WO2020045913A1 - 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기 - Google Patents

열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기 Download PDF

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WO2020045913A1
WO2020045913A1 PCT/KR2019/010827 KR2019010827W WO2020045913A1 WO 2020045913 A1 WO2020045913 A1 WO 2020045913A1 KR 2019010827 W KR2019010827 W KR 2019010827W WO 2020045913 A1 WO2020045913 A1 WO 2020045913A1
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heat exchange
exchange fins
inclined portion
refrigerant
standing
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PCT/KR2019/010827
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이상무
김현영
사토세이지
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삼성전자주식회사
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    • F28F2215/08—Fins with openings, e.g. louvers

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner including the same.
  • Patent Literature 1 discloses an evaporator including a plurality of refrigerant distributors arranged in parallel and an evacuator colgate pin disposed between adjacent refrigerant distributors, wherein the evacuator has an up-down direction in a central portion of the ventilation direction of the refrigerant distributor.
  • a corrugated pin is formed of a head part, a bottom part, and a connecting part connecting the head part and the bottom part, and a single central part in the ventilation direction of the connection part.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-69669
  • An object of the present invention is to make it possible to increase the drainage of condensate.
  • the heat exchanger may be provided to exchange heat between the refrigerant and the air.
  • the heat exchanger is arranged with a clearance C along a first direction A through which air moves, and a plurality of refrigerant tubes spaced apart along a second direction B intersecting the first direction A. And a plurality of heat exchange fins disposed between the plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction B, wherein each of the plurality of heat exchange fins is located upstream in the first direction A.
  • a first portion positioned and a second portion located downstream of the first direction A, wherein each of the first portion and the second portion is directed upward toward the downstream side of the first direction A;
  • the first and second portions including the first inclined portion and the second inclined portion inclined downward toward the downstream side of the first direction A, and the first direction to correspond to the clearance C.
  • A) includes a valley located between the first portion and the second portion Can.
  • the first inclined portion of the second portion may be provided to face each other with the valley interposed therebetween.
  • the plurality of refrigerant tubes may include a first refrigerant tube disposed to correspond to a first portion of the plurality of heat exchange fins in the first direction A, and a second of the plurality of heat exchange fins in the first direction A. And a second refrigerant tube disposed to correspond to the portion, wherein each of the plurality of heat exchange fins is located at the upstream side of the first direction A than the first refrigerant tube.
  • the first upstream end portion extending from the portion to the upstream side of the first direction A and from the second portion of the plurality of heat exchange fins so as to be located downstream of the first direction A from the second refrigerant tube. It may further comprise a downstream end extending to the downstream side of the direction (A).
  • the length of the upstream ends of the plurality of heat exchange fins extending in the first direction A may be longer than the length of the downstream ends of the plurality of heat exchange fins extending in the first direction A.
  • Each of the plurality of heat exchange fins may further include a plurality of slits formed in the first portion and the second portion to be arranged side by side in the first direction A.
  • the plurality of slits may include a first slit formed in the first inclined portion of the first portion and a first inclined portion in the second portion, a second inclined portion in the first portion, and a second inclined portion in the second portion. And a second slit formed in the portion, and the number of the first slits may be smaller than the number of the second slits.
  • the length of the first inclined portion of the first portion extending in the first direction A is shorter than the length of the second inclined portion of the first portion extending in the first direction A, and in the first direction A
  • the length of the first inclined portion of the second portion extending in) may be shorter than the length of the second inclined portion of the second portion extending in the first direction (A).
  • Each of the plurality of heat exchange fins may further include standing fins formed in at least one of the first portion and the second portion so as to protrude upward or downward of the plurality of heat exchange fins.
  • the standing pins may include a first standing pin facing one of the plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction B, and the plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction B.
  • FIG. It may include a second standing pin facing the other one and spaced apart from the first standing pin.
  • the first standing fin is opposite to the first end facing one of the plurality of refrigerant tubes disposed along the second direction B and facing the inside of the plurality of heat exchange fins. And a second end disposed above the first end, wherein the second standing pin has a first end facing the other one of the plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction (B). And a second end provided opposite to the first end so as to face the inside of the plurality of heat exchange fins and positioned above the first end.
  • the first and second standing pins adjacent to each other in the second direction B may protrude in the same direction among the upper and lower portions of the plurality of heat exchange fins.
  • the standing fins may be formed by cutting a portion of each of the plurality of heat exchange fins so as to be bent upward or downward of the plurality of heat exchange fins.
  • the plurality of heat exchange fins are stacked at intervals FP along a third direction F that intersects the first direction A and the second direction B, and each of the plurality of heat exchange fins includes: Further comprising a peak portion provided in the first portion and the second portion to form a boundary between the first slope portion and the second slope portion, the interval (G) between the valley portion and the peak portion in the third direction (F) ) May correspond to 0.3 times to 1.0 times the distance FP between the plurality of heat exchange fins.
  • the plurality of heat exchange fins may include: a first group disposed to be inclined toward any one of the plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction (B), and the spaced apart along the second direction (B) It may include a second group provided to be inclined toward the other one of the plurality of refrigerant tubes.
  • the air conditioner according to the spirit of the present invention may include a heat exchanger provided to exchange heat between the refrigerant and the air.
  • the heat exchanger is arranged with a clearance G along the first direction A through which air moves, and a plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction B intersecting the first direction A.
  • a plurality of heat exchange fins disposed between the plurality of refrigerant tubes spaced apart along the second direction B, wherein each of the plurality of heat exchange fins is gradually directed downstream of the first direction A.
  • a first inclined portion inclined upward and a second inclined portion inclined downward toward the downstream side of the first direction A, wherein the first inclined portion and the second inclined portion exchange heat of the heat exchanger Performance may be different.
  • Each of the plurality of heat exchange fins may further include a plurality of slits formed in the first inclined portion and the second inclined portion to be arranged side by side in the first direction A.
  • the plurality of slits may include a first slit formed on the first inclined portion and a second slit formed on the second inclined portion, and the number of the first slits may be different from the number of the second slits. have.
  • the length of the first inclined portion extending in the first direction A may be different from the length of the second inclined portion extending in the first direction A.
  • Each of the plurality of heat exchange fins may further include a valley located between the first inclined portion and the second inclined portion and positioned below the first inclined portion and the second inclined portion.
  • the valley may be positioned between the first inclined portion and the second inclined portion in the first direction A to correspond to the play (G).
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a main part of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a is a perspective view showing the appearance of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention with a portion of a plurality of refrigerant tubes cut away.
  • 2C is a schematic view for explaining the dimension of the height direction F of the heat exchange fin in the heat exchanger according to the embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are graphs illustrating the optimization of the interval G in the height direction F of the valley and the peak in the heat exchanger according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are views for explaining heat exchange fins of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • 5A is a plan view of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • 5B is a view for explaining a method of manufacturing a heat exchange fin of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a perspective view illustrating a heat exchange fin of a heat exchanger according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the heat exchange fin shown in FIG. 6A taken along line VI-VI.
  • FIG. 7A is a perspective view illustrating heat exchange fins of a heat exchanger according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the heat exchange fin shown in FIG. 7A taken along the line VII-VII.
  • FIG. 8 is a plan view showing a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • first direction A the direction in which air moves
  • second direction B the direction crossing with the first direction A
  • third direction F This stacking direction
  • the third direction F may intersect the first direction A and the second direction B.
  • the "ventilating direction A” refers to the same direction as the first direction A
  • the "crossing direction B” refers to the same direction as the second direction B
  • the "height direction F ) "Refers to the same direction as the third direction (F).
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a main part of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • the wind flows in one direction by a blower such as a fan (see the blower 250 of FIG. 9), and the direction in which the wind flows is referred to as the "ventilation direction A", and the ventilation direction A ) Is referred to as the "cross direction B".
  • the heat exchanger 100 may be applied to, for example, an indoor unit or an outdoor unit of an air conditioner.
  • the heat exchanger 100 may be provided to exchange heat between the refrigerant and the air.
  • the heat exchanger 100 may include a refrigerant tube 1 extending in the ventilation direction A, and a heat exchange fin 2 having a shape that undulates along the ventilation direction A.
  • the refrigerant tube 1 and the heat exchange fins 2 may be formed of aluminum material.
  • the refrigerant tube 1 may be arranged to extend in the ventilation direction A in a flat shape.
  • the refrigerant tube 1 may be formed in a curved shape in which both ends of the flat shape protrude outwards.
  • the refrigerant tube 1 is symmetrical with respect to the longitudinal direction and also symmetrical with respect to the direction orthogonal to the longitudinal direction. Therefore, the heat exchanger 100 can be comprised with one kind of refrigerant tube 1. In this case, the number of parts can be reduced as compared with the case of using a plurality of types of refrigerant tubes, thereby improving the assembly workability.
  • the refrigerant tube 1 is configured such that refrigerant can flow through the inside. That is, the flow path 11 through which the coolant flows may be provided in the coolant tube 1, and the flow path 11 may be partitioned by the partition wall 12. As the refrigerant flows through the refrigerant tube 1, the refrigerant tube 1 is cooled and the heat exchange fins 2 are also cooled. Therefore, the wind of the ventilation direction A cools down through the heat exchange fin 2, and becomes cold air.
  • the refrigerant tube 1 is an example of a refrigerant distributor.
  • the heat exchanger 100 may include a plurality of refrigerant tubes 1.
  • the plurality of refrigerant tubes 1 may be provided in an arrangement (first arrangement) spaced apart in the crossing direction B, and may also be arranged in an arrangement arrangement (second arrangement) in a row form along the ventilation direction A.
  • first arrangement may be said to have a configuration in which a plurality of refrigerant tubes 1 are arranged in parallel with respect to the ventilation direction A
  • second arrangement may include a plurality of refrigerant tubes 1 along the ventilation direction A. It can be said to be a configuration arranged in series.
  • the plurality of refrigerant tubes 1 may be disposed with a clearance C along the ventilation direction A, and may be spaced apart along the crossing direction B.
  • two refrigerant tubes 1 are arranged side by side along the ventilation direction A on one side of the heat exchange fin 2 in the cross direction B, and the ventilation direction A is also provided on the other side. Accordingly, two refrigerant tubes 1 may be provided side by side. There may be a clearance C between the refrigerant tube 1 located on the upstream side of the ventilation direction A and the refrigerant tube 1 located on the downstream side of the ventilation direction A.
  • the heat exchange fins 2 may be installed between the plurality of refrigerant tubes 1 of the first arrangement.
  • the heat exchange fins 2 may be arranged between the plurality of refrigerant tubes 1 spaced apart along the crossing direction B.
  • the heat exchange fins 2 may be connected with four refrigerant tubes 1, respectively.
  • the heat exchanger 100 may include a plurality of refrigerant tubes 1 arranged in parallel and a heat exchange fin 2 disposed between the adjacent plurality of refrigerant tubes 1.
  • the plurality of refrigerant tubes 1 may be disposed separately in the ventilation direction A.
  • the four refrigerant tubes 1 may be configured to be coupled with the heat exchange fins 2 so as to efficiently conduct heat conduction.
  • the heat exchanger 100 may include a plurality of heat exchange fins 2. Specifically, the heat exchanger 100 may include a plurality of heat exchange fins 2 stacked in the height direction (F).
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 includes a first inclined portion 21 which inclines upward toward the downstream side in the ventilation direction A, and a second inclined downward toward the downstream side in the ventilation direction A; It may include an inclined portion 22.
  • the heat exchange fins 2 are the first inclined portion 21, the second inclined portion 22, the first inclined portion 21 and the second from the upstream side to the downstream side in the ventilation direction A.
  • FIG. It may be arranged in the order of the inclined portion 22.
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 further includes a valley 23 located between the second inclined portion 22 and the first inclined portion 21 located downstream of the second inclined portion 22. can do.
  • the valleys 23 may be located below the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22. More specifically, the position with respect to the ventilation direction A of the valley part 23 of the heat exchange fin 2 may correspond to the clearance C of the plurality of refrigerant tubes 1 side by side in the form of a column.
  • the valleys 23 of the heat exchange fins 2 are located downstream of the second inclined portion 22 and the second inclined portion 22 so as to correspond to the clearance C of the plurality of refrigerant tubes 1. It may be located between the first inclined portion (21).
  • the length from the first inclined portion 21 of the heat exchange fin 2 to the second inclined portion 22 downstream thereof is determined by the length of the refrigerant tube 1. It can respond.
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 may further include a peak 24 that forms a boundary between the first slope 21 and the second slope 22 and is located above the valley 23. .
  • each of the plurality of heat exchanging fins 2 is formed between the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22 located downstream of the first inclined portion 21, and the valley portion 23. It may further include a mountain 24 in a position higher than).
  • the heights of the two peaks 24 are the same in the height direction F (see FIG. 2).
  • the 1st inclination part 21 is arrange
  • the 2nd inclination part 22 can also be arrange
  • the clearance C may be located so as to correspond to the valley 23 between the second inclined portion 22 on the most upstream side and the first inclined portion 21 located on the downstream side thereof.
  • each of the plurality of heat exchange fins 2 includes a first portion P1 positioned upstream in the ventilation direction A and a second portion positioned downstream in the ventilation direction A ( P2).
  • Each of the first portion P1 and the second portion P2 is downwardly directed toward the downstream in the first inclined portion 21 and the ventilation direction A inclined upward toward the downstream side of the ventilation direction A. As shown in FIG. It may include a second inclined portion 22 inclined toward.
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 may further include a valley 23 positioned between the first portion P1 and the second portion P2 in the ventilation direction A to correspond to the play C. .
  • first inclined portion 21 of the first portion P1 and the second inclined portion 22 of the second portion P2 form the bone portion 23.
  • the second inclined portion 22 of the first portion P1 and the first inclined portion 21 of the second portion P2 may be provided to face each other with each other or to face each other with the valley 23 interposed therebetween. have.
  • each of the plurality of heat exchange fins 2 is formed of the first inclined portion 21 and the first portion P1 of the first portion P1 from the upstream side to the downstream side in the ventilation direction A.
  • the second inclined portion 22, the valley portion 23, the first inclined portion 21 of the second portion P2, and the second inclined portion 22 of the second portion P2 may be disposed in this order.
  • each of the plurality of heat exchanging fins 2 may include the second inclined portion 22 of the first portion P1 and the first portion P1 of the first portion P1 from the upstream side to the downstream side in the ventilation direction A.
  • FIG. The first inclined portion 21, the valley portion 23, the second inclined portion 22 of the second portion P2, and the first inclined portion 21 of the second portion P2 may be disposed in this order.
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 has a peak 24 provided in the first portion P1 and the second portion P2 to form a boundary between the first slope portion 21 and the second slope portion 22. It may further include. The description of the mountain portion 24 will be omitted as described above.
  • the heat exchanger 100 shown in FIG. 1 only shows the structure of a minimum unit, and can also arrange
  • the valley part 23 is provided in plurality, and the clearance C of the refrigerant
  • the plurality of heat exchange fins 2 may be side by side in the crossing direction B.
  • the plurality of refrigerant tubes 1 in two rows are positioned between the plurality of heat exchange fins 2 arranged in the crossing direction B, but also the plurality of refrigerant tubes 1 in one row are positioned. It can also be configured.
  • Figure 2a is a perspective view showing the external appearance of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2b is a perspective view showing a part of the plurality of refrigerant tubes in the heat exchanger according to the embodiment of the present invention cut.
  • 2C is a schematic view for explaining the dimension of the height direction F of the heat exchange fin in the heat exchanger according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2C, the illustration of the standing pins 2b and the slits 2a is omitted.
  • the plurality of heat exchange fins 2 are formed in a wavy shape by bending a flat plate. More specifically, the plurality of heat exchange fins 2 are colgate fins bent to be stacked in the height direction F.
  • the heat exchange fin 2 is formed so that the space
  • the plurality of heat exchange fins 2 are formed of ten layers spaced apart from each other in the height direction F, but are not limited thereto.
  • each layer of the some heat exchange fin 2 is a shape which undulates along the ventilation direction A (webbing fin), and is the same shape mutually. In this embodiment, each layer is nearly parallel.
  • the slits 2a elongated in the crossing direction B have a ventilation direction A in the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22 of the heat exchange fin 2. It is formed along.
  • the slit 2a of the heat exchanger fin 2 is formed by the part which cut
  • This standing pin 2b extends in the crossing direction B for a long time.
  • the standing pins 2b may be arranged side by side along the ventilation direction A.
  • the standing pins 2b are configured to resist the wind, so that the wind is efficiently collected. At this time, an example of a configuration in which the slit 2a is not formed may also be considered.
  • each of the plurality of heat exchange fins 2 includes a plurality of slits 2a formed in the first portion P1 and the second portion P2 so as to be arranged side by side along the crossing direction A.
  • FIG. It may further include.
  • the plurality of slits 2a are formed of the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22 of the first portion P1 and the second portion P2 so as to be arranged side by side along the ventilation direction A.
  • FIG. It may be formed on the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22.
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 is a standing fin 2b formed in at least one of the first portion P1 and the second portion P2 so as to protrude or extend upward or downward of the plurality of heat exchange fins 2.
  • the standing pins 2b are the first inclined portion 21 of the first portion P1, the second inclined portion 22 of the first portion P1, and the first inclined portion 21 of the second portion P2.
  • the standing pins 2b may be arranged side by side along the ventilation direction A.
  • the standing fins 2b may be formed by cutting a part of each of the plurality of heat exchange fins 2 to be bent upward or downward of the plurality of heat exchange fins 2.
  • the space formed by the clearance C of the refrigerant tube 1 is an open space, which is different from the closed space in which the discharge of condensed water may be prevented by the action of surface tension.
  • the condensed water generated in the heat exchange fins 2 is collected in the clearance C, the clearance D, and the clearance E on an inclined surface, and flows downward by gravity along the refrigerant tube 1. That is, in the heat exchange fin 2, the flat upstream end 25 located at the upstream end of the ventilation direction A and the flat downstream end 26 located at the downstream end of the ventilation direction A are provided with the refrigerant tube 1. Protrude more than).
  • the plurality of refrigerant tubes 1 are arranged in the ventilation direction A to correspond to the first portions P1 of the plurality of heat exchange fins 2 and the plurality of refrigerant tubes 1 in the ventilation direction A.
  • It may include a second refrigerant tube disposed to correspond to the second portion (P2) of the heat exchange fin (2).
  • Each of the plurality of heat exchange fins 2 is located upstream of the ventilation direction A from the first portion P1 of the plurality of heat exchange fins 2 so as to be located upstream of the ventilation direction A than the first refrigerant tube. Extending downstream from the second portion P2 of the plurality of heat exchange fins 2 so as to be located downstream in the ventilation direction A than the upstream end portion 25 and the second refrigerant tube which extends. It may further include a downstream end 26.
  • the above-described clearance D may be formed between the upstream end 25 and the refrigerant tube 1
  • the above-described clearance E is formed between the downstream end 26 and the refrigerant tube 1. Can be.
  • the number may be other than that.
  • a drain system for removing condensate generated from the heat exchanger 100 while the wind flowing in the ventilation direction A is cooled by the heat exchange fins 2 is formed in this way. Therefore, for example, even if the unevenness is not provided in the refrigerant tube 1, the discharge path of the condensed water can be formed.
  • the drain system according to the present embodiment the appearance can be made compact while maintaining the performance of the heat exchanger 100.
  • the heat exchange fins 2 are stacked in the vertical direction, and the distance spaced vertically is the interval FP. That is, the plurality of heat exchange fins 2 may be stacked at intervals FP along the height direction F.
  • the distance between the valleys 23 of the heat exchange fins 2 and the height direction F of the peaks 24 is the interval G.
  • This gap G can be said to be the height difference of the 2nd inclination part 22, and can also be called the height difference of the 1st inclination part 21.
  • the heat exchange fin 2 is formed so that the space
  • 3A and 3B are graphs illustrating the optimization of the interval G in the height direction F of the valley and the peak in the heat exchanger according to the embodiment of the present invention.
  • 3A is a graph illustrating the relationship between the gap G and the residual water amount, in which the vertical axis represents the residual amount increase rate (%), which is the amount of condensed water remaining on the heat exchange fin 2 per unit volume, and the horizontal axis spaces the gap G. It is expressed by the ratio with (FP) (mm).
  • 3B is a graph illustrating the relationship between the gap G and the performance.
  • the vertical axis is the ratio (%) of Q (heat exchange amount) and dPair (ventilation resistance), and the horizontal axis is the same as FIG. 3A. It is expressed by the ratio with the space
  • the conventional specification is 90% (see dotted line) in FIG. 3A, and 100% in FIG. 3B.
  • interval G of the height direction F of the valley part 23 and the peak part 24 is formed so that it may become a value within the range of 0.3 times-1.0 time of the space
  • interval G is set to the value of 0.3 times-1.0 times the space
  • interval G between the valley part 23 and the peak part 24 becomes a value within the range of 0.4 times-0.9 times of the space
  • the interval G is 0.6 times the interval FP.
  • the residual water amount shown in FIG. 3A is about 90%, and the Q / dPair value shown in FIG. 3B is about 100%, in the present embodiment, the residual water amount is smaller than in the conventional specification, and the heat exchange capacity is high.
  • FIG. 4A and 4B are views for explaining heat exchange fins of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B show the case where the downstream side is seen from the upstream side in the ventilation direction A.
  • FIG. 4A and 4B show different embodiments.
  • the uppermost layer is called 1st layer 2a, and is called 2nd layer 2b-10th layer 2j in order below.
  • the ten layers of the plurality of heat exchange fins 2 are divided into two groups, and the first layer 2a, the third layer 2c, the fifth layer 2e, and the seventh layer 2g.
  • Each layer 2a to 2j includes the first inclined portion 21, the second inclined portion 22, the valley portion 23, and the hill portion 24 described above.
  • the 1st layer 2a-10th layer 2j of the some heat exchange fin 2 incline with respect to the crossing direction B.
  • the plurality of heat exchange fins 2 may include a first group provided to be inclined toward any one of the plurality of refrigerant tubes 1 spaced apart along the crossing direction B, and the crossing direction B.
  • FIG. A second group may be inclined toward the other one of the plurality of refrigerant tubes (1) spaced apart along the.
  • the first group of the plurality of heat exchange fins 2 is inclined downward to the left, and the second group is inclined downward to the right.
  • the first inclined portion 21, the second inclined portion 22, the valley portion 23, and the peak portion 24 are inclined downward to the left in the first group and are inclined downward to the right in the second group. Therefore, the direction setting when the condensed water collected in the valley part 23 flows is made, and it can discharge quickly from the valley part 23 to the clearance C. As shown in FIG. Similarly, the direction is set also for the clearances D and E, so that the condensate can be discharged quickly.
  • the inclination angles of the plurality of heat exchange fins 2 are formed in the positive direction toward the plurality of refrigerant tubes 1 arranged in parallel so that the condensate flows toward the plurality of refrigerant tubes 1 side,
  • the heat exchange ability can be enhanced by improving the drainage of the plurality of heat exchange fins 2 and reducing the ventilation resistance.
  • Fig. 4B it is inclined in the opposite direction as in the case of Fig. 4A, but may be inclined as such. That is, the inclination angles of the plurality of heat exchange fins 2 toward the plurality of refrigerant tubes 1 arranged in parallel may be in the negative direction.
  • Figure 5a is a plan view of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention
  • Figure 5b is a view for explaining a method for manufacturing a heat exchanger fin of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • the standing pins 2b are intersected with the first standing pins 2b1 facing any one of the plurality of refrigerant tubes 1 spaced apart along the crossing direction B.
  • FIG. A second rising pin 2b2 may be disposed toward the other one of the plurality of refrigerant tubes 1 spaced apart along (B) and spaced apart from the first rising pin 2b1.
  • the first standing pins 2b1 and the second standing pins 2b2 may be spaced apart from each other in the crossing direction B.
  • the first standing fins 2b1 face the inside of the first end portion 2bb1 and the plurality of heat exchange fins 2 facing any one of the plurality of refrigerant tubes 1 spaced apart along the crossing direction B. As shown in FIG. It may include a second end (2bb2) provided on the opposite side of the first end (2bb1) and located above the first end (2bb1).
  • the second standing fins 2b2 face the inside of the first end portion 2bb1 and the plurality of heat exchange fins 2 facing the other one of the plurality of refrigerant tubes 1 spaced apart along the crossing direction B. As shown in FIG. It may include a second end (2bb2) provided on the opposite side of the first end (2bb1) and located above the first end (2bb1).
  • the first standing fins 2b1 and the second standing fins 2b2 neighboring each other in the crossing direction B may protrude or extend toward the same direction among the upper and lower portions of the plurality of heat exchange fins 2.
  • the slit 2a of the heat exchange fin 2 is formed with an inverted V letter.
  • the standing pin 2b cut out by the slit 2a also has an inverted V character.
  • the upper end of the standing pin 2b extends inclined downwardly from the center of the crossing direction B to the crossing direction B, respectively, and is a position where a center is high and both ends are low.
  • the condensate generated in the heat exchange fin 2 flows toward the refrigerant tube 1 along the inclination direction by the inverted V-shaped slit 2a. Since the distance in the cross direction B to the refrigerant tube 1 is shorter than that shown in FIGS. 4A and 4B, the condensate generated in the heat exchange fin 2 has a short distance until it reaches the refrigerant tube 1. The drainage of the heat exchanger fin 2 can be improved.
  • One top inclined surface of the standing pin 2b is an example of a portion inclined toward one end of the cross direction B, and the other top inclined surface is an example of a portion inclined toward the other end in the cross direction B.
  • FIG. 5 (b) An example of manufacturing the standing pin 2b by the inverted V-shaped slit 2a is shown in FIG. 5 (b), in which one inverted V-shaped slit 2a faces each other to form the flat plate 20.
  • the photograph 'c' shaped incision 20a is formed in two sets, and the area 20b surrounded by one set of incisions 20a is cut and set up in the same direction, respectively. Then, the standing pin 2b shown in FIG. 5A is formed.
  • the vertices of the reverse V are separated in the crossing direction B, but may not be separated.
  • FIG. 6A is a perspective view illustrating a heat exchange fin of a heat exchanger according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the heat exchange fin shown in FIG. 6A taken along line VI-VI.
  • the area of the slit 2a is indicated by diagonal lines.
  • the number of slits 2a formed in the first inclined portion 21 and the number of slits 2a formed in the second inclined portion 22 are different from each other.
  • the slits 2a of the first inclined portion 21 are smaller than the number of slits 2a of the second inclined portion 22.
  • the plurality of slits 2a may include a first slit formed in the first inclined portion 21 and a second slit formed in the second inclined portion 22.
  • the number and the number of second slits may be different. Specifically, the number of first slits may be smaller than the number of second slits.
  • the plurality of slits 2a are formed in the first inclined portion 21 of the first portion P1 and the first slits formed in the first inclined portion 21 of the second portion P2. And a second slit formed in the second inclined portion 22 of the first portion P1 and the second inclined portion 22 of the second portion P2, and the number of the first slits and the second slit.
  • the number of can be different. Specifically, the number of first slits may be smaller than the number of second slits.
  • the first inclined portion 21 is formed with three standing pins 2b, and three sets of slits 2a formed by the standing pins 2b are formed.
  • four standing pins 2b are formed so that four sets of slits 2a are formed.
  • the number of slits 2a referred to here corresponds to the number of standing pins 2b.
  • two slits 2a are formed by one standing pin 2b, one standing pin 2b is considered in the standing pin 2b of the lowest position 2y and the highest position 2z in consideration of the flow of condensate.
  • One slit 2a is formed by this. 6A and 6B, the lowest position 2y is a portion of the second inclined portion 22 adjacent to the downstream end portion 26 and the first inclined portion 21 adjacent to the upstream end portion 25. It may mean a part, a part of the first inclined part 21 adjacent to the valley 23, and a part of the second inclined part 22.
  • the uppermost position 2z may mean a portion of the first inclined portion 21 and a portion of the second inclined portion 22 adjacent to the hill 24.
  • One slit 2a formed in the portion may face each other.
  • the number of slits 2a increases, the heat exchange performance is improved and the amount of condensate generated increases.
  • the number of slits 2a of the first inclined portion 21 facing the hill 24 along the ventilation direction A is directed toward the valley 23 along the ventilation direction A.
  • FIG. The number of slits 2a of the second inclined portion 22 is smaller. In this way, the number of slits 2a of the first inclined portion 21 is smaller than that of the second inclined portion 22, so that the heat exchange performance of the first inclined portion 21 and the heat exchange performance of the second inclined portion 22 are reduced. This is different. In this embodiment, the heat exchanging performance of the first inclined portion 21 is lower than that of the second inclined portion 22.
  • the amount of condensate generated in the first inclined portion 21 is less than the amount of condensed water generated in the second inclined portion 22, which is a region from the peak portion 24 to the valley portion 23, thereby reducing the ventilation resistance.
  • the heat exchange ability can be improved.
  • FIG. 7A is a perspective view illustrating a heat exchange fin of a heat exchanger according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the heat exchange fin shown in FIG. 7A taken along the line VII-VII.
  • the area of the slit 2a is indicated by diagonal lines.
  • the heat exchange fins 2 shown in FIGS. 7A and 7B have a length 21a with respect to the ventilation direction A of the first inclined portion 21 and the upstream end 25, and the second inclined portion 22.
  • the lengths 22a for the ventilation directions A of are different from each other. 7A and 7B, the length 21a of the first inclined portion 21 and the like is shorter than the length 22a of the second inclined portion 22.
  • the bone portion 23 along the ventilation direction A is provided with a length 21a which is the entire length of the first inclined portion 21 and the upstream end 25 facing the hill 24 along the ventilation direction A.
  • FIG. It is made shorter than the length 22a of the 2nd inclined part 22 which faces to.
  • the length of the first inclined portion 21 extending in the ventilation direction A may be different from the length of the second inclined portion 22 extending in the ventilation direction A.
  • the length of the first inclined portion 21 extending in the ventilation direction A may be shorter than the length of the second inclined portion 22 extending in the ventilation direction A.
  • the length of the first inclined portion 21 of the first portion P1 extending in the ventilation direction A is the second inclination of the first portion P1 extending in the ventilation direction A.
  • FIG. The length of the first inclined portion 21 of the second portion P2 that is shorter than the length of the portion 22 and extends in the ventilation direction A is the first length of the second portion P2 that extends in the ventilation direction A. It may be shorter than the length of the two inclined portion (22).
  • the present exemplary embodiment is not limited thereto, and the length of the first inclined portion 21 facing the mountain portion 24 along the ventilation direction A is directed toward the valley portion 23 along the ventilation direction A. It may be shorter than the length of 22).
  • the length of the ventilation direction A becomes long, heat transfer area will increase, and heat exchange performance will improve and the amount of condensate generation will increase.
  • the length of the first inclined portion 21 and the like is shorter than the second inclined portion 22. In this way, by shortening the first inclined portion 21 and the like, the heat transfer area is reduced to reduce the heat exchange performance. Therefore, the amount of condensate generated in the first inclined portion 21 and the like is less than the amount of condensed water generated in the second inclined portion 22, which is a region from the peak portion 24 to the valley portion 23, thereby reducing the ventilation resistance. The heat exchange ability can be improved.
  • FIGS. 6A and 7B show that the number of slits 2a to the number of standing pins 2b differs between the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22 in FIGS. 6A and 7B.
  • the lengths of the first inclined portion 21 and the second inclined portion 22 are different from each other in the case of Figs. 6A and 6B, which have the same length.
  • the first inclined portion 21 is deteriorated in the heat exchange performance with respect to the second inclined portion 22, which causes the first inclined portion 21 to occur.
  • the airflow resistance is reduced by reducing the amount of condensed water to the amount of condensed water generated in the second inclined portion 22.
  • the decrease in the heat exchange performance of the first inclined portion 21 is realized by the number of slits 2a to the number of the standing pins 2b in the case of FIGS. 6A and 6B, and the first in the case of FIGS. 7A and 7B. This is realized by the lengths of the inclined portion 21 and the second inclined portion 22.
  • FIG. 8 is a plan view showing a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
  • the upstream end part 25 is formed long in the upstream side of the ventilation direction A. As shown in FIG. More specifically, the length 25a of the upstream end 25 is formed longer in the ventilation direction A than the length 26a of the downstream end 26. In other words, the length 25a of the upstream end 25 of the plurality of heat exchange fins 2 extending in the ventilation direction A is the downstream end of the plurality of heat exchange fins 2 extending in the ventilation direction A. It may be longer than the length 26a of 26.
  • the upstream end of the upstream end 25 is spaced apart from the refrigerant tube 1, so that condensed water can be prevented from freezing at the upstream end. Freezing at the upstream end of the upstream end 25 adversely affects the air flow in the ventilation direction A, which is undesirable.
  • the heat exchange performance of the upstream end portion 25 may be reduced to suppress the amount of condensate generated and the ventilation resistance may be reduced to increase the heat exchange ability.
  • FIG. 9 is a view for explaining an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • the air conditioner 1000 includes a compressor 210, a condensation heat exchanger 220, an expansion device 230, an evaporation heat exchanger 240, and a blower 250.
  • the blower 250 is an example of a blowing means.
  • the heat exchanger 100 is applied to the evaporative heat exchanger 240 of the air conditioner 1000, it may be applied to the condensation heat exchanger 220.
  • the refrigerant is discharged in a state of high temperature and high pressure in the compressor 210, condensed in the condensation heat exchanger 220 to radiate heat, expands in the expansion device 230 to become low pressure, evaporates in the evaporation heat exchanger 240 and absorbs heat, Inhaled at 210.

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Abstract

본 발명은 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다. 열교환기는, 냉매와 공기가 열교환하도록 마련될 수 있다. 열교환기는, 공기가 이동하는 제 1방향(A)을 따라 유격(C)을 두고 배치되고, 상기 제 1방향(A)과 교차하는 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브 및 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 사이에 배치되는 복수의 열교환 핀을 포함할 수 있다.

Description

열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기
본 발명은 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 병렬 형태로 배치된 복수의 냉매 유통체와, 인접한 냉매 유통체 간에 배치된 에바포레이터용 콜게이트핀을 구비한 에바포레이터에 있어서, 냉매 유통체의 통풍 방향의 중앙부에 상하 방향으로 연장되는 배수홈을 형성하고, 콜게이트핀은 파두부(波頭部), 파저부(波底部), 및 파두부와 파저부를 연결하는 연결부로 이루어지고, 연결부의 통풍방향 중앙부에 한 개의 골부를 형성하며, 연결부의 골부의 곡바닥 부분이 냉매 유통체의 배수홈과 대응하는 위치에 오도록 콜게이트핀을 배치하며, 연결부에 통풍 방향 상류단으로부터 골부의 곡바닥 부분을 향해 아래쪽으로 경사진 경사부와 통풍 방향의 하류단으로부터 골부의 곡바닥 부분을 향해 아래쪽으로 경사진 경사부를 마련한 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특개 2005-69669호 공보
열교환기의 열교환 핀에서 응축된 물이 열교환 핀에 머물러 있으면 통풍 저항을 증가시켜 열교환 능력이 저하하기 때문에 응축수를 열교환기로부터 배출하는 성능인 배수성을 향상시킬 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 응축수의 배수성을 높이는 것이 가능하도록 하는 것이다.
본 발명의 사상에 따른 열교환기는, 냉매와 공기가 열교환하도록 마련될 수 있다. 상기 열교환기는, 공기가 이동하는 제 1방향(A)을 따라 유격(C)을 두고 배치되고, 상기 제 1방향(A)과 교차하는 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브 및 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 사이에 배치되는 복수의 열교환 핀을 포함하고, 각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1방향(A)의 상류측에 위치하는 제 1부분 및 상기 제 1방향(A)의 하류측에 위치하는 제 2부분으로서, 각각의 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분은 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지는 제 1경사부 및 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 갈수록 하방을 향하여 경사지는 제 2경사부를 포함하는 제 1부분 및 제 2부분 및 상기 유격(C)에 대응하도록 상기 제 1방향(A)으로 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분 사이에 위치하는 골부를 포함할 수 있다.
상기 제 1부분 및 상기 제 2부분은, 상기 제 1부분의 제 1경사부 및 상기 제 2부분의 제 2경사부가 상기 골부를 사이에 두고 서로 마주하거나 상기 제 1부분의 제 2경사부 및 상기 제 2부분의 제 1경사부가 상기 골부를 사이에 두고 서로 마주하도록 마련될 수 있다.
상기 복수의 냉매 튜브는, 상기 제 1방향(A)으로 상기 복수의 열교환 핀의 제 1부분에 대응하도록 배치되는 제 1냉매 튜브 및 상기 제 1방향(A)으로 상기 복수의 열교환 핀의 제 2부분에 대응하도록 배치되는 제 2냉매 튜브를 포함하고, 각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1냉매 튜브보다 상기 제 1방향(A)의 상류측에 위치하도록 상기 복수의 열교환 핀의 제 1부분으로부터 상기 제 1방향(A)의 상류측으로 연장되는 상류측 단부 및 상기 제 2냉매 튜브보다 상기 제 1방향(A)의 하류측에 위치하도록 상기 복수의 열교환 핀의 제 2부분으로부터 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 연장되는 하류측 단부를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1방향(A)으로 연장된 상기 복수의 열교환 핀의 상류측 단부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장된 상기 복수의 열교환 핀의 하류측 단부의 길이보다 길 수 있다.
각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1방향(A)을 따라 나란히 배치되도록 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분에 형성되는 복수의 슬릿을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 슬릿은, 상기 제 1부분의 제 1경사부 및 상기 제 2부분의 제 1경사부에 형성되는 제 1슬릿 및 상기 제 1부분의 제 2경사부 및 상기 제 2부분의 제 2경사부에 형성되는 제 2슬릿을 포함하고, 상기 제 1슬릿의 개수는 상기 제 2슬릿의 개수보다 적을 수 있다.
상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 1부분의 제 1경사부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 1부분의 제 2경사부의 길이보다 짧고, 상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 2부분의 제 1경사부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 2부분의 제 2경사부의 길이보다 짧을 수 있다.
각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 복수의 열교환 핀의 상방 또는 하방으로 돌출되도록 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분 중 적어도 하나에 형성되는 기립 핀을 더 포함할 수 있다.
상기 기립 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 어느 하나를 향하는 제 1기립 핀과, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 다른 하나를 향하고 상기 제 1기립 핀과 이격 배치되는 제 2기립 핀을 포함할 수 있다.
상기 제 1기립 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 어느 하나를 향하는 제 1단부 및 상기 복수의 열교환 핀의 내측을 향하도록 상기 제 1단부의 반대편에 마련되고 상기 제 1단부보다 상방에 위치하는 제 2단부를 포함하고, 상기 제 2기립 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 다른 하나를 향하는 제 1단부 및 상기 복수의 열교환 핀의 내측을 향하도록 상기 제 1단부의 반대편에 마련되고 상기 제 1단부보다 상방에 위치하는 제 2단부를 포함할 수 있다.
상기 제 2방향(B)으로 서로 이웃하는 상기 제 1기립 핀 및 상기 제 2기립 핀은, 상기 복수의 열교환 핀의 상방 또는 하방 중 서로 동일한 방향을 향하여 돌출될 수 있다.
상기 기립 핀은, 각각의 상기 복수의 열교환 핀의 일부가 절개되어 상기 복수의 열교환 핀의 상방 또는 하방을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 열교환 핀은 상기 제 1방향(A) 및 상기 제 2방향(B)과 교차하는 제 3방향(F)을 따라 간격(FP)을 두고 적층되고, 각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부의 경계를 이루도록 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분에 마련되는 산부를 더 포함하고, 상기 제 3방향(F)으로 상기 골부 및 상기 산부 사이의 간격(G)은 상기 복수의 열교환 핀 사이의 간격(FP)의 0.3배 내지 1.0배에 해당할 수 있다.
상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 어느 하나를 향하여 경사지게 마련되는 제 1그룹과, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 다른 하나를 향하여 경사지게 마련되는 제 2그룹을 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 공기조화기는, 냉매와 공기가 열교환하도록 마련되는 열교환기를 포함할 수 있다. 상기 열교환기는, 공기가 이동하는 제 1방향(A)을 따라 유격(G)을 두고 배치되고, 상기 제 1방향(A)과 교차하는 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브 및 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 사이에 배치되는 복수의 열교환 핀을 포함하고, 각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지는 제 1경사부 및 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 갈수록 하방을 향하여 경사지는 제 2경사부를 포함하고, 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부에서 상기 열교환기의 열교환 성능이 상이할 수 있다.
각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1방향(A)을 따라 나란히 배치되도록 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부에 형성되는 복수의 슬릿을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 슬릿은, 상기 제 1경사부에 형성되는 제 1슬릿 및 상기 제 2경사부에 형성되는 제 2슬릿을 포함하고, 상기 제 1슬릿의 개수는 상기 제 2슬릿의 개수와 상이할 수 있다.
상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 1경사부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 2경사부의 길이와 상이할 수 있다.
각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부 사이에 위치하고, 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부보다 하방에 위치하는 골부를 더 포함할 수 있다.
상기 골부는 상기 유격(G)에 대응하도록 상기 제 1방향(A)으로 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부 사이에 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 응축수의 배수성을 높이는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 요부를 설명하는 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 복수의 냉매 튜브 중 일부가 절개된 상태로 도시한 사시도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 있어서, 열교환 핀의 높이 방향(F)의 치수를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 있어서, 골부와 산부의 높이 방향(F) 간격(G)의 최적화를 설명하는 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 평면도이다.
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 열교환 핀을 Ⅵ - Ⅵ선으로 절개한 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 도시한 사시도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 열교환 핀을 Ⅶ - Ⅶ선으로 절개한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 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.
이하, 공기가 이동하는 방향을 "제 1방향(A)"으로 정의하고, 제 1방향(A)과 교차하는 방향을 "제 2방향(B)"으로 정의하며, 복수의 열교환 핀(2)이 적층되는 방향을 "제 3방향(F)"으로 정의한다. 제 3방향(F)은 제 1방향(A) 및 제 2방향(B)과 교차할 수 있다. 참고로, "통풍 방향(A)"은 제 1방향(A)과 동일한 방향을 지칭하고, "교차 방향(B)"은 제 2방향(B)과 동일한 방향을 지칭하며, "높이 방향(F)"은 제 3방향(F)과 동일한 방향을 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 요부를 설명하는 평면도이다. 열교환기(100)에서 팬 등의 송풍부(도 9의 송풍기(250) 참조)에 의해 바람은 일 방향으로 흐르고 있으며, 바람이 흐르는 방향을 "통풍 방향(A)"이라고 하고, 통풍 방향(A)과 교차하는 방향을 "교차 방향(B)"이라고 한다. 열교환기(100)는 예를 들어, 공기조화기의 실내기나 실외기 등에 적용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(100)는 냉매와 공기가 열교환하도록 마련될 수 있다. 열교환기(100)는, 통풍 방향(A)으로 길게 연장되는 냉매 튜브(1)와, 통풍 방향(A)을 따라 기복(起伏)하는 형상의 열교환 핀(2)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 냉매 튜브(1) 및 열교환 핀(2)은 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.
냉매 튜브(1)는 편평한 형상으로 통풍 방향(A)으로 길게 연장되도록 배치될 수 있다. 냉매 튜브(1)는 편평한 형상의 양 단부가 외부로 돌출된 형태의 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매 튜브(1)는 길이 방향에 대해 대칭 형상이고, 길이 방향에 직교하는 방향에 대해서도 대칭 형상이다. 따라서, 한 종류의 냉매 튜브(1)로 열교환기(100)를 구성할 수 있다. 이 경우, 복수 종류의 냉매 튜브를 사용하는 경우에 비해 부품 수를 줄일 수 있어 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
냉매 튜브(1)는 내부를 냉매가 유통 가능하게 구성되어 있다. 즉, 냉매 튜브(1)의 내부에는 냉매가 흐를 수 있는 유로(11)가 구비되고, 유로(11)는 격벽(12)에 의해 구획될 수 있다. 냉매 튜브(1)에 냉매가 유통함으로써 냉매 튜브(1)가 차가워지고 열교환 핀(2)도 냉각된다. 따라서, 통풍 방향(A)의 바람은 열교환 핀(2)을 통과하면서 차가워져 냉풍이 된다.
냉매 튜브(1)는 냉매 유통체의 일 예이다.
열교환기(100)는 복수의 냉매 튜브(1)를 포함할 수 있다.
복수의 냉매 튜브(1)는, 교차 방향(B)으로 이격되는 배치(제 1배치)로 마련되고, 또한 통풍 방향(A)을 따라 열 형태로 나란한 배치(제 2배치)로 마련될 수 있다. 여기서, 제 1배치는 통풍 방향(A)에 대해 복수의 냉매 튜브(1)가 병렬로 배치된 구성이라고 말할 수 있고, 제 2배치는 통풍 방향(A)을 따라 복수의 냉매 튜브(1)가 직렬로 배치된 구성이라고 말할 수 있다.
다른 측면에서 설명하면, 복수의 냉매 튜브(1)는 통풍 방향(A)을 따라 유격(C)을 두고 배치되고, 교차 방향(B)을 따라 이격 배치될 수 있다.
보다 상세하게, 본 실시예에서는 교차 방향(B)의 열교환 핀(2)의 일 측에 통풍 방향(A)을 따라 2개의 냉매 튜브(1)가 나란히 마련되고, 타 측에도 통풍 방향(A)을 따라 2개의 냉매 튜브(1)가 나란히 마련될 수 있다. 통풍 방향(A)의 상류측에 위치하는 냉매 튜브(1) 및 통풍 방향(A)의 하류측에 위치하는 냉매 튜브(1)의 사이에는 유격(C)이 있을 수 있다.
열교환 핀(2)은 제 1배치의 복수의 냉매 튜브(1) 사이에 설치될 수 있다. 다시 말하면, 열교환 핀(2)은 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 사이에 배치될 수 있다. 열교환 핀(2)은 4개의 냉매 튜브(1)와 각각 연결될 수 있다. 이와 같이, 열교환기(100)는 병렬 형상으로 배치된 복수의 냉매 튜브(1)와, 인접하는 복수의 냉매 튜브(1) 사이에 배치되는 열교환 핀(2)을 구비할 수 있다. 복수의 냉매 튜브(1)는 통풍 방향(A)으로 분리되어 배치될 수 있다.
4개의 냉매 튜브(1)는 열교환 핀(2)과 결합하여 열전도가 효율적으로 이루어지도록 구성될 수 있다.
열교환기(100)는 복수의 열교환 핀(2)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 열교환기(100)는 높이 방향(F)으로 적층되는 복수의 열교환 핀(2)을 포함할 수 있다.
각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 통풍 방향(A)으로 하류측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지는 제 1경사부(21)와, 통풍 방향(A)으로 하류측으로 갈수록 하방을 향하여 경사지는 제 2경사부(22)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 열교환 핀(2)은 통풍 방향(A)의 상류측에서 하류측을 향해 제 1경사부(21), 제 2경사부(22), 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)의 순으로 배치될 수 있다.
각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 제 2경사부(22) 및 제 2경사부(22)의 하류측에 위치하는 제 1경사부(21) 사이에 위치하는 골부(23)를 더 포함할 수 있다. 골부(23)는 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)보다 하방에 위치할 수 있다. 보다 상세하게는, 열교환 핀(2)의 골부(23)의 통풍 방향(A)에 대한 위치는 열 형태로 나란한 복수의 냉매 튜브(1)의 유격(C)에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 열교환 핀(2)의 골부(23)는 복수의 냉매 튜브(1)의 유격(C)에 대응하도록 제 2경사부(22) 및 제 2경사부(22)의 하류측에 위치하는 제 1경사부(21) 사이에 위치할 수 있다. 본 실시예에서, 통풍 방향(A)에 있어서, 열교환 핀(2)의 제 1경사부(21)에서 그 하류측의 제 2경사부(22)까지의 길이는 냉매 튜브(1)의 길이에 대응할 수 있다.
각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)의 경계를 이루고, 골부(23)보다 상방에 위치하는 산부(24)를 더 포함할 수 있다. 다시 말하면, 각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 제 1경사부(21) 및 제 1경사부(21)의 하류측에 위치하는 제 2경사부(22) 사이에 형성되고, 골부(23)보다 높은 위치에 있는 산부(24)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 2개의 산부(24)의 높이는 높이 방향(F)(도 2참조)으로 동일하다.
여기서, 본 실시예에서는 통풍 방향(A)의 최상류측에 제 1경사부(21)가 배치되어 있지만 이에 한정되지 않고, 제 2경사부(22)를 최상류측에 배치할 수도 있다. 이 경우, 유격(C)은 최상류측의 제 2경사부(22)와 그 하류측에 위치하는 제 1경사부(21) 사이의 골부(23)에 대응하도록 위치할 수 있다.
다른 측면에서 설명하면, 각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 통풍 방향(A)으로 상류측에 위치하는 제 1부분(P1) 및 통풍 방향(A)으로 하류측에 위치하는 제 2부분(P2)을 포함할 수 있다. 각각의 제 1부분(P1) 및 제 2부분(P2)은, 통풍 방향(A)의 하류측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지는 제 1경사부(21) 및 통풍 방향(A)으로 하류측으로 갈수록 하방을 향하여 경사지는 제 2경사부(22)를 포함할 수 있다.
각각의 복수의 열교환 핀(2)은 유격(C)에 대응하도록 통풍 방향(A)으로 제 1부분(P1) 및 제 2부분(P2) 사이에 위치하는 골부(23)를 더 포함할 수 있다.
제 1부분(P1) 및 제 2부분(P2)은, 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21) 및 제 2부분(P2)의 제 2경사부(22)가 골부(23)를 사이에 두고 서로 마주하거나 제 1부분(P1)의 제 2경사부(22) 및 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21)가 골부(23)를 사이에 두고 서로 마주하도록 마련될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 복수의 열교환 핀(2)은 통풍 방향(A)의 상류측에서 하류측을 향해 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21), 제 1부분(P1)의 제 2경사부(22), 골부(23), 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21) 및 제 2부분(P2)의 제 2경사부(22)의 순으로 배치될 수 있다. 다만, 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)와, 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)와, 골부(23)의 배치 순서는 상기 예에 한정하지 않는다. 일 예로서, 각각의 복수의 열교환 핀(2)은 통풍 방향(A)의 상류측에서 하류측을 향해 제 1부분(P1)의 제 2경사부(22), 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21), 골부(23), 제 2부분(P2)의 제 2경사부(22) 및 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21)의 순으로 배치될 수도 있다. 각각의 복수의 열교환 핀(2)은 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)의 경계를 이루도록 제 1부분(P1) 및 제 2부분(P2)에 마련되는 산부(24)를 더 포함할 수 있다. 산부(24)에 대한 설명은 상술한 바 생략한다.
한편, 도 1에 나타낸 열교환기(100)는 최소 단위의 구성을 나타내고 있을 뿐이고, 통풍 방향(A)으로 열 형태로 나란한 복수의 냉매 튜브(1)를 3개 이상 배치할 수도 있다. 이 경우, 골부(23)는 복수 개 마련되며, 통풍 방향(A)에 있어서 각 골부(23)의 위치에 냉매 튜브(1)의 유격(C)이 있도록 한다. 따라서, 제 1경사부(21)와 그 하류에 인접하는 제 2경사부(22)의 조합을 열 형태로 나란히 냉매 튜브(1)의 수에 맞게 마련한다.
또한, 다른 구성의 예로서 복수의 열교환 핀(2)이 교차 방향(B)으로 나란할 수도 있다. 이 경우, 교차 방향(B)으로 나란한 복수의 열교환 핀(2) 사이에 2열의 복수의 냉매 튜브(1)가 위치하도록 구성하는 일 예뿐만 아니라, 1열의 복수의 냉매 튜브(1)가 위치하도록 구성할 수도 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 외형을 나타내는 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 복수의 냉매 튜브 중 일부가 절개된 상태로 도시한 사시도이다. 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 있어서, 열교환 핀의 높이 방향(F)의 치수를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2c에서 기립 핀(2b) 및 슬릿(2a)의 도시는 생략한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 복수의 열교환 핀(2)은 평판을 절곡해서 물결 모양으로 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 복수의 열교환 핀(2)은 높이 방향(F)으로 적층되도록 절곡된 콜게이트핀이다. 열교환 핀(2)은 각 층의 간격 내지 높이 방향(F)의 간격(FP)(도 2c 참조)이 동일하도록 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 복수의 열교환 핀(2)이 높이 방향(F)으로 상호간에 이격하는 10층으로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 복수의 열교환 핀(2)의 각 층은 통풍 방향(A)을 따라 기복하는 형상이며(웨빙핀), 서로 동일한 형상이다. 본 실시예에서는 각 층은 거의 평행하다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 열교환 핀(2)의 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)에는 교차 방향(B)으로 긴 슬릿(2a)이 통풍 방향(A)을 따라 형성되어 있다. 또한, 열교환 핀(2)의 슬릿(2a)은 평판을 부분적으로 잘라서 세운 부분, 즉, 기립 핀(fin)(2b)에 의해 형성되어 있다. 이 기립 핀(2b)은 교차 방향(B)으로 길게 연장되어 있다. 또한, 기립 핀(2b)은 통풍 방향(A)을 따라 나란히 배열될 수 있다. 본 실시예에서 통풍 방향(A)의 최상류측에 위치하는 제 1경사부(21)에 있어서, 기립 핀(2b)은 바람에 대해 저항하도록 되어 있어서 바람을 효율적으로 포집하고 있다. 이 때, 슬릿(2a)을 형성하지 않는 구성의 예도 고려될 수 있다.
다른 측면에서 설명하면, 각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 교차 방향(A)을 따라 나란히 배치되도록 제 1부분(P1) 및 제 2부분(P2)에 형성되는 복수의 슬릿(2a)을 더 포함할 수 있다. 복수의 슬릿(2a)은, 통풍 방향(A)을 따라 나란히 배치되도록 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)와, 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)에 형성될 수 있다.
각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 복수의 열교환 핀(2)의 상방 또는 하방으로 돌출 내지 연장되도록 제 1부분(P1) 및 제 2부분(P2) 중 적어도 하나에 형성되는 기립 핀(2b)을 더 포함할 수 있다. 기립 핀(2b)은, 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21), 제 1부분(P1)의 제 2경사부(22), 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21) 및 제 2부분(P2)의 제 2경사부(22) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 기립 핀(2b)이 복수 개로 구성되는 경우, 복수의 기립 핀(2b)은 통풍 방향(A)을 따라 나란히 배치될 수 있다. 기립 핀(2b)은, 각각의 복수의 열교환 핀(2)의 일부가 절개되어 복수의 열교환 핀(2)의 상방 또는 하방을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다.
열교환기(100)에 있어서, 통풍 방향(A)으로 흐르는 바람이 열교환 핀(2)에서 차가워지면, 열교환 핀(2)에 응축액 내지 응축수가 생긴다. 이 응축수는 열교환 핀(2)의 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)를 따라 내려 가서 골부(23)에 모인다. 골부(23)에 모인 응축수는 냉매 튜브(1)의 유격(C)을 이용하여 떨어뜨려서 열교환기(100)로부터 배출된다. 보다 상세하게는, 인접하는 냉매 튜브(1)가 유격(C)을 두고 배치하고 있으므로, 응축수는 냉매 튜브(1)의 외주면에 의한 공간에 표면 장력의 작용으로 진입하고 거기에서 중력에 의해 아래로 흐른다.
좀 더 설명하면, 냉매 튜브(1)의 유격(C)에 의해 형성되는 공간은 열린 공간으로, 표면 장력의 작용에 의해 응축수의 배출을 방해할 우려가 있는 폐 공간과는 다르다.
또한, 최상류측의 제 1경사부(21)에서 응축수가 통풍 방향(A)과는 반대 방향으로 제 1경사부(21)를 내려갈 경우, 열교환 핀(2)과 상류측의 냉매 튜브(1) 사이에 형성된 유격(D)(도 1 참조)으로 표면 장력의 작용에 의해 진입하고, 이 후 냉매 튜브(1)의 외면을 타고 빠져 나간다.
또한, 최하류측의 제 2경사부(22)에서 응축수가 제 2경사부(22)를 통풍 방향(A)으로 내려갈 경우, 열교환 핀(2)과 하류측의 냉매 튜브(1) 사이에 형성되는 유격(E)(도 1 참조)으로 표면 장력의 작용에 의해 진입하고, 이 후 냉매 튜브(1)의 외면을 타고 빠져 나간다.
본 실시예에서는, 열교환 핀(2)에서 발생한 응축수를 경사면으로 유격(C), 유격(D), 및 유격(E)에 모아서 냉매 튜브(1)를 따라 중력에 의해 아래쪽으로 흐르도록 하고 있다. 즉, 열교환 핀(2)에서 통풍 방향(A)의 상류단에 위치하는 평탄한 상류측 단부(25) 및 통풍 방향(A)의 하류단에 위치하는 평탄한 하류측 단부(26)가 냉매 튜브(1)보다 돌출되어 있다. 다시 말하면, 복수의 냉매 튜브(1)는, 통풍 방향(A)으로 복수의 열교환 핀(2)의 제 1부분(P1)에 대응하도록 배치되는 제 1냉매 튜브 및 통풍 방향(A)으로 복수의 열교환 핀(2)의 제 2부분(P2)에 대응하도록 배치되는 제 2냉매 튜브를 포함할 수 있다. 각각의 복수의 열교환 핀(2)은, 제 1냉매 튜브보다 통풍 방향(A)의 상류측에 위치하도록 복수의 열교환 핀(2)의 제 1부분(P1)으로부터 통풍 방향(A)의 상류측으로 연장되는 상류측 단부(25) 및 제 2냉매 튜브보다 통풍 방향(A)으로 하류측에 위치하도록 복수의 열교환 핀(2)의 제 2부분(P2)으로부터 통풍 방향(A)의 하류측으로 연장되는 하류측 단부(26)를 더 포함할 수 있다. 상류측 단부(25)와 냉매 튜브(1)의 사이에 상술한 유격(D)이 형성될 수 있고, 하류측 단부(26)와 냉매 튜브(1)의 사이에 상술한 유격(E)이 형성될 수 있다.
그 결과, 열교환 핀(2)의 배수성이 향상되고, 통풍 저항을 저감시키므로, 응축수에 의한 열교환 능력의 저하를 억제할 수 있다. 응축수를 모으는 개소가 본 실시예에서는 3개소이지만, 그 이외의 수를 가질 수도 있다.
본 실시예에서 통풍 방향(A)으로 흐르는 바람이 열교환 핀(2)에 의해 차가워지면서 발생한 응축수를 열교환기(100)로부터 제거하기 위한 배수계는 이와 같이 형성되어 있다. 따라서, 예를 들어 냉매 튜브(1)에 요철을 마련하지 않더라도 응축수의 배출 경로를 형성할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 배수계를 채용하면, 열교환기(100)의 성능을 유지하면서 외형의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 열교환 핀(2)은 상하 방향으로 적층되는 구성이며, 상하로 이격되는 거리는 간격(FP)이다. 즉, 복수의 열교환 핀(2)은 높이 방향(F)을 따라 간격(FP)을 두고 적층될 수 있다. 열교환 핀(2)의 골부(23)와 산부(24)의 높이 방향(F)의 거리는 간격(G)이다. 이 간격(G)은 제 2경사부(22)의 높낮이 차이라고 할 수 있으며, 또한 제 1경사부(21)의 높낮이 차이라고 할 수 있다.
여기서, 본 실시예에서 열교환 핀(2)은 골부(23)와 산부(24)의 높이 방향(F)의 간격(G)이 간격(FP)에 대해 미리 정해진 비율이 되도록 형성되어 있다.
이하, 구체적으로 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 있어서, 골부와 산부의 높이 방향(F) 간격(G)의 최적화를 설명하는 그래프이다. 도 3a는 간격(G)과 잔수량과의 관계를 설명하는 그래프로, 세로축은 단위 체적당 열교환 핀(2)에 남은 응축수의 양인 잔수량 증가율(%)이며, 가로축은 간격(G)을 간격(FP)과의 비율로 나타낸다(mm). 도 3b는 간격(G)와 성능과의 관계를 설명하는 그래프로, 세로축은 Q(열교환량)와 dPair(통풍 저항)의 비율(%)이며, 가로축은 도 3a와 동일하게 간격(G)을 간격(FP)과의 비율로 나타낸다(mm). 종래의 사양은 도 3a에서는 90%(점선 참조)이며, 도 3b의 경우는 100%이다.
본 실시예에서는, 골부(23)와 산부(24)의 높이 방향(F)의 간격(G)이 간격(FP)의 0.3 배에서 1.0 배까지의 범위 내의 값이 되도록 형성되어 있다.
높이 방향(F)의 간격(G)이 간격(FP)의 0.29 배 이하가 되면, 도 3a의 그래프에서 알 수 있듯이 열교환 핀(2)의 잔수량이 커지며, 또한 도 3b의 그래프에서 알 수 있듯이 Q/dPair 값이 100 % 보다 작아지게 된다. 따라서, 간격(G)이 간격(FP)의 0.29 배 이하의 경우에는 통풍 저항이 커지고, 열교환 능력이 낮아져 버린다.
또한, 높이 방향(F)의 간격(G)이 간격(FP)의 1.1 배 이상이 되면, 열교환 핀(2)의 잔수량이 적어지지만, 도 3b의 그래프에서 알 수 있듯이, Q/dPair 값이 100%보다 작아지게 되므로, 통풍 저항이 열교환량 내지 전열 성능보다 커져서 열교환 능력이 낮아져 버린다.
이와 같이, 간격(G)이 간격(FP)의 0.3 배에서 1.0 배까지의 범위의 값이 되도록하면, 이 범위를 벗어나는 값을 채용하는 경우에 비해 열교환 핀(2)의 잔수량이 적어지고 또한 열교환 능력의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 골부(23)와 산부(24) 사이의 간격(G)이 간격(FP)의 0.4 배 ~ 0.9 배의 범위 내의 값이 되면, 열교환량과 통풍 저항의 비율이 더 커지게 되어 바람직하다. 좀 더 설명하면, 간격(G)은 간격(FP)의 0.6 배로 하는 것이 적합하다.
종래의 사양은 도 3a에 나타내는 잔수량이 90 % 정도이며, 도 3b에 나타내는 Q/dPair 값이 100 % 정도이기 때문에, 본 실시예에서는 종래 사양보다 잔수량이 적고, 또한 열교환 능력이 높아져 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 열교환기(100)를 바탕으로 구성되는 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 통풍 방향(A)의 상류측에서 하류측을 본 경우를 도시한다. 도 4a 및 도 4b는 서로 다른 실시예를 나타낸다. 10층으로 이루어지는 복수의 열교환 핀(2)에 있어서, 최상층을 제 1층(2a)이라 하고, 그 아래에 순서대로 제 2층(2b) ~ 제 10층(2j)이라 한다. 또한, 설명의 편의를 위해 복수의 열교환 핀(2)의 10층을 2개의 그룹으로 나누어, 제 1층(2a), 제 3층(2c), 제 5층(2e), 제 7층(2g), 및 제 9층(2i)을 제 1그룹이라 하고, 제 2층(2b), 제 4층(2d), 제 6층(2f), 제 8층(2h), 및 제 10층(2j)을 제 2그룹이라 한다. 각 층(2a ~ 2j)은 상술한 제 1경사부(21), 제 2경사부(22), 골부(23) 및 산부(24)를 포함한다.
도 4a 및 도 4b에 나타낸 실시예에 있어서, 복수의 열교환 핀(2)의 제 1층(2a) ~ 제 10층(2j)이 교차 방향(B)에 대해 경사져 있다. 다른 측면에서 설명하면, 복수의 열교환 핀(2)은 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 중 어느 하나를 향하여 경사지게 마련되는 제 1그룹과, 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 중 다른 하나를 향하여 경사지게 마련되는 제 2그룹을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 4a에 나타내는 일 예에서는 복수의 열교환 핀(2)의 제 1그룹이 왼쪽으로 하향 경사지며, 제 2그룹이 오른쪽으로 하향 경사진다. 즉, 제 1경사부(21), 제 2경사부(22), 골부(23) 및 산부(24)는 제 1그룹에서는 왼쪽으로 하향 경사지며, 제 2그룹에서는 오른쪽으로 하향 경사진다. 따라서, 골부(23)에 모인 응축수가 흐를 때의 방향 설정이 이루어져 골부(23)에서 유격(C)으로 신속하게 배출할 수 있다. 마찬가지로, 유격(D, E)에 대해서도 방향 설정이 이루어지므로 응축수를 신속하게 배출할 수 있다.
이와 같이 병렬 형태로 배치된 복수의 냉매 튜브(1)를 향해 복수의 열교환 핀(2)의 경사 각도가 수평에 대해 플러스 방향이 되도록 형성되어 있음으로써 응축수는 복수의 냉매 튜브(1) 측으로 흐르고, 복수의 냉매 튜브(1)를 따라 중력에 의해 아래 방향으로 흐름으로서, 복수의 열교환 핀(2)의 배수성을 향상시키고 통풍 저항을 감소시켜서 열교환 능력을 높일 수 있다.
또한, 도 4b에 나타낸 다른 실시예의 경우, 도 4a의 경우와 반대 방향으로 기울어져 있지만, 이와 같이 경사질 수도 있다. 즉, 병렬 형태로 배치된 복수의 냉매 튜브(1)를 향해 복수의 열교환 핀(2)의 경사 각도가 마이너스 방향이 되도 상관없다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 평면도이고, 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 기립 핀(2b)은 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 중 어느 하나를 향하는 제 1기립 핀(2b1)과, 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 중 다른 하나를 향하고 제 1기립 핀(2b1)과 이격 배치되는 제 2기립 핀(2b2)을 포함할 수 있다. 제 1기립 핀(2b1) 및 제 2기립 핀(2b2)은 교차 방향(B)으로 서로 이격 배치될 수 있다.
제 1기립 핀(2b1)은, 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 중 어느 하나를 향하는 제 1단부(2bb1) 및 복수의 열교환 핀(2)의 내측을 향하도록 제 1단부(2bb1)의 반대편에 마련되고 제 1단부(2bb1)보다 상방에 위치하는 제 2단부(2bb2)를 포함할 수 있다. 제 2기립 핀(2b2)은, 교차 방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브(1) 중 다른 하나를 향하는 제 1단부(2bb1) 및 복수의 열교환 핀(2)의 내측을 향하도록 제 1단부(2bb1)의 반대편에 마련되고 제 1단부(2bb1)보다 상방에 위치하는 제 2단부(2bb2)를 포함할 수 있다.
교차 방향(B)으로 서로 이웃하는 제 1기립 핀(2b1) 및 제 2기립 핀(2b2)은, 복수의 열교환 핀(2)의 상방 또는 하방 중 서로 동일한 방향을 향하여 돌출 내지 연장될 수 있다.
도 5a에 도시된 열교환기(100)에서는 열교환 핀(2)의 슬릿(2a)이 역 V자로 형성되어 있다. 슬릿(2a)에 의해 잘라 세워지는 기립 핀(2b)도 역 V자로 되어 있다. 기립 핀(2b)의 상단은 교차 방향(B)의 중앙으로부터 교차 방향(B)으로 각각 하향 경사지게 연장되며, 중앙이 높은 위치이고 양단이 낮은 위치이다. 이러한 방향 설정에 의해 열교환 핀(2)에서 발생하는 응축수는 역 V자 슬릿(2a)에 의한 경사 방향을 따라 냉매 튜브(1) 측으로 흐른다. 냉매 튜브(1)까지의 교차 방향(B)의 거리가 도 4a 및 도 4b에 도시된 경우보다 짧기 때문에 열교환 핀(2)에서 발생한 응축수는 냉매 튜브(1)에 도달할 때까지의 거리가 짧아져 열교환 핀(2)의 배수성을 향상시킬 수 있다.
기립 핀(2b)의 일측 상단 경사면은 교차 방향(B)의 일측 단부를 향해 경사지는 부분의 일 예이며, 타측 상단 경사면은 교차 방향(B)의 타측 단부를 향해 경사지는 부분의 일 예이다.
역 V자 슬릿(2a)에 의한 기립 핀(2b)의 제조 예는 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 1개의 역 V자 슬릿(2a)을 평판(20)에 형성하기 위해 서로 마주보는 경사진 'ㄷ'자형 절개(20a)를 2조로 형성하고, 1조의 절개(20a)로 둘러싸인 영역(20b)을 각각 같은 방향으로 잘라서 세운다. 그러면, 도 5a에 나타낸 기립 핀(2b)이 형성된다.
도 5b에 나타낸 제조 예에서는 역 V자의 정점이 교차 방향(B)으로 분리되어 있지만 분리되지 않도록 할 수도 있다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 열교환 핀을 Ⅵ - Ⅵ선으로 절개한 단면도이다. 도 6a에서 슬릿(2a)의 영역을 사선으로 나타낸다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 열교환 핀(2)은, 제 1경사부(21)에 형성되는 슬릿(2a)의 수와, 제 2경사부(22)에 형성되는 슬릿(2a)의 수가 서로 다르다. 도 6a 및 도 6b에서, 제 1경사부(21)의 슬릿(2a)은 제 2경사부(22)의 슬릿(2a)의 수보다 적다. 다른 측면에서 설명하면, 복수의 슬릿(2a)은, 제 1경사부(21)에 형성되는 제 1슬릿과, 제 2경사부(22)에 형성되는 제 2슬릿을 포함하고, 제 1슬릿의 개수 및 제 2슬릿의 개수는 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1슬릿의 개수는 제 2슬릿의 개수보다 적을 수 있다. 또 다른 측면에서 설명하면, 복수의 슬릿(2a)은, 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21) 및 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21)에 형성되는 제 1슬릿과, 제 1부분(P1)의 제 2경사부(22) 및 제 2부분(P2)의 제 2경사부(22)에 형성되는 제 2슬릿을 포함하고, 제 1슬릿의 개수 및 제 2슬릿의 개수는 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1슬릿의 개수는 제 2슬릿의 개수보다 적을 수 있다. 본 실시예에서, 제 1경사부(21)는 3개의 기립 핀(2b)이 형성되어 기립 핀(2b)에 의한 3조의 슬릿(2a)이 형성되어 있다. 반면에, 제 2경사부(22)는 4개의 기립 핀(2b)이 형성되어 4조의 슬릿(2a)이 형성되어 있다.
여기에서 말하는 슬릿(2a)의 수는 기립 핀(2b)의 수에 대응하는 것이다. 1개의 기립 핀(2b)에 의해 2개의 슬릿(2a)이 형성되지만, 최하 위치(2y)와 최상 위치(2z)의 기립 핀(2b)에서는 응축수의 흐름을 고려하여 1개의 기립 핀(2b)에 의해 1개의 슬릿(2a)이 형성되어 있다. 도 6a 및 도 6b에서 최하 위치(2y)는, 하류측 단부(26)에 인접하는 제 2경사부(22)의 일 부분, 상류측 단부(25)에 인접하는 제 1경사부(21)의 일 부분, 골부(23)에 인접하는 제 1경사부(21)의 일 부분 및 제 2경사부(22)의 일 부분을 의미할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서 최상 위치(2z)는, 산부(24)에 인접하는 제 1경사부(21)의 일 부분 및 제 2경사부(22)의 일 부분을 의미할 수 있다. 최상 위치(2z)에서, 산부(24)에 인접하는 제 1경사부(21)의 일 부분에 형성되는 1개의 슬릿(2a)과 산부(24)에 인접하는 제 2경사부(22)의 일 부분에 형성되는 1개의 슬릿(2a)은 서로 마주할 수 있다.
여기서, 일반적으로 슬릿(2a)의 수가 많아지면, 열교환 성능이 좋아지고 응축수 발생량이 많아진다. 도 6a 및 도 6b에 나타낸 구성에서는 통풍 방향(A)을 따라 산부(24)를 향하는 제 1경사부(21)의 슬릿(2a)의 수를 통풍 방향(A)을 따라 골부(23)를 향하는 제 2경사부(22)의 슬릿(2a)의 수보다 적게 하고 있다. 이와 같이, 제 1경사부(21)의 슬릿(2a)의 수를 제 2경사부(22)보다 적게 함으로써, 제 1경사부(21)의 열교환 성능과 제 2경사부(22)의 열교환 성능이 다르도록 하고 있다. 본 실시예에서는 제 1경사부(21)의 열교환 성능이 제 2경사부(22)보다 떨어진다. 따라서, 제 1경사부(21)에서 발생하는 응축수의 양이 산부(24)에서 골부(23)까지의 영역인 제 2경사부(22)에서 발생하는 응축수의 양보다 적어져 통풍 저항이 감소되어 열교환 능력을 높일 수 있다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 열교환 핀을 도시한 사시도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 열교환 핀을 Ⅶ - Ⅶ선으로 절개한 단면도이다. 도 7a에서는 슬릿(2a)의 영역을 사선으로 나타낸다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 열교환 핀(2)은, 제 1경사부(21) 및 상류측 단부(25)의 통풍 방향(A)에 대한 길이(21a)와, 제 2경사부(22)의 통풍 방향(A)에 대한 길이(22a)가 서로 다르다. 도 7a 및 도 7b에서 제 1경사부(21) 등의 길이(21a)는 제 2경사부(22)의 길이(22a)보다 짧다. 이와 같이, 통풍 방향(A)을 따라 산부(24)를 향하는 제 1경사부(21) 및 상류측 단부(25)의 전체 길이인 길이(21a)를 통풍 방향(A)을 따라 골부(23)를 향하는 제 2경사부(22)의 길이(22a)보다 짧게 하고 있다. 다른 측면에서 설명하면, 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 1경사부(21)의 길이는 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 2경사부(22)의 길이와 상이할 수 있다. 구체적으로, 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 1경사부(21)의 길이는 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 2경사부(22)의 길이보다 짧을 수 있다. 또 다른 측면에서 설명하면, 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 1부분(P1)의 제 1경사부(21)의 길이는 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 1부분(P1)의 제 2경사부(22)의 길이보다 짧고, 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 2부분(P2)의 제 1경사부(21)의 길이는 통풍 방향(A)으로 연장되는 제 2부분(P2)의 제 2경사부(22)의 길이보다 짧을 수 있다.
본 실시예는 이에 한정되지 않고, 통풍 방향(A)을 따라 산부(24)를 향하는 제 1경사부(21)의 길이를 통풍 방향(A)을 따라 골부(23)를 향하는 제 2경사부(22)의 길이보다 짧게 할 수도 있다.
여기서, 일반적으로 통풍 방향(A)의 길이가 길어지면, 전열 면적이 증가하여 열교환 성능이 좋아지고, 응축수 발생량이 많아진다. 도 7a 및 도 7b에 나타낸 구성에서는 제 1경사부(21) 등의 길이를 제 2경사부(22)보다 짧게 하고 있다. 이와 같이, 제 1경사부(21) 등을 짧게 함으로써 전열 면적을 줄여 열교환 성능을 저하시키고 있다. 따라서, 제 1경사부(21) 등에서 발생하는 응축수의 양이 산부(24)에서 골부(23)까지의 영역인 제 2경사부(22)에서 발생하는 응축수의 양보다 적어져 통풍 저항이 감소되어 열교환 능력을 높일 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 나타낸 구성의 예는 슬릿(2a)의 수 내지 기립 핀(2b)의 수가 제 1경사부(21)와 제 2경사부(22)가 서로 다른 점에 있어서는 도 6a 및 도 6b의 경우와 같지만, 제 1경사부(21)와 제 2경사부(22)의 길이가 서로 다르다는 점에서, 양자의 길이가 동일한 도 6a 및 도 6b의 경우와 다르다.
도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b의 어느 경우에도 제 1경사부(21)를 제 2경사부(22)에 대해 열교환 성능을 저하시키고, 이로 인해 제 1경사부(21)에서 발생하는 응축수의 양을 제 2경사부(22)에서 발생하는 응축수의 양보다 적게 하여 통풍 저항을 저감하고 있다. 제 1경사부(21)의 열교환 성능의 저하를 도 6a 및 도 6b의 경우는 슬릿(2a)의 수 내지 기립 핀(2b)의 수에 의해 실현하고, 도 7a 및 도 7b의 경우는 제 1경사부(21) 및 제 2경사부(22)의 길이에 의해 실현하고 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 평면도이다.
도 8에 도시된 열교환기(100)의 열교환 핀(2)에 있어서, 상류측 단부(25)가 통풍 방향(A)의 상류측에 길게 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 상류측 단부(25)의 길이(25a)는 통풍 방향(A)으로 하류측 단부(26)의 길이(26a)보다 길게 형성되어 있다. 다시 말하면, 통풍 방향(A)으로 연장된 복수의 열교환 핀(2)의 상류측 단부(25)의 길이(25a)는 통풍 방향(A)으로 연장된 복수의 열교환 핀(2)의 하류측 단부(26)의 길이(26a)보다 길 수 있다.
따라서, 상류측 단부(25)의 상류단은 냉매 튜브(1)로부터 이격되어 있어서, 상류단에서 응축수가 결빙되는 것을 방지할 수 있다. 상류측 단부(25)의 상류단에서 결빙하면, 통풍 방향(A)으로의 공기 흐름에 악영향을 미쳐 바람직하지 않다. 도 8의 경우에는 상류측 단부(25)의 열교환 성능을 떨어뜨려 응축수 발생량을 억제하고 통풍 저항이 감소되어 열교환 능력을 높일 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 열교환기(100)를 적용한 공기조화기(1000)에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 공기조화기(1000)는 압축기(210), 응축열교환기(220), 팽창장치(230), 증발열교환기(240), 송풍기(250)를 포함하여 구성되어 있다. 송풍기(250)는 송풍 수단의 일 예이다.
공기조화기(1000)의 증발열교환기(240)에 본 실시예에 따른 열교환기(100)를 적용하고 있지만, 응축열교환기(220)에 적용할 수도 있다.
냉매는 압축기(210)에서 고온 고압의 상태로 토출되고, 응축열교환기(220)에서 응축되어 방열하며, 팽창장치(230)에서 팽창하여 저압이 되고, 증발열교환기(240)에서 증발하며 흡열해서, 압축기(210)로 흡입된다.
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.

Claims (14)

  1. 냉매와 공기가 열교환하도록 마련되는 열교환기에 있어서,
    공기가 이동하는 제 1방향(A)을 따라 유격(C)을 두고 배치되고, 상기 제 1방향(A)과 교차하는 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 복수의 냉매 튜브; 및
    상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 사이에 배치되는 복수의 열교환 핀;을 포함하고,
    각각의 상기 복수의 열교환 핀은,
    상기 제 1방향(A)의 상류측에 위치하는 제 1부분 및 상기 제 1방향(A)의 하류측에 위치하는 제 2부분으로서, 각각의 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분은 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 갈수록 상방을 향하여 경사지는 제 1경사부 및 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 갈수록 하방을 향하여 경사지는 제 2경사부를 포함하는 제 1부분 및 제 2부분; 및
    상기 유격(C)에 대응하도록 상기 제 1방향(A)으로 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분 사이에 위치하는 골부;를 포함하는 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1부분 및 상기 제 2부분은, 상기 제 1부분의 제 1경사부 및 상기 제 2부분의 제 2경사부가 상기 골부를 사이에 두고 서로 마주하거나 상기 제 1부분의 제 2경사부 및 상기 제 2부분의 제 1경사부가 상기 골부를 사이에 두고 서로 마주하도록 마련되는 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 냉매 튜브는, 상기 제 1방향(A)으로 상기 복수의 열교환 핀의 제 1부분에 대응하도록 배치되는 제 1냉매 튜브 및 상기 제 1방향(A)으로 상기 복수의 열교환 핀의 제 2부분에 대응하도록 배치되는 제 2냉매 튜브를 포함하고,
    각각의 상기 복수의 열교환 핀은,
    상기 제 1냉매 튜브보다 상기 제 1방향(A)의 상류측에 위치하도록 상기 복수의 열교환 핀의 제 1부분으로부터 상기 제 1방향(A)의 상류측으로 연장되는 상류측 단부; 및
    상기 제 2냉매 튜브보다 상기 제 1방향(A)의 하류측에 위치하도록 상기 복수의 열교환 핀의 제 2부분으로부터 상기 제 1방향(A)의 하류측으로 연장되는 하류측 단부;를 더 포함하는 열교환기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1방향(A)으로 연장된 상기 복수의 열교환 핀의 상류측 단부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장된 상기 복수의 열교환 핀의 하류측 단부의 길이보다 긴 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1방향(A)을 따라 나란히 배치되도록 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분에 형성되는 복수의 슬릿을 더 포함하는 열교환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿은,
    상기 제 1부분의 제 1경사부 및 상기 제 2부분의 제 1경사부에 형성되는 제 1슬릿; 및
    상기 제 1부분의 제 2경사부 및 상기 제 2부분의 제 2경사부에 형성되는 제 2슬릿;을 포함하고,
    상기 제 1슬릿의 개수는 상기 제 2슬릿의 개수보다 적은 열교환기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 1부분의 제 1경사부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 1부분의 제 2경사부의 길이보다 짧고,
    상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 2부분의 제 1경사부의 길이는 상기 제 1방향(A)으로 연장되는 상기 제 2부분의 제 2경사부의 길이보다 짧은 열교환기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 복수의 열교환 핀의 상방 또는 하방으로 돌출되도록 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분 중 적어도 하나에 형성되는 기립 핀을 더 포함하는 열교환기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기립 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 어느 하나를 향하는 제 1기립 핀과, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 다른 하나를 향하고 상기 제 1기립 핀과 이격 배치되는 제 2기립 핀을 포함하는 열교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1기립 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 어느 하나를 향하는 제 1단부 및 상기 복수의 열교환 핀의 내측을 향하도록 상기 제 1단부의 반대편에 마련되고 상기 제 1단부보다 상방에 위치하는 제 2단부를 포함하고,
    상기 제 2기립 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 다른 하나를 향하는 제 1단부 및 상기 복수의 열교환 핀의 내측을 향하도록 상기 제 1단부의 반대편에 마련되고 상기 제 1단부보다 상방에 위치하는 제 2단부를 포함하는 열교환기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2방향(B)으로 서로 이웃하는 상기 제 1기립 핀 및 상기 제 2기립 핀은, 상기 복수의 열교환 핀의 상방 또는 하방 중 서로 동일한 방향을 향하여 돌출되는 열교환기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 기립 핀은, 각각의 상기 복수의 열교환 핀의 일부가 절개되어 상기 복수의 열교환 핀의 상방 또는 하방을 향하도록 절곡되어 형성되는 열교환기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 핀은 상기 제 1방향(A) 및 상기 제 2방향(B)과 교차하는 제 3방향(F)을 따라 간격(FP)을 두고 적층되고,
    각각의 상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 1경사부 및 상기 제 2경사부의 경계를 이루도록 상기 제 1부분 및 상기 제 2부분에 마련되는 산부를 더 포함하고,
    상기 제 3방향(F)으로 상기 골부 및 상기 산부 사이의 간격(G)은 상기 복수의 열교환 핀 사이의 간격(FP)의 0.3배 내지 1.0배에 해당하는 열교환기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 핀은, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 어느 하나를 향하여 경사지게 마련되는 제 1그룹과, 상기 제 2방향(B)을 따라 이격 배치되는 상기 복수의 냉매 튜브 중 다른 하나를 향하여 경사지게 마련되는 제 2그룹을 포함하는 열교환기.
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