KR100688168B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기는 냉매가 통과하는 냉매 유로를 형성하는 튜브상에 상기 냉매 유로를 가변시키는 유로가변수단이 구비됨으로써, 냉방 또는 난방 부하에 따라 상기 튜브를 통과하는 냉매를 튜브에서 토출 헤더로 바이패스 시키기 때문에, 외부 부하에 따라 냉방 또는 난방 용량을 효과적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
공기조화기, 열교환기, 유로가변수단, 부하, 용량

Description

공기조화기의 열교환기{Heat exchanger of air conditioner}
도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 실외 열교환기의 내부가 개략적으로 도시된 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 내부가 개략적으로 도시된 구성도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 압축기 52: 실외 열교환기
54: 실내 열교환기 56: 팽창기구
60: 흡입헤더 62: 토출헤더
64: 열교환기 본체 66: 제 1튜브
68: 제 2튜브 70: 유로가변수단
72: 제 1바이패스 유로 74: 제 1삼방밸브
76: 제 2바이패스 유로 78: 제 2삼방밸브
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 냉매의 유로를 가변시키는 유로가변수단이 구비됨으로써, 부하에 따른 냉방 또는 난방 용량의 조절이 용이한 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치로서, 실내 공기를 흡입한 후 가열 또는 냉각시켜 실내로 토출한다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기가 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 실내 열교환기의 내부가 개략적으로 도시된 구성도이다.
종래 기술에 따른 공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(2)와, 외부로 열을 방출하여 상기 압축기(2)에서 나온 냉매를 액체상태의 냉매로 응축시키는 응축기(냉방시에는 실외 열교환기(4), 난방시에는 실내 열교환기(8))와, 상기 응축기에 의해 응축된 액냉매를 기체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창기구(6)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발기(냉방시에는 실내 열교환기(8), 난방시에는 실외 열교환기(4))를 포함하여 구성된다.
상기 압축기(2)는 용량이 일정한 정속형 압축기가 사용되는 바, 상기 압축기(2)의 용량 대비 냉방 부하가 적을 경우, 상기 압축기(2)의 용량을 조절하기 위해서 상기 압축기(2)의 흡입부와 토출부 사이에는 바이패스 수단(10)이 설치된다.
상기 바이패스 수단(10)은 상기 압축기(2)의 흡입부와 토출부를 연결하는 바이패스 유로(12)와, 상기 바이패스 유로(12)상에 설치되어 상기 바이패스 유로(12)를 개폐시키는 개폐 밸브(14)로 구성된다.
그리고, 상기 실외 열교환기(4)는 패널 형상으로 이루어져 외부 공기와 열교환되는 열교환기 본체(16)와, 상기 열교환기 본체(16)의 일측에 구비되어 상기 압축기(2)로부터 토출된 냉매가 흡입되도록 형성된 흡입 헤더(18)와, 상기 흡입 헤더(18)에서 분지된 적어도 하나 이상의 튜브(20)와, 상기 튜브(20)가 합지되어 열교환된 냉매가 토출되도록 형성된 토출 헤더(22)로 이루어진다.
상기 실내 열교환기의 내부구성도 상기 실외 열교환기와 동일하다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 공기조화기는 상기 압축기(2)에서 나온 고온,고압의 냉매가 상기 실외 열교환기(4)로 유입되고, 상기 실외 열교환기(4)는 응축기로 작용하여 냉매의 열을 외부로 방출한다.
상기 실외 열교환기(4)를 통과한 냉매는 상기 팽창기구(6)를 지나면서 저온, 저압으로 팽창되어 상기 실내 열교환기(8)로 유입된다.
상기 실내 열교환기(8)로 유입된 냉매는 실내 공기의 열을 흡수함으로써, 실내를 냉방시키게 된다.
한편, 상기 압축기(2)의 용량을 줄여야 할 경우, 상기 개폐 밸브(14)를 개방 시키면, 상기 압축기(2)로부터 토출된 냉매 중 일부가 상기 바이패스 유로(12)를 통해 상기 압축기(2)의 흡입부로 다시 유입되게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 공기조화기는 냉방부하에 따라 냉방 용량을 조절하기 위해서는 상기 압축기(2)에서 토출된 냉매를 바이패스시켜 냉매의 유량을 조절하도록 구성되기 때문에, 가변되는 외부 부하에 대해 따라 바이패스되는 냉매의 유량을 가변시키는 데 한계가 있을 뿐만 아니라, 상기 압축기(2)를 구동시키는 데 필요한 소비전력은 동일하기 때문에, 전력 소모가 많아서 효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열교환기 내부의 냉매 유로를 가변시킴으로써, 외부 부하에 대하여 민감하게 대응할 수 있고, 소비전력을 저감시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기는 냉매가 흡입되는 흡입 헤더와; 열교환된 상기 냉매가 토출되는 토출헤더와; 상기 흡입 헤더와 상기 토출헤더를 각각 연결하여 외부공기와 열교환되는 상기 냉매가 통과되게 냉매 유로를 형성하되, 다중 절곡되어 냉매의 유동방향이 전환되게 형성된 복수개의 튜브와; 상기 복수개의 튜브 중 적어도 어느 하나에 설치되고, 상기 흡입 헤더에서 상기 토출 헤더로 이동하는 하는 냉매를 상기 튜브의 중간에서 상기 토출 헤더로 바이패스시키는 유로가변수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 냉방 작동상태가 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 열교환기의 내부가 개략적으로 도시된 구성도이다.
본 발명에 따른 공기조화기는 도 3에 도시된 바와 같이, 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(50)와, 외부로 열을 방출하여 상기 압축기(50)에서 나온 냉매를 액체 상태의 냉매로 응축시키는 응축기(냉방시에는 실외 열교환기(52), 난방시에는 실내 열교환기(54))와, 상기 응축기에서 응축된 액냉매를 기체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창기구(56)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발기(냉방시에는 실내 열교환기(54), 난방시에는 실외 열교환기(52))를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 압축기(50)는 용량이 일정한 정속형 압축기가 사용된다.
한편, 상기 실내 열교환기(54)는 냉매가 흡입되는 흡입 헤더(60)와, 상기 흡입 헤더(60)에서 분지되어 다중 절곡되게 형성되고 외부 공기와 열교환되도록 냉매가 통과하는 냉매 유로를 형성하는 복수개의 튜브와, 상기 복수개의 튜브가 합지되어 열교환된 냉매가 토출되는 토출헤더(62)와, 상기 튜브를 통과하는 냉매의 용량 을 조절할 수 있도록 상기 냉매 유로를 가변시키는 유로가변수단(70)을 포함하여 구성된다.
상기 복수개의 튜브는 패널 형상으로 이루어진 열교환기 본체(64)에 의해 감싸지며, 상기 흡입헤더(60)와 토출헤더(62)는 상기 열교환기 본체(64)의 일측 또는 양측에 각각 구비된다.
여기서, 상기 복수개의 튜브는 제 1튜브(66)와 제 2튜브(68)로 이루어진 것으로 한정하여 설명하고, 상기 제 1,2튜브(66)(68)의 각 일단은 상기 흡입헤더(60)에 연결되고, 각 타단은 상기 토출헤더(62)에 연결된다.
상기 유로가변수단(70)은 상기 제 1,2튜브(66)(68)상에서 냉매를 상기 토출헤더(62)로 바이패스시킬 수 있도록 상기 제 1,2튜브(66)(68)의 각 절곡부와 토출헤더(62)를 연결하는 제 1,2바이패스 유로(72)(76)와, 상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)를 개폐시키는 개폐 밸브로 구성된다.
상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)는 상기 제 1,2튜브(66)(68)에 형성된 복수개의 절곡부 중 어느 일측에 형성된 것으로 한정하여 설명하나, 상기 실시예에 한정되지 않고, 복수의 위치에 구비되는 것도 가능하다.
상기 개폐 밸브는 상기 제 1,2튜브(66)(68)의 절곡부와 제 1,2바이패스 유로(72)(76) 사이에 설치되어, 냉방 부하가 작아서 냉매의 용량을 줄여야 할 경우 상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)를 개방시키고, 냉방 부하 대비 냉매의 용량이 적절한 경우 상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)를 각각 밀폐시키는 제 1,2삼방 밸브(74)(78)이다.
여기서, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 개폐 밸브로 상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)상에 솔레노이드 밸브를 각각 설치하여 사용하는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 실내 열교환기가 구비된 공기조화기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
상기 공기조화기의 냉방작동시, 상기 압축기(50)에서 압축된 고온, 고압의 냉매가 상기 실외 열교환기(52)로 유입되고, 상기 실외 열교환기(52)는 응축기로 작용하여 냉매의 열을 외부로 방출한다.
상기 실외 열교환기(52)를 통과한 냉매는 상기 팽창기구(56)를 지나면서, 저온,저압으로 팽창되어 상기 실내 열교환기(54)로 유입된다.
여기서, 상기 팽창기구(56)로부터 상기 실내 열교환기(54)로 유입된 냉매는 상기 흡입헤더(60)를 통해 상기 제 1,2튜브(66)(68)로 분지되어 유입된 후, 상기 제 1,2튜브(66)(68)를 통과하면서 실내 공기와 열교환된 후 상기 토출헤더(62)로 토출된 후, 상기 압축기(50)로 순환되게 된다.
즉, 상기 실내 열교환기(54)로 유입된 냉매는 실내 공기의 열을 흡수함으로써, 실내를 냉방시키게 된다.
이 때, 냉방 부하가 작을 경우, 상기 제 1,2삼방밸브(74)(78)가 상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)를 개방시키게 된다.
상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)가 개방되면, 상기 실내 열교환기(54)로 유입된 냉매는 상기 제 1,2튜브(66)(68)를 통과하던 중에 상기 제 1,2삼방밸브(74)(78)를 통해 상기 제 1,2바이패스 유로(72)(76)로 우회되게 된다.
즉, 냉방 부하가 작을 경우, 상기 제 1,2튜브(66)(68)를 통과하는 냉매를 도중에 우회시키게 되면, 냉매와 실내 공기와의 열교환이 적게 이루어지기 때문에, 실내 공기의 열을 덜 빼앗게 되므로, 냉방 부하에 대응하여 실내를 냉방시키는 정도를 낮출 수 있게 된다.
따라서, 냉방 부하에 민감하게 대응하여 실내의 냉방온도를 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 실내 열교환기(54)에 상기 유로가변수단(70)이 구비된 것으로 한정하여 설명하였으나, 상기 실외 열교환기(52)에 적용하여 난방 부하에 따라 상기 실외 열교환기(52)를 통과하는 냉매의 유로를 가변시켜 난방용량을 조절하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 압축기(50)를 용량 가변이 가능한 가변형 압축기를 사용하는 것도 가능하며, 가변형 압축기를 사용할 경우 열교환기 내의 냉매 유로도 축소됨과 아울러, 압축기를 구동하는 소비전력은 감소되고, 냉방 부하에 보다 민감하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 효율도 증대될 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기는 냉매가 통과하는 냉매 유로를 형성하는 튜브상에 상기 냉매 유로를 가변시키는 유로가변수단이 구비됨으로써, 냉방 또는 난방 부하에 따라 상기 튜브를 통과하는 냉매의 유로를 가변시켜 열교환되는 냉매의 온도를 조절할 수 있기 때문에, 외부 부하에 따라 냉방 또는 난방 용량을 효과적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유로가변수단이 구비된 열교환기와 가변형 압축기를 동시에 사용함으로써, 낮은 부하에서도 적은 소비전력으로 용량가변이 가능한 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 냉매가 흡입되는 흡입 헤더와;
    열교환된 상기 냉매가 토출되는 토출헤더와;
    상기 흡입 헤더와 상기 토출헤더를 각각 연결하여 외부공기와 열교환되는 상기 냉매가 통과되게 냉매 유로를 형성하되, 다중 절곡되어 냉매의 유동방향이 전환되게 형성된 복수개의 튜브와;
    상기 복수개의 튜브 중 적어도 어느 하나에 설치되고, 상기 흡입 헤더에서 상기 토출 헤더로 이동하는 하는 냉매를 상기 튜브의 중간에서 상기 토출 헤더로 바이패스시키는 유로가변수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로가변수단은 상기 튜브의 중간과 상기 토출헤더를 연결시키는 바이패스 유로와;
    상기 바이패스 유로를 개폐시키는 개폐 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 상기 튜브의 절곡부와 바이패스 유로 사이에 설치된 삼방 밸브인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브는 적어도 제 1, 2 튜브로 구성되고, 상기 제 1, 2 튜브의 냉매 유로는 어느 한 쪽에 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
  5. 제 1 항 내지 제 4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브는 수회 절곡되어 절곡부를 형성하면서 상기 흡입 헤더와 상기 토출 헤더를 연결하고, 상기 유로가변수단은 상기 절곡부와 상기 토출헤더를 연결시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 열교환기.
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