KR20150089821A

KR20150089821A - 열교환기

Info

Publication number: KR20150089821A
Application number: KR1020140010863A
Authority: KR
Inventors: 최용화; 가꾸 하야세; 김영민; 이원주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-08-05
Also published as: KR102188114B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 열교환기에 구비되는 냉매관을 전후 방향으로 다수의 열로 배치시켜 열교환기를 통과한 공기의 온도가 균일하게 하고, 열교환기를 통과하여 토출되는 불균등한 온도의 공기로 인해 분무 현상이 발생하거나 응축수가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 냉매가 유입되는 유입구가 위치한 열의 냉매관의 단면적보다 나머지 열에 구비된 냉매관의 단면적을 크게 하여 냉매관을 흐르는 냉매의 상태에 따른 냉매의 체적 변화에 대응할 수 있게 함으로써 냉매가 냉매관을 따라 원활하게 흐를 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기{Heat exchanger}

본 발명은 실내기에 구비되는 열교환기에 관한 발명이다.

공기 조화기는 냉동 사이클을 이용하여 인간이 활동하기 알맞게 실내 공기를 쾌적하게 유지하는 장치이다. 공기 조화기는 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환 후 이를 실내로 토출하는 반복 작용에 의해 실내를 냉방시키거나, 반대 작용에 의해 실내를 난방시킬 수 있다.

실내기와 실외기가 각각 분리되어 설치되는 분리형 공기 조화기의 경우, 실내기와 실외기에는 각각 열교환기가 구비될 수 있다. 실내기의 열교환기와 실외기의 열교환기에는 냉매가 흐르는 냉매관을 포함하고, 실내기의 냉매관과 실외기의 냉매관은 연결배관에 의해 연결될 수 있다. 실내기의 냉매관에 흐르는 냉매는 실내 공기와 열교환을 하고 연결배관을 통해 실외기의 냉매관으로 이동할 수 있다. 실외기의 냉매관을 흐르는 냉매는 외부의 공기와 열교환을 한 후 연결배관을 통해 실내기의 냉매관으로 이동할 수 있다.

열교환기는 냉매가 흐르는 냉매관 및 냉매관에 결합되는 다수의 열교환핀을 포함한다. 다수의 열교환핀은 열교환기로 유입되는 공기와의 접촉면적을 늘림으로써 냉매관을 흐르는 냉매와 열교환기 외부의 공기와의 열교환 효율을 높일 수 있다.

실내기가 가로 방향으로 길게 형성된 경우, 냉매관이 세로 방향으로 구비되면 헤더가 가로 방향으로 연장되게 된다. 이러한 경우 헤더의 길이가 길어져 헤더의 가공이 어렵고, 재료비가 증가하며 헤더와 냉매관의 연결부분이 증가하여 냉매의 분배가 효율적으로 이루어지기 힘들다.

종래의 경우, 가로 방향으로 긴 실내기에 구비되는 열교환기에는 냉매관이 가로 방향으로 구비되고 헤더가 냉매관의 좌우 양쪽에 세로 방향으로 연장되도록 구비되었다. 실내기의 냉매관과 연결배관의 연결이 용이하도록 연결배관으로부터 실내기의 냉매관으로 냉매가 유입되는 입구측 및 실내기의 냉매관으로부터 연결배관으로 냉매가 유출되는 출구측은 동일한 방향에 위치한 헤더에 마련되었다. 예를 들어, 냉매의 입구측은 헤더의 상부에 마련되고, 냉매의 출구측은 헤더의 하부에 마련되었다.

이러한 경우, 열교환기의 상부, 하부에 걸쳐 냉매의 온도차가 커지므로 열교환기를 통과한 공기의 온도차가 컸다. 열교환기를 통과한 따뜻한 공기와 찬 공기가 함께 배출되므로 실내기의 쾌적성을 떨어뜨리고, 냉방시 따뜻한 공기에 포함되어 있는 수분이 찬 공기와 만나 실내기의 토출구에서 응축된 수분이 떨어지거나 안개와 같은 분무 현상이 발생될 수 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매관을 2열 이상으로 배치시켜 열교환기를 통과하는 공기의 온도가 균일하게 하고, 냉매가 유입되는 1열 측의 냉매관의 단면적보다 1열을 제외한 나머지 열의 냉매관의 단면적을 크게 하여 냉매가 냉매관을 원활하게 흐를 수 있도록 하는 열교환기를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는, 내부에 냉매가 흐르고, 상하 방향으로 적층되고, 전후 방향으로 2열 이상으로 배치되는 냉매튜브; 상기 냉매튜브의 양단에 결합되어 상기 냉매튜브 사이를 연통시키는 헤더; 및 상기 냉매튜브에 결합되고, 상기 냉매튜브와 교차되도록 상하 방향으로 연장되어 배치되는 열교환핀;을 포함한다.

냉매는 후방에 배치된 상기 냉매튜브로부터 전방에 배치된 상기 냉매튜브 측으로 흐른다.

후방에 배치된 상기 냉매튜브의 단면적보다 전방에 배치된 상기 냉매튜브의 단면적이 크다.

상기 냉매튜브를 따라 흐르는 냉매와 열교환을 하는 공기는 상기 냉매튜브의 후방으로부터 전방으로 흐른다.

상기 헤더는, 상기 냉매튜브의 일측방에 결합되는 제1헤더 및 상기 냉매튜브의 타측방에 결합되는 제2헤더를 포함한다.

상기 제1헤더에는 냉매가 유입되는 냉매유입구 및 상기 냉매튜브를 모두 통과한 냉매가 유출되는 냉매유출구가 구비된다.

상기 제1헤더의 내부에는 격벽이 구비되어 상기 냉매유입구 측과 상기 냉배유출구 측이 구획되어 상기 냉매튜브로 유입되는 냉매와 상기 냉매튜브로부터 유출되는 냉매가 섞이지 않도록 한다.

상기 냉매유출구와 연결되는 상기 냉매튜브의 총 단면적은 상기 냉매유입구와 연결되는 상기 냉매튜브의 총 단면적보다 크다.

상기 냉매유출구와 연결되는 상기 냉매튜브의 개수는 상기 냉매유입구와 연결되는 상기 냉매튜브의 개수보다 많다.

상기 열교환핀은 다수의 접촉리브가 연결부에 의해 연결된다.

상기 열교환핀은 상기 다수의 접촉리브가 후방을 향하고, 상기 연결부가 전방을 향하도록 배치된다.

상기 연결부에는 물결 모양으로 주름지도록 다수의 오목부를 포함한다.

상기 접촉리브의 전방은 열교환 효율을 높이기 위해 물결 모양으로 주름지게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 열교환기에 구비되는 냉매관을 전후 방향으로 다수의 열로 배치시켜 열교환기를 통과한 공기의 온도가 균일하게 하고, 열교환기를 통과하여 토출되는 불균등한 온도의 공기로 인해 분무 현상이 발생하거나 응축수가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 냉매가 유입되는 유입구가 위치한 열의 냉매관의 단면적보다 나머지 열에 구비된 냉매관의 단면적을 크게 구비하여 냉매관을 흐르는 냉매의 상태에 따른 냉매의 체적 변화에 대응할 수 있게 함으로써 냉매가 냉매관을 따라 원활하게 흐를 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 열교환기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 상부에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매튜브의 일부 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉매튜브의 일부 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉매튜브의 일부 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환핀의 일부를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환핀의 일부를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 분해 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 일부를 도시한 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(10)는 냉매 튜브(20) 및 복수의 열교환핀(30)을 포함한다. 냉매튜브(20)는 전후 방향으로 2열 이상으로 배치될 수 있다. 복수의 열교환핀(30)은 복수의 냉매튜브(20)의 외면에 결합될 수 있다. 복수의 냉매튜브(20)의 양단에는 헤더가 마련될 수 있다.

냉매튜브(20)는 평판 형태로 마련될 수 있다. 냉매튜브(20)의 내부에는 냉매가 흐를 수 있는 유로가 구비되고, 유로는 격벽에 의해 구획될 수 있다. 복수의 냉매튜브(20)는 소정 간격 이격되어 상하방향으로 적층될 수 있다. 이때 복수의 유로는 냉매튜브(20)의 폭 방향으로 연장될 수 있다.

냉매튜브(20)는 전후 방향으로 2열 이상이 구비될 수 있다. 일례로 냉매튜브(20)는 제1냉매튜브(21) 및 제1냉매튜브(21)의 전방에 배치된 제2냉매튜브(22)를 포함할 수 있다. 제1냉매튜브(21)의 일측에 형성된 유입구를 통해 제1냉매튜브(21)로 유입된 냉매는 제1냉매튜브(21), 제2냉매튜브(21)를 차례로 통과하고 제2냉매튜브(21)의 일측에 마련된 유출구를 통해 실외기와 연결된 연결배관으로 유출될 수 있다.

냉매튜브(20)는 전후 방향으로 2열 이상의 다양한 개수의 열로 구비될 수 있다. 이하에서는 냉매튜브(20)가 전후 방향으로 2열로 구비되어 제1냉매튜브(21) 및 제1냉매튜브(21)의 전방에 배치된 제2냉매튜브(22)를 포함하는 실시예에 관하여 설명한다.

냉매는 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화(압축)하면서 외부 공기와 열교환하거나, 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화(팽창)하면서 외부 공기와 열교환한다. 냉매가 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화될 때 열교환기(10)는 응축기로 사용되고, 냉매가 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화될 때 열교환기(10)는 증발기로 사용될 수 있다.

헤더는 제1헤더(41) 및 제2헤더(42)를 포함한다. 제1헤더(41)와 제2헤더(42)는 복수의 냉매튜브(20)의 양단에 각각 결합되어 복수의 냉매튜브(20) 사이를 연통시킨다. 제1헤더(41)와 제2헤더(42)는 복수의 냉매튜브(20)의 양단에 결합됨으로써 복수의 냉매튜브(20) 사이가 연통되어 냉매가 흐를 수 있다.

제1헤더(41)에는 열교환기(10)로 유입되는 냉매를 안내하기 위한 냉매유입관(51) 및 열교환기(10)를 통과하여 유출되는 냉매를 안내하기 위한 냉매유출관(52)이 연결될 수 있다.

제1헤더(41)는 제1전방헤더(41a) 및 제1후방헤더(41b)를 포함할 수 있다. 제1전방헤더(41a)에는 냉매유출관(52)이 연결될 수 있고, 제1후방헤더(41b)에는 냉매유입관(51)이 연결될 수 있다. 제1전방헤더(41a) 및 제1후방헤더(41b)는 파이프 형태로 구비될 수 있다. 제1헤더(41)는 제1전방헤더(41a)의 일측면과 제1후방헤더(41b)의 일측면이 마주하도록 결합되어 구비될 수 있다. 파이프 형태의 제1전방헤더(41a)와 제1후방헤더(41b)가 결합하여 제1헤더(41)가 구비됨으로써 냉매유입관(51)을 통해 유입된 냉매와 제1냉매튜브(21) 및 제2냉매튜브(22)를 통과한 후 냉매유출관(52)을 통해 유출될 냉매가 서로 섞이지 않을 수 있다.

제1헤더(41)는 내부에 격벽이 구비된 파이프 형태로 마련될 수도 있다. 격벽이 구비됨으로써 제1냉매튜브(21)로 유입되는 냉매와 제2냉매튜브(22)를 통해 유출되는 냉매가 섞이지 않을 수 있다. 이하에서는 제1헤더(41)가 제1전방헤더(41a) 및 제1후방헤더(41b)를 포함하는 실시예에 관하여 설명한다.

냉매유입관(51)을 통해 제1후방헤더(41b)로 유입된 냉매는 제1냉매튜브(21)를 통과한 후, 제2후방헤더(42b)로 유입되고, 제2후방헤더(42b)의 중공(420b), 제2전방헤더(42a)의 중공(420a)을 통해 제2전방헤더(42a)로 유입될 수 있다. 제2전방헤더(42a)로 유입된 냉매는 제2냉매튜브(22)를 통과한 후 제1전방헤더(41a)로 유입된다. 제1전방헤더(41a)로 유입된 냉매는 냉매유출관(52)을 통해 열교환기(10) 외부로 빠져나갈 수 있다.

제1전방헤더(41a)에는 제1냉매튜브(21)가 결합될 수 있는 제1결합슬롯(411)이 마련될 수 있고, 제1후방헤더(41b)에는 제2냉매튜브(22)가 결합될 수 있는 제2결합슬롯(412)이 마련될 수 있다.

제2헤더(42)는 중공(420a, 420b)이 마련된 파이프 형태로 마련될 수 있다. 제1헤더(41)의 경우와 유사하게, 제2헤더(42)는 파이프 형태의 제2전방헤더(42a) 및 제2후방헤더(42b)를 포함할 수 있다. 제2전방헤더(42a)의 일측면과 제2후방헤더(42b)의 일측면이 접촉하도록 결합되어 제2헤더(42)가 마련될 수 있다. 제2전방헤더(42a)에는 제1중공(420a)이 형성되고, 제2후방헤더(42b)에는 제1중공(420a)과 연통되는 제2중공(420b)이 형성될 수 있다.

제2전방헤더(42a) 및 제2후방헤더(42b)에는 제1냉매튜브(21)와 제2냉매튜브(22)가 각각 결합될 수 있는 결합슬롯(미도시)이 마련될 수 있다.

제1후방헤더(41b)에 구비된 냉매유입관(51)을 통해 제1냉매튜브(21)로 유입된 냉매는 제2후방헤더(42b), 제1전방헤더(42a)를 통해 제2냉매튜브(22)로 유입되고, 제2냉매튜브(22)를 통과한 냉매는 제1전방헤더(41a)에 연결된 냉매유출관(52)을 통해 열교환기(10) 외부로 빠져나간다.

제1헤더(41) 및 제2헤더(42)에는 배플(baffle:43,44)이 장착될 수 있다. 배플(43,44)은 제1헤더(41) 및 제2헤더(42)를 소정 간격(L1)으로 구획할 수 있다. 배플(43,44)에 의해 구획된 일공간에 유입된 냉매는 타공간에 유입된 냉매와 섞이지 않도록 차단될 수 있다.

제1헤더(41)에는, 제1헤더(41)의 길이 방향으로 소정 간격을 두고 제1배플(43)이 장착될 수 있다. 제1헤더(41)의 최단부 측에 위치한 최외곽 배플(43d, 43e)은 파이프 형태로 구비되는 제1헤더(41)의 내부가 외부와 차단될 수 있도록 한다.

제2헤더(42)의 경우도 제1헤더(41)와 유사하게, 제2헤더(42)의 길이 방향으로 소정 간격을 두고 제2배플(44)이 장착될 수 있다. 제2헤더(42)의 최단부 측에 위치한 최외곽 배플(44d,44e)은 파이프 형태로 구비되는 제2헤더(42)의 내부가 외부와 차단되도록 한다. 제2배플(44)은 제1배플(43)과 대응되도록 구비될 수 있다. 제2배플(44)의 설치 개수 및 제2헤더(44)에서의 설치 높이는 제1배플의 설치 개수 및 제1헤더(41)에서의 설치 높이와 유사할 수 있다.

일례로 제1헤더(41)의 최외곽 배플(43d, 43e) 사이에 세 개의 배플(43a,43b,43c)이 위치하고, 제2헤더(42)의 최외곽 배플(44d,44e) 사이에 세 개의 배플(44a,44b,44c)이 위치하여 제1헤더(41) 및 제2헤더(42)를 제1부분(A), 제2부분(B), 제3부분(C) 및 제4부분(D)으로 구획할 때, 제1헤더(41)에는 제1부분(A) 내지 제4부분(D)의 각 부분마다 냉매 유입관(51) 및 냉매유출관(52)이 별도로 구비될 수 있다. 구획된 제1부분(A) 내지 제4부분(D)의 각 부분에 연결된 냉매튜브(21,22)는 상하 방향으로 10줄 이하일 수 있다.

제1부분(A)에 위치한 냉매유입관(51)을 통해 유입된 냉매는 제1전방헤더(41a)의 제1부분(A)에 연결된 제1냉매튜브(21)를 통해 제2헤더(42) 측으로 이동하고, 제2헤더(42)로 유입된 냉매는 제2헤더(42)의 제1부분(A)에 연결된 제2냉매튜브(22)를 통해 제1후방헤더(41b)로 이동하여 냉매유출관(52)을 통해 열교환기(10) 외부로 빠져나갈 수 있다.

제2부분(B), 제3부분(C) 및 제4부분(D)의 경우도 제1부분(A)의 경우와 유사하게 냉매가 이동할 수 있다. 제1헤더(41) 및 제2헤더(42)에 장착된 배플(43,44)에 의해 어느 일 부분에 위치한 제1헤더(41), 냉매튜브(20) 및 제2헤더(42)를 흐르는 냉매는 다른 부분에 위치한 제1헤더(41), 냉매튜브(20) 및 제2헤더(42)를 흐르는 냉매와 섞이지 않고 독립적으로 유동될 수 있다.

상기와 같이 열교환기(10) 내부를 흐르는 냉매가 제1부분(A) 내지 제4부분(D)으로 구획된 유로를 따라 흐르도록 하여, 헤더의 상하 길이 방향에 있어서 열교환기(10)를 통과하는 공기의 온도가 균일하도록 할 수 있다.

한편, 중공(420a, 420b)은 구획된 제1부분(A) 내지 제4부분(D)에 위치하는 제2헤더(42) 측에 각각 형성될 수 있다. 중공(420a, 420b)은 각 부분의 하부에 위치한 배플에 가깝게 위치될 수 있다. 일례로 제1부분(A)의 상하 방향의 길이(L1)가 L이라 하면, 중공(420a,420b)은, 제1부분(A)의 하부에 위치한 배플(44a)로부터 중공(420a, 420b)까지의 길이(L2)가 L/3인 지점에 위치될 수 있다. 중공(420a,420b)이 각 부분의 하부에 위치한 배플로부터 각 부분의 전체 길이의 1/3 지점 이내에 위치됨으로써 제2헤더(42)로 유입된 냉매가 제2냉매튜브(22)로 골고루 잘 분배될 수 있다.

헤더(41,42)는 내부 체적이 기존보다 작게 형성될 수 있다. 헤더(41,42)의 체적이 작게 형성됨으로써 헤더(41,42)의 하측으로부터 유입된 냉매가 헤더(41,42)의 상측에 연결된 냉매튜브(20)까지 원활하게 공급될 수 있다.

냉매는 냉매튜브(20)에 형성된 유로를 따라 흐르면서 압축 또는 팽창하여 주위로 열을 방출하거나 주위로부터 열을 흡수한다. 압축 또는 팽창시 냉매가 열을 효율적으로 방출 또는 흡수하게 하기 위하여 냉매튜브(20)에는 열교환핀(30)이 결합될 수 있다.

열교환핀(30)은 냉매튜브(20)가 적층된 길이방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 즉, 냉매튜브(20)가 상하 방향으로 적층되면, 열교환핀(30)은 냉매튜브(20)와 교차되도록 상하 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 열교환핀(30)은 일정간격 이격되어 복수 개가 구비될 수 있다. 이와 같은 열교환 핀(30)은 냉매튜브(20)의 외면에 접합되어 열교환 핀(30) 사이를 통과하는 외부 공기와 냉매튜브(20)의 열교환 면적을 넓히는 역할을 한다. 또한 냉매튜브(20)의 표면에서 발생되는 응축수가 하부로 흐르도록 가이드하는 역할을 할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 상부에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(10)는 전후 방향으로 2열로 배치된 냉매튜브(20)를 포함할 수 있다. 냉매튜브(20)는 제1냉매튜브(21) 및 제1냉매튜브(21)의 전방에 배치된 제2냉매튜브(22)를 포함할 수 있다. 제1냉매튜브(21)와 제2냉매튜브(22)의 좌우 양단에 제1헤더(41), 제2헤더(42)가 각각 구비된다. 제1헤더(41)에는 냉매유입구(51) 및 냉매유출구(52)가 마련될 수 있다.

제1헤더(41)에 구비된 냉매유입구(51)를 통해 유입된 냉매는 제1냉매튜브(21)로 유입될 수 있다. 제1냉매튜브(21)를 통과한 냉매는 제2헤더(42)를 통해 제2냉매튜브(22)로 유입될 수 있다. 제2냉매튜브(22)를 통과한 냉매는 제1헤더(41)에 마련된 냉매유출구(52)를 통해 열교환기(10) 외부로 빠져나갈 수 있다.

외부의 공기는 열교환기(10)의 후방으로부터 전방(W 방향)으로 흐를 수 있다. 즉, 외부의 공기는 제1냉매튜브(21) 측으로부터 제2냉매튜브(22) 측으로 흐를 수 있다. 외부의 공기는 열교환기(10)를 통과하면서 열교환기(10)를 흐르는 냉매와 열교환을 할 수 있다. 공기 조화기의 냉방 동작시, 실내기에 구비된 열교환기(10)의 경우 고온의 공기는 저온의 냉매와 열교환을 한 후 실내로 토출될 수 있다. 공기 조화기의 난방 동작시, 실내기에 구비된 열교환기(10)의 경우 저온의 공기는 고온의 냉매와 열교환을 한 후 실내로 토출될 수 있다.

공기 조화기의 냉방 동작이 이루어지는 경우, 저온의 냉매는 제1헤더(41)에 구비된 냉매유입구(51)를 통해 제1냉매튜브(21)로 유입될 수 있다. 제1냉매튜브(21)로 유입된 냉매는 외부의 공기와 열교환을 하게 되므로, 냉매유입구(51)가 구비된 제1헤더(41)와의 거리가 멀어질수록 냉매의 온도가 높아질 수 있다. 제2헤더(42)를 통해 제2냉매튜브(22)로 유입된 냉매의 경우에는, 냉매유출구(52)가 구비되는 제1헤더(41)와 가까울수록 냉매의 온도가 높아질 수 있다.

일례로 제1헤더(41)의 냉매유입구(51)에서의 냉매는 건도 0.2의 액체 상태의 냉매로 주로 존재하고, 제1냉매튜브(21)를 통과한 냉매는 건도 0.6~0.7의 상태로 제2냉매튜브(22)로 유입되고, 제2냉매튜브(22)를 통과하여 냉매유출구(52)로 유출된 냉매는 건도 1.0의 기체 상태의 냉매로 과열된 상태일 수 있다.

제1헤더(41) 측에는, 제1냉매튜브(21)를 흐르는 냉매의 온도가 가장 낮은 구역과 제2냉매튜브(22)를 흐르는 냉매의 온도가 가장 높은 구역이 전후 방향으로 위치되게 된다. 제2헤더(42) 측의 경우 제1냉매튜브(21)를 흐르는 냉매의 온도와 제2냉매튜브(22)를 흐르는 냉매의 온도의 차이는 크지 않다. 따라서 제2헤더(42) 측의 경우, 외부의 공기가 제1냉매튜브(21), 제2냉매튜브(22)를 차례로 통과하며 열교환을 한 후 외부로 토출되더라도 분무 현상이나 응축수가 발생하는 현상이 발생되지 않는다.

상기와 같이 상대적으로 온도가 가장 낮은 냉매가 흐르는 제1냉매튜브(21)를 통과한 공기는 상대적으로 가장 온도가 높은 냉매가 흐르는 제2냉매튜브(22)를 통과하도록 함으로써 열교환기(10)를 통과한 공기가 열교환기(10) 전체에 걸쳐 균일한 온도로 토출될 수 있다.

외부의 공기는 후방으로부터 전방으로 흐르므로, 제1냉매튜브(21)의 냉매와 먼저 열교환을 한 후 제1냉매튜브(21)의 전방에 배치된 제2냉매튜브(22)의 냉매와 열교환을 하게 된다. 외부 공기는 제1냉매튜브(21)를 통해 전체 열교환량의 60~70%가 열교환될 수 있다. 제1헤더(41) 측의 경우, 외부의 공기는 제1냉매튜브(21)를 흐르는 냉매와 열교환을 하여 충분히 제습 및 냉각이 될 수 있다. 제1헤더(41) 측에 위치한 외부의 공기는 제1냉매튜브(21)를 통과하며 제습 및 냉각이 충분히 이루어지므로, 제1냉매튜브(21)를 통과한 외부 공기가 상대적으로 고온인 냉매가 흐르는 제1헤더(41) 측의 제2냉매튜브(22)를 통과할 때 냉매의 온도차로 인해 응축수가 발생하지 않을 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매튜브의 일부 단면을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매유입구(51)로부터 냉매가 유입되는 제1냉매튜브(21)의 단면적보다 제2냉매튜브(22)의 단면적이 더 크게 구비될 수 있다.

냉방 동작시, 제1냉매튜브(21)를 흐르는 냉매의 온도는 제2냉매튜브(22)를 흐르는 냉매의 온도보다 상대적으로 낮다. 제1냉매튜브(21)를 흐르는 냉매는 주로 액상이지만 제1냉매튜브(21)를 흐르는 냉매가 외부 공기와 열교환후 제2냉매튜브(22) 측으로 이동하면서 온도가 높아져 냉매가 기화되어 냉매의 부피가 증가할 수 있다. 제1냉매튜브(21)의 단면적보다 제2냉매튜브(21)의 단면적을 크게 함으로써 냉매의 상태에 따라 최적의 내용적을 유지할 수 있으므로 냉매가 제1냉매튜브(21) 및 제2냉매튜브(22)를 원활하게 흐를 수 있다.

난방 동작시, 냉매는 과열된 증기 상태로 냉매유입구(51)를 통해 제1냉매튜브(21)로 유입되고, 냉각된 액체 상태로 냉매유출구(52)를 통해 빠져나가게 된다. 제1냉매튜브(21) 및 제2냉매튜브(22)를 통과하면서 냉매의 체적은 점점 줄어들게 되므로 제1냉매튜브(21)의 단면적이 제2냉매튜브(22)의 단면적보다 작게 구비되더라도 냉매의 흐름에 크게 영향이 없다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉매튜브의 일부 단면을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기(10)의 냉매튜브(20')는 전후 방향으로 3열로 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉매튜브(20')는 제1냉매튜브(21'), 제2냉매튜브(22') 및 제3냉매튜브(23)를 포함할 수 있다.

제2냉매튜브(22')는 제1냉매튜브(21')의 전방에 배치되고, 제3냉매튜브(23)는 제2냉매튜브(22')의 전방에 위치될 수 있다. 제1냉매튜브(21'), 제2냉매튜브(22') 및 제3냉매튜브(23)의 단면적의 넓이는 동일하게 구비될 수 있다.

냉매튜브(20')의 좌우 양쪽에는 제1헤더(41)와 제2헤더가 각각 구비될 수 있다. 제1헤더(41)에는 냉매유입구(51) 및 냉매유출구(52)가 구비될 수 있다. 냉매유입구(51)를 통해 유입된 냉매는 제1냉매튜브(21')로 유입되고, 제1냉매튜브(21')를 통과한 냉매는 제2냉매튜브(22') 및 제3냉매튜브(23)를 통과해 냉매유출구(52)를 통해 유출될 수 있다. 즉, 제1냉매튜브(21')로 유이된 냉매가 제2냉매튜브(22') 및 제3냉매튜브(23)를 통해 유출될 수 있다. 이로써 냉매유출구(52)와 연결된 냉매튜브의 총 단면적이 냉매유입구(51)와 연결된 냉매튜브의 단면적보다 크게 확보될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉매튜브의 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매튜브의 경우와 마찬가지로, 냉매튜브를 흐르는 냉매가 외부의 공기와 열교환을 하여 상태가 변화하더라도 냉매튜브를 원활하게 흐를 수 있다. 온도가 상대적으로 가장 낮은 냉매가 흐르는 제1냉매튜브(21')의 전방에 상대적으로 온도가 높은 냉매가 흐르는 제2냉매튜브(22') 및 제3냉매튜브(23)가 위치되도록 함으로써 열교환기를 통과하는 외부 공기가 균일한 온도도 토출되고 토출되는 공기의 불균일한 온도에 의해 발생될 수 있는 응축수의 발생을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉매튜브의 일부 단면을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉매튜브(20)는 3열로 배치될 수 있다. 냉매튜브(20'')는 제1냉매튜브(21''), 제2냉매튜브(22'') 및 제3냉매튜브(24)를 포함할 수 있다. 제2냉매튜브(22'')는 제1냉매튜브(21'')의 전방에 위치되고, 제3냉매튜브(24)는 제2냉매튜브(22'')의 전방에 위치될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 냉매튜브(20'')의 좌우 양쪽에는 제1헤더(41)와 제2헤더(42)가 각각 구비될 수 있다. 제1헤더(41)에는 냉매유입구(51)가 구비되고 제2헤더(42)에는 냉매유출구(52)가 구비될 수 있다.

냉매유입구(51)를 통해 유입된 냉매는 제1냉매튜브(21'')를 따라 흐르고, 제2헤더(42)를 통해 제2냉매튜브(22'')로 유입될 수 있다. 제2냉매튜브(22'')로 유입된 냉매는 제2냉매튜브(22'')를 따라 흐르고, 제1헤더(41)를 통해 제3냉매튜브(24)로 유입될 수 있다. 제3냉매튜브(24)를 따라 흐르는 냉매는 제2헤더(42)에 구비된 냉매유출구(52)를 통해 유출될 수 있다.

상기와 같은 경우, 각 열의 냉매튜브의 상대적으로 온도가 높은 부분과 상대적으로 온도가 낮은 부분이 인접하는 냉매튜브의 상대적으로 온도가 낮은 부분과 상대적으로 온도가 높은 부분이 교차되도록 배치될 수 있다. 이로써 열교환기(10)를 통과하는 공기의 온도가 균일해질 수 있고, 불균일한 온도로 토출되는 공기에 의한 응축수 등의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2냉매튜브(22'')의 단면적은 제1냉매튜브(21'')의 단면적보다 크게 구비될 수 있고, 제3냉매튜브(24)의 단면적은 제2냉매튜브(22'')의 단면적보다 크게 구비될 수 있다. 이로써 외부 공기와 열교환하는 냉매의 상태 변화에도 불구하고 냉매가 냉매튜브를 원활하게 통과할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환핀의 일부를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환핀(30)은 다수의 접촉리브(31)를 구비할 수 있다. 다수의 접촉리브(31)의 일측은 연결되도록 구비될 수 있다. 다수의 접촉리브(31)는 인접하는 냉매튜브(20) 사이에 삽입되어 냉매튜브(20)와 접하도록 구비될 수 있다. 각각의 접촉리브(31)에는 간격유지부(310,311)가 구비될 수 있다. 간격유지부(310,311)는 열교환핀(30)의 전방 또는 후방으로 돌출되도록 구비될 수 있다.

간격유지부(310, 311)는 제1간격유지부(310) 및 제2간격유지부(311)를 포함한다. 제1간격유지부(310)와 제2간격유지부(311)는 접촉리브(31)의 대각선 방향에 돌출되도록 형성될 수 있다. 제1간격유지부(310)와 제2간격유지부(311)는 서로 반대 방향을 향하도록 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제1간격유지부(310)는 열교환핀(30)의 전방을 향하도록 돌출되고, 제1간격유지부(311)는 열교환핀(30)의 후방을 향하도록 돌출될 수 있다.

이로써 열교환기(10)를 제조시, 다수의 열교환핀(30)이 냉매튜브(20)에 압입될 때, 제1간격유지부(310) 및 제2간격유지부(311)에 의해 인접하는 집적된 열교환핀(30)의 접촉리브(31)가 소정 간격 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 접촉리브(31)가 소정 간격 이격되도록 배치됨으로써 열교환기(10)를 통과하는 공기의 유동을 원활하게 하고, 열교환 효율을 높일 수 있다.

다수의 접촉리브(31)는 연결부(300)에 의해 연결될 수 있다. 열교환핀(30)이 냉매튜브(20)에 압입되면 연결부(300)는 냉매튜브(20)의 전방으로 돌출되도록 배치될 수 있다. 연결부(300)는 물결 모양으로 주름지게 다수의 오목부(312)를 포함하도록 성형될 수 있다. 이로써 열교환기(10)를 통과하는 공기와 연결부(300)의 접촉 면적을 늘려 열교환이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 연결부(300)의 물결 모양의 형상에 의해 열교환핀(30)의 표면에 발생되는 응축수가 연결부(300)의 오목부(312)를 따라 흐를 수 있어 응축수의 배출에 더욱 효과적일 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환핀의 일부를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환핀(30')의 접촉리브(31)의 전방(313)은 접촉리브(31)의 후방(314)보다 공기와의 접촉면적이 크도록 물결 모양으로 주름지게 형성될 수 있다.

냉매튜브(20)가 2열 이상으로 구비된 경우, 공기는 열교환기(10)의 후방에서 전방으로 흐르면서 냉매튜브(20)를 흐르는 냉매와 열교환을 한다. 이때 후방에 구비된 냉매튜브에는 상대적으로 낮은 온도의 냉매가 흐르고, 전방에 구비된 냉매튜브에는 상대적으로 높은 온도의 냉매가 흐른다. 상대적으로 온도가 높은 전방에 구비된 냉매튜브와 접촉하는 접촉리브(31)의 전방(313)은 열교환 효율을 높이기 위해 물결 모양으로 주름지게 형성되고, 상대적으로 온도가 낮은 접촉리브의 후방(314)에 구비된 냉매튜브와 접촉하는 접촉리브(31)의 후방은 전방에 비해 간단한 형상으로 구비될 수 있다.

상기와 같은 구조를 통해, 열교환기(10)를 통과하면서 열교환을 하는 공기의 온도가 균일하게 토출될 수 있다. 균일한 온도로 공기가 토출되도록 함으로써 실내 공기가 쾌적하게 유지되도록 하고 응축수가 발생하여 공기와 함께 토출되는 것을 방지할 수 있다.

10 : 열교환기 20 : 냉매튜브
30 : 열교환핀 31 : 접촉리브
41 : 제1헤더 42 : 제2헤더
411, 412 : 결합슬롯 51 : 냉매유입관
52 : 냉매유출관

Claims

내부에 냉매가 흐르고, 상하 방향으로 적층되고, 전후 방향으로 2열 이상으로 배치되는 냉매튜브;
상기 냉매튜브의 일끝단에 연결되고, 냉매유입관 및 냉매유출관이 연결되는 제1헤더;
상기 냉매튜브의 타끝단에 연결되고, 어느 한 열의 냉매튜브와 연결된 전방헤더 및 다른 한 열의 냉매튜브와 연결된 후방헤더를 포함하고, 상기 전방헤더 및 상기 후방헤더에는 각각 연통되도록 형성된 중공이 구비되는 제2헤더;
상기 제1헤더 또는 상기 제2헤더의 길이 방향으로 소정 간격을 두고 장착되어 상기 제1헤더 또는 상기 제2헤더를 복수의 공간으로 구획하는 배플; 및
상기 냉매튜브에 결합되고, 상기 냉매튜브와 교차되도록 상하 방향으로 연장되어 배치되는 열교환핀;을 포함하고,
상기 중공은 상기 배플에 의해 구획된 부분의 하부에 위치한 배플로부터 상기 구획된 부분의 상하 방향의 길이의 1/3 지점 이내에 위치하는 열교환기.
제1항에 있어서,
냉매는 후방에 배치된 상기 냉매튜브로부터 전방에 배치된 상기 냉매튜브 측으로 흐르는 열교환기.
제2항에 있어서,
후방에 배치된 상기 냉매튜브의 단면적보다 전방에 배치된 상기 냉매튜브의 단면적이 큰 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 냉매튜브를 따라 흐르는 냉매와 열교환을 하는 공기는 상기 냉매튜브의 후방으로부터 전방으로 흐르는 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 냉매유입관 및 상기 냉매유출관은 상기 배플에 의해 구획된 상기 제1헤더 또는 상기 제2헤더의 각 부분에 각각 위치되는 열교환기.
제5항에 있어서,
상기 각 부분에 위치되는 냉매유입관은 상기 냉매유출관보다 하부에 위치하는 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1헤더에는 냉매가 유입되는 냉매유입구 및 상기 냉매튜브를 모두 통과한 냉매가 유출되는 냉매유출구가 구비되는 열교환기.
제7항에 있어서,
상기 제1헤더의 내부에는 격벽이 구비되어 상기 냉매유입구 측과 상기 냉배유출구 측이 구획되어 상기 냉매튜브로 유입되는 냉매와 상기 냉매튜브로부터 유출되는 냉매가 섞이지 않도록 하는 열교환기.
제7항에 있어서,
상기 냉매유출구와 연결되는 상기 냉매튜브의 총 단면적은 상기 냉매유입구와 연결되는 상기 냉매튜브의 총 단면적보다 큰 열교환기.
제9항에 있어서,
상기 냉매유출구와 연결되는 상기 냉매튜브의 개수는 상기 냉매유입구와 연결되는 상기 냉매튜브의 개수보다 많은 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 열교환핀은 다수의 접촉리브가 연결부에 의해 연결되는 열교환기.
제11항에 있어서,
상기 열교환핀은 상기 다수의 접촉리브가 후방을 향하고, 상기 연결부가 전방을 향하도록 배치되는 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 연결부에는 물결 모양으로 주름지도록 다수의 오목부를 포함하는 열교환기.
제12항에 있어서,
상기 접촉리브의 전방은 열교환 효율을 높이기 위해 물결 모양으로 주름지게 형성되는 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1헤더 또는 상기 제2헤더의 배플에 의해 구획된 각 부분에 연결된 상기 냉매튜브는 상하 방향으로 10줄 이하인 열교환기.