KR20150106230A - 열교환기 및 그 제조방법 그리고 열교환기를 포함하는 공기조화기용 실외기 - Google Patents

열교환기 및 그 제조방법 그리고 열교환기를 포함하는 공기조화기용 실외기 Download PDF

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Abstract

열교환 효율이 향상되도록 개선된 구조를 가지는 열교환기 및 그 제조방법 그리고 열교환기를 포함하는 공기조화기용 실외기를 개시한다. 본 발명의 사상에 따른 열교환기는 냉매가 흐르는 냉매관 및 상기 냉매관의 외주면에 결합되는 복수의 핀을 포함하고, 상기 복수의 핀은 공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하는 제 1영역 및 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치하는 제 2영역을 포함하고, 상기 제 1영역 및 상기 제 2영역 상에는 적어도 하나의 코팅층이 형성되고, 상기 제 1영역 및 상기 제 2영역의 두께는 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 및 그 제조방법 그리고 열교환기를 포함하는 공기조화기용 실외기{HEAT EXCHANGER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND OUTDOOR UNIT FOR AIR-CONDITIONER HAVING THE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열교환기 및 그 제조방법 그리고 열교환기를 포함하는 공기조화기용 실외기에 관한 것으로, 상세하게는 열교환 효율이 향상되도록 개선된 구조를 가지는 열교환기 및 그 제조방법 그리고 열교환기를 포함하는 공기조화기용 실외기에 관한 것이다.
열교환기는 공기조화기나 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 사용하는 기기에 내장되어 사용되는 장치로써, 다수의 열교환 핀(fin)과, 냉매를 안내하며 다수의 열교환 핀을 관통하도록 설치되는 냉매관을 포함한다. 열교환 핀은 외부에서 열교환기로 유입되는 공기와의 접촉면적을 넓힘으로써 냉매관을 흐르는 냉매와 외부 공기와의 열교환 효율을 높이게 된다.
대체적으로 열교환 효율은 열교환 핀의 간격을 좁게 하고, 외부공기와의 접촉 면적을 넓게 할 수록 좋다.
다만, 열교환기를 증발기로 사용할 경우, 증발기는 차가운 냉매의 순환으로 그 표면이 낮은 온도로 유지되는 반면, 유입되는 공기는 비교적 고온이다. 따라서 습기를 함유한 체 유입되는 공기는 낮은 온도로 유지되는 증발기의 열교환 핀과 접촉하게 되고, 열교환 핀과 접촉하게 된 공기는 이슬점이 강하하여 열교환 핀 표면에 이슬이 맺히고, 이것이 누적되어 응축수로 된다.
또한, 열교환기로 유입된 공기가 고온 다습인 경우, 핀과 접촉하며 열교환기를 통과하는 공기는 냉매와 열교환함으로써, 포화에 가까운 공기가 되고, 핀과 접촉하지 않고 핀 사이를 통과하는 공기는 비교적 고온 다습인 상태를 유지하고 있다. 이와 같이, 서로 다른 성질을 갖는 공기가 혼합됨으로써, 핀에 서리(frost)가 발생할 수 있다. 특히, 열교환기 내에서 풍속이 느리고, 온도차가 큰 공기가 혼합되는 곳에서 안개가 발생하기 쉽다.
또한, 핀에 형성된 응축수가 냉각됨으로써, 얼음을 형성할 수 있다.
또한, 핀에 착상현상이 발생할 수 있다. 착상(Frosting)은 습한 공기가 0도 이하의 낮은 온도로 유지되는 냉각면과 접할 때, 냉각면에 다공성의 서리층이 형성되는 현상이다. 즉, 열교환기로 유입된 고온 다습한 공기가 냉매에 의해 낮은 온도로 유지되는 핀과 접할 때, 핀 표면에 착상현상이 발생할 수 있다.
위와 같이 증발기의 열교환 핀에 생성된 응축수는 열교환기의 열교환 핀 사이에 맺혀 있거나, 열교환 핀 사이에 브릿지를 형성하게 된다. 열교환 핀 사이에 존재하는 응축수, 서리(frost), 얼음 등은 열교환 핀 사이의 공기 흐름을 방해하여 원활한 열교환이 어렵다.
또한, 응축수는 열교환 핀을 조성하는 금속제의 부식을 유발하고, 백색 분말의 산화물을 생성시키며, 미생물 번식의 원인이 될 수 있다.
또한, 착상현상으로 인한 서리층이 성장함으로써, 열교환기의 열저항이 증가하고, 유로 폐쇄에 의해 열교환기를 통과하는 공기 유속이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 배수 성능 및 착상 저감 성능을 모두 만족할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기용 실외기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 착상에 의한 열저항 증가를 방지하여 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기용 실외기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 제상을 위한 에너지 소비를 저감할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기용 실외기를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 열교환기는 냉매가 흐르는 냉매관 및 상기 냉매관의 외주면에 결합되는 복수의 핀을 포함하고, 상기 복수의 핀은 공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하는 제 1영역 및 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치하는 제 2영역을 포함하고, 상기 제 1영역 및 상기 제 2영역 상에는 적어도 하나의 코팅층이 형성되고, 상기 제 1영역 및 상기 제 2영역의 두께는 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제 2영역의 두께는 상기 제 1영역의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
상기 적어도 하나의 코팅층은 제 1코팅층 및 상기 제 1코팅층과 서로 다른 표면에너지를 가지는 제 2코팅층을 포함할 수 있다.
상기 제 1영역 상에는 상기 제 1코팅층이 형성되고, 상기 제 2영역 상에는 상기 제 2코팅층이 형성될 수 있다.
상기 제 1영역 상에는 상기 제 1코팅층이 형성되고, 상기 제 2영역 상에는 상기 제 2코팅층이 형성될 수 있다.
상기 제 1영역 상에는 상기 제 2코팅층이 형성되고, 상기 제 2영역 상에는 상기 제 2코팅층 및 상기 제 1코팅층이 형성되고, 상기 제 1코팅층은 상기 제 2코팅층 상에 적층될 수 있다.
상기 제 1코팅층은 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나는 유기물을 포함하고, 상기 유기물은 카복시기(-COOH), 알콜기(-OH), 아민기(-NH2), 술폰산기(-SO3H), 에테르기(-OR) 및 아마이드기(-CONH2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나는 무기물을 포함하고, 상기 무기물은 실리카(Silica), 지르코늄(Zr) 산화물 및 바나듐(V) 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2코팅층은 발수성 물질을 포함하고, 상기 발수성 물질은 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
상기 실리콘 오일은 스트레이트 실리콘 오일 및 변성 실리콘 오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 오일은 PMHS(Polymethylhydrosiloxane) 및 PDMS(Polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2코팅층은 경화제를 더 포함하고, 상기 경화제는 DBTDL(Dibutyltin dilaurate), Dibutyltin diacetate, Zinc acetate 및 Zinc 2-ethylhexanoate 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 1영역 및 상기 제 2영역의 면적은 서로 동일할 수 있다.
상기 제 2영역은 상기 제 1영역보다 작은 면적을 가질 수 있다.
상기 제 2영역은 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측 가장자리에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2영역은 상기 복수의 핀의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가질 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 공기조화기용 실외기는 본체, 상기 본체의 내부에 배치되어 냉매를 압축하는 압축기 및 상기 압축기에서 압축된 냉매를 실외 공기와 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 열교환기는 상기 냉매가 흐르는 냉매관 및 상기 냉매관의 외주면에 결합되는 복수의 핀을 포함하고, 상기 복수의 핀은 서로 다른 표면에너지를 가지는 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1코팅층은 큰 표면에너지를 가지고, 상기 공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하고, 상기 제 2코팅층은 작은 표면에너지를 가지고, 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치할 수 있다.
상기 제 1코팅층은 상기 복수의 핀의 전(全) 표면 상에 위치하고, 상기 제 2코팅층은 상기 제 1코팅층의 일부를 감싸도록 상기 제 1코팅층 상에 위치할 수 있다.
상기 제 2코팅층의 두께는 상기 제 1코팅층의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 한다.
상기 제 2코팅층은 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측 가장자리에 형성되고, 상기 복수의 핀의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가지는 것을 특징으로 한다.
냉매가 흐르는 냉매관 및 상기 냉매관의 외주면에 결합되고, 공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하는 제 1영역과 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치하는 제 2영역을 포함하는 복수의 핀을 포함하는 열교환기를 제조하는 본 발명의 사상에 따른 열교환기의 제조방법에 있어서, 본 발명의 사상에 따른 열교환기의 제조방법은 상기 복수의 핀 상에 제 1코팅층을 형성하고, 상기 제 2영역의 두께가 상기 제 1영역의 두께보다 더 두껍도록 상기 제 2영역에 제 2코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제 1코팅층을 형성하는 것은 딥(Dip) 코팅방법을 포함할 수 있다.
상기 제 2코팅층을 형성하는 것은 딥(Dip) 코팅방법, 스탬핑(Stamping) 코팅방법 및 마스킹(masking)을 이용한 스프레이(spray)공정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 1코팅층은 상기 복수의 핀의 전(全) 표면 상에 형성되고, 상기 제 2코팅층은 상기 제 2영역에 위치하도록 상기 제 1코팅층 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2코팅층은 상기 제 1코팅층 상에 적어도 한 번 이상 코팅될 수 있다.
상기 제 2코팅층은 상기 제 1코팅층 상에 두 번 코팅될 수 있다.
상기 제 2코팅층은 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측 가장자리에 형성되고, 상기 복수의 핀의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2코팅층의 코팅 횟수는 상기 제 1코팅층의 코팅 횟수보다 더 많은 것을 특징으로 한다.
복수의 핀 상에 서로 단차를 형성하는 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 도입함으로써 응축수의 배수 성능 및 착상 저감 성능을 동시에 만족시킬 수 있다.
복수의 핀 상에 서로 다른 표면에너지를 가지는 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 도입함으로써 서리(frost)나 얼음의 형성을 방지하고, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
복수의 핀 상에 서로 다른 두께를 가지는 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 도입함으로써 응축수의 배출을 원활하게 하고, 착상현상 및 응축수로 인한 미생물 증식을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구성을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 마련된 복수의 핀을 도시한 평면도
도 3은 도 2의 복수의 핀을 C-C'로 절개하여 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기에 마련된 복수의 핀을 도시한 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 형성하는 과정을 나타내는 플로우 차트(Flow chart)
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기에 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 형성하는 과정을 나타내는 플로우 차트(Flow chart)
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 구비되는 공기조화기용 실외기의 개략적인 구조를 도시한 사시도
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서 사용된 용어 "선단", "후단", "상부", "하부", "상단" 및 "하단" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(100)는 냉매가 흐르는 냉매관(110)과, 냉매관(110)의 외주면에 결합되는 복수의 핀(120)을 포함할 수 있다.
냉매관(110)은 유체인 냉매가 흐를 수 있도록 내부가 중공된 튜브(Tube) 형상으로 마련된다. 냉매관(110)은 냉매관(110)을 흐르는 냉매와 외부공기와의 열교환 면적을 넓히기 위해 가능한 한 길게 형성되는 것이 바람직하나, 한 방향으로만 길게 형성하기에는 공간적인 제약이 따르므로, 열교환기(100)의 양 단에서 냉매관(110)이 연장되어 온 방향과 반대의 방향으로 절곡되며, 이러한 절곡을 수차례 반복시킴으로써, 한정된 공간에서 효율적으로 열교환 면적을 넓힐 수 있다.
냉매는 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화(압축)하면서 외부 공기와 열교환하거나, 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화(팽창)하면서 외부 공기와 열교환하게 되는데, 냉매가 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화될 때 열교환기(100)는 응축기로 사용되고, 냉매가 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화될 때 열교환기(100)는 증발기로 사용된다.
냉매는 냉매관(110)을 흐르면서 압축 또는 팽창하면서 주위로 열을 방출하거나 주위로부터 열을 흡수하게 되는데, 압축 또는 팽창 시에 냉매가 열을 효율적으로 방출 또는 흡수하게 하기 위하여 냉매관(110)에 복수의 핀(120)이 결합된다.
복수의 핀(120)은 냉매관(110)이 연장되는 방향으로 일정한 간격을 두고 적층될 수 있다.
복수의 핀(120)은 열전도율이 높은 알루미늄을 포함한 여러 금속재질로 만들어지며, 냉매관(110)의 외주면에 접촉, 결합되어 실질적으로 외부 공기와 냉매관(110)의 접촉 면적을 넓히는 역할을 한다.
복수의 핀(120)이 적층되는 간격이 좁을수록 더 많은 수의 핀(120)을 배치할 수 있으나, 간격이 지나치게 좁아질 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 열교환기(100) 쪽으로 유입되는 공기에 저항으로 작용하여 압력손실의 우려가 있으므로 간격을 적절하게 조절할 필요가 있다.
복수의 핀(120)의 표면에는 일정한 각을 이루도록 절곡된 형태의 루버(미도시)가 형성될 수 있다. 루버는 핀(120)이 외부공기와 접하는 접촉면적을 넓게 하여 보다 활발한 열교환이 이루어질 수 있도록 한다.
복수의 핀(120)의 표면에는 적어도 하나의 코팅층(140,150)이 형성될 수 있다.
적어도 하나의 코팅층(140,150)은 서로 다른 표면에너지(Surface energy)를 가질 수 있다. 액체 또는 고체의 표면에 이종 물질이 놓인 경우, 액체 또는 고체의 표면은 내측에 비해 높은 에너지 상태에 있고, 액체 또는 고체의 표면에 가지는 과도한 에너지는 항상 표면을 수축시키려고 하는데 이를 표면에너지라고 한다. 즉, 고체 상태의 복수의 핀(120)은 표면에너지를 갖고 있고, 표면을 수축시키려는 특성으로 복수의 핀(120) 표면에 맺힌 응축수를 복수의 핀(120) 쪽으로 당기려는 성질을 가진다.
일반적으로 발수성 물질로 코팅한 경우 복수의 핀(120)의 표면에너지가 작고, 친수성 물질로 코팅한 경우 복수의 핀(120)의 표면에너지가 크다.
발수(Hydrophobic)는 일반적으로 물질의 표면이 물에 젖었을 때, 반원구상의 물방울을 형성하는 성질이고, 친수(Hydrophilic)는 물질의 표면이 물에 젖었을 때, 반원구상의 물방울을 형성하지 않고, 물방울이 서로 뭉쳐 넓게 퍼지는 성질이다.
발수성 물질과 친수성 물질은 서로 다른 표면에너지를 가질 수 있다.
적어도 하나의 코팅층(140,150)은 친수성 물질 및 발수성 물질에 한정하지 않고, 표면에너지가 상이한 다양한 물질을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 코팅층(140,150)은 서로 다른 재질을 가질 수 있다.
적어도 하나의 코팅층(140,150)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 적어도 하나의 코팅층(140,150)의 두께는 코팅액의 점도로 조절 할 수 있다. 적어도 하나의 코팅층(140,150)의 두께는 아토(A) 또는 마이크로미터(㎛) 단위까지 조절될 수 있다.
적어도 하나의 코팅층(140,150)은 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)을 포함할 수 있다.
제 1코팅층(140)은 복수의 핀(120) 상에 형성되는 응축수의 배수가 원활하도록 공기가 흐르는 방향(A)으로 하류측에 위치할 수 있다. 제 2코팅층(150)은 응축수가 복수의 핀(120) 상에 착상되는 것을 방지하도록 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측에 위치할 수 있다.
열교환기(100)를 구성하는 냉매관(110) 및 복수의 핀(120)의 재질로는 알루미늄, 구리 등이 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 마련된 복수의 핀을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 복수의 핀을 C-C'로 절개하여 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기에 마련된 복수의 핀을 도시한 단면도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1을 참조한다. 또한, 도 1과 중복되는 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 핀(120)은 제 1영역(121) 및 제 2영역(122)을 포함할 수 있다.
제 1영역(121)은 공기가 흐르는 방향(A)으로 하류측에 위치할 수 있다. 제 2영역(122)은 제 1영역(121)과 경계를 이루고, 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측에 위치할 수 있다. 따라서, 열교환기(100)에 유입되는 공기는 제 2영역(122)과 제 1영역(121)을 차례로 거쳐 열교환기(100)의 외부로 유출된다.
복수의 핀(120)에는 냉매관(110)이 복수의 핀(120)을 지그재그로 관통함으로써 복수의 관통공(130)이 형성될 수 있다.
제 1영역(121) 및 제 2영역(122)의 면적은 서로 동일할 수 있다.
제 1영역(121) 및 제 2영역(122)의 면적은 서로 상이할 수 있다. 바람직하게는 제 2영역(122)은 제 1영역(121)보다 작은 면적을 가질 수 있다.
제 2영역(122)은 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측 가장자리에 형성될 수 있다. 구체적으로, 제 2영역(122)은 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측 가장자리에 복수의 핀(120)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있다.
제 2영역(122)은 복수의 핀(120)의 전체 너비의 50%이하의 너비를 가질 수 있다. 바람직하게는 제 2영역(122)은 복수의 핀(120)의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가질 수 있다. 즉, 복수의 관통공(130)이 형성되는 복수의 핀(120)의 일 면(120a)의 너비를 100%라고 할 때, 제 2영역(122)은 복수의 핀(120)의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가질 수 있다. 제 2영역(122)이 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측 가장자리에 형성될 경우, 제 1영역(121) 및 제 2영역(122)의 경계(160)는 공기가 흐르는 방향(A)으로 제 2영역(122)의 너비가 복수의 핀(120)의 전체 너비의 20%이하에 해당하는 지점에 형성될 수 있다.
제 1영역(121) 및 제 2영역(122)의 두께는 서로 상이할 수 있다. 바람직하게는, 제 2영역(122)의 두께가 제 1영역(121)의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
제 1코팅층(140)은 복수의 핀(120) 상에 형성되는 응축수의 배수가 원활하도록 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1코팅층(140)을 형성하는 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나는 유기물을 포함할 수 있다. 유기물은 카복시기(-COOH), 알콜기(-OH), 아민기(-NH2), 술폰산기(-SO3H), 에테르기(-OR) 및 아마이드기(-CONH2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 카복시기(-COOH), 아민기(-NH2) 및 술폰산기(-SO3H)는 이온성 작용기에 해당하고, 알콜기(-OH), 에테르기(-OR) 및 아마이드기(-CONH2)는 비 이온성 작용기에 해당한다.
제 1코팅층(140)을 형성하는 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나는 무기물을 더 포함할 수 있다. 무기물은 실리카(Silica), 지르코늄(Zr) 산화물 및 바나듐(V) 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1코팅층(140)은 복수의 핀(120)의 전(全) 표면 또는 일부 표면에 형성될 수 있다.
제 2코팅층(150)은 응축수가 복수의 핀(120) 상에 착상되는 것을 방지하도록 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
실리콘 오일은 발수성이 우수하다.
실리콘 오일은 스트레이트 실리콘 오일 및 변성 실리콘 오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스트레이트 실리콘 오일 및 변성 실리콘 오일은 실록산(Siloxane)을 골격(Backbone)으로 하고, Si원자에 결합된 유기 치환기의 종류에 따라 구별될 수 있다.
실리콘 오일은 PMHS(Polymethylhydrosiloxane) 및 PDMS(Polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 2코팅층(150)은 경화제를 더 포함할 수 있다.
경화제는 경화를 촉진시키는 촉매 역할을 하고, DBTDL(Dibutyltin dilaurate), Dibutyltin diacetate, Zinc acetate 및 Zinc 2-ethylhexanoate 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 2코팅층(150)이 실리콘 오일 및 경화제를 포함하는 경우, 실리콘 오일의 함량은 90%이상이고, 바람직하게는 99% 이상일 수 있다.
제 2코팅층(150)은 복수의 핀(120)의 전(全) 표면 또는 일부 표면에 형성될 수 있다.
제 2코팅층(150)은 제 1코팅층(140)의 일부 표면에 형성될 수도 있다.
제 2코팅층(150)은 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측 가장자리에 형성되고, 복수의 핀(120)의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가질 수 있다.
제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)은 서로 단차를 형성할 수 있다.
제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 제 2코팅층(150)은 제 1코팅층(140)보다 더 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
제 1코팅층(140)은 복수의 핀(120)의 전(全) 표면 상에 위치하고, 제 2코팅층(150)은 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측에 대응하는 제 1코팅층(140)의 일부를 감싸도록 제 1코팅층(140) 상에 위치할 수 있다.
복수의 핀(120)의 제 1영역(121) 및 제 2영역(122)에는 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 적어도 하나를 포함하는 제 1영역(121) 및 제 2영역(122)의 두께는 서로 상이할 수 있다. 바람직하게는 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 적어도 하나를 포함하는 제 2영역(122)의 두께는 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 적어도 하나를 포함하는 제 1영역(121)의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
제 1영역(121) 상에는 제 1코팅층(140)이 형성되고, 제 2영역(122) 상에는 제 2코팅층(150)이 형성될 수 있다.
제 2영역(122)에 제 2코팅층(150)을 형성하는 경우, 제 2영역(122)에 유입되는 고온의 공기와 냉매관(110)을 흐르는 냉매의 열교환과정에서 발생하는 응축수가 제 2영역(122)에 맺히는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 제 1영역(121)에 제 1코팅층(140)을 형성하는 경우, 제 2영역(122)을 지난 고온의 공기와 냉매관(110)을 흐르는 냉매의 열교환과정에서 발생하여 제 1영역(121)에 맺힌 응축수가 원활하게 배수되도록 할 수 있다.
설사, 제 2코팅층(150)이 형성된 제 2영역(122)에 응축수가 맺히더라도 제 2영역(122)에 맺힌 응축수는 제 2영역(122)으로 유입된 공기와 함께 제 1영역(121)으로 전달된다. 그 후, 제 1코팅층(140)이 형성된 제 1영역(121)에서 제 1영역(121)에 형성된 응축수와 합쳐져 중력에 의해 복수의 핀(120)의 하부 방향으로 배수될 수 있다.
제 1영역(121) 상에는 제 1코팅층(140)이 형성되고, 제 2영역(122) 상에는 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)이 형성될 수 있다. 이 때, 제 2코팅층(150)은 제 1코팅층(140) 상에 적층될 수 있다. 즉, 제 2영역(122)에는 제 2코팅층(150)이 외부로 노출되도록 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)이 차례로 적층될 수 있다.
제 1영역(121) 상에는 제 2코팅층(150)이 형성되고, 제 2영역(122) 상에는 제 2코팅층(150) 및 제 1코팅층(140)이 형성될 수 있다. 이 때, 제 1코팅층(140)은 제 2코팅층(150) 상에 적층될 수 있다. 즉, 제 2영역(122)에는 제 1코팅층(140)이 외부로 노출되도록 제 2코팅층(150) 및 제 1코팅층(140)이 차례로 적층될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 형성하는 과정을 나타내는 플로우 차트(Flow chart)이다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 4를 참조한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 열교환기(100)의 제조방법은 복수의 핀(120)상에 제 1코팅층(140)을 형성하고(S1), 제 2영역(122)의 두께가 제 1영역(121)의 두께보다 더 두껍도록 제 2영역(122)에 제 2코팅층(150)을 형성하는 것(S2)을 포함할 수 있다.
제 1영역(121)에는 제 1코팅층(140)을 형성하고, 제 2영역(122)에는 제 2코팅층(150)을 형성할 수 있다.
또는, 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 하나를 복수의 핀(120)의 전(全) 표면에 형성하고, 다른 하나를 이미 형성된 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 하나의 표면에 형성할 수 있다. 구체적으로, 제 1코팅층(140)을 복수의 핀(120)의 전(全) 표면 상에 먼저 형성하는 경우, 제 2코팅층(150)이 제 1코팅층(140)의 일부를 감싸도록 제 2코팅층(150)을 제 1코팅층(140)의 표면 상에 형성할 수 있다. 제 2코팅층(150)을 복수의 핀(120)의 전(全) 표면 상에 먼저 형성하는 경우, 제 1코팅층(140)이 제 2코팅층(150)의 일부를 감싸도록 제 1코팅층(140)을 제 2코팅층(150)의 표면 상에 형성할 수 있다. 바람직하게는 제 1코팅층(140)을 복수의 핀(120)의 전(全) 표면 상에 먼저 형성하고, 제 2코팅층(150)을 제 2영역(122)에 대응하는 제 1코팅층(140)의 표면 상에 형성할 수 있다.
제 1코팅층(140)을 형성하는 것은 딥(Dip) 코팅방법을 포함할 수 있다.
제 2코팅층을 형성하는 것은 딥(Dip) 코팅방법, 스탬핑(Stamping) 코팅방법 및 마스킹(masking)을 이용한 스프레이(spray)공정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1코팅층(140)은 복수의 핀(120)의 표면 상에 적어도 한 번 이상 코팅될 수 있다.
제 2코팅층(150)은 복수의 핀(120)의 표면 상에 적어도 한 번 이상 코팅될 수 있다.
제 2코팅층(150)은 제 1코팅층(140)의 표면 상에 적어도 한 번 이상 코팅될 수 있다.
제 2코팅층(150)은 제 1코팅층(140)의 표면 상에 두 번 코팅될 수 있다.
제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)의 코팅 횟수는 서로 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 2코팅층(150)의 코팅 횟수는 제 1코팅층(140)의 코팅 횟수보다 더 많을 수 있다.
제 2코팅층(150)의 코팅 횟수 및 착상저감효과의 관계는 다음과 같다.
제 2코팅층(150)을 한 번 코팅한 경우를 기준으로 할 때, 제 2코팅층(150)을 두 번 코팅한 경우에는 착상 시간이 108.1% 증가하였고, 제 2코팅층(150)을 세 번 코팅한 경우에는 착상 시간이 98.3% 증가하였다. 즉, 제 2코팅층(150)을 두 번 코팅한 경우의 착상 시간이 가장 길기 때문에 착상 지연 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있다. 그러나, 제 2코팅층(150)을 세 번 코팅한 경우에는 오히려 착상 시간이 짧아져 착상 지연 효과가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 착상 시간은 복수의 핀(120) 상에 착상현상이 발생하기 까지 소요되는 시간을 의미한다.
제 2코팅층(150)의 코팅 횟수를 증가시킬수록 경화제의 영향으로 코팅액의 점도가 증가하여, 제 2코팅층(150)의 두께가 점점 증가할 수 있고, 그에 따라 복수의 핀(120) 사이의 공간이 막혀 착상저감효과가 감소할 수 있다.
복수의 핀(120) 상에 제 1코팅층(140)을 형성하기 전에 복수의 핀(120)의 세정과정을 선택적으로 거칠 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기에 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 형성하는 과정을 나타내는 플로우 차트(Flow chart)이다. 도 5와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 미도시된 도면 부호는 도 1 내지 도 4를 참조한다.
도 76에 나타난 바와 같이, 열교환기(100)의 제조방법은 제 1영역(121)에 제 1코팅층(140)을 형성하고(T1), 제 1영역(121)에 형성된 제 1코팅층(140)을 베이크하고(T2), 제 2영역(122)에 제 2코팅층(150)을 형성하고(T3), 제 2영역(122)에 형성된 제 2코팅층(150)을 베이크하는 것(T4)을 포함할 수 있다.
제 1코팅층(140)은 150℃/20분 조건으로 베이크 될 수 있다. 제 2코팅층(150)은 경화제의 함량에 따라 0.5wt% 일때 150℃/10분, 1.0wt% 일때 170℃/5분 조건으로 베이크 될 수 있다.
코팅조건에 따른 응축수의 배수효과 및 착상저감효과는 다음과 같다.
실시예 1은 복수의 핀(120)을 제 1코팅층(140)으로만 코팅한 경우로써, 제 1코팅층(140)은 한 번 코팅된다.
실시예 2는 복수의 핀(120)을 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)으로 코팅한 경우로써, 경화제는 제 2코팅층(150)의 함량 대비 0.5%의 함량을 가지고, 복수의 핀(120)은 150℃/10분 조건에서 베이크된다. 이 때, 제 1코팅층(140)은 한 번 코팅되고, 제 2코팅층(150)은 두 번 코팅된다.
실시예 3은 복수의 핀(120)을 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)으로 코팅한 경우로써, 경화제는 제 2코팅층(150)의 함량 대비 1.0%의 함량을 가지고, 복수의 핀(120)은 170℃/5분 조건에서 베이크된다. 이 때, 제 1코팅층(140)은 한 번 코팅되고, 제 2코팅층(150)은 두 번 코팅된다.
실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에서는 제 1코팅층(140)으로써 친수성 물질이 사용되고, 제 2코팅층(150)으로써 실리콘 오일이 사용된다.
착상시간은 코팅조건에 따른 착상저감효과를 보여 주는 척도로써, 착상시간이 길수록 착상저감효과가 우수하다.
최대차압은 코팅조건에 따른 배수효과를 보여 주는 척도로써, 최대차압이 작을수록 배수효과가 우수하다.
실시예 1을 기준으로 할 때, 실시예 2는 착상 시간이 86% 증가하였고, 실시예 3은 착상 시간이 162% 증가하였다.
또한, 실시예 1의 최대차압(mmAq)은 0.14이고, 실시예 2의 최대차압(mmAq)은 0.13이다. 실시예 3의 최대차압(mmAq)은 0.11이다.
따라서, 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150)이 모두 코팅된 실시예 2 및 실시예 3의 경우, 제 1코팅층(140)만 코팅된 실시예 1에 비하여 더 좋은 착상저감효과 및 배수효과를 가진다는 점을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 3은 실시예 2에 비하여 착상 시간이 길고, 최대차압이 작으므로, 실시예 3의 코팅조건에서 착상저감효과 및 배수효과가 더 우수하다는 점을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 구비되는 공기조화기용 실외기의 개략적인 구조를 도시한 사시도이다.
공기조화기는 분리형과 일체형으로 구분될 수 있으며, 이 중 분리형 공기조화기는 실내에 설치되어 실내 공기를 흡입하여 냉매와 열교환시키고 열교환된 공기를 다시 실내로 토출시키는 실내기와, 실내기로부터 유입된 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 다시 실내 공기와 열교환할 수 있는 상태로 만들어 실내기로 공급하는 실외기로 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공기조화기용 실외기(20)는 외관을 형성하는 본체(1)와, 본체(1) 내부공간을 구획하는 파티션(2)을 구비할 수 있다.
본체(1)의 내부공간은 파티션(2)에 의해 열교환실(3)과 압축실(4)로 구획된다. 열교환실(3)에는 본체(1) 후면(5)과 좌측면(6)의 내측을 따라 절곡된 형상의 열교환기(100)와, 열교환기(100)에서 열교환이 용이하도록 외부 공기를 출입시키는 송풍장치(7)가 마련된다. 본체(1)의 후면(5)과 좌측면(6)에는 외부 공기를 흡입하기 위해 흡입부(8)가 형성되고, 본체(1)의 전면(9)에는 열교환된 공기를 토출하기 위한 토출부(11)가 형성된다.
본체(1)의 압축실(4)에는 실내기(미도시)로부터 유입된 냉매를 압축하기 위한 압축기(12)가 설치된다. 본체(1)의 우측면(13)에는 압축실(4)과 외부를 연결하는 다수의 개구부(14)가 형성될 수 있다.
열교환기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매가 흐르는 냉매관(110) 및 냉매관(110)의 외주면에 결합되는 복수의 핀(120)을 포함할 수 있다.
복수의 핀(120)은 공기가 흐르는 방향(A)으로 상류측에 위치하는 제 1영역(121) 및 제 1영역(121)과 경계를 이루고, 공기가 흐르는 방향(A)으로 하류측에 위치하는 제 2영역(122)을 포함할 수 있다.
제 1영역(121) 및 제 2영역(122)에는 응축수의 배수가 원활하고, 응축수의 착상현상을 방지할 수 있도록 서로 다른 표면에너지를 가지는 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
바람직하게는 제 1영역(121) 및 제 2영역(122)에는 제 2코팅층(150)이 제 2영역(122)에서 외부로 노출될 수 있도록 제 1코팅층(140) 및 제 2코팅층(150) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
열교환기(100)는 공기조화기 뿐만 아니라 냉장고 등에도 적용될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1 : 본체 2 : 파티션
3 : 열교환실 4 : 압축실
5 : 후면(본체의 후면) 6 : 좌측면(본체의 좌측면)
7 : 송풍장치 8 : 흡입부
9 : 전면(본체의 전면) 11 : 토출부
12 : 압축기 13 : 우측면(본체의 우측면)
14 : 개구부 20 : 실외기
100 : 열교환기 110 : 냉매관
120 : 핀 120a : 일 면
121 : 제 1영역 122 : 제 2영역
130 : 관통공 140 : 제 1코팅층
150 : 제 2코팅층 160 : 경계

Claims (30)

  1. 냉매가 흐르는 냉매관; 및
    상기 냉매관의 외주면에 결합되는 복수의 핀;을 포함하고,
    상기 복수의 핀은,
    공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하는 제 1영역; 및
    상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치하는 제 2영역;을 포함하고,
    상기 제 1영역 및 상기 제 2영역 상에는 적어도 하나의 코팅층이 형성되고,
    상기 제 1영역 및 상기 제 2영역의 두께는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2영역의 두께는 상기 제 1영역의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 코팅층은,
    제 1코팅층; 및
    상기 제 1코팅층과 서로 다른 표면에너지를 가지는 제 2코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1영역 상에는 상기 제 1코팅층이 형성되고,
    상기 제 2영역 상에는 상기 제 2코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1영역 상에는 상기 제 1코팅층이 형성되고,
    상기 제 2영역 상에는 상기 제 2코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1영역 상에는 상기 제 2코팅층이 형성되고,
    상기 제 2영역 상에는 상기 제 2코팅층 및 상기 제 1코팅층이 형성되고,
    상기 제 1코팅층은 상기 제 2코팅층 상에 적층되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1코팅층은 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나는 유기물을 포함하고,
    상기 유기물은 카복시기(-COOH), 알콜기(-OH), 아민기(-NH2), 술폰산기(-SO3H), 에테르기(-OR) 및 아마이드기(-CONH2) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 친수성 물질 및 초 친수성 물질 중 적어도 하나는 무기물을 포함하고,
    상기 무기물은 실리카(Silica), 지르코늄(Zr) 산화물 및 바나듐(V) 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2코팅층은 발수성 물질을 포함하고,
    상기 발수성 물질은 실리콘 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 실리콘 오일은 스트레이트 실리콘 오일 및 변성 실리콘 오일 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 실리콘 오일은 PMHS(Polymethylhydrosiloxane) 및 PDMS(Polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2코팅층은 경화제를 더 포함하고,
    상기 경화제는 DBTDL(Dibutyltin dilaurate), Dibutyltin diacetate, Zinc acetate 및 Zinc 2-ethylhexanoate 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1영역 및 상기 제 2영역의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2영역은 상기 제 1영역보다 작은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2영역은 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측 가장자리에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 2영역은 상기 복수의 핀의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  18. 본체;
    상기 본체의 내부에 배치되어 냉매를 압축하는 압축기; 및
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 실외 공기와 열교환시키는 열교환기;를 포함하고,
    상기 열교환기는,
    상기 냉매가 흐르는 냉매관; 및
    상기 냉매관의 외주면에 결합되는 복수의 핀;을 포함하고,
    상기 복수의 핀은 서로 다른 표면에너지를 가지는 제 1코팅층 및 제 2코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실외기.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1코팅층은 큰 표면에너지를 가지고, 상기 공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하고,
    상기 제 2코팅층은 작은 표면에너지를 가지고, 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실외기.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1코팅층은 상기 복수의 핀의 전(全) 표면 상에 위치하고,
    상기 제 2코팅층은 상기 제 1코팅층의 일부를 감싸도록 상기 제 1코팅층 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실외기.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 제 2코팅층의 두께는 상기 제 1코팅층의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실외기.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 제 2코팅층은 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측 가장자리에 형성되고, 상기 복수의 핀의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가지는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실외기.
  23. 냉매가 흐르는 냉매관; 및
    상기 냉매관의 외주면에 결합되고, 공기가 흐르는 방향으로 하류측에 위치하는 제 1영역 및 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측에 위치하는 제 2영역을 포함하는 복수의 핀;을 포함하는 열교환기의 제조방법에 있어서,
    상기 복수의 핀 상에 제 1코팅층을 형성하고,
    상기 제 2영역의 두께가 상기 제 1영역의 두께보다 더 두껍도록 상기 제 2영역에 제 2코팅층을 형성하는 것을 포함하는 열교환기의 제조방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제 1코팅층을 형성하는 것은 딥(Dip) 코팅방법을 포함하는 열교환기의 제조방법.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 제 2코팅층을 형성하는 것은 딥(Dip) 코팅방법, 스탬핑(Stamping) 코팅방법 및 마스킹(masking)을 이용한 스프레이(spray)공정 중 적어도 하나를 포함하는 열교환기의 제조방법.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 제 1코팅층은 상기 복수의 핀의 전(全) 표면 상에 형성되고,
    상기 제 2코팅층은 상기 제 2영역에 위치하도록 상기 제 1코팅층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제 2코팅층은 상기 제 1코팅층 상에 적어도 한 번 이상 코팅되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 제 2코팅층은 상기 제 1코팅층 상에 두 번 코팅되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  29. 제 23항에 있어서,
    상기 제 2코팅층은 상기 공기가 흐르는 방향으로 상류측 가장자리에 형성되고, 상기 복수의 핀의 전체 너비의 20%이하의 너비를 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  30. 제 23항에 있어서,
    상기 제 2코팅층의 코팅 횟수는 상기 제 1코팅층의 코팅 횟수보다 더 많은 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
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