KR0182555B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 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 평판핀에, 그 표면과 이면으로 유동되는 기류가 상기 전열관의 주위에서 난류화되도록 기류의 유동방향으로 일정 경사각도를 가지고 개구됨과 동시에 전열관들을 중심으로 상하 일정간격을 두고 방사상형상으로 형성된 다수개의 슬릿형 절기군과, 상기 다수개의 평판핀의 전열면적을 증대시킴과 동시에 강도를 높여주도록 상기 전열관의 전방과 후방측에 일정간격을 두고 서로 대칭되게 형성된 제1 및 제2비드부를 구비한 것을 특징으로 되어 있으므로, 유동되는 기류가 슬릿형 절기군을 통과할 때 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 다수개의 전열관들의 사이측에 대한 열전달효율을 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 제4도의 A-A선에서 본 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제7도는 제6도의 B-B선에서 본 단면도.

제8도는 제6도의 C-C선에서 본 단면도.

제9도는 본 발명의 열교환기 일부를 확대하여 도시한 평면도.

* 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

10 : 제9슬릿부 20 : 슬릿형 절기군

21 : 기반부 30a,30b : 제1 및 제2비드부

본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(Fin)에 있어서 전열관의 상하측에 방사상으로 슬릿형(slit type) 절기군을 형성해서 이를 통과하는 기류(예컨대, 실내공기)가 난류 및 혼합되어 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킴과 동시에 열전달효율을 높일 수 있게 하고, 또 전열관의 좌후방에 비드부(Bead) 절곡형성해서 전열면적을 증대시킴과 동시에 평판핀의 강도를 높이도록 한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

종래에 의한 공기조화기의 열교환기는, 제1도에 도시한 바와 같이 일정 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 다수개의 평판핀(1)에 직교함과 동시에 갈짓자로 엇비슷하게 배열된 형상으로 배치되는 전열관(2)으로 구성되며, 기류는 상기 다수개의 평판핀(1)들 사이를 표시한 화살표 방향으로 유동하여 전열관(2)내의 유체와 열교환을 행한다.

그리고, 다수개의 평판핀(1) 주위의 열유체특성은 제2도에 도시한 바와 같이 평판핀(1)의 전열면상의 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 각도가 70-80θ 각도에서 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 다수개의 평판핀(1)에 대해 다수개의 전열관(2)들의 간격부에 다수개 슬릿부(5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f)를 절곡형성한 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 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 높을 수 있으나, 하류측 슬릿부(5c, 5d, 5e, 5f)에서는 상기 상류측 슬릿부(5a, 5b)에서 형성된 온도 경계층내에 들어가므로 전열성능이 낮아짐과 동시에 진열관(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 없었다는 문제점이 있었다.

또, 평판핀(1)에 별도의 비드부가 형성되어 있지 않기 때문에 전열면적이 한정되어 있을 뿐만 아니라 강도가 떨어져 쉽게 휘어진다는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 다수개의 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.

또, 본 발명의 다른 목적은, 평판핀에 비드부를 여러 곳에 설치하여 전열면적을 증대시킴과 동시에 강도를 높여 평판편이 휘어지는 현상을 최소화시키도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 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 평판핀에, 그 표면과 이면으로 유동되는 기류가 상기 전열관의 주위에서 난류화되도록 기류의 유동방향으로 일정 경사각도를 가지고 개구됨과 동시에 전열관들을 중심으로 상하 일정간격을 두고 방사상형상으로 형성된 다수개의 슬릿형 절기군과, 상기 다수개의 평판편의 전열면적을 증대시킴과 동시에 강도를 높여주도록 상기 전열관의 전방과 후방측에 일정간격을 두고 서로 대칭되게 형성된 제1 및 제2비드부를 구비한 것을 특징으로 한다.

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

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

본 발명의 열교환기는, 제6도에 도시한 바와 같이, 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 다수개의 전열관(2)과, 상기 다수개의 평판핀(1)의 표면과 이면으로 유동되는 기류가 상기 전열관(2) 주위에서 난류화되도록 기류의 유동방향으로 개구됨과 동시에 전열관(2)들을 중심으로 상하 일정간격을 두고 방사상형상으로 평판핀(1)에 절곡형성된 다수개의 슬릿형 절기군(20)과, 상기 다수개의 평판핀(1)의 전열면적을 증대시킴과 동시에 강도를 높여주도록 다수개의 평판핀(1)에 대하여 상기 전열관(2)의 전방과 후방측에 일정간격을 두고 서로 대칭되게 돌출형성된 제1 및 제2비드부(30a, 30b)로 이루어져 있다.

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

즉, 상기 다수개의 슬릿형 절기를(20)은, 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하부 사이에 대한 전방부를 통과할 때 난류화되도록 다수개의 평판핀(1)의 전방측에 일정 기반부(21)를 두고 서로 상반되는 경사각도로 상하 대칭되게 각각 형성된 제1 및 제2슬릿부(6a, 6b)와, 난류화된 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하부 사이에 대한 후방부를 통과할 때 난류화되도록 다수개의 평판핀(1)의 후방측에 일정 기반부(21)를 두고 서로 상반되는 경사각도로 상하 대칭되게 형성됨과 동시에 상기 제1 및 제2슬릿부(6a, 6b)와 일정 기반부(21)를 두고 서로 상반되는 경사각도로 좌우 대칭되게 각각 형성된 제3 및 제4슬릿부(7a, 7b)와, 난류화된 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하부 사이에 대한 전방부를 통과할 때 난류화되도록 다수개의 평판핀(1)의 전방측에 일정 기반부(21)를 두고 서로 상반되는 경사각도로 상하 대칭되게 형성됨과 동시에 상기 제1 및 제2슬릿부(6a, 6b)의 후방에 일정 기반부(21)를 두고 동일한 경사각도로 각각 형성된 제5 및 제6슬릿부(8a, 8b)와, 난류화된 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하부 사이에 대한 후방부를 통과할 때 난류화되도록 다수개의 평판핀(1)의 후방측에 일정 기반부(21)를 두고 서로 상반되는 경사각도로 상하 대칭되게 형성됨과 동시에 상기 제3 및 제4슬릿부(7a, 7b)의 전방에 일정 기반부(21)를 두고 동일한 경사각도로 각각 형성된 제7 및 제8슬릿부(9a, 9b)와, 난류화된 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하부 사이에 대한 중앙부를 통과할 때 난류화되도록 다수개의 평판핀(1)의 중앙측에 일정 기반부(21)를 두고 상기 제5 및 제6슬릿부(8a, 8b)와 제7 및 제8슬릿부(9a, 9b)와의 사이에 형성된 제9슬릿부(10)로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1, 제3, 제5, 제7슬릿부(6a)(7a)(8a)(9a)와 제2, 제4, 제6, 제8슬릿부(6b)(7b)(8b)(9b)와의 사이측 기반부(21)의 간격은 서로 동일하게 형성되어 있고, 상기 제1 내지 제4슬릿부(6a, 6b, 7a, 7b)의 단면적은 상기 제5 내지 제8슬릿부(8a, 8b, 9a, 9b)의 단면적보다 큰 길이를 가지면서 동일한 폭으로 형성되어 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4슬릿부(6a, 6b, 7a, 7b)는 제7도에 도시한 바와 같이 서로 동일한 돌출폭으로 상기 평판핀(1)의 표면측으로 커팅가공에 의해 절곡형성되어 있고, 상기 제5 내지 제8슬릿부(8a, 8b, 9a, 9b) 및 제9슬릿부(10)는 서로 동일한 돌출쪽으로 상기 평판핀(1)의 이면측으로 커팅가공에 의해 절곡형성되어 있다.

그리고, 상기 다수개의 슬릿형 절기를(20)들은 그 상하단이 제9도에 도시한 바와 같이 다수개의 전열관(2)의 외주면과 일정 기반부(21)를 두고 전열관(2)의 중심에서 동일한 반지름으로 주위를 따라 방사상형상으로 형성되어 있다.

한편, 상기 제1 및 제2비드부(30a)(30b)는 제8도에 도시한 바와 같이 다수개의 전열관(2)들의 각각에 대해 전방과 후방측에 일정 기반부(21)를 두고 상기 평판핀(1)의 이면측으로 돌출형성되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

제7도에 표시한 화살표(5)방향으로 기류가 유동하게 되면, 이 유동 기류는 다수개의 평판핀(1)들의 사이 사이로 유입되면서 다수개의 전열관(2)들의 사이 사이 상하측에 방사상형상으로 상기 평판핀(1)에 일정 기반부(21)를 두고 이면과 표면으로 각각 절곡형성된 슬릿형절기군(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 이면측으로 절곡형성된 제9슬릿부(10)를 통과하면서 두 방향으로 양분되어 합류되는 혼합기류를 형성함과 동시에 또 다시 난류화됨으로써 다수개의 전열관(2)들의 후방측에 형성된 지수영역을 유효하게 감소시키게 되고, 다수개의 전열관(2)들의 후방측 열전달효율을 높여주게 된다.

즉, 슬릿형 절기를(20)의 제1 내지 제4슬릿부(6a, 6b, 7a, 7b)는 상기 평판핀(1)의 이면으로 돌출형성된 제5 내지 제8슬릿부(8a, 8b, 9a, 9b) 및 제9슬릿부(10)와 상반되는 평판핀(1)의 표면으로 돌출형성된 구조로 되어 있기 때문에 기류의 유동방향에 대하여 상기 제5 내지 제8슬릿부(8a, 8b, 9a, 9b) 및 제9슬릿부(10)에 의해 형성된 온도 경계층내에 포함되지 않으므로 전열성능을 높일 수 있다.

또, 제1 내지 제9슬릿부(6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b,10)는 그 상하 단부가 상기 진열관(2)의 원주면과 동일한 간격의 기반부(21)를 두고 그 주위를 감싸도록 방사상형상으로 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 있음은 물론 전열관(2)의 후방에서 열전달효율을 높힐 수 있을 뿐만 아니라 전열관(2)으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 하고, 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 제1 및 제2비드부(30a, 30b)는 전열관(2)의 전방과 후방측에 일정 기반부(21)를 두고 위치되도록 평판핀(1)의 이면으로 돌출형성한 구조로 되어 있으므로, 평판핀(1)의 전열면적을 그 만큼 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 강도를 높여 평판핀(1)이 휘어지는 현상을 최소화시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기에 의하면, 다수개의 슬릿형 절기군이 진열관의 중심에서 동일한 반지름으로 그 주위를 따라 방사상형상으로 형성됨과 동시에 기류유동방향으로 개구되면서 일정 경사각도로 평판편의 이면과 표면측으로 절곡형성되는 구조로 되어 있기 때문에 유동되는 기류가 슬릿형 절기군을 통과할 때 강하게 난류 및 혼합되면서 진열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시켜 열전달효율을 더욱 더 높일 수 있음과 동시에 전열관으로 부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달시킬 수 있음은 물론 다수개의 전열관들의 사이측에 대한 열전달효율을 한층 더 높힐 수 있는 효과가 있다.

또, 평판핀에는 전열관과 일정 기반부를 두고 전방과 후방측에 비드부가 절곡형성된 구조로 되어 있기 때문에 평판편의 전열면적을 증대시킬 수 있음과 동시에 강도를 높여 평판핀이 휘어지는 현상을 최소화시킬 수 있는 효과도 있다.

Claims (2)

1. 기류가 사이 사이로 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 평판핀에, 그 표면과 이면으로 유동되는 기류가 상기 전열관의 주위에서 난류화되도록 기류의 유동방향으로 일정 경사각도를 가지고 개구됨과 동시에 전열관들을 중심으로 상하 일정간격을 두고 방사상형상으로 형성된 다수개의 슬릿형 절기군과, 상기 다수개의 평판핀의 전열면적을 증대시킴과 동시에 강도를 높여주도록 상기 전열관의 전방과 후방측에 일정간격을 두고 서로 대칭되게 형성된 제1 및 제2비드부를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2비드부는 상기 다수개의 전열관들의 각각에 대해 전방과 후방측에 일정 기반부를 두고 상기 평판편의 이면측으로 돌출형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.