KR101520484B1 - 열교환기 - Google Patents

열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR101520484B1
KR101520484B1 KR1020080065059A KR20080065059A KR101520484B1 KR 101520484 B1 KR101520484 B1 KR 101520484B1 KR 1020080065059 A KR1020080065059 A KR 1020080065059A KR 20080065059 A KR20080065059 A KR 20080065059A KR 101520484 B1 KR101520484 B1 KR 101520484B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat transfer
heat
slit
fin
transfer tube
Prior art date
Application number
KR1020080065059A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100004724A (ko
Inventor
이상열
사용철
김주혁
김동휘
김홍성
이한춘
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020080065059A priority Critical patent/KR101520484B1/ko
Priority to US12/494,716 priority patent/US20100000726A1/en
Priority to EP09164420A priority patent/EP2141430A3/en
Priority to CN2009101584095A priority patent/CN101619938B/zh
Publication of KR20100004724A publication Critical patent/KR20100004724A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101520484B1 publication Critical patent/KR101520484B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • 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
    • 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
    • F28F1/24—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 and extending transversely
    • F28F1/32—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 and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • 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
    • F28F1/24—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 and extending transversely
    • F28F1/32—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 and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325—Fins with openings
    • 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
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00—Heat exchange conduits
    • F28F2210/08—Assemblies of conduits having different features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/02—Arrangements of fins common to different heat exchange sections, the fins being in contact with different heat exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Abstract

본 실시예는 열교환기에 관한 것이다.
실시예의 열교환기는, 다수의 슬릿이 형성되는 하나 이상의 핀; 및 상기 핀을 관통하는 다수의 냉매 튜브가 포함되고, 상기 다수의 냉매 튜브에는, 공기 유동방향을 기준으로 전열 튜브와 상기 전열 튜브와 다른 직경으로 형성되는 후열 튜브가 포함되고, 상기 다수의 슬릿에는, 공기 유동방향을 기준으로 전열 슬릿과, 상기 전열 슬릿과 다른 폭으로 형성되는 후열 슬릿이 포함된다.
열교환기

Description

열교환기{Heat exchanger}
본 실시예는 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 내부의 냉매와 외부 유체가 열교환되도록 하는 장치이다. 상기 열교환기는 크게 핀-튜브 타입의 열교환기와 마이크로채널 튜브 타입의열교환기로 구분될 수 있다.
상기 핀-튜브 타입의 열교환기는 다수의 핀과 상기 다수의 핀을 관통하는 다수의 냉매 튜브가 포함된다. 그리고, 공기는 상기 핀 들 사이를 유동하면서 상기 튜브 내부의 냉매와 열교환된다.
상기 냉매 튜브는, 상기 냉매 튜브를 유동하는 냉매의 유동 면적이 커지도록 하기 위하여 공기의 유동 방향을 기준으로 다수의 전열 튜브와 다수의 후열 튜브로 구성될 수 있으며, 상기 다수의 전열 튜브와 상기 다수의 후열 튜브는 공기의 유동이 원활하도록 지그 재그로 배치된다.
본 실시예의 목적은 공기의 유동이 원활히 이루어지도록 하는 열교환기를 제안하는 것에 있다.
본 실시예의 다른 목적은 컴팩트해지면서도 열교환 성능이 향상되는 열교환기를 제안하는 것에 있다.
일 측면에 따른 열교환기에는, 다수의 슬릿이 형성되는 하나 이상의 핀; 및 상기 핀을 관통하는 다수의 냉매 튜브가 포함되고, 상기 다수의 냉매 튜브에는, 공기 유동방향을 기준으로 전열 튜브와 상기 전열 튜브와 다른 직경으로 형성되는 후열 튜브가 포함되고, 상기 다수의 슬릿에는, 공기 유동 방향을 기준으로 전열 슬릿과, 상기 전열 슬릿과 다른 폭으로 형성되는 후열 슬릿이 포함된다.
제안되는 실시예에 의하면, 상기 전열 튜브의 직경이 상기 후열 튜브의 직경보다 작게 형성되므로, 상기 전열 튜브에 의한 공기의 유동 저항이 감소되고, 상기 전열 튜브 후방의 wake 영역이 감소된다. 그리고, 공기의 유동 저항이 감소됨에 따라 공기의 풍량이 증가되고, 공기의 유동 소음이 저감되는 장점이 있다.
또한, 상기 핀의 전단으로부터 상기 전열 튜브 중심까지의 거리가 상기 핀의 후단으로부터 상기 후열 튜브 중심까지의 거리 보다 작게 형성되므로, 전체적인 핀의 폭이 줄어들게 되므로, 열교환기가 컴팩트해질 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 제 1 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 열교환기(1)에는, 냉매가 유동하는 다수의 냉매 튜브(10)와, 상기 다수의 냉매 튜브(10)가 관통하는 다수의 핀(20)이 포함된다.
상세히, 상기 다수의 냉매 튜브(10)에는, 공기의 유동 방향을 기준으로 전측에 위치되는 다수의 전열 튜브(11)와, 상기 다수의 전열 튜브(11)의 후방에 위치되는 다수의 후열 튜브(12)가 포함된다.
상기 다수의 전열 튜브(11)는 공기의 유동 방향과 수직한 방향으로 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 상기 다수의 후열 튜브(12) 또한 공기의 유동 방향과 수직한 방향으로 일정 간격 이격되어 배치된다.
그리고, 상기 다수의 전열 튜브(11)와 상기 다수의 후열 튜브(12)는 서로 지그재그 방식으로 배치된다. 즉, 상기 각 전열 튜브(11)는 두 개의 후열 튜브(120 사이에 위치된다.
상기 다수의 핀(20)은 일정 간격으로 이격되어 배치되며, 하나의 핀(20)에 상기 전열 튜브(11) 및 상기 후열 튜브(12)가 관통한다.
한편, 상기 열교환기(1)를 통과하는 공기의 유동이 원활해지도록, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)은 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2) 보다 작게 형성된다.
상세히, 상기 전열 튜브(11)의 전방에서 상기 각 핀(20) 사이로 유입된 공기 중 일부는 상기 전열 튜브(11) 주위를 통과한 후 상기 후열 튜브(12) 측으로 이동한 후에 상기 후열 튜브(12)의 후방으로 배출된다. 반면, 공기 중 다른 일부는 상기 전열 튜브(11)의 인접한 후방에서 머무르게 된다.
여기서, 상기 전열 튜브(11)의 후방에서 공기가 머무르는(정체되는) 영역을 wake 영역이라 한다. 상기 wake 영역에서 정체되는 공기의 양이 많을수록(또는 wake 영역이 클 수록) 공기의 유동이 원활하지 않게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 전열 튜브(11)의 직경이 상기 후열 튜브(12)의 직경 보다 작게 형성함으로써, wake 영역에서 머무르는 공기의 양(또는 wake 영역의 크기)이 줄어들도록 하여 공기의 유동이 원활해지도록 한다.
이처럼 공기의 유동이 원활해지는 경우, 공기와 냉매의 열교환이 원활히 이루어지게 되므로, 열교환기의 열교환 성능이 형상될 수 있게 된다.
이 때, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)의 비는
1: 1.1~1.5
를 만족한다.
여기서, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)의 비(D2/D1)가 1.1 보다 작은 경우에는 상기 전열 튜브(11)의 직경과 상기 후열 튜브(12)의 직경이 거의 동일해지므로 wake 영역의 공기의 감소 효과가 달성되기 어렵고, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)의 비(D2/D1)가 1.5 보다 커지는 경우에는 상기 전열 튜브(11)를 유동하는 냉매의 양이 상기 후열 튜브(12)의 냉매 양 보다 현저하게 줄어들게 되어 열교환 성능이 저하되는 문제가 있게 된다.
한편, 공기의 유동 방향을 기준으로 공기와 처음 만나는 부분인 상기 핀(20)의 전단으로부터 상기 전열 튜브(11)의 중심까지의 거리를 L1이라하고, 상기 핀(20)의 후단으로부터 상기 후열 튜브(12)의 중심까지의 거리를 L2라고 하고, 상기 전열 튜브(11)의 중심과 상기 후열 튜브(12)의 중심 간의 수평 거리를 R이라 할 때,
상기 열교환기(1)는, R/L1 = 2.0 ~ 2.5를 만족하고, R/L2 = 1.7 ~ 2.2를 만족하도록 형성된다.
그리고, 상기 열교환기(1)의 전체 사이즈가 줄어들도록 하기 위하여, 상기 핀(20)의 전단으로부터 상기 전열 튜브(11)의 중심까지의 거리(L1)는 상기 핀(20)의 후단으로부터 상기 후열 튜브(12)의 중심까지의 거리(L2) 보다 작게 형성된다. 그리고, 상기 L1과 L2는, L2/L1= 1.1 ~ 1.5 를 만족한다.
또한, R과, L1 및 L2는 R=L1+L2를 만족한다.
따라서, 상기 핀(20) 전체적으로 볼 때, 2L1은 전열핀으로 이해될 수 있고, 2L2는 후열핀으로 이해될 수 있다.
한편, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 핀(20)의 전단으로부터 상기 전열 튜브(11)의 중심까지의 거리(L1)는 2L1-D1< 4.5mm의 관계를 만족한다.
그리고, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)은 4.5mm~5.5mm의 범위 내에서 형성 될 수 있으며, 일 례로 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)이 5mm인 경우 상기 2L1은 9.5mm 보다 작게 형성될 것이다.
그리고, 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)과 상기 핀(20)의 후단으로부터 상기 후열 튜브의 중심까지의 거리(L2)는 2L2-D2< 4.5mm 의 관계를 만족한다.
그리고, 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)은 6.5mm~7.5mm의 범위 내에서 형성될 수 있으며, 일 례로 상기 전열 튜브(12)의 직경(D2)이 7mm인 경우 이러한 경우 상기 2L2는 11.5mm 보다 작게 형성될 것이다.
이와 같은 본 실시예에 의하면, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)이 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)보다 작게 형성되므로, 상기 전열 튜브(11)에 의한 공기의 유동 저항이 감소되고, 상기 전열 튜브(11) 후방의 wake 영역이 감소된다. 그리고, 공기의 유동 저항이 감소됨에 따라 공기의 풍량이 증가되고, 공기의 유동 소음이 저감되는 장점이 있다.
또한, 상기 핀(20)의 전단으로부터 상기 전열 튜브(11) 중심까지의 거리가 상기 핀(20)의 후단으로부터 상기 후열 튜브(12) 중심까지의 거리 보다 작게 형성되므로, 전체적인 핀의 폭이 줄어들게 되므로, 열교환기가 컴팩트해질 수 있게 된다.
도 3은 종래의 열교환기 구조와 본 실시예의 열교환기의 공기 속도에 따라 핀 효율을 비교하는 그래프이고, 도 4 및 도 5는 핀 폭에 따른 전열 성능과 압력 손실을 보여주는 그래프이다.
도 4는 전열 튜브의 직경이 D1, 일 례로 5mm인 경우의 그래프이고, 도 5는 후열 튜브의 직경이 D2, 일 례로 7mm인 경우의 그래프이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 가로축은 공기 속도를 나타내고, 세로 축은 핀 효율을 나타낸다. 그리고, 그래프 A는 일 례로 전열 튜브의 직경이 5mm이고, 후열 튜브의 직경이 7mm이며, 2L1(전열핀)은 9mm이고, 2L2(후열핀)는 11mm(전체 핀의 폭은 20mm)인 열교환기의 실험 결과이다.
그래프 B는 일 례로 전열 튜브(11) 및 후열 튜브(12)의 직경이 각각 7mm이고, 핀 폭은 2L1(전열핀) 및 2L2(후열핀)가 각각 11mm인 열교환기의 실험결과이다.
그리고, 그래프 B에서 공기 속도 1m/s 일 때의 핀 효율을 100%이라고 가정할 때, 2L1이 2L2 보다 줄어들고, 전열 튜브의 직경이 후열 튜브의 직경 보다 줄어드는 경우(그래프 A) 대략 35%의 핀 효율이 향상되는 것을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 전열핀(2L1)의 폭이 9mm 일 때의 압력 손실 및 전열 성능을 100%라 가정할 때, 전열핀의 폭이 9mm 보다 작아질수록 전열 성능 및 압력 손실이 감소하게 되고, 전열핀의 폭이 9mm 보다 커질수록 전열 성능은 큰 변화가 없으나, 압력 손실은 증가되는 것을 알 수 있다.
따라서, 전열 튜브의 직경이 5mm일 때, 전열핀의 폭이 9mm 전후로 형성되면, 전열 성능은 유지되면서, 압력 손실이 증가되는 것이 방지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 전열핀(2L2)의 폭이 11mm일 때의 압력 손실 및 전열 성능을 100%라 가정할 때, 전열핀의 폭이 11mm보다 작아질수록 전열 성능 및 압력 손실이 감소하게 되고, 전열핀의 폭이 11mm보다 커질수록 전열 성능은 큰 변화가 없으나, 압력 손실은 증가되는 것을 알 수 있다.
따라서, 후열 튜브의 직경이 7mm일 때, 후열핀의 폭이 11mm 전후로 형성되면, 전열 성능은 유지되면서, 압력 손실이 증가되는 것이 방지된다.
결론적으로, 본 실시예에서 처럼 전열 튜브의 직경이 후열 튜브의 직경 보다 작게 형성되는 경우 전열 튜브의 후방의 wake 영역이 감소될 수 있고, 전열핀이 후열핀의 폭 보다 작게 형성되는 경우에도 전열 성능이 유지될 수 있으므로, 전체적으로 열교환기의 사이즈를 줄이면서 열교환 성능이 향상될 수 있다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 7는 제 2 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예의 열교환기에는 다수의 전열 튜브(11) 및 다수의 후열 튜브(12)와, 상기 다수의 전열 튜브(11)가 관통하는 다수의 전열핀(30)과, 상기 다수의 후열 튜브(12)가 관통되는 다수의 후열핀(40)이 포함된다.
상세히, 상기 전열핀(30)과 상기 후열핀(40)은 이격되어 배치된다. 즉, 상기 전열 튜브(11)와 후열 튜브(12)는 별개의 핀을 관통한다.
그리고, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)은 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)보다 작게 형성되며, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 후열 튜브의 직경(D2)의 비는 1: 1.1~1.5 를 만족한다.
상기 전열 튜브(11)의 직경을 작게 형성하는 이유는 제 1 실시예에서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 공기의 유동 방향과 나란한 방향인 상기 전열핀(30)의 폭(W1)은 상기 후열핀(470)의 폭(W2) 보다 작게 형성된다.
그리고, W1와 W2의 비는 1: 1.1~1.5를 만족한다.
이와 같이 상기 전열 튜브(11)의 직경이 상기 후열 튜브(12)의 직경 보다 작게 형성되고, 상기 전열핀(30)의 폭이 상기 후열핀(40)의 폭보다 작게 형성됨에 따라 상기 열교환기가 컴팩트해지는 장점이 있다.
한편, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 전열핀(30)의 폭(W1)은
1.6 < W1/D1 < 2.2를 만족하고,
상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)과 상기 후열핀(40)의 폭(W2)은
1.4 < W2/D2 < 2.0을 만족한다.
그리고, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)과 상기 전열핀(30)의 폭(W1)은
W1-D1< 4.5mm의 관계를 만족한다.
그리고, 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)은 4.5mm~5.5mm 범위 내에서 형성될 수 있고, 일 례로 상기 전열 튜브(11)의 직경(D1)이 5mm로 형성되는 경우, 상기 전열핀(30)의 폭은 9.5mm 보다 작게 형성될 것이다.
또한, 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)과 상기 후열핀(40)의 폭(W2)은
W2-D2<4.5mm의 관계를 만족한다.
그리고, 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)은 6.5mm~7.5mm 범위 내에서 형성될 수 있고, 일 례로 상기 후열 튜브(12)의 직경(D2)이 7mm로 형성되는 경우, 상기 후열핀(40)의 폭은 11.5mm 보다 작게 형성될 것이다.
도 8는 제 3 실시예에 따른 열교환기의 단면도이다.
본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 핀에 다 수의 슬릿이 형성되는 것에 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 열교환기는, 전열 튜브(11)와, 후열 튜브(12)와, 상기 전열 튜브(11) 및 상기 후열 튜브(12)가 관통되는 다수의 핀(50)이 포함된다.
상기 핀(50)에는 상기 핀의 길이 방향(공기의 유동 방향과 수직한 방향)을 기준으로 상기 전열 튜브(11) 들 사이에 형성되는 전열 슬릿부와, 상기 후열 튜브(12) 들 사이에 형성되는 후열 슬릿부가 포함된다.
상세히, 상기 전열 슬릿부은 공기의 유동 방향과 나란한 방향으로 직렬로 배치되는 다수의 전열 슬릿(51)이 포함된다. 상기 전열 슬릿(51)의 수는 2열 이상으로 형성될 수 있으며, 도 8에서는 일 례로 4열 전열 슬릿(51)이 형성되는 것이 도시된다.
상기 후열 슬릿부는 공기의 유동 방향과 나란한 방향으로 직렬로 배치되는 다수의 후열 슬릿(52)이 포함된다. 상기 후열 슬릿(52)의 수는 3열 이상으로 형성될 수 있으며, 도 8에서는 일 례로 4열의 후열 슬릿(52)이 형성되는 것이 도시된다.
그리고, 상기 열교환기가 컴팩트해지도록 하기 위하여, 상기 전열 슬릿(51)의 폭(w1)은 상기 후열 슬릿(52)의 폭(w2)과 같거나 작게 형성된다. 그리고, 상기 전열 슬릿(51)의 폭(w1)은 일 례로 0.8mm~1.1mm 범위 내에서 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전열 슬릿(51)의 폭(w1)과 상기 후열 슬릿(52)의 폭(w2)은
0.65≤ w1/w2 ≤ 1
을 만족한다.
또한, 상기 열교환기가 컴팩트해지도록 하기 위하여, 상기 전열 슬릿(51) 간의 간격(d1)은 상기 후열 슬릿(52) 간의 간격(d2)과 같거나 작게 형성된다.
그리고, 상기 전열 슬릿(51) 간의 간격(d1)은 상기 전열 슬릿(51)의 폭(w1)과 같거나 크게 형성되고, 상기 후열 슬릿(52) 간의 간격(d2)는 상기 후열 슬릿(52)의 폭(w2)과 같거나 크게 형성된다.
그리고, 상기 전열 슬릿(51)의 폭(w1)과 상기 전열 슬릿(51) 간의 간격(d1)은
0.7≤ w1/d1 ≤ 1.0
을 만족한다.
또한, 상기 후열 슬릿(52)의 폭(w2)와 상기 후열 슬릿(52) 간의 간격(d2)은
0.5 ≤ w2/d2 ≤ 1.0
을 만족한다.
그리고, 열교환 효율이 향상되도록 하기 위하여, 공기의 유동 방향을 기준으로 상기 핀(50)의 전단으로부터 상기 전열 슬릿부의 첫번째 열의 전열 슬릿(51a)까지의 거리(A1)는
0.6mm≤ A1 ≤ 1.2mm의 범위 내에서 형성될 수 있다.
상기 열교환기를 통과하는 공기의 온도 측면에서 볼 때, 상기 핀(50)의 전단에서 접촉하는 공기의 온도가 가장 낮다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 핀(50)의 전단에서 열교환이 원활히 이루어지도록 하기 위하여, 상기 첫 번째 열의 전열 슬릿(51a)이 상기 핀(51)의 전단에 인접하게 형성되도록 하여, 상대적으로 저온의 공기와 열교환되는 면적이 증가되도록 한다.
이 때, 상기 A1이 0.6mm 보다 작은 경우에는 상기 첫 번째 열의 전열 슬릿의 가공이 어려워 바람직하지 않고, 상기 슬릿의 기능인 공기의 경계층 파괴 효과를 달성하기 어려우며, A1이 1.2mm 보다 큰 경우에는 공기의 경계층이 파괴되지 않고 유동하는 거리가 증가되므로, 열교환 성능이 A1이 1.2mm 보다 작은 경우에 비하여 떨어지게어 바람직하지 않다.
그리고, 공기가 상기 열교환기를 통과하는 과정에서 발생되는 응축수가 원활히 배출되도록 하기 위하여, 상기 핀(50)의 후단으로부터 상기 후열 슬릿부의 마지막 열의 후열 슬릿(52a)까지의 거리(A2)는
0.8~1.4mm 범위 내에서 형성될 수 있다.
그리고, A1과 A2는
0.5 ≤ A1/A2 ≤ 0.9
을 만족한다.
또한, 열교환 과정에서 발생되는 응축수가 원활히 배출되도록 하기 위하여, 상기 전열 튜브(11) 들의 중심(C1) 또는 후열 튜브(12) 들의 중심(C2)을 연결하는 가상선으로부터 상기 가상선과 인접한 슬릿까지의 거리(cw)는 0.5mm 이상으로 형성된다.
즉, 도 8에서, 두 번째 열의 전열 슬릿과 세 번째 열의 전열 슬릿 간의 거리 는 1mm이상으로 형성되고, 두 번째 열의 후열 슬릿과 세 번째 열의 전열 슬릿 간의 거리는 1mm 이상으로 형성된다.
도 9는 후열 슬릿의 마지막 열과 핀의 후단과의 거리에 따른 압력 손실을 보여주는 그래프이다.
도 9에서, 가로축은 후열 슬릿의 마지막 열과 핀의 후단과의 거리(A2: 단위 : mm)를 나타내고, 세로축은 압력 손실을 나타낸다. 그리고, 다른 실험조건은 도 4의 그래프의 조건과 동일하다.
여기서, 압력 손실의 정도에 따라 응축수 배출 성능이 달라지게 된다. 즉, 응축수가 원활히 배출되지 않는 경우 압력 손실이 증가하게 되며, 응축수가 원활히 배출되는 경우 압력 손실이 감소하게 된다.
도 9를 참조하면, L2의 거리가 0.8mm일 때의 압력 손실을 100%라고 볼 때, L2의 거리가 0.8mm 보다 작은 경우 압력 손실이 증가하게 되며, 0.8mm보다 큰 경우 압력 손실이 줄어들다가 1.4mm 이상이 되면서부터 압력 손실이 실질적으로 일정하게 유지된다.
따라서, 열교환기의 사이즈가 줄어들면서 응축수 배출이 원활히 이루어지도록 하기 위하여 상기 L2는 0.8mm~1.4mm 범위 내에서 형성될 수 있다.
도 10은 후열 튜브의 중심과 이와 인접한 후열 슬릿 간의 거리에 따른 압력 손실을 보여주는 그래프이다.
도 10에서 가로축은 후열 튜브의 중심과 이와 인접한 후열 슬릿 간의 거리의 두 배(2CW: 단위는 mm)를 나타내고 세로축은 압력 손실을 나타낸다. 그리고, 다른 실험 조건은 도 9와 동일하다.
도 10을 참조하면, 2CW가 1.0mm일 때의 압력 손실을 100%라고 가정하면, 2CW가 1.0mm 보다 작은 경우 압력 손실이 증가하게 되고, 2CW가 1.0mm 보다 큰 경우 압력 손실이 감소하다가 2CW가 1.8mm 이상이 되면서부터 압력 손실은 실질적으로 일정하게 유지된다.
따라서, 열교환기의 사이즈가 줄어들면서 응축수 배출이 원활히 이루어지도록 하기 위하여, 상기 2CW는 1.0mm~1.8mm 범위 내에서 형성될 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 열교환기의 단면도.
도 3은 종래의 열교환기 구조와 본 실시예의 열교환기의 공기 속도에 따라 핀 효율을 비교하는 그래프.
도 4 및 도 5는 핀 폭에 따른 전열 성능과 압력 손실을 보여주는 그래프.
도 6은 제 2 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도.
도 7은 제 2 실시예에 따른 열교환기의 단면도.
도 8은 제 3 실시예에 따른 열교환기의 단면도.

Claims (10)

  1. 다수의 슬릿이 형성되는 하나 이상의 핀; 및
    상기 핀을 관통하는 다수의 냉매 튜브가 포함되고,
    상기 다수의 냉매 튜브에는, 공기 유동방향을 기준으로 전열 튜브와 상기 전열 튜브와 다른 직경으로 형성되는 후열 튜브가 포함되고,
    상기 다수의 슬릿에는, 공기 유동방향과 나란한 방향으로 구비되는 다수의 전열 슬릿과, 상기 다수의 전열 슬릿과 다른 폭으로 형성되는 다수의 후열 슬릿이 포함되며,
    상기 전열 슬릿들 간의 거리(d1)는 상기 후열 슬릿들 간의 거리(d2)보다 작게 형성되며,
    상기 핀의 전단으로부터 상기 전열 튜브의 중심까지의 거리는 상기 핀의 후단으로부터 상기 후열 튜브의 중심까지의 거리보다 작게 형성되고,
    상기 전열 슬릿의 폭은 상기 후열 슬릿의 폭보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 튜브의 직경(D1)은 상기 후열 튜브의 직경(D2) 보다 작은 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    공기의 유동 방향을 기준으로 상기 핀의 전단과 첫번 째 열의 전열 슬릿과의 거리를 A1, 상기 핀의 후단과 마지막 번째 열의 후열 슬릿과의 거리를 A2라 할 때,
    0.5 ≤ A1/A2 ≤ 0.9 및
    0.6mm ≤ A1 ≤ 1.2mm 를 만족하는 열교환기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 슬릿 들 간의 거리(d1)는 상기 전열 슬릿의 폭(w1)과 동일하거나 크고,
    상기 후열 슬릿 들 간의 거리(d2)는 상기 후열 슬릿의 폭(w2)과 동일하거나 큰 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    0.8mm ≤ w1 ≤ 1.1mm 및
    0.65 ≤ w1/w2 ≤ 1.0 을 만족하는 열교환기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    0.7 ≤ w1/d1 ≤ 1.0 및
    0.5 ≤ w2/d2 ≤ 1.0 을 만족하는 열교환기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    전열 튜브 들 또는 후열 튜브 들의 중심을 연결하는 가상선으로부터 상기 가상선과 인접한 슬릿까지의 거리(cw)는 0.5mm 이상인 열교환기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 슬릿의 수는 2열 이상으로 형성되고,
    상기 후열 슬릿의 수는 3열 이상으로 형성되는 열교환기.
KR1020080065059A 2008-07-04 2008-07-04 열교환기 KR101520484B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080065059A KR101520484B1 (ko) 2008-07-04 2008-07-04 열교환기
US12/494,716 US20100000726A1 (en) 2008-07-04 2009-06-30 Heat exchanger
EP09164420A EP2141430A3 (en) 2008-07-04 2009-07-02 Heat exchanger
CN2009101584095A CN101619938B (zh) 2008-07-04 2009-07-06 热交换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080065059A KR101520484B1 (ko) 2008-07-04 2008-07-04 열교환기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100004724A KR20100004724A (ko) 2010-01-13
KR101520484B1 true KR101520484B1 (ko) 2015-05-14

Family

ID=41136712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080065059A KR101520484B1 (ko) 2008-07-04 2008-07-04 열교환기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20100000726A1 (ko)
EP (1) EP2141430A3 (ko)
KR (1) KR101520484B1 (ko)
CN (1) CN101619938B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8978743B2 (en) * 2009-09-16 2015-03-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Fin tube heat exchanger
JP5689033B2 (ja) * 2011-06-28 2015-03-25 三菱電機株式会社 フィンチューブ型熱交換器及びこれを用いた冷凍サイクル装置
CN107850320B (zh) * 2015-06-25 2020-07-14 东芝开利株式会社 顶部设置型空气调和机及热交换器
CN106885481B (zh) * 2016-05-24 2019-03-19 无锡市金城环保炊具设备有限公司 一种烟道口带热烟气余热高效回收利用的技术方法
CN106247820A (zh) * 2016-06-21 2016-12-21 四川长虹电器股份有限公司 一种异径管换热器及空调机
US11313568B2 (en) * 2018-01-20 2022-04-26 Daikin Industries, Ltd. System and method for heating and cooling
US11774187B2 (en) * 2018-04-19 2023-10-03 Kyungdong Navien Co., Ltd. Heat transfer fin of fin-tube type heat exchanger
CN108895861B (zh) * 2018-04-24 2020-08-25 青岛海尔空调器有限总公司 换热器及空调器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709421B1 (ko) * 2005-05-02 2007-04-18 엘지전자 주식회사 열교환기

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108394A (ja) * 1981-12-21 1983-06-28 Hitachi Ltd 熱交換器
JPH0670555B2 (ja) * 1987-01-23 1994-09-07 松下冷機株式会社 フィンチューブ型熱交換器
JP2553647B2 (ja) * 1988-07-22 1996-11-13 松下冷機株式会社 フィンチューブ型熱交換器
JP3361405B2 (ja) * 1995-04-03 2003-01-07 東芝キヤリア株式会社 空気調和機の室外ユニット
JPH09133488A (ja) * 1995-11-09 1997-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd フィン付き熱交換器
KR19990021475A (ko) * 1997-08-30 1999-03-25 윤종용 핀형 열교환기
JP2001194084A (ja) * 1999-12-15 2001-07-17 Lg Electronics Inc フィン・チューブ型の熱交換器
KR100347894B1 (ko) * 2000-07-06 2002-08-09 엘지전자주식회사 세경관형 열교환기
CN1148546C (zh) * 2001-04-23 2004-05-05 广东美的集团股份有限公司 一种空调器用换热器
JP4073850B2 (ja) * 2003-09-11 2008-04-09 シャープ株式会社 熱交換器
US20070151716A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Lg Electronics Inc. Heat exchanger and fin of the same
US7464700B2 (en) * 2006-03-03 2008-12-16 Proliance International Inc. Method for cooling an internal combustion engine having exhaust gas recirculation and charge air cooling
JP2008111622A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Toshiba Kyaria Kk 熱交換器、これを用いた空気調和機の室外機
KR20090022840A (ko) * 2007-08-31 2009-03-04 엘지전자 주식회사 냉동장치의 열교환기
WO2009152514A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Goodman Global, Inc. Method for manufacturing tube and fin heat exchanger with reduced tube diameter and optimized fin produced thereby

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709421B1 (ko) * 2005-05-02 2007-04-18 엘지전자 주식회사 열교환기

Also Published As

Publication number Publication date
EP2141430A2 (en) 2010-01-06
US20100000726A1 (en) 2010-01-07
CN101619938B (zh) 2012-11-07
CN101619938A (zh) 2010-01-06
KR20100004724A (ko) 2010-01-13
EP2141430A3 (en) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101520484B1 (ko) 열교환기
US7913750B2 (en) Louvered air center with vortex generating extensions for compact heat exchanger
US7637314B2 (en) Heat exchanger
EP3018439B1 (en) Fin tube heat exchanger
KR20040017920A (ko) 열교환기의 응축수 배출장치
US20100115771A1 (en) Heat exchanger, heat exchanger tubes and method
EP3511664B1 (en) Un-finned heat exchanger
EP2908082B1 (en) Heat exchanger
KR100740180B1 (ko) 핀이 부착된 열교환기 및 그 제조방법
JP2002062076A (ja) 細径管型熱交換器
JP2007505282A (ja) 熱交換器
US9353997B2 (en) Heat exchanger
KR100213778B1 (ko) 열교환기구조
CN111829364A (zh) 换热器
KR20100099774A (ko) 증발기
KR100342712B1 (ko) 열 교환기
KR20100004780A (ko) 열교환기
KR100532049B1 (ko) 복수열의 튜브를 갖는 열교환기
KR100546837B1 (ko) 흡수식 냉동기의 전열관 배열구조
KR100469243B1 (ko) 열교환기의 루버구조
KR20030063980A (ko) 평행유동형 열교환기
KR100388676B1 (ko) 열교환기
KR100208160B1 (ko) 열교환기
KR100420513B1 (ko) 열교환기
KR20220101402A (ko) 핀튜브 열교환기

Legal Events

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

Payment date: 20180413

Year of fee payment: 4