KR20140105586A - 공기 조화 장치 - Google Patents

Abstract

알루미늄제의 열교환기로부터 연장되는 알루미늄제의 액관이나 알루미늄제의 가스관의 부식을 방지한다. 가스 냉매를 흘리기 위한 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)과, 액냉매를 흘리기 위한 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)이, 알루미늄제의 실외 열교환기(20)의 측부로부터 연장되어 있다. 열교환기측 액관(32)은 열교환기측 가스관(31)의 하방의 실외 열교환기(20)의 측부로부터 연장되어 있다. 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)은 구리제의 가스 냉매 배관(41)의 상방으로부터 가스 냉매 배관(41)에 접속되어 있다. 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)은, 열교환기측 가스관(31)과 구리제의 가스 냉매 배관(41)의 접속부(45)의 바로 아래 이외의 영역에 배치되어 있다.

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기 조화 장치, 특히 알루미늄제의 열교환기를 구비하는 공기 조화 장치에 관한 것이다.

최근, 열교환기를 경량화하기 위해서, 열교환기의 핀뿐만 아니라, 열교환기의 전열관이나 헤더 집합관에도 알루미늄이나 알루미늄 합금이 사용되는 경우가 있다. 이하, 핀, 전열관 및 헤더 집합관에 알루미늄이나 알루미늄 합금이 사용되고 있는 열교환기를 알루미늄제의 열교환기라 한다. 한편, 알루미늄제의 열교환기에 냉매를 순환시키기 위한 배관에는, 구리나 구리 합금을 포함하는 배관(이하 구리제의 배관이라 함)이 사용된다.

공기와 냉매 사이에서 열교환을 행하는 열교환기에서는, 열교환기의 부품이 공기의 노점 온도보다도 낮아져 공기에 포함되는 수분에 의해 자주 결로가 발생한다. 만일 구리제의 배관에 결로가 발생하면, 결로수 중에 구리 이온이 포함되게 된다. 그리고, 구리 이온을 포함하는 결로수가 알루미늄제의 열교환기에 닿으면 부식을 촉진하는 원인으로 된다. 그 때문에, 특허문헌 1(일본 특허 공개 평6-300303호 공보)에 기재되어 있는 바와 같이, 구리 이온을 포함한 결로수가 알루미늄제의 열교환기에 적하되는 것을 방지하기 위해서, 열교환기로부터 냉매 배관을 향하여 하방으로 경사지는 물방울 낙하 방지 배관부가 설치되는 경우가 있다.

일본 특허 공개 평6-300303호 공보

그런데, 이온화 경향이 작은 구리나 구리 합금을 이온화 경향이 큰 알루미늄이나 알루미늄 합금에 직접 접속하면 그 이온화 경향의 차이로부터 알루미늄제의 부재에서 부식이 진행되기 쉽기 때문에, 구리제의 배관을 알루미늄이나 알루미늄 합금을 포함하는 헤더 집합관에 직접 접속하지 않는 편이 바람직하다. 이와 같은 경우에는, 알루미늄제의 헤더 집합관으로부터 인출된 알루미늄이나 알루미늄 합금을 포함하는 가스관(이하, 알루미늄제의 가스관이라 함)이나 액관(이하, 알루미늄제의 액관이라 함)에 구리제의 배관이 접속된다.

예를 들면, 공기 조화 장치의 실외 열교환기에서는, 난방 운전 시에 냉매의 증발기로서 기능할 때, 비교적 저온의 가스 냉매가 실외 열교환기의 가스관을 통하여 유입되어, 가스관의 표면에서 수분이 결로되는 경우가 있다. 그 때문에, 알루미늄제의 열교환기에 구리 이온을 포함하는 결로수가 적하되는 것을 방지하는 것만으로는 불충분하며, 알루미늄제의 관과 구리제의 배관의 접촉 부분은 물론, 알루미늄제의 관의 상방 공간에 위치하는 구리제의 배관으로부터 떨어지는 물방울 등에도 유의할 필요가 있다.

본 발명의 과제는, 알루미늄제의 열교환기로부터 연장되는 알루미늄제의 액관이나 알루미늄제의 가스관의 부식을 방지하는 것이다.

본 발명의 제1 관점에 따른 공기 조화 장치는, 상하 방향으로 세워서 배치되며, 공기와 냉매의 열교환을 행하기 위한 알루미늄제의 열교환기와, 알루미늄제의 열교환기의 측부로부터 연장되며, 가스 냉매를 흘리기 위한 알루미늄제의 가스관과, 알루미늄제의 열교환기의 측부 중의 알루미늄제의 가스관의 하방으로부터 연장되며, 액냉매를 흘리기 위한 알루미늄제의 액관과, 가스 냉매를 흘리기 위한 구리제의 가스 배관을 구비하고, 알루미늄제의 가스관은, 구리제의 가스 배관의 상방으로부터 구리제의 가스 배관에 접속부에 있어서 접속되고, 알루미늄제의 액관은, 알루미늄제의 가스관과 구리제의 가스 배관의 접속부의 바로 아래 이외의 영역에 배치되어 있다.

또한, 알루미늄제의 가스관과 구리제의 가스 배관의 접속부의 바로 아래의 영역이라는 개념에는, 구리제의 가스 배관이 경사지는 경우에는 그 하단부의 바로 아래도 포함된다. 바꾸어 말하면, 구리제의 가스 배관의 하단부의 바로 아래의 영역은 바로 아래 이외의 영역에는 해당되지 않는다.

또한, 알루미늄제의 부재의 개념에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 부재가 포함되고, 구리제의 부재 개념에는 구리 또는 구리 합금을 포함하는 부재가 포함된다. 또한, 이 부재의 개념에는 열교환기나 그 구성 부품 혹은 다양한 관 등이 포함된다.

제1 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 구리제의 가스 배관의 상방으로부터 알루미늄제의 가스관이 접속되기 때문에, 구리제의 가스 배관의 결로에 의해 발생한 구리 이온을 포함하는 결로수가 하방에 있는 가스 배관을 타고 이동하게 되어 알루미늄제의 가스관에는 닿지 않는다. 또한, 구리제의 가스 배관과의 접속부의 바로 아래에 알루미늄제의 액관이 배치되지 않기 때문에, 알루미늄제의 액관에도 구리제의 가스 배관에서 발생한 구리 이온을 포함하는 결로수가 닿기 어렵게 되어 있다. 그것에 의해, 구리제의 가스 배관에서 발생한 구리 이온을 포함하는 결로수에 기인하는 알루미늄제의 가스관 및 알루미늄제의 액관의 부식의 촉진이 방지된다.

본 발명의 제2 관점에 따른 공기 조화 장치는, 제1 관점에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 액냉매를 흘리기 위한 구리제의 액배관을 더 구비하고, 알루미늄제의 액관은, 알루미늄제의 열교환기의 측부로부터 나와 상방을 향하여 연장된 후에 U턴하여 하방을 향하여 연장되는 제1 방향 전환부를 갖고, 제1 방향 전환부의 단부에 구리제의 액배관이 하방으로부터 접속되어 있다.

제2 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 액관의 제1 방향 전환부에 의해 구리제의 액배관을 타고 이동하는 물방울이 알루미늄제의 열교환기에 도달하는 것을 방지할 수 있어, 구리제의 액배관을 타고 이동하는 구리 이온을 포함하는 물에 의해 알루미늄제의 열교환기의 부식이 촉진되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제3 관점에 따른 공기 조화 장치는, 제2 관점에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 알루미늄제의 가스관은, 알루미늄제의 액관이 연장되는 방향과 동일한 방향으로 연장되고, 알루미늄제의 열교환기의 측부로부터 나와 상방을 향하여 연장된 후에 U턴하여 하방을 향하여 연장되는 제2 방향 전환부를 갖고, 제2 방향 전환부의 단부에 구리 가스관이 하방으로부터 접속되고, 평면에서 보아 제2 방향 전환부가 제1 방향 전환부에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 있다.

제3 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 가스관의 제2 방향 전환부와 제1 방향 전환부를 교차하는 방향으로 배치함으로써, 구리 이온을 포함하는 물방울의 적하에 기인하는 알루미늄제의 액관의 부식의 촉진을 방지하면서 열교환기의 상하 방향의 길이의 범위 내에 알루미늄제의 가스관이나 액관 및 구리제의 가스 배관이나 액배관을 수용할 수 있다.

본 발명의 제4 관점에 따른 공기 조화 장치는, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 하나의 공기 조화 장치에 있어서, 알루미늄제의 열교환기는, 복수의 알루미늄제의 편평관과, 복수의 알루미늄제의 편평관이 접속된 헤더 집합관과, 복수의 편평관에 접합된 복수의 알루미늄제의 핀을 갖고, 복수의 편평관의 내부를 흐르는 유체가 복수의 편평관의 외부를 흐르는 공기와 열교환하도록 구성되고, 알루미늄제의 가스관은, 헤더 집합관의 상부의 중앙 부근에 접속되고, 알루미늄제의 액관은, 헤더 집합관의 하부에 접속되어 있다.

또한, 제4 관점에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 복수의 알루미늄제의 편평관은 측면이 대향하도록 배열된 것이어도 된다.

제4 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 가스관을 헤더 집합관의 상부의 중앙 부근에 접속함으로써, 알루미늄제의 가스관의 부식의 촉진을 방지하면서 콤팩트화를 도모하고, 열교환기에 있어서의 편류를 방지하기 쉬워진다.

제1 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 열교환기로부터 연장되는 알루미늄제의 액관에 대하여 구리 이온을 포함하는 물에 의한 부식을 방지할 수 있다.

제2 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 액관뿐만 아니라, 알루미늄제의 액관이 연결되는 알루미늄제의 열교환기에 대해서도 구리 이온을 포함하는 물에 의한 부식을 방지할 수 있다.

제3 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 열교환기로부터 연장되는 알루미늄제의 액관 및 가스관에 대하여 구리 이온을 포함하는 물에 의한 부식을 방지하면서, 공기 조화 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있다.

제4 관점에 따른 공기 조화 장치에서는, 알루미늄제의 열교환기로부터 연장되는 알루미늄제의 액관 및 가스관에 대하여 구리 이온을 포함하는 물에 의한 부식을 방지하면서, 냉매의 편류를 방지하는 것에 의한 공기 조화 장치의 성능의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 공기 조화 장치의 구성의 개요를 설명하기 위한 회로도.
도 2는 공조 실외기의 외관을 도시하는 사시도.
도 3은 공조 실외기의 각 기기의 배치의 개요를 설명하기 위한 모식적인 단면도.
도 4는 실외 열교환기의 개략 구성을 도시하는 모식적인 배면도.
도 5는 실외 열교환기의 구성을 설명하기 위한 부분 확대 단면도.
도 6은 실외 열교환기의 열교환부의 구성을 설명하기 위한 부분 확대 단면도.
도 7은 실외 열교환기, 열교환기측 가스관 및 열교환기측 액관을 도시하는 사시도.
도 8은 실외 열교환기, 열교환기측 가스관 및 열교환기측 액관을 도시하는 부분 확대 사시도.
도 9는 열교환기측 가스관과 열교환기측 액관의 배치를 설명하기 위한 부분 확대 평면도.

(1) 공기 조화 장치의 전체 구성

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 조화 장치의 구성의 개요를 도시하는 회로도이다. 공기 조화 장치(1)는 공조 실외기(2)(열원측 유닛)와 공조 실내기(3)(이용측 유닛)로 구성된다. 이 공기 조화 장치(1)는, 증기 압축식의 냉동 사이클 운전을 행함으로써 공조 실내기(3)가 설치되어 있는 건물 내의 냉난방에 사용되는 장치이다. 공기 조화 장치(1)는 열원 유닛으로서의 공조 실외기(2)와, 이용 유닛으로서의 공조 실내기(3)와, 공조 실외기(2)와 공조 실내기(3)를 접속하는 냉매 연락관(6, 7)을 구비하고 있다.

공조 실외기(2)와 공조 실내기(3)와 냉매 연락관(6, 7)을 접속하여 구성되는 냉동 회로는, 압축기(91), 사방 전환 밸브(92), 실외 열교환기(20), 팽창 밸브(40), 실내 열교환기(4) 및 어큐뮬레이터(93) 등이 냉매 배관에 의해 접속된 구성을 갖고 있다. 이 냉동 회로 내에는 냉매가 봉입되어 있고, 냉매가 압축되고, 냉각되고, 감압되고, 가열ㆍ증발된 후에, 다시 압축된다는 냉동 사이클 운전이 행해지도록 되어 있다. 냉매로서는, 예를 들면 R410A, R407C, R22, R134a, 이산화탄소 등으로부터 선택된 것이 사용된다.

(2) 공기 조화 장치의 동작

(2-1) 냉방 운전

냉방 운전 시는, 사방 전환 밸브(92)가 도 1의 실선으로 나타내어지는 상태, 즉, 압축기(91)의 토출측이 실외 열교환기(20)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(91)의 흡입측이 어큐뮬레이터(93), 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95) 및 냉매 연락관(7)을 통하여 실내 열교환기(4)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 팽창 밸브(40)는, 실내 열교환기(4)의 출구(즉, 실내 열교환기(4)의 가스측)에 있어서의 냉매의 과열도가 일정해지도록 개방도 조절되도록 되어 있다. 이 냉동 회로의 상태에서, 압축기(91), 실외 팬(70) 및 실내 팬(5)을 운전하면, 저압의 가스 냉매는 압축기(91)에 흡입되어 압축되어 고압의 가스 냉매로 된다. 이 고압의 가스 냉매는, 사방 전환 밸브(92), 구리제의 가스 냉매 배관(41) 및 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)을 경유하여 실외 열교환기(20)에 보내어진다. 그 후, 고압의 가스 냉매는, 실외 열교환기(20)에 있어서, 실외 팬(70)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 응축되어 고압의 액냉매로 된다. 그리고, 과냉각 상태로 된 고압의 액냉매는, 실외 열교환기(20)로부터 알루미늄제의 열교환기측 액관(32) 및 구리제의 액냉매 배관(42)을 경유하여 팽창 밸브(40)에 보내어진다. 팽창 밸브(40)에 의해 거의 압축기(91)의 흡입 압력 정도까지 감압되어 저압의 기액 2상 상태의 냉매로 되어 실내 열교환기(4)에 보내어지고, 실내 열교환기(4)에 있어서 실내 공기와 열교환을 행하여 증발되어 저압의 가스 냉매로 된다.

이 저압의 가스 냉매는, 냉매 연락관(7)을 경유하여 공조 실외기(2)에 보내어지고, 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95) 및 사방 전환 밸브(92)를 경유하여, 다시, 압축기(91)에 흡입된다. 이와 같이 냉방 운전에서는, 공기 조화 장치(1)는, 실외 열교환기(20)를 압축기(91)에 있어서 압축되는 냉매의 응축기로서, 또한, 실내 열교환기(4)를 실외 열교환기(20)에 있어서 응축된 냉매의 증발기로서 기능시킨다.

(2-2) 난방 운전

난방 운전 시는, 사방 전환 밸브(92)가 도 1의 파선으로 나타내어지는 상태, 즉, 압축기(91)의 토출측이 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95) 및 냉매 연락관(7)을 통하여 실내 열교환기(4)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(91)의 흡입측이 실외 열교환기(20)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 액냉매측 폐쇄 밸브(94) 및 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95)는 개방 상태로 되어 있다. 팽창 밸브(40)는, 실내 열교환기(4)의 출구에 있어서의 냉매의 과냉각도가 과냉각도 목표값으로 일정해지도록 개방도 조절되도록 되어 있다. 이 냉동 회로의 상태에서, 압축기(91), 실외 팬(70) 및 실내 팬(5)을 운전하면, 저압의 가스 냉매는, 압축기(91)에 흡입되어 압축되어 고압의 가스 냉매로 되고, 사방 전환 밸브(92), 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95) 및 냉매 연락관(7)을 경유하여, 공조 실내기(3)에 보내어진다.

그리고, 공조 실내기(3)에 보내어진 고압의 가스 냉매는, 실내 열교환기(4)에 있어서, 실내 공기와 열교환을 행하여 응축되어 고압의 액냉매로 된 후, 팽창 밸브(40)를 통과할 때, 팽창 밸브(40)의 밸브 개방도에 따라서 감압된다. 이 팽창 밸브(40)를 통과한 냉매는, 구리제의 액냉매 배관(42) 및 열교환기측 액관(32)을 경유하여 실외 열교환기(20)에 유입된다. 그리고, 실외 열교환기(20)에 유입된 저압의 기액 2상 상태의 냉매는, 실외 팬(70)에 의해 공급되는 실외 공기와 열교환을 행하여 증발되어 저압의 가스 냉매로 되고, 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31), 구리제의 가스 냉매 배관(41) 및 사방 전환 밸브(92)를 경유하여, 다시, 압축기(91)에 흡입된다. 이와 같이 난방 운전에서는, 공기 조화 장치(1)는, 실내 열교환기(4)를 압축기(91)에 있어서 압축되는 냉매의 응축기로서, 또한, 실외 열교환기(20)를 실내 열교환기(4)에 있어서 응축된 냉매의 증발기로서 기능시킨다.

이 실외 열교환기(20)에서 증발된 가스 냉매는 실내 공기보다도 저온으로 되어 있기 때문에, 실외 열교환기(20)뿐만 아니라, 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)이나 구리제의 가스 냉매 배관(41)에서도 결로가 발생하기 쉬운 상태로 되어 있다.

(3) 공기 조화 장치의 상세 구성

(3-1) 공조 실내기

공조 실내기(3)는, 실내의 벽면에 벽걸이 등에 의해, 또는, 빌딩 등의 실내의 천장에 매립이나 현수 등에 의해 설치된다. 공조 실내기(3)는 실내 열교환기(4)와, 실내 팬(5)을 갖고 있다. 실내 열교환기(4)는, 예를 들면 전열관과 다수의 핀에 의해 구성된 크로스 핀식의 핀 앤드 튜브형 열교환기이며, 냉방 운전 시에는 냉매의 증발기로서 기능하여 실내 공기를 냉각하고, 난방 운전 시에는 냉매의 응축기로서 기능하여 실내 공기를 가열하는 열교환기이다.

(3-2) 공조 실외기

공조 실외기(2)는 빌딩 등의 실외에 설치되어 있고, 냉매 연락관(6, 7)을 통하여 공조 실내기(3)에 접속된다. 공조 실외기(2)는, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 대략 직육면체 형상의 유닛 케이싱(10)을 구비하고 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 공조 실외기(2)는 유닛 케이싱(10)의 내부 공간을 연직 방향으로 연장되는 구획판(18)에 의해 2개로 분할함으로써 송풍기실 S1과 기계실 S2를 형성한 구조(소위 트렁크형 구조)를 갖는 것이다.

유닛 케이싱(10)은, 바닥판(12)과, 천장판(11)과, 송풍기실측 측판(13)과, 기계실측 측판(14)과, 송풍기실측 전방판(15)과, 기계실측 전방판(16)을 구비하여 구성되어 있다. 천장판(11)은 유닛 케이싱(10)의 천장면 부분을 구성하는 강판제의 판상 부재이다. 바닥판(12)은 유닛 케이싱(10)의 바닥면 부분을 구성하는 강판제의 판상 부재이다. 바닥판(12)의 하측에는, 현지 설치면에 고정되는 2개의 기초 다리(19)가 설치되어 있다. 송풍기실측 측판(13)은, 유닛 케이싱(10)의 송풍기실 S1 근방의 측면 부분을 구성하는 강판제의 판상 부재이다. 기계실측 측판(14)은, 유닛 케이싱(10)의 기계실 S2 근방의 측면 부분의 일부와, 유닛 케이싱(10)의 기계실 S2 근방의 배면 부분을 구성하는 강판제의 판상 부재이다. 송풍기실측 전방판(15)은, 유닛 케이싱(10)의 송풍기실 S1의 전방면 부분과, 유닛 케이싱(10)의 기계실 S2의 전방면 부분의 일부를 구성하는 강판제의 판상 부재이다.

공조 실외기(2)는, 유닛 케이싱(10)의 배면 및 측면의 일부로부터 유닛 케이싱(10) 내의 송풍기실 S1에 실외 공기를 흡입하고, 흡입한 실외 공기를 유닛 케이싱(10)의 전방면으로부터 분출하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 유닛 케이싱(10) 내의 송풍기실 S1에 흡입되는 실외 공기의 흡입구(10a)가, 송풍기실측 측판(13)의 배면측의 단부와 기계실측 측판(14)의 송풍기실 S1측의 단부 사이에 형성되고, 실외 공기의 흡입구(10b)가 송풍기실측 측판(13)에 형성되어 있다. 또한, 송풍기실 S1에 흡입된 실외 공기를 외부로 분출하기 위한 분출구(10c)가, 송풍기실측 전방판(15)에 설치되어 있다. 분출구(10c)의 전방측은 팬 그릴(15a)에 의해 덮여 있다.

압축기(91)는, 예를 들면 압축기용 모터에 의해 구동되는 밀폐식 압축기이며, 운전 용량을 가변할 수 있도록 구성되어 있다. 압축기(91)는 기계실 S2에 배치되어 있다.

사방 전환 밸브(92)는 냉매의 흐름의 방향을 전환하기 위한 기구이다. 냉방 운전 시에는, 사방 전환 밸브(92)는, 압축기(91)의 토출측의 냉매 배관과 실외 열교환기(20)의 일단부를 접속함과 함께, 어큐뮬레이터(93)를 통하여 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95)와 압축기(91)의 흡입측의 냉매 배관을 접속한다(도 1의 사방 전환 밸브(92)의 실선을 참조). 또한, 난방 운전 시에는, 사방 전환 밸브(92)는, 압축기(91)의 토출측의 냉매 배관과 가스 냉매측 폐쇄 밸브(95)를 접속함과 함께, 어큐뮬레이터(93)를 통하여 압축기 흡입측 배관(29a)과 실외 열교환기(20)의 일단부를 접속한다(도 1의 사방 전환 밸브(92)의 파선을 참조).

실외 열교환기(20)는, 송풍기실 S1에 상하 방향(연직 방향)으로 세워서 배치되며, 흡입구(10a, 10b)에 대향하고 있다. 실외 열교환기(20)는 알루미늄제의 열교환기이다. 알루미늄제의 실외 열교환기(20)는, 부식을 방지하기 위해서, 강판제의 천장판(11), 바닥판(12), 송풍기실측 측판(13) 및 기계실측 측판(14) 등에 직접 접촉하지 않도록 유닛 케이싱(10)에 설치되어 있다. 실외 열교환기(20)는 일단부가 사방 전환 밸브(92)에 접속되어 있고, 그 타단이 팽창 밸브(40)에 접속되어 있다.

어큐뮬레이터(93)는, 기계실 S2에 배치되며, 사방 전환 밸브(92)와 압축기(91) 사이에 접속되어 있다. 어큐뮬레이터(93)는 냉매를 기상과 액상으로 나누는 기액 분리 기능을 구비하고 있다. 어큐뮬레이터(93)에 유입되는 냉매는, 액상과 기상으로 나누어지고, 상부 공간에 모이는 기상의 냉매가 압축기(91)에 공급된다.

공조 실외기(2)는, 유닛 내에 실외 공기를 흡입하고, 다시 실외로 배출하기 위한 실외 팬(70)을 갖고 있다. 실외 팬(70)은, 실외 공기와 실외 열교환기(20)를 흐르는 냉매 사이에서 열교환을 행하게 한다. 팽창 밸브(40)는, 냉동 회로에 있어서 냉매를 감압하기 위한 기구이며, 개방도 조정이 가능한 전동 밸브이다. 팽창 밸브(40)는, 냉매 압력이나 냉매 유량의 조절을 행하기 위해서, 실외 열교환기(20)와 액냉매측 폐쇄 밸브(37) 사이의 가스 냉매 배관(41)에 설치되며, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시 중 어느 경우에 있어서도, 냉매를 팽창시키는 기능을 갖고 있다.

실외 팬(70)은 송풍기실 S1에 실외 열교환기(20)에 대향하여 배치되어 있다. 실외 팬(70)은, 유닛 내에 실외 공기를 흡입하여, 실외 열교환기(20)에 있어서 냉매와 실외 공기 사이에서 열교환을 행하게 한 후에, 열교환 후의 공기를 실외로 배출한다. 이 실외 팬(70)은, 실외 열교환기(20)에 공급하는 공기의 풍량을 가변하는 것이 가능한 팬이며, 예를 들면 DC 팬 모터 등을 포함하는 모터에 의해 구동되는 프로펠러 팬 등이다.

(3-2-1) 실외 열교환기

다음에, 도 4 및 도 5를 사용하여 실외 열교환기(20)의 구성 및 실외 열교환기(20)에 접속되는 배관 등에 대하여 상세하게 설명한다.

실외 열교환기(20)는 실외 공기와 냉매의 열교환을 행하게 하는 열교환부(21)를 구비하고 있고, 이 열교환부(21)가 알루미늄제의 다수의 전열 핀(21a)과 알루미늄제의 다수의 편평 다공관(21b)으로 구성되어 있다. 편평 다공관(21b)은 전열관으로서 기능하여, 전열 핀(21a)과 실외 공기 사이를 이동하는 열을, 내부를 흐르는 냉매에 전달한다.

실외 열교환기(20)는, 열교환부(21)의 양단부에 각 하나 설치된 알루미늄제의 헤더 집합관(22, 23)을 구비하고 있다. 헤더 집합관(22)은, 배플(22c)에 의해 서로 구획된 내부 공간(22a, 22b)을 갖고 있다. 상부의 내부 공간(22a)에는, 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)이 접속되고, 하부의 내부 공간(22b)에는, 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)이 접속되어 있다.

헤더 집합관(23)은, 배플(23f, 23g, 23h, 23i)에 의해 구획되어, 내부 공간(23a, 23b, 23c, 23d, 23e)이 형성되어 있다. 헤더 집합관(22)의 상부의 내부 공간(22a)에 접속되는 다수의 편평 다공관(21b)은, 헤더 집합관(23)의 3개의 내부 공간(23a, 23b, 23c)에 접속되어 있다. 또한, 헤더 집합관(22)의 하부의 내부 공간(22b)에 접속되는 다수의 편평 다공관(21b)은, 헤더 집합관(23)의 3개의 내부 공간(23c, 23d, 23e)에 접속되어 있다.

또한, 헤더 집합관(23)의 내부 공간(23a)과 내부 공간(23e)이 연락 배관(24)에 의해 접속되고, 내부 공간(23b)과 내부 공간(23d)이 연락 배관(25)에 의해 접속되어 있다. 내부 공간(23c)은 열교환부(21)의 상부(내부 공간(22a)에 접속되어 있는 부분)의 일부와 하부(내부 공간(22b)에 접속되어 있는 부분)의 일부를 접속하는 기능도 하고 있다. 이들 구성에 의해, 예를 들면 냉방 운전 시에는, 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)에 의해 헤더 집합관(23) 상부의 내부 공간(23a)에 공급되는 가스 냉매는, 열교환부(21)의 상부에서 열교환을 행하여 액화되고, 헤더 집합관(23)에서 방향 전환하여, 열교환부(21)의 하부를 통하여 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)으로부터 나간다.

알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)은, 유닛 케이싱(10)의 내부에서의 배관을 위해서, 접속부(45)에 있어서 구리제의 가스 냉매 배관(41)에 접속되어 있다. 또한, 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)은, 유닛 케이싱(10)의 내부에서의 배관을 위해서, 접속부(46)에 있어서 구리제의 액냉매 배관(42)에 접속되어 있다.

이미 설명한 바와 같이, 알루미늄이나 알루미늄 합금이 사용되고 있는 실외 열교환기(20)가 알루미늄제의 열교환기이기 때문에, 알루미늄제의 전열 핀(21a)과 알루미늄제의 편평 다공관(21b)과 알루미늄제의 헤더 집합관(22, 23)을 구성하는 주재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다.

(3-2-2) 열교환부

도 6은 실외 열교환기(20)의 열교환부(21)의 편평 다공관(21b)에 대하여 수직인 평면에 있어서의 단면 구조를 도시하는 부분 확대도이다. 전열 핀(21a)은 얇은 알루미늄제의 평판이며, 각 전열 핀(21a)에는 수평 방향으로 연장되는 절결(21aa)이 상하 방향으로 나란히 복수 형성되어 있다. 편평 다공관(21b)은, 전열면으로 되는 상하의 평면부와, 냉매가 흐르는 복수의 내부 유로(21ba)를 갖고 있다. 절결(21aa)의 상하의 폭보다도 조금 두꺼운 편평 다공관(21b)은, 평면부를 상하로 향하게 한 상태로, 간격을 두고 복수단 배열되며, 절결(21aa)에 끼워 넣어진 상태로 임시 고정된다. 이와 같이, 전열 핀(21a)의 절결(21aa)에 편평 다공관(21b)이 끼워 넣어진 상태로 전열 핀(21a)과 편평 다공관(21b)이 납땜된다. 또한, 각 편평 다공관(21b)의 양단부는, 각각 헤더 집합관(22, 23)에 끼워 넣어져 납땜된다. 그 때문에, 헤더 집합관(22)의 내부 공간(22a, 22b)이나 헤더 집합관(23)의 내부 공간(23a, 23b, 23c, 23d, 23e)과 편평 다공관(21b)의 내부 유로(21ba)가 연결되어 있다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 전열 핀(21a)은 상하로 연결되어 있기 때문에, 전열 핀(21a)이나 편평 다공관(21b)에서 발생한 결로는, 전열 핀(21a)을 따라서 하방으로 떨어져, 바닥판(12)에 형성되어 있는 경로를 통하여 외부로 배출된다. 이와 같은 구조에 의해, 열교환부(21)로부터 헤더 집합관(22, 23)이나 열교환기측 가스관(31)이나 열교환기측 액관(32)을 통하여 구리제의 가스 냉매 배관(41)이나 액냉매 배관(42)까지 열교환부(21)에서 발생한 물방울이 전달되는 것이 방지되고 있다.

(3-2-3) 열교환기측 가스관, 열교환기측 액관 및 그 주변 구조

도 7은 알루미늄제의 실외 열교환기(20) 및 그것으로부터 연장되어 있는 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31), 알루미늄제의 열교환기측 액관(32), 구리제의 가스 냉매 배관(41) 및 구리제의 액냉매 배관(42)의 배치를 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 8은 실외 열교환기(20)의 한쪽 측부인 헤더 집합관(22)의 주변을 확대한 부분 확대 사시도이다.

알루미늄제의 헤더 집합관(22)(실외 열교환기(20)의 한쪽 측부)의 상부(내부 공간(22a)의 배치 위치)의 중앙부에 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)이 납땜되고, 하부(내부 공간(22b)의 배치 위치)의 중앙부에 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)이 납땜되어 있다. 그리고, 열교환기측 가스관(31)과 열교환기측 액관(32)은, 헤더 집합관(22)으로부터 동일한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 열교환기측 가스관(31)과 열교환기측 액관(32)은, 편평 다공관(21b)이 헤더 집합관(22) 근방에 있어서 연장되어 있는 방향(이하의 설명에서는 y축 방향이라 표현하는 경우가 있음)에 평행한 방향으로 연장되어 있다.

열교환기측 액관(32)은, 헤더 집합관(22)으로부터 나와 y축 방향으로 연장되고, 수직으로 상승하여 상방을 향하여 연장된다. 이하의 설명에서는, 상하 방향을 z축 방향이라 표현하는 경우가 있다. z축 방향으로 연장된 열교환기측 액관(32)은, 헤더 집합관(22)에 설치된 알루미늄제의 브래킷(28)에 의해 지지되고 있다. 브래킷(28)을 통과한 위치, 즉 열교환기측 가스관(31)이 헤더 집합관(22)에 접속되어 있는 위치보다도 아래의 위치에서, 열교환기측 액관(32)은 다시 y축 방향으로 구부러진다. 그리고, y축 방향으로 조금 연장된 시점에서 열교환기측 액관(32)은 z축 방향의 하방을 향하여 절곡된다. 그리고, 열교환기측 액관(32)의 상승 높이보다 적은 거리만큼 내려간 곳에, 열교환기측 액관(32)은 단부를 갖는다. 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)의 단부에 구리제의 액냉매 배관(42)이 납땜되어 접속된다. 즉, 열교환기측 액관(32)의 단부가 열교환기측 액관(32)과 액냉매 배관(42)의 접속부(46)의 일부를 구성한다. 이와 같이, 열교환기측 액관(32)은 z축 방향으로 상승하고, y축 방향으로 진행하고, 그리고 다시 z축 방향으로 하강하는 구조를 갖는 방향 전환부(32a)를 갖고 있다.

열교환기측 가스관(31)은, 헤더 집합관(22)으로부터 나와 y축 방향으로 연장되고, 열교환기측 액관(32)이 상승하는 위치와 거의 동일 위치에서 z축 방향으로 상승한다. 그리고, 열교환부(21)의 상단부 부분보다도 낮은 위치에서 전방을 향하여 절곡된다. 이하의 설명에 있어서, y축 방향 및 z축 방향에 수직인 전후의 방향을 x축 방향이라 표현하는 경우가 있다. x축 방향으로 조금 연장된 위치에서 열교환기측 가스관(31)은 z축 방향으로 하강한다. 그리고, 열교환기측 액관(32)보다도 높은 위치에 단부를 갖는다. 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)의 단부에 구리제의 가스 냉매 배관(41)이 납땜되어 접속된다. 즉 열교환기측 가스관(31)의 단부가 열교환기측 가스관(31)과 가스 냉매 배관(41)의 접속부(45)의 일부를 구성한다. 이와 같이, 열교환기측 가스관(31)은, z축 방향으로 상승하고, x축 방향으로 진행하고, 그리고 다시 z축 방향으로 하강하는 구조를 갖는 방향 전환부(31a)를 갖고 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 평면에서 보아, 열교환기측 액관(32)의 방향 전환부(32a)는, 열교환기측 가스관(31)의 방향 전환부(31a)와 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 그것에 의해, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 축이 서로 거리 L만큼 어긋나서, 열교환기측 가스관(31)과 가스 냉매 배관(41)의 접속부(45)의 바로 아래의 영역(47) 이외의 영역에 열교환기측 액관(32)이 배치되는 구조로 되어 있다. 또한, 접속부(45)의 바로 아래의 영역(47) 이외의 영역에 열교환기측 액관(32)을 배치하기 위해서는, 반드시 방향 전환부(31a)와 방향 전환부(32a)가 직교하고 있을 필요는 없고, 소정의 각도로써 교차하고 있으면 된다. 단, 소정의 각도는, 배관 스페이스를 콤팩트하게 하기 위해서, 90도 정도인 것이 바람직하다.

(4) 공기 조화 장치의 특징

(4-1)

상술한 공기 조화 장치(1)에서는, 예를 들면 난방 운전 시에, 구리제의 가스 냉매 배관(41)(구리제의 가스 배관)에서 결로가 발생하면, 그 결로수에 가스 냉매 배관(41)으로부터 구리 이온이 녹아, 구리 이온을 포함하는 결로수가 가스 냉매 배관(41)의 표면에 저류된다. 그러나, 가스 냉매 배관(41)의 위로부터 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)(알루미늄제의 가스관)이 접속되어 있기 때문에, 하방의 가스 냉매 배관(41)의 표면의 결로수가 상방의 열교환기측 가스관(31)을 향하여 이동하는 일은 없다. 그 때문에, 구리제의 가스 냉매 배관(41)의 결로에 의해 발생한 구리 이온을 포함하는 결로수가 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)에 닿는 일은 없다.

한편, 구리제의 가스 냉매 배관(41)보다도 하방에 위치하는 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)은, 열교환기측 가스관(31)과 가스 냉매 배관(41)의 접속부(45)의 바로 아래의 영역(47)에는 배치되어 있지 않다. 접속부(45)에는, 접속을 위한 요철이 많아， 접속부(45)로부터 구리 이온을 포함하는 결로수가 적하되기 쉽지만, 그 적하된 결로수는, 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)에 닿기 어렵게 되어 있다. 그것에 의해, 구리제의 가스 냉매 배관(41)에서 발생한 구리 이온을 포함하는 결로수에 기인하는 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)의 부식의 촉진이 방지된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 접속부(45)의 상하로, 열교환기측 가스관(31) 및 가스 냉매 배관(41)이 연직으로 연장되는 경우(z축 방향으로 연장되는 경우)에 대하여 설명하였기 때문에, 접속부(45)의 바로 아래의 영역(47)은, 평면에서 보아 접속부(45)의 위치와 거의 겹쳐 있었다. 그러나, 각 기기의 배치나 배관의 깔기에 따라서는, 접속부(45)로부터 z축 방향에 대하여 소정의 각도로써 가스 냉매 배관(41)이 연장되는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는, 결로수가 가스 냉매 배관(41)을 타고 이동하는 경우가 있기 때문에, 평면에서 보아, 가스 냉매 배관(41)을 투영한 영역도 접속부(45)의 바로 아래의 영역에 포함된다.

또한, 평면에서 보아, 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)과 겹치는 가스 냉매용 관은, 모두가 알루미늄제인 것이 바람직하다. 알루미늄제의 가스 냉매용 관에서 결로가 발생해도, 결로수에 포함되는 것은 알루미늄 이온이기 때문에, 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)의 부식을 촉진시키는 효과가 구리 이온을 포함하는 경우에 비해 매우 작기 때문이다.

(4-2)

상술한 공기 조화 장치(1)에서는, 헤더 집합관(22)으로부터 연장되는 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)에 방향 전환부(32a)(제1 방향 전환부)가 설치되어 있다. 그 때문에, 구리제의 액냉매 배관(42)을 타고 이동하는 물방울이 있어도, 이 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)의 방향 전환부(32a)에 의해 물방울의 진행에 대하여 z축 방향으로 관이 상승하는 개소가 있기 때문에, 물방울의 진행은 방향 전환부(32a)에서 멈춘다. 그 결과, 구리제의 액냉매 배관(42)에서 발생한 구리 이온을 포함하는 물에 의해 알루미늄제의 실외 열교환기(20)의 부식이 촉진되는 것을 방지할 수 있다.

(4-3)

상술한 공기 조화 장치(1)에서는, 열교환기측 가스관(31)과 열교환기측 액관(32)이 동일 방향(y축 방향)으로 연장되어 있지만, 열교환기측 가스관(31)의 방향 전환부(31a)(제2 방향 전환부)가 x축 방향으로 연장되고, 열교환기측 액관(32)의 방향 전환부(32a)(제1 방향 전환부)가 y축 방향으로 연장되어, 평면에서 보아 서로 직교하는 방향으로 배치되어 있다.

알루미늄제의 열교환기측 가스관(31)을 구리제의 가스 냉매 배관(41)에 위로부터 접속하고, 또한 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)을 구리제의 액냉매 배관(42)에 위로부터 접속할 필요가 있기 때문에, 배관에 필요한 스페이스가 커지는 경향이 있다. 그러나, 이와 같이 열교환기측 가스관(31)의 방향 전환부(31a)와 열교환기측 액관(32)의 방향 전환부(32a)를 교차하는 방향으로 배치함으로써, 양쪽을 꺾어서 열교환기의 높이(상하 방향의 길이)의 범위 내에 들어가게 하면서 스페이스를 크게 취하지 않고 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)의 배치 위치를 접속부(45)의 바로 아래의 영역(47)으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이와 같이, 알루미늄제의 열교환기측 액관(32)의 부식의 촉진을 방지하면서 실외 열교환기(20)의 주위, 나아가서는 공조 실외기(2)의 상하 방향의 콤팩트화를 도모할 수 있다.

(4-4)

상술한 공기 조화 장치(1)는, 알루미늄제의 실외 열교환기(20)가, 서로 대향하도록 배열된 다수의 알루미늄제의 편평 다공관(21b)(편평관)과, 다수의 편평 다공관(21b)이 접속되어 있는 알루미늄제의 헤더 집합관(22, 23)과, 다수의 편평 다공관에 접합된 다수의 전열 핀(21a)(핀)을 구비하여 구성되어 있다.

그리고, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 열교환기측 가스관(31)은, 헤더 집합관(22)의 내부 공간(22a)의 중앙부(헤더 집합관의 상부의 중앙 부근)에 접속되어 있다. 그 때문에, 예를 들면 열교환기측 가스관(31)으로부터 헤더 집합관(22)의 내부 공간(22a)에 들어가는 가스 냉매는, 상하로 균등하게 퍼져, 헤더 집합관(22)으로부터 열교환부(21)의 상부에 유입된다. 그 때문에, 실외 열교환기(20)에 있어서의 냉매의 편류가 발생하기 어렵게 되어 있다. 가스 냉매가 흐르는 방향이 반대인 경우, 즉 헤더 집합관(22)으로부터 열교환기측 가스관(31)을 향하여 흐르는 경우도 마찬가지로 편류의 발생은 억제된다.

(5) 변형예

(5-1) 변형예 A

상기 실시 형태의 공기 조화 장치(1)에서는, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 헤더 집합관(22)으로부터 열교환기측 가스관(31) 및 열교환기측 액관(32)이 동일한 y축 방향으로 연장되는 경우에 대하여 설명하였지만, 열교환기측 가스관(31) 및 열교환기측 액관(32)이 상이한 방향으로 연장되도록 구성하고, 그것에 의해 접속부(45)의 바로 아래의 영역(47) 이외에 열교환기측 액관(32)이 배치되도록 구성해도 된다. 예를 들면, 평면에서 보아, 열교환기측 가스관(31)이 헤더 집합관(22)으로부터 y축 방향에 대하여 전방면측으로 소정 각도 기울어져 연장되고, 열교환기측 액관(32)이 헤더 집합관(22)으로부터 y축 방향에 대하여 배면측으로 소정 각도 기울어져 연장되도록 구성할 수도 있다.

(5-2) 변형예 B

상기 실시 형태에서는, 열교환기측 가스관(31) 및 열교환기측 액관(32)이 각각 하나인 경우에 대하여 설명하였지만, 열교환기측 가스관(31) 및 열교환기측 액관(32) 중 어느 하나, 혹은 양쪽이 복수 설치되어 있는 구성이어도 된다.

(5-3) 변형예 C

상기 실시 형태에서는, 가스 냉매 배관(41)과 헤더 집합관(22) 사이나 액냉매 배관(42)과 헤더 집합관 사이에는, 알루미늄제의 열교환기측 가스관(31) 및 열교환기측 액관(32)만이 설치되어 있지만, 분류기 등의 다른 부품이 설치되어도 된다. 이와 같은 구성을 취하는 경우에는, 분류기를 열교환기측 가스관이나 열교환기측 액관의 연장 부분으로 간주하여, 분류기와 구리제의 가스 냉매 배관이나 액냉매 배관의 접속 개소가 접속부로 된다.

1 : 공기 조화 장치
2 : 공조 실외기
3 : 공조 실내기
10 : 유닛 케이싱
20 : 실외 열교환기
21 : 열교환부
21a : 전열 핀
21b : 편평 다공관
22, 23 : 헤더 집합관
31 : 열교환기측 가스관
32 : 열교환기측 액관
40 : 팽창 밸브
41 : 가스 냉매 배관
42 : 액냉매 배관

Claims (4)

1. 상하 방향으로 세워서 배치되며, 공기와 냉매의 열교환을 행하기 위한 알루미늄제의 열교환기(20)와,
   상기 알루미늄제의 열교환기의 측부로부터 연장되며, 가스 냉매를 흘리기 위한 알루미늄제의 가스관(31)과,
   상기 알루미늄제의 열교환기의 상기 측부 중의 상기 알루미늄제의 가스관의 하방으로부터 연장되며, 액냉매를 흘리기 위한 알루미늄제의 액관(32)과,
   가스 냉매를 흘리기 위한 구리제의 가스 배관(41)을 구비하고,
   상기 알루미늄제의 가스관은, 상기 구리제의 가스 배관의 상방으로부터 상기 구리제의 가스 배관에 접속부에 있어서 접속되고,
   상기 알루미늄제의 액관은, 상기 알루미늄제의 가스관과 상기 구리제의 가스 배관의 상기 접속부의 바로 아래 이외의 영역에 배치되어 있는 공기 조화 장치.
2. 제1항에 있어서,
   액냉매를 흘리기 위한 구리제의 액배관(42)을 더 구비하고,
   상기 알루미늄제의 액관은, 상기 알루미늄제의 열교환기의 상기 측부로부터 나와 상방을 향하여 연장된 후에 U턴하여 하방을 향하여 연장되는 제1 방향 전환부(32a)를 갖고, 상기 제1 방향 전환부의 단부에 상기 구리제의 액배관이 하방으로부터 접속되어 있는 공기 조화 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 알루미늄제의 가스관은, 상기 알루미늄제의 액관이 연장되는 방향과 동일한 방향으로 연장되고, 상기 알루미늄제의 열교환기의 상기 측부로부터 나와 상방을 향하여 연장된 후에 U턴하여 하방을 향하여 연장되는 제2 방향 전환부(31a)를 갖고, 상기 제2 방향 전환부의 단부에 상기 구리 가스관이 하방으로부터 접속되고, 평면에서 보아 상기 제2 방향 전환부가 상기 제1 방향 전환부에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 있는 공기 조화 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 알루미늄제의 열교환기는, 복수의 알루미늄제의 편평관(21b)과, 복수의 상기 편평관이 접속된 알루미늄제의 헤더 집합관(22, 23)과, 복수의 상기 편평관에 접합된 복수의 알루미늄제의 핀(21a)을 갖고, 복수의 상기 편평관의 내부를 흐르는 유체가 복수의 상기 편평관의 외부를 흐르는 공기와 열교환하도록 구성되고,
   상기 알루미늄제의 가스관은, 상기 헤더 집합관의 상부의 중앙 부근에 접속되고,
   상기 알루미늄제의 액관은, 상기 헤더 집합관의 하부에 접속되어 있는 공기 조화 장치.

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