KR20000030638A - 열교환기의 열교환파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환효율을 높이고, 열교환기 전체의 사이즈를 줄일 수 있도록 된 새로운 구성의 열교환기의 열교환파이프에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 열교환파이프(2)의 내부를 흐르는 열매체와, 이 열교환파이프(2)의 외부를 흐르는 유체를 상호 열교환시킬 수 있도록 된 열교환기에 있어서, 상기 열교환파이프(2)는 장축방향이 공기의 흐름방향과 대략 나란하게 배치된 장원 또는 타원형의 단면형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기의 열교환파이프가 제공된다.

Description

열교환기의 열교환파이프{pipe for heat exchanger}

본 발명은 열교환기의 열교환파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환효율을 높이고, 열교환기 전체의 사이즈를 줄일 수 있도록 된 새로운 구성의 열교환기의 열교환파이프에 관한 것이다.

일반적으로, 냉각사이클의 응축기와 증발기 등에 사용되는 열교환기는 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 열매체가 흐르는 열교환파이프(2)와, 이 열교환파이프(2)에 결합된 다수개의 방열핀(4)으로 구성된다. 상기 열교환파이프(2)는 도 2에 도시한 바와 같이, 그 단면형상이 정원인 금속파이프로 구성된 것으로, 그 주변을 흐르는 공기와 내부의 열매체가 상호 열교환을 할 수 있도록 구성된다. 상기 방열핀(4)은 열전도율이 높은 알루미늄 등의 재질로 구성된 것으로, 공기와 열교환파이프(2)의 접촉면적을 넓혀, 열교환효율을 높이는 기능을 한다. 이때, 이 열교환기는 상기 열교환파이프(2)를 대략 S자 형태로 절곡하여 그 중간부가 겹쳐지도록 하고, 상기 방열핀(4)을 이 열교환파이프(2)에 직각되도록 결합하여, 열교환기 전체의 사이즈를 줄일 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 열교환기의 전방에 배치된 팬(6)을 작동시키면, 공기가 열교환기를 통과하면서, 열교환파이프(2) 내부의 열매체와 열교환하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 열교환파이프(2)는 그 단면형상이 원형으로 이루어져, 공기의 흐름방향을 기준으로, 후방 120。 정도에서 공기가 난류를 일으키면서 박리되므로, 공기의 저항이 증가될 뿐 아니라, 열교환파이프(2)의 후측면에는 공기가 열교환파이프(2)에 직접 접촉되지 않는다. 따라서, 이러한 원형단면의 열교환파이프(2)를 이용한 열교환기는 유체저항에 의해 공기가 잘 통과할 수 없어서, 열교환기 내부에 정체될 뿐 아니라, 공기가 열교환파이프(2)에 직접 접촉되는 면적이 작아서, 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 공기의 유량을 늘리기 위해, 용량이 큰 팬(6)을 설치하여야 하므로, 열교환기 전체의 사이즈가 커지는 문제점이 있었다. 특히, 공기를 냉각하는데 사용되는 냉동사이클의 증발기의 경우, 공기가 열교환기 내부에서 정체됨에 따라, 공기중에 포함된 수분이 열교환파이프(2)와 팬(6)에 응결되어 서리가 많이 발생되므로, 열교환효율이 더욱 떨어지는 문제점이 있었다.

한편, 최근들어, 열교환기의 효율을 높여 열교환기 전체의 사이즈를 줄일 수 있도록, 열교환파이프(2)와 방열핀(4)의 재질을 바꾸거나, 방열핀(4)의 형상을 변경시키는 등의 많은 연구개발이 진행되고 있으나, 그 효과가 미비하여 열교환기 전체의 사이즈를 충분히 줄이는 데는 충분치 않았다.

이러한 문제점은 전술한 에어컨이나 냉동장치에 사용되는 열교환기 이외에, 차량의 라디에이터나, 기타 다양한 종류의 열교환기에 동일하게 발생된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공기가 통과할 때 발생되는 유체저항을 줄이면서도, 통과되는 공기와 열교환파이프(2)의 접촉면적을 넓혀서, 열교환효율을 높일 수 있으며, 서리발생을 줄일 수 있도록 된 새로운 구조의 열교환기의 열교환파이프를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 열교환기의 사시도

도 2는 종래의 열교환기의 열교환파이프를 도시한 단면도

도 3는 본 발명에 따른 열교환기의 열교환파이프를 도시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2. 열교환파이프 4. 방열핀

6. 팬

본 발명에 따르면, 열교환파이프(2)의 내부를 흐르는 열매체와, 이 열교환파이프(2)의 외부를 흐르는 유체를 상호 열교환시킬 수 있도록 된 열교환기에 있어서, 상기 열교환파이프(2)는 장축방향이 공기의 흐름방향과 대략 나란하게 배치된 장원 또는 타원형의 단면형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기의 열교환파이프가 제공된다.

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

도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 것으로, 에어컨이나 냉동장치의 응축기와 증발기에 사용되는 열교환기를 예시한 것이다.

이때, 상기 열교환기는 내부에 열매체가 흐르는 열교환파이프(2)와, 이 열교환파이프(2)에 결합된 다수개의 방열핀(4)으로 구성되어, 그 전방에 장착된 팬(6)으로 공기를 불어내어 강제로 통과시킬 수 있도록 된 것은 종래와 동일하다. 그리고, 상기 열교환파이프(2)는 단면의 장축과 단축이 대략 2:1의 비율로 구성된 타원형으로 구성되며, 이 열교환파이프(2)의 장축방향은 수평방향으로 배치된다.

이와같이, 타원형 단면의 열교환파이프(2)는 정원형 단면의 열교환파이프(2)에 비해, 공기의 박리현상이 적게 일어나며, 공기의 접촉면적이 늘어나는 특징이 있다. 특히, 실험에 의하면, 장축과 단축이 대략 2:1로 구성된 타원형의 경우, 통상의 열교환기용 팬(6)에 의해 발생되는 공기의 유속범위내에서는 공기의 박리가 거의 발생되지 않아서, 유체저항이 매우 작으며, 열교환파이프(2)와 공기의 접촉면적이 원형단면의 열교환파이프(2)에 비해, 공기의 접촉면적이 1/3 정도 증가되어, 전체 열교환효율이 30%가량 증가되는 것으로 나타났다.

따라서, 공기가 열교환기를 통과할 때 발생되는 유체저항이 줄어 공기가 원활하게 통과될 뿐 아니라, 열교환파이프(2)와 공기의 접촉면적이 증가되므로, 열교환효율이 증가되는 장점이 있다. 또한, 공기가 열교환기 내부에 정체되지 않고 원활하게 통과하므로, 팬(6)의 크기와 용량을 줄여 열교환기 전체의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다. 특히, 증발기에 사용되는 열교환기의 경우, 공기가 원활하게 통과함에 따라, 공기중의 수분이 열교환파이프(2)나 방열핀(4)에 응결되는 것을 감소시켜, 서리에 의해 열교환효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 서리를 자주 제거하야야 하는 불편함을 줄일 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 열교환기의 전방에 상기 팬(6)을 장착하고, 열교환파이프(2)의 장축방향을 수평방향으로 배치하였으나, 상기 팬(6)을 열교환기의 상측에 장착하고, 상기 열교환파이프(2)의 장축방향을 수직방향으로 배치하는 것도 가능하다.

또한, 에어컨이나 냉동장치의 응축기와 증발기에 사용되는 열교환기의 열교환파이프를 예시하였으나, 이러한 열교환파이프는 차량의 라디에이터와 같은 다양한 종류의 열교환기의 열교환에 적용할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 열교환기의 열교환파이프를 타원 또는 장원형상으로 제작하므로써, 공기가 통과할 때 발생되는 유체저항을 줄이면서도, 통과되는 공기와 열교환파이프의 접촉면적을 넓혀서, 열교환효율을 높일 수 있으며, 서리발생을 줄일 수 있도록 된 새로운 구조의 열교환기의 열교환파이프를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 열교환파이프(2)의 내부를 흐르는 열매체와, 이 열교환파이프(2)의 외부를 흐르는 유체를 상호 열교환시킬 수 있도록 된 열교환기에 있어서, 상기 열교환파이프(2)는 장축방향이 공기의 흐름방향과 대략 나란하게 배치된 장원 또는 타원형의 단면형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기의 열교환파이프.