KR20140022319A - 실외 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉방 운전시와 난방 운전시 냉매의 유로가 가변되는 실외 열교환기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기는, 공기조화기에 포함되어 냉방운전시 응축기로 작용되고 난방운전시 증발기로 작용되는 실외 열교환기에 있어서, 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제 1 헤더파이프; 상기 제 1 헤더파이프와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부; 냉방운전시 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 바이패스 배관; 상기 바이패스 배관과 연결되는 제 1 분배배관; 상기 제 1 분배배관에 구비되어 냉방운전시 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 상기 제 1 분배배관을 통과하지 못하도록 하는 분배배관 체크밸브; 냉방운전시 상기 바이패스 배관을 통과한 냉매가 유입되는 제 2 헤더파이프; 상기 제 2 헤더파이프와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부; 및 냉방운전시 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하며 난방운전시 상기 제 1 분배배관보다 더 적은 양의 냉매가 유동되는 제 2 분배배관을 포함한다.

Description

실외 열교환기 {Outdoor heat exchanger}
본 발명은 실외 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방 운전시와 난방 운전시 냉매의 유로가 가변되는 실외 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.
상기 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기로 구성되는 경우, 냉방운전과 난방운전에 따라 압축기에서 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 사방밸브를 포함하여 구성된다. 즉 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 사방밸브를 통과하여 실외열교환기로 유동을 하고 실외열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고, 실외열교환기에서 응축된 냉매는 팽창밸브에서 팽창된 후, 실내열교환기로 유입된다. 이 때, 실내열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실내열교환기에서 증발된 냉매는 다시 사방밸브를 통과하여 압축기로 유입된다.
한편, 난방운전시 압축기에서 압축된 냉매는 사방밸브를 통과하여 실내열교환기로 유동을 하고 실내열교환기는 응축기 역할을 한다. 그리고, 실내열교환기에서 응축된 냉매는 팽창밸브에서 팽창된 후, 실외열교환기로 유입된다. 이때 실외열교환기는 증발기로 작용을 하게 되고, 실외열교환기에서 증발된 냉매는 다시 사방밸브를 통과하여 압축기로 유입된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열교환부를 2단으로 나누어 냉방 운전시 냉매를 2단으로 응축하고 난방운전시 각각의 열교환부에 서로 다른 양의 냉매를 유동하는 실외 열교환기를 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 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기는, 공기조화기에 포함되어 냉방운전시 응축기로 작용되고 난방운전시 증발기로 작용되는 실외 열교환기에 있어서, 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제 1 헤더파이프; 상기 제 1 헤더파이프와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부; 냉방운전시 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 바이패스 배관; 상기 바이패스 배관과 연결되는 제 1 분배배관; 상기 제 1 분배배관에 구비되어 냉방운전시 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 상기 제 1 분배배관을 통과하지 못하도록 하는 분배배관 체크밸브; 냉방운전시 상기 바이패스 배관을 통과한 냉매가 유입되는 제 2 헤더파이프; 상기 제 2 헤더파이프와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부; 및 냉방운전시 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하며 난방운전시 상기 제 1 분배배관보다 더 적은 양의 냉매가 유동되는 제 2 분배배관을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기는, 압축기와 연결된 제 1 헤더파이프; 일측이 상기 제 1 헤더파이프와 연결되며 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부; 상기 제 1 열교환부의 타측과 연결되는 제 1 분배배관; 상기 제 1 분배배관에 배치되어 냉매의 유동방향을 제어하는 분배배관 체크밸브; 상기 제 1 분배배관과 연결되는 바이패스 배관; 상기 제 1 헤더파이프 및 상기 바이패스 배관과 연결되는 제 2 헤더파이프; 일측이 상기 제 2 헤더파이프와 연결되며 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부; 및 상기 제 2 열교환부의 타측과 연결되며 상기 제 1 분배배관보다 관경이 작은 제 2 분배배관을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 실외 열교환기는, 공기조화기에 포함되어 냉방운전시 응축기로 작용되고 난방운전시 증발기로 작용되는 실외 열교환기에 있어서, 수직으로 종배열되는 복수의 열교환부; 냉방 운전시 상기 복수의 열교환부 중 어느 하나의 열교환부를 통과한 냉매가 다른 열교환부를 통과하도록 상기 복수의 열교환부를 서로 직렬 연결시키는 직렬 연결유로; 및 난방 운전시 냉매가 상기 복수의 열교환부로 각각 유입되도록 상기 복수의 열교환부의 일측을 서로 병렬 연결하되 상기 복수의 열교환부 중 상부에 배치된 열교환부로 더 많은 양의 냉매를 유동하는 병렬 연결유로를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실외 열교환기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 냉방 운전시와 난방 운전시 냉매의 유로가 가변되는 장점이 있다.
둘째, 냉방 운전시 응축된 냉매를 재응축하여 냉방 효율이 향상되는 장점도 있다.
셋째, 냉방 운전시와 난방 운전시 냉매의 유로가 가변되도록 구성하면서 실외 팽창밸브를 1개만 사용하여 비용이 절감되는 장점도 있다.
넷째,　상부와 하부로 나뉘는 열교환부에서 난방 운전시 상부 열교환부로 더 많은 냉매를 유동하여 난방 성능이 향상되는 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 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 열교환기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 열교환기의 합지부를 나타내는 도면이다.
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 실외 열교환기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는, 실외기(OU) 및 실내기(IU)를 포함한다.
실외기(OU)는, 압축기(110), 실외 열교환기(140), 과냉각기(180)를 포함한다. 공기조화기는 1개 또는 복수의 실외기(OU)를 포함할 수 있다.
압축기(110)는 유입되는 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축시킨다. 압축기(110)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 인버터형 압축기 또는 정속 압축기가 채택될 수 있다. 압축기(110)의 토출배관(161) 상에는 토출 온도 센서(171) 및 토출 압력 센서(151)가 설치된다. 또한, 압축기(110)의 흡입배관(162) 상에는 흡입 온도 센서(175) 및 흡입 압력 센서(154)가 설치된다.
실외기(OU)는 1개의 압축기(110)를 포함하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 실외기(OU)가 복수 개의 압축기들을 포함할 수 있으며, 인버터형 압축기 및 정속 압축기를 함께 포함할 수 있다.
압축기(110)에 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지하도록, 압축기(110)의 흡입배관(162)에는 어큐뮬레이터(187)가 설치될 수 있다. 압축기(110)에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하도록 압축기(110)의 토출배관(161)에는 오일분리기(113)가 설치될 수 있다.
사방밸브(160)는 냉난방 절환을 위한 유로 절환 밸브로서, 압축기(110)에서 압축된 냉매를 냉방 운전시 실외 열교환기(140)로 안내하고, 난방 운전시 실내 열교환기(120)로 안내한다. 사방밸브(160)는 냉방 운전시 A 상태이며, 난방 운전시 B 상태이다.
실외 열교환기(140)는 실외 공간에 배치되며, 실외 열교환기(140)를 통과하는 냉매가 실외 공기와 열교환을 한다. 실외 열교환기(140)는 냉방 운전 시 응축기로 작용하고, 난방 운전 시 증발기로 작용한다.
실외 열교환기(140)는 제 1 유입배관(166)과 연결되어 액관(165)을 통하여 실내기(IU)와 연결된다. 실외 열교환기(140)는 제 2 유입배관(167)과 연결되어 사방밸브(160)과 연결된다.
제 1 유입배관(166)에는 제 1 유입배관(166)의 개도를 조절하는 실외 팽창밸브(132)가 구비된다. 실외 팽창밸브(132)는 제 1 유입배관(166)을 통과하는 냉매를 교축하거나 바이패스할 수 있다. 실외 팽창밸브(132)는 냉방 운전시 완전 개방되어 냉매를 통과시키고, 난방 운전시 개도가 조절되어 냉매를 팽창한다.
과냉각기(180)는 과냉용 열교환기(184), 제2바이패스 배관(181), 과냉 팽창 밸브(182) 및 배출 배관(185)을 포함한다. 과냉용 열교환기(184)는 제 1 유입배관(166) 상에 배치된다. 냉방 운전 시, 제2바이패스 배관(181)은 과냉용 열교환기(184)로부터 토출되는 냉매를 바이패스 시켜서 과냉 팽창 밸브(182)로 유입시키는 기능을 수행한다.
과냉 팽창 밸브(182)는 제2바이패스 배관(181) 상에는 배치되어, 제2바이패스 배관(181)으로 유입되는 액상의 냉매를 교축시켜서, 냉매의 압력 및 온도를 낮춘 후, 과냉용 열교환기(184)로 유입시킨다. 과냉 팽창 밸브(182)는 다양한 종류가 이용될 수 있으며 사용의 편의성을 위하여 선형 팽창 밸브(Linear expansion valve)가 이용될 수 있다. 제2바이패스 배관(181) 상에는 과냉 팽창 밸브(182)에서 교축된 냉매의 온도를 측정하는 과냉 온도 센서(183)가 설치된다.
냉방 운전 시, 실외 열교환기(140)를 거친 응축 냉매가 제2바이패스 배관(181)을 통하여 유입된 저온의 냉매와 과냉용 열교환기(184)에서 열교환하여 과냉된 후 실내기(IU)로 유동한다.
제2바이패스 배관(181)을 통과한 냉매는 과냉 열교환기(184)에서 열교환 후, 배출 배관(185)을 통하여 어큐뮬레이터(187)로 유입된다. 배출 배관(185) 상에는 어큐뮬레이터(187)로 유입되는 냉매의 온도를 측정하는 배출 배관 온도 센서(178)가 설치된다.
과냉각기(180)와 실내기(IU)를 연결하는 액관(165) 상에는 액관 온도 센서(174) 및 액관 압력 센서(156)가 설치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기에서 실내기(IU)는, 실내 열교환기(120), 실내 송풍기(125) 및 실내 팽창 밸브(131)를 포함한다. 공기조화기는 1개 또는 복수의 실내기(IU)를 포함할 수 있다.
실내 열교환기(120)는 실내 공간에 배치되어 실내 열교환기(120)를 통과하는 냉매는 실내 공기와 열교환을 한다. 실내 열교환기(120)는 냉방 운전 시 증발기로 작용하고, 난방 운전 시 응축기로 작용한다. 실내 열교환기(120)에는 실내 온도를 측정하는 실내 온도 센서(176)가 설치된다.
실내 팽창 밸브(131)는 냉방 운전 시 유입되는 냉매를 교축하는 장치이다. 실내 팽창 밸브(131)는 실내기(IU)의 실내 입구 배관(163)에 설치된다. 실내 팽창 밸브(131)는 다양한 종류가 이용될 수 있으며 사용의 편의성을 위하여 선형 팽창 밸브(Linear expansion valve)가 이용될 수 있다. 실내 팽창 밸브(131)는 냉방 운전 시 설정된 개도로 개방되며, 난방 운전시 완전 개방되는 것이 바람직하다.
실내 입구 배관(163) 상에는 실내 입구 배관 온도 센서(173)가 설치된다. 실내 입구 배관 온도 센서(173)는 실내 열교환기(120)와 실내 팽창 밸브(131) 사이에 설치될 수 있다. 또한, 실내 출구 배관(164) 상에는 실내 출구 배관 온도 센서(172)가 설치된다.
상술한 공기조화기의 냉방 운전시 냉매의 흐름은 다음과 같다.
압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 기상 냉매는, 사방밸브(160)를 거쳐 제 2 유입배관(167)을 통하여 실외 열교환기(140)로 유입된다. 실외 열교환기(140)에서 냉매는 실외 공기와 열교환되어 응축한다. 실외 열교환기(140)로부터 유출되는 냉매는 제 1 유입배관(166)을 통하여 과냉각기(180)로 유입된다. 유입된 냉매는 과냉용 열교환기(184)에서 과냉된 후 실내기(IU)로 유입된다.
과냉용 열교환기(184)에서 과냉된 냉매의 일부는 과냉 팽창 밸브(182)에서 교축되어 과냉용 열교환기(184)를 통과하는 냉매를 과냉시킨다. 과냉 열교환기(184) 과냉시킨 냉매는 어큐뮬레이터(187)로 유입된다.
실내기(IU)로 유입된 냉매는 설정된 개도로 개방된 실내 팽창 밸브(131)에서 교축된 후 실내 열교환기(120)에서 실내 공기와 열교환하여 증발한다. 증발된 냉매는 사방밸브(160) 및 어큐뮬레이터(187)를 거쳐 압축기(110)로 유입된다.
상술한 공기조화기의 난방 운전시 냉매의 흐름은 다음과 같다.
압축기(110)로부터 토출된 고온 고압의 기상 냉매는, 사방밸브(160)를 거쳐 실내기(IU)로 유입된다. 실내기(IU)의 실내 팽창 밸브(131)들은 완전 개방된다. 실내기(IU)로부터 유출되는 냉매는 제 1 유입배관(166)을 통하여 실외 열교환기(140)로 유입되고 실외 팽창밸브(132)에서 팽창된 후, 실외 열교환기(140)에서 실외 공기와 열교환하여 증발한다. 증발된 냉매는 제 2 유입배관(167)을 통하여 사방밸브(160) 및 어큐뮬레이터(187)를 거쳐 압축기(110)의 흡입배관(162)으로 유입된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 열교환기의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실외 열교환기(140)는, 냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제 1 헤더파이프(141a)와, 제 1 헤더파이프(141a)와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부(143a)와, 냉방운전시 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 바이패스 배관(144)과, 바이패스 배관(144)과 연결되는 제 1 분배배관(148a)과, 제 1 분배배관(148a)에 구비되어 냉방운전시 제 1 열교환부(143a)에서 열교환된 냉매가 제 1 분배배관(148a)을 통과하지 못하도록 하는 분배배관 체크밸브(146)와, 냉방운전시 바이패스 배관(144)을 통과한 냉매가 유입되는 제 2 헤더파이프(141b)와, 제 2 헤더파이프(141b)와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부(143b)와, 냉방운전시 제 2 열교환부(143b)에서 열교환된 냉매가 통과하며 난방운전시 제 1 분배배관(148a)보다 더 적은 양의 냉매가 유동되는 제 2 분배배관(148b)을 포함한다.
제 1 헤더파이프(141a)의 일단은 제 2 유입배관(167)과 연결되어 압축기(110)와 연결된다. 제 1 헤더파이프(141a)의 타단은 바이패스 배관(144) 및 제 2 헤더파이프(141b)와 연결된다. 제 1 헤더파이프(141a)의 타단에는 헤더파이프 체크밸브(142)가 배치된다. 헤더파이프 체크밸브(142)는 냉매의 유동방향을 제어하여, 제 1 헤더파이프(141a)로부터 제 2 헤더파이프(141b)로 냉매가 유입되는 것을 방지하고, 제 2 헤더파이프(141b)로부터 제 1 헤더파이프(141a)로 냉매가 유입되는 것은 허용한다.
제 1 헤더파이프(141a)는 제 1 열교환부(143a)의 일측과 연결된다. 제 1 헤더파이프(141a)는 제 1 열교환부(143a)의 복수의 냉매튜브와 연결된다. 즉, 제 1 헤더파이프(141a)는 제 1 열교환부(143a)의 복수의 냉매튜브로 분지된다.
제 1 열교환부(143a)는 일측이 제 1 헤더파이프(141a)와 연결되고, 타측이 제 1 분배기(147a)와 연결된다. 제 1 열교환부(143a)는 냉매가 유동하는 복수의 냉매튜브와 복수의 전열핀으로 구성되어 냉매를 공기와 열교환한다. 제 1 열교환부(143a)의 복수의 냉매튜브의 일측은 제 1 헤더파이프(141a)로 합지되고, 타측은 제 1 분배기(147a)로 합지된다.
제 1 분배기(147a)는 제 1 열교환부(143a)의 타측과 제 1 분배배관(148a)을 연결한다. 제 1 분배기(147a)는 제 1 열교환부(143a)의 복수의 냉매튜브가 합지되어 연결된다.
제 1 분배배관(148a)은 제 1 분배기(147a)와 연결된다. 제 1 분배배관(148a)은 제 1 분배기(147a) 를 통하여 제 1 열교환부(143a)의 타측과 연결된다. 제 1 분배배관(148a)은 제 1 유입배관(166)과 연결된다. 제 1 분배배관(148a)과 제 2 분배배관(148b)은 제 1 유입배관(166)으로 합지된다.
제 1 분배배관(148a)에는 냉매의 유동방향을 제어하는 분배배관 체크밸브(146)가 배치된다. 분배배관 체크밸브(146)는 냉매가 제 1 분배기(147a)에서 제 1 유입배관(166)으로 유동하지 못하도록 하고, 제 1 유입배관(166)에서 제 1 분배기(147a)로 유동하도록 한다. 분배배관 체크밸브(146)는 냉방운전시 제 1 열교환부(143a)에서 열교환된 냉매가 제 1 분배배관(148a)을 통과하지 못하도록 한다.
바이패스 배관(144)은 일단이 제 1 분배배관(148a)과 연결되고, 타단이 제 2 헤더파이프(141b)와 연결된다. 바이패스 배관(144)에는 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브(145)가 배치된다. 단속밸브(145)는 냉방운전시 개방되어 제 1 분배기(147a)로부터 제 2 헤더파이프(141b)로 냉매가 유동하도록 하고, 난방운전시 폐쇄되어 제 2 헤더파이프(141b)로부터 제 1 분배기(147a) 냉매가 유동하는 것을 차단할 수 있다.
실시예에 따라 바이패스 배관(144)은 제 1 분배기(147a)와 연결되거나 제 1 열교환부(143a)의 타측과 연결될 수 있다.
제 2 헤더파이프(141b)는 바이패스 배관(144) 및 제 1 헤더파이프(141a)와 연결된다. 제 2 헤더파이프(141b)는 제 2 열교환부(143b)의 일측과 연결된다. 제 2 헤더파이프(141b)는 제 2 열교환부(143b)의 복수의 냉매튜브와 연결된다. 즉, 제 2 헤더파이프(141b)는 제 2 열교환부(143b)의 복수의 냉매튜브로 분지된다.
제 2 열교환부(143b)는 일측이 제 2 헤더파이프(141b)와 연결되고, 타측이 제 2 분배기(147b)와 연결된다. 제 2 열교환부(143b)는 냉매가 유동하는 복수의 냉매튜브와 복수의 전열핀으로 구성되어 냉매를 공기와 열교환한다. 제 2 열교환부(143b)의 복수의 냉매튜브의 일측은 제 2 헤더파이프(141b)로 합지되고, 타측은 제 2 분배기(147b)로 합지된다.
제 2 열교환부(143b)는 제 1 열교환부(143a)의 하단에 배치된다. 즉, 제 1 열교환부(143a), 제 2 열교환부(143b)는 상하 수직으로 배치되어 복수의 전열핀이 공유될 수 있다. 이 때 수직으로 배치된 제 1 열교환부(143a)와 제 2 열교환부(143b)의 전체 높이를 열교환부 높이(H)라 한다.
제 2 분배기(147b)는 제 2 열교환부(143b)의 타측과 제 2 분배배관(148b)을 연결한다. 제 2 분배기(147b)는 제 2 열교환부(143b)의 복수의 냉매튜브가 합지되어 연결된다.
제 2 분배배관(148b)은 제 2 분배기(147b)와 연결된다. 제 2 분배배관(148b)은 제 2 분배기(147b)를 통하여 제 2 열교환부(143b)의 타측과 연결된다. 제 2 분배배관(148b)은 제 1 분배배관(148a)과 합지되어 제 1 유입배관(166)과 연결된다.
제 1 분배배관(148a)과 제 2 분배배관(148b)은 합지부(166a)를 통하여 제 1 유입배관(166)으로 합지된다. 제 1 유입배관(166)은 합지부(166a)를 통하여 제 1 분배배관(148a)과 제 2 분배배관(148b)으로 분지된다.
제 2 분배배관(148b)은 제 1 분배배관(148a)보다 더 적은 양의 냉매가 유동되도록 설정된다. 본 실시예에서 제 2 분배배관(148b)은 제 1 분배배관(148a)보다 관경이 작다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
도 2를 참조하면, 상술한 실외 열교환기의 냉방 운전시 냉매의 흐름은 다음과 같다.
압축기(110)에서 압축된 냉매는 제 2 유입배관(167)을 통하여 제 1 헤더파이프(141a)로 유입된다. 제 1 헤더파이프(141a)로 유입된 냉매는 체크밸브(142)에 의하여 제 2 헤더파이프(141b)로 유입되는 것이 방지된다. 제 1 헤더파이프(141a)로 유입된 냉매는 제 1 열교환부(143a)로 유동된다.
제 1 열교환부(143a)로 유동된 냉매는 공기와 열교환되어 응축된다. 제 1 열교환부(143a)에서 응축된 냉매는 제 1 분배기(147a)를 거쳐 제 1 분배배관(148a)으로 유동된다. 제 1 분배배관(148a)으로 유동된 냉매는 분배배관 체크밸브(146)에 의하여 제 1 유입배관(166)으로 유동되지 못하고, 바이패스 배관(144)으로 유동된다.
냉방운전시 단속밸브(145)가 개방되어 바이패스 배관(144)을 통과한 냉매는 제 2 헤더파이프(141b)로 유입된다. 제 2 헤더파이프(141b)로 유입된 냉매는 제 2 열교환부(143b)로 유동된다.
제 2 열교환부(143b)로 유동된 냉매는 공기와 열교환되어 재차 응축된다. 제 2 열교환부(143b)에서 응축된 냉매는 제 2 분배기(147b)를 거쳐 제 2 분배배관(148b)으로 유동된 후 제 1 유입배관(166)으로 유동된다. 냉방 운전시 실외 팽창밸브(132)는 완전 개방되므로 제 1 유입배관(166)으로 유동된 냉매는 액관(165)을 통하여 실내기(IU)로 유동된다.
도 3을 참조하면, 상술한 실외 열교환기의 난방 운전시 냉매의 흐름은 다음과 같다.
실내기(IU)의 실내 열교환기(120)에서 응축된 냉매는 액관(165)을 통하여 제 1 유입배관(166)으로 유동된다. 제 1 유입배관(166)으로 유동된 냉매는 개도가 조절된 실외 팽창밸브(132)에서 팽창된다. 실외 팽창밸브(132)에서 팽창된 냉매는 제 1 분배배관(148a)과 제 2 분배배관(148b)으로 각각 유동된다.
제 2 분배배관(148b)으로 유동된 냉매는 제 2 분배기(147b)를 통하여 제 2 열교환부(143b)로 유동된다. 제 2 열교환부(143b)로 유동된 냉매는 공기와 열교환되어 증발된다. 제 2 열교환부(143b)에서 증발된 냉매는 제 2 헤더파이프(141b)로 유입된다.
난방 운전시 단속밸브(145)는 폐쇄되어 제 2 헤더파이프(141b)로 유입된 냉매는 바이패스 배관(144)을 통과하지 못한다. 제 2 헤더파이프(141b)로 유입된 냉매는 헤더파이프 체크밸브(142)를 통하여 제 1 헤더파이프(141a)로 유입된다.
한편, 제 1 분배배관(148a)으로 유동된 냉매는 분배배관 체크밸브(146)를 통과한다. 난방운전시 단속밸브(145)가 폐쇄되므로 제 1 분배배관(148a)으로 유동된 냉매는 제 2 헤더파이프(141b)로 유동되지 못하고, 제 1 분배기(147a)를 거쳐 제 1 열교환부(143a)로 유동된다. 제 1 열교환부(143a)로 유동된 냉매는 공기와 열교환되어 증발된다.
제 1 열교환부(143a)에서 증발된 냉매는 제 1 헤더파이프(141a)로 유입된다. 제 1 헤더파이프(141a)로 유입된 냉매는 제 2 헤더파이프(141b)를 통과한 냉매와 합류한 후 제 2 유입배관(167)으로 유동되어 압축기(110)로 유동된다.
상술한 내용에서 복수의 열교환부는 제 1 열교환부(143a)와 제 2 열교환부(143b)를 포함하는 것으로 예시하였으나 복수의 열교환부는 3개 이상의 열교환부를 포함할 수 있다. 이 때 복수의 열교환부는 상하 수직으로 종배열되는 것이 바람직하다.
냉방 운전시 복수의 열교환부 중 어느 하나의 열교환부를 통과한 냉매가 다른 열교환부를 통과하도록 복수의 열교환부는 서로 직렬 연결되어 직렬 연결유로를 형성한다. 본 실시예에서 직렬 연결유로는 제 2 유입배관(167), 제 1 헤더파이프(141a), 제 1 열교환부(143a), 제 1 분배기(147a), 제 1 분배배관(148a), 바이패스 배관(144), 제 2 헤더파이프(141b), 제 2 열교환부(143b), 제 2 분배기(147b), 제 2 분배배관(148b) 및 제 1 유입배관(166)이 순차적으로 연결된 유로이다.
난방 운전시 냉매가 복수의 열교환부로 각각 유입되도록 복수의 열교환부의 일측은 서로 병렬 연결되어 병렬 연결 유로를 형성한다. 본 실시예에서 병렬 연결 유로는, 제 1 분배배관(148a), 분배배관 체크밸브(146), 제 1 분배기(147a), 제 1 열교환부(143a) 및 제 1 헤더파이프(141a)가 순차적으로 연결된 유로와, 제 2 분배배관(148b), 제 2 분배기(147b), 제 2 열교환부(143b) 및 제 2 헤더파이프(141b)가 순차적으로 연결된 유로가, 제 1 유입배관(166)과 제 2 유입배관(167)으로 병렬 연결된 유로이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 열교환기의 합지부를 나타내는 도면이다.
일반적으로 실외 열교환기(OU)의 송풍팬은 상측에 위치하므로 상부 열교환부의 풍량이 더 많다. 따라서, 난방 운전시 상부의 열교환부로 더 많은 냉매가 가는 것이 바람직하다. 즉, 복수의 열교환부 중 상부에 배치된 열교환부로 더 많은 양의 냉매를 유동하도록 병렬 연결유로를 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 난방 운전시 제 2 열교환부(143b) 보다 제 1 열교환부(143a)로 더 많은 냉매가 유동되는 것이 바람직하다.
난방 운전시 제 2 열교환부(143b)와 연결되는 제 2 분배배관(148b)은 제 1 열교환부(143a)와 연결되는 제 1 분배배관(148a)보다 더 적은 양의 냉매가 유동되도록 설정된다. 본 실시예에서 제 2 분배배관(148b)은 제 1 분배배관(148a)보다 관경이 작다.
도 4를 참조하면, 제 1 분배배관(148a)의 관경과 제 2 분배배관(148b) 관경의 비를 N:1 이라 할 때 N>1인 것이 바람직하다.
이 때 제 2 분배배관(148b) 관경에 대한 제 1 분배배관(148a)의 관경의 비인 N은 열교환부 높이(H)에 비례하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 열교환부(143a)와 제 2 열교환부(143b)의 전체 높이인 열교환부 높이(H)가 높을수록 제 1 분배배관(148a)의 관경이 커지는 것이 바람직하다.
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.
140: 실외 열교환기 141a: 제 1 헤더파이프
141b: 제 2 헤더파이프 142: 헤더파이프 체크밸브
143a: 제 1 열교환부 143b: 제 2 열교환부
144: 바이패스 배관 145: 단속밸브
146: 분배배관 체크밸브 147a: 제 1 분배기
147b: 제 2 분배기 148a: 제 1 분배배관
148b: 제 2 분배배관 166: 제 1 유입배관
132: 실외 팽창밸브

Claims (10)

  1. 공기조화기에 포함되어 냉방운전시 응축기로 작용되고 난방운전시 증발기로 작용되는 실외 열교환기에 있어서,
    냉방운전시 압축기에서 압축된 냉매가 유입되는 제 1 헤더파이프;
    상기 제 1 헤더파이프와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부;
    냉방운전시 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하는 바이패스 배관;
    상기 바이패스 배관과 연결되는 제 1 분배배관;
    상기 제 1 분배배관에 구비되어 냉방운전시 상기 제 1 열교환부에서 열교환된 냉매가 상기 제 1 분배배관을 통과하지 못하도록 하는 분배배관 체크밸브;
    냉방운전시 상기 바이패스 배관을 통과한 냉매가 유입되는 제 2 헤더파이프;
    상기 제 2 헤더파이프와 연결되어 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부; 및
    냉방운전시 상기 제 2 열교환부에서 열교환된 냉매가 통과하며 난방운전시 상기 제 1 분배배관보다 더 적은 양의 냉매가 유동되는 제 2 분배배관을 포함하는 실외 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환부는 상기 제 1 열교환부의 하단에 배치되는 실외 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 헤더파이프는 상기 제 2 헤더파이프와 연결되고,
    상기 제 1 헤더파이프에 배치되며 냉방운전시 상기 제 1 헤더파이프로부터 상기 제 2 헤더파이프로 냉매가 유입되는 것을 방지하는 헤더파이프 체크밸브를 더 포함하는 실외 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에 배치되며 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브를 더 포함하고,
    상기 단속밸브는 냉방운전시 개방되는 실외 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분배배관 및 상기 제 2 분배배관이 합지되는 제 1 유입배관; 및
    상기 제 1 유입배관에 배치되어 개도를 조절하는 실외 팽창밸브를 더 포함하는 실외 열교환기.
  6. 압축기와 연결된 제 1 헤더파이프;
    일측이 상기 제 1 헤더파이프와 연결되며 냉매를 공기와 열교환하는 제 1 열교환부;
    상기 제 1 열교환부의 타측과 연결되는 제 1 분배배관;
    상기 제 1 분배배관에 배치되어 냉매의 유동방향을 제어하는 분배배관 체크밸브;
    상기 제 1 분배배관과 연결되는 바이패스 배관;
    상기 제 1 헤더파이프 및 상기 바이패스 배관과 연결되는 제 2 헤더파이프;
    일측이 상기 제 2 헤더파이프와 연결되며 냉매를 공기와 열교환하는 제 2 열교환부; 및
    상기 제 2 열교환부의 타측과 연결되며 상기 제 1 분배배관보다 관경이 작은 제 2 분배배관을 포함하는 실외 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 헤더파이프에 배치되어 냉매의 유동방향을 제어하는 헤더파이프 체크밸브를 더 포함하는 실외 열교환기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에 배치되며 개폐되어 냉매의 흐름을 조절하는 단속밸브를 더 포함하는 실외 열교환기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 분배배관 및 상기 제 2 분배배관이 합지되는 제 1 유입배관; 및
    상기 제 1 유입배관에 배치되어 개도를 조절하는 실외 팽창밸브를 더 포함하는 실외 열교환기.
  10. 공기조화기에 포함되어 냉방운전시 응축기로 작용되고 난방운전시 증발기로 작용되는 실외 열교환기에 있어서,
    수직으로 종배열되는 복수의 열교환부;
    냉방 운전시 상기 복수의 열교환부 중 어느 하나의 열교환부를 통과한 냉매가 다른 열교환부를 통과하도록 상기 복수의 열교환부를 서로 직렬 연결시키는 직렬 연결유로; 및
    난방 운전시 냉매가 상기 복수의 열교환부로 각각 유입되도록 상기 복수의 열교환부의 일측을 서로 병렬 연결하되 상기 복수의 열교환부 중 상부에 배치된 열교환부로 더 많은 양의 냉매를 유동하는 병렬 연결유로를 포함하는 실외 열교환기.
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