KR20110090522A - 열교환기용 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 열교환기용 핀에 관한 것이다.
본 발명에 의한 열교환기용 핀은 평탄부 및 만곡부를 가진 주름진 구조이고, 상기 핀의 평탄부에는 복수의 루버가 형성되며, 복수의 루버들 사이에는 공기의 흐름경로가 통과하는 공기통로가 형성되고, 복수의 루버는 2 이상의 루버부로 구분되고, 각 루버부는 복수의 루버로 구성되며, 각 루버부의 루버의 경사각과 인접하는 루버부의 루버의 경사각이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기용 핀{FIN FOR HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있는 열교환기용 핀에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 차량 내에는 응축기, 라디에이터, 인터쿨러, 오일쿨러 등과 같은 다양한 차량용 열교환기가 설치되어 있다. 이러한 차량용 열교환기는 내부에 열교환매체가 유동할 수 있는 유로를 가지고, 이러한 유로를 통해 열교환매체가 흐르는 동안 주위의 유체(공기, 냉각수 등)와 열교환하도록 구성된다.

한편, 차량용 열교환기는 그 형상 내지 구조에 따라 다양한 종류가 있다. 이 중에서 핀 앤 튜브 타입(fin and tube type)의 차량용 열교환기는 열교환매체가 통과하는 복수의 튜브(tube) 및 이러한 튜브들 사이에 배치된 복수의 핀(fin)을 가진 열교환기로서, 각 핀은 평탄부 및 만곡부를 가진 주름진 구조로 이루어며, 핀의 표면을 따라 공기가 통과하면서 각 튜브의 내부를 통과하는 열교환매체와 열교환하도록 구성된다.

각 핀의 평탄부에는 복수의 루버(louver)가 형성되고, 이러한 루버는 핀의 평탄부에 대해 소정각도로 경사진 구조로 절곡된다. 이에, 루버는 그 선단효과에 의해 열교환성능을 향상시킴과 더불어, 공기의 흐름을 바꾸어 인접한 루버들 사이의 통로로 공기 흐름을 유도하여 방열핀의 열전달효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 종래의 핀은 루버들의 경사각이 동일하게 형성되어 있으므로, 그 경사각을 높이면 열전달량을 증가시킬 수 있으나 그 압력강하가 급격하게 증가하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 열교환기용 핀의 루버들의 경사각을 다양한 구성함으로써 공기압력강하를 줄이면서 열전달량을 증대시킬 수 있는 열교환기용 핀을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 튜브들 사이에 배치된 열교환기용 핀에 있어서,

상기 핀은 평탄부 및 만곡부를 가진 주름진 구조이고, 상기 핀의 평탄부에는 복수의 루버가 형성되며, 복수의 루버들 사이에는 공기의 흐름경로가 통과하는 공기통로가 형성되고,

복수의 루버는 2 이상의 루버부로 구분되고, 각 루버부는 복수의 루버로 구성되며, 일측 루버부의 루버 경사각과 인접하는 루버부의 루버 경사각이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 평탄부의 중앙부에는 턴어라운드 루버가 배치되고, 상기 복수의 루버는 상기 턴어라운드 루버에 의해 상류측 루버군 및 하류측 루버군이 구분되며, 상기 상류측 루버군의 루버들과 하류측 루버군의 루버들은 서로 대향하는 방향으로 경사지고, 상기 상류측 루버군 및 하류측 루버군은 2 이상의 루버부로 구분되며, 각 루버부는 복수의 루버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 상류측 루버군 및 하류측 루버군 각각은 제1 및 제2 루버부로 구분되고, 상기 제1루버부는 복수의 제1루버로 구성되며, 상기 제2루버부는 복수의 제2루버로 구성되고, 상기 제1루버부의 제1루버들은 상기 핀의 평탄부 측에 인접하며, 상기 제2루버부의 제2루버들은 상기 핀의 턴어라운드루버측에 대칭적으로 인접하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1루버들의 경사각은 상기 제2루버들의 경사각 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 핀의 평탄부 양단측에 인접한 루버들의 경사각과 핀의 중앙부에 근접한 루버들의 경사각을 서로 다르게 설정함으로써 공기의 압력강하를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 열전달량을 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 핀 앤 튜브 타입의 열교환기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A부분을 부분 절취하여 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 B-B선을 따라 도시한 단면도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기용 핀을 도시한다.
도 4는 본 발명의 열교환기용 핀을 통과하는 공기의 유동상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명과 관련된 핀 앤 튜브 타입의 열교환기의 일 형태가 예시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 핀 앤 튜브 타입의 열교환기는 한 쌍의 헤더(1), 각 헤더(1)에 밀봉적으로 결합되는 한 쌍의 헤더탱크(2), 상기 헤더(1)들 사이를 가로질러 설치된 복수의 튜브(3), 상기 튜브(3)들 사이에 설치된 복수의 핀(4)을 포함한다.

이에, 열교환매체는 헤더탱크(2) 및 헤더(1) 내로 유입되고, 헤더탱크(2) 내의 열교환매체는 복수의 튜브(3)를 통과하면서 외부 공기와의 열교환에 의해 열교환매체의 열이 외부로 방출된다.

핀(4)은 도 2에 도시된 바와 같이 평탄부(4a, planar portion) 및 만곡부(4b, curved portion)를 가진 주름진 구조(corrugated)로 구성되고, 핀(4)의 표면을 따라 공기흐름이 형성된다. 화살표 X1은 튜브(3)의 내부를 통과하는 열교환매체의 흐름방향을 나타내고, 화살표 X2는 평탄부(4a)의 표면을 따라 흐르는 공기의 흐름방향을 나타낸다.

그리고, 평탄부(4a)의 공기흐름 방향(X2)을 따라 복수의 루버(5, louver)가 형성되고, 각 루버(5)들은 평탄부(4a)의 평면에 대해 경사지도록 절곡(bent out)된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기용 핀(4)의 루버구조를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 평탄부(4a)의 중앙부에는 턴어라운드 루버(5a, turn around louver)가 형성되고, 이 턴어라운드 루버(5a)의 상류측에는 상류측 루버군(5b, leading louver set)이 배치되고, 턴어라운드 루버(5a)의 하류측에는 하류측 루버군(5c, trailing louver set)이 배치된다. 상류측 및 하류측 루버군(5b, 5c) 각각은 복수의 루버로 구성되고, 상류측 및 하류측 루버군(5b, 5c)의 인접하는 루버들 사이에는 공기의 흐름경로(AL)가 통과하는 공기통로(5e)가 형성되며, 이에 공기통로(5e)와 공기의 흐름경로(AL)는 대략 서로 평행하다. 상류측 루버군(5b)의 루버들과 하류측 루버군(5c)의 루버들은 서로 대향하는 각도로 경사지게 형성된다.

상류측 루버군(5b) 및 하류측 루버군(5c) 각각은 2 이상의 루버부(L1, L2)로 구분되고, 이하에서는 설명의 편의를 위해 루버부(L1, L2)를 제1 및 제2 루버부(L1, L2)로 구분지어 명시한다. 제1루버부(L1)는 복수의 제1루버(51a, 52a)로 구성되고, 제2루버부(L2)는 복수의 제2루버(51b, 52b)로 구성된다.

제1루버부(L1)의 제1루버(51a, 52a)들은 핀(4)의 평탄부(4a)의 폭방향 단부측에 각각 인접하며, 제2루버부(L2)의 제2루버(51b, 52b)들은 핀(4)의 턴어라운드루버(5a)측에 대칭적으로 인접한다.

제1루버부(L1)의 제1루버(51a, 52a)들과 제2루버부(L2)의 제2루버(51b, 52b)들은 그 경사각(A, B)이 서로 다르게 설정된다. 특히, 제1루버(51a, 52a)의 경사각(A)은 제2루버(51b, 52b)의 경사각(B) 보다 크게 형성됨에 따라 공기가 상류측 루버(5b)를 통과한 후에 턴어라운드루버(5a)를 거쳐 하류측 루버(5c)를 통과할 때 발생하는 압력강하를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 열전달량을 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 제1루버부(L1)의 제1루버(51a, 52a)와 제2루버부(L2)의 제2루버(51b, 52b)들의 경사각(A, B)이 서로 다르게 형성됨에 따라 도 4에 나타난 바와 같이 압력강하가 최소화됨을 알 수 있다.

특히, 제1 및 제2 루버부(L1, L2)의 비율은 공기의 유동효율을 최적화할 수 있을 정도로 설정됨이 바람직하다.

이상에서는, 상류측 루버군(5b) 및 하류측 루버군(5c) 각각이 제1 및 제2 루버부(L1, L2) 즉, 2개의 루버부로 구분된 것으로 예시하고 설명하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 3개, 4개 등과 같이 2 이상의 루버부로 구분될 수 있다.

3: 튜브 4: 핀
5: 루버 5a: 턴어라운드 루버
5b: 상류측 루버군 5c: 하류측 루버군
51, 52: 루버 51a, 52a; 제1루버
51b, 52b: 제2루버 L1, L2: 제1 및 제2 루버부

Claims (4)

1. 복수의 튜브들 사이에 배치된 열교환기용 핀에 있어서,
   상기 핀은 평탄부 및 만곡부를 가진 주름진 구조이고, 상기 핀의 평탄부에는 복수의 루버가 형성되며, 복수의 루버들 사이에는 공기의 흐름경로가 통과하는 공기통로가 형성되고,
   복수의 루버는 2 이상의 루버부로 구분되고, 각 루버부는 복수의 루버로 구성되며, 일측 루버부의 루버 경사각과 인접하는 루버부의 루버 경사각이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 평탄부의 중앙부에는 턴어라운드 루버가 배치되고, 상기 복수의 루버는 상기 턴어라운드 루버에 의해 상류측 루버군 및 하류측 루버군이 구분되며, 상기 상류측 루버군의 루버들과 하류측 루버군의 루버들은 서로 대향하는 방향으로 경사지고, 상기 상류측 루버군 및 하류측 루버군은 2 이상의 루버부로 구분되며, 각 루버부는 복수의 루버로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상류측 루버군 및 하류측 루버군 각각은 제1 및 제2 루버부로 구분되고, 상기 제1루버부는 복수의 제1루버로 구성되며, 상기 제2루버부는 복수의 제2루버로 구성되고, 상기 제1루버부의 제1루버들은 상기 핀의 평탄부 측에 인접하며, 상기 제2루버부의 제2루버들은 상기 핀의 턴어라운드루버측에 대칭적으로 인접하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1루버들의 경사각은 상기 제2루버들의 경사각 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀.
   

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