KR100814025B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

열교환기의 각 냉매패스 길이를 짧게 하여 열교환기의 각 냉매패스 압력손실을 줄일 수 있도록 함으로써 열교환효율을 향상시킬 수 있는 공기조화기를 개시한다. 개시한 공기조화기는 전면과 상면에 흡입구가 형성되고 하부에 토출구가 형성된 본체와, 본체의 내부에 설치된 열교환기와 송풍팬을 포함하고, 열교환기는 송풍팬의 상측 후방의 제1열교환부, 송풍팬의 상측 전방의 제2열교환부, 송풍팬 전방의 제3열교환부, 제1열교환부에 마련된 제1냉매패스, 제2열교환부 상측과 제1열교환부 상측에 걸쳐 마련된 제2냉매패스, 제2열교환부 하측과 제3열교환부 상측에 걸쳐 마련된 제3냉매패스, 제3열교환부에 마련된 제4냉매패스를 포함하며, 제1 및 제4냉매패스는 제2 및 제3냉매패스에 비하여 길이가 짧고 통과하는 냉매의 유량이 상대적으로 작은 것이다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 내부 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 열교환기의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기 열교환기의 측면도로, 각 냉매패스의 배치구조를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 본체, 11: 후면바디,

12: 전면바디, 13,14: 흡입구,

15: 토출구, 16: 송풍팬,

20: 열교환기, 21: 제1열교환부,

22: 제2열교환부, 23: 제3열교환부,

31: 제1냉매패스, 32: 제2냉매패스,

33: 제3냉매패스, 34: 제4냉매패스,

41: 냉매분배관, 42: 냉매수집관.

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기를 통과하는 냉매의 압력손실을 줄여 열교환효율을 향상시킬 수 있도록 하는 공기조화기에 관한 것이다.

통상적인 공기조화기는 실내공기의 열교환을 통하여 실내공기를 냉각시키는 열교환기를 구비한다. 이러한 열교환기는 상호 간격을 두고 적층된 다수의 열교환핀과, 다수의 열교환핀을 관통하며 그 내부로 냉매가 흐르는 전열관을 구비한다.

전열관은 열교환핀들을 관통하는 다수의 직선관들과, 상호 인접하는 직선관들의 단부를 연결하는 다수의 U형 연결관을 포함한다. 직선관들이 U형 연결관에 의해 연결됨으로써 길이가 긴 냉매패스를 이루고, 이러한 냉매패스를 냉매가 통과하도록 한 것이다. 통상적으로 이러한 열교환기는 2 ~ 3개의 독립된 냉매패스를 구비한다.

그런데 이러한 공기조화기는 열교환기가 2 ~ 3개의 냉매패스만을 구비하는 관계로 각 냉매패스의 길이가 길기 때문에 열교환효율이 낮은 문제가 있었다. 냉매패스의 길이가 길면, 냉매패스를 통과하는 냉매의 압력강하가 커지기 때문에 열교환효율이 낮아질 수 있었다.

따라서 이러한 열교환기를 채용하는 공기조화기는 열교환효율을 높이는데 한계가 있어 열교환기도 작게 만들기 어렵기 때문에 공기조화기를 소형화하기 어려운 문제가 있었다.

또 이러한 공기조화기는 열교환기를 통과하는 공기의 유동조건 또는 송풍팬의 위치에 따라 열교환기 각 위치의 풍량이 다르기 때문에 열교환기의 각 부분별로 열교환조건이 달라질 수 있는데, 종래 공기조화기는 열교환기의 각 냉매패스 길이나 내경이 상호 균등하기 때문에 각 냉매패스를 통과한 냉매의 열교환이 다를 수 있었다. 따라서 열교환효율이 낮을 수 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기의 각 냉매패스의 길이를 짧게 하여 각 냉매패스의 압력손실을 줄일 수 있도록 함으로써 열교환효율을 향상시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열교환기를 통과하는 공기의 송풍조건에 따라 냉매패스의 조건을 달리함으로써 각 냉매패스를 통과하는 냉매의 열교환이 균일해질 수 있도록 하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 전면과 상면에 흡입구가 형성되고 하부에 토출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치된 열교환기와 송풍팬을 포함하고, 상기 열교환기는 상기 송풍팬의 상측 후방의 제1열교환부, 상기 송풍팬의 상측 전방의 제2열교환부, 상기 송풍팬 전방의 제3열교환부, 상기 제1열교환부에 마련된 제1냉매패스, 상기 제2열교환부 상측과 상기 제1열교환부 상측에 걸쳐 마련된 제2냉매패스, 상기 제2열교환부 하측과 상기 제3열교환부 상측에 걸쳐 마련된 제3냉매패스, 상기 제3열교환부에 마련된 제4냉매패스를 포함하며, 상기 제1 및 제4냉매패스는 상기 제2 및 제3냉매패스에 비하여 길이가 짧고 통과하는 냉매의 유량이 상대적으로 작은 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 내지 제4냉매패스의 입구는 냉매분배관에 각각 연결되고, 상기 제1 내지 제4냉매패스의 출구는 냉매수집관에 각각 연결된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1열교환부 상부와 상기 제2열교환부 상부는 상호 굴절상태로 연결되고, 상기 제2열교환부 하단과 상기 제3열교환부 상단은 굴절상태로 연결된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 및 제4냉매패스는 상기 제2 및 제3냉매패스에 비하여 유로의 내경이 작은 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 및 제4냉매패스는 상기 제2 및 제3냉매패스에 비하여 입구 쪽의 유로 내경이 작은 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 공기조화기는 도 1에 도시한 바와 같이, 건물의 벽에 고정되는 후면바디(11)와 후면바디(11)의 전방에 결합되는 전면바디(12)를 포함하는 본체(10)를 구비한다. 본체(10)의 전면과 상면에는 실내공기의 흡입을 위한 흡입구들(13,14)이 각각 형성되고, 본체(10)의 하측에는 조화된 공기가 실내로 토출되는 토출구(15)가 형성된다.

본체(10) 내에는 공기의 열교환을 위한 열교환기(20)와, 공기의 송풍을 위한 송풍팬(16)이 설치된다. 송풍팬(16)은 횡류형팬으로 이루어지며, 도면에 나타내지는 않았지만 구동모터에 의해 회전한다. 이는 송풍팬(16)이 동작하면, 흡입구(13,14)를 통하여 흡입된 공기가 열교환기(20)를 거치면서 열교환된 후 토출 구(15)를 통하여 실내로 공급될 수 있도록 한 것이다.

열교환기(20)는 송풍팬(16)의 상측 후방에 장착된 제1열교환부(21), 송풍팬(16)의 상측 전방에 장착된 제2열교환부(22), 제2열교환부(22) 하부의 송풍팬(16) 전방에 장착된 제3열교환부(23)를 포함한다. 제1열교환부(21) 상부와 제2열교환부(22) 상부는 상호 굴절상태로 연결되고, 제2열교환부(22) 하단과 제3열교환부(23) 상단도 약간 굴절상태로 연결된다. 또 각 열교환부(21,22,23)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상호 이격된 상태에서 적층된 다수의 열교환핀들(24)과, 열교환핀들(24)을 관통하는 다수의 직선전열관(25), 상호 인접하는 직선전열관들(25)의 단부를 연결하여 유로가 연결되도록 하는 U형 연결관(26)을 포함한다.

또 열교환기(20)는 도 3에 도시한 바와 같이, 그 내부를 냉매가 흐르는 복수의 냉매패스(31,32,33,34)를 구비한다. 복수의 냉매패스는 직선전열관들(25)과 U형 연결관들(26)에 의해 형성된 독립된 유로들이다. 본 실시 예는 제1열교환부(21)에 형성되는 제1냉매패스(31), 제2열교환부(22) 상측과 제1열교환부(21) 상측에 걸쳐 마련되는 제2냉매패스(32), 제2열교환부(22) 하측과 제3열교환부(23) 상측에 걸쳐 마련되는 제3냉매패스(33), 그리고 제3열교환부(23)에 마련되는 제4냉매패스(34)를 포함한다. 각 냉매패스(31,32,33,34)의 입구(31a,32a,33a,34a)는 냉매분배관(41)에 각각 연결되고, 각 냉매패스(31,32,33,34)의 출구(31b,32b,33b,34b)는 냉매수집관(42)에 각각 연결된다.

각 열교환부(21,22,23)의 전열관들(25)은 송풍팬(16)과 근접하는 쪽의 내측열(L1)과, 외면 쪽의 외측열(L2)로 구성된다. 즉 본 실시 예의 열교환기(20)는 전 열관의 배열이 2열 14단인 형태이다. 이때 제1냉매패스(31)와 제4냉매패스(34)는 각각 6개의 전열관(25)과 5개(양측 포함)의 U형 연결관(26)에 의해 이루어지고, 제2냉매패스(32)와 제3냉매패스(33)는 각각 8개의 전열관(25)과 7개(양측포함)의 U형 연결관(26)에 의해 이루어진다.

제1냉매패스(31)로 유동하는 냉매는 도 3에 도시한 바와 같이, 제1열교환부(21)의 외측열(L2) 상단 입구(31a)로 유입되어 제1열교환부(21) 외측열(L2)을 따라 하부로 진행하다 제1열교환부(21)의 내측열(L1) 하단에서 다시 상부로 진행하고, 제1열교환부(21) 내측열(L1)의 중간부분의 출구(31b)를 통해 배출된다.

제2냉매패스(32)로 유동하는 냉매는 제2열교환부(22)의 외측열(L2) 상단 입구(32a)로 유입되어 외측열(L2)을 따라 하부로 진행하다 다시 제2열교환부(22)의 내측열(L1)을 따라 상부로 진행한 후, 이어서 제1열교환부(21)의 내측열(L1)을 따라 다시 하부로 진행하여 제1열교환부(21)의 내측열(L1) 중간부분 출구(32b)를 통해 배출된다.

제3냉매패스(33)로 유동하는 냉매는 제2열교환부(22) 외측열(L2) 하단의 입구(33a)로 유입되어 외측열(L2)을 따라 상부로 진행하다 다시 제2열교환부(22)의 내측열(L1)을 따라 하부로 진행하며, 연이어 제3열교환부(23)의 내측열(L1)을 따라 하부로 진행하여 제3열교환부(23) 내측열(L1) 중간부분의 출구(33b)를 통해 배출된다.

제4냉매패스(34)로 유동하는 냉매는 제3열교환부(23) 외측열(L2) 상단의 입구(34a)로 유입되어 제3열교환부(23) 외측열(L2)을 따라 하부로 진행하다 다시 제3 열교환부(23) 내측열(L1)을 따라 상부로 진행 한 후 제3열교환부(23)의 내측열(L1) 중간부분의 출구(34b)를 통해 배출된다.

이러한 열교환기(20)는 냉매패스(31,32,33,34)를 4개로 구성함으로써 종래 2 ~ 3개의 냉매패스로 구성되던 동일한 크기의 열교환기에 비하여 각 냉매패스(31,32,33,34)의 길이를 짧게 할 수 있도록 한 것이다. 이처럼 각 냉매패스(31,32,33,34)의 길이를 짧게 하면 각 냉매패스에서 생기는 압력손실을 줄일 수 있게 되므로 열교환기의 효율을 향상시킬 수 있다. 또 열교환기(20)의 효율을 높일 수 있게 되면 그 만큼 열교환기(20)의 소형화도 가능해지므로, 공기조화기의 크기도 작게 할 수 있게 된다.

한편, 제1냉매패스(31)와 제4냉매패스(34)는 제2 및 제3냉매패스(32,33)에 비하여 길이가 짧다. 즉 위에서 언급한 바와 같이, 제1냉매패스(31)와 제4냉매패스(34)는 각각 6개의 전열관(25)과 5개(양측 포함)의 U형 연결관(26)에 의해 이루어지고, 제2냉매패스(32)와 제3냉매패스(33)는 각각 8개의 전열관(25)과 7개(양측포함)의 U형 연결관(26)에 의해 이루어진다. 또 제1냉매패스(31)와 제4냉매패스(34)는 그 내부를 통과하는 냉매의 유량이 제2 및 제3냉매패스(32,33)에 비하여 상대적으로 작도록 전열관(25) 및 U형 연결관(26)의 직경(내경)이 작게 형성된다.

이는 공기조화기가 동작할 때 제2열교환부(22) 쪽으로 많은 양의 공기가 통과하여 열교환이 원활한 반면, 제1 및 제3열교환부(21,23) 쪽은 상대적으로 통과하는 공기의 양이 적어 열교환이 떨어질 수 있는 점을 고려한 것이다. 즉 상대적으로 열교환이 낮을 수 있는 제1 및 제4냉매패스(31,34)의 경우 길이를 줄이면서 동시에 그 내부를 통과하는 냉매의 유량을 줄일 수 있도록 한 것이다. 이는 열교환기(20) 크기를 줄이기 위해 제1 및 제3열교환부(21,23)의 크기를 줄이면서도 최종적으로 각 냉매패스를 통과하여 냉매수집관(42) 쪽으로 모이는 냉매의 열교환정도가 균등해질 수 있도록 한 것이다.

여기서는 제1 및 제4냉매패스(31,34)를 흐르는 냉매의 양을 줄이기 위해 제1 및 제4냉매패스(31,34)의 내경을 줄이는 방법을 예시하였다. 그러나 제1 및 제4 냉매패스(31,34)의 내경을 제2 및 제3냉매패스(32,33)와 동일하게 하고자 한다면, 제1 및 제4냉매패스(31,34)의 입구(31a,34a) 쪽 유로의 내경을 제2 및 제3냉매패스(32,33)의 유로 내경보다 작게 하면 될 것이다. 이렇게 하면 제1 및 제4냉매패스(31,34)를 흐르는 냉매의 양을 상대적으로 줄여 최종적으로 각 냉매패스를 흐르는 냉매의 열교환이 균등해지도록 할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기는 열교환기의 냉매패스를 제1 내지 제4냉매패스로 구성함으로써 열교환기의 각 냉매패스의 길이를 종래보다 짧게 할 수 있기 때문에 열교환기의 각 냉매패스의 압력손실을 줄일 수 있다. 따라서 열교환효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명은 열교환기 효율을 높일 수 있기 때문에 그만큼 열교환기를 소형화할 수 있게 되어 공기조화기의 크기도 줄일 수 있게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 제1 및 제4냉매패스의 길이를 상대적으로 짧게 하고, 제1 및 제4냉매패스를 흐르는 냉매의 유량을 줄임으로써 각 냉매패스를 통과하여 냉매수집 관 쪽으로 모이는 냉매의 열교환정도가 균등해지도록 할 수 있다. 즉 열교환기를 통과하는 공기의 송풍조건이 부분별로 차이가 있는 경우에도 각 냉매패스를 통과하는 냉매의 열교환이 균일해지도록 할 수 있고, 제1 및 제3열교환부의 크기를 줄여 열교환기의 전체 크기도 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 전면과 상면에 흡입구가 형성되고 하부에 토출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치된 열교환기와 송풍팬을 포함하는 공기조화기에 있어서,

   상기 열교환기는 상기 송풍팬의 상측 후방의 제1열교환부, 상기 송풍팬의 상측 전방의 제2열교환부, 상기 송풍팬 전방의 제3열교환부, 상기 제1열교환부에 마련된 제1냉매패스, 상기 제2열교환부 상측과 상기 제1열교환부 상측에 걸쳐 마련된 제2냉매패스, 상기 제2열교환부 하측과 상기 제3열교환부 상측에 걸쳐 마련된 제3냉매패스, 상기 제3열교환부에 마련된 제4냉매패스를 포함하며,

   상기 제1 및 제4냉매패스는 상기 제2 및 제3냉매패스에 비하여 길이가 짧고 통과하는 냉매의 유량이 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 내지 제4냉매패스의 입구는 냉매분배관에 각각 연결되고, 상기 제1 내지 제4냉매패스의 출구는 냉매수집관에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1열교환부 상부와 상기 제2열교환부 상부는 상호 굴절상태로 연결되고, 상기 제2열교환부 하단과 상기 제3열교환부 상단은 굴절상태로 연결된 것을 특 징으로 하는 공기조화기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제4냉매패스는 상기 제2 및 제3냉매패스에 비하여 유로의 내경이 작은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제4냉매패스는 상기 제2 및 제3냉매패스에 비하여 입구 쪽의 유로 내경이 작은 것을 특징으로 하는 공기조화기.

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