KR20220133092A - 열교환기 및 냉동 사이클 장치 - Google Patents

Abstract

전열관에 부착된 액적을 양호하게 배수 가능한 열교환기 및 해당 열교환기를 구비하는 냉동 사이클 장치를 제공한다.
일 실시 형태에 따른 열교환기는 편평한 전열관과 상기 전열관에 접촉하는 핀을 갖추고 있다. 상기 전열관은 너비 방향에 따른 제1 단부 및 제2 단부와 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 있어서 상기 너비 방향으로 배열된 복수의 냉매 유로를 가지고 있다. 또한 상기 전열관은 상기 너비 방향과 평행한 윗면과, 상기 윗면과 평행한 밑면과, 상기 너비 방향에 있어 상기 윗면과 상기 제1 단부 사이에 위치하며 상기 윗면 및 상기 밑면과 직교하는 두께 방향에 따른 상기 밑면의 상방에 위치하는 제1 곡면을 포함한다. 상기 제1 곡면과 상기 밑면 사이의 거리는 상기 제1 단부에 가까워질수록 감소한다.

Description

열교환기 및 냉동 사이클 장치{HEAT EXCHANGER AND REFRIGERATION CYCLE DEVICE}

본 발명의 실시 형태는 열교환기의 제조 방법에 관한 것이다.

기존에는 내부에 냉매의 유로(流路)를 가진 복수의 편평한 전도관과 이들 전도관에 접촉하는 복수의 핀을 구비한 열교환기가 알려져 있다. 이러한 종류의 열교환기는 예를 들면, 공기조화기 등의 냉동 사이클 장치에 이용되고 있다.

열교환기가 증발기로서 기능하는 경우 결로 등으로 생기는 액적(물방울)이 전열관의 표면에 부착되는 경우가 있다. 이 액적이 전열관의 표면으로부터 적절하게 배수되지 않는 경우 열 교환 성능이 저하될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전열관에 부착된 액적을 양호하게 배수할 수 있는 열교환기 및 해당 열교환기를 구비하는 냉동 사이클 장치를 제공하는 것이다.

실시 형태에 따른 열교환기는 편평한 전열관과 상기 전열관에 접촉하는 핀을 갖추고 있다. 상기 전열관은 너비 방향에 따른 제1 단부 및 제2 단부와, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 있어서 상기 너비 방향으로 배열된 복수의 냉매 유로를 가지고 있다. 또한 상기 전열관은 상기 너비 방향과 평행한 윗면과, 상기 윗면과 평행한 밑면과, 상기 너비 방향에 있어 상기 윗면과 상기 제1 단부 사이에 위치하며 상기 윗면 및 상기 밑면과 직교하는 두께 방향에 따른 상기 밑면의 상방에 위치하는 제1 곡면을 포함한다. 상기 제1 곡면과 상기 밑면 사이의 거리는 상기 제1 단부에 가까워질수록 감소한다.

실시 형태의 다른 관점에 따른 열교환기는 편평한 전열관과 상기 전열관에 접촉하는 핀을 갖추고 있다. 상기 전열관은 너비 방향에 따른 제1 단부 및 제2 단부와 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 있어서 상기 너비 방향으로 배열된 복수의 냉매 유로를 가지고 있다. 또한 상기 전열관은 일정한 두께를 가지는 평탄부와, 상기 평탄부와 상기 제1 단부의 사이에 위치하며, 상기 너비 방향을 따라 제1 너비를 가지고 상기 제1 단부에 가까워질수록 두께가 감소하는 제1 돌부와, 상기 평탄부와 상기 제2 단부의 사이에 위치하며, 상기 너비 방향에 있어 제2 너비를 가지고 상기 제2 단부에 가까워질수록 두께가 감소하는 제2 돌부를 포함한다. 상기 제1 너비는 제2 너비 보다 크다.

실시 형태에 따른 냉동 사이클 장치는 상기 열교환기와 상기 열교환기를 통과하는 기류를 발생시키는 팬을 구비하고 있다. 상기 제1 단부는 상기 제2 단부보다 상기 기류의 하류 측에 위치하고 있다.

실시 형태에 의하면 전열관에 부착된 액적을 양호하게 배수 가능한 열교환기 및 해당 열교환기를 구비하는 냉동 사이클 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 냉동 사이클 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 열교환기의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2에서의 III－III 선에 따른 열교환기의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전열관을 확대한 단면도이다.
도 5는 비교 예시에 따른 전열관의 개략적인 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 전열관의 효과를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 열교환기의 개략적인 단면도이다.
도 8은 제3 실시 형태에 따른 열교환기의 개략적인 단면도이다.
도 9는 제4 실시 형태에 따른 열교환기의 개략적인 단면도이다.
도 10은 제5 실시 형태에 따른 열교환기의 개략적인 단면도이다.
도 11은 제6 실시 형태에 따른 전열관의 개략적인 단면도이다.

본 출원은 미국 특허 출원 2021-050345 (출원일: 2021년 3월 24일)을 기초로 하며 이 출원으로부터 우선 이익을 얻는다. 본 출원은 이 출원을 참조함으로써 동 출원의 내용을 모두 포함한다.

몇몇의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 실시 형태에서는 열교환기를 구비하는 냉동 사이클 장치의 일례로서 냉방 운전 및 난방 운전이 가능한 공기조화기를 개시한다. 단, 각 실시 형태를 통하여 개시하는 구성은 공기 조화기 이상의 냉동 사이클 장치에도 적용할 수 있다. 또한 각 실시 형태에서 개시하는 열교환기는 냉동 사이클 장치 이외의 장치에서 이용할 수도 있다.

[제1 실시 형태]

도 1은 제1 실시 형태에 따른 냉동 사이클 장치(1)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 이 냉동 사이클 장치(1)는 압축기(2)와 사방 전환 밸브(3)와 실외 열교환기(4)와 팽창 밸브(5)와 실내 열교환기(6)와 이들 요소를 접속시키는 냉매 배관(7)을 구비하고 있다. 또한 냉동 사이클 장치(1)는 실외 열교환기(4)에 송풍하는 실외 팬(8)과 실내 열교환기(6)에 송풍하는 실내 팬(9)을 구비하고 있다.

압축기(2)는 압축기 본체(2a)와 축압기(accumulator)(2b)를 구비하고 있다. 축압기(2b)는 냉매 배관(7)을 통하여 공급되는 냉매를 기액 분리하여 가스 냉매를 압축기 본체(2a)로 공급한다. 압축기 본체(2a)는 축압기(2b)로부터 공급되는 가스 냉매를 압축하여 고온 고압의 가스 냉매를 생성한다.

이와 같은 냉동 사이클 장치(1)에서는 사방 전환 밸브(3)로 냉매의 흐름을 바꿈으로써 냉방 운전 및 난방 운전 등을 전환할 수 있다. 도 1의 예시에서는 실선 화살표가 냉방 운전에서의 냉매의 흐름을 나타내고 파선 화살표가 난방 운전에서의 냉매의 흐름을 나타내고 있다.

예를 들면, 냉방 운전에서는 압축기(2), 사방 전환 밸브(3), 실외 열교환기(4), 팽창 밸브(5) 및 실내 열교환기(6)의 순서로 냉매가 흐른다. 이 때, 실외 열교환기(4)가 응축기로서 기능을 하고, 실내 열교환기(6)가 증발기로서 기능을 함으로써 실내가 냉방 된다.

한편 난방 운전에서는 사방 전환 밸브(3)의 유로가 파선으로 도시한 바와 같이 전환되어, 압축기(2) 사방 전환 밸브(3), 실내 열교환기(6), 팽창 밸브(5) 및 실외 열교환기(4)의 순서로 냉매가 흐른다. 이 때, 실내 열교환기(6)가 응축기로서 기능을 하며 실외 열교환기(4)가 증발기로서 기능함으로써 실내가 난방 된다.

도 2는 본 실시 형태에 따른 열교환기(100)의 개략적인 평면도이다. 이 열교환기(100)는 도 1에 도시된 실외 열교환기(4) 및 실내 열교환기(6)에 이용될 수 있다.

열교환기(100)는 제1 헤더(10)와 제2 헤더(20)를 구비하고 있다. 제1 헤더(10) 및 제2 헤더(20)는 모두 길이가 긴 관이며 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다.

제1 헤더(10)의 양단부는 엔드 캡(11, 12)에 의해 닫혀 있다. 또한 제1 헤더(10)는 냉동 사이클 장치(1)의 냉매 배관(7)과 접속하기 위한 제1 이음부(13)를 가지고 있다.

마찬가지로 제2 헤더(20)의 양단부는 엔드 캡(21, 22)에 의해 닫혀 있다. 또한 제2 헤더(20)는 냉매 배관(7)과 접속하기 위한 제2 이음부(23)를 가지고 있다. 열교환기(100)는 복수의 전열관(30)과 복수의 핀(40)(플레이트 핀)을 추가적으로 구비하고 있다. 복수의 전열관(30)은 제2 배열 방향(D1)으로 간격을 두고 서로 평행하게 나란히 배치되어 있다. 복수의 핀(40)은 제2 배열 방향(D2)으로 간격을 두고 서로 평행하게 나란히 배치되어 있다.

도 2의 예에서는, 전열관(30)의 제1 배열 방향(D1)에 따른 배열 핏치가 핀(40)의 제2 배열 방향(D2)에 따른 배열 핏치 보다 크다. 일례로서 서로 이웃하는 핀(40)의 간격(배열 핏치)은 1.5mm 정도이다.

각 전열관(30)의 제2 배열 방향(D2)에 따른 일단은 제1 헤더(10)에 연결되어 있다. 또한 각 전열관(30)의 제2 배열 방향(D2)에 따른 타단은 제2 헤더(20)에 연결되어 있다. 예를 들면, 제1 이음부(13)를 통하여 열교환기(100)에 냉매가 공급되었을 때, 해당 냉매는 제1 헤더(10)에서 각 전열관(30)으로 분류(分流)되고, 제2 헤더(20)에서 합류하여 제2 이음부(23)를 통하여 열교환기(100)로부터 배출된다. 또한 제2 이음부(23)를 통하여 열교환기(100)에 냉매가 공급되었을 때, 해당 냉매는 제2 헤더(20)로부터 각 전열관(30)으로 분류(分流)되고, 제1 헤더(10)에서 합류하여 제1 이음부(13)를 통하여 열교환기(100)로부터 배출된다.

서로 유로가 접속된 복수의 열교환기(100)에 의해 상술한 실외 열교환기(4) 및 실내 열교환기(6)가 구성되어도 무방하다. 이 경우, 제1 이음부(13) 및 제2 이음부(23) 중 어느 한 쪽을 열교환기(100)끼리의 유로의 접속에 이용하여도 무방하다.

제1 헤더(10), 제2 헤더(20), 각 전열관(30) 및 각 핀(40)은 금속 재료로 형성되어 있다. 이 금속 재료로서는 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용할 수 있다. 제1 헤더(10), 제2 헤더(20) 각 전열관(30) 및 각 핀(40)은 예를 들면 경랍 땜으로 접합되어 있다.

도 3은 도 2의 II－III 선에 따른 열교환기(100)의 개략적인 단면도이다. 구체적으로는, 도 3에서는, 도2의 III－III 선에 따른 열교환기(100)의 단면 중 4개의 전열관(30)을 포함하는 영역을 나타내며, 도면 중의 최하방의 전열관(30)을 파선으로 나타내고 있다.

도3에 도시한 바와 같이 전열관(30)의 너비 방향(WD)과 전열관(30)의 두께 방향(TD)을 정의한다. 전열관(30)은 도 2에 도시한 제2 배열 방향(D2) 쪽으로 길며, 또한 두께 방향(TD)에 따른 두께가 너비 방향(WD)에 따른 너비 보다도 충분히 작은 편평한 형상을 가지고 있다.

본 실시 형태에서는 두께 방향(TD)이 제1 배열 방향(D1)과 일치한다. 또한 열교환기(100)가 실외 열교환기(4)로서 실외기에 조립 부착된 상태, 혹은 열교환기(100)가 실내 열교환기(6)로서 실내기에 조립 부착된 상태에서 제1 배열 방향(D1)은 중력 방향(GD)과 평행하다.

열교환기(100)는 송풍 방향(SD)의 기류에 노출된다. 이 기류는 열교환기(100)가 실외 열교환기(4)로서 이용되는 경우에는 실외 팬(8)에 의해 생성되며, 열교환기(100)가 실내 열교환기(6)로서 이용되는 경우에는 실내 팬(9)에 의해 생성된다.

본 실시 형태에서는 송풍 방향(SD)과 너비 방향(WD)이 일치한다. 도 3에 있어서는 열교환기(100) 보다 송풍 방향(SD)의 상류 측(1차 측)에 USM이라는 부호를 부여하고 하류 측(2차 측)에 DSM이라는 부호를 부여한다.

전열관(30)은 너비 방향(WD)에 있어 제1 단부(31) 및 제2 단부(32)를 가지고 있다. 제1 단부(31)는 전열관(30) 중 가장 하류 측(DSM)에 위치하는 부분이다. 제2 단부(32)는 전열관(30) 중 가장 상류 측(USM)에 위치하는 부분이다.

전열관(30)은 도 2에 도시된 제1 헤더(10) 내부의 유로 및 제2 헤더(20) 내부의 유로와 연통되는 복수의 냉매 유로(33)를 가지고 있다. 이들 냉매 유로(33)는 제1 단부(31)와 제2 단부(32)의 사이에서 너비 방향(WD)으로 나란히 배치되어 있다.

핀(40)은 제1 배열 방향(D1)으로 서로 이웃하는 전열관(30)의 사이에 각각 배치된 복수의 핀편(41)과 이들 핀편(41)을 접속하는 접속부(42)(연통부)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는 접속부(42)가 각 전열관(30) 보다도 하류 측(DSM)에 배치되어 있다. 즉, 접속부(42)는 각 핀편(41)의 하류 측(DSM)의 단부에 접속되어 있다. 접속부(42)는 제1 배열 방향(D1)에 따른 핀(40)의 양단 사이에 걸쳐 연통되도록 형성되어 있다. 각 핀편(41)과 제1 배열 방향(D1)에 연통되어 형성되는 접속부(42)는 본 실시 형태에서는 일체적으로 형성되어 있다.

서로 이웃하는 전열관(30)의 사이에 배열된 핀편(41)은 이들 전열관(30)의 쌍방과 접촉되어 있다. 서로 이웃하는 핀편 사이에는 슬릿(43)이 형성되어 있다. 각 제2 슬릿(43)은 핀(40)의 상류 측(USM)의 단변으로 개구되어 있다. 전열관(30)은 슬릿(43)으로 삽입되어 있다.

슬릿(43)은 상류 측(USM)에 위치하는 확폭부(43a)를 가지고 있다. 확폭부(43a)의 제1 배열 방향(D1)에 따른 너비는 하류 측(DSM)에 가까워질수록 감소한다. 확폭부(43a)를 마련함으로써 열교환기(100)의 제조 시에 전열관(30)을 슬릿(43)에 대하여 원활하게 삽입하는 것이 가능해진다. 슬릿(43)의 하류 측(DSM)에서의 단부 근방의 부분(43b)은 전열관(30)의 제1 단부(31) 근방의 부분(후술하는 제1 곡면(36))과 맞물린 형상을 가지고 있다.

도 4는 도 3에 도시된 전열관(30)을 확대한 단면도이다. 전열관(30)의 내부에는 복수의 격벽(33a)이 구비되어 있다. 격벽(33a)을 통하여 전열관(30)의 내부 공간이 복수의 냉매 유로(33)로 구분되어 있다.

전열관(30)은 윗면(34)과 밑면(35)을 가지고 있다. 윗면(34) 및 밑면(35)은 서로 평행한 평면이다. 또한 윗면(34) 및 밑면(35)은 너비 방향(WD)과 평행이면서 두께 방향(TD)과 직교한다.

윗면(34)은 너비 방향(WD)에 있어 너비(Wa)를 가지고 있다. 밑면(35)은 너비 방향(WD)에 있어 너비(Wb)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는 너비(Wb)가 너비(Wa)보다 크다(Wa<Wb). 윗면(34)은 두께 방향(TD)에 있어 전체적으로 밑면(35)과 겹쳐 있다.

전열관(30)은 윗면(34)과 밑면(35)을 접속하는 제1 곡면(36) 및 제2 곡면(37)을 추가적으로 가지고 있다. 제1 곡면(36)은 전열관(30)의 하류 측(DSM)의 측면이라고 할 수도 있다. 제2 곡면(37)은 전열관(30)의 상류 측(USM)의 측면이라고 할 수도 있다.

제1 곡면(36)은 너비 방향(WD)에 있어 윗면(34) 및 제1 단부(31) 사이에 위치하고 있다. 제2 곡면(37)은 너비 방향(WD)에 있어 윗면(34) 및 밑면(35)과 제2 단부(32)와의 사이에 위치하고 있다.

제1 곡면(36)은 너비 방향(WD)에 있어 너비(W1)(제1 너비)를 가지고 있다. 제1 곡면(37)은 너비 방향(WD)에 있어 너비(W2)(제2 너비)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는 너비(W1)가 너비(W2) 보다도 크다(W1>W2). 일례로서 너비(W1)는 너비(W2)의 1.5배 이상, 바람직하게는 2배 이상이다.

제1 곡면(36)은 두께 방향(TD)에 있어 전체적으로 밑면(35)과 겹쳐 있다. 한편, 제2 곡면(37)은 두께 방향(TD)에 있어 윗면(34) 및 밑면(35) 중 어느 하나와도 겹쳐 있지 않다.

도 4의 예에 있어서는 제1 곡면(36)과 밑면(35)의 사이에 격벽(33a)이 배치되어 있지 않다.

다른 예로서 제1 곡면(36)과 밑면(35)의 사이에 격벽(33a)이 배치되어 있어도 무방하다.

제1 곡면(36)은 두께 방향(TD)에 따른 밑면(35)과의 사이의 거리가 제1 단부(31)에 가까워질수록 작아지는 형상을 가지고 있다. 본 실시 형태에 있어서 제1 곡면(36)은 곡률이 서로 다른 복수의 부분에 의해 구성되어 있다. 도 4의 예시에서 제1 곡면(36)은 곡률 반지름(R1a)을 가지는 제1 부분(36a)과, 곡률 반지름(R1b)을 가지는 제2 부분(36b)과, 곡률 반지름(R1c)을 가지는 제3 부분(36c)을 포함한다.

제1 부분(36a)은 윗면(34)과 제2 부분(36b)을 잇는다. 제2 부분(36b)은 제1 부분(36a)과 제3 부분(36c)을 잇는다. 제3 부분(36a)은 제2 부분(36b)과 밑면(35)을 잇는다. 제3 부분(36c) 중에 하류 측(DSM)에 가장 돌출된 점이 전열관(30)의 제1 단부(31)에 상당한다. 즉, 제1 곡면(36)은 제1 단부(31)를 포함한다.

제1 부분(36a)의 곡률 중심(01a)은 제1 부분(36a) 보다도 하방(밑면(35)측)에 위치하고 있다. 제2 부분(36b)의 곡률 중심(01b)은 제2 부분(36b) 보다도 상방에 위치하고 있다. 즉, 제1 부분(36a)은 전열관(30)의 외측을 향하여 볼록 튀어나온 형상이다. 또한 제2 부분(36b)은 전열관(30)의 내측을 향해 오목하게 들어간 형상이다. 곡률 중심(01a, 01b)를 잇는 선분은 제1 곡면(36)과 교차한다. 제1 곡면(36) 중 제1 부분(36a)과 제2 부분(36b)으로 구성되는 영역은 단면 형상이 S자 형상이 되도록 구부러져 있다. 곡률 반지름(Ra, Rb)은 예를 들면 동일하지만 서로 달라도 무방하다.

제3 부분(36c)의 곡률 반지름(Rc)은 곡률 반지름(R1a, R1b)보다도 충분히 작은 것이 바람직하다. 도 4의 예에서는 제3 부분(36c)의 근방에서 전열관(30)의 내면(38)끼리 서로 접촉되어 있다. 이로 인하여 제3 부분(36c)의 곡률 반지름(R1c)을 최대한 작게 할 수 있다.

도 4의 예시에서 제2 곡면(37)은 일정한 곡률을 가진 반원형이다. 제2 곡면(37)의 곡률 반지름(R2)은 예를 들면 곡률 반지름(R1a)과 동등하다. 즉, 제3 부분(36c)의 곡률 반지름(R1c)은 곡률 반지름(R2) 보다 충분히 작다(R1c<R2). 제2 곡면(37) 중 상류 측(USM)에 가장 돌출된 점이 제2 단부(32)에 상당한다. 즉, 제2 곡면(37)은 제2 단부(32)를 포함한다.

이상과 같은 윗면(34), 밑면(35), 제1 곡면(36) 및 제2 곡면(37)을 가지는 전열관(30)을 다른 관점에서 설명하면, 전열관(30)은 일정 두께(T)를 가지는 평탄부(30A)와 평탄부(30A)로부터 하류 측(DSM)으로 돌출된 제1 돌부(30B)와 평탄부(30A)에서 상류 측(USM으로 돌출된 제2 돌부(30C)를 가지고 있다.

평탄부(30A)는 그 외면이 윗면(34)과 밑면(35)의 일부로서 구성되는 부분이며 윗면(34)과 동일하게 너비(Wa)를 가지고 있다. 제1 돌부(30B)는 그 외면이 제1 곡면(36)과 밑면(35)의 일부로서 구성되는 부분이며 제1 곡면(36)과 동일하게 너비(W1)를 가지고 있다. 제2 돌부(30C)는 그 외면이 제2 곡면(37)으로 구성되는 부분이며, 제2 곡면(37)과 동일하게 너비(W2)를 가지고 있다.

제1 돌부(30B)의 두께는 제1 단부(31)에 가까워질수록 감소한다. 제2 돌부(30C)의 두께는 제2 단부(32)에 가까워질수록 감소한다. 제1 돌부(30B)는 제2 돌부(30C)와 비교하여 보다 뾰족한 형상을 가지고 있다.

제1 돌부(30B)의 선단인 제1 단부(31)는 전열관(30)의 두께 방향(TD)에 따른 중심(C)에 비하여 밑면(35)측에 위치해 있다. 한편, 제2 돌부(30C)의 선단인 제2 단부(32)의 위치는 중심(C)과 일치한다.

이어서, 본 실시 형태를 통해 얻어지는 효과의 일례에 대해서 설명한다.

도 5는 본 실시 형태와의 비교예에 따른 전열관(30X)의 개략적인 단면도이다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 전열관(30)의 효과를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 5에 도시한 전열관(30X)은 하류 측(DSM)의 제1 단부(31X)와, 상류 측(USM)의 제2 단부(32X)와, 윗면(34X) 과, 밑면(35X)과, 제1 단부(31X)를 포함하는 제1 곡면(36X)과, 제2 단부(32X)를 포함하는 제2 곡면(37X)을 가지고 있다. 제2 곡면(37X)의 형상은 도 4에 도시한 전열관(30)의 제2 곡면(37)의 형상과 동일하다. 또 제1 곡면(36X)도 제2 곡면(37X)과 동일한 형상을 가지고 있다.

이 전열관(30X)을 구비하는 열교환기가 증발기로서 기능하는 경우 결로 등으로 생기는 액적(200)이 전열관(30X)의 윗면(34X)에 부착되는 경우가 있다. 액적(200)은 송풍 방향(SD)으로 흐르는 기류에 의하여 하류 측(DSM)으로 흐른다.

제1 곡면(36X)이 도시한 바와 같은 형상인 경우 제1 단부(31X)의 주변에서 기류의 유속이 저하된다. 또한 제1 곡면(36X)에 따라 액적(200)이 하방으로 흘러 들어가 제1 단부(31X)로부터 떨어지기 어렵다. 그 때문에 장시간에 걸쳐 액적(200)이 전열관(30X)의 표면에 고여 서리 발생의 원인이 된다. 서리 생김 현상이 발생하면 열교환 효율이 저하될 수 있다.

반면, 도 6에 도시한 본 실시 형태에 따른 전열관(30)은 제1 단부(31)의 근방에서, 밑면(35)과 두께 방향(TD)에 따른 상방에 위치하는 제1 곡면(36)을 가지고 있다. 또한 제1 곡면(36)과 밑면(35) 사이의 거리는 제1 단부(31)에 가까워질수록 감소한다. 이와 같은 형상인 경우 제1 단부(31)의 근방까지 평탄한 밑면(35)이 있고 추가적으로 제1 단부(31)가 뾰족하기 때문에, 제1 단부(31)까지 흘러간 액적(200)이 전열관(30)의 하방으로 흘러 들어가지 않고 기류에 의하여 날라 가기 쉽다.

도 4를 통하여 설명했듯이 제1 곡면(36)은 제1 부분(36a) 및 제2 부분(36b)을 가지고 있다. 액적(200)은 먼저 제1 부분(36a)에 의하여 더욱 매끄럽게 하방으로 흐르고, 그 후 제2 부분(36b)에 의하여 제1 단부(31)를 향하여 송풍 방향(SD)에 따라 이동하듯이 흐른다. 제1 단부(31) 근방에서 액적(200)이 송풍 방향(SD)에 따라 흐르고 있는 경우, 뾰족한 제1 단부(31)에서 액적(200)이 전열관(30)의 표현으로부터 박리되기 쉽다.

본 실시 형태에서는 핀(40)이 각 핀편(41)을 접속하는 접속부(42)를 가지고 있다. 핀(40)에 부착된 액적은 접속부(42)를 따라 하방으로 흘러 떨어진다. 특히, 본 실시 형태에서는 접속부(42)가 제1 단부(31)측(하류 측 DSM)에 마련되어 있다. 이 경우에는 전열관(30)의 표면 중 제1 단부(31) 근방에 부착된 액적이 접속부(42)를 따라 흐르기 쉽다.

이처럼 본 실시 형태에 따른 전열관(30)의 형상이라면 윗면(34)에 부착한 액적의 배수성을 높일 수 있다. 이를 통하여 열교환 효율의 저하를 억제하고 열교환기(1005)의 성능을 높일 수 있다. 또한 열교환기(100)를 옥외 열교환기(4) 및 실내 열교환기(6)의 적어도 일방으로서 구비되는 냉동 사이클 장치(1)의 성능도 높일 수 있다.

이하, 열교환기(100)에 적용할 수 있는 다른 실시 형태를 개시한다. 각 실시 형태에 있어서 특히 언급하지 않는 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 또한, 각 실시 형태를 통하여 개시하는 구성은 적절하게 조합할 수 있다.

[제2 실시 형태]

도 7은 제2 실시 형태에 따른 열교환기(100)의 개략적인 단면도이다. 본 실시 형태에서는 전열관(30)의 밑면(35)에 기류가 닿도록 열교환기(100)가 송풍 방향(SD)에 대하여 경사를 이루고 있다.

이로 인하여 너비 방향(WD)과 송풍 방향(SD)은 비평행한 상태가 된다. 또한 제1 배열 방향(D1)과 중력 방향(GD), 또한 두께 방향(TD)과 중력 방향(GD)도 비평행한 상태가 된다. 제1 단부(31)는 상기 제2 단부(32)보다 중력 방향(GD)의 하방에 위치하고 있다.

이처럼 열교환기(100)를 송풍 방향(SD)에 대하여 기울인 경우라 하여도 전열관(30)이 도 4에 도시한 형상을 가지고 있다면 전열관(30)의 표면에 부착되는 액적을 양호하게 배수할 수 있다.

[제3 실시 형태]

도 8은 제3 실시 형태에 따른 열교환기(100)의 개략적인 단면도이다. 본 실시 형태에서는 전열관(30)의 밑면(35)에 기류가 닿도록 전열관(30)이 송풍 방향(SD)에 대하여 경사를 이루고 있다. 이를 통하여 제2 실시 형태와 동일하게 제1 단부(31)가 제2 단부(32)보다 중력 방향(GD)으로 하방에 위치하고 있다.

이처럼 열교환기(100)를 송풍 방향(SD)에 대하여 기울인 경우에는 전열관(30)에 부착되는 액적이 제1 단부(31)를 향해 흐르기 쉬워진다. 이를 통하여 전열관(30)의 표면에 부착되는 액적을 보다 양호하게 배수할 수 있다.

[제4 실시 형태]

도 9는 제4 실시 형태에 따른 열교환기(100)의 개략적인 단면도이다. 본 실시 형태에서는 핀(40)의 접속부(42)가 각 전열관(30) 보다 상류 측(USM)에 배치되어 있다. 즉, 접속부(42)는 각 핀편(41)의 하류 측(USM)의 단부에 접속되어 있다.

슬릿(43)은 핀(40)의 상류 측(DSM)의 단변으로 개구되어 있다. 도 9의 예에 따르면, 각 전열관(30)의 제1 단부(31)가 각 핀편(41) 보다 하류 측(DSM)으로 돌출되어 있으나, 이 예에 한정되는 것은 아니다.

본 실시 형태와 같이 각 전열관(30)의 상류 측(USM)에 접속부(42)를 마련한 경우라 하여도, 전열관(30)이 도 4에 도시한 형상을 가지고 있다면 전열관(30)의 표면에 부착되는 액적을 양호하게 배수할 수 있다. 또한 핀(40)에 부착된 액적이 접속부(42)를 따라 하방으로 흐르기 때문에 열교환기(100)의 배수성이 향상된다.

[제5 실시 형태]

도 10은 제5 실시 형태에 따른 열교환기(100)의 개략적인 단면도이다. 본 실시 형태에서는 핀(40)은 제1 접속부(42a)와 제2 접속부(42b)를 가지고 있다.

제1 접속부(42a)는 각 전열관(30)의 하류 측(DSM)에 마련되어 있다. 즉, 제1 접속부(42a)는 각 핀편(41)의 하류 측(DSM)의 단부에 접속되어 있다. 제1 접속부(42a)는 제1 배열 방향(D1)에 따른 핀(40)의 양단 사이에 걸쳐 형성되어 있다.

제2 접속부(42a)는 각 전열관(30)의 상류 측(USM)에 마련되어 있다. 즉, 제2 접속부(42b)는 각 핀편(41)의 상류 측(USM)의 단부에 접속되어 있다. 제2 접속부(42b)는 제1 배열 방향(D1)에 따른 핀(40)의 양단 사이에 걸쳐 형성되어 있다.

도 10의 예에 있어서는 제1 접속부(42b)의 너비가 제2 접속부(42b)의 너비 보다도 크다.

슬릿(43)은 전열관(30)의 외형과 동일한 형상을 가지고 있다. 전열관(30)은 슬릿(43)에 끼워져 있다.

본 실시 형태와 같이 제1 접속부(42a) 및 제2 접속부(42b)를 마련한 경우라 하여도 전열관(30)이 도 4에 도시한 형상을 가지고 있다면 전열관(30)의 표면에 부착되는 액적을 양호하게 배수할 수 있다. 또한 각 전열관(30)의 하류 측(DSM)에서는 액적이 제1 접속부(42a)를 따라 하방으로 흘러 각 전열관(30)의 상류 측(USM)에 있어서는 액적이 제2 접속부(42b)를 따라 하방으로 흐르기 때문에, 열교환기(100)의 배수성이 향상된다.

송풍 시에는 전열관(30)에 부착된 액적이 하류 측(DSM)을 향해서 흐른다. 그 때문에 도 10의 예와 같이 액적이 제1 접속부(42a)를 따라 양호하게 배수된다.

또한 핀(40)에 제1 접속부(42a) 및 제2 접속부(42b)를 마련하는 경우에는 핀(40) 및 열교환기(100)가 대형화할 수 있다. 이 점에 관하여 도 10의 예에 대해서는, 제2 접속부(42b)의 너비가 작기 때문에 핀(40) 및 열교환기(100)의 대형화를 억제할 수 있다.

[제6 실시 형태]

도 11은 제6 실시 형태에 따른 전열관(30)의 개략적인 단면도이다. 이 전열관(30)은 제1 곡면(36)의 형상에 있어서 도 4의 예와 상이하다.

즉, 도 11에 있어서 제1 곡면(36)은 윗면(34)과 제1 단부(31)의 사이에서 일정의 곡률로 굽어 있다. 또한, 제1 곡면(36)은 도 4의 예시와 동일하게 두께 방향(TD)에 있어 밑면(35)의 상방에 위치한다. 또한, 제1 곡면(36)(제1 돌부(30B))의 너비(W1)는 제2 곡면(37)(제2 돌부(30C))의 너비(W2)보다도 크다.

전열관(30)이 본 실시 형태와 같은 형상을 가지는 경우라도, 제1 실시 형태와 동일하게 윗면(34)에 부착된 액적의 배수성을 높일 수 있다.

또한 본 실시 형태에 따른 전열관(30)은 상술한 각 실시 형태에 따른 열교환기(100)의 어느 쪽에도 적용할 수 있다. 전열관(30)의 형태는 도 4 및 도 11에 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 곡면(36)(제1 돌부(30B))의 형상은 기타 각종 양태로 변형할 수 있다.

도 4 및 도 11에 도시한 전열관(30)에 있어서 밑면(35)과 제1 단부(31)의 사이에 제 1 곡면(36)과 동일한 곡면을 마련하여도 무방하다. 또한, 윗면(34) 제2 단부(32)의 사이나 밑면(35)과 제2 단부(32)의 사이에 제1 곡면(36)과 동일한 곡면이 마련되어 있어도 무방하다.

각 실시 형태에 있어서는 플레이트 형태의 핀(40)을 구비하는 열교환기(100)를 개시하였다. 각 실시 형태에서의 전열관(30)은 예를 들면 파형 콜게이트 핀을 구비하는 열교환기 등, 다른 종류의 열교환기에도 적용할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시 형태에 대하여 설명하였으나 이들 실시 형태는 이례로서 제시한 것에 불과하며 발명의 범위를 한정하는 의도는 없다. 이들 신규한 실시 형태는 기타 다양한 형태로 실시될 수 있으며 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 생략, 치환, 변형을 가할 수 있다. 이들 실시 형태 및 그 변형은 발명의 범위 및 요지에 포함되며 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (6)

1. 열교환기로서,
   너비 방향에 따른 제1 단부 및 제2 단부와, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 상기 너비 방향으로 배열된 복수의 냉매 유로를 가지는 편평한 전열관; 및
   상기 전열관에 접촉하는 핀;
   을 구비하고, 그리고
   상기 전열관은,
   상기 너비 방향과 평행한 윗면;,
   상기 윗면과 평행한 밑면; 및
   상기 너비 방향에 있어 상기 윗면과 상기 제1 단부 사이에 위치하며 상기 윗면 및 상기 밑면과 직교하는 두께 방향에 따른 상기 밑면의 상방에 위치하는 제1 곡면;
   을 포함하고,
   상기 제1 곡면과 상기 밑면 사이의 거리는 상기 제1 단부에 가까워질수록 감소하는,
   열교환기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전열관은, 상기 제2 단부를 포함하며 또한 상기 윗면 및 상기 밑면을 접속하는 제2 곡면을 추가적으로 가지고, 그리고
   상기 제1 곡면은, 상기 너비 방향에 있어 제1 너비를 가지고,
   상기 제2 곡면은, 상기 너비 방향에 있어 제2 너비를 가지고,
   상기 제1 너비는, 상기 제2 너비 보다 큰,
   열교환기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 단부는, 상기 제2 단부보다 중력 방향의 하방에 위치하는,
   열교환기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   간격을 두고 평행하게 배열된 복수의 상기 전열관을 구비하고,
   상기 핀은,
   서로 이웃하는 상기 전열관의 사이에 각각 위치하는 복수의 핀편; 및
   상기 복수의 핀편의 상기 너비 방향에 따른 단부에서 상기 전열관의 배열 방향으로 연통함으로써 형성되는 연통부;
   를 가지고 있는,
   열교환기.
   
5. 열교환기로서,
   너비 방향에 따른 제1 단부 및 제2 단부와 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 상기 너비 방향으로 배열된 복수의 냉매 유로를 가지는 편평한 전열관; 및
   상기 전열관에 접촉하는 핀;
   을 구비하고, 그리고,
   상기 전열관은,
   일정한 두께를 가지는 평탄부;
   상기 평탄부와 상기 제1 단부의 사이에 위치하며, 상기 너비 방향에 따른 제1 너비를 가지고, 상기 제1 단부에 가까워질수록 두께가 감소하는 제1 돌부; 및
   상기 평탄부와 상기 제2 단부의 사이에 위치하며, 상기 너비 방향에 따른 제2 너비를 가지고, 상기 제2 단부에 가까워질수록 두께가 감소하는 제2 돌부;
   를 포함하고,
   상기 제1 너비는 제2 너비 보다 큰,
   열교환기.
   
6. 냉동 사이클 장치로서,
   청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 열교환기; 및
   상기 열교환기를 통과하는 기류를 발생시키는 팬;
   을 구비하고,
   상기 제1 단부는, 상기 제2 단부보다 상기 기류의 하류 측에 위치하는,
   냉동 사이클 장치.
   

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