KR102048348B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되는 열교환기; 및 상기 열교환기에서 열교환 된 공기를 흡입하는 송풍 팬을 포함하고, 상기 열교환기는, 상부에 제공되고 상기 송풍 팬과 인접하게 위치하며 제 1 냉매관이 배치되는 상단부 및 상기 상단부의 하측에 제공되고 제 2 냉매관이 배치되는 하단부를 포함하며, 상기 제 1 냉매관 및 상기 제 2 냉매관을 구성하는 배관의 열 수는, 상기 제 1 냉매관을 유동하는 냉매의 유량이 상기 제 2 냉매관을 유동하는 냉매의 유량 보다 많게 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는, 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되는 열교환기; 상기 열교환기에 삽입되어 냉매의 이동을 가이드 하는 냉매관; 및 상기 열교환기에서 열교환 된 공기를 흡입하는 송풍 팬을 포함하고, 상기 열교환기로부터 상기 송풍 팬을 향하는 방향을 기준으로, 상기 냉매관 내부를 유동하는 냉매의 유량이 많아지도록 상기 열교환기에 삽입되는 냉매관의 열 수를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기{An air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여 실내 온도를 조절하는 장치이다. 또한 공기조화기는 실내 공기를 정화하는 공기 청정 기능이 구비될 수도 있다.

일반적으로 공기조화기는 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등 다수의 부품이 장착되어 상기 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. 상기 실외기에는 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있다. 또한 상기 공기조화기는, 상기 실내기로 냉매를 공급하여 냉방 또는 난방 모드로 운전될 수 있다. 상기 공기조화기의 작동 방식인 냉방 모드 또는 난방 모드는 사용자가 요청하는 운전 상태에 따라 달라질 수 있다.

즉, 공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방 운전이 수행될 수도 있고 난방 운전이 수행될 수도 있다.

먼저, 상기 공기조화기에서 냉방 운전이 수행될 때의 냉매의 흐름을 설명한다. 실외기의 압축기에서 압축된 냉매는 상기 실외기의 열교환기를 거쳐서 고온 고압의 액체 냉매가 된다. 상기 액체 냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되면서 기화 현상이 발생할 수 있다. 상기 기화 현상에 의해 주변 공기의 온도가 하강하게 된다. 그리고, 실내기 팬이 회전하면서 실내로 냉기가 토출될 수 있다.

상기 공기조화기에서 난방 운전이 수행될 때의 냉매의 흐름은 다음과 같다. 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체 냉매가 실내기로 공급되면, 상기 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체 냉매가 액화될 수 있다. 상기 액화 현상에 의해 방출된 에너지는 주변 공기의 온도를 상승시킨다. 그리고, 실내기 팬이 회전하면서 실내로 온기가 토출될 수 있다.

다만, 상기 공기조화기가 작동시 열교환기의 상부와 하부를 통과하는 공기의 풍속 차이로 인해 상기 열교환기로 유입되는 냉매의 유량이 불균일해지는 문제점이 있었다. 이하에서는 상기 문제점에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기 내부를 통과하는 공기의 풍속을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 공기조화기는, 냉매 배관을 통과하는 냉매와 외부의 공기 간의 열교환이 수행되도록 하는 열교환기 및 열교환된 공기가 외부로 토출될 수 있도록 공기의 이동 방향을 가이드 하는 송풍 팬을 포함한다. 따라서 냉매 사이클을 순환하는 공기는, 상기 송풍 팬의 회전력에 의해 상기 열교환기를 통과하도록 이동 방향이 가이드 된다.

일반적으로 상기 송풍 팬은, 상기 열교환기의 상측에 배치되고, 상기 열교환기의 하부로부터 상부로 공기가 이동되도록 가이드 할 수 있다. 그리고, 상기 열교환기의 상부는, 상기 열교환기의 하부 보다 상대적으로 상기 송풍 팬에 인접하게 위치하게 된다. 따라서, 상기 열교환기의 상부를 통과하는 공기는, 상기 열교환기의 하부를 통과하는 공기 보다 더 빠른 풍속을 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 열교환기의 하부 높이를 B1이라 하면, 상기 B1 부분을 통과하는 공기의 풍속은 A1이 될 수 있다. 그리고, 상기 열교환기의 상부 높이를 B3라 하면, 상기 B3 부분을 통과하는 공기의 풍속은 A3일 수 있다. 또한 상기 열교환기의 중간 지점의 높이를 B2라 하면 상기 B2 부분을 통과하는 공기의 풍속은 A2일 수 있다.

다만, 상기 열교환기의 상부인 B3는, 상기 열교환기의 하부인 B1 보다 상기 송풍 팬과 인접하게 위치하기 때문에, 상기 열교환기의 상부(B3)를 통과하는 공기의 풍속(A3)은, 상기 열교환기의 하부(B1)을 통과하는 공기의 풍속(A1) 보다 더 큰 값을 가지게 된다. 또한 A1과 A2의 차이는 A2와 A3의 차이 보다 더 작은 값을 가지게 된다. 즉, 상기 송풍 팬과 인접하게 위치할수록, 상기 열교환기를 통과하는 공기의 유속 상승 비율이 더욱 커질 수 있다.

이처럼 상기 열교환기의 상부를 통과하는 공기와 하부를 통과하는 공기는 서로 다른 풍속을 가지게 된다. 따라서 상기 열교환기로 유입되는 냉매의 유량이 불균일해지고, 그로 인해 상기 열교환기를 통과하는 공기의 압력 손실을 초래할 수 있다. 따라서 상기 열교환기의 효율이 저하되어 공기조화기의 전체 시스템에 악영향을 가져오는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 열교환기의 상부를 통과하는 공기와 상기 열교환기의 하부를 통과하는 공기가 서로 균일한 풍속을 가지는 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되는 열교환기; 및 상기 열교환기에서 열교환 된 공기를 흡입하는 송풍 팬을 포함하고, 상기 열교환기는, 상부에 제공되고 상기 송풍 팬과 인접하게 위치하며 제 1 냉매관이 배치되는 상단부 및 상기 상단부의 하측에 제공되고 제 2 냉매관이 배치되는 하단부를 포함하며, 상기 제 1 냉매관 및 상기 제 2 냉매관을 구성하는 배관의 열 수는, 상기 제 1 냉매관을 유동하는 냉매의 유량이 상기 제 2 냉매관을 유동하는 냉매의 유량 보다 많게 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는, 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되는 열교환기; 상기 열교환기에 삽입되어 냉매의 이동을 가이드 하는 냉매관; 및 상기 열교환기에서 열교환 된 공기를 흡입하는 송풍 팬을 포함하고, 상기 열교환기로부터 상기 송풍 팬을 향하는 방향을 기준으로, 상기 냉매관 내부를 유동하는 냉매의 유량이 많아지도록 상기 열교환기에 삽입되는 냉매관의 열 수를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

제안되는 본 발명에 따르면, 열교환기의 상부를 통과하는 냉매관과 상기 열교환기의 하부를 통과하는 냉매관의 열 수를 서로 다르게 배치하여 상기 열교환기의 상부와 하부를 통과하는 공기의 저항값이 서로 달라질 수 있다.

따라서 상기 열교환기의 상부를 통과하는 공기의 풍속과 상기 열교환기의 하부를 통과하는 공기의 풍속이 서로 균일하게 분포되어 상기 열교환기의 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기 내부를 통과하는 공기의 풍속을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 시스템을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기의 상부와 하부가 서로 다른 냉매관의 열 수를 가지는 모습을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기의 상부와 하부가 서로 다른 냉매관의 열 수를 가지는 모습을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 열교환기 내부를 통과하는 공기의 풍속을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기의 상부와 하부가 서로 다른 냉매관의 열 수를 가지는 모습을 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 구성을 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기는 도면에 도시된 스탠드형 또는 천장형을 예로 들어 설명한다. 다만, 공기조화기의 종류는 이에 한정되지 아니하고 벽걸이형에도 사용될 수 있고, 실외기와 실내기의 구분이 없는 일체형에도 사용될 수 있으며 그 형태는 도면에 한정되지 않음을 명시한다.

도 2를 참조하면, 공기조화기는, 조화된 공기를 실내로 토출하는 실내기(200) 및 상기 실내기(200)와 연결되고 실외에 배치되는 실외기(100)를 포함한다.

상기 실외기(100)와 실내기(200)는 냉매 배관으로 연결되어 냉매의 순환에 따라 상기 실내기(200)로부터 냉온의 공기가 실내로 토출될 수 있다. 상기 실내기(200)는 복수 개가 구비되어 상기 실외기(100)에 복수로 연결될 수 있다.

또한 공기조화기는, 복수의 실내기(200)와, 상기 복수의 실내기(200)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(100)를 포함한다. 상기 복수의 실내기(200)와 실외기(100)는 냉매 배관으로 연결될 수도 있고, 통신이 가능한 케이블로 연결되어 소정의 통신 방식에 따라 제어 명령을 송신 또는 수신할 수도 있다.

공기조화기는 복수의 실내기(200) 및 실외기(100)를 제어하는 원격제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한 공기조화기는, 상기 실내기(200)에 연결되어 사용자의 명령을 입력하고 상기 실내기(200)의 동작 상태를 출력하는 로컬제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

공기조화기는 상기 실내기(200) 및 실외기(100) 이외에도 환기유닛, 공기청정유닛, 가습유닛, 제습유닛, 히터 등의 다수의 유닛을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 원격제어기(미도시)에는, 조명유닛, 경보유닛 등이 연결되어 상호 연동하여 동작될 수도 있다.

상기 실내기(200)는, 열교환된 공기를 토출하는 토출구를 포함한다. 그리고, 상기 토출구에는, 상기 토출구를 개폐할 수 있고 토출되는 공기의 방향을 제어하는 풍향조절수단이 구비될 수 있다. 또한 상기 실내기(200)는 상기 토출구로부터 토출되는 풍량을 조절할 수도 있다. 이 때, 다수의 공기 흡입구와 다수의 공기 토출구에는, 다수의 베인이 설치될 수 있다. 상기 베인은, 상기 다수의 공기 흡입구와 다수의 공기 토출구 중 적어도 어느 하나를 개폐할 수 있고, 공기의 유동 방향을 안내할 수도 있다.

또한 실내기(200)는, 상기 실내기(200)의 운전상태 및 설정정보가 표시되는 표시부 및 설정 데이터를 입력하기 위한 입력부를 더 포함할 수 있다. 사용자가 상기 입력부를 통해서 공기조화기의 운전 작동 명령을 입력하면, 상기 실외기(100)는, 입력된 명령에 대응하여 냉방 모드 또는 난방 모드로 동작될 수 있다. 또한 상기 실외기(100)는, 복수의 실내기(100)로 냉매를 공급하고, 상기 실내기(100)의 토출구를 따라 공기 유동 방향이 안내되어 실내의 환경이 조절될 수 있다.

이하에서는, 공기조화기의 실내기(200) 및 실외기(100)의 내부 시스템에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 시스템을 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 실외기(100)는, 실외 공기와 냉매가 열교환되는 실외 열교환기(110), 실외 공기를 상기 실외 열교환기(110)로 송풍시키는 실외 송풍기(120), 기체 냉매만을 추출하는 어큐뮬레이터(140), 상기 어큐뮬레이터(140)에서 추출된 기체 냉매를 압축하는 압축기(150), 냉매 흐름을 전환시키는 사방밸브(130) 및 난방 운전시 과냉도와 과열도에 따라 제어될 수 있는 실외용 전자팽창밸브(160)를 포함한다.

공기 조화기의 냉방 운전시 상기 실외 열교환기(110)는, 상기 실외 열교환기(110)로 전송되는 기상 냉매가, 실외 공기에 의해 응축될 수 있는 응축기로 작용할 수 있다. 또한 공기 조화기의 난방 운전시 상기 실외 열교환기(110)는, 상기 실외 열교환기(110)로 전송되는 액상 냉매가, 실외 공기에 의해 증발될 수 있는 증발기로 작동할 수도 있다.

상기 실외 송풍기(120)는, 동력을 발생시키는 실외 전동기(122)와, 상기 실외 전동기(122)와 연결되어 상기 실외 전동기(122)의 동력에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실외 팬(121)을 포함한다.

또한 상기 실외기(100)에는, 내부에 2대의 압축기를 포함할 수 있다. 상기 2대의 압축기 중 하나는 인버터 압축기이고, 다른 하나는 정속 압축기일 수 있다. 다만 상기 압축기의 개수 또는 압축기의 종류에는 그 제한이 없다.

상기 실외기(100)는 다수 개로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 실외기(100)는 메인 실외기와 보조 실외기를 포함할 수 있다. 상기 메인 실외기 및 보조 실외기는 다수의 실내기(200)와 연결될 수 있다. 상기 메인 실외기 및 보조 실외기는 상기 다수의 실내기(200) 중 적어도 어느 하나의 요구에 의해 구동될 수 있다. 먼저, 동작되는 실내기의 수에 대응하여 메인 실외기가 동작되고, 냉방 또는 난방 용량이 가변됨에 따라 상기 메인 실외기의 수용 용량을 초과하는 경우, 상기 보조 실외기가 동작할 수 있다. 즉, 요구되는 냉방 또는 난방 용량에 대응하여 상기 실외기의 작동 대수 및 상기 실외기에 구비된 압축기의 동작이 가변될 수 있다.

실내기(200)는, 실내 공기와 냉매가 열교환되는 실내 열교환기(210), 실내 공기를 상기 실내 열교환기(210)로 송풍시키는 실내 송풍기(220), 과냉도 또는 과열도에 따라 제어되는 실내 유량 조절부인 실내용 전자팽창밸브를 포함할 수 있다.

공기 조화기의 냉방 운전시 상기 실내 열교환기(210)는, 상기 실내 열교환기(210)로 전송되는 액상 냉매가, 실내 공기에 의해 증발될 수 있는 증발기로 작용할 수 있다. 또한 공기 조화기의 난방 운전시 상기 실내 열교환기(210)는, 상기 실내 열교환기(210)로 전송되는 기상 냉매가, 실내 공기에 의해 응축될 수 있는 응축기로 작용할 수도 있다.

실내 송풍기(220)는, 동력을 발생시키는 실내 전동기(222) 및 상기 실내 전동기(222)와 연결되어 상기 실내 전동기(222)에 의해 회전되면서 송풍력을 발생시키는 실내 팬(221)을 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

이처럼 공기조화기는, 냉방 또는 난방 운전이 수행되기 위하여 내부에 냉매 를 이동시킬 수 있는 공간이 구비된다. 구체적으로, 공기조화기의 실외기(100) 및 실내기(200)에는 다수의 구성요소가 설치된다. 상기 다수의 구성요소 중에는, 냉매가 이동되는 통로인 냉매 배관을 포함한다. 상기 냉매 배관에는 외부 공기와 열교환이 수행될 수 있는 냉매가 이동한다.

상기 공기조화기가 냉방 또는 난방 운전을 수행시, 냉매는 하나의 냉매 사이클을 순환하면서 상기 냉매 배관을 통과한다. 상기 냉매 사이클을 통과하는 냉매는, 주변 공기와 열교환 되어 냉방 또는 난방 운전이 수행될 수 있다. 따라서 냉매와 외부 공기가 열교환이 수행되도록 하기 위해 실외기 및 실내기의 내부에는 열교환기가 구비된다. 이하에서는 상기 실외기의 열교환기를 예로 들어 열교환이 수행되는 과정을 설명한다.

상기 실외기의 일측에는 외부 공기가 흡입되기 위한 흡입구가 설치된다. 상기 흡입구를 통해 흡입되는 공기는, 상기 실외기의 열교환기를 순환하는 냉매와 열교환이 수행될 수 있다. 구체적으로, 공기조화기의 냉방 운전시, 상기 열교환기는 응축기의 역할을 수행하고, 공기조화기의 난방 운전시, 상기 열교환기는 증발기의 역할을 수행할 수 있다.

상기 열교환기의 상측에는 공기를 흡입하기 위한 송풍 팬이 구비될 수 있다. 따라서 상기 흡입구를 통과하는 공기는 상기 송풍 팬의 흡입력에 의해 상기 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환이 수행된 후 상기 송풍 팬을 통과하여 외부로 토출될 수 있다. 다만, 상기 송풍 팬과 인접하게 위치하는 열교환기의 상부는 외부로 토출되는 공기의 풍속이 상대적으로 빠르고, 반대로 상기 송풍 팬과 이격되어 위치하는 열교환기의 하부는 공기의 풍속이 상대적으로 느리다. 따라서, 상기 열교환기의 상부와 하부를 통과하는 공기의 풍속 차이가 발생한다. 이에 따라 상기 열교환기의 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명에 따른 공기조화기는, 상기 열교환기의 상부와 하부를 통과하는 냉매관의 열 수를 서로 다르게 구성하여 상기 열교환기의 상부와 하부를 통과하는 공기의 풍속이 균일하도록 제어할 수 있다.

본 명세서에서는, 실외기의 열교환기를 예로 들어 설명하나, 실내기의 열교환기에서도 이하에서 설명하는 열교환기의 구조가 적용될 수 있음을 명시한다. 이하에서는 열교환기의 내부 구조에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기의 상부와 하부가 서로 다른 냉매관의 열 수를 가지는 모습을 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 공기조화기는, 외관을 형성하는 케이스(305), 상기 케이스(305) 내부에 수용되는 열교환기(300) 및 상기 열교환기(300)에서 열교환 된 공기를 흡입하는 송풍 팬(121)을 포함할 수 있다. 상기 열교환기(300)에는, 냉매가 이동하기 위한 통로인 다수의 냉매 배관이 제공될 수 있다. 상기 열교환기(300)는, 연장면(370)을 기준으로 상방향에 배치되는 상단부(371)와 상기 연장면(370)을 기준으로 하방향에 배치되는 하단부(372)를 포함한다. 상기 연장면(370)은, 상기 열교환기(300) 내부에 설치되는 냉매관의 열 수가 다르게 배치되는 지점을 기준으로 수평 방향으로 연장한 가상의 면으로 규정될 수 있다.

냉매 사이클을 순환하면서 상기 열교환기(300)로 유입되는 냉매는, 분기점(301)을 기준으로 상방향으로 이동되어 상기 상단부(371)로 유입될 수도 있고, 하방향으로 이동되어 상기 하단부(372)로 유입될 수도 있다. 상기 분기점(301)을 통과하는 냉매는, 냉매 유입관(310)을 따라 상기 상단부(371) 또는 상기 하단부(372)로 유입될 수 있다. 상기 냉매 유입관(310)을 따라 이동되는 냉매는, 분배관(320)에 의해 상기 열교환기(300) 내부에 배치되는 다수의 냉매 배관으로 분배될 수 있다. 상기 분배관(320)은, 냉매가 이동될 수 있는 통로인 다수의 분지관(330)과 연통될 수 있다. 따라서 상기 분배관(320)에는, 상기 다수의 분지관(330)과 연결되도록 다수의 홀이 형성될 수 있다. 상기 다수의 분지관(330)을 따라 이동하는 냉매는, 상기 열교환기(300) 내부에 배치되는 다수의 냉매관으로 이동될 수 있다. 따라서 상기 상단부(371)에 배치되는 냉매관을 제 1 냉매관(350)이라 이름할 수 있고, 상기 하단부(372)에 배치되는 냉매관을 제 2 냉매관(360)이라 이름할 수 있다.

상기 제 1 냉매관(350) 및 상기 제 2 냉매관(360)에는, 냉매 삽입관이 설치될 수 있다. 또한 상기 냉매 삽입관의 열 수는, 다수 개로 형성될 수 있다. 상기 냉매관의 열 수는, 상기 열교환기(300)로부터 송풍 팬(121)을 향하는 방향을 기준으로 볼 때, 상기 열교환기(300)에 삽입되는 냉매관의 배열 개수로 규정될 수 있다.

상기 열교환기에는, 열을 전달하는 핀을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 냉매관의 배열 개수는, 좌우 또는 상하 방향으로 상기 핀을 관통하는 냉매관의 개수로 규정될 수 있다. 또한 상기 냉매관의 열 수가 많아지면, 냉매의 이동 경로의 길이가 증가될 수 있다.

상기 제 1 냉매관(350)을 구성하는 배관의 열 수는, 상기 제 2 냉매관(360)을 구성하는 배관의 열 수와 서로 다르게 형성될 수 있다.

예시적으로, 상기 제 1 냉매관(350)에는, 제 1 열(381)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 1 삽입관(351), 일측이 제 2 열(382)에 설치되고, 타측이 제 3 열(383)에 설치되는 제 2 삽입관(352) 및 제 4 열(384)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 3 삽입관(353)이 포함될 수 있다. 즉, 상기 상단부(371)에는, 제 1 내지 제 3 삽입관(351, 352, 353)이 제 1 내지 제 4 열(381, 382, 383, 384)에 설치될 수 있다.

또한 상기 제 2 냉매관(360)에는, 제 5 열(391)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 4 삽입관(361), 제 6 열(392)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 5 삽입관(362) 및 일측이 제 5 열(391)에 설치되고, 타측이 제 7 열(393)에 설치되는 제 6 삽입관(363)이 포함될 수 있다. 즉, 상기 하단부(372)에는, 제 4 내지 제 6 삽입관(361, 362, 363)이 제 5 내지 제 7 열(391, 392, 393)에 설치될 수 있다.

따라서, 상기 상단부(371)에 설치되는 제 1 냉매관(350)은, 4열로 배치될 수 있고, 상기 하단부(372)에 설치되는 제 2 냉매관(360)은, 3열로 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 냉매관(350)을 유동하는 냉매의 유량은, 상기 제 2 냉매관(360)을 유동하는 냉매의 유량 보다 더 많아질 수 있다. 동일한 면적(P)을 기준으로 볼 때, 상기 P 부분에 수용되는 냉매의 유량이 많을수록, 상기 P 부분을 통과하는 공기의 압력 저항은 커지게 된다. 따라서 상기 상단부(371)를 통과하는 공기의 저항은, 상기 하단부(372)를 통과하는 공기의 저항 보다 상대적으로 커지게 된다. 다만, 공기의 유동 저항은, 면적과 반비례 관계에 있으므로, 상기 열교환기(500) 내부의 폭은 일정할 수 있다.

그러므로 상기 상단부(371)를 통과하는 공기의 풍속 증가량은, 상기 하단부(372)를 통과하는 공기의 풍속 증가량 보다 상대적으로 작아지게 된다. 따라서 상기 상단부(371)와 상기 하단부(372)를 통과하는 공기의 풍속이 서로 균일하게 분포될 수 있다.

즉, 상기 상단부(371)를 통과하는 공기의 압력 저항이 상기 하단부(372)를 통과하는 공기의 압력 저항 보다 크게 형성되도록, 공기가 통과하는 상기 열교환기의 단면적에 대하여, 상기 제 1 냉매관(350)이 차지하는 영역의 크기는 상기 제 2 냉매관(360)이 차지하는 영역 보다 크게 형성될 수 있다. 또한 상기 상단부(371)를 통과하는 공기의 풍속 상승률은, 기준 풍속 상승률 보다 더 작게 형성되고, 상기 하단부(372)를 통과하는 공기의 풍속 상승률은, 기준 풍속 상승률 보다 더 크게 형성되도록, 상기 제 1 냉매관(350)을 통과하는 냉매의 이동 경로가 상기 제 2 냉매관(360)을 통과하는 냉매의 이동 경로 보다 길게 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기의 상부와 하부가 서로 다른 냉매관의 열 수를 가지는 모습을 보여주는 도면이다.

도 5는, 도 4에 도시된 열교환기의 내부 구성과 비교할 때, 하단부(472)의 내부 구성에만 차이가 있으므로 이를 중심으로 설명한다.

도 5를 참조하면, 열교환기(400)는, 연장면(470)을 기준으로 상방향에 배치되는 상단부(471) 및 상기 연장면(470)을 기준으로 하방향에 배치되는 하단부(472)를 포함한다. 상기 상단부(471)의 내부에 배치되는 제 1 냉매관(450)의 열 수는, 상기 하단부(472)의 내부에 배치되는 제 2 냉매관(460)의 열 수와 서로 다르게 형성될 수 있다.

예시적으로, 상기 제 1 냉매관(450)에는, 제 1 열(481)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 1 삽입관(451), 일측이 제 2 열(482)에 설치되고, 타측이 제 3 열(483)에 설치되는 제 2 삽입관(452) 및 제 4 열(484)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 3 삽입관(453)이 포함될 수 있다. 즉, 상기 상단부(471)에는, 제 1 내지 제 3 삽입관(451, 452, 453)이 제 1 내지 제 4 열(481, 482, 483, 484)에 설치될 수 있다.

또한 상기 제 2 냉매관(460)에는, 제 5 열(491)을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 4 삽입관(461) 및 일측이 제 5 열(491)에 설치되고, 타측이 제 6열(492)에 설치되는 제 5 삽입관(462)이 포함될 수 있다. 즉, 상기 하단부(472)에는, 제 4 내지 제 5 삽입관(461, 462)이 제 5 내지 제 6 열(491, 492)에 설치될 수 있다.

따라서, 상기 상단부(471)에 설치되는 제 1 냉매관(450)의 열 수는, 4열로 배치될 수 있고, 상기 하단부(472)에 설치되는 제 2 냉매관(460)의 열 수는, 2열로 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 냉매관(450)을 유동하는 냉매의 유량은, 상기 제 2 냉매관(460)을 유동하는 냉매의 유량 보다 더 많아질 수 있다. 그러므로 상기 상단부(471)를 통과하는 공기의 풍속 증가량은, 상기 하단부(472)를 통과하는 공기의 풍속 증가량 보다 상대적으로 작아지게 된다. 따라서 상기 상단부(471)와 상기 하단부(472)를 통과하는 공기의 풍속이 서로 균일하게 분포될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 열교환기 내부를 통과하는 공기의 풍속을 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 열교환기(400)는, 송풍 팬(121)과 인접하게 위치하고 상기 열교환기(400)의 상부를 형성하는 상단부(471)와 상기 송풍 팬(121)과 이격되게 위치하고 상기 열교환기(400)의 하부를 형성하는 하단부(472)를 포함한다. 일 예로 상기 상단부(471)는, 상기 열교환기(400)의 h2로부터 h3까지의 범위에 형성되고, 상기 하단부(472)는, 상기 열교환기(400)의 h1으로부터 h2까지의 범위에 형성될 수 있다.

상기 상단부(471)에 삽입되는 냉매관의 열 수와 상기 하단부(472)에 삽입되는 냉매관의 열 수가 동일할 때, 상기 상단부(471)와 상기 하단부(472)를 통과하는 공기의 풍속은 기준 풍속(A)이라 한다. 예시적으로, 상기 기준 풍속(A) 형성시, 상기 상단부(471)와 상기 하단부(472)에 삽입되는 냉매관의 열 수는 3열일 수 있다. 그리고, 상기 열교환기(400)의 h1 지점에서의 풍속은, v1일 수 있고, 상기 열교환기(400)의 h3 지점에서의 풍속은, v4일 수 있다.

그리고, 상기 상단부(471)에 삽입되는 냉매관의 열 수와 상기 하단부(472)에 삽입되는 냉매관의 열 수가 서로 다를 때, 상기 상단부(471)와 상기 하단부(472)를 통과하는 공기의 풍속은 개선 풍속(B)이라 한다. 예시적으로, 상기 개선 풍속(B) 형성시, 상기 상단부(471)에 삽입되는 냉매관의 열 수는 4열일 수 있고, 상기 하단부(472)에 삽입되는 냉매관의 열 수는 2열일 수 있다. 이 때, 상기 열교환기(400)의 h1 지점에서의 풍속은, v2일 수 있고, 상기 열교환기(400)의 h3 지점에서의 풍속은, v3일 수 있다.

즉, 상기 상단부(471)를 유동하는 냉매의 유량을 증가시키면, 상기 상단부(471)를 통과하는 공기의 풍속 증가량은 감소할 수 있다. 일 예로, 상기 열교환기(400)의 h3 지점에서의 공기 풍속은, v4에서 v3로 감소할 수 있다. 이와 반대로, 상기 상단부(471)를 유동하는 냉매의 유량을 감소시키면, 상기 하단부(472)를 통과하는 공기의 풍속 증가량은 증가할 수 있다. 일 예로, 상기 열교환기(400)의 h1 지점에서의 공기 풍속은, v1에서 v2로 증가할 수 있다. 따라서 상기 열교환기(400)의 상부와 하부를 통과하는 공기의 풍속은 서로 균일하게 분포될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기의 상부와 하부가 서로 다른 냉매관의 열 수를 가지는 모습을 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 열교환기(500)는, 송풍 팬(121)과 가장 인접하게 위치하고 상기 열교환기(500)의 상부를 형성하는 상단부(600), 상기 상단부의 하부에 배치되고, 상기 열교환기(500)의 중앙을 형성하는 중간부(700) 및 상기 송풍 팬(121)과 가장 이격되게 위치하고 상기 열교환기(500)의 하부를 형성하는 하단부(800)를 포함할 수 있다.

상기 상단부(600)에 삽입되는 제 1 냉매관은, 제 1 열 내지 제 4 열(551, 552, 553, 554)에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 중간부(700)에 삽입되는 제 2 냉매관은, 제 5 열 내지 제 7 열(555, 556, 557)에 배치될 수 있다. 또한 상기 하단부(800)에 삽입되는 제 3 냉매관은, 제 8 열 내지 제 9 열(558, 559)에 배치될 수 있다. 즉, 상기 상단부(600)에 형성되는 제 1 냉매관의 열 수는 4열이고, 상기 중간부(700)에 형성되는 제 2 냉매관의 열 수는 3열이며, 상기 하단부(800)에 형성되는 제 3 냉매관의 열 수는 2열일 수 있다.

상기 열교환기(500)에 삽입되는 냉매관의 열 수가 많아짐에 따라 상기 냉매관을 유동하는 냉매의 유량은 많아질 수 있다. 따라서 상기 제 1 냉매관을 유동하는 냉매의 유량은 상기 제 2 및 제 3 냉매관을 유동하는 냉매관의 유량보다 많을 수 있고, 상기 제 2 냉매관을 유동하는 냉매의 유량은 상기 제 3 냉매관을 유동하는 냉매의 유량 보다 더 많을 수 있다. 이에 따라 상기 상단부(600)를 통과하는 공기의 압력 저항은, 상기 중간부 및 하단부(700, 800)을 통과하는 공기의 압력 저항 보다 크게 형성될 수 있다. 따라서 상기 상단부(600)의 풍속 증가율은, 상기 중간부 및 하단부(700, 800)의 풍속 증가율 보다 더 작아질 수 있다.

열교환기를 통과하는 공기의 유동 저항이 증가하도록, 공기가 통과하는 상기 열교환기의 단면적에 대하여, 상기 상단부(600)에서 상기 하단부(800)로 갈수록, 차지하는 영역의 크기가 단계적으로 크게 형성될 수 있다.

또한 상기 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 상승률이 기준 풍속 상승률 보다 점점 감소하도록 상기 제 1 냉매관에서 제 3 냉매관으로 갈수록 냉매관 내부를 통과하는 냉매의 이동 경로가 단계적으로 길게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 열교환기(500)에 삽입되는 냉매관의 열 수는, 상기 열교환기(500)로부터 상기 송풍 팬(121)을 향하는 방향을 기준으로 단계적으로 증가할 수도 있다. 즉, 상기 열교환기(500)의 하부에서 상부로 갈수록, 상기 열교환기(500)에 삽입되는 냉매관의 열 수가 단계적으로 증가할 수도 있다. 이 때, 상기 열교환기(500)를 통과하는 공기는, 상기 열교환기(500)로부터 상기 송풍 팬(121) 방향으로 이동할수록, 공기의 유동 저항이 증가할 수 있다. 다만, 공기의 유동 저항은, 면적과 반비례 관계에 있으므로, 상기 열교환기(500) 내부의 폭은 일정할 수 있다.

또한 상기 열교환기(500)를 통과하는 공기는, 상기 열교환기(500)로부터 상기 송풍 팬(121) 방향으로 이동할수록, 공기의 풍속 상승률이 기준 풍속 상승률 보다 점점 감소할 수 있다. 상기 기준 풍속 상승률은, 상기 냉매관의 열 수가 상기 열교환기(500) 내부에 동일하게 형성될 때 상기 열교환기(500)를 통과하는 공기의 풍속 상승률로 규정될 수 있다. 따라서, 상기 열교환기(500)를 통과하는 공기의 풍속이 균일하게 분포될 수 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 실외기 200: 실내기
300: 열교환기 350: 제 1 냉매관
360: 제 2 냉매관

Claims (15)

1. 외관을 형성하는 케이스;
   상기 케이스 내부에 수용되는 열교환기; 및
   상기 열교환기에서 열교환 된 공기를 흡입하는 송풍 팬을 포함하고,
   상기 열교환기는,
   상부에 제공되고 상기 송풍 팬과 인접하게 위치하며 제 1 냉매관이 배치되는 상단부;
   상기 상단부의 하측에 제공되고 제 2 냉매관이 배치되는 하단부;
   상기 열교환기로 유입되는 냉매를 상기 상단부와 상기 하단부로 분기하는 분기점;
   상기 분기점을 통과하여 유입된 냉매가 토출되는 다수의 홀을 포함하는 분배관; 및
   일측은 상기 분배관의 다수의 홀과 연결되고 타측은 상기 제 1 냉매관 또는 상기 제 2 냉매관과 연결되는 다수의 분지관을 포함하며,
   상기 제 1 냉매관 및 상기 제 2 냉매관을 구성하는 배관의 열 수는,
   상기 제 1 냉매관을 유동하는 냉매의 유량이 상기 제 2 냉매관을 유동하는 냉매의 유량 보다 많게 구성되고, 제 1 냉매관의 냉매 이동 경로의 길이가 상기 제 2 냉매관의 냉매 이동경로보다 크며,
   상기 제 1 냉매관은, 제 1 열을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 1 삽입관과, 일측이 제 2 열에 설치되고, 타측이 제 3 열에 설치되는 제 2 삽입관 및 제 4 열을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 3 삽입관을 포함하고,
   상기 제 2 냉매관은, 제 5 열을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 4 삽입관과, 제 6 열을 기준으로 상하 방향으로 설치되는 제 5 삽입관 및 일측이 상기 제 5 열에 설치되고, 타측이 제 7 열에 설치되는 제 6 삽입관이 포함하며,
   상기 제 1 냉매관의 냉매 이동경로는 상기 제 1 내지 3 삽입관에 의하여 형성되고,
   상기 제 2 냉매관의 냉매 이동경로는 상기 제 4 내지 6 삽입관을 경유하여 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매관의 열 수는,
   상기 열교환기로부터 상기 송풍 팬을 향하는 방향을 기준으로 볼 때,
   상기 열교환기에 삽입되는 상기 냉매관의 배열 개수로 규정되는 공기조화기.
4. 제 3 항에 있어서,
   열을 전달하는 핀을 기준으로 볼 때, 상기 냉매관의 배열 개수는,
   좌우 또는 상하 방향으로 상기 핀을 관통하는 냉매관의 개수로 규정되는 공기조화기.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 상단부에서 형성되는 냉매관의 열 수는, 상기 하단부에서 형성되는 냉매관의 열 수 보다 더 많은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 상단부를 통과하는 공기의 압력 저항이 상기 하단부를 통과하는 공기의 압력 저항 보다 크게 형성되도록,
   공기가 통과하는 상기 열교환기의 단면적에 대하여, 상기 제 1 냉매관이 차지하는 영역의 크기는 상기 제 2 냉매관이 차지하는 영역 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 상단부를 통과하는 공기의 풍속 상승률은, 기준 풍속 상승률 보다 더 작게 형성되고, 상기 하단부를 통과하는 공기의 풍속 상승률은, 기준 풍속 상승률 보다 더 크게 형성되도록,
   상기 제 1 냉매관을 통과하는 냉매의 이동 경로가 상기 제 2 냉매관을 통과하는 냉매의 이동 경로 보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 기준 풍속 상승률은,
   상기 상단부에 형성되는 냉매관의 열 수와 상기 하단부에 형성되는 냉매관의 열 수가 서로 동일하게 형성될 때,
   상기 상단부와 상기 하단부를 통과하는 공기의 풍속으로 규정되는 공기조화기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 상단부를 형성하는 열교환기의 폭과, 상기 하단부를 형성하는 열교환기의 폭은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기로부터 상기 송풍 팬을 향하는 방향을 기준으로,
    상기 열교환기에 삽입되는 냉매관의 열 수가 단계적으로 증가하는 공기조화기.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열교환기로부터 상기 송풍 팬을 향하는 방향을 기준으로 볼 때,
    상기 열교환기를 통과하는 공기의 유동 저항이 증가하도록,
    공기가 통과하는 상기 열교환기의 단면적에 대하여, 상기 상단부가 차지하는 영역의 크기는 상기 하단부가 차지하는 영역 보다 단계적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 열교환기로부터 상기 송풍 팬을 향하는 방향을 기준으로 볼 때,
    상기 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 상승률이 기준 풍속 상승률 보다 점점 감소하도록 상기 제 1 냉매관을 통과하는 냉매의 이동 경로가 상기 제 2 냉매관을 통과하는 냉매의 이동 경로 보다 단계적으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 풍속 상승률은,
    상기 냉매관의 열 수가 상기 열교환기 내부에 동일하게 형성될 때 상기 열교환기를 통과하는 공기의 풍속 상승률로 규정되는 공기조화기.
15. 삭제

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