KR20110083017A - 열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 열 교환기용 핀은 1차 열교환 영역 및 상기 1차 열 교환 영역과 인접하게 배치된 2차 열교환 영역을 갖는 핀 몸체; 상기 핀 몸체를 관통하며 상기 핀 몸체로부터 돌출된 핀 칼라; 상기 핀 몸체 중 상기 1차 열 교환 영역과 대응하는 부분을 적어도 한번 절곡 하여 형성된 제1 핀부; 및 상기 핀 몸체 중 상기 2차 열교환 영역과 대응하는 부분을 절개 및 절개된 부분을 절곡 하여 형성된 제2 핀부를 포함한다.

Description

열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기{FIN FOR HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGER HAVING THE SAME}
본 발명은 열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열 교환기는 냉방 또는 난방용 공기 조화기에 설치되어 열 교환을 수행하는 장치로서, 에어컨과 같은 공기 조화기 등에서는 핀-튜브 형태의 열 교환기가 주로 사용되고 있다.
핀-튜브 형태의 열 교환기는 핀 및 튜브를 포함한다. 냉매가 순환되는 튜브에 설치되는 핀(fin)은 루버 핀(louver fin) 및 코러게이트 핀(corrugate fin) 등이 널리 사용되고 있다.
루버 핀은 핀의 일부를 절개 및 절곡 한 구조를 갖고, 코러게이트 핀은 금속 플레이트 등을 'W' 자 형상으로 다수 번 절곡 한 형상을 갖는다.
코러게이트 핀의 경우 서리가 잘 부착되지 않는 특성을 갖는 반면, 충분한 전열 성능을 갖기 위해서는 코러게이트 핀의 면적을 증가시켜야 하며, 루버 핀의 경우, 코러게이트 핀보다 작은 면적으로 충분한 전열 성능을 갖는 반면 겨울철에 에어컨 가동시 서리가 쉽게 발생 되어 전열 성능이 크게 감소 되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 겨울철 에어컨 가동시 서리 발생을 억제하여 전열 성능을 향상시킨 열 교환기용 핀을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열 교환기용 핀을 포함하는 열 교환기를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 열 교환기용 핀은 1차 열교환 영역 및 상기 1차 열 교환 영역과 인접하게 배치된 2차 열교환 영역을 갖는 핀 몸체; 상기 핀 몸체를 관통하며 상기 핀 몸체로부터 돌출된 핀 칼라; 상기 핀 몸체 중 상기 1차 열 교환 영역과 대응하는 부분을 적어도 한번 절곡 하여 형성된 제1 핀부; 및 상기 핀 몸체 중 상기 2차 열교환 영역과 대응하는 부분을 절개 및 절개된 부분을 절곡 하여 형성된 제2 핀부를 포함한다.
일실시예로서, 열 교환기는 냉매가 통과하는 튜브; 및 1차 열교환 영역 및 상기 1차 열 교환 영역과 인접하게 배치된 2차 열교환 영역을 갖는 핀 몸체, 상기 핀 몸체를 관통하고 상기 핀 몸체로부터 돌출되며 상기 튜브의 외측면과 결합 된 핀 칼라, 상기 1차 열교환 영역에 배치되며 상기 핀 몸체를 적어도 한번 절곡한 제1 핀부 및 상기 2차 열교환 영역에 배치되며 상기 핀 몸체로부터 절개된 적어도 2 개의 절개부들을 절곡한 제2 핀부를 포함하며, 상기 튜브에 복수매가 겹쳐지게 배치된 열 교환 핀들을 포함한다.
본 발명의 열 교환기용 핀 및 열 교환기용 핀을 갖는 열 교환기에 따르면,하나의 열 교환용 핀에 코러게이트 타입 핀부 및 루버 타입 핀부를 각각 형성하고, 특히 공기와 1차적으로 접촉하여 서리가 빈번히 발생 되는 열 교환용 핀의 일부분에 코러게이트 타입 핀부를 형성하여 서리 부착을 억제하고 공기와 2차적으로 접촉하는 열 교환용 핀의 나머지 부분에는 전열 성능이 우수한 루버 타입 핀을 형성함으로써 열 교환용 핀에 서리 부착을 방지할 뿐만 아니라 전열 성능도 함께 향상시킬 수 있는 복합적인 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기용 핀을 포함하는 열 교환기를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 열 교환기용 핀(100)은 핀 몸체(110), 핀 칼라(120), 제1 핀부(first fin portion;130) 및 제2 핀부(second fin portion;140)를 포함한다.
핀 몸체(110)는, 예를 들어, 얇은 두께를 갖는 금속 플레이트를 포함하며, 핀 몸체(110)는 열 전도율이 우수한 금속판일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 핀 몸체(110)는 단변(110a) 및 장변(110b)을 갖는 직육면체 금속 플레이트 일 수 있고, 핀 몸체(110)의 단변(110a)의 폭은 W이고, 핀 몸체(110)의 장변(110b)의 폭은 L로서 정의하기로 한다. 본 발명의 일실시예에서, 단변(110a)의 폭은 약 10mm 내지 약 30mm일 수 있다.
핀 몸체(110)는 1차 열 교환 영역(111) 및 2차 열 교환 영역(112)으로 구분된다.
1차 열 교환 영역(111)은 외부에서 유입되는 공기와 1차적으로 접촉되는 영역으로서 정의되고, 2차 열 교환 영역(112)은 1차 열 교환 영역(111)을 통과한 공기와 2차적으로 접촉되는 영역으로서 정의된다.
본 실시예에서, 핀 몸체(110)의 1차 열 교환 영역(111)은 W/2의 폭 및 상기 L의 길이를 갖고, 핀 몸체(110)의 2차 열 교환 영역(112)은 W/2의 폭 및 상기 L의 길이를 갖는다.
본 발명의 일실시예에서, 1차 열 교환 영역(111) 및 2차 열 교환 영역(112)은 핀 몸체(110)를 폭 방향으로 이등분하여 형성된다.
비록 본 발명의 일실시예에서, 1차 열 교환 영역(111) 및 2차 열 교환 영역(112)이 동일한 형상 및 동일한 면적을 갖는 것으로 도시 및 설명되고 있지만, 1차 열 교환 영역(111) 및 2차 열 교환 영역(112)은 공기 조화기에서 요구되는 전열 특성에 따라서 다른 형상 및 다른 면적으로 형성될 수 있다.
핀 칼라(120)는 핀 몸체(110)에 형성된다. 본 실시예에서, 핀 칼라(120)는 1차 열 교환 영역(111)의 일부 및 2차 열 교환 영역(112)의 일부에 배치된다. 핀 칼라(120)는 핀 몸체(110)로부터 원통 형상으로 돌출되며, 핀 칼라(120)와 대응하는 상기 핀 몸체(110)에는 관통홀이 형성된다. 핀 칼라(120)에는 냉매가 통과하는 튜브 등이 결합 될 수 있다.
제1 핀부(130)는 1차 열 교환 영역(111)에 형성된다. 제1 핀부(130)는 1차 열 교환 영역(111)과 대응하는 핀 몸체(110)를 적어도 두 번 절곡 하여 형성된다. 본 실시예에서, 제1 핀부(130)는, 예를 들어, 두 번 절곡 된다. 이하, 제1 핀부(130) 중 절곡된 부분을 절곡부(136)로서 정의된다.
제1 핀부(130)의 절곡부(136)는 핀 몸체(110)의 장변(110b)와 실질적으로 평행하게 형성된다. 절곡부(136)에 의하여 핀 몸체(110)의 1차 열 교환 영역(130)에는 제1 코러게이트 핀부(132) 및 제2 코러게이트 핀부(134)가 형성된다.
제1 코러게이트 핀부(132)는 2차 열 교환 영역(111)과 인접하게 형성되고, 제2 코러게이트 핀부(134)는 제1 코러게이트 핀부(132)와 연결된다.
제1 코러게이트 핀부(132)는 핀 몸체(110)에 대하여 반시계 방향으로 절곡되고, 제2 코러게이트 핀부(134)는 제1 코러게이트 핀부(132)에 대하여 시계 방향으로 절곡 된다. 본 발명의 일실시예에서, 제1 및 제2 코러게이트 핀부(132,134)들 사이의 절곡 각도는, 예를 들어, 둔각으로 형성되며, 제1 및 제2 코러게이트 핀부(132,134)들 사이의 절곡부(136) 및 핀 몸체(110)의 상면은 지정된 높이(H)를 갖는다. 본 발명의 일실시예에서, 절곡부(136) 및 핀 몸체(110)의 상면 사이의 높이(H)는 약 0.8mm 내지 약 1.7mm일 수 있다.
본 실시예에서, 제1 코러게이트 핀부(132) 및 제2 코러게이트 핀부(134)는 동일한 형상 및 동일한 면적을 가질 수 있다. 이와 다르게, 제1 코러게이트 핀부(132) 및 제2 코러게이트 핀부(134)는 전열 특성을 향상시키기 위해서 서로 다른 형상 및 서로 다른 면적으로 형성되어도 무방하다.
제2 핀부(140)는 2차 열 교환 영역(112)에 형성된다. 제2 핀부(140)는 2차 열 교환 영역(112)에 대응하는 핀 몸체(110)의 일부를 절개 및 절개된 부분을 절곡 하여 형성된다. 제2 핀부(140)는 펀치 공정 등에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 핀 몸체(110)로부터 절곡된 제2 핀부(140)는 핀 몸체(110)의 하면 및 하면과 대응하는 상면으로 돌출되는 길이를 가질 수 있다. 이와 다르게, 제2 핀부(140)는 핀 몸체(110)의 상기 상면으로만 돌출되거나, 핀 몸체(110)의 상기 하면으로만 돌출되어도 무방하다.
본 실시예에서, 2차 열 교환 영역(112)에 형성된 제2 핀부(140)는 핀 몸체(110)의 장변(110b)과 평행한 방향으로 형성되고, 단변(110a) 방향으로 적어도 1 개가 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 제2 핀부(140)는 2차 열 교환 영역(112)에 단변(110a) 방향을 따라 1개 내지 5 개가 형성될 수 있고, 도 2에 도시된 핀 몸체(110) 및 제2 핀부(140)가 이루는 절곡각(θ)은 10˚내지 40˚일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기용 핀을 포함하는 열 교환기를 도시한 단면도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기의 열 교환용 핀은 앞서 도 1 및 도 2에 도시 및 설명된 열 교환기용 핀과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기(300)는 열 교환기용 핀(100) 및 튜브(200)를 포함한다.
열 교환기용 핀(100)은 1차 열 교환 영역(111), 2차 열 교환 영역(112) 및 핀 칼라(120)를 포함하는 핀 몸체(110), 1차 열 교환 영역(111)에 형성된 제1 핀부(130) 및 2차 열 교환 영역(112)에 형성된 제2 핀부(140)를 포함한다.
튜브(200)는 냉매가 흐르는 파이프 형태로 열 교환기용 핀(100)의 핀 칼라(120)는 튜브(200)의 외측면에 결합 된다. 본 발명의 일실시예에서, 열 교환기용 핀(100)은 수십~ 수백장이 튜브(200)의 외측면에 끼워져 결합 된다. 각 열 교환용 핀(100)들 사이의 피치는 약 1mm 내지 약 2.5mm일 수 있다.
본 발명의 열 교환기(300)는 공기가 유입되는 1차 열 교환 영역(111)에 코러게이트 타입의 제1 핀부(130)가 배치되고, 2차 열 교환 영역(112)에 루버 타입의 제2 핀부(140)가 형성된다.
따라서, 겨울철에 에어컨을 작동할 때, 코러게이트 타입의 제1 핀부(130)에 의하여 서리가 발생을 방지 및 억제 및 서리에 따라 인접한 열 교환용 핀(100)들 사이의 폐색을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 루버 타입의 제2 핀부(140)에 의하여 전열 성능을 보다 향상시킨다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 하나의 열 교환용 핀에 코러게이트 타입 핀부 및 루버 타입 핀부를 각각 형성하고, 특히 공기와 1차적으로 접촉하여 서리가 빈번히 발생되는 열 교환용 핀의 일부분에 코러게이트 타입 핀부를 형성하여 서리 부착을 억제하고 공기와 2차적으로 접촉하는 열 교환용 핀의 나머지 부분에는 전열 성능이 우수한 루버 타입 핀을 형성함으로써 열 교환용 핀에 서리 부착을 방지하며 전열 성능도 향상시킬 수 있는 복합적인 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
열 교환기용 핀...100 핀 몸체...110
핀 칼라...120 제1 핀부...130
제2 핀부...140

Claims (8)

1차 열교환 영역 및 상기 1차 열 교환 영역과 인접하게 배치된 2차 열교환 영역을 갖는 핀 몸체;
상기 핀 몸체를 관통하며 상기 핀 몸체로부터 돌출된 핀 칼라;
상기 핀 몸체 중 상기 1차 열 교환 영역과 대응하는 부분을 적어도 한번 절곡 하여 형성된 제1 핀부; 및
상기 핀 몸체 중 상기 2차 열교환 영역과 대응하는 부분을 절개 및 절개된 부분을 절곡 하여 형성된 제2 핀부를 포함하는 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
상기 제1 핀부는 상기 핀 몸체로부터 반시계 방향으로 절곡된 제1 코러게이트 핀부 및 상기 제1 코러게이트 핀부로부터 시계 방향으로 절곡 된 제2 코러게이트 핀부를 포함하는 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
절곡된 상기 제1 핀부의 절곡부의 높이는 0.8mm 내지 1.7mm인 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
싱기 제2 핀부는 상기 제2 열 교환 영역에서 1 개 내지 5 개가 배치되고, 상기 핀 몸체에 대한 상기 제2 핀부의 절곡된 절곡각은 10˚내지 40˚인 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
상기 핀 몸체의 폭은 10mm 내지 30mm 인 열 교환기용 핀.
냉매가 통과하는 튜브; 및
1차 열교환 영역 및 상기 1차 열 교환 영역과 인접하게 배치된 2차 열교환 영역을 갖는 핀 몸체, 상기 핀 몸체를 관통하고 상기 핀 몸체로부터 돌출되며 상기 튜브의 외측면과 결합 된 핀 칼라, 상기 1차 열교환 영역에 배치되며 상기 핀 몸체를 적어도 한번 절곡한 제1 핀부 및 상기 2차 열교환 영역에 배치되며 상기 핀 몸체로부터 절개된 적어도 2 개의 절개부들을 절곡한 제2 핀부를 포함하며, 복수매가 상기 튜브에 겹쳐지게 배치된 열 교환 핀들을 포함하는 열 교환기.
제6항에 있어서,
상기 제1 열 교환 영역에 배치된 상기 제1 핀부는 코러게이트 형상을 포함하고, 상기 제2 열 교환 영역에 배치된 상기 제2 핀부는 루버 형상을 포함하는 열 교환기.
제6항에 있어서,
상기 튜브에 겹쳐지게 배치된 상기 열 교환 핀들 사이의 피치는 1mm 내지 2.5mm 인 열 교환기.
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