KR200152095Y1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 일정한 간격을 두고 평행하게 배설되어 기류를 사이 사이로 유동시키는 다수개의 평판핀(1)과, 상기 다수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배설되어 유체를 내부로 유동시키는 다수개의 전열관(2)과, 상기 다수개의 평판핀(1)에 설치되어 기류를 난류 및 혼합시키는 다수개의 슬릿형 절기군을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 슬릿형 절기군(20)은, 상기 다수개의 평판핀(1)에 대하여 상기 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측에 기류의 유동방향과 경사방향으로 대응되게 각각 개구되면서 전열관(2)의 주위를 따라 가로방향으로 각각 일정 기반부(21)를 두고 방사상모양으로 경사지게 분산 설치되며 또한 상기 슬릿형 절기군(20)의 폭이 전열관(2)으로부터 멀리갈수록 넓게 테이퍼진 것을 특징으로 되어 있으므로, 슬릿형 절기군(20)에 의해 유동되는 기류를 난류 및 혼합시켜 열전달율을 상승시킬 수 있음은 물론, 전열관(2)의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시킴과 동시에 기류가 슬릿형 절기군(20)의 개구부를 통과할 때 압력강하량을 낮추어 기류의 흐름을 원할하며, 또한 전열관(2)으로부터 방사상으로 확산되는 열이 슬릿형 절기군(20)에 의해 흐름이 끊기지 않고 경사진 기반부(21)를 따라 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측 중앙까지 용이하게 전달되어 이 중앙측을 통과하는 기류의 열교환율을 높일 수 있는 것이다.

Description

공기조화기의 열교환기

제1도는 종래의 열교환기를 도시한 사시도.

제2도는 제1도에서 평판핀 주위의 열유체특성을 도시한 확대도.

제3도는 제1도에서 전열관 주위의 열유체특성을 도시한 확대도.

제4도는 종래의 다른 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제5도는 제4도의 A-A선에서 본 단면도.

제6도는 본 고안에 의한 열교환기의 평판핀을 도시한 평면도.

제7도는 제6도의 B-B선에서 본 단면도.

제8도는 제7도의 C부분을 확대하여 기류의 흐름을 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 평판핀 2 : 전열관

6a,6b : 제1 및 제2절기 7a,7b : 제3 및 제4절기

8a,8b : 제5 및 제6절기 9a,9b : 제7 및 제8절기

10a,10b : 제9 및 제10절기 20 : 슬릿형 절기군

21 : 기반부

본 고안은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로, 특히 평판핀(fin)에서 다수개의 전열관들의 상하 사이측에 다수개의 슬릿(slit)형 절기군을 일정한 간격을 두고 상하 교차되게 방사상으로 형성하여서 이를 통과하는 기류(공기)가 난류 및 혼합되게 하여 열교환성능을 향상시킴과 동시에 전열관의 후방의 사류역(死流域, 또는 지수영역)을 감소시킬 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

일반적인 공기조화기에 이용되고 있는 열교환기는 제1도에 도시한 바와 같이 일정 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 이 평판핀(1)에 직교함과 동시에 갈짓자로 엇비슷하게 배열된 형상으로 배치되는 다수개의 전열관(2)으로 구성되며, 기류는 상기 다수개의 평판핀(1)들 사이를 표시한 화살표 방향으로 유동하여 전열관(2)내의 유체와 열교환을 행한다.

그리고, 평판핀(1) 주위의 열유체특성은 제2도에 도시한 바와 같이 평판핀(1)의 전열면 상의 온도 경계층(3)의 두께가 기류의 유입부로부터의 거리의 제곱근에 비례하여 두꺼워지기 때문에 기류측 열전달율은 기류의 유입부로부터의 거리가 증가한후 현저히 저하하며, 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있다.

또한, 전열관(2) 주위의 열유체특성은 제3도에 도시한 바와 같이 전열관(2)에 화살표 방향의 저풍속 기류가 유동하는 경우 전열관(2) 표면의 막힌 지점으로부터의 각도가 70-80에서 흐름이 벗겨져 떨어지고, 전열관(2)의 후방부에 사선으로 표시한 사류역(4)이 생기기 때문에 이 사류역(4)에서의 기류측 열전달율이 현저히 저하되어 열교환기로서의 전열성능이 낮다는 결점을 가지고 있다.

그래서, 종래는 일본국 공개실용신안공보 소화55-110995호가 있다. 동 공보의 공기조화기의 핀에 부착된 열교환기는, 제4도에 도시한 바와 같이 다수개의 평판핀(1)에 대해 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측 간격부에 다수개의 절기(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)를 절곡 형성한 것이 제안되어 왔었다.

즉, 상기 절기(5a)(5c)(5e)는 제5도에 도시한 바와 같이 각각 일정 간격을 두고 배열되도록 상기 평판핀(1)의 이면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고, 상기 절기(5b)(5d)(5f)는 상기 절기(5a)(5c)(5e)들의 사이 사이에 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면 방향으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 왔었다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 열교환기는, 평판핀(1)에 있어서 열교환유체의 난류화에 의해 특히 경계층의 두께를 감소시킬 수 있도록 평판핀(1)에 다수개의 절기(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)를 형성하여 각각 얇은 온도 경계층을 형성할 수 있는 구조로 되어 있기 때문에 슬릿형상이 없는 평판핀(1)에 비해 전열성능은 높지만, 국부적인 전열성능을 비교하면 평판핀(1)의 상류측 절기(5a)(5b)에서는 온도 경계층이 얇게 형성되어 전열성능이 높을 수 있으나, 하류측 절기(5c)(5d)(5e)(5f)에서는 상기 상류측 절기(5a)(5b)에서 형성된 온도 경계층내에 들어 가므로 전열성능이 낮아짐과 동시에 전열관(2)의 후방에 기류가 흐르지 않는 사류역이 발생되었으며, 또 평판핀(1)의 사이를 흐르는 기류가 섞기지 않고 평행하게 흘러감으로 인하여 기류의 혼합에 의한 열전달 효과의 상승을 기대할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 고안의 목적은, 슬릿형 절기군에 의해 유동되는 기류를 난류 및 혼합시켜 열전달율을 상승시킬 수 있음은 물론, 전열관의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시킴과 동시에 기류가 경사진 슬릿형 절기군의 개구부를 통과할 때 압력강하량을 낮추어 기류의 흐름을 원활하며, 또한 전열관으로부터 방사상으로 확산되는 열이 슬릿형 절기군에 의해 흐름이 끊기지 않고 경사진 기반부를 따라 다수개의 전열관들의 상하 사이측 중앙까지 용이하게 전달되어 이 중앙측을 통과하는 기류의 열교환율을 높일 수 있도록 한 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 일정한 간격을 두고 평행하게 배설되어 기류를 사이 사이로 유동시키는 다수개의 평판핀과, 상기 다수개의 평판핀에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배설되어유체를 내부로 유동시키는 다수개의 전열관과, 상기 다수개의 평판핀에 설치되어 기류를 난류 및 혼합시키는 다수개의 슬릿형 절기군을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 슬릿형 절기군은, 상기 다수개의 평판핀에 대하여 상기 다수개의 전열관들이 상하 사이측에 기류의 유동방향과 경사방향으로 대응되게 각각 개구되면서 전열관의 주위를 따라 가로방향으로 각각 일정 기반부를 두고 방사상모양으로 경사지게 분산 설치되며 또한 상기 슬릿형 절기군의 폭이 전열관으로부터 멀리갈수록 넓게 테이퍼진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는, 제6도에 도시한 바와 같이 기류 가사이 사이로 유동되도록 일정한 간격을 두고 평행하게 배열된 다수개의 평판핀(1)과, 유체가 내부로 유동되도록 상기 다수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배열된 다수개의 전열관(2)과, 상기 다수개의 평판핀(1)의 표면과 이면에 유동되는 기류가 상기 전열관(2) 주위에서 난류 및 혼합되도록 기류의 유동방향에 대하여 개구된 다수개의 슬릿형 절기군(20)을 전열관(2)의 중심을 향하여 방사상으로 설치함과 동시에 전열관(2)으로부터 멀어지는 상기 슬릿형 절기군(20)의 폭을 넓게 형성하고 있다.

이때, 상기 다수개의 슬릿형 절기군(20), 그들 사이 사이에 각각 일정한 기반부(21)를 두고 상기 평판핀(1)의 표면과 이면으로 상하 교차되게 형성되어 진다.

즉, 상기 다수개의 슬릿형 절기군(20)은, 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측 전방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성된 제1 및 제2절기(6a)(6b)와, 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측 후방부를 통과할 때 난류화되도록 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성됨과 동시에 상기 제1 및 제2절기(6a)(6b)와 대칭되게 형성된 제3 및 제4절기(7a)(7b)와, 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측 전방부에서 난류화되도록 상기 제1 및 제2절기(6a)(6b) 후측의 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성된 제5 및 제 6절기(8a)(8b)와, 기류가 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측 후방부에서 난류화되도록 상기 제3 및 제4절기(7a)(7b) 전측의 평판핀(1)에 상하 대칭되게 일정한 경사 및 간격을 두고 각각 형성된 제7 및 제8절기(9a)(9b)와, 난류화된 기류를 혼합하여 전열관(2)의 후방부에 형성된 사류역을 감소시키도록 상기 제5 및 제6절기(8a)(8b)와 제7 및 제8절기(9a)(9b)의 사이의 평판핀(1)에 수직되게 일정한 간격으로 각각 형성된 제9 및 제10절기(10a)(10b)로 이루어져 있다.

이때, 상기 제1절기(6a)와 제2절기(6b)와의 사이 간격 및, 제3절기(7a)와 제 4절기(7b)와의 사이 간격은 상기 제5절기(8a)와 제6절기(8b)와의 사이 간격 및, 제7절기(9a)와 제8절기(9b)와의 사이 간격보다 큰 폭의 기반부(21)로 각각 형성되어 있고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4절기(6a)(6b)(7a)(7b)의 폭은 상기 제5, 제6, 제7 및 제8절기(8a)(8b)(9a)(9b)의 폭보다 넓은 크기로 형성되어 있다.

또한, 상기 제1, 제2, 제9, 제7 및 제8절기(6a)(6b)(10a)(9a)(9b)는 제7도에 도시한 바와 같이 각각 일정 간격을 두고 배열되도록 평판핀(1)의 이면으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있고, 상기 제5, 제6, 제10, 제3 및 제4절기(8a)(8b)(10b)(7a)(7b)는 각각 일정한 간격을 두고 상기 제1, 제2, 제9, 제7 및 제8절기(6a)(6b)(10a)(9a)(9b)의 사이 사이에 일정한 기반부(21)를 두고 엇갈리게 배열되도록 상기 평판핀(1)의 표면으로 커팅가공에 의해 돌출 형성되어 있다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명한다.

제8도에 표시한 화살표 (S)방향으로 기류가 유동하게 되면 이 유동 기류는 다수개의 평판핀(1)들의 사이 사이로 유입되면서 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측에 대해 상기 평판핀(1)의 이면 및 표면으로 각각 엇갈리게 형성된 다수개의 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제8절기(6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a)(9b)를 통과하여 난류화됨으로써 전열성능을 높여주게 된다.

또한, 이 기류는 난류화되는 과정에서 상기 제5 및 제6절기(8a)(8b)와 제7 및 제8절기(9a)(9b)와의 사이에 대해 상기 평판핀(1)의 이면 및 표면에 각각 엇갈리게 형성된 제9 및 제10절기(10a)(10b)를 통과하면서 두방향으로 양분되어 합류되는 혼합기류를 형성함으로써 다수개의 전열관(2)의 후방에 형성되는 사류역을 최소영역으로 감소시킴에 따라 전열관(2)의 후방에서 열전달 효과를 높여주게 된다.

즉, 슬릿형 절기군(20)의 제1, 제2, 제9, 제7 및 제8절기(6a)(6b)(10a)(9a)(9b)는, 상기 평판핀(1)의 표면에 돌출 형성된 제5, 제6, 제10, 제3 및 제4절기 (8a)(8b)(10b)(7a)(7b)와 상호 엇갈리게 평판핀(1)의 이면으로 돌출 형성된 구조로 되어 있기 때문에 기류의 흐름방향에 대하여 상기 제5, 제6, 제10, 제3 및 제4절기 (8a)(8b)(10b)(7a)(7b)에 의해 형성된 온도 경계층내에 포함되지 않음에 따라 전열성능을 높일 수 있다.

또, 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제10절기 (6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a)(9b)(10a)(10b)들이 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측에 대하여 가로방향으로 일정 기반부(21)를 두고 각각 배치되면서 전열관(2)의 주위를 따라 방사상모양으로 경사지게 설치되어 있기 때문에 제1 내지 제10절기(6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a)(9b)(10a)(10b)들의 가로측 사이 사이에 형성된 기반부(21)들은 전열관(2)에서 방사상으로 확산되는 열이전 방향(제6도의 점선화살표방향)과 대응하게 된다.

여기서, 전열관(2)으로부터 방사상으로 확산되는 열은 상기 제1 내지 제10절기 (6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a)(9b)(10a)(10b)들에 의해 열흐름이 끊기지 않고 기반부(21)들의 경사방향을 따라 지속적으로 열이전이 이루어지면서 열이전이 취약한 부분인 제1, 제3, 제5, 제7절기 (6a)(7a)(8a)(9a)와 제2, 제4, 제6, 제8절기(6b)(7b) (8b)(9b)와의 사이측 중앙까지 보다 많은 열을 전달함과 동시에 이 지역을 통과하는 기류의 열교환율을 높여주게 된다.

또, 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제10절기(6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a )(9b)들이 전열관(2)의 주위를 따라 방사상모양으로 경사지게 설치되면서 기류의 유동방향에 대하여 경사지게 개구되어 있기 때문에 기류는 제1 내지 제10절기(6a)(6b ) (7a)(7b)(8a)(8b)(9a)(9b)(10a)(10b)를 통과하면서 부딪칠 때 흐름이 빗겨져 통과하면서 압력강하량을 보다 낮추어 주게 되고, 이로 인하여 기류의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

또, 슬릿형 절기군(20)의 제1 내지 제8절기(6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a)( 9b)들의 폭이 전열관(2)으로부터 멀어질수록 넓게 테이퍼진 구조로 되어 있기 때문에 제1 내지 제8절기 (6a)(6b)(7a)(7b)(8a)(8b)(9a)(9b)에 대하여 전열관(2)으로부터 멀리 있는 단부쪽은 전열관(2)으로부터 가깝게 있는 단부쪽보다 상대적으로 적은 열부족현상을 넓은 폭의 단면적에 의해 보상받아 멀리 있는 단부쪽을 통과하는 기류의 열교환율을 높혀주게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 공기조화기의 열교환기는 다수개의 슬릿형 절기군이 다수개의 전열관들을 상하측 사이에 방사상으로 경사지게 분산 설치됨과 동시에 슬릿형 절기군의 폭이 전열관으로부터 멀어질수록 넓게 테이퍼지게 설치된 구조로 되어 있기 때문에 이들 슬릿형 절기군에 의해 유동되는 기류를 난류 및 혼합시켜 열전달율을 상승시킬 수 있음은 물론, 전열관의 후방에 생기는 사류역을 유효하게 감소시킴과 동시에 기류가 슬릿형 절기군의 개구부를 통과할 때 압력강하량을 낮추어 기류의 흐름을 원활하며, 또한 전열관으로부터 방사상으로 확산되는 열이 슬릿형 절기군에 의해 흐름이 끊기지 않고 경사진 기반부를 따라 다수개의 전열관들의 상하 사이측 중앙까지 용이하게 전달되어 이 중앙측을 통과하는 기류의 열교환율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 일정한 간격을 두고 평행하게 배설되어 기류를 사이 사이로 유동시키는 다수개의 평판핀(1)과, 상기 다수개의 평판핀(1)에 대해 상하 지그재그방향으로 직각되게 삽입 배설되어 유체를 내부로 유동시키는 다수개의 전열관(2)과, 상기 다수개의 평판핀(1)에 설치되어 기류를 난류 및 혼합시키는 다수개의 슬릿형 절기군을 구비한 공기조화기의 열교환기에 있어서, 상기 다수개의 슬릿형 절기군(20)은, 상기 다수개의 평판핀(1)에 대하여 상기 다수개의 전열관(2)들의 상하 사이측에 기류의 유동방향과 경사방향으로 대응되게 각각 개구되면서 전열관(2)의 주위를 따라 가로방향으로 각각 일정 기반부(21)를 두고 방사상모양으로 경사지게 분산 설치되며 또한 상기 슬릿형 절기군(20)의 폭이 전열관(2)으로부터 멀리갈수록 넓게 테이퍼진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.