KR100331821B1 - 공기조화기용열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기용 열교환기에 관한 것으로서, 튜브에 고정된 각 핀의 슬릿 구조를 달리하여 공기가 이동되는 과정에서 슬릿 접촉면적이 증가되도록 함과 함께 상기 슬릿에 의한 난류현상이 촉진되도록 함에 따라 열교환효율이 증대되도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은 수직 및 수평방향으로 복수열을 이루며 일체화된 하나의 튜브(7a)와, 판상으로 되어 상기 하나의 튜브에 고정된 복수개의 핀(7b)과, 상기 각 핀의 수평방향 튜브 사이 슬릿 형성 영역에 수직방향으로 복수개의 슬릿열을 이루면서 전후방 쪽으로 돌출된 슬릿(7c)으로 구성된 것에 있어서, 상기 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 전후방 돌출 높이는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어지고, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내의 각 슬릿열을 이루는 슬릿의 갯수는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어 진 것이다.

Description

공기조화기용 열교환기{heat exchanger of air conditioner}
본 발명은 공기조화기에 관련된 것으로, 특히 공기조화기에 주로 사용되는 열교환기에 있어서, 슬릿의 구조를 달리하여 열교환효율의 향상에 기여토록 한 것이다.
먼저 공기조화기의 실내기에 대해서 참고적으로 설명하면 다음과 같다.
공기조화기는 실내의 공기를 순환시키면서 이 순환되는 공기의 온도를 일정 온도 이하로 떨어뜨려 실내를 냉방하는 에어컨디셔너로서, 본체(1)와, 상기 본체(1) 내부에 설치되어 모터(2)의 구동력을 받아 회전하는 송풍팬(3)과, 상기 본체(1)의 전면 하부에 설치되어 송풍팬(3)의 회전시 실내 공기를 흡입하는 흡입그릴(4)과, 상기 흡입그릴의 안쪽에 설치되어 흡입되는 공기중의 이물질을 걸러주는 필터(5)와, 상기 본체(1) 내의 송풍팬(3)과 흡입그릴(4) 사이에 설치되어 흡입된 더운공기를 찬공기로 바꾸어 주는 열교환기(6)와, 상기 본체(1) 내의 열교환기(6) 직하방에 고정되어 열교환기가 열교환작용을 행함에 따라 발생된 응축수를 받아 모으는 응축수받이(7)와, 상기 응축수받이에 연결되어 응축수받이(7)에 고인 응축수를 외부로 배출하여 주는 배수호스(8)와, 상기 본체(1)의 전면 상부에 설치되어 열교환기(6)에 의해 바꾸어진 찬공기를 외부로 토출시켜 주는 토출그릴(9)로 크게 구성되어 있다.
따라서 공기조화기를 실내의 바닥면 적소에 설치한 상태에서 사용자가 냉방모드를 선택하면 콘트롤러의 제어신호를 받아 모터(2)가 구동하면서 송풍팬(3)을 회전시켜 주므로 실내의 공기가 본체(1)의 전면 하부에 설치된 흡입그릴(4)을 통해 상기 본체(1) 내부로 흡입되는데, 이때 흡입되는 공기는 흡입그릴(4)의 안쪽에 설치된 필터(5)를 통과하게 되므로 상기 공기중에 포함된 먼지 등의 이물질이 걸러지고, 이 이물질이 걸러진 공기는 계속적인 송풍팬(3)의 회전에 따라 상부로 이동하면서 상기 본체(1) 내부에 설치된 열교환기(6)를 통과한다.
이와같이 본체(1) 내부로 흡입된 공기가 열교환기(6)를 통과할 때 상기 열교환기는 도시하지 않은 별도의 실외기에 의해 압축되어 응축된 냉매에 의해 열교환 작용을 행하므로 공기는 상기 열교환기(6)를 통과하는 과정에서 찬공기로 바꾸어 지고, 이 찬공기는 계속되는 송풍팬(3)의 회전에 따라 토출그릴(9) 쪽으로 이동된 다음 상기 토출그릴을 통해 실내로 토출되므로 이 토출되는 찬공기에 의해 실내가 일정온도 이하로 떨어지면서 냉방이 되는 것이다.
상기에서 열교환기(6)가 열교환작용을 행할 경우에는 응축수가 발생되고, 이때 발생된 응축수는 자중에 의해 흘러내려 응축수받이(7)에 일단 고인 다음 배수호스(8)를 통해 외부로 배출됨은 이해 가능하다.
이상에서 설명된 바와 같은 공기조화기에 주로 사용되며, 열교환에 의해 더운공기를 찬공기로 바꾸어 주는 역할을 하는 열교환기(6)의 종래 구조는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와같이 수직 및 수평방향으로 복수열을 이루며 일체화된 하나의 튜브(7a)와, 판상으로 되어 상기 튜브에 압입고정된 복수개의 핀(7b)과, 상기 각 핀의 수직방향 튜브(7a) 사이 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에 전후방 쪽으로 엇갈리게 돌출 형성되어 수직방향으로 복수열을 이루는 슬릿(7c)으로 구성되어 있다.
상기에서 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)은 전후방쪽으로 그 돌출 높이가 모두 동일하고, 각 슬릿열의 슬릿(7c) 갯수는 모두 한개이다.
따라서, 이와같은 구조의 열교환기를 공기조화기에 설치하여 사용할 경우 실외기에서 압축되어 응축된 냉매가 수직 및 수평방향으로 복수열을 이루며 일체화된 하나의 튜브(7a)를 통해 흐르게 되고, 이 흐르는 냉매에 의한 냉열은 상기 하나의 튜브(7a)에 고정된 복수개의 핀(7b)을 통해 방열되는데, 상기 각 핀(7b)의 수직방향 튜브(7a) 사이 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에는 수직방향으로 복수열을 이루도록 슬릿(7c)이 형성되어 있으므로 상기 각 핀(7b)을 통한 방열효율은 더욱 상승된다.
상기한 작용에 의해 냉열이 튜브(7a)에 고정된 각 핀(7b)을 통해 방열될 때 송풍팬(4)의 회전에 따라 도면상 화살표 방향으로 흡입된 더운공기는 상기 각 핀(7b)의 튜브(7a) 수직방향 열 사이에 형성된 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)에서 부터 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)을 연속적으로 지나게 되는데, 이 과정에서 더운공기는 상기 슬릿 형성 영역(A1)(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)을 통해 튜브(7a) 내의 냉매와 열교환되어 찬공기로 바꾸어진다.
한편 슬릿 형성 영역(A1)(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)은 전후방으로 엇갈리게 노출되어 있는 상태이므로 공기가 슬릿에 접촉되는 과정에서 난류가 촉진됨과 함께 열전달 면적이 증가되어 결국 슬릿이 형성되지 않았을 경우보다 열교환효율이 향상됨은 이해 가능하다.
그러나 종래 이와같은 열교환기는 각 핀(7b)의 수직방향 튜브(7a) 사이 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에 형성되어 수직방향으로 복수열을 이루는 슬릿(7c)은 전후방 돌출 높이가 모두 동일하고, 상기 슬릿 형성 영역의 각 열을 이루는 슬릿(7c )은 모두 하나로만 되어 있으므로 이러한 열교환기를 공기조화기 등과 같은 기기에 사용한 상태에서 상기 기기의 작동에 의해 공기가 열교환기를 통과할 때 공기와 슬릿(7c)의 접촉면적이 줄어들게 됨과 함께 공기의 난류화가 촉진되지 못함에 따라 결국 열경계층의 성장으로 인해 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 튜브에 고정된 각 핀의 슬릿 구조를 달리하여 공기가 이동되는 과정에서 슬릿 접촉면적이 증가되도록 함과 함께 상기 슬릿에 의한 난류현상이 촉진되도록 함에 따라 열교환효율이 증대되도록 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 공기조화기의 전체 구조를 참고적으로 나타낸 종단면도
도 2는 종래 열교환기를 나타낸 요부 사시도
도 3은 종래 열교환기를 확대하여 나타낸 종단면도
도 4는 종래 열교환기를 구성하는 핀을 확대하여 나타낸 요부 횡단면도
도 5는 본 발명 열교환기를 확대하여 나타낸 종단면도
도 6은 본 발명 열교환기를 구성하는 핀을 확대하여 나타낸 요부 횡단면도
도 7a는 본 발명 열교환기를 구성하는 핀의 슬릿배열을 나타낸 단면도로서, 흡입부측 슬릿 형성 영역의 슬릿배열 상태도
도 7b는 본 발명 열교환기를 구성하는 핀의 슬릿배열을 나타낸 단면도로서, 토출부측 슬릿 형성 영역의 슬릿배열 상태도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7a. 튜브 7b. 핀
7c. 슬릿
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 형태에 따르면, 수직 및 수평방향으로 복수열을 이루도록 다단 절곡된 냉매 전달용의 튜브와, 상기 튜브 열에 고정된 복수개의 핀과, 상기 핀으로 유입된 공기가 이를 통해 지나갈 수 있도록 각 핀의 튜브들 사이의 영역 각각에 절개되어 전후방으로 돌출됨으로써 개방되게 형성된 복수개의 열을 이루는 슬릿으로 구성된 것에 있어서, 상기 슬릿 형성 영역 내의 각 열을 이루는 슬릿의 전후방 돌출 높이는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어지고, 상기 각 슬릿 형성 영역 내의 각 슬릿열을 이루는 슬릿의 갯수는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어 진 공기조화기용 열교환기가 제공된다.
이하 본 발명을 일 실시예 도시한 첨부된 도 5 내지 도 7을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 5는 본 발명 열교환기를 확대하여 나타낸 종단면도이고, 도 6은본 발명 열교환기를 구성하는 핀을 확대하여 나타낸 요부 횡단면도이며, 도 7a 및 7b는 본 발명 열교환기를 구성하는 핀의 슬릿배열을 나타낸 단면도로서, 본 발명은 복수열을 이루며 일체화된 하나의 튜브(7a)와, 판상으로 되어 상기 하나의 튜브에 고정된 복수개의 핀(7b)과, 상기 각 핀의 수평방향 튜브(7a)들 사이에 위치된 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에 수직방향으로 복수개의 슬릿열을 이루면서 전후방 쪽으로 돌출되게 형성된 슬릿(7c)으로 구성된 것에 있어서, 상기 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내의 각 열을 이루는 슬릿(7c)의 전후방 돌출 높이는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어지고, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어 진 구조이다.
상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 공기 흡입측방향에서 토출측방향으로 3-3-2-1-1-2로 형성됨과 함께 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 공기 흡입측방향에서 토출측방향으로 2-1-1-2-3-3로 형성된다.
상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 돌출 높이는 흡입측방향에서 부터 토출측방향으로 갈수록 두열씩 점점 더 낮아지도록 함과 함께 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 돌출 높이는 흡입측방향에서 토출측방향으로 갈수록 두열씩 점점 더 높아지도록 하되, 상기 각 슬릿열중 높이가 가장 높은 두열의 슬릿 높이(h1)는 핀(7b) 피치의 2/3로 하고, 그 다음 높은 두열의 슬릿 높이(h2)는 가장 높은 두열의 슬릿 높이(h1)의 2/3로 하며, 그 다음 높은 두열인 슬릿 높이(h3)는 가장 높은 두열의 슬릿 높이(h1)의 1/3로 한다.
상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)의 슬릿열은 절반을 기준으로 하여 전방부와 후방부로 갈수록 각도가 점점 넓어지도록 하되, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)의 슬릿열 각도는 전방부 각도(θ1) 보다 후방부(θ2) 각도를 더 좁게함과 함께 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)의 슬릿열 각도는 전방부 각도(θ3) 보다 후방부 각도(θ4)를 더 넓게한다.
이와같이 구성된 본 발명 열교환기가 설치된 공기조화기 실내기를 사용할 경우 더운공기가 상기 열교환기에 의해 열교환되어 찬공기로 바꾸어지는 과정은 종래 설명을 참고하면 이해 가능하리라 생각되어 생략하고 이하에서는 본 발명의 요부 구성인 각 핀(7b)의 수직방향 튜브(7a) 사이 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에 수직방향으로 복수개의 슬릿열을 이루면서 전후방 쪽으로 돌출되게 형성된 슬릿(7c)의 개수, 높이 등의 배열이 달라짐에 따른 작용에 대해서만 구체적으로 설명하면 후술하는 바와같다.
본 발명 열교환기를 공기조화기에 적용시킨 상태에서 기기를 동작시키면 공기가 도 5의 화살표방향과 같이 좌측에서 우측으로 이동되는데, 이때에는 수직방향 튜브(7a) 사이의 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내에서 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 전후방 돌출 높이가 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어져 있고, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어져 있음에 따라 공기가 열교환기를 지나가는 과정에서 상기 공기의 슬릿(7c) 접촉면적이 종래에 비해 상당히 늘어남과 함께 공기의 난류현상이촉진되므로 결국 열교환효율이 향상되는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 공기 흡입측방향에서 토출측방향으로 3-3-2-1-1-2로 배열됨과 함께 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 공기 흡입측방향에서 토출측방향으로 2-1-1-2-3-3으로 배열되어 있고, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 돌출 높이는 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)에서는 흡입측방향에서 부터 토출측방향으로 갈수록 두열씩 점점 더 낮아져 있음과 함께 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)에서는 흡입측방향에서 토출측방향으로 갈수록 두열씩 점점 더 높아져 있으며, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)의 슬릿열 각도는 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)에서는 절반을 기준으로 하여 전방부 각도(θ1) 보다 후방부(θ2) 각도가 좁게되어 있음과 함께 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)에서는 절반을 기준으로 하여 전방부 각도(θ3) 보다 후방부 각도(θ4)를 더 넓게되어 있으므로, 이 모든 구조를 종합하여 볼 때 핀(7b)에 형성된 전체 슬릿(7c)의 배열이 매우 복잡한 형태를 이루게 되고, 이로인해 이동되는 공기가 슬릿(7c)에 접촉될 때의 공기 접촉면적이 매우 넓어짐은 물론 공기가 슬릿(7c)에 접촉되는 과정에서의 난류화현상이 더욱 촉진됨에 따라 슬릿면을 따라 형성되는 열경계층의 성장 억제로 인해 열전달력이 우수해지면서 열교환효율이 향상된다.
즉, 본 발명에서는 각 핀(7b)의 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)과 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)은 갯수, 높이, 각도 등이 모두 서로 반대로 형성되어 있으므로 전체적인 슬릿의 배열이 매우 복잡한 형태를 이룸은 이해 가능하고, 이에따라 흡입되는 모든 공기가 핀(7b)의 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 흡입부측 슬릿 형성 영역(A1)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿 및 토출부측 슬릿 형성 영역(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿에 완벽하게 접촉되어 열교환 효율의 향상이 가능하게 되는 것이다.
이상에서 설명된 바와같이 본 발명 열교환기는 각 핀의 수직방향 튜브 사이 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에 형성되어 수직방향으로 복수열을 이루는 슬릿(7c)의 전후방 돌출 높이가 서로 다르고, 상기 슬릿 형성 영역의 각 열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수 또한 다르므로 이러한 열교환기를 공기조화기 등과 같은 기기에 사용한 상태에서 상기 기기의 작동에 의해 공기가 열교환기를 통과할 때 공기의 슬릿 접촉면적이 넓어짐과 함께 공기의 난류화가 촉진됨에 따라 결국 열교환효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 수직 및 수평방향으로 복수열을 이루도록 다단 절곡된 냉매 전달용의 튜브(7a)와, 상기 튜브 열에 고정된 복수개의 핀(7b)과, 상기 핀으로 유입된 공기가 이를 통해 지나갈 수 있도록 각 핀의 튜브들 사이의 영역(A1)(A2) 각각에 절개되어 전후방으로 돌출됨으로써 개방되게 형성된 복수개의 열을 이루는 슬릿(7c)으로 구성되되, 상기 각각의 슬릿 형성 영역(A1)(A2)에서 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)들은 그 돌출 높이가 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어지고, 상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2) 내의 각 슬릿열에서의 슬릿의 갯수는 두개열씩 서로 다르게 세단계로 나뉘어지도록 된 것에 있어서,
    상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)중 공기 흡입부측 영역(A1)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 공기 흡입측방향에서 토출측방향으로 3-3-2-1-1-2로 배열되고, 공기 토출부측 영역(A2)의 각 슬릿열을 이루는 슬릿(7c)의 갯수는 공기 흡입측방향에서 토출측방향으로 2-1-1-2-3-3으로 배열된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 슬릿 형성 영역(A1)(A2)의 슬릿열은 중간을 기준으로 하여 전방부와 후방부로 갈수록 각도가 점점 넓어지도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기용 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    공기 흡입부측의 슬릿 형성 영역(A1)의 슬릿열 각도는 전방부 각도(θ1) 보다 후방부(θ2) 각도가 더 좁게되어 있고, 공기 토출부측의 슬릿 형성 영역(A2)의 슬릿열 각도는 전방부 각도(θ3) 보다 후방부 각도(θ2)가 더 넓게되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 열교환기.
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