KR100312676B1 - 분리형공기조화기의열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리형 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로서, 냉각핀 사이를 통과하는 다수의 열교환 파이프와 이들의 끝단을 상호 연결하는 연결파이프로 된 실내측 열교환기가 구비되고, 실내측 열교환기의 일측으로 냉매를 분배하는 분배기가 위치되고, 분배기에는 직경이 서로 다른 제1,2 및 제3입구 파이프가 분기됨으로써, 입구 파이프들과 열교환 파이프의 각 패스별 및 출구 파이프들로 순환되는 냉매의 온도분포를 균일화할 수 있고, 이에 따라 실내측 열교환기의 성능 및 에너지 소비효율이 증대되고, 실내측 열교환기에 발생되는 동결이 미연에 방지되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

분리형 공기조화기의 열교환기

본 발명은 분리형 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내측 열교환기에 배열된 파이프들의 입구, 내부 및 출구로 통과하는 냉매의 온도분포를 균일하게 유지하여 에너지 소비효율 및 성능을 향상시킬 수 있도록 한 분리형 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 일정한 냉매사이클로 순환하는 냉매의 열교환작용에 의해서 실내의 공기를 쾌적한 상태로 유지하기 위한 것으로서, 이러한 공기조화기는 냉각 및 방열의 기능을 일체화 한 일체형과, 실내 및 실외측으로 냉각장치와 방열 및 압축장치가 각각 설치되는 분리형으로 구별된다.

도 1에 도시된 바와같이, 분리형 공기조화기는 실내,외측에 각각 설치되는 실내기 및 실외기로 구성되며, 실내기는 그의 전면에 그릴(10)이 장착된 전면패널(12)과 전면패널(12)의 후방측에 결합되는 후면패널(14) 그리고, 전,후면패널(12)(14)의 내부에 설치되는 크로스 팬(16)이 포함된 실내측 열교환기(18)로 이루어진다.

그릴(10)과 전면패널(12) 사이에는 다수의 필터(도시되지않음)가 위치되며, 전,후면패널(12)(14)의 바닥면에는 실내측 열교환기(18)로부터 흘러 내리는 제상수를 포집할 수 있도록 트레인 트레이(20)가 결합된다. 그리고, 후면패널(14)의 일측에는 크로스 팬(16)을 회전시키기 위한 팬 모터(22)가 설치된다.

한편, 실내측 열교환기는 도 2 및 도 3에서와 같이 좁은 간격을 두고 배열된 복수의 냉각핀(24)과 냉각핀(24) 사이를 관통하는 다수의 열교환 파이프(26)로 이루어진다.

열교환 파이프(28) 각각의 끝단에는 실내측 열교환기(18)의 패스 라인(pass-line)을 구성하여 냉매순환 통로를 이루기 위한 연결파이프(28)가 연결된다.

열교환 파이프(26)의 입구부(26a, 26b, 26c)에는 3구 분배기(30)로부터 분기된 입구 파이프(32a, 32b, 32c)들이 각각 연결되고, 출구부(26a', 26b', 26c')에는 각각의 열교환 파이프(26)를 통과한 냉매를 모으기 위한 3구 커넥터(34)로부터 분기된 출구 파이프(34a, 34b, 34c)들이 연결되어 있다.

이와같이 구성된 종래의 실내측 열교환기를 사용하여 실내를 냉방할 경우에는, 도4에서와 같이 압축기(36)를 기동시키면, 압축된 고온·고압의 기체냉매는 배출튜브를 따라 실외측 열교환기(38)의 패스라인을 구성하는 2구 파이프로 각각 유입되면서 응축되고, 응축된 냉매는 다시 하나의 파이프를 따라 흘러나와 모세관(40)을 거쳐 감압되고, 3구 분배기(34)로 보내진다.

분배기(34)로 보내진 냉매는 이로부터 분기된 입구 파이프(32a, 32b, 32c)들로 각각 분배되어 실내측 열교환기(18)의 열교환 파이프(26)들을 통과하고 다시 열교환 파이프(26)들의 출구부(26a', 26b', 26c')에 연결된 출구 파이프(34a, 34b, 34c)들로부터 흘러나와 3구 커넥터(34)에 의해 모아져 다시 압축기(26)로 보내지는 1냉방사이클로 순환하게 된다.

따라서, 순환된 냉매는 팬 모터(22)의 구동력에 의해서 크로스 팬(16)이 회전되어 실내 공기가 열교환된다. 열교환된 차가운 공기는 전면패널(12)에 장착된 그릴(10)을 통해 실내측으로 토출함으로써 냉방기능을 수행한다. 이때, 실내측 열교환기(18)로 통과되는 각 구간별 풍량분포는 A-4.93, B-6.47, C-5.08이고, 냉방능력은 3,302㎉/h, 에너지 소비효율은 2,653㎉/hw이다.

그러나, 상기와 같이 실외측 열교환기로부터 보내진 냉매는, 3구 분배기로부터 분기되는 동일한 직경으로 된 입구 파이프(32a, 32b, 32c)들을 통하여 실내측 열교환(18)로 전달 되고, 이 실내측 열교환기(18)에서 열교환 파이프(26)들의 입구부(26a, 26b, 26c)로부터 출구부(26a', 26b', 26c')를 통하여 순환하기 때문에, 각각의 패스별 온도분포가 9.8 ~ 15℃로 편차가 심하게 나타나는 단점이 있었다.

또한, 상기의 편차에 따라서 실내측 열교환기(18)를 통과하는 냉매의 상태가 패스별로 크게 편중되어 실내측 열교환기(18)의 성능 및 에너지 소비효율이 저하되고, 특히 실내측 열교환기(18)를 통과한 냉매의 일부가 증발되지 않고 액체 상태로 유지됨에 따라 실내측 열교환기(18)의 동결 및 공기조화기에서의 이슬맺힘 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 3구 분배기로부터 분기된 입구 파이프들과 열교환 파이프의 각 패스별 및 출구 파이프들로 순환되는 냉매의 온도분포를 균일하게 함으로써, 실내측 열교환기의 성능 및 에너지 소비효율이 증대되고, 실내측 열교환기에 발생되는 동결을 미연에 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 분리형 공기조화기의 열교환기를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 분리형 공기조화기의 실내기를 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 분리형 공기조화기에 적용되는 종래의 열교환기를 도시한 측면도,

도 3은 도 2에 도시된 열교환기와 분배기를 확대한 사시도,

도 4는 분리형 공기조화기에 사용되는 냉매사이클의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 열교환기에서 파이프의 배열을 도시한 측면도,

도 6은 도 5에 도시된 열교환기와 연결되는 본 발명의 분배기를 확대한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 실내측 열교환기 54,56,58 : 열교환 파이프

54a,56a,58a : 입구부 54b,56b,58b : 출구부

60 : 연결파이프 62 : 분배기

64 : 커넥터 64a,64b,64c : 출구 파이프

70,72,74 : 제1,2 및 제3입구 파이프 76,78 : 제1 및 제2보조 연결파이프

상기와 같은 본 발명의 목적은, 다수의 냉각핀과, 분배기로부터 분기되어 상기 다수의 냉각핀 사이를 각각 다른 경로로 통과하는 복수의 냉매파이프를 포함하며, 상기 냉매파이프들은 상기 분배기와 연결되는 각각의 입구파이프를 구비하고, 상기 입구파이프들의 직경은 상기 냉매파이프의 각 경로를 통과하는 공기의 풍량이 클수록 그에 반비례하여 작게 형성된 분리형 공기조화기의 열교환기를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 입구파이프는 상기 냉매파이프가 3개의 경로로 상기 냉각핀 사이를 통과하도록 서로 다른 직경의 3개의 파이프로 이루어지며, 상기 입구파이프들 중 2개의 입구파이프는 가장 큰 직경을 갖는 나머지 1개의 입구파이프 직경과 동일한 직경의 제 1 및 제 2 보조 연결파이프를 통하여 상기 분배기와 연결된다.

특히, 상기 입구파이프들의 직경은, 상기 3개의 경로를 통과하는 공기의 풍량 분포가 각각 4.9 : 6.5 : 5.1일 때, 대략 7 : 4.8 : 6.4의 비율로 형성되는 것이 바림직하다.

이하, 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 열교환기에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 도면으로서, 전면패널(12) 및 이의 후방측에 결합된 후면패널(14)의 내부에는 실내측 열교환기(50)와 팬 모터(22)에 의해 회전되는 크로스 팬(16)이 각각 설치된다.

실내측 열교환기(50)는 좁은 간격을 두고 배열된 복수의 냉각핀(52)과 이들의 사이를 통과하는 다수의 열교환 파이프(54, 56, 58) 및 열교환 파이프(54, 56, 58)들의 끝단에 연결되어 제1, 제2 및 제3패스라인을 구성하도록 하는 연결파이프(60)로 이루어진다.

실내측 열교환기(50)의 일측에는 모세관을 거쳐 전달된 냉매를 분배하여 각각의 열교환 파이프(54, 56, 58)로 보내기 위한 분배기(62)가 위치되고, 다른 일측에는 열교환 파이프(54, 56, 58)의 출구부(54b, 56b, 58b)로부터 흘러 나온 냉매를 모으기 위해 3구 커넥터(64)가 위치된다.

분배기(62)에는 분배된 냉매를 열교환 파이프(54, 56, 58)들의 입구부(54a, 56a, 58a)로 흘려 보낼 수 있도록 복수의 냉매파이프가 분기된다. 이 복수의 냉매파이프는 분배기(62)로부터 분기되는 직경이 상이한 제1 입구파이프(70:ø7), 제2 입구파이프(72:ø4.76) 및 제3 입구파이프(74: ø6.35)로 이루어져 있으며, 제2 입 파이프(72) 및 제3입구 파이프(74)는 제1 입구 파이프(70)의 직경과 동일한 직경을 갖는 제1 및 제2보조 연결파이프(76, 78)에 의해 분배기(62)와 연결된다.

여기에서, 제1 및 제2보조 연결파이프(76, 78)의 직경은 제1 입구파이프(70)의 직경과 동일한 치수를 가지기 때문에, 3구 분배기(62)로부터 제1, 제2 및 제3 입구파이프(70,72,74)로의 냉매의 균등한 분배가 가능하게 된다.

또한, 분배기(62)로부터 분기되는 제1, 제2 및 제3입구 파이프(70, 72, 74)의 직경은 도 5에 도시된 구간 A, B, C의 구간별 통과풍량 분포(A: 4.93, B: 6.47, C: 5.08)를 기준으로 하여 설정된 것이며, 풍량의 분포가 상이할 경우에는 제1, 제2 및 제3 입구파이프(70, 72, 74)와 제1 및 제2 보조 연결파이프(76, 78)의 직경을 가변할 수 있다.

제1, 제2 및 제3 입구파이프(70, 72, 74)는 열교환 파이프(54, 56, 58)들의 입구부(54a, 56a, 58a)와 각각 연결되고, 출구부(54b, 56b, 58b)에는 3구 커넥터(64)로부터 분기된 출구 파이프(64a, 64b, 64c)들이 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 열교환기에 대한 작용을 상세하게 설명한다.

실내를 냉방하기 위해 공기조화기를 작동시키면, 압축기(36: 도 4 참조)가 기동되면서 저온·저압의 기체냉매를 고온·고압으로 변환시킨 후 실외측 열교환기(38: 도 4 참조)의 2구 파이프로 흘려 보낸다. 실외측 열교환기(38)로 유입된 냉매는 응축됨과 동시에 다시 모세관(40 : 도 4 참조)에 의해서 감압되어 분배기(62)로 보내지게 된다.

그 후, 냉매는 분배기(62)로부터 분기된 제1, 제2 및 제3 입구 파이프(70, 72, 74)를 따라 열교환 파이프(54, 56, 58)들의 입구부(54a, 56a, 58a)로 각각 흘러 들어간다. 이때, 냉매의 온도는 제1, 제2 및 제3 입구 파이프(70, 72, 74)의 입구부(54a, 56a, 58a)측의 온도가 각 패스별로 9.8℃, 10.7℃, 9.7℃이다.

또한, 제1, 제2 및 제3 패스 라인을 구성하는 열교환 파이프(54, 56, 58)들을 따라 흐르는 냉매의 온도는 각각 9.3℃, 8.9℃, 9.2℃로 되며, 출구 파이프(64a, 64b, 64c)들을 따라 3구 컨넥터(64)로 모아지는 온도는 9.3℃, 12.2℃, 9.2℃로 된다. 그리고, 3구 컨넥터(64)에 의해 모아진 냉매는 다시 압축기(36)로 순환하면서 실내를 냉방시킨다.

이때, 냉방능력은 3,423kcal/hr이고, 에너지 소비효율은 2,376kcal/hr·w이다.

그리고, 표 1은 본 발명이 적용된 열교환기의 성능을 나타낸 실험 테이터이다.

[표 1]

따라서, 본 발명에서와 같이 열교환 파이프의 각 패스라인을 통과하는 냉매의 온도분포가 9.2 ~ 12.2℃로 되어 온도편차가 최소화되어 냉매의 압력 손실을 방지할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 분리형 공기조화기의 열교환기에 의하면, 3구 분배기로부터 분기된 입구 파이프들과 열교환 파이프의 각 패스별 및 출구 파이프들로 순환되는 냉매의 온도분포를 균일하게 하여 실내측 열교환기의 성능 및 에너지 소비효율이 증대되고, 실내측 열교환기에 발생되는 동결이 미연에 방지되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (3)

1. 다수의 냉각핀과, 분배기로부터 분기되어 상기 다수의 냉각핀 사이를 각각 다른 경로로 통과하는 복수의 냉매파이프를 포함하는 분리형 공기조화기의 열교환기에 있어서,

   상기 냉매파이프들은 상기 분배기와 연결되는 각각의 입구파이프를 구비하며, 상기 입구파이프들의 직경은 상기 냉매파이프의 각 경로를 통과하는 공기의 풍량이 클수록 그에 반비례하여 작게 형성된 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 입구파이프는 상기 냉매파이프가 3개의 경로로 상기 냉각핀 사이를 통과하도록 서로 다른 직경의 3개의 파이프로 이루어지며,

   상기 입구파이프들 중 2개의 입구파이프는, 가장 큰 직경을 갖는 나머지 1개의 입구파이프 직경과 동일한 직경의 제 1 및 제 2 보조 연결파이프를 통하여 상기 분배기와 연결되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 열교환기.
3. 제2항에 있어서, 상기 입구파이프들의 직경은, 상기 3개의 경로를 통과하는 공기의 풍량 분포가 각각 4.9 : 6.5 : 5.1일 때, 대략 7 : 4.8 : 6.4의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기조화기의 열교환기.