KR101225597B1 - 열교환기용 루버 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 열교환기용 루버 핀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부공기와의 열교환시에 발생되는 수분의 배수를 용이하도록 하는 열교환기용 루버 핀에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열교환기용 루버 핀은, 외부공기와의 열교환면적을 확대하기 위하여 열교환기의 내부 순환 유체의 유로를 형성하는 다수의 튜브들 사이에 개재되되 박판으로 된 파형으로 되며 파형을 이루는 각 경사면에 비늘 형상으로 된 복수개의 루버가 일정각도 경사각을 이루는 열교환기용 루버 핀에 있어서, 상기 루버의 상단에는 외부공기와의 열교환시 발생되는 수분 배수를 위한 절개홈이 구비되고, 상기 루버의 하단에는 상기 절개홈과 상응하는 위치에 돌기가 구비된 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은 핀으로부터 외부 공기와의 열교환시 발생되는 수분의 배수를 원활하게 할 수 있으며, 핀의 좌우 양단에 수분이 맺히는 것을 방지함으로써 종래에서와 같이 배수되지 않은 수분에 의해 발생되는 곰팡이 등의 세균의 번식을 억제할 수 있고, 이러한 세균에 의한 냄새를 방지할 수 있는 효과가 있다.

열교환기, 증발기, 핀(fin), 루버, 루버 핀, 절개홈, 돌기

Description

열교환기용 루버 핀{A Louver Fin for a Heat-Exchanger}

도 1은 종래의 열교환기용 루버 핀.

도 2는 다른 종래의 열교환기용 루버 핀.

도 3은 본 발명에 의한 루버 핀이 사용된 열교환기를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 루버를 나타낸 측면도.

도 5는 본 발명에 의한 루버를 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명에 의한 루버 핀이 사용된 열교환기의 공기이동경로를 나타낸 측면도 및 평면도.

도 7은 본 발명에 의한 루버 핀의 돌출부의 여러 가지 형태를 나타낸 사시도.

도 8은 본 발명의 다른 형태의 루버핀을 나타낸 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 핀 11: 경사면

12: 루버 13: 절개홈

14: 돌기 15: 돌출부

20: 튜브

본 발명은, 예컨대 자동차 공기조화장치의 증발기나 콘덴서 또는 라디에이터 등과 같이 내부 순환 유체와 외부 공기를 열교환시키는 열교환기에서 순환 유체 유로를 형성하는 튜브들 사이에 개재되어 튜브의 열교환 면적을 확대함으로써 열교환 효율을 높이는 열교환기용 루버 핀(Louver Fin)에 관한 것으로, 특히, 파형을 이루는 각 빗면에 공기가 그 빗면을 통해 교차하여 흐르게 하는 비늘 형상의 루버들이 서로 마주 보는 두 빗면에서 서로 다른 경사각을 가지도록 형성된 열교환기용 루버 핀에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 열교환기는 열교환유체가 유입되고 유입된 열교환유체가 핀(fin)이 구비된 튜브로 이동되어 튜브를 냉각하거나 가열되도록 하여 열교환유체의 열을 방열시키거나 가열되도록 하여 유출하는 장치이다.

이때 핀(fin)은 상하로 적층되어 설치되게 되는데 상부에서 하부로의 배수를 원활하게 하기 위해 파형으로 하여 사용되게 된다. 또한, 열교환효율을 극대화시키기 위해서는 핀의 상하층간으로 공기를 유동시켜 열교환면적을 크게 하는데 이를 위하여 비늘형상으로 된 루버를 핀에 형성시켜 사용하게 된다.

종래의 차량용 열교환기용 루버 핀을 도 1에 도시하였다. 자동차 공기조화장치의 증발기나 콘덴서 또는 라디에이터 등과 같이 내부 순환 유체와 외부 공기를 열교환시키는 열교환기에 있어서 순환 유체 유로를 형성하는 각 튜브들 사이에는 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 튜브(120)의 전열 면적을 확대하여 두 유체 사이의 열교환 효율을 높이는 파형 구조의 열교환기용 루버 핀(Louver Fin)(110)이 개재된다. 루버 핀(110)은 순환유체가 흐르는 튜브(120)와 접촉하여 튜브(120)와 열교환함과 아울러 그 표면에 접촉하는 공기와 열교환을 함으로써 튜브(120) 내 순환유체와 공기 사이의 열교환율을 높이는 것으로서, 열전도율이 높고 비표면적(比表面積)이 클수록 열교환율이 높아진다. 따라서, 루버 핀(110)들은 통상 알루미늄과 같이 열전도율이 높고 성형하기 쉬운 재질의 금속재로 제조되는 바, 특히, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 유체의 유동에 저항을 주지 않으면서 비표면적을 극대화할 수 있는 파형의 박판구조로 제조된다. 그리고, 파형을 이루는 그 각 빗면(斜面)(111)에는 도 1(b) 및 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 일부가 절개된 후 그 절개된 부분이 공기유동방향에 대하여 비스듬히 꺾임으로써 그 루버 핀(110)에 입사되는 공기를 유도하여 그 절개된 틈(112)을 통해 빗면(111)을 교차하여 흐르게 하는 비늘 형상의 루버(113)들이 공기유동방향을 따라 등간격으로 배열되게 형성된다. 이와 같은 구조의 열교환기용 루버 핀(110)은 그 각 빗면(111)에 형성된 루버(113)의 각도(??)나, 열교환기 체적 대비 루버 핀(110)의 조밀도(Density), 또는, 파형의 개수에 따라 열교환기의 열교환 효율에 영향을 미치게 된다.

이와 같은 종래의 루버 핀은, 증발기 코어 내에 발생되는 물방울이 핀 내부의 루버에서 원활히 배수되지 않음으로써 증발기 코어의 방열성능이 저하될 뿐 아니라 배수되지 않고 맺혀 있는 물방울로 인해 냄새가 발생할 수 있는 문제점을 가 지고 있었다. 따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 당업자들 사이에서 다양한 연구가 이루어져 왔다. 일본특허공개 제2004-101074호(이하 선행기술1이라 칭함)에서는 도 2(a)에 도시되어 있는 바와 같이 튜브(120) 사이에 개재되는 루버 핀(110)에 절곡부(114)를 주고 상기 절곡부에 물방울이 모일 수 있도록 하였고, 일본특허공개 제2004-150710호(이하 선행기술2라 칭함)에서는 도 2(b)에 도시되어 있는 바와 같이 핀의 피치(P1, P2)를 하부로 내려갈수록 드문드문해지도록 하고 있다. 그런데, 선행기술1은 도시된 바와 같이 절곡부의 모양이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 상기 절곡부를 형성하기 위해서 프레싱하는 과정에서 판 형상의 재질이 늘어나면서 절곡부를 형성하게 되는데, 상기 핀의 재질은 박판 형태로 되어 있기 때문에 도시된 바와 같이 원래 형태에서 매우 많이 벗어나는 형태의 절곡부를 형성하게 되면 형성 과정에서 찢어지는 등 재질의 손상을 입을 수 있게 되어 제품의 불량률이 높아지게 되는 문제점이 있었다. 한편, 선행기술2는 단순히 하부로 내려갈수록 핀의 피치를 드문드문하게 하는 것일 뿐으로 특별히 물방울의 응결을 돕는 구조가 아닐 뿐만 아니라, 종래의 핀에 비해 핀의 면적이 줄어드는 결과를 초래하게 되어 오히려 이러한 측면에서 방열 성능을 떨어뜨리게 될 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 외부 공기와의 열교환시 루버에서 발생되는 수분의 배수를 원활하게 할 수 있도록 하는 열교환기용 루버 핀을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 핀의 좌우 양단에 맺히는 수분의 배수를 원활하게 하는 열교환기용 루버 핀을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기용 루버 핀은 외부공기와의 열교환면적을 확대하기 위하여 열교환기의 내부 순환 유체의 유로를 형성하는 다수의 튜브들 사이에 개재되되 박판으로 된 파형으로 되며 파형을 이루는 각 경사면에 비늘 형상으로 된 복수개의 루버가 일정각도 경사각을 이루는 열교환기용 루버 핀에 있어서, 상기 루버의 상단에는 외부공기와의 열교환시 발생되는 수분 배수를 위한 절개홈이 구비되고, 상기 루버의 하단에는 상기 절개홈과 상응하는 위치에 돌기가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 루버의 상기 절개홈과 상기 돌기가 좌우 양쪽에 각각 대칭되게 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 상기 핀의 경사면의 공기 흐름 하류 방향측 최외곽 중앙에는 상기 핀의 경사면을 따라 배수된 수분이 상기 핀의 좌우로 배수되도록 하는 돌출부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 상기 루버는 절개홈으로부터 돌기로 수분을 배수하는 수분 배수홈이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 열교환기용 루버 핀을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 루버 핀이 사용된 열교환기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 루버를 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 루버를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 루버 핀이 사용된 열교환기의 공기이동경로를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 루버 핀의 돌출부의 여러 가지 형태를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 형태의 루버핀을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환기용 루버 핀은 외부공기와의 열교환면적을 확대하기 위하여 열교환기의 내부 순환 유체의 유로를 형성하는 다수의 튜브(20)들 사이에 개재된다.

상기 핀(10)은 평판으로 된 박판을 이용하여 비늘형상으로 된 복수개의 루버(12)를 일정각도 경사각을 이루도록 프레스 절곡하여 형성한 후에, 파형을 이루도록 절곡하게 된다. 파형을 이룬 상기 핀(10)은 경사면(11)에 복수개의 상기 루버(12)가 일정각도 경사각을 이룬 상태로 형성되게 된다. 이렇게 가공된 핀(10)은 다수의 튜브(20)들 사이에 개재되게 된다.

상기 루버(12)는 상기 핀(10)과 외부공기와의 열교환면적을 확대하기 위하여 상기 핀(10)에 일정각도 경사각을 이루며 다수 개 형성된다. 상기 루버(12)는 동일 핀(10) 경사면에서 공기유동방향을 따라 중앙을 중심으로 일측과 타측이 서로 경사각이 반대 방향이 되도록 대칭되게 되어 있다. 또한, 상기 핀(10)을 펼쳤을 때 각 경사면에서 서로 반대 방향으로 형성됨으로써 상기 핀(10)을 구부려 핀 형태를 형성하였을 때 상기 루버(12)의 경사각 방향이 같은 방향을 향하도록 되어 있어 공기 의 흐름 방향을 유도하도록 형성된다. 이렇게 형성된 이유는 외부 공기가 상기 핀(10)을 바로 통과하지 않고 상기 루버(12)를 거치도록 함으로써 열교환 효율을 증대시키기 위함이다. 도 6은 루버 핀이 사용된 열교환기의 공기이동경로를 나타낸 도면으로서 상기 루버(12)가 공기유동방향을 따라 중앙을 중심으로 일측과 타측이 서로 경사각이 반대반향이 되도록 대칭되어 있으며, 외부공기가 상기 핀(10)을 바로 통과하지 않고 상기 루버(12)를 거치는 상태를 나타낸다.

상기 루버(12)의 상단에는 외부공기와의 열교환시 발생되는 수분 배수를 위한 절개홈(13)이 구비되고, 상기 루버(12)의 하단에는 상기 절개홈(13)과 상응하는 위치에 돌기(14)가 구비되게 된다. 이때, 상기 절개홈(13)과 상기 돌기(14)는 상기 루버(12)의 좌우 양쪽에 중앙을 중심으로 각각 대칭되게 구비된다. 이와 같이 본 발명은 종래에서와 같이 핀이 외부공기와의 열교환시 발생되는 수분이 루버에 전체적으로 수분이 맺혀 배수가 원활하지 않는 문제점을 개선하여 상기 절개홈(13)과 상기 돌기(14)에 의해 상기 절개홈(13) 및 상기 돌기(14)에 의해 수분이 이곳으로 집중되어 배수되게 되므로 배수를 원활하게 할 수 있게 된다. 이에 따라, 배수되지 않은 수분에 의해 발생되는 곰팡이 등의 세균의 번식을 억제할 수 있고, 이러한 세균에 의한 냄새를 방지할 수 있게 된다.

상기 루버(12)의 상기 절개홈(13)과 상기 돌기(14)는 도 5에서와 같이 삼각형, 사각형, 원형 등 여러가지 형태로 되어도 무방하다.

상기 핀(10) 주변의 공기는 상기 핀(10)의 뒤쪽(도 4의 back)에서 앞쪽(도 4의 front)으로 불어오게 된다(도 3의 공기 흐름 방향 참조). 이와 같이 상기 핀 (10) 주변의 공기는 일방향으로 흐르며, 따라서 상기 핀(10)의 경사면(11)의 공기 흐름 하류 방향측 최외곽 중앙에는 상기 핀(10)의 경사면(11)을 따라 배수된 수분이 상기 핀(10)의 공기 흐름 하류 방향측으로 배수되도록 하는 돌출부(15)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 핀(10)이 열교환기에 설치될 경우, 본 발명에서와 같이 상기 핀(10)의 공기 흐름 하류 방향측에 돌출부(15)가 구비됨으로써 상기 핀(10)에 맺힌 수분이 핀(10)의 좌우, 즉 튜브(20) 쪽으로 유도되며, 이에 따라 수분은 튜브(20)를 타고 용이하게 흘러내릴 수 있게 됨으로써 수분의 배수를 원활하게 할 수 있게 된다. 이때, 상기 돌출부(15)는 도 7에서와 같이 반구형 또는 다각뿔 등 여러 가지 형태로 되어도 무방하다.

이때, 상기 루버(12)는 도 8에서와 같이 상기 절개홈(13)으로부터 돌기(14)로 수분을 배수하는 수분 배수홈(16)이 더 구비된 것이 바람직하다. 상기 수분 배수홈(16)을 구비하게 되면 상기 절개홈(13)에 집중된 수분을 돌기(14)로 이동시켜 맺히도록 함으로써 수분 배수를 더욱 용이하게 할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 핀으로부터 외부 공기와의 열교환시 발생되는 수분의 배수를 원활하게 할 수 있으며, 핀의 좌우 양단에 수분이 맺히는 것을 방지함으로써 종래에서와 같이 배수되지 않은 수분에 의해 발생되는 곰팡이 등의 세균의 번식을 억제할 수 있고, 이러한 세균에 의한 냄새를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 외부공기와의 열교환면적을 확대하기 위하여 열교환기의 내부 순환 유체의 유로를 형성하는 다수의 튜브(20)들 사이에 개재되되 박판으로 된 파형으로 되며 파형을 이루는 각 경사면(11)에 비늘 형상으로 된 복수개의 루버(12)가 일정각도 경사각을 이루는 열교환기용 루버 핀에 있어서,

   상기 루버(12)의 상단에는 외부공기와의 열교환시 발생되는 수분 배수를 위한 절개홈(13)이 구비되고,

   상기 루버(12)의 하단에는 상기 절개홈(13)과 상응하는 위치에 돌기(14)가 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기용 루버 핀.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 루버(12)의 상기 절개홈(13)과 상기 돌기(14)가 좌우 양쪽에 각각 대칭되게 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기용 루버 핀.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 핀(10)의 경사면(11)의 공기 흐름 하류 방향측 최외곽 중앙에는 상기 핀(10)의 경사면(11)을 따라 배수된 수분이 상기 핀(10)의 좌우로 배수되도록 하는 돌출부(15)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기용 루버 핀.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   루버(12)는 절개홈(13)으로부터 돌기(14)로 수분을 배수하는 수분 배수홈(16)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 열교환기용 루버 핀.

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