KR101996060B1

KR101996060B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR101996060B1
Application number: KR1020170146247A
Authority: KR
Inventors: 김홍성; 김주혁; 이상열
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2019-07-03
Also published as: KR20190050652A

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기는 흡입구와 상측에 토출구가 형성된 케이스; 상기 토출구로 공기를 유동시키는 실외기팬; 상기 케이스 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 냉매가 유동하는 냉매튜브; 및 상기 냉매튜브에 접촉하게 배치되는 복수의 열교환핀을 포함하고, 상기 복수의 열교환핀은 서로 다른 길이를 가지고, 상측으로부터 하측으로 연장되도록 배치된다.

Description

공기조화기{Air Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 길이가 상이한 복수의 열교환핀을 사용하는 열교환기를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기장치는 실내의 공기를 순환시키면서, 실내 공기를 냉각 또는 가열하는 장치를 말한다.

이러한 공기조화기는 냉매가 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 정방향 또는 역방향으로 순환하는 냉동 사이클을 구비하는데, 압축기는 고온고압의 기체 상태의 냉매를 제공하고, 응축기는 상온 고압의 액체 상태의 냉매를 제공한다. 팽창밸브는 상온 고압의 액체상태의 냉매를 감압시키고, 증발기는 감압된 냉매를 저온의 기체 상태로 증발시킨다.

실내의 공기를 냉각 또는 가열을 하기 위해 냉매를 응축하거나, 증발시킨다. 지속적인 실내 공기를 냉각 또는 가열하기 위해 냉매를 순환시키며, 실외기에서 냉매를 증발 또는 응축시키게 된다. 실외기에는, 원활한 열교환을 위해 실외기팬을 구비하여 실외기에 배치된 열교환기로 공기의 유동을 강제한다.

다만, 실외기팬과 인접하게 배치된 열교환기 주변에서는 공기의 유속이 빠르게 형성되고, 실외기팬과 원거리에 배치된 열교환기 주변에는 공기의 유속이 느리게 형성되어, 전체적으로 냉매의 열교환이 고르게 일어나지 못하는 문제가 있다,

이러한 문제는 열교환기의 효율을 떨어뜨려, 전체적인 냉매 싸이클에도 효율을 낮추는 문제를 초래한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열교환효율이 향상된 실외기를 포함하는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 실외기팬과 원거리에 위치하는 열교환기 주변에도 공기의 유속을 일정하게 형성하는 실외기 및 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 실외기팬과 가까이 배치된 냉매튜브를 유동하는 냉매의 이동구간을 짧게 형성하여, 열교환이 잘 이루어지지 않는 부분에서도 냉매의 열교환이 효과적으로 일어나는 실외기 및 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기조화기는, 흡입구와 상측에 토출구가 형성된 케이스; 상기 토출구로 공기를 유동시키는 실외기팬; 상기 케이스 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 냉매가 유동하는 냉매튜브; 및 상기 냉매튜브에 접촉하게 배치되는 복수의 열교환핀을 포함하고, 상기 복수의 열교환핀은 서로 다른 길이를 가지고, 상측으로부터 하측으로 연장되도록 배치되어, 실외기 팬과 가까운 위치에 배치되는 열교환핀의 밀도를 높일 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 상기 복수의 열교환핀은 상기 실외기팬과 인접한 영역에서 높은 밀도를 형성하도록 배치되어, 실외기 팬과 원거리에 배치된 열교환핀 주위를 유동하는 공기의 풍속을 일정속도 이상으로 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 상기 복수의 열교환핀이 배치되는 영역은 상측으로부터 복수의 영역으로 구분되며, 상기 복수의 영역에 배치되는 복수의 열교환핀의 밀도는 상기 실외기팬과 인접한 영역부터 원거리에 위치한 영역으로 갈수록 순차적으로 낮아지게 형성되어, 열교환기 하측에서도 유동하는 공기의 풍속을 일정속도 이상으로 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 상기 열교환기는 상측으로부터 제1영역, 제2영역, 제3영역 및 제4영역으로 구분되며, 상기 제1영역: 제2영역 : 제3영역 : 제4영역의 열교환핀의 비율은 1 : 0.89~0.83 : 0.78~0.67 : 0.66~0.5로 형성되어, 열교환기를 구분하는 복수의 영역에서 유동하는 공기의 속도를 비슷하게 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 상기 열교환기는 상측으로부터 제1영역, 제2영역, 제3영역 및 제4영역으로 구분되며, 상기 복수의 열교환핀은, 상기 제1영역에서부터 상기 제4영역까지 배치되는 제1열교환핀, 상기 제1영역에서부터 상기 제3영역까지 배치되는 제3열교환핀, 상기 제1영역에서부터 상기 제2영역까지 배치되는 제3열교환핀, 및 상기 제1영역에만 배치되는 제4열교환핀으로 구분될 수 있고, 상기 제1열교환핀 : 제2열교환핀 : 제3열교환핀 : 제4열교환핀의 비율은 3~6 : 1 : 1 : 1의 비율로 배치되어, 열교환기를 구분하는 복수의 영역에서 유동하는 공기의 속도를 비슷하게 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 상기 냉매튜브는 상기 팬어셈블리와 이격된 거리가 가까울수록 길이가 짧게 형성하여, 상대적으로 공기의 유속이 느린 구간에서는 냉매가 이동하는 거리를 증가시켜, 적절한 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기의 상기 냉매튜브는 단부를 연결하여, 상기 냉매튜브의 길이를 조절하는 연결관을 더 포함하고, 상기 열교환기의 상측에는 하측에 비해 연결관이 적게 배치하여, 상대적으로 공기의 유속이 느린 구간에서는 냉매가 이동하는 거리를 증가시킬 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기조화기 제조방법은, 핀프레스가 열교환핀에 일정간격으로 펀칭홀을 형성하는 단계; 펀칭홀이 형성된 열교환핀을 석션플레이트가 흡착하는 단계; 핀프레스가 열교환핀을 컷팅하는 단계; 및 상기 석션플레이트에 흡착된 상기 열교환핀이 냉매튜브가 수직하게 배치된 핀스태커 상측으로 적층하는 단계;를 포함하고, 상기 핀프레스로 컷팅된 상기 열교환핀의 길이는 서로 다른 설정길이로 형성되어, 서로 다른 길이를 가지는 열교환기를 제조할 수 있다.

또한, 서로 다른 설정길이로 컷팅된 상기 열교환핀은 상기 핀스태커의 일측으로부터 연장되도록 배치되어, 열교환기의 실외기팬이 설치되는 상측에 열교환핀의 밀도를 높게 형성할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 본 발명에 따른 공기조화기는 실외기 팬과 가까운 위치에 배치되는 열교환핀의 밀도를 높여, 실외기팬과 원거리에 배치된 영역에서도 효과적으로 열교환이 이루어져, 공기조화기의 운전효율이 증가하는 장점이 있다.

둘째, 본 발명에 따른 공기조화기는 상대적으로 공기의 풍속이 빠른곳과 느린곳에 배치되는 냉매튜브의 길이를 달리하여, 풍속이 느린곳에서도 열교환이 효과적으로 이루어져, 공기조화기의 운전효율이 증가하는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실외기에 대한 분해 사시도이다.
도 4a는 기존의 열교환핀의 밀도차이가 없는 열교환기의 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환핀의 밀도차이가 존재하는 열교환기의 개략도이다.
도 5a와 도 5b는 도 4a와 도 4b의 열교환기의 실외기팬의 작동에 따른 열교환기의 상측과 하측의 풍속의 크기를 나타낸 도면이다.
도 6a와 도 6b는 도 4a와 도 4b의 열교환기의 실외기팬의 작동에 따른 열교환기의 상측과 하측에서 나타나는 압력손실의 크기를 나타낸 도면이다.
도 7a와 도 7b는 도 4a와 도 4b의 열교환기의 실외기팬의 작동에 따른 열교환기 상측과 하측에서 발생하는 열교환량의 크기를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매튜브의 단부에 연결된 U자형 연결관을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구성인 냉매튜브에 길이가 다른 열교환핀을 적층하기 위한 제조장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 개략도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 냉매사이클을 도시한 도면이다.

공기조화기를 이루는 냉난방사이클은 압축기(2), 제1열교환기(100), 팽창밸브(3), 제2열교환기(4) 및 냉매절환밸브(5)로 이루어져 있다. 냉난방사이클은 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 일련의 과정을 순환하고, 냉매절환밸브(5)의 냉매유로 전환에 따라 실내기에 장착된 제2열교환기(4)가 응축기로 사용되는 경우, 실내를 난방하고, 증발기로 사용되는 경우, 실내를 냉방할 수 있다.

압축기(2)는 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출한다. 압축기(2)에서 배출된 냉매가스는 냉매절환밸브(5)가 형성하는 유로방향에 따라 제1열교환기(100) 또는 제2열교환기(4)로 유입된다.

제1열교환기(100) 또는 제2열교환기(4)는 냉매절환밸브(5)의 냉매유로 전환에 따라 응축기로 사용되거나, 증발기로 사용될 수 있다.

응축기는 유동하는 냉매를 응축시켜, 공기를 가열한다. 증발기는 유동하는 냉매를 증발시켜, 공기를 냉각한다. 증발기는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열교환에 의하여 냉동효과를 달성하고, 저온저압상의 냉매가스를 압축기(2)로 복귀시킨다.

팽창밸브(3)는 제1열교환기(100) 또는 제2열교환기(4)에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시킨다.

공기조화기는 증발기를 거친 기액 혼합냉매에서 액체를 분리하여 기체 냉매만 압축기(2)로 유입되게 하는 어큐뮬레이터(6)를 포함할 수 있다. 상기 장치들이 하나의 폐회로를 형성하도록 연결하는 냉매관을 통해 공기조화기는 실내공간의 공기를 조화시킬 수 있다.

공기조화기의 실외기(1)는 냉각사이클 중 압축기(2)와 제1열교환기(100)로 이루어진 부분을 말한다. 팽창밸브(3)는 실내기 및/또는 실외기(1)에 있을 수 있다. 실내기에는 제2열교환기(4)가 위치한다. 제1열교환기(100)와 제2열교환기(4)는 공기조화의 목적에 따라 응축기나 증발기로서 작동할 수 있다.

즉 냉방의 목적일 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 제1열교환기(100)는 응축기로 기능하여 압축기(2)에서 압축된 냉매를 응축시키고 제2열교환기(4)는 증발기로 기능하며 실내공기와 열교환하여 냉방효과를 달성시킨다.

난방의 목적일 경우는, 제1열교환기(100)가 증발기가 되고 제2열교환기(4)가 응축기가 되어 실내에서 냉매가 응축되는 것을 통해 난방효과를 달성시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외기에 대한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 실외기에 대한 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 실외기(1)는, 상측이 개방된 육면체의 케이스(10)와, 케이스(10)의 둘레면인 4면에 대응되어 배치되도록 연결된 4면으로 형성되며, 3개의 모서리를 갖도록 형성된 제1열교환기(‘열교환기’라고도 칭함, 100)와, 제1열교환기(100)가 형성하는 공간의 상측에 배치되어 공기를 유동시키는 실외기팬(74, 75)을 포함한다.

케이스(10)는 실외기(1)의 외관을 형성한다. 케이스(10)는 육면체로 형성된다. 실외기(1)의 둘레면의 4면에는 실외기팬(74, 75)에 의하여 공기가 흡입되는 복수의 흡입구(32, 42, 52, 62)가 형성된다.

복수의 흡입구(32, 42, 52, 62)는 케이스(10)의 둘레면인 4면에 모두 형성될 수 있다. 복수의 흡입구(32, 42, 52, 62)는 전면흡입구(32), 좌측흡입구(42), 우측흡입구(52) 및 후면흡입구(62)로 구분될 수 있다.

케이스(10)는, 저면을 형성하는 베이스(20)와, 둘레면을 형성하는 전면패널(30), 좌측패널(40), 우측패널(50) 및 후면패널(60)과, 상면을 형성하는 탑패널(70)을 포함한다.

베이스(20)는 실외기(1)의 저면 외관을 형성한다. 베이스(20)의 둘레 상측에는 전면패널(30), 좌측패널(40), 우측패널(50) 및 후면패널(60)이 결합된다.

베이스(20)의 상면에는 압축기(2)와 열교환기(100) 등이 설치된다. 압축기(2)는 냉매를 압축시키는 것으로서, 압축기(2)에서 압축된 냉매는 열교환기(100)에서 공기와 열교환될 수 있다. 압축기(2)는 제1열교환기(100)에 둘러싸이도록 배치된다. 압축기(2)는 복수로 구비될 수 있다.

전면패널(30)은 케이스(10)의 둘레면 중 전면으로서, 실외기(1)의 전면 외관을 형성한다. 전면패널(30)은 좌측패널(40)과 우측패널(50)의 사이 전방에 배치된다. 전면패널(30)에는 전면흡입구(32)가 형성된다. 전면흡입구(32)는 전면패널(30)의 일측에 편향되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서 전면흡입구(32)는 도 2에 도시된 바와 같이 전면패널(30)의 좌측에 편향되어 형성될 수 있다. 전면흡입구(32)로 흡입된 공기는 전면패널(30) 내측에 배치된 열교환기(100)의 일면에서 유동하는 냉매와 열교환된다.

좌측패널(40)은 케이스(10)의 둘레면 중 좌측면으로서, 실외기(1)의 좌측면 외관을 형성한다. 좌측패널(40)은 전면패널(30)과 후면패널(60)의 사이 좌측에 배치된다. 좌측패널(40)에는 좌측흡입구(42)가 형성된다. 좌측흡입구(42)로 흡입된 공기는 좌측패널(40)의 내측에 배치된 열교환기(100)의 일면에서 유동하는 냉매와 열교환된다.

우측패널(50)은 케이스(10)의 둘레면 중 우측면으로서, 실외기(1)의 우측면 외관을 형성한다. 우측패널(50)은 전면패널(30)과 후면패널(60)의 사이 우측에 배치된다. 우측패널(50)에는 우측흡입구(52)가 형성된다. 우측흡입구(52)로 흡입된 공기는 우측패널(50)의 내측에 배치된 열교환기(100)의 일면에서 유동하는 냉매와 열교환된다.

후면패널(60)은 케이스(10)의 둘레면 중 후면으로서, 실외기(1)의 후면 외관을 형성한다. 후면패널(60)은 좌측패널(40)과 우측패널(50)의 사이 후방에 배치된다. 후면패널(60)에는 후면흡입구(62)가 형성될 수 있다. 후면흡입구(62)로 흡입된 공기는 후면패널(60)의 내측에 배치된 열교환기(100)의 일면에서 유동하는 냉매와 열교환된다.

탑패널(70)은 실외기(1)의 상면 외관을 형성한다. 탑패널(70)은 전면패널(30), 좌측패널(40), 우측패널(50) 및 후면패널(60)의 상단에 결합된다. 탑패널(70)에는 제1열교환기(100)에서 열교환된 공기가 케이스(10) 외부로 토출되는 토출구(71, 72)가 형성된다. 본 실시예에 따른 실외기(1)는 탑패널(70)의 토출구(71, 72)로 강한 상승기류를 형성하도록 2개의 실외기팬(74, 75)을 포함할 수 있다. 또한, 2개의 실외기팬(74, 75)에 대응되게 탑패널(70)에는 2개의 토출구(71, 72)가 형성될 수 있다. 다만, 이러한 실외기팬과 토출구의 개수는 하나의 실시예에 따른 것으로, 제품의 크기와 용량에 따라 다르게 설정될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 실외기(1)는 제1실외기팬(74)과 제2실외기팬(75)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 탑패널(70)에는 제1토출구(71) 및 제2토출구(72)가 형성될 수 있다.

제1토출구(71)는 제1실외기팬(74)에 대응되어 형성되며, 제2토출구(72)는 제2실외기팬(75)에 대응되어 형성된다. 제1토출구(71)는 제1실외기팬(74)에 의하여 유동되는 공기가 토출되고, 제2토출구(72)는 제2실외기팬(75)에 의하여 유동되는 공기가 토출된다.

제1열교환기(100)는 핀튜브형 열교환기로서, 냉방 운전시 응축기로 작용하고 난방 운전시 증발기로 작용한다. 제1열교환기(100)는 냉매가 유동되는 냉매 유로가 형성되어 냉매와 공기를 열교환한다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 케이스의 둘레면인 4면에 대응되어 배치되도록 연결된 3면 또는 4면으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 3면으로 형성되며, 일면이 개구된 형태를 가진다. 다만, 다른 실시예로써, 4면으로 형성되며, 일측면에서 서로 연결되지 않아 3개의 모서리를 가지는 형태의 열교환기도 가능하다.

제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75)은 케이스(10) 내부 상측에 배치된다. 제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75)은 실외기(1) 내부의 공기를 유동시킨다. 열교환기(100)에서 열교환된 공기는 제1토출구(71) 및 제2토출구(72)로 토출된다.

제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75)은 축류팬으로서 실외기(1)의 하측에서 상측 방향으로 공기를 유동한다. 제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75)은 탑패널(70)의 하측에 제1토출구(71) 및 제2토출구(72)에 각각 대응되도록 배치된다.

본 실시예에 따른 공기조화기는 제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75) 각각을 회전시키는 제1구동모터(미도시) 및 제2구동모터(미도시)를 포함한다. 제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75)은 각각 제1구동모터 및 제2구동모터에 의하여 회전된다. 제1구동모터 및 제2구동모터는 전면패널(30) 및 후면패널(60)에 연결되는 팬브래켓(79)에 의하여 지지될 수 있다.

제1실외기팬(74) 및 제2실외기팬(75)의 주위에는 유로는 형성하는 쉬라우드(77)가 구비된다. 쉬라우드(77)는 탑패널(70)의 하측에 배치될 수 있다.

도 4a는 기존의 열교환핀의 밀도차이가 없는 열교환기의 개략도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환핀의 밀도차이가 존재하는 열교환기의 개략도이다. 도 5a와 도 5b는 도 4a와 도 4b의 열교환기의 실외기팬의 작동에 따른 열교환기의 상측과 하측의 풍속의 크기를 나타낸 도면이다. 도 6a와 도 6b는 도 4a와 도 4b의 열교환기의 실외기팬의 작동에 따른 열교환기의 상측과 하측에서 나타나는 압력손실의 크기를 나타낸 도면이다. 도 7a와 도 7b는 도 4a와 도 4b의 열교환기의 실외기팬의 작동에 따른 열교환기 상측과 하측에서 발생하는 열교환량의 크기를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매튜브의 단부에 연결된 U자형 연결관을 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 열교환기의 구성 및 배치를 설명한다. 또한, 본 실시예에 따른 열교환기의 효과와 관련하여서는 기존의 도 4a에 도시된 기존의 열교환기와의 관계에서 대비되는 효과를 설명한다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 케이스(10)의 내측 둘레를 따라 배치될 수 있다. 또한, 열교환기(100)는 케이스(10)의 내측 일면에 구비되거나, 열교환 효율을 높이기 위해 열교환기(100)는 케이스(10)의 2개 이상의 내측면을 따라 구비될 수도 있다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 케이스 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 냉매가 유동하는 복수의 냉매튜브(102)와, 냉매튜브에 접촉하게 배치되는 열교환핀(104)을 포함한다.

실외기팬(74, 75)은 실외기(1)의 상부에 위치한 토출구(71, 72) 측에 위치되된다. 따라서, 실외기팬(74, 75)이 배치된 실외기(1)의 상부는, 실외기(1) 하부보다 공기가 유동하는 속도가 빠르게 형성된다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 공기의 유속이 빠른 영역에 열교환핀(104)을 높은 밀도로 배치하고, 공기의 유속이 느린영역에 열교환핀(104)을 낮은 밀도로 배치한다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 길이가 서로 다른 복수의 열교환핀(104)이 배치된다. 본 실시예에 따른 열교환핀(104)은 상측을 기준으로 하측으로 연장되도록 배치된다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 상부에서 하부로 갈수록 열교환핀(104)이 차지하는 부분의 밀도가 줄어든다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 길이가 서로 다른 복수의 냉매튜브를 사용한다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 상측에는 길이가 상대적으로 짧은 냉매튜브를 사용하고, 하측에는 길이가 상대적으로 긴 냉매튜브를 사용한다. 냉매튜브(102)의 길이는 냉매튜브(102)의 단부에 연결관(106)의 설치유무로 조절할 수 있다. 열교환핀(104)의 밀도가 높은 영역에서는 튜브의 길이를 짧게하여 유량대비 냉매의 압손을 저감시킨다. 또한, 열교환핀(104)의 밀도가 낮은 영역에서는 냉매튜브의 길이를 길게하여 유량대비 냉매의 압손을 늘릴 수 있다.

열교환핀(104)은 복수의 냉매튜브(102)의 외면에 결합될 수 있다. 열교환핀(104)은 냉매튜브가 적층된 길이방향으로 연장되도록 배치된다. 본 실시예에서와 같이, 냉매튜브(102)가 상하방향으로 적층되면, 열교환핀(104)들은 냉매튜브와 교차되도록 상하방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 본 실시예에 따른 복수의 열교환핀(104)은 일정간격 이격되어 배치된다. 본 실시예에 따른 복수의 열교환핀은 냉매튜브(102)의 외면에 접합되어 열교환핀(104)을 통과하는 외부 공기와 냉매튜브(102)의 열교환 면적을 넓히는 역할을 한다. 본 실시예에 따른 복수의 열교환핀(104)은 서로 다른 길이를 가진다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 길이가 상이한 복수의 열교환핀(104)을 사용하므로, 열교환기 상측과 하측의 열교환핀의 밀도가 상이하게 형성된다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 실외기팬(74, 75)의 영향이 덜 미치는 하측에 열교환핀(104)의 밀도를 낮게하여, 열교환기 상측과 하측의 풍속을 고르게 할 수 있다.

즉, 도 6a을 참조하면, 도 4a에 따른 전체적인 열교환핀의 밀도가 균일한 열교환기의 경우는, 실외기팬(74, 75)과 인접하게 위치한 상측의 풍속이 빠르게 형성된다. 또한, 실외기팬(74, 75)과 원거리에 위치한 하측의 열교환핀(104) 주변에는 풍속이 상대적으로 느리게 형성됨을 알 수 있다.

반면, 도 4b에 따른 열교환핀이 배치된 열교환기는, 실외기팬(74, 75)과 인접하게 위치한 상측과, 실외기팬(104)과 원거리에 위치한 하측에, 열교환핀(104)의 밀도를 상이하게 형성한다. 즉, 열교환기(104)의 상측에는 열교환핀(104)의 밀도를 높게 형성하고, 하측에는 열교환핀(104)의 밀도를 낮게 형성한다. 이러한, 열교환핀의 배치는 도 6b와 같이, 열교환기를 통과하는 공기의 풍속이 전체적으로 고르게 형성시킨다.

또한, 풍속이 증가하는 경우, 압력손실은 속력의 제곱에 비례하므로, 압력손실의 차이가 증가하게 된다. 따라서, 도 4a와 같은 열교환기에서는 도 7a와 같이, 열교환기의 하측에서 상측으로 갈수록 압력손실이 크게 증가하게 된다. 반면에, 도 4b와 같은 열교환기에서는 도 7b와 같이, 열교환기의 상측과 하측의 풍속이 고르게 형성되므로, 압력손실또한 고르게 형성될 수 있다.

열교환기 상측에서 발생하는 풍속에 의한 압력손실은 실외기팬(74, 75)의 구동에 필요한 소비전력을 증가시킨다. 따라서, 도 7b를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기조화기는 열교환핀(104)이 균일한 경우에 비해 압력손실이 작게 형성되므로, 구동모터에 작용하는 소비전력을 감소시켜 제품의 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 도 8을 참조하면, 도 4a에 따른 열교환기에 비해 본 실시예에 따른 열교환기는 열교환효율이 증가됨을 알 수 있다. 본 실시예에 따른 열교환기는 전체적으로 고른 풍속이 형성되어, 냉매튜브(102)를 유동하는 냉매와 공기의 열교환이 전체범위에서 고르게 이루어진다. 반면, 도 4a에 따른 열교환기는 상대적으로 풍속이 빠른 상측에서 열교환이 잘 일어나고, 풍속이 상대적으로 느린 하측에서는 열교환이 잘 일어나지 않게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 열교환기는 하부의 공기유속을 증가시켜 줌으로써, 열교환기를 통과한 공기의 온도를 높일 수 있으므로, 열교환기 하부에서 발생하는 착상과 누적결빙 문제를 완화시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 냉매튜브는 원통형으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예로써, 평판형태로 형성되는 것도 가능하다. 냉매튜브의 내부에는 냉매가 흐를 수 있는 유로가 구비될 수 있다. 복수의 냉매튜브는 소정간격으로 이격되어 상하방향으로 적층될 수 있다.

냉매튜브(102)는 단부가 연결관(106)에 의해 연결되거나, 이하에서 설명할 냉매관과 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 상측에 길이가 짧은 냉매튜브(102)를 배치하고, 하측에 길이가 긴 냉매튜브(102)를 배치한다. 본 실시예에 따른 냉매튜브(102)는 단부에 연결관(106)을 연결하여 길이를 조절할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 열교환기의 상측에는 하측에 비해 상대적으로 연결관이 배치된 비율이 낮고, 하측에는 상측에 비해 상대적으로 연결관(106)이 배치된 비율이 높을 수 있다.

본 실시예에 따른 열결관(106)은 U자형의 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예로써, 통사의 기술자가 용이하게 도출할 수 있는 범위에서 형상의 변형도 가능하다.

도 7을 참조하면, 열교환기(100) 상측에는 4개의 냉매튜브가 3개의 연결관(106)으로 연결된다. 다만, 열교환기(100) 하측에는 8개의 냉매튜브가 7개의 연결관(106)으로 연결된다. 즉, 열교환기(100)의 상측에 배치된 3개의 연결관(106)으로 연결된 냉매튜브(102)의 길이는, 하측에 배치된 7개의 연결관(106)으로 연결된 냉매튜브(102)의 길이보다 짧게 형성된다. 열교환기(100)의 상측에는 냉매튜브당 연결되는 연결관(106)의 개수가 대략 0.75로, 하측에 배치된 냉매튜브당 연결되는 연결관(106)의 개수인 0.875보다 낮게 형성된다.

이는 열교환핀 밀도가 높은 상측에서는 단위 전면면적 당 전열량이 많으므로, 냉매튜브의 길이를 짧게하여 유량대비 냉매압손을 저감하고, 열교환핀 밀도가 낮은 하측에서는 단위 전면면적 당 전열량이 적으므로, 냉매튜브의 길이를 길게하여 유량대비 냉매압손을 늘릴 수 있다. 따라서, 열교환기의 상측과 하측에서 고르게 열교환이 이루어질 수 있다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 복수의 냉매튜브(102)의 일단에 복수의 냉매튜브(102)에 냉매를 분배하거나, 복수의 냉매튜브(102)로부터 냉매를 수집하는 냉매관(110, 112)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 냉매관(110, 112)은 제1냉매관(110) 및 제2냉매관(112)을 포함할 수 있다. 제1냉매관(110)과 제2냉매관(112)은 복수의 냉매튜브(102)의 일단에 연결될 수 있다. 제1냉매관(110)이 일단에 연결된 냉매튜브(102)의 타단과 제2냉매관(112)이 일단에 연결된 냉매튜브(102)의 타단은 연결관에 의해 연결되어 복수의 냉매튜브(102) 사이를 연통시킬 수 있다.

제1냉매관(110)과 제2냉매관(112)은 복수의 냉매튜브(102)의 일단에 결합되어 복수의 냉매튜브(102)를 연통시켜, 복수의 냉매튜브(102)를 통해 냉매가 흐를 수 있도록 한다. 제1냉매관(110) 및 제2냉매관(112)은 중공의 파이프 형태로 마련될 수 있다.

도 4a를 참조하면, 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 복수의 상하에 따라 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 상측으로부터 제1영역(A) 내지 제4영역(D)으로 구분될 수 있다. 본 실시예에 따른 제1영역(A) 내지 제4영역(D)은 열교환핀의 밀도차이에 따라 구분한 것이다. 따라서, 영역을 더욱 세분화하는 것도 가능하다.

본 실시예에 따른 열교환핀(104)은 제1영역(A)에서 제4영역(D)까지 연장되는 제1열교환핀(104a), 제1영역(A)에서 제3영역(C)까지 연장되는 제2열교환핀(104b), 제1영역(A)에서 제2영역(B)까지 연장되는 제3열교환핀(104c) 및 제1영역(A) 범위에서만 배치되는 길이를 가지는 제4열교환핀(104d)으로 구분될 수 있다.

제1영역(A)에는 제1열교환핀(104a), 제2열교환핀(104b), 제3열교환핀(104c) 및 제4열교환핀(104d)이 배치된다. 제2영역(B)에는 제1열교환핀(104a), 제2열교환핀(104b) 및 제3열교환핀(104c)이 배치된다. 제3영역(C)에는 제1열교환핀(104a) 및 제2열교환핀(104b)이 배치되면, 제4영역(D)에는 제1열교환핀(104a)만이 배치된다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 제1열교환핀(104a) 내지 제4열교환핀(104d)이 일정한 비율로 배치될 수 있다. 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 상대적으로 제1열교환핀이 많이 배치되며, 제2열교환핀(104b) 내지 제4열교환핀(104d)은 동일하거나, 일부 상이하게 배치될 수 있다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 제1영역(A)에서부터 제4영역(D)까지 서로 다른 비율로 열교환핀(104)이 배치된다. 도 4b를 참조하면, 제1영역(A)을 기준으로 볼 때, 제1영역(A) : 제2영역(B) : 제3영역(C) : 제4영역(D)의 열교환핀의 비율은 1 : 0.89~0.83 : 0.78~0.67 : 0.66~0.5로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 열교환기(100)는 제1열교환핀(104a) 내지 제4열교환핀(104d)가 서로 다른 비율로 배치될 수 있다. 도 4b를 참조하면, 제1열교환핀(104a) : 제2열교환핀(104b) : 제3열교환핀(104c) : 제4열교환핀(104d)은 3~6 : 1 : 1 : 1의 비율로 배치될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 구성인 냉매튜브에 길이가 다른 열교환핀을 적층하기 위한 제조장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.

본 실시예에 따른 열교환기를 제조하기 위한 장치로, 핀재료를 펀칭하거나 컷팅하는 핀프레스(200), 열교환핀을 흡착하는 석션플레이트(210), 컷팅된 열교환핀(104)을 적측하는 핀 스태커(220)를 포함할 수 있다. 열교환기(100)를 제조하는 과정에서 사용되는 열교환핀(104)은 냉매튜브를 삽입하는 펀칭홀이 형성되지 않는 핀재료 일 수 있다. 다만, 설명의 편의상 펀칭홀이 형성되지 않은 핀재료도 열교환핀으로 지칭하여 설명한다.

핀프레스(200)는 열교환핀에 펀칭을 실시하여 펀칭홀을 형성하거나, 컷팅을 실시하여 열교환핀을 분리할 수 있다. 본 실시예에 따른 석션플레이트(210)는 열교환핀을 흡착시키는 장치이다. 석션플레이트(210)는 핀스태커 상측에 배치된다. 따라서, 석션플레이트(210)에 흡착력이 제거되면, 석션플레이트(210)에 배치된 열교환핀이 핀 스태커로 하강하게 된다.

본 실시예에 따른 핀스태커(220)에는 냉매튜브(102)가 수직하게 배치된다. 따라서, 석션플레이트(210)에서 하강하는 핀재료는 냉매튜브(102) 사이로 적층될 수 있다.

본 실시예에 따른 열교환기 제조방법은 먼저 판형태의 열교환핀(104)을 핀프레스(200)로 공급하는 단계(S100)를 수행한다. 열교환핀(104)이 일정간격으로 핀프레스(200)로 공급된다. 열교환핀(104)은 핀스태커(220)에 수직하게 배치된 냉매튜브(102)가 배치되는 간격만큼 또는 그 배수만큼 핀프레스(200)로 공급된다.

핀프레스(200)는 공급된 열교환핀(104)을 펀칭하는 단계(S200)를 수행한다. 열교환핀(104)은 핀프레스(200)를 일정간격으로 이동하며, 펀칭된다. 따라서, 핀프레스(200)를 통과한 열교환핀(104)은 일정간격으로 펀칭홀이 형성된다. 이렇게 생긴 펀칭홀은 냉매튜브(102)가 삽입되는 공간이 된다.

석션플레이트(210)가 펀칭홀이 형성된 열교환핀(104)을 흡착하는 단계(S300)를 수행한다. 펀칭홀이 형성된 열교환핀(104)은 일정간격으로 이동하여 일부가 석션플레이트에 흡착된다. 석션플레이트(210)는 복수의 열교환핀(104)이 적층되는 핀스태커(220)의 상측에 배치된다.

석션플레이트(210)에 흡착된 열교환핀(104)이 설정길이를 만족하는 경우, 핀프레스는 열교환핀(104)을 컷팅하는 단계(S400)를 수행한다. 핀프레스(200)는 컷팅단계를 거쳐 석션플레이트(210)에 흡착된 열교환핀(104)과 핀프레스에 배치된 열교환핀(104)을 분리한다.

설정길이는 주기적으로 변경될 수 있다. 따라서, 핀스태커에 적층되는 열교환핀의 길이는 서로 상이하게 형성된다. 다만, 열교환핀은 핀프레스(200)와 인접한 부분에서부터 쌓이게 되므로, 적층된 열교환핀의 영역에서 따라 열교환핀의 밀도 차이가 형성된다.

컷팅된 열교환핀을 핀스태커(220) 상측으로 적층하는 단계(S500)를 거친다. 열교환핀(104)이 컷팅된 이후, 석션플레이트(210)는 일시적으로 열교환핀(104)을 흡착하는 흡착력이 제거된다. 따라서, 석션플레이트(210)가 핀재료를 흡착하는 흡착력이 없어지게 되어 열교환핀(104)이 석션플레이트(210) 아래로 하강하게 된다. 석셕플레이트의 하측인 핀스태커의 상측에는 냉매튜브가 수직하게 배치된다.

이후, 냉매튜브(102)의 단부에 U자형 튜브를 연결하거나, 냉매관을 연결하는 단계를 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1 : 실외기 2 : 압축기
3 : 팽창밸브 4 : 제2열교환기
5 : 냉매절환밸브 10 : 케이스
74, 75 : 실외기팬 100 : 열교환기
102 : 냉매튜드 104 : 열교환핀
106 : 연결관 110 : 제1냉매관
112 : 제2냉매관 200 : 핀프레스
210 : 석션플레이트 220 : 핀스태커

Claims

흡입구와 상측에 토출구가 형성된 케이스;
상기 토출구로 공기를 유동시키는 실외기팬;
상기 케이스 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 냉매가 유동하는 냉매튜브; 및
상기 냉매튜브에 접촉하게 배치되는 복수의 열교환핀을 포함하고,
상기 복수의 열교환핀은 서로 다른 길이를 가지고, 상측으로부터 하측으로 연장되도록 배치되며,
상기 복수의 열교환핀이 배치되는 영역은 상측으로부터 복수의 영역으로 구분되고,
상기 복수의 영역에 배치되는 복수의 열교환핀의 밀도는 상기 실외기팬과 인접한 영역부터 원거리에 위치한 영역으로 갈수록 순차적으로 낮아지게 형성되며,
상기 냉매튜브는, 길이가 서로 다른 복수의 냉매튜브를 포함하고,
상기 냉매튜브는, 실외기팬과 이격된 거리가 가까울수록 길이가 짧게 형성되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 열교환핀은,
상기 실외기팬과 인접한 영역에서 높은 밀도를 형성하도록 배치된 공기조화기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 열교환핀이 배치되는 영역은 상측으로부터 제1영역, 제2영역, 제3영역 및 제4영역으로 구분되며,
상기 제1영역: 제2영역 : 제3영역 : 제4영역의 열교환핀의 비율은 1 : 0.89~0.83 : 0.78~0.67 : 0.66~0.5로 형성되는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 열교환핀이 배치되는 영역은 상측으로부터 제1영역, 제2영역, 제3영역 및 제4영역으로 구분되며,
상기 복수의 열교환핀은, 상기 제1영역에서부터 상기 제4영역까지 배치되는 제1열교환핀, 상기 제1영역에서부터 상기 제3영역까지 배치되는 제3열교환핀, 상기 제1영역에서부터 상기 제2영역까지 배치되는 제3열교환핀, 및 상기 제1영역에만 배치되는 제4열교환핀으로 구분될 수 있고,
상기 제1열교환핀 : 제2열교환핀 : 제3열교환핀 : 제4열교환핀의 비율은 3~6 : 1 : 1 : 1의 비율로 배치되는 공기조화기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 냉매튜브는 단부를 연결하여, 상기 냉매튜브의 길이를 조절하는 연결관을 더 포함하고,
상기 복수의 열교환핀이 배치되는 영역 중 상측에는 하측에 비해 연결관이 적게 배치되는 공기조화기.
삭제
삭제