KR20050076815A

KR20050076815A - 열교환기

Info

Publication number: KR20050076815A
Application number: KR1020050004951A
Authority: KR
Inventors: 이와사키마사미치; 구보야마기미마사; 츠치야도시아키; 다키구치고지
Original assignee: 후지 덴키 리테일 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2005-07-28
Also published as: JP4254556B2; CN1645028A; JP2005207688A; CN100458345C; CN101334252A; KR100670717B1

Abstract

본 발명은 압력 손실이 적고, 먼지의 퇴적이나 착상의 발생 등에 기인한 열전도 성능의 경시 열화를 억제하는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀(10)과, 평판 핀(10)을 관통하여 내부를 냉매가 통과하는 전열관(20)을 구비하고, 평판 핀(10)의 전방 가장자리측에서 상호간을 통과하는 공기와의 사이에서 열교환하는 열교환기에 있어서, 전열관(20)의 송풍 방향 전방에 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지고, 통과하는 공기에 세로 소용돌이(S)를 발생시키는 날개부(11)를 평판 핀(10)으로부터 잘라 일으켜 형성하는 한편, 전열관(20)의 송풍 방향 후방에 평판 핀(10)으로부터 잘라 일으킨 윙렛(12)을 형성하였다.

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 예를 들면, 자동 판매기, 쇼케이스 등에 적용하는 핀 앤드 튜브형의 열교환기에 관한 것이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 종래부터 소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀(100)과, 평판 핀(100)을 관통하여 내부를 냉매가 순환하는 전열관(110)을 구비하고, 평판 핀(100)에 송풍하여 공기와 냉매 사이에서 열교환하는, 소위 핀 앤드 튜브형의 열교환기가 알려져 있다.

이 핀 앤드 튜브형의 열교환기에 있어서는 열교환 성능을 높이기 위해서 도 16에 도시한 바와 같이 전열관(110)과 전열관(110) 사이에 소위 루버라 불리는 미세한 컷업 부재(103)를 형성한 평판 핀(100)이 각종 제안되어 있다(특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

[특허문헌 1]특허 공개 평11-281279호 공보

[특허문헌 2]특허 공개 제2001-141383호 공보

그런데, 이러한 컷업 부재(103)를 형성한, 소위 루버핀은 효율이 좋은 한편, 컷업 부재(103)의 표면 상의 공기를 난류화하기 위하여, 마찰 저항이 커지기 때문에 압력 손실이 크다. 또한, 먼지의 퇴적이나 착상(着霜)의 발생에 의해 열전도 성능이 경시 열화한다. 또한, 얇은 평판 핀의 표면에 형성한 미세한 컷업 부재의 형상을 유지하는 것이 어렵다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여, 압력 손실이 적고, 먼지의 퇴적이나 착상의 발생에 기인한 열전도 성능의 경시 열화를 억제하는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 청구항 1에 따른 열교환기는 소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀과, 상기 평판 핀을 관통하여 내부를 냉매가 통과하는 전열관을 구비하고, 상기 평판 핀의 전방 가장자리측에서 상호간을 통과하는 공기와의 사이에서 열교환하는 열교환기에 있어서, 전열관의 송풍 방향 전방에 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지고, 통과하는 공기에 세로 소용돌이를 발생시키는 날개부를 평판 핀으로부터 잘라 일으켜 형성하는 한편, 전열관의 송풍 방향 후방에 평판 핀으로부터 잘라 일으킨 윙렛을 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 청구항 2에 따른 열교환기는 상기 청구항 1에 있어서, 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 상기 윙렛의 경사각을 설정한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 청구항 3에 따른 열교환기는 상기 청구항 1에 있어서, 통과하는 공기의 편향 성분과 선회 성분이 동조하는 형태로 송풍 방향 최후열의 전열관의 송풍 방향 후방에 형성한 윙렛의 경사각을 설정한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 청구항 4에 따른 열교환기는 상기 청구항 1에 있어서, 상기 평판 핀은 상기 날개부와 상기 윙렛을 소정의 피치로 연속하여 형성한 박판으로부터 절단하여 제조한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 따른 열교환기에 의하면, 전열관의 송풍 방향 전방에 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지고, 통과하는 공기에 세로 소용돌이를 발생시키는 날개부를 평판 핀으로부터 잘라 일으켜 형성했기 때문에, 평판 핀의 표면에 송풍 방향으로 날개부의 내측에 소용돌이형으로 흐르는 세로 소용돌이가 발생하여, 이 세로 소용돌이와 전열관의 근원부에 생성한 말굽형태 소용돌이가 간섭하여 세로 소용돌이가 강력하고 또한 강대해져 전열관 주위로 잡아당겨진다. 한편, 전열관의 송풍 방향 후방에 평판 핀으로부터 잘라 일으킨 윙렛을 형성했기 때문에, 전열관의 송풍 방향 후방의 사수역(死水域; dead water region)에 공기를 잡아당긴다. 이 때문에, 전열관 주위의 온도 경계층을 얇게 할 수 있어, 전열관의 송풍 방향 후방의 사수역의 생성을 억제하고, 전열관의 송풍 방향 후방의 열전도를 촉진할 수 있다.

청구항 2에 따른 열교환기에 의하면, 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 윙렛의 경사각을 설정했기 때문에, 윙렛을 가로지르는 공기의 흐름 중에는 윙렛의 선단부측으로 편향된 강한 선회 성분이 생겨, 전열관의 송풍 방향 후방의 사수역에 공기를 가까이 끌어당긴다. 이 때문에, 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이와 함께 전열관의 송풍 방향 후방의 사수역에서 발달하는 온도 경계층을 얇게 할 수 있고, 전열관의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 촉진할 수 있다.

청구항 3에 따른 열교환기에 의하면, 통과하는 공기의 편향 성분과 선회 성분이 동조하는 형태로 송풍 방향 최후열의 전열관의 송풍 방향 후방에 형성한 윙렛의 경사각을 설정했기 때문에, 전열관의 송풍 방향 후방의 사수역의 생성을 억제한다. 이 때문에, 송풍 방향 최후열의 전열관의 송풍 방향 후방의 열전도를 촉진할 수 있다.

청구항 4에 따른 열교환기에 의하면, 평판 핀은 날개부와 윙렛을 소정의 피치로 연속하여 형성한 박판으로부터 절단하여 제조했기 때문에, 효율적으로 평판 핀을 제조할 수 있다.

이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기의 적합한 실시예를 상세하게 설명한다. 또, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.

[실시예 1]

본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기를 도 1∼도 6을 기초로 하여 설명한다. 또, 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도, 도 2는 도 1에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도, 도 3은 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이를 설명하는 사시도, 도 4는 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이와 전열관 주위에 발생하는 말굽 소용돌이를 설명하는 사시도, 도 5는 제1 윙렛의 작용을 설명하는 사시도, 도 6은 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이, 전열관 주위에 발생하는 말굽 소용돌이와 윙렛의 작용을 설명하는 사시도, 도 7은 제2 윙렛의 작용을 설명하는 사시도이다.

실시예 1에 따른 열교환기는 도 9에 도시한 것과 마찬가지로, 소정의 간격으로 평행하게 적층된 복수의 평판 핀(10)과, 도 1에 도시한 바와 같이 평판 핀(10)을 관통하여, 내부를 냉매가 순환하는 전열관(20)을 구비하고, 평판 핀(10)에 송풍하여 공기와, 전열관(20)의 내부를 순환하는 냉매 사이에서 열교환하는 것이다.

평판 핀(10)은 통상 0.5 mm 이하의 두께를 갖는 알루미늄 합금의 박판을 펀칭하여 작성되지만, 본 실시예에 따른 평판 핀(10)은 0.3 mm의 박판을 펀칭하여 작성하고 있다.

이 평판 핀(10)의 송풍 방향으로는 2열의 전열관(20)이 지그재그 격자형으로 배치되어 있다. 전열관(20)의 송풍 방향 전방에는 날개부(11)가 평판 핀(10)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 날개부(11)는 전열관(20)의 중심에서 송풍 방향 연장선상에 선단부(정점)가 오도록 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지는 이등변 삼각형 형상을 이루고 있고, 날개부(11)에서 발생한 세로 소용돌이(S)가 붕괴하지 않는 범위(실속하지 않은 범위)에서 송풍 방향에 대하여 영각(α)(迎角, Angle of Attack)을 갖고 있다.

또한, 송풍 방향 전열의 전열관(20)의 송풍 방향에 대하여 경사 후방에 제1 윙렛(12)이 평판 핀(10)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 이 제1 윙렛(12)의 경사각(β)은 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 설정되어 있다[송풍 방향에서 보면 전열관(20)에 대하여 역ハ의 글자형이 되도록 형성되어 있다].

또한, 송풍 방향 후열(최후열)의 전열관(20)의 송풍 방향에 대하여 비스듬하게 후방에 제2 윙렛(13)이 평판 핀(10)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 이 제2 윙렛(13)의 경사각(γ)은 통과하는 공기의 편향 성분과 선회 성분이 동조하는 형태로 설정되어 있다[송풍 방향에서 보면 전열관(20)에 대하여 ハ의 글자형이 되도록 형성되어 있다].

그리고, 이와 같이 형성한 평판 핀(10)의 표면은 베마트 처리 또는 침수성 도료의 도포 등의 친수성 처리가 실시되어 있다.

이 열교환기에 송풍하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 흐르는 공기(송풍 방향)에 대하여 영각(α)을 갖는 평판 핀(10)의 날개부(11) 양측에 날개부(11)의 내측으로 회전하는 한 쌍의 세로 소용돌이(S)가 발생하는 한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 전열관(20)의 근원부에 세로 소용돌이(S)와 동일 방향으로 회전하는 말굽형태 소용돌이(H)가 생성된다. 세로 소용돌이(S)는 말굽형태 소용돌이(H)의 영향을 받아, 세로 소용돌이(S)의 강도와 크기를 촉진하는 동시에, 세로 소용돌이(S)를 전열관(20)의 근원부에 가까이 끌어당긴다.

세로 소용돌이(S)가 평판 핀(10)의 표면에 공기를 아래를 향해 불기 때문에, 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 또한, 말굽형태 소용돌이(H)가 세로 소용돌이(S)를 전열관(20)의 근원부에 가까이 끌어당기기 때문에, 송풍 방향 후방에서 사수역의 생성을 억제하여, 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 송풍 방향 전열의 전열관(20)의 경사 후방에 배치한 제1 윙렛(12)을 가로질러 흐르는 공기에 제1 윙렛(12)의 선단측으로 편향된 강한 선회 성분이 생겨, 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역에 공기를 가까이 끌어당긴다. 이 때문에, 도 6에 도시한 바와 같이, 평판 핀(10)의 날개부(11)에 발생한 세로 소용돌이(S)와 함께 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역에서 발달하는 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 따라서, 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 송풍 방향 후열(최후열)의 전열관(20)의 경사 후방에 배치한 제2 윙렛(13)에서는 통과하는 공기의 편향 성분과 선회 성분이 동조하여, 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역의 생성을 억제한다. 이 때문에, 평판 핀(10)의 날개부(11)에 발생한 세로 소용돌이와 함께 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역에서 발달하는 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 따라서, 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 날개부(11)에 발생한 세로 소용돌이(S)에 의해 전열관(20)의 송풍 방향 전방에 생긴 쌍곡점(hyperbolic point) 부근을 흐르는 공기를 가속하여, 먼지의 퇴적, 착상의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평판 핀(10)의 표면에 친수성 처리를 실시했기 때문에, 수분을 포함한 공기가 날개부(11)에 충돌하더라도 착상하는 일이 없고, 세로 소용돌이(S)에 의한 열전도 촉진 효과가 열화하여 압력 손실을 증가시키는 일이 없다.

따라서, 실시예 1에 따른 열교환기에 의하면, 날개부(11), 제1 윙렛(12)과 제2 윙렛(13)에 의해 송풍 방향 전열의 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역과 송풍 방향 후열의 전열관(20)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있어, 열교환기는 높은 열전도 성능을 발휘한다.

이 열교환기는 종래의 기술에 따른 열교환기와 달리, 루버에 의해 난류화하지 않기 때문에, 공기의 흐름을 촌단하지 않고, 마찰에 의한 압력 손실도 작다.

또, 실시예 1에 따른 열교환기는 전열관(20)을 2열 배치한 것이지만, 전열관(20)을 3열 이상의 복수 배치한 것에도 적용할 수 있고, 3열 이상의 복수 배치의 경우에는 최후열의 전열관(20)의 경사 후방에 제2 윙렛(13)을 배치하고, 다른 전열의 전열관(20)의 경사 후방에는 제1 윙렛(12)을 배치하는 것이 바람직하다.

[실시예 2]

본 발명의 실시예 2에 따른 열교환기를 도 8∼도 10을 기초로 하여 설명한다. 또, 도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도, 도 9는 도 8에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도, 도 9는 도 8에 도시한 평판 핀의 제조 방법을 설명하는 평면도이다.

실시예 2에 따른 열교환기는 실시예 1에 따른 열교환기와 마찬가지로, 소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀(30)과, 평판 핀(30)을 관통하여, 내부를 냉매가 순환하는 전열관(40)을 구비하고, 평판 핀(30)에 송풍하여 공기와 전열관(40)의 내부를 순환하는 냉매 사이에서 열교환하는 것이다.

평판 핀(30)은 실시예 1에 따른 열교환기의 평판 핀(10)과 마찬가지로, 두께 0.3 mm의 알루미늄 합금의 박판을 펀칭하여 작성하고 있다.

이 평판 핀(30)의 송풍 방향으로는 2열의 전열관(40)이 지그재그 격자형으로 배치되어 있다. 전열관(40)의 송풍 방향 전방에는 날개부(31)가 평판 핀(30)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 날개부(31)는 전열관(40)의 중심에서 송풍 방향 연장선 상에 선단(정점)이 오도록 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지는 이등변 삼각형 형상을 이루고 있고, 날개부(31)에서 발생한 세로 소용돌이(S)가 붕괴하지 않는 범위(실속하지 않은 범위)에서 송풍 방향에 대하여 영각(α)을 갖고 있다.

전열관(40)의 송풍 방향에 대하여 경사 후방에 윙렛(32)이 평판 핀(30)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 이 윙렛(32)의 경사각(β)은 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 설정되어 있다[송풍 방향에서 보면 전열관(40)에 대하여 역ハ의 글자형이 되도록 형성되어 있다].

그리고, 이와 같이 형성한 평판 핀(30)의 표면은 베마트 처리 또는 침수성 도료의 도포 등의 친수성 처리가 실시되어 있다.

이 열교환기에 송풍하면, 실시예 1에 따른 열교환기와 마찬가지로, 송풍 방향에 대하여 영각(α)을 갖는 평판 핀(30)의 날개부(31) 양측에 날개부(31)의 내측으로 회전하는 한 쌍의 세로 소용돌이(S)가 발생하는 한편, 전열관(40)의 근원부에 세로 소용돌이(S)와 동일 방향으로 회전하는 말굽형태 소용돌이(H)가 생성된다. 세로 소용돌이(S)는 말굽형태 소용돌이(H)의 영향을 받아, 세로 소용돌이(S)의 강도와 크기를 촉진하는 동시에, 세로 소용돌이(S)를 전열관(40)의 근원부에 가까이 끌어당긴다.

세로 소용돌이(S)가 평판 핀(30)의 표면에 공기를 아래를 향해 불기 때문에, 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 또한, 말굽형태 소용돌이(H)가 세로 소용돌이(S)를 전열관(40)의 근원부에 가까이 끌어당기기 때문에, 송풍 방향 후방에서 사수역의 생성을 억제하고, 전열관(40)의 송풍 방향 후방의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 전열관(40)의 송풍 방향 경사 후방에 배치한 윙렛(32)을 흐르는 공기에, 윙렛(32)의 선단측으로 편향된 강한 선회 성분이 생겨, 전열관(40)의 송풍 방향 후방의 사수역에 공기를 가까이 끌어당긴다. 이 때문에, 평판 핀(30)의 날개부(31)에 발생한 세로 소용돌이(S)와 함께 전열관(40)의 송풍 방향 후방의 사수역에서 발달하는 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 따라서, 전열관(40)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 날개부(31)에 발생한 세로 소용돌이(S)에 의해, 전열관(40)의 송풍 방향 전방에 생긴 쌍곡점 부근을 흐르는 공기를 가속하여, 먼지의 퇴적, 착상의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평판 핀(30)의 표면에 친수성 처리를 실시했기 때문에 수분을 포함한 공기가 날개부(31)에 충돌하더라도 착상하는 일이 없고, 세로 소용돌이(S)에 의한 열전도 촉진 효과가 열화하여 압력 손실을 증가시키는 일이 없다.

따라서, 실시예 2에 따른 열교환기에 의하면 날개부(31)와 윙렛(32)에 의해 전열관(40)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있고, 열교환기는 높은 열전달 성능을 발휘한다.

이 열교환기는 종래의 기술에 따른 열교환기와 달리, 루버에 의해 난류화하지 않기 때문에 공기의 흐름을 촌단하지 않고, 마찰에 의한 압력 손실도 작다.

실시예 2에 따른 열교환기는 전열관(40)을 2열 배치한 것이지만, 전열관(40)을 3열 이상의 복수 배치한 것에도 적용할 수 있다.

평판 핀(30)은 도 10에 도시한 바와 같이 알루미늄 합금의 박판에 날개부(31)와 윙렛(32)을 소정의 피치로 연속하여 형성한 후에, 절단하여 제조하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 날개부(31)와 윙렛(32)을 연속하여 형성한 후에, 절단하여 평판 핀(30)을 제조하면, 제조 효율이 상승하는 동시에, 단재의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 전열관(40)을 2열 배치하는 평판 핀과 전열관(40)을 3열 이상의 복수 열 배치하는 평판 핀을 절단하는 방법을 바꾸는 것만으로 제조할 수 있기 때문에, 개별적으로 금형 등의 치구를 준비할 필요가 없다.

[실시예 3]

본 발명의 실시예 3에 따른 열교환기를 도 11 및 도 12를 기초로 하여 설명한다. 또, 도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도, 도 12는 도 11에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도이다.

실시예 3에 따른 열교환기는 실시예 1에 따른 열교환기와 마찬가지로, 소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀(50)과, 평판 핀(50)을 관통하여, 내부를 냉매가 순환하는 전열관(60)을 구비하고, 평판 핀(50)에 송풍하여 공기와 전열관(60)의 내부를 순환하는 냉매 사이에서 열교환하는 것이다.

평판 핀(50)은 실시예 1에 따른 열교환기의 평판 핀(10)과 마찬가지로, 두께 0.3 mm의 알루미늄 합금의 박판을 펀칭하여 작성되어 있다.

이 평판 핀(50)의 송풍 방향으로는 2열의 전열관(60)이 지그재그 격자형으로 배치되어 있다. 인접하는 전열관(60)의 사이에는 날개부(51)가 평판 핀(50)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 날개부(51)는 후열의 전열관(60)의 중심에서 송풍 방향 연장선 상에 선단(정점)이 오도록 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지는 이등변 삼각형 형상을 이루고 있고, 날개부(51)에서 발생한 세로 소용돌이(S)가 붕괴하지 않는 범위(실속하지 않은 범위)에서 송풍 방향에 대하여 영각(α)을 갖고 있다.

전열관(60)의 송풍 방향에 대하여 경사 후방에 윙렛(52)이 평판 핀(50)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 이 윙렛(32)의 경사각(β)은 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 설정되어 있다[송풍 방향에서 보면 전열관(60)에 대하여 역ハ의 글자형이 되도록 형성되어 있다].

그리고, 이와 같이 형성한 평판 핀(50)의 표면은 베마트 처리 또는 침수성 도료의 도포 등의 친수성 처리가 되어 있다.

이 열교환기에 송풍하면, 송풍 방향에 대하여 영각(α)을 갖는 평판 핀(50)의 날개부(51) 양측에 날개부(51)의 내측으로 회전하는 한 쌍의 세로 소용돌이(S)가 발생하는 한편, 후열의 전열관(60)의 근원부에 세로 소용돌이(S)와 동일 방향으로 회전하는 말굽형태 소용돌이(H)가 생성된다. 세로 소용돌이(S)는 말굽형태 소용돌이(H)의 영향을 받아, 세로 소용돌이(S)의 강도와 크기를 촉진하는 동시에, 세로 소용돌이(S)를 후열의 전열관(60)의 근원부에 가까이 끌어당긴다.

세로 소용돌이(S)가 평판 핀(50)의 표면에 공기를 아래를 향해 불기 때문에, 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 또한, 말굽형태 소용돌이(H)가 세로 소용돌이(S)를 후열의 전열관(60)의 근원부에 가까이 끌어당기기 때문에, 송풍 방향 후방에서 사수역의 생성을 억제하고, 전열관(60)의 송풍 방향 후방의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 전열관(60)의 송풍 방향 경사 후방에 배치한 윙렛(52)을 흐르는 공기에 윙렛(52)의 선단측으로 편향된 강한 선회 성분이 생겨, 전열관(60)의 송풍 방향 후방의 사수역에 공기를 가까이 끌어당긴다. 이 때문에, 평판 핀(50)의 날개부(51)에 발생한 세로 소용돌이(S)와 동시에 전열관(60)의 송풍 방향 후방의 사수역에서 발달하는 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 따라서, 전열관(60)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 날개부(51)에 발생한 세로 소용돌이(S)에 의해 후열의 전열관(60)의 송풍 방향 전방에 생긴 쌍곡점 부근을 흐르는 공기를 가속하여, 먼지의 퇴적, 착상의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평판 핀(50)의 표면에 친수성 처리를 실시했기 때문에, 수분을 포함한 공기가 날개부(51)에 충돌하더라도 착상하는 일이 없고, 세로 소용돌이(S)에 의한 열전도 촉진 효과가 열화하여 압력 손실을 증가시키는 일이 없다.

따라서, 실시예 3에 따른 열교환기에 의하면 날개부(51)와 윙렛(52)에 의해 전열관(60)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있어, 열교환기는 높은 열전달 성능을 발휘한다.

실시예 3에 따른 열교환기는 전열관(60)을 2열 배치한 것이지만, 전열관(60)을 3열 이상의 복수 배치한 것에도 적용할 수 있다.

평판 핀(30)은 실시예 3에 따른 열교환기와 같이, 알루미늄 합금의 박판에 날개부(51)와 윙렛(52)을 소정의 피치로 연속하여 형성한 후에, 절단하여 제조하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 날개부(51)와 윙렛(52)을 연속하여 형성한 후에, 절단하여 평판 핀(50)을 제조하면, 제조 효율이 상승하는 동시에, 단재의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 전열관(60)을 2열 배치하는 평판 핀과 전열관(60)을 3열 이상의 복수열 배치하는 평판 핀을 절단하는 방법을 바꾸는 것만으로 제조할 수 있기 때문에, 개별적으로 금형 등의 치구를 준비할 필요가 없다.

[실시예 4]

본 발명의 실시예 4에 따른 열교환기를 도 13 및 도 14를 기초로 하여 설명한다. 또, 도 13은 본 발명의 실시예 4에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도, 도 14는 도 13에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도이다.

실시예 4에 따른 열교환기는 실시예 1에 따른 열교환기와 마찬가지로, 소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀(70)과, 평판 핀(70)을 관통하여, 내부를 냉매가 순환하는 전열관(80)을 구비하고, 평판 핀(70)에 송풍하여 공기와 전열관(80)의 내부를 순환하는 냉매 사이에서 열교환하는 것이다.

평판 핀(70)은 실시예 1에 따른 열교환기의 평판 핀(10)과 같이, 두께 0.3 mm의 알루미늄 합금의 박판을 펀칭하여 작성되어 있다.

이 평판 핀(70)의 송풍 방향으로는 2열의 전열관(80)이 지그재그 격자형으로 배치되어 있다. 전열관(80)의 송풍 방향 전방에는 날개부(71)가 평판 핀(70)으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 날개부(71)는 전열관(80)의 중심에서 송풍 방향 연장선상에 선단(정점)이 오도록 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지는 이등변 삼각형 형상을 이루고 있고, 날개부(71)에서 발생한 세로 소용돌이(S)가 붕괴하지 않는 범위(실속하지 않은 범위)에서 송풍 방향에 대하여 영각(α)을 갖고 있다.

전열관(80)의 송풍 방향에 대하여, 경사 후방에 윙렛(72)이 평판으로부터 잘라 일으켜 형성되어 있다. 이 윙렛(72)의 경사각(β)은 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 설정되어 있다[송풍 방향에서 보면 전열관(80)에 대하여 역ハ의 글자형이 되도록 형성되어 있다].

그리고, 이와 같이 형성한 평판 핀(70)의 표면은 베마트 처리 또는 침수성 도료의 도포 등의 친수성 처리가 되어 있다.

이 열교환기에 송풍하면, 실시예 1에 따른 열교환기와 같이 송풍 방향에 대하여 영각(α)을 갖는 평판 핀(70)의 날개부(71)의 양측에 날개부(71)의 내측으로 회전하는 한 쌍의 세로 소용돌이(S)가 발생하는 한편, 전열관(80)의 근원부에 세로 소용돌이(S)와 동일 방향으로 회전하는 말굽형태 소용돌이(H)가 생성된다. 세로 소용돌이(S)는 말굽형태 소용돌이(H)의 영향을 받아, 세로 소용돌이(S)의 강도와 크기를 촉진하는 동시에, 세로 소용돌이(S)를 전열관(80)의 근원부에 가까이 끌어당긴다.

세로 소용돌이(S)가 평판 핀(70)의 표면에 공기를 아래를 향해 불기 때문에, 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 또한, 말굽형태 소용돌이(H)가 세로 소용돌이(S)를 전열관(80)의 근원부에 가까이 끌어당기기 때문에, 송풍 방향 후방에서 사수역의 생성을 억제하고, 전열관(80)의 송풍 방향 후방의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 전열관(80)의 송풍 방향 경사 후방에 배치한 윙렛(72)을 흐르는 공기에 윙렛(72)의 선단측으로 편향된 강한 선회 성분이 생겨, 전열관(80)의 송풍 방향 후방의 사수역에 공기를 가까이 끌어당긴다. 이 때문에, 평판 핀(70)의 날개부(71)에 발생한 세로 소용돌이(S)와 함께 전열관(80)의 송풍 방향 후방의 사수역에서 발달하는 온도 경계층을 얇게 할 수 있다. 따라서, 전열관(80)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있다.

또한, 날개부(71)에 발생한 세로 소용돌이(S)에 의해 전열관(80)의 송풍 방향 전방에 생긴 쌍곡점 부근을 흐르는 공기를 가속하여, 먼지의 퇴적, 착상의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평판 핀(70)의 표면에 친수성 처리를 실시했기 때문에, 수분을 포함한 공기가 날개부(71)에 충돌하더라도 착상하는 일이 없고, 세로 소용돌이(S)에 의한 열전도 촉진 효과가 열화하여 압력 손실을 증가시키는 일이 없다.

따라서, 실시예 4에 따른 열교환기에 의하면 날개부(71)와 윙렛(72)에 의해 전열관(80)의 송풍 방향 후방의 사수역의 열전도를 회복할 수 있어, 열교환기는 높은 열전달 성능을 발휘한다.

실시예 4에 따른 열교환기는 전열관(80)을 2열 배치한 것이지만, 전열관(80)을 3열 이상의 복수 배치한 것에도 적용할 수 있다.

평판 핀(70)은 실시예 2에 따른 열교환기와 마찬가지로, 알루미늄 합금의 박판에 날개부(71)와 윙렛(72)을 소정의 피치로 연속하여 형성한 후에, 절단하여 제조하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 날개부(71)와 윙렛(72)을 연속하여 형성한 후에, 절단하여 평판 핀(70)을 제조하면, 제조 효율이 상승하는 동시에, 단재의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 전열관(80)을 2열 배치하는 평판 핀과 전열관(80)을 3열 이상의 복수열 배치하는 평판 핀을 절단하는 방법을 바꾸는 것만으로 제조할 수 있기 때문에, 개별적으로 금형 등의 치구를 준비할 필요가 없다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 열교환기는 송풍 속도가 저속인 열교환기에 유용하며, 특히, 자동 판매기, 쇼케이스 등에 적용하는 핀 앤드 튜브형의 열교환기에 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도이다.

도 3은 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이를 설명하는 사시도이다.

도 4는 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이와 전열관 주위에 발생하는 말굽 소용돌이를 설명하는 사시도이다.

도 5는 제1 윙렛의 작용을 설명하는 사시도이다.

도 6은 평판 핀에 발생한 세로 소용돌이, 전열관 주위에 발생하는 말굽 소용돌이와, 제1 윙렛의 작용을 설명하는 사시도이다.

도 7은 제2 윙렛의 작용을 설명하는 사시도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도이다.

도 9는 도 6에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도이다.

도 10은 도 6에 도시한 평판 핀의 제조 방법을 설명하는 평면도이다.

도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도이다.

도 12는 도 11에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도이다.

도 13은 본 발명의 실시예 4에 따른 열교환기의 평판 핀을 설명하는 평면도이다.

도 14는 도 12에 도시한 평판 핀을 적층한 열교환기의 측면도이다.

도 15는 종래의 기술에 따른 열교환기의 사시도이다.

도 16은 종래의 기술에 따른 열교환기의 평판 핀을 도시한 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 평판 핀

11: 날개부

12: 제1 윙렛

13: 제2 윙렛

20: 전열관

30: 평판 핀

31: 날개부

32: 윙렛

40: 전열관

50: 평판 핀

51: 날개부

52: 윙렛

60: 전열관

70: 평판 핀

71: 날개부

72: 윙렛

80: 전열관

H: 말굽형태 소용돌이

S: 세로 소용돌이

α: 영각

β: 경사각

γ: 경사각

Claims

소정의 간격으로 평행하게 배치된 복수의 평판 핀과, 상기 평판 핀을 관통하여 내부를 냉매가 통과하는 전열관을 구비하고, 상기 평판 핀의 전방 가장자리측에서 상호간을 통과하는 공기와의 사이에 열교환하는 열교환기에 있어서,

전열관의 송풍 방향 전방에, 기부로부터 선단부를 향해서 점차 폭이 좁아지고, 통과하는 공기에 세로 소용돌이를 발생시키는 날개부를 평판 핀으로부터 잘라 일으켜 형성하는 한편,

전열관의 송풍 방향 후방에, 평판 핀으로부터 잘라 일으킨 윙렛을 형성한 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 전열관 후류의 축류 성분과 동조하는 선회 성분을 생성하는 형태로 상기 윙렛의 경사각을 설정한 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 통과하는 공기의 편향 성분과 선회 성분이 동조하는 형태로 송풍 방향 최후열의 전열관의 송풍 방향 후방에 형성한 윙렛의 경사각을 설정한 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 평판 핀은 상기 날개부와 상기 윙렛을 소정의 피치로 연속하여 형성한 박판으로부터 절단하여 제조한 것을 특징으로 하는 열교환기.