KR100918782B1

KR100918782B1 - 열교환기용 핀

Info

Publication number: KR100918782B1
Application number: KR1020020027319A
Authority: KR
Inventors: 이준용
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2009-09-23
Also published as: KR20030089212A

Abstract

본 발명은 응축수가 고여 있지 않고 완벽하게 배출되도록 하여 방열 성능을 향상시키도록 함과 아울러 악취 발생의 원인인 세균이나 곰팡이등이 서식할 수 없도록 한 열교환기용 핀을 제공하기 위한 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 판상의 몸체(51)가 골(52)과 산(53)의 연속된 형상으로 일정한 피치(P_F)를 가지도록 절첩 형성됨과 아울러 상기 몸체(51)의 측벽에 다수개가 일정한 피치(P_L)를 가지도록 형성된 루버(54)를 갖는 열교환기용 핀에 있어서,

상기 산(53)의 곡률반경을 R이라고 하고, 상기 피치(P_F)의 절반 피치를 (P_H)라고 할 때, 상기 곡률반경(R)을 상기 절반 피치(P_H)의 0.5배보다 크거나 같고 상기 절반 피치(P_H)의 0.65배 보다 작거나 같게 한 다음식 0.5P_H≤R≤0.65P_H를 만족하고,

상기 몸체(51)의 한쪽 산(53)들을 연결한 선분(l1)과, 다른쪽 산(53)들을 연결한 선분(l2)들의 최단 거리인 핀높이를 H이라 하고, 상기 루버(54)의 길이를 L이라고 할 때, 상기 루버(54)의 길이(L)를 핀높이(H)의 0.85배보다 같거나 핀높이(H)의 0.95배 보다 같거나 작게 한 다음식, 0.85H≤L≤0.95H를 만족하며,

상기 핀높이(H) 방향과 상기 선분 방향에 대해 각각 직각을 이루는 방향을 상기 몸체(51)의 핀폭(W)이라 할 때, 상기 루버(54)의 피치(P_L)는 상기 핀폭(W)의 1.4%보다 크거나 같고 상기 핀폭(W)의 2.4%보다 작거나 같게 하도록 만족하며,

상기 몸체(51)와 상기 루버(54) 사이에 형성되는 경사각(θ)은 30°(도)∼34°(도)인 것을 특징으로 한다.

몸체, 루버, 핀, 핀높이, 핀폭

Description

열교환기용 핀{A FIN OF HEAT EXCHANGER}

도 1은 일반적인 차량용 공기조화장치의 내부를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 핀이 적용된 열교환기중 증발기를 도시한 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 증발기를 일측면에서 바라본 정면도.

도 4는 도 3의 지시선 "A"부의 확대도.

도 5는 본 발명에 의한 핀이 증발기의 튜브 사이에 배치된 상태를 일부 나타낸 사시도.

도 6은 도 5의 지시선 "B-B"선의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,11 : 상ㆍ하부 케이스 15 : 송풍팬

20 : 증발기 21 : 템프 도어

22 : 도어 30 : 히터 코어

40 : 열교환기 41,42 : 플레이트

43,44 : 공급측, 배출측 탱크부 45 : 튜브

46,47 : 공급측 배출측 매니폴드 50 : 핀

51 : 몸체 52 : 골

53 : 산 54 : 루버

본 발명은 열교환기용 핀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응축수가 고여 있지 않고 완벽하게 배출되도록 하여 방열 성능을 향상시키도록 함과 아울러 악취 발생의 원인인 세균이나 곰팡이등이 서식할 수 없도록 한 열교환기용 핀에 관한 것이다.

일반적인 차량용 공기조화장치에 있어서, 송풍유닛에 의해 송풍된 공기는 케이스에 설치된 증발기 또는 히터를 선택적으로 통과하여 차량 실내로 공급되도록 구성되어 있는 데, 이에 대한 설명을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 상ㆍ하부 케이스(10,11)의 내부에는 여과되어 흡입된 외기를 송풍하는 송풍팬(15)과, 이 송풍팬(15)으로부터 송풍된 공기의 온도를 낮추어 냉기 상태로 바꾸어주는 증발기(20)와, 이 증발기(20)를 통과한 공기의 온도를 낮추어 온기 상태로 바꾸어주는 히터 코어(30)와, 증발기(20)를 통과한 공기가 히터 코어(30)를 통과하여 상ㆍ하부 케이스(10,11)의 출구측으로 이동되도록 하거나 히터 코어(30)를 통과하지 않은 상태로 상ㆍ하부 케이스(10,11)의 출구측으로 이동되도록 하는 템프도어(21)가 구비되어 있으며, 상기 상ㆍ부 케이스(10,11)의 출구측에는 자동차의 플로어와 디프로스터 및 벤트측으로 공기를 공급하는 덕트가 분기 연결되어 있으며, 이 덕트의 입구측에는 선택적으로 공기를 덕트내로 분기 공급하도록 하는 복수개의 도어(22)가 설치되어 있다.

상술한 바와 같은 공기조화장치의 송풍과정에 있어서 송풍팬(15)에 의하여 도입되어 실내로 토출되는 공기는 반드시 증발기(20)를 거쳐 실내로 토출되는데, 이 증발기(20)는 냉각용 열교환기로서 냉방모드에서 통상 낮은 온도로 유지되므로, 증발기(20)의 표면에는 그 주위의 포화증기압이 낮아 응축수가 생성되는 경우가 있다. 이에 증발기 코어에는 높은 습도에서 서식할 수 있는 각종 세균이나 곰팡이의 발생 빈도가 높아지고 있다.

이에 증발기에 있는 응축수를 제거하기 위한 종래 기술의 일례로 냉방 가동후 엔진 시동이 꺼지면, 일정 시간동안 실내 공기를 역류시킴으로써, 역류되는 실내 공기에 의해 히터 코어의 열이 증발기로 역류하게 하여 이에 생성된 응축수를 증발시켜 제거하도록 한 공개특허공보 제2000-47340호가 있다.

그런데, 전술한 종래 기술은 증발기의 표면에 있는 응축수는 거의 제거할 수 있었으나, 증발기 내부에 생성된 응축수는 제거되지 못하고 고여있게 됨에 따라 열전달 효과가 저하되는 문제점이 있었고, 세균이나 곰팡이 등이 여전히 서식할 수 있는 조건을 만들어주어 악취가 송풍공기에 섞여 실내로 토출되는 등 차량 실내 환경을 개선할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 응축수가 고여 있지 않고 완벽하게 배출되도록 하여 방열 성능을 향상시키도록 함과 아울러 악취 발생의 원인인 세균이나 곰팡이등이 서식할 수 없도록 한 열교환기용 핀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 판상의 몸체가 골과 산의 연속된 형상으로 일정한 피치(P_F)를 가지도록 절첩 형성됨과 아울러 상기 몸체의 측벽에 다수개가 일정한 피치(P_L)를 가지도록 형성된 루버를 갖는 열교환기용 핀에 있어서, 상기 산의 곡률반경을 R이라고 하고, 상기 피치(P_F)의 절반 피치를 (P_H)라고 할 때, 상기 곡률반경(R)을 상기 절반 피치(P_H)의 0.5배보다 크거나 같고 상기 절반 피치(P_H)의 0.65배 보다 작거나 같게 한 다음식 0.5P_H≤R≤0.65P_H를 만족하고, 상기 몸체의 한쪽 산들을 연결한 선분(l1)과, 다른쪽 산들을 연결한 선분(l2)들의 최단 거리인 핀높이를 H이라 하고, 상기 루버의 길이를 L이라고 할 때, 상기 루버의 길이(L)를 핀높이(H)의 0.85배보다 같거나 핀높이(H)의 0.95배 보다 같거나 작게 한 다음식, 0.85H≤L≤0.95H를 만족하며, 상기 핀높이(H) 방향과 상기 선분 방향에 대해 각각 직각을 이루는 방향을 상기 몸체의 핀폭(W)이라 할 때, 상기 루버의 피치(P_L)는 상기 핀폭(W)의 1.4%보다 크거나 같고 상기 핀폭(W)의 2.4%보다 작거나 같게 하도록 만족하며, 상기 몸체와 상기 루버 사이에 형성되는 경사각(θ)은 30°(도)∼34°(도)인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 열교환기용 핀의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 핀이 적용된 열교환기중 증발기를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 증발기를 일측면에서 바라본 정면도이며, 도 4는 도 3의 지시선 "A"부의 확대도이며, 도 5는 본 발명에 의한 핀이 증발기의 튜브 사이에 배치된 상태를 일부 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5의 지시선 "B-B"선의 단면도이다.

먼저, 본발명의 핀이 적용되는 열교환기의 구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 열교환기(40)로 응축기, 라디에이터, 증발기가 있는데, 본 발명에서는 증발기를 예로들어 설명하기로 한다.

그리고, 상기 증발기로는 방열 특성 및 열교환 매체의 흐름상태 등에 따라 휜과 튜브 타입(Fin and Tube Type), 서펜타인 타입(Serpentine Type), 드론 컵 타입(Drawn Cup Type), 패러렐 플로우 타입(Parallel Flow or PF Type)등 여러 타입으로 분류되는데, 본 발명에서는 드론 컵 타입을 예로 들어 설명한다.

도시된 바와 같이, 성형된 한쌍의 플레이트(41)(42)가 상호 브레이징 접합되어 이 플레이트(41)(42)의 내면 사이의 간극으로 유로가 형성됨과 아울러 이 플레이트(41)(42)의 상부 또는 하부에 열교환매체의 공급측 탱크부(43)와 배출측 탱크부(44)를 구비하여 일정 간격 이격되게 형성된 다수의 튜브(45)들과, 상기 튜브(45)들 사이에 설치되어 방열 면적을 증대시키는 핀(50)과, 상기 공급측 탱크부(43)와 배출측 탱크부(44)에 각각 구비되는 열교환 매체를 공급 및 배출시키는 공급/배출 매니폴드(46)(47)로 이루어진다.

한편, 상기 핀(50)은 판상의 몸체(51)가 골(52)과 산(53)의 연속된 형상으로 일정한 피치(P_F)를 가지도록 절첩 형성됨과 아울러 상기 몸체(51)의 측벽에 다수개가 일정한 피치(P_L)를 가지도록 형성된 루버(54)를 갖는 구성을 가지고 있다.

상기와 같은 구성을 가지고 있는 핀(50)은 다음과 같은 조건을 만족하도록 형성된다.

상기 산(53)의 곡률반경을 R이라고 하고, 상기 피치(P_F)의 절반 피치를 (P_H)라고 할 때, 상기 곡률반경(R)을 상기 절반 피치(P_H)의 0.5배보다 크거나 같고 상기 절반 피치(P_H)의 0.65배 보다 작거나 같게 한 다음식 0.5P_H≤R≤0.65P_H를 만족한다.(조건1)

그리고, 상기 몸체(51)의 한쪽 산(53)들을 연결한 선분(l1)과, 다른쪽 산()들을 연결한 선분(l2)들의 최단 거리인 핀높이를 H이라 하고, 상기 루버(54)의 길이를 L이라고 할 때, 상기 루버(54)의 길이(L)를 핀높이(H)의 0.85배보다 같거나 핀높이(H)의 0.95배 보다 같거나 작게 한 다음식, 0.85H≤L≤0.95H를 만족한다.(조건2)

상기와 같은 조건1과 조건2를 만족하도록 핀을 설계하면 다음과 같은 잇점이 있다.

여기서, 응축수가 배출되는 과정을 설명하면, 일반적으로 응축수는 배출 경로는 핀(50)의 중앙부인 루버(54)를 통해서 대부분 배출된다. 나머지는 핀(50)의 양끝단의 산(53)에 접촉되는 플레이트(41)(42)를 따라 중력 방향으로 배출된다.

그러나, 본 발명은 상기 조건1에서 산(53)의 곡률반경이 0.5P_H≤R≤0.65P_H를 만족하기 때문에 이 산(53)의 형상은 대부분 반타원 형상으로 이루지게 된다.

따라서, 응축수는 핀(50)의 플레이트(51)(52)에 접촉된 산(53) 부분에서 고여있지 않고 원활하게 하방향으로 배출될수 있게 된다.

아울러, 상기 조건2에서 0.85H≤L≤0.95H를 만족하기 때문에 이 루버(53)는 일반적인 타입보다 일정 이상 더 길게 형성된다.

따라서, 응축수는 핀(50)의 루버(54)를 통해 거의 대부분 배출된다.

아울러 상기와 같이 조건1과 조건2를 만족하도록 핀을 제작하게 되면, 고여있는 응축수가 거의 없기 때문에 응축수가 고여있을때보다 방열 성능이 보다 우수해지게 된다.

한편, 상기와 같이 조건1과 조건2를 만족하도록 핀을 제작하게 되면 산과 골의 수가 줄어들어 결국에는 핀밀도가 작아져 방열 성능이 저하될 우려가 있는데 이를 방지하기 위해 다음과 같이 구성할수도 있다.

상기 핀높이(H) 방향과 상기 선분 방향에 대해 각각 직각을 이루는 방향을 상기 몸체(51)의 핀폭(W), 즉 공기 유동 방향에 평행한 몸체(51)의 길이를 핀폭(W)이라 할 때, 상기 루버(54)의 피치(P_L)는 상기 핀폭(W)의 1.4%보다 크거나 같고 상기 핀폭(W)의 2.4%배보다 작거나 같게 하도록 설계를 한다.

즉, 루버(54)의 피치를 작게 하여 루버(53)의 개수가 많아지도록 한다.

이렇게 하면, 저하될 수 있는 방열 성능을 보완할 수 있게 된다.

그리고, 이제까지 설명한 실시예에 상기 몸체(51)와 상기 루버(54) 사이에 형성되는 경사각(θ)을 30°(도)∼34°(도)로 하게 되면 방열 성능의 향상과 응축수의 배출 기능을 가질수 있게 된다.

결과적으로, 이제까지 설명한 본 발명의 실시예에 따른 열교환기용 핀을 이용하여 응축수 함량 및 방열 성능에 대한 실험을 한 결과, 종래 기술에 의한 핀의 응축수 함량과 방열 성능을 각각 100%라고 가정하였을 때, 본 발명에 의한 핀은 각각 64%와 101%로 나타났었다.

즉, 본 발명에 의한 핀은 응축수 함량을 현저하게 줄일수 있음과 아울러 방열 성능을 향상시킬수 있는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 응축수가 고여 있지 않고 완벽하게 배출되도록 하여 방열 성능을 향상시키도록 함과 아울러 악취 발생의 원인인 세균이나 곰팡이등이 서식할 수 없도록 하여 보다 더 차량 실내의 환경을 쾌적하게 유지할 수 있게 된다.

Claims

판상의 몸체(51)가 골(52)과 산(53)의 연속된 형상으로 일정한 피치(P_F)를 가지도록 절첩 형성됨과 아울러 상기 몸체(51)의 측벽에 다수개가 일정한 피치(P_L)를 가지도록 형성된 루버(54)를 갖는 열교환기용 핀에 있어서,

상기 산(53)의 곡률반경을 R이라고 하고, 상기 피치(P_F)의 절반 피치를 (P_H)라고 할 때, 상기 곡률반경(R)을 상기 절반 피치(P_H)의 0.5배보다 크거나 같고 상기 절반 피치(P_H)의 0.65배 보다 작거나 같게 한 다음식 0.5P_H≤R≤0.65P_H를 만족하고,

상기 몸체(51)의 한쪽 산(53)들을 연결한 선분(l1)과, 다른쪽 산(53)들을 연결한 선분(l2)들의 최단 거리인 핀높이를 H이라 하고, 상기 루버(54)의 길이를 L이라고 할 때, 상기 루버(54)의 길이(L)를 핀높이(H)의 0.85배보다 같거나 핀높이(H)의 0.95배 보다 같거나 작게 한 다음식, 0.85H≤L≤0.95H를 만족하며,

상기 핀높이(H) 방향과 상기 선분 방향에 대해 각각 직각을 이루는 방향을 상기 몸체(51)의 핀폭(W)이라 할 때, 상기 루버(54)의 피치(P_L)는 상기 핀폭(W)의 1.4%보다 크거나 같고 상기 핀폭(W)의 2.4%보다 작거나 같게 하도록 만족하며,

상기 몸체(51)와 상기 루버(54) 사이에 형성되는 경사각(θ)은 30°(도)∼34°(도)인 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀.
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