KR20170113980A - 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀 - Google Patents

열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀 Download PDF

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KR20170113980A
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박말용
이용석
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Abstract

본 발명은 방열핀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 튜브 형 라디에이터에 사용되는 방열핀의 구조를 개선하여 방열 효율을 극대화 한 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀은 직사각형 판상의 몸체부, 열유체가 지나는 복수개의 튜브가 상기 몸체부를 수직으로 관통 삽입 될 수 있도록 나란하게 마련되는 복수개의 튜브홀부 및 각각의 상기 튜브홀부 사이에 관통홀 형태로 마련되어, 상기 튜브의 방열효율을 높이는 홀부를 포함한다.
본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀은, 방열핀을 타고 흐르는 공기의 흐름을 분산시켜 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 방열핀을 타고 흐르는 공기의 흐름을 원활하게 하여 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀{Radiation fins dimple structure for heat promotion has been applied}
본 발명은 방열핀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 튜브 형 라디에이터에 사용되는 방열핀의 구조를 개선하여 방열 효율을 극대화 한 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀에 관한 것이다.
일반적으로 라디에이터 쿨러는 방열핀의 방열효율에 성능이 좌우된다. 따라서 방열핀의 구조 및 재질의 개선을 통해 방열효율을 극대화 할 수 있는 기술을 필요로 한다.
이와 관련하여, 종래의 기술을 살펴보면, '열교환기용 방열핀'이 대한민국 등록실용신안 제20-0427424호에 개시되어 있다. 이는 방열효율을 위한 구조를 개선한 발명에 관한 것으로, 대용량의 열교환기에 적용하기에 구조적인 문제가 있고, 공기의 흐름이 제한하는 구조로 인해, 방열효율에 한계가 있는 등의 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0427424호 (2006.09.20)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방열핀을 타고 흐르는 공기의 흐름을 분산시켜, 방열효율을 높일 수 있는 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 방열핀을 타고 흐르는 공기의 흐름을 원활하게 하여 방열효율을 높일 수 있는 구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀은 직사각형 판상의 몸체부, 열유체가 지나는 복수개의 튜브가 상기 몸체부를 수직으로 관통 삽입 될 수 있도록 나란하게 마련되는 복수개의 튜브홀부 및 각각의 상기 튜브홀부 사이에 관통홀 형태로 마련되어, 상기 튜브의 방열효율을 높이는 홀부를 포함한다.
본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀은, 방열핀을 타고 흐르는 공기의 흐름을 분산시켜 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 방열핀을 타고 흐르는 공기의 흐름을 원활하게 하여 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀을 나타낸 사시도 및 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀의 결합형태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀에 튜브가 삽입된 형태 및 공기의 흐름을 나타낸 평면모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 방열핀을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 방열핀을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 방열핀을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 방열핀을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 5에 따른 방열핀을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 비교예 1에 따른 방열핀을 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀의 온도장 실험 결과를 나타낸 유동해석 결과이다.
도 11은 본 발명에 따른 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀의 속도장 실험 결과를 나타낸 유동해석 결과이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 방열핀은 핀튜브형 라디에이터(radiator)에 마련되어 방열 효율을 높일 수 있도록 개선된 방열핀의 구조에 관한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 직사각형 판상의 몸체부(10), 열유체가 지나는 복수개의 튜브(A)가 상기 몸체부(10)를 수직으로 관통 삽입 될 수 있도록 나란하게 마련되는 복수개의 튜브홀부(20) 및 각각의 상기 튜브홀부(20) 사이에 관통홀 형태로 마련되어, 상기 튜브(A)의 방열효율을 높이는 홀부(30)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 몸체부(10)는, 직사각형의 판상으로 마련된다.
상기 몸체부(10)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브(A)에 맞춰 다양한 형태로 중첩 가능하고, 상기 튜브(A)를 따라 복수개가 이격되어 중첩되는 형태로 마련되어 방열을 실시한다.
상기 몸체부(10)의 재질은 열전도성이 우수한 금속재질로 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 튜브홀부(20)는, 열유체가 이동할 수 있는 복수개의 상기 튜브(A)가 상기 몸체부(10)를 수직으로 관통 삽입 될 수 있도록 나란하게 마련된다.
복수개의 상기 튜브홀부(20)는, 일정간격으로 이격되어 마련되는 것이 바람직하고, 상기 튜브홀부(20)들 사이의 간격은 동일하게 유지되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 홀부(30)는, 각각의 상기 튜브홀부(20) 사이에 관통홀 형태로 마련되어, 상기 튜브(A)의 방열효율을 높인다.
구체적으로, 상기 홀부(30)는, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 튜브홀브 사이에 마련되고, 상기 몸체부(10)를 타고 흐르는 공기가 통하는 방향과 동일한 방향으로 길이방향이 형성되게 마련된다.
이는, 공기의 이동을 용이하게 하며, 상기 공기의 이동에 의한 방열 효율을 높이기 위함이다.
보다 바람직하게는, 상기 공기의 흐름을 보다 용이하게 하기 위한 목적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)의 모서리가 형성되는 부분을 라운드 형상으로 마련한다.
이를 통해, 상기 공기의 흐름이 부드럽게 지속되도록 유지할 수 있다.
또한, 상기 홀부(30)는, 각각의 상기 튜브홀부(20) 사이에 동일한 간격으로 복수개 마련하는 것이 바람직하다.
이는, 상기 공기의 흐름에 의한 방열 효율을 높이기 위함으로, 상기 홀부(30)가 상기 공기의 흐름을 분산시켜 방열 효율을 높일 수 있기 때문이다.
보다 바람직하게는, 각각의 상기 튜브홀부(20)의 중심점이 이어지는 부분에는 상기 홀부(30)가 위치하지 않도록 상기 홀부(30)가 4개 마련되는 것이 유리하다.
상기 홀부(30)가 4개 마련되어 동일한 간격을 유지하게 되면, 상기 튜브홀부(20)들 사이의 중심점이 연결되는 부분에 상기 공기가 유동할 수 있는 통로가 형성된다.
이때, 상기 튜브홀브를 타고 흐르는 상기 공기는, 상기 튜브홀브를 타고 지나며, 상기 튜브홀브들 사이의 중심이 이어지는 부분으로 다량의 공기가 이동하므로, 상기 공기의 유동 통로가 확보되어, 상기 공기의 원활한 유동에 의해 방열 효율을 높일 수 있다.
하기에서는 본 발명에 따른 방열핀의 효과를 증명하기 위한 실험의 내용을 실시예를 이용하여 설명한다.
상기 홀부(30)가 마련되는 형태에 따라 실시예 1 내지 실시예 5를 나타내었고, 상기 홀부(30)가 마련되지 않은 구성을 비교예 1로 나타내었다.
<실시예 1>
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)가 4개 마련되어, 상기 튜브홀브의 중심이 연결되는 부분에 상기 홀부(30)가 위치하지 않도록 구성되고, 상기 홀부(30)의 모서리가 라운드 형태로 마련된다.
<실시예 2>
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)가 3개 마련되어, 상기 튜브홀브의 중심이 연결되는 부분에 위치하는 상기 홀부(30)와 양측에 위치하는 상기 홀부(30)의 길이가 같도록 구성된다.
<실시예 3>
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)가 5개 마련되어, 상기 튜브홀브의 중심이 연결되는 부분에 위치하는 상기 홀부(30)와 양측에 위치하는 상기 홀부(30)의 길이가 같도록 구성된다.
<실시예 4>
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)가 3개 마련되어, 상기 튜브홀브의 중심이 연결되는 부분에 위치하는 상기 홀부(30)에 비해, 양측에 위치하는 상기 홀부(30)의 길이가 짧아지도록 구성된다.
<실시예 5>
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)가 5개 마련되어, 상기 튜브홀브의 중심이 연결되는 부분에 위치하는 상기 홀부(30)에 비해, 양측에 위치하는 상기 홀부(30)의 길이가 점차적으로 짧아지도록 구성된다.
<비교예 1>
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 홀부(30)가 없이 상기 몸체부(10) 및 튜브홀브 만으로 방열핀이 구성된다.
ㄱ. 온도장 실험
상기 온도장 실험은 도 10에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1에서 공기가 흘러 들어가는 입구(Air in) 및 공기가 빠져 나오는 출구(Air out)로 흐르는 공기의 온도를 측정하여 나타낸 유동해석 결과를 나타낸 것이다.
비교예 1에 비해, 실시예 1 내지 실시예 5에서 상기 공기의 출구 부분에 높은 온도를 나타내는 경향을 보이며, 방열 효율이 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1의 결과에서 출구의 온도가 가장 높아 방열 효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
　비교 온도변화량 (출구평균온도-입구온도), (단위 : ℃)
비교예 1 13.6
실시예 1 21.9
실시예 2 15
실시예 3 14.6
실시예 4 16
실시예 5 14.3
상기 표 1은, 실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예 1에서 입구 및 출구의 공기 온도 차이를 측정하여 나타낸 것으로, 도 10의 결과와 마찬가지로, 실시예 1 내지 실시예 5의 결과가 비교예 1의 결과에 비해 높은 것으로 나타나 방열 효율이 우수한 것을 확인할 수 있고, 실시예 1에서 가장 우수한 방열 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
ㄴ. 속도장 실험
상기 온도장 실험은 도 11에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1에서 공기가 흘러 들어가는 입구(Air in) 및 공기가 빠져 나오는 출구(Air out)로 흐르는 공기의 속도를 측정하여 나타낸 유동해석 결과를 나타낸 것이다.
비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 5의 결과를 비교해 보면, 비교예 1에 비해, 실시예 1 내지 실시예 5의 결과에서 유동박리가 일어나는 부분에서 열이 많이 발생되는 것으로 보아 방열효과가 큰 것으로 나타났고, 특히 실시예 1의 결과를 살펴보면, 상기 공기의 이동속도가 월등히 빠른 것으로 나타나고 있어, 상기 실시예 1에서 방열 효과가 가장 큰 것으로 나타난다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : 튜브 10 : 몸체부
20 : 튜브홀부 30 : 홀부

Claims (4)

  1. 직사각형 판상의 몸체부;
    열유체가 지나는 복수개의 튜브가 상기 몸체부를 수직으로 관통 삽입 될 수 있도록 나란하게 마련되는 복수개의 튜브홀부; 및
    각각의 상기 튜브홀부 사이에 관통홀 형태로 마련되어, 상기 튜브의 방열효율을 높이는 홀부;를 포함하고,
    상기 홀부는,
    직사각형, 타원형, 마름모형 중 어느 하나의 형태가 길이방향으로 마련되는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀부는,
    모서리가 형성되는 부분이 라운드 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀부는,
    각각의 상기 튜브홀부 사이에 동일한 간격으로 복수개 마련되는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 홀부는,
    짝수개 마련되어, 각각의 상기 튜브홀부의 중심점이 이어지는 부분에는 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 열전달 촉진용 딤플구조가 적용된 방열핀.
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Cited By (3)

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KR102342956B1 (ko) * 2021-01-27 2021-12-23 이형식 고효율 증발식 응축기
WO2022177240A1 (ko) * 2021-02-22 2022-08-25 한온시스템 주식회사 열교환기

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