KR100689903B1 - 열교환기의 열 교환 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스 면으로 슬릿이 조밀하게 배치되어 응축수의 배출이 용이하지 못한 문제점을 개선하기 위해서, 전열관이 배치되는 결합공 사이에 4열의 슬릿을 배치하고, 외측의 슬릿은 두개로 분할하면서 V형으로 기울여 형성하고, 내측의 슬릿은 단일 슬릿으로 형성하고 소정간격을 유지하여 응축수의 유동 통로를 제공함으로써, 응축수의 배출이 용이하며, 공기의 저항이 감소되고, 동력 대비 공기의 토출 유량이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

결합공, 베이스 면, 레그부, 열교환 패널부, 슬릿

Description

열교환기의 열 교환 핀{heat exchanger}

도 1은 종래의 열교환기의 열 교환 핀을 도시한 평면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열 교환 핀을 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열 교환 핀을 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열 교환 핀에 대한 공기유동을 나타낸 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 결합공 102: 베이스 면

110: 제1 중앙 레그부 112: 제1 열교환 패널부

115: 제1 양측 레그부 120: 제1 슬릿

122: 제2 열교환 패널부 125: 제2 레그부

130: 제2 슬릿 135: 유동 통로

142: 제3 열교환 패널부 145: 제3 레그부

150: 제3 슬릿 152: 제4 중앙 레그부

157: 제4 열교환 패널부 160: 제4 양측 레그부

165: 제4 슬릿

본 발명은 열교환기의 열 교환 핀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핀 튜브형 열교환기의 열 교환 핀의 전열관 내부를 흐르는 유체가 외부공기와 효율적으로 접촉하도록 하여, 압력손실을 줄임과 동시에 전열성능을 향상시키고 응축수의 배출이 용이한 열교환기의 열 교환 핀에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기의 열 교환 핀이라 함은 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 이용되는 기기로서, 전열관 내부를 순환하는 유체와 이러한 전열관의 외부를 유동하는 기체간의 열교환을 이루도록 하기 위한 기기이다. 이러한 열교환기의 열 교환 핀은 주수식, 이중관식, 핀튜브식, 투관형식 등이 있다.

이 중에서, 핀튜브식 열교환기의 열 교환 핀은 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.

이러한 종래의 전열핀(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전열관(2)이 끼워져 결합되는 다수의 결합공(3)을 구비하고, 이러한 각 결합공(3) 사이에는 전열핀(1)의 베이스면으로부터 수직으로 돌출 형성된 다수의 슬릿(4)이 일체로 형성된다.

이러한 슬릿(4)은 공기가 유동되는 측면이 개방된 채로 전열핀(1)의 베이스 면으로부터 돌출형성된 돌출편(4a)과, 이러한 돌출편(4a)의 양단부측에 소정 각도로 절곡되어 일체로 형성된 레그부(4b)로 이루어진다.

이러한 돌출편(4a)의 개방된 부분으로 유동하는 공기가 전열관(2)의 주위로 원활하게 선회하면서 열교환되도록, 레그부(4b)는 평면에서 보았을 때 전열관(2)의 외주면을 따라 경사진 각도로 형성된다.

한편, 이러한 다수의 슬릿(4)은 각 전열관(2)들의 중심을 연결한 중심선(C-C선)을 기준으로 외부의 공기가 유입되는 측과 외부의 공기가 유출되는 측에 서로 대칭적으로 3열씩 총 6열이 배열된다.

이러한 슬릿(4)들 중에서, 공기가 유입되는 측에 형성된 첫 번째 열의 슬릿과, 공기가 유출되는 측에 형성된 마지막 열의 슬릿은 2개의 단위 슬릿으로 분할되어 형성되고, 그 외의 나머지 열의 슬릿들은 하나의 단위 슬릿으로 형성된다.

이러한 구성에 의해, 전열관(2)의 내부를 순환하는 유체는 이러한 전열관(2)의 길이방향의 외주면 상에 소정 간격으로 이격된 채로 적층되어진 다수의 전열핀(1) 사이를 통과하는 외부공기와 접촉하면서 열교환하게 된다. 이때, 외부공기는 미도시된 팬에 의해 다수의 적층된 전열핀(1)들 사이로 유입된다.

여기서, 외부공기는 전열핀(1)의 슬릿(4)의 개방된 부분으로 유입되는 도중에, 상기 각 슬릿(4)의 돌출편(4a)에 부딪혀 기류의 난류화를 달성함과 동시에, 각 슬릿(4)의 레그부(4b)에 의해 그 유동을 안내받아 전열관(2)의 주위를 따라 선회하면서 열교환의 효과를 보다 촉진시킨다.

또한, 상술한 바와 같이, 공기가 유입되는 첫번째 열과 마지막 열에 형성된 2개의 단위 슬릿에 의해 상술한 기류의 난류화는 보다 촉진된다.

그러나, 이러한 종래의 전열핀을 구비한 열교환기의 열 교환 핀은 단순히 기류의 난류화를 촉진시켜, 핀튜브형 열교환기의 열 교환 핀의 열교환 성능을 향상시키려는 데 주력하도록 핀의 슬릿이 조밀하게 배치됨으로써, 응축수의 배출이 용이하지 못하며, 핀 슬릿의 배치 및 슬릿다리의 각도가 공기유동에 방해를 주는 배치여서 압력손실의 상승으로 인해 팬모터의 전력낭비가 심하고, 또한 그에 따른 모터의 손상과 소음을 유발하게 되는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내측의 슬릿을 단일 슬릿으로 형성하고 소정간격을 유지하여 응축수의 유동 통로를 제공함으로써, 응축수의 배출이 용이하며, 공기의 저항이 감소되고, 동력 대비 공기의 토출 유량이 증가하는 열교환기의 열 교환 핀을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전열관이 통과하면서 접촉하여 열을 전달하도록 복수의 결합공이 형성되고, 베이스면 상에 다수의 슬릿이 제공된 열 교환기의 열 교환 핀에 있어서, 상기 슬릿은 상기 결합공 사이로 형성된 공기의 유동로 중앙부에서 이격되며 공기의 유동방향 하류가 가면서 좁혀지는 유동로를 제공하도록 상기 베이스 면에 지지된 제1 중앙 레그부, 상기 제1 중앙 레그부에서 양측으로 연장되며 공기 유동방향 하류로 경사지게 형성된 제1 열교환 패널부 및 상기 제1 열교환 패널부에서 상기 베이스 면으로 지지되고 공기 유동방향 하류로 가면서 모아지는 제1 양측 레그부로 형성되는 제1 슬릿; 상기 제1 슬릿의 하류로는 공기의 유동방향으로부터 수직으로 형성된 제2 열교환 패널부, 상기 제2 열교환 패널부의 양측에서 상기 베이스 면에 지지되고 공기 유동방향 하류로 모아지게 형성된 제2 레그부로 형성되는 제2 슬릿; 상기 제2 슬릿에서 이격되어 수분에 대한 유동 통로를 제공하는 제3 열교환 패널부 및 상기 제3 열교환 패널부의 양측에서 상기 베이스 면에 지지되고 공기 유동방향 하류로 가면서 벌어지게 형성된 제3 레그부로 형성되는 제3 슬릿; 및 상기 제3 슬릿의 하류에서 상기 제1 슬릿과 대칭되게 형성된 제4 중앙 레그부, 제4 열교환 패널부 및 제4 양측 레그부로 형성된 제4 슬릿을 포함한다.

여기서, 상기 제2 슬릿과 제3 슬릿의 이격거리는 결합공 직경의 2/5보다 더 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 슬릿과 제4 슬릿의 베이스 면에 대한 지지부인 중앙 레그부의 열교환 패널부에 대한 경사각은 80 ~ 100도 사이이고, 양측 레그부의 열교환 패널부에 대한 각도는 60 ~ 80도 사이이다.

이때, 상기 제2 슬릿과 제3 슬릿의 베이스 면에 대한 지지부인 레그부의 열교환 패널부에 대한 경사각은 70 ~ 90도 사이이다.

한편, 상기 제1중앙 레그부, 제1양측 레그부, 제2 레그부, 제3 레그부, 제4 중앙 레그부, 제4양측 레그부는 베이스 면에 대해 25 ~ 50도로 형성되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열 교환 핀을 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열 교환 핀을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열 교환 핀에 대한 공기유동을 나타낸 평면도이다.

도시된 바와 같이, 일실시예에 의한 열교환기의 열 교환 핀은 전열관이 통과하면서 접촉하여 열을 전달하도록 복수의 결합공(100)이 형성되고, 베이스 면(102) 상에 다수의 슬릿이 제공된 열 교환기의 열 교환 핀에 있어서, 상기 슬릿은 상기 결합공(100) 사이로 형성된 공기의 유동로 중앙부에서 이격되며 공기의 유동방향 하류로 가면서 좁혀지는 유동로를 제공하도록 상기 베이스 면(102)에 지지된 제1 중앙 레그부(110), 상기 제1 중앙 레그부(110)에서 양측으로 연장되며 공기 유동방향 하류로 경사지게 형성된 제1 열교환 패널부(112) 및 상기 제1 열교환 패널부(112)에서 상기 베이스 면(102)으로 지지되고 공기 유동방향 하류로 가면서 모아지는 제1 양측 레그부(115)로 형성되는 제1 슬릿(120)을 포함한다.

그리고, 상기 제1 슬릿(120)의 하류로는 공기의 유동방향으로부터 수직으로 형성된 제2 열교환 패널부(122), 상기 제2 열교환 패널부(122)의 양측에서 상기 베이스 면(102)에 지지되고, 공기의 유동방향 하류로 모아지게 형성된 제2 레그부(125)로 형성되는 제2 슬릿(130)과, 상기 제2 슬릿(130)에서 이격되어 수분에 대한 유동 통로(135)를 제공하는 제3 열교환 패널부(142) 및 상기 제3 열교환 패널부(142)의 양측에서 상기 베이스 면(102)에 지지되고 공기의 유동방향 하류로 가면서 벌어지게 형성된 제3 레그부(145)로 형성되는 제3 슬릿(150)을 포함한다.

그리고, 상기 제3 슬릿(150)의 하류로는 상기 제1 슬릿(120)과 대칭되게 형성된 제4 중앙 레그부(152), 제4 열교환 패널부(157) 및 제4 양측 레그부(160)로 형성된 제4 슬릿(165)을 포함한다.

상기와 같이 베이스면 상에는 공기의 난류를 형성하기 위한 슬릿이 제1 내지 제4 슬릿으로 형성되어 있으며, 종래에 비해 감소된 슬릿 열의 수를 제공함으로써, 열 교환 핀에 대한 공기의 유동을 보다 원활히 한다.

즉, 공기가 열 교환 핀을 통과하는데 필요한 동력이 감소하면서 공기의 송풍 동력도 감소하게 되고, 공기가 보다 신속하게 유동함으로써 열 교환 핀의 열교환 효율이 향상된다.

이때, 상기 제1 슬릿(120)의 제1 중앙 레그부(110)는 공기의 유동 방향 하류로 가면서 보다 좁혀지는 경사각을 형성하고 있는데, 이는 공기가 제1 중앙 레그부(110) 사이를 통과하는 중에 유동속도가 점차 증가하게 함으로써, 제2, 3 슬릿(130, 150)에 대한 공기의 통과속도를 증가하게 하고, 열 교환 핀의 유동공기에 대한 열전달 효율을 향상한다.

또한, 상기 제1 슬릿(120)의 제1 열교환 패널부(112)는 공기의 유동방향을 향해 V형의 경사각(a)을 형성함으로써, 공기의 유동에 대해 저항이 감소된 형태를 제공하여 하류에 위치한 제2, 3 슬릿(130, 150)에 대해 보다 높은 유동 속도를 제공한다.

그리고, 제4 슬릿(165)의 제4 열교환 패널부(157)도 제1 열교환 패널부(112) 에 대해 대칭으로 형성된 V형의 경사각(b)을 형성하고 있으며, 이는 제2, 3 슬릿(130, 150)을 통과한 공기의 유동방향에 따른 경사각(b)을 형성하여 제2, 3 슬릿(130, 150)을 지나 양측의 결합공(100) 사이를 통과하는 공기의 원활한 배출을 이룬다. 즉, 상기 제1 슬릿(120)과 제4 슬릿(165)은 공기의 유선을 따르는 경사각(a, b)을 형성한다.

여기서, 상기 제2 슬릿(130)과 제3 슬릿(150)의 이격거리(d)는 결합공(100) 직경의 2/5보다 더 크게 형성된 응축수의 유동 통로(135)를 제공함으로써, 베이스 면(102) 상에서 응축된 응축수가 베이스 면(102)을 따라 결합공(100) 사이를 원활하게 유동하여 배출되도록 한다.

그리고, 상기 제1 슬릿(120)과 제4 슬릿(165)의 베이스 면(102)에 대한 지지부인 제1, 4 중앙 레그부(110, 152)의 제1, 4 열교환 패널부(112, 157)에 대한 경사각(e, f)은 80 ~ 100도 사이이고, 제1, 4 양측 레그부(115, 160)의 제1, 4 열교환 패널부(112, 157)에 대한 각도(g, h)는 60 ~ 80도 사이이다.

즉, 제1 중앙 레그부(110)의 제1 열교환 패널부(112)에 대한 경사각(e)은 공기의 유입면적을 넓히고, 공기가 유동하면서 유속이 점점 커지도록 유동방향을 따라 그 유동면적이 좁혀지는 형상을 이루며, 제4 슬릿(165)의 중앙부는 제1 슬릿(120)과 대칭을 이루도록 형성된다. 여기서, 제1 슬릿(120)의 제1 양측 레그부(115)는 열교환 패널부에 대한 경사각(g)이 60 ~ 80도로서, 상기 경사각(g)은 제1 양측 레그부(115)를 통과하는 공기의 유동저항을 줄이어 후방 난류영역의 발생을 줄이고, 이는 제1 양측 레그부(115)와 결합공(100) 사이에서 공기의 유동이 원활하 게 한다.

또한, 상기 제2 슬릿(130)과 제3 슬릿(150)의 베이스 면(102)에 대한 지지부인 제2, 3 레그부(125, 145)의 제2, 3 열교환 패널부(122, 142)에 대한 경사각(i, j)은 70 ~ 90도 사이이다. 여기서, 제2 레그부(125)와 제3 레그부(145)는 대칭되는 경사각(i, j)을 형성하고 있다.

이때, 제2, 3 레그부(125, 145)의 경사각(i, j)이 제1 양측 레그부(115)를 통과한 공기의 유동방향을 따르기 때문에 공기는 제2, 3 레그부(125, 145)의 양측부를 원활히 통과하여 제4 양측 레그부(160)를 통과한다.

한편, 상기 제1중앙 레그부(110), 제1양측 레그부(115), 제2 레그부(125), 제3 레그부(145), 제4중앙 레그부(152), 제4양측 레그부(160)는 정면에서 볼 때, 레그부의 베이스 면(102)에 대한 경사각(k)이 25 ~ 50으로 형성됨으로써, 레그부의 양측으로 유동하는 공기가 열교환 패널부의 상부로 퍼지면서 원활히 유동하여 유동공기에 대한 열교환 패널부의 열전달이 효율을 향상시킨다.
상기 정면은 도 4를 기준으로 하측에서 상측방향으로 보는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 내측의 슬릿을 단일 슬릿으로 형성하고 소정간격을 유지하여 응축수의 유동 통로를 제공함으로써, 응축수의 배출이 용이하며, 공기의 저항이 감소되고, 동력 대비 공기의 토출 유량이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 전열관이 통과하면서 접촉하여 열을 전달하도록 복수의 결합공이 형성되고, 베이스면 상에 다수의 슬릿이 제공하며, 상기 슬릿은 상기 결합공 사이로 형성된 공기의 유동로 중앙부에서 이격되며 상기 베이스 면에 지지된 제1 중앙 레그부, 상기 제1 중앙 레그부에서 양측으로 연장되며 공기 유동방향 하류로 경사지게 형성된 제1 열교환 패널부 및 상기 제1 열교환 패널부에서 상기 베이스 면으로 지지되고 공기 유동방향 하류로 가면서 모아지는 제1 양측 레그부로 형성되는 제1 슬릿과, 상기 제1 슬릿의 하류로는 공기의 유동방향으로부터 수직으로 형성된 제2 열교환 패널부, 상기 제2 열교환 패널부의 양측에서 상기 베이스 면에 지지되고 공기 유동방향 하류로 모아지게 형성된 제2 레그부로 형성되는 제2 슬릿과, 상기 제2 슬릿에서 이격되어 수분에 대한 유동 통로를 제공하는 제3 열교환 패널부 및 상기 제3 열교환부의 양측에서 상기 베이스 면에 지지되고 공기 유동방향 하류로 가면서 벌어지게 형성된 제3 레그부로 형성되는 제3 슬릿과, 상기 제3 슬릿의 하류에서 상기 제1 슬릿과 대칭되게 형성된 제4 중앙 레그부, 제4 열교환 패널부 및 제4 양측 레그부로 형성된 제4 슬릿을 포함하는 열교환기의 열 교환 핀에 있어서,

   상기 제1 중앙 레그부와 상기 제4 중앙 레그부는 베이스 면의 중앙에서 외측방향으로 갈수록 점차적으로 넓어지는 유동로를 형성하고;

   상기 제 1슬릿과 제 4슬릿의 베이스 면에 대한 지지부인 제 1,제 4 중앙레그부의 제 1,제 4열교환 패널부에 대한 경사각은 80~100도 사이이고, 제 1,제 4 양측 레그부의 제 1,제 4열교환 패널부에 대한 각도는 60~80도 사이로 하여 공기의 유동을 보다 원활히 하여 열교환 효율을 향상키는 것을 특징으로 하는 열교환기의 열 교환 핀.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제2 슬릿과 제3 슬릿의 이격거리는 결합공 직경의 2/5보다 더 큰 것을 특징으로 하는 열교환기의 열 교환 핀.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,

   상기 제2 슬릿과 제3 슬릿의 베이스 면에 대한 지지부인 레그부의 열교환 패널부에 대한 경사각은 70 ~ 90도 사이인 것을 특징으로 하는 열교환기의 열 교환 핀.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 제1중앙 레그부, 제1양측 레그부, 제2 레그부, 제3 레그부, 제4중앙 레그부, 제4양측 레그부는 베이스 면에 대해 25 ~ 50도로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 열 교환 핀.

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