KR20060087173A - 공기조화장치용 열교환기 - Google Patents

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KR20060087173A
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Abstract

본 발명은 냉매가 열교환기 내에서 특정 열교환라인에 편중되어 유동하지 않고 모든 열교환라인에서 균일하게 유동할 수 있는 공기조화장치의 열교환기에 관한 것으로, 공기유입구(51a)(51b)(51c) 및 공기유출구(51d)를 갖는 하우징(51)과, 하나의 냉매관에서 분기된 냉매가 유입되어 각각의 내부를 따라 유동방향을 바꿔가며 유동하는 복수의 열교환라인(52)(53)을 포함하며, 복수의 열교환라인(52)(53)은 공기유입구(51a)(51b)(51c)를 통해 유입되는 공기의 유입방향 전후로 서로 교차되도록 배치된다. 이러한 본 발명에 의하면, 각 열교환라인(52)(53)은 직경 및 길이가 모두 같고, 공기유입구(51a)(51b)(51c)를 통해 하우징(51) 내부로 유입된 공기 중 각각의 열교환라인(52)(53)에 최초로 접하는 공기량은 모두 동일하여 각 열교환라인(52)(53)을 통과하는 냉매의 열교환량은 실질적으로 서로 같다.
공기조화장치, 열교환기, 열교환라인, 분기관, 교차

Description

공기조화장치용 열교환기{Heat exchanger for use in air conditioner}
도 1은 종래의 냉난방겸용 공기조화장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기조화장치의 실내 열교환기를 발췌하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기조화장치의 열교환기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열교환기가 구비된 공기조화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열교환기의 작용효과를 각각 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열교환기가 설치된 공기조화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
50;실내 열교환기 51;하우징
51a,51b,51c;공기유입구 51d;공기유출구
52,53;제 1,2 열교환라인 54;실내 팬장치
61,62;제 1,2 냉매관 63,64,65,66;제 1,2,3,4 분기관
본 발명은 공기조화장치용 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환기 내에서 분기되어 유동되는 냉매가 특정 열교환라인에 과다하게 집중되는 현상을 방지할 수 있는 공기조화장치용 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화장치는 실내의 공기를 냉각시키는 냉방기와 실내의 공기를 가열하는 난방기를 모두 포함하여 일컫는 것으로, 근래에는 하나의 시스템으로 냉방 및 난방이 모두 가능한 냉난방겸용 공기조화장치가 실용화되어 있다.
도 1은 종래의 냉난방겸용 공기조화장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 종래 공기조화장치는 크게 실외에 설치되는 실외기(10)와 실내에 설치되는 실내 열교환기(20)로 이루어진다. 실외기(10)는 냉매를 고온 고압으로 압축시키는 압축기(11)와, 냉매를 실외 공기와 열교환되도록 하는 실외 열교환기(12)와, 실외 열교환기(12) 주위의 공기를 강제로 송풍시켜 실외 열교환기(12)의 열교환을 촉진시키는 실외 팬장치(13)와, 냉매를 단열팽창시키는 팽창기구(14)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 실내 열교환기(20)는 냉매가 그 내부를 따라 유동하는 제 1 및 제 2 열교환라인(21)(22)과, 실내 열교환기(20) 주위의 공기를 강제로 송풍시는 실내 팬장치(23)를 구비한다. 압축기(11), 실외 열교환기(12), 팽창기구(14) 및 실내 열교환기(20)는 제 1 및 제 2 냉매관(31)(32)으로 연결되어 일련의 냉매 사이클을 이루 게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 종래 공기조화장치는 냉방운전시 실외 열교환기(10)가 응축장치의 기능을 하고 실내 열교환기(20)는 증발장치의 기능을 하며, 냉매는 실선 화살표 방향으로 순환하면서 냉방 사이클을 형성한다.
냉방 사이클 내에서 냉매는 압축기(11)에서 고온 고압으로 압축된 후 실외 열교환기(12)로 이송되고, 실외 열교환기(12)에서 냉매는 실외 공기로 열을 방출하여 중온 고압으로 응축된다. 이렇게 응축된 액체 냉매는 팽창기구(14)를 통과하면서 저온 저압의 액체 냉매로 변환된 후 제 1 냉매관(31)을 통해 실내 열교환기(20) 쪽으로 이송된다.
제 1 냉매관(31)으로 이송된 냉매는 제 1 및 제 2 분기관(33)(34)에서 분기되어 제 1 및 제 2 열교환라인(21)(22)으로 유동하면서 실내 공기로부터 열을 빼앗아 실내를 냉방시킨다. 이렇게 냉방 작용을 하면서 제 1 열교환라인(21)을 통과한 냉매는 제 3 분기관(35)을 통해 배출되고 제 2 열교환라인(22)을 통과한 냉매는 제 4 분기관(36)을 통해 배출되어 제 2 냉매관(32)에서 합류한 후 압축기(11)로 유동한다.
한편, 공기조화장치는 난방운전시, 실외 열교환기(10)가 증발장치의 기능을 하고 실내 열교환기(20)는 응축장치의 기능을 하며, 냉매는 도 1에 나타낸 점선 화살표 방향으로 순환하면서 난방 사이클을 형성한다.
난방 사이클 내에서 냉매는 압축기(11)에 의해 압축된 후 제 2 냉매관(32)을 통해 실내 열교환기(20)로 유동한다. 실내 열교환기(20) 쪽으로 유동된 냉매는 제 3 및 제 4 분기관(35)(36)을 통해 제 1 및 제 2 열교환라인(21)(22)으로 분기되어 유동하면서 실내 공기로 열을 방출하여 실내를 난방시킨다. 난방 작용을 마친 냉매는 제 1 냉매관(31)에서 합류하여 팽창기구(14)로 유동한다. 팽창기구(14)에서 냉매는 저온 저압의 액체 냉매로 변환되며, 저온 저압의 액체 냉매는 실외 열교환기(12)를 거치면서 저온 저압의 기체 냉매로 증발한 후 압축기(11)로 회수된다.
이러한 공기조화장치의 냉난방 운전 중에 실내 열교환기(20)에서 냉매가 실내 공기와 열교환하는 과정이 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 실내 열교환기(20)의 전방에는 공기가 흡입되는 공기유입구(20a)(20b)(20c)가 적소에 구비되고, 실내 열교환기(20) 하부 적소에는 실내 팬장치(23)에 의해 강제로 송풍되는 공기가 배출되는 공기유출구(20d)가 구비되며, 공기는 공기유입구(20a)(20b)(20c)을 통해 i1,i2,i3 방향으로 유입된 후 o 방향으로 배출된다. 냉방운전시 실선 화살표로 표시된 것과 같이, 제 1 분기관(33)을 통해 분기된 저온 저압의 냉매는 제 1 열교환라인(21)으로 유동하고, 제 2 분기관(34)을 통해 분기된 냉매는 제 2 열교환라인(22)으로 유동한다. 여기에서, 제 1 열교환라인(21)은 실내 열교환기(20) 상부에 배치된 제 1 내지 제 14 관(21a)(21b)(21c)(21d)(21e)(21f)(21g)(21h)(21i)(21j)(21k)(21l)(21m)(21n)으로 이루어지고, 제 2 열교환라인(22)은 실내 열교환기(20) 하부에 배치된 제 1 내지 제 14 관(22a)(22b)(22c)(22d)(22e)(22f)(22g)(22h)(22i)(22j)(22k)(22l)(22m)(22n)으로 이루어진다.
그런데, 이와 같은 제 1 및 제 2 열교환라인(21)(22)을 통과하는 냉매의 유동에 있어서, 실내 열교환기(20) 내부로 유입되는 공기의 양이 도 2에 나타난 것과 같이, 유입방향에 따라 현저하게 차이가 나면 제 1 및 제 2 열교환라인(21)(22)을 통과하는 냉매의 열교환량이 차이가 난다. 그리고, 냉매의 열교환량이 열교환라인에 따라 차이가 나면 냉매의 상변화 차이에 따라 특정 열교환라인으로 냉매의 유량이 집중되는 현상이 발생된다.
즉, 냉방운전시 실내 열교환기(20) 상부의 제 2 열교환라인(22)에서 냉매는 열교환과 기화가 활발하게 이루어지기 때문에, 저유량으로 유동하게 된다. 반면에, 실내 열교환기(20) 하부의 제 1 열교환라인(21)에서 냉매는 열교환 및 기화가 원활하게 이루어지지 못하기 때문에, 고유량으로 유동하게 된다. 특히, 제 1 열교환라인(21)의 하단부(A)에 배치된 제 5 관(21e) ~ 제 8 관(21h)은 공기와의 접촉이 미비하기 때문에, 이 부분에서는 냉매가 저건도의 이상유동을 보이게 된다.
한편, 난방운전시에 고온 고압의 냉매는 도 2에 표시된 점선 화살표를 따라 제 3 및 제 4 분기관(35)(36)을 통해 제 1 및 제 2 열교환라인(21)(22)으로 분기되어 유동한다. 제 1 열교환라인(22)에서 냉매는 열교환 및 응축이 원활하게 이루어져 고유량으로 유동한다. 반면, 제 1 열교환라인(21)에서 고온 고압의 기체 냉매는 열교환이 활발하지 못하여 원활하게 응축되지 못해 저유량으로 유동한다. 특히, 공기와의 접촉이 미비한 제 1 열교환라인(21)의 제 5 관(21e) ~ 제 8 관(21h)에서는 고건도의 이상유동이 발생된다.
이와 같이 실내 열교환기(20) 내부로 유입되는 공기의 유량이 유입방향에 따 라 차이가 나는 경우, 종래의 공기조화장치는 냉방운전시든 난방운전시든 특정 열교환라인으로 냉매의 유량이 집중되는 현상이 발생된다. 이러한, 냉매의 유량 집중은 열교환기의 열교환 효율을 떨어뜨리고, 공기조화장치의 전체 성능을 저하시키는 직접적인 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 냉매가 복수의 열교환라인으로 분기되어 열교환하는 열교환기에서 냉매가 특정 열교환라인으로 집중되어 유동되지 않고 모든 열교환라인에서 냉매가 고른 유동량을 나타낼 수 있도록 개선된 공기조화장치의 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화장치의 열교환기는, 공기유입구 및 공기유출구를 갖는 하우징과, 하나의 냉매관에서 분기된 냉매가 유입되어 각각의 내부를 따라 유동방향을 바꿔가며 유동하는 복수의 열교환라인을 포함하며, 상기 복수의 열교환라인은 상기 공기유입구를 통해 유입되는 공기의 유입방향 전후로 서로 교차되도록 배치된다.
이와 같은 구성으로 된 본 발명에 있어서, 상기 각 열교환라인은, 직경 및 길이가 모두 같고, 상기 공기유입구를 통해 하우징 내부로 유입된 공기 중, 상기 각각의 열교환라인에 최초로 접하는 공기량은 모두 동일하여, 상기 각 열교환라인을 통과하는 냉매의 열교환량은 실질적으로 서로 같다.
그리고, 상기 각 열교환라인의 냉매 유입부는 상기 하우징 내부의 일측에 모 이도록 서로 인접하고, 상기 각 열교환라인의 냉매 유출부는 상기 하우징 내부의 일측에 모이도록 서로 인접한 것이 좋다.
또한, 본 발명에 의한 열교환기는, 상기 각 열교환라인의 열교환 면적을 증가시키기 위해 상기 각 열교환라인에 결합된 전열부재와, 상기 하우징 내에서 열교환된 공기를 상기 공기유출구를 통해 상기 하우징 외부로 강제 송풍시키도록 상기 하우징 내에 설치된 팬장치를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성으로 된 본 발명에 의하면, 분기된 각 열교환라인을 따라 유동하는 냉매의 열교환량이 모든 열교환라인에서 동일하게 나타나기 때문에, 냉매가 어느 특정 열교환라인으로 집중되지 않고 모든 열교환라인에서 균일한 냉매 유동량을 보이게 된다. 따라서, 열교환장치의 열교환 효율이 향상된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기조화장치용 열교환기에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기조화장치의 열교환기를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열교환기가 구비된 공기조화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5a 및 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열교환기의 작용효과를 각각 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열교환기는 실내 열교환기와 실외 열교환기가 따로 구비되는 공기조화장치에서 실내 열교환기로 사용되는 것으로, 공기유입구(51a)(51b)(51c) 및 공기유출구(51d)를 갖는 하우징 (51)과, 냉매가 유동하면서 주위 공기와 열교환하는 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)과, 하우징(51) 내부의 공기를 공기유출구(51d)를 통해 하우징(51) 외부로 강제 송풍시키는 실내 팬장치(54)를 포함한다.
제 1 열교환라인(52)은 공기유입구(51a)(51b)(51c)를 통해 유입되는 공기에 대해 대략 수직을 이루는 제 1 내지 제 14 관(52a)(52b)(52c)(52d)(52e)(52f)(52g)(52h)(52i)(52j)(52k)(52l)(52m)(52n)이 전체적으로 사행(蛇行) 형상이 되도록 연결되어 이루어진다. 서로 인접하여 연결된 관 사이에서는 냉매의 유동방향이 서로 반대가 된다. 제 1 열교환라인(52)의 유입부인 제 1 관(52a)은 제 1 분기관(63)과 연결되고, 제 1 열교환라인(52)의 유출부인 제 14 관(52n)은 제 3 분기관(65)과 연결된다.
제 2 열교환라인(53)은 제 1 열교환라인(52)에 상응하는 구성요소로 직경 및 길이가 제 1 열교환라인(52)과 같다. 제 2 열교환라인(53) 역시 유입 공기에 대해 대략 수직을 이루는 제 1 내지 제 14 관(53a)(53b)(53c)(53d)(53e)(53f)(53g)(53h)(53i)(53j)(53k)(53l)(53m)(53n)이 전체적으로 사행 형상이 되도록 연결되어 이루어진다. 제 2 열교환라인(53)은 냉매의 유입부인 제 1 관(53a)이 제 2 분기관(64)과 연결되고, 냉매의 유출부인 제 14 관(53n)이 제 4 분기관(66)과 연결된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 제 1 열교환라인(52) 및 제 2 열교환라인(53)은 공기유입구(51a)(51b)(51c)의 전후방향으로 서로 교차하도록 배치된다. 즉, 제 1 열교환라인(52)은 제 3, 4, 7, 8, 10, 11, 12 관 (52c)(52d)(52g)(52h)(52j)(52k)(52l)이 제 2 열교환라인(53)의 앞쪽인 하우징(51)의 전방에 배치되고, 나머지 제 1, 2, 5, 6, 9, 13, 14 관(52a)(52b)(52e)(52f)(52i)(52m)(52n)은 제 2 열교환라인(53)의 뒤쪽인 하우징(51)의 후방에 배치된다. 그리고, 제 2 열교환라인(53)은 제 1, 2, 5, 6, 9, 10, 13, 14 관(53a)(53b)(53e)(53f)(53i)(53j)(53m)(53n)이 제 1 열교환라인(52)의 앞쪽인 하우징(51)의 전방에 배치되고, 나머지 제 3, 4, 7, 8, 11, 12 관(53c)(53d)(53g)(53h)(53k)(53l)은 제 1 열교환라인(52)의 뒤쪽인 하우징(51)의 후방에 배치된다.
냉매가 유출입되는 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)의 각 제 1 관(52a)(53a)은 하우징(51)의 전방 아래쪽 일측에 서로 인접하도록 배치되고, 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)의 또다른 냉매 유출입부인 제 14 관(52n)(53n)은 하우징(51)의 후방 위쪽 일측에 서로 인접하도록 배치된다. 그리고, 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)의 냉매가 유동하는 각 관에는 냉매의 열교환이 활발하게 이루어질 수 있도록 공기접촉면적을 증가시키기 위한 전열부재(55)가 결합된다.
이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 열교환기가 공기조화장치에 설치되어 작동될 때의 작용 및 그 효과에 대하여 설명한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명에 의한 열교환기가 구비된 공기조화장치가 냉방운전 될 때, 냉매는 실선 화살표 방향으로 유동한다. 냉방 사이클 내의 냉매는 먼저 압축기(41)에서 고온 고압으로 압축되어 실외 열교환기(42)로 유동한다. 실외 열교환기(42)에서 냉매는 실외 공기와 열교환하여 중온 고압의 액체 냉매로 응축된다. 이렇게 응축된 냉매는 팽창기구(43)를 거치면서 저온 저압의 액체 냉매로 변환된 후 제 1 냉매관(61)을 통해 실내 열교환기(50)로 쪽으로 유동한다. 제 1 냉매관(61)을 따라 유동하는 냉매는 제 1 냉매관(61)에 연결된 제 1 및 제 2 분기관(63)(64)을 통해 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)으로 분기되어 유동한다.
제 1 냉매관(61)을 통해 이송되는 냉매는 도 3에 도시된 것과 같이, 제 1 열교환라인(52)의 제 1 관(52a)에서부터 제 14 관(52n)까지를 따라 지그재그로 유동하면서 실내 팬장치(54)의 구동에 의해 공기유입구(51a)(51b)(51c)를 통해 하우징(51) 내부로 유입된 실내 공기와 열교환한다. 이때, 공기유입구(51a)(51b)(51c)에 가깝게 배치되어 유입된 공기가 최초로 접하는 제 3, 4, 7, 8, 10, 11, 12 관(52c)(52d)(52g)(52h)(52j)(52k)(52l)을 따라 냉매가 유동할 때는 열교환이 활발하게 이루어지고, 냉매가 제 2 열교환라인(53) 후방의 제 1, 2, 5, 6, 9, 13, 14 관(52a)(52b)(52e)(52f)(52i)(52m)(52n)을 통과할 때는 열교환이 다소 약하게 이루어진다. 제 1 열교환라인(52)의 마지막 제 14 관(52n)을 통과한 냉매는 제 3 분기관(65)으로 유동한다.
그리고, 제 2 냉매관(64)을 통해 이송되는 냉매는 제 2 열교환라인(53)의 제 1 관(53a)에서부터 제 14 관(53n)까지를 따라 지그재그로 유동하면서 하우징(51) 내부로 유입된 실내 공기와 열교환한다. 냉매가 제 2 열교환라인(53)을 따라 유동할 때, 공기유입구(51a)(51b)(51c)에 가까운 제 1, 2, 5, 6, 9, 10, 13, 14 관(53a)(53b)(53e)(53f)(53i)(53j)(53m)(53n)에서는 열교환이 활발하게 이루어지고, 냉매가 제 1 열교환라인(52) 후방의 제 3, 4, 7, 8, 11, 12 관 (53c)(53d)(53g)(53h)(53k)(53l)을 통과할 때는 열교환이 다소 약하게 이루어진다. 제 2 열교환라인(53)의 마지막 제 14 관(53n)을 통과한 냉매는 제 4 분기관(66)을 통해 빠져나간다.
이와 같이, 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)의 각 관이 공기 유입방향의 전후로 앞서거니 뒤서거니 서로 교차하도록 배치되어 있기 때문에, 공기유입구(51a)(51b)(51c)를 통해 I1,I2,I3 방향으로 유입된 공기 중에서, 제 1 열교환라인(52)에 최초로 접하는 공기량과 제 2 열교환라인(53)에 최초로 접하는 공기량은 거의 같다. 비록, 제 1 열교환라인(52)은 7개의 관에서 유입공기가 최초로 접하게 되고, 제 2 열교환라인(53)은 8개의 관에서 유입공기가 최초로 접하게 되지만, 제 1 열교환라인(52)은 제 10, 11, 12 관(52j)(52k)(52l)이 공기 유입량이 가장 많은 하우징(51) 상부의 공기유입구(51a)에 가까이 배치되기 때문에, 제 1 열교환라인(52)과 제 2 열교환라인(53)에서의 열교환량은 실질적으로 동일하다. 따라서, 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)을 각각 통과하는 냉매의 기화 정도나 건도는 서로 동일하며, 제 1 열교환라인(52)의 제 14 관(52n)에서 제 3 분기관(65)으로 배출되는 냉매량과 제 2 열교환라인(53)의 제 14 관(53n)에서 제 4 분기관(66)으로 배출되는 냉매량은 같다.
제 3 및 제 4 분기관(65)(66)으로 배출된 냉매는 도 4에 도시된 것과 같이, 제 2 냉매관(62)에서 합쳐져서 압축기(41)로 회수되고, 열교환된 공기는 실내 팬장치(54)의 구동에 의해 공기유출구(51d)를 통해 O 방향으로 배출된다.
한편, 본 발명에 의한 열교환기가 설치된 공기조화장치가 난방운전 될 때, 냉매는 도 4에 나타낸 것과 같이, 점선 화살표 방향으로 유동한다. 압축기(41)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 제 2 냉매관(62)을 따라 실내 열교환기(50) 쪽으로 유동한다. 제 2 냉매관(62)을 따라 유동하는 냉매는 도 3에 도시된 것과 같이, 제 3 및 제 4 분기관(65)(66)에서 분기되어 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)으로 유동한다.
제 3 분기관(65)으로 유동하는 냉매는 제 14 관(52n)으로 유입되어 각 관을 따라 지그재그로 유동하면서 하우징(51) 내부로 유입된 실내 공기와 열교환하고, 제 4 분기관(66)으로 유동하는 냉매는 제 14 관(53n)으로 유입되어 각 관을 통과하여 제 1 관(53a)까지 유동하면서 하우징(51) 내부로 유입된 공기로 열을 방출한다. 상기 냉방운전시와 마찬가지로, 공기유입구(51a)(51b)(51c)를 통해 하우징(51)의 내부로 유입된 공기 중에서 제 1 열교환라인(52)에 최초로 접하는 공기량과 제 2 열교환라인(53)에 최초로 접하는 공기량은 같으며, 이로 인해 각 열교환라인(52)(53)에서 냉매의 열교환량은 같다. 따라서, 냉매가 어느 열교환라인에서는 열을 많이 방출하여 과냉되고 어느 열교환라인에서는 열교환이 원활하지 못하여 고건도의 이상 유동을 나타냄이 없이, 냉매는 제 1 및 제 2 열교환라인(52)(53)에서 동일한 상태로 동일한 양이 유동하게 된다.
냉매의 열교환에 의해 가열된 공기는 실내 팬장치(54)의 구동에 의해 공기 배출구(51d)를 통해 하우징(51)의 외부로 배출된다. 그리고, 실내 공기를 덥힌 후 제 1 열교환라인(52)의 제 1 관(52a)을 빠져나온 냉매와 제 2 열교환라인(53)의 제 1 관(53a)을 빠져나온 냉매는 도 4에 도시된 것과 같이, 제 1 냉매관(61)에서 합쳐져 실외기(40) 쪽으로 유동한다. 팽창기구(43)에서 냉매는 저온 저압의 액체 냉매로 변환되어 실외 열교환기(42)로 유동하고, 실외 열교환기(42)에서 냉매는 저온 저압의 기체로 기화된 후 압축기(41)로 회수된다.
이와 같이, 본 발명에 있어서 각 열교환라인을 통과하는 냉매의 상변화 정도는 같기 때문에, 냉매가 특정 열교환라인에 편중되지 않고 각 열교환라인을 따라 균일한 유량으로 유동하게 된다. 따라서, 열교환 성능이 좋아져 공기조화장치의 전체 효율이 향상된다. 이러한 작용 효과에 대한 실험적 데이터가 도 5a 및 5b에 나타나 있다. 도 5a에 나타나 있는 것과 같이, 종래의 열교환기를 사용한 공기조화장치가 냉방운전시 냉난방성능계수(COP)가 3.03일 경우, 같은 조건하에서 본 발명에 의한 열교환기를 사용하면 공기조화장치의 냉난방성능계수(COP)는 3.06으로 높아지고, 반면에 압축기의 소비전력은 1,210W에서 1,209W로 떨어진 것으로 드러났다.
또한, 난방운전시 종래의 열교환기를 사용한 공기조화장치는 냉난방성능계수(COP)가 3.42이고 압축기의 소비전력이 1,030W로 나타났지만, 같은 조건에서 본 발명에 의한 열교환기를 사용할 경우 냉난방성능계수(COP)는 3.37로 증가하고 압축기의 소비저녁은 1,026W로 떨어져 공기조화장치의 전체적인 성능이 향상된 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 열교환기가 적용된 공기조화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 열교환기 역시 상기 바람직한 실시예에서와 같이 실내 열교환기로 사용된 것으로, 제 1 열교환라인(52') 및 제 2 열교환라인(53')이 공기 유입방향의 전후로 서로 교차하도록 배치된 같은 특징을 가지고 있다. 다만, 팽창장치(43')에 연결된 제 1 냉매관(61')에서 분기된 제 1 분기관(63')이 제 1 열교환라인(52')의 제 14 관(52n')에 연결되고, 제 1 냉매관(61')에서 분기된 제 2 분기관(64')이 제 2 열교환라인(53')의 끝부분인 제 14 관(53n')에 연결되며, 제 1 열교환라인(52')의 제 1 관(52a')이 제 2 냉매관(62')에서 분기된 제 3 분기관(65')에 연결되고, 제 2 열교환라인(53')의 제 1 관(53a')이 제 4 분기관(66')에 연결된다는 점에서 차이가 있다. 그 이외의 구성, 작용 및 효과는 상기 바람직한 실시예에 의한 열교환기와 같으므로, 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기에서는 본 발명에 의한 열교환기가 열교환라인이 2개인 소위 2분기형 실내 열교환기에 적용된 것으로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 것으로 한정되는 것이 아니라, 실내 열교환기이든 실외 열교환기이든 상관없이 복수의 열교환라인을 사용하는 다양한 열교환기에 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 열교환기의 내부에 분기되어 형성된 열교환라인이 공기 유입방향의 전후로 교차하도록 배치되기 때문에, 각 열교환라인에서 냉매가 공기와 열교환되는 열교환량이 같으며, 냉매가 특정 열교환라인에 편중되지 않고 모든 열교환라인에서 균일한 유동을 보이게 된다. 따라서, 열교환기의 열교환 성능이 향상되고 열교환기가 설치된 장치의 전체적이 효율이 높아진다.
이상에서는 본 발명을 특정 실시예를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발 명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 기재된 특허청구범위의 범주 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어어 한다.

Claims (10)

  1. 공기유입구 및 공기유출구를 갖는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 각각 설치되며, 하나의 냉매관에서 분기된 냉매가 유입되어 각각의 내부를 따라 유동방향을 바꿔가며 유동하는 복수의 열교환라인;을 포함하며,
    상기 복수의 열교환라인은 상기 공기유입구를 통해 유입되는 공기의 유입방향 전후로 서로 교차하도록 배치된 공기조화장치의 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 열교환라인은, 직경 및 길이가 모두 동일하고, 상기 공기유입구를 통해 하우징 내부로 유입된 공기 중, 상기 각각의 열교환라인에 최초로 접하는 공기량은 모두 동일하여, 상기 각 열교환라인을 통과하는 냉매의 열교환량은 실질적으로 서로 같은 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 열교환라인의 냉매 유입부는 상기 하우징 내부의 일측에 모이도록 서로 인접하고, 상기 각 열교환라인의 냉매 유출부는 상기 하우징 내부의 다른 일측에 모이도록 서로 인접한 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 열교환라인의 열교환 면적을 증가시키기 위해 상기 각 열교환라인에 결합된 전열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내에서 열교환된 공기를 상기 공기유출구를 통해 상기 하우징 외부로 강제 송풍시키도록 상기 하우징 내에 설치된 팬장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  6. 공기유입구를 갖는 하우징;
    상기 하우징 내부에 설치되며, 하나의 냉매관에서 분기된 냉매가 그 내부를 따라 유동방향을 바꿔가며 유동하는 제 1 열교환라인; 및
    상기 하우징 내부에 설치되며, 상기 하나의 냉매관에서 분기된 냉매가 그 내부를 따라 유동방향을 바꿔가며 유동하는 제 2 열교환라인;을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 열교환라인은 상기 공기유입구를 통해 유입되는 공기의 유입방향 전후로 서로 교차하도록 배치된 공기조화장치의 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열교환라인은 직경 및 길이가 모두 같고, 상기 공기유입구를 통해 하우징 내부로 유입된 공기 중, 상기 제 1 열교환라인에 최초로 접하는 공기량과 상기 제 2 열교환라인에 최초로 접하는 공기량은 동일하여, 상기 제 1 및 제 2 열교환라인을 통과하는 냉매의 열교환량은 실질적으로 서로 같은 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열교환라인의 각 냉매 유입부는 상기 하우징 내부의 일측에 모이도록 서로 인접하고, 상기 제 1 및 제 2 열교환라인의 각 냉매 유출부는 상기 하우징 내부의 다른 일측에 모이도록 서로 인접한 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열교환라인의 열교환 면적을 증가시키기 위해 상기 각 열교환라인에 결합된 전열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징 내에서 열교환된 공기를 상기 공기유출구를 통해 상기 하우징 외부로 강제 송풍시키도록 상기 하우징 내에 설치된 팬장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치의 열교환기.
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