KR100477481B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

송풍되는 공기의 흐름이 효과적으로 슬릿의 후방에 까지 원활히 선회되게 핀을 적절히 배열함으로써 공기의 흐름이 정체되는 현상을 최소화하여 열교환효율을 증대시킬 수 있는 열교환기에 관한 것으로, 내부에 열교환유체가 유통하는 튜브와, 그 튜브의 외측면에 굴곡부가 열적결합한 코루게이트핀을 구비하고, 상기 코루게이트핀의 평판부에는 공기유동방향과 교차하는 방향으로 슬릿이 양방향으로 절기되며, 평판부를 중심으로 동일방향으로 절기된 슬릿과 슬릿 사이에는 상기 평판부와 슬릿과의 표고보다 낮은 표고를 갖는 슬릿이 절기되어 공기유동방향으로 연속적으로 형성함으로써 각각의 슬릿 후방에 공기의 흐름이 정체되는 현상을 방지하여 열교환효율을 증대시킬 수 있다.

Description

열교환기

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 예를 들면 자동차 공조장치용 열매체 방열용으로 사용하는 냉각핀에 관한 것이다.

종래 자동차용 증발기에 사용되는 열교환기로는 튜브 및 그 튜브에 열적결합한 코루게이트핀을 구비한 것이 알려져 있다. 이것은 코루게이트핀의 굴곡부가 튜브의 측면에 브레이징등에 의해 열적결합되어 있다. 그리고 이러한 증발기는 코루게이트핀의 평판부에 슬릿이 절기되어 있다. 또한 이 슬릿의 절기 각도 및 슬릿의 폭 등에 있어서는 열교환효율을 최대로 하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 다양한 형태의 고안도 제시되고 있다.

코루게이트핀에 슬릿이 형성된 예로는 일본국 특개소63-163785호와 미국 특허번호 4,615,384호를 들수 있으며, 이들은 도 5와 같이 코루게이트핀(30)의 평판부(31)에 슬릿(32)(33)을 양방향으로 절기하여 형성하고 상기 양방향 슬릿의 간극을 일정거리 범위내로 규정하여 공기를 유동시켜 열교환효율을 높이도록 하고 있다.

그러나 이러한 구성에 의하면, 도 6과 같이 평판부를 중심으로 양방향으로 교호하여 형성된 슬릿들의 간극이 공기유동방향에 대해 동일하기 때문에 각각의 슬릿 후방에 공기의 흐름이 정체되는 사영역이 필연적으로 발생하고 있다. 이러한 기류의 사영역은 코루게이트핀의 열교환 작용을 위한 무효한 영역으로 열교환 효율을 떨어뜨리고 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 송풍되는 공기의 흐름이 효과적으로 슬릿의 후방에 까지 원활히 선회되게 핀을 적절히 배열함으로써 공기의 흐름이 정체되는 현상을 최소화하여 열교환효율을 증대시킬 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 열교환유체가 유통하는 튜브와, 그 튜브의 외측면에 굴곡부가 열적결합한 코루게이트핀을 구비하고, 상기 코루게이트핀의 평판부에는 공기유동방향과 교차하는 방향으로 슬릿이 양방향으로 절기되며, 평판부를 중심으로 동일방향으로 절기된 슬릿과 슬릿 사이에는 상기 평판부와 슬릿과의 표고보다 낮은 표고를 갖는 슬릿이 절기되어 공기유동방향으로 연속적으로 형성하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 코루게이트핀의 평판부를 중심으로 동일방향으로 절기된 슬릿과 슬릿사이에 평판부와 슬릿의 표고보다 낮은 표고를 갖는 슬릿이 형성되게 함으로써 각각의 슬릿 후방에 공기의 흐름이 정체되는 현상을 방지하여 열교환효율을 증대시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 응축기의 정면도이고, 도 2는 튜브와 코루게이트핀을 보인 사시도이며, 도 3은 본 발명의 코루게이트핀의 형상을 표시한 설명도이다.

전체부호 1로 표시한 증발기는 수직으로 배설된 복수의 튜브(20)와, 각각의 튜브 사이에 코루게이트핀(10)이 브레이징되며, 튜브(20) 양단부는 각각 헤더탱크(2)(3)가 수평으로 평행하게 배설되는 복수의 증발기가 공기유동방향에 전후로 설치된다.

코루게이트핀(10)은 알루미늄이나 또는 그 합금으로 이루어진 박판의 판체를 길이방향에 대해 정현파형상으로 절곡하여 굴곡부(11)와 평판부(12)를 형성하고 있으며, 굴곡부(11)는 일정한 호를 형성하여 튜브(20)의 측면(21)에 브레이징에 의해 열적결합되어 있다. 그리고 평판부(12)는 공기유동방향과 교차하는 방향으로 슬릿(13-18)이 양방향으로 절기되어 연속적으로 배치되어 있다.

평판부(12)를 중심으로 동일방향으로 절기된 상기 슬릿(13)과 슬릿(17)에는 이들보다 낮은 높이의 슬릿(15)이 배열되며, 반대방향으로 절기된 슬릿(14)과 슬릿(18) 사이에도 상기 슬릿(15)과 동일한 높이의 슬릿(16)이 절기되어 일정한 표고차를 가지고 있다.

즉, 평판부(12)로 부터 절기된 슬릿(13)과 슬릿(14)사이의 높이(A)와 이들 사이에 절기된 슬릿(15)과 슬릿(16)의 높이(B)는 일정한 비율의 표고차를 갖는다.

즉, 표고비율은 계수(K) = B/A = 0.33 - 0.92 비율 범위로 형성되게 함으로써 표 1과 같이 열교환효율을 증대시킴을 실험에 의해 관찰하였다.

[표 1]

즉, 표 1에서 보인 바와 같이 본 고안은 풍속 8m/sec일 때 슬릿(14)의 높이에 대해 슬릿(15)의 높이비율이 0.33 - 0.917의 비율의 표고차에서 방열량이 증대됨을 실험에 의해 그 결과를 얻었다.

도 4는 코루게이트핀에 일정한 속도로 공기를 송풍하였을 경우의 시뮬레이션을 보인 것으로, 도면과 같이 슬릿(13)과 슬릿(14)사이에서 난류현상이 증가되어 각각의 슬릿(13)(14)의 후방에 공기의 정체현상이 감소됨을 보이고 있다. 이러한 현상은 인접하는 슬릿으로부터 간섭이 일어나면서 기류가 회류되어 인접하는 슬릿의 후방에 정체하는 공기에 간섭을 일으킴으로써 정체된 공기가 편승하면서 사영역을 감소시켜 열교환효율을 증대시키게 된다.

이상과 같이 본 발명은 코루게이트핀의 평판부를 중심으로 동일방향으로 절기된 슬릿과 슬릿사이에 평판부와 슬릿의 표고보다 낮은 표고를 갖는 슬릿이 형성되게 함으로써 각각의 슬릿 후방에 공기의 흐름이 정체되는 현상을 방지하여 열교환효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 응축기의 정면도,

도 2는 본 발명과 관련한 튜브와 코루게이트핀을 표시한 사시도,

도 3은 본 발명 코루게이트핀의 배열관계를 표시한 설명도,

도 4는 본 발명 코루게이트핀에 대한 기류관계를 보인 시뮬레이션도,

도 5는 종래 코루게이트핀의 배열관계를 표시한 설명도,

도 6은 종래 다른 코루게이트핀에 대한 기류관계를 보인 시뮬레이션도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10;코루게이트핀 11;굴곡부

12;평판부 13-16;슬릿

Claims (2)

1. 내부에 열교환유체가 유통하는 튜브와, 그 튜브의 외측면에 굴곡부가 열적 결합한 코루게이트핀을 구비하고, 상기 코루게이트핀의 평판부에는 공기유동방향과 교차하는 방향으로 슬릿이 양방향으로 절기되며, 평판부를 중심으로 동일방향으로 절기된 슬릿과 슬릿 사이에는 상기 평판부와 슬릿과의 표고보다 낮은 표고를 갖는 슬릿이 절기되어 공기유동방향으로 연속적으로 형성함을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서, 평판부를 중심으로 양방향으로 절기된 슬릿의 높이(A)와 상기 슬릿 사이에 절기된 슬릿의 높이(B)와의 비율(B/A)이 0.33 내지 0.917의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.

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