정한 각도로 경사지게 채널을 형성하고, 상기 튜브가 헤더에 삽입결합되게 헤더의 외주면에 튜브와 같이 일정한 각도로 경사지게 튜브삽입구를 형성하고, 상기 튜브내를 유동하는 냉매의 열이 외부 공기와 원활하게 열교환이 이루어지도록 튜브사이에 핀을 형성함으로서 상기의 목적을 이룰 수 있도록 하였다.

Description

플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조

제1도는 종래 플랫 튜브형 열교환기로써,

(a)는 열교환기의 평면도.

(b)는 열교환기의 정면도.

(c)는 (b)의 A-A'선 단면도.

제2도는 종래 플랫 튜브형 열교환기의 분해도.

제3도는 본 발명 플랫 튜브형 열교환기로써,

(a)는 열교환기의 평면도.

(b)는 열교환기의 정면도.

(c)는 (b)의 B-B'선 단면도.

제4도는 본 발명 플랫 튜브형 열교환기의 튜브단면도.

제5도는 본 발명 플랫 튜브형 열교환기로써,

(a)는 열교환기의 제1 헤더 단면도.

(b)는 열교환기의 제2 헤더 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 제1헤더 102 : 제2헤더

103 : 튜브 104 : 수평부

105 : 경사부 106 : 전열핀

107 : 후열핀 108 : 튜브삽입구

109 : 채널 110 : 냉매흡입구

111 : 냉매토출구

본 발명은 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조에 관한 것으로서, 특히 열교환기에 형성된 튜브의 후면부를 일정한 각도로 경사지게 형성하여 열교환기와 외부 공기와의 열교환에 의해 발생되는 응축수를 열교환기의 외부로 원활하게 배출하도록하여 열교환기와 외부 공기와의 열전달이 상승되어 열교환기의 효율을 향상시키도록 한 것이다.

종래의 플랫 튜브형 열교환기와 그 주변부의 구성은 제1도와 제2도에서와 같이 열교환기의 양쪽 끝에 냉매의 통로를 형성하는 헤더(1)(2)와, 상기 헤더(1)(2)와 결합되고 냉매가 유동할 수 있게 헤더(1)(2)사이에 다수개로 형성된 튜브(3)와, 상기 튜브(3)내를 유동하는 냉매의 열이 외부의 공기와 원활하게 열교환이 이루어지도록 튜브(3)사이에 형성된 핀(4)과, 상기 헤더(1)(2)의 외주면에 튜브(3)와 결합되게 다수개로 형성된 튜브삽입구(5)와, 상기 튜브(3)내에 냉매가 유동하도록 형성된 채널(channel, 6)과, 상기 헤더(1)내로 냉매가 유입되도록 형성된 냉매흡입구(7)와, 상기 헤더(2)에서 냉매가 토출되도록 형성된 냉매토출구(8)로 구성하였다.

이와 같은 구성을 가지는 종래의 플랫 튜브형 열교환기의 동작설명과 이에 따른 문제점을 다음에서 설명한다.

제1도와 제2도에서 도시한 바와같이 열교환기의 한편에 홀로우관 형상으로 형성된 헤더(1)로 냉매흡입구(7)를 통해 냉매가 유입되어 지며, 상기 헤더(1)로 유입된 냉매는 헤더(1)의 외주면에 형성된 튜브삽입구(5)에 삽입결합된 튜브(3)내로 유입되어 진다.

상기 튜브(3)로 유입된 냉매는 튜브(3)내에 형성된 채널(channel, 6)내를 유동하면서 튜브(3)와 튜브(3)사이에 형성된 핀(4)에 의해서 냉매의 열이 외부의 공기와 원활하게 열교환이 이루어 진다.

상기 핀(4)에 의해 열교환된 냉매는 튜브(3)내를 유동하면서 열교환기의 다른편에 형성된 헤더(2)로 유입되고 상기 헤더(2)로 유입된 냉매는 헤더(2)에 형성된 냉매토출구(8)를 통해 열교환기의 외부로 토출되어 진다.

그러나 이러한 종래의 플랫 튜브형 열교환기는 헤더와 병렬로 형성된 튜브와 핀이 동일한 형상의 크기로 형성되어 있어 열교환기를 통과하는 공기는 열교환기의 전면부와 후면부에서 냉매와의 열교환이 균일하게 이루어지지않아 열교환기의 열교환면적이 많음에도 불구하고 열교환기의 후면부에 냉매와 외부공기와의 열전달 사영역 즉, 불필요한 열교환부가 형성되어 있어 열교환기의 효율이 저감되는 문제점이 있었다.

또한 열교환기를 통과하는 공기와 냉매와의 열교환에 의해 발생되는 응축수가 튜브 사이에 형성된 핀과 핀 사이에 고여있어 응축수가 열교환기의 외부로 원활하게 배출되지 못함으로서 튜브와 핀 주위에 액막이 형성되어 외부공기로 냉매의 열이 원활하게 전달되지 않아 열교환기의 효율이 저감되는 문제점도 있었다.

따라서 본 발명은 열교환기의 양쪽 끝에 형성된 헤더와 결합되고 냉매와 외부 공기와의 열교환에 의해 발생되는 응축수가 열교환기의 외부로 원활하게 배출되도록 일정한 각도로 경사지게 튜브를 형성하고, 이 튜브내에 냉매가 유동하며 튜브와 같이 일정한 각도로 경사지게 채널을 형성하고, 이 튜브가 헤더에 삽입결합되게 헤더의 외주면에 튜브와 같이 일정한 각도로 경사지게 튜브삽입구를 형성하고, 이 튜브내를 유동하는 냉매의 열이 외부 공기와 원활하게 열교환이 이루어지도록 튜브사이에 핀을 형성함으로서 열교환기와 외부 공기와의 열전달이 상승되어 열교환기의 효율을 향상시키도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 플랫 튜브형 열교환기와 그 주변부의 구성은 제3도 내지 제5도에서와 같이 열교환기의 양쪽 끝에 냉매의 통로를 형성하는 제1헤더(101)와 제2헤더(102)와, 상기 제2헤더(102)에 냉매가 유입되는 흡입실(112)과, 상기 제2헤더(102)에 냉매가 토출되는 토출실(113)과, 상기 제1, 제2헤더(101)(102)와 결합되고 냉매가 유동할 수 있게 제1, 제2헤더(101)(102)사이에 후면부의 소정위치에 일정한 각도(α)로 경사지게 다수개로 형성된 튜브(103)와, 상기 튜브(103)에 열교환기를 통과하는 공기의 입구측을 수평하게 형성한 수평부(104)와, 상기 튜브(103)에 열교환기를 통과하는 공기의 출구측을 일정한 각도로 경사지게 수평부(104)의 후면에 형성된 경사부(105)와, 상기 튜브(103)의 수평부(104)사이에 외부 공기와 냉매의 열이 원활하게 열교환이 이루어지도록 형성된 전열핀(106)과, 상기 튜브(103)의 경사부(105)사이에 외부 공기와 냉매의 열이 원활하게 열교환이 이루어지도록 형성된 후열핀(107)과, 상기 제1, 제2헤더(101)(102)의 외주면에 튜브(103)가 삽입결합되게 일정한 각도(α)로 경사지게 다수개로 형성된 튜브삽입구(108)와, 상기 튜브(103)내에 냉매가 유동하도록 형성된 채널(109)와, 상기 제2헤더(102)내로 냉매가 유입되도록 형성된 냉매흡입구(110)와, 상기 제2헤더(102)에서 냉매가 토출되도록 형성된 냉매토출구(111)로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제3도 내지 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제3도 내지 제5도에서 도시한 바와같이 열교환기의 한편에 제5도의 (b)에서와 같이 형성된 제2헤더(102)내에 형성된 흡입실(112)내로 제2헤더(102)의 상부에 형성된 냉매흡입구(110)를 통해 냉매가 유입되며, 상기 제2헤더(102)내로 유입된 냉매는 제2헤더(102)의 외주면에 형성된 튜브삽입구(108)에 삽입결합된 튜브(103)내로 유입된다.

상기 튜브(103)는 열교환기를 통과하는 공기의 입구측을 수평하게 형성한 수평부(104)와 열교환기를 통과하는 공기의 출구측을 소정위치에서 일정한 각도(α)로 경사지게 수평부(104)의 후면에 경사부(105)를 형성함으로서 열교환기내를 유동하는 냉매와 열교환기를 통과하는 외부 공기와의 열교환에 의해 발생되는 응축수를 열교환기의 외부로 원활하게 배출한다.

상기 튜브(103)의 후면에 형성된 경사부(105)의 경사각(α)은 0°에서 15°사이로 형성하여 공기의 압력손실을 최소화하며, 튜브(103)의 수평부(104)의 길이는 경사부(105)의 길이의 2배로 형성한다.

그리고 튜브(103)는 제1헤더(101)와 제2헤더(102)사이에 형성되어 제1, 제2헤더(101)(102)의 외주면에 다수개로 형성된 튜브삽입구(108)에 삽입결합되며, 상기 튜브삽입구(108)는 튜브(103)의 형상과 동일하게 후면을 일정한 각도(α)로 경사지게 형성한다.

상기 튜브(103)내로 유입된 냉매는 제4도에서와 같이 튜브(103)내에 형성된 채널(109)내를 유동하면서 튜브(103)의 수평부(104)사이에 형성된 전열핀(106)에 의해서 냉매의 열이 열교환기를 통과하는 외부 공기와 원활하게 열교환이 이루어 진다.

상기 채널(109)은 냉매와 외부 공기와의 열교환이 원활하게 이루어지도록 튜브(103)의 경사부(105)보다 튜브(103)의 수평부(104)에 채널(109)의 수를 많이 형성하며, 상기 튜브(103)의 수평부(104)에 형성된 채널(109)의 수를 경사부(105)에 형성된 채널(109)수의 2배로 형성한다.

또한 튜브(103)의 수평부(104)사이에 형성된 전열핀(106)과 튜브(103)의 경사부(105)사이에 형성된 후열핀(107)을 서로 불연속적으로 형성하여 냉매의 열과 외부 공기와의 열교환 면적을 넓힌다.

상기 전열핀(106)에 의해서 외부공기와 열교환된 냉매는 튜브(103)내의 수평부(104)에 채널(109)내를 유동하면서 열교환기의 다른편에 제5도의 (a)에서와 같이 형성된 제1헤더(101)로 유입된 후, 상기 제1헤더(101)에서 냉매는 튜브(103)의 후면에 일정한 각도(α)로 경사지게 형성된 경사부(105)로 유입된다.

상기 튜브(103)의 경사부(105)로 유입된 냉매는 경사부(105)내에 형성된 채널(109)내를 유동하면서 튜브(103)의 경사부(105)사이에 형성된 후열핀(107)에 의해서 열교환기의 전면에 형성된 전열핀(106)을 통과하면서 열교환된 외부 공기와 원활하게 열교환이 이루어진다.

상기 후열핀(107)에 의해 열교환된 냉매는 채널(109)내를 유동하면서 열교환기의 한편에 형성된 제2헤더(102)내에 형성된 토출실(113)내로 유입되며, 상기 제2헤더(102)의 토출실(113)내로 유입된 냉매는 제2헤더(102)의 하부에 형성된 냉매토출구(111)를 통해 열교환기의 외부로 토출된다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 열교환기를 통과하는 공기의 유입방향을 기준으로 튜브의 전면에 형성된 수평부의 길이를 튜브의 후면에 형성된 경사부의 길이보다 길게 형성하고 수평부내에 형성된 채널의 수를 경사부내에 형성된 채널의 수보다 많이 형성하여 튜브의 수평부에서 유동하는 냉매의 량이 경사부에서 유동하는 냉매의 량보다 많이 유동하도록 함으로서 열교환기의 전면에서 냉매의 열이 열교환기를 통과하는 외부 공기와의 열전달이 열교환기의 후면에서 발생하는 외부 공기와의 열전달보다 많이 이루어져서 냉매와 외부 공기와의 열전달 사영역이 존재하지 않아 열교환기의 전체 효율이 향상되는 효과가 있을 뿐만 아니라 열교환기의 콤팩트(Compact)화하는 효과가 있다.

또한 튜브의 후면에 일정한 각도로 경사지게 형성된 경사부에 의해서 튜브내를 유동하는 냉매와 열교환기를 통과하는 외부공기와의 열교환에 의해 튜브사이와 핀사이에 발생되는 응축수가 튜브의 경사부를 따라 열교환기의 외부로 원활하게 배출될 뿐만 아니라 응축수가 원활하게 배출됨으로서 튜브와 핀사이에 응축수에 의해 발생되는 액막이 제거되어 열교환기와 외부 공기와의 열전달이 상승되어 열교환기의 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims

열교환기의 양쪽 끝에 형성된 헤더와 결합되고 냉매와 외부 공기와의 열교환에 의해 발생되는 응축수가 열교환기의 외부로 원활하게 배출되도록 일정한 각도로 경사지게 형성한 튜브와, 상기 튜브내에 냉매가 유동하며 튜브와 같이 일정한 각도로 경사지게 형성된 채널과, 상기 튜브가 헤더에 삽입결합되게 헤더의 외주면에 튜브와 같이 일정한 각도로 경사지게 형성된 튜브삽입구와, 상기 튜브내를 유동하는 냉매의 열이 외부 공기와 원활하게 열교환이 이루어지도록 튜브사이에 핀을 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제1항에 있어서, 상기 튜브는 열교환기를 통과하는 공기의 입구측을 수평하게 형성한 수평부와, 상기 열교환기를 통과하는 공기의 출구측을 일정한 각도로 경사지게 수평부의 후면에 경사부를 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제2항에 있어서, 상기 튜브내를 유동하는 냉매의 열이 외부공기와의 열전달 효율이 향상되도록 수평부의 길이를 경사부의 길이보다 길게 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제3항에 있어서, 상기 수평부의 길이는 경사부의 길이의 2배로 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제2항에 있어서 상기 튜브의 후면에 형성된 경사부의 경사각은 공기의 압력손실을 최소화하기 위해 0°에서 15°사이에 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제1항에 있어서, 상기 채널은 냉매와 외부공기와의 열교환이 원활하게 이루어지도록 튜브의 경사부보다 튜브의 수평부에 채널의 수를 많이 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제6항에 있어서, 상기 튜브의 수평부에 형성된 채널의 수를 튜브의 경사부에 형성된 채널수의 2배로 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제1항에 있어서, 상기 핀은 튜브의 수평부사이에 형성된 전열핀과, 상기 튜브의 경사부사이에 형성된 후열핀을 외부공기와의 열교환면적이 넓어지도록 서로 불연속적으로 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제1항에 있어서, 상기 헤더는 냉매가 유입되고 토출되도록 두 개의 실로 형성된 제2헤더와, 상기 제2헤더에서 튜브의 수평부를 통과하여 냉매가 유입되고 튜브의 경사부로 냉매를 토출하는 제1헤더로 형성한 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.
제9항에 있어서, 상기 제2헤더는 냉매가 유입되도록 형성된 흡입실과, 상기 냉매가 토출되도록 토출실로 형성된 것을 특징으로 하는 플랫 튜브형 열교환기의 튜브구조.