WO2018169245A1 - 열교환기 - Google Patents

열교환기 Download PDF

Info

Publication number
WO2018169245A1
WO2018169245A1 PCT/KR2018/002695 KR2018002695W WO2018169245A1 WO 2018169245 A1 WO2018169245 A1 WO 2018169245A1 KR 2018002695 W KR2018002695 W KR 2018002695W WO 2018169245 A1 WO2018169245 A1 WO 2018169245A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
water
heat exchanger
pipe
fin
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/002695
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이서진
김지현
오초희
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020170034025A external-priority patent/KR101987699B1/ko
Priority claimed from KR1020170034024A external-priority patent/KR101906206B1/ko
Priority claimed from KR1020170034023A external-priority patent/KR102023994B1/ko
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Publication of WO2018169245A1 publication Critical patent/WO2018169245A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger having an improved heat exchange performance through a structure that can prevent condensation and condensation.
  • the heat exchanger may be classified into an evaporator for evaporating low temperature fluid and a condenser for condensation of steam depending on the intended use.
  • the evaporator and condenser together with the compressor and expander constitute a refrigeration cycle.
  • the refrigeration cycle is widely used in electronic products such as refrigerators or air conditioners.
  • Heat exchangers installed in electronic products exchange heat with air in the atmosphere or electronic products.
  • the temperature around the heat exchanger is often lowered to a temperature lower than the dew point. Accordingly, the temperature around the heat exchanger is condensed to form on the surface of the heat exchanger, and furthermore, frost (or frost) forms on the surface of the heat exchanger. This phenomenon is called condensate (or dew) condensation or implantation, respectively.
  • Condensation buildup and frosting affect the performance of the heat exchanger.
  • the thermal conductivity is proportional to the heat transfer area because condensate and frost cause an effect of reducing the heat exchange area of the heat exchanger.
  • heat exchangers that need to cool the air inside the atmosphere or electronics further cool the condensate or frost. Therefore, in order to improve the performance of the heat exchanger, it is necessary to prevent condensation or condensation on the surface of the heat exchanger and to quickly remove condensate or frost that has already been generated.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2015-0061765 (2015.06.05.) Discloses a configuration in which the fin has an uneven shape and a water-repellent monomolecular layer is formed on the surface of the fin.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0033084 (2014.03.17.) Discloses a structure in which a water-repellent coating is formed on one surface of a fin substrate and a hydrophilic coating is formed on the other surface of the fin substrate.
  • the condensate formed on the surface of the water repellent fin does not flow down immediately, but does not flow until the droplet size of the condensate increases over time. Accordingly, there is a concern that the phenomenon of implantation will intensify. In addition, there is a fear that condensed water formed on the surface of the hydrophilic fin can further deepen the phenomena while spreading along the hydrophilic surface.
  • An object of the present invention is to propose a configuration that can solve the problem of expanding the condensed water formed on the surface of the heat exchanger to expand quickly to the idea, causing the performance of the heat exchanger.
  • An object of the present invention is to give the surface of the pipe and / or the surface of the fins to quickly remove the condensate, bridging phenomenon (water droplets are large in contact with both adjacent fins or both the fin and the pipe It is to provide a heat exchanger having a structure that can prevent).
  • Heat exchanger of the present invention the pipe forming the flow path of the heat exchange fluid; And a plurality of fins coupled to the circumference of the pipe, wherein a lubrication layer or a super water-repellent layer is formed on at least one surface of the pipe and the plurality of fins.
  • a super water-repellent layer is formed on the surface of the pipe, and a lubrication layer is formed on the surfaces of the plurality of fins.
  • Each of the plurality of fins has a first surface and a second surface facing in opposite directions, and the lubrication layer is formed on both the first and second surfaces of each pin.
  • the pipe may include a first portion penetrating the plurality of pins; And a curved second portion that is exposed to the outside of the outermost one of the plurality of fins and connects two first portions to each other, wherein the super water-repellent layer is formed on a surface of the first portion.
  • the super water-repellent layer is formed on some surface of the pipe, the lubrication layer is formed on the other partial surface of the pipe, and the portion where the super water-repellent layer is formed is disposed at the lower end of the heat exchanger, and the lubrication layer The formed part is disposed at the upper end of the heat exchanger.
  • the outermost of the plurality of fins is the second type fin.
  • the first type fin and the second type fin each have a first surface and a second surface facing in opposite directions, and the super water-repellent layer is formed on both the first surface and the second surface of the first type fin.
  • the lubricating layer is formed on both the first surface and the second surface of the second type fin.
  • Each of the plurality of pins corresponds to a portion surrounding the circumference of the pipe and includes a first portion having the lubrication layer on a surface thereof; And a second portion corresponding to a portion spaced apart from the circumference of the pipe and having the superhydrophobic layer on a surface thereof.
  • the fin has a first surface and a second surface facing in the opposite direction, the lubrication layer and the super water-repellent layer is formed on both the first surface and the second surface.
  • the first portion and the second portion are each provided in plural, alternately arranged along the vertical direction, and the lubrication layer is formed at the lower ends of the plurality of pins.
  • the spacing between the plurality of pins arranged to face each other is 1 to 1.4 mm.
  • the super water-repellent layer is formed to form a contact angle of 150 ° or more with water droplets.
  • the lubricating layer has a sliding angle of 5 ° or less with respect to the horizontal direction so that water droplets on the surface may flow when a slope of 5 ° is formed with respect to the horizontal direction.
  • the kinematic viscosity of the lubricating oil forming the lubricating layer is 80 to 90 cts.
  • the present invention can quickly flow down the water droplets formed on the surface of the heat exchanger due to the sliding characteristics provided from the lubricating layer.
  • the present invention can prevent the bridging phenomenon of the condensate to suppress the phenomenon of frost formed on the surface of the heat exchanger. Furthermore, the present invention can reduce the frequency and defrost time of the defrosting operation to remove the frosting, and can save the power consumption of the system including the heat exchanger.
  • the effect of being rapidly removed from the heat exchanger before the size of the droplets grows can be obtained.
  • the super water-repellent layer of the pipe and the lubrication layer of the fin can prevent bridging through a cooperative effect.
  • the present invention through the cooperative effect of the super water-repellent layer formed on the first type fin and the lubrication layer formed on the second type fin, it is possible to obtain the effect of being rapidly removed from the heat exchanger before the size of the droplets grows.
  • the super water-repellent layer of the first type fin and the lubrication layer of the second type fin can prevent bridging through a cooperative effect.
  • the effect of being rapidly removed from the heat exchanger before the size of the droplets grows can be obtained.
  • the lubrication layer of the first portion and the super water-repellent layer of the second portion may prevent bridging through a cooperative effect.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged conceptual view of a part of the heat exchanger illustrated in FIG. 1.
  • 3A to 3C are conceptual views illustrating a process of discharging condensate formed on a heat exchanger.
  • FIG. 4A is an enlarged conceptual view illustrating a U portion of the pin illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4B is an enlarged conceptual view of an L portion of the pin illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5 is another conceptual diagram illustrating an enlarged portion of the heat exchanger illustrated in FIG. 1.
  • 6A to 6C are conceptual views illustrating a process of discharging condensate formed in a heat exchanger.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a heat exchanger 100 according to the present invention.
  • the heat exchanger 100 includes a pipe 110 and a fin 120.
  • the pipe 110 forms a flow path of the heat exchange fluid.
  • the heat exchange fluid may be, for example, a refrigerant.
  • the pipe 110 passes through the pin 120 to be described later in a straight direction, and forms a structure in which the direction is changed from the outside of the pin 120 to be returned to the inside of the pin 120 again.
  • Fin 120 is to expand the heat exchange area to improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger (100).
  • the pin 120 is coupled to the circumference of the pipe 110.
  • the pin 120 is formed in the form of a flat plate.
  • the pins 120 are provided in plurality, and each of the pins 120 is spaced apart from each other.
  • R denotes a refrigerant flowing through the pipe 110.
  • A denotes air to be heat-exchanged with the refrigerant through the pipe 110 and the fin 120.
  • C refers to the condensed water formed on the surface of the heat exchanger (100).
  • U and L denote upper and lower ends of the heat exchanger 100, respectively.
  • FIG. 2 is an enlarged conceptual view of a part of the heat exchanger illustrated in FIG. 1.
  • the pipe 110 is made of a metal material such as copper or aluminum.
  • the pipe 110 has a super water repellent layer 111a on its surface.
  • the surface of the pipe 110 refers to the outer surface of the pipe 110.
  • Water repellency refers to the property that water does not penetrate when touched.
  • Super water-repellent means that the water repellent properties are maximized.
  • Water repellent and super water repellent can be distinguished by the contact angle with water droplets formed on the surface.
  • the super water-repellent layer 111a forms a contact angle of 140 ° or more with water droplets, and preferably forms a contact angle of 150 ° or more with water droplets.
  • the water repellent layer forms a contact angle smaller than that of the super water repellent layer 111a.
  • the super water repellent layer 111a forms a larger contact angle than the water repellent layer, it means that the size of the water droplets formed on the super water repellent layer 111a is smaller than the size of the water droplets formed on the water repellent layer.
  • the super water-repellent layer (111a) formed on the surface of the pipe 110 has a low adhesion to water. Adhesion refers to the force acting between molecules of two substances that stick together. Since the super water-repellent layer 111a has a low adhesion to water, the condensed water formed on the surface of the pipe 110 does not spread on the surface of the pipe 110 but immediately flows by forming water droplets.
  • the heat exchanger may include a plurality of pipes 110.
  • the super water repellent layer 111a may be formed on the surface of the pipe 110 disposed at the lower end of the heat exchanger (L portion in FIG. 1). Frosting and bridging usually begin at the bottom of the heat exchanger, and frost is most often grown from the bottom to the top. When the water droplets flow down to the lower end of the heat exchanger, it may be quickly discharged under the heat exchanger due to the low adhesion of the super water-repellent layer (111a).
  • the pipe 110 of the upper end may use a copper or aluminum material as it is, and may form a lubrication layer 120a on the surface.
  • Each pipe 110 may be divided into a first portion 111 and a second portion 112.
  • the first portion 111 is a portion penetrating through the plurality of pins 120.
  • the first portion 111 mainly has a straight shape.
  • the second portion 112 is a portion exposed to the outside of the plurality of fins 120 disposed at the outermost portion.
  • the second portion 112 has a curved shape because it connects the two first portions 111 with each other.
  • the super water repellent layer 111a is preferably formed on the surface of the first portion 111. This is because the cooperative effect, which will be described later, occurs between the first portion 111 and the fin 120 of the pipe 110, and the second portion 112 does not have a relatively large influence on the delay of defrosting or the defrosting efficiency. . Therefore, the second part 112 may use a copper or aluminum material as it is.
  • the fin 120 has a lubrication layer 120a on its surface.
  • Lubrication refers to a slippery property.
  • the slipperiness of the lubrication layer 120a can be explained by the sliding angle.
  • the angle of slide means an inclination at which liquid existing on the plane starts to flow when the plane is inclined with respect to the horizontal direction. For example, if the liquid on the plane begins to flow when the plane is tilted by 10 ° with respect to the horizontal direction, the sliding angle of the plane may be 10 °.
  • the lubrication layer 120a formed on the surface of the fin 120 has a sliding angle of 10 ° or less with respect to the horizontal direction, and preferably has a sliding angle of 5 ° or less with respect to the horizontal direction.
  • the lubrication layer 120a has a sliding angle of 5 ° or less, water droplets formed on the surface of the lubrication layer 120a flows only by forming the inclination of 5 ° with respect to the horizontal direction.
  • the coefficient of kinematic viscosity or dynamic viscosity of the lubricating oil forming the lubricating layer 120a is set to 80 to 90cts (centistokes).
  • the kinematic viscosity of the lubricating oil is related to the manufacturing environment for forming the lubricating layer 120a. If the value of the kinematic viscosity is less than 80cts, there is a problem that the lubricant is easily volatilized in the process of forming the lubrication layer (120a). On the contrary, if the value of the kinematic viscosity is greater than 90cts, the manufacturability of the lubricating layer 120a is greatly reduced.
  • the contact angle which the lubricating layer 120a forms with water droplets is about 120 degrees. Therefore, water droplets larger than the surface of the super water repellent layer 111a are formed on the surface of the lubrication layer 120a. However, since the lubrication layer 120a has a very small sliding angle, water droplets formed on the lubrication layer 120a quickly flow down the lubrication layer 120a. Accordingly, the effect of quickly removing water droplets from the lubrication layer 120a can be obtained.
  • the heat exchanger is continuously exposed to the frost-generating environment, it may be difficult to completely prevent the implantation by only one of the super water repellent layer 111a or the lubrication layer 120a.
  • the size of the condensed water formed on the surface of the super water-repellent layer (111a) is increased to form a large droplet.
  • the super water-repellent layer 111a is formed on the pipe 110, and the fin 120 is formed. If the lubrication layer (120a) is formed, the cooperative effect of the super water-repellent layer (111a) and the lubrication layer (120a) can be expected.
  • the water droplets formed on the surface of the super water-repellent layer (111a) increases, the water droplets are easily in contact with the lubrication layer (120a) of the adjacent pin (120). This is because the adhesion force of the super water repellent layer 111a is smaller than the adhesion force of the lubrication layer 120a. In this case, the water droplets are quickly flowed down by the lubrication characteristics provided by the lubrication layer 120a and the weight added to the water droplets, and can be removed from the surface of the heat exchanger.
  • the problem of the scattering of the water droplets caused by the small water droplets can be prevented, and since the residual water does not remain on the surfaces of the super water-repellent layer 111a and the lubrication layer 120a, the problem of secondary implantation due to the residual water can also be prevented.
  • any one of the pipe 110 and the fin 120 is water-repellent treatment and the other is hydrophilic treatment, water droplets formed on the water-repellent surface is in contact with the hydrophilic surface to the hydrophilic surface Spread widely. At this time, only a part of the water droplets flow down, and the remaining water remains on the water-repellent surface. This structure cannot prevent secondary implantation.
  • a lubrication layer 120a should be formed on both sides of each fin 120.
  • the fins 120 each have a first surface and a second surface facing in opposite directions, and the lubrication layer 120a is formed on both the first and second surfaces of the fin 120.
  • 3A to 3C are conceptual views illustrating a process of discharging condensate formed on a heat exchanger.
  • Water droplets formed on the surface of the first portion 111 of the pipe immediately flow down due to the low adhesion force with the super water-repellent layer formed on the surface of the first portion 111.
  • the water droplets formed on the surface of the first portion 111 do not form huge water droplets, but flow down in the direction of gravity as fine droplets. This is because the super water-repellent layer formed on the surface of the first portion 111 forms a contact angle of 150 ° or more with the water droplets. Therefore, bridging that may be formed along the pipe can be prevented.
  • Water droplets formed on the surface of the fin 120 are quickly flowed down by the lubrication characteristics of the lubrication layer formed on the surface of the fin 120.
  • the contact angle of the lubricating layer is about 120 °, which is smaller than that of the super water repellent layer. Therefore, water droplets having a larger size than water droplets formed on the surface of the first portion 111 may be formed on the surface of the fin 120.
  • the lubricating layer has a very small sliding angle of 5 ° or less, the water droplets formed on the lubricating layer slide down quickly. Accordingly, the water droplets can be discharged to the bottom of the heat exchanger very quickly. Even if there is little condensation water remaining on the surface of the fin 120 due to the sliding characteristics of the lubricating layer, it is possible to prevent secondary implantation.
  • Some water droplets may be brought into contact with both the surface of the first portion 111 and the surface of the fin 120.
  • the cooperative effect of the super water repellent layer and the lubricating layer can be obtained.
  • the size of the water droplets is relatively small due to the super water-repellent layer formed on the surface of the first portion 111, and due to the sliding property provided by the lubricating layer, the small water droplets quickly flow to the bottom of the heat exchanger. Therefore, the problem of scattering caused by droplets can be prevented.
  • 4A is an enlarged conceptual view illustrating a U portion of the pin 120 illustrated in FIG. 1.
  • 4B is an enlarged conceptual view of an L portion of the pin 120 illustrated in FIG. 1.
  • the pin 120 includes a first portion 120a and a second portion 120b.
  • the first portion 120a corresponds to a portion surrounding the circumference of the pipe.
  • the tubing passes through the fins, which are joined around the tubing.
  • the circumference of the portion of the pipe passing through the pin corresponds to the first portion 120a.
  • the first portion 120a has a lubricating layer on its surface.
  • Lubrication refers to a slippery property.
  • the slipperiness of the lubricating layer can be explained by the sliding angle.
  • the angle of slide means an inclination at which liquid existing on the plane starts to flow when the plane is inclined with respect to the horizontal direction. For example, if the liquid on the plane begins to flow when the plane is tilted by 10 ° with respect to the horizontal direction, the sliding angle of the plane may be 10 °.
  • the lubricating layer formed on the surface of the pin has a sliding angle of 10 ° or less with respect to the horizontal direction, and preferably has a sliding angle of 5 ° or less with respect to the horizontal direction. If the lubricating layer has a sliding angle of 5 ° or less, the water droplets formed on the surface of the lubricating layer will flow down only by forming the inclination of 5 ° with respect to the horizontal direction.
  • the coefficient of kinematic viscosity or dynamic viscosity of the lubricant forming the lubricating layer is set to 80 to 90cts (centistokes).
  • the kinematic viscosity of lubricating oil is related to the manufacturing environment that forms the lubricating layer. If the value of the kinematic viscosity is less than 80cts, there is a problem that the lubricating oil is easily volatilized in the process of forming the lubricating layer. On the contrary, if the value of the kinematic viscosity is greater than 90cts, the manufacturability of the lubricating layer is greatly reduced.
  • the contact angle formed by the lubricating layer with the water droplets is about 120 °. Therefore, larger water droplets are formed on the surface of the lubricating layer than the surface of the super water repellent layer described later. However, since the lubrication layer has a very small sliding angle, water droplets formed on the lubrication layer flow down the lubrication layer quickly. Thereby, the effect of removing water droplets quickly from the lubricating layer can be obtained.
  • the second portion 120b corresponds to a portion spaced apart from the circumference of the pipe.
  • An area excluding the first portion 120a of the fin may correspond to the second portion 120b, and the second portion 120b may be disposed between the two first portions 120a.
  • the first portion 120a may also be disposed between the two second portions 120b.
  • the first portion 120a and the second portion 120b are each provided in plural and alternately disposed along the up and down direction.
  • the second portion 120b has a super water repellent layer on its surface.
  • Water repellency refers to the property that water does not penetrate when touched.
  • Super water-repellent means that the water repellent properties are maximized.
  • Water repellent and super water repellent can be distinguished by the contact angle with water droplets formed on the surface.
  • the super water-repellent layer forms a contact angle of 140 ° or more with water droplets, and preferably forms a contact angle of 150 ° or more with water droplets.
  • the water repellent layer forms a smaller contact angle than the super water repellent layer.
  • the fact that the super water repellent layer forms a larger contact angle than the water repellent layer means that the size of the water droplets formed in the super water repellent layer is smaller than the size of the water droplets formed in the water repellent layer.
  • the super water-repellent layer formed on the surface of the fin has a low adhesion to water.
  • Adhesion refers to the force acting between molecules of two substances that stick together. Since the super water-repellent layer has a low adhesion to water, condensed water formed on the surface of the fin does not spread on the surface of the fin but rather flows immediately by forming water droplets. Therefore, the super water-repellent layer can prevent the bridging phenomenon.
  • droplets flow down the superhydrophobic layer immediately, they can prevent implantation on the surface of the heat exchanger.
  • the idea is that the water droplets formed on the surface of the heat exchanger are cooled, so that when the relatively small water droplets immediately flow down by the super water-repellent layer, there is no source that will form frost by cooling.
  • the temperature of the first portion 120a is lower than the temperature of the second portion 120b. This is because it is cooled by the refrigerant flowing through the pipe. Therefore, water droplets are more easily formed on the first portion 120a than the second portion 120b, and the first portion 120a is a region where frost is more likely to be implanted than the second portion 120b.
  • the first portion 120a preferably has a sliding property rather than a low adhesion force. This is because the super water-repellent layer suppresses the growth of water droplets already formed, while the lubricating layer causes the water droplets to flow simultaneously with the formation of water droplets.
  • the lubricating layer and the super water repellent layer are also alternately arranged. Therefore, water droplets flowing along the surface of the fins repeatedly pass through the lubricating layer and the superhydrophobic layer. In this way, when the first portion 120a and the second portion 120b are alternately arranged along the vertical direction, a cooperative effect of the lubricating layer and the super water repellent layer can be expected. For example, the water droplets flowing along the first portion 120a rapidly flow down due to the sliding property provided from the lubrication layer, and when the water droplets meet the super water-repellent layer of the second portion 120b, the water droplets grow due to low adhesion. It flows straight away without.
  • a lubrication layer is formed at the lower end of the pin. This is because during the defrosting process as well as during normal operation of the heat exchanger, the water flowing down to the lower end of the fin should not remain in the fin. If a lubrication layer is formed at the lower end of the pin, residual water may not be left. Thus, the water droplets can be removed from the fins before the water droplets are scattered.
  • the pin has a first side and a second side facing in opposite directions from each other.
  • Lubricating layer and super water-repellent layer may be formed on both the first surface and the second surface. This is because the cooperative effect of the lubricating layer and the super water-repellent layer can be expected on both sides of the fin.
  • the lubrication layer of the first portion 120a and the super water-repellent layer of the second portion 120b may be manufactured by the following process. First, the fins are superhydrophobized as a whole, and then lubricating oil is injected into the first portion 120a and the lower end of the fins surrounding the circumference of the pipe.
  • the heat exchanger is constantly exposed to the frost-generating environment, either the superhydrophobic layer or the lubricating layer alone may be difficult to completely prevent implantation.
  • the size of the condensed water formed on the surface of the super water-repellent layer may be increased to form large droplets.
  • a faster condensate removal effect can be obtained by the cooperative effect of the super water repellent layer and the lubricating layer.
  • the water droplets formed on the surface of the super water-repellent layer increases, the water droplets easily come into contact with the lubrication layer immediately below. This is because the adhesion of the super water repellent layer is smaller than the adhesion of the lubrication layer. In this case, the droplets flow down quickly due to the lubrication properties provided by the lubricating layer and the weight added to the droplets. By repeating this process, condensate can be removed from the surface of the heat exchanger. Furthermore, the problem of scattering of the water droplets caused by the droplets can be prevented, and since the residual water does not remain on the surfaces of the super water-repellent layer and the lubricating layer, the problem of secondary implantation due to the residual water can be prevented.
  • the two fins In order to expect the cooperative effect of the super water-repellent layer and the lubricating layer between the two fins, the two fins must be set properly.
  • the distance between the two pins is set to 1 to 1.4mm. If the spacing between the two fins is less than 1 mm, condensate formed between the two fins is not removed smoothly. On the contrary, if the distance between the two pins is greater than 1.4 mm, it is difficult to expect the cooperative effect of the superhydrophobic layer and the lubricating layer.
  • the first type fin 121 and the second type fin 122 may have the same shape. However, the first type fin 121 and the second type fin 122 are classified according to characteristics given to the surface.
  • the first type fin 121 has a super water-repellent layer 121a on its surface.
  • Water repellency refers to the property that water does not penetrate when touched.
  • Super water-repellent means that the water repellent properties are maximized.
  • Water repellent and super water repellent can be distinguished by the contact angle with water droplets formed on the surface.
  • the super water-repellent layer 121a forms a contact angle of 140 ° or more with the water droplet, and preferably forms a contact angle of 150 ° or more with the water droplet.
  • the water repellent layer forms a contact angle smaller than that of the super water repellent layer 121a.
  • the super water repellent layer 121a forms a larger contact angle than the water repellent layer, it means that the size of the water droplets formed on the super water repellent layer 121a is smaller than the size of the water droplets formed on the water repellent layer.
  • the super water-repellent layer (121a) formed on the surface of the first type fin 121 has a low adhesion to water. Adhesion refers to the force acting between molecules of two substances that stick together. Since the super water-repellent layer 121a has low adhesion to water, the condensed water formed on the surface of the first type fin 121 does not spread on the surface of the first type fin 121 but flows immediately by forming water droplets. Get off.
  • the second type fin 122 has a lubrication layer 122a on its surface.
  • the lubrication layer 122a has an excellent implantation delay effect.
  • Lubrication refers to a slippery property.
  • the slipperiness of the lubrication layer 122a can be explained by the sliding angle.
  • the angle of slide means an inclination at which liquid existing on the plane starts to flow when the plane is inclined with respect to the horizontal direction. For example, if the liquid on the plane begins to flow when the plane is tilted by 10 ° with respect to the horizontal direction, the sliding angle of the plane may be 10 °.
  • the lubrication layer 122a formed on the surface of the second type fin 122 has a sliding angle of 10 ° or less with respect to the horizontal direction, and preferably has a sliding angle of 5 ° or less with respect to the horizontal direction. If the lubrication layer 122a has a sliding angle of 5 ° or less, the water droplets formed on the surface of the lubrication layer 122a flow only by forming the inclination of 5 ° with respect to the horizontal direction. do.
  • the coefficient of kinematic viscosity or dynamic viscosity of the lubricant forming the lubricant layer 122a is set to 80 to 90cts (centistokes).
  • the kinematic viscosity of the lubricating oil is related to the manufacturing environment for forming the lubricating layer 122a. If the value of the kinematic viscosity is less than 80cts, there is a problem that the lubricating oil is easily volatilized in the process of forming the lubricating layer 122a. On the contrary, when the value of the kinematic viscosity is greater than 90cts, the manufacturability of the lubricating layer 122a is greatly reduced.
  • the first type pin 121 and the second type pin 122 are each provided in plural and alternately disposed to face each other. Face to face means facing each other. Except for the pins disposed at the outermost, the second type pin 122 is disposed on both sides of any one type 1 pin 121, the first type on both sides of any one type 2 pin 122 Vertical pins 121 are disposed, respectively.
  • the heat exchanger is continuously exposed to the frost-generating environment, it may be difficult to completely prevent the implantation only by either the super water repellent layer 121a or the lubrication layer 122a.
  • the size of the condensed water formed on the surface of the super water-repellent layer (121a) is increased to form a large droplet.
  • the first type fin 121 and the second type fin 122 are alternately disposed to face each other, a cooperative effect of the superhydrophobic layer 121a and the lubrication layer 122a may be expected.
  • the water droplets formed on the surface of the super water repellent layer 121a When the size of the water droplets formed on the surface of the super water repellent layer 121a is increased, the water droplets are easily in contact with the opposite lubrication layer 122a. This is because the adhesion force of the super water repellent layer 121a is smaller than the adhesion force of the lubrication layer 122a. In this case, the water droplets quickly flow down due to the lubrication characteristics provided by the lubrication layer 122a and the weight added to the water droplets, and can be removed from the surface of the pin. Further, since the residual water does not remain on the surfaces of the super water repellent layer 121a and the lubrication layer 122a, the problem of secondary implantation due to the residual water can be prevented.
  • water droplets formed on the water-repellent surface are spread on the hydrophilic surface while contacting the hydrophilic surface. At this time, only a part of the water droplets flow down, and the remaining water remains on the water-repellent surface. This structure cannot prevent secondary implantation.
  • an interval between the first type fin 121 and the second type fin 122 should be appropriately set.
  • the distance between the first type pin 121 and the second type pin 122 is set to 1 to 1.4 mm. If the distance between the first type fin 121 and the second type fin 122 is less than 1mm, the condensed water formed between the two fins is not smoothly removed. On the contrary, when the distance between the first type fin 121 and the second type fin 122 is greater than 1.4 mm, it is difficult to expect the cooperative effect of the super water repellent layer 121a and the lubrication layer 122a.
  • the super water-repellent layer 121a or the lubrication layer 122a should be formed on both surfaces of each fin.
  • the first type fin 121 has a first surface and a second surface facing in opposite directions, respectively, and the super water-repellent layer 121a is formed on the first surface and the second surface of the first type fin 121. All formed.
  • the second type fin 122 has a first surface and a second surface facing in opposite directions, respectively, and the lubrication layer 122a is provided on both the first and second surfaces of the second type fin 122. Is formed.
  • the second type fin 122 provided with the lubrication layer 122a is arrange
  • 6A to 6C are conceptual views illustrating a process of discharging condensate formed in a heat exchanger.
  • water droplets form on the surfaces of the first type fin 121 and the second type fin 122.
  • Water droplets formed on the surface of the first type fin 121 are immediately flowed down by the low adhesion force with the super water-repellent layer formed on the surface of the first type fin 121.
  • the water droplets formed on the surface of the first type fin 121 do not form huge water droplets, but flow down in the direction of gravity as fine droplets.
  • the water droplets formed on the surface of the second type fin 122 is quickly flowed down by the lubrication characteristics of the lubrication layer formed on the surface of the second type fin 122.
  • water droplets having a relatively large size may form on the surface of the first type fin 121.
  • the water droplet is in contact with the surface of the second type fin 122 adjacent to the first type fin 121.
  • the water droplets contacting the surface of the second type fin 122 quickly flow down to the lower end due to the lubrication characteristic of the second type fin 122.
  • the heat exchanger described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be configured by selectively combining all or some of the embodiments so that various modifications can be made.
  • the invention can be used in the industrial field related to heat exchangers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명의 열교환기는, 열교환 유체의 유로를 형성하는 배관; 및 상기 배관의 둘레에 결합되는 복수의 핀(fin)을 포함하고, 상기 배관과 상기 복수의 핀 중 적어도 하나의 표면에 윤활층 또는 초발수층이 형성된다.

Description

열교환기
본 발명은 응축수 맺힘과 착상을 방지할 수 있는 구조를 통해 보다 향상된 열교환 성능을 갖는 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 사용 목적에 따라 저온 유체의 증발을 목적으로 하는 증발기, 증기의 응축을 목적으로 하는 응축기로 구분될 수 있다. 증발기와 응축기는 압축기 및 팽창기와 함께 냉동사이클을 구성한다. 상기 냉동사이클은 냉장고 또는 공기조화기 등의 전자 제품에 널리 사용되고 있다.
전자 제품에 설치되는 열교환기는 대기 또는 전자 제품 내부의 공기와 열교환을 하게 된다. 열교환 과정에서 열교환기 주변의 온도를 이슬점보다 낮은 온도로 낮추는 경우가 빈번하게 발생한다. 이에 따라 열교환기 주변의 온도가 응축되어 열교환기의 표면에 맺히게 되고, 더 나아가서는 열교환기의 표면에 서리(또는 성에)가 맺히게 된다. 이러한 현상을 각각 응축수(또는 이슬) 맺힘 또는 착상이라고 한다.
응축수 맺힘과 착상 현상은 열교환기의 성능에 영향을 미친다. 열전도율은 열전달 면적에 비례하는데, 응축수와 서리가 열교환기의 열교환 면적 감소 효과를 일으키기 때문이다. 또한 대기나 전자 제품 내부의 공기를 냉각해야 할 열교환기가 응축수나 서리를 추가 냉각하기 때문이다. 따라서 열교환기의 성능을 향상시키기 위해서는, 열교환기 표면에 응축수 맺힘이나 착상을 방지하고, 이미 생성된 응축수나 서리를 신속하게 제거해 주어야 한다.
응축수를 제거하기 위해 열교환기의 핀(fin)에 대한 구조적 개선과 발수 처리를 한 사례가 있다. 예를 들어 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0061765호(2015.06.05.)에는 핀이 요철 형상을 갖고, 상기 핀의 표면에 발수성 단분자층을 형성한 구성이 개시되어 있다.
그러나 아무런 처리가 되지 않은 핀의 표면에 비해 발수 처리된 핀의 표면에는 상대적으로 큰 물방울이 맺히게 되고, 브리징(bridging) 현상(물방울의 크기가 커져 인접한 두 핀에 모두 접촉되는 현상)을 일으키게 된다. 이로 인해 빠르게 착상이 진행되어 차폐압손을 증가시키고, 제상에도 어려움이 발생한다. 응축수를 제거하기 위해 고안된 구조가 오히려 고밀도의 서리를 형성하기에 용이한 조건으로 변화될 우려가 있는 것이다.
또한, 응축수를 제거하기 위해 열교환기의 핀(fin)에 발수 처리와 친수 처리를 한 사례가 있다. 예를 들어 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0033084호(2014.03.17.)에는 핀 기판의 한 쪽 면에 발수성 피막을 형성하고, 핀 기판의 다른 쪽 면에 친수성 피막을 형성한 구조가 개시되어 있다.
그러나 발수 처리된 핀의 표면에 형성된 응축수는 즉시 흘러내리는 것이 아니라 시간이 경과하여 응축수의 방울 크기가 커져야 비로소 흘러내리게 된다. 이에 따라 착상 현상이 심화될 우려가 존재한다. 또한 친수 처리된 핀의 표면에 형성된 응축수는 친수성 표면을 따라 퍼지면서 착상 현상을 더욱 심화시킬 우려가 존재한다.
본 발명의 목적은 열교환기의 표면에 맺힌 응축수를 빠르게 배출하여 착상으로 확대되는 문제, 열교환기의 성능 저하를 일으키는 문제를 해결할 수 있는 구성을 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 배관의 표면 및/또는 핀의 표면에 응축수를 빠르게 제거할 수 있는 특성을 부여하여, 브리징 현상(물방울의 크기가 커져 인접한 두 핀에 모두 접촉되거나 핀과 배관에 모두 접촉되는 현상)을 방지할 수 있는 구조의 열교환기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 열교환기는, 열교환 유체의 유로를 형성하는 배관; 및 상기 배관의 둘레에 결합되는 복수의 핀(fin)을 포함하고, 상기 배관과 상기 복수의 핀 중 적어도 하나의 표면에 윤활층 또는 초발수층이 형성된다.
상기 배관의 표면에 초발수층이 형성되고, 상기 복수의 핀의 표면에 윤활층이 형성된다.
상기 복수의 핀은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 상기 윤활층은 각 핀의 제1면과 제2면에 모두 형성된다.
상기 배관은, 상기 복수의 핀을 관통하는 제1 부분; 및 상기 복수의 핀 중 최외곽에 배치되는 것의 외측으로 노출되며, 두 제1 부분을 서로 연결하는 곡선 형태의 제2 부분을 포함하고, 상기 초발수층은 상기 제1 부분의 표면에 형성된다.
상기 배관의 어느 일부 표면에는 상기 초발수층이 형성되고, 상기 배관의 다른 일부 표면에는 상기 윤활층이 형성되며, 상기 초발수층이 형성되는 부분은 상기 열교환기의 하단부에 배치되고, 상기 윤활층이 형성되는 부분은 상기 열교환기의 상단부에 배치된다.
상기 복수의 핀은, 표면에 상기 초발수층을 갖는 제1종 핀; 및 표면에 상기 윤활층을 갖는 제2종 핀을 포함하고, 상기 제1종 핀과 상기 제2종 핀은 각각 복수로 구비되며, 서로 대면하도록 교번적으로 배치된다.
상기 복수의 핀 중 최외곽에 배치되는 것은 상기 제2종 핀이다.
상기 제1종 핀과 상기 제2종 핀은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 상기 초발수층은 상기 제1종 핀의 제1면과 제2면에 모두 형성되고, 상기 윤활층은 상기 제2종 핀의 제1면과 제2면에 모두 형성된다.
상기 복수의 핀 각각은, 상기 배관의 둘레를 감싸는 부분에 해당하며, 표면에 상기 윤활층을 갖는 제1 부분; 및 상기 배관의 둘레로부터 이격된 부분에 해당하며, 표면에 상기 초발수층을 갖는 제2 부분을 포함한다.
상기 핀은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 상기 윤활층과 상기 초발수층은 상기 제1면과 상기 제2면에 모두 형성된다.
상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 각각 복수로 구비되고, 상하 방향을 따라 교번적으로 배치되며, 상기 복수의 핀의 하단부에 상기 윤활층이 형성된다.
서로 마주보도록 배치되는 상기 복수의 핀 상호 간의 간격은 1 내지 1.4 mm다.
상기 초발수층은 물방울과 150° 이상의 접촉각을 형성하도록 이루어진다.
상기 윤활층은 수평 방향에 대해 5°의 경사를 형성하면 표면의 물방울을 흐르게 할 수 있도록 상기 수평 방향을 기준으로 5°이하의 미끄럼각을 갖는다.
상기 윤활층을 형성하는 윤활유의 동점성 계수는 80 내지 90 cts다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 초발수층으로부터 제공되는 낮은 응착력으로 인해 열교환기의 표면에서 물방울의 크기 성장을 억제할 수 있으며, 물방울이 성장하기 전에 물방울을 제거할 수 있다.
또한 본 발명은 윤활층으로부터 제공되는 미끄럼 특성으로 인해 열교환기의 표면에 맺힌 물방울을 신속하게 흘러내리게 할 수 있다.
본 발명은 응축수의 브리징 현상을 방지하여 열교환기의 표면에 서리가 맺히는 착상 현상을 억제할 수 있다. 나아가 본 발명은 착상을 제거하기 위한 제상 운전의 빈도수 및 제상 시간을 감소시킬 수 있으며, 열교환기를 포함하는 시스템의 소비전력을 절약할 수 있다.
본 발명에 의하면 배관에 형성되는 초발수층과 핀에 형성되는 윤활층의 협동 효과를 통해 물방울의 크기가 성장하기 전에 신속하게 열교환기로부터 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
나아가 배관의 초발수층과 핀의 윤활층은 협동 효과를 통해 브리징 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 제1종 핀에 형성되는 초발수층과 제2종 핀에 형성되는 윤활층의 협동 효과를 통해 물방울의 크기가 성장하기 전에 신속하게 열교환기로부터 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
나아가 제1종 핀의 초발수층과 제2종 핀의 윤활층은 협동 효과를 통해 브리징 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 핀의 제1 부분에 형성되는 윤활층과 핀의 제2 부분에에 형성되는 초발수층의 협동 효과를 통해 물방울의 크기가 성장하기 전에 신속하게 열교환기로부터 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
나아가 제1 부분의 윤활층과 제2 부분의 초발수층은 협동 효과를 통해 브리징 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 열교환기의 일 예를 보인 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 일 부분을 확대 도시한 개념도다.
도 3a 내지 도 3c는 열교환기에 맺힌 응축수의 배출 과정을 보인 개념도들이다.
도 4a는 도 1에 도시된 핀의 U 부분을 확대 도시한 개념도다.
도 4b는 도 1에 도시된 핀의 L 부분을 확대 도시한 개념도다.
도 5는 도 1에 도시된 열교환기의 일 부분을 확대 도시한 다른 개념도다.
도 6a 내지 도 6c는 열교환기에 맺힌 응축수의 배출 과정을 보인 개념도들이다.
이하, 본 발명에 관련된 열교환기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명과 관련된 열교환기(100)의 일 예를 보인 사시도다.
열교환기(100)는 배관(110)과 핀(120)을 포함한다.
배관(110)은 열교환 유체의 유로를 형성한다. 열교환 유체란 예를 들어 냉매가 될 수 있다. 배관(110)은 후술하는 핀(120)을 직선 방향으로 통과하면서, 핀(120)의 외측에서 방향을 바꾸어 다시 핀(120)의 내측으로 되돌아오는 구조를 형성한다.
핀(120)은 열교환 면적을 확장하여 열교환기(100)의 열교환 효율을 향상시키기 위한 것이다. 핀(120)은 배관(110)의 둘레에 결합된다. 핀(120)은 평평한 판의 형태로 형성된다. 핀(120)은 복수로 구비되며, 각각의 핀(120)은 서로 이격되게 배치된다.
도 1에는 열교환기(100)의 내부와 외부를 흐르는 유체가 표시되어 있다. R은 배관(110)의 내부를 흐르는 냉매를 가리킨다. A는 배관(110)과 핀(120)을 통해 냉매와 열교환하게 되는 공기를 가리킨다. 그리고 C는 열교환기(100)의 표면에 맺히는 응축수를 가리킨다.
U와 L은 각각 열교환기(100)의 상단부와 하단부를 가리킨다.
이하에서는 본 발명의 핀(120)과 배관(110)의 구조에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 일 부분을 확대 도시한 개념도다.
배관(110)은 구리 또는 알루미늄 등의 금속 소재로 이루어진다. 배관(110)은 표면에 초발수층(111a)을 갖는다. 여기서 배관(110)의 표면이란 배관(110)의 외측 표면을 가리킨다.
발수란 물이 닿았을 때 물이 스며들지 않고 흘러내리게 하는 성질을 의미한다. 초발수란 발수 성질이 극대화된 것을 의미한다. 발수와 초발수는 표면에 맺힌 물방울과의 접촉각에 의해 구분될 수 있다.
초발수층(111a)은 물방울과 140° 이상의 접촉각을 형성하고, 바람직하게는 물방울과 150° 이상의 접촉각을 형성한다. 이에 반해 발수층은 초발수층(111a)보다 작은 접촉각을 형성한다. 초발수층(111a)이 발수층에 비해 큰 접촉각을 형성한다는 것은 초발수층(111a)에 맺히는 물방울의 크기가 발수층에 맺히는 물방울의 크기보다 작다는 것을 의미한다.
또한, 배관(110)의 표면에 형성된 초발수층(111a)은 물에 대한 낮은 응착력을 갖는다. 응착력이란 서로 달라붙는 두 물질의 분자 사이에 작용하는 힘을 가리킨다. 초발수층(111a)이 물에 대한 낮은 응착력을 갖기 때문에, 배관(110)의 표면에 맺힌 응축수는 배관(110)의 표면에 퍼지는 것이 아니라 물방울을 형성하여 즉각적으로 흘러내리게 된다.
작은 물방울이 초발수층(111a)을 타고 즉각적으로 흘러내리게 되면 열교환기의 표면에 착상을 방지할 수 있다. 착상은 열교환기의 표면에 맺힌 물방울이 냉각되어 형성되므로, 초발수층(111a)에 의해 상대적으로 작은 물방울이 즉각적으로 흘러내리게 되면, 냉각에 의해 서리를 형성하게 될 소스가 없어지기 때문이다.
앞서 도 1에서 도시된 바와 같이 열교환기에는 복수의 배관(110)이 구비될 수 있다. 이 경우 초발수층(111a)은 열교환기의 하단부에 배치되는 배관(110)의 표면에 형성될 수 있다(도 1에서 L 부분). 착상과 브리징 현상은 주로 열교환기의 하단부에서 시작되며, 서리는 하단부에서 상단부를 향해 성장되는 경우가 대다수이기 때문이다. 물방울이 열교환기의 하단부로 흘러내리게 되면 초발수층(111a)의 낮은 응착력으로 인해 열교환기의 밑으로 빠르게 배출될 수 있다.
상단부의 배관(110)은 구리 또는 알루미늄 소재를 그대로 사용하는 것도 무방하고, 표면에 윤활층(120a)을 형성하는 것도 가능하다.
각 배관(110)은 제1 부분(111)과 제2 부분(112)으로 구분될 수 있다.
제1 부분(111)은 복수의 핀(120)을 관통하는 부분이다. 제1 부분(111)은 주로 직선 형태를 갖는다. 제2 부분(112)은 복수의 핀(120) 중 최외곽에 배치되는 것의 외측으로 노출되는 부분이다. 제2 부분(112)은 두 제1 부분(111)을 서로 연결하기 때문에 곡선 형태를 갖는다.
초발수층(111a)은 제1 부분(111)의 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 후술하게 될 협동 효과는 배관(110)의 제1 부분(111)과 핀(120) 사이에서 발생하게 되며, 제2 부분(112)은 착상 지연이나 제상 효율에 상대적으로 큰 영향을 미치지 않기 때문이다. 따라서 제2 부분(112)은 구리 또는 알루미늄 소재를 그대로 사용하는 것도 무방하다.
핀(120)은 표면에 윤활층(120a)을 갖는다.
윤활이란 미끄러운 성질을 가리킨다. 윤활층(120a)의 미끄러운 정도는 미끄럼각에 의해 설명될 수 있다.
미끄럼각(angle of slide)이란 수평 방향을 기준으로 평면을 기울어지게 할 때 상기 평면 위에 존재하는 액체가 흘러내리기 시작하는 경사를 의미한다. 예를 들어 수평 방향을 기준으로 평면을 10° 기울어지게 했을 때 상기 평면 위의 액체가 비로소 흘러내리기 시작한다면, 이 평면의 미끄럼각은 10°라고 할 수 있다.
핀(120)의 표면에 형성되는 윤활층(120a)은 수평 방향을 기준으로 10° 이하의 미끄럼각을 가지며, 바람직하게는 수평 방향을 기준으로 5° 이하의 미끄럼각을 갖는다. 윤활층(120a)이 5° 이하의 미끄럼각을 갖는다면, 핀(120)이 수평 방향에 대해 5°의 경사를 형성하는 것 만으로 윤활층(120a)의 표면에 맺힌 물방울이 흘러내리게 된다.
본 발명에서 윤활층(120a)을 형성하는 윤활유의 동점성 계수(coefficient of kinematic viscosity 또는 dynamic viscosity)는 80 내지 90cts(centistokes)로 설정된다. 윤활유의 동점성 계수는 윤활층(120a)을 형성하는 제작 환경과 관련이 있다. 동점성 계수의 값이 80cts보다 작으면 윤활층(120a)을 형성하는 과정에서 윤활유가 쉽게 휘발되는 문제가 있다. 반대로 동점성 계수의 값이 90cts보다 크면 윤활층(120a)의 제작성이 크게 떨어지게 된다.
윤활층(120a)이 물방울과 형성하는 접촉각은 약 120°이다. 따라서 윤활층(120a)의 표면에는 초발수층(111a)의 표면보다 큰 물방울이 맺히게 된다. 그러나 윤활층(120a)은 매우 작은 미끄럼각을 갖기 때문에 윤활층(120a)에 맺힌 물방울은 빠르게 윤활층(120a)을 타고 흘러 내려간다. 이에 따라 윤활층(120a)으로부터 신속하게 물방울이 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
응축수로 인해 착상이 진행된 경우에도, 윤활층(120a)의 미끄럼 특성으로 인해 제상 과정에서 생성된 물방울이 윤활층(120a)을 타고 신속하게 흘러내리므로, 얼음의 2차 성장을 억제할 수 있다.
열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출되면, 초발수층(111a)이나 윤활층(120a) 중 어느 하나만으로는 착상을 완전히 방지하기 어려울 수 있다. 특히 열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출되면, 초발수층(111a)의 표면에 맺힌 응축수의 크기가 커져 큰 물방울을 형성할 수 있다.
그러나 핀(120)이 배관(110)의 둘레에 결합되고 배관(110)은 핀(120)을 관통하는 구조의 열교환기에서, 배관(110)에 초발수층(111a)이 형성되고 핀(120)에 윤활층(120a)이 형성되면, 초발수층(111a)과 윤활층(120a)의 협동 효과를 기대할 수 있다.
초발수층(111a)의 표면에 맺힌 물방울의 크기가 커지게 되면, 이 물방울이 인접한 핀(120)의 윤활층(120a)에 쉽게 접하게 된다. 초발수층(111a)의 응착력이 윤활층(120a)의 응착력보다 작기 때문이다. 이 경우 물방울은 윤활층(120a)으로부터 제공되는 윤활 특성과 물방울에 가중되는 무게에 의해 빠르게 흘러내리게 되고, 열교환기의 표면으로부터 제거될 수 있는 것이다. 나아가 작은 물방울로 인해 야기되는 물방울의 비산 문제가 방지될 수 있으며, 초발수층(111a)과 윤활층(120a)의 표면에 잔수가 남지 않으므로 잔수에 의한 2차 착상의 문제도 예방할 수 있다.
만약 본 발명과 달리 배관(110)과 핀(120) 중 어느 하나에 발수 처리가 되고 다른 하나에 친수 처리가 된다면, 발수 처리된 표면에 맺힌 물방울이 친수 처리된 표면에 접하면서 친수 처리된 표면에 넓게 퍼지게 된다. 이때 물방울은 일부만 흘러내리게 되어 잔수가 발수 처리된 표면에 남게 된다. 이 구조는 2차 착상을 예방할 수 없는 것이다.
또한 핀(120)의 양측에서 배관(110)의 초발수층(111a)과 협동 효과를 기대하기 위해서는 각 핀(120)의 양면에 윤활층(120a)이 형성되어야 한다. 이를테면 핀(120)은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 윤활층(120a)은 상기 핀(120)의 제1면과 제2면에 모두 형성된다.
도 3a 내지 도 3c는 열교환기에 맺힌 응축수의 배출 과정을 보인 개념도들이다.
배관의 제1 부분(111)의 표면에 맺힌 물방울은 제1 부분(111)의 표면에 형성된 초발수층과의 낮은 응착력에 의해 즉각적으로 흘러내리게 된다. 제1 부분(111)의 표면에 맺힌 물방울은 거대 물방울을 형성하지 않고, 미세한 물방울인 채로 중력 방향으로 흘러내린다. 제1 부분(111)의 표면에 형성된 초발수층은 물방울과 150° 이상의 접촉각을 형성하기 때문이다. 따라서 배관을 따라 형성될 수 있는 브리징 현상이 방지될 수 있다.
핀(120)의 표면에 맺힌 물방울은 핀(120)의 표면에 형성된 윤활층의 윤활 특성에 의해 빠르게 흘러내리게 된다. 윤활층의 접촉각은 120°정도로 초발수층에 비해 작다. 따라서 핀(120)의 표면에는 제1 부분(111)의 표면에 맺히는 물방울보다 큰 크기의 물방울이 맺힐 수 있다. 그러나 윤활층은 5° 이하의 매우 작은 미끄럼각을 가지므로, 윤활층에 맺힌 물방울은 빠르게 미끄러져 내려간다. 이에 따라 물방울이 매우 빠르게 열교환기의 하단으로 배출되는 효과를 얻을 수 있다. 설령 윤활층의 미끄럼 특성으로 인해 핀(120)의 표면에 잔류하는 응축수가 거의 없으므로, 2차 착상을 예방할 수 있다.
일부 물방울은 제1 부분(111)의 표면과 핀(120)의 표면에 모두 접하게 맺힐 수 있다. 이 경우에는 초발수층과 윤활층의 협동 효과를 얻을 수 있다. 제1 부분(111)의 표면에 형성된 초발수층에 의해 물방울의 크기는 상대적으로 작고, 윤활층에 의해 제공되는 미끄럼 특성으로 인해 이 작은 물방울은 빠르게 열교환기의 하단으로 흘러내린다. 따라서 작은 물방울로 인해 발생하는 비산 문제가 예방될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 핀(120)과 배관(110)의 다른 구조에 대하여 설명한다.
도 4a는 도 1에 도시된 핀(120)의 U 부분을 확대 도시한 개념도다. 도 4b는 도 1에 도시된 핀(120)의 L 부분을 확대 도시한 개념도다.
핀(120)은 제1 부분(120a)과 제2 부분(120b)을 포함한다.
제1 부분(120a)은 배관의 둘레를 감싸는 부분에 해당한다. 배관은 핀을 관통하며, 핀은 배관의 둘레에 결합된다. 배관이 핀을 관통하는 부분의 둘레가 바로 제1 부분(120a)에 해당한다.
제1 부분(120a)은 표면에 윤활층을 갖는다.
윤활이란 미끄러운 성질을 가리킨다. 윤활층의 미끄러운 정도는 미끄럼각에 의해 설명될 수 있다.
미끄럼각(angle of slide)이란 수평 방향을 기준으로 평면을 기울어지게 할 때 상기 평면 위에 존재하는 액체가 흘러내리기 시작하는 경사를 의미한다. 예를 들어 수평 방향을 기준으로 평면을 10° 기울어지게 했을 때 상기 평면 위의 액체가 비로소 흘러내리기 시작한다면, 이 평면의 미끄럼각은 10°라고 할 수 있다.
핀의 표면에 형성되는 윤활층은 수평 방향을 기준으로 10° 이하의 미끄럼각을 가지며, 바람직하게는 수평 방향을 기준으로 5° 이하의 미끄럼각을 갖는다. 윤활층이 5° 이하의 미끄럼각을 갖는다면, 핀이 수평 방향에 대해 5°의 경사를 형성하는 것 만으로 윤활층의 표면에 맺힌 물방울이 흘러내리게 된다.
본 발명에서 윤활층을 형성하는 윤활유의 동점성 계수(coefficient of kinematic viscosity 또는 dynamic viscosity)는 80 내지 90cts(centistokes)로 설정된다. 윤활유의 동점성 계수는 윤활층을 형성하는 제작 환경과 관련이 있다. 동점성 계수의 값이 80cts보다 작으면 윤활층을 형성하는 과정에서 윤활유가 쉽게 휘발되는 문제가 있다. 반대로 동점성 계수의 값이 90cts보다 크면 윤활층의 제작성이 크게 떨어지게 된다.
윤활층이 물방울과 형성하는 접촉각은 약 120°이다. 따라서 윤활층의 표면에는 후술하는 초발수층의 표면보다 큰 물방울이 맺히게 된다. 그러나 윤활층은 매우 작은 미끄럼각을 갖기 때문에 윤활층에 맺힌 물방울은 빠르게 윤활층을 타고 흘러 내려간다. 이에 따라 윤활층으로부터 신속하게 물방울이 제거되는 효과를 얻을 수 있다.
응축수로 인해 착상이 진행된 경우에도, 윤활층의 미끄럼 특성으로 인해 제상 과정에서 생성된 물방울이 윤활층을 타고 신속하게 흘러내리므로, 얼음의 2차 성장을 억제할 수 있다.
제2 부분(120b)은 배관의 둘레로부터 이격된 부분에 해당한다. 핀의 제1 부분(120a)을 제외한 영역이 제2 부분(120b)에 해당하며, 제2 부분(120b)은 두 제1 부분(120a) 사이에 배치될 수 있다. 마찬가지로 제1 부분(120a)도 두 제2 부분(120b) 사이에 배치될 수 있다. 제1 부분(120a)과 제2 부분(120b)은 각각 복수로 구비되고, 상하 방향을 따라 교번적으로 배치된다.
제2 부분(120b)은 표면에 초발수층을 갖는다.
발수란 물이 닿았을 때 물이 스며들지 않고 흘러내리게 하는 성질을 의미한다. 초발수란 발수 성질이 극대화된 것을 의미한다. 발수와 초발수는 표면에 맺힌 물방울과의 접촉각에 의해 구분될 수 있다.
초발수층은 물방울과 140° 이상의 접촉각을 형성하고, 바람직하게는 물방울과 150° 이상의 접촉각을 형성한다. 이에 반해 발수층은 초발수층보다 작은 접촉각을 형성한다. 초발수층이 발수층에 비해 큰 접촉각을 형성한다는 것은 초발수층에 맺히는 물방울의 크기가 발수층에 맺히는 물방울의 크기보다 작다는 것을 의미한다.
또한, 핀의 표면에 형성된 초발수층은 물에 대한 낮은 응착력을 갖는다. 응착력이란 서로 달라붙는 두 물질의 분자 사이에 작용하는 힘을 가리킨다. 초발수층이 물에 대한 낮은 응착력을 갖기 때문에, 핀의 표면에 맺힌 응축수는 핀의 표면에 퍼지는 것이 아니라 물방울을 형성하여 즉각적으로 흘러내리게 된다. 따라서 초발수층은 브리징 현상을 방지할 수 있다.
작은 물방울이 초발수층을 타고 즉각적으로 흘러내리게 되면 열교환기의 표면에 착상을 방지할 수 있다. 착상은 열교환기의 표면에 맺힌 물방울이 냉각되어 형성되므로, 초발수층에 의해 상대적으로 작은 물방울이 즉각적으로 흘러내리게 되면, 냉각에 의해 서리를 형성하게 될 소스가 없어지기 때문이다.
제1 부분(120a)의 온도는 제2 부분(120b)의 온도보다 낮다. 배관을 흐르는 냉매에 의해 냉각되기 때문이다. 따라서 제2 부분(120b)보다 제1 부분(120a)에 물방울이 쉽게 맺히며, 제1 부분(120a)은 제2 부분(120b)에 비해 서리가 착상되기 쉬운 영역이다. 제1 부분(120a)에 맺힌 물방울을 빠르게 흘러내리게 하기 위해서는 제1 부분(120a)이 낮은 응착력보다는 미끄럼 특성을 갖는 것이 바람직하다. 초발수층은 이미 맺힌 물방울의 크기 성장을 억제함에 비해 윤활층은 물방울의 맺힘과 동시에 흘러내리게 하기 때문이다.
제1 부분(120a)과 제2 부분(120b)이 상하 방향을 따라 교번적으로 배치됨에 따라, 윤활층과 초발수층도 교번적으로 배치된다. 따라서 핀의 표면을 따라 흘러내리는 물방울은 윤활층과 초발수층을 반복적으로 지나게 된다. 이와 같이 제1 부분(120a)과 제2 부분(120b)이 상하 방향을 따라 교번적으로 배치되면, 윤활층과 초발수층의 협동 효과를 기대할 수 있다. 이를테면 제1 부분(120a)을 따라 흘러 내리는 물방울은 윤활층으로부터 제공되는 미끄럼 특성에 의해 빠르게 흘러내리고, 이 물방울이 제2 부분(120b)의 초발수층을 만나게 되면 낮은 응착력에 의해 물방울의 성장 없이 곧바로 흘러내리게 된다.
도 4b를 참조하면 핀의 하단부에는 윤활층이 형성된다. 열교환기의 정상 운전 시뿐만 아니라 제상 과정 시 핀의 하단부로 흘러내린 물이 핀에 남지 않아야 하기 때문이다. 핀의 하단부에 윤활층이 형성되면 잔수를 남기지 않을 수 있다. 따라서 물방울이 비산되기 전에 물방울이 핀으로부터 제거될 수 있다.
핀은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비한다. 윤활층과 초발수층은 제1면과 제2면에 모두 형성될 수 있다. 그래야 핀의 양면에서 윤활층과 초발수층의 협동 효과를 기대할 수 있기 때문이다.
제1 부분(120a)의 윤활층과 제2 부분(120b)의 초발수층은 다음과 같은 과정에 의해 제조될 수 있다. 먼저 핀을 전체적으로 초발수 처리한 다음, 배관의 둘레를 감싸는 제1 부분(120a)과 핀의 하단부에 윤활유를 주입한다.
열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출되면, 초발수층이나 윤활층 중 어느 하나만으로는 착상을 완전히 방지하기 어려울 수 있다. 특히 열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출되면, 초발수층의 표면에 맺힌 응축수의 크기가 커져 큰 물방울을 형성할 수 있다.
그러나 본 발명의 구조에 의하면 초발수층과 윤활층의 협동 효과에 의해 보다 신속한 응축수 제거 효과를 얻을 수 있다.
초발수층의 표면에 맺힌 물방울의 크기가 커지게 되면, 이 물방울이 바로 아래의 윤활층에 쉽게 접하게 된다. 초발수층의 응착력이 윤활층의 응착력보다 작기 때문이다. 이 경우 물방울은 윤활층으로부터 제공되는 윤활 특성과 물방울에 가중되는 무게에 의해 빠르게 흘러내리게 된다. 이와 같은 과정을 반복하면서 응축수는 열교환기의 표면으로부터 제거될 수 있다. 나아가 작은 물방울로 인해 야기되는 물방울의 비산 문제가 방지될 수 있으며, 초발수층과 윤활층의 표면에 잔수가 남지 않으므로 잔수에 의한 2차 착상의 문제도 예방할 수 있다.
두 핀 사이에서 초발수층과 윤활층의 협동 효과를 기대하기 위해서는 두 핀 상호 간의 적절하게 설정되어야 한다. 본 발명에서는 두 핀 상호 간의 간격을 1 내지 1.4mm로 설정한다. 만일 두 핀 상호 간의 간격이 1mm보다 작으면, 두 핀 사이에 맺힌 응축수가 원활하게 제거되지 않는다. 반대로 두 핀 상호 간의 간격이 1.4mm보다 크면 초발수층과 윤활층의 협동 효과를 기대하기 어렵다.
제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)은 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)은 표면에 부여되는 특성에 따라 구분된다.
제1종 핀(121)은 표면에 초발수층(121a)을 갖는다.
발수란 물이 닿았을 때 물이 스며들지 않고 흘러내리게 하는 성질을 의미한다. 초발수란 발수 성질이 극대화된 것을 의미한다. 발수와 초발수는 표면에 맺힌 물방울과의 접촉각에 의해 구분될 수 있다.
초발수층(121a)은 물방울과 140° 이상의 접촉각을 형성하고, 바람직하게는 물방울과 150° 이상의 접촉각을 형성한다. 이에 반해 발수층은 초발수층(121a)보다 작은 접촉각을 형성한다. 초발수층(121a)이 발수층에 비해 큰 접촉각을 형성한다는 것은 초발수층(121a)에 맺히는 물방울의 크기가 발수층에 맺히는 물방울의 크기보다 작다는 것을 의미한다.
또한, 제1종 핀(121)의 표면에 형성된 초발수층(121a)은 물에 대한 낮은 응착력을 갖는다. 응착력이란 서로 달라붙는 두 물질의 분자 사이에 작용하는 힘을 가리킨다. 초발수층(121a)이 물에 대한 낮은 응착력을 갖기 때문에, 제1종 핀(121)의 표면에 맺힌 응축수는 제1종 핀(121)의 표면에 퍼지는 것이 아니라 물방울을 형성하여 즉각적으로 흘러내리게 된다.
작은 물방울이 초발수층(121a)을 타고 즉각적으로 흘러내리게 되면 열교환기의 표면에 착상을 방지할 수 있다. 착상은 열교환기의 표면에 맺힌 물방울이 냉각되어 형성되므로, 초발수층(121a)에 의해 상대적으로 작은 물방울이 즉각적으로 흘러내리게 되면, 냉각에 의해 서리를 형성하게 될 소스가 없어지기 때문이다.
제2종 핀(122)은 표면에 윤활층(122a)을 갖는다.
윤활층(122a)은 우수한 착상 지연 효과를 갖는다. 윤활이란 미끄러운 성질을 가리킨다. 윤활층(122a)의 미끄러운 정도는 미끄럼각에 의해 설명될 수 있다.
미끄럼각(angle of slide)이란 수평 방향을 기준으로 평면을 기울어지게 할 때 상기 평면 위에 존재하는 액체가 흘러내리기 시작하는 경사를 의미한다. 예를 들어 수평 방향을 기준으로 평면을 10° 기울어지게 했을 때 상기 평면 위의 액체가 비로소 흘러내리기 시작한다면, 이 평면의 미끄럼각은 10°라고 할 수 있다.
제2종 핀(122)의 표면에 형성되는 윤활층(122a)은 수평 방향을 기준으로 10° 이하의 미끄럼각을 가지며, 바람직하게는 수평 방향을 기준으로 5° 이하의 미끄럼각을 갖는다. 윤활층(122a)이 5° 이하의 미끄럼각을 갖는다면, 제2종 핀(122)이 수평 방향에 대해 5°의 경사를 형성하는 것 만으로 윤활층(122a)의 표면에 맺힌 물방울이 흘러내리게 된다.
본 발명에서 윤활층(122a)을 형성하는 윤활유의 동점성 계수(coefficient of kinematic viscosity 또는 dynamic viscosity)는 80 내지 90cts(centistokes)로 설정된다. 윤활유의 동점성 계수는 윤활층(122a)을 형성하는 제작 환경과 관련이 있다. 동점성 계수의 값이 80cts보다 작으면 윤활층(122a)을 형성하는 과정에서 윤활유가 쉽게 휘발되는 문제가 있다. 반대로 동점성 계수의 값이 90cts보다 크면 윤활층(122a)의 제작성이 크게 떨어지게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)은 각각 복수로 구비되며, 서로 대면하도록 교번적으로 배치된다. 대면한다는 것은 서로 마주보는 것을 의미한다. 최외곽에 배치된 핀을 제외하고, 어느 하나의 제1종 핀(121)의 양측에는 제2종 핀(122)이 각각 배치되고, 어느 하나의 제2종 핀(122)의 양측에는 제1종 핀(121)이 각각 배치된다.
열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출되면, 초발수층(121a)이나 윤활층(122a) 중 어느 하나만으로는 착상을 완전히 방지하기 어려울 수 있다. 특히 열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출되면, 초발수층(121a)의 표면에 맺힌 응축수의 크기가 커져 큰 물방울을 형성할 수 있다. 그러나, 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)이 서로 대면하도록 교번적으로 배치되면 초발수층(121a)과 윤활층(122a)의 협동 효과를 기대할 수 있다.
초발수층(121a)의 표면에 맺힌 물방울의 크기가 커지게 되면, 이 물방울이 맞은 편의 윤활층(122a)에 쉽게 접하게 된다. 초발수층(121a)의 응착력이 윤활층(122a)의 응착력보다 작기 때문이다. 이 경우 물방울은 윤활층(122a)으로부터 제공되는 윤활 특성과 물방울에 가중되는 무게에 의해 빠르게 흘러내리게 되고, 핀의 표면으로부터 제거될 수 있는 것이다. 나아가 초발수층(121a)과 윤활층(122a)의 표면에 잔수가 남지 않으므로 잔수에 의한 2차 착상의 문제도 예방할 수 있다.
만약 본 발명과 달리 발수 처리된 핀과 친수 처리된 핀이 교번적으로 배치된다면, 발수 처리된 표면에 맺힌 물방울이 친수 처리된 표면에 접하면서 친수 처리된 표면에 넓게 퍼지게 된다. 이때 물방울은 일부만 흘러내리게 되어 잔수가 발수 처리된 표면에 남게 된다. 이 구조는 2차 착상을 예방할 수 없는 것이다.
초발수층(121a)과 윤활층(122a)의 협동 효과를 기대하기 위해서는 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)의 상호 간의 간격이 적절하게 설정되어야 한다. 본 발명에서는 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)의 상호 간의 간격을 1 내지 1.4mm로 설정한다. 만일 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)의 상호 간의 간격이 1mm보다 작으면, 두 핀 사이에 맺힌 응축수가 원활하게 제거되지 않는다. 반대로 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)의 상호 간의 간격이 1.4mm보다 크면 초발수층(121a)과 윤활층(122a)의 협동 효과를 기대하기 어렵다.
또한 핀의 양측에서 초발수층(121a)과 윤활층(122a)의 협동 효과를 기대하기 위해서는 각 핀의 양면에 초발수층(121a)이나 윤활층(122a)이 형성되어야 한다. 이를테면 제1종 핀(121)은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 초발수층(121a)은 상기 제1종 핀(121)의 제1면과 제2면에 모두 형성된다. 마찬가지로 제2종 핀(122)은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고, 윤활층(122a)은 상기 제2종 핀(122)의 제1면과 제2면에 모두 형성된다.
열교환기에 구비되는 복수의 핀 중 최외곽에 배치되는 것은 윤활층(122a)을 갖는 제2종 핀(122)인 것이 바람직하다. 최외곽에 배치되는 핀은 대기 중에 노출되어 있기 때문에, 다른 핀들과 다르게 핀과 대기 사이의 온도차가 존재한다. 따라서 최외곽 핀에 윤활층(122a)이 형성되면, 물방울을 즉각적으로 흘러내리게 할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 열교환기에 맺힌 응축수의 배출 과정을 보인 개념도들이다.
먼저 도 6a를 참조하면, 제1종 핀(121)과 제2종 핀(122)의 표면에 물방울들이 맺히게 된다. 제1종 핀(121)의 표면에 맺힌 물방울은 제1종 핀(121)의 표면에 형성된 초발수층과의 낮은 응착력에 의해 즉각적으로 흘러내리게 된다. 제1종 핀(121)의 표면에 맺힌 물방울은 거대 물방울을 형성하지 않고, 미세한 물방울인 채로 중력 방향으로 흘러내린다. 그리고 제2종 핀(122)의 표면에 맺힌 물방울은 제2종 핀(122)의 표면에 형성된 윤활층의 윤활 특성에 의해 빠르게 흘러내리게 된다.
계속해서 도 6b를 참조하면, 열교환기가 서리 생성 환경에 지속적으로 노출됨에 따라 제1종 핀(121)의 표면에 상대적으로 큰 크기의 물방울이 맺힐 수 있다. 그리고 이 물방울은 상기 제1종 핀(121)과 인접하는 제2종 핀(122)의 표면에 접하게 된다.
마지막으로 도 6c를 참조하면, 제2종 핀(122)의 표면에 접한 물방울은 제2종 핀(122)의 윤활 특성에 의해 하단으로 빠르게 흘러내리게 된다.
이상에서 설명된 열교환기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 열교환기와 관련된 산업 분야에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 열교환 유체의 유로를 형성하는 배관; 및
    상기 배관의 둘레에 결합되는 복수의 핀(fin)을 포함하고,
    상기 배관과 상기 복수의 핀 중 적어도 하나의 표면에 윤활층 또는 초발수층이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배관의 표면에 초발수층이 형성되고,
    상기 복수의 핀의 표면에 윤활층이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 핀은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고,
    상기 윤활층은 각 핀의 제1면과 제2면에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배관은,
    상기 복수의 핀을 관통하는 제1 부분; 및
    상기 복수의 핀 중 최외곽에 배치되는 것의 외측으로 노출되며, 두 제1 부분을 서로 연결하는 곡선 형태의 제2 부분을 포함하고,
    상기 초발수층은 상기 제1 부분의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배관의 어느 일부 표면에는 상기 초발수층이 형성되고,
    상기 배관의 다른 일부 표면에는 상기 윤활층이 형성되며,
    상기 초발수층이 형성되는 부분은 상기 열교환기의 하단부에 배치되고,
    상기 윤활층이 형성되는 부분은 상기 열교환기의 상단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 핀은,
    표면에 상기 초발수층을 갖는 제1종 핀; 및
    표면에 상기 윤활층을 갖는 제2종 핀을 포함하고,
    상기 제1종 핀과 상기 제2종 핀은 각각 복수로 구비되며, 서로 대면하도록 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 핀 중 최외곽에 배치되는 것은 상기 제2종 핀인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1종 핀과 상기 제2종 핀은 각각 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고,
    상기 초발수층은 상기 제1종 핀의 제1면과 제2면에 모두 형성되고,
    상기 윤활층은 상기 제2종 핀의 제1면과 제2면에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 핀 각각은,
    상기 배관의 둘레를 감싸는 부분에 해당하며, 표면에 상기 윤활층을 갖는 제1 부분; 및
    상기 배관의 둘레로부터 이격된 부분에 해당하며, 표면에 상기 초발수층을 갖는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핀은 서로 반대 방향을 향하는 제1면과 제2면을 구비하고,
    상기 윤활층과 상기 초발수층은 상기 제1면과 상기 제2면에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 각각 복수로 구비되고, 상하 방향을 따라 교번적으로 배치되며,
    상기 복수의 핀의 하단부에 상기 윤활층이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제6항 또는 제9항에 있어서,
    서로 마주보도록 배치되는 상기 복수의 핀 상호 간의 간격은 1 내지 1.4 mm 인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 초발수층은 물방울과 150° 이상의 접촉각을 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 윤활층은 수평 방향에 대해 5°의 경사를 형성하면 표면의 물방울을 흐르게 할 수 있도록 상기 수평 방향을 기준으로 5°이하의 미끄럼각을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 윤활층을 형성하는 윤활유의 동점성 계수는 80 내지 90 cts인 것을 특징으로 하는 열교환기.
PCT/KR2018/002695 2017-03-17 2018-03-07 열교환기 WO2018169245A1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170034025A KR101987699B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 열교환기
KR10-2017-0034024 2017-03-17
KR10-2017-0034023 2017-03-17
KR10-2017-0034025 2017-03-17
KR1020170034024A KR101906206B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 열교환기
KR1020170034023A KR102023994B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 열교환기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018169245A1 true WO2018169245A1 (ko) 2018-09-20

Family

ID=63522447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/002695 WO2018169245A1 (ko) 2017-03-17 2018-03-07 열교환기

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018169245A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090084A (ja) * 2000-09-14 2002-03-27 Daikin Ind Ltd フィンとその製造方法及び該フィンを備えた熱交換器
KR20040017768A (ko) * 2002-08-23 2004-02-27 엘지전자 주식회사 열교환기의 응축수 배출장치
JP2014206313A (ja) * 2013-04-11 2014-10-30 三菱電機株式会社 熱交換器及び空気調和機
KR20150011537A (ko) * 2013-07-23 2015-02-02 엘지전자 주식회사 열교환기, 그 제조방법 및 그 제조장치
JP6002366B2 (ja) * 2011-03-10 2016-10-05 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器用アルミニウムフィン材

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090084A (ja) * 2000-09-14 2002-03-27 Daikin Ind Ltd フィンとその製造方法及び該フィンを備えた熱交換器
KR20040017768A (ko) * 2002-08-23 2004-02-27 엘지전자 주식회사 열교환기의 응축수 배출장치
JP6002366B2 (ja) * 2011-03-10 2016-10-05 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器用アルミニウムフィン材
JP2014206313A (ja) * 2013-04-11 2014-10-30 三菱電機株式会社 熱交換器及び空気調和機
KR20150011537A (ko) * 2013-07-23 2015-02-02 엘지전자 주식회사 열교환기, 그 제조방법 및 그 제조장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017069485A1 (en) Outdoor unit of air conditioner, cooling unit applied to the outdoor unit, and method for manufacturing the cooling unit
WO2014058181A1 (en) Heat exchanger
AU2005278722B2 (en) Refrigeration unit
WO2017034314A1 (ko) 제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고
WO2011007960A2 (en) Refrigerator
WO2016117946A1 (en) Cooling cycle apparatus for refrigerator
US20080308264A1 (en) Multiple Flow Heat Exchanger
WO2017069484A1 (en) Air conditioner
WO2018169245A1 (ko) 열교환기
WO2012144845A2 (en) Heat exchanger
EP2941614A1 (en) Heat exchanger for an air conditioner and an air conditioner having the same
WO2009139591A2 (ko) 급속 냉각장치 및 이를 구비한 냉장고
WO2022010313A1 (ko) 열교환기
WO2018139863A1 (ko) 냉장고의 열교환기
WO2020138756A1 (ko) 열 교환기
CN1276508A (zh) 空调器中的片管式蒸发器
KR101987699B1 (ko) 열교환기
WO2016010389A1 (ko) 열교환기 및 그를 갖는 히트펌프
WO2020045913A1 (ko) 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기
KR102023994B1 (ko) 열교환기
KR101906206B1 (ko) 열교환기
WO2019245237A1 (ko) 가스 터빈
WO2023149643A1 (ko) 열교환기
WO2023146094A1 (ko) 냉장고
WO2023068452A1 (ko) 열교환기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18766740

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18766740

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1