KR100550222B1 - 열교환기의 전열핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀 튜브형 열교환기의 설치각에 따른 영향을 고려하여 슬릿다리의 경사각을 조절함으로써 마지막 열의 슬릿에 공기를 충분히 유동시킴으로써 방열효율을 극대화하고, 공기의 와류현상을 줄이고자 한 열교환기의 전열핀에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열교환기의 전열핀은 베이스면에 다수 개의 결합공이 서로 엇갈린 다수 열로 배열되고, 상호 대응되게 배열된 상기 결합공의 사이에서 한 쌍의 슬릿다리에 의해 돌출되는 돌출편을 형성한 슬릿을 제 1열 내지 제 4열로 순서대로 배열하여 유동되는 바람을 안내하며 방열하는 열교환기의 전열핀 구조에 있어서, 상기 제 1,4열슬릿은 결합공의 사이에서 그 외주연에 인접되게 소정 길이로 한 쌍씩 형성되어 공기를 결합공의 테두리로 안내하도록 형성되고, 상기 제 2,3열슬릿은 결합공의 외주연에 대해 제 1열슬릿 또는 제 4열슬릿보다 먼 위치에서 점차적으로 근접되게 설치되며, 각각의 슬릿다리를 베이스면에 대해 경사지게 하여 공기의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 전열핀, 슬릿

Description

열교환기의 전열핀{heat transfer pin of heat exchanger}

도 1은 종래 열교환기의 전열핀을 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 전열핀을 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1,11: 전열핀 3,13: 결합공

5,15: 베이스면 20: 전열슬릿

30: 후열슬릿

본 발명은 열교환기의 전열핀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핀 튜브형 열교환기의 설치각에 따른 영향을 고려하여 슬릿다리의 경사각을 조절함으로써 마지막 열의 슬릿에 공기를 충분히 유동시킴으로써 방열효율을 극대화하고, 공기의 와류현상을 줄이고자 한 열교환기의 전열핀에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기라 함은 가열기, 냉각기, 증발기 및 응축기 등에 이용되는 기기로서, 전열관 내부를 순환하는 유체와 이러한 전열관의 외부를 유동하는 기체간의 열교환을 이루도록 하기 위한 기기이다. 이러한 열교환기는 주수식, 이중관식, 핀튜브식, 투관형식 등이 있다.

이 중에서, 핀튜브식 열교환기는 각 단부가 "U"밴드에 의해 상호 연결된 전열관과, 이러한 전열관의 길이방향으로 소정 간격 이격되어 적층된 다수의 전열핀으로 이루어지며, 이러한 각 전열핀 사이로 유입되는 외부공기와 전열관의 내부를 순환하는 유체가 상호 열교환을 수행한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 열교환기의 전열핀(1)은 전열관이 끼워져 결합되는 다수의 결합공(3)을 구비하고, 이러한 각 결합공(3) 사이에는 전열핀(1)의 베이스면(5)으로부터 수직으로 돌출 형성된 다수의 슬릿(6)이 일체로 형성된다.

이러한 슬릿(6)은 공기가 유동되는 측면이 개방된 채로 전열핀(1)의 베이스면(5)으로부터 돌출 형성된 돌출편(6a)과, 이러한 돌출편(6a)의 양단부측에 소정 각도로 절곡되어 일체로 형성된 슬릿다리(6b)로 이루어진다.

상기 돌출편(6a)의 개방된 부분으로 유동하는 공기가 전열관의 주위로 원활하게 선회하면서 열교환되도록 슬릿다리(6b)는 평면에서 보았을 때 전열관의 외주면을 따라 경사진 각도로 형성된다.

한편, 이러한 다수의 슬릿(6)은 각 전열관 사이에서 외부의 공기가 유입되는 측과 외부의 공기가 유출되는 측에 상하 대칭적으로 배열된다.

또한, 각 열의 슬릿(6)은 2개의 단위슬릿으로 분할되어 형성되거나, 하나의 단위슬릿으로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의해, 전열관의 내부를 순환하는 유체는 이러한 전열관의 길이방향의 외주면 상에 소정 간격으로 이격된 채로 적층되어진 다수의 전열핀(1) 사이를 통과하는 외부공기와 접촉하면서 열교환하게 된다.

여기서, 외부공기는 전열핀(1)의 슬릿(6)의 개방된 부분으로 유입되는 도중에, 상기 각 슬릿(6)의 돌출편(6a)에 부딪혀 기류의 난류화를 달성함과 동시에, 각 슬릿(6)의 슬릿다리(6b)에 의해 그 유동을 안내받아 전열관의 주위를 따라 선회하면서 열교환의 효과를 보다 촉진시킨다.

그러나, 상기 전열핀의 슬릿은 많은 공기량을 받아들이기 위해 길이가 길게 형성되고, 공기의 유로를 안내하기 위해 슬릿다리를 경사지게 형성하고 있으나, 마지막 열의 슬릿은 충분한 공기와의 접촉을 하지 못하여 원하는 만큼의 방열을 시키지 못하며, 슬릿다리의 주위에서 공기가 와류현상을 일으키며 공기의 유동을 방해함으로써 적절한 방열효과를 얻지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 전열핀에 형성되는 슬릿의 길이 및 슬릿다리의 각도를 적절히 조절하여 설치함으로써 공기의 유동저항을 감소시켜 전열성능을 보다 향상시키고 유동되는 공기의 와류현상을 저감시킬 수 있도록 한 열교환기의 전열핀을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기의 전열핀은 베이스면에 다수 개의 결합공이 서로 엇갈린 다수 열로 배열되고, 상호 대응되게 배열된 상기 결합공의 사이에서 한 쌍의 슬릿다리에 의해 돌출되는 돌출편을 형성한 슬릿을 제 1열 내지 제 4열로 순서대로 배열하여 유동되는 바람을 안내하며 방열하는 열교환기의 전열핀 구조에 있어서, 상기 제 1,4열슬릿은 결합공의 사이에서 그 외주연에 인접되게 소정 길이로 한 쌍씩 형성되어 공기를 결합공의 테두리로 안내하도록 형성되고, 상기 제 2,3열슬릿은 결합공의 외주연에 대해 제 1열슬릿 또는 제 4열슬릿보다 먼 위치에서 점차적으로 근접되게 설치되며, 각각의 슬릿다리를 베이스면에 대해 경사지게 하여 공기의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 전열핀을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기의 전열핀은 베이스면(15)에 다수 개의 결합공(13)이 서로 엇갈린 다수 열로 배열되고, 상호 대응되게 배열된 결합공(13)의 사이에서 한 쌍의 슬릿다리에 의해 돌출되는 돌출편을 형성한 전열슬릿 및 후열슬릿을 제 1열슬릿 내지 제 4열슬릿으로 순서대로 배열하여 유동되는 바람을 안내하며 방열하는 열교환기의 전열핀(11) 구조에 있어서, 상기 제 1열슬릿(22,32) 및 제 4열슬릿(28,38)은 결합공(13)의 사이에서 그 외주연에 인접되게 소정 길이로 한 쌍씩 형성되어 공기를 결합공(13)의 테두리로 안내하도록 형성되고, 상기 제 2열슬릿(24,34) 및 제 3열슬릿(26,36)은 결합공(13)의 외주연에 대해 제 1열슬릿(22,32) 또는 제 4열슬릿(28,38)보다 먼 위치에서 점차적으로 근접되게 설치되며, 각각의 슬릿다리를 베이스면(15)에 대해 경사지게 하여 공기의 접촉면적을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

전열핀(11)의 베이스면(15)에는 전열관(도시하지 않음)이 삽입되어 공기와의 접촉으로 방열되도록 결합공(13)이 일정간격으로 형성되고, 상기 다수의 결합공(13) 사이에는 다수 개의 슬릿(20,30)이 형성된다.

이때, 상기 결합공(13)은 통상적으로 2열로 배열되며, 인접된 각 열의 결합공(13)은 수평상의 임의의 가상선 상에 위치하지 않도록 상호 엇갈리게 형성된다.

그래서, 상기 결합공(13)은 짝수열끼리 및 홀수열끼리 수평상의 가상선 상에 위치하게 된다.

또한, 상기 결합공(13) 사이에는 전열슬릿(20)과 후열슬릿(30)이 연속되게 형성된다.

상기 전열슬릿(20)은 제 1,2,3,4열슬릿(22,24,26,28) 연속되게 형성된다.

이때, 전열슬릿(20)은 공기의 유동방향(W)에 대해 최초로 공기와 만나는 위치에 구비된 슬릿을 지칭하고, 상기 전열슬릿(20) 중 제 1열슬릿(22)은 가장 전방에 구비된 것을 이르며, 제 2,3,4열슬릿(24,26,28)을 제 1열슬릿(22)의 후방으로 연속되게 형성한다.

한편, 상기 전열슬릿(20)의 제 1,2,3,4슬릿(22,24,26,28)은 전열핀(11)의 베 이스면(15)과 소정 거리 유격된 돌출편(22a,24a,26a,28a)과, 상기 돌출편(22a,24a,26a,28a)을 양쪽 가장자리에서 지지하는 슬릿다리(22b,24b,26b,28b)로 형성된다.

상기 베이스면(15)과 돌출편(22a,24a,26a,28a) 사이는 공간으로 연통되어 있기 때문에 공기가 유동되며 통과하게 되고, 이에 따라 공랭식의 방열이 이루어진다.

상기 슬릿다리(22b,24b,26b,28b)는 상부로의 가상연장선과 각각의 돌출편(22a,24a,26a,28a)이 예각( α)을 이루도록 경사지게 형성된다.

이는, 상기 슬릿다리(22b,24b,26b,28b)와 유동되는 공기와의 접촉면적을 넓힘으로써 방열면적을 증가시키기 위함이다.

또한, 상기 제 1열슬릿(22)은 결합공의 사이에서 동일 길이로 한 쌍 구비된다.

그리고, 제 2열슬릿(24)과 제 3열슬릿(26)은 결합공(13)의 사이에서 연속되게 형성된다.

이때, 상기 제 2열슬릿(24)의 길이는 제 3열슬릿(26)의 길이보다 짧게 형성되고, 제 2열슬릿(24)과 제 3열슬릿(26)의 길이에 대한 중심은 일치하도록 설치한다.

그리고, 상기 제 4열슬릿(28)은, 제 1열슬릿(22)과 마찬가지로, 결합공(13)의 사이에서 소정의 길이로 한 쌍 구비된다.

한편, 상기 제 1열슬릿(22)의 슬릿다리(22b)는 바람의 진행방향(W)에 대해 점차적으로 각도를 좁히도록 경사지게 형성된다.

그래서, 상기 제 1열슬릿(22)의 슬릿다리(22b)의 설치상 기울기와 바람의 진행방향(W)은 소정의 각도( β)를 이루고 있다.

상기 제 1열슬릿(22)의 슬릿다리(22b)가 공기의 유동방향(W)에 대해 좁혀지도록 경사지게 형성됨으로써 유동되는 공기를 결합공(13)의 외주연과 제 2열슬릿(24), 제 3열슬릿(26) 및 제 4열슬릿(28)과의 사이로 차례대로 안내한다.

한편, 상기 제 2열슬릿(24), 제 3열슬릿(26) 및 제 4열슬릿(28)의 슬릿다리(24b,26b,28b)는 공기의 유동방향(W)에 대해 점차적으로 넓혀지도록 경사지게 형성된다.

이때, 상기 제 2열슬릿(24)의 길이상 중앙은 한 쌍의 제 1열슬릿(22)의 중앙과 대략 일치되게 구비된다.

그리고, 상기 제 1열슬릿(22)의 돌출편(22a)을 통과한 공기는 제 2열슬릿(24)의 돌출편(24a) 하부를 통과해서 제 3열슬릿(26) 및 제 4열슬릿(28)으로 계속적으로 유동되어 그 하부에 위치한 결합공(13)으로 안내된다.

또한, 상기 제 1열슬릿(22)의 돌출편(22a)을 통과한 공기는 제 2열슬릿(24), 제 3열슬릿(26) 및 제 4열슬릿(28)의 슬릿다리(24b,26b,28b)에 부딪히며 방열되며 슬릿다리(24b,26b,28b)의 기울기에 의해 반사되어 인접한 결합공(13)의 외측면으로 안내된다.

이때, 상기 제 2열슬릿(24)과 제 3열슬릿(26) 및 제 4열슬릿(28)은 단계적으로 결합공(13)의 외주연에 가까워지도록 형성된다.

이는, 상기 제 2열슬릿(24)을 통과한 공기가 유동되며 제 3열슬릿(26)의 슬릿다리(26b)의 외측에 부딪히며 결합공(13)의 외주연으로 안내되게 하고, 제 3열슬릿(26)을 통과한 공기가 제 4열슬릿(28)의 슬릿다리(28b)의 외측에 부딪히며 결합공(13)의 외주연으로 안내되도록 하기 위함이다.

물론, 공기가 제 2,3 4열슬릿(24,26,28)의 내부를 통과해 그 하부의 결합공(13)이나 후열슬릿(30)으로 유동된다.

한편, 공기의 유동방향(W)에 대해 가장 멀리 위치한 후열슬릿(30) 중 제 1,2,3슬릿(32,34,36)의 배열상태와 각각의 공기의 진행방향(W)과 돌출편(32a,34a,36a)에 대한 슬릿다리(32b,34b,36b)의 기울기는 전열슬릿(20)의 제 1,2,3슬릿(22,24,26)의 그것과 동일한 것으로 한다.

그리고, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(38)의 슬릿다리(38b)는 상술한 각도보다 더 크게 경사지도록 하여 접촉면적을 더욱 넓힘과 아울러 와류현상을 저감시킨다.

즉, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(38)의 슬릿다리(38b)는 돌출편(38a)에 대해 일정각도( ε) 기울어지게 형성된다.

이때, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(38)의 슬릿다리(38b)와 돌출편(38a)의 각도( ε)는 전열슬릿(20)의 제 1열슬릿(22)의 슬릿다리(22b)와 돌출편(22a)의 각도( α)보다 크게 형성된다.

그래서, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(38)은 슬릿다리(38b)의 표면적을 증가시켜 전방에 비해 적게 유동되는 공기와의 접촉면적을 증가시킨다.

또한, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(3b)은 공기의 진행방향(W)에 대해 일정각도( δ) 기울어진 슬릿다리(38b)를 형성한다.

이때, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(38)의 슬릿다리(38b)의 각도( δ)는 전열슬릿(20)의 제 1열슬릿(22)의 각도( β)보다 크도록 경사지게 형성되어 유동되는 공기의 와류를 저감시킨다.

즉, 상기 후열슬릿(30)의 제 4열슬릿(38)의 슬릿다리(38b)는 표면적의 너비를 길게 형성하여 유동되는 공기를 직선상으로 이동되도록 에너지를 부여함으로써 슬릿다리(38b)의 측면을 지난 상태에서 와류를 저감시켜 공기의 유동을 원활하게 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 열교환기의 전열핀에 의하면, 슬릿들의 슬릿다리 설치각을 조절하여 외부공기의 유동을 안내하도록 함으로써 슬릿다리의 표면적 증가에 따른 방열효율을 증대시키고, 공기의 유동방향에 대해 마지막 슬릿의 슬릿다리 너비를 증가시켜 공기의 와류현상을 저감시키게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 베이스면에 서로 엇갈리게 배열된 한 쌍씩의 결합공 사이에서 한 쌍의 슬릿다리에 의해 돌출되는 돌출편을 형성한 전열슬릿 및 후열슬릿을 제 1열슬릿 내지 제 4열슬릿으로 순서대로 배열하여 유동되는 바람을 안내하며, 상기 제 1,4열슬릿을 상기 결합공의 사이에서 그 외주연에 인접되게 소정 길이로 한 쌍씩 형성함과 아울러 상기 제 2,3열슬릿을 상기 결합공의 외주연에 대해 상기 제 1열슬릿 또는 제 4열슬릿보다 먼 위치에서 점차적으로 근접되게 설치하며, 각각의 슬릿다리를 상기 베이스면에 대해 경사지게 하고, 상기 제 2 내지 제 4열슬릿의 슬릿다리는 바람의 진행방향에 점차적으로 넓혀지도록 경사지게 형성한 열교환기의 전열핀 구조에 있어서,

   상기 제 1열슬릿의 슬릿다리는 바람의 진행방향에 대해 점차적으로 좁혀지도록 경사지게 형성되어 유동되는 공기를 결합공의 외주연과 제 2열슬릿, 제 3열슬릿 및 제 4열슬릿의 사이로 차례대로 안내하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 전열핀.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 후열슬릿의 제 4열슬릿의 슬릿다리는 바람의 진행방향에 대해 제 2,3열슬릿의 슬릿다리보다 더 크게 벌어지도록 경사지게 형성하여 공기와의 접촉면적을 증가시키고 와류의 발생을 저감시키는 것을 특징으로 하는 열교환기의 전열핀.

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