KR19990033189A - 핀-튜브형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀-튜브형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 전열관의 내부를 흐르는 냉매의 압력에 대한 내압성의 향상과, 열교환 효율의 향상을 동시에 만족시키는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부로 냉매가 흐르는 전열관과, 상기 전열관을 지지하며 외부공기의 유로를 형성하여 냉매와 외부공기의 열교환면적을 넓혀주는 핀으로 구성된 핀-튜브형 열교환기에 있어서, 상기 전열관의 외부공기 최초 접촉부로부터 단축의 최상단까지는 원형으로 구성되고, 그 후면은 타원형으로 구성된 것이다.

Description

핀-튜브형 열교환기

본 발명은 공조기용 열교환기에 관한 것으로서, 특히 열전달성과 내압성을 동시에 만족시키기 위한 전열관의 구조에 관한 것이다.

일반적인 핀-튜브형 열교환기는 전열관이 원형으로서, 도 1 에 도시된 바와 같이 냉매(열매)가 흐르는 다수의 전열관(1)과, 상기 전열관(1)에 수직으로 삽입되며 공기의 흐름을 안내하여 열교환 면적을 넓혀주는 다수의 핀(2)으로 구성된다.

통상 전열관(1)은 구리 재질로 구성되고, 핀(2)은 알루미늄 재질로 구성된다.

이와 같이 구성된 핀-튜브형 열교환기는 전열관(1) 내부를 흐르는 냉매(열매)와 외부공기 간의 열교환 작용을 통해 열을 얻거나 빼앗기게 된다.

그러나, 이러한 원형 전열관은 도 2 의 (가)와 같이, 외부공기의 최초 접촉면에서는 열교환면적이 넓어 열교환에 유리하지만 그 후면에서는 사영역(死領域)의 증가로 열교환 효율이 저하되었다.

도 2 의 (나)는 전열관(1)에 원형관 대신 타원형관을 적용한 핀-튜브형 열교환기를 나타낸다.

이 열교환기는 공기유로의 유선화로 압력손실이 감소하고, 전열관(1) 후류에 나타나는 사영역(死領域)이 원형관에 비해 감소되므로 실질 열전달 면적이 원형관에 비해 증가하게 되어 압력손실이 심한 자동차용 에어컨 등에 많이 이용되고 있다.

그러나 이러한 타원형관은 도 3 에 도시된 바와 같이, 그 내압성에 있어 원형관의 압력이 A라하면 B방향으로는 원형관에 비하여 높지만 C방향으로는 강도가 매우 낮아 전체적 강도가 원형관에 비해 절반에도 못 미쳐 냉매의 압력이 높은 공조기 등에는 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 전열관의 형상을 외부공기 최초 접촉부로부터 단축 최상단까지는 원형으로 구성하고, 그 후면은 타원형으로 구성하여 원형과 타원형의 장점을 동시에 만족하도록 함으로써 전체적으로 열교환기의 성능을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 공조기의 핀-튜브형 열교환기의 구성도.

도 2 는 종래 원형관과 타원형관의 성능 비교도로서,

(가)는 원형관.

(나)는 타원형관.

도 3 은 종래 원형관과 타원형관의 내압성 비교도.

도 4 는 본 발명에 의한 전열관의 작용 설명도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 전열관 101a : 전면부

101b : 후면부

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 의한 핀-튜브형 열교환기의 전열관 형상도를 나타낸 것으로서, 외부공기 최초 접촉부로부터 단축 최상단까지는 원형으로 구성되고, 그 후면은 타원형으로 구성되며, 전열관(101) 장축의 길이는 단축 반지름의 2.5배∼3.0배로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉매가 열교환기 내로 유입되어 전열관(101) 내부를 흐르고, 외부공기가 열교환기를 가로질러 유동하게 되면 냉매와 외부공기의 사이에 열교환 작용이 일어나게 된다.

이러한 열교환 작용을 통해 냉매는 외부공기로부터 열을 얻거나 빼앗긴 후 다시 전열관(101)을 나와 시스템의 다른 요소로 유입된다.

이때, 전열관(101)의 형상이 공기의 유동방향으로 볼 때 전면부(101a)는 원형으로 구성되고, 그 후면부(101b)는 타원형으로 구성되므로 원형으로 구성된 전면부(101a)에서는 그 내부를 흐르는 냉매에 대한 내압성을 유지할 수 있고, 타원형으로 된 후면부(101b)에서는 공기유로의 유선화를 통해 압력손실을 줄일 수 있고, 관의 후면에 발생하는 사영역(a)을 감소시켜 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의한 실시예는 내압성 향상과, 열교환 효율의 향상을 동시에 만족시킬 수 있는 것이다.

여기서, 전열관(101)의 장축 길이를 단축 반지름의 2.5배∼3.0배로 구성하는 것은 열전달 성능 향상 및 내압에 대한 강도를 타원형관을 적용한 열교환기에 비해 높게 하기 위하여 계산된 결과이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전열관의 형상을 공기유동방향으로 볼 때 전면부는 원형으로, 그 후면부는 타원형으로 구성함으로써 전열관 내부를 흐르는 냉매의 압력에 대한 내압성 향상과, 열교환 효율의 향상을 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내부로 냉매가 흐르는 전열관과, 상기 전열관을 지지하며 외부공기의 유로를 형성하여 냉매와 외부공기의 열교환면적을 넓혀주는 핀으로 구성된 핀-튜브형 열교환기에 있어서,

   상기 전열관의 외부공기 최초 접촉부로부터 단축의 최상단까지는 원형으로 구성되고,

   그 후면은 타원형으로 구성된 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전열관의 장축의 길이는 단축 반지름의 2.5배∼3.0배인 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.