KR100382492B1 - 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 대한 것으로서, 평판관에 설치되어 공기와 접촉하면서 상기 평판관에서 전달된 열을 외부로 방열시키는 핀의 형상을 변경함으로써, 방열면적을 증가시켜 열전달율을 증가시키고, 열교환기 형성시 작업공수가 감소되도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 폭방향으로 다수개의 유로가 형성되어 냉매가 통과하는 평판관과, 상기 평판관의 일측면 또는 양측면에 일정 간격으로 부착되는 핀휜(pin fin)을 구비하고, 상기 평판관은 냉매 유입부와 냉매 유출부가 근접토록 2열로 평행하게 배열한 상태에서 다수겹 감겨서 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공되도록 한 것이다.

Description

열교환기{Heat exchanger with pin fin}

본 발명은 열교환기에 대한 것으로서, 열교환기를 구성하고 다수개의 유로가 형성된 평판관에 설치되어 공기와 접촉하면서 상기 평판관내에서 전달된 열을 방열시키는 방열휜의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기(1a)는 도 1과 같이,공기조화기등에 설치되어 냉매와 공기의 열교환이 이루어지도록 하는 장치로써, 평판관(10a)과, 상기 평판관(10a)의 열을 방열시키는 방열휜(20)으로 구성된다.

즉, 상기 평판관(10a, micro multi channel)은 냉매가 유입되는 유입관과, 유입된 냉매가 순환한 뒤 배출될 수 있는 유출관을 구성하는 헤드파이프(미도시)가 양측에 설치되며, 상기 헤더파이프 사이에 일정 간격으로 배열되어 유입 및 유출관과 내통되며 복수의 냉매 유로(110)를 폭방향으로 형성된다.

그리고, 상기 평판관의 유입관측에는 냉매를 각 유로(110)로 균등하게 분배시키는 디스트리뷰터(미도시)가 설치된다.

한편, 얇은 평판으로 형성되어 그 면상에 길이방향으로 다수개의 슬릿(210)이 형성되고 지그재그 형상으로 절곡되어 상기 평판관(10a) 사이에 용접된 방열휜(20)이 설치된다.

그러나, 이와 같은 방열휜(20)이 설치된 평판관(10a)에서는 방열휜(20)으로 유입되는 공기가 방열휜(20)의 폭방향으로 유입되기 때문에 지그재그로 용접된 방열휜(20)사이의 개방된 영역을 통해 빠져나가고, 방열휜(20)에 형성된 슬릿(210)을 통하여 적은 양의 공기만이 유동하게 되므로 열교환기의 열교환이 효율적으로 이루어지지 않는다.

그리고, 방열휜(20)이 평판관(10a)에 수평상태로 설치되어 있기 때문에 평판관의 하중이 방열휜(20)에 가해지는 경우 방열휜(20)이 쉽게 손상된다.

또, 상기 방열휜(20)을 일제히 평판관(10a)에 용접하기 위해서는 방열휜(20)과 평판관(10a)의 조립체를 가열하여야 하기 때문에 큰 규모의 가열로가 요구되어설비투자비용이 증가된다.

또한, 평판관(10a)이 다수개로 포개어져 열교환기를 구성하기 때문에 디스트리뷰터에서 평판관(10a)의 각 유로로 균일하게 냉매가 분배되는 것이 용이하지 않다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 평판관에 핀휜(pin fin)을 부착함으로써, 방열면적을 증가시켜 열교환율이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

보다 바람직하게는 본 발명은 핀휜을 설치함으로써, 용접시 큰 용량의 가열로에서 이루어지는 가열과정을 생략하여 제작비용이 감소되도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 유연성재질로 형성된 평판관을 다수겹으로 감아서 열교환기를 형성하여 디스트리뷰터에 연결되는 평판관의 갯수를 감소시킴으로써, 평판관의 각 유로로 냉매가 균등하게 유입되도록 하여 에너지효율을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 열교환기를 구성하는 방열휜과 평판관을 보여주는 사시도

도 2는 본 발명에 따른 평판관과 핀휜을 도시하는 단면 사시도

도 3은 본 발명에 따른 평판관과 핀휜에 의하여 이루어지는 열교환기를 보여주는 단면도

도 4는 도 3에 도시된 도면의 A-A 단면 사시도

* 도면 주요부분의 부호의 설명 *

1a, 1b : 열교환기 10a, 10b : 평판관

110 : 유로 20 : 방열휜

210 : 슬릿 30 : 핀휜(pin fin)

이를 위하여 본 발명은 폭방향으로 다수개의 유로가 형성되어 냉매가 통과하는 평판관과, 상기 평판관의 일측면 또는 양측면에 일정 간격으로 부착되는 핀휜(pin fin)을 구비하고, 상기 평판관은 냉매 유입부와 냉매 유출부가 근접토록 2열로 평행하게 배열한 상태에서 다수겹 감겨서 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기가 제공되도록 한 것이다.

본 발명에 따른 열교환기의 구성과 제작과정을 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 핀이 설치된 평판관을 도시하는 단면 사시도이고, 도 3은 도 2에서 도시된 평판관이 열교환기를 이루도록 감은 형상을 보여주는 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 도면의 A-A 단면 사시도이다.

본 발명에 따른 열교환기(1b)는 도 2에서 도시된 것과 같이, 내부에 폭방향으로 다수개의 유로(110)가 형성되는 평판관(10b,micro multi channel)과, 상기 평판관(10b)의 대칭되는 양측면에는 일정 간격으로 부착되는 핀휜(pin fin,30)으로 구성된다.

이 때, 상기 평판관(10b)은 도 3에서 보여지는 바와 같이, 다수겹 감아서 열교환기(1b)를 형성할 수 있도록 플라스틱과 같은 유연성 재질로 제작된다. 상기 평판관(10b)을 감을 때는 유입측과 유출측이 근접한 위치에 오도록 2열로 접은 다음 상기 2열의 평판관(10b)을 내측으로 감아서 형성한다.

그리고, 본 발명에 따른 열교환기(1b)를 이루는 평판관(10b)의 일끝인 유입측은 디스트리뷰터와 결합되고, 타끝인 유출측은 팽창장치등과 연결되며, 상기 디스트리뷰터에는 1~8개정도의 평판관(10b)이 결합된다.

한편, 핀휜(30)은 핀형상으로 제작되고, 수직방향 단면이 원형을 이루고, 평판관의 수직방향으로 관면에 부착되기 때문에 공기와 접촉되는 면적이 증가된다.

그리고, 상기 핀휜(30)은 상기 평판관(10b)의 외측면에 부착되어 있으므로 상기 평판관(10b)이 다수겹 감길때, 상부나 하부에 위치되는 평판관(10b)에 부착된 핀휜(30)과 그 끝단이 서로 접촉된다.

본 발명의 다른 실시예에서는 상기 핀휜(30)의 수직방향 단면을 유선형이 되도록 형성하여 공기의 유동저항이 감소되도록 한 것이다.

이와 같은 구조를 가진 열교환기(1b)로 평판관(10b)과 연결된 디스트리뷰터를 통하여 냉매가 각 유로(110)로 유입되어 평판관(10b)내를 유동하게되면, 평판관(10b)을 유동하는 냉매의 열이 평판관(10b)을 통하여 핀휜(30)으로 열전달된다.

그리고, 냉매의 열이 전달된 평판관(10b)과 핀휜(30)으로 팬의 회전에 의하여 공기가 평판관(10b)의 폭방향으로 유입되어, 열교환기(1b)와 공기사이에 온도차에 의한 현열전달이 이루어진다.

또한, 상기 핀휜(30)의 수직방향으로 공기가 유동되면서 상기 핀휜(30)과 공기사이에서도 온도차에 의하여 현열전달이 이루어진다.

이 때, 공기는 상기 핀휜(30)을 지나면서 후류에 와동(vortex)이 발생되고, 상기 와동이 공기 유동방향을 따라 뒷열에 설치된 핀휜(30)에 골고루 전달되기 때문에 뒷열 주위에 형성되는 공기의 유속이 증가되고, 이와 접촉되는 핀의 방열면적이 증가되기 때문에 핀휜(30)이 효과적으로 평판관(10b)내를 유동하는 냉매의 열을 방열하게된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 다수개의 핀휜을 평판관에 부착하기 때문에 핀을 일제히 평판관에 용접하기 위해 핀과 평판관으로 이루어진 조립체를 가열하기위한 큰 규모의 가열로가 요구되지 않으므로 제작비용이 감소된다.

그리고, 핀휜이 설치됨에 따라, 그 방열면적이 넓어지기 때문에 열교환기의 열교환율이 증가된다.

또, 상기 평판관이 유연성재질로 제작되어 다수 겹 감아서 열교환기를 이루기 때문에 제작이 용이하며, 소수의 평판관이 디스트리뷰터와 연결되므로 평판관의 각 유로로 냉매가 균일하게 유입되어 에너지효율이 증가된다.

Claims (5)

1. 폭방향으로 다수개의 유로가 형성되어 냉매가 통과하는 평판관과,

   상기 평판관의 일측면 또는 양측면에 일정 간격으로 부착되는 핀휜(pin fin)을 구비하고, 상기 평판관은 냉매 유입부와 냉매 유출부가 근접토록 2열로 평행하게 배열한 상태에서 다수겹 감겨서 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 평판관은 유연성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.