KR20150031578A - 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 응축기를 통과한 냉매 중 분지된 일부 냉매가 열교환 하는 과냉각 장치 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 과냉각 장치에는, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 메인유입부가 구비되는 과냉각 본체; 상기 과냉각 본체의 내부에 제공되며, 상기 메인유입부를 통하여 유입된 냉매가 유동하는 다수의 내부배관; 및 상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 분지된 일부 냉매가 감압된 후 유입되어 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 되도록 하는 인젝션 유입부가 포함되며, 상기 다수의 내부배관의 외주면에는, 내부 방향으로 함몰된 다수의 곡부 및 상기 다수의 곡부와 교번하여 배치되고 외부 방향으로 돌출되는 다수의 산부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 조화기 {An air conditioner}

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.

공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.

상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.

이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다.

실외기에는 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 포함되며, 실내기에는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 포함된다. 공기 조화기는 냉방 모드 또는 난방 모드로 전환 가능하게 작동될 수 있다.

상기 공기 조화기가 냉방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기, 상기 실내 열교환기는 증발기로 기능한다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방모드로 운전되는 경우, 상기 실외 열교환기는 증발기, 상기 실내 열교환기는 응축기로서 기능한다.

한편, 공기조화기에는 응축기에서 응축된 냉매가 팽창되기 이전에 과냉각되도록 하는 과냉각 열교환기가 더 포함된다. 상기 과냉각 열교환기는, 냉동 사이클을 순환하는 메인 냉매와, 상기 메인 냉매로부터 일부 분지되어 팽창된 분지 냉매간에 열교환이 이루어지도록 구성된다. 상기 메인 냉매와 분지 냉매간의 열교환에 의하여, 상기 메인 냉매는 과냉각 될 수 있다.

본 출원인은 이전에 과냉각 열교환기가 포함된 공기 조화기를 출원하여 등록받은 바 바 있다(등록번호 10-0505238호, 등록일자 2005년 7월 25일).

도 1은 종래의 과냉각 열교환기의 구성을 보여주는 단면도이다.

종래의 과냉각 열교환기에는, 외관(2) 및 상기 외관(2)의 내부에 배치되는 내관(3)이 포함된다. 상기 외관(2)의 내부에는 제 1 유동공간부(4)가 형성되며, 상기 내관(3)의 내부에는 제 2 유동공간부(5)가 형성된다.

상기 제 1 유동공간부(4)를 유동하는 제 1 냉매와, 상기 제 2 유동공간부(5)를 유동하는 제 2 냉매간에 열교환이 이루어지며, 이 과정에서 상기 제 1 냉매 또는 제 2 냉매의 과냉각이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 종래의 과냉각 열교환기는, 외관의 내부에 1개의 내관이 제공되는 2중관 형상으로 구성되므로, 냉매간 열교환이 이루어지는 전열면적이 크지 않고 이에 따라 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 상대적으로 유동공간이 큰 제 1 유동공간부(4)에 액상의 냉매가 유동하고, 유동공간이 작은 제 2 유동공간부(5)에 2상 상태의 냉매가 유동함으로써, 상기 액상의 냉매의 유동속도가 감소하여 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉매의 과냉각을 통하여 냉동사이클의 효율을 증대시키는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 응축기를 통과한 냉매 중 분지된 일부 냉매가 열교환 하는 과냉각 장치 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 과냉각 장치에는, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 메인유입부가 구비되는 과냉각 본체; 상기 과냉각 본체의 내부에 제공되며, 상기 메인유입부를 통하여 유입된 냉매가 유동하는 다수의 내부배관; 및 상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 분지된 일부 냉매가 감압된 후 유입되어 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 되도록 하는 인젝션 유입부가 포함되며, 상기 다수의 내부배관의 외주면에는, 내부 방향으로 함몰된 다수의 곡부 및 상기 다수의 곡부와 교번하여 배치되고 외부 방향으로 돌출되는 다수의 산부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 내부배관에는, 상기 다수의 곡부와 다수의 산부에 대응하여, 경사지게 또는 라운드지게 연장되는 내주면이 포함된다.

또한, 상기 메인유입부에 결합되며, 상기 메인유입부를 통하여 유입된 냉매를 상기 다수의 내부배관으로 분배하는 분배장치가 더 포함된다.

또한, 상기 분배장치에는, 상기 메인유입부에 결합되는 제 1 배관 결합부; 상기 과냉각 본체에 결합되는 본체 결합부; 및 상기 제 1 배관 결합부로부터 상기 본체 결합부를 향하여, 냉매의 유동단면적이 커지도록 경사지게 연장되는 확관부가 포함된다.

또한, 상기 분배장치에는, 상기 본체 결합부의 단부에 결합되며, 상기 인젝션 유입부를 통하여 유입된 냉매가 상기 분배장치로 유입되는 것을 제한하는 차폐부; 및 상기 차폐부에 형성되며, 상기 다수의 내부배관이 결합되는 내관 결합부가 포함된다.

또한, 상기 다수의 내부배관에는, 상기 내관 결합부를 관통하여 상기 분배장치의 내부로 미리 설정된 깊이만큼 삽입되는 삽입부가 포함된다.

또한, 상기 다수의 내부배관을 유동한 냉매가 혼합되도록 하는 합지장치가 더 포함되며, 상기 합지장치에는, 냉매의 유동방향을 기준으로, 유동 단면적이 작아지도록 경사지게 또는 라운드지게 연장되는 축관부가 포함된다.

또한, 상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 합지장치에 결합되어 냉매의 배출을 가이드 하는 메인토출부; 및 상기 인젝션 유입부를 통하여 유입된 냉매가 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 된 후, 배출되도록 하는 인젝션 토출부가 더 포함된다.

또한, 상기 다수의 내부배관에 결합되어, 상기 다수의 내부배관의 요동을 방지하는 고정장치가 더 포함된다.

또한, 상기 고정장치에는, 상기 다수의 내부배관의 적어도 일부의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 배관 수용부; 상기 배관 수용부의 일측 단부로부터 연장되는 제 1 연장부; 및 상기 배관 수용부의 타측 단부로부터 연장되어 상기 다수의 내부배관을 지지하는 제 2 연장부가 포함된다.

또한, 상기 제 1 연장부와 제 2 연장부는 서로 수렴되는 방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 내부배관의 내측에 제공되는 고정 본체; 및 상기 고정 본체의 외주면에 형성되며, 상기 다수의 내부배관의 외주면에 결합되는 다수의 결합부가 포함된다.

또한, 상기 다수의 결합부는 용접점을 구성하는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 응축기를 통과한 냉매 중 분지된 일부 냉매가 열교환 하는 과냉각 장치 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 과냉각 장치에는, 상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 메인유입부가 구비되는 과냉각 본체; 상기 과냉각 본체의 내부에 제공되며, 스파이럴 형상을 가지는 다수의 내부배관; 상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 분지된 일부 냉매가 감압된 후 유입되어 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 되도록 하는 인젝션 유입부; 및 상기 다수의 내부배관의 내측 또는 외측에 결합되어, 상기 다수의 내부배관의 요동을 방지하는 고정장치가 포함된다.

이러한 본 발명에 의하면, 과냉각 장치에 다수의 내부 배관을 구비하고, 상기 다수의 내부 배관의 내측을 유동하는 제 1 냉매와, 내부 배관의 외측을 유동하는 제 2 냉매간 열교환이 이루어짐으로써 열교환 면적을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 내부 배관의 외주부는 산과 골이 교번하여 배치되고, 그 내주부는 라운드 또는 절곡되어 형성되므로, 냉매의 열교환 면적이 증대될 수 있다.

그리고, 열교환 면적이 증대됨으로써 과냉각 효율이 상승되고, 충분한 과냉을 확보함으로써 냉동 사이클의 운전효율이 증대될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 과냉각 장치의 양단에는 상기 내부 배관에 결합되는 분배장치가 제공되고 내부 배관이 분배 장치의 내측으로 소정 깊이 이상 삽입되므로, 내부 배관과 분배장치의 용접 결합시 내부 배관이 막히게 되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 분배장치에는 냉매를 확산시키는 확관부가 포함되므로, 메인 유입부를 통하여 유입된 액상 냉매가 다수의 내부 배관으로 용이하게 분배될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 과냉각 장치에는 다수의 내부 배관을 고정시키기 위한 고정 장치가 구비될 수 있으므로, 상기 내부 배관의 흔들림에 의한 소음이나 진동의 발생을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 과냉각 장치를 통과한 냉매를 압축기에 인젝션 함으로써 압축기를 순환하는 냉매량을 증가시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 난방 능력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 과냉각 장치를 간단하게 구성하여, 장치의 컴팩트화를 구현할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 과냉각 열교환기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 과냉각 장치의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 4는 도 3의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 도 3의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내부 배관의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 III-III'를 따라 절개한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고정장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고정장치의 구성을 보여주는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)에는 냉매가 순환하는 냉동 사이클이 구동된다. 상기 공기 조화기(10)는 냉매의 순환 방향에 따라 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다.

공기 조화기(10)가 난방운전을 수행하는 경우, 상기 공기 조화기(10)에는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(11)와, 상기 압축기(11)로 흡입되는 냉매 중 액 냉매를 분리하기 위한 기액 분리기(40)와, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매가 실내공기와 열교환되도록 하는 실내 열교환기(20)와, 상기 실내 열교환기(20)에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 실외 팽창장치(38)와, 팽창된 냉매가 외기와 열교환되도록 하는 실외 열교환기(30)와, 상기 압축기(11)에서 토출된 냉매의 순환 방향을 전환하는 사방 밸브(50) 및 이들 구성을 연결하며 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매관(60)이 포함된다.

그리고, 상기 실내 열교환기(20) 및 실외 열교환기(30)의 일측에는, 냉매와 열교환 되는 유체(공기)를 불어주기 위한 송풍팬(25,35)이 각각 제공된다. 상기 송풍팬(25,35)에는, 실내팬(25) 및 실외팬(35)이 포함된다.

한편, 상기 사방 밸브(50)의 제어에 따라 냉방운전이 수행되는 경우, 냉매의 순환방향은 위에서 설명한 난방운전에서의 냉매순환 방향과 반대가 된다. 즉, 냉매는 압축기(11) 및 실외 열교환기(30)를 통과한 후 실내 팽창장치(28)에서 팽창되며, 실내 열교환기(20)에서 열교환 된다.

공기 조화기(10)가 냉방운전을 수행하는 경우, 냉매의 유동방향을 기준으로 상기 실외 열교환기(30)와 실내 열교환기(20)의 사이에는, 상기 실외 열교환기(30)에서 응축된 냉매를 과냉각 하기 위한 과냉각 장치(100, 과냉각기 또는 과냉각 열교환기라 칭할 수 있음)가 제공된다.

상기 냉매관(60)에는, 상기 과냉각 장치(100)로 메인 냉매를 유입시키기 위한 메인 유입부(71) 및 상기 과냉각 장치를 거친 메인 냉매의 토출을 가이드 하는 메인 토출부(72)가 포함된다. 상기 메인 냉매는, 상기 냉매관(60)을 유동하는 냉매로서, "제 1 냉매"라 이름할 수 있다.

상기 공기 조화기(10)에는, 상기 냉매관(60)의 제 1 냉매 중 적어도 일부 냉매가 분지하여 상기 압축기(11)로 인젝션 하기 위한 인젝션 유로(150)가 포함된다. 상기 인젝션 유로(150)는 상기 냉매관(60)으로부터 분지되어 상기 과냉각 장치(100)에 연결된다. 상기 제 1 냉매에서 분지된 적어도 일부의 냉매를 "제 2 냉매"라 이름한다.

상기 인젝션 유로(150)에는, 분지된 냉매가 상기 과냉각 장치(100)로 유입되도록 하는 인젝션 유입부(151)가 포함된다. 상기 인젝션 유입부(151)는 상기 메인 유입부(71)와는 다른 위치에 규정되는 유입부로서 이해된다.

그리고, 상기 인젝션 유로(150)에는, 상기 인젝션 유입부(151)를 통하여 유입된 냉매가 상기 과냉각 장치(100)를 통과한 후 유출되도록 가이드 하는 인젝션 토출부(152)가 포함된다. 상기 인젝션 토출부(152)는 상기 메인 토출부(72)와는 다른 위치에 규정되는 유입부이며, 상기 인젝션 토출부(152)를 통하여 토출된 냉매는 상기 압축기(11)로 인젝션 될 수 있다.

이와 같이, 상기 냉매관(60)을 유동하는 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 과냉각 장치(100)에 통과시키고, 이를 상기 압축기(11)에 유입시킴으로써 압축기 또는 냉매 시스템을 순환하는 냉매의 양을 증가시킬 수 있게 된다.

상기 인젝션 유로(150)에는, 상기 제 2 냉매를 팽창시키기 위한 인젝션 팽창장치(155)가 포함된다. 상기 제 2 냉매는 상기 인젝션 팽창장치(155)를 통과하면서 상기 제 1 냉매보다 저온 저압으로 변화되며, 상기 과냉각 장치(100)에서 상기 제 1 냉매와 열교환 하면서 상기 제 1 냉매를 과냉시킬 수 있다.

상기 과냉각 장치(100)에서 과냉된 제 1 냉매는 상기 실내 팽창장치(28)를 거치면서 팽창되고, 상기 실내 열교환기(20)에서 증발될 수 있다 (냉방 운전시).

위에서는 공기 조화기의 냉방 운전시 과냉각 장치에서의 냉매 유동을 설명하였으나, 상기 사방변(50)이 조절되어 난방 운전이 수행되는 경우에는 이와는 반대의 냉매 유동을 형성한다.

상세히, 상기 실내 열교환기(20)에서 응축된 냉매는 상기 메인 토출부(72)를 통하여 상기 과냉각 장치(100)로 유입되어 상기 메인 유입부(71)로 유출된다. 그리고, 유출된 제 1 냉매는 상기 실외 팽창장치(38)에서 팽창된 후 상기 실외 열교환기(30)에서 증발된다.

한편, 상기 메인 유입부(71)에서 유출된 제 1 냉매 중 일부의 냉매, 즉 제 2 냉매는 상기 인젝션 유로(150)로 분지되며, 상기 인젝션 팽창장치(150)에서 팽창되어 상기 과냉각 장치(150)로 유입된다. 상기 과냉각 장치(100)의 내부에서 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매는 열교환되며, 열교환 과정에서 상기 제 1 냉매는 과냉되고 상기 제 2 냉매는 기화되어 상기 압축기(11)로 인젝션 된다.

이하에서는, 상기 과냉각 장치(100)의 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 과냉각 장치의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 4는 도 3의 I-I'를 따라 절개한 단면도이고, 도 5는 도 3의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 과냉각 장치(100)에는, 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매가 유동하는 유동 공간(111)을 형성하는 과냉각 본체(110)가 포함된다. 상기 과냉각 본체(110)는 내부가 비어있는 중공의 배관으로 형성될 수 있다.

상기 과냉각 장치(100)에는, 상기 과냉각 본체(110)의 일측에 제공되며 냉방 운전시 상기 제 1 냉매의 유입을 가이드 하는 메인 유입부(71) 및 상기 과냉각 본체(110)의 타측에 제공되며 상기 제 1 냉매의 유출을 가이드 하는 메인 토출부(72)가 포함된다. 상기 메인 유입부(71)는 상기 과냉각 본체(110)의 일측 단부에 형성되고, 상기 메인 토출부(72)는 상기 과냉각 본체(110)의 타측 단부에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 과냉각 장치(100)에는, 상기 과냉각 본체(110)의 외주면 일측에 제공되며 상기 제 2 냉매의 유입을 가이드 하는 인젝션 유입부(151) 및 상기 과냉각 본체(110)의 외주면 타측에 제공되며 상기 제 2 냉매의 유출을 가이드 하는 인젝션 토출부(152)가 포함된다.

상기 메인 유입부(71) 및 인젝션 유입부(151)는 상기 과냉각 본체(110)로 냉매를 유입시키는 점에서, 각각 "제 1 유입부" 및 "제 2 유입부"라 이름할 수 있다. 그리고, 상기 메인 토출부(72) 및 인젝션 토출부(152)는 상기 과냉각 본체(110)로부터 냉매를 유출시키는 점에서, 각각 "제 1 토출부" 및 "제 2 토출부"라 이름할 수 있다.

상기 메인 유입부(71)와 과냉각 본체(110)의 사이에는, 상기 메인 유입부(71)를 통하여 유입된 제 1 냉매를 다수의 경로(유로)로 분지시키기 위한 분배장치(120)가 포함된다. 상기 분배장치(120)는 상기 메인 유입부(71)와 내부 배관(140)의 사이에 제공되는 구성으로 이해될 수도 있다.

상기 분배장치(120)에는, 상기 분배장치(120)의 일측에 형성되며 상기 메인 유입부(71)가 결합되는 제 1 배관 결합부(121) 및 상기 분배장치(120)의 타측에 형성되며 상기 과냉각 본체(110)가 결합되는 본체 결합부(125)가 포함된다.

상기 분배장치(120)는 상기 제 1 배관 결합부(121)로부터 상기 본체 결합부(125)까지 연장되는 중공의 배관 형상을 가질 수 있다.

상기 분배장치(120)에는, 상기 제 1 배관 결합부(121)로부터 상기 본체 결합부(125)를 향하여 유동공간이 확장되도록 하는 확관부(123)가 더 포함된다. 상기 확관부(123)는 상기 제 1 배관 결합부(121)로부터 상기 본체 결합부(125)를 향하여 기 분배장치(120)의 내경이 커지도록, 경사지게 또는 라운드지게 연장된다.

상기 제 1 배관 결합부(121)를 통하여 상기 분배장치(120)로 유입된 냉매는 상기 확관부(123)에 의하여 가이드 되어 확산되며, 다수의 내부배관(140)으로 고르게 분배되어 유입될 수 있다.

상기 분배장치(120)에는, 상기 본체 결합부(125)의 단부에 결합되며 상기 인젝션 유입부(151)를 통하여 유입된 제 2 냉매가 상기 분배장치(120)로 유입되는 것을 제한하는 제 1 차폐부(126) 및 상기 제 1 차폐부(126)에 형성되며 다수의 내부배관(140)이 결합되는 제 1 내관 결합부(127)가 더 포함된다. 상기 제 1 내관 결합부(127)는 상기 다수의 내부배관(140)의 수에 대응하여, 다수 개가 형성될 수 있다.

상기 다수의 내부 배관(140)에는, 상기 제 1 내관 결합부(127)를 관통하여 상기 분배장치(120)의 내부로 연장되는 삽입부(149)가 포함된다. 상기 삽입부(149)는 상기 다수의 내부 배관(140)의 양측에 형성될 수 있다.

상기 다수의 내부 배관(140)은 상기 분배장치(120)로 소정 깊이만큼 삽입되어 상기 분배장치(120)에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 소정 깊이는 5mm 일 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 분배장치(120)와 다수의 내부 배관(140)이 용접 결합될 때 상기 제 1 내관 결합부(127)가 막히는 현상을 방지할 수 있다.

상기 다수의 내부 배관(140)에는, 상기 분배장치(120)를 통하여 분배된 제 1 냉매가 유입될 수 있다. 일례로, 상기 내부 배관(140)은 모세관(capillary tube)일 수 있다.

그리고, 상기 다수의 내부 배관(140)은 서로 이격된 상태에서 상기 과냉각 본체(110)의 길이 방향으로 길게 연장될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 다수의 내부 배관(140)은 상기 분배장치(120)의 제 1 내관 결합부(127)에 결합되어, 상기 제 1 냉매가 상기 과냉각 본체(110)의 일측으로부터 타측으로 전달되도록 가이드 한다.

상기 과냉각 본체(110)와 메인 토출부(72)의 사이에는, 상기 내부 배관(140)의 내부를 따라 유동하는 제 1 냉매를 합지하는 합지장치(130)가 제공된다. 상기 합지장치(130)의 일측에는 상기 다수의 내부 배관(140)이 결합되며, 타측에는 상기 메인 토출부(72)가 결합된다.

상기 합지장치(130)는 중공의 배관 형상을 가진다. 그리고, 상기 합지장치(130)에는, 상기 제 2 냉매가 상기 합지장치(130)의 내부로 유입되는 것을 제한하는 제 2 차폐부(136)와, 상기 제 2 차폐부(136)에 형성되며 다수의 내부배관(140)이 결합되는 제 2 내관결합부(137)와, 상기 다수의 내부배관(140)에서 배출된 냉매를 상기 메인 토출부(72)측으로 가이드 하는 축관부(133) 및 상기 메인 토출부(72)에 결합되는 제 2 배관 결합부(131)가 포함된다.

상기 축관부(133)는 상기 제 2 내관 결합부(137)로부터 상기 제 2 배관 결합부(131)까지, 즉 냉매의 유동방향을 기준으로, 유동 단면적이 작아지도록 경사지게 또는 라운드지게 연장될 수 있다.

그리고, 상기 내부배관(140)에는, 상기 합지장치(130)의 내부로 소정깊이 만큼 삽입되는 삽입부(149)가 형성된다. 즉, 상기 삽입부(140)는 상기 내부배관(140)의 양측에 형성되어, 상기 분배장치(120) 및 합지장치(130)에 삽입되도록 구성될 수 있다.

상기 제 1 냉매는 상기 합지장치(130)에 유입되어 서로 혼합될 수 있으며, 상기 메인 토출부(72)를 통하여 상기 과냉각 장치(100)에서 배출될 수 있다.

도 5에는, 상기 내부배관(140)이 상기 과냉각 본체(110)의 내부에 5개가 제공되는 것으로 도시되나, 내부배관(140)의 수는 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 수로 제공될 수 있다.

한편, 상기 인젝션 유입부(151)를 통하여 유입된 제 2 냉매는 상기 과냉각 본체(110)의 내부를 유동하며, 유동 과정에서 상기 다수의 내부배관(140)을 유동하는 제 1 냉매와 열교환된 후 상기 인젝션 토출부(152)를 통하여 유출된다.

상기 과냉각 본체(110)의 내부에는, 제 1 냉매가 유동하는 제 1 유로 및 제 2 냉매가 유동하는 제 2 유로가 포함된다.

상기 제 1 유로는 제 1 냉매가 상기 메인 흡입부(71)에서 유입되어 상기 메인 토출부(72)를 통하여 유출될 때까지 유동하는 경로로서 상기 다수의 내부배관(140)의 내부에 형성된다. 그리고, 상기 제 2 유로는 상기 제 2 냉매가 상기 인젝션 유입부(151)에서 유입되어 상기 인젝션 토출부(152)를 통하여 유출될 때까지 유동하는 경로로서 상기 다수의 내부배관(140)의 외부에 형성된다.

그리고, 상기 제 1 유로에는 액상의 냉매가 유동하며, 상기 제 2 유로에는 액상과 기상의 2상 냉매가 유동한다. 즉, 액상의 냉매가 상대적으로 유동 단면적이 작은 다수의 내부배관(140)으로 분배되므로 그 유속이 빨라져 열교환 성능이 개선될 수 있다.

만약, 2상 냉매가 상기 다수의 내부배관(140)에 분배되는 경우, 일부 내부배관에는 액상 냉매가 유동하고 다른 내부배관에는 기상 냉매가 유동하여 열교환 성능이 저하될 수 있는데, 본 실시예는 액상의 단상 냉매가 상기 다수의 내부배관(140)으로 유입됨으로써 이러한 현상을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내부 배관의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6의 III-III'를 따라 절개한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내부 배관(140)은 스파이럴(spiral) 형상을 가지는 중공의 배관으로 구성된다. 즉, 상기 내부 배관(140)의 외주면은 소정 방향으로 비틀어진 형상을 가지며, 울퉁 불퉁한 표면을 가지도록 구성된다.

상세히, 내부 배관(140)에는, 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매간 열교환이 이루어지는 열교환부(141,142)가 포함된다. 상기 열교환부(141,142)에는, 상기 내부 배관(140)의 외주면을 형성하는 외주부(141) 및 상기 내부 배관(140)의 내주면을 형성하는 내주부(145)가 포함된다.

상기 외주부(141)에는, 다수의 곡부(142) 및 다수의 산부(143)가 포함된다. 상기 다수의 곡부(142) 및 산부(143)는 서로 교번하여 배치될 수 있다.

상기 다수의 곡부(142)는 상기 내부 배관(140)의 내부 방향으로 함몰되는 형상을 가지도록 구성되며, 상기 다수의 산부(143)는 상기 내부 배관(140)의 외부 방향으로 돌출되는 형상을 가지도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 내주부(145)는 상기 외주부(141)의 곡부(142) 및 산부(143)에 의하여, 라운드진 면 또는 경사진 면을 포함한다. 상세히, 상기 내주부에는, 상기 곡부(142)에 의하여 내부 방향으로 라운드지거나 경사진 면과, 상기 산부(143)에 의하여 외부 방향으로 라운드지거나 경사진 면을 포함한다.

이와 같이, 상기 내부 배관(140)에는, 곡부(142) 및 산부(143)에 의하여, 라운드지거나 경사진 외주면 및 내주면이 포함되므로, 냉매의 열교환 면적이 증가될 수 있고, 이에 따라 열교환 성능이 개선될 수 있다.

한편, 상기 내부 배관(140)은 다수 개로 제공되므로, 종래에 과냉각 장치가 이중관 형태로 제공되는 경우에 비하여, 전열면적이 증가되고, 열교환 성능이 개선될 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고정장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 과냉각 장치에는, 다수의 내부 배관(140) 및 상기 다수의 내부 배관(140)에 결합되어 상기 다수의 내부 배관(140)의 요동을 방지하는 고정장치(200)가 포함된다. 상기 고정장치(200)는 상기 다수의 내부 배관(140)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상세히, 상기 고정장치(200)에는, 상기 내부 배관(140)의 적어도 일부분을 둘러싸는 배관 수용부(210)와, 상기 배관 수용부(210)의 일측 단부로부터 상기 다수의 내부 배관(140)의 내측 방향으로 연장되는 제 1 연장부(220) 및 상기 배관 수용부(210)의 타측 단부로부터 상기 다수의 내부 배관(140)의 내측 방향으로 연장되는 제 2 연장부(230)가 포함된다.

상기 배관 수용부(210)는 상기 내부 배관(140)의 수에 대응하여, 다수 개가 제공될 수 있다. 각 배관 수용부(210)는 상기 내부 배관(140)의 곡률 반경에 대응하여 미리 설정된 곡률로 라운드지게 형성될 수 있다.

상기 내부 배관(140)은 상기 배관 수용부(210)의 내측에 결합되어 외부 방향으로 요동치는 것이 방지될 수 있다.

상기 제 1 연장부(220)와 제 2 연장부(230)는 서로 수렴되는 방향으로 연장될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1 연장부(220)와 제 2 연장부(230)는 상기 내부 배관(140)의 접선 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 제 1 연장부(220)와 제 2 연장부(230)의 이격된 최단거리(d2)는 상기 내부 배관(140)의 직경(d1)보다 작게 형성된다. 즉, 상기 제 1 연장부(220)와 제 2 연장부(230)는 서로 가까워지는 방향으로 연장되어 상기 내부 배관(140)을 지지하므로, 상기 내부 배관(140)이 내부 방향으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

상기한 배관 수용부(210), 제 1 연장부(220) 및 제 2 연장부(230)는 각 내부 배관(140)에 대응하여 제공될 수 있다. 따라서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내부 배관(140)이 5개 제공되는 경우, 상기 배관 수용부(210), 제 1 연장부(220) 및 제 2 연장부(230)는 5개씩 제공될 수 있다. 그리고, 5개의 배관 수용부(210), 제 1 연장부(220) 및 제 2 연장부(230)는 서로 연결되도록 구성될 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고정장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 과냉각 장치에는, 다수의 내부배관(140) 및 상기 다수의 내부배관(140)에 결합되어 상기 내부배관(140)의 요동을 방지하는 고정장치(300)가 포함된다.

상세히, 상기 고정장치(300)에는, 대략 원통 형상을 가지며 상기 다수의 내부 배관(140)의 내측에 제공되는 고정 본체(310) 및 상기 고정 본체(310)의 외주면의 일 지점에 형성되며 상기 다수의 내부 배관(140)에 결합되는 결합부(320)가 포함된다. 상기 결합부(320)는 상기 내부 배관(140)의 수에 대응하여 다수 개가 제공될 수 있다.

상기 다수의 내부배관(140)과 고정장치(300)는 용접에 의하여 결합될 수 있다. 일례로, 상기 용접은 브레이징 용접(brazing welding) 방식을 포함한다. 상기 결합부(320)는 용접점(welding point)을 구성하며, 상기 내부배관(140)의 외주면에 결합될 수 있다.

이와 같이, 상기 다수의 내부배관(140)의 내측에 고정장치(300)가 결합되어, 상기 다수의 내부배관(140)이 소정의 위치에 고정될 수 있으므로 상기 내부배관(140)의 요동을 방지하고 이에 따른 소음이 발생되는 것을 저감할 수 있다는 효과가 있다.

10 : 공기 조화기 11 : 압축기
20 : 실내 열교환기 28 : 실내 팽창장치
30 : 실외 열교환기 38 : 실외 팽창장치
40 : 기액 분리기 50 : 사방변
60 : 냉매관 71 : 메인 유입부
72 : 메인 토출부 100 : 과냉각 장치
110 : 과냉각 본체 120 : 분배장치
130 : 합지장치 140 : 내부배관
151 : 인젝션 유입부 152 : 인젝션 토출부
200,300 : 고정장치 210 : 배관 수용부
220 : 제 1 연장부 ` 230 : 제 2 연장부
310 : 고정 본체 320 : 결합부

Claims (14)

1. 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 응축기를 통과한 냉매 중 분지된 일부 냉매가 열교환 하는 과냉각 장치 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서,
   상기 과냉각 장치에는,
   상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 메인유입부가 구비되는 과냉각 본체;
   상기 과냉각 본체의 내부에 제공되며, 상기 메인유입부를 통하여 유입된 냉매가 유동하는 다수의 내부배관; 및
   상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 분지된 일부 냉매가 감압된 후 유입되어 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 되도록 하는 인젝션 유입부가 포함되며,
   상기 다수의 내부배관의 외주면에는,
   내부 방향으로 함몰된 다수의 곡부 및 상기 다수의 곡부와 교번하여 배치되고 외부 방향으로 돌출되는 다수의 산부가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 내부배관에는,
   상기 다수의 곡부와 다수의 산부에 대응하여, 경사지게 또는 라운드지게 연장되는 내주면이 포함되는 공기 조화기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인유입부에 결합되며, 상기 메인유입부를 통하여 유입된 냉매를 상기 다수의 내부배관으로 분배하는 분배장치가 더 포함되는 공기 조화기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 분배장치에는,
   상기 메인유입부에 결합되는 제 1 배관 결합부;
   상기 과냉각 본체에 결합되는 본체 결합부; 및
   상기 제 1 배관 결합부로부터 상기 본체 결합부를 향하여, 냉매의 유동단면적이 커지도록 경사지게 연장되는 확관부가 포함되는 공기 조화기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 분배장치에는,
   상기 본체 결합부의 단부에 결합되며, 상기 인젝션 유입부를 통하여 유입된 냉매가 상기 분배장치로 유입되는 것을 제한하는 차폐부; 및
   상기 차폐부에 형성되며, 상기 다수의 내부배관이 결합되는 내관 결합부가 포함되는 공기 조화기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 다수의 내부배관에는,
   상기 내관 결합부를 관통하여 상기 분배장치의 내부로 미리 설정된 깊이만큼 삽입되는 삽입부가 포함되는 공기 조화기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 내부배관을 유동한 냉매가 혼합되도록 하는 합지장치가 더 포함되며, 상기 합지장치에는,
   냉매의 유동방향을 기준으로, 유동 단면적이 작아지도록 경사지게 또는 라운드지게 연장되는 축관부가 포함되는 공기 조화기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 합지장치에 결합되어 냉매의 배출을 가이드 하는 메인토출부; 및
   상기 인젝션 유입부를 통하여 유입된 냉매가 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 된 후, 배출되도록 하는 인젝션 토출부가 더 포함되는 공기 조화기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 내부배관에 결합되어, 상기 다수의 내부배관의 요동을 방지하는 고정장치가 더 포함되는 공기 조화기.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고정장치에는,
    상기 다수의 내부배관의 적어도 일부의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 배관 수용부;
    상기 배관 수용부의 일측 단부로부터 연장되는 제 1 연장부; 및
    상기 배관 수용부의 타측 단부로부터 연장되어 상기 다수의 내부배관을 지지하는 제 2 연장부가 포함되는 공기 조화기.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 연장부와 제 2 연장부는 서로 수렴되는 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 내부배관의 내측에 제공되는 고정 본체; 및
    상기 고정 본체의 외주면에 형성되며, 상기 다수의 내부배관의 외주면에 결합되는 다수의 결합부가 포함되는 공기 조화기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 결합부는 용접점을 구성하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
14. 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 응축기를 통과한 냉매 중 분지된 일부 냉매가 열교환 하는 과냉각 장치 및 상기 과냉각 장치를 거친 냉매가 증발되도록 하는 증발기를 포함하는 공기조화기에 있어서,
    상기 과냉각 장치에는,
    상기 응축기를 통과한 냉매가 유입되는 메인유입부가 구비되는 과냉각 본체;
    상기 과냉각 본체의 내부에 제공되며, 스파이럴 형상을 가지는 다수의 내부배관;
    상기 과냉각 본체에 구비되며, 상기 분지된 일부 냉매가 감압된 후 유입되어 상기 다수의 내부배관의 냉매와 열교환 되도록 하는 인젝션 유입부; 및
    상기 다수의 내부배관의 내측 또는 외측에 결합되어, 상기 다수의 내부배관의 요동을 방지하는 고정장치가 포함되는 공기 조화기.

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