KR20130114249A - 열교환기 및 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

상측 열교환 영역(51)은 복수의 주 열교환부(51a∼51c)로 구분되고, 하측 열교환 영역(52)은 복수의 보조 열교환부(52a∼52c)로 구분된다. 제 1 헤더 집합관(60)은 상측 열교환 영역(51)에 대응한 상측공간(61)과 하측 열교환 영역(52)에 대응한 하측공간(62)으로 구획되고, 하측공간(62)은 각 보조 열교환부(52a∼52c)에 대응한 복수의 연통공간(62a∼62c)으로 구획된다. 제 2 헤더 집합관(70)은, 상측 열교환 영역(51)의 최하의 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52) 최상의 보조 열교환부(52c)에 공통 대응한 연통공간(71c)과, 그 이외의 주 열교환부(51b, 51c)와 보조 열교환부(52a, 52b) 각각에 대응한 연통공간(71a, 71b, 71d, 71e)으로 구획되고, 연통공간(71a, 71b)과 연통공간(71d, 71e)이 각 하나로 연통관(72, 73)에 접속된다.

Description

열교환기 및 공기 조화기{HEAT EXCHANGER AND AIR CONDITIONER}
본 발명은, 한 쌍의 헤더 집합관과, 각 헤더 집합관에 접속하는 복수의 편평관을 구비하고, 편평관 내를 흐르는 액체를 공기와 열교환시키는 열교환기 및 이를 구비한 공기 조화기에 관한 것이다.
종래, 한 쌍의 헤더 집합관과, 각 헤더 집합관에 접속하는 복수의 편평관을 구비한 열교환기가 알려져 있다. 특허문헌 1 및 2에는, 이 종류의 열교환기가 개시되어 있다. 구체적으로, 특허문헌1 및 2의 열교환기에서는, 열교환기의 좌측단과 우측단에 헤더 집합관이 1개씩 세워 설치되고, 제 1 헤더 집합관에서부터 제 2 헤더 집합관에 걸쳐 복수의 편평관이 배치되어 있다. 그리고, 특허문헌 1 및 2의 열교환기는, 편평관의 내부를 흐르는 냉매를, 편평관의 외부를 흐르는 공기와 열교환시킨다.
특허문헌 1 및 2의 열교환기를 흐르는 냉매는, 복수의 편평관으로의 분기와, 복수의 편평관으로부터의 합류를 반복한다. 즉, 제 1 헤더 집합관으로 유입한 냉매는, 제 2 헤더 집합관을 향하는 복수의 편평관으로 분기되어 유입하고, 각 편평관을 통과한 후에 제 2 헤더 집합관으로 유입하여 합류하고, 그 후에 제 1 헤더 집합관으로 되돌아오는 다른 복수의 편평관으로 다시 분기되어 유입한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 특허공개 2005-003223호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 2010-112581호 공보
그런데, 상술한 특허문헌 1 및 2의 열교환기에 있어서, 유통 냉매량을 늘리기 위해 편평관의 수를 늘리면 헤더 집합관이 길어지고, 응축기로서의 성능을 충분히 얻을 수 없다는 문제가 있었다. 응축기로서 기능하는 경우, 복수의 편평관으로부터 냉매가 유출하여 합류하는 헤더 집합관에서는, 액냉매가 저류된다. 그리고, 하부에 배치된 편평관일수록 액냉매로 채워진 상태로 되어 버린다. 때문에, 하부에 배치된 편평관일수록 유입하는 가스 냉매의 유량이 적어져, 응축기로서의 성능을 충분히 발휘할 수 없게 된다.
그래서, 유통 냉매량을 늘리기 위해, 상술한 특허문헌 1 및 2의 열교환기를 상하로 복수 단(段)을 겹쳐 일체로 구성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 각 열교환기에서 냉매가 최초에 유통하는 상류측의 편평관과 다른 열교환기에서 냉매가 마지막에 유통하는 하류측의 편평관이 인접하는 부분이 복수 생긴다. 열교환기에 있어서, 상류측 편평관의 냉매온도와 하류측 편평관의 냉매온도는 서로 크게 다르다. 이와 같은 편평관끼리가 인접하면, 이 편평관끼리 사이에서 열이 이동하고, 그 만큼 냉매와 공기와의 열교환량이 감소한다. 이른바 열로스가 발생한다. 이 열로스에 의해, 열교환기의 열교환 효율이 저하되어 버린다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 복수의 편평관이 2개의 헤더 집합관 사이에 접속된 열교환기에 있어서, 편평관끼리의 사이에서 열이 이동함에 따른 열로스를 억제하여, 열교환 효율의 저하를 억제하는 데 있다.
제 1 발명은, 각각이 세워 설치된 제 1 헤더 집합관(60) 및 제 2 헤더 집합관(70)과, 측면이 대향하도록 상하로 배열되어, 각각의 일단(一端)이 상기 제 1 헤더 집합관(60)에 접속되고, 타단(他端)이 상기 제 2 헤더 집합관(70)에 접속되며, 또한, 내부에 냉매의 통로(34)가 형성된 복수의 편평관(33)과, 인접하는 상기 편평관(33) 사이를 공기가 흐르는 복수의 통풍로(38)로 구획하는 복수의 핀(36)을 구비하는 열교환기를 전제로 한다.
그리고, 상기 복수의 편평관(33)은, 상하로 나열되는 복수의 열교환부로 구분된 상측 열교환 영역(51)과, 하나의 열교환부로 구성되거나 또는 상하로 나열되는 복수의 열교환부로 구분된 하측 열교환 영역(52)으로 구분된다. 상기 제 1 헤더 집합관(60)에는, 그 내부공간을 상하로 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51)에 대응한 가스 냉매의 상측공간(61)과 상기 하측 열교환 영역(52)에 대응한 액냉매의 하측공간(62)이 형성된다. 상기 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)에는, 상기 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부에 대응한 이 열교환부와 동수(同數)인 하나 또는 복수의 연통공간이 형성된다. 상기 제 2 헤더 집합관(70)은, 그 내부공간을 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부에 대응한 이 열교환부와 동수의 연통공간이 형성되고, 또한, 상기 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부에 대응한 이 열교환부와 동수의 연통공간이 형성되며, 상기 상측 열교환 영역(51)에 대응한 상기 연통공간과 상기 하측 열교환 영역(52)에 대응한 상기 연통공간이 서로 연통한다.
상기 제 1 발명의 열교환기(23)에서는, 상측 열교환 영역(51)의 편평관(33)이 상하로 복수의 열교환부로 구분되고, 하측 열교환 영역(52)의 편평관(33)이 상하로 하나 또는 복수의 열교환부로 구분된다. 여기서는, 예를 들어, 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)의 쌍방이 복수의 열교환부로 구분되는 경우에 대해 설명한다.
예를 들어, 외부로부터 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)의 각 연통공간으로 유입한 액냉매(액 단상(單相) 상태 또는 기액 이상(二相)상태의 냉매)는, 하측 열교환 영역(52)의 대응하는 각 열교환부의 편평관(33)을 흘러 제 2 헤더 집합관(70)의 하측 열교환 영역(52)에 대응한 각 연통공간으로 유입한다. 이 때, 냉매는 상기 편평관(33)을 흐르는 사이에 공기와 열교환한다. 제 2 헤더 집합관(70)에 있어서, 하측 열교환 영역(52)에 대응한 각 연통공간으로 유입한 냉매는, 상측 열교환 영역(51)에 대응한 각 연통공간으로 흘러 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부로 유입한다. 각 열교환부로 유입한 냉매는, 편평관(33)을 흐르는 사이에 더 공기와 열교환한다. 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부를 흐른 냉매는, 가스냉매가 되어 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)으로부터 외부로 유출한다. 이와 같이, 본 발명의 열교환기(23)에서는, 외부로부터 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)으로 유입한 액냉매(액 단상 상태 또는 기액 이상 상태의 냉매)가, 하측 열교환 영역(52)에서 상하로 나열하는 각 열교환부를 흐른 후, 상측 열교환 영역(51)에서 상하로 나열하는 각 열교환부를 흘러 증발하여 외부로 유출한다. 또, 외부로부터 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)으로 유입한 가스 냉매는, 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부를 흐른 후, 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부를 흘러 응축하여 외부로 유출하게 된다.
여기서, 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부를 흐르는 냉매의 온도와, 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부를 흐르는 냉매의 온도와는, 서로 크게 다르다. 때문에, 서로 냉매온도가 다른 열교환부끼리가 인접한 경우, 이 서로 인접하는 편평관(33)끼리 사이에서 열의 이동이 발생하고, 이른바 열로스가 발생한다. 그래서, 본 발명의 열교환기(23)에서는, 서로 냉매온도가 다른 상측 열교환영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부가 복수개씩 설치되어 있음에도 불구하고, 상측 열교환 영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부가 인접하는 부분은 최소 한 부분이 된다. 즉, 본 발명의 열교환기(23)에 있어서, 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52) 쌍방의 열교환부끼리가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 열교환부와 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 열교환부가 인접하는 부분뿐이다.
제 2 발명은, 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)이, 서로 복수이며 또한, 동수의 상기 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)로 구분된다. 또, 상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 그 내부공간을 상하로 구획함에 의해, 상기 상측 열교환 영역(51) 최하의 열교환부(51a)와 상기 하측 열교환 영역(52) 최상의 열교환부(52c)를 제외한 상기 양 영역(51, 52)의 각 열교환부(51b, 51c, 52a, 52b)에 대응한 이 열교환부(51b, 51c, 52a, 52b)와 동수의 연통공간(71a, 71b, 71d, 71e)이 형성됨과 동시에, 상기 최하의 열교환부(51a) 및 상기 최상의 열교환부(52c)에 공통으로 대응한 단일의 연통공간(71c)이 형성된다. 한편, 상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 상기 상측 열교환 영역(51)의 상기 최하의 열교환부(51a)를 제외한 각 열교환부(51a, 51c)에 대응한 상기 각 연통공간(71d, 71e)과, 상기 하측 열교환 영역(52)의 상기 최상의 열교환부(52c)를 제외한 각 열교환부(52a, 52b)에 대응한 상기 각 연통공간(71a, 71b)이 각 하나로 쌍이 되고, 이 쌍이 되는 연통공간끼리를 접속하는 연통관(72, 73)이 설치된다.
상기 제 2 발명에서는, 예를 들어, 외부로부터 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)의 각 연통공간으로 유입한 액냉매(액 단상 상태 또는 기액 이상 상태의 냉매)가, 하측 열교환 영역(52)의 대응하는 각 열교환부(52a∼52c)로 유입한다. 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 열교환부(52c)를 흐른 냉매는, 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 연통공간(71c)으로 유입하고, 그대로 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 열교환부(52a)로 유입한다. 한편, 하측 열교환 영역(52)에서 최상의 열교환부(52c)를 제외한 각 열교환부(52a, 52b)를 흐른 냉매는, 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 연통공간(71a, 71b)으로 유입한 후, 대응하는 연통관(72, 73)을 통해 제 2 헤더 집합관(70)의, 다른 대응하는 연통공간(71d, 71e)으로 유입한다. 이 각 연통공간(71d, 71e)으로 유입한 냉매는, 상측 열교환 영역(51)에서 최하의 열교환부(51a)를 제외한, 대응하는 각 열교환부(51b, 51c)로 유입한다. 그리고, 본 발명의 열교환기(23)에서도, 서로 냉매온도가 다른 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52) 쌍방의 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)끼리가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 열교환부(52c)가 인접하는 부분뿐이다.
제 3 발명은, 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 상측 열교환 영역(51)이 복수의 상기 열교환부(51a∼51c)로 구분되고, 상기 하측 열교환 영역(52)이 하나의 상기 열교환부(52a)로 구성된다. 또, 상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 그 내부공간을 상하로 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(51a∼51c, 52a)에 대응한 이 열교환부(51a∼51c, 52a)와 동수의 연통공간(71a∼71d)이 형성된다. 한편, 상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 상기 하측 열교환 영역(52)의 열교환부(52a)에 대응한 상기 연통공간(71a)으로부터, 상기 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c)에 대응한 상기 각 연통공간(71b∼71d)으로 분기하여 접속하는 연통부재(75)가 설치된다.
상기 제 3 발명에서는, 예를 들어, 외부로부터 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)으로 유입한 액 냉매(액 단상 상태 또는 기액 이상 상태의 냉매)가, 하측 열교환 영역(52)의 하나의 열교환부(52a)를 흘러, 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 연통공간(71a)으로 유입한다. 이 연통공간(71a)으로 유입한 냉매는, 연통부재(75)를 개재하여 제 2 헤더 집합관(70)의 다른 각 연통공간(71b∼71d)으로 분배된다. 이 각 연통공간(71b∼71d)으로 분배된 냉매는, 상측 열교환 영역(51)의 대응하는 각 열교환부(51a∼51c)로 유입한다. 그리고, 본 발명의 열교환기(23)에 있어서도, 서로 냉매온도가 다른 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52) 쌍방의 열교환부(51a∼51c, 52a)끼리가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부(52a)가 인접하는 부분뿐이다.
제 4 발명은, 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)이, 서로 복수이며 또한 동수의 상기 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)로 구분된다. 또, 상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 그 내부공간을 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c)와 상기 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(52a∼52c)가 각 하나로 쌍이 되고, 이 쌍이 되는 2개의 상기 열교환부에 공통으로 대응한 단일의 연통공간(71a∼71c)이 상기 쌍의 수와 동수 형성된다.
상기 제 4 발명에서는, 예를 들어, 외부로부터 제 1 헤더 집합관(60) 하측공간(62)의 각 연통공간으로 유입한 액 냉매(액 단상 상태 또는 기액 이상 상태의 냉매)가, 하측 열교환 영역(52)의 대응하는 각 열교환부(52a∼52c)를 흘러, 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 각 연통공간(71a∼71c)으로 유입한다. 이 각 연통공간(71a∼71c)으로 유입한 냉매는, 그대로 상측 열교환 영역(51)의 대응하는 각 열교환부(51a∼51c)로 유입한다. 그리고, 본 발명의 열교환기(23)에서도, 서로 냉매온도가 다른 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52) 쌍방의 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)끼리가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 열교환부(52c)가 인접하는 부분뿐이다.
제 5 발명은, 상기 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)이, 상기 상측 열교환 영역(51)의 모든 열교환부(51a∼51c)에 공통으로 대응한 단일 공간이다. 그리고, 상기 제 1 헤더 집합관(60)에는, 상측공간(61)의 상단 쪽에 접속된 가스측 접속부재(85)와, 하측공간(62)의 각 연통공간의 하단 쪽에 접속된 액측 접속부재(80, 86)가 설치된다.
상기 제 5 발명에서는, 예를 들어, 열교환기(23)가 응축기로서 기능하는 경우, 열교환기(23)로 공급된 가스 냉매가, 가스측 접속부재(85)를 통해 제 1 헤더 집합관(60) 내의 상측공간(61)의 상단(上端) 쪽으로 유입한다. 그 후, 상측공간(61) 내의 가스 냉매는, 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c)로 분배된다. 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c)를 흐른 냉매는, 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(52a∼52c) 및 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)을 차례로 통과하고, 액측 접속부재(80, 86)로 유입한다. 한편, 열교환기(23)가 증발기로서 기능하는 경우, 열교환기(23)로 공급된 액냉매(액 단상 상태 또는 기액 이상 상태의 냉매)는, 액측 접속부재(80, 86)를 통해 제 1 헤더 집합관(60) 내의 하측공간(62)의 하단(下端) 쪽으로 유입한 후, 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(52a∼52c)로 유입한다. 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(52a∼52c)를 흐른 냉매는, 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c) 및 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)을 차례로 통과하여, 가스측 접속부재(85)로 유입한다.
제 6 발명은, 상기 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 상측 열교환 영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부와의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에, 상하로 인접하는 편평관(33)의 한쪽에서부터 다른 쪽으로의 전열을 억제하기 위한 전열 억제 구조(57)가 구성된 것이다.
상기 제 6 발명에서는, 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52) 쌍방의 열교환부끼리가 인접하는 유일한 부분에, 전열 억제 구조(57)가 구성된다. 이로써, 서로 인접하는 상측 열교환 영역(51)의 편평관(33)과 하측 열교환 영역(52)의 편평관(33) 사이에서는, 전열 억제 구조(57)에 의해 열의 이동이 저해된다. 따라서, 본 발명의 열교환기(23)에서는, 인접하는 편평관(33)을 흐르는 냉매의 한쪽에서부터 다른 쪽으로 전달되는 열량이 한층 삭감된다.
제 7 발명은, 공기 조화기(10)를 대상으로 하고, 상기 제 1 내지 제 6 발명 중 어느 한 발명의 열교환기(23)가 설치된 냉매회로(20)를 구비하고, 상기 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 행하는 것이다.
상기 제 7 발명에서는, 상기 제 1 내지 제 6 중 어느 한 발명의 열교환기(23)가 냉매회로(20)에 접속된다. 열교환기(23)에 있어서, 냉매회로(20)를 순환하는 냉매는, 편평관(33)의 통로(34)를 흘러, 통풍로(38)를 흐르는 공기와 열교환한다.
제 1∼제 4 발명에 의하면, 열교환기(23)에 있어서, 상측 열교환 영역(51)의 복수의 열교환부가 상하방향의 편측(상측)으로 집합하여 배열되고, 하측 열교환 영역(52)의 하나 또는 복수의 열교환부가 반대측의 편측(하측)으로 집합하여 배열된다. 이에 따라, 서로 냉매온도가 다른 상측 열교환 영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부가 인접하는 부분을 최소 한 부분으로 억제할 수 있다. 이로써, 서로 인접하는 상측 열교환 영역(51)의 편평관(33)과 하측 열교환 영역(52)의 편평관(33)과의 사이에서 열이 이동함에 따른 열로스를 최대한으로 억제할 수 있다. 그 결과, 열교환기(23)의 열교환 효율 저하를 대폭으로 억제할 수 있다.
제 5 발명에 의하면, 제 1 헤더 집합관(60)에 있어서, 하측공간(62)의 각 연통공간 하단 쪽에 액측 접속부재(80, 86)가 연통되므로, 열교환기(23)가 응축기로서 기능하는 경우는, 밀도가 큰 액 냉매를 하측공간(62)의 각 연통공간으로부터 액측 접속부재(80, 86)로 확실하게 공급할 수 있다. 또, 이 발명의 제 1 헤더 집합관(60)에서는, 단일 공간인 상측공간(61)의 상단 쪽에 가스측 접속부재(85)가 연통되므로, 열교환기(23)가 증발기로서 기능하는 경우는, 밀도가 작은 가스냉매를 상측공간(61)으로부터 가스측 접속부재(85)로 확실하게 공급할 수 있다.
제 6 발명에 의하면, 상측 열교환 영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부와의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 전열 억제 구조(57)를 구성하므로, 이 인접하는 편평관(33) 사이의 열의 이동을 저해할 수 있다. 즉, 본 발명의 열교환기(23)에서는, 상측 열교환 영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부가 유일하게 인접하는 부분에서도 열의 이동을 억제할 수 있다. 따라서, 열교환기(23)의 열교환 효율의 저하를 한층 억제할 수 있다.
그리고, 제 7 발명에 의하면, 상술과 같은 효과를 발휘하는 공기 조화기(10)를 제공할 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태의 실외 열교환기를 구비하는 공기 조화기의 개략 구성을 나타내는 냉매 회로도이다.
도 2는, 제 1 실시형태의 실외 열교환기의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 3은, 제 1 실시형태의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 4는, 도 3의 A-A 단면의 일부를 나타내는 열교환기의 단면도이다.
도 5는, 제 1 실시형태의 변형예 1의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 6은, 제 1 실시형태의 변형예 2의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 7은, 제 2 실시형태의 실외 열교환기의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 8은, 제 2 실시형태의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 9는, 제 2 실시형태의 일 변형예의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 10은, 제 2 실시형태의 일 변형예의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 11은, 제 3 실시형태의 실외 열교환기의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 12는, 제 3 실시형태의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 13은, 제 4 실시형태의 실외 열교환기의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 14는, 제 4 실시형태의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 15는, 제 5 실시형태의 실외 열교환기의 정면을 나타내는 일부 단면도이다.
도 16은, 제 5 실시형태의 실외 열교환기의 핀의 개략 사시도이다.
도 17은, 도 15의 B-B 단면의 일부를 나타내는 열교환기의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고, 이하의 실시형태 및 변형예는, 본질적으로 바람직한 예시이고, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.
≪제 1 실시형태≫
본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태의 열교환기는, 공기 조화기(10)에 설치된 실외 열교환기(23)이다.
-공기 조화기-
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 전환한다. 팽창밸브(24)는, 이른바 전자 팽창밸브이다.
실외 열교환기(23)는, 실외공기를 냉매와 열교환시킨다. 실외 열교환기(23)에 대해서는 후술한다. 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.
<공기 조화기의 운전동작>
공기 조화기(10)는, 냉방운전과 난방운전을 선택적으로 행한다.
냉방운전 중의 냉매회로(20)에서는, 사방전환밸브(22)를 제 1 상태로 설정한 상태에서, 냉동 사이클이 행해진다. 이 상태에서는, 실외 열교환기(23), 팽창밸브(24), 실내 열교환기(25)의 차례로 냉매가 순환하고, 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능하고, 실내 열교환기(25)가 증발기로서 기능한다. 실외 열교환기(23)에서는, 압축기(21)로부터 유입한 가스 냉매가 실외공기로 방열하여 응축되고, 응축 후의 냉매가 팽창밸브(24)를 향해 유출되어 간다.
난방운전 중의 냉매회로(20)에서는, 사방전환밸브(22)를 제 2 상태로 설정한 상태에서, 냉동 사이클이 행해진다. 이 상태에서는, 실내 열교환기(25), 팽창밸브(24), 실외 열교환기(23)의 차례로 냉매가 순환하고, 실내 열교환기(25)가 응축기로서 기능하고, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능한다. 실외 열교환기(23)에는, 팽창밸브(24)를 통과할 시에 팽창하여 기액 이상 상태가 된 냉매가 유입한다. 실외 열교환기(23)로 유입한 냉매는, 실외공기로부터 흡열하여 증발하고, 그 후에 압축기(21)를 향해 유출되어 간다.
-실외 열교환기-
실외 열교환기(23)에 대해, 도 2∼도 4를 적절히 참조하면서 설명한다. 그리고, 이하의 설명에 나타내는 편평관(33)의 개수는, 모두 단지 일례이다.
＜실외 열교환기의 구성＞
도 2 및 도 3에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)는, 하나의 제 1 헤더 집합관(60)과, 하나의 제 2 헤더 집합관(70)과, 다수의 편평관(33)과, 다수의 핀(36)을 구비한다. 제 1 헤더 집합관(60), 제 2 헤더 집합관(70), 편평관(33) 및 핀(36)은, 모두 알루미늄 합금제의 부재이고, 서로 납땜에 의해 접합된다.
제 1 헤더 집합관(60)과 제 2 헤더 집합관(70)은, 모두 양단(兩端)이 폐색(閉塞)된 가늘고 긴 중공(中空) 원통형상으로 형성된다. 도 2 및 도 3에서는, 실외 열교환기(23)의 좌측단에는 제 1 헤더 집합관(60)이 세워 설치되고, 실외 열교환기(23)의 우측단에는 제 2 헤더 집합관(70)이 세워 설치된다. 즉, 제 1 헤더 집합관(60)과 제 2 헤더 집합관(70)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. 실외 열교환기(23)에 있어서, 복수의 편평관(33)은, 그 신장방향이 좌우방향이 되고, 각각의 평탄한 측면이 대향하는 상태로 배치된다. 또, 복수의 편평관(33)은, 서로 일정의 간격을 두어 상하로 나열 배치되고, 각각의 신장방향이 실질적으로 평행이 된다. 도 3에 나타내듯이, 각 편평관(33)은, 그 일단(一端)이 제 1 헤더 집합관(60)에 삽입되고, 그 타단(他端)이 제 2 헤더 집합관(70)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 폭방향에 일렬로 나열된다. 각 편평관(33)에 형성된 복수의 유체통로(34)는, 각각의 일단이 제 1 헤더 집합관(60)의 내부공간에 연통하고, 각각의 타단이 제 2 헤더 집합관(32)의 내부공간에 연통한다. 실외 열교환기(30)로 공급된 냉매는, 편평관(33)의 유체통로(34)를 흐르는 동안에 공기와 열교환한다.
도 4에 나타내듯이, 핀(36)은, 금속판을 프레스 가공함으로써 형성된 세로로 긴 판형상 핀이다. 핀(36)에는, 핀(36)의 전연(前緣)(즉, 풍상측 연부(緣部))으로부터 핀(36)의 폭방향으로 연장되는 가늘고 긴 노치(notch)부(45)가 다수 형성된다. 핀(36)에서는, 다수의 노치부(45)가 핀(36)의 길이방향(상하방향)에 일정의 간격으로 형성된다. 노치부(45)의 풍하 쪽 부분은, 관삽입부(46)를 구성한다. 관삽입부(46)는, 상하방향의 폭이 편평관(33)의 두께와 실질적으로 동등하고, 길이가 편평관(33)의 폭과 실질적으로 동등하다. 편평관(33)은, 핀(36)의 관삽입부(46)에 삽입되고, 관삽입부(46)의 주연(周緣)부와 납땜에 의해 접합된다. 또, 핀(36)에는, 전열을 촉진하기 위한 루버(40)가 형성된다. 그리고, 복수의 핀(36)은, 편평관(33)의 신장방향으로 배열됨으로써, 인접하는 편평관(33)의 사이를 공기가 흐르는 복수의 통풍로(38)로 구획한다.
도 2에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)의 편평관(33)은, 상하로 2개의 열교환 영역(51, 52)으로 구분된다. 즉, 실외 열교환기(23)는, 상측 열교환 영역(51)과 하측 열교환 영역(52)이 형성된다. 그리고, 각 열교환 영역(51, 52)은, 상하로 3개씩 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)로 구분된다. 구체적으로, 상측 열교환 영역(51)에는, 하측에서 상측을 향해 차례로, 제 1 주(主) 열교환부(51a)와, 제 2 주 열교환부(51b)와, 제 3 주 열교환부(51c)가 형성된다. 하측 열교환 영역(52)에는, 하측에서 상측을 향해 차례로, 제 1 보조 열교환부(52a)와, 제 2 보조 열교환부(52b)와, 제 3 보조 열교환부(52c)가 형성된다. 이와 같이, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)에 있어서 서로 복수이며 또한, 동수의 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)로 구분된다. 도 3에 나타내듯이, 각 주(主) 열교환부(51a∼51c)는 11개의 편평관(33)을 가지며, 각 보조 열교환부(52a∼52c)는 3개의 편평관(33)을 가진다. 그리고, 각 열교환 영역(51, 52)에 형성되는 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)의 수는, 2개라도 되고, 4개 이상이라도 된다.
제 1 헤더 집합관(60) 및 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 복수의 구획판(39)에 의해 상하로 구획된다.
구체적으로, 제 1 헤더 집합관(60)의 내부공간은, 상측 열교환 영역(51)에 대응한 가스냉매의 상측공간(61)과, 하측 열교환 영역(52)에 대응한 액 냉매의 하측공간(62)으로 구획된다. 그리고, 여기서 말하는 액 냉매는, 액 단상 상태의 냉매 또는 기액 이상 상태의 냉매를 의미한다. 상측공간(61)은, 모든 주 열교환부(51a∼51c)에 공통으로 대응한 단일의 공간이다. 즉, 상측공간(61)은, 모든 주 열교환부(51a∼51c)의 편평관(33)과 연통한다. 하측공간(62)은, 또한 구획판(39)에 의해, 각 보조 열교환부(52a∼52c)에 대응한 이 보조 열교환부(52a∼52c)와 동수(3개)의 연통공간(62a∼62c)에 상하로 구획된다. 즉, 하측공간(62)에서는, 제 1 보조 열교환부(52a)의 편평관(33)과 연통하는 제 1 연통공간(62a)과, 제 2 보조 열교환부(52b)의 편평관(33)과 연통하는 제 2 연통공간(62b)과, 제 3 보조 열교환부(52c)의 편평관(33)과 연통하는 제 3 연통공간(62c)이 형성된다.
제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 상하로 5개의 연통공간(71a∼71e)으로 구획된다. 구체적으로, 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 제 3 보조 열교환부(52c)를 제외한, 각 주(主) 열교환부(51b, 51c) 및 각 보조 열교환부(52a, 52b)에 대응한 4개의 연통공간(71a, 71b, 71d, 71e)과, 제 1 주 열교환부(51a) 및 제 3 보조 열교환부(52c)에 공통으로 대응한 단일의 연통공간(71c)으로 구획된다. 즉, 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간에서는, 제 1 보조 열교환부(52a)의 편평관(33)과 연통하는 제 1 연통공간(71a)과, 제 2 보조 열교환부(52b)의 편평관(33)과 연통하는 제 2 연통공간(71b)과, 제 3 보조 열교환부(52c) 및 제 1 주 열교환부(51a) 쌍방의 편평관(33)과 연통하는 제 3 연통공간(71c)과, 제 2 주 열교환부(51b)의 편평관(33)과 연통하는 제 4 연통공간(71d)과, 제 3 주 열교환부(51c)의 편평관(33)과 연통하는 제 5 연통공간(71e)이 형성된다.
제 2 헤더 집합관(70)에서는, 제 4 연통공간(71d) 및 제 5 연통공간(71e)과, 제 1 연통공간(71a) 및 제 2 연통공간(71b)이, 각 하나로 쌍이 된다. 구체적으로, 제 1 연통공간(71a)과 제 4 연통공간(71d)이 쌍이 되고, 제 2 연통공간(71b)과 제 5 연통공간(71e)이 쌍이 된다. 그리고, 제 2 헤더 집합관(70)에는, 제 1 연통공간(71a)과 제 4 연통공간(71d)을 접속하는 제 1 연통관(72)과, 제 2 연통공간(71b)과 제 5 연통공간(71e)을 접속하는 제 2 연통관(73)이 형성된다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 주 열교환부(51a)와 제 3 보조 열교환부(52c)가 쌍이 되고, 제 2 주 열교환부(51b)와 제 1 보조 열교환부(52a)가 쌍이 되며, 제 3 주 열교환부(51c)와 제 2 보조 열교환부(52b)가 쌍이 된다.
이와 같이, 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간에서는, 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)에 대응한 이 주 열교환부(51a∼51c)와 동수(3개)의 연통공간(71c, 71d, 71e)이 형성되며, 또한, 하측 열교환 영역(52)의 각 보조 열교환부(52a∼52c)에 대응한 이 보조 열교환부(52a∼52c)와 동수(3개)의 연통공간(71a, 71b, 71c)이 형성된다. 그리고, 상측 열교환 영역(51)에 대응한 연통공간(71c, 71d, 71e)과 하측 열교환 영역(52)에 대응한 연통공간(71a, 71b, 71c)이 연통한다.
그리고, 도 3에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)에서는, 제 2 헤더 집합관(70)의 상측 2개의 구획판(39) 각각의 측방에 위치하는 부분이, 주 열교환부(51a∼51c)끼리의 경계부(53)가 된다. 또, 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 헤더 집합관(60)의 하측 2개의 구획판(39)과 제 2 헤더 집합관(70) 하측의 2개 구획판(39)과의 사이의 부분이, 보조 열교환부(52a∼52c)끼리의 경계부(54)가 된다. 또한, 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 헤더 집합관(60)의 최상의 구획판(39) 측방에 위치하는 부분이, 제 1 주 열교환부(51a)와 제 3 보조 열교환부(52c)의 경계부(55), 즉 상측 열교환 영역(51)의 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 보조 열교환부(52c)의 경계부(55)가 된다.
도 2에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)에는, 액측 접속부재(80)와 가스측 접속부재(85)가 설치된다. 액측 접속부재(80) 및 가스측 접속부재(85)는, 제 1 헤더 집합관(60)에 장착된다.
액측 접속부재(80)는, 하나의 분류기(分流器)(81)와, 3개의 세경관(細徑管)(82a∼82c)을 구비한다. 액측 접속부재(80)를 구성하는 분류기(81) 및 세경관(82a∼82c)의 재질은, 헤더 집합관(60, 70) 및 편평관(33)과 마찬가지 알루미늄 합금이다. 분류기(81)의 하단부에는, 실외 열교환기(23)와 팽창밸브(24)를 연결하는 구리제의 배관(17)이, 도면 외의 이음매를 개재하여 접속된다. 분류기(81)의 상단부에는, 각 세경관(82a∼82c)의 일단이 접속된다. 분류기(81)의 내부에서는, 그 하단부에 접속된 배관과, 각 세경관(82a∼82c)이 연통한다. 각 세경관(82a∼82c)의 타단은, 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)에 접속되고, 대응하는 연통공간(62a∼62c)에 연통한다. 각 세경관(82a∼82c)은, 납땜에 의해 제 1 헤더 집합관(60)과 접합된다.
도 3에도 나타내듯이, 각 세경관(82a∼82c)은, 대응하는 연통공간(62a∼62c)의 하단 쪽 부분에 개구한다. 즉, 제 1 세경관(82a)은 제 1 연통공간(62a)의 하단 쪽 부분에 개구하고, 제 2 세경관(82b)은 제 2 연통공간(62b)의 하단 쪽 부분에 개구하며, 제 3 세경관(82c)은 제 3 연통공간(62c)의 하단 쪽 부분에 개구한다. 그리고, 각 세경관(82a∼82c)의 길이는, 각 보조 열교환부(52a∼52c)로 유입하는 냉매 유량의 차가 가능한 한 작아지도록, 개별로 설정된다.
가스측 접속부재(85)는, 비교적 지름이 큰 하나의 배관으로 구성된다. 가스측 접속부재(85)의 재질은, 헤더 집합관(60, 70) 및 편평관(33)과 마찬가지 알루미늄 합금이다. 가스측 접속부재(85)의 일단은, 실외 열교환기(23)와 사방전환밸브(22)의 제 3 포트를 연결하는 구리제의 배관(18)이, 도면 외의 이음매를 개재하여 접속된다. 가스측 접속부재(85)의 타단은, 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)의 상단 쪽 부분에 개구한다. 가스측 접속부재(85)는, 납땜에 의해 제 1 헤더 집합관(60)과 접합된다.
＜실외 열교환기에서의 냉매 흐름＞
공기 조화기(10)의 냉방운전 중에는, 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능한다. 냉방운전 중의 실외 열교환기(23)에서의 냉매의 흐름을 설명한다.
실외 열교환기(23)에는, 압축기(21)로부터 토출된 가스냉매가 공급된다. 압축기(21)로부터 공급된 가스냉매는, 가스측 접속부재(85)를 개재하여 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)으로 유입한 후, 각 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 액체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로 방열하여 응축되고, 그 후에 제 2 집합관(70)의 대응하는 각 연통공간(71c, 71d, 71e)으로 유입한다.
제 2 헤더 집합관(70)에 있어서, 제 3 연통공간(71c)으로 유입한 냉매는 그대로 제 3 보조 열교환부(52c)의 각 편평관(33)으로 분배되고, 제 4 연통공간(71d)으로 유입한 냉매는 제 1 연통관(72)을 통해 제 1 연통공간(71a)으로 유입하여 제 1 보조 열교환부(52a)의 각 편평관(33)으로 분배되고, 제 5 연통공간(71e)으로 유입한 냉매는, 제 2 연통관(73)을 개재하여 제 2 연통공간(71b)으로 유입하여 제 2 보조 열교환부(52b)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 보조 열교환부(52a∼52c)에서의 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로 방열하고, 과(過)냉각액 상태가 되어 제 1 헤더 집합관(60) 하측공간(62)의 대응하는 연통공간(62a∼62c)으로 유입한다.
제 1 헤더 집합관(60) 하측공간(62)의 각 연통공간(62a∼62c)으로 유입한 냉매는, 액측 접속부재(80)의 세경관(82a∼82c)을 통해 분류기(81)로 유입한다. 분류기(81)에서는, 각 세경관(82a∼82c)으로부터 유입한 냉매가 합류한다. 분류기(81)에서 합류한 냉매는, 실외 열교환기(23)로부터 팽창밸브(24)를 향해 유출되어 간다. 이와 같이, 냉방운전 시의 실외 열교환기(23)에서는, 냉매가 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하여 방열한 후, 하측 열교환 영역(52)의 각 보조 열교환부(52a∼52c)로 유입하고 더 방열한다.
공기 조화기(10)의 난방운전 중에는, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능한다. 난방운전 중의 실외 열교환기(23)에서의 냉매 흐름을 설명한다.
실외 열교환기(23)에는, 팽창밸브(24)를 통과할 시에 팽창하여 기액 이상 상태가 된 냉매가 공급된다. 팽창밸브(24)로부터 공급된 냉매는, 액측 접속부재(80)의 분류기(81)로 유입한 후에 3개의 세경관(82a∼82c)으로 나뉘어 유입하고, 제 1 헤더 집합관(60) 하측공간(62)의 각 연통공간(62a∼62c)으로 분배된다.
제 1 헤더 집합관(60) 하측공간(62)의 연통공간(62a∼62c)으로 유입한 냉매는, 대응하는 각 보조 열교환부(52a∼52c)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 편평관(33)이 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흘러 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 연통공간(71a, 71b, 71c)으로 유입한다. 이 연통공간(71a, 71b, 71c)으로 유입한 냉매는, 여전히 기액 이상 상태다.
제 2 헤더 집합관(70)에 있어서, 제 1 연통공간(71a)으로 유입한 냉매는 제 1 연통관(72)을 통해 제 4 연통공간(71d)으로 유입하여 제 2 주 열교환부(51b)의 각 편평관(33)으로 분배되고, 제 2 연통공간(71b)으로 유입한 냉매는 제 2 연통관(73)을 통해 제 5 연통공간(71e)으로 유입하여 제 3 주 열교환부(51c)의 각 편평관(33)으로 분배되며, 제 3 연통공간(71c)으로 유입한 냉매는 그대로 제 1 주 열교환부(51a)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로부터 흡열하여 증발하고, 거의 가스 단상 상태가 되어 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)에서 합류한다. 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)에서 합류한 냉매는, 가스측 접속부재(85)로부터 압축기(21)를 향해 유출되어 간다. 이와 같이, 난방운전 시의 실외 열교환기(23)에서는, 냉매가 하측 열교환 영역(52)의 각 보조 열교환부(52a∼52c)로 유입한 후, 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하여 흡열한다.
-제 1 실시형태의 효과-
본 실시형태의 실외 열교환기(23)는, 차례로 냉매가 유통하는 주 열교환부(51a∼51c) 및 보조 열교환부(52a∼52c)의 쌍을 복수 가지며, 복수의 주 열교환부(51a∼51c)가 상하로 나열하는 상측 열교환 영역(51)과, 복수의 보조 열교환부(52a∼52c)가 상하로 나열하는 하측 열교환 영역(52)으로 구분된다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 복수의 주 열교환부(51a∼51c)가 상하방향의 편측(상측)으로 집합하여 배열되고, 복수의 보조 열교환부(52a∼52c)가 반대측의 편측(하측)으로 집합하여 배열된다. 이에 따라, 주 열교환부와 보조 열교환부가 서로 인접하는 부분을 최소 한 부분으로 억제할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서, 주 열교환부(51a∼51c)와 보조 열교환부(52a∼52c)가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 제 3 보조 열교환부(52c)가 인접하는 부분뿐이다.
주 열교환부(51a∼51c)를 유통하는 냉매의 온도와, 보조 열교환부(52a∼52c)를 유통하는 냉매의 온도는 다르다. 구체적으로, 주 열교환부(51a∼51c)를 유통하는 냉매의 온도는, 보조 열교환부(52a∼52c)를 유통하는 냉매의 온도보다 높다. 때문에, 서로 인접하는 주 열교환부의 편평관(33)과 보조 열교환부의 편평관(33) 사이에서는, 핀(36)을 통해 서로 냉매끼리가 열교환하여 버리고, 그만큼 냉매와 공기와의 사이에서 교환하는 열량이 감소한다. 이른바 열로스(heat loss)가 발생한다. 그 결과, 실외 열교환기(23)의 열교환 효율이 저하되어 버린다. 이와 같은 냉매의 로스는, 주 열교환부와 보조 열교환부가 서로 인접하는 부분이 많을수록 증대한다. 이로써, 주 열교환부와 보조 열교환부가 서로 인접하는 부분이 적을수록, 열교환 효율의 저하를 억제할 수 있다. 여기서, 예를 들어, 서로 복수이며 또한 동수의 주 열교환부 및 보조 열교환부를 갖는 열교환기에 있어서, 하나의 주 열교환부 및 하나의 보조 열교환부를 쌍으로 하여 서로 인접시키고, 이 인접한 쌍을 상하 복수로 세운 경우, 주 열교환부와 보조 열교환부가 서로 인접하는 부분은, 주 열교환부 및 보조 열교환부의 합계 수의 하나만 적은 수의 부분이 된다. 이에 반해, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 의하면, 주 열교환부(51a∼51c)와 보조 열교환부(52a∼52c)와의 인접 부분이 최소 한 부분이 되므로, 냉매의 열로스를 최대한으로 억제할 수 있어 열교환 효율의 저하를 대폭으로 억제할 수 있다.
일반적으로, 본 실시형태의 열교환기(23, 25)와 같은 공기 열환기에서는, 중앙일수록 풍속이 높다. 여기서, 상술한 서로 인접한 주 열교환부와 보조 열교환부의 쌍을 상하 복수로 세운 열교환기의 경우, 풍속이 높은 범위에 보조 열교환부도 배치되게 되며, 그만큼, 풍속이 높은 범위에 배치되는 주 열교환부의 면적이 적어진다. 이에 따라, 주 열교환부는 보조 열교환부보다 공기의 열량을 많이 필요로 하는 바, 주 열교환부의 능력이 충분히 발휘되지 않게 된다. 이에 반해, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 의하면, 상술한 복수의 주 열교환부(51a∼51c) 및 보조 열교환부(52a∼52c)를 각각 편측에 집합시킴으로써, 풍속이 낮은 범위에 보조 열교환부(52a∼52c)를 배치하고 풍속이 높은 범위에 주 열교환부(51a∼51c)를 배치할 수 있다. 따라서, 주 열교환부(51a∼51c)의 열교환 능력을 충분히 발휘시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 액측 접속부재(80)와 가스측 접속부재(85) 양쪽이 제 1 헤더 집합관(60)에 장착된다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 복수의 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)에 대해 냉매를 유입 유출시키기 위한 부재가, 제 1 헤더 집합관(60)에 장착된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 팽창밸브(24)와 사방전환밸브(22)로부터 연장되는 배관(17, 18)의 실외 열교환기(23)에 대한 접속위치를 근접시킬 수 있고, 실외 열교환기(23)의 설치작업을 간소하게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)의 제 1 헤더 집합관(60)에서는, 하측공간(62)의 각 연통공간(62a∼62c)의 하단 쪽 위치에 액측 접속부재(80)의 세경관(82a∼82c)이 연통한다. 따라서, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능하는 경우는, 밀도가 큰 액 냉매를 연통공간(62a∼62c)으로부터 액측 접속부재(80)의 세경관(82a∼82c)으로 확실하게 공급할 수 있다. 또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)의 제 1 헤더 집합관(60)에서는, 상측공간(61)의 상단 쪽 위치에 가스측 접속부재(85)가 연통한다. 따라서, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능하는 경우는, 밀도가 작은 가스냉매를 상측공간(61)으로부터 가스측 접속부재(85)로 확실하게 공급할 수 있다.
-제 1 실시형태의 변형예 1-
제 1 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 도 5에 파선으로 나타내는 위치에 편평관(33)을 설치하지 않도록 하여도 된다. 구체적으로, 도 5에 나타내는 본 변형예 1의 실외 열교환기(23)에서는, 서로 인접하는 제 1 주 열교환부(51a) 및 제 3 보조 열교환부(52c)에서 제 1 주 열교환부(51a)의 최하에 위치하는 편평관(33)이 생략된다. 즉, 제 1 주 열교환부(51a)에서 제 3 보조 열교환부(52c)의 편평관(33)에 가장 가까운 편평관(33)이 생략된다.
본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 주 열교환부(51a)와 제 3 보조 열교환부(52c)의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 형성된 편평관(33)이 설치되지 않는 부분이, 전열 억제 구조(57)를 구성한다.
이 구성에 의하면, 제 1 주 열교환부(51a) 최하에 위치하는 편평관(33)과 제 3 보조 열교환부(52c) 최상에 위치하는 편평관(33)과의 간격 D2가, 다른 편평관(33)끼리의 간격 D1보다 넓어진다. 이에 따라, 서로 인접하는 제 1 주 열교환부(51a)의 편평관(33)과 제 3 보조 열교환부(52c)의 편평관(33)과의 사이의 열의 이동을 억제할 수 있다. 즉, 인접하는 편평관(33)끼리의 사이에서 행해지는 냉매끼리의 열교환의 양(열로스)을 한층 삭감시킬 수 있다. 그 결과, 실외 열교환기(23)의 열교환 효율의 저하를 한층 억제할 수 있다.
그리고, 본 변형예에서는, 제 1 주 열교환부(51a)의 최하에 위치하는 편평관(33) 대신에, 제 3 보조 열교환부(52c)의 최상에 위치하는 편평관(33)을 생략하도록 하여도 되고, 제 1 주 열교환부(51a)의 최하에 위치하는 편평관(33)과 제 3 보조 열교환부(52c)의 최상에 위치하는 편평관(33) 양쪽을 생략하여도 된다.
-제 1 실시형태의 변형예 2-
제 1 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 도 6에 나타내듯이, 검게 칠해진 편평관(33a)에 냉매를 실질적으로 유통시키지 않도록 하여도 된다. 구체적으로, 본 변형예 2의 실외 열교환기(23)의 제 1 헤더 집합관(60)에서는, 제 1 주 열교환부(51a)의 최하에 위치하는 편평관(33a)의 상하에 구획판(39)이 설치된다. 때문에, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에 있어서, 상기 편평관(33a)은 실질적으로 냉매가 통과하지 않는, 봉지(封止)된 상태가 된다.
즉, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 상기 편평관(33a) 상하에 설치된 구획판(39) 사이에 위치하는 부분이, 상측 열교환 영역(51)의 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 제 3 보조 열교환부(52c)와의 경계부(55)가 된다. 이 경계부(55)에는, 실질적으로 봉지된 상기 편평관(33a)이 존재한다. 그리고, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 실질적으로 봉지된 편평관(33a)이 전열 억제 구조(57)를 구성한다.
이 구성에 의하면, 제 1 주 열교환부(51a)에서 냉매가 실질적으로 유통하는 편평관(33) 중 최하에 위치하는 편평관(33)과 제 3 보조 열교환부(52c)의 최상에 위치하는 편평관(33)과의 간격 D2가, 다른 편평관(33)끼리의 간격 D1보다 넓어진다. 이에따라, 서로 인접하는 제 1 주 열교환부(51a)의 편평관(33)과 제 3 보조 열교환부(52c)의 편평관(33) 사이의 열의 이동을 억제할 수 있다. 즉, 인접하는 편평관(33)끼리의 사이에서 행해지는 냉매끼리의 열교환의 양(열로스)을 한층 삭감할 수 있다. 그 결과, 실외 열교환기(23)의 열교환 효율의 저하를 한층 억제할 수 있다.
그리고, 본 변형예의 제 1 헤더 집합관(60)에서는, 제 1 주 열교환부(51a) 최하에 위치하는 편평관(33a) 대신에, 제 3 보조 열교환부(52c)의 최상에 위치하는 편평관(33)의 바로 위와 바로 밑 양쪽에 구획판(39)을 설치하도록 하여도 되고, 제 1 주 열교환부(51a) 최하에 위치하는 편평관(33a)과 제 3 보조 열교환부(52c) 최상에 위치하는 편평관(33) 각각의 바로 위와 바로 밑 양쪽에 구획판(39)을 설치하도록 하여도 된다.
≪제 2 실시형태≫
본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 상기 제 1 실시형태의 실외 열교환기(23)의 구성을 변경한 것이다. 여기서는, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 대해, 도 7 및 도 8을 적절히 참조하면서, 상기 제 1 실시형태와 다른 점을 설명한다.
도 7에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)의 편평관(33)은, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 상하로 상측 열교환 영역(51)과 하측 열교환 영역(52)으로 구분된다. 그리고, 상측 열교환 영역(51)은 상하로 나열하는 3개의 주 열교환부(51a∼51c)로 구분되고, 하측 열교환 영역(52)은 하나의 보조 열교환부(52a)로 구성된다. 즉, 상측 열교환 영역(51)에는, 하측에서 상측을 향해 차례로, 제 1 주 열교환부(51a)와, 제 2 주 열교환부(51b)와, 제 3 주 열교환부(51c)가 형성된다. 도 8에 나타내듯이, 각 주 열교환부(51a∼51c)는 11개의 편평관(33)을 가지며, 보조 열교환부(52a)는 9개의 편평관(33)을 가진다. 그리고, 상측 열교환 영역(51)에 형성되는 주 열교환부(51a∼51c)의 수는, 2개라도 되고, 4개 이상이라도 된다.
제 1 헤더 집합관(60) 및 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 구획판(39)에 의해 상하로 구획된다.
구체적으로, 제 1 헤더 집합관(60)의 내부공간은, 상측 열교환 영역(51)에 대응한 가스 냉매의 상측공간(61)과, 하측 열교환 영역(52)에 대응한 액 냉매의 하측공간(62)(연통공간(62a))으로 구획된다. 그리고, 여기서 말하는 액 냉매란, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 액 단상 상태의 냉매 또는 기액 이상 상태의 냉매를 의미한다. 상측공간(61)은, 모든 주 열교환부(51a∼51c)에 공통으로 대응한 단일 공간이다. 즉, 상측공간(61)은, 모든 주 열교환부(51a∼51c)의 편평관(33)과 연통한다. 하측공간(62)(연통공간(62a))은, 하나의 보조 열교환부(52a)에 대응한 단일 공간이고, 보조 열교환부(52a)의 편평관(33)과 연통한다.
제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 상하 4개의 연통공간(71a∼71d)으로 구획된다. 구체적으로, 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)에 대응한 3개의 연통공간(71b, 71c, 71d)과, 하측 열교환 영역(52)의 보조 열교환부(52a)에 대응한 하나의 연통공간(71a)으로 구획된다. 즉, 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간에서는, 보조 열교환부(52a)의 편평관(33)과 연통하는 제 1 연통공간(71a)과, 제 1 주 열교환부(51a)의 편평관(33)과 연통하는 제 2 연통공간(71b)과, 제 2 주 열교환부(51b)의 편평관(33)과 연통하는 제 3 연통공간(71c)과, 제 3 주 열교환부(51c)의 편평관(33)과 연통하는 제 4 연통공간(71d)이 형성된다.
제 2 헤더 집합관(70)에는, 연통부재(75)가 배치된다. 연통부재(75)는, 하나의 분류기(76)와, 1개의 주관(主管)(77)과, 3개의 세경관(78a∼78c)을 구비한다. 주관(77)의 일단은 분류기(76)의 하단부에 접속되고, 타단은 제 2 헤더 집합관(70)의 제 1 연통공간(71a)에 접속된다. 분류기(76) 상단부에는, 각 세경관(78a∼78c)의 일단이 접속된다. 분류기(76)의 내부에서는, 주관(77)과 각 세경관(78a∼78c)이 연통한다. 각 세경관(78a∼78c)의 타단은, 제 2 헤더 집합관(70)에 대응하는 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)에 연통한다.
도 8에도 나타내듯이, 각 세경관(78a∼78c)은, 대응하는 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d) 하단 쪽의 부분에 개구한다. 즉, 제 1 세경관(78a)은 제 2 연통공간(71b) 하단 쪽 부분에 개구하고, 제 2 세경관(78b)은 제 3 연통공간(71c) 하단 쪽 부분에 개구하며, 제 3 세경관(78c)은 제 4 연통공간(71d) 하단 쪽 부분에 개구한다. 그리고, 각 세경관(78a∼78c)의 길이는, 각 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하는 냉매 유량의 차가 가능한 한 작아지도록, 개별로 설정된다. 이와 같이, 제 2 헤더 집합관(70)의 연통부재(75)는, 제 1 연통공간(71a)으로부터, 각 주 열교환부(51a∼51c)에 대응한 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)으로 분기하여 접속되는 것이다. 즉, 제 2 헤더 집합관(70)에서는, 하측 열교환 영역(52)에 대응한 연통공간(71a)과 상측 열교환 영역(51)에 대응한 각 연통공간(71b, 71c, 71d)이 연통한다.
그리고, 도 8에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)에서는, 제 2 헤더 집합관(70)의 상측 2개의 구획판(39) 각각의 측방에 위치하는 부분이, 주 열교환부(51a∼51c)끼리의 경계부(53)가 된다. 또, 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 헤더 집합관(60)의 구획판(39)과 제 2 헤더 집합관(70)의 최하의 구획판(39)과의 사이에 위치하는 부분이, 제 1 주 열교환부(51a)와 보조 열교환부(52a)의 경계부(55), 즉 상측 열교환 영역(51)의 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 보조 열교환부(52c)의 경계부(55)가 된다.
도 7에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)에는, 액측 접속부재(86)와 가스측 접속부재(85)가 설치된다. 액측 접속부재(86) 및 가스측 접속부재(85)는, 제 1 헤더 집합관(60)에 장착된다. 액측 접속부재(86)는, 비교적 지름이 큰 하나의 배관으로 구성된다. 액측 접속부재(86)의 일단은, 실외 열교환기(23)와 팽창밸브(24)를 연결하는 배관이 접속된다. 액측 접속부재(86)의 타단은, 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)(연통공간(62a))의 하단 쪽 부분에 개구한다. 가스측 접속부재(85)는, 비교적 큰 지름의 하나의 배관으로 구성된다. 가스측 접속부재(85)의 일단은, 실외 열교환기(23)와 사방전환밸브(22)의 제 3 포트를 연결하는 배관과 접속된다. 가스측 접속부재(86)의 타단은, 제 1 헤더 집합관(60) 상측공간(61)의 상단 쪽 부분에 개구한다.
공기 조화기(10)의 냉방운전 중에는, 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능한다. 냉방운전 중의 실외 열교환기(23)에서의 냉매 흐름을 설명한다.
압축기(21)로부터 공급된 가스 냉매는, 가스측 접속부재(85)를 개재하여 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)으로 유입한 후, 각, 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 사이에 실외공기로 방열하여 응축하고, 그 후에 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)으로 유입한다. 이 각 연통공간(71b∼71d)으로 유입한 냉매는, 연통부재(75)의 세경관(78a∼78c)을 통해 분류기(76)에서 합류한다. 분류기(76)에서 합류한 냉매는, 주관(77)을 통해 제 1 연통공간(71a)으로 유입하고, 보조 열교환부(52a)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 보조 열교환부(52a)의 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로 방열하고, 과냉각액 상태가 되어 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)(연통공간(62a))으로 유입한다. 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)으로 유입한 냉매는, 액측 접속부재(86)로부터 팽창밸브(24)를 향해 유출되어 간다. 이와 같이, 냉방운전 시의 실외 열교환기(23)에서는, 냉매가 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하여 방열한 후, 하측 열교환 영역(52)의 보조 열교환부(52a)로 유입하여 더 방열한다.
공기 조화기(10)의 난방운전 중에는, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능한다. 난방운전 중의 실외 열교환기(23)에서의 냉매 흐름을 설명한다.
팽창밸브(24)로부터 공급된 냉매는, 액측 접속부재(86)를 개재하여 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)으로 유입하고, 보조 열교환부(52a)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흘러 제 2 헤더 집합관(70)의 제 1 연통공간(71a)으로 유입한다. 이 제 1 연통공간(71a)으로 유입한 냉매는, 여전히 기액 이상 상태다. 제 2 헤더 집합관(70)에 있어서, 제 1 연통공간(71a)으로 유입한 냉매는, 연통부재(75)의 분류기(76)로 유입한 후에 3개의 세경관(78a∼78c)으로 나뉘어 유입하고, 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)으로 분배된다. 각 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)으로 유입한 냉매는, 대응하는 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로부터 흡열하여 증발하고, 거의 가스 단상 상태가 되어 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)에서 합류한다. 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)에서 합류한 냉매는, 가스측 접속부재(85)로부터 압축기(21)를 향해 유출되어 간다. 이와 같이, 난방운전 시의 실외 열교환기(23)에서는, 냉매가 하측 열교환 영역(52)의 보조 열교환부(52a)로 유입한 후, 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하여 흡열한다.
본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 복수의 주 열교환부(51a∼51c)가 상하방향의 편측(상측)으로 집합하여 배열되고, 하나의 보조 열교환부(52a)가 반대측의 편측(하측)으로 배열된다. 이에 따라, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 주 열교환부와 보조 열교환부가 서로 인접하는 부분을 최소 한 부분으로 억제할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서, 주 열교환부(51a∼51c)와 보조 열교환부(52a)가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 제 1 주 열교환부(51a)와 보조 열교환부(52a)가 인접하는 부분뿐이다. 따라서, 본 실시형태에서도, 냉매의 열로스를 최대한으로 억제할 수 있고, 열교환 효율의 저하를 대폭으로 억제하는 것이 가능하다.
또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서도, 액측 접속부재(86)와 가스측 접속부재(85)의 양쪽이 제 1 헤더 집합관(60)에 장착되므로, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 팽창밸브(24)와 사방전환밸브(22)로부터 연장되는 배관의 실외 열교환기(23)에 대한 접속위치를 근접시킬 수 있어, 실외 열교환기(23)의 설치작업을 간소하게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)의 제 1 헤더 집합관(60)에 있어서, 하측공간(62)의 하단 쪽 위치에 액측 접속부재(86)가 연통하므로, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능하는 경우는, 밀도가 큰 액 냉매를 하측공간(62)으로부터 액측 접속부재(86)로 확실하게 공급할 수 있다. 또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)의 제 1 헤더 집합관(60)에 있어서, 상측공간(61)의 상단 쪽 위치에 가스측 접속부재(85)가 연통하므로, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능하는 경우는, 밀도가 작은 가스 냉매를 상측공간(61)으로부터 가스측 접속부재(85)로 확실하게 공급할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 제 2 헤더 집합관(70)에 있어서는, 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)의 하단 쪽 위치에 연통부재(75)의 세경관(78a∼78c)이 연통하므로, 실외 열교환기(23)가 응축기로서 기능하는 경우, 밀도가 큰 액 냉매를 제 2∼제 4 연통공간(71b∼71d)으로부터 세경관(78a∼78c)으로 확실하게 공급할 수 있다.
또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 실외 열교환기(23)가 증발기로서 기능하는 경우(즉, 난방운전의 경우), 제 1 연통공간(71a)의 냉매가 세경관(78a∼78c)을 통과할 시에 비교적 큰 압력손실이 발생한다. 이 압력손실에 의해, 냉매의 온도가 높아진다. 구체적으로는, 세경관(78a∼78c)의 길이와 관 지름을 조절함으로써, 세경관(78a∼78c)을 통과한 냉매의 온도를 0℃ 이상으로 할 수 있다. 이에 따라, 냉매와 열교환 한 실외공기가 0℃ 미만이 되어 서리가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 실외 열교환기(23)의 착상(着霜)을 억제할 수 있다.
-제 2 실시형태의 변형예-
제 2 실시형태의 실외 열교환기(23)에 대해서도 제 1 실시형태의 변형예와 같이 변형하여도 된다.
구체적으로, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 도 9에 파선으로 나타내는 위치에 편평관(33)을 설치하지 않도록 하여도 된다. 즉, 서로 인접하는 제 1 주 열교환부(51a) 및 보조 열교환부(52a)에서 제 1 주 열교환부(51a) 최하에 위치하는 편평관(33)이 생략된다. 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 주 열교환부(51a)와 보조 열교환부(52a)의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 형성된 편평관(33)이 설치되지 않는 부분이, 전열 억제구조(57)를 구성한다. 이에따라, 제 1 주 열교환부(51a) 최하에 위치하는 편평관(33)과 보조 열교환부(52a) 최상에 위치하는 편평관(33)과의 간격 D2가, 다른 편평관(33)끼리의 간격D1보다 넓어진다. 이로써, 서로 인접하는 제 1 주 열교환부(51a)의 편평관(33)과 보조 열교환부(52a)의 편평관(33) 사이의 열의 이동을 억제할 수 있다. 즉, 인접하는 편평관(33)끼리의 사이에서 행해지는 냉매끼리의 열교환 양(열로스)을 한층 삭감시킬 수 있다. 그 결과, 실외 열교환기(23)의 열교환 효율의 저하를 한층 더 억제할 수 있다.
또, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 도 10에 나타내듯이, 검게 칠해진 편평관(33a)에 냉매를 실질적으로 유통시키지 않도록 하여도 된다. 즉, 본 변형예의 실외 열교환기(23)의 제 1 헤더 집합관(60)에서는, 제 1 주 열교환부(51a) 최하에 위치하는 편평관(33a)의 상하에 구획판(39)이 설치된다. 이로써, 상기 편평관(33a)은 실질적으로 냉매가 통과하지 않는 봉지된 상태가 된다. 즉, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 상기 편평관(33a) 상하에 설치된 구획판(39) 사이에 위치하는 부분이, 상측 열교환 영역(51)의 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 보조 열교환부(52a)와의 경계부(55)가 된다. 이 경계부(55)에는, 실질적으로 봉지된 상기 편평관(33a)이 존재한다. 그리고, 본 변형예의 실외 열교환기(23)에서는, 실질적으로 봉지된 편평관(33a)이 전열 억제 구조(57)를 구성한다. 이에 따라, 제 1 주 열교환부(51a)의 냉매가 실질적으로 유통하는 편평관(33) 중 최하에 위치하는 편평관(33)과 보조 열교환부(52a) 최상에 위치하는 편평관(33)과의 간격 D2가, 다른 편평관(33)끼리의 간격 D1보다 넓어진다. 이로써, 서로 인접하는 제 1 주 열교환부(51a)의 편평관(33)과 보조 열교환부(52a)의 편평관(33) 사이의 열의 이동을 억제할 수 있다. 즉, 인접하는 편평관(33)끼리의 사이에서 행해지는 냉매끼리의 열교환 양(열로스)을 한층 삭감시킬 수 있다. 그 결과, 실외 열교환기(23)의 열교환 효율의 저하를 한층 더 억제할 수 있다.
≪제 3 실시형태≫
본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 상기 제 1 실시형태의 실외 열교환기(23)의 제 2 헤더 집합관(70)의 구성을 변경한 것이고, 그 이외의 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다. 본 실시형태에서는, 도 11 및 도 12를 적절히 참조하면서, 실외 열교환기(23)의 제 2 헤더 집합관(70)의 구성에 대해서만 설명한다.
도 12에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)의 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 2개의 구획판(39)에 의해 좌우 3개의 연통공간(71a∼71c)으로 구획된다. 구체적으로, 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간에서는, 도 12에서 우측에서 차례로, 제 1 연통공간(71a), 제 2 연통공간(71b) 및 제 3 연통공간(71c)이 형성된다. 제 1 연통공간(71a)은, 제 3 주 열교환부(51c)의 편평관(33)과 제 1 보조 열교환부(52a)의 편평관(33)의 단부에 연통한다. 제 2 연통공간(71b)은, 제 2 주 열교환부(51b)의 편평관(33)과 제 2 보조 열교환부(52b)의 편평관(33)의 단부에 연통한다. 제 3 연통공간(71c)은, 제 1 주 열교환부(51a)의 편평관(33)과 제 3 보조 열교환부(52c)의 편평관(33)의 단부(端部)에 연통한다. 실외 열교환기(23)에서는, 제 3 주 열교환부(51c)와 제 1 보조 열교환부(52a)가 쌍이 되고, 제 2 주 열교환부(51b)와 제 2 보조 열교환부(52b)가 쌍이 되며, 제 1 주 열교환부(51a)와 제 3 보조 열교환부(52c)가 쌍이 된다.
즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서 제 2 헤더 집합관(70)에는, 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)와 하측 열교환 영역(52)의 각 보조 열교환부(52a∼52c)가 각 하나로 쌍이 되고, 이 쌍이 되는 2개의 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)에 공통으로 대응한 단일의 연통공간(71a∼71c)이 상기 쌍의 수와 동수(3개) 형성된다. 이와 같이, 제 2 헤더 집합관(70)에서는, 쌍이 되는 각 주 열교환부 (51a∼51c) 및 각 보조 열교환부(52a∼52c)의 편평관(33)끼리가 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간 내에서 직접 연통한다.
냉방운전 중의 실외 열교환기(23)에서는, 각 주 열교환부(51a∼51c)에서 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로 방열하여 응축되고, 그 후에 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 제 1∼제 3 연통공간(71a∼71c)으로 유입한다. 이 각 연통공간(71a∼71c)으로 유입한 냉매는, 그대로 대응하는 보조 열교환부(52a∼52c)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각 보조 열교환부(52a∼52c)의 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로 방열하고, 과냉각액 상태가 된다. 이와 같이, 냉방운전 시의 실외 열교환기(23)에서는, 냉매가 상측 열교환 영역(51)의 각, 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하여 방열한 후, 하측 열교환 영역(52)의 각 보조 열교환부(52a∼52c)로 유입하고 더 방열한다.
난방운전 중의 실외 열교환기(23)에서는, 각 보조 열교환부(52a∼52c)에서 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흘러 제 2 헤더 집합관(70)의 대응하는 제 1∼제 3 연통공간(71a∼71c)으로 유입한다. 이 각 연통공간(71a∼71c)으로 유입한 냉매는, 그대로 대응하는 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)으로 분배된다. 각, 주 열교환부(51a∼51c)의 각 편평관(33)의 유체통로(34)로 유입한 냉매는, 유체통로(34)를 흐르는 동안에 실외공기로부터 흡열하여 증발되고, 거의 가스 단상 상태가 되어 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)에서 합류한다. 이와 같이, 난방운전 시의 실외 열교환기(23)에서는, 냉매가 하측 열교환 영역(52)의 각 보조 열교환부(52a∼52c)로 유입한 후, 상측 열교환 영역(51)의 각 주 열교환부(51a∼51c)로 유입하여 흡열한다.
본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서도, 복수의 주 열교환부(51a∼51c)가 상하방향의 편측(상측)으로 집합하여 배열되고, 복수의 보조 열교환부(52a∼52c)가 반대측의 편측(하측)으로 배열된다. 이에 따라, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 주 열교환부와 보조 열교환부가 서로 인접하는 부분을 최소 한 부분으로 억제할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서, 주 열교환부(51a∼51c)와 보조 열교환부(52a∼52c)가 인접하는 부분은, 상측 열교환 영역(51)에서 최하에 위치하는 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)에서 최상에 위치하는 제 3 보조 열교환부(52c)가 인접하는 부분뿐이다. 따라서, 냉매의 열로스를 최대한으로 억제할 수 있고, 열교환 효율의 저하를 대폭으로 억제하는 것이 가능하다.
그리고, 제 2 헤더 집합관(70)에서 3개의 연통공간(71a∼71c)의 구획 양태는 상술한 것에 한정되지 않는다.
또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서도, 상기 제 1 실시형태의 각 변형예에 나타내듯이, 상측 열교환 영역(51)의 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 제 3 보조 열교환부(52c)와의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33)의 사이에 전열 억제 구조(57)를 구성하여도 된다.
≪제 4 실시형태≫
본 발명의 제 4 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 상기 제 1 실시형태의 실외 열교환기(23)의 구성을 변경한 것이다. 여기서는, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 대해, 도 13 및 도 14를 적절히 참조하면서, 상기 제 1 실시형태와 다른 점을 설명한다.
본 실시형태의 제 2 헤더 집합관(70)의 내부공간은, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 상하 5개의 연통공간(71a∼71e)으로 구획된다. 그리고, 본 실시형태의 제 2 헤더 집합관(70)에서는, 제 1 연통공간(71a)과 제 5 연통공간(71e)이 쌍이 되고, 제 2 연통공간(71b)과 제 4 연통공간(71d)이 쌍이 된다. 그리고, 제 2 헤더 집합관(70)에는, 제 2 연통공간(71b)과 제 4 연통공간(71d)을 접속하는 제 1 연통관(72)과, 제 1 연통공간(71a)과 제 5 연통공간(71e)을 접속하는 제 2 연통관(73)이 설치된다. 즉, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 주 열교환부(51a)와 제 3 보조 열교환부(52c)가 쌍이 되고, 제 2 주 열교환부(51b)와 제 2 보조 열교환부(52b)가 쌍이 되며, 제 3 주 열교환부(51c)와 제 1 보조 열교환부(52a)가 쌍이 된다.
또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 헤더 집합관(60)의 가스측 접속부재(85)의 접속위치가 변경된다. 구체적으로, 가스측 접속부재(85)는, 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61) 중앙부분(상하방향의 중앙)에 개구한다. 또한, 도 14에 나타내듯이, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 제 1 헤더 집합관(60)의 안지름 B1이 제 2 헤더 집합관(70)의 안지름 B2보다 크다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 가스측 접속부재(85)로부터 제 1 헤더 집합관(60) 상측공간(61)에 유입한 가스냉매를 3개의 주 열교환부(51a∼51c)로 균등하게 분류(分流)시킬 수 있다.
그리고, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 2개의 헤더 집합관(60, 70)의 안지름을 서로 동일하게 하여도 되고, 가스측 접속부재(85)를 제 1 헤더 집합관(60) 상측공간(61)의 상단 쪽 부분에 개구시킬 수 있도록 하여도 된다.
또한, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서도, 상기 제 1 실시형태의 각 변형예에 나타내듯이, 상측 열교환 영역(51)의 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 제 3 보조 열교환부(52c)와의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 전열 억제 구조(57)를 구성하도록 하여도 된다.
≪제 5 실시형태≫
본 발명의 제 5 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 상기 제 1 실시형태의 실외 열교환기(23)의 구성을 변경한 것이다. 여기서는, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 대해, 도 15∼도 17을 적절히 참조하면서, 상기 제 1 실시형태와 다른 점을 설명한다.
도 15에 나타내듯이, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에서는, 상기 제 1 실시형태의 판형상의 핀(36) 대신에, 코루게이트 핀(corrugate fin)으로 이루어진 핀(35)이 설치된다. 도 16에도 나타내듯이, 본 실시형태의 핀(35)은, 상하로 사행(蛇行)하는 형상으로 된다. 이 핀(35)은, 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 배치되고, 편평관(33)의 평탄한 측면에 납땜에 의해 접합된다. 도 17에 나타내듯이, 핀(35)에서는, 상하로 연장되는 평판형 부분에, 전열을 촉진하기 위한 루버(40)가 형성된다.
도 16 및 도 17에 나타내듯이, 핀(35)에는, 편평관(33)보다 풍하측으로 돌출되는 돌출판부(42)가 형성된다. 돌출판부(42)는, 핀(35)의 상측과 하측에도 돌출된다. 도 17에 나타내듯이, 실외 열교환기(23)에서는, 편평관(33)을 사이에 두고 상하로 인접하는 핀(35)의 돌출판부(42)가, 서로 접촉한다. 그리고, 도 16에서는, 루버(40)가 생략된다.
또, 본 실시형태의 실외 열교환기(23)에 있어서도, 상기 제 1 실시형태의 각 변형예에 나타내듯이, 상측 열교환 영역(51)의 제 1 주 열교환부(51a)와 하측 열교환 영역(52)의 제 3 보조 열교환부(52c)와의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에 전열 억제 구조(57)를 구성하여도 된다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 복수의 편평관이 헤더 집합관에 접속된 열교환기 및 이를 구비한 공기 조화기에 대해 유용하다.
10: 공기 조화기 20: 냉매회로
23: 실외 열교환기(열교환기) 33: 편평관
35, 36: 핀 51: 상측 열교환 영역
51a, 51b, 51c: 주 열교환부(열교환부)
52: 하측 열교환 영역
52a, 52b, 52c: 보조 열교환부(열교환부)
55: 경계부 57: 전열 억제 구조
60: 제 1 헤더 집합관 61: 상측공간
62: 하측공간 62a, 62b, 62c: 연통공간
70: 제 2 헤더 집합관
71a, 71b, 71c, 71d, 71e: 연통공간 72, 73: 연통관
75: 연통부재 80, 86: 액측 접속부재
85: 가스측 접속부재

Claims (7)

  1. 각각이 세워 설치된 제 1 헤더 집합관(60) 및 제 2 헤더 집합관(70)과,
    측면이 대향하도록 상하로 배열되어, 각각의 일단(一端)이 상기 제 1 헤더 집합관(60)에 접속되고 타단(他端)이 상기 제 2 헤더 집합관(70)에 접속되며, 또한, 내부에 냉매의 통로(34)가 형성된 복수의 편평관(33)과,
    인접하는 상기 편평관(33) 사이를 공기가 흐르는 복수의 통풍로(38)로 구획하는 복수의 핀(36)을 구비하는 열교환기에 있어서,
    상기 복수의 편평관(33)은, 상하로 나열되는 복수의 열교환부로 구분된 상측 열교환 영역(51)과, 하나의 열교환부로 구성되거나 또는 상하로 나열되는 복수의 열교환부로 구분된 하측 열교환 영역(52)으로 구분되고,
    상기 제 1 헤더 집합관(60)에는, 그 내부공간을 상하로 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51)에 대응한 가스 냉매의 상측공간(61)와 상기 하측 열교환 영역(52)에 대응한 액냉매의 하측공간(62)이 형성되며,
    상기 제 1 헤더 집합관(60)의 하측공간(62)에는, 상기 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부에 대응한 이 열교환부와 동수(同數)인 하나 또는 복수의 연통공간이 형성되고,
    상기 제 2 헤더 집합관(70)은, 그 내부공간을 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부에 대응한 이 열교환부와 동수의 연통공간이 형성되고, 또한, 상기 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부에 대응한 이 열교환부와 동수의 연통공간이 형성되고, 상기 상측 열교환 영역(51)에 대응한 상기 연통공간과 상기 하측 열교환 영역(52)에 대응한 상기 연통공간이 서로 연통하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 열교환영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)은, 서로 복수이며 또한, 동수의 상기 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)로 구분되고,
    상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 그 내부공간을 상하로 구획함에 의해, 상기 상측 열교환 영역(51)의 최하의 열교환부(51a)와 상기 하측 열교환 영역(52)의 최상의 열교환부(52c)를 제외한 상기 양 영역(51, 52)의 각 열교환부(51b, 51c, 52a, 52b)에 대응한 이 열교환부(51b, 51c, 52a, 52b)와 동수의 연통공간(71a, 71b, 71d, 71e)이 형성됨과 동시에, 상기 최하의 열교환부(51a) 및 상기 최상의 열교환부(52c)에 공통으로 대응한 단일의 연통공간(71c)이 형성되는 한편,
    상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 상기 상측 열교환 영역(51)의 상기 최하의 열교환부(51a)를 제외한 각 열교환부(51a, 51c)에 대응한 상기 각 연통공간(71d, 71e)과, 상기 하측 열교환 영역(52)의 상기 최상의 열교환부(52c)를 제외한 각 열교환부(52a, 52b)에 대응한 상기 각 연통공간(71a, 71b)이 각 하나로 쌍이 되고, 이 쌍으로 되는 연통공간끼리를 접속하는 연통관(72, 73)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 열교환 영역(51)은 복수의 상기 열교환부(51a∼51c)로 구분되고, 상기 하측 열교환 영역(52)은 하나의 상기 열교환부(52a)로 구성되고,
    상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 그 내부공간을 상하로 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(51a∼51c, 52a)에 대응한 이 열교환부(51a∼51c, 52a)와 동수의 연통공간(71a∼71d)이 되는 한편,
    상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 상기 하측 열교환 영역(52)의 열교환부(52a)에 대응한 상기 연통공간(71a)으로부터, 상기 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c)에 대응한 상기 각 연통공간(71b∼71d)으로 분기하여 접속하는 연통부재(75)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 열교환영역(51) 및 하측 열교환 영역(52)은, 서로 복수이며 또한 동수의 상기 열교환부(51a∼51c, 52a∼52c)로 구분되고,
    상기 제 2 헤더 집합관(70)에는, 그 내부공간을 구획함으로써, 상기 상측 열교환 영역(51)의 각 열교환부(51a∼51c)와 상기 하측 열교환 영역(52)의 각 열교환부(52a∼52c)가 각 하나로 쌍이 되고, 이 쌍이 되는 2개의 상기 열교환부에 공통으로 대응한 단일 연통공간(71a∼71c)이 상기 쌍의 수와 동수 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 헤더 집합관(60)의 상측공간(61)은, 상기 상측 열교환 영역(51)의 모든 열교환부(51a∼51c)에 공통으로 대응한 단일 공간이고,
    상기 제 1 헤더 집합관(60)에는, 상측공간(61)의 상단 쪽에 접속된 가스측 접속부재(85)와, 하측공간(62)의 각 연통공간의 하측 쪽에 접속된 액측 접속부재(80, 86)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 열교환영역(51)의 열교환부와 하측 열교환 영역(52)의 열교환부와의 경계부(55)를 사이에 두고 상하로 인접하는 편평관(33) 사이에, 상하로 인접하는 편평관(33)의 한쪽에서부터 다른 쪽으로의 전열을 억제하기 위한 전열 억제 구조(57)가 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 기재한 열교환기(23)가 설치된 냉매회로(20)를 구비하고,
    상기 냉매회로(20)에서 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 행하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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