KR100484911B1 - heat exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 핀튜브형 열교환기의 전열관 내부를 흐르는 유체가 외부공기와 효율적으로 접촉하도록 하여, 압력손실을 줄임과 동시에 전열성능을 향상시키기 위한 열교환기에 관한 것으로, 본 발명은 "U"형 밴드를 통해 각 단부가 상호 연결된 다수의 전열관(20)과, 전열관(20)의 외주면 상에 결합되어 전열관(20)의 축선에 대해 수직으로 적층되어 설치되고, 베이스면 상에 돌출 형성된 다수의 슬릿(41~47)을 구비한 다수의 전열핀(10)을 구비한 열교환기에 있어서, 전열핀(10)의 베이스면의 공기가 유입 및 유출되는 측에 형성된 제 1열 및 제 5열의 슬릿(41,42,46,47)은 2개의 단위 슬릿들로 분할되어 형성되고, 베이스면의 중앙 부분에 형성된 제 2열, 제 3열, 제 4열의 슬릿(43,44,45)은 단일의 단위 슬릿으로 형성되되, 상기 제 1열 및 제 5열의 단위 슬릿들은 인접한 각 결합공(30)을 향해 소정 각도로 경사져 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a heat exchanger for improving the heat transfer performance while reducing the pressure loss by allowing the fluid flowing inside the heat exchanger tube of the fin tube type heat exchanger to be efficiently contacted with the external air. A plurality of slits 41 to each of which are coupled to each other and interconnected on the outer circumferential surface of the heat transfer tube 20 and are stacked vertically with respect to the axis of the heat transfer tube 20, protruding on the base surface. 47, a heat exchanger having a plurality of heat transfer fins 10, wherein the first and fifth rows of slits 41 and 42 are formed on the side where air of the base surface of the heat transfer fin 10 flows in and out. 46 and 47 are divided into two unit slits, and the slits 43, 44 and 45 of the second row, the third row and the fourth row formed in the central portion of the base surface are formed of a single unit slit. The unit slits in the first and fifth rows are adjacent to each other. Is characterized in that towards the hole 30 is formed inclined at a predetermined angle.
Description
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핀튜브형 열교환기의 전열관 내부를 흐르는 유체가 외부공기와 효율적으로 접촉하도록 하여, 압력손실을 줄임과 동시에 전열성능을 향상시키기 위한 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger for improving the heat transfer performance while reducing the pressure loss by allowing the fluid flowing inside the heat transfer tube of the fin tube type heat exchanger to be in efficient contact with the external air.
일반적으로, 열교환기라 함은 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 이용되는 기기로서, 전열관 내부를 순환하는 유체와 이러한 전열관의 외부를 유동하는 기체간의 열교환을 이루도록 하기 위한 기기이다. 이러한 열교환기는 주수식, 이중관식, 핀튜브식, 투관형식 등이 있다.In general, a heat exchanger is a device used for a heater, a cooler, an evaporator, a condenser, and the like, and is a device for achieving heat exchange between a fluid circulating inside a heat pipe and a gas flowing outside the heat pipe. Such heat exchangers include main type, double tube type, fin tube type and bushing type.
이 중에서, 핀튜브식 열교환기는 각 단부가 "U"밴드에 의해 상호 연결된 전열관과, 이러한 전열관의 길이방향으로 소정 간격 이격되어 적층된 다수의 전열핀으로 이루어지며, 이러한 각 전열핀 사이로 유입되는 외부공기와 전열관의 내부를 순환하는 유체가 상호 열교환을 수행한다.Among these, the fin tube type heat exchanger is composed of heat pipes each end of which is interconnected by a "U" band, and a plurality of heat transfer fins stacked at predetermined intervals in the longitudinal direction of the heat transfer tube, and the external air flowing between these heat transfer fins. And the fluid circulating inside the heat transfer tube perform mutual heat exchange.
이러한 종래의 전열핀(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전열관(2)이 끼워져 결합되는 다수의 결합공(3)을 구비하고, 이러한 각 결합공(3) 사이에는 전열핀(1)의 베이스면으로부터 수직으로 돌출 형성된 다수의 슬릿(4)이 일체로 형성된다.As shown in FIG. 1, the conventional heat transfer fin 1 has a plurality of coupling holes 3 into which the heat transfer tubes 2 are fitted and coupled, and the heat transfer fins 1 are interposed between the coupling holes 3. A plurality of slits 4 protruding perpendicularly from the base surface of the are integrally formed.
이러한 슬릿(4)은 공기가 유동되는 측면이 개방된 채로 전열핀(1)의 베이스면으로부터 돌출형성된 돌출편(4a)과, 이러한 돌출편(4a)의 양단부측에 소정 각도로 절곡되어 일체로 형성된 레그부(4b)로 이루어진다.The slit 4 is integrally bent at a predetermined angle on both sides of the protruding piece 4a protruding from the base surface of the heat transfer fin 1 with the air flow side open, and at both ends of the protruding piece 4a. It consists of the formed leg part 4b.
이러한 돌출편(4a)의 개방된 부분으로 유동하는 공기가 전열관(2)의 주위로 원활하게 선회하면서 열교환되도록, 레그부(4b)는 평면에서 보았을 때 전열관(2)의 외주면을 따라 경사진 각도로 형성된다.The leg portion 4b is inclined along the outer circumferential surface of the heat pipe 2 in plan view so that the air flowing to the open portion of the protrusion 4a smoothly heat exchanges around the heat pipe 2. Is formed.
한편, 이러한 다수의 슬릿(4)은 각 전열관(2)들의 중심을 연결한 중심선(C-C선)을 기준으로 외부의 공기가 유입되는 측과 외부의 공기가 유출되는 측에 서로 대칭적으로 3열씩 총 6열이 배열된다.Meanwhile, the plurality of slits 4 are symmetrically arranged in three rows on the side where the outside air flows in and the outside air flows out with respect to the center line (CC line) connecting the centers of the heat transfer tubes 2. A total of six columns are arranged.
이러한 슬릿(4)들 중에서, 공기가 유입되는 측에 형성된 첫 번째 열의 슬릿과, 공기가 유출되는 측에 형성된 마지막 열의 슬릿은 2개의 단위 슬릿으로 분할되어 형성되고, 그 외의 나머지 열의 슬릿들은 하나의 단위 슬릿으로 형성된다.Among these slits 4, the slits of the first row formed on the side where the air flows in and the slits of the last row formed on the side where the air flows out are divided into two unit slits, and the slits of the other rows are It is formed of unit slits.
이러한 구성에 의해, 전열관(2)의 내부를 순환하는 유체는 이러한 전열관(2)의 길이방향의 외주면 상에 소정 간격으로 이격된 채로 적층되어진 다수의 전열핀(1) 사이를 통과하는 외부공기와 접촉하면서 열교환하게 된다. 이때, 외부공기는 미도시된 팬에 의해 다수의 적층된 전열핀(1)들 사이로 유입된다.With this configuration, the fluid circulating in the heat transfer tube 2 and the external air passing between the plurality of heat transfer fins 1 stacked on the outer circumferential surface of the heat transfer tube 2 at a predetermined interval apart from each other. Heat exchanges in contact. At this time, the outside air is introduced between the plurality of stacked heat transfer fins 1 by a fan (not shown).
여기서, 외부공기는 전열핀(1)의 슬릿(4)의 개방된 부분으로 유입되는 도중에, 상기 각 슬릿(4)의 돌출편(4a)에 부딪혀 기류의 난류화를 달성함과 동시에, 각 슬릿(4)의 레그부(4b)에 의해 그 유동을 안내받아 전열관(2)의 주위를 따라 선회하면서 열교환의 효과를 보다 촉진시킨다.Here, while the outside air flows into the open portion of the slit 4 of the heat transfer fin 1, it hits the protruding pieces 4a of the respective slits 4 to achieve turbulence of the airflow and at the same time, each slit. The flow is guided by the leg part 4b of (4), and it turns around the heat transfer pipe 2, and promotes the effect of heat exchange more.
또한, 상술한 바와 같이, 공기가 유입되는 첫번째 열과 마지막 열에 형성된 2개의 단위 슬릿에 의해 상술한 기류의 난류화는 보다 촉진된다.In addition, as described above, the turbulence of the air stream described above is further promoted by the two unit slits formed in the first row and the last row into which air is introduced.
그러나, 이러한 종래의 전열핀을 구비한 열교환기는 단순히 기류의 난류화를 촉진시켜, 핀튜브형 열교환기의 열교환 성능을 향상시키려는 데 주력함으로써, 압력손실의 상승으로 인해 팬모터의 전력낭비가 심하고, 또한 그에 따른 모터의 손상과 소음을 유발하게 되는 단점이 있었다.However, such a conventional heat exchanger equipped with heat transfer fins simply concentrates on promoting the turbulence of the airflow to improve the heat exchange performance of the fin tube type heat exchanger, thereby increasing the power loss of the fan motor due to the increase in the pressure loss. As a result, motor damage and noise were caused.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기유동 저항을 감소시켜 유동경계층의 성장을 방지하여 압력손실을 줄임과 동시에 , 전열관 후류측에 발생하는 사공간(dead zone)을 감소시킴으로써, 전열성능을 보다 향상시키는 열교환기를 제공하는데 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to reduce the air flow resistance to prevent the growth of the flow boundary layer to reduce the pressure loss, and at the same time the dead space that occurs on the downstream side of the heat pipe ( By reducing the dead zone, to provide a heat exchanger that further improves the heat transfer performance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, "U"형 밴드를 통해 각 단부가 상호 연결된 다수의 전열관과, 상기 전열관의 외주면 상에 결합되어 상기 전열관의 축선에 대해 수직으로 적층되어 설치되고, 베이스면 상에 돌출 형성된 다수의 슬릿을 구비한 다수의 전열핀을 구비한 열교환기에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of heat pipes, each end of which is interconnected through a "U" -shaped band, and are installed on the outer circumferential surface of the heat pipe and stacked vertically with respect to the axis of the heat pipe. In a heat exchanger having a plurality of heat transfer fins having a plurality of slits protruding on the base surface,
상기 전열핀의 베이스면의 공기가 유입 및 유출되는 측에 제 1열 및 제 5열의 슬릿은 2개의 단위 슬릿들로 분할되어 형성되고, 베이스면의 중앙 부분에 형성된 제 2열, 제 3열, 제 4열의 슬릿은 단일의 단위 슬릿으로 형성되되, 상기 제 1열 및 제 5열의 단위 슬릿들은 인접한 각 결합공을 향해 소정 각도로 경사져 형성되는 것을 특징으로 한다.The first row and the fifth row of slits are formed by dividing into two unit slits, and the second row, the third row, and the third row formed in the center portion of the base surface on the side where the air of the base surface of the heat transfer fin flows in and out. The fourth row of slits is formed as a single unit slit, and the first and fifth row of unit slits are inclined at a predetermined angle toward each adjacent coupling hole.
바람직하게는, 상기 제 1열, 제 2열, 제 4열, 제 5열의 단위 슬릿들은 등각사다리꼴 형태로 형성되고, 제 3열의 슬릿은 직사각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the unit slits in the first row, the second row, the fourth row, and the fifth row are formed in an equilateral trapezoidal shape, and the slits in the third row are formed in a rectangular shape.
그리고, 상기 제 1열 및 제 5열의 단위 슬릿들은 인접한 각 결합공을 향해 20°로 경사져 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the unit slits of the first row and the fifth row are inclined at 20 ° toward each adjacent coupling hole.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 일실시예를 도시한다.2 and 3 show one embodiment of a heat exchanger according to the invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기용 전열핀(10)은 그 길이방향으로 다수의 전열관(20)들이 끼워져 결합되는 다수의 결합공(30)이 소정 간격으로 이격되어 형성되고, 이러한 다수의 결합공(30)사이 공간에 표면과 이면을 교대로 돌출 형성되거나 표면과 이면 중에의 어느 한면으로 돌출 형성된 다수의 슬릿(41~47)들이 일체로 형성된다. 여기서, 상기 전열관(20)들은 각 단부가 "U"자형 밴드에 의해 상호 연결된다.As shown, the heat exchanger fin 10 for the heat exchanger of the present invention is formed with a plurality of coupling holes 30 are spaced at predetermined intervals are coupled to the plurality of heat pipes 20 are fitted in the longitudinal direction, such a plurality of coupling A plurality of slits 41 to 47 which are formed to alternately protrude from the surface and the rear surface or protrude to one of the surface and the rear surface are integrally formed in the space between the balls 30. Here, the heat pipes 20 are each end is interconnected by a "U" shaped band.
상기 다수의 결합공(30)은 대략 직경 9~10㎜ 정도로 형성되어, 전열관(20)들이 각각 관통 결합된다.The plurality of coupling holes 30 are formed in a diameter of about 9 ~ 10mm, the heat pipes 20 are each coupled through.
슬릿(41~47)들은 각 결합공(30)사이 공간에 형성되고, 공기가 유입되는 방향으로 개방된 채로 전열핀(10)의 베이스면으로부터 수직으로 돌출 형성된 돌출편(41a~47a)과, 이러한 돌출편(41a~47a)의 양 단부상에 소정각도로 절곡되어 일체로 형성된 레그부(41b~47b, 41c~47c)로 이루어진다.The slits 41 to 47 are formed in the spaces between the respective coupling holes 30, and protruding pieces 41a to 47a protruded vertically from the base surface of the heat transfer fin 10 while being opened in the direction in which air is introduced. It consists of leg parts 41b-47b and 41c-47c integrally formed by bending on both ends of the protrusion pieces 41a-47a at predetermined angles.
이러한 일련의 슬릿(41~47)들은 각 결합공(30)들의 중심을 연결한 중심선을 기준으로 서로 대칭적인 형상으로 총 5열로 이루어진다.The series of slits 41 to 47 have a total of five rows in a symmetrical shape with respect to the center line connecting the centers of the respective coupling holes 30.
먼저, 제 1열 및 제 5열의 슬릿(41,42,46,47)들은 2개의 단위 슬릿으로 분할되어 형성되고, 이러한 각 단위 슬릿(41,42,46,47)의 레그부(41b,41c,42b,42c,46b, 46c,47b,47c)들은 평면에서 보았을 때 평행사변형으로 이루어진다. 이러한 형상에 의해 각 단위 슬릿(41,42,46,47)들은 등각사다리꼴 형태로 이루어진다. 한편, 이러한 각 단위 슬릿(41,42,46,47)들은 각 결합공(30)들의 중심을 연결한 중심선으로부터 소정각도(θ)로 경사져 형성된다. 여기서, 소정각도(θ)는 대략 20°이다.First, the slits 41, 42, 46 and 47 of the first and fifth rows are divided into two unit slits, and the leg portions 41b and 41c of the respective unit slits 41, 42, 46 and 47 are formed. , 42b, 42c, 46b, 46c, 47b, 47c are parallelograms when viewed in plan. By this shape, each unit slit 41, 42, 46, 47 is formed in a trapezoidal shape. On the other hand, each of the unit slits 41, 42, 46, 47 are formed inclined at a predetermined angle (θ) from the center line connecting the center of the respective coupling holes (30). Here, the predetermined angle θ is approximately 20 degrees.
그리고, 제 2열 및 제 4열의 슬릿(43,45)들은 단일의 단위 슬릿(43,45)으로 형성되고, 이러한 각 단위 슬릿(43,45)의 레그부(43b,43c,45b,45c)들은 평면에서 보았을 때 평행사변형으로 이루어진다. 이러한 형상에 의해 각 단위 슬릿(43,45)들은 등각사다리꼴 형태로 이루어진다.The slits 43 and 45 of the second row and the fourth row are formed of single unit slits 43 and 45, and the leg portions 43b, 43c, 45b and 45c of the unit slits 43 and 45, respectively. They are parallelograms when viewed in a plane. By this shape, the unit slits 43 and 45 have a trapezoidal shape.
또한, 제 3열의 슬릿(44)은 1개의 단위 슬릿이 일체로 형성되고, 슬릿(44)의 각 레그부(44b,44c)들은 평면에서 보았을 때 직사각형으로 이루어져, 슬릿(44)은 직사각형으로 이루어진다.Further, in the third row of slits 44, one unit slit is integrally formed, and each leg portion 44b, 44c of the slit 44 is rectangular in plan view, and the slit 44 is rectangular. .
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명의 열교환기의 작용 및 효과를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the heat exchanger of the present invention configured as described above will be described in detail.
먼저, 전열관(20)의 축선에 대해 수직으로 적층된 다수의 전열핀(10)의 베이스면 상으로 화살표 A를 따라 유입되는 외부공기는 제 1열의 슬릿(41,42)의 돌출편 의 측면에 형성된 개구부를 통과하면서 양분되고, 다시 제 2열, 제 3열, 및 제 4열의 슬릿(43,44,45)을 통과한 뒤에, 제 5열의 슬릿(46,47)을 통과하며 양분되어 외부로 토출된다. 이때, 전열관(20)내를 흐르는 유체는 외부공기와 접촉하면서 열교환한다.First, the outside air flowing along the arrow A onto the base surfaces of the plurality of heat fins 10 stacked vertically with respect to the axis of the heat pipe 20 is provided on the side surfaces of the protruding pieces of the slits 41 and 42 in the first row. Bistable while passing through the formed opening, and after passing through the slits 43, 44, 45 of the second row, the third row, and the fourth row again, bisects through the slits 46, 47 of the fifth row to the outside. Discharged. At this time, the fluid flowing in the heat transfer tube 20 exchanges heat while contacting the outside air.
한편, 제 1열의 슬릿(41,42)을 통과하는 공기는 각 슬릿(41,42)들의 상호 인접한 레그부(41b,42b)에서는 공기 유출측으로 직진하고, 각 슬릿(41,42)들의 결합공(30)측에 근접한 레그부(41c,42c)에서는 각 레그부(41c,42c)를 통해 결합공(30)의 외주부를 따라 선회하면서 전열관(20)과 접촉하면서 열교환을 수행한다.On the other hand, the air passing through the slits 41 and 42 of the first row goes straight to the air outlet side in the leg portions 41b and 42b adjacent to each of the slits 41 and 42, and the coupling holes of the slits 41 and 42 respectively. In the leg portions 41c and 42c close to the 30 side, the heat exchange is performed while contacting the heat transfer pipe 20 while turning along the outer circumferential portion of the coupling hole 30 through the leg portions 41c and 42c.
다음, 제 1열의 슬릿(41,42)을 통과하면서 양분된 공기는 제 2열, 제 3열, 및 제 4열의 슬릿(43,44,45)을 통과한 뒤에, 제 5열의 슬릿(46,47)을 통해 양분되어 외부로 토출된다.Next, the air bisected while passing through the slits 41 and 42 in the first row passes through the slits 43, 44 and 45 in the second row, the third row and the fourth row, and then the slits 46 in the fifth row. Nutrient is discharged to the outside through 47).
여기서, 상기 제 2열, 제 3열, 및 제 4열의 슬릿(43,44,45)들은 제 1열의 단위 슬릿(41,42)을 통해 양분되어진 공기가 전열관(20) 및 전열핀(10)의 베이스면으로 균일하게 흐르도록 단일의 단위 슬릿으로 형성됨으로써, 분할된 단위 슬릿 사이의 베이스면에서 유동경계층이 계속적으로 성장하는 것을 방지하는 특징이 있다.The slits 43, 44, and 45 of the second row, the third row, and the fourth row of the slits 43, 44, and 45 are divided into air through the unit slits 41, 42 of the first row. By forming a single unit slit so as to flow uniformly to the base surface of the, it is characterized in that the flow boundary layer is prevented from continuously growing in the base surface between the divided unit slits.
또한, 본 발명은 제 1열 및 제 5열의 슬릿(41,42,46,47)들이 결합공(30)의 동심을 향해 소정 각도로 경사져 형성됨에 따라, 결합공(30)에 설치된 전열관(20)의 외주부를 따라 형성되는 공기의 선회 작용을 보다 촉진시킴으로써, 전열관(20)의 후방측에 발생하는 사공간을 감소시켜 전열성능을 보다 향상시킨 특징이 있다.In addition, according to the present invention, as the slits 41, 42, 46, and 47 of the first and fifth rows are inclined at a predetermined angle toward the concentricity of the coupling hole 30, the heat transfer pipe 20 installed in the coupling hole 30 is provided. By further promoting the swirling action of the air formed along the outer periphery of the), the dead space generated on the rear side of the heat transfer pipe 20 is reduced to further improve the heat transfer performance.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 공기유동 저항을 감소시켜 유동경계층의 성장을 방지하여 압력손실을 줄임과 동시에, 전열관 후류측에 발생하는 사공간(dead zone)을 감소시킴으로써, 전열성능을 보다 향상시키는 매우 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the heat exchanger according to the present invention, by reducing the air flow resistance to prevent the growth of the flow boundary layer to reduce the pressure loss, and at the same time reducing the dead zone (dead zone) generated on the downstream side of the heat transfer pipe, heat transfer performance It has a very good effect of improving the
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may vary without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. Will be able to carry out the change.
도 1은 일반적인 열교환기를 도시한 평면도,1 is a plan view showing a general heat exchanger,
도 2는 본 발명의 열교환기용 전열핀을 도시한 사시도,Figure 2 is a perspective view showing a heat transfer fin for a heat exchanger of the present invention,
도 3은 본 발명의 열교환기를 도시한 평면도.3 is a plan view showing a heat exchanger of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 열교환기용 전열핀 20 : 전열관10 heat transfer fin for heat exchanger 20 heat transfer tube
30 : 결합공30: coupling hole
41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 : 슬릿 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47: slit
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