KR100668806B1 - 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기 - Google Patents

물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR100668806B1
KR100668806B1 KR1020050052629A KR20050052629A KR100668806B1 KR 100668806 B1 KR100668806 B1 KR 100668806B1 KR 1020050052629 A KR1020050052629 A KR 1020050052629A KR 20050052629 A KR20050052629 A KR 20050052629A KR 100668806 B1 KR100668806 B1 KR 100668806B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
louver
heat exchanger
ground
louver fin
side close
Prior art date
Application number
KR1020050052629A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060132338A (ko
Inventor
이대영
추현선
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020050052629A priority Critical patent/KR100668806B1/ko
Priority to US11/311,498 priority patent/US7299863B2/en
Publication of KR20060132338A publication Critical patent/KR20060132338A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100668806B1 publication Critical patent/KR100668806B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F24F1/0067—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers by the shape of the heat exchangers or of parts thereof, e.g. of their fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F24F13/222—Means for preventing condensation or evacuating condensate for evacuating condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/04—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by preventing the formation of continuous films of condensate on heat-exchange surfaces, e.g. by promoting droplet formation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/913—Condensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명은 루버핀 열교환기에 관한 것으로, 지면에 대하여 소정의 각도로 세워져 설치되는 루버핀 열교환기에 있어서, 지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 일부는 좁아지고 일부는 넓어지도록 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부의 하단부를 인접한 루버핀을 향하여 절곡 형성함으로써, 공기 유로의 단면적이 작은 부분에만 물맺힘이 발생하도록 유도하고, 공기 유로의 단면적이 큰 부분에는 물맺힘이 발생되지 않도록 하여, 물맺힘이 발생되지 않는 공기 유로를 통하여 외부의 공기가 압력 강하를 최소화하면서 열교환기 내부로 원활히 유출입됨으로써 루버핀 열교환기의 열교환 효율을 향상시킨 루버핀 열교환기를 제공한다.
루버핀, 열교환기, 물맺힘

Description

물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀 열교환기 {LOUVER FIN TYPE HEAT EXCHANGER HAVING IMPROVED HEAT EXCHANGE EFFICIENCY BY CONTROLLING WATER BLOCKAGE}
도1은 공기 유동이 수직 방향으로 이루어지는 루버핀 열교환기의 구성을 도시한 부분 사시도
도2는 도1의 루버핀 형상을 확대 도시한 사시도
도3은 도1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도
도4는 도1의 절단선 A-A에 따른, 루버핀의 하단부에 물방울이 맺혀 공기 유로가 막혀 있는 종래의 루버핀의 단면 형상 도시한 개략도
도5은 도1의 루버핀에 친수성 표면처리를 행하기 이전과 이후의 피치에 따른 물맺힘 높이를 측정한 실험 결과를 도시한 그래프
도6 내지 도10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 루버핀 열교환기에 관한 것으로,
도6 및 도7는 도1의 절단선 A-A에 따른 루버핀 단면 형상을 도시한 개략도
도8은 도6의 루버핀의 형상에 따른 압력 강하를 측정한 실험 결과를 도시한 그래프
도9은 도6의 사시도
도10a은 도9의 절단선 B-B에 따른 루버핀의 단면도
도10b은 도9의 절단선 C-C에 따른 루버핀의 단면도
도10c은 도9의 절단선 D-D에 따른 루버핀의 단면도
도11 및 도12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 루버핀 열교환기에 관한 것으로,
도11는 도1의 절단선 A-A에 따른 루버핀 단면 형상을 도시한 개략도
도12은 도11의 루버핀의 형상에 따른 물맺힘 높이를 측정한 실험 데이터
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100, 200: 루버핀 열교환기 110, 120: 플레이트
130, 230: 루버핀 130a, 230a: 루버핀 하단부
131, 231: 관통공 131a, 231a: 루버
140, 140', 240, 240': 공기 유로 d: 오프셋
x, x', x", y, y', y": 루버핀의 피치
본 발명은 루버핀 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지면에 대하여 소정의 경사를 갖도록 세워져 설치되는 루버핀 열교환기의 공기 유로의 하단부에 물방울이 맺히는 부분을 조절하여 공기의 압력 강하를 최소화하면서 열교환기를 통과하도록 하여 높은 신뢰성과 향상된 열교환기 효율을 갖는 루버핀 열교환기에 관 한 것이다.
일반적으로 열관련 산업의 수많은 공정에서는 유체 사이의 열교환이 필수적이므로, 효과적인 열교환을 통하여 열시스템의 효율을 높힌 다양한 열교환기가 사용되고 있다. 그 중에서도 가정용 에어컨과 자동차의 엔진 냉각 시스템 및 자동차 실내 공조 시스템 등에 사용되는 열교환기는 외부 공기와의 열교환이 필요하므로 보다 넓은 열전달 면적을 확보하는 핀(fin)을 장착하고 있다.
최근에는 소형화 및 경량화 추세에 따라 열전달 면적이 약 1000m2/m3이상의 핀이 장착된 고밀도 열교환기(compact heat exchanger)가 사용되기 시작하였다. 이와 같은 고밀도 열교환기는 플레이트-핀 타입의 열교환기(plate-fin heat exchanger)와, 핀-튜브 타입의 열교환기(fin-tube heat exchanger)로 크게 분류된다. 그동안 공조 시스템에 사용되는 고밀도 열교환기의 대부분은 핀-튜브 타입의 열교환기를 사용하여 왔으나, 핀-튜브 타입의 열교환기는 동관을 구비함에 따라 중량이 증가하고 핀과 튜브의 재질이 서로 상이하여 소재의 재활용 측면에서 불리하므로, 소형화 및 경량화가 요구되는 팩키지 에어컨이나 자동차용 공조시스템의 분야에서는 플레이트-핀 타입의 열교환기가 핀-튜브 타입의 열교환기를 대체하는 중에 있다.
이와 같이 활용 범위가 점차 증가하고 있는 평판-핀 타입의 열교환기의 하나의 형태인 루버핀 열교환기(1)는, 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 소정의 거리 이격된 2개 이상의 금속 재질의 플레이트(10, 20)와, 플레이트(10, 20)의 사이에 금속 블레이징에 의하여 금속 간 결합된 루버핀(30)과, 외부의 공기가 유출입 되어 루버핀(30) 등과 열교환이 이루어지도록 플레이트(10, 20)와 루버핀(30)의 사이에 형성된 공기 유로(40)를 포함하여 구성된다.
상기 루버핀(30)은, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 공기의 유동을 유도하도록 소정의 각을 이루면서 꺾여진 루버(31a)가 복수개 형성되고, 루버(31a)의 사이에 다수의 관통공(31)이 형성되어 공기 유로(40)를 서로 연통시킴으로써, 외부로부터 유입된 공기와 루버핀(30)과의 효율적인 열교환이 일어날 수 있도록 한다.
한편, 도1의 루버핀 열교환기(1)는 2개의 플레이트(10, 20) 사이에 하나의 루버핀(30)이 결합된 형상만을 도시하였으나, 실제로 루버핀(30)이 적용되는 플레이트-핀 타입의 열교환기는 수개 내지 수십개의 플레이트(10, 20) 사이에 루버핀(30)이 각각 접합되어 구성된다.
상기와 같은 구성에 의하여, 플레이트(10,20)와 루버핀(30)의 사이에는 제1공기유동방향 또는 제2공기유동방향으로 외부로부터 유입되는 공기가 통과하면서 플레이트(10,20) 및 루버핀(30)과 열을 교환하여, 플레이트(10, 20) 및 루버핀(30)의 열을 외부로 방출시키거나 유입시키게 된다.
그러나, 루버핀 열교환기(1)가 지면에 대하여 소정의 각도로 세워진 상태로 사용되며, 동시에, 냉동기 증발기 등의 용도로 사용되는 경우에는 열교환기에 유입된 공기가 차가운 공기 유로(40)를 통과하면서 응결되어 물방울(90)이 중력에 의하여 지면을 향하여 흘러 내려오게 되어, 도4에 도시된 바와 같이, 지면에 가까운 측의 루버핀(30)의 하단부에는 물방울(99)이 불규칙적으로 맺히게 된다. 그런데, 루버핀(30)의 하단부에 맺힌 물방울이 공기의 유로(40)를 막게 되므로, 공기가 공기 유로(40)로 원활히 유입되거나 공기 유로(40)로부터 원활히 유출하지 못하게 되어, 열교환기(1)를 통과하는 공기의 압력 강하가 커지며, 결과적으로 열교환기(1)의 열교환 효율이 저하되는 문제점을 야기하였다.
더욱이, 외부의 공기가 차가운 공기 유로를 통과해야 하는 냉동기 증발기 등에 사용되는 열교환기가 아니더라도, 지면에 대하여 소정의 각도로 세워진 상태로 사용되는 루버핀 열교환기를 냉동기 응축기나, 라디에이터, 오일 쿨러 등의 용도로 사용하면서 증발냉각 효과를 응용하여 냉각성능을 높이기 위하여 증발수를 분사하거나 드립핑(dripping)으로 공급하는 경우에도 전술한 문제점이 발생되므로, 그 문제점에 대한 해결 방안에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다.
이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 종래에는 핀의 표면의 친수성 표면처리에 의하여 물과 핀 사이의 접촉각을 감소시켜 물맺힘 현상을 저감하고자 하는 시도가 있었다. 이를 통하여, 도5에 도시된 바와 같이, 친수성 표면처리 되지 않은 경우에 비하여 루버핀(30)의 하단에 물맺힘 현상의 발생 정도를 줄일 수 있게 되었다. 그러나, 플레이트 사이의 간격의 피치(pitch)가 5mm 이하인 경우에는 물맺힘이 여전히 발생되는 문제점이 있었다.
특히, 열교환기의 소형화 추세에 따라 피치가 점점 작아지는 추세에 비추어 본다면, 도5의 실험 결과를 통하여 친수성 코팅만으로 루버핀 열교환기의 성능을 향상시키는 데에 있어서 한계가 있다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 루버핀 열교환기의 물맺힘 현상에 대한 다른 대응책으로서, 미세한 금 속 분말로 다공성 핀을 제작하여 핀과 물방울 사이의 접촉각을 줄여줌으로써 물맺힘 현상을 방지하고자 하는 기술이 연구되었다. 그러나, 이 방법도 역시 핀 사이의 피치가 5mm 이하인 경우에 물맺힘 현상이 발생되는 한계를 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서,지면에 대하여 소정의 경사를 갖도록 세워져 설치되는 루버핀 열교환기의 하단부에 물맺힘 부분을 조절하여 루버핀 열교환기 내의 원활한 공기 유동을 안정적으로 확보함에 따라 신뢰성이 높고 열교환기 효율이 향상된 루버핀 열교환기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 루버핀 열교환기의 핀 피치가 작아져 핀 간격이 촘촘하게 형성된 경우에도, 루버핀의 하단부 물맺힘 현상에 의하여 루버핀 열교환기를 통과하는 공기의 유동 저항이 높아져 공기의 압력 손실이 커지고 루버핀 열교환기를 통과하는 공기의 유량이 감소하여 열교환기의 성능을 저하시키게 되는 현상을 방지하여, 냉동기 증발기나, 증발냉각효과를 응용하는 응축기, 라디에이터 등에 효과적으로 적용할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 지면에 대하여 소정의 각도로 세워지고 서로에 대하여 소정 거리 이격된 2개 이상의 플레이트(plate)와, 상기 플레이트의 사이에 결합된 물결 무늬 단면 형상의 루버핀을 포함하여, 상기 플레이트와 상기 루버핀 사이의 공간을 공기의 유로로 형성하는 루버핀 열교환기에 있어서, 지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 일부는 좁아지고 일부는 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부의 인접한 루버핀을 향하여 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기를 제공한다.
이는, 플레이트와 루버핀에 둘러싸여 형성되는 지면에 가까운 측의 공기의 유로의 단면적을 서로 다른 크기로 형성함으로써, 공기 유로의 단면적이 작은 부분에만 물맺힘이 발생하도록 유도하고, 공기 유로의 단면적이 큰 부분에는 물맺힘이 발생되지 않도록 하여, 물맺힘이 발생되지 않는 공기 유로를 통하여 외부의 공기가 압력 강하를 최소화하면서 열교환기 내부로 원활히 유출입됨으로써 루버핀 열교환기의 열교환 효율을 향상시키기 위함이다.
상기 루버핀에 다수의 관통공이 형성되어, 상기 관통공을 통하여 열교환기 내부로 유입된 공기가 하단부에 물맺힘으로 공기유동이 원활치 못한 인접한 공기 유로로 균일하게 퍼져, 높은 열교환 효율을 얻을 수 있게 된다.
여기서, 지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 교대로 좁아지고 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 인접한 루버핀을 향하여 교대로 가까와지고 멀어지도록 절곡 형성된다. 이를 통해, 열교환기에 유출입 되는 공기의 압력 강하를 최소화할 수 있다.
한편, 열교환기의 초소형화를 위하여 핀의 간격이 더욱 촘촘해진 경우에는, 단면적이 넓어진 루버핀의 하단부에도 물맺힘 현상이 발생할 가능성이 있으므로, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 다른 하단부에 비하여 더 길게 형성하여, 오프셋(offset, d)을 가짐으로써, 단면적이 넓어진 루버핀의 하단부에 물맺힘이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 길이가 교대로 길어지고 짧아지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 하단부는 인접한 하단부의 길이보다 길거나 짧게 형성된다. 이를 통해, 루버핀의 하단부에 물맺힘이 발생되는 것을 최대한으로 억제할 수 있다.
그리고, 루버핀의 하단부의 긴 측과 짧은 측의 오프셋(d)은 3mm 이상으로 형성된 것이 효과적이다.
이를 통해, 루버핀의 하단부에 물맺힘이 발생하더라도, 물맺힘이 맺힌 위치 사이로 공기가 유동할 수 있게 되어, 루버핀 열교환기를 통과하는 공기의 압력 손실을 최소화할 수 있게 된다.
전술한 본 발명은 열교환기 내에 응결된 물방울이나 외부로부터 도포된 물방울이 중력에 의하여 지면에 가까운 측으로 이동하는 것을 전제로 한다. 따라서, 본 발명은 루버핀 열교환기가 지면에 대하여 높은 경사각, 예컨대 75o내지 90o로 거의 수직에 가까운 각으로 세워진 경우에 가장 큰 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 상기 플레이트와 상기 루버핀 중 어느 하나 이상의 표면에는 물방울과의 접촉각을 낮추기 위하여 친수성 표면처리가 될 수도 있다. 그리고, 상기 플레이트와 상기 루버핀은 열전도율이 높은 알루미늄 재질로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 플레이트 사이의 피치 또는 루버핀의 피치가 0.5mm 내지 5mm의 간격으로 촘촘하게 형성된 소형 루버핀 열교환기에 대해서도, 열교환기를 통 과하는 공기의 압력 강하를 최소화할 수 있게 되므로 향상된 열교환 효율을 확보할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 관하여 상술한다.
도6 내지 도10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 루버핀 열교환기에 관한 것으로, 도6 및 도7는 도1의 절단선 A-A에 따른 루버핀 단면 형상을 도시한 개략도, 도8은 도6의 루버핀의 형상으로 변형하기 이전과 이후에 따른 압력 강하량을 측정한 실험 결과를 도시한 그래프, 도9은 도6의 사시도, 도10a은 도9의 절단선 B-B에 따른 루버핀의 단면도, 도10b은 도9의 절단선 C-C에 따른 루버핀의 단면도, 도10c은 도9의 절단선 D-D에 따른 루버핀의 단면도이다.
도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 루버핀 열교환기(100)는, 지면에 대하여 수직으로 세워진 상태로 서로에 대하여 이격된 2개 이상의 플레이트(110, 120)와, 플레이트(110, 120)의 사이에 금속 블레이징에 의하여 금속간 결합된 루버핀(130)과, 외부의 공기가 유출입되어 루버핀(130) 등과 열교환이 이루어지도록 플레이트(110,20)와 루버핀(130)으로 둘러싸인 공기 유로(140, 140')를 포함하여 구성된다.
상기 플레이트(110, 120)는 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 형성된다. 그리고, 도6 및 도7에는 한쌍의 플레이트만 도시되었으나, 일반적으로 보다 많은 수, 예컨대 수십개의 플레이트로 형성된다.
상기 루버핀(130)은 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 물결 무늬의 형상으로 형성된다. 그리고, 루버핀(130)의 표면에는 다수의 루버(131a)가 형성되고, 루버(131a) 사이의 관통공(131)을 통해 인접한 공기 통로(140, 140')와 서로 연통되어, 외부로부터 유입된 공기와 루버핀(30)과의 효율적인 열교환이 일어날 수 있도록 한다. 이 때, 루버핀(130)의 물결 무늬 형상은 다양한 크기의 피치를 이루면서 형성될 수 있으나, 플레이트(110, 120) 사이의 간격에 대하여 루버핀(130)의 피치(x, y)는 일반적으로 약 3 내지 8 분의 1배 정도로 형성된다.
여기서, 지면에 가까운 측의 루버핀(130)의 하단부(130a)는 교대로 서로를 향하여 절곡 형성된다. 즉, 도10a에 도시된 바와 같이 절곡 형성되지 않은 루버핀(130)의 상단부에는 루버핀(130)의 피치(x, y)가 일정하지만, 루버핀(130)의 하단부의 절곡부는, 도10b 및 도10c에 도시된 바와 같이 루버핀(130) 사이의 피치(x',y', x", y")가 교대로 점점 좁아졌다 넓어지도록 형성된다. 따라서, 지면에 가까운 측의 공기 유로(140, 140')의 단면적은 교대로 좁아지거나 넓어진다. 이를 통해, 루버핀 열교환기(100)가 지면에 대하여 경사지게 세워져 설치된 경우에는, 공기 유로(140, 140')를 따라 흘러 내려온 물방울은 루버핀(130) 사이의 단면적이 좁아진 하단부(A)로 유도되어 맺히고, 단면적이 상대적으로 넓어진 루버핀(130)의 하단부(A')에는 물방울(199)이 맺히지 않게 된다.
따라서, 도6에 도시된 바와 같이, 공기가 지면으로부터 상방으로 열교환기(100)를 통과하면서 열교환을 행하는 경우에는, 물방울(199)이 중력 방향으로 흘러 내려와 루버핀(130)의 하단부에 맺히더라도, 좁아진 루버핀(130)의 하단부(A)에만 일정 높이로 물방울이 맺히게 되므로, 외부의 공기는 넓어진 루버핀(130)의 하단부(A')를 통하여 공기 유로(140') 내로 원활히 유입되고, 외부로부터 유입된 공기가 루버핀(130)의 관통공(131)을 통해 인접한 공기 유로(140)로 분산되어, 루버핀 열교환기(100)의 전체에서 열교환이 일어나게 된다. 즉, 루버핀(130)의 단부에 물맺힘 현상이 발생하더라도, 열교환기(100)를 통과하는 공기의 압력 강하를 최소화할 수 있게 되므로, 효율적인 열교환을 실현한다.
마찬가지로, 도7에 도시된 바와 같이, 공기가 위로부터 지면 방향을 향하여 하방으로 열교환기(100)를 관통하는 경우에는, 루버핀(130) 사이에 균일한 단면적을 갖는 공기 유로(140, 140')를 통하여 균일하게 유입된 공기는 루버핀 열교환기(100)의 공기 유로를 통과하는 중에 루버핀(130)의 관통공(131)을 통하여 인접한 공기 유로(140, 140')로 흘러 들어가, 루버핀 열교환기(100)와 열을 교환한다. 이 때, 응결되거나 도포된 물방울(199)이 중력 방향으로 루버핀(130)의 하단부에 흘러 내려오면, 좁아진 루버핀(130)의 하단부(A)에만 일정 높이로 물방울이 맺히게 되므로, 넓어진 루버핀(130)의 하단부(A')를 통하여 열교환기(100) 내부의 공기가 원활히 외부로 배출된다. 이를 통해, 열교환기(100)를 통과하는 공기의 압력 강하를 최소화하고, 효과적인 열교환을 구현할 수 있게 된다.
도8은 도4의 종래의 루버핀 형상과 도6의 루버핀 형상에 따른 공기의 압력 강하량을 측정 결과를 도시한 그래프이다. 도8의 실험 결과를 통하여, 루버핀(130)의 하단부 형상을 절곡 형성하면, 종래의 루버핀의 형상에 비하여 공기의 압력 강하량을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 루버핀 열교환기(200)를 상술한다.
다만, 본 발명의 또 다른 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 일 실시예의 구 성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도11에 도시된 바와 같이, 루버핀 열교환기(200)는 지면에 가까운 측의 루버핀(230)의 하단부(230a)가 교대로 절단되어 인접한 루버핀(230)의 하단부(230a)에 대하여 도면 부호 'd'만큼 오프셋(offset)을 가진다는 점에서, 전술한 일 실시예의 루버핀 열교환기(100)와 차이점을 갖는다.
이와 같이 구성된 루버핀 열교환기(200)는 핀의 간격이 더욱 촘촘해져 일 실시예(100)의 넓은 단면적을 갖도록 형성된 루버핀(130)의 하단부(A')에 물맺힘이 발생하더라도, 공기가 열교환기 내부로 유출입하는 것을 방해하는 물맺힘을 방지할 수 있다. 즉, 도11에 도시된 바와 같이, 공기 통로(240, 240')를 통하여 흘러 내려온 물방울은 좁아진 루버핀(230)의 단부에 물맺힘(299)이 형성되는데, 넓어진 루버핀(230)의 하단부(A')와 좁아진 루버핀(230)의 하단부(A) 사이의 오프셋(d)에 의하여, 물맺힘(299)이 생길 수 있는 이격 거리보다 각 루버핀의 하단부(A, A') 사이의 거리가 더 벌어지므로, 좁아진 루버핀(230)의 하단부(A)에만 물맺힘(299)이 생기고 넓어진 루버핀(230)의 하단부(A')에는 물맺힘이 발생되는 것이 억제되어, 넓어진 루버핀(230)의 하단부(A')를 통하여 공기 유로(240')에 외부의 공기가 유출입할 수 있게 된다.
이와 같은 루버핀(230)은 일실시예의 루버핀(130)의 하단부을 교대로 절단함으로써 제조된다.
도12은 루버핀(130)의 하단부의 길이를 달리 형성한 경우에 따른 효과를 물맺힘 높이를 측정한 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도12에 도시된 바와 같이, 루버핀(230)의 하단부(230a)의 길이가 인접한 하단부(230a)에 비하여 3mm정도의 오프셋(d)을 갖도록 절단된 경우에는, 루버핀(230)에 친수성 표면처리만을 행한 경우에 비하여, 루버핀(230)의 하단부에 맺히는 물맺힘 높이를 크게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 이를 통해, 루버핀(130)의 하단부의 길이를 교대로 달리 형성함으로써, 루버핀(230) 사이의 피치가 1.5mm 이하의 극히 작은 피치에 대해서도 물맺힘 현상을 억제하면서 공기의 압력 강하 현상을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 도12에는 도시되지 않았지만, 루버핀(230) 사이의 피치가 1.5mm로 촘촘하게 형성되는 경우에 3mm 내지 12mm 정도의 오프셋(d)을 갖도록 루버핀(230)의 하단부(230a)를 형성하면, 물맺힘에 따른 공기의 압력 감소 현상을 크게 억제할 수 있음을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 지면에 대하여 소정의 각도로 세워져 설치되는 루버핀 열교환기에 있어서, 지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 일부는 좁아지고 일부는 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 인접한 루버핀을 향하여 절곡 형성함으로써, 공기 유로의 단면적이 작은 부분에만 물맺힘이 발생하도록 유도하고, 공기 유로의 단면적이 큰 부분에는 물맺힘이 발생되지 않도록 하여, 물맺힘이 발생되지 않는 공기 유로를 통하여 외부의 공기가 압력 강하를 최소화하면서 열교환기 내부로 원활히 유출입됨으로써 루버핀 열교환기의 열교환 효율을 향상시킨 루버핀 열교환기를 제공한다.
또한, 본 발명은, 핀의 피치가 0.5mm 내지 5mm의 간격으로 촘촘하게 형성된 소형 루버핀 열교환기에 대해서도, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부의 하단부는 다른 하단부에 비하여 더 긴 오프셋(offset, d)을 갖도록 형성함으로써, 공기 유로의 단면적이 작은 부분에만 물맺힘이 발생하도록 유도하고, 공기 유로의 단면적이 큰 부분에는 물맺힘이 발생되지 않도록 하여, 열교환기에 유출입되는 공기의 압력 강하량을 최소화하여 향상된 열교환 효율을 확보한다.

Claims (15)

  1. 지면에 대하여 소정의 각도로 세워지고 서로에 대하여 이격된 2개 이상의 플레이트(plate)와, 상기 플레이트의 사이에 결합된 물결 무늬 단면 형상의 루버핀을 포함하여, 상기 플레이트와 상기 루버핀 사이의 공간을 공기의 유로로 형성하는 루버핀 열교환기에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 일부는 좁아지고 일부는 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 인접한 루버핀을 향하여 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 교대로 좁아지고 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 인접한 루버핀을 향하여 교대로 가까와지고 멀어지도록 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 루버핀에는 다수의 관통공이 형성되어 상기 공기 유로가 서로 연통되도록 구성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  4. 제 2항에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 다른 하단부에 비하여 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 길이가 교대로 길어지고 짧아지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 하단부는 인접한 하단부의 길이보다 길거나 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  6. 지면에 대하여 소정의 각도로 세워지고 서로에 대하여 이격된 2개 이상의 플레이트(plate)와, 상기 플레이트의 사이에 결합된 물결 무늬 단면 형상의 루버핀을 포함하여, 상기 플레이트와 상기 루버핀 사이의 공간을 공기의 유로로 형성하는 루버핀 열교환기에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부의 길이는 다른 하단부의 길이보다 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 길이가 교대로 길어지고 짧아지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 하단부는 인접한 하단부의 길이보다 길거나 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 공기 유로의 길이가 긴 루버핀의 하단부와 상기 공기 유로의 길이가 짧은 루버핀의 하단부 사이의 길이 차(d)는 3mm 이상인 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 루버핀에는 다수의 관통공이 형성되어 상기 공기 유로가 서로 연통되도록 구성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  10. 제 6항에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 일부는 좁아지고 일부는 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부는 인접한 루버핀을 향하여 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    지면에 가까운 측의 상기 공기 유로의 하단부의 단면적이 교대로 좁아지고 넓어지도록, 지면에 가까운 측의 상기 루버핀의 일부 하단부를 인접한 루버핀을 향하여 교대로 가까와지고 멀어지도록 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트는 지면에 대하여 75o내지 90o로 세워지도록 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트와 상기 루버핀 중 어느 하나 이상은 친수성 표면처리가 되어 있는 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  14. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 루버핀의 피치는 0.5mm 내지 5mm로 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
  15. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트와 상기 루버핀은 알루미늄 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 루버핀 열교환기.
KR1020050052629A 2005-06-17 2005-06-17 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기 KR100668806B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050052629A KR100668806B1 (ko) 2005-06-17 2005-06-17 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기
US11/311,498 US7299863B2 (en) 2005-06-17 2005-12-19 Louver fin type heat exchanger having improved heat exchange efficiency by controlling water blockage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050052629A KR100668806B1 (ko) 2005-06-17 2005-06-17 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060132338A KR20060132338A (ko) 2006-12-21
KR100668806B1 true KR100668806B1 (ko) 2007-01-16

Family

ID=37572208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050052629A KR100668806B1 (ko) 2005-06-17 2005-06-17 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7299863B2 (ko)
KR (1) KR100668806B1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120132400A1 (en) * 2009-08-07 2012-05-31 Furukawa-Sky Aluminum Corp. Heat Sink
US20110048688A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-03 Delphi Technologies, Inc. Heat Exchanger Assembly
US8397795B2 (en) * 2009-10-15 2013-03-19 Keihin Corporation Heat exchanger for vehicular air conditioning apparatus
JP5629710B2 (ja) * 2012-03-09 2014-11-26 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置
CN105041452A (zh) * 2015-08-06 2015-11-11 力帆实业(集团)股份有限公司 摩托车水冷系统散热器及其散热结构
CN105041451A (zh) * 2015-08-06 2015-11-11 力帆实业(集团)股份有限公司 摩托车散热器结构
US11828477B2 (en) * 2017-03-31 2023-11-28 Daikin Industries, Ltd. Heat exchanger and air conditioner
US20180347850A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Trane International Inc. Striated Condensate Drain Pan
FR3106000B1 (fr) * 2020-01-03 2022-01-14 Valeo Systemes Thermiques Échangeur de chaleur à tubes comportant des intercalaires
PL440466A1 (pl) * 2022-02-24 2023-08-28 Andrzej Krupa Obrotowy metalowy zespół przekazywania ciepła dla obrotowego powietrznego wymiennika ciepła

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5512302A (en) 1978-07-07 1980-01-28 Hitachi Ltd Heat exchanger
JPS6336873U (ko) 1986-08-25 1988-03-09
JPH0331696A (ja) * 1989-06-28 1991-02-12 Matsushita Refrig Co Ltd 熱交換器
JPH05302793A (ja) * 1992-04-28 1993-11-16 Daikin Ind Ltd フィン・チューブ型熱交換器
JPH0719785A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Toshiba Corp 熱交換パイプおよび熱交換器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5995359A (ja) * 1982-11-25 1984-06-01 カルソニックカンセイ株式会社 蒸発器
JPS6256786A (ja) * 1985-09-06 1987-03-12 Hitachi Ltd 熱交換器
US5787972A (en) * 1997-08-22 1998-08-04 General Motors Corporation Compression tolerant louvered heat exchanger fin
US6439300B1 (en) * 1999-12-21 2002-08-27 Delphi Technologies, Inc. Evaporator with enhanced condensate drainage
KR100365022B1 (ko) * 2000-05-04 2002-12-16 한국기계연구원 고효율 다채널형 루프 열전달장치
US20040050531A1 (en) * 2001-02-19 2004-03-18 Hirofumi Horiuchi Heat exchanger
JP4029000B2 (ja) * 2002-01-25 2008-01-09 カルソニックカンセイ株式会社 一体型熱交換器の製造方法およびその一体型熱交換器
US6907919B2 (en) * 2003-07-11 2005-06-21 Visteon Global Technologies, Inc. Heat exchanger louver fin

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5512302A (en) 1978-07-07 1980-01-28 Hitachi Ltd Heat exchanger
JPS6336873U (ko) 1986-08-25 1988-03-09
JPH0331696A (ja) * 1989-06-28 1991-02-12 Matsushita Refrig Co Ltd 熱交換器
JPH05302793A (ja) * 1992-04-28 1993-11-16 Daikin Ind Ltd フィン・チューブ型熱交換器
JPH0719785A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Toshiba Corp 熱交換パイプおよび熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
US7299863B2 (en) 2007-11-27
US20060283581A1 (en) 2006-12-21
KR20060132338A (ko) 2006-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100668806B1 (ko) 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기
EP2593741B1 (en) Evaporative heat exchange apparatus with finned elliptical tube coil assembly
KR19990085965A (ko) 다공핀 평판관형 열교환기
JP7026830B2 (ja) アルミニウム製押出扁平多穴管及び熱交換器
US20070151716A1 (en) Heat exchanger and fin of the same
US20070199686A1 (en) Heat exchanger
JP5661202B2 (ja) プレートフィンチューブ式熱交換器及びそれを備えた冷凍空調システム
US20090199585A1 (en) Fin-tube heat exchanger, fin for heat exchanger, and heat pump apparatus
US11009300B2 (en) Heat exchanger and air-conditioning apparatus
WO2014167845A1 (ja) フィンチューブ熱交換器、及び、冷凍サイクル装置
JP6584636B2 (ja) 熱交換器および空気調和機
KR100479781B1 (ko) 증발기 및 냉방기
JP6706839B2 (ja) フィンチューブ熱交換器
KR101572674B1 (ko) 배수성이 향상된 방열핀을 이용한 열교환기
US5353866A (en) Heat transfer fins and heat exchanger
EP3822570B1 (en) Heat exchanger, heat exchanger unit, and refrigeration cycle device
JP2013092306A (ja) フィンチューブ熱交換器
JPH0755380A (ja) 熱交換器
KR101987699B1 (ko) 열교환기
KR100941706B1 (ko) 열 교환기
KR20030020563A (ko) 열교환기용 루버 핀
KR100606332B1 (ko) 공조기기의 열교환기용 납작튜브
US20240159474A1 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus
KR20050002569A (ko) 열교환기
JP6937915B2 (ja) 熱交換器、熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130108

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140103

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141216

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160601

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170111

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180205

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 14