KR100518855B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열교환기는, 난방운전을 하는 히트 펌프에 있어서, 특히 난방운전시 실외기의 구성요소인 열교환기의 방열 핀 표면에 생성되는 서리의 착상을 지연토록 하며, 냉난방에서의 열전달 성능을 향상시키도록 하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 열교환기는, 핀과 튜브로 이루어진 2열의 실외기 열교환기에 있어서, 전열에는 코러게이트 핀이 구비되고, 후열에는 슬릿 핀이 구비되며, 상기 코러게이트 핀과 슬릿 핀은 대략 동일선상에서 핀의 절단없이 연속적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열교환기는, 전열에 구비된 코러게이트 핀에 의하여 서리의 착상을 지연시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 또 다른 효과로서 후열에 구비된 슬릿 핀에 의하여 착상 성능의 저하없이 냉난방 운전 모두에서 우수한 열전달 성능을 발휘하고, 상기 전열의 코러게이트 핀과 후열의 슬릿 핀이 연속적으로 연결되어 흡입공기의 유동면적 감소를 방지할 수 있어서, 상기 열교환기가 장착된 히트펌프는 난방운전을 계속적으로 할수 있어서 사용자로 하여금 쾌적감을 지속적으로 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은, 난방운전을 하는 히트 펌프의 열교환기에 관한 것으로서, 특히 난방운전시 실외기의 구성요소인 열교환기의 방열 핀 표면에 생성되는 서리의 착상을 지연토록 하며, 냉난방에서의 열전달 성능을 향상시키도록 하는 장치에 관한 것으로서, 핀과 튜브로 이루어진 2열의 실외기 열교환기에 있어서 전열에 구비된 코러게이트 핀에 의하여서는 서리의 착상을 지연시키고, 후열에 구비된 슬릿 핀에 의하여서는 착상 성능의 저하없이 냉난방 운전 모두에서 우수한 열전달 성능을 발휘토록 할뿐만 아니라, 상기 전열의 코러게이트 핀과 후열의 슬릿 핀이 연속적으로 연결되어 유동면적의 감소를 방지할 수 있어서, 상기 열교환기가 장착된 히트펌프는 난방운전을 계속적으로 할수 있어서 사용자로 하여금 쾌적감을 지속적으로 느낄수 있도록 하는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 열펌프식 냉난방 장치는 실내 온도가 고온일 경우에는 냉방기로 사용하게 되고, 반대로 실내 온도가 저온일 경우에는 난방기로 사용케 되어 난방 운전을 하게 된다. 이때 난방 운전을 하는 경우에는 실외기의 열교환기는 증발기로서 작동하게 된다.

도 1은 열펌프식 냉난방 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 열펌프식 냉난방 장치가 냉방 운전되는 때에는 압축기(1)에서 토출된 냉매가스가 오일 분리기(2)에서 오일과 분리되며, 이렇게 분리된 냉매 가스는 사방 밸브(3)를 지나 실외기(4)로 유입된 후, 팽창 밸브(5)를 거치면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실내 열교환기(6)로 유입된다. 그리고, 상기 실내 열교환기(6)에서 증발된 냉매 가스는 실내 공기와 열 교환된 후, 사방 밸브(3)를 통해 축압기(7)로 유입되며, 이렇게 축압기(7)로 유입된 냉매 가스는 압축기(1)로 흡입되면서 연속적으로 순환하게 된다.

다음, 열펌프식 냉난방 장치가 난방 운전되는 때에는 상기 압축기(1)에서 토출된 냉매 가스가 오일 분리기(2)를 지나면서 오일과 분리되며, 이 냉매 가스는 사방 밸브(3)를 거쳐 실내 열교환기(6)로 지나면서 응축되어 실내 공기와 열 교환되고, 이후 냉매는 팽창 밸브(5)를 지나면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실외기(4)를 지나면서 증발된다. 이렇게 증발된 냉매 가스는 사방 밸브(3)를 거쳐 축압기(7)로 유입된 후, 압축기(1)로 흡입되면서 순환하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 실외기의 주요 구성품을 나타내는 배치도이고, 도 3은 평판 핀 표면에 서리가 착상한 것을 나타내는 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 실외기(4)는 냉매와 외부 공기사이에 열교환을 하는 열교환기(8), 상기 열교환기(8)의 열교환을 원활히 하도록 상기 열교환기(8)에 외부 공기를 공급해주는 팬(9)등으로 구성된다.

이때 상기의 팬(9)에서 공급되는 외부 공기는 열교환기(8)의 튜브(10)상에 고정된 평판 핀(11)과 평판 핀(11) 사이의 유로를 통과하게 된다. 이때 상기의 실외기가 난방 운전 모드로 작동되는 때에는 상기 열교환기(8)의 튜브(10)에 부착 고정되어 있는 평판 핀(11)의 표면에는 서리가 생성되게 되는데, 이때 상기 평판 핀(11)에 착상되는 서리는 상기 평판 핀(11)의 전단부에서 많이 착상되게 되고 후단부는 적게 착상되게 된다.

도 4는 종래 기술에 따른 평판 핀 타입의 2열 열교환기를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 있어서 서리가 착상한 것을 나타내는 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 전열과 후열이 각각 분리된 형태의 2열 타입의 열교환기를 나타낸 것으로서, 이는 2열로 배치된 튜브에 각각의 열에 해당되는 핀을 별개로 부착/고정한 것으로 즉, 특히 전열의 튜브에 부착/고정된 전열 핀(12)과 후열의 튜브에 부착/고정된 후열 핀(13)은 각각 분리된 것이며, 전열의 다수개의 전열 핀(12)사이에 후열의 다수개의 후열 핀(13)이 교번하여 사이사이에 위치하도록 배치된 것이다.

이때, 상기와 같이 전열의 다수개의 전열 핀(12)사이에 후열의 다수개의 후열 핀(13)이 교번하여 사이사이에 배열된 종래의 기술에 따른 열교환기에 있어서는, 상기 히트펌프가 난방운전 모드로 작동될 때에는, 상기 열교환기는 증발기로 작동하게 되고, 이때 실외 온도가 저하되면 상기 실외기 열교환기의 평판 핀인 전후열 핀(12, 13) 표면에는 서리가 착상되게 되고, 이러한 상기 서리의 착상이 계속되게 되면 전열 핀(12)들과 후열 핀(13)들 사이를 통과해야 하는 공기의 유로가 좁아지게 되므로써 열교환기의 성능에 심각한 문제를 야기하게 되는데, 이는 전열 핀(12)의 후단에 성장한 서리와 후열 핀(13)의 전단에 형성된 서리가 각각 자라게 되면서 이들 서리사이가 점점 좁아지게 되므로써, 전열 핀(12)의 후단부와 후열 핀(13)의 전단부 사이의 틈새는 점점 더 좁아지게 되기 때문이다.

이와같이 전열 핀(12)의 후단부와 후열 핀(13)의 전단부 사이의 틈새(도 5의 A부)가 좁아지게 되어 전열 핀(12)들과 후열 핀(13)들 사이를 통과하는 공기의 유로가 좁아지게 되면 외부에서 유입된 흡입공기가 핀 사이로 통과함에 있어서 저항을 받게 되고, 전열 핀(12)으로부터 후열 핀(13)으로 통과하는 흡입공기의 양이 적게 되므로, 상기의 흡입공기와 열교환기간의 열교환이 원활하게 이루어지지 못하게 되어서, 결국 상기 실외기의 열교환기가 난방 모드로 운전 중일 때에는 전체 난방 능력이 저하되는 치명적인 문제점이 발생하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 핀 표면에 서리의 착상을 지연시키고 튜브와 튜브사이의 공기 유동 풍량을 감소시킴이 없이 유효하게 통과토록 하므로써 흡입공기와 열교환기 사이에 열교환이 원활하게 이루어져서 고효율의 난방을 실현할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기는, 핀과 튜브로 이루어진 2열의 실외기 열교환기에 있어서, 전열에는 코러게이트 핀이 구비되고, 후열에는 슬릿 핀이 구비되며, 상기 코러게이트 핀과 슬릿 핀은 대략 동일선상에서 핀의 절단없이 연속적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 열교환기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 열교환기의 핀의 형상을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 서리가 착상한 것을 나타내는 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기는 핀과 튜브로 이루어진 2열의 실외기 열교환기에 있어서, 전열에는 코러게이트 핀을 구비하고 후열에는 슬릿 핀을 구비한 복합형인 것이 특징이고, 상기 코러게이트 핀과 슬릿 핀이 연속적으로 연결된 것이 또 다른 특징이다.

즉, 전열에는 코러게이트 핀을 구비하고 후열에는 슬릿 핀을 구비하되 종래기술에서 전열의 다수개의 전열 핀(12)사이에 후열의 다수개의 후열 핀(13)이 교번하여 사이사이에 배열된 것과는 달리, 전열의 코러게이트 핀(14)의 후단부가 후열의 슬릿 핀(17)의 전단부와 연속적으로 이어진 것으로서, 전열의 코러게이트 핀(14)을 통과한 흡입공기가 후열의 슬릿 핀(17)으로 유입됨에 있어 공기의 유동 저항을 개선토록 하는 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 전열에는 코러게이트 핀(14)의 형상을 취하고, 후열에는 튜브와 튜브 사이에 다수 개의 슬릿이 형성되는 슬릿부(16)가 구비되는 슬릿 핀(17)으로 하되 상기 코러게이트 핀(14)과 상기 슬릿 핀(17)이 연속적으로 이어지게 되고, 외부로 부터 유입된 흡입공기가 전열의 코러게이트 핀(14)을 지나게 되면, 상기 전열의 튜브와 튜브사이에서는 고속류가 발생하여 유입된 흡입공기와 열교환을 하게 되고 이때 핀의 표면에는 서리가 착상되게 된다.

그리고 상기 코러게이트 핀(14)을 통과한 흡입공기는 유동면적의 감소없이 후열의 슬릿 핀(17) 전단부로 유입되어 슬릿 핀(17)의 슬릿부(16)와 열교환을 한후 후단으로 통과하게 된다.

이때, 외부에서 유입된 흡입공기와 열교환기간에 열교환이 이루어 지더라도, 전열 핀에서의 서리의 착상이 지연될 뿐만 아니라 후열 핀으로의 공기의 유동 풍량이 충분하게 확보되므로써 상기 열교환기가 장착된 히트펌프는 난방운전을 계속적으로 할수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 열교환기에 있어서는 흡입공기가 그 공기유로를 잘 유지하므로서 공기의 유동이 지속되게 되어 열전달 특성이 매우 뛰어나게 된다.

또한, 본발명에 있어서, 후열의 슬릿 핀폭(B)과 전열의 코러게이트 핀폭(A)의 관계는 A ≥B로 하는 것이 바람직하며, 상기 코러게이트 핀의 고점부로부터 저점부의 높이(H2)와 고점부로부터 전후단부의 높이(H1)의 관계는 H2/H1 ＜ 0.7 로 하는 것이 바람직한데, 이는 이렇게 하므로써 상기 열교환기의 열전달 능력을 극대화할 수 있기 때문이다.

그리고, 특히 상기 슬릿 핀(17)에 있어서는, 슬릿이 일정간격으로 다수 개가 배열되는 슬릿부(16)가 구비되고, 공기의 흐름 방향에 따른 상기 슬릿부(16)의 전단부와 후단부 즉, 상기 코러게이트 핀(14)을 통과한 공기가 유입되는 쪽에 형성되는 첫번째 열과 공기가 유출되는 쪽에 형성되는 마지막 열은 다수 개의 슬릿으로 이루어지고, 상기 전단부와 후단부 사이는 단일의 슬릿이 서로 평행하게 여럿 구비되도록 배열 시키는데, 이 또한 후열의 슬릿 핀(17)을 통과하는 흡입공기와 후열의 핀간에 충분한 열교환을 실현시키기 위함이다.

본 발명에 따른 열교환기는, 전열에 구비된 코러게이트 핀에 의하여 서리의 착상을 지연시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 효과로서 후열에 구비된 슬릿 핀에 의하여 착상 성능의 저하없이 냉난방 운전 모두에서 우수한 열전달 성능을 발휘하고, 상기 전열의 코러게이트 핀과 후열의 슬릿 핀이 연속적으로 연결되어 흡입공기의 유동 면적 감소를 방지할 수 있어서, 상기 열교환기가 장착된 히트펌프는 난방운전을 계속적으로 할수 있어서 사용자로 하여금 쾌적감을 지속적으로 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 히트 펌프식 냉난방 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 실외기의 주요 구성품을 나타내는 배치도.

도 3은 평판 핀 표면에 서리가 착상한 것을 나타내는 도면.

도 4는 종래 기술에 따른 평판 핀 타입의 2열 열교환기를 나타낸 도면.

도 5는 도 4에 있어서 서리가 착상한 것을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 열교환기의 핀의 형상을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 서리가 착상한 것을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 압축기 2 : 오일분리기 3 : 사방밸브

4 : 실외기 5 : 팽창밸브 6 : 실내 열교환기

7 : 축압기 8 : 열교환기 9 : 팬

10 : 튜브 11 : 평판 핀 12 : 전열 핀

13 : 후열 핀 14 : 코러케이트 핀 15 : 코러게이트 부

16 : 슬릿 부 17 : 슬릿 핀

Claims (4)

1. 핀과 튜브로 이루어진 2열의 실외기 열교환기에 있어서,

   전열에는 코러게이트 핀이 구비되고 후열에는 슬릿 핀이 구비되며, 상기 코러게이트 핀과 슬릿 핀은 대략 동일선상에서 핀의 절단없이 연속적으로 연결된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   후열의 슬릿 핀폭(B)과 전열의 코러게이트 핀폭(A)의 관계는, A ≥B인 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 슬릿핀은 슬릿이 일정간격으로 다수 개가 배열되는 슬릿부가 형성되며, 공기의 흐름방향에 따른 상기 슬릿부의 전단부와 후단부는 다수 개의 슬릿으로 이루어지고, 상기 전단부와 후단부 사이는 단일의 슬릿으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.