KR20110083016A

KR20110083016A - 열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기

Info

Publication number: KR20110083016A
Application number: KR1020100003008A
Authority: KR
Inventors: 김각중; 이상열; 김동휘; 사용철; 김주혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2011-07-20

Abstract

본 발명의 열 교환기용 핀은 시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡된 핀부들을 갖는 핀 몸체, 상기 핀 몸체를 관통하는 관통공을 갖는 플랜지 형상의 핀 칼라, 상기 핀 몸체 중 상기 핀 칼라의 외주면 하단을 따라 형성된 시이트, 상기 시이트 및 상기 핀 몸체를 경사지게 연결하는 경사부 및 상기 핀부들 중 적어도 하나로부터 돌출된 그루브 형상의 리브를 포함한다.

Description

열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기{FIN FOR HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGER HAVING THE SAME}

본 발명은 열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열 교환기는 냉방 또는 난방용 공기 조화기에 설치되어 냉매 또는 열매와 공기의 열교환을 수행하는 장치로서, 에어컨과 같은 공기 조화기 등에서는 핀-튜브 형태의 열 교환기가 주로 사용되고 있다.

냉매가 순환되는 튜브에 설치되는 핀(fin)은 슬릿 핀(slit fin), 루버 핀(louver fin) 및 코러게이트 핀(corrugate fin) 등이 사용되고 있다.

루버 핀은 금속 플레이트의 일부를 절개하여 경사지게 절곡 한 구조를 갖고, 코러게이트 핀은 금속 플레이트 등을 'W' 자 형상으로 다수 번 절곡 한 형상을 갖는다. 루버 핀 및 코러게이트 핀은 냉매가 순환하는 튜브에 끼워진 상태로 고정되고, 튜브 및 코러게이트 핀은 상호 열을 교환한다.

코러게이트 핀은 전열 면적이 커 전열 성능이 높고 압력 손실은 작지만, 코러게이트 핀은 동일한 사이즈를 갖는 루버 핀 등에 비해서는 상대적으로 낮은 전열 성능을 갖고 루버 핀에 비하여 사이즈가 커 코러게이트 핀이 장착된 열 교환기는 루버 핀이 장착된 열 교환기 보다 큰 사이즈를 갖는다.

본 발명은 서리의 부착을 억제 및 공기와의 접촉 면적을 증가시켜 열 교환 성능을 보다 향상 시키고 사이즈는 보다 감소시킨 열 교환기용 핀을 제공한다.

본 발명은 상기 열 교환기용 핀을 포함하는 열 교환기를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예로서, 열 교환기용 핀은 시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡된 핀부들을 갖는 핀 몸체, 상기 핀 몸체를 관통하는 관통공을 갖는 플랜지 형상의 핀 칼라, 상기 핀 몸체 중 상기 핀 칼라의 외주면 하단을 따라 형성된 시이트, 상기 시이트 및 상기 핀 몸체를 경사지게 연결하는 경사부 및 상기 핀부들 중 적어도 하나로부터 돌출된 그루브 형상의 리브를 포함한다.

일 실시예로서, 열 교환기는 시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡된 핀부들을 갖는 핀 몸체, 상기 핀 몸체를 관통하는 관통공을 갖는 플랜지 형상의 핀 칼라, 상기 핀 몸체 중 상기 핀 칼라의 외주면 하단을 따라 형성된 시이트, 상기 시이트 및 상기 핀 몸체를 경사지게 연결하는 경사부 및 상기 핀부들 중 적어도 하나로부터 돌출된 그루브 형상의 리브를 포함하는 열 교환기용 핀; 및 복수개가 겹쳐지게 배치된 상기 각 열 교환기용 핀의 상기 관통공을 통해 상기 각 핀 칼라들에 결합된 튜브를 포함한다.

본 발명의 열 교환기용 핀 및 이를 갖는 열 교환기에 따르면, 코러게이트 형상을 갖는 핀 몸체의 각 핀부에 그루브 형상을 갖는 리브를 형성하여 한정된 사이즈를 갖는 핀 몸체의 표면적을 보다 향상시켜 서리의 부착은 방지하면서 루버 핀과 유사한 전열 성능을 갖도록 하고, 재료비를 보다 절감 및 사이즈를 보다 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 'A' 부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 내지 도 3들을 참조하면, 열 교환기용 핀(200)은 핀 몸체(50), 핀 칼라(60), 시이트(70), 경사부(80) 및 리브(90)를 포함한다.

핀 몸체(50)는, 예를 들어, 직사각형 금속 플레이트를 포함한다. 핀 몸체(50)는 시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡 되어 형성된 복수개의 핀부(10,20,30,40)들을 포함한다. 시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡된 핀부(10,20,30,40)들을 포함하는 핀 몸체(50)는 서리의 부착을 방지 및/또는 억제하기에 적합한 형상을 갖는다.

본 실시예에서, 핀 몸체(50)들은, 예를 들어, 시계 방향 및 반시계 방향으로 3 번 절곡 되며, 이로 인해 핀 몸체(50)에는 4 개의 핀부(10,20,30,40)들이 형성된다.

이하, 핀 몸체(50)의 각 핀부들은 제1 핀부(10), 제2 핀부(20), 제3 핀부(30) 및 제4 핀부(40)로서 정의된다.

제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들은 직사각형 플레이트 형상을 갖는 핀 몸체(50)를 폭 방향으로 4 등분하고, 등분된 각 부분을 핀 몸체(50)의 길이 방향으로 절곡 하여 형성된다.

핀 몸체(50)의 제2 핀부(20)는 제1 핀부(10)로부터 시계 방향으로 절곡 되고, 이로 인해 제1 핀부(10) 및 제2 핀부(20) 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 절곡부(15)가 형성된다. 제1 절곡부(15)는 핀 몸체(50)의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성된다. 본 실시예에서, 제1 핀부(10) 및 제2 핀부(20)의 절곡각은, 예를 들어, 둔각일 수 있다.

핀 몸체(50)의 제3 핀부(30)는 제2 핀부(20)로부터 반시계 방향으로 절곡 되고, 이로 인해 제2 핀부(20) 및 제3 핀부(30) 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 절곡부(25)가 형성된다. 제2 절곡부(25)는 핀 몸체(50)의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성된다. 본 실시예에서, 제2 핀부(20) 및 제3 핀부(30)의 절곡각은, 예를 들어, 둔각일 수 있다.

핀 몸체(50)의 제4 핀부(40)는 제3 핀부(30)로부터 다시 시계 방향으로 절곡 되고, 이로 인해 제3 핀부(30) 및 제4 핀부(40) 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 제3 절곡부(35)가 형성된다. 제3 절곡부(35)는 핀 몸체(50)의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성된다. 본 실시예에서, 제3 핀부(30) 및 제4 핀부(40)의 절곡각은, 예를 들어, 둔각일 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 핀 칼라(fin collar;60)는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들을 갖는 핀 몸체(50)에 형성된다. 본 실시예에서, 핀 칼라(60)는 버링 공정 등에 의하여 핀 몸체(50)로부터 돌출되며, 핀 칼라(60)에 의하여 관통공(65)이 형성된다.

본 실시예에서는, 예를 들어, 핀 몸체(50)에 2 개의 핀 칼라(60)들이 형성된 것이 도시 및 설명되고 있지만, 핀 몸체(50)에는 적어도 3 개의 핀 칼라(60)들이 형성될 수 있다.

시이트(70)는 핀 칼라(60)의 하단부와 연결된 핀 몸체(50)에 형성되며, 시이트(70)는 핀 칼라(60)의 하단부에 평탄한 도우넛 형태로 형성된다. 시이트(70)는 핀 몸체(50)의 기저면 상에 배치된다.

경사면(80)은 시이트(70) 및 핀 몸체(50)를 연결하며, 경사면(80)은 오목한 리세스 형상을 갖는다. 경사면(80)은 핀 칼라(60)의 외주면을 따라 흐르는 공기가 핀 칼라(60)에 의하여 흩어지지 않고 핀 칼라(60)의 후방으로 흘러가도록 하여 전열 성능을 보다 향상시킨다.

리브(90)는 핀 몸체(50)를 이루는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 리브(90)는 루버 핀과 유사한 작용을 하여 본 실시예에 따른 열 교환기용 핀(200)의 전열 성능을 보다 향상시킨다.

예를 들어, 리브(90)는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들 중 어느 하나에 선택적으로 배치될 수 있다. 이와 다르게, 리브(90)는 제1 및 제4 핀부(10,40)들에 선택적으로 배치될 수 있다. 이와 다르게, 리브(90)는 제2 및 제3 핀부(20,30)들에 선택적으로 배치될 수 있다. 이와 다르게, 리브(90)는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 모두 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 리브(90)는, 예를 들어, 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 각각 형성된다.

리브(90)는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들의 하면으로부터 상기 하면과 대향 하는 상면으로 돌출된 그루브(groove) 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 리브(90)는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들의 상면으로부터 상기 상면과 대향 하는 하면으로 돌출된 상기 그루브 형상을 가질 수 있다. 리브(90)는, 평면상에서 보았을 때, 라인 형상으로 형성된다.

리브(90)는 한정된 사이즈를 갖는 핀 몸체(50)의 표면적을 극대화시켜 동일한 사이즈를 갖는 루버 핀에 비하여 높은 전열 성능을 갖도록 할 수 있다.

도 2에 도시된 핀 몸체(50)의 각 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에는, 예를 들어, 하나의 리브(90)가 형성된다. 본 실시예에서, 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 형성된 각 리브(90)들은, 예를 들어, 제1 내지 제3 절곡부(15,25,35)들과 평행하게 배치된다.

도 2를 다시 참조하면, 리브(90)는, 평면상에서 보았을 때, 직선 형태로 형성되고, 리브(90)는, 예를 들어, 프레스 공정 등에 의하여 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다. 도 4에 도시된 열 교환기용 핀은 리브를 제외하면 앞서 도 1 내지 도 3에 도시된 열 교환기용 핀과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호 및 명칭을 부여하기로 한다.

도 4를 참조하면, 열 교환기용 핀(200)은 핀 몸체(50), 핀 칼라(60), 시이트(70), 경사부(80) 및 리브(90)를 포함한다.

핀 몸체(50)의 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 각각 형성된 리브(90)들은 적어도 2 열로 형성된다. 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 각각 형성된 리브(90)들을 적어도 2 열로 형성할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 1 열로 리브(90)를 형성할 때에 비하여 전열 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다. 도 5에 도시된 열 교환기용 핀은 리브를 제외하면 앞서 도 4에 도시된 열 교환기용 핀과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호 및 명칭을 부여하기로 한다.

도 5를 참조하면, 열 교환기용 핀(200)은 핀 몸체(50), 핀 칼라(60), 시이트(70), 경사부(80) 및 리브(90)를 포함한다.

핀 몸체(50)의 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 각각 형성된 리브(90)들은 적어도 2 열로 형성되고, 리브(90)들 중 경사면(70)과 인접한 단부는 경사면(70)을 따라 경사면(70)과 시이트(60)가 만나는 부분까지 연장되어 리브(90)의 연장부(95)가 형성된다. 리브(90)의 연장부(95)는 핀 몸체(50)의 표면적을 보다 증가시키고, 이로 인해 열 교환기용 핀(200)의 전열 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서, 리브(90)의 연장부(95)는 경사면(70) 뿐만 아니라 경사면(70)으로부터 시이트(60)까지 연장될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열 교환기용 핀을 도시한 사시도이다. 도 6에 도시된 열 교환기용 핀은 리브의 형상을 제외하면 앞서 도 1 내지 도 3에 도시된 열 교환기용 핀과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호 및 명칭을 부여하기로 한다.

도 6을 참조하면, 열 교환기용 핀(200)은 핀 몸체(50), 핀 칼라(60), 시이트(70), 경사부(80) 및 리브(90)를 포함한다.

핀 몸체(50)의 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 각각 형성된 리브(90)들은, 예를 들어, 1 열로 형성되고, 리브(90)들은, 평면상에서 보았을 때 직선 형상을 갖는 직선 리브(92), 사인(sine) 파형과 유사한 곡선 형상을 갖는 곡선 리브(94) 및 지그재그 형상을 갖는 지그재그 리브(96)를 포함할 수 있다. 리브(90)들을, 평면상에서 보았을 때, 곡선 및 지그재그 형상으로 형성함으로써 리브(90)에 의한 전열 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

비록 도 6에서는 제1 내지 제4 핀부(10,20,30,40)들에 형성된 리브(90)가 1 열로 형성된 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게, 리브(90)들은 전열 성능을 보다 향상시키기 위해 적어도 2 열로 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열 교환기를 도시한 사시도이다. 도 8은 도 7의 'A' 부분 확대도이다.

도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 열 교환기(400)는 열 교환기용 핀(200) 및 튜브(300)를 포함한다.

열 교환기용 핀(200)은 핀 몸체(50), 핀 칼라(60), 시이트(70), 경사부(80) 및 리브(90)를 포함한다. 본 실시예에서, 열 교환기용 핀(200)은 도 1 내지 도 6에 도시된 열 교환기용 핀(200)과 실질적으로 동일한 구성을 갖는 바, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호 및 동일한 명칭을 부여하기로 한다.

튜브(300)는, 예를 들어, 냉매와 같은 냉각 유체가 통과할 수 있고, 튜브(300)는 도 1에 도시된 관통공(65)을 통해 열 교환기용 핀(200)의 핀 칼라(60)와 결합 된다.

본 실시예에서 튜브(300)와 결합된 열 교환기용 핀(200)의 핀 몸체(50)에는 리브(90)가 형성된다.

리브(90)는, 예를 들어, 핀 몸체(50)의 각 핀부(10,20,30,40)들에 형성될 수 있고, 각 리브(90)는 각 핀부(10,20,30,40)로부터 볼록한 그루브 형상 또는 오목한 그루브 형상으로 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 각 핀부(10,20,30,40)들에 형성된 리브(90)는 적어도 2 열로 형성되어 각 핀부(10,20,30,40)들의 표면적을 증가시켜 각 핀부(10,20,30,40)들의 전열 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 각 핀부(10,20,30,40)들에 형성된 리브(90)는 핀 몸체(50)의 상면으로부터 경사면(80)으로 연장될 수 있다. 이와 다르게, 리브(90)는 경사면(80)으로부터 시이트(70)로 연장될 수 있다.

또한, 각 핀부(10,20,30,40)들에 형성된 리브(90)는, 평면상에서 보았을 때, 직선 형상을 갖는 직선 리브, 곡선 형상을 갖는 곡선 리브 및 지그재그 형상을 갖는 지그재그 리브를 포함할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 코러게이트 형상을 갖는 핀 몸체의 각 핀부에 그루브 형상을 갖는 리브를 형성하여 한정된 사이즈를 갖는 핀 몸체의 표면적을 향상시켜 전열 성능을 보다 향상 및 재료비를 보다 절감 할 수 있는 효과를 갖는다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

열 교환기용 핀...200 핀 몸체...50
핀 칼라...60 시이트...70
경사부...80 리브...90

Claims

시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡된 핀부들을 갖는 핀 몸체;
상기 핀 몸체를 관통하는 관통공을 갖는 플랜지 형상의 핀 칼라;
상기 핀 몸체 중 상기 핀 칼라의 외주면 하단을 따라 형성된 시이트;
상기 시이트 및 상기 핀 몸체를 경사지게 연결하는 경사부; 및
상기 핀부들 중 적어도 하나로부터 돌출된 리브를 포함하는 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
상기 핀 몸체는 제1 핀부, 상기 제1 핀부로부터 시계 방향으로 절곡된 제2 핀부, 상기 제2 핀부로부터 반시계 방향으로 절곡된 제3 핀부 및 상기 제3 핀부로부터 상기 시계 방향으로 절곡된 제4 핀부를 포함하는 열 교환기용 핀.
제2항에 있어서,
상기 핀 몸체는 상기 제1 및 제2 핀부들 사이에 형성된 제1 절곡부, 상기 제2 및 제3 핀부들 사이에 형성된 제2 절곡부 및 상기 제3 및 제4 핀부들 사이에 형성된 제3 절곡부를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 절곡부들은 상호 평행한 열 교환기용 핀.
제3항에 있어서,
상기 리브는 상기 제1 내지 제3 절곡부들과 평행하게 배치된 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
인접한 상기 핀부들이 이루는 각은 둔각인 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
상기 리브는 상기 각 핀부들에 상호 평행하게 적어도 2 열로 형성되며, 상기 리브는 상기 경사면에 의하여 단속적으로 형성된 제1 리브들 및 연속적으로 형성된 제2 리브를 포함하는 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
상기 리브는 상기 핀 몸체로부터 상기 경사면으로 연장된 연장부를 포함하는 열 교환기용 핀.
제1항에 있어서,
상기 리브는, 평면상에서 보았을 때, 직선 형태를 갖는 직선 리브, 곡선 형태를 갖는 곡선 리브 및 지그재그 형태를 갖는 지그재그 리브 중 어느 하나를 포함하는 열 교환기용 핀.
시계 방향 및 반시계 방향으로 반복하여 절곡된 핀부들을 갖는 핀 몸체, 상기 핀 몸체를 관통하는 관통공을 갖는 플랜지 형상의 핀 칼라, 상기 핀 몸체 중 상기 핀 칼라의 외주면 하단을 따라 형성된 시이트, 상기 시이트 및 상기 핀 몸체를 경사지게 연결하는 경사부 및 상기 핀부들 중 적어도 하나로부터 돌출된 그루브 형상의 리브를 포함하는 열 교환기용 핀; 및
복수개가 겹쳐진 상기 열교환기용 핀들의 상기 관통공을 통해 상기 각 핀 칼라들에 결합된 튜브를 포함하는 열 교환기.
제9항에 있어서,
상기 리브는 상기 핀 몸체로부터 상기 경사부로 연장된 연장부를 포함하는 열 교환기.
제9항에 있어서,
상기 리브는, 평면상에서 보았을 때, 직선 형상을 갖는 직선 리브, 곡선 형상을 갖는 곡선 리브 및 지그재그 형상을 갖는 지그재그 리브들 중 어느 하나를 포함하는 열 교환기.