KR0175913B1 - 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에 관한 것으로서, 다수의 전열관과 연결관이 접속되어 튜브가 형성되고 상기 튜브의 주위에 핀이 밀착하여, 상기 튜브내에 흐르는 냉매와 주위 공기가 서로 열교환되는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에 있어서, 튜브식 열교환기의 상부, 중간부 및 하부에는 그 내부에 냉매가 독립적으로 유입/유출하는 제1,제2,제3튜브(30)(50)(70)가 상기 전열관 및 연결관에 의해 순차적으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 전열관의 갯수를 줄이면서도 열교환성능 및 에너지 효율을 향상시킨다.

Description

공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기
제1도는 일반적인 공기조화기의 시스템도.
제2도는 일반적인 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기를 나타내는 일부 절개 사시도.
제3도는 제2도의 전열관 및 연결관의 일부를 나타내는 입면도.
제4도는 종래 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기의 전열관 및 연결관의 접속구조를 나타내는 측면도.
제5도는 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기의 전열관 및 연결관의 접속구조를 나타내는 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
29 : 핀군 30 : 제1튜브
50 : 제2튜브 70 : 제3튜브
본 발명은 공기조화기의 실내기에 사용되는 열교환기에 관한 것으로서, 특히 다수의 핀을 가로지르게 배설된 튜브를 구비한 튜브식 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 실내기(1)와 실외기(2)로 이루어진 공기조화기의 냉방운전시에는 제1도에 도시한 바와 같이, 압축기(3)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스와 실외기용 튜브식 열교환기(5)내에서 냉각되어 응축되면서 실외공기와 열교환되고, 상기 액화된 고압의 냉매는 캐필러리튜브(7)내에 유입된다. 상기 캐필러리튜브(7)내에 유입된 고압의 냉매액은 캐필러리튜브(7)의 단열팽창효과에 의해 저압의 냉매액으로 변환되어 실내기용 튜브식 열교환기(9)내에 유입된다. 상기 실내기용 튜브식 열교환기(9)내에서 냉매액은 증발되면서 실내공기와 열교환되어 냉매가스로 변환되고, 상기 냉매가스는 압축기(3)내에 유입되어 압축기(3)에 의해 고온고압의 냉매가스로 변환되어 위에서 설명한 사이클을 반복한다.
일반적으로 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기는 제2도에 도시한 바와 같이, 일정한 면적을 가진 다수의 핀(11)이 병렬로 배설되어 핀군(12)을 이루고 있고, 상기 다수의 핀(11)에 다수의 전열관(15)이 관통하여 도시하지 않은 밀착수단에 의해 상기 전열관(15)이 상기 다수의 핀(11)에 밀착되어 있으며, 상기 전열관(15)의 단부에는 U자형 등의 형상으로 된 연결관(17)이 접속되어 상기 전열관(15) 및 연결관(17)은 그 내부에 냉매가 흐르는 튜브(13)를 이루고 있다.
상기 핀(11)은 일정한 두께를 가진 판형상으로 되어 있고, 상기 전열관(15)은 제3도에 도시한 바와 같이 그 일단은 하나의 연결관(17)의 일단에 접속되어 상기 다수의 핀(11)의 배열방향을 따라 일정한 길이의 수평부를 이룬 후 절곡/리턴하여 다시 일정한 길이의 수평부를 이룬 다음 다른 연결관(17)의 일단에 접속되는 형상으로 되어 있다. 이 때, 상기 전열관(15)의 수평길이는 상기 다수의 핀(11)의 배열길이와 대체로 동일하게 되어 있다. 그리고, 상기 전열관(15)과 연결관(17)은 용접 등의 방법에 의해 용착된다.
상기 연결관(17) 및 상기 전열관(15)의 절곡부는 상기 핀군(12)의 좌측부 및 우측부에서 돌출되어 있다.
종래 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기의 전열관 및 연결관의 접속구조는 제4도에 도시한 바와 같이, 수직방향으로 3열로 되어 있으며, 14개의 전열관(21)과 10개의 연결관(23)에 의해 제1, 제2튜브(25,27)로 나누어져 핀군(28)에 관통/결합되어 냉매유로를 형성하게 되어 있다.
상기 연결관(23)은 하나의 U형관으로 된 단일연결관(23a)과, 하나의 U형관에 곡관이 접속된 분기연결관(23b)과, U형으로 길게 형성된 확장연결관(23c)등의 다양한 종류로 되어 있어서, 제1,제2튜브(25)(27)를 형성하도록 상기 각 전열관(21)을 서로 연결하고 있다.
상기 제1튜브(25)는 7개의 전열관(21), 4개의 단일연결관(23a) 및 1개의 분기연결관(23b) 의해 중앙부로 냉매가 유입하여 2방향으로 냉매가 분기하여 상,하부로 유출하는 유로를 이루는 튜브로서, 튜브식 열교환기의 상측부에 형성되어 있다.
상기 제2튜브(27)는 7개의 전열관(21), 3개의 단일연결관(23a), 1개의 분기연결관(23b) 및 1개의 확장연결관(23c)에 의해 중앙부로 냉매가 유입하여 2방향으로 냉매가 분기하여 냉매유입구의 하부로 각각 유출하는 유로를 이루는 튜브로서, 튜브식 열교환기의 하측부에 형성되어 있다.
그런데, 이와 같은 접속구조로 제1,제2튜브(25,27)를 형성한 종래의 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에서는 각 냉매유출구간의 온도차이가 심하여 열교환 능력 및 에너지 효율이 양호하지 못하다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 전열관과 연결관의 접속구조를 변경함으로써, 전열관의 갯수를 줄이면서도 열교환 능력 및 에너지 효율을 향상시키는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명에 의한 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기는 다수의 전열관과 연결관이 접속되어 튜브가 형성되고 상기 튜브의 주위에 핀이 밀착하여, 상기 튜브내에 흐르는 냉매와 주위 공기가 서로 열교환되는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에 있어서, 튜브식 열교환기의 상부, 중간부 및 하부에는 그 내부에 냉매가 독립적으로 유입/유출하는 제1,제2,제3튜브가 전열관 및 연결관에 의해 순차적으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1튜브는 제1전열관이 상방으로 배설되고, 상기 제1전열관의 상방단부에는 제1연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제1연결관의 측하방단부에는 제2전열관의 일단이 접속되어 상방으로 배설되고, 상기 제2전열관의 상방단부에는 제2연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제2연결관의 측하방단부에는 제3전열관의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제3전열관의 하방단부에는 제3연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제3연결관의 측하방단부에는 제4연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설된 구조로 되는 것이 바람직하다.
상기 제2튜브는 제5전열관이 측상방으로 배설되고, 상기 제5전열관의 측상방단부에는 제4연결관의 일단이 접속되어 측상방으로 배설되며, 상기 제4연결관의 측상방단부에는 제6전열관의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제6전열관의 하방단부에는 제5연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제5연결관의 측하방단부에는 제7전열관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되고, 상기 제7전열관의 측하방단부에는 제6연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제6연결관의 측하방단부에는 제8전열관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설된 구조로 되는 것이 바람직하다.
상기 제3튜브는 제9전열관이 측상방으로 배설되고, 상기 제9전열관의 측상방단부에는 제7연결관의 일단이 접속되어 상/하방으로 분기.배설되며, 상기 제7연결관의 하방단부에는 제10전열관의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제10전열관의 하방단부에는 제8연결관의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제8연결관의 측하방단부에는 제11전열관의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제7연결관의 상방단부에는 제12전열관의 일단이 접속되어 상방으로 배설되고, 상기 제12전열관의 상방단부에는 제9연결관의 일단이 접속되어 상기 제11전열관의 하측으로 배설되며, 상기 제9연결관의 하측단부에는 제13전열관의 일단이 접속되어 상방으로 배설된 구조로 되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 제1연결관 내지 제6연결관, 제8연결관은 하나의 U형관으로 된 단일연결관으로 되어 있고, 상기 제7연결관은 하나의 U형관에 곡관이 접속된 분기연결관으로 되어 있으며, 상기 제9연결관은 U형으로 길게 형성된 확장연결관으로 되어 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한 이하에서는 튜브식 열교환기의 측면에서 바라본 전열관 및 연결관의 접속구조로 설명한다. 그리고, 종래기술과 동일한 설명은 생략한다.
제5도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기의 전열관 및 연결관의 접속구조는 수직방향으로 3열로 되어 있으며, 13개의 전열관과 9개의 연결관에 의해 제1, 제2, 제3튜브로 나누어져 핀군(29)에 관통/결합되어 냉매유로를 형성하게 되어 있다.
즉, 튜브식 열교환기의 상부, 중간부 및 하부에는 그 내부에 냉매가 독립적으로 유입/유출하는 제1,제2,제3튜브(30)(50)(70)가 후술하는 다수의 전열관 및 연결관에 의해 순차적으로 각각 형성되어 있다.
상기 제1튜브(30)는 4개의 전열관과 3개의 연결관에 의해 튜브식 열교환기의 상부에 구성되어 냉매유로를 형성하고 있다.
즉, 상기 제1튜브(30)는 제1전열관(31)이 상방으로 배설되고, 상기 제1전열관(31)의 상방단부에는 제1연결관(32)의 일단이 접속되어 좌측하방으로 배설되며, 상기 제1연결관(32)의 좌측하방단부에는 제2전열관(33)의 일단이 접속되어 상방으로 배설되고, 상기 제2전열관(33)의 상방단부에는 제2연결관(34)의 일단이 접속되어 좌측하방으로 배설되며, 상기 제2연결관(34)의 좌측하방단부에는 제3전열관(35)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제3전열관(35)의 하방단부에는 제3연결관(36)의 일단이 접속되어 우측하방으로 배설되며, 상기 제3연결관(36)의 우측하방단부에는 제4전열관(37)의 일단이 접속되어 우측하방으로 배설된 구조로 되어 있다.
상기 제2튜브(50)는 4개의 전열관과 3개의 연결관에 의해 튜브식 열교환기의 중간부에 구성되어 냉매유로를 형성하고 있다.
즉, 상기 제2튜브(50)는 제5전열관(51)이 좌측상방으로 배설되고, 상기 제5전열관(51)의 좌측상방단부에는 제4연결관(52)의 일단이 접속되어 좌측상방으로 배설되며, 상기 제4연결관(52)의 좌측상방단부에는 제6전열관(53)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제6전열관(53)의 하방단부에는 제5연결관(54)의 일단이 접속되어 우측하방으로 배설되며, 상기 제5연결관(54)의 우측하방단부에는 제7전열관(55)의 일단이 접속되어 우측하방으로 배설되고, 상기 제7전열관(55)의 우측하방단부에는 제6연결관(56)의 일단이 접속되어 좌측하방으로 배설되며, 상기 제6연결관(56)의 좌측하방단부에는 제8전열관(57)의 일단이 접속되어 우측하방으로 배설된 구조로 되어 있다.
상기 제3튜브(70)는 5개의 전열관과 3개의 연결관에 의해 튜브식 열교환기의 하부에 구성되어 냉매유로를 형성하고 있다.
즉, 상기 제3튜브(70)는 제9전열관(71)이 좌측상방으로 배설되고, 상기 제9전열관(71)의 좌측상방단부에는 제7연결관(72)의 일단이 접속되어 상/하방으로 분기.배설되며, 상기 제7연결관(72)의 하방단부에는 제10전열관(73)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제10전열관(73)의 하방단부에는 제8연결관(74)의 일단이 접속되어 우측하방으로 배설되며, 상기 제8연결관(74)의 우측하방단부에는 제11전열관(75)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제7연결관(72)의 상방단부에는 제12전열관(76)의 일단이 접속되어 상방으로 배설되고, 상기 제12전열관(76)의 상방단부에는 제9연결관(77)의 일단이 접속되어 상기 제11전열관(75)의 하측으로 배설되며, 상기 제9연결관(77)의 하측단부에는 제13전열관(78)의 일단이 접속되어 상방으로 배설된 구조로 되어 있다.
한편, 상기 제1연결관 내지 제6연결관(32,34,36,52,54,56) 및 제8연결관(74)은 하나의 U형관으로 된 단일연결관으로 되어 있고, 상기 제7연결관(72)은 하나의 U형관에 곡관이 접속된 분기연결관으로 되어 있으며, 상기 제9연결관(77)은 U형으로 길게 형성된 확장연결관으로 되어 있다.
이와 같이 구성된 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에서, 제5도에 도시한 바와 같이, 제1튜브(30)의 제1전열관(31)에 유입한 냉매는 제4전열관(37)에서 유출하고, 제2튜브(50)의 제5전열관(51)에 유입한 냉매는 제8전열관(57)에서 유출하며, 제3튜브(70)의 제9전열관(71)에 유입한 냉매는 제7연결관(72)에서 분기되어 제11전열관(75) 및 제13전열관(78)을 통해 유출한다. 이 때, 냉매는 제1,제2, 제3튜브(30)(50)(70)의 내부에 유동하면서 도시하지 않은 핀 및 튜브의 외주면을 통하여 주위공기와 열교환 한다.
이하 본 발명의 일실시예에 의한 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기의 효과에 대해 설명한다.
하기 표 1은 종래예에 의한 튜브식 열교환기와 본 발명의 일실시예에 의한 튜브식 열교환기의 성능을 실험하여 비교함과 동시에 전열관의 갯수를 비교하여 나타낸 도표이다.
본 실험은 하기 실험조건에서 수행하였다.
* 실험조건*
전원 : 60, 1상, 220V
실내온도 세팅값(I.D. Set) : 건구온도 27.00, 습구온도 19.50
실외온도 세팅값(O. D. Set) : 건구온도 35.00, 습구온도 24.00
열교환 능력 세팅값(Q. Set) : 4800 Kcal/h
전력 세팅값(W Set) : 1800 W
표 1에서 온도분포는 제4도 및 제5도에서 표시한 각 지점에 대해 측정한 것이며, 모든 실험값은 10분 간격으로 1시간 동안 측정하여 평균한 값이다.
상기 표에서 보는 바와 같이, 본 발명의 예에서는 온도측정점의 최대온도와 최소온도의 차가 2.8로서, 종래 예의 5.8보다 현저히 작아서 튜브식 열교환기 전체를 통해 온도가 대체로 균일하게 분포하므로, 전열관의 갯수가 적으면서도 열교환 능력 및 에너지 효율은 높은 것이다. 이 때, 본 발명의 일실시예에서는 열교환 능력은 세팅값의 96.4로서, 종래 예의 88.6에 비해 현저히 높은 것을 알 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에 의하면, 전열관과 연결관의 접속구조를 간단히 변경함으로써, 전열관의 갯수를 줄이면서도 열교환 능력 및 에너지 효율을 향상시킨다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 다수의 전열관과 연결관이 접속되어 튜브가 형성되고 상기 튜브의 주위에 핀이 밀착하여, 상기 튜브내에 흐르는 냉매와 주위 공기가 서로 열교환되는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기에 있어서, 튜브식 열교환기의 상부, 중간부 및 하부에는 그 내부에 냉매가 독립적으로 유입/유출하는 제1,제2,제3튜브(30)(50)(70)가 전열관 및 연결관에 의해 순차적으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1튜브(30)는 제1전열관(31)이 상방으로 배설되고, 상기 제1전열관(31)의 상방단부에는 제1연결관(32)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제1연결관(32)의 측하방단부에는 제2전열관(33)의 일단이 접속되어 상방으로 배설되고, 상기 제2전열관(33)의 상방단부에는 제2연결관(34)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제2연결관(34)의 측하방단부에는 제3전열관(35)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제3전열관(35)의 하방단부에는 제3연결관(36)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제3연결관(36)의 측하방단부에는 제4전열관(37)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2튜브(50)는 제5전열관(51)이 측상방으로 배설되고, 상기 제5전열관(51)의 측상당단부에는 제4연결관(52)의 일단이 접속되어 측상방으로 배설되며, 상기 제4연결관(52)의 측상방단부에는 제6연결관(53)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제6전열관(53)의 하방단부에는 제5연결관(54)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제5연결관(54)의 측하방단부에는 제7전열관(55)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되고, 상기 제7전열관(55)의 측하방단부에는 제6연결관(56)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제6연결관(56)의 측하방단부에는 제8전열관(57)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3튜브(70)는 제9전열관(71)이 측상방으로 배설되고, 상기 제9전열관(71)의 측상방단부에는 제7연결관(72)의 일단이 접속되어 상/하방으로 분기.배설되며, 상기 제7연결관(72)의 하방단부에는 제10전열관(73)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제10전열관(73)의 하방단부에는 제8연결관(74)의 일단이 접속되어 측하방으로 배설되며, 상기 제8연결관(74)의 측하방단부에는 제11전열관(75)의 일단이 접속되어 하방으로 배설되고, 상기 제7연결관(72)의 상방단부에는 제12전열관(76)의 일단이 접속되어 상방으로 배설되고, 상기 제12전열관(76)의 상방단부에는 제9연결관(77)의 일단이 접속되어 상기 제11전열관(75)의 하측으로 배설되며, 상기 제9연결관(77)의 하측단부에는 제13전열관(78)의 일단이 접속되어 상방으로 배설된 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제7연결관(72)은 하나의 U형관에 곡관이 접속된 분기연결관으로 되어 있으며, 상기 제9연결관(77)은 U형으로 길게 형성된 확장연결관으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실내기용 튜브식 열교환기.
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