KR100347892B1 - 세경관형 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세경관형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 내부에 냉매가 흐르는 냉매관과, 상기 냉매관에 결합되어 냉매와 공기 사이의 열교환 면적을 확보하는 다수의 냉각핀으로 구성된 열교환기에 있어서, 상기 냉매관은 6㎜이하의 관경을 갖는 세경관으로 이루어지고, 상기 각 냉각핀에는 냉각핀의 폭방향으로 총 6열의 루버들이 상기 냉각핀의 기준면에 대하여 경사지게 형성되며, 상기 각 루버들중 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버는 폭방향으로의 양끝단중 어느 한쪽이 상기 냉각핀에 연결된 반루버의 형태로 형성되고, 상기 각 루버들중 제 2열, 제 5열의 루버는 길이방향으로의 양끝단이 상기 냉각핀에 연결된 세경관형 열교환기를 제공함으로써 상기 냉각핀의 루버 설계가 최적화되어 제조비가 절감되고 소형화가 가능하게 됨은 물론, 공기측 압력손실이 감소되고 열전달 효율이 향상되어 열교환 성능이 극대화되도록 한 것이다.
Description
본 발명은 세경관형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 냉매관의 세경관화에 적합하도록 냉각핀에 형성된 루버의 개수를 줄이는 동시에 상기 루버의 형상 및 각도를 변경하여 상기 냉각핀의 루버 설계를 최적화한 세경관형 열교환기에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 열교환기의 구조가 도시된 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 열교환기에 사용되는 냉각핀의 구조가 도시된 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 4는 종래 기술에 의한 냉각핀들 사이를 통과하는 공기의 흐름이 도시된 단면도이다.
상기한 도 1을 참조하면, 일반적인 열교환기는 내부에 냉매가 흐르는 냉매관(1)과, 상기 냉매관(1)에 확관에 의해 결합되어 냉매와 공기 사이의 열교환 면적을 확보하는 다수의 냉각핀(3)으로 구성되어 상기 냉매관(1)을 흐르는 냉매와 주변의 공기를 서로 열교환시키도록 되어 있다.
상기와 같은 열교환기의 냉각핀(3)에는 통상적으로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 냉각핀(3)과 공기 사이의 접촉길이를 증가시켜 열전달 효율을 향상시키기 위한 루버(5)들이 형성되어 있다.
이렇게 냉각핀(3)에 다수의 루버(5)가 형성되면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 냉각핀(3)으로 유입된 공기가 상기 루버(5)의 각도에 따라 각 냉각핀(3)들 사이를 원활하게 흐르면서 열교환되게 된다.
이때, 상기 루버(5)의 개수, 각도, 폭 등은 열교환기의 성능에 크게 영향을 미치는 성능인자로서, 열교환기의 설계시 열교환기에 대한 전면 풍속, 압력 손실, 전열량, 물빠짐성 등을 모두 고려하여 최적으로 설계되어 진다.
상기에서, 미설명된 참조부호 N'는 냉각핀(3)의 루버(5)들에 성형으로 인한 냉각핀(3)의 비틀림을 방지하기 위해 형성된 루버미가공부위를 나타낸다.
그런데, 지금까지 사용되고 있는 종래의 열교환기는 7㎜ 또는 9.52㎜의 관경을 갖는 냉매관(1)을 사용하는 것으로, 최근 가격 저감 및 공기측 압력손실 저감 등과 같은 여러 가지 이점들을 얻기 위해 대두되고 있는 냉매관(1)의 세경관화 추세에 적합하지 않다.
따라서, 상기 냉매관(1)의 관경을 축소할 필요가 있는데 이렇게 냉매관(1)을 세경관으로 바꿀 경우, 상기 냉각핀(3)의 폭 및 이 냉각핀(3)에 형성된 각 루버(5)들의 배치와 형상이 모두 7㎜ 또는 9.52㎜의 관경을 갖는 냉매관(1)에 알맞게 설정되어 있기 때문에 상기 냉각핀(3) 및 각 루버(5)들의 배치와 형상을 세경관에 알맞은 형태로 최적화해야 한다.
만약, 상기 냉매관(1)은 세경관으로 바꾸고 각 루버(5)들의 배치 및 형상은 기존의 8열 형태로 그대로 유지하려고 하면 냉매관(1)의 관경 축소로 인해냉각핀(3)의 폭이 줄어든 상태이기 때문에 각 루버(5)들의 폭을 약 1㎜이하까지 줄여야 하여 상기 냉각핀(3)의 제조가 극히 곤란한 문제점이 발생된다.
뿐만 아니라, 상기 냉매관(1)을 세경관화하는 경우에는 냉각핀(3)의 효율 저하를 방지하기 위해 상기 냉각핀(3)의 폭 감소로 인한 열교환 면적의 감소를 단위 냉매관 길이당 냉각핀의 개수를 늘리는 방식으로 해소하게 되는데, 이때 상기 냉각핀(3)에 기존과 동일한 형태의 루버(5)를 형성하면 공기측 압력손실이 크게 증가하여 상기 냉매관(1)에 세경관을 사용하는 장점이 없어지게 된다.
따라서, 상기 냉매관(1)에 세경관을 적용한 세경관형 열교환기를 사용하기 위해서는 세경관화된 냉매관(1)에 알맞은 배치와 형상으로 루버(5)들이 형성된 냉각핀(3)을 개발할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉매관의 세경관화에 적합하도록 냉각핀에 형성된 루버의 개수를 줄이는 동시에 상기 루버의 형상 및 각도를 변경함으로써 상기 냉각핀의 루버 설계가 최적화되어 공기측 압력손실은 최소화되고 열전달 효율은 극대화되도록 하는 세경관형 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 열교환기의 구조가 도시된 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 열교환기에 사용되는 냉각핀의 구조가 도시된 평면도,
도 3은 도 2의 A-A선 단면도,
도 4는 종래 기술에 의한 냉각핀들 사이를 통과하는 공기의 흐름이 도시된 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 세경관형 열교환기에 사용되는 냉각핀의 구조가 도시된 평면도,
도 6은 도 5의 B-B선 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉각핀의 구조가 도시된 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 냉매관 53 : 냉각핀
55 : 루버
C : 각 루버들의 길이방향 끝단을 연결한 선의 궤적이 이루는 가상원
Lt: 냉각핀의 핀선단길이
Ld1 : 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열 루버의 폭
Ld2 : 제 2열, 제 5열 루버의 폭
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세경관형 열교환기는, 내부에냉매가 흐르는 냉매관과, 상기 냉매관에 결합되어 냉매와 공기 사이의 열교환 면적을 확보하는 다수의 냉각핀으로 구성된 열교환기에 있어서, 상기 냉매관은 6㎜이하의 관경을 갖는 세경관으로 이루어지고, 상기 각 냉각핀에는 냉각핀의 폭방향으로 총 6열의 루버들이 상기 냉각핀의 기준면에 대하여 경사지게 형성되며, 상기 각 루버들중 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버는 폭방향으로의 양끝단중 어느 한쪽이 상기 냉각핀에 연결된 반루버의 형태로 형성되고, 상기 각 루버들중 제 2열, 제 5열의 루버는 길이방향으로의 양끝단이 상기 냉각핀에 연결된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 세경관형 열교환기에 사용되는 냉각핀의 구조가 도시된 평면도이고, 도 6은 도 5의 B-B선 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉각핀의 구조가 도시된 평면도이다.
본 발명에 따른 세경관형 열교환기는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내부에 냉매가 흐르는 냉매관(51)과, 상기 냉매관(51)에 확관에 의해 결합되어 냉매와 공기 사이의 열교환 면적을 확보하는 다수의 냉각핀(53)으로 구성된 것으로서, 상기 냉매관(51)은 6㎜이하의 관경을 갖는 세경관으로 이루어지고, 상기 각 냉각핀(53)에는 냉각핀(53)의 폭방향으로 총 6열의 루버(55)들이 상기 냉각핀(53)의 기준면에 대하여 경사지게 형성되며, 상기 루버(55)들은 냉각핀(53)중 상기 각 냉매관(51)들 사이의 영역에 해당되는 부분에 각각 배치된다.
또한, 상기 각 루버(55)들중 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버(55A)(55C)(55D)(55F)는 폭방향으로의 양끝단중 어느 한쪽이 상기 냉각핀(53)에 연결된 반루버의 형태로 형성되고, 상기 각 루버(55)들중 제 2열, 제 5열의 루버(55B)(55E)는 길이방향으로의 양끝단이 상기 냉각핀(53)에 연결된다.
즉, 상기 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버(55A)(55C)(55D)(55F)는 폭방향의 한쪽 끝단은 냉각핀(53)에 연결되고 다른쪽 끝단은 상기 냉각핀(53)에 대해 상방 또는 하방으로 꺽임 가공된 반루버 형태이며, 상기 제 2열, 제 5열의 루버(55B)(55E)는 폭방향으로의 양끝단은 냉각핀(53)으로부터 절단 가공되고 길이방향으로의 양끝단만 상기 냉각핀(53)에 연결된 형태이다.
여기서, 상기 제 1열의 루버(55A)는 냉각핀(53)의 상방으로 꺽인 형태로 형성되고, 상기 제 3열의 루버(55C)는 냉각핀(53)의 하방으로 꺽인 형태로 형성된다.
또한, 상기 제 4열, 제 5열, 제 6열의 루버(55D)(55E)(55F)들은 상기 냉매관(51)의 관 중심들을 잇는 선을 기준으로 상기 제 1열, 제 2열, 제 3열의 루버(55A)(55B)(55C)들과 대칭되게 형성된다.
또한, 상기 제 1열, 제 2열, 제 3열의 루버(55A)(55B)(55C)들은 모두 동일한 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 제 4열, 제 5열, 제 6열의 루버(55D)(55E)(55F)들은 모두 상기 제 1열, 제 2열, 제 3열의 루버(55A)(55B)(55C)들과 반대 방향으로 경사지게 형성된다.
또한, 상기 제 3열의 루버(55C)와 제 4열의 루버(55D) 사이에는 냉각핀(53)의 가공시에 사용되는 공구의 마모를 줄이기 위해 평평한 구간(F)이 일정 길이 이상 형성된다.
또한, 상기 각 루버(55)들은 그 길이방향 끝단을 연결한 선의 궤적이 상기 냉매관(51) 주위에 냉매관(51)과 동일한 중심을 갖고 그 직경은 상기 냉매관(51) 관경의 2배 이하가 되는 가상원(C)을 이루도록 형성된다.
또한, 상기 제 1열 및 제 6열의 루버(55A)(55F)에서 상기 냉각핀(53)의 폭방향 끝단까지의 길이, 즉 상기 냉각핀(53)의 핀선단길이(Lt)는 루버(55)의 정확한 형성 및 가공시 사용되는 공구의 내구성 확보를 위해 각각 0.5㎜이상이 되도록 형성된다.
또한, 상기 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버(55A)(55C)(55D)(55F)들은 그 폭(Ld1)이 상기 제 2열, 제 5열의 루버(55B)(55E) 폭(Ld2)의 절반이 되도록 형성된다.
마지막으로, 도 7에 도시된 다른 실시 예에 따르면, 상기 냉각핀(153)의 루버(155)들에 성형으로 인한 냉각핀(153)의 비틀림을 방지하기 위한 루버미가공부위(N)를 둘 수도 있다.
상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 세경관형 열교환기는, 냉매관의 세경관화에 적합하도록 냉각핀에 형성된 루버의 개수를 줄이는 동시에 상기 루버의 형상 및 각도를 변경하여 상기 냉각핀의 루버 설계를 최적화하므로 제조비가 절감되고 소형화가 가능하게 됨은 물론, 공기측 압력손실이 감소되고 열전달 효율이 향상되어 열교환 성능이 극대화되는 이점이 있다.
Claims (6)
- 내부에 냉매가 흐르는 냉매관과, 상기 냉매관에 결합되어 냉매와 공기 사이의 열교환 면적을 확보하는 다수의 냉각핀으로 구성된 열교환기에 있어서,상기 냉매관은 6㎜이하의 관경을 갖는 세경관으로 이루어지고,상기 각 냉각핀에는 냉각핀의 폭방향으로 총 6열의 루버들이 상기 냉각핀의 기준면에 대하여 경사지게 형성되며,상기 각 루버들중 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버는 폭방향으로의 양끝단중 어느 한쪽이 상기 냉각핀에 연결된 반루버의 형태로 형성되고,상기 각 루버들중 제 2열, 제 5열의 루버는 길이방향으로의 양끝단이 상기 냉각핀에 연결된 것을 특징으로 하는 세경관형 열교환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1열, 제 2열, 제 3열의 루버들은 상기 냉매관의 관 중심들을 잇는 선을 기준으로 상기 제 4열, 제 5열, 제 6열의 루버들과 대칭되게 형성된 것을 특징으로 하는 세경관형 열교환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1열, 제 2열, 제 3열의 루버들은 모두 동일한 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 제 4열, 제 5열, 제 6열의 루버들은 모두 상기 제 1열, 제 2열, 제 3열의 루버들과 반대 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 세경관형 열교환기.
- 제 1항에 있어서,상기 각 루버들은 그 길이방향 끝단을 연결한 선의 궤적이 상기 냉매관 주위에 냉매관과 동일한 중심을 갖고 그 직경은 상기 냉매관 관경의 2배 이하가 되는 가상원을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 세경관형 열교환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1열 및 제 6열의 루버에서 상기 냉각핀의 폭방향 끝단까지의 길이, 즉 상기 냉각핀의 핀선단길이는 각각 0.5㎜이상이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 세경관형 열교환기.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1열, 제 3열, 제 4열, 제 6열의 루버들은 그 폭이 상기 제 2열, 제 5열의 루버 폭의 절반이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 세경관형 열교환기.
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