WO2023128359A1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 내부에 열매체가 유동하는 유동공간을 구비한 튜브와, 상기 튜브의 외면에 결합되고, 상기 튜브의 연장방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 열교환핀을 포함하고, 복수의 상기 열교환핀 중 서로 이웃하는 상기 열교환핀은, 상기 튜브의 연장방향으로 바라보았을 때 서로 다른 형상으로 형성된다.

Description

열교환기

본 발명은 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 보일러나 온수기 등의 물 가열기는 연소과정에서 발생하는 연소열을 이용하여 열매체를 가열하고, 가열된 열매체를 배관을 따라 순환시킴으로써 실내 난방용으로 사용하거나 온수용으로 사용할 수 있도록 하는 장치이다.

물 가열기 중 콘덴싱 방식은 열효율을 증대시키기 위해 연소실에서 발생된 연소가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환부와, 현열 열교환부에서 열교환을 마친 연소가스에 포함된 수증기의 응축 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부를 포함한다.

도 1 및 도 2에는 종래 콘덴싱 방식의 물 가열기 중 하향 연소식 물 가열기의 잠열 열교환부(1)가 도시된다. 종래 잠열 열교환부(1)는 내부에 열매체가 유동하는 튜브(2)와, 튜브(2)의 외면에 결합되는 다수의 열교환핀(4)을 포함한다. 예를 들어 열교환핀(4)은 오목한 부분(5)과, 오목한 부분(5) 사이의 선단부(6)를 포함할 수 있다.

열교환에 의해 가열된 연소가스는 잠열 열교환부(1)를 통과하면서(도 2의 A 방향 참조) 이에 포함된 수증기가 물로 응축될 수 있고, 이때 열교환핀(4)과 튜브(2)는 수증기의 응축 잠열을 흡수하여 튜브(2) 내부를 유동하는 열매체를 가열할 수 있다(도 2의 B 방향 참조). 그리고 이때 튜브(2) 외면에 생성된 응축수(w)는 연소가스의 흐름(도 1의 f 방향 참조)을 따라 하부로 이동하여 열교환핀(4)의 선단부를 타고 내려가 배출될 수 있다. 응축수(w)는 복수의 열교환핀(4) 사이에 맺힌 후, 응축수(w)의 무게와 연소가스의 흐름에 의해 배출될 수 있다.

그런데, 종래기술에 따르면, 전열 면적을 증가시키기 위해 열교환핀(4)의 개수를 증가시키는 구조가 이용되는데, 이 경우 열교환핀(4)의 간격이 좁아지게 되고 이로 인한 표면장력으로 인해 열교환핀(4)의 사이에 맺힌 응축수(w)가 원활하게 배출되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

잠열 열교환부(1)는 열교환핀 사이에 맺힌 응축수를 빠르게 배출하여 연소가스의 흐름을 원활하게 할수록 응축 및 잠열 교환 성능이 향상되므로, 응축수의 배출이 어려운 경우 연소기기의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 응축수를 빠르게 배출할 수 있는 구조의 개선이 필요한 실정이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 응축수의 배출이 원활해져서 응축 및 잠열 교환 성능이 향상되는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 열교환기는 내부에 열매체가 유동하는 유동공간을 구비한 튜브와, 상기 튜브의 외면에 결합되고, 상기 튜브의 연장방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 열교환핀을 포함하고, 복수의 상기 열교환핀 중 서로 이웃하는 상기 열교환핀은, 상기 튜브의 연장방향으로 바라보았을 때 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다.

서로 이웃하는 상기 열교환핀 중 어느 하나를 제1 열교환핀이라 하고, 다른 하나를 제2 열교환핀이라 할 때, 상기 제1 열교환핀 및 상기 제2 열교환핀은, 상기 튜브의 연장방향을 따라 반복적으로 배치되고, 상기 튜브보다 하측에 위치한 부분의 형상이 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 튜브의 하단과 상기 제1 열교환핀의 하단의 높이 차이는, 상기 튜브의 하단과 상기 제2 열교환핀의 하단의 높이 차이와 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 튜브의 연장방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직하고 지면에 평행한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 제1 열교환핀은 상방향으로 오목하게 형성되고 상기 제2 방향을 따라 복수로 배치되는 제1 오목부를 포함하고, 상기 제2 열교환핀은 상방향으로 오목하게 형성되고 상기 제2 방향을 따라 복수로 배치되는 제2 오목부를 포함하고, 복수의 상기 제1 오목부와 복수의 상기 제2 오목부는, 상기 제1 방향으로 바라보았을 때 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

상기 제1 열교환핀을 상기 제1 방향에서 바라보았을 때, 상기 튜브의 상기 제2 방향의 중심에서 연장되는 가상의 중심선을 가상중심선이라 할 때, 상기 제1 열교환핀은 복수의 상기 제1 오목부의 사이에 형성되는 제1 하단부를 더 포함하고, 상기 제1 하단부는, 상기 가상중심선 상에 위치할 수 있다.

상기 제2 열교환핀을 상기 제1 방향에서 바라보았을 때, 상기 튜브의 상기 제2 방향의 중심에서 연장되는 가상의 중심선을 가상중심선이라 할 때, 상기 제2 열교환핀은 복수의 상기 제2 오목부의 사이에 형성되는 복수의 제2 하단부를 더 포함하고, 복수의 상기 제2 하단부는 상기 가상중심선의 상기 제2 방향 양측에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기는 내부에 열매체가 유동하는 유동공간을 구비한 튜브와, 상기 튜브의 외면에 결합되고, 상기 튜브의 연장방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 열교환핀을 포함하고, 복수의 상기 열교환핀 중 서로 이웃하는 상기 열교환핀은, 상기 튜브의 연장방향으로 바라보았을 때 상기 튜브보다 하측에 위치한 부분의 적어도 일부 영역이 서로 중첩되지 않게 형성된다.

본 발명에 따르면 서로 이웃하는 열교환핀의 형상이나 크기가 다르게 형성됨으로써, 서로 마주보는 면 사이에 맺힌 응축수에 중력 방향의 힘이 추가되어 응축수의 배출이 원활해질 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면 응축 및 잠열 교환 성능이 증가되어 열교환기의 열효율이 증가될 수 있다.

도 1은 종래 열교환기를 측면에서 바라본 측면도이다.

도 2는 종래 열교환기를 정면에서 바라본 정면도와 그 확대도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로 도 4를 측면에서 바라본 측면도이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로, 도 4에 일부를 도시한 도면과 그 확대도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 정면도이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로 도 8을 측면에서 바라본 측면도이다.

도 10은 도 9의 C 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로, 도 8에 일부를 도시한 도면과 그 확대도이다.

도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 이용하여 실험한 실험예이다.

본 출원은 2021년 12월 29일에 출원된 한국특허출원 제10-2021-0191767호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 열교환기의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

본 발명에 따른 열교환기는 콘덴싱 방식의 연소기기의 잠열 열교환부일 수 있고, 연소열을 이용하여 열매체를 가열하도록 구비될 수 있다. 가열된 열매체는 배관을 따라 순환되어 실내 난방용으로 사용하거나 온수용으로 사용된다. 다만 본 발명에 열교환기는 콘덴싱 방식의 연소기기의 잠열 열교환부에 한정하는 것은 아니고, 핀-튜브 타입의 열교환기에 제한 없이 적용될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 열교환기의 제1 실시예와 제2 실시예를 설명한다.

제1 실시예

도 3 내지 도 6에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기(10)가 도시된다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로 도 4를 측면에서 바라본 측면도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로, 도 4에 일부를 도시한 도면과 그 확대도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(10)는 튜브(100)와 열교환핀(200)을 포함할 수 있다.

튜브(100)는 내부에 열매체가 유동하는 유동공간(110)을 구비한다. 예를 들어 잠열 열교환기(10)는 난방소요처나 온수소요처(미도시)를 경유한 후의 열매체가 회수되는 열매체 환수관과, 잠열 열교환기(10)를 경유한 열매체가 연결관을 통해 현열 열교환기(10)로 배출되는 열매체 배출관이 구비될 수 있다. 튜브(100)는 열매체 회수관과 열매체 배수관 사이에 다수개가 전후 방향으로 이격 배치될 수 있다. 열매체는 튜브(100)의 유동공간(110)을 유동하면서 가열될 수 있다.

설명의 편의상 튜브(100)의 연장방향(도 4의 좌우 방향)을 제1 방향(D1)이라 하고, 제1 방향(D1)에 수직하고 지면에 평행한 방향을 제2 방향(D2)이라 정의한다. 이때 튜브(100)는 제2 방향(D2)으로 복수 개가 이격 배치될 수 있고, 열매체는 유동공간(110) 내부에서 제1 방향(D1)으로 이동하면서 가열될 수 있다.

열교환핀(200)은 튜브(100)의 외면에 결합되고, 튜브(100)의 연장방향을 따라 복수 개가 이격 배치된다. 도시된 바와 같이 열교환핀(200)은 튜브(100)의 표면에 다수로 구비되되, 제1 방향(D1)을 따라 일정 간격으로 이격 배치될 수 있다.

여기서 복수의 열교환핀(200) 중 서로 이웃하는 열교환핀(200)은, 튜브(100)의 연장방향으로 바라보았을 때 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로 서로 이웃하는 열교환핀(200) 중 어느 하나를 제1 열교환핀(210)이라 하고, 다른 하나를 제2 열교환핀(220)이라 할 때, 제1 열교환핀(210) 및 제2 열교환핀(220)은, 튜브(100)보다 하측에 위치한 부분의 형상이 서로 다르게 형성될 수 있다. 여기서 형상이 서로 다르게 형성된다 함은, 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)을 제1 방향(D1)으로 바라보았을 때의 형상이 동일하지 않다는 것을 의미하고, 이는 외관의 프로파일뿐만 아니라 크기가 다르다는 의미도 포함한다.

여기서 제1 열교환핀(210)은 복수의 열교환핀(200) 중 임의의 어느 하나를 의미하고, 제2 열교환핀(220)은 제1 열교환핀(210)에 이웃한 열교환핀(200)을 의미한다. 제1 열교환핀(210) 및 제2 열교환핀(220)은 튜브(100)의 연장방향인 제1 방향(D1)을 따라 반복적으로 배치될 수 있다. 다시 말해 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)은 제1 방향(D1)을 따라 교번적으로 배치될 수 있다.

다시 말해 복수의 열교환핀(200) 중 서로 이웃하는 열교환핀(200)은, 튜브(100)의 연장방향으로 바라보았을 때 튜브(100)보다 하측에 위치한 부분의 적어도 일부 영역이 서로 중첩되지 않게 형성될 수 있다. 구체적으로 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)은 제1 방향(D1)에서 바라보았을 때 중첩되지 않는 영역이 존재하게 된다.

다시 말해 복수의 열교환핀(200) 중 서로 이웃하는 열교환핀(200)은, 이웃하는 열교환핀(200)의 가운데에 배치되고 열교환핀(200)에 평행한 가상의 면인 기준면(RF)을 기준으로 서로 비대칭으로 형성될 수 있다. 구체적으로 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)의 사이에 기준면(RF)이 있다고 가정할 때, 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)은 기준면(RF)을 기준으로 비대칭으로 형성될 수 있다.

이와 같이 서로 이웃하는 열교환핀(200)의 형상이나 크기가 다르게 형성되는 경우, 서로 마주보는 면 사이에 맺힌 응축수(w)에 중력 방향의 힘인 표면장력이 추가될 수 있고, 이에 의해 응축수(w)의 배출이 원활해질 수 있다(도 6 참조). 이에 대한 설명은 후술한다. 응축수(w)의 배출이 원활해짐으로써 연소가스의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있고, 이에 의해 응축 및 잠열 교환 성능이 증가될 수 있다.

예를 들어 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 제1 실시예를 참조하면, 튜브(100)의 하단(101)과 제1 열교환핀(210)의 하단의 높이 차이(L1)는, 튜브(100)의 하단(101)과 제2 열교환핀(220)의 하단의 높이 차이(L2)와 서로 다르게 형성될 수 있다.

일례로 제2 열교환핀(220)의 하단부의 높이는 제1 열교환핀(210)의 하단의 높이보다 낮을 수 있다. 즉, 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)은 하단의 절개 형상은 동일하되, 제2 열교환핀(220)의 하단이 제1 열교환핀(210)에 비해 튜브(100)의 하단(101) 높이로부터 더 길게 연장될 수 있다. 이에 의해 제1 방향(D1)을 따라 하단 높이가 서로 다른 열교환핀(210, 220)이 교번적으로 배치될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제2 열교환핀(220)의 하단부가 제1 열교환핀(210)의 하단부보다 하부로 더 길게 연장됨으로써, 제2 열교환핀(220)의 하단부의 더 연장된 부분과 응축수(w) 사이의 표면장력이 추가될 수 있다. 이때 추가되는 표면장력은 응축수(w)에 중력 방향으로 작용하는 힘일 수 있다.

더욱 구체적으로 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220)의 사이에 응축수가 맺혔을 때, 응축수(w)에 상방향으로 작용하는 힘은 응축수(w)와 제1 및 제2 열교환핀(210, 220) 사이의 표면장력이고, 응축수(w)에 하방향으로 작용하는 힘은 연소가스의 풍속과 응축수(w) 자체의 무게에 의한 힘일 수 있다. 여기에 더하여 제2 열교환핀(220)이 제1 열교환핀(210)보다 하측으로 더 연장된 경우, 상기한 응축수(w)에 하방향으로 작용하는 힘에, 제2 열교환핀(220)의 더 연장된 부분와 응축수(w) 사이의 표면장력이 추가될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따르면 종래에 비해 응축수(w)에 중력 방향(하방향)으로 작용하는 힘이 더 추가되므로, 제1 열교환핀(210)과 제2 열교환핀(220) 사이에 맺힌 응축수(w)가 더 쉽게 하부로 떨어지게 된다. 이에 의해 응축수(w)가 원활하게 배출될 수 있다.

제2 실시예

도 7 내지 도 11에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기(10')가 도시된다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 정면도이고. 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로 도 8을 측면에서 바라본 측면도이고, 도 10은 도 9의 C 부분을 확대하여 도시한 확대도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기를 도시한 것으로, 도 8에 일부를 도시한 도면과 그 확대도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기(10')는 상기한 제1 실시예에 비해 열교환핀(200')의 형상에 있어서 차이가 있다. 따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기(10')는 상기한 차이점을 제외하고 상기한 제1 실시예의 구성을 모두 포함할 수 있다. 이하에서는 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 7 내지 도 11을 참조하면 튜브(100')의 연장방향을 제1 방향(D1)이라 하고, 제1 방향(D1)에 수직하고 지면에 평행한 방향을 제2 방향(D2)이라 할 때, 제1 열교환핀(210')은 상방향으로 오목하게 형성되고 제2 방향(D2)을 따라 복수로 배치되는 제1 오목부(211')를 포함할 수 있다. 그리고 제2 열교환핀(220')은 상방향으로 오목하게 형성되고 제2 방향(D2)을 따라 복수로 배치되는 제2 오목부(221')를 포함할 수 있다.

여기서 복수의 제1 오목부(211')와 복수의 제2 오목부(221')는, 제1 방향(D1)으로 바라보았을 때 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

구체적으로 제1 열교환핀(210')과 제2 열교환핀(220')은 제1 방향(D1)을 향하여 바라보았을 때, 제1 오목부(211')와 제2 오목부(221')가 교차되는 형상이 되게 형성될 수 있다. 이에 의해 응축수(w)가 맺혔을 때, 제1 열교환핀(210')과 제2 열교환핀(220')은 응축수(w)를 사이에 두고 서로 마주하는 면이 비대칭으로 형성될 수 있다.

이 경우 도 10 및 11에 도시된 바와 같이 제1 방향(D1)에서 바라보았을 때 서로 중첩되지 않는 영역이 존재하게 된다. 이러한 중첩되지 않는 영역에서, 제1 열교환핀(210')의 하단과 제2 열교환핀(220')의 하단 중, 하측을 향하여 더 연장된 부분에 의해 응축수(w)에 중력 방향으로 작용하는 힘이 추가될 수 있다. 즉 하측을 향하여 더 연장된 부분와 응축수(w) 사이에 표면장력이 추가될 수 있고, 이때 추가되는 표면 장력은 응축수(w)에 중력방향으로 작용하는 힘이 될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면 응축수(w)에 중력 방향(하방향)으로 작용하는 힘이 더 추가되므로, 종래에 비해, 제1 열교환핀(210')과 제2 열교환핀(220') 사이에 맺힌 응축수(w)가 더 쉽게 하부로 떨어지게 된다. 이에 의해 응축수(w)가 원활하게 배출될 수 있다.

제1 열교환핀(210')은, 복수의 제1 오목부(211')의 사이에 형성되는 제1 하단부(213')를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 열교환핀(210')을 제1 방향(D1)에서 바라보았을 때 튜브(100')의 제2 방향(D2)의 중심에서 연장되는 가상의 중심선을 가상중심선(CL)이라 할 때, 제1 하단부(213')는 가상중심선(CL) 상에 위치할 수 있다.

그리고 제2 열교환핀(220')은 복수의 제2 오목부(221')의 사이에 형성되는 복수의 제2 하단부(223')를 더 포함할 수 있다. 그리고 제2 열교환핀(220')을 제1 방향(D1)에서 바라보았을 때 튜브(100')의 제2 방향(D2)의 중심에서 연장되는 가상의 중심선을 가상중심선(CL)이라 할 때, 복수의 제2 하단부(223')는 가상중심선(CL)의 제2 방향(D2) 양측에 배치될 수 있다. 즉 서로 이웃하는 제2 하단부(223')는 가상중심선(CL)을 사이에 두고 대향되게 형성될 수 있다.

이와 같이 제1 열교환핀(210')의 제1 하단부(213')는 튜브(100')의 하부에 배치되고, 제2 열교환핀(220')의 제2 하단부(223')는 튜브(100')의 제2 방향(D2) 양측에 배치됨으로써, 열교환기(10')를 제1 방향(D1)으로 바라볼 때 제1 하단부(213')와 제2 하단부(223')는 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

이러한 형상에 의해 제1 방향(D1)에서 바라보았을 때, 제1 열교환핀(210')과 제2 열교환핀(220')에 서로 중첩되지 않는 영역이 존재하게 된다. 이러한 중첩되지 않는 영역에서, 제1 열교환핀(210')의 하단부와 제2 열교환핀(220')의 하단부 중, 하측을 향하여 더 연장된 부분에 의해 응축수(w)에 중력 방향으로 작용하는 힘이 추가될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면 제1 열교환핀(210') 전체의 하단 높이와 제2 열교환핀(220')의 전체의 하단 높이는 오차 범위에서 동일할 수 있다. 이에 의해 본 발명의 제2 실시예는 제품 전체의 사이즈는 증가되지 않을 수 있다.

다만 제1 열교환핀(210')과 제2 열교환핀(220')은 상기한 바와 도시된 도면에 한정하는 것은 아니고, 제1 오목부(211')와 제2 오목부(221')가 엇갈리게 배치될 수 있다면 다양한 형상으로 변형 실시 가능하다.

상기한 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예는 서로 상충하는 구성 아니다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에서는 상기한 제1 실시예와 제2 실시예의 구성을 모두 포함할 수도 있다. 예를 들어 본 발명의 다른 실시예에서는 튜브(100)의 하단과 제1 열교환핀(210)의 하단의 높이 차이는, 튜브(100)의 하단과 제2 열교환핀(220)의 하단의 높이 차이와 서로 다르게 형성되면서 동시에, 복수의 제1 오목부(211)와 복수의 제2 오목부(221)가 서로 엇갈리게 배치될 수도 있다.

이하에서는 도 12를 참조하여 본 발명의 효과를 설명한다. 도 12는 본 발명의 제1 실시예와 비교예를 이용하여 본 발명의 효과를 실험한 것이다.

실험에 사용된 본 발명의 제1 실시예는, 튜브(100)의 하단과 제1 열교환핀(210)의 하단 사이의 높이와, 튜브(100)의 하단과 제2 열교환핀(220)의 하단 사이의 높이의 차이가 4mm이다. 본 발명의 비교예에 따른 열교환기(10)는, 제1 방향(D1)에서 바라보았을 때 제1 교환핀과 제2 교환핀이 서로 중첩되게 형성된다(도 1 및 도 2 참조).

그리고 제1 실시예와 비교예에서, 열교환기(10)의 외면에 공기만 주입했을 때와, 공기와 물을 같이 주입했을 때의 풍량을 비교하는 실험을 하였고, 실험결과를 그래프로 도시하였다. 여기서 풍량은 열교환기(10)의 상측에서 공기 또는 공기와 물을 주입하고, 열교환기(10)의 하측에서 측정된 풍량을 의미한다.

도 12에 도시된 그래프의 "E"는 비교예를 이용하여 공기만 주입하다가 물을 함께 주입하면서 시간에 따른 풍량을 측정한 결과를 도시한 것이다. 도 12에 도시된 그래프의 "F"는 본 발명의 제1 실시예를 이용하여 공기만 주입하다가 물을 함께 주입하면서 시간에 따른 풍량을 측정한 결과이다. 그래프에서 X축은 시간(min)을 나타내고, Y축은 풍량(CMM)을 나타낸다. 시간이 지남에 따라 서로 이웃하는 열교환핀(200) 사이에 맺힌 응축수(w)의 저항으로 인해 풍량이 점점 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

비교예의 실험결과, 물을 주입하기 직전에 측정된 풍량은 13.5CMM이고, 약 8시간 물을 주입한 후 측정된 풍량은 10.06CMM으로 확인되었다. 즉 비교예의 실험결과 풍량은 약 2.9CMM 정도인 것으로 확인되었다.

본 발명의 제1 실시예에서 물을 주입하기 직전에 측정된 풍량은 13.5CMM이고, 약 5시간 물을 주입한 후 측정된 풍량은 12.6CMM으로 확인되었다. 즉 비교예의 실험결과 풍량은 약 0.9CMM 정도인 것으로 확인되었다.

실험결과를 통해 제1 실시예는, 열교환핀(200)의 형상의 개선으로 인해 응축수(w) 배출이 원활하게 되어, 비교예에 비해, 물을 주입하기 전의 풍량과 비슷한 정도의 풍량이 측정된 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명을 이용하면 열교환핀(200)들 사이의 응축수(w) 배출이 원활하게 될 수 있다.

본 발명에 따르면 서로 이웃하는 열교환핀의 형상이나 크기가 다르게 형성됨으로써, 서로 마주보는 면 사이에 맺힌 응축수에 중력 방향의 힘이 추가되어 응축수의 배출이 원활해질 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면 응축 및 잠열 교환 성능이 증가되어 열교환기의 열효율이 증가될 수 있다

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (7)

1. 내부에 열매체가 유동하는 유동공간을 구비한 튜브; 및

   상기 튜브의 외면에 결합되고, 상기 튜브의 연장방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 열교환핀을 포함하고,

   복수의 상기 열교환핀 중 서로 이웃하는 상기 열교환핀은, 상기 튜브의 연장방향으로 바라보았을 때 서로 다른 형상으로 형성되는 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   서로 이웃하는 상기 열교환핀 중 어느 하나를 제1 열교환핀이라 하고, 다른 하나를 제2 열교환핀이라 할 때,

   상기 제1 열교환핀 및 상기 제2 열교환핀은,

   상기 튜브의 연장방향을 따라 반복적으로 배치되고,

   상기 튜브보다 하측에 위치한 부분의 형상이 서로 다르게 형성되는 열교환기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 튜브의 하단과 상기 제1 열교환핀의 하단의 높이 차이는, 상기 튜브의 하단과 상기 제2 열교환핀의 하단의 높이 차이와 서로 다르게 형성되는 열교환기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 튜브의 연장방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직하고 지면에 평행한 방향을 제2 방향이라 할 때,

   상기 제1 열교환핀은 상방향으로 오목하게 형성되고 상기 제2 방향을 따라 복수로 배치되는 제1 오목부를 포함하고,

   상기 제2 열교환핀은 상방향으로 오목하게 형성되고 상기 제2 방향을 따라 복수로 배치되는 제2 오목부를 포함하고,

   복수의 상기 제1 오목부와 복수의 상기 제2 오목부는, 상기 제1 방향으로 바라보았을 때 서로 엇갈리게 배치되는 열교환기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 열교환핀을 상기 제1 방향에서 바라보았을 때, 상기 튜브의 상기 제2 방향의 중심에서 연장되는 가상의 중심선을 가상중심선이라 할 때,

   상기 제1 열교환핀은 복수의 상기 제1 오목부의 사이에 형성되는 제1 하단부를 포함하고,

   상기 제1 하단부는, 상기 가상중심선 상에 위치하는 열교환기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제2 열교환핀을 상기 제1 방향에서 바라보았을 때, 상기 튜브의 상기 제2 방향의 중심에서 연장되는 가상의 중심선을 가상중심선이라 할 때,

   상기 제2 열교환핀은 복수의 상기 제2 오목부의 사이에 형성되는 복수의 제2 하단부를 포함하고,

   복수의 상기 제2 하단부는 상기 가상중심선의 상기 제2 방향 양측에 배치되는 열교환기.
7. 내부에 열매체가 유동하는 유동공간을 구비한 튜브; 및

   상기 튜브의 외면에 결합되고, 상기 튜브의 연장방향을 따라 복수 개가 이격 배치되는 열교환핀을 포함하고,

   복수의 상기 열교환핀 중 서로 이웃하는 상기 열교환핀은, 상기 튜브의 연장방향으로 바라보았을 때 상기 튜브보다 하측에 위치한 부분의 적어도 일부 영역이 서로 중첩되지 않게 형성되는 열교환기.

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