KR20140080830A - Cooling fins of heat exchanger having superhydrophobic surface, and heat exchanger using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat exchanger cooling fin having a superhydrophobic surface and a heat exchanger using the same. More particularly, the present invention relates to a heat exchanger cooling fin having a superhydrophobic surface which makes water condensed on the surface flow down easily in order to enhance cooling efficiency by preventing bridging with adjacent cooling fins and to suppress propagation of bacteria, germs, and molds by keeping the surface dry all the time and which can delay formation of frost on the surface of the cooling fins and defrost more easily at the time of heating during the winter season through the superhydrophobic coating, and a heat exchanger using the same. The cooling fin according to the present invention can stably keep the surface property compared with the conventional cooling fin having hydrophilic or hydrophobic surface, and effectively prevent bridging and propagation of bacteria, germs, or molds. Moreover, as water condensed on the surface easily rolls down even by vibration or wind transferred to the cooling fin, the cooling fin can obtain excellent dehumidification effect under any structural conditions and at any position and increase cooling efficiency of an air conditioner having the same capacity by reducing an interval between the neighboring cooling fins.

Description

초발수 표면을 가지는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기{Cooling fins of heat exchanger having superhydrophobic surface, and heat exchanger using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling fin for a heat exchanger having a super water-repellent surface and a heat exchanger using the cooling fin,

본 발명은 초발수 표면을 가지는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기에 관한 것이다. 자세하게는 본 발명은 인접한 냉각핀과의 브릿징 현상을 방지하여 냉각효율을 높이고 항상 건조한 표면을 유지하여 박테리아나 세균, 곰팡이의 번식을 억제할 수 있도록, 표면에 응축되는 물이 쉽게 흘러내리도록 하며, 실외 열교환기에 적용될 경우 겨울철 난방시 냉각핀 표면에 성에 형성을 지연시키고 보다 쉽게 제상이 되도록 표면이 초발수 처리된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기에 대한 것이다.The present invention relates to a cooling fin for a heat exchanger having a super water-repellent surface and a heat exchanger using the same. In detail, the present invention prevents the bridging phenomenon between adjacent cooling fins, thereby enhancing the cooling efficiency and maintaining a dry surface at all times, so that water condensed on the surface can easily flow down to suppress the propagation of bacteria, bacteria, and fungi The present invention relates to a cooling fin for a heat exchanger and a heat exchanger using the same, wherein the surface of the cooling fin is heated so as to be easily defrosted when the cooling fin is applied to the outdoor heat exchanger.

본 발명에 의하면, 종래의 친수성 또는 발수성 표면을 가지는 냉각핀에 비하여 표면 특성을 안정적으로 유지하면서도 브릿징 현상 및 박테리아, 세균, 곰팡이의 번식을 효율적으로 방지할 수 있다. 또한, 냉각핀에 전해지는 진동이나 바람에 의해서도 표면에 응축된 물이 쉽게 굴러서 떨어지므로 어떠한 구성 및 위치에서도 뛰어난 제습효과를 얻을 수 있으며, 냉각핀과 인접한 냉각핀 사이의 간격을 줄임으로써 같은 용량의 에어컨에서도 냉각효율을 더욱 증대시킬 수 있다. According to the present invention, bridging phenomenon and propagation of bacteria, bacteria and fungi can be effectively prevented while maintaining the surface characteristics stably, compared with the conventional cooling fin having a hydrophilic or water-repellent surface. In addition, since the water condensed on the surface easily falls due to vibration or wind transmitted to the cooling fin, it is possible to obtain an excellent dehumidification effect in any configuration and position. By reducing the interval between the cooling fin and the adjacent cooling fin, The cooling efficiency can be further increased in the air conditioner.

또한, 시스템 에어컨에서와 같이 여름철에는 냉방을 하고 겨울철에는 난방을 하게 되는 경우, 겨울철의 실외 온도에 따라 실외기의 열교환기 표면에 공기 중의 수분이 응축 또는 성에로 형성되는데, 응축이 발생할 경우에는 상기의 효과가 그대로 적용이 되며 나아가 성에가 형성될 경우에도 초발수 냉각핀 표면에서 착상이 지연될 수 있고, 착상이 되어도 열교환기 튜브 내에 기화된 고온의 냉매 가스를 흘려줌으로써 제상하는 과정에 초발수 처리된 냉각핀 표면에서 제상이 보다 용이하여 겨울철 난방효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
Also, in the case of cooling in summer and heating in winter, as in a system air conditioner, moisture in the air is condensed or formed on the surface of the heat exchanger of the outdoor unit according to the outdoor temperature in winter. Water repellent cooling fin can be delayed even if the effect is applied as it is, and even if the frost is formed, even if the frost is formed, superheated water is treated in the defrosting process by flowing the vaporized high temperature refrigerant gas in the heat exchanger tube The defrosting is easier on the surface of the cooling fin, so that the heating efficiency in winter can be further increased.

에어컨 열교환기용 냉각핀 표면은 냉매에 의해 낮은 온도로 유지되며, 상기 냉각핀 표면이 외부와 열교환을 행하여 주변의 온도를 낮추는 역할을 하게 된다. 일반적으로, 열교환 효율을 높이기 위하여 상기 열교환기의 냉각핀 간격은 매우 조밀하게 제조되고 있는데, 이러한 조밀한 냉각핀 표면에 공기 중의 수분이 응축되면 냉각핀 사이에 응축된 물에 의한 브릿징 현상이 발생하게 된다. The surface of the cooling fin for the air conditioner heat exchanger is kept at a low temperature by the refrigerant, and the surface of the cooling fin performs heat exchange with the outside to lower the temperature of the surrounding. Generally, in order to increase the efficiency of heat exchange, the spacing between the cooling fins of the heat exchanger is very tight. When moisture in the air is condensed on the surface of the dense cooling fins, bridging phenomenon occurs due to condensed water between the cooling fins .

이러한 브릿징 현상이 발생하면 냉각효율이 떨어지기 때문에, 상기 브릿징 현상을 방지하기 위하여 종래에는 냉각핀 표면을 친수처리하는 것이 일반적이었다. 친수처리가 된 표면은 응축된 물이 도 1(a)에 도시된 바와 같이 표면을 따라 퍼지기 때문에 인접 냉각핀과 연결되지 않아 브릿징 현상을 막을 수 있다. When such a bridging phenomenon occurs, the cooling efficiency is lowered. Therefore, in order to prevent the bridging phenomenon, conventionally, the surface of the cooling fin is generally treated with a hydrophilic treatment. The surface subjected to the hydrophilic treatment can prevent the bridging phenomenon because the condensed water spreads along the surface as shown in Fig. 1 (a) and is not connected to the adjacent cooling fin.

그러나, 이러한 방식은 냉각핀 표면에 항상 물이 응축되어 있어 표면특성 및 냉각효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 세균과 박테리아 및 곰팡이 등이 서식하게 되는 주된 원인이 되었으며, 이에 냉각핀 표면의 항균처리가 필수적이 되어 경제성이 떨어질 수 밖에 없었다.However, this method has been the main cause of bacterial, bacterial and fungal infestation as well as deteriorating surface characteristics and cooling efficiency due to the condensation of water on the surfaces of cooling fins. Therefore, antibacterial treatment of cooling fins is essential And the economy was inferior.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 냉각핀 표면에 발수처리를 하여 냉각핀 표면에 내식성을 부여하고 응축수가 표면에서 흘러내리도록 하는 방법이 개발된 바 있다. On the other hand, in order to solve such a problem, a method has been developed in which water-repellent treatment is applied to the surface of the cooling fin to impart corrosion resistance to the surface of the cooling fin and allow the condensed water to flow down from the surface.

그러나, 상기 발수처리가 된 냉각핀을 에어컨 등에 적용할 경우, 냉각핀 표면에 형성된 응축수가 맺히기만 할 뿐 즉각적으로 흘러내리지 않으며, 이와 같이 냉각핀 표면에서 응축수가 흘러내리지 않고 맺히게 될 경우에는 인접 냉각핀과의 브릿징 현상이 더욱 심화되는 문제가 있다.However, when the cooling fin having been subjected to the water-repellent treatment is applied to an air conditioner or the like, only the condensed water formed on the surface of the cooling fin is deposited and does not immediately flow down. When condensed water is formed on the surface of the cooling fin, There is a problem that the bridging phenomenon with the pin is further intensified.

따라서, 현재는 높은 냉방 효율을 유지하면서 냉각핀 간격을 20FPI(Fins Per Inch) 이하로 줄이는 데 한계가 있었으며, 이에 종래의 친수성 또는 발수성 표면을 가지는 냉각핀에 비하여 표면 특성을 안정적으로 유지하면서도 응축수가 즉각적으로 흘러내려 브릿징 현상 및 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 효율적으로 방지할 수 있는 기술의 개발이 필요하였다.Accordingly, there is a limit in reducing the cooling fin interval to below 20 FPI (Fins Per Inch) while maintaining a high cooling efficiency. Therefore, compared with a conventional cooling fin having a hydrophilic or water-repellent surface, It was necessary to develop a technique capable of effectively preventing the bridging phenomenon and propagation of bacteria, bacteria and fungi.

또한, 시스템에어컨에서와 같이 냉/난방을 겸용으로 하는 경우에 겨울철 난방시 실외의 열교환기가 증발기 역할을 하게 되는데, 실외 온도가 영하로 낮아지게 되면 냉각핀 표면에 물이 응축되는 것이 아니라 성에가 형성되게 된다. 이러한 성에는 난방효율을 저하시키고 송풍 부하를 증가시키기 때문에 열교환기 튜브 내에 액체 냉매의 공급을 중단하고 고온의 기체 냉매를 공급하는 제상과정을 실행하게 된다. 이때 제상과정은 난방상태가 아닌 냉방상태로 구동이 되기 때문에 실내에 갑자기 찬 바람이 나오게 되므로, 상기 제상 시간을 단축하고 제상과정의 빈도수를 낮출 필요가 있다.Also, when the cooling / heating system is combined with the system air conditioner, the outdoor heat exchanger serves as an evaporator during the winter heating. When the outdoor temperature is lowered to minus, water is not condensed on the surface of the cooling fin, . In this case, since the heating efficiency is lowered and the blowing load is increased, the supply of the liquid refrigerant into the heat exchanger tube is stopped and the defrosting process of supplying the gas refrigerant at a high temperature is executed. At this time, since the defrosting process is driven in a cooling state instead of a heating state, a sudden cold wind is generated in the room, so it is necessary to shorten the defrosting time and reduce the frequency of the defrosting process.

이에, 성에가 형성될 경우 냉각핀 표면에 착상을 지연시키고, 착상이 되어도 열교환기 튜브 내에 기화된 고온의 냉매 가스를 흘려주어 제상하는 과정에서 제상이 보다 빠르고 용이하게 이루어질 수 있는 기술의 개발이 필요하였다.
Therefore, it is necessary to develop a technology that can delay the implantation on the surface of the cooling fin when the sintering is formed, and to make the defrosting quicker and easier in the process of defrosting by flowing the vaporized high-temperature refrigerant gas in the heat exchanger tube Respectively.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 수증기의 응축을 지연시킬뿐만 아니라 수증기의 응축이 일어날 경우에도 응축된 물이 즉각적으로 흘러내리도록 함으로써 표면 특성을 안정적으로 유지하면서 브릿징 현상을 효율적으로 방지하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention not only delays the condensation of water vapor but also allows the condensed water to flow down immediately even when condensation of water vapor occurs, so that the bridging phenomenon can be efficiently performed And a heat exchanger using the cooling fin.

또한, 본 발명은 항상 건조된 표면을 유지하여 별도의 항균 처리를 하지 않고도 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 효율적으로 방지할 수 있는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a cooling fin for a heat exchanger which can maintain the dried surface at all times and effectively prevent the propagation of bacteria, bacteria and fungi without performing an antibacterial treatment, and a heat exchanger using the same.

또한, 본 발명은 냉각핀에 전해지는 진동이나 바람에 의해서도 표면에 응축된 물이 쉽게 굴러서 떨어지므로 어떠한 구성 및 위치에서도 뛰어난 제습효과를 얻을 수 있는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a cooling fin for a heat exchanger and a heat exchanger using the cooling fin which can obtain an excellent dehumidification effect in any configuration and position because water condensed on the surface is easily dropped by vibration or wind transmitted to the cooling fin .

또한, 시스템에어컨의 실외 열교환기로 사용될 경우, 겨울철 난방시 제상 시간을 줄이고 제상과정 빈도수를 낮출 수 있는 열교환기용 냉각핀 및 이를 이용한 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide a cooling fin for a heat exchanger and a heat exchanger using the same, which can reduce defrosting time and frequency of defrosting process during heating in winter when used as an outdoor heat exchanger of a system air conditioner.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인접한 냉각핀과의 브릿징 현상을 방지하여 냉각효율을 높이고 항상 건조한 표면을 유지하여 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 억제할 수 있도록, 수증기의 응축을 지연시킬 뿐만 아니라 표면에 응축되는 물이 쉽게 흘러내리도록 표면이 초발수 처리된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for preventing condensation of water vapor so as to prevent the bridging phenomenon between adjacent cooling fins to increase cooling efficiency and to maintain a dry surface at all times to suppress the growth of bacteria, bacteria and fungi The present invention also provides a cooling fin for a heat exchanger, wherein the surface is super-water-repellent so that water condensed on the surface can easily flow.

이때, 상기 초발수 처리된 냉각핀 표면의 물에 대한 접촉각은 140°이상인 것이 바람직하다. 상기 초발수성 표면은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있으나, 일 실시예로서 상기 냉각핀 표면에 마이크로 돌기가 형성되고, 상기 마이크로 돌기 위에 나노 돌기가 형성되며, 상기 함께 형성된 마이크로 돌기 및 나노 돌기 위에 상기 돌기의 높이보다 얇은 두께를 가지는 소수성 물질이 코팅됨으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 마이크로 돌기의 크기는 1~200㎛이고, 상기 나노돌기의 크기는 50~500nm 인 것이 바람직하다.At this time, the contact angle of water on the surface of the superfluid-treated cooling fin is preferably 140 ° or more. The super-water repellent surface may be formed by various methods. In one embodiment, micro-protrusions are formed on the surface of the cooling fin, nano-protrusions are formed on the micro-protrusions, and the protrusions and nano- A hydrophobic material having a thickness smaller than the height of the hydrophobic layer. At this time, the size of the microprojections is 1 to 200 μm, and the size of the nano protrusions is preferably 50 to 500 nm.

또한, 상기 초발수 처리된 열교환기의 냉각핀 표면에는 친수성 패턴을 별도로 형성할 수 있으며, 상기 냉각핀 표면에 무질서하게 응축된 물은 상기 친수성 패턴을 따라 응축되고 수집되어 쉽게 제거될 수 있다. 이때, 상기 친수성 패턴은 수직, 사선, 곡선, 나뭇가지 또는 격자 패턴 중 어느 하나 이상의 패턴으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 냉각핀 표면에 응축된 물을 물받이로 안내하여 수집할 수 있도록, 상기 냉각핀 일단에 친수처리가 되도록 할 수 있다. 이때, 세균, 박테리아 및 곰팡이가 서식하지 않도록 상기 친수처리 부분에 광촉매를 도포하는 것이 바람직하다.In addition, a hydrophilic pattern may be separately formed on the surfaces of the cooling fins of the superheated water-heat exchanger, and water that has been unconditionally condensed on the surfaces of the cooling fins may be condensed along the hydrophilic pattern, collected and easily removed. At this time, the hydrophilic pattern may be a pattern of at least one of vertical, oblique, curved, twig, or lattice patterns. And, one end of the cooling fin can be treated to be hydrophilic so that the condensed water can be collected on the surface of the cooling fin by guiding the condensed water to the water sink. At this time, it is preferable to apply the photocatalyst to the hydrophilic treatment portion so as not to contain bacteria, bacteria and fungi.

상기 초발수 처리된 열교환기의 냉각핀 표면에 응축된 물은 냉각핀에 가해지는 미세한 바람 또는 에어컨 자체의 진동 등에 의해서도 쉽게 제거될 수 있다.Water condensed on the surface of the cooling fins of the superheated water-repellent heat exchanger can be easily removed by minute wind applied to the cooling fins or vibration of the air conditioner itself.

한편, 본 발명은 상기에서 설명한 냉각핀을 포함하는 열교환기를 제공하며, 상기 표면이 초발수처리된 냉각핀을 포함하는 열교환기는 냉각핀과 인접한 냉각핀 사이의 간격을 20FPI(Fins Per Inch) 이하까지 줄임으로써 같은 용량의 에어컨에서도 냉각효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a heat exchanger including the cooling fins described above, wherein the heat exchanger including the cooling fins whose surfaces are super water-repellent has a gap between the cooling fins and the adjacent cooling fins to 20 FPI (Fins Per Inch) The cooling efficiency can be further increased even in the same capacity air conditioner.

본 발명에 따라 초발수 표면을 가지는 열교환기용 냉각핀은 응축수가 맺히기보다는 즉각적으로 흘러내려 표면 특성을 안정적으로 유지하면서 브릿징 현상을 효율적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 냉각핀은 항상 건조된 표면을 유지하여 별도의 항균 처리를 하지 않고도 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 방지할 수 있다.According to the present invention, the cooling fin for a heat exchanger having a super water-repellent surface flows immediately rather than condensed water, thereby effectively preventing the bridging phenomenon while stably maintaining surface characteristics. In addition, the cooling fins of the present invention can always keep the dried surface and prevent the propagation of bacteria, bacteria and fungi without any additional antibacterial treatment.

또한, 본 발명은 냉각핀에 전해지는 진동이나 바람에 의해서도 표면에 응축된 물이 쉽게 굴러서 떨어지므로 어떠한 구성 및 위치에서도 뛰어난 제습효과를 얻을 수 있으며, 냉각핀과 인접한 냉각핀 사이의 간격을 줄임으로써 같은 용량에서도 더 큰 냉각효율을 얻을 수 있다.In addition, the present invention can provide an excellent dehumidification effect in any configuration and position because the water condensed on the surface is easily rolled off even by vibration or wind transmitted to the cooling fin, and by reducing the interval between the cooling fin and the adjacent cooling fin A larger cooling efficiency can be obtained even at the same capacity.

그리고 시스템에어컨에서와 같이 겨울철 난방시 실외 열교환기의 냉각핀에 적용될 경우 표면에 형성되는 성에의 착상을 억제함으로써 제상과정의 빈도수를 줄이고, 제상시 냉각핀 표면과 성에 사이의 계면에서 물이 형성되기만 하면 남아 있는 성에는 초발수 처리된 냉각핀 표면에서 미끄러져 제거됨으로써 제상 시간을 단축시킬 수 있어 난방효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
In addition, when applied to the cooling fin of the outdoor heat exchanger during the winter heating as in the system air conditioner, the frequency of the defrosting process is reduced by suppressing the formation of frost on the surface, and water is formed at the interface between the surface of the cooling fin The remaining casting is slid and removed from the surface of the superfluidized cooling fin, thereby shortening the defrosting time, thereby further increasing the heating efficiency.

도 1 - a: 친수처리된 냉각핀 표면에서 응축된 물의 거동을 보여주는 단면도, b: 초발수 처리된 냉각핀 표면에서의 응축된 물의 거동을 보여주는 단면도 (Tc: 냉매의 온도, TAl: 냉각핀 표면에서의 온도, Ti: 응축된 물의 표면에서의 온도, T∞: 실내 온도, '는 초발수 처리된 표면에서의 조건을 표시, Tc < TAl ≒ TAl' < Ti < Ti' < T∞, d: 냉각핀 사이의 거리)
도 2 - 물에 대한 접촉각을 보여주는 사진 (a: 친수표면, b: 초친수 표면, c: 발수 표면, d: 초발수 표면)
도 3a,3b - 발수 표면(a)과 초발수 표면(b)에서 기울기가 주어졌을 때 표면 위의 물방울의 거동을 보여주는 개념도
도 4a,4b - 발수 표면(a)과 초발수 표면(b)에서의 물방울의 거동을 보여주는 사진
도 5 - 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 표면을 구현하기 위하여, 마이크로 돌기 위에 나노 돌기가 형성된 복합 구조를 가진 초발수 표면을 보여주는 단면도
도 6a~6e - 본 발명의 일 실시예에 따른 친수 패턴이 형성된 초발수 표면을 보여주는 개념도Figure 1 - a: hydrophilic showing the water behavior of condensation in the treated cooling fin surface cross-section, b: second cross-sectional view showing the condensate behavior in the water-repellent treated the heat sink surface (T c: the temperature of the coolant, T Al: cooling temperature at the pin surface, T i: temperature in the condensed water surface, T ∞: 'show the conditions in the ultra-water-repellent surface, T c <T Al ≒ T Al' room temperature, <T i <T i '<T ∞ , d: distance between cooling fins)
Fig. 2 is a photograph showing the contact angle to water (a: hydrophilic surface, b: super hydrophilic surface, c: water repellent surface, d: super water repellent surface)
Figs. 3a and 3b are conceptual diagrams showing the behavior of water droplets on the surface when a slope is given at the water-repellent surface (a) and the super-water-repellent surface (b)
Figures 4a and 4b - photographs showing the behavior of water droplets on the water-repellent surface (a) and super-water-repellent surface (b)
5 is a cross-sectional view showing a super water-repellent surface having a composite structure in which nano protrusions are formed on a micro-projection in order to realize a super water-repellent surface according to an embodiment of the present invention
6A to 6E are schematic views showing a super water-repellent surface on which a hydrophilic pattern is formed according to an embodiment of the present invention

이하에서는, 본 발명의 초발수 표면을 가지는 열교환기용 냉각핀을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a cooling fin for a heat exchanger having an super water-repellent surface according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 열교환기용 냉각핀은 인접한 냉각핀과의 브릿징 현상을 방지하여 냉각효율을 높이고 항상 건조한 표면을 유지하여 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 억제하기 위하여, 수증기의 응축을 지연시키고 표면에 응축되는 물이 쉽게 흘러내리도록 표면이 초발수 처리된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 초발수 처리된 냉각핀 표면의 물에 대한 접촉각은 140°이상인 것이 바람직하다.
The cooling fin for the heat exchanger of the present invention prevents the bridging phenomenon between adjacent cooling fins, thereby enhancing the cooling efficiency and maintaining the dry surface at all times, thereby suppressing the growth of bacteria, bacteria and fungi, The surface of which is subjected to super water repellent treatment so that water easily flows out. At this time, the contact angle of water on the surface of the superfluid-treated cooling fin is preferably 140 ° or more.

일반적으로, 열교환 효율을 높이기 위하여 열교환기의 냉각핀 간격은 매우 조밀하게 제조되는데, 이러한 조밀한 냉각핀 표면에 공기 중의 수분이 응축되면 냉각핀 사이에 응축된 물에 의한 브릿징 현상이 발생하게 되며, 이는 냉각효율을 떨어뜨리는 원인이 된다.Generally, in order to increase the efficiency of heat exchange, the spacing between the cooling fins of the heat exchanger is very tight. When moisture in the air is condensed on the surface of the dense cooling fins, bridging phenomenon occurs due to condensed water between the cooling fins , Which causes the cooling efficiency to deteriorate.

이에, 상기 브릿징 현상을 방지하기 위하여 냉각핀 표면을 친수처리하는 것이 일반적이며, 친수처리가 된 표면은 응축된 물이 도 1(a)에 도시된 바와 같이 표면을 따라 퍼지기 때문에 인접 냉각핀과 연결되지 않아 브릿징 현상을 막을 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 냉각핀 표면에 항상 물이 응축되어 있고 공기가 직접적으로 접촉하게 되는 표면 온도가 올라가게 되어 표면특성 및 냉각효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 세균과 박테리아 및 곰팡이 등이 서식하게 되어 별도의 항균처리가 필요하다는 문제가 발생하였다. In order to prevent the bridging phenomenon, the surface of the cooling fin is usually treated with a hydrophilic treatment. Since the condensed water spreads along the surface as shown in FIG. 1 (a) Bridging phenomenon can be prevented. However, in such a system, the surface temperature at which the water is always condensed on the surface of the cooling fin and the air is directly contacted is increased, which not only deteriorates the surface characteristics and cooling efficiency, but also causes bacteria, bacteria and fungi The need for antimicrobial treatment of the microorganisms was required.

한편, 냉각핀 표면에 발수처리를 하는 방법도 연구되고 있으나, 발수처리가 된 냉각핀을 사용할 경우, 냉각핀 표면에 형성된 응축수가 즉각적으로 흘러내리지 않고 맺히게 되면서 오히려 인접 냉각핀과의 브릿징 현상이 더욱 심화되는 문제가 발생하여 실제로 적용되지는 못하고 있는 실정이다.On the other hand, a method of performing water repellency treatment on the surface of the cooling fin has been studied, but when the water-repellent cooling fin is used, the condensed water formed on the surface of the cooling fin is not immediately flowed, The problem is getting worse and it is not applied actually.

이를 구체적으로 살펴보면, 먼저 표면특성은 도 2에서와 같이 물의 접촉각에 따라 초친수표면(접촉각이 10°이하), 친수표면(접촉각이 90°이하), 발수표면(접촉각이 90°이상), 초발수표면(물에 대한 접촉각이 140°이상)으로 분류할 수 있다. As shown in FIG. 2, the surface characteristics of the water-repellent surface (contact angle of 90 ° or more), hydrophilic surface (contact angle of 90 ° or less), hydrophilic surface (contact angle of 90 ° or less) Water-repellent surfaces (contact angle to water is more than 140 °).

친수표면에서는 응축수가 표면에 막형태로 퍼지는 경향을 보이며, 특히 초친수표면에서는 도 2(b)와 같이 응축수가 표면에 얇은 막으로 넓게 퍼져 브릿징 현상을 막을 수는 있으나 표면 특성이 퇴화되는 문제가 발생한다. 반면에 발수표면에서는 응축수가 도 2(c)와 같이 표면에 물방울로 맺히는 경향을 보이며, 이러한 물방울이 커져서 인접한 냉각핀과 접하게 되면 오히려 브릿징 현상이 더욱 발생하게 된다.Condensate water tends to spread on the surface of the hydrophilic surface. Particularly, on the superhydrophilic surface, as shown in FIG. 2 (b), the condensation water spreads widely on the surface with a thin film to prevent the bridging phenomenon, Lt; / RTI &gt; On the other hand, on the water-repellent surface, the condensed water tends to form a water droplet on the surface as shown in FIG. 2 (c). When such water droplets become larger and contact with the adjacent cooling fin, bridging phenomenon occurs more.

반면에 초발수 표면은 도 2(d)와 같이 응축수가 표면에 형성되어도 물과의 응착력이 낮아서 물이 쉽게 표면으로부터 굴러 떨어지는 특징을 보인다. 따라서, 냉각핀에 형성된 물방울이 인접 냉각핀에 닿기 전에 초발수 표면으로부터 굴러 떨어지게 되며, 인접 냉각핀과의 거리가 매우 가까워 브릿징 현상이 일어난다 할지라도 브릿징을 이루는 응축수의 질량이 증가하거나 진동 또는 냉각핀 표면에 부는 바람 등에 의해 쉽게 표면에서 제거될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 2 (d), the super-water-repellent surface is characterized in that water is easily dropped from the surface due to low adhesion to water even when condensed water is formed on the surface. Therefore, even if the water droplet formed on the cooling fin falls off the super water-repellent surface before reaching the adjacent cooling fin, and the distance from the adjacent cooling fin is very close to that of the bridging phenomenon, the mass of the bridging condensed water increases, It can easily be removed from the surface by the wind blowing on the surface of the cooling fin.

또한, 도 3a,3b에서 볼 수 있듯이, 발수 표면에서는 물방울이 미끄러져 내려오기 때문에 물방울이 흘러 내려오도록 하기 위해서는 표면의 기울기가 매우 커야 할 뿐만 아니라 물방울의 크기가 어느 이상 크게 성장해야 하는 데 반해(도 3a), 초발수표면에서는 물방울이 굴러 내려오게 되므로 표면의 기울기가 낮아도 그리고 물방울의 크기가 작아도 쉽게 물방울이 굴러 떨어지게 된다(도 3b).In addition, as can be seen from FIGS. 3A and 3B, since water droplets slip down on the water-repellent surface, in order to allow water droplets to flow down, not only the surface inclination is very large, 3A). Since the water droplet is rolled down on the super water-repellent surface, the water droplet easily falls down even if the inclination of the surface is low and the size of the water droplet is small (FIG. 3B).

한편, 도 4a, 4b는 실제 발수 및 초발수 표면에서 물방울 거동의 일 실시예를 보여주는 사진이다. 도 4a는 발수 표면에서의 물방울의 거동을 보여주는 사진으로서, 발수 표면에 기울기가 주어졌을 때 물방울이 구르지 않고 변형된 모습을 보이는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 도 4b는 초발수 표면에서 물방울이 굴러 떨어지지 않는 최대 표면 기울기를 보여주는 사진으로서, 초발수 표면은 기울기가 조금만 주어져도 물방울이 쉽게 굴러 떨어지는 것을 알 수 있다.4A and 4B are photographs showing an embodiment of water droplet behavior on actual water repellent and super water repellent surfaces. FIG. 4A is a photograph showing the behavior of the water droplet on the water-repellent surface. It can be seen that when the water-repellent surface is inclined, the water droplet is deformed without being rolled. On the contrary, FIG. 4B is a photograph showing the maximum surface inclination at which the water droplets do not fall on the super water repellent surface. It can be seen that the super water repellent surface easily falls down even when the inclination is slightly given.

이와 같이, 초발수성 표면은 물방울이 구르기 시작하는 구름각이 10°이하로 매우 낮기 때문에, 에어컨용 열교환기의 냉각핀에서와 같이 수직으로 세워져 있을 경우에는 표면에 응축된 물이 매우 쉽게 굴러서 떨어질 수 있다. 더욱이 열교환기에 전해지는 진동이나 바람 등에 의해서도 초발수표면에 응축된 물은 쉽게 굴러 떨어지므로, 냉각핀이 어떠한 구성과 위치를 가지도록 사용되어도 뛰어난 제습효과를 얻을 수 있다. 이때, 상기 진동이나 바람은 자체적인 진동이나 자연적인 바람 등을 활용할 수도 있으나, 일 실시예로 별도의 진동 또는 바람 발생 수단을 결합 구성할 수도 있다.As such, the super-water repellent surface has a very low rolling angle of 10 ° or less at which the water droplets start to roll. Therefore, when vertically standing as in the cooling fin of an air conditioner heat exchanger, condensed water on the surface can be easily rolled down have. Furthermore, water condensed on the super water-repellent surface easily falls by vibration or wind transmitted to the heat exchanger, so that an excellent dehumidification effect can be obtained even if the cooling fin is used so as to have any configuration and position. At this time, the vibration or wind may utilize its own vibration or natural wind, but in an embodiment, a separate vibration or wind generating means may be combined.

또한, 본 발명과 같이 냉각핀 표면이 초발수성을 가지면 냉각핀의 표면을 항상 건조한 상태로 유지할 수 있어 위생성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 별도의 항균처리를 할 필요가 없어 전체 소요 비용을 줄이는 효과도 얻을 수 있다.In addition, if the surface of the cooling fin is super-water-repellent as in the present invention, the surface of the cooling fin can be kept in a dry state at all times, thereby enhancing the sanitary property and eliminating the need for a separate antibacterial treatment, .

그리고 본 발명과 같이 냉각핀 표면이 초발수성을 가지면 시스템에어컨에서와 같이 겨울철 난방시 실외 열교환기의 냉각핀 표면에 형성되는 성에의 착상을 억제함으로써 제상과정의 빈도수를 줄이고, 제상시 냉각핀 표면과 성에 사이의 계면에서 물이 형성되기만 하면 남아 있는 성에는 초발수 처리된 냉각핀 표면에서 미끄러져 제거됨으로써 제상 시간을 단축시킬 수 있어 난방효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
If the surface of the cooling fin is super-water-repellent as in the present invention, it is possible to reduce the frequency of the defrosting process by suppressing the formation of gaps formed on the surface of the cooling fins of the outdoor heat exchanger during the winter heating, As long as water is formed at the interface between the casting surfaces, the remaining casting is slid and removed from the surface of the superfluidized cooling fin, thereby shortening the defrosting time, thereby further increasing the heating efficiency.

한편, 상기 초발수성 표면은 냉각핀 표면에 마이크로 돌기를 형성한 후, 상기 마이크로 돌기 위에 나노입자의 혼합물을 포함한 소수성 물질을 코팅하는 등 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있으나, 초발수성을 효율적이면서도 안정적으로 구현하기 위하여, 바람직한 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉각핀 표면에 마이크로 돌기를 형성하고 상기 먼저 형성된 마이크로 돌기 위에 나노 돌기를 형성한 후, 상기 함께 형성된 마이크로 돌기 및 나노 돌기 위에 상기 돌기의 높이보다 얇은 두께를 가지는 소수성 물질을 코팅하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 마이크로 돌기의 크기는 1~200㎛이고, 상기 나노돌기의 크기는 50~500nm 인 것이 바람직하다.
On the other hand, the super-water-repellent surface can be formed by various methods such as forming a microprojection on the surface of the cooling fin and then coating a hydrophobic material including a mixture of nanoparticles on the microprojection. However, 5, a microprojection is formed on the surface of the cooling fin, nano protrusions are formed on the microprojections formed in advance, and then micro protrusions and nano protrusions are formed on the protrusions It may be formed by coating a hydrophobic material having a thickness smaller than the height. At this time, the size of the microprojections is 1 to 200 μm, and the size of the nano protrusions is preferably 50 to 500 nm.

또한, 상기 초발수 처리된 냉각핀 표면에는 도 6a~6d에 도시된 바와 같이 친수성 패턴을 별도로 형성할 수 있으며, 이와 같은 패턴을 형성함으로써 상기 냉각핀 표면에 무질서하게 응축된 물이 친수성 패턴을 따라 손쉽게 응축되고 수집될 수 있다. 상기 친수성 패턴은 도 6a와 같이 수직 패턴을 가질 수도 있으나, 도 6b~6e와 같이 사선, 곡선, 나뭇가지 또는 격자 패턴을 가짐으로써, 물방울이 중력방향으로 굴러 떨어지거나 흘러내리다가 서로 만나도록 하여 물방울의 수집이 더 용이해지도록 할 수 있다. As shown in FIGS. 6A to 6D, the hydrophilic pattern may be formed on the surface of the superfluid-treated cooling fin. By forming such a pattern, water condensed on the surface of the cooling fin randomly follows the hydrophilic pattern It can easily be condensed and collected. The hydrophilic pattern may have a vertical pattern as shown in FIG. 6A, but it may have a slant, a curved line, a branch or a lattice pattern as shown in FIGS. 6B to 6E so that the water droplets roll or fall in the gravitational direction, Can be more easily collected.

더 나아가, 상기 냉각핀 표면에 응축된 물을 물받이로 안내하여 손쉽게 제거할 수 있도록, 상기 냉각핀 일단에 친수처리가 되도록 할 수 있다. 이때, 세균이나 박테리아, 곰팡이가 서식하지 않도록 상기 친수처리 부분에 광촉매를 도포하는 것이 바람직하다.
Furthermore, one end of the cooling fin can be treated to be hydrophilic so that the condensed water can be easily guided to the surface of the cooling fin by guiding it to the water pan. At this time, it is preferable to apply the photocatalyst to the hydrophilic treatment portion so as to prevent bacteria, bacteria, and fungi from living.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 초발수 표면을 가지는 열교환기용 냉각핀은 응축수가 즉각적으로 흘러내려 표면 특성을 안정적으로 유지하면서 브릿징 현상을 효율적으로 방지할 수 있으며, 본 발명의 표면이 초발수처리된 냉각핀을 포함하는 열교환기는 냉각핀과 인접한 냉각핀 사이의 간격을 20FPI(Fins Per Inch) 이하까지 줄임으로써 같은 용량의 에어컨에서도 냉각효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 이때, 냉각핀과 연결된 튜브도 함께 초발수 표면 처리가 되는 것이 바람직하다.As described above, according to the present invention, the cooling fins for a heat exchanger having a super water-repellent surface immediately flow down the condensed water, thereby effectively preventing the bridging phenomenon while stably maintaining surface characteristics. The heat exchanger including the water-repellent cooling fin can reduce the gap between the cooling fin and the adjacent cooling fin to less than 20 FPI (Fins Per Inch), thereby further increasing the cooling efficiency even in the air conditioner of the same capacity. At this time, it is preferable that the tube connected to the cooling fin is subjected to super water repellent surface treatment.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiments and descriptions, and various modifications can be made to those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

Claims (11)

인접한 냉각핀과의 브릿징 현상을 방지하여 냉각효율을 높이고 항상 건조한 표면을 유지하여 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 억제하며, 표면에 형성되는 성에를 빠르게 제거할 수 있는 냉각핀으로서,
표면에 응축되는 물이 쉽게 흘러내리도록 표면이 초발수 처리된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The present invention relates to a cooling fin which can prevent bridging phenomenon between adjacent cooling fins to improve cooling efficiency and maintain a dry surface at all times to suppress the growth of bacteria, bacteria and fungi,
Characterized in that the surface is super-water-repellent so that water condensed on the surface can easily flow out. 제1항에 있어서,
상기 초발수 처리된 냉각핀 표면의 물에 대한 접촉각이 140°이상인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method according to claim 1,
Wherein the contact angle of the surface of the superfluid-treated cooling fins with respect to water is 140 DEG or more. 제1항에 있어서,
상기 냉각핀 표면에 마이크로 돌기가 형성되고, 상기 마이크로 돌기 위에 나노 돌기가 형성되며,
상기 함께 형성된 마이크로 돌기 및 나노 돌기 위에 소수성 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method according to claim 1,
A microprojection is formed on the surface of the cooling fin, a nano protrusion is formed on the microprojection,
And a hydrophobic material is coated on the microprojections and nano protrusions formed together. 제3항에 있어서,
상기 마이크로 돌기의 크기가 1~200㎛이고, 상기 나노돌기의 크기가 50~500nm 인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method of claim 3,
Wherein the size of the microprojections is 1 to 200 mu m, and the size of the nano protrusions is 50 to 500 nm. 제1항에 있어서,
상기 냉각핀의 제습효과를 높이기 위하여, 상기 초발수 처리된 냉각핀 표면에 친수성 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method according to claim 1,
Wherein a hydrophilic pattern is formed on a surface of the superfluid-cooled cooling fin to enhance a dehumidifying effect of the cooling fin. 제1항에 있어서,
상기 친수성 패턴이 수직, 사선, 곡선, 나뭇가지 또는 격자 패턴 중 어느 하나 이상의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method according to claim 1,
Wherein the hydrophilic pattern is formed of at least one of a vertical, oblique, curved, twig, or lattice pattern. 제1항에 있어서,
상기 냉각핀 표면에 응축된 물을 물받이로 안내하여 수집할 수 있도록,
상기 냉각핀 일단에 친수처리가 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method according to claim 1,
So that condensed water can be collected on the surface of the cooling fin by guiding the condensed water to the surface of the cooling fin,
And one end of the cooling fin is subjected to hydrophilic treatment. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 친수처리 부분에 광촉매를 도포하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.8. The method according to any one of claims 5 to 7,
And a photocatalyst is applied to the hydrophilic treatment portion. 제1항에 있어서,
상기 냉각핀 표면에 응축된 물을 쉽게 제거하기 위하여, 상기 냉각핀에 바람 또는 진동이 가해지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.The method according to claim 1,
Wherein the cooling fin is subjected to wind or vibration to easily remove condensed water on the surface of the cooling fin. 브릿징 현상을 방지하여 냉각효율을 높이고 박테리아나 세균 및 곰팡이의 번식을 억제하며, 겨울철 난방 가동시 실외기 표면에 형성되는 성에를 빠르게 제거하여 난방가동 중 냉방가동으로의 전환 주기를 줄이고 냉방가동 시간을 줄일 수 있는 열교환기로서,
상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 냉각핀을 포함하는 열교환기.Prevents bridging phenomenon, increases cooling efficiency, suppresses the propagation of bacteria, bacteria and fungus, quickly removes the gaps formed on the surface of outdoor unit during heating operation in winter, reduces cycle time to cooling operation during heating operation, As a heat exchanger that can be reduced,
A heat exchanger comprising the cooling fin of any one of claims 1 to 9. 제10항에 있어서,
냉각핀과 인접한 냉각핀 사이의 간격이 20FPI(Fins Per Inch) 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.11. The method of claim 10,
Wherein a distance between the cooling fins and adjacent cooling fins is less than or equal to 20 FPI (Fins Per Inch).
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