KR200314025Y1 - 핀튜브형 열교환기 및 이를 이용한 에어컨 및 냉동기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 새로운 형태의 핀이 형성된 튜브(2)를 사용한 열교환기 및 상기 열교환기를 사용하여 제작한 에어컨 및 냉동기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 에어컨 및 냉동기를 구성하는 응축기와 증발기에 사용되는 열교환기의 구성으로, 튜브(2)의 내경면에 내부핀(5)을 형성하여 내부를 복수개의 채널로 분할하고, 열전달계수를 높이기 위해 내부핀(5)의 표면에 미세핀을 형성하였으며, 튜브(2)의 외경면에는 원주방향을 따라 물결형상의 외부핀(10)을 형성하여 열교환기의 열전달능력을 향상시킨 것이다. 이와 같이 열전달능력이 향상된 열교환기를 사용함으로써, 압축기가 수행하는 압축일을 감소시켜도 동일한 냉방능력을 갖기 때문에 전력을 현저하게 절약하는 에어컨 및 냉동기를 제공할 수 있다.

Description

핀튜브형 열교환기 및 이를 이용한 에어컨 및 냉동기{FIN TUBE TYPE HEAT EXCHANGER AND AIRCONDITIONER AND REFRIGERATOR USING THE HEAT EXCHANGER}

소득수준의 향상과 함께 쾌적한 생활을 원하는 수요가 크게 증가하면서 여름철에 에어컨에 대한 수요는 날로 증가하는 추세이다.

종래 사용하는 에어컨은 수 십년 전에 개발되었으며 전자적인 제어장치가 발전된 것을 제외하고는 에어컨의 냉방효율에 대해서는 별로 향상된 것이 없었다. 에어컨의 효율을 증대하려면 압축기, 응축기, 증발기 등의 성능을 향상시켜야 한다. 압축기는 상당한 정도로 효율이 향상되었으나 응축기와 증발기의 효율을 높이는 것에 대해서는 아직 개선의 여지가 남아있다.

도 9는 종래의 플레이트형 열교환기를 나타낸 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 종래 에어컨에는 얇은 알루미늄핀(101)에 구멍을 뚫어 동관(102)을 끼운 연속 플레이트핀 튜브를 사용한 열교환기로 만든 응축기와 증발기가 사용되었다. 이 열교환기에서는 알루미늄핀(101)과 동관(102) 사이가 완전히 접착되어 있지 않기 때문에 동관(102)과 알루미늄핀(101) 사이에서 열전달을 할 경우 열저항이 매우 크다. 실험값에 의하면 이 열저항은 전체 열저항의 18%~33%를 차지한다. 이를 극복하기 위한 방편으로 알루미늄핀(101)과 알루미늄핀(101) 사이의 거리를 적게 하여많은 알루미늄핀(101)을 튜브에 설치하여 사용하였으나 효과는 미미하였다.

에어컨의 전력사용량을 감소시키기 위해서는 냉방효율을 높여야 하며, 이를 위해서는 압축기가 하여야 할 일의 양을 줄이고 또 냉매 1kg당 냉각효능을 증가시켜야 한다. 압축기가 해야 할 일을 줄이기 위해서는 토출압력과 흡입압력의 비를 줄이는 것이다. 그러나 이 비가 낮아지면 응축기에서의 포화압력이 낮아지고 따라서 포화온도가 낮아져서, 포화온도와 공기의 온도차가 작아지므로 냉매를 완전히 응축하는 것에 어려움이 일어나게 되므로, 고성능의 응축기가 구비되지 않는 이상 압축기가 해야 할 일의 양을 줄일 수 없게 되고, 따라서 전력소비량도 감소시킬 수 없게 된다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 튜브의 내경면에 내부핀을 형성하여 내부를 복수개의 채널로 분할하고, 열전달계수를 높이기 위해 내부핀의 양측면에 미세핀을 형성하며, 튜브의 외경면에는 원주각을 따라 물결형상의 외부핀을 형성하여 열전달능력이 향상된 열교환기를 제공하고, 상기 열교환기를 포함하는 에어컨 및 냉동기를 제공하여, 동일한 냉방능력을 갖으면서도 전력을 현저하게 절약하고자 하는데 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적은, 열교환기에 있어서, 내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기에 의해 달성될 수 있다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 내부핀(5)은, 상기 튜브(2)의중심축선상으로부터 튜브(2)의 내경면까지 방사상으로 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 내부핀(5)은 상기 튜브(2)의 중심축선상을 따라 나선형으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 각 내부핀(5)은 표면에 반구형으로 돌출한 미세핀(7)이 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 외부핀(10)은 상기 튜브(2)의 외경면 둘레를 따라 소정의 높이를 갖는 환형박판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 외부핀(10)은 상기 튜브(2)의 원주방향으로 돌출부(11) 및 침강부(12)가 교대로 형성되어 물결형상을 이루는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 외부핀(10)은 인접한 각 돌출부(11)와 침강부(12) 사이의 거리가 방사방향으로 진행할 수록 증대하는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 외부핀(10)은 상기 튜브(2)의 외경면과 이루는 각이 60도 내지 120도 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적은, 내경면에 복수개의 내부핀(5)을 갖는 내튜브(15); 및 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성되고 내경면에 상기 내튜브(15)가 압입되는 외튜브(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기에 의해서도 달성할 수 있다.

또한, 본 고안의 목적은, 에어컨에 있어서, 내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)로 이루어진 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축기(30); 및 내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)로 이루어진 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 응축기(30)는 복수개의 상기 튜브(2)가 사각으로 또는 원통형으로 배열되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 증발기(40)는, 상기 증발기(40)의 일측에 배열된 복수개의 상기 튜브(2)에 각각 연결된 유입 매니폴드(42); 상기 증발기(40)의 타측에 배열된 복수개의 상기 튜브(2)에 각각 연결된 배출 매니폴드(41); 및 하나의 열에 배열된 복수개의 상기 튜브(2) 각각을 인접한 열의 상기 튜브(2)와 상호 연결시키기 위해 각각의 상기 튜브(2)의 단부에 결합하는 U자관(36)를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적을 달성하기 위해, 상기 응축기(30) 또는 상기 증발기(40)는 상기 튜브(2)가 세로로 세워져 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 목적은, 냉동기에 있어서, 내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)로 이루어진 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기에 의해서도 달성될 수 있다.

본 고안의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예를 나타낸 정면도,

도 2는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예를 나타낸 부분단면도,

도 3은 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예의 내부핀의 일부를 나타낸 측면도,

도 4는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예를 나타낸 측면도,

도 5는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제2실시예를 나타낸 정면도,

도 6은 본 고안에 따른 에어컨의 응축기를 나타낸 사시도,

도 6A는 도 6의 A부분의 확대도,

도 7은 본 고안에 따른 에어컨의 증발기를 나타낸 사시도,

도 7A는 도 7의 B부분의 확대도,

도 8은 본 고안에 따른 에어컨의 증발기를 나타낸 좌측면도,

도 9는 종래의 플레이트형 열교환기를 나타낸 사시도이다.

* 주요 도면 부호의 설명 *

2: 튜브 4: 서브채널

5: 내부핀 7: 미세핀

10: 외부핀 30: 응축기

40: 증발기

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 핀튜브형 열교환기의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예를 나타낸 정면도, 도 2는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예를 나타낸 부분단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브(2)의 내부에는 튜브(2)의 중심축선상으로부터 튜브(2)의 내경면에 이르기까지 5개의 내부핀(5)이 방사상으로 형성되어 있다. 상기 내부핀(5)에 의해서 튜브(2)의 내부공간은 5개의 서브채널(4)로 나뉘게 된다.

각각의 내부핀(5)은 열전달면적을 증가시키기 위해 약 0.4mm 정도의 반경을 갖는 반구형의 미세핀(7)이 내부핀(5)의 양쪽면 전부에 걸쳐 형성되어 있다.

외부핀(10)은 약 12mm정도의 높이를 갖는 환형박판으로서 튜브(2)의 외경면둘레를 따라 형성되어 있다. 외부핀(10)은, 열전달면적의 증가 및 유체흐름의 성질을 이용해 열전달 효율을 향상시키기 위해, 튜브(2)의 원주방향으로 돌출부(11)와 침강부(12)가 교대로 형성되어 물결형상을 이루고 있다. 외부핀(10)에 형성되는 돌출부(11)와 침강부(12)는 원주방향을 따라서 완만하게 형성되므로 외부핀(10)의 표면은 급격한 굴곡이 없이 완만한 유선형을 이루게 된다.

또한 상기 돌출부(11)와 침강부(12)는 외부핀(10)이 튜브(2)와 접합하는 부분으로부터 외부핀(10)의 끝단까지 외부핀(10)의 전체면에 걸쳐서 형성되어 있다.

도 4는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예를 나타낸 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 외부핀(10)은 방사상으로는 튜브(2)의 외경면으로부터 수직으로 형성되어 있고, 튜브(2)의 주위로 유체가 지나는 방향에 해당하는 원주방향으로는 돌출부(11)와 침강부(12)가 번갈아가며 형성된다. 인접한 외부핀(10) 사이의 거리는 약 2.54mm정도로 이루어진다.

튜브(2)의 외경면과 외부핀(10)이 이루는 각도는 60도 내지 120도를 이루는 것이 바람직한데 그 중에서도 90도가 가장 바람직하다. 60도 이하 및 120도 이상의 각도에서는 튜브(2)를 지나는 유체의 저항이 커지게 되어 떨림, 소음이 발생하게 되고 또한 유체의 압력손실이 매우 커지게 되어 송풍기(미도시)의 불필요한 전력소모가 발생하며, 튜브(2)의 외경면과 외부핀(10)이 이루는 각도가 작아질수록 튜브(2)를 지나는 유체의 유량도 적어지게 되어 냉각능력을 저하 시킨다.

도 3은 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제1실시예의 내부핀의 일부를 나타낸 측면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브(2)의 내부에 형성된 내부핀(5)은 튜브(2)의 중심축선상을 따라 진행하면서, 헬리컬기어의 치형과 같이, 진행거리당 회전각을 일정하게 갖는 나선형으로 형성되어 있다. 따라서 복수개의 상기 내부핀(5)에 의해 형성되는 각각의 서브채널도 튜브(2)의 중심축선을 따라 나선형으로 형성된다.

도 5는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 제2실시예를 나타낸 정면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 열교환기는 내부에 삽입되는 내튜브(15)와내튜브(15)의 외부를 둘러싼 외튜브(14)로 이루어진다.

상기 내튜브(15)의 내경면에는 내튜브(15)의 중심축선상을 따라 진행하면서, 헬리컬기어의 치형과 같이, 진행거리당 회전각을 일정하게 갖는 나선형의 내부핀(5)이 형성되어 있고, 상기 내부핀(5)의 양쪽면에는 열전달면적을 증가시키기 위해 약 0.4mm 정도의 반경을 갖는 반구형의 미세핀(7)이 표면의 전부에 걸쳐 형성되어 있다.

외튜브(14)의 내부에는 상기 내튜브(15)가 내장되고 외튜브(14)의 외경면과 내튜브(15)의 외경면이 압입되어 있다. 외튜브(14)의 외경면에는 약 12mm정도의 높이를 갖는 환형박판인 외부핀(10)이 형성되어 있는데, 외부핀(10)은 튜브(2)의 원주방향을 따라서 돌출부(11)와 침강부(12)가 교대로 형성되어 물결형상을 이루고 있다.

상기 튜브(2), 외부핀(10), 내부핀(5) 등은 금속재료가 바람직하며 본 고안에서는 동을 사용한다.

도 6은 본 고안에 따른 에어컨의 응축기를 나타낸 사시도, 도 6A는 도 6의 A부분의 확대도이다. 도 6 및 도 6A에 도시된 바와 같이, 응축기(30)의 상부와 하부에는 각각 환형의 U자관 안내부(33)가 위치하고, U자관 안내부(33)에 형성된 복수개의 제1 U자관 안내홀(34) 각각에는 내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)가 삽입되어 있다. 복수개의 상기 튜브(2)가, 응축기(30)의 상부와 하부를 구성하는 U자관 안내부(33)에 형성된, 제1 U자관 안내홀(34)을 따라 수직으로 설치됨으로써 원형의 울타리형상의 응축기(30)를 구성한다.

U자관 안내부(33)에 형성된 복수개의 제1 U자관 안내홀(34) 중에서 2개의 제1 U자관 안내홀(34)을 관통하여 노출된 2개의 튜브(2)는, 압축기(미도시)를 지나온 냉매(25)가 유입할 수 있도록, 2개의 직각으로 굽어진 튜브(2)형의 유입부(35)에 각각 연결된다.

응축기(30)에서 상기 유입부(35)에 연결된 튜브(2)와 대향하는 곳에 위치하는 2개의 튜브(2)의 단부는, 응축기(30)로부터 증발기로 냉매(25)를 배출하기 위해, 상부에 위치하는 2개의 제1 U자관 안내홀(34)을 관통하여 직각으로 굽어진 튜브형의 2개의 배출부(37)에 연결된다.

제1 U자관 안내홀(34)을 관통하여 돌출되는 튜브(2)의 단부는 다음에 위치하는 제1 U자관 안내홀(34)을 관통하여 돌출되는 튜브(2)의 단부와 U자관(36)에 의해 연결되며, 2개의 연결된 튜브(2)는 각각에 인접한 2개의 튜브(2)와 응축기(30)의 하부에서 U자관(36)에 의해 연결된다.

즉 응축기(30)를 이루는 튜브(2)들은 응축기(30)의 상부에서 인접한 튜브(2)와 연결된 경우, 연결된 튜브(2)는 다음 인접한 튜브(2)와는 응축기(30)의 하부에서 연결되는 형식을 통하여, 복수개의 튜브(2)는 교대로 상부와 하부에서 연결을 반복하여 유입부(35)에서 배출부(37)까지 연결된다. 상기 응축기(30)에서는 유입부(35)와 배출부(37)가 2개씩 설치되었으므로 전체 튜브(2)의 절반은 2개의 유입부(35)중 1개로부터 U자관 안내부(33)의 시계방향 경로를 따라 배출부(37)까지 연결되고, 이외의 절반의 튜브(2)는 나머지 1개의 유입부(35)로부터 반시계방향 경로를 따라 배출부(37)까지 연결되어 있다.

도 7은 본 고안에 따른 에어컨의 증발기를 나타낸 사시도, 도 7A는 도 7의 B부분의 확대도, 도 8은 본 고안에 따른 에어컨의 증발기를 나타낸 좌측면도이다. 도 7 및 도 7A에 도시된 바와 같이, U자관 안내판(43)이 상부와 하부에 형성되고 각각의 U자관 안내판(43)에는 튜브(2)의 배열을 안내하는 제2 U자관 안내홀(44)이 3열로 형성되어 있다.

각각의 제2 U자관 안내홀(44)에는 본 고안의 제1실시예에 따른 핀튜브형 열교환기를 구성하는 튜브(2)가 삽입되어 있다. 증발기(40)의 전면으로부터 제1열에 설치되는 튜브(2)들은 응축기로부터 냉매가 증발기로 유입하는 통로이며 증발기(40)의 하부에 설치되는 유입 매니폴드(42)에 연결되어 있다. 유입 매니폴드(42)에는 응축기로부터 냉매가 유입하는 1개의 유입 매니폴더 입구(45) 및 냉매를 증발기(40)로 보내는 복수개의 유입 매니폴더 출구(46)가 형성되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 3열로 설치되는 복수개의 튜브(2)들은 각열에서 서로 대향하는 튜브(2)들끼리 U자관(36)을 통해서 연결되어 있다. 제3열에 설치된 튜브(2)들은 증발기(40)의 상부에 위치하는 배출 매니폴드(41)에 연결된다. 제3열에 설치된 각각의 튜브(2)들은 배출 매니폴드(41)에 형성된 복수개의 배출 매니폴드 입구(48)에 연결되며, 배출 매니폴드(41)에는 냉매가 배출되는 1개의 배출 매니폴더 출구(49)가 형성되어 있다.

이하에서는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기의 동작에 대해 설명하기로 한다.

핀튜브형 열교환기의 내부핀(5)이 튜브(2)의 중심축선상을 기준으로 나선형을 이루고, 그 결과 서브채널(4)을 나선형으로 형성하고 있는 것은, 열교환기를 통과하는 유체의 방향이 일정하므로 튜브(2)의 원주각에 따라 어느 특정 위치에 있는 서브채널(4)을 흐르는 유체가 다른 채널을 흐르는 유체보다 더 많거나 또는 더 적은 열교환을 하게 되므로, 이를 방지하고 열교환량을 평준화하기 위한 것이다. 또한, 내부핀(5)은 나선형을 이루는 것이 직선형에 비해 열전달면적이 큰 장점이 있다.

내부핀(5)의 양쪽면에 미세핀(7)이 형성된 것은 열교환기의 열전달계수를 높여주기 위해서이다. 나선형의 내부핀(5)에 의해서 핀튜브형 열교환기의 열전달면적이 일반튜브(100)에 비해 약 300%정도 증가하고 내부핀(5)에 형성된 미세핀(7)에 의해서 증발 또는 응축시 열전달계수가 약 70%정도 증가한다.

튜브(2) 내부의 열전달 효과의 향상을 활용하기 위해 외부핀(10)을 설치하여 튜브(2) 외경면의 열전달면적을 높여줌과 동시에 유체역학적으로 열전달계수를 높여주는 방법이 사용된다. 외부핀(10)의 형상을 돌출부(11)와 침강부(12)를 갖는 물결형상으로 함으로써 유체가 돌출부(11)에 부딪칠때 돌출부(11)와 접촉하는 유량이 커지고, 침강부(12)에서는 소용돌이(vortex)가 발생하여 침강부(12)와 접촉하는 유량을 증가시킨다. 그 결과 핀튜브형 열교환기의 열전달효율이 크게 향상된다.

이하에서는 본 고안에 따른 핀튜브형 열교환기를 포함하는 에어컨의 동작에 대해 설명하기로 한다.

우선 응축기(30) 및 증발기(40)에 대해 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이,응축기(30)는 상부에 설치된 송풍기(미도시)의 구동에 의해 주위의 공기(20)가 응축기(30)의 사방에서 핀튜브형 열교환기를 거쳐 열교환을 하고 응축기(30)의 상부로 배출된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 증발기(40)는 튜브(2)가 3열로 배열되어 있으며, 후방에 설치된 송풍기(미도시)에 의해 유입 매니폴더(42)를 통해 유입한 냉매와 주위의 공기(21)가 튜브(2)를 세 번 거치면서 열교환을 하고, 냉매는 배출 매니폴더(41)를 거쳐 다시 압축기(미도시)로 배출되게 된다.

에어컨에 사용되는 응축기(30)와 증발기(40)의 재원을 다음의 표1 응축기 재원표 및 표2 증발기 재원표에 나타내었다.

사양	기존 싸이클	본고안의 싸이클
관 외경(㎜)	15.88	15.88
관 두께(㎜)	1	1
핀 높이(㎜)	12	12
핀 두께(㎜)	0.45	0.45
관 길이(㎜)	800	850
튜브(2) 수	26	56
유체 흐름과 수직방향 튜브(2)간 거리(㎜)	43	43
관 내 핀 수	5	5
관 내 핀 두께(㎜)	2	2
미세 핀 높이(㎜)	0.4	0.4
공기 유량(㎏/s)	3	5.4
공기 압손(㎜H2O)	4.9	3.6
관 내 압손(㎜H2O)	40.8	91.7
공기 입구온도(℃)	35	35
필요한 송풍 Power(W)	121	169

사양	기존 싸이클	본고안의 싸이클
관 외경(㎜)	15.88	15.88
관 두께(㎜)	1	1
핀 높이(㎜)	12	12
핀 두께(㎜)	0.45	0.45
관 길이(㎜)	750	800
튜브(2) 수	33	42
유체 흐름과 수직방향 튜브(2)간 거리(㎜)	43	43
유체 흐름과 같은방향 튜브(2)간 거리(㎜)	40	40
관 내 핀 수	5	5
관 내 핀 두께(㎜)	2	2
미세 핀 높이(㎜)	0.4	0.4
공기 유량(㎏/s)	1	1.2
공기 압손(㎜H2O)	8.9	9.3
관 내 압손(㎪)	1.65	0.78
공기 입구온도(℃)	27	27
공기 출구온도(℃)	13.7	16.3
필요한 송풍 Power(W)	74	94

상기 응축기 및 증발기의 재원에 설정한 공기의 온도 등은 여름철의 평균기온이 40도 이하인 대한민국 등의 온대기후지역을 고려해 상정한 것이다.

이하에서는 상기 응축기 및 증발기를 사용한 에어컨의 작동사이클을 설명하기로 한다.

냉매로서 R-22를 사용한 경우에, 냉매가 압축기, 응축기, 증발기를 거치는 상태를 나타내면, 압축기(미도시)에서 645kpa의 기체냉매를 1612kpa이 되도록 단열압축하며 이때 냉매는 81도의 과열증기가 된다. 이 과열증기는 응축기로 보내지고 포화온도 42.5도까지 냉각된 후 완전히 응축되고 2도 만큼 과냉된 상태로 팽창밸브에 보내지며, 팽창밸브에서 단열팽창하여 압력이 654.9kpa로 된다. 이 단열팽창 과정에서 냉매는 19.6%가 증발하고 나머지 80.4%는 증발기에서 증발한다. 이 때 포화온도는 10도로 종래 일반튜브 열교환기를 사용한 에어컨의 증발기의 포화온도보다 3도 높다. 증발기에서 증발한 기체냉매는 압축기로 보내지고 이로써 사이클이 완성된다.

이는 종래의 일반튜브를 사용한 경우와 비교할 때, 응축기에서의 응축온도가 약 8도정도 낮은 상태에서 운전하고, 증발기에서의 증발온도가 약3도 정도 높은 상태에서 운전하여, 성적계수를 약 41%정도 높이는 결과를 가져오게 되었다.

이처럼 고효율의 작동사이클이 가능한 것은 응축기 및 증발기에서 사용한 튜브(2)가 열전달능력이 커서 응축기의 응축온도를 42.5도로 할 수 있기 때문이다.

본 고안의 바람직한 실시예에서는 튜브(2)의 외부핀(10)을 돌출부와 침강부를 갖는 물결형상을 하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고 평면의 외부핀(10)을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 응축기의 형상을 원통형으로 하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고 삼각, 사각, 오각, 육각, 팔각기둥형으로 하는 것도 가능하다.

또한, 본 고안에 따라 실시한 냉동기는 냉장고, 냉동차 등의 냉동기능을 갖는 장치에는 폭 넓게 적용이 가능하다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 핀튜브형 열교환기를 에어컨 및 냉동기에 사용한 것을 예를 들었으나, 본 고안은 이에 한하지 않고 열교환기가 사용되는 보일러 등의 장치에도 적용할 수 있는 것이다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 튜브(2) ,외부핀(10) 및 내부핀(5)의 재질을 동으로 하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않고 스테인레스, 황동 등의 다양한 금속재료를 사용하는 것이 가능하다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 관련되는 핀튜브형 열교환기는 가정용 및 산업용 에어컨, 냉동기, 냉장차, 공기조화장치 등에 적용될 수 있으며, 적은 전력을 소모하면서도 동일한 냉방효과를 얻을 수 있기 때문에 에너지의 절약 및 환경보호의 효과를 가져오게 된다.

비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구의 범위는 본 고안의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (14)

1. 열교환기에 있어서,

   내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내부핀(5)은, 상기 튜브(2)의 중심축선상으로부터 튜브(2)의 내경면까지 방사상으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 내부핀(5)은 상기 튜브(2)의 중심축선상을 따라 나선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
4. 제 1항 내지 제 3항 중의 하나의 항에 있어서, 상기 각 내부핀(5)은 표면에 반구형으로 돌출한 미세핀(7)이 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 외부핀(10)은 상기 튜브(2)의 외경면 둘레를 따라 소정의 높이를 갖는 환형박판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 외부핀(10)은 상기 튜브(2)의 원주방향으로 돌출부(11) 및 침강부(12)가 교대로 형성되어 물결형상을 이루는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 외부핀(10)은 인접한 각 돌출부(11)와 침강부(12) 사이의 거리가 방사방향으로 진행할 수록 증대하는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
8. 제 6항에 있어서, 상기 외부핀(10)은 상기 튜브(2)의 외경면과 이루는 각이 60도 내지 120도 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
9. 내경면에 복수개의 내부핀(5)을 갖는 내튜브(15); 및

   외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성되고 내경면에 상기 내튜브(15)가 압입되는 외튜브(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핀튜브형 열교환기.
10. 에어컨에 있어서,

    내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)로 이루어진 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축기(30); 및

    내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)로 이루어진 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨.
11. 제 10항에 있어서, 상기 응축기(30)는 복수개의 상기 튜브(2)가 사각으로 또는 원통형으로 배열된 것을 특징으로 하는 에어컨.
12. 제 10항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 증발기(40)는,

    상기 증발기(40)의 일측에 배열된 복수개의 상기 튜브(2)에 각각 연결된 유입 매니폴드(42);

    상기 증발기(40)의 타측에 배열된 복수개의 상기 튜브(2)에 각각 연결된 배출 매니폴드(41); 및

    하나의 열에 배열된 복수개의 상기 튜브(2) 각각을 인접한 열의 상기 튜브(2)와 상호 연결시키기 위해 각각의 상기 튜브(2)의 단부에 결합하는 U자관(36)를 갖는 것을 특징으로 하는 에어컨.
13. 제 12항에 있어서, 상기 응축기(30) 또는 상기 증발기(40)는 상기 튜브(2)가 세로로 세워져 형성되는 것을 특징으로 하는 에어컨.
14. 냉동기에 있어서,

    내경면에 복수개의 내부핀(5)과 외경면에 복수개의 외부핀(10)이 형성된 튜브(2)로 이루어진 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기.