KR20120044850A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 특히 열을 교환하는 구조를 개선한 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, to a heat exchanger having an improved structure for exchanging heat.
열교환기는 공기조화기나 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 사용하는 기기에 내장되어 사용되는 장치로써, 다수의 열교환 핀(fin)과, 냉매를 안내하며 다수의 열교환 핀을 관통하도록 설치되는 냉매관을 포함한다. 열교환 핀은 외부에서 열교환기로 유입되는 공기와의 접촉면적을 넓힘으로써 냉매관을 흐르는 냉매와 외부 공기와의 열교환 효율을 높이게 된다.The heat exchanger is a device used in a device using a refrigeration cycle, such as an air conditioner or a refrigerator, and includes a plurality of heat exchange fins and a refrigerant pipe installed to guide the refrigerant and pass through the plurality of heat exchange fins. The heat exchange fins increase the heat exchange efficiency between the refrigerant flowing through the refrigerant pipe and the external air by increasing the contact area of the air introduced into the heat exchanger from the outside.
대체적으로 열교환 효율은 열교환 핀을 통과하는 공기와 접촉하는 열교환 핀의 접촉면적이 넓을수록 또한 열교환 핀과 접촉하는 공기에 작용하는 저항이 작을수록 증가하게 되는데, 공기와 열교환 핀의 접촉면적이 지나치게 넓을 경우 열교환 핀을 통과하는 공기에 저항이 크게 작용하게 되고, 공기에 작용되는 저항을 감소시키기 위해 접촉면적을 좁힐 경우 원하는 열교환 효율을 얻을 수 없기에, 열교환기 에 따른 최적의 핀 형상이 필요하다.In general, the heat exchange efficiency is increased as the contact area of the heat exchange fin in contact with the air passing through the heat exchange fin and the resistance of the air in contact with the heat exchange fin is small. In this case, the resistance is largely applied to the air passing through the heat exchange fins, and if the contact area is narrowed to reduce the resistance applied to the air, the desired heat exchange efficiency cannot be obtained. Therefore, an optimum fin shape according to the heat exchanger is required.
또한, 열교환기를 증발기로 사용할 경우(즉 냉동사이클이 난방운전을 수행할 경우), 실외의 온도가 너무 낮게 되면 열교환기의 표면온도가 영하로 떨어지게 되고, 실외공기에 포함된 수분이 차가워진 열교환기의 표면에 착상(着霜)되어 열교환기의 열교환 능력이 떨어지게 된다.In addition, when the heat exchanger is used as an evaporator (that is, when the refrigeration cycle performs a heating operation), if the outdoor temperature becomes too low, the surface temperature of the heat exchanger drops below zero, and the heat exchanger that cools the moisture contained in the outdoor air. It is implanted on the surface of the heat exchanger, and the heat exchange capacity of the heat exchanger is reduced.
본 발명의 일 측면은 공기와 열교환 핀 간의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있는 구조를 가진 열교환기를 제공한다.One aspect of the present invention provides a heat exchanger having a structure capable of smoothly performing heat exchange between air and heat exchange fins.
또한, 열교환 핀의 표면에 발생할 수 있는 착상을 억제하는 구조를 가진 열교환기를 제공한다.In addition, the present invention provides a heat exchanger having a structure for suppressing the idea that may occur on the surface of the heat exchange fins.
본 발명의 사상에 따른 열교환기는 냉매가 흐르는 냉매관;과, 상기 냉매관의 외주면에 결합되는 열교환 핀;을 포함하고, 상기 열교환 핀은, 플레이트;와, 상기 플레이트로부터 돌출되는 요철부;와, 상기 요철부의 양측에 배치되어 상기 요철부로 공기를 안내하는 슬릿(Slit)부;와, 상기 요철부에 마련되어 상기 슬릿(Slit)부를 지난 공기와 열교환하는 루버(Louver)부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a heat exchanger includes: a refrigerant pipe through which a refrigerant flows; and a heat exchange fin coupled to an outer circumferential surface of the refrigerant pipe, wherein the heat exchange fin includes: a plate; and an uneven portion protruding from the plate; And a slit portion disposed at both sides of the uneven portion to guide air to the uneven portion; and a louver portion provided at the uneven portion to heat-exchange with air past the slit portion.
상기 루버(Louver)부는, 상기 요철부에 마련되는 제1절개부와, 상기 요철부에 서로 이격되어 평행하게 마련되는 복수의 가이드판을 포함하고, 상기 제1절개부와 상기 복수의 가이드판은 교대로 배치될 수 있다.The louver portion includes a first cutout portion provided in the uneven portion, and a plurality of guide plates spaced apart from each other in parallel to the uneven portion, and the first cutout portion and the plurality of guide plates include: Can be placed alternately.
상기 가이드판의 폭은 0.5mm 이상 3mm 이하인 것을 특징으로 한다.The width of the guide plate is characterized in that the 0.5mm or more and 3mm or less .
상기 요철부는 상기 플레이트와 경사지게 배치되는 제1경사면을 포함하고, 상기 가이드판은 상기 제1경사면에 마련되며, 상기 가이드판과 상기 제1경사면이 이루는 각은 10° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 한다.The uneven portion includes a first inclined surface disposed to be inclined with the plate, the guide plate is provided on the first inclined surface, the angle formed by the guide plate and the first inclined surface is characterized in that 10 ° or more and 60 ° or less. .
상기 슬릿(Slit)부는, 상기 플레이트와 경사지게 배치되는 제2경사면과, 상기 제2경사면 사이에 형성되는 상부면과, 상기 상부면의 후방에 마련되는 제2절개부를 포함할 수 있다.The slit portion may include a second inclined surface disposed to be inclined with the plate, an upper surface formed between the second inclined surface, and a second cutout provided at a rear of the upper surface.
상기 상부면의 폭은 0.5mm 이상 5mm 이하인 것을 특징으로 한다.The upper surface has a width of 0.5 mm or more and 5 mm or less.
상기 제1경사면들은 상기 플레이트에 서로 대칭되게 배치되고, 상기 제1경사면들이 만나서 형성하는 선과 상기 플레이트와의 거리는 상기 요철부의 높이를 이루며, 상기 요철부의 높이는 0.5mm 이상 4mm 이하인 것을 특징으로 한다.The first inclined surfaces are disposed symmetrically to the plate, the distance between the line formed by the first inclined surfaces and the plate forms the height of the uneven portion, and the height of the uneven portion is 0.5 mm or more and 4 mm or less.
상기 제1경사면은 상기 플레이트에 서로 대칭되게 배치되고, 상기 제1경사면들과 연결되어 상기 제1경사면들 사이에 형성되는 평탄면과 상기 플레이트와의 거리는 상기 요철부의 높이를 이루며, 상기 요철부의 높이는 0.5mm 이상 4mm 이하인 것을 특징으로 한다.The first inclined surface is disposed symmetrically to the plate, the distance between the plate and the flat surface formed between the first inclined surfaces and the first inclined surface forms the height of the uneven portion, the height of the uneven portion It is characterized by being 0.5 mm or more and 4 mm or less.
상기 열교환 핀은 상기 플레이트가 서로 간격을 두고 적층되어 형성될 수 있다.The heat exchange fins may be formed by stacking the plates at intervals from each other.
또한 본 발명의 사상에 따른 열교환기는 유체를 안내하는 튜브;와, 상기 튜브와 접촉하여 상기 유체와 외부 공기와의 열교환을 매개하는 열교환 핀;을 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 열교환 핀은, 상기 튜브를 안착시켜 지지하는 안착홈;과, 상기 안착홈 사이에 마련되며 상기 튜브가 연장되는 방향으로 돌출되는 요철부;와, 상기 요철부의 주위에 배치되어 상기 요철부로 유입되는 공기의 유속을 가속시키는 슬릿(Slit)부;와, 상기 요철부에 형성되어 상기 슬릿(Slit)부를 통과한 공기와 상기 유체와의 열교환을 촉진하는 루버(Louver)부;를 포함한다.In addition, the heat exchanger according to the spirit of the present invention; And a heat exchanger comprising a tube for guiding the fluid; and a heat exchange fin in contact with the tube to mediate heat exchange between the fluid and the outside air, wherein the heat exchange fin, the tube And a seating groove for seating and supporting the recess, and an uneven portion provided between the seating grooves and protruding in the direction in which the tube extends; and a slit disposed around the uneven portion to accelerate a flow rate of air introduced into the uneven portion And a louver portion formed in the uneven portion to promote heat exchange between the air passing through the slit portion and the fluid.
상기 루버(Louver)부는, 서로 이격되어 평행하게 배치되는 복수의 가이드판과, 상기 복수의 가이드판과 교대로 배치되는 복수의 제1절개부를 포함할 수 있다.The louver part may include a plurality of guide plates spaced apart from each other and arranged in parallel, and a plurality of first cutout parts alternately arranged with the plurality of guide plates.
상기 요철부는 서로 대칭되게 배치되어 'V'자 형상을 형성하는 제1경사면을 포함하고, 상기 복수의 가이드판 및 상기 복수의 제1절개부는 상기 제1경사면에 마련될 수 있다.The uneven parts may include a first inclined surface symmetrically disposed to form a 'V' shape, and the plurality of guide plates and the plurality of first cutouts may be provided on the first inclined surface.
상기 제1경사면과 상기 제1경사면에 마련되는 상기 가이드판이 이루는 각은 10° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 한다.The angle formed between the first slope and the guide plate provided on the first slope is 10 ° or more and 60 ° or less.
상기 가이드판의 폭은 0.5mm 이상 5mm 이하인 것을 특징으로 한다.The width of the guide plate is characterized in that the 0.5mm or more and 5mm or less.
상기 슬릿(Slit)부는, 상기 튜브가 연장되는 방향으로 돌출되는 제2경사면과, 상기 제2경사면 사이에 형성되는 상부면과, 상기 상부면의 후방에 마련되는 제2절개부를 포함할 수 있다.The slit part may include a second inclined surface protruding in a direction in which the tube extends, an upper surface formed between the second inclined surface, and a second cutout provided at a rear of the upper surface.
상기 상부면의 폭은 0.5mm 이상 5mm 이하인 것을 특징으로 한다.The upper surface has a width of 0.5 mm or more and 5 mm or less.
상기 요철부는 서로 대칭되게 배치되는 제1경사면과, 상기 제1경사면과 연결되어 상기 제1경사면 사이에 형성되는 평탄면을 포함하고, 상기 복수의 가이드판 및 상기 복수의 제1절개부는 상기 제1경사면 또는 상기 평탄면에 마련될 수 있다.The concave-convex portion includes a first inclined surface disposed symmetrically with each other, and a flat surface connected to the first inclined surface and formed between the first inclined surface, wherein the plurality of guide plates and the plurality of first cutouts are formed in the first inclined surface. It may be provided on an inclined surface or the flat surface.
본 발명의 실시예들에 의하면 공기와 열교환 핀 간의 열교환이 원활하게 이루어지므로 열교환 효율이 증가한다.According to the embodiments of the present invention, since the heat exchange between the air and the heat exchange fin is smooth, the heat exchange efficiency is increased.
또한, 열교환 핀의 표면에 발생할 수 있는 착상이 억제되므로 열교환 효율이 증가한다.In addition, the heat exchange efficiency is increased because the idea that can occur on the surface of the heat exchange fin is suppressed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도.
도 2는 도 1에서 열교환 핀의 일부분을 발췌하여 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 도 3의 I-I 선에 따른 단면도.
도 5는 도 4의 일부를 확대한 단면도.
도 6은 도 3의 열교환 핀의 주위를 흐르는 공기의 유동을 나타낸 도면.
도 7은 도 6의 II-II 부분의 단면도.
도 8은 도 3의 열교환 핀의 열교환 성능을 나타낸 도표.
도 9는 기존핀의 정면도.
도 10은 도 9의 A-A 부분의 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 정면도.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환기의 정면도.
도 13은 도 12의 III-III선에 따른 단면도.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 열교환기의 정면도.
도 15는 도 14의 IV-IV 선에 따른 단면도.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열교환기의 정면도.
도 17은 도 16의 V-V 선에 따른 단면도.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 열교환기의 정면도.
도 19는 도 18의 VI-VI 선에 따른 단면도.1 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a portion of the heat exchange fin shown in FIG. 1; FIG.
3 is a front view of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 3.
5 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 4.
FIG. 6 illustrates a flow of air flowing around the heat exchange fin of FIG. 3.
7 is a cross-sectional view of the II-II portion of FIG.
8 is a diagram illustrating heat exchange performance of the heat exchange fin of FIG. 3.
9 is a front view of an existing pin.
10 is a cross-sectional view of the AA portion of FIG. 9.
11 is a front view of a heat exchanger according to a second embodiment of the present invention.
12 is a front view of a heat exchanger according to a third embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 12;
14 is a front view of a heat exchanger according to a fourth embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 14.
16 is a front view of a heat exchanger according to a fifth embodiment of the present invention.
17 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 16.
18 is a front view of a heat exchanger according to a sixth embodiment of the present invention.
19 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 18;
이하에서는 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.1 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(10)는 냉매가 흐르는 냉매관(20)과, 냉매관(20)의 외주면에 결합되는 열교환 핀(30)을 포함한다.As illustrated in FIG. 1, the
냉매관(20)은 유체인 냉매가 흐를 수 있도록 내부가 중공된 튜브(Tube) 형상으로 마련된다. 냉매관(20)은 냉매관(20)을 흐르는 냉매와 외부공기와의 열교환 면적을 넓히기 위해 가능한 한 길게 형성되는 것이 바람직하나, 한 방향으로만 길게 형성하기에는 공간적인 제약이 따르므로, 열교환기(10)의 양단에서 냉매관(20)이 연장되어 온 방향과 반대의 방향으로 절곡되며, 이러한 절곡을 수차례 반복시킴으로써, 한정된 공간에서 효율적으로 열교환 면적을 넓힐 수 있다.The
냉매관(20) 내부에서 흐르는 냉매로는 성질이 서로 다른 프레온을 혼합한 것으로 R-134a, R410A를 포함한 다수의 냉매가 사용된다.The refrigerant flowing in the
냉매는 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화(압축)하면서 외부 공기와 열교환하거나, 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화(팽창)하면서 외부 공기와 열교환하게 되는데, 냉매가 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화될 때 열교환기(10)는 응축기로 사용되고, 냉매가 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화될 때 열교환기(10)는 증발기로 사용된다.The refrigerant exchanges heat with the outside air while the phase changes (compresses) from the gaseous state to the liquid state, or heat exchanges with the outside air with the phase change (expanded) from the liquid state to the gaseous state. When the
냉매는 냉매관(20)을 흐르면서 압축 또는 팽창하면서 주위로 열을 방출하거나 주위로부터 열을 흡수하게 되는데, 압축 또는 팽창 시에 냉매가 열을 효율적으로 방출 또는 흡수하게 하기 위하여 냉매관(20)에 열교환 핀(30)이 결합된다.The refrigerant flows through the
열교환 핀(30)은 냉매관(20)이 연장되는 방향으로 일정한 간격을 두고 복수개가 적층된다. The
열교환 핀(30)은 열전도율이 높은 알루미늄을 포함한 여러 금속재질로 만들어지며, 냉매관(20)의 외주면에 접촉, 결합되어 실질적으로 외부 공기와 냉매관(20)의 접촉면적을 넓히는 역할을 한다. The
열교환 핀(30)이 적층되는 간격이 좁을수록 더 많은 수의 열교환 핀(30)을 배치할 수 있으나, 간격이 지나치게 좁아질 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 열교환기(10) 쪽으로 유입되는 공기(F)에 저항으로 작용하여 압력손실의 우려가 있으므로 간격을 적절하게 조절할 필요가 있다. As the spacing between the
도 2는 도 1에서 열교환 핀의 일부분을 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 3의 I-I 선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 4의 일부를 확대한 단면도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a portion of the heat exchange fin in FIG. 1, FIG. 3 is a front view of FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged portion of FIG. 4. It is a cross section.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 열교환 핀(30)은 플레이트(40)와, 플레이트(40)로부터 돌출되는 요철부(70)와, 요철부(70)의 양측에 마련되는 슬릿(slit)부(50)와, 요철부(70)에 마련되는 루버(Louver)부(60)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 to 5, the
플레이트(40)는 알루미늄 합금 등의 재질을 가진 얇은 판이며, 냉매관(30)과 접촉하는 안착홈(32)을 포함한다.The
안착홈(32)은 냉매관(30)의 외주면과 접촉하여 냉매관을 지지하는 구성으로 냉매관(30)을 감쌀 수 있도록 냉매관(30)의 외주면과 대응하는 형상으로 마련된다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 안착홈(32)은 플레이트(40)의 전, 후방으로 돌출되는데 이는 냉매관(30)을 안정적으로 지지함과 동시에 냉매관(30)과 열교환 핀(30)의 접촉 면적을 넓힘으로써 열교환이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.As shown in FIG. 2, the
플레이트(40)의 전방으로는 요철부(70)가 돌출 형성된다.In the front of the
요철부(70)는 플레이트(40)와 소정 각도를 형성하여 경사지게 배치되는 제1경사면(72)을 포함하며, 제1경사면(72)은 플레이트(40) 상에서 서로 대칭되게 배치되어 대략 'V'자 형상을 형성한다.The
제1경사면(72)은 슬릿(slit)부(50)를 지난 공기가 루버(Louver)부(60)로 흐를 수 있도록 안내한다. 즉, 슬릿(slit)부(50)를 지나면서 가속된 공기가 자연스럽게 제1경사면(72)을 타고 흐를 수 있도록 하여 공기의 유속이 줄어들지 않도록 하며, 제1경사면(72)을 타고 흐르는 공기는 루버(Louver)부(60)와 접촉하여 냉매관(20)을 흐르는 냉매와 열교환을 함으로써, 열전달 효율이 증가하게 된다.The first
앞서 설명한 바와 같이, 제1경사면(72)은 플레이트(40) 상에서 서로 대칭되게 배치되어 대략 'V'자 형상을 형성하게 되는데, 제1경사면(72)이 'V'자 형상을 형성하면서 만나는 곳에는 수직 방향으로 접선(74)이 형성되며, 이 접선(74)과 플레이트(40)와의 거리는 요철부(70)의 높이(H)를 형성한다.As described above, the first
요철부(70)의 높이(H)가 높아질수록 제1경사면(72)의 면적이 넓어져 외부 공기와 접촉하는 면적이 넓어지는 장점이 있으나, 요철부(70)의 높이(H)가 지나치게 높아질 경우 외부 공기의 흐름에 저항으로 작용하게 되어 공기의 유속을 감소시키고, 공기의 압력을 떨어뜨리게 되어(압력손실), 전제적으로 열전달 효율이 저하될 수 있으므로 적절한 조절이 필요하며, 따라서 요철부(70)의 높이(H)는 0.5mm 이상 4.0mm 이하인 것이 바람직하다.As the height H of the
한편, 제1경사면(72)은 플레이트(40) 상에서 대칭되지 않게 배치될 수도 있는데, 자세한 사항은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 핀(300)에서 후술하기로 한다.On the other hand, the first
요철부(70)의 양측에는 슬릿(Slit)부(50)가 배치된다.
슬릿(slit)부(50)는 열교환 핀(30)의 표면에 실외공기에 포함된 수분이 착상(着霜)되는 현상을 방지하고, 열교환기(10)로 유입되는 외부 공기를 가속시켜 요철부(70) 및 루버(Louver)부(60)로 안내하기 위한 구성으로 플레이트(40)와 경사지게 배치되는 제2경사면(52)과, 제2경사면(52) 사이에 형성되는 상부면(54)과, 상부면(54)의 후방에 마련되는 제2절개부(56)를 포함한다.The
제2경사면(52)은 플레이트(40)와 소정 각도를 형성하여 경사지게 돌출되어 플레이트(40)와 상부면(54) 사이에 외부 공기가 흐를 수 있는 공간을 형성한다.The second
상부면(54)은 대략 사다리꼴 형상의 평면으로 제2경사면(52) 사이에 마련된다. 슬릿(Slit)부(50)를 지나는 공기는 상부면(54)과 만나 상부면(54)을 중심으로 갈라지면서 상부면(54)의 전면 및 후면 타고 흐르게 되면서 난류(Turbulent flow)가 되면서 더욱 가속된다.The
도시되지는 않았지만 상부면(54)은 다른 형상으로 마련될 수도 있다. 즉, 사다리꼴 형상과 다른 삼각 형상, 반원 형상, 원호 형상, 사각 형상 등으로 마련될 수 있다. 상부면(54)이 상기와 같은 형상을 가지더라도 슬릿(Slit)부(50)를 지나는 공기는 상부면(54)과 만나 상부면(54)을 중심으로 갈라지는 효과는 상부면(54)이 사다리꼴 형상의 평면으로 마련된 경우와 동일하다.Although not shown, the
상부면(54)과 제2경사면(52)은 모서리부(58)를 형성하며, 모서리부(58)는 착상(着霜)을 방지한다. 착상(着霜)은 외부 공기 중에 포함된 수분이 열교환 핀(30)의 표면에서 얼어 부착되는 현상으로, 특히 일정량 이상의 수분이 쉽게 응집될 수 있는 평면 등에 잘 형성되는데, 위와 같이 모서리부(58)를 형성함으로써 일정량 이상의 수분이 응집되기 어렵게 되어 착상(着霜)을 방지하거나, 착상(着霜)의 진행 정도를 늦추게 된다.The
제2절개부(56)는 상부면(54)의 후방에 마련되어 열교환기(10)로 유입되는 외부 공기를 루버(Louver)부(60)로 안내하며, 상부면(54)을 타고 흐르는 공기에 가해지는 저항이 최소화되도록 한다.The
겨울철 난방을 위해 열교환기(10)가 증발기로 사용될 경우 냉매관(20)을 흐르는 냉매는 액체상태에서 기체상태로 팽창하면서 주위의 열을 흡수하게 되고, 냉매관(20) 표면의 온도는 일반적으로 0℃ 이하로 떨어지게 되는데 제2절개부(56)를 형성하여 냉매관(20)과 슬릿(Slit)부(50)의 열교환을 늦추게 함으로써 착상(着霜)을 방지할 수 있다.When the
상부면(54)의 폭(D)은 슬릿(Slit)부(50)를 지나는 공기에 작용하는 저항을 고려하여 0.5mm 이상 5.0mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.The width D of the
슬릿(slit)부(50)는 요철부(70)의 양측에 배치되며, 또한 적어도 둘 이상이 플레이트(40)의 상,하 방향으로 분리되어 배치될 수 있다.The
슬릿(slit)부(50)를 플레이트(40)의 상,하 방향으로 나누어 배치시킴으로써, 슬릿(slit)부(50)가 분리되지 않는 경우에 비해 슬릿(slit)부(50) 및 플레이트(40)의 강도가 보강되는 효과가 있다.By dividing the
요철부(70)에는 루버(Louver)부(60)가 마련된다.The
루버(Louver)부(60)는 제1경사면(72)에 마련되는 가이드판(62)과, 가이드판(62)과 교대로 배치되는 제1절개부(64)를 포함한다.The
가이드판(62)은 제1경사면(72)과 소정 각도를 이루며, 서로 이격되어 평행하게 배치된다. The
슬릿(Slit)부(50) 지나 가속화된 외부 공기는 제1경사면(72)을 타고 흐르면서 가이드판(62)과 접촉하여 열교환을 하게 된다. 가이드판(62)은 열교환 핀(30)과 외부 공기와의 접촉 면적을 실질적으로 넓힘으로써 열교환 효율을 증가시킨다.The external air accelerated past the
가이드판(62)의 피치(Pitch, P, 폭)를 작게 할수록 또는 가이드판(62)과 제1경사면(72)과 이루는 경사각(α)가 클수록 외부 공기와의 접촉 면적이 넓어지는 장점은 있으나, 피치(P)가 지나치게 작거나 경사각(α)이 지나치게 커지게 되면 루버(Louver)부(60)를 흐르는 공기의 유속이 가이드판(62)의 영향으로 줄어들어 압력이 강하되는 현상이 발생할 수 있고, 이는 전체적인 열전달 효율의 저하로 나타난다. 따라서 가이드판(62)의 피치(P)와 경사각(α)의 적절한 조정이 필요하며, 피치(P)는 0.5mm 이상 3.0mm 이하, 경사각(α)은 10° 이상 60° 이하인 것이 바람직하다.The smaller the pitch (P, P, width) of the
또한, 가이드판(62)의 외곽에 형성되는 모서리는 앞서 설명한 바와 같이 착상(着霜)을 방지하거나, 착상(着霜)의 진행 정도를 늦추게 된다.In addition, the corners formed at the outer side of the
제1절개부(64)는 제1경사면(72) 마련되며 가이드판(62)과 교대로 배치된다. 슬릿(Slit)부(50) 지나 가속화된 외부 공기가 가이드판(62)의 일면을 타고 흐를 수 있도록 유도하여 가이드판(62)과 외부 공기와의 열전달이 원활하게 진행될 수 있도록 한다.The
도 6은 도 3의 열교환 핀의 주위를 흐르는 공기의 유동을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 'A' 부분의 단면도이다.FIG. 6 is a view illustrating a flow of air flowing around the heat exchange fin of FIG. 3, and FIG. 7 is a cross-sectional view of part 'A' of FIG. 6.
도 6 내지 도 7은 CFD(전산유체역학, Computational Fluid Dynamics)에 의한 방법을 통하여 열교환 핀(30) 주위에서의 공기의 유동을 산출한 결과이다. 도면에 나타난 선들은 공기가 흐르는 방향을 나타내며, 선의 길이 공기의 유속을 나타내는 것으로 선의 길이가 길어질수록 공기의 유속이 더 빠른 것을 의미한다.6 to 7 show the results of calculating the flow of air around the
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 열교환 핀(30)의 슬릿(Slit)부(50)를 지나는 공기는 슬릿(Slit)부(50)를 지나지 않는 주위의 공기에 비해 더 빠른 것을 알 수 있다. 이는 슬릿(Slit)부(50)로 유입되는 공기가 슬릿(Slit)부(50)의 상부면(54)을 만나면서 가속되기 때문이다.6 to 7, it can be seen that the air passing through the
슬릿(Slit)부(50)에 의해 가속된 공기는 유속의 저하 없이 제1경사면(72)에 마련된 루버(Louver)부(60)로 흐르는 것을 볼 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 슬릿(Slit)부(50)는 슬릿(Slit)부(50)로 유입되는 공기를 가속화시킬 뿐만 아니라, 유입된 공기가 루버(Louver)부(60)로 흐를 수 있도록 안내하는 역할을 한다.It can be seen that the air accelerated by the
공기는 가이드판(62)의 표면 및 가이드판(62)과 가이드판(62)의 사이, 즉 제1절개부(64)의 주변에서 특히 높은 유속을 가지고 흐르면서 가이드판(62)과 열교환을 하게 된다.The air flows with a particularly high flow rate between the surface of the
도 8은 도 3의 열교환 핀의 열교환 성능을 나타낸 도표이고, 도 9 및 도 10은 도 3의 열교환 핀의 성능과 대비되는 기존핀의 정면도와 단면도이다.FIG. 8 is a diagram illustrating heat exchange performance of the heat exchange fin of FIG. 3, and FIGS. 9 and 10 are front and cross-sectional views of a conventional fin as compared with that of FIG. 3.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 기존핀(1)은 중앙부에 슬릿(slit)(5)을 포함하고 있으나, 도 3의 열교환 핀(30)에 포함된 요철부(70) 및 루버(Louver)부(60)는 포함하고 있지 않다.As shown in FIGS. 9 and 10, the existing
도 8의 도표에서 풍속은 핀으로 유입되는 외부 공기의 유속을 의미하며, 핀 피치(Fin Pitch)는 핀과 핀 사이의 간격을 의미하는 것으로 피치가 작을수록 제한된 공간에 많은 수의 핀이 배치된 것을 의미한다.In the diagram of FIG. 8, the wind speed refers to the flow rate of external air flowing into the fin, and the fin pitch refers to the distance between the fin and the fin. The smaller the pitch, the larger the number of fins in the limited space. Means that.
동일한 피치(Pitch = 1.5mm)에서 기존핀과 신규핀의 열전달 성능을 비교해 보면, 신규핀이 모든 풍속 구간에서 기존핀에 비해 열전달 성능이 증가했음을 알 수 있으며, 성능의 증가 폭은 대략 7.4% ~ 8.2% 정도이다.Comparing the heat transfer performance of the existing and new fins at the same pitch (Pitch = 1.5mm), it can be seen that the new fin has increased heat transfer performance over the existing fins at all wind speeds, and the increase in performance is approximately 7.4% ~ 8.2%.
또한, 신규핀의 피치를 1.5mm에서 1.7mm로 증가시킨 경우에도 피치가 1.5mm인 기존핀의 열전달 성능보다 우수한 것을 알 수 있다. 이는 신규핀을 사용할 경우 제한된 공간에 기존핀에 비해 더 적은 수를 사용하더라도 더 나은 열전달 성능을 얻을 수 있음을 의미하며, 따라서 핀 제작에 사용되는 재료비가 절감되는 효과가 있다.In addition, even when the pitch of the new fin is increased from 1.5mm to 1.7mm it can be seen that the heat transfer performance of the existing fin with a pitch of 1.5mm. This means that new fins can be used to obtain better heat transfer even if they are used in fewer spaces than conventional fins, thus reducing the cost of materials used to fabricate fins.
도 11 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 열교환 핀(200, 300, 400, 500, 600)의 정면도와 단면도이다.11 to 19 are front and cross-sectional views of the
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 핀(200)을 도시한 것으로 열교환 핀(200)의 전면으로부터 돌출되는 슬릿(Slit)부(250)가 상, 하 두 부분으로 분리되지 않고 일체로 형성된다.FIG. 11 illustrates a
도 12 및 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 핀(300)을 도시한 것으로 열교환 핀(300)의 요철부(370)가 비대칭으로 형성된다. 즉, 요철부(370)를 형성하는 제1경사면(372a, 372b)들은 비대칭의 'V'자 형상을 형성한다.12 and 13 illustrate a
요철부(370)를 형성하는 제1경사면(372a)과 플레이트(40)의 전면이 이루는 경사각(β)이 제1경사면(372b)과 플레이트(40)의 전면이 이루는 경사각(β') 보다 크게 형성되며, 따라서 제1경사면(372a)의 넓이는 제1경사면(372b)의 넓이 보다 작게 형성된다. 또한, 제1경사면(372a, 372b)들이 서로 만나는 곳에서 형성되는 접선(374)도 플레이트(40)의 중심에서 벗어난 위치에 마련된다.The inclination angle β formed between the first
도 14 및 도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 열교환 핀(400)을 도시한 것으로 열교환 핀(400)의 루버(Louver)부(60)에 마련되는 가이드판(462)의 경사각이 일정하지 않다.14 and 15 illustrate a
즉, 제1경사면(72)에 마련되는 복수의 가이드판(462)이 제1경사면(72)과 형성하는 경사각은 각각 서로 다를 수 있다.That is, the inclination angles formed by the plurality of
도 16 및 도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열교환 핀(500)을 도시한 것으로 열교환 핀(500)의 전면으로부터 돌출되는 슬릿(slit)부(50)가 요철부(70)의 일측에만 배치된다.16 and 17 illustrate a
이 경우 외부 공기가 유입되는 일측에 슬릿(slit)부(50)가 배치되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the
도 18 및 도 19는 본 발명의 제6 실시예에 따른 열교환 핀(600)을 도시한 것으로 열교환 핀(600)의 요철부(670)는 평탄면(676)을 포함한다.18 and 19 illustrate a
평탄면(676)은 제1경사면(672)들 사이에 형성되며, 제1경사면(672)은 평탄면(676)을 중심으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 평탄면(676)과 플레이트(40)와의 거리는 요철부(670)의 높이를 이루며, 요철부(670)의 높이는 0.5mm 이상 4mm 이하인 것이 바람직하다.The
가이드판(62)은 제1경사면(672) 또는 평탄면(676) 중 어느 한 곳에 선택적으로 마련되거나, 제1경사면(672) 및 평탄면(676)에 모두 마련될 수 있다.The
상기에 설명한 실시예들은 둘 이상의 실시예들 이상이 서로 조합될 수 있다. 예를 들어 제3 실시예와 제4 실시예를 조합할 경우, 비대칭으로 형성되는 요철부(370)의 제1경사면(372a, 372b)들(제3 실시예의 특징)에 가이드판(462)이 제1경사면(372a, 372b)들과 각각 서로 다른 경사각을 이루면서 배치(제4 실시예의 특징)될 수 있다.Embodiments described above may be combined with each other two or more embodiments. For example, when combining the third and fourth embodiments, the
10: 열교환기, 20: 냉매관,
30: 열교환 핀, 32: 안착홈,
40: 플레이트, 50: 슬릿(slit)부,
52: 제2경사면, 54: 상부면,
56: 제1절개부, 58: 모서리부,
60: 루버(Louver)부, 62: 가이드판,
64: 제2절개부, 70: 요철부,
72: 제1경사면, 74: 접선.10: heat exchanger, 20: refrigerant tube,
30: heat exchange fin, 32: seating groove,
40: plate, 50: slit portion,
52: second inclined plane, 54: upper plane,
56: first incision, 58: corner,
60: louver part, 62: guide plate,
64: second incision, 70: uneven portion,
72: first inclined plane, 74: tangential.
Claims (17)
상기 냉매관의 외주면에 결합되는 열교환 핀;을 포함하고,
상기 열교환 핀은,
플레이트;와,
상기 플레이트로부터 돌출되는 요철부;와,
상기 요철부의 양측에 배치되어 상기 요철부로 공기를 안내하는 슬릿(Slit)부;와,
상기 요철부에 마련되어 상기 슬릿(Slit)부를 지난 공기와 열교환하는 루버(Louver)부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.A refrigerant pipe through which a refrigerant flows;
And a heat exchange fin coupled to an outer circumferential surface of the refrigerant pipe.
The heat exchange fins,
Plate;
Uneven parts protruding from the plate;
A slit portion disposed at both sides of the uneven portion to guide air to the uneven portion; and
And a louver unit provided to the uneven portion to heat-exchange with the air passing through the slit unit.
상기 루버(Louver)부는,
상기 요철부에 마련되는 제1절개부와,
상기 요철부에 서로 이격되어 평행하게 마련되는 복수의 가이드판을 포함하고,
상기 제1절개부와 상기 복수의 가이드판은 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 1,
The louver unit,
A first incision provided in the uneven portion,
It includes a plurality of guide plates spaced apart from each other in parallel to the uneven portion,
And the first cutout and the plurality of guide plates are alternately arranged.
상기 가이드판의 폭은 0.5mm 이상 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 2,
Heat exchanger, characterized in that the width of the guide plate is 0.5mm or more and 3mm or less.
상기 요철부는 상기 플레이트와 경사지게 배치되는 제1경사면을 포함하고,
상기 가이드판은 상기 제1경사면에 마련되며,
상기 가이드판과 상기 제1경사면이 이루는 각은 10° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 2,
The uneven portion includes a first inclined surface disposed to be inclined with the plate,
The guide plate is provided on the first inclined surface,
An angle formed between the guide plate and the first inclined surface is 10 ° or more and 60 ° or less.
상기 슬릿(Slit)부는,
상기 플레이트와 경사지게 배치되는 제2경사면과,
상기 제2경사면 사이에 형성되는 상부면과,
상기 상부면의 후방에 마련되는 제2절개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 1,
The slit portion,
A second slope inclined with the plate,
An upper surface formed between the second inclined surfaces,
And a second cutout provided at a rear of the upper surface.
상기 상부면의 폭은 0.5mm 이상 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.6. The method of claim 5,
Heat exchanger, characterized in that the width of the upper surface is 0.5mm or more and 5mm or less.
상기 제1경사면들은 상기 플레이트에 서로 대칭되게 배치되고,
상기 제1경사면들이 만나서 형성하는 선과 상기 플레이트와의 거리는 상기 요철부의 높이를 이루며,
상기 요철부의 높이는 0.5mm 이상 4mm 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 4, wherein
The first inclined surfaces are symmetrically disposed on the plate,
The distance between the line formed by the first inclined surfaces and the plate forms a height of the uneven portion,
The height of the concave-convex portion is a heat exchanger, characterized in that 0.5mm or more and 4mm or less.
상기 제1경사면은 상기 플레이트에 서로 대칭되게 배치되고,
상기 제1경사면들과 연결되어 상기 제1경사면들 사이에 형성되는 평탄면과 상기 플레이트와의 거리는 상기 요철부의 높이를 이루며,
상기 요철부의 높이는 0.5mm 이상 4mm 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 4, wherein
The first inclined surface is disposed symmetrically to each other on the plate,
The distance between the plate and the flat surface formed between the first inclined surfaces and the first inclined surfaces forms the height of the uneven portion.
The height of the concave-convex portion is a heat exchanger, characterized in that 0.5mm or more and 4mm or less.
상기 열교환 핀은 상기 플레이트가 서로 간격을 두고 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 1,
The heat exchange fin is a heat exchanger, characterized in that the plate is formed by laminating at intervals from each other.
상기 열교환 핀은,
상기 튜브를 안착시켜 지지하는 안착홈;과,
상기 안착홈 사이에 마련되며 상기 튜브가 연장되는 방향으로 돌출되는 요철부;와,
상기 요철부의 주위에 배치되어 상기 요철부로 유입되는 공기의 유속을 가속시키는 슬릿(Slit)부;와,
상기 요철부에 형성되어 상기 슬릿(Slit)부를 통과한 공기와 상기 유체와의 열교환을 촉진하는 루버(Louver)부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.A heat exchanger comprising: a tube for guiding fluid; and a heat exchange fin in contact with the tube to mediate heat exchange between the fluid and external air.
The heat exchange fins,
A seating groove for seating and supporting the tube; and
An uneven portion provided between the seating grooves and protruding in a direction in which the tube extends;
A slit portion disposed around the uneven portion to accelerate a flow rate of air flowing into the uneven portion; and
And a louver portion formed in the uneven portion to promote heat exchange between the air passing through the slit portion and the fluid.
상기 루버(Louver)부는,
서로 이격되어 평행하게 배치되는 복수의 가이드판과,
상기 복수의 가이드판과 교대로 배치되는 복수의 제1절개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 10,
The louver unit,
A plurality of guide plates spaced apart from each other and arranged in parallel,
And a plurality of first cutouts disposed alternately with the plurality of guide plates.
상기 요철부는 서로 대칭되게 배치되어 'V'자 형상을 형성하는 제1경사면을 포함하고,
상기 복수의 가이드판 및 상기 복수의 제1절개부는 상기 제1경사면에 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.12. The method of claim 11,
The uneven portion includes a first inclined surface disposed symmetrically with each other to form a 'V' shape,
And the plurality of guide plates and the plurality of first cutouts are provided on the first inclined surface.
상기 제1경사면과 상기 제1경사면에 마련되는 상기 가이드판이 이루는 각은 10° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 12,
An angle formed between the first inclined plane and the guide plate provided on the first inclined plane is 10 ° or more and 60 ° or less.
상기 가이드판의 폭은 0.5mm 이상 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 13,
Heat exchanger, characterized in that the width of the guide plate is 0.5mm or more and 3mm or less.
상기 슬릿(Slit)부는,
상기 튜브가 연장되는 방향으로 돌출되는 제2경사면과,
상기 제2경사면 사이에 형성되는 상부면과,
상기 상부면의 후방에 마련되는 제2절개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method of claim 14,
The slit portion,
A second inclined surface protruding in the direction in which the tube extends;
An upper surface formed between the second inclined surfaces,
And a second cutout provided at a rear of the upper surface.
상기 상부면의 폭은 0.5mm 이상 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 열교환기.16. The method of claim 15,
Heat exchanger, characterized in that the width of the upper surface is 0.5mm or more and 5mm or less.
상기 요철부는 서로 대칭되게 배치되는 제1경사면과,
상기 제1경사면과 연결되어 상기 제1경사면 사이에 형성되는 평탄면을 포함하고,
상기 복수의 가이드판 및 상기 복수의 제1절개부는 상기 제1경사면 또는 상기 평탄면에 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.12. The method of claim 11,
The uneven portion and the first inclined surface disposed symmetrically with each other,
A flat surface connected to the first slope and formed between the first slope,
And the plurality of guide plates and the plurality of first cutouts are provided on the first inclined surface or the flat surface.
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