KR101453708B1 - 열교환기 및 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

열교환기에 편평관(扁平管)과 핀(fin)(35)이 복수개씩 배치된다. 코루게이티드 핀(corrugated fin)인 핀(35)은, 상하로 나열된 편평관의 사이에 배치된다. 상하로 인접하는 편평관의 사이에는, 핀(35)에 형성된 복수의 전열부(37)가, 편평관(33)의 신장(伸長)방향을 따라 배치된다. 전열부(37)에는, 상하로 연장되는 복수의 루버(louver)(50, 60)가 형성된다. 풍상(風上)측 루버(50)의 잘라 세운 단(端)(53)은, 주연부(主緣部)(54)와 상측 연부(55)와 하측 연부(56)에 의해 구성된다. 상측 연부(55) 및 하측 연부(56)는, 주연부(54)에 대해 경사진다. 하측 연부(56)의 주연부(54)에 대한 경사각 θ5는, 상측 연부(54)의 주연부(54)에 대한 경사각 θ4보다 작다.

Description

열교환기 및 공기 조화기{HEAT EXCHANGER AND AIR CONDITIONER}
본 발명은, 편평관(扁平管)과 핀(fin)을 구비하고, 편평관 내를 흐르는 유체를 공기와 열교환시키는 열교환기에 관한 것이다.
종래부터, 편평관과 핀을 구비한 열교환기가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 열교환기에서는, 좌우 방향으로 연장되는 복수의 편평관이 서로 소정의 간격을 두고 상하로 나열되고, 판형상의 핀이 서로 소정의 간격을 두고 편평관의 신장(伸長)방향으로 나열되어 있다. 또, 특허문헌2와 특허문헌 3에 기재된 열교환기에서는, 좌우방향으로 연장되는 복수의 편평관이 서로 소정의 간격을 두고 상하로 나열되고, 인접하는 편평관 사이에 코루게이티드 핀(corrugated fin)이 1개씩 배치된다. 이들 열교환기에서는, 핀과 접촉하면서 흐르는 공기가, 편평관 내를 흐르는 유체와 열교환한다. 특허문헌 2의 도 2와 특허문헌 3의 도 4에 기재되어 있는 바와 같이, 이 종류의 열교환기 핀에는, 전열(傳熱)을 촉진하기 위한 루버(louver)가 형성된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 특허공개 2003-262485호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 2010-002138호 공보
특허문헌 3: 일본 특허공개 평성11-294984호 공보
그런데, 공기조화기의 냉매회로에는, 냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외 열교환기가 설치된다. 난방운전 중에 증발기로서 동작하고 있는 실외 열교환기에서는, 공기 중의 수분이 응축되어 드레인 수(drain water)가 되는 경우가 있다. 또, 실외 열교환기에서의 냉매의 증발온도가 0℃를 하회하면, 공기 중의 수분이 서리가 되어 실외 열교환기에 부착된다. 외기온도가 낮은 상태의 난방운전 중에는, 실외 열교환기에 부착된 서리를 녹이기 위한 서리 제거 동작이, 예를 들어 소정시간이 경과할 때마다 행해진다. 때문에, 서리 제거 동작 중에도, 서리가 융해(融解)함으로써 드레인 수가 발생한다.
한편, 편평관이 상하로 나열된 열교환기는, 공기 조화기의 실외 열교환기로서 이용하는 것이 가능하다. 그러나, 상술과 같이, 이 종류의 열교환기에서는, 핀에 루버가 형성된다. 때문에, 생성된 드레인 수가 루버의 잘라 세운 단(端) 부근의 좁은 틈새에 유지되어 버리고, 드레인 수가 핀의 표면으로부터 배출되기 어려워질 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 편평관과 루버가 형성된 핀을 구비하는 열교환기에 있어서, 핀에 유지되는 드레인 수의 양을 삭감시키는 데 있다.
제 1 발명은, 측면이 대향하도록 상하로 배열되어, 내부에 유체의 통로(34)가 형성되는 복수의 편평관(33)과, 인접하는 상기 편평관(33)의 사이를 공기가 흐르는 복수의 통풍로(39)로 구획하는 복수의 핀(35, 36)을 구비하고, 상기 핀(35, 36)은, 인접하는 상기 편평관(33)의 한쪽에서 다른 쪽에 걸친 판형상으로 형성되어 상기 통풍로(39)의 측벽(側壁)을 구성하는 복수의 전열부(37)를 갖는 열교환기를 대상으로 한다. 그리고, 상기 핀(35, 36)에서는, 상기 전열부(37)를 잘라 세움으로써 형성된 상하로 연장되는 복수의 루버(50, 60)가, 공기의 통과방향으로 나열되며, 상기 각 루버(50, 60)의 잘라 세운 단(端)(53, 63)은, 주연부(主緣部)(54, 64)와, 이 주연부(54, 64)의 상단(上端)에서 이 루버(50, 60)의 상단에 걸친 부분으로 이 주연부(54, 64)에 대해 경사진 상측 연부(55, 65)와, 이 주연부(54, 64)의 하단(下端)에서 이 루버(50, 60)의 하단에 걸친 부분으로 이 주연부(54, 64)에 대해 경사진 하측 연부(56, 66)에 의해 구성되고, 상기 각 전열부(37)에 형성된 복수의 상기 루버(50, 60) 중의 적어도 일부는, 상기 하측연부(56, 66)의 상기 주연부(54, 64)에 대한 기울기가, 상기 상측 연부(55, 65)의 상기 주연부(54, 64)에 대한 기울기보다 완만하게 되어 있는 것이다.
제 1 발명에서는, 열교환기(30)에 편평관(33)과 핀(35, 36)이 복수개씩 배치된다. 상하로 나열된 평편관(33) 사이에는, 핀(35, 36)의 전열부(37)가 배치된다. 열교환기(30)에서는, 상하로 나열된 편평관(33) 사이의 통풍로(39)를 공기가 통과하고, 이 공기가 편평관(33) 내의 통로(34)를 흐르는 유체와 열교환한다. 핀(35, 36)의 전열부(37)에서는, 상하로 연장되는 복수의 루버(50, 60)가, 공기의 통과방향으로 나열된다.
제 1 발명에서는, 루버(50, 60)의 잘라 세운 단(53, 63)이, 주연부(54, 64)와 상측 연부(55, 65)와 하측 연부(56, 66)에 의해 구성된다. 또, 핀(35, 36)의 각 전열부(37)에 형성된 루버(50, 60)의 적어도 일부는, 하측 연부(56, 66)의 주연부(54, 64)에 대한 기울기가, 상측 연부(55, 65)의 주연부(54, 64)에 대한 기울기보다 완만하게 된다. 때문에, 공기의 통과방향에 인접하는 루버(50, 60a)의 잘라 세운 단(53, 63a)끼리의 사이에서는, 하측 연부(56, 66)끼리의 틈새가, 상측 연부(55, 65)끼리의 틈새에 비해 가늘고 길게 된다.
제 1 발명의 열교환기(30)의 핀(35, 36) 표면에서는, 공기 중의 수분이 응축되거나, 핀(35, 36)에 부착된 서리가 융해함으로써, 드레인 수가 생성된다. 핀(35, 36)의 표면에서 생성된 드레인 수는, 공기의 통과방향에 인접하는 루버(50, 60a)의 잘라 세운 단(53, 63a)끼리의 사이에도 들어간다. 루버(50, 60a) 사이에 들어간 드레인 수는, 모세관 현상에 의해, 가늘고 긴 하측 연부(56, 66)끼리의 틈새로 빨려 들어간다.
제 2 발명은, 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 핀(35, 36)의 각 전열부(37)에 형성된 복수의 상기 루버(50, 60)는, 풍하(風下)측에 배치된 일부의 상기 루버가, 상기 하측 연부(66)의 상기 주연부(64)에 대한 기울기가 상기 상측 연부(65)의 상기 주연부(64)에 대한 기울기와 동일한 대칭 루버(60b)이고, 상기 대칭 루버(60b)보다 풍상(風上)측에 배치된 나머지 상기 루버가, 상기 하측 연부(56, 66)의 상기 주연부(54, 64)에 대한 기울기가 상기 상측 연부(55, 65)의 상기 주연부(54, 64)에 대한 기울기보다 완만한 비대칭 루버(50, 60a)인 것이다.
제 2 발명에서는, 핀(35, 36)의 각 전열부(37)에, 비대칭 루버(50, 60a)와 대칭 루버(60b) 양쪽이 형성된다. 비대칭 루버(50, 60a)는, 하측 연부(56, 66)의 주연부(54, 64)에 대한 기울기가, 상측 연부(55, 65)의 주연부(54, 64)에 대한 기울기보다 완만하다. 한편, 대칭 루버(60b)는, 하측 연부(66)의 주연부(64)에 대한 기울기가 상측 연부(65)의 주연부(64)에 대한 기울기와 동일하다. 각 전열부(37)에서는, 비대칭 루버(50, 60a)가 대칭 루버(60b)보다 풍상측에 배치된다.
제 3 발명은, 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 핀(36)은, 상기 편평관(33)을 삽입하기 위한 노치(notch)부(45)가 복수 형성된 판형상으로 형성되어, 상기 편평관(33)의 신장방향으로 서로 소정의 간격을 두고 배치되어, 상기 노치부(45)의 주연(周緣)에 의해 상기 편평관(33)을 사이에 끼우며, 상기 핀(36)에서는, 상하로 인접하는 노치부(45) 사이의 부분이 상기 전열부(37)를 구성하는 것이다.
제 3 발명에서는, 판형상으로 형성된 복수의 핀(36)이, 편평관(33)의 신장방향으로 서로 소정의 간격을 두고 배치된다. 각 핀(36)에는, 편평관(33)을 끼우기 위한 복수의 노치부(45)가 형성된다. 각 핀(36)은 노치부(45)의 주연부가 편평관(33)을 사이에 끼운다. 그리고, 각 핀(36)에서는, 상하로 인접하는 노치부(45) 사이의 부분이, 전열부(37)를 구성한다.
제 4 발명은, 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 핀(35)은, 인접하는 상기 편평관(33) 사이에 배치된 상하로 사행(蛇行)하는 코루게이티드 핀(corrugated fin)이며, 상기 편평관(33)의 신장방향으로 나열된 복수의 상기 전열부(37)와, 인접하는 이 전열부(37)의 상단 또는 하단이 연속된 부분이며 이 편평관(33)에 접합되는 복수의 중간 판부(板部)(41)를 갖는 것이다.
제 4 발명에서는, 코루게이티드 핀인 핀(35)이, 인접하는 편평관(33) 사이에 배치된다. 각 핀(35)에는, 편평관(33)의 신장방향으로 나열된 복수의 전열부(37)가 배치된다. 또, 각 핀(35)에서는, 인접하는 전열부(37)가 중간 판부(41)에 연결되고, 이 중간 판부(41)가 편평관(33)의 평탄한 측면에 접합된다.
제 5 발명은, 공기 조화기(10)를 대상으로 하며, 상기 제 1∼제 4 발명 중 어느 하나의 열교환기(30)가 설치된 냉매회로(20)를 구비하고, 상기 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 행하는 것이다.
제 5 발명에서는, 상기 제 1∼제 4 발명 중 어느 하나의 열교환기(30)가 냉매회로(20)에 접속된다. 열교환기(30)에 있어서, 냉매회로(20)를 순환하는 냉매는, 편평관(33)의 통로(34)를 흘러, 통풍로(39)를 흐르는 공기와 열교환한다.
본 발명에서는, 핀(35, 36)의 각 전열부(37)에 복수의 루버(50, 60)가 형성되고, 적어도 일부의 루버(50, 60)는, 하측 연부(56, 66)의 주연부(54, 65)에 대한 기울기가, 상측 연부(55, 65)의 주연부(54, 64)에 대한 기울기보다 완만하게 된다. 때문에, 핀(35, 36)의 표면에서 생성되어, 공기의 통과방향에 인접하는 루버(50, 60a)의 잘라 세운 단(53, 63a) 사이로 들어간 드레인 수는, 모세관 현상에 의해, 가늘고 긴 하측 연부(56, 66)끼리의 틈새로 빨려 들어간다. 따라서, 이 발명에 의하면, 공기의 통과방향에 인접하는 루버(50, 60a)의 잘라 세운 단(53, 63a)끼리의 사이로 들어간 드레인 수를, 중력만이 아닌 모세관 현상에 의해서도 하방으로 흘려 보낼 수 있고, 전열부(37)의 표면에 잔존하는 드레인 수의 양을 삭감시킬 수 있다.
특히, 상기 제 2 발명에서는, 핀(35, 36)의 각 전열부(37)의 풍상측에 비대칭 루버(50, 60a)가 형성된다. 즉, 이 발명의 전열부(37)에서는, 드레인 수의 생성량이 비교적 많은 풍상쪽 부분에 비대칭 루버(50, 60a)가 형성되고, 드레인 수의 생성량이 비교적 적은 풍하쪽 부분에 대칭 루버(60b)가 형성된다. 따라서, 이 발명에 의하면, 드레인 수의 생성량이 비교적 많은 전열부(37)의 풍상쪽 부분에 잔류하는 드레인 수의 양을, 확실하게 삭감시킬 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태에 있어서 열교환기를 구비하는 공기 조화기의 개략 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 2는, 제 1 실시형태에 있어서 열교환기의 개략 사시도이다.
도 3은, 제 1 실시형태에 있어서 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 4는, 도 3의 A-A단면의 일부를 나타내는 열교환기의 단면도이다.
도 5는, 제 1 실시형태의 열교환기에 배치된 핀의 개략 사시도이다.
도 6은, 제 1 실시형태에 있어서 열교환기의 핀에 형성된 전열부를 나타내는 도이고, 도 6(A)는 전열부의 정면도이며, 도 6(B)은, 도 6(A)의 B-B 단면을 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 6(B)의 일부를 확대하여 나타내는 도이고, 도 7(A)는 풍상측 루버의 단면도이고, 도 7(B)은 풍하측 루버의 단면도이다.
도 8은, 제 1 실시형태에 있어서 열교환기에 배치된 핀의 단면도이고, 도 8(A)는, 도 6의 C-C 단면을 나타내고, 도 8(B)은, 도 6의 D-D 단면을 나타낸다.
도 9는, 제 1 실시형태에 있어서 열교환기 핀에 형성된 복수의 전열부를 나타내는 도이고, 도 6(B)에 상당하는 단면도이다.
도 10은, 제 1 실시형태의 열교환기와 종래의 열교환기의 서리 제거 동작 중의 서리와 드레인 수의 상태를 나타내는 도이다.
도 11은, 도 6의 E-E 단면을 나타내는 핀의 단면도이다.
도 12는, 제 2 실시형태에 있어서 열교환기의 개략 사시도이다.
도 13은, 제 2 실시형태에 있어서 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 14는, 도 13의 F-F 단면 일부를 나타내는 열교환기의 단면도이다.
도 15는, 제 2 실시형태에 있어서 열교환기 핀이 주요부를 나타내는 도이고, 도 15(A)는 핀 정면도이고, 도 15(B)는, 도 15(A)의 G-G 단면을 나타내는 단면도이다.
도 16은, 도 15(B)의 일부를 확대하여 나타내는 도이고, 도 16(A)은 풍상측 루버의 단면도이며, 도 16(B)은 풍하측 루버의 단면도이다.
도 17은, 제 2 실시형태에 있어서 열교환기에 배치된 핀의 단면도이고, 도 17(A)는 도 15의 H-H 단면을 나타내며, 도 17(B)는, 도 15의 I-I 단면을 나타낸다.
도 18은, 제 2 실시형태의 열교환기에 배치된 복수의 핀 전열부를 나타내는 도이고, 도 15(B)에 상당하는 단면도이다.
도 19는, 제 3 실시형태에 있어서 열교환기의 도 14에 상당하는 단면도이다.
도 20은, 제 3 실시형태에 있어서 열교환기 핀의 주요부를 나타내는 도이고, 도 20(A)은 핀의 정면도이며, 도 20(B)는, 도 20(A)의 H-H 단면을 나타내는 단면도이다.
도 21은, 그 밖의 실시형태의 제 1 변형예를 제 2 실시형태의 핀에 적용한 것을 나타내는 핀의 정면도이고, 도 15(A)에 상당하는 도이다.
도 22는, 그 밖의 실시형태의 제 2 변형예를 제 1 실시형태의 핀에 적용한 것의 전열부를 나타내는 도이고, 도 22(A)는, 전열부의 정면도이며, 도 22(B)는, 도 22(A)의 J-J 단면을 나타내는 단면도이다.
도 23은, 그 밖의 실시형태의 제 3 변형예를 제 2 변형예의 핀에 적용한 것의 전열부를 나타내는 도이고, 도 23(A)은 전열부의 정면도이고, 도 23(B)은 도 23(A)의 K-K 단면을 나타내는 단면도이다.
도 24는, 그 밖의 실시형태의 제 4 변형예를 제 2 실시형태의 핀에 적용한 것의 주요부 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
≪제 1 실시형태≫
본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 제 1 실시형태의 열교환기(30)는, 후술하는 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 구성한다.
-공기 조화기-
본 실시형태의 열교환기(30)를 구비한 공기 조화기(10)에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다.
<공기 조화기의 구성>
공기 조화기(10)는, 실외유닛(11) 및 실내유닛(12)을 구비한다. 실외유닛(11)과 실내유닛(12)은, 액측 연결배관(13) 및 가스측 연결배관(14)을 통해 서로 접속된다. 공기 조화기(10)에서는, 실외유닛(11), 실내유닛(12), 액측 연결배관(13), 및 가스측 연결배관(14)에 의해, 냉매회로(20)가 형성된다.
냉매회로(20)에는, 압축기(21)와, 사방전환밸브(22)와, 실외 열교환기(23)와, 팽창밸브(24)와, 실내 열교환기(25)가 배치된다. 압축기(21), 사방전환밸브(22), 실외 열교환기(23), 및 팽창밸브(24)는, 실외유닛(11)에 수용된다. 실외유닛(11)에는, 실외 열교환기(23)로 실외공기를 공급하기 위한 실외팬(15)이 설치된다. 한편, 실내 열교환기(25)는, 실내유닛(12)에 수용된다. 실내유닛(12)에는, 실내 열교환기(25)로 실내공기를 공급하기 위한 실내팬(16)이 설치된다.
냉매회로(20)는, 냉매가 충전(充塡)된 폐회로이다. 냉매회로(20)에서, 압축기(21)는, 그 토출측이 사방전환밸브(22)의 제 1 포트에, 그 흡입측이 사방전환밸브(22)의 제 2 포트에, 각각 접속된다. 또, 냉매회로(20)에서는, 사방전환밸브(22)의 제 3 포트로부터 제 4 포트를 향해 차례로, 실외 열교환기(23)와, 팽창밸브(24)와, 실내 열교환기(25)가 배치된다.
압축기(21)는, 스크롤형 또는 로터리형의 전(全)밀폐형 압축기이다. 사방전환밸브(22)는, 제 1 포트가 제 3 포트와 연통하며 또한, 제 2 포트가 제 4 포트와 연통하는 제 1 상태(도 1에 파선으로 나타내는 상태)와, 제 1 포트가 제 4 포트와 연통하며 또한, 제 2 포트가 제 3 포트와 연통하는 제 2 상태(도 1에 실선으로 나타내는 상태)로 전환된다. 팽창밸브(24)는, 이른바 전자 팽창밸브이다.
실외 열교환기(23)는, 실외공기를 냉매와 열교환시킨다. 실외 열교환기(23)는, 본 실시형태의 열교환기(30)에 의해 구성된다. 한편, 실내 열교환기(25)는, 실내공기를 냉매와 열교환시킨다. 실내 열교환기(25)는, 원관(圓管)인 전열관(傳熱管)을 구비한 이른바, 크로스 핀형 핀 앤 튜브 열교환기에 의해 구성된다.
<냉방운전>
공기 조화기(10)는, 냉방운전을 행한다. 냉방운전 중에는, 사방전환밸브(22)가 제 1 상태로 설정된다. 또, 냉방운전 중에는, 실외팬(15) 및 실내팬(16)이 운전된다.
냉매회로(20)에서는, 냉동 사이클이 행해진다. 구체적으로, 압축기(21)로부터 토출된 냉매는, 사방전환밸브(22)를 통해 실외 열교환기(23)로 유입하여, 실외공기로 방열하고 응축된다. 실외 열교환기(23)로부터 유출된 냉매는, 팽창밸브(24)를 통과할 시에 팽창하고 나서 실내 열교환기(25)로 유입하여, 실내공기로부터 흡열하고 증발된다. 실내열교환기(25)로부터 유출된 냉매는, 사방전환밸브(22)를 통과한 후에 압축기(21)로 흡입되고 압축된다. 실내유닛(12)은, 실내 열교환기(25)에서 냉각된 공기를 실내로 공급한다.
<난방운전>
공기 조화기(10)는, 난방운전을 행한다. 난방운전 중에는, 사방전환밸브(22)가 제 2 상태로 설정된다. 또, 난방운전 중에는, 실외팬(15) 및 실내팬(16)이 운전된다.
냉매회로(20)에서는, 냉동 사이클이 행해진다. 구체적으로, 압축기(21)로부터 토출된 냉매는, 사방전환밸브(22)를 통해 실내 열교환기(25)로 유입하여, 실내공기로 방열하고 응축된다. 실내 열교환기(25)로부터 유출된 냉매는, 팽창밸브(24)를 통과할 시에 팽창하고 나서 실외 열교환기(23)로 유입하여, 실외공기로부터 흡열하고 증발된다. 실외 열교환기(23)로부터 유출된 냉매는, 사방전환밸브(22)를 통과한 후에 압축기(21)로 흡입되고 압축된다. 실내유닛(12)은, 실내 열교환기(25)에서 가열된 공기를 실내로 공급한다.
<서리 제거 동작>
상술한 바와 같이, 난방운전 중에는, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능한다. 외기기온이 낮은 운전조건에서는, 실외 열교환기(23) 냉매의 증발온도가 0℃를 하회하는 경우가 있고, 이 경우에는, 실외공기 중의 수분이 서리가 되어 실외 열교환기(23)에 부착된다. 그래서, 공기 조화기(10)는, 예를 들어 난방운전의 지속시간이 소정값(예를 들어, 수십 분)에 도달할 때마다, 서리 제거 동작을 행한다.
서리 제거 동작을 개시할 시에는, 사방전환밸브(22)가 제 2 상태에서 제 1 상태로 전환하고, 실외팬(15) 및 실내팬(16)이 정지한다. 서리 제거 동작 중의 냉매회로(20)에서는, 압축기(15)로부터 토출된 고온의 냉매가 실외 열교환기(23)로 공급된다. 실외 열교환기(23)에서는, 그 표면에 부착된 서리가 냉매에 의해 데워져 융해된다. 실외 열교환기(23)에서 방열한 냉매는, 팽창밸브(24)와 실내 열교환기(25)를 차례로 통과하여, 그 후에 압축기(21)로 흡입되고 압축된다. 서리 제거 동작이 종료하면, 난방운전이 재개된다. 즉, 사방전환밸브(22)가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 전환하고, 실외팬(15) 및 실내팬(16)의 운전이 재개된다.
-제 1 실시형태의 열교환기-
공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 구성하는 본 실시형태의 열교환기(30)에 대해, 도 2∼도 9를 적절히 참조하면서 설명한다.
<열교환기의 전체구성>
도 2 및 도 3에 나타내듯이, 본 실시형태의 열교환기(30)는, 하나의 제 1 헤더(header) 집합관(31)과, 하나의 제 2 헤더 집합관(32)과, 다수의 편평관(33)과, 다수의 핀(35)을 구비한다. 제 1 헤더 집합관(31), 제 2 헤더 집합관(32), 편평관(33), 및 핀(35)은, 모두 알루미늄 합금제의 부재이고, 서로 납땜(brazing)에 의해 접합된다.
제 1 헤더 집합관(31)과 제 2 헤더 집합관(32)은, 모두 양단(兩端)이 폐색(閉塞)된 가늘고 긴 중공(中空) 원통형상으로 형성된다. 도 3에 있어서, 열교환기(30)의 좌측단에는 제 1 헤더 집합관(31)이, 열교환기(30)의 우측단에는 제 2 헤더 집합관(32)이, 각각 기립한 상태로 배치된다. 즉, 제 1 헤더 집합관(31)과 제 2 헤더 집합관(32)은, 각각의 축방향이 상하방향이 되는 자세로 설치된다.
도 4에도 나타내듯이, 편평관(33)은, 그 단면(斷面)형상이 편평한 장원형(長圓形) 또는 모서리가 둥근 직사각형으로 된 전열관이다. 열교환기(30)에 있어서, 복수의 편평관(33)은, 그 신장방향이 좌우방향이 되고, 또한 각각의 평탄한 측면이 서로 마주보는 자세로 배치된다. 또, 복수의 편평관(33)은, 서로 일정의 간격을 두어 상하로 나열 배치된다. 각 편평관(33)은, 그 일단(一端)부가 제 1 헤더 집합관(31)에 삽입되고, 그 타단(他端)부가 제 2 헤더 집합관(32)에 삽입된다.
도 4에 나타내듯이, 각 편평관(33)에는, 복수의 유체통로(34)가 형성된다. 각 유체통로(34)는, 편평관(33)의 신장방향으로 연장되는 통로이다. 각 편평관(33)에 있어서, 복수의 유체통로(34)는, 편평관(33)의 신장방향과 직교하는 폭방향으로 일렬로 나열된다. 각 편평관(33)에 형성된 복수의 유체통로(34)는, 각각의 일단(一端)이 제 1 헤더 집합관(31)의 내부공간에 연통하고, 각각의 타단(他端)이 제 2 헤더 집합관(32)의 내부공간에 연통한다. 열교환기(30)로 공급된 냉매는, 편평관(33)의 유체통로(34)를 흐르는 동안에 공기와 열교환한다.
핀(35)은, 상하로 사행(蛇行)하는 코루게이티드 핀이고, 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 배치된다. 상세한 것은 후술하나, 핀(35)에는, 전열부(37)와 중간 판부(41)가 복수개씩 형성된다. 각 핀(35)에서는, 그 중간 판부(41)가 납땜에 의해 편평관(33)에 접합된다.
도 3에 나타내듯이, 열교환기(30)에서는, 상하로 인접하는 편평관(33) 사이의 공간이, 핀(35)의 전열부(37)에 의해 복수의 통풍로(39)로 구획된다. 열교환기(30)는, 편평관(33)의 유체통로(34)를 흐르는 냉매를, 통풍로(39)를 흐르는 공기와 열교환시킨다.
상술한 바와 같이, 열교환기(30)는, 평탄한 측면이 대향하도록 상하로 나열된 복수의 편평관(33)과, 인접하는 편평관(33)의 한쪽에서 다른 쪽에 걸친 판형상의 전열부(37)를 갖는 복수의 핀(35)을 구비한다. 인접하는 편평관(33) 사이에는, 복수의 전열부(37)가 편평관(33)의 신장방향으로 나열된다. 그리고, 이 열교환기(30)에서는, 인접하는 전열부(37) 사이를 흐르는 공기가, 각 편평관(33) 내를 흐르는 유체와 열교환한다.
<핀의 구성>
도 5에 나타내듯이, 핀(35)은, 일정 폭의 금속판을 절곡(折曲)함으로써 형성된 코루게이티드 핀이고, 상하로 사행하는 형상으로 된다. 핀(35)에는, 편평관(33)의 신장방향을 따라, 전열부(37)와 중간 판부(41)가 교대로 형성된다. 즉, 핀(35)에는, 인접하는 편평관(33) 사이에 배치되어 편평관(33)의 신장방향으로 나열된 복수의 전열부(37)가 배치된다. 또, 핀(35)에는, 돌출 판부(板部)(42)가 형성된다. 그리고, 도 5에서는, 후술하는 루버(50, 60, 70)와 도수(conveyance water)용 리브(71)의 도시를 생략한다.
전열부(37)는, 상하로 인접하는 편평관(33)의 한쪽에서부터 다른 쪽에 걸친 판형상 부분이다. 전열부(37)에서는, 풍상측의 단부(端部)가 전연(前緣)(38)이 된다. 도 5에서는 도시를 생략하나, 전열부(37)에는, 복수의 루버(50, 60)가 형성된다. 중간 판부(41)는, 편평관(33)의 평탄한 측면을 따른 판형상의 부분이고, 좌우로 인접하는 전열부(37)의 상단끼리 또는 하단끼리가 연속된다. 전열부(37)와 중간 판부(41)가 이루는 각도는, 대략 직각으로 된다.
돌출 판부(42)는, 각 전열부(37)의 풍하측 단부에 연속하여 형성된 판형상의 부분이다. 돌출 판부(42)는, 상하로 연장되는 가늘고 긴 판형상으로 형성되고, 편평관(33)보다 풍하측에 돌출된다. 또, 돌출 판부(42)는, 그 상단이 전열부(37)의 상단보다 상방으로 돌출되고, 그 하단이 전열부(37)의 하단보다 하방으로 돌출된다. 도 4에 나타내듯이, 열교환기(30)에서는, 편평관(33)을 사이에 두고 상하로 인접하는 핀(35)의 돌출 판부(42)가, 서로 접촉한다.
도 6에 나타내듯이, 핀(35)의 전열부(37) 및 돌출 판부(42)에는, 복수의 루버(50, 60, 70)가 형성된다. 각 루버(50, 60, 70)는, 전열부(37) 및 돌출 판부(42)를 잘라 세움으로써 형성된다. 즉, 각 루버(50, 60, 70)는, 전열부(37) 및 돌출 판부(42)에 복수의 슬릿형의 구멍을 형성하고, 인접하는 슬릿형 구멍 사이의 부분을 비틀듯이 소성(塑性)변형 시킴으로써 형성된다.
각 루버(50, 60, 70)의 길이방향은, 전열부(37)의 전연(38)과 실질적으로 평행(즉, 실질적으로 수직방향)이 된다. 즉, 각 루버(50, 60, 70)의 길이방향은, 상하방향이 된다. 전열부(37)에서는, 상하방향에 연장되는 복수의 루버(50, 60, 70)가, 풍상측에서 풍하측을 향해 나열되어 형성된다.
전열부(37)의 풍상쪽 영역에 형성된 6개의 루버는, 풍상측 루버(50)를 구성한다. 즉, 전열부(37)에서는, 가장 풍상측에 형성된 루버를 포함하는 서로 인접한 6개의 루버가, 풍상측 루버(50)를 구성한다. 또, 풍상측 루버(50)가 형성된 영역에 인접하는 풍하쪽 영역에 형성된 6개의 루버는, 풍하측 루버(60)를 구성한다. 또한, 전열부(37)의 풍하측 단부(端部)에서 돌출 판부(42)에 걸친 영역에 형성된 2개의 루버는, 보조 루버(70)를 구성한다.
이와 같이, 전열부(37)에는, 풍상측에서 풍하측을 향해 차례로, 6개의 풍상측 루버(50)와, 6개의 풍하측 루버(60)와, 2개의 보조 루버(70)가 형성된다. 여기서, 상술한 각 루버(50, 60, 70)의 수는, 단지 일례이다. 또한, 각 루버(50, 60, 70)의 상세한 형상에 대해서는, 후술한다.
핀(35)의 전열부(37) 중 루버(50, 60, 70) 이외의 부분은, 잘라 세움과 요철이 없는 평탄한 영역으로 된다.
구체적으로, 전열부(37)에서는, 전열부(37)의 상단과 풍상측의 루버(50) 사이의 평탄한 영역이 제 1 상측 평탄부(81)를 구성하고, 전열부(37)의 상단과 풍하측 루버(60) 사이의 평탄한 영역이 제 2 상측 평탄부(82)를 구성한다. 제 1 상측 평탄부(81)는, 풍상측 루버(50)가 연속된 영역이고, 풍상측 루버(50)의 상단에 위치하는 접힌 부분(51)에 인접하고 있다. 제 2 상측 평탄부(82)는, 풍하측 루버(60)가 연속되는 영역이고, 풍하측 루버(60)의 상단에 위치하는 접힌 부분(61)에 인접하고 있다.
또, 전열부(37)에서는, 전열부(37) 하단과 풍상측 루버(50) 사이의 평탄한 영역이 제 1 하측 평탄부(83)를 구성하고, 전열부(37)의 하단과 풍하측 루버(60) 사이의 평탄한 영역이 제 2 하측 평탄부(84)를 구성한다. 제 1 하측 평탄부(83)는, 풍상측 루버(50)가 연속되는 영역이고, 풍상측 루버(50)의 하단에 위치하는 접힌 부분(52)에 인접하고 있다. 제 2 하측 평탄부(84)는, 풍하측 루버(60)가 연속되는 영역이고, 풍하측 루버(60)의 하단에 위치하는 접힌 부분(62)에 인접하고 있다.
핀(35)의 돌출 판부(42)에는, 도수용 리브(71)가 형성된다. 도수용 리브(71)는, 돌출 판부(42)의 풍하측의 단부(端部)를 따라 상하로 연장되는 가늘고 긴 오목홈이다.
<루버의 형상>
핀(35)에 형성된 루버(50, 60, 70)의 상세한 형상에 대해 설명한다. 또한, 이 설명에서 이용하는 "우" 및 "좌"는, 핀(35)의 풍상측(즉, 열교환기(30)의 전면(前面)측)에서 본 경우의 방향을 의미한다.
도 6(A)에 나타내듯이, 풍상측 루버(50)의 상하방향 길이는, 풍상측에서 풍하측을 향해 점차 길어진다. 즉, 전열부(37)에서는, 가장 풍상쪽의 풍상측 루버(50)가 가장 짧고, 가장 풍하쪽의 풍상측 루버(50)가 가장 길다. 각 풍상측 루버(50)의 상단에서 전열부(37)의 상단까지의 거리 L1은, 서로 동일하다. 따라서, 풍상측 루버(50)의 하단의 위치는, 풍상쪽에서 풍하쪽을 향해 점차 낮아진다. 즉, 가장 풍상쪽의 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L2는, 가장 풍하쪽의 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L3보다 길다(L2>L3). 또, 풍상측 루버(50)의 상단에서 전열부(37)의 상단까지의 거리 L1은, 가장 풍하쪽인 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L3보다 짧다(L3>L1).
각 풍하측 루버(60)의 상하방향 길이는, 서로 동일하다. 또, 각 풍하측 루버(60)는, 가장 풍하쪽인 풍상측 루버(50)보다 길다. 각 풍하측 루버(60)의 상단으로부터 전열부(37)의 상단까지의 거리 L4는, 서로 동일하다. 또한, 이 거리 L4는, 풍상측 루버(50)의 상단으로부터 전열부(37) 상단까지의 거리 L1과 동일하다. 따라서, 풍하측 루버(60)의 하단으로부터 전열부(37)의 하단까지의 거리 L5는, 가장 풍하쪽인 풍상측 루버(50)의 하단으로부터 전열부(37)의 하단까지의 거리 L3보다 짧다(L3>L5).
보조 루버(70)의 상하방향 길이는, 풍하측 루버(60)의 상하방향 길이보다 짧다. 보조 루버(70)의 상단 위치는, 풍하측의 루버(60)의 상단의 위치보다 낮다. 보조 루버(70)의 하단 위치는, 풍하측 루버(60)의 하단 위치보다 높다.
전열부(37)에는, 상술한 길이의 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)가 형성된다. 또, 상술과 같이, 전열부(37)에서는, 풍상측 루버(50)의 하방에 제 1 하측 평탄부(83)가 형성되고, 풍하측 루버(60)의 하방에 제 2 하측 평탄부(84)가 형성된다. 따라서, 전열부(37)에서는, 제 1 하측 평탄부(83)의 상하방향 폭이, 제 2 하측 평탄부(84)의 상하방향 폭보다 넓게 된다.
도 6(B)에 나타내듯이, 각 루버(50, 60, 70)는, 평탄부(81∼84)에 대해 경사진다. 또, 풍상측 루버(50)와 풍하측 루버(60)는 서로 반대방향으로 경사지고, 풍하측 루버(60)와 보조 루버(70)는 서로 동일 방향으로 경사진다. 도 8에도 나타내듯이, 풍상측 루버(50)는, 풍상측의 잘라 세운 단(53)이 좌측으로 팽출(膨出)하고, 풍하측의 잘라 세운 단(53)이 우측으로 팽출한다. 또한, 풍하측 루버(60)는, 풍상측의 잘라 세운 단(63)이 우측으로 팽출하고, 풍하측의 잘라 세운 단(63)이 좌측으로 팽출한다.
도 7(A)에 나타내듯이, 풍상측에 위치하는 2개의 풍상측 루버(50a)는, 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 W1이고, 평탄부(81, 83)에 대한 경사각이 θ1이며, 잘라 세운 높이(즉, 잘라 세운 단(53a)에서 평탄부(81, 83)까지의 거리)가 H1이다. 또, 풍하쪽에 위치하는 4개의 풍상측 루버(50b)는, 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 W2이고, 평탄부(81, 83)에 대한 경사각이 θ2이며, 잘라 세운 높이(즉, 잘라 세운 단(53b)에서 평탄부(81, 83)까지의 거리)가 H2이다. 도 7(B)에 나타내듯이, 풍하측 루버(60)는, 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 W3이고, 평탄부(82, 84)에 대한 경사각이 θ3이며, 잘라 세운 높이(즉, 잘라 세운 단(63)에서 평탄부(82, 84)까지의 거리)가 H3이다. 그리고, 보조 루버(70)는, 횡방향의 폭, 평탄부(82, 84)에 대한 경사각, 및 잘라 세운 높이의 각각이, 풍하측 루버(60)와 동일하게 된다.
도 7에 나타내듯이, 풍상측 루버(50a)의 폭 W1은 풍상측 루버(50b)의 폭 W2보다 넓고, 풍상측 루버(50b)의 폭 W2는 풍하측 루버(60)의 폭 W3보다 넓다(W1>W2>W3). 또, 풍상측 루버(50a)의 경사각 θ1은 풍상측 루버(50b)의 경사각 θ2보다 작고, 풍상측 루버(50b)의 경사각 θ2은 풍하측 루버(60)의 경사각 θ3보다 작다(θ1<θ2<θ3). 즉, 풍상측 루버(50a)의 경사는 풍상측 루버(50b)의 경사보다 완만하며, 풍상측 루버(50b)의 경사는, 풍하측 루버(60)의 경사보다 완만하다. 또, 풍상측 루버(50a)의 잘라 세운 높이 H1은 풍상측 루버(50b)의 잘라 세운 높이 H2보다 낮고, 풍상측 루버(50b)의 잘라 세운 높이 H2는 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 높이 H3보다 낮다(H1<H2<H3).
열교환기(30)에 있어서, 핀(35)의 전열부(37)는, 편평관(33)의 신장방향을 따라 일정의 피치로 배치된다. 즉, 도 9에 나타내듯이, 열교환기(30)에서는, 복수의 전열부(37)가 서로 일정의 간격 D0을 두고 편평관(33)의 신장방향으로 나열된다. 한편, 풍상측 루버(50a, 50b) 및 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 높이의 관계는, H1<H2<H3이다. 때문에, 편평관(33)의 신장방향에 인접하는 2개의 전열부(37)에서는, 풍상쪽의 풍상측 루버(50a)끼리의 간격 D1이 풍하쪽의 풍상측 루버(50b)끼리의 간격 D2보다 넓게 되고, 풍하쪽의 풍상측 루버(50b)끼리의 간격 D2가 풍하측 루버(60)끼리의 간격 D3보다 넓어진다(D0>D1>D2>D3).
도 8에 나타내듯이, 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 단(53, 63)은, 주연부(54, 64)와, 상측 연부(55, 65)와, 하측 연부(56, 66)에 의해 구성된다. 주연부(54, 64)의 신장방향은, 전열부(37) 전연(38)의 신장방향과 실질적으로 평행하다. 상측 연부(55, 65)는, 주연부(54, 64)의 상단에서 루버(50, 60)의 상단에 걸친 부분이고, 주연부(54, 64)에 대해 경사진다. 하측 연부(56, 66)은, 주연부(54, 64)의 하단에서 루버(50, 60)의 하단에 걸친 부분이며, 주연부(54, 64)에 대해 경사진다.
도 8(A)에 나타내듯이, 풍상측 루버(50)에서는, 상측 연부(55)의 주연부(54)에 대한 경사각이 θ4이고, 하측 연부(56)의 주연부(54)에 대한 경사각이 θ5이다. 도 6에 나타내듯이, 모든 풍상측의 루버(50)에서는, 하측 연부(56)의 경사각 θ5가 상측 연부(55)의 경사각 θ4보다 작다(θ5<θ4). 따라서, 모든 풍상측 루버(50)에서는, 하측 연부(56)가 상측 연부(55)보다 길다. 모든 풍상측 루버(50)는, 잘라 세운 단(53)의 형상이 상하 비대칭으로 된 비대칭 루버이다.
그리고, 도 8(A)에 도시되어 있는 것은, 풍하쪽에 위치하는 풍상측 루버(50b)이다. 도 7(A)에도 나타내듯이, 이 풍상측 루버(50b)의 잘라 세운 높이는 H2이다. 또, 도 9에도 나타내듯이, 공기의 통과방향에 인접하는 전열부(37)에서, 풍상측 루버(50b)끼리의 간격은 D2이다.
도 8(B)에 나타내듯이, 풍하측 루버(60)에서는, 상측 연부(65)의 주연부(64)에 대한 경사각이 θ6이고, 하측 연부(66)의 주연부(64)에 대한 경사각이 θ7이다. 도 6에 나타내듯이, 풍상쪽에 위치하는 2개의 풍하측 루버(60a)에서는, 하측 연부(66)의 경사각 θ6이 상측 연부(65)의 경사각 θ7보다 작다(θ6<θ7). 따라서, 이 풍하측 루버(60a)에서는, 하측 연부(66)가 상측 연부(65)보다 길다. 이 풍하측 루버(60a)는, 잘라 세운 단(63)의 형상이 상하 비대칭으로 된 비대칭 루버이다. 한편, 풍하쪽에 위치하는 3개의 풍하측 루버(60b)에서는, 하측 연부(66)의 경사각 θ6이 상측 연부(65)의 경사각 θ7과 동일하다(θ6=θ7). 따라서, 이 풍하측 루버(60b)에서는, 하측 연부(66)와 상측 연부(65)의 길이가 동일하다. 이 풍하측 루버(60b)는, 잘라 세운 단(63)의 형상이 상하 대칭으로 된 대칭 루버이다.
그리고, 도 8(B)에 도시되어 있는 것은, 풍하쪽에 위치하는 풍하측 루버(60b)이다. 도 7(B)에도 나타내듯이, 이 풍하측 부근 루버(60b)의 잘라 세운 높이는 H3이다. 또, 도 9에도 나타내듯이, 공기의 통과 방향에 인접하는 전열부(37)에 있어서, 풍하측 루버(60b)끼리의 간격은 D3이다.
-서리 제거 동작 중의 서리와 드레인 수의 상태-
상술과 같이, 본 실시형태의 열교환기(30)는, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 구성한다. 공기 조화기(10)는 난방운전을 행하나, 실외 열교환기(23) 냉매의 증발온도가 0℃를 하회하는 운전상태에서는, 실외 공기 중의 수분이 서리가 되어 실외 열교환기(23)에 부착된다. 때문에, 공기 조화기(10)는, 실외 열교환기(23)에 부착된 서리를 녹이기 위한 서리 제거 동작을 행한다. 서리 제거 동작 중에는, 서리가 용해함으로써 드레인 수가 생성된다.
서리 제거 동작의 개시 직전부터 서리 제거 동작의 종료 직후에 이르는 동안의 서리와 드레인 수의 상태를, 도 10을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 본 실시형태의 열교환기(30)의 서리와 드레인 수의 상태를, 종래 열교환기의 서리와 드레인 수의 상태와 대비하면서 설명한다. 그리고, 이 종래의 열교환기에서는, 모든 루버가 전열부의 거의 전체 폭에 걸쳐 형성되고, 모든 루버의 잘라 세운 높이가 동일하게 된다.
서리 제거 동작의 개시 직전에는, 핀의 전열부(37)에 다량의 서리가 부착되어, 인접하는 전열부(37) 사이의 공간이 서리에 의해 거의 막힌 상태가 된다.
도 10(a1)에 나타내듯이, 종래의 열교환기에서는, 핀의 풍상쪽의 영역에 집중적으로 서리가 부착되어, 열교환기를 통과하는 공기의 흐름과, 공기와 냉매의 열교환이, 서리에 의해 방해된다. 때문에, 종래의 열교환기에서는, 핀의 풍하측 영역에는 서리가 거의 부착하지 않음에도 불구하고, 서리 제거 동작을 행하는 것이 필요하게 된다.
한편, 도 10(b1)에 나타내듯이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 전열부(37) 풍하측의 영역에도 서리가 부착한다. 전열부(37)의 풍상쪽의 부분에서, 풍상측 루버(50)가 형성된 상측의 영역에서는, 공기가 흐르는 틈새가 서리에 의해 막히나, 풍상측 루버(50)보다 하측의 영역에는, 공기가 흐르는 틈새가 남는다. 때문에, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 전열부(37) 중 풍하측 루버(60)가 형성된 부분에도 서리가 부착한다.
또한, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 높이 H3이 풍상측 루버(50)의 잘라 세운 높이 H1, H2보다 높게 된다. 때문에, 풍상측 루버(50)의 후(後)측에 위치하는 풍하측 루버(60)에도 바람이 가기 쉽고, 그 결과, 풍하측 루버(60)에 부착하는 서리의 양이 증가한다.
이와 같이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 핀(35) 풍상쪽의 영역만이 아니라, 이 풍하쪽 영역에도 서리가 부착한다. 때문에, 서리 제거 동작을 행하는 것이 필요하게 된 시점에서 열교환기(30)에 부착되어 있는 서리의 양은, 본 실시형태의 열교환기(30)가, 종래의 열교환기보다 많아진다. 따라서, 종래의 열교환기로 구성된 실외 열교환기를 갖는 공기 조화기와 비교하면, 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성된 실외 열교환기(23)를 갖는 공기 조화기(10)에서는, 서리 제거 동작이 종료하고 나서, 다음 서리 제거 동작이 개시되기까지의시간 간격이 길어지며, 그 결과, 난방운전의 지속시간이 길어진다.
서리 제거 동작이 개시되면, 열교환기(30)에 부착된 서리는, 냉매에 의해 데워지고 점차 녹아간다.
도 10(a2), (a3)에 나타내듯이, 종래의 열교환기에서는, 잔존하는 서리 주변에 드레인 수가 체류(滯留)된다. 종래의 열교환기에서는, 모든 루버가 전열부의 거의 전체 폭에 걸쳐 형성되며, 전열부의 풍상쪽 영역의 거의 전체에 있어서, 인접하는 전열부끼리의 틈새가 좁아진다. 때문에, 서리가 융해함으로써 생긴 드레인 수는, 인접하는 전열부끼리의 틈새에 유지되게 되며, 서리의 주변에서 거의 유출하지 않는다. 서리의 주변에 드레인 수가 체류되면, 서리가 드레인 수 중에 뜬 상태가 되어, 서리가 전열부 표면으로부터 떨어져 나가 버린다.
한편, 도 10(b2), (b3)에 나타내듯이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 생성된 드레인 수가 흘러 내려가고, 드레인 수는 잔존하는 서리 주위에 체류하지 않는다. 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 풍상측 루버(50)의 하단이 풍하측 루버(60)의 하단보다 높게 된다. 따라서, 인접하는 전열부(37)끼리의 틈새는, 풍상측 루버(50)의 하측 영역에서 넓어진다. 때문에, 풍상측 루버(50)에 부착된 서리가 녹음으로써 생성된 드레인 수는, 제 1 하측 평탄부(83)를 따라 빠르게 하방으로 흘러 내려간다. 서리 주변에서부터 드레인 수가 빠르게 배출되면, 서리는 전열부(37)의 표면과 접촉한 상태로 유지된다.
이와 같이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 서리 제거 동작 중에 생성된 드레인 수가, 서리의 부착량이 비교적 많은 풍상측 루버(50)의 주변으로부터 빠르게 배출된다. 때문에, 풍상측 루버(50)의 주변에 잔존하는 서리는, 전열부(37)의 표면과 접촉한 상태로 유지된다. 여기서, 종래의 열교환기와 같이, 잔존하는 서리가 드레인 수 중에 뜬 상태가 되어 전열부로부터 떨어져 나가면, 전열부로부터 서리로의 열의 이동이 드레인 수에 의해 저해되고, 서리를 녹이는 데에 필요한 시간이 길어진다. 이에 반해, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 잔존하는 서리가 전열부(37)의 표면과 접촉한 상태로 유지되어, 드레인 수에 방해 받는 일 없이 열이 전열부(37)로부터 서리로 이동한다. 따라서, 종래의 열교환기로 구성된 실외 열교환기를 갖는 공기 조화기와 비교하면, 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성된 실외 열교환기(23)를 갖는 공기 조화기(10)에서는, 서리 제거 동작의 지속시간(즉, 난방운전이 중단되는 시간)이 짧아진다.
통상, 서리 제거 동작의 종료 직후의 열교환기(30)에서는, 서리는 잔존하지 않으나 드레인 수는 존재하는 상태가 된다.
도 10(a4)에 나타내듯이, 종래의 열교환기(30)에서는, 핀의 전열부(37) 하단 부근에 비교적 많은 드레인 수가 체류된다. 종래의 열교환기(30)에서는, 모든 루버가 전열부(37)의 거의 전체 폭에 걸쳐 형성되며, 인접하는 전열부(37)끼리의 틈새가 좁아진다. 또, 편평관(33)의 상측 측면은, 대략 수평인 면이다. 때문에, 서리 제거 동작 중에 생성된 드레인 수는, 인접하는 전열부(37)끼리의 틈새에 유지되고, 편평관(33) 상면에 체류되어 버린다.
한편, 도 10(b4)에 나타내듯이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 서리 제거 동작 중에 생성된 드레인 수의 대부분이 풍하측으로 이동하고, 돌출 판부(42)을 따라 하방으로 배출된다. 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 풍하측 루버(60)의 하단이 풍상측 루버(50)의 하단보다 낮게 된다. 따라서, 인접하는 전열부(37)끼리의 틈새는, 풍하측 루버(60) 하측의 영역에서 좁아진다. 편평관(33) 상면에 저류된 드레인 수는, 모세관 현상에 의해 풍하측으로 빨려 들어간다. 즉, 서리 제거 동작 중에는 실외팬(15)이 정지되어, 편평관(33)의 상면이 대략 수평면이 되어 있음에도 불구하고, 드레인 수가 풍하측으로 이동되어 간다.
이와 같이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 서리 제거 동작 중에 생성된 드레인 수가, 전열부(37) 표면에 거의 잔존하지 않는 상태가 된다. 전열부(37)의 표면에 드레인 수가 잔존하고 있으면, 난방운전 재개 후에 잔존하는 드레인 수가 동결되어 버리고, 다시 서리 제거 동작을 행하는 것이 필요하게 될 때까지의 시간이 짧아진다. 따라서, 종래의 열교환기로 구성된 실외 열교환기를 갖는 공기 조화기와 비교하면, 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성된 실외 열교환기(23)를 갖는 공기 조화기(10)에서는, 서리 제거 동작의 종료부터 다음 서리 제거 동작 개시까지의 경과시간(즉, 난방운전의 지속시간)이 길어진다.
그런데, 상술과 같이, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 풍상측 루버(50)의 하측 연부(56)의 경사각 θ5이, 그 상측 연부(55)의 경사각 θ4보다 작게 된다(도 8(A)을 참조). 때문에, 도 11에 나타내듯이, 공기의 통과방향에 인접하는 풍상측 루버(50) 사이에서는, 각각의 하측 연부(56)끼리 사이에 형성되는 틈새가, 각각의 상측 연부(55)끼리 사이에 형성되는 틈새에 비해 가늘고 길게 된다.
일반적으로, 비교적 좁은 틈새에 존재하는 액체에는, 비교적 큰 모세관력이 작용한다. 또, 액체에 작용하는 모세관력은, 틈새가 좁을 수록 크게 된다. 한편, 도 11에 나타내듯이, 공기의 통과방향에 인접하는 풍상측 루버(50)의 잘라 세운 단(53) 사이에 드레인 수가 들어간 상태에서, 이 드레인 수의 하단과 접하는 하측 연부(56)끼리의 간격은, 이 드레인 수의 상단과 접촉하는 주연부(54)끼리의 간격보다 좁다. 따라서, 드레인 수에 작용하는 하향의 모세관력이 상향의 모세관력보다 크게 되고, 드레인 수가 하측 연부(56)측(즉, 하측)에 빨려 들어간다.
또, 풍상측 루버(50)는, 잘라 세운 단(53)의 형상이 상하 비대칭으로 된 비대칭 루버이고, 그 하측 연부(56)가 비교적 길게 된다. 때문에, 공기의 통과방향에 인접하는 풍상측 루버(50)의 사이에서는, 잘라 세운 단(53)끼리의 간격이 좁은 영역이 확대된다. 그 결과, 드레인 수에 작용하는 하향의 모세관력이 상향의 모세관력보다 크게 되는 영역이 확대되어, 드레인 수가 모세관 현상에 의해 하방으로 이동할 가능성이 높아진다.
이와 같이, 공기의 통과방향에 인접하는 풍상측 루버(50)의 잘라 세운 단(53)끼리의 사이에 들어간 드레인 수는, 하측 연부(56)끼리 사이의 가늘고 긴 좁은 틈새로, 모세관 현상에 의해 빨려 들어간다. 즉, 이 드레인 수는, 중력의 작용만이 아니라, 모세관 현상에 의해서도 하방으로 흘러 간다. 따라서, 서리 제거 동작 중에 풍상측 루버(50) 부근에서 생성된 드레인 수는, 하방으로 빠르게 배출되고, 공기의 통과 방향에 인접하는 풍상측 루버(50)의 잘라 세운 단(53)끼리의 사이에 유지되기 어렵게 된다.
또, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 풍상쪽에 위치하는 풍하측 루버(60a)도, 하측 연부(56)의 경사각 θ7이 상측 연부(55)의 경사각 θ6보다 작은 비대칭 루버이다(도 6을 참조). 따라서, 풍상측 루버(50)의 경우와 마찬가지로, 인접하는 풍하측 루버(60a)끼리의 사이에서는, 드레인 수가 중력과 모세관 현상 양쪽의 작용에 의해 하방으로 흘러간다.
-제 1 실시형태의 효과-
상술과 같이, 본 실시형태의 열교환기(30)에 의하면, 공기 조화기(10)의 난방운전 중에 있어서, 핀(35) 전열부(37)의 풍상쪽의 영역만이 아니라 풍하쪽 영역에도 서리를 부착시킬 수 있다. 따라서, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성하면, 난방운전의 지속시간을 연장시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 열교환기(30)에 의하면, 공기 조화기(10)의 서리 제거 동작 중에 생성된 드레인 수를, 핀(35) 전열부(37)의 표면으로부터 빠르게 배출할 수 있다. 때문에, 전열부(37)로부터 서리로 전해지는 열량을 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성하면, 서리 제거 동작에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 열교환기(30)에 의하면, 서리 제거 동작의 종료 시에 전열부(37) 표면에 잔존하는 드레인 수의 양을 삭감시킬 수 있다. 전열부(37) 표면에 잔존하는 드레인 수는, 난방운전 재개 후에 동결된다. 때문에, 전열부(37)의 표면에 잔존하는 드레인 수가 감소하면, 다음 서리 제거 동작이 필요하게 될 때까지 시간이 길어진다. 따라서, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성하면, 난방운전의 지속시간을 연장시킬 수 있다.
이와 같이, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성하면, 난방운전의 지속시간을 연장시킬 수 있고, 또한 서리 제거 동작에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 본 실시형태의 열교환기(30)로 구성하면, 공기 조화기(10) 난방능력의 시간적인 평균값(즉, 공기 조화기(10)의 실질적인 난방능력)을 높일 수 있다.
≪제 2 실시형태≫
본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 제 2 실시형태의 열교환기(30)는, 제 1 실시형태의 열교환기(30)와 마찬가지로, 공기 조화기(10)의 실외 열교환기(23)를 구성한다. 이하에서는, 본 실시형태의 열교환기(30)에 대해, 도 12∼도 18을 적절히 참조하면서 설명한다.
<열교환기의 전체구성>
도 12 및 도 13에 나타내듯이, 본 실시형태의 열교환기(30)는, 하나의 제 1 헤더 집합관(31)과, 하나의 제 2 헤더 집합관(32)과, 다수의 편평관(33)과, 다수의 핀(36)을 구비한다. 제 1 헤더 집합관(31), 제 2 헤더 집합관(32), 편평관(33), 및 핀(36)은, 모두 알루미늄 합금제의 부재이고, 서로 납땜에 의해 접합된다.
제 1 헤더 집합관(31), 제 2 헤더 집합관(32), 및 편평관(33)의 구성과 배치는, 제 1 실시형태의 열교환기(30)와 동일하다. 즉, 제 1 헤더 집합관(31) 및 제 2 헤더 집합관(32)은, 모두 세로로 긴 원통형으로 형성되고, 한쪽이 열교환기(30)의 좌측단에, 다른 쪽이 열교환기(30)의 우측단에 각각 배치된다. 한편, 편평관(33)은, 편평한 단면(斷面) 형상의 전열관이며, 각각 평탄한 측면이 마주 보는 자세로 상하로 나열되어 배치된다. 각 편평관(33)에는, 복수의 유체통로(34)가 형성된다. 상하로 나열된 각 편평관(33)은, 일단부가 제 1 헤더 집합관(31)에 삽입되고, 타단부가 제 2 헤더 집합관(32)에 삽입된다.
핀(36)은, 판형상 핀이고, 편평관(33)의 신장방향으로 서로 일정의 간격을 두고 배치된다. 즉, 핀(36)은, 편평관(33)의 신장방향과 실질적으로 직교하도록 배치된다. 상세한 설명은후술하나, 각 핀(36)에서는, 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 위치하는 부분이, 전열부(37)를 구성한다.
도 13에 나타내듯이, 열교환기(30)에서는, 상하로 인접하는 편평관(33) 사이의 공간이, 핀(36)의 전열부(37)에 의해 복수의 통풍로(39)로 구획된다. 열교환기(30)는, 편평관(33)의 유체통로(34)를 흐르는 냉매를, 통풍로(39)를 흐르는 공기와 열교환시킨다.
상술한 바와 같이, 열교환기(30)는, 평탄한 측면이 대향하도록 상하로 나열된 복수의 편평관(33)과, 인접하는 편평관(33)의 한쪽에서 다른 쪽에 걸친 판형상의 전열부(37)를 갖는 복수의 핀(36)을 구비한다. 인접하는 편평관(33) 사이에는, 복수의 전열부(37)가 편평관(33)의 신장방향에 나열된다. 그리고, 이 열교환기(30)에서는, 인접하는 전열부(37)의 사이를 흐르는 공기가, 각 편평관(33) 내를 흐르는 유체와 열교환한다.
<핀의 구성>
도 14에 나타내듯이, 핀(36)은, 금속판을 프레스 가공함으로써 형성된 세로로 긴 판형상의 핀이다. 핀(36)의 두께는, 대략 0.1㎜ 정도이다.
핀(36)에는, 핀(36)의 전연(38)으로부터 핀(36)의 폭방향으로 연장되는 가늘고 긴 노치부(45)가, 다수 형성된다. 핀(36)에서는, 다수의 노치부(45)가, 핀(36)의 길이방향(상하방향)에 일정 간격으로 형성된다. 노치부(45)는, 편평관(33)을 삽입하기 위한 노치(notch)다. 노치부(45)의 풍하쪽의 부분은, 관 삽입부(46)를 구성한다. 관 삽입부(46)는, 상하방향의 폭이 편평관(33)의 두께와 실질적으로 동일하고, 길이가 편평관(33)의 폭과 실질적으로 동일하다.
편평관(33)은, 핀(36)의 관 삽입부(46)에 삽입되고, 관 삽입부(46)의 주연부와 납땜에 의해 접합된다. 즉, 편평관(33)은, 노치부(45)의 일부분인 관 삽입부(46) 주연부에 끼워진다.
핀(36)에서는, 상하로 인접하는 노치부(45) 사이의 부분이 전열부(37)를 구성하고, 관 삽입부(46)의 풍하측 부분이 풍하측 판부(47)를 구성한다. 즉, 핀(36)에는, 편평관(33)을 사이에 두고 상하로 인접하는 복수의 전열부(37)와, 각 전열부(37)의 풍하측의 단부가 연속되는 하나의 풍하측 판부(47)가 배치된다. 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 핀(36)의 전열부(37)가 상하로 나열된 편평관(33) 사이에 배치되고, 풍하측 판부(47)가 편평관(33)보다 풍하측으로 돌출된다.
도 15에 나타내듯이, 핀(36)의 전열부(37) 및 풍하측 판부(47)에는, 복수의 루버(50, 60)가 형성된다. 각 루버(50, 60)는, 전열부(37) 및 풍하측 판부(47)를 잘라 세움으로써 형성된다. 즉, 각 루버(50, 60)는 전열부(37) 및 풍하측 판부(47)에 복수의 슬릿형 구멍을 형성하여, 인접하는 슬릿형 구멍 사이의 부분을 비틀듯이 소성(塑性)변형시킴으로써 형성된다.
각 루버(50, 60)의 길이방향은, 전열부(37)의 전연(38)과 실질적으로 평행으로 된다. 즉, 각 루버(50, 60)의 길이방향은, 상하방향이 된다. 전열부(37)에서는, 상하방향으로 연장되는 복수의 루버(50, 60)가, 풍상측에서 풍하측을 향해 나열 형성된다.
전열부(37)의 풍상쪽 영역에 형성된 6개의 루버는, 풍상측 루버(50)를 구성한다. 즉, 전열부(37)에서는, 가장 풍상측에 형성된 루버를 포함한 서로 인접한 6개의 루버가, 풍상측 루버(50)를 구성한다. 풍상측 루버(50)보다 풍하측에 위치하는 나머지 9개의 루버는, 풍하측 루버(60)를 구성한다. 풍하측 루버(60)는, 전열부(37)의 풍하측 부분에서 풍하측 판부(47)에 걸친 영역에 형성된다.
이와 같이, 전열부(37) 및 풍하측 판부(47)에는, 풍상측에서 풍하측을 향해 차례로, 6개의 풍상측 루버(50)와, 9개의 풍하측 루버(60)가 형성된다. 그리고, 상술한 각 루버(50, 60)의 수는, 단지 일례이다. 또, 각 루버(50, 60)의 상세한 형상에 대해서는, 후술한다.
핀(36)의 전열부(37) 중 루버(50, 60)의 상측과 하측의 부분은, 잘라 세움과 요철이 없는 평탄한 영역이 된다.
구체적으로, 전열부(37)에서는, 전열부(37)의 상단과 풍상측 루버(50) 사이의 평탄한 영역이 제 1 상측 평탄부(81)를 구성하고, 전열부(37)의 상단과 풍하측 루버(60) 사이의 평탄한 영역이 제 2 상측 평탄부(82)를 구성한다. 제 1 상측 평탄부(81)는, 풍상측 루버(50)가 연속된 영역이고, 풍상측 루버(50)의 상단에 위치하는 접힌 부분(51)에 인접하다. 제 2 상측 평탄부(82)는, 풍하측 루버(60)가 연속된 영역이고, 풍하측 루버(60)의 상단에 위치하는 접힌 부분(61)에 인접한다.
또, 전열부(37)에서는, 전열부(37)의 하단과 풍상측 루버(50) 사이의 평탄한 영역이 제 1 하측 평탄부(83)를 구성하고, 전열부(37)의 하단과 풍하측의 루버(60) 사이의 평탄한 영역이 제 2 하측 평탄부(84)를 구성한다. 제 1 하측 평탄부(83)는, 풍상측 루버(50)가 연속된 영역이고, 풍상측 루버(50)의 하단에 위치하는 접힌 부분(52)에 인접한다. 제 2 하측 평탄부(84)는, 풍하측 루버(60)가 연속된 영역이고, 풍하측 루버(60)의 하단에 위치하는 접힌 부분(62)에 인접한다.
핀(36)의 풍하측 판부(47)에는, 도수용 리브(71)가 형성된다. 도수용 리브(71)는, 풍하측 판부(47)의 풍하측의 단부를 따라 상하로 연장되는 가늘고 긴 오목홈이고, 풍하측 판부(47)의 상단에서 하단에 걸쳐 형성된다.
핀(36)에는, 옆의 핀(36)과의 간격을 유지하기 위한 태브(tab)(48)가 형성된다. 도 15(B)에 나타내듯이, 태브(48)는, 핀(36)을 잘라 세움으로써 형성된 직사각형의 작은 편(片)이다. 도 18에 나타내듯이, 태브(48)는, 그 돌출단이 옆의 핀(36)에 접촉함으로써, 핀(36)끼리의 간격을 유지한다. 도 14, 도 15에 나타내듯이, 핀(36)에서는, 각 전열부(37)에 태브(48)가 하나씩 형성되고, 풍하측 판부(47)에 복수의 태브(48)가 형성된다. 각 전열부(37)에서는, 풍상측 루버(50)보다 풍상쪽 부분에 태브(48)가 배치된다. 풍하측 판부(47)에서는, 각 관 삽입부(46)의 풍하측 부분에 태브(48)가 하나씩 배치된다.
<루버의 형상>
핀(36)에 형성된 루버(50, 60)의 상세한 형상에 대해 설명한다. 그리고, 이 설명에서 이용하는 "우" 및 "좌"는, 핀(36)을 풍상측(즉, 열교환기(30)의 전면측)에서 본 경우의 방향을 의미한다.
도 15에 나타내듯이, 풍하쪽에 위치하는 4개의 풍상측 루버(50b)의 상단으로부터 전열부(37)의 상단까지의 거리는 L11이다. 풍상쪽에 위치하는 2개의 풍상측 루버(50a)의 상단 위치는, 나머지 4개의 풍상측 루버(50b)의 상단 위치보다 약간 낮다. 풍상측 루버(50)의 하단 위치는, 풍상측에서 풍하쪽을 향해 점차 낮아진다. 따라서, 가장 풍상쪽의 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L12는, 가장 풍하쪽의 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37) 하단까지의 거리 L13보다 길다(L12>L13). 또, 풍상측 루버(50)의 상단으로부터 전열부(37)의 상단까지의 거리 L11는, 가장 풍하쪽의 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L13보다 짧다(L13>L11).
각 풍하측 루버(60)의 상하방향의 길이는, 서로 동일하다. 또, 각 풍하측 루버(60)는, 가장 풍하쪽의 풍상측 루버(50)보다 길다. 각 풍하측 루버(60)의 상단으로부터 전열부(37)의 상단까지의 거리 L14는, 서로 동일하다. 또, 이 거리 L14는, 풍상측 루버(50)의 상단에서 전열부(37)의 상단까지의 거리 L11와 동일하다. 따라서, 풍하측 루버(60)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L15는, 가장 풍하쪽의 풍상측 루버(50)의 하단에서 전열부(37)의 하단까지의 거리 L13보다 짧다(L13>L15).
전열부(37)에는, 상술한 길이의 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)가 형성된다. 또, 상술한 바와 같이, 전열부(37)에서는, 풍상측 루버(50)의 하방에 제 1 하측 평탄부(83)가 형성되고, 풍하측 루버(60)의 하방에 제 2 하측 평탄부(84)가 형성된다. 따라서, 전열부(37)에서는, 제 1 하측 평탄부(83)의 상하방향의 폭이, 제 2 하측 평탄부(84)의 상하방향의 폭보다 넓게 된다.
도 15(B)에 나타내듯이, 각 루버(50, 60)는, 평탄부(81∼84)에 대해 경사진다. 또, 풍상측 루버(50)와 풍하측 루버(60)는, 서로 반대방향으로 경사진다. 도 17에 나타내듯이, 풍상측 루버(50)는, 풍상측의 잘라 세운 단(53)이 좌측으로 팽출하고, 풍하측의 잘라 세운 단(53)이 우측으로 팽출한다. 또, 풍하측 루버(60)는, 풍상측의 잘라 세운 단(63)이 우측으로 팽출하고, 풍하측의 잘라 세운 단(63)이 좌측으로 팽출한다.
도 16(A)에 나타내듯이, 풍상쪽에 위치하는 2개의 풍상측 루버(50a)는, 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 W11이고, 평탄부(81, 83)에 대한 경사각이 θ11이며, 잘라 세운 높이(즉, 잘라 세운 단(53a)에서 평탄부(81, 83)까지의 거리)가 H11이다. 또, 풍하쪽에 위치하는4개의 풍상측 루버(50b)는, 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 W12이고, 평탄부(81, 83)에 대한 경사각이 θ12이며, 잘라 세운 높이(즉, 잘라 세운 단(53b)으로부터 평탄부(81, 83)까지의 거리)가 H12이다. 도 16(B)에 나타내듯이, 풍하측 루버(60)는, 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 W13이고, 평탄부(82, 84)에 대한 경사각이 θ13이며, 잘라 세운 높이(즉, 잘라 세운 단(63)에서 평탄부(82, 84)까지의 거리)가 H13이다.
도 16에 나타내듯이, 풍상측 루버(50a)의 폭 W11은 풍상측 루버(50b)의 폭 W12보다 넓고, 풍상측 루버(50b)의 폭 W12은 풍하측 루버(60)의 폭 W13보다 넓다(W11>W12>W13). 또, 풍상측 루버(50a)의 경사각 θ11은 풍상측 루버(50b)의 경사각 θ12보다 작고, 풍상측 루버(50b)의 경사각 θ12은 풍하측 루버(60)의 경사각 θ13보다 작다(θ11<θ12<θ13). 즉, 풍상측 루버(50a)의 경사는 풍상측 루버(50b)의 경사보다 완만하며, 풍상측 루버(50b)의 경사는, 풍하측 루버(60)의 경사보다 완만하다. 또, 풍상측 루버(50a)의 잘라 세운 높이 H11는 풍상측 루버(50b)의 잘라 세운 높이 H12보다 낮고, 풍상측 루버(50b)의 잘라 세운 높이 H12는 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 높이 H13보다 낮다(H11<H12<H13).
열교환기(30)에 있어서, 핀(36)의 전열부(37)는, 편평관(33)의 신장방향을 따라 일정의 피치로 배치된다. 즉, 도 18에 나타내듯이, 열교환기(30)에서는, 복수의 전열부(37)가 서로 일정의 간격 D10을 두고 편평관(33)의 신장방향으로 나열된다. 이 간격 D10은, 태브(48)의 높이와 동일하다. 한편, 풍상측 루버(50a, 50b) 및 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 높이의 관계는, H11<H12<H13이다. 때문에, 편평관(33)의 신장방향에 인접하는 2개의 전열부(37)에서는, 풍상쪽의 풍상측 루버(50a)끼리의 간격 D11이 풍하측 부근의 풍상측 루버(50b)끼리의 간격 D12보다 넓어지고, 풍하쪽의 풍상측 루버(50b)끼리의 간격 D12가 풍하측 루버(60)끼리의 간격 D13보다 넓어진다(D10>D11>D12>D13).
도 17에 나타내듯이, 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 단(53, 63)은, 주연부(54, 64)와, 상측 연부(55, 65)와, 하측 연부(56, 66)에 의해 구성된다. 주연부(54, 64)의 신장방향은, 전열부(37) 전연(38)의 신장방향과 실질적으로 평행하다. 상측 연부(55, 65)는, 주연부(54, 64)의 상단으로부터 루버(50, 60)의 상단에 걸친 부분이고, 주연부(54, 64)에 대해 경사진다. 하측연부(56, 66)는, 주연부(54, 64)의 하단으로부터 루버(50, 60)의 하단에 걸친 부분이고, 주연부(54, 64)에 대해 경사진다.
도 17(A)에 나타내듯이, 풍상측 루버(50)에서는, 상측 연부(55)의 주연부(54)에 대한 경사각이 θ14이고, 하측 연부(56)의 주연부(54)에 대한 경사각이 θ15이다. 도 15에 나타내듯이, 모든 풍상측 루버(50)에서는, 하측 연부(56)의 경사각 θ15이 상측 연부(55)의 경사각 θ14보다 작다(θ15<θ14). 따라서, 모든 풍상측 루버(50)에서는, 하측 연부(56)가 상측 연부(55)보다 길다. 모든 풍상측 루버(50)는, 잘라 세운 단(53)의 형상이 상하 비대칭으로 된 비대칭 루버이다.
그리고, 도 17(A)에 도시되어 있는 것은, 풍하쪽에 위치하는 풍상측 루버(50b)이다. 도 16(A)에도 나타내듯이, 이 풍상측 루버(50b)의 잘라 세운 높이는 H12이다.
도 17(B)에 나타내듯이, 풍하측 루버(60)에서, 상측 연부(65)의 주연부(64)에 대한 경사각은 θ16이고, 하측 연부(66)의 주연부(64)에 대한 경사각은 θ17이다. 도 15에 나타내듯이, 풍상쪽에 위치하는 2개의 풍하측 루버(60a)에서는, 하측 연부(66)의 경사각 θ16이 상측 연부(65)의 경사각 θ17보다 작다(θ16<θ17). 따라서, 이 풍하측 루버(60a)에서는, 하측 연부(66)가 상측 연부(65)보다 길다. 이 풍하측 루버(60a)는, 잘라 세운 단(63)의 형상이 상하 비대칭으로 된 비대칭 루버이다. 한편, 풍하쪽에 위치하는 6개의 풍하측 루버(60b)에서는, 하측 연부(66)의 경사각 θ16이 상측 연부(65)의 경사각 θ17과 동일하다(θ16=θ17). 따라서, 이 풍하측 루버(60b)에서는, 하측 연부(66)와 상측 연부(65)의 길이가 동일하다. 이 풍하측 루버(60b)는, 잘라 세운 단(63)의 형상이 상하대칭으로 된 대칭 루버이다.
그리고, 도 17(B)에 도시되어 있는 것은, 풍하측 부근에 위치하는 풍하측 루버(60b)이다. 도 16(B)에 나타내듯이, 이 풍하측 루버(60b)의 잘라 세운 높이는 H13이다.
-제 2 실시형태의 효과-
본 실시형태의 열교환기(30)에 의해 얻어지는 효과는, 상기 제 1 실시형태의 열교환기(30)에 의해 얻어지는 효과와 동일하다.
즉, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 상기 제 1 실시형태의 열교환기(30)와 마찬가지로, 풍상측 루버(50)의 하단이 풍하측 루버(60)의 하단보다 상방에 위치하고, 또한, 풍상측 루버(50)의 잘라 세운 높이 H11, H12가 풍하측 루버(60)의 잘라 세운 높이 H13보다 낮게 된다. 때문에, 공기 조화기(10)의 난방운전 중에는, 풍상측 루버(50)만이 아니라 풍하측 루버(60)에도 서리가 부착되게 되어, 난방운전의 지속시간을 길게 할 수 있다. 또, 공기 조화기(10)의 서리 제거 동작 중에는, 풍상측 루버(50) 부근에서 생성된 드레인 수를 빠르게 하방으로 흘려 보낼 수 있어, 서리를 전열부(37)의 표면과 접촉한 상태로 유지하여 전열부(37)에서 서리로 이동하는 열량을 확보할 수 있으므로, 서리 제거 동작에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 풍상측 루버(50)의 하방으로 흘러 내린 드레인 수를 모세관 작용에 의해 풍하측으로 이동시킬 수 있으므로, 서리 제거 동작의 종료 시에 전열부(37)의 표면에 잔존하는 드레인 수의 양을 삭감할 수 있고, 그 결과, 다음 서리 제거 동작까지의 시간 간격을 연장시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 열교환기(30)에서는, 상기 제 1 실시형태의 열교환기(30)와 마찬가지로, 모든 풍상측 루버(50)와 일부의 풍하측 루버(60a)에서, 잘라 세운 단(53, 63) 하측 연부(56, 66)의 경사각 θ15, θ17이, 잘라 세운 단(53, 63)의 상측 연부(55, 65)의 경사각 θ14, θ16보다 작게 된다. 때문에, 공기의 통과방향에 인접하는 풍상측 루버(50)끼리와 풍하측 루버(60a)끼리의 사이에 들어간 드레인 수를, 중력과 모세관 현상 양쪽의 작용에 의해 하방으로 배출할 수 있다.
≪제 3 실시형태≫
본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 제 3 실시형태의 열교환기(30)는, 제 2 실시형태의 열교환기(30)에서 핀(36)의 구성을 변경한 것이다. 여기서는, 본 실시형태의 열교환기(30)에 형성된 핀(36)에 대해, 제 2 실시형태의 열교환기(30)에 형성된 핀(36)과 다른 점을 설명한다.
<핀의 구성>
도 19 및 도 20에 나타내듯이, 본 실시형태의 핀(36)에는, 제 1 실시형태의 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60) 대신에, 풍상측 전열 촉진부(75)와, 풍하측 전열 촉진부(76)와, 보조 팽출부(95)가 형성된다. 풍상측 전열 촉진부(75)는, 각 전열부(37)에 형성된다. 풍하측 전열 촉진부(76)는, 풍하측 판부(47)에 형성된다. 보조 팽출부(95)는, 각 전열부(37)와 풍하측 판부(47)에 걸치는 부분에 형성된다. 풍상측 전열 촉진부(75), 풍하측 전열 촉진부(76), 및 보조 팽출부(95)에 대해서는, 후술한다.
<핀의 전열부>
핀(36)의 각 전열부(37)에 형성된 풍상측 전열 촉진부(75)는, 복수의 루버(50c, 50d)와, 복수의 팽출부(91∼93)에 의해 구성된다. 각 전열부(37)에서는, 루버(50c, 50d)의 풍상측에 팽출부(91∼93)가 배치된다. 그리고, 이하에 나타내는 팽출부(91∼93)와 루버(50c, 50d)의 수는, 모두 단지 일례이다.
구체적으로, 핀(36)의 각 전열부(37)에서는, 풍상쪽의 부분에 3개의 팽출부(91∼93)가 형성된다. 3개의 팽출부(91∼93)는, 공기의 통과방향으로 나열된다. 즉, 전열부(37)에는, 풍상쪽에서 풍하쪽을 향해 차례로, 제 1 팽출부(91), 제 2 팽출부(92) 및 제 3 팽출부(93)가 형성된다.
각 팽출부(91∼93)는, 전열부(37)를 통풍로(39)를 향해 팽출시킴으로써, 산형으로 형성된다. 각 팽출부(91∼93)는, 통풍로(39)의 공기 통과방향과 교차하는 방향으로 연장된다. 3개의 팽출부(91∼93)는, 각각 핀(36)의 전연(38)에서 보아 우측으로 팽출한다. 또, 각 팽출부(91∼93)의 능선(稜線)(91a, 92a, 93a)은, 핀(36)의 전연(38)과 실질적으로 평행이 된다. 즉, 각 팽출부(91∼93)의 능선(91a, 92a, 93a)은, 통풍로(39)의 공기 흐름방향과 교차된다.
각 루버(50c, 50d)는, 전열부(37)에 복수의 슬릿형 구멍을 형성하고, 인접하는 슬릿형 구멍 사이의 부분을 비틀듯이 소성 변형시킴으로써 형성된다. 각 루버(50c, 50d)의 길이방향은, 핀(36)의 전연(38)과 실질적으로 평행(즉, 상하방향)이 된다. 즉, 각 루버(50c, 50d)의 길이방향은, 공기의 통과방향과 교차되는 방향이 된다. 각 루버(50c, 50d)의 길이는, 서로 동일하게 된다.
도 20(B)에 나타내듯이, 각 루버(50c, 50d)는, 그 주위의 평탄한 부분에 대해 경사진다. 구체적으로, 각 루버(50c, 50d) 풍상측의 잘라 세운 단(53c, 53d)은, 핀(36)의 전연(38)에서 보아 좌측으로 팽출된다. 한편, 각 루버(50c, 50d) 풍하측의 잘라 세운 단(53c, 53d)은, 핀(36)의 전연(38)에서 보아 우측으로 팽출된다.
풍상쪽에 위치하는 복수의 루버(50c)는, 제 1 실시형태의 풍상측 루버(50)와 풍상쪽의 풍하측 루버(60a)와 마찬가지 비대칭 루버이다. 즉, 이들 루버(50c)는, 잘라 세운 단(53c)의 형상이 상하 비대칭으로 된다. 한편, 풍하쪽에 위치하는 복수의 루버(50d)는, 제 1 실시형태의 풍하쪽의 풍하측 루버(60b)와 마찬가지 대칭 루버이다. 즉, 이들 루버(50d)는, 잘라 세운 단(53d)의 형상이 상하 대칭으로 된다.
도 20(A)에 나타내듯이, 핀(36)의 전열부(37)에서는, 제 1 팽출부(91)보다 풍상측에 태브(48)가 형성된다. 이 태브(48)는, 전열부(37) 상하방향의 중앙 부근에 배치된다. 또, 이 태브(48)는, 핀(36)의 전연(38)에 대해 경사진다.
핀(36)의 각 전열부(37)에는, 상측 수평리브(96)와 하측 수평리브(97)가 형성된다. 상측 수평리브(96)는, 제 1 팽출부(91) 상측에 형성되고, 하측 수평리브(97)는, 제 1 팽출부(91) 하측에 형성된다. 각 수평리브(96, 97)의 형상은, 핀(36)의 전연(38)으로부터 제 2 팽출부(92)에 걸친 곧고 긴 이랑모양이다. 각 수평리브(96, 97)는, 각 팽출부(91∼94)와 마찬가지로, 통풍로(39)을 향해 전열부(37)를 팽출시킴으로써 형성된다. 각 수평리브(96, 97)의 팽출방향은, 각 팽출부(91∼94)의 팽출방향과 동일하다.
<핀의 풍하측 판부>
핀(36)의 풍하측 판부(47)에 형성된 풍하측 전열촉진부(76)는, 풍하측 팽출부(94)에 의해 구성된다. 이 풍하측 판부(47)에서는, 풍하측 팽출부(94)와 태브(48)가 상하방향에 교대로 배치된다. 구체적으로, 풍하측 판부(47)에서는, 각 노치부(45) 풍하측에 풍하측 팽출부(94)가 하나씩 형성되고, 상하로 인접하는 풍하측 팽출부(94) 사이에 태브(48)가 하나씩 형성된다.
풍하측 팽출부(94)는, 풍하측 판부(47)를 팽출시킴으로써, 산형으로 형성된다. 풍하측 팽출부(94)는, 통풍로(39)의 공기 통과방향과 교차되는 방향으로 연장된다. 각 풍하측 팽출부(94)는, 핀(36)의 전연(38)에서 보아 우측으로 팽출된다. 또, 풍하측 팽출부(94)의 능선(94a)은, 핀(36)의 전연(38)과 실질적으로 평행으로 된다. 즉, 풍하측 팽출부(94)의 능선(94a)은, 통풍로(39)의 공기 흐름방향과 교차된다. 각 풍하측 팽출부(94)는, 이와 인접하는 노치부(45)를 사이에 두고 인접하는 2개 전열부(37)의 풍상측 전열 촉진부(75)를 구성하는 팽출부(91∼93) 및 루버(50c, 50d)와, 핀(36)의 전연(38)측에서 보아 겹쳐진다.
<핀의 보조 팽출부>
상술한 바와 같이, 핀(36)에서는, 각 전열부(37)와 풍하측 판부(47)에 걸치는 부분에, 보조 팽출부(95)가 하나씩 배치된다.
보조 팽출부(95)는, 핀(36)을 팽출시킴으로써, 산형으로 형성된다. 보조 팽출부(95)는, 통풍로(39)의 공기 통과방향과 교차되는 방향으로 연장된다. 각 보조 팽출부(95)는, 핀(36)의 전연(38)에서 보아 우측으로 팽출한다. 또, 보조 팽출부(95)의 능선(95a)은, 핀(36)의 전연(38)과 실질적으로 평행으로 된다. 즉, 보조 팽출부(95)의 능선(95a)은, 통풍로(39)의 공기 흐름방향과 교차된다. 또, 보조 팽출부(95)의 하단은, 풍하측만큼 하방이 되도록 경사진다.
-제 3 실시형태의 효과-
본 제 3 실시형태의 열교환기(30)에서는, 핀(36)의 각 전열부(37)에 루버(50c, 50d)가 형성되고, 풍상측에 배치된 일부 루버(50c)가 비대칭 루버가 된다. 따라서, 공기의 통과방향에 인접하는 루버(50c)끼리의 사이에 들어간 드레인 수를, 중력과 모세관 현상 양쪽의 작용에 의해 하방으로 배출할 수 있다.
≪그 밖의 실시형태≫
제 1 및 제 2 실시형태의 열교환기(30)의 변형예에 대해 설명한다.
-제 1 변형예-
제 1 및 제 2 실시형태의 열교환기(30)에서는, 핀(35, 36)의 전열부(37)에 형성된 루버(50, 60, 70)의 길이방향이, 수직방향에 대해 경사져도 된다.
도 21은, 제 2 실시형태 열교환기(30)의 핀(36)에 본 변형예를 적용한 것이다. 동 도면에 나타내는 핀(36)의 전열부(37)에서는, 모든 루버(50, 60)의 길이방향이, 전열부(37)의 전연(38)(즉, 실질적으로는 수직방향)에 대해 약 5°정도 경사진다. 또, 각 루버(50, 60)는, 각각의 하단이 상단보다 풍하측에 위치하도록 경사진다. 루버(50, 60)의 수직방향에 대한 경사가 대략 20°이내이면, 루버(50, 60)의 길이방향은, 실질적으로 상하방향이라 할 수 있다.
도 21에 나타내듯이 루버(50, 60)가 경사지는 경우는, 공기 조화기(10)의 서리 제거 동작 중에 생성된 드레인 수는, 루버(50, 60)을 따라 흘러 내릴 시에 풍하측에 안내된다. 따라서, 본 변형예에 의하면, 서리 제거 동작 중에 생성되는 드레인 수를 한층 더 확실하게 풍하측으로 흘려 보낼 수 있고, 서리 제거 동작 종료 시에 전열부(37)의 표면에 잔존하는 드레인 수의 양을 삭감시킬 수 있다.
-제 2 변형예-
제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 및 제 1 변형예의 열교환기(30)에서는, 핀(35, 36)의 전열부(37)에 형성된 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)의 상하방향의 길이가 동일하여도 된다. 도 22는, 제 1 실시형태 열교환기(30)의 핀(35)에 본 변형예를 적용한 것을 나타낸다. 이 핀(35)의 전열부(37)에서, 모든 풍상측 루버(50)와 모든 풍하측 루버(60)는, 각각 상하방향의 길이가 서로 동일하게 된다.
-제 3 변형예-
제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 제 1 변형예 및 제 2 변형예의 열교환기(30)에서는, 핀(35, 36)의 전열부(37)에 형성된 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)의 횡방향의 폭이 동일하여도 된다. 도 23은, 제 2 변형예 열교환기(30)의 핀(35)에 본 변형예를 적용한 것을 나타낸다. 이 핀(35)의 전열부(37)에서, 모든 풍상측 루버(50)와 모든 풍하측의 루버(60)는, 각각 횡방향(즉, 공기의 통과방향)의 폭이 서로 동일하게 된다.
-제 4 변형예-
제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 제 1 변형예, 제 2 변형예 및 제 3 변형예의 열교환기(30)에서는, 핀(35, 36)의 각 전열부(37)에 형성된 모든 풍상측 루버(50) 및 풍하측 루버(60)가 비대칭 루버로 되어도 된다. 도 24는, 제 2 실시형태의 열교환기(30)의 핀(35)에 본 변형예를 적용한 것을 나타낸다. 이 핀(35)의 전열부(37)에서, 모든 풍상측 루버(50)와 모든 풍하측 루버(60)는, 각각 잘라 세운 단(53, 63)의 형상이 상하 비대칭으로 된다.
그리고, 이상의 실시형태는, 본질적으로 바람직한 예시이고, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도의 범위를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 상하로 나열된 편평관과 핀을 갖는 열교환기에 대해 유용하다.
10: 공기 조화기20 : 냉매회로
30: 열교환기 33: 편평관
34: 유체통로(통로) 35, 36: 핀
37: 전열부 39: 통풍로
41: 중간 판부 45: 노치부
50: 풍상측 루버(비대칭 루버)
53, 63: 잘라 세운 단 54, 64: 주연부
55, 65: 상측 연부 56, 66: 하측 연부
60: 풍하측 루버
60a: 풍하측 루버(비대칭 루버)
60b: 풍하측 루버(대칭 루버)

Claims (5)

  1. 상하로 배열되어, 내부에 유체의 통로(34)가 형성되는 복수의 편평관(扁平管)(33)과, 인접하는 상기 편평관(33)의 사이를 공기가 흐르는 복수의 통풍로(39)로 구획하는 복수의 핀(35, 36)을 구비하고,
    상기 핀(35, 36)은, 인접하는 상기 편평관(33)의 한쪽에서 다른 쪽에 걸친 판형상으로 형성되어 상기 통풍로(39)의 측벽(側壁)을 구성하는 복수의 전열부(37)를 갖는 열교환기에 있어서,
    상기 핀(35, 36)에서는, 상기 전열부(37)를 잘라 세움으로써 형성된 상하로 연장되는 복수의 루버(louver)(50, 60)가, 공기의 통과방향으로 나열되며,
    상기 각 루버(50, 60)의 잘라 세운 단(端)(53, 63)은, 주연부(主緣部)(54, 64)와, 이 주연부(54, 64)의 상단(上端)에서 이 루버(50, 60)의 상단에 걸친 부분으로 이 주연부(54, 64)에 대해 경사진 상측 연부(55, 65)와, 이 주연부(54, 64)의 하단(下端)에서 이 루버(50, 60)의 하단에 걸친 부분으로 이 주연부(54, 64)에 대해 경사진 하측 연부(56, 66)에 의해 구성되고,
    상기 핀(35, 36)의 각 전열부(37)에 형성된 복수의 상기 루버(50, 60)는,
    풍하(風下)측에 배치된 일부의 상기 루버가, 상기 하측 연부(66)의 상기 주연부(64)에 대한 기울기가 상기 상측 연부(65)의 상기 주연부(64)에 대한 기울기와 동일한 대칭 루버(60b)이고,
    상기 대칭 루버(60b)보다 풍상(風上)측에 배치된 나머지 상기 루버가, 상기 하측 연부(56, 66)의 상기 주연부(54, 64)에 대한 기울기가 상기 상측 연부(55, 65)의 상기 주연부(54, 64)에 대한 기울기보다 완만한 비대칭 루버(50, 60a)인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 핀(36)은, 상기 편평관(33)을 삽입하기 위한 노치(notch)부(45)가 복수 형성된 판형상으로 형성되어, 상기 편평관(33)의 신장방향으로 서로 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 노치부(45)의 주연(周緣)에 의해 상기 편평관(33)을 사이에 끼우며,
    상기 핀(36)에서는, 상하로 인접하는 노치부(45) 사이의 부분이 상기 전열부(37)를 구성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 핀(35)은, 인접하는 상기 편평관(33)의 사이에 배치된 상하로 사행(蛇行)하는 코루게이티드 핀(corrugated fin)이며, 상기 편평관(33)의 신장방향으로 나열된 복수의 상기 전열부(37)와, 인접하는 이 전열부(37)의 상단 또는 하단이 연속된 부분이며 이 편평관(33)에 접합되는 복수의 중간 판부(板部)(41)를 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 청구항 1에 기재한 열교환기(30)가 설치된 냉매회로(20)를 구비하고,
    상기 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 행하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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