KR101173739B1 - 열교환기 및 열교환기가 사용되는 열교환 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열교환기의 실시예는, 그 내부를 유동하는 냉매와 팬에 의하여 송풍되는 공기와의 열교환이 이루어지는 열교환기에서: 상기 팬에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 전열 열교환기; 및 상기 팬에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 하류측에 위치되는 후열 열교환기; 를 포함하고, 상기 전열 열교환기의 관로에 비하여 상기 후열 열교환기의 관로가 상대적으로 큰 관경으로 형성된다.

본 발명에 의해서 열교환 시스템 또는 열펌프 시스템으로 가변되는 시스템의 경우에, 어느 쪽 시스템으로 시스템이 운용되더라도 필요 냉매의 양이 동일한 최적의 상태로 운전이 가능한 장점이 있고, 그로 인하여 냉매를 추가적으로 보충하거나 제거해야되는 필요가 없는 장점이 있고, 시스템의 관로에서 과압이 발생되지 않음으로써 공조 시스템이 안정적으로 운전되는 장점이 있다.

압축기, 팽창기, 제1열교환기, 제2열교환기

Description

열교환기 및 열교환기가 사용되는 열교환 시스템{Heat exchanger and cooling system using the same}

도 1은 일반적인 열교환기의 경우에 시스템이 난방운전으로 동작되는 경우의 난방성능계수선도(2)와, 시스템이 냉방운전으로 동작되는 경우의 냉방성능계수선도(1).

도 2는 본 발명에 따른 열교환 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 시스템의 냉매량에 대한 성능계수의 변화선도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 압축기 20 : 제 1 열교환기 21 : 제 1 전열열교환기

22 : 제 1 후열열교환기 30 : 팽창기 40 : 제 2 열교환기

41 : 제 2 전열열교환기 42 : 제 2 후열열교환기

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 상세하게는 열교환 시스템의 열교환기 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 열교환 시스템 및 열 펌프 시스템으로 동시에 적용되는 열교환기의 구조가 적용됨으로써, 열교환 시스템의 동작상의 효율 및 냉매의 사용량이 줄어들고 시스템의 사용효율이 개선되는 열교환기 및 열교환기가 적용되는 열교환 시스템에 관한 것이다.

열교환 시스템은 냉매가 압축되는 압축기와, 상기 압축기에 의해서 압축되는 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기와, 상기 팽창기에서 팽창되는 냉매가 증발되는 증발기로 형성된다.

상기 응축기와 증발기는 외부에서 송풍되는 공기에 의해서 열교환이 수행도록 하는 열교환기로서, 열교환기를 이루는 소경의 관로의 외부에 공기가 강제 송풍되도록 함으로써, 냉매가 응축되거나 증발되도록 한다.

한편, 일반적인 열교환 시스템은 시스템의 관로를 관류하여 냉매가 흐르게 되는데, 각 구성요소 중에서도 냉매는 응축기를 중심으로 하여 압축기의 출구단에서 팽창기의 입구단까지의 관로에 주로 모여있다. 이와 같이 동작되는 이유는 압축기에서 압축되어서 강제로 유출되는 다량의 냉매가 팽창기의 저항에 의해서 자유로이 통과되지 못하고 팽창기의 입구단의 전단부까지 모이기 때문이다.

이러한 냉매의 불균일한 분포를 반영하여 공조 시스템의 경우에, 응축기에서는 대관경, 예를 들면 7mm의 관이 사용되고, 증발기에서는 소관경, 예를 들면 5mm의 관이 사용된다. 이와 같이 응축기의 경우에는 대관경의 관이 사용되도록 함으로써 다량의 냉매가 적절히 모여서 천천히 유동되도록 하고, 증발기의 경우에는 소관경의 관이 사용되도록 함으로써 소량의 냉매가 신속하게 유동되도록 한다. 이와 같은 양상의 관로가 사용됨으로써, 열교환 시스템의 시스템 효율이 높아지도록 한다.

그러나, 열교환 시스템과 열펌프가 동시에 사용되는 경우와 같이, 시스템의 내부를 흐르는 냉매가 사방변의 동작에 의해서 정방향 또는 역방향으로 흐르게 되는 경우에는 시스템의 효율이 감소하는 문제가 발생된다.

상세하게 설명하면, 응축기 및 증발기의 구조가 열교환 시스템에 최적화되도록 설계되기 위하여, 응축기는 대관경의 관이 사용되고 증발기는 소관경의 관이 사용되도록 함으로써, 응축기에는 다량의 냉매가 모일 수 있도록 하고 증발기에는 소량의 냉매가 신속하게 통과되도록 한다.

그러나, 시스템의 내부를 유동하는 냉매의 유동방향이 역방향으로 전환되어 열펌프로 사용되는 경우에는, 열교환 시스템에서 증발기로 사용되었던 열교환기는 응축기로 사용되고, 열교환 시스템에서 응축기로 사용되었던 열교환기는 증발기로 사용된다. 그러므로, 열펌프에서 응축기로 사용되는 열교환기의 내부 용적이 급감되기 때문에, 응축기의 내부 압력이 증가되어 냉매 누설의 위험이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 응축기의 내부 용적이 작기 때문에 응축 가능한 냉매의 양이 적어지게 되고, 이로 인하여 시스템의 효율이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 열교환 시스템으로 동작되는 경우에 시스템의 효율이 최대로 되는 냉매의 양과, 열펌프로 동작되는 경우에 시스템의 효율이 최대로 되는 냉매의 양의 차이가 크기 때문에, 시스템의 전환시에 최대의 시스템 효율을 내기 위해서는 냉매를 보충하거나 추출해야 되는 문제점이 발생된다. 도 1에는 종래 열교환기의 경우에 시스템이 난방운전으로 동작되는 경우의 난방성능계수선도(2)와, 시스템이 냉방운전으로 동작되는 경우의 냉방성능계수선도(1)가 도시되어 있다. 각각의 선도를 참조하면 최대의 시스템 효율을 내기 위한 냉매의 양이 차이가 나는 것을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기되는 문제점을 개선하기 위하여 제안되는 것으로서, 시스템이 열교환 시스템 또는 열펌프 시스템으로 가변되어 사용되는 경우에, 어느 쪽 시스템으로 시스템이 운용되더라도 최적의 상태로 운전이 가능하도록 하는 열교환기 및 열교환기가 적용되는 열교환 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 열교환기의 구성이 개선됨으로써, 냉매의 양이 가변되지 아니하면서도 최적의 상태로 열교환 시스템 및 열펌프 시스템이 운전되도록 하는 열교환기 및 열교환기가 적용되는 열교환 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 시스템의 관로에서 과압이 발생되지 않도록 함으로써, 냉매의 누설이 방지되는 열교환기 및 열교환기가 적용되는 열교환 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기의 실시예는, 그 내부를 유동하는 냉매와 팬에 의하여 송풍되는 공기와의 열교환이 이루어지는 열교환기에서: 상기 팬에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 전열 열교환기; 및 상기 팬에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 하류측에 위치되는 후열 열교환기; 를 포함하고, 상기 전열 열교환기의 관로에 비하여 상기 후열 열교환기의 관로가 상대적으로 큰 관경으로 형성되고, 냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기를 유동한 후 상기 후열 열교환기를 유동하고, 상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기를 유동한 후 상기 전열 열교환기를 유동한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열교환 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 제1열교환기, 상기 제1열교환기로 공기를 송풍하는 제1팬, 냉매를 팽창하는 팽창기, 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 제2열교환기, 및 상기 제2열교환기로 공기를 송풍하는 제2팬을 포함하는 열교환 시스템에서: 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나는, 상기 제1 또는 제2팬에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 전열 열교환기; 및 상기 제1 또는 제2팬에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상기 전열 열교환기에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되는 후열 열교환기; 를 포함하고, 상기 전열 열교환기의 관로에 비하여 상기 후열 열교환기의 관로가 상대적으로 큰 관경으로 형성되고, 냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기를 유동한 후 상기 후열 열교환기를 유동하고, 상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기를 유동한 후 상기 전열 열교환기를 유동한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열교환 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 응축기; 상기 응축기로 공기를 송풍하는 제1팬; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기; 상기 팽창기에서 팽창된 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 증발기; 및 상기 증발기로 공기를 송풍하는 제2팬; 을 포함하고, 상기 응축기 및 증발기 중 적어도 하나는, 상기 제1 또는 제2팬에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상대적으로 상류측에 위치되고, 기설정된 관경의 관로가 구비되는 전열 열교환기; 및 상기 제1 또는 제2팬에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상기 전열 열교환기에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되고, 상기 전열 열교환기에 비하여 상대적으로 큰 관경의 관로가 구비되는 후열 열교환기; 를 포함하고, 냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기를 유동한 후 상기 후열 열교환기를 유동하고, 상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기를 유동한 후 상기 전열 열교환기를 유동한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 열교환 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 실외열교환기, 상기 실외열교환기로 실외공기를 송풍하는 제1팬, 냉매를 팽창하는 팽창기, 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 실내열교환기, 및 상기 실내열교환기로 실내공기를 송풍하는 제2팬을 포함하고, 실내공간의 냉방 또는 난방을 위한 열교환 시스템에서: 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 적어도 하나는, 상기 제1 또는 제2팬에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상대적으로 상류측에 위치되고, 기설정된 관경의 관로가 구비되는 전열 열교환기; 및 상기 제1 또는 제2팬에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상기 전열 열교환기에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되고, 상기 전열 열교환기에 비하여 상대적으로 큰 관경의 관로가 구비되는 후열 열교환기; 를 포함하고, 냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기를 유동한 후 상기 후열 열교환기를 유동하고, 상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기를 유동한 후 상기 전열 열교환기를 유동한다.

상기되는 열교환기 및 열교환기가 적용되는 열교환 시스템에 의해서 단일의 시스템이 열교환 시스템 또는 열펌프 시스템으로 가변되어 사용되는 경우에도, 시스템의 최대의 효율로 운전가능한 장점이 있다. 또한, 각 구성에 대해서 과압이 발생되지 아니함으로써 시스템이 안정적으로 구동이 가능한 장점이 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하의 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 열교환 시스템의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 냉매가 압축되는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매가 응축되는 제 1 열교환기(20)와, 상기 제 1 열교환기(20)에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기(30)와, 상기 팽창기(30)에서 팽창된 냉매가 증발되는 제 2 열교환기(40)가 포함된다. 또한, 제 1 열교환기(20)는 제 1 팬(51)에 의해서 공기에 의한 대류 열교환이 수행되고, 제 2 열교환기(40)는 제 2 팬(52)에 의해서 공기에 의한 대류 열교환이 수행된다.

한편, 상기 제 1 열교환기(20)는 상기 제 1 팬(51)을 마주보는 전방에 형성되는 제 1 전(前)열(列)열교환기(22)와, 상기 제 1 전열열교환기의 후방에 놓이는 제 1 후(後)열(列)열교환기(21)로 구분된다. 다시 말하면, 상기 제 1 팬(51)에 의해서 강제 송풍된 공기는 상기 제 1 전열열교환기(22)과 먼저 열교환이 수행된 뒤에, 상기 제 1 후열열교환기(21)와 열교환이 수행된다. 따라서 실질적으로 상기 제 1 전열교환기(22)는, 상기 제 1 팬(51)에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되고, 상기 제 1 후열열교환기(21)는 상기 제 1 팬(51)에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 하류측에 위치된다고 할 수 있다.

또한, 상기 제 2 열교환기(40)는 상기 제 2 팬(52)을 마주보는 전방에 형성되는 제 2 전열열교환기(41)와, 상기 제 2 전열열교환기의 후방에 놓이는 제 2 후열열교환기(42)로 구분된다. 다시 말하면, 상기 제 2 팬(52)에 의해서 강제 송풍된 공기는 상기 제 2 전열열교환기(41)과 먼저 열교환이 수행된 뒤에, 상기 제 2 후열열교환기(42)와 열교환이 수행되는 것이다. 그리고 이와 같은 상기 제 2 열교환기(40)의 상기 제 2 팬(52)에 대한 상대위치는, 상기 제 2 전열교환기(41)는, 상기 제 2 팬(52)에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되고, 상기 제 2 후열열교환기(42)는 상기 제 2 팬(52)에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 하류측에 위치된다고 할 수 있다.

본 발명의 일특징으로서, 상기 제 1 전열열교환기(22)는 상기 제 1 후열열교환기(21)에 비하여 관로의 직경이 작은 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 상기 제 1 전열열교환기(22)는 5mm 직경의 관로가 사용될 수 있고, 상기 제 1 후열열교환기(21)는 7mm 직경의 관로가 사용될 수 있다. 마찬가지로 상기 제 2 전열열교환기(41)는 상기 제 2 후열열교환기(42)에 비하여 관로의 직경이 작게 제공된다. 예를 들면, 상기 제 2 전열열교환기(41)는 5mm 직경의 관로가 상기 제 2 후열열교환기(42)는 7mm 직경의 관로가 사용될 수 있다.

이와 같이 팬(51)(52)으로부터 송풍되는 공기가 먼저 닿는 측의 전열열교환기(22)(41)가 후열열교환기(21)(42)보다 관로의 직경이 작게 제작됨으로써, 송풍되는 공기에 대한 저항이 줄어들기 때문에, 대류 열교환의 성능이 개선될 수 있다. 다시 말하면, 상기 전열열교환기(22)(41)의 관로직경이 작기 때문에, 통과되는 공기가 별다른 저항이 없이 신속하게 통과하면서 열교환이 수행될 수 있고, 후열열교환기(21)(42)에도 송풍되는 공기가 많이 다다를 수 있기 때문에 대류 열교환이 충분히 수행될 수 있는 것이다.

이하에서는 시스템이 열교환 시스템으로 운용되는 냉방운전과, 열펌프 시스템으로 운용되는 난방운전의 경우를 구분하여 상세하게 설명한다.

먼저 열교환 시스템으로 운용되는 경우를 설명한다. 압축기(10)에 의해서 압축된 냉매는 고압의 기상 냉매가 된 상태에서 제 1 후열열교환기(21)로 먼저 유입되고, 제 1 후열열교환기(21)에 의해서 대류열교환이 수행된 뒤에, 제 1 전열열교환기(22)로 유입되어 열교환이 수행된다.

이 과정을 보다 상세하게 설명하면, 제 1 후열열교환기(21)로 기상의 냉매가 유입되어서 열교환이 수행되면 서서히 액상의 냉매로 상변화가 일어나게 된다. 이 과정에 의해서 결국 냉매의 부피가 줄어들기 때문에, 제 1 전열열교환기(22)로 냉매가 이동된 뒤에는 냉매의 부피는 상당량 줄어들어 있게 된다. 그러므로, 제 1 전열열교환기(22)는 제 1 후열열교환기(21)에 비하여 관경이 작다 하더라도 관로 내부의 냉매압이 그다지 높지 않기 때문에, 냉매 누설이나 시스템의 불안전등의 문제는 발생되지 않는다.

상기 제 1 열교환기(20)에 의해서 응축이 된 뒤에는 팽창기(30)에 의해서 팽창된 뒤에, 제 2 열교환기(40)로 유입된다. 이때에는 제 2 열교환기(40) 중에서도 제 2 전열열교환기(41)로 먼저 유입되어 대류 열교환이 수행된 뒤에, 제 2 후열열 교환기(42)로 유입되어 열교환이 수행된다.

이 과정을 보다 상세하게 설명하면, 팽창기(30)에 의해서 팽창된 냉매는 비록 습증기의 상태이지만 액상의 냉매가 많이 포함된 상태로서 부피가 작다. 그러므로, 관경이 작은 제 2 전열열교환기(41)로 유입되더라도 냉매압이 그다지 높아지지 않기 때문에, 냉매 누설이나 시스템의 불안전등의 문제는 없다. 그리고, 냉매가 상기 제 2 전열열교환기(41)에 의해서 열을 흡수하여 기상으로 상변화되어 부피가 증가된 뒤에는, 관경이 큰 제 2 후열열교환기(42)로 유입되어 냉매의 부피 증가에 대비할 수 있도록 한다.

상기 제 2 열교환기(40)에 의해서 증발이 수행된 뒤에는 다시금 압축기(10)로 흡입되어 압축되는 과정이 다시 수행된다.

상기되는 열교환 시스템의 동작을 다시 한번 살펴보면, 열교환기(20)(40)는 관경이 다른 두개의 부분으로 각각 구분되고, 관경이 큰 열교환기는 열교환기의 전열열교환기에 사용되고, 관경이 작은 열교환기는 후열열교환기에 사용되도록 한다. 그리고, 기상의 부피가 큰 냉매가 열교환기로 유입될 때에는 관경이 큰 후열열교환기로 유입되도록 하고, 액상의 부피가 작은 냉매가 열교환기로 유입될 때에는 관경이 작은 전열열교환기로 유입되도록 한다.

이와 같은 냉매 흐름에 의해서 열교환기 내부를 유동하는 냉매의 부피에 적극적으로 대응하는 과정으로 냉매가 유동되도록 하고 있다. 다시 말하면, 열교환기의 관로 내부에서 상변화가 일어나는 중에 냉매의 부피 변화를 감안하여 관로의 직경을 구분하여 배치하고 있고, 이와 같이 배치됨으로써 관로를 보다 효율적으로 사 용할 수 있게 되는 장점을 얻을 수 있다.

본 발명의 시스템이 열펌프 시스템으로 사용되는 경우를 설명한다. 다만, 많은 부분에 대해서는 열교환 시스템으로 사용되는 경우와 동일하기 때문에 생략하고 특징으로 달라지는 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.

압축기에서 압축되는 냉매는 제 2 열교환기(40)로 먼저 유입되어 응축이 된 뒤에, 팽창기(30)로 유입되어 팽창되고, 제 1 열교환기(20)로 유입되어 증발과정이 수행된다. 여기서, 상기 압축기(10)에서 압축된 기상의 냉매는 대(大)경(徑)의 제 2 후열열교환기(42)로 먼저 냉매가 유입되기 때문에, 기상의 고부피 냉매에 적절히 대응할 수 있다. 또한, 팽창기(30)에 의해서 팽창된 액상의 저부피 냉매는 소(小)경(徑)의 제 1 전열열교환기(22)로 먼저 유입되고, 부피가 증가된 뒤에는 대경의 제 1 후열열교환기(21)로 유입되기 때문에, 냉매의 부피 변화에 적극적으로 대응할 수 있는 장점을 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 열교환기의 유입되는 냉매의 상태에 따라서 유입되는 측의 관로의 관경이 적극적으로 달라지도록 함으로써, 시스템이 열교환 시스템으로 사용되는 경우 또는 열펌프 시스템으로 사용되는 경우에 상관이 없이 최적의 냉매량이 동일하게 되는 효과를 얻을 수 있다. 그러므로, 시스템의 운전상태별로 냉매량을 추가하거나 제거해야 되는 단점을 없앨 수 있다.

그리고, 냉매의 상태별로 최적의 상태로 열교환이 수행되도록 하기 때문에, 동일한 열교환기의 부피에 대하여 열교환의 성능이 개선되는 장점을 얻을 수 있다.

한편, 설명되는 실시예는 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기 모두의 경우 에 열교환기의 관경이 다른 두개의 열교환기가 병합되어 사용되는 것으로 설명을 하였으나, 이제 제한되지 아니하고 둘 중의 어느 하나의 열교환기에 대해서 관경이 달라지도록 하는 경우에도 비록 효율이 저하되는 단점은 있을 지라도 본원발명에서 추구하고자 하는 기술적 가치는 얻어낼 수 있을 것이다.

이러한 관점에서 본 발명의 사상에서 얻을 수 있는 열교환기의 관경에 대한 경우의 수를 표 1로 정리하면 다음과 같다.

열교환기종류	관경의 선정
제1전열열교환기	소경	소경	대경	소경	소경
제1후열열교환기	대경	대경	대경	소경	대경
제2전열열교환기	소경	대경	소경	소경	소경
제2후열열교환기	소경	대경	대경	대경	대경

상기되는 경우의 수를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 동일한 사상에 포함되는 다양한 실시예가 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 시스템의 냉매량에 대한 성능계수의 변화선도를 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 종래의 경우에 냉방성능계수선도(1) 및 난방성능계수선도(2)에 비하여, 본 발명에 따른 냉방성능계수선도(3) 및 난방성능계수선도(4)에 따르면 몇가지의 차이점이 확연하게 드러나게 된다.

상세하게 설명하면, 냉방의 경우나 난방의 경우나 차이가 없이 최대의 성능계수를 얻을 수 있는 냉매의 양은 동일하여 L1의 상태로서 종래에 비하여 줄어든 것을 알 수 있다. 그러므로, 필요한 냉매의 양이 감소되는 장점을 얻을 수 있다.

또한, 냉매의 양이 적은 상태임에도 불구하고, 냉방성능계수와 난방성능계수가 각각 ΔC1과 ΔC2 만큼 증가된 것을 알 수 있다.

본 발명에 의해서 열교환 시스템 또는 열펌프 시스템으로 가변되는 시스템의 경우에, 어느 쪽 시스템으로 시스템이 운용되더라도 필요 냉매의 양이 동일한 최적의 상태로 운전이 가능한 장점이 있고, 그로 인하여 냉매를 추가적으로 보충하거나 제거해야 되는 필요가 없는 장점이 있다.

또한, 시스템의 관로에서 과압이 발생되지 않음으로써 공조 시스템이 안정적으로 운전되는 장점이 있다.

또한, 열교환기의 열교환 성능이 개선됨으로써, 열교환기의 설치 공간이 그만큼 줄어드는 장점을 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 그 내부를 유동하는 냉매와 팬에 의하여 송풍되는 공기와의 열교환이 이루어지는 열교환기(20)(40)에서:

   상기 팬에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 전열 열교환기(22)(41); 및

   상기 팬에 의하여 공기가 유동되는 방향으로 상대적으로 하류측에 위치되는 후열 열교환기(21)(42); 를 포함하고,

   상기 전열 열교환기(22)(41)의 관로에 비하여 상기 후열 열교환기(21)(42)의 관로가 상대적으로 큰 관경으로 형성되고,

   냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동한 후 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동하고,

   상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동한 후 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환기(20)(40)가 응축기로 사용되는 경우에는, 상기 후열 열교환기(21)(42)에서 공기와 열교환된 냉매가 상기 전열 열교환기(22)(41)로 전달되는 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환기(20)(40)가 증발기로 사용되는 경우에는, 상기 전열 열교환기(22)(41)에서 열교환된 냉매가 상기 후열 열교환기(21)(42)로 전달되는 열교환기.
4. 냉매를 압축하는 압축기(10), 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 제1열교환기(20), 상기 제1열교환기(20)로 공기를 송풍하는 제1팬(51), 냉매를 팽창하는 팽창기(30), 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 제2열교환기(40), 및 상기 제2열교환기(40)로 공기를 송풍하는 제2팬(52)을 포함하는 열교환 시스템에서:

   상기 제1 및 제2열교환기(20)(40) 중 적어도 하나는,

   상기 제1 또는 제2팬(51)(52)에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 전열 열교환기(22)(41); 및

   상기 제1 또는 제2팬(51)(52)에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상기 전열 열교환기(22)(41)에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되는 후열 열교환기(21)(42); 를 포함하고,

   상기 전열 열교환기(22)(41)의 관로에 비하여 상기 후열 열교환기(21)(42)의 관로가 상대적으로 큰 관경으로 형성되고,

   냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동한 후 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동하고,

   상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동한 후 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동하는 열교환 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2열교환기(20)(40) 중 적어도 하나가 응축기로 사용되는 경우에는, 상기 후열 열교환기(21)(42)가 상기 전열 열교환기(22)(41)에 비하여 냉매가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 열교환 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2열교환기(20)(40) 중 적어도 하나가 증발기로 사용되는 경우에는, 상기 전열 열교환기(22)(41)가 상기 후열 열교환기(21)(42)에 비하여 냉매가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 열교환 시스템.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1열교환기(20) 중 나머지 하나의 관로는, 동일한 관경으로 형성되는 열교환 시스템.
8. 냉매를 압축하는 압축기(10);

   상기 압축기(10)에서 압축된 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 응축기(20);

   상기 응축기(20)로 공기를 송풍하는 제1팬(51);

   상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기(30);

   상기 팽창기(30)에서 팽창된 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 증발기(40); 및

   상기 증발기(40)로 공기를 송풍하는 제2팬(52); 을 포함하고,

   상기 응축기(20) 및 증발기(40) 중 적어도 하나는,

   상기 제1 또는 제2팬(51)(52)에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상대적으로 상류측에 위치되고, 기설정된 관경의 관로가 구비되는 전열 열교환기(22)(41); 및

   상기 제1 또는 제2팬(51)(52)에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상기 전열 열교환기(22)(41)에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되고, 상기 전열 열교환기(22)(41)에 비하여 상대적으로 큰 관경의 관로가 구비되는 후열 열교환기(21)(42); 를 포함하고,

   냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동한 후 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동하고,

   상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동한 후 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동하는 열교환 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 응축기(20)의 후열 열교환기(21)는 상기 응축기(20)의 전열 열교환기(22)에 비하여 냉매가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 열교환 시스템.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 증발기(40)의 전열 열교환기(41)가 상기 증발기(40)의 후열 열교환기(42)에 비하여 냉매가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 위치되는 열교환 시스템.
11. 냉매를 압축하는 압축기(10), 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 실외열교환기(20), 상기 실외열교환기(20)로 실외공기를 송풍하는 제1팬(51), 냉매를 팽창하는 팽창기(30), 냉매와 공기와의 열교환이 이루어지는 실내열교환기(40), 및 상기 실내열교환기(40)로 실내공기를 송풍하는 제2팬(52)을 포함하고, 실내공간의 냉방 또는 난방을 위한 열교환 시스템에서:

    상기 실외열교환기(20) 및 실내열교환기(40) 중 적어도 하나는,

    상기 제1 또는 제2팬(51)(52)에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상대적으로 상류측에 위치되고, 기설정된 관경의 관로가 구비되는 전열 열교환기(22)(41); 및

    상기 제1 또는 제2팬(51)(52)에 의하여 송풍되는 공기의 유동방향으로 상기 전열 열교환기(22)(41)에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되고, 상기 전열 열교환기(22)(41)에 비하여 상대적으로 큰 관경의 관로가 구비되는 후열 열교환기(21)(42); 를 포함하고,

    냉매의 부피가 증가되는 상변화가 이루어지는 경우에는 냉매가 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동한 후 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동하고,

    상기 냉매의 부피가 감소되는 상변화가 이루어지는 경우에는, 냉매가 상기 후열 열교환기(21)(42)를 유동한 후 상기 전열 열교환기(22)(41)를 유동하는 열교환 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    실내공간의 냉방의 경우에는, 상기 실외열교환기(20)의 후열 열교환기(21)를 유동하면서 실외공기와 열교환된 냉매가 상기 실외열교환기(20)의 전열 열교환기(22)로 전달되고,

    실내공간의 난방의 경우에는, 상기 실외열교환기(20)의 전열 열교환기(22)를 유동하면서 실외공기와 열교환된 냉매가 상기 실외열교환기(20)의 후열 열교환기(21)로 전달되는 열교환 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,

    실내공간의 냉방의 경우에는, 상기 실내열교환기(40)의 전열 열교환기(41)를 유동하면서 실내공기와 열교환된 냉매가 상기 실내열교환기(40)의 후열 열교환기(42)로 전달되고,

    실내공간의 난방의 경우에는, 상기 실내열교환기(40)의 후열 열교환기(42)를 유동하면서 실내공기와 열교환된 냉매가 상기 실내열교환기(40)의 전열 열교환기(41)로 전달되는 열교환 시스템.

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