KR20110072005A - The heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차 공기조화장치의 증발기나 콘덴서 또는 라디에이터 등과 같이 내부 순환 유체와 외부 공기를 열교환시키는 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 루버 핀(Louver Fin)을 갖는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for heat-exchanging internal circulating fluid and external air, such as an evaporator, a condenser or a radiator of an automobile air conditioner, and more particularly, to a heat exchanger having louver fins.
근래 자동차 산업에 있어서 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있는데, 무엇보다 보행자보호법규 등의 각종 법규와 다양한 소비자의 욕구를 만족시켜야 하기 때문에 이러한 요건을 충족하면서 경량화, 소형화 및 고기능화하기 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있는 실정이다. Recently, as the interest in the environment and energy in the automobile industry is increasing, researches for improving fuel efficiency have been conducted. Above all, it is necessary to satisfy various requirements such as pedestrian protection laws and various consumer needs, thereby reducing the weight In the meantime, research and development for miniaturization and high functionalization are being carried out steadily.
열교환기용 핀은 인접하는 튜브 사이에 개재되어 공기와 접하는 면적을 증가시켜 열교환 효율을 증가시키는 열교환기의 주요 구성요소인데 이러한 열교환기용 핀에 있어서도 방열성능을 최대화하기 위한 연구, 개발이 이어져 왔다. Heat exchanger fins are a major component of heat exchangers that increase heat exchange efficiency by increasing the area in contact with air interposed between adjacent tubes. Research and development have been conducted to maximize heat dissipation performance even in these heat exchanger fins.
도 1은 종래 열교환기의 일반적 형태를 도시한 것으로서, 일정거리 이격되어 나란하게 형성된 상부 헤더탱크(10)와 하부 헤더탱크(20), 상기 상부 헤더탱크와 하부 헤더탱크를 연결하고 소정의 거리로 평행하게 배치되는 복수 개의 튜브(30), 튜브 사이에 개재되는 복수 개의 핀(40)을 포함하여 이루어짐을 알 수 있다.1 is a view illustrating a general form of a conventional heat exchanger, and connecting the
루버 핀(Louver Fin)은 열교환 효율을 극대화시키기 위해서 핀의 상하층간으로 공기를 유동시켜 열교환면적을 크게 하기 위한 것으로서 비늘 형상으로 된 루버를 핀의 방열면에 형성시킨 것이다.Louver fin is to increase the heat exchange area by flowing air between the upper and lower layers of the fin in order to maximize heat exchange efficiency. The louver fin is formed on the heat dissipating surface of the fin.
도 3은 종래 차량용 열교환기에 구비되는 종래의 루버 핀을 도시한 것이다.3 illustrates a conventional louver fin provided in a conventional vehicle heat exchanger.
이러한 루버 핀은 순환 유체가 흐르는 튜브와 접촉하여 튜브와 열교환 함과 아울러 그 표면에 접촉하는 공기와 열교환을 함으로써 튜브 내 순환 유체와 공기 사이의 열교환 효율을 높이는 것으로서, 열전도율이 높고 비표면적(比表面積)이 클수록 열교환 효율이 높아지는 구조이다..These louver fins are designed to increase heat exchange efficiency between the circulating fluid and the air in the tube by contacting the tube through which the circulating fluid flows and heat-exchanging with the air in contact with the surface. The louver fin has high thermal conductivity and a specific surface area. The larger) is, the higher the heat exchange efficiency.
따라서, 루버 핀은 통상 알루미늄과 같이 열전도율이 높고 성형하기 쉬운 재질의 금속으로 제조되며, 특히, 유체의 유동에 저항을 주지 않으면서 비표면적을 극대화할수 있는 파형의 박판구조로 제조된다. Therefore, the louver fin is usually made of a metal having a high thermal conductivity and easy to mold, such as aluminum, and in particular, a louver fin is made of a thin plate structure having a waveform that can maximize the specific surface area without resisting the flow of the fluid.
그리고, 파형을 이루는 각 방열면(斜面)에는 일부가 절개된 후 그 절개된 부분이 공기유동방향에 대하여 비스듬히 꺾임으로써 루버 핀에 입사되는 공기를 유도하여 절개된 틈을 통해 교차하여 흐르게 하는 비늘 형상의 루버들이 공기 유동방향을 따라 등간격으로 배열되게 형성된다.In addition, a portion of each of the heat dissipating surfaces forming a wave shape is cut and then the cut portion is bent at an angle with respect to the air flow direction to induce air incident on the louver pin to cross-flow through the cut gap. Louvers are formed to be arranged at equal intervals along the air flow direction.
즉, 공기가 루버 방향을 따라 곡선을 그리며 유동하도록 하는 것이다.That is, the air flows in a curve along the louver direction.
도 4는 종래의 루버 핀에 의한 공기의 흐름을 도시한 것이다.Figure 4 shows the flow of air by the conventional louver pin.
이와 같은 구조의 루버 핀은 각 방열면에 형성된 루버의 경사각이나, 열교환기 체적 대비 루버 핀의 조밀도(Density), 또는 파형의 개수에 따라 열교환기의 열교환 효율에 영향을 미치게 된다.The louver fin of such a structure affects the heat exchange efficiency of the heat exchanger according to the inclination angle of the louvers formed on each heat dissipation surface, the density of the louver fins to the heat exchanger volume, or the number of waveforms.
그런데 종래의 루버 핀은, 공기의 흐름이 복잡해지는 구조로 되어 있어 압력강하량이 크고, 이로 인하여 루버 핀의 용량을 증대시키거나 루버의 경사각이 갖는 각도를 낮추어야 하는 문제점이 있었다.However, the conventional louver fin has a structure in which air flow becomes complicated, and thus the pressure drop amount is large, thereby increasing the capacity of the louver fin or lowering the angle of the inclination angle of the louver.
그러나 루버 핀의 용량 증대나 루버의 경사각이 갖는 각도를 낮추는 것에도 한계가 있기 때문에 압력강하량을 낮추는데 한계가 있고, 그 효과가 기대에 미치지 못하는 문제점이 있었다. However, there is a limit in reducing the pressure drop because there is a limit in increasing the capacity of the louver pin or lowering the angle of the inclination angle of the louver, there was a problem that the effect does not meet expectations.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 압력강하량이 크지않아 공기의 흐름이 원활한 루버 핀을 갖는 열교환기를 제공하려는데 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and more particularly, the object of the present invention is to provide a heat exchanger having a louver fin with a smooth flow of air because the pressure drop is not large.
본 발명에서는 루버가 형성되는 각각의 방열면이 평행하게 형성되는 것이 아니라 방열면의 바깥쪽에서 이웃된 방열면과의 사이에 형성되는 공간이 점차 좁아지도록 소정의 각도로 특어져 있도록 하며, 다수 개의 루버가 갖는 경사각은 방열면의 바깥쪽으로 유동되던 공기가 방열면의 안쪽으로 유입될 수 있도록 형성되도록 함으로써 유동되는 공기가 방열면과 방열면 사이의 넓은 공간으로 들어와 방열면의 바깥쪽을 타고 이동하다가 방열면의 안쪽으로 들어와 넓은 공간으로 빠져나가도록 형성하여 공기의 흐름이 원활하도록 한다.In the present invention, each of the heat dissipation surface on which the louver is formed is not formed in parallel, but is characterized by a predetermined angle so that the space formed between the heat dissipation surface adjacent to the heat dissipation surface is gradually narrowed. The inclined angle of the air is formed so that the air flowing out of the heat dissipation surface can flow into the heat dissipation surface, so that the flowed air enters the large space between the heat dissipation surface and the heat dissipation surface and moves on the outside of the heat dissipation surface. It enters the inside of the heat surface and exits to a large space so that the air flows smoothly.
이러한 본 발명의 열교환기는, 복수 개의 튜브와, 상기 튜브들 사이에 설치되는 복수 개의 루버핀과, 상기 루버핀을 통과하는 공기와 접촉할 수 있도록 상기 루버핀의 표면에 형성된 다수 개의 루버를 포함하는 열교환기이고, 상기 루버핀은 일측 방열면과 이 일측 방열면에 이웃하는 타측 방열면이 쐐기 형상을 이루도록 공기 흐름방향을 기준으로 상호 일정각도 틀어져 있는 것을 특징으로 한다.The heat exchanger of the present invention includes a plurality of tubes, a plurality of louver fins installed between the tubes, and a plurality of louvers formed on the surface of the louver fins so as to be in contact with air passing through the louver pins. The heat exchanger, and the louver fin is characterized in that the mutually fixed angle relative to the air flow direction so as to form a wedge shape of one heat dissipation surface and the other heat dissipation surface adjacent to the one heat dissipation surface.
상기와 같은 본 발명에서, 방열면이 틀어진 각도는 방열면과 방열면이 수평 일 때를 기준으로 2∼5°인 것이 바람직하다. In the present invention as described above, the angle at which the heat dissipation surface is twisted is preferably 2 to 5 ° based on when the heat dissipation surface and the heat dissipation surface are horizontal.
본 발명의 열교환기에 구비된 루버 핀은, 다수 개의 튜브들 사이에 개재되는 것이며, 박판으로 된 파형으로 되고 파형을 이루는 각각의 방열면에 비늘 형상으로 된 다수 개의 루버가 경사각을 이루고 있으며, 각각의 방열면 바깥쪽에서 이웃된 방열면과의 사이에 형성되는 공간의 형상이 공기의 유출방향으로 갈수록 좁아지는 형상이 되도록 각각의 방열면은 마주하는 방열면을 향해 일정한 각도로 틀어져 있고, 다수 개의 루버가 갖는 경사각은 방열면의 바깥쪽으로 유동되던 공기가 방열면의 안쪽으로 유입될 수 있도록 형성되어 있다.The louver fin provided in the heat exchanger of the present invention is interposed between a plurality of tubes, and a plurality of louvers in a scale shape on each heat dissipating surface forming a corrugated sheet and forming a wave form an inclination angle. Each of the heat dissipating surfaces is turned at an angle toward the heat dissipating surface facing each other so that the shape of the space formed between the heat dissipating surfaces adjacent to the heat dissipating surface outside becomes narrower toward the outflow direction of air. The angle of inclination is formed so that air flowing outward of the heat dissipation surface can flow into the heat dissipation surface.
따라서 공기가 루버 핀으로 유입될 때 넓은 공간으로 유입되고, 방열면의 바깥쪽을 타고 이동하는 과정에서 방열면의 안쪽으로 들어와 방열면의 안쪽 넓은 공간을 경유하여 빠져나가므로 공기의 흐름이 원활한 특징이 있다.Therefore, when air flows into the louver fin, it enters a large space and in the process of moving on the outside of the heat dissipation surface, it enters the inside of the heat dissipation surface and exits through the large space inside the heat dissipation surface, so the air flows smoothly. There is this.
이로 인해 전열면적이 작아진 열교환기에서도 공기측의 압력 강하량이 낮도록 하면서 열교환기의 두께는 키울 수 있는 효과가 있다.As a result, even in a heat exchanger having a small heat transfer area, the thickness of the heat exchanger can be increased while keeping the pressure drop on the air side low.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical spirit of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.However, the accompanying drawings are only examples to illustrate the technical idea of the present invention in more detail, and thus the technical idea of the present invention is not limited to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 차량용 열교환기의 일반적 형태를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic view showing a general form of a conventional vehicle heat exchanger.
또, 도 2는 종래 차량용 열교환기에서 튜브와 핀의 설치구조를 설명하기 위한 개략도이다.In addition, Figure 2 is a schematic diagram for explaining the installation structure of the tube and fin in a conventional vehicle heat exchanger.
또, 도 3은 종래의 루버 핀을 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view for explaining a conventional louver pin.
또, 도 4는 종래의 루버 핀을 경유하는 공기의 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic diagram for explaining the flow of air through a conventional louver pin.
또, 도 5는 본 발명의 열교환기에 구비된 루버 핀을 도시한 사시도이다. 5 is a perspective view showing the louver fin provided in the heat exchanger of the present invention.
또, 도 6은 본 발명의 열교환기에 구비된 러버 핀을 경유하는 공기의 흐름을 설명하기 위한 루버 핀의 평단면도이다.6 is a plan sectional view of the louver fin for explaining the flow of air via the rubber fin provided in the heat exchanger of this invention.
본 발명의 열교환기에 구비된 루버 핀(400)은 종래기술에서와 같이 외부공기와의 열교환 면적을 확대하기 위하여 열교환기의 내부 순환 유체의 유로를 형성하는 다수 개의 튜브(30)들 사이에 개재된다.The
또, 박판으로 된 파형으로 되며 파형을 이루는 각각의 방열면(410)에 비늘 형상으로 된 다수 개의 루버(411)가 경사각을 이루고 있는 형태이다.In addition, a plurality of
그런데 본 발명은 압력강하량이 크지않아 공기의 흐름이 원활한 루버 핀을 갖는 열교환기를 제공하려는 것이다.However, the present invention is to provide a heat exchanger having a louver fin with a smooth flow of air because the pressure drop is not large.
이를 위하여 본 발명에서는, 각각의 방열면(410) 바깥쪽에서 이웃된 방열면(410)과의 사이에 형성되는 공간(420)의 형상이 공기의 유출방향으로 갈수록 좁 아지는 형상이 되도록 각각의 방열면(410)은 마주하는 방열면(410)을 향해 일정한 각도로 틀어져 있도록 한다.To this end, in the present invention, each room so that the shape of the
즉, 루버핀(400)은 일측 방열면(410)과 이 일측 방열면(410)에 이웃하는 타측 방열면(410)이 쐐기 형상을 이루도록 공기 흐름방향을 기준으로 상호 일정각도(α) 틀어져 있는 것이다.That is, the
방열면(41)에 형성된 다수 개의 루버(411)가 갖는 경사각은 방열면의 바깥쪽으로 유동되던 공기가 방열면의 안쪽으로 유입될 수 있도록 형성되어 있도록 한다.The inclination angle of the plurality of
이러한 구조는, 공기가 루버 핀(400)으로 유입될 때 넓은 공간으로 유입되고, 방열면(410)의 바깥쪽을 타고 이동하는 과정에서 방열면(410)의 안쪽으로 들어와 방열면(410)의 안쪽 넓은 공간을 경유하여 빠져나가게 되므로 공기가 원활하게 유동되는 구조이다.Such a structure is introduced into a wide space when air is introduced into the
즉, 박판으로 된 파형으로 되어 있고, 각각의 방열면(410) 바깥쪽에서 이웃된 방열면(410)과의 사이에 형성되는 공간(420)의 형상이 공기의 유출방향으로 갈수록 좁아지는 형상이 되도록 각각의 방열면(410)은 마주하는 방열면(410)을 향해 일정한 각도로 틀어져 있는 형상은 방열면의 바깥쪽에서 볼 때는 상기 공간(420)의 형상이 공기의 유출방향으로 갈수록 좁아지는 형상이지만 방열면의 안쪽에서 볼 때는 반대로 공기의 유출방향으로 갈수록 넓어지는 형상이다.That is, in the form of a thin wave, so that the shape of the
따라서 루버 핀(400)으로 유입되는 공기는 넓은 곳으로 유입되어 넓은 곳을 경유하여 빠져나가며, 방열면(410)의 바깥쪽을 타고 이동하던 공기가 방열면(410)의 안쪽으로 원활하게 유입된다. Therefore, the air flowing into the
이로 인해 공기가 루버 핀(400)을 원활하게 경유하게 되는 것이다.Because of this, the air is to smoothly pass through the
본 발명에 있어서, 루버 핀(400)의 방열면(410)은 첨부된 도면에서와 같이 수직에 가까운 형태로 연장된 것일 수도 있고, 통상의 루버 핀을 비롯한 일반적인 핀과 같이 방열면(410)이 파형의 아래쪽 지점을 향해 각을 갖는 것일 수도 있다.In the present invention, the
다만, 본 발명의 루버 핀에 적합한 것은 첨부된 도면에서와 같이 방열면(410)이 수직에 가까운 형태로 연장된 것이다. However, suitable for the louver pin of the present invention is that the
이것은 각각의 방열면(410) 바깥쪽에서 이웃된 방열면(410)과의 사이에 형성되는 공간(420)의 형상이 공기의 유출방향으로 갈수록 좁아지는 형상이 되기 때문에 방열면과 방열면 사이의 간격이 넓을 필요가 없기 때문이다.The space between the heat dissipating surface and the heat dissipating surface is formed because the shape of the
방열면(410)과 방열면(410) 사이의 간격이 넓을수록 방열면(410)의 수가 적어질 수밖에 없어 열교환 효율이 낮아질 수밖에 없기 때문이다.This is because the larger the gap between the
따라서 방열면(410)이 수직에 가까운 형태로 연장되도록 하여 적은 공간에 방열면(410)의 수가 더 많이 위치되도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to allow the
본 발명에 있어서, 열교환 효율을 고려할 때 방열면(410)이 틀어진 각도(α)는 방열면과 방열면이 수평일 때를 기준으로 2∼5°인 것이 바람직하다.(도 6참조)In the present invention, in consideration of heat exchange efficiency, the angle α at which the
도 1은 종래의 차량용 열교환기의 일반적 형태를 도시한 개략도1 is a schematic view showing a general form of a conventional vehicle heat exchanger
도 2는 종래의 차량용 열교환기에서 튜브와 핀의 설치구조를 설명하기 위한 개략도Figure 2 is a schematic diagram for explaining the installation structure of the tube and fin in a conventional vehicle heat exchanger
A : 튜브와 핀이 배치된 상태A: Tube and pin are arranged
B : A-A 단면도B: A-A section
도 3은 종래의 루버 핀을 설명하기 위한 사시도3 is a perspective view for explaining a conventional louver pin
도 4는 종래의 루버 핀을 경유하는 공기의 흐름을 설명하기 위한 개략도Figure 4 is a schematic diagram for explaining the flow of air through the conventional louver pin
도 5는 본 발명의 열교환기에 구비된 루버 핀을 도시한 사시도Figure 5 is a perspective view showing a louver fin provided in the heat exchanger of the present invention
도 6은 본 발명의 열교환기에 구비된 루버 핀을 경유하는 공기의 흐름을 설명하기 위한 루버 핀의 평단면도6 is provided with a heat exchanger of the present invention Planar cross-sectional view of the louver pin to explain the flow of air through the louver pin
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10, 20. 헤더탱크 30. 튜브10, 20.
40. 핀 400. 루버핀40.Pin 400.Louver Pin
410. 방열면 411. 루버410.
420. 공간420. Space
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- 2009-12-22 KR KR1020090128762A patent/KR20110072005A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |