KR100187225B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 직각으로 삽입된 복수개의 전열관과, 상기 평판핀에 대하여 상기 복수개의 전열관들 상하측 사이에 설치된 복수개의 루버형 절기군을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 복수개의 루버형 절기군에 의해 확산된 기류가 복수개의 전열관의 후방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 감소시키도록 전열관의 후방측에 대하여 평판핀의 이면과 표면에 설치된 슬릿형 절기부를 포함함을 특징으로 되어있으므로, 유동되는 기류를 난류 및 혼합시켜 줄 수 있어 열전달 효과를 상승시킬 수 있음과 동시에 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있게 하며, 또 전열관(2)으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 함과 동시에 복수개의 전열관(2)들의 사이 중앙에 열전달을 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 발명에 의한 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제7도는 제6도의 B B선의 단면도.

제8도는 제6도의 C C선의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 평판핀 2 : 전열관

10 : 루버형 절기군 20,30,40,50,60 : 제1 내지 제5루버형 절기부

21,31,51,61 : 상측절기 22,32,52,62 : 하측절기

70 : 기반부 80 : 슬릿형 절기부

81,82 : 제1 및 제2다이렉트 슬릿

본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(fin)에서 복수개의 전열관들의 상하측 사이에 복수개의 루버(louver)형 절기군과 전열관의 후방측에 슬릿(slit)형 절기부를 다이렉트(direct)로 설치하여서 이들을 통과하는 유동기류(예컨대, 공기)가 난류 및 혼합되게 하여 열교환성능을 향상시킴과 동시에 복수개의 전열관의 후방에 생기는 지수영역(예컨대, 사류역)을 감소시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

종래에 의한 공기조화기의 열교환기는 제1도에 도시한 바와 같이 일정간격을 두고 평행하게 배열된 복수개의 평판핀(1)과, 상기 평판핀(1)에 직교함과 동시에 갈짓자로 엇비슷하게 배열된 형상으로 배치되는 전열관(2)으로 구성되며, 기류는 상기 복수개의 평판핀(1)들 사이 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 유입부로부터의 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℃ 내지 80℃에서 흐름이 벗겨져 떨어지고, 전열관(2)의 후방부에 사선으로 표시한 지수영역(4)이 생기기 때문에 이 지수영역(4)에서의 기류측 열전달율이 현저히 저하됨으로 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있었다.

그래서, 종래의 또 다른 공기조화기의 열교환기는, 제4도에 도시한 바와 같이 복수개의 평판핀(1)에 대해 복수개의 전열관(2)들의 상하 간격부에 기반부가 없이 다이렉트방식에 의해 복수개의 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(56)(5e)를 절곡 설치한 것이 제안되어 왔었다.

즉, 상기 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(56)(5e)는 제5도에 도시한 바와 같이 상호 동일한 경사각으로 상기 평판핀(1)의 이면과 표면측으로 커팅가공에 의해 돌출 설치되어 있고, 이들 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(56)(5e)의 상하단은 상기 절기군(2)의 둘레 면에 대해 상호 평행하게 설치되어 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 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(56)(5e)를 설치한 구조로 되어있으나, 이러한 루버형 절기부(5a)(5b)(5c)(56)(5e)는 그 상하단이 상기 전열관(2)의 둘레 면에 대해 평행하게 설치되어 있을 뿐만 아니라 전체적으로 직사각형 모양으로 배열되기 때문에 전열관(2)의 후방에 기류가 흐르지 않는 지수영역이 발생되었으며, 또 복수개의 평판핀(1)들의 사이 사이를 흐르는 기류가 섞이지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 기류의 혼합에 의한 열전달 효과의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 대두되었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 복수개의 평판핀들의 사이 사이를 통하여 유동되는 기류를 난류화 및 혼합시켜 열전달 효과를 높여 전열성능을 향상시킴과 동시에 복수개의 전열관들의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있고, 또 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 함과 동시에 복수개의 전열관들의 사이 사이 중앙에 열전달을 향상시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 직각으로 삽입된 복수개의 전열관과, 상기 평판핀에 대하여 상기 복수개의 전열관들 상하측 사이에 설치된 복수개의 루버형 절기군을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 복수개의 루버형 절기군에 의해 확산된 기류가 복수개의 전열관의 후방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 감소시키도록 전열관의 후방측에 대하여 평판핀의 이면과 표면에 설치된 슬릿형 절기부를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도면에서 종래의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 병기하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도면에서 참조부호 10은 상기 복수개의 평판핀(1)의 이면과 표면으로 유동되는 기류의 흐름이 난류 및 혼합되게 하여 상기 복수개의 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 감소시킴과 동시에 전체적인 전열성능을 향상시키도록 전열관(2)들의 상하측에 대하여 상기 평판핀(1)에 기류의 유동방향으로 개구되면서 전열관(2)의 상하측 둘레 면을 감싸주는 계단식으로 설치된 복수개의 루버형 절기군을 나타내고 있다.

즉, 상기 루버형 절기군(10)은, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같이 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 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 평판핀(1)의 이면과 표면으로 유동되는 기류가 상기 복수개의 전열관(2) 사이 전방을 통과할 때 난류 및 혼합되도록 전열관(2)의 전방 상하측에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되게 사선방향으로 설치된 제1루버형 절기부(20)와, 상기 제1루버형 절기부(20)에 의해 확산된 혼합기류가 상기 복수개의 전열관(2) 사이 전방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되도록 전열관(2)의 전방 상하측에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되게 사선방향으로 설치된 제2루버형 절기부(30)와, 상기 제2루버형 절기부(30)에 의해 확산된 혼합기류가 상기 복수개의 전열관(2) 사이 중앙을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되도록 전열관(2)의 중앙 상하측에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되게 사선방향으로 설치된 제3루버형 절기부(40)와, 상기 제3루버형 절기부(40)에 의해 확산된 혼합기류가 상기 복수개의 전열관(2) 사이 후방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되도록 전열관(2)의 후방측 상하에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되게 사선방향으로 설치된 제4루버형 절기부(50)와, 상기 제4루버형절기부(50)에 의해 확산된 혼합기류가 상기 복수개의 전열관(2) 후방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되도록 전열관(2)의 후방측 상하에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되게 사선방향으로 설치된 제5루버형 절기부(60)로 이루어져 있다.

이때, 상기 복수개의 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)는 상기 평판핀(1)의 이면과 표면으로 돌출되도록 커팅가공에 의해 동일한 사선방향으로 설치되어 있다.

상기 복수개의 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)는 상기 복수개의 전열관(2)들의 둘레 면에 대해 일정 기반부(70)를 두고 각기 다른 높이를 가지고 세로방향으로 설치되어 있다.

상기 복수개의 제1 및 제5루버형 절기부(20)(60)는 그 상하단 높이가 동일하면서 그 세로측 중앙에 일정한 기반부(70)를 두고 각각 상측절기(21)(61) 및 하측절기(22)(62)를 가진 2등분으로 분할됨과 동시에 동일한 단면적을 가지도록 설치되어 있다.

상기 복수개의 제2 및 제4루버형 절기부(30)(50)는 그 상하단 높이가 동일하면서 그 세로측 중앙에 일정한 기반부(70)를 두고 각각 상측절기(31)(51) 및 하측절기(32)(52)를 가진 2등분으로 분할됨과 동시에 동일한 단면적을 가지도록 설치되어 있다.

이때, 상기 제1 및 제5루버형 절기부(20)(60)의 중앙을 분할하는 기반부(70)의 폭은 상기 제2 및 제4루버형 절기부(30)(50)의 중앙을 분할하는 기반부(70)의 폭보다 넓은 폭으로 형성되어 있다.

상기 복수개의 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)들은 제7도에 도시한 바와 같이 각각 그 가로측 폭에 대하여 절반에 해당되는 좌측단이 평판핀(1)의 이면으로 경사지게 돌출되고, 그 가로측 폭에 대하여 절반에 해당되는 우측단이 평판핀(1)의 표면으로 경사지게 돌출되어 있다.

상기 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)의 가로측은 서로 기반부가 없이 커팅가공에 의해 다이렉트방식으로 설치되어 있다.

도면에서 참조부호 80은 상기 루버형 절기군(10)에 의해 확산된 혼합기류가 복수개의 전열관(2)의 후방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되면서 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 감소시키도록 전열관(2)의 후방측에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 엇갈리게 돌출 설치된 슬릿형 절기부(80)를 나타내고 있다.

즉, 상기 슬릿형 절기부(80)는 제6도 및 제8도에 도시한 바와 같이 그 폭에 대하여 절반에 해당되는 전방측이 기류방향으로 개구되도록 상기 평판핀(1)의 이면으로 커팅가공에 의해 돌출된 제1다이렉트 슬릿(81)과, 그 폭에 대하여 절반에 해당되는 후방측이 기류방향으로 개구되도록 상기 평판핀(1)의 표면으로 상기 제1다이렉트 슬릿(81)과 기반부가 없이 커팅가공에 의해 돌출된 제2다이렉트슬릿(82)으로 이루어져 있다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

제7도에 표시한 화살표 (5)방향으로 기류가 유동하게 되면, 이 유동 기류는 표시된 점선화살표방향과 같이 복수개의 평판핀(1)들의 이면과 표면측 사이로 유입될 때 복수개의 전열관(2)들의 전방측, 상하측 및 후방측에 대하여 상기 평판핀(1)의 이면과 표면으로 각각 동일한 사선방향으로 설치된 복수개의 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)를 제7도에 표시한 점선화살표방향과 같이 순차적으로 통과하면서 전열관(2)으로부터 열의 흐름이 차단되지 않고 원활히 전달되도록 계속적으로 난류 및 혼합된다.

즉, 평판핀(1)의 이면측으로 유동되는 기류의 일부가 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)를 통하여 평판핀(1)의 표면으로 흐름과 동시에 그 표면으로 유동되는 기류와 섞이게되고, 이들 기류의 섞임현상에 의해 난류화됨으로써 전열관(2)의 주변에서 보다 많은 량의 기류가 정체되게 함과 동시에 전열관(2)의 주변에서 강도 높은 열교환이 이루어지게 하는 등의 전열성능을 높여주게 된다.

또, 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)는 그 상하단이 상기 복수개의 전열관(2) 상하측 둘레 면을 감싸주도록 계단식으로 배열설치된 구조로되어 있으므로, 유동기류의 흐름이 차단되지 않고 전열관(2)의 둘레면을 따라 원활히 난류 및 혼합되면서 전열관(2)의 후방측으로 전달(유도)되어 진다.

또, 제1,제2,제4,제5루버형 절기부(20)(30)(50)(60)의 세로측 길이가 각각 일정한 기반부(70)를 두고 2등분으로 분할되어 상측절기(21)(31)(51)(61)와 하측절기(22)(32)(52)(62)를 가진 구조로 되어 있으므로, 유동되는 기류가 상측절기(21)(31)(51)(61)와 하측절기(22) (32)(52)(62)를 통과할 때 압력 강하량이 현저히 감소되어 보다 원활한 기류의 흐름을 유도하게 된다.

이때, 제1 내지 제5루버형 절기부(20)(30)(40)(50)(60)의 안내를 받아 전열관(2)의 후방으로 전달되는 난기류는 제8도에 표시한 점선화살표와 같이 전열관(2)의 후방측에 대하여 평판핀(1)의 이면과 표면으로 상호 엇갈리게 돌출설치된 슬릿형 절기부(80)의 제1 및 제2다이렉트 슬릿(80)(81)을 통과하면서 또 다시 난류 및 혼합됨과 동시에 전열관(2)의 후방에 생기는 지수영역을 최소영역으로 감소시켜 줌으로써 전열관(2)의 후방에서 열전달 효과를 높여주게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 공기조화기의 열교환기는, 전열관의 상하측 둘레 면을 감싸주도록 계단형식으로 복수개의 루버형 절기군이 다이렉트방식에 의해 커팅 절곡되고, 전열관의 후방에 슬릿형 절기가 다이렉트 방식에 의해 커팅절곡된 구조로되어 있기 때문에 유동되는 기류를 압력강하량을 감소시키면서 난류 및 혼합시켜 줄 수 있고, 열전달 효과를 상승시킬 수 있음과 동시에 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 유효하게 감소시킬 수 있게 하며, 전열관으로부터 열의 흐름을 차단하지 않고 원활하게 전달될 수 있게 함과 동시에 복수개의 전열관들의 사이 사이 중앙에 열전달을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기류가 사이 사이로 유동되도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 복수개의 평판핀과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 복수개의 평판핀에 직각으로 삽입된 복수개의 전열관과, 상기 평판핀에 대하여 상기 복수개의 전열관들 상하측 사이에 설치된 복수개의 루버형 절기군을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 복수개의 루버형 절기군에 의해 확산된 기류가 복수개의 전열관의 후방을 통과할 때 또 다시 난류 및 혼합되면서 전열관의 후방에 생기는 지수영역을 감소시키도록 전열관의 후방측에 대하여 평판핀의 이면과 표면에 설치된 슬릿형 절기부를 포함함을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿형 절기부는, 그 폭에 대하여 절반에 해당되는 전방측이 기류방향으로 개구되도록 상기 평판핀의 이면으로 커팅가공에 의해 돌출된 제1다이렉트 슬릿과, 그 폭에 대하여 절반에 해당되는 후방측이 기류방향으로 개구되도록 상기 평판핀의 표면으로 상기 제1다이렉트 슬릿과 기반부가 없이 커팅가공에 의해 돌출된 제2다이렉트 슬릿으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.