KR101287775B1

KR101287775B1 - 공기 조화기

Info

Publication number: KR101287775B1
Application number: KR1020100078576A
Authority: KR
Inventors: 히로시 마이따; 료오이찌 다까후지; 쯔또무 이모또
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CN102022862A; CN102022862B; JP5081881B2; KR20110030302A; JP2011064338A

Abstract

본 발명은 풍속 분포를 개선하여, 에너지 절약성의 향상과 정음화를 양립하는 공기 조화기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 관한 공기 조화기는 공기 흡입구 및 공기 분출구를 갖는 하우징과, 하우징 내에 설치된 송풍 팬과, 핀 및 핀을 관통하는 전열관을 갖고, 송풍 팬을 둘러싸도록 배치된 대략 역V자 형상의 실내 열교환기를 구비하고, 실내 열교환기는 전방면측 실내 열교환기 및 배면측 실내 열교환기를 갖고, 전방면측 실내 열교환기는 2개의 직선부 및 양단부가 2개의 직선부에 접속된 곡선부를 갖고, 곡선부에 있어서의 전열관의 배치 간격이 직선부에 있어서의 전열관의 배치 간격보다도 작다.

Description

공기 조화기 {AIR CONDITIONER}

본 발명은 실내 열교환기를 구비한 공기 조화기에 관한 것이다.

종래의 공기 조화기로서, 전방측 열교환기 및 배면측 열교환기로 구성되는 실내 열교환기를 구비하는 것이 있다[예를 들어, 특허 문헌 1(도 1, 도 3) 참조]. 특허 문헌 1에 기재된 전방측 열교환기는 3개의 직선부 및 2개의 곡선부에 의해, 팬 방향으로 만곡되도록 구성된다.

이와 같은 곡선부를 갖는 열교환기를 통과하는 공기의 흐름의 기본적 특성에 대해, 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은 내부의 공기 저항이 균일한 저항체(37)가, 균일한 공기류 중에 놓인 경우의 공기의 흐름을 도시한다. 저항체는, 도 7에 도시한 바와 같이 2개의 직선부와 양단부가 이 2개의 직선부에 접속된 곡선부를 갖는다. 도 7에 있어서의 굵은 화살표는 공기의 유선을 나타내고, 가는 화살표군(39)은 저항체의 하류의 공기류의 유속 분포를 나타낸다.

좌측으로부터 흘러 온 공기는 저항체(37)를 통과하여 우측으로 흐른다. 일반적으로, 공기는 압력이 높은 곳으로부터 낮은 곳을 향해, 최단 경로를 취하도록 흐르는 성질이 있다. 따라서, 우측이 올라간 형상인 저항체(37)의 상부에 있어서는, 저항체(37)의 상류에서 우측 방향이었던 공기류는, 저항체(37) 내에서 우측으로 하강하는 흐름으로 되고, 이 공기류가 저항체(37)를 통과한 후에는, 또한 하류를 향하므로, 원래의 우측 방향의 흐름으로 된다. 마찬가지로, 우측이 내려간 형상인 저항체(37)의 하부에 있어서는, 저항체(37)의 상류에서 우측 방향이었던 공기류는 우측으로 상승하는 흐름으로 되고, 이 공기류가 저항체(37)를 통과한 후에는, 또한 하류를 향하므로, 원래의 우측 방향의 흐름으로 된다.

이와 같이, 저항체(37)의 상부와 하부에서 흐름의 방향이 바뀌므로, 저항체(37)의 중앙부(38)에서는 흐름이 집중하는 축류로 되어, 흐름이 가속된다. 즉, 저항체(37)를 통과하는 풍속의 분포가 불균일해진다. 동일한 현상이 열교환기에서 발생한 경우에는, 풍속 분포의 불균일에 의해 교환 열량이 저하되거나, 불균일해진 풍속 분포가 하류측의 팬에 작용하여 소음이 증대될 가능성이 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2006-250366호 공보

본 발명은 풍속 분포를 개선하여, 에너지 절약성의 향상과 정음화를 양립하는 공기 조화기를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 공기 조화기는, 공기 흡입구 및 공기 분출구를 갖는 하우징과,상기 하우징 내에 설치된 송풍 팬과, 핀 및 상기 핀을 관통하는 전열관을 갖고, 상기 송풍 팬을 둘러싸도록 배치된 역V자 형상의 실내 열교환기를 구비하고, 상기 실내 열교환기는 전방면측 실내 열교환기 및 배면측 실내 열교환기를 갖고, 상기 전방면측 실내 열교환기는 2개의 직선부 및 양단부가 상기 2개의 직선부에 접속된 곡선부를 갖고, 상기 실내 열교환기는 복수의 상기 전열관에 의해 구성된 크로스 핀 튜브형의 실내 열교환기이고, 상기 전열관은 U자 형상으로 구부러진 전열관이고, 상기 전열관의 U자 부분의 굽힘 반경이 동등하고, 상기 곡선부에 있어서의 상기 전열관의 배치 간격이, 상기 직선부에 있어서의 상기 전열관의 배치 간격보다도 작고, 상기 전열관의 U자 형상으로 구부러진 부분이, 상기 곡선부에 있어서의 상기 전열관의 사이에 존재하지 않는다.

본 발명에 따르면, 풍속 분포를 개선하여, 에너지 절약성의 향상과 정음화를 양립하는 공기 조화기를 제공할 수 있다.

도 1은 전방면측 실내 열교환기의 전열관의 배치를 도시하는 도면.
도 2는 냉동 사이클의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 크로스 핀 튜브형 열교환기의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 실내기의 단면을 도시하는 도면.
도 5는 전방면측 실내 열교환기의 형상을 도시하는 도면.
도 6은 전방면측 실내 열교환기의 전열관의 배치를 도시하는 도면.
도 7은 굽힘부를 갖는 저항체를 통과하는 공기류를 도시하는 도면.

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

(제1 실시예)

본 발명에 관한 제1 실시예를 도 1 내지 도 5, 도 7에 의해 설명한다. 우선, 본 실시예에 관한 공기 조화기의 기본적 구성에 대해 설명한다. 도 2는 냉동 사이클의 구성도이다. 본 실시예에 관한 공기 조화기는 실외기(1)와 실내기(7)가 접속 배관(10)에 의해 접속됨으로써 기능한다. 실외기(1)는 압축기(2)와, 4방향 밸브(3)와, 실외 열교환기(4)와, 오리피스 장치(6)와, 프로펠러 팬(5)을 구비한다. 실내기(7)는 실내 열교환기(8)와, 송풍 팬을 구비한다. 또한, 송풍 팬으로서는 관류 팬(9)을 사용할 수 있다.

다음에, 우선, 냉방 운전 시에 있어서의 각 구성 요소의 작용을 설명한다. 압축기(2)로 압축된 고압의 가스 상태 냉매가 실외 열교환기(4)에 의해 외기로 방열함으로써 응축하여, 고압의 액상 냉매로 된다. 이 액상 냉매는 오리피스 장치(6)의 작용으로 감압되어, 저온 저압의 기액 2상 상태로 되어, 접속 배관(10)을 통해 실내기(7)로 흐른다. 실내기(7)로 들어간 냉매는 실내 열교환기(8)에 의해 실내 공기의 열을 흡열함으로써 증발한다. 실내 유닛에서 발열한 냉매는 접속 배관(10)을 통해 실외기(1)로 복귀되어, 4방향 밸브(3)를 통해 다시 압축기(2)로 압축된다.

난방 운전의 경우에는, 4방향 밸브(3)에 의해 냉매 유로가 절환되어, 압축기(2)로 압축된 고압의 가스 상태 냉매는 4방향 밸브(3) 및 접속 배관(10)을 통해 실내기(7)에 흐른다. 실내기(7)에 들어간 냉매는 실내 열교환기(8)에 의해 실내 공기로 방열함으로써 응축하여, 고압의 액상 냉매로 된다. 이 액상 냉매는 접속 배관(10)을 통해 실외기(1)에 흐른다. 실외기(1)에 들어간 액상 냉매는 오리피스 장치(6)의 작용으로 감압되어, 저온 저압의 기액 2상 상태로 된다. 저온 저압의 기액 2상 상태로 된 냉매는 실외 열교환기(4)에 흘러, 실외 공기의 열을 흡열함으로써 증발하여, 가스 상태 냉매로 된다. 이 가스 상태 냉매는 4방향 밸브(3)를 통해 다시 압축기(2)로 압축된다.

도 3은 크로스 핀 튜브형의 열교환기의 구조를 도시한다. 이 열교환기는 복수의 알루미늄제의 핀(11)을, U자 형상으로 구부러진 동제의 전열관(12)이 관통하도록 구성된다. 핀에 삽입된 전열관(12)을 액압 또는 기계적으로 관 확대함으로써, 핀(11)과 전열관(12)이 밀착한다. 또한, 전열관(12)의 단부에는 조인트 부품(13)이 용접되어, 냉매의 유로가 구성된다.

도 4는 공기 조화기의 실내기의 단면도(전열관의 축에 수직인 단면)이다. 하우징의 상방에 공기 흡입구[구체적으로는, 하우징 전방면에 전방면 공기 흡입구(22) 및 하우징의 상면에 상면 공기 흡입구(23)]가 형성된다. 하우징의 하방에는 공기 분출구(24)가 형성된다. 하우징 내에는 관류 팬(9)이 배치되어 있고, 이 공기 흡입구로부터 관류 팬까지의 풍로의 도중에 크로스 핀 튜브형의 열교환기가 배치된다. 실내 열교환기(8)는 전방면측 실내 열교환기(20) 및 배면측 실내 열교환기(21)로 구성된다. 또한, 전방면측 실내 열교환기(20) 및 배면측 실내 열교환기(21)는 관류 팬(9)을 둘러싸도록 대략 역V자 형상으로 배치된다. 관류 팬(9)을 동작시키면, 실내 공기가 공기 흡입구로부터 유입되어, 실내 열교환기(8)에서 내부의 냉매와 열교환하고, 공기 분출구(24)로부터 분출함으로써, 실내 공기를 공기 조화한다.

다음에, 전방면측 실내 열교환기(20)의 단면 형상의 상세에 대해, 도 5를 사용하여 설명한다. 전방면측 실내 열교환기(20)의 상류 전방 모서리부에서는 전방 모서리측 직선부(25)와 전방 모서리측 직선부(26)가 전방 모서리측 곡선부(28)에 의해 접속되고, 전방 모서리측 직선부(26)와 전방 모서리측 직선부(27)가 전방 모서리측 곡선부(29)에 의해 접속된다. 또한, 전방면측 실내 열교환기(20)의 하류 후방 모서리부에서는 후방 모서리측 직선부(30)와 후방 모서리측 직선부(31)가 후방 모서리측 곡선부(33)에 의해 접속되고, 후방 모서리측 직선부(31)와 후방 모서리측 직선부(32)가 후방 모서리측 곡선부(34)에 의해 접속된다. 이와 같은 구성에 의해, 전방면측 실내 열교환기는 관류 팬(9) 방향으로 만곡되도록 형성된다.

도 5의 상측의 빗금부는 상류 전방 모서리의 전방 모서리측 곡선부(28)와 하류 후방 모서리의 후방 모서리측 곡선부(33)로 둘러싸인 열교환기 곡선부(35)를 나타낸다. 또한, 도 5의 하측의 빗금부는 상류 전방 모서리의 전방 모서리측 곡선부(29)와 하류 후방 모서리의 후방 모서리측 곡선부(34)로 둘러싸인 열교환기 곡선부(36)를 나타낸다. 그물이 빗금으로 나타내지 않은 부분은 상류 전방 모서리의 전방 모서리측 직선부(25)와 하류 후방 모서리의 후방 모서리측 직선부(30)로 둘러싸인 열교환기 직선부(50), 상류 전방 모서리의 전방 모서리측 직선부(26)와 하류 후방 모서리의 후방 모서리측 직선부(31)로 둘러싸인 열교환기 직선부(51), 상류 전방 모서리의 전방 모서리측 직선부(27)와 전방 모서리측 하류 후방 모서리의 후방 모서리측 직선부(32)로 둘러싸인 열교환기 직선부(52)이다. 여기서, 열교환기 곡선부(35)의 양단부는 열교환기 직선부(50) 및 열교환기 직선부(51)에 접속되고, 열교환기 곡선부(36)의 양단부는 열교환기 직선부(51) 및 열교환기 직선부(52)에 접속된다. 열교환기 곡선부(35, 36)는 도 7을 사용하여 설명한 바와 같이, 열교환기 직선부(50, 51, 52)보다도 공기의 흐름이 가속되기 쉽다.

다음에, 본 실시예의 전방면측 실내 열교환기(20)의 단면에 있어서의 전열관의 배치에 대해, 도 1을 사용하여 설명한다. 전방면측 실내 열교환기(20)에서는, 공기의 흐름 방향으로 전열관이 3열 배치되고, 공기의 흐름 방향과 직각의 방향으로 12단 배치된다. 도면 중 파선은 삽입된 전열관의 U자 형상으로 구부러진 부분을 나타낸다. 여기서 L0은 열교환기 직선부에 있어서의 전열관의 배치 간격을 나타낸다. L1 및 L2는 열교환기 곡선부(35) 및 열교환기 곡선부(36)에 있어서의 전열관의 배치 간격 중, 가장 작은 전열관의 배치 간격을 나타낸다. 본 실시예에서는, L0, L1, L2의 관계는 다음의 식과 같다.

L1 ＜ L0

L2 ＜ L0

즉, 공기가 가속되기 쉬운 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 전열관의 배치 간격이 열교환기 곡선부(50, 51, 52)에 있어서의 전열관의 배치 간격보다도 좁아, 상대적으로 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 통풍 저항이 커지므로, 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 공기류의 가속을 억제할 수 있다. 즉, 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 분포의 불균일을 저감시킬 수 있어, 에너지 절약성의 형상과 정음화를 양립할 수 있다.

열교환기 곡선부(35, 36)의 통풍 저항을 크게 하기 위해서는, 1열째부터 3열째의 임의의 열의 전열관의 배치 간격을 작게 함으로써 실현 가능하다. 그런데, 냉각 시에 공기가 냉각되어 공기 중의 수분이 응결하여, 열교환기의 핀 상에 결로가 발생하는 경우, 가장 습도가 높은 공기가 통과하는 것은 1열째의 부분이므로, 1열째의 핀에 의해 많은 결로수가 부착된다. 핀에 결로수가 부착되면, 공기가 통과할 수 있는 부분이 감소하므로, 통풍 저항이 증가한다. 즉, 관의 배치 간격을 작게 함으로써 통풍 저항을 크게 하는 경우에는, 본 실시예와 같이 가장 상류인 1열째의 전열관의 배치 간격을 작게 하는 것이 보다 효과적이다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 전열관의 배치 간격을 열교환기 직선부(50, 51, 52)에 있어서의 전열관의 배치 간격보다도 작게 하여, 공기가 가속되기 쉬운 열교환기 곡선부(35, 36)의 공기류의 가속을 억제함으로써, 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 분포의 불균일을 저감시키는 것으로 하였다. 그러나 본 발명은, 본 실시예와 같이, 열교환기 직선부 및 열교환기 곡선부를 갖는 실내 열교환기뿐만 아니라, 열교환기 직선부를 구비하지 않고 열교환기 곡선부만으로 구성되는 경우라도, 이 열교환기 곡선부에 있어서의 곡률이 변화됨으로써, 공기가 가속되기 쉬운 영역이 발생하여, 실내 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 분포가 불균일해지는 경우에도 유효하다. 이와 같은 경우에는 전방면측 열교환기의 곡률이 보다 큰 부분에 있어서의 전열관의 배치 간격을, 전방면측 열교환기의 곡률이 보다 작은 부분에 있어서의 전열관의 배치 간격보다도 작게 하면 좋다. 전방면측 열교환기의 곡률이 보다 큰 부분에 있어서의 전열관의 배치 간격을 곡률이 보다 작은 부분에 있어서의 전열관의 배치 간격보다도 작게 함으로써, 공기가 가속되기 쉬운 곡률이 보다 작은 부분의 공기류의 가속을 방지할 수 있으므로, 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 분포의 불균일을 저감시킬 수 있다.

또한, 도 3을 사용하여 설명한 바와 같이, 크로스 핀 튜브형의 열교환기는 U자 형상으로 구부러진 전열관이 사용되므로, 전열관의 배치 간격을 다르게 하기 위해서는, U자 형상으로 구부러진 전열관의 굽힘 반경을 다르게 할 필요가 있다(즉, 복수의 종류의 전열관을 준비할 필요가 있음). 그러나, 본 실시예에서는 2개의 U자 형상의 전열관 중 이웃하는 전열관의 배치 간격을 작게 함으로써(즉, 이웃하는 U자 형상의 전열관을 L0, L1, L2로 되도록 조정함으로써), 복수의 종류의 전열관을 필요로 하지 않고, 1종류의 U자 형상의 전열관만으로 열교환기를 구성할 수 있다.

(제2 실시예)

본 발명에 관한 제2 실시예를 도 6에 의해 설명한다. 본 실시예에 관한 공기 조화기의 기본적인 구성은 제1 실시예와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해서만 설명한다.

도 6은 본 실시예에 있어서의 전방면측 실내 열교환기의 전열관의 배치를 도시한다. 본 실시예에 있어서의 전방면측 실내 열교환기에서는 공기의 흐름 방향으로 전열관이 3열 배치되고, 공기의 흐름 방향과 직각인 방향으로 12단 배치된다. 도면 중 파선은 삽입된 전열관의 U자 형상으로 구부러진 부분을 나타낸다. 여기서 L0은 열교환기 직선부에 있어서의 전열관의 배치 간격을 나타낸다. L1 및 L2는 열교환기 곡선부(35) 및 열교환기 곡선부(36)에 있어서의 전열관의 배치 간격 중, 가장 작은 전열관의 배치 간격을 나타낸다. 본 실시예에서는, L0, L1, L2의 관계는 제1 실시예와 마찬가지로, 다음의 식과 같다.

L1 ＜ L0

L2 ＜ L0

즉, 공기가 가속되기 쉬운 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 전열관의 배치 간격이 열교환기 직선부(50, 51, 52)에 있어서의 전열관의 배치 간격보다도 좁아, 상대적으로 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 통풍 저항이 커지므로, 열교환기 곡선부(35, 36)에 있어서의 공기류의 가속을 억제할 수 있다. 즉, 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 분포의 불균일을 저감시킬 수 있어, 에너지 절약성의 향상과 정음화를 양립할 수 있다.

여기서, 제1 실시예에 있어서는, 전열관의 U자 형상으로 굴곡된 부분(도 6에 기재된 파선 부분)은, 전열관의 배치 간격이 작은 부분에는 존재하지 않는다. 그러나, 본 실시예에 있어서는, 전열관의 U자 형상으로 구부러진 부분(도 6에 기재된 파선 부분)이, 전열관의 배치 간격이 작은 부분에 존재한다. 즉, 다른 전열관보다도 U자 부분의 곡선 반경이 작은 전열관(40)을 사용함으로써, 전열관의 배열 간격을 작게 한다.

1 : 실외기
2 : 압축기
3 : 4방향 밸브
4 : 실외 열교환기
5 : 프로펠러 팬
6 : 오리피스 장치
7 : 실내기
8 : 실내 열교환기
9 : 관류 팬
10 : 접속 배관
11 : 핀
12 : 전열관
13 : 조인트 부품
14 : 실내기 배면측 하우징
15 : 실내기 전방면측 하우징
16 : 실내기 전방면 패널
17 : 풍향 제어판
18 : 실내기 상부 전방측 하우징
19 : 프레 필터의 프레임
20 : 전방면측 실내 열교환기
21 : 배면측 실내 열교환기
22 : 전방면 공기 흡입구
23 : 상면 공기 흡입구
24 : 공기 분출구
25, 26, 27 : 전방 모서리측 직선부
28, 29 : 전방 모서리측 곡선부
30, 31, 32 : 후방 모서리측 직선부
33, 34 : 후방 모서리측 곡선부
35, 36 : 열교환기 곡선부
37 : 저항체
38 : 저항체의 중앙부
39 : 가는 화살표군
40 : U자 부분의 곡선 반경이 작은 전열관
50, 51, 52 : 열교환기 직선부

Claims

공기 흡입구 및 공기 분출구를 갖는 하우징과,
상기 하우징 내에 설치된 송풍 팬과,
핀 및 상기 핀을 관통하는 전열관을 갖고, 상기 송풍 팬을 둘러싸도록 배치된 역V자 형상의 실내 열교환기를 구비하고,
상기 실내 열교환기는 전방면측 실내 열교환기 및 배면측 실내 열교환기를 갖고,
상기 전방면측 실내 열교환기는 2개의 직선부 및 양단부가 상기 2개의 직선부에 접속된 곡선부를 갖고,
상기 실내 열교환기는 복수의 상기 전열관에 의해 구성된 크로스 핀 튜브형의 실내 열교환기이고, 상기 전열관은 U자 형상으로 구부러진 전열관이고, 상기 전열관의 U자 부분의 굽힘 반경이 동등하고,
상기 곡선부에 있어서의 상기 전열관의 배치 간격이, 상기 직선부에 있어서의 상기 전열관의 배치 간격보다도 작고,
상기 전열관의 U자 형상으로 구부러진 부분이, 상기 곡선부에 있어서의 상기 전열관의 사이에 존재하지 않는 것을 특징으로 하는, 공기 조화기.
제1항에 있어서, 상기 곡선부에 있어서의 최상류열의 상기 전열관의 배치 간격이, 상기 직선부에 있어서의 최상류열의 상기 전열관의 배치 간격보다도 작은 것을 특징으로 하는, 공기 조화기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전방면측 실내 열교환기는 3개의 직선부 및 양단부가 상기 직선부에 접속된 2개의 곡선부를 갖는 것을 특징으로 하는, 공기 조화기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전방면측 실내 열교환기는 공기의 흐름 방향으로 상기 전열관을 3열 배치한 것을 특징으로 하는, 공기 조화기.
삭제