KR102413374B1 - 낮은 레이놀즈 수 공기 흐름을 위한 핀 향상 - Google Patents

낮은 레이놀즈 수 공기 흐름을 위한 핀 향상 Download PDF

Info

Publication number
KR102413374B1
KR102413374B1 KR1020197007750A KR20197007750A KR102413374B1 KR 102413374 B1 KR102413374 B1 KR 102413374B1 KR 1020197007750 A KR1020197007750 A KR 1020197007750A KR 20197007750 A KR20197007750 A KR 20197007750A KR 102413374 B1 KR102413374 B1 KR 102413374B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
heat exchanger
air deflecting
deflecting members
fin
Prior art date
Application number
KR1020197007750A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190039287A (ko
Inventor
매트 베이커
스캇 리겐
Original Assignee
브레이즈웨이, 인코포레이티드
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 브레이즈웨이, 인코포레이티드 filed Critical 브레이즈웨이, 인코포레이티드
Publication of KR20190039287A publication Critical patent/KR20190039287A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102413374B1 publication Critical patent/KR102413374B1/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
    • 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
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • 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
    • F28D1/0233—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 air flow channels
    • F28D1/024—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 air flow channels with an air driving element
    • 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
    • F28D1/0475—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 having a single U-bend
    • 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
    • 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
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F28D2021/0071—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
    • 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
    • F28F1/105—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being corrugated elements extending around the 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
    • F28F1/126—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
    • 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
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation

Landscapes

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

Abstract

다수의 병렬 핀들, 및 병렬 핀들을 관통하고 열 교환기를 통과하는 공기와 열을 교환하는 유체를 운반하는 적어도 하나의 튜브를 포함하는 열 교환기. 병렬 핀들 각각은 그 안에 형성된 다수의 공기 디플렉팅 부재들을 포함한다. 각각의 공기 디플렉팅 부재는 각각의 핀의 평면에 대해 실질적으로 직각으로 구부러지고, 각각의 공기 디플렉팅 부재는 열 교환기를 통과하는 공기를 지향시키도록 설정되어, 공기의 난류를 증가시키고, 인접한 병렬 핀들에 대해 공기를 닿게 하고, 열 교환기를 가로지르는 공기의 균형을 유지하고 열 교환기를 통한 공기 흐름의 분균일을 감소시킨다.

Description

낮은 레이놀즈 수 공기 흐름을 위한 핀 향상
본 출원은 2017.08.29에 제출된 미국 특허출원번호 15/689,597의 우선권을 주장하고 또한 2016.08.31에 제출된 미국 분할출원번호 62/381,802의 이익을 주장한다. 위 출원들의 전체적인 개시들은 여기에 참조로 병합된다.
본 개시는 열 교환기를 통한 공기 흐름이 낮은 레이놀즈 수를 나타내는 구성들에서 사용되는 핀 향상들을 갖는 열 교환기에 관한 것이다.
이 부분은 필수적으로 선행 기술이 아닌 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 플레이트 핀-타입의 열 교환기(10)는 다수의 수직 핀(14)들을 포함하는 다수의 병렬 튜브(12)들을 포함한다. 다수의 수직 핀(14)들은 증발기(열 교환기(10))로서 역할을 하기 위해 다수의 병렬 튜브(12)들과 열에 의해 연결된다. 열 흡수 유체는 낮은 온도와 압력에서 모세관 튜브를 통해 다수의 병렬 튜브(12)들로 가해진다. 유체의 연속적인 증발은 증발기의 튜브들에 인접하게 통과하는 공기로부터 열 에너지를 제거한다, 따라서 공기를 냉각시킨다. 튜브(12)들에 부착된 핀(14)들은 공기 흐름이 지향되는 효율적인 열 흡수 영역을 증가시킨다, 따라서 증발기의 냉각 효율을 증가시킨다. 작은 모터 구동 팬(16)은 증발기의 열 흡수 영역 상의 공기를 흡입하고 냉장고의 내부에서 냉각된 공기를 방출시키기 위해 사용될 수 있다.
그러나, 공기 흐름 불균일은 증발기 설계 및 팬(16) 배치 모두에 의해 영향을 받는 점이 이해되어야만 한다. 많은 케이스들에서, 공기 흐름들의 대부분은 팬(16) 아래로 향하고 열 교환기(10)의 끝들(18)에 적게 향한다, 그리고 열 전달을 감소시키기 위한 공기 흐름의 불균일을 초래한다. 이러한 현상은 도 1에 도시된다.
또한, 증발기(10)의 튜브(12)들은 심지어 증발기(10)의 깊이와 교차하며 공간을 차지한다. 그러나, 제조와 설계 목적들을 위하여, 이것은 흔한 케이스는 아니다. 따라서, 튜브(12)들 사이의 불균일한 갭(20)들은 도 2에 도시된 것처럼 더 큰 갭들을 통해 더 많은 공기가 흐름에 따라, 공기 흐름의 분포를 방해할 것이다. 이러한 케이스에서, 더 적은 공기가 튜브(12)들과 접촉하고, 열 전달량은 감소된다.
또한, 소음 우려로 인해, 가정용 냉장고들은 전형적인 레이놀즈 수가 300에서 1200의 범위 내인 더 낮은 공기 흐름 비율들을 산출하는 작은 팬들을 사용한다. 이러한 작은 팬들은 압력 저하에 매우 민감하고 압력 저하의 증가는 공기 흐름을 더욱 감소시킬 수 있어, 열 전달량을 저하시킨다. 또한, 이러한 유형의 공기 흐름과 함께, 최소한의 개선이 루버들, 리플드 핀들 및 보텍스 제너레이터들과 같은 전형적인 핀 향상들로부터 보여진다. 이러한 유형의 향상들은 높은 레이놀즈 수들을 갖는 구성들에서 최상이고, HVAC와 상업용 냉장과 같은 많은 응용분야들에서 사용되고 다음과 같이 정의되는 난류의 양을 나타낸다.
Figure 112019027395370-pct00001
(1)
여기서, ρ = 공기의 밀도; V = 공기 속도; μ = 공기 점도; 그리고 Dh = 수력학적 직경, Dh = 4Aflow(min)L/Asurf와 같이 정의되는, 여기서, Aflow(min) = 공기가 통과하는 최소 단면 영역; L = 증발기의 흐름 길이; 그리고 Asurf = 공기 흐름에 노출된 표면 영역이다.
이 부분은 개시의 일반적인 요약을 제공하고, 그것의 전체적인 범위 또는 모든 특징들의 포괄적인 개시는 아니다.
본 개시는 다수의 병렬 핀들, 그리고 병렬 핀들을 관통하고 열 교환기를 통과하는 공기와 열을 교환하는 유체를 운반하는 적어도 하나의 튜브를 포함하는 열 교환기를 제공한다. 병렬 핀들 각각은 그 안에 형성된 다수의 공기 디플렉팅 부재들을 포함한다. 각각의 공기 디플렉팅 부재는 각각의 핀의 평면에 대해 실질적으로 직각으로 구부러지고, 각각의 공기 디플렉팅 부재는 열 교환기를 통과하는 공기를 방향 전환하여 더 많은 공기가 열 교환기를 가로질러 고르게 튜브와 접촉하게 한다. 이러한 방식으로, 중앙을 통한 공기 흐름의 대부분을 지향시키는 팬에 의해 야기되는 불균일은 열 교환기를 통한 공기 흐름의 균형을 유지하도록 바로잡히고, 그것에 의해 열 전달이 증가한다.
본 개시는 또한 다수의 병렬 핀들을 제공하는 단계; 다수의 병렬 핀들로 튜브를 넣는 단계; 그리고 튜브를 병렬 핀들에 기계적으로 고정시키는 단계를 포함하고, 다수의 병렬 핀들을 제공하는 단계는 각각의 핀을 형성하는 플레이트를 스탬핑하여 각각의 핀의 내부에 각각의 핀의 평면에 대해 실질적으로 직각으로 구부러지는 다수의 공기 디플렉팅 부재들을 형성하는 단계를 포함하는 열 교환기의 제조 방법을 제공한다.
적용 가능한 더욱 많은 영역들이 여기에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 요약의 설명과 구체적인 예시들은 오직 설명의 목적을 위한 것이고 본 개시의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
여기에 설명된 도면들은 모든 가능한 실시예들이 아닌 오직 선택된 실시예들을 도시하는 목적을 위한 것이고, 본 개시의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
도 1은 종래 열 교환기의 정면-사시도이다.
도 2는 종래 열 교환기의 측면-사시도이다.
도 3은 본 개시의 원리에 따른 예시적인 열 교환기의 정면-사시도이다.
도 4는 본 개시의 원리에 따른 예시적인 열 교환기의 측면-사시도이다.
도 5는 도 3과 도 4에 도시된 예시적인 열 교환기에 의해 달성된 열 전달량 개선을 루버 또는 보텍스 제너레이터를 사용하는 종래 시스템들에 의해 달성된 것과 비교하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 도 3과 도 4에 도시된 예시적인 열 교환기에 의해 달성된 공기 측 압력 저하에 대한 영향을 루버 또는 보텍스 제너레이터를 사용하는 종래 시스템들에 의해 달성된 것과 비교하여 그래프로 나타낸 것이다.
대응하는 참조 번호들은 도면들의 여러 도면들을 통해 대응하는 부분들을 나타낸다.
예시적인 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 전체적으로 설명될 것이다.
예시적인 실시예들은 본 개시를 완전하게 하고, 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 범위를 완전히 전달하기 위해 제공된다. 본 개시의 실시예들의 완전한 이해를 위해 구체적인 구성 요소들, 장치들, 및 방법들과 같은 많은 구체적인 세부 사항들이 제시된다. 특정 세부 사항들은 채용될 필요가 없고, 예시적인 실시예들은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 개시의 범위를 제한하도록 해석되지 않아야 된다는 것은 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 몇몇 예시적인 실시예들에서, 잘 알려진 프로세스들, 잘 알려진 장치 구조들, 및 잘 알려진 기술들은 상세히 설명되지 않는다.
도 3과 도 4를 참조하면, 열 교환기 또는 증발기 시스템(50)은 개략적으로 도시된다. 증발기 시스템(50)은 흡입구(54)와 분출구(56) 단들을 모두 포함하는 튜브(52)를 포함한다. 튜브(52)는 다수의 리버스 벤드들 또는 헤어핀(60)에 의해 구분되는 다수의 가늘고 긴 부분(580)들을 포함하는 구불구불한 형태로 형성된다. 기늘고 긴 부분(58)들과 헤어핀(60)들은 연속적인 튜브(52)를 형성하여 통합될 수 있고, 또는 가늘고 긴 부분(58)들은 헤어핀(60)들로부터 분리되게 형성되고 나중에 납땜, 용접 또는 기계적으로 함께 고정될 수 있다. 튜브(52)는 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 티타늄, 또는 몇몇 다른 메탈 또는 주변 공기에 충분한 열 교환을 제공하는 합금 물질과 같은 임의의 재료로 형성될 수 있다.
핀(62)들은 튜브(52)와 유사하거나 동일한 물질로 형성된 메탈 플레이트들이다. 이와 관련하여, 핀(62)들은 튜브(52)에 납땜, 용접 또는 기계적으로 결합되는 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 몇몇 다른 유형의 금속 또는 합금 물질과 같은 재료들로 형성될 수 있다. 바람직하게, 비용적인 목적들을 위해, 핀(62)들은 알루미늄과 같은 물질로 형성된다. 튜브(52)의 가늘고 긴 부분(58)들이 핀(62)들을 관통하는 것을 허용하기 위하여, 핀(62)들은 개구부(64)들을 포함할 수 있다. 도 3과 도 4에 가장 잘 보여진 것처럼, 핀(62)들 각각은 증발기 시스템(50)을 통과하는 공기 흐름의 혼합을 극적으로 향상시킬 수 있고 나아가 각각의 핀(62)과 튜브(52)의 가늘고 긴 부분(58)들에 접촉하는 공기의 닿는 효과를 향상시킬 수 있는 다양한 프로파일을 포함한다. 이러한 방식으로, 열 교환기(50)를 통한 공기 흐름의 불균일이 열 교환기(50)를 통한 공기 흐름의 균형을 고르게 유지하도록 교정된다. 증발기 시스템(50)을 통과하는 공기의 흐름에서 보조하기 위하여, 팬(63)이 사용될 수 있다.
더욱 구체적으로, 핀(62)들은 각각 개구부(64)들을 형성하고, 다수의 공기 디플렉팅 부재들 또는 탭(66)들을 형성하도록 스탬프된다. 따라서, 핀(62)들은 제1 표면(68)과 반대의 제2 표면(70)을 포함한다. 공기 디플렉팅 탭(66)들은 핀(62)들을 통해 펀치되고 제1 표면(68) 및 제2 표면(70)에 실질적으로 직각인 위치로 제1 표면(68) 및 제2 표면(70)에 대해 구부러진다. 그러나, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 제1 표면(68) 및 제2 표면(70)에 대해 요구되는 방식으로 증발기 시스템(50)을 통해 공기 흐름을 지향시키기 위해 요구되는 임의의 각도로 구부러질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 공기 디플렉팅 탭(66)들의 수와 배치는 각각의 증발기 시스템(50)에 대해 특별하게 맞춤화될 수 있으므로, 본 출원의 도 1과 도 2에 도시된 불균일한 공기 흐름은 효과적으로 제거되거나, 또는 적어도 실질적으로 최소화될 수 있다. 또한, 공기 디플렉팅 탭(66)들의 사용은 오직 사소하게 시스템(50)의 공기 측 상의 압력 저하의 가능성을 증가시킨다. 즉, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 튜브(52)의 중앙에서 공기 흐름이 팬(63) 아래에서 튜브(52)의 가장자리들로 향하게 균형을 잡아 튜브(52)에 걸친 압력 저하를 동일하게 한다(즉, 도 3과 도 4의 좌측과 우측으로). 공기 디플렉팅 탭(66)들은 또한 공기 흐름을 튜브(52)의 벤드(60)들 사이에 더 큰 갭들을 통해 직접 통과하는 것으로부터 튜브(52)의 아래와 주변을 통과할 수 있는 경로들로 (도 4) 방향을 전환하여 추가적으로 열 전달을 증가시킨다.
도 3과 도 4에 도시된 것처럼, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 제1 표면(68)으로부터 제2 표면(70)을 향한 방향으로 구부러질 수 있거나, 또는 제2 표면(70)으로부터 제1 표면(68)을 향한 방향으로 구부러질 수 있는 실질적으로 직사각형 또는 정사각형 부재(66)들이다. 바람직하게, 각각의 핀(62)의 각각의 공기 디플렉팅 탭(66)은 제조의 용이함을 위한 방향으로 구부러질 수 있다. 그러나, 각각의 핀(62)의 개별적인 공기 디플렉팅 탭(66)들은 다른 방향들로 구부러질 수 있음이 이해되어야만 한다. 또한, 공기 디플렉팅 탭들은 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 임의의 형태일 수 있음이 이해되어야만 한다. 예를 들어, 둥근 또는 삼각 형태의 공기 디플렉팅 탭(66)들이 고려된다. 또한, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 초기에 하나의 형태를 갖도록 형성되고(즉, 초기에 스탬프될 때), 그리고 이후 처리 단계들을 사용하여 다른 형태를 갖도록 변형될 수 있음이 이해되어야만 한다. 예를 들어, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 인접한 핀(62)들 사이에서 공기 흐름을 지향시키는 것을 더욱 돕기 위해 나선 형태로 다소 비틀어질 수 있고, 또는 개별적인 탭(66)들의 부분들은 스탬핑에 의해 원래 형성된 것과 다른 형태로 탭(66)들이 제공되도록 제거될 수도 있다.
공기 디플렉팅 탭(66)들의 크기는 다양하다, 그리고 열 교환기의 크기, 핀(62)들 사이의 공간, 팬(63)의 크기 등등을 포함하는 많은 다른 요인들에 기초하여 선택될 수도 있다. 이와 관련하여, 공기 디플렉팅 탭들은 4mm2(예, 2mm X 2mm)에서 196mm2(예, 14mm X 14mm) 사이의 범위인 표면 영역을 포함할 수 있다. 공기 디플렉팅 탭(66)들의 바람직한 표면 영역은, 증발기 시스템(50)의 좋은 열 전달 개선을 제공하고, 용이하게 제조되는, 24mm2(6mm X 4mm)이다.
공기가 팬(63)에 의해 증발기 시스템(50)의 핀(62)들을 통해 흡입됨에 따라, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 공기를 전후방으로 지향시켜 인접한 핀(62)들 사이에 난류를 생성한다. 문구 "코일 폭"은 도 3에 도시된 바와 같이 튜브(52)의 가늘고 긴 부분(58)들의 길이를 언급한다. 더 큰 코일 폭들에서, 공기의 더 큰 양이 탭(66)들에 의해 이동될 수 있고 증발기 시스템(50)과 공기 사이의 열 교환을 더 증가시킨다. 따라서, 공기가 증발기 시스템(50)으로 흡입됨에 따라, 공기는 냉각 핀(62)들에 닿아 증발기 시스템(50)의 냉각 효과와 효율을 증가시킨다. 또한, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 개구부(64)들을 형성하는 것과 동일한 제조 단계에서 형성될 수 있다, 공기 디플렉팅 탭(66)들을 포함하는 핀(62)들을 제조하는 비용이 감소된다.
도 4에 가장 잘 보여진 것처럼, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 각각의 헤어핀(60)들 사이, 헤어핀(60)들 뒤, 또는 둘 다에 위치할 수 있다. 또한, 각각의 핀(62)들에 형성된 공기 디플렉팅 탭(66)들은 가상으로 도시된 공기 디플렉팅 탭(66)들에 의해 보여진 것처럼, 오프셋일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 디플렉팅 탭(66)들의 절반은 하나의 방향으로 지향될 수 있고, 공기 디플렉틱 탭(66)들의 나머지 절반은 반대 방향으로 지향될 수 있다. 대안으로, 흡입구(54)에 가깝게 위치된 공기 디플렉팅 탭(66)들 하나의 방향으로 지향되고(즉, 도면에서 좌측으로), 분출구(56)에 가깝게 위치된 공기 디플렉팅 탭(66)들은 반대 방향으로 지향될 수 있다(즉, 도면에서 우측으로). 다른 대안은 팬(63)의 좌우측에 있는 공기 디플렉팅 탭들은 하나의 방향으로 지향되고, 반면 팬(63)의 아래에 직접적으로 핀(62)들 상에 위치된 탭(66)들은 반대 방향으로 지향되는 것을 갖는 것이다. 구체적인 적용들이 공기 디플렉팅 탭(66)들이 열 교환기(50)를 통한 공기 흐름을 최대화하도록 특별히 맞춤화된 구성들을 가질 수 있도록 공기 디플렉팅 탭(66)들의 지향하는 것의 임의의 수의 조합들이 선택될 수 있음이 이해되어야만 한다. 임의의 이벤트에서, 공기 디플렉팅 탭(66)들은 핀(62)들 사이의 흐름 영역을 감소시키고, 핀(62)들 사이와 튜브(52)의 가늘고 긴 부분(58)들 주변에서 공기 속도를 증가시켜 튜브(52)의 유체와 공기 사이의 열 전달을 증가시킨다.
그러한 구성과 함께, 증발기 시스템(50)의 레이놀즈 수가 감소된다. 직관적으로 열 전달을 감소시키지만, 열 전달 계수는 레이놀즈 수와 수력학적 직경의 함수이다.
Figure 112019027395370-pct00002
(2)
여기서, Nμ는 넛셀 수이고, Nμ=hDh/k (여기서, k는 열 전도율이고 h는 열 전달 계수이다). 대체하고 감소된 후에:
Figure 112019027395370-pct00003
(3)
그리고, 넛셀 수는 감소된 수력학적 직경과 함께 감소하지만 그것은 오직 근접하게 절반의 파워에 의한 것이다. 한편, 열 전달 계수는 수력학적 직경의 전체적인 반전된 파워에 비례한다. 그러므로, 감소된 수력학적 직경은 열 전달 계수를 증가시킨다.
예시
완전한 증발기 시스템(50)이 테스트되고 열 전달에서 개선이 측정된다. 도 5는 레이놀즈 수에 대한 열 전달 개선의 양을 보여주고, 루버 및 보텍스 제너레이터들의 사용과 같은 종래 핀 향상들을 사용할 때 열 전달 개선의 양을 보여준다. 도 5에서 보여질 수 있는 것처럼, 공기 디플렉팅 탭(66)들의 사용에 의해 달성된 열 전달의 개선의 양이 루버 및 보텍스 제너레이터들과 같은 종래 핀 향상들을 사용하여 달성된 것보다 레이놀즈 수에서 더 우수하다.
도 6은 본 개시에 따른 공기 디플렉팅 탭(66)들, 종래 루버, 및 종래 보텍스 제너레이터들을 사용할 때 발생하는 공기 측 압력 저하에 대한 영향을 도시한다. 도 6에서 보여질 수 있는 것처럼, 디플렉팅 탭(66)들의 사용은 종래 루버의 사용에 비교하여 공기 측의 압력 저하에 손해가 아니고, 공기 디플렉팅 탭(66)들을 사용하여 발생하는 공기 측의 압력 저하의 양은 종래 보텍스 제너레이터에 의해 달성되는 것과 유사하다. 비록 탭(66)들은 보텍스 제너레이터의 사용과 유사한 최소환의 공기 측 압력 저하를 초래하지만, 공기 디플렉팅 탭(66)들에 의해 달성된 열 전달의 양은 도 5에서 보여진 것처럼 보텍스 제너레이터에 의해 달성된 것보다 실질적으로 더 우수한 점을 주목해야 한다.
실시예들의 앞선 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 포괄적이거나 본 개시를 제한하기 위한 것이 아니다. 특정 실시예의 개별적인 구성 요소들 또는 특징들은 일반적으로 특정 실시예로 제한되지 않지만, 적용 가능한 경우, 상호 교환 가능하고, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 경우에도, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 동일한 것은 또한 많은 방식들로 다양화될 수 있다. 그러한 변형들은 본 개시로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않고, 모든 그러한 변형들은 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 열 교환기로서, 상기 열 교환기는 상기 열 교환기의 중앙으로 공기를 끌어당기는 팬을 포함하고,
    다수의 병렬 핀들; 및
    상기 병렬 핀들을 관통하고, 헤어핀 부분들에 의해 각각 반대 가장자리들에서 각각 상호 연결된 다수의 선형 부분들을 포함하고, 상기 팬에 의해 상기 열 교환기를 통해 끌어당겨지는 상기 공기와 열을 교환하는 유체를 운반하는 적어도 하나의 튜브를 포함하고,
    상기 병렬 핀들 각각은 그 안에 형성된 다수의 공기 디플렉팅 부재들을 포함하고, 상기 각 병렬 핀들의 각각의 공기 디플렉팅 부재는 각각의 핀의 평면에 대해 상기 열 교환기의 중앙을 향해 동일한 방향으로 직각으로 구부러져, 상기 다수의 공기 디플렉팅 부재들이, 상기 팬에 의해 상기 열 교환기를 통해 끌어당겨진 상기 공기의 균형을 유지하고 상기 적어도 하나의 튜브에 걸친 압력 저하를 동일하게 하기 위해, 상기 적어도 하나의 튜브의 다수의 선형 부분들 각각의 각 반대 가장자리를 향해 상기 팬에 의해 상기 열 교환기의 중앙을 통해 끌어당겨지는 상기 공기를 지향시키도록 설정되고,
    상기 다수의 공기 디플렉팅 부재들은, 인접한 병렬 핀들 사이의 상기 공기의 난류 흐름을 생성하기 위해, 상기 열 교환기를 통과하는 상기 공기를 전후방으로 지향시키도록 설정된 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 핀의 상기 공기 디플렉팅 부재들은 제1 방향으로 구부러지고, 인접한 핀의 상기 공기 디플렉팅 부재는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 구부러진 열 교환기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기 디플렉팅 부재들은 튜브의 인접한 헤어핀 부분들 사이에 형성된 열 교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기 디플렉팅 부재들은 튜브의 헤어핀 부분들에 의해 중첩되는 열 교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기 디플렉팅 부재들은 인접한 튜브의 선형 부분들 사이에 형성된 열 교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 핀의 공기 디플렉팅 부재들은 인접한 병렬 핀의 공기 디플렉팅 부재들에 대해 엇갈린(staggered) 열 교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공기 디플렉팅 부재들은 비틀린(twisted) 열 교환기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환기를 포함하는 증발기.
  12. 다수의 병렬 핀들을 제공하는 단계;
    튜브를 상기 다수의 병렬 핀들을 통해 넣는 단계; 및
    상기 튜브를 상기 병렬 핀들에 고정시키는 단계를 포함하고,
    다수의 병렬 핀들을 제공하는 단계는 각각의 핀을 형성하는 플레이트를 스탬핑하여 각각의 핀의 내부에 각각의 핀의 평면에 대해 직각으로 구부러지는 다수의 공기 디플렉팅 부재들을 형성하는 단계를 포함하는, 제1항에 따른 열 교환기의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020197007750A 2016-08-31 2017-08-30 낮은 레이놀즈 수 공기 흐름을 위한 핀 향상 KR102413374B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662381802P 2016-08-31 2016-08-31
US62/381,802 2016-08-31
US15/689,597 US10578374B2 (en) 2016-08-31 2017-08-29 Fin enhancements for low Reynolds number airflow
US15/689,597 2017-08-29
PCT/US2017/049401 WO2018045044A1 (en) 2016-08-31 2017-08-30 Fin enhancements for low reynolds number airflow

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190039287A KR20190039287A (ko) 2019-04-10
KR102413374B1 true KR102413374B1 (ko) 2022-06-28

Family

ID=61242065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197007750A KR102413374B1 (ko) 2016-08-31 2017-08-30 낮은 레이놀즈 수 공기 흐름을 위한 핀 향상

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10578374B2 (ko)
EP (1) EP3507560B1 (ko)
JP (1) JP7136778B2 (ko)
KR (1) KR102413374B1 (ko)
CN (1) CN109661553B (ko)
BR (1) BR112019003860B1 (ko)
MX (1) MX2019002342A (ko)
PL (1) PL3507560T3 (ko)
WO (1) WO2018045044A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7005361B2 (ja) * 2018-01-25 2022-01-21 三菱パワー株式会社 熱交換器、ボイラ及び熱交換器の設置方法
US11391523B2 (en) * 2018-03-23 2022-07-19 Raytheon Technologies Corporation Asymmetric application of cooling features for a cast plate heat exchanger
KR20210070841A (ko) 2019-12-05 2021-06-15 코웨이 주식회사 정수기용 응축기, 정수기용 응축기의 제조 방법 및 응축기를 구비하는 정수기
WO2021174263A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Nguyen Thinh Quoc Energy saving conditioner and heat supply method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349208A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Nippon Alum Co Ltd 熱交換器

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926237B2 (ja) 1978-06-21 1984-06-25 株式会社日立製作所 熱交換器
US4550776A (en) * 1983-05-24 1985-11-05 Lu James W B Inclined radially louvered fin heat exchanger
JPS6027282U (ja) * 1983-07-25 1985-02-23 松下冷機株式会社 熱交換器
JPS61147095A (ja) 1984-12-20 1986-07-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 熱交換器構造体およびその製造法
GB2195756B (en) * 1985-10-25 1990-07-25 Mitsubishi Electric Corp Heat exchanger
JPH09264697A (ja) 1996-03-28 1997-10-07 Matsushita Electric Works Ltd 熱交換器
JP3854423B2 (ja) 1999-04-15 2006-12-06 株式会社日立製作所 熱交換器とその製造法とそれを備えた冷蔵庫
WO2003014649A1 (fr) 2001-08-10 2003-02-20 Yokohama Tlo Company Ltd. Dispositif de transfert de chaleur
JP4320518B2 (ja) * 2001-08-31 2009-08-26 三菱電機株式会社 冷凍冷蔵庫
US7028764B2 (en) * 2002-03-01 2006-04-18 Ti Group Automotives Systems, Llc Refrigeration evaporator
US6598295B1 (en) * 2002-03-07 2003-07-29 Brazeway, Inc. Plate-fin and tube heat exchanger with a dog-bone and serpentine tube insertion method
DE102004012796A1 (de) * 2003-03-19 2004-11-11 Denso Corp., Kariya Wärmetauscher und Wärmeübertragungselement mit symmetrischen Winkelabschnitten
CN1809721A (zh) 2003-05-19 2006-07-26 昭和电工株式会社 热交换器翅片、热交换器、冷凝器以及蒸发器
US20070051502A1 (en) 2004-05-19 2007-03-08 Showa Denko K.K. Heat exchanger fin, heat exchanger, condensers, and evaporators
JP4196974B2 (ja) * 2005-07-19 2008-12-17 三菱電機株式会社 空気調和機
JP5536312B2 (ja) 2008-04-23 2014-07-02 シャープ株式会社 熱交換システム
NL1035654C2 (nl) * 2008-07-03 2010-01-12 Intergas Heating Assets B V Warmtewisselaar.
CN101846479B (zh) 2009-03-25 2012-02-22 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 用于换热器的翅片以及采用该翅片的换热器
JP5326855B2 (ja) 2009-06-22 2013-10-30 パナソニック株式会社 熱交換器および物品貯蔵装置
TWM403013U (en) 2010-11-03 2011-05-01 Enermax Tech Corporation Heat dissipating device having swirl generator
CN103765150A (zh) 2011-12-09 2014-04-30 松下电器产业株式会社 空调机
EP3218664B1 (en) 2014-11-14 2022-06-01 Stefani S.p.A. Fin for a finned pack for heat exchangers, as well as heat exchanger

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349208A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Nippon Alum Co Ltd 熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
BR112019003860B1 (pt) 2023-01-10
JP7136778B2 (ja) 2022-09-13
BR112019003860A2 (pt) 2019-06-18
KR20190039287A (ko) 2019-04-10
PL3507560T3 (pl) 2024-05-20
WO2018045044A1 (en) 2018-03-08
EP3507560B1 (en) 2024-01-10
US20180058772A1 (en) 2018-03-01
MX2019002342A (es) 2019-05-30
CN109661553B (zh) 2020-07-10
EP3507560A1 (en) 2019-07-10
US10578374B2 (en) 2020-03-03
EP3507560A4 (en) 2020-04-15
JP2019529861A (ja) 2019-10-17
CN109661553A (zh) 2019-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102413374B1 (ko) 낮은 레이놀즈 수 공기 흐름을 위한 핀 향상
US7913750B2 (en) Louvered air center with vortex generating extensions for compact heat exchanger
US11512909B2 (en) Heat exchanger fin
US11162741B2 (en) Heat exchanger with louvered fins
JP2011043322A (ja) 熱交換器
JP2008171987A (ja) フィンタイプ液冷ヒートシンク
JP2011112331A (ja) 排ガス用熱交換器
KR20050105335A (ko) 열교환기
JP2006349208A (ja) 熱交換器
JP2010118497A (ja) ルーバー付きフィンを備えた熱交換器
US11781812B2 (en) Fin enhancements for low Reynolds number airflow
JP2011003708A (ja) コルゲート状放熱ユニットを用いた熱交換器
JP2009162433A (ja) 伝熱部材
EP2224198A1 (en) Fin and tube type heat exchanger
JP2017069522A (ja) コールドプレート
JP2021050868A (ja) 熱交換器
JP7374066B2 (ja) 熱交換器用フィンおよびこれを備えた熱交換器
WO2021020592A1 (ja) 熱交換促進部材および熱交換器
KR20080012515A (ko) 열교환기 핀
JPS6152589A (ja) 空気用熱交換器
JP2022189543A (ja) 熱交換器用ピンフィンおよび熱交換器
RU93195U1 (ru) Радиатор
KR20220093744A (ko) 열전달 성능이 향상된 열교환기
KR20150127954A (ko) 열교환기용 루버 핀 및 이를 구비하는 루버 핀형 열교환기
CN110726326A (zh) 用于换热器的散热翅片、散热组件和制冷设备

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