KR870002961Y1

KR870002961Y1 - 열 교환기

Info

Publication number: KR870002961Y1
Application number: KR2019860006842D
Authority: KR
Inventors: 료오묘오 하마나까; 미찌오 후지모또; 요시아끼 아오끼; 요시노리 와따나베
Original assignee: 미쯔비시주우고오교오 가부시기가이샤; 야노다까시
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1987-09-05
Also published as: KR870002962Y1

Abstract

내용 없음.

Description

열 교환기

제1도 (a)(b)~제3도(a)(b)는 종래의 침형상핀을 구비한 열교환기에 관한 것으로,

제1도 (a)는 정면도

제1도 (b)는 횡단면도

제2도는 부분사시도

제3도 (a)는 일부분의 횡단면도

제3도 (b)는 침형상핀 일부분의 횡단면도

제4도 (a)(b)는 본 고안 열교환기의 실시예에 관한 것으로,

제4도 (a)는 침형상핀의 부분횡단면도

제4도 (b)는 침형상핀의 확대사시도

제5도는 열교환기의 공기측 열전달율을 제3도에 도시한 열교환기와 비교해서 나타낸 선도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압출편평관 1a : 격벽

1b : 편평면 4 : 공기류

4a, 4b : 유속벡터 2, 50 : 침형상핀군

2a, 50a : 폭방향양단부 2c, 50b : 침형상부

50c : 개구부 50a' : 콜게이트성형의 만곡부

본 고안은 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 격벽을 통해서 고온유체로부터 저온유체로 열에너지를 이동시켜, 가열 또는 냉각을 행하게 하는 장치이다. 열교환기를 구조에 따라 분류한 것에 핀부착관형 열교환기가 있다. 전열관의 바깥측에 기체를 흘릴경우에는 전열관과 기체 사이는 열전달율이 작으므로, 전열관의 표면에 핀을 부착해서 열유속을 증가시킨 핀부착관형 열교환기가 사용된다.

이상과 같이, 일반적으로 열교환기의 전열성능을 향상시키기 위해서, 전열관에 여러가지의 핀을 접합하는 일이 행해지고 있으며, 그 형상 등도 여러가지 제안되어 본원 고안자들도 종래의 콜게이트핀 대신에 고성능인 침형상핀을 구비한 열교환기(일본국 실원소 56-111005호, 동 실원소 57-1714호)를 제안하고 있다.

이 침형상핀을 구비한 열교환기는 카아에어콘이나 주택용 에어콘의 콘덴서혹은 증발기 등에 뛰어난 것으로서, 그 구조는 예를들면 제1도 내지 제3도에 표시한 바와같이, 전열관으로서 내부에 격벽(1a)을 가진 압출편평관(1)이 사용되고, 그 편평면(1b)이 서로 간격을 두고 대향함과 동시에 평행으로 배치되어, 이 편평면(1b)으로 형성되는 간격안에 띠형상 금속판으로 콜게이트 성형이 된 침형상핀군(2)이 편평관(1)의 길이방향과 직교해서 접합되어 있다. 그리고, 편평관(1)의 양단부의 유니온(3)을 개재해서 열교환매체가 관내로 보내져, 편평관(1)의 길이방향과 직교하는 방향(침형상핀군(2)의 콜게이트 성형된 직선부에 연하는 방향)으로부터 공기(4) 등의 관의 유체가 유입하여 열교환이 행해진다.

이 침형상핀군(2)은 띠형상 금속판(판폭 h)의 폭방향 양단부(2a)를 약간 남게해서 여러개의 장방형의 타발부(2b)를 형성하여 사다리형으로 하고, 이것을 길이방향에 연해서 사행폭(w)으로해서 지그재그시켜서 콜게이트 성형하여, 그 폭방향 양단을 사전에 편평면(1b)에 부착되어 있는 땜납재 혹은 접착제로 납땜이나 접착을 해서 편평면(1b) 사이에 접합된다. 그리고, 이 침형상핀(2c)을 다수 가진 침형상핀군(2)의 배열은 공기(4)의 흐름방향과 평행인 핀피치가(P_L), 공기(4)의 흐름방향과 직각인 핀피치가(P_T)로 되어 있다.

그러나, 이러한 침형상핀을 구비한 열교환기에는, 띠형상 금속판에 타발부(2b)를 형성해서 침형상핀(2c)을 남기기 때문에 타발부(2b)의 분만큼 재료가 낭비되어 자원절약적 견지 및 재료생산가적 견지에서 바람직하지 못하며, 특히 띠형상 금속판으로 알루미늄을 사용할 경우에는 낭비가 많다. 또, 이 침형상핀군(2)은, 그 구조상, 높이(h) 방향의 강성이 낮고 편평면(1b)에 접합할때에 가압해서 밀착할 필요가 있으나, 이에 수반하여 침형상핀(2c)이 만곡해서 핀피치(P_L)(P_T)가 불균일하게 되어 제품의 가공불량이 된다. 또한, 전열성능상, 공기(4)의 흐름방향에 대해서 침형상핀(2c)이 일직선으로 배열되기 때문에 상류측의 침형상핀(2c)으로 형성된 경계층류속에, 이어지는 하류측의 침형상핀(2c)이 들어가버려 핀효율의 저하를 초래한다는 결점이 있다.

또, 상기와 같은 침형상핀(2c)을 갖춘 열교환기에서는, 침형상핀군(2)에의 공기(4)의 유입은 콜게이트 성형의 만곡부, 즉 정상부 및 저부에서 행하여짐과 동시에 공기의 유출도 마찬가지로 만곡부에서 행하여지므로 공기(4)의 유입, 유출에 커다란 장해가 되며, 공기(4)의 콜게이트 성형의 만곡부에서의 유속벡터(4a)는 작고, 직선부에서의 유속벡터(4b)는 커진다. 이 때문에, 열교환기의 입력측과 출구측과의 압력손실이 커짐과 동시에 유속의 불균일에 의한 열전도율의 저하를 초래하여, 전열성능이 저하하는 결점이 있다. 또한, 상기 침형상핀의 단면형상이 사각형으로 모서리부분이 뾰족하기 때문에 이 모서리부분 근처를 흐르는 기체가 난류를 일으켜, 압력손실이 커져서 소음을 발생할 뿐만 아니라 압력손실에 의해서 기체의 유속이 저하되어 열전달율이 저하함과 동시에 침형상부분(2c)이 공기흐름(4)의 방향에 대해서 직선상태로 배열되어 있다. 이 때문에 하류측 침형상부분(2c)은, 상류측의 침형상부분(2c)에서 공기흐름(4)과의 접촉이 저해되어 하류측의 침형상부분(2b)의 공기측 열전달율이 낮아져, 이 결과, 열전달율의 향상이 충분하다고 말할 수 없다.

본 고안의 목적으로 하는바는 공기측 열전달율을 더욱 향상할 수 있는 열교환기를 얻고자 하는 것이다. 이를 위한 본 고안의 구성은, 단면 편평형상 냉매관을 그 편평면이 소정간격으로 서로 평행이되도록 지그재그로 배설하고, 편평면 사이에서 형성된 공간에 사다리형상 침형상 콜게이트핀을 냉매관의 폭방향에 대해서 서로 평행이되도록 지그재그로 부착한 열교환기에 있어서, 상기 콜게이트핀의 침형상부를 단면 원형상으로 하고, 또한 서로 인접하는 침형상부를 기준면에 대해서 교호로 반대방향으로 돌출시킨 것을 특징으로 한다.

이하 제4도 및 제5도를 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

제4도는 본 고안의 일실시예를 도시하는 것으로서, 이 열교환기는, 제4도(a)에 도시한 바와 같이 단면이 편평형 냉매관(1) 편평면(1a)으로 형성되는 공간에 콜게이트핀(50)을 지그재그로 배설하고 있다. 이 콜게이트핀(50)은, 동 도면(b)에 도시한 바와 같이 양단부(50a)(50a) 사이에 침형상부(50b)를 사다리형상으로 배설한 것으로서, 각 침형상부(50b)는 대략 단면이 원형으로 성형되어 있다. 또 각 침형상부(50b)간에는 개구부(50c)가, 또 양단부(50a)의 만곡부(50a')에는 공기흐름(4)의 유입, 유출을 쉽게하기 위하여 잉여핀제거부(50d)가 형성되어 있다. 또한 침형상부(50b)와 양단부(50a)(50a)와의 사이에는 굴곡부(50c)가 형성되어, 서로 인접한 침형상부(50b)(50b)가 양단부(50a)(50a)에서 구성되는 평면에 대하여 소정치수 만큼 교호로 반대방향으로 돌출하고 있다.

이 콜게이트핀(50)은, 냉매관(1)의 편평면(1a)의 폭방향에 대해서 교호로 평행으로 배설되어, 침형상부(50bb)의 핀피치를 (P_TS)로 하고 있다.

따라서, 이 열교환기에 의하면, 침형상부(50b)가 양단부(50a)의 면으로부터 교호로 돌출되어 있으므로, 하류측의 침형상부(50b)도 공기흐름(4)과 효율좋게 열교환할 수 있어, 공기측 열전달율이 향상된다. 즉, P_TS=2P_SI일 경우(제3도에 표시한 열교환기의 침형상부를 그대로 돌출시켰을 경우)에 대해서, αa kcal/m. ℃·hr(공기측 열전달율)의 향상에 미치는 효과를 조사하여 그 결과를 제5도에 표시한다. 여기서 도면중에 가로축은 풍속 Fv(m/sec), 세로축은 제3도의 열교환기의 공기측 열전달율에 대한 열교환기의 공기측 열전달율의 향상비를 표시한다.

제5도로부터 본 고안에 관한 열교환기에 의하면, αa가 앞에서 제안한 것보다 향상한다. 또 αa의 향상비는, 풍속의 증대에 따라서 저감하는 경향을 나타내지만, 통상 사용역(Fv<3m/sec)에서는 35%이상 향상되고 있다.

또 공기측 열전달율이 향상하기 때문에, 동일능력을 유지한다고 하면 열교환기의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다. 따라서 이 열교환기를 카아에어콘용으로 적용할 경우에는, 자동차의 연료비절감, 거주공간 확대라는 효과를 올리는 것이다.

또한 사다리형 침형상 콜게이트핀(50)은, 통상 인타인적으로 타발한 후, 단면을 원형화함으로서 성형되고, 그 타발피치는, 공기측 열전달율(αaI)이 최대치를 얻는 핀피치이다. 본 실시예의 콜게이트핀에서는 핀피치(P_TS)가 (2P_TI)보다 더 좁은 개소에서 공기측 열전달율(αaI)이 최대치를 얻는다. 이 때문에 핀피치(P_TS)가 좁혀지게 되며, 재료수득율이 향상한다.

이상과 같이 본 고안에 의하면 침형상부의 단면을 원형환하고, 또한 공기흐름 방향에 대하여서 교호로 돌출시킴으로서 공기측 열전달율의 향상, 열교환기의 소형화, 경량화를 도모하고, 또한 재료수득율을 향상시킬 수 있는 등 현저한 효과를 가져오는 것이다.

Claims

단면 편평형상 냉매관을 그 평편면이 소정간격으로 서로 평행이 되도록 지그재그로 배설하고, 편평면 사이에서 형성된 공간에 사다리형상 침형상 콜게이트핀을 냉매관의 폭방향에 대해서 서로 평행이 되도록 지그재그로 부착한 열교환기에 있어서, 상기 콜게이트 핀의 침형상부를 단면 원형상으로 하고, 또한 서로 인접하는 침형상부를 기준면에 대해서 교호로 반대방향으로 돌출시킨 것을 특징으로 하는 열교환기.