KR20100053332A - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공기조화기는 냉매와 공기를 열교환시키는 열교환기, 상기 열교환기로 유입/유출되는 냉매가 유동하는 냉매배관, 상기 냉매배관에 형성되어 상기 냉매배관을 유동하는 냉매가 상기 열교환기로 유입되거나, 상기 열교환기에서 열교환된 냉매가 냉매배관으로 유출되는 복수개의 분지관 및 상기 복수개의 분지관을 연결하는 균압관을 포함한다. 따라서 분지관의 위치에 따른 분지관을 유동하는 냉매의 유량 분배를 균일하게 한다.

공기조화기, 열교환기, 냉배배관, 분지관, 균압관

Description

공기조화기{Air Conditioner}

본 발명은, 냉매배관과 열교환기 사이를 연결하는 분지관 사이에 균압관을 연결하여 각 분지관간의 압력차이를 줄여서 분지관으로 유입/유출되는 냉매의 유량을 균일하게 하는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기를 포함한다. 그리고 압축기에서 토출된 냉매는 응축기에서 응축된 후, 팽창기에서 팽창된다. 팽창된 냉매는 증발기에서 증발된 후 압축기로 흡입되는 냉매의 냉동사이클을 이용하여 실내를 냉난방 시키거나 공기를 정화시킨다.

여기서 상기 응축기와 증발기는 냉매가 통과하는 유로가 형성되어 냉매가 유로를 통과하면서 주변의 공기와 열교환에 의해서 주변의 공기를 냉방 또는 난방시키는 것으로서, 일반적으로 핀앤튜브형 열교환기와 플랫튜브형 열교환기 등이 사용된다.

상기 핀앤튜브형 열교환기는 냉매가 통과하는 유로가 형성된 냉매관과, 냉매관과 결합되어 전열 능력을 높이는 전열핀과, 냉매관으로 냉매를 공급하거나 냉매관에서 유출된 냉매가 통과하는 냉매배관을 포함하여 구성된다. 그리고 상기 냉 매관은 복수개로 이루어지고, 냉매관과 냉매배관은 복수개의 분지관으로 연결된다.

하지만 냉매배관을 유동하는 냉매가 복수개의 분지관으로 유입되거나, 유출되는 과정에서 압력방향의 높이 차이와 분지관의 구조 때문에 복수개의 분지관 사이에 압력차가 발생한다. 따라서 분지관을 통과하여 냉매관으로 유입되는 냉매의 유동이 불균일하여 열교환기의 열교환효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 분지관 사이에 분지관간의 압력을 균일하게 조정하는 균압관을 구비한 공기조화기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 균압관을 분지관의 상부에 연통시키서 2상의 냉매가 유동하는 경우 분지관 사이의 압력을 균일하게 유지할 수 있는 공기조화기를 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는, 냉매와 공기를 열교환시키는 열교환기, 상기 열교환기로 유입/유출되는 냉매가 유동하는 냉매배관, 상기 냉매배관에 형성되어 상기 냉매배관을 유동하는 냉매가 상기 열교환기로 유입되거나, 상기 열교환기에서 열교환된 냉매가 냉매배관으로 유출되는 복수개의 분지관; 및 상기 복수개의 분지관을 연결하는 균압관을 포함한다.

상기 균압관은 복수개의 분지관의 상단부을 연통할 수 있고, 상기 균압관 은 상기 복수개의 분지관 중 서로 인접하는 분지관을 각각 연결할 수 있다. 그리고 상기 균압관은 냉매배관의 상부에 위치하는 분지관에 연결되는 상부 연결부를 포함하고, 상기 상부 연결부는 상부에 위치하는 냉매유입관에서 일정높이 상향 형성될 수 있다.

상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 공기조화기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 서로 압력이 다른 분지관 사이에 균압관을 연결하여, 복수개의 분지관간의 압력차이를 줄여 열교환기내에서의 냉매의 유동을 균일하게 하여 열교환효율을 높인다.

둘째, 균압관을 분지관의 상단부에 연결함으로써, 분지관에 2상의 냉매가 유동하는 경우 액상의 냉매가 균압관을 통하여 최하부의 분지관에 축적되는 것을 방지하는 효과가 있다.

셋째, 복수개의 분지관 중 상부에 위치하는 분지관을 연결하는 균압관을 일정높이 만큼 상부로 형성하여, 2상의 냉매가 유동하는 경우 액상의 냉매가 균압관을 통하여 하부의 분지관으로 유동하는 것을 방지하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 실내 열교환기, 실외 열교환기, 팽창기구를 포함한다. 압축기에서 압축된 냉매가 실내 열교환기, 실외 열교환기, 팽창기구를 순환하면서 사용자가 요구하는 장소를 냉방 또는 난방하게 된다. 즉 실내 열교환기와 실외 열교환기에는 냉매가 통과하는 유로가 형성되어 냉매가 유로를 통과하면서 주변의 공기와 열교환에 의해서 주변의 공기를 냉방 또는 난방시킨다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 열교환기에 냉매배관이 연결된 사시도이고, 도2는 도1의 열교환기와 냉매배관이 분리된 사시도 이고, 도3은 도2의 냉매배관의 평면도이다.

도1 내지 도3을 참조하여 본 실시예의 열교환기 및 냉매배관의 전체적인 구성을 설명한다.

냉매배관(20,30)은 열교환기(10)으로 유입되는 냉매가 유동하는 제1냉매배관(20)과 열교환기(10)에서 유출되는 냉매가 유동하는 제2냉매배관(30)을 포함한다. 각 냉매배관(20,30)은 열교환기(10)의 길이에 대응한 길이로 형성된다. 그리고 일단은 개방되어 냉매가 유입 또는 유출되고, 타단은 막힌 형태로 형성된다.

그리고 각 냉매배관(20,30)의 측면에는 냉매배관(20,30)과 열교환기(10)를 연결하는 복수개의 분지관(21,31)이 형성된다. 분지관(21,31)은 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 각 냉매배관(20,30)의 측면에 길이방향으로 길게 형성된다. 따라서 제1냉매배관(20)은 개방된 일단으로 유입된 냉매가 측면에 형성된 복수개의 분지관(21)을 통하여 열교환기(10)의 냉매관(18)으로 유입되고, 냉매관(18)을 통과한 냉매는 제2냉매배관(30)의 측면에 형성된 복수개의 분지관(31)을 통하여 제2냉매배관(30)로 유입되어 개방된 일단을 통하여 외부로 배출된다.

균압관(23,33)은 제1냉매배관(20)에 형성된 복수개의 분지관(21)과 제2냉매배관(30)에 형성된 복수개의 분지관(31)에 각각 연결된다. 복수개의 분지관(21,31)은 각 냉매배관(20,30)의 측면에 길이방향으로 길게 형성되고, 각 냉배배관(20,30)은 일단이 개방되어 있다.

제1냉매배관(20)의 개방된 부분을 통하여 들어오는 냉매는 제1냉매배관(20)을 유동하면서 복수개의 분지관(21)으로 순차적으로 유입이 되게 된다. 따라서 제1냉매배관(20)의 개방된 일단과 복수개의 분지관(21)의 거리에 따라 복수개의 분지관(21)을 유동하는 냉매의 압력의 차이가 발생하게 된다. 결국 분지관(21)의 압력 차이에 의해서 열교환기(10)의 특정부분에서는 냉매의 열교환효율이 저하된다. 따라서 본 발명에서는 압력차가 발생하는 복수개의 분지관(21)을 균압관(23)으로 연결한다. 따라서 연결되는 분지관(21)을 유동하는 냉매의 압력차이를 균일하게 할 수 있다.

그리고 제2냉매배관(30)의 경우에서 상기 제1냉매배관(20)과 제2냉배배관(30)에 형성된 복수개의 분지관(31)을 통과하는 냉매간의 압력의 차이가 발생한 다. 따라서 균압관(33)으로 복수개의 분지관(31)을 연결하여 분지관(31)간의 압력을 균일하게 한다.

한편, 균압관(23,33)은 복수개의 분지관(21,31) 전체를 연결할 수도 있다. 하지만 본 실시예에서는 복수개의 분지관(21,31) 중 서로 인접하는 분지관(21,31)간을 연결한다.

도3을 참조하면, 제1냉매배관(20)에는 복수개의 분지관(21)이 형성되어 있다. 그리고 균압관(23)은 복수개의 분지관(21) 중 인접하는 한 쌍의 분지관(21) 간을 연결한다. 제1냉매배관(20)을 유동하는 냉매는 순차적으로 각 분지관(21)을 통하여 냉매관(18)으로 유입되는 바, 각 분지관(21)간의 압력차이도 순차적으로 감소하게 된다. 결국 인접하는 분지관(21) 사이가 압력의 차이가 가장 적게 된다. 따라서 본 실시예에서는 압력의 차이가 가장 적은 인접하는 분지관(21)간의 균압관(23)으로 연결하여 압력의 차이로 균압관(23)에 가해지는 부하를 최소화한다. 또한 인접하는 분지관(21)을 순차적으로 연결함으로써, 각 분지관(21)의 압력도 순차적으로 균일하게 유지할 수 있다. 한편, 제2냉매배관(30)의 분지관(31)에도 균압관(33)이 상기 설명한 제1냉매배관(20)의 경우도 동일하게 연결되는 바, 이하 설명을 생략한다.

한편, 균압관(23,33)은 분지관(21,31)의 상단부에 연결될 수 있다. 일반적으로 열교환기(10)에서 냉매가 완전히 응축 또는 증발이 되지 않는 경우 각 분지관(21,31)에는 2상의 냉매가 유동을 할 수 있다. 이 경우 중력의 영향 때문에 2상의 냉매 중 액상의 냉매는 분지관(21,31)의 하부를 유동하게 된다. 그리고 기상의 냉매가 분지관(21,31)의 상부를 유동하게 된다.

따라서 균압관(23,33)을 분지관(21,31)의 상단에 연결하는 경우 기상의 냉매만이 균압관(23,33)을 통과하면서 분지관(21,31)간의 압력을 조정한다. 그리고 액상의 냉매는 균압관(23,33)을 통과하지 못하고, 분지관(21,31)의 하부를 유동하여 제2냉매배관(30) 또는 냉매관(18)으로 유동한다. 결국 액상의 냉매가 균압관(23,33)을 통하여 하부에 있는 분지관(21,31)으로 순차적으로 유동을 하여, 최하부의 분지관(21,31)에 액상의 냉매가 축적되는 현상을 방지할 수 있다.

나아가 균압관(23,33)은 연결하는 분지관(21,31)중 상대적으로 상부에 위치하는 분지관(21,31)에 연결되는 상부 연결부(23a)를 포함한다. 그리고 상부 연결부(23a)는 분지관(21,31)에서 일정높이 상향 형성된다. 즉 일정높이 상향 형성된 후, 하향 절곡되어 상대적으로 하부에 있는 분지관(21,31)에 연결된다. 따라서 상기 설명한 바와 같이, 2상의 냉매중 액상의 냉매가 상부 연결부(23a, 33a)을 통하여 균압관(23,33)으로 유동하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 실시예에서의 균압관(23,33)은 지름이 2.0mm이하의 캐피러리 튜브(Capillary tube)를 사용할 수 있다. 따라서 균압관(23,33)으로 인한 유동 교란 효과를 최소화하여, 분지관(21,31)간의 압력 평형을 맞추는 효과를 극대화할 수 있다.

열교환기(10)는 냉매가 통과하면서 주변과 열교환되면서 증발되거나 응축되는 것으로서, 전열핀(16)과 전열핀(16)에 삽입되는 복수개의 냉매관(18)을 포함한다. 그리고 본 실시예의 열교환기(10)는 공기조화기의 실내 열교환기와 실외 열 교환기로 사용될 수 있다.

전열핀(16)은 냉매관(18)과 결합되어 냉매관(18)을 유동하는 냉매와 전열핀(16) 주변의 공기의 열교환면적을 크게 한다. 전열핀(16)은 다양한 형태로 형성되어 열교환면적을 크게 할 수 있으나, 본 실시예에서는 복수개의 평판형 플레이트가 나란히 배치된다. 그리고 각 플레이트에는 냉매관(18)이 삽입될 수 있는 홀이 형성된다. 그리고 나란히 배치된 전열핀(16)의 양 옆에는 엔드 플레이트(12,14)가 설치되고, 엔드플레이트(12,14)에도 냉매관(18)이 통과하는 홀이 형성된다.

냉매관(18)은 전열핀(16)을 관통하면서 설치된다. 냉매가 유입되는 유입부(18a)와 냉매가 유출되는 유출부(18b)를 포함하고, 냉매는 냉매관(18)을 유동하면서 열교환기(10) 주변과 열교환하면서 응축 또는 증발된다. 그리고 냉매관(18)는 복수개의 분지관(21,31)의 개수에 대응한 개수로 구비된다.

냉매관(18)은 열교환기(10)의 일측의 엔드 플레이트(12)로 유입하여 타측의 엔드 플레이트(14)를 관통하면서 냉매를 유출시킬 수 도 있다. 그러나 본 실시예에서는 냉매관(18)은 전체적으로 U자관 형상으로 형성되고, 일측의 엔드 플레이트(12)측으로 냉매를 유입시킨 후, 냉매는 U자관 형상의 냉매관(18)을 유동한 후, 다시 냉매가 유입된 상기 일측의 엔드 플레이트(12)측으로 냉매를 유출시킨다.

그리고 실시예에서의 U자관 형태의 냉매관(18)은 전열핀(16)상에 상하 방향으로 복수개가 위치하게 된다. 그리고 상하 방향으로 각각 설치된 냉매관(18)은 서로 연통되게 설계될 수도 있다.

이하 상기 본 실시예의 공기조화기의 열교환기(10)와 냉매배관에서의 냉매 의 흐름을 설명한다.

본 실시예의 열교환기(10)는 상기 설명한 바와 같이 공기조화기의 실내 열교환기와 실외 열교환기로 사용될 수 있다. 따라서 냉방사이클을 순환하는 냉매 중 압축기에서 압축된 냉매 또는 팽창기구에서 팽창된 냉매가 제1냉매배관(20)으로 유입된다.

제1냉매배관(20)을 유동하는 냉매는 제1냉매배관(20)에 형성된 복수개의 분지관(21)으로 분배된다. 이 과정에서 상기 설명한 바와 같이 복수개의 분지관(21)사이에 압력차가 발생한다. 따라서 본 발명에서는 복수개의 분지관(21)에 균압관(23)을 연결함으로써, 상기 복수개의 분지관(21)사이의 압력차이를 균일하게 한다.

그리고 복수개의 분지관(21)을 통과한 냉매는 분지관(21)의 개수에 대응한 냉매관(18)의 유입부(18a)를 통하여 냉매관(18)으로 유입된다. 그리고 냉매관(18)은 전열핀(16)에 형성된 홀에 삽입되어 있고, 냉매관(18)을 유동하는 냉매는 냉매관(16) 주변의 공기와 열교환을 하면서 응축 또는 증발되게 된다. 그리고 응축 또는 증발된 냉매는 냉매관(18)의 유출부(18b)를 통하여 제2냉매배관(30)에 형성된 복수개의 분지관(31)으로 유입된다. 그리고 각 분지관(31)을 통과한 냉매는 제2냉매배관(30)에 수용된다. 이 과정에서도 상기 설명한 바와 같이 복수개의 분지관(31)사이의 압력의 차이가 발생하고, 본 발명에서는 복수개의 분지관(31)을 균압관(33)으로 연결하여 복수개의 분지관(31) 사이의 압력차이를 균일하게 한다.

한편 제2냉매배관(30)을 유동하는 냉매는 냉방사이클에 따라 압축기 또는 팽창기구로 유입되게 된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 열교환기에 냉매배관이 연결된 사시도;

도2는 도1의 열교환기와 냉매배관이 분리된 사시도;

도3은 도2의 냉매배관의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 열교환기 12,14: 엔드 플레이트

16: 전열핀 18: 냉매관

18a: 유입부 18b: 유출부

20: 제1냉매배관 30: 제2냉매배관

21,31: 분지관 23,33: 균압관

23a,33a: 상부 연결부

Claims (4)

1. 냉매와 공기를 열교환시키는 열교환기;

   상기 열교환기로 유입 또는 유출되는 냉매가 유동하는 냉매배관;

   상기 냉매배관에 형성되어 상기 냉매배관을 유동하는 냉매가 상기 열교환기로 유입되거나, 상기 열교환기에서 열교환된 냉매가 냉매배관으로 유출되는 복수개의 분지관; 및

   상기 복수개의 분지관을 연결하는 균압관;

   을 포함하는 공기조화기.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 균압관은 복수개의 분지관의 상단부을 연통하는 공기조화기.
3. 청구항1에 있어서,

   상기 균압관은 상기 복수개의 분지관 중 서로 인접하는 분지관을 각각 연결하는 공기조화기.
4. 청구항1에 있어서,

   상기 균압관은 냉매배관의 상부에 위치하는 분지관에 연결되는 상부 연결부를 포함하고,

   상기 상부 연결부는 상부에 위치하는 분지관에서 일정높이 상향 형성된 공기조화기.

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