KR100512113B1 - 세경관 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전열핀이 비대칭형으로 구성된 세경관 열교환기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 세경관 열교환기의 전열핀(12)은 전반부(121)의 폭(W1) 보다 후반부(122)의 폭(W2)이 큰 비대칭형으로 이루어진다.
여기서, 상기 전반부(121)의 폭(W1)은 10 ~ 11mm, 후반부(122)의 폭(W2)은 12 ~ 15mm이고, 전반부(121)를 관통하는 냉매튜브(10)와 후반부(122)를 관통하는 냉매튜브(10') 사이의 간격(RP)은 10 ~ 11mm 로 이루어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 세경관 열교환기에 의하면 제습작용이 이루어진는 후반부의 폭이 길기 때문에 습윤성이 증가하여 습도의 강하량이 종래 보다 커지게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 열교환기가 적용된 열교환시스템에 의해 냉방작용이 수행되어 열교환기가 증발기로서 사용될 경우에는, 냉각작용과 더불어 제습작용 또한 효과적으로 수행된다.

Description

세경관 열교환기{Small bore tube heat exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전열핀이 비대칭형으로 구성된 세경관 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 공조기 등에서 사용되는 핀튜브형 열교환기는, 도 1에 나타난 것과 같이 소정 길이의 원형관이 ' ?? ' 형태로 연속 벤딩(bending)되어 일종의 다중겹 형상으로 이루어진 냉매튜브(10)와, 일정한 간격을 두고 다수개가 평행하게 배열되어 용접에 의해 냉매튜브(10)에 부착되며, 외견상 벤딩된 냉매튜브(10)를 가로지르는 형태로 장착되는 얇은 패널형태의 전열핀(12)으로 구성되어 있다.
상기 냉매튜브(10)는 도 2에 나타난 것과 같이 대개 하나의 전열핀(12)을 폭방향으로 이중관통하고, 엇갈리게 배치되는데, 전후 냉매튜브(10)(10') 간의 중심선(도면상 가상선 표시)을 기준으로 전열핀(12)을 양분하고, 유동되는 공기(도면상 굵은 화살표시)와 먼저 접하는 부위를 전반부(121), 나중에 접하는 부위를 후반부(122)라 할 때, 전반부(121)의 폭(W1)과 후반부(122)의 폭(W2)은 동일하게 구성되어 있다.
그리고, 전열핀(12)에는 열교환효율 향상을 위해 루버(12a)가 형성되어 있는데, 루버(12a)는 전열핀(12)을 부분적으로 절개하여 절곡시키는 방식으로 만들어지며, 루버(12a)가 절개방식으로 만들어지기 때문에 그 일측에는 루버(12a)와 동일한 면적의 슬릿(미도시)이 형성된다.
이와 같은 종래의 핀튜브형 열교환기에 의하면 냉매가 냉매튜브(10)를 통해 유동하는 과정에서 외기와 열교환함으로써 증발기 내지는 응축기로서 작용하게 되며, 전열핀(12)에 의해 냉매튜브(10)의 전열면적이 확대되고, 각 전열핀(12) 사이를 통과하는 공기가 루버(12a)에 의해 만곡유동하기 때문에 평판형 전열핀에 비해 공기와 전열핀(12)의 접촉길이가 길어짐으로써 열교환기의 열전달 효율이 향상된다.
한편, 일반적인 핀튜브형 열교환기는 냉매튜브(10)의 직경(D)이 7mm 이상으로서, 비교적 많은 냉매봉입량을 필요로 하고, 전체적인 부피 또한 크다고 볼 수 있는데, 최근의 열교환기는 이러한 단점을 보완하기 위하여 냉매튜브(10)의 직경(D)이 5mm 인 이른바 세경관 타입으로 구성되는 추세이다.
상기 세경관 열교환기는 냉매튜브(10)의 직경(D)이 감소됨에 따라 전열핀(12)의 효율저하를 방지하기 위해 전열핀(12)의 크기 또한 축소된 구조로 이루어져 있다.
이러한 세경관 열교환기가 응축기로서 사용될 경우, 온도차에 의한 열전달작용을 수행하는 특성상 공기측 열전달 계수가 높아지기 때문에 기존의 열교환기와 성능면에서 별다른 차이가 없다.
그러나, 증발기로서 사용될 경우에는 온도차 및 습도차에 의한 열전달 작용을 수행하게 되고, 전열핀(12) 또한 냉매튜브(10)의 직경감소와 비례하여 축소되었기 때문에 전열핀(12)과 공기의 접촉면적이 감소되어 습윤성(wettability)이 저하된다.
따라서, 기존의 열교환기와 세경관 열교환기의 차이를 자체만을 비교할 경우에는 도 3에 나타난 것과 같이 물질전달계수의 차이로 파악할 수 있으며, 열교환기가 적용된 열교환 시스템에서는 도 4에 나타난 것과 같은 제습 능력으로 파악할 수 있다.
또한, 기존의 열교환기와 세경관 열교환기의 차이를 도 5에서와 같은 공기선도를 통해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 기존의 열교환기에 있어서는 전열핀과 접하는 공기가 전반부를 통과하면서 습도변화 없이 온도가 낮아지게 되며(① -> ②), 후반부를 통과하면서 온도와 습도가 동시에 대폭 낮아지는 반면(② -> ③), 세경관 열교환기에 있어서는 전열핀 후반부에서의 습도변화(② -> ③')가 기존 열교환기에 훨씬 못미치는 것을 알 수 있다.
그러므로, 상술한 바와 같은 종래의 세경관 열교환기에 의하면 기존의 열교환기에 비해 제습작용이 미약하게 수행되기 때문에 결과적으로 열교환 시스템의 성능이 저하된다는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 전열핀의 전반부와 후반부의 폭이 다른 비대칭 구조로 이루어짐으로써 제습기능이 강화된 세경관 열교환기의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 세경관 열교환기는, 소정 길이의 원형관이 연속 벤딩되어 다중겹 형상으로 이루어진 직경 5.5mm 이하의 냉매튜브와, 일정한 간격을 두고 다수개가 평행하게 배열되어 용접에 의해 냉매튜브에 부착되며, 외견상 벤딩된 냉매튜브를 가로지르는 형태로 장착되는 얇은 패널형태로서, 전후 냉매튜브 간의 중심선을 기준으로 유동되는 공기와 먼저 접하는 전반부, 나중에 접하는 후반부로 구분되는 전열핀을 포함하며, 상기 전열핀이 전반부 보다 후반부의 폭이 큰 비대칭형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전열핀은 전반부의 폭이 10 ~ 11mm, 후반부의 폭이 12 ~ 15mm이고, 전열핀의 전반부를 관통하는 냉매튜브와 후반부를 관통하는 냉매튜브 사이의 간격은 10 ~ 11mm 로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 6을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 세경관 열교환기는 도면에 나타난 것과 같이 소정 길이의 원형관이 연속 벤딩되어 다중겹 형상으로 이루어지며 직경(D)이 5.5mm 이하인 냉매튜브(10)와, 일정한 간격을 두고 다수개가 평행하게 배열되어 용접에 의해 냉매튜브(10)에 부착되며 외견상 벤딩된 냉매튜브(10)를 가로지르는 형태로 장착되는 얇은 패널형태로 이루어지는 전열핀(12)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 전열핀(12)은 전후 냉매튜브(10) 간의 중심선을 기준으로 유동되는 공기와 먼저 접하는 전반부(121), 나중에 접하는 후반부(122)로 구분되며, 전반부(121) 의 폭(W1)보다 후반부(122)의 폭(W2)이 큰 비대칭형으로 이루어지는데, 구체적으로는 전반부(121)의 폭(W1)이 10 ~ 11mm, 후반부(122)의 폭(W2)이 12 ~ 15mm로 구성된다.
그리고, 전열핀(12)의 전반부(121)를 관통하는 냉매튜브(10)와 후반부(122)를 관통하는 냉매튜브(10') 사이의 간격(RP)은 10 ~ 11mm로 이루어지며, 각 반부(121)(122)내에서 냉매튜브(10)와 냉매튜브(10) 사이의 간격(SP)은 19 ~ 20mm 로 유지되는 것이 바람직하다.또한, 상기 전열핀(12)의 후반부(122)에 배치된 냉매튜브(10)가 상기 후반부(122)의 중심부로부터 상기 전반부(121) 방향으로 소정 거리로 이격되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 세경관 열교환기에 의하면 전열핀(12)의 전반부(121)를 거쳐 유입된 공기가 후반부(122)를 통과하면서 습도가 낮아지게 되는데, 후반부(122)의 폭(W2)이 종래에 비해 길기 때문에 습윤성이 증가하여 습도의 강하량이 종래 보다 커지게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 열교환기가 적용된 열교환 시스템에 의해 냉방작용이 수행되어 열교환기가 증발기로서 사용될 경우에는, 냉각작용과 더불어 제습작용 또한 효과적으로 수행된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 세경관 열교환기는, 직경이 작은 냉매튜브의 구조상 기존의 열교환기에 비해 부피가 작고, 전반부 보다 후반부의 폭이 긴 전열핀의 비대칭 구조상, 제습 능력이 떨어지지 않기 때문에 열교환 시스템에 적용되어 상품성이 뛰어나고, 냉방 및 제습 기능을 효과적으로 수행한다는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 열교환기의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일반적인 열교환기의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 일반적인 열교환기와 세경관 열교환기의 물질전달계수를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 일반적인 열교환기와 세경관 열교환기의 제습능력을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 일반적인 열교환기와 세경관 열교환기를 비교하여 나타낸 공기선도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 세경관 열교환기의 구조를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 냉매튜브 12: 전열핀
121: 전반부 122: 후반부
12a: 루버

Claims (3)

  1. 소정 길이의 원형관이 연속 벤딩되어 다중겹 형상으로 이루어진 냉매튜브;
    일정한 간격을 두고 다수개가 평행하게 배열되어 용접에 의해 냉매튜브에 부착되며, 외견상 벤딩된 냉매튜브를 가로지르는 형태로 장착되는 얇은 패널형태로서, 전후 냉매튜브 간의 중심선을 기준으로 유동되는 공기와 먼저 접하는 전반부, 나중에 접하는 후반부로 구분되는 전열핀을 포함하며,
    냉매튜브의 직경이 5.5mm 이하인 세경관 열교환기에 있어서;
    상기 전열핀은 전반부보다 후반부의 폭이 큰 비대칭형으로 이루어지고, 상기 후반부에 배치된 냉매튜브가 상기 후반부의 중심부로부터 전반부 방향으로 소정 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 세경관 열교환기.
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